JPS61243514A - Robot controller - Google Patents
Robot controllerInfo
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- JPS61243514A JPS61243514A JP8463885A JP8463885A JPS61243514A JP S61243514 A JPS61243514 A JP S61243514A JP 8463885 A JP8463885 A JP 8463885A JP 8463885 A JP8463885 A JP 8463885A JP S61243514 A JPS61243514 A JP S61243514A
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- force
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明はロボットの制御装置に関し、特にロボツ1−
の可動部を外力によって自由に動かし得る状態にする、
所謂力抜き制御とも云うべき制御を行ない得るロボット
の制御装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a robot control device, and particularly to a robot control device.
The movable parts of can be moved freely by external force,
The present invention relates to a robot control device that can perform so-called stress relief control.
近年、各種の産業用ロボットが工場の製造ラインで使用
されるようになり、組立(アツセンブ1月ロボットも実
用化されつつある。In recent years, various industrial robots have come to be used on factory production lines, and assembly robots are also being put into practical use.
しかし、従来から組立作業ラインに多く用いられている
コンテイニアスラインにロボットを配置して、コンベア
上を連続して流れる物品(ワーク)の組伺は作業を行な
わせるには、コンベアとロボットどの間で動きの同期を
とる必要があり、ロボット自体の作業に係わる制御とコ
ンベアとの間の同期をとる制御とを同時に行なうのは非
常に難かしい。However, in order to place a robot on a continuous line, which has traditionally been widely used in assembly work lines, and have it perform the work of assembling articles (workpieces) that flow continuously on a conveyor, it is necessary to It is very difficult to control the work of the robot itself and synchronize the conveyor with the robot at the same time.
そこで、ロボットがある作業を行なう間、アーム等の可
動部を外力によって自由に動かし得る「力抜き状態]に
すれば、特に同期制御を行なわなくてもコンベア」二の
ワークの移動に追従させることができる。Therefore, if the robot is placed in a "relaxed state" in which movable parts such as arms can be moved freely by external force while performing a certain task, it can be made to follow the movement of the workpiece on the conveyor without any synchronous control. I can do it.
このような力抜き制御が可能なロボットの制御装置とし
ては、従来例えば特開昭58−206389号公報に記
載されているようなものがある。As a robot control device capable of such force-relaxation control, there is a conventional one such as that described in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-206389.
この装置は、多軸ロボットにおける複数の可動部のうち
の予め指定した可動部を駆動するアクチュエータ、例え
ばモータへの駆動電流を遮断することによって、その可
動部を外力によって自由に動かし得るようにしたもので
ある。This device cuts off the drive current to an actuator, such as a motor, that drives a pre-designated movable part out of multiple movable parts in a multi-axis robot, so that the movable part can be moved freely by external force. It is something.
しかしながら、このような従来の力抜き制御可能なロボ
ットの制御装置にあっては、ロボットを駆動する例えば
モータへの駆動電流(パワー)を遮断するようにしてい
たため、その遮断手段として大電流用の接点容量の大き
い大型で高価なマグネットスイッチを用いなければなら
ないばかりか、それを用いることによって接点のオン・
オフ時にモータに流れる突入電流を防止する対策を施し
たり、接点のメンテナンスを頻繁に行なう必要があるな
どの問題点があった。However, in conventional control devices for robots capable of stress relief control, the drive current (power) to the motor that drives the robot, for example, is cut off, and as a means of cutting off the power, a large current Not only is it necessary to use a large and expensive magnetic switch with a large contact capacity, but using it also makes it difficult to turn on and off the contact.
Problems include the need to take measures to prevent inrush current flowing into the motor when it is off, and the need to perform frequent maintenance on the contacts.
そこで、ロボットにおけるアーム等の可動部の制御は、
一般に速度指令値と可動部の速度検出系からの速度フィ
ードバック値との偏差に基づく指令値に応じて可動部を
駆動するモータの駆動電流を制御するようになっている
ので、この速度指令値と速度フィードバック値との偏差
に基づく指令値を実際の速度指令値と速度フィードバッ
ク値の値に拘らず零(ゼロ)にすることによって、可動
=3一
部を外力により自由に動かし得るようにするロボットの
制御装置を、本出願人が先に特許出願している(特願昭
59−265353号)。Therefore, the control of movable parts such as arms in robots is
Generally, the drive current of the motor that drives the moving part is controlled according to the command value based on the deviation between the speed command value and the speed feedback value from the speed detection system of the moving part. A robot whose movable = 3 part can be moved freely by external force by setting the command value based on the deviation from the speed feedback value to zero regardless of the actual speed command value and speed feedback value. The present applicant has previously filed a patent application for the control device (Japanese Patent Application No. 59-265353).
