特開 2022-174814 ロボット制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022174814

(43)【公開日】2022-11-25

(54)【発明の名称】ロボット制御装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/00 20060101AFI20221117BHJP

   H02P 3/04 20060101ALI20221117BHJP

【ＦＩ】

B25J19/00 C

H02P3/04 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021080793

(22)【出願日】2021-05-12

(71)【出願人】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100120400

【弁理士】

【氏名又は名称】飛田 高介

(74)【代理人】

【識別番号】100124110

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 大介

(72)【発明者】

【氏名】岡田 厚志

(72)【発明者】

【氏名】酒井 竜児

(72)【発明者】

【氏名】川田 進也

【テーマコード（参考）】

3C707

5H530

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707AS05

3C707HS27

3C707HT40

3C707JS05

3C707KS37

3C707LV21

3C707MS14

3C707MT03

5H530AA02

5H530BB33

5H530CC24

5H530CD34

5H530CD36

5H530CE02

5H530CF01

5H530EF03

(57)【要約】

【課題】回路構成が複雑にならず、モータの駆動を開始および停止するとき、ロボットの駆動部が自由落下することを防止できるロボット制御装置を提供する。
【解決手段】ロボット制御装置１００は、モータ１０２と、モータ駆動回路１０４と、ブレーキ１０６と、ブレーキ制御回路１０８と、ハイサイド電源１１４と、電圧検知回路１１８とを備え、ブレーキ制御回路１０８は、モータ１０２の駆動を開始するとき、ハイサイド電源１１４の電圧がモータ駆動回路１０４の動作電圧Ｖｗより高い第１の閾値Ｖａまで上昇したときにブレーキ１０６をＯＦＦとし、モータ１０２の駆動を停止するとき、ハイサイド電源１１４の電圧がモータ駆動回路１０４の動作電圧より高い第２の閾値Ｖｂまで下降したときにブレーキ１０６をＯＮする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットを駆動するモータと、
前記モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記モータに接続されたブレーキと、
前記ブレーキを駆動制御するブレーキ制御回路と、
前記モータ駆動回路に供給される制御電源であるハイサイド電源と、
前記ハイサイド電源の電圧を検知して、該検知した電圧の変化を前記ブレーキ制御回路に出力する電圧検知回路と、
を備え、
前記ブレーキ制御回路は、
前記モータの駆動を開始するときは、前記ハイサイド電源の電圧が、前記モータ駆動回路の動作電圧より高い第１の閾値まで上昇したときに前記ブレーキをＯＦＦとし、
前記モータの駆動を停止するときは、前記ハイサイド電源の電圧が、前記モータ駆動回路の動作電圧より高い第２の閾値まで下降したときに前記ブレーキをＯＮすることを特徴とするロボット制御装置。

【請求項2】

前記電圧検知回路は、前記ハイサイド電源の電圧の上昇または下降を遅延させる遅延回路を備えることを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置。

【請求項3】

前記電圧検知回路は、
前記ハイサイド電源の電圧の上昇を検知して、該検知した電圧の変化を前記ブレーキ制御回路に出力する上昇検知回路と、
前記電圧の上昇を遅延させる上昇遅延回路と、
前記電圧の下降を検知して、該検知した電圧の変化を前記ブレーキ制御回路に出力する下降検知回路と、
前記電圧の下降を遅延させる下降遅延回路と、
を備え、
前記上昇遅延回路と前記下降遅延回路は、個別に遅延時間を設定可能であることを特徴とする請求項１に記載のロボット制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットを駆動するモータのブレーキを制御するブレーキ制御回路を備えたロボット制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一例としてロボットのアームなどの適宜の駆動部は、モータによって駆動されていて、モータの停止時にはブレーキがＯＮとなり、自由落下しないように制御されている（例えば特許文献１）。

【0003】

特許文献１には、モータを駆動するＰＷＭドライバと、ブレーキを制御するブレーキ回路と、モータを停止するタイミングを遅延させる遅延判断回路とを備えたロボットのブレーキ制御方式が記載されている。

