JPS60195603A - Robot - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain an extremely safe and highly reliable robot, by providing a rotary encoder, position detector, abnormality detector, and safety processing section and quickly setting the robot to an operation-disable condition when signal lines are disconnected or short-circuited. CONSTITUTION:When, for example, line disconnection occurs at a rotary encoder 8, a Z-counting section 22 counts the zero signal of the encoder 8 and, whenever timing pulses are inputted, outputs the increased quantity to the detecting section 23 for detecting abnormality in zero signal of an abnormality detecting section 17. The detecting section 23 discriminates existence/nonexistence of abnormality by inspecting the increased quantity of the zero signal of the encoder 8 at every timing pulse. In this case, the increased quantity at every timing pulse is detected as zero or very small quantities. In response to the abnormality detected at the detecting section 17, a safety processing section 18 promptly stops the robot when, for example, the robot is operated, and fixes the attitude of the robot main body by a brake, etc., so as to set the robot to an operation-disable condition.

Description

Translated fromJapanese

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ロボットの内界検出器の異常の有無を監視し
安全処理を行なう、安全性、信頼性の高いロボットに関
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a highly safe and reliable robot that monitors the presence or absence of an abnormality in an internal world detector of the robot and performs safety processing.

従来例の構成とその問題点近年産業用等のロボットの需要の多様化により、直交座
標形、極座標形１円筒座標形、多量節形等種々の形態が
用いられている。それらの動作軸は、回転関節１曲げ関
節、伸縮関節、スライド部等々種々の形態がある。Conventional configurations and their problems In recent years, with the diversification of demand for industrial robots, various forms have been used, such as rectangular coordinates, polar coordinates, one cylindrical coordinates, and multi-node forms. These motion axes have various forms such as a rotation joint, a bending joint, a telescopic joint, and a sliding part.

ロボットの位置決め精度の向上のために、各動作軸には
内界検出器として高分解能をもつ増分式ロータリーエン
コーダをモータに直結して用いている場合が多い。とこ
ろが、高分解能をもつロータリーエンコーダは増分式で
あるために、各動作軸の絶対位置を検出するために、ポ
テンショメータの様な抵抗式移動量検出器を併用してい
る場合がある。In order to improve the positioning accuracy of a robot, an incremental rotary encoder with high resolution is often used as an internal field detector for each operating axis, directly connected to the motor. However, since a rotary encoder with high resolution is an incremental type, a resistive movement amount detector such as a potentiometer may be used in combination to detect the absolute position of each operating axis.

多自由度をもつ産業用ロボットは、その性質上、アーム
が様々な動作をするわけであるが、必然的にアームを駆
動し制御するためのモータや内界検出器のリード線の線
切れが大きな問題となっている。特にロータリーエンコ
ーダの信号出力線が断線又は半断線状態になると、ロボ
ットは各動作軸の移動量を正確に杷握できなくなり、結
果としてロボットが暴走状態となり危険になる。これは
、例えば光電式ロータリーエンコーダの投光素ｆ−に異
常が発生した場合も同様である。Due to the nature of industrial robots with multiple degrees of freedom, the arms move in a variety of ways, but it is inevitable that the lead wires of the motors and internal detectors used to drive and control the arms will break. This has become a big problem. In particular, if the signal output line of the rotary encoder becomes disconnected or partially disconnected, the robot will no longer be able to accurately control the amount of movement of each operating axis, resulting in the robot running out of control and becoming dangerous. This also applies, for example, when an abnormality occurs in the light emitting element f- of the photoelectric rotary encoder.

そこで従来の産業用ロボットでは、特にロータリーエン
コーダの信号異常対策として、例えば、制御装置の主電
源入力時に線切れ検出や投光素子受光素子異常検出を行
なっていた。Therefore, in conventional industrial robots, as a countermeasure against signal abnormality in the rotary encoder, for example, line breakage detection and abnormality detection of the light emitting element and light receiving element are performed when the main power is input to the control device.

