JP2011067017A

JP2011067017A - Robot controller and control method

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Publication number: JP2011067017A
Application number: JP2009215895A
Authority: JP
Inventors: Koji Kamiya; 孝二神谷
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2011-03-31
Anticipated expiration: 2029-09-17
Also published as: JP5458768B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology of quickly stopping a servo motor when a rotation angle is not acquired properly from an angle sensor. <P>SOLUTION: A robot controller 200 includes: a first drive control part for feed-back controlling drive of a servo motor according to a rotation angle acquired from an angle sensor 160, an estimation part for estimating a rotation angle and a rotational speed of the servo motor on the basis of electric variables of the servo motor, a second drive control part for sensorless-controlling drive of the servo motor according to the estimated rotation angle, and a dynamic braking part for executing dynamic braking on the servo motor. When detecting a failure of the angle sensor 160, and if the estimated rotational speed is more than or equal to a predetermined threshold, the robot controller 200 decelerates the servo motor by the second drive control part. If the estimated rotational speed is less than the predetermined threshold, the robot controller 200 executes the dynamic braking on the servo motor by the dynamic braking part. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、サーボモータを備えたロボットを制御する技術に関するものであり、特に、サーボモータに接続された角度センサに異常が生じた場合に、サーボモータを停止させる技術に関する。 The present invention relates to a technique for controlling a robot equipped with a servo motor, and more particularly, to a technique for stopping a servo motor when an abnormality occurs in an angle sensor connected to the servo motor.

ロボットの軸を駆動するサーボモータには、回転角度をフィードバック制御するために、ロータリーエンコーダやレゾルバといった角度センサが取り付けられている。この角度センサに故障が生じたり、角度センサと制御装置とを接続する信号線に断線が生じると、ロボットの軸を正確に駆動することができなくなる。 An angle sensor such as a rotary encoder or a resolver is attached to a servo motor that drives the axis of the robot in order to feedback control the rotation angle. If a failure occurs in the angle sensor or a signal line connecting the angle sensor and the control device is disconnected, the robot axis cannot be accurately driven.

そこで、このような異常が生じた場合には、ロボットの不測の動作を抑制するため、サーボモータを速やかに停止させることが好ましい。サーボモータを停止させるには、例えば、ダイナミックブレーキなどの発電制動によって停止させる方法がある（例えば、特許文献１参照）。 Therefore, when such an abnormality occurs, it is preferable to stop the servo motor promptly in order to suppress unexpected movement of the robot. In order to stop the servo motor, for example, there is a method of stopping by power generation braking such as a dynamic brake (see, for example, Patent Document 1).

しかし、ロボット用モータとして使用されるブラシレスＤＣサーボモータを停止させるためのダイナミックブレーキは、サーボモータの回転速度が高いほど制動トルクが低下するという特性を有することが一般的であるため、サーボモータが高速回転している場合には、停止するまでの時間が長くなるという問題があった。 However, a dynamic brake for stopping a brushless DC servo motor used as a robot motor generally has a characteristic that the braking torque decreases as the rotation speed of the servo motor increases. In the case of high-speed rotation, there is a problem that it takes a long time to stop.

特開２００８−３０７６１８号公報JP 2008-307618 A 国際公開第００／０４６３２号パンフレットInternational Publication No. 00/04632 Pamphlet

このような問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、角度センサから正常に回転角度が取得できなくなった場合に、迅速にサーボモータを停止させることが可能な技術を提供することにある。 In view of such problems, the problem to be solved by the present invention is to provide a technique capable of quickly stopping the servo motor when the rotation angle cannot be normally acquired from the angle sensor. is there.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

［適用例１］サーボモータと、該サーボモータの回転軸に接続されて該サーボモータの回転角度を検出する角度センサと、を備えるロボットを制御するためのロボット制御装置であって、前記角度センサから前記回転角度を取得し、該取得された回転角度に応じて前記サーボモータの駆動をフィードバック制御する第１の駆動制御部と、前記サーボモータの電気的変量に基づいて、前記サーボモータの回転角度および回転速度を推定する推定部と、
前記推定部によって推定された回転角度に応じて、前記サーボモータの駆動をセンサレス制御する第２の駆動制御部と、前記サーボモータに対して発電制動を行う発電制動部と、前記第１の駆動制御部による前記サーボモータの駆動時に、前記角度センサの異常の有無を検出する異常検出部と、前記異常検出部によって異常が検出された場合において、前記推定部によって推定された回転速度が、前記サーボモータの回転速度に応じた前記発電制動の制動トルクの変動特性に基づいて予め定められた閾値以上の場合には、前記第２の駆動制御部に、前記サーボモータを減速させる減速制御を実行させ、前記推定された回転速度が前記閾値未満の場合には、前記発電制動部に、前記サーボモータに発電制動を行う制動制御を実行させることで、前記サーボモータを停止させる停止制御を行う停止制御部とを備えるロボット制御装置。 Application Example 1 A robot control apparatus for controlling a robot comprising a servo motor and an angle sensor connected to a rotation shaft of the servo motor to detect a rotation angle of the servo motor, the angle sensor The rotation angle of the servo motor is obtained based on an electrical variable of the servo motor, and a first drive control unit that obtains the rotation angle from the control unit and feedback-controls the drive of the servo motor according to the obtained rotation angle. An estimation unit for estimating an angle and a rotational speed;
In accordance with the rotation angle estimated by the estimation unit, a second drive control unit that performs sensorless control of the drive of the servo motor, a power generation braking unit that performs power generation braking on the servo motor, and the first drive When the servo motor is driven by the control unit, an abnormality detection unit that detects the presence or absence of an abnormality of the angle sensor, and when an abnormality is detected by the abnormality detection unit, the rotation speed estimated by the estimation unit is When the power generation braking torque fluctuation characteristic according to the rotational speed of the servo motor exceeds a predetermined threshold value, the second drive control unit executes deceleration control for decelerating the servo motor. When the estimated rotation speed is less than the threshold, the power generation braking unit causes the servo motor to perform braking control for power generation braking, Robot controller and a stop control unit that performs a stop control to stop the serial servo motor.

このような構成のロボット制御装置では、角度センサに異常が検出された場合に、サーボモータの電気的変量（例えば、電圧、電流、インダクタンスなど）に基づいて推定されたサーボモータの回転速度と、サーボモータの発電制動時における回転速度に応じた制動トルクの変動特性に基づいて定められた閾値とを比較し、推定された回転速度が、この閾値以上であれば、センサレス制御によってサーボモータを減速させ、閾値未満であれば、発電制動によってサーボモータを減速させる。この結果、どのような回転速度において角度センサに異常が生じたとしても、センサレス制御による減速制御と発電制動による制動制御とを使い分けることで、迅速にサーボモータを停止させることが可能になる。 In the robot control apparatus having such a configuration, when an abnormality is detected in the angle sensor, the rotation speed of the servo motor estimated based on the electrical variables (for example, voltage, current, inductance, etc.) of the servo motor, The servo motor is decelerated by sensorless control if the estimated rotation speed is equal to or greater than this threshold value compared with the threshold value determined based on the fluctuation characteristics of the braking torque according to the rotation speed during power braking of the servo motor. If it is less than the threshold value, the servo motor is decelerated by dynamic braking. As a result, even if an abnormality occurs in the angle sensor at any rotational speed, the servo motor can be quickly stopped by properly using the deceleration control based on sensorless control and the braking control based on dynamic braking.

［適用例２］適用例１に記載のロボット制御装置であって、前記閾値は、前記サーボモータの発電制動時の制動トルクの最大値を生じさせる前記サーボモータの回転速度よりも低い値である、ロボット制御装置。
このような構成であれば、発電制動の作動によって生じるサーボモータの発熱を軽減することが可能になる。 Application Example 2 In the robot control apparatus according to Application Example 1, the threshold value is lower than a rotation speed of the servo motor that generates a maximum value of braking torque at the time of dynamic braking of the servo motor. , Robot controller.
With such a configuration, it is possible to reduce the heat generation of the servo motor caused by the operation of dynamic braking.

