JPH0546563B2 - - Google Patents

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JPH0546563B2
JPH0546563B2 JP60063005A JP6300585A JPH0546563B2 JP H0546563 B2 JPH0546563 B2 JP H0546563B2 JP 60063005 A JP60063005 A JP 60063005A JP 6300585 A JP6300585 A JP 6300585A JP H0546563 B2 JPH0546563 B2 JP H0546563B2
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JP
Japan
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speed
value
command value
circuit
command
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JP60063005A
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Japanese (ja)
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JPS61221803A (en
Inventor
Kinichi Tamura
Teruo Asae
Yasunori Horie
Takeshi Enokida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61221803A publication Critical patent/JPS61221803A/en
Publication of JPH0546563B2 publication Critical patent/JPH0546563B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/182Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by the machine tool function, e.g. thread cutting, cam making, tool direction control

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はロボツトの制御装置に関し、特に垂
直多関節型ロボツトの可動部を外力によつて自由
に動かし得る状態にする、所謂力抜き制御とも云
うべき制御を行ない得るロボツトの制御装置に関
する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a robot control device, and in particular to a so-called force relief control that allows the movable parts of a vertically articulated robot to be moved freely by external force. The present invention relates to a robot control device that can perform the desired control.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、各種の産業用ロボツトが工場の製造ライ
ンで使用されるようになり、組立(アツセンブ
リ)ロボツトも実用化されつつある。
In recent years, various industrial robots have come to be used on factory production lines, and assembly robots are also being put into practical use.

しかし、従来から組立作業ラインに多く用いら
れているコンテイニアスラインにロボツトを配置
して、コンベア上を連続して流れる物品(ワー
ク)の組付け作業を行なわせるには、コンベアと
ロボツトとの間で動きの同期をとる必要があり、
ロボツト自体の作業に係わる制御とコンベアとの
間の同期をとる制御とを同時に行なうのは非常に
難かしい。
However, in order to place a robot on a continuous line, which has traditionally been widely used in assembly work lines, to assemble objects (workpieces) that flow continuously on a conveyor, it is necessary to It is necessary to synchronize the movements between
It is extremely difficult to simultaneously control the work of the robot itself and synchronize it with the conveyor.

そこで、ロボツトがある作業を行なう間、アー
ム等の可動部を外力によつて自由に動かし得る
「力抜き状態」にすれば、特に同期制御を行なわ
なくてもコンベア上のワークの移動に追従させる
ことができる。
Therefore, while the robot is performing a certain task, if the movable parts such as arms are placed in a "relaxed state" where they can be moved freely by external force, the robot can follow the movement of the workpiece on the conveyor without any particular synchronous control. be able to.

このような力抜き制御が可能なロボツトの制御
装置としては、従来例えば特開昭58−206389号公
報に記載されているようなものがある。
As a conventional robot control device capable of such force-relaxation control, there is a device described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-206389.

この装置は、多軸ロボツトにおける複数の可動
部のうちの予め指定した可動部を駆動するアクチ
ユエータ、例えばモータへの駆動電流を遮断する
ことによつて、その可動部を外力によつて自由に
動かし得るようにしたものである。
This device cuts off the drive current to an actuator, such as a motor, that drives a pre-specified movable part among multiple movable parts in a multi-axis robot, thereby allowing the movable part to be freely moved by an external force. This is what I did to get it.

しかしながら、このような従来の力抜き制御可
能なロボツトの制御装置にあつては、ロボツトを
駆動する例えばモータへの駆動電流(パワー)を
遮断するようにしていたため、その遮断手段とし
て大電流用の接点容量の大きい大型で高価なマグ
ネツトスイツチを用いなければならないばかり
か、それを用いることによつて接点のオン・オフ
時にモータに流れる突入電流を防止する対策を施
したり、接点のメンテナンスを頻繁に行なう必要
があるなどの問題点があつた。
However, in conventional robot control devices capable of stress relief control, the drive current (power) to the motor that drives the robot, for example, is cut off. Not only is it necessary to use a large and expensive magnetic switch with a large contact capacity, but it also requires measures to prevent inrush current flowing into the motor when the contacts are turned on and off, and frequent maintenance of the contacts. There were some problems, such as the need to do so.

そこで、ロボツトにおけるアーム等の可動部の
制御は、一般に速度指令値と可動部の速度検出系
からの速度フイードバツク値との偏差に基づく指
令値に応じて可動部を駆動するモータの駆動電流
を制御するようになつているので、この速度指令
値と速度フイードバツク値との偏差に基づく指令
値を実際の速度指令値と速度フイードバツク値の
値に拘らず零(ゼロ)にすることによつて、可動
部を外力により自由に動かし得るようにするロボ
ツトの制御装置を、本出願人が先に特許出願して
いる(特願昭59−265353号)。
Therefore, in order to control movable parts such as arms in robots, the drive current of the motor that drives the movable part is generally controlled in accordance with a command value based on the deviation between the speed command value and the speed feedback value from the speed detection system of the movable part. Therefore, by setting the command value based on the deviation between the speed command value and the speed feedback value to zero, regardless of the actual speed command value and speed feedback value, it is possible to The present applicant previously filed a patent application for a robot control device that allows parts to be moved freely by external force (Japanese Patent Application No. 265353/1982).

このようにすれば、偏差に基づく指令値を零に
するための切換制御手段としては、接点容量が小
さく小型で安価なリレースイツチ等を使用するこ
とができ、接点の切換時にモータに突入電流が流
れることがないためその防止対策を施さなくて済
み、接点のメンテナンス回数も少なくて済むの
で、前述の問題点を解決することができる。
In this way, a compact and inexpensive relay switch with small contact capacity can be used as the switching control means for zeroing the command value based on the deviation, and when the contacts are switched, an inrush current is generated in the motor. Since there is no flow, there is no need to take preventive measures, and the number of times the contacts need to be maintained is reduced, so the above-mentioned problems can be solved.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、このようなロボツトの制御装置
においても、結果としてはロボツトの可動部の各
軸を駆動するモータの駆動電流を零にして力抜き
状態にするため、そのようにしても姿勢が崩れな
い可動部のみを有する水平多関節型のロボツトに
しか適用できず、可動部を垂直面内で回動させる
垂直関節を有する垂直多間接型ロボツトでは、力
抜き時に可動部の自重によつて姿勢が崩れてしま
うため適用できないという問題点があつた。
However, even in such a robot control device, the drive current of the motor that drives each axis of the movable part of the robot is reduced to zero, and the robot is in a relaxed state. This can only be applied to horizontally articulated robots that have vertical joints that rotate movable parts in a vertical plane. There was a problem that it could not be applied because of the

