JP2005066819A

JP2005066819A - 多関節型ロボット

Info

Publication number: JP2005066819A
Application number: JP2004177409A
Authority: JP
Inventors: Hideo Tokutake; 英男徳武; Tatsuo Niimura; 辰雄新村
Original assignee: Koyama Co Ltd
Current assignee: Koyama Co Ltd
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2004-06-15
Publication date: 2005-03-17
Also published as: EP1502713A2; CN1579717A; EP1502713A3; US7292913B2; US20050027398A1

Abstract

【課題】教示実行時において、複数の教示方法のうちのいずれかを選択して実行できる多関節型ロボットを提供する。
【解決手段】手動パルス発生器により、直交座標系のいずれかの軸線に沿ってアーム部の出力側端部が移動するように制御する手動パルス制御手段と、操作盤７７上に設けられた移動スイッチがオンになっている間は、直交座標系のいずれかの軸線に沿ってアーム部の出力側端部が移動するように制御するオートジョグ制御手段と、手動により操作者の任意の位置へ移動可能に制御する手動ジョグ制御手段とを具備し、各制御手段のいずれかの制御手段を選択して作動させるように、教示動作を切り換えることができることを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、複数の関節を有するアーム部の出力側端部を、予め決められた所定位置へ移動させて各種作業を自動的に行なう多関節型ロボットに関する。

多関節型ロボットは、工場内などに設置され、複数の関節を有するアーム部の先端側に位置する出力側端部に設けられた工具等が所定の位置へ移動して、溶接、研削、研磨、組立加工あるいは物品の移動等の作業を自動的に行なうものである。
また、多関節型ロボットでは、このような作業を自動的に行なわせるために、該多関節型ロボットの動きの最適な移動軌跡を決めるべく、いわゆる教示（ティーチング）が行なわれる。

教示方法としては、いくつかの方法が従来から知られている。
まず１つは、実際にアーム部を操作者が直接手で持って所定位置まで移動させていき、移動軌跡を教示する方法である（例えば、特許文献１参照）。この方法は、ロボット分野ではよく知られた方法であり、この方法によれば、アーム部自体が軽い場合には、素早く所定位置に持っていくことができるので好適である。しかし、アーム部が重い場合には非常に重労働となってしまい、また所定位置での微調整が大変である。

また、工作機械の分野では、操作盤に示された所定の入力スイッチを押し続けると、所定の方向へ押し続けた間だけアーム部が移動するように制御する方法が従来より知られているものである（例えば、特許文献２参照）。
このような方法を採用した教示によれば、アーム部が重い場合でも教示作業自体は重労働ではなくなるという利点はある。しかし、移動スイッチを押し続けて移動させることで位置を調整するのは移動スイッチを何度もオン−オフして正確な位置へ近づけていくこととなるので、正確な位置へ移動させるのに非常に時間がかかり、また移動ボタンの操作では高精度の位置設定は困難であった。したがって、この方法では、作業対象物にアーム部が当接してしまう可能性もあった。

さらに、パルス発生器により発生させたパルス数に基づいた距離を移動させるような教示方法も知られている（例えば、特許文献３参照）。
この方法では、多関節アームを教示する場合には１軸毎の操作となってしまうので１軸毎の移動は正確に行なえるという利点はある。しかし、希望する移動方向が定まらないため、所定位置への移動が困難となってしまい現実性に欠けていた。

特開２００１―３４１０９２号公報（（０００２）〜（０００５））特開平１０―１４６７８２号公報（図２，図３等）特開平９−１９８１２２号公報（（０００２）、図２等）

上述したような各教示方法では、上記の如くそれぞれ一長一短があり、アーム部を厳密に所定位置に移動させたい場合や、ラフでかまわない場合など、その都度教示方法を変更して作業を行ないたいという課題があった。

そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、多関節型ロボットの移動軌跡を教示する場合において、複数の教示方法のうちのいずれかを選択することができるロボット、すなわち１つの目標位置への教示を行なう最中であっても複数の教示方法を組み合わせることで教示動作を容易に実行できる多関節型ロボットを提供することにある。