【0004】

このブレーキ制御方式では、遅延判断回路が、非常停止時にブレーキ回路の制御によるブレーキが効いてから、モータの動力切断を行うようＰＷＭドライバに対して制御することにより、非常停止時にロボットの落下を防止している。

【0005】

特許文献２には、ロボットの各軸駆動モータのブレーキ解除方法が記載されている。このブレーキ解除方法では、ロボット本体に設けられた駆動モータの電磁ブレーキを解放する規定電圧を加える専用電源と、電磁ブレーキの電気回路を開閉するスイッチとを用いて、駆動モータの電磁ブレーキ用端子に直接通電してその電磁ブレーキを解放し、ロボット本体の姿勢を手動で変えられるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平７－３２８９６６号公報

【特許文献2】特開平６－３０４８８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ロボットのアームの自由落下は、モータの駆動を停止するときだけでなく、モータの駆動を開始するときにも生じる。しかし特許文献１では、モータの駆動を停止するときにタイミングを遅延させているだけに過ぎない。また特許文献１では、ブレーキが動作するまでモータの停止を遅延させる遅延判断回路が必要になり、回路構成も複雑になってしまう。

【0008】

特許文献２では、駆動モータの電磁ブレーキ用端子に、専用電源とスイッチとを含む専用の解除装置を別途用意しなければならない。さらに特許文献２は、単にブレーキを解除するだけで、駆動モータとブレーキとのタイミングを調整するものではない。

【0009】

本発明は、このような課題に鑑み、回路構成が複雑にならず、モータの駆動を開始および停止するとき、ロボットの駆動部が自由落下することを防止できるロボット制御装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明にかかるロボット制御装置の代表的な構成は、ロボットを駆動するモータと、モータを駆動するモータ駆動回路と、モータに接続されたブレーキと、ブレーキを駆動制御するブレーキ制御回路と、モータ駆動回路に供給される制御電源であるハイサイド電源と、ハイサイド電源の電圧を検知して、検知した電圧の変化をブレーキ制御回路に出力する電圧検知回路と、を備え、ブレーキ制御回路は、モータの駆動を開始するときは、ハイサイド電源の電圧が、モータ駆動回路の動作電圧より高い第１の閾値まで上昇したときにブレーキをＯＦＦとし、モータの駆動を停止するときは、ハイサイド電源の電圧が、モータ駆動回路の動作電圧より高い第２の閾値まで下降したときにブレーキをＯＮすることを特徴とする。

【0011】

本発明は、モータ駆動回路の動作電圧は立ち上がり／立ち下がりに所定の時間を要することに着目している。上記構成では、ハイサイド電源の電圧の立ち上がり／立ち下がり時の電圧監視を行うことにより、モータ駆動回路の動作電圧と閾値とを比較してブレーキ制御を行う。

【0012】

まず、モータの駆動を開始するときは、ハイサイド電源の電圧がモータ駆動回路の動作電圧より高い第１の閾値まで上昇したとき、すなわちモータが駆動力を生じるまでブレーキＯＦＦを遅延させる。つまり、モータが駆動力を生じるまではブレーキがＯＮになっているため、モータの駆動を開始するとき、ロボットのアームなどが自由落下することを防止できる。

【0013】

つぎに、モータの駆動を停止するときは、ハイサイド電源の電圧がモータ駆動回路の動作電圧より高い第２の閾値まで下降したとき、すなわちモータが駆動力を生じているうちにブレーキをＯＮにする。つまり、モータが駆動力を失う前にブレーキをＯＮにするため、モータの駆動を停止するとき、ロボットのアームなどが自由落下することを防止できる。

【0014】

さらに上記構成では、ハイサイド電源の電圧監視を行って、モータ駆動回路の動作電圧と閾値とを比較すればよいため、応答性もよく、さらに追加回路も少なくて済むため、回路構成が複雑にならない。

【0015】

上記の電圧検知回路は、ハイサイド電源の電圧の上昇または下降を遅延させる遅延回路を備えるとよい。

【0016】

これにより、ハイサイド電源の電圧の立ち上がり／立ち下がりに要する時間を調整できる。このため、モータの駆動を開始するときにブレーキＯＦＦを遅延させる時間、または、モータの駆動を停止するときにブレーキＯＮを遅延させる時間を調整することができる。

