JPS62204002A - エア−モ−タの制動装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ロボット等の制ｗｉ器に用いられるエアーモ
ータの制動装置に関するもので、特に、制動停止精度を
高めることのできるｊアーモータの制動装置に関するも
のである。この秤の技術は、ロボット、或いは制ｔｌｌ
装置一般の制動制御に使用できるものである。

［従来の技術］ 従来のエアーモータの制動方法として、本出願人の先願
である特願昭５９−２６５１４６ｆ３ｉ及び特願昭５９
−２６５１４７号の技術を挙げることができる。前記出
願の技術は、塗装ガンを被塗装物の面に応じて移動させ
て塗装を行う自動塗装機、特に、塗装ロボット用エアー
モータの停止方法に関するものである。

１１「１名の出願の要旨は、塗装ガンを移動させるＸ軸
移動用１−アーモータ、Ｙ軸移動用エアーモータ、２軸
移動用エアーモータからなる駆動手段と、それらの軸の
エアーブレーキからなる制動手段と、それらの軸を移動
さけて三次元空間を移動さける移動手段と、それらを制
御づ−る制御回路からなる塗装ロボットにおいて、前記
制御回路によって前記エアーモータを一定ｍ逆転ざＵる
べく空気圧を供給した後、制動下段を作動させて停止状
態とすることを特徴とする１Ｍロボット用エアーモータ
の停止方法、及び塗装ガンを移動させるＸ軸移動用エア
ーモータ、Ｙ軸移動用エアーモータ、Ｚ軸移動用エアー
モータからなる駆動手段と、それらの軸のエアーブレー
キからなる制動１段と、ぞれらの軸を移動させて三次元
空間を移動させる移動手段と、それらを制御する制御回
路からなる塗装ロボットにおいて、各ステップ毎に塗装
ガンの位置及び姿勢及び作動をメ”〔りに記憶するティ
ーチング工程時に、前記制御回路により前記エアーモー
タを一定ｍ逆転させるべく空気圧を供給した後、制動手
段を作動させて停止状態とすることを特徴とする塗装ロ
ボット用エアーモータの停止方法にある。

また、後者の要旨は、塗装ガンを移動させるＸ軸移動用
エアーモータ、Ｙ軸移動用エアーモータ、Ｚ軸移動用エ
アーモータからなる駆動手段と、それらの軸のエアーブ
レーキからなる制動手段と、それらの軸からなる三次元
空間を移りＪさせる８　１ＪＪ手段と、それらを制御す
る制御回路からなる塗装置］ボッ１−において、各スラ
ーツブ毎に塗装ガンの位置をメｔりに記憶Ｊるティーチ
ング工程で得たデータを基に、エアーモータによる制動
距離をσ出して予測制動を行うべく制御することを特徴
とする塗装ロボット用−［アーモータの停止方法にある
。

上記塗装Ｏボット用エアーモータの停止方法は塗装置コ
ボットをその対象とするものであり、塗装ガンからの吹
付けの広がり角度が大きいことから、必ずしも、高精度
の停止位置を有していなくとも、塗装ガンの広がり角度
によってそれが補償されてい　Ｉこ　。

［発明が解決しようとする問題点〕 しかし、精度の高い吹付けを要求される塗装において、
上記の逆転制動をか【ブる技術または移動距離からオー
バーランを予測する技術のみでは、必ずしも高精度化は
期待できない。

そこで、本発明は前記問題を解決すべく、エアーモータ
の停止位置の誤差を少なくし、制動精度を向上したエア
ーモータの制動装置の提供を目的とするものである。

［問題点を解決するための手段及び作用１本発明にかか
る二［アーモータの制動装置は、現在の位置座標［Ｘ］
を一方の入力とし、制御回路から得た移動ｌＴ！標座標
［Ｙｌを他方の入力の閥１角として設定し比較する比較
回路と、現在位置から残りの移動距離［Ｌ］を粋出し、
前記移動距離［Ｌ］及び現在速度［Ｖ］が所定の残りの
移動路１１１ｔｌＬ］以下で、所定の速度［ＶＩ＋］以
上のとき、エアーモータを所定の減速状態に設定りる手
段、及び前°記現在速度［Ｖ］から前記設定した移動目
標座Ｗ［Ｙｌをオーバーするオーバーラン済［ｙｌを決
定する手段、及び前記オーバーランｍ［ｙ］から前記比
較回路の閾値の移動目標座標［Ｙ］を更新する手段とを
有する制御回路と、前記比較回路の出力によってエアー
モータを制動する回路とを具備し、現在速度［Ｖ］が所
定の残りの移動路１１１［ＬＬ］以下で、所定の速度［
ＶＩＩ］以上のとき、エアーモータを所定の減速状態に
設定づることができ、所定の速度［Ｖ１１］に達する範
囲内でエアーモータを制動するものであるから、オーバ
ーランｆｆｉ　［ｙ］の誤差のばらつきの少ない速度で
停止状態に導くことができる。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例のエアーモータの制動装置の全
体回路構成図、第２図は位置設定系の駆動部及び制動部
の要部斜視図、また、第３図は第１図及び第２図の実施
例で示した位置設定系の空気圧回路の回路図である。