この発明は、この問題点を解決して、垂直多関
節型ロボツトに対しても力抜き制御を可能にする
ことを目的とする。
The object of the present invention is to solve this problem and to enable strain relief control even for vertically articulated robots.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そのため、この発明による垂直多関節型ロボツ
トの制御装置は、速度指令系から出力される速度
指令値と速度検出系から出力される速度フイード
バツク値との偏差に基づく指令値に応じて、各可
動部のモータの駆動電流を制御する垂直多関節型
ロボツトの制御装置において、前記各可動部の姿
勢に応じて、該各可動部の垂直関節軸に加わる重
力モーメントを算出し、算出された重力モーメン
トに抗し得る軸トルクを発生させるための補償指
令値を出力する重力バランス補償回路と、前記指
令値が零となるような前記速度指令値に対応する
速度疑似値と速度フイードバツク値に対応するフ
イードバツク疑似値とをそれぞれ出力する疑似値
出力手段と、前記指令値または前記補償指令値に
基づいて前記各可動部のモータに駆動電流が供給
する電流供給回路と、作動信号が出力されている
場合には、前記速度指令系と速度検出系とを切り
離して、前記疑似値出力手段に接続するとともに
前記重力バランス補償回路を前記電流供給回路に
接続し、前記速度疑似値と前記フイードバツク疑
似値との偏差に基づく零の指令値と補償指令値と
を前記電流供給回路に与える一方、不作動信号が
出力されている場合には、前記疑似値出力手段を
切り離して、前記速度指令系と速度検出系とに接
続するとともに前記重力バランス補償回路を前記
電流供給回路から切り離し、前記速度指令値と前
記フイードバツク値との偏差に基づく指令値を前
記電流供給回路に与える指令値制御回路と、前記
指令値制御回路に作動信号または不作動信号を選
択的に出力する切換回路とをとを有することを特
徴とする。
Therefore, the control device for a vertically articulated robot according to the present invention controls each movable part according to the command value based on the deviation between the speed command value output from the speed command system and the speed feedback value output from the speed detection system. In a control device for a vertically articulated robot that controls the drive current of a motor, the gravitational moment applied to the vertical joint axis of each movable part is calculated according to the posture of each movable part, and the gravitational moment is applied to the calculated gravitational moment. a gravity balance compensation circuit that outputs a compensation command value for generating shaft torque that can be resisted; a speed pseudo value corresponding to the speed command value such that the command value becomes zero; and a feedback pseudo value corresponding to the speed feedback value. a pseudo value output means for outputting a value, a current supply circuit that supplies a drive current to a motor of each movable part based on the command value or the compensation command value, and when an actuation signal is output, , the speed command system and the speed detection system are separated and connected to the pseudo value output means, and the gravity balance compensation circuit is connected to the current supply circuit, and the deviation between the speed pseudo value and the feedback pseudo value is A command value of zero and a compensation command value based on the speed control system are applied to the current supply circuit, while when a non-operation signal is output, the pseudo value output means is separated and the speed command system and the speed detection system are connected to each other. a command value control circuit that connects and disconnects the gravity balance compensation circuit from the current supply circuit, and supplies the current supply circuit with a command value based on the deviation between the speed command value and the feedback value; The present invention is characterized in that it has a switching circuit that selectively outputs an activation signal or a non-activation signal.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の実施例を添付図面を参照しな
がら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

先ず、第2図を参照してこの実施例に使用する
ロボツトの構成及びその作業について説明する。
First, the structure and operation of the robot used in this embodiment will be explained with reference to FIG.

図中、1は垂直多関節型ロボツトであり、図示
しない台座上に固定された基部2に垂直に立設し
た腰軸3と、この腰軸に対して直角に固定された
肩軸を兼ねたモータ4に連結された第1アーム
(上腕)5と、この第1アームの先端部に肘軸6
によつて回動自在に連結された第2アーム(下
腕)7と、この第2アーム7の先端部に手首軸8
によつて回動自在に連結されたハンド9等から成
る。これを模式的に示すと第3図のようになる。
In the figure, 1 is a vertically articulated robot, which has a lumbar axis 3 erected perpendicularly to a base 2 fixed on a pedestal (not shown), and a shoulder axis fixed at right angles to the lumbar axis. A first arm (upper arm) 5 connected to a motor 4, and an elbow shaft 6 at the tip of the first arm.
A second arm (lower arm) 7 is rotatably connected by a wrist shaft 8 at the tip of the second arm 7.
It consists of a hand 9 etc. which are rotatably connected by. This is schematically shown in FIG. 3.

腰軸3は、モータ10によつて水平面内で矢示
A方向に回転される水平関節軸である。
The waist shaft 3 is a horizontal joint shaft that is rotated in the direction of arrow A in a horizontal plane by the motor 10.

第1アーム5は、モータ4によつて矢示B方向
に、第2アーム7はモータ11によつて矢示C方
向に、ハンド9は第2アーム7に内蔵された図示
しないモータによつて矢示D方向にそれぞれ垂直
面内で回動し、これらを連結する肩軸と肘軸6及
び手首軸8が垂直関節軸である。
The first arm 5 is moved in the direction of the arrow B by the motor 4, the second arm 7 is moved in the direction of the arrow C by the motor 11, and the hand 9 is moved in the direction of the arrow C by the motor 11. The shoulder axis, elbow axis 6, and wrist axis 8, which rotate in the direction of arrow D in a vertical plane and connect these, are vertical joint axes.

なお、モータ4,10,11及びハンド9を回
動させる図示しない手首軸駆動モータは、いずれ
もDCサーボモータを使用する。そして、これら
の各モータの駆動力を伝達する減速機としては、
逆伝達効率の比較的高いものを使用する。
Note that the motors 4, 10, 11 and the wrist shaft drive motor (not shown) that rotates the hand 9 all use DC servo motors. The reduction gear that transmits the driving force of each of these motors is
Use one with relatively high reverse transfer efficiency.

また、これらの各モータの出力軸には、その回
転速度を検出するためのタコジエネレータ及び回
転角度を検出するためのポテンシヨメータがそれ
ぞれ取付けられている。
Further, a tachogenerator for detecting the rotation speed and a potentiometer for detecting the rotation angle are attached to the output shaft of each of these motors.

ハンド9は、手首軸8に連結されたホルダ12
に固定したエアシリンダ13の回り止めを施こし
たピストンロツドに、先端にボルトを銜えて締め
付けるソケツト14aを備えたナツトランナ14
を取付けて構成し、さらに、ホルダ12に一対の
リミツトスイツチ15,16を取付けて、ナツト
ランナ14に付設したドツグ14bによつて作動
されるようにして、ナツトランナ14の上昇限位
置と下降限位置を検出できるようにしている。
The hand 9 has a holder 12 connected to the wrist shaft 8.
A nut runner 14 is provided with a socket 14a on the tip of which is tightened by holding a bolt in a piston rod that prevents the air cylinder 13 from rotating.
Further, a pair of limit switches 15 and 16 are attached to the holder 12, and are operated by a dog 14b attached to the nut runner 14 to detect the upper limit position and lower limit position of the nut runner 14. I'm trying to make it possible.

一方、17はコンテイニユアスコンベア(以下
単に「コンベア」と云う)であり、所要位置に所
定の姿勢で位置決め固定した例えばエンジンブロ
ツク等のワーク18を載せて、ロボツト1のワー
クエリア内を矢印E方向に所定の速度で搬送する
ようになつている。
On the other hand, 17 is a container conveyor (hereinafter simply referred to as "conveyor"), on which a workpiece 18 such as an engine block, which is fixed in a predetermined position at a predetermined posture, is placed, and the workpiece 18 is moved along the arrow E within the work area of the robot 1. It is designed to be conveyed in the direction at a predetermined speed.

そして、このコンベア17によつて搬送される
ワーク18には、作業対象であるボルト19(例
えばシリンダヘツドにヘツドカバーを固定するた
めのボルト)をセツトしてあり、このボルト19
を締め付ける作業を、ハンド9にナツトランナ1
4を取付けたロボツト1に行なわせようとするも
のである。
A bolt 19 (for example, a bolt for fixing a head cover to a cylinder head) to be worked on is set on the workpiece 18 conveyed by the conveyor 17.
Use hand 9 to tighten nut runner 1.
4 is to be performed by the robot 1 to which it is attached.

さらに、20はフロアに立設したステー21の
上端部に固定したボルト通過検知器であり、ロボ
ツト1が予め定めた図示のような位置で待機して
いる時に、コンベア17によつて搬送されるワー
ク18上のボルト19が通過した時にそれを検知
する。
Furthermore, 20 is a bolt passage detector fixed to the upper end of a stay 21 installed on the floor, and is conveyed by the conveyor 17 when the robot 1 is waiting at a predetermined position as shown in the figure. It is detected when the bolt 19 on the workpiece 18 passes.

なお、このボルト通過検知器20としては、例
えば反射型の光電スイツチなどを用いる。
Note that as this bolt passage detector 20, for example, a reflective photoelectric switch or the like is used.

また、このボルト通過検知器20のボルト19
を検知する位置とナツトランナ14との位置関係
は、ボルト通過検知器20がボルト19の通過を
検知した時点で、ナツトランナ14を下降限まで
下降させた時に頂度ソケツト14aがボルト19
を銜え込むような関係にする。
Moreover, the bolt 19 of this bolt passage detector 20
The positional relationship between the detection position and the nut runner 14 is such that when the bolt passage detector 20 detects the passage of the bolt 19 and when the nut runner 14 is lowered to the lowering limit, the apex socket 14a detects the bolt 19.
Build a relationship where you can relate to each other.

