JPH0446715B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ロボツトの軸駆動機構に存在するバ
ツクラツシユ誤差を補正するロボツトのバツクラ
ツシユ補正装置に関する。

（従来の技術） 最近、溶接用ロボツトなどに関節型ロボツトが
用いられるようになつてきている。第５図は、係
るロボツトの斜視図である。図中、１は基台部に
据え置かれた基台で、その内部にはθ軸駆動用の
サーボモータが収納されている。２はＷ軸ユニツ
ト、３はＷ軸腕、４はＵ軸腕、４ａはＵ軸腕４の
軸承である。更に、第６図はかかる関節型ロボツ
トの機構図である。図中、θ＝0°はロボツト正面
を示し、ＷはＷ軸、ＵはＵ軸、αは手首の回転
軸、βは手首の上下への移動軸である。

このような各軸の関節部分には、サーボモータ
とギア機構等からなる駆動機構が収納されてお
り、サーボモータの回転により各腕が駆動される
ように構成される。この駆動機構にはギアやタイ
ミングベルトのような駆動伝達手段が用いられて
いるが、これらの駆動伝達手段には構造上の特徴
から必ずバツクラツシユ誤差が含まれている。

そして、このバツクラツシユ誤差がロボツトの
各軸の動作特性を悪化させ、位置決め精度を悪く
しているので、従来はサーボ系の指令値がバツク
ラツシユの生じる方向に反転したとき、その指令
値をバツクラツシユ誤差分だけ補正するような補
正方式が採用されていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、ロボツトの駆動軸のようなサー
ボ系には指令値入力部の後段に加減速制御回路が
設けられたり、また負帰還系において、動作の遅
れを生じることが好ましくないため、従来の方式
のものでは適確なバツクラツシユ補正が行なえな
いという問題があつた。

本発明は上述の如き従来の欠点を改善する新規
の発明であり、その目的は、ロボツトの動作軸に
存在するバツクラツシユ誤差を完全に除去してロ
ボツトの動作軸を正確に位置制御できるようなロ
ボツトにおけるバツクラツシユ補正方式を提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段） この発明の目的を達成するために、本発明は、
関節型ロボツトの複数駆動軸とこれら駆動軸を移
動指令により駆動する駆動源との間を連結する駆
動機構に生じるバツクラシユ誤差を補正するロボ
ツトのバツクラツシユ補正装置において、前記ロ
ボツトの各駆動軸のバツクラツシユ誤差に対応す
る不感帯パルス数を記憶する記憶手段と、前記駆
動源の回転方向の変化を検出する検出手段と、回
転方向が変化した駆動源への移動指令の分配パル
スにその駆動機構に対応する不感帯パルス数の補
正パルスを加算する加算手段とを具備したことを
特徴とするロボツトのバツクラツシユ補正装置を
提供することにより、前記した従来技術の問題点
を解消するものである。

（作用） 本発明においては、ロボツトの駆動源であるサ
ーボモータの回転が反転する瞬間に、予めバツク
ラツシユ誤差に対応する不感帯パルス数を移動指
令の分配パルスに加算して、駆動軸をそのバツク
ラツシユ量だけ反転しようとする方向に動かすよ
うにしている。そのため、サーボ系に目標点まで
の移動経路を指定して、かつ指令値入力部の後段
に加減速制御回路を設け、あるいは負帰還系にお
いて経路を規定した場合でも、動作の遅れを生じ
ることがないから、適確にバツクラツシユを補正
して精度良くロボツトの経路制御ができる。

（実施例） 以下、図により本発明の実施例について説明す
る。第２図は、駆動軸の伝達系に存在するバツク
ラツシユを示す説明図である。図に示すように、
バツクラツシユ誤差は常に送りねじの動作方向に
存在し、動力源のサーボモータの回転が反転して
動作方向が反転する瞬間に、不感帯が生じる。こ
のバツクラツシユ誤差に対応する不感帯パルス数
を、パラメータに指定されているバツクラツシユ
量（パルス数で指定）として記憶しておき、移動
指令の分配パルスに加算して、駆動軸が反転しよ
うとする方向にロボツトをソフト補正することに
より、バツクラツシユ誤差を除去するものであ
る。

第３図は、バツクラツシユ補正のタイミングを
説明する説明図である。バツクラツシユの補正は
次のように行なわれる。

ロボツトの位置決め後、モータが逆回転し始
めようとする瞬間に補正をかける。

アームの経路制御時、たとえばG12の位置決
め制御動作指令の教示点の前後で、モータの回
転方向が反転しようとする瞬間に補正をかけ
る。

モータの回転が反転しない場合は補正をかけ
ない。

第１図は、本発明の概略のブロツク図である。
図において、RBCはマイコン構成のロボツト制
御部であり、中央処理装置（CPU）ａ、メモリ
ｂ、入出力ポートｃ、カウンタｄ、メモリｅ等よ
り構成され、教示データ、制御プログラム等を記
憶すると共にロボツトや工作機械側と信号の授受
を行なう。ロボツトを例えばＷ軸方向に駆動制御
する場合には、次のように処理する。