ところが従来例では、主電源投入時等の特定の場合でし
か異常検出を行なっていないために、例えばロータリー
エンコーダの信号出力線が断線しかかった状態で、信号
出力が断続的に入切する場合には、異常と判断できない
場合が多かった。またｆＬｊｔばロータリーエンコーダ
の信号接地線が断線した場合、信号出力線の出力が不安
定になったり、電気的雑音により出力信号に不要な波形
が重なったりして、暴走する原因になるのであるが、従
来の検出法では異常と判断できない場合が多かった。ポ
テンショメータの信号線の断線、半断線及び抵抗出力値
不良等に関しても、従来は常時監視体制になく、確実な
異常検出がなされない状況にあった。However, in the conventional example, abnormality detection is only performed in specific cases such as when the main power is turned on, so for example, when the signal output line of a rotary encoder is about to be disconnected and the signal output is intermittently turned on and off. In many cases, it could not be determined that the problem was abnormal. Also, if the signal ground wire of the rotary encoder is disconnected, the output of the signal output line may become unstable, or unnecessary waveforms may be superimposed on the output signal due to electrical noise, causing the signal to run out of control. In many cases, it was not possible to determine that the problem was abnormal using conventional detection methods. Conventionally, there was no constant monitoring system for disconnections, half-disconnections, and defective resistance output values in potentiometer signal lines, making it impossible to reliably detect abnormalities.

発明の目的本発明は上記欠点に鑑み、ロボットの内界検出器の異常
の有無を監視し、安全処理を行なう、安全性、信頼性の
高いロボットを提供するものである。OBJECTS OF THE INVENTION In view of the above drawbacks, the present invention provides a highly safe and reliable robot that monitors the internal world detector of the robot for abnormalities and performs safety processing.

発明の構成本発明は、複数の動作軸の相対動作量を検出する増分式
ロータリーエンコーダ逅、各動作軸の絶対的位置を検出
する位置検出器と、上記ロータリーエンコーダと位置検
出器の異常全検出する異常検出部と、異常検出部の出力
により作動する安全処理部とを備けたロボットであり、
極めて安全性。Structure of the Invention The present invention provides an incremental rotary encoder that detects the relative motion amount of a plurality of operating axes, a position detector that detects the absolute position of each operating axis, and a method for detecting all abnormalities in the rotary encoder and the position detector. It is a robot equipped with an abnormality detection section that detects
Extremely safe.

信頼性が高いという特有の効果を有する。It has the unique effect of being highly reliable.

実施例の説明以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。DESCRIPTION OF EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図は本発明の一実施例における産業用ロボットの全
体機器構成例である。第１図において、１け多関節ロボ
ット本体、２はその制御装置、３は制御装置２に結合し
て多関節ロボット本体１の動作を操作しその動作位置を
制御装置２内に教示登録するための教示操作箱、４は教
示内容や動作内容全編集したり修正したりするのに用い
る操作板、５は教示内容や動作内容等をモニタするＣＲ
Ｔである。FIG. 1 is an example of the overall equipment configuration of an industrial robot according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 articulated robot body, 2 its control device, and 3 connected to the control device 2 to operate the motion of the articulated robot body 1 and teach and register its operating position in the control device 2. 4 is an operation panel used to edit or modify all teaching contents and operation contents, 5 is a CR for monitoring teaching contents and operation contents, etc.
It is T.

第２図は本発明の一実施例における多関節ロボットの曲
げ関節の機構構成図である。また第３図は同様の曲げ関
節の別の実施例における機構構成図である。６は曲げ関
節ユニット、７けサーボモータ、８はロータリーエンコ
ーダ、９はポテンショメータ、１ｏは平歯車Ａ、１１は
平歯車Ｂである。曲げ関節ユニット６は、固定アングル
６２Ｌ。FIG. 2 is a mechanical configuration diagram of a bending joint of a multi-joint robot according to an embodiment of the present invention. Further, FIG. 3 is a mechanical configuration diagram of another embodiment of a similar bending joint. 6 is a bending joint unit, 7-piece servo motor, 8 is a rotary encoder, 9 is a potentiometer, 1o is a spur gear A, and 11 is a spur gear B. The bending joint unit 6 has a fixed angle 62L.

従動アングル６ｂ、動力伝達部６０．減速機６ｄとから
構成されている。また第３図の１２は、サーボモータ７
の主軸とポテンショメータ９との間に設けられた減速機
である。Driven angle 6b, power transmission section 60. It is composed of a reduction gear 6d. 12 in FIG. 3 is the servo motor 7.
This is a reduction gear provided between the main shaft of the potentiometer 9 and the potentiometer 9.

