(57)【要約】【課題】ロボットシステム装置において駆動源にサーボモーターを使用している箇所で機械間に製品や人体を挟み込んだ場合に自動的に回避し、被害を最小限にし、機械自体の寿命も長くなり、安全性を向上する。【解決手段】サーボモーター２０１の機能にある溜まりパルスは、ロボットシステムのサーボモーターが通常の動きとずれていないか確認する機能である。溜まりパルスとトルク制限を利用し、サーボモーターの運転方向にかかる負荷の数値を測定する測定手段２０２，２０３と、その数値と設定値を比較して設定値以上になればトラブルの合図を出す検出手段２０６と、前記の合図によって設置方向とは逆方向にサーボモーターをゆっくりと回転２０８，２０９，２１０し、挟み込んだ物や人体を回避した位置で停止する駆動手段２１１，２１２，２１４とを備えるロボットシステムの安全制御方法及び安全制御回路。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源として有するサーボモーターのトルク値の設定を調整することにより、トルクの設定値以上の負荷により発生するサーボモーターの機能の溜まりパルス値を検出する検出手段により測定された溜まりパルスの数値と設定された溜まりパルス値とを比較して、この設定値以上の数値を判断してトラブルの合図を出し、同時に運転方向とは逆方向にサーボモーターをゆっくりと回転し、挟み込んだものを回避した位置で停止させるようにしたサーボモーターを駆動源としているロボットシステム装置の機械間に挟まれたものの損傷を拡大させる事なく回避させる安全制御方法。
【請求項２】
駆動源としているサーボモーターのトルク値の設定を調整することにより、トルクの設定値以上の負荷により発生する溜まりパルス値を認識する検出手段を備えて、検出手段により測定された溜まりパルスの数値と設定された溜まりパルス値とを比較して、この設定値以上の数値を検出すれば、トラブルの合図を出し、同時に運転方向とは逆方向にサーボモーターをゆっくりと回転し、挟み込んだものを回避した位置で停止させることにより、サーボモーターを駆動源としているロボットシステム装置の機械間に挟まれたものの損傷を拡大させる事なく回避させる安全制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明に係るロボットシステムの安全制御方法及び安全制御回路は、ロボットシステムに於けるサーボモーターを駆動源としている装置の安全性を高めることを目的とするものである。
安全制御方法は、サーボモーターの溜まりパルス値とトルク値の調整により両者の関係でロボットシステムの安全性を高めるもので、この方法により安全制御回路は、駆動源にサーボモーターを使用し、安全回路が必要である箇所に実施する事により、ロボットの機械装置間に挟まれているものに与える損傷を拡大させることなく、回避させる余裕を与えるものである。
【０００２】本発明は、ロボットシステムの駆動源としているサーボモーターを使用して安全回路が必要な箇所で、サーボモーターのトルク値の設定と溜まりパルス値の設定を負荷の検出手段として調整をする事で、機械間に挟み込まれたものを回避する余裕を与えるために利用される価値を有する。
【０００３】
【従来の技術】ロボットシステムの安全性を改善する発明については、特開平１１−２３５６９１号、特開平１１−１６１３１０号、特開平１１−１６１３１１号、特開２００１−８８０７０号、特開平９−３８８９１号、特開平８−１９７４８４号、特開平５−１００７３２号等の公開特許公報が発行されている。
