JP2000141262A - ロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特別な装置を必要とせず加圧力を検出し表示
できる。溶接ガンの通電中においても加圧力を検出し加
圧力のフィードバック制御が可能。 【解決手段】 位置ループ制御（７６，７３）時にはス
イッチＳＷを下にする。加圧力制御時にはスイッチＳＷ
を上にする。指令された目標加圧力をトルクに変換した
指令トルクと外乱推定オブザーバ７７により推定された
外乱トルクによってトルクのフィードバック制御（７
１，７２）を行い速度指令ｖｃを求める。さらに、速度
ループ制御（７４，７５）を行いサーボモータ９を駆動
する。これによりサーボモータ９で駆動される可動体に
よる対象物への加圧力を制御する。オブザーバを用いて
加圧力を求めるから、特別なセンサを必要とせず、溶接
ガンの場合でも通電加圧中でも加圧力を検出でき、加圧
力の表示、及びフィードバック制御ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボット制御装置
に関し、サーボモータで駆動される可動体による対象物
への加圧力制御ができるロボット制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スポット溶接において、スポット溶接ガ
ンが対象物へ加える実際の加圧力を検出して表示する方
法として、従来、ロードセル等の加圧力検出センサをス
ポット溶接ガンの電極チップ間に挟み、該検出センサの
出力を専用のアンプで受け、専用の表示器にて実加圧力
の時間経過による変化の状況を表示している。

【０００３】又、サーボモータで駆動制御されるスポッ
ト溶接ガンの加圧力制御として、加圧力の指令を変える
ことにより、加圧力を多段階に切り替え制御する方式の
ものが特開平１０−５８１５７号公報で公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した、従来の加圧
力の表示方法では、ロードセル等の加圧力センサを必要
とする。さらに、溶接チップ手加圧力センサを挟む必要
があるため、溶接チップに通電を行うとセンサが破壊す
ることになり、通電しスポット溶接を行っている時の実
加圧力を測定することはできない。

【０００５】又、前記特開平１０−５８１５７号公報に
記載された加圧力制御方法においては、目標指令加圧力
を多段階に切り替えても、実際は溶接ガンの駆動系の摩
擦や応答遅れのため、加圧力の指令値の変化に対する実
加圧力の追従性が必ずしも良好ではない。又、溶接中に
は対象物のワークが熱膨張したり軟化圧縮したりするこ
とから、実加圧力が指令値に対して変動することがあ
る。そのために、サーボモータからの位置情報及びロー
ドセル等による実加圧情報、さらにはレーザセンサ等に
よるチップ先端位置のフィードバック情報に基づいて制
御している。しかし、上述したように、ロードセルを使
用して加圧力を測定するには、無通電状態で計測しなけ
ればならず、溶接チップに通電して溶接中の加圧力を測
定することができない。そのため、無通電状態で加圧力
を測定し、その測定結果に基づいて溶接条件データベー
スの加圧力指令を補正しなければならない。

【０００６】しかしながら、溶接ガン等の可動部の駆動
系の摩擦は、経年変化、外気の温度変化により変化す
る。又、同一の加圧力指令であっても溶接時のガンの姿
勢、即ちロボットの姿勢によって、重力の影響を受けて
実際の加圧力は変化する。この加圧力の変化に対して、
無通電状態での加圧と、その結果から加圧条件データベ
ースの加圧力指令の補正を必要とする。そのため、前記
特開平１０−５８１５７号公報に記載の方法では、実際
の溶接中の加圧力を保証するためには、同一の指令加圧
力値に対して複数の溶接条件データを必要とする。その
結果、教示者の作業負担を増し、定期的な無通電加圧力
を必要とするため、保守点検工程による作業時間の増大
を招くという欠点がある。

【０００７】そこで、本発明の目的は、加圧力センサと
して特別な装置を必要とせず加圧力を検出し表示でき、
さらには加圧力のフィードバック制御が可能なロボット
制御装置を提供することにある。

【０００８】又、溶接ガンのガンチップの通電中におい
ても加圧力を検出し加圧力のフィードバック制御が可能
なロボット制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、サーボモータ
により可動体を駆動して対象物に付与する加圧力を制御
するロボット制御装置において、対象物に加えられた加
圧力を検出する検出手段を外乱推定オブザーバにより構
成し、時間の経過に伴って変化する目標加圧力を教示操
作盤で設定して、該設定された目標加圧力と検出手段で
検出した加圧力とに基づいて加圧力をフィードバック制
御すると共に、設定された目標加圧力を表示手段に表示
し、かつ検出手段によって検出された加圧力に基づい
て、該加圧力の時間の経過による変化の状況を表示手段
に表示するようにした。

