JP6536319B2

JP6536319B2 - ロボットシステム

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Publication number: JP6536319B2
Application number: JP2015188078A
Authority: JP
Inventors: 秀幸西野
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: US20170093309A1; US10250169B2; JP2017063565A

Description

本発明は、ロボットシステムに関する。

従来、例えば下記特許文献１に見られるように、ロボットの各回転軸を駆動する３相モータと、モータを駆動すべく、外部電源を電力供給源としてモータのステータ巻線に交流電圧を印加する３相インバータとを備えるロボットシステムが知られている。

特開２０１４−８７８７４号公報

ロボットシステムとしては、このシステムに異常が生じた場合においてロボットの停止を保証するために、図９に示すように、外部電源１００とインバータ１０１との間に設けられた２つのコンタクタを備えるものもある。詳しくは、第１，第２コンタクタ１０２ａ，１０２ｂは、外部電源１００と整流器１０３との間に設けられている。整流器１０３は、外部電源１００から出力された交流電圧を直流電圧に変換してインバータ１０１に印加し、インバータ１０１は、印加された直流電圧を交流電圧に変換してモータ１０４に印加する。また、第１コンタクタ１０２ａは、第１制御部１０５ａにより駆動され、第２コンタクタ１０２ｂは、第２制御部１０５ｂにより駆動される。この構成により、ロボットを停止させる手段を２重化し、ロボットシステムの異常時におけるロボットの停止を保証している。

ここで、ロボットシステムに異常時にコンタクタがオフされる構成を採用する場合、外部電源からモータへの電力供給が遮断されるものの、モータが惰性で回転し続けるいわゆるフリーラン状態が発生する。この場合、ロボットシステムの異常時においてロボットを迅速に停止させることができなくなるといった問題が生じる。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ロボットシステムの異常時におけるロボットの停止手段を２重化しつつ、モータのフリーラン状態の発生を回避できるロボットシステムを提供することを主たる目的とするものである。

第１の発明は、ステータ巻線を有し、ロボットの各回転軸を駆動する３相モータと、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチの直列接続体を有し、前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチが交互にオンされることにより、外部電源を電力供給源として前記ステータ巻線に交流電圧を印加する３相インバータと、を備えるロボットシステムにおいて、前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチの各相の接続点には、前記ステータ巻線が接続されており、前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチのうち一方をブレーキ用スイッチとし、前記ブレーキ用スイッチの駆動制御を行う第１制御部及び第２制御部を備え、前記第１制御部及び前記第２制御部のそれぞれは、前記ロボットシステムを監視する機能を有しており、前記第１制御部及び前記第２制御部のそれぞれは、前記ロボットシステムに異常が生じていることを検知した場合、少なくとも２相分の前記ブレーキ用スイッチをオンすることを特徴とする。

上記発明では、３相インバータを構成するハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチのうち一方をブレーキ用スイッチとし、第１制御部及び第２制御部のそれぞれによりブレーキ用スイッチを駆動できる構成とされている。第１制御部及び第２制御部のそれぞれは、ロボットシステムの異常を監視する機能を有している。

そして上記発明では、ロボットシステムに異常が生じていることを第１制御部及び第２制御部の少なくとも一方が検知した場合、異常を検知した制御部により少なくとも２相分のブレーキスイッチがオンされる。これにより、ステータ巻線及びブレーキ用スイッチを含む閉回路が形成され、モータにダイナミックブレーキをかけてモータを減速停止させることができる。したがって、ロボットシステムの異常時におけるモータのフリーラン状態の発生を回避することができ、ロボットを迅速に停止させることができる。さらに上記発明によれば、第１制御部及び第２制御部のそれぞれがブレーキ用スイッチをオンする構成により、ロボットを停止させる手段を２重化することができる。

第２の発明は、オンされることにより前記外部電源と前記インバータとの間を電気的に接続した状態とし、オフされることにより前記外部電源と前記インバータとの間を電気的に遮断した状態とする遮断用スイッチを備え、前記第１制御部及び前記第２制御部の少なくとも一方を副制御部とし、前記副制御部は、前記ロボットシステムに異常が生じていることを検知した場合、さらに、前記遮断用スイッチをオフすることを特徴とする。

上記発明では、第１制御部及び第２制御部の少なくとも一方である副制御部により、遮断用スイッチを駆動できる構成とされている。そして上記発明では、ロボットシステムに異常が生じていることを副制御部が検知した場合、副制御部により、ブレーキ用スイッチがオンされ、さらに遮断用スイッチがオフされる。このため、外部電源からインバータへと供給される電力が遮断された状態でモータにダイナミックブレーキかけられる。これにより、遮断用スイッチがオフされてからモータの回転（ロボットの駆動）が停止されるまでの時間を短縮できる。

第３の発明は、前記第１制御部及び前記第２制御部のそれぞれは、互いに異常を監視し合う機能を有しており、前記第１制御部は、前記第２制御部に異常が生じていることを検知した場合、少なくとも２相分の前記ブレーキ用スイッチをオンし、前記第２制御部は、前記第１制御部に異常が生じていることを検知した場合、少なくとも２相分の前記ブレーキ用スイッチをオンすることを特徴とする。

上記発明では、第１制御部及び第２制御部のいずれに異常が生じた場合であっても、モータにダイナミックブレーキをかけることができ、モータを減速停止させることができる。

第４の発明は、前記第１制御部及び前記第２制御部の少なくとも一方を副制御部とし、前記副制御部は、前記ブレーキ用スイッチを駆動する副駆動信号を出力し、オンされることにより前記外部電源と前記インバータとの間を電気的に接続した状態とし、オフされることにより前記外部電源と前記インバータとの間を電気的に遮断した状態とする遮断用スイッチと、前記インバータから前記モータに交流電圧を印加すべく前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチのそれぞれを駆動する主駆動信号を出力する主制御部と、駆動用電源から給電されることにより動作可能に構成され、前記主制御部から出力された前記主駆動信号を入力信号として前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチを交互にオンする主駆動部と、前記副制御部から出力された前記副駆動信号を入力信号として前記ブレーキ用スイッチを駆動する副駆動部と、を備え、前記副制御部は、前記主制御部の異常を監視する機能を有しており、前記副制御部は、前記主制御部に異常が生じていることを検知した場合、前記副駆動信号として前記ブレーキ用スイッチのオン駆動信号を前記副駆動部に対して出力することにより少なくとも２相分の前記ブレーキ用スイッチをオンするとともに、前記駆動用電源から前記主駆動部への給電を遮断することを特徴とする。

上記発明では、主制御部からの主駆動信号が主駆動部に入力されることにより、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが交互にオンされる。これにより、モータに交流電圧が印加され、モータが駆動される。ここで、主制御部に異常が生じると、主制御部の誤動作により、遮断用スイッチがオンされた状態で同相のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチがオンされ得る。この場合、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチに短絡電流が流れ、これらスイッチの信頼性が低下するおそれがある。

そこで上記発明は、第１制御部及び第２制御部の少なくとも一方を副制御部とし、主駆動部に加え、副制御部から出力された副駆動信号を入力信号としてブレーキ用スイッチを駆動する副駆動部を備えている。そして、副制御部が、主制御部の異常を監視する機能を有している。主制御部に異常が生じていることを副制御部が検知した場合、副駆動信号としてブレーキ用スイッチのオン駆動信号が副制御部から副駆動部に対して出力されることにより、少なくとも２相分のブレーキスイッチがオフされ、ダイナミックブレーキがかけられる。

また、主制御部に異常が生じていることを副制御部が検知した場合、副制御部により駆動用電源から主駆動部への給電が遮断される。これにより、主駆動部の動作を停止させることができる。したがって、主制御部に異常が生じている場合において、主制御部の誤動作によりハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチに短絡電流が流れることを回避できる。

第５の発明は、前記駆動用電源と前記主駆動部とを電気的に接続する電源経路上に設けられた電源用スイッチと、前記電源経路のうち前記電源用スイッチよりも前記主駆動部側に電気的に接続され、前記電源用スイッチを介して前記駆動用電源から供給された電力を蓄積可能な蓄電素子と、を備え、前記副制御部は、前記電源用スイッチをオフすることにより、前記駆動用電源から前記主駆動部への給電を遮断し、前記副制御部は、前記電源用スイッチの駆動状態を検知する検知部を有しており、前記モータの駆動中に前記電源用スイッチをオンオフ駆動した場合における前記検知部の検知結果に基づいて、前記電源用スイッチの異常を診断することを特徴とする。