このようにすれば、偏差に基づく指令値を零にするため
の切換制御手段としては、接点容量が小さく小型で安価
なリレースイッチ等を使用することができ、接点の切換
時にモータに突入電流が流れることがないためその防止
対策を施さなくて済み、接点のメンテナンス回数も少な
くて済むので、前述の問題点を解決することができる。In this way, a compact and inexpensive relay switch with small contact capacity can be used as the switching control means for zeroing the command value based on the deviation, and an inrush current is generated in the motor when switching the contacts. Since there is no flow, there is no need to take preventive measures, and the number of times the contacts need to be maintained is reduced, so the above-mentioned problems can be solved.
しかしながら、このようなロボットの制御装置において
も、結果としてはロボットの可動部の各軸を駆動するモ
ータの駆動電流を零にして力抜き状態にするだけであっ
たため、その状態で外力による追従動作を行なわせると
、外力によるロボットの可動部の変位に対してその可動
部及び関節軸(駆動力伝達部や軸受部を含む)に慣性、
粘性。However, even in such a robot control device, the result is that the drive current of the motor that drives each axis of the movable part of the robot is reduced to zero and the force is relaxed, so in that state, the follow-up operation by external force is not performed. When the robot's movable parts are displaced by external forces, the movable parts and joint axes (including the drive force transmission part and bearing part) have inertia,
viscosity.
静摩擦及び動摩擦等による各種の抵抗力が生ずるため、
可動部の追従力を零又はそれに近くすることができず、
スムーズな追従動作ができなくなる場合があり、この追
従力(前述の抵抗力に対抗す −2る力)が
大きいと、ハンドに取付けた工具がワー ゛
りから外れてしまうこともあるという問題点かあった。Various resistance forces occur due to static friction, dynamic friction, etc.
It is not possible to make the following force of the moving part zero or close to it,
The problem is that smooth follow-up motion may not be possible, and if this follow-up force (a force that opposes the above-mentioned resistance force) is large, the tool attached to the hand may come off the workpiece. There was.
この発明は、この問題点を解決して、ロボットの力抜き
制御時に外力によるスムーズな追従動作を可能にするこ
とを目的とする。It is an object of the present invention to solve this problem and enable a smooth follow-up operation using an external force during force relief control of a robot.
そのため、この発明によるロボットの制御装置は、速度
指令値と速度フィードバック値との偏差に基づく指令値
を実際値に拘らず零にすることによって可動部の力抜き
制御を行なうと共に、該可動部の外力による追従動作時
にその可動部が受ける追従力を検出する追従力検出手段
と、それによって検出される追従力に応じて、その追従
力を軽減するトルクを上記可動部を駆動するモータに発
−生させるための補償指令値を出力する追
従力補償回路を設け、上記力抜き制御時に、その補償指
令値によって上記可動部を駆動するモータの駆動電流を
制御して、ロボットの可動部を外力により自由に追従動
作し得るようにしたものである。Therefore, the robot control device according to the present invention controls the movable part to release force by setting the command value based on the deviation between the speed command value and the speed feedback value to zero regardless of the actual value, and also controls the movable part to release the force. A following force detection means detects a following force that the movable part receives during a follow-up operation due to an external force, and a torque that reduces the following force is applied to a motor that drives the movable part in accordance with the following force detected by the means. A follow-up force compensation circuit is provided that outputs a compensation command value to make the robot's movable part move by an external force. This allows for free follow-up operation.
以下、この発明の実施例を添付図面を参照しながら説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
先ず、第2図を参照してこの実施例に使用するロボット
の構成及びその作業について説明する。First, the configuration of the robot used in this embodiment and its work will be explained with reference to FIG.
図中、1は垂直多関節型ロボットであり、図示しない台
座上に固定された基部2に垂直に立設した原軸3と、こ
の原軸に対して直角に固定された肘軸を兼ねへモータ4
に連結された第1アーム(上腕)5と、この第1アーム
の先端部に材軸6によって回動自在に連結された第2ア
ーム(下1[1a)7と、この第2アーム7の先端部に
手首軸8によって回動自在に連結されたハンド9等から
成る。In the figure, reference numeral 1 is a vertically articulated robot, which has a base 2 fixed on a pedestal (not shown), which serves as an axis 3 vertically erected, and an elbow axis fixed at right angles to this axis. motor 4
A first arm (upper arm) 5 connected to the first arm (upper arm) 5, a second arm (lower arm 1 [1a) 7] rotatably connected to the tip of the first arm by a shaft 6, and It consists of a hand 9 etc. which are rotatably connected to the tip by a wrist shaft 8.
これを模式的に示すと第3図のようになる。This is schematically shown in FIG. 3.
原軸3は、モータ10によって水平面内で矢示A方向に
回転される水平関節軸である。The original axis 3 is a horizontal joint axis that is rotated by the motor 10 in the direction of arrow A within a horizontal plane.
第1アー115は、モータ4によって矢示B方向に、第
2アーム7はモータ11によって矢示C方向に、ハンド
Sは第2アーム7に内蔵された図示しないモータによっ
て矢示り方向にそれぞれ垂直面内で回動し、こ肛らを連
結する肘軸と材軸6及び手首軸8が垂直関節軸である。The first arm 115 is moved in the direction of arrow B by the motor 4, the second arm 7 is moved in the direction of the arrow C by the motor 11, and the hand S is moved in the direction of the arrow by a motor (not shown) built in the second arm 7. The elbow shaft, the material shaft 6, and the wrist shaft 8, which rotate in a vertical plane and connect the hips, are vertical joint axes.
