CN106814721B - 具备同步运转示教数据制作时的确认单元的控制装置 - Google Patents

具备同步运转示教数据制作时的确认单元的控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具备同步运转示教数据制作时的确认单元的控制装置。一种控制装置，对从动轴相对于主动轴的示教点进行示教而进行同步运转。该控制装置根据从预先登记的多个主动轴的移动速度模式中选择出的一个移动速度模式、预先设定的从动轴的运转时的允许速度以及计算出的下一个示教点的可示教的示教范围，来计算示教范围，并显示在显示器中。

Description

具备同步运转示教数据制作时的确认单元的控制装置
技术领域
本发明涉及一种控制装置，特别是涉及一种缩短对从动轴的示教所花费的时间的控制装置。
背景技术
在进行使从动轴追随于主动轴的动作而进行某作业的控制的情况下，通过示教来设定相对于该主动轴的各位置的从动轴的位置。在该情况下，当对从动轴的位置进行示教之后实际进行运行时，追随于主动轴的从动轴按照主动轴的动作模式而使其速度发生变化，但是有时会由于该主动轴的动作模式而导致速度变得过大。在该情况下，需要对从动轴的位置再次进行示教而重新进行设定操作，示教所花费的时间增加。另外，因主动轴的动作模式不同会导致从动轴的速度变化，由此，从动轴无法进行平滑的追随作业，还发生作业精度下降的状况。
作为解决这些问题的方法之一，例如在日本特开2014-172159号公报中公开了以下技术：在一边以比实际动作时的传送带的传送速度慢的示教时的传送速度来使传送带进行动作一边进行示教时，计算该机器人根据所示教的机器人的轨迹来进行实际动作的情况下的传送带的最大可传送速度，将传送带的最大可传送速度显示在显示部中。
但是，在上述日本特开2014-172159号公报所公开的技术中，仅能够以进行示教之后所通知的速度来掌握从动轴的速度过快，因此存在必须反复进行从动轴的示教而找出不会成为速度过快的示教点的这种问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种通过事先通知从动轴不会成为速度过快的示教范围，能够缩短对从动轴的示教所花费的时间的控制装置。
本发明的控制装置构成为，对相对于主动轴的一个以上的从动轴的示教点进行示教而进行同步运转，该控制装置具备：主动轴移动速度模式选择部，其选择预先登记的上述主动轴的移动速度模式；从动轴允许速度设定部，其预先设定上述从动轴运转时的允许速度；示教点范围计算部，其计算下一个示教点的可示教的示教范围；以及示教点范围信息显示部，其将由上述示教点范围计算部计算出的上述示教范围显示在显示器中。而且，上述示教点范围计算部根据由上述主动轴移动速度模式选择部选择的上述主动轴的移动速度模式、由上述从动轴允许速度设定部设定的上述从动轴运转时的允许速度以及主动轴和从动轴的过去的示教点的位置，来计算上述示教范围。
上述控制装置还能够具备：示教设定位置妥当性确认部，其判断由操作员设定的上述从动轴的示教点的位置是否在由上述示教点范围计算部计算出的上述示教范围的范围内；范围外设定警告显示部，其在由上述示教设定位置妥当性确认部判断为上述从动轴的示教点的位置为上述示教范围的范围外的位置的情况下，显示警告消息；从动轴移动曲线选择部，其在由上述示教设定位置妥当性确认部判断为上述设定的从动轴的示教点的位置为上述示教范围的范围外的位置的情况下，能够对上述从动轴的移动曲线的形状进行变更；以及主动示教位置调整部，其在由上述示教设定位置妥当性确认部判断为上述设定的从动轴的示教点的位置为上述示教范围的范围外的位置的情况下，使主动轴移动至上述从动轴的速度成为允许范围的位置。
也可以是，上述示教点范围计算部监视上述主动轴的位置，在上述主动轴发生了移动的情况下，再次执行上述示教范围的计算。
也可以构成为，上述示教点范围计算部即使在作业过程中切断上述控制装置的电源的情况下，也将主动轴与从动轴的位置存储到由电池后备供电的存储器，在再次接通电源的情况下，能够继续执行示教作业。
也可以是，在上述示教设定位置妥当性确认部判断是否在上述示教范围内示出的范围内时，使用上述主动轴和上述从动轴的干扰危险范围。
也可以构成为，上述范围外设定警告显示部显示警告消息，并且对上述主动轴和上述从动轴附加联锁装置而无法进行轴移动。
也可以构成为，上述从动轴移动曲线选择部能够重新设定可选择的移动曲线的种类。
