JPS5877489A - Preventive device for uncontrolled movement of industrial robot - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は工業用ロボットに関し、特にフィードバック
制御をディジタル演算処理を介して行なうロボットで、
その可動部の暴走を未然に防止する装置に関する。[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to an industrial robot, and particularly to a robot that performs feedback control via digital calculation processing.
The present invention relates to a device that prevents the movable part from running out of control.

工業用ロボットは自動化機器であるので、機械系又は電
気系の故障によりそのアーム（可動部）が暴走し、ロボ
ット自体又は周囲の機器を損傷したり、さらには人体へ
危害を加えることがある。Since industrial robots are automated devices, mechanical or electrical failures may cause their arms (moving parts) to run out of control, damaging the robot itself or surrounding equipment, or even causing harm to humans.

特に、教示・再生型のロボットの場合、教示時、人がア
ームを手に持ってロボットに極めて近いところ４作業し
たり、教示盤を用いるときでも教示軌跡を確認しながら
アームの至近距離で作業するが、これらの作業は常に危
険を伴う。In particular, in the case of a teaching/reproduction type robot, when teaching, a person holds the arm and works very close to the robot4, or even when using a teaching panel, the person works at a close distance of the arm while checking the teaching trajectory. However, these tasks are always dangerous.

第１図は、ディジタル演算処理を介してフィードバック
位置制御を行うロボットの電気系ブロック図である。１
は制御演算手段としてのＣＰＵ。FIG. 1 is a block diagram of the electrical system of a robot that performs feedback position control through digital calculation processing. 1
is a CPU as a control calculation means.

２はＣＰＵ１からの制御値データに演算上の乗数をかけ
るソフトゲイン乗算部、３はソフトゲイン乗算部からの
ディジタルデータをアナログデータに変換するＤ／Ａコ
ンバータ、４はサーボアンプ、５は油圧サーボモータや
ＤＣサーボモータ等のアクチュエータ、このアクチュエ
ータを駆動源としてアーム（可動部）が動作する。６は
内界計測機能としての位置検出器であり、この位置情報
はＣＰＵ１ヘフイードバツクされる。2 is a soft gain multiplier that applies an operational multiplier to the control value data from the CPU 1; 3 is a D/A converter that converts the digital data from the soft gain multiplier into analog data; 4 is a servo amplifier; and 5 is a hydraulic servo. An actuator such as a motor or a DC servo motor is used as a drive source to operate an arm (movable part). Reference numeral 6 denotes a position detector as an internal world measurement function, and this position information is fed back to the CPU 1.

このようなフィードバック位置制御系において暴走を起
こす原因は種々の場合がある。位置検出器６の故障は、
アクチュエータ５に動作指令を出したにもかかわらず検
出器データが変化しなかったり、データに大きな飛びが
あったりして、ＣＰＵ１で検知できる。一方、ｃｐｕｌ
からアクチュエータ５までの故障は、各個別に設ける検
出器を通してＣＰＵ１が検知するしかなく、たとえ検出
できたとしてもアクチュエータ５がかなり動作した後と
いう場合が多い。There are various causes of runaway in such a feedback position control system. If the position detector 6 is out of order,
The CPU 1 can detect if the detector data does not change or there are large jumps in the data despite issuing an operation command to the actuator 5. On the other hand, cpul
A failure between the actuator 5 and the actuator 5 can only be detected by the CPU 1 through individual detectors, and even if it is detected, it is often after the actuator 5 has operated considerably.

これまでの開発・試作を通しての経験から、上記制御系
を構成する半導体部品中では、Ｄ／Ａコンバータ３が最
も破損しやすいことが判明している。From experience through development and trial production to date, it has been found that the D/A converter 3 is the most easily damaged among the semiconductor components constituting the control system.

そこで、この発明の目的は、Ｄ／Ａコンバータの故障を
検出してロボット可動部の暴走を未然に防止する装置を
提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a device that detects a failure of a D/A converter and prevents a robot movable part from running out of control.

この発明を要約すれば、制御・演算手段を出力源とする
ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバ
ータの出力が所定の電圧レベル範囲から逸脱したことを
検出する回路手段と、この回路手段の出力に基づいてサ
ーボアンプ系をはと　　鵠んど瞬時に不作動化するスイ
ッチング手段とを含んでなることを特徴とする暴走防止
装置である。To summarize the present invention, there is provided a circuit means for detecting that the output of a D/A converter that converts a digital signal into an analog signal whose output source is a control/arithmetic means has deviated from a predetermined voltage level range, and this circuit means. This is a runaway prevention device characterized by comprising a switching means for almost instantaneously deactivating a servo amplifier system based on the output of the servo amplifier system.

