WO2005071505A1 - 自動機械制御装置 - Google Patents

Abstract

　作業者の操作でブレーキ開放を行なうときに、対象となる自動機械を、勘違いなどの間違いによる事故を防ぐように対象となる自動機械を明示する。 　自動機械制御装置にモータの非駆動時にブレーキを開放するブレーキ開放手段と、自動機械あるいは自動機械近傍にブレーキ開放表示手段を備え、作業者の操作でブレーキ開放を行なうとき、対象となる自動機械のブレーキ開放表示手段に表示を行なう。

Description

明 細 書

自動機械制御装置

技術分野

[0001] 本発明は、ブレーキを備える駆動軸のブレーキを、作業者の操作で開放する際に、 対象となる自動機械を明示する自動機械制御装置に関する。

背景技術

[0002] モータを備える回転治具、傾動治具、産業用ロボットなどの自動機械では、モータ の駆動電源が遮断された時に、重力に抗して位置を維持するためにブレーキが備わ つている。このブレーキは、通電時開放型であり、自動機械動作中の停電等で、モー タの駆動電源が遮断されても、自動機械を短惰走距離で停止させる安全確保のため に効果がある。

複数の自動機械が備わる生産システムでは、自動機械が作業中に自動機械また は自動機械制御装置に故障が発生して、他の自動機械の作業領域内で停止するこ とがある。この時、自動機械は、故障または故障による異常を検出して動作を停止し 、ブレーキ駆動電源を遮断することでモータを保持する。この停止状態にある自動機 械は、他の自動機械で行なわれる他の作業の邪魔となり、生産の継続が出来なくな る。また、故障した自動機械または自動機械制御装置の故障原因調査や修復のた めにも、 自動機械を所定の位置へ退避する必要がある。 自動機械を所定の位置へ 退避するには作業者による操作によってブレーキの締結を開放して行なわれる。

[0003] 従来のブレーキ開放では、ロボットの各軸駆動モータのブレーキ開放を行なうため 、ブレーキ解放の操作スィッチをロボットアームに設けたもの（特許文献 1)。あるいは 、ロボットを駆動動作時のモータのブレーキを開放する経路とは別に、このブレーキ を開放する装置をマ-ユープレータ側に設け、ブレーキを開放する時に、この装置に 商用電源を接続し、スィッチ操作等でブレーキを開放する（特許文献 2)。あるいは、 必要な時にブレーキへの接続を変更してブレーキを開放する、ブレーキ開放装置を 準備しておくことが提案されて 、る (特許文献 3)。

[0004] このように、従来のロボット制御装置あるいは自動機械制御装置は、ロボット本体あ るいは自動機械本体の位置や姿勢を手動で変える時に、対象となるロボット本体ある いは自動機械本体に対してブレーキ開放の操作やブレーキ開放装置の装着を行な うものである。

[0005] 特許文献 1：特許第 2823079号公報

特許文献 2：特開 2001— 269884号公報

特許文献 3：特開平 6— 304886号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 従来のモータを備える自動機械 (ある 、はロボット)では、ブレーキを開放するため に、特許文献 1乃至特許文献 3共に、作業者が自動機械本体またはその近くに備わ る操作スィッチの操作を行なわねばならず、さらに、特許文献 2ではブレーキを開放 する装置へ商用電源の接続、特許文献 3では自動機械にブレーキ開放装置の取り 付けを行なわなければならない。ところが、自動機械が適用される作業システムでは 、自動機械の周辺に治具、ケーブル、配管などの多くの機器が有り、自動機械本体 へのアクセスや、商用電源の接続あるいはブレーキ開放装置取り付けのためのァク セスが容易ではない場合が多ぐまたこれら機器に乗っての作業では、不安定な足 場での作業となり、作業者に危険が及ぶことがあるため、操作スィッチの設置場所を 操作が容易な場所に移動するなどの対策がされていた。

[0007] 複数台の自動機械が接近して配置されて!、るような生産システムでは、前述の対策 であるブレーキ開放スィッチの設置場所が自動機械より離れていると、操作をするブ レーキ開放スィッチと対応する自動機械の対応性が取れなくなる可能性があり、ブレ ーキ開放を行なう対象の自動機械とは異なる自動機械のブレーキを開放する誤操作 を招く危険性がある。この誤操作は、作業者の意図しない自動機械のブレーキ開放 であり、該自動機械の機構部が重力で落下し、自動機械本体、治具あるいはワーク の破損や変形となる。また、近くの作業者に危険を及ぼすという問題があった。

