JPH02131887A - 水平旋回アームロボットの制御装置 - Google Patents
水平旋回アームロボットの制御装置Info
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- JPH02131887A JPH02131887A JP28374588A JP28374588A JPH02131887A JP H02131887 A JPH02131887 A JP H02131887A JP 28374588 A JP28374588 A JP 28374588A JP 28374588 A JP28374588 A JP 28374588A JP H02131887 A JPH02131887 A JP H02131887A
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- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、水平旋回アーム型ロボットの制御装置に関し
、特にアームの振動防止に有効なサーボ制御系に関する
． 従来技術 水平旋回アームロボットの各アームは、それぞれ独立の
サーボ系およびモータによって駆動される．また、一番
先端部分のアームにＺ軸方向すなわち上下方向の軸が取
り付けられ、その軸がモータなどのアクチェエー夕によ
って駆動される場合にも、そのモータについて専用のサ
ーボ系が設けられる． アームの旋回運動中に、Ｚ軸駆動用のアクチュエータが
加速または減速動作をするとき、その加減速時のロータ
やプーリなどの反動がアームの長手方向の軸線を中心と
する回転運動として働き、アームに対し、ねじり運動と
して作用し、アームに減衰的な振動運動が現れる．この
ような振動は、比較的たわみ易いアームの片持ちはり構
造とサーボ系の時間的な遅れ要素との共振によって発生
する． 発明の目的 したがって、本発明の目的は、Ｚ軸などのアクチェエー
夕の加減速時に、その反動によるアームの振動を制御装
置側で防止することである．発明の解決手段 上記目的の下に、本発明は、２軸などのアクチェエータ
のトルク指令をアームのサーボ系のトルク指令に減算信
号として与えることにより、振動の原因となる反動を加
減速時に相殺するようにしている．ここで、その減算信
号の大きさは、２軸などの回転部分のイナーシ中と電流
一トルクの変換定数によって決定される． 発明の構成 第１図は、水平旋回アームロボットｌの構成を示してい
る． この水平旋回アームロボット１は、ロボット本体２に対
し、水平方向に旋回可能な第１のアーム３、第２のアー
ム４を垂直軸の関節を中心として回転自在に備えており
、さらに第２のアーム４の先端部分で垂直方向のＺ軸５
を上下動自在に備えている． そして、第１のアーム３および第２のアーム４は、それ
ぞれ直接駆動方式の駆動源として、第１のモータ６、第
２のモータ７によって、関節軸上で駆動されるようにな
っている，また、上記Ｚ軸５は、第１のアーム３に取り
付けられた水平方向のモータなどのアクチェエータ８を
駆動源としており、プーリ、ベルト、送りねじなどの伝
達手段９によって上下方向の運動として２軸５に伝達さ
れる． 次に、第２図は、制ｍ装置ｌＯを示している．この制御
装置１０は、第１のモータ６、第２のモータ７およびア
クチェエータ８に対応するサーボ系ｌ１、ｌ２、ｌ３に
よって構成されており、これらはコントローラｌ４の指
令下にある．この実施例の場合に、本発明の特徴的な部
分は、サーボ系１’２、ｌ３の部分に組み込まれている
．コントローラ１４の１つの出力端は、サーボ系ｌ２内
の比較点１５、位置増幅器！６、比較点ｌ７、速度増幅
器１８、加え合わせ点ｌ９およびドライバー２０を介し
第２のモータ７に接続されており、さらに分岐し、変換
器２１、２２、積分器２３、２４を介し比較点１５、１
７にそれぞれ接統されている．また、サーボ系１３は、
上記サーボ系１２とほぼ同様の接続関係で、比較点２５
、位置増幅器２６、比較点２７、速度増幅器２８、ドラ
イバー２９、変換器３０，３１および積分器３２、３３
によって構成されている．そして特徴的な構成として、
サーボ系ｌ３の速度増幅器２８の出力端は、係数器３４
によって、サーボ系ｌ２の加え合わせ点１９に減算接続
されている．なお、図中の符号は、それぞれ下記のもの
を表す． Ｋｐ Ｋｖ （ｓ）： Ｋ 位置ループゲイン 速度ループゲイン トルク定数（電流一トルクの変換 定数） アームのイナーシ中 ２軸全体のイナーシ中 Ｚ軸のうち回転部分のイナーシ中 係数 Ｊθｎ Ｊｚ Ｊｚ’ Ｊｚ’／［： 発明の作用 水平旋回アームロボット１の旋回運動は、第１のアーム
