JPH01175004A - ロボット制御装置 - 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］ 本発明はロボット制御装置に関し、−層詳細には、サー
ボユニットによって駆動されるロボットをロボット制御
装置からの動作速度、移動距離等の出力データに即応し
て高速に動作させることを可能としたロボット制御装置
に関する。

［発明の背景］ 例えば、溶接ロボットを用いてワークに対し所定の溶接
咋業を行う場合、当該溶接ロボットの先端部に取着され
たエンドイフェクタである溶接ガンを所定の溶接経路に
沿って移動させる必要がある。この場合、前記溶接経路
は一般にティーチングボックスによってティーチングデ
ータとして教示される。そして、溶接ロボットは前記テ
ィーチングデータに基づきロボット制御装置によって駆
動制御される。

そこで、ロボットの動作教示を行うティーチングボック
スにはロボットの各軸を駆動するための指令値や動作教
示の基準とする座標系を選択する入力手段あるいはロボ
ットの動作方向、動作速度を設定する設定手段等が備え
られており、オペレータはこれらの手段を所定の手順に
従って操作することでロボットに対する動作教示を行っ
ている。

一方、ロボット制御装置はこれらのティーチングデータ
をロボット座標上のロボット動作データに変換してロボ
ットに供給する。この場合、通常、ロボットはサーボバ
ルブ等によって作動する。

第１図にこの種のロボット制御装置を含む従来のロボッ
ト動作システムの概略構成を示す。

すなわち、当該ロボット動作システムはティーチングデ
ータを取得するティーチングボックス２と、ティーチン
グボックス２からの目標位置指令、速度指令に基づいて
所定のパルスを発生するロボ７）制御装置４とロボット
制御装置４から出力されるパルスに応じてサーボバルブ
６が駆動されるサーボユニット８およびサーボバルブ６
によって駆動されるシリンダ等からなる溶接ロボット１
０とから基本的に構成される。

以上のような構成において、今、ティーチングボックス
２を利用して溶接ロボット本体１２の動作教示、所謂、
ティーチングが終了して当該ティーチングに係るプレイ
バックも終了したものとし、実際に、溶接ロボット本体
１２を所定の動作速度で駆動制御する段階にあるものと
する。

この場合、溶接ロボット本体１２の移動すべき目標位置
データおよび動作速度データがティーチングボックス２
からロボット制御装置４内のメイン処理部１４に転送さ
れ、当該メイン処理部１４内で溶接ロボット本体１２を
動作すべきパルスデータに変換されて格納されている。

なお、溶接ロボット本体１２のティーチング時において
当該溶接ロボット本体１２の動作速度は、安全性等の観
点から、実際の動作速度の１７１０程度に制限され、さ
らにティーチング作業回数も少ないこともあり動作速度
の遅早が製品のコストに占める割合が少ないため、ティ
ーチング時において動作速度は殆ど問題とされない。

そこで、先ず、メイン処理部１４から溶接ロボット１０
の中、溶接ロボット本体１２の移動すべき目標位置デー
タが減算器１６の一方の入力端子および実質的に論理積
動作を遂行するマルチプレクサ１８の入力データ端子に
入力される。減算器１６の他方の入力端子には溶接ロボ
ット本体１２の現在位置データ、換言すれば、前回の目
標位置データを記憶している現在位置メモリ２０からの
現在位置データが導入されている。従って、減算器１６
の出力信号は目標位置データから現在位置データを減算
したロボットの移動距離データである。当該移動距離デ
ータはパルス発生器２２のデータ入力端子に導入され、
一方、パルス発生器２２の変調入力端子にはメイン処理
部１４から速度データが導入されているので、結局、パ
ルス発生器２２からの動作指令パルスＰは移動距離デー
タがパルス数（以下、移動距離パルスという）によって
換算され、動作速度データが前記移動距離パルスをパル
ス幅変調したパルス列であって当該動作指令パルスＰは
シリアルデータ転送によりサーボユニット８を構成する
偏差カウンタ２４に導入される。なお、偏差カウンタ２
４にはパルス発生器２２から動作方向データＤも併せて
導入される。