例えば特開平 8— 194511などで提案されている、 1台で複数台の自動機械の動作 をすることで、効率の良い作業が実現できる制御装置でも同様の問題があった。

[0008] 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ブレーキを開放しようとす る自動機械の本体あるいは近傍に、ブレーキ開放の準備がなされたことを表示するよ うにすることで、誤操作をなくすとともに、誤操作により引き起こされる過大な損失をな くし、さらに作業者の安全に配慮することができる自動機械制御装置を提供すること を目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。

請求項 1に記載の発明は、モータあるいは該モータに連結された駆動軸を保持す るブレーキが備わる自動機械を少なくとも 1台制御する自動機械制御装置において、 前記モータの非駆動時に前記ブレーキを開放するブレーキ開放手段と、前記自動 機械あるいは該自動機械の近傍にブレーキ開放表示手段と、を備え、前記ブレーキ 開放手段にて前記ブレーキの開放の準備がされたことを前記ブレーキ開放表示手 段で表示することを特徴とするとするものである。

[0010] また、請求項 2に記載の発明は、前記自動機械は、前記モータの駆動時を表示す る駆動電源表示手段を備え、該駆動電源表示手段は前記モータが非駆動時に前記 ブレーキ開放表示手段を兼ね、前記モータの駆動時の表示と前記ブレーキの開放 選択がされたことの表示は異なる表示状態とすることを特徴とするものである。

[0011] また、請求項 3に記載の発明は、前記自動機械はロボットであり、前記自動機械制 御装置はロボット制御装置であることを特徴とするものである。

発明の効果

[0012] 請求項 1に記載の発明によると、作業者によるブレーキ開放が選択されると、これを 表示することができ、作業者の誤操作を防止することができる。特に自動機械が密に 配置されている時の効果が大きい。また、

請求項 2に記載の発明によると、ブレーキ開放が選択された表示を、自動機械に備 わる駆動電源投入灯を兼ねることができ、その表示形態を変えることで識別を行なう ものであり、ブレーキ開放表示手段を別途設ける必要を無くすことができる。また、 請求項 3に記載の発明は、本発明のロボットへの適用である。垂直多間接型ロボッ トではブレーキ解放でロボットアームの重力落下事故の起こりやすいため、誤操作を 防ぐための効果は大き!/、。特に複数のロボットが密配置された作業システムでの誤操 作防止効果が大きい。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]本発明の第 1実施例を示すブレーキ解放回路図 [図 2]本発明の第 2実施例を示すブレーキ解放回路図 [図 3]第 2実施例に適用されるフリツ力回路図 符号の説明

