JP2003164780A

JP2003164780A - 産業用ロボットの制御装置

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Publication number: JP2003164780A
Application number: JP2001365583A
Authority: JP
Inventors: Yoshinari Fujita; 良成藤田
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-10
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP3961820B2

Abstract

(57)【要約】【課題】塗料等の供給ポンプ用モータのＯＮ／ＯＦＦ
タイミングをロボットアームの動作に合わせることが容
易な産業用ロボットの制御装置を提供する。【解決手段】塗装またはシーリングを行う産業用ロボ
ットの制御装置において、ロボットアームの関節軸駆動
用モータ１０及び塗料またはシーリング剤を供給する供
給ポンプ用モータ１１を駆動するドライブユニット２
と、塗料またはシーリング剤の吐出データ３を記憶して
いるロボット制御部４と、を有し、前記供給ポンプ用モ
ータ１１を前記関節軸駆動用モータ１０の付加軸として
同期させて制御するようにしたことを特徴とする産業用
ロボットの制御装置１を提供した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗装やシーリング
を行う塗装用の産業用ロボットの制御装置に関し、特
に、塗料やシーリング剤の供給ポンプ用モータの制御に
関する。

【０００２】

【従来の技術】塗装やシーリングを行う塗装用の産業用
ロボットにおいては、ロボットアームのアーム先端に取
り付けられたガンから、塗料やシーリング剤（以下「塗
料等」と記す）を吐出するようにしている。ガンから吐
出される塗料等はポンプにより供給され、このポンプの
駆動源は多くの場合電気モータである。この供給ポンプ
用モータは、従来は産業用ロボット本体すなわちロボッ
トアームの関節軸駆動用モータを制御するロボット制御
装置とは別に設けられた制御装置により駆動するように
していた。

【０００３】ここで、従来技術の構成について、図２を
参照して説明する。従来技術の構成においては、ロボッ
トアームの関節軸駆動用モータはロボット制御装置によ
り制御され、一方、塗料等の供給ポンプ用モータはシー
ケンサ（ＰＬＣ）により制御されている。ロボット制御
装置内のロボット制御部にあるモーションコントロール
においては、ロボットプログラム等に基づいて位置指令
が生成される。この位置指令がロボット制御装置内の関
節軸駆動用モータ用のドライブユニットに送られ、この
ドライブユニットによりロボットアームの関節軸駆動用
モータが駆動され、これによりロボットアームが動作す
る。

【０００４】また、ロボット制御部には、プログラムＮ
ｏ．や吐出レベルといった塗装に関する諸データが格納
されている。モーションコントロールからの指令により
ロボットアームが所定の塗装ポイントに到達すると、ロ
ボット制御装置は塗料等の吐出開始指令とともに前述の
塗装に関する諸データをシーケンサ（ＰＬＣ）へ出力す
る。吐出開始指令及び塗装に関する諸データを受信した
シーケンサ（ＰＬＣ）では、プログラムＮｏ．に基づい
て、予め登録してある吐出データ表からガンや塗装色等
の選択に関するデータ及び塗装条件等に応じた速度指令
が供給ポンプ用モータ用のドライブユニットへ送られ、
このドライブユニットにより供給ポンプ用モータが駆動
され、塗料等が吐出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来技術
の構成においては、ロボットアームの関節軸駆動用モー
タを制御する制御部と塗料等の供給ポンプ用モータを制
御する制御部とが別であった。一般に、塗装では供給ポ
ンプ用モータのＯＮ／ＯＦＦがロボットアームの動作に
合わせ頻繁に行われる。この供給ポンプ用モータのＯＮ
／ＯＦＦ信号（塗料等の吐出開始指令）をロボット制御
装置がシーケンサ（ＰＬＣ）へ出力し、これを受けシー
ケンサ（ＰＬＣ）は供給ポンプ用モータを駆動するわけ
であるが、前述したように、ロボットアームの関節軸駆
動用モータを制御するロボット制御装置と供給ポンプ用
モータとの間に多くの装置が介在するので、ロボット制
御装置が供給ポンプ用モータのＯＮ／ＯＦＦ信号を出力
してから実際に塗料等が吐出するまでにはディレイ時間
が存在してしまう。また、ロボットアームの動作速度は
ステップ毎に異なる場合があり、これにより前述したデ
ィレイ時間等もステップ毎に合わせる作業が必要にな
る。これらにより、前述した従来技術の構成において
は、塗料等の供給ポンプ用モータのＯＮ／ＯＦＦタイミ
ングをロボットアームの動作に合わせることは困難なも
のとなっているという問題があった。

