JPS61147306A - Safety device of robot - Google Patents

Safety device of robot

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Publication number
JPS61147306A
JPS61147306A JP26986384A JP26986384A JPS61147306A JP S61147306 A JPS61147306 A JP S61147306A JP 26986384 A JP26986384 A JP 26986384A JP 26986384 A JP26986384 A JP 26986384A JP S61147306 A JPS61147306 A JP S61147306A
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JP
Japan
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axis
robot
speed
value
operating speed
Prior art date
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Pending
Application number
JP26986384A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Teramoto
寺本 和郎
Tomohiko Noda
野田 朋彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP26986384A priority Critical patent/JPS61147306A/en
Publication of JPS61147306A publication Critical patent/JPS61147306A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4062Monitoring servoloop, e.g. overload of servomotor, loss of feedback or reference

Abstract

PURPOSE:To ensure sufficiently the safety of a worker at a time such as teaching job by supervising a combined speed value of a robot tip, an operating speed command of of each axis and a real operating speed of each axis so as to limit and stop the robot when they exceed a reference value. CONSTITUTION:When the combined speed at the robot tip operated based on an operating command of a multi-axis robot exceeds a reference combined speed stored in advance in a memory 12, the operating position command is changed while taking the over amount into account. The present value is subtracted from the operating position command to obtain the operating speed command Dv, and when the operating speed command Dv exceeds a reference operating speed Dr at each axis during operation, an output of the 1st comparator 24 limits to voltage level of an operating speed command voltage signal Sv. When the speed of a robot axis exceeds the reference axial speed going to be runaway, the 2nd comparator 25 discriminates it, a magnetic contactor 29 is excited to open a normally closed contact 29a, thereby shutting off a power supply for each servo amplifier and the system comes to an emergency stop immediately.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ロボットの安全装置に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a safety device for a robot.

〔従来の技術〕   ・ 通常、ロボットの制御装置には例えば第6図に破線で囲
んで示すよ・うな動作速度#限回路1が設けられている
[Prior Art] - Normally, a robot control device is provided with an operating speed #limiting circuit 1 as shown, for example, surrounded by a broken line in FIG.

これを簡単に説明すると、この回路1におけるスイッチ
2をオフさせている時には、偏差カウンタ3が逐次作り
出す位置指令パルスCPとロボット軸駆動用のモータ4
の出力軸に取り付けたパルスジェネレータ5からの位置
フィードバックパルスFPとの偏差(溜り量)ΔS&D
/A変換器6によってデジタル/アナログ変換して得ら
れる速度指令信号ΔVが回路1における抵抗器とオペア
ンプからなる増幅器を介してサーボアンプ7に出力され
、それによってモータ4はその出力軸に取り付けたタフ
ジェネレータ8から速度フィードバック掛けられながら
回転する。
To explain this simply, when the switch 2 in this circuit 1 is turned off, the deviation counter 3 sequentially generates the position command pulse CP and the robot axis driving motor 4.
Deviation (accumulation amount) ΔS&D from the position feedback pulse FP from the pulse generator 5 attached to the output shaft of
The speed command signal ΔV obtained by digital/analog conversion by the /A converter 6 is output to the servo amplifier 7 via the amplifier consisting of a resistor and an operational amplifier in the circuit 1, and the motor 4 is thereby attached to its output shaft. It rotates while receiving speed feedback from the tough generator 8.

一方、回路1におけるスイッチ2をオンすると、ツェナ
ーダイオード9が有効になるため、速度指令信号ΔVが
そのツェナー電圧に応じて定められた設定電圧を越えよ
うとしてもその設定電圧にクランプされるようになり、
それによってモータ4により動かされるロボット軸の動
作速度が制限される。
On the other hand, when the switch 2 in the circuit 1 is turned on, the Zener diode 9 becomes effective, so that even if the speed command signal ΔV tries to exceed the set voltage determined according to the Zener voltage, it will be clamped to the set voltage. Become,
This limits the operating speed of the robot axis moved by the motor 4.

なお、同図では1軸分のみを示しているが、他の軸に関
しても同様である。
Note that although only one axis is shown in the figure, the same applies to the other axes.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、上記のような従来技術では、ロボット各
軸毎の速度指令信号ΔVを各々ツェナーダイオードSの
ツェナー電圧に応じて定められた設定電圧にクランプす
るようになっていたため。
However, in the prior art as described above, the speed command signal ΔV for each axis of the robot is clamped to a set voltage determined according to the Zener voltage of each Zener diode S.

直交型ロボットのような直線運動しかしないロボットに
は有効であったが、極座標系や円筒座標系の多軸(多関
節)ロボットのようにロボット先端の移動速度の予想が
難しいロボットにおいては、その移動速度を所要値以下
に制限することが出来ないため、教示作業時などに思わ
ぬ事故が発生することがあった。
This method was effective for robots that only move in a straight line, such as Cartesian robots, but it is effective for robots where it is difficult to predict the movement speed of the robot tip, such as multi-axis (multi-joint) robots with polar or cylindrical coordinate systems. Because it is not possible to limit the movement speed below the required value, unexpected accidents may occur during teaching work.

また、速度指令信号ΔVを制限したにも拘らずロボット
各軸が何らかの原因によって暴走した時の安全対策が施
されていないため、作業者の安全確保の面で問題があっ
た。
Further, even though the speed command signal ΔV is limited, no safety measures are taken in case the robot's axes run out of control for some reason, which poses a problem in terms of ensuring the safety of the workers.