図において、エンコーダＲＥは、回転角度を磁気的また
は光学的に検出する公知の回転角度検出装置である。カ
ウンタＣＮＴは、前記エンコーダＲ［Ｅからの出力パル
スを受け、その回転方向により、加算または減亦する公
知のアップ・ダウンカウンタである。速度検出回路ＳＰ
は、前記カウンタＣＮＴの距離情報出力のパルス周期か
ら速度を粋出する公知の回路であり、りｉ］ラックルス
を受けて、前記カウンタＣＮＴのパルス間隔またはエン
コーダＲＥのパルス間隔から、速度を口出するものが使
用できる。比較回路ＣＯＭＰは、カウンタＣＮＴのパル
ス数等の距離情報出力と制御回路を構成するマイクロコ
ンピュータＣＰＵから閾値を入力保持できるラッチ回路
を付した公知のディジタル比較回路である。前記比較回
路の出力は、カウンタＣＮＴの距離情報出力がマイク【
」コンピュータＣＰＵから入力された閾値以上になった
とき、エアーブレーキ用バルブＢＶを介してエアーブレ
ーキＡＢを作動状態にし、エアーモータＡＭを停止状態
とする。また、同時に、前記比較回路の出力によってゲ
ート回路ΔＮＤＩ及び△ＮＤ２を介して正回転用ソレノ
イド１１Ｆまたは逆回転用ソレノイド１１Ｒを非励磁し
、エアーモータ用バルブＦＲを介してエアーモータＡＭ
を停止状態とする。

なお、前記マイクロコンピュータＣＰＵは制御回路を構
成し、所定のエアーモータ使用の装置のメインプログラ
ムに従って制御処理ぎれる。なお、モータの位置設定系
の駆動部及び制動部の制御に関しては、サブルーチンで
処理される。

第２図の位置設定系の駆動部及び制動部の要部斜視図に
おいて、二次元または三次元の軸のアームに取付けられ
た支持台１には、エアーモータＡＭの軸に取付けられ、
エアーモータＡＭの回転を伝達するプーリ２と、支持台
１にメタル６を介して取付けられたボールネジからなる
移動軸３に取付けられたプーリ４との間を、タイミング
ベルト５によって連結されている。前記エアーモータＡ
Ｍ、その回転を伝達するプーリ２、タイミングベルト５
、プーリ４、移動軸３によって図示しない移動体を移動
する位置設定系の駆動部を構成する。前記プーリ４の回
転はプーリ４または移動軸３に連結されたエンコーダＲ
Ｅによって、回動角度として検出される。

また、エアーモータＡＭの軸には、支持台１に取付けら
れたエアーブレーキΔＢの軸が直結されている。そして
、駆動部を構成するエアーし一タＡＭによって回動され
る位置設定系の駆動部を停止させる制動部を構成する。

第３図は第１図及び第２図の実施例で示した位置設定系
の空気圧回路の回路図で、アームの駆動部に供給された
空気圧はソレノイド１１Ｌ及びソレノイド１１Ｒによっ
て開閉制御される５ボート３ポジシヨンバルブからなる
軸エアーモータ用バルブＦ　Ｒに供給される。エアーモ
ータＡＭは前記ソレノイド１１Ｌが駆動されたとき、正
回転を行い、前記ソレノイド１１Ｒが励磁されたとき逆
回転を行う。１ｌｆｆ記１ア一モータΔＭの回転速１σ
は、エアーモータＡＭの排気ボート側の絞り弁するによ
って決定されるが、ソレノイド１２で開閉制御される２
ボート２ポジシヨンバルブからなる高速設定バルブＳＶ
を開閉することによって、前記絞り弁するの回路をバイ
パスさせることができる。