[0014] 1 電源

2 回路遮断器

3 制御電源装置

4 制御電源継電器

10 ブレーキ電源装置

11、 41、 51 インターロック接点

12、 42 第 1接点

13、 16、 19、 22 整流器

14、 44 第 1ブレーキ

15、 45 第 2接点

17、 47 第 2ブレーキ

18 第 3接点

20 第 3ブレーキ

21 第 4接点

23 第 4ブレーキ

24 開放用ブレーキ電源装置

25 開放選択接点

26、 62 第 1開放接点

27、 29、 31、 33 整流器

28、 64 第 2開放接点

30 第 3開放接点

32 第 4開放接点 34、 49、 59 ランプ

40 第 1の自動機械

43、 46、 48 整流器

50 第 2の自動機械

53, 58 整流器

61 第 1の自動機械ブレーキ開放選択接点

63、 65、 67 整流器

66、 76 フジッカ回路

71 第 2の自動機械ブレーキ開放選択接点

73、 75、 77 整流器

TO、 T1 限時作動瞬時復帰型継電器

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

実施例 1

[0016] 図 1は、本発明の自動機械制御装置のブレーキ回路図である。図では本発明に関 わる部分を主に示している。図において、 10はブレーキ電源装置であり、自動機械 のモータを駆動しているときにブレーキを開放するための電源装置である。 11はイン ターロック接点であり、例えばモータの駆動電源への電源投入と遮断に使用する電 磁接触器の補助接点を利用している。インターロック接点 11より個別にブレーキを開 放する個別ブレーキ回路へ分岐する。第 1接点 12、整流器 13、第 1ブレーキ 14で第 1の個別ブレーキ回路を、同様に第 2接点 15、整流器 16、第 2ブレーキ 17で第 2の 個別ブレーキ回路を、第 3接点 18、整流器 19、第 3ブレーキ 20で第 3の個別ブレー キ回路を、第 4接点 21、整流器 22、第 4ブレーキ 23で第 4の個別ブレーキ回路を構 成している。尚、特にブレーキ電流遮断時に発生するサージ電圧減衰のための部材 は図示していない。インターロック接点 11は、個別にブレーキ開放するための接点 1 2、 15、 18、 21の溶着時でもブレーキへの開放電源供給を遮断するためのものであ る。

[0017] 24は開放用ブレーキ電源装置であり、自動機械のモータを駆動していないときに 作業者の操作によってブレーキを開放するための電源装置である。 25は開放選択 接点であり、作業者が操作によってブレーキを開放する時の主となる接点である。開 放選択接点 25はスィッチの接点あるいは継電器の接点を問わない。開放選択接点 2 5より第 1ブレーキ 14へは第 1開放接点 26、整流器 27を介して接続されている。同様 に第 2ブレーキ 17へは第 2開放接点 28、整流器 29を介し、第 3ブレーキ 20へは第 3 開放接点 30、整流器 31を介し、第 4ブレーキ 23へは第 4開放接点 32、整流器 33を 介して接続されている。また、開放選択接点 25よりランプ 34へ接続されている。ラン プ 34は自動機械に搭載、あるいは自動機械の近傍に設置されている。また、ランプ 3 4は点滅灯ある 、は回転表示灯であっても力まわな!/、。

第 1開放接点 26、第 2開放接点 28、第 3開放接点 30、第 4開放接点 32はスィッチ の接点あるいは継電器の接点を問わない。これら接点 25, 26, 28, 30, 32は、ブレ ーキ開放操作を行なう操作スィッチの押下で閉路する構成となっている。

[0018] 作業者によるブレーキ開放は、モータの非駆動時に行なわれるようにするため、本 実施例ではブレーキ電源装置 10と開放用ブレーキ電源装置 24への電源 1よりの電 源供給に、排他を行なっている。すなわち、モータを駆動する状態とするときには回 路遮断器 2を閉路して、ブレーキ電源装置 10と制御電源装置 3へ電源 1より電源供 給を行なう。この時、制御電源継電器 4は通電励磁されるため、その常閉接点は開路 して開放用ブレーキ電源装置 24へは電源供給されな 、。非常停止などでモータ駆 動を停止してもブレーキ電源装置 10と制御電源装置 3への電源の供給は変わらず、 作業者によるブレーキの開放操作はできない。回路遮断器 2を開路するとブレーキ 電源装置 10と制御電源装置 3へは電源が供給されなくなり、制御電源継電器は非通 電となり、その常閉接点は閉路して開放用ブレーキ電源装置 24へ電源が供給される 構成となっている。

[0019] モータが駆動される自動機械の稼動時は、まず回路遮断器 2が閉路され制御電源 装置 3およびブレーキ電源装置 10に電源供給される。この時、制御電源継電器 4は 通電励磁されて、その接点は開路するので開放用ブレーキ電源装置 24には電源供 給されない。モータの駆動は、図示していないモータ駆動装置へ電源の供給を行な う。この電源の供給は電磁接触器が使用され、その補助接点が使用されたインター口 ック接点 11が閉路する。次に、モータへ駆動電流を供給することで、所望するトルク を発生した後に第 1接点 12、第 2接点 15、第 3接点 18、第 4接点 21を略同時に閉路 することで第 1ブレーキ 14、第 2ブレーキ 17、第 3ブレーキ 20、第 4ブレーキ 23へブ レーキ電源装置 10よりブレーキ解除用電源が供給され、ブレーキが解除される。尚、 整流器 13、 16、 19、 22はブレーキ解除電流の逆流防止用である。

モータの駆動を止める時は、第 1接点 12、第 2接点 15、第 3接点 18、第 4接点 21を 略同時に開路すると共に、モータの駆動電源への電源遮断を行いモータへの駆動 電源供給を停止する。この時にインターロック接点 11は開路する。

