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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine automatische
Maschine, die eine Vielzahl von servogesteuerten Achsen umfasst,
wie ein Industrie-Roboter (im folgenden "Roboter" genannt), eine Werkzeugmaschine oder dgl.,
insbesondere auf eine Technik zum Vermeiden von Gefahren, die durch
eine Funktionsstörung
verursacht werden, die unmittelbar auftritt, nachem eine automatische
Einrichtung betätigt
ist, und zum Unterstützen
beim Beseitigen der Ursache dafür.
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In
Fällen,
in denen eine Funktionsstörung auftritt,
z. B. infolge einer Verschlechterung der Kennlinien elektronischer
Komponenten in den Servoverstärkern
für Servomotoren,
die verschiedene Achsen eines Roboters oder einer Werkzeugmaschine
antreiben, wird eine Einheit, die Komponenten enthält, bei
denen ein Problem besteht, ausgewechselt. Wenn eine Einheit ausgewechselt
wird, werden Verbindungen zwischen Servoverstärkern und Servomotoren oder
zwischen Servosteuervorrichtungen und Impulskodierern (Positiondetektoren),
oder dgl. vorübergehend
unterbrochen und werden dann, wenn die Einheit erst einmal ausgewechselt
worden ist, wieder hergestellt. In einigen Fällen können diese Verbindungen jedoch,
wenn dieser Wiederverbindungsvorgang durchgeführt wird, für einige der Achsen falsch hergestellt
werden.
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1A veranschaulicht einen
Fall, in dem Verbindungen zwischen Einrichtungen, die ein Servosystem
für eine
servogesteuerte erste Achse und zweite Achse bilden, korrekt hergestellt
sind.
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Gemäß 1A liest eine erste Rchsen-Servosteuereinrichtung
#1 in einem erstem Achsen-Bewegungsbefehl, der innerhalb einer Steuervorrichtung
(eine Veranschaulichung der gesamten Steuervorrichtung ist fortgelassen)
erzeugt ist, und erzeugt auf der Grundlage des zuvor erwähnten Bewegungsbefehls
und eines Rückkopplungssignals
von einem Impulskodierer P1, der an einem ersten Achsen-Servomotor
M1 angebracht ist, einen Drehmomentbefehl, der an einen Servoverstärker A1
zu senden ist. Auf der Grundlage des Drehmomentbefehls von der Servosteuereinrichtung
#1 erzeugt der Servoverstärker
A1 einen Treiberstrom, der dem ersten Servomotor M1 zuzuführen ist.
Der erste Achsen-Impulskodierer P1 gibt Information bezüglich der
Position oder Geschwindigkeit der ersten Achse in Form eines Rückkopplungssignals
an die erste Achsen-Servosteuereinrichtung #1 aus. Im Vorstehenden
ist das Servosystem bezüglich
der ersten Achse beschrieben worden, und da das Servosystem für die zweite Achse
das gleiche wie für
die erste Achse ist, ist eine Beschreibung desselben fortgelassen.
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1B zeigt ein erstes Beispiel
für einen Fall,
in dem die Verbindungen zwischen den Einrichtungen, die ein Servosystem
für eine
servogesteuerte erste Achse und zweite Achse bilden, falsch hergestellt
sind.
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In
dem Beispiel, das in 1B gezeigt
ist, sind die Achsen-Entsprechungen der Verbindungen zwischen den
Servosteuervorrichtungen und den Servoverstärkern falsch. Wenn die Maschine
in diesem Zustand betrieben wird, wird das Ausgangssignal der ersten
Achse-Servosteuereinrichtung #1 zu dem zweiten Achsen-Servoverstärker A2 übertragen, und
das Ausgangssignal der zweiten Achsen-Servosteuereinrichtung #2
wird zu dem ersten Achsen-Servoverstärker A1 übertragen.
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Folglich
arbeitet der erste Achsen-Servomotor M1 in Übereinstimmung mit dem Bewegungsbefehl
für die
zweite Achse. Der Impulskodierer P1 gibt unterdessen positionsbezogene
Information für
den Servomotor M1, der gemäß diesem
Befehl arbeitet, an die Servosteuereinrichtung #1 aus. Die Servosteuereinrichtung
#1 erzeugt ein Ausgangssignal, das ver sucht, eine positionsbezogen
Abweichung auf Null zu verringern. Dieses Ausgangssignal wird jedoch
zu dem zweiten Achsen-Servoverstärker
A2 statt zu dem ersten Achsen-Servoverstärker A1 übertragen. Daher wird das Servosystem,
das versucht, die positionsbezogene Abweichung auf Null zu verringern,
nicht funktionieren, und der Servomotor M1 wird eine völlig unerwartete
und den Regeln nicht entsprechende Betriebsweise durchführen, und
abhängig
von den Umständen
kann die Wahrscheinlichkeit eines Ausreißers, was den Betrieb betrifft,
hoch sein. Es besteht außerdem
hinsichtlich des zweiten Achsen-Servomotors M2 ein ähnliches
Risiko für
einen Ausreißer,
was den Betrieb betrifft.
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Außerdem wird
in einem Fall, in dem beispielsweise die Schwerkraft oder ein Moment
infolge der Schwerkraft auf die zweite Achse eines Roboters oder
dgl. wirkt, selbst dann, wenn kein Befehl eingegeben ist, wegen
der Wirkung der Schwerkraft oder des Moments infolge der Schwerkraft
ein Ausgangssignal, das versucht, die positionsbezogen Abweichung
auf Null zu verringern, zu der ersten Achse übertragen, und demzufolge besteht
ein Risiko für den
ersten Achsen-Servomotor M1, einen Ausreißer hinsichtlich des Betriebs
durchzuführen.
