JPH0475886A - ロボット制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、袋詰めされたセメントや澱粉等、外力を受け
ると変形するワークをパレット上に積み上げる作業を行
う場合に好適するロボット制御装置に関するものである
。

（従来の技術） 従来のロボット制御装置、特に各軸（アーム）の駆動モ
ータを制御する一般的な構成は次の通りである。

すなわち、モータの回転量は回転位置検出器により検出
され位置制御部に入力される。位置制御部は、そのモー
タの回転量を目標回転量と比較し、その差に応じた速度
指令信号を速度制御部に出力する。速度制御部は、位置
制御部から送られて来る速度指令信号と、モータの回転
速度を検出する速度検出器からの信号とを比較し、その
差に応じたトルク指令信号を電流制御部に出力する。そ
して、電流制御部は、トルク指令信号に応じた電流指令
信号を電力増幅部に出力し、これにより電力制御部がモ
ータにトルク指令信号に応じた電流を流すように制御す
る６以上にて、モータは、速度指令信号に応じた速度で
目標とする回転量だけ回転し、アームを目標位置に移動
させる。

従って、上述の制８装置では、負荷変動等の外乱が発生
してモータの回転速度が低下すると、速度検出器の検出
信号値が減少【９７、その結果、トルク指令信号値が増
加し、モータを加速１．て元の速度に復帰させる。逆に
、モータの回転速度が増加すると、速度検出器の検出ｉ
号値が増大１１、その結果、トルク指令信号値が減少し
、モータを減速して元の速度に復すさせる、というよう
な制御が行われる。

さて、ロボットにより行う作業の一つにパレタイズ作業
がある。これは、第４図に示すように、例えばコンベア
１から供給されてくるワーク２をロボット３のハンド４
により把持し、パレット５上に予め決められた形態に積
み」二げて行くというものである。

ところで、積み上げるワーク２が例えば袋の中にセメン
トや澱粉等を収容１７たものである場合、その袋はセメ
ントや澱粉等を詰め込む際に入り込んだ空気により膨ら
んだ状態になっている。そして、このようなワーク２を
積み上げると、積み上げに伴い、下のワ・−り２が上の
ワーク２の重量により押圧されて袋の中の空気が抜は出
るようになる。

このため、袋の中に空気が入っている状態の時の形状を
基にしてワーク２の積み上げ位置をロボットにティーチ
ングすると、ワーク２を積み上げるに従って袋の中の空
気が抜は出ることにより、上のワーク２になる程、ティ
ーチングされた積み上げ位置がパレット５上に既に積み
上げられているワーク２の高さ位置よりも高くなる。す
ると、ハンド４で把持したワーク２をティーチングされ
た位置まで下げて把持を解くと、そのワーク２は既に積
み上げられているワーク２の上に落下する結果になる。

このため、積み上げられたワーク２が斜めに傾いたり、
甚だしくは崩れたりする。

そこで、ワーク２の積み上げ位置については、袋の中の
空気を抜き出した形状に基づいてティーチングする必要
が生じて来る。

（発明が解決しようとする課題） ところが、ワーク２の桔み上げ位置を袋の中の空気を抜
き出した形状でティーチングすると、ハンド４に把持さ
れているワーク２がパレット５或いは既に積み上げられ
ているワーク２に接する位置まで下げられても、その位
置は未だティーチング位置よりも上であるため、ハンド
４は更に下降し、ワーク２をパレット５或いは既に積み
上げられているワーク２に押し付けるようになる。この
とき、袋の中の空気が容易に抜は出る場合は良いが、通
常は容品には抜は出ない。

すると、上述した従来のロボット制御装置では、ワーク
２を押し句けることによってモータの回転速度が低下し
、速度検出器からのフィードバック量が減少する。この
ため、速度制御部からのトルク指令信号の値が増大して
モータの速度を上げようとするが、ワーク２の袋の中の
空気が容易に抜けでないことから、モータの速度は上昇
せず、この結果、モータの持つ最大出力でもってワーク
２を押し付けるようになり、ワーク２（袋）やハンド４
が破損したりする。また、ワーク２の袋の中の空気が略
完全に抜は出るまでの間、モータに大きな電流が流れ続
けるようになり、モータの異常発生の原因になる。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、外力が加わると変形するワークを積み上げる作業を
行う場合、ハンドに把持されたワークがパレット或いは
既に積み上げられているワークに押し付けられる状態と
なっても、ワークは適度な力で押し付けられるようにな
って、ワークやハンドが破損を生じたりすることがない
と共に、モータに大きな電流が流れ続けることがないロ
ボット制御装置を提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のロボット制御装置は、アームを駆動するモータ
の回転量を目標量と比較【２て速度指令信号を出力する
位置制御手段と、速度指令信号とモータの回転速度とを
比較１．てトルク指令信号を出力する速度制御手段と、
トルク指令信号に基づいてモータへの電力供給を制御す
る電力制御手段とを備えたものにおいて、ワークを積み
上げる動作詩に、速度制御手段からのトルク指令信号が
所定値以上になったとき、そのトルク指令信号とは関係
なくモータに一定値の電力を供給するように制限する制
限手段を設けたことを特徴とするものである。