したがって、前記ソレノイド１２の励磁により、エアー
モータＡＭは高速回転することになる。

一方、制動部の空気圧回路に導かれた空気圧は、減圧弁
１５で減圧された空気圧としてソレノイド１３及び手動
押ボタンスイッチで開開制御を行う３ボート２ポジシヨ
ンバルブからなるエアーブレーキ用バルブＢＶを通して
、エアーブレーキΔＢに導かれる。通常、減圧された空
気圧はエアーブレーキ用バルブＢＶによって、エアーブ
レーキＡＢに導かれておりブレーキ状態となるから、エ
アーモータΔＭの回転を拘束する。前記エアーブレーキ
用バルブＢＶが閉じると、エアーブレーキ八Ｂの空気圧
が急速排気弁１４によって拮出され、エアーブレーキＡ
Ｂのブレーキ状態を解除する。

なお、このときのブレーキ速度は、逆止め弁及び絞り弁
からなるスピードコントローラによって決定される。

第４図から第６図は水元１！ｌ］の実施例のエアーモー
タの制動装置のエアーモータを駆動・停止するｒ’ｒ−
一夕４ノブルーチン」のフローヂＶ−トである。

通常の制御プログラムに従って１１″１グラム処即の実
行中に、エアーモータを所定の距離移動させるコール命
令によって「七−タサブルーチン」の処理に入る。

まず、ステップＳ１でこの「モータサブルーチン」で使
用するメ七りをイニシャライズし、ステップＳ２でエア
ーブレーキ用バルブＢＶによって、エアーブレーキＡＢ
をブレーキ解除状態とする。

ステップＳ３でマイクロコンピュータＣＰＵが、カウン
タＣＮＴの値から現在位置座標［Ｘｌの読み込みを行う
。ステップＳ４でムーブ命令によって指定されたメモリ
からポジションの移動［１標座４ｆｉｒＹ］の読み込み
を行う。そして、ステップＳ５で移動目標座標［Ｙ］か
ら現在位置座標［Ｘｌを減口し、移動距離［Ｌ］を口出
する。その値の正・負からエアーモータＡＭの回転方向
を判断し、その値が正のとぎ、ステップＳ６で正回転を
行うソレノイド１１Ｌを励磁し、その値が負のとき、ス
テップＳ７で逆回転を行うソレノイド１１Ｒを励磁し、
エアーモータＡＭを回転させる。

ステップＳ８で、ステップＳ５で算出された移動側１１
！［Ｌ］の値が所定の値［１１］以上か判断し、前記所
定の値［ＬＬ　］以上のとぎには、移動時間を短くづる
ために、ステップＳ９で高速設定バルブＳ■を開とし、
ボールネジから゛なる移動軸３の回転を速くする。

ステップＳ１０で前記ステップＳ４でムーブ命令によっ
て指定された移動目標座標［Ｙ］の値を、Ｉ５１値とし
て比較回路ＣＯＭＰに出力する。ステップＳ１１でカウ
ンタＣＮＴの値から現在位置座標［Ｘｌの読み込みを行
う。そして、ステップ３１２で移ｌ＃Ｊ［＋標座標［Ｙ
］から現在位置座標［Ｘｌを減口し、残りの移動側１１
１　ｒ、　Ｌ　］を算出する。また、ステップ３１３で
速度検出回路ＳＰから現在速度［Ｖ］を読み込む。ステ
ップ８１４で前記現在速度［Ｖ］が所定の値［Ｖｌｌ］
以上か判断し、前記所定の値［Ｖｌ＋］以上のときには
、更に、ステップＳ１５で残りの移動距離［Ｌ］が所定
の値［Ｌ［］以下か判断し、前記所定の値［ＬＬ　１以
下のときには、ステップ８するで移動軸３の回転を減速
すべく高速設定バルブＳＶを開とする。

ステップＳ１７で現在速度［Ｖ］からオーバーランｆｎ
［ｙ］を口出する。このとき、オーバーラン量［ｙ］は
、 ｙ＝ａ■＋ｂ　　　　　・・・（１） によって求める。

ステップ３１８で移動目標座標［Ｙ］から前記オーバー
ラン量［ｙ］を減算し、その値を移動目標座標［Ｙ］と
して、移動目標座標の更新を行い、その値を閾値として
比較回路ＣＯＭＰに出力する。

そして、ステップＳ１９で比較回路ＣＯＭＰの出力状態
をみて、比較回路ＧＯＭＰの閾値と現在位置座標［Ｘｌ
の値とが一致するまで、ステップＳ１０からステップ３
１９のルーチンを繰り返し実行する。

