JPS5826041B2 - イチギメソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、たとえば産業ロボットの稼動アーム等の動
作を、所定の２点間において、等速でしかも直線的に位
置決めする位置決め装置に関するものである。

一般にこの種産業ロボットにおいては、その稼動アーム
等の一連の動作サイクルを、ロボット自体を実際に作動
させてその軌跡を記憶装置に記憶させ、その記憶された
情報に基づいて一連の所定の動作を稼動アームに行なわ
せるようになされている。

第１図は従来のこの種産業ロボットの制御回路ブロック
図を示すもので、この従来例における記憶装置１として
は磁気ドラムを、そして位置検出器２としてエンコーダ
をそれぞれ用いている。

そして、上記記憶装置１にロボットの稼動アームの軌跡
を記憶させるために、この稼動アームを手動により実際
に作動させる手動操作回路３が設けられており、上記稼
動アームを手動操作により動作させるために、上記手動
操作回路３からアナログサーボアンプ４に強制的に位置
偏差信号を与えるようになされている。

そして、この偏差信号は、上記アナログサーボアンプ４
により増巾して、これをサーボ弁制御信号としてサーボ
弁５を制御し、そして、アクチュエータ６を駆動して、
ロボットの稼動アームを所定の位置まで移動させるよう
になされている。

そして、この位置を上記位置検出器２によりディジタル
検出し、この検出された値を、シフトレジスタ７、磁気
ドラム制御回路８、および書込みゲート９を介して記憶
装置１に記憶させるようになされている。

以上述べたような動作要領により順次所定の位置までロ
ボットの稼動アームを移動させ、一連の動作サイクルを
記憶装置１に記憶させるティーチング操作を終えるもの
である。

次に、上記ロボットの稼動アームを所定の一連の動作を
行なわせるためには、上述したティーチング操作によっ
て記憶装置１に記憶させた情報を読出すリピート操作が
必要である。

すなわち、このリピート操作時には、まず、中央制御回
路からドラム制御回路８の作業データとして磁気ドラム
記憶内容を読み出すように指令すると、磁気ドラムの記
憶内容が読出しゲート１０により読み出されシフトレジ
スタ７に入いる。

このシフトレジスタに読み出されたデータは、ロボット
の稼動アームの位置指令となるもので、比較回路１１に
よって位置検出器２からの信号とディジタル的に比較さ
れる。

そして両信号の差をＤ／Ａ変換器１２に加えてアナログ
信号に変換し、さらにアナログサーボアンプ４で増巾し
、サーボ弁制御信号としてサーボ弁５を制御し、アクチ
ュエータ６を駆動するものである。

以上述べた要領によって、ロボットの稼動アームを記憶
装置に記憶させた位置まで稼動させると、次の作業デー
タを磁気ドラム記憶内容を読み出すように指令して、シ
フトレジスタ７に次の新しい位置指令を読み出させ、ロ
ボットの稼動アームは次の新しい位置指令の位置まで移
動するものである。

このようにしてティーチング操作により、あらかじめ記
憶装置１に記憶させたロボットの稼動アームの位置指令
をリピート操作により順次読み出して、所定の一連の動
作を行わせるようになされている。

以上述べた動作は、ロボットの稼動アームの１軸のみの
動作で、しかも点から点の位置決め方法について説明し
たが、この種口ボットの稼動アームは２軸以上の複数の
軸を等速でしかも連続的な位置決めを要求される場合が
ある。

たとえば、第２図に示すように、Ｐｏ（Ｘｏ、Ｙｏ）点
からロボットの稼動アームが予め決められた速度でＸ軸
方向とＹ軸方向に、２軸の稼動アームが移動すると仮定
すると、ＰＡ（ＸＡ、ＹＡ）点に達すると、この位置に
停止することなく、同じ速度でさらに上記ＰＡ点からＰ
Ｂ（ＸＢ、ＹＢ）点に移動する軌跡を画く必要がある。