（作用） ワークを積み上げる動作時において、ｌ＼ンドにより把
持したワークがパレット或いは既に積み上げられている
ワークに押し付けられるようになると、モータの回転速
度が減少し、その結果、トルク指令信号の値が大きくな
る。しかるに、トルク指令信号が所定値以上になると、
制限手段によりモータへの電力供給が一定の電力を越え
ないように制限されるので、モータは一定の低出力で回
転し、ワークを比較的小さな力でもって押さえ付けるよ
うになる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づい
て説明する。

まず、ロボット制御装置の全体構成を第２図により説明
する。記憶部１１に記憶されたティーチング位置データ
及び作業順序データは演算部１２で解読され、ロボット
の各軸（アーム）毎の移動量が演算されて位置制御手段
としての位置制御部１３に送られる。位置制御部１３書
よ演算部１２で演算された移動量に応じた各軸の駆動モ
ータ１４の目標回転量と、そのモータ１４の回転量を検
出する回転位置検出器１５からのフィードツクツク量と
を比較し、その差である位置偏差１こ応じた速度指令信
号を速度制御手段としての速度制御部１６に出力する。

この場合、位置偏差の絶対組番よ比較器１７に送られる
。そして、比較器１７１よ設定器１８に予め設定されて
いる基準値と比較して位置偏差の絶対値が基準値よりも
大き０場合１こ７１イレベルの位置偏差過大信号Ｓａを
出力するよう１こ構成されている。

上記速度制御部１６は、位置制御部１３力１らの速度指
令信号とモータ１４の回転速度を検出する速度検出器１
９からのフィートノくツク量とを比較し、その差に比例
したトルク指令信号を、積み上げ動作部２０を介して電
力制御手段２１の前段を構成する電流制御部２２に出力
する。この電流制御部２２は、上記トルク指令信号とモ
ータ１４への供給電流を検出する電流検出器２３からの
フィードバック量とからモータ１４に流すべき電流値を
演算し、その演算結果である電流指令信号を電力制御手
段２１の後段を構成する電力増幅部２４に出力する。こ
の場合、電流指令信号はモータ１４の最大許容電流値を
越えないようにリミットが掛けられている。そして、電
力増幅部２４は電流指令信号に比例した電流をモータ１
４に流すようになっており、以上によりモータ１４は速
度指令信号に応じた速度で演算部１２により演算された
目標回転量だけ回転する。

さて、速度制御部１６と電流制御部２２との間に設けら
れた前記積み上げ動作制御部２０は、第１図に示すよう
に、制限手段としてのリミット回路２５と、リレースイ
ッチ２６と、リミット値発生器２７と、ＡＮＤ回路２８
とを備えている。上記リレースイッチ２６は速度制御部
１６とリミット回路２５との間に設けられ、共通接点Ｃ
が速度制御部１６の出力端子に、常閉接点すが電流制御
部２２の入力端子に、常開接点ａがリミット回路２５の
入力端子にそれぞれ接続されている。このリレースイッ
チ２６の駆動部２９には、演算部１２から動作状態信号
Ｓｃが入力される。この動作状態信号Ｓｃは、常にはハ
イレベルにあり、積み上げ動作すなわち第４図に示すロ
ボットのノ１ンド４がパレット５上に移動し、／Ｘンド
４に把持しているワーク２をパレット５上に積み上げる
ための下降動作を行うとき、ローレベルに切り替えられ
る。そして、動作状態信号Ｓｃが７１イレベルにある通
常時には、リレースイッチ２６は接点（Ｃ−ｂ）間オン
の状態にあり、積み上げ動作時に動作状態信号Ｓｃがロ
ーレベルに切り替えられると、接点（Ｃ−ａ）間オンに
切り替えられるようになっている。従って、通常時は速
度制御部１６の速度指令信号はリミット回路２５を迂回
して直接電流制御部２２に入力され、積み上げ動作時に
は速度制御部１６の速度指令信号はリミット回路２５に
人力されるようにな７ている。

