JPS6329808A - 異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は、例えば、産業用ロボット等にあける駆動部の
異常検出装置に係り、特に、外的な要因に起因する前記
駆動部の危険を回避すると共に、前記産業用ロボットの
周辺設備及び作業者の安全をも確保することのできる異
常検出装置に関する。

（従来の技術） 近年、産業界においては、加工、組み立て、搬送等のあ
らゆる作業分野において産業用ロボットを用い、製品製
造の効率化、省力化を図っており、この産業用ロボット
の基本的な閏成図は第４図に示すようになっている。

ロボット１には、ロボット制御装置２が接続ざれてあり
、このロボット制御装置２によってロボット１にあける
駆動部の動作を制御している。また、このロボット制御
装置２には制御盤３が接続されてあり、この制御盤３に
よってロボット制御装置２に種々の動作信号を出力する
ようになっている。また、ロボット１の教示時には、テ
ィーチペンダント４を制御盤３に接続し、このティーチ
ペンダント４によってロボット１を作動し、ロボット１
の動作軌跡をロボット制御装置２に記憶させることにな
る。

そして、前述したロボット制御装＠２内に設けられてい
る異常検出装置のブロック図が第５図に示されている。

同図に示すように、異常検出装置５には、ロボット制御
装置２内に設けられた図示しない電源電圧に異常を生じ
た場合に異常発生信号を出力する電圧継電器６と、ロボ
ット１を駆動するサーボモータ７の過電流を検出した時
に作動し、異常発生信号を出力するサーマルリレー８と
、サーボモータ７に接続されたタコジェネレータ９の発
生電圧値に基づいて、サーボモータ７の回転速度を検出
し、この回転速度が過速度であると判断された場合に異
常発生信号を出力する過速度検出器１０と、タコジェネ
レータ９の信号線の！Ｉｆｒ線を検出した場合に異常信
号を出力する！ＴＴ線検出器１１と、電圧継電器６、サ
ーマルリレー８、過速度検出器１０及び断線検出器１１
の何れかから異常発生信号が出力された時にサーボモー
タ７のサーボ電源を遮断するサーボ電ａ遮断器１２とが
設けられてあり、電源電圧の低下、信号線の断線により
、制御系が正常な動作をすることができなくなった場合
、又は、駆動系が危険な状態（過電流によって生じるサ
ーボモータ７の過熱による絶縁耐圧低下及びサーボモー
タ７を制御する半導体の過熱による破壊等）になった場
合に、サーボモータ７のサーボ電源を遮断し、制御系及
び駆動系の安全性及び信頼性を向上させている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の異常検出装置５にあっ
ては、それを備える目的が基本的には、前述したような
制御系及び駆動系の安全性及び信頼性を向上させること
のみであったために、一般工作機械及び加工機械のよう
に、その作動範囲が明確であるものにはこの異常検出装
置５の芸能で十分であるが、例えば、産業用ロボットの
ように、その動作範囲が明確でないものにおいては、周
辺装置との干渉の発生及び作業者が危険な状態にざらさ
れる可能性が多いにも拘らず、これらの状態を適格にと
らえることが出来ず（例えば、作業者がロボットのアー
ムにぶつかった場合）安全性を確保する上において不十
分でおった。また、教示する場合には、前記ロボットの
教示動作の過速度を検出することができず、適正な教示
作業を行なえない要因を内在する等の種々の不具合を有
していた。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みて成されたも
ので必り、制御系及び駆動系の安全性を確保するのみな
らず、周辺機器及び作業者等の安全性をも確保すること
のできる異常検出装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために本発明では、駆動部の動作電
流を検出する電流検出手段と、当該駆動部の動作速度を
検出する速度検出手段と、前記駆動部の動作速度を指令
する速度指令手段と、当該電流検出手段によって検出し
た前記駆動部の動作電流が所定値よりも大きく、かつ、
当該速度検出手段によって検出した前記駆動部の動作速
度が所定値よりも小さい場合に、前記駆動部が過負荷で
あると判断する過負荷判断手段と、前記駆動部の教示時
に、前記速度検出手段によって検出された前記駆動部の
動作速度が所定値よりも大きい場合に、前記駆動部にお
ける教示速度が過速度であると判断する教示速度異常判
断手段と、当該速度指令手段から出力された前記駆動部
の動作指令速度が所定値よりも大きく、かつ、前記速度
検出手段によって検出した前記駆動部の動作速度が所定
値よりも小さい場合に、前記駆動部の動作が異常である
と判断する動作異常判断手段と、当該過負荷判断手段、
当該教示速度異常判断手段又は当該動作異常判断手段の
何れかから信号が出力された時に、前記駆動部を作動さ
せる電源の遮断をする電源遮断手段とを備えたことを特
徴とする。

