專利名稱:機器人控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機器人控制裝置，特別涉及具有使用軟件的、廉價而且安全性高的伺服電源連接·切斷電路的機器人控制裝置。
背景技術：
機器人控制裝置的伺服放大器具有AC/DC變換器。在這樣的伺服放大器中，因為在電源投入時大量的沖擊電流流入伺服放大器內的平滑用電容器(以下簡記為電容器)，所以在機器人控制裝置中準備有預充電電路。
在伺服放大器起動時，設置與在預充電電路內的充電電阻(以下簡記為電阻)串聯(lián)的接點(繼電器或者電磁開閉器)，和為在起動時執(zhí)行預充電后和主電源連接、而與電阻和串聯(lián)接點的串聯(lián)線路并聯(lián)的主電路接點，首先，閉合和電阻串聯(lián)的接點，開始預充電，在給電容器充電后閉合主電路接點。
另一方面，在異常停止時切斷伺服電源時，預充電接點、主電路接點兩者都被打開，而為安全起見，需要檢測接點的熔接故障。
現(xiàn)有技術，例如在下述專利文獻1或者下述專利文獻2中記載的異常停止電路中，為實現(xiàn)檢測接點的熔接故障的功能，使用了基于硬件的電路，而電路復雜，成本也高。
圖1是機器人1和機器人控制裝置2的概略電氣系統(tǒng)圖。圖1所示的控制部11，包含用于控制機器人的動作的CPU及其外圍電路，為了機器人1進行預定的作業(yè)，給伺服放大器指令，來控制機器人1的動作以及姿勢。
另外，在控制部11中，連接有示教操作盤13，作業(yè)者操作示教操作盤，這樣就能夠示教機器人1的動作，或者對于機器人控制裝置2進行各種設定。
伺服放大器12，根據(jù)來自控制部11的指令，驅動在機器人1的各關節(jié)上安裝的伺服電動機。另外，伺服放大器12，從在各個電動機上安裝的旋轉編碼器，經由信號線15接收關于旋轉角以及速度的反饋信息，向控制部11發(fā)送這些控制伺服電動機所必要的信息。
伺服電源連接·切斷電路14，根據(jù)機器人1的起動的請求，通過伺服放大器12、動力線16投入向機器人1的伺服電動機的動力用電源，或者在發(fā)生異常停止的請求時，立即切斷向伺服電動機的動力用電源的供給，以確保安全。
圖2是圖1所示的伺服放大器12內的方框結構圖。伺服放大器12，具有把作為動力源的AC電源變換為DC電源的AC/DC變換器21、和根據(jù)來自控制部11的指令把DC電源變換為電流控制的AC電源的逆變器22。另外，為了平滑AC/DC變換器21的輸出電壓設置有大容量的平滑用的電容器23。向逆變器22輸入用電容器23平滑后的DC電壓。
在對于伺服放大器12連接伺服電源時，在電容器23的電荷的積蓄是不充分的狀態(tài)下，直接施加電源電壓時，因為對于電容器23流入大的沖擊電流，或者對于電流路徑上的電氣電路產生惡劣影響，或者引起電壓臨時下降，所以在連接電源前，一般通過電阻對于電容器23進行預充電。
圖3是表示圖1所示的伺服電源連接·切斷電路14的細節(jié)的圖，圖4是表示圖3所示的伺服電源連接·切斷電路14的狀態(tài)轉移的圖。圖3所示的伺服電源連接·切斷電路14，具有下述功能即在操作員按下了異常停止開關31時，切斷向伺服放大器12的動力用電源(以下記為伺服電源)的供給的功能；和在操作員解除異常停止開關31、按壓復位開關32時，連接伺服電源的功能。
另外，在連接伺服電源時，為防止對于伺服放大器12流入大的沖擊電流，具有進行預充電的功能。