３および第２のアーム４毎にコントローラｌ４から与え
られる． 今、コントローラｌ４が第２のアーム４に所定の回転角
に相当する位置指令を与えると、この位置指令は、位置
増幅器１６によって速度指令に変換され、さらに速度増
幅器１８によってトルク指令に変換される．そこで、ド
ライバー２０は、トルク指令に対応する電流を発生する
ことによって、第２のモータ７を回転させ、第２のアー
ム４を駆動していく． 一方、このドライバー２０の出力としての電流は、変換
器２１によって、トルクに変換され、さらに変喚器２２
にようて加速度に変換され、積分器２３でその加速度を
積分することによって、実速度に変換し、比較点ｌ７に
負帰還される．また、この実速度は、さらに積分器２４
によって実位置に変換され、比較点ｌ５に負帰還される
．このように、第２のモータ７の電流量から、実速度お
よび実位宣がそれぞれ検出され、これらは、比較点ｌ５
、ｌ７ごとに偏差となる．したがって、サーボ系ｌ２は
、速度および位置毎にセミクローズドルーブ系を構成し
ている。
、特にアームの振動防止に有効なサーボ制御系に関する
． 従来技術 水平旋回アームロボットの各アームは、それぞれ独立の
サーボ系およびモータによって駆動される．また、一番
先端部分のアームにＺ軸方向すなわち上下方向の軸が取
り付けられ、その軸がモータなどのアクチェエー夕によ
って駆動される場合にも、そのモータについて専用のサ
ーボ系が設けられる． アームの旋回運動中に、Ｚ軸駆動用のアクチュエータが
加速または減速動作をするとき、その加減速時のロータ
やプーリなどの反動がアームの長手方向の軸線を中心と
する回転運動として働き、アームに対し、ねじり運動と
して作用し、アームに減衰的な振動運動が現れる．この
ような振動は、比較的たわみ易いアームの片持ちはり構
造とサーボ系の時間的な遅れ要素との共振によって発生
する． 発明の目的 したがって、本発明の目的は、Ｚ軸などのアクチェエー
夕の加減速時に、その反動によるアームの振動を制御装
置側で防止することである．発明の解決手段 上記目的の下に、本発明は、２軸などのアクチェエータ
のトルク指令をアームのサーボ系のトルク指令に減算信
号として与えることにより、振動の原因となる反動を加
減速時に相殺するようにしている．ここで、その減算信
号の大きさは、２軸などの回転部分のイナーシ中と電流
一トルクの変換定数によって決定される． 発明の構成 第１図は、水平旋回アームロボットｌの構成を示してい
る． この水平旋回アームロボット１は、ロボット本体２に対
し、水平方向に旋回可能な第１のアーム３、第２のアー
ム４を垂直軸の関節を中心として回転自在に備えており
、さらに第２のアーム４の先端部分で垂直方向のＺ軸５
を上下動自在に備えている． そして、第１のアーム３および第２のアーム４は、それ
ぞれ直接駆動方式の駆動源として、第１のモータ６、第
２のモータ７によって、関節軸上で駆動されるようにな
っている，また、上記Ｚ軸５は、第１のアーム３に取り
付けられた水平方向のモータなどのアクチェエータ８を
駆動源としており、プーリ、ベルト、送りねじなどの伝
達手段９によって上下方向の運動として２軸５に伝達さ
れる． 次に、第２図は、制ｍ装置ｌＯを示している．この制御
装置１０は、第１のモータ６、第２のモータ７およびア
クチェエータ８に対応するサーボ系ｌ１、ｌ２、ｌ３に
よって構成されており、これらはコントローラｌ４の指
令下にある．この実施例の場合に、本発明の特徴的な部
分は、サーボ系１’２、ｌ３の部分に組み込まれている
．コントローラ１４の１つの出力端は、サーボ系ｌ２内
の比較点１５、位置増幅器！６、比較点ｌ７、速度増幅
器１８、加え合わせ点ｌ９およびドライバー２０を介し
第２のモータ７に接続されており、さらに分岐し、変換
器２１、２２、積分器２３、２４を介し比較点１５、１
７にそれぞれ接統されている．また、サーボ系１３は、
上記サーボ系１２とほぼ同様の接続関係で、比較点２５
、位置増幅器２６、比較点２７、速度増幅器２８、ドラ
イバー２９、変換器３０，３１および積分器３２、３３
によって構成されている．そして特徴的な構成として、
サーボ系ｌ３の速度増幅器２８の出力端は、係数器３４
によって、サーボ系ｌ２の加え合わせ点１９に減算接続
されている．なお、図中の符号は、それぞれ下記のもの
