JP2020075304A - Speed reducer system, method for correction of command value to drive unit, correction data generation method, and method for manufacture of speed reducer system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、減速機システム、駆動ユニットへの指令値の補正方法、補正データの生成方法、及び減速機システムの製造方法に関する。 The present invention relates to a speed reducer system, a method of correcting a command value to a drive unit, a method of generating correction data, and a method of manufacturing a speed reducer system.
従来より、例えば、レーザ溶接用途やプラズマ溶接用途のロボット(工作機械)を水平面上で直線動作させたとき、重力方向のうねり等が発生し加工精度に悪影響を与えることが分かっている。当該うねりはロボットの手先位置を重力方向に変化させる軸に取り付けられた減速機の角度伝達誤差により発生すると考えられ、これまでに減速機の入力側と出力側に回転速度検出手段を設け角度伝達誤差を個体毎に直接計測する方法など様々な方法が提案されてきた。 It has been conventionally known that, for example, when a robot (machine tool) used for laser welding or plasma welding is linearly operated on a horizontal plane, undulation in the direction of gravity occurs, which adversely affects processing accuracy. The waviness is considered to be caused by an angle transmission error of the speed reducer attached to the shaft that changes the hand position of the robot in the direction of gravity.So far, rotation speed detection means has been provided on the input side and output side of the speed reducer to transmit the angle. Various methods such as a method of directly measuring the error for each individual have been proposed.
組み上がったロボットに対して、作業空間の狭いロボット稼動現場において、人為的調整手段を必要とすること無く角度伝達誤差の補正パラメータを同定する装置として、特許文献1が知られている。特許文献1は、各関節部で回転駆動するモータと、モータに連結された減速機と、減速機に連結されるロボットアームとを備えるロボットにおいて、ロボットの手先位置の軌跡誤差を補正するために、各モータに対する角度指令に加算される補正値のパラメータを同定する装置であって、該モータに対するトルク指令が最大となるリンク角度において最大値をとる、トルク指令と同一周期の正弦波の位相に基づいて、補正値の位相パラメータを同定し、且つ、同定された位相パラメータ及び任意の振幅パラメータを用いて計算される補正値と角度指令との合計に対して順運動学計算を行うことにより得られるロボットの手先位置とロボットの現在の手先位置との差分についてロボットの動作時間内での積分値を計算し、該積分値が最小となる振幅パラメータを補正値の振幅パラメータとして同定する手段を備えたロボットアーム位置補正パラメータの同定装置を開示している。 Patent Document 1 is known as a device for identifying a correction parameter of an angle transmission error in a robot operating site where the work space is narrow with respect to the assembled robot without requiring artificial adjustment means. Patent Document 1 discloses a robot including a motor that is rotationally driven at each joint, a speed reducer connected to the motor, and a robot arm connected to the speed reducer, in order to correct a trajectory error of a hand position of the robot. , A device for identifying a parameter of a correction value to be added to an angle command for each motor, and having a maximum value at a link angle at which the torque command for the motor is maximum, in a phase of a sine wave having the same cycle as the torque command The phase parameter of the correction value is identified on the basis of the correction value, and the forward kinematics calculation is performed on the sum of the correction value and the angle command calculated using the identified phase parameter and the arbitrary amplitude parameter. A means for calculating an integral value within the operating time of the robot with respect to a difference between the hand position of the robot and the current hand position of the robot, and identifying an amplitude parameter with which the integrated value is the minimum as an amplitude parameter of the correction value. A robot arm position correction parameter identification device is disclosed.
しかしながら、特許文献1に開示の装置では、ロボット(工作機械)の個体差である角度伝達誤差の補正パラメータを同定するために時間がかかり、補正パラメータ作成の間、工場設備の停止が必要となり、生産性が低下するという問題があった。また、ロボットの個体差に係る補正パラメータに過ぎないため、ロボットの最終調整を行う必要があるという問題があった。さらに、当該補正パラメータはロボットの個体差に係るものであり、ロボットの使用条件に応じたものではないため、ロボットの動作の精度が必ずしも十分であるとはいい難かった。 However, in the device disclosed in Patent Document 1, it takes time to identify the correction parameter of the angle transmission error that is the individual difference of the robot (machine tool), and it is necessary to stop the factory equipment during the creation of the correction parameter. There was a problem of reduced productivity. In addition, there is a problem that it is necessary to perform final adjustment of the robot because it is only a correction parameter related to individual differences of the robot. Further, since the correction parameter is related to the individual difference of the robot and does not correspond to the usage condition of the robot, it is difficult to say that the accuracy of the operation of the robot is always sufficient.
