JPS59112305A - 位置記憶方法 - 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】 本発明は、事前に記憶させた位置データに従って再生（
プレイバック）させ作業を行う所謂記憶群生形自動作業
装置に位置データを記憶させる方法に係り、特に再生精
度の向上を図った記憶方法に関するものである。

例えば溶接用ロボット等においては、従来オペレータが
ロボット手首部に取り付けられた溶接トーチをロボット
手首部ごと手動により操作し、溶接トーチを溶接線に沿
って移動させてこの溶接トーチの位置軌跡を例えば一定
間隔毎に記憶し、記憶された位置データに従ってこれを
目標値としてサーボモータ、油圧シリンダ等を駆動し、
溶接線に沿って溶接トーチを再生移動させる所謂マニュ
アルティーチング方式があるが、これは教示（記憶）時
に人手を要する欠点があり、近年はロボットが自ら溶接
線を検出してその位置を記憶し、再生に備える自動記憶
方式が開発されつつある。

このような自動記憶方式に於ける位置データの検出は、
従来例えば第１図に示すように直進走行するロボット本
体から突出させた検出センサ１の検出ヘッド２を溶接線
に嵌入させ、ロボット本体の走行に伴って移動する検出
へソド２の基準位置に対する位置偏差を検出センサ１内
に設けた差動トランス３の電流変化によって検出し、こ
の検出値を増幅した後、比較器４、サーボアンプ５を介
してサーボモータＭに送り、サーボモータの回転数を検
出するタコジェネレータＴＯに連結したパルスエンコー
ダＰＲを回転させる。そしてタコジェネレータＴＧの出
力を比較器４に帰還させ、サーボアンプ５からの出力が
ＯとなるようにサーボモータＭを回転させ、その時のサ
ーボモータＭの回転角度をパルスエンコーダＰＥにより
検出して、その出力を位置データとして記憶装置に取り
込むことにより行っている。

従って、この方法では、差動トランス３を含む位置偏差
検出系６のアンプ出力が比較器４、サーボアンプ５、サ
ーボモータＭ１タコジエネレータＴＧ等よりなるサーボ
系７の速度指令として入力され、検出センサ１が検出し
た位置偏差に応じた速度で、該位置偏差をＯにするよう
に制御されるしかしながら、サーボ系が応答するために
は、サーボモータＭの慣性、粘性抵抗等によりある程度
の位置偏差が必要となり、パルスエンコーダＰＥにより
出力される位置データは、ある出力偏差値を持ったデー
タとなる。又この出力偏差値を少なくするためにサーボ
系のゲインを上げると、ハンチング現象を起こす原因と
なる。

この問題点を溶接角ロボットについて、第２図を用いて
更に説明する。第２図に於いて、Ｙ軸はロボットの走行
方向、Ｘ軸は検出ヘッド２の倣い方向を示し、溶接線Ｂ
がＸＹ平面上にある場合を考える。、溶接線Ｂ上の点を
Ｐとし、点Ｐにおける溶接線Ｂの傾きをΔｙ／ΔＸ、点
Ｐに於けるロボットの走行速度ｒｙとすると、検出ヘッ
ド２の倣い方向の移動速度ｆｘは ｆｘ＝ｆｙ−（ΔＸ／Δｙ）　　ｒｕｍ／ｓｅｃ　］で
得られる。図中ＥはＰ点に於けるパルスエンコーダの出
力値、Ｄは差動トランス３から構成される装置偏差デー
タである。従って溶接線Ｂに沿ってΔｌだけＰ点から進
んだ溶接線Ｂ上の点Ｐ１のＸ方向の座標Ｘ１、即ち点Ｐ
１の倣い方向の真の位置データは ＸＩ　＝Ｅ＋Ｄ で与えられる。

又、サーボ系７のゲインをＡとすると、Ｘ軸方向の検出
ヘッド２の移動速度ｆｘはＤＸＡで与えられ、サーボ系
７が溶接線に追従するためにはＤＸＡ＝ｆｘ＝ｆｙ・　
（ΔＸ／Δｙ）が成立する必要がある。

