JPH01103277A - ロボットアームの原点位置制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はロボットアームの原点位置制御方法°に関し、
−層詳細には、ロボットアームの原点位置（ロボットの
作動開始点に係る位置）をリミットスイッチ等を用いて
検出する際、ロボットアームを実質的に駆動するサーボ
モータにロータリエンコーダを配設し、前記リミットス
イッチが動作した直後から次のロータリエンコーダの出
力パルスが出現するまでの期間、パルス数を計数し、予
め定められた原点位置を示すパルス数と比較することに
より、前記ロボッｉ・アームが正しい原点位置にあるか
否かを判定してロボットアームの位置制御をすることを
可能とするロボットアームの原点位置制御方法に関する
。

［発明の背景］ 従来のロボットアームの原点位置を制御するための方法
はロボットアームを実質的に駆動するサーボモータにロ
ータリエンコーダを同軸的に配設し、さらに、ロボット
アームの駆動軸としてラック機能を有するラックに係合
してリミットスイッチを設け、当該リミットスイッチが
閉成した後、最初にゼロパルスが発生する位置を制御原
点位置と決定している。そしてロボットの使用に際して
はロボットアームの移動距離をゼロパルス発生以後の連
続パルスのパルス数を計数することにより制御して全体
としてロボットアームの位置を制御している。

ところが、上記した従来のロボットアームの原点位置の
制御方法では原点リミットスイッチが閉成してから最初
のゼロ点パルスが到来するまでの期間を監視していない
ため、例えば、前記ラックに配設される原点リミットス
イッチ駆動機構の位置ずれがあった場合にはロボットア
ームの原点位置が正しい制御原点と一致しないことにな
る。その結果、例えば、ワークの搬送位置に誤差を生じ
、結果としてワークを破損しあるいはロボットアームの
位置ずれにより予期し得ない暴走事故等を惹起する虞が
存在している。

一方、このような原点復帰動作を行わさせる際に、ロボ
ットにインクリメンタル式の検出器を採用していると、
必ず、電源投入時に原点復帰させて原点位置を確保させ
る必要がある。この場合、ロボットの駆動軸を全軸同時
に原点復帰させ、あるいは指定した順序で夫々の駆動軸
を原点復帰させる方式が採用されている。

然しなから、このような方式によれば、ロボットが如何
なる動作範囲にあっても原点復帰を実行するため、周辺
機器との間で干渉を生ずることがある。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、ロボットアームの原点位置を当該ロボットアー
ムに係着されたリミットスイッチ等を用いて検出する際
、ロボットアームを実質的に駆動するサーボモータにロ
ータリエンコーダを配設し、前記リミットスイッチを駆
動する機構により前記全ての原点リミットスイッチがＯ
Ｎ状態で動作した直後から次のロータリエンコーダの出
力パルスが発生するまでの期間、出力されるパルス数を
計数することによりロボットアームの原点位置を検出し
、当該原点位置が前記ロボットアームに対して予め定め
られた正しい原点位置にあるか否かを自動的に判定し、
その結果、ロボットアームの暴走を回避し併せてワーク
の破損等を防止することを可能とするロボットアームの
原点位置制御方法を提供することを目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は複数の駆動軸に
よって動作するロボットアームを駆動源とこの駆動源に
対応して配設されているインクリメント型エンコーダの
出力信号により制御する際、前記複数の駆動軸の原点位
置を原点リミットスイッチを用いて検出し、夫々の原点
リミットスイッチがＯＮ状態において、前記ロボットア
ームを原点位置まで復帰させるよう制御することを特徴
とする。

さらにまた、本発明はロボットアームの原点位置を原点
リミットスイッチ等を用いて検出する際、ロボットアー
ムを実質的に駆動するサーボモータにゼロパルス発生手
段および連続パルス発生手段を配設し、前記原点リミッ
トスイッチが動作した直後から、次のゼロパルスが出現
するまでの期間、連続パルス発生手段から得られるパル
ス数を計数し、次に当該パルス数と正しい原点位置にあ
ることを示す基準パルス数とを比較することにより、前
記ロボットアームが正しい原点位置にあるか否かを判定
することを特徴とする。

［実施態様］ 次に、本発明に係るロボットアームの原点位置制御方法
について、これを実施するための装置との関係において
好適な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下
詳細に説明する。

第１図は本発明を実施するための装置の概略構成であっ
て、その中、参照符号１０はロボットアームを示す。当
該ロボットアームｌＯの先端には図示しないロボットマ
ニピュレータが係着されている。さらに、ロボットアー
ム１０の端部近傍には原点リミットスイッチ駆動部材１
２が係着されている。この場合、当該原点リミットスイ
ッチ駆動部材１２がロボットアーム１０と共に、所定の
位置に移動した時に原点リミットスイッチ１４が作動す
るよう構成している。そして、当該原点リミットスイッ
チ１４の出力信号はその詳細を後述するロボットの制御
回路１６の中の入出力インタフェース（Ｉｌｏ　　ＩＦ
）１Ｂに導入される。