以下說明伺服電源連接·切斷電路14的細節(jié)。在圖3和圖4中，KA1、KA2、KA3表示繼電器，KM1、KM2表示電磁接觸器。對于這些繼電器以及電磁接觸器，使用保證常開接點和常閉接點的聯(lián)動性的(進行互鎖的)設備。
例如，在KM1的常閉接點KM1-1閉合時，保證常開接點KM1-4～KM1-6為打開狀態(tài)。
最初，這些繼電器(KA1～KA3)以及電磁接觸器(KM1，KM2)所有都為關斷狀態(tài)(圖4的S0狀態(tài))。
此時，如在各個繼電器、電磁接觸器上無常開接點熔接或者恢復不良這樣的故障、常開接點打開的話，則接點KA2-2、KM1-1、KA3-2、M2-1就成為閉合狀態(tài)。
在該狀態(tài)下，當操作員按壓復位開關32時，KA1成為接通狀態(tài)，KA1-1、KA1-2閉合(圖4的S1狀態(tài))。此時如果異常停止信號開關31為閉合狀態(tài)，則通過這些接點，接通KA2、KA3(圖4的S2狀態(tài))。此外，如果異常停止信號開關31為打開狀態(tài)，則不接通KA2、KA3。
當接通KA2、KA3時，因為KA2-2、KA3-2打開，所以KA1成為關斷狀態(tài)，但是因為通過KA2-1以及KA3-1流過電流，所以在異常停止開關31為閉合狀態(tài)期間，保持KA2、KA3的接通狀態(tài)(圖4的S3狀態(tài))。因此，按壓復位開關32的操作用短的時間即可。
當KA2接通、KA1關斷時，KM1-3、KM2-3閉合，KM1接通。此時，因為KM1-4～KM1-6、KA3-4～KA3-6分別成為閉合狀態(tài)，KA3接通，所以通過KA3-4～KA3-6以及充電電阻35，對于伺服放大器12內的電容器23電荷就被積蓄起來。因為此時的電流由充電電阻35限制，所以沒有大的沖擊電流流過。
投入延遲電路36，被設定為從KA3接通的時間開始，經過在伺服放大器12內的電容器23的電荷充分積蓄的時間后，通過KA1-3～KA3-3接通KM2。通過這樣做，就能防止KM2-4～KM2-6接通時流過沖擊電流。
如上，最終，僅KA1成為關斷狀態(tài)，其他的KA2、KA3、KM1、KM2全部成為接通狀態(tài)，運行準備結束(圖4的S4狀態(tài))。
當按壓異常停止開關31的按鈕時，全部的(KA1～KA3)以及電磁接觸器(KM1，KM2)關斷，返回最初的狀態(tài)(圖4的S0的狀態(tài))。
萬一，如果在最初的狀態(tài)下(S0)在構成伺服電源連接·切斷電路14的繼電器或者電磁接觸器上由于常開接點的熔接等理由有常開接點不能復原那樣的不良，則對應KA2-2、KM1-1、KA3-2、M2-1中的故障的部件的接點不成為閉合狀態(tài)。因此，不會發(fā)生從S0到S1的轉移，而不成為向伺服放大器供給電源的狀態(tài)亦即S3、S4的狀態(tài)。因此，在操作員覺察到故障同時有故障的狀態(tài)下，就不會投入伺服電源，故此能夠確保安全。
專利文獻1
特開2004-237416號公報(參照說明書的段落號碼
～
以及附圖的圖3、4)。
專利文獻2
特開2005-165755號公報(參照權利要求
書的[權利要求
1]、說明書的段落號碼
～
以及附圖的圖1、2)。
通過上述的電源連接·切斷電路，在對于電源連接·切斷電路的故障確保安全性的同時，通過進行預充電，就能夠抑制向伺服放大器的沖擊電流，但是由于電路復雜部件數(shù)目增加，不可避免成本要增加。另外，保證常開·常閉接點的聯(lián)動性的繼電器，相對于一般的繼電器價格非常高，這也成為成本增加的重要原因。
在接通伺服電源前，能夠檢測出電源連接·切斷電路的故障，但是存在一旦接通后，不能在接通中進行故障檢測這樣的問題。