PDCはパルス分配回路で、ロボツト制御部
RBCから出力されたＷ軸移動指令値Zcに基いて
パルス分配演算を行ない、該指令値Zcに応じた
数の指令パルスZpを出力する。ERRは誤差レジ
スタであり、指令パルスZpと後述するモータが
所定量回転する毎に発生するフイードバツクパル
スFBPとを移動方向に応じてカウントアツプ／
ダウンする。例えば、Ｗ軸移動方向が正方向であ
れば指令パルスZpが発生する毎にその内容をカ
ウントアツプし、フイードバツクパルスFBPが
発生する毎にその内容をカウントダウンする。逆
に移動方向が負方向であれば指令パルスZpが発
生する毎にその内容をカウントダウンし、フイー
ドバツクパルスFBPが発生する毎にその内容を
カウントアツプする。即ち、誤差レジスタERR
には指令パルスZpとフイードバツクパルスFBP
の差分が記憶されている。DACは誤差レジスタ
ERRの内容に比例したアナログの位置偏差電圧
Erを発生するDA変換器、ADDは位置偏差電圧
Erとモータの実速度に比例した実速度電圧Esの
差電圧Ecを演算する加減算回路、VCCは速度制
御回路であり、図示しないが位相補償回路、スイ
ツチング素子位相制御回路、スイツチング素子回
路などから構成されており、差電圧Ecが零にな
るようにモータ速度を制御する。即ち、差電圧
Ecの大きさに応じてスイツチング素子位相制御
回路にてスイツチング素子の動作信号を調整して
モータに印加する電圧を制御し、該モータの回転
速度を制御する。DMWはＷ軸駆動用のDCモー
タ（単にモータという）、TCはモータのシヤフト
に直結され、モータの実速度に比例した値を有す
る実速度電圧Esを出力するタコメータ、REはモ
ータが所定量回転する毎に１個のフイードバツク
パルスを発生する検出器であり、たとえばロータ
リエンコーダである。Ｍは、ロボツトのアームな
どの可動部で、上記ロボツト制御部RBCには各
駆動軸毎の不感帯パルス数が所定のパラメータに
記憶されている。この各駆動軸の不感帯パルス数
は、教示操作盤から１パルス送りにて正方向送り
した時のゲージの値をプリントし、安定動作にな
つた時点で逆送りさせ、ゲージ値に変化が出るま
での送り量を読み取ることで得られる。

ｆは回転方向変化検出回路で、検出信号をロボ
ツト制御部RBCのメモリｅに入力する。また、
ロボツト制御部のカウンタｄには現在位置カウン
タの外にバツクラツシユカウンタを設けて、バツ
クラツシユ量をパルス数で予め設定しておいても
良く、バツクラツシユ補正時にはバツクラツシユ
カウンタ値が零になるまで、ロボツトを反転しよ
うとする方向に動かす。

第４図は、本発明におけるロボツトの指令デー
タによる分配処理手順を示すフローチヤートであ
る。

ロボツト指定データは、目標点までの経路を制
御するＧコード、その速度を指定するＦコード、
各駆動軸の位置情報を示すデータ、ハンドや周辺
機器を制御するためのＳコードなどを１ブロツク
とするプログラムで構成され、第４図に示すよう
に、たとえば16ｍsec毎に読み出されて各駆動軸
を起動するとき、まずリニア加減速回路において
各指令データが処理され、次に指数（Exp.）加
減速回路における処理がなされる。通常、この
Exp.処理はロボツトのθ軸、ｗ軸、ｕ軸につい
て行なわれる。次に、つれまわり補正が行なわれ
た後、適宜、バツクラツシユ補正が行なわれ、こ
うして決定されたソフト上の出力パルスが各軸の
分配され、パルス分配回路PDCに設けられたポ
ジシヨンLSI回路に出力されることで可動部Ｍへ
の移動指令が形成される。

こうして全ての駆動軸についてのパルス分配処
理がCPUaにおいて終了した時点で、次の処理ブ
ロツクに進むようにしているので、適宜にパラメ
ータメモリを参照しながら、そのロボツトに固有
のバツクラツシユ誤差を実軸動作中にソフト補正
が行なえる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によればロボツト
を駆動するサーボモータの回転が反転する瞬間
に、パラメータとして設定してあるバツクラツシ
ユ量だけ、反転しようとする方向にロボツトを動
かして補正をかけるので、ロボツト指令データと
して指定された移動経路に忠実にロボツトハンド
を制御できるなど、従来の如く指令値が反転した
ときにバツクラツシユ補正をかけるものに比べて
正確にバツクラツシユ誤差の補正が行なえる。ま
た、サーボ系に目標点までの移動経路を指定し
て、かつ指令値入力部の後段に加減速制御回路を
設け、あるいは負帰還系において経路を規定した
場合でも、動作の遅れを生じることがないから、
適確にバツクラツシユ誤差を補正して精度良くロ
ボツトの経路制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すブロツク
図、第２図は、駆動軸の伝達系に存在するバツク
ラツシユを示す説明図、第３図は、バツクラツシ
ユ補正のタイミングを説明する説明図、第４図
は、ロボツトの指令データによる分配処理手順を
示すフローチヤート、第５図はロボツトの斜視
図、第６図はロボツトの機構図である。 RBC……ロボツト制御部、PDC……パルス分
配回路、ERR……誤差レジスタ、DAC……DA
変換器、ADD……加減算回路、VCC……速度制
御回路、DMZ……DCモータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ロボツトの複数駆動軸とこれら駆動軸を移動
   指令により駆動する駆動源との間を連結する駆動
   機構に生じるバツクラシユ誤差を補正するロボツ
   トのバツクラツシユ補正装置において、前記ロボ
   ツトの各駆動軸のバツクラツシユ誤差に対応する
   不感帯パルス数を記憶する記憶手段と、前記駆動
   源の回転方向の変化を検出する検出手段と、回転
   方向が変化した駆動源への移動指令の分配パルス
   にその駆動機構に対応する不感帯パルス数の補正
   パルスを加算する加算手段とを具備したことを特
   徴とするロボツトのバツクラツシユ補正装置。