なお、モータ4,10.11及びハンド9を回動させる
図示しない手首軸駆動モータとしては、いずれもDCサ
ーボモータを使用する。そして、これらの各モータの駆
動力を伝達する減速機としては、逆伝達効率の比較的高
いもの(例えばベベルギヤ機構によるもの)を使用する
。Incidentally, as the wrist shaft drive motor (not shown) for rotating the motors 4, 10, 11 and the hand 9, DC servo motors are used. As a speed reducer for transmitting the driving force of each of these motors, a speed reducer with relatively high reverse transmission efficiency (for example, one using a bevel gear mechanism) is used.
また、これらの各モータの出力軸には、その回転速度を
検出するためのタコジェネレータ及び回転角度を検出す
るためのポテンショメータがそれぞれ取付けられている
。Further, a tacho generator for detecting the rotation speed and a potentiometer for detecting the rotation angle are attached to the output shaft of each of these motors.
ハンド日は、手首軸8に連結されたホルダ12に固定し
たエアシリンダ13の回り止めを施こしたピストンロッ
ドに、力センサ22(その詳細は後述する)を介して、
先端にボルトを衝えて締め付けるソ6ケツh 14 a
を備えたナツトランナ14を取付けて構成し、さらに、
ホルダ12に一対のリミタ1〜スイツチ15.16を取
付けて、エアシリンダ13のビス1〜ンロツドに付設し
たドッグ13、によって作動されるようにして、ナツト
ランナ14の上昇限位置と下降限位置を検出できるよう
にしている。When the hand is pressed, a force sensor 22 (details of which will be described later) is applied to the piston rod of the air cylinder 13 fixed to the holder 12 connected to the wrist shaft 8.
6 sockets with bolts at the tip and tighten them h 14 a
A nut runner 14 is installed and configured, and further,
A pair of limiters 1 to 15 and 15 and 16 are attached to the holder 12, and the upper and lower limit positions of the nut runner 14 are detected by actuating them by dogs 13 attached to the screws 1 and 15 and 16 of the air cylinder 13. I'm trying to make it possible.
一方、17はコンティニュアスコンベア(以下単に「コ
ンベア」と云う)であり、所要位置に所定の姿勢で位置
決め固定した例えばエンジンブロック等のワーク18を
載せて、ロボット1のワーキングエリア内を矢示E方向
に所定の速度で搬送するようになっている。On the other hand, reference numeral 17 denotes a continuous conveyor (hereinafter simply referred to as "conveyor"), on which a workpiece 18 such as an engine block, which is positioned and fixed at a predetermined position and in a predetermined posture, is placed, and the workpiece 18 is moved within the working area of the robot 1 by an arrow. It is designed to be transported at a predetermined speed in the E direction.
そして、このコンベア17によって搬送されるワーク1
8には、作業対象であるボルト19(例えばシリンダヘ
ッドにヘッドカバーを固定するためのボルト)をセット
してあり、このボルト19を締め付ける作業を、ハンド
日にナツトランナ14を取付けたロボツ1へ1に行なわ
せようとするものである。The workpiece 1 transported by this conveyor 17
A bolt 19 to be worked on (for example, a bolt for fixing a head cover to a cylinder head) is set in 8, and the work of tightening this bolt 19 is carried out by hand to the robot 1 with the nut runner 14 attached. It's something I'm trying to get done.
さらに、20はフロアに立設したステー21の上端部に
固定したボルト通過検知器であり、ロボ−8=
ット1が予め定めた図示のような位置で待機している時
に、コンベア17によって搬送されるワーク1日上のボ
ルト1Sが通過した時にそれを検知する。Furthermore, 20 is a bolt passage detector fixed to the upper end of the stay 21 installed on the floor, and when the robot 8 is waiting at a predetermined position as shown in the figure, it is detected by the conveyor 17. It is detected when the bolt 1S one day above the transported workpiece passes.
なお、このボルト通過検知器20としては、例えば反射
型の光電スイッチなどを用いる。Note that as this bolt passage detector 20, for example, a reflective photoelectric switch or the like is used.
また、このボルト通過検知器20のボルト1日を検知す
る位置とナツトランナ14との位置関係は、ボルト通過
検知器20がボルト1日の通過を検知した時点で、ナツ
トランナ14を下降限まで下降させた時に積度ソケット
14aがボルト1Sを衝え込むような関係にする。Further, the positional relationship between the position of the bolt passage detector 20 that detects the bolt 1 day and the nut runner 14 is such that the nut runner 14 is lowered to the lower limit when the bolt passage detector 20 detects the passage of the bolt 1 day. The relationship is such that the loading socket 14a impinges on the bolt 1S when the bolt 1S is pressed.