この発明は、上記のような問題の解決を図ろうとするも
のである。
This invention attempts to solve the above problems.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そこで、この発明によるロボットの安全装置は、第1図
に示すように多軸ロボットの制御装置Aにおいて、多軸
ロボットの動作指令に基づいて演算したロボット先端の
合成速度値が基準合成速度値を越えたか否かを判定する
第1の判定手段Bと、多軸ロボット各軸の動作速度指令
値が各軸部の基準動作速度値を越えたか否かを各軸部に
判定する第2の判定手段、Cと、多軸ロボット各軸の実
動作速度が各軸部の基準実速度を越えたか否かを各軸部
に判定する第3の判定手段りと、第1の判定手段Bによ
って合成速度値が基準合成速度値を越えていると判定さ
れた時に合成速度値又はその動作指令を制限する第1の
制限手段Eと、第2の判定手段Cによって各軸部の動作
速度指令値の何れかがそれに対応する基準動作速度値を
越えていると判定された時に該当動作速度指令値を制限
する第2の制限手段Fと、第3の判定手段りによって各
軸部の実動作速度の何れかがそれに対応する基準実速度
を越えていると判定された時に多軸ロボット各軸の動作
を停止する停止手段Gとを設けて構成する。
Therefore, in the robot safety device according to the present invention, as shown in FIG. A first determination means B that determines whether or not the operating speed command value of each axis of the multi-axis robot exceeds the reference operating speed value of each axis. means, C, a third determining means for determining whether the actual operating speed of each axis of the multi-axis robot exceeds the reference actual speed of each axis, and the first determining means B. The first limiting means E limits the composite speed value or its operation command when it is determined that the speed value exceeds the reference composite speed value, and the second determining means C controls the operation speed command value of each axis. A second limiting means F limits the corresponding operating speed command value when it is determined that any one exceeds the corresponding reference operating speed value, and a third determining means controls the actual operating speed of each axis. A stop means G is provided to stop the operation of each axis of the multi-axis robot when it is determined that any of the axes exceeds the corresponding reference actual speed.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、この発明の実施例を図面の第2図乃至第5図を参
照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 to 5 of the drawings.

第2図は、この発明の一実施例を示すブロック構成図で
ある。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

同図において、10は多軸(例えば6軸)ロボットのロ
ボット制御装置を構成する中央制御部であり、中央処理
装置(CPU)11.メモリ(ROM、RAM)12.
及び入出力インターフェース13.14などからなるマ
イクロコンピュータと、各軸のティー、チデータを記憶
するティーチデータメモリ15等とによって構成されて
いる。
In the figure, reference numeral 10 denotes a central control unit constituting a robot control device for a multi-axis (for example, 6-axis) robot, and a central processing unit (CPU) 11. Memory (ROM, RAM)12.
The microcomputer includes input/output interfaces 13 and 14, and a teach data memory 15 for storing tee and teach data for each axis.

そして、入出力インターフェース13にロボット制御盤
16とティーチングペンダント17が、入出力インター
フェース14に図示しない多軸ロボットにおける第1軸
用のサーボ回路18と図示しない他のロボット各軸用の
サーボ回路及びマグネットコンタクタ2日が夫々接続さ
れている。
The input/output interface 13 includes a robot control panel 16 and a teaching pendant 17, and the input/output interface 14 includes a servo circuit 18 for the first axis of a multi-axis robot (not shown), and servo circuits and magnets for each axis of other robots (not shown). Two contactors are connected respectively.

なお、図示しない他のロボット各軸用のサーボ回路の構
成及び作用効果は第1軸用のそれと同様であるので、以
下の説明では第1軸用のサーボ回路18の説明を以って
他のロボット各軸のそれ等の説明に代えるものとする。
Note that the configuration and operation and effect of the servo circuits for each axis of the other robots (not shown) are the same as those for the first axis, so in the following explanation, the explanation of the servo circuit 18 for the first axis will be used for the other robot axes. This will replace the description of each axis of the robot.

そして、この中央制御部10は、そのCPU11が後述
するプログラム及び説明を省略する各種のプログラムを
実行することによって、この発明に係る第1の判定機能
と第1の制限機能及びロボットをティーチング/プレイ
バック駆動制御する上での各種の機能を果す。
The central control unit 10 allows the CPU 11 to execute a program to be described later and various programs whose explanations will be omitted, thereby teaching/playing the first determination function, first restriction function, and robot according to the present invention. Performs various functions in back drive control.

ロボット制御盤16には、電源スィッチ、速度倍率設定
ボリューム、ロボット動作モード、動作サイクル設定、
及び作業プログラム選択などを行なう各種スイッチ、プ
ログラミング用キーボード。
The robot control panel 16 includes a power switch, speed magnification setting volume, robot operation mode, operation cycle setting,
and various switches for selecting work programs, etc., and a programming keyboard.

各種データ表示器類、及び非常停止用のマニュアルスイ
ッチなどが設けられており、中央制御部10における入
出力インターフェース13を介してデータの遣欧りが行
なわれる。
Various data display devices and a manual switch for emergency stop are provided, and data is transferred via an input/output interface 13 in the central control unit 10.

