JPH0551439B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はプレーバツクロボツトのアーム退避装
置に関し、詳しくは工作中の適宜時点で工作面の
検査等を行うためにアームを一時退避させる必要
性が生じた場合に、作業者が工具を把持して任意
の径路で任意の位置に退避させる事のみによつて
復帰時の径路を示すデータを得るとともに、検査
終了後には退避時の通過軌跡を逆戻りしてアーム
を元位置に復帰させることができるようにしたプ
レーバツクロボツトのアーム退避装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

研磨ロボツト等の制御形態の一つとしてプレー
バツク方式が従来より知られており、プレーバツ
ク方式のロボツトはメモリエリア中に位置テーブ
ルを持ち、テイーチング時に作業者が先端工具を
所望の軌跡上を通過させながら適宜タイミングで
通過軌跡上の地点の位置データを上記位置テーブ
ルに記憶していき、プレーバツク時には上記位置
テーブルから読み出された位置データに従つてテ
イーチング時の通過軌跡を反復走行する様になさ
れている。

ところで、該種ロボツトではプレーバツク時に
加工面を検査するために随時アームを作業範囲外
に退避させることが必要となる場合があり、又、
検査後にはアームを元位置に復帰させ、速やかに
作業を継続させることが望まれる。

しかも、作業の内容によつては作業面上の不規
則な凹凸を回避しながら複雑な軌跡をたどつて退
避しなければならないことが頻繁に起こり、この
様なケースにおいてまで作業者に多大な負担をか
けずに、退避動作や復帰動作を行うことは困難と
されていた。

〔発明の目的〕

本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであ
り、退避径路が不規則で複雑な場合であつても作
業者に特別な負担をかけることなく、単に作業者
が適切であると思う径路に沿つて工具を移動させ
ることのみによつて適切な工具の復帰動作をも行
うことができる様になされたプレーバツクロボツ
トのアーム退避装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の概要〕

要約すれば本発明のプレーバツクロボツトのア
ーム退避装置は、作業中に退避動作の必要性が随
時発生した時に、作業者が適切と考える任意の径
路に沿つて工具を移動させると、所定の周期で発
生するテイーチングクロツクに同期したタイミン
グで工具の退避径路上の位置データをサンプリン
グ記憶し、記憶された位置データを逆方向に読み
出しながら作業中断位置に復帰する様になされて
いる。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して本発明の１実施例を詳細に
説明しよう。

第１図は本発明の１実施例にかかるロボツトの
概略図である。

先ず、基台１に油圧シリンダ２ａ・ｂにより昇
降する昇降ケース３が設けられ、この昇降ケース
３には支軸４によつて第１アーム５が回動自在に
軸支されている。又、第１アーム５の自由端５ａ
には支軸６によつて第２アーム７が回動自在に軸
支され、第２アームの自由端７ａには動力伝達機
構８を介して研磨工具９が取り付けられている。

尚、以下において肩部とは第１アームの固定端
５ｂを示し、肘部とは第２アームの固定端７ｂを
示す。

又、１０は作業台を示し、作業台１０は基軸１
１上に自在継手１２によつて支持されている。

なお、作業台１０を移動するための機構は図中
においては省略している。

このロボツトは肩部５ｂ及び肘部７ｂに自由度
を持つ極座標系ロボツトであり、第１アーム５を
肩部５ｂを中心として、又、第２アームを肘部７
ｂを中心として各々回転させることにより、研磨
工具９の位置決めがなされる。そして１２ａ・ｂ
（第１図では１個のみ示している）は移動用のモ
ータであり、モータ１２ａの回転ばベルト１３を
介して第１アーム５に伝達されるとともに、モー
タ１２ｂの回転は第１アーム５内に設けられた図
示せぬ伝達機構を介して第２アーム７に伝達され
る。

次ぎに、第２図は本発明の制御系を示したもの
である。

図中、１２ａは第１図に示す第１アーム駆動用
のモータであり、２０ａは肩部５ｂに連結された
エンコーダを示す。エンコーダ２０ａは第１アー
ム５が肩部５ｂを中心に所定角度回転する毎に
正・負両方向のクロツクを発生し、このクロツク
はアツプダウンカウンタ２１ａに加えられ、これ
を加・減算する。従つて、アツプダウンカウンタ
２１ａの計算値は第１アームの回転角度を示す。

