JPS606375A - ロボツトの駆動制御装置 - 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】 この発明は、多関節ロボットなどにおけるＢｆ動部の動
作範囲を制御するロボットの駆動制御装置に関するもの
である。

第１図は従来の一般的な多関節ロボットの一例を示す。

図において、（１）はベース（２）と、このベース（２
）に立設されたボール（３）とからなる基台、（４）は
」−記ボール（３）の先端部に設定されて水平周りに旋
回する旋回本体、（５）はこの旋回本体（４）に支持さ
れて垂直面内で旋回するアームで、このアーーム（５）
は−１−アーム（６）とドアーム（７）とで構成されて
いる。（８）は土、アーム（６）の先端部に支持されて
１．記ヘツＩ・（９）　をユニバーサルに移動させるユ
ニバーサルジョイン！・部で、このユニバーサルジョイ
ンＩ・部（８）はに記−トアーム（６）の軸線周りに旋
回するｆｔ５ｌのユニバーサルジヨイント部（８Ａ）ｒ
と、このｆｆ１ｌユニバ一サルジヨイント部（８Ａ）の
軸線を通る平面内で旋回する第２のユニバーサルジョイ
ン）・部（８Ｂ）と、この第２のユニバ−サルジョイン
ト部（８Ｂ）の旋回軸に直交する軸周りに旋回するフラ
ンジ部（８ｃ）とから構成されており、このユニバーサ
ルジヨイント部（８）によってヘッド（９）がアーム（
５）の先端部においてユニバーサルに移動される。そし
て、このヘッド（９）がチャックである場合には、この
チャックによって被加工材を所定位置に移動ｙせること
ができる。

に記のように、ロボットの可動部（１０）は、旋回本体
（４）、アーム（５）、ユニバーサルジヨイント部（８
）から構成されているが、以下、説明を簡略化するため
に１便宜」−たとえば−［−アーム（６）と下アーム（
７）との間の可動部材関係のように、１対の可動部材（
１１）と（ＩＩＡ）につき第２図を参照して説明する。

図において、一方の可動部材（１１）は回転軸体（１３
）を介して他方の可動部材（ＩＩＡ）に一対して旋回可
能に結合され、この回転軸体（１３）はサーボモータ（
１５）と減速機（１６）からなる駆動装置（１４）で回
転駆動される。

」二足回転軸体（１３）には、１対のホルダ（１７）、
（１８）が固定され、一方のホルダ（１７）には第３図
に示すように１対の可動ストッパ（１９Ａ）、（１９Ｂ
）が固定され、他方のホルダ（１８）には１対の検出片
（２０Ａ）、（２０Ｂ）が固定されている。一方の可動
ストッパ（１９Ａ、）は反時計周りに旋回したとき、そ
の端面（１９ａ）が可動部材（ｉ　Ｂに固定された固定
ストッパ（２１）の一端面（２１ａ）に当接し、他方の
可動ストッパ（１９Ｂ）は時計周りに旋回したとき、そ
の端面（１９ｂ）が固定ストッパ・（２１）の他端面（
２ｌ　ｂ）に当接して、可動部材（１１）の旋回が停止
する。

ホルタ（１８）に固定された一方の検出片（２０Ａ）は
反面シ１周りに旋回したとき、その端面（２０ａ）がＯ
ｆ動部材（ＩＩＡ）に固定された動作原点位置検出器（
２４）および一方の動作制限検出器（２５）である各マ
イクロスイッチのアクチュエータ（２４ａ）、（２５ａ
）に当接し、他方の検出片（２０Ｂ）は時計周りに旋回
したとき、その端面（２０ｂ）が他方の動作制限検出器
（２６）であるマイクロスイッチのアクチュエータ（２
６ａ）に当接し、それぞれ検出信号を出方する。