【0017】

上記の電圧検知回路は、ハイサイド電源の電圧の上昇を検知して、検知した電圧の変化をブレーキ制御回路に出力する上昇検知回路と、電圧の上昇を遅延させる上昇遅延回路と、電圧の下降を検知して、検知した電圧の変化をブレーキ制御回路に出力する下降検知回路と、電圧の下降を遅延させる下降遅延回路と、を備え、上昇遅延回路と下降遅延回路は、個別に遅延時間を設定可能であるとよい。

【0018】

これにより、上昇検知回路と上昇遅延回路により、モータの駆動を開始するときにブレーキＯＦＦを遅延させる時間を調整することができる。また、下降検知回路と下降遅延回路により、モータの駆動を停止するときにブレーキＯＮを遅延させる時間を調整することができる。これによりモータの駆動力のＯＮ／ＯＦＦ（のタイミング）とブレーキの制動力のＯＮ／ＯＦＦ（のタイミング）の順序を確実に制御することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、回路構成が複雑にならず、モータの駆動を開始および停止するとき、ロボットの駆動部が自由落下することを防止できるロボット制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態におけるロボット制御装置の機能の一部を示すブロック図である。

【図2】図１のロボット制御装置の各部の出力を例示するタイミングチャートである。

【図3】図１のロボット制御装置の変形例を例示するブロック図である。

【図4】図３のロボット制御装置の各部の出力を例示するタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0022】

図１は、本発明の実施形態におけるロボット制御装置１００の機能の一部を示すブロック図である。ロボット制御装置１００は、モータ１０２と、モータ１０２を駆動するモータ駆動回路１０４と、モータ１０２に接続されたブレーキ１０６と、ブレーキ１０６を制御するブレーキ制御回路１０８とを備える。

【0023】

モータ１０２は、ロボットのアーム（不図示）などの適宜の駆動部を駆動する。モータ駆動回路１０４は、ＰＷＭ（パルス幅変調）ドライバであって、電源回路１１０に接続されている。電源回路１１０は、三相交流電源であるモータ駆動電源１１２を直流電源に変換して、モータ駆動回路１０４およびブレーキ制御回路１０８に直流電源を供給する。

【0024】

ロボット制御装置１００はさらに、制御電源であるハイサイド電源１１４と、ロボット制御回路１１６と、電圧検知回路１１８とを備える。ハイサイド電源１１４は、ロボット制御回路１１６からの動力投入指令がハイサイドスイッチ１２０に入力されて、ハイサイドスイッチ１２０がＯＮ／ＯＦＦされることにより、モータ駆動回路１０４に供給または供給が遮断される。

【0025】

電圧検知回路１１８は、ハイサイド電源１１４の電圧を検知して、検知した電圧の変化をブレーキ制御回路１０８およびロボット制御回路１１６に出力する。ロボット制御回路１１６は、例えば電源検知回路１１８から出力された電圧の変化に基づいて上記の動力投入指令を生成する。

【0026】

ここでロボットのアームは、モータ１０２によって駆動されているため、モータ１０２の駆動を停止するときだけでなく開始するときにも、ブレーキ１０６を駆動制御することによって自由落下を防止する必要がある。そこでロボット制御装置１００では、モータ駆動回路１０４の動作電圧Ｖｗ（図２参照）は立ち下がり／立ち下がりに所定の時間を要することに着目してブレーキ１０６の制御を行う構成を採用した。

【0027】

すなわちロボット制御装置１００では、詳細は後述するが、ハイサイド電源１１４の電圧の立ち上がり／立ち下がり時の電圧監視を電圧検知回路１１８で行い、さらにブレーキ制御回路１０８によってモータ駆動回路１０４の動作電圧Ｖｗと閾値Ｖａ、Ｖｂ（図２参照）とを比較してブレーキ制御を行う。

