JPH0123279B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工業用ロボツト、特にロボツト可動部
にインクリメント形エンコーダが設けられその検
出出力を用いて該可動部が目標姿勢にサーボ制御
される工業用ロボツトに関する。

ロボツト可動部例えば、アーム、ハンド等にイ
ンクリメント形エンコーダが設けられ、その検出
出力によつて前記可動部が目標姿勢に制御される
工業用ロボツトにおいては、前記インクリメント
形エンコーダが前記可動部の相対的な姿勢を検出
するにすぎないので、該エンコーダの原点姿勢が
可動部の絶対的な原点姿勢に予め対応され、その
後に工業用ロボツトの運転が開始されてロボツト
可動部が目標位置に制御される。

以上の様に、この種の工業用ロボツトでは、前
記インクリメント形エンコーダの原点姿勢合わせ
を予め行なう必要があるが、従来ではこの原点姿
勢合わせは水準器などを用いて目視にて行なわれ
ているので、操作者の個人差による原点姿勢合わ
せ誤差を避けることができず、また、原点姿勢合
わせが操作者の直接の操作により行なわれるの
で、操作者の安全を十分に確保できない、という
問題があつた。

本発明は上記従来の課題に鑑みて為されたもの
であり、その目的は、前記原点姿勢合わせを正確
にかつ安全に自動的に行なうことができる工業用
ロボツトを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、ロボツ
ト可動部に設けられロボツト可動部の駆動量を検
出するインクリメント形エンコーダを含み該エン
コーダの出力をフイードバツク信号として用いて
ロボツト可動部の姿勢を目標姿勢にサーボ制御す
るサーボ制御系を備えた工業用ロボツトにおい
て、ロボツト可動部にはロボツト可動部の現在姿
勢を検出する傾斜角検出器が設けられ、サーボ制
御系はロボツト可動部の原点姿勢に対する傾斜角
検出姿勢の偏差によりロボツト可動部を原点姿勢
に設定する、ことを特徴とする。

以下、図面に基づいて本発明に係わる工業用ロ
ボツトの好適な実施例を説明する。

第１図には本実施例ロボツトの可動部が姿勢制
御されている状態が示され、また、第２図にはそ
の可動部が原点姿勢とされている状態が示されて
いる。

ベース１０には円柱状のポスト１２が立設され
ており、その上部にはポスト１２の軸方向（Ｚ軸
方向）が垂直に交わる平面（XY平面）で回転可
能に回転フレーム１４が軸支されている。そして
この回転フレーム１４には回転フレーム１４の回
転平面に直交する平面内で旋回可能にインナーア
ーム１６が軸支され、このインナーアーム１６の
先部にはインナーアーム１６の回転平面で旋回可
能にアウターアーム１８が軸支されている。ま
た、アウターアーム１８の先端にはその軸回りで
回動可能に回動軸２０が軸支され、該回動軸２０
の先端には第１手首フレーム２２が固定されてい
る。さらに第１手首フレーム２２を把持する様に
第２手首フレーム２４が設けられており、第２手
首フレーム２４は第１手首フレーム２２の回転平
面に直交する平面内で旋回することができる。該
第２手首フレーム２４の台部にはその伸長方向回
りで回動可能に回転軸２６が軸支され、この回転
軸２６の先端には第５手首フレーム２８が固定さ
れている。さらに第３手首フレーム２８の先端に
は工具、部品などを把持するハンド３０が設けら
れている。

以上の様に本実施例の可動部は、６箇所に関節
を有するので、ハンド３０を任意位置及び姿勢に
設定することができる。

前述した様に本発明では、以上の可動部に可動
部の現在姿勢を検出する傾斜角検出器が設けら
れ、本実施例では回転フレーム１４、インナーア
ーム１６、アウターアーム１８、第１、第２、第
３手首フレーム２２，２４，２８の側面に第１、
第２、第３、第４、第５、第６の傾斜角検出器３
２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆ
が取り付けられている。