第４図は可動部材（１１）の可動制御系を示す。図にお
いて、（２７）はマイクロコンピュータで、このマイク
ロコンピュータ（２７）はマイクロプロセッサ（２８）
、ＲＯＭ　（２９）、ＲＡＭ（３０）、入力部（３１）
、出方部（３２）からなり、入力部（３１）には動作原
点位置検出器（２４）および動作制限検出器（２５）、
（２６）が接続され、他の可動部材（ＩＩＡ−）〜（ｌ
ＩＮ）の動作原点位置および動作範囲の各検出器（２４
Ａ）、（２５Ａ）、（２６Ａ）〜（２４Ｎ）、（２５Ｎ
）、（２６Ｎ）も上記入力部（３１）に接続されている
。また、上記出力部（３２）側には可動部材（１１）の
駆動装置（１４）であるサーボモータ（１５）および減
速機（１６）を駆動制御する駆動制御回路（３５）が接
続されており、他の可動部材（ＩＩＡ）〜（１１Ｎ）の
駆動装置（１４Ａ）〜（１４Ｎ）であるサーボモータ（
１５Ａ）〜（１５Ｎ）および減速機（１６Ａ）〜（１６
Ｎ）を駆動制御する駆動制御回路（３５Ａ）〜（３５Ｎ
）も接続されている。

つぎに、上記構成の作動について説明する。いま、原点
位置検出器（２４）からの検出信号がマイクロコンピュ
ータ（２７）の入力部（３１）に印加されると、このマ
イクロコンピュータ（２７）が可動部材（１１）の動作
原点位置をめ、この下限位置を基準にして所定のプログ
ラミングにしたがって出力部（３２）から駆動制御回路
（３５）に指令信号が印加され、サーボモータ（１５）
および減速機（１６）を回転駆動させて、可動部材（１
１）を回転軸の周りに時計方向へ旋回運動させる。

つまり、この可動部材（１１）は原点位置検出器（２４
）のオン動作位置を下限位置として、第３図に示すよう
に、■二限位置までの動作範囲Ｌｌ内で旋回駆動される
。このように、通常の駆動においては、ｒｆｆ動部材（
１１）の動作範囲における１、ド限位置はマイクロコン
ピュータ（２７）によって駆動制御されているから、動
作制限検出器（２５）、（２６）が検出片（２０Ａ）、
（２０Ｂ）による当接を受けて検出信号を発生すること
はない。

ところが、ヘッド（９）に保持された被加工材の屯ＩＩ
Ｉ変化などにより、０駆動部（１０）の質量が急激に増
大するなどの理由により、可動部材（１１）が動作範囲
を越えて動作制限検出器（２５）、（２６）に当接した
とき、その動作制限検出器（２５）、（２６）が検出信
号を発生し、この検出信号を入力部（３１）よりマイク
ロコンピュータ（ｚ７）に印加して、このマイクロコン
ピュータ（２７）の入力部（３１）より駆動制御回路（
３５）に可動部材（１１）の駆動停止指令信号を印加し
、サーボモータ（１５）を急速停止させて可動部材（１
１）の破損を防止するようになされている。

さらに、動作制限検出器（２５）、（２６）が故障した
場合には、最終的な手段として、ｒｉ（動ストッパ（１
９Ａ）、（１９Ｂ）が固定ストッパ（２１）に当接して
機械的な手段でもってｎｆ動部材（１１）の旋回を停止
させるようになされている。

このように、Ｌ＋ｆ動部材（１１）の動作範囲は第５図
に展開して線図で示すように、第１段から第３段までの
動作範囲Ｌ１．Ｌ２、Ｌ３をもって駆動制御されており
、その安全性には十分な配慮がなされている。

しかしながら、ｌ二足のように第１段および第２段の動
作範囲Ｌ１、Ｌ２をともにマイクロコンピュータ（２７
）によって駆動制御しようとすれば、＋＋ｆ動部材（１
１）の動作中に万一・このマイクロコンピュータ（２７
）か暴走や故障といった事故か発生した場合には、第１
段および第２段の動作範囲ＬＬ、Ｌ２を通過して、第３
段の動作範囲Ｌ３まで１】■動部材（１１）が移動し、
Ｉｆｆｆ動ス駆動パ（１９Ａ）、（１９Ｂ）が固定スト
ッパ（２１）に直接衝突して重大な事故を将来するおそ
れかある。