【００１０】又、サーボモータで駆動される可動体をス
ポット溶接ガンのガンチップとして、このガンチップに
より対象物に加えられる加圧力を通電中でも検出し、表
示及び加圧力をフィードバック制御するようにした。上
述した表示手段として、教示操作盤に設けられた表示手
段を用いる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図２は、本発明を適用した一実施
形態のスポット溶接ロボット制御装置の要部ブロック図
である。又、図１は、該スポット溶接ロボット制御装置
１における溶接ガンのガンチップを駆動制御するサーボ
モータの制御系のブロック図である。

【００１２】制御装置１はプロセッサ２を備え、該プロ
セッサ２にはインタフェース４、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮
発性ＲＡＭ等で構成されるメモリ５、デジタルサーボ回
路７と接続された共有ＲＡＭ６がバス１１によって接続
されている。インタフェース４にはロボットに各種動作
を教示したり、各種設定値やパラメータを設定するため
の表示装置付教示操作盤３が接続されている。メモリ５
のＲＯＭ部にはシステムプログラムが記憶されていると
共に、不揮発性ＲＡＭ部には、教示操作盤３を介して教
示された動作プログラムや各種設定値、パラメータが記
憶され、本発明に関係して後述する加圧力制御の加圧力
スケジュールテーブルＳＣＨ（１）〜ＳＣＨ（ｎ）が設
定記憶される。又、ＲＡＭはデータの一時記憶等に利用
されるが、本発明と関連して、後述する外乱推定オブザ
ーバで推定した推定トルクを記憶する推定トルクテーブ
ルＴabがこのＲＡＭに設けられている。

【００１３】共有ＲＡＭ６は、プロセッサ２とデジタル
サーボ回路７のプロセッサとの間の情報の送受を行うた
めのもので、プロセッサ２からは移動指令、加圧力指令
及び各種制御信号等がデジタルサーボ回路７のプロセッ
サに送信され、デジタルサーボ回路７のプロセッサから
は位置速度等の状態信号や、本発明と関係して、推定ト
ルクデータがプロセッサ２側に送信される。

【００１４】デジタルサーボ回路７は、プロセッサ、Ｒ
ＯＭ，ＲＡＭ，入出力インタフェース等を備え、サーボ
モータの位置、速度、トルク（電流）制御を行うと共
に、本発明と関係して、外乱推定オブザーバの処理及び
加圧力制御処理を行い、トランジスタインバータ等で構
成されたサーボアンプ８を介してサーボモータ９を駆動
制御するものである。なお、符号１０はサーボモータ９
の位置、速度を検出するパルスコーダ等の位置・速度検
出器で、この位置・速度検出器で検出された位置、速度
はデジタルサーボ回路７にフィードバックされ、位置、
速度のループ制御がなされる。

【００１５】なお、図２では溶接ロボットにおける溶接
ガンのガンチップを駆動するサーボモータ９のみを図示
したが、ロボットの各関節軸に設けられた各サーボモー
タに対しても、デジタルサーボ回路、サーボアンプ、位
置・速度検出器等が設けられるもので、従来のロボット
制御系と変わるものではないが、本発明の要旨には直接
関係がないので、省略している。

【００１６】図１はスポット溶接ガンのガンチップを駆
動するサーボモータ９を駆動制御するデジタルサーボ回
路７の位置、速度、加圧力制御のブロック線図である。

【００１７】プロセッサ２から共有ＲＡＭ６を介して所
定周期毎、移動指令Ｐｃがデジタルサーボ回路７に入力
されると共に、加圧力制御における指令加圧力ＦＣが入
力される。なお、後述するように、指令加圧力ＦＣは換
算トルク指令ＴＣに変換されトルクループ処理がなされ
る。図１において符号ＳＷは位置ループ制御とトルクル
ープ制御を切り替えるモードスイッチである。該スイッ
チＳＷが、図１において下側に切換られたときは、位置
ループモードとなる。この場合、所定周期毎プロセッサ
２から送られてくる移動指令Ｐｃとパルスコーダ等の位
置・速度検出器１０で検出したサーボモータ９の速度ｖ
をブロック７６で積分し、位置のフィードバック量を求
め移動指令からこの位置のフィードバック量を減じて位
置偏差を求める。該位置偏差にブロック７３の位置ルー
プゲインｋｐを乗じて速度指令ｖｃを求める。なお、こ
の位置ループ処理で速度指令ｖｃを求める点は従来と同
様である。