【0028】

以下、図２を参照してロボット制御装置１００の動作について説明する。図２は、図１のロボット制御装置１００の各部の出力（信号）を例示するタイミングチャートである。ロボット制御装置１００において、まず、モータ１０２を駆動する場合、モータ駆動電源１１２は常時ＯＮになっている。

【0029】

そしてロボット制御回路１１６は、タイミングＴ１で動力投入指令としてモータ駆動ＯＮ信号をＨｉｇｈにしてハイサイドスイッチ１２０に入力し、ハイサイドスイッチ１２０をＯＮにする。ハイサイドスイッチ１２０がＯＮになると、ハイサイド電源１１４は、タイミングＴ１でモータ駆動回路１０４に供給される。

【0030】

またタイミングＴ１において、図２に示すようにモータ駆動力がＬｏｗであり、モータ１０２には駆動力が生じていない。このため、ブレーキ制御回路１０８は、ブレーキ制御信号をＨｉｇｈとして、ブレーキをＯＮにしている。

【0031】

ハイサイド電源１１４の電圧は、タイミングＴ１で立ち上がり始めるが、キャパシタの影響で立ち上がりに所定時間を要し、ここではタイミングＴ２でモータ駆動回路１０４の動作電圧Ｖｗまで立ち上がる。このため、モータ１０２は、タイミングＴ２でモータ駆動回路１０４により駆動され、モータ駆動力がＨｉｇｈとなり駆動力が生じる。

【0032】

つぎにタイミングＴ３で、ハイサイド電源１１４の電圧がモータ駆動回路１０４の動作電圧Ｖｗより高い第１の閾値Ｖａまで上昇すると、電圧検知回路１１８は、ブレーキＯＦＦ検知信号をＬｏｗからＨｉｇｈにして、ブレーキ制御回路１０８に出力する。ブレーキ制御回路１０８は、ブレーキＯＦＦ検知信号がＨｉｇｈであるため、ブレーキ制御信号をＬｏｗとしてブレーキ１０６をＯＦＦにする。

【0033】

このようにロボット制御装置１００では、モータ１０２の駆動を開始するときは、ハイサイド電源１１４の電圧がモータ駆動回路１０４の動作電圧Ｖｗより高い第１の閾値Ｖａまで上昇したとき、すなわちモータ１０２が駆動力を生じるまでブレーキＯＦＦを遅延させる。ここでブレーキＯＦＦを遅延させるとは、図２のタイミングＴ２でモータ１０２が駆動力を生じてから、タイミングＴ３でブレーキＯＦＦ検知信号がＨｉｇｈになるまでの区間Ａにおいて、ブレーキＯＮを維持することをいう。

【0034】

つまりロボット制御装置１００では、モータ１０２が駆動力を生じるまではブレーキ１０６がＯＮになっているため、モータ１０２の駆動を開始するとき、ロボットのアームなどが自由落下することを防止できる。またタイミングＴ４以降では、ハイサイド電源１１４の電圧が完全に立ち上がり、モータ１０２は、ブレーキＯＦＦの状態でモータ駆動回路１０４によって駆動される。

【0035】

つぎにロボット制御装置１００において、モータ１０２の駆動を停止する場合の動作を説明する。ロボット制御回路１１６は、タイミングＴ５で動力投入指令としてモータ駆動ＯＮ信号をＬｏｗにしてハイサイドスイッチ１２０に入力し、ハイサイドスイッチ１２０をＯＦＦにする。ハイサイドスイッチ１２０がＯＦＦになると、ハイサイド電源１１４は、タイミングＴ５でモータ駆動回路１０４への供給が遮断される。

【0036】

またタイミングＴ５において、図２に示すようにモータ駆動力がＨｉｇｈであり、モータ１０２には駆動力が生じている。ブレーキ制御回路１０８は、タイミングＴ３からブレーキ制御信号をＬｏｗのまま維持していて、タイミングＴ５においてもブレーキをＯＦＦにしている。

【0037】

ハイサイド電源１１４の電圧は、タイミングＴ５で立ち下がり始めるが、キャパシタの影響で立ち下がりに所定時間を要し、ここではタイミングＴ６でモータ駆動回路１０４の動作電圧Ｖｗよりも高い第２の閾値Ｖｂまで立ち下がる。なお第２の閾値Ｖｂは、図中では第１の閾値Ｖａと同じ値としたが、これに限定されず、異なる値になるよう適宜設定してもよい。

