JPH02262987A - ダイレクト教示方式ロボットの教示装置 - 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】 〈産業上の利用分腎〉 本発明は、ダイレクト教示方式ロボットの教示装置に関
する。

〈従来の技術〉 ロボットのダイレクト教示方式は、ロボ゛ットの動作腕
の先端及び手首等を操作者が直接動かし、その動作位置
をロボットに教示する方法である。教示時間が極めて短
かく複雑な経路を能率よく教示できる利点を有する為、
多くのロボット、特に塗装ロボットの大部分に適用され
ている。

しかし、ロボットの動作腕の先端及び手首等を動かす操
作力が重い場合には操作しにくく、上記利点を生かす事
が出来ないばかりか操作者に腰痛等の身体的障害を起こ
させる原因になりかねない。従来、この為ロボットの教
示時の操作力を軽くする各種の方法が提案されている。

第一の方法はバランサーを使用して、ロボットの動作腕
の負荷によって発生する負荷モーメントをバランサーの
出す力によって発生するバランス力モーメントで打ち消
すことにより操作力を軽減する方法である。

第二の方法は、例えば第２図に示すように、ロボットの
動作腕３４を制御するロボット制御回路３５にサーボア
ンプ３６を介してサーボモータ３７を接続し、更に、サ
ーボモータ３７に内蔵されているパルスゼネレータ３８
（以下ＰＬＧと称する）から信号をサーボアンプ３６を
介してロボット制御回路３５に入力し、位置と速度のフ
ィードバック制御を行う。また、サーボモータ３７はク
ラッチ３９を介して減速機４０と連結し、減速機４０は
動作腕３４と連結している。クラッチ３９には切替モー
ドスイッチ４１が接続し、操作者がこのスィッチ４１１
ｔＩＩＩｋ作することによりロボットのモードを他のモ
ードからダイレクト教示モードに切替えることができる
。このスイッチ４１がダイレクト教示モードに切り替え
られることにより、クラッチ３９の駆動機構（図示せず
）は、クラッチ３９が切り離されるように動作し、他の
モードでは、同駆動機構をクラッチ３９が接続するよう
に作動させる。また、動作腕３４には、更に、位置検出
器４２が設けられており、その信号はロボット制御回路
３５へ出力される。

通常、ダイレクト教示モード以外の時、ロボット制御回
路３５からロボットの動作腕３４を動かす指令信号がサ
ーボアンプ３６へ出力されると、サーボアンプ３６はこ
の指令イツ号によりサーボモータ３７へ同モータ３７の
駆動信号を出力し、同モータ３７を駆動する。

この場合、クラッチ３９は接続されており、サーボモー
タ３７の回転力は減速機４０を介して動作腕３４を動作
させる。そして、ダイレクト教示を行う場合、操作者は
モード切替スイッチ４１をダイレクト教示モードとなる
よう操作すればクラッチ３９が切りｍされ、サーボモー
タ３７と減速機４０との間の結合は断たれ、このためサ
ーボモータ３７の回転抵抗を除去できる。以上の様に、
サーボモータ等の駆動機器の回転抵抗を排除する為、電
磁クラッチ又はエアークラッチ等を動力伝達機構の一部
に配置することにより、ロボットの教示時、サーボモー
タを切り離すことにより操作力の軽減を図っている。

第三の方法は、特開昭６２−９４２８４号公報に記載さ
れているように、ロボット操作時のモータ電流を検出し
、操作力低減トルクを演算しトルク指令としてモータド
ライブ装置に補正入力しモータ逆起電力によるａｍ力を
除去する。

第四の方法は、特開昭６３−１６２１７２号公報記載の
様に、ロボット操作開始時の操作力を歪検出恭で検出し
、ストレインアンプ。

パワーアンプを介してモータに９ｍ補償トルクを発生さ
せ操作力の低減をはかる方法である。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記従来の技術の第二の方法の様に、り）ッチ機構によ
り駆動モータをダイレクト教示時に動伝達機構から切り
離す方法で駆動モータの回転抵抗を排除する乙とは可能
であるが、このクラッチ機構はロボットの持つ動作軸の
数だけ配設する必要があるという問題点がある。

また、ロボットのサーボモータはメンテナンスフリーの
点より最近特にＡＣサーボモータの採用が多くなって来
ているが、乙のＡＣＣサーボモーフ位置及び速度制御の
フィードバック器としてＰＬＧ等の位置検出器を内蔵し
、この位置検出器により位置及び速度と検出している。