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1C zeigt ein zweites Beispiel
für einen Fall,
in dem die Verbindungen zwischen den Einrichtungen, die ein Servosystem
für eine
servogesteuerte erste Achse und zweite Achse bilden, falsch hergestellt
sind.
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In
dem Beispiel, das in 1C gezeigt
ist, sind die Achsen-Entsprechungen der Verbindungen zwischen den
Servoverstärkern
und den Servomotoren falsch.
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1D zeigt ein drittes Beispiel
für einen Fall,
in dem die Verbindungen zwischen den Einrichtungen, die ein Servosystem
für eine
servogesteuerte erste Achse und zweite Achse bilden, falsch hergestellt
sind.
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In
dem Beispiel, das in 1D gezeigt
ist, sind die Achsen-Entsprechungen der Verbindungen zwischen den
Servomotoren und den Servosteuervorrichtungen falsch hergestellt
worden.
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In
beiden, dem zweiten und dem dritten Beispiel, wo Verbindungen zwischen
den Einrichtungen, die ein Servosystem für eine servogesteuert erste Achse
und zweite Achse bilden, falsch hergestellt worden sind, funktioniert ähnlich dem
ersten Beispiel das Servosystem nicht korrekt, und es besteht die Gefahr,
das die Servomotoren M1 u. M2 Ausreißer hinsichlich deren Betriebsweisen
durchführen.
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Hinsichtlich
der Merkmale eines Servosystems gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit,
dass eine Funktionsstörung,
die durch eine falsche Verbindung zwischen den Einrichtungen, die
ein Servosystem für eine
Vielzahl von servogesteuerten Achsen bilden, verursacht wird, wie
dies in den Beispielen in 1B–1D veranschaulicht, unmittelbar
nach dem Start der Maschine auftreten wird. Im einzelnen gibt es
in Systemen, die eine Achse enthalten, die der Schwerkraft oder
einem Moment infolge der Schwerkraft ausgesetzt ist, eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass
eine Funktionsstörung
unmittelbar, nachdem Bremsen gelöst
sind, auftritt, und in Systemen, die keine Achse enthalten, die
der Schwerkraft oder einem Moment infolge der Schwerkraft ausgesetzt
ist, gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass eine Funktionsstörung, die
unmittelbar, nachdem ein Bewegungsbefehl ausgegeben worden ist,
auftritt.
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Der
Grund dafür
ist, dass da die Servosteuervorrichtung ein Ausgangssignal erzeugt,
das versucht, dass sich die Abweichung (Differenz zwischen Befehlswert
und Rückkopplungswert
aus dem Impulskodierer) so schnell wie möglich Null nähert, dann
eine hohe Wahrscheinlichkeit gegeben ist, dass das System sehr rasch
abweichen wird, ohne eine Näherung
zu erreichen, wenn falsche Verbindungen hergestellt sind, wie dies
zuvor beschrieben wurde. Außerdem
kann sich selbst dann, wenn es keine falschen Verbindungen gibt,
wie sie zuvor beschrieben wurden, und die Bedienungsperson die Maschine
betätigt,
ohne sich des Auftretens einer Verschlechterung, von Defekten oder
dgl. bei den elektronischen Komponenten bewusst zu sein, eine ähnliche
Funktionsstörung
einstellen.
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Um
sich mit dem Problem von Funktionsstörungen dieser Art befassen
zu können,
ist ein Einlernzusatz, der mit einem Totmannschalter ausgestattet ist,
in einer Weise mit einer Steuervorrichtung für einen Roboter verbunden,
dass der Roboter mit Hilfe der Bedienungsperson durch Loslassen
(Aufhören des
Niederdrückens)
des Totmannschalters zu einem Nothalt gebracht werden kann.
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In
einem Fall jedoch, in dem der Roboter unmittelbar nach dem Start
aus einem der Gründe,
die zuvor beschrieben wurden, außer Kontrolle gerät, besteht
die Gefahr eines Unfalls, bevor die Bedienungsperson in der Lage
ist, zu reagieren. Außerdem sind
für eine
Steuervorrichtung für
eine Werkzeugmaschine keine Mittel bekannt, die sich unmittelbar und
zuverlässig
mit einer Funktionsstörung
befassen, die unerwartet unmittelbar nach dem Start der Werkzeugmaschine
auftritt.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Steuervorrichtung
für eine
automatische Maschine, wie einen Roboter, eine Werkzeugmaschine
oder dgl., der oder die eine Vielzahl von Achsen umfasst, die durch
Servomotoren angetrieben werden, zu schaffen, welche Steuervorrichtung
auf eine Funktionsstörung
(insbesondere einen Vorgang eines Ausreißers) unmittelbar nach dem Start
der automatischen Maschine, wie sie z. B. wegen einer falschen Verbindung
zwischen den verschiedenen Einrichtungen, die einschließlich der
Servomotoren das Servosystem bilden, auftreten kann, vorbereitet
ist und dadurch verhindert, dass sich solche Funktionsstörungen ausweiten
und sich zu schwerwiegenden Situationen entwickeln. Außerdem besteht
zusätzlich
zum Verhindern des Ausweitens solcher Funktionsstörungen eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, auf die Ursache einer
Funktionsstörung
zu schließen
und dieselbe der Bedienungsperson mitzuteilen.
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Um
die zuvor genannten Aufgaben zu lösen, hat eine Steuervorrichtung
für eine
automatische Maschine gemäß der Erfindung
wie durch Anspruch 1 angegeben Mittel für eine Vielzahl von Achsen,
die durch Servomotoren angetrieben werden, und umfasst Zwangslauf-Stromabschaltungsmittel
zum zwangsläufigen
Unterbrechen der Stromversorgung für die Servoverstärker, die
den Servomotoren Strom zuführen,
zu einer vorgeschriebenen Zeit sehr kurz, nachdem die Stromversorgung
für die
Servoverstärker
eingeschaltet worden ist.