すなわち、本発明にかかる多関節型ロボットによれば、複数のアームが、回転駆動する駆動手段によって形成された複数の関節で連結されたアーム部を成し、前記駆動手段を制御して前記各アームを回転させながら、前記アーム部の出力側端部の位置を、予め記憶した位置に移動させる多関節型ロボットにおいて、前記アーム部の出力側端部の移動先の位置を記憶させる教示動作時に、前記アーム部の出力側端部の位置を直交座標系上のｘ、ｙ、ｚ軸のうちのいずれか１つの軸線上に沿って移動するように、操作者が前記軸線を選択可能に設けられ、ダイヤルの回動角度に応じた数のパルスを発生する手動パルス発生器が設けられ、前記アーム部の出力側端部が、手動パルス発生器で発生させたパルス数に応じた距離を、選択されたいずれかの軸線上で直線的に移動するように、前記駆動手段の回転角度を制御する手動パルス制御手段が設けられ、前記各軸線に対応する移動スイッチを有する操作盤が設けられ、前記アーム部の出力側端部が、該操作盤に設けられた移動スイッチのうち、いずれかの移動スイッチがオンになっている間は、選択されたいずれかの軸線上で直線的に移動するように、前記駆動手段の回転角度を制御するオートジョグ制御手段が設けられ、前記アーム部の出力側端部を、手動により操作者の任意の位置へ移動可能なように、前記駆動手段をオフにして回転がフリー状態となるように制御する手動ジョグ制御手段が設けられ、前記教示動作の実行時には、前記各制御手段のいずれかの制御手段を選択して作動させるように、教示動作を切り換え可能に設けられていることを特徴としている。

この構成を採用することによる作用は、以下の通りである。
つまり、この多関節型ロボットによれば、教示を行なう場合には、操作者はパルス発生器によりアーム部の出力側端部を移動させるか、操作盤からのスイッチ操作により移動させるか、あるいは操作者が直接手でアーム部を持って移動させるか、いずれの方法により移動させるかを選択可能である。
このため、複雑な移動軌跡を教示する場合には、１つの目標位置への教示動作を行なっている最中に、ラフであってもよいから大きく動かして良いときには、手動ジョグ制御手段を作動させて操作者が手でアーム部を動かすことができ、比較的正確に同一方向に移動させたいときにはオートジョグ制御手段を作動させて操作者が操作盤に設けられた移動スイッチを押すことでアーム部を動かすことができ、非常に細かい部分を正確に移動させたいときには手動パルス制御手段を作動させて手動パルス発生器によってアーム部を動かすことができる。このように、１回の教示動作中に３種類の教示方法を組み合わせて教示を行なうことができるので、教示動作を容易に行なうことができるようになり、教示時間を短縮して作業効率を高めることができる。そして、操作者の労力の低減を図ることができる。

また、前記駆動手段は、サーボモータであり、前記手動パルス制御手段および前記オートジョグ制御手段は、前記アーム部の出力側端部が他の箇所に接触したことによって、各関節を回転駆動する各モータに流れる励磁電流の内の少なくとも１つが予め決められた規定値を越えた場合には、全てまたは一部のモータの励磁電流を一時的にオフとするように制御することを特徴としてもよい。

本発明に係る多関節型ロボットによれば、教示を行なう場合には、操作者はパルス発生器により出力側端部を移動させるか、操作盤からのスイッチ操作により移動させるか、あるいは操作者が直接手でアーム部を持って移動させるか、いずれの方法により移動させるかを選択可能である。
このため、教示動作を容易に行なうことができるようになり、教示時間を短縮して作業効率を高めることができる。そして、操作者の労力の低減を図ることができる。

