JP2000210891A - ロボット駆動装置の安全保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コントローラのソフトウェア暴走・異常時や
サーボアンプ故障時等に、ロボットを暴走することなく
安全に停止させるロボット駆動装置の安全保護装置を提
供する。 【解決手段】 ロボットコントローラ１のＤ／Ａボード
３とサーボアンプ４間に過大指令電圧処理回路６を接続
したものであって、Ｄ／Ａボード３から過大指令電圧が
出力されたときに、Ｄ／Ａボード過大指令電圧処理回路
６のリレー７が動作し、指数関数的に減衰する逆電圧を
サーボアンプ４に供給してサーボモータ５を停止させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業用、各種サー
ビス用等に用いられるロボットを駆動するロボット駆動
装置の安全保護装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のロボット駆動装置の安全保護装置
として、例えば特公平３−５３６４１号公報に記載の技
術が開示されている。その安全保護装置のブロック回路
図を図１０（ａ）に、制御プログラムのフローチャート
を図１０（ｂ）に示す。図において、４７は制御演算
部、４８は保安信号、４９は微分回路、５０は整流ダイ
オード、５１は平滑コンデンサ、５２は放電抵抗器、５
３は出力電圧、５４はリレードライバ、５５はリレー、
５６はサーボモータ、５７はモータ制御部、５８は指示
信号である。制御演算部４７に内蔵されるロボットの制
御プログラムを前半、後半の二つに分割しており、前半
部分の終了後に正常かどうかの判定を行って、正常な場
合のみ保安信号を論理１に、正常で無い場合には保安信
号をそのままの論理に保つプログラムモジュールと、後
半の終了後に正常な場合に論理０、正常でない場合には
そのままの論理に保つプログラムモジュールとで構成す
る。これにより、制御プログラムが異常を検出した場合
には、保安信号は論理１または０に固定されるため外部
回路によって検知する。更に、制御プログラム自身の動
作が異常になり、保安信号発生プログラムモジュールを
通過しなくなると、保安回路は論理１または０に固定さ
れるため外部回路で検知する。検出用の外部回路は保安
信号４８を微分回路４９で微分し、信号の変化のみを取
り出し、整流ダイオード５０によって正信号のみにし、
平滑コンデンサ５１を充電する。一方、平滑コンデンサ
５１に充電された電荷は放電抵抗器５２によって放電さ
れ、出力電圧５３は充電と放電とが等しくなったところ
で平衡する。そして平滑コンデンサ５１と放電抵抗器５
２の値を適切に選べば制御演算部４７が正常な場合にの
みリレードライバ５４がリレー５５を駆動する。それに
より、リレー５５のａ接点５５Ａが閉路するため、サー
ボモータ５６はサーボモータ制御部５７によって駆動さ
れる。これとは逆に、制御演算部４７が異常状態になっ
たり、指示信号５８の正当性が保障されないときにはリ
レー５５が作動しないためａ接点５５Ａが開路し、サー
ボモータ５６はモータ制御部５７と遮断されて、ロボッ
トが停止するという方法をとっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、ソフトウエア異常等によりプログラムが動作しない
場合にはサーボモータを停止させることができるが、ソ
フトウェア暴走時若しくはＤ／Ａボード故障時に、Ｄ／
Ａボードからサーボアンプへ過大指令電圧が出力された
場合、或いはサーボアンプの故障によりサーボモータに
過大出力が供給された場合には、サーボモータが指令通
りに動作するため、ロボットが暴走してしまう危険性が
あった。そこで本発明は、コントローラのソフトウェア
暴走・異常時やサーボアンプ故障時に、Ｄ／Ａボードか
らサーボアンプにまたはサーボアンプからサーボモータ
に過大な指令が出力された際に、ロボットが暴走するこ
となく安全に停止させることができるロボット駆動装置
の安全保護装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するため、本発明によれば次のように構成する。 （１）請求項１記載の発明は、ロボットコントローラに
内蔵されたＤ／Ａボードからの指令電圧を入力するサー
ボアンプと、このサーボアンプから出力された電流指令
により駆動されるサーボモータを備え、このサーボモー
タを駆動源としてロボットを駆動するロボット駆動装置
において、前記Ｄ／Ａボードと前記サーボアンプの間
に、Ｄ／Ａボード過大指令電圧出力時に動作するリレー
と、コンデンサと、抵抗器とをそれぞれ並列接続し、前
記リレーの動作時には、コンデンサ充電電圧が前記サー
ボアンプに逆電圧を供給するように接続してなるＤ／Ａ
ボード過大指令電圧処理回路を備えることを特徴とする
ロボット駆動装置の安全保護装置を構成する。 （２）請求項２記載の発明は、ロボットコントローラに
内蔵されたＤ／Ａボードからの指令電圧を入力するサー
ボアンプと、このサーボアンプから出力された電流指令
により駆動されるサーボモータを備え、このサーボモー
タを駆動源としてロボットを駆動するロボット駆動装置
において、高い指令電圧に対応してシステム電源を遮断
する高しきい値リレーと、低い指令電圧に対応してシス
テム電源を遮断する低しきい値リレーとを用意し、ティ
ーチングプレイバック時はＤ／Ａボードとサーボアンプ
との間に前記高しきい値リレーを切り換え接続し、ダイ
レクトティーチング時は前記Ｄ／Ａボードと前記サーボ
アンプとの間に前記低しきい値リレーを切り換え接続す
る過大指令電圧監視回路を備えることを特徴とするロボ
ット駆動装置の安全保護装置を構成する。 （３）請求項３記載の発明は、ロボットコントローラに
内蔵されたＤ／Ａボードからの指令電圧を入力するサー
ボアンプと、このサーボアンプから出力された電流指令
により駆動されるサーボモータを備え、このサーボモー
タを駆動源としてロボットを駆動するロボット駆動装置
において、ロボットのエンドエフェクタの速度をＣＰＵ
により実時間で計算し、前記ＣＰＵを介して接続された
ＤＩＯボードを前記ロボットコントローラに内蔵させる
と共に、システム電源を遮断するリレーと各段に抵抗器
を接続したマルチプレクサとの直列接続回路を前記Ｄ／
Ａボードと前記サーボアンプの間で並列接続し、エンド
エフェクタの速度に応じて前記ＤＩＯボードから前記マ
ルチプレクサヘコントロール信号を出力して設定しきい
値電圧を切り換える過大指令電圧監視回路を備えること
を特徴とするロボット駆動装置の安全保護装置を構成す
る。 （４）請求項４記載の発明は、ロボットコントローラに
内蔵されたＤ／Ａボードからの指令電圧を入力するサー
ボアンプと、このサーボアンプから出力された電流指令
により駆動されるサーボモータを備え、このサーボモー
タを駆動源としてロボットを駆動するロボット駆動装置
において、システム電源を遮断するリレーと各段に抵抗
器を接続したマルチプレクサとの直列接続回路を前記Ｄ
／Ａボードと前記サーボアンプの間で並列接続し、前記
サーボモータの回転パルスを検出するエンコーダの信号
をカウンタに入力し、該カウンタの桁上がり信号を前記
マルチプレクサのコントロール信号として設定しきい値
電圧を切り換える過大指令電圧監視回路を備えることを
特徴とするロボット駆動装置の安全保護装置を構成す
る。 （５）請求項５記載の発明は、ロボットコントローラに
内蔵されたＤ／Ａボードからの指令電圧を入力するサー
ボアンプと、このサーボアンプから出力された電流指令
により駆動されるサーボモータを備え、このサーボモー
タを駆動源としてロボットを駆動するロボット駆動装置
において、システム電源を遮断するリレーと各段に抵抗
器を接続したマルチプレクサとの直列接続回路を前記Ｄ
／Ａボードと前記サーボアンプの間で並列接続し、ロボ
ットのアームに設けた接触センサの出力信号を前記マル
チプレクサのコントロール信号として設定しきい値電圧
を切り換える過大指令電圧監視回路を備えることを特徴
とするロボット駆動装置の安全保護装置を構成する。 （６）請求項６記載の発明は、ロボットコントローラに
内蔵されたＤ／Ａボードからの指令電圧を入力するサー
ボアンプと、このサーボアンプから出力された電流指令
により駆動されるサーボモータを備え、このサーボモー
タを駆動源としてロボットを駆動するロボット駆動装置
において、前記サーボアンプと前記サーボモータの間に
設けられる電磁接触器と、前記サーボアンプの電流を監
視して異常時に前記電磁接触器の励磁コイルを開路する
監視リレーと、ロボットのアームに設けた接触センサの
出力を入力する二種類の比較基準電圧を持つウインドコ
ンパレータと、このウインドコンパレータの出力段に接
続されたリレードライバおよび環境リレーと、安全確認
後に前記電磁接触器を投入可能にリセットするリセット
スイッチとを備え、少なくとも前記監視リレーのｂ接点
と前記環境リレーのａ接点とが前記電磁接触器の励磁コ
イルと直列接続されることを特徴とするロボット駆動装
置の安全保護装置を構成する。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図にもと
ずいて説明する。図１は、本発明の第１の実施例を示す
ロボット駆動装置の安全保護装置のブロック図である。
図において、ロボットコントローラ１は、ＣＰＵ１ａ、
ソフトウェア２、ソフトウェア指令電圧リミッタ２ａ、
Ｄ／Ａボード３を備えている。Ｄ／Ａボード３の出力は
サーボアンプ４に供給されてサーボモータ５を駆動す
る。Ｄ／Ａボード３から過大指令電圧が出力された場合
の危険を防ぐ為に、この例においては、Ｄ／Ａボード３
とサーボアンプ４の間にＤ／Ａボード過大指令電圧処理
回路６が設けられる。このＤ／Ａボード過大指令電圧処
理回路６は、基本的には、Ｄ／Ａボード３とサーボアン
プ４との間に、Ｄ／Ａボード過大指令電圧出力時に動作
するリレー７と、コンデンサ８と、放電用の抵抗器９と
をそれぞれ並列接続し、リレー７の動作時には、コンデ
ンサ８の充電電圧がサーボアンプ４に逆電圧を供給する
ように接続される。具体的には、リレー７のコイルと動
作電圧調整抵抗器１０とが直列に接続され、コンデンサ
８と放電用抵抗器１１とが直列に接続されている。コン
デンサ８、抵抗器９、および動作電圧調整抵抗器１０の
上側端子はリレー７の接点ａまたは接点ｂに接続され、
コンデンサ８と放電用抵抗器１１の接続点はリレー７の
接点ｄに接続され、接点ｃは空きとなっている。次に動
作を説明する。図２は、図１に示した安全保護装置の正
常時の説明図であり、（ａ）はＤ／Ａボードの指令電圧
出力特性図、（ｂ）はサーボアンプの指令電圧入力特性
図、（ｃ）はＤ／Ａボード過大指令電圧処理回路の電気
接続図である。図３は、図１に示した安全保護装置の異
常時の説明図であり、（ａ）はＤ／Ａボードの指令電圧
出力特性図、（ｂ）はサーボアンプの指令電圧入力特性
図、（ｃ）はＤ／Ａボード過大指令電圧処理回路の電気
接続図である。ここで、動作電圧調整抵抗器１０の抵抗
値を調整することにより、リレー７が動作するしきい値
電圧ＶT を設定する。Ｄ／Ａボード３からサーボアンプ
４に出力される指令電圧が設定しきい値ＶT よりも小さ
い場合は、リレー７の接点は切り換わらず、Ｄ／Ａボー
ド過大指令電圧処理回路６の電気接続は図２（ｃ）のよ
うになり、図２（ａ）に示すＤ／Ａボード指令電圧出力
はそのまま図２（ｂ）に示すサーボアンプ指令電圧入力
となりサーボモータ５が指令通りに動作する。したがっ
てこの場合は、Ｄ／Ａボードからの指令電圧Ｖinがサー
ボアンプ４への指令電圧、すなわちＤ／Ａボード過大指
令電圧処理回路６の出力電圧Ｖout と等しくなる。一
方、Ｄ／Ａボード３から出力される指令電圧がしきい値
ＶT よりも大きくなる場合は、図３（ａ）に示す経過を
たどり、しきい値ＶT を超過する時点ｔ0 にはＤ／Ａボ
ード過大指令電圧処理回路６のリレー７が動作して、二
連の可動接点が固定接点ａからｃ、ｂからｄに切り換え
られる。その結果、Ｄ／Ａボード過大指令電圧処理回路
６の電気接続は図３（ｃ）に示す通りとなり、コンデン
サ８に蓄えられた電荷は抵抗器９を介してサーボアンプ
４に流れてサーボアンプ４に逆電圧を供給する。この電
圧Ｖout は、蓄えられた電荷をＱ、抵抗器９の抵抗値を
Ｒ9 、放電用抵抗器１１の抵抗値をＲ11、コンデンサ８
の容量をＣとすれば： Ｖout ＝−Ｑexp ｛−ｔ／（Ｒ9 ＋Ｒ11）Ｃ｝ となり、その時間変化は図３（ｂ）の時点ｔ0 以降のよ
うになる。このため、サーボモータ５は、微小時間逆方
向に回転して停止する。すなわち、Ｄ／Ａボード３から
過大な指令電圧が発せられると、Ｄ／Ａボード過大指令
電圧処理回路６のリレー７が動作して、サーボアンプ４
に指数関数的に減衰する逆電圧が供給されて、サーボモ
ータ５が停止せしめられ、図示しないロボットは動作せ
ず、危険が回避される。