【００１８】こうして求められた速度指令ｖｃから位置
・速度検出器１０からフィードバックされる速度フィー
ドバック信号ｖｆを減じて速度偏差を求め、ブロック７
４でこの速度偏差を積分して積分定数ｋ１を乗じた値
と、ブロック７５で前記速度偏差に比例定数ｋ２を乗じ
た値を加算しトルク（電流）指令Ｉｃを求める。なお、
この速度指令ｖｃと速度フィードバック信号に基づいて
トルク（電流）指令Ｉｃを求める速度ループ処理も従来
の速度ループ処理と同一である。

【００１９】こうして求めたトルク（電流）指令Ｉｃに
基づき電流ループ処理を行いサーボアンプ８を介してＰ
ＷＭ制御等によりサーボモータで駆動されるスポット溶
接ガンであるサーボガンのサーボモータ９を駆動制御す
る。又、トルク（電流）指令Ｉｃとサーボモータ９の実
速度ｖに基づいて、外乱推定オブザーバ７７の処理を行
い推定外乱トルクＴｒを求める。なお、この外乱推定オ
ブザーバは従来から公知のものであり、詳細は省略す
る。

【００２０】一方、モードスイッチＳＷが図１において
上側に切り替えられ、加圧力制御モードになると、デジ
タルサーボ回路７のプロセッサは、加圧力指令を換算ト
ルク指令ＴＣに変換し、この換算トルク指令ＴＣから外
乱推定オブザーバ７７で推定した外乱トルクＴｒを減じ
てトルク偏差を求め、このトルク偏差に、トルクから単
位時間当たりの移動量に変換するトルク／位置変換係数
ｋｇ（ブロック７１）を乗じ、さらにブロック７２で加
圧力制御ゲインｋｆを乗じて速度指令ｖｃを求める。以
下前述した速度ループ処理を行いトルク（電流）指令Ｉ
ｃを求めサーボモータ９を駆動制御することになる。

【００２１】以上がスポット溶接ガンのガンチップを駆
動するサーボモータの駆動制御を行うデジタルサーボ回
路７の位置、トルク、速度ループ制御の説明であるが、
以下、スポット溶接ガンによる加圧力制御を含む溶接制
御について、デジタルサーボ回路７が実行する処理を図
３に示すフローチャートと共に説明する。

【００２２】まず、スポット溶接を行う対象物の材質、
厚さ、形状等に応じて、各種目標加圧力制御パターン
を、予め教示操作盤３から設定し、図４（ａ）に示すよ
うに加圧力スケジュールテーブルＳＣＨ（１）〜ＳＣＨ
（ｎ）としてメモり５の不揮発性ＲＡＭ部に記憶させ
る。なお、図４（ａ）において、ｉは加圧力切換段の指
標で、Ｔ（ｉ）は次の段の加圧力へ切り替える時間、Ｆ
ｃ（ｉ）はその段における目標加圧力である。なお、説
明を簡単にするために切り替え時間Ｔ（ｉ）はデジタル
サーボ回路７のプロセッサが実行する位置・速度ループ
処理周期単位で設定している。実際の時間は、設定され
た値Ｔ（ｉ）に位置・速度ループ処理周期を乗じたもの
となる。

【００２３】この加圧力スケジュールテーブルＳＣＨ
（１）〜ＳＣＨ（ｎ）の設定方法は、教示操作盤３か
ら、加圧力制御開始してからの各加圧力を切り替えるま
での各段の時間Ｔ（ｉ）、及び各段の加圧力Ｆｃ（ｉ）
をそれぞれ数値で設定する。又、教示操作盤３の表示装
置に横軸を時間、縦軸を加圧力として、カーソル等のポ
インティングディバイスを用いて加圧力波形を設定し、
この設定加圧力波形に基づいてプロセッサ２が、図４
（ａ）に示す加圧力スケジュールテーブルＳＣＨ（ｉ）
を作成するようにしてもよい。又、両者を組み合わせ
て、数値で設定した加圧力パターンを表示装置にグラフ
表示し、この表示されたパターンをポインティングディ
バイスを用いて修正するようにしてもよい。

【００２４】そして、教示プログラム作成時には、前記
加圧力スケジュールテーブルＳＣＨ（１）〜ＳＣＨ
（ｎ）を選択しプログラムしておく。なお、この加圧力
スケジュールテーブルＳＣＨ（１）〜ＳＣＨ（ｎ）を選
択プログラムする場合、まず、加圧力スケジュールテー
ブルＳＣＨ（１）〜ＳＣＨ（ｎ）から順次選択し、その
データを横軸を時間、縦軸を加圧力として、表示装置に
図５のＦｃとして示すようにグラフ表示させ、表示され
た加圧力パターンから最適なものを選択するようにすれ
ばよい。

