JPH03119405A - ロボットの原点復帰装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は電源投入時などにアームを原点位置に復帰させ
るロボットの原点復帰装置に関する。

（従来の技術） 通常ロボットでは、アームの位置制御は、原点位置を基
準にして行われる。ところが、電源が断たれた時のアー
ムの停止位置は、場合によって異なる。このため、電源
投入時には、アームを一旦原点位置に復帰させ、そこか
ら教示された内容に従って動作を開始するようになって
いる。

さて、従来の電源投入時における原点復帰は、次のよう
にして行われていた。すなわち、電源が投入されると、
アームの駆動源であるモータは、アームの位置とは関係
なく、予め定められた方向に回転する。例えば、アーム
Ａが、第８図（ａ）に示すように、原点位置の右側に位
置している場合でも、また第８図（ｂ）に示すように、
左側に位置している場合でも、モータは予め定められた
方向に回転するのである。今、このモータの回転方向が
、アームＡを第８図（ａ）及び（ｂ）において矢印Ｂで
示す左方向に移動させる回転方向であるとする。すると
、第８図（ａ）の場合には、電源投入により、アームＡ
は矢印Ｂ方向に移動し、この移動によりアームＡが原点
位置に至ると、これをセンサが検出し、このセンサの検
出動作に基づいてモータが停止され、これにて原点復帰
が完了する。また、第８図（ｂ）の場合には、電源投入
により、アームＡはまず矢印Ｂ方向に移動し、そしてア
ームＡの左側の移動限界位置に到達する。

すると、これを限界位置センサが検出し、モータが逆方
向に回転される。これにより、アームＡが矢印Ｃ方向に
反転移動し、この移動により原点位置に至る。アームＡ
が原点位置に至ると、これをセンサが検出し、このセン
サの検出動作に基づいてモータが停止され、これにて原
点復帰が完了する。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の原点復帰構成では、アームの当初の位置が原
点位置よりも右側に在る場合には良いが、左側に在る場
合には、−旦左側の移動限界位置まで移動し、それから
反転して原点位置に向かう、という無駄な動作を行うよ
うになり、原点復帰の所要時間が長くなる。また、アー
ムが通常の動作時には移動することのない限界位置まで
移動するため、周辺の機器に衝突する危険性がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、原点復帰の所要時間を短縮できると共に、原点復帰
動作時にアームが移動限界位置まで移動することがなく
、周辺機器との衝突の危険性をなくすことができるロボ
ットの原点復帰装置を提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のロボットの原点復帰装置は、アームが原点位置
に来たことを検出する原点位置検出手段を設け、前記ア
ームの現在位置が前記原点位置の一方側の領域にあるか
他方側の領域にあるかを検出する存在領域検出手段を設
け、この存在領域検出手段の検出結果に基づき前記アー
ムの駆動源を正方向または逆方向に駆動して当該アーム
を反対側の領域に向けて移動させると共に前記原点位置
検出手段の検出動作に基づき前記駆動源を停止させる制
御手段を設けたものである。

（作用） 原点復帰動作時には、まず存在領域検出手段により、ア
ームの現在位置が原点位置の一方側領域にあるか他方側
領域にあるかが検出される。そして、この検出結果に基
づいて駆動源が正方向または逆方向に駆動される。これ
により、アームは、現在存在する領域とは反対側の領域
に向って移動し、原点位置に至る。すると、これを原点
位置検出手段が検出し、この検出動作に基づいて駆動源
が停止され、原点復帰を完了する。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第１図ないし第５図に基づいて
説明する。