そこで、偏差カウンタ２４は動作指令パルスＰに係る動
作速度データをＤ／Ａ変換器２６、加算器２８を介して
サーボアンプ３０に導入する。サーボアンプ３０は導入
された電圧値をサーボバルブ６の仕様に適合した電圧に
増幅して供給する。

そこで、サーボバルブ６の出力信号、すなわち、サーボ
ユニット８の出力信号によって溶接ロボット本体１２は
所定方向に所定の動作速度で移動を開始する。この場合
、溶接ロボット本体１２にはシャフトエンコーダ３２が
軸着され、溶接ロボット本体１２の移動距離に対応した
パルス信号が出力され周波数−電圧変換器３４並びに前
記偏差カウンタ２４に導入される。ここで、周波数−電
圧変換器３４は前記シャフトエンコーダ３２から発生す
るパルスの周波数を電圧に変換して加算器２８の他方の
入力端子に負信号で導入し速度データのフィードバック
処理を行い、溶接ロボット本体１２が所定の速度で動作
するように制御する。

一方、シャフトエンコーダ３２からの出力パルスによっ
て前記偏差カウンタ２４に設定されている移動距離デー
タが減算され、動作指令パルスＰの全数が減算された時
に偏差カウンタ２４の出力速度データは零となり、これ
により溶接ロボット本体１２は停止する。この場合、偏
差カウンタ２４から動作終了パルスＥがロボット制御装
置４内のマルチプレクサ１８の制御入力端子に導入され
、この動作終了パルスＥによってマルチプレクサ１８が
導通しメイン処理部１４から導入されている目標位置デ
ータが現在位置データとして現在位置メモリ２０に格納
される。なお、この場合、動作終了パルスＥはメイン処
理部１４にも導入され、導入後、次の目標位置データお
よび速度データがメイン処理部１４から減算器１６およ
びパルス発生器２２に送出されパルス発生器２２から再
びシリアルデータの動作指令パルスＰとしてサーボユニ
ット８内の偏差カウンタ２４に導入される。

この新たな動作指令パルスＰに係る目標位置データおよ
び速度データによって前記と同様にサーボユニット８お
よび溶接ロボット１０が再び作動する。このようにして
、メイン処理部１４に格納されているロボット動作デー
タ分だけ所定の動作を繰り返した後、作動を終了する。

ところで、上記のよう−なロボット動作システムにおい
ては、ロボット制御装置４からの動作指令に基づいてロ
ボットが滑らかに且つ即応して動作することが望ましい
。

然しなから、前記のようなロボット動作システムにおい
てはロボット制御装置４からサーボユニット８への動作
指令がシリアルデータで転送されているためにこの転送
速度の制限により、結局、ロボット制御装置４からの入
力信号に即応しては溶接ロボット本体１２が動作しない
という欠点が存在している。また、このように偏差カウ
ンタ２４を用いるサーボバルブ３０の制御は一次比例的
な動作であるので、例えば、最近の溶接作業の高度化、
複雑化した制御には対応出来ないという不都合も露呈し
ている。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、シリアルデータで動作する偏差カウンタに代替
してロボット制御装置内にコントローラから構成される
パラレルデータ比較器等の演算手段を配設し、この演算
手段の出力信号によって溶接ロボットを動作させ、ロボ
ット動作システムの高速動作を可能とするロボット制御
装置を提供することを目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明はロボット制御装
置に組み込まれる制御用ＣＰＵの動作指示に従いサーボ
ユニットを駆動しサーボユニットの動作量をフィードバ
ックして制御を行うロボット制御装置において、ＣＰＵ
からパラレルデータで伝送される動作指示量とサーボユ
ニットから入力されるフィードバック量とを演算する演
算手段を設け、当該演算手段の出力信号によってサーボ
ユニットを制御するよう構成することを特徴とする。

［実施態様］ 次に、本発明に係るロボット制御装置について好適な実
施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説
明する。

