JPH0647239B2 - ロボツト用エンコ−ダの電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は絶対位置検出用のエンコーダを備えたロボット
の、エンコーダ電源が決して遮断されることがないロボ
ット用エンコーダの電源装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のロボット、特に産業用多関節ロボットは、各関節
部の回転軸が独立制御されており、これら回転軸で連絡
された可動部の絶対位置はロボットに取り付けられたエ
ンコーダにより管理されるようになっている。

従って産業用ロボットのロボット可動部を各軸回りに駆
動するモータに、絶対位置検出型エンコーダを接続する
ことにより、各ロボット可動部の軸回りの現在位置が対
応する駆動モータの絶対位置として算出記憶され、この
記憶値を読出すことによってロボット可動部の移動制御
を簡単に達成することが出来る。然るに、各ロボット可
動部の駆動モータを制御する絶対位置検出エンコーダ
は、一旦その電源が遮断されると、エンコーダの記憶部
に入っている各可動部の絶対位置のデータが全て消滅し
てしまい、再度データを入力し直さなくてはならなくな
る。

そこで、このような産業用ロボットのエンコーダは、例
えば、ロボット機体に設置されたバックアップ用の電源
（バッテリ）に接続しておき、ロボットの動作制御用の
主電源ラインが遮断される時点においては前記バッテリ
を電源とするように構成して、ロボット組立時にエンコ
ーダの記憶部に入力された各可動部の絶体位置が常に保
持されるようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、一般に産業用ロボットのエンコーダはロボッ
トの可動部に取り付けられており、バックアップ用バッ
テリはロボットの機体上に設置されていて、両者はフレ
キシブルな連絡ケーブルによって接続されているため
に、この連絡ケーブルがロボットの可動部の動きによる
動的疲労で切れてしまう恐れがある。

このようなバックアップ用バッテリとエンコーダとを結
ぶケーブルの切断、あるいはバックアップ用バッテリの
消耗等による電圧低下が生じた場合は、ロボットの動作
制御用の主電源ラインが遮断されると、エンコーダの記
憶が全て消滅してしまう。

そこで、バックアップ用バッテリを交換しやすい位置
で、しかもロボットの可動部の動きによっても連絡ケー
ブルが切れにくい位置に配置した提案（例えば特願昭６
０−９１２２１号）や、バックアップ用バッテリからの
電圧が低下した時に警報を発するようにした提案（特願
昭60-128072号）があるが、前者の提案にしてもやはり
連絡ケーブルの切断の可能性があり、また後者の提案で
は作業者が警報に気付かずにスイッチをオフして、ロボ
ットの動作制御用の主電源ラインを遮断してしまうとい
う可能性がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は上述の問題点を解消し、ケーブルの断線
等によりバックアップ用バッテリからの電圧が低下した
場合に、作業者がロボットの動作制御用の主電源を遮断
した場合でも、エンコーダの電源が遮断されることがな
く、エンコーダの記憶内容が決して消失することのない
優れたロボット用エンコーダの電源装置を提供すること
である。

前記目的を達成する本発明のロボット用エンコーダの電
源装置は、ロボットの各可動部分の絶対位置を管理制御
するエンコーダを、ロボット作動時はロボット制御用の
主電源に接続し、この電源が遮断された時は連絡ケーブ
ルを介してロボット機体側のバックアップ用電源に接続
するロボット用エンコーダの電源装置において、前記バ
ックアップ用電源の電圧を、前記連絡ケーブルを介して
検出する検出手段と、この検出手段の検出値が所定値以
下の場合に、ロボット制御用の主電源の遮断スイッチが
操作されても、この主電源を遮断しない電源保持手段と
を設けたことを特徴としている。

〔作 用〕

本発明のロボット用エンコーダの電源装置では、バック
アップ用バッテリとエンコーダとを結ぶ連絡ケーブルが
切断した場合、および何らかの原因でバックアップ用バ
ッテリの電圧がエンコーダの動作電圧以下まで低下した
場合に、作業者がロボットの動作制御用の主電源を遮断
する操作を行っても、この主電源が遮断されず、エンコ
ーダの電源も遮断されない。