ティーチングペンダント17には、ロボット先端合成速
度やロボット各軸の移動速度を決定するための速度倍率
を設定する設定ボリューム、ロボット各軸を個々に駆動
する押釦、ロボット先端を三次元直交座標系の各座標軸
(X、Y、Z)方向に駆動する押釦、確認プレイバック
を行なうスイッチ、ティーチデータの変更、追加、消去
などを行なう編集スイッチ、各種データ表示器類、及び
非常停止用のマニュアルイッチなどが設けられており、
やはり入出力インターフェース13を介してデータの遣
欧゛りが行なわれる。
The teaching pendant 17 includes a setting volume for setting the speed multiplier for determining the combined speed of the robot tip and the movement speed of each axis of the robot, push buttons for individually driving each axis of the robot, and buttons for moving the tip of the robot in a three-dimensional orthogonal coordinate system. Push buttons that drive in the coordinate axes (X, Y, Z) directions, switches that perform confirmation playback, edit switches that change, add, or delete teach data, various data displays, and manual switches for emergency stops, etc. It is provided,
Again, data is transferred via the input/output interface 13.

第1軸用のサーボ回路18は1図示のよう(D/A変換
器19.サンプルホールド回路20゜サーボアンプ21
.現在値検出回路22.基準速度レジスタ23.第1の
比較器24.及び第2の比較器25等によって構成され
ている。
The servo circuit 18 for the first axis is as shown in Figure 1 (D/A converter 19, sample hold circuit 20° servo amplifier 21
.. Current value detection circuit 22. Reference speed register 23. First comparator 24. and a second comparator 25.

D/A変換器1日は、中央制御部10の入出力インター
フェース14を介して出力される第1軸用の動作速度指
令値Dvをデジタル/アナログ変換して動作速度指令電
圧信号Svとして出力する。
The D/A converter 1 converts the operating speed command value Dv for the first axis output via the input/output interface 14 of the central control unit 10 into digital/analog and outputs it as an operating speed command voltage signal Sv. .

サンプルホールド回路20は、後述する第1の比較器2
4の比較判定結果aが0“の時は内部スイッチを閉じて
、D/A変換器1日からの動作速度指令電圧信号Svを
サンプリングしつつそのサンプリングした動作速度指令
電圧信号Svをそのまま出力し、比較判定結果aが1゛
の時は内部スイッチを開いてホールドモードとなり、内
部スイッチが開く直前にサンプリングしてホールドした
動作速度指令電圧信号Svを出力し続ける。
The sample hold circuit 20 includes a first comparator 2 which will be described later.
When the comparison judgment result a in step 4 is 0'', the internal switch is closed and the D/A converter samples the operating speed command voltage signal Sv from the 1st day and outputs the sampled operating speed command voltage signal Sv as it is. When the comparison result a is 1, the internal switch is opened to enter the hold mode, and the operation speed command voltage signal Sv sampled and held immediately before the internal switch is opened continues to be output.

なお、このサンプルホールド回路20は、サン  ”プ
リングモード時に入力Svが零になればその出力Svも
直ちに零にする。
Note that this sample hold circuit 20 immediately makes its output Sv zero when the input Sv becomes zero in the sampling mode.

サーボアンプ21は、サンプルホールド回路20からの
動作速度指令電圧信号Svと、第1軸を駆動するモータ
26の出力軸に取り付けたタコジェネレータ27からの
第1軸の実動作速度を示す実動作速度電圧信号Svvと
の偏差に応じた駆動電流をモータ26に流す。
The servo amplifier 21 receives an operating speed command voltage signal Sv from the sample hold circuit 20 and an actual operating speed indicating the actual operating speed of the first axis from a tacho generator 27 attached to the output shaft of a motor 26 that drives the first axis. A drive current is applied to the motor 26 according to the deviation from the voltage signal Svv.

現在値検出回路22は、モータ26の出力軸に取り付け
たパルスジェネレータ28からの位置ブイ−ドパツクパ
ルス信号FPをモータ26の回転方向に応じてアップ又
はダウンカウントすることによって第1軸の現在位置を
逐次検出し、その検出した値を現在値PPとして中央制
御部10の入出力インターフェース14に出力する。
The current value detection circuit 22 sequentially detects the current position of the first axis by counting up or down the position wave pack pulse signal FP from the pulse generator 28 attached to the output shaft of the motor 26 depending on the rotational direction of the motor 26. The detected value is output to the input/output interface 14 of the central control unit 10 as the current value PP.

以上のD/A変換器1日、サンプルホールド回路20.
サーボアンプ21.及び現在値検出回路22の各部と、
現在値検出回路22からの現在値PPを利用して位置フ
ィードバック制御を行なう中央制御部10との作用によ
って、サンプルホールド回路20がサンプリングモード
下にあることを条件に、モータ26によって駆動される
第1軸は中央制御部10の指令どおりに動く。
Above D/A converter 1 day, sample hold circuit 20.
Servo amplifier 21. and each part of the current value detection circuit 22,
By interaction with the central control unit 10 that performs position feedback control using the current value PP from the current value detection circuit 22, the second One axis moves according to instructions from the central control unit 10.

基準速度レジスタ23には、中央制御部10の入出力イ
ンターフェース14を介して出力される第1軸用の基準
動作速度値Drが書き込まれる。
A reference operating speed value Dr for the first axis outputted via the input/output interface 14 of the central control unit 10 is written in the reference speed register 23 .

デジタル比較器である第1の比較器24は、中央制御部
10の入出力インターフェース14を介して出力される
第1軸用の動作速度指令値Dvと。
The first comparator 24, which is a digital comparator, outputs the operating speed command value Dv for the first axis via the input/output interface 14 of the central control unit 10.

基準速度レジスタ23に書き込まれている第1軸用の基
準動作速度値Drとを比較することによって、Dv>D
rとなったか否かを判定して、Dv≦Drであれば比較
判定結果aを0“にし、Dv)Drであれば比較判定結
果aを1“にする。
By comparing the reference operating speed value Dr for the first axis written in the reference speed register 23, Dv>D
It is determined whether or not r, and if Dv≦Dr, the comparison determination result a is set to 0", and if Dv)Dr, the comparison determination result a is set to 1".

