JPH09138706A - Device for automatically calibrating original point of movable body - Google Patents

Device for automatically calibrating original point of movable body

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JPH09138706A
JPH09138706A JP29714795A JP29714795A JPH09138706A JP H09138706 A JPH09138706 A JP H09138706A JP 29714795 A JP29714795 A JP 29714795A JP 29714795 A JP29714795 A JP 29714795A JP H09138706 A JPH09138706 A JP H09138706A
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JP
Japan
Prior art keywords
movable body
torque
original point
absolute position
origin calibration
Prior art date
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Pending
Application number
JP29714795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Shinya
憲司 新矢
Tsuyoshi Nishiyama
強志 西山
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely calibrate an original point even if a low rigidity part having mechanical viscosity and a spring characteristic is given to a driving mechanism SOLUTION: For calibrating the original point of a robot where a movable body 4 is driven by the driving mechanism of a driving motor 6 and the like, the absolute position of the movable body 4 is detected by an encoder 12 and the position of the movable body 4 is controlled, the movable body 4 is made to collide with a stopper 10a, prescribe torque is added to the movable body 4 for prescribed time and the original point is calibrated based on the absolute position of the movable body 4 after torque is impressed. Even if the low rigidity part K exists in the driving mechanism by the impression of torque after the collision of the stopper 10a, the movable body 4 can be stopped in the prescribed position and the original point can precisely be calibrated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットや工作機
械等における可動体の原点校正を自動的に行う可動体の
自動原点校正装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for automatically calibrating the origin of a movable body in a robot or machine tool.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、ロボットにおいて、ワークを
固定するハンド等の可動体を、駆動モータ、減速機等の
駆動機構により移動させており、可動体の絶対位置をエ
ンコーダ等の絶対位置検出器により検出して、可動体を
所望の位置に制御している。このような絶対位置検出に
おいては、原点に対する位置精度を高めることが重要で
あるが、外的要因で検出位置にズレが生じたり、駆動モ
ータあるいはエンコーダを取り替える必要が生じた場合
には、その原点校正を行う必要がある。従来のもので
は、可動体を機械的ストッパ位置に移動させた時のエン
コーダ出力値により、原点校正を行うようにしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a robot, a movable body such as a hand for fixing a work is moved by a drive mechanism such as a drive motor and a speed reducer, and the absolute position of the movable body is detected by an absolute position detector such as an encoder. And the movable body is controlled to a desired position. In such absolute position detection, it is important to improve the position accuracy with respect to the origin, but if there is a deviation in the detection position due to external factors or it is necessary to replace the drive motor or encoder, the origin It is necessary to calibrate. In the conventional method, the origin calibration is performed by the encoder output value when the movable body is moved to the mechanical stopper position.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、駆動機
構が高剛性のものであれば、従来のものでも十分精度よ
く原点校正を行うことができるが、駆動機構に機械的な
粘性、バネ特性を有する低剛性のロボットにおいては、
位置精度が悪いため原点校正を精度よく行えないという
問題がある。
However, if the drive mechanism has high rigidity, the conventional method can perform the origin calibration with sufficient accuracy, but the drive mechanism has mechanical viscosity and spring characteristics. In a low-rigidity robot,
There is a problem that the origin calibration cannot be performed accurately because the position accuracy is poor.

【0004】本発明は上記問題に鑑みたもので、駆動機
構に機械的な粘性、バネ特性などを有する場合であって
も、その原点校正を精度よく行うことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to accurately calibrate the origin of a drive mechanism even if the drive mechanism has mechanical viscosity and spring characteristics.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1、2に記載の発明においては、可動体を阻
止部材に衝突させた後、一定のトルクを所定時間の間可
動体に加え、このトルク印加後の可動体の絶対位置に基
づき原点校正を行うようにしたことを特徴としてる。
In order to achieve the above-mentioned object, in the invention described in claims 1 and 2, a constant torque is applied to the movable body for a predetermined time after the movable body collides with the blocking member. In addition, the origin is calibrated based on the absolute position of the movable body after the torque is applied.