以下、この発明を実施例によって説明する。This invention will be explained below with reference to Examples.

第２図は一実施例のブロック図である。ｃｐｕｌ。FIG. 2 is a block diagram of one embodiment. cpul.

ソフトゲイン乗算部２．Ｄ／Ａコンバータ３．アクチュ
エータ５および位置検出器６は第１図のもプ系であり、
主電源に接続されたサーボ電源を含む。７はサーボアン
プ系４を能動化させるか不作動化させるかの信号を与え
るスイッチング回路である。８はＤ／Ａ’コンバータ３
のアナログ出力υを常時監視している検知回路であり、
出力信号をスイッチング回路７に与えるとともに、ｃｐ
ｕｌにも与えるように構成されている。Soft gain multiplier 2. D/A converter 3. The actuator 5 and the position detector 6 are the same type as shown in FIG.
Contains servo power supply connected to mains power supply. A switching circuit 7 provides a signal for activating or deactivating the servo amplifier system 4. 8 is D/A' converter 3
This is a detection circuit that constantly monitors the analog output υ of
While giving the output signal to the switching circuit 7, cp
It is configured so that it is also given to ul.

Ｄ／Ａコンバータ３をフルレンジ十Ａボルトあるいはθ
〜＋Ａボルトで用いたときの故障は、この範囲内のでた
らめな電圧を出力する場合は稀であって、接地レベル（
ＧＮＤ）になってしまうか又は出力レンジを超えてコン
バータの電源電圧付近にはりついてしまう場合が多い。D/A converter 3 at full range 10A volts or θ
Failures when used at ~+A volts are rare when outputting random voltages within this range, and are at ground level (
GND) or exceeds the output range and gets stuck near the converter's power supply voltage.

そして、安全装置がない場合に電源電圧付近を出力する
と、アクチュエータ５は可動部としてのロボットアーム
を急速かつ最大に駆動して極めて危険である。If a voltage close to the power supply voltage is output without a safety device, the actuator 5 will rapidly drive the robot arm as a movable part to the maximum, which is extremely dangerous.

前記検知回路８はＤ／Ａコンバータ３の出力電圧ｐの絶
対値の大きさ力ｕＡｌ＋αボルト（ただし、Ａはレンジ
の設定値、α（α〉０）は許容範囲でありＩＡＩのほぼ
１０〜２０％程度に選ばれる）を超えると異常信号を出
力する。この異常信号は、ただちにスイッチング回路７
を作動させ、サーボアンプ系４′に制御信号を与え、サ
ーボ電源の供給源である主電源（３相）を遮断する。サ
ーボアンプは消勢し、はとんど瞬間的にアクチュエータ
５を停止させる。これとともにアームの移動も停止する
。他方、検知回路８からの異常信号はＣＰＵ１にも入力
され、制御動作に用いられる。好ましくは、この異常信
号に基づいて別設する表示回路により、ロボットのどの
軸に対応するＤ／Ａコンバータが異常であるかを知らせ
るようにしてもよい。ロボットは複数軸をもつのが一般
的であるので、この様にすれば故障検出が迅速にできる
利点がある。The detection circuit 8 detects the magnitude of the absolute value of the output voltage p of the D/A converter 3 (uAl+α volts) (where A is the range setting value and α (α>0) is the allowable range, which is approximately 10 to 20 of IAI. %), an abnormal signal is output. This abnormal signal is immediately transmitted to the switching circuit 7.
is activated, a control signal is given to the servo amplifier system 4', and the main power supply (three-phase), which is the supply source of the servo power, is cut off. The servo amplifier is deenergized and stops the actuator 5 almost instantaneously. At the same time, the movement of the arm also stops. On the other hand, the abnormality signal from the detection circuit 8 is also input to the CPU 1 and used for control operations. Preferably, based on this abnormality signal, a separately provided display circuit may notify which axis of the robot the D/A converter corresponds to is abnormal. Since robots generally have multiple axes, this has the advantage of being able to quickly detect failures.

