JPS609679A - 産業用ロボツト - 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】 この発明は産業用ロボットの改良に係り、特に加減速時
の可動部の衝撃を小さくしたものに関する。

各制御軸毎の現在位置情報がフィードバックされ、かつ
目標位置情報が指令され、制御装置によって前記各制御
軸共その位置移動において同時に発進および同時に目標
位置到達するべくした産業用ロボットは、例えば特開昭
５７−１３９８１０号公報などによって周知である。

そして、ロボットの制御軸において、例えば可動部分の
重量が犬で、さらにその移動速さも小さくないような、
高慣性負荷を高精度に位置決めしなければならない場合
は、通常各制御軸のサーボ系のゲインは可能なかぎり高
くとれるようにする必要がある。しかしながらサーボ系
のゲインを高くすることは、加減速時の衝撃が犬きくな
り、メカ系の剛性を太きくしなければならず、それが可
動部の重量がさらに大きくなり、結局は対処できなくな
るものである。

そこでこの発明においては、あらかじめ制御装置内部に
設定された加速時間およびまたは減速時間により、各制
御軸の加速およびまだは減速の時間を制御しうるように
した産業用ロボットを提供し、もって前述問題点を解決
することを主たる目的とする。

もっとも特開昭５８−４５８８６号公報にも、各制御軸
毎の加減速時間を同一とする技術が開示されている。し
かしながらこのものにあ。ては、エンドエフェクタの移
動経路を正確とするため、各制御軸毎の加減速時間のう
ち、最も長い時間に統一するようにしたものであり、こ
の発明とはその要旨を異にするものであることを理解さ
れたい。

−一、以下図面を参照し つつこの発明実施例を詳述する。まず第１図はこの発明
の背景となる、かつこの発明を実施して有効な、複合ロ
ボッ）Ｒを示すものであるが、この発明をこの実施の形
態に限定するものではない。

１はこのロボッ）Ｒの基台であり、詳細は図示しないが
左右Ｙ方向（この図において紙面に直角方向）に延設さ
れる。

２は基台１上に載設された移動台であり、詳細は図示し
ないが基台１に案内されてＹ方向に移動自在に構成され
る。ＭＹは移動台２のＹ方向位置を強制する動力源（例
えばサーボモータおよびこれによって回転するボールス
クリュー、以下位置強制動力源において同じ。）である
。

３は摺動腕であり、詳細は図示しないが、移動台２に前
後Ｘ方向（図において左右方向）に摺動自在に支承され
る。Ｍｘは摺動腕３のＸ方向位置を強制する動力源であ
る。

４は腕３先端に垂直軸（図において上下方向の軸）まわ
りに回動かつ昇降自在に枢支された垂直腕である。腕４
は詳細は図示しない、動力源Ｍ３によつてその回動角β
、が強制され、さらに動力源ＭＺによ、てその上下位置
Ｚが強制される。

５は腕４下端に水平方向の軸５ｋによ、て枢着された、
エンドエフェクタとしての把持手段であり、この実施例
では把持爪５ｂを図において上下方向に開閉可能に構成
されてなる。さらに把持手段５け図示しない動力Ｍ、に
より軸５ａまわりに実線図示垂直姿勢と２点鎖線図示水
平姿勢とに角β４を変化可能になされているものとする
。

６は腕４と同軸に回動自在に枢支された回動体である。

回動体６は詳細は図示しない動力Ｍ　＋１によ−て回動
角α工が強制される。

７は回動体６に水平軸まわりに俯仰自在に枢着された垂
直回動第一腕である。腕７け詳細は図示しない動力Ｍ　
ｕによってその俯仰角α、が強制される。

８は腕７先端に水平軸まわりに俯仰自在に枢着された垂
直回動第二腕である。腕８は詳細は図示しない動力Ｍ１
ｓによってその俯仰角α３が強制される・。

９は腕８先端に水平軸まわりに俯仰自在に枢着された手
首である。手首９は詳細は図示しない動力Ｍ　ｕによっ
てその俯仰角α４が強制される。

１０は手首９に、かっ腕９の俯仰軸に直角の軸ｖ−２わ
りに回動自在に枢着したトーチ取付具である。取付具１
０は詳細は図示しない動力Ｍ１６にょって回動角α、が
強制される。取付具１０先端には溶接トーチ１１を取付
ける。トーチ１１の先端作動点ＰはｅＩＩＶ上にあるよ
うＫｒｔ＜成されている。