也可以构成为，上述主动示教位置调整部在移动上述主动轴时对上述主动轴附加转矩限制或显示警告消息。
根据本发明，在通过示教而设定从动轴相对于主动轴的位置而同步的动作时，在示教操作之后，实际进行运转观察而确认从动轴的动作，在产生速度超过的情况下，能够消减重新进行示教操作的作业，因此能够消减示教设定操作所花费的工时。
附图说明
通过参照附图的以下实施例的说明，能够更加明确本发明的上述和其它目的以及特征。在这些图中：
图1是本发明的一个实施方式的控制装置的概要框图。
图2A是表示主动轴移动速度模式的示例的图。
图2B是表示从动轴允许速度模式的示例的图。
图3是表示针对显示操作设备的示教点范围的示例的图。
图4是表示能够由从动轴移动曲线选择部进行选择的从动轴的移动曲线的示例的图。
图5是表示通过从动轴移动曲线选择部将从动轴的移动速度从匀速变更为简谐运动的速度的示例的图。
图6是表示在图1的控制装置上执行的处理流程的流程图。
图7是例示在发生干扰的情况下的主动轴位置和从动轴位置的范围的组合数据的图。
图8是表示与从动轴允许速度模式相对应的移动曲线的登记例的图。
具体实施方式
图1是表示本发明的一个实施方式的控制装置的功能单元的概要框图。
控制装置1具备主动轴移动速度模式选择部10、从动轴允许速度设定部11、示教点范围计算部12、示教点范围信息显示部13、示教设定位置妥当性确认部14、范围外设定警告显示部15、从动轴移动曲线选择部16以及主动示教位置调整部17。另外，控制装置1构成为能够接收来自操作员的示教点设定操作，并且构成为在与显示操作设备2之间进行输入输出，该显示操作设备2显示能够对从动轴进行设定的示教点的范围信息。
主动轴移动速度模式选择部10从预先登记在控制装置1的存储器(未图示)中的多个主动轴移动速度模式中，根据操作员的操作等来选择与成为示教动作的源的主动轴的移动有关的一个主动轴移动速度模式。
图2A示出主动轴移动速度模式的示例。主动轴移动速度模式作为一例能够定义为，表示各动作周期中的主动轴的移动速度的数据。例如根据图2A示出的主动轴移动速度模式，主动轴在最初的三个动作周期中速度加速到30mm/sec，在将该速度(30mm/sec)维持两个动作周期之后，每三个动作周期减速10mm/sec。主动轴按照由主动轴移动速度模式选择部10选择出的主动轴移动速度模式来被速度控制而移动。
从动轴允许速度设定部11根据操作员的操作来预先设定由主动轴移动速度模式选择部10选择出的主动轴移动速度模式的各动作周期中的从动轴被允许的速度模式，并存储到控制装置1的存储器(未图示)。
图2B示出从动轴允许速度模式的示例。从动轴允许速度模式作为一例能够定义为，表示各动作周期中的从动轴被允许的移动速度的数据。例如根据图2B示出的从动轴允许速度模式，从动轴在每个动作周期中被设定为100～500mm/sec的允许速度。
在由从动轴允许速度设定部11完成从动轴允许速度模式的设定之后，操作员按照选择出的主动轴移动速度模式来依次使主动轴进行移动而在主动轴的各示教点的位置停止，对显示操作设备2进行操作，而对相对于该主动轴的示教点的位置的从动轴的示教点的位置进行示教(输入)。
示教点范围计算部12根据由主动轴移动速度模式选择部10选择出的主动轴移动速度模式、由从动轴允许速度设定部11设定出的从动轴允许速度模式以及操作员对显示操作设备2进行操作而示教出的从动轴的示教点的位置，来对从动轴可移动的示教点的位置的范围进行计算。
示教点范围计算部12参照主动轴移动速度模式，获取从主动轴的前一次示教点的位置至本次示教点的位置为止的速度，根据获取到的该速度并使用以下示出的式子来计算主动轴的移动时间Tm(以下式(2))。然后，根据计算出的该移动时间Tm，计算从动轴不超过被设定为从动轴允许速度模式的允许速度和允许加速度的示教点的位置的范围(以下式(4))。
Xs≤Fsmax×Tm …(4)
在上述式中，Xm为主动轴的移动量，Fm为主动轴的速度，Tm为主动轴的移动时间，Xs为从动轴的移动量，Fs为从动轴的速度，Fsmax为从动轴的最大允许速度。
上述式(1)～(4)表示主动轴以匀速进行移动的情况的式子。在主动轴以匀速圆周运动的曲线进行移动的情况下，使用以下式，根据主动轴的速度来计算主动轴的移动时间Tm((8)式)，根据主动轴的移动时间来计算不超过允许速度和允许加速度的示教点的位置的范围(式(10))。此外，在式(5)～(10)中，Aa表示从曲线切换为直线或从直线切换为曲线的部位的主动轴的加速度的值。
As≤Fsmax×Tm …(10)