また、請求項２記載の発明によれば、教示中にアーム部と他の部分とが当接した後に、一時的に全てまたは一部のモータの励磁電流がオフとなるので、出力側端部の当接関係は維持したままアーム部が若干後戻りし、アーム部に生じた歪みが解消若しくは軽減される。そしてこの状態で、各関節の角度等に基づいて先端部の位置検出を行い、この検出位置を目標とする教示位置とすることができるので、従来のように各アーム等に生ずる歪みが大きい状態での先端部の位置を検出して位置教示する場合に比べて、正確な位置表示が行なえるようになる。また、当接したことによって先端部等に過大な負荷が加わることを防止できる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態では、多関節型ロボットの一例として、ワークを加工するワーク加工装置について説明する。
図１はワーク加工装置１０の正面図、図２はワーク加工装置１０の平面図、図３はワーク加工装置１０の側面図である。
符号１１は加工具としての研削砥石、符号１２はその回転軸の軸受、符号１３は研削砥石１１の駆動用のモータである。研削砥石１１、軸受１２、モータ１３は基台１４に砥石の回転軸が水平となるように支持されている。
本実施形態のワーク加工装置１０は、研削砥石１１よりも小型の研削砥石２０を具備している。小型の研削砥石２０は軸受２１に取り付けられ、大型の研削砥石１１の回転軸と平行となるような回転軸を具備している。符号２２が小型の研削砥石２０を駆動させるモータである。

小型の研削砥石２０は、回動アーム２３によって、研削砥石１１の回転軸の周囲を回動可能に取り付けられている。小型の研削砥石２０の回動は、図１と図３の矢印ａで表している。
また、研削砥石１１および研削砥石２０並びにこれらを駆動する各モータ１３，２２は、鉛直面内で回動可能なように、基台１４に取り付けられている。これら各研削砥石等の回動は図２の矢印ｂで表している。なお、符号１５がこれらの研削砥石等を鉛直面内で回動させるためのモータである。

なお、本実施形態では、例として研削砥石が２種類設けられており、これらの回転軸が鉛直面内で回動するワーク加工装置について説明をしているが、このようなものに限定されることはなく、研削砥石が１つだけであってもよいし、研削砥石が回転軸と共に回動する構成でなくともよい。

なお、研削砥石１１、２０により加工される被加工物であるワーク３０は、複数の関節を有するアーム部３２の先端である出力側端部に載置される。
そして、ワーク３０の加工はアーム部３２が移動してワーク３０を様々な角度で研削砥石１１および２０に当接させることで行なわれる。したがって、ワーク３０の加工工程前に、ワーク３０を載置しているアーム部３２を移動させてワーク３０の移動軌跡を入力する教示を行なうことが必要になるのである。

次に、アーム部３２の構成について、図４から図６に基づいて説明する。図６では、アーム部の構造を簡略化してアームの関節の回転軸と、操作者が教示する際に用いる座標系を説明している。
アーム部３２は、第１のアーム３３と第２のアーム３４とが関節を介して連結し、第２のアーム３４の先端側の出力側端部にワーク３０を保持するワーク保持手段５０が設けられて構成されている。
第１のアーム３３は、基部側で基台１４に一体的に取り付けられ、基台１４の前方側で、水平面（ｘ−ｙ平面）内で回転（Ｘ軸を中心に回転）しうるように設けられている。

また第１のアーム３３は移動手段３６により上下動可能（Ｙ軸方向に移動可能）となっている。
すなわち、図４、図５に示されるように、第１のアーム３３はその基部側が、ボールネジ３７によって上下動される移動体３８にステー３９を介して固定され、上下動される。
ステー３９の上面側にはモータ４０が取り付けられ、このモータ４０の回転軸（Ｘ軸）がステー３９を貫通して下方に伸びており、この回転軸に第１のアーム３３が固定されることにより、第１のアーム３３は水平面内（ｘ−ｚ平面内）でＸ軸を中心に回転する。
モータ４０にはエンコーダ（位置検出手段）４１が取り付けられていて、適当な基準位置からの第１のアーム３３のＸ軸方向における回転位置が検出可能になっている。

符号４３（図１参照）は基台１４に取り付けられたモータであり、ボールネジ３７を回転させる。モータ４３にもエンコーダ（位置検出手段）４５が取り付けられ、ボールネジ３７の回転位置を検出可能であるので、第１のアーム３３のＹ軸方向の位置が検出可能となっている。

