WO2004089580A1 - 産業用ロボットの制御装置 - Google Patents

Abstract

ブレーキへの開放電圧を直列接続された複数の接点で印加し、かつ少なくとも１つの接点はモータの駆動電源の制御を行うリレーの常開接点とすることで接点の溶着が発生しても確実にブレーキへの開放電圧印加を遮断できる安全性の高い産業用ロボットの制御装置を提供するとともに、操作者の手動操作でブレーキの開放を行なうための電源を備える必要が無い産業用ロボットの制御装置を提供する。そのために、モータ軸をロックする電磁式ブレーキ（２３）を有する産業用ロボット（１１）の制御装置において、電磁式ブレーキ（２３）の開放時に閉路となる第1のリレー接点（２４）と、前記モータの駆動電源供給時に閉路となる第２のリレー接点（２２）とを備え、電磁式ブレーキ（２３）の駆動用電源（２７）に前記第１のリレー接点（２４）と前記第２のリレー接点（２２）と前記電磁式ブレーキ（２３）とを直列接続する。

Description

明 細書

産業用口ポットの制御装置

[技術分野]

本発明はモー夕軸をロックする電磁式ブレーキを備えた産業用ロポットの制御装 置、特にモ一夕の駆動電源が遮断された状態で電磁ブレーキを開放する産業用ロポッ 卜の制御装置に関するものである。

[背景技術]

電動サーポモータで駆動される多関節型産業用ロポットのモータは、 ロポッ卜が所 定の位置および姿勢を取るように、 制御装置からの指令にしたがって、 所定の速度で 回転、 あるいは所定の位置で停止するように制御される。 前記制御装置の指令によつ て意図的にロポットをモータの駆動電源の遮断を伴って停止する時、 あるいは何らか の異常によってロポットが意図せずにモータの駆動電 Mの遮断を伴って停止すると、 前記モータの駆動用電源は遮断されるから、前記モータは所定の位置を保つことがで きなくなる。そこで、産業用ロポットのモー夕軸には電磁ブレーキが備えられている。 前記電磁ブレーキは励磁されるとモー夕軸の拘束を解除し、消磁されるとモー夕軸を ロックする。このようにして、モ一夕駆動用電源が遮断されると前記電磁ブレーキは、 モータ軸をロックする （例えば、 特開 2 0 0 0— 2 9 6 4 9 2号公報） 。

特開 2 0 0 0— 2 9 6 4 9 2号公報に開示されているブレーキ装置では、 ブレーキ 解放用スィツチ接点を閉じて、交流電源よりダイォードで半波整流した電源をモ一夕 軸を口ックする電磁ブレーキのコイルへ供給することでモー夕軸のロックを解除レ ている。 すなわち、 1つの接点の開閉でブレーキを操作している。

また、 口ポットの作業中に異常が発生して口ポットが停止した場合は、 停止した姿 勢のままでは修理調整ができない、 あるいは他の生産設備の稼動に支障が生じるなど の問題が生じる。 そのために、 特定のモー夕軸のロックを解除してロボットの姿勢を 変更する必要が生じることがあるが、 このためのブレーキ開放スィッチを備えたロボ ット制御装置 （例えば、 特開平 8— 1 2 6 9 9 0号公報) がある。

特開平 8 _ 1 2 6 9 9 0号公報には、 ロポット制御装置内にオペレータによる操作 でブレーキの解險を行うための解除電源を備え、 この解除電源と主電源とを主スィッ チと補助スィッチで選択的にブレーキに接続することが開示されている。

しかしながら、特開 2 0 0 0— 2 9 6 4 9 2号公報記載の産業用ロポットのブレ一 キ回路は、 ブレーキ回路の開閉接点がただ 1個だけなので、 この接点が溶着するとブ レーキが開放されたままになり、 口ポットの姿勢の保持ができなくなり、 口ポットが 周辺機器等に衝突あるいは干渉するという大きな事故に招く問題があった。

また、 特開平 8— 1 2 6 9 9 0号公報記載のブレーキ装置でほ、 ロポッ卜制御装置 内にブレーキ解除用の電源を備えなければならず、 ロポット制御装置の小型化が難し くなり、 また、 コストアップとなる問題があった。

[発明の開示] 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、 ブレーキへの開放電圧を 直列接続された複数の接点で印加し、接点の溶着が発生しても確実にプレーキへの開 放電圧印加を遮断できる安全性の高い産業用ロポットの制御装置を提供するととも に、操作者の手動操作でブレーキの開放を行なうための電源を備える必要が無い産業 用ロボットの制御装置を提供することを目的とするものである。