すなわち、まずティーチング操作によりＰｏ点をティー
チングし、次にロボットの稼動アームをＸ軸、Ｙ軸方向
に移動してＰＡ点をティーチングする。

そして、さらに同様にＰＢ点をティーチングする。

このあと、リピート操作に切換えると、ロボットの稼動
アームは、Ｐｏ点からＰＡ点に移動する。

そして、上記Ｐｏ点からＰＡ点に移動するＸ軸の移動速
度■Ｘは、Ｘ軸方向の指令値と、現在位置の差に比例し
た速度で、Ｘｏ点からＸＡ点に移動し、またＹ軸の移動
速度ＶＹもＹ軸方向の指令値と、現在位置の差に比例し
た速度でＹｏ点からＹＡ点に移動することはいうまでも
ない。

以上述べたように、ロボットの稼動軸がＸ軸とＹ軸のそ
れぞれの偏差に比例した速度で移動すれば、第２図に示
すＰｏ点からＰＡ点にほぼ直線的に移動するわけである
が、上記Ｐｏ点からＰＡ点まで、あらかじめ決められた
速度で、しかも等速で移動することは実際に困難であっ
て、特にＰＡ点の近傍における速度は零に等しい値とな
り、上述したように等速で、しかも連続的な軌跡をロボ
ットの稼動アームが画くことはむずかしい。

かかる点を解決するため、従来は第３図に示すように、
比較回路１１の後にホールド回路１３を設けて、Ｐｏ点
からＰＡ点に移動するときに、その偏差信号を上記ホー
ルド回路１３に保持させ、これによってＰｏ点からＰＡ
点の間は、この保持された偏差信号の値により、Ｘ軸方
向にＶｘ、そしてＹ軸方向にＶＹの速度でそれぞれ移動
するようになされている。

以上述べたように、ホールド回路１３を設けることによ
って、ロボットの稼動アームはＰｏ点からＰＡ点まで、
あらかじめ決められた速度で等速に移動し、そして、Ｐ
Ａ点に達すると、次のＰＢ点の偏差信号を瞬時にホール
ドすることにより、４０点からＰＢ点まで等速で移動す
ることになる。

したがって、Ｐｏ点からＰＡ点間において速度に偏差が
発生することは解決されたが、ホールド回路１３によっ
て偏差信号を一度ホールドすると、その値によってロボ
ットの稼動アームの各軸は、Ｖｘ、ＶＹの速度で移動す
ることになり、移動途中で全く修正することができない
欠点がある。

したがって、たとえばＰｏ点で、ＰＡ点までの偏差信号
を得る際に、例等かの外乱によって偏差信号を間違えて
ホールドした場合には、第２図に点線で示すように、Ｐ
ｏ点で一度ホールドした値のまま、何等修正し得ないで
移動するため、間違った値でそのまま移動し、Ｐ’Ａ点
に到達してしまうことになる。

また、上記Ｐｏ点からＰＡ点を経由してＰＢ点まで等速
度でロボットの稼動アームを移動させるためにはＰｏ点
からＰＡ点間の距離と、ＰＡ点からＰＢ点間の距離をそ
れぞれ同一にしてティーチング操作しなければリピート
操作時にＰｏ−ＰＡ間の偏差と、ＰＢ−ＰＡ間の偏差が
異なり、したがって速度が異なることになる。

したがって、このような点を解決するために、ティーチ
ング時において、あらかじめ決められた軌跡を等速で画
くために、ティーチング作業を微少間隔で、しかも等間
隔に行なえばよいわけであるが、上述した従来装置にお
いては、何回もティーチングする必要があるため、その
操作がきわめて繁雑で、しかも磁気ドラムに多大の記憶
容量を要する欠点もある。

この発明は、かかる点に着目してなされたもので、所定
の２点間を、あらかじめ与えられた所定の速度を等速で
、しかも継続的に位置決めし得る位置決め装置を提供し
ようとするものである。

まず、この発明の詳細な説明する前に、この発明にかか
るロボットの稼動アームの軌跡を第４図について説明す
る。

すなわち；ティーチング操作は、上述した従来のものと
同様に、Ｐｏ点とＰＡ点、およびＰＢ点を記憶すると同
時に、Ｐｏ点とＰＡ点間を微少間隔ｌで区分し、かつ、
一つの区分した値をＮＡとし、さらにＰＡ点とＰＢ点間
も微少間隔ｌで区分し、かつ一つの区分した値をＮＢと
して、これらを位置決め点と同時にティーチングする。

この微少間隔ｌの移動に要する時間をｔとすると、微少
間隔ｌにおける速度■は次の（１）式のようになる。

また、Ｐｏ点とＰＡ点間の速度ＶＡは次の（２）式％式
％ 上記（１）式の速度■と、（２）式の速度ＶＡとは等し
いことになり、微少間隔ｌに等間隔に区分された各々の
距離を決められた時間にＰ。

点、１１点、Ｐ２点・・・・・・ＰＡ点と順次通過する
ように制御すれば、Ｐｏ点ＰＡ間がほぼ直線で等速な軌
跡を画くことになる。

次にＰＡ点からＰＢ点についても微少間隔ｌでＰＡ点と
ＰＢ点を区分し、この区分した区分数ＮＢと、ＰＢ点と
を記憶させるとよく、ＰＡ点とＰＢ間の速度ＶＢは次の
（３）式のようになる。

この（３）式の速度ＶＢも、上記（１）式、および（２
）式の速度■、ＶＡと等しいことになる。

以上述べたように、位置決めするための２点間を予め微
少間隔ｌに区分し、その区分した値と、位置決めする点
を記憶すればよいことになる。

次に上述した稼動アームの軌跡の動作を制御する回路の
一実施例を第５図について説明する。

すなわち、ティーチング操作については、上述した従来
のもの（第１図）と同様に、手動操作回路３からアナロ
グサーボアンプ４に強制的に位置偏差信号を与え、この
信号によってロボットの稼動アームを所定の位置まで移
動させる。

そして、この位置を位置検出器２により検出して記憶装
置１に記憶させる。

なお、記憶装置１に記憶させるときに、位置決めするた
めの２点間を予め微少間隔ｌに区分し、この区分した値
Ｎも同時に記憶させる。

このようにして記憶されたデータを再現させるために、
リピート操作に切換え、リピート操作を行なう。

すなわち、記憶装置１に記憶された位置決めする点と区
分した値Ｎは、シフトレジスタ７に入力され、シフトレ
ジスタ７から区分した値Ｎがプリセットカウンタ１４に
入力され、またシフトレジスタ７から比較回路１１に位
置決めする点、即ち位置指令が入力される。

この位置指令は、位置検出器２の信号と比較回路１１に
おいてディジタル的に比較される。

そして、この両信号の差を一度ホールド回路１３でホー
ルドし、その値をＤ／Ａ変換器■、１２Ａに加えてアナ
ログ信号に変換する。

、このアナログ信号に変換された値は、区分された値Ｎ
と、微少間隔ｌの積に相当する信号が与えられている。

一方、区分された値Ｎは、カウンタにプリセットされ、
このプリセットされた値はＤ／Ａ変換器■、１２Ｂによ
ってアナログ信号に変換される。

このアナログ信号には、区分された値Ｎに相当した信号
が与えられている。

また、上記Ｄ／Ａ変換器■、１２ＡおよびＤ／Ａ変換器
■、１２Ｂのそれぞれの出力にはＮｌとＮに相当する信
号が与えられ、この信号を演算回路１５で演算するよう
になされている。

この演算回路１５は割算器で、その出力にはＮｌ／Ｎ＝
ｌに相当した出力が得られるようになされている。

そして、この出力がアナログサーボアンプ４に与えられ
、ロボットの稼動アームが移動するわけである。

次に、上記微少間隔ｌの移動に要する時間ｔを経過した
のち、発振器１６からプリセットカウンタ１４に、プリ
セットした値Ｎより１パルス減じたパルスを与えると、
Ｄ／Ａ変換器■、１２Ｂの出力にはＮ−１に相当する出
力が与えられる。

一方、ロボットの稼動アームは、微少間隔ｌの移動によ
り、比較回路１１には距離ｌの値が減じた偏差信号が与
えられ、これをホールド回路１３によってホールドした
値は、Ｄ／Ａ変換器■、１２Ａに与えられる。

