JPS60230204A - 可動体移動制御装置における保安装置 - Google Patents

可動体移動制御装置における保安装置

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JPS60230204A
JPS60230204A JP59087220A JP8722084A JPS60230204A JP S60230204 A JPS60230204 A JP S60230204A JP 59087220 A JP59087220 A JP 59087220A JP 8722084 A JP8722084 A JP 8722084A JP S60230204 A JPS60230204 A JP S60230204A
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JP
Japan
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interference
movable body
target position
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movement
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JP59087220A
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Kunihiko Eto
衛藤 邦彦
Shuichi Nakada
周一 中田
Kaoru Owa
尾和 薫
Tadashi Koyama
小山 正
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Toyoda Koki KK
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Toyoda Koki KK
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1674Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
    • B25J9/1676Avoiding collision or forbidden zones
    • 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
    • G05B2219/49Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49157Limitation, collision, interference, forbidden zones, avoid obstacles
    • 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
    • G05B2219/49Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49162On collision, obstruction reverse drive, accelerate, cancel inertia

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、目標位置設定手段に設定された目標位置と現
在位置との偏差が零となるようにサーボモータを回転駆
動して可動体を目標位置へ移動させるようにした可動体
移動制御装置における保安装置に関するものである。
〈従来技術〉 一般のロボットにおいては、作業ヘッド移動用のサーボ
モータを駆動する駆動回路内に、積分回路を設け、目標
位置と現在位置との間の偏差が小さくても、その状態が
継続する場合には、前記サーボモータに供給する電力を
次第に大きくしてサーボモータを大きなトルクで回転さ
せるようにし、これによって位置決め精度を向上させて
いる。
しかしながら、かかる構成のものにおいては、作業ヘッ
ドが目標位置に到達する前に他の部材と干渉すると、前
記積分回路の作用により、干渉後においてサーボモータ
に供給される電力が次第に大きくなって号−ボモータが
大きなトルクを発生するようになり、これにより作業ヘ
ッドに無理な力が加わって作業ヘッド等を破壊する恐れ
があった。
〈発明の目的〉 そこで本発明は、ロボットの作動ヘッド等の可動体が他
の物品と干渉した場合には、可動体の干渉が解消される
方向へ可動体を自動的に移動して可動体に外力が作用し
ない状態にし、これによって干渉時において作業ヘッド
等の可動体が損傷することを未然に防止することを目的