〔実施例〕

以下添付図面を用いて本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例のロボット用エンコーダの電
源装置を備えたエンコーダの概略構成を示すものであ
る。エンコーダには一般に、インクリメンタル形式のも
のとアブソリュート形式のものとがあるが、この実施例
では、機構部の簡単なインクリメンタル形式の機構部を
有し、実質的にアブソリュート形式のエンコーダとして
機能し得るエンコーダを使用している。

第１図において、エンコーダは機構部１、信号処理部２
から成り、該信号処理部２には制御装置５内の電源５１
又はバックアップ用電源４、より具体的には乾電池等の
バッテリから電圧が供給されている。機構部１は、検出
対象物の回転軸に固定され回転軸の回転と共に回転する
回転符号板１１、該回転符号板をはさんで対向的に設け
られた発光素子１２ａ，１２ｂおよび受光素子１３ａ，
１３ｂを有している。回転符号板１１には円周に沿って
透光部および遮光部が設けられており、回転符号板１１
の回転に伴って発光素子１２ａ，１２ｂからの射出光の
うち回転符号板１１の透光部を通過した光が受光素子１
３ａ，１３ｂにおいて、９０゜位相のずれたＡ相および
Ｂ相信号すなわちＤ_AおよびＤ_Bとして検出される。

信号処理部２は上記Ａ相およびＢ相信号Ｄ_A,Ｄ_Bを増幅
した矩形波にする増幅器２１ａ，２１ｂ、該増幅器から
出力信号の位相差、例えば回転符号板１１が正回転の場
合はＡ相信号がＢ相信号より９０゜進んでおり、逆回転
の場合はＡ相信号がＢ相信号より９０゜遅れている、と
いう事実に基いて回転符号板１１の回転方向を検出し、
立上りパルスＳ_U又は立下りパルスＳ_Dを出力する立上り
・立下り検出回路２２、および、該パルスＳ_U又はＳ_Dに
より増・減を計数するアップ・ダウンカウンタ２３を有
している。アップダウンカウンタ２３は回転符号板１１
が正回転の場合は計数値を増加させ、逆回転の場合は計
数値を減少させる。アップダウンカウンタ２３には、こ
のように回転符号板１１の回転位置が更新されており、
アブソリュート形式のエンコーダと同様の出力を提供し
得る。アップダウンカウンタ２３の値は制御装置５から
の要求信号REQがあった場合送信回路２６を介して出力
ドライバ２７ａ，２７ｂから出力される。第１図の例に
おいては、Ａ相およびＢ相の出力信号がそれぞれ逆位
相、すなわち高レベルと低レベルの関係にある１対の信
号SA₁，SA₂およびSB₁，SB₂として出力される。すなわ
ち、出力ドライバ２７ａ，２７ｂは、差動式ドライバで
ある。

上記差動出力SA₁，SA₂が制御装置５内の差動アンプ５２
ａで受け入れられて位置信号として制御装置５で用いら
れる。差動出力SB₁，SB₂は差動アンプ５２ｂで受け入れ
られる。

信号処理部２には、回転比率検出器２４及び該回転比率
検出器の出力によりクロック周期を変化させるクロック
発生回路２５が設けられている。回転比率検出器２４は
アップ・ダウンカウンタ２３の時間に対する計数率を検
出し計数率が低い場合、即ち回転符号板１１の回転が遅
い時クロック周期を大きくし信号処理部２等における電
力消費を低減させるものであるが、本発明には直接関係
しない。クロック発生回路２５からのクロック信号に応
答して発光素子１２ａ，１２ｂが点灯する。

上記エンコーダは制御装置５の動作時に同時に作動する
ので、制御装置５内の電源ユニット５１から直流電力の
供給を受ける。この電源ユニット５１はスイッチ６を介
してＡＣ電源（通常200Ｖ）に接続されていて、エンコ
ーダに必要な直流を発生させている。６はロボット制御
用の主電源の遮断スイッチ７がオフされると、これに連
動してオフするスイッチである。電源ユニット５１はダ
イオード２８を介して信号処理部２に接続されている。