【0038】

このようにタイミングＴ６で、ハイサイド電源１１４の電圧がモータ駆動回路１０４の動作電圧Ｖｗより高い第２の閾値Ｖｂまで下降すると、電圧検知回路１１８は、ブレーキＯＦＦ検知信号をＨｉｇｈからＬｏｗにして、ブレーキ制御回路１０８に出力する。ブレーキ制御回路１０８は、ブレーキＯＦＦ検知信号がＬｏｗであるため、ブレーキ制御信号をＨｉｇｈとしてブレーキ１０６をＯＮにする。

【0039】

このようにロボット制御装置１００では、モータ１０２の駆動を停止するときは、ハイサイド電源１１４の電圧がモータ駆動回路１０４の動作電圧Ｖｗより高い第２の閾値Ｖｂまで上昇したとき、すなわちモータ１０２が駆動力を生じているうちにブレーキＯＮを遅延させる。ここでブレーキＯＮを遅延させるとは、図２のタイミングＴ５でモータ駆動ＯＮ信号をＬｏｗにしてから、タイミングＴ６でブレーキＯＦＦ検知信号がＬｏｗになるまでの区間Ｂにおいて、ブレーキＯＦＦを維持した後、ブレーキＯＮにすることをいう。

【0040】

つまりロボット制御装置１００では、モータ１０２が駆動力を失う前にブレーキ１０６をＯＮにするため、モータ１０２の駆動を停止するとき、ロボットのアームなどが自由落下することを防止できる。

【0041】

その後、タイミングＴ７において、ハイサイド電源１１４の電圧がモータ駆動回路１０４の動作電圧Ｖｗまで下降すると、モータ駆動回路１０４は動作を停止する。このため、モータ駆動力がＬｏｗとなり、モータ１０２は駆動力を失う。なおタイミングＴ８において、ハイサイド電源１１４の電圧が完全に立ち下がる。

【0042】

したがってロボット制御装置１００によれば、モータの駆動を開始および停止するとき、ロボットの駆動部が自由落下することを防止できる。さらにロボット制御装置１００では、ハイサイド電源１１４の電圧監視を行って、モータ駆動回路１０４の動作電圧Ｖｗと各閾値Ｖａ、Ｖｂとを比較すればよいため、応答性もよく、さらに追加回路も少なくて済むため、回路構成が複雑にならない。

【0043】

図３は、図１のロボット制御装置１００の変形例を例示するブロック図である。図中では、変形例のロボット制御装置１００Ａの一部のみを示している。ロボット制御装置１００Ａは、上記のブレーキ制御回路１０８と電圧検知回路１１８に代えて、ブレーキＯＦＦ遅延回路１２２と、ブレーキＯＮ遅延回路１２４と、ＮＯＲゲート１２６とを備える点で、上記ロボット制御装置１００と異なる。

【0044】

ブレーキＯＦＦ遅延回路１２２は、上昇検知回路１２８と、上昇遅延回路１３０とを有する。上昇検知回路１２８は、具体的には対象電圧がリファレンス電圧より高かった場合にＨｉｇｈを出力する電圧検知回路である。上昇検知回路１２８は、ハイサイド電源１１４の電圧の上昇を検知して、検知した電圧の変化をブレーキＯＮ遅延回路１２４とＮＯＲゲート１２６とに出力する。上昇遅延回路１３０は、ハイサイド電源１１４の電圧の上昇を遅延させるＬＰＦ（ブレーキＯＦＦＬＰＦ）であって、ダイオード１３２と、抵抗１３４と、キャパシタ１３６とを有する。

