JP3882369B2

JP3882369B2 - SCARA robot controller

Info

Publication number: JP3882369B2
Application number: JP31906398A
Authority: JP
Inventors: 仁薄井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2018-11-10
Also published as: JP2000141257A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直軸を軸受により垂直移動及び回動可能に水平軸に支持し、上記各軸の回動及び移動を制御する制御手段を備えたスカラ型ロボットの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スカラ型ロボットでは、水平アームの先端に垂直軸を軸受により垂直移動可能に支持し、水平アームの旋回動作と垂直軸の垂直移動動作とを組合せることにより垂直軸の下端に装着されたチャッキングハンドなどを三次元的に移動するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、チャッキングハンドによりワークをチャッキングした状態で旋回移動した場合、ワークには水平方向に大きな遠心力が作用する。このような遠心力は垂直軸の軸受にモーメントとして集中的に作用するので、軸受に過度のラジアル荷重が作用して軸受の寿命が低下するという事情がある。
【０００４】
この場合、垂直軸のストロークが大きい程、軸受には大きなモーメントが作用して軸受の安全率が低下してしまうことから、図９に示すように垂直軸のストロークに比例してロボットの速度を低下するように制御することが行われていた。従って、垂直軸のストロークが大きくなる程、ロボットの速度が低下するので、垂直軸を支持する軸受にかかるラジアル荷重を抑制して軸受の寿命を長くすることができる。
【０００５】
しかしながら、このような制御では、垂直軸のストロークが大きくなる程、軸受の安全率が過大となっていることが判明した。このことは、ロボットの移動速度が不必要に制限されていることを意味しているので、ロボットの効率的な動作速度が得られないという欠点がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、垂直軸の軸受の安全率を満足しながら移動速度を高めることができるスカラ型ロボットの制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、制御手段は、水平軸を旋回すると共に垂直軸を垂直移動することにより垂直軸を三次元的に移動すると共に垂直軸を回動する。
【０００８】
ここで、ロボットの動作状態では垂直軸の軸受には垂直軸に作用する遠心力に伴うモーメントが作用する。この場合、図９に示すように垂直軸のストロークと比例するようにロボットの動作速度を低下した場合には、垂直軸のストロークに従って軸受の安全率が過大となっていることが判明した。この場合、垂直軸の軸受の安全率が一定となるようにロボットの動作速度を制御するには、ストロークの平方根の逆数を変数とする所定の関数で制御すればよいことが分った。
【０００９】
そこで、制御手段は、各軸の速度をストロークの平方根の逆数を変数とする所定の関数で制御するので、軸受の安全率を満足しながらロボットの動作速度を高めることができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、制御手段は、所定の関数で求めた速度がロボットに規定された最高速度を上回るような場合は、各軸の速度を最高速度で制御するので、垂直軸のストロークにかかわらずロボットを最高速度で動作することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図８を参照して説明する。
図３はスカラ型ロボットを斜視して示している。この図３において、スカラ型ロボット１は、主軸２に第１の水平アーム３（水平軸に相当）を旋回可能に支持すると共に、その第１の水平アーム３の先端部に第２の水平アーム４（水平軸に相当）を旋回可能に支持し、さらに第２の水平アーム４の先端部に垂直軸５を垂直移動可能に支持して構成されている。この垂直軸５の下端には負荷取付部６が一体に設けられており、その負荷取付部６にチャッキングハンド、真空チャックなどを装着するようになっている。尚、負荷取付部６は図示しないモータにより回動可能に設けられている。また、垂直軸５に平行に空圧シリンダ７が設けられており、その空圧シリンダ７により垂直軸５に作用する負荷重量をバランスさせるようにしている。
【００１２】
図４はロボット１の電気的構成を概略的に示している。この図４において、ロボット１には水平アーム３，４及び垂直軸５の移動位置などを検出する回転角センサ８が設けられており、制御装置９（制御手段に相当）は、回転角センサ８が検出した回転角に基づいてアーム駆動装置１０を制御することによりチャッキングハンドによりチャッキングしたワークを所定位置に搬送すると共に、現在の動作状態を入力装置を兼ねた表示装置１１に表示するようになっている（図３参照）。
【００１３】
図５は上述したロボット１を模式的に示している。また、図６は図５に示したロボット１の負荷取付部６に取付けられた負荷１２に水平方向に作用する力の作用関係を示している。この図６において、ロボット１の垂直軸５が水平アーム３，４の旋回運動によって移動する際に作用する水平方向の力は遠心力と慣性力との合成力である。この場合、第１の水平アーム３及び第２の水平アーム４が直線的な位置関係となったときに負荷取付部６に取付けられた負荷１２に作用する遠心力及び慣性力が最大となる。
【００１４】
つまり、第１のアーム３が主軸２を中心として旋回するのに伴って負荷１２に生じる遠心力と第２の水平アーム４が第１の水平アーム３を中心として旋回するのに伴って負荷１２に生じる遠心力との合成遠心力Ｆが次式に示すように作用し、その合成遠心力Ｆが最大となる条件が第１，第２の水平アーム３，４が直線的な位置関係となる場合である。また、第１のアーム３が主軸２を中心として加速度的に旋回するのに伴って負荷１２に生じる慣性力と第２の水平アーム４が第１の水平アーム３を中心として加速度的に旋回するのに伴って負荷１２に生じる慣性力との合成慣性力Ｍが次式に示すように作用し、その合成慣性力Ｍが最大となる条件が第１，第２の水平アーム３，４が直線的な位置関係となる場合である。従って、負荷１２に水平方向に作用する力Ｐは次式のように表すことができる。尚、図中のｒ1 は第１の水平アーム３の長さを示し、ｒ2 は第２の水平アーム４の長さを示している。
【００１５】
【数１】