第２のアーム３４は、第１のアーム３３の先端部上に第１のアーム３３と平行な面（水平面：ｘ−ｚ平面）内で回転可能に設けられている。
すなわち、第１のアーム３３の先端部下面側にはモータ４７が取り付けられ、このモータ４７の回転軸（Ｚ軸）が第１のアーム３３を貫通して上方に伸びており、この回転軸に第２のアーム３４の基部側が固定されることにより、第２のアーム３４がやはり水平面内でＺ軸を中心に回転する。
モータ４７にもエンコーダ（位置検出手段）４８が取り付けられ、第２のアーム３４のＺ軸における回転位置を検出しうるようになっている。

第２のアーム３４の先端部にはワーク保持手段５０が取り付けられている。
ワーク保持手段５０は、下側挟持部５１と上側挟持部５２とによって、ワーク３０が挟み込んで保持する。下側挟持部５１は、第２のアーム３４の先端に取り付けられたステー５３に取り付けられる。

ステー５３下面にはモータ５４が固定されており、このモータ５４の回転軸（Ａ軸）がステー５３を貫通して上方に伸びており、この回転軸に下側挟持部５１が固定されている。この回転軸は第２のアーム３４の回転平面と直交する方向、つまり鉛直方向（ｙ軸方向）に設けられている。
したがって、下側挟持部５１は第２のアーム３４の回転平面（水平面：ｘ−ｚ平面）と平行な面内でＡ軸を中心に回転する。
モータ５４にもエンコーダ（位置検出手段）６０が取り付けられ、ワーク３０のＡ軸における回転位置が検出される。

ここで、図６に基づいて、本実施形態におけるアーム部３２が駆動する軸線の構成についてあらためて説明すると、本実施形態におけるワーク加工装置の駆動軸は、上述した如く３つの回転軸Ｘ，Ｚ，Ａと、１つの直線移動軸Ｙの計４軸である。そして、３つの回転軸Ｘ，Ｚ，Ａがロボットとしての関節を構成している。
また、かかるワーク加工装置１０は、各関節の回転軸Ｘ，Ｚ，Ａの軸線方向が鉛直方向を向き、回動が水平面内で行なわれるような、いわゆる水平型のものである。
そして、ワーク加工装置１０は、操作者が、水平面をｘ−ｚ平面とし、鉛直方向をｙ軸とした直交座標系内で操作できるように、座標系が設定されている。

そして、上記のように構成されたワーク加工装置の教示動作を制御する構成について図７に示す。
ワーク加工装置１０には、ワーク加工装置１０の各回転軸Ｘ，Ｚ，Ａと直線移動軸Ｙに設けられている各モータ４０，４７，５４，４３の動作を制御し、ワーク加工装置１０の教示動作を行なうことができるコントローラシステム６２が設けられている。コントローラシステム６２としては、操作者が種々のプログラムを自ら設定入力可能なプログラマブルコントローラを用いると好適である。

コントローラシステム６２の構成を説明する。
コントローラシステム６２は、アーム部３２の各関節に設けられた各モータ４０，４７，５４，４３の制御を行なうべく、各モータ４０，４７，５４，４３に接続されたサーボ制御回路６３，６４，６５，６６と、これら各サーボ制御回路へ各モータの回転の設定値を送出する信号処理回路７０と、電源を供給する電源回路７１等を具備している。

信号処理回路７０には、各動作プログラムが記憶された１または複数の記憶手段が接続されている。
信号処理回路７０は、記憶手段に記憶されている動作プログラムを実行する実行手段７４と、サーボ制御回路６３〜６６への出力や、操作盤７７および手動パルス発生器８４からの入力信号に基づいて全体の動作を制御するＯＳ７２（Operating System）とが設けられている。