第４図は本発明の一実施例における制御装置２の内部構
成図である。１３は中央制御部、１４け多関節ロボット
の先端の軌跡を計算する軌跡演算する速度制御部、１了
は異常検出部、１８は安全処理部である。FIG. 4 is an internal configuration diagram of the control device 2 in one embodiment of the present invention. 13 is a central control unit, a speed control unit that calculates the trajectory of the tip of the 14-piece articulated robot, 1 is an abnormality detection unit, and 18 is a safety processing unit.

第６図は異常検出部１７の具体的構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a specific configuration of the abnormality detection section 17.

１９はボテン／ヨメータ９の抵抗出力値をディジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換部、２０はポテンショメータ異
常検査部、２１はボテン７ヨメータ９の出力値に応じて
ロータリーエンコーダ８の異常全検査するだめのタイミ
ングを出力するタイミング出力部、２２はロータリーエ
ンコーダ８のゼロ信号を計数するＺ計数部、２３はロー
タリーエンコーダ８のゼロ信号異常検査部、２４はロー
タリーエンコーダ８の人相、Ｂ相それぞれのパルスを計
数するＡ、Ｂ計数部、２６はロータリーエンコーダ８の
Ａ、Ｂ信号異常検査部である。19 is an A/D conversion unit that converts the resistance output value of the button/yometer 9 into a digital signal, 20 is a potentiometer abnormality inspection unit, and 21 is a unit that tests for all abnormalities in the rotary encoder 8 according to the output value of the button 7 and the yometer 9. 22 is a Z counting unit that counts the zero signal of the rotary encoder 8; 23 is a zero signal abnormality inspection unit of the rotary encoder 8; 24 is the human phase and B phase pulses of the rotary encoder 8. The A and B counting sections 26 for counting are the A and B signal abnormality inspection sections of the rotary encoder 8.

以上のように構成された産業用ロボットについて、以下
その動作全説明する。The entire operation of the industrial robot configured as described above will be explained below.

曲げ関節ユニット６は、サーボモータ７によって駆動さ
れる。即ちサーボモータ了の回転は、動ル６ｂとは相対
的に曲げ動作を行なう。第２図の例ではポテンショメー
タ９は従動アングル６ｂに固着されており、固定アング
ル６ａに固着された平歯車１０と、ポテンショメータ９
の軸に固着された平歯車１１との相対回転により、ポテ
ンショメータ９は曲げ関節ユニット６の曲げ角度全絶対
的な角度として検出する。また一方第３図の例では、サ
ーボモータ７の主軸に減速機を介して設けられたポテン
ショメーク９によって、曲げ関節ユニット６の曲げ角度
を絶対的な角度として抵抗値で検出する。微妙な曲げ関
節ユニット６の曲げ角度は、サーボモータ７にとりつけ
られた増分式のロータリーエンコーダ８によって高精度
に検出される。The bending joint unit 6 is driven by a servo motor 7. That is, the rotation of the servo motor performs a bending motion relative to the drive wheel 6b. In the example of FIG. 2, the potentiometer 9 is fixed to the driven angle 6b, and the spur gear 10 fixed to the fixed angle 6a and the potentiometer 9 are fixed to the driven angle 6b.
Due to the relative rotation with the spur gear 11 fixed to the shaft of the potentiometer 9, the potentiometer 9 detects the bending angle of the bending joint unit 6 as an absolute angle. On the other hand, in the example shown in FIG. 3, the bending angle of the bending joint unit 6 is detected as an absolute angle using a resistance value by a potentiometer 9 provided on the main shaft of the servo motor 7 via a speed reducer. The delicate bending angle of the bending joint unit 6 is detected with high precision by an incremental rotary encoder 8 attached to a servo motor 7.