上記発明では、主制御部に異常が生じていることを副制御部が検知した場合、副制御部により電源用スイッチがオフされることで、駆動用電源から主駆動部への給電が遮断される。ここで、電源用スイッチに異常が生じると、主制御部に異常が生じた場合に駆動用電源から主駆動部への給電を遮断できなくなるおそれがある。

そこで上記発明では、副制御部が、電源用スイッチの駆動状態を検知する検知部を有している。そして副制御部により、電源用スイッチがオンオフ駆動された場合における検知部の検知結果に基づいて、電源用スイッチの異常を診断できる。

さらに上記発明は、駆動用電源と主駆動部とを電気的に接続する電源経路のうち電源用スイッチよりも主駆動部側に電気的に接続され、電源用スイッチを介して駆動用電源から供給された電力を蓄積可能な蓄電素子を備えている。このため、診断のために電源用スイッチがオフされて駆動用電源と主駆動部との間が一時的に遮断された場合であっても、蓄電素子により主駆動部の電源を確保できる。これにより、電源用スイッチの異常を診断するために電源用スイッチのオンオフ駆動をモータの駆動中に行うことができる。したがって、電源用スイッチの診断の機会を増やすことができる。

第６の発明は、前記電源経路のうち前記蓄電素子の接続箇所と前記電源用スイッチとの間に第１端が電気的に接続され、第２端がグランドに電気的に接続された抵抗体と、前記電源経路のうち前記抵抗体の接続箇所と前記蓄電素子の接続箇所との間に設けられ、前記駆動用電源から前記主駆動部へと向かう規定方向に流れる電流の流通を許容し、前記規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止する電源用整流素子と、を備え、前記蓄電素子は、前記電源用スイッチ及び前記電源用整流素子を介して前記駆動用電源から供給された電力を蓄積可能なものであり、前記検知部は、前記電源経路のうち前記電源用スイッチ及び前記電源用整流素子の間の電位を検知することにより前記電源用スイッチの駆動状態を検知することを特徴とする。

上記発明は、駆動用電源と主駆動部とを接続する電源経路のうち、蓄電素子の接続箇所と電源用スイッチとの間に第１端が電気的に接続され、第２端がグランドに電気的に接続された抵抗体を備えている。このため、電源用スイッチのオンオフに応じて、電源経路のうち電源用スイッチ及び主駆動部の間の電位が変化する。したがって、検知部により、電源経路のうち電源用スイッチ及び主駆動部の間の電位を検知することで電源用スイッチの駆動状態を検知できる。

ここで、電源用スイッチのオンオフに応じて電源用スイッチ及び主駆動部の間の電位変化を生じさせるために電源経路とグランドとを抵抗体で接続しているものの、蓄電素子に蓄積された電荷が抵抗体を介してグランドへと流れ出て、蓄電素子に蓄積される電力が低下するおそれがある。この場合、主駆動部の駆動に要する電力が不足するおそれがある。

そこで上記発明は、電源経路のうち抵抗体の接続箇所と蓄電素子の接続箇所との間に設けられた電源用整流素子を備えている。電源用整流素子は、駆動用電源から主駆動部へと向かう規定方向に流れる電流の流通を許容し、規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止する。これにより、電源経路とグランドとを接続する抵抗体を介して、蓄電素子に蓄積された電荷がグランドへと流れ出て、蓄電素子に蓄積される電力が低下することを回避できる。したがって、電源用スイッチの診断時における主駆動部の電源を的確に確保できる。

第７の発明は、前記第１制御部は、前記ブレーキ用スイッチを駆動する第１副駆動信号を出力し、前記第２制御部は、前記ブレーキ用スイッチを駆動する第２副駆動信号を出力し、前記ブレーキ用スイッチのゲートに電気的に接続され、前記第１制御部から出力された前記第１副駆動信号を入力信号として前記ゲートの充放電処理を行うことにより、前記ブレーキ用スイッチを駆動する第１副駆動部と、前記ゲートに電気的に接続され、前記第２制御部から出力された前記第２副駆動信号を入力信号として前記ゲートの充放電処理を行うことにより、前記ブレーキ用スイッチを駆動する第２副駆動部と、を備え、前記第１制御部及び前記第２制御部のそれぞれは、互いに異常を監視し合う機能を有しており、前記第１制御部は、前記第２制御部に異常が生じていることを検知した場合、さらに、前記第１副駆動信号として前記ブレーキ用スイッチのオン駆動信号を前記第１副駆動部に対して出力し、前記第１副駆動部は、前記オン駆動信号を入力信号として前記ゲートの充電処理を行うことにより、少なくとも２相分の前記ブレーキ用スイッチをオンし、前記第２制御部は、前記第１制御部に異常が生じていることを検知した場合、前記第２副駆動信号として前記ブレーキ用スイッチのオン駆動信号を前記第２副駆動部に対して出力し、前記第２副駆動部は、前記オン駆動信号を入力信号として前記ゲートの充電処理を行うことにより、少なくとも２相分の前記ブレーキ用スイッチをオンし、前記第１副駆動部と前記ゲートとを電気的に接続する経路上に設けられ、前記第１副駆動部から前記ゲートへと向かう第１方向に流れる電流の流通を許容し、前記第１方向とは逆方向に流れる電流の流通を阻止する第１整流素子と、前記第２副駆動部と前記ゲートとを電気的に接続する経路上に設けられ、前記第２副駆動部から前記ゲートへと向かう第２方向に流れる電流の流通を許容し、前記第２方向とは逆方向に流れる電流の流通を阻止する第２整流素子と、を備えることを特徴とする。

上記発明において第１制御部及び第２制御部のそれぞれは、互いに異常を監視し合う機能を有している。この構成において、第２制御部に異常が生じていることを第１制御部が検知した場合、第１制御部から第１副駆動部へとオン駆動信号が出力される。これにより、第１副駆動部によりブレーキ用スイッチのゲートの充電処理が行われ、少なくとも２相分のブレーキ用スイッチがオンされる。その結果、ダイナミックブレーキがかけられる。

一方、第１制御部に異常が生じていることを第２制御部が検知した場合、第２制御部から第２副駆動部へとオン駆動信号が出力される。これにより、第２副駆動部によりブレーキ用スイッチのゲートの充電処理が行われ、少なくとも２相分のブレーキ用スイッチがオンされる。その結果、ダイナミックブレーキがかけられる。

ここで、例えば第２制御部に異常が生じていることを第１制御部が検知した場合、第１副駆動部によりブレーキ用スイッチのゲートの充電処理が行われる。この際、異常が生じている第２制御部の誤作動により、第２制御部から第２副駆動部へとオフ駆動信号が出力されることにより、第２副駆動部によりゲートの放電処理が行われる懸念がある。この場合、ブレーキ用スイッチのゲート電荷が第２副駆動部により引き抜かれ、ブレーキ用スイッチをオンさせることができなくなるおそれがある。その結果、ダイナミックブレーキをかけることができなくなるおそれがある。

そこで上記発明では、第１副駆動部とブレーキ用スイッチのゲートとを電気的に接続する経路上に第１整流素子が設けられている。第１整流素子は、第１副駆動部からゲートへと向かう第１方向に流れる電流の流通を許容し、第１方向とは逆方向に流れる電流の流通を阻止する。また、第２副駆動部とゲートとを電気的に接続する経路上に第２整流素子が設けられている。第２整流素子は、第２副駆動部からゲートへと向かう第２方向に流れる電流の流通を許容し、第２方向とは逆方向に流れる電流の流通を阻止する。

このため、例えば、第１制御部によってダイナミックブレーキをかけようとする場合において、第２制御部の誤作動により、第２制御部から第２副駆動部へとオフ駆動信号が出力されたときであっても、ブレーキ用スイッチのゲート電荷が第２副駆動部により引き抜かれることを第２整流素子により回避できる。これにより、ダイナミックブレーキを的確にかけることができる。

