DE102015016916B4

DE102015016916B4 - Robotersteuervorrichtung zum Aktualisieren des Drehwinkels durch eine Vielzahl von Drehwinkelgebern

Info

Publication number: DE102015016916B4
Application number: DE102015016916.5A
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Harada; Takahiro Tanaka
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-01-08
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2018-10-25
Anticipated expiration: 2035-12-31
Also published as: DE102015016916A1; CN105773604B; JP2016124094A; JP5980965B2; CN105773604A; US20160199982A1; US9636823B2

Abstract

Robotersteuervorrichtung (3) zum Steuern eines Roboters umfassend ein von einer Ausgabe von einem Übersetzungsgetriebe (41) angetriebenen Gelenkteil (13) zum Erhöhen der Drehkraft eines Antriebsmotors (14), wobei die Robotersteuervorrichtung Folgendes umfasst.einen zum Erkennen eines Drehwinkels einer Antriebswelle (43) des Übersetzungsgetriebes ausgebildeten ersten Drehwinkelgeber (31);einen zum Erkennen eines Drehwinkels einer Abtriebswelle (44) des Übersetzungsgetriebes ausgebildeten zweiten Drehwinkelgeber (32);eine zum Versorgen des ersten Drehwinkelgebers in einem Zustand, in dem die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist, ausgebildete Reserveenergiequelle (58); undein zum Speichern und Aktualisieren eines Drehwinkels ausgebildetes Steuergerät (2), wobeidas Steuergerät eine zum Speichern eines vom ersten Drehwinkelgeber erkannten ersten Drehwinkels ausgebildete erste Drehwinkel-Speichereinheit (51), eine zum Speichern eines vom zweiten Drehwinkelgeber erkannten zweiten Drehwinkels ausgebildete zweite Drehwinkel-Speichereinheit (52) und eine zum Aktualisieren eines in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit oder zweiten Drehwinkel-Speichereinheit gespeicherten Drehwinkels ausgebildete Drehwinkel-Aktualisierungseinheit (53) umfasst,die Stromversorgung des zweiten Drehwinkelgebers in dem Zustand gestoppt ist, in dem die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist,die zweite Drehwinkel-Speichereinheit zum Speichern des zweiten Drehwinkels zu einem Zeitpunkt ausgebildet ist, zu dem die Robotersteuervorrichtung in dem Zustand gestoppt ist, in dem die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist, undwenn die Robotersteuervorrichtung in dem Zustand, in dem die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist, gestartet wird, die Drehwinkel-Aktualisierungseinheit einen Fehler in der Zahl von Drehungenl bezüglich des zweiten Drehwinkels berechnet basierend auf einer Differenz (DB) zwischen dem ersten Drehwinkel, der in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit gespeichert ist, wenn die Robotersteuerungsvorrichtung gestoppt ist, und dem ersten Drehwinkel, der durch den ersten Drehwinkel-Geber erfasst wird, wenn die Roboter-Steuerungsvorrichtung gestartet wird, und einer Differenz (DA) zwischen dem zweiten Drehwinkel, der in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit gespeichert wird, wenn die Robotersteuerungsvorrichtung gestoppt ist, und dem zweiten Drehwinkel, der von dem zweiten Drehwinkel-Geber erfasst wird, wenn die Robotersteuerungsvorrichtung gestartet wird, und den zweiten Drehwinkel auf Grundlage des Fehlers in der Zahl von Drehungen aktualisiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Robotersteuervorrichtung zum Steuern eines Roboters.
Eine Position und eine Stellung eines Roboters werden vorzugsweise auf eine genaue Weise gesteuert, so dass diese einen gewünschten Zustand aufweisen. Gemäß dem Stand der Technik sind Armantriebsvorrichtungen zum Antrieb von Gelenkteilen u. Ä. mit Gebern zum Erkennen von Drehwinkeln von Drehachsen von Antriebsmotoren ausgestattet, um die Genauigkeit der Positionen und Stellungen von Robotern zu verbessern. Gemäß dem Stand der Technik werden die Antriebsmotoren der Armantriebsvorrichtungen auf der Basis von Ausgaben von den Gebern gesteuert.
Als Geber zum Erkennen von Drehwinkeln von Drehachsen werden Inkrementalgeber und Absolutwertgeber verwendet. Ein Absolutwertgeber kann einen absoluten Drehwinkel in Bezug auf eine vorgegebene Referenzposition erkennen. Der Absolutwertgeber kann aber keinen Drehwinkel erkennen, der einen vorgegebenen Drehwinkelbereich überschreitet. Wenn beispielsweise die Drehachse eine Drehung von einer Position von 1 Grad durchführt, beträgt der zu erkennende Drehwinkel nicht 361 Grad, sondern 1 Grad. Wenn somit erkannt wird, dass der Drehwinkel den vorgegebenen Drehwinkelbereich überschreitet, wird vorzugsweise die Zahl von Drehungen der Drehachse in einer anderen Vorrichtung gespeichert.
Die JP S59 - 226 806 A offenbart einen Absolutpositionsgeber, bei dem zwei Drehwinkelgeber mit einer Abtriebswelle eines Motors verbunden sind. Die Drehzahlverhältnisse dieser Drehwinkelgeber unterscheiden sich etwas. Es wird beschrieben, dass der Absolutpositionsgeber einen Drehwinkel, der einen erkennbaren Bereich der Drehwinkelgeber überschreitet, durch einen Unterschied zwischen erkannten Winkeln der zwei Drehwinkelgeber erkennt.
Die JP 3 429 414 B2 beschreibt ein unbegrenztes Drehungssteuerverfahren in einem Roboter, das ein unbegrenztes Drehungssteuermittel umfassend einen Drehgeber aufweist. In dieser Patentschrift wird offenbart, dass die Zahl von Drehungen N der Abtriebswelle des Antriebsmittels und die Zahl von Drehungen M der Drehachse zum Festlegen des Drehungsverhältnisses N/M verwendet wird; wenn sich die Abtriebswelle N Drehungen dreht, wird ein Zählwert des unbegrenzten Drehungssteuermittels um M nach oben gezählt.
Die JP 2010 - 238 174 A beschreibt eine Positioniervorrichtung mit einem Servomotor. Der Motor ist über eine Antriebswelle mit einem ersten Drehwinkelgeber verbunden. Ferner ist der Motor mit einem Übersetzungsgetriebe verbunden. Das Übersetzungsgetriebe wiederum ist über eine zweite Antriebswelle mit einem zweiten Drehwinkelgeber verbunden. Motor-Drehzahl-Berechnungsmittel berechnen die Drehgeschwindigkeit des Motors gegenüber der ursprünglichen Position des Motors, wobei dann, wenn die Stromversorgung gestartet wurde, der Motor solange in eine Richtung der ursprünglichen Position bewegt wird, bis ein Standard-Puls (ein Drehsignal) ausgegeben wird. Ferner wird ein Wert eines Drehwinkelgebers auf Grundlage des Ausgabesignals eines zweiten Drehwinkelgebers gespeichert, wenn die Bewegung des Motors gestoppt wird.
Die Armantriebsvorrichtung ist mit einem Übersetzungsgetriebe zum Verstärken der Drehkraft des Antriebsmotors ausgestattet. Spiel zwischen Zahnrädern im Übersetzungsgetriebe, Verwindung der Antriebswelle oder Abtriebswelle des Übersetzungsgetriebes u. Ä. sind Faktoren, welche die Genauigkeit der Position und Stellung des Roboters beeinträchtigen. Daher kann als ein Verfahren zum äußerst genauen Erkennen des Drehwinkels der Antriebswelle des Roboters ein zweiter Geber an der Abtriebswelle des Übersetzungsgetriebes zusätzlich zu einem an der Drehachse des Antriebsmotors angeordneten ersten Geber montiert werden. Der zweite Geber kann den Drehwinkel der Abtriebswelle des Übersetzungsgetriebes erkennen. Beeinflussungsgrößen wie Spiel im Übersetzungsgetriebe werden auf der Basis der Ausgabe vom zweiten Geber erkannt und die Steuerung des Antriebsmotors kann korrigiert werden.