（作用） 以下に本発明の作用を第１図に基づいて説明する。

まず、教示作業時（例えばロボット１を教示する場合）
には、速度検出手段９から駆動部７の動作速度に関する
信号が教示速度異常判断手段１５に出力される。そして
、この信号が教示速度異常判断手段１５に予め設定され
ている教示速度よりも大きい時には、異常信号が電源遮
断手段１２に出力され、前記駆動部７のサーボ電源を遮
断する。

また、動作時には、電流検出手段８によって検出された
前記駆動部７の動作電流に関する信号と、速度検出手段
９によって検出された前記駆動部７の動作速度に関する
信号が過負荷判断手段１４に出力される。そして、過負
荷検出手段１４によって当該動作電流が所定値よりも大
きく、かつ、当該動作速度が所定値よりも小さいと判断
された場合には、異常信号が電源遮断手段１２に出力さ
れ、前記駆動部７のサーボ電源を遮断する。

さらに、同様に、速度指令手段１３から出力された前記
駆動部７の動作指令速度に関する信号と、速度検出手段
９によって検出された前記駆動部７の動作速度に関する
信号が、動作異常判断手段１６に出力される。そして、
動作異常判断手段１６によって当該動作指令速度が所定
値よりも大きく、かつ、当該動作速度が所定値よりも小
さいと判断された場合には、異常信号が電源遮断手段１
２に出力され、前記駆動部７のサーボ電源を遮断する。

以上のように作用するので、前記各判断手段の判断にお
ける設定値を適当に選定することによって、周辺機器及
び作業者等の安全をも適格に確保できることになる。

（実施例） 以下に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第２図は、本発明に係る異常検出装置のブロック図でお
り、以下のように構成されている。

ロボット等の駆動部の動作を総括的に制御する速度指令
手段としてＣＰＵ１３には、駆動部であるサーボモータ
７を駆動する電流検出手段の一部としての駆動アンプ１
Ｂに、ＣＰＵ１３から出力された速度指令に関するデジ
タル信号をアナログ信号に変換して出力するＤ／Ａ変換
器１７と、サーボモータ７の回転数に比例したパルスを
出力するパルスエンコーダ１９の発生パルス数を計数し
、ＣＰＬ１１３に出力するエンコーディング回路２０が
接続されている。また、電源遮断手段、過負荷判断手段
、教示速度異常判断手段及び動作異常判断手段としての
異常検出回路２１には、Ｄ／Ａ変換器１７、駆動アンプ
１８、サーボモータ７の電機子に流入する電流を電圧に
変換する電流検出手段の一部を構成するＩ／Ｖ変換器２
２、速度検出手段としてのタコジェネレータ９及びティ
ーチペンダント４が夫々接続されている。

そして、異常検出回路２１には、Ｄ／Ａ変換器１７から
速度指令信号が、Ｉ／Ｖ変換器２２からサーボモータ７
の動作電流が、タコジェネレータ９からサーボモータ７
の速度帰遷信号が、ティーチペンダント４から教示／プ
レイバック信号が夫々出力され、異常検出回路２１は、
これらの信号により必要に応じて、駆動アンプ１８にサ
ーボ電源遮断指令を出力する。

また、第３図には、前記した異常検出回路２１の回路図
が示されている。

同図に示ずように、ティーチペンダント４には、切換回
路２３が接続されており、このｌ；７１換回路２３には
、ティーチペンダント４から出力される教示／プレイバ
ックの切換信号にしたがって動作する可動接点２３ａと
可動接点２３ｂが設けられている。この可動接点２３ａ
は、ティーチペンダント４から教示信号が出力された時
に動作し、可動接点２３ｂは、ティーチペンダント４か
らプレイバック信号が出力され１こ時に動作する。そし
て、可動接点２３ａは、タコジェネレータ９とオペアン
プ２４の非反転入力端子並びに図示しないもう一つのオ
ペアンプの非反転入力端子に接続され、可動接点２３ｂ
は、一方の端子は接地され、他方の端子はオペアンプ２
４の非反転入力端子並びに図示しないもう一つのオペア
ンプの非反転入力端子に接続されている。そして、オペ
アンプ２４の反転入力端子には、固定抵抗器Ｒ１、可変
抵抗器Ｒ２及び固定抵抗器Ｒ３により構成された直列回
路にあける可変抵抗器Ｒ２の摺動接点が接続されている
。さらに、オペアンプ２４及びもう一つのオペアンプの
出力端子には、オア回路２５が接続されている。図中１
５Ａで示されている回路は、タコジェネレータ９が正方
向（任意に決定される。