ボルト通過検知器20の代りに、ボルト19に
対応するコンベア17の所要位置にドツグを設け
ておき、そのドツグによつてコンベア17に沿う
所要位置の固定部に取り付けたリミツトスイツチ
を叩くようにして、このリミツトスイツチのオン
によつてボルト19の通過を検知するようにして
も良い。
Instead of the bolt passage detector 20, a dog is provided at a predetermined position on the conveyor 17 corresponding to the bolt 19, and the dog hits a limit switch attached to a fixed part at a predetermined position along the conveyor 17. Passage of the bolt 19 may be detected by turning on this limit switch.

次に、第1図を参照して第2図に示したロボツ
ト1の制御装置の実施例を説明する。
Next, an embodiment of the control device for the robot 1 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG.

第1図において、23はマイクロコンピユータ
等を用いた中央処理部であり、ロボツト1の全般
的な制御を司つている。
In FIG. 1, numeral 23 is a central processing section using a microcomputer or the like, and is in charge of overall control of the robot 1.

すなわち、位置指令レジスタ24、位置制御部
25、速度制御部26、及び電流制御部27等に
よつて構成された第1アーム5を回動させる肩軸
を駆動するモータ4用のサーボ制御部と、このサ
ーボ制御部と全く同様に、位置指令レジスタ3
4、位置制御部35、速度制御部36、及び電流
制御部37等によつて構成された第2アーム7を
回動させる肘軸6を駆動するモータ11用のサー
ボ制御部と、図示を省略したが、やはりこれらの
サーボ制御部と同様に構成された腰軸駆動モータ
10用のサーボ制御部及び手首軸駆動モータ用の
サーボ制御部をそれぞれ制御すると共に、第2図
に示したハンド9に取付たエアシリンダ13及び
ナツトランナ14の制御、すなわちエアシリンダ
13によるナツトランナ14の昇降制御及びその
内蔵モータによるソケツト14aの回転・停止の
制御も行なう。
That is, a servo control section for the motor 4 that drives the shoulder shaft that rotates the first arm 5, which is composed of a position command register 24, a position control section 25, a speed control section 26, a current control section 27, etc. , just like this servo control section, the position command register 3
4. A servo control unit for the motor 11 that drives the elbow shaft 6 that rotates the second arm 7, which is configured by a position control unit 35, a speed control unit 36, a current control unit 37, etc., and is not shown. However, in addition to controlling the servo control section for the waist shaft drive motor 10 and the servo control section for the wrist shaft drive motor, which are configured similarly to these servo control sections, the hand 9 shown in FIG. The attached air cylinder 13 and nut runner 14 are controlled, that is, the air cylinder 13 controls the raising and lowering of the nut runner 14, and its built-in motor controls the rotation and stopping of the socket 14a.

次に、モータ4用のサーボ制御部において、位
置指令レジスタ24には、中央処理部23からの
第1アーム5の目標位置指令値が逐次更新されな
がら書き込まれる。
Next, in the servo control section for the motor 4, the target position command value of the first arm 5 from the central processing section 23 is written into the position command register 24 while being updated one after another.

位置制御部25は、位置指令レジスタ24に書
き込まれている第1アーム5の目標位置指令値
と、モータ4の出力軸に取付けられているポテン
シヨメータ30からの位置フイードバツク信号
(電圧)をA/D変換器31によつてデジタル値
に変換した値、すなわち第1アーム5の現在位置
値(第3図の角度θ1に相当する)との偏差に基づ
く速度指令値Saを出力すると共に、目標位置指
令値と現在位置値とが一致して位置決めが完了す
る毎にそれを中央処理部23に知らせ、中央処理
部23はそれによつて次に目標位置指令値を出力
するタイミングを測つている。なお、中央処理部
23、位置指令レジスタ24及び位置制御部25
は、速度指令系を構成している。
The position control unit 25 outputs the target position command value of the first arm 5 written in the position command register 24 and the position feedback signal (voltage) from the potentiometer 30 attached to the output shaft of the motor 4 to A. outputs a speed command value Sa based on the deviation from the value converted into a digital value by the /D converter 31, that is, the current position value of the first arm 5 (corresponding to the angle θ 1 in FIG. 3); Each time the target position command value and the current position value match and positioning is completed, this is notified to the central processing unit 23, and the central processing unit 23 uses this to measure the timing for outputting the next target position command value. . Note that the central processing unit 23, position command register 24, and position control unit 25
constitutes a speed command system.

速度制御部26は、後述する指令値制御回路4
5を介して入力される位置制御部25からの速度
指令値Saと、モータ4の出力軸に取付けられた
タコジエネレータ29からの速度フイードバツク
値との偏差に基づく電流指令値S1を出力する。こ
のタコジエネレータ29は速度検出系を構成して
いる。
The speed control section 26 includes a command value control circuit 4 which will be described later.
A current command value S 1 is output based on the deviation between the speed command value Sa from the position control unit 25 inputted via the motor 5 and the speed feedback value from the tachogenerator 29 attached to the output shaft of the motor 4. This tachogenerator 29 constitutes a speed detection system.

電流制御部27は、速度制御部26からの電流
指令値S1を加算回路32を介して入力し、モータ
4に流れる駆動電流を検出する電流検出器28か
らの電流フイードバツク値との偏差に基づく駆動
電流をモータ4に流す。
The current control section 27 inputs the current command value S1 from the speed control section 26 via the addition circuit 32, and calculates the current command value S1 based on the deviation from the current feedback value from the current detector 28 that detects the drive current flowing to the motor 4. A drive current is applied to the motor 4.

したがつて、位置指令レジスタ24、位置制御
部25、速度制御部26、及び電流制御部27等
からなるモータ4用のサーボ制御部は、後述する
指令値制御回路45が位置制御部25からの速度
指令値とタコジエネレータ29からの速度フイー
ドバツク値とをそのまま速度制御部26に出力し
ている限りにおいては、中央処理部23からの目
標位置指令値に基づいてモータ4を駆動して、第
1アーム5をプレイバツク制御(位置決め制御)
することができる。
Therefore, the servo control section for the motor 4, which is composed of the position command register 24, the position control section 25, the speed control section 26, the current control section 27, etc., has a command value control circuit 45 which will be described later. As long as the speed command value and the speed feedback value from the tachometer generator 29 are output as they are to the speed control unit 26, the motor 4 is driven based on the target position command value from the central processing unit 23, and the first arm 5. Playback control (positioning control)
can do.

第2アーム7を駆動するモータ11用のサーボ
制御部を構成する各部34〜42も、上述したモ
ータ4用のサーボ制御部を構成する各部24〜3
2と全く同様に機能し、やはり後述する指令値制
御回路45が位置制御部35から出力される速度
指令Sbとモータ11の出力軸に取付けられたタ
コジエネレータ39から出力される速度フイード
バツク値とをそのまま速度制御部36に出力して
いる限りにおいては、中央処理部23からの目標
位置指令値に基づいてモータ11を駆動して第2
アーム7をプレイバツク制御(位置決め制御)す
ることができる。
Each part 34-42 which constitutes a servo control part for motor 11 which drives the second arm 7 is also each part 24-3 which constitutes a servo control part for motor 4 mentioned above.
The command value control circuit 45, which will be described later, directly receives the speed command Sb output from the position control section 35 and the speed feedback value output from the tachometer generator 39 attached to the output shaft of the motor 11. As long as the output is to the speed control section 36, the motor 11 is driven based on the target position command value from the central processing section 23, and the second
The arm 7 can be controlled playback (positioning control).

さらに、腰軸3を回転駆動するモータ10用及
び手首軸駆動モータ用の各サーボ制御部も、同様
に機能して夫々各モータを駆動し、腰軸3及びハ
ンド9をプレイバツク制御することができる。
Furthermore, the servo control units for the motor 10 that rotationally drives the waist shaft 3 and the wrist shaft drive motor function similarly to drive each motor, respectively, and can playback control the waist shaft 3 and hand 9. .