【０００６】図４は、本発明の第２の実施例を示すロボ
ット駆動装置の安全保護装置のブロック図である。図に
おいて、本発明の第２実施例は上記実施例と同様に、ロ
ボットコントローラ１は、ＣＰＵ１ａ、ソフトウェア
２、ソフトウェア指令電圧リミッタ２ａ、およびＤ／Ａ
ボード３を備え、Ｄ／Ａボード３の出力する指令電圧に
もとずいて、サーボアンプ４がサーボモータ５を駆動す
る。図において、本発明が第１の実施例と異なるのは、
Ｄ／Ａボードから過大指令電圧が与えられた場合の危険
を防止するため、切り換えスイッチ１２を用いて、ティ
ーチングプレイバック時は高しきい値リレー１３をＤ／
Ａボード３とサーボアンプ４との間に接続し、ダイレク
トティーチング時は低しきい値リレー１４をＤ／Ａボー
ド３とサーボアンプ４との間に接続する過大指令電圧監
視回路１５を備える点である。また、両リレー１３、１
４は、動作によってシステム電源を遮断して駆動を阻止
するものである。リレーの動作電圧を調節するため、高
しきい値リレー１３と直列に、高しきい値動作電圧調整
抵抗器１６が接続され、低しきい値リレー１４と直列
に、低しきい値動作電圧調整抵抗器１７が接続されてい
る。本発明の第２実施例はこのような構成にしたので、
高しきい値動作電圧調整抵抗器１６の抵抗値のほうが、
低しきい値動作電圧調整抵抗器１７の抵抗値よりも高く
なり、どちらのリレーに切り換えても、Ｄ／Ａボード３
からの指令電圧がしきい値電圧を越えるとシステム電源
が遮断される。リレーの動作時間は、数ｍｓｅｃである
のでＤ／Ａボード３から過大指令電圧が出力されても、
殆ど同時にロボットを安全停止させることができる。

