WO1991014544A1 - Method of controlling stop of industrial robot - Google Patents

Description

明 細 書 産業用 Dボッ トの停止制御方法 技 術 分 野

本発明は産業用口ボッ トの衝突後の停止制御方法に関し、 特に安全性を高めた産業用ロボッ トの停止制御方法に関する _c 背 景 技 術

産業用口ボッ ト （以下口ボッ ト と称する） ではティ 一チ ン グの誤り等によって、 異物に衝突したときは、 オペレータの 安全、 ロボッ トの保護のためにその動作を停止させる必要が ある。 このために、 衝突を検知した軸毎にサ一ボモータへの 速度指令を 0 にすることにより逆転トルクを発生させて、 で きるだけ短時間でロボッ トの動作を停止させている。 また、 衝突を検知しない軸ではサーボモータの位置指令と実位置の 差分である位置偏差量が所定の値以上になつた後にアラーム を発生させて、 サーボモータへの駆動電流を遮断している。

しかし、 従来の方法では、 各軸毎に衝突を検知し、 衝突を 検知した軸には逆転トルクが与えられるので、 短時間に停止 する。 一方、 衝突を検知しない軸ではその軸の位置偏差量が 所定値以上となってァラームが発生するまで、 移動指令に基 づいた動作を続行するために、 ロボッ トはティーチングされ た通路とは異なった経路で動き、 かえって、 安全性を損なう こととなる場合が生じることがある。 また、 衝突を検知しな い軸のサ一ボモータの停止が遅れ、 ロボッ トの停止が遅くな るという P 題もあった。

• 発 明 ' の 開 示

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 衝突 を検知しない軸も短い時間で停止させる産業用ロボッ トの停 止制御方法を提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、

サーボモータにより駆動される複数の軸を有する産業用口 ボッ トが異物に衝突したことを検知後の産業用ロボッ トの停 止制御方法において、 衝突を検知後、 衝突を検知した軸を駆 動するサーボモータへの速度指令を 0にして、 逆転トルクを 発生させ、 前記サーボ ータの回転を停止し、 所定の時間後 に前記サーボモータへ出力する位置指令と実位置の差である 位置偏差値を算出し、 前記サーボモータの位置偏差量が規定 値以上になった場合、 あるいは他のサーボモータの位置偏差 量が規定値以上になった場合に、 アラームとし、 すべてのサ ーボモータへの電流を遮断して前記産業用ロボッ トの動きを 停止させることを特徵とする産業用ロボッ トの停止制御方法 が、 提供される。

また、 産業用ロポッ トが異物に衝突したことを検知後の産 業用 αボッ トの停止制御方法において、 衝突を検知後、 ホス トコ ンピュータに衝突を通知し、 衝突を検知した軸を駆動す るサーボモータへの速度指令を 0にして、 逆転トルクを発生 させ、 前記サーボモータの回転を停止し、 所定の時間経過後 に前記サーボモータの電流を遮断し、 前記ホス ト コ ン ビユ ー タは前記衝突の通知を受けて、 全てのサ一ボモータの電流を 遮断し、 前記産業用ロボッ トの動きを停止させることを特徴 とする産業用ロボッ トの停止制御方法が、 提供される。

衝突を検知した軸のサーボモータは、 位置偏差値の監視を 停止する。 次に速度指令を 0にすると、 逆転トルクが発生し、 サーボモータは減速して、 停止に向かう。 所定の時間経過後 に位置偏差値の監視を再開し、 位置偏差量が所定の値以上に なったらアラームとする'。 また、 衝突を検知していない軸は 通常通り、 位置偏差値の監視を続行し、 位置偏差値が規定値 を越えたときはアラームとする。 いずれか早い方のァラ一ム で全てのサ一ボモータの電流を遮断する。 一般的に、 衝突を した軸のァラームの方が早く発生するが、 衝突の状態によつ ては他の軸のアラームが早い場合もある。

また、 衝突が検知されると、 その軸のサ一ボモータの電流 を所定の時間経過後に遮断する。 また、 ホス トプロセッサに 衝突の検知を通知する。 ホス トプロセッサは他のサ一ボモー タの電流を遮断する指令を出し、 全てのサーボモータの電流 が遮断され、 ロボッ 卜の動作が停止する。 図 面 の 簡 単 な 説 明 第 1図は本発明の一実施例の産業用口ボッ トの停止制御方 法の処理のフ 口 一チヤ 一 ト、