）に回転した時に動作し、同じく、図中１５Ｂで示され
る回路は、タコジェネレータ９が負方向に回転した時に
動作するようになってあり、この回路１５△と１５８と
で教示速度異常判断手段を構成している。

また、タコジェネレータ９は、オペアンプ２６の反転入
力端子に接続されており、このオペアンプ２６の非反転
入力端子には、固定抵抗器Ｒ４、可変抵抗器Ｒ５及び固
定抵抗器Ｒ６により構成された直列回路における可変抵
抗器Ｒ５の摺動接点が接続されている。そして、オペア
ンプ２７の非反転入力端子には、Ｉ／Ｖ変換器２２が接
続され、このオペアンプ２７の反転入力端子にはＪ固定
抵抗器Ｒ７、可変抵抗器Ｒ８及び固定抵抗器Ｒ９により
構成された直列回路にあける可変抵抗器Ｒ８の摺動接点
が接続されている。また、オペアンプ２６とオペアンプ
２７の出力端子には、アンド回路２８が接続されている
。図中点線で囲まれた回路は、過負荷判断手段を構成し
ている。

ざらに、タコジェネレータ９は、オペアンプ２９の反転
入力端子に接続されてあり、このオペアンプ２９の非反
転入力端子には、固定抵抗器ＲＩＯ１可変抵抗器Ｒ１１
及び固定抵抗器Ｒ１２により構成された直列回路におけ
る可変抵抗器Ｒ１１の１と動接点が接続されている。そ
して、オペアンプ３０の非反転入力端子には、Ｄ／Ａ変
換器１７が接続され、このオペアンプ３０の反転入力端
子には、固定抵抗器Ｒ１３、可変抵抗器Ｒ１’４及び固
定抵抗器Ｒ１５により構成された直列回路における可変
抵抗器Ｒ１４の摺動接点が接続されている。また、オペ
アンプ２９とオペアンプ３０の出力端子には、アンド回
路３１が接続されている。図中二点鎖線で囲まれた回路
は、動作異常判断手段を構成している。

そして、オア回路２５、アンド回路２８及びアンド回路
３つの出力端子はオア回路３２に接続されており、この
オア回路３２の出力端子は、エミッタ端子を接地すると
共にコレクタ端子をリレー３３のコイル３３ａに接続し
たトランジスタ３４のベース端子に接続されている。こ
のオフ回路３２、リレー３３及びトランジスタ３４によ
って電源遮断手段を構成している。

以上のように構成された異常検出回路１２は、次のよう
に動作する。

ティーチペンダント４の切換スイッチが教示モードに設
定されている場合には、切換回路２３に教示信号が出力
されるので、可動接点２３ａを動作し、オペアンプ２４
及びもう一つのオペアンプの非反転入力端子にタコジェ
ネレータ９を接続する。そして、第３図に示される全て
の回路は作動状態になる。教示中に作業者が教示速度を
過大にしてしまった場合には、タコジェネレータ９から
出力される電圧値がオペアンプ２４の反転入力端子に入
力されている基準電圧値よりも大きくなるので、オペア
ンプ２４から信号が出力され、オア回路２５及びオア回
路３２を介してトランジスタ３４を駆動し、リレー３３
を励磁し、接点３３ｂを閉成して駆動アンプ１８にサー
ボ電源遮断指令を出力し、サーボモータ７のサーボ電源
を遮断する。尚、前記した基準電圧値は、可変抵抗器Ｒ
２の抵抗値を変化させることによって任意に設定するこ
とができる。

一方、ティーチペンダント４の切換スイッチがプレイバ
ックモードに設定されている場合には、切換回路２３に
プレイバック信号が出力されるので、可動接点２３ｂを
動作し、オペアンプ２４及びもう一つのオペアンプの非
反転入力端子を接地する。これにより、回路１５Ａ及び
回路１５Ｂは不動作となり、他の回路のみ作動状態にな
る。

この状態において、サーボモータ７の回転速度がタコジ
ェネレータ９によって電圧値に変換され、この電圧値が
オペアンプ２６及びオペアンプ２９に夫々固有に設定し
た設定１直よりも小さくなると、この条件を満たしたオ
ペアンプ２６．オペアンプ２９から信号が出力される。

さらに、サーボ宅−タ７の電機子に流入する電流がＩ／
Ｖ変換器２２によって当該電流値に比例した電圧値に変
換され、この電圧値がオペアンプ２７に設定されている
設定値よりも大きくなると、オペアンプ２７から信号が
出力される。オペアンプ２６とオペアンプ２７から同時
に信号が出力されている時には、アンド回路２８から信
号が出力され、オア回路３２を介してトランジスタ３４
を駆動し、前記と同様にしてサーボモータ７のサーボ電
源を遮断する。この回路は、以上のように動作するので
、サーボモータ７の回転速度が遅い割に電機子電流が大
きい場合、つまり、過負荷状態を検出することができ、
前記設定値を可変抵抗器Ｒ５及び可変抵抗器Ｒ８の抵抗
値を変化させることによって適当な値にすれば微妙な過
負荷状態をも検出できる。