【0045】

ブレーキＯＮ遅延回路１２４は、下降検知回路１３８と、下降遅延回路１４０とを有する。下降検知回路１３８は、具体的には、上昇検知回路１２８と同様に、対象電圧がリファレンス電圧より高かった場合にＨｉｇｈを出力する電圧検知回路である。下降検知回路１３８は、ハイサイド電源１１４の電圧の下降を検知して、検知した電圧の変化をＮＯＲゲート１２６に出力する。下降遅延回路１４０は、ハイサイド電源１１４の電圧の下降を遅延させるＬＰＦ（ブレーキＯＮＬＰＦ）であって、ダイオード１４２と、抵抗１４４と、キャパシタ１４６とを有する。

【0046】

さらにロボット制御装置１００Ａにおいて、上昇遅延回路１３０および下降遅延回路１４０は、個別に遅延時間を設定可能になっている（後述）。

【0047】

以下、図４を参照してロボット制御装置１００Ａの動作について説明する。図４は、図３のロボット制御装置１００Ａの各部の出力（信号）を例示するタイミングチャートである。

【0048】

ロボット制御装置１００Ａにおいて、まず、モータ１０２（図１参照）を駆動する場合、ロボット制御回路１１６は、タイミングＳ１で動力投入指令としてモータ駆動ＯＮ信号をＨｉｇｈにしてハイサイドスイッチ１２０に入力し、ハイサイドスイッチ１２０をＯＮにする。ハイサイドスイッチ１２０がＯＮになると、ハイサイド電源１１４は、タイミングＳ１でモータ駆動回路１０４に供給される。

【0049】

またタイミングＳ１において、図４に示すようにモータ駆動力がＬｏｗであり、モータ１０２には駆動力が生じていない。さらに上昇検知回路１２８の出力であるブレーキＯＦＦ検知信号および下降検知回路１３８の出力であるブレーキＯＮ検知信号はいずれもＬｏｗである。このため、ＮＯＲゲート１２６は、ブレーキ制御信号をＨｉｇｈとして、ブレーキをＯＮにしている。

【0050】

ハイサイド電源１１４の電圧は、タイミングＳ１で立ち上がり始めるが、キャパシタの影響で立ち上がりに所定時間を要し、ここではタイミングＳ２でモータ駆動回路１０４の動作電圧Ｖｗまで立ち上がる。このため、モータ１０２は、タイミングＳ２でモータ駆動回路１０４により駆動され、モータ駆動力がＨｉｇｈとなり駆動力が生じる。

【0051】

またハイサイド電源１１４からの電流は、上昇遅延回路１３０のダイオード１３２を通過せず、抵抗１３４に流れる。このため、上昇遅延回路１３０では、抵抗１３４およびキャパシタ１３６からなるＲＣ回路により、ハイサイド電源１１４の電圧の立ち上がりをなだらかにすることができる。

【0052】

ハイサイド電源１１４の電圧は、図４のブレーキＯＦＦＬＰＦに示すようにタイミングＳ１からＳ３の間になだらかに立ち上がって、モータ駆動回路１０４の動作電圧Ｖｗより高い第１の閾値Ｖａまで上昇する。そして上昇検知回路１２８は、タイミングＳ３でブレーキＯＦＦ検知信号をＬｏｗからＨｉｇｈにして、ＮＯＲゲート１２６に出力する。

【0053】

一方、下降遅延回路１４０では、ハイサイド電源１１４からの電流が抵抗１４４に流れず、ダイオード１４２を通過する。このため、下降遅延回路１４０では、抵抗１４４およびキャパシタ１４６からなるＲＣ回路が機能せず、図４のブレーキＯＮＬＰＦに示すようにタイミングＳ２でハイサイド電源１１４の電圧が急峻に立ち上がる。

【0054】

さらにタイミングＳ３において、下降検知回路１３８は、ブレーキＯＮ検知信号をＬｏｗからＨｉｇｈにして、ＮＯＲゲート１２６に出力する。これによりＮＯＲゲート１２６は、タイミングＳ３においてブレーキ制御信号をＬｏｗとして、ブレーキをＯＦＦにしている。

