JPS63245389A - ロボツトの制御方法 - 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】 「発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は異常を検知して警告或は運転停止１−を実行し
得るようにしたロボットの制御方法に関する。

（従来の技術） 通常の産業用ロボットは、複数のアーム、手首部、ハン
ドなどから構成されており、これらは夫々専用のモータ
によって駆動される。一方、コントローラには、メモリ
、マイクロプロセッサ。

各モータを直接的に制御するドライバなどが設けられて
おり、マイクロプロセッサによりメモリに記憶しである
位置情報及び動作プログラム情報を取出し、これら情報
を基にして各ドライバを介してモータを制御するように
している。

ところで、最近の産業用ロボットは、高速化。

高加速度化の要求があり、また一方ではより高度な作業
に適用される傾向にあり、これにつれて周辺装置との間
で複雑な連繋動作を要求される場合が多くなってきてい
る。このようなものでは、少しのタイミングのずれによ
り、運転中にアームが周辺装置と衝突することが考えら
れる。

そこで、前記各ドライバにモータに流れる電流値を検出
するための電流検出機能が付加され、その電流値をモー
タの例えば定格電流値と比較することによってアームが
衝突などしてロックされたことを検出するようにしてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述のようにモータに流れる電流値を定
格電流値と比較するものでは、アームが周辺機器に衝突
してそれ以上動かないように完全にロックされた場合に
は運転停止させることができるが、いずれ動作不能につ
ながるであろうモータの異常や駆動系の異常に対しては
、ロボットが動作不能となるまでこれを検出することが
できないという問題があった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、周辺機器との衝突などの異常を検出して運転停止１
−させ得ることは勿論、モータや駆動系の異常を早期に
検出することができるロボットの制御方法を提供するに
ある。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明のロボットの制御方法は、アームの駆動源たるモ
ータの実トルク及びこのモータに連結された減速機の出
力軸の実トルクをトルク検出手段により検出し、演算処
理手段によって、これらモータ実１〜ルク、出力軸実ト
ルク、モータ実トルクと出力軸実トルクとの比を、予め
メモリに記憶されているモータ設定トルク、出力軸設定
トルク。

設定トルク比と比較し、その比較結果により、警告或は
運転停市を実行するようにしたことを特徴とするもので
ある。

（作用） アームの動作中、モータ実トルク、出力軸実トルク及び
これらの比がモータ設定トルク、出力軸設定トルク及び
設定トルク比と常時比較される。

そして、モータ実トルク、出力軸実トルク及びこれらの
比がモータ設定トルク、出力軸設定トルク及び設定トル
ク比を越えた場合には、異常ありと判断し運転を停止さ
せ或は警告を発するものである。そして、警告が発せら
れた場合には、その警告に基づいて適正な時期に点検修
理を行うことができ、長寿命となると共に常時高性能水
準での運転が可能となる。

（実施例） 以下本発明を多関節形ロボットに適用した一実施例につ
き図面を参照しながら説明する。

まず多関節形ロボットは、第２図に示すように、固定ベ
ース１に設けられた旋回アーム２と、この旋回アーム２
に順次連結して設けられた複数本の回動アーム３とから
構成され、先端のアームには手首部４が設けられている
。これら各アーム２゜３及び手首部４は、夫々専用のモ
ータ５によって駆動されるものであり、そのモータ５の
回転は減速機６により減速されて各アーム２．３及び手
首部４に伝達される。そして、このアーム２．３及び手
首部４の動作によって手首部４に設けられた図示しない
ハンドが三次元的に移動されるようになっている。この
ように構成されたロボットはコントローラ７によって制
御される。

このコントローラ７は、第３図に示すように、各アーム
２，３の動作経路の座標値及び動作プログラムを記憶し
たメモリ８、演算処理手段としてのマイクロプロセッサ
９、各モータ５を直接的に制御するドライバ１０などを
備えている。マイクロプロセッサ９は、メモリ８に記憶
されている内容に基づいて速度指令値をドライバ１０に
人力し、このドライバ１０はその指令値を基にモータ５
を制御するものである。この場合において、ドライバ１
０は速度フィードバック回路を備え、モータ５に設けら
れた位置検出器１１からフィードバックされてくる位置
情報及びこの位置情報に基づいて速度フィードバック回
路から得られる速度情報によりモータ５の速度を制御す
る。