發(fā)明內容本發(fā)明是為解決上述問題而形成的，其目的是提供能夠檢測電源連接·切斷電路的故障的廉價且安全性高的機器人控制裝置。
基于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的機器人控制裝置，其在伺服電源連接·切斷電路的控制中使用處理器，分別對于預充電用的繼電器以及主電路連接用的電磁接觸器發(fā)出連接·切斷指令，同時，由處理器能夠監(jiān)視各自的連接·切斷的狀態(tài)，其特征在于，由處理器檢測各個接點是否按指令進行開閉，由此來檢查伺服電源連接·切斷電路中有無故障。
基于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的機器人控制裝置，具有處理器；具有AC/DC變換器的伺服放大器；用于防止向所述AC/DC變換器內的平滑用的電容器充電時的沖擊電流的電阻；與該電阻串聯(lián)的第一接點；根據(jù)來自所述處理器的指令開閉所述第一接點的第一開閉電路；檢測所述第一接點的開閉狀態(tài)并通知所述處理器的第一檢測電路；與所述電阻以及第一接點并聯(lián)設置的第二接點；根據(jù)來自所述處理器的指令開閉所述第二接點的第二開閉電路；和檢測所述第二接點的開閉狀態(tài)并通知所述處理器的第二檢測電路；在所述電容器充電時，在閉合所述第一接點、將所述電容器充電后，進行閉合所述第二接點的動作，其特征在于，通過所述處理器向所述第一開閉電路以及第二開閉電路分別指令開閉所述第一接點以及第二接點，通過所述第一檢測電路以及第二檢測電路分別檢測所述第一接點以及第二接點是否按指令開閉，由此進行所述第一接點以及第二接點的異常檢查。
根據(jù)本發(fā)明，有意識地進行預充電用繼電器的接點和主電路用電磁接觸器的接點的開閉，即使在伺服放大器的電源接通中也能實施預充電用繼電器的接點和主電路用電磁接觸器的動作檢查，故此能夠提供具有廉價而且安全性高的伺服電源連接·切斷電路的機器人控制裝置。
圖1是機器人和機器人控制裝置的概略電氣系統(tǒng)圖。
圖2是圖1所示的伺服放大器內的方框結構圖。
圖3是表示圖1所示的伺服電源連接·切斷電路的細節(jié)的圖。
圖4是表示圖3所示的伺服電源連接·切斷電路的狀態(tài)轉移的圖。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的伺服電源連接·切斷電路的第一實施形態(tài)的圖。
圖6是表示伺服電源投入時的順序的時序圖。
圖7是表示伺服電源投入后的伺服電源連接·切斷電路的第一故障檢查方法的時序圖。
圖8是表示伺服電源投入后的伺服電源連接·切斷電路的第二故障檢查方法的時序圖。
圖9是表示根據(jù)本發(fā)明的伺服電源連接·切斷電路的第二實施形態(tài)的圖。
具體實施方式圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的伺服電源連接·切斷電路的第一實施形態(tài)的圖。如圖5所示，在伺服電源連接·切斷電路50上連接有處理器51和伺服放大器52。異常停止開關、復位開關、預充電用繼電器KA1的接點KA1-0以及主電路用電磁接觸器KM1的接點KM1-0，被連接到輸入電路53，可以由處理器51讀取這些開關以及接點的狀態(tài)。通過預充電用繼電器KA1的接點KA1-1以及充電電阻55，在伺服放大器12內的電容器上積蓄電荷。