【0006】従って、駆動機構に機械的な粘性、バネ特
性などを有する場合であっても、可動体を阻止部材に衝
突させた後の上記したトルク印加により、可動体を一定
の位置に停止させることができるため、その原点校正を
精度よく行うことができる。
Therefore, even when the drive mechanism has mechanical viscosity, spring characteristics, etc., the movable body is stopped at a fixed position by the above-mentioned torque application after the movable body collides with the blocking member. Therefore, the origin calibration can be performed accurately.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明をロボットに適用し
た実施形態について説明する。図1において、ワークを
固定するためのハンド2を備えた可動体4が、駆動モー
タ6により回転されるボールネジ8に取り付けられてお
り、駆動モータ6を駆動することにより、可動体4が枠
体10内にて図における左右方向に移動するように構成
されている。なお、可動体4が枠体10の左端部(以
下、ストッパという)10aに当接した時には可動体4
の移動が阻止される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments in which the present invention is applied to a robot will be described below. In FIG. 1, a movable body 4 provided with a hand 2 for fixing a work is attached to a ball screw 8 rotated by a drive motor 6, and by driving the drive motor 6, the movable body 4 becomes a frame body. It is configured so as to move in the left-right direction in the figure within 10. When the movable body 4 comes into contact with the left end portion (hereinafter referred to as a stopper) 10a of the frame body 10, the movable body 4
Is prevented from moving.

【0008】また、図示されてないが、駆動モータ6と
ボールネジ8との間には減速機が設けられている。な
お、駆動モータ6から減速機、ボールネジ8を介して可
動体4を駆動する駆動機構においては、機械的な粘性、
バネ特性を有する低剛性のものとなっており、図中には
そのバネ特性等の低剛性部をKとして示している。駆動
モータ6には、絶対位置検出型のエンコーダ12が取り
付けられている。このエンコーダ12は、駆動モータ6
の回転により可動体4の絶対位置を示す信号を出力す
る。
Although not shown, a speed reducer is provided between the drive motor 6 and the ball screw 8. In the drive mechanism that drives the movable body 4 from the drive motor 6 via the speed reducer and the ball screw 8, mechanical viscosity,
It has a low rigidity and has a spring characteristic, and the low rigidity portion such as the spring characteristic is shown as K in the figure. An absolute position detection type encoder 12 is attached to the drive motor 6. The encoder 12 has a drive motor 6
A signal indicating the absolute position of the movable body 4 is output by the rotation of.

【0009】制御回路20は、コンピュータ手段を有し
て構成されており、エンコーダ12からの信号により可
動体4の絶対位置を検出し、可動体4を所望の位置に制
御するために駆動回路22に制御指令信号(駆動モータ
6の回転方向及び回転速度を指令する信号)を出力す
る。駆動回路22はその制御指令信号を受けて駆動モー
タ6を電流駆動する。なお、駆動回路22は、駆動モー
タ6のトルクを一定値に制限するトルク制限機構を有し
ている。
The control circuit 20 is constituted by including computer means, detects the absolute position of the movable body 4 by a signal from the encoder 12, and drives the drive circuit 22 to control the movable body 4 to a desired position. A control command signal (a signal that commands the rotation direction and the rotation speed of the drive motor 6) is output to. The drive circuit 22 receives the control command signal and current-drives the drive motor 6. The drive circuit 22 has a torque limiting mechanism that limits the torque of the drive motor 6 to a constant value.

【0010】上記構成において、まず、原点校正位置を
設定する作動について説明する。図2に、その場合の制
御回路20の処理を示す。この設定作動を行うに際し、
作業者は、まず可動体4を図1に示す基準位置P1に固
定する。制御回路20は、この基準位置P1におけるエ
ンコーダ出力値(D1)を記憶する(ステップ10
0)。この後、作業者は、可動体4を枠体10のストッ
パ10aに衝突させた基準位置P2に固定する。制御回
路20は、その基準位置P2におけるエンコーダ出力値
(D2)を記憶する(ステップ101)。そして、可動
体4の移動量、すなわちD2−D1を原点校正位置とし
て記憶する(ステップ102)。この原点校正位置(D
2−D1)は、その後の原点校正位置の更新対象とされ
るもので、制御回路20内に不揮発記憶される。
In the above structure, first, the operation for setting the origin calibration position will be described. FIG. 2 shows the processing of the control circuit 20 in that case. When performing this setting operation,
First, the operator fixes the movable body 4 at the reference position P1 shown in FIG. The control circuit 20 stores the encoder output value (D1) at the reference position P1 (step 10).
0). After this, the operator fixes the movable body 4 at the reference position P2 at which the movable body 4 collides with the stopper 10a of the frame body 10. The control circuit 20 stores the encoder output value (D2) at the reference position P2 (step 101). Then, the moving amount of the movable body 4, that is, D2-D1 is stored as the origin calibration position (step 102). This origin calibration position (D
2-D1) is a target for updating the origin calibration position thereafter, and is non-volatilely stored in the control circuit 20.