第 2図は本発明の他の実施例の産業用ロボッ トの停止制御 方法の処理のフ口一チャー ト、 第 3図は高速パレタイ ジング用の水平関節形口ボッ トを表 す図、

第 4図は本発明を実施するためのロボッ ト制御装置のハー ドゥエァの部分構成図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第 3 .図は高速パレタイ ジング用の水平関節形ロボッ トを表 す図である。 ロボッ ト本体 1 aは Z軸方向のサーボモータと 機構部を有し、 アーム 2等を上下に移動させる。 アーム 2は サーボモータ 3で 軸回りに回転する。 アーム 2に回転可能 に結合されたアーム 4はサーボモータ 5によって、 U軸回り に回転する。 アーム 4の先端には' ¥首 6が設けられており、 手首 6 は《軸回りに回転する。 なお、 ノ、 °レタイ ジングのため のハンドは省略してある。 ロボッ ト 1 はテーブル 7上のヮー ク 8 a、 8 b、 8 c及び 8 dのパレタイ ジングを行う。 また. ロボッ ト 1 はロボッ ト制御装置 1 0にケーブル 1 0 aで接続 されている。 ロボッ ト制御装置 1 0には教示操作盤 9が接続 されている。

第 4図は本発明を実施するためのロボッ ト制御装置のハー ドゥヱァの部分構成図である。 ホス トプロセッサ 1 1はロボ ッ ト制御装置 1 0全体を制御するプロセッサである。 ホス ト プロセッサ 1 1からはロボッ トの位置指令が共有 R A M 1 2 に書き込まれる。 なお、 ホス トプロセッサ 1 1 に結合される R O M . R A M等は省略してある。 D S P (ディ ジタル · シグナル · プロセッサ） 1 3は R〇 M l 4のシステムプログラムに従って、 共有 R A M I 2の位 置指令を一定時間ごとに読み取り、 軸制御回路 （A X C ) 1 6 に位置指令を出力する。 なお、 必要な計算等は R A M I 5 を使用して行う。

A X C 1 6は、 内部に位置指令とサーボモータ 2 2 に内蔵 されたパルスコーダ （図示されていない） からの位置フ ィ ー " · ドバッ クとの差分による位置偏差値から速度指令を計算する _c さ らに、 位置フ ィ ー ドバッ クを微分して、 速度フ ィー ドバッ - クを計算する。 この速度フ ィ ー ドバッ クと速度指令との差分 から電流指令値を計算する。 サ一ボアンプ 2 1 は電流指令を 受けて、 サーボモータ 2 2を駆動する。

また、 D S P 1 3は後述のサーボモータ 2 2のの速度変化- 電流値から衝突を検知して、 サ一ボモータ 2 2の電流を遮断 する。

なお、 各サーボモータを制御する制御系は同じであるので- ここでは 1軸分のみ表している。

次に衝突検知について述べる。 衝突検知の第 1の方法はサ ーボモータ 2 2の速度の変化によって行う。 すなわち、 衝突 のときは通常の加減速時にく らべ速度変化が大きくなる。 こ の速度変化によって、 衝突を検知する。 具体.的な値はサーボ モータあるいは負荷によって異なる。

第 2の方法はサーボモータ 2 2の負荷電流値で検出する方 法である。 衝突時は負荷が大きくなり、 サ一ボアンプ 2 1の 負荷電流は急激に増加する。 この値が一定の値を越えたとき を、 衝 と して検知する。 ただし、 サ一ボモータ 2 2の加減 ' 速時は負荷イナーシャによって、 負荷電流が増加するので、 加減速時は負荷ィナーシャによる負荷電流分を除いて判断す る O

第 1図は本発明の一実施例の産業用ロボッ 卜の停止制御方 法の処理のフ ロ ーチャ ー トである。 図において、 Sに続く数 値はステップ審号を示す。 これらの処理は第 4図に示す D S ' P 1 3によって行われる。

〔 S 1〕 各サーボモータに移動指令が与えられる。

〔 S 2〕 各サ一ボモータは回転して、 ロボッ ト 1 を動作させ 0

〔 S 3〕 異物との衝突を検知し、 検知されたら検知した軸の 制御は S 1 1へ、 その他の軸の制御は S 2 1へ進む。 検知さ れないときは、 S 1へ戻り動作を継続する。

[ s i n 衝突を検知した軸では、 位置偏差値の監視を停止 する。 そのまま位置偏差値の監視を続行すると、 位置偏差ァ ラームとなって、 逆転トルクによって、 サーボモータを短時 間に停止できなくなるからである。

〔 S 1 2〕 サーボモータへの速度指令を 0にする。

[ S 1 3〕 これによつて、 逆転トルクが発生し、 サーボモー タは短時間に停止する。 .