一方、前記ロボットアーム１０にはラック機構２０が係
着される。すなわち、前記ロボットアーム１０を駆動す
るサーボモータ２２には減速機２４が係合し、この減速
機２４の回転軸２５に嵌挿されるピニオン機構２６とラ
ック機構２０とが噛合する。

前記サーボモータ２２にはロータリエンコーダ３０が配
設され、当該ロータリエンコーダ３０のゼロパルス出力
は前記制御回路１６内の入出力インタフェース１８に導
入される。さらに、前記サーボモータ２２は前記制御回
路１６内に配設されるサーボモータ駆動回路２８によっ
て駆動される。そして、前記サーボモータ２２の回転軸
２５にはロータリエンコーダ３０が装着され、当該ロー
タリエンコーダ３０の出力パルス信号は前記制御回路１
６内の入出力インタフェース１８に導入される。

なお、前記制御回路１６ニはＣＰＵ３２、ＲＯＭ３４、
ＲＡＭ３６、カウンタ３８、入出力インタフェース１８
がパスラインで相互に接続されると共に、前記したサー
ボモータ駆動回路２８が配設され、当該サーボモータ駆
動回路２８は前記ＣＰＵ３２により前記入出力インタフ
ェース１８を介して駆動制御される。

本実施態様に係るロボットアームの原点位置制御方法を
実施するための装置は基本的には以上のように構成され
るものであり、次にその作用並びに効果について説明す
る。

第２図は本発明を実施するために制御回路１６に組み込
まれたＲＯＭ３４に記憶されているプログラムのフロー
チャートの一部である。

そこで、今、ロボットの組み立てが完了し、先ず、ロボ
ットアーム１０の初期原点を設定する（ＳＴＰＩ）。

この場合、ロボットアーム１０の先端部に係着したマニ
ピュレータ（図示せず）がワーク（図示せず）に対して
適切な位置となるように原点リミットスイッチ駆動部材
１２をロボットアーム１０に取着する。その際、ロボッ
トアーム１０が、第１図中、Ａ方向に移動し、図中Ｂ点
に達した時に原点リミットスイッチ１４に原点リミット
スイッチ駆動部材１２が接触することにより、原点リミ
ットスイッチ１４の接点が閉成し、第３図Ｃに示す原点
リミットスイッチ動作信号を入出力インタフェース１８
を通じてＣＰＵ３２に導入する。

当該原点リミットスイッチ動作信号により、ＣＰＵ３２
に接続されたカウンタ３８はリセットされ、そのカウン
ト数は０とされる。そして、次に、前記ロボットアーム
ｌＯがさらにＡ方向に搬送されると、ロータリエンコー
ダ３０から第３図ａに示すパルス信号がサーボモータ２
２の回転に応じて前記入出力インタフェース１８を介し
てＣＰＵ３２に導入される。そのパルス数は前記カウン
タ３８で計数される。そして、ロボットアーム１０がさ
らにＡ方向に進行し、所定の位置に到達すると、第３図
すに示すゼロパルスＰ０がサーボモータ２２に配設され
たロータリエンコーダ３０から制御回路１６内に導入さ
れる。

そして、当該ゼロパルスが入出力インタフェース１８を
介し、ＣＰＵ３２に導入されると、ＣＰＵ３２は入出力
インタフェース１８、サーボモータ駆動回路２８を通し
てサーボモータを制動させると共に前記カウンタ３８の
パルス計数を停止させる。そして、二〇カウンタ３８で
計数されたｔ区間（第３図参照）のパルス数Ｎ（この場
合、Ｎ＝５）はＲＡＭ３６に記憶される。

以上の動作により、ロボットの初期原点が設定される。

そして、次に、ワークに対する所定の加工作業を遂行す
るためロボットアーム１０を第１図Ａ方向と反対方向に
移動する。所定作業が終了すると、今度はロボットアー
ム１０を原点位置に復帰させるためＡ方向に高速移動さ
せる（ＳｒＦ２）。

次いで、この動作遂行中に前記原点リミットスイッチ１
４が閉成したかどうかを確認する（ＳｒＦ３）。

そして、この判定の際、若し原点リミットスイッチ１４
が閉成していなければ再度ステップ２に戻り、原点復帰
のためＡ方向に高速移動させる。若し、原点リミットス
イッチ１４が閉成してイレば、前記ロータリエンコーダ
３０の出力パルス数（第３図ａのＢ点以後のパルス数）
を計数開始する（ＳｒＦ２）。

そこで、次に、Ｂ点以後のパルス数を計数開始すると同
時にロボットアームｌＯを入方向に低速移動する（Ｓｒ
Ｆ２）。この低速移動の処置は前記カウンタ３８に確実
に動作を遂行させること、すなわち、カウントエラーを
排除することとサーボモータ２２と減速機２４の制動時
における慣性力に係る位置ずれを軽減するための措置で
ある。従って、この２つの点に問題がなけば、特に低速
動作をさせる必要性は生じない。