本実施形態における教示方法の動作プログラムとしては、手動ジョグプログラムと、手動パルスプログラムと、オートジョグプログラムの３つがある。これらはそれぞれの記憶手段８０，８１，８２内に予め記憶されており、信号処理回路７０の実行手段７４に読み込まれることで、信号処理回路７０を所定の動作で実行させる。
信号処理回路７０の実行手段７４が各動作プログラムを読み出して実行することにより、特許請求の範囲で示した手動ジョグ制御手段、手動パルス制御手段、オートジョグ制御手段が実現される。

サーボ制御回路６３〜６６は、各モータ４０，４７，５４，４３に設けられたエンコーダ４１，４８，６０，４５からの位置信号や速度信号がフィードバックされて入力され、信号処理回路７０から送られてくる設定信号に基づいて、フィードバック信号との差分をとって差分が小さくなるような制御を行なう。

このような構成を有するワーク加工装置１０の教示動作について説明する。
教示は、手動ジョグ、オートジョグ、手動パルスの３つの方法を操作者が自在に切り換えて行なうことができる。教示動作の切り換えは、操作者が動作切換スイッチ７９を操作することで実行することができる。
まず、動作切換スイッチ７９が手動ジョグを指示している場合について説明する。
動作切換スイッチ７９が手動ジョグを指示している場合には、信号処理回路７０は記憶手段８０から手動ジョグプログラムを読み出し、手動ジョグプログラムを実行手段７４が実行する。

（手動ジョグにおける動作）
手動ジョグによる教示動作が開始されると、信号処理回路７０は、サーボ制御回路６３〜６６から各モータ４０，４７，５４，４３へ出力される励磁電流が全てオフとなるようなサーボオフ信号を出力する。
このサーボオフ信号に基づいて、サーボ制御回路６３〜６６は各モータ４０，４７，５４，４３への励磁電流の出力を停止する。
このため各モータ４０，４７，５４，４３がフリー状態となるので、操作者はアーム部３２を持って先端部の位置を自由に移動させることができる。

（オートジョグにおける動作）
次に、動作切換スイッチ７９がオートジョグを指示している場合について説明する。
動作切換スイッチ７９がオートジョグを指示している場合には、信号処理回路７０は記憶手段８１からオートジョグプログラムを読み出し、オートジョグプログラムを実行手段７４が実行する。
オートジョグによる教示動作が開始されると、操作盤７７からの操作により、アーム部３２を目標位置まで移動させることができる。

なお、ここで操作盤７７の構成について、図８に基づいて説明する。
図８には、操作盤７７に表示される画面の概略構成を示している。なお、操作盤７７はタッチパネルで操作可能に構成されているので、操作者は画面上に表示されたスイッチを押すだけで操作することができる。
操作盤７７には、水平面をｘ−ｚ平面とした場合に、水平面でアームを移動させるために、アームの先端部をｚ軸上で前方の＋方向へ移動させる「前＋ｚ」スイッチ、ｚ軸上で後方の−方向へ移動させる「後−ｚ」スイッチ、ｘ軸上で右の＋方向へ移動させる「右＋ｘ」スイッチ、ｘ軸上で左の−方向へ移動させる「左−ｘ」スイッチが設けられている。

また、操作盤には、アームの先端部に設けられているワーク保持手段を、Ａ軸を中心として回動させるために上方から見て右回転させる「右転」スイッチ、左回転させる「左転」スイッチが設けられている。
さらに、操作盤には、アーム全体をＹ軸方向に上下動させるための「上−」スイッチと、「下＋」スイッチとが設けられている。

操作者は、上述したような操作盤７７における各スイッチを操作してアーム部３２の先端部にあるワーク３０を目標位置に向けて移動させる。
具体的には、操作者が操作した各スイッチが、信号処理回路７０にワーク３０を所定方向に移動させる旨の移動命令を入力する。信号処理回路７０はこの入力を受けて、入力されてきたスイッチが指示する方向へアーム部３２を移動させるジョグ（JOG）送り信号を出力するように、演算処理を行なう。演算処理は、ワーク３０の現在位置から所定方向に向かう直線を予め決められた単位距離で分割し、各単位距離の終点を目標位置とする各モータ４０，４７，５４，４３に対する目標位置を演算して求める。そして、求めた各モータ４０，４７，５４，４３に対する目標位置は設定信号として、各サーボ制御回路６３〜６６へ送出される。

