FR2563461A1 - Appareil de commande d'avance a dispositif de securite pour robot industriel - Google Patents

Abstract

UN DISPOSITIF 11 DE COMMANDE D'AVANCE COMMANDE UN SERVOMOTEUR 11 DE MANIERE A REDUIRE LA DIFFERENCE ENTRE UNE POSITION VISEE ET UNE POSITION PRESENTE D'UN CORPS MOBILE H. UN CIRCUIT 13 DE DETECTION D'ENTRAVE QUI EST CONNECTE AU DISPOSITIF DE COMMANDE D'AVANCE DETECTE L'APPARITION D'UNE ENTRAVE AU DEPLACEMENT DU CORPS MOBILE PAR UNE OBSTRUCTION QUELCONQUE LORSQUE LE MOUVEMENT D'AVANCE DU CORPS MOBILE S'INTERROMPT ALORS QUE LA DIFFERENCE ENTRE LES POSITIONS VISEE ET PRESENTE N'EST PAS NULLE. UN CALCULATEUR 13 EST COUPLE A UN COMPTEUR 20 DE POSITION VISEE DE MANIERE A SELECTIVEMENT FIXER DES POSITIONS VISEES OU LE CORPS MOBILE DOIT ETRE SUCCESSIVEMENT PLACE. A LA RECEPTION D'UN SIGNAL DU CIRCUIT DE DETECTION D'INTERFERENCE, LE CALCULATEUR REGLE LE COMPTEUR SUR UNE DONNEE AMENANT LE DEPLACEMENT DU CORPS MOBILE DANS UN SENS OPPOSE A CELUI SUIVI AVANT L'ENTRAVE.

Description

La présente invention concerne un appareil de commande

d'avance du type dans lequel la rotation d'un servomoteur est com-

mandée de façon à déplacer un corps mobile jusqu'à une position

visée, désignée par des données d'instruction.

Dans un appareil de commande d'avance selon la technique antérieure destiné à un robot industriel, il est prévu un intégrateur dans un circuit de commande qui entraîne un servomoteur servant à

déplacer une tête de travail. Lorsque la différence entre une posi-

tion visée et une position présente de la tête de travail est

petite, et que cette petite différence continue d'exister, l'inté-

grateur a pour fonction d'augmenter graduellement la puissance électrique délivrée au servomoteur. Alors, le servomoteur tourne avec un couple important si bien que la précision de positionnement

de la tête de travail peut être renforcée.

Toutefois, il se produit généralement que, même si la

tête de travail est venue buter sur un obstacle juste avant d'attein-

dre une position visée, la puissance électrique délivrée au servomoteur augmente graduellement sous l'action de l'intégrateur après que l'obstacle soit apparu. Le servomoteur est donc amené à produire un grand couple et une force excessive est exercée sur la tête de travail, ce qui conduit à une destruction de la tête

de travail.

C'est donc un but principal de l'invention de proposer un appareil perfectionné de commande d'avance susceptible d'éliminer l'entrave au déplacement d'un corps mobile par une obstruction

quelconque dès l'apparition de cette entrave.

Un autre but de l'invention est de proposer un appareil perfectionné de commande d'avance du type ci-dessus décrit qui est en mesure de détecter l'apparition d'une entrave au déplacement d'un cQrps mobile par une obstruction quelconque à partir de la quantité dont le corps mobile s'est déplacé par rapport à une

position visée.

En résumé, dans un appareil de commande d'avance selon l'invention, pour déplacer un corps mobile jusqu'à une position visée, un servomoteur est commandé de façon à réduire la différence existant entre la position visée qui a été fixée dans un dispositif de fixation de position visée et la position présente déterminée par un détecteur de position. Lorsque l'arrêt du corps mobile a été détecté à partir du signal de sortie du détecteur de position alors que la différence n'a pas atteint zéro, un détecteur d'entrave détecte l'apparition d'une entrave au déplacement du corps mobile

par une obstruction et délivre un signal de détection d'entrave.

En réponse à ce signal, un dispositif de délivrance d'instructions de retour produit des instructions d'avance demandant que le corps mobile soit déplacé d'une quantité prédéterminée dans un sens opposé à celui dans lequel le corps mobile était déplacé avant la détection de l'entrave. Les instructions d'avance sont utilisées pour modifier le contenu du dispositif de fixation de position visée, si bien que le corps mobile est déplacé de la quantité prédéterminée dans un

sens d'éloignement par rapport à l'obstruction.