ボルト通過検知器20の代りに、ボルト1日に対応する
コンベア17の所要位置にドッグを設けておき、そのド
ッグによってコンベア17に沿う所要位置の固定部に取
り伺はたリミットスイッチを叩くようにして、このリミ
ットスイッチのオンによってボルト1日の通過を検知す
るようにしても良い。Instead of the bolt passage detector 20, a dog is provided at a predetermined position on the conveyor 17 corresponding to the bolt 1, and the dog detects a fixed part at a predetermined position along the conveyor 17 and hits a limit switch. The passing of the bolt in one day may be detected by turning on this limit switch.
力センサ22は、例えば第4図に示すように。The force sensor 22 is, for example, as shown in FIG.
円板状の取付板221に小径のストッパ保持筒222を
介して大径のセンサ保持筒223が固設され、センサ保
持筒223に十文字形のセンサ取付板224の各端部を
固着し、そのセンサ取付板224の中心部に検出軸22
5を垂直に慣通させて固着している。A large-diameter sensor holding cylinder 223 is fixed to a disk-shaped mounting plate 221 via a small-diameter stopper holding cylinder 222, and each end of a cross-shaped sensor mounting plate 224 is fixed to the sensor holding cylinder 223. The detection shaft 22 is located in the center of the sensor mounting plate 224.
5 is fixed vertically.
センサ取付板224には4個のセンサ素子(例えば半導
体ストレインケージ等の歪センサ素子)226を貼着し
ており、ストッパ保持筒222には一対のストッパボル
ト227が螺入して、検出軸225の傾斜角を規制して
いる。Four sensor elements (for example, strain sensor elements such as semiconductor strain cages) 226 are attached to the sensor mounting plate 224, and a pair of stopper bolts 227 are screwed into the stopper holding cylinder 222 to connect the detection shaft 225. The angle of inclination is regulated.
この力センサ22は、センサ保持筒223に対して検出
軸225が外力によって傾斜されると、センサ取付板2
24が歪むため、その歪量に応じて各センサ素子226
の抵抗値が変化する。When the detection shaft 225 is tilted with respect to the sensor holding cylinder 223 by an external force, the force sensor 22
24 is distorted, each sensor element 226 is distorted according to the amount of distortion.
resistance value changes.
したがって、この力センサ22の取付板221を第2図
のエアシリンダ13のビス1ヘンの先端に固着し、検出
軸225をナラ1〜ランナ14の基部に固着しておけば
、ナツトランナ14が外力(この例ではコンベア17に
よるワーク1日の移動力)によって移動されてロボット
1の各可動部が追従動作する時に、その可動部が受ける
追従力の大きさに応じて検出軸が傾斜するため、その追
従力の大きさをセンサ素子226の抵抗値変化として検
出することができる。Therefore, if the mounting plate 221 of the force sensor 22 is fixed to the tip of the screw 1 of the air cylinder 13 shown in FIG. (In this example, the moving force of the workpiece in one day by the conveyor 17) When each movable part of the robot 1 performs a follow-up operation, the detection axis is tilted according to the magnitude of the follow-up force that the movable part receives. The magnitude of the following force can be detected as a change in the resistance value of the sensor element 226.
次に、第1図を参照して第2図に示したロボット1の制
御装置の実施例を説明する。Next, an embodiment of the control device for the robot 1 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG.
第1図において、23はマイクロコンピュータ等を用い
た中央処理部であり、ロボット1の全般的な制御を司っ
ている。In FIG. 1, numeral 23 is a central processing unit using a microcomputer or the like, and is in charge of overall control of the robot 1.
すなわち、位置指令レジスタ249位置制御部25、速
度制御部26.及び電流制御部27等によって構成され
た第1アーム5を回動させる周軸を駆動するモータ4用
のサーボ制御部と、このサーボ制御部と全く同様に、位
置指令レジスタ34゜位置制御部35.速度制御部36
.及び電流制御部37等によって構成された原軸3を駆
動するモータ10用のサーボ制御部と、図示を省略した
が、やはりこれらのサーボ制御部と同様に構成された第
2アーム7を回動させる対軸駆動モータ11用のサーボ
制御部及び手首軸駆動モータ用のサーボ制御部をそれぞ
れ制御すると具に、第2図に示したハンドSに取付けた
エアシリンダ13及びナツトランナ14の制御、すなわ
ちエアシリンダ13によるナツトランナ14の昇降制御
及びその内蔵モータによるソケット14aの回転・停止
の制御も行なう。That is, the position command register 249, the position control section 25, the speed control section 26. A servo control unit for the motor 4 that drives the circumferential shaft that rotates the first arm 5, which is configured by a current control unit 27 and the like, and a position command register 34° and a position control unit 35, just like this servo control unit. .. Speed control section 36
.. and a servo control unit for the motor 10 that drives the original shaft 3, which is configured by a current control unit 37, etc., and a second arm 7 that rotates the second arm 7, which is also configured in the same manner as these servo control units, although not shown. In addition, the servo control unit for the twin shaft drive motor 11 and the servo control unit for the wrist shaft drive motor are respectively controlled to control the air cylinder 13 and nut runner 14 attached to the hand S shown in FIG. The cylinder 13 also controls the raising and lowering of the nut runner 14, and its built-in motor controls the rotation and stopping of the socket 14a.