第２図は本実施態様に係るロボット制御装置が適用され
る溶接システムの概略構成図である。

第２図において、参照符号４０は本実施態様に係るロボ
ット制御装置が適用される溶接システムを示し、この溶
接システム４０ではシーケンサ４２によるシーケンス制
御に基づき溶接ロボット４４が駆動され、クランプ装置
４６によって治具台４８上に位置決めされたワーク５０
に対し所定の溶接作業が行われる。この場合、溶接ロボ
ット４４はティーチングボックス５２によりその動作が
教示され、ロボット制御装置５４を介して油圧ユニット
５６および溶接コントローラ５８によって駆動制御され
る。

ここで、溶接ロボット４４は基台６０上に設置されてお
り、移動部６２が油圧モータ６４により前記基台６０に
対して矢印方向に移動すると共に、旋回部６６が油圧モ
ータ６７により前記移動部６２に対し矢印方向に旋回可
能に構成される。また、旋回部６６にはアーム部材６８
の一端部が軸着し、このアーム部材６８は前記旋回部６
６に取着された油圧シリンダ７０により矢印方向に昇降
可能に構成される。一方、アーム部材６８の他端部には
油圧モータ７２を有する第１取付部材７４が取着され、
前記第１取付部材７４には油圧モータ７６を介して第２
取付部材７８が連結される。この場合、第２取付部材７
８は油圧モータ７６を中心とし油圧モータ７２によって
矢印方向に旋回すると共に、油圧モータ７６により矢印
方向に回動可能に構成される。第２取付部材７８には一
対のガンアーム８０ａ１８０ｂが取着されており、これ
らのガンアーム３Ｑａ、８０ｂの先端部は油圧シリンダ
８２によって矢印方向に開閉可能に構成される。なお、
前述した油圧ユニット５６は溶接ロボット４４を構成す
る油圧モータ６４．６７．７２および７６と油圧シリン
ダ７０を駆動制御する。また、溶接コントローラ５８は
油圧シリンダ８２を駆動制御すると共にガンアーム８０
ａ、８０ｂの先端部間の電流を制御する。

一方、ロボット制御装置５４は第３図に示すように構成
される。すなわち、ロボット制御装置５４はティーチン
グボックス５２）シーケンサ４２）溶接コントローラ５
８等の外部装置との間で制御情報、制御データ等の入出
力処理を行うｆ１０処理部８３と、油圧ユニット５６を
介して溶接ロボット４４を構成する各油圧系に対しティ
ーチングデータあるいは作業プログラムに基づいた駆動
信号を出力すると共に油圧ユニット５６からの応答信号
を受信するサーボコントロール部８４と、前記Ｉ１０処
理部８３およびサーボコントロール部８４に対して必要
な制御情報、制御データを交換し、溶接システム４０全
体の動作制御を行うメイン処理部８６とから基本的に構
成される。Ｉ１０処理部８３、サーボコントロール部８
４およびメイン処理部８６は夫々マイクロプロセッサを
有し、独立にデータ処理可能である。Ｉ１０処理部８３
には、さらに、ＬＣＤデイスプレィ８８、テンキー９０
＄よびフロッピィディスクドライブ９２が接続される。

また、Ｉ１０処理部８３とメイン処理部８６との間は第
１のデュアルポー）ＲＡＭ９４で接続され、メイン処理
部８６とサーボコントロール部８４との間は第２のデュ
アルポー）ＲＡＭ９６で接続される。そして、Ｉ１０処
理部８３、メイン処理部８６およびサーボコントロール
部８４間ではこれらのデュアルポー）ＲＡＭ９４および
９６を介して制御情報、制御データの授受がパラレルデ
ータ処理で行われる。