【０００６】また、従来技術の構成においては、関節軸
駆動用モータと供給ポンプ用モータとが別々の制御装置
（ロボット制御装置とシーケンサ）により制御されるこ
とにより、同期ズレが発生するという問題もあった。さ
らに、前述したように塗装等に関する諸データはロボッ
ト制御装置とシーケンサ（ＰＬＣ）の双方に存在してい
るので、塗装等の条件を変更する際は、ロボット制御装
置とシーケンサ（ＰＬＣ）の双方のデータを変更する必
要があるという問題もあった。さらにまた、制御装置
（ロボット制御装置とシーケンサ（ＰＬＣ））が別々な
ため、それぞれの制御装置を配置するスペースや制御装
置間を接続する配線等が必要であるという問題もあっ
た。

【０００７】本発明は、係る従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、塗料等の供給ポンプ用モ
ータのＯＮ／ＯＦＦタイミングをロボットアームの動作
に合わせることが容易な産業用ロボットの制御装置を提
供することを目的とする。また、関節軸駆動用モータと
供給ポンプ用モータとが別々の制御装置（ロボット制御
装置とシーケンサ）により制御されることに起因する同
期ズレが発生しないような産業用ロボットの制御装置を
提供することを目的とする。また、塗装等に関する諸デ
ータの変更を容易にするような産業用ロボットの制御装
置を提供することを目的とする。さらにまた、制御装置
の設置スペースを小さくし、配線が簡素化されるような
産業用ロボットの制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】係る目的を達成するため
に、請求項１に係る発明では、塗装またはシーリングを
行う産業用ロボットの制御装置において、ロボットアー
ムの関節軸駆動用モータ及び塗料またはシーリング剤を
供給する供給ポンプ用モータを駆動するドライブユニッ
トと、塗料またはシーリング剤の吐出データを記憶する
ロボット制御部と、を有し、前記供給ポンプ用モータを
前記関節軸駆動用モータの付加軸として同期させて制御
するようにしたことを特徴とする産業用ロボットの制御
装置を提供した。

【０００９】ここで、「供給ポンプ用モータを関節軸駆
動用モータの付加軸として同期させて制御する」とは、
塗料またはシーリング剤を供給する供給ポンプ用モータ
を、ロボットアームの各関節軸の動作を行わせるそれぞ
れの駆動モータと同様に、ロボット制御装置が支配する
制御軸の一つとして追加することを意味する。一般に、
産業用ロボットはアーム先端に装着したアタッチメント
（例えば塗料等を吐出するガン）を効率よく動作させる
ために、ロボットアームを構成する各関節軸を同期制御
するようにしている。具体的には、各関節軸の駆動モー
タを一つのロボット制御装置の支配下におき、ロボット
制御装置ではロボットプログラムに基づいて各関節軸の
駆動モータを分配制御するようにしている。これによ
り、ロボットアームの各関節軸はロボットプログラムに
基づいて同期して動作することになる。

【００１０】本発明では、ロボットアームの各関節軸の
駆動モータだけではなく、従来はロボット制御装置から
は独立して制御されていた塗料またはシーリング剤を供
給する供給ポンプ用モータをも一つのロボット制御装置
の支配下におくようにした。例えば、ロボットアームが
６軸の関節軸を有している場合、塗料またはシーリング
剤を供給する供給ポンプ用モータは、あたかもロボット
アームの第７番目の関節軸のようにロボット制御装置の
支配下におかれることになる。これにより、ロボットア
ームの各関節軸駆動用モータ及び塗料またはシーリング
剤を供給する供給ポンプ用モータは、ロボット制御装置
に搭載されているロボットプログラムに基づいて同期し
て動作することになる。

【００１１】請求項１に係る構成としたことにより、塗
料またはシーリング剤を供給する供給ポンプ用モータ
は、ロボットアームの各関節軸の駆動モータと同様に、
ロボット制御装置の支配下におかれることとなるので、
供給ポンプ用モータの動作の計算周期がロボットアーム
の関節軸駆動用モータと同じになり、これにより、塗料
等の供給ポンプ用モータのＯＮ／ＯＦＦタイミングをロ
ボットアームの動作に合わせることができるものとな
る。