第８の発明は、前記第１制御部は、前記ブレーキ用スイッチのオンを指示する論理Ｈのオン駆動信号及び前記ブレーキ用スイッチのオフを指示する論理Ｌのオフ駆動信号のいずれかである第１副駆動信号を出力し、前記第２制御部は、前記ブレーキ用スイッチのオンを指示する論理Ｈのオン駆動信号及び前記ブレーキ用スイッチのオフを指示する論理Ｌのオフ駆動信号のいずれかである第２副駆動信号を出力し、前記第１制御部に電気的に接続され、前記第１制御部から出力された前記第１副駆動信号を伝達する第１信号経路と、前記第２制御部に電気的に接続され、前記第２制御部から出力された前記第２副駆動信号を伝達する第２信号経路と、前記第１信号経路及び前記第２信号経路のそれぞれに電気的に接続され、前記第１信号経路及び前記第２信号経路のそれぞれから伝達された信号を伝達する共通信号経路と、前記ブレーキ用スイッチのゲートに電気的に接続され、前記共通信号経路を介して伝達された前記オン駆動信号又は前記オフ駆動信号を入力信号として前記ゲートの充放電処理を行うことにより、前記ブレーキ用スイッチを駆動する第１副駆動部と、前記ゲートに電気的に接続され、前記共通信号経路を介して伝達された前記オン駆動信号又は前記オフ駆動信号を入力信号として前記ゲートの充放電処理を行うことにより、前記ブレーキ用スイッチを駆動する第２副駆動部と、を備え、前記第１制御部及び前記第２制御部のそれぞれは、互いに異常を監視し合う機能を有しており、前記第１制御部は、前記第２制御部に異常が生じていることを検知した場合、さらに、前記第１副駆動信号として前記オン駆動信号を出力し、前記第１副駆動部は、前記オン駆動信号を入力信号として前記ゲートの充電処理を行うことにより、少なくとも２相分の前記ブレーキ用スイッチをオンし、前記第２制御部は、前記第１制御部に異常が生じていることを検知した場合、前記第２副駆動信号として前記オン駆動信号を出力し、前記第２副駆動部は、前記オン駆動信号を入力信号として前記ゲートの充電処理を行うことにより、少なくとも２相分の前記ブレーキ用スイッチをオンし、前記第１信号経路のうち前記共通信号経路の接続箇所よりも前記第１制御部側に設けられ、前記第１制御部から前記共通信号経路へと向かう第１方向に流れる電流の流通を許容し、前記第１方向とは逆方向に流れる電流の流通を阻止する第１整流素子と、前記第２信号経路のうち前記共通信号経路の接続箇所よりも前記第２制御部側に設けられ、前記第２制御部から前記共通信号経路へと向かう第２方向に流れる電流の流通を許容し、前記第２方向とは逆方向に流れる電流の流通を阻止する第２整流素子と、を備えることを特徴とする。

上記発明において第１制御部及び第２制御部のそれぞれは、互いに異常を監視し合う機能を有している。この構成において、第２制御部に異常が生じていることを第１制御部が検知した場合、第１制御部から第１信号経路及び共通信号経路を介して、第１副駆動部及び第２副駆動部のそれぞれへと論理Ｈのオン駆動信号が出力される。これにより、第１副駆動部及び第２副駆動部のそれぞれによりブレーキ用スイッチのゲートの充電処理が行われ、少なくとも２相分のブレーキ用スイッチがオンされる。その結果、ダイナミックブレーキがかけられる。

一方、第１制御部に異常が生じていることを第２制御部が検知した場合、第２制御部から第２信号経路及び共通信号経路を介して、第１副駆動部及び第２副駆動部のそれぞれへと論理Ｈのオン駆動信号が出力される。これにより、第１副駆動部及び第２副駆動部のそれぞれによりブレーキ用スイッチのゲートの充電処理が行われ、少なくとも２相分のブレーキ用スイッチがオンされる。その結果、ダイナミックブレーキがかけられる。

このように、共通信号経路を設ける構成により、ブレーキ用スイッチのオンを第１副駆動部及び第２副駆動部の双方に実施させることができ、ダイナミックブレーキを的確にかける。

ここで、例えば第２制御部に異常が生じていることを第１制御部が検知した場合、第１制御部から論理Ｈのオン駆動信号が出力される。この際、異常が生じている第２制御部の誤作動により、第１制御部から出力された論理Ｈのオン駆動信号が、第１信号経路、共通信号経路及び第２信号経路を介して第２制御部へと引き込まれることがある。この場合、第１副駆動部及び第２副駆動部のそれぞれにオン駆動信号が伝達されず、ブレーキ用スイッチをオンさせることができなくなるおそれがある。その結果、ダイナミックブレーキをかけることができなくなるおそれがある。

そこで上記発明では、第１信号経路のうち共通信号経路の接続箇所よりも第１制御部側に第１整流素子が設けられている。第１整流素子は、第１制御部から共通信号経路へと向かう第１方向に流れる電流の流通を許容し、第１方向とは逆方向に流れる電流の流通を阻止する。また、第２信号経路のうち共通信号経路の接続箇所よりも第２制御部側に第２整流素子が設けられている。第２整流素子は、第２制御部から共通信号経路へと向かう第２方向に流れる電流の流通を許容し、第２方向とは逆方向に流れる電流の流通を阻止する。

このため、例えば、第１制御部から論理Ｈのオン駆動信号が出力される場合において、第２制御部の誤作動により、オン駆動信号が第２制御部に引き込まれることを第２整流素子により回避できる。これにより、ダイナミックブレーキを的確にかけることができる。

第１実施形態に係るロボットシステムの概要を示す図。ロボットシステムの電気的構成を示す図。ハイサイド，ローサイドスイッチの駆動に係る回路を示す図。第１制御部によって実行される処理の手順を示すフローチャート。第２制御部によって実行される処理の手順を示すフローチャート。第１制御部に異常が生じた場合における第２制御部の処理を示すタイムチャート。主制御部に異常が生じた場合における第１制御部の処理を示すタイムチャート。第２実施形態に係るハイサイド，ローサイドスイッチの駆動に係る回路を示す図。関連技術に係るロボットシステムの電気的構成を示す図。

（第１実施形態）
以下、ロボットシステムを具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係るロボットは、例えば産業用ロボットとして機械組立工場などの組立システムにて用いられる。

まず、図１を用いて、本実施形態に係るロボットシステムの概要について説明する。

図１に示すように、ロボットシステムを構成するロボット１０は、複数の回転部と、各回転部を互いに連結する関節とを備えている。本実施形態に係るロボット１０は、６軸の垂直多関節型ロボットとして構成されている。

ロボット１０は、床等に固定される固定部１１と、その固定部１１の上方に設けられる第１回転部１２とを有している。ロボット１０のアームは、第１回転部１２に加え、下アーム１３、上アーム１４、手首部１５、及びハンド部１６を有している。第１回転部１２は、アームの両端部のうち、アーム先端部とは反対側の根元部に相当する。第１回転部１２は、鉛直方向に延びる第１軸線Ｊ１を回転中心として水平方向に回転可能になっている。

第１回転部１２には、水平方向に延びる第２軸線Ｊ２を回転中心として、時計回り方向又は反時計回り方向に回転可能に第２回転部としての下アーム１３の下端部が連結されている。下アーム１３の上端部には、上アーム１４が、水平方向に延びる第３軸線Ｊ３を回転中心として、時計回り方向又は反時計回り方向に回転可能に連結されている。上アーム１４は、基端側（回転の際に第３軸線Ｊ３を回転中心とする関節側）と先端側とで２つのアーム部に分割されて構成されており、基端側は第３回転部としての第１上アーム１４Ａ（第３回転部）、先端側は第４回転部としての第２上アーム１４Ｂ（第４回転部）となっている。第２上アーム１４Ｂは、上アーム１４の長手方向に延びる第４軸線Ｊ４を回転中心として、第１上アーム１４Ａに対してねじり方向に回転可能になっている。

第２上アーム１４Ｂの先端部には、第５回転部としての手首部１５が設けられている。手首部１５は、水平方向に延びる第５軸線Ｊ５を回転中心として、第２上アーム１４Ｂに対して回転可能になっている。手首部１５の先端部には、ワークやツール等を取り付けるための第６回転部としてのハンド部１６が設けられている。ハンド部１６は、その中心線である第６軸線Ｊ６を回転中心として、ねじり方向に回転可能になっている。なお、ハンド部１６の中心点１６ａであるＴＣＰ（Tool Center Point）が制御点として設定されている。