第４図に前記溶接ロボット４４の移動距離および動作速
度を制御する本発明に係るロボット制御装置５４を含む
サーボシステムの概略ブロック図を示す。図において、
溶接ロボット４４を構成する移動手段１００は前記した
移動部６２）旋回部６６、アーム部材６８、第１取付部
材７４および第２取付部材７８を駆動制御する油圧モー
タ６４．６７、油圧シリンダ７０、油圧モータ７２およ
び７６からなる。これらの移動手段１００を構成する油
圧モータ６４．６７．７２および７６並びに油圧シリン
ダ７０には夫々ポテンショメータ１０２が接続され移動
手段１００の移動方向および移動距離に係る電圧信号を
検出している。溶接ロボット４４の出力信号、すなわち
、ポテンショメータ１０２の出力信号はサーボコントロ
ール部８４を構成する、例えば、フラッシュ型の高速の
Ａ／Ｄ変換器１０４を介して演算手段としての比較器１
０６の一方の端子にフィードバック信号として導入され
る。

ここで、比較器１０６は位置データ比較部１０７と速度
データ比較部１０８とからなり、速度データ比較部１０
８からの出力速度データはＤ／Ａ変換１ｔｉｏを介して
油圧ユニット５６内のサーボアンプ１１２　に導入され
る。サーボアンプ１１２に導入された速度信号はサーボ
バルブ１１４を駆動するのに必要な信号に増幅されサー
ボバルブ１１４の入力端子に導入される。サーボバルブ
１１４からの圧力流体は前記溶接ロボット４４を構成す
る移動手段１００の夫々の構成要素に導入される。

前記サーボコントロール部８４を構成する比較器１０６
の他方の端子はデュアルポー）ＲＡＭ９６を介してメイ
ン処理部８６内のメイン処理部ＣＰＵ１１６および後述
するロボット動作データ並びに溶接ロボット４４の現在
位置データが格納されているメモリ１１８　と接続され
る。

本発明に係るロボット制御装置を組み込む溶接システム
は基本的には以上のように構成されるものであり、次に
その作用並びに効果について説明する。

先ず、第２図並びに第３図において、ティーチングボッ
クス５２を用いて溶接ロボット４４に動作教示し、さら
に溶接ロボット４４をプレイバックさせロボット動作デ
ータを得る。この場合、ロボット動作データは移動距離
データ並びに移動速度データを含むデータである。当該
ロボット動作データはティーチングボックス５２からロ
ボット制御装置５４内のＩ１０処理部８３、デュアルボ
ー）　ＲＡ　Ｍ９４を介してメイン処理部８６内に転送
される。メイン処理部８６はティーチングボックス５２
によって得られたロボット動作データを溶接ロボット４
４を構成する移動手段１００に対応した位置データ並び
に速度データに変換してメモリ１１８内に各軸のデータ
として記憶しておく。

そこで、ティーチングボックス５２は切り離し、実際の
溶接作業を遂行する。先ず、治具台４８上にワーク５０
をセットし図示しない起動ボタンを押すことでロボット
制御装置５４を含む溶接システム４０を起動させる。溶
接システム４０が起動状態になると、シーケンサ４２か
らの作業指令に基づいてクランプ装置４６が作動し、ワ
ーク５０をクランプする。この場合、クランプ装置４６
の各部の作動状態を示すリミットスイッチ（図示せず）
の出力がオンとなる。そこで、シーケンサ４２は前記リ
ミットスイッチのオン信号を検知しロボット制御装置５
４に溶接ロボット４４の動作指令を出力する。

この場合、メイン処理部８６はメモリ１１８から移動距
離データと速度データとを読み込みデュアルボー）ＲＡ
Ｍ９６にパラレルデータ転送して記憶させる。デュアル
ボー）ＲＡＭ９６に転送されたロボット動作データであ
るパラレルデータはサーボコントロール部８４を構成す
る比較器１０６の中、位置データは位置データ比較部１
０７に設定され、速度データは速度データ比較部１０８
に設定される。そこで、速度データ比較部１０８に設定
された速度データはＤ／Ａ変換器１１０を介してアナロ
グ信号に変換され油圧ユニット５６を構成するサーボア
ンプ１１２に送給される。