次に、モータ4用のサーボ制御部において、位置レジス
タ24には、中央処理部23からの第1アーム5の目標
位置指令値が逐次更新されながら書き込まれる。Next, in the servo control section for the motor 4, the target position command value of the first arm 5 from the central processing section 23 is written into the position register 24 while being updated one after another.
位置制御部25は、位置指令レジスタ24に書き込まれ
ている第1アーム5の目標位置指令値と、モータ4の出
力軸に取付けられているポテンショメータ30からの位
置フィードバック信号(電圧)をA/D変換器31によ
ってデジタル値に変換した値、すなわち第1アーム5の
現在位置値(第3図の角度Oに相当する)との偏差に基
づく速度指令値Saを出力すると共に、目標位置指令値
と現在位置値とが一致して位置決めが完了する毎にそれ
を中央処理部23に知らせ、中央処理部23はそれによ
って次に目標位置指令値を出力するタイミングを測って
いる。The position control unit 25 converts the target position command value of the first arm 5 written in the position command register 24 and the position feedback signal (voltage) from the potentiometer 30 attached to the output shaft of the motor 4 into an A/D converter. It outputs a speed command value Sa based on the deviation from the value converted into a digital value by the converter 31, that is, the current position value of the first arm 5 (corresponding to the angle O in FIG. Each time the current position value matches and positioning is completed, this is notified to the central processing unit 23, and the central processing unit 23 uses this information to determine the next timing to output the target position command value.
速度制御部26は、後述する指令値制御回路45を介し
て入力される位置制御部25からの速度指令値Saと、
モータ4の出力軸に取付けられたタコジェネレータ2日
からの速度フィードバック値との偏差に基づく電流指令
値S1を出力する。The speed control unit 26 receives a speed command value Sa from the position control unit 25 that is input via a command value control circuit 45, which will be described later.
A current command value S1 is output based on the deviation from the speed feedback value from the tachogenerator attached to the output shaft of the motor 4.
電流制御部27は、速度制御部26からの電流指令値S
1を加算回路32を介して入力し、そ−タ4に流れる駆
動電流を検出する電流検出器28からの電流フィードバ
ック値との偏差に基づく駆動電流をモータ4に流す。The current control unit 27 receives the current command value S from the speed control unit 26.
1 is input through the adder circuit 32, and a drive current is applied to the motor 4 based on the deviation from the current feedback value from the current detector 28 which detects the drive current flowing through the motor 4.
したがって、位置指令レジスタ242位置制御
、□
部25.速度制御部2日、及び電流制御部27等からな
るモータ4用のサーボ制御部は、後述する指令値制御回
路45が位置制御部25からの速度指令値とタコジェネ
レータ29からの速度フィードバック値とをそのまま速
度制御部26に出力している限りにおいては、中央処理
部23からの目棚位置指令値に基づいてモータ4を駆動
して、第1アーム5をプレイバック制御(位置決め制御
)することができる。Therefore, the position command register 242 position control
, □ Part 25. In the servo control section for the motor 4, which includes a speed control section 2, a current control section 27, etc., a command value control circuit 45, which will be described later, uses a speed command value from the position control section 25 and a speed feedback value from the tacho generator 29. As long as it is output as is to the speed control unit 26, the motor 4 is driven based on the eye shelf position command value from the central processing unit 23 to perform playback control (positioning control) of the first arm 5. I can do it.
原軸3を回転駆動するモータ10用のサーボ制御部を構
成する各部64〜42も、上述したモータ4用のサーボ
制御部を構成する各部24〜32と全く同様に機能し、
やはり後述する指令値制御回路45が位置制御部35か
ら出力される速度指令値sbとモータ10の出力軸に取
付けられたタコジェネレータ3Sから出力される速度フ
ィードバック値とをそのまま速度制御部36に出力して
いる限りにおいては、中央処理部23からの目標位置指
令値に基づいてモータ10を駆動して原軸3及びそれと
一体のモータ4の向きをプレイバック制御(位置決め制
御)することができる。The parts 64 to 42 that constitute the servo control part for the motor 10 that rotationally drives the original shaft 3 function in exactly the same way as the parts 24 to 32 that make up the servo control part for the motor 4 described above.
A command value control circuit 45, which will also be described later, outputs the speed command value sb output from the position control section 35 and the speed feedback value output from the tacho generator 3S attached to the output shaft of the motor 10 as they are to the speed control section 36. As long as this is done, the motor 10 can be driven based on the target position command value from the central processing section 23 to perform playback control (positioning control) of the direction of the original shaft 3 and the motor 4 integrated therewith.