ロボット１０の各回転部は、それぞれに対応して設けられるモータ４３（図２参照）により駆動される。モータは、正逆両方向の回転が可能であり、モータ４３の駆動により原点位置を基準として各回転部が駆動される。

ロボットシステムは、さらに、ロボット１０を制御するコントローラ２０と、コントローラ２０に電気的に接続されたティーチングペンダント３０とを備えている。ティーチングペンダント３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを含むマイクロコンピュータ、各種の手動操作キー、並びにディスプレイ等を備えている。ペンダント３０は、コントローラ２０と通信可能となっている。オペレータ（使用者）は、このペンダント３０を手動操作して、ロボット１０の動作プログラムの作成、修正、登録、各種パラメータの設定を行うことができる。動作プログラムの修正等を行うティーチングでは、作業において制御点であるＴＣＰが通過する教示点を教示する。そして、オペレータは、コントローラ２０を介して、ティーチングされた動作プログラムに基づきロボット１０を動作させることができる。

続いて、図２を用いて、ロボットシステムの電気的構成について説明する。

コントローラ２０は、外部電源４０（商用電源）から出力された交流電圧を直流電圧に変換する整流器４２と、整流器４２から出力される直流電圧を平滑化する平滑コンデンサ４３とを備えている。コントローラ２０は、さらに、整流器４２から出力された直流電圧を交流電圧に変換し、モータ４３の各ステータ巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗに印加する３相インバータ４４を備えている。モータ４３及びインバータ４４は、ロボット１０の各回転部のそれぞれに対応して個別に設けられている。

インバータ４４は、ハイサイドスイッチＳＷＨとローサイドスイッチＳＷＬとの直列接続体を３組備えている。Ｕ相のハイサイド，ローサイドスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの接続点には、Ｕ相のステータ巻線４３Ｕの第１端が接続されている。Ｖ相のハイサイド，ローサイドスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの接続点には、Ｖ相のステータ巻線４３Ｖの第１端が接続されている。Ｗ相のハイサイド，ローサイドスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの接続点には、Ｗ相のステータ巻線４３Ｗの第１端が接続されている。各ステータ巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗの第２端は、互いに中性点で接続されている。ちなみに本実施形態では、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的には、ＩＧＢＴを用いている。そして、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬには、各フリーホイールダイオードＤＨ，ＤＬが逆並列に接続されている。

コントローラ２０は、外部電源４０と平滑コンデンサ４３とを接続する電気経路上に設けられた遮断用スイッチとしてのコンタクタ４５（電磁開閉器）を備えている。コンタクタ４５は、オンされることにより外部電源４０と整流器４２との間を電気的に接続した状態とし、オフされることにより外部電源４０と整流器４２との間を電気的に遮断した状態とする。本実施形態において、コンタクタ４５は、自身の異常の有無を診断するバックチェック機能を有している。

コントローラ２０は、ロボット１０を駆動させるためのモータ制御を行う主制御部５０を備えている。主制御部５０は、マイクロプロセッサを主体として構成されている。主制御部５０は、各回転軸に対応して設けられるモータ４３の制御量（例えば回転速度）をその指令値に制御すべく、ハイサイド，ローサイドスイッチＳＷＨ，ＳＷＬを駆動する主駆動信号であるハイサイド，ローサイド駆動信号ＳｉｇＨ，ＳｉｇＬを出力する。本実施形態において、各駆動信号ＳｉｇＨ，ＳｉｇＬは、論理Ｈによってオン駆動信号を示し、論理Ｌによってオフ駆動信号を示す。

コントローラ２０は、主制御部５０とは独立した制御部である第１制御部５１及び第２制御部５２を備えている。第１制御部５１及び第２制御部５２のそれぞれは、互いに異常を監視し合う機能を有している。また、第１制御部５１及び第２制御部５２のそれぞれは、主制御部５０の異常を監視する副制御部に相当する。第１制御部５１は、マイクロプロセッサを主体として構成され、コンタクタ４５を駆動対象とする。なお、第１制御部５１は、コンタクタ４５のバックチェック機能により、コンタクタ４５の異常の有無を把握する。

第２制御部５２は、第１制御部５１及び第２制御部５２のいずれかに異常が生じた場合に備えてロボット１０を停止させる構成を２重化するために、第１制御部５１とともにロボットシステムに備えられている。以下、図３〜図５を用いて、ロボット１０の停止を保証する構成について説明する。

図３に、ロボット１０の停止を保証する構成について説明する。なお本実施形態において、図３に示す構成のうち、主制御部５０、第１制御部５１及び第２制御部５２以外の構成については、３相のそれぞれに対応して個別に設けられている。

ハイサイドスイッチＳＷＨのゲートには、主駆動部としてのハイサイドドライバＤｒＨが接続されている。ハイサイドドライバＤｒＨは、ハイサイド駆動用電源６０を電力供給源として動作可能に構成されている。ハイサイドドライバＤｒＨは、主制御部５０からハイサイド駆動信号ＳｉｇＨとしてオン駆動信号が入力された場合、ハイサイドスイッチＳＷＨのゲートの充電処理を行うことにより、ハイサイドスイッチＳＷＨをオンする。一方、ハイサイドドライバＤｒＨは、主制御部５０からハイサイド駆動信号ＳｉｇＨとしてオフ駆動信号が入力された場合、ゲートの放電処理を行うことによりハイサイドスイッチＳＷＨをオフする。

ローサイドスイッチＳＷＬのゲートには、主駆動部としてのローサイドドライバＤｒＬが接続されている。ローサイドドライバＤｒＬは、ローサイド駆動用電源７０を電力供給源として動作可能に構成されている。ローサイドドライバＤｒＬは、主制御部５０からローサイド駆動信号ＳｉｇＬとしてオン駆動信号が入力された場合、ローサイドスイッチＳＷＬのゲートの充電処理を行うことにより、ローサイドスイッチＳＷＬをオンする。一方、ローサイドドライバＤｒＬは、主制御部５０からローサイド駆動信号ＳｉｇＬとしてオフ駆動信号が入力された場合、ゲートの放電処理を行うことによりローサイドスイッチＳＷＬをオフする。

ハイサイドドライバＤｒＨには、ハイサイド電源回路６１を介してハイサイド駆動用電源６０から電力が供給される。ハイサイド電源回路６１は、ハイサイド駆動用電源６０とハイサイドドライバＤｒＨとを接続するハイサイド電源経路上において、第１電源用スイッチ６２と第２電源用スイッチ６３との直列接続体を備えている。本実施形態では、各電源用スイッチ６２，６３として、半導体スイッチ（具体的にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴ）を用いている。第１電源用スイッチ６２のドレインにはハイサイド駆動用電源６０が接続され、第１電源用スイッチ６２のソースには第２電源用スイッチ６３のドレインが接続されている。第２電源用スイッチ６３は、第２制御部５２によってオンオフされ、第１電源用スイッチ６２は、第１制御部５１によってオンオフされる。

第２電源用スイッチ６３のソースには、電源用整流素子としてのハイサイドダイオード６４のアノードが接続されている。ハイサイドダイオード６４のカソードには、ハイサイドドライバＤｒＨが接続されている。

第２電源用スイッチ６３とハイサイドダイオード６４との接続点には、ハイサイド抵抗体６５を介してハイサイドスイッチＳＷＨのエミッタ（グランド）が接続されている。ハイサイド抵抗体６５は、第１，第２電源用スイッチ６２，６３のオンオフに応じて、第２電源用スイッチ６３及びハイサイドダイオード６４の接続点における電位（以下「ハイサイド診断用電位」という。）の変化を生じさせるためのものである。ハイサイドダイオード６４のアノードには、蓄電素子としてのハイサイドコンデンサ６６を介してハイサイドスイッチＳＷＨのエミッタが接続されている。

ハイサイドコンデンサ６６は、第１，第２電源用スイッチ６２，６３のいずれかが一時的にオフされた場合において、ハイサイドドライバＤｒＨの電源となる。ハイサイドダイオード６４は、ハイサイドコンデンサ６６に蓄積された電荷がハイサイド抵抗体６５を介してエミッタへと流れ出て、ハイサイドコンデンサ６６に蓄積される電力が低下するのを回避するためのものである。

