JPS60172480A - 関節型ロボツト - Google Patents

関節型ロボツト

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JPS60172480A
JPS60172480A JP2988484A JP2988484A JPS60172480A JP S60172480 A JPS60172480 A JP S60172480A JP 2988484 A JP2988484 A JP 2988484A JP 2988484 A JP2988484 A JP 2988484A JP S60172480 A JPS60172480 A JP S60172480A
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JP
Japan
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axis
origin
return
articulated robot
servo motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2988484A
Other languages
English (en)
Inventor
中島 清一郎
豊田 賢一
信利 鳥居
亮 二瓶
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.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to PCT/JP1985/000068 priority patent/WO1985003663A1/ja
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Publication of JPS60172480A publication Critical patent/JPS60172480A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/046Revolute coordinate type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1679Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1692Calibration of manipulator
    • 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
    • G05B2219/45Nc applications
    • G05B2219/45083Manipulators, robot

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は、関節型ロボットに関し、特に原点復帰を容易
にしたボールねじ駆動による関節型ロボットに関する。
(従来技術) 工業用ロポッI・は、極座標ロボット、関節型ロボット
など、各種の動作形態のものが開発されている。このう
ち、アーク溶接に多く使用されている関節型口ボッI・
は、リンク機構を腕駆動系の構成とした一般的な5〜6
自山度のロボットが主流を占め七おり、たとえばその6
自由度のものの構成は、腕の旋回(0軸)、下腕の前後
傾動(W軸)、上腕の上下傾動(U軸)および手首の回
転(α軸)、ふり(β輛)、ひねり動作(γ1hh)の
各軸からなっている。これら各軸はおのおの独立に制御
され、たとえば、W軸によって回動動作するW腕が傾動
してもその先端に設けられているU腕と手首の、各々平
面に対する傾斜角度は変化しないようになでいる。
また各軸には、最大動作可能回転角度およびこの最大動
作可能回転角度の内側に動作可能範囲である最大/最小
ストロークが決められており、原点復帰動作を除く教示
動作時および再生動作時においては、最大/最小スI・
ローフに達すると、各軸は自動的に鍼速停止1−シ、オ
ーバートラベルになることがない。もし万が一各軸が故
障などの原因で、それぞれこの最大動作可能回転角度に
達し、yらに各軸が駆動され、オーバートラベルになる
と、関節ロポンi・は緊急停止にするように構成されて
いる。
(従来技術の問題点) −上述の如き関節型ロボットの操作は、電源投入後まず
、関節型ロボットを基準位置(原点)に設定するため、
各軸の原点復帰動作を行わなければならない。この原点
復帰動作は、軸構成の独立性によったβ、γ、α順序で
行なわれる。
原点復帰動作が実行Xれると、まずW軸が原点方向に回
転する。この時、各軸たとえばU軸によって回転きれる
U軸腕の平面に対する角度が変化しないように制御ネれ
る。このため、U軸腕の位置によっては、W軸の原点復
帰動作中にU軸がオーバートラベルを起し、関節ロボッ
トが緊急停止1−してしまうという不都合があった。
このため、従来の関節型ロボットは、原点復帰動作を行
う場合、まず関節型ロボットを手動ジョグ送り状態とし
、各軸をそれぞれ原点(=1近に手動で移動させた後原
点復帰動作を行わせる、という煩雑な操作を行っていた
また、各1h11がそれぞれ直列的に原点復帰動作を行
うので、原点復帰時間が多く掛るという欠点もあった。
(発明の[1的) 本発明の目的は、関節型ロボットの各軸がどのような位
置にあっても原点復帰動作を可能とし、しかもその原点
復帰動作が迅速に行われるような関節型ロポッ]・を提
供することにある。
(本発明の1!要) 本発明は、インクレメンタル方式により複数軸の軸位置
を制御する関節型ロボットにおいて、原点復帰動作モー
ドの指定により各軸独立的に動作可能状態とし、このう
ち少なくとも2軸を同時に原点位置方向に駆動してこれ
らの軸を原点位置に復帰せしめることにより上述の発明
の目的を達成せしめることができる。
(実施例) 次に本発明の実施例を図面を参照しながら、詳細に説明
する。
第1図は6軸制御の関節型ロボットの斜視図、第2図は
同側面図、第3図は同正面図である。これらの図におい
て、■は関節型ロボットを支える基台である。基台1の
上部には、各軸を垂直軸(2軸)に対して旋回させるθ
軸サーボモータ3が載置されている。θ軸サーボモータ
3のトには、これによって回転されるθ軸ユニット5が
設けられている。このθ軸ユニット5はθ軸サーボモー
タ3によって回転される。θ軸ユニット5の上には、W
軸ユニット7か固定的に設けられ、これにW軸腕9が軸
承9aによって回転自在に軸承されている。11はW軸
駆動機構である。W軸駆動機構11は、第4図に詳細に
示すように、W軸サーボモータlla、W軸ボールねじ
llb、W軸ナッl−11cよりなる。W軸サーボモー
タllaはW軸ユニッI・7から伸びる支持部7aに回
転自在に軸承されている。W軸サーボモータllaによ
り回転されるW軸ポールねじllbと螺合するW軸ナツ
トlieはW軸腕9に設けられた支持部9bに回転自在
に軸承されている。なお、第1図および第3図において
、lidはW軸ポールねじ11bをl〃埃から保護する
ジャ/ヘラである。
W軸腕9の先端には、U軸腕12が軸承12aによって
、回転自在に軸承されている。U軸腕12の後端には、
第5図に明瞭に示すように、U軸中間リンク14の」二
端が回転自在に軸承されている。W軸の軸承9aと同軸
に、U軸下リンク16が回転自在に軸承されている。U
