JPH02292190A - ロボット軸の原点復帰制御装置 - 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】 発明の要約 ロボットの軸（アーム）の原点復帰動作において，軸が
原点近傍に至ったことを検出する原点センサと，軸を駆
動するモータの回転角を検出するエンコーダとを設け，
原点センサによる原点検出からエンコーダの零相出力ま
での軸の移動距離を測定し，この移動距離が所定の基準
距離を超えたときにエンコーダの零相の断線と判定し，
軸の駆動を停止する。

発明の背景 技術分野 この発明はロボットの軸（アーム）の原点復帰動作の制
御装置に関する。

従来技術 絶対的な位置を検出する手段を持たない従来のロボット
においては，電源投入時，必ず一度は原点復帰というロ
ボットの基準位置を決めるための動作が必要である。

ロボットの軸には，その軸がその基準位置近傍に至った
ことを検出する原点センサが設けられている。一方，ロ
ボットの軸を駆動するモータの回転角を検出するエンコ
ーダとして零相出力（Ｚ相出力）を発生するものが用い
られる。このようなロボットにおいては原点復帰動作は
次のような手順で行なわれる。

まず．モータを駆動してロボットの軸を原点センサの方
向へ動かし，原点センサから検出信号が発生するのを監
視する。次に，原点センサから検出信号が発生したら，
その後の最初のエンコーダの零相出力を監視する。

上記エンコーダから零相信号が出力された時点でロボッ
ト軸の絶対位置を決定して（この位置に適当な絶対位置
データを与える）これを記憶するとともにロボットを停
止させ，原点復帰動作を終了する。

以上の原点復帰動作において，エンコーダの零相が断線
または故障したり，零相周辺の装置が故障し，零相信号
が発生しない，または入力しない場合には絶対位置決定
ができないから，各軸を駆動するモータが回転し続ける
危険性がある。また，エンコーダの零相が正常に働いた
場合でも，零相出力が発生する位置が原点センサが働く
位置に非常に近い場合，作業員が誤って原点センサ等に
触れ．その取り付け位置がずれたとすると，原点センサ
の検出位置がずれるから，決定すべき絶対位置がエンコ
ーダの１回転分程度ずれる可能性がある。

発明の概要 この発明はエンコーダの故障の発見，原点センサの適切
な位置への配置等が可能となる制御装置を提供するもの
である。

この発明によるロボット軸の原点復帰制御装置は，ロボ
ット軸がその基準位置の近傍に至ったことを検出する第
１検出器（上記原点センサに対応），上記ロボット軸を
駆動するモータの基準位置を検出する第２検出器（零相
付きの上記エンコーダに対応），上記ロボット軸の原点
復帰動作において，上記第１検出器から検出信号が出力
されたときにこの検出信号に応答して上記ロボット軸の
移動量の測定を開始する移動量測定手段，上記測定手段
によって測定された移動量が，上記第１検出器の検出位
置と上記第２検出器の検出位置との間のあらかじめ設定
された標準的な距離に達する前に上記第２検出器から検
出信号が出力されたかどうかを判断する手段．上記測定
手段によって測定された移動量が上記の標準的な距離に
達する前に上記第２検出器から検出信号が出力されたと
上記判断手段が判断したことに応答して，そのときの上
記測定手段によって測定された移動量を記憶するととも
に上記モータを停止させる第１の制御手段，および上記
第２検出器から検出信号が出力される前に上記測定手段
によって測定された移動量が上記の標準的な距離に達し
たと上記判断手段が判断したことに応答して，故障検知
信号を出力するとともに上記モータを停止させる第２の
制御手段を備えていることを特徴とする。

以上のようにしてこの発明によると，上記第２検出器か
ら検出信号が出力される前に上記測定手段による測定移
動量が上記標準的な距離に達してしまった場合には．上
記第２検出器またはその周辺装置の故障と判断してモー
タの停止等の処理をとっているので異常発生時の安全性
が確保できる。また．測定手段による測定移動量が上記
の標準的な距離に達する前に上記第２検出器から検出信
号が出力される正常時には，上記の測定移動量を記憶し
ている。この測定移動量は上記第１検出器の位置と第２
検出器の位置との間の距離に相当するので，これらの検
出器の設置位置の調整を適切に行なえるとともに，位置
ずれがあってもこれを事前に知り，位置ずれによる事故
または不具合の発生を未然に防止できる。さらに，上記
判断手段，第１，第２の制御手段等はソフトウエアで実
現することが可能であり，容易に実現．実施できる。