【０００７】図５は、本発明の第３の実施例を示すロボ
ット駆動装置の安全保護装置のブロック図である。図に
おいて、本発明の第３実施例は上記実施例と同様に、ロ
ボットコントローラ１に、ＣＰＵ１ａ、ソフトウエア
２、ソフトウエア指令電圧リミッタ２ａ、Ｄ／Ａボード
３を備える。本発明が第１および第２の実施例と異なる
のは、図示しないロボットのエンドエフェクタの速度を
実時間で計算するＣＰＵ１ａを介して接続されたＤＩＯ
ボード１８を内蔵させている点である。そして、システ
ム電源を遮断するリレー１９と各段に抵抗器を接続した
マルチプレクサ２０との直列回路をＤ／Ａボード３とサ
ーボアンプ４の間で並列接続し、ＤＩＯボード１８のエ
ンドエフェクタの速度に応じたコントロール信号Ａ、
Ｂ、Ｃをマルチプレクサ２０の切り換えに用いることに
より、設定しきい値を切り換える過大指令電圧監視回路
２１を用意した点である。この場合、マルチプレクサ２
０の各段の抵抗器の抵抗値の大小関係が、 Ｒ1 ＞Ｒ2 ＞Ｒ3 ＞Ｒ4 ＞Ｒ5 ＞Ｒ6 ＞Ｒ7 ＞Ｒ8 であるとすれば、各設定しきい値電圧は、 Ｖ1 ＞Ｖ2 ＞Ｖ3 ＞Ｖ4 ＞Ｖ5 ＞Ｖ6 ＞Ｖ7 ＞Ｖ8 なる関係に設定される。そこで、ロボットのエンドエフ
ェクタの速度を８段階に分けておく。具体的には、ロボ
ットのエンドエフェクタの速度の大小関係を、０＜ｖ1
＜ｖ2 ＜ｖ3 ＜ｖ4 ＜ｖ5 ＜ｖ6 ＜ｖ7 とすると、 ０以上ｖ1 未満、 ｖ1 以上ｖ2 未満、 ｖ2 以上ｖ3 未満、 ｖ3 以上ｖ4 未満、 ｖ4 以上ｖ5 未満、 ｖ5 以上ｖ6 未満、 ｖ6 以上ｖ7 未満、 ｖ7 以上の８段階に分ける。 マルチプレクサ２０の入力するコントロール信号を、Ｌ
ｏｗ入力を０、Ｈｉｇｈ入力を１とする。そして、ロボ
ットのエンドエフェクタの速度の大きさが、の場合
のコントロール信号を、（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（０，０，
０）、の場合（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（１，０，０）、の
場合（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（０，１，０）、の場合（Ａ，
Ｂ，Ｃ）＝（１，１，０）、の場合（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝
（０，０，１）、の場合（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（１，０，
１）、の場合（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（０，１，１）、の
場合（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（１，１，１）として、ＤＩＯボ
ード１８からマルチプレクサ２０に信号を出力する。す
るとマルチプレクサ２０は、の場合にはＶ1 、の場
合にはＶ2 を、の場合にはＶ3 、の場合にはＶ4 、
の場合にはＶ5 、の場合にはＶ6 、の場合にはＶ
7 、の場合にはＶ8 のしきい値を選択する。本発明の
第３の実施例はこのような構成にしたので、図示しない
ロボットのエンドエフェクタの速度をＣＰＵ１ａで実時
間で計算し、速度に応じてＤＩＯボードからマルチプレ
クサ２０へコントロール信号を出力し、過大指令電圧監
視回路２１で設定されたしきい値電圧を切り換えること
ができる。マルチプレクサ２０によりどの抵抗器が選択
されても、その抵抗器に相応するしきい値よりも大きな
指令電圧がＤ／Ａボード３から供給されると、リレー１
９が動作してシステム電源が遮断される。このリレーの
動作時間は一般に数ｍｓｅｃ以内であるので、Ｄ／Ａボ
ード３から過大指令電圧が出力されると、ほとんど同時
にロボットを安全に停止させることができる。