第２電源用スイッチ６３及びハイサイドダイオード６４の接続点には、ハイサイドバッファ回路６７を介して第２制御部５２が接続されている。第２制御部５２は、ハイサイドバッファ回路６７を介して入力されるハイサイド診断用電位に基づいて、第２電源用スイッチ６３の異常の有無を診断する。詳しくは、第２制御部５２は、第１電源用スイッチ６２がオン指示されている状況下において、第２電源用スイッチ６３に対してオンを指示しているにもかかわらず、ハイサイド診断用電位が０（グランド電位）であると判定した場合、第２電源用スイッチ６３のオープン故障であると判定する。一方、第２制御部５２は、第１電源用スイッチ６２がオン指示されている状況下において、第２電源用スイッチ６３に対してオフを指示しているにもかかわらず、ハイサイド診断用電位が第１規定値（＞０）以上であると判定した場合、第２電源用スイッチ６３のクローズ故障であると判定する。なお上記第１規定値は、第１，第２電源用スイッチ６２，６３がオンされる場合にハイサイド抵抗体６５に流れる電流によりこの抵抗体６５に生じる電位差に基づいて設定される。

第２電源用スイッチ６３及びハイサイドダイオード６４の接続点には、さらに、ハイサイドバッファ回路６７を介して第１制御部５１が接続されている。第１制御部５１は、ハイサイドバッファ回路６７を介して入力されるハイサイド診断用電位に基づいて、第１電源用スイッチ６２の異常の有無を診断する。詳しくは、第１制御部５１は、第２電源用スイッチ６３がオン指示されている状況下において、第１電源用スイッチ６２に対してオンを指示しているにもかかわらず、ハイサイド診断用電位が０であると判定した場合、第１電源用スイッチ６２のオープン故障であると判定する。一方、第１制御部５１は、第２電源用スイッチ６３がオン指示されている状況下において、第１電源用スイッチ６２に対してオフを指示しているにもかかわらず、ハイサイド診断用電位が上記第１規定値以上であると判定した場合、第１電源用スイッチ６２のクローズ故障であると判定する。

ローサイドドライバＤｒＬには、ローサイド電源回路７１を介してローサイド駆動用電源７０から電力が供給される。ローサイド電源回路７１は、ハイサイド電源回路６１と同様に、第３電源用スイッチ７２、第４電源用スイッチ７３、ローサイドダイオード７４、ローサイド抵抗体７５、ローサイドコンデンサ７６、及びローサイドバッファ回路７７を備えている。第３電源用スイッチ７２は、第２制御部５２によってオンオフされ、第４電源用スイッチ７３は、第１制御部５１によってオンオフされる。ローサイド抵抗体７５の一端と、ローサイドコンデンサ７６の一端とには、ローサイドスイッチＳＷＬのエミッタ（グランド）が接続されている。

第４電源用スイッチ７３及びローサイドダイオード７４の接続点には、ローサイドバッファ回路７７を介して第１制御部５１が接続されている。第４電源用スイッチ７３及びローサイドダイオード７４の接続点における電位をローサイド診断用電位とすると、第１制御部５１は、ローサイドバッファ回路７７を介して入力されるローサイド診断用電位に基づいて、第４電源用スイッチ７３の異常の有無を診断する。詳しくは、第１制御部５１は、第３電源用スイッチ７２がオン指示されている状況下において、第４電源用スイッチ７３に対してオンを指示しているにもかかわらず、ローサイド診断用電位が０であると判定した場合、第４電源用スイッチ７３のオープン故障であると判定する。一方、第１制御部５１は、第３電源用スイッチ７２がオン指示されている状況下において、第４電源用スイッチ７３に対してオフを指示しているにもかかわらず、ローサイド診断用電位が第２規定値（＞０）以上であると判定した場合、第４電源用スイッチ７３のクローズ故障であると判定する。なお上記第２規定値は、第３，第４電源用スイッチ７２，７３がオンされる場合にローサイド抵抗体７５に流れる電流によりこの抵抗体７５に生じる電位差に基づいて設定される。

第４電源用スイッチ７３及びローサイドダイオード７４の接続点には、さらに、ローサイドバッファ回路７７を介して第２制御部５２が接続されている。第２制御部５２は、ローサイド診断用電位に基づいて、第３電源用スイッチ７２の異常の有無を診断する。詳しくは、第２制御部５２は、第４電源用スイッチ７３がオン指示されている状況下において、第３電源用スイッチ７２に対してオンを指示しているにもかかわらず、ローサイド診断用電位が０であると判定した場合、第３電源用スイッチ７２のオープン故障であると判定する。一方、第２制御部５２は、第４電源用スイッチ７３がオン指示されている状況下において、第３電源用スイッチ７２に対してオフを指示しているにもかかわらず、ローサイド診断用電位が上記第２規定値以上であると判定した場合、第３電源用スイッチ７２のクローズ故障であると判定する。ちなみに、第１制御部５１及び第２制御部５２による上述した診断処理は、例えば、一定の周期毎に実行すればよい。

本実施形態において、ローサイドスイッチＳＷＬは、副駆動部としての第１サブドライバＤｒ１及び第２サブドライバＤｒ２によって駆動可能とされている。詳しくは、ローサイドスイッチＳＷＬのゲートには、第１整流素子としての第１ダイオード８０のカソード側が接続され、第１ダイオード８０のアノード側には第１サブドライバＤｒ１が接続されている。第１サブドライバＤｒ１は、ローサイド駆動用電源７０を電力供給源として動作可能に構成されている。第１サブドライバＤｒ１は、第１制御部５１から第１副駆動信号Ｓｉｇ１として論理Ｈのオン駆動信号が入力された場合、ローサイドスイッチＳＷＬのゲートの充電処理を行うことにより、ローサイドスイッチＳＷＬをオンする。一方、第１サブドライバＤｒ１は、第１制御部５１から第１副駆動信号Ｓｉｇ１として論理Ｌのオフ駆動信号が入力された場合、ゲートの放電処理を行うことによりローサイドスイッチＳＷＬをオフする。

ローサイドスイッチＳＷＬのゲートには、第２整流素子としての第２ダイオード８１のカソード側が接続され、第２ダイオード８１のアノード側には第２サブドライバＤｒ２が接続されている。第２サブドライバＤｒ２は、ローサイド駆動用電源７０を電力供給源として動作可能に構成されている。第２サブドライバＤｒ２は、第２制御部５２から第２副駆動信号Ｓｉｇ２として論理Ｈのオン駆動信号が入力された場合、ゲートの充電処理を行うことによりローサイドスイッチＳＷＬをオンする。一方、第２サブドライバＤｒ２は、第２制御部５２から第２副駆動信号Ｓｉｇ２として論理Ｌのオフ駆動信号が入力された場合、ゲートの放電処理を行うことによりローサイドスイッチＳＷＬをオフする。

続いて、図４を用いて、第１制御部５１が行う処理について説明する。この処理は、第１制御部５１によって例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、第１電源用スイッチ６２及び第４電源用スイッチ７３のオンを維持するとともに、第１副駆動信号Ｓｉｇ１をオフ駆動信号に維持する。

続くステップＳ１１では、第１制御部５１の監視機能により、第２制御部５２に異常が生じているか否かを判定する。ステップＳ１１で異常が生じていると判定した場合には、ステップＳ１２に進み、コンタクタ４５をオフする。これにより、外部電源４０からインバータ４４への電力供給が遮断され、ロボット１０が停止される。

その後ステップＳ１３では、第１副駆動信号Ｓｉｇ１をオン駆動信号とすることにより、インバータ４４を構成する３相分のローサイドスイッチＳＷＬを全てオンする。これにより、各ステータ巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗ、ローサイドスイッチＳＷＬを含む閉回路が形成され、ステータ巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗの誘起電圧に起因して流れる電流を上記閉回路にて熱に変換する。その結果、ロボット１０にダイナミックブレーキをかけることができる。

一方、ステップＳ１１において第２制御部５２に異常が生じていないと判定した場合には、ステップＳ１４に進み、主制御部５０に異常が生じているか否かを判定する。ステップＳ１４で主制御部５０に異常が生じていると判定した場合には、ステップＳ１５に進み、第１電源用スイッチ６２及び第４電源用スイッチ７３をオフする。これにより、ハイサイド駆動用電源６０からハイサイドドライバＤｒＨへの給電と、ローサイド駆動用電源７０からローサイドドライバＤｒＬへの給電とが遮断される。