すなわち、この第1の比較器24は、図示しない他のロ
ボット各軸用の各サーボ回路における各部1の比較器と
共に、この発明に係る第2の判定手段を構成している。
That is, this first comparator 24 constitutes the second determination means according to the present invention, together with the comparators of each part 1 in each servo circuit for each axis of the other robots (not shown).

そして、この第1の比較器24の比較判定結果aによっ
て、前述のようにサンプリングモードとホールドモード
との切り替えが行なわれるサンプルホールド回路20は
、Dv)Drでa==1”の時には動作速度指令電圧信
号SvをDv=Drに応じた信号レベルのS v k;
制限するように作用する。
The sample-and-hold circuit 20, which switches between the sampling mode and the hold mode as described above, operates at an operating speed when a==1'' in Dv)Dr based on the comparison judgment result a of the first comparator 24. The signal level S v k of the command voltage signal Sv according to Dv=Dr;
It acts to limit.

すなわち、このサンプルホールド回路20は。That is, this sample hold circuit 20.

やはり図示しない他のロボット各軸用の各サーボ回路に
おける各サンプルホールド回路と共に、この発明に係る
第2の制限手段を構成している。
Together with each sample hold circuit in each servo circuit for each robot axis (also not shown), this constitutes the second limiting means according to the present invention.

なお、第1の比較器24の比較判定結果aは、中央制御
部10にも入力されて、制限処理の有無の認識データと
して利用される。
Note that the comparison determination result a of the first comparator 24 is also input to the central control unit 10 and is used as recognition data as to whether or not restriction processing is to be performed.

アナログ比較器である第2の比較器25は、第1軸用の
タコジェネレータ27からの第1軸の実動作速度電圧信
号Svvと、基準速度レジスタ23に書き込まれている
第1軸用の基準動作速度値Drを図示しないD/A変換
器によって変換して得られる電圧レベルに応じた基準実
速度電圧信号Srとを比較することによって、5vv)
Srとなってか否かを判定して、Svv≦Srであれば
比較判定結果すを0“にし、Svv>Srであれば比較
判定結果すを1″にする。そして、この比較判定結果す
は中央制御部10の入出力インターフェース14に入力
される。
The second comparator 25, which is an analog comparator, receives the first axis actual operating speed voltage signal Svv from the first axis tacho generator 27 and the first axis reference written in the reference speed register 23. 5vv) by comparing the operating speed value Dr with a reference actual speed voltage signal Sr corresponding to the voltage level obtained by converting the operating speed value Dr with a D/A converter (not shown).
It is determined whether or not Sr, and if Svv≦Sr, the comparison judgment result is set to 0", and if Svv>Sr, the comparison judgment result is set to 1". The comparison and determination results are then input to the input/output interface 14 of the central control unit 10.

すなわち、この第2の比較器25は、やはり図示しない
他のロボット各軸用の各サーボ回路における各部2の比
較器と共に、この発明に係る第3の判定手段を構成して
いる。
That is, this second comparator 25 constitutes the third determination means according to the present invention, together with the comparators of each part 2 in each servo circuit for each robot axis (not shown).

次に、マグネットコンタクタ2日は、中央制御部10の
入出力インターフェース14に図示しないドライバ回路
を介して接続されており、入出力インターフェース14
に1“なる比較判定結果すが、第1軸用の第2の比較器
25を含む各軸の第2の比較器の何れかからでも入力さ
れると、直ちにドライバ回路により励磁されてその常閉
接点29aを開き、それによって第1軸用のサーボ回路
18におけるサーボアンプ21を含む各サーボ回路の各
サーボアンプへの給電(図では3摺電g)を遮断して、
ロボット各軸の動作を停止する。
Next, the magnetic contactor 2 is connected to the input/output interface 14 of the central control unit 10 via a driver circuit (not shown).
However, if an input is received from any of the second comparators of each axis, including the second comparator 25 for the first axis, the driver circuit immediately excites the Open the closed contact 29a, thereby cutting off the power supply (3-slide power g in the figure) to each servo amplifier of each servo circuit including the servo amplifier 21 in the servo circuit 18 for the first axis.
Stop the movement of each axis of the robot.

すなわち、このマグネットコンタクタ2日は、この発明
に係る停止手段を構成している。
That is, this magnetic contactor constitutes a stopping means according to the present invention.

なお、入出力インターフェース14に入力される1″な
る比較判定結果すは、直接マグネットコンタクタ2日の
ドライバ回路に入力されるが、この比較判定結果すによ
り中央制御部10のcpUllにも割り込みがかかり、
それによって所要の非常停止処理がなされる。
The comparison result of 1" input to the input/output interface 14 is directly input to the magnetic contactor driver circuit, but this comparison result also causes an interrupt to cpUll of the central control unit 10. ,
As a result, necessary emergency stop processing is performed.

また、実際にはこのマグネットコンタクタ29が励磁さ
れてその常閉接点29aが開くと同時に、ロボット各軸
の駆動部に設けた無励磁ブレーキも作動するようになっ
ており、それによってロボットの姿勢が固定される。
In reality, when this magnetic contactor 29 is energized and its normally closed contact 29a opens, the non-excited brakes provided on the drive parts of each axis of the robot are also activated, thereby changing the posture of the robot. Fixed.