さらに、第2アーム7を駆動するモータ11用及び手首
軸駆動モータ用の各サーボ制御部も、同様に機能して夫
々各モータを駆動し、第2アーム7及びハンド9をプレ
イバック制御することができる。Furthermore, the servo control units for the motor 11 that drives the second arm 7 and the wrist shaft drive motor function similarly to drive each motor, respectively, and perform playback control of the second arm 7 and hand 9. I can do it.
第2図のエアシリンダ13を制御させるエアシリンダ用
の駆動回路は、公知のシリンダ操作回路からなり、その
電磁式方向切換弁を中央処理部23からの指令で切換え
、エアの供給方向を切換えて昇降させる。ソケット14
.の回転・停止は、中央処理部23からの指令によりナ
ツトランナ14に内蔵するモータへの給電を制御するこ
とにより行なう。The air cylinder drive circuit that controls the air cylinder 13 shown in FIG. 2 consists of a known cylinder operation circuit, and its electromagnetic directional control valve is switched by a command from the central processing unit 23 to switch the direction of air supply. Raise and lower. socket 14
.. The rotation and stopping of the nut runner 14 is performed by controlling the power supply to the motor built in the nut runner 14 based on commands from the central processing section 23.
指令値制御回路45は、リレーコイルLLの励磁・非励
磁によって切換わる11個の切換スイッチS W s
−S W o (モータ11用及び手首軸駆動モータ用
サーボ制御部に介挿する4個の切換スイッチSW 5〜
SWaは図示していない)を有する電磁リレーからなる
。The command value control circuit 45 includes 11 changeover switches S W s that are switched by energizing and de-energizing the relay coil LL.
-SW o (Four changeover switches SW 5 to be inserted into the servo control section for the motor 11 and the wrist shaft drive motor)
SWa consists of an electromagnetic relay with a switch (not shown).
この指令値制御回路45の切換スイッチSWt。This command value control circuit 45 has a changeover switch SWt.
SW2の可動接片Cは夫々速度制御部26の入力側に接
続され、各固定接点aは夫々アースに、各固定接点すは
位置制御部25の出力側及びタコジェネレータ29に夫
々接続されている。The movable contacts C of SW2 are each connected to the input side of the speed control section 26, each fixed contact a is connected to the ground, and each fixed contact A is connected to the output side of the position control section 25 and the tachogenerator 29, respectively. .
また、切換スイッチ5w31 sw4の可動接片Cは夫
々速度制御部36の入力側に接続され、各固定接点aは
アースに、各固定接点すは位置検出部35の出力側及び
タコジェネレータ3日に夫々接続されている。Further, the movable contacts C of the changeover switches 5w31 sw4 are respectively connected to the input side of the speed control unit 36, and each fixed contact a is connected to the ground, and each fixed contact is connected to the output side of the position detection unit 35 and the tachogenerator 3. are connected to each other.
図示しない切換スイッチSWs 、SWs及びSW?
+ SWaも、夫々モータ11用のサーボ制御部及び手
首軸駆動モータ用サーボ制御部において、全く同様に接
続されている。Changeover switches SWs (not shown), SWs and SW?
+SWa is also connected in exactly the same way in the servo control section for the motor 11 and the servo control section for the wrist shaft drive motor, respectively.
切換スイッチS Ws 、 S W +oは、後述する
重力バランス補償回路50から出力される重力補償指令
値cs、、cs2をそれぞれ加算回路32及びモータ1
1用の図示しないサーボ制御部における同様な加算回路
に入力するラインに介挿されて、開閉スイッチとして用
いられている。The changeover switches S Ws and S W +o switch gravity compensation command values cs, cs2 output from a gravity balance compensation circuit 50, which will be described later, to the addition circuit 32 and the motor 1, respectively.
It is inserted into a line input to a similar adder circuit in a servo control section (not shown) for 1, and is used as an open/close switch.
さらに、切換スイッチSW+、は、後述する追従力補償
回路60から出力される追従力補償指令値C83を加算
回路42に入力するラインに介挿されて、開閉スイッチ
として用いられている。Further, the changeover switch SW+ is inserted into a line for inputting a following force compensation command value C83 outputted from a following force compensation circuit 60, which will be described later, to the addition circuit 42, and is used as an opening/closing switch.
なお、リレーコイルL1の両端に接続したダイオードD
1はフライホイールダイオードである。In addition, a diode D connected to both ends of the relay coil L1
1 is a flywheel diode.
=16−
この指令値制御回路45は、リレーコイルLlの非励磁
時には、各切換スイッチSW1〜SW、。=16- This command value control circuit 45 switches each changeover switch SW1 to SW, when the relay coil Ll is de-energized.
