JPS5930689A - ロボツトのテイ−チング補助装置 - 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、ロボットのティーチング時にロボツ）−アー
ムに回動力を与えるロボットのティーチング補助装置に
関する。

ロボットのアームを教示者が手で持って所定の作業動作
を行ない、ロボットに作業の教示を行なう教示方式は、
教示の際の作業が比較的簡単であるという反面アームを
動かすために大きな力ポットのアームの駆動が、一般に
モータの回転を減速機によってトルク増幅してアームに
伝達することにより行なわれているため、ロボットのア
ームを手で持ってアームを動かすと、減速機の遊動抵抗
、すなわち、減速機の出力軸に力を加えて減速機を作動
させた際に発生する大きな抵抗、が反力として作用する
からである。

従来、このような欠点を解決するため、例えば特公昭５
１−４０２２８号公報に記載されて℃・るようなサーボ
機構が採用されている。しかしながら、このような、ロ
ボットにあっては、記憶再生時（リピート時）にアーム
を駆動する大きな負荷能力を有するモータをティーチン
グ時にも使用して（・るため、該モータの制御回路がテ
ィーチング時に大きな外乱信号（ノイズ）あるいは短絡
等により誤作動すると、アームが暴走して教示者に致命
的な打撃を与えるおそれがあるという問題点がある。

本発明の目的は、教示者がアームを手で動かしてティー
チングする際、アームを軽く動かすことができるととも
に教示者の安全を確保できる構造の簡単な補助装置を提
供することにある。

本発明の構成の特徴は、アーム駆動用の主モータとは別
にティーチング時のみアームに回動トルクを付与する補
助モータを設け、制御手段によってこの補助モータの回
転方向を制御するとともにその出力トルクをアーム回動
必要トルク以下の一定値を越えないように制限するよう
にした点にある。

本発明の構成による作動を以下説明する。

ティーチングを行なう場合には、ます主モータ制御回路
への通電を停止し、補助モータの制御手段に通電する。

これにより、大負荷能力を有する主モータが起動される
ことはＩ’ｒ　＜、教示者に対する安全が確保される。

次に、指令手段から起動指令信号を補助モータの制御手
段に入力し、補助モータに所望の回転方向のトルクを出
力させる。

このとき、補助モータはアームに回動必要トルク、すな
わち、アームを回動させるために必要な最小トルク、以
下の一定値の出力トルクを伺与する。

この結果、アームは回動することな（停止しているが、
教示者が所望の方向にアームを押してトルクを与えろと
、アームは回動する。このとぎ、教示者カアームに与え
るトルクは、回動必要トルクから補助モータの出力トル
クを差し引℃・たトルク値を超えていればよく、アーム
の回動は軽℃゛ものとなる。教示者がアームを押すのを
やめると、アームは回動トルクの不足によって直ちに停
止する。

このように、簡単な構成で教示者の安全を確保しつつロ
ボットアームを軽く回動させると℃・う初期の目的が達
成される。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、＋１１は床面（２）上に立設されたポ
ストであり、このポスト（１）には図示していない昇降
機構により昇降される昇降ポスト（３）が支持されてい
る。昇降ポスト（３）の上端にはコの字形のホルダ（４
）が固定され、このホルダ（４）には水平面内を回動す
る第１アーム（５）の基端が連結されて（・ろ。