ステップＳ１５の処理は、インバータ４４の信頼性が低下するのを回避するためのものである。つまり、主制御部５０に異常が生じると、主制御部５０の誤動作により、コンタクタ４５がオンされた状態で例えばＵ相のハイサイドスイッチＳＷＨ及びローサイドスイッチＳＷＬがオンされ得る。この場合、ハイサイドスイッチＳＷＨ及びローサイドスイッチＳＷＬに短絡電流が流れ、ひいてはインバータ４４の信頼性が低下するおそれがある。このため、主制御部５０に異常が生じていると判定された場合には、ハイサイドドライバＤｒＨ及びローサイドドライバＤｒＬへの給電を遮断することにより、これらドライバＤｒＨ，ＤｒＬの動作を停止させる。なお、ステップＳ１５の処理の完了後、ステップＳ１２に進む。

なお、第１制御部５１による診断処理により電源スイッチ６２，７３のいずれかに異常が生じている旨診断された場合にも、ステップＳ１２，Ｓ１３の処理を行ってもよい。

続いて、図５を用いて、第２制御部５２が行う処理について説明する。この処理は、第２制御部５２によって例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ２０において、第２電源用スイッチ６３及び第３電源用スイッチ７２のオンを維持するとともに、第２副駆動信号Ｓｉｇ２をオフ駆動信号に維持する。

続くステップＳ２１では、第２制御部５２の監視機能により、第１制御部５１に異常が生じているか否かを判定する。なお本実施形態では、コンタクタ４５に異常が生じていると第１制御部５１が判定した場合にも、第１制御部５１に異常が生じている旨が第２制御部５２によって検知されるものとする。

ステップＳ２１で異常が生じていると判定した場合には、ステップＳ２２に進み、第２副駆動信号Ｓｉｇ２をオン駆動信号とすることにより、インバータ４４を構成する３相分のローサイドスイッチＳＷＬを全てオンする。これにより、ロボット１０にダイナミックブレーキをかけることができる。

一方、ステップＳ２１において第１制御部５１に異常が生じていないと判定した場合には、ステップＳ２３に進み、主制御部５０に異常が生じているか否かを判定する。ステップＳ２３で主制御部５０に異常が生じていると判定した場合には、ステップＳ２４に進み、第２電源用スイッチ６３及び第３電源用スイッチ７２をオフする。これにより、ハイサイド駆動用電源６０からハイサイドドライバＤｒＨへの給電と、ローサイド駆動用電源７０からローサイドドライバＤｒＬへの給電とが遮断される。ステップＳ２４の処理は、上記ステップＳ１５の処理と同じ趣旨で設けられたものである。なお、ステップＳ２４の処理の完了後、ステップＳ２２に進む。

なお、第２制御部５２による診断処理により電源スイッチ６３，７２のいずれかに異常が生じている旨診断された場合にも、ステップＳ２２の処理を行ってもよい。

次に、図６を用いて、第１制御部５１に異常が生じた場合の第２制御部５２の処理について説明する。ここで、図６（ａ），（ｂ）は、主制御部５０から出力されるハイサイド，ローサイド駆動信号ＳｉｇＨ，ＳｉｇＬの推移を示し、図６（ｃ）は、第２制御部５２から出力される第２副駆動信号Ｓｉｇ２の推移を示す。なお図６（ａ），（ｂ）では、デットタイムの図示を省略している。

図６に示す例では、ハイサイド駆動信号ＳｉｇＨ及びローサイド駆動信号ＳｉｇＬが交互にオン駆動信号とされる状況下、時刻ｔＡにおいて第１制御部５１に異常が生じていると第２制御部５２により判定される。このため、第２制御部５２から出力される第２副駆動信号Ｓｉｇ２がオン駆動信号に切り替えられ、３相分のローサイドスイッチＳＷＬがブレーキ用スイッチとしてオンされる。その結果、ロボット１０にダイナミックブレーキがかけられ、その後ロボット１０を停止させることができる。

続いて、図７を用いて、主制御部５０に異常が生じた場合の第１制御部５１の処理について説明する。ここで、図７（ａ），（ｂ）は、先の図６（ａ），（ｂ）に対応しており、図７（ｃ）は、第１制御部５１から出力される第１副駆動信号Ｓｉｇ１の推移を示す。図７（ｄ）は、コンタクタ４５の駆動状態の推移を示し、図７（ｅ）は、第１電源用スイッチ６２及び第４電源用スイッチ７３の駆動状態の推移を示す。

図７に示す例では、ハイサイド駆動信号ＳｉｇＨ及びローサイド駆動信号ＳｉｇＬが交互にオン駆動信号とされる状況下、時刻ｔＢにおいて主制御部５０に異常が生じていると第１制御部５１により判定される。このため、第１制御部５１によってコンタクタ４５がオフに切り替えられた後、第１制御部５１から出力される第１副駆動信号Ｓｉｇ１がオン駆動信号に切り替えられる。その結果、外部電源４０からインバータ４４への給電が遮断された状態でロボット１０にダイナミックブレーキがかけられる。また、第１電源用スイッチ６２及び第４電源用スイッチ７３がオフに切り替えられる。その結果、ハイサイドドライバＤｒＨ及びローサイドドライバＤｒＬへの給電が遮断される。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

第２制御部５２に異常が生じていると第１制御部５１により判定された場合、第１制御部５１により３相分のローサイドスイッチＳＷＬをオンした。一方、第１制御部５１に異常が生じていると第２制御部５２により判定された場合、３相分のローサイドスイッチＳＷＬを第２制御部５２によりオンした。このため、第１制御部５１及び第２制御部５２のいずれかに異常が生じた場合であっても、モータ４３にダイナミックブレーキをかけることができる。このため、モータ４３のフリーラン状態の発生を回避することができ、ロボット１０を迅速に停止させることができる。さらに、第１制御部５１及び第２制御部５２のそれぞれが３相分のローサイドスイッチＳＷＬをオンする構成により、図９に示すように外部電源とインバータとの間にコンタクタを２つ設けることなく、ロボット１０を停止させる手段を２重化することができる。

ローサイドスイッチＳＷＬ及びステータ巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗといったインバータ４４及びモータ４３のそれぞれの構成部品を用いてダイナミックブレーキ用の閉回路を形成した。このため、ロボットシステムの構成部品のうちダイナミックブレーキ用の部品数を削減することができる。

第２制御部５２に異常が生じていると第１制御部５１により判定された場合、第１制御部５１により、コンタクタ４５をオフした後、３相分のローサイドスイッチＳＷＬをオンした。このため、外部電源４０からインバータ４４への給電が遮断された状態において、モータ４３にダイナミックブレーキがかけられる。これにより、インバータ４４への給電の遮断後においてモータ４３のフリーラン状態の発生を回避でき、コンタクタ４５がオフされてからモータ４３の回転速度が０になる（ロボット１０のアームが停止する）までの時間を短縮できる。

ハイサイド，ローサイドドライバＤｒＨ，ＤｒＬに加え、第１，第２制御部５１，５２により駆動が指示される第１，第２サブドライバＤｒ１，Ｄｒ２をロボットシステムに備えた。そして、第１制御部５１及び第２制御部５２の少なくとも一方は、主制御部５０に異常が生じていると判定した場合、ダイナミックブレーキをかけるとともに、ハイサイド，ローサイド駆動用電源６０，７０からハイサイド，ローサイドドライバＤｒＨ，ＤｒＬへの給電を遮断した。これにより、ハイサイド，ローサイドドライバＤｒＨ，ＤｒＬの動作を停止させることができ、主制御部５０の誤動作によりハイサイドスイッチＳＷＨ及びローサイドスイッチＳＷＬに短絡電流が流れることを回避できる。

ハイサイド駆動用電源６０とハイサイドドライバＤｒＨとを接続するハイサイド電源経路のうち、ハイサイドダイオード６４よりもハイサイドドライバＤｒＨ側にハイサイドコンデンサ６６を接続した。このため、第１電源用スイッチ６２又は第２電源用スイッチ６３の診断のためにこれらいずれかのスイッチが一時的にオフされた場合であっても、ハイサイドコンデンサ６６によりハイサイドドライバＤｒＨの電源を確保できる。これにより、第１電源用スイッチ６２及び第２電源用スイッチ６３の異常を診断するためにこれらスイッチ６２，６３のオンオフ駆動をモータ４３の駆動中に行うことができる。したがって、第１電源用スイッチ６２及び第２電源用スイッチ６３の診断の機会を増やすことができる。なお、ローサイド側についても同様に、ローサイドコンデンサ７６を設けることにより、第３電源用スイッチ７２及び第４電源用スイッチ７３の診断の機会を増やすことができる。