【００１２】請求項２に係る発明では、請求項１に係る
発明において、供給ポンプ用モータはサーボモータとし
た。ロボットアームの各関節軸の駆動モータは一般にサ
ーボモータが使用されている。そこで、このロボットア
ームの各関節軸の駆動モータと同期させる供給ポンプ用
モータについてもサーボモータとすることにした。

【００１３】請求項３に係る発明では、請求項２に係る
発明において、供給ポンプ用モータを位置制御する場合
と速度制御する場合とに切換可能とした。これにより、
塗料等を吐出するガンが無限回転するタイプの場合は速
度指令を選択し、吸引／吐出するタイプの場合は位置制
御を選択することが可能になる。また、ロボットアーム
を駆動する関節軸駆動用モータの制御は通常位置制御で
あるので、ガンが塗料等を吐出していない場合は供給ポ
ンプ用モータも位置制御に選択しておくことにより、ロ
ボット制御装置が制御するサーボモータはすべて位置制
御することになり、その結果、ロボット制御装置内にあ
るＣＰＵにおける演算処理が速くなるという利点があ
る。

【００１４】請求項４に係る発明では、請求項１乃至３
のいずれかに係る発明において、関節軸駆動用モータ及
び供給ポンプ用モータの双方へ電源供給する場合と供給
ポンプ用モータのみへ電源供給する場合とを切換可能と
した。これにより、ガンから吐出される塗料の吐出量を
作業者が測定する際には、供給ポンプ用モータのみへ電
源供給するように切換えれば、ロボットアームの動作の
み非常停止状態となり、その一方、供給ポンプ用モータ
は駆動させることができる。そのため、ロボットアーム
が不意に動作するなどして作業者に危険が及ぶことな
く、作業者はガンから吐出される塗料の吐出量を測定す
ることが可能になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形
態に係る産業用ロボットの制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。ロボット制御装置１は、その内部にロボッ
ト制御部４及びドライブユニット２を有している。ロボ
ット制御部４にあるモーションコントロール５において
は、ロボットプログラム等に基づいてロボットアームの
動作に関する位置指令７が生成され、この位置指令７が
ドライブユニット２に送られる。ドライブユニット２
は、その内部に電源回路やパワーモジュールを有してお
り、受信した位置指令７に基づいて関節軸駆動用モータ
１０を駆動する制御電流を生成する。関節軸駆動用モー
タ１０は、サーボモータであり、図示しないロボットア
ームを構成する各関節軸毎に設けられ、ドライブユニッ
ト２から供給された制御電流により駆動する。この関節
軸駆動用モータ１０が駆動することにより、図示しない
ロボットアームは所定の動作をすることになる。

【００１６】また、モーションコントロール５において
は、ロボットプログラム、後述する吐出データ表３のデ
ータ、塗装ガン１３のＯＮ／ＯＦＦ、ディレイ時間、吐
出レベル等に基づいて塗装に関する速度指令または位置
指令８が生成され、この速度指令または位置指令８がド
ライブユニット２に送られる。ドライブユニット２は、
受信した速度指令または位置指令８に基づいて供給ポン
プ用モータ１１を駆動する制御電流を生成する。供給ポ
ンプ用モータ１１は、サーボモータであり、ドライブユ
ニット２から供給された制御電流により駆動する。この
供給ポンプ用モータ１１が駆動することにより、塗料を
供給する供給ポンプが動作し、ロボットアーム先端に設
けられた塗装ガン１３から塗料が吐出することになる。

【００１７】ところで、本実施形態においては、供給ポ
ンプ用モータ１１は、関節軸駆動用モータ１０と同様に
ロボット制御装置１の支配下にあり、関節軸駆動用モー
タ１０の付加軸として同期して制御するようにされてい
る。例えば、ロボットアームが６軸の関節軸を有してい
る場合、塗料またはシーリング剤を供給する供給ポンプ
用モータ１１は、あたかもロボットアームの第７番目の
関節軸のようにロボット制御装置１の支配下におかれる
ことになる。これにより、ロボットアームの各関節軸駆
動用モータ１０及び塗料またはシーリング剤を供給する
供給ポンプ用モータ１１は、ロボット制御装置１に搭載
されているロボットプログラムに基づいて同期して動作
することになる。