このままではスイッチ６のオフにより信号処理部２が動
作しなくなってエンコーダの記憶が消失してしまうの
で、信号処理部２は前記ダイオード２８のカソード側に
カソードが接続されたダイオード２９を介して、フレキ
シブルな連絡ケーブル４１でロボットの機体上に設置さ
れたバックアップ用のバッテリ４に接続されている。こ
のバッテリ４の電圧は前記電源ユニット５１からの電圧
よりも僅かに低く設定されているので、ダイオード２９
の作用により信号処理部２に電源ユニット５１から電力
が供給されている時には、バッテリ４からの電力の供給
は行われず、バッテリ４からの電力の供給はスイッチ６
がオフされた時だけ行われる。

前記連絡ケーブル４１は信号処理部２の端子Ｔ_２とバッ
テリ４の端子Ｔ_３とを結んでおり、この連絡ケーブル４
１に断線の恐れがある。連絡ケーブル４１が断線した場
合、およびバッテリ４が消耗した場合は、端子Ｔ_２の電
圧が低下する。そこで本発明では端子Ｔ_２に電圧検出器
３が接続され、端子Ｔ_２の電圧が常に監視されている。

電圧検出器３にはエンコーダの記憶が消失しない下限電
圧値が設定されており、検出電圧値がこの設定値を下ま
わった場合には、電圧検出器３に接続する電圧保持器８
および警報器９に信号が出力されるようになっている。
電圧検出器３から信号を受けると、警報器９はバックア
ップ用バッテリ４の電源系統に異常があることが作業者
に判るように表示を行ない、電圧保持器８はロボット制
御用の主電源の遮断スイッチ７がオフされても電源ユニ
ット５１がＡＣ電源から切り離されないようにする。こ
の実施例ではスイッチ６に並列にスイッチ８１が設けら
れており、電圧保持器８が電圧検出器３から信号を受け
るとこのスイッチ８１をオン状態にするようになってい
る。

従って、連絡ケーブル４１の断線あるいはバッテリ４の
電圧低下により、端子Ｔ_２の電圧が低下したことが電圧
検出器３によって検出された時には、警報器９が異常を
知らせると共に、電圧保持器８がスイッチ８１をオンに
するので、この状態で作業者が警報器９の異常表示を見
落して遮断スイッチ７を切り、スイッチ６をオフして
も、電源ユニット５１はスイッチ８１を介してＡＣ電源
に接続されているので、エンコーダの記憶が消失する恐
れがない。

以上説明したのは本発明のロボット用エンコーダの電源
装置の概念的構成であるので、次に本発明の装置のより
具体的な構成の実施例について第２図を用いて説明す
る。なお、ここでは、第１図の電源部以外の構成につい
ては、その説明を省略する。

第２図において、工場の電源１００（例えばＡＣ２００
Ｖ）とアースGNDとの間にはロボット制御用の主電源の
起動スイッチ（ＯＮスイッチ）７１およびこれに直列に
接続されたマグネットコンタクトMCCが設けられてい
る。また、前記起動スイッチ７１とマグネットコンタク
トMCCの結合点と電源１００との間には、常閉の遮断ス
イッチ（OFFスイッチ）７と前記マグネットコンタクトM
CCの通電によりオンする接点MCC１とが直列接続された
回路、および警報器９と後述するリレーＫが通電される
ことによってオンする接点Ｋ１とが直列接続された回路
が設けられている。

更に、電源１００とアースGNDとの間には、直流５Ｖな
どを発生する電源ユニット５１と前記マグネットコンタ
クトMCCの通電によりオンする接点MCC２とが直列接続さ
れた回路が設けられている。この電源ユニット５１は端
子Ｔ_１を介してダイオード２８に接続されており、起動
スイッチ７１のオンにより接点MCC２がオンした後は信
号処理部に直流電力を供給する。

一方、バックアップ用のバッテリ４からの電源系統にお
いては、信号処理部側の端子Ｔ_２からダイオード２９ま
での間の回路が比較器３０に接続されている。この比較
器３０には、例えばバッテリ３１により基準電圧Ｖ
₀（Ｖ₀≪バッテリ電圧）が与えられており、端子Ｔ_２の
電圧がこの基準電圧Ｖ₀を下まわった場合に信号が出力
されるようになっている。そして、比較器３０の出力に
は増幅器３２を介してリレーＫが接続されている。この
リレーＫは通電により前述の接点Ｋ１をオンさせる。