Avec cette configuration, l'apparition d'une entrave au déplacement est automatiquement détectée et le corps mobile est reculé par rapport à L'obstruction. Ceci empêche que Le corps mobile ne s'arrête alors qu'une importante charge est exercée sur lui, et permet donc d'éviter effectivement que le corps mobile ne soit endommagé ou déformé. En outre, puisque l'apparition de l'entrave au déplacement est détectée à partir de la quantité dont Le corps mobile est déplacé par rapport à une position visée, il

est possible de détecter de manière fiable toute entrave se pro-

duisant dans une direction quelconque.

La description suivante, conçue à titre d'illustration

de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, dans lesquels les numéros de référence identiques désignent des pièces identiques ou correspondantes, et o: - la figure 1 est un schéma de principe montrant un dispositif de commande de robot selon un premier mode de réalisation

de l'invention; -

- la figure 2 est un organigramme des opérations exécutées par une unité centrale de traitement indiquée sur la figure 1; - la figure 3 est un organigramme des opérations exécutées

par l'unité centrale de traitement dans un deuxième mode de réali-

sation de l'invention; - les figures 4(a) et 4(b) sont des graphes représentant respectivement les tensions de commande Vc du premier et du deuxième mode de réalisation; - la figure 5 est un schéma de principe montrant un autre dispositif de commande de robot selon un troisième mode de réalisation; et - la figure 6 est un organigramme des opérations exécutées

par L'unité centrale de traitement représentée sur la figure 5.

On se reporte maintenant aux dessins et, en particulier, à la figure 1, o il est représenté un appareil auquel l'invention est appliquée pour commander un robot industriel. Le numéro de référence 10 désigne un servomoteur relatif à un axe de commande donné servant à déplacer un corps mobile, ou une tête de travail, H

par l'intermédiaire d'un mécanisme d'avance approprié, non repré-

senté, et le numéro de référence 11 désigne un circuit de commande de servomoteur qui entraîne le servomoteur 10. De plus, le numéro

de référence 13 désigne un calculateur servant à délivrer succes-

sivement des données de position visée Pt au circuit 11 de commande de servomoteur afin d'entraîner le servomoteur 10. Le calculateur 13 est constitué par une unité centrale de traitement 15 (ci-après appelée UCT), une mémoire morte 16b (ci-après appelée MEM) servant à emmagasiner un programme, et une mémoire vive 16a (ci-après appelée MEV). Le calculateur 13 est connecté par une interface 17c

à un panneau de manipulation 18, lequel sert à introduire un pro-

gramme de fonctionnement et des positions d'apprentissage.

Le circuit 11 de commande de servomoteur comporte un compteur 20 de position visée auquel des positions visées Pt sont sélectivement appliquées par le calculateur 13, et un compteur 21 de position présente, qui détermine la position présente Pa de la tête de travail H suivant l'axe de commande donné en comptant, de manière réversible, des impulsions de réaction positives FBP+

et négatives FBP- délivrées par un codeur 12 connecté au servo-

moteur 10. La différence Di entre les valeurs de comptage Pt et Pa des compteurs de position visée 20 et de position présente 21

est numériquement calculée par un circuit arithmétique 23. La dif-

férence Di calculée par le circuit arithmétique 23 est transformée par un convertisseur numérique-analogique 24 en une tension

de commande Vc analogique, laquelle est appliquée, via un inté-

grateur 25, à un amplificateur de-commande 26 qui comporte un modulateur en largeur d'impulsion, non représenté. Le numéro de référence 27 désigne un générateur tachymétrique servant à ajuster

par réaction la vitesse d'avance.

Les valeurs de comptage Pt et Pa du compteur 20 de posi-

tion visée et du compteur 21 de position présente sont respectivement délivrées aux interfaces 17a et 17b du calculateur 13, et ceci valide l'UCT 15 à lire la position visée Pt et la position présente Pa qui sont respectivement indiquées par le compteur 20 de position visée et le compteur 21 de position présente. Le compteur 20 de position visée est en mesure d'ajouter "1" à son contenu ou d'en soustraire "1" en réponse à chaque impulsion d'instruction CP+ ou CP- délivrée par l'interface 17a. En outre, le codeur 12 est

connecté à l'interface 17b du calculateur 13 de façon à lui déli-

vrer chaque impulsion de réaction FBP+ouFBP-.