本発明の目的の一つは、初期起動(初期のセッティング)を早期に行うことができる減速機システム、駆動ユニットへの指令値の補正方法、補正データの生成方法、及び減速機システムの製造方法を提供することである。 One of the objects of the present invention is to provide a speed reducer system capable of performing initial startup (initial setting) early, a method of correcting a command value to a drive unit, a method of generating correction data, and a method of manufacturing a speed reducer system. Is to provide.
本発明の一実施形態による減速機システムは、減速機と、前記減速機の位置誤差に関する個体情報、及び、前記減速機が使用される使用条件での補正情報、に基づく補正データを記憶したメモリと、を備える。 A speed reducer system according to an embodiment of the present invention is a memory that stores correction data based on a speed reducer, individual information regarding a position error of the speed reducer, and correction information under use conditions in which the speed reducer is used. And
本発明の一実施形態による減速機システムにおいては、前記補正データが前記使用条件における前記減速機の使用から収集された位置データに基づき生成される。 In the speed reducer system according to an embodiment of the present invention, the correction data is generated based on position data collected from use of the speed reducer under the use condition.
本発明の一実施形態による減速機システムにおいては、前記減速機が使用されるロボットの駆動ユニットに前記補正データが入力される。 In the speed reducer system according to an embodiment of the present invention, the correction data is input to a drive unit of a robot in which the speed reducer is used.
本発明の一実施形態による減速機システムにおいては、前記減速機が使用されるロボットの駆動ユニットの制御部に前記補正データが入力される。 In the speed reducer system according to an embodiment of the present invention, the correction data is input to a control unit of a drive unit of a robot in which the speed reducer is used.
本発明の一実施形態による減速機システムにおいては、前記補正データによって前記制御部が前記駆動ユニットへの指令値を補正する。 In the speed reducer system according to one embodiment of the present invention, the control unit corrects a command value to the drive unit based on the correction data.
本発明の一実施形態による減速機システムにおいて、前記位置誤差は、(a)前記減速機の角度伝達誤差、(b)ねじれ誤差、及び(c)摩擦誤差の少なくとも一つを含む。 In the speed reducer system according to one embodiment of the present invention, the position error includes at least one of (a) an angular transmission error of the speed reducer, (b) a twist error, and (c) a friction error.
本発明の一実施形態による減速機システムにおいて、前記使用条件は、(a)前記減速機の種類、(b)前記減速機が使用されるロボットの種類、(c)前記減速機が使用されるロボットの用途、(d)前記減速機が使用されるロボットが取り扱う対象物の重量、(e)前記減速機が使用されるロボットが取り扱う対象物の移動距離、及び(f)前記減速機が使用されるロボットが取り扱う対象物の速度、の少なくとも一つを含む。 In the speed reducer system according to an embodiment of the present invention, the usage conditions include (a) type of the speed reducer, (b) type of robot in which the speed reducer is used, and (c) the speed reducer. Applications of the robot, (d) weight of an object handled by the robot in which the speed reducer is used, (e) moving distance of an object handled by the robot in which the speed reducer is used, and (f) used by the speed reducer At least one of the speeds of the objects handled by the robot.
本発明の一実施形態による減速機システムは、駆動ユニットと、前記メモリに記録した前記補正データを用いて前記駆動ユニットの補正を行う、前記駆動ユニットの制御部を含む。 A speed reducer system according to an exemplary embodiment of the present invention includes a drive unit and a control unit of the drive unit that corrects the drive unit using the correction data recorded in the memory.
本発明の一実施形態によるロボットは、上記の減速機システムのいずれか一つを含む。 A robot according to an embodiment of the present invention includes any one of the speed reducer systems described above.