【００２５】そこで、教示プログラムの実行を開始した
プロセッサ２は教示プログラムで指令されている加圧力
スケジュールテーブルＳＣＨ（ｋ）の各データをメモリ
５の不揮発性ＲＡＭ部から読み取り共有ＲＡＭ６に書き
込み、溶接ガンを駆動制御するサーボモータのデジタル
サーボ回路７のプロセッサはこのデータを読み込みデジ
タルサーボ回路７内のＲＡＭに格納する（ステップＳ
１）。なお、以下の説明では、加圧力スケジュールテー
ブルがｋ＝１のＳＣＨ（１）が選択されたものとして説
明する。そして、位置ループ制御かトルクループ制御か
に切り替えるモードスイッチフラグＳＷを位置ループ制
御モードの「０」に設定する（ステップＳ２）。

【００２６】ロボット制御装置のプロセッサ２は教示プ
ログラムを順次１ブロックずつ読み出し、従来と同様に
各関節軸、さらには、溶接ガンのデジタルサーボ回路へ
分配周期毎に移動指令を分配する。一方、各デジタルサ
ーボ回路のプロセッサは分配された移動指令に基づい
て、位置・速度ループ処理を行い各サーボモータを駆動
制御する。

【００２７】溶接ガンのガンチップを駆動するサーボモ
ータ９のデジタルサーボ回路７のプロセッサは、図３の
ステップＳ３以下の処理を位置・速度ループ処理周期毎
実行する。まず、モードスイッチフラグＳＷが「１」か
判断し（ステップＳ３）、最初は「０」で位置ループモ
ードであるから、ステップＳ４に進み、外乱推定オブザ
ーバで推定されバッファに記憶されている推定トルクＴ
ｒが、圧力制御モードに切り替えるための基準値として
設定されている設定値以上か判断する（ステップＳ
４）。最初は初期設定で推定トルクは「０」であり設定
値を越えていないため、ステップＳ１３に進み、従来と
同様の位置・速度ループ処理を行いトルク（電流）指令
Ｉｃを求め、電流ループ処理へ出力し電流ループ処理を
行ってサーボモータ９を駆動制御する。そして、求めら
れたトルク（電流）指令Ｉｃと、このとき位置・速度検
出器１０で検出されたサーボモータの速度ｖに基づいて
外乱推定オブザーバの処理を行い推定トルクＴｒを求
め、バッファに記憶する（ステップＳ８、Ｓ９）。な
お、外乱推定オブザーバの処理はすでに公知であるから
その詳細は省略している。

【００２８】次ぎに、モードスイッチフラグＳＷが
「１」か判断し（ステップＳ１０）、「１」ではなく、
位置ループ制御モードであるときには、当該周期の処理
を終了し、ステップＳ３に戻る。以下、ステップＳ４で
推定トルクが設定値以上になるまで、位置・速度ループ
処理周期毎、ステップＳ３、Ｓ４，Ｓ１３，Ｓ８，Ｓ
９，Ｓ１０の処理を繰り返し、ガンチップを駆動するサ
ーボモータ９の位置、速度を制御すると共に、外乱推定
オブザーバの処理により外乱トルクを推定する処理を繰
り返し実行する。

【００２９】かくして、ガンチップが駆動され、対象物
に当接しその移動が阻止された結果、ステップＳ９で推
定される外乱トルクＴｒが設定値以上になると、ステッ
プＳ４でこれが検出され、ステップＳ５に進み、モード
スイッチフラグＳＷを「１」にセットし、時間を計測す
るタイマｔ、及び加圧力切換段の指標ｉを「０」にセッ
トする。さらに、デジタルサーボ回路７内のＲＡＭに記
憶する加圧力スケジュールテーブルＳＣＨ（１）の指標
ｉ＝０に対応する設定目標加圧力Ｆｃ（０）＝５００を
指令加圧力ＦＣとしてレジスタに記憶する（ステップＳ
５）。この指令加圧力ＦＣに定数ａを乗じさらに定数ｂ
を加算してトルクに換算した換算トルク指令ＴＣを求め
る（ステップＳ６）。即ち、次の第１式によって換算ト
ルク指令ＴＣを求める。なお、ａ，ｂは加圧力からトル
クに変換するための定数である。