そして、このＤ／Ａ変換器■、１２Ａの出力には（Ｎ−
１）Ａ’に相当する出力が与えられる。

これによって、演算回路１５の出力は、（Ｎ−１）Ａ’
／（Ｎ−１）−７に相当した出力が得られるわけである
。

さらに、微少間隔ｌを発振器１６によって決められた時
間間隔のパルスで、順次与えれば予め決められた速度で
、ロボットの稼動アームは順次移動することはいうまで
もない。

この発明によれば、発振器１６からパルスが与えられる
毎に、現在の位置が正しいか否かという偏差信号を得て
移動方向を決めているため、ある場合に外乱が与えられ
て目標を異った方向に移動することがあっても、次の発
振器１６からのパルスで、次の偏差信号が与えられるた
め、修正された値で常に目標に向って予め決められた速
度で、等速な移動を行なうものである。

そして、位置決めするための２点を与えれば、その間は
ほぼ直線で、しかも予め決められた速度で等速な移動が
可能で、複雑な軌跡であっても容易に画くことができる
ものである。

さらに、微少間隔ｌの値を：ｌ、３１・・・・・・ある
いはｌ／２゜ｌ／３のような区分の値にすれば、ロボッ
トの稼動アームの移動速度を数種類に変換することも可
能で、この発明の位置決め装置は、上述した従来のもの
の欠点を蚕く解決する優れた効果を有するものである。

なお、上述した一実施例におけるホールド回路１３は、
比較回路１１とＤ／Ａ変換器■、１２Ａとの間に挿入さ
れているが、Ｄ／Ａ変換器■、１２Ａの後段、あるいは
演算回路１５の後段に挿入しても同様の作用効果を奏し
得ることはもちろん、上記演算回路１５はアナログ的手
段により演算させているがＤ／Ａ変換器■、１２Ａの前
段において、ディジタル的手段により演算させても同様
の作用効果を奏し得るものである。

更に上記一実施例においては、電気→油圧サーボ系の制
御回路を用いたものについて述べたが、サーボ系は電気
→電気・サーボ系、および電気→エアーサーボ系等の制
御回路でもよい。

また、上記一実施例においては、ティーチング操作、お
よびリピート操作を行ない得るプレイバック方式を有す
る位置決め装置について述べたが、プレイバック方式で
なく、位置指令値と、区分数を別途の方式で与えた位置
決め装置を有する工作機械あるいは産業機械等にも利用
し得ることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は産業ロボットの稼動アームの制御
に用いられている従来の制御回路ブロック図、第２図は
従来の産業ロボットの稼動アームの軌跡説明図である。 また、第４図はこの発明にかかる産業ロボットの稼動ア
ームの軌跡説明図、第５図はこの発明の産業ロボットの
制御回路ブロック図である。 図面中、１は記憶装置、２は位置検出器、７はシフトレ
ジスタ、１１は比較回路、１２Ａ。 １２ＢはＤ／Ａ変換器、１３はホールド回路、１４はプ
リセットカウンタ、１５は演算回路である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 位置検出器により検出した稼動アームの位置決めす
   る点と、上記位置決めするための２点間を予め定められ
   た微少間隔に区分し、この区分された値とを記憶する記
   憶装置、上記記憶装置から上記稼動アームの位置決めす
   る点と区分された値とが入力されるシフトレジスタ、上
   記シフトレジスタから上記稼動アームの位置決めする点
   が入力され、この入力信号と上記位置検出器の検出信号
   とを比較し差信号をホールド回路に入力する比較回路、
   上記シフトレジスタから上記区分された値が入力され、
   上記予め定められた微少間隔を設定した速度で上記稼動
   アームを動かすとき要する時間に対応したカウント周波
   数でカウントを行なうプリセットカウンタ、 上記プリセットカウンタの値と上記ホールド回路の値と
   をそれぞれアナログ信号に変換する一対のＤ／Ａ変換器
   、 および上記一対のＤ／Ａ変換器の出力を割算し上記稼動
   アームを駆動するアクチュエータに速度指令を与える割
   算器を備えてなる位置決め装置。