サーボアンプ１１２は当該速度データを増幅してサーボ
バルブ１１４を駆動し、サーボバルブ１１４によって付
勢される油圧流体が移動手段１００内の油圧モータ６４
．６７．７２および７６並びに油圧シリンダ７０に供給
され、所定位置まで動作しようとする。移動手段１００
を構成する油圧モータ６４．６７．７２および油圧シリ
ンダ７０には、前記したように、夫々エンコーダである
ポテンショメータ１０２が軸着されポテンショメータ１
０２の出力信号はＡ／Ｄ変換器１０４を介して位置デー
タ比較部１０７に導入される。この場合、速度データは
位置データを微分したデータとして速度データ比較部１
０８に導入され速度データに関するフィードバック作用
が当該速度データ比較部１０８内で行われる。比較結果
の速度データは、当該速度データ比較部１０８の出力に
関数発生部（図示せず）を配設し、例えば、速度データ
を二乗するようにしてＤ／Ａ変換器１１０に導入して高
速化を図る等、データの種々の加工が可能である。

当該速度データは、前記したように、Ｄ／Ａ変換器１１
０、油圧ユニット５６を介して溶接ロボット４４を駆動
する。

このようにして溶接ロボット４４、すなわち、移動手段
１００が所定位置まで移動され、ポテンショメータ１０
２　、Ａ／Ｄ変換器１０４を介して比較器１０６に送給
された位置データが設定データと等しくなると、速度デ
ータは零となって所定の動作が停止される。そこで、比
較器１０６の比較終了信号がデュアルボー）ＲＡＭ９６
を介してメイン処理部８６に導入されると、メモリ１１
８の現在位置メモリアドレスに移動後の現在位置が記憶
されると共にメイン処理部８６から次のロボット動作デ
ータがパラレルデータとしてデュアルポートＲＡＭ９６
を介して比較器１０６に導入され、次の作動処理が実行
される。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、動作速度、移動距離等
のロボット動作データのデータ転送をパラレルデータ転
送で行うと共に、偏差カウンタを使用せずソフトウェア
によって制御される比較器等の演算手段によりサーボユ
ニットを制御している。このため、データ転送の時間が
偏差カウンタを使用するシリアルデータ転送に比較器て
楊めて短く出来、結局、溶接ロボットを高速に駆動制御
することが可能である。しかも、速度設定手段は偏差カ
ウンタではなくソフトウェアによって比較方法が決定出
来る比較器等の演算手段を利用しているため、比較出力
信号を任意の関数に処理することが可能となり、溶接ロ
ボットに対して、単に、−次比例動作に限らず複雑且つ
高度な作業を実行させることが出来る。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
例えば、ポテンショメータ、Ａ／Ｄ変換器に代替して夫
々デジタルポテンショメータ、デジタルポテンショメー
タ変換器を使用しフィードバック系の高速化、高精度化
を図る等、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の改良並びに設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に係るロボット制御装置により駆動さ
れるサーボシステムの構成図、第２図は本発明に係るロ
ボット制御装置が組み込まれる溶接システムの概略構成
図、第３図は第２図に示す溶接システムの中、本発明に
係るロボット制御装置の構成図、第４図は本発明に係る
ロボット制御装置が適用されるサーボシステムの概略構
成図である。 ４０・・・溶接システム　　　　　４２・・・シーケン
サ４４・・・溶接ロボット ５２・・・ティーチングボックス ５４・・・ロボット制御装置　　　５６・・・油圧ユニ
ット５８・・・溶接コントローラ　　　８３・・・Ｉ１
０処理部８４・・・サーボコントロール部　８６・・・
メイン処理部９４．９６・・・デュアルポートＲＡＭ１
００・・・移動手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロボット制御装置に組み込まれる制御用ＣＰＵの
   動作指示に従いサーボユニットを駆動しサーボユニット
   の動作量をフィードバックして制御を行うロボット制御
   装置において、ＣＰＵからパラレルデータで伝送される
   動作指示量とサーボユニットから入力されるフィードバ
   ック量とを演算する演算手段を設け、当該演算手段の出
   力信号によってサーボユニットを制御するよう構成する
   ことを特徴とするロボット制御装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、演算
   手段は関数発生手段を具備してなるロボット制御装置。