このようにしてロボットλは、制御軸Ｘ、Ｙ。

２、β１およびβ４の４自由度を有する栽ロボットの途
中に、α１．α１．α、、α４およびα、の５自由度を
有する子ロボットを支承してなる複合ロボッ）Ｒである
。そして観ロボットの制御軸Ｘｔそしてこのロボッ）Ｒ
の各自由度は制御装置Ｃ（例えばマイコン）によ、て、
かつプレイバック方式によ、て制御されるべく構成され
ているものとする。

そして詳細は図示しないが、前述Ｘないしβ４およびα
、ないしα、の各メカ系における制御軸に対して、これ
らの各軸における移動量や回動角情報を出力する周知の
エンコーダＦ、ｘないしＥａ４およびＥａ、ないしＥａ
、が設けられる。

かくして動力ＭｘおよびエンコーダＥｘを含むＸ軸に対
するサーボ系Ｓｘが構成される。同様にＹないしα５軸
に対応するサーボ系ＳＹないしＳα。

が設けられる。

一方制御装置Ｃの要部としてコンピュータＣＯが設けら
れる。コンピュータｃｏ？″１ｃｐｕおよびメモリをそ
の主要構成とする。そしてコンピュータＣＯのパスライ
ンＢに前述各サーボ系ＳｘないしＳα、が接続されてい
る。

また制御装置Ｃの一部として、操作盤ｏｐが設けられる
。操作盤ＯＰには、速さ設定スイッチＳＬ、モート切換
スイッチＳ□、マニュアル操作スイッチ群Ｓ４およびこ
のスイッチ群Ｓ３の機能（Ｘないしβ４の親ロボット系
を操作するか、α１ないしα６の子ロボント系を操作す
るか）を選択設定する選択スイッチＳ４を設ける。スイ
ッチ群ＳｘおよびスイッチＳ４は、公知の３位置トグル
スイッチである。操作盤ＯＰ［はさらに小ロボットα系
における円弧補間指令スイッチＳ５、直線補間指令スイ
ッチＳ６、およびスタートスイッチＳ。

を設ける。操作盤ｏｐに設けられたこれらスイッチはパ
スラインＢに接続される。またこれらスイッチの機能の
詳細は以下の作用の説明において詳述される。

以上による制御装置により、ロボットＲは、プレイバッ
ク方式でＦＴＰ制御されるものとする。

前述実施例につき、以下その作用を述べる。

オペレータはこれらロボットＲおよび制御装置Ｃに通電
して能動化する。

そしてスイッチＳ８によりマニュアルモードλ（を設定
する。今ワークとしては、図示しない別の装置によって
、鋼板Ｗ□の上に向い合わせに２本の鋼チャンネル材Ｗ
、を載置して位置させであるものとし、ロボットにはこ
のチャンネル材Ｗ、を鋼板Ｗ工に仮付溶接する作業を実
行するものとする。この場合、これら両者を直接仮付す
るのではなく、短チヤンネル材Ｗ、を把持手段５により
把持したまま図示のようにチャンネル材Ｗ２にかぶせて
鋼板Ｗｌに押し付けるようにして、図示ｗｐの個所をト
ーチ１１によって仮付けするものである。

前述の場合、把持手段５がチャンネル材Ｗ３を把持して
移動させるのに、親ロボットをいかに制御するかがこの
発萌の要旨であり、この動作をこの実施例の作用として
説明する。

オペレータは次にスイッチＳ４を操作し、Ｘ系（親ロボ
ット）を選択し、スイッチＳ３を操作する。すなワチス
イッチＳ３のいずれかをＵ側に倒せばその制御軸の位置
情報の増加する向きに、Ｄ側に倒せばその反苅向きに、
Ｘ系の各制御軸はマニュアルで位置制御される。

このようＫして、従来周知の手法によって、ユーザプロ
グラムの各ステップ毎に、その位置情報（エンコーダＥ
ＸないしＥβ４の出力情報）およびその他の指令情報（
スイッチＳ工による指令移動速さはその最大可能速さと
の比の値の指令をなしうるものとする。）を、スイッチ
Ｓ、の操作毎にメモリに記憶させる。