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Eine
Steuervorrichtung für
eine automatische Maschine gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
hat Mittel für
eine Vielzahl von Achsen, die durch Servomotoren angetrieben werden,
und umfasst Zwangslauf-Stromabschaltungsmittel zum zwangsläufigen Unterbrechen
der Stromversorgung für
die Servoverstärker
zu einer vorgeschriebenen Zeit sehr kurz, nachdem die Stromversorgung
für die Servoverstärkers gestartet
ist und nachdem Bewegungsbefehle in die Servosteuereinrichtungen
eingegeben worden sind, die Drehmomentbefehle erzeugen, die zu den
Servoverstärkern übertragen
werden.
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Vorzugsweise
werden interne Daten aus dem Servosystem, die als Indikatoren zum
Entscheiden darüber
benutzt werden, ob irgendeine der Achsen abnormal arbeitet oder
nicht, aufgezeichnet, während
die Stromversorgung für
die Servoverstärker
eingeschaltet ist, und die aufgezeichneten Daten werden als Meldung
ausgegeben. Überdies
wird vorzugsweise auf der Grundlage der aufgezeichneten Daten über das
Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormität bei jeder
der Achsen entschieden, und die Entscheidungsergebnisse werden in
Form einer Meldung ausgegeben.
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Vorzugsweise
wird unmittelbar nach der zwangsläufigen Unterbrechung der Stromversorgung für die Servoverstärker durch
Betreiben der Zwangslauf-Stromabschaltungsmittel ein Fallen oder
Drehen von Teilen wegen der Schwerkraft durch Aktivieren von Bremsmittel,
die an jeder Achse angebracht sind, verhindert.
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Außerdem ist
es vorzugsweise möglich,
die Zwangslauf-Stromabschaltungsmittel
zwischen einem aktivierten Zustand und einem deaktivierten Zustand
zu schalten. Wenn einmal die Zwangslauf-Stromabschaltungsverarbeitung
durchgeführt und
die Ursache einer Abnormität
beseitigt worden ist, wird ein normaler Betrieb durchgeführt, ohne
dass danach die Zwangslauf-Stromabschaltungsmittel betätigt werden.
Wenn die Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung benutzt wird, ist es, wenn ein Roboter oder eine Werkzeugmaschine
betätigt wird,
unmittelbar, nachdem er oder sie wegen falscher Verbindungen, die
zwischen den Maschinen (einschließlich der Servomotor), die
das Servosystem bilden, hergestellt sind, beginnt, eine Funktionsstörung zu
zeigen, möglich,
Situationen zu verhindern, die zu Verletzungen von Menschen, Beschädigungen
von peripheren Einrichtungen oder dgl. führen. Außerdem kann, da eine Abnormitätsmeldung
in einer Form ausgegeben werden kann, die Information bezüglich der
Achse enthält,
von der eine Abnormität
herrührt,
die Ursache jedweder Abnormität,
die auftritt, untersucht und schnell beseitigt werden.
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Die
vorstehenden und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung,
die unter Bezugnahme auf die vorliegenden Figuren gegeben wird,
ersichtlich.
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1A zeigt eine Steuervorrichtung
für eine automatische
Maschine, die eine erste Achse und eine zweite Achse umfasst, die
jeweils durch Servomotoren angetrieben werden, wobei zwischen den verschiedenen
Einrichtungen, die das Servosystem bilden, Verbindungen korrekt
hergestellt sind.
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1B zeigt ein Beispiel für das Servosystem
gemäß 1A, wobei die Servosteuereinrichtungen
und Servoverstärker,
die das zuvor genannte Servosystem bilden, falsch verbunden sind.
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1C zeigt ein Beispiel für das Servosystem
gemäß 1A, wobei die Servoverstärker und Servomotoren,
die das zuvor genannte Servosystem bilden, falsch verbunden sind.
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1D zeigt ein Beispiel für das Servosystem
gemäß 1A, wobei die Servosteuereinrichtungen
und Impulskodierer, die das zuvor genannte Servosystem bilden, falsch
verbunden sind.
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2 zeigt ein Haupt-Blockschaltbild,
das die allgemeine Hardware-Zusammenstellung einer Steuervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt, die auf eine Steuervorrichtung für einen
Roboter angewendet ist.
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3 zeigt ein Flussdiagramm,
das ein Beispiel für
einen Zwangsablauf-Stromabschaltungsprozess veranschaulicht, der
unmittelbar nach dem Start eines Roboters zusammen mit der Haupt-CPU
und einer Servo-CPU,
die sich auf irgendeine der Achsen in der Steuervorrichtung gemäß 2 bezieht, durchgeführt wird.
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Die
Steuervorrichtung für
eine automatische Maschine gemäß der vorliegenden
Erfindung kann durch Installieren von Software in einer Hardware-Zusammenstellung
zusammengesetzt sein.
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Zunächst wird
die Hardware-Zusammenstellung einer Steuervorrichtung beschrieben,
die einen Roboter (als Beispiel für eine automatische Maschine)
steuert, der n Achsen (wobei n ≥ =
3) hat, die durch Servomotoren angetrieben werden.
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Ein
Speicher 102, eine Einlernzusatzschnittstelle 103,
eine Servosteuervorrichtung 105 und eine Externeinrichtungs-Eingabe/Ausgabeschnittstelle 106 sind
jeweils mit einem Bus 107 verbunden, der seinerseits mit
einer Haupt-CPU 101 (im folgenden einfach "CPU" genannt) verbunden
ist. Der Speicher 102 enthält einen RAM, einen ROM, einen
nichtflüchtigen
Speicher und dgl..
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Mit
der Einlernzusatzschnittstelle 103 ist ein Einlernzusatz 104 verbunden.