[0020] 自動機械の非稼動時では、回路遮断器 2は開路状態にあり、制御電源装置 3は電 源が供給されず、制御電源を発生しないため制御電源継電器 4は非通電となり、そ の常閉接点は閉路し、開放用ブレーキ電源装置 24へ電源が供給される。

作業者の操作により、開放選択接点 25を閉路すると、これに接続されたランプ 34 が点灯する。このランプ 34はブレーキ開放表示であり、ブレーキ開放の対象となる自 動機械のブレーキ開放準備が整ったことをしめす。

この開放選択接点 25を閉路した状態で、作業者の操作により例えば第 1開放接点 26を閉路すると、開放用ブレーキ電源装置 24より開放選択接点 25、第 1開放接点 2 6、整流器 27、第 1ブレーキ 14とブレーキ開放電流が流れ、第 1ブレーキ 14が開放さ れる。同様に第 2開放接点 28の閉路で第 2ブレーキ 17、第 3開放接点 30の閉路で 第 3ブレーキ 20、第 4開放接点 32の閉路で第 4ブレーキ 23が解放される。

[0021] 複数の自動機械が配置される生産システムでは、このブレーキ開放表示により、ど の自動機械のブレーキ開放準備がされたかを、作業者が識別することができる。この ランプ 34が点滅灯あるいは回転表示灯であれば、作業者の注意を引きやすくなり、 誤操作防止へ大きく貢献できる。

本発明が特許文献 1乃至 3と異なる部分は、ブレーキを解放しょうとする自動機械 の近傍での操作を排除したため、対象とする自動機械の識別を容易に行なうために 、ブレーキ開放表示を対象自動機械またはその近傍に備えた部分である。

実施例 2

[0022] 図 2は第 2実施例の構成を示す図である。本実施例は、 1台の制御装置で 2台の自 動機械を制御する場合である。尚、図では本発明に関わる部分を主に示しており、ま た、図 1と同一符号は相当部分を示しており、一部の説明を割愛する。図において、 40は第 1の自動機械、 50は第 2の自動機械である。 41は第 1の自動機械のインター ロック接点である。この接点は少なくとも 2極で構成されており。片方は第 1接点 42整 流器 43を介して第 1ブレーキ 44と、第 2接点 45整流器 46を介して第 2ブレーキ 47— 1、 47— 2とに接続され、他方は制御電源装置 3より電源を、整流器 48を介してランプ 49へ供給する。ブレーキ 44、 47-1, 47-2,ランプ 49は第 1の自動機械に備わって いる。第 1の自動機械のモータの駆動電源を投入すると、その補助接点であるインタ 一ロック接点 41が閉路して、ランプ 49へ制御電源を供給して点灯する。このランプ点 灯はモータの駆動時の表示である。モータのトルク発生後略同時に第 1接点 42、第 2 接点 45を閉路してブレーキ電源をブレーキ 44、 47-1, 47— 2へ供給してブレーキを 開放する。

ブレーキ 54、 57、ランプ 59の備わる第 2の自動機械についても前述と同様である ので説明を省く。

[0023] 61は第 1の自動機械のブレーキ開放選択接点、 71はは第 2の自動機械のブレー キ開放選択接点である。 自動機械の非稼動時に、例えば第 1の自動機械のブレーキ 開放選択接点 61が閉路した後、第 1開放接点 62を閉路すると、開放用ブレーキ電 源装置 24より第 1開放接点 62、整流器 63を介して第 1ブレーキ 44へ電源を供給す る。同様に、第 2開放接点 64を閉路すると、第 2開放接点 64、整流器 65を介して第 2 ブレーキ 47— 1、 47— 2へ電源を供給する。このブレーキへの電源供給回路と並列に フリツ力回路 66が接続されており、該フリツ力回路 66の出力は整流器 67を介してラン プ 49へ接続されている。

第 2の自動機械のブレーキ開放選択接点 71より第 2の自動機械のブレーキ開放回 路は第 1の自動機械のブレーキ開放回路と同様のため説明を省く。

[0024] 図 3は図 2におけるフリツ力回路 66, 76である。図において、 TO、 T1は限時作動瞬 時復帰型継電器 (オンディレータイマ、以後単にタイマと言う）である。 TOa, TOalは タイマ TOの常開接点、 Tibはタイマ T1の常閉接点である。 FLP、 FLNは本回路へ の電源であり、図 2におけるブレーキ開放選択接点 61、 71が閉路すると、この両端に 電圧が供給される。