そして各サーボ制御回路６３〜６６では、目標位置とエンコーダ４１，４８，６０，４５で検出された現在位置とをエラーレジスタ（図示せず）で比較し、差分に応じた励磁電流を発生させ、各モータ４０，４７，５４，４３を回転駆動する。
この動作は、各サーボ制御回路６３〜６６で同時に行われる。その結果、ワーク３０は単位距離ずつ所定方向へ直線的に動く。

この動作により、ワーク３０を研削砥石１１または２０に近づけて行くと、ワーク３０と研削砥石１１または２０とが当接する。
このとき、各サーボ制御回路６３〜６６の内の少なくとも一つが、その励磁電流が電流制限値に達したことを検出するまで、各モータ４０，４７，５４，４３の回転動作は停止せず、各アーム３３，３４はワーク３０を移動させるように動こうとしている。
その結果、各サーボ制御回路６３〜６６の内の少なくとも一つが、その励磁電流が電流制限値に達したことを検出した時点では、各アーム３３、３４に歪みが生じたり、また下側挟持部５１が第２のアーム３４に対して（鉛直線に対して）傾いたりした状態となる。
従来では、この状態の時にワーク３０の位置を教示していたため、各エンコーダ４１，４８，６０，４５によって検出される各アーム３３、３４や下側挟持部５１を駆動する各モータ４０，４７，５４，４３の回転位置にずれが生じていた。

そこで、本実施の形態では、各サーボ制御回路６３〜６６の内の少なくとも一つが、その励磁電流が電流制限値に達したことを検出した時点で励磁電流を電流制限値にクランプすると同時に、信号処理回路７０に向けてトルク制限到達信号を出力する。

トルク制限到達信号を受けた信号処理回路７０は、サーボ制御回路６３〜６６へ送信していたジョグ送り信号をオフすると共に、全てまたは一部のサーボ制御回路６３〜６６に対して励磁電流を強制的に停止する旨のサーボオフ信号を出力する。
これによりモータ４０，４７，５４，４３の全てまたは一部がフリー状態となって、各アーム３３，３４や下側挟持部５１に作用していたワーク３０を研削砥石１１または２０に強制的に押し付けようとする力がなくなる。

よって、各アーム３３，３４や下側挟持部５１が、研削砥石１１または２０から受ける反力と、各アーム３３，３４や下側挟持部５１間に生ずる機械的摩擦力とがバランスする状態にまで戻る（後戻りする）。
これにより、ワーク３０、研削砥石１１または２０、各アーム３３および３４、あるいは下側挟持部５１等に過度の力がかかるのを防止して、これら部材の損傷を防ぐことができる。
なお、各アーム３３，３４が後戻りした状態になった場合でも、各アーム３３，３４や下側挟持部５１等に生ずる機械的な反力（例えば、ロストモーションや転がり摩擦等に加えて増速起動トルクを加えた力や、この他様々な要因が含まれる）が研削砥石１１または２０側に向かうバネ力となってワーク３０に作用し、ワーク３０の加工部分である個所と研削砥石１１または２０とは適度な接触圧を維持した状態で接触した状態にある。

（手動パルスにおける制御）
次に、動作切換スイッチ７９が手動パルスを指示している場合について説明する。
動作切換スイッチ７９が手動パルスを指示している場合には、信号処理回路７０は記憶手段８２から手動パルスプログラムを読み出し、手動パルスプログラムを実行手段７４が実行する。

まず手動パルス発生器の構成について、図９に基づいて説明する。
手動パルス発生器８４は、１回動するごとに所定回数のパルスを発生させることができるダイヤル（回動式調節器）８６を有している。ダイヤル８６には、操作者が持つことができるつまみ８７が設けられている。
また、手動パルス発生器８４には、いずれの座標軸上でアーム部３２を移動させるかを選択する選択切換スイッチ８８が設けられている。具体的には、選択切換スイッチ８８は、図６に示した直交座標系で表されたｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向のどの方向への移動か、あるいは下側挟持部５１のＡ軸を中心とした回転かを選択することができるように設けられている。