（６）はホルダ（４）に固定された第１主モータであり
、この第１主モータ（６）の出力軸（７）は第１ハーモ
ニックドライブ減速機（８１（Ｕｎｉｔｅｄ　５ｈｏｅ
’ｓ　　社の登録商標）を介して第１アーム（５）の基
端部に連結されて℃・る。この第１ハーモニックドライ
ブ減速機（８）は周知のもので、例えば、出力軸（７）
に取り付けられた楕円ノノムと、ホルダ（４）に取り付
けられたリング内歯車と、第１アーム（５）に取り付け
られただわみ歯車と、からなるものである。第１主モー
タ（６）側方のホルダ（４）には第１主モータ（６）と
は別の第１補助モータ（９）が取り利けもれ、この第１
補助モータ（９）の出力軸（１０）に固定されたブー１
月団と、前記出力軸（７）に固定されたプーリ（［２）
との間にはタイミンクヘルドｆ１３１が掛は渡されてい
る。このように、第１補助モータ（９）の駆動力を゛第
１ハーモニックドライブ減速機（８）の入力側に伝達す
るようにしているので、第１補助モータ（９）の出力ト
ルクは小さくて済み、第１補助モータ（９）を小型化で
きる。また、この第１補助モータ（９）はその最大出力
トルク（フユーズ、又は直流モータにあっては電機子等
の巻線、交流モータにあっては固定子等の巻線が焼損す
る直前の出力トルク）が、ｉＨアーム（５）の回動必要
トルクより小さなものを採用して見・る。この結果、テ
ィーチング時に、万一、後述する電流制限回路等が故障
し第１補助モータ（９）に大電流が流れた場合には巻線
又はフユーズが焼き切れるため第１アーム（５）が暴走
することはな（、教示者に対する安全が確保される。前
記第１主モータ（６）にはパルス発信器としての第１パ
ルスジエネレータ（１４１カ取り付けられ、この第１パ
ルスジエネレータ０但ま第１主モータ（６）の回転角を
検出して該回転角に比例したパルスを発生する。第２図
は前記第１主モータ（６）および第１補助モータ（９）
の制御回路を示すものであり、（Ｉ５）は第１主モータ
（６）を制御する主モータ制御回路である。この主モー
タ制御回路（１５）には記憶装置（１６）からの指令信
号が入力されるとともに、第１パルスジエネレータ圓か
らのパルスがフィードバック信号として入力される。第
１パルスジエネレータ（１４）からのパルスは記憶装置
ｔｌ［ｉｌにも送信され、図示しなし・記憶釦を押すと
、適宜信号変換器、演算器等を介して記憶装置（１Ｇ）
に情報として記憶されるようになって℃・る。０７）は
回転方向判別回路であり、この回転方向判別回路（１７
）は第１パルスジエネレータ（１４１からの入力パルス
の向き（正又は負）に基づいて第１補助モータ（９）に
対する起動指令信号を判別し、正転起動信号（ＡＪまた
は逆転起動信号（１３）を制御手段としての補助モータ
制御回路（１８１に出力する。前述した第１パルスジエ
ネレータ（Ｉ４）および回転方向判別回路（１７）は全
体として制御手段に正、逆転信号（ＡＪ（Ｂ＋（補助モ
ータ起動指令信号）を出力ずろ指令手段（１９）を構成
する。前記補助モータ制御回路に＆は、正、逆転信号（
Ａｔ　ＣＢ＋を判別して第１補助モータ（９）の回転方
向を切り換える公知の極性切換回路と、第１補助モータ
（９）に通電する電流を上記巻線の許容電流値以下の所
定値を越えなし・ように制限する公知の電流制限回路と
、正、逆転信号（５）（Ｂ１が入力されると第１補助モ
ータ（９）への通電を保持する公知の自己保持回路と、
を有している。このように、補助モータ制御回路（１阻
よ、屯流制限回路を有して℃・るため、第１補助モータ
（９）の出力トルクは第１アーム（５）の回動必要トル
ク以下の一定値に制限されろとともに、この補助モータ
制御回路（１８１にノイズ、短絡電流が入力されても第
１補助モータ（９）に通電されろ電流は一定値に制限さ
れる。（２０）は電源であり、この電＠　＋２０１と主
モータ制御回路（１５）および補助モータ制御回路（１
８）とはスイッチ（２１）によって交互に接続される。

再び、第１図において、（２２）は水平面内で回動でき
る第２アームであり、この第２アーム（２２）の基端は
第１アーム（５）の先端に回転自在に連結され、その先
端には作業を行なう・・ンド（２３）が着脱自任に取り
付けられる。

この第２アーム（２２）を駆動するために第２主モータ
ｔ′１４）、出力軸（ｚ５）、第２・・−モニツクドラ
イブ減速機（ｚ６）、第２補助モータ（２γ）、出力軸
（２８）、プーリ（２９＋　＋３０＋、タイミングベル
トＧ’Ａ）、ｉ　２パルスジエネレータ（３２１が設け
られているが、これらは第１アーム（５）を駆動するた
めの第１主モータ（６）、出力軸（７）、第１ハーモニ
ックドライブ減速機（８）、第１補助モータ（９）、出
力軸（１０）、グー１月ｌ１ｌ（１２］、タイミングベ
ルト（１３）、第１パルスジエネレータ０４）と同様の
構成であるので詳細説明は省略する。また、前記第２主
モータ（２４）、第２補助モーク助を制御するために、
前記第１主モータ（６）、第１補助モータ（９）を制御
するための制御回路（第２図）と同様の制御回路を設け
であるが、説明の重複を避けるため図示および詳細説明
は省略する。