一方、ドライバ１０には電流検出によりモータ５の実ト
ルクを検出するトルク検出手段が設けられ、そのモータ
トルク検出手段により検出されたモータ５の実トルク信
号はマイクロプロセッサ９に人力されるようになってい
る。また、モータ５の回転を減速してアーム２，３に伝
達する減速機６側にはその出力軸６ａの実トルクを検出
するトルク検出手段たるトルクセンサ１２が設けられて
おり、このトルクセンサ１２により検出された出力軸・
６ａの実Ｉ・ルク信号はＡ／Ｄ変換器１３を介してマイ
クロプロセッサ９に人力される。

そして、マイクロプロセッサ９は、モータ実１・ルク信
号、出力軸実トルク信号からモータ実トルク、出力軸実
トルク及びこれら実トルクの比を演算し、これとメモリ
８に記憶されているモータ設定トルク、出力軸設定トル
ク及びそれら設定トルクの比とを比較し、そしてその比
較結果に基づいて異常を検出する。以下にその異常検出
につき説明するに、その異常検出方法は各アーム２．３
について同様であるので、ここでは−のアームについて
たけ説明する。

まずアームが１動作する場合、そのアームひいてはモー
タ５は、第４図に示すように、停止状態から略一定の加
速度で回転速度か上昇しく加速行程）、所定の速度まで
１−昇するとその速度で回転を継続しく定速行程）、そ
の後略一定の減速度で減速しく減速行程）、そして停止
にする（停止行程）という回転モードを呈する。このよ
うな回転モードに対応するモータ５のトルク及び減速機
６の出力軸６ａのトルクは、第４図に示すように、加速
行程ではアームの慣性力に抗して加速させるため比較的
大きな正の値を呈し、定速行程では駆動系の摩擦などに
抗して一定速度に維持し得る程度の比較的小なる正の値
を示し、減速行程では慣性力に抗して減速させるため負
の値を呈し、そして停止行程ではアーム側から出力軸６
ａ及びモータ５に作用するトルクと均衡する値を呈する
。尚、実際の出力軸トルクはモータトルクよりも人であ
るが、モータトルクと正比例関係にあるので、モータト
ルク曲線に重ねて表わした。

このような特性を示すモータトルク及び出力・陥トルク
に対し、各行程毎に正常に動作しているとされる許容範
囲を設定し、その許容範囲の１ユ限値及び上限値を各行
程毎にモータトルク及び出力軸トルクの双方について前
記メモリ８に記憶させておく。尚、各行程毎のモータト
ルクの限界値については、ＴＭ−にステップを示すアラ
ビア数字（、ＩＪｌｌ速行程は１．定速行程は２．減速
行程は３．停十行程は４）と上下の限界値のいずれであ
るかを示すアルファベット（上限値はＵ、加減値はｄ）
とを順に添字として表わし、出力軸トルクについてはＴ
ｓの次に上記と同様の添字を付して表イつし５た。

また、各行程とは関係なくモータ５の最大許容トルクＴ
　Ｍ−ｍａＸ及び出力軸６ａの最大許容トルクＴＳ−ｍ
）ＩＸをもメモリ８に記憶させると共に、正常に動作し
ている場合のモータトルクと出力軸トルクの比の」二限
値Ｋｕ、下限値Ｋｄ及び最大許容値ＫｍａＸをメモリ８
に記憶させておく。

そして、異常検出動作はメモリ８に記憶されているプロ
グラムにより第１図に示すフローチャートに従って行わ
れる。即ち、ロボットの運転が開始され、モータ５が加
速行程に入ったとする。すると、まず処理ステップＳ１
において、メモリ８に記憶されているモータトルク及び
出力軸トルクの最大許容値Ｔ　Ｍ−ｍａｘ及びＴＳ−ｍ
ａｘ　、加速行程におけるモータトルク及び出力軸トル
クの］−ド両限界値Ｔ　Ｍ−１ｕ、　Ｔ　Ｍ−１ｄ及び
Ｔ　５−Ｌｕ、　Ｔ　５−１ｄ、モータ５と出力軸６ａ
とのトルク比の最大許容値Ｋｍａｘ及び１−ド両限界値
Ｋｕ、Ｋｄがマイクロプロセッサ９に人力されると共に
、図示しないモータトルク検出手段及び出力軸トルク検
出センサ１２からモータ５の実トルクＴＭ−ＬＯＤ及び
出力軸６ａの実トルクＴ　Ｓ−１，ＯＤがマイクロプロ
セッサ９に人力される。