另外，由處理器51發(fā)出指令而從輸出電路54輸出的信號線被連接到勵磁預充電用繼電器KA1的線圈和勵磁主接點用電磁接觸器KM1的線圈上，能夠由處理器51控制預充電用繼電器KA1以及主接點用電磁接觸器KM1的各接點的開閉。
首先，使用圖6說明伺服電源投入時檢查伺服電源連接·切斷電路50的故障的方法。
圖6是表示伺服電源投入時的順序的時序圖。
最初，在電源投入時，預充電用繼電器KA1以及電磁接觸器KM1都為關斷狀態(tài)。此時，在繼電器KA1的常開接點KA1-1、電磁接觸器KM1常開接點KM1-1沒有熔接或者復原不良的故障，而如果常開接點KA1-1、KM1-1打開，則繼電器KA1的常閉接點KA1-0以及電磁接觸器KM1常閉接點KM1-0成為閉合狀態(tài)。這些常閉接點KA1-0、KM1-0的狀態(tài)，因為能夠分別通過輸入電路53內的預充電繼電器監(jiān)視器輸入以及主接點監(jiān)視器輸入由處理器51讀取，所以處理器51能夠判斷預充電用繼電器KA1以及電磁接觸器KM1中無故障。
在該狀態(tài)下，當操作員按壓復位開關時，處理器51通過輸入電路53檢測復位開關被按壓這一事實。此時，僅在通過輸入電路53讀取到異常停止信號開關31為閉合狀態(tài)、而且預充電繼電器監(jiān)視器輸入以及主接點監(jiān)視器輸入一起接通亦即接點為閉合狀態(tài)的場合，處理器51才向預充電用繼電器KA1發(fā)出接通的指示(t1的定時)。
處理器51，接通預充電用KA1繼電器，接著在一定時間后，或者在檢測到在伺服放大器52內部的電容器的電荷充分積蓄后，對于主電路用電磁接觸器KM1發(fā)出接通的指示(t2的定時)。
t2的定時以后，處理器51讀取預充電繼電器監(jiān)視器輸入以及主接點監(jiān)視器輸入一起成為接通狀態(tài)的事實，由此來確認輸入電路53中無故障。
下面使用圖7說明在投入伺服電源后檢查伺服電源連接·切斷電路的故障的方法。
圖7是表示伺服電源投入后的伺服電源連接·切斷電路的第一故障檢查方法的時序圖。在伺服電源投入后，預充電用繼電器KA1以及電磁接觸器KM1都為接通狀態(tài)。在該狀態(tài)下，從處理器51對于各個發(fā)出關斷指令(t3的定時)。此時，如果在各個繼電器KA1、電磁接觸器KM1上無常開接點KA1-1、KM1-1的熔接或者復原不良這樣的故障、且常開接點KA1-1、KM1-1打開，則繼電器KA1以及電磁接觸器KM1的常閉接點KA1-0、KM1-0成為閉合狀態(tài)。常閉接點KA1-0、KM1-0的狀態(tài)，因為可以通過預充電繼電器監(jiān)視器輸入以及主接點監(jiān)視器輸入由處理器51讀取，所以處理器51確認預充電用繼電器KA1以及電磁接觸器KM1無故障。
其后立即對預充電用繼電器KA1以及電磁接觸器KM1發(fā)出接通指令，預充電用繼電器KA1以及電磁接觸器KM1返回接通狀態(tài)(t4的定時)。在預充電用繼電器KA1以及電磁接觸器KM1關斷期間，對于伺服放大器52不供給電力，而該時間為數(shù)十毫秒，非常短，其間，通過在伺服放大器52中的電容器的充電電力繼續(xù)動作，基本上可以忽略對于機器人的動作的影響。
這樣的故障檢查，因為能夠通過來自處理器51的指示實施，所以能夠避免進行消費電力大、容易產生停止電力供給的影響的動作的時間來實施。作為一例，故障檢查，有以下方法即對于機器人的各軸加制動、在停止對伺服電動機的轉矩供給的狀態(tài)下實施的方法，和在機器人在作業(yè)和作業(yè)之間的空隙時間休止的狀態(tài)下實施的方法。
