JPS643662Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

この考案は、被制御軸の速度を段階的に変更可
能とした産業用ロボツトの制御装置に関するもの
である。 例えば８ビツトCPUを用いて被制御軸の速度
を制御しようとしても、各被制御軸の駆動回路に
おいては、例えば５ビツト分しか速度変更ができ
ない場合がある。すなわち32段階にしか速度値を
設定できないことになる。この場合、通常前記速
度値は、最大速度値と最低速度値、およびその両
速度値間を31等分した各値に設定される。ところ
が場合によつては、前記設定した隣接する速度値
の中間値をも必要とする場合がある。この場合前
記CPUのビツト数などを増やせばよいのである
が、非経済的である。 この考案は前述事情に鑑みなされたものであつ
て、速度変更のためのビツト数を十分とれず、所
望の速度値を設定できない場合でも、近似的に所
望の速度値が得られるようにした制御装置を提供
せんとするものであり、以下実施例を詳述する。 なおこの実施例では、産業用ロボツトは、走行
台車にトーチ支持部材を装置し、溶接線ならいセ
ンサの出力により制御装置を介して前記支持部材
を位置制御し、溶接線をならい溶接するべくした
走行台車型ならい溶接ロボツトとして説明する
が、この考案をこの実施の形態に限定するもので
はない。 W₁，W₂は、それぞれワークであり、W₁は水
平ワーク、W₂は垂直ワークである。両ワーク
W₁，W₂は、第１図のように相互に位置決めされ
て予め仮付溶接が施されている。WL，WL₁〜
WL₄は、両ワークW₁，W₂で形成され、90度に屈
折された加工線（水平すみ肉溶接線）である。 １は、平面形状がほぼ四辺形（実施例ではほぼ
正方形）の走行台車であり、計４個の車輪２が装
着されている。なお全車輪２は、台車１底部に取
付けた電動機M₁により、チエーン３ａおよびス
プロケツト３ｂ，３ｃと、かさ歯車３ｄ，３ｅと
からなる動力伝達機構３を介して同方向に駆動さ
れるべく構成されている。E₁は、詳細を図示し
ていないが、車輪２に接続した走行距離検出用エ
ンコーダである。Ｓ１は、電動機M₁およびエン
コーダE₁を含むサーボ系である。 ４は、舵取機構であり、台車１底部に取付けた
電動機M₂により、チエーン４ａおよびスプロケ
ツト４ｂ，４ｃを介して、全車輪２を同時に同方
向に同一角度舵取りし得るべく構成されている。
E₂は、詳細を図示していないが機構４の舵取角
検出用エンコーダである。Ｓ２は、電動機M₂お
よびエンコーダE₂を含むサーボ系である。 ５は、台車１の中央上部に垂直軸支５ａされ、
電動機M₃により回動する回動体である。E₃は、
詳細に図示していないが、回動体５の回動角検出
用エンコーダである。Ｓ３は、電動機M₃および
エンコーダE₃を含むサーボ系である。５ｂは、
回動体５上部に固設した取手である。 ６は、回動体５に支持され、電動機M₄により
水平方向に移動可能の移動体である。E₄は、移
動体６の位置検出用エンコーダである。Ｓ４は、
電動機M₄およびエンコーダE₄を含むサーボ系で
ある。 ７は、移動体６に支持され、電動機M₅により
上下に傾動可能の傾動部材である。E₅は、部材
７の傾動角検出用エンコーダである。Ｓ５は、電
動機M₅およびエンコーダE₅を含むサーボ系であ
る。 ８は、部材７に支持され、電動機M₆により軸
８ａを中心とてほぼ水平回動するべくした溶接用
トーチ支持部材である。E₆は、部材８の回動角
検出用エンコーダである。Ｓ６は、電動機M₆お