【0055】

このようにロボット制御装置１００Ａでは、上昇検知回路１２８と上昇遅延回路１３０により、モータ１０２の駆動を開始するときにブレーキＯＦＦを遅延させる時間を調整することができる。ここでブレーキＯＦＦを遅延させるとは、図４のタイミングＳ２でモータ１０２が駆動力を生じてから、タイミングＳ３でブレーキ制御信号がＬｏｗになるまでの区間Ｃにおいて、ブレーキＯＮを維持することをいう。なおブレーキＯＦＦを遅延させる時間は、上昇遅延回路１３０の例えばキャパシタ１３６の容量を調整することで可能となる。

【0056】

つまりロボット制御装置１００Ａでは、モータ１０２が駆動力を生じるまではブレーキ１０６がＯＮになっているため、モータ１０２の駆動を開始するとき、ロボットのアームなどが自由落下することを防止できる。なおタイミングＳ４以降において、ハイサイド電源１１４の電圧が完全に立ち上がり、モータ１０２は、ブレーキＯＦＦの状態でモータ駆動回路１０４によって駆動される。

【0057】

さらにロボット制御装置１００Ａでは、ハイサイド電源１１４の電圧の立ち上がりをなだらかにしているので、第１の閾値Ｖａを検知してからブレーキ１０６を動作させる応答時間を確保することができ、ブレーキ１０６の動作が間に合わなくなるような状況を回避して安全性を高めることができる。

【0058】

つぎにロボット制御装置１００Ａにおいて、モータ１０２の駆動を停止する場合の動作を説明する。ロボット制御回路１１６は、タイミングＳ５で動力投入指令としてモータ駆動ＯＮ信号をＬｏｗにしてハイサイドスイッチ１２０に入力し、ハイサイドスイッチ１２０をＯＦＦにする。ハイサイドスイッチ１２０がＯＦＦになると、ハイサイド電源１１４は、タイミングＳ５でモータ駆動回路１０４への供給が遮断される。

【0059】

またタイミングＳ５において、図４に示すようにモータ駆動力がＨｉｇｈであり、モータ１０２には駆動力が生じている。ＮＯＲゲート１２６は、タイミングＳ３からブレーキ制御信号をＬｏｗのまま維持していて、タイミングＳ５においてもブレーキをＯＦＦにしている。

【0060】

まず上昇遅延回路１３０では、タイミングＳ５でハイサイド電源１１４の電圧が立ち下がると、キャパシタ１３６に溜まっていた電荷がダイオード１３２を通る。また上昇検知回路１２８は、タイミングＳ５でブレーキＯＦＦ検知信号をＨｉｇｈからＬｏｗにして、ＮＯＲゲート１２６に出力する。

【0061】

つぎに下降遅延回路１４０では、キャパシタ１４６に溜まっていた電荷がダイオード１４２に戻らず、電荷を徐々に解放しながら下降検知回路１３８に流れる。このため、下降遅延回路１４０では、図４のブレーキＯＮＬＰＦに示すようにタイミングＳ６以降、ハイサイド電源１１４の電圧がなだらかに立ち下がる。

【0062】

そして図４のブレーキＯＮＬＰＦに示すようにハイサイド電源１１４の電圧は、タイミングＳ５からＳ６の間になだらかに立ち下がって、モータ駆動回路１０４の動作電圧Ｖｗより高い第２の閾値Ｖｂまで下降する。そして下降検知回路１３８は、タイミングＳ６でブレーキＯＮ検知信号をＨｉｇｈからＬｏｗにして、ＮＯＲゲート１２６に出力する。

【0063】

これによりＮＯＲゲート１２６は、タイミングＳ６においてブレーキＯＦＦ検知信号およびブレーキＯＮ検知信号がいずれもＬｏｗであるため、ブレーキ制御信号をＨｉｇｈとして、ブレーキをＯＮにしている。

【0064】

このようにロボット制御装置１００Ａでは、下降検知回路１３８と下降遅延回路１４０とにより、モータ１０２の駆動を停止するときにブレーキＯＮを遅延させる時間を調整することができる。ここでブレーキＯＮを遅延させるとは、図４のタイミングＳ５でモータ駆動ＯＮ信号をＬｏｗにしてから、タイミングＳ６でブレーキ制御信号がＨｉｇｈになるまでの区間Ｄにおいて、ブレーキＯＦＦを維持した後、ブレーキＯＮにすることをいう。なおブレーキＯＮを遅延させる時間は、下降遅延回路１４０の例えばキャパシタ１４６の容量を調整することで可能となる。