次に、上記のように構成した本実施例の作用を第31!
I乃至第5図のフロー図をも参照しながら説明する。
Next, the operation of this embodiment configured as described above will be explained in the 31st section!
This will be explained with reference to the flowcharts shown in FIGS.

先ず、第3図のフロー図をも参照しながら、ティーチン
グペンダント17を使ってロボット各軸を個々にティー
チング動作させる場合の作用に就で説明する。
First, with reference to the flowchart in FIG. 3, the operation when the teaching pendant 17 is used to individually teach each axis of the robot will be explained in detail.

ティーチングペンダント17における軸駆動用の押釦を
操作(1つでも複数同時でも良い)すると、CPUI 
1は操作された押釦に対応するロボット軸の現在値検出
回路から現在値PPを読み込むと共に、操作された押釦
が示す動作方向に応じた所定のインチング動作用の動作
位置指令値(読み込んだ現在値PPにインチング動作移
動量を加算又は減算して求めている〕をレジスタにセッ
トする。
When the axis drive push button on the teaching pendant 17 is operated (one or more at the same time), the CPU
1 reads the current value PP from the current value detection circuit of the robot axis corresponding to the operated push button, and also reads the operating position command value (read current value) for a predetermined inching operation according to the operating direction indicated by the operated push button. [obtained by adding or subtracting the inching movement amount to PP] is set in the register.

次に、レジスタにセットした動作位置指令値と現在値P
Pとの位置偏差(前述のインチング動作移動量に等しい
)を演算した後、その位置偏差から当該ロボット軸の計
算上の目標動作速度指令値を予め定めた所要関数式に基
づいて演算し、その演算した計算上の目標動作速度指令
値にティーチングペンダント17における設定ボリュー
ムによって設定されている速度倍率(各軸共通)を乗算
して最終的な目標動作速度指令値を求める6そして、そ
の求めた目標動作速度指令値にロボットによって定まる
所要の座標変換処理を施すことによって、ロボット先端
の合成速度値を演算する。
Next, the operating position command value set in the register and the current value P
After calculating the positional deviation from P (equal to the above-mentioned inching movement amount), calculate the calculated target operating speed command value of the robot axis from the positional deviation based on a predetermined required function formula, and The calculated target operating speed command value is multiplied by the speed multiplier (common to each axis) set by the setting volume on the teaching pendant 17 to obtain the final target operating speed command value 6. Then, the calculated target operating speed command value is calculated. A composite speed value at the tip of the robot is calculated by subjecting the motion speed command value to a required coordinate transformation process determined by the robot.

なお、この合成速度値は、実際には各軸の現在値PPと
動作位置指令値とに夫々所要の座標変換を施して得られ
るロボット先端の移動量を移動時間で除した値であり、
その意味するところは駆動しようとする軸が1軸であろ
うと複数軸であろうと、ロボット軸が実際に動いた時の
ロボット先端の移動速度の平均値を示すものである。
Note that this composite speed value is actually a value obtained by dividing the movement amount of the robot tip by the movement time, which is obtained by applying the required coordinate transformation to the current value PP of each axis and the operation position command value, respectively.
What it means is that it indicates the average value of the moving speed of the robot tip when the robot axis actually moves, regardless of whether there is one axis to be driven or multiple axes.

次に、求めたロボット先端の合成速度値と、メモリ12
に予め記憶した基準合成速度値とを比較することによっ
て、求めた合成速度値がその基準合成速度値を越えたか
否かを判定し、越えていれなければレジスタにセットし
た動作位置指令値を変更せず、越えていればその動作位
置指令値を予め定めた値又はオーバ量を参酌して選んだ
値だけ小さくして、動作位置指令値を変更する。
Next, the obtained composite speed value of the robot tip and the memory 12
By comparing with the reference composite speed value stored in advance, it is determined whether the obtained composite velocity value exceeds the reference composite velocity value, and if it does not, the operating position command value set in the register is changed. If the operation position command value is not exceeded, the operation position command value is changed by decreasing the operation position command value by a predetermined value or a value selected in consideration of the amount of excess.

そして、動作位置指令値が変更されていなげれば、先に
求めた最終的な目標動作速度指令値をそのまま利用する
一方、動作位置指令値が変更されていれば、その指令値
に基づき改めて最終的な目標動作速度指令値を求めた後
、その目標動作速度指令値にサーボ回路やロボット軸の
能力によって定まる予測速度ゲインを乗算した値に、レ
ジスタにセットされている動作位置指令値から現在値P
Pを減算した値に位置補正ゲインを乗算した値を逐次加
算して得られる動作速度指令値Dvを。
If the operating position command value has not been changed, the previously determined final target operating speed command value is used as is, while if the operating position command value has been changed, the final target operating speed command value is newly determined based on that command value. After calculating the target operating speed command value, calculate the current value from the operating position command value set in the register by multiplying the target operating speed command value by the predicted speed gain determined by the capabilities of the servo circuit and robot axis. P
The operating speed command value Dv is obtained by sequentially adding the value obtained by subtracting P and the value obtained by multiplying the position correction gain.

操作されている押釦に対応するサーボ回路のD/A変換
器に出力すると共に、例えば基準合成値から逆に計算し
て得られる各軸部の基準動作速度値Dr(予め定めた値
でも良い)を各サーボ回路の基準速度レジスタに書き込
むサーボ処理を行なう。
In addition to outputting it to the D/A converter of the servo circuit corresponding to the operated pushbutton, the reference operating speed value Dr of each axis part obtained by, for example, reverse calculation from the reference composite value (a predetermined value may also be used) Servo processing is performed to write the value to the reference speed register of each servo circuit.