［適用例３］適用例１または適用例２に記載のロボット制御装置であって、前記ロボットは、複数の前記サーボモータと該各サーボモータにそれぞれ接続された複数の前記角度センサを備え、前記異常検出部は、前記複数の角度センサのそれぞれについて異常の有無を検出し、前記停止制御部は、前記異常検出部によって異常が検出された角度センサに接続されたサーボモータに対して前記停止制御を実行し、異常が検出されていない角度センサに接続されたサーボモータに対しては、前記第１の駆動制御部によって該サーボモータを停止させる、ロボット制御装置。
このような構成であれば、異常が検出されていない角度センサに接続されたサーボモータについては、正常な角度に基づいてフィードバック制御を行うことで停止させることができる。そのため、ロボット全体の動作の軌道のずれを最小限に抑えつつ、各サーボモータを迅速に停止させることが可能になる。 Application Example 3 The robot control apparatus according to Application Example 1 or Application Example 2, wherein the robot includes a plurality of the servo motors and a plurality of the angle sensors respectively connected to the servo motors. The abnormality detection unit detects presence / absence of an abnormality for each of the plurality of angle sensors, and the stop control unit performs the stop control on the servo motor connected to the angle sensor in which the abnormality is detected by the abnormality detection unit. The robot control apparatus that executes the above and stops the servo motor by the first drive control unit for the servo motor connected to the angle sensor in which no abnormality is detected.
If it is such a structure, about the servomotor connected to the angle sensor in which abnormality is not detected, it can be stopped by performing feedback control based on a normal angle. Therefore, it is possible to quickly stop each servo motor while minimizing the deviation of the trajectory of the operation of the entire robot.

［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれか一項に記載のロボット制御装置であって、前記ロボットは、更に、前記サーボモータの停止位置を保持するためのメカニカルブレーキを備え、前記停止制御部は、前記停止制御後に、前記メカニカルブレーキによって前記サーボモータの停止位置を保持させる、ロボット制御装置。
このような構成であれば、発電制動による停止後に、サーボモータの停止位置を確実に保持させることが可能になる。 [Application Example 4] The robot control apparatus according to any one of Application Examples 1 to 3, wherein the robot further includes a mechanical brake for holding a stop position of the servo motor, The stop control unit is a robot control device that holds the stop position of the servo motor by the mechanical brake after the stop control.
With such a configuration, it is possible to reliably hold the stop position of the servo motor after stopping by power generation braking.

本発明は、上述したロボット制御装置としての構成のほか、ロボットの制御方法や、ロボットを制御するためのコンピュータプログラムとしても構成することができる。コンピュータプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に記録されていてもよい。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、メモリカード、ハードディスク等の種々の有形的な媒体を利用することができる。 In addition to the configuration as the robot control device described above, the present invention can also be configured as a robot control method and a computer program for controlling the robot. The computer program may be recorded on a computer-readable recording medium. As the recording medium, various tangible media such as a flexible disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a magneto-optical disk, a memory card, and a hard disk can be used.

ロボットシステムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of a robot system. ロボット本体およびロボット制御装置の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of a robot main body and a robot control apparatus. ダイナミックブレーキの制動トルクの変動特性を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the fluctuation | variation characteristic of the braking torque of a dynamic brake. 停止制御処理のフローチャートである。It is a flowchart of a stop control process. 第２実施例における停止制御処理のフローチャートである。It is a flowchart of the stop control process in 2nd Example. 第３実施例における閾値を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the threshold value in 3rd Example. 複数の閾値の設定例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a setting of a some threshold value.

以下、本発明の実施の形態をいくつかの実施例に基づき説明する。
Ａ．第１実施例：
（Ａ１）ロボットシステムの概略構成：
図１は、本発明の実施例としてのロボット制御装置２００を含むロボットシステム１０の概略構成を示す説明図である。ロボットシステム１０は、多関節型の産業用ロボットとして構成されたロボット本体１００と、ロボット本体１００を制御するロボット制御装置２００と、ロボット制御装置２００に接続され、ロボット本体１００の動作をプログラムするためのティーチングペンダント３００とを有している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on several examples.
A. First embodiment:
(A1) Schematic configuration of the robot system:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a robot system 10 including a robot control device 200 as an embodiment of the present invention. The robot system 10 is connected to the robot main body 100 configured as an articulated industrial robot, a robot control device 200 for controlling the robot main body 100, and the robot control device 200 to program the operation of the robot main body 100. The teaching pendant 300.

ロボット本体１００は、工場内等に固定されるベース部１０１と、水平方向に旋回可能にベース部１０１に支持されたショルダ部１０２と、鉛直方向に旋回可能にショルダ部１０２に下端が支持された下アーム１０３と、鉛直方向に旋回可能に下アーム１０３の先端に略中央部が支持された上アーム１０４と、鉛直方向に旋回可能に上アーム１０４の先端に支持された手首１０５とを備えている。手首１０５の先端には、手首１０５の円周方向に回転可能なフランジ部１０６が備えられている。フランジ部１０６には、ワークを把持するハンド（図示せず）が取り付けられる。 The robot body 100 has a base portion 101 fixed in a factory, a shoulder portion 102 supported by the base portion 101 so as to be turnable in the horizontal direction, and a lower end supported by the shoulder portion 102 so as to be turnable in the vertical direction. A lower arm 103; an upper arm 104 supported at the front end of the lower arm 103 so as to be pivotable in the vertical direction; and a wrist 105 supported at the tip of the upper arm 104 so as to be pivotable in the vertical direction. Yes. A flange portion 106 that is rotatable in the circumferential direction of the wrist 105 is provided at the tip of the wrist 105. A hand (not shown) for gripping the workpiece is attached to the flange portion 106.

上述したロボット本体１００の各パーツを接続する関節部分には、各パーツを旋回させるためのサーボモータと、サーボモータの回転角度や回転速度を検出するための角度センサが組み込まれている。本実施例のロボット制御装置２００は、この角度センサに異常が生じた場合に、サーボモータを迅速に停止させるための機能を備えている。以下、この機能を実現するための構成および処理について詳細に説明する。 A servo motor for turning each part and an angle sensor for detecting a rotation angle and a rotation speed of the servo motor are incorporated in a joint portion connecting each part of the robot main body 100 described above. The robot control apparatus 200 of the present embodiment has a function for quickly stopping the servo motor when an abnormality occurs in the angle sensor. Hereinafter, a configuration and processing for realizing this function will be described in detail.

（Ａ２）ロボット本体およびロボット制御装置の内部構成：
図２は、ロボット本体１００およびロボット制御装置２００の内部構成を示すブロック図である。ロボット本体１００は、三相交流式のブラシレスＤＣモータとして構成されたサーボモータ１１０と、サーボモータ１１０の回転軸に接続されたロータリーエンコーダ１６２と、サーボモータ１１０の回転位置を機械的に保持するメカニカルブレーキ１５０と、を備えている。 (A2) Internal configuration of robot main body and robot control device:
FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of the robot body 100 and the robot control device 200. The robot body 100 includes a servo motor 110 configured as a three-phase AC brushless DC motor, a rotary encoder 162 connected to the rotation shaft of the servo motor 110, and a mechanical that mechanically holds the rotational position of the servo motor 110. And a brake 150.

ロータリーエンコーダ１６２には角度変換器１６４が接続されている。角度変換器１６４は、ロータリーエンコーダ１６２から、サーボモータ１１０の回転に応じた信号を入力し、この信号に基づいてサーボモータ１１０の回転角度を表す角度情報を生成する。角度変換器１６４によって生成された角度情報は、ロボット制御装置２００に入力され、後述するフィードバック制御を行うための帰還信号として用いられる。以下の説明では、ロータリーエンコーダ１６２と角度変換器１６４とを含めて、「角度センサ１６０」と呼ぶ。なお、本実施例では、サーボモータ１１０の回転角度をロータリーエンコーダ１６２によって検出することとしたが、レゾルバを用いて検出することとしてもよい。 An angle converter 164 is connected to the rotary encoder 162. The angle converter 164 receives a signal corresponding to the rotation of the servo motor 110 from the rotary encoder 162, and generates angle information representing the rotation angle of the servo motor 110 based on this signal. The angle information generated by the angle converter 164 is input to the robot controller 200 and used as a feedback signal for performing feedback control described later. In the following description, the rotary encoder 162 and the angle converter 164 are collectively referred to as “angle sensor 160”. In this embodiment, the rotation angle of the servo motor 110 is detected by the rotary encoder 162, but may be detected by using a resolver.