【００１６】
ところで、垂直軸５の負荷取付部６に取付けられる負荷１２の重心は垂直軸５の軸中心から水平方向に偏心して位置しているのが一般的であるので、図７に示すように垂直軸５が加速度的に上下動する状態（ロボット１の動作ではこのような状態が一般である）では、垂直軸５の軸受１３には上述のようにして求めた負荷１２に作用する水平方向合成力Ｐによる曲げモーメントと負荷１２が加速度的に上下動するのに応じて生じる曲げモーメントとの合成曲げモーメントＲが次式に示すように作用する。この図中において、Δｘは垂直軸５が最上位置に位置したときの軸受１３の中心から負荷取付部６の下端までの距離、Ｌは垂直軸５が軸受１３から下方に突出したストロークを示し、ｌは負荷取付部６の下端から負荷１２の重心までの距離を示し、Ｓは垂直軸５の軸中心から負荷１２の重心までの距離を示し、Ｑは垂直軸５の垂直移動動作により生じる力を示している。
【００１７】
【数２】

【００１８】
ここで、制御装置９は、ロボット１の動作速度を制御する際は速度を最高速度に対する比率で示される動作速度ＳＰで制御するので、速度及び加速度を実際の制御で使用する動作速度ＳＰで表すと、
【数３】