それによって、例えば全操作された押釦が第1軸用の押
釦であれば、サーボ回路18におけるD/A変換器19
から現在値検出回路22までの各部の作用により、第1
軸は所要の方向に所要量所要の速度で動く。
Thereby, for example, if the fully operated push button is a push button for the first axis, the D/A converter 19 in the servo circuit 18
By the action of each part from to the current value detection circuit 22, the first
The shaft moves in the required direction and at the required speed.

そして、動作位置指令値と現在値PPとが等しくなった
時点で、目標動作速度指令値を零にリセットしてDvを
零にするが、その時点で操作されている押釦が解放され
ていなければ、目標動作速度指令値をリセットせず、動
作位置指令値をインチング動作移動量だけ再度加算又は
減算する処理を行なって、動作速度指令値Dvを出力し
続ける。
Then, when the operating position command value and the current value PP become equal, the target operating speed command value is reset to zero and Dv is set to zero, but if the push button being operated at that time is not released. , without resetting the target operating speed command value, performs a process of adding or subtracting the operating position command value again by the inching operation movement amount, and continues outputting the operating speed command value Dv.

このようにして、押釦が操作されている間、対応するロ
ボット軸がロボット先端の合成速度が基準値を越えいな
いように動き続け、その動作中にDv>Drとなれば第
1の比較器の比較判定結果aが1″になるので、直ちに
動作速度指令電圧信号Svの電圧レベルは基準動作速度
値Drに対応するレベルに抑えられ、それによってロボ
ット軸も基準値を越えないように動く。
In this way, while the push button is being operated, the corresponding robot axis continues to move so that the composite speed of the robot tip does not exceed the reference value, and if Dv>Dr during the operation, the first comparator Since the comparison result a becomes 1'', the voltage level of the operating speed command voltage signal Sv is immediately suppressed to a level corresponding to the reference operating speed value Dr, and thereby the robot axis also moves so as not to exceed the reference value.

そして、このような二重のチェックをしているにも拘ら
ず、何らかの原因によってロボット軸が基準実速度を越
えて暴走しようとしても、第2の比較器がそれを判定検
出して比較判定結果すを直ちに1#にするので、マグネ
ットコンタクタ2日が励磁されてその常閉接点29.が
開き、それによって各サーボアンプの電源が遮断されて
ロボット各軸は直ちに非常停止する。
Despite these double checks, if for some reason the robot axis attempts to exceed the standard actual speed and run out of control, the second comparator will detect this and provide a comparison result. Immediately sets the current to 1#, so the magnetic contactor 29 is energized and its normally closed contact 29. opens, which cuts off the power to each servo amplifier and immediately brings each axis of the robot to an emergency stop.

したがって、そのような時でも作業者の安全が確保され
る。
Therefore, the safety of the workers is ensured even in such a case.

なお、第3図のフロー図に示す動作位置指令値を変更す
る処理の代りに、求めた合成速度値を制限して、その制
限した合成速度値から必要な各軸の動作位置指令値を逆
算するような処理にしても良く、あるいは目標動作速度
指令値自体を制限するような処理にしても良い。
Note that instead of the process of changing the operating position command value shown in the flowchart in Figure 3, the obtained composite speed value is limited and the required operating position command value for each axis is calculated backwards from the limited composite velocity value. Alternatively, the target operation speed command value itself may be limited.

次に、第4図のフロー図を参照しながら、ティーチング
ペンダント17を使ってロボット先端を所要の座標軸方
向にティーチング動作させる場合の作用に就で述べる。
Next, with reference to the flowchart in FIG. 4, the operation when the teaching pendant 17 is used to perform a teaching operation on the tip of the robot in a desired coordinate axis direction will be described in detail.

ティーチングペンダント17における上記動作用の押釦
を操作すると、CPU1lは先ず設定ボリュームによっ
て設定されている速度倍率を読み込んで、その読み込ん
だ速度倍率を所要の値に乗算して動作速度値Vxを演算
する。
When the above operation push button on the teaching pendant 17 is operated, the CPU 1l first reads the speed magnification set by the setting volume and calculates the operation speed value Vx by multiplying the read speed magnification by a required value.

次に、メモリ12に予め記憶した軌跡制御刻み時間Tx
を読み出して、そのTxと先に演算したVxと乗算して
刻み距ml(合成動作移動距m>Lxを演算する。
Next, the trajectory control step time Tx stored in advance in the memory 12
is read out and the Tx is multiplied by the previously calculated Vx to calculate the increment distance ml (synthetic movement movement distance m>Lx).

そして、この刻み距離Lxからロボット各軸毎の移動角
(移動量)を演算すると共に、その演算した各軸部の移
動角から各軸部の目標動作速度指令値(移動角をTxで
除いた値)を演算する。
Then, from this increment distance Lx, the movement angle (travel amount) of each axis of the robot is calculated, and from the calculated movement angle of each axis, the target operating speed command value of each axis (the movement angle is subtracted by Tx) is calculated. value).

そして、各軸部の移動角の現在値ppから各軸部の動作
位置指令値を求めて、その求めた指令値と先に求めた目
標動作速度指令値を利用して、前述したサーボ処理(直
線補間処理を含む)を行なう。
Then, the operating position command value of each shaft section is determined from the current value pp of the movement angle of each shaft section, and the above-mentioned servo processing ( (including linear interpolation processing).

それによって、当該押釦が押されている間口ボット各軸
は押釦によって指示されている座標軸方向にロボット先
端が移動するように動く。
As a result, each axis of the frontage bot whose push button is pressed moves so that the robot tip moves in the direction of the coordinate axis indicated by the push button.