Dieser Einlernzusatz 104 umfasst Standard-Anzeigefunktionen,
und eine Bedienungsperson ist in der Lage, durch Handbetätigung des
Einlernzusatzes 104 Betriebsprogramme für den Roboter zu erstellen,
zu revidieren und zu sichern sowie zusätzlich zu Parametern, für die er
oder sie ein Abspielen eines bestimmten Betriebssprogramms, ein Überspring-Zuführen oder
dgl. durchführen
kann, verschiedene Parameter zu setzen, die sich auf die Programme
beziehen. Außerdem
wird eine Anzeigeeinrichtung auf dem Einlernzusatz 104 zum
Anzeigen der Ergebnisse von Abnormitätsprüfungen unmittelbar nach dem
Start des Roboters (später
beschrieben) benutzt.
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In
dem ROM in dem Speicher 102 ist ein Systemprogramm gespeichert,
das die Basisfunktionen des Roboters und der Roboter-Steuervorrichtung
unterstützt.
Außerdem
sind in dem nichtflüchtigen
Speicher in dem Speicher 102 Roboter-Be triebsprogramme
und darauf bezogene Dateneinstellungen, die in Übereinstimmung mit der Anwendung
bestimmt sind, gespeichert. In diesem nichtflüchtigen Speicher sind auch
programmbezogene Daten für Zwangsmaßnahmen
gespeichert, die unmittelbar nach dem Start eines Roboters durchgeführt werden, wie
dies später
beschrieben wird. Der RAM in dem Speicher 102 wird zum
vorübergehenden
Speichern von Daten in verschiedenen Berechnungsprozessen benutzt,
die mittels der CPU 101 durchgeführt werden.
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Die
Servosteuervorrichtung 105 umfasst n Servosteuereinrichtungen
#1–#n
in Übereinstimmung
mit der Anzahl von Achsen in dem Roboter. Eine solche Servosteuereinrichtung
empfängt
einen Bewegungsbefehl, der durch Berechnungsverarbeitung zum Steuern
des Roboters (wie Bewegungsweg-Planung, Interpolation oder Inversumwandlung auf
der Grundlage der Bewegungsweg-Planung) erzeugt wird, und erzeugt
Drehmomentbefehle, die zu Servoverstärkern A1–An zu übertragen sind, aus den zuvor
erwähnten
Bewegungsbefehlen und aus Rückkopplungssignalen,
die von Impulskodierern P1–Pn empfangen
sind, die an jeder Achse angebracht sind. Auf das Empfangen dieser
Drehmomentbefehle von den Servosteuereinrichtungen #1–#n hin
führen
die Servoverstärker
A1–An
den Servomotoren M1–Mn, die
jeder Achse zugeordnet sind. auf der Grundlage der Drehmomentbefehle
Strom zu, um dadurch die Motoren zu treiben.
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Wie
jedoch zuvor beschrieben besteht eine Möglichkeit, dass ein Fehler
in dem Zustand von Verbindungen zwischen den Servosteuereinrichtungen #1–#n, den
Servoverstärkern
A1–An,
den Servomotoren M1–Mn
und den Impulskodierern P1–Pn
auftreten kann. Wenn eine falsche Verbindung hergestellt ist, wird
die Verbindungsbeziehung, die in 2 veranschaulicht
ist, nicht für
diese Maschine zustandekommen, Außerdem ist wie allgemein bekannt,
obwohl in den Figruen nicht veranschaulicht, an jeder Achse des
Roboters ein Bremsmechanismus, wie eine elektromagnetische Bremse
oder dgl., angebracht, und dieser Mechanismus kann jederzeit mittels
Befehlen aus der Roboter-Steuervorrichtung in einen gelösten (offenen)
oder aktiven (geschlossenen) Zustand versetzt werden.
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Im
folgenden wird erstes Beispiel für
eine Zwangslauf-Stromabsschaltungsverarbeitung,
die durch eine Steuereinrichtung unmittelbar nach dem Start des
Roboters durchgeführt
wird, unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm gemäß 3 beschrieben.
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In
diesem ersten Verarbeitungsbeispiel wird die Stromversorgung für die Servoverstärker entsprechend
den Umständen
zwangsläufig
unmittelbar nach dem Start des Roboters unterbrochen, und zu dieser
Zeit werden Daten, die zur sicheren Bestätigung benutz werden, auf dem
Bildschirm der Anzeigeeinrichtung des Einlernzusatzes 104 angezeigt. Diese
Verarbeitung kann auf den in Frage kommenden Roboter in Fällen angewendet
werden, in denen keine der Vielzahl von Achsen (Achse 1 bis Achse
n) des Roboters der Wirkung der Schwerkraft oder einem Moment infolge
der Schwerkraft ausgesetzt ist, die größer als ein unbedeutender Wert
ist.
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Die
Verarbeitung, die durch das Flussdiagramm gemäß 3 veranschaulicht ist, wird gemeinsam
durch die Haupt-CPU 101 und die CPUs (Servo-OPUs) in den
Servosteuereinrichtungen #1–#n
durchgeführt.
Außerdem
kann die Zwangslauf-Stromabschaltungsverarbeitung unmittelbar nach
dem Start des Roboters, was ein Merkmal der vorliegenden Erfindung
ist, durch Vorab-Setzen eines Zwangslauf-Stromabschaltungsbetriebsart-Kennzeichnungsbits
F (F = 1) durchgeführt
werden. Wenn dieses Kennzeichnungsbit rückgesetzt ist (F = 0), wird
die Zwangslauf-Stromabschaltungsbetriebsart aufgehoben, und es wird
keine Zwangslauf-Stromabschaltungsverarbeitung durchgeführt. Um
Sicherheit zu gewährleisten
ist es wünschenswert,
dass das Kennzeichnungsbit immer beim Start des Roboters gesetzt
ist (F = 1).