そして、この低速動作中にも前記ロータリエンコーダ３
０のパルス数を計数すると共にゼロパルスが発生したか
どうかの検出判定をする（ＳｒＦ２）。

ゼロパルスが発生していないならば、その間は前記ステ
ップ５に戻りロボットアーム１０の低速移動を続行させ
る。若し、ゼロパルスが発生している時には次のステッ
プ７に進行する。

ステップ７ではＣＰ　Ｕ３２でゼロパルスを検出判定す
ると、ＣＰＵ３２は直ちにサーボモータ駆動回路２８を
介してサーボモータ制動信号をサーボモータ２２に送給
して制動停止させる。その結果、ロボットアームは停止
する（ＳｒＦ２）。

そして、ＣＰＵ３２は前記サーボモータ駆動信号を発生
させると同時に前記ロータリエンコーダ３０からのパル
ス数の計数結果をカウンタ３８から入手する。この時、
カウンタ３８のパルスの計数を停止させる（ＳｒＦ２）
。

ここで、ＣＰＵ３２は当該パルス計数値と前記ステップ
ｌで得た原点位置初期設定時のパルス計数値Ｎとを比較
する（ＳｒＦ９）。

若し、前記比較結果が同数でない場合にはＣＰＵ３２は
図示しないブザーおよび／またはランプ等を駆動し作業
者にエラーが惹起していることを知得させる。そして、
作業者はこのブザーおよび／またはランプ等の警報を受
けた時にはロボットを停止し、エラー処理を行うものと
する（ＳＴＰＩＯ）。

ＣＰＵ３２はその数値が同数であった場合には原点復帰
が正常であると判定し、原点復帰動作を終了させる（Ｅ
ＮＤ）。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、ロボットアームに取着
された原点リミットスイッチの作動直後からサーボモー
タのゼロパルス発生直前までの間、サーボモータに取り
付けられたロータリエンコーダのパルス数を自動的に計
測し、当該パルス数と予め定められたパルス数を比較す
ることによりロボットアームの正しい原点位置を常に判
定出来るため、ロボットアームの暴走やワークの破損等
を防止することを可能とする効果が得られる。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
例えば、本発明においては原点リミットスイッチの開閉
状態をＣＰＵで記憶出来るような構成としているので、
−以上の原点リミットスイッチを有するロボット、すな
わち、多軸ロボットにおいて、ロボットの原点復帰を遂
行する礫、各軸の全ての原点リミットスイッチが閉成し
ている時にのみ原点復帰を開始するようにＲＯＭのプロ
グラムを変更すること、あるいは必要に応じて選択した
軸だけの原点リミットスイッチが閉成している時にのみ
原点復帰を開始させるようにＲＯＭのプログラムを修正
することも出来る等、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種にの改良並びに設計の変更が可能なことは勿論
である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明方法を実施するための装置のブロック図
、 第２図は本発明方法を実施するためのフローチャート、 第３図は本発明方法を実施する装置の動作を説明する波
形図である。 １０・・・ロボットアーム １２・・・原点リミットスイッチ駆動部材１４・・・原
点リミットスイッチ １６・・・制御回路　　　　　　２０・・・ラック機構
２２・・・サーボモータ　　　　２６・・・ビニオン機
構２８・・・サーボモータ駆動回路 ３０・・・ロータリエンコータ３２・・・ＣＰＵ３４・
・・ＲＯＭ　　　　　　　　３６・・・ＲＡＭ３８・・
・カウンタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の駆動軸によって動作するロボットアームを
   駆動源とこの駆動源に対応して配設されているインクリ
   メント型エンコーダの出力信号により制御する際、前記
   複数の駆動軸の原点位置を原点リミットスイッチを用い
   て検出し、夫々の原点リミットスイッチがＯＮ状態にお
   いて、前記ロボットアームを原点位置まで復帰させるよ
   う制御することを特徴とするロボットアームの原点位置
   制御方法。
2. （２）ロボットアームの原点位置を原点リミットスイッ
   チ等を用いて検出する際、ロボットアームを実質的に駆
   動するサーボモータにゼロパルス発生手段および連続パ
   ルス発生手段を配設し、前記原点リミットスイッチが動
   作した直後から、次のゼロパルスが出現するまでの期間
   、連続パルス発生手段から得られるパルス数を計数し、
   次に当該パルス数と正しい原点位置にあることを示す基
   準パルス数とを比較することにより、前記ロボットアー
   ムが正しい原点位置にあるか否かを判定することを特徴
   とするロボットアームの原点位置制御方法。
3. （３）特許請求の範囲第２項記載の方法において、ゼロ
   パルス発生手段および連続パルス発生手段はロータリエ
   ンコーダからなるロボットアームの原点位置制御方法。