【０００４】制御回路の設定に従って作動するロボットは、駆動源としてサーボモーターを使用し、駆動源のサーボモーターのトルクが設定値以上になるまで制御回路のままで稼働し、ロボットの機械の間に物や人体が挟み込まれる等によりトラブルが発生すると、ロボットの駆動源に使用されているサーボモーターのトルクが前記の設定値以上の負荷になりアンプが停止し、その場で機械は停止したままになっているので、人手により回避するしか方法がなかった。そのために、人手により回避する間に、機械の間に挟まれた物や人体は、損傷が拡大する可能性が有る。そのような場合にも損傷を拡大する事なく、被害を最小限にして、挟まれているものを速やかに回避させて、除去する余裕を作る安全回路を設ける必要が有った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、駆動源にサーボモーターを使用している箇所で製品や人体を挟み込んだ場合に、サーボモーターの通常の動きとずれていないか確認する溜まりパルスの機能によりトラブルの発生を検知して自動的に回避し、被害を最小限にし、機械自体の寿命も長くなり、作業管理者の安全性を向上しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るロボットシステムの安全制御方法及びその制御回路は、サーボモーターの機能にある溜まりパルスとトルク制限を利用して、運転方向にかかる負荷の数値を測定する測定手段と、その数値と設定された数値を比較して設定値以上になればトラブルの合図を出す検出手段と、前記の合図によって設定方向とは逆方向にサーボモーターをゆっくりと回転し、挟み込んだ物や人体を回避した位置で停止する駆動手段とを有するものである。
【０００７】請求項１に記載の発明は、駆動源として有するサーボモーターのトルク値の設定を調整することにより、この設定値以上の負荷により発生するサーボモーターの機能の溜まりパルスを検出する検出手段により測定された数値と溜まりパルスの設定された数値とを比較して、この設定値以上の負荷を判断してトラブルの合図を出し、同時に運転方向とは逆方向にサーボモーターをゆっくりと回転し、挟み込んだものを回避した位置で停止させるようにしたサーボモーターを駆動源としているロボットシステム装置の機械間に挟まれたものの損傷を拡大させる事なく回避させることを特徴とする安全制御方法である。
【０００８】請求項２に記載の発明は、駆動源としているサーボモーターのトルク値の設定を調整することにより、この設定値以上の負荷により発生する溜まりパルス値を認識する検出手段を備えて、検出手段により測定された溜まりパルスの数値と設定された溜まりパルスの数値とを比較して、この設定値以上の負荷になれば、トラブルの合図を出し、同時に運転方向とは逆方向にサーボモーターをゆっくりと回転し、挟み込んだものを回避した位置で停止させることにより、サーボモーターを駆動源としているロボットシステム装置の機械間に挟まれたものの損傷を拡大させる事なく回避させることを特徴とする安全制御回路である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の技術的思想は、実施例において次に記載の構成により具体化されているものである。
【００１０】実施例は、先端部にチャックを有するチャッキング装置（ヘッド）が上下し、更に左右に移動するロボット装置を例示している。ヘッドが上下する機構の場合は、上下にヘッドを動かすトルクが必要なため、サーボモーターはそれ以上のトルクを必要とするモーターを選択しなければならない。その場合には、もしヘッドが上昇又は下降中に何かトラブルで製品や人体を挟み込んでしまった場合には、負荷がサーボモーターの設定されたトルク値内であれば、ヘッドが上昇又は下降中に停止することになる。トルクの設定値以上の負荷であれば、ヘッドが上昇又は下降しようとして、ものを挟み込んだまま大きな損傷が発生する可能性が強い。サーボモーターのトルクの設定値以上の負荷がかかれば、制御自体が停止状態になってしまうために、その場所で挟まれたままの状態になり大変危険である。そしてサーボモーターの設定を解除するまで回避することが出来ない。このために製品や人体は機械間に挟まれたままで損傷が拡大してゆき、損傷が大きくなる危険性が有る。しかし、安全回路を設けることにより、上昇又は下降方向に通常の動作のトルク値を設定して、上昇又は下降方向で通常以上のトルクが発生すればトラブル信号を出し、ロボットはゆっくりと設定された移動量まで下降若しくは上昇して停止させるようにする事が可能である。