又、２２ａはモータ１２ａに励磁パターンを与
えこれを駆動するためのモータ駆動部を示す。

尚、モータ１２ｂ・エンコーダ２０ｂ・アツプ
ダウンカウンタ２１ｂ・モータ駆動部２２ｂは第
２アーム７の動作に関与するという点を除いて、
モータ１２ａ・エンコーダ２０ａ・アツプダウン
カウンタ２１ａ・モータ駆動部２２ａと同様であ
るので重複した説明は省略する。

又、２３は油圧シリンダ２ａ・ｂを駆動するた
めの油圧回路を示す。

そしてこれらの機構はインタフエース２４を介
して制御システムに接続される。

この制御システムはマイクロプロセツサ２５を
中心に構成され、研磨工具の位置データを格納す
るRAM構成の位置テーブル２６、モータの回転
速度を記憶するROM構成の速度テーブル２７の
他に、アーム退避時に位置テーブル２６の読み出
しアドレスを記憶するアドレスレジスタ２８、ア
ーム退避時に位置テーブル２６から読み出した位
置データを記憶するデータレジスタ２９を具備す
る。又、３０は位置テーブル２６のアドレスを保
持するアドレスバツフア、３１は位置テーブル２
６から読み出した位置データを保持するデータバ
ツフア、３２は速度テーブル２７の読み出しアド
レスを保持するアドレスバツフア、３３は速度テ
ーブルから読み出した速度データを保持するデー
タバツフアを各々示す。

次ぎに、第３図に示すフローチヤートを参照し
て、本発明の動作を説明する。

先ず、速度テーブル２６にはその第０番地から
テイーチング時に順次入力された位置データが順
次記憶されており、マイクロプロセツサ２５はプ
レーバツククロツクPCが発生する毎にデータバ
スDBを介してアドレスバツフア３０の内容を＋
１し、位置テーブル２６の当該番地に記憶された
位置データを順次読み出す。そしてマイクロプロ
セツサ２５はこのようにして読み出した位置デー
タの変化量を算出し、算出された変化量に対応し
て速度テーブル２７のアドレスを決定し、速度テ
ーブル２７から速度データを読み出す。

尚、速度テーブル２７には位置データの変化量
に対応した速度データが登録されており、具体的
には位置データの変化量が大きい時はより速い指
定速度が指示され、位置データの変化量が少ない
時はより遅い指定速度が指示される。

そしてこのようにして読み出された速度データ
はインタフエース２４を介してモータ駆動部２２
ａ・ｂに加えられ、モータ駆動部２２ａ・ｂは指
示速度に対応してモータ１２ａ・ｂの励磁パター
ンを決定する。

又、この過程でエンコーダ２０ａ・ｂが発生す
るアツプクロツクUCやダウンクロツクCDにより
逐次更新されるアツプダウンカウンタ２１ａ・ｂ
の計数値によりマイクロプロセツサが逐次位置フ
イードバツクをかけることはいうまでもない。

このようにしてプレーバツク動作を行つている
過程において工作面の検査の必要が生じると、作
業者は任意のタイミングでアームフリーモードを
指定する。

アームフリーモードが指定されるとマイクロプ
ロセツサ２５は位置テーブルから読み出される位
置データの変化量にかかわりなく最低の指示速度
を速度テーブルから読み出してモータ１２ａ・ｂ
を減速し、アツプダウンカウンタ２１ａ・ｂから
入力される現在位置により位置フイードバツクを
かけながらモータ１２ａ・ｂを停止させる。

モータ１２ａ・ｂが完全に停止したことを確認
すると、マイクロプロセツサ２５はその時の位置
テーブルの読み出しアドレスをアドレスレジスタ
２８に記憶するとともに、その時の位置データを
データレジスタ２９に記憶する。