ロボット制御装置２００は、ロボット本体１００のサーボモータ１１０に三相交流電力を供給するインバータ１２０と、後述する駆動制御部２１１からの指令に基づいてインバータ１２０のスイッチング制御を行う駆動回路１４０とを備えている。また、ロボット制御装置２００は、ＣＰＵ２１０とＲＯＭ２３０とＲＡＭ２４０とを備えている。ＣＰＵ２１０は、ＲＯＭ２３０に記憶された所定の制御プログラム２３５をＲＡＭ２４０にロードして実行することで、駆動制御部２１１、異常検出部２１２、停止制御部２１３、角度推定部２１４、セレクタ２１５、発電制動制御部２１６、および、機械制動制御部２１７として機能する。 The robot control apparatus 200 includes an inverter 120 that supplies three-phase AC power to the servo motor 110 of the robot body 100, and a drive circuit 140 that performs switching control of the inverter 120 based on a command from a drive control unit 211 described later. ing. The robot control apparatus 200 includes a CPU 210, a ROM 230, and a RAM 240. The CPU 210 loads a predetermined control program 235 stored in the ROM 230 into the RAM 240 and executes it, thereby causing the drive control unit 211, the abnormality detection unit 212, the stop control unit 213, the angle estimation unit 214, the selector 215, and dynamic braking control. Functions as the unit 216 and the mechanical braking control unit 217.

駆動制御部２１１は、ＲＡＭ２４０に記憶された軌跡データ２４５に基づいて、サーボモータ１１０を駆動するためのパルス信号を駆動回路１４０に出力する。このとき、駆動制御部２１１は、ロボット本体１００の角度センサ１６０から角度情報を取得し、この角度情報に基づいて、サーボモータ１１０の駆動をフィードバック制御する。駆動回路１４０は、駆動制御部２１１から入力したパルス信号に基づいて、インバータ１２０を駆動し、サーボモータ１１０を回転させる。 The drive control unit 211 outputs a pulse signal for driving the servo motor 110 to the drive circuit 140 based on the trajectory data 245 stored in the RAM 240. At this time, the drive control unit 211 acquires angle information from the angle sensor 160 of the robot body 100, and feedback-controls the drive of the servo motor 110 based on the angle information. The drive circuit 140 drives the inverter 120 based on the pulse signal input from the drive control unit 211 and rotates the servo motor 110.

異常検出部２１２は、角度センサ１６０に異常が生じたか否かを検出する。異常検出部２１２は、例えば、ロボット本体１００とロボット制御装置２００との間の信号線の断線などによって角度センサ１６０から角度情報を取得できない場合や、指令値とは大きく異なる回転角度や回転速度が取得された場合、あるいは、角度センサ１６０からエラー信号を受信した場合に、角度センサ１６０に異常が生じたと判断する。 The abnormality detection unit 212 detects whether or not an abnormality has occurred in the angle sensor 160. For example, the abnormality detection unit 212 cannot acquire angle information from the angle sensor 160 due to a disconnection of a signal line between the robot body 100 and the robot control device 200, or a rotation angle or a rotation speed greatly different from the command value. If acquired, or if an error signal is received from the angle sensor 160, it is determined that an abnormality has occurred in the angle sensor 160.

停止制御部２１３は、異常検出部２１２によって角度センサ１６０の異常が検出された場合に、サーボモータ１１０を停止するための停止制御処理を実行する。停止制御処理の詳細については後述する。 The stop control unit 213 executes stop control processing for stopping the servo motor 110 when the abnormality detection unit 212 detects an abnormality of the angle sensor 160. Details of the stop control process will be described later.

角度推定部２１４は、インバータ１２０からロボット本体１００のサーボモータ１１０に印加される３相交流のうち、２相（Ｕ相、Ｖ相）の電流値をそれぞれ検出する。角度推定部２１４は、更に、駆動制御部２１１から電圧指令値を入力すると、これらの電流値と電圧指令値とに基づいて、サーボモータ１１０の角度情報（回転角度）を推定する。このような角度情報の推定は、例えば、実電流値と推定電流値との誤差に応じて回転角度を推定する周知の電流推定誤差法に基づいて行うことができる。 The angle estimation unit 214 detects two-phase (U-phase, V-phase) current values among the three-phase AC applied from the inverter 120 to the servo motor 110 of the robot body 100. Further, when the voltage command value is input from the drive control unit 211, the angle estimation unit 214 estimates angle information (rotation angle) of the servo motor 110 based on the current value and the voltage command value. Such estimation of angle information can be performed based on, for example, a known current estimation error method that estimates a rotation angle according to an error between an actual current value and an estimated current value.

セレクタ２１５は、停止制御部２１３からの指令に基づいて、駆動制御部２１１に入力する角度情報を、角度センサ１６０から入力するか、角度推定部２１４から入力するかを選択する。つまり、セレクタ２１５によって角度センサ１６０が選択されれば、駆動制御部２１１は、ロータリーエンコーダ１６２（角度センサ１６０）によって実測された角度情報に基づいて、サーボモータ１１０に対して通常のフィードバック制御を行う。一方、セレクタ２１５によって角度推定部２１４が選択されれば、駆動制御部２１１は、角度推定部２１４によって推定された角度情報に基づいて、サーボモータ１１０に対してフィードバック制御を行う。このように、推定された角度情報に基づいてサーボモータ１１０をフィードバック制御することを、「センサレス制御」という。セレクタ２１５によって角度センサ１６０が選択された場合には、駆動制御部２１１は、「第１の駆動制御部」として機能し、セレクタ２１５によって角度推定部２１４が選択された場合には、駆動制御部２１１は、「第２の駆動制御部」として機能することになる。 The selector 215 selects whether to input the angle information to be input to the drive control unit 211 from the angle sensor 160 or the angle estimation unit 214 based on a command from the stop control unit 213. That is, when the angle sensor 160 is selected by the selector 215, the drive control unit 211 performs normal feedback control on the servo motor 110 based on the angle information measured by the rotary encoder 162 (angle sensor 160). . On the other hand, when the angle estimation unit 214 is selected by the selector 215, the drive control unit 211 performs feedback control on the servo motor 110 based on the angle information estimated by the angle estimation unit 214. Such feedback control of the servo motor 110 based on the estimated angle information is referred to as “sensorless control”. When the angle sensor 160 is selected by the selector 215, the drive control unit 211 functions as a “first drive control unit”, and when the angle estimation unit 214 is selected by the selector 215, the drive control unit 211 functions as a “second drive control unit”.

発電制動制御部２１６は、停止制御部２１３からの指令に応じて、サーボモータ１１０を制御し、ダイナミックブレーキ（短絡ブレーキともいう）を作動させる。具体的には、発電制動制御部２１６は、駆動回路１４０を通じてインバータ１２０のスイッチング素子を制御し、サーボモータ１１０の端子間を強制的に短絡させる。そうすると、サーボモータ１１０の回転エネルギがサーボモータ１１０自体の発熱により消費されるため、サーボモータ１１０を停止させることができる。 The dynamic braking control unit 216 controls the servo motor 110 in response to a command from the stop control unit 213 and operates a dynamic brake (also referred to as a short-circuit brake). Specifically, the dynamic braking control unit 216 controls the switching element of the inverter 120 through the drive circuit 140 to forcibly short-circuit the terminals of the servo motor 110. Then, since the rotational energy of the servo motor 110 is consumed by the heat generated by the servo motor 110 itself, the servo motor 110 can be stopped.