とするものである。
〈発明の構成〉 第1図は本発明を明示するための全体構成図である。干
渉検出手段■は、目標位置設定手段Aに設定されている
目標位置PTと現在位置PAとの間の偏差dが零となっ
ていないのに、エンコーダFから帰還パルスが送出され
なくなったことで可動体Hの干渉を検出し、干渉検出信
号IDSを送出する。これに応答tで、戻し指令発生手
段Jは、干渉検出手段■によって干渉が検出される前に
おける可動体Hの移動方向と反対方向へ可動体Hを所定
量だけ移動させる移動指令を発生し、これにより、目標
位置設定手段Aの内容を更新する。これにより、サーボ
アンプDには、干渉が生じる前と逆極性の指令電圧が供
給され、可動体Hは干渉が解消する方向に移動する。
〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第2図は本発明をロボットに応用したものであり、10
は可動体である作業ヘッドHを囲路の移動機構を介して
移動させる所定軸のサーボモータ、11はこのサーボモ
ータ10を駆動するサーボモータ駆動回路である。また
、13はこのサーボモータ駆動回路11に目標位置PT
のデータを出力してサーボモータ10を回動させる中央
処理装置である。中央処理装置13には、中央処理ユニ
ット15、システムプログラムを記憶するROM16b
、作業ヘッドHの移動を指令する動作プログラムと多数
の目標位置データを記憶するRAM16aが設けられて
いることとともに、インタフェイス17cを介して操作
盤18が接続され、この障作盤1Bを用いて動作プログ
ラムの入力と位置教示が行われるようになっている。
前記サーボモータ駆動回路11には、中央処理装置13
によって目標位WPvの設定される目標位置カウンタ2
0と、サーボモータ10に連結されたエンコーダ12か
ら送出される正負の帰還パルスFBP+、FBP−を可
逆的に計数し、作業ヘッドHの所定軸における現在位置
PAを検出する現在位置カウンタ21とが設けられ、こ
れら一対の目標位置カウンタ20.21の計数値の偏差
dが演算回路23によってディジタル的に算出されるよ
うになっている。そして、この演算回路23によって演
算された偏差dはDへ変換回路24によってアナログの
指令電圧Vcに変換され、この指令電圧Vcが積分回路
25を介して、パルス幅変調回路等を含む駆動アンプ2
6に供給されるようになっている。なお、27は速度フ
ィードバック用のタコジェネレータである。
また、前記目標位置カウンタ20、現在位置カウンタ2
1の計数値出力は中央処理装置13内のインクフェイス
17a、17bにも供給されて目標位置カウンタ20、
現在位置カウンタ21内の目標位置p−r、現在位置P
Aが中央処理ユニット15によって識別できるようにな
っているとともに、インタフェイス17aから出力され
る指令パルスcp+cp−によって目標位置カウンタ2
0の計数値が1づつ加算もしくは減算されるようになり
でおり、さらに、エンコーダ12から出力される帰還パ
ルスFBP+、FBP−も中央処理装置13のインクフ
ェイス17bに供給されるようになっている。
一方、FV変換回路30、比較器31.32、アンドゲ
ート33によって構成される回路は、作業ヘッドHが目
標位置PTに到達する前に停止したことで作業ヘッドH
の干渉を検出する干渉検出回路36である。FV変換回
路30は、エンコーダ12から出力される帰還パルスF
BP+、FBP−の周期に応じた信号を出力するもので
あり、作業ヘッドHが指令速度で移動していて、エンコ
ーダ12から移動速度に応じた周期で帰還パルスFBP
+もしくはFBP−が送出されている場合には、FV変
換回路30の出力値がOVに近い設定値Vfsを上回り
、比較器31から信号は出力されない。しかしながら、
作業ヘッドHの移動が停止してエンコーダ12から帰還
パルスFBP+。
FBP−が送出されなくなると、FV変換回路30の出
力は零となり、比較器31から信号が出力される。また
、比較器32は、DA変換回路24の出力と零ボルトに
近い値に設定される設定電圧Vcsとを比較するもので
、DA変換回路24から出力される指令電圧Vcが設定
電圧Vcsよりも大きい間、すなわち、作業ヘッドHが
目標位置PTに到達する直前までの開信号を出力し、目
標位置PTに到達すると信号の出力を停止するようにな
っており、この比較器32の出力が比較器31の出力と
ともに、干渉検出信号IDSを出力するアンドゲート3
3の入力に供給されるようになっている。
したがって、アンドゲート33からは、作業ヘッドHが
目標位置PTに達する前に停止した場合に干渉検出信号
IDSが出力されることになり、この干渉検出信号ID
Sは割り込信号として中央処理装置13内の中央処理ユ
ニット15に供給されるようになっている。