次に判断ステップＳ２でモータ実トルクの絶対値Ｉ　Ｔ
Ｍ−１，０１）　ｌとモータトルク最大許容値Ｔ　Ｍ−
ｍａＸとが比較される。ｌ　ＴＭ−ＬＯＤ　ｌ　＞　Ｔ
Ｍ−ｍａｘならばｒＹＥＳＪの流れに従って判断ステッ
プＳ３で出力軸実トルクの絶対値Ｉ　ＴＳ−ＬＯＤ　　
ｌと出力軸最大許容トルクＴ　Ｓ−ｍａｘとが比較され
、ＩＴＬ−Ｌ（月）１≦Ｔ　Ｓ−ｍａｘならばモータト
ルクに異常があると判断され、ｒＮＯＪの流れに従って
図示しない表示器に「モータトルク異常（Ａ）」の表示
をし、且つロボットの運転を停止させる。ＩＴｓ−１，
０１）　　１＞　Ｔ　Ｓ−ｍａｘならばアームがロック
されたと１′１１断され、ｒＹＥｓＪの流れに従って図
示しない表示器に「アームロック」の表示をし、几つロ
ボｙ　ｈの運転を停止させる。判断ステップＳ２でＩＴ
Ｍ−１，０Ｄ　Ｉ≦Ｔ　Ｍ−ｍａｗと判断された場合に
は、「Ｎｏ」の流れに従って次の判断ステップＳ４に移
行する。

この判断ステップＳ４では、モータ実トルクＴＭ−１，
０１）がモータトルクの上限値Ｔ　Ｍ−１ｕ未満で下限
値ＴＭ−１ｔＪを越えているか否かが判断される。ＴＭ
−ＬＯＤ≧Ｔ　Ｍ−１ｕかまたはＴ　Ｍ−ＬＯＤ≦Ｔ　
Ｍ−１ｄである場合には、モータトルク異常と判断し、
「ＮＯ」の流れに従って図示しない表示器に「モータト
ルク異常（Ｂ）」の表示を行ない、次の処理ステップＳ
５に移行する。また、Ｔ　Ｍ−１ｄ＜　Ｔ　Ｍ−ＬＯＤ
　＜　Ｔ　Ｍ−１ｕである場合には、ｒＹＥＳＪの流れ
に従って次の処理ステップＳ５に移行する。

処理ステップＳ５では、モータ実トルクＴ　Ｍ−１，Ｏ
Ｄと出力情実トルクＴ　５−Ｌｏｔ）との比Ｋを求める
に−Ｔ　Ｓ−１０１）　／　Ｔ　Ｍ−ＬＯＤの演算が行
われ、次の判断ステップＳ６でそのＫの絶対値が前記最
大トルク比を越えているか否かが判断される。ＩＫＩ＞
ＫｍｉｘならばｒＹＥＳＪの流れに従って図示しない表
示器に「減速機異常」の表示を行ない、Ｒつロボットの
運転を停止させる。また、ＩＫＩ≦Ｋ１１ｌａＸならば
ｒＮＯＪの流れに従って次の判断ステップＳ７に移行す
る。

判断ステップＳ７では、実トルク比の絶対値ＩＫ１かＩ
・ルク比の下限値Ｋｄを越え上限値Ｋ　ｕ、未満である
か否かが判断され、ｌ　Ｋ　ｌ≦Ｋ　ｄか又はＩＩ（１
≧Ｋｕである場合には、減速機６の効率が低下したと判
断され、「ＮＯ」の流れに従って図示しない表示器に「
減速機効率悪化」の表示をし次の判断ステップＳ８に移
行する。Ｋｄ＜ＩＫＩ＜Ｋｕの場合にはｒＹＥｓＪの流
れに従ってそのまま次の判断ステップＳ８に移行する 判断ステップＳ８では、■力軸実トルクＴ　５−ＬＯｌ
）カ上限値ＴＳ−１ｄを越え上限（ＬＴＳｌｕ未；晶で
成るか否かが判１析され、Ｔ　５−Ｌｏｔ）　≦Ｔ　５
−１ｄかまたはＴＳ−ＬＯＩ）≧ＴＳ−１ｕの場合には
オーバーロードと判断され、ｒＮＯ’Ｊの流れに従って
図示しない表示器に「オーバーロード」の表示をし、そ
して元のデータ人力処理ステップＳｌに戻る。また、Ｔ
　５−１ｄ＜　Ｔ　５−ＬＯＤ　＜　Ｔ　５−１ｕなら
ばｒＹＥＳＪの流れに従って元のデータ入力処理ステッ
プＳ１に戻る。以上のような異常検出動作が加速行程、
定速行程、減速行程及び停止行程において常時繰返し行
われ、異常の形態に応じて表示器に表示して警告し、或
はロボットの運転を停止させるものである。