第2図のエアシリンダ13を制御させるエアシ
リンダ用の駆動回路は、公知のシリンダ操作回路
からなり、その電磁式方向切換弁を中央処理部2
3からの指令で切換え、エアの供給方向を切換え
て昇降させる。ソケツト14aの回転・停止は、
中央処理部23からの指令によりナツトランナ1
4に内蔵するモータへの給電を制御することによ
り行なう。
The air cylinder drive circuit that controls the air cylinder 13 shown in FIG.
It is switched by a command from 3, and the direction of air supply is changed to raise and lower the air. The rotation and stopping of the socket 14a is as follows:
The nut runner 1 is activated by the command from the central processing unit 23.
This is done by controlling the power supply to the motor built in 4.

指令値制御回路45は、リレーコイルLの励
磁・非励磁によつて切換わる10個の切換スイツチ
SW1〜SW10(モータ10用及び手首軸駆動モータ
用サーボ制御部に介挿する4個の切換スイツチ
SW5〜SW8は図示していない)を有する電磁リレ
ーからなる。
The command value control circuit 45 has 10 switching switches that are switched depending on whether the relay coil L is energized or de-energized.
SW 1 to SW 10 (4 changeover switches inserted in the servo control section for motor 10 and wrist shaft drive motor)
SW 5 to SW 8 are composed of electromagnetic relays (not shown).

この指令値制御回路45の切換スイツチSW1
SW2の可動接片cは夫々速度制御部26の入力側
に接続され、各固定接点aは夫々アースに、各固
定接点bは位置制御部25の出力側及びタコジエ
ネレータ29に夫々接続されている。
The changeover switch SW 1 of this command value control circuit 45,
The movable contacts c of SW 2 are each connected to the input side of the speed control unit 26, each fixed contact a is connected to the ground, and each fixed contact b is connected to the output side of the position control unit 25 and the tachogenerator 29, respectively. .

また、切換スイツチSW3,SW4の可動接片cは
夫々速度制御部36の入力側に接続され、各固定
接点aはアースに、各固定接点bは位置検出部3
5の出力側及びタコジエネレータ39に夫々接続
されている。
Further, the movable contacts c of the changeover switches SW 3 and SW 4 are connected to the input side of the speed control section 36, respectively, each fixed contact a is connected to the ground, and each fixed contact b is connected to the position detection section 36.
5 and the tachometer generator 39, respectively.

上記のSW1〜SW4が固定接点b側に接続さ
れているときには、速度制御部26,36には速
度指令系及び速度検出系がそれぞれ接続されるこ
ととなり、これらが固定接点a側に接続されてい
るときには、速度制御部26,36からの指令値
が零となるような速度指令値に対応する速度疑似
値と速度フイードバツク値に対応するフイードバ
ツク疑似値とをそれぞれ出力する疑似値出力手段
が接続されることになる。
When SW1 to SW4 mentioned above are connected to the fixed contact b side, a speed command system and a speed detection system are connected to the speed control parts 26 and 36, respectively, and these are connected to the fixed contact a side. When the speed control section 26, 36 has a command value of zero, a pseudo value output means is connected to output a speed pseudo value corresponding to the speed command value and a feedback pseudo value corresponding to the speed feedback value, respectively. That will happen.

図示しない切換スイツチSW5,SW6及びSW7
SW8も、夫々モータ10用のサーボ制御部及び手
首軸駆動モータ用サーボ制御部において、全く同
様に接続されている。
Changeover switches SW 5 , SW 6 and SW 7 (not shown),
SW 8 is also connected in exactly the same way in the servo control section for the motor 10 and the servo control section for the wrist shaft drive motor, respectively.

切換スイツチSW9,SW10は、後述する重力バ
ランス補償回路50から出力される補償指令値
CS1,CS2をそれぞれ加算回路32,42に入力
するラインに介挿して、開閉スイツチとして用い
ている。
The changeover switches SW 9 and SW 10 are configured to receive a compensation command value output from a gravity balance compensation circuit 50, which will be described later.
CS 1 and CS 2 are inserted into lines input to adder circuits 32 and 42, respectively, and are used as open/close switches.

なお、リレーコイルLの両端に接続したダイオ
ードDはフライホイールダイオードである。
Note that the diode D connected to both ends of the relay coil L is a flywheel diode.

この指令値制御回路45は、リレーコイルLの
非励磁時には、各切換スイツチSW1〜SW10の可
動接片cが固定接点b側に夫々切換わつていて、
実際の速度指令値と速度フイードバツク値をその
まま通過させて、各モータ用のサーボ制御部を本
来どおり位置決め動作させるが、リレーコイルL
が励磁されると、各切換スイツチSW1〜SW10
可動接片cが図示のように固定接点a側に切換わ
り、各モータ用のサーボ制御部における速度制御
部26,36,…に入力する速度指令値と速度フ
イードバツク値をいずれも零(アース値)にし
て、その偏差に基づく電流指令値S1,S2,…を実
際の速度指令値と速度フイードバツク値の偏差に
かかわらず、換言するとモータ4,11等の動き
に関係なくゼロにする。
In this command value control circuit 45, when the relay coil L is not energized, the movable contacts c of each of the changeover switches SW1 to SW10 are respectively switched to the fixed contact b side,
The actual speed command value and speed feedback value are passed through as they are, and the servo control section for each motor is operated as originally intended, but the relay coil L
When energized, the movable contact piece c of each switch SW 1 to SW 10 switches to the fixed contact a side as shown in the figure, and the input is sent to the speed control unit 26, 36, ... in the servo control unit for each motor. Both the speed command value and the speed feedback value to be used are set to zero (earth value), and the current command values S 1 , S 2 , ... based on the deviations are expressed in other words, regardless of the deviation between the actual speed command value and speed feedback value. Then, it becomes zero regardless of the movement of the motors 4, 11, etc.

このように、電流指令値を実際の速度指令値と
速度フイードバツク値にかかわらずゼロにする
と、位置及び速度フイードバツク制御が効かなく
なるため、各モータ4,10,11等はフリーの
状態になり、それによつて第2図のロボツト1の
腰軸3、第1アーム5、第2アーム7、及びハン
ド9は外力によつて自由に動かせるようになる。
In this way, if the current command value is set to zero regardless of the actual speed command value and speed feedback value, position and speed feedback control will no longer be effective, so each motor 4, 10, 11, etc. will be in a free state, and Therefore, the waist shaft 3, first arm 5, second arm 7, and hand 9 of the robot 1 shown in FIG. 2 can be freely moved by external force.

しかしながら、この場合各モータの駆動電流を
完全にゼロしてしまうと、第1、第2アーム5,
7及びハンド9の自重により、各垂直関節軸が回
動され、これらの可動部の姿勢が崩れてしまつて
作業ができなくなるため、重力バランス補償回路
50を設けており、それによつて重力バランスを
保つて姿勢が崩れないようにしているが、その詳
細は後述する。
However, in this case, if the drive current of each motor is completely reduced to zero, the first and second arms 5,
7 and hand 9 rotates each vertical joint axis, and the posture of these movable parts collapses, making it impossible to work. Therefore, a gravity balance compensation circuit 50 is provided, which corrects the gravity balance. I try to maintain my posture so that I don't lose my posture, but the details will be explained later.

なお、指令値制御回路45の各切換スイツチ
SW1〜SW10の可動接片cが固定接点b側に切り
換わつている時でも、位置決め完了時には速度指
令値と速度フイードバツク値の偏差が零になる
が、この時には位置及び速度フイードバツク制御
が効いているため、第1、第2アーム5,7等に
外力が加わつてモータ4,11等が停止位置から
回転されると、直ちにそれを元に戻そうとする回
転力が発生する。
In addition, each changeover switch of the command value control circuit 45
Even when the movable contacts c of SW 1 to SW 10 are switched to the fixed contact b side, the deviation between the speed command value and the speed feedback value becomes zero when positioning is completed, but at this time the position and speed feedback control is not performed. Because of this, when an external force is applied to the first and second arms 5, 7, etc. and the motors 4, 11, etc. are rotated from the stopped position, a rotational force is immediately generated to return them to their original positions.

また、この指令値制御回路45においては、電
流指令値S1,S2,…を零にするように機能してい
る時(この実施例ではリレーコイルLが励磁され
ている時)を以て作動状態という。
In addition, in this command value control circuit 45, when the current command values S 1 , S 2 , ... are functioning to be zero (in this embodiment, when the relay coil L is excited), it is in the operating state. That's what it means.

