JP3179704B2 - 産業用ロボットの制御装置 - Google Patents

産業用ロボットの制御装置

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JP3179704B2
JP3179704B2 JP15044096A JP15044096A JP3179704B2 JP 3179704 B2 JP3179704 B2 JP 3179704B2 JP 15044096 A JP15044096 A JP 15044096A JP 15044096 A JP15044096 A JP 15044096A JP 3179704 B2 JP3179704 B2 JP 3179704B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源投入時の産業
用ロボットを動作させる各関節軸を駆動するモータの加
減速度及び速度を、予め設定された設定値に対して変更
するようにした産業用ロボットの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に産業用ロボットはその駆動部に含
まれるグリースやオイルの温度によって駆動系の粘性抵
抗が変化する。特に、低温状態では駆動系の粘性抵抗が
増大し、これによりロボットの加減速時間が指令した加
減速時間よりも大幅に長くなったり、軌跡精度を悪くし
たり、停止時の振動を招くといった問題を生じていた。
この問題点を解決するものとして、例えば特開平7−1
36961号では、温度センサを用いてロボットの周囲
温度を測定し、測定された周囲温度を予め設定された基
準値と比較し、周囲温度が基準値よりも低い場合は測定
温度と基準値との差の大きさによって、予め設定されて
いる加減速時間と速度を変更するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に、ロボ
ットの周囲温度とロボットの駆動部の温度とは開きがあ
るために、ロボットの動作を最適な加減速時間と速度に
補正することができない。また、温度センサを用いるた
めにコストが増大するという欠点もある。
【0004】本発明は上記の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、温度センサーを使用する
ことなく、低温時のロボットの動作を最適に制御する産
業用ロボットの制御装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では、温度によっ
て関節部の駆動機構の粘性抵抗が変化するような関節駆
動部を有した産業用ロボットを制御する制御装置におい
て、ロボットの各関節軸を駆動する関節軸駆動モータの
電源投入時に自動的にロボットを微小範囲動作させる微
小範囲動作生成器と、微小範囲動作時に各関節軸駆動モ
ータのトルク値を検出するトルク監視器と、このトルク
監視器により検出されたトルク値が予め設定された基準
トルク値よりも大きい場合には各関節軸駆動モータの加
減速度及び速度を予め設定された設定値に対して低い値
に変更する加減速度決定器と、を備え、この加減速度決
定器による加減速度及び速度の変更幅は、前記トルク監
視器により検出されたトルク値から前記基準トルク値を
減じた値と、予め設定された基準最大トルク値から前記
基準トルク値を減じた値との比率に応じて補正すること
を特徴とする産業用ロボットの制御装置を提供すること
により、従来技術の課題を解決した。
【0006】ここで、特許請求の範囲で使用されている
用語の説明を行う。「基準トルク値」は産業用ロボット
の仕様書において規定している動作可能温度の範囲内に
おいて動作開始から一定時間経過した後、具体的には暖
気運転の終了時以降に、微小範囲動作させたときに検出
した各関節軸駆動モータのトルク値である。また、「基
準最大トルク値」は産業用ロボットの仕様書において規
定している動作可能最低温度にて電源投入時に微小範囲
動作させたときに検出した各関節軸駆動モータのトルク
値である。
【0007】上記の構成としたことにより、ロボットの
各関節軸を駆動する関節軸駆動モータの電源投入時に自
動的にロボットを微小範囲動作させ、かかる動作に必要
としたモータトルク値が、予め設定された基準トルク値
すなわち産業用ロボットの仕様書において規定している
動作可能温度の範囲内において動作開始から一定時間経
過した後に微小範囲動作させたときに検出した関節軸駆
動モータのトルク値よりも大きければ、ロボットを駆動
する関節軸駆動モータの加減速度及び速度を低い値に変
更するようにし、これにより関節軸駆動モータに必要以
上の負荷がかからないようになる。さらに、加減速度決
定器による加減速度及び速度の変更幅は、トルク監視器
により検出されたトルク値から基準トルク値すなわち産
業用ロボットの仕様書において規定している動作可能温
度の範囲内において動作開始から一定時間経過した後に
微小範囲動作させたときに検出した関節軸駆動モータの
トルク値を減じた値と、予め設定された基準最大トルク
値すなわち産業用ロボットの仕様書において規定してい
る動作可能最低温度にて電源投入時に微小範囲動作させ
たときに検出した関節軸駆動モータのトルク値から前述
の基準トルク値を減じた値との比率に応じて補正するよ