圖8是表示伺服電源投入后的伺服電源連接·切斷電路的第二故障檢查方法的時序圖。在迄今的例子中，同時進行預充電用繼電器KA1和電磁接觸器KM1的故障檢查，但是通過分別設定預充電用繼電器KA1和電磁接觸器KM1的故障檢查的定時，無需完全停止對伺服放大器52的電力供給也能實施故障檢查。下面使用圖8說明該實施例。
在伺服電源投入后，預充電用繼電器KA1以及電磁接觸器KM1都為接通狀態(tài)。在該狀態(tài)下，從處理器51首先對于預充電用繼電器KA1發(fā)出關斷指令(t5的定時)。此時，如果在預充電用繼電器KA1上沒有常開接點KA1-1的熔接或者復原不良這樣的故障、而常開接點KA1-1打開的話，則預充電用繼電器KA1的常閉接點KA1-0成為閉合狀態(tài)。預充電用繼電器KA1的常閉接點KA1-0的狀態(tài)，因為通過預充電繼電器監(jiān)視器輸入可由處理器51讀取，所以處理器51確認在預充電用繼電器KA1上沒有故障。處理器51在其后立即向預充電用繼電器KA1發(fā)出接通指令，預充電用繼電器KA1以及電磁接觸器KM1返回接通狀態(tài)(t6的定時)。
處理器51接著對電磁接觸器KM1發(fā)出關斷指令(t7的定時)。此時，如果在電磁接觸器KM1上沒有常開接點KM1-1的熔接或者復原不良這樣的故障、且常開接點KM1-1打開的話，則電磁接觸器KM1的常閉接點KM1-0成為閉合狀態(tài)。電磁接觸器KM1的常閉接點KM1-0的狀態(tài)，因為通過主接點監(jiān)視器輸入可由處理器51讀取，所以處理器51確認在電磁接觸器KM1上沒有故障。其后，立即向電磁接觸器KM1發(fā)出接通指令，電磁接觸器KM1返回接通狀態(tài)(t8的定時)。
遵照該定時，因為在預充電用繼電器KA1關斷時，通過主電路用的電磁接觸器KM1向伺服放大器52供給電力，另外，在主電路用的電磁接觸器KM1關斷時，通過預充電用繼電器KA1向伺服放大器52供給電力，所以能夠把由故障檢查引起的對于機器人動作的影響抑制到最小限度。這里，是先檢查預充電用繼電器KA1，后檢查電磁接觸器KM1，但是用相反的順序也完全同樣。
此外，為容易理解，在上述第一實施形態(tài)中，對于一個電磁接觸器的場合進行了說明，但是和在現(xiàn)有技術中說明的電路同樣，本發(fā)明也能夠在雙重化電磁接觸器的電路中實施。
圖9是表示根據(jù)本發(fā)明的伺服電源連接·切斷電路的第二實施形態(tài)的圖。第二實施形態(tài)與圖5所示的第一實施形態(tài)比較，在將電磁接觸器設置成雙重這點上不同。在該第二實施形態(tài)的伺服電源連接·切斷電路90中，除了圖5所示的伺服電源連接·切斷電路50，還設置第二電磁接觸器KM2，由與第一處理器91不同的另外的第二處理器91A控制。異常停止開關使用雙重接點的，有第一接點、第二接點。
異常停止開關的第一接點、復位開關、預充電用繼電器KA1的接點KA1-0以及主電路用電磁接觸器KM1的接點KM1-0，被連接到輸入電路93，可以由處理器91讀取這些開關以及接點的狀態(tài)。通過預充電用繼電器KA1的接點KA1-1以及充電電阻95，在伺服放大器12內的電容器上積蓄電荷。
另外，由處理器91發(fā)出指令、從輸出電路94輸出的信號線被連接到勵磁預充電用繼電器KA1的線圈以及勵磁主接點用電磁接觸器KM1的線圈上，能夠由處理器91控制預充電用繼電器KA1以及主接點用電磁接觸器KM1的各接點的開閉。