在上述式中，Xm为主动轴的移动量，Tm为主动轴的移动时间，Aa为主动轴的加速度，t为移动中的时间(范围0～Tm)，A(t)为加速度的函数，F(t)为速度的函数，Xs为从动轴的移动量，Fs为从动轴的速度，Fsmax为从动轴的最大允许速度。
示教点范围信息显示部13将由示教点范围计算部12计算出的从动轴不超过允许速度和允许加速度的示教点的位置范围显示在显示操作设备2中。
图3示出从动轴的示教点的位置范围的显示例。从动轴的示教点的位置范围的显示除了图3的显示方法以外，也可以通过坐标位置的数字的范围等进行显示。
示教设定位置妥当性确认部14根据由操作员一边观察由示教点范围信息显示部13显示的从动轴的示教点位置范围一边输入的从动轴的本次示教点的位置，判断被输入的该从动轴的本次示教点的位置是否在由示教点范围计算部12计算出的不超过允许速度和允许加速度的从动轴的示教点位置范围内。而且，在操作员所输入的从动轴的本次示教点的位置在由示教点范围计算部12计算出的示教点位置范围之外的情况下，根据需要来进行指令使得范围外设定警告显示部15、从动轴移动曲线选择部16或主动示教位置调整部17中的某一个进行动作。关于使该范围外设定警告显示部15、从动轴移动曲线选择部16、主动示教位置调整部17中的哪一个进行动作，即可以预先在设置于控制装置1的存储器(未图示)中的设定区域中进行设定，也可以在示教操作开始时能够由操作员选择。
范围外设定警告显示部15在操作员将超过了由示教点范围计算部12计算出的从动轴的示教点位置范围的点指定为示教点(示教设定操作)的情况下，在显示操作设备2中显示警告消息。
从动轴移动曲线选择部16在操作员将超过了由示教点范围计算部12计算出的从动轴的示教点位置范围的点指定为示教点(示教设定操作)的情况下，根据来自操作员的选择，变更从从动轴的前一次示教点至本次示教点为止的移动曲线。
图4示出操作员可选择的移动曲线。另外，图5示出作为一例而操作员将移动曲线从匀速移动向简谐运动(正弦波曲线的移动)变更的情况下的从动轴的移动速度的变化。这样，根据从动轴的移动状况来变更移动曲线，由此能够使从动轴在从动轴不超过允许速度和允许加速度的范围内进行移动。
主动示教位置调整部17使主动轴的位置沿着从前一次示教点至本次示教点为止的路径而返回至从动轴的速度收敛于允许范围内的位置。通过设为这种结构，操作员能够再次重新进行示教点的位置输入。此外，主动示教位置调整部17也可以在使主动轴移动之前施加转矩限制或显示警告消息等进行安全对策。
图6是表示与在控制装置1上执行的对从动轴的示教操作所相关的一次处理流程的流程图。以下，按照各步骤进行说明。
[步骤SA01]示教点范围计算部12读取主动轴当前位置A。
[步骤SA02]示教点范围计算部12从主动轴移动速度模式读取从主动轴的前一次示教点的位置至当前位置A为止的移动路径上的主动轴的移动速度Vm。
[步骤SA03]示教点范围计算部12根据主动轴当前位置A以及移动路径上的主动轴的移动速度Vm，计算从主动轴的前一次示教点的位置至主动轴的当前位置A为止的移动时间T。
[步骤SA04]示教点范围计算部12读取从动轴的允许速度Smax。
[步骤SA05]示教点范围计算部12根据从动轴的允许速度Smax和在步骤SA03中计算出的移动时间T，计算从动轴的移动范围Sr。
[步骤SA06]示教点范围信息显示部13将在步骤SA05中计算出的从动轴的移动范围Sr显示在显示操作设备2中。
[步骤SA07]示教设定位置妥当性确认部14在操作员对显示操作设备2进行操作而对从动轴进行示教操作之后，判断是否进行了示教点的确定操作。在进行了示教点的确定操作的情况下进入到步骤SA08，在未进行示教点的确定操作的情况下返回至步骤SA01。
[步骤SA08]示教设定位置妥当性确认部14判断操作员对显示操作设备2进行操作而确定的从动轴的示教点的位置是否处于由步骤SA05计算出的从动轴的移动范围内。在处于从动轴的移动范围内的情况下结束本处理，在不处于移动范围内的情况下进入到步骤SA09。
[步骤SA09]通过设定或通过操作员的操作，来执行基于范围外设定警告显示部15的范围外设定警告显示处理、基于从动轴移动曲线选择部16的从动轴移动曲线选择处理、以及基于主动示教位置调整部17的主示教位置调整处理中的某一个，并结束本处理。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明并不限定于上述实施方式的示例，通过施加适当的变更，能够通过各种方式来实施。