【００１１】安全制御方法は、サーボモーターのトルクの設定値以上の負荷が発生すると発生する溜まりパルスの異常を検出することにより、ロボットに挟まれた物若しくは人体を回避させるために制御を行うものである。即ち、サーボモーターの機能にある溜まりパルスとトルク制限を利用して、運転方向にかかる負荷の数値を測定する測定手段と、その数値と設定された数値を比較して設定された数値以上になればトラブルの合図を出す検出手段と、前記の合図によって設定方向とは逆方向にサーボモーターをゆっくりと回転し挟み込んだ物や人体を回避した位置で停止させる制御方法である。
【００１２】この方法をロボットシステムに応用すれば、溜まりパルスとトルク制限を利用するために図３に示す調整フローに基づいて、サーボモーターの溜まりパルス値とトルク値を設定し、サーボモーターの運転方向にかかる負荷の数値を測定する測定手段と、その測定された負荷の数値及びサーボモーターの溜まりパルスの設定値を比較して、前記の負荷の数値が溜まりパルスの設定値以上になればトラブルをエラーとして表示してトラブルの合図を出す検出手段と、前記の合図によって設定方向とは逆方向にサーボモーターをゆっくりと回転し挟み込んだ物や人体を回避した位置で停止する駆動手段とを有する安全制御回路を構成するものである。
【００１３】制御作用　サーボモーターの溜まりパルスとトルク値は調整フローに基づいて自由に設定される。運転時に挟み込みによって生じた異常なトルク値が、設定値以上のトルクであればその時サーボモーターに発生する溜まりパルスの発生を異常として検出する検出手段によりエラーを表示し、エラー信号によってサーボモーターの回転を、ゆっくり逆転させて一定量の移動した位置に停止するように制御する事が出来る。
【００１４】制御効果　ロボットシステムの稼働中に挟み込みが発生すれば、その時のトルク値があらかじめ設定されたトルク値以上になるためトルク異常が発生し、それによって異常な数値の溜まりパルスの発生を検知して、サーボモーターは、ゆっくり逆転して停止することにより機械的な損傷を少なくして危険を回避出来る余裕が生じるために安全性が高くなる。
【００１５】
【実施例】添付図面は、本発明に係るロボットシステムの安全制御方法及び安全制御回路の１実施例について図示している。図１は、安全制御回路を設ける必要があるチャッキング装置の駆動装置の側面図、図２は、同駆動装置の正面図、図３は、安全制御方法においてサーボモーターの溜まりパルス値とトルク値の調整の流れをブロック図で示す調整フローチャート、図４は、安全制御回路の制御の流れをブロック図で示す制御フローチャートをそれぞれ示すものである。実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】図面に示す実施例は、図１及び図２においてロボットシステム装置の駆動源としてサーボモーターを使用し、安全回路が必要と思われるチャッキング装置の駆動装置を示すものである。製品や人体が機械間に挟まれる恐れが有る箇所について説明すれば、移載ベース６上に設けたＬＭガイド１１の先端部にチャック７を有するヘッドがボールネジ４ａ，ボールナットｂによって上下し、更に前記移載ベース６は左右に移動するロボット装置を例示している。駆動源として設けたサーボモーター１の回転軸に設けたタイミングプーリとボールナット４ｂに設けたタイミングプーリー３とはタイミングベルト２を介してボールネジ４ａの上下移動として動力伝達される。ボールネジ４ａのヘッドが上下する機構の場合は、上下にヘッドを動かすトルクが必要なため、前記のサーボモーター１はそれ以上のトルクを必要とする。