うにしたので、加減速度及び速度の変更幅の割合は、検
出されたトルク値によって可変となる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明による産業用ロボッ
トの制御装置の要部を示すブロック図である。微小範囲
動作生成器1は、モータ電源が投入されたときにロボッ
ト各軸を、動作しても人体その他設備等に特に危険のな
い程度に予め設定された微小範囲分だけ動作させるエン
コーダ指令値を生成するものである。加減速波形発生器
2は、微小範囲動作生成器1から出力されたエンコーダ
指令値と加減速度決定器6で算出された加減速度とによ
り加減速波形を生成する。生成された加減速波形は、サ
ンプリング間隔毎にサーボ制御器3へ転送され、サーボ
制御器3は転送された加減速波形に基づいてサーボ制御
を行う。
【0009】トルク監視器5は、微小動作の開始時から
終了時までの、関節軸駆動モータであるモータ4にかか
る、サンプリング間隔毎に検出されたトルク値の総和を
モータ電流を検出することにより算出する。加減速度決
定器6は、トルク監視器5において算出されたモータ4
のトルク値の総和が予め設定された基準トルク値より大
きければ、加減速度の補正の比率を決定する低減比率ε
を算出し、この低減比率εに基づいて加減速度及び速度
を補正する。補正された加減速度及び速度は、微小動作
の終了時以降の動作において加減速波形発生器2によっ
て使用される。
【0010】図2は本発明の一実施形態における、微小
動作時の処理フローを示すフローチャートである。[S
1]においては、モータ4の電源が投入されたか否かを
判別し、電源が投入された場合は[S2]へ、そうでな
ければ[S1]を繰り返す。[S2]においては、ロボ
ットの各関節軸毎に予め設定された微小範囲だけ動作す
る指令を生成し、サーボ制御器3に指令する。具体的に
は、微小範囲動作生成器1により微小範囲だけ動作させ
るエンコーダ指令値を生成し、加減速波形発生器2によ
りこのエンコーダ指令値と加減速度決定器6で求められ
た加減速度とにより加減速波形を生成し、サーボ制御器
3によりサンプリング間隔毎に転送された加減速波形に
基づいてサーボ制御がなされ、モータ4が動作される。
【0011】[S3]においては、モータ4のサンプリ
ング毎のモータ電流値IK (添字kはサンプリング番
号)を検出し、これをトルク値TK (添字kはサンプリ
ング番号)に換算する。具体的には、トルク監視器5に
よりサンプリング毎のモータ4に流れるモータ電流値I
K を検出し、このモータ電流値IK によりモータ4にか
かるトルク値TK を算出する。[S4]においては、式
(1)に示すように、[S3]で算出したトルクTK
ら、微小範囲動作開始前のモータ電流値I0 から換算し
たトルク値T0 を減算したトルク値について、そのサン
プリング毎の総和TSUM を算出する。
【0012】
【数1】
【0013】[S5]においては、微小範囲動作が終了
したか否かを判別し、終了した場合は[S6]へ進み、
そうでなければ[S3]のモータトルク値の監視以降を
繰り返す。[S6]においては、式(2)に示すよう
に、[S4]で算出したモータ4のトルク値の総和T
SUM と予め設定された基準トルク値TBASEとの差TD
算出する。ここで、基準トルク値は産業用ロボットの仕
様書において規定している動作可能温度の範囲内におい
て動作開始から一定時間経過した後、具体的には暖気運
転の終了時以降に、微小範囲動作させたときに検出した
各関節軸駆動モータのトルク値である。
【0014】
【数2】
【0015】[S7]においては、[S6]で算出され
たモータ4のトルク値の総和TSUMと基準トルク値T
BASEとの差TD が0より大きければ[S8]へ進み、そ
うでなければ加減速度の低減比率εを1として終了す
る。これは、モータ4のトルク値の総和TSUM が基準ト
ルク値TBASEより大きければ、低温時における加減速度
及び速度の補正が必要であると判断し、一方モータ4の
トルク値の総和TSUM が基準トルクTBASEより小さけれ
ば補正は必要でないと判断することを意味する。[S
8]においては、加減速度決定器6により、式(3)に
示すように、加減速度及び速度の補正比率である加減速
度の低減比率εをロボットの各関節軸毎に算出する。さ
らに加減速度決定器6では、低減比率εにより補正した
加減速度及び速度を算出し、この補正した加減速度及び
速度は加減速波形発生器2に転送され、微小動作の終了
時以降の動作において使用される。
【0016】式(3)において、TMAX は予め設定され
た基準最大トルク値で、この基準最大トルク値TMAX
産業用ロボットの仕様書において規定している動作可能
最低温度にて電源投入時に微小範囲動作させたときに検
出した各関節軸駆動モータのトルク値である。また、ε
MAX は低減比率の上限を規定するために設定されている
値である。
【0017】
【数3】
【0018】[S9]においては、各関節軸毎に算出さ
れた低減比率εの中で最も大きいものを全関節軸の低減
比率εS とする。
【0019】図3は、上記の処理フローにより加減速波
形発生器1で生成された本実施形態による指令加減速波
形11、及び従来技術の指令加減速波形10を示したも
のである。ここで、横軸は時間、縦軸はモータ速度であ
る。低温環境下での従来の指令加減速波形10は、予め