46は切換回路であり、電源VCCの給電回路に
介挿した切換スイツチ47,48とロボツト1の
ハンド9に取付けた上昇限リミツトスイツチ15
によつて構成されている。なお、リミツトスイツ
チ15は常閉型で、ナツトランナ14が上昇限に
達してドツグ14bによつて叩かれた時にオフに
なる。
Reference numeral 46 denotes a switching circuit, which includes switching switches 47 and 48 inserted into the power supply circuit of the power supply V CC and an ascent limit switch 15 attached to the hand 9 of the robot 1.
It is composed of. The limit switch 15 is of a normally closed type and is turned off when the nut runner 14 reaches its upper limit and is struck by the dog 14b.

この切換回路46は、図示のように切換スイツ
チ48の可動接片iを固定接点g側に切換えてお
くと、リミツトスイツチ15がオフの時(ナツト
ランナ14が上昇位置にある時)に指令値制御回
路45のリレーコイルLを非励磁にし、リミツト
スイツチ15がオンの時はリレーコイルLを励磁
する。
If the movable contact i of the changeover switch 48 is switched to the fixed contact g side as shown in the figure, the command value control circuit will be activated when the limit switch 15 is off (when the nut runner 14 is in the raised position). 45 is de-energized, and when the limit switch 15 is on, the relay coil L is energized.

また、切換スイツチ48の可動接片iを固定接
点h側に切換えておくと、リミツトスイツチ15
のオン・オフにかかわらず、切換スイツチ47に
よつて指令値制御回路45の作動・不作動を切換
えることができる。
Moreover, if the movable contact piece i of the changeover switch 48 is switched to the fixed contact h side, the limit switch 15
Regardless of whether the command value control circuit 45 is on or off, the command value control circuit 45 can be activated or deactivated by the changeover switch 47.

なお、この実施例においては、リレーコイルL
の励磁と指令値制御回路45の作動とが対応して
いるが、切換スイツチSW1〜SW10の固定接点a
とbの接続を逆にすれば、リレーコイルの非励磁
と指令値制御回路45の動作とを対応させるよう
にすることも可能である。
In addition, in this embodiment, the relay coil L
The excitation of the command value control circuit 45 corresponds to the operation of the command value control circuit 45, but the fixed contacts a of the changeover switches SW 1 to SW 10
By reversing the connections between and b, it is also possible to make the de-energization of the relay coil correspond to the operation of the command value control circuit 45.

次に、重力バランス補償回路50の詳細例を第
4図によつて説明する。
Next, a detailed example of the gravity balance compensation circuit 50 will be explained with reference to FIG.

この重力バランス補償回路50は、CPU(中央
処理地)51と、プログラムメモリとしての
ROM及びデータメモリとしてのRAMを含むメ
モリ52と、1対ずつのA/D変換器53,54
及びD/A変換器55,56とからなるマイクロ
コンピユータによつて構成されている。
This gravity balance compensation circuit 50 includes a CPU (central processing center) 51 and a program memory.
A memory 52 including ROM and RAM as data memory, and a pair of A/D converters 53 and 54.
and D/A converters 55 and 56.

そして、この重力バランス補償回路50は、モ
ータ4の出力軸に取付けられたポテンシヨメータ
30から出力される第1アーム5の水平位置から
の回動角度θ1(第3図参照)に相当する電圧信号
をA/D変換器53によつてデジタル値に変換し
てCPU51に読込み、同様にモータ11の出力
軸に取付けられたポテンシヨメータ40から出力
される第1アーム5に対する第2アーム7の回動
角度θ2(第3図参照)に相当する電圧信号をA/
D変換器54によつてデジタル値に変換して
CPU51に読込む。
The gravity balance compensation circuit 50 corresponds to the rotation angle θ 1 (see FIG. 3) of the first arm 5 from the horizontal position output from the potentiometer 30 attached to the output shaft of the motor 4. The voltage signal is converted into a digital value by the A/D converter 53 and read into the CPU 51, and the second arm 7 relative to the first arm 5 is output from the potentiometer 40 similarly attached to the output shaft of the motor 11. The voltage signal corresponding to the rotation angle θ 2 (see Fig. 3) is
converted into a digital value by the D converter 54
Read into CPU51.

そして、メモリ52に予めロボツト1の第1ア
ーム5の片軸4aから重心までの長さl1及び全長
l2、第2アーム7の肘軸6から重心までの長さl3
及び全長l4、第1アーム5、第2アーム7、及び
ハンド9の各重量W1,W2,W3(第3図参照)、
及びsinθ、cosθのテーブルを記憶させておき、垂
直関節軸である肩軸4a及び肘軸6における重力
のモーメントM(A),M(B)をCPU51が下記の演
算を行なつて算出し、それに抗し得る軸トルクを
発生させるための補償指令値CS1,CS2をD/A
変換器55,56を介してアナログ信号に変換し
て出力する。
The length l 1 from the single axis 4a to the center of gravity of the first arm 5 of the robot 1 and the total length are stored in the memory 52 in advance.
l 2 , the length from the elbow axis 6 of the second arm 7 to the center of gravity l 3
and the total length l 4 , each weight W 1 , W 2 , W 3 of the first arm 5, second arm 7, and hand 9 (see Figure 3),
The CPU 51 calculates the moments of gravity M(A) and M(B) at the shoulder axis 4a and the elbow axis 6, which are the vertical joint axes, by performing the following calculations. Compensation command values CS 1 and CS 2 to generate shaft torque that can withstand it are D/A
It is converted into an analog signal via converters 55 and 56 and output.

M(A)=K1cosθ1+K2sin(θ1+θ2−90°) M(B)=K2sin(θ1+θ2−90°) 但し、 K1=l1W1+l2(W2+W3) K2=l3W2+l4W3 で与えられる。このK1,K2は定数であるから、
これを予めメモリ52に格納しておくとよい。
M(A)=K 1 cosθ 1 +K 2 sin(θ 12 −90°) M(B)=K 2 sin(θ 12 −90°) However, K 1 =l 1 W 1 +l 2 ( W 2 + W 3 ) K 2 = l 3 W 2 + l 4 W 3 is given. Since K 1 and K 2 are constants,
It is preferable to store this in the memory 52 in advance.

この重力バランス補償回路50におけるCPU
51の動作フローを第5図に示す。
CPU in this gravity balance compensation circuit 50
The operation flow of 51 is shown in FIG.

このようにして、重力バランス補償回路50か
ら出力される補償指令値CS1,CS2を、力抜き制
御時に指令値制御回路45の切換スイツチSW9
SW10を介して加算回路32,42に入力させ、
速度制御部26,36から出力される電流指令値
S1,S2がゼロであつても、電流制御部27,37
によつて重力補償用の駆動電流をモータ4及び1
1に流し、第1、第2アーム5,7を及びハンド
9の自重に抗し得る軸トルクを発生させるので、
第1、第2アーム5,7が重力バランスを保つて
姿勢を保持することができる。
In this way, the compensation command values CS 1 , CS 2 outputted from the gravity balance compensation circuit 50 are changed to the changeover switches SW 9 , CS 2 of the command value control circuit 45 during strain relief control.
input to the adder circuits 32 and 42 via SW 10 ,
Current command value output from speed control units 26 and 36
Even if S 1 and S 2 are zero, the current control units 27 and 37
The drive current for gravity compensation is controlled by motors 4 and 1.
1 to generate an axial torque that can resist the weight of the first and second arms 5, 7 and the hand 9,
The first and second arms 5 and 7 can maintain their postures while maintaining gravity balance.

なお、この実施例では、ハンド9のエアシリン
ダ13及びナツトランナ14は、力抜き状態では
常に垂直(鉛直)に保持され、手首軸8に加わる
ハンド9の自重は常に鉛直方向に作用するためモ
ーメントは発生せず、その自重はワーク18によ
つて支持されるため重力補償を行なつていない。
In this embodiment, the air cylinder 13 and nut runner 14 of the hand 9 are always held vertically (vertically) in a relaxed state, and the weight of the hand 9 applied to the wrist shaft 8 always acts in the vertical direction, so the moment is Since no gravity is generated and its own weight is supported by the workpiece 18, no gravity compensation is performed.