実施例の説明 第１図はロボットの一部を示している。このロボットは
第１アームｌ１にそって移動する第２アームｌ２を備え
ている。この実施例ではこの第２アームの原点復帰動作
について説明する。もちろん第１アーム１ｌやその他の
アーム（たとえば第２アーム１２に取付けられる第３ア
ーム）についても同じように原点復帰動作が行なわれる
のはいうまでもない。

第１アーム１ｌにはその長手方向にそってねじ棒１３が
．両端部の軸受１４（一方についてのみ図示）に回転自
在に受けられている。このねじ棒ｌ３は第１アームｌ１
に固定されたモータ３によって回転駆動される。モータ
３の回転角、はエンコーダ４（第２検出器）によって検
出される。エンコーダ４は後述するようにＺ相（零相）
出力を発生する構造のものである。

第２アーム１２は第１アーム１１にそって移動自在に支
持され，かつその一部をねじ棒ｌ３がねじはめられた状
態で貫通している。したがって，モータ３の回転によっ
てねじ棒１３を回転駆動することにより第２アーム１２
は第１アーム１１の長手方向に移動する。

第１アームｌ１の端部にはリミット●スイッチ６が取付
け固定されている。一方．第２アーム１２にはドグｌＢ
が取付けられている。第２アーム１２が第１アームｌ１
の上記端部付近（基準位置付近）に至ると．ドグ１Ｂが
リミット・スイッチ６に接触し（または叩き），リミッ
ト・スイッチ６から検出信号が出力される。リミット・
スイッチ６とドグｌＧとは原点センサ（第１検出器）を
構成している。原点センサは，光電スイッチ，近接スイ
ッチ等を用いても構成することができるのはいうまでも
ない。

エンコーダ４は，第３図に示すように，モータ３の所定
角回転ごとに出力される相互に位相が９０°ずれたＡ相
およびＢ相のパルス信号と，モータ３の所定角度位置（
基準位置）で１回転に１個発生する２相（零相）のパル
ス信号とを出力する。

第２図はこの実施例の制御装置の電気的構成を示してい
る。全体的な動作はＣＰＵＩによって制御され，ＣＰＵ
Ｉには，サーボ回路およびドライバ回路２．カウンタ（
移動量測定手段）５，ならびに記憶装置７が接続されて
いる。サーボ回路およびドライバ回路２はＣＰＵ１の指
令に基づいてモータ３を駆動する。カウンタ５はリミッ
ト・スイッチ６からの検出信号によってクリアされる。

またカウンタ５は，エンコーダ４から入力するＡ相また
はＢ相のパルスを計数する。エンコーダ４のＺ相出力は
カウンタ５を経て（通過して）ＣＰＵ１に入力する。記
憶装置７はカウンタ５の計数値等を記憶するものである
。

第５図は第２アーム１２の原点復帰動作処理手順を示し
ており，この処理は主にＣＰＵ１によって行なわれる。

また原点復帰動作が正常に終了した場合の原点センサ出
力とエンコーダのＺ相出力との関係が第４図に示されて
いる。

ＣＰＵＩからの指令に応答して，サーボ回路およびドラ
イバ回路２はモータ３を所定方向（たとえば時計方向）
に回転駆動する（ステップ２１）。

これによって第２アーム１２は第１アーム１１にそって
リミット・スイッチ６が取付けられた端部に向って移動
していく。モータ３の回転によってエンコーダ４から出
力される人相またはＢ相のパルスがカウンタ５によって
計数される。カウンタ５の計数値は第２アームＬ２の移
動量または現在位置を表わしている。