同様に、ＣＰＵ１３から出力された速度指令に関するデ
ジタルデータは、Ｄ／Ａ変換器１７によってアナログデ
ータである電圧１直に変換され、この電圧値がオペアン
プ３０にδ２定されている設定値よりも大きくなるとオ
ペアンプ３０から信号が出力される。そして、オペアン
プ２９とオペアンプ３０から同時に信号が出力されてい
る時には、アンド回路３１から信号が出力され、オア回
路３２を介してトランジスタ３４を駆動し、前記と同様
にしてサーボモータ７のサーボ電源を遮断する。

この回路は、以上のように動作するので、ＣＰＵ１３か
ら出力されるサーボモータ７の速度指令が８ｐ定値より
も大きい（通常、位置決め制御をしているロボットでは
、動作中に干渉等の異常が発生し、指令値に対する作動
部の位置偏差量が大きくなった場合には速度指令値を増
加し、この偏差量を小さくすべく補正をするようになっ
ているので速度指令値が設定値よりも大きくなる場合が
必りうる。）にも拘らず、サーボモータ７の回転速度が
遅い場合、つまり、周辺機器等に干渉が発生した。場合
等のように、駆動系における何らかのの異常発生を検出
することができ、前記設定値を可変抵抗器Ｒ１１及び可
変抵抗器Ｒ１４の抵抗値を変化させることによって適当
な値にすれば、駆動系にあける微妙な異常発生をも検出
できる。

以上の実施例では、主にコンパレータを用いた電気回路
によって異常検出装置を構成したが、前記した実施例に
記載したと同様の動作をするものであれば、例えばマイ
クロコンピュータ等を用いても良いのはもちろんである
。

（発明の効果） 以上の説明により明らかなように、本発明の異常検出装
置によれば、作業装置の制御系及び駆動系の安全性を確
保するのみならず、その周辺機器及び作業者等の安全性
をも確保することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る異常検出装置のブロック図、第
２図は、本発明に係る異常検出装置の周辺装置の接続図
、第３図は、本発明に係る異常検出装置の回路図、第４
図は、一般的なロボットの基本的な閉成図、第５図は、
従来の異常検出装置のブロック図である。 １・・・ロボット（作業装置）、５・・・異常検出装置
、７・・・サーボモータ、 ９・・・タコジェネレータ（速度検出手段）、１３・・
・ＣＰＵ　（速度指令手段）、１９・・・パルスエンコ
ーダ、 ２３・・・切換回路、２３ａ、２３ｂ・・・可動接点、
２４．２６．２７．２９．３０・・・オペアンプ、２５
．３２・・・オア回路、２８．３１・・・アンド回路、
３３・・・リレー、３３ａ・・・コイル、３３ｂ・・・
接点、３４・・・トランジスタ、 Ｒ１，Ｒ３：　Ｒ４，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１
２，Ｒ１３，Ｒ１５・・・固定抵抗器、　　Ｆ？２．　
Ｒ５，Ｒ８，Ｒ１１，Ｒ１４・・・可変抵抗器。 特許出願人　　　　　日産自動車株式会社第　１　図 １″：ｊ　　　　　　を 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 駆動部の動作電流を検出する電流検出手段と、当該駆動
   部の動作速度を検出する速度検出手段と、前記駆動部の
   動作速度を指令する速度指令手段と、当該電流検出手段
   によって検出した前記駆動部の動作電流が所定値よりも
   大きく、かつ、当該速度検出手段によつて検出した前記
   駆動部の動作速度が所定値よりも小さい場合に、前記駆
   動部が過負荷であると判断する過負荷判断手段と、 前記駆動部の教示時に、前記速度検出手段によつて検出
   された前記駆動部の動作速度が所定値よりも大きい場合
   に、前記駆動部における教示速度が過速度であると判断
   する教示速度異常判断手段と、当該速度指令手段から出
   力された前記駆動部の動作指令速度が所定値よりも大き
   く、かつ、前記速度検出手段によって検出した前記駆動
   部の動作速度が所定値よりも小さい場合に、前記駆動部
   の動作が異常であると判断する動作異常判断手段と、前
   記過負荷判断手段、前記教示速度異常判断手段又は前記
   動作異常判断手段の何れかから信号が出力された時に、
   前記駆動部を作動させる電源の遮断をする電源遮断手段
   とを備えたことを特徴とする異常検出装置。