その後マイクロプロセツサ２５は油圧回路２３
に指示を与え、油圧シリンダ２ａ・ｂに作動油を
供給し、昇降ケース３を上昇させ、昇降ケース３
が停止するとアームを動かすことができる旨を作
業者に知らしめた後、テイーチングモードに移行
する。

そして作業者は研磨工具９の近傍を把持して工
作面の凹凸や退避径路途中の障害物を回避しなが
らアームを作業範囲外に退避させる。

位置テーブル２６にはアームの退避径路を記憶
するためのエリアが予め用意されており、例えば
このエリアが第ｎ番地から開始するものとすれ
ば、マイクロプロセツサ２５はアドレスバツフア
３０にｎを書き込み、以後テイーチングクロツク
TCに同期して退避径路の位置データを位置テー
ブル２５の第ｎ番地以降に書き込んでいく。

即ち、作業者が研磨工具９の近傍を把持して、
これを移動させるとエンコーダ２０ａ・ｂはカウ
ントアツプクロツクUC・カウントダウンクロツ
クDCを発生し、アツプダウンカウンタ２１ａ・
ｂの計数値はこのクロツクにより更新される。

又、テイーチングモードの開始によりテイーチ
ングクロツクTCが発生し、マイクロプロセツサ
２５はこのテイーチングクロツクTCが発生する
毎にアツプダウンカウンタ２１ａ・ｂの計数値を
読み込み、読み込んた計数値をテイーチングクロ
ツクTCが発生する毎にアドレスバツフア３０の
値を＋１しながら位置テーブル２６に書き込む。

従つて、位置テーブルの第ｎ番地以降にはアー
ム退避時の通過軌跡上の点を示す位置データが記
憶されていく。

アームが最終的な退避地点まで退避されると、
作業者は研磨工具の移動を停止するので、エンコ
ーダ２０ａ・ｂの出力は停止し、アツプダウンカ
ウンタ２１ａ・ｂの計数値も変動しなくなる。そ
して、所定時間経過してもアツプダウンカウンタ
２１ａ・ｂの計数値が変動しないとマイクロプロ
セツサ２５はテイーチングモードが終了したと判
断する。そしてその時のアドレスバツフア３０の
値が仮にｎ＋ｉであるとマイクロプロセツサ２５
はこの値を保持したまま待機する。

この間に作業者は工作面の検査等を行い、検査
が終了するとアーム復帰モードを指定する。

マイクロプロセツサ２５は、アーム復帰モード
が指定されると、アームフリーモード中における
テイーチングモードの終了時に保持した位置テー
ブル２６のアドレスｎ＋ｉをアドレスバツフア３
０に与え、以後プレーバツククロツクPCが発生
する毎にアドレスバツフア３０の値を−１しなが
ら位置テーブル２６から位置データを読み出す。

そして、通常のプレーバツクモード（工作時の
プレーバツクモード）では位置テーブル２６から
読み出した位置データの変化量に対応して速度テ
ーブル２７を読み出すが、アーム復帰モードでは
位置データの変化量にはかかわりなく最低指示速
度を速度テーブル２７から読み出し、この最低指
示速度をモータ駆動部２１ａ・ｂに加える。

従つて、研磨工具９はアームフリーモードで通
過した軌跡を最低速度で逆に戻る。

一方、このようにしてアームが復帰し始めると
エンコーダ２０ａ・ｂからは第１アーム５・第２
アーム７の回転に対応したカウントアツプクロツ
クUCやカウントダウンクロツクDCが発生し、応
じてアツプダウンカウンタ２１ａ・ｂの計数値は
更新される。そしてこのアツプダウンカウンタ２
１ａ・ｂの計数値はインタフエース２４を介して
マイクロプロセツサ２５に与えられ、マイクロプ
ロセツサ２５はプレーバツククロツクPCに同期
してアツプダウンカウンタ２１ａ・ｂから加えら
れる現在位置をデータレジスタ２９に退避した元
位置と比較する。

そして、現在位置と元位置とが一致すると、マ
イクロプロセツサ２５は油圧回路２３を制御して
油圧シリンダ２ａ・ｂから作動油を抜き、昇降ケ
ース３を下降させる。

そして、昇降ケース３が下降すると、マイクロ
プロセツサ２５はアドレスレジスタ２８に退避し
ておいたアドレスをアドレスバツフア３０に与
え、以後はプレーバツククロツクPCが発生する
ごとにアドレスバツフア３０の値を＋１しなが
ら、通常のプレーバツクモードを実行する。