【００１８】次に、塗料の吐出に関する制御について説
明する。ロボット制御部４に設けられたメモリには吐出
データ表３が記憶されている。この吐出データ表３に
は、プログラムＮｏ．、塗装ガン１３の種類、塗装色、
吐出量等の塗装に関する諸データが予め入力されてい
る。この吐出データ表３への塗装に関する諸データの入
力は、例えばロボットの教示操作の際に行う。また、ロ
ボット制御部４に設けられたメモリにはロボットプログ
ラムが格納されており、このロボットプログラムの各ス
テップには、ロボットアームの動作に関するデータの他
に、塗装ガン１３のＯＮ／ＯＦＦ、ディレイ時間、吐出
レベルといった塗装に関するパラメータが記載されてい
る。

【００１９】ロボットの再生時には、ロボットアームの
動作に関する計算がされるとともに、各ステップの塗装
に関する諸データを基に供給ポンプ用モータ１１の駆動
タイミングの計算も行われる。このとき、ロボット制御
部４は、塗装制御装置１２に対して塗装色、塗装ガン１
３の種類、塗装機器のＯＮ／ＯＦＦタイミングといった
データを出力する。このデータに基づいて、塗装制御装
置１２は溶接ガン１３に対して塗料を吐出する。ロボッ
トアームの動作を計算するロボット制御装置１内にある
図示しないＣＰＵにおいて、同時に供給ポンプ用モータ
１１の制御を計算するため、ロボットアームの動作に適
した供給ポンプ用モータ１１の制御を実現できる。

【００２０】ロボット制御部４では、ここで計算された
位置指令（ロボット）７と速度指令／位置指令（供給ポ
ンプ用モータ）８がドライブユニット２へ出力される
が、供給ポンプ用モータ１１を速度指令で動作させるか
位置指令で動作させるかについては、予め教示操作時に
速度制御か位置制御かをパラメータとして設定してお
き、この設定に基づいた指令が出力される。ここでは塗
装ガン１３が無限回転するタイプの場合は速度指令を選
択し、吸引／吐出するタイプの場合は位置制御を選択す
る。なお、ロボットアームを駆動する関節軸駆動用モー
タ１０の制御は通常位置制御であるので、塗装ガン１３
が塗料を吐出していない場合は供給ポンプ用モータ１１
も位置制御に選択しておくことにより、ロボット制御装
置１が制御するサーボモータはすべて位置制御されるこ
とになり、その結果、ロボット制御装置１内にある図示
しないＣＰＵ内における演算処理が速くなるという利点
がある。

【００２１】ところで、実際の塗装ロボットにおいて
は、塗装ガン１３から吐出される塗料の吐出量を測定す
る場合がある。一般にこの作業は作業者が塗装ガン１３
の先端にシリンダ等を設置することにより行われるが、
このときロボットアームが不意に動作するなどして作業
者に危険が及ぶことがないように対策を講じる必要があ
る。そこで、本実施形態においては、係る作業を行う際
には、ロボットアームを駆動する関節軸駆動用モータ１
０への電源供給を遮断し、さらにこの関節軸駆動用モー
タ１０に対してブレーキをかけながら、供給ポンプ用モ
ータ１１を駆動することができるようにしている。

【００２２】具体的には、係る作業時に作業者が図示し
ないモード選択スイッチを測定モードに選択すると、ロ
ボット制御部４からは測定モード９が出力される。この
モード信号をドライブユニット２が受信すると、ドライ
ブユニット２は、内部にあるＳＷ６を開くことにより、
ロボットアームを駆動する関節軸駆動用モータ１０に対
して電源供給を可能としているＰＷＭ信号をＯＦＦにす
る。このときさらに、ドライブユニット２は、関節軸駆
動用モータ１０用のブレーキ回路を遮断し、ブレーキを
かけるようにしている。これにより、塗装ガン１３から
吐出される塗料の吐出量を測定する際には、ロボットア
ームの動作のみ非常停止状態となり、その一方、供給ポ
ンプ用モータ１１は駆動させることができ、その結果、
作業者に危険が及ばないような状態にて塗料の吐出量の
測定を行うことができる。