第１図及び第２図は直角座標形ロボットに使用される直
線駆動装置の構成を示すもので、そのベース１には、リ
ニアガイド２が固定され、このリニアガイド２にアーム
としてのスライダ３が移動可能に支持されている。この
スライダ３は、駆動源としてのモータ４の回転運動を直
線運動に変換するボールねじ機構５によって往復移動さ
れるようになっている。すなわち、ボールねじ機構５の
ナツト５ａはスライダ３に取付けられ、このナラト５ａ
に螺合されたねじ棒５ｂはベース１に支持されてモータ
４により正逆回転されるようになっている。このように
モータ４を駆動源としてボールねじ機構５により往復移
動されるスライダ３は、ベース１の左右両側面に当接す
る範囲内で移動可能である。かかるスライダ３の原点位
置は、この移動可能範囲の中央に定められている。

さて、ベース１には、原点位置検出手段としてのフォト
インタラプタ６が設けられ、スライダ３には、遮光板７
が取付けられている。そして、遮光板７がフォトインタ
ラプタ６の投受光素子間に侵入して光を遮ることにより
、フォトインクラブタロはスライダ３が原点位置に来た
ことを検出するようになっている。ちなみに、フォトイ
ンタラプタ６は、成る幅の検出域を持っており、従って
フォトインタラプタ６が検出する原点位置は成る幅をも
っていることとなる。

一方、ベース１のうち、スライダ３の移動可能範囲の左
側半分の領域には、近接スイッチ８が例えば２個設けら
れている。これら近接スイッチ８は、スライダ３が近接
するとオン動作するもので、遮光板７が左側からフォト
インタラプタ６の検出域内に侵入し始めたときのスライ
ダ３の位置、従ってフォトインタラプタ６が検出する成
る幅をもった原点位置のうち、左側限界位置（第１図参
照）を境界にして、スライダ３がその境界よりも左側に
位置している場合にはいずれかの近接スイッチ８がオン
し、境界よりも右側に位置している場合には２個の近接
スイッチ８が共にオフするようになっている。従って、
近接スイッチ８は、スライダ３が境界より右側領域に存
在するか、左側領域に存在するかを検出する存在領域検
出手段として機能する。このように構成された直線駆動
装置により直角座標形ロボットを構成する場合には、第
５図に示すように、２台の直線駆動装置を直交するよう
に配置し、そして一方の直線駆動装置のスライダ３に他
方の直線駆動装置のベース１を固定し、この他方の直線
駆動装置のスライダ３にハンドなどを取付けるものであ
る。

さて、直線駆動装置は、第３図に示す制御手段としての
マイクロコンピュータ９により制御される。このマイク
ロコンピュータ９には、フォトインクラブタロ及び近接
スイッチ８からの信号が入力される。そして、マイクロ
コンピュータ９は、電源投入時に、メモリに記憶された
プログラムに従って後述のようにスライダ３を原点復帰
させる。

また、マイクロコンピュータ９は、メモリに記憶された
プログラムに基づき、スライダ３の現在位置から目標位
置までの移動量に対応した周波数の指令パルスをＤ／Ａ
コンバータ１０に出力する。

このＤ／Ａコンバータ１０は、指令パルスの周波数に応
じた電圧を駆動回路１１に出力し、駆動回路１１は、Ｄ
／Ａコンバータ１０からの出力電圧及びマイクロコンピ
ュータ９からの回転方向指令信号を受けてモータ４を駆
動する。そして、モータ４の回転位置は、ロータリエン
コーダ１２により検出され、このロータリエンコーダ１
２かう出力されるパルス信号はアップダウンカウンタ１
３に入力される。なお、ロータリエンコーダ１２は、−
回転毎に基準位置パルスも出力するようになっている。

アップダウンカウンタ１３のカウント値はマイクロコン
ピュータ９に入力され、マイクロコンピュータ９はこの
カウント値に基づいてモータ４の正逆回転量ひいてはス
ライダ５の現在位置を検出する。

次に電源投入時において、スライダ３を原点復帰させる
場合の作用を第４図を参照して説明する。

なお、第４図において、Ｓはスライダ３の移動可能範囲
、Ｒはフォトインタラプタ６の原点位置検出域、ＺＲ及
びＺＬはフォトインタラプタ６の原点位置検出域Ｒの左
側限界位置を境界とする右側領域及び左側領域を示す。