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Die
Verarbeitung, die in dem Flussdiagramm gemäß 3 veranschaulicht ist, wird eingeleiteet, wenn
die Roboter-Steuervorrichtung
durch Betätigen des
Einlernzusatzes 104 darüber
informiert ist, dass die Durchführung
des Betriebsprogramms in einem Zustand, in dem Strom für eine Signalverarbeitung, wie
ein Betrieb der Servo-CPUs innerhalb der Servosteuereinrichtungen
#1 bis #n zugeführt
wird, vorzunehmen ist. Danach erfolgt die Verarbeitung in jedem Schritt
gemäß dem Flussdiagramm
wie folgt:
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(Schritt
S1) Es wird geprüft,
ob das Betriebsart-Kennzeichnungsbit F gesetzt ist oder nicht. Wenn nicht,
wird die Zwangslauf-Stromabschaltungsbetriebsart aufgehoben (in
anderen Worten vorausgesetzt, dass F = 1 ist), und die Sequenz setzt
sich zu Schritt S2 fort. Wenn die Zwangslauf-Stromabschaltungsbetriebsart aufgehoben
ist (F = 0), setzt sich die Sequenz zu Schritt S16 fort (Normalbetrieb).
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(Schritt
S2) Jede der Bremsen, die an den verschiedenen Achsen angebracht
sind, wird freigegeben (geöffnet).
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(Schritt
S3) Um die abgelaufene Zeit seit dem Start messen zu können, wird
ein Zeitgeber rückgesetzt
(t = 0), und es wird eine Zählung
eingeleitet.
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(Schritt
S4) Die Stromversorgung für
die Servoverstärker
A1–An
wird gestartet.
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(Schritt
S5) Für
jede der Achsen 1 bis Achse n werden Bewegungsbefehle für einen
Prozesszyklus (einen Interpolationszyklus) durch numerische Steuerfunktionen
der Roboter-Steuervorrichtung
(z. B. Dekodieren des Betriebsprogramms, Planen eines Bewegungswegs,
Interpolation, Beschleunigungs/Verzögerungsverarbeitung, Verteilung
auf eine einzelne Achse, usw.) erzeugt und an die Servosteuereinrichtungen
#1–#n
ausgegeben. Aus diesen Bewegungsbefehlen und den Rückkopplungssignalen,
die von den Impulskodierern P1–Pn empfangen sind,
erzeugen die Servosteuereinrichtungen #1–#n dann Drehmomentbefehle,
die zu den Servoverstärkern
A1–An
zu übertragen
sind.
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Auf
das Empfangen dieser Drehmomentbefehle von den Servosteuereinrichtungen
#1–#n
hin führen
die Servoverstärker
A1–An
den Servomotoren M1–Mn,
die der Achse 1–Achse
n zugeordnet sind, auf der Grundlage der Drehmomentbefehle Treiberströme zu. Dadurch
wird der Betrieb jedes Achse des Roboters eingeleitet.
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Es
sei beiläufig
angemerkt, dass die Servosteuervorrichtung 105, die in 2 veranschaulicht ist, einigen
falschen Verbindungen zwischen den verschiedenen Einrichtungen,
die das Servosystem bilden, wie solchen, die in 1B–1D veranschaulicht sind,
unterliegen kann.
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(Schritt
S6) Um zu bestimmen, ob in dem Zustand des Servosystems, der aus
der Durchführung gemäß Schritt
S5 hervorgeht, eine Abnormität
vorliegt, werden interne Daten, die Abnormitätsindikatoren repräsentieren,
eingelesen und in dem nichtflüchtigen
Speicher des Speichers 102 gespeichert (2). Konkret ausgedrückt werden für jede Achse (Achse
j, wobei j = 1, 2, ... n ist), der letzte Drehmomentbefehlswert
(Strombefehlswert) icj, und der letzte Stromrückkopplungswert ifj zusammen
mit dem letzten Bewegungsbefehlswert (akkumulierten Wert) xcj und
dem letzten Positionsrückkopplungswert
xfj gespeichert.
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(Schritt
S7) Der Zählwert
t des Zeitgebers wird geprüft.
Wenn der Zählwert
geringer als ein vorbestimmter Wert t0 ist, wird die Verarbeitung
in Schritt S5 u. Schritt S6 für
den nachfolgenden Zyklus durchgeführt. Auf diese Weise wird die
Verarbeitung in Schritt S5 u. Schritt S6 für jeden Verarbeitungszyklus
wiederholt, bis t t > t0
wird, woraufhin sich die Sequenz zu Schritt S7 u. Schritt S8 fortsetzt.
Hierbei wird im allgemeinen die Zeit t0 schon beim Entwurf auf eine
sehr kurze Zeit innerhalb eines Bereichs gesetzt, wodurch sich das
Ausmaß einer
Funktionsstörung
des Roboters selbst dann nicht ausweiten kann, wenn eine falsche
Verbindung hergestellt ist. Beispielsweise wird t0 auf die Zeitperiode
gesetzt, die für die
Bewegungsbefehle (Schritt S5) für
mehrere – mehrere
zehn Verarbeitungszyklen, die auszugeben sind, in Anspruch genommen
wird.
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(Schritt
S8) Die Stromversorgung für
die Servoverstärker
A1–An
wird zwangsweise unterbrochen. Jedoch wird eine Stromversorgung
für die
Signalverarbeitung, wie den Betrieb der Servo-CPUs in den Servosteuereinrichtungen
#1–#n,
aufrechterhalten.
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(Schritt
S9) Die Bremsen, die an den jeweiligen Achsen angebracht sind, werden
aktiviert (geschlossen).
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(Schritt
S10) Für
jede Achse (Achse j: j = 1, 2, ... n) wird die Korrelation zwischen
dem letzten Drehmomentbefehlswert (Strombefehlswert) icj und dem
letzten Rückkopplungswert
ifj geprüft.