ところが、前記クラッチ機構を設けることにより被動体
であるロボットの動作腕とＡＣサーボモータが切り離さ
れてしまうためＡＣサーボモータ内蔵のＰＬＧ等の位置
検出器をロボットの動作腕の位置検出器として使用でき
ず、新たにロボットの動作腕側に位置検出器を配設する
必要があるという問題点がある。そして、同様の問題点
は、カップリング等により位置検出器が結合されている
他のＭ類のモータにも言えることである。

また、従来の技術の第三、第四の方法の様に、サーボモ
ータのドライブ装置にトルク指令を与え、ロボットの操
作方向に補正トルクを発生することにより駆動モータの
摩擦力を除去する方法もあるが、操作方向の検出回路。

演算回路、補正回路等の特殊回路を必要とするために高
価である。そして、電気的にサーポモータは能動状態で
あるため、操作者の安全確保のために種々のインター四
ツク回路を設ける必要があるという問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてモータの動力線を遮断す
ることにより同モータの回転抵抗を排除することを目的
とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、上記目的を達成するために、動作腕が電気モ
ータで駆動されるダイレクト教示方式ロボットに於て、
教示作業時、電気モータの動力線の接続を開放する回路
を設けたことを特徴とする。

く作　　　用〉 ロボットのダイレクト教示時、操作者がロボットの動作
腕を操作して教示を行うと、動作腕の移動に伴い、動作
腕を駆動するモータも回転する。

このため、回転子の回転によってモータには誘導起電力
が生じ、モータは発電機と同じ作用をする。この場合、
モータの動力線は出力回路とみなすことができる。動力
線は通常モータのドライバ回路に接続しており、動力線
を介してドライバ回路に電流が出力される。

このため、回転子にはブレーキトルクが発生し、これが
モータの回転抵抗となっている。

本発明は、ダイレクト教示時に上述した動力線回路の接
続を開放し、モータを発電機とみなした場合、その出力
回路を遮断してブレーキトルクの発生を除去し、前記従
来の技術のようにクラッチを配設したものとほぼ同等の
効果を得ることができる。

また、上述した様にモータと動作腕の結合を切ゆ離すこ
となく、モータの動力線のみを遮断しているので、モー
タに内蔵、又はカップリング等によって結合されている
ＰＬＧ等の位置検出器は、モータの回転によって位置を
検出できるので、そのまま使用可能である。

く実　施　例〉 以下、本発明の一実施例を図に従って説明する。第１図
は実施例の構成図である。符号１は電動塗装ロボットの
動作腕であり、ダイレクト教示時には、操作者によって
動かされる。動作腕１は減速機２を介してＡＣサーボモ
ータ３によって駆動される。ＡＣサーボモータ３には、
位置及び速度のフィードバック制訂のためのフィードバ
ック＠ＰＬＧ４が内蔵されている。ＡＣサーボモータ３
のＵ、Ｖ。

Ｗ相の動力線５，６．７のうち、動力線５゜６は接触器
８を介してサーボアンプ９に接続し、動力線７は直接サ
ーボアンプ９に接続し、更に、サーボアンプ９内のパワ
ー変換器１０に接続している。尚、サーボアンプ９は、
説明に必要なパワー変換系のみ図示する。

このパワー変換器１０は、６個のトランジスタ１１，１
２，１３，１４，１５，１６を用いたインバータ回路で
あり、トランジスタ１１とトランジスタ１２．トランジ
スタ１３とトランジスタ１４．トランジスタ１５とトラ
ンジスタ１６がそれぞれ直列に接続し、動力線５はトラ
ンジスタＩｓ、１６へ接続され、動力線６はトランジス
タ１３．１４へ接続され、動力線７はトランジスタ１１
．１２へ接続されている。そして、トランジスタ１１゜
１３．１５のコレクタとトランジスタ１２゜１４．１６
のエミッタはコンバータ１７に接続し、コンバータ１７
には商用電源（図示せず）の動力線１８，１９．２０が
接続し、更に、コンバータ１７には平滑用コンデンサ２
１とスナバ回路２２が並列に接続している。