次に、この発明の一実施例の作用について説明する。

まず、ロボットにティーチングを行なう場合には、各制
御回路のスイッチ（２１１を切り侠えて主モータ制御回
路（１５）に対する通電を停止するとともに、補助モー
タ匍制御回路吐に通電する。この結果、大きな負荷能力
を有する第１、第２主モータ（６１（、！４１が起動す
るおそれはまったくなくなるので、第１、第２アーム（
５）（２２１が暴走することはなく、教示者は安全とな
る。次に、教示者がハンド（２３）を所望の方向に手で
押す。これにより、第１、第２アーム（５）（２２１に
は所望方向の初期回動力が与えられる。この第１、第２
アーム（５１＋２２１に与えられた回動力は第１、第２
ハーモニックドライブ減速機（８１＋２６）を介して第
１、第２主モータ（６１＋２４）に伝達される。これに
より、第１、第２主モータ（６Ｈ２４）の出力軸（７１
（２５）がわずかに回動する。この回動を第１、第２パ
ルスジエネレータ（１４１（３２１が検出してパルスを
主モータ制御回路（１５）、記憶装置ｆｌ　ｉｉｌおよ
び回転方向判別回路（１７１に入力する。

しかしながら、主モータ制御回路（１５）は前述のよう
に通電されていないので、帰還信号（」−記パルス）の
有無に拘わりな（第１、第２主モータ（６１（２（イ）
は起動することはなく、また、記憶装置（１６）は記憶
釦を押さない限り、パルス情報を記憶しない。一方、回
転方向判別回路（１７）は前記パルスを判別して正転信
号（５）または逆転信号ＣＢ＋を補助モータ制御回路（
１８）に入力する。補助モータ制御回路Ｑ８１の極性切
換回路は、前記圧、逆転信号（Ａ）（Ｂ）を判別して極
性を切り換え、第１、第２補助モータ（９１Ｆ２７１の
回転方向を決定する。また、自己保持回路は前記極性の
通電を保持する。このとき、電流制限回路は、第１、第
２補助モータ（９Ｎ２力の回転軸を固定した状態のまま
でこれらモータに通電してもその巻線が焼き切れないよ
う、第１、第２補助モータ（９１（２７１に流れる電流
値を所定値に制限する。しかも、この制限電流値により
生ずる第１、第２補助モータ（９Ｎ２力の出力トルクは
前述したように第１、第２アーノ、　（５１＋２２１を
回動させるのに必要なトルク以下である。この結果、第
１、第２アームｔ５１２２１には所望方向のトルクが鳥
えられるが、そのトルク値がアーム回動必要トルク以下
の一定値であるので、第１．第２ア−ム（５１ｔ２２１
は停止している。次に、教示者は所望の方向にハンド（
２３）を押して第１、第２アーム（５Ｈ２２１にトルク
を与える。このとき、第１、第２アーム（５）（２２１
には前述のように一定値のトルクが予め与えられている
ので、アーム回動必要トルクと予め与えられているトル
クとの差を超えるトルクを教示者は与えるだけで、第１
、第２アーム（５１［２２１は回動する。また、この教
示中に大きな外乱信号や短絡等により補助モータ制御回
路０８）に誤信号が入力されても、まず、電流制限回路
により補助モータ（９１（、！７）には所定値以上のト
ルクが発生しないため第１、第２アーム＋５１　＋２２
１が暴走することはなく、さらに電流制限回路自体が故
障し、補助モータｔ９１（２ηに大電流が流れてもアー
ム（５１＋２２１回動必要トルクを生じなし・ままこれ
らモータのフユーズ又は巻線が焼き切れるため、アーム
（５１＋２２１が暴走することはない。次に、教示者が
ハンド（２３）を押すのをやめると、トルク不足により
第１、第２アーム（５）＋２２１０回動は直ちに停止す
る。このとき、第１、第２補助モータ（９）（２力に流
れている電流は電流制限回路によって所定値に制限され
ているので、これらは焼損することはな（一定のトルク
を発生し続けろ。この状態からハンド（２３）を介して
第１、第２アーム（５）＋２２１にそれまで加えたと反
対方向の人力−を加えると第１、第２補助モータ（９Ｈ
２力の出力トルクの発生方向が逆転し、その方向にアー
ム（５１ｔ２２１を人力で駆動できるようＫなる。