本発明の一実施形態による補正方法は、減速機の位置誤差に関する個体情報、及び、前記減速機が使用される使用条件での補正情報、に基づき補正データによって、駆動ユニットへの指令値を補正する、 A correction method according to an embodiment of the present invention corrects a command value to a drive unit with correction data based on individual information regarding a position error of a speed reducer and correction information under use conditions in which the speed reducer is used. To do
本発明の一実施形態による補正データの生成方法は、減速機の位置誤差に関する個体情報、及び、前記減速機が使用される使用条件での補正情報、に基づき補正データを生成し、前記補正データをメモリに記録する。 A method for generating correction data according to an embodiment of the present invention is configured to generate correction data based on individual information regarding a position error of a speed reducer and correction information under usage conditions in which the speed reducer is used. To the memory.
本発明の一実施形態による減速機システムの製造方法は、減速機とメモリからなる減速機システムの製造方法であって、前記減速機の位置誤差に関する個体情報、及び、前記減速機が使用される使用条件での補正情報、に基づき補正データを生成し、前記補正データを前記メモリに記録し、前記減速機と前記メモリとを組み合わせる。 A method of manufacturing a speed reducer system according to an embodiment of the present invention is a method of manufacturing a speed reducer system including a speed reducer and a memory, wherein individual information regarding a position error of the speed reducer and the speed reducer are used. The correction data is generated based on the correction information under the use condition, the correction data is recorded in the memory, and the speed reducer and the memory are combined.
初期起動(初期のセッティング)を早期に行うことができる減速機システム、駆動ユニットへの指令値の補正方法、補正データの生成方法、及び減速機システムの製造方法がを提供される。 Provided are a speed reducer system capable of performing initial startup (initial setting) early, a method of correcting a command value to a drive unit, a method of generating correction data, and a method of manufacturing a speed reducer system.
図1は、本発明の一実施形態における減速機システムを備える工作機械の概略図を示す。工作機械には、ロボット、マシニングセンター、ポジショナ等が含まれる。本明細書では、工作機械としてロボット100が使用される実施形態について主に説明する。
FIG. 1 is a schematic view of a machine tool including a speed reducer system according to an embodiment of the present invention. The machine tools include robots, machining centers, positioners and the like. In this specification, an embodiment in which the
図示のように、一実施形態におけるロボット100は、減速機システム1と、この減速機システム1から供給される駆動力により駆動されるアーム6と、を備える。減速機システム1は、ロボット100を制御するための制御部2と、駆動ユニット3と、減速機4と、を備える。制御部2は、例えば、不図示のコンピュータプロセッサと、メモリ5と、を備える。コンピュータプロセッサは、減速機4を制御するための制御プログラムまたはそれ以外のプログラムをロードし、ロードしたプログラムに含まれる命令を実行する演算装置である。メモリ5は、コンピュータプロセッサによりアクセスされる記憶装置である。メモリ5は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ、又はデータを記憶可能な前記以外の各種記憶装置である。
As illustrated, the
駆動ユニット3は、例えば電動モータである。減速機4は、駆動ユニット3から入力された駆動力を減速してアーム6に伝達する。アーム6は、減速機4からの駆動力により駆動される。メモリ5は、後述する補正データを記憶する。制御部2は、ロボット100の外部に設けられてもよい。一態様において、制御部2は、ロボット100の外部に、駆動ユニット3と通信可能に設けられる。駆動ユニット3は、減速機4を含むよう構成してもよい。また、メモリ5に記憶されている補正データは、駆動ユニット3に入力されてもよい。
The drive unit 3 is, for example, an electric motor. The speed reducer 4 decelerates the driving force input from the drive unit 3 and transmits it to the arm 6. The arm 6 is driven by the driving force from the speed reducer 4. The