第３図、第４図でより具体的に示す。ロボット本体は５
軸ある多関節形ロボットを想定する。各軸に対応してア
クチュエータとしてのＤＣサーボモータ５１，５２．・
・・・・・・・・・・・、５５が設けられている。同様
に、サーボアンプ系、Ｄ／Ａコンバータも各軸に対応し
て設けられ、それぞれのサーボ電源４１，４２．・・・
・・・、４５は並列的に主電源１００に接続されている
。もちろん、検出回路は各Ｄ／Ａコンバータ３１，３２
．・・・・・・・・・、３５に対応して設けられ、それ
ぞれ参照符号８１．８２．・・・・・・。This is shown in more detail in FIGS. 3 and 4. The robot body is 5
Assume an articulated robot with axes. DC servo motors 51, 52 as actuators corresponding to each axis.・
......55 are provided. Similarly, a servo amplifier system and a D/A converter are also provided corresponding to each axis, and each servo power supply 41, 42 . ...
..., 45 are connected to the main power supply 100 in parallel. Of course, the detection circuit is connected to each D/A converter 31, 32.
．． . . . , 35, and are provided with reference numerals 81, 82, respectively. .......

８５で示される。比較回路（コンパレータ）を含む検知
回路８１，８２．・・・・・・、８５の出力はそれぞれ
リレー７１，７２．・・・・・・、７５と接続され、直
列に接続されるとともに、リレー７６を介してリレー用
電源■に接続されている。そして、このリレー７６の常
開接点７６は主電源１００に３相交流電源を供給するか
遮断するかのスイッチを構成している。１１０はＣＰＵ
１に接続される異常表示回路であり、ＣＰＵ１へ検知回
路８１，８２．・・・・・・、８５からのいずれかから
異常信号が入力されると、どの軸ｓ１　、　ｓ２　、・
・・・・・、８５のＤ／Ａコンバータ３１，３２．・・
・・・・、３５が故障したかを例えばＬＥＤ等で表示す
る。85. Detection circuits 81, 82 including comparison circuits (comparators). . . . , 85 outputs are connected to relays 71, 72 . . . , respectively. . . . 75 and are connected in series, and also connected to the relay power source (2) via the relay 76. The normally open contact 76 of this relay 76 constitutes a switch for supplying or cutting off three-phase AC power to the main power supply 100. 110 is CPU
1, and the detection circuits 81, 82 . ......, when an abnormal signal is input from any of 85, which axes s1, s2, .
..., 85 D/A converters 31, 32 .・・・
. . , 35 is malfunctioning or not is indicated by, for example, an LED.

検知回路８は、例えば第４図で示すように、基本的に２
つのコンパレータ８７，８８と、該コンパレータ８７，
８８のそれぞれの出力を入力とするオア回路８９とで構
成される。コンパレータ８７の非反転入力およびコンパ
レータ８８の反転入力にはＤ／Ａコンバータ３の出力電
圧ｔが与えられる一方、コンパレータ８７の反転入力に
は比較電圧として１１．５Ｖが、コンパレータ８８の非
反転入力には比較電圧として−１１，５Ｖが与えられる
。The detection circuit 8 basically has two
one comparator 87, 88;
88, and an OR circuit 89 which receives the respective outputs of 88 as inputs. The output voltage t of the D/A converter 3 is applied to the non-inverting input of the comparator 87 and the inverting input of the comparator 88, while the comparison voltage of 11.5 V is applied to the inverting input of the comparator 87, and the non-inverting input of the comparator 88 -11.5V is given as a comparison voltage.

この前提としては、Ｄ／Ａコンバータ３は動作レンジが
−１０（Ｖ）≦７≦＋１０　（Ｖ）であり、電源電圧は
±１５　（Ｖ）である。This assumption is that the operating range of the D/A converter 3 is -10 (V)≦7≦+10 (V), and the power supply voltage is ±15 (V).

動作について、Ｓｌ軸に対応するＤ／Ａコンバータ３１
が故障して出力電圧が＋１１．５Ｖを超えようとする場
合を説明する。検知回路８１は第４図に示すように、コ
ンパレータ８７出力がロウレベルからハイレベルへ反転
し、オア回路８９からハイレベル信号が導出される。こ
のハイレベル信号は、リレー７１を付勢し、その接点７
１を開成する。リレー７６は消勢するとともに、その接
点７６′を開成し主電源１００への交流電源（ＡＣ）の
供給を遮断する。サーボ電源４１，４２．・・・・・・
。Regarding the operation, the D/A converter 31 corresponding to the Sl axis
A case in which the output voltage is about to exceed +11.5V due to a failure will be explained. As shown in FIG. 4, in the detection circuit 81, the output of the comparator 87 is inverted from low level to high level, and a high level signal is derived from the OR circuit 89. This high level signal energizes relay 71 and its contact 7
Open 1. Relay 76 is deenergized and its contacts 76' are opened to cut off the supply of alternating current power (AC) to main power supply 100. Servo power supplies 41, 42.・・・・・・
.