上記傾斜角検出器３２は各可動部の所定位置、
例えば鉛直からの傾斜角を検出することができ
る。

なお、前記検出器３２にて検出された傾斜角は
各可動部の現在姿勢に対応している。

また、ポスト１２と回転フレーム１４とには、
回転フレーム１４の位置決め用のケガキ１００が
形成されている。

第３図には本実施例における工業用ロボツトの
各可動部（以下代表して単にアームともいう）に
ついてのサーボ制御系の構成が示されている。

第３図において、姿勢指令回路３４から出力さ
れた姿勢指令１０２は比較器３６を介してＤ／Ａ
変換器３８に供給されてアナログ量に変換され、
サーボドライバ４０に供給される。サーボドライ
バ４０はアナログ変換された比較器３６の比較出
力１０４によりこれに応じて関節部に設けられた
モータ４２を駆動することができる。このモータ
４２の駆動量はインクリメント形のエンコーダ４
４により検出され、このときその検出出力１０６
はモータ４２によつて駆動されるアームの駆動量
に対応した数のパルス列となつている。このエン
コーダ４４の検出出力１０６はパルスカウンタ４
６によりカウントされ、パルスカウンタ４６のカ
ウント値１０８は前記比較器３６の他方の比較入
力に供給されている。ここで、パルスカウンタ４
６のカウント値１０８は原点合せ作業開始時に零
にリセツトされ、アームの相対的な動きに応じて
現在姿勢に対応した値となつており、比較器３６
は、指令１０２に対するカウント値１０８の偏差
を求め、該偏差に対応する比較出力を得ることが
できる。本実施例装置はこの比較器３６の比較出
力が零となるまでアームが駆動されるので、アー
ムは指令１０２に対応した姿勢にサーボ制御され
る。

記記傾斜角検出器３２の検出出力１１０は比較
器４８の一方の比較入力に供給されている。該比
較器４８の他方の比較入力には原点姿勢基準電圧
発生回路５０から基準電圧１１２が供給されてい
るので、この比較器４８により前記可動部の原点
姿勢に対する傾斜角検出姿勢の偏差１１４を得る
ことができる。

上記偏差１１４は姿勢指令回路３４に供給され
ている。

第４図に示される様に、本実施例では、姿勢指
令回路３４は、指令１０２を出力するプリセツタ
ブルデジタル積分器５２、そして前記偏差１１４
が供給され、偏差１１４が所定範囲内に納まると
きには零の速度指令を出力し所定範囲内に納まら
ないときには所定値の速度指令を出力するリミツ
タ５４、リミツタ５４から出力された速度指令を
デジタル値に変換するAD変換器５６から構成さ
れている。

上記プリセツタブルデジタル積分器５２は原点
合せ開始時に零にリセツトされるので該積分器５
２はロボツト可動部の姿勢に対応する指令１０２
を出力することができる。このため、この指令１
０２に応じた姿勢にロボツト可動部がサーボ制御
される。

また、原点合わせが行なわれる際には検出器３
２の出力１１０の基準電圧１１２に対する偏差１
１４がリミツタ５４に供給される。このとき偏差
１１４の値が所定値より大きい場合には所定の速
度指令がAD変換器５６を介してプリセツタブル
積分器５２に供給される。そして積分器５２は
AD変換器５６からの速度指令で積分した相対位
置指令１０２を出力することができ、比較器３６
では指令１０２と現在値１０８との偏差が計算さ
れる。その偏差はDA変換３８で変換されて速度
指令１０２となりサーボドライバー４０に供給さ
れてアームが駆動される。ロボツト可動部はその
速度指令の値に相当する速度で駆動され、これに
より比較器４８の偏差１１４が零となる方向へ移
行する。その結果、偏差１１４が零に接近して所
定の範囲内に納まる値となると、リミツタ５６か
ら値が零の速度指令が出力され、ロボツト可動部
の駆動が停止し、該ロボツト可動部は原点に停止
制御される。

以上の様に、第３図、第４図のサーボ制御系は
ロボツト可動部の姿勢を指令１０２に対応する目
標姿勢にサーボ制御することができるとともに、
原点合わせ時には、基準電圧（原点姿勢に対応し
ている）１１２に対する傾斜角検出器３２から出
力された傾斜角検出姿勢（現在姿勢に対応してい
る）１１０の偏差１１４によりロボツト可動部を
原点姿勢に設定することができ、このとき本実施
例ではロボツト可動部は所定速度にて駆動され
る。

本発明の好適な実施例は以上の構成から成り、
以下、その作用を説明する。

工場出荷時において、第１図、第２図のポスト
１２が水平に倒され、このときの基準電圧１１２
に対する傾斜角検出器３２の検出出力１１０の偏
差１１４に基づいてモータ４２が駆動され、回転
フレーム１４が原点位置に停止制御される。そし
てこの状態で前記ケガキ１００がポスト１２、回
転フレーム１４に形成される。