第１サブドライバＤｒ１とローサイドスイッチＳＷＬのゲートとを電気的に接続する経路上に第１ダイオード８０を設けた。また、第２サブドライバＤｒ２とローサイドスイッチＳＷＬのゲートとを電気的に接続する経路上に第２ダイオード８１を設けた。このため、例えば、第２制御部５２に異常が生じてかつ第１制御部５１によってダイナミックブレーキをかけようとする場合において、第２制御部５２の誤作動に起因してゲート電荷が第２サブドライバＤｒ２により引き抜かれることを第２ダイオード８１により回避できる。これにより、ダイナミックブレーキを的確にかけることができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、第１ダイオード８０及び第２ダイオード８１に代えて、図８に示すように、第１サブダイオード９０、第２サブダイオード９１及び第３サブダイオード９２を備えている。なお、図８において、先の図３に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

図示されるように、第１制御部５１には、第１制御部５１から出力された第１副駆動信号Ｓｉｇ１を伝達する第１信号経路Ｌ１が接続され、第２制御部５２には、第２制御部５２から出力された第２副駆動信号Ｓｉｇ２を伝達する第２信号経路Ｌ２が接続されている。主制御部５０には、主制御部５０から出力されたローサイド駆動信号ＳｉｇＬを伝達する第３信号経路Ｌ３が接続されている。

第１信号経路Ｌ１、第２信号経路Ｌ２及び第３信号経路Ｌ３のそれぞれの合流点Ｐには、これら信号経路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のそれぞれから伝達された駆動信号Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２，ＳｉｇＬを伝達する共通信号経路ＬＬが接続されている。共通信号経路ＬＬには、ローサイドドライバＤｒＬ、第１サブドライバＤｒ１及び第２サブドライバＤｒ２のそれぞれが接続されている。

第１信号経路Ｌ１のうち合流点Ｐよりも第１制御部５１側には、第１サブダイオード９０が設けられている。第１サブダイオード９０は、アノードが第１制御部５１側に接続され、カソードが合流点Ｐ側に接続されている。

第２信号経路Ｌ２のうち合流点Ｐよりも第２制御部５２側には、第２サブダイオード９１が設けられている。第２サブダイオード９１は、アノードが第２制御部５２側に接続され、カソードが合流点Ｐ側に接続されている。

第３信号経路Ｌ３のうち合流点Ｐよりも主制御部５０側には、第３サブダイオード９３が設けられている。第３サブダイオード９１は、アノードが主制御部５０側に接続され、カソードが合流点Ｐ側に接続されている。

第１〜第３サブダイオード９０〜９２は、主制御部５０、第１制御部５１及び第２制御部５２のうちいずれかに異常が生じた場合であっても、ダイナミックブレーキを的確にかけるために設けられている。つまり、例えば主制御部５０に異常が生じていることを第１制御部５１が検知した場合、第１制御部５１から論理Ｈのオン駆動信号が出力される。この際、異常が生じている主制御部５０の誤作動により、第１制御部５１から出力された論理Ｈのオン駆動信号が、第１信号経路Ｌ１、共通信号経路ＬＬ及び第３信号経路Ｌ３を介して主制御部５０へと引き込まれることがある。この場合、ローサイドドライバＤｒＬ、第１サブドライバＤｒ１及び第２サブドライバＤｒ２のいずれにもオン駆動信号が伝達されず、ローサイドスイッチＳＷＬをオンさせることができなくなるおそれがある。その結果、ダイナミックブレーキをかけることができなくなるおそれがある。

そこで本実施形態では、第１〜第３サブダイオード９０〜９２を備えている。このため、例えば、第１制御部５１から論理Ｈのオン駆動信号が出力される場合において、主制御部５０の誤作動により、オン駆動信号が主制御部５０に引き込まれることを第３サブダイオード９２により回避できる。これにより、ダイナミックブレーキを的確にかけることができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態を以下のように変更して、実施することもできる。

・上記各実施形態において、２相分のローサイドスイッチＳＷＬをオンすることによりダイナミックブレーキをかけてもよい。

・上記各実施形態において、ローサイドスイッチＳＷＬに代えて、２相分のハイサイドスイッチＳＷＨをオンすることによりダイナミックブレーキをかけてもよい。

・上記各実施形態において、主制御部５０の異常を監視する機能を、第１制御部５１及び第２制御部５２のいずれか一方に持たせてもよい。

・上記各実施形態において、第１制御部５１の異常を検知した場合にコンタクタ４５をオフさせる機能を第２制御部５２に持たせてもよい。

・上記各実施形態において、第１制御部５１及び第２制御部５２の少なくとも一方に、制御部に加えてインバータ４４及びモータ４３を含むロボットシステムの異常を監視する機能を持たせてもよい。この場合、この異常を監視する機能を有する制御部がロボットシステムの異常を検知した場合、ダイナミックブレーキをかければよい。

・上記各実施形態において、第１制御部５１により第２制御部５２の異常が検知された場合、第１制御部５１によりコンタクタ４５がオフされなくてもよい。この場合であっても、３相のローサイドスイッチＳＷＬが全てオンされてダイナミックブレーキがかけられているときにおいて、３相のハイサイドスイッチＳＷＨが全てオフされているため、整流器４２からインバータ４４へと電流が流れない。このため、モータ４３を減速停止させることはできる。

・上記第１実施形態の図３において、ローサイドドライバＤｒＬとローサイドスイッチＳＷＬのゲートとを電気的に接続する経路上に、アノードがローサイドドライバＤｒＬ側に接続されて、かつ、カソードがゲート側に接続されたダイオードを設けてもよい。この場合、ローサイド駆動信号ＳｉｇＬのオフ駆動信号に従ってローサイドスイッチＳＷＬをオフさせるために、ローサイドスイッチＳＷＬのゲートとエミッタとを抵抗体によって接続すればよい。

・上記第１実施形態において、第１ダイオード８０及び第２ダイオード８１は必須ではない。

・上記第２実施形態では、各信号経路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の合流点Ｐと、各サブダイオード９０〜９２が、各ドライバＤｒＬ，Ｄｒ１，Ｄｒ２の外部に設けられていたがこれに限らず、各ドライバＤｒＬ，Ｄｒ１，Ｄｒ２に内蔵されていてもよい。

・上記第２実施形態において、第３信号経路Ｌ３を、合流点Ｐに接続することなくローサイドドライバＤｒＬのみに接続してもよい。

・各電源用スイッチ６２，６３，７２，７３の駆動状態を検知する手法としては、上記実施形態に例示したものに限らない。例えば、第２電源用スイッチ６３を例にすると、第２電源用スイッチ６３のドレイン及びソース間電圧に基づいて、第２電源用スイッチ６３の駆動状態を検知してもよい。

・モータとしては、同期機に限らず、例えば誘導機であってもよい。

・ロボットとしては、垂直多関節型のものに限らず、例えば水平多関節型のものを採用してもよい。

１０…ロボット、４３…モータ、４４…インバータ、４５…コンタクタ、５０…主制御部、５１…第１制御部、５２…第２制御部、ＳＷＨ…ハイサイドスイッチ、ＳＷＬ…ローサイドスイッチ。