の可動接片Cが固定接点す側に夫々切換わっていて、実
際の速度指令値と速度フィードバック値をそのまま通過
させて、各モータ用のサーボ制御部を本来どおり位置決
め動作させるが、リレーコイルL1が励磁されると、各
切換スイッチSW1〜SWoの可動接片Cが図示のよう
に固定接点a側に切換わり、各モータ用のサーボ制御部
における速度制御部2Ei、36.・・・に入力する速
度指令値と速度フィードバック値をいずれも零(アース
値)にして、その偏差に基づく電流指令値SL + S
2 t・・・を実際の速度指令値と速度フィードバック
値の偏差にかかわらず、換言するとモータ4,10等の
動きに関係なくゼロにする。The movable contact piece C of each is switched to the fixed contact side, and the actual speed command value and speed feedback value are passed through as they are, and the servo control unit for each motor is operated as originally for positioning, but the relay coil L1 When energized, the movable contacts C of each of the changeover switches SW1 to SWo are switched to the fixed contact a side as shown in the figure, and the speed control units 2Ei, 36. Set both the speed command value and the speed feedback value input to 0 (earth value), and then set the current command value SL + S based on the deviation.
2 t... is set to zero regardless of the deviation between the actual speed command value and the speed feedback value, in other words, regardless of the movement of the motors 4, 10, etc.
このように、電流指令値を実際の速度指令値と速度フィ
ードバック値にかかわらずゼロにすると、位置及び速度
フィードバック制御が効かなくなるため、各モータ4,
10.11等はフリーの状態になり、それによって第2
図のロボット1の腰軸3、第17−ム5.第27−ム7
、及びハンド9は外力によって自由に動かせるようにな
る。In this way, if the current command value is set to zero regardless of the actual speed command value and speed feedback value, position and speed feedback control will no longer be effective, so each motor 4,
10.11 mag. becomes free, thereby making the second
The waist axis 3 of the robot 1 in the figure, the 17th arm 5. 27th-m7
, and hand 9 can be moved freely by external force.
しかしながら、この場合各モータの駆動電流を完全にゼ
ロにしてしまうと、第1.第2アーム5゜7及びハンド
9の自重により、各垂直関節軸が回動され、これらの可
動部の姿勢が崩れてしまって作業ができなくなるため、
重力バランス補償回路50を設けており、それによって
重力バランスを保って姿勢が崩れないようにしているが
、その詳細は後述する。However, in this case, if the drive current of each motor is completely reduced to zero, the first. The weight of the second arm 5°7 and the hand 9 rotates each vertical joint axis, causing the postures of these movable parts to collapse and making it impossible to work.
A gravity balance compensation circuit 50 is provided to maintain the gravity balance and prevent the posture from collapsing, the details of which will be described later.
また、水平関節軸である側軸3を駆動するモータ10の
サーボ制御部に対して、この発明の特徴である追従動作
時における追従力補償を行なうための追従力補償回路6
0を設けているが、その詳細も後述する。Further, a following force compensation circuit 6 is provided for the servo control unit of the motor 10 that drives the side shaft 3, which is the horizontal joint axis, to perform the following force compensation during the following operation, which is a feature of the present invention.
0 is provided, the details of which will be described later.
なお、指令値制御回路45の各切換スイッチS W +
〜S W + +の可動接片Cが固定接点す側に切り換
わっている時でも、位置決め完了時には速度指令値と速
度フィードバック値の偏差が零になるが、この時には位
置及び速度フィードバック!ll#が効いているため、
側軸3.第1.第2アーム5゜7等に外力が加わってモ
ータ10,4.11等が停止位置から回転されると、直
ちにそれを元に戻そうとする回転力が発生する。In addition, each changeover switch S W + of the command value control circuit 45
~ Even when the movable contact piece C of S W + + is switched to the fixed contact side, the deviation between the speed command value and the speed feedback value becomes zero when positioning is completed, but at this time, the position and speed feedback! Because ll# is in effect,
Side axis 3. 1st. When an external force is applied to the second arm 5.7, etc. and the motor 10, 4, 11, etc. is rotated from the stopped position, a rotational force is immediately generated to return it to its original position.
また、この指令値制御回路45においては、電流指令値
S1+82+・・・を零にするように機能している時(
この実施例ではリレーコイルL 、が励磁されている時
)を以て作動状態という。In addition, in this command value control circuit 45, when the current command value S1+82+... is functioning to be zero (
In this embodiment, the state when the relay coil L is energized is referred to as the operating state.
46は切換回路であり、電源vccの給電回路に介挿し
た切換スイッチ47.48とロボット1のハンド9に取
付けた」二界隈りミツトスイッチ15によって構成され
ている。なお、リミットスイッチ15は常閉型で、ナツ
トランナ14がに界隈に達してドッグ141)によって
叩かれた時にオフになる。Reference numeral 46 denotes a switching circuit, which is composed of changeover switches 47 and 48 inserted into the power supply circuit of the power supply VCC, and a two-way switch 15 attached to the hand 9 of the robot 1. Note that the limit switch 15 is of a normally closed type, and is turned off when the nut runner 14 reaches the limit and is struck by the dog 141).