【００３０】 ＴＣ＝ＦＣ＊ａ＋ｂ ・・・（１） こうして求められた換算トルク指令ＴＣから外乱推定オ
ブザーバで推定されバッファ記憶されている推定トルク
Ｔｒを減じトルク偏差を求めこの偏差にトルク／位置変
換係数ｋｇを乗じ、さらに加圧力制御ゲインｋｆを乗じ
て速度指令ｖｃを求める（即ち、図１におけるブロック
７１，７２の処理を行う）。さらにこの求められた速度
指令ｖｃにより前述した従来と同様の速度ループ処理を
行い、トルク（電流）指令Ｉｃを求め、前述したように
サーボモータ９を駆動制御することになる（ステップＳ
７）。即ち、外乱推定オブザーバで推定した外乱トルク
Ｔｒが換算トルク指令ＴＣと一致するようにトルクのフ
ィードバック制御がなされるから、ガンチップによる対
象物への加圧力は設定目標加圧力と等しくなるように制
御されることになる。

【００３１】次ぎ、ステップＳ７で求められたトルク
（電流）指令Ｉｃと速度フィードバック信号に基づいて
外乱推定オブザーバの処理を行い、バッファに格納し
（ステップＳ８，Ｓ９）、モードスイッチフラグＳＷが
「１」か判断し（ステップＳ１０）、「１」にセットさ
れているから、ステップＳ１１に移行して、バッファに
格納した推定外乱トルクを共有ＲＡＭ６に書き込む。ロ
ボット制御装置のＣＰＵ２は、この推定外乱トルクＴｒ
を読み取り図４（ｂ）に示すように、推定トルクテーブ
ルＴabに時間の関数として記憶する（ステップＳ１
１）。さらに、タイマｔを１インクリメントし当該周期
の処理を終了し、ステップＳ３に戻る。

【００３２】次の周期からは、モードスイッチフラグＳ
Ｗが「１」にセットされているので、ステップＳ３から
ステップＳ１４に移行する。加圧力スケジュールテーブ
ルＳＣＨ（１）の加圧力切換段の指標ｉ＝０に対応する
設定時間Ｔ（０）＝０とタイマｔの値を比較し、タイマ
ｔの値が設定時間Ｔ（０）＝０を越えているときにはス
テップＳ１５へ、以下のときにはステップＳ１７に移行
する。この場合、タイマｔ＝１で設定時間Ｔ（０）＝０
を越えているから、ステップＳ１５に移行し、指標ｉを
「１」インクリメントし、該指標ｉに対応する設定時間
Ｔ（ｉ）＝Ｔ（１）をスケジュールテーブルＳＣＨ
（１）から読み取り、「０」か否か判断する。この場合
Ｔ（１）＝５００であるから、ステップＳ１７に進み、
切り替える前の設定目標加圧力Ｆｃ（ｉ−１）と切換後
の目標加圧力指令Ｆｃ（ｉ）へ移行させるための当該周
期での指令加圧力Ｆｃを次の第２式の演算によって求め
る。

【００３３】 Fc={[Fc(i)-Fc(i-1)]・[t-T(i-1)]/[T(i)-T(i-1)]}+Fc(i-1) ・・・（２） 即ち、加圧力切換前後の目標加圧力の差［Ｆｃ（ｉ）−
Ｆｃ（ｉ−１）］を切換の時間差［Ｔ（ｉ）−Ｔ（ｉ−
１）］で割って単位時間当たりの加圧力変量を求め、こ
の加圧力変量に切換開始からの経過時間［ｔ−Ｔ（ｉ−
１）］を乗じて、現時点での加圧力変化量を求め、この
加圧力変化量に切り替え開始時の目標加圧力Ｆｃ（ｉ−
１）を加算し、当該周期における加圧力ＦＣとする（ス
テップＳ１７）。

【００３４】現時点では、ｉ＝１であり、スケジュール
テーブルＳＣＨ（１）のＴ（１）＝９９、Ｔ（０）＝０
Ｆｃ（１）＝５００ Ｆｃ（０）＝５００であるか
ら、指令加圧力ＦＣは５００となり、前周期のステップ
Ｓ５で求めた指令加圧力ＦＣと代わりはない。

【００３５】そして、この指令加圧力ＦＣから換算トル
ク指令ＴＣを求める前述したステップＳ６の処理及びス
テップＳ７のトルクループ処理、速度ループ処理を行い
トルク（電流）指令Ｉｃを求めて出力しサーボモータ９
を駆動制御する。さらに前述した外乱オブザーバの処理
を行い推定外乱トルクＴｒをバッファに記憶すると共に
推定トルクテーブルＴabに格納し、タイマｔを１インク
リメントし当該周期の処理を終了する。