但し、この場合の各サーボ回路の各基準速度レジスタに
書き込まれる各軸部の基準動作速度値Drは、動作速度
値Vxから求めた値である。
However, in this case, the reference operating speed value Dr of each shaft portion written in each reference speed register of each servo circuit is a value determined from the operating speed value Vx.

そして、このようなティーチング動作時も各サーボ回路
の第1.第2の比較器及びサンプルホールド回路並びに
マグネットコンタクタ2日は、前述した場合と全く同様
に作用し、それによって作業者の安全が確保される。
Also during such a teaching operation, the first . The second comparator and sample-and-hold circuit as well as the magnetic contactor function in exactly the same way as in the previous case, thereby ensuring the safety of the operator.

なお、ロボット先端を所要の座標軸方向に動かす場合に
は、最初に求める動作速度値を適切にできるので1合成
速度値の判定処理は行なわないが、行なうようにしても
良いことは勿論である。
Note that when the robot tip is moved in the direction of the required coordinate axes, the operation speed value initially determined can be appropriately determined, so the determination process of one composite speed value is not performed, but it is of course possible to perform it.

最後に、第5図のフロー図を参照しながら、ロボット各
軸をプレイバック動作させる場合の作用に就で説明する
Finally, with reference to the flowchart in FIG. 5, the operation when each axis of the robot is operated for playback will be explained in detail.

プレイバック起動がかかると、cpul 1は先ずティ
ーチデータメモリ15から位置データPnとその位置デ
ータPnが示す位置まで移動する際の動作指令である平
均速度データVVx (移動時間データがメモリに書か
れている場合は位置データPn−+、Pnの差をその移
動時間データで除して求めるものとする)を読み出す。
When playback is activated, cpul 1 first reads the position data Pn from the teach data memory 15 and the average speed data VVx (movement time data is written to the memory), which is an operation command for moving to the position indicated by the position data Pn. If there is, the difference between the position data Pn-+ and Pn is divided by the travel time data).

次に、このプレイバック動作が、ティーチングペンダン
ト17からの指示による動作ならティーチングペンダン
ト17における設定ボリュームによって設定されている
速度倍率を読み込む一方。
Next, if this playback operation is an operation based on an instruction from the teaching pendant 17, the speed magnification set by the setting volume in the teaching pendant 17 is read.

ロボット制御ff116からの指示による動作ならロボ
ット制御盤16における設定ボリュームによって設定さ
れている速度倍率を読み込む。
If the operation is based on an instruction from the robot control ff 116, the speed magnification set by the setting volume on the robot control panel 16 is read.

そして、その読み込んだ速度倍率を先に読み出した平均
速度データV V xに乗算して動作速度値(合成速度
値)を演算する。
Then, the previously read average speed data V V x is multiplied by the read speed magnification to calculate an operating speed value (composite speed value).

次に、メモリ12から基準合成速度値を読み出して、そ
の読み出した値と先に演算して求めた動作速度値とを比
較することによって、求めた動作速度値がその基準合成
速度値を越えたか否かを判定し、越えていなければその
求めた動作速度値をそのまま利用し、越えていれば求め
た動作速度値を例えば基準合成速度値まで制限する処理
を行なう。
Next, by reading the reference composite speed value from the memory 12 and comparing the read value with the operating speed value calculated earlier, it is determined whether the calculated operating speed value exceeds the reference composite speed value. It is determined whether or not the calculated operating speed value is exceeded, and if the calculated operating speed value is not exceeded, the obtained operating speed value is used as is, and if it is exceeded, processing is performed to limit the obtained operating speed value to, for example, a reference composite speed value.

そして、制限されないままの動作速度値又は制限された
動作速度値からロボット各軸毎の目標動作速度指令値を
座標変換によって求めると共に、位置データPnからロ
ボット各軸毎の動作位置指令値をやはり座標変換によっ
て求める。
Then, the target operating speed command value for each axis of the robot is obtained from the unrestricted operating speed value or the restricted operating speed value by coordinate transformation, and the operating position command value for each axis of the robot is also calculated from the position data Pn. Obtain by conversion.

そして、その求めた各指令値に基づくサーボ処理を実行
することによってロボット各軸は、ロボット先端の合成
速度が基準値を越えないように。
Then, by executing servo processing based on each command value obtained, each axis of the robot is controlled so that the combined speed of the robot tip does not exceed the reference value.

しかも各軸の動作速度も夫々の基準値Dr(この時の各
基準値Drは基準合成速度値から求めた値)を超えない
ようにプレイバック動作する。
Moreover, the playback operation is performed so that the operating speed of each axis does not exceed the respective reference value Dr (each reference value Dr at this time is a value obtained from the reference composite speed value).

そして、このプレイバック動作中に、ロボット各軸の何
れかでも実動作速度が基準実速度を越えて暴走しようと
しても、第2の比較器とマグネットコンタクタ2日の働
きによって直ちにロボット各軸は非常停止するので、プ
レイバック動作中(特にティーチングペンダント17か
らの指示によるティーチデータを確認するためのプレイ
バック動作中)の作業者の安全が確保される。
During this playback operation, even if the actual operating speed of any of the robot's axes exceeds the reference actual speed and goes out of control, each axis of the robot will be immediately stopped by the second comparator and magnetic contactor. Since the playback operation is stopped, the safety of the operator is ensured during the playback operation (particularly during the playback operation for confirming the teaching data based on instructions from the teaching pendant 17).