を表す． Ｋｐ Ｋｖ （ｓ）： Ｋ 位置ループゲイン 速度ループゲイン トルク定数（電流一トルクの変換 定数） アームのイナーシ中 ２軸全体のイナーシ中 Ｚ軸のうち回転部分のイナーシ中 係数 Ｊθｎ Ｊｚ Ｊｚ’ Ｊｚ’／［： 発明の作用 水平旋回アームロボット１の旋回運動は、第１のアーム
３および第２のアーム４毎にコントローラｌ４から与え
られる． 今、コントローラｌ４が第２のアーム４に所定の回転角
に相当する位置指令を与えると、この位置指令は、位置
増幅器１６によって速度指令に変換され、さらに速度増
幅器１８によってトルク指令に変換される．そこで、ド
ライバー２０は、トルク指令に対応する電流を発生する
ことによって、第２のモータ７を回転させ、第２のアー
ム４を駆動していく． 一方、このドライバー２０の出力としての電流は、変換
器２１によって、トルクに変換され、さらに変喚器２２
にようて加速度に変換され、積分器２３でその加速度を
積分することによって、実速度に変換し、比較点ｌ７に
負帰還される．また、この実速度は、さらに積分器２４
によって実位置に変換され、比較点ｌ５に負帰還される
．このように、第２のモータ７の電流量から、実速度お
よび実位宣がそれぞれ検出され、これらは、比較点ｌ５
、ｌ７ごとに偏差となる．したがって、サーボ系ｌ２は
、速度および位置毎にセミクローズドルーブ系を構成し
ている。
同様に、コントローラｌ４の上下方向の指令は、上記と
同様にして、アクチェエータ８に与えられ、実速度およ
び実位置に変換されて、セミクローズドルーブのもとに
制御されていく． アクチュエータ８に上下方向の位置指令が与えられたと
き、特にその過渡的な期間すなわち加速または減速時に
、片持ち状態の第１のアーム３および第２のアーム４が
旋回中または停止中に、アクチュエータ８からの反動に
よって、それらのアーム３、４の長手方向を軸線として
振動を誘発しようとする．しかし、このアクチュエータ
８が駆動される過程で、速度増幅器２８の出力としての
トルク指令は、係数器３４を介し、係数（Ｊｚ’／Ｋ）
によって変換され、加え合わせ点１９にキャンセル量と
して与えられる．つまり、サーボ系ｌ３のトルク指令は
、Ｚ軸５のうち回転部分のイナーシャＪｚとの関係で、
所定のトルク係数Ｋのもとに振動の誘発方向と異なる方
向にキャンセル量として与えられる．このため、第２の
アーム４の振動は、その指令にようて抑えられる．ここ
で、理想的なキャンセル量は、上記の式ＪＺ’／Ｋによ
って与えられる．つまり、アクチュエータ８の反動によ
って生じるトルクと、第２のモータ７にそのトルクを打
ち消すためのトルク指令と値は、ともに等しく、その方
向は逆方向に設定されている．このため、反動のトルク
と片持ちはりのばね特性によって、振動が誘発されよう
としても、その振動を打ち消す方向に第２のアーム４に
トルクが作用するため、それらがキャンセルされる結果
、第２のアームおよびこれにつながる第１のアーム３は
、大きな振動を起こさず、安定な状態となる． なお、係数器３４は、係数設定器として構成される．し
かし、振動抑制効果は、係数器３４を上記インピーダン
スに近い値の適当な抵抗値の抵抗器のみによっても充分
期待できる．したがって、係数器３４は、適当な抵抗器
によって構成することもできる． また、キャンセル量は、サーボ系１２だけでなく、他の
サーボ系１１にも分配してもよい．発明の他の実施例 上記実施例は、一例としてダイレクトドライブ型式の水
平多関節型ロボットについて説明している．しかし、本
発明は、減速駆動型式の水平多関節型ロボットの他、円
筒座標系のロボットのように、水平旋回方向のアームを
有する他のロボットにも適用できる。また、他のアクチ
ュエータは、上下方向のＺ軸５に限らず、その他の回転
部分、例えばチャックの回転など、アーム以外の回転駆
動源であってもよい． 発明の効果 本発明では、他のアクチェエー夕に対するトルク指令が
水平旋回可能なアームのトルク指令に減算によって与え
られるため、アクチェエータの反動による片持ち状態の
アームの振動が有効に抑えられる．
同様にして、アクチェエータ８に与えられ、実速度およ
び実位置に変換されて、セミクローズドルーブのもとに
制御されていく． アクチュエータ８に上下方向の位置指令が与えられたと
き、特にその過渡的な期間すなわち加速または減速時に
、片持ち状態の第１のアーム３および第２のアーム４が
旋回中または停止中に、アクチュエータ８からの反動に
よって、それらのアーム３、４の長手方向を軸線として
振動を誘発しようとする．しかし、このアクチュエータ