〔 S 1 4〕 タイマの計時時間 Xが規定時間 Tを越えたか調べ- 越えていれば S 1 5へ進み、 越えていないときは S 1 2へ戻 な ο

〔 S 1 5〕 位置偏差値の監視を再開する。 サーボモータへの 移動指令は継続して出力されているので、 速度指令を 0にし て逆転トルクをサ一ボモータに与えておけば、 位置偏差値は 急激に増加する。

〔 S 2 1〕 衝突を検知していない軸は位置偏差値の値をその まま fee ίτす.る。

〔 S 3 1〕 衝突を検知した軸、 検知しない軸ともに位置偏差 値 Ε ρが規定値 Εを越えていないか調べ、 越えていれば S 3 2に進む。 越えていないときは、 衝突を検知した軸は S I 1 へ、 衝突を検知していない軸は S 2 1へ戻る。

[ S 3 2 3 位置偏差値が規定値を越えているので、 位置偏差 過大ァラ一ムとする。 一般的には衝突を検出した軸によって、 この位置偏差過大アラームは発生する。 ただし、 衝突の状態 に応じては、 衝突を検知しない軸によって、 先に位置偏差過 大ァラ一ムが発生することもある。 いずれの軸による場合も 同じように処理される。

[ S 3 3〕 全ての軸のサーボモータの電流を遮断する。 これ はサーボアンプの電源入力開閉器をォフすることにより行う これによつて、 全てのサーボモータが停止し、 ロボッ 卜の動 作が停止する。

第 2図は本発明の他の実施例の産業用 Dボッ トの停止制御 方法の処理のフローチャー トである。 〔 S 4 1〕 各サ一ボモ ータに移動指令が与えられる。

C S 4 2〕 各サーボモータは回転して、 ロボッ ト 1を動作さ せる。

〔 S 4 3〕 異物との衝突を検知し、 検知されたら検知した軸 の制御は S 5 1へ進む。

〔 S 5 1〕 衝突を検知した軸では、 位置偏差値の監視を停止 する。 そのまま位置偏差値の監視を続行すると、 位置偏差ァ ラームとなづて、 逆転トルクによって、 サーボモータを短時 間に停止できなくなるからである。

〔 S 5 2〕 サーボモータへの速度指令を 0にする。

〔 S 5 3〕 これによつて、 逆転トルクが発生し、 サ一ボモー タは短時間に停止する。

〔 S 5 4〕 タイマの計時時間 Xが規定時間 Tを越えたか調べ- 越えていれば S 5 5へ進み、 越えていないときは S 5 2へ戻 ο

C S 5 5 ] 衝突を検知した軸のサーボモータの電流を遮断し- すなわちサーボアンプめ電源入力開閉器をオフして、 S 7 1 へ進む。

〔 S 6 1〕 一方、 衝突が検知されたことを、 ホス トプロセ ッ サに通知する。

〔 S 6 2 〕 ホス トプロセ ッサは衝突を検知しない軸の電流を 遮断することを各 D S P経由で各サーボアンプに指令する。 〔 S 6 3〕 各サーボアンプの電源入力開閉器がオフされる。 〔 S 7 1〕 全てのサーボアンプの電源入力開閉器がォフにな り、 サーボアラーム.となり、 表示装置に表示される。

上記の説明ではパレタィ ジング用の口ボッ トでの衝突後の 停止方法について説明したが、 他の溶接用、 組立用のロボッ トにも同様に適用できる.。

以上説明したように本発明では、 衝突を検知した軸に逆点 ト ルクを与え、 所定の時間後に位置偏差過大を検出して、 全 てのサーボモータを停止するようにしたので、 衝突後に全て のサーボモータを短時間で停止させることができる。

また、 衝突した軸を所定の時間後に停止させ、 その他の軸 もホス トプロセッサ経由で停止させるようにしたので、 衝突 後の全てのサーボモータを短時間に停止させることができる,

Claims

- 請 求 の .範 囲

1 . サーボモータにより駆動される複数の軸を有する産業 用 Πボッ 卜が異物に衝突したことを検知後の産業用ロボッ ト の停止制御方法において、

衝突を検知後、 衝突を検知した軸を駆動するサーボモータ " への速度指令を 0に.して、 逆転トルクを発生させ、 前記サー ボモータの回転を停止し、

所定の時間後に前記サーボモータへ出力する位置指令と実 位置の差である位置偏差値を算出し、

前記サーボモータの位置偏差量が規定値以上になつた場合- あるいは他のサ一ボモータの位置偏差量が規定値以上になつ た場合に、 アラームとし、

すべてのサーボモータへの電流 遮断して前記産業用口ボ ッ トの動きを停止させることを特徴とする産業用ロボッ トの 停止制御方法。

2 . 産業用ロボッ トが異物に衝突したことを検知後の産業 用ロボッ トの停止制御方法において、 '

衝突を検知後、 ホス ト コ ンピュータに衝突を通知し、 衝突を検知した軸を駆動するサーボモータへの速度指令を 0にして、 逆転ト ルクを発生させ、 前記サーボモータの回転 を停止し、

所定の時間経過後に前記サーボモータの電流を遮断し、. 前記ホス トコ ン ピュータは前記衝突の通知を受けて、 全て のサーボモータの電流を遮断し、 .

前記産業用ロボッ トの動きを停止させることを特徵とする 産業用 ボッ トの停止制御方法。