まずポテンショメータの線切れ等の異常音おこした場合
について説明する。ポテンショメータからの信号線は通
常３木ある。その３木のうちそれぞれ２本間の３つの抵
抗全検出し、Ａ／Ｄ変換部１９でディジタル信号に変換
したのち、ポテンショメータ異常検査部２ｏで異常を検
出する。即ち３つの抵抗値のそれぞれがポテンショメー
タの公称抵抗値と比較して大きい場合は、断線等の異常
と判断する。また分割された２つの抵抗の和が公称抵抗
値と比較して大きく異なる場合も異常と判断する。First, we will explain the case where an abnormal sound such as a disconnection of the potentiometer occurs. There are usually three signal lines from the potentiometer. All three resistances between two of the three trees are detected and converted into a digital signal by an A/D converter 19, and then an abnormality is detected by a potentiometer abnormality tester 2o. That is, if each of the three resistance values is larger than the nominal resistance value of the potentiometer, it is determined that there is an abnormality such as a disconnection. Furthermore, if the sum of the two divided resistances is significantly different from the nominal resistance value, it is also determined to be abnormal.

次にロータリーエンコーダの線切れ等の異常が発生した
場合について説明する。タイミング出力部２１は曲げ関
節ユニット６の曲げ角度全直接的又は間接的に検出する
ポテンショメーク９の出力抵抗値に対して一定量変化す
る毎にタイミングパルスを出力する。Ｚ計数部２２は、
ロータリーエンコーダ８のゼロ信号全計数し、上記タイ
ミングパルスが入力される毎に、その増加分をゼロ信号
異常検査部２３に出力する。ゼロ信号異常検査部２３は
、ロータリーエンコーダのゼロ信号のタイミングパルス
毎の増加分を検査し、異常の有無を判断する。即ち、例
えばゼロ信号出力線が断線した場合、ゼロ信号のタイミ
ングパルス毎の増加分コーグの電源線が断線した場合も
同様にして検査できる。Next, a case where an abnormality such as line breakage occurs in the rotary encoder will be explained. The timing output section 21 outputs a timing pulse every time the bending angle of the bending joint unit 6 changes by a certain amount with respect to the output resistance value of the potentiometer 9 which is detected directly or indirectly. The Z counting section 22 is
All the zero signals of the rotary encoder 8 are counted, and the increment is outputted to the zero signal abnormality inspection section 23 every time the timing pulse is input. The zero signal abnormality inspection unit 23 examines the increment of the zero signal of the rotary encoder for each timing pulse, and determines whether there is an abnormality. That is, for example, if the zero signal output line is disconnected, or if the power supply line of the cog corresponding to the increment of the zero signal for each timing pulse is disconnected, the inspection can be performed in the same manner.

＊、Ｂ計数部２４は、ロータリーエンコーダ８のＡ、Ｂ
信号をそれぞれ計数し、上記タイミングパルス毎の増加
分ｉＡ、Ｂ信号異常検査部２５に出力し、Ａ、Ｂ信号異
常検査部２５は、その増加分を検査して異常の有無を判
断する。*, B counting section 24 corresponds to A, B of rotary encoder 8.
The signals are each counted and the increment i for each timing pulse is output to the A, B signal abnormality testing section 25, which examines the increment to determine the presence or absence of an abnormality.

以上のように、異常検出部１７では、ポテンシ＝ｔＪ−
タ、ロータリーエンコーダの断線等の異常を検出する。As described above, in the abnormality detection unit 17, the potential=tJ−
Detects abnormalities such as disconnection of rotary encoder and rotary encoder.

異常検出部１７で検出された異常に対して、安全処理部
１８ｔ／ｉ、例えばロボットが動作中の場合は、すみや
かにロボッ１４停止させ、ブレーキ等によってロボット
本体の姿勢を固定して、ロボットを動作不可能にする。In response to an abnormality detected by the abnormality detection section 17, the safety processing section 18t/i, for example, if the robot is in operation, immediately stops the robot 14, fixes the posture of the robot body with a brake, etc., and then stops the robot. make it inoperable.

以上のようにロータリーエンコーダと、ポテンショメー
タ等の位置検出器と、異常検出部と、安全処理部とを設
けることにより、信号線の断線。As described above, by providing a rotary encoder, a position detector such as a potentiometer, an abnormality detection section, and a safety processing section, disconnection of the signal line can be prevented.