【００３６】次の周期では、ｉ＝１，ｔ＝２であること
から、Ｔ（ｉ）＝Ｔ（１）＝９９であるからステップＳ
１４では、タイマｔの値の方が小さいので、ステップＳ
１７に進み、前記第２式の演算を行って指令加圧力ＦＣ
を求める。この場合Ｆｃ（０）及びＦｃ（１）は共に５
００であるから、指令加圧力ＦＣ＝Ｆｃ（０）＝５００
となり、指令加圧力には変化はない。こうして求めた指
令加圧力ＦＣに基づいてステップＳ６以下の処理を行
う。以下、タイマｔの値が設定時間Ｔ（ｉ）＝Ｔ（１）
＝９９を越えるまで、ステップＳ３，Ｓ１４，Ｓ１７，
Ｓ６〜Ｓ１２の処理を各周期毎実行する。この場合ｉ＝
１であり、Ｆｃ（ｉ）＝Ｆｃ（１）＝５００，Ｆｃ（ｉ
−１）＝Ｆｃ（０）＝５００であるから、指令加圧力Ｆ
Ｃ＝Ｆｃ（ｉ−１）＝Ｆｃ（０）＝５００となり、変化
はない。

【００３７】そして、タイマｔの値が１００になると、
ステップＳ１４でｔ＝１００＞Ｔ（１）＝９９となるか
ら、ステップＳ１５に移行し、指標ｉを１インクリメン
トし（ｉ＝２となる）、設定時間Ｔ（ｉ）＝Ｔ（２）が
「０」か判断し、Ｔ（２）は１００であるから、ステッ
プＳ１７に進み前記第２式の演算を行って、指令加圧力
ＦＣを求める。この場合Ｆｃ（ｉ）＝Ｆｃ（２）＝４０
０，Ｆｃ（ｉ−１）＝Ｆｃ（１）＝５００、Ｔ（ｉ）＝
Ｔ（２）＝１００、Ｔ（ｉ−１）＝Ｔ（１）＝９９，ｔ
＝１００であるから、指令加圧力ＦＣは「４００」とな
る。即ち、タイマｔの値が９９から１００に変化する１
周期の間に、指令加圧力ＦＣは５００から４００へと直
ちに変化することになる。

【００３８】次の周期では、ｔ＝１０１となり、ｉ＝２
でＴ（２）＝１００であるから、ステップＳ１４では真
となり、ステップＳ１５へ進み、指標ｉは１インクリメ
ントされ「３」となり、対応する時間Ｔ（３）＝２００
であり「０」ではないから、ステップＳ１６からステッ
プＳ１７に移行し、第２式の演算を行って指令加圧力Ｆ
Ｃを求め、ステップＳ６以下の処理を行う。以下、タイ
マｔの値が２００＝Ｔ（３）を越えるまで、ステップＳ
３，Ｓ１４，Ｓ１７，Ｓ６〜Ｓ１２の処理を各周期毎実
行する。この間、ｉ＝３であるから、Ｆｃ（ｉ）＝Ｆｃ
（３）＝５０，Ｆｃ（ｉ−１）＝Ｆｃ（２）＝４００、
Ｔ（ｉ）＝Ｔ（３）＝２００、Ｔ（ｉ−１）＝Ｔ（２）
＝１００，となり、ステップＳ１７で指令加圧力ＦＣを
求める第２式は次の第３式となる。

【００３９】 ＦＣ＝［（５０−４００）／（２００−１００）］＊（ｔ−１００）＋４００ ＝−３．５＊（ｔ−１００）＋４００ ・・・（３） 前述したようにタイマｔの値が１００のときは指令加圧
力ＦＣは４００であった（第３式のｔに１００を代入す
るとＦＣ＝４００となる）。そして、タイマｔの値が１
０１から１ずつ増加すると−３．５ずつ減少しタイマｔ
の値が２００となると指令加圧力ＦＣは５０となる。即
ち、タイマｔが設定された時間Ｔ（２）の１００からＴ
（３）の２００に変化する間に、指令加圧力ＦＣは、指
令加圧力Ｆｃ（２）の４００からＦｃ（３）の５０へ連
続して減少することになる。

【００４０】タイマｔの値が２０１となりＴ（３）＝２
００を越えると、ステップＳ１４からステップＳ１５に
移行し指標ｉ＝４とし、設定時間Ｔ（４）＝３００で
「０」ではないからステップＳ１６からステップＳ１７
に移行して前述の第２式の演算を行い指令加圧力ＦＣを
求める。この場合、ｉ＝４、Ｆｃ（ｉ）＝Ｆｃ（４）＝
５０，Ｆｃ（ｉ−１）＝Ｆｃ（３）＝５０、Ｔ（ｉ）＝
Ｔ（４）＝３００、Ｔ（ｉ−１）＝Ｔ（３）＝２００と
なり、指令加圧力ＦＣ＝Ｆｃ（ｉ−１）＝Ｆｃ（３）＝
５０となり、変化はない。又、タイマｔの値が３００を
越えるまでは、指令加圧力ＦＣは５０であり変化はな
い。