よびエンコーダE₆を含むサーボ系である。 SHは、部材８に支持され、溶接線WLの左右
方向ならいセンサ（実施例では接触式）であり、
図示しないばねにより突出付勢された接触子９
と、この接触子９に連結された差動トランスTR₁
とを含む。なおセンサSHは、予め設定したその
基準出力値における接触子９の突出位置におい
て、軸８ａが接触子９先端を通過するように設定
されている。また接触子９の突出は、図示しない
ストツパにより制限されている。 SVは、部材７に支持され、溶接線WLの左右
方向ならいセンサ（実施例では接触式）であり、
図示しないばねにより突出付勢された接触子１０
と、この接触子１０に連結された差動トランス
TR₂とを含む。なおセンサSVは、予め設定した
その基準出力値における接触子１０の突出位置に
おいて、部材７が水平位置となるように設定され
ている。 Ｔは、部材８に取付けたエンドエフエクタ（溶
接用トーチ）である。トーチＴの取付位置は、セ
ンサSH，SVの前記基準出力値における接触子
９，１０の突出位置において、トーチＴの溶接点
の位置Ｐが、接触子９先端下方で、かつ接触子１
０先端を通る水平面上に位置するように設定され
ている。 １１は、信号ケーブル、動力ケーブル、トーチ
Ｔへの給電ケーブルなどを含むコンジツトケーブ
ルである。 SWは、台車１の各辺の側壁に２個ずつ（SW₁
とSW₂）計８個突設した垂直ワークW₂検出セン
サ（実施例ではリミツトスイツチ）である。 以上１〜SWで走行台車型ならい溶接ロボツト
Ｒが構成されている。 Ｃは、中央処理装置としての８ビツトCPUと
メモリMEMを含むコンピユータを主体とした制
御装置である。制御装置Ｃには、各サーボ系Ｓ１
〜Ｓ６、操作盤REM、溶接電源WS、トランス
TR₁，TR₂、スイツチSW₁，SW₂が、バスライン
Ｒを介して接続されている。 制御装置Ｃは、この実施例ロボツトＲの被制御
軸（台車１の走行軸と回動体５の回動軸）の速度
を段階的に変更可能である。そしてこの実施例で
はサーボ系Ｓ１，Ｓ３における速度変更のための
ビツト数は５であり、32段階に被制御軸の速度が
予め設定されている。しかも制御装置Ｃには、前
記32段階の設定速度値を少なくとも２種選択（実
施例では相互に隣接する２種の速度値を選択）
し、これら選択した速度値をそれぞれ所定時間ず
つ順次繰返し出力するべくした手段Ｆが含まれて
いる。 例えば被制御軸が回動体５にあつては、角速度
値０度／秒から12.4度／秒まで0.4度／秒間隔で
32段階に角速度値が予め設定されている。なお車
輪２の回転速度の設定についても同様であり、こ
れについては詳述しない。そして回動体５につい
ての手段Ｆは、例えば第１表のように、脚長に応
じて高角速度値V_hおよびその実行時間t₁と、低角
速度値V_lおよびその実行時間T₂とが予めテーブ
ル化され、メモリMEMに記録されていて、値V_h
のT₁時間実行と値V_lのT₂時間実行とを交互に行
なうようになされている。

【表】 さらにこの実施例の作用を、第４図を参照しつ
つ第５図のフローチヤートに基づいて説明する。 まずオペレータは、操作盤REMの図示しない
電源スイツチおよび原点位置決めスイツチをON
にする。このとき車輪２の舵取角は、全車輪２が
前後方向（第１図においてＸ方向）となる角度
に、また回動体５は、移動体６の移動方向が台車
１に対して左右方向（第１図においてＹ方向）と
なる位置に、さらには移動体６は、トランスTR₁
の出力値が予め設定した基準出力値に一致する位
置に、さらにはまた部材７は、トランスTR₂の出
力値が予め設定した基準出力値に一致する位置