本実施形態ではダイヤル１回動を１００に区切っており、操作者がダイヤル８６を１回動させれば１００個のパルスが発生し、このパルスが信号処理回路７０へ伝達される。
操作者がダイヤル８６を速く回せばそれだけパルス間隔が狭くなり、操作者がダイヤル８６を遅く回せばパルス間隔が広くなる。このように、操作者のダイヤル８６の回動速度の相違により、教示の際のアーム部３２の移動動作を速くしたり遅くしたりすることができる。

かかる手動パルス発生器８４は、従来から知られているものではあるが、ＮＣ制御装置などにおいて位置決めに使用されることが多い。
しかし、本実施形態では、多関節型ロボットのように直接には直交座標系内で動作しないような構造において、教示の際の移動に用いている点に特徴がある。

信号処理回路７０には、手動パルス発生器８４で発生したパルスと、選択切換スイッチ８８で選択されている座標軸信号と、後述するような手動パルス発生器８４のダイヤル８６の１回動を所定数に分割した１目盛りに対応する、アーム部３２の先端部の移動距離信号とが入力される。
信号処理回路７０はこの入力信号を受けて、入力されてきた指示する方向へアーム部３２を移動させる旨のジョグ（JOG）送り信号を出力するように、演算処理を行なう。演算処理は、ワーク３０の現在位置から指示された所定方向に向かう直線を予め決められた単位距離で分割し、各単位距離の終点を目標位置とする各モータ４０，４７，５４，４３に対する目標位置を演算して求める。そして、求めた各モータ４０，４７，５４，４３に対する目標位置は設定信号として、各サーボ制御回路６３〜６６へ送出される。

なお、選択切換スイッチ８８は、手動パルス発生器８４で発生したパルスの、実際に移動させる距離との比率とを決定することができるようにも設けられている。
比率としては、ダイヤル８６の１回動を百分割した１目盛りを、０．１ｍｍ、０．０１ｍｍまたは０．００１ｍｍのいずれかから選択することができる。
このように手動パルス発生器８４のダイヤル８６の１回動を所定数に分割した１目盛りに対応する、アーム部３２の先端部の移動距離を選択可能としたことで、アーム部３２の先端部が移動すべき目標位置までの距離が近づいてきたところでより細かい移動距離に設定し直すことができ、迅速且つ正確に先端部を移動させて教示できる。

また、手動パルスによる教示についても、オートジョグによる教示の際と同様に、ワーク３０が研削砥石１１，２０に接触したことによって、各関節を回転駆動する各モータに流れる励磁電流の内の少なくとも１つが予め決められた規定値を越えた場合には、全てまたは一部のモータの励磁電流を一時的にオフとするように制御するように設けてもよい。
このように制御することで、ワーク３０、研削砥石１１または２０、各アーム３３および３４、あるいは下側挟持部５１等に過度の力がかかるのを防止して、これら部材の損傷を防ぐことができる。

本実施形態では、上述した３つの制御方法を操作者が任意に切り換えてアーム部３２の教示動作を実施することができる。
制御方法の切り換えは、１つの目標位置への教示動作を行なっている最中で自由に切り換えることができる。例えば、最初に目標位置近傍まで長い距離をラフに移動させたい場合には、手動ジョグ制御によって操作者が手でアーム部３２を持って教示を行ない、目標位置近傍に到着後にさらに目標位置へ細かく接近させる場合には、オートジョグ制御もしくは手動パルス制御によって正確に接近させるのである。

なお、上述した３通りの方法のいずれか１つ、いずれか２つあるいは全てを用いて、アームの出力側端部が所定位置に到達した場合には、この位置を教示位置として記憶させる必要がある。
この位置を記憶させる場合には、操作者は図示しない設定スイッチを押下することによって信号処理回路７０に、この時の各エンコーダ４１，４８，６０，４５で読み取られた各モータ４０，４７，５４，４３の回転位置を取り込み、ワーク３０の所定個所に対する教示位置として記憶させる。