Constitués par un convertisseur F-T (fréquence-tension) 30,

les comparateurs 31 et 32 et la porte ET 33 forment un cir-

cuit 36 de détection d'entrave au déplacement qui sert à détecter l'entrave au déplacement de la tête de travail H par tout obstacle lorsque la tête de travail H s'est arrêtée avant d'atteindre une position visée donnée. Le convertisseur F-T 30 délivre un signal qui correspond à la fréquence des impulsions de réaction FBP+ et FBP- délivrées par le codeur 12. Lorsque les impulsions de réaction

FBP+ ou FBP- sont délivrées par le codeur 12 à une fréquence cor-

respondant à une vitesse d'avance, la valeur de sortie du conver-

tisseur F-T 30 dépasse une valeur fixée. Vfs qui est proche de 0 volt

de façon à amener le comparateur 32 à ne pas délivrer de signal.

Toutefois, lorsque le signal de sortie correspondant aux impulsions

de réaction FBP+ ou FBP- s'interrompt du fait de l'arrêt du dépla-

cement de la tête de travail H, le signal de sortie du convertis-

seur F-F 30 s'annule et amène le comparateur 32 à délivrer un signal. D'autre part, le comparateur 31 compare le signal de sortie du convertisseur numérique-analogique 24 avec une tension Vcs qui a été choisie de façon à correspondre à une valeur proche de O volt. Le comparateur 31 délivre un signal lorsque la tension d'instruction Vc est plus grande que la tension fixe Vcs, à savoir lorsque la tête de travail H se déplace en direction d'une position visée Pt, mais il interrompt la délivrance de ce signal lorsque la tête de travail H atteint la position visée. Le signal de sortie du comparateur 31 est délivré, en même temps que le signal de sortie du comparateur 32, à la porte ET 33 afin de produire un

signal IDS de détection d'entrave.

Par conséquent, dans le cas o la tête de travail H s'arrête avant d'atteindre une position visée Pt, le signal IDS de détection d'entrave est délivré à titre de signal d'interruption

à l'UCT 15 du calculateur 13.

On va maintenant décrire, en relation avec un organi-

gramme présenté sur la figure 2, le fonctionnement de l'appareil ayant la structure ci-dessus indiquée, en supposant que le signal IDS de détection d'entrave vient juste d'être délivré par la porte

ET 33 pour être appliqué comme signal d'interruption à l'UCT 15.

L'UCT 15, à la réception du signal d'interruption, commence à lire une position visée Pt et une position présente Pa respectivement emmagasinées dans le compteur 20 de position visée et le compteur 21 de position présente (opérations 40 et 41), puis elle effectue le calcul de (Pt - Pa) (opération 42). L'UCT 15 vérifie si le résultat de ce calcul donne une valeur positive ou une valeur négative, afin de déterminer le sens de déplacement de

la tête de travail H avant l'apparition d'une entrave (opération 43).

Lorsque le sens de déplacement est déterminé comme étant

positif, l'UCT 15 délivre des impulsions d'instruction négatives CP-

par l'interface 17a à destination du compteur 20 de position visée jusqu'à ce qu'une impulsion de réaction négative soit délivrée par

le codeur 12 (opérations 45 et 46). Ceci amène à modifier la posi-

tion visée Pt du compteur 20 de position visée en direction d'une valeur négative. Par conséquent, comme représenté sur la figure 4(a),

la tension de commande Vc délivrée à l'intégrateur 25 diminue gra-

duellement puisque l'entrave est détectée à l'instant t2après l'expi-

ration d'une durée prédéterminée comptée à partir de L'instant tl o l'entrave s'est produite, et, enfin, l'intégrateur 25 reçoit une tension de commande négative -Vc dont la polarité est opposée

à celle qui avait été délivrée à l'intégrateur 25 avant l'appari-

tion de l'entrave. En résultat, le sens de rotation du servomoteur 10 s'inverse afin de ramener la tête de travail H vers une position de départ qui se trouve dans une direction négative par rapport à la position de l'entrave. Lorsque la tête de travail H s'est déplacée d'une impulsion dans le sens négatif et qu'une impulsion de réaction négative FBP- a été délivrée par le codeur 12, le déplacement de la tête de travail W est interrompu. Ainsi, la force externe exercée sur la tête de travail H par l'entrave est éliminée de sorte que

l'on empêche que la tête de travail H soit endommagée.