このように本実施例によれば、ロボットの運転中、モー
タ実トルクＴ　Ｍ−ＬＯＤ　、出力軸実トルクＴＳ−１
、ＯＩ）、これらのトルク比にとモータトルク最大許容
値ＴＭ−ｍａｘ、出力軸トルク最大許容値Ｔ　Ｓ−ｍａ
ｘ、トルク比の最大許容値Ｋ　ｍａｘとが比較され、前
者の値が後者の値を越えた場合には、アームロック（ア
ームが周辺装置に衝突して完全に停止した場合など）或
は減速機異常（減速機の破損など）か生じたとして運転
を停止させるので、安全性が向１−する。しかも、ロボ
ットの運転中、モータ実トルクＴ　Ｍ−ＬＯＤ　、　　
出力軸実トルクＴ　５−ＬＯＤ　、　　これらのトルク
比Ｋが許容範囲内にあるか否かを常時’７ｉ＋ｉ視し、
その許容範囲を越えた場合には、運転停止は行わないか
、「モータトルク異常」、「減速機効率悪化」、「オー
バーロード」などの表示をして警告を発するので、やが
てロボットの動作不能に陥るであろうモータ５の異常や
減速機の異常を事前に察知して適正な時期にその点検修
理を行うことができ、ロボットの長寿命化及び性能の高
水僧維持が可能となる。

尚、上記実施例では、判断ステップＳ４では異常があっ
た場合、表示だけを行うようにしたか、運転停止を行う
ようにしても良く、このようにすればアームロックの状
態になった場合、これを瞬時に検出して運転停止させる
ことができる。なんとなれば、モータトルクの検出は直
接的には電流値を検出しているため、モータトルク最大
許容値（大電流値）でアームロックを検出する場合に比
べて、加速、定速、減速及び停止トの各行程におけるモ
ータトルクの許容上限値及び許容下限値（最大許容値よ
り小電流値）で検出した方が時間的な遅れがなく、アー
ムロックを瞬時に検出できるからである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のロボットの制御方法によれ
ば、アームロックや減速機破損などの異常が生じた場合
、ロボットの運転を停止させることができ、安全性の向
上を図ることができると共に、やがてロボットの動作不
能に陥るであろうモータの異常及び駆動系の異常をも検
出して警告を発するので、適ｒｌＥな詩期に点検修理を
行うことができ、長寿命化及び性能の高水票維持かＩＩ
Ｊ能になるという優れた効果を得ることができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図はフロー
チャート、第２図はロボットの全体構成を示す概略図、
第３図はロボットの制御のためのブロック図、第４図は
ロボットの１動作におけるモータの回転速度とトルクと
の関係を示す特性図である。 図中、２は旋回アーム、３は可動アーム、４は手首一部
、５はモータ、６は減速機、６ａは出力軸、７はコント
ローラ、８はメモリ、９はマイクロプロセッサ（演算処
理手段）、１２はトルクセンサ（トルク検出手段）であ
る。 出願人　　株式会社　　東　　芝 第　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、アームの駆動源たるモータの実トルク及びこのモー
   タに連結された減速機の出力軸の実トルクをトルク検出
   手段により検出し、演算処理手段によって、これらモー
   タ実トルク、出力軸実トルク、モータ実トルクと出力軸
   実トルクとの比を、予めメモリに記憶されているモータ
   設定トルク、出力軸設定トルク、設定トルク比と比較し
   、その比較結果により、警告或は運転停止を実行するよ
   うにしたことを特徴とするロボットの制御方法。