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Wenn
die Servomotoren, die Servoverstärker,
die Servosteuereinrichtungen und die Impulskodierer, die das Servosystem
bilden, korrekt für
diese Achse j (entsprechend dem Beispiel gemäß 1A) verbunden sind, wird die Abweichung
zwischen dem Drehmomentbefehlswert (Strombefehlswert) icj und dem
Stromrückkopplungswert
ifj ein kleiner Wert, da das Servosystem derart arbeitet, dass diese
Abweichung Null ist. In anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass es eine Korrelation
zwischen dem Drehmomentbefehlswert icj und dem Stromrückkopplungswert
ifj gibt. In diesem Fall setzt sich die Verarbeitungssequenz zu
Schritt S12 fort.
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Wenn
andererseits die Servosteuereinrichtung für die Achse k (die verschieden
von der Achse j ist) fälschlicherweise
mit dem Servoverstärker
für die
Achse j infolge eines Ar beitsfehlers (entsprechend dem Beispiel
gemäß 1B) verbunden ist, gibt
es keine Korrelation zwischen dem Drehmomentbefehlswert icj und
dem Stromrückkopplungswert
ifj für
die Achse j (und die Achse k), und demzufolge ist es sehr wahrscheinlich,
dass eine große
Diskrepanz, die den normalen Bereich einer Abweichung überschreitet,
zwischen diesen zwei Werten erfasst wird. In diesem Fall setzt sich
die Verarbeitungssequenz zu Schritt S11 fort.
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(Schritt
S11) Es wird eine Abnormitätsmeldung 1 ausgegeben,
und diese Meldung wird beispielsweise auf dem Anzeigebildschirm
des Einlernzusatzes 104 angezeigt. Die angezeigte Abnormitätsmeldung 1 enthält die Nummer
j der Achse, bei der eine Abnormität erfasst worden ist. Diese
Abnormitätsmeldung 1 informiert
die Bedienungsperson darüber,
dass die Servosteuereinrichtung und der Servoverstärker, der
dieser Achse j zugeordnet ist, falsch verbunden sein kann. Diese
Abnormitätsmeldung 1 wird
jedoch auch im Falle anderer Abnormitäten ausgegeben, z. B. wenn
der Stromrückkopplungswert
ifj selbst wegen eines Fehlers bei den elektronischen Komponenten
abnormal ist. Außerdem werden
die internen Daten (Drehmomentbefehlswert icj und Stromrückkopplungswert
ifj), welche die Abnormitätsindikatoren
repräsentieren,
die in Schritt S6 angesammelt sind, auf dem Bildschirm des Einlernzusatzes 104 angezeigt.
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Wenn
die Verarbeitung in Schritt S11 abgeschlossen worden ist, setzt
sich die Verarbeitungssequenz zu Schritt S13 fort.
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(Schritt
S12/Schritt S13) Für
jede Achse (Achse j, wobei j = 1, 2, ... n ist), wird die Korrelation zwischen
dem letzten Bewegungsbefehlswert (integrierten Wert) xcj und dem
letzten Positionsrückkopplungswert
xfj geprüft.
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Wenn
die Servomotoren, die Servoverstärker,
die Servosteuereinrichtungen und die Impulskodierer, die das Servosystem bilden,
korrekt in bezug auf die Achse j (entsprechend dem Beispiel gemäß 1A) verbunden sind, wird
die Abweichung zwischen dem Bewegungsbefehl xcj und dem Positionsrückkopplungswert
xfj innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs zu Null. In anderen
Worten ausgedrückt
heißt
dies, dass Korrelation zwischen dem Bewegungsbefehlswert xcj und
dem Positionsrückkopplungswert
xfj besteht. In diesem setzt sich die Verarbeitungssequenz zu Schritt
S14 fort.
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Wenn
andererseits der Servomotor für
die Achse k (die von der Achse j verschieden ist) fälschlicherweise
infolge eines Arbeitsfehlers mit dem Servoverstärker für die Achse j (entsprechend
dem Beispiel gemäß 1C) verbunden ist oder wenn
der Impulskodierer für
die Achse k (die von der Achse j verschieden ist) fälschlicherweise
mit der Servosteuereinrichtung für
die Achse (entsprechend dem Beispiel gemäß 1D) verbunden ist, wird die Abweichung
zwischen dem Bewegungsbefehlswert xcj und dem Positionsrückkopplungswert
xfj einen großen Wert
haben, der die normale Abweichung überschreitet. In diesem Fall
setzt sich die Verarbeitungssequenz zu Schritt S15 fort.
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(Schritt
S14) Es wird eine Meldung ausgegeben, die anzeigt, dass das Servosystem
normal arbeitet, und diese Meldung wird beispielsweise durch den
Einlernzusatz 104 angezeigt, woraufhin die Zwangslauf-Stromabschaltungsverarbeitungs-Sequenz endet.
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(Schritt
S15) Beispielsweise wird eine Abnormitätsmeldung 2 ausgegeben
und auf dem Bildschirm des Einlernzusatzes 104 angezeigt,
woraufhin die Zwangslauf-Stromabschaltungsverarbeitungs-Sequenz
endet. Die angezeigte Abnormitätsmeldung 2 enthält die Nummer
j der Achse, bei der die Abnormität erfasst worden ist. Diese
Abnormitätsmeldung 2 informiert
die Bedienungsperson darüber, dass
entweder der Servoverstärker
und der Servomotor oder der Impulskodierer und die Servosteuereinrichtung
für diese
Achse j falsch verbunden worden sind. Diese Abnormitätsmeldung 2 wird
jedoch auch im Falle anderer Abnormitäten ausgegeben, z. B, wenn
der Positionsrückkopplungswert
xfj selbst wegen eines Fehlers in dem Impulskodierer falsch ist.