【０００８】図６は、本発明の第４の実施例を示すロボ
ット駆動装置の安全保護装置のブロック図である。図に
おいて、本発明の第４の実施例は上記実施例と同様に、
ロボットコントローラ１が、ＣＰＵ１ａ、ソフトウェア
２、ソフトウェア指令電圧リミッタ２ａ、およびＤ／Ａ
ボード３を備え、Ｄ／Ａボード３からの指令電圧にもと
ずいてサーボアンプ４がサーボモータ５を駆動する。本
発明の第４の実施例が第１〜第３の実施例と異なるの
は、Ｄ／Ａボード３とサーボアンプ４との間において、
システム電源を遮断するリレー２２と各段に抵抗器が接
続されたマルチプレクサ２３との直列回路が並列接続さ
れると共に、このマルチプレクサ２３のコントロール信
号Ａ，Ｂ，Ｃは、図示しないロボットの関節に取り付け
られている、サーボモータの回転パルスを検出するエン
コーダ５ａの信号をカウンタ２４に入力して得られるカ
ウンタ２４の桁上がり信号を用いている点である。かく
して、この構成の過大指令電圧監視回路２５の設定しき
い値電圧がマルチプレクサ２３によって切り換えられ
る。この場合、マルチプレクサ２３の各段の抵抗値の大
小関係がＲ1 ＜Ｒ2 ＜Ｒ3 ＜Ｒ4 ＜Ｒ5 ＜Ｒ6 ＜Ｒ7 ＜
Ｒ8 とすれば、過大指令電圧監視回路２５の設定しきい
値電圧はそれぞれ、 Ｖ1 ＜Ｖ2 ＜Ｖ3 ＜Ｖ4 ＜Ｖ5 ＜Ｖ6 ＜Ｖ7 ＜Ｖ8 に設定される。そこで、ロボットのサーボモータ５の回
転パルスを検出するエンコーダ５ａの信号をカウンタ２
４に入力するに当たり、ロボットアームの先端が地上か
ら最も高い位置に在るときにカウンタ値を０とする。ロ
ボットが動作すると関節角度が変化するが、カウンタ２
４の桁上がりをマルチプレクサ２３のコントロール信号
に入力する。マルチプレクサ２３のコントロール信号
（Ａ，Ｂ，Ｃ）について、Ｌｏｗ入力を０、Ｈｉｇｈ入
力を１とすると、ロボットアームの先端が地上から最も
高い位置に在るとき（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（０，０，０）と
なり、しきい値電圧Ｖ1 が選択される。ロボットの先端
が地上に接近するにつれて、（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（１，
０，０）、（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（０，１，０）、（Ａ，
Ｂ，Ｃ）＝（１，１，０）、（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（０，
０，１）、（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（１，０，１）、（Ａ，
Ｂ，Ｃ）＝（０，１，１）、（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（１，
１，１）がマルチプレクサ２３のコントロール信号に入
力される。そして、このコントロール信号に応じて、そ
れぞれのしきい値電圧であるＶ2 、Ｖ3 、Ｖ4 、Ｖ5 、
Ｖ6、Ｖ7 、Ｖ8 が選択される。本発明の第４の実施例
はこのような構成にしたので、ロボットの関節に取り付
けられている、サーボモータの回転パルスを検出するエ
ンコーダ５ａの信号をカウンタ２４に入力し、カウンタ
２４の桁上がり信号をマルチプレクサ２３のコントロー
ル信号として、過大指令電圧監視回路２５のしきい値電
圧を切り換えることができる。また、マルチプレクサ２
３によってどの抵抗器（しきい値電圧）が選択されて
も、Ｄ／Ａボード３からサーボアンプ４に出力される指
令電圧が設定しきい値電圧を越えると、リレー２２が動
作してシステム電源が遮断されて、ロボットが安全に停
止せしめられる。