図３は、ダイナミックブレーキの制動トルクの変動特性を例示する説明図である。一般的に、ロボット用のサーボモータ１１０に作動させるダイナミックブレーキは、その制動トルクが、ある回転速度（図３の場合には、約８００ｒｐｍ）で最大となり、その回転速度を超えると、徐々に低い値になるような変動特性を有することが知られている。図３に示した例では、回転速度が３０００ｒｐｍを超えると、ダイナミックブレーキの制動トルクはサーボモータ１１０の定格トルクを下回る値となる。 FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the variation characteristics of the braking torque of the dynamic brake. Generally, the dynamic brake operated by the servo motor 110 for the robot has a maximum braking torque at a certain rotation speed (about 800 rpm in the case of FIG. 3), and gradually lowers when the rotation speed is exceeded. It is known to have a variation characteristic that becomes a value. In the example shown in FIG. 3, when the rotational speed exceeds 3000 rpm, the braking torque of the dynamic brake becomes a value lower than the rated torque of the servo motor 110.

機械制動制御部２１７（図２）は、停止制御部２１３からの指令に応じて、ロボット本体１００のメカニカルブレーキ１５０を作動させて、サーボモータ１１０の回転位置を保持させる。機械制動制御部２１７は、また、停止制御部２１３からの指令に拘わらず、ロボットシステム１０の電源オフ時にもメカニカルブレーキ１５０を作動させてサーボモータ１１０の回転位置を保持させる機能を有する。 The mechanical braking control unit 217 (FIG. 2) operates the mechanical brake 150 of the robot main body 100 in accordance with a command from the stop control unit 213 to hold the rotational position of the servo motor 110. The mechanical braking control unit 217 also has a function of maintaining the rotational position of the servo motor 110 by operating the mechanical brake 150 even when the power of the robot system 10 is turned off, regardless of the command from the stop control unit 213.

なお、図２には、一つの関節部分についてのロボット本体１００の内部構成とロボット制御装置２００の内部構成を示したが、他の関節部分も同様の内部構成を備えている。なお、ＣＰＵ２１０とＲＯＭ２３０とＲＡＭ２４０とは、１つのロボット制御装置２００につき１組備えられており、ＣＰＵ２１０が実現する各機能部２１１〜２１７が、各関節毎に備えられている。 2 shows the internal configuration of the robot body 100 and the internal configuration of the robot control apparatus 200 for one joint portion, the other joint portions also have the same internal configuration. One set of CPU 210, ROM 230, and RAM 240 is provided for each robot control device 200, and each functional unit 211 to 217 realized by CPU 210 is provided for each joint.

（Ａ３）停止制御処理：
図４は、ロボット制御装置２００のＣＰＵ２１０が実行する停止制御処理のフローチャートである。この停止制御処理は、角度センサ１６０に異常が生じた場合に、サーボモータ１１０を停止させるための処理である。本実施例では、ロボット本体１００の１つの関節に取り付けられた角度センサ１６０に異常が生じた場合に、その角度センサ１６０に接続されたサーボモータ１１０を停止させる場合の処理について説明する。なお、この停止制御処理の開始時には、駆動制御部２１１は、セレクタ２１５によって角度センサ１６０に接続されていることとする。 (A3) Stop control process:
FIG. 4 is a flowchart of stop control processing executed by the CPU 210 of the robot control device 200. This stop control process is a process for stopping the servo motor 110 when an abnormality occurs in the angle sensor 160. In the present embodiment, a description will be given of processing when the servo motor 110 connected to the angle sensor 160 is stopped when an abnormality occurs in the angle sensor 160 attached to one joint of the robot body 100. Note that at the start of the stop control process, the drive control unit 211 is connected to the angle sensor 160 by the selector 215.

本実施例の停止制御処理では、まず、ＣＰＵ２１０は、ＲＡＭ２４０から入力した軌跡データと、角度センサ１６０から入力した角度情報とに基づいて、駆動制御部２１１によりサーボモータ１１０の駆動をフィードバック制御する通常の制御処理を実行する（ステップＳ１０）。そして、異常検出部２１２によって、角度センサ１６０に異常が生じたかを検出する（ステップＳ１２）。角度センサ１６０に異常が生じていない場合には、ＣＰＵ２１０は、上述したステップＳ１０およびステップＳ１２の処理を繰り返し実行する。 In the stop control process of the present embodiment, first, the CPU 210 performs feedback control of the drive of the servo motor 110 by the drive control unit 211 based on the trajectory data input from the RAM 240 and the angle information input from the angle sensor 160. The control process is executed (step S10). Then, the abnormality detection unit 212 detects whether an abnormality has occurred in the angle sensor 160 (step S12). When there is no abnormality in the angle sensor 160, the CPU 210 repeatedly executes the processes in steps S10 and S12 described above.

異常検出部２１２によって、角度センサ１６０の異常が検出された場合には、ＣＰＵ２１０は、停止制御部２１３によって、センサレス制御を開始する（ステップＳ１４）。具体的には、セレクタ２１５によって、駆動制御部２１１を角度推定部２１４に接続することで、センサレス制御が開始される。 When the abnormality detection unit 212 detects an abnormality of the angle sensor 160, the CPU 210 starts sensorless control by the stop control unit 213 (step S14). Specifically, sensorless control is started by connecting the drive control unit 211 to the angle estimation unit 214 by the selector 215.

センサレス制御が開始されると、停止制御部２１３は、駆動制御部２１１に減速指令を与えて駆動制御部２１１に減速制御を行わせる（ステップＳ１６）。駆動制御部２１１は、停止制御部２１３から減速指令を受けると、角度推定部２１４によって推定された回転速度が目標速度（０ｒｐｍ）に近づくように、サーボモータ１１０の回転速度を減じるフィードバック制御を行う。 When sensorless control is started, the stop control unit 213 gives a deceleration command to the drive control unit 211 to cause the drive control unit 211 to perform deceleration control (step S16). When the drive control unit 211 receives a deceleration command from the stop control unit 213, the drive control unit 211 performs feedback control to reduce the rotation speed of the servo motor 110 so that the rotation speed estimated by the angle estimation unit 214 approaches the target speed (0 rpm). .

サーボモータ１１０の減速制御が開始されると、停止制御部２１３は、角度推定部２１４から入力した推定回転速度が、予め定められた閾値Ｔｈ１未満であるかを判断する（ステップＳ１８）。本実施例では、閾値Ｔｈ１は、図３に示すように、ダイナミックブレーキ作動時のサーボモータ１１０の制動トルクがサーボモータ１１０の定格トルクに一致する回転速度（図３では、３００ｒｐｍおよび３０００ｒｐｍ）のうち、高い側の回転速度である３０００ｒｐｍに設定されている。このような閾値Ｔｈ１であれば、サーボモータ１１０の回転速度が低下するほど、制動トルクが定格トルクよりも大きくなり、十分な制動力を得られるためである。現在の推定回転速度が閾値Ｔｈ１以上であれば、停止制御部２１３は処理をステップＳ１６に戻して、引き続き、センサレス制御に基づく減速制御を行う。 When the deceleration control of the servo motor 110 is started, the stop control unit 213 determines whether the estimated rotation speed input from the angle estimation unit 214 is less than a predetermined threshold Th1 (step S18). In this embodiment, the threshold value Th1 is, as shown in FIG. 3, out of the rotational speeds (300 rpm and 3000 rpm in FIG. 3) at which the braking torque of the servo motor 110 when the dynamic brake is operated matches the rated torque of the servo motor 110. The rotation speed is set to 3000 rpm, which is the higher rotation speed. This is because with such a threshold Th1, the braking torque becomes larger than the rated torque as the rotational speed of the servo motor 110 decreases, and a sufficient braking force can be obtained. If the current estimated rotation speed is greater than or equal to the threshold Th1, the stop control unit 213 returns the process to step S16, and subsequently performs deceleration control based on sensorless control.