Wenn sich die Robotersteuervorrichtung in einem Antriebszustand befindet, erkennt der Geber den Drehwinkel und der Drehwinkel kann in der Robotersteuervorrichtung gespeichert werden. Wenn sich die Robotersteuervorrichtung in einem Stoppzustand befindet, das heißt in einem Zustand, in dem die Energiequelle abgeschaltet ist, kann der Drehwinkel der Drehachse nicht erkannt werden und der erkannte Drehwinkel kann nicht gespeichert werden. In einigen Fällen dreht sich die Drehachse im Leerlauf, nachdem die Robotersteuervorrichtung gestoppt wurde, und eine Position der Abtriebswelle des Übersetzungsgetriebes wird zur Wartung des Roboters geändert, wenn sich die Robotersteuervorrichtung im Stoppzustand befindet. In solchen Fällen kann der Drehwinkel der Drehachse nicht genau erkannt werden, nachdem die Robotersteuervorrichtung gestartet wurde. Insbesondere kann, wenn die gespeicherte Zahl von Drehungen durch den Stopp der Robotersteuervorrichtung verlorengegangen ist, die Zahl von Drehungen mit Null bestimmt werden, nachdem die Robotersteuervorrichtung gestartet wurde.
Wenn die Robotersteuervorrichtung gestoppt wurde, kann eine Reserveenergiequelle zur Stromversorgung des Gebers während der Stoppzeit der Robotersteuervorrichtung verwendet werden, um dem Geber zu ermöglichen, den Drehwinkel zu erkennen, der den vorgegebenen Drehwinkelbereich überschreitet. Da die Reserveenergiequelle den Geber und die Speichervorrichtung mit Strom versorgt, können Erkennung und Speicherung des Drehwinkels während der Stoppzeit der Robotersteuervorrichtung fortgesetzt werden.
Wenn aber der zweite Geber an der Abtriebswelle des Übersetzungsgetriebes montiert ist, ist die Reserveenergiequelle des zweiten Gebers zusätzlich zur Reserveenergiequelle des ersten Gebers erforderlich. Alternativ können Informationen zum Drehwinkel verloren gehen, wenn die Reserveenergiequelle eine Speicherbatterie umfasst und eine Energiespeichermenge der Speicherbatterie gleich Null wird.
Die in der zuvor beschriebenen JP S59 - 226 806 A beschriebene Vorrichtung kann den einen vorgegebenen Bereich überschreitenden Drehwinkel ohne Verwendung einer Reserveenergiequelle erkennen. Das Drehzahlverhältnis hängt aber vom Robotermechanismus in der Vorrichtung ab und somit kann die Vorrichtung nicht zu einer Konfiguration geändert werden, in der das Drehzahlverhältnis etwas verschieden ist. Beispielsweise wird häufig ein Übersetzungsgetriebe im Roboter verwendet, bei dem die Abtriebswelle etwa eine Drehung im Verhältnis zu 100 Drehungen der Antriebswelle absolviert. Es besteht aber das Problem, dass ein erkennbarer Drehwinkel nicht vergrößert werden kann. Es besteht mit anderen Worten das Problem, dass der erkennbare Drehwinkel wesentlich beschränkt wird, wenn das Drehzahlverhältnis nicht frei festgelegt werden kann.
Ein in der zuvor beschriebenen JP 3 429 414 B2 beschriebener Drehgeberwert ist ein virtueller Geber, der durch Addieren eines Motorgeberwerts berechnet wird. Der schließlich auszugebende Drehgeberwert umfasst kein Erkennungsergebnis des Drehwinkels der Abtriebswelle des Übersetzungsgetriebes. Somit können Einflussgrößen bezüglich Spiel und Verwindung u. Ä. des Übersetzungsgetriebes nicht erkannt werden.
Eine Robotersteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist jeweils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und 2 vorgesehen. Eine solche Robotersteuervorrichtung steuert einen Roboter umfassend ein von einer Ausgabe von einem Übersetzungsgetriebe angetriebenes Gelenkteil zum Erhöhen der Drehkraft eines Antriebsmotors. Die Robotersteuervorrichtung umfasst einen zum Erkennen eines Drehwinkels einer Antriebswelle des Übersetzungsgetriebes ausgebildeten ersten Drehwinkelgeber und einen zum Erkennen eines Drehwinkels einer Abtriebswelle des Übersetzungsgetriebes ausgebildeten zweiten Drehwinkelgeber. Die Robotersteuervorrichtung umfasst eine zum Versorgen des ersten Drehwinkelgebers mit Strom in einem Zustand, in dem die Robtotersteuervorrichtung gestoppt ist, ausgebildete Hilfsenergiequelle und ein zum Speichern und Aktualisieren eines Drehwinkels ausgebildetes Steuergerät. Das Steuergerät umfasst eine zum Speichern eines vom ersten Drehwinkelgeber erkannten Drehwinkels ausgebildete erste Drehwinkel-Speichereinheit und eine zum Speichern eines vom zweiten Drehwinkelgeber erkannten Drehwinkels ausgebildete zweite Drehwinkel-Speichereinheit. Das Steuergerät umfasst eine zum Aktualisieren eines in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit oder zweiten Drehwinkel-Speichereinheit gespeicherten Drehwinkels ausgebildete Drehwinkel-Aktualisierungseinheit. Die Stromversorgung des zweiten Drehwinkelgebers wird in dem Zustand gestoppt, in dem die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist. Die zweite Drehwinkel-Speichereinheit ist zum Speichern des zweiten Drehwinkels dann ausgebildet, wenn die Robotersteuervorichtung in dem Zustand gestoppt ist, in dem die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist. Wenn die Robotersteuervorrichtung in dem Zustand, in dem die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist, gestartet wird, aktualisiert die Drehwinkel-Aktualisierungseinheit den ersten Drehwinkel oder den zweiten Drehwinkel auf der Basis von wenigstens einem von dem in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit gespeicherten ersten Drehwinkel und dem in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit gespeicherten zweiten Drehwinkel und wenigstens einem von dem vom ersten Drehwinkelgeber erkannten Drehwinkel und dem vom zweiten Drehwinkelgeber erkannten zweiten Drehwinkel.
Gemäß der Erfindung laut Patentanspruch 1, welche die Aufgabe löst, eine Genauigkeit der Positionen und Stellungen von Robotern zu verbessern, berechnet die Drehwinkel-Aktualisierungseinheit einen Fehler in der Zahl von Drehungen in Bezug auf den zweiten Drehwinkel auf der Basis einer Differenz zwischen dem ersten Drehwinkel, wenn die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist, und dem vom ersten Drehwinkelgeber erkannten ersten Drehwinkel, wenn die Robotersteuervorrichtung gestartet ist, und einer Differenz zwischen dem zweiten Drehwinkel, wenn die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist, und dem vom zweiten Drehwinkelgeber erkannten zweiten Drehwinkel, wenn die Robotersteuervorrichtung gestartet ist, auf der Basis des Fehlers in der Zahl von Drehungen.
Gemäß der Erfindung laut Patentanspruch 2, welche die löst, eine Genauigkeit der Positionen und Stellungen von Robotern zu verbessern, berechnet, wenn die Robotersteuervorrichtung in dem Zustand, in dem die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist, gestartet wird, die Drehwinkel-Aktualisierungseinheit die Zahl von Drehungen in Bezug auf den ersten Drehwinkel, bei dem der erste Drehwinkel dem zweiten Drehwinkel am nächsten ist, auf der Basis einer Differenz zwischen dem in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit gespeicherten zweiten Drehwinkel oder dem vom zweiten Drehwinkelgeber erkannten zweiten Drehwinkel, nachdem die Robotersteuervorrichtung gestartet wurde, und dem vom ersten Drehwinkelgeber erkannten ersten Drehwinkel, nachdem die Robotersteuervorrichtung gestartet wurde, und aktualisiert den ersten Drehwinkel auf der Basis der berechneten Zahl von Drehungen.
Gemäß der zuvor beschriebenen Erfindung umfasst das Steuergerät eine zum Beurteilen, ob der in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit gespeicherte zweite Drehwinkel gespeichert werden muss, ausgebildete Aktualisierungsbeurteilungseinheit, und die Aktualisierungsbeurteilungseinheit kann eine Differenz zwischen dem ersten Drehwinkel und dem zweiten Drehwinkel in einem Zeitraum, in dem der Roboter angetrieben wird, erkennen und die Aktualisierung des zweiten Drehwinkels verhindern, wenn die Differenz zwischen dem ersten Drehwinkel und dem zweiten Drehwinkel einen vorgegebenen Beurteilungswert überschreitet.