となる。従って、負荷１２に作用する水平方向の合成力Ｐは、
【数４】

と表すことができる。ここで、数４において、
【数５】

とおくと、
【数６】

と表すことができるので、定数をＣとすると、水平方向の合成力Ｐは、
【数７】

となる。
【００１９】
ところで、実際の垂直軸５は、図８に示すようにスプラインシャフト１４とラックスプライン１５とを並列状態に連結し、ラックスプライン１５をモータ１６による歯車１７の回転により上下動することによりスプラインシャフト１４を上下動するように構成されている。この場合、スプラインシャフト１４は上側シャフト軸受１８及び下側シャフト軸受１９の二点で支持されていると共に、ラックスプライン１５は上側ラック軸受２０及び下側ラック軸受２１の二点で支持されている。
【００２０】
従って、上述したように負荷１２に作用する曲げモーメントＲは、２個のシャフト軸受１８，１９及び２個のラック軸受２０，２１で分担して受けることになる。この場合、スプラインシャフト１４とラックスプライン１５との断面積比は２対１であるので、シャフト軸受１８，１９は曲げモーメントＲの２／３を分担して受け、ラック軸受２０，２１は曲げモーメントＲの１／３を分担して受けていることになる。このことは、シャフト軸受１８，１９は水平合成力Ｐの２／３を分担して受けると共に、ラック軸受２０，２１は水平合成力Ｐの１／３を分担して受けることを意味している。
【００２１】
さて、スプラインシャフト１４に作用する曲げモーメント２Ｒ／３は上側シャフト軸受１４と下側シャフト軸受１９との中間を中心として作用するので、下側シャフト軸受１９には負荷１２に作用する水平方向合成力Ｐと反対方向の力が作用し、上側シャフト軸受１８には負荷１２に作用する水平方向合成力Ｐと同一方向の力が作用する。つまり、下側シャフト軸受１９に作用する水平方向力であるラジアル荷重ｆ１は、上側シャフト軸受１８に作用する水平方向力であるラジアル荷重ｆ２と水平方向合成力２Ｐ／３との合力となるので、下側シャフト軸受１９の安全率を考慮すればよいことになる。
【００２２】
この場合、下側シャフト軸受１９に作用する水平方向の力と曲げモーメントは、上側シャフト軸受１８の中心と下側シャフト軸受１９の中心との間の距離は５０ｍｍであるので、垂直軸５が最上位置に位置した状態で上側シャフト軸受１８の中心から負荷取付部６の下端までの距離をΔｘとすると、
【数８】

と表すことができる。従って、下側シャフト軸受１９に作用するラジアル荷重ｆ１は、
【数９】

となる。
【００２３】
一方、ラックスプライン１５に作用する曲げモーメントＲ／３は上側ラック軸受２０と下側ラック軸受２１との中間を中心として作用するので、下側ラック軸受２１には負荷１２に作用する水平方向合成力Ｐと反対方向の力が作用し、上側ラック軸受２０には負荷１２に作用する水平方向合成力Ｐと同一方向の力が作用する。つまり、下側ラック軸受２１に作用する水平方向力であるラジアル荷重ｆ３は、上側ラック軸受２０に作用する水平方向力であるラジアル荷重ｆ４と水平方向合成力Ｐ／３との合力となるので、下側ラック軸受２１の安全率を考慮すればよいことになる。
【００２４】
この場合、下側ラック軸受２１に作用する力は、上側ラック軸受２０の中心と下側ラック軸受２１の中心との間の距離は６５ｍｍ、シャフト軸受１４とラック軸受１５との間の距離は５３．５９ｍｍであるので、垂直軸５が最上位置に位置した状態で上側シャフト軸受２０の中心から負荷取付部６の下端までの距離をΔｙとすると、
【数１０】

と表すことができる。従って、下側ラック軸受２１に作用するラジアル荷重ｆ３は、
【数１１】

となる。ここで、本実施の形態のロボット１の仕様は、
【数１２】

と規定されているので、下側シャフト軸受１９に作用するラジアル荷重ｆ１は、
【数１３】

と表すことができる。この式に数７を代入すると、
【数１４】

と表すことができる。
【００２５】
さて、下側シャフト軸受１９の安全率を一定とした場合のロボット１の動作速度ＳＰと垂直軸５のストロークＬとの関係を導くと、ＣD を下側シャフト軸受１９に作用する定格荷重、Ｄを定数とすると、
【数１５】

と表すことができる。
【００２６】
従って、ロボット１の動作速度ＳＰは、
【数１６】

となる。
【００２７】
この数式から、ロボット１の動作速度ＳＰを垂直軸５のストロークＬの平方根の逆数を変数とする所定の関数式で制御することによりストロークＬにかかわらず下側シャフト軸受１９の安全率を一定とすることができることが分る。
【００２８】
このようにして求めたストロークＬと速度との関係を、ストロークＬが１００ｍｍのときの安全率を基準に求めて図１に示した。制御装置９は、この図１で示された速度の関数に基づいて垂直軸５の速度を制御する。
また、図２は、図１で示した関係のときのトロークＬと安全率との関係を示している。
【００２９】
尚、同様にして、下側ラック軸受１５の安全率を一定としたときのロボット１の動作速度ＳＰと垂直軸５のストロークＬとの関係を次式のように導くことができる。
【００３０】
【数１７】