角度推定部２１４から入力した推定回転速度が、閾値Ｔｈ１未満であれば、停止制御部２１３は、センサレス制御を停止し（ステップＳ２０）、発電制動制御部２１６によって、ダイナミックブレーキを作動させる（ステップＳ２２）。ダイナミックブレーキの作動によってサーボモータ１１０が停止すると、最後に、停止制御部２１３は、機械制動制御部２１７に指令を与えてメカニカルブレーキ１５０を作動させ、サーボモータ１１０の回転位置を保持させる（ステップＳ２４）。ダイナミックブレーキによってサーボモータ１１０が停止したか否かは、例えば、角度推定部２１４によって推定された角度情報が、所定時間変化しない場合に、停止したと判断することができる。以上で説明した一連の処理により、当該停止制御処理は終了する。 If the estimated rotation speed input from the angle estimation unit 214 is less than the threshold Th1, the stop control unit 213 stops the sensorless control (step S20), and the dynamic braking control unit 216 activates the dynamic brake (step S22). ). When the servo motor 110 is stopped by the operation of the dynamic brake, finally, the stop control unit 213 gives a command to the mechanical braking control unit 217 to operate the mechanical brake 150 and hold the rotational position of the servo motor 110 (step S24). ). Whether or not the servo motor 110 is stopped by the dynamic brake can be determined to be stopped when, for example, the angle information estimated by the angle estimation unit 214 does not change for a predetermined time. The stop control process is completed by the series of processes described above.

以上で説明した本実施例のロボットシステム１０によれば、サーボモータ１１０の回転速度に応じて、センサレス制御による減速制御と、ダイナミックブレーキによる制動制御とを使い分けることができる。そのため、ダイナミックブレーキの制動トルクが低くなる高い回転速度では、センサレス制御による減速制御によって、サーボモータ１１０の回転速度を減じることができ、ダイナミックブレーキの制動トルクが高くなる低い回転速度では、ダイナミックブレーキによってサーボモータ１１０を停止させることができる。また、一般的に、センサレス制御を行う場合には、低い回転速度では、回転角度を正確に推定することが困難になるので制御の精度が低下するという問題があるが、本実施例では、回転速度が低い場合には、センサレス制御ではなく、ダイナミックブレーキによる制動制御を行うのでこのような問題を回避することができる。つまり、本実施例では、高速回転時に制動トルクが低くなるというダイナミックブレーキの特性を、センサレス制御による減速制御よって補償し、また、低速回転時に角度の推定が困難になるというセンサレス制御の特性を、ダイナミックブレーキによる制動制御で補償することができる。この結果、どのような回転速度でサーボモータ１１０が回転していても、角度センサ１６０に異常が検出されれば、迅速にサーボモータ１１０を停止させることが可能になる。 According to the robot system 10 of the present embodiment described above, it is possible to selectively use deceleration control by sensorless control and braking control by dynamic brake according to the rotation speed of the servo motor 110. Therefore, at a high rotational speed at which the braking torque of the dynamic brake is low, the rotational speed of the servo motor 110 can be reduced by the deceleration control by the sensorless control. At a low rotational speed at which the braking torque of the dynamic brake is high, the dynamic brake is used. The servo motor 110 can be stopped. Also, in general, when performing sensorless control, it is difficult to accurately estimate the rotation angle at a low rotation speed, so there is a problem that the accuracy of the control is reduced. When the speed is low, braking control by dynamic braking is performed instead of sensorless control, so that such a problem can be avoided. That is, in this embodiment, the characteristic of the dynamic brake that the braking torque becomes low during high speed rotation is compensated by the deceleration control by the sensorless control, and the characteristic of the sensorless control that makes it difficult to estimate the angle during low speed rotation, This can be compensated by braking control using a dynamic brake. As a result, no matter what rotation speed the servo motor 110 rotates, if an abnormality is detected in the angle sensor 160, the servo motor 110 can be quickly stopped.

また、本実施例では、サーボモータ１１０の回転速度が高い場合にはセンサレス制御によって減速を行い、その後、ダイナミックブレーキによってサーボモータ１１０が停止する。そのため、ダイナミックブレーキが作動するまでは、ＲＡＭ２４０に記憶された軌跡データ２４５に基づく動作軌跡を辿るように各関節が動作することになるので、ロボット本体１００が不測の挙動を示すことを抑制することが可能になる。この結果、ロボット本体１００のアームやハンドが生産設備の進入禁止領域等に進入してしまうことを抑制することができる。また、ダイナミックブレーキが作動する際には、センサレス制御による減速によって、サーボモータ１１０の回転速度は十分に低下していることになるので、最低限の移動距離でサーボモータ１１０を停止させることができる。このように、本実施例では、角度センサ６０の異常時に、センサレス制御による減速、ダイナミックブレーキによる制動、の順にサーボモータ１１０を制御するので、急速に停止させるよりもサーボモータ１１０に掛かる負担や機械的なブレを抑制することができ、また、ロボット本体１００の周囲に対する安全性を向上させることができる。この結果、ロボット本体１００の保護と周囲への安全性との最適なバランスを取りながら、角度センサ１６０の異常時にロボット本体１００を迅速に停止させることが可能になる。 In the present embodiment, when the rotation speed of the servo motor 110 is high, deceleration is performed by sensorless control, and then the servo motor 110 is stopped by dynamic braking. Therefore, until the dynamic brake is actuated, each joint operates so as to follow the motion trajectory based on the trajectory data 245 stored in the RAM 240, so that the robot body 100 is prevented from exhibiting unexpected behavior. Is possible. As a result, it is possible to prevent the arm or hand of the robot body 100 from entering the entry prohibition area or the like of the production facility. In addition, when the dynamic brake is activated, the rotation speed of the servo motor 110 is sufficiently reduced due to the deceleration by the sensorless control, so that the servo motor 110 can be stopped with a minimum movement distance. . As described above, in the present embodiment, when the angle sensor 60 is abnormal, the servo motor 110 is controlled in the order of deceleration by sensorless control and braking by dynamic brake. Therefore, the load on the servo motor 110 and the machine Blurring can be suppressed, and safety with respect to the surroundings of the robot body 100 can be improved. As a result, it is possible to quickly stop the robot body 100 when the angle sensor 160 is abnormal while maintaining an optimal balance between the protection of the robot body 100 and the safety to the surroundings.

また、本実施例では、閾値Ｔｈ１を、ダイナミックブレーキ作動時のサーボモータ１１０の制動トルクがサーボモータ１１０の定格トルクに一致する回転速度（図３では、３００ｒｐｍおよび３０００ｒｐｍ）のうち、高い側の回転速度である３０００ｒｐｍに設定した。そのため、サーボモータ１１０が定格トルク付近で駆動されている最中に、角度センサ１６０が故障しても、定格トルクを超える制動トルクでダイナミックブレーキを作動させることが可能になる。よって、迅速にサーボモータ１１０を停止させることが可能になる。 Further, in the present embodiment, the threshold Th1 is set so that the higher one of the rotation speeds (300 rpm and 3000 rpm in FIG. 3) at which the braking torque of the servomotor 110 coincides with the rated torque of the servomotor 110 when the dynamic brake is operated. The speed was set to 3000 rpm. Therefore, even if the angle sensor 160 breaks down while the servo motor 110 is driven near the rated torque, the dynamic brake can be operated with a braking torque exceeding the rated torque. Therefore, the servo motor 110 can be quickly stopped.

また、本実施例では、特別なハードウェアを新たにロボット本体１００に新たに組み込むことなく、ＣＰＵ２１０が実現する機能によって、上述した停止制御処理を実行することができる。そのため、既に生産設備に配置されている既存のロボットシステムに対しても、上述した機能を容易に付加することが可能になる。 Further, in this embodiment, the above-described stop control process can be executed by a function realized by the CPU 210 without newly installing special hardware in the robot body 100. Therefore, the above-described function can be easily added to an existing robot system that is already arranged in the production facility.