に、さらにはまた部材８は、Ｘ方向（ほぼ溶接線
WLの方向）に対するトーチ角度が最適となる位
置に、それぞれ位置決めされる。次にオペレータ
は操作盤REMの図示しない脚長選択スイツチを
操作する。 そしてオペレータは、取手５ｂを持ち、第１図
のように、台車１をワークW₁上に載せ、かつ台
車１の前後方向が溶接線WL₁の方向とほぼ一致
するように、さらにはセンサSH，SVの接触子
９，１０が、それぞれワークW₂，W₁に接触する
ようにスタート位置を決定する。なおこのとき平
面ロ字形の溶接線WL₁〜WL₄を４辺連続的にな
らい溶接するにあたり、台車１は、第１図イ実線
位置のように、溶接線WL₁の中間位置をスター
ト位置として位置決めする。 そこで操作盤REMの図示しないスタートスイ
ツチをONにすると、 まず電源WSをONにするべく指令が出力され
（ステツプST₁）、また台車１を前記選択した脚長
に応じた溶接速度で前進させるべく電動機M₁に
指令が出力される。（ステツプST₂）。しかもエン
コーダE₁によるカウントが開始され（ステップ
ST₃）、さらにはセンサSHによる移動体６の左右
方向ならい制御、およびセンサSVによる部材７
の上下方向ならい制御も開始される（ステツプ
ST₄）。さらにはまた（ｉ＝１）にセツトされる
（ステツプST₅）。なおｉは、後述するステツプ
ST₆〜ST₅₇の実行回数を示す。 従つてセンサSHによるならい制御にあつては、
トランスTR₁からの出力値と基準値とがCPUで
比較され、その差に応じて移動体６はワークW₂
から遠隔あるいは接近し、トーチＴの溶接線
WL₁に対する左右方向位置が制御され、またセ
ンサSVによるならい制御にあつては、トランス
TR₂からの出力値と基準値とがCPUで比較され、
その差に応じて部材７はワークW₁から遠隔ある
いは接近し、トーチＴの溶接線WL₁に対する上
下方向位置が制御されて、溶接線WL₁はならい
溶接されることになる。 なお詳述しないが、前記ならいの間には、一定
時間（例えば0.1秒）ごとに溶接点の位置情報が
CPUに取込まれ、現在と前記一定時間前との両
位置情報から逐次溶接線WL₁の方向が演算され、
その結果、その演算した溶接線WL₁の方向に対
するトーチＴの角度が一定となるように、部材８
を軸８ａまわりに回動させて、トーチ角を制御し
たり、あるいは台車１と溶接線WL₁との距離が
ほぼ一定となるように車輪２を舵取制御したり、
さらにはまた溶接速度が一定となるように車輪２
の回転速度も制御される。 そして前記ならい溶接により、ついには台車１
の前端は、第４図イの２点鎖線のようにワーク
W₂に衝突することになる。この衝突は、スイツ
チSW₁がONとなつて信号を出力したかどうか
（ステツプST₆）、あるいはスイツチSW₂BがON
となつて信号を出力したかどうか（ステツプ
ST₇）、により判定される。 そして少なくとも一方のスイツチSW₁，SW₂か
ら信号が出力されたならば、台車１を停止させる
べく電動機M₁に指令が出力される（ステツプ
ST₈）。しかもエンコーダE₁によるカウント値N₁i
が最初N₁₁としてメモリMEMに記録され、また
エンコーダE₃の目標値もN₃₁にセツトされる（ス
テツプST₉）。なおカウント値N₁₁は、第４図イに
おける距離L₁に相当する。 次に回動体５を前記選択した脚長に対応する第
１表の高角速度値V_hで右に回動させるべく電動
機M₃に指令が出力される（ステツプST₁₀）。そ
して前記脚長に対応する第１表の時間t₁が経過し
たかどうかを判定し（ステツプST₁₁）、時間t₁が