Gemäß der zuvor beschriebenen Erfindung umfasst das Steuergerät eine zum Erkennen einer Abweichung im ersten Drehwinkelgeber ausgebildete Abweichungserkennungseinheit und eine zum Beurteilen, ob der in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit gespeicherte zweite Drehwinkel aktualisiert werden muss, ausgebildete Aktualisierungsbeurteilungseinheit, und die Aktualisierungsbeurteilungseinheit kann die Aktualisierung des zweiten Drehwinkels verhindern, wenn eine Abweichung im ersten Drehwinkelgeber erkannt wird, und das Aktualisieren des ersten Drehwinkels bestimmen, wenn beim ersten Drehwinkelgeber keine Abweichung mehr vorliegt.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Robotersystems gemäß einer Ausführungsform.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Robotersteuervorrichtung und einer Armantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform.
3 zeigt eine schematische Ansicht, die einen zweiten Geber gemäß der Ausführungsform darstellt.
4 zeigt ein Diagramm, das einen von einem Geber erkannten Drehwinkel darstellt.
5 zeigt einen Graphen zur Darstellung der ersten Steuerung zum Aktualisieren eines zweiten Drehwinkels.
6 zeigt ein Fließschema der ersten Steuerung zum Aktualisieren des zweiten Drehwinkels.
7 zeigt einen Graphen zur Darstellung der zweiten Steuerung zum Aktualisieren eines ersten Drehwinkels.
8 zeigt ein Fließschema der zweiten Steuerung zum Aktualisieren des ersten Drehwinkels.

Nachfolgend ist eine Robotersteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform in Bezug auf 1 bis 8 beschrieben. Die Robotersteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Steuergerät zur Ausgabe eines Befehls für einen Roboter und einen Geber wie einen am Roboter montierten Sensor.
1 zeigt eine schematische Ansicht des Robotersystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Das Robotersystem umfasst eine Hand 17 zum Halten eines Werkstücks W, einen Roboter 1 zum Bewegen der Hand 17 und ein Steuergerät-Hauptgehäuse 2a zur Ausgabe eines Operationsbefehls an den Roboter 1. Der Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Gelenkroboter. Die Hand 17 hält das Werkstück W und lässt dieses los. Ein Arm 12 bewegt die Hand 17, während er die Hand 17 stützt. Der Arm 12 wird von einer Sockeleinheit 11 gestützt. Die Sockeleinheit 11 ist auf einer Installationsfläche 20 befestigt.
Der Arm 12 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Vielzahl von Gelenkteilen 13. Der Roboter 1 umfasst eine Armantriebsvorrichtung zum Antreiben der einzelnen Gelenkteile 13. Die Armantriebsvorrichtung umfasst in den Gelenkteilen 13 angeordnete Antriebsmotoren 14. Der Antriebsmotor 14 wird angetrieben und entsprechend kann der Arm 12 an den Gelenkteilen 13 in gewünschten Winkeln gebeugt werden. Der Roboter der vorliegenden Ausführungsform ist so ausgebildet, dass er den gesamten Arm 12 unter Verwendung der vertikalen Richtung als Drehachse drehen kann. Die Armantriebsvorrichtung umfasst einen Antriebsmotor zum Drehen des gesamten Arms 12.
Der Roboter 1 umfasst eine Handantriebsvorrichtung zum Schließen und Öffnen der Hand 17. Die Handantriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform treibt die Hand 17 durch Luftdruck an. Die Handantriebsvorrichtung umfasst einen mit der Hand 17 verbundenen Handantriebszylinder 18, eine Luftpumpe und ein Magnetventil zum Versorgen des Handantriebszylinders 18 mit Druckluft.
2 zeigt eine schematische Ansicht der Armantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Ein Steuergerät 2 umfasst das Steuergerät-Hauptgehäuse 2a. Das Steuergerät-Hauptgehäuse 2a umfasst einen Digitalcomputer umfassend eine CPU (Central Processing Unit), einen RAM (Random Access Memory), einen ROM (Read Only Memory) u. Ä., die über einen Bus miteinander verbunden sind. Die Armantriebsvorrichtung und die Handantriebsvorrichtung werden vom Steuergerät 2 gesteuert. Der Drehwinkel des Antriebsmotors 14 und der Luftdruck des Handantriebszylinders 18 werden vom Steuergerät 2 gesteuert.
Dem Steuergerät 2 wird beispielsweise ein Betriebsprogramm für den Betrieb des Roboters 1 zugeführt. Ein Hauptsteuergerät 57 des Steuergeräts 2 gibt einen Operationsbefehl zum Antreiben des Roboters 1 auf der Basis des Betriebsprogramms u. Ä. aus. Der Operationsbefehl wird an die Armantriebsvorrichtung, die Handantriebsvorrichtung u. Ä. ausgegeben.
2 zeigt die Armantriebsvorrichtung zum Antreiben von einem der Gelenkteile 13. Die Armantriebsvorrichtung umfasst ein Übersetzungsgetriebe 41 zum Erhöhen der Drehkraft des Antriebsmotors 14. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind der Antriebsmotor 14 und das Übersetzungsgetriebe 41 im Gelenkteil 13 angeordnet. Das Übersetzungsgetriebe 41 umfasst eine Antriebswelle 43, eine Vielzahl von Zahnrädern 42a und 42b und eine Abtriebswelle 44. Die Antriebswelle 43 ist mit einer Drehwelle 21 des Antriebsmotors 14 gekoppelt. Die Abtriebswelle 44 des Übersetzungsgetriebes 41 ist mit einem Verbindungselement 48 als Kraftübertragungselement zum Antrieb der Gelenkteile 13 gekoppelt.
Wenn die Drehwelle 21 des Antriebsmotors 14 gedreht wird, wie durch einen Pfeil 91 dargestellt, wird die Drehkraft über die Antriebswelle 43 und die Zahnräder 42a und 42b des Übersetzungsgetriebes 41 auf die Abtriebswelle 44 übertragen. Anschließend dreht die Abtriebswelle 44 des Übersetzungsgetriebes 41 das Verbindungselement 48, wie durch einen Pfeil 92 dargestellt.
Die Robotersteuervorrichtung 3 umfasst eine Vielzahl von Drehwinkelgebern. Die Robotersteuervorrichtung 3 umfasst einen ersten Geber 31 als ein erster Drehwinkelgeber zum Erkennen des Drehwinkels der Antriebswelle 43 des Übersetzungsgetriebes 41. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der vom ersten Geber 31 erkannte Drehwinkel als erster Drehwinkel bezeichnet. Der erste Geber 31 ist mit der Drehwelle 21 des Antriebsmotors 14 verbunden. Die Robotersteuervorrichtung 3 umfasst einen zweiten Geber 32 als ein zweiter Drehwinkelgeber zum Erkennen des Drehwinkels der Abtriebswelle 44 des Übersetzungsgetriebes 41. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der vom zweiten Geber 32 erkannte Drehwinkel als zweiter Drehwinkel bezeichnet.
Der erste Geber 31 und der zweite Geber 32 der vorliegenden Ausführungsform sind Absolutwertgeber. Der Absolutwertgeber erkannt nicht einen relativen Drehwinkel, sondern einen absoluten Drehwinkel in Bezug auf eine vorgegebene Referenzposition. Der Absolutwertgeber kann einen Drehwinkel in einem vorgegebenen Bereich erkennen. Für den ersten Drehwinkelgeber und den zweiten Drehwinkelgeber können beliebige Vorrichtungen verwendet werden, die einen Drehwinkel von jeder Drehachse erkennen können.
3 zeigt eine schematische Ansicht des zweiten Gebers und des Verbindungselements gemäß der vorliegenden Ausführungsform von vorne. Das Verbindungselement 48 ist scheibenförmig. Der zweite Geber 32 umfasst eine an einer Endfläche angeordnete, sich in einer Umfangsrichtung des Verbindungselements 48 erstreckende Skala 32b und ein Erkennungselement 32a zum Ablesen der Skalenmarkierungen auf der Skala 32b. Auf der Oberfläche der Skala 32b sind die Skalenmarkierungen in Winkel unterteilt, die durch Teilen von 360 Grad durch die Auflösung des zweiten Gebers 32 erhalten werden. Das Erkennungselement 32a ist nahe an der Skala 32b angeordnet, so dass es zur Skala 32b zeigt. Der erste Geber 31 ist ähnlich ausgebildet wie der zweite Geber 32.