Ｂ．第２実施例：
上述した第１実施例の停止制御処理では、ロボット本体１００のある関節に取り付けられた角度センサ１６０に異常が生じた場合に、その角度センサ１６０に接続されたサーボモータ１１０を停止させる場合の処理について説明した。これに対して第２実施例では、複数の関節にそれぞれ取り付けられた複数の角度センサ１６０のうち、１つの角度センサ１６０に異常が生じた場合の各関節のサーボモータ１１０の停止方法について説明する。 B. Second embodiment:
In the stop control process of the first embodiment described above, when an abnormality occurs in the angle sensor 160 attached to a joint of the robot body 100, the process in the case of stopping the servo motor 110 connected to the angle sensor 160. Explained. On the other hand, in the second embodiment, a method of stopping the servo motor 110 of each joint when an abnormality occurs in one angle sensor 160 among the plurality of angle sensors 160 respectively attached to the plurality of joints will be described. .

図５は、第２実施例における停止制御処理のフローチャートである。第２実施例の停止制御処理は、図４に示した第１実施例の停止制御処理に対して、ステップＳ３０〜Ｓ３４の処理が追加されており、他の処理は第１実施例と同様である。 FIG. 5 is a flowchart of the stop control process in the second embodiment. In the stop control process of the second embodiment, steps S30 to S34 are added to the stop control process of the first embodiment shown in FIG. 4, and the other processes are the same as those of the first embodiment. is there.

本実施例の停止制御処理では、第１実施例と同様に、まず、ＣＰＵ２１０は、ＲＡＭ２４０から入力した軌跡データと、角度センサ１６０から入力した角度情報とに基づいて、駆動制御部２１１によりサーボモータ１１０の駆動をフィードバック制御する通常の制御処理を実行する（ステップＳ１０）。そして、関節毎に用意された異常検出部２１２は、対応する角度センサ１６０に異常が生じたかを検出する（ステップＳ１２）。対応する角度センサ１６０に異常が検出された場合には、ＣＰＵ２１０は、その角度センサ１６０が接続されたサーボモータ１１０に対して、第１実施例と同様の処理を行い、センサレス制御とダイナミックブレーキとによってサーボモータ１１０を停止させる。 In the stop control process of the present embodiment, as in the first embodiment, first, the CPU 210 performs servo motor control by the drive control unit 211 based on the trajectory data input from the RAM 240 and the angle information input from the angle sensor 160. A normal control process for feedback-controlling the driving of 110 is executed (step S10). Then, the abnormality detection unit 212 prepared for each joint detects whether an abnormality has occurred in the corresponding angle sensor 160 (step S12). When an abnormality is detected in the corresponding angle sensor 160, the CPU 210 performs the same process as in the first embodiment on the servo motor 110 to which the angle sensor 160 is connected, and performs sensorless control, dynamic braking, To stop the servo motor 110.

一方、対応する角度センサ１６０に異常が検出されなかった場合には、異常検出部２１２は、他の異常検出部２１２と通信を行い、他の角度センサ１６０に異常が生じたかを判断する（ステップＳ３０）。他の角度センサ１６０に異常が生じれば、停止制御部２１３は、駆動制御部２１１に指令を与えて、対応する角度センサ１６０からの角度情報に基づくフィードバック制御による減速処理を行わせる（ステップＳ３２）。つまり、この場合には、他の角度センサ１６０には異常が生じているものの、現在、角度情報を取得している角度センサ１６０には異常が生じていないため、正常な角度情報に基づいて、通常のフィードバック制御による減速処理を行うのである。そして、この減速処理によって、サーボモータ１１０が停止すれば（ステップＳ３４）メカニカルブレーキ１５０を作動させて、サーボモータ１１０の回転位置を保持させる（ステップＳ２４）。 On the other hand, if no abnormality is detected in the corresponding angle sensor 160, the abnormality detection unit 212 communicates with the other abnormality detection unit 212 to determine whether an abnormality has occurred in the other angle sensor 160 (step). S30). If an abnormality occurs in another angle sensor 160, the stop control unit 213 gives a command to the drive control unit 211 to perform a deceleration process by feedback control based on the angle information from the corresponding angle sensor 160 (step S32). ). That is, in this case, although there is an abnormality in the other angle sensor 160, no abnormality has occurred in the angle sensor 160 that currently obtains the angle information, so based on the normal angle information, Deceleration processing by normal feedback control is performed. If the servo motor 110 is stopped by this deceleration processing (step S34), the mechanical brake 150 is operated to hold the rotational position of the servo motor 110 (step S24).

以上で説明した第２実施例によれば、複数の角度センサ１６０のうち、異常が生じた角度センサ１６０に接続されたサーボモータ１１０に対しては、センサレス制御とダイナミックブレーキとによる停止処理が実行され、異常が生じていない角度センサ１６０に接続されたサーボモータ１１０に対しては、異常が生じていない角度センサ１６０から取得された角度情報に基づくフィードバック制御により減速処理が実行される。つまり、いずれかの角度センサ１６０に異常が生じていても、異常が生じていない角度センサ１６０に接続されたサーボモータ１１０は、正常な角度情報に基づいて停止されることになる。そのため、本実施例によれば、角度センサ１６０の異常によってロボット本体１００の各関節の軌道がずれてしまうことを最小限に抑えながら、ロボット本体１００全体を迅速に停止させることが可能になる。 According to the second embodiment described above, for the servo motor 110 connected to the angle sensor 160 in which an abnormality has occurred among the plurality of angle sensors 160, the stop process by the sensorless control and the dynamic brake is executed. For the servo motor 110 connected to the angle sensor 160 in which no abnormality has occurred, the deceleration process is executed by feedback control based on the angle information acquired from the angle sensor 160 in which no abnormality has occurred. That is, even if an abnormality occurs in any one of the angle sensors 160, the servo motor 110 connected to the angle sensor 160 in which no abnormality has occurred is stopped based on normal angle information. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to quickly stop the entire robot body 100 while minimizing the shift of the trajectory of each joint of the robot body 100 due to the abnormality of the angle sensor 160.

なお、本実施例では、異常が生じていない角度センサ１６０に接続されたサーボモータ１１０に対しては、通常のフィードバック制御による減速処理を実行することとした。これに対して、例えば、異常が生じていない角度センサ１６０に接続されたサーボモータ１１０に対しても、第１実施例と同様の停止制御処理を実行することも可能である。 In the present embodiment, the deceleration process by the normal feedback control is executed for the servo motor 110 connected to the angle sensor 160 in which no abnormality has occurred. On the other hand, for example, it is also possible to execute the same stop control process as in the first embodiment for the servo motor 110 connected to the angle sensor 160 in which no abnormality has occurred.

Ｃ．第３実施例：
上述した第１実施例および第２実施例では、センサレス制御とダイナミックブレーキとの切り換え時に用いられる閾値Ｔｈ１は、ダイナミックブレーキ作動時のサーボモータ１１０の制動トルクが、そのサーボモータ１１０の定格トルクに一致することになる回転速度のうち、高い側の回転速度付近に設定されていることとした（図３参照）。しかし、閾値は、以下のような値に設定することも可能である。 C. Third embodiment:
In the first and second embodiments described above, the threshold value Th1 used when switching between sensorless control and dynamic brake is such that the braking torque of the servo motor 110 when the dynamic brake is operated matches the rated torque of the servo motor 110. It is assumed that the rotation speed is set near the higher rotation speed (see FIG. 3). However, the threshold value can be set to the following values.