なお、上記実施例では、第2の判定手段を第1の比較器
24によってハードウェア構成した例に就て述べたが、
ソフトウェア構成することもできることは勿論である。
Incidentally, in the above embodiment, an example was described in which the second determination means was configured by hardware using the first comparator 24;
Of course, software configuration is also possible.

また、上記実施例では、サンプルホールド回路20によ
ってD/A変換した動作速度指令値(電圧信号)を制限
するようにした例に就て述べたが。
Furthermore, in the above embodiment, an example has been described in which the operating speed command value (voltage signal) that is D/A converted by the sample and hold circuit 20 is limited.

D/A変換する前の指令値を制限するようにしても良い
The command value before D/A conversion may be limited.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、この発明によるロボットの安全装置
は、ロボット先端の合成速度値と、ロボット各軸の動作
速度指令値と、ロボット各軸の実動作速度とを夫々監視
して1合成速度値と動作速度指令値の方が各々基準値を
越えた場合には夫々を制限するようにし、又実動作速度
が基準値を越えた場合にはロボット各軸を停止するよう
にしたため、多軸(多関節)ロボットのように先端移動
速度の予想が難しいロボットでも、ティーチング作業時
などにおける作業者の安全を充分に確保することができ
る。
As described above, the robot safety device according to the present invention monitors the composite speed value of the robot tip, the operating speed command value of each robot axis, and the actual operating speed of each robot axis to obtain a composite speed value. When the and operating speed command value each exceed the reference value, they are each restricted, and when the actual operating speed exceeds the reference value, each axis of the robot is stopped, so multi-axis ( Even with robots such as multi-jointed robots whose tip movement speed is difficult to predict, worker safety can be sufficiently ensured during teaching work.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の構成を示すブロック図、第2図はこ
の発明の一実施例を示すブロック構成図。 第3図乃至第5図は夫々第2図のCPUI 1が実行す
るプログラムのフロー図。 第6図は従来技術の説明に供するブロック回路図である
。 10・・・中央制御部 11・・・中央処理装置(CP
 U)12・・・メモリ (ROM、RAM)13.1
4・・・入出力インターフェース15・・・ティーチデ
ータメモリ 16・・・ロボット制御盤 17・・・ティーチペンダント  18・・・サーボ回
路20・・・サンプルホールド回路(第2の制限手段)
24・・・第1の比較器(第2の判定手段)25・・・
第2の比較器(第3の判定手段)26・・・モータ  
  27・・・タコジェネレータ2日・・・パルスジェ
ネレータ
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. 3 to 5 are flow diagrams of programs executed by the CPU 1 of FIG. 2, respectively. FIG. 6 is a block circuit diagram for explaining the prior art. 10... Central control unit 11... Central processing unit (CP
U) 12...Memory (ROM, RAM) 13.1
4... Input/output interface 15... Teach data memory 16... Robot control panel 17... Teach pendant 18... Servo circuit 20... Sample hold circuit (second limiting means)
24... first comparator (second determining means) 25...
Second comparator (third determining means) 26...Motor
27...Tacho generator 2nd...Pulse generator

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 多軸ロボットの制御装置において、 前記多軸ロボットの動作指令に基づいて演算したロボッ
ト先端の合成速度値が基準合成速度値を越えたか否かを
判定する第1の判定手段と、前記多軸ロボット各軸の動
作速度指令値が各軸毎の基準動作速度値を越えたか否か
を各軸毎に判定する第2の判定手段と、 前記多軸ロボット各軸の実動作速度が各軸毎の基準実速
度を越えたか否かを各軸毎に判定する第3の判定手段と
、 前記第1の判定手段によつて前記合成速度値が前記基準
合成速度値を越えていると判定された時に前記合成速度
値又はその動作指令を制限する第1の制限手段と、 前記第2の判定手段によつて前記各軸毎の動作速度指令
値の何れかがそれに対応する基準動作速度値を越えてい
ると判定された時に当該動作速度指令値を制限する第2
の制限手段と、 前記第3の判定手段によつて前記各軸毎の実動作速度の
何れかがそれに対応する基準実速度を越えていると判定
された時に前記多軸ロボット各軸の動作を停止する停止
手段とを設けて構成したことを特徴とするロボットの安
全装置。
[Scope of Claims] 1. In a control device for a multi-axis robot, a first determination for determining whether a composite velocity value of the robot tip calculated based on a motion command of the multi-axis robot exceeds a reference composite velocity value. a second determining means for determining for each axis whether or not the operating speed command value of each axis of the multi-axis robot exceeds a reference operating speed value for each axis; third determining means for determining for each axis whether or not the operating speed exceeds the reference actual speed for each axis; and the first determining means determines whether the composite speed value exceeds the reference composite speed value. a first limiting means that limits the composite speed value or its operation command when it is determined that the composite speed value or its operation command is determined by the second determination means, and one of the operation speed command values for each axis corresponds thereto; A second control that limits the operating speed command value when it is determined that the operating speed command value exceeds the reference operating speed value.
and limiting means for controlling the motion of each axis of the multi-axis robot when the third determining means determines that any of the actual operating speeds of the respective axes exceeds the corresponding reference actual speed. A safety device for a robot, characterized in that it is configured to include a stopping means for stopping the robot.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011192015A (en) * 2010-03-15 2011-09-29 Omron Corp Servo system, servo motor driving device, safety unit and method for controlling servo system
US9914216B2 (en) 2012-11-09 2018-03-13 Abb Schweiz Ag Robot control with improved safety
JP2020142337A (en) * 2019-03-07 2020-09-10 ファナック株式会社 Industrial robot control system

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