Außerdem
werden auch die internen Daten (Positionsbefehlswert xcj und Positionsrückkopplungswert xfj),
welche die Abnormitätindikatoren
bilden, die in Schritt S6 angesammelt sind, auf dem Bildschirm des Einlernzusatz 104 angezeigt.
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(Schritt
S16) Es wird ein normaler Betrieb ausgeführt. Die Einzelheiten der Verarbeitung
für den normalen
Betrieb sind allgemein bekannt, und da sie sich nicht auf das Wesen
oder charakteristische Merkmale der vorliegenden Erfindung beziehen,
ist an dieser Stelle eine Beschreibung derselben fortgelassen.
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Wenn
die Zwangslauf-Stromabschaltungsverarbeitung unmittelbar nach der
Roboterbetätigung,
wie sie durch das Flussdiagramm in 3 veranschaulicht
ist, für
alle Achsen abgeschlossen worden ist, unternimmt die Bedienungsperson
abhängig von
den Ergebnissen dieser Verarbeitung die folgenden Schritte.
- (a) Wenn eine Meldung, die anzeigt, dass das Servosystem
normal arbeitet, in Schritt S14 ausgegeben ist: Die Bedienungsperson
deaktiviert die Zwangslauf-Stromabschaltungsbetriebsart durch Rücksetzen
des Betriebsart-Kennzeichnungsbits F (F = 0), das zu der Zeit des
Abschlusses der Zwangslauf-Stromabschaltungsverarbeitung gesetzt
(F = 1) war, woraufhin ein normaler Betrieb folgt.
- (b) Wenn eine Abnormitätsmeldung 1 für die Achse
j in Schritt S11 ausgegeben ist: Die Bedienungsperson prüft, ob die
Servosteuereinrichtung und der Servoverstärker für diese Achse j (und für die anderen
Achsen) falsch verbunden worden sind oder nicht.
- (b1) Wenn die Prüfung
zeigt, dass ein Fehler bei der Verbindung zwischen der Servosteuereinrichtung
und dem Servoverstärker
gemacht worden ist, korrigiert die Bedienungsperson die Verbindung
und führt
dann nochmals eine Zwangslauf-Stromabschaltungsverarbeitung durch,
die in dem Flussdiagramm gemäß 3 veranschaulicht ist. Wenn
in Schritt S14, wenn diese Verarbeitung wiederholt wurde, eine Meldung
ausgegeben wird, die anzeigt, dass das Servosystem normal arbeitet,
wird das Kennzeichnungsbit F, das gegenwärtig gesetzt (F = 1) ist, rückgesetzt
(F = 0), um dadurch die Zwangslauf-Stromabschaltungsbetriebsart
zu deaktivieren. Wenn andererseits die Abnormitätsmeldung 1 wieder
in Schritt S11 ausgegeben wird, folgert die Bedienungsperson dass
eine der vorhandenen Einrichtungs nicht richtig funktioniert, und
er oder sie startet einen entsprechenden Vorgang (beispielsweise
eine Schaltungsüberprüfung).
- (b2) Wenn die Prüfung
zeigt, dass keine falschen Verbindungen zwischen den Servosteuereinrichtungen
und den Servoverstärkern
hergestellt worden sind, folgert die Bedienungsperson, dass eine der
vorhandenen Einrichtungen nicht richtig funktioniert, und er oder
sie unternimmt einen entsprechenden Vorgang (beispielsweise eine
Schaltungsüberprüfung).
- (c) Wenn in Schritt S15 die Abnormitätsmeldung 2 in bezug
auf die Achse j ausgegeben wird: Die Bedienungsperson prüft hinsichtlich
Fehlern in den Verbindungen zwischen dem Servoverstärker und dem
Servomotor und zwischen dem Impulskodierer und der Servosteuereinrichtung,
die sich auf die Achse j (und auch auf die anderen Achsen) beziehen.
- (c1) Wenn die Prüfung
zeigt, dass eine falsche Verbindung zwischen dem Servoverstärker und dem
Servomotor oder zwischen dem Impulskodierer und der Servosteuereinrichtung
hergestellt worden ist, korrigiert die Bedienungsperson die Verbindungen
und führt
dann nochmals eine Zwangslauf-Strom abschaltungsverarbeitung durch,
die durch das Flussdiagramm gemäß 3 veranschaulicht ist. Wenn
in Schritt S14 eine Meldung, die anzeigt, dass das Servosystem normal
arbeitet, wenn diese Verarbeitung nochmals durchgeführt ist,
ausgegeben wird, wird das Kennzeichnungsbit F, das gegenwärtig gesetzt
(F = 1) ist, rückgesetzt
(F = 0), um dadurch die Zwangslauf-Stromabschaltungsbetriebsart
zum deaktivieren. Andererseits wird dann, wenn die Abnormitätsmeldung 2 nochmals
in Schritt S15 ausgegeben wird, die Bedienungsperson folgern, dass
eine der vorhandenen Einrichtungen nicht richtig funktioniert, und
er oder sie unternimmt einen entsprechenden Vorgang (beispielsweise eine
Schaltungsüberprüfung oder
eine Impulskodiererüberprüfung).
- (c2) Wenn die Prüfung
zeigt, dass keine falsche Verbindung zwischen dem Servoverstärker und dem
Servomotor oder zwischen dem Impulskodierer und der Servosteuereinrichtung
hergestellt worden ist, folgert die Bedienungsperson, dass eine
der vorhandenen Einrichtungen nicht richtig funktioniert, und er
oder sie unternimmt einen entsprechenden Vorgang (beispielsweise
eine Schaltungsüberprüfung oder
eine Impulskodiererüberprüfung).