一方、動作状態信号Ｓ　ＣはＡＮＤ回路２８の一方の入
力端子６．＝も入力されるようになっており、このＡＮ
Ｄ回路２８の他方の入力端子には比較器１７からの出力
信号が入力さｈる。そ］２て、動作状態ｆａ号Ｓｅがハ
イレベルにある通常時に、比較器１゛７からハイ１ノベ
ルの偏差過大信号Ｓａが出力されると、ＡＮＤ回路２８
からハイレベルのエラー信号Ｓｅが出力され、ロボット
が停止するように構成されている。しかるに、動作状態
信号Ｓｅがローレベルにある積み上げ動作時に、比較器
１７からハイｌノイルの偏差過大信号Ｓａが出力されて
も、ＡＮＤ回路２８からはエラー信号が出力されず、従
ってロボットは停止することなく積み上げ動作を継続す
るように構成されている。

また、リミット値発生器２７には演算部１２からリミッ
トデータｓｂが与えられるようになっており、リミット
値発生器２７はそのリミットデータＳｈに応じた電圧信
号をリミット回路２５に出力するようになっている。

第３図は前記リミット回路２５の一例を示すもので、以
下にこのリミット回路２５を前記速度制御部１６および
リミット値発生器２７と関連付けて説明する。なお、第
３図はリレースイッチ２６の接点（ｅ−ａ）間オンの状
態で示す。Ｊ：ず、速度制御部１−６は増幅器３０を鍜
え−Ｃおり、その非反転入力端子はアースさね、反転入
力端子は２個の抵抗３１および３２を直列に介して位置
制御部１３に接続されている。そして、増幅器３０の出
力端子と２個の抵抗３１および３２の共通接続点との間
に抵抗３３およびコンデンサ３４の直列回路が接続され
ている。

一方、リミット回路２５は第１および第２の比較器３５
および３６を備えている。これら両比較器３５および３
６のうち、第１の比較器３５の非反転入力端子は抵抗３
７を介して速度制御部１６の増幅器３０の出力端子に接
続され、反転入力端子は抵抗３８を介１．てリミット値
発生器２７の出力端子に接続されている。また、第２の
比較器３６の非反転入力端子は、抵抗３９を介）７て速
度制御部１６の増幅器３０の出力端子に接続されている
と共に、抵抗４０を介してリミッＩ−値発生器２７の出
力端子に接続されている。そして、両比較器３５および
３６の出力端子はそれぞれ図示極性のダイオード４１お
よび４２と抵抗４３および４４との直列回路を介１．て
速ｍ“制御部１６の２個の抵抗３１および３２の接続点
に接続されている。

また、両比較器３５および３６の出力端子と反転入力端
子との間には、それぞれ図示極性のグイオ・−ド４５お
よび４６と抵抗４７および４８との並列回路が接続され
ている。

なお、リミット値発生器２７は例えばＤ／Ａ変換器から
なり、演算部１２から入力されるリミットデータＳｂ（
デジタル値）に応じた電圧を出力する。この場合、リミ
ット発生器２７から出力される電圧は、モータ１４が正
逆いずれの方向に回転するにしても、その絶対値は同一
であるが、モータ１４の回転方向に応じて正負異なる。

、また、位置制御部１３から出力される速度指令信号は
電圧信号どして出力されるが、その電圧はモータ１４の
回転方向により正負異なる。

以」二のように構成されたリミット回路２５は、速度制
御部１６から出力されるＩ・ルク指令信号の値（電圧値
）が、正負いずれの場合でも、リミット値発生器２７か
ら出力される電圧値により設定された限界値以上、すな
わちモータ１４に定格電流値以下の成る一定の低電流を
流す指令値以上になると、速度制御部１６の反転入力端
子に入力される信号値を減少させるように作用し、これ
にて電流制御部２２に入力されるトルク指令信号値が、
モータ１４に定格電流値以下の成る一定の低電流を流す
指令値以上とならないように制限を加える、という作用
をなす。

次に上記構成において、第４図に示すワーク２が袋に詰
められたセメントや澱粉等であるとし、そのワーク２を
パレット５上に積み上げる場合の作用を説明する。なお
、ワーク２の積み」＝、げ位置は袋から空気が抜き出さ
れた形状を基にティーチングされているものとする。

コンベア１により送られてきたワーク２はハンド４によ
り把持され、パレット５の真上に搬送される。ワーク２
をパレット５の真上まで搬送すると、ロボットは積み上
げ動作に転する。

すると、演算部１２からリミットデータｓｂがリミット
値発生器２７に入力されると共に、動作状態信号Ｓｃが
ハイレベルからローレベルにｔ、ｌ）替えられる。これ
によりリレースイッチ２６が接点（ｃ−ａ）間オンに切
り替えられて速度制御部１６から出力されるトルク指令
信号がリミット回路２５に入力される状態になされる。