また、モータ４が正方向回転すると、スライダ３が右方
向に移動され、逆方向回転すると、スライダ３が左方向
に移動されるようになっているものとする。

さて、電源が投入されると、まずマイクロコンピュータ
９は、近接スイッチ８がオン状態にあるか、オフ状態に
あるかを判断する。今、電源投入前において、スライダ
３が第４図（ａ）に示すように、右側領域ＺＲに位置し
ていたとすると、近接スイッチ８はオフ状態にあるので
、マイクロコンピュータ９は、この近接スイッチ８のオ
フ信号に基づき駆動回路１１に逆方向回転指令を出力し
、且つＤ／Ａコンバータ１０に所定周波数の指令パルス
を出力する。すると、モータ４が逆方向回転し、これに
てスライダ３が反対側の左側領域２１に向って矢印りで
示す左方向に移動する。このスライダ３の左方向移動に
より、遮光板７がフォトインタラプタ６の原点位置検出
域Ｒに侵入すると、当該フォトインタラプタ６がオン信
号を出力する。

そして、マイクロコンピュータ９は、フォトインクラブ
タロからオン信号が人力された時がら、ロータリエンコ
ーダ１２が一回転毎に出力する最初の基準位置パルスが
出力されたことをアップダウンカウンタ１３からの信号
により検出した時点をスライダ３の原点位置として、当
該時点で停止信号を駆動回路１１に出力し、モータ４を
停止させる。

また、電源投入前において、スライダ３が第４図（ｂ）
に示すように、左側領域ＺＬに位置して　０ いたとすると、近接スイッチ８はオン状態にあるので、
マイクロコンピュータ９は、この近接スイッチ８のオン
信号に基づき駆動回路１１に正方向回転指令を出力し、
且つＤ／Ａコンバータ１０に所定周波数の指令パルスを
出力する。すると、モータ４が正方向回転し、これにて
スライダ３が反対側の右側領域ＺＲに向って矢印Ｅで示
す右方向に移動する。このスライダ３の右方向移動によ
り、遮光板７がフォトインクラブタロの原点位置検出域
Ｒに侵入すると、当該フォトインタラプタ６がオン信号
を出力し、そして前述したと同様にしてモータ４が停止
される。

更に、電源投入前において、スライダ３が第４図（Ｃ）
に示すように、フォトインタラプタ６の原点位置検出域
Ｒに位置していたとすると、近接スイッチ８はオフ状態
にあるので、マイクロコンピュータ９は、第４図（ａ）
の場合と同様にしてモータ４を逆方向回転させる。これ
により、スライダ３は反対側の左側領域ＺＬに向って矢
印りで示す左方向に移動し、直ちに左側領域ＺＬに侵入
１ する。すると、近接スイッチ８がオフ状態からオン状態
に切替わり、マイクロコンピュータ９は、この近接スイ
ッチ８の切替わりを検出して正方向回転指令を出力する
。これによりモータ４は、正方向回転してスライダ３を
矢印Ｅで示す右方向に移動させる。そして、このスライ
ダ３の右方向移動により遮光板７がフォトインタラプタ
６の原点位置検出域Ｒに侵入すると、当該フォトインタ
ラプタ６がオン信号を出力し、そして前述したと同様に
してモータ４が停止される。

このようにして、スライダ３が原点位置に復帰すると、
マイクロコンピュータ９は、アップダウンカウンタ１３
の初期化、すなわちそのカウント値を基準値にリセット
する。

そして、その後、マイクロコンピュータ９は、スライダ
３の原点位置から目標位置までの移動量に応じた周波数
の指令パルス及び目標位置の方向に応じた回転方向指令
信号を出力してモータ４を回転させ、スライダ３を目標
位置に移動させる。

このスライダ３の移動中のモータ４の回転量は、２ ０−クリエンコーダ１２からアップダウンカウンタ１３
を介してマイクロコンピュータ９に入力され、これにて
マイクロコンピュータ９はスライダ３の現在位置を検出
し、これが目標位置と一致したところで停止信号を出力
してモータ４を停止させる。

