JPS58217005A - ロボツトの原点検出装置 - Google Patents

ロボツトの原点検出装置

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JPS58217005A
JPS58217005A JP10001782A JP10001782A JPS58217005A JP S58217005 A JPS58217005 A JP S58217005A JP 10001782 A JP10001782 A JP 10001782A JP 10001782 A JP10001782 A JP 10001782A JP S58217005 A JPS58217005 A JP S58217005A
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JP
Japan
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origin
robot
encoder
signal
slit
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Pending
Application number
JP10001782A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsushi Nishimoto
西本 克史
Susumu Kawakami
進 川上
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS58217005A publication Critical patent/JPS58217005A/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
    • G05B19/19Numerical 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 positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G05B19/21Numerical 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 positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37183Marker or index or coded information as well as position pulses

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ロボット、マニュピユレータ等の可動する腕
(アーム)等の原点(ホーム・ポジション)位置を検出
するロボットの原点位置検出装置に関する。
〔従来技術と問題点〕
近年、ロボットへの高精度化の要求が増々高まっている
。この要求に対し、一旦電源が投入された後のロボット
のハンド等の先端の位置決めに関してはある程度応じら
れるようになってきている。
しかし、電源が投入された時のロボットの座標系の原点
の決定、即ちロボットを駆動する各関節の原点位置への
位置決めには大きな問題が残っている。原点のわずかな
ずれがロボットの腕の先端では数mmの岨差となって現
われ、いくら精密にティーチングを行っても、電源を入
れ直して再現な行5たびに座標系の原点位置が異なるた
め、ロボットの作業位置が狂ってくる。なお、本発明で
はロボットの腕の先端を数μmのオーダで制御しようと
するものである。これを解決するために、既に高精度の
ギャップ・センサとカム状の機械部品を組み合せて原点
位置を検出する装置が提案されている。しかしながら、
これらの装置はギャップ・センサの温度ドリフトや検出
回路のオフ・セット等により、ロボットの関節部でわず
かの誤差を生じ結果的に腕の先端では最大Q、5mm程
度の誤差を生じることがあった。それに加えて、高精度
のセンサは、非常に高価であり、関節を6個も持つよう
な多関節ロボットでは6個のセンサが必要であるから、
ロボット自体も高価になるという欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は、上記の欠点を是正し、安価で且つ高精度なロ
ボットの原点位置検出装置を提供することを目的とする
ものである。
〔発明の構成〕
そのために本発明のロボットの原点位置検出装置は、モ
ータと、該モータに結合された減速器と該減速器に結合
されて駆動される移動機械と、上記七−夕に結合されて
回転角の検出を行うロータリー・エンコーダト、該ロー
タリー・エンコーダにより回転角の検出を行いながら上
記モータを駆動制御する制御装置とを備えたロボット制
御システムにおいて、上記ロータリー・エンコーダに上
記移動機械の原点位置に関連する回転角を検出する原点
検出手段を設けると共に、上記減速器に結合して上記移
動機械の原点位置に関連する位置を検出する位置検出手
段を設け、上記制御装置は、上記原点検出手段が上記原
点位置に関連する回転角を検出し且つ上記位置検出手段
が上記原点位置に関連する位置を検出したことを条件に
して上記移動機械の原点位置信号を生成することを特徴
とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図面を参照t、つつ説明する。
第1図は多関節型ロボットの概観を示す図、第2図はロ
ボットの関節部の構造の1例を示す断面図、第3図はエ
ンコーダの形状を示す図、第4図は本発明の1実施例を
示す図、第5図は本発明に用いられるエンコーダの例を
示す図、第6図は本発明に用いられる位置センサの例を
示す図、第7図は本発明による真の関節の原点を示す信
号を生成する回路の1例を示す図である。図において、
1.1′と1″は関節、2と3はアーム、4はベアリン
グ、5は減速器、6は磁石、7はモータの電機子、8は
回転シャフト、9はエンコーダ、10はスリット検出部
、11と14はスリット、12は回転円板、13はギャ
ップ・センサ、15はギャップ、16はアンド・ゲート
を示す。
3つの回転揺動する関節1.1′と1″を有する多関節
ロボットの例を概観図で示したのが第1図であり、それ
らの関節111′と1″のうちの関節1に和尚する部分
の断面図を示したのが第2図である。
関節1では、アーム2が固定側になり、アーム3が回転
揺動側になって内蔵された駆動機構により駆動されて回
転揺動する。関節1の内部には、第2図に示すよりにそ
の中央部に回転シャフト8が設けられ、回転シャフト8
にモータの電機子7と例えばオプティカル・ロータリー
・タイプのエンコーダ9が取り付けられる。回転揺動側
のアーム3にはモータの固定子となる磁石6が取り付け
られる。そして固定側のアーム2と回転揺動側のアーム
3及び回転シャフト8の間はハーモニック・ドライブ・
システムからなる減速器5により結合される。エンコー
ダ9は、第3図に示すように、位置信号を発生するスリ
ット11が周上に切ってあり、このスリット11がスリ
ット検出部1oによって検出される。スリット検出部1
0は、スリット11をはさんで両側に発光部と受光部と
を設け、その発光部と受光部との間をスリット11が通
過したとき受光部が受光状態となるように構成され、受
光部からの受光状態を示す信号が位置信号として用いら
れる。関節1には第2図に示すように減速器5が用いら
れており、関節1を1回転させるためには、モータは多
回転する必要がある。
したがって、モータに直結されたエンコーダ9も多回転
する。例えば減速比を1/100とすれば、関節1の1
回転はエンコーダ9の100回転を意味する。
次に、以上のような構成のロボットにおける本発明の1
実施例を第3図ないし第6図により説明する。本発明に
よる関節部の構成の概要を示したのが第4図であり、モ
ータ7に結合されたエンコーダ9と減速器5に結合され
た回転円板12とを備えている。エンコーダ9には従来
と同様に位置信号を発生するスリット11のほかに原点
信号を発生するスリット14が第5図に示すように設け
られる。また回転円板12には、第6図に示すようにギ
ャップ15が設けられる。このギャップ15が原点位置
にきたときには、ギャップ・センサ13によって原点位
置を示す信号が送られる。これらのエンコーダ9と回転
円板12を用いることによって、真の関節の原点を示す
信号は、第7図に示すような回路によって生成される。
即ち回転円板12に設けられたギャップ15が原点位置
にあることを示すギャップ・センサ13の信号と、エン
コーダ9に設けられたスリット14が原点位置にあるこ
とを示すエンコーダ9の原点信号とのアンド条件が成立
したときに真の関節の原点が検出される。
先に述べたように、関節1が1回転する間にエンコーダ
9は何回転もするから、エンコーダ9に設けられた原点
検出用のスリット14によって発生する原点信号は、関
節1が原点を探して動いている間に幾つも発生すること
になり、この原点信号だ−では真の原点位置を検出する
ことができない。しかし、真の原点位置で発生するエン
コーダ9の原点信号が判別できれば、その原点信号によ
り高精度に原点を検出することができる。本発明では、
ギャップ・センサ13によって回転円板12のギャップ
15を検出し、その検出信号によりエンコーダ9の原点
信号のうちの真の原点信号を判別するので、高精度で原
点検出を行うことができる。ギャップ15はエンコーダ
9により原点が検出される区間を指定するものであるか
らその円周方向の長さlはエンコーダ9の1回転に和尚
する長さ以下である。回転円板12の半径なr1減速比
をfとすれば、ギャップの長さlは、!=2πrflで
あり、例えばr=50’ll、f=1/100とすれば
、l中3.1mmになる。勿論この長さを厳密に加工す
る必要はなく、ギャップ・センサ13がギャップ15を
検出している間にエンコーダ9の原点信号のパルスが1
発のみくるようにすればよい。また、ギャップの深さは
、ギャップ・センサ13の検出できる範囲で且つ温度ド
リフト等をみこんで充分大きくとっておけばよく、回転
円板120表面を精密に仕上げる必要はない。なお、ギ
ャップ・センサ13の信号として同様の信号が得られる
ものであればギャップ15は第5図に示すような凹形状
ではな(凸形状その他の形状に変形してもよい。以上の
説明では、ギャップ・センナを用いた例を示したが、位
置センサとしては、ギャップ・センサに限るものではな
(、エンコーダの1回転の間でのみ先に述べたように信
号が変化するように構成することが可能なセンサであれ
ばよ(、特に精度の高いものでなくともよい。
なお、エンコーダをモータ側ではなく、減速器側に取り