【0011】次に、上記した原点校正位置の設定後に行
われる、原点校正作動について説明する。制御装置20
は、図示しない入力装置から原点校正指令が出力される
と、図3に示す自動原点校正処理を行う。まず、駆動回
路22に制御指令信号を出力して、可動体4を図1の左
(+)方向、すなわちストッパ10a方向に移動させる
(ステップ200)。この後、可動体4がストッパ10
aに衝突したか否かを判定する(ステップ201)。駆
動モータ6のトルクは、図4に示すように、可動体4が
ストッパ10aに当たった直後から増大し、t1時点で
可動体4がストッパ10aに衝突したと判断することが
できる。駆動モータ6のトルクは、制御回路20から駆
動回路22への制御指令信号に対応するので、制御回路
20は、可動体4がストッパ10aに衝突したか否かを
制御指令信号から判定している。
Next, the origin calibration operation performed after the above origin calibration position is set will be described. Control device 20
Performs an automatic origin calibration process shown in FIG. 3 when an origin calibration command is output from an input device (not shown). First, a control command signal is output to the drive circuit 22 to move the movable body 4 in the left (+) direction in FIG. 1, that is, the stopper 10a direction (step 200). After that, the movable body 4 moves to the stopper 10.
It is determined whether or not it collided with a (step 201). As shown in FIG. 4, the torque of the drive motor 6 increases immediately after the movable body 4 hits the stopper 10a, and it can be determined that the movable body 4 collides with the stopper 10a at time t1. Since the torque of the drive motor 6 corresponds to the control command signal from the control circuit 20 to the drive circuit 22, the control circuit 20 determines from the control command signal whether or not the movable body 4 collides with the stopper 10a. .

【0012】可動体4がストッパ10aに衝突したこと
を判定すると、所定時間T(例えば10ミリ秒)が経過
したか否かを判定する(ステップ202)。この場合、
図4に示すように、駆動回路22の作動により駆動モー
タ6のトルクは一定値に制限されているため、一定のト
ルクが所定時間Tだけ可動体4に加えられることにな
る。このことにより、駆動モータ6から減速機を介して
可動体4を駆動する駆動機構が、機械的な粘性、バネ特
性を有する低剛性のものであっても、高剛性のものと同
じようにして可動体4をストッパ10a位置に停止させ
ることができる。
When it is determined that the movable body 4 has collided with the stopper 10a, it is determined whether a predetermined time T (for example, 10 milliseconds) has elapsed (step 202). in this case,
As shown in FIG. 4, since the torque of the drive motor 6 is limited to a constant value by the operation of the drive circuit 22, a constant torque is applied to the movable body 4 for a predetermined time T. As a result, even if the drive mechanism that drives the movable body 4 from the drive motor 6 via the speed reducer has low rigidity having mechanical viscosity and spring characteristics, it can be processed in the same manner as high rigidity. The movable body 4 can be stopped at the position of the stopper 10a.

【0013】そして、一定時間T経過してt2時点にな
ると、駆動モータ6を停止させ(ステップ203)、そ
の時のエンコーダ出力値(D3)と先に設定記憶した原
点校正位置(D2−D1)により、オフセット量(D2
−D1−D3)を求める(ステップ204)。この場合
のオフセット量は、上述した図1に示す基準位置P2
と、可動体4に一定のトルクを所定時間Tだけ加えた後
の可動体4の動作終了位置との偏差を示している。
At time t2 after a lapse of a certain time T, the drive motor 6 is stopped (step 203), and the encoder output value (D3) at that time and the origin calibration position (D2-D1) previously set and stored are used. , Offset amount (D2
-D1-D3) is calculated (step 204). The offset amount in this case is the reference position P2 shown in FIG.
And the deviation from the operation end position of the movable body 4 after a constant torque is applied to the movable body 4 for a predetermined time T.

【0014】上記した原点校正処理を行った後に、実際
にロボットを駆動する場合の可動体4の現在位置は、エ
ンコーダ出力値(D)+オフセット量として求められる
ので、上記したオフセット量により、原点校正位置が上
記した動作終了位置に更新、すなわち原点校正されたこ
とになる。なお、駆動モータ6又はエンコーダ12等を
取り替えたり、あるいはその他原点校正処理が必要な状
態が生じた時には、制御回路20に原点校正指令を与え
ることにより、上記した原点校正が再度行われる。
After the above origin calibration process is performed, the current position of the movable body 4 when the robot is actually driven is obtained as the encoder output value (D) + offset amount. This means that the calibration position has been updated to the operation end position described above, that is, the origin has been calibrated. When the drive motor 6, the encoder 12 or the like is replaced, or when another condition requiring the origin calibration process occurs, the origin calibration command is given to the control circuit 20 to perform the origin calibration again.