4 zeigt eine schematische Ansicht eines vom Geber der vorliegenden Ausführungsform erkannten Drehwinkels. 4 zeigt eine Drehachse 60 entsprechend der Antriebswelle 43 und der Abtriebswelle 44 des Übersetzungsgetriebes 41. In der Drehachse 60 ist ein Referenzpunkt 65 als Referenzposition festgelegt. Der Referenzpunkt 65 entspricht beispielsweise einem Drehwinkel von 0 Grad. Wie durch einen Pfeil 94 dargestellt bewegt sich, wenn die Drehachse 60 gedreht wird, ein Bewegungspunkt 64 in Bezug auf den Referenzpunkt 65. Ein Winkel zwischen einer Linie, die den Referenzpunkt 65 und den Drehpunkt verbindet, und einer Linie, die den Bewegungspunkt 64 und den Drehpunkt verbindet, ist ein Drehwinkel R. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Drehwinkel im Bereich von einer Drehung der Drehachse 60, das heißt der Drehwinkel von 0 Grad oder mehr und weniger als 360 Grad, als der Drehwinkel in einer Drehung bezeichnet. Der Geber gemäß der vorliegenden Erfindung kann einen beliebigen Winkel als Drehwinkel R in einer Drehung innerhalb eines Bereichs von 0 Grad oder mehr und weniger als 360 Grad erkennen. Das heißt der Messbereich des ersten Gebers 31 und des zweiten Gebers 32 für eine Drehung beträgt 0 Grad oder mehr und weniger als 360 Grad.
Wenn der Drehwinkel 360 Grad oder mehr bzw. weniger als 0 Grad beträgt, wird die Zahl von Drehungen der Drehachse 60 in der Speichervorrichtung gespeichert. Durch diese Steuerung kann der Drehwinkel ohne obere Grenze und untere Grenze des Drehwinkels erkannt werden. Wenn beispielsweise die Zahl von Drehungen zwei Drehungen (720 Grad) beträgt und der Drehwinkel bei einer Drehung 90 Grad beträgt, beträgt der Drehwinkel 810 Grad.
In Bezug auf 2 umfasst das Steuergerät 2 der vorliegenden Ausführungsform eine erste Drehwinkel-Speichereinheit 51 zum Speichern von Informationen in Bezug auf den vom ersten Geber 31 erkannten ersten Drehwinkel. Die erste Drehwinkel-Speichereinheit 51 speichert den Drehwinkel in einer Drehung und die Zahl von Drehungen der Antriebswelle 43. Die erste Drehwinkel-Speichereinheit 51 der vorliegenden Ausführungsform ist ein im Hauptgehäuse des ersten Gebers 31 eingebauter integrierter Speicher. Das Steuergerät 2 umfasst eine zweite Drehwinkel-Speichereinheit 52 zum Speichern von Informationen in Bezug auf den vom zweiten Geber 32 erkannten zweiten Drehwinkel. Die zweite Drehwinkel-Speichereinheit 52 der vorliegenden Ausführungsform speichert den Drehwinkel in einer Drehung und die Zahl von Drehungen der Abtriebswelle 44. Die zweite Drehwinkel-Speichereinheit 52 ist auf dem Steuergerät-Hauptgehäuse 2a angeordnet.
In Bezug auf 4 erkennt, wenn der Drehwinkel 360 Grad oder mehr oder weniger als 0 Grad beträgt, der Geber, dass der Drehwinkel den Referenzpunkt 65 von 0 Grad überschreitet. Wenn der Drehwinkel 360 Grad oder mehr beträgt, wird die Zahl von Drehungen um Eins nach oben gezählt. Wenn der Drehwinkel weniger als 0 Grad beträgt, wird die Zahl von Drehungen um Eins nach unten gezählt. Der Geber kann den Drehwinkel zu beliebigen Zeiten auf der Basis der in den Speichereinheiten gespeicherten Zahl von Drehungen und des vom Geber erkannten Drehwinkels in einer Drehung erkennen. Die Berechnung des Drehwinkels kann durch die jeweiligen Geber oder das Steuergerät-Hauptgehäuse 2a erfolgen.
In Bezug auf 2 kann das Hauptsteuergerät 57 einen durch das Spiel des Übersetzungsgetriebes 41, die Verwindung der Antriebswelle 43 oder der Abtriebswelle 44 des Übersetzungsgetriebes 41 u. Ä. verursachten Fehler im Drehwinkel auf der Basis einer Differenz zwischen dem ersten Drehwinkel und dem zweiten Drehwinkel berechnen. Somit kann das Hauptsteuergerät 57 den Antriebsmotor 14 so steuern, dass der berechnete Fehler beseitigt wird. Die Steuerung zum Korrigieren eines Operationsbefehls des Antriebsmotors 14 kann unter Verwendung einer Ausgabe des zweiten Gebers 32 erfolgen. Entsprechend können Fehler in der Position und Stellung des Roboters verringert werden. Beispielsweise kann eine Position eines distalen Endpunkts des Roboters 1 genau gesteuert werden.
Wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, ist die kontinuierliche Stromversorgung von außen gestoppt. Die Robotersteuervorrichtung 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Reservieenergiequelle 58 zur Stromversorgung des ersten Gebers 31 und der ersten Drehwinkel-Speichereinheit 51 auch in einem Zustand, in dem die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, das heißt einem Zustand, in dem eine Hauptenergiequelle der Robotersteuervorrichtung abgeschaltet ist. Die Reserveenergiequelle 58 dient als eine Hilfsenergiequelle. Wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, ist die Stromversorgung von Steuergerät-Hauptgehäuse 2a und Sensoren wie Gebern abgeschaltet. Andererseits werden der erste Geber 31 und die erste Drehwinkel-Speichereinheit 51 von der Reserveenergiequelle 58 in einem Zeitraum, in dem die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, mit Strom versorgt, so dass der erste Drehwinkel der Antriebswelle 43 des Übersetzungsgetriebes 41 kontinuierlich erkannt werden kann.
Insbesondere ist der als die erste Drehwinkel-Speichereinheit 51 der vorliegenden Ausführungsform dienende Speicher ein flüchtiger Speicher, der die gespeicherten Informationen verliert, wenn die Stromversorgung gestoppt ist. Die erste Drehwinkel-Speichereinheit 51 ist jedoch mit der Reserveenergiequelle 58 verbunden und entsprechend kann, wenn sich die Robotersteuervorrichtung 3 im Stoppzustand befindet, der erste Drehwinkel gespeichert werden.
Andererseits ist die zweite Drehwinkel-Speichereinheit 52 ein nichtflüchtiger Speicher, der den Drehwinkel speichert, wenn die Stromversorgung gestoppt ist. Die zweite Drehwinkel-Speichereinheit 52 ist nicht mit der Reserveenergiequelle verbunden, aber die zweite Drehwinkel-Speichereinheit 52 kann den zweiten Drehwinkel speichern, wenn sich die Robotersteuervorrichtung 3 im Stoppzustand befindet. Wenn jedoch die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, ist die Erkennung des zweiten Drehwinkels durch den zweiten Geber 32 gestoppt.
Inzwischen wird die Abtriebswelle 44 während der Stoppzeit der Robotersteuervorrichtung 3 in einigen Fällen gedreht. Beispielsweise kann die Abtriebswelle 44 durch Leerlauf gedreht werden, wenn die Energiequelle der Robotersteuervorrichtung 3 abgeschaltet ist. Alternativ kann die Abtriebswelle 44 zur Wartung und Inspektion des Roboters 1 bewegt werden. 4 zeigt einen Bewegungspunkt 61, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, und einen Bewegungspunkt 62, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestartet ist. Es gibt einen Fall, bei dem die Drehachse 60 gedreht wird und der Bewegungspunkt den Referenzpunkt 65 wie durch einen Pfeil 93 dargestellt während der Stoppzeit der Robotersteuervorrichtung 3 passiert. In diesem Fall wird die Zahl von Drehungen um Eins nach oben gezählt, aber nicht geändert, da der zweite Geber 32 gestoppt ist. Wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestartet ist, wird der zweite Drehwinkel auf der Basis der Zahl von Drehungen zum Zeitpunkt des Stopps erkannt. Daher kann der zweite Drehwinkel fehlerhaft erkannt werden, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestartet ist.
In der ersten Steuerung des Robotersystems 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erfolgt die Steuerung zum Aktualisieren des vom zweiten Geber 32 erkannten Drehwinkels mit einem korrekten Wert, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestartet ist.
In Bezug auf 2 umfasst das Steuergerät 2 eine Drehwinkel-Aktualisierungseinheit 53 zum Aktualisieren des in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit 51 gespeicherten ersten Drehwinkels und des in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeicherten zweiten Drehwinkels. Die Drehwinkel-Aktualisierungseinheit 53 hat eine Funktion zum Lesen des in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit 51 gespeicherten ersten Drehwinkels und eine Funktion zum Aktualisieren des in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit 51 gespeicherten ersten Drehwinkels mit einem neuen Wert. Ähnlich hat die Drehwinkel-Aktualisierungseinheit 53 eine Funktion zum Lesen des in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeicherten zweiten Drehwinkels und eine Funktion zum Aktualisieren des in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeicherten zweiten Drehwinkels mit einem neuen Wert.