【００４１】以下、上述した処理を位置・速度ループ処
理周期毎実行し、ステップＳ１６で、設定時間Ｔ（ｉ）
が「０」であることが検出されたとき、即ち加圧制御期
間が経過したとき、ステップＳ１６から、ステップＳ１
８に移行し、モードスイッチフラグＳＷを「０」にセッ
トして位置制御モードに切り替え、推定トルクを記憶す
るバッファに「０」を格納し（ステップＳ１９）、当該
周期の処理を終了する。次の周期からは、該フラグＳＷ
が「０」にセットされているから、ステップＳ３，Ｓ
４，Ｓ１３，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１０の処理を繰り返し、位
置速度ループ処理の制御を行う。

【００４２】こうして、時間の経過につれて変化する設
定加圧力に基づいて溶接ガンのガンチップによる対象物
への加圧力がフィードバック制御される。そしてロボッ
ト制御装置１のメモリ５内のＲＡＭには、図４（ｂ）に
示されるように、外乱推定オブザーバで推定された推定
トルクＴｒが時間の関数として記憶されることになる。

【００４３】そこで、作業員が、教示操作盤３を操作し
て、現在選択中の加圧力スケジュールテーブルＳＣＨ
（ｋ）を選択し図５にＦｃとして示すように、グラフ表
示させ、さらに、実加圧力表示指令を教示操作盤３から
入力しすることにより、プロッサ２に実加圧力表示処理
を実行させる。この処理は、テーブルＴａｂから、各時
間毎の推定トルクＴｒを読み出し、この推定トルクＴｒ
を加圧力Ｆｒに変換して時間の関数の実加圧力パターン
として、図５にＦｒとして表示する。推定トルクＴｒか
ら実加圧力Ｆｒに変換する方法は、ステップＳ６の逆変
換を行えばよい。

【００４４】即ち、次の第４式の演算を行って、実加圧
力Ｆｒを求める。

【００４５】 Ｆｒ＝（Ｔｒ−ｂ）／ａ ・・・（４） 図５では選択されている加圧力スケジュールテーブルＳ
ＣＨ（１）の設定目標加圧力パターンＦｃと実加圧力パ
ターンＦｒを同時に表示している例を示している。この
ように、設定目標加圧力Ｆｃ及び実加圧力Ｆｒの時間経
過による変化の状況をグラフ表示できるので、実加圧力
と設定目標加圧力との対比が容易に行うことができ、作
業者は実加圧力が指令した設定目標加圧力通りに変化し
ているかを容易に確認することができる。又、推定トル
クＴｒを加圧力に変換することなく、そのまま推定トル
クＴｒを表示するようにしてもよい。さらには、設定し
ている目標加圧力をトルクに変換して目標トルクとして
表示してもよい。

【００４６】なお、上述した実施形態では、教示操作盤
に設けた表示装置に設定目標加圧力パターンや実加圧力
パターンを表示するようにしたが、ロボット制御装置１
に教示操作盤以外に表示装置を取り付けた場合には、そ
の表示装置に前記各パターンを表示するようにしてもよ
い。又、上述した実施形態では、スポット溶接ロボット
の制御装置の例を示したが、本発明は加圧力制御が必要
なロボットの制御装置に適用できることはもちろんであ
る。

【００４７】

【発明の効果】本発明は、外乱推定オブザーバを用いて
実際の加圧力を検出するようにしたから、特別な装置を
必要とせず、対象物に付与する加圧力を検出することが
でき、時間経過による変化を検出し表示することがで
き、かつ、検出加圧力に基づいて、加圧力のフィードバ
ック制御することができ加圧力を目標加圧力に一致させ
る正確な加圧力制御ができる。

【００４８】又、本発明をスポット溶接を行うロボット
のロボット制御装置に適用した場合においては、溶接ガ
ンのガンチップが対象物に付加する加圧力を、溶接ガン
を通電しスポット溶接中であっても検出することがで
る。しかも、溶接中に実加圧力が測定できるから、加圧
力のフィードバック制御が可能となり、このフィードバ
ック制御により、ロボットの位置、姿勢に影響されず、
正確な加圧力制御ができ、溶接品質が向上する。又、加
圧力のフィードバック制御ができることにより、溶接ガ
ンの駆動系の摩擦の変化に対して実時間で自動的に対応
することができることになり、同一指令加圧力に対して
１つの溶接条件データで済み、教示者の作業負担を軽減
できるという効果がある。さらには、溶接条件管理が簡
素化され、加圧力保証のための保守工程による作業時間
の増大をまねくことなく、加圧力の保証が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様におけるサーボモータの制
御ブロック図である。