よって Ｄ＝（ｆｙ／Ａ）　・　（ΔＸ／Δｙ）・・・（１）な
る差動トランス３の位置偏差データが出力されて、初め
てサーボ系が溶接線に追従しうろことになる。従ってこ
のＤを小さくし得るような条件、例えばｆｙを十分小さ
くする、Ａをおおきくする、又は（ΔＸ／Δｙ）を小さ
くする等によってＤを小さくし２て位置検出精度を上げ
ることができるが、ｆｙを小さくしたり、各記憶点でロ
ボットの走行を停止させ、Ｄが零になってからデータを
取り込む等すれば、位置記憶に要する時間が増大し、非
能率的である。又ゲインＡを上げると前記のようにハン
チングを生じる結果となる。

こうして第１図に示したような従来の位置検出方法では
、常にある程度の位置偏差誤差を含んだ溶接線位置のデ
ータ、即ちパルスエンコーダ等の位置検出器が出力する
位置データを記憶するにとどまり、真の溶接線位置デー
タを記憶することが出来ない。

又上記のような位置偏差データＤは（＋）式が示すよう
に、サーボ系のゲインＡ１溶接線の傾き（ΔＸ／Δｙ）
、及び走行速度ｆｌｙによりその極性、量が変化するた
め、単なる一定量として捉えることは不可能である。

従って本発明は、上記したような位置センサを有する偏
差検出系からの出力値に応じてサーボ系を作動させ、該
サーボ系により駆動される位置検出器を駆動すると共に
、該位置検出器からの出力値を位置データとして記憶す
る記憶群生形自動作業装置に於ける位置検出精度上の問
題点の解決を目的とするもので、そのために偏差検出系
からの出力値に応じた補正を上記位置検出器からの出力
値に与えて、記憶される位置データの精度を向−ヒさせ
んとするものである。

続いて第３図以下の添付図面を参照して、本発明を具体
化した実施例につき、詳述する。ここに第３図及び第４
図は、それぞれ本発明の第１及び第２の実施例に係る位
置記憶方法を説明するためのブロック図である。図中第
１図に示した構成要素と共通の要素には、同一の符号を
使用する。

本発明の第１の実施例に用いることのできる検出回路を
示す第３図に於いて、検出ヘッド２の動きに応じた位置
偏差データを出力する差動トランス３の出力端は、増幅
器８を介してＡ／Ｄ変換器９に接続され、このＡ／Ｄ変
換器９はさらに偏差データ調整器１０を介してロボット
制御装置１１に接続されている。

又サーボ系７のタコジェネレータＴＧに連結されて駆動
されるパルスエンコーダＰＥ（位置検出器）は、図の場
合インクリメンタル（増分式）のロークリパルスエンコ
ーダで、タコジェネレータＴＧの回転数の増加分又は減
少分に応じた数のパルス信号をアップダウンカウンタ１
２に送出するアップダウンカウンタ１２は、上記パルス
エンコーダからのパルス信号を積算（回転方向によって
は減Ｗ）してサーボモータＭの絶対的な回転角度位置に
相当する検出器位置データを検出器位置データ調整器１
３に送出するものであり、この検出器位置データ調整器
１３は更に前記したロボット制御装置１１に接続されて
いる。

前記偏差データ調整器１０は、Ａ／Ｄ変換器９から構成
される装置偏差データに基づいて、検出器位置データ調
整器１３から構成される装置データ信号に加えるべき補
正値を演算又は選択するもので、差動トランス３によっ
て検出される位置偏差データに対する補正値の関係が比
例関係、その他既知の関数関係にある場合には、そのよ
うな関数処理を行う演算器を用いることができ、又上記
関係が適当な関数で処理できない場合等には位置偏差デ
ータに対する補正値を１対１の関係で記憶させておき、
入力される位置偏差データに対応する補正値をその都度
取り出して出力するようなデータテーブル形式の選択装
置等が用いられる。又この偏差データ調整器１０及び検
出器位置データ調整器１３は、共に多くの場合マイクロ
コンピュータによって構成される制御装置１１へ入力す
る補止値や位置データをマイクロコンピュータ内での処
理に都合の良い状態に整合させる機能をも果たすもので
ある。

従ってこの装置の場合、差動トランス３によって検出さ
れた検出ヘッド２の位置偏差データは、増幅器８によっ
て増幅された後、比較器４、サーボアンプ５を介してサ
ーボモータＭ入力側送られ、サーボモータＭ及びこれに
連結されたタコジェネレータＴＧ、パルスエンコーダＰ
Ｒを回転させる。