また、これらのトランジスタ１１，１２゜１３．１４，
１５，１６には、トランジスタ保護用ダイオード２３，
２４，２５，２６゜２７．２８がそれぞれコレクタエミ
ッタ間に接続されている。そして、トランジスタ１１゜
１２にはペースドライブ回路２９が、トランジスタ１３
．１４にはベースドライブ回路３゜が、トランジスタ１
５．１６にはベースドライブ回！ｌＢ５１が接続されて
いる。

このサーボアンプ９には、ロボット制御装置３２が接続
し、また、ロボット操作盤（図示せず）上には前記接触
！！＃８に接続したモード切替スイッチ３３が接続して
いる。

上記構成で、接触ＩＩ８が存在せずダイレクト教示時、
動力線５，６．７がサーボアンプ９に接続されたままで
あれば、教示動作によってサーボモータ３が回転し、サ
ーボモータ３に誘導起電力が生じ動力＠５．６．７から
電力がパワー変換器１０へ出力されブレーキトルクが発
生する。これは、保護ダイオード２３、．２４，２５，
２６，２フ、２８がコンバータ１７と同様に全波整流回
路となり、サーボモータ３から電流を平滑用コンデンサ
２１へ出力し、平滑用コンデンサ２１が充電作用を行う
ためである。

従って、ダイレクト教示時、ロボット操作盤上のモード
切替スイッチ３３をダイレクト教示モードに切り替えて
、モード切替スイッチ３３の信号によって接触器８を作
動させ、動力＄５．６を遮断すれば、平滑コンデンサ２
１には２相以上充電されずブレーキトルクは発生しない
。そして、動作腕１を軽く動かすことが可能となる。

また、サーボモータ３に内蔵されているＰＬＧ４とサー
ボアンプ９は信号線４３を介して接続されたままである
。また、サーボモータ３が減速機２を介して動作腕１と
結合しているのでＡＣサーボモータ３内蔵のＰＬＧ４は
動作腕１の動きに応じて回転し、その信号はサーボアン
プ９へ出力され、ＡＣサーボモータ３の回転数及び回転
位置が検知され、ロボット制御回路３２へ出力される。

また、上述したように、サーボモータが３相で駆動され
ている場合は、２相を開放ずれば効果は３相すべてを開
放した場合と同じであり、３相すべてを開放する必要は
ない。３相以外のサーボモータについても必要な数ｔ！
け動力線を開放すれば良い。

モード切替スイッチ３３についても、機械スイッチに限
らずプログラマブルスイッチや、リレー等でも良い。ま
た、接触器８はモード切替スイッチ３３と機械的に連動
する開閉器等でも良い。単に、ダイレクト教示時に、動
力線を開放する開閉器でも良い。

本実施例は、ロボットの動作腕のサーボモータとしてＡ
Ｃサーボモータを適用しているが、ＤＣサーボモータ又
は他の電気モータについても適用可能で有る。また、Ｐ
ＬＧ等の位置検出器についても、必ずしもモータに内蔵
されている必要はなく、カップリング等によりサーボモ
ータに結合されていれば、サーボモータと共に回転する
ので実施例と同様にそのまま位置検出器として使用でき
る。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明は以下に示す効果がある。

（１）　　ロボットのダイレクト教示時に、モータを動
作腕より切り離さないため、動作腕の位置及び速度を検
出するための位置検出器を新たに取り付ける必要がなく
なる。

（２）　　モータの逆起動時、その回転抵抗を動力線を
開放して排除することにより、クラッチ機構を設けたも
のに近い効果を得ることが可能となる。

（３）　　モータの動力線に接触器等の回路を設ければ
よいため、極めて簡単な操作力低減装置を安価に提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は従来
の技術の例を示す構成図である。 図　　中、 １は動作腕、３はＡＣサーボモータ、４はパルスゼネレ
ータ　（ＰＬＧ）　、５，６，７は動力線、８は接触器
、９はサーボアンプ、１０はパワー変換器、１１，１２
，１３，１４，１５゜１６はトランジスタ、２１は平滑
用コンデンサ、２３．２４，２５，２６，２７．２８は
ダイオード、３２はロボット制御回路、３３はモード切
替スイッチである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 動作腕が電気モータで駆動されるダイレクト教示方式ロ
   ボットに於て、教示作業時、電気モータの動力線の接続
   を開放する回路を設けたことを特徴とするダイレクト教
   示方式ロボットの教示装置。