【０００９】図７は、本発明の第５の実施例を示すロボ
ット駆動装置の安全保護装置のブロック図である。図に
おいて、本発明の第５の実施例は、上記実施例と同様
に、ロボットコントローラ１が、ＣＰＵ１ａ、ソフトウ
ェア２、ソフトウェア指令電圧リミッタ２ａ、およびＤ
／Ａボード３を備え、Ｄ／Ａボード３の出力する指令電
圧にもとずいて、サーボアンプ４がサーボモータ５を駆
動する。本発明が第１〜第４の実施例と異なるのは、こ
の実施例の過大指令電圧監視回路２８の場合、システム
電源を遮断するリレー２６と各段に抵抗器が接続された
マルチプレクサ２７との直列接続回路がＤ／Ａボード３
とサーボアンプ４の間で並列接続され、マルチプレクサ
２７のコントロール信号（Ａ，Ｂ，Ｃ）はロボットのア
ームに取り付けられた接触センサの出力信号によって得
られる点である。マルチプレクサ２７の各段の抵抗器の
抵抗値の大小関係が、 Ｒ1 ＞Ｒ2 ＞Ｒ3 ＞Ｒ4 ＞Ｒ5 ＞Ｒ6 ＞Ｒ7 ＞Ｒ8 であるとすれば、設定しきい値電圧の大小関係は、 Ｖ1 ＞Ｖ2 ＞Ｖ3 ＞Ｖ4 ＞Ｖ5 ＞Ｖ6 ＞Ｖ7 ＞Ｖ8 に設定される。そこで、接触時にＯＮ、非接触時にＯＦ
Ｆとなる接触センサを図示しないロボットアームに取り
付け、接触センサ１、接触センサ２、接触センサ３の出
力信号をそれぞれマルチプレクサ２７のコントロール信
号Ａ，Ｂ，Ｃに入力してしきい値電圧を切り換える。そ
の際、接触センサがＯＦＦの場合のＬｏｗ入力を０、接
触センサＯＮの場合のＨｉｇｈ入力を１とする。したが
って、ロボットが人間若しくは物体と接触していない場
合のコントロール信号Ａ，Ｂ，Ｃは、（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝
（０，０，０）となり接触している場合は、（Ａ，Ｂ，
Ｃ）＝（１，０，０）、（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（０，１，
０）、（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（１，１，０）、（Ａ，Ｂ，
Ｃ）＝（０，０，１）、（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（１，０，
１）、（Ａ，Ｂ，Ｃ）＝（０，１，１）、（Ａ，Ｂ，
Ｃ）＝（１，１，１）の何れかがマルチプレクサ２７の
コントロール信号として出力される。それにより、任意
の段の抵抗器が選択され、すなわち、しきい値電圧、Ｖ
1 、Ｖ2 、Ｖ3、Ｖ4 、Ｖ5 、Ｖ6 、Ｖ7 、Ｖ8 が選択
される。ロボットのエンドエフェクタに最も近い所に接
触センサ３を設置し、接触センサ３が接触検出した場合
により小さいしきい値電圧に切り換える。本発明の第５
の実施例はこのような構成にしたので、ロボットのアー
ムに取り付けられた接触センサのＯＮ／ＯＦＦ信号をマ
ルチプレクサ２７のコントロール信号として、設定しき
い値を切り換えることができる。また、マルチプレクサ
２７がどの抵抗器を選択していても、その抵抗値に相応
する設定しきい値を越える指令電圧がＤ／Ａボード３か
らサーボアンプ４に出力されると、過大指令電圧監視回
路２８のリレー２６が動作して、システム電源が遮断さ
れて、ロボットは安全に停止せしめられる。