比較回路ＣＯＭＰは閾値と現在位置座標［Ｘｌの値とが
一致すると、マイクロコンピュータＣＰＵ及びエアーブ
レーキ用バルブ１３　Ｖに出力し、エアーブレーキＡＢ
をブレーキ状態とする。そして、ステップＳ２０で、ス
テップＳ６で正回転を行うべく励磁したソレノイド１１
ＬまたはステップＳ７で逆回転を行うべく励磁したソレ
ノイド１１Ｒを非励磁とし、エアーモータΔＭを停止状
態に設定する。ステップＳ２１で速度検出ｔｊ路ＳＰか
ら現在速度［Ｖ］を読み込み、ステップＳ２２？−現在
速度ｔＶ］がピロになるまで、ステップＳ２１からステ
ップＳ２２のルーチンが繰り返し行われ、ステップＳ２
２で現在速度ｔＶ］のゼロが確認されると、この「モー
タサブルーチンＪの処理を脱し、通常の制御ブＬ１グラ
ムに従ってメインプログラム処理を実行する。

この「モータナブル−チンＪの処理による時間ｔ　（ｓ
）と距１）ＩＩＬ（ｍｎ＋）及び速度Ｖ（１１１１１／
Ｓ）との関係は、一般に、第７図のモータ制動特性図の
如くなる。

なお、前記ステップＳ１７で現在速度［Ｖ］からオーバ
ーランは［ｙｌを算出する場合の（１）式は、 ｙ＝ａ■＋ｂ　　　　・・・（１） 但し、ａ及びｂは定数 によって求めている。

即ち、第８図にポリ位置設定系の駆動部及び制動部の速
度［Ｖ］とオーバーランｆｆｌ［ｙｌとの関係は、第８
図の速度・オーバーラン特性図の如くなる。

移動軸に螺合させた移動体の速度［Ｖ］は、所定の速度
［ＶＩ＋］以下では、斜線領域でポリように、オーバー
ラン吊［ｙｌと略リニアな関係（斜線領域）にある。所
定の速度［Ｖ１１］を越えると、前記移動体の速度［Ｖ
］とオーバーランｆｆｉ　［ｙｌは、前記略リニアな関
係から脱して、オーバーランｆｆｉ　［ｙｌの不安定領
域となる。このオーバーランｆｆｉ［ｙｌの不安定領域
は、例えば、移動体が高速移動する場合には、エアーブ
レーキＡＢの作動信号から実際に動作するまでの空走時
間によって、ブレーキ効果に差が生ずるものと思われる
。そこで、前記空走時間の影響が少ない所定の速度［Ｖ
１１］以下の、移動体の速度［Ｖ］とＡ−バーランｍ　
［ｙｌと略リニアな関係にある領域を、式で表現すると
前記（１）式が導き出される。

そこで、本実施例では、前記ステップ８１７で現在速度
［Ｖ］からオーバーランｆｆｉ［ｙｌを算出する場合の
式を、 ｙ＝ａＶ＋ｂ　　　　　・・・（１） としたものである。

したがって、ステップ８１４で設定した所定の速度［Ｖ
Ｉ＋］は、移動体の速度［Ｖ］とオーバーランｍ　［ｙ
ｌが略リニアな関係にある範囲の速度にすればよい。

しかし、本発明を実流する場合には、前記（１）式によ
る計算のみを前提とするものではなく、第８図の特性図
からも判断されるように、現在速度［Ｖ］からオーバー
ランｆｆｌ［ｙｌが略−義的に選択することができるか
ら、この関係をメーｔりに記憶さけておき、現在速度［
Ｖ］によって前記メモリのアドレス指定を行うことで、
メモリから前記オーバーランｆｆｌ［ｙｌを呼び出Ｊこ
とができる。

また、本実施例では、第２図に示したボールネジからな
る移動軸３に取付けられた図示しない移動体の移動を前
提に説明したが、本発明を実ｆＩｌ！ｉづる場合には、
その使用態様によって、ボールネジからなる移動軸３を
移動側とすることもできる。

或いは、軸アームに取付けられたボールネジからなる移
動軸３によって、支持台１を移動させることもできる。

いずれにＵよ、三次元空間を移０Ｊさせる移動手段とし
て、ロボット等の制ｔＩＩＩｌ器にも使用できるもので
ある。

そして、本実施例では、第１図に示したエアーモータの
制動装置の全体回路構成図の如く構成しているが、前記
構成は、制動のタイミングが高速で対応する必要性があ
ることから、マイクロコンピュータＣＰＵ内の処理を避
けて、カウンタＣＮＴ及び比較回路ＣＯＭＰ及び速麿検
出回路ＳＰ等を外付は回路としたものである。しかし、
高速で処理できる場合には、これらを当該装置が有する
メインプログラムを処理するマイク［１コンピユータＣ
ＰＵで処理させることもできる。或いは、カウンタＣＮ
Ｔ及び比較回路ＣＯＭ　Ｐ及び速度検出回路ＳＰ等を別
なマイクロコンピュータで処理することもできる。特に
前述した、現在速度［Ｖ］によってメモリのアドレス指
定を行うことで、メモリから前記オーバーランｋｌｔ　
［ｙ］を貯び出す実施例においては、マイクロコンビコ
ータで処理するのがよい。