軸中間リンク14の下端とU軸下リンク16の端部は互
いに回転自在に軸承されている。そして、W軸腕9とU
@11中間リンク14とが並行に配置され、UM12と
U軸下リンク16とが並行に配置されており、これらは
互いにリンク機構を形成している。
18はU軸駆動機構である。U軸駆動機構18は、第5
図に詳細に示すように、U軸サーボモータ18a、U輛
ボールねじ18b、U軸ナツト18Cよりなる。U軸サ
ーボモータ18aはW軸ユニット7から伸びる支持部7
bに回転自在に軸承されている。U !II+サーボモ
ータ18aにより回転されるU→1+ボールねじ18b
と螺合するU軸ナッl−18cはθ軸下リンク16の中
間に設けられた支持部16aに回転自在に軸承されてい
る。なお、第1図〜第3図において、18dはθ軸ボー
ルねじ18bを塵埃から保護するジャバラである。
U軸腕12の先端には、手首機構20が設けられている
。この手首機構20は、α軸サーボモータ22により回
転され、β軸サーボモータ24により上下方向に振られ
、γ軸サーボモータ26によりひねられるが、これらの
詳細な構造と動作は周知のものであるので、詳しい説明
は省略する。
なお、θ軸ユニット5、W軸駆動機構11.U軸駆動機
構18、α軸サーボモータ22、β軸サーボモータ24
、γ軸サーボモータ26には、それぞれ最大/最小スト
ロークを決めるストロークリミットスイッチSLSと、
その外側に最大動作Of能回転角度を規制するオーバー
トラベルスイッチOTSか設けられている。また、α軸
サーボモータ22、β軸サーボモータ24、γ軸サーボ
モータ26には、それぞれ中立スイッチNTSが設けい
られている。
第6図は、関節型ロボットを溶接ロボットに適用させた
実施例を示すブロック図である。第6図において、一点
鎖線左側が数値制御装置(以下NC装置という)であり
、そのうち30は、中央処理装置を含む制御部である。
この制御部30には、ROMからなるメモリ31.RA
Mからなるメモリ32、教示繰作盤33、CRT表示装
置を有する操作盤34、テープリーダ35が付属されて
いる。
メモリ31には、制御部30が実行すべき各種の制御プ
ログラムが格納されている。メモリ32には、教示繰作
盤33、操作盤34、テープリーグ35などから入力さ
れた教示データ、操作盤34から入力したデータ、制御
部30が行った演算の結果やデータが格納される。教示
操作盤33は関節型ロボットの操作に必要な数値表示器
、ランプおよび操作ボタンを有する。操作盤34はCR
Tを有する表示装置の外、テンキーやファンクションキ
ーなど、各種のキーを有し、外部から各種のデータをN
C装置に入力する。36は複数軸の軸制御を行う補間器
を含む軸制御器、37は関節型ロボット39の駆動源を
制御するサーボ回路、40は入出力回路で、リレーユニ
ット42を介して溶接機41との間の信号の入出力動作
を行う。
43は入出力回路で、オーバートラベルスイッチOTS
、中立スイッチNTS45、ストロークリミットスイッ
チ5LS45からの信号をNC装置に入力する。47は
溶接機41とのインターフェースを取る溶接機インター
フェース、48はパスラインである。この関節型ロボッ
ト39の各軸はインクレメンタル方式により軸位置を制
御されるものである。
次に関節型ロボットの原点復帰動作について説明する。
関節型ロボット39を原点復帰させるには、電源をオン
にすると自動的に原点復帰動作状態となる。これにより
、NC装置はメモリ31に格納された原点復帰用プログ
ラムの管理下におかれる。
続いて操作盤34のスタートボタンを操作すると、原点
復帰動作が開始される。第7図は原点復帰動作を説明す
るだめのフロー図であり、これを用いて原点復帰動作を
説明する。
第7図から明らかなように、W軸、θ軸、θ軸、β軸が
同時に原点復帰動作に移る(ステップト4)。W軸の動
作を見ると、ステップ5でW軸の原点位置にあるストロ
ークリミットスイッチSLSのオン、オフが判断される
。関節型ロポッi・39が原点復帰モードを取る前の姿
態が第8図の状態(各軸共、原点以外の位置)であった
とする。すなわちW軸9がZ軸線に対して45°時計方
向に傾き、U輔12が水平面Hに対して45°時計方向
に傾いていたとする。この状態では、原点位置にあるス
トロークリミ・ンi・スイッチSLSがオフである。こ
のため、ステップ6において、制御部30は軸制御器3
6に指令を発し、サーボ回路37から関節型ロボット3
9のW軸駆動機構llに動作指令をグーえ、W腕駆動機
構11が動作してW腕9を反時計方向(原点方向)に回
動させる。なお、゛原点復帰動作中は軸制御器36によ
る補間動作は行われず、各軸共独立に動作する。W軸の
原点方向の回動が続き、該W軸が原点位置に達してスト
ロークリミットスイッチSLSがオンすると、ステップ
5からステップ7に移り、W軸は原点位置に停止する。
なお、W軸の原点位置は、第9図に示すように、Z軸に
対して反時計方向に40°傾斜した位置である。
U軸においても、W軸と同様に、ステップ8〜10に示
す動作が行われ、該U軸は原点位置に停止にする。
一方、β軸においては、ステップllにおいて、手首機
構20が中立位置か否かを判断し、中立位置に手首機構
20がないときにはβ軸サーボモータ24を駆動して手
首機構20を中立位置(第8.9図に示す位置)方向に
移動させる。そして手首機構20が中立位置に達したと
き、ステップ13に移り手首機構20は中立位置(原点
)に停止する。
かくして、W軸、U軸、β軸が原点位置に復帰1 したならば、γ輛、α軸の原点復帰動作が連続して行わ
れる(ステップ14.15)。なお、これらの原点復帰
動作は、ステップ11−13に示される動作とほぼ同様
なものである。
なお、θ軸の原点復帰動作もステップ16〜18におい
て独立的に行われ、この軸の原点復帰動作が終了したと
ころで全軸の原点復帰動作は終了する。
に記実施例は、溶接機を関節型ロボットにより操作させ
るものであるが、本発明はこのような実施例に限るもの
だはなく、他の用途に使用する関節型ロポッ]・に適用
できることは言うまでもないことである。また、原点復
帰動作の時、同時に動作させる@11数は2IhIlに
限るものではなく、3軸あるいはこれよりも多い軸を同
時に動作させてもよい。
(発明の効果) 以に詳細に説明したように、本発明は、関節型ロボット
を原点復帰yせる場合、原点復帰動作モードの指定によ
り各軸独立的に動作できるように2 したので、関節型ロボットを構成する各軸がどのような
位置にあっても各軸がオーバートラベルを起すことなく
原点復帰動作を可能とする。しかも原点復帰動作させる
少なくとも2軸を同時に原点位置方向に駆動できるので
、原点復帰動作を従来のものと比較してV急に行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は関節型ロボットの斜視図、第2図は同側面図、
第3図は同正面図、第4図はW腕駆動機構を示す部分図
、第5図はU腕駆動機構を示す部分図、第6図は関節型
ロボットを溶接ロボットに適用させた実施例を示すブロ
ック図、第7図は動作を説明するフロー図、第8図、第
9図は、関節型ロボットの動作を説明する動作説明図で
ある。 l・拳基台、9・・W軸腕、11φ・W腕駆動機構、1
2・・U軸腕、18・・U腕駆動機構、20・・・[筒
機構、22・・α軸サーボモータ、24・争β軸サーボ
モータ、26・・γ軸サーボモータ。 特許出願人 ファナック株式会社 第1図 九