８が駆動される過程で、速度増幅器２８の出力としての
トルク指令は、係数器３４を介し、係数（Ｊｚ’／Ｋ）
によって変換され、加え合わせ点１９にキャンセル量と
して与えられる．つまり、サーボ系ｌ３のトルク指令は
、Ｚ軸５のうち回転部分のイナーシャＪｚとの関係で、
所定のトルク係数Ｋのもとに振動の誘発方向と異なる方
向にキャンセル量として与えられる．このため、第２の
アーム４の振動は、その指令にようて抑えられる．ここ
で、理想的なキャンセル量は、上記の式ＪＺ’／Ｋによ
って与えられる．つまり、アクチュエータ８の反動によ
って生じるトルクと、第２のモータ７にそのトルクを打
ち消すためのトルク指令と値は、ともに等しく、その方
向は逆方向に設定されている．このため、反動のトルク
と片持ちはりのばね特性によって、振動が誘発されよう
としても、その振動を打ち消す方向に第２のアーム４に
トルクが作用するため、それらがキャンセルされる結果
、第２のアームおよびこれにつながる第１のアーム３は
、大きな振動を起こさず、安定な状態となる． なお、係数器３４は、係数設定器として構成される．し
かし、振動抑制効果は、係数器３４を上記インピーダン
スに近い値の適当な抵抗値の抵抗器のみによっても充分
期待できる．したがって、係数器３４は、適当な抵抗器
によって構成することもできる． また、キャンセル量は、サーボ系１２だけでなく、他の
サーボ系１１にも分配してもよい．発明の他の実施例 上記実施例は、一例としてダイレクトドライブ型式の水
平多関節型ロボットについて説明している．しかし、本
発明は、減速駆動型式の水平多関節型ロボットの他、円
筒座標系のロボットのように、水平旋回方向のアームを
有する他のロボットにも適用できる。また、他のアクチ
ュエータは、上下方向のＺ軸５に限らず、その他の回転
部分、例えばチャックの回転など、アーム以外の回転駆
動源であってもよい． 発明の効果 本発明では、他のアクチェエー夕に対するトルク指令が
水平旋回可能なアームのトルク指令に減算によって与え
られるため、アクチェエータの反動による片持ち状態の
アームの振動が有効に抑えられる．
第１図は水平旋回アームロボットのスケルトン側面図、
第２図は制御装置のブロック線図である．１・・水平旋
回アームロボット、２・・ロボット本体、３・・第１の
アーム、４・・第２のアーム、５・・Ｚ軸、６・・第１
のモータ、７・・第２のモータ、８・・アクチュエータ
、ｌＯ・・制御装置、１１１２、１３・・サーボ系、ｌ
４・・コントローラ、３４・・係数器． 第７図 手続補正書（ＩＩ順 平成−１年１２月０１日 特許庁長官 吉 田 文 毅 殿 ｌ．事件の表示 昭和６３年特許願第２８３７４５号２
．発明の名称 水平旋回アームロボットの語扉装置ク．
補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 長野県諏訪郡下諏訪町５３２９番地名 称
（２２３）株式会社三協精機製作所代表者 山 田
六 ４．代理人８ｌ６０ ７．補正の内容 Ｔｌｌ 明細書第２頁第１２行〜１３行の「長手方向
の軸線」を「水平方向旋回軸」と訂正する．《２》明細
書第４頁第４行〜５行の「第１の・・などの」を「第２
のアーム４の水平方向旋回軸と平行に取り付けられたモ
ータなどの」と訂正する．《３》 明細書第５頁第１
８行の「Ｚ軸のうち回転部分のイナーシャ」をｒＺ軸の
うち水平方向の回転部分のイナーシ中」と訂正する． 《４）明細書第７頁第１３行の「長手方向」を「水平方
向旋回軸」と訂正する． 《５》 明細書第７真第１９行〜２０行の「Ｚ軸５の
・・イナーシ中Ｊ．Ｊを「Ｚ軸５のうち水平方向の回転
部分のイナーシャＪ２゜」に訂正する．《６》 図面
の第１図を別紙の通り訂正する．６．補正の対象 明細
書の発明の詳細な説明の欄および図面以上
第２図は制御装置のブロック線図である．１・・水平旋
回アームロボット、２・・ロボット本体、３・・第１の
アーム、４・・第２のアーム、５・・Ｚ軸、６・・第１
のモータ、７・・第２のモータ、８・・アクチュエータ
、ｌＯ・・制御装置、１１１２、１３・・サーボ系、ｌ
４・・コントローラ、３４・・係数器． 第７図 手続補正書（ＩＩ順 平成−１年１２月０１日 特許庁長官 吉 田 文 毅 殿 ｌ．事件の表示 昭和６３年特許願第２８３７４５号２
．発明の名称 水平旋回アームロボットの語扉装置ク．
補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 長野県諏訪郡下諏訪町５３２９番地名 称
（２２３）株式会社三協精機製作所代表者 山 田