経過したならば、回動体５を前記脚長に対応する
第１表の低角速度値V_lで右に回動させるべく電動
機M₃に指令が出力される（ステツプST₁₂）。そ
して前記脚長に対応する第１表の時間t₂が経過し
たかどうかを判定し（ステツプST₁₃）、時間t₂が
経過したならば、エンコーダE₃によるカウント
値がN₃₁になつたかどうかを判定する（ステツプ
ST₁₄）。その結果カウント値がN₃₁になつていな
ければ、前記ステツプST₁₀〜ST₁₄を繰返し、
N₃₁になつたならば、回動体５を停止させるべく
電動機M₃に指令が出力され（ステツプST₁₅）、
また同時に電源WSをOFFにするべく指令が出力
される（ステツプST₁₆）。 なお前述ステツプST₁₀〜ST₁₄が、前記32段階
の設定速度値を少なくとも２種（V_hとV_l）選択
し、この選択した速度値をそれぞれ所定時間t₁，
t₂ずつ順次繰返し出力するべくした手段Ｆに相当
する。 従つてステツプST₆〜ST₁₆により、トーチＴ
が第４図イ２点鎖線T′位置からT″位置に達する
まで、回動体５は回動され、溶接線WL₁の屈折
個所終端、すなわち溶接線WL₁とWL₂との交差
個所近辺における溶接線WL₁がならい溶接され
ることになる。 次にセンサSHによる移動体６のこれまでのな
らい制御を一旦中止し、（ステツプST₁₇）、さら
にエンコーダE₄の目標値をN₄₁にセツトする（ス
テツプST₁₈）。さらには移動体６をワークW₂か
ら遠隔させるべく電動機M₄に指令が出力される
（ステツプST₁₉）。そしてエンコーダE₄によるカ
ウント値がN₄₁になつたかどうかを判定し（ステ
ツプST₂₀）、カウント値がN₄₁になつたならば、
移動体６を停止させるべく電動機M₄に指令が出
力される（ステツプST₂₁）。なお移動体６のこの
停止位置は、移動体６の前述原点位置とほぼ同位
置であり、トーチＴは第４図ロ実線位置にある。 次に台車１を高速度で後退させるべく電動機
M₁に指令が出力される（ステツプST₂₂）。そし
て一定時間経過したかどうかを判定し（ステツプ
ST₂₃）、経過したならば、台車１を停止させるべ
く電動機M₁に指令が出力される（ステツプ
ST₂₄）。すなわち台車１は第４図ロ２点鎖線位置
まで後退されたことになる。 次にエンコーダE₃の目標値をN₃₂にセツトし
（ステツプST₂₅）、回動体５を高角速度で右に回
動させるべく電動機M₃に指令する（ステツプ
ST₂₆）。そしてエンコーダE₃によるカウント値が
N₃₂になつたかどうかを判定し（ステツプST₂₇）、
カウント値N₃₂になつたならば、回動体５を停止
させるべく電動機M₃に指令が出力される（ステ
ツプST₂₈）。すなわちトーチＴが第４図ロ２点鎖
線T′位置からT″位置に達するまで、回動体５は
回動されたことになり、その回動体５の停止位置
は、第４図イ実線位置からちようど右に90度回動
した位置に相当する。 次に台車１を低速度で前進させるべく電動機
M₁に指令が出力される（ステツプST₂₉）。する
とついにはセンサSHの接触子９がワークW₂に当
接、押込まれるが、このときトランスTR₁からの
出力値をCPUに取込み、この値と基準値との差
を求める（ステツプST₃₀）。そしてその差が０に
なつたかどうかを判定し（ステツプST₃₁）、０に
なつたならば、台車１を停止させるべく電動機
M₁に指令が出力される（ステツプST₃₂）。この
台車１の停止位置は、第４図ハ実線位置に相当
し、これより再びセンサSHによる移動体６のな
らい制御が開始される（ステツプST₃₃）。 次にエンコーダE₂の目標値をN₂₁にセツトし