Wie nachfolgend beschrieben umfasst das Steuergerät 2 eine Aktualisierungsbeurteilungseinheit 54 zum Beurteilen, ob wenigstens einer vom ersten Drehwinkel und zweiten Drehwinkel aktualisiert werden muss, und eine Abweichungserkennungseinheit 55 zum Erkennen einer Abweichung im ersten Geber 31 oder zweiten Geber 32.
5 zeigt einen Graphen zur Darstellung der ersten Steuerung zum Aktualisieren des zweiten Drehwinkels. Die Abszisse stellt die erste Drehwinkelausgabe vom ersten Geber 31 und den vom zweiten Geber 32 erkannten zweiten Drehwinkel dar. Das heißt die Abszisse stellt den ersten Drehwinkel der Antriebswelle 43 und den zweiten Drehwinkel der Abtriebswelle 44 des Übersetzungsgetriebes 41 dar. Die Ordinate stellt den Drehwinkel in einer Drehung von jeder Drehachse dar. Ein Bereich der Ordinate ist 0 Grad oder mehr und weniger als 360 Grad. Der Drehwinkel der Abszisse kann unendlich vergrößert oder verkleinert werden.
In diesem Beispiel wird, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, der erste Drehwinkel R1S vom ersten Geber 31 erkannt und der zweite Drehwinkel R2S vom zweiten Geber 32 erkannt. Der erste Drehwinkel R1S und der zweite Drehwinkel R2S liegen dicht beieinander. Eine geringe Differenz ΔR zwischen dem ersten Drehwinkel R1S und dem zweiten Drehwinkel R2S entspricht einem vom Spiel des Übersetzungsgetriebes 41 u. Ä. erzeugten Fehler. Somit wird das Übersetzungsgetriebe 41 in eine Richtung angetrieben, um den Drehwinkel durch Leerlauf der Armantriebsvorrichtung u. Ä. zu vergrößern, nachdem die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt wurde.
Wenn das Übersetzungsgetriebe 41 angetrieben wird, wird der Drehwinkel vom ersten Drehwinkel R1S zum ersten Drehwinkel R1A bewegt. Bei dieser Gelegenheit passiert der erste Drehwinkel den Referenzpunkt bei 720 Grad (360 Grad × n). In diesem Beispiel erhöht sich die Zahl von Drehungen von einer Drehung auf zwei Drehungen. Da der erste Geber 31 während der Stoppzeit der Robotersteuervorrichtung 3 mit Strom versorgt ist, kann der erste Geber 31 den ersten Drehwinkel R1A korrekt erkennt, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestartet ist.
Die Differenz ΔR zwischen dem ersten Drehwinkel R1S und dem zweiten Drehwinkel R2S bleibt in etwa konstant, wenn das Übersetzungsgetriebe 41 angetrieben wird. Der vom zweiten Geber 32 zu erkennende korrekte Wert ist der zweite Drehwinkel R2AR. Während der Stoppzeit der Robotersteuervorrichtung 3 wird die in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeicherte Zahl von Drehungen bei einer Drehung gehalten, ohne geändert zu werden. Somit ist der vom zweiten Geber 32 erkannte Wert, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestartet ist, der zweite Drehwinkel R2A. Eine Winkeldifferenz RX von 720 Grad zum zweiten Drehwinkel R2AR ist in etwa identisch mit einer Winkeldifferenz RX von 360 Grad zum zweiten Drehwinkel R2A.
6 zeigt ein Fließschema zur Darstellung der ersten Steuerung zum Aktualisieren des zweiten Drehwinkels. In Bezug auf 5 und 6 kann die erste Steuerung erfolgen, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 aus dem Stoppzustand gestartet wird. Zusätzlich kann die erste Steuerung durch die Drehwinkel-Aktualisierungseinheit 53 in 2 erfolgen. Diese Steuerung eignet sich, wenn eine Änderung zwischen dem zweiten Drehwinkel, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, und dem zweiten Drehwinkel, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestartet ist, auftritt.
Der erste Drehwinkel R1S, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, wird in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit 51 gespeichert. Der zweite Drehwinkel R2S, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, wird in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeichert.
In Schritt 101 wird eine Differenz DA zwischen den zweiten Drehwinkeln zum Zeitpunkt des Stopps und nach dem Start berechnet. Die Differenz DA wird durch Abziehen des Drehwinkels R2S, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, vom auf der Basis der in der zweiten Drehzahl-Speichereinheit 52, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, gespeicherten Zahl von Drehungen erkannten Drehwinkel R2A berechnet. $DA = R2A - R2S$
Anschließend wird in Schritt 102 eine Differenz DB zwischen den ersten Drehwinkeln zum Zeitpunkt des Stopps und nach dem Start berechnet. Die Differenz DB wird durch Abziehen des ersten Drehwinkels R1S, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, vom vom ersten Geber 31 erkannten Drehwinkel R1A, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestartet ist, berechnet. $DB = R1A - R1S$
Anschließend wird in Schritt 103 eine Differenz DC der Drehwinkel in 5 berechnet. Die Differenz DC der Drehwinkel entspricht einer Differenz zwischen dem normalerweise vom zweiten Geber 32 zu erkennenden korrekten zweiten Drehwinkel R2AR und dem vom zweiten Geber 32 zum Zeitpunkt des Starts tatsächlich erkannten zweiten Drehwinkel R2A. Die Differenz DC kann auf der Basis einer Differenz zwischen der zuvor beschriebenen Differenz DA in Bezug auf die zweiten Drehwinkel und der Differenz DB in Bezug auf die ersten Drehwinkel berechnet werden. $DC = ABS (DB - DA)$
Wie zuvor beschrieben bleibt die Differenz ΔR zwischen dem ersten Drehwinkel und dem zweiten Drehwinkel in etwa konstant, nachdem die Robotersteuervorrichtung gestoppt wurde. Somit kann die Differenz DC durch Hinzufügen einer Größe der Differenz DB und einer Größe der Differenz DA genau berechnet werden. Die Differenz DC entspricht einer Differenz in der Zahl von Drehungen. Somit ist die Differenz idealerweise Vielfache von 360 Grad. Die Differenz DC muss aber nicht Vielfache von 360 Grad mit der Genauigkeit durch einen Messfehler u. Ä. sein. Somit wird in der Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Fehler in der Zahl von Drehungen geschätzt.
In Schritt 104 werden ein Quotient Q1 und ein Rest R1 durch Teilen der Differenz DC in Bezug auf die zweiten Drehwinkel durch 360 berechnet. In Schritt 105 wird beurteilt, ob der Rest R1 größer als ein Beurteilungswert ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden 180 Grad, das heißt eine Hälfte von 360 Grad, als Beurteilungswert angesetzt. Wenn der Rest R1 größer ist als 180 Grad, fährt die Verarbeitung mit Schritt 106 fort. In diesem Fall ist der Rest R1 kleiner als 360 Grad und ebenfalls ein Wert nahe 360 Grad. In Schritt 106 wird Eins zum Quotienten Q1 hinzugefügt und die Verarbeitung fährt mit Schritt 107 fort.
Wenn der Rest R1 in Schritt 105 kleiner gleich 180 Grad ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt 107 fort. In diesem Fall ist der Rest R1 ein Wert größer und nahe Null. Der in Schritt 105 und Schritt 106 berechnete Quotient Q1 entspricht dem Fehler in der Zahl von Drehungen des zweiten Drehwinkels. Mit anderen Worten dem Fehler in der Zahl von Drehungen in Bezug auf den zweiten Drehwinkel, bei dem der zweite Drehwinkel dem ersten Drehwinkel am nächsten ist. Für den Beurteilungswert kann ein Wert größer oder kleiner als 180 Grad verwendet werden. Für den Beurteilungswert kann jeder Wert verwendet werden, vorausgesetzt der Wert berücksichtigt den Messfehler u. Ä.
In Schritt 107 wird beurteilt, ob der erste Drehwinkel R1A zum Zeitpunkt des Starts in positiver Richtung im Vergleich zum ersten Drehwinkel R1S zum Zeitpunkt des Stopps bewegt wird. Es wird mit anderen Worten die Drehrichtung des Übersetzungsgetriebes während der Stoppzeit bestimmt. Im in 5 dargestellten Beispiel ist ersichtlich, dass der erste Drehwinkel in positiver Richtung bewegt wird.