[0025] このフリツ力回路の動作を説明する。

(1) FLP、 FLNに電源が供給されていない状態では、タイマ TOおよびタイマ T1は励 磁状態になぐその接点である接点 TOa、接点 TOalは開路、接点 Tibは閉路してい る。

(2) FLP、 FLNに電源が供給されると、接点 Tibは閉路しているためタイマ TOへ通 電される力 限時作動型のため設定された時間経過するまでは接点 TOa、 TOalは 開路したままである。

(3)タイマ TOの設定された時間が経過すると、タイマ TOの接点 TOaが閉路して、タイ マ T1へ通電する力 該タイマの接点 Tibは限時作動型のため設定された時間経過 するまで開路しな 、のでタイマ TOへの通電は継続し、接点 TOaは閉路を維持する。

(4)タイマ T1の設定された時間が経過すると、タイマ T1の接点 Tibが開路する。接 点 Tibに接続されて 、るタイマ TOは、瞬時復帰型のためその接点 TOaは開路する。 接点 TOaに接続されているタイマ T1も、瞬時復帰型のためその接点 Tibが閉路して 状態 (2)となる。

(5) FLP、FLNに電源が供給されなくなるまで (2)、（3)、（4)を繰返す。

タイマ TOの接点 TOaは、タイマ TOに設定された時間開路、タイマ T1に設定された時 間閉路する。接点 TOalは接点 TOaと同一タイミングで同相動作となり、電源 FLPの 継電と遮断を行なう。

[0026] このフリツ力回路 66、 76の出力は整流器 67、 77を介してランプ 49、 59へ接続され ており、ブレーキ開放選択接点 61、 71が閉路すると、ランプ 49、 59が点滅する。尚、 ブレーキ開放選択接点 61、 71を閉路して作業者によるブレーキ解放を行なうときは 、回路遮断器 2は開路して ヽるため制御電源装置 3は電源供給して ヽな ヽ。

また、タイマ TO、 T1の時間設定を変えることでランプの点滅周期を変更することが できる。また、ランプの点灯、点滅を CPUの処理や他の電子部品で構成することもで きる。

本実施例では、 1つのランプを点灯と点滅の 2つの表示状態とした力 この 2つの状 態の表示色を変えることでも作業者は容易に識別することができる。 [0027] このように、 自動機械の通常稼動状態である回路遮断器 2を閉路してモータを駆動 する時のランプ 49、 59は、常時点灯状態で、 自動機械の非稼動状態で、作業者の 操作でブレーキを解放する時に、ブレーキ開放選択接点 61、 71を閉路すると、閉路 したブレーキ開放選択接点 61または 71側のランプ 49または 59が点滅する構成をし ているので、作業者がブレーキを解放しょうとしている自動機械を、確実に識別する ことができるため、誤操作で他の自動機械のブレーキを解放してしまうことを防ぐこと ができる。

産業上の利用可能性

[0028] 作業者の操作で自動機械のブレーキを解放するときに、対象とする自動機械を明 示することができるため、ブレーキを備える数値制御工作機、ロボット、ポジショナとい う用途にも適用できる。

Claims

請求の範囲

[1] モータあるいは該モータに連結された駆動軸を保持するブレーキが備わる自動機 械を少なくとも 1台制御する自動機械制御装置において、

前記モータの非駆動時に前記ブレーキを開放するブレーキ開放手段と、

前記自動機械あるいは該自動機械の近傍にブレーキ開放表示手段と、を備え、 前記ブレーキ開放手段にて前記ブレーキの開放の準備がされたことを前記ブレーキ 開放表示手段で表示することを特徴とする自動機械制御装置。

[2] 前記自動機械は、前記モータの駆動時を表示する駆動電源表示手段を備え、該 駆動電源表示手段は前記モータが非駆動時に前記ブレーキ開放表示手段を兼ね、 前記モータの駆動時の表示と前記ブレーキの開放選択がされたことの表示は異なる 表示状態とすることを特徴とする請求項 1記載の自動機械制御装置。

[3] 前記自動機械はロボットであり、前記自動機械制御装置はロボット制御装置である ことを特徴とする請求項 1記載の自動機械制御装置。