本装置の出荷後にその設置が行なわれる際にお
いては、ポスト１２、回転フレーム１４に形成さ
れたケガキ１００がまず合わされ、回転フレーム
１４の位置決めが行なわれる。したがつて、この
ときにはポスト１２を水平に横倒しする必要はな
く、また、検出器３２Ａを取り外しておくことも
できる。

次にインナーアーム１６が直立される。このと
き、傾斜角検出器３２Ｂが鉛垂方向を基準として
インナーアーム１６の傾斜角を検出するので、イ
ンナーアーム１６は正確に鉛直方向へ直立制御さ
れる。

そしてアウターアーム１８が直立される。この
ときもインナーアーム１６の場合と同様に傾斜角
検出器３２ｃが鉛直方向を基準としてアウターア
ーム１８の傾斜角を検出する。のでアウターアー
ム１８も正確に直立制御される。

次にアウターアーム１８が90度旋回されて水平
とされ、第１手首フレーム２２が回転駆動されて
その傾斜角検出器３２Ｄにより得られた偏差１１
４が零となる位置に、すなわちその傾斜角検出器
３２Ｄの傾斜基準方向が垂直方向と一致するとき
に第１手首フレーム２２が停止制御される。

そして次に第１アウターアーム１８が90度旋回
されて鉛直方向に回転復帰され、第２手首フレー
ム２４が旋回されてその傾斜角検出器３２Ｅによ
り得られた偏差１１４が零となる鉛直方向に停止
制御される。

さらにアウターアーム１８を90度旋回させて水
平とされ、次に第３手首フレーム２８が回動駆動
され、第３手首フレーム２８はこのときその傾斜
角検出器３２Ｆにより得られた偏差１１４が零と
なる位置に停止制御される。

最後にアウターアーム１８を90度旋回させて鉛
直方向に戻す。

以上の動作が終了すると、本ロボツトの可動部
は第２図に示される様に原点姿勢となる。このよ
うにして可動部が原点姿勢とされると各アームの
該原点姿勢に対応するデータ本ロボツトに教示さ
れ、これにより、前記インクリメント形エンコー
ダ４２の相対原点姿勢と本絶対的原点姿勢との対
応が取られる。

その後、本ロボツトが運転が開始されると、上
記絶対的原点に対応した相対原点姿勢を準として
ロボツトのアームは姿勢指令１０２に対応した姿
勢にサーボ制御され、所定の工程が本ロボツトに
より行なわれる。

以上説明した様に、本発明によれば、ロボツト
自らがその可動部を原点姿勢に停止制御するの
で、相対姿勢と絶対姿勢との原点合わせを従来の
様に目視にて行なうことはなく、したがつてこの
原点合わせを正確に行なうことができる。

また本発明によれば、上記原点合わせを行なう
ために操作者がロボツトのアームを直接操作する
ことがなく、ロボツトに近づくこともないので、
操作者の安全を確保することができる。

なお、前記実施例において、各検出器３２は可
動部から運転時に取り外しておくことができ、再
原点合わせ時にこれらを元の位置に画一的な相対
取付位置に組み付ける構成とすることが好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるロボツト可動
部の全体斜視図、第２図は原点姿勢とされた第１
図ロボツト可動部の斜視図、第３図は本発明の実
施例のサーボ制御系の構成図、第４図は第３図に
おける姿勢指令回路のブロツク構成図である。 １２……ポスト、１４……回転フレーム、１６
……インナーアーム、１８……アウターアーム、
２２，２４，２６……手首フレーム、３２……傾
斜角検出器、３４……姿勢指令回路、３６……比
較器、４４……インクリメント形エンコーダ、４
８……比較器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ロボツト可動部に設けられロボツト可動部の
   駆動量を検出するインクリメント形エンコーダを
   含み該エンコーダの出力をフイードバツク信号と
   して用いてロボツト可動部の姿勢を目標姿勢にサ
   ーボ制御するサーボ制御系を備えた工業用ロボツ
   トにおいて、ロボツト可動部にはロボツト可動部
   の現在姿勢を検出する傾斜角検出器が設けられ、
   サーボ制御系はロボツト可動部の原点姿勢に対す
   る傾斜角検出姿勢の偏差によりロボツト可動部を
   原点姿勢に設定する。ことを特徴とする工業用ロ
   ボツト。