さて、ロボットの積み上げ動作への移行により、ハンド
４に把持されているワーク２が下降し、パレット５或い
はパレット５上に既に積み上げられているワーク２に当
接する。ハンド４に把持されているワーク２がパレット
５或いはパレット５上に既に積み上げられているワーク
２に軽く接した時点では、そのワーク２の位置は、袋の
中に空気が入っていることにより、予めティーチングさ
れた積み上げ位置よりも上にある。従って、モータ１４
は回転し続け、ハンド４に把持されているワ−り２がパ
レット５或いは既に積み上げられているワーク２に押し
付けられるようになる。ところが、ワーク２の袋の中の
空気は容品に抜は出ないため、モータ１４には負荷が掛
かり、その結果、モータ１４の回転速度は低下する。す
ると、速度検出器１６からのフィードバック量が減少す
るため、速度制御部１６はモータ１４の速度を上昇させ
ようとしてトルク指令信号（電圧）を増大させるように
なる。そして、このトルク指令信号が所定値を越えると
、リミット回路２５が機能して電流制御部２２に与える
トルク指令信号を一定の低い値に制限するようになる。

一方、モータ１４の回転速度の低下により、回転位置検
出器１５から位置制御部１３に入力されるフィードバッ
ク量が減少することにより、位置制御部１３から比較器
１７に入力される位置偏差の絶対値が増大するため、比
較器１７からＡＮＤ回路２８にハイレベルの位置偏差過
大信号Ｓａが入力される。しかしながら、ＡＮＤ回路２
８の他方の入力端子に入力されている動作状態信号Ｓｃ
はローレベルとなっているため、ＡＮＤ回路２８からは
エラー信号Ｓｅが出力されることはなく、ロボットは積
み上げ動作を継続する。

以上により、モータ１４には、定格電流以下の比較的低
い一定電流が加えられ続けることとなり、この結果、ハ
ンド４は比較的小さな力でワーク２を押し続けることと
なる。そして、ワーク２の袋の中の空気は、この押し付
は力により緩慢ではあるが確実に抜は出る。そして、ワ
ーク２の袋の中の空気が略完全に抜は出たところで、ノ
＼ンド４が予めティーチングされた位置に到達し、そこ
でｌ＼ンド４がワーク２の把持を解除し、その後上昇さ
れる。

なお、上記実施例では、袋に詰められたセメントや澱粉
などのワーク２を積み上げる場合に適用して説明したが
、これに限られず、外力が加えられると変形するワーク
を積み上げる場合に広く適用できるものである。

［発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、ワークの積み上げ
動作時に、モータの回転速度が低下し、その結果、トル
ク指令信号の値が大きくなっても、モータには一定の低
電力しか加えられないので、モータは一定の低出力で回
転し、ワークを比較的小さな力でもって押さえ付けるよ
うになる。このため、ワークをそれ以上変形しない状態
に矯正しつつ積み上げて行くことができるので、／１ン
ドに把持したワークをパレット或いはパレット上に既に
積み上げられているワークに落下させる状態になったり
、モータに長時間大電流が流れ続ける状態になってモー
タが損傷する等の不具合を生ずるおそれがない、という
優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は要部のブロック図、第２図はロボット制御装置
全体のブロック図、第３図はリミット回路構成図である
。また、第４図はパレタイズ作業を行うロボットの全体
を示す斜視図である。 図面中、２はワーク、３はロボット、４はハンド、５は
バレット、１３は位置制御部（位置制御手段）、１４は
モータ、１５は回転位置検出器、１６は速度制御部（速
度制御１段）、１９は速度検出器、２１は電力制御手段
、２２は電流制御部、２３は電流検出器、２４は電力増
幅部、２５はリミット回路（制限手段）Ｓ２６はリレー
スイッチ、２７はリミット値発生器、２８はＡＮＤ回路
、３（１は増幅器、３５および３６は第１．および第２
の比較器である。 代理人　　弁理士　佐　藤　　強 第 コ３ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、アームを駆動するモータの回転量を目標量と比較し
   て速度指令信号を出力する位置制御手段と、前記速度指
   令信号と前記モータの回転速度とを比較してトルク指令
   信号を出力する速度制御手段と、前記トルク指令信号に
   基づいて前記モータへの電力供給を制御する電力制御手
   段とを備えたものにおいて、ワークを積み上げる動作時
   に、前記速度制御手段からのトルク指令信号が所定値以
   上になったとき、そのトルク指令信号とは関係なく前記
   モータに一定値の電力を供給するように制限する制限手
   段を設けたことを特徴とするロボット制御装置。