この切換回路46は、図示のように切換スイッチ48の
可動接片iを固定接点g側に切換えておくと、リミット
スイッチ15がオフの時(ナツトランナ14が上昇位置
にある時)に指令値制御回路45のリレーコイルL、を
非励磁にし、リミツトスイツチ15がオンの時はリレー
コイルL1を励磁する。This switching circuit 46 controls the command value when the limit switch 15 is off (when the nut runner 14 is in the raised position) by switching the movable contact i of the changeover switch 48 to the fixed contact g side as shown in the figure. The relay coil L of the circuit 45 is de-energized, and when the limit switch 15 is on, the relay coil L1 is energized.
また、切換スイッチ48の可動接片iを固定接点り側に
切換えておくと、リミットスイッチ15のオン・オフに
かかわらず、切換スイッチ47によって指令値制御回路
45の作動・不作動を切換えることができる。Furthermore, if the movable contact i of the changeover switch 48 is switched to the fixed contact side, the command value control circuit 45 can be activated or deactivated by the changeover switch 47 regardless of whether the limit switch 15 is on or off. can.
なお、この実施例においては、リレーコイルL 、の励
磁と指令値制御回路45の作動とが対応しているが、切
換スイッチSW1〜5W11の固定接点aとbの接続を
逆にすれば、リレーコイルL、1の非励磁と指令値制御
器[45の動作とを対応させるようにすることも可能で
ある。In this embodiment, the excitation of the relay coil L corresponds to the operation of the command value control circuit 45, but if the fixed contacts a and b of the changeover switches SW1 to SW11 are reversed, the relay It is also possible to make the de-energization of the coils L, 1 correspond to the operation of the command value controller [45].
次に、重力バランス補償回路50の詳細例を第5図によ
って説明する。Next, a detailed example of the gravity balance compensation circuit 50 will be explained with reference to FIG.
この重力バランス補償回路50は、CPU (中央処理
装置)51と、プログラムメモリとしてのR,OM及び
データメモリとしてのRAMを含むメモリ52と、1対
ずつのA/D変換器53.54及びD/A変換器55.
56とからなるマイクロコンピュータによって構成され
ている。The gravity balance compensation circuit 50 includes a CPU (central processing unit) 51, a memory 52 including R and OM as program memories and RAM as a data memory, and a pair of A/D converters 53, 54 and D. /A converter 55.
It is composed of a microcomputer consisting of 56.
そして、この重力バランス補償回路50は、モータ4の
出力軸に取付けられたポテンショメータ3aから出力さ
れる第17−ム5の水平位置からの回動角度θ1 (第
3図参照)に相当する電圧信号をA/D変換器53によ
ってデジタル値に変換してCPU51に読込み、同様に
モータ11の出力軸に取付けられたポテンショメータ4
日から出力される第17−ム5に対する第2アーム7の
回動角度θ2 (第3図参照)に相当する電圧信号をA
/D変換器54によってデジタル値に変換してcptr
51に読込む。The gravity balance compensation circuit 50 receives a voltage signal corresponding to the rotation angle θ1 (see FIG. 3) of the 17th arm 5 from the horizontal position, which is output from the potentiometer 3a attached to the output shaft of the motor 4. is converted into a digital value by the A/D converter 53 and read into the CPU 51, and the potentiometer 4 similarly attached to the output shaft of the motor 11
A voltage signal corresponding to the rotation angle θ2 (see Fig. 3) of the second arm 7 with respect to the 17th arm 5 outputted from the
/D converter 54 converts it into a digital value and converts it to cptr.
51.
そして、メモリ52に予めロボット1の第1アーム5の
周軸4aから重心までの長さβ1及び全長’2+第27
−ム7の対軸6から重心までの長さβ3及び全長’4r
第1アーム5.第2アーム7、及びハンド9の各重量V
J1.W2 、W3 (第3図参照)、及びsinθ、
CoSθのテーブルを記憶させておき、垂直関節軸で
ある周軸4a及び対軸6における重力のモーメントM(
A)、M(B)をCP TJ 5 lが下記の演算を行
なって算出し、それに抗し得る軸1ヘルクを発生させる
ための補償指令値cs、、C52をD/A変換器55.
56を介してアナログ信号に変換して出力する。Then, the length β1 from the circumferential axis 4a of the first arm 5 of the robot 1 to the center of gravity and the total length '2+27th
- Length β3 from opposite axis 6 of arm 7 to center of gravity and total length '4r
1st arm5. Each weight V of the second arm 7 and hand 9
J1. W2, W3 (see Figure 3), and sinθ,
A table of CoSθ is stored, and the moment of gravity M(
A), M(B) are calculated by the CP TJ 5 l by performing the following calculations, and the compensation command value cs, , C52 for generating shaft 1 herk that can withstand it is calculated by the D/A converter 55.
56, it is converted into an analog signal and output.
M(A)”Klcosol +に25in(θ、+02
−90°)M(B)= K 2 sin (θ、 十f
)2−90’ )但し、KH=j? 1 ’JJ1+
12 (W2 +W3) ’に2:R3W2
+ A’ 4 W3
で与えられる。このRlrに2は定数であるから、これ
を予めメモリ52に格納しておくとよい。M(A)” Klcosol +25in(θ, +02
-90°) M(B) = K 2 sin (θ, 10f
)