In Schritt 107 fährt die Verarbeitung mit Schritt 109 fort, wenn der erste Drehwinkel in positiver Richtung bewegt wird. In Schritt 109 werden (360 Grad × Q1) zum zweiten Drehwinkel R2A hinzugefügt, der vom zweiten Geber 32 zum Zeitpunkt des Starts erkannt wird. Es wird mit anderen Worten der Drehwinkel entsprechend dem berechneten Fehler in der Zahl von Drehungen hinzugefügt. Alternativ kann, wenn die Zahl von Drehungen in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeichert ist, der berechnete Quotient Q1 zur zweiten Zahl von Drehungen hinzugefügt werden. Anschließend fährt die Verarbeitung mit Schritt 110 fort.
In Schritt 107 wird, wenn der erste Drehwinkel nicht in positiver Richtung bewegt wird, der erste Drehwinkel in negativer Richtung bewegt. In diesem Fall werden in Schritt 108 (360 Grad × Q1) vom zweiten Drehwinkel abgezogen, der vom zweiten Geber zum Zeitpunkt des Starts erkannt wird. Es wird mit anderen Worten der Drehwinkel entsprechend dem berechneten Fehler in der Zahl von Drehungen abgezogen. Alternativ kann, wenn die Zahl von Drehungen in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeichert ist, der berechnete Quotient Q1 von der zweiten Zahl von Drehungen abgezogen werden. Anschließend fährt die Verarbeitung mit Schritt 110 fort.
In Schritt 110 wird der in Schritt 108 oder Schritt 109 berechnete zweite Drehwinkel R2AR in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeichert. Der zum Zeitpunkt des Starts erkannte zweiten Drehwinkel R2A wird durch den zweiten Drehwinkel R2AR ersetzt. Wie zuvor beschrieben kann der zweite Drehwinkel aktualisiert werden.
Wenn die Robotersteuervorrichtung 3 aus dem Stoppzustand gestartet wird, aktualisiert die Drehwinkel-Aktualisierungseinheit 53 den ersten Drehwinkel oder den zweiten Drehwinkel auf der Basis von wenigstens einem von dem in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit 51 gespeicherten ersten Drehwinkel und dem in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeicherten zweiten Drehwinkel und wenigstens einem von dem vom ersten Geber 31 erkannten Drehwinkel und dem vom zweiten Geber 32 erkannten zweiten Drehwinkel. Durch diese Steuerung wird, falls keine Reserveenergiequelle mit dem zweiten Geber 32 zu verbinden ist, der Drehwinkel von wenigstens einem vom ersten Drehwinkel und zweiten Drehwinkel aktualisiert, nachdem die Robotersteuervorrichtung gestartet wurde. Insbesondere kann die Zahl von Drehungen des Drehwinkels aktualisiert werden.
In der ersten Steuerung aktualisiert die Drehwinkel-Aktualisierungseinheit 53 den zweiten Drehwinkel auf der Basis des ersten Drehwinkels und des erkannten Drehwinkels, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, und des ersten Drehwinkels und des erkannten zweiten Drehwinkels, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 aus dem Stoppzustand gestartet wird.
Ferner berechnet die Drehwinkel-Aktualisierungseinheit 53 eine Differenz zwischen dem ersten Drehwinkel, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, und dem vom ersten Geber 31 erkannten ersten Drehwinkel, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestartet ist. Die Drehwinkel-Aktualisierungseinheit 53 berechnet eine Differenz zwischen dem zweiten Drehwinkel, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, und dem vom zweiten Geber 32 erkannten zweiten Drehwinkel, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestartet ist. Die Drehwinkel-Aktualisierungseinheit 53 berechnet den Fehler in der Zahl von Drehungen in Bezug auf den zweiten Drehwinkel auf der Basis dieser Differenzen und aktualisiert den in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit gespeicherten zweiten Drehwinkel auf der Basis der berechneten Zahl von Drehungen.
Durch Durchführen der ersten Steuerung der vorliegenden Ausführungsform kann die Zahl von Drehungen des zweiten Drehwinkels aktualisiert werden, so dass der zweite Drehwinkel in die Nähe des ersten Drehwinkels gebracht wird, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestartet ist. Der vom zweiten Geber erkannte zweite Drehwinkel kann mit einem korrigierten Wert aktualisiert werden. Entsprechend kann die Steuerung der Position und Stellung des Roboters genau durchgeführt werden. Alternativ kann, wenn die relative Beziehung des vom zweiten Gebers 32 erkannten zweiten Drehwinkels zum vom ersten Geber 31 erkannten ersten Drehwinkels durch einen fehlerhaften Betrieb u. Ä. verloren geht, der zweite Drehwinkel wieder genau festgelegt werden.
In Bezug auf 2 kann, wenn der zweite Geber 32 und die zweite Drehwinkel-Speichereinheit 52 mit der Reserveenergiequelle verbunden sind, der zweite Drehwinkel während der Stoppzeit der Robotersteuervorrichtung 3 genau erkannt werden. Das heißt wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestartet ist, kann der zweite Drehwinkel genau erkannt werden. Durch Durchführen der ersten Steuerung der vorliegenden Ausführungsform kann jedoch der zweite Drehwinkel aktualisiert werden, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 ohne die Reservieenergiequelle zum Versorgen des zweiten Gebers 32 und der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gestartet wird.
Das Steuergerät 2 der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Aktualisierungsbeurteilungseinheit 54 zum Beurteilen, ob der in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeicherte zweite Drehwinkel aktualisiert werden muss. Beim Erkennen, dass die Robotersteuervorrichtung 3 aus dem Stoppzustand gestartet wird, kann die Aktualisierungsbeurteilungseinheit 54 einen Befehl zum Aktualisieren des zweiten Drehwinkels an die Drehwinkel-Aktualisierungseinheit 53 ausgeben.
In Bezug auf 5 bleibt die Differenz ΔR zwischen dem ersten Drehwinkel und dem zweiten Drehwinkel während eines Zeitraums, in dem der Roboter angetrieben wird, in etwa konstant. Die Differenz ΔR wird aber durch Pannen der Armantriebsvorrichtung, des Gebers u. Ä. in einigen Fällen groß. Die Aktualisierungsbeurteilungseinheit 54 der vorliegenden Ausführungsform erkennt die Differenz ΔR zwischen dem ersten Drehwinkel und dem zweiten Drehwinkel während des Zeitraums, in dem der Roboter angetrieben wird. Die Aktualisierungsbeurteilungseinheit 54 führt anschließend die Steuerung zum Verhindern des Aktualisierens des zweiten Drehwinkels durch, wenn die Differenz ΔR einen vorgegebenen Beurteilungswert überschreitet. Für den Beurteilungswert kann ein kleiner Wert, beispielsweise etwa 1 Grad, verwendet werden.
Wenn beispielsweise eine Abweichung in der Armantriebsvorrichtung u. Ä. auftritt, kann die Differenz ΔR groß werden. Wenn der zweite Drehwinkel in einem solchen Zustand aktualisiert wird, kann keine genaue Aktualisierung erfolgen. Daher führt die Aktualisierungsbeurteilungseinheit 54 die Steuerung zum Verhindern des Aktualisierens des zweiten Drehwinkels durch. Durch diese Steuerung kann eine unnötige Aktualisierung des zweiten Drehwinkels ausgeschlossen werden.
Nachfolgend ist eine zweite Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. In Bezug auf 2 kann, wenn die Reserveenergiequelle 58 die Speicherbatterie umfasst, die elektrische Kapazität der Speicherbatterie während der Stoppzeit der Robotersteuervorrichtung 3 Null werden. In diesem Fall gehen Informationen in Bezug auf den in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit 51 gespeicherten ersten Drehwinkel verloren. Zusätzlich können die Informationen in Bezug auf den in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit 51 gespeicherten ersten Drehwinkel verloren gehen, wenn der erste Geber 31 repariert wird u. Ä.
In der zweiten Steuerung der vorliegenden Ausführungsform wird der in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit 51 gespeicherte erste Drehwinkel auf der Basis des in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeicherten zweiten Drehwinkels aktualisiert. Die zweite Steuerung eignet sich, wenn das Übersetzungsgetriebe 41 während der Stoppzeit der Robotersteuervorrichtung 3 nicht durch Leerlauf u. Ä. angetrieben wird.
7 zeigt einen Graphen zur Darstellung der zweiten Steuerung der vorliegenden Ausführungsform. Im Beispiel in 7 wird, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist, der vom zweiten Geber 32 erkannte zweite Drehwinkel R2A in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeichert. Zusätzlich wird der vom ersten Geber 31 erkannte erste Drehwinkel R1AR in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit 51 gespeichert.