そのうえでオペレータはスイッチＳ、を操作してテスト
モードを選択し、スイッチＳＹを操作してユーザプログ
ラムの各ステップを実現し、誤りがあれば修正しておく
。

そしてオペレータはスイッチＳ、を操作してオートモー
ドを選択し、スイッチＳ、を操作ずれば制御装置Ｃは第
４図に示すフローチャートに従った制御を実行する。以
下さらにそれを詳細に説明する。第５図も参照されたい
。

処理ＰＲ，・・・まずコンピュータＣＯは、各制御軸１
（ｉ＝Ｘ、Ｙ、Ｚ、β３およびβ４）のそれぞれにつき
、その機能上出しうる最大定速速度に至る迄に、そのエ
ンドエフェクタ（との場合手段５）が振動しない極限の
最小加速時間１’Ａｉ、同じく前記最大定速速度から停
止する迄に、エンドエフェクタが振動しない極限の最小
減速時間ＴＤ１、機能上出しうる最大定速速度Ｖｉ、現
在位置情報（エンコーダの出力情報）ＰＯｉおよび目標
位置情Ｎ（ユーザプログラムによる次の目標位置指令情
報）Ｐｌｉを、記憶して準備する。

処理ＰＲ，・・・次にコンピュータＣＯは、各制御軸の
移動すべき距離Ｌ　ｉ　＝　Ｐ　１ｉ　−Ｐ　、ｉを演
算する。

処理ＰＲ３・・・次にコンピュータｃｏは、Ｌｌと、（
ＴＡｌ＋ＴＤ工）Ｖ工／２との大小を比較する。

処理Ｐ１（４・・・もしＬｌの方が小さければ（すなわ
ち、移動すべき距離の方が、加減速に要する距離より小
さく、速さがＶｉ［至る迄に減速する必要ある場合。） ｒ＝　Ｌｉ／（ＴＡｉ＋ＴＤｉ）、Ｖｉ／２を演算する
。

処理ＰＲ・”°°処理ＰＲ・の比較において、Ｌｉの方
が小さくなければｒ＝ｉとする。

なお処理ＰＲ４におけるｒは、この場合において、所定
距離を移動させるために最大速さをいくらに落すべきか
の縮少率であると理解されたい。

処理Ｐ　Ｒ６川処理ＰＲ４および処理ＰＲ，のいずれの
場合も、そのめ／ｃｒを使用し、ＴＡＲｉ　＝　ｒ　−
ＴＡｉ ＴＤＲｉ　＝　ｒ　−ＴＤｉ ｒ　ｔｉ　を演算する。

処理Ｐ　Ｒｙ　・・・処理ＰＲａ　請求メｆｃ　ＴＡＲ
ｌ、　−１−ＤＲｉおｊびＶＲｉ［、Ｖ　ｃ／ＶＭ　（
７，イッｆ　Ｓ　ｒ　テ指令した速さの比）を乗じて、
ＴＭＡＲｉ　、ＴＭＤＲ工およびＶ　Ｍ　Ｒｉをめる演
算を実行する。

処理ＰＲ，・・・処理ＰＲ，でめたＴＭＡＲｌのうち、
その値の最大なものをも、てＴＡ”ａｘとし、捷たＩ”
　Ｍ　Ｄ　Ｒｉのうちその最大なものをもってＴＤ　と
する。

処理Ｐ　Ｒ１・・Ｔ　Ｓ　ｌ　＝Ｌ　１／ＶＭＲｌ　（
Ｔ　Ａ　ｍａＸ十Ｔ　ｏ　ｍａＸ　）　／２を演算する
。ここでＴｓｉは各軸において、定常走行するに要する
時間である。