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)インクレメンタル方式により複数軸の軸位置を制
    御する関節型ロボットにおいて、原点復帰動作モードの
    指定により各軸独立的に動作可能状態とし、このうち少
    なくとも2軸を同時に原点位置方向に駆動してこれらの
    軸を原点位置に復帰せしめることを特徴とする関節型ロ
    ボット。
  2. (2)複数軸のうち、独立的にしかも同時に原点復帰せ
    しめる軸をU軸とW軸とすることを特徴とする特許請求
    の範囲第(1)項記載の関節型ロボット・
JP2988484A 1984-02-20 1984-02-20 関節型ロボツト Pending JPS60172480A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2988484A JPS60172480A (ja) 1984-02-20 1984-02-20 関節型ロボツト
PCT/JP1985/000068 WO1985003663A1 (en) 1984-02-20 1985-02-20 System for returning to origin for an articulated robot
EP19850901063 EP0172256A4 (en) 1984-02-20 1985-02-20 RETURN TO ORIGIN SYSTEM FOR AN ARTICULATED ROBOT.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2988484A JPS60172480A (ja) 1984-02-20 1984-02-20 関節型ロボツト

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60172480A true JPS60172480A (ja) 1985-09-05

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ID=12288398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2988484A Pending JPS60172480A (ja) 1984-02-20 1984-02-20 関節型ロボツト

Country Status (3)

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EP (1) EP0172256A4 (ja)
JP (1) JPS60172480A (ja)
WO (1) WO1985003663A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4986724A (en) * 1987-11-10 1991-01-22 Cincinnati Milacron Inc. System for compensated motion of coupled robot axes

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WO1984001740A1 (en) * 1982-11-01 1984-05-10 Microbot Inc Improved robotic arm

Also Published As

Publication number Publication date
EP0172256A4 (en) 1989-01-19
WO1985003663A1 (en) 1985-08-29
EP0172256A1 (en) 1986-02-26

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