また、第１段および第２段の動作範囲Ｌ１、Ｌ２を１役
定するために、３個の検出器（２４）、（２５）、（２
６）が必要であり、その部品点数が増加するはかりでな
く、通常の動作範囲であるところの第１段の動作範囲Ｌ
ｌが短かくなり、この動作範囲Ｌ１を長くしようとすれ
ばＭ（動部材（ｉ　ｉ）が大型化して質量の増大を招き
、この可動部材（１１）の移動に際して、これに働く慣
性力かそれだけ大きくなり、マイクロコンピュータ（２
７）からの作業指令信号に対するヘット（９）の移動速
度や停止速度が低下するばかりでなく、ヘット（９）の
動作が指令信号に追従できず、もって指令通りに応答し
きれなくなるという欠点がある。

この発明は上記欠点を改善するためになされたもので、
可動部材″の動作範囲の上下限位置を検出してその上下
限位置をマイクロコンピュータに印加する動作制限検出
器のいずれか一方をＯＩ動部材の動作原点位置を検出す
る検出器として兼用させることにより、可動部の部品点
数を減少させ、かつ、通常の動作範囲であるところの第
１段の動作範囲を長くしても可動部材が大型化して質量
の増大を招くおそれがなく、しかもＯｆ動部゛財の動作
中に万一マイクロコンピュータか暴走や故障といった事
故が発生した場合でも、第１段および第２段の動作範囲
を通過して、第３段の動作範囲までＩｊｆ動部材が移動
して一方のストッパが他方のストッパに機械的に衝突し
、重大な事故を将来するおそれのない安全性の高いロボ
ッＩ・の駆動制御装置をＪｕｌ　ｉ共することを目的と
する。

以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第６図はこの発明の−・実施例によるσポットの駆動制
御装置を示す平面図である。なお。

以下の説明において第２図〜第５図と同一個所には同−
待時を伺してその詳しい説明を省略する。

第６図において、Ｏｆ動部材（１１）の動作範囲の１、
ド限位置を検出してその上下限位置をマイクロコンピュ
ータ（２７）に印加する動作制限検出器（２５）、（２
６）のいずれか一方、ここでは検出器（２５）が可動部
材（１１）の動作原点位置を検出するための動作原点位
置検出器として兼用されている。

第７図は可動部材（１１）の駆動制御系を示シ１．マイ
クロコンピュータ（２７）の出力部（３２）には切替回
路（３６）が接続されている。すなわち、マイクロコン
ピュータ（２７）の出力部（３２）にはフリップフロッ
プ回路（３７）の入力端子（Ｃ）が接続されており、こ
のフリップフロップ回路（３７）のセット出力端子（’
Ｑ）がアントゲート回路（３８）の一方の入力端子に接
続されている。また、可動部材（１１）の動作範囲の上
下限位置を検出してその」二下限位置をマイクロコンピ
ュータ（２７）の入力部（３１）に印加する動作制限検
出器（２５）、（２６）には、オアゲート回路（３９）
を介してアンドゲート回路（３８）の他方の入力端子に
接続され、このゲート回路（３８）の出力端子が駆動制
御回路（３５）に接続されている。

つぎに、上記構成の作動について説明する。

動作制限検出器（２５）からの検出信号がマイクロコン
ピュータ（２７）の入力部（３１）に印加されると、こ
のマイクロコンピュータ（２７）が可動部材（ｌ　ｌ）
の動作原点位置をめ、この動作原点位置を基準にして所
定のプログラミングにしたがって出力部（３２）から駆
動制御回路（３５）に指令信号が印加され、サーボモー
タ（１５）および減速機（１６）を回転駆動させて、可
動部材（ｌ　ｌ）を回転軸の周りに時ル１カ向へ旋回運
動させる。その後、この＋ｊ（動部材（ｌ■）は動作制
限検出器（２５）のオン動作位置の「、前をド限位置と
して、第６図に示すように、−Ｌ眼位４までの動作範囲
ＬＬ内で旋回駆動される。