図６は、第３実施例における閾値Ｔｈ２の設定例を示す説明図である。閾値Ｔｈ２は、第１実施例および第２実施例の停止制御処理において、閾値Ｔｈ１に替えて適用される値である。本実施例では、この閾値Ｔｈ２を、ダイナミックブレーキ作動時のサーボモータ１１０の制動トルクの最大値を生じさせる回転速度（図６では、約８００ｒｐｍ）よりも低い回転速度で、かつ、サーボモータ１１０の定格トルクと一致する制動トルクを生じさせる回転速度（図６では、３００ｒｐｍおよび３０００ｒｐｍ）のうち低い側の回転速度（図６では、約３００ｒｐｍ）よりも高い回転速度であることとした。具体的には、図６に示すように、閾値Ｔｈ２を、５００ｒｐｍと設定することが可能である。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing a setting example of the threshold Th2 in the third embodiment. The threshold value Th2 is a value that is applied instead of the threshold value Th1 in the stop control process of the first and second embodiments. In the present embodiment, the threshold Th2 is set to a rotational speed lower than the rotational speed (about 800 rpm in FIG. 6) that causes the maximum value of the braking torque of the servomotor 110 when the dynamic brake is operated, and the servomotor 110 The rotation speed is higher than the lower rotation speed (about 300 rpm in FIG. 6) of the rotation speeds (300 rpm and 3000 rpm in FIG. 6) that generate the braking torque that matches the rated torque. Specifically, as shown in FIG. 6, the threshold value Th2 can be set to 500 rpm.

このように、閾値Ｔｈ２を、ダイナミックブレーキ作動時のサーボモータ１１０の制動トルクの最大値を生じさせる回転速度よりも低い回転速度に設定すれば、ダイナミックブレーキの作動によって、サーボモータ１１０内に長時間、電流が流れることを抑制することができる。そのため、サーボモータ１１０やインバータ１２０内のスイッチング素子の発熱を抑制することが可能になる。 As described above, if the threshold Th2 is set to a rotational speed lower than the rotational speed that causes the maximum value of the braking torque of the servo motor 110 when the dynamic brake is activated, the dynamic brake is activated to cause a long time in the servo motor 110. , Current can be prevented from flowing. Therefore, it is possible to suppress the heat generation of the switching elements in the servo motor 110 and the inverter 120.

なお、閾値は、上述した値（Ｔｈ１，Ｔｈ２）に限られず、種々の値を設定することが可能である。例えば、ダイナミックブレーキ作動時のサーボモータ１１０の制動トルクがサーボモータ１１０の定格トルクに一致する回転速度（図３では、３００ｒｐｍおよび３０００ｒｐｍ）のうち、高い側の回転速度よりも低く、かつ、ダイナミックブレーキ作動時のサーボモータ１１０の制動トルクの最大値を生じさせる回転速度（図３では、約８００ｒｐｍ）よりも高い値（例えば、１０００ｒｐｍ）とすることも可能である。また、サーボモータ１１０を迅速に停止させることが可能であれば、閾値を、定格トルクを下回る制動トルクとなる回転速度に設定することも可能です。つまり、閾値Ｔｈ１は、サーボモータ１１０の回転速度に応じたダイナミックブレーキの制動トルクの変動特性に基づいて、種々の値に設定することが可能である。 The threshold value is not limited to the above-described values (Th1, Th2), and various values can be set. For example, among the rotational speeds (300 rpm and 3000 rpm in FIG. 3) at which the braking torque of the servomotor 110 coincides with the rated torque of the servomotor 110 when the dynamic brake is operated, the rotational speed is lower than the higher rotational speed and the dynamic brake It is also possible to set a value (for example, 1000 rpm) higher than the rotational speed (about 800 rpm in FIG. 3) that causes the maximum value of the braking torque of the servo motor 110 during operation. If the servo motor 110 can be stopped quickly, the threshold value can be set to a rotational speed that provides a braking torque lower than the rated torque. That is, the threshold value Th1 can be set to various values based on the fluctuation characteristics of the braking torque of the dynamic brake corresponding to the rotation speed of the servo motor 110.

Ｄ．変形例：
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができる。例えば、ソフトウェアによって実現した機能は、ハードウェアによって実現するものとしてもよい。また、その逆も可能である。そのほか、以下のような変形が可能である。 D. Variation:
Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the spirit of the present invention. For example, a function realized by software may be realized by hardware. The reverse is also possible. In addition, the following modifications are possible.

（Ｄ１）変形例１：
上記実施例では、停止制御処理時において、１つの閾値Ｔｈ１（または閾値Ｔｈ２）に基づいて、サーボモータ１１０の制御方法を、センサレス制御による減速制御からダイナミックブレーキによる制動制御に切り換えた。これに対して、閾値は複数設定されていてもよい。 (D1) Modification 1:
In the above embodiment, during the stop control process, the control method of the servo motor 110 is switched from the deceleration control based on the sensorless control to the braking control based on the dynamic brake based on one threshold value Th1 (or threshold value Th2). On the other hand, a plurality of threshold values may be set.

図７は、複数の閾値の設定例を示す説明図である。図７には、３つの閾値Ｔｈ３，Ｔｈ４，Ｔｈ５が設定された例を示した。１つめの閾値Ｔｈ３は、第１実施例と同様に、ダイナミックブレーキ作動時のサーボモータ１１０の制動トルクがサーボモータ１１０の定格トルクに一致する回転速度（図３では、３００ｒｐｍおよび３０００ｒｐｍ）のうち、高い側の回転速度（３０００ｒｐｍ）に設定されている。また２つ目の閾値Ｔｈ４は、ダイナミックブレーキ作動時のサーボモータ１１０の制動トルクの最大値を生じさせる回転速度（約８００ｒｐｍ）よりも高い回転速度で、かつ、閾値Ｔｈ３よりも低い回転速度（１５００ｒｐｍ）に設定している。更に、３つ目の閾値Ｔｈ５は、上述した第３実施例と同様に、ダイナミックブレーキ作動時のサーボモータ１１０の制動トルクの最大値を生じさせる回転速度（図６では、約８００ｒｐｍ）よりも低い回転速度で、かつ、サーボモータ１１０の定格トルクと一致する制動トルクを生じさせる回転速度（図６では、３００ｒｐｍおよび３０００ｒｐｍ）のうち低い側の回転速度（図６では、約３００ｒｐｍ）よりも高い回転速度（５００ｒｐｍ）に設定されている。 FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a setting example of a plurality of threshold values. FIG. 7 shows an example in which three threshold values Th3, Th4, and Th5 are set. The first threshold Th3 is the same as in the first embodiment, among the rotational speeds (300 rpm and 3000 rpm in FIG. 3) at which the braking torque of the servo motor 110 during dynamic brake operation matches the rated torque of the servo motor 110. The rotation speed on the higher side (3000 rpm) is set. The second threshold Th4 is a rotational speed higher than the rotational speed (about 800 rpm) that causes the maximum value of the braking torque of the servo motor 110 when the dynamic brake is operated, and is lower than the threshold Th3 (1500 rpm). ) Is set. Further, the third threshold Th5 is lower than the rotational speed (about 800 rpm in FIG. 6) that causes the maximum value of the braking torque of the servo motor 110 when the dynamic brake is operated, as in the third embodiment described above. The rotation speed is higher than the lower rotation speed (about 300 rpm in FIG. 6) among the rotation speeds (300 rpm and 3000 rpm in FIG. 6) that generate a braking torque that matches the rated torque of the servo motor 110. The speed (500 rpm) is set.