【0015】なお、上記した実施形態においては、1つ
の可動体4を有するロボットについて説明したが、この
種のロボットにおいては、多軸構成のものが多く、その
場合の一例を図5に示す。この図5に示すものは、4軸
構成の円筒座標型ロボットであり、各軸に対して上記し
たような駆動機構が設けられている。このような多軸構
成のものにおいては、上記した基準位置P1、P2を設
定する場合、治具等を用いて、まず各軸を所定の基準位
置に固定し、その時のそれぞれのエンコーダ出力値によ
り座標形式でP1を求め、次に各軸をそれぞれのストッ
パに衝突する位置に固定し、これも座標形式でP2を求
める。これらの座標P1、P2により、各軸での原点位
置校正を行う。
Although a robot having one movable body 4 has been described in the above embodiment, many robots of this type have a multi-axis structure, and an example of such a case is shown in FIG. The robot shown in FIG. 5 is a four-axis cylindrical coordinate type robot, and the drive mechanism as described above is provided for each axis. In the case of such a multi-axis configuration, when setting the above-mentioned reference positions P1 and P2, first fix each axis to a predetermined reference position using a jig or the like, and use each encoder output value at that time. P1 is obtained in the coordinate format, then each axis is fixed at a position where it collides with each stopper, and P2 is also obtained in the coordinate format. The origin position calibration for each axis is performed using these coordinates P1 and P2.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】原点校正位置を設定する処理を示すフローチャ
ートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a process of setting an origin calibration position.

【図3】自動原点校正処理を示すフローチャートであ
る。
FIG. 3 is a flowchart showing an automatic origin calibration process.

【図4】駆動モータのトルクと原点構成タイミングを示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the torque of the drive motor and the origin configuration timing.

【図5】本発明を4軸構成の円筒座標型ロボットに適用
した場合の斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view when the present invention is applied to a cylindrical coordinate type robot having a four-axis configuration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…ハンド、4…可動体、6…駆動モータ、8…ボール
ネジ、10…枠体、10a…ストッパ、12…エンコー
ダ、20…制御回路、22…駆動回路。
2 ... Hand, 4 ... Movable body, 6 ... Drive motor, 8 ... Ball screw, 10 ... Frame body, 10a ... Stopper, 12 ... Encoder, 20 ... Control circuit, 22 ... Drive circuit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可動体(4)を移動させる駆動機構(6
〜8)と、 前記可動体の絶対位置を検出する絶対位置検出手段(1
2)と、 前記可動体の移動経路上にあり前記可動体に当接して前
記可動体の移動を阻止する阻止部材(10a)と、 前記可動体を前記阻止部材に衝突させた後、一定のトル
クを所定時間の間前記可動体に加え、このトルク印加後
の前記可動体の絶対位置に基づき原点校正を行う手段
(200〜204)とを備えたことを特徴とする可動体
の自動原点校正装置。
1. A drive mechanism (6) for moving a movable body (4).
8) and an absolute position detecting means (1) for detecting the absolute position of the movable body.
2), a blocking member (10a) that is on the moving path of the movable body and abuts on the movable body to block the movement of the movable body, and a fixed member after the movable body collides with the blocking member. Means for performing origin calibration based on the absolute position of the movable body after applying torque to the movable body for a predetermined time, and automatic origin calibration of the movable body. apparatus.
【請求項2】 前記可動体が前記阻止部材に当接してい
る時に検出された前記可動体の絶対位置に基づいて原点
校正位置を設定記憶する手段(100〜102)を備
え、 前記原点校正を行う手段(200〜204)は、前記設
定記憶された原点校正位置と前記トルク印加後の前記可
動体の絶対位置によりオフセット量を求める手段(20
4)を有することを特徴とする請求項1に記載の可動体
の自動原点校正装置。
2. Means (100-102) for setting and storing an origin calibration position based on an absolute position of the movable body detected when the movable body is in contact with the blocking member, the origin calibration is performed. Means (200-204) for obtaining an offset amount from the set and stored origin calibration position and the absolute position of the movable body after the torque application (20)
4) The automatic origin calibration device for a movable body according to claim 1, further comprising:
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Cited By (4)

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