このように、通常の駆動においては、可動部材（ＩＩ）
の動作範囲Ｌｌにおける上Ｆ限位置はマイクロコンピュ
ータ（２７）によって駆動制御されるから、動作制限検
出器（２５）、（２６）が検出片（２０Ａ）、（２０Ｂ
　）　ニ、Ｊニル当Ｍ’ｔ　受４ｔてに出信畦を発生す
ることはない。したがって、こわら動作制限検出器（２
５）、（２６）が故障しにくい。

他方、動作制限検出器（２５）からの検出信号がマイク
ロコンピュータ（ｚ７）の入力部（３１）に印加され、
このマイクロコンピュータ（２７）が可動部材（１１）
の動作原点位置をめ、この動作原点位置を基準にして所
定のプログラミングにしたがって出方部（３２）から駆
動制御回路（３５）に指令信号が印加されると同時に、
フリップフロップ回路（３７）がセットされて、アンド
ゲート回路（３８）のゲートを開放するから、ヘッド（
９）に保持された被加工物の重量変化などにより、可動
部材（ｉ　Ｂの質量が急激に増大するなどの理由により
、ＩＩ）動部材（１−１）が動作範囲Ｌ１を越えて、検
出片（２０Ａ）、（２０Ｂ）が動作制限検出器（２５）
、（２石）であるマイクロスイッチのアクチュエータ（
２５ａ）、（２６ａ）に当接したとき、その動作制限検
出器（２５）、（２６）がその検出信号を発生し、この
検出信号をオアゲート回路（３９）およびアンドゲート
回路（３８）より駆動制御回路（３５）に可動部材（１
１）の駆動停止指令信号を印加し、サーボモータ（１５
）を急速停止させて可動部材（１１）の破損を防止する
。

このように第１段の動作範囲Ｌ１はマイクロコンピュー
タ（２７）によって駆動制御されるけれども、可動部材
（１１）の動作中に万一このマイクロコンピュータ（２
７）が暴走や故障といった事故が発生した場合、第２段
の動作範囲Ｌ２は、動作制限検出器（２５）、（２６）
からの検出信号により、各ゲート回路（３９）、（３８
）を介１．て直接に駆動制御回路（３５）に印加するこ
とによって制御すればよいから、第３段の動作範囲Ｌ３
まで可動部材（１１）が移動し、可動ストッパ（１９Ａ
）、（１９Ｂ）が固定ストッパ（２１）に直接衝突して
重大な事故を将来するおそれがない。

また、従来、第１段および第２段の動作範囲Ｌ１、Ｌ２
を設定するために、３個の検出器（２４）、（２５）、
（２６）が必要であったけれども、動作原点位置検出器
（２４）を動作制限検出２　（２５）に兼用させたから
、その部品点数が減少するばかりでなく、第８図の展開
図で示すように、通常の動作範囲であるところの第１段
の動作範囲Ｌ１が第一５図に示した動作原点位置検出器
（２４）と動作制限検出器（２５）との設定間隔Ｘだけ
長くすることができ、この動作範囲Ｌｌをｔ＝＜シても
可動部材（１１）が大型化して質量の増大を招くことが
なく、この可動部材（ｌ　ｌ）の移動に際１．て、これ
に働ら〈慣性力が増大せず。

マイクロコンピュータ（２７）からの作業指令信号に対
するヘット（９）の移動速度や停止Ｆ速度が低下せず、
ヘッド（９）の動作が指令信号に追従でき、もって指令
通りに応答させることができる。

以］二説明したように、この発明によれば、可動部材の
動作範囲の上下限位置を検出してその上下限位置をマイ
クロコンピュータに印加する動作制限検出器のいずれか
一方を可動部材の動作原点位置を検出する検出器として
兼用させることにより、可動部の部品点数を減少させ、
かつ、通常の動作範囲であるところの第１段の動作範囲
を長くしても可動部材が大型化して質量の増大を招くお
それがなく、しかも可動部材の動作中に万゛−・マイク
ロコンピュータが暴走や故障といった事故が発生した場
合でも、第１段および第２段の動作範囲を通過して、第
３段の動作範囲まで０■動部材が移動して一方のストッ
パが他方のス）ツバに機械的に衝突し、重大な事故を将
来するおそれのない安全性の高い、しかも応答性および
機械的強度の優れた、長寿命化を達成することができる
ロボットの駆動制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボットの一例を示す斜視図、第２図は従来の
可動部における駆動制御装置の側面図、第３図は同要部
のシ面図、第４図はロボットの可動部における駆動制御
系を示すブロック図、第５図は作動説明用の線図、第６
図はこの発明によるロボットの可動部における駆動制御
装置の要部の１１面図、第７図はロボットの可動部にお
ける駆動制御系を示すブロック図、第８図は作動説明用
の線図である。 （９）・・・ヘッド、（１０）・・嗜可動部、（１１）
、（ＩＩＡ）〜（ＩＩＮ）・・・可動部材、（１４）・
・・駆動装置、（２５）、（２６）〜（２５Ｎ）、（２
６Ｎ）・・・動作制限検出器、（２７）−・警マイクロ
コンピュータ。 （３５）・・・駆動制御回路、（３６）・・・納得回路
、（３７）・壷拳フリップフロップ回路。 （３８）・・−アンドゲート回路、（３９）令・・オア
ゲート回路。 なお、図中、同−打栓は同一または相当部分を示す。 代理人　火岩増雄 手続補正用（自発） ５８１１フｅ 昭和　年　庁　口 士１許１ｊ長官殿 １　、　ＩＩＦ　ｒ’ｌの表示　特願昭５８−１１２１
９３号２、発明の名利、 ロボットの駆動制御ｌ装置 ３う、ト市」丁をする者 代表者片山仁へ部 ４、代理人 ５、補正の対象 図面（第４図、第５図）。 ６、補正の内容 Ａ１図面： （１）第４図の符号ｒ２５ＮＪはｒ２６ＮＪの間違いで
ありまず。また、第５図の寸法Ｌ１を長くする必要があ
りまず、誠に恐縮ですが、別紙の朱書の通り補正数わり
たく、この段お願い申し上げます。 以」−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヘッドを所定位置まで移動させる複数の可動部材
   からなる可動部と、各可動部材の駆動装置と、この駆動
   装置を駆動制御する駆動制御回路に指令信号を印加して
   可動部材を駆動制御するマイクロコンピュータと、上記
   可動部材の動作範囲の１、ド限位置を検出してその上下
   限位置をマイクロコンピュータに印加する動作制限検出
   器と、これら各動作制限検出器に入力側が接続されかつ
   出゛力側に１．足部動制御回路が接続された切替回路と
   を共面し、Ｊ、下限位置に設定された動作制限検出器の
   いずれか一方からの検出信号を受けて上記マイクロコン
   ピュータが−に記者ｒＴｆ動部材の動作原点位１’＋ｖ
   ｉを検出したとき発生する切替信号で上記切替回路をｐ
   Ｊ科え、−１，記動作制限検出器からの検出信号を１．
   足部動制御回路に印加するように構成したことを特徴と
   するロボットの駆動制御装置。
2. （２）切替回路は上ド限位置に設定された動作制限検出
   器のいずれか一力からの検出信号を受けて］−記マイク
   ロコンピューＰが」−記者可動部材の動作原点位１δを
   検出したとき発生する切替信号でセットされるフリップ
   フロップ回路と、このフリップフロップ回路からのセッ
   ト出力を受けて上記動作制限検出器からの検出信号を上
   記駆動制御回路に印加されるようにゲートが開放される
   ゲート回路とからなる特許請求の範囲第１項記載のロボ
   ットの駆動制御装置。