制御部2は、ロボット100に対する動作指令を生成し、当該動作指令に基づき、ロボット100の各軸(例えば、関節)に搭載した駆動ユニット3を制御するように構成される。例えば、制御部2は、ロボット100に対する動作指令を示す指令値(指令信号)を生成し、この指令値を駆動ユニット3に入力することにより駆動ユニット3を制御する。駆動ユニット3による駆動力は減速機4に入力され、その出力によりアーム6が駆動される。図示しないが、ロボット100の駆動ユニット3には、位置検出器、角度検出器、エンコーダ、及びこれら以外のセンサが適宜設けられる。
The
次に、図2を参照して、補正データ11をより詳細に説明する。補正データ11の生成のため、まず、ロボット100の製造時における当該ロボット100の個体ごとの位置誤差に関する個体差を示す個体情報9を用意する。本発明の一実施形態において、個体情報9は、例えば、ロボット100又は減速機4の角度伝達誤差、ねじれ誤差、摩擦誤差、及びこれら以外の位置誤差情報を含む。
Next, the
また、ロボット100の使用条件に関する補正情報10を用意する。本発明の一実施形態において、補正情報10は、減速機4の種類、ロボット100の種類、ロボット100の用途、ロボット100が取り扱う対象物の重量、ロボット100が取り扱う対象物の移動距離、及びロボット100が取り扱う対象物の速度、及びこれら以外のロボット100の使用条件に関する情報の少なくとも一つを含む。
Further, the
本発明の一実施形態において、補正データ11は、この個体情報9と補正情報10とに基づき生成される。補正データ11は、個体情報9及び補正情報10以外の情報にさらに基づいて生成されてもよい。
In the embodiment of the present invention, the
本発明の一実施形態において、ロボット100には、補正データ11が入力される。制御部2は、補正データ11に基づいて駆動ユニット3を駆動するための指令値を補正するように構成される。上記のように、ロボット100に入力される補正データ11は、ロボット100の個体差を示す個体情報9とロボット100の使用条件に関する補正情報10とに基づいて生成されるので、ロボット100の初期起動(初期セッティング)より前に補正データ11を準備し、この補正データをロボット100に入力することにより、初期起動を短時間で行うことが可能となる。
In the embodiment of the present invention, the
本発明の一実施形態においては、駆動ユニット3に補正データ11が入力されてもよい。補正データ11は、メモリ5に記憶されていてもよい。メモリ5から読み出された補正データ11が駆動ユニット3に入力されてもよい。一実施形態においては、駆動ユニット3によって、制御部2からの指令値が補正データ11に基づいて補正されてもよい。
In the embodiment of the present invention, the
本発明の一実施形態においては、制御部2に補正データ11が入力されてもよい。メモリ5から読み出された補正データ11が制御部2に入力されてもよい。
In the embodiment of the present invention, the
本発明の一実施形態に係る補正方法においては、個体情報9及び補正情報10に基づき補正データ11を生成するステップと、この補正データ11に基づいて制御部2から駆動ユニット3への指令値を補正するステップと、を備える。一実施形態における補正方法は、補正データ11に基づいて補正された指令値を駆動ユニット3に入力されてもよい。補正データ11に基づいて補正された指令値は、制御部2に入力されてもよい。
In the correction method according to the embodiment of the present invention, a step of generating
本発明の一実施形態に係る補正データ11の生成方法では、個体情報9と補正情報10とに基づいて補正データ11を生成するステップと、生成された補正データ11をメモリ5に記憶するステップと、を備える。補正データの生成方法は、補正情報10を収集するステップをさらに備えてもよい。補正情報10は、ロボット100ごとに収集されてもよい。一のロボット100について収集される補正情報は、他のロボット100について収集される補正情報と異なるものであってもよい。一のロボット100で用いられる補正データ11は、当該一のロボット100について収集された補正情報10と、当該ロボット100の個体情報9と、に基づいて生成されてもよい。
In the method of generating the
次に、図3を参照して、補正データ11の受け渡し方法について説明する。
Next, a method of delivering the
減速機4の製造者Mは、製造した減速機4毎に製造時の位置誤差を計測し、この位置誤差を個体情報9として記録する。また、製造者Mは、減速機4(又は該ロボット100)の使用時に、当該減速機4(又は該ロボット100)についての補正情報10を減速機4(又はロボット100)の使用者から収集する。製造者Mは、固体情報0と補正情報10とに基づいて補正データ11を生成する。
The manufacturer M of the speed reducer 4 measures the position error at the time of manufacturing for each manufactured speed reducer 4, and records this position error as the
製造者Mは、補正データ11を蓄積しているため、減速機4を顧客へ提供する際に、減速機4とともに当該減速機4に関する補正データ11も提供することができる。減速機4の利用者(顧客A〜顧客D1)は、製造者Mから提供された補正データ11に基づいて初期起動(初期セッティング)を行うことができる。これにより、減速機4の利用者は、初期起動を短時間で行うことができる
Since the manufacturer M stores the