パルスエンコーダＰＥの回転により生じるパルス信号は
アップダウンカウンタ１２に送られ、サーボモータＭの
回転量が検出される。こうして得られた検出ヘッド２の
倣い動作に応じたサーボモータＭの回転量に相当する位
置データがアップダウンカウンタ１２から検出位置デー
タ調整器１３を経てロボット制御装置！１１に送られる
。

又増幅器８からの出力は、更にＡ／Ｄ変換器９を経て偏
差データ調整器１０に送られ、ここで差動トランス３に
よって検出された位置偏差データに対応した補正値が演
算又は選択により決定され、ロボット制御語Ｗ１１に送
られる。

ロボット制御語Ｗ１．１１では、上記のようにして入力
された位置データと補止値とを加算又はこれらの数値に
更に別個の演算処理を施した後、真の位置データとして
記憶袋Ｗ！１４に格納する。

上述の実施例に於いては、位置検出器としてパルスエン
コーダを示したが、これはＡＣタコジェネレータに置き
換えて、サーボモータの回転数に比例したパルスをカウ
ントするようにしてもよい又タコジェネレータＴＧによ
ってポテンショメータを駆動し、このポテンショメータ
の出力値をＡ／Ｄ変換して位置データとして使用するこ
とも可能である。この場合の改良された第２の実施例に
用いる装置のブロック図を第４図に示す。図示の場合、
タコジェネレータＴＧによってポテンショメータ１５が
駆動され、こうしてサーボモータＭの回転角度に応じて
変化するポテンショメータ１５の出力信号と差動トラン
ス３からの位置偏差データとをアナログ量の段階で加算
器１６によって加算した後、Ａ／Ｄ変換器１７によりＡ
／Ｄ変換し、制御装置１１内の記憶装置に取り込むもの
で、パルスエンコーダやアップダウンカウンタ等の装置
が不要となる。

尚上記した何れの実施（りｌにおいても、位置偏差デー
タを検出する為に差動トランスを用いたが、これは他の
渦電流センサ、・ホール素子等のセンサを用いても同様
の結果が得られる。又位置データの補正方法に関して、
上記第１及び第２の実施例においては、記憶時に補正を
加えたものを記憶するようにしているが、これは記憶時
に検出器位置データと位置偏差データとを別個に記憶し
ておき、再生時に両者の加算等を行って補正しつつ目標
位置信号として出力しても、同様の結果を得るものであ
る。

本発明は以上述べた如く、位置センサを有する偏差検出
系からの出力値に応じてサーボ系を作動１ させ、該サーボ系により駆動される位置検出器を駆動す
ると共に、該位置検出器からの出力値を位置データとし
て記憶する記憶群生形自動作業装置に於ける位置記憶方
法において、偏差検出系がらの出力値に応じて上記位置
検出器からめ出力値を補正することを特徴とする記憶群
生形自動作業装置に於ける位置記憶方法であるから、真
の位置データが記憶出来るため、高精度の記憶倣いが実
現できるものであり、又サーボゲインを無理に上げる必
要がないのでハンチングを防止でき、且つ倣い時のロボ
ット走行速度を十げても補正が可能であるため、記憶倣
い動作の能率を著しく向上させうるものである。更に本
発明は上記実施例に示したように溶接用ロボットの教示
時の自動倣い装置に用いて好適であるが、更に各種紐み
立てロボットや鋳バリ取りロボット等の自動作業装置に
も適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の位置記憶方法を示すブロック図、第２
図は、位置倣いの原理を説明する為のグラフ、第３図、
第４図は、本発明の第１及び第２の実施例に使用する装
置のブロック図である。 （符号の説明） １・・・検出センサ、　　　　２・・・検出ヘッド３・
・・差動トランス、　　　６・・・偏差検出系７・・・
サーボ系、　　　１０・・・偏差データ調整器１１・・
・ロボット制御装置 １２・・・アップダウンカウンタ １３・・・検出器位置データ調整器。 出願人　　株式会社　神戸製鋼所 代理人　　弁理士　　本庄　武勇 ２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、位置センサを有する偏差検出系からの出力値に応じ
   てサーボ系を作動させ、該サーボ系により駆動される位
   置検出器を駆動すると共に、該位置検出器からの出力値
   を位置データとして記憶する記憶群生形自動作業装置に
   於ける位置記憶方法において、偏差検出系からの出力値
   に応じて上記位置検出器からの出力値を補正することを
   特徴とする記憶群生形自動作業装置に於ける位置記憶方
   法。