【００１０】図８および図９は本発明の第６の実施例を
示すロボット駆動装置の安全保護装置のブロック図であ
り、図８（ａ）は安全保護装置のリレー接続図、図８
（ｂ）は接触センサとウインドコンパレータとリレード
ライバと環境リレーの相関を示す接続図、図９（ａ）は
接触センサの抵抗値特性図、（ｂ）は接触センサの出力
点の電圧特性図、（ｃ）は環境リレーの動作状況説明図
である。本発明の第６の実施例は上記実施例と同様に、
ロボットコントローラ１が、ＣＰＵ１ａ、ソフトウェア
２、ソフトウェア指令電圧リミッタ２ａ、およびＤ／Ａ
ボード３を備える。図８（ａ）において、本発明が第１
〜第５の実施例と異なるのは、サーボアンプ４とサーボ
モータ５の間には、三相の電磁接触器２９が接続されて
おり、この電磁接触器２９の前段のＵ相とＶ相の間に
は、サーボアンプ４の電流を監視する監視リレー３０が
接続されている点である。また、Ｕ，Ｖ相間には、電磁
接触器２９のｂ接点３１と補助リレー３２の直列回路、
並びに電磁接触器２９の励磁コイル３３と環境リレーの
ａ接点３５と監視リレー３０のｂ接点３６と補助リレー
３２のｂ接点３７との直列回路が接続されており、そし
て、両ｂ接点３６、３７を短絡するように、ノンロック
タイプのリセットスイッチ３８が接続されている。ま
た、図８（ｂ）に示すように、ウインドウコンパレータ
３９の出力にリレードライバ６０が接続され、このリレ
ードライバ６０の出力に環境リレー３４が接続されてい
る点である。ウインドウコンパレータ３９は、低基準電
圧と高基準電圧の二種類の比較基準電圧を持ち、接触セ
ンサ４０と分圧抵抗器４１の接続点ＶP の電圧を入力す
る。低基準電圧源４３は電圧ＶREFLをもち、高基準電圧
源４４は電圧ＶREFHを有する。 ＶREFL＜ＶP ＜ＶREFH のときに、ウインドウコン
パレータ３９の出力がＨｉｇｈレベル出力となり、環境
リレー３４が動作する。 ＶP 点の電圧値がＶP ＜ＶREFL、またはＶP ＞ＶRE
FH のときは、ウインドウコンパレータ３９の出力はＬ
ｏｗレベルとなり、環境リレー３４は動作しない。 図９（ａ）には接触センサ４０の抵抗特性図が示され、
これに対応してＶP 点の電圧特性と、ＶREFL、ＶREFHの
相関が図９（ｂ）に示され、更に図９（ｃ）には環境リ
レー３４の動作域が示されている。このように、ＶP 点
の電圧がウインドウコンパレータ３９で設定したウイン
ドウを外れると、ウインドウコンパレータ３９の出力が
Ｌｏｗレベルとなるため、環境リレー３４は動作しな
い。 １．この安全保護装置において、サーボアンプ４が異常
な指令を出力した場合、 先ず監視リレー３０が動作する（ステップ１）。 ついでこの監視リレー３０のｂ接点３６が開路する
（ステップ２）。 ｂ接点３６が開路すると電磁接触器２９の励磁コイ
ル３３に電流が流れなくなり、電磁接触器２９が復帰す
る（ステッブ３）。 電磁接触器２９が復帰すると主回路接点４５が開路
する（ステップ４）。 そして、主回路接点４５が開路すると、サーボモー
タ５の電源が遮断されるのでサーボモータ５は停止し、
ロボットも停止する（ステップ５）。 次に、電磁接触器２９は無励磁となるのでそのｂ接
点３１が閉路する（ステップ６）。 ｂ接点３１が閉路すると補助リレー３２が励磁され
るので、補助リレー３２のｂ接点３７が開路し、両ｂ接
点３６、３７の開路により励磁コイル３３の再励磁が二
重に阻止される（ステップ７）。 ここで、サーボアンプ４の異常出力が無くなると、監視
リレー３０が復帰して監視リレーのｂ接点３６が閉路す
るが、補助リレーのｂ接点３７が開路したままであるの
で、励磁コイル３３が励磁されることは無い。安全確認
の結果、接触センサ４０もウインドウ内の数値を検出
し、環境リレー３４が動作している状況では、環境リレ
ーのａ接点３５が閉路しているので、押しボタンスイッ
チ等からなるリセットスイッチ３８を押すと、電磁接触
器２９の励磁コイル３３が励磁されて主回路接点４５が
閉路して、サーボモータ５が駆動されてロボットが駆動
される。 ２． ロボットのアームに取り付けられた接触センサ４
０に過大な負荷がかかった場合、 ＶP 点の電圧がＶREFHを越えてしまうので、環境リ
レー３４は動作しない（ステップ１）。 環境リレー３４が無励磁であるので環境リレーのａ
接点３５が開路する（ステップ２）。 環境リレーのａ接点の開路によって励磁コイル３３
の電路が断たれるので、電磁接触器２９が復帰する（ス
テップ３）。 電磁接触器２９の復帰により主回路接点４５が開路
する（ステップ４）。 主回路接点４５が開くと電源が断たれるのでサーボ
モータ５は停止し、ロボットも停止する（ステップ
５）。 次に、電磁接触器のｂ接点３１が閉路する（スデッ
プ６）。 電磁接触器のｂ接点が閉路すると補助リレー３２が
励磁されて、補助リレーのｂ接点３７が開路する（ステ
ップ７）。 本発明の第６の実施例はこのような構成にしたので、サ
ーボアンプからサーボモータに過大な指令が出力された
場合、ロボットのアーム等に取り付けられた接触センサ
に過大な負荷がかかった場合、或いはそれらが同時に又
は前後して起こった場合には、サーボモータとサーボア
ンプとの間を遮断してサーボモータを停止させ安全に駆
動停止できる。