次に、第3図のフローチャートに基づき、アンドゲート
33から干渉検出信号IDSが送出されて中央処理ユニ
ット15に割込みが掛けられた場合の動作を説明する。
中央処理ユニット15は上記の割込信号が供給されると
、まず最初に目標位置カウンタ20、現在位置カウンタ
21に記憶されている目標位置PT、現在位置PAを読
込んだ後(40)、(41)、この読込んだ目標位置P
T、現在位置PAのデータに基づき、PT−PAの演算
を行い(42)、その演算結果が正であるか負であるか
によって、干渉前の移動方向を判定する(43)。
そして、移動方向が正であると判別された場合には、エ
ンコーダ12から負の帰還パルスFBP−が送出される
までの間、目標位置カウンタ20に負の指令パルスCP
−を送出し、目標位置力やフタ20内の目標位置PTを
負の方向に向かって変化させる(45)、(46)。こ
れにより、積分回路25に供給される指令電圧Vcは、
第5図(alに示されるように、干渉発生時点1.から
所定時間が経過して干渉が検出されると(t2)、その
大きさが除々に小さくなり、ついには干渉が発生する前
と逆極性の負の指令電圧Vcが供給される。この結果サ
ーボモータ10の回転方向が逆転して、作業ヘッドHが
干渉位置から負方向の移動開始位置Poに向かって移動
され、作業ヘッドHが1パルス分負方向に移動してエン
コーダ12から負の帰還パルスFBP−が送出されると
、その移動が停止される。これにより作業ヘッドHの干
渉によって作業ヘッドHに加わった外力は除去され、作
業ヘッドHが損傷することを未然に防止できる。
一方、作業ヘッドHの移動方向が負であると判別された
場合には、エンコーダ12から正の帰還パルスFBP十
が送出されるまでの間、目標位置カウンタ20に正の指
令パルスCP十を送出し、目標位置カウンタ20内の目
標位wP丁を正方向に向かって変化される(47)、(
4B)。これにより、サーボモータ10は干渉が発生す
る前と逆の方向に回転され、作業ヘッドHが1パルス分
正方向に移動して正の帰還パルスFBP+が送出される
と作業ヘッドHの移動が停止される。
このように、本実施例では、作業ヘッドHが干渉位置か
ら1パルス分戻った位置で停止されるため、作業ヘッド
Hは干渉位置の近傍に位置することになり、干渉が発生
した場所を容易に判別できる利点がある。
第4図は本発明の変形例を示すフローチャートであり、
中央処理ユニット15は、ステップ(50)、(51)
において、目標位置カウンタ20、現在位置カウンタ2
1内の目標位置PTと現在位置PAを読出した後、下記
(11式により戻し位置の座標値Xを演算する(52)
X−PA ((PT PA)/m) ・・Illなお、
(1)においてmは正の自然数である。
そして、この後、この演算された座標値Xを目標位置P
Tとして目標位置カウンタ20にセットする。
これにより、目標位置カウンタ20の内容は干渉が検出
された時の現在位置PAに対して−((P T P A
) /m)だけ移動開始位置に近い値に変化し、これに
より、積分回路25に供給される指令電圧Vcの極性が
第5図(b)に示すように干渉前の状態から急速に反転
しくt2)、サーボモータ10の回転方向が逆転して、
作業ヘッドHが((P T −P A) /m)だけ移
動開始位置に向かって戻される。
また、作業ヘッドHとして圧入工具を取付けて正大作業
を行ったり、ナンドランチを取付けてねじ締めを行う場
合には、作業ヘッドHが目標位置に達する若干手前の位
置で停止することがあるため、かかる作業を行う場合に
は、設定電圧Vcsの設定値を大きくして、作業ヘッド
Hが目標位置PTまで完全に移動しない場合でも干渉と
して検出しないようにする必要がある。第6図、第7図
はこのような作業にも対応できるようにした第3実施例
を示し、中央処理装置13のインクフェイス17dにレ
ジスタ34を接続するとともに、このレジスタ34に設
定された設定値をアナログの設定電圧Vcsに変換する
DA変換器35が設けられ、このDA変換535の出力
が比較器32に供給されるようになっている。また、中
央処理装置13のROM16bには、第7図に示すプロ
グラムが記憶されており、動作指令プログラムに含まれ
る設定値変更指令の読出しに応答してステップ(65)
、(66)の処理が行われる。これにより、設定値変更
指令とともにプログラムされている新しい設定値が読出
されて、レジスタ34にセットされる。したがって、こ
の実施例のものでは、行う作業に応じて設定電圧Vcs
を変更でき、正大作業、ナツトランチ等の場合には設定
電圧Vcsを大きく設定することで、誤って干渉検出を
行うことを防止でき、かつ目標位置PTから設定電圧V
csに応じた距#iにl上離間した位置での干渉は検出
できる。
〈発明の効果〉 以上述べたように本発明においては、可動体が干渉した