由第二處理器91A進行的控制，是使其由于第一處理器91或者第二處理器91A的任何一個的故障而不損傷異常停止等的安全功能的考慮，是一般實施的方法。在這樣的場合，也能用各自的處理器91、91A進行基于本發(fā)明的檢查。
異常停止開關的第二接點以及主電路用電磁接觸器KM2的接點KM2-0被連接到輸入電路93A，可以由處理器91A讀取這些開關以及接點的狀態(tài)。
另外，由處理器91發(fā)出指令從輸出電路94輸出的信號線，被連接到勵磁主接點用電磁接觸器KM2的線圈上，能夠由處理器91A控制電磁接觸器KM2的接點的開閉。
另外，為確保安全，同時使由于故障檢查引起的對機器人動作的影響為最小限度，也可以做成這樣的方式即在伺服電源投入后，僅對KA1和KM1執(zhí)行圖8所示的故障檢查，對于KM2，不實施伺服電源投入后的故障檢查。
權利要求
1.一種機器人控制裝置，具有處理器；具有AC/DC變換器的伺服放大器；為防止向所述AC/DC變換器內的平滑用的電容器充電時的沖擊電流的電阻；與該電阻串聯(lián)的第一接點；根據(jù)來自所述處理器的指令開閉所述第一接點的第一開閉電路；檢測所述第一接點的開閉狀態(tài)，通知所述處理器的第一檢測電路；與所述電阻以及第一接點并聯(lián)設置的第二接點；根據(jù)來自所述處理器的指令開閉所述第二接點的第二開閉電路；和檢測所述第二接點的開閉狀態(tài)，通知所述處理器的第二檢測電路；在所述電容器充電時，閉合所述第一接點、在將所述電容器充電后，進行閉合所述第二接點的動作，其特征在于，由所述處理器向所述第一開閉電路以及第二開閉電路分別指令所述第一接點以及第二接點的開閉，通過所述第一檢測電路以及第二檢測電路檢測所述第一接點以及第二接點各自是否按指令進行開閉，由此來進行所述第一接點以及第二接點的異常檢查。
2.根據(jù)權利要求
1所述的機器人控制裝置，其中，所述第一接點以及第二接點的異常檢查，在機器人停止、且對機器人施加有機械制動時進行。
3.根據(jù)權利要求
1所述的機器人控制裝置，其中，所述第一接點以及第二接點的異常檢查，在機器人停止的狀態(tài)下進行。
4.根據(jù)權利要求
1所述的機器人控制裝置，其中，所述第一接點以及第二接點的異常檢查，通過對所述電容器的充電電力，在機器人動作期間或者機器人處于可動作的狀態(tài)期間進行。
5.根據(jù)權利要求
1所述的機器人控制裝置，其中，由通過所述第一接點的通電電力，在機器人動作期間或者機器人處于可動作的狀態(tài)期間，有意識地開閉所述第二接點，對該第二接點的動作是否追隨指令來進行檢查。
專利摘要
機器人控制裝置，向在與給機器人供給動力的伺服放大器52和控制機器人的動作的處理器51連接的伺服電源連接·切斷電路50內配置的、充電用的繼電器KA1以及主電路連接用的電磁接觸器KM1，從處理器51分別發(fā)出勵磁/非勵磁指令，同時，通過處理器51監(jiān)視充電用的繼電器KA1以及主電路連接用的電磁接觸器KM1的各自的接點的開閉狀態(tài)，從處理器51檢測各自的接點是否按指令進行開閉，這樣，來檢查電源連接·切斷電路50內是否有故障。由此，就能夠提供檢測電源連接·切斷電路的故障的廉價而且安全性高的機器人控制裝置。
文檔編號B25J13/00GK1994692SQ200610156699
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月30日
發(fā)明者橋本良樹, 久保義幸, 茅野信雄, 田邊義清 申請人:發(fā)那科株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan