JPS5866808A - ロボツト原点位置決め方法 - Google Patents

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】 この発明はロボットの原点位置決め方法に関し、詳しく
は、増分式の位置検出器を含む位置検出装置から得られ
る位置データの初期条件を設定するためにロボットを動
作させて原点位置を決定する方法に関する。

序業用ロボットの内界計測用センサのうち、位置や角度
を計測する装置には、コストパーフォーマンスの観点か
ら増分式エンコーダ（インクリメンタルエンコーダ）が
多用されている。しかしながら、増分式エンコーダを用
いる位置検出装置において、位置情報を与えるアツプダ
ウンカウンタの電源をオフするとその計数内容は消失し
、次に電源を投入したとき、ロボット各軸がどの位置に
あるか不定である。換言すれば、ロボット各軸を制御す
る演算・制御手段に絶対的な位置情報を与えることはで
きず、すぐさま制御動作を開始させることはできない。

そこで、ロボットの各軸を原点位置にいったん戻し、原
点位置から動作させれば増分式エンコーダが与える位置
情報は絶対位置データである。教示・再生型のロボット
では忠実に再生する必要があるので原点合わせは必須で
ある。

しかし、原点位置に戻すといっても、原点位置自体は外
部から決定するものでなくロボット内部の問題である。

ロボット内部では（なお、このロボットは電源オフ直前
における絶対位置情報を記憶しておき、電源投入により
自動的にその記憶情報が再生されるタイプのものでない
）電源オフによって電源断直前の絶対位置情報は消失し
ており原点位置をロボット自身で見つけ出すこともでき
ない。従来は、この′原点合せを外部からの操作により
時間をかけそ行なっていた。

それゆえに、この発明の目的は、増分式エンコーダを有
する位置検出装置を用いるロボットにおいて、所定の操
作に基づき簡単かつ自動的に原点位置を決定できる方法
を新規に提供することである。

この発明を要約すれば、電源投入後にロボットの演算・
制御手段へ原点合わせ指令を入力することに基づいて、
ロボットの１自由度に対応する１つの軸を、パルスカラ
／りのカウント値が減少する方向に駆動し、軸の原点も
しくは原点近傍に設けた原点スイッチング手段がオンし
て、さらにこれがオフするまで又は軸の動作限界を規定
する１つの動作限界スイッチ／グ手段がオンするまで動
かす一方、原点スイッチング手段がオフまたは動作限界
スイッチング手段がオンした位置で当該軸をいったん停
止させ９次に同じパルスカウンタのカウント値が増加す
る方向に駆動を続け、原点スイッチング手段がオンした
後、増分式エンコーダが発するゼロ信号パルスが入力し
た時点で前記パルスカウンタを少なくとも１回クリアし
、このクリアする最後の位置を原点位置に決めるように
したプログラムステップ処理をロボットの各軸ごとにマ
イクロコンピュータを含む演算・処理装置が自動的に実
行するようにしたことを特徴とする。

以下、この発明を図面を参照して述べる実施例に基づい
て説明する。

一実施例は、周知の多関節構造のロボットを想定する。

このロボットは５つの自由度（８１〜Ｓ５）を有する。

そして、１つの自由度に対応して１つの軸をもち、軸は
油圧モータやＤＣサーボモータで駆動される。制御動作
の主体はマイクロコンピュータを含む演算制御手段であ
り、メモリ装置は、増分式（インクリメンタル形）エン
コーダと。

このエンコーダの出力パルスを受けるアップダウ／カウ
ンタとを含むものである。前記増分式エンコーダは、周
知のもので、回転円板に一定間隔ごとにスリットをもち
（光電式）９０°位相のずれた２列のスリットがあり回
転方向の弁別可能でかつ１回転ごとにゼロ信号（以下、
「Ｚ信号」と記す）を出力するタイプのものを用いる。

アップダウ／カウンタも周知のものであり、アツプノ４
ルス入力端子、ダウンノくルス入力端子およびカウント
値を初期状態（オールゼロ）にするクリア入力端子を備
える。そして、このアップダウンカウンタの各ビットの
出力はマイクロコンピュータへ（特にメモリへ）入力さ
れ、この各ビットのデータがその軸の位置情報を与え、
制御の基礎データとして用いられる。

ロボットは自づと空間的に動作しうる範囲をもつもので
あるから、各軸に対してそれぞれその動作範囲に対応し
て１対の動作限界リミットスイッチが設けられている。

−ｆ：ｌ、て、上限動作限界リミットスイッチと下限動
作限界リミットスイッチとの中間にロボット内部で規定
される原点に対応して、軸が原点もしくは原点近傍にあ
るときオン信号を出力する原点リミットスイッチが設け
られる。

これらのリミットスイッチは機械的なスイッチ接点を、
軸移動部に取付けたドグ、カム、スライド板等によって
オン／オフし２値的な位置信号を得るもので、アクチュ
エータが作動しているときはある程度のオン信号区間を
持続することができる。

なお、アクチュエータの形式はピンレバー形、リーフレ
バー形、ヒンジレバーローラ形のいずれでもよい。また
、単に２値的な位置検出だけであるならフォトインタラ
プタ、マグネスイッチ又は近接スイッチでも代替するこ
とが可能である。簡単かつ確実であるという点ではリミ
ットスイッチが好ましい。

次に、第１自由度ｓ１（旋回）に対応するターンテーブ
ルに係る軸を一例として実施例の方法を説明する。は 第１図はターンテーブルの説明図である。１は固定フレ
ームで、２はターンテーブル、３はターンテーブルの回
転の中心軸、４，５．６は固定フレームｌに固定的に設
けられたヒンジレバーローラ形のリミットスイッチ（リ
ミットスイッチを以下１’−ＬＳＪと略称する）であり
、４は左動作限界ＬＳ、５は右動作限界ＬＳ、５は原点
ＬＳである。

７はターンテーブル２に固定して設けられたストライカ
であり、ＬＳ４，５．６のアクチュエータを動作させる
。なお、一点鎖線で示したＡＢの範囲は、ソフトウェア
で管理しうる動作範囲であり、これはプレイバック時の
動作範囲に対応している。

また、ターンテーブル２は固定フレーム１に内蔵された
ＤＣサーボモータにより駆動されるが、ＤＣサーボモー
タが正転するときターンテーブル２は第１図中ＢからＡ
方向に回動し、アップダウンカウンタ１０のカウント値
を増加させる。逆転するときはＡからＢ方向に回動し、
カウンタ１０のカウント値を減少させる。

第２図は軸３の空間的位置と電気的信号との関係を示す
説明図であり、第３図（ａ）はアップダウンカウンタ１
０まわりのブロック図、（ｂ）は増分式エンコーダから
出力されるパルス信号の説明図である。第４図はこの一
実施例を説明するためのフローチャートである。

第４図を中心に、第２図、第３図を参照しつつ原点合せ
方法を説明する。電源（論理回路用電源を含む）を投入
したとき、軸３の空間位置は不定である。仮に第２図中
、Ｘにあるものとすれば、まず軸３をパルスカウンタ１
０のカウント値が減少する方向に駆動する（モータを逆
転させる）。

すなわち、第３図に示すように増分式エンコーダからの
ラグ信号がリード信号よす９０°位相が進み。

アップダウンカウンタ１０のＤＯＷＮカウント端子へパ
ルスが入力されるように軸３を動かす。アップダウンカ
ウンタ出力は常時マイクロコンピュータへ与えられてい
るので、マイクロコンピュータが方向の判断をする。次
に、原点ＬＳ５がオンしたか否かを判断し、オンしても
、さらにカウント値の減少する方向へ軸３を動かす。原
点ＬＳがオンからオフへ切り換わったとき（マイクロコ
ンピュータが検知する）、軸３をいったん停止させ、今
度はカウント値の増加する方向へ駆動する（モータを正
転させる）。再び原点ＬＳがオンする。