Inversement, lorsque le sens de déplacement de la tête de travail H est déterminée comme étant dans le sens négatif, des impulsions d'instruction positives CP+ sont délivrées au compteur 20 de position visée jusqu'à ce qu'une impulsion de réaction positive

FBP+ soit délivrée par le codeur 12, de façon à modifier la posi-

tion visée Pt contenue dans le-compteur 20 de position visée en direction d'une valeur positive (opérations 47 et 48). Ceci amène le servomoteur 10 à tourner dans un sens opposé à celui d'avant l'apparition de l'entrave, et, lorsque la tête de travail H a été déplacée dans le sens positif et qu'une impulsion de réaction positive FBP+ a été délivrée, le déplacement de la tête de travail H

s'interrompt.

Comme ci-dessus décrit, dans le présent mode de réalisa-

tion, puisque la tête de travail H est arrêtée en une position qui s'est reculée d'une impulsion par rapport à la position d'entrave, la tête de travail H se trouve près de la position d'entrave. Ceci rend avantageusement possible la détermination de l'emplacement

auquel l'entrave au déplacement est apparue.

La figure 3 montre un organigramme d'un programme modifié que l'UCT 15 exécute à la place de celui présenté sur la figure 2. L'UCT 15 lit une position visée Pt et une position présente Pa respectivement emmagasinéesdans le compteur de position visée 20 et le compteur de position présente 21 (opérations 50 et 51), puis il calcule une valeur de coordonnées X indicative d'une

position de recul, au moyen de l'équation (1) suivante.

X = Pa - (Pt - Pa)/m... (1)

Dans l'équation (1), le symbole "m" désigne un nombre entier naturel.

Ensuite, la valeur de coordonnées calculée X est pré-

positionnée, comme position visée Pt, dans le compteur 20 de posi-

tion visée.

Par conséquent, le contenu du compteur de position visée est modifié pour indiquer une position qui est plus proche, d'une distance (Pt - Pa)/m, d'une position de départ que la position présente Pa à l'instant de la détection d'une entrave. Ainsi, la polarité de la tension de commande Vc délivrée à l'intégrateur 25

est brusquement inversée à l'instant t2 par rapport à l'état exis-

tant avant l'apparition de l'entrave, comme indiqué sur la figure 4(b).

Puisque le sens de rotation du servomoteur (10) a été inversé, la tête de travail H revient, en direction de la position initiale,

de la distance (Pt - Pa)/m.

Dans le cas o il est utilisé, comme tête de travail H, un outil d'ajustement servant à ajuster à la presse des pièces ou une boulonneuse servant à boulonner des pièces, il arrive souvent

que la tête de travail H s'arrête en une position placée immédia-

tement avant la position visée. Ainsi, pour ces travaux, il faut augmenter la valeur de la tension donnée Vcs pour éviter qu'un déplacement incomplet de la tête de travail H jusqu'à la position

visée ne soit détecté comme l'apparition d'une entrave. Les fi-

gures 5 et 6 montrent un troisième mode de réalisation qui est conçu pour de pareils travaux. Dans ce mode de réalisation, le calculateur 13 est doté d'une autre interface 17d, et le circuit 36

de détection d'entrave est doté d'un registre 34 connecté à l'inter-

face 17d et d'un convertisseur numérique-analogique 35. Ce conver-

tisseur numérique-analogique 35 transforme une valeur donnée du

registre 34 en une tension donnée Vcs qui est délivrée au compa-

rateur 31.

En outre, un programme présenté sur la figure 6 est emmagasiné dans la MEM 16b du calculateur 13, et les opérations 65 et 66 sont exécutées lorsqu'une instruction de changement de valeur

donnée contenue dans le programme est lue au cours d'une opéra-

tion 63. Ainsi, une nouvelle valeur donnée qui a été programmée en même temps que l'instruction de changement de valeur donnée est lue afin d'être positionnée dans le registre 34. Par conséquent, dans ce mode de réalisation particulier, il est possible de modi-

fier la tension donnée Vcs en fonction du type de-travail à exé-

cuter par la tête de travail H. En particulier, dans le cas d'un travail d'ajustement à force ou d'un travail de boulonnage, la

détection erronée d'une entrave au déplacement de la tête de tra-

vail H est empêchée par un choix approprié, c'est-à-dire à une grande valeur, de la tension donnée Vcs, bien qu'il soit possible de détecter l'apparition d'une entrave en une position qui est écartée d'une plus grande distance que la distance correspondant

à la tension donnée Vcs par rapport à la position visée Pt.

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer,

à partir de l'appareil dont la description vient d'être donnée à

titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses

variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1. Appareil de commande d'avance d'un corps mobile (H), caractérisé en ce qu'il comprend: un servomoteur (10) pouvant tourner pour faire avancer ledit corps mobile; un moyen (20) de fixation de position visée servant à fixer une position visée sur laquelle ledit corps mobile doit être amené; un moyen (21) de détection de position servant à détecter la position présente dudit corps mobile; un moyen (11) de commande d'avance qui est connecté audit moyen de fixation de position visée, audit moyen de détection

de position et audit servomoteur afin de commander ledit servo-

moteur de manière que la différence entre la position visée fixée dans ledit moyen de fixation de position visée et la position présente détectée par le moyen de détection de position soit ramenée à zéro, de façon à déplacer ledit corps mobile jusqu'à ladite position visée; un moyen (36) de détection d'entrave servant à détecter une entrave à l'avancement dudit corps mobile par une obstruction lorsque le mouvement dudit corps mobile s'arrête avant que ladite différence entre la position visée et la position présente ait été ramenée à zéro; et un moyen (13) générateur d'instructions de recul qui répond à un signal de détection d'entrave délivré par le moyen de détection d'entrave au moment de la détection de ladite entrave en délivrant audit moyen de fixation de position visée des données d'instruction d'avance demandant que ledit corps mobile soit déplacé d'une quantité prédéterminée dans un sens opposé au sens

de déplacement du corps mobile avant la détection de l'entrave.

2. Appareil de commande d'avance selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen (13) générateur d'instructions de recul comprend: un moyen de modification de la position visée qui modifie le contenu du moyen de fixation de position visée de façon à déplacer le corps mobile dans un sens opposé à celui dans lequel le corps mobile se déplaçait avant l'apparition de ladite entrave; et

un moyen de commande qui amène ledit moyen de change-

ment de position visée à exercer son action jusqu'à ce que le changement de sens de déplacement du corps mobile soit détecté

après l'apparition de ladite entrave.

3. Appareil de commande d'avance selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen générateur d'instructions de recul comprend: un moyen de calcul de position de recul qui calcule une position de recul placée dans un sens opposé à celui dans lequel le corps mobile est déplacé avant l'apparition de ladite entrave

et pour laquelle le corps mobile n'est pas gêné par ladite obs-

truction; et un moyen de fixation de position de recul qui répond à la détection de ladite entrave par le moyen de détection d'entrave en positionnant ladite position de recul calculée dans ledit moyen

de fixation de position visée.

4. Appareil de commande d'avance selon la revendication 1,

caractérisé en ce que ledit moyen (36) de détection d'entrave com-

prend: un premier moyen (32) de détection qui est connecté audit moyen-de détection de position afin de délivrer un premier signal lorsque le corps mobile a été arrêté; un deuxième moyen (31) de détection qui est connecté audit moyen de commande d'avance de façon à produire un deuxième signal lorsqu'il existe une différence entre la position visée et la position présente; un circuit de porte (33) qui répond auxdits premier et deuxième signaux émanant desdits premier et deuxième moyens de détection en délivrant ledit signal de détection d'entrave audit

moyen générateur d'instructionsde recul.

5. Appareil de commande d'avance selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de détection d'entrave comprend: un premier moyen de détection qui est connecté audit moyen de détection de position afin de délivrer un premier signal lorsque ledit corps mobiLe a été arrêté; un moyen de fixation de valeur de référence; un deuxième moyen de détection qui est détecté audit moyen de commande d'avance et audit moyen de fixation de valeur de référence afin dce produire un deuxième signal lorsque La dif- férence entre ladite position visée et ladite position présente dépasse ladite valeur de référence; et un circuit de porte qui répond auxdits premier et deuxième signaux desdits premier et deuxième moyens de détection

en délivrant ledit signal de détection d'entrave audit moyen géné-

rateur d'instructions de recul.