これらの閾値Ｔｈ３〜Ｔｈ５を用いれば、例えば、サーボモータ１１０の推定回転速度が閾値Ｔｈ３以上の場合には、センサレス制御によって減速制御を行い、推定回転速度が、閾値Ｔｈ３未満になった場合には、ダイナミックブレーキによる制動制御に制御方法を切り換えることができる。また、推定回転速度が閾値Ｔｈ４未満になった場合には、制御方法をセンサレス制御に戻し、最終的に推定回転速度が閾値Ｔｈ５未満になれば、再び、制御方法をセンサレス制御からダイナミックブレーキによる制動制御に切り換えることができる。このように、複数の閾値に基づいて制御方法を切り換えれば、サーボモータ１１０のダイナミックブレーキによる制動トルクの特性に応じて、センサレス制御による減速制御とダイナミックブレーキによる制動制御とを細かく切り換えることができる。例えば、図６に示した例では、ダイナミックブレーキを作動させた場合にサーボモータ１１０の制動トルクが最大となる付近の回転速度では、ダイナミックブレーキではなく、センサレス制御による減速制御が行われる。つまり、制動トルクが最大値付近になるような回転速度を避けるようにダイナミックブレーキを作動させることができるので、サーボモータ１１０やインバータ１２０内のスイッチング素子の発熱をより効果的に抑制することが可能になる。 Using these threshold values Th3 to Th5, for example, when the estimated rotational speed of the servo motor 110 is equal to or higher than the threshold Th3, deceleration control is performed by sensorless control, and when the estimated rotational speed is less than the threshold Th3. The control method can be switched to the braking control by the dynamic brake. When the estimated rotational speed is less than the threshold value Th4, the control method is returned to the sensorless control. When the estimated rotational speed finally becomes less than the threshold value Th5, the control method is changed from the sensorless control to the braking by the dynamic brake. It can be switched to control. In this way, if the control method is switched based on a plurality of threshold values, the deceleration control by the sensorless control and the braking control by the dynamic brake can be finely switched according to the characteristics of the braking torque by the dynamic brake of the servo motor 110. . For example, in the example shown in FIG. 6, deceleration control is performed not by dynamic braking but by sensorless control at a rotational speed near the maximum braking torque of the servo motor 110 when the dynamic brake is operated. In other words, since the dynamic brake can be operated so as to avoid the rotation speed at which the braking torque is near the maximum value, the heat generation of the switching elements in the servo motor 110 and the inverter 120 can be more effectively suppressed. become.

（Ｄ２）変形例２：
上記実施例では、センサレス制御を行うにあたり、インバータ１２０からサーボモータ１１０に印加される電流値と、電圧指令値に基づいてサーボモータ１１０の角度情報を推定することとした。これに対して、角度情報は、サーボモータ１１０の逆起電力波形やインダクタンスの変化など、種々の電気的変量（電気的パラメータ）に基づいて推定することが可能である。角度情報の推定時には、前述した電気的変量のいずれかを単独で用いることとしてもよいし、２以上の電気的変量を組み合わせて用いてもよい。センサレス制御を行うための具体的な方式としては、例えば、上述した電流推定誤差法以外にも、拡張誘起電圧オブザーバ法など他の周知の方法を採用することが可能である。 (D2) Modification 2:
In the above embodiment, when performing sensorless control, the angle information of the servo motor 110 is estimated based on the current value applied from the inverter 120 to the servo motor 110 and the voltage command value. On the other hand, the angle information can be estimated based on various electrical variables (electrical parameters) such as a back electromotive force waveform of the servo motor 110 and a change in inductance. At the time of estimating the angle information, any one of the aforementioned electrical variables may be used alone, or two or more electrical variables may be used in combination. As a specific method for performing sensorless control, for example, in addition to the above-described current estimation error method, other well-known methods such as an extended induced voltage observer method can be employed.

（Ｄ３）変形例３：
上記実施例の停止制御処理では、ダイナミックブレーキの作動後、サーボモータ１１０が停止してからメカニカルブレーキを作動させることとした。これに対して、例えば、サーボモータ１１０が停止するよりも前に、メカニカルブレーキを作動させることとしてもよい。こうすることで、より迅速に、サーボモータ１１０を停止させることが可能になる。 (D3) Modification 3:
In the stop control process of the above embodiment, the mechanical brake is operated after the servo motor 110 is stopped after the dynamic brake is operated. On the other hand, for example, the mechanical brake may be operated before the servo motor 110 stops. By doing so, the servo motor 110 can be stopped more quickly.

１０…ロボットシステム
１００…ロボット本体
１０１…ベース部
１０２…ショルダ部
１０３…下アーム
１０４…上アーム
１０５…手首
１０６…フランジ部
１１０…サーボモータ
１２０…インバータ
１４０…駆動回路
１５０…メカニカルブレーキ
１６０…角度センサ
１６２…ロータリーエンコーダ
１６４…角度変換器
２００…ロボット制御装置
２１０…ＣＰＵ
２１１…駆動制御部
２１２…異常検出部
２１３…停止制御部
２１４…角度推定部
２１５…セレクタ
２１６…発電制動制御部
２１７…機械制動制御部
２３０…ＲＯＭ
２３５…制御プログラム
２４０…ＲＡＭ
２４５…軌跡データ
３００…ティーチングペンダント DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Robot system 100 ... Robot main body 101 ... Base part 102 ... Shoulder part 103 ... Lower arm 104 ... Upper arm 105 ... Wrist 106 ... Flange part 110 ... Servo motor 120 ... Inverter 140 ... Drive circuit 150 ... Mechanical brake 160 ... Angle sensor 162 ... Rotary encoder 164 ... Angle converter 200 ... Robot controller 210 ... CPU
211 ... Drive control unit 212 ... Abnormality detection unit 213 ... Stop control unit 214 ... Angle estimation unit 215 ... Selector 216 ... Dynamic braking control unit 217 ... Mechanical braking control unit 230 ... ROM
235 ... Control program 240 ... RAM
245 ... Track data 300 ... Teaching pendant

Claims

A robot control device for controlling a robot comprising a servo motor and an angle sensor connected to a rotation shaft of the servo motor and detecting a rotation angle of the servo motor,
A first drive control unit that obtains the rotation angle from the angle sensor and feedback-controls the drive of the servo motor according to the obtained rotation angle;
An estimation unit for estimating a rotation angle and a rotation speed of the servo motor based on an electrical variable of the servo motor;
Instead of the first drive control unit, a second drive control unit that performs sensorless control of the drive of the servo motor according to the rotation angle estimated by the estimation unit;
A power generation braking unit that performs power generation braking on the servo motor;
An abnormality detector that detects the presence or absence of an abnormality of the angle sensor when the servo motor is driven by the first drive controller;
When an abnormality is detected by the abnormality detection unit, the rotation speed estimated by the estimation unit is a predetermined threshold based on a fluctuation characteristic of the braking torque of the power generation braking according to the rotation speed of the servo motor. In the above case, the second drive control unit is caused to execute deceleration control for decelerating the servo motor, and when the estimated rotation speed is less than the threshold value, the power generation braking unit causes the servo control unit to A stop control unit for performing stop control for stopping the servo motor by causing the motor to perform braking control for performing power generation braking; and
A robot control device comprising:

The robot control device according to claim 1,
The robot control apparatus, wherein the threshold value is a value lower than a rotation speed of the servo motor that generates a maximum value of a braking torque at the time of dynamic braking of the servo motor.

The robot control device according to claim 1 or 2,
The robot includes a plurality of the servo motors and a plurality of the angle sensors respectively connected to the servo motors.
The abnormality detection unit detects the presence or absence of abnormality for each of the plurality of angle sensors,
The stop control unit executes the stop control on the servo motor connected to the angle sensor in which an abnormality is detected by the abnormality detection unit, and applies to the servo motor connected to the angle sensor in which no abnormality is detected. Then, the robot control device that stops the servo motor by the first drive control unit.

The robot control device according to any one of claims 1 to 3,
The robot further includes a mechanical brake for holding a stop position of the servo motor,
The said stop control part is a robot control apparatus which hold | maintains the stop position of the said servomotor with the said mechanical brake after the said stop control.

A method for controlling a robot comprising: a servo motor; and an angle sensor connected to a rotation shaft of the servo motor and detecting a rotation angle of the servo motor,
A first drive control step of acquiring the rotation angle from the angle sensor, and feedback-controlling the drive of the servo motor according to the acquired rotation angle;
An abnormality detection step of detecting the presence or absence of an abnormality of the angle sensor when the servo motor is driven in the first drive control step;
When an abnormality is detected in the abnormality detection step, a rotation angle and a rotation speed of the servo motor are estimated based on an electrical variable of the servo motor, and the estimated rotation speed is a braking torque of the power generation braking. Deceleration control for decelerating the servo motor by sensorless control of the servo motor drive in accordance with the estimated rotation angle when the threshold value is equal to or greater than a predetermined threshold based on the fluctuation characteristics according to the rotation speed When the estimated rotational speed is less than the predetermined threshold value, a stop control step for stopping the servo motor by executing braking control for performing dynamic braking on the servo motor is performed. A control method provided.