設定されている加速度α0 、減速度β0 、及び速度v0
の初期値を示す。本実施形態の指令加減速波形11は、
上記の処理フローにより算出された全関節軸の低減比率
εS を式(4)に示す関係式に代入することにより、補
正された加速度α、減速度β、及び速度vを決定し、予
め設定されている加速度α0 、減速度β0 、及び速度v
0 の初期値を低減することになる。
【0020】
【数4】
【0021】なお、上記の実施形態では、加減速度及び
速度の補正は関節軸駆動モータの電源投入時に行うよう
にしているが、電源投入時に限定されず、連続運転の開
始時や、一定時間以上動作が停止されていた後の動作の
開始時に行うようにすることも、本発明の技術範囲にお
いて容易に可能である。例えば、連続運転中の各サイク
ル毎に各関節軸の駆動モータのトルク値(Ta ) を監視
し、このトルク値(Ta ) 、電源投入時の各関節軸の駆
動モータのトルク値(TSUM ) 、及び各関節軸の低減比
率εが、式(5)に示す条件を満たしたときに、加減速
度及び速度の補正を解除し、加減速度及び速度を予め設
定されている初期値に戻すようにしてもよい。
【0022】
【数5】
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、ロボットの各関節軸を
駆動する関節軸駆動モータの電源投入時に、自動的に、
ロボットを微小範囲動作させ、かかる動作に必要とした
モータトルク値が予め設定された基準トルク値よりも大
きければ、ロボットを駆動する関節軸駆動モータの加減
速度及び速度を低くするようにしたので、関節軸駆動モ
ータに必要以上の負荷がかからなくなり、これによりロ
ボットの加減速時間が指令した加減速時間よりも大幅に
長くなったり、軌跡精度を悪くしたり、停止時の振動を
招くといった問題が生じなくなるとともに、温度センサ
を用いることなく、標準で装備されているモータ電流の
検出手段により構成できるものとなった。特に、本発明
においては、加減速度決定器による加減速度及び速度の
変更幅は、トルク監視器により検出されたトルク値から
基準トルク値すなわち産業用ロボットの仕様書において
規定している動作可能温度の範囲内において動作開始か
ら一定時間経過した後に微小範囲動作させたときに検出
した関節軸駆動モータのトルク値を減じた値と、予め設
定された基準最大トルク値すなわち産業用ロボットの仕
様書において規定している動作可能最低温度にて電源投
入時に微小範囲動作させたときに検出した関節軸駆動モ
ータのトルク値から前述の基準トルク値を減じた値との
比率に応じて補正するようにしたので、加減速度及び速
度の変更幅の割合は、検出されたトルク値によって可変
となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における、制御装置の要部
を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態における、微小動作時の処
理フローを示すフローチャートである。
【図3】本発明の一実施形態の指令加減速波形と従来技
術の指令加減速波形を比較した図である。
【符号の説明】
1 微小範囲動作生成器 4 関節軸駆動モータ 5 トルク監視器 6 加減速度決定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 19/18 - 19/416 B25J 13/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】温度によって関節部の駆動機構の粘性抵抗
    が変化するような関節駆動部を有した産業用ロボットを
    制御する制御装置において、 ロボットの各関節軸を駆動する関節軸駆動モータの電源
    投入時に自動的にロボットを微小範囲動作させる微小範
    囲動作生成器と、 前記微小範囲動作時に各関節軸駆動モータのトルク値を
    検出するトルク監視器と、 該トルク監視器により検出されたトルク値が予め設定さ
    れた基準トルク値よりも大きい場合には前記各関節軸駆
    動モータの加減速度及び速度を予め設定された設定値に
    対して低い値に変更する加減速度決定器と、を備え、 該加減速度決定器による加減速度及び速度の変更幅は、
    前記トルク監視器により検出されたトルク値から前記基
    準トルク値を減じた値と、予め設定された基準最大トル
    ク値から前記基準トルク値を減じた値との比率に応じて
    補正することを特徴とする産業用ロボットの制御装置。
JP15044096A 1996-05-23 1996-05-23 産業用ロボットの制御装置 Expired - Lifetime JP3179704B2 (ja)

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JP4654063B2 (ja) * 2005-03-31 2011-03-16 株式会社ユーシン精機 成形品取出装置
JP2017024096A (ja) * 2015-07-17 2017-02-02 日本電産サンキョー株式会社 産業用ロボットおよび産業用ロボットの制御方法

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