【図２】同一実施態様のロボット制御系の要部ブロック
図である。

【図３】同一実施形態における溶接ガンのサーボモータ
のデジタルサーボ回路のプロセッサが実行する処理のフ
ローチャートである。

【図４】同一実施形態における設定目標加圧力のスケジ
ュールテーブル、及び推定トルクテーブルの説明図であ
る。

【図５】目標定加圧力パターン及び実加圧力パターンの
表示例の説明図である。

【符号の説明】

１ ロボット制御装置 ２ ロボット制御装置のプロセッサ ３ 表示装置付教示操作盤 ７ デジタルサーボ回路 ９ サーボモータ １０ 位置・速度検出器 ＳＣＨ（１）〜ＳＣＨ（ｎ） 加圧力スケジュールテー
ブル Ｔab 推定トルクテーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F059 AA05 BA10 DA02 DD01 FA01 FC03 5H004 GA15 GB16 HA03 HA07 HB07 HB08 JA04 JA23 JB22 KA69 KA72 KB02 KB04 KB39 LA16 MA04 MA05 MA06 MA31 MA50

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 教示データを設定する教示操作盤を備
   え、該教示操作盤で設定された目標加圧力に基づいてサ
   ーボモータを制御し、該サーボモータにより可動体を駆
   動して対象物に付与する加圧力を制御するロボット制御
   装置において、 前記対象物に加えられた加圧力を検出する検出手段を外
   乱推定オブザーバにより構成し、時間の経過に伴って変
   化する目標加圧力を前記教示操作盤で設定し、該設定さ
   れた目標加圧力と前記検出手段で検出した加圧力とに基
   づいて加圧力をフィードバック制御すると共に、前記設
   定された目標加圧力を表示手段に表示し、かつ前記検出
   手段によって検出された加圧力に基づいて、該加圧力の
   時間の経過による変化の状況を前記表示手段に表示する
   ことを特徴とするロボット制御装置。
2. 【請求項２】 前記可動体はスポット溶接ガンのガンチ
   ップである請求項１記載のロボット制御装置。
3. 【請求項３】 前記表示手段は前記教示操作盤に設けら
   れている請求項１又は請求項２記載のロボット制御装
   置。
4. 【請求項４】 教示データを設定する教示操作盤を備
   え、該教示操作盤で設定された目標加圧力に基づいてロ
   ボット手首に取り付けられたスポット溶接ガンのガンチ
   ップを駆動するサーボモータを制御し、対象物に付与す
   る加圧力を制御するロボット制御装置において、 前記サーボモータに加わる外乱トルクを推定する外乱推
   定オブザーバを設け、前記ガンチップで対象物を加圧通
   電しスポット溶接動作中、前記外乱推定オブザーバによ
   って外乱トルクを推定し、この推定外乱トルクもしくは
   該推定外乱トルクから加圧力に変換して表示手段に表示
   するようにしたことを特徴とするロボット制御装置。
5. 【請求項５】 教示データを設定する教示操作盤を備
   え、該教示操作盤で設定された目標加圧力に基づいてロ
   ボット手首に取り付けられたスポット溶接ガンのガンチ
   ップを駆動するサーボモータを制御し、対象物に付与す
   る加圧力を制御するロボット制御装置において、 前記サーボモータに加わる外乱トルクを推定する外乱推
   定オブザーバを設け、前記ガンチップで対象物を加圧通
   電しスポット溶接動作中、前記教示操作盤で前記設定さ
   れた目標加圧力と前記外乱推定オブザーバによって推定
   した外乱トルクに基づいて加圧力をフィードバック制御
   することを特徴とするロボット制御装置。
6. 【請求項６】 前記教示操作盤で設定される目標加圧力
   は時間の経過に伴って変化する加圧力である請求項５記
   載のロボット制御装置。
7. 【請求項７】 表示手段を備え、前記教示操作盤で設定
   された目標加圧力及び前記外乱推定オブザーバで推定さ
   れた推定外乱トルクもしくは該推定外乱トルクから加圧
   力に変換した加圧力を前記表示手段に表示する請求項５
   又は請求項６記載のロボット制御装置。
8. 【請求項８】 前記表示手段は教示操作盤に設けられて
   いる請求項４又は請求項７記載のロボット制御装置。