In Bezug auf 2 und 7 werden der erste Drehwinkel und der zweite Drehwinkel während der Stoppzeit der Robotersteuervorrichtung 3 konstant gehalten. Wenn die elektrische Kapazität der Speicherbatterie in der Reserveenergiequelle 58 während der Stoppzeit Null wird, gehen Informationen des in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit 51 gespeicherten ersten Drehwinkels verloren. Wenn die Robotersteuervorrichtung 3 wieder gestartet wird, nachdem die Speicherbatterie aus solch einem Zustand geladen wurde, gehen die Informationen in Bezug auf die Zahl von Drehungen zwischen den Informationsteilen des ersten Drehwinkels verloren. Das heißt die Zahl von Drehungen des ersten Drehwinkels ist null Drehungen. Der erste Geber 31 erkennt den Drehwinkel in einer Drehung und erkennt den ersten Drehwinkel R1A. Eine Winkeldifferenz RY zwischen 0 Grad und dem ersten Drehwinkel R1A wird identisch mit einer Winkeldifferenz RY zwischen 720 Grad und dem ersten Drehwinkel R1AR.
Andererseits wird die Informationen in Bezug auf den zweiten Drehwinkel R2A in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeichert und somit werden die korrekte Zahl von Drehungen und der korrekte Drehwinkel in einer Drehung gespeichert, ohne verloren zu gehen. Daher gibt, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestartet ist, der zweite Geber 32 den zweiten Drehwinkel R2A aus, der mit dem identisch ist, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 gestoppt ist. In diesem Zustand wird die zweite Steuerung zum Aktualisieren des ersten Drehwinkels durchgeführt.
8 zeigt ein Fließschema der zweiten Steuerung zum Aktualisieren des ersten Drehwinkels gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die in 8 dargestellte Steuerung kann beispielsweise durchgeführt werden, wenn die Robotersteuervorrichtung 3 aus dem Stoppzustand gestartet wird.
In Bezug auf 7 und 8 wird in Schritt 201 eine Differenz DG der Drehwinkel berechnet. Die Differenz DG der Drehwinkel ist eine Differenz zwischen dem in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeicherten zweiten Drehwinkel R2A und dem ersten Drehwinkel R1A, von dem die vom ersten Geber 31 erkannte Zahl von Drehungen nach dem Start gleich Null ist. Die Differenz DG wird durch Abziehen des ersten Drehwinkels R1A vom zweiten Drehwinkel R2A berechnet. Der vom zweiten Geber 32 erkannte zweite Drehwinkel, nachdem die Robotersteuervorrichtung 3 gestartet wurde, kann statt des in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeicherten zweiten Drehwinkels verwendet werden. $DG = R2A - R1A$
Die Differenz ΔR zwischen dem ersten Drehwinkel und dem zweiten Drehwinkel ist sehr klein und daher kann davon ausgegangen werden, dass die Differenz DG der Drehwinkel ein Wert nahe dem Ganzzahlvielfachen von 360 ist. Da die Information der Zahl von Drehungen in Bezug auf den ersten Drehwinkel verlorengegangen ist, wird die Zahl von Drehungen in Bezug auf den ersten Drehwinkel festgelegt. Die nächste Steuerung zum Berechnen eines Fehlers in der Zahl von Drehungen ist ähnlich der ersten Steuerung.
In Schritt 202 werden ein Quotient Q2 und ein Rest R2 durch Teilen der Differenz DC der Drehwinkel durch 360 berechnet.
Anschließend wird in Schritt 203 beurteilt, ob der Rest R2 größer ist als 180 Grad als ein Beurteilungswert. Wenn der Rest R2 größer ist als 180 Grad, ist der Rest R2 kleiner als 360 Grad und ebenfalls ein Wert nahe 360 Grad. In diesem Fall fährt die Verarbeitung mit Schritt 204 fort und dem Quotienten Q2 wird Eins hinzugefügt. Anschließend fährt die Verarbeitung mit Schritt 205 fort.
Wenn der Rest R2 in Schritt 203 kleiner gleich 180 Grad ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt 205 fort, ohne den Quotienten Q2 zu ändern. In diesem Fall ist der Rest R2 nahezu gleich Null. Für den Beurteilungswert werden in Schritt 203 ebenso wie bei der ersten Steuerung 180 Grad verwendet, aber der Beurteilungswert kann größer oder kleiner als 180 Grad, ohne durch die zuvor beschriebene Ausführungsform eingeschränkt zu sein. Für den Beurteilungswert kann jeder Wert verwendet werden, vorausgesetzt der Wert berücksichtigt den Messfehler u. Ä.
Anschließend wird in Schritt 205 der erste Drehwinkel durch Hinzufügen von (360 Grad × Q2) zum vom ersten Geber 31 erkannten ersten Drehwinkel R1A berechnet. In Schritt 206 wird der berechnete erste Drehwinkel R1AR in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit 51 gespeichert.
In der zweiten Steuerung aktualisiert, wenn die Robotersteuervorrichtung aus dem Stoppzustand gestartet wird, die Drehwinkel-Aktualisierungseinheit 53 den in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit 51 gespeicherten ersten Drehwinkel auf der Basis des in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeicherten zweiten Drehwinkels oder den vom zweiten Geber 32 nach dem Start erkannten zweiten Drehwinkel und den vom ersten Geber 31 nach dem Start erkannten ersten Drehwinkel. Insbesondere wird in der zweiten Steuerung die Zahl von Drehungen in Bezug auf den ersten Drehwinkel, bei welcher der erste Drehwinkel am nächsten dem zweiten Drehwinkel ist, auf der Basis einer Differenz zwischen dem in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit gespeicherten zweiten Drehwinkel und dem vom ersten Drehwinkelgeber erkannten ersten Drehwinkel berechnet, und wird der erste Drehwinkel auf der Basis der berechneten Zahl von Drehungen aktualisiert.
Durch Durchführen der zweiten Steuerung, wenn die Information in Bezug auf den in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit 51 gespeicherten ersten Drehwinkel durch Fehlfunktion der Reserveenergiequelle 58 u. Ä. verloren geht, kann der vom ersten Geber 31 erkannte erste Drehwinkel wieder korrekt festgelegt werden. Insbesondere kann die Zahl von Drehungen des ersten Drehwinkels korrekt aktualisiert werden. Ferner können, wenn Mastering-Daten der ersten Drehwinkel-Speichereinheit 51 verloren gehen, die Mastering-Daten auf der Basis der Information in Bezug auf den in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeicherten zweiten Drehwinkel wiederhergestellt werden.
Die zweite Steuerung der vorliegenden Ausführungsform kann nicht nur auf die Steuerung angewendet werden, die nach Wiederherstellung der Reserveenergiequelle 58 durchgeführt wird, und, wenn die Information in Bezug auf den ersten Drehwinkel in einem beliebigen Zustand verloren geht, die Information in Bezug auf den ersten Drehwinkel auf der Basis der Information des in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit 52 gespeicherten zweiten Drehwinkels aktualisieren. Wenn beispielsweise im ersten Geber 31 keine Abweichung mehr vorliegt, kann die Information des ersten Drehwinkels aus der Information des in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit gespeicherten zweiten Drehwinkels wiederhergestellt werden.
Das Steuergerät 2 der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Abweichungserkennungseinheit 55 zum Erkennen einer Abweichung im ersten Geber 31 und zweiten Geber 32. Die Aktualisierungsbeurteilungseinheit 54 kann das Aktualisieren des zweiten Drehwinkels verhindern, wenn die Abweichungserkennungseinheit 55 die Abweichung im ersten Geber 31 erkennt. Ferner kann die Aktualisierungsbeurteilungseinheit 54 das Aktualisieren des ersten Drehwinkels bestimmen, wenn die Abweichungserkennungseinheit 55 erkennt, dass im ersten Drehwinkelgeber keine Abweichung mehr vorliegt.
Beispielsweise erkennt die Abweichungserkennungseinheit 55 ein Trennen eines Kabels zur Stromversorgung des ersten Gebers 31 und verhindert die erste Steuerung. Ferner kann die Aktualisierungsbeurteilungseinheit 54 erkennen, dass das Kabel repariert wurde und normal mit Strom beaufschlagt ist sowie bestimmen, dass der erste Drehwinkel aktualisiert werden muss. Die Aktualisierungsbeurteilungseinheit 54 gibt einen Befehl zum Aktualisieren des ersten Drehwinkels an die Drehwinkelaktualisierungseinheit 53 aus. Durch diese Steuerung kann eine unnötige Aktualisierung des zweiten Drehwinkels ausgeschlossen werden. Zusätzlich kann der erste Drehwinkel mit einem korrekten Wert nach der Wiederherstellung aktualisiert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Gelenkroboter als ein Beispiel beschrieben; die vorliegende Erfindung kann aber auf beliebige Robotersteuervorrichtungen angewendet werden.