ことを自動的に検出するとともに、干渉が検出された場
合には可動体を干渉が検出される前と反対の方向へ移動
させるようにしたので、可動体が干渉しても、可動体に
大きな力が加わったままで、可動体の移動が停止される
ことはなく、可動体の損傷や変形を効果的に回避できる
利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を明示するための全体構成図、第2図〜
第7図は本発明の実施例を示すもので、第2図は第1実
施例を示すロボット制御装置のブロック図、第3図は第
2図における中央処理ユニット15の動作を示すフロー
チャート、第4図は本発明の第2実施例における中央処
理ユニット15の動作を示すフローチャート、第5図(
al、 (b)は第1および第2実施例における指令電
圧Vcの変化を示す図、第6図は本発明の第3実施例を
示すブロック図、第8図は第3実施例における中央処理
ユニット15の動作の要部を示すフローチャートである
。 10・・・サーボモータ、11・・・サーボモータ駆動
回路、12・・・エンコーダ、13・・・中央処理装置
、15・・・中央処理ユニット、20・・・目標位置カ
ウンタ、21・・・現在位置カウンタ、23・・・演算
回路、24・・・DA変換回路、25・・・積分回路、
26・・・駆動アンプ、30・・・FV変換回路、31
・・・比較器、32・・・比較器、33・・・アントゲ
−4,34・・・レジスタ、35・・・DAi換器、3
6・・・干渉検出回路、pA・・・現在位置、PT・・
・目標位置。 特許出願人 豊田工機株式会社 第1図 手続補正書(方式) 昭和59年8〜翫8日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1 事件の表示 昭和59年特許願第87220号 2 発明の名称 可動体移動制御装置における保安装置 3 補正をする者 昭和59年7月31日 5 補正の対象 図面の簡単な説明の欄 6 補正の内容 (1)明細書第14頁第15行目 「第8図」とあるを 「第7図」 と補正する。 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11目標位置設定手段に設定された目標位置と現在位
    置との偏差が零となるようにサーボモータを回転駆動し
    て可動体を目標位置へ移動させるようにした可動体移動
    制御装置において、前記目標位置と現在位置との間の偏
    差が零になる前に前記可動体の移動が停止したことによ
    り可動体の干渉を検出する干渉検出手段と、この干渉検
    出手段によって干渉が検出されたことに応答して作動し
    、干渉が検出される前における可動体の移動方向と反対
    方向へ可動体を所定量だけ移動させる移動指令を発生し
    て前記目標位置設定手段に供給する戻し指令発生手段と
    を設けたことを特徴とする可動体移動制御装置における
    保安装置。 (2) 前記戻し指令発生手段は、前記可動体が干渉前
    と反対方向に移動するように前記目標位置設定手段の内
    容を一定量ずつ変更する目標位置変更手段と、前記可動
    体の現在位置が変化したことを検出する変位検出手段と
    、前記干渉検出手段によって干渉が検出されてから前記
    変位検出手段によって前記可動体の変化が検出されるま
    での間、前記目標位置変更手段を有効にする制御手段と
    によって構成したことを特徴とする特許請求の範囲第(
    1)項記載の可動体移動制御装置における保安装置。 (3)前記戻し指令発生手段は、干渉が検出される前の
    移動方向と逆方向に位置しかつ干渉が解消される戻し位
    置を演算する戻し位置演算手段と、前記干渉検出手段に
    よって干渉が検出されたことに応答して前記演算された
    戻し位置を前記目標位置設定手段に設定する戻し位置設
    定手段とによって構成したことを特徴とする特許請求の
    範囲第(11項記載の可動体移動制御装置における保安
    装置。
JP59087220A 1984-04-27 1984-04-27 可動体移動制御装置における保安装置 Pending JPS60230204A (ja)

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FR8506438A FR2563461A1 (fr) 1984-04-27 1985-04-26 Appareil de commande d'avance a dispositif de securite pour robot industriel

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