例如，在控制装置1的示教点的示教作业的过程中，在切断控制装置1的电源的情况下，示教点范围计算部也可以构成为将当前主动轴与从动轴的位置存储到未图示的电池备用的存储器，在再次接通电源时，能够继续执行示教作业。
另外，也可以从作为示教对象的机械获取干扰危险范围等信息，并使用于通过示教设定位置妥当性确认部进行的操作员所设定的从动轴的示教点的妥当性的判断。
例如图7所示，也可以将在发生干扰的各事例中表示主动轴位置、从动轴位置的范围的组合的数据预先登记到控制装置的存储器上，在示教点的主动轴位置和从动轴位置符合某一个干扰事例的各轴位置的范围的组合的情况下，判断为所示教的轴位置处于干扰危险范围内，判断为在图6的流程图中的步骤SA08中示教位置不妥当，而执行步骤SA09。
另外，在操作员想要使从动轴移动到由示教点范围计算部12计算出的行程范围外时，通过对从动轴的轴移动附加联锁装置，使从动轴不会移动到行程范围外的区域。
并且，关于能够由从动轴移动曲线选择部16选择的移动曲线的种类，除了图4示出以外，也能够由操作员重新登记。例如图8所示，也可以根据从动轴允许速度模式来重新设定并登记。

Claims (8)

1.一种控制装置，对一个以上的从动轴相对于主动轴的示教点进行示教而进行同步运转，其特征在于，
该控制装置具备：
主动轴移动速度模式选择部，其选择预先登记的上述主动轴的移动速度模式；
从动轴允许速度设定部，其预先设定上述从动轴的运转时的允许速度；
示教点范围计算部，其计算下一个示教点的能够示教的示教范围；以及
示教点范围信息显示部，其将由上述示教点范围计算部计算出的上述示教范围显示在显示器中，
上述示教点范围计算部根据由上述主动轴移动速度模式选择部选择出的上述主动轴的移动速度模式、由上述从动轴允许速度设定部设定出的上述从动轴的运转时的允许速度、以及主动轴和从动轴的过去的示教点的位置，来计算上述示教范围。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
该控制装置还具备：
示教设定位置妥当性确认部，其判断由操作员输入的上述从动轴的本次的示教点的位置是否在由上述示教点范围计算部计算出的上述示教范围的范围内；
范围外设定警告显示部，其在通过上述示教设定位置妥当性确认部判断为上述从动轴的本次的示教点的位置为上述示教范围的范围外的位置的情况下，显示警告消息；
从动轴移动曲线选择部，其在通过上述示教设定位置妥当性确认部判断为设定的上述从动轴的本次的示教点的位置为上述示教范围的范围外的位置的情况下，能够变更上述从动轴的移动曲线的形状；以及
主动示教位置调整部，其在通过上述示教设定位置妥当性确认部判断为设定的上述从动轴的本次的示教点的位置为上述示教范围的范围外的位置的情况下，使主动轴移动至上述从动轴的速度成为允许范围的位置。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，
上述示教点范围计算部监视上述主动轴的位置，在上述主动轴进行了移动的情况下，再次执行上述示教范围的计算。
4.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，
上述示教点范围计算部，即使在作业过程中切断控制装置的电源的情况下，也将主动轴和从动轴的位置存储到由电池后备供电的存储器，在再次接通电源的情况下，能够继续执行示教作业。
5.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，
上述示教设定位置妥当性确认部在判断是否在由上述示教范围示出的范围内时，使用上述主动轴和上述从动轴的干扰危险范围。
6.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，
在想要使从动轴移动到由上述示教点范围计算部计算出的上述示教范围的范围外时，对上述从动轴施加联锁。
7.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，
能够重新设定能够由上述从动轴移动曲线选择部选择的移动曲线的种类。
8.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，
上述主动示教位置调整部在移动上述主动轴时对上述主动轴施加转矩限制或显示警告消息。
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