【００３１】
従って、上記各関係式を満足するようにロボット１の動作速度ＳＰを制御することにより、垂直軸５のストロークＬにかかわらず各軸受１９，２１の安全率を一定とすることができる。
【００３２】
このような実施の形態によれば、図１で示した垂直軸５のストロークＬの平方根の逆数を変数とする所定の関数式でロボット１の動作速度ＳＰを制御することにより、ストロークＬ（Ｌ≧１００）にかかわらず下側シャフト軸受１９及び下側ラック軸受２１の安全率を一定とすることができるので、ストロークに比例してロボットの動作速度を小さく制御することにより軸受の安全率が過大となる従来例のものと違って、軸受１８〜２１の安全率が低下してしまうことなくロボット１の動作速度を高めることができる。
【００３３】
この場合、垂直軸５のストロークＬに基づいて求めたロボット１の動作速度がロボット１に設定されている最高速度を上回るような場合は、ロボット１を最高速度で動作させるようにしたので、ストロークＬにかかわらず軸受１８〜２１の安全率を満足しながらロボット１の動作速度を高めることができる。
【００３４】
しかも、このように優れた効果を奏する構成は、ストロークＬとロボット１の動作速度ＳＰとのデータテーブルを修正するだけで対応することができるので、コストが高くなることなく容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における最高速度と最高速度制限値との関係を示す図
【図２】ストロークＬと軸受の安全率との関係を示す図
【図３】ロボットの全体を示す斜視図
【図４】ロボットの電気的構成を示すブロック図
【図５】ロボットを模式的に示す側面図
【図６】垂直軸に水平方向に作用する力関係を示すアームの模式図
【図７】垂直軸と負荷の重心との距離関係を示す側面図
【図８】垂直軸の詳細を模式的に示す側面図
【図９】従来例を示す図１相当図
【符号の説明】
１はロボット、３，４は水平アーム（水平軸）、５は垂直軸、９は制御装置（制御手段）、１２は負荷、１４はスプラインシャフト、１５はラックスプライン、１８，１９はシャフト軸受、２０，２１はラック軸受である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control apparatus for a SCARA robot having a vertical axis supported on a horizontal axis by a bearing so as to be vertically movable and rotatable, and having control means for controlling the rotation and movement of each axis.
[0002]
[Prior art]
In SCARA robots, the vertical axis is supported at the tip of the horizontal arm by a bearing so that it can move vertically, and the chucking is attached to the lower end of the vertical axis by combining the horizontal arm swiveling action and the vertical axis moving action. The hand is moved in three dimensions.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the workpiece is swung while being chucked by the chucking hand, a large centrifugal force acts on the workpiece in the horizontal direction. Such centrifugal force acts intensively as a moment on a vertical shaft bearing, and there is a situation in which an excessive radial load acts on the bearing and the life of the bearing is reduced.
[0004]
In this case, the greater the vertical axis stroke, the greater the moment acting on the bearing and the lower the safety factor of the bearing, so the robot speed is increased in proportion to the vertical axis stroke as shown in FIG. Control was performed so as to decrease. Therefore, since the speed of the robot decreases as the stroke of the vertical axis increases, the radial load applied to the bearing that supports the vertical axis can be suppressed and the life of the bearing can be extended.
[0005]
However, it has been found that with such control, the safety factor of the bearing becomes excessive as the stroke of the vertical axis increases. This means that the moving speed of the robot is unnecessarily limited, and thus there is a drawback that an efficient operating speed of the robot cannot be obtained.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control device for a SCARA robot capable of increasing the moving speed while satisfying the safety factor of a vertical shaft bearing.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the control means turns the horizontal axis and moves the vertical axis in a three-dimensional manner by rotating the vertical axis and moving the vertical axis vertically.
[0008]
Here, in the operation state of the robot, a moment accompanying centrifugal force acting on the vertical axis acts on the vertical axis bearing. In this case, as shown in FIG. 9, it was found that when the operating speed of the robot was reduced in proportion to the vertical axis stroke, the safety factor of the bearing was excessive according to the vertical axis stroke. In this case, it has been found that in order to control the operation speed of the robot so that the safety factor of the bearing of the vertical axis is constant, it is only necessary to control with a predetermined function using the reciprocal of the square root of the stroke as a variable.
[0009]
Therefore, the control means controls the speed of each axis with a predetermined function using the reciprocal of the square root of the stroke as a variable, so that the operation speed of the robot can be increased while satisfying the safety factor of the bearing.
[0010]
According to the invention of claim 2, the control means controls the speed of each axis at the maximum speed when the speed obtained by the predetermined function exceeds the maximum speed defined for the robot. The robot can be operated at the maximum speed regardless of the stroke.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a perspective view of the SCARA robot. In FIG. 3, a SCARA robot 1 supports a first horizontal arm 3 (corresponding to a horizontal axis) on a main shaft 2 so as to be able to turn, and a second horizontal arm at a tip portion of the first horizontal arm 3. 4 (corresponding to a horizontal axis) is supported so as to be rotatable, and a vertical axis 5 is supported at the tip of the second horizontal arm 4 so as to be vertically movable. A load mounting portion 6 is integrally provided at the lower end of the vertical shaft 5, and a chucking hand, a vacuum chuck or the like is mounted on the load mounting portion 6. The load mounting portion 6 is provided so as to be rotatable by a motor (not shown). A pneumatic cylinder 7 is provided in parallel to the vertical shaft 5, and the load weight acting on the vertical shaft 5 is balanced by the pneumatic cylinder 7.
[0012]
FIG. 4 schematically shows the electrical configuration of the robot 1. In FIG. 4, the robot 1 is provided with a rotation angle sensor 8 that detects the movement positions of the

horizontal arms

3 and 4 and the vertical shaft 5. The control device 9 (corresponding to the control means) includes a rotation angle sensor 8. By controlling the arm driving device 10 based on the detected rotation angle, the work chucked by the chucking hand is conveyed to a predetermined position, and the current operation state is displayed on the display device 11 also serving as an input device. (See FIG. 3).
[0013]
FIG. 5 schematically shows the robot 1 described above. FIG. 6 shows an action relationship of forces acting in the horizontal direction on the load 12 attached to the load attaching portion 6 of the robot 1 shown in FIG. In FIG. 6, the horizontal force acting when the vertical axis 5 of the robot 1 is moved by the turning motion of the

horizontal arms

3 and 4 is a combined force of centrifugal force and inertial force. In this case, when the first horizontal arm 3 and the second horizontal arm 4 have a linear positional relationship, the centrifugal force and the inertial force acting on the load 12 attached to the load attaching portion 6 are maximized.
[0014]
That is, the centrifugal force generated in the load 12 as the first arm 3 pivots around the main shaft 2 and the load 12 as the second horizontal arm 4 pivots around the first horizontal arm 3. The combined centrifugal force F with the generated centrifugal force acts as shown in the following equation, and the condition that the combined centrifugal force F is maximum is the linear positional relationship between the first and second

horizontal arms

3 and 4. Is the case. In addition, the inertial force generated in the load 12 and the second horizontal arm 4 rotate about the first horizontal arm 3 as the first arm 3 rotates about the main shaft 2 at an acceleration. As a result, the combined inertial force M with the inertial force generated in the load 12 acts as shown in the following equation, and the condition for the maximum combined inertial force M is that the first and second

horizontal arms

3 and 4 are linear. In this case. Therefore, the force P acting on the load 12 in the horizontal direction can be expressed as follows. In the figure, r1 represents the length of the first horizontal arm 3, and r2 represents the length of the second horizontal arm 4.
[0015]
[Expression 1]

[0016]
By the way, since the center of gravity of the load 12 attached to the load attaching portion 6 of the vertical shaft 5 is generally located eccentrically in the horizontal direction from the axial center of the vertical shaft 5, as shown in FIG. In a state in which 5 is moved up and down at an acceleration (such a state is common in the operation of the robot 1), the horizontal direction resultant force acting on the load 12 obtained as described above is applied to the bearing 13 of the vertical shaft 5. The combined bending moment R of the bending moment due to P and the bending moment generated in response to the load 12 moving up and down at an acceleration acts as shown in the following equation. In this figure, Δx represents the distance from the center of the bearing 13 to the lower end of the load mounting portion 6 when the vertical shaft 5 is located at the uppermost position, L represents the stroke in which the vertical shaft 5 protrudes downward from the bearing 13, l indicates the distance from the lower end of the load mounting portion 6 to the center of gravity of the load 12, S indicates the distance from the center of the vertical axis 5 to the center of gravity of the load 12, and Q indicates the force generated by the vertical movement operation of the vertical axis 5. Is shown.
[0017]
[Expression 2]

[0018]
Here, when controlling the operation speed of the robot 1, the control device 9 controls the speed by the operation speed SP indicated by the ratio to the maximum speed, so the speed and acceleration are expressed by the operation speed SP used in actual control. When,
[Equation 3]

It becomes. Therefore, the horizontal resultant force P acting on the load 12 is
[Expression 4]

It can be expressed as. Here, in Equation 4,
[Equation 5]

After all,
[Formula 6]

Therefore, if the constant is C, the horizontal resultant force P is
[Expression 7]

It becomes.
[0019]
By the way, the actual vertical shaft 5 is connected to the spline shaft 14 and the rack spline 15 in parallel as shown in FIG. 8, and the rack spline 15 is moved up and down by the rotation of the gear 17 by the motor 16. Is configured to move up and down. In this case, the spline shaft 14 is supported at two points, an upper shaft bearing 18 and a lower shaft bearing 19, and the rack spline 15 is supported at two points, an upper rack bearing 20 and a lower rack bearing 21.
[0020]
Therefore, as described above, the bending moment R acting on the load 12 is shared by the two

shaft bearings

18 and 19 and the two

rack bearings

20 and 21. In this case, since the cross-sectional area ratio between the spline shaft 14 and the rack spline 15 is 2: 1, the

shaft bearings

18 and 19 share and receive 2/3 of the bending moment R, and the

rack bearings

20 and 21 receive the bending moment. That means that 1/3 of R is shared. This means that the

shaft bearings

18 and 19 share and receive 2/3 of the horizontal resultant force P, and the

rack bearings

20 and 21 share and receive 1/3 of the horizontal resultant force P. .
[0021]
Now, since the bending moment 2R / 3 acting on the spline shaft 14 acts around the middle between the upper shaft bearing 14 and the lower shaft bearing 19, the horizontal direction combined force acting on the load 12 is exerted on the lower shaft bearing 19. A force in the direction opposite to P acts, and a force in the same direction as the horizontal resultant force P acting on the load 12 acts on the upper shaft bearing 18. That is, the radial load f1 which is a horizontal force acting on the lower shaft bearing 19 is a resultant force of the radial load f2 which is a horizontal force acting on the upper shaft bearing 18 and the horizontal resultant force 2P / 3. The safety factor of the lower shaft bearing 19 may be taken into consideration.
[0022]
In this case, the horizontal force and the bending moment acting on the lower shaft bearing 19 are such that the distance between the center of the upper shaft bearing 18 and the center of the lower shaft bearing 19 is 50 mm. When the distance from the center of the upper shaft bearing 18 to the lower end of the load mounting portion 6 is Δx in the state of being positioned,
[Equation 8]

It can be expressed as. Therefore, the radial load f1 acting on the lower shaft bearing 19 is
[Equation 9]

It becomes.
[0023]
On the other hand, since the bending moment R / 3 acting on the rack spline 15 acts around the middle between the upper rack bearing 20 and the lower rack bearing 21, the horizontal resultant force acting on the load 12 is exerted on the lower rack bearing 21. A force in the direction opposite to P acts, and a force in the same direction as the horizontal resultant force P acting on the load 12 acts on the upper rack bearing 20. That is, the radial load f3 that is a horizontal force acting on the lower rack bearing 21 is a resultant force of the radial load f4 that is a horizontal force acting on the upper rack bearing 20 and the horizontal resultant force P / 3. The safety factor of the lower rack bearing 21 may be taken into consideration.
[0024]
In this case, the force acting on the lower rack bearing 21 is such that the distance between the center of the upper rack bearing 20 and the center of the lower rack bearing 21 is 65 mm, and the distance between the shaft bearing 14 and the rack bearing 15 is 53. .59 mm, if the distance from the center of the upper shaft bearing 20 to the lower end of the load mounting portion 6 is Δy with the vertical shaft 5 positioned at the uppermost position,
[Expression 10]

It can be expressed as. Therefore, the radial load f3 acting on the lower rack bearing 21 is
[Expression 11]