補正データ11は、製造者Mから顧客(例えば、顧客A)に対して、有線通信又は無線通信により送信されてもよい。この有線又は無線の通信路には、セキュリティゲートが設定され得る。このセキュリティゲートにより、安全性を確保した上で補正データ11が送受信され得る。補正データ11は、メモリに記憶されてもよい。製造者Mは、補正データ11を記憶したメモリを減速機4に組み合わせてもよい。この場合、補正データ11は、減速機4とともに製造者Mから顧客(例えば、顧客B)に対して提供される。補正データ11は、減速機4とは別体の記憶媒体に記録されてもよい。この場合、製造者Mから顧客(例えば、顧客C)に対して補正データ11が記憶された記憶媒体が提供される。つまり、製造者Mから顧客に記憶媒体を提供することにより、当該記憶媒体に記憶された補正データ11を顧客に提供することができる。補正データ11は、紙媒体に記録されていてもよい。この場合、製造者Mから顧客(例えば、顧客D)に対して補正データ11が記憶された紙媒体が提供される。このようにして、減速機4とともに補正データ11も提供することが可能となる。
The
上述の実施形態の原理は、ロボット100等の工作機械に限らず、様々な作動装置、移動装置、及びこれら以外の装置に適用され得る。
The principle of the above-described embodiment can be applied not only to the machine tool such as the
1 ロボット(工作機械)
2 制御部
3 駆動ユニット
4 減速機
5 メモリ
6 アーム
9 個体情報
10 補正情報
11 補正データ
1 Robot (machine tool)
2 control unit 3 drive unit 4
Claims (12)
前記減速機の位置誤差に関する個体情報、及び、前記減速機が使用される使用条件での補正情報、に基づく補正データを記憶したメモリと、
を備えた減速機システム。 Reducer,
A memory that stores correction data based on individual information regarding the position error of the speed reducer, and correction information under use conditions in which the speed reducer is used,
Reducer system with.
(a)前記減速機の角度伝達誤差、
(b)ねじれ誤差、及び
(c)摩擦誤差
の少なくとも一つを含む、請求項1記載の減速機システム。 The position error is
(A) Angle transmission error of the speed reducer,
The speed reducer system according to claim 1, comprising at least one of (b) a twist error and (c) a friction error.
(a)前記減速機の種類、
(b)前記減速機が使用されるロボットの種類、
(c)前記減速機が使用されるロボットの用途、
(d)前記減速機が使用されるロボットが取り扱う対象物の重量、
(e)前記減速機が使用されるロボットが取り扱う対象物の移動距離、及び
(f)前記減速機が使用されるロボットが取り扱う対象物の速度、
の少なくとも一つを含む、請求項1記載の減速機システム。 The conditions of use are
(A) Type of the speed reducer,
(B) Type of robot in which the speed reducer is used,
(C) Applications of robots in which the speed reducer is used,
(D) Weight of an object handled by the robot in which the speed reducer is used,
(E) moving distance of an object handled by the robot in which the speed reducer is used, and (f) speed of an object handled by the robot in which the speed reducer is used,
The speed reducer system according to claim 1, comprising at least one of:
駆動ユニットと、
前記メモリに記録した前記補正データを用いて前記駆動ユニットの補正を行う、前記駆動ユニットの制御部と、を含む減速機システム。 The speed reducer system according to claim 1,
A drive unit,
And a controller of the drive unit, which corrects the drive unit using the correction data recorded in the memory.
前記補正データをメモリに記録する、
補正データの生成方法。 Individual information about the position error of the speed reducer, and correction data based on the correction information under the usage conditions in which the speed reducer is used,
Recording the correction data in a memory,
How to generate correction data.
前記減速機の位置誤差に関する個体情報、及び、前記減速機が使用される使用条件での補正情報、に基づき補正データを生成し、
前記補正データを前記メモリに記録し、
前記減速機と前記メモリとを組み合わせる、減速機システムの製造方法。 A method of manufacturing a speed reducer system including a speed reducer and a memory,
Individual information regarding the position error of the speed reducer, and correction data based on correction information under use conditions in which the speed reducer is used,
Recording the correction data in the memory,
A method for manufacturing a speed reducer system, comprising combining the speed reducer and the memory.
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