上記問題を解決するため、 本発明は、 モー夕軸をロックする電磁式ブレーキを有す る産業用ロポットの制御装置において、前記電磁式ブレーキの開放時に閉路となる第 1のリレー接点と、 前記モータの駆動電源供給時に閉路となる第 2のリレー接点とを 備え、前記電磁式ブレーキの駆動用電源に前記第 1のリレー接点と前記第 2のリレー 接点と前記電磁式ブレーキとを直列接続するものである。 また、前記第 2のリレーを 路する信号が出力されている間に、前記第 1のリレーを閉路する信号を出力するも のである。.また、 前記電磁式ブレーキの開放信号を出力する制御部と、 操作者の手動 操作で前記電磁式ブレーキの開放信号を出力するマニュアルブレーキ開放入力手段 と；前記制御部より出力する開放信号あるいは前記マニュアルブレーキ開放入力手段 より出力する開放信号のいずれかを選択して前記第 1のリレーをおよび前記第 2の リレーを動作させる選択手段を備えるものである。 また、 前記選択手段は前記モータ の駆動電源の投入時には制御部からの出力を選択し、前記モータの駆動電源の遮断時 には前記マニュアルブレーキ開放入力手段よりの出力を選択するものである。 また、 前記マニュアルブレーキ開放入力手段を、手持ち操作器上に備えるものである。また、 前記マニュアルブレーキ開放入力手段を外部信号とするものである。

[図面の簡単な説明]

図 1は本発明の実施例を示すロポットシステムの構成図であり、,図 2は本発明の実 施例を示すロポッ卜システムのブレーキ装置の構成図である

[発明を実施するための最良の形態]

以下、 本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。

図 1は本発明の実施例を示す口ポットシステムの構成図である。 図において、 1 1 は制御対象のロポットであり、 1 2はロポット 1 1を制御するロポット制御装置であ る。 ロボット制御装置 1 2にはロポット 1 1のモ一夕 （図示せず.） を駆動する駆動装 置 1 3、 前記モータのブレーキを制御するブレーキ制御部 1 4、 外部より入力される 非常停止信号やペンダント 1 5より入力される制御信号などによって駆動電源の投 入条件を判別する駆動電源前段制御機器 1 6、 ロボット 1 1の動作制御を行なう制御 部 1 7、 外部信号の入出力を行なう入出力部 1 8が備わっている。 ブレーキ制御部 1 4にはブレーキ解除スィッチ 1 9が接続され、入出力部 1 8にも解除スィッチ 2 0が 接続される。

作業者の操作によるブレーキの解除は、ペンダント 1 3の操作キーの操作による方 法、 ブレーキ解除スィッチ 1 9またはブレーキ解除スィッチ 2 0の操作による方法が ある （詳しくは後述する） が、 ブレーキ解除スィッチ 1 9または 2 0が不要の場合は これらの接続は必要なく、 また、 必要とした際に接続することでもよい。 ペンダント 1 5は、 ロポット 1 1の教示操作等を行う手持操作器であり、 複数の操 作キーと表示装置とィネーブル装置を備えている。前記操作キーの押下情報は制御部 1 7へ送られる。ィネーブル装置は教示の際に作業者の安全を確保するためのデッド マンスイッチであり、教示モードにおいてはィネーブル装置を作業者が握るとイネ一 ブル状態が選択され、 モー夕の駆動電源を投入するとともに、 駆動装置 1 3からモ一 夕への駆動信号が伝えられて、 トルクを発生させ、ブレーキ制御部 1 4からブレーキ 解除電源をブレーキに供給してブレーキを開放し、ペンダント 1 5の操作キーの操作 でロポットを動作できるようになる。イネ一プル装置を離すとィネーブル状態は解除 されモータへの駆動電源を遮断すると共にブレーキ解除電源を遮断することでブレ —キを掛ける。

図 2は本発明の実施例を示す口ポットシステムのブレーキ装置の構成図である。 通常の教示動作あるいは再生動作の際のブレーキ解除は次のような手順で行われる。 まず、 制御部 1 7が駆動電源前段制御機器 1 6から信号によって、 モータの駆動電源 投入可能条件 （非常停止が操作されていないなど） が成立している状態を確認し、 駆 動電源制御リレ一 2 1を閉路する。 駆動電源制御リレー 2 1が閉路すると、 駆動電源 リレー （電磁接触器） 2 2が励磁され、 接点 Aを閉路して電源 2 8と駆動装置 1 3を 接続するとともに、 接点 Bも閉路する。 その後、 制御部 1 7よりの指令で駆動装置 1 3より各モー夕 （図示せず） へ駆動電流を流し、 各モ一夕にトルクが発生する。 この ,時、 連動スィッチ 2 5は C接点が選択されており、 制御部 1 7からブレーキ解除信号 が連動スイッチ 2 5を通ってブレーキ解除リレー 2 4に流れ、ブレーキ解除リレー 2 4がオンし、 同接点を閉路する。 ブレーキ解除リレー 2 4が閉路するとブレーキ電源 装置から電流が流れてブレーキ 2 3を開放する。他のモータの駆動及びブレーキ開放 についても同様の手順である。 '

ペンダント 1 5 (図 1参照） の操作キー入力によるブレーキ解除の方法は次の通り である。 但し、 安全確保のためブレーキ解除の際には作業者がイネ一ブル装置を握る などの二重のホールドトウラン機能 （人手で操作したときだけ動作して、 離すと動作 が停止する機能） を持たせる必要がある。