尚、上記においては油圧シリンダ２ａ・ｂによ
つて昇降ケース３を昇降させる構造例を示した
が、第２アーム７の自由端７ａに液体シリンダを
組み込み、動力伝達機構８及び研磨工具９を昇降
させるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、工作の
途中においてアームを退避させる必要性が発生
し、しかも所望される退避径路が複雑・不規則で
予め分類・解析することが実質的に不可能か或い
は著しく困難である様な場合にも、作業者の臨機
応変な判断で適切な退避径路に沿つた退避動作を
行うことが可能となり、又、作業を中断した位置
に復帰する場合にも、退避径路を逆にたどつて復
帰することができる。

更に、本願発明は所定の周期で発生するテイー
チングクロツクに同期したタイミングで位置デー
タをサンプリングする様になされているので、本
発明によれば、作業者が行うべき作業はアームを
適切と考える径路に沿つて適切と考える退避位置
まで退避させるのみであり、サンプリングタイミ
ングの指定等のその他の煩雑な動作は一切不要と
なるので、作業者は適切と考える退避径路に沿つ
て工具を移動させることのみに専念することが可
能となり、その負担は極めて少ないもので済む。

更に、上記では研磨ロボツトに本発明を適用し
た例を示したが、本発明の適用範囲が研磨ロボツ
トに限定されないことはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例にかかるロボツトの
構成概略図、第２図は本発明のロボツトの制御系
の１例を示すブロツク図、第３図は本発明のフロ
ーチヤート。 ２ａ・ｂ……油圧シリンダ、２６……位置テー
ブル、２８……アドレスレジスタ、２９……デー
タレジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくともプレーバツク時には駆動源と連結
   されて工具を移動させるとともに、前記駆動源か
   ら解放された時には手動による前記工具の移動が
   可能となるアーム装置と、 該アーム装置の作動に連動して前記工具の位置
   を示す位置データを発生する位置検出手段と、 前記工具の位置データの配列を順次記憶する位
   置テーブルとを具備し、 テイーチング時に前記位置テーブルに記憶され
   た位置データをプレーバツク時に目標値として読
   み出し、この目標値に前記位置検出手段が発生す
   る位置データが追従する様に前記アーム装置を駆
   動するプレーバツクロボツトにおいて、 前記工具の退避径路上の位置データの配列を順
   次記憶する補助エリアを前記位置テーブルに設け
   るとともに、 プレーバツク時に起動されることによつて前記
   アーム装置のプレーバツク動作を一時的に停止さ
   せる手段と、 前記アーム装置が一時的に停止した時点におけ
   る前記工具の位置データを記憶する位置データ記
   憶手段と、 前記アーム装置が一時的に停止した時点に於け
   る前記位置テーブルの読み出しアドレスを記憶す
   るアドレス記憶手段と、 前記アーム装置の停止後の前記工具の手動移動
   に伴つて前記位置検出手段が発生する前記工具の
   退避径路上の位置データを所定の周期で発生する
   テイーチングクロツクに同期したタイミングでサ
   ンプリングし、このサンプリングされた位置デー
   タを前記位置テーブルの前記補助エリアのアドレ
   スを順方向に歩進しながら該補助エリアに順次書
   き込む手段とを具備し、 復帰時には前記位置テーブルの前記補助エリア
   のアドレスを逆方向に歩進しながら、該位置テー
   ブルの補助エリアに書き込まれた位置データを目
   標値として順次読み出し、この目標値に前記位置
   検出手段が発生する位置データが追従する様に前
   記アーム装置を駆動するとともに、前記位置検出
   手段が発生する位置データが前記位置データ記憶
   手段に記憶された位置データと一致した後に前記
   アドレス記憶手段に記憶されたアドレスからプレ
   ーバツク動作を再開する様にしたことを特徴とす
   るプレーバツクロボツトのアーム退避装置。