処理Ｐ　Ｒ，。・、、Ｔ　ｓ　”ａＸ＝　ｍａｘ（Ｔｓ
ｉ、）　トシテ、各軸’ｒｓ　ｉのうぢの最大の値をめ
る。

処ｕ　Ｐ　Ｒ１１・Ｖ　ｏｕｔ’　＝　Ｌｉ／（（ＴＡ
Ｉｎａｘ＋ＴＤｍａｘ）／２＋Ｉｓ　ｍ＆勺により、各
軸の出すべき速さＶｏｕｔｌを演算する。

処理１）　Ｒ□２・・・ｔ＝Ｑとおく。

処理ＰＲ□３・・・１＝１＋Δｔとする。ここでΔ℃は
指令位置情報を更新すべき時間間隔である。

処’ｊｌ　Ｐ　Ｒ、−ｔ　＞Ｔ　ＡｍａＸ十Ｔ　Ｄ　”
ａＸ十Ｔ　Ｓ　ｍ”ｘを判断する。

処理ＰＲ１，・・・処理ＰＲ１，においてそうであれば
−４のプログラムを完了する。

処理ＰＲ□６・・・処理ＰＲ，において、そうでなけれ
ば、時間ｔについての３様の判断、すなわち、（１）　
ｔ　≦ＴＡ　ｍａＸ （２１ＴＡ　ｍａＸ（ｔ　≦ＴＤｍａｘ−１−Ｔ”Ｓ　
ｍａＸ（３ＴＡ　”ａＸ＋ＴＳ　”ａＸ（ｔ　≦ＴＡ　
”ａＸ＋ＴＳ　ｍａｘ十′ｒＤｍａｘ　のうちいずれか
を判断する。

処理ＰＲ，・・・もし処理ＰＲ□６で（１）であれば、
現る移動前の位置情報を示す。

処理ＰＲｌ８・・・もし■であれば、現在定常速度であ
ると判断し、Ｘｉ　（ｔ）　＝　Ｐ　、ｉ−−Ｌ　、　
Ｖ　ｏｕｔｌ・−ｒＤｍａｘ−Ｖ　Ｏｕｔｉ（ＴＡｍａ
Ｘ−１−ＴＤ　ＩｎａＸ−ｔ　）全演算する。ここでＰ
ｌ　は１軸における目標位置情報である。

処理ＰＲ，，・・・もし■であれば、現在減速中であｍ
ａｘ＋ＴＤｍａＸ＋′ｒＳＩ１１ａｘ−ｔ）゛全演算ス
ル。

処理ＰＲ，。、９．処理ＰＲ，ないしＰＲｌ、のいずれ
によっても、その演算によってめたＸ　ｉ　（ｔ）　（
すなわち、１軸における時間ｔにおける指令位置情報）
を出力する。そしてそのうえて処理１）Ｒ，に戻る。

このようにしてこの発明実施例によれば、各制御軸にお
ける加減速時間は、加減速時における各制御軸毎の振動
しない最小時間より短くなることがないから、その移動
時の可動部の衝撃を小となしつる。捷たこの親ロボット
のメカ構成が直角座標系であるため、この発明のように
同時発進、同時定常、同時減速、同時停止する制御の場
合は、親ロボントの手首部（垂直腕４の下端部）の移動
は直線となる利点も有するものである。

この発明は前述実施例にかぎることはないのであって、
ロボットのメカ構成は他の公知の制御系（例えば多関節
系）であってもよく、また加減速時間の制御は、加速、
減速いずれか一方のみとしてもよいものである。

倣動し取い時間で加減速するように制御されうるから、
各腕の剛性設計か楽であり、また制御のだめのサーボの
ゲインと無関係に実施しうるから、その位置決め精度を
低下させることもない。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれもこの発明一実施例を示し、第１図はロボ
ットの全体側面図、菓２図は第１図のＨ矢視図、第３図
はブロック図、第４図はフローチャー１・、第５図は作
用説明図である。 ｋ・・・ロボット、Ｃ・・・制御装置。 出願人　新明和工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）各制御軸毎の現在位置情報がフィードバックされ
   、かつ目標位置情報が指令され、制御装置によって前記
   各制御軸共その移動において同時に発進および同時に目
   標位置到達するべくした産業用ロボットにおいて、前記
   移動における加速時間およびまたは減速時間は、前記制
   御装置においてその内部にあらかじめ設定記憶されてい
   る各制御軸における振動をおこさない限度の加速時間お
   よびまたは減速時間の最小値より小とならぬように演算
   されるべくしてなる、前記産業用ロボット。 ■　前記演算は、この産業用ロボットの出しうる最大速
   さに制御されるべくしてなる、特許請求の範囲第１項記
   載の産業用ロボット。 ３　前記産業用ロボットはそのメカ構成が直角座標であ
   る、特許請求の範囲第１項記載の産業用ロボット。