このように本実施例によれば、スライダ３を原点位置に
復帰させる場合、スライダ３を当該スライダ３が位置す
る領域から反対側の領域に向けて移動させるので、スラ
イダ３を最短距離にて原点位置まで移動させることがで
き、原点復帰の所要時間を短縮できる。また、スライダ
３は、原点復帰動作時において、移動範囲の左側限界位
置或いは右側限界位置まで移動することがないので、周
辺機器に衝突する゛おそれがない。

第６図は存在領域検出手段の他の実施例を示すもので、
これは投光素子１４と受光素子１５とから構成されてお
り、スライダ３が左側領域に位置している場合には、投
光素子１４からの光がスライダ３により遮られて受光素
子１５はオフし、右３ 側鎖域に位置している場合には、受光素子１５は投光素
子１４からの光を受けてオンする。そして、マイクロコ
ンピュータ９は、原点復帰時にこの受光素子１５のオン
オフに応じてモータ４を正逆回転させスライダ３を反対
側の領域に移動させる。

第７図は水平多関節形ロボットなどのよう・に、旋回ア
ームを有するロボットにおいて、その旋回アームが境界
の一方側領域にあるか、他方側領域にあるかを検出する
ための存在領域検出手段を示すものである。すなわち、
図示しないアームを旋回させる軸１６には円盤１７が取
付けられており、その表面には、光を良く反射する白色
領域１８と、光を良く吸収する黒色領域１９とが設けら
れている。そして、軸１６の支持側には反射形の光電セ
ンサ２０が設けられている。従って、白色領域１８が光
電センサ２０に対向している場合には、光電センサ２０
からの光は反射されて光電センサ２０がオンし、逆に黒
色領域１９が光電センサ２０に対向している場合には、
光電センサ２０からの光は吸収されて光電センサ２０は
オフする。そし４ て、原点復帰時にこの光電センサ２０からのオンオフ信
号により、マイクロコンピュータがモータを正逆方向に
回転させて軸１６を反対側の領域に向けて回転させる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、アームの現在位置
を原点位置の一方側領域にあるか他方側領域にあるかを
検出し、その検出結果に基づき、アームを反対側の領域
に向けて移動させるようにしたので、アームを原点位置
に移動させるに要する移動距離を短縮でき、その結果、
原点復帰の所要時間を短縮できる。また、原点復帰動作
時にアームがその移動可能範囲の限界位置まで移動する
ことがないので、周辺機器に衝突する危険性をなくすこ
とができる、などの優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は直線駆動装置の横断平面図、第２図は一部切除
して示す同斜視図、第３図は制御構成を示すブロック図
、第４図は原点復帰動作を説明する原理図、第５図は直
角座標形ロボットとして構成した場合の斜視図である。 また、第６図は存在領域検出手段の他の実施例を示す第
１図相当図、第７図は旋回アームの場合の存在領域検出
手段を示す斜視図、第８図は従来の原点復帰動作を説明
するための原理図である。 図中、１はベース、３はスライダ（アーム）、４はモー
タ（駆動源）、６はフォトインタラプタ（原点位置検出
手段）、７は遮光板、８は近接スイッチ（存在領域検出
手段）、９はマイクロコンピュータ（制御手段）、１４
．１５は投光　受光の各素子（存在領域検出手段）、２
０は光電センサ（存在領域検出手段）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、アームが原点位置に来たことを検出する原点位置検
   出手段と、前記アームの現在位置が前記原点位置の一方
   側の領域にあるか他方側の領域にあるかを検出する存在
   領域検出手段と、この存在領域検出手段の検出結果に基
   づき前記アームの駆動源を正方向または逆方向に駆動し
   て当該アームを反対側の領域に向けて移動させると共に
   前記原点位置検出手段の検出動作に基づき前記駆動源を
   停止させる制御手段とを具備してなるロボットの原点復
   帰装置。