４５はただちにサーボモータ５１，５２．・・・・・・
。45 immediately starts the servo motors 51, 52 .・・・・・・
.

５５への給電を停止する。図示しない５軸分のアームは
ただちに停止する。他方、検知回路８１かオ らの異常信号はｃｐｕｌに入力され、ｃｐｕｌから異常
表示回路１１０へこの異常信号が伝速さへ５１軸に対応
するＬＥＤを点灯させる。これによって、どの軸のＤ／
Ａコンバータが故障したかを容易に知ることができる。Stop power supply to 55. The arms for five axes (not shown) immediately stop. On the other hand, an abnormality signal from the detection circuit 81 is input to the CPU, and this abnormal signal is transmitted from the CPU to the abnormality display circuit 110 to light up the LED corresponding to the 51 axis. This determines which axis D/
It is easy to know whether the A converter has failed.

なお、ＣＰＵ１ではこの異常信号によって内部で行う制
御・演算処理を中止するとともに、異常モードにおける
制御を行うようにプログラムが予め設定されている。Note that the CPU 1 is programmed in advance to stop internal control/arithmetic processing in response to this abnormality signal, and to perform control in an abnormality mode.

上記動作は、故障が発生すれば他の軸Ｓ２．Ｓ３゜ｓ４
　、ｓ５についても同様である。If a failure occurs, the above operation will be performed on the other axis S2. S3゜s4
, s5.

以上の説明から明らかなように、この発明によレバ、Ｄ
／Ａコンバータの出力が所定の電圧レベル範囲から逸脱
したことを検出し、はとんど瞬時にサーボアンプ系を不
作動化するようにしたので、少なくともＤ／Ａコンバー
タに基づくロボット可動部の暴走を未然に防止できる効
果がある。As is clear from the above explanation, the present invention provides levers, D
Since the servo amplifier system is almost instantaneously deactivated by detecting that the output of the A/A converter deviates from a predetermined voltage level range, at least the robot's moving parts based on the D/A converter can be prevented from running out of control. It has the effect of preventing this from happening.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はロボットの電気系のブロック図、第２図は本発
明に係る一実施例のブロック図、第３図は第２図のもの
をより具体的に示したブロック線図、第４図は本発明に
係る検知回路の一例を示す回路図である。 １・　ＣＰＵ、３・　Ｄ／Ａコンバータ、１−、＋＝ボ
アンプ系、５・・・アクチュエータ、６・・・位置検出
器、７・・・スイッチング回路、８・・・異常検知回路
。Fig. 1 is a block diagram of the electrical system of the robot, Fig. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 3 is a block diagram showing more specifically what is shown in Fig. 2, and Fig. 4. FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a detection circuit according to the present invention. 1. CPU, 3. D/A converter, 1-, + = Boamp system, 5... Actuator, 6... Position detector, 7... Switching circuit, 8... Abnormality detection circuit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）　　フィードバック位置制御をディジタル演算処
理を介して行なうようにした工業用ロボットの電気回路
であって、制御・演算手段を出力源とするディジタル信
号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータの出力が
所定の電圧レベル範囲から逸脱したことを検出する回路
手段と、この回路手段の出力に基づいてサーボアンプ系
を瞬時に不作動化するスイッチング手段どを含むことを
特徴とする工業用ロボットの暴走防止装置。(1) An electrical circuit for an industrial robot in which feedback position control is performed through digital calculation processing, which is the output of a D/A converter that converts a digital signal using the control/calculation means as an output source into an analog signal. A runaway industrial robot characterized by comprising circuit means for detecting that the voltage has deviated from a predetermined voltage level range, and switching means for instantaneously deactivating a servo amplifier system based on the output of the circuit means. Prevention device. （２）前記制御・演算手段は、前記回路手段から前記Ｄ
／Ａコンバータが故障したとの信号を受信すると、ロボ
ット各軸に対応して設けた故障状態を示す表示手段へ表
示信号を出力する機能をも備えるものである特許請求の
範囲第（１）項記載の工業用ロボットの暴走防止装置。(2) The control/calculation means is configured to control the control/calculation means from the circuit means to the D
Claim (1) further includes a function of outputting a display signal to display means for indicating a failure state provided corresponding to each axis of the robot when a signal indicating that the /A converter has failed is received. The described industrial robot runaway prevention device.