第２アームｌ２が第１アームの端部に至って．ドグ１６
がリミット・スイッチ６に接触するとリミット・スイッ
チ６から検出信号が出力される（ステップ２２でＹＥＳ
　）。このリミット・スイッチ６の検出信号によってカ
ウンタ５がリセットされる（ステップ２３）。リミット
・スイッチ６の検出信号をＣＰＵＩに与え，ＣＰＵＩが
これに応答してカウンタ５をリセットするようにしても
よい。

モータ３は依然として駆動され続け，第２アーム１２は
同方向に移動し続ける（リミット・スイッチ６からの検
出信号入力後はモータ３を低速にするようにしてもよい
）。エンコーダ４の出力パルス（Ａ相またはＢ相）はカ
ウンタ５に入力し続けるので．カウンタ５はリセットさ
れた後は零からこの入力パルスを計数する。カウンタ５
の計数値はリミット・スイッチ６の位置からのアーム１
２の移動量を表わしている。

ＣＰＵＩまたは記憶装置７にはあらかじめ移動量の標準
値が設定されている。ｑの標準値はモータ３の半回転に
よって生じるアーム１２の移動量に相当するカウンタ５
の計数値程度が好ましい。

ＣＰＵ１は，カウンタ５の計数値が上記標準値に達した
かどうか，達する前にエンコーダ４から２相入力があっ
たかどうかを常時監視している（ステップ２４．　２７
）。

カウンタ５の計数値が上記標準値に達する前に２相入力
があれば（ステップ２４でＹＥＳ　）　，そのときのカ
ウンタ５の計数値が読込まれ記憶装置７に記憶されると
ともに（ステップ２５），モータ３が停止される（ステ
ップ２６）。これが原点復帰の正常終了である。カウン
タ５には絶対位置として零またはその他の値がリセット
される。記憶装置７に記憶されたカウンタ５の計数値は
，リミット・スイッチ６の位置とエンコーダ４のＺ相出
力発生位置との間の距離に相当する値を示しており．こ
れを記憶装置７から読出すことによってリミット・スイ
ッチ６やエンコーダ４の取付位置調整のデータとして用
いることができる。

Ｚ相入力がないままカウンタ５の計数値が上記標準値に
達した場合には（ステップ２７でＹＥＳ　）　，Ｚ相信
号線の断線．その他の異常発生と判定される。そのとき
のカウンタ５の計数値が参考データとして記憶装置７に
記憶され（ステップ２８），モータ３が直ちに停止され
る（ステップ２９）。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボットの一部を示す斜視図，第２図は原点復
帰制御装置の電気的構成を示すブロック図，第３図はエ
ンコーダの出力信号を示すタイム・チャート，第４図は
原点復帰が正常に終了するときの動作を示すタイム・チ
ャート．第５図は原点復帰制御処理手順を示すフロー・
チャートである。 １・・・ＣＰＵ　（判断手段，第１．第２制御手段），
３・・・モータ． ４・・・エンコーダ（第２検出器）， ５・・・カウンタ（移動量測定手段），６・・・リミッ
ト・スイッチ（第１検出器），７・・・記憶装置。 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロボット軸がその基準位置の近傍に至ったことを検出す
   る第１検出器、 上記ロボット軸を駆動するモータの基準位置を検出する
   第２検出器、 上記ロボット軸の原点復帰動作において、上記第１検出
   器から検出信号が出力されたときにこの検出信号に応答
   して上記ロボット軸の移動量の測定を開始する移動量測
   定手段、 上記測定手段によって測定された移動量が、上記第１検
   出器の検出位置と上記第２検出器の検出位置との間のあ
   らかじめ設定された標準的な距離に達する前に上記第２
   検出器から検出信号が出力されたかどうかを判断する手
   段、 上記測定手段によって測定された移動量が上記の標準的
   な距離に達する前に上記第２検出器から検出信号が出力
   されたと上記判断手段が判断したことに応答して、その
   ときの上記測定手段によって測定された移動量を記憶す
   るとともに上記モータを停止させる第１の制御手段、お
   よび 上記第２検出器から検出信号が出力される前に上記測定
   手段によって測定された移動量が上記の標準的な距離に
   達したと上記判断手段が判断したことに応答して、故障
   検知信号を出力するとともに上記モータを停止させる第
   ２の制御手段、を備えたロボット軸の原点復帰制御装置
   。