−し発明の効果１ 以上のように、本発明のエアーモータの制ｅ装置は、現
在の位置座［［Ｘ］を一方の入力とし、あり御回路から
得た移動目標座標［Ｙ］を他方の入力の閾値として設定
し比較する比較回路と、現在位行から残りの移動距離［
シ］を口出し、前記移動距離［Ｌ］及び現在速度［Ｖ］
が所定の残りの移ｆＪＪ距Ｉ１１［ＬＬ１以下で、所定
の速度［Ｖｌ１１以上のとき、エアーモータを所定の減
速状態に設定する１段、及び前記現在速度［Ｖ］から前
記設定した移動目標座標［Ｙ］をオーバーするオーバー
ラン（Ｊｉ　［ｙ］を決定する手段、及び前記オーバー
ランａ［ｙ］から前記比較回路の閾値の移動目標座標［
Ｙ］を更新する手段とを有する制御回路と、前記比較回
路の出力によってエアーモータを制動する回路とを具備
するものｒ：あり、常に移＠　ｆＴｌＴｌ様［Ｙ］をオ
ーバーするオーバーラン聞［ｙ］を算出して、所定の速
度以下でエアーモータを制動するものであるから、オー
バーランｆｆｌ［Ｖ］の誤差のばらつきの少ない速度で
停止状態に導くことができるから、エアーモータの停止
位置の誤差を少なくし、制動停止の精度を向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のエアーモータの制動装置の仝
体回路構成図、第２図は位置設定系の駆動部及び制動部
の要部斜視図、第３図は第１図及び第２図の実施例で示
した位置設定系の空気圧回路の回路図、第４図から第６
図は本発明の実施例のエアーモータの制動装置のエアー
モータを駆動する「モータザブルーヂン」のフローチャ
ーｈ、第７図はモータ制動特性図、第８図は速度・オー
バーラン特性図である。 図において、 Ｒ［・・・エンコーダ、 ＣＮＴ・・・カウンタ、 ＳＰ・・・速度検出回路、 ＣＯＭＰ・・・比較回路、 ＣＰＵ・・・マイクロコンピュータ、 ＡＳ・・・エアーブレーキ、 ＡＭ・・・エアーモータ、 である。 なお、図中、同−符号及び同一記号は、同一または相当
部分を示づ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンコーダの信号を入力して現在の位置座標［Ｘ
   ］を得るカウンタと、 前記カウンタから現在の速度［Ｖ］を得る速度検出回路
   と、 現在の位置座標［Ｘ］を一方の入力とし、制御回路から
   得た移動目標座標［Ｙ］を他方の入力の閾値として設定
   し比較する比較回路と、 現在位置から残りの移動距離［Ｌ］を算出し、前記移動
   距離［Ｌ］及び現在速度［Ｖ］が所定の残りの移動距離
   ［ＬＬ］以下で、所定の速度［ＶII］以上のとき、エア
   ーモータを所定の減速状態に設定する手段、及び前記現
   在速度［Ｖ］から前記設定した移動目標座標［Ｙ］をオ
   ーバーするオーバーラン量［ｙ］を決定する手段、及び
   前記オーバーラン量［ｙ］から前記比較回路の閾値の移
   動目標座標［Ｙ］を更新する手段とを有する制御回路と
   、 前記比較回路の出力によってエアーモータを制動する回
   路と、 を具備することを特徴とするエアーモータの制動装置。
2. （２）現在速度［Ｖ］から前記設定した移動目標座標［
   Ｙ］をオーバーするオーバーラン量［ｙ］を決定する手
   段は、 Ｙ＝ａＶ＋ｂ 但し、ａ及びｂは定数 によって算出したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のエアーモータの制動装置。
3. （３）現在速度［Ｖ］から前記設定した移動目標座標［
   Ｙ］をオーバーするオーバーラン量［ｙ］を決定する手
   段は、現在速度［Ｖ］でアドレス指定するオーバーラン
   量［ｙ］を記憶したメモリとしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のエアーモータの制動装置。