（ステツプST₃₄）、車輪２を右に舵取りするべく
電動機M₂に指令が出力される（ステツプST₃₅）。
そしてエンコーダE₂によるカウント値がN₂₁にな
つたかどうかを判定し（ステツプST₃₆）、カウン
ト値がN₂₁になつたならば、車輪２の舵取りを停
止させるべく電動機M₂に指令が出力される（ス
テツプST₃₇）。この結果全車輪２は、90度右に舵
取りされ、台車１の前後方向は、ほぼ溶接線
WL₂の方向に一致することになる。 次に台車１を中速度で後退（すなわち溶接線
WL₁に接近）させるべく電動機M₁に指令が出力
される（ステツプST₃₈）。するとついには台車１
の後端がワークW₂に衝突するが、この衝突は両
スイツチSW₁，SW₂がともにONとなつて信号を
出力したかどうか（ステツプST₃₉，ST₄₀）によ
り判定される。そして両スイツチSW₁，SW₂がと
もに信号を出力したならば、台車１を停止させる
べく電動機M₁に指令が出力される（ステツプ
ST₄₁）。従つてこの台車１の後退時において、台
車１の前後方向が正確に第４図における左右方向
と一致せず、若干傾いていても、前記台車１の停
止時においては、台車１の一辺が完全にワーク
W₂に強制的に押付けられ、前記傾きはゼロにも
どされる。すなわち台車１の前後方向は、第４図
における左右方向と正確に一致することになる。
このときの台車１の停止位置は第４図ハ２点鎖線
位置に相当する。 次にエンコーダE₃の目標値をN₃₃にセツトし
（ステツプST₄₂）、回動体５を中角速度で左に回
動させるべく電動機M₃に指令が出力される（ス
テツプST₄₃）。そしてエンコーダE₃によるカウン
ト値がN₃₃になつたかどうかを判定し（ステツプ
ST₄₄）、カウント値がN₃₃になつたならば、回動
体５を停止させるべく電動機M₃に指令が出力さ
れる（ステツプST₄₅）。すなわちトーチＴが第４
図ハ２点鎖線位置から第４図ニ実線位置に達する
まで、回動体５は左に回動されることになる。 次にエンコーダE₃の目標値をN₃₄（ただしN₃₄＝
N₃₃）にセツトする（ステツプST₄₆）。そして電
源WSをONにするべく指令し（ステツプST₄₇）、
さらにはステツプST₄₈〜ST₅₁により、前述ステ
ツプST₁₀〜ST₁₃と同じ内容が実行される。そし
てエンコーダE₃によるカウント値がN₃₄になつた
かどうかを判定し（ステツプST₅₂）、カウント値
がN₃₄になつていなければ、前述ステツプST₄₈〜
ST₅₁の内容が繰返し実行される。またカウント
値がN₃₄になつたならば、回動体５を停止させる
べく電動機M₃に指令が出力される（ステツプ
ST₅₃）。すなわちトーチＴが第４図ニ実線位置か
ら２点鎖線T′位置に達するまで、回動体５は右
に回動されつつ、溶接線WL₁とWL₂との交差個
所近辺における溶接線WL₂がならい溶接される
ことになる。 次に前記脚長に応じた溶接速度Ｖで台車１を前
進させるべく電動機M₁に指令が出力され（ステ
ツプST₅₄）、しかもエンコーダE₁によるカウント
も開始される（ステツプST₅₅）。 そして（ｉ＝５）かどうかを判定し（ステツプ
ST₅₆）、その結果（ｉ≠５）ならば、（ｉ＝ｉ＋
１）として（ステツプST₅₇）、ステツプST₆にも
どり、ステツプST₆〜ST₅₇の内容が繰返し実行
される。なおステツプST₉の実行回数が２，３，
４回目の場合、そのステツプST₉におけるエンコ
ーダE₁によるカウント値は、それぞれN₁₂，N₁₃，
N₁₄となる。これら各値は、N₁₂にあつては、第
４図イにおいて、台車１の後端が溶接線WL₁を
形成するワークW₂に衝突した位置から、台車１