なお、上述した実施形態では、多関節型ロボットの一例としてワーク加工装置についてのみ説明したが、ロボットとしてはワーク加工装置に限定されるものではない。

また、上述した実施形態では駆動する軸として４軸が設けられていたが、本発明はこのようなものに限定されることはなく、軸の数は５軸であっても３軸であっても良い。
また、上述した実施形態では、直交座標系の各座標軸線上でロボットの出力側単部を移動可能にしたものであったが、座標系としては直交座標系に限定されるものではない。

以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。

本発明にかかる多関節型ロボットの一例であるワーク加工装置の正面図である。ワーク加工装置の平面図である。ワーク加工装置の側面図である。図１〜図３に示したワーク加工装置におけるアームの側面図である。アームの平面図である。アームの各関節の回転軸と、教示時に操作者がアームを移動させるための座標系を示す説明図である。教示時の制御を行なうためのブロック図である。操作盤に表示されている操作スイッチの一例を示す説明図である。手動パルス発生器の外観構造を示す説明図である。

符号の説明

１０ワーク加工装置
１１，２０研削砥石
１２，２１軸受
１３，１５，２２，４０，４７，５４，４３モータ
１４基台
２３回動アーム
３０ワーク
３２アーム部
３３第１のアーム
３４第２のアーム
３６移動手段
３７ボールネジ
３８移動体
３９，５３ステー
４１，４８，６０，４５エンコーダ
５０ワーク保持手段
５１下側挟持部
５２上側挟持部
６２コントローラシステム
６３，６４，６５，６６サーボ制御回路
７０信号処理回路
７１電源回路
７４実行手段
７７操作盤
７９動作切換スイッチ
８０、８１，８２記憶手段
８４手動パルス発生器
８６ダイヤル
８８選択切換スイッチ
Ｘ，Ｚ，Ａ各回転軸
Ｙ直線移動軸

Claims

複数のアームが、回転駆動する駆動手段によって形成された複数の関節で連結されたアーム部を成し、
前記駆動手段を制御して回転させながら、前記アーム部の出力側端部の位置を、予め記憶した位置に移動させる多関節型ロボットにおいて、
前記アーム部の出力側端部の移動先の位置を記憶させる教示動作時に、前記アーム部の出力側端部の位置を直交座標系上のｘ、ｙ、ｚ軸のうちのいずれか１つの軸線上に沿って移動するように、操作者が前記軸線を選択可能に設けられ、
ダイヤルの回動角度に応じた数のパルスを発生する手動パルス発生器が設けられ、
前記アーム部の出力側端部が、手動パルス発生器で発生させたパルス数に応じた距離を、選択されたいずれかの軸線上で直線的に移動するように、前記駆動手段の回転角度を制御する手動パルス制御手段が設けられ、
前記各軸線に対応する移動スイッチを有する操作盤が設けられ、
前記アーム部の出力側端部が、該操作盤に設けられた移動スイッチのうち、いずれかの移動スイッチがオンになっている間は、選択されたいずれかの軸線上で直線的に移動するように、前記駆動手段の回転角度を制御するオートジョグ制御手段が設けられ、
前記アーム部の出力側端部を、手動により操作者の任意の位置へ移動可能なように、前記駆動手段をオフにして回転がフリー状態となるように制御する手動ジョグ制御手段が設けられ、
前記教示動作の実行時には、前記各制御手段のいずれかの制御手段を選択して作動させるように、教示動作を切り換え可能に設けられていることを特徴とする多関節型ロボット。
前記駆動手段は、サーボモータであり、
前記手動パルス制御手段および前記オートジョグ制御手段は、前記アーム部の出力側端部が他の箇所に接触したことによって、各関節を回転駆動する各モータに流れる励磁電流の内の少なくとも１つが予め決められた規定値を越えた場合には、全てまたは一部のモータの励磁電流を一時的にオフとするように制御することを特徴とする請求項１記載の多関節型ロボット。