【００１７】その場合には、サーボモーター１の駆動によりタイミンブベルトを介して動力伝達されたボールネジ４ａを有するヘッドが、上下移載中に、何らかのトラブルで製品や人体を挟み込んでしまうことが考えられる。挟まれた場合には、負荷がサーボモーター１の上下移載しようとして挟まれた状態が継続することになる。この事は、サーボモーターにより移載する装置について全て言える。そしてサーボモーターのエラーを解除するまで回避することが出来ない。このために製品や人体は機械間に挟まれたままで損傷が拡大してゆき、損傷が大きくなる危険性が有る。しかし、安全回路を設けることにより、上昇又は下降方向に通常の動作の数値を設定して、通常以上のトルクが発生すればトラブル信号を出し、ロボットは方向性を決めてゆっくりと設定された移動量まで下降若しくは上昇して停止させるようにする事が可能である。
【００１８】図３に示す調整フローチャートは、サーボモ−ター１の溜まりパルスとトルク制限の調整を設定することにより、安全制御回路を構成するためのものである。調整の開始時１００には、サーボモーターのトルク値を下げて設定し１０１、サーボモーターを作動し１０２、それでサーボモーターのトルク異常が発生すれば１０３、トルクを少し上げて設定する１０５必要がある。トルク異常が発生しなければ１０４、トルク異常が発生する状態になるまでサーボモーターのトルク値を下げて設定１０１をやり直しする。この設定値の時、サーボモーターの溜まりパルスを少くなく設定１０６して、サーボモーターを作動１０７してみて、トルクの異常が発生しない状態１０８にまでして、それとは逆にトルクの異常が発生１０９すれば、再度サーボモーターのトルク値を少し上げて設定１０５のし直しをし、同時に溜まりパルスの異常発生かどうかを前記の溜まりパルスの設定値１０６を基準にして、異常発生しない１１１を判断した場合には再度１０６の設定をやり直して、溜まりパルス値を少なく設定する。溜まりパルスの異常発生がある１１０を判断した場合には、サーボモーターの溜まりパルス値を少し増やして設定１１２して、トルク異常が発生１１４すれば再度１０５のサーボモーターのトルク値を少し上げて設定をする。トルク異常が発生しない１１３の状態で、溜まりパルスが異常発生１１６するの状態になれば、再度１１２のサーボモーターの溜まりパルスを少し増やして設定するに戻って、溜まりパルス値を少し増やして設定する必要が有る。調整終了時１１７には、サーボモーターのトルク異常が発生しない１１３の状態であれば、サーボモーターの溜まりパルスの異常発生もない１１５の状態になるまでにする。この安全制御方法は、サーボモーターのトルクの設定値以上の負荷が発生すると発生する溜まりパルスの異常を検出して、サーボモーター駆動のロボットに挟まれた物若しくは人体を出来るだけ早く損傷が小さいうちに回避させるために制御を行うものである。
即ち、サーボモーターの機能にある溜まりパルスとトルク制限を利用して、運転方向にかかる負荷の数値を測定する測定手段と、その数値と設定値を比較して設定値以上になればトラブルの合図を出す検出手段と、前記の合図によって設定方向とは逆方向にサーボモーターをゆっくりと回転し挟み込んだ物や人体を回避した位置で停止させる制御方法である。
【００１９】この方法をロボットシステムの安全制御回路に応用すれば、図３に示す調整フローに基づいて、サーボモーターの溜まりパルス値とトルクの値の制限を設定した制御フローが構成される。図４に示す制御フローチャートに基づいて安全制御回路を説明すれば、サーボモーターの運転開始２００時には、サーボモーターの作動中２０１に運転方向にかかる負荷の数値を測定する。即ち、サーボモーターの溜まりパルスを測定する測定手段により測定された負荷の数値とサーボモーターのトルク値の設定により設定された数値を比較して、設定値未満２０２又は設定値以上２０３のいずれかの一方を判断する。前記の負荷の数値がトルクの設定値以上２０３になれば何らかのトルク異常をトラブル発生と認識する検出手段を備えて、トラブルの合図をエラー表示する２０６事になる。前記の合図２０６によって設定方向のサーボモーター正転中である２０７の場合には、サーボモーターを逆転させてゆっくりと一定量回転２０９し、又は正転中でない２０８の場合には一定量サーボモーターを正転作動２１０して、一定量サーボモーターを作動２１１して、サーボモーターは一定量作動したかどうか確認２１２，２１３の後、挟み込んだ物や人体を回避した位置でサーボモーターを停止２１４させてサーボモーターの動作を終了２１５する回避のために駆動手段とを有するものである。