また、この重力バランス補償回路50の機能を
第1図の中央処理部23に持たせて、共通の
CPUによつて時分割処理させるようにしてもよ
い。
Moreover, the function of this gravity balance compensation circuit 50 is provided in the central processing unit 23 of FIG.
The CPU may perform time-sharing processing.

さらに、この重力バランス補償回路50を常時
動作させ、出力される補償指令値CS1,CS2を常
時加算回路32,42に入力させて重力バランス
をとるようにすれば、速度制御部26,36から
の電流指令値S1,S2がそれだけ小さくて済み、ハ
ンチング等を起こしにくくなると共に、可動部を
下方へも上方へも同じ速度で容易に移動させるこ
とができる。
Furthermore, if the gravity balance compensation circuit 50 is always operated and the output compensation command values CS 1 and CS 2 are constantly input to the addition circuits 32 and 42 to maintain gravity balance, the speed control units 26 and 36 The current command values S 1 , S 2 from the above can be reduced accordingly, making it difficult to cause hunting, etc., and making it possible to easily move the movable part both downward and upward at the same speed.

次に、前述のようにプレイバツク制御と力抜き
制御の切換えが可能な第1図の制御装置を用い
て、第2図のロボツト1に、コンベア17に載つ
て一定の速度で移動するワーク18のボルト19
を締め付ける作業を行なわせる場合の動作につい
て、第6図のフローチヤートも参照しながら説明
する。
Next, using the control device shown in FIG. 1 that is capable of switching between playback control and stress relief control as described above, the robot 1 shown in FIG. bolt 19
The operation for tightening will be explained with reference to the flowchart of FIG.

なお、ロボツト1に以下に述べる締め付け作業
を行なわせるために必要なテイーチング作業は予
めしてあるものとする。
It is assumed that the teaching work necessary to make the robot 1 perform the tightening work described below has been performed in advance.

また、ロボツト1のハンド9に取付けられたナ
ツトランナ14は、通常は上昇限位置にあり、リ
ミツトスイツチ15はドツグ14bに叩かれてオ
フになつている。そして、以下の説明では、第1
図の切換回路46における切換スイツチ48は接
点g側に切換えてあるものとする。
Further, the nut runner 14 attached to the hand 9 of the robot 1 is normally at the upper limit position, and the limit switch 15 is turned off by being struck by the dog 14b. In the following explanation, the first
It is assumed that the changeover switch 48 in the changeover circuit 46 in the figure is switched to the contact g side.

この状態では、切換回路46により指令値制御
回路45のリレーコイルLへの通電を断つている
ので、各切換スイツチSW1〜SW10の可動接片c
は全て固定接点b側に切換わつており、腰軸3、
第1、第2アーム5,7、ハンド9を夫々回動さ
せる各モータ4,10,11等のプレイバツク制
御が可能である。
In this state, since the switching circuit 46 cuts off the power to the relay coil L of the command value control circuit 45, the movable contacts c of each of the switching switches SW 1 to SW 10
are all switched to the fixed contact b side, and the waist shaft 3,
Playback control of the motors 4, 10, 11, etc. that rotate the first and second arms 5, 7 and hand 9, respectively, is possible.

そこで、第6図のステツプ1で先ずモータ4,
11等をプレイバツク制御して、第1、第2アー
ム5,7等を原位置(待避位置であればどこでも
よい)へ移動させる。
Therefore, in step 1 of FIG.
11, etc., to move the first and second arms 5, 7, etc. to their original positions (which may be any retracted position).

次に、ハンド9に取り付けたナツトランナ14
のソケツト14aが、コンベア17によつて搬送
されるワーク18上のボルト19の移動軌跡上の
予め定めた待機位置である作業ポイントに位置す
るように、ステツプ2で再びモータ4,11等を
プレイバツク制御して、第2図に示すような所定
の待機姿勢にする。
Next, the nut runner 14 attached to the hand 9
In step 2, the motors 4, 11, etc. are replayed so that the socket 14a of the bolt 19 on the workpiece 18 conveyed by the conveyor 17 is located at the working point, which is a predetermined standby position on the movement trajectory of the bolt 19 on the workpiece 18. The robot is controlled to take a predetermined standby posture as shown in FIG.

この状態で、ボルト通過検知器20がワーク1
8上のボルト19の通過を検知するのを待ち、ボ
ルト通過検知器20がボルト19の通過を検知す
ると、その検知信号が第1図の中央処理部23に
入力し、それによつてステツプ3の判断がYES
になり、ステツプ4でエアシリンダ13を駆動し
てナツトランナ14を下降させる。
In this state, the bolt passage detector 20 detects the workpiece 1.
When the bolt passage detector 20 detects the passage of the bolt 19 on the bolt 19, the detection signal is input to the central processing unit 23 in FIG. Judgment is YES
Then, in step 4, the air cylinder 13 is driven to lower the nut runner 14.

ナツトランナ14が下降し始めると、上昇限リ
ミツトスイツチ15が直ちにオンになるため、切
換回路46により指令値制御回路45のリレーコ
イルLに通電され、その各切換スイツチSW1
SW10が第1図に示すように切換わるので、各軸
の駆動用モータ4,10,11等は全てフリーに
なり、第1、第2アーム5,7等の可動部は外力
を受ければ自由に動く力抜き状態となるが、重力
バランス補償回路50からの補償指令値によつて
モータ4,11には自重によるモーメントに抗す
る軸トルクを発生するための駆動電流が流がされ
るため、重力バランスが保たれて第1、第2アー
ム5,7の姿勢が崩れることはない。
When the nut runner 14 starts to descend, the upper limit switch 15 is immediately turned on, so that the relay coil L of the command value control circuit 45 is energized by the switching circuit 46, and each of the switching switches SW 1 -
Since SW 10 is switched as shown in Fig. 1, the drive motors 4, 10, 11, etc. of each axis are all free, and the movable parts such as the first and second arms 5, 7, etc. are freed when subjected to external force. Although the motors are in a relaxed state where they can move freely, the compensation command value from the gravity balance compensation circuit 50 causes a drive current to flow through the motors 4 and 11 to generate shaft torque that resists the moment due to their own weight. , the gravitational balance is maintained and the postures of the first and second arms 5, 7 do not collapse.

そして、ナツトランナ14が下降限まで下降す
ると、コンベア17によつて搬送されてきたワー
ク18上のボルト19をソケツト14aが頂度銜
え込むようになり、同時に下降限リミツトスイツ
チ16ドツグ14bに叩かれて作動し、その信号
によりステツプ5の判断がYESになり、ステツ
プ6でナツトランナ14を駆動してソケツト14
aを回転させ、ボルト19を締め付ける。
When the nut runner 14 descends to its lower limit, the socket 14a comes to grip the bolt 19 on the workpiece 18 conveyed by the conveyor 17, and at the same time, the lower limit switch 16 is struck by the dog 14b and is activated. Then, based on that signal, the decision in step 5 becomes YES, and in step 6, the nut runner 14 is driven to open the socket 14.
Rotate a and tighten bolt 19.

このように、ナツトランナ14のソケツト14
aがボルト19を銜え込んだ状態で締め付け作業
を行なつている間もコンベア17はワーク18を
移動させているが、ロボツト1の腰軸3及び第
1、第2アーム5,7等の各可動部は外力によつ
て自由に動かせる状態にあるので、ボルト19を
締め付けながらその移動に追従してハンド9が水
平方向に動くことができる。
In this way, the socket 14 of the nut runner 14
The conveyor 17 is moving the workpiece 18 while a is tightening the bolt 19 with the bolt 19 in the jaw, but each of the waist shaft 3 and the first and second arms 5, 7 of the robot 1, etc. Since the movable part is in a state where it can be freely moved by external force, the hand 9 can move in the horizontal direction following the movement while tightening the bolt 19.