-
In
Fällen,
in denen keine der Vielzahl von Achsen des Roboters (Achse 1 bis
Achse n) der Wirkung der Schwerkraft oder eines Moments infolge
der Schwerkraft ausgesetzt ist, die größer als ein unwsesentlicher
Wert ist, wird die Zwangslauf-Stromabschaltungsverarbeitung, die
mittels der Steuervorrichtung unmittelbar nach Betätigung des
Roboters durchgeführt
wird, wie sie zuvor unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm gemäß 3 beschrieben wurde, auf
den den Roboter angewendet.
-
Wenn
andererseits eine der Vielzahl von Achsen des Roboters (Achse 1
bis Achse n) der Wirkung der Schwerkraft oder eines Moments infolge
der Schwerkraft ausgesetzt ist, die größer als ein unwesentlicher
Wert ist, wird ein zweites Beispiel für die Zwangslauf-Stromabschaltungsverarbeitung,
die unmittelbar nach Betätigung
des Roboters mittels der Steuervorrichtung durchgeführt wird,
auf den Roboter angewednet, wie dies im folgenden beschrieben wird.
-
An
dieser Stelle wird ein zweites Beispiel für die Zwangslauf-Stromabschaltungsverarbeitung,
die unmittelbar nach Betätigung
des Roboters mittels der Steuervorrichtung durchgeführt wird,
beschrieben.
-
Die
Zwangslauf-Stromabschaltungsverarbeitung gemäß diesem zweiten Beispiel umfasst
eine geringe Revision der Verarbeitung in dem ersten Beispiel, die
unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm gemäß 3 beschrieben wurde. Im einzelnen sind in
der Zwangslauf-Stromabschaltungsverarbeitung in diesem zweitem Beispiel
die Verarbeitungen in Schritt S5 des Flussdiagramms gemäß 3 unnötig, und demzufolge wird dieser
Schritt übersprungen.
-
Folglich
wird in der Verarbeitung in dem zweiten Beispiel, in Schritt S3
des Flussdiagramms gemäß 3 der Zeitgeber gestartet,
nachfolgend wird in Schritt S4 die Stromversorgung für die Servoverstärker A1–An eingeleitet,
es werden Daten, welche die Abnormitäts indikatoren unterdrücken, gewonnen
und in dem nächsten
Schritt S6 gespeichert, und dann wird in dem nächsten Schritt S7 der Zählwert t
des Zeitgebers geprüft.
Die Verarbeitung in Schritt S6 und Schritt S7 wird wiederholt, vorausgesetzt,
dass der Zeitgeber-Zählwert
t bei oder unter einem vorbestimmten Wert t0 liegt. Wenn der Zeitgeber-Zählwert t
den vorbestimmten Wert t0 überschreittet
(Ergebnis JA in Schritt S7), wird in Schritt S8 die Stromversorgung
für die
Servoverstärker A1–An zwangsläufig abgeschaltet.
Da die Verarbeitungen in Schritt S9 und den nachfolgenden Schritten mit
denen in dem ersten Beispiel identisch sind, ist an dieser Stelle
eine Beschreibung derselben fortgelassen.
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In
diesem Fall ist auch vorgesehen, dass der gesetzte Wert t0 derart
kurz ist, dass es selbst dann, wenn eine falsche Verbindung zwischen
den Einrichtungen, die das Servosystem bilden, hergestellt ist, noch
möglich
ist, eine Ausweitung einer Funktionsstörung, die ihren Ursprung in
einer schwerkraftbedingten Abwärtsbewegung
eines Roboterarms hat, zu verhindern.
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Ferner
kann als Modifizierung der Zwangslauf-Stromabschaltungsverarbeitung
gemäß diesem zweiten
Beispiel die Verarbeitung in Schritt S6 zusätzlich zu Schritt S5 übersprungen
werden, so dass keinerlei interne Daten, die Abnormitätsindikatoren repräsentieren,
gewonnen werden. Als Ergebnis des Überspringens von Schritt S6
werden die Verarbeitungen in Schritt S10 bis Schritt S15 in 3 nicht ausgeführt. Daher
werden gemäß dieser
Modifizierung des zweiten Beispiels weder die Korrelation zwischen
dem Bewegungsbefehlswert (der Null ist) und dem letzten Positionsrückkopplungswert
noch die Korrelation zwischen dem Strombefehlswert (der Null ist)
und dem letzten Stromrückkopplungswert
geprüft.
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Gemäß dieser
Modifizierung des zweiten Beispiels werden die Bremsen, nachdem
die Steuervorrichtung in eine Zwangslauf-Stromabschaltungsbetriebsart geschaltet
ist, gelöst,
und dann wird die Stromversorgung für die Servoverstärker A1–An gestartet.
Dann wird die Stromversorgung für
die Servoverstärker
A1–An
nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit automatisch gestoppt und die
Bremsen werden aktiviert, woraufhin diese Verarbeitung abgeschlossen
ist. Während
dieser Verarbeitung wird eine Bedienungsperson achtsam den Verlauf
der Bewegung des Roboters beobachten und bestimmen, ob eine abnormale
Bewegung irgendeines der Servomotoren usw. auftritt oder nicht.
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Außerdem können in
dem Flussdiagramm gemäß 3 die Schritte S2–Schritt
S9 (ein Teil oder alle derselben) mittels Hardware (Schaltungsbetrieb unabhängig von
der CPU-Verarbeitung)
statt mittels Software-Verarbeitung durchgeführt werden. In dem zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispiel
wurde angenommen, dass die automatische Einrichtungen Roboter ist,
der n Achsen (wobei n ≥ 2
ist) umfasst. Selbstverständlich
kann eine ähnliche
Betriebsweise wie die in dem zuvor genannten Ausführungsbeispiel bei
einer automatische Maschine, die kein Roboter ist, erreicht werden.