Die vorliegende Robotersteuervorrichtung ist eine Robotersteuervorrichtung umfassend den Drehwinkelgeber zum Erkennen des Drehwinkels der Antriebswelle des Übersetzungsgetriebes und den Drehwinkelgeber zum Erkennen des Drehwinkels der Abtriebswelle des Übersetzungsgetriebes und kann wenigstens einen der Drehwinkel aktualisieren, nachdem die Robotersteuervorrichtung gestartet wurde.
Gemäß jeder der zuvor beschriebenen Steuerungen kann die Reihenfolge von Schritten entsprechend innerhalb eines Bereichs ohne Ändern von Funktionen und Operationen geändert werden. Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen können entsprechend miteinander kombiniert werden. In den zuvor beschriebenen Zeichnungen sind einander ähnliche oder entsprechende Teile durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es ist darauf hinzuweisen, dass die zuvor beschriebenen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken sollen. Ferner umfassen die zuvor beschriebenen Ausführungsformen Modifizierungen der Ausführungsformen, die im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten sind.

Claims

Robotersteuervorrichtung (3) zum Steuern eines Roboters umfassend ein von einer Ausgabe von einem Übersetzungsgetriebe (41) angetriebenen Gelenkteil (13) zum Erhöhen der Drehkraft eines Antriebsmotors (14), wobei die Robotersteuervorrichtung Folgendes umfasst. einen zum Erkennen eines Drehwinkels einer Antriebswelle (43) des Übersetzungsgetriebes ausgebildeten ersten Drehwinkelgeber (31); einen zum Erkennen eines Drehwinkels einer Abtriebswelle (44) des Übersetzungsgetriebes ausgebildeten zweiten Drehwinkelgeber (32); eine zum Versorgen des ersten Drehwinkelgebers in einem Zustand, in dem die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist, ausgebildete Reserveenergiequelle (58); und ein zum Speichern und Aktualisieren eines Drehwinkels ausgebildetes Steuergerät (2), wobei das Steuergerät eine zum Speichern eines vom ersten Drehwinkelgeber erkannten ersten Drehwinkels ausgebildete erste Drehwinkel-Speichereinheit (51), eine zum Speichern eines vom zweiten Drehwinkelgeber erkannten zweiten Drehwinkels ausgebildete zweite Drehwinkel-Speichereinheit (52) und eine zum Aktualisieren eines in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit oder zweiten Drehwinkel-Speichereinheit gespeicherten Drehwinkels ausgebildete Drehwinkel-Aktualisierungseinheit (53) umfasst, die Stromversorgung des zweiten Drehwinkelgebers in dem Zustand gestoppt ist, in dem die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist, die zweite Drehwinkel-Speichereinheit zum Speichern des zweiten Drehwinkels zu einem Zeitpunkt ausgebildet ist, zu dem die Robotersteuervorrichtung in dem Zustand gestoppt ist, in dem die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist, und wenn die Robotersteuervorrichtung in dem Zustand, in dem die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist, gestartet wird, die Drehwinkel-Aktualisierungseinheit einen Fehler in der Zahl von Drehungenl bezüglich des zweiten Drehwinkels berechnet basierend auf einer Differenz (DB) zwischen dem ersten Drehwinkel, der in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit gespeichert ist, wenn die Robotersteuerungsvorrichtung gestoppt ist, und dem ersten Drehwinkel, der durch den ersten Drehwinkel-Geber erfasst wird, wenn die Roboter-Steuerungsvorrichtung gestartet wird, und einer Differenz (DA) zwischen dem zweiten Drehwinkel, der in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit gespeichert wird, wenn die Robotersteuerungsvorrichtung gestoppt ist, und dem zweiten Drehwinkel, der von dem zweiten Drehwinkel-Geber erfasst wird, wenn die Robotersteuerungsvorrichtung gestartet wird, und den zweiten Drehwinkel auf Grundlage des Fehlers in der Zahl von Drehungen aktualisiert.
Robotersteuervorrichtung (3) zum Steuern eines Roboters umfassend ein von einer Ausgabe von einem Übersetzungsgetriebe (41) angetriebenen Gelenkteil (13) zum Erhöhen der Drehkraft eines Antriebsmotors (14), wobei die Robotersteuervorrichtung Folgendes umfasst. einen zum Erkennen eines Drehwinkels einer Antriebswelle (43) des Übersetzungsgetriebes ausgebildeten ersten Drehwinkelgeber (31); einen zum Erkennen eines Drehwinkels einer Abtriebswelle (44) des Übersetzungsgetriebes ausgebildeten zweiten Drehwinkelgeber (32); eine zum Versorgen des ersten Drehwinkelgebers in einem Zustand, in dem die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist, ausgebildete Reserveenergiequelle (58); und ein zum Speichern und Aktualisieren eines Drehwinkels ausgebildetes Steuergerät (2), wobei das Steuergerät eine zum Speichern eines vom ersten Drehwinkelgeber erkannten ersten Drehwinkels ausgebildete erste Drehwinkel-Speichereinheit (51), eine zum Speichern eines vom zweiten Drehwinkelgeber erkannten zweiten Drehwinkels ausgebildete zweite Drehwinkel-Speichereinheit (52) und eine zum Aktualisieren eines in der ersten Drehwinkel-Speichereinheit oder zweiten Drehwinkel-Speichereinheit gespeicherten Drehwinkels ausgebildete Drehwinkel-Aktualisierungseinheit (53) umfasst, die Stromversorgung des zweiten Drehwinkelgebers in dem Zustand gestoppt ist, in dem die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist, die zweite Drehwinkel-Speichereinheit zum Speichern des zweiten Drehwinkels zu einem Zeitpunkt ausgebildet ist, zu dem die Robotersteuervorrichtung in dem Zustand gestoppt ist, in dem die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist, und wenn die Robotersteuervorrichtung in dem Zustand, in dem die Robotersteuervorrichtung gestoppt ist, gestartet wird, die Drehwinkel-Aktualisierungseinheit die Zahl von Drehungen in Bezug auf den ersten Drehwinkel, bei dem der erste Drehwinkel dem zweiten Drehwinkel am nächsten ist, auf der Basis einer Differenz (DG) zwischen dem in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit gespeicherten zweiten Drehwinkel, wenn die Robotersteuerungsvorrichtung gestoppt ist, oder dem vom zweiten Drehwinkelgeber erkannten zweiten Drehwinkel, nachdem die Robotersteuervorrichtung gestartet wurde, und dem vom ersten Drehwinkelgeber erkannten ersten Drehwinkel, nachdem die Robotersteuervorrichtung gestartet wurde, berechnet und den ersten Drehwinkel auf der Basis der berechneten Zahl von Drehungen aktualisiert.
Robotersteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät eine Aktualisierungsbeurteilungseinheit (54), ausgebildet zum Beurteilen, ob der in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit gespeicherte zweite Drehwinkel aktualisiert werden muss, umfasst, und die Aktualisierungsbeurteilungseinheit eine Differenz zwischen dem ersten Drehwinkel und dem zweiten Drehwinkel in einem Zeitraum, in dem der Roboter angetrieben wird, erkennt und die Aktualisierung des zweiten Drehwinkels verhindert, wenn die Differenz zwischen dem ersten Drehwinkel und dem zweiten Drehwinkel einen vorgegebenen Beurteilungswert überschreitet.
Robotersteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuergerät eine ausgebildete Abweichungserkennungseinheit (55) zum Erkennen einer Abweichung im ersten Drehwinkelgeber und eine zum Beurteilen, ob der in der zweiten Drehwinkel-Speichereinheit gespeicherte zweite Drehwinkel aktualisiert werden muss, ausgebildete Aktualisierungsbeurteilungseinheit (54) umfasst, und die Aktualisierungsbeurteilungseinheit die Aktualisierung des zweiten Drehwinkels verhindert, wenn eine Abweichung im ersten Drehwinkelgeber erkannt wird, und das Aktualisieren des zweiten Drehwinkels bestimmt, wenn beim ersten Drehwinkelgeber keine Abweichung mehr vorliegt.