そして、締め付けを開始してからの時間又は締
付トルクを計測することによつて、ステツプ7で
ボルト19の締め付けを終了したか否かを判定
し、締め付けを終了したらステツプ8でナツトラ
ンナ14の駆動を停止すると共に、エアシリンダ
13を駆動してナツトランナ14を上昇させる。
Then, by measuring the time since the start of tightening or the tightening torque, it is determined in step 7 whether or not tightening of the bolt 19 has been completed, and when the tightening has been completed, the nut runner 14 is driven in step 8. At the same time, the nut runner 14 is raised by driving the air cylinder 13.

ナツトランナ14が上昇限まで上昇すると、上
昇限リミツトスイツチ15がオフになるため、指
令値制御回路45のレリーコイルLが非励磁にな
り、各切換スイツチSW1〜SW10は全て接点b側
に切換わるので、各軸の駆動用モータ4,11等
は全てプレイバツク制御が可能な状態に戻る。
When the nut runner 14 rises to its upper limit, the upper limit switch 15 is turned off, so the relay coil L of the command value control circuit 45 is de-energized, and the changeover switches SW 1 to SW 10 are all switched to the contact b side. , the drive motors 4, 11, etc. for each axis all return to a state in which playback control is possible.

このプレイバツク制御が可能な状態に戻つた時
点では、ロボツト1の可動部は待機位置での状態
から動いてしまつているので、各モータ用の位置
制御部には、その動いた分の位置偏差が溜つてい
る。したがつて、プレイバツク制御が可能な状態
になると、各可動部は直ちに動く前の作業ポイン
トに戻り始めるが、上昇限リミツトスイツチ15
がオフになると、ステツプ9からステツプ1へ戻
り、再び最初の原位置へ移動させる処理が行なわ
れるため、第1、第2のアーム5,7等の各可動
部は作業ポイントに戻りながら結果的には原位置
に復帰し、再び上記の動作を繰り返す。
By the time the playback control returns to a state where it is possible, the movable parts of the robot 1 have moved from the standby position, so the position control parts for each motor have a position deviation corresponding to the movement. It's accumulating. Therefore, when playback control becomes possible, each movable part immediately begins to return to the working point before movement, but the upper limit switch 15
When the is turned off, the process returns from step 9 to step 1, and the process of moving to the initial original position is performed again, so each movable part such as the first and second arms 5, 7 returns to the working point and moves as a result. Return to the original position and repeat the above operation again.

このようにして、ナツトランナ14がワーク1
8のボルト19を締め付けている間は、ロボツト
1の各可動部は力を抜いてワーク18の移動に追
従し、それによつて従来非常に煩雑な制御を行な
わなければならなかつた追従作業を非常に簡単に
実現できる。
In this way, the nut runner 14
While the bolts 19 of 8 are being tightened, each movable part of the robot 1 relaxes and follows the movement of the workpiece 18, thereby greatly simplifying the following work, which conventionally required very complicated control. can be easily realized.

また、コンベア17を止めて、静止しているワ
ーク18上のボルト19の締め付け作業を行なう
場合は、切換回路46における切換スイツチ48
を接点h側に切換えると共に、切換スイツチ47
を接点e側に切換えて、ボルト19の静止位置と
前述の作業ポイントとを一致させておけば、第6
図のステツプ3のボルト通過の判断を省略するこ
とによつて、そのの静止したボルト19の締め付
け作業を行なうことができる。
In addition, when the conveyor 17 is stopped and the bolts 19 on the stationary workpiece 18 are tightened, the changeover switch 48 in the changeover circuit 46 is used.
is switched to the contact h side, and the changeover switch 47
If the rest position of the bolt 19 and the above-mentioned work point are matched by switching to the contact e side, the sixth
By omitting the determination of bolt passage in step 3 in the figure, the bolt 19 can be tightened while it is stationary.

さらに、切換スイツチ48を接点h側に切換え
てあれば、切換スイツチ47の方を必要に応じて
接点d側に切換えることによつて、何時でも第
1、第2のアーム5,7等を外力によつて自由に
動かし得る力抜き状態にすることができる。
Furthermore, if the changeover switch 48 is switched to the contact h side, the first and second arms 5, 7, etc. can be applied with external force at any time by switching the changeover switch 47 to the contact d side as necessary. This allows it to be in a relaxed state where it can be moved freely.

なお、上記実施例では、実際の速度指令値と速
度フイードバツク値を共に位置決め制御とは無関
係な零値に切り換えることによつて電流指令値を
零にするようにした例について述べたが、この他
に両値を他に位置決め制御とは無関係な互いに等
しい所定値に切換えることによつても電流指令値
を零にすることができる。あるいは、電流指令値
を直接零値に切換えるようにしてもよい。
In the above embodiment, an example was described in which the current command value is set to zero by switching both the actual speed command value and the speed feedback value to zero values that are unrelated to positioning control. The current command value can also be made zero by switching both values to mutually equal predetermined values that are unrelated to positioning control. Alternatively, the current command value may be directly switched to the zero value.

また、前述の実施例における重力バランス補償
回路50では、ポテンシヨメータ30,40から
の第3図の角度θ1,θ2に相当するデータに応じ
て、重力補償値を演算して算出するようにしてい
たが、予かじめ各角度θ1,θ2に応じた各垂直関節
軸に対する最適な重力補償値を第4図のメモリ5
2にテーブルとして格納しておいて、入力角度デ
ータに応じてCPU51がそのテーブルから重力
補償値を読み出すようにしてもよい。
Further, the gravity balance compensation circuit 50 in the above-described embodiment calculates the gravity compensation value by calculating the gravity compensation value according to the data corresponding to the angles θ 1 and θ 2 in FIG. 3 from the potentiometers 30 and 40. However, in advance, the optimal gravity compensation value for each vertical joint axis according to each angle θ 1 and θ 2 is stored in memory 5 in Fig. 4.
2 as a table, and the CPU 51 may read the gravity compensation value from the table in accordance with the input angle data.

いずれの場合にも、特に肘軸6の第2アーム7
から先の自重によるモーメントに対する重力補償
値を完全にバランスする値より若干小さくして、
ハンド9に自重による若干の押付力を残した方
が、ナツトランナ14等の工具がワークの作業対
象(この実施例ではボルト19)から離脱してし
まうことを防止できて好ましい場合がある。
In any case, in particular the second arm 7 of the elbow shaft 6
The gravity compensation value for the moment due to the self-weight at the end is slightly smaller than the value that perfectly balances it,
It may be preferable to leave a slight pressing force on the hand 9 due to its own weight, since this can prevent tools such as the nut runner 14 from coming off the workpiece (the bolt 19 in this embodiment).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明してきたように、この発明によれば、
速度指令系から出力される速度指令値と速度検出
系から出力される速度フイードバツク値との偏差
に基づく指令値に応じて、各可動部のモータの駆
動電流を制御する垂直多関節型ロボツトの制御装
置において、前記各可動部の姿勢に応じて、該各
可動部の垂直関節軸に加わる重力モーメントを算
出し、算出された重力モーメントに抗し得る軸ト
ルクを発生させるための補償指令値を出力する重
力バランス補償回路と、前記指令値が零となるよ
うな前記速度指令値に対応する速度疑似値と速度
フイードバツク値に対応するフイードバツク疑似
値とをそれぞれ出力する疑似値出力手段と、前記
指令値または前記補償指令値に基づいて前記各可
動部のモータに駆動電流を供給する電流供給回路
と、作動信号が出力されている場合には、前記速
度指令系と速度検出系とを切り離して、前記疑似
値出力手段に接続するとともに前記重力バランス
補償回路を前記電流供給回路に接続し、前記速度
疑似値と前記フイードバツク疑似値との偏差に基
づく零の指令値と補償指令値とを前記電流供給回
路に与える一方、不作動信号が出力されている場
合には、前記疑似値出力手段を切り離して、前記
速度指令系と速度検出系とに接続するとともに前
記重力バランス補償回路を前記電流供給回路から
切り離し、前記速度指令値と前記フイードバツク
値との偏差に基づく指令値を前記電流供給回路に
与える指令値制御回路と、前記指令値制御回路に
作動信号または不作動信号を選択的に出力する切
換回路とを設けてあるので、切換回路から動作信
号が出力されている場合には、重力バランス補償
回路から出力される補償指令値に応じた軸トルク
が各可動部のモータから出力されることになる。
As explained above, according to this invention,
Control of a vertically articulated robot that controls the drive current of the motor of each moving part according to the command value based on the deviation between the speed command value output from the speed command system and the speed feedback value output from the speed detection system. In the device, a gravitational moment applied to a vertical joint axis of each movable part is calculated according to the posture of each movable part, and a compensation command value is output for generating an axial torque capable of resisting the calculated gravitational moment. a gravity balance compensation circuit that outputs a speed pseudo value corresponding to the speed command value and a feedback pseudo value corresponding to the speed feedback value such that the command value becomes zero, and the command value. Alternatively, if the current supply circuit that supplies the drive current to the motor of each movable part based on the compensation command value and the operation signal is output, the speed command system and the speed detection system are separated, and the speed command system and the speed detection system are separated. The gravity balance compensation circuit is connected to the pseudo value output means, and the gravity balance compensation circuit is connected to the current supply circuit, and a zero command value and a compensation command value based on the deviation between the speed pseudo value and the feedback pseudo value are transmitted to the current supply circuit. On the other hand, if an inoperation signal is output, the pseudo value output means is disconnected and connected to the speed command system and the speed detection system, and the gravity balance compensation circuit is disconnected from the current supply circuit. , a command value control circuit that provides the current supply circuit with a command value based on the deviation between the speed command value and the feedback value; and a switching circuit that selectively outputs an activation signal or a non-operation signal to the command value control circuit. Therefore, when an operation signal is output from the switching circuit, shaft torque corresponding to the compensation command value output from the gravity balance compensation circuit is output from the motor of each movable part.