の前端が溶接線WL₃を形成するワークW₂に衝突
するまでの距離L₂に相当する。またN₁₃にあつて
は、第４図イにおいて、台車１の後端が溶接線
WL₂を形成するワークW₂に衝突した位置から、
台車１の前端が溶接線WL₄を形成するワークW₂
に衝突するまでの距離L₃に相当する。さらにN₁₄
にあつては、第４図イにおいて、台車１の後端が
溶接線WL₃を形成するワークW₂に衝突した位置
から、台車１の前端が溶接線WL₁を形成するワ
ークW₂に衝突するまでの距離L₄（L₄＝L₂）に相
当する。 そして（ｉ＝５）ならば、台車１は溶接線WL
の屈折個所を４個所通過し、現在最初に溶接完了
した部分を除く残りの溶接線WL₁をならい溶接
中ということになる。 そこで（N₁₃−N₁₁）をN₁₅として求める（ステ
ツプST₅₈）。この値N₁₅は、台車１の後端が溶接
線WL₄を形成するワークW₂に衝突した位置から
第４図イ実線のスタート位置までの距離L₅に相
当し、結果的には（L₃−L₁）＝L₅としてL₅を求め
たのと同じである。 そしてエンコーダE₁によるカウント値がN₁₅に
なつたかどうかを判定し（ステツプST₅₉）、カウ
ント値がN₁₅になつたならば、溶接線WL₁を距離
L₅だけならい溶接したということになり、電源
WSをOFFにするべく指令が出力され（ステツプ
ST₆₀）、さらには台車１を停止させるべく電動機
M₁に指令が出力される（ステツプST₆₁）。 以上で４辺の溶接線WL₁〜WL₄はすべてなら
い溶接完了したということになる。 前述説明は実施例であり、手段Ｆにあつては、
３種以上の設定速度値を選択し、それら値をそれ
ぞれ所定時間ずつ順次繰り返し出力するべくして
もよい。またロボツトＲが走行台車型でなく、直
角座標系や多関節座標系であつて、テイーチン
グ・プレイパツク式のものにあつては、速度値
V_hと時間t₁、および速度値V_lと時間t₂の各値を数
多く予めメモリMEMに記録しておき、そして溶
接速度がほぼ一定となるよう各被制御軸の速度成
分を求め、この値に近似する値を出力するべくす
ればよい。その他各構成の均等物との置換もこの
考案の技述範囲に含まれることはもちろんであ
る。 この考案は前述したように、段階的に設定され
速度値のうち少なくとも２種任意に選択し、これ
ら選択した値をそれぞれ所定時間ずつ順次繰返し
出力するべくして、隣接する前記設定速度値の中
間値をも出力可能としたので、速度変更のための
ビツト数を十分とれず、所望の速度値を設定でき
ない場合でも、近似的に隣接する前記設定速度値
間の所望の速度値が得られる。

【図面の簡単な説明】

図はいずれもこの考案の一実施例を示し、第１
図は産業用ロボツトの全体斜視図、第２図は産業
用ロボツトの走行台車の底面図、第３図は制御装
置のブロツク図、第４図は作用説明図、第５図は
フローチヤートである。 図において、Ｒ……産業用ロボツト、１……走
行台車、２……車輪（被制御軸）、５……回動体
（被制御軸）、Ｃ……制御装置、Ｆ……段階的な設
定速度値を少なくとも２種任意に選択し、これら
選択した値をそれぞれ所定時間ずつ順次繰返し出
力するべくした手段、である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 被制御軸の速度を段階的に変更可能とした産業
   用ロボツトの制御装置において、前記段階的な設
   定速度値を少なくとも２種任意に選択し、これら
   選択した値をそれぞれ所定時間ずつ順次繰返し出
   力するべくした手段が含まれてなる、前記産業用
   ロボツトの制御装置。