【００２０】
【発明の効果】本発明の効果は、請求項１又は請求項２のいずれかの項に記載の構成により、次に記載の効果を奏するものである。
【００２１】本発明に係る安全制御方法及び安全制御回路は、駆動源として有するサーボモーターの機能の溜まりパルスの異常発生を検出して、サーボモーターのトルクの設定値以上の負荷を判断し、挟まれた物の損傷を拡大させる事なく回避させることが出来る。それによって、ロボットシステムの安全性を向上することになるものである。
【００２２】制御回路は、本発明の安全制御方法を実現させる具体化された駆動回路を構成して、駆動源としているサーボモーターの溜まりパルス値とトルク値の設定を調整することにより、設定値以上の負荷により発生する溜まりパルスを認識する検出手段を備えて、検出手段により測定された数値と設定値とを比較して、設定値以上の負荷になれば、トラブルの合図を出し、同時に運転方向とは逆方向にサーボモーターをゆっくりと回転し、挟み込んだものを回避した位置で停止させる事が出来るようにしたものである。
【００２３】本発明の構成は、ロボットシステムの駆動源としているサーボモーターを使用して安全回路が必要な箇所で、サーボモーターの溜まりパルス値とトルク値の設定とを負荷の検出手段として調整をする事により回避のための駆動手段を備えている安全制御回路を構成して、機械間に挟み込まれたものの二次災害を回避する余裕を与える事が出来ると共に被害を最小限にして管理者の安全性を向上する制御回路を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】安全制御回路を設けるチャッキング装置の駆動装置の側面図
【図２】チャックの駆動装置の正面図
【図３】調整フローチャート
【図４】制御フローチャート
【符号の説明】
１．．．サーボモーター
２．．．タイミングベルト
３．．．タイミングプーリー
４ａ．．．ボールネジ
４ｂ．．．ボールナット
５．．．フレーム
６．．．移載ベース
７．．．チャック
８．．．ＬＭガイド
１００．．．調整開始
１０１．．．サーボモーターのトルク値を下げて設定
１０２．．．サーボモーターを作動
１０３．．．トルク異常発生ＹＥＳ
１０４．．．トルク異常発生ＮＯ
１０５．．．サーボモーターのトルク値を少し上げて設定
１０６．．．サーボモーターの溜まりパルス値を少なく設定
１０７．．．サーボモーターを作動
１０８．．．トルク異常発生ＮＯ
１０９．．．トルク異常発生ＹＥＳ
１１０．．．溜まりパルス異常発生ＹＥＳ
１１１．．．溜まりパルス異常発生ＮＯ
１１２．．．サーボモーターの溜まりパルス値を少し増やして設定
１１３．．．トルク異常発生ＮＯ
１１４．．．トルク異常発生ＹＥＳ
１１５，，，溜まりパルス異常発生ＮＯ
１１６．．．溜まりパルス異常発生ＹＥＳ
１１７．．．調整終了
２００．．．サーボモーター動作開始
２０１．．．サーボモーター作動中
２０２．．．サーボモーターの溜まりパルス値は設定値未満
２０３．．．サーボモーターの溜まりパルス値は設定値以上
２０４．．．サーボモーターの移動量は設定値以上
２０５．．．サーボモーターの移動量は設定値未満
２０６．．．異常発生
２０７．．．サーボモーター正転中
２０８．．．サーボモーター逆転中
２０９．．．一定量サーボモーター逆転作動
２１０．．．一定量サーボモーター正転作動
２１１．．．一定量サーボモーター作動中
２１２．．．サーボモーターは一定量作動したかＹＥＳ
２１３．．．サーボモーターは一定量作動したかＮＯ
２１４．．．サーボモーター停止
２１５．．．サーボモーター動作終了
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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