したがつて、この軸トルクが、算出された垂直
関節軸の重力モーメントと釣り合うように補償指
令値を設定しておけば垂直関節軸は静止を保ち、
一方、これが故意に釣り合わないように補償指令
値を設定しておけば自重による若干の押し付け力
をワークに与えるようなことができることにな
り、コンテイニユアスラインにおいて各種の作業
をコンベアの移動に追従させながら行なわせるこ
とが容易に実現できる。
Therefore, if the compensation command value is set so that this axis torque balances the calculated moment of gravity of the vertical joint axis, the vertical joint axis will remain stationary.
On the other hand, if the compensation command value is set so that this is not balanced on purpose, it will be possible to apply a slight pressing force to the workpiece due to its own weight, allowing various operations to follow the movement of the conveyor on a continuous line. It is easily possible to have the robot perform the task while the robot is moving.

さらに、指令値制御手段として接点容量が小さ
く小型で安価な電磁リレー等を用いることがで
き、それによつて接点のメンテナンス回数を少な
くできるばかりか、接点の切換時に突入電流がモ
ータに流れることがないため、その防止対策を施
さずに済む。
Furthermore, a compact and inexpensive electromagnetic relay with a small contact capacity can be used as a command value control means, which not only reduces the number of times of contact maintenance, but also prevents inrush current from flowing to the motor when switching contacts. Therefore, there is no need to take preventive measures.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例を示す制御装置の
ブロツク構成図、第2図はこの発明を適用する垂
直多関節型ロボツトの構成及びその作業の説明に
供するロボツトまわりの外観図、第3図は同じく
そのロボツトの垂直関節軸に加わる重力のモーメ
ントを説明するための模式図、第4図は第1図に
おける重力バランス補償回路50の具体例を示す
ブロツク回路図、第5図は第4図におけるCPU
51の動作例を示すフロー図、第6図は第1図に
おける中央処理装置23の動作例を示すフロー図
である。 1……垂直多関節型ロボツト、3……腰軸、
4,10,11……DCサーボモータ、5……第
1アーム、6……肘軸、7……第2アーム、8…
…手首軸、9……ハンド、13……エアシリン
ダ、14……ナツトランナ、15,16……リミ
ツトスイツチ、17……コンテイニユアスコンベ
ア、18……ワーク、19……ボルト、20……
ボルト通過検知器、23……中央処理部、29,
39……タコジエネレータ、30,40……ポテ
ンシヨメータ、45……指令値制御回路、46…
…切換回路、50……重力バランス補償回路。
Fig. 1 is a block configuration diagram of a control device showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an external view of the robot and its surroundings to explain the structure and operation of a vertically articulated robot to which this invention is applied, and Fig. 3 The figure is also a schematic diagram for explaining the moment of gravity applied to the vertical joint axis of the robot, FIG. 4 is a block circuit diagram showing a specific example of the gravity balance compensation circuit 50 in FIG. 1, and FIG. CPU in diagram
FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of the central processing unit 23 in FIG. 1... Vertical multi-joint robot, 3... Waist axis,
4, 10, 11... DC servo motor, 5... First arm, 6... Elbow shaft, 7... Second arm, 8...
... Wrist axis, 9 ... Hand, 13 ... Air cylinder, 14 ... Nut runner, 15, 16 ... Limit switch, 17 ... Container conveyor, 18 ... Work, 19 ... Bolt, 20 ...
Bolt passage detector, 23... central processing section, 29,
39... Tachometer generator, 30, 40... Potentiometer, 45... Command value control circuit, 46...
...Switching circuit, 50...Gravity balance compensation circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 速度指令系から出力される速度指令値と速度
検出系から出力される速度フイードバツク値との
偏差に基づく指令値に応じて、各可動部のモータ
の駆動電流を制御する垂直多関節型ロボツトの制
御装置において、 前記各可動部の姿勢に応じて、該各可動部の垂
直関節軸に加わる重力モーメントを算出し、算出
された重力モーメントに抗し得る軸トルクを発生
させるための補償指令値を出力する重力バランス
補償回路と、 前記指令値が零となるような前記速度指令値に
対応する速度疑似値と速度フイードバツク値に対
応するフイードバツク疑似値とをそれぞれ出力す
る疑似値出力手段と、 前記指令値または前記補償指令値に基づいて前
記各可動部のモータに駆動電流を供給する電流供
給回路と、 作動信号が出力されている場合には、前記速度
指令系と速度検出系とを切り離して、前記疑似値
出力手段に接続するとともに前記重力バランス補
償回路を前記電流供給回路に接続し、前記速度疑
似値と前記フイードバツク疑似値との偏差に基づ
く零の指令値と補償指令値とを前記電流供給回路
に与える一方、不作動信号が出力されている場合
には、前記疑似値出力手段を切り離して、前記速
度指令系と速度検出系とに接続するとともに前記
重力バランス補償回路を前記電流供給回路から切
り離し、前記速度指令値と前記フイードバツク値
との偏差に基づく指令値を前記電流供給回路に与
える指令値制御回路と、 前記指令値制御回路に作動信号または不作動信
号を選択的に出力する切換回路とを有することを
特徴とする垂直多関節型ロボツトの制御装置。
[Claims] 1. Control the drive current of the motor of each movable part according to the command value based on the deviation between the speed command value output from the speed command system and the speed feedback value output from the speed detection system. In a control device for a vertically articulated robot, a gravitational moment applied to a vertical joint axis of each movable part is calculated according to a posture of each movable part, and an axial torque capable of resisting the calculated gravitational moment is generated. a gravity balance compensation circuit that outputs a compensation command value for the rotational speed; and a pseudo value that outputs a speed pseudo value corresponding to the speed command value and a feedback pseudo value corresponding to the speed feedback value such that the command value becomes zero. an output means; a current supply circuit that supplies a drive current to the motor of each movable part based on the command value or the compensation command value; and when an operation signal is output, the speed command system and the speed detection circuit; The gravity balance compensation circuit is connected to the current supply circuit, and a zero command value and a compensation command are generated based on the deviation between the speed pseudo value and the feedback pseudo value. value to the current supply circuit, while if an inoperation signal is output, the pseudo value output means is disconnected and connected to the speed command system and speed detection system, and the gravity balance compensation circuit is connected to the speed command system and speed detection system. a command value control circuit which separates the current supply circuit from the current supply circuit and supplies the current supply circuit with a command value based on the deviation between the speed command value and the feedback value; and selecting an activation signal or a non-operation signal to the command value control circuit. 1. A control device for a vertically articulated robot, characterized by comprising a switching circuit that outputs a vertically articulated robot.
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