以上のように構成されたロボット用エンコーダの電源装
置では、起動スイッチ７１がオンされるとマグネットコ
ンタクトMCCが通電されるので、接点MCC１と接点MCC２
とがオンする。遮断スイッチ７は常閉であるので、接点
MCC１がオンした後は起動スイッチ７１がオフされても
マグネットコンタクトMCCは通電状態が保持される。ま
た、接点MCC２のオンにより電源ユニット５１からの直
流が信号処理部へ供給される。

遮断スイッチ７がオフされると、マグネットコンタクト
MCCへの通電が止まるので、接点MCC１，MCC２が共にオ
フし、電源ユニット５１から信号処理部への直流の供給
も止まる。このとき信号処理部はダイオード２９、連結
ケーブルを通じてバックアップ用のバッテリ４に接続さ
れ、バッテリ４から直流の供給を受けるので、エンコー
ダの記憶は保持される。

この状態で起動スイッチ７１がオンされると、前述のよ
うに電源ユニット５１からの直流が端子Ｔ_１に現れ、こ
こでも（端子Ｔ_１の電圧）＞（端子Ｔ_２の電圧）となっ
ていることから、バッテリ４からの直流の供給が止み、
信号処理部へは電源ユニット５１からの直流が供給され
る。

以上がロボット用エンコーダの電源装置の正常な状態で
の動作である。このときは、信号処理部に供給される直
流が電源ユニット５１からにしろ、バッテリ４からにし
ろ、端子Ｔ_２にはバッテリ４の電圧が印加されているの
で、比較器３０の入力電圧値はその基準電圧値よりもは
るかに大きく、比較器３０は信号を出力しない。

ところが、ロボットの可動部の動きによる動的疲労によ
ってフレキシブルな連絡ケーブル４１が切断された場
合、あるいは液もれや消耗などでバッテリ４の電圧が極
端に低下した場合は、端子Ｔ_２の電圧が大きく低下す
る。この時は比較器３０の入力電圧値が基準電圧値を下
まわることになり、比較器３０に出力信号が出る。

この信号は増幅器３２で増幅され、リレーＫが通電され
る。リレーＫの通電により接点Ｋ１がオンし、警報器９
が通電されてバックアップ用バッテリ４の電源回路の異
常を作業者に知らせる。この警報器９の作動により作業
者が異常に気付けば良いが、気付かない場合は作業終了
時に遮断スイッチ７がオフされてしまう。

しかしながら、本発明の電源回路では遮断スイッチ７が
オフされても、マグネットコンタクトMCCは警報器９、
接点Ｋ１を介して電源１００に接続されているので、接
点MCC２のオン状態が保持され、電源ユニット５１が信
号処理部に直流を供給し続けるので、エンコーダの記憶
内容が消失することがない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、バックアップ用
電源回路に異常があった場合は、主電源の遮断スイッチ
をオフしてもエンコーダの電源がオフされないので、絶
対値パルスコーダ等のエンコーダの記憶（位置情報）が
失われることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロボット用エンコーダの電源装置の一
実施例の回路図、第２図は他の実施例の回路図である。 １……機構部、２……信号処理部、４……バックアップ
用バッテリ、５……制御装置、７……遮断スイッチ、３
０……比較器、４１……連絡ケーブル、５１……電源ユ
ニット、７０……起動スイッチ、１００……電源、MCC
……マグネットコンタクト、Ｋ……リレー、MCC１，MCC
２，Ｋ１……接点。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットの各可動部分の絶対位置を管理制
   御するエンコーダを、ロボット作動時はロボット制御用
   の主電源に接続し、この主電源が遮断された時は連絡ケ
   ーブルを介してロボット機体側のバックアップ用電源に
   接続するロボット用エンコーダの電源装置において、 前記バックアップ用電源の電圧を、前記連絡ケーブルを
   介して検出する検出手段と、 この検出手段の検出値が所定値以下の場合に、ロボット
   制御用の主電源の遮断スイッチが操作されても、この主
   電源を遮断しない電源保持手段とを設けたことを特徴と
   するロボット用エンコーダの電源装置。
2. 【請求項２】前記検出手段が検出電圧値が所定値以下の
   時に、これを外部に知らせる警報手段を備えていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロボット用エ
   ンコーダの電源装置。