なお本特許の実施例では、位置検出器として、ポテンシ
ョメータ９を用い、Ａ／Ｄ変換器１９゜タイミング出力
部２１によってタイミングパルスを出力したが、固定ア
ングル６ａに固着された歯車と、従動アングル６ｂに固
定された近接スイッチとで曲げ関節ユニット６が一定回
転するごとに、タイミングパルスを出力してもよいし、
円周部に一定間かく毎にスリブ）１設けたスリット板と
光電スイッチとで曲げ関節ユニット６が一定回転するご
とにタイミングパルス全出力してもよい。In the embodiment of this patent, the potentiometer 9 is used as a position detector, and the timing pulse is outputted by the A/D converter 19° timing output section 21, but the gear fixed to the fixed angle 6a and the driven angle 6b are A timing pulse may be output every time the bending joint unit 6 rotates a certain amount with a proximity switch fixed to the
A full timing pulse may be output every time the bending joint unit 6 rotates for a certain period of time by using a slit plate provided with one slit at a certain interval on the circumference and a photoelectric switch.

発明の効果以上のように本発明によれば、ロータリーエンコーダと
、位置検出器と、異常検出部と、安全処理部を設けるこ
とにより、例えばロータリーエンコーダや位置検出器の
信号線が断線したり、短絡したりした場合にすみやかに
ロボット’４動作不可能状態にするので、極めて安全で
信頼性の高い産業用ロボット’（ｉｌ−提供することが
でき、その実用的効果は犬なるものがある。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, by providing a rotary encoder, a position detector, an abnormality detection section, and a safety processing section, it is possible to prevent, for example, the signal line of the rotary encoder or position detector from being disconnected. In the event of a short circuit, the robot is immediately rendered inoperable, making it possible to provide an extremely safe and reliable industrial robot, which has great practical effects.

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

第１図は本発明の一実施例における産業用ロボットの全
体機器構成図、第２図は曲げ関節の機構構成図、第３図
は曲げ関節の別の実施例における機構構成図、第４図は
制御装置の内部構成図、第５図は異常検出部の具体的構
成図である。１・・・・・ロボット本体、２・・・・・・制御装置、
７・・・・・サーボモータ、８・・・・・・ロータリー
エンコーダ、９・・・・・・ボテンンヨメータ（位置検
出器）、１ｏ、１１・・・・・・平歯車、１２・・・・
・・減速機、１３・・・・・中央制御部、１７・・・・
・・異常検出部、１８・・・・・・安全処理部、１９・
・・・・Ａ／Ｄ変換部、２０・・・・・・ポテンショメ
ータ異常検査部、２１・・・・・・タイミング出力部、
２２・・・・・・Ｚ計数部、２３・・・・・・ゼロ信号
異常検査部、２４・・・・・・Ａ、Ｂ計数部、２６・・
・・・・Ａ；Ｂ信号異常検査部。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図第　２　図第　３　図第４図第５図３１FIG. 1 is an overall equipment configuration diagram of an industrial robot according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a mechanism configuration diagram of a bending joint, FIG. 3 is a mechanism configuration diagram of another embodiment of a bending joint, and FIG. 4 5 is an internal configuration diagram of the control device, and FIG. 5 is a specific configuration diagram of the abnormality detection section. 1...Robot body, 2...Control device,
7... Servo motor, 8... Rotary encoder, 9... Boten yometer (position detector), 1o, 11... Spur gear, 12...
...Reduction gear, 13... Central control section, 17...
... Abnormality detection section, 18... Safety processing section, 19.
...A/D conversion section, 20... Potentiometer abnormality inspection section, 21... Timing output section,
22... Z counting section, 23... Zero signal abnormality inspection section, 24... A, B counting section, 26...
...A;B signal abnormality inspection section. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 3 1

Claims (1)

Translated fromJapanese

【特許請求の範囲】[Claims]多自由度をもつ複数の動作軸の任意の点からの変位量を
高精度に検出する増分大変位検出器と、前記動作軸の原
点からの絶対位置を検出する位置検出器と、前記増分式
変位検出器と位置検出器との出力値を比較し判断するこ
とによって両検出器のリード線切れ等の異常を検出する
異常検出部と、異常検出部の出力によりロボットヲ動作
不可能にする安全処坤部とを備えたロボット。an incremental large displacement detector that detects with high precision the amount of displacement from any point on a plurality of motion axes having multiple degrees of freedom; a position detector that detects the absolute position of the motion axis from the origin; and the incremental type An abnormality detection section detects abnormalities such as breakage of the lead wires of both detectors by comparing and determining the output values of the displacement detector and position detector, and a safety process that disables the robot from operating based on the output of the abnormality detection section. A robot equipped with a konbu.