さらにこのオン状態のままでカウント値の増加方向に軸
３を動かし続ける。このとき、第２図で示すように、パ
ルス信号とともに回転円板の１回転でＺ信号が１つ出力
されている。原点ＬＳのオン期間とこのＺ信号との論理
積をＡＮＤ回路、１１でとることにより、アップダウン
カウンタ１０をクリアする。図示の場合、まず初めのＺ
信号で１回クリアが行なわれ、次のＺ信号までパルス信
号を計数している（増加する方向へ動かしているのでカ
ウント値は増加する）。そして、第２番目のＺ信号（原
点ＬＳはなおオンしている）で再びクリアされると、こ
の位置が絶対原点位置を与える。

すなわち、軸３をカウント値の増加する方向へ動かし、
原点ＬＳがオンしている期間に入力する１又は複数のＺ
信号の最後のパルス位置を絶対原点位置とするものであ
る。この位置からのパルスカウント値が軸３の位置デー
タを与え、・マイクロコンピュータ制御の基礎データと
して用いられる。

次に、特殊な場合として、動作範囲ＡＢからはずれて、
第２図中、ｙにあるときは、第４図のサイドバスで示す
ように右動作限界ＬＳのオンへの切り換わりに応じてパ
ルスカウンタ１０のカウント値を増加する方向へ軸３を
駆動するようにする。

以降は、先に述べたのと同様にして絶対原点位置が求め
られる。なお、原点位置が求められた後に１　　　軸位
置をソフトウェア管理限界点（至）まで動かし、Ｂ点で
軸を停止させ、次に起動操作してただちにロボットを制
御しうる態勢にする。以上で１軸分の原点合せが終了し
、次に他の軸、軸の数だけ原点合せを行ない、ロボット
各軸のすべての軸の原点合せを済ませて準備を完了する
。

なお、第４図に示したようなステップ処理はソフトウェ
アとして予め作成されるものであり、電源投入後所定時
間経過すれば自動的にマイクロコンピュータにロードさ
れ演算・制御される。または、別設する原点合わせスイ
ッチの操作に基づいてソフトウェアとしてのプログラム
処理が行なわれるようにしてもよい。

以上のように、この発明によれば、ロボットの軸を動作
させ、増分式エンコーダのＺ信号と外部のスイッチング
手段からの出力信１号を組み合わせ。

ソフトウェア制御のもとに原点位置を決めるようにした
ので、増分式エンコーダを有する位置検出装置を用いる
ロボットにおいて原点合わせを極めて簡単な構成でかつ
自動的になし得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボットのターンテーブルの説明図、第２図は
軸の空間位置と電気信号との関係を示す説明図、第３図
はアツプダ。ランカウンタまわりの説明図で（ａ）はブ
ロック図、（ｂ）は入力信号の波形図でぢる。第４図は
一実施例の方法を説明するためのフローチャートである
。 ２・・・ターンテーブル、３・・・中心軸、５・・・右
動作限界リミットスイッチ、６・・・原点リミットスイ
ッチ、１０・・・アップダウンカウンタ、１１・・・Ａ
ＮＤ回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の自由度を有するロボットの１自由度に対応
   する１軸に対して、パルスカウンタと増分式エンコーダ
   を含む位置検出装置と、当該軸の動作範囲を規定する１
   対の動作限界スイッチング手段と、これらスイッチング
   手段の中間に設けられ当該軸が原点もしくは原点近傍に
   あるときオン信号を出力する原点スイッチング手段とを
   備え、電源投入後にロボットの演算・制御装置へ原点合
   わせ指令を入力することに基づいて、１の軸を、前記パ
   ルスカウンタのカウント値が減少する方向に駆動し、前
   記原点スイッチング手段がオンしてさらにこれがオフす
   るまで又は１の動作限界スイッチング手段がオンするま
   で動かす一方、原点スイッチング手段がオフまたは限界
   スイッチング手段がオンした位置でいったん停止させ９
   次に前記ノ（ルスカウンタのカウント値が増加する方向
   に駆動し続け、前記原点スイッチング手段がオンした後
   。 前記増分式エンコーダが発するゼロ信号パルスが入力し
   た時点で前記パルスカウンタを少なくとも１回クリアし
   、このクリアした最後の位置を原点位置に決めるように
   したプログラムステップ処理をロボットの各軸ごとに前
   記演算・処理装置が実行するようにしたことを特徴とす
   、るロボットの原点位置決め方法。