【００１１】

【発明の効果】以上で述べた本発明によれば、以下のよ
うな効果が得られる。 （１）本発明の第１実施例によれば、Ｄ／Ａボードとサ
ーボアンプの間に、Ｄ／Ａボード過大指令電圧出力時に
動作するリレーと、コンデンサと、抵抗器とをそれぞれ
並列接続し、前記リレーの動作時には、コンデンサ充電
電圧がサーボアンプに逆電圧を供給するように接続して
なるものであるので、何らかの理由でＤ／Ａボードから
過大指令電圧が出力されると、リレーが動作して、正常
時に充電されたコンデンサを逆接続してサーボアンプに
逆電圧を供給し、サーボモータを逆転制動して駆動を安
全に停止させることができる。しかも部品点数が少なく
安価であるので経済的である。 （２）本発明の第２実施例によれば、高い指令電圧に対
応してシステム電源を遮断する高しきい値リレーと、低
い指令電圧に対応してシステム電源を遮断する低しきい
値リレーとを用意し、ティーチングプレイバック時はＤ
／Ａボードとサーボアンプとの間に前記高しきい値リレ
ーを切り換え接続し、ダイレクトティーチング時は前記
Ｄ／Ａボードと前記サーボアンプとの間に前記低しきい
値リレーを切り換え接続するものであるので、Ｄ／Ａボ
ードから過大指令電圧が出力された場合に状況に応じて
安全にロボットを停止させる事ができ、しかも寿命の長
い安全保護装置とすることができる。 （３）本発明の第３実施例によれば、ロボットのエンド
エフェクタの速度をＣＰＵにより実時間で計算し、前記
ＣＰＵを介して接続されたＤＩＯボードをロボットコン
トローラに内蔵させると共に、システム電源を遮断する
リレーと各段に抵抗器を接続したマルチプレクサとの直
列接続回路を前記Ｄ／Ａボードとサーボアンプの間で並
列接続し、エンドエフェクタの速度に応じて前記ＤＩＯ
ボードから前記マルチプレクサヘコントロール信号を出
力して設定しきい値電圧を切り換えるものであるので、
ロボットの速度に応じてしきい値電圧を切り換えたきめ
細かな安全保護が達せられる。 （４）本発明の第４実施例によれば、システム電源を遮
断するリレーと各段に抵抗器を接続したマルチプレクサ
との直列接続回路をＤ／Ａボードとサーボアンプの間で
並列接続し、前記サーボモータの回転パルスを検出する
エンコーダの信号をカウンタに入力し、該カウンタの桁
上がり信号を前記マルチプレクサのコントロール信号と
して設定しきい値電圧を切り換えるものであるので、ロ
ボットの上下の位置関係に応じてきめ細かな安全保護が
達成される。 （５）本発明の第５実施例によれば、システム電源を遮
断するリレーと各段に抵抗器を接続したマルチプレクサ
との直列接続回路をＤ／Ａボードとサーボアンプの間で
並列接続し、ロボットのアームに設けた接触センサの出
力信号を前記マルチプレクサのコントロール信号として
設定しきい値電圧を切り換えるものであるので、ロボッ
トアームの複数箇所に取り付けた接触センサの出力に応
じてしきい値電圧を切り換えてきめ細かな安全保護が達
成される。 （６）本発明の第６実施例によれば、サーボアンプとサ
ーボモータの間に設けられる電磁接触器と、前記サーボ
アンプの電流を監視して異常時に前記電磁接触器の励磁
コイルを開路する監視リレーと、ロボットのアームに設
けた接触センサと、この接触センサの出力を入力する二
種類の比較基準電圧を持つウインドコンパレータと、こ
のウインドコンパレータの出力段に接続されたリレード
ライバと環境リレーと、安全確認後に前記電磁接触器を
投入可能にリセットするリセットスイッチとを備え、少
なくとも前記監視リレーのｂ接点と環境リレーのａ接点
とが電磁接触器の励磁コイルと直列接続されるものであ
るので、サーボアンプからサーボモータに過大な指令が
出力された場合、ロボットのアーム等に取り付けられた
接触センサに過大な負荷がかかった場合、或いはそれら
が同時に又は前後して起こった場合には、サーボモータ
とサーボアンプとの間を遮断してサーボモータを停止さ
せ安全に駆動停止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すロボット駆動装置
の安全保護装置のブロック図である。

【図２】図１に示した安全保護装置の正常時の説明図で
あり、（ａ）はＤ／Ａボードの指令電圧出力特性図、
（ｂ）はサーボアンプの指令電圧入力特性図、（ｃ）は
Ｄ／Ａボード過大指令電圧処理回路の電気接続図であ
る。

【図３】図１に示した安全保護装置の異常時の説明図で
あり、（ａ）はＤ／Ａボードの指令電圧出力特性図、
（ｂ）はサーボアンプの指令電圧入力特性図、（ｃ）は
Ｄ／Ａボード過大指令電圧処理回路の電気接続図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施例を示すロボット駆動装置
の安全保護装置のブロック図である。

【図５】本発明の第３の実施例を示すロボット駆動装置
の安全保護装置のブロック図である。

【図６】本発明の第４の実施例を示すロボット駆動装置
の安全保護装置のブロック図である。

【図７】本発明の第５の実施例を示すロボット駆動装置
の安全保護装置のブロック図である。

【図８】本発明の第６の実施例を示すロボット駆動装置
の安全保護装置のブロック図である。（ａ）は安全保護
装置のリレー接続図、（ｂ）は接触センサとウインドコ
ンパレータと環境リレーの相関を示す接続図である。

【図９】図８（ｂ）の動作説明図であり、（ａ）は接触
センサの抵抗値特性図、（ｂ）は接触センサの出力点の
電圧特性図、（ｃ）は環境リレーの動作状況説明図であ
る。

【図１０】従来技術を示す説明図であり、（ａ）は装置
のプロック図、（ｂ）は制御プログラムのフローチャー
トである。

【符号の説明】

１：ロボットコントローラ １ａ：ＣＰＵ ２：ソフトウェア ２ａ：ソフトウェア指令電圧リミッタ ３：Ｄ／Ａボード ４：サーボアンプ ５：サーボモータ ５ａ：エンコーダ ６：Ｄ／Ａボード過大指令電圧処理回路 ７：リレー ８：コンデンサ ９：抵抗器 １０：動作電圧調整抵抗器 １１：放電用抵抗器 １２：切り換えスイッチ １３：高しきい値リレー １４：低しきい値リレー １５：過大指令電圧監視回路 １６：高しきい値動作電圧調整抵抗器 １７：低しきい値動作電圧調整抵抗器 １８：ＤＩＯボード １９：リレー ２０：マルチブレクサ ２１：過大指令電圧監視回路 ２２：リレー ２３：マルチプレクサ ２４：カウンタ ２５：過大指令電圧監視回路 ２６：リレー ２７：マルチプレクサ ２８：過大指令電圧監視回路 ２９：電磁接触器 ３０：監視リレー ３１：電磁接触器のｂ接点 ３２：補助リレー ３３：励磁コイル ３４：環境リレー ３５：環境リレーのａ接点 ３６：監視リレーのｂ接点 ３７：補助リレーのｂ接点 ３８：リセットスイッチ ３９：ウインドウコンパレータ ４０：接触センサ ６０：リレードライバ