六 ４．代理人８ｌ６０ ７．補正の内容 Ｔｌｌ 明細書第２頁第１２行〜１３行の「長手方向
の軸線」を「水平方向旋回軸」と訂正する．《２》明細
書第４頁第４行〜５行の「第１の・・などの」を「第２
のアーム４の水平方向旋回軸と平行に取り付けられたモ
ータなどの」と訂正する．《３》 明細書第５頁第１
８行の「Ｚ軸のうち回転部分のイナーシャ」をｒＺ軸の
うち水平方向の回転部分のイナーシ中」と訂正する． 《４）明細書第７頁第１３行の「長手方向」を「水平方
向旋回軸」と訂正する． 《５》 明細書第７真第１９行〜２０行の「Ｚ軸５の
・・イナーシ中Ｊ．Ｊを「Ｚ軸５のうち水平方向の回転
部分のイナーシャＪ２゜」に訂正する．《６》 図面
の第１図を別紙の通り訂正する．６．補正の対象 明細
書の発明の詳細な説明の欄および図面以上
Claims (3)
- （１）アームの駆動源およびＺ軸などの他のアクチュエ
ータにトルク指令を与えて動作をさせるロボットの制御
装置において、他のアクチュエータのトルク指令をアー
ムの駆動源のトルク指令に減算接続してなることを特徴
とするロボットの制御装置。 - （２）他のアクチュエータのトルク指令をアーム側のト
ルク定数で割り、その値をアームの駆動源のトルク指令
に減算接続してなることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のロボットの制御装置。 - （３）他のアクチュエータのトルク指令をインピーダン
スによりアーム側の駆動源のトルク指令に減算接続して
なることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
項記載のロボットの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28374588A JPH02131887A (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 水平旋回アームロボットの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28374588A JPH02131887A (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 水平旋回アームロボットの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02131887A true JPH02131887A (ja) | 1990-05-21 |
Family
ID=17669563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28374588A Pending JPH02131887A (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 水平旋回アームロボットの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02131887A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005103739A (ja) * | 2003-10-02 | 2005-04-21 | Yaskawa Electric Corp | 振動抑制制御装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63314607A (ja) * | 1987-06-17 | 1988-12-22 | Fanuc Ltd | 多関節ロボットの制御装置 |
-
1988
- 1988-11-11 JP JP28374588A patent/JPH02131887A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63314607A (ja) * | 1987-06-17 | 1988-12-22 | Fanuc Ltd | 多関節ロボットの制御装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005103739A (ja) * | 2003-10-02 | 2005-04-21 | Yaskawa Electric Corp | 振動抑制制御装置 |
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