まず、 ペンダント 1 5上の所定のキーを操作して、 ブレーキ解除マス夕一リレ一 2 6を閉路する。 具体的には、 前記キーの操作により制御部 1 7から連動スィッチ 2 5 の A接点を介してブレーキ解除マスターリレー 2.6に励磁電流が流れる （なお、 この 操作をする時はロボット 1 1が停止しているときだから、駆動電源リレー 2 2の A接 点および B接点は開路している）。 次に所望の軸のブレーキを解除するキ一を操作す ると、制御部 1 7から連動スィッチ 2 5の A接点を介して前記所望の軸のブレーキ解 除リレー 2 4に励磁電流が流れて、 ブレーキ解除リレー 2 4が閉路する。 すると、 ブ レーキ電源装置 2 7からブレーキ解除リレー 2 4、 ブレーキ 2 3、 ブレーキ解除マス ターリレー 2 6を通ってブレーキ電源装置 2 7に戻る回路が閉路するから、 ブレーキ 2 3にブレーキ開放電流が流れ、 ブレーキ 2 3が開放される。

ブレーキ解除スィツチ 2 0によるブレーキ解除の手順は前述のペンダント 1 5に よるブレーキ解除の方法と同一である。 すなわち、 ブレーキ解除スィッチ 2 0からブ レーキ解除マスターリレー 2 6及びブレーキ解除リレー 2 3を閉路する操作をする と、 制御部 1 7から各リレーを閉路 （励磁） する電流が供給される。

次に、 ブレーキ解除スィッチ 1 9の操作によるブレーキ解除の手順を説明する。 ブ レーキ解除スィッチ 1 9の操作によるブレーキ解除は、制御部 1 7が関与しないこと が特徴であり、 いわば、 純手動式のブレーキ解除法である。

まず、 連動スィッチ 2 5を操作して、 D接点に接続する。 つまり、 ブレーキ解除リ レー 2 4を制御部 1 7から切り離し、 ブレーキ解除スィッチ 1 9に接続する。 次に、 ブレーキ解除スィッチ 1 9を操作してブレーキ解除マスタ一リレー 2 6を閉路する。 最後に、 ブレーキ解除スィッチ 1 9の所望の軸に対応するスィッチを操作して、 前記 所望の軸のブレーキ解除リレー 2 4を閉路して、前記所望の軸のブレーキ 2 3を開放 する。

なお、 実施例ではブレーキ解除スィッチ 2 0を機械式のスィッチとしたが、 外部信 号、例えば上位の制御装置からの指令によってブレーキ解除信号を入力するようにレ てもよい。

以上説明したように、本発明によれば、ブレーキを開閉するリレ一は 2個あるので、 一方のリレーが溶着しても他方のリレーでブレーキ電源を遮断することが出来る。 し たがって、 リレーの溶着によってブレーキが開放されたままになって、 重力によって ロポットアームが落下する危険が減少し安全性が向上するという効果を奏する。 また、 通常使用するブレーキ電源装置とマニュアル操作で使用するブレーキ電源を共通化 しているので、 ロボット制御装置内に専用の電源装置ゃバッテリを備える必要が無く なり、 ロポット制御装置の小型化に資する効果がある。

[産業上の利用可能性]

本発明はモ一タ軸をロックする電磁式ブレーキを備えた産業用ロボットの制御装 置、特にモータの駆動電源が遮断された状態で電磁ブレーキを開放する産業用ロポッ トの制御装置として有用である。

Claims

請求の範囲

1 . モー夕軸をロックする電磁式ブレーキを有する産業用ロポットの制御装置におい て、

前記電磁式ブレーキの開放時に閉路となる第 1のリレー接点と、前記モータの駆動 電源供給時に閉路となる第 2のリレー接点とを備え

前記電磁式ブレーキの駆動用電源に前記第 1のリレ一接点と前記第 2のリレー接 点と前記電磁式ブレーキとを直列接続したことを特徴とする産業用ロポットの制御

2 . 前記第 2のリレー接点を閉路 "る信号が出力されている間に、 前記第 1のリレー 接点を閉路する信号が出力される事を特徴とする請求項 1記載の; 業用ロポットの 制御装置。

3 . 前記電磁式ブレーキの開放信号を出力する制御部と、 操作者の手動操作で前記電 磁式ブレーキの開放信号を出力するマニュアルブレーキ開放入力手段と、前記制御部 より出力する開放信号あるいは前記マニュアルブレーキ開放入力手段より出力する 開放信号のいずれかを選択して前記第 1のリレーをおよび前記第 2のリレーを動作 させる選択手段を備えたことを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載の産 用 口ポットの制御装置。

4. 前記選択手段は前記モータの駆動電源の投入時には前記制御部からの出力を選択 し、前記モー夕の駆動電源の遮断時には前記マニュアルブレーキ開放入力手段よりの 出力を選択することを特徴とする請求項 3記載の産業用ロポットの制御装置。

5 . 前記マニュアルブレーキ開放入力手段を、 手持ち操作器上に備えたことを特徴と する請求項 3あるいは請求項 4に記載の産業用口ポットの制御装置。

6 . 前記マ二ュナルブレーキ開放入力手段が、 外部信号であることを特徴とする請求 項 3あるいは請求項 4に記載の産業用口ポットの制御装置。