フロントページの続き (72)発明者 松熊 研司 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 (72)発明者 河野 寿之 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 Ｆターム(参考） 3F059 CA01 CA05 CA09 DC01 DD01 FA01 5H209 AA07 BB07 CC01 CC13 DD04 EE05 EE18 GG04 GG13 HH04 JJ05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットコントローラに内蔵されたＤ／
   Ａボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、こ
   のサーボアンプから出力された電流指令により駆動され
   るサーボモータを備え、このサーボモータを駆動源とし
   てロボットを駆動するロボット駆動装置において、 前記Ｄ／Ａボードと前記サーボアンプの間に、Ｄ／Ａボ
   ード過大指令電圧出力時に動作するリレーと、コンデン
   サと、抵抗器とをそれぞれ並列接続し、 前記リレーの動作時には、コンデンサ充電電圧が前記サ
   ーボアンプに逆電圧を供給するように接続してなるＤ／
   Ａボード過大指令電圧処理回路を備えることを特徴とす
   るロボット駆動装置の安全保護装置。
2. 【請求項２】 ロボットコントローラに内蔵されたＤ／
   Ａボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、こ
   のサーボアンプから出力された電流指令により駆動され
   るサーボモータを備え、このサーボモータを駆動源とし
   てロボットを駆動するロボット駆動装置において、 高い指令電圧に対応してシステム電源を遮断する高しき
   い値リレーと、低い指令電圧に対応してシステム電源を
   遮断する低しきい値リレーとを用意し、 ティーチングプレイバック時は前記Ｄ／Ａボードと前記
   サーボアンプとの間に前記高しきい値リレーを切り換え
   接続し、 ダイレクトティーチング時は前記Ｄ／Ａボードと前記サ
   ーボアンプとの間に前記低しきい値リレーを切り換え接
   続する過大指令電圧監視回路を備えることを特徴とする
   ロボット駆動装置の安全保護装置。
3. 【請求項３】 ロボットコントローラに内蔵されたＤ／
   Ａボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、こ
   のサーボアンプから出力された電流指令により駆動され
   るサーボモータを備え、このサーボモータを駆動源とし
   てロボットを駆動するロボット駆動装置において、 ロボットのエンドエフェクタの速度をＣＰＵにより実時
   間で計算し、前記ＣＰＵを介して接続されたＤＩＯボー
   ドを前記ロボットコントローラに内蔵させると共に、シ
   ステム電源を遮断するリレーと各段に抵抗器を接続した
   マルチプレクサとの直列接続回路を前記Ｄ／Ａボードと
   前記サーボアンプの間で並列接続し、エンドエフェクタ
   の速度に応じて前記ＤＩＯボードから前記マルチプレク
   サヘコントロール信号を出力して設定しきい値電圧を切
   り換える過大指令電圧監視回路を備えることを特徴とす
   るロボット駆動装置の安全保護装置。
4. 【請求項４】 ロボットコントローラに内蔵されたＤ／
   Ａボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、こ
   のサーボアンプから出力された電流指令により駆動され
   るサーボモータを備え、このサーボモータを駆動源とし
   てロボットを駆動するロボット駆動装置において、 システム電源を遮断するリレーと各段に抵抗器を接続し
   たマルチプレクサとの直列接続回路を前記Ｄ／Ａボード
   と前記サーボアンプの間で並列接続し、前記サーボモー
   タの回転パルスを検出するエンコーダの信号をカウンタ
   に入力し、該カウンタの桁上がり信号を前記マルチプレ
   クサのコントロール信号として設定しきい値電圧を切り
   換える過大指令電圧監視回路を備えることを特徴とする
   ロボット駆動装置の安全保護装置。
5. 【請求項５】 ロボットコントローラに内蔵されたＤ／
   Ａボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、こ
   のサーボアンプから出力された電流指令により駆動され
   るサーボモータを備え、このサーボモータを駆動源とし
   てロボットを駆動するロボット駆動装置において、 システム電源を遮断するリレーと各段に抵抗器を接続し
   たマルチプレクサとの直列接続回路を前記Ｄ／Ａボード
   と前記サーボアンプの間で並列接続し、ロボットのアー
   ムに設けた接触センサの出力信号を前記マルチプレクサ
   のコントロール信号として設定しきい値電圧を切り換え
   る過大指令電圧監視回路を備えることを特徴とするロボ
   ット駆動装置の安全保護装置。
6. 【請求項６】 ロボットコントローラに内蔵されたＤ／
   Ａボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、こ
   のサーボアンプから出力された電流指令により駆動され
   るサーボモータを備え、このサーボモータを駆動源とし
   てロボットを駆動するロボット駆動装置において、 前記サーボアンプと前記サーボモータの間に設けられる
   電磁接触器と、前記サーボアンプの電流を監視して異常
   時に前記電磁接触器の励磁コイルを開路する監視リレー
   と、ロボットのアームに設けた接触センサの出力を入力
   する二種類の比較基準電圧を持つウインドコンパレータ
   と、このウインドコンパレータの出力段に接続されたリ
   レードライバおよび環境リレーと、安全確認後に前記電
   磁接触器を投入可能にリセットするリセットスイッチと
   を備え、少なくとも前記監視リレーのｂ接点と前記環境
   リレーのａ接点とが前記電磁接触器の励磁コイルと直列
   接続されることを特徴とするロボット駆動装置の安全保
   護装置。