このようにして、第１、第２アーム（５］Ｃ，！２１を
操作し、ロボットのアーム先端（−・ンド（２３１）が
所望の軌跡上に位置したとき、記憶釦を押すと、その軌
跡点の位置が第１、第２パルスジエネレータ（１４１（
３４からの出力パルスを介して記憶装置（Ｉ６）に記憶
される。

次に、記憶再生時には、前記スイッチ＋２１１を切り換
えて主モータ制御回路（Ｉ５）に通電する。次に、記憶
装置（Ｉ６）から前述のようにして教示記憶した位置信
号を指令信号として主モータ制御回路（１５）に入力す
る。これにより、第１、第２主モータ（６１（２４）　
＆１ハンドシ３）が所定の軌跡を辿るよう第１、第２ア
ーム（５１１２２１を駆動する。このとき、第１、第２
）くルスジエネレータ０４）（３２１は主モータ制御回
路（１５）にノ＜ルスをフィードバック信号゛として入
力し、フィートノくツク制御を行なう。

渠３図は指令手段、の別の実施例を示す図である。この
実施例におし・では、第２主モータ（２４）の動力を第
２′アーム（２２１に伝達する伝達系、ψりえば第２ハ
ーモニックドライブ減速機シロ）のた４フみ歯車、のね
じれを、第１アーム（５）に固定さり、たノクルスジエ
ネレータＣ（ωで検出するようにして℃・る。なお（３
６）はタイミングベルト、Ｇ？）　ｕ８１　＋まフ“−
１ノである。このようなねじれ検出は当然第１アーム（
５）の伝達系にも適用できるものである。また、指令手
段のさらに別の実施例としては、伝達系、例えば・・−
モニツクドライブ減速機のたわみ歯車、のねじれを歪ゲ
ージで検出することも考えられろ。

以上説明したようにこの発明によれば、簡単な構成で教
示者の安全を確保しつつロボットアームを軽く回動させ
ろことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すその側面図、第２図
はその制御回路を示す回路図、第３図は指令手段の別の
実施例を示すその側面図である。 （５１（２２１・・・・・・ロボットアーム（６）ｔ２
４）・・・・主モータ （９１（２η・・・・・・補助モータ Ｕ・・・・・・・制御手段 ０９）・・・・・指令手段 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｌ、ｌ　　教示者がロボットアームをティーチング操
   作し、その動作軌跡を記憶再生するロボットにおいて、
   記憶再生時にアームを駆動する主モータとは別に設けら
   れティーチング時にアームに回動トルクを伺鳥ずろ補助
   モ〜りと、補助モ〜りの回転方向を１制御するとともに
   その出力トルクをアーム回動必要トルク以下の一定値に
   制限する制御手段と、補助モータ起動指令信号を制御手
   段に入力する指令手段と、を備え、ティーチング時に、
   起動指令信号が制御手段に入力されることにより、制御
   手段が補助モータの出力トルクをアーム回動必要トルク
   以下の一定値に制限するとともに、教示者がアーム回動
   必要トルクまでの不足トルクをアームに補充することに
   より、アームを回動させろようにしたことを特徴とする
   ロボットのティーチング補助装置。 （２）前記制御手段が、起動指令信号が入力されると補
   助モータへの通電を保持する自己保持回路と、補助モー
   タに通電する電流を一定値を越えないように制限する電
   流制限回路と、起動指令信号を判別して補助モータの回
   転方向を切り換える極性切換回路と、を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のロボットのティー
   チング補助装置。 （３）前記指令手段が、前記主モータに取り旬けられそ
   の回転角を検出するパルス発信器を有し、教示者が回動
   力をロボットアームに加えると、主モータが駆動してパ
   ルス発信器から起動指令信号としてのパルスが出力され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロボッ
   トのティーチング補助装置。 （４）前記指令手段が、前記主モータの動力をロボット
   アームに伝達する伝達系のねじれを検出する検出器を有
   し、教示者が回動力をロボットアームに加えると、伝達
   系がねじれて起動指令信号としての検出信号が出力され
   ろことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロボッ
   トのティーチング補助装置。