付ければ、関節の1回転とエンコーダの1回転は1対1
に対応するので、エンコーダのみによる原点検出も可能
になるが、その場合には位置の分解能が悪くなり、微細
な作業を行う精密ロボットをつくることができなくなる
本発明は、以上説明したようにロボットに適用すること
ができるばかりでなく、ロータリー・エンコーダを使用
している移動機械に全て応用することができる。
第8図は本発明が適用されるロボット制御システムの概
要を示す図である。第8図において、システム全体を制
御するCPU(中央処理装置)21゜メモリ22. C
RT(表示装置)23.キー・ボード24フロツピイ・
ディスク・ユニット25等にバスが接続され、バスと工
/δテータ制御ケーブルとの間にはパラレル入出力ボー
ト26が接続される。工Aデータ・制御ケーブルには、
フォース・センサ・インターフェイス27、サーボ制御
回路28.ボジシ目ン・センサ・インターフェイス29
、センサ・インターフェイス30、及びティーチ・ペン
ダント・インターフェイス31が接続される。フォース
・センサ・インターフェイス27からは、多関節四ボッ
トのノhンド先端の圧力がセンスされる。
サーボ制御回路28は多関節ロボット33の関節やハン
ドの各種制御を行うもので、各関節のポジション・セン
サの内容カポジション・センサ・インターフェイス29
との間で参照される。センサ・インターフェイス30か
らは、例えば電源投入時に各関節を原点位置にセットす
る際、原点位置をセンスするなど、各センサの内容がこ
こから読み込まれる。ティーチング・ペンダント・イン
ターフェイス31にはティーチング・ペンダント32が
接続される。ロボットのティーチングを行う場合には、
ティーチング・ペンダント32からオペレータにより指
令が出され、出された指令に基いてサーボ制御回路28
は多関節ロボット33の各関節を回転揺動させる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれ1 コーグによって原点信号を得、これと特別な精度を要求
しない位置センサの信号とを組み合せることにより安価
で回路構成の簡単な高精度の原点検出装置を提供するこ
とができる。また、位置センサは特に高精度のものが要
求されないので、ギャップ・センサの温度ドリフトや検
出回路のオフ・セント等による検出誤差が生じることも
なくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は多関節型ロボットの概観図を示す図、第2図は
ロボットと関節部の構造の1例を示す断面図、第3図は
エンコーダの形状を示す図、第4図は本発明の1冥施例
を示す図、第5図は本発明に用いられるエンコーダの例
を示す図、第6図は本発明に用いられる位置センサの例
を示す図、第7図は本発明による真の関節の原点を示す
信号を生成する回路の1例を示す図、第8図は本発明が
適用されるロボット制御システムの概要を示す図である
。 2 1.1′ト1″・・・関節、2と3・・・アーム、4・
・・ベアリング、5・・・減速器、6・・・磁石、7・
・・モータの電機子、8・・・回転シャフト、9・・・
エンコーダ、10・・・スリット検出部、11と14・
・・スリット、12・・・回転円板、13・・・ギャッ
プ・センサ、15・・・ギャップ、16・・・アンド・
ゲート、21・・・(!PU (中央処理装置)、22
・・・メモリ、23・・・CRT (表示装置)、24
・・・キー・ボード、25・・・フロッピィ・ディスク
・ユニット、26・・・パラレル入出力ボート、27・
・・フォース・−センサ・インターフェイス、28・・
・サーボ制御回路、29・・・ポジション・センサ・イ
ンターフェイス、30・・・センサ・インターフェイス
、31・・・ティーチング・ペンダント・インターフェ
イス、32・・・ティーチング・ペンダント、33・・
・ロボット。 特許出願人  富士通株式会社 代理人弁理士  京 谷 四 部 ヤ 21¥1 24  r   ”1 534z φ    − ヲ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. モータと、該モータに結合された減速器と、該減速器に
    結合されて駆動される移動機械と、上記モータに結合さ
    れて回転角の検出を行うロータリー・エンコータト、該
    ロータリー・エンコータニより回転角の検出を行いなが
    ら上記モータを駆動制御する制御装置とを備えたロボッ
    ト制御システムにおいて、上記ロータリー・エンコーダ
    に上記移動機械の原点位置に関連する回転角を検出する
    原点検出手段を設けると共に、上記減速器に結合して上
    記移動機械の原点位置に関連する位置を検出する位置検
    出手段を設け、上記制御装置は、上記原点検出手段が上
    記原点位置に関連する回転角を検出し且つ上記位置検出
    手段が上記原点位置に関連する位置を検出したことを条
    件にして上記移動機械の原点位置信号を生成することを
    特徴とするロボットの原点位置検出装置。
JP10001782A 1982-06-11 1982-06-11 ロボツトの原点検出装置 Pending JPS58217005A (ja)

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