【００２３】以上、本発明の一実施形態について説明し
た。前述したように、本実施形態においては、ロボット
アームの関節軸駆動用モータ１０を駆動制御するものと
同一のＣＰＵ、モーションコントロール５、及びドライ
ブユニット２にて、塗料の供給ポンプ用モータ１１を駆
動制御し、塗装に必要なパラメータ及びデータをロボッ
ト制御装置１にて設定できるようにしている。これによ
り、塗料の供給ポンプ用モータ１１の動作の計算周期が
ロボットアームの関節軸駆動用モータ１０と同じにな
る。そのため、ロボットアームの動作（ロボットプログ
ラムにおける各ステップの加速、減速、ステップ到達範
囲、停止後の再起動処理等）に適した供給ポンプ用モー
タ１１の制御（供給ポンプ用モータ１１のＯＮ／ＯＦＦ
のタイミングや吐出量に関する制御）が可能となる。

【００２４】また、前述したように、本実施形態におい
ては、吐出データ表３をロボット制御装置１内のメモリ
ーに作成し、プログラムＮｏ．、塗装ガン１３の種類、
塗装色に合った吐出量として吐出レベルを格納してい
る。さらに、ロボットプログラムの各ステップに吐出レ
ベル、吐出ＯＮ／ＯＦＦ、ディレイ時間を記録してい
る。そのため、供給ポンプ用モータ１１に必要な設定
は、全てロボット制御装置１における操作で可能とな
る。

【００２５】さらに、前述したように、本実施形態にお
いては、供給ポンプ用モータ１１に関しては、速度制御
と位置制御の選択を可能にしている。そのため、塗装ガ
ン１３のタイプに応じて速度制御と位置制御の切換が可
能であり、また、塗料吐出時以外のロボットアーム動作
時におけるＣＰＵ内における演算処理の高速化も可能に
している。

【００２６】さらにまた、前述したように、本実施形態
においては、塗装ガン１３から吐出される塗料の吐出量
を測定する際には、ロボットアームの動作のみ非常停止
状態とし、その一方、供給ポンプ用モータ１１は駆動さ
せることを可能にしている。そのため、ロボットアーム
が不意に動作するなどして作業者に危険が及ぶことな
く、作業者は塗装ガン１３から吐出される塗料の吐出量
を測定することが可能になる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、ロボットアームの関節
軸駆動用モータを制御する制御部と塗料等の供給ポンプ
用モータを制御する制御部を一体化させたことにより、
供給ポンプの応答性が向上し、ロボットプログラムと完
全に同期した塗料等の吐出を行うことができるものとな
った。また、制御部を一体化させたことにより、省配
線、低コスト、省スペースが可能となった。さらに、制
御部を一体化させたことにより、塗装等に関する諸デー
タの変更が容易になった。

【００２８】塗料等の供給ポンプ用モータについては、
位置制御と速度制御とを切換可能としたことにより、そ
れぞれの制御に対応したガンの使用が可能になるととも
に、塗料吐出時以外のロボットアーム動作時におけるロ
ボット制御装置内のＣＰＵにおける演算処理の高速化も
可能となった。

【００２９】ロボットアームの関節軸駆動用モータへの
電源供給を遮断し、その一方、塗料等の供給ポンプ用モ
ータへの電源供給は可能にしたので、塗料等の吐出量を
作業者が測定する際にも対応できるものとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る産業用ロボットの制
御装置１の構成を示すブロック図である。

【図２】従来の制御装置の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ロボット制御装置２ドライブユニット３吐出データ表４ロボット制御部５モーションコントロール６スイッチ（ＳＷ）７位置指令（関節軸駆動用モータ用）８速度指令／位置指令（供給ポンプ用モータ用）９測定モード１０関節軸駆動用モータ１１供給ポンプ用モータ１２塗装制御装置１３塗装ガン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塗装またはシーリングを行う産業用ロボッ
トの制御装置において、ロボットアームの関節軸駆動用モータ及び塗料またはシ
ーリング剤を供給する供給ポンプ用モータを駆動するド
ライブユニットと、塗料またはシーリング剤の吐出データを記憶するロボッ
ト制御部と、を有し、前記供給ポンプ用モータを前記関節軸駆動用モータの付
加軸として同期させて制御するようにしたことを特徴と
する産業用ロボットの制御装置。
【請求項２】前記供給ポンプ用モータはサーボモータで
あることを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット
の制御装置。
【請求項３】前記供給ポンプ用モータを位置制御する場
合と速度制御する場合とに切換可能としたことを特徴と
する請求項２に記載の産業用ロボットの制御装置。
【請求項４】前記関節軸駆動用モータ及び前記供給ポン
プ用モータの双方へ電源供給する場合と供給ポンプ用モ
ータのみへ電源供給する場合とを切換可能としたことを
特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の産業用ロ
ボットの制御装置。