Claims

ステータ巻線を有し、ロボットの各回転軸を駆動する３相モータと、
ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチの直列接続体を有し、前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチが交互にオンされることにより、外部電源を電力供給源として前記ステータ巻線に交流電圧を印加する３相インバータと、を備えるロボットシステムにおいて、
前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチの各相の接続点には、前記ステータ巻線が接続されており、
前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチのうち一方をブレーキ用スイッチとし、前記ブレーキ用スイッチの駆動制御を行う第１制御部及び第２制御部を備え、
前記第１制御部及び前記第２制御部のそれぞれは、前記ロボットシステムを監視する機能を有しており、
前記第１制御部及び前記第２制御部のそれぞれは、前記ロボットシステムに異常が生じていることを検知した場合、少なくとも２相分の前記ブレーキ用スイッチをオンし、
前記第１制御部及び前記第２制御部の少なくとも一方を副制御部とし、前記副制御部は、前記ブレーキ用スイッチを駆動する副駆動信号を出力し、
オンされることにより前記外部電源と前記インバータとの間を電気的に接続した状態とし、オフされることにより前記外部電源と前記インバータとの間を電気的に遮断した状態とする遮断用スイッチと、
前記インバータから前記モータに交流電圧を印加すべく前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチのそれぞれを駆動する主駆動信号を出力する主制御部と、
駆動用電源から給電されることにより動作可能に構成され、前記主制御部から出力された前記主駆動信号を入力信号として前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチを交互にオンする主駆動部と、
前記副制御部から出力された前記副駆動信号を入力信号として前記ブレーキ用スイッチを駆動する副駆動部と、を備え、
前記副制御部は、前記主制御部の異常を監視する機能を有しており、
前記副制御部は、前記主制御部に異常が生じていることを検知した場合、前記副駆動信号として前記ブレーキ用スイッチのオン駆動信号を前記副駆動部に対して出力することにより少なくとも２相分の前記ブレーキ用スイッチをオンするとともに、前記駆動用電源から前記主駆動部への給電を遮断することを特徴とするロボットシステム。
前記副制御部は、前記ロボットシステムに異常が生じていることを検知した場合、さらに、前記遮断用スイッチをオフする請求項１に記載のロボットシステム。
前記第１制御部及び前記第２制御部のそれぞれは、互いに異常を監視し合う機能を有しており、
前記第１制御部は、前記第２制御部に異常が生じていることを検知した場合、少なくとも２相分の前記ブレーキ用スイッチをオンし、
前記第２制御部は、前記第１制御部に異常が生じていることを検知した場合、少なくとも２相分の前記ブレーキ用スイッチをオンする請求項１又は２に記載のロボットシステム。
前記駆動用電源と前記主駆動部とを電気的に接続する電源経路上に設けられた電源用スイッチと、
前記電源経路のうち前記電源用スイッチよりも前記主駆動部側に電気的に接続され、前記電源用スイッチを介して前記駆動用電源から供給された電力を蓄積可能な蓄電素子と、を備え、
前記副制御部は、前記電源用スイッチをオフすることにより、前記駆動用電源から前記主駆動部への給電を遮断し、
前記副制御部は、前記電源用スイッチの駆動状態を検知する検知部を有しており、前記モータの駆動中に前記電源用スイッチをオンオフ駆動した場合における前記検知部の検知結果に基づいて、前記電源用スイッチの異常を診断する請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記電源経路のうち前記蓄電素子の接続箇所と前記電源用スイッチとの間に第１端が電気的に接続され、第２端がグランドに電気的に接続された抵抗体と、
前記電源経路のうち前記抵抗体の接続箇所と前記蓄電素子の接続箇所との間に設けられ、前記駆動用電源から前記主駆動部へと向かう規定方向に流れる電流の流通を許容し、前記規定方向とは逆方向の電流の流通を阻止する電源用整流素子と、を備え、
前記蓄電素子は、前記電源用スイッチ及び前記電源用整流素子を介して前記駆動用電源から供給された電力を蓄積可能なものであり、
前記検知部は、前記電源経路のうち前記電源用スイッチ及び前記電源用整流素子の間の電位を検知することにより前記電源用スイッチの駆動状態を検知する請求項４に記載のロボットシステム。
前記副制御部としての前記第１制御部は、前記ブレーキ用スイッチを駆動する第１副駆動信号を出力し、
前記副制御部としての前記第２制御部は、前記ブレーキ用スイッチを駆動する第２副駆動信号を出力し、
前記副駆動部は、
前記ブレーキ用スイッチのゲートに電気的に接続され、前記第１制御部から出力された前記第１副駆動信号を入力信号として前記ゲートの充放電処理を行うことにより、前記ブレーキ用スイッチを駆動する第１副駆動部と、
前記ゲートに電気的に接続され、前記第２制御部から出力された前記第２副駆動信号を入力信号として前記ゲートの充放電処理を行うことにより、前記ブレーキ用スイッチを駆動する第２副駆動部と、であり、
前記第１制御部及び前記第２制御部のそれぞれは、互いに異常を監視し合う機能を有しており、
前記第１制御部は、前記第２制御部に異常が生じていることを検知した場合、前記第１副駆動信号として前記ブレーキ用スイッチのオン駆動信号を前記第１副駆動部に対して出力し、
前記第１副駆動部は、前記オン駆動信号を入力信号として前記ゲートの充電処理を行うことにより、少なくとも２相分の前記ブレーキ用スイッチをオンし、
前記第２制御部は、前記第１制御部に異常が生じていることを検知した場合、前記第２副駆動信号として前記ブレーキ用スイッチのオン駆動信号を前記第２副駆動部に対して出力し、
前記第２副駆動部は、前記オン駆動信号を入力信号として前記ゲートの充電処理を行うことにより、少なくとも２相分の前記ブレーキ用スイッチをオンし、
前記第１副駆動部と前記ゲートとを電気的に接続する経路上に設けられ、前記第１副駆動部から前記ゲートへと向かう第１方向に流れる電流の流通を許容し、前記第１方向とは逆方向に流れる電流の流通を阻止する第１整流素子と、
前記第２副駆動部と前記ゲートとを電気的に接続する経路上に設けられ、前記第２副駆動部から前記ゲートへと向かう第２方向に流れる電流の流通を許容し、前記第２方向とは逆方向に流れる電流の流通を阻止する第２整流素子と、を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記副制御部としての前記第１制御部は、前記ブレーキ用スイッチのオンを指示する論理Ｈのオン駆動信号及び前記ブレーキ用スイッチのオフを指示する論理Ｌのオフ駆動信号のいずれかである第１副駆動信号を出力し、
前記副制御部としての前記第２制御部は、前記ブレーキ用スイッチのオンを指示する論理Ｈのオン駆動信号及び前記ブレーキ用スイッチのオフを指示する論理Ｌのオフ駆動信号のいずれかである第２副駆動信号を出力し、
前記第１制御部に電気的に接続され、前記第１制御部から出力された前記第１副駆動信号を伝達する第１信号経路と、
前記第２制御部に電気的に接続され、前記第２制御部から出力された前記第２副駆動信号を伝達する第２信号経路と、
前記第１信号経路及び前記第２信号経路のそれぞれに電気的に接続され、前記第１信号経路及び前記第２信号経路のそれぞれから伝達された信号を伝達する共通信号経路と、を備え、
前記副駆動部は、
前記ブレーキ用スイッチのゲートに電気的に接続され、前記共通信号経路を介して伝達された前記オン駆動信号又は前記オフ駆動信号を入力信号として前記ゲートの充放電処理を行うことにより、前記ブレーキ用スイッチを駆動する第１副駆動部と、
前記ゲートに電気的に接続され、前記共通信号経路を介して伝達された前記オン駆動信号又は前記オフ駆動信号を入力信号として前記ゲートの充放電処理を行うことにより、前記ブレーキ用スイッチを駆動する第２副駆動部と、であり、
前記第１制御部及び前記第２制御部のそれぞれは、互いに異常を監視し合う機能を有しており、
前記第１制御部は、前記第２制御部に異常が生じていることを検知した場合、前記第１副駆動信号として前記オン駆動信号を出力し、
前記第１副駆動部は、前記オン駆動信号を入力信号として前記ゲートの充電処理を行うことにより、少なくとも２相分の前記ブレーキ用スイッチをオンし、
前記第２制御部は、前記第１制御部に異常が生じていることを検知した場合、前記第２副駆動信号として前記オン駆動信号を出力し、
前記第２副駆動部は、前記オン駆動信号を入力信号として前記ゲートの充電処理を行うことにより、少なくとも２相分の前記ブレーキ用スイッチをオンし、
前記第１信号経路のうち前記共通信号経路の接続箇所よりも前記第１制御部側に設けられ、前記第１制御部から前記共通信号経路へと向かう第１方向に流れる電流の流通を許容し、前記第１方向とは逆方向に流れる電流の流通を阻止する第１整流素子と、
前記第２信号経路のうち前記共通信号経路の接続箇所よりも前記第２制御部側に設けられ、前記第２制御部から前記共通信号経路へと向かう第２方向に流れる電流の流通を許容し、前記第２方向とは逆方向に流れる電流の流通を阻止する第２整流素子と、を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボットシステム。