JPH01171790A - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、溶接、塗装２組立など種々の分野で用いられ
る産業用ロボットに関するものである。

［従来の技術］ 産業用ロボットとしては、例えば、第３，４図に示すよ
うな６軸（Ｓｌ−Ｓ６）を有するものが用いられる。こ
れらの軸Ｓ１〜Ｓ６のうち、８１〜Ｓ３は主として位置
決めのための軸であり、８４〜Ｓ６は主としてエンドエ
フェクタの角度を決めるための軸である。

そして、従来、これらの軸Ｓ１〜Ｓ６は、すべてサーボ
モータで駆動されており、その制御、駆動用の回路は第
５図に示すように構成されている。

第５図において、１はＣＰＵ、２はＤ／Ａコンバータ、
３は速度制御回路、４はＰＷＭ（パルス幅変調）回路、
５はベースアンプ、６はパワートランジスタ（第１のド
ライバ）、７はロボットの各軸を駆動するサーボモータ
、８はサーボモータ７の回転速度を検出するタコジェネ
レータ、９はサーボモータ７の所定回転ごとにパルスを
出力するパルスエンコーダ、１０はサーボモータの回転
方向を検出する方向弁別回路、１１はパルスエンコーダ
９からのパルスを計数してサーボモータフの回転角を検
出するアップダウンカウンタである。

ＣＰＵＩは、ロボットの各軸ごとのＤ／Ａコンバータ２
へ速度指令を出力する。この値に応じた電流が、速度制
御回路３およびＰＷＭ回路４により時間幅変調され、ベ
ースアンプ５により増幅されてからパワートランジスタ
１２に入力され、このパワートランジスタ１２によりサ
ーボモータ７が駆動される。また、サーボモータ７の回
転速度は、タコジェネレータにより検出されフィードバ
ックされるほか、サーボモータ７の回転角は、パルスエ
ンコーダ９．アップダウンカウンタ１１により検出され
て、ＣＰＵＩに通知される。そして、ＣＰＵＩは、この
位置データと指令値との差をもとに時々刻々の速度を演
算しＤ／Ａコンバータ２へその指令値を出力して、前述
と同様のフィードバック制御がなされる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、産業用ロボットにおいては、アーム先端に行
くほど、小型のモータが要求されるが。

ＡＣサーボモータは比較的大型であるためにこの要件を
満たさない、一方、ＤＣサーボモータを用いた場合には
、ブラシの点で保守性が悪く信頼性も低い。また、サー
ボモータは、一般に高トルク。

高精度、高分解能という長所を有してはいるが、第５図
にも示したように、サーボモータ７をロボットの全軸に
用いる場合、その制御、駆動用の回路が非常に複雑で高
価なものとなる。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、簡素な構成で軸の駆動を行なえるようにして、安価で
信頼性の高い産業用ロボットを提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ このため、本発明の産業用ロボットは、各軸用の駆動手
段を、サーボモータと同サーボモータを駆動する第１の
ドライバとからなる第１の駆動手段と、ステッピングモ
ータと同ステッピングモータを駆動する第２のドライバ
とからなる第２の駆動手段とから構成したことを特徴と
している。

［作　　　用コ 上述の本発明の産業用ロボットでは、高トルクで細かい
分解能が必要な軸については第１の駆動手段を用いて、
従来と同様に、制御手段（ＣＰＵ）からの指令を受けた
第１のドライバにより、サーボモータが駆動され、この
サーボモータにより。

ロボットの所定の軸が回転駆動される一方、小トルクで
粗い分解能でよい軸については第２の駆動手段を用いて
、上記制御手段（ＣＰ　Ｕ）からの指令を受けた第２の
ドライバにより、ステッピングモータが駆動され、この
ステッピングモータ（パルスモータ）により、ロボット
の所定の軸が回転駆動される。

［発明の実施例］ 一般に、ステッピングモータ（パルスモータ）には１次
のような特徴がある。

■ディジタル信号で直接オープンループ制御ができ、シ
ステム全体が簡単である。

■パルス信号の周波数に比例した回転速度が得られるた
め、速度制御が広範囲にできる。

■停止時に高保持トルクで位置を保つことができる。

■超低速で高トルク運転ができる。

■ブラシがないなど、モータ自体の部品点数が少なく、
信頼性が高い。

■低価格である。

このような種々の利点を有しているステッピングモータ
を、本発明では産業用ロボットの各軸を駆動するために
用いることを提案する。

以下１図面により本発明の一実施例としての産業用ロボ
ットについて説明すると、第１図はその制御系を示すブ
ロック図、第２図はそのステッピングモータの励磁方式
を示す図である。

第１図において、１は産業用ロボットの動作指令を出力
するＣＰＵ（制御手段）、１２はＣＰＵＩからの指令を
受けて所定のタイミングでパルス（第２図参照）を出力
する出力ポート、１３は産業用ロボットの軸を回転駆動
するためのステッピングモータ（パルスモータ）、１４
はステッピングモータ１３を駆動するためのパワートラ
ンジスタであり、出力ポート１２とパワートランジスタ
１３とから第２のドライバが構成されている。そして、
上記のステッピングモータ１３および第２のドライバか
ら第２の駆動手段が構成されている。

なお、上記第２の駆動手段は、小トルクで粗い分解能で
よい軸、例えば、手首部に近い軸（第３゜４図に示す軸
Ｓ４〜Ｓ６）について用いられる。

また、第１図には図示しないが、本実施例では、第５図
に示したものと同様のパワートランジスタ（第１のドラ
イバ）６と同パワートランジスタ６により駆動されるサ
ーボモータ７とからなる第１の駆動手段もそなえられて
おり、この第１の駆動手段は、高トルクで細かい分解能
が必要な軸（位置決めのための軸；第３，４図に示す軸
８１〜Ｓ３）について用いられる。

本発明の一実施例としての産業用ロボットは上述のごと
く構成されているので、手首部に近い小トルクで粗い分
解能でよい軸（第３，４図に示す軸Ｓ４〜Ｓ６）を駆動
する際には、ＣＰＵＩからの指令は出力ポート１２に入
力され、この出力ポート１２からは第２図に示すタイミ
ングでパルス信号ａ１〜ａ４が出力される。なお、第２
図には、２相励磁力式の場合のパルス例が示されている
。

そして、パルス信号ａ１〜ａ４を受けたパワートランジ
スタ１４によりステッピングモータ１３は。

所定のステップ角を単位として回転駆動され、ロボット
の各軸が駆動される。

このとき、特にパルスエンコーダ等のフィードバック用
のデバイスをそなえなくとも、ＣＰＵＩは完全にステッ
ピングモータ１３の回転角を認識することができる。

なお、ステッピングモータ１３は、従来のサーボモータ
と比較して、トルクが小さくまた分解能も少々粗いとい
う短所を有して、いるが、産業用ロボットにおいては必
ずしもすべての軸に高トルク。

高分解能を必要とする訳ではない。従って、手首部に近
い軸１例えば、第３，４図に示す軸８４〜Ｓ６のように
、小トルクで粗い分解能でもよい軸について、ステッピ
ングモータ１３を適用するのが望ましく、第１図には図
示しないが、実際には、従来のサーボモータと組み合わ
せて産業用ロボットを駆動することになる。ただし、全
軸小トルクでもよい場合には、全軸にステッピングモー
タを適用することも可能である。

また、高トルクで細かい分解能が必要な軸（第３．４図
に示す軸８１〜Ｓ３）について用いられる第１の駆動手
段は、第５図に示す従来のものと同様に動作する。

このように、本実施例によれば、ステッピングモータ１
３を用いることで、制御系が極めて簡素で安価なものに
なるとともに、手首部などにおける駆動手段の小型化を
はかることができる。また、ステッピングモータ１３に
はブラシが無いため、これを用いた第２の駆動手段につ
いてはメンテナンスの点で有利であり信頼性が向上する
。さらに、ロボットの位置再現精度は、全軸サーボモー
タの場合と変わらない。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明の産業用ロボットによれば
、ステッピングモータにより一部の軸を駆動するという
極めて簡素な構成で、制御系を極めて簡素で安価なもの
とすることができ、特に、手首部などにおける駆動手段
の小型化を実現できる。また、ブラシが無いため、メン
テナンスの点で有利であり信頼性が大きく向上するとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明の一実施例としての産業用ロボット
を示すもので、第１図はその制御系を示すブロック図、
第２図はそのステッピングモータの励磁方式を示す図で
あり、第３，４図は一般的な産業用ロボットの例を示す
構成図、第５図は従来の産業用ロボットの制御系を示す
ブロック図である。 図において、１・・−ＣＰＵ（制御手段）、６−・−パ
ワートランジスタ（第１のドライバ）、７−サーボモー
タ、１２−第２のドライバを構成する出力ボート、１３
−・・・ステッピングモータ（パルスモータ）、１４−
第２のドライバを構成するパワートランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　制御手段からの指令を受けて駆動手段により各軸を駆
   動される産業用ロボットにおいて、上記駆動手段が、サ
   ーボモータと同サーボモータを駆動する第１のドライバ
   とからなる第１の駆動手段と、ステッピングモータと同
   ステッピングモータを駆動する第２のドライバとからな
   る第２の駆動手段とを有して構成されていることを特徴
   とする、産業用ロボット。