It becomes. Here, the specifications of the robot 1 of the present embodiment are as follows:
[Expression 12]

Therefore, the radial load f1 acting on the lower shaft bearing 19 is
[Formula 13]

It can be expressed as. Substituting Equation 7 into this equation,
[Expression 14]

It can be expressed as.
[0025]
Now, when the relationship between the operating speed SP of the robot 1 and the stroke L of the vertical shaft 5 when the safety factor of the lower shaft bearing 19 is constant is derived, CD is the rated load acting on the lower shaft bearing 19, D Let be a constant.
[Expression 15]

It can be expressed as.
[0026]
Therefore, the operation speed SP of the robot 1 is
[Expression 16]

It becomes.
[0027]
From this equation, the safety rate of the lower shaft bearing 19 can be made constant regardless of the stroke L by controlling the operating speed SP of the robot 1 with a predetermined function equation using the inverse of the square root of the stroke L of the vertical axis 5 as a variable. You can see what you can do.
[0028]
The relationship between the stroke L and the speed thus obtained is shown in FIG. 1 with reference to the safety factor when the stroke L is 100 mm. The control device 9 controls the speed of the vertical axis 5 based on the function of the speed shown in FIG.
FIG. 2 shows the relationship between the trolley L and the safety factor in the relationship shown in FIG.
[0029]
Similarly, the relationship between the operating speed SP of the robot 1 and the stroke L of the vertical shaft 5 when the safety factor of the lower rack bearing 15 is constant can be derived as follows.
[0030]
[Expression 17]

[0031]
Therefore, by controlling the operation speed SP of the robot 1 so as to satisfy the above relational expressions, the safety factor of the

bearings

19 and 21 can be made constant regardless of the stroke L of the vertical shaft 5.
[0032]
According to such an embodiment, by controlling the operation speed SP of the robot 1 with a predetermined function equation using the inverse of the square root of the stroke L of the vertical axis 5 shown in FIG. 1 as a variable, the stroke L (L Regardless of ≧ 100), the safety factor of the lower shaft bearing 19 and the lower rack bearing 21 can be made constant, so that the safety factor of the bearing is excessive by controlling the robot operation speed to be small in proportion to the stroke. Unlike the conventional example, the operating speed of the robot 1 can be increased without reducing the safety factor of the bearings 18 to 21.
[0033]
In this case, when the operation speed of the robot 1 obtained based on the stroke L of the vertical axis 5 exceeds the maximum speed set for the robot 1, the robot 1 is operated at the maximum speed. Regardless of L, the operation speed of the robot 1 can be increased while satisfying the safety factor of the bearings 18 to 21.
[0034]
In addition, the configuration having such excellent effects can be dealt with only by correcting the data table of the stroke L and the operation speed SP of the robot 1, and thus can be easily implemented without increasing the cost. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a maximum speed and a maximum speed limit value according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a stroke L and a bearing safety factor. FIG. 4 is a block diagram showing the electrical configuration of the robot. FIG. 5 is a side view schematically showing the robot. FIG. 6 is a schematic diagram of an arm showing the force relationship acting on the vertical axis in the horizontal direction. 7] Side view showing distance relationship between vertical axis and center of gravity of load [FIG. 8] Side view schematically showing details of vertical axis [FIG. 9] FIG.
1 is a robot, 3 and 4 are horizontal arms (horizontal axes), 5 is a vertical axis, 9 is a control device (control means), 12 is a load, 14 is a spline shaft, 15 is a rack spline, 18 and 19 are shaft bearings, 20 and 21 are rack bearings.

Claims

A control device for a SCARA robot having a vertical axis supported by a bearing on a horizontal axis so as to be vertically movable and rotatable by a bearing, and having a control means for controlling the vertical movement and rotation of the vertical axis and controlling the turning of the horizontal axis. In
The control means controls the speeds of the vertical axis and the horizontal axis by a predetermined function using a reciprocal of a square root of a stroke in which the vertical axis protrudes downward from the bearing as a variable. Control device.

The control means controls the speeds of the vertical axis and the horizontal axis at the maximum speed when the speed obtained by the predetermined function exceeds a maximum speed set in the robot. Item 2. A control device for a SCARA robot according to item 1.