【0065】

つまりロボット制御装置１００Ａでは、モータ１０２が駆動力を失う前にブレーキ１０６をＯＮにするため、モータ１０２の駆動を停止するとき、ロボットのアームなどが自由落下することを防止できる。その後、タイミングＴ８において、ハイサイド電源１１４の電圧がモータ駆動回路１０４の動作電圧Ｖｗまで下降すると、モータ駆動回路１０４は動作を停止する。このため、モータ駆動力がＬｏｗとなり、モータ１０２は駆動力を失う。なおタイミングＳ８において、ハイサイド電源１１４の電圧が完全に立ち下がる。

【0066】

またロボット制御装置１００Ａでは、ハイサイド電源１１４の電圧の立ち下がりをなだらかにしているので、第２の閾値Ｖｂを検知してからブレーキ１０６を動作させる応答時間を確保することができ、ブレーキ１０６の動作が間に合わなくなるような状況を回避して安全性を高めることができる。

【0067】

さらにロボット制御装置１００Ａによれば、モータ１０２の駆動を開始するときにブレーキＯＦＦを遅延させる時間を調整できるだけでなく、モータ１０２の駆動を停止するときにブレーキＯＮを遅延させる時間を調整することもできるため、モータ１０２の駆動力のＯＮ／ＯＦＦ（のタイミング）とブレーキ１０６の制動力のＯＮ／ＯＦＦ（のタイミング）の順序を確実に制御することができる。

【0068】

なおロボット制御装置１００Ａでは、上昇遅延回路１３０および下降遅延回路１４０を用いて遅延時間を個別に設定できるように２系統の回路構成を採用したが、これに限定されない。一例として、ロボット制御装置１００の電圧検知回路１１８に対して、ハイサイド電源１１４の電圧の上昇または下降を遅延させる適宜の遅延回路を設けるようにしてもよい。

【0069】

このようにすれば、ハイサイド電源１１４の電圧の立ち上がりまたは立ち下がりに要する時間を調整できる。このため、モータ１０２の駆動を開始するときにブレーキＯＦＦを遅延させる時間、または、モータ１０２の駆動を停止するときにブレーキＯＮを遅延させる時間を調整することができる。

【0070】

さらに上記の第１の閾値Ｖａ、第２閾値Ｖｂは、分圧抵抗とバッファあるいはコンパレータを用いることで適宜設定可能である。また第１の閾値Ｖａ、第２閾値Ｖｂの調整をＬＰＦに可変抵抗などを用いて行うことにより、ブレーキの性能劣化に対応可能となる。なおブレーキＯＦＦ遅延やブレーキＯＮ遅延の時間を調整するとき、可変抵抗などを適用しこれを物理的に調整してもよい。ただし可変抵抗などを物理的に調整するのが手間であれば、電圧検知の結果をＣＰＵのタイマのトリガに入力し、タイマ出力をロジックに組み合わせることで、時間調整を容易に行うこともできる。

【0071】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0072】

本発明は、ロボットを駆動するモータのブレーキを制御するブレーキ制御回路を備えたロボット制御装置として利用することができる。

【符号の説明】

【0073】

１００、１００Ａ…ロボット制御装置、１０２…モータ、１０４…モータ駆動回路、１０６…ブレーキ、１０８…ブレーキ制御回路、１１０…電源回路、１１２…モータ駆動電源、１１４…ハイサイド電源、１１６…ロボット制御回路、１１８…電圧検知回路、１２０…ハイサイドスイッチ、１２２…ブレーキＯＦＦ遅延回路、１２４…ブレーキＯＮ遅延回路、１２６…ＮＯＲゲート、１２８…上昇検知回路、１３０…上昇遅延回路、１３２、１４２…ダイオード、１３４、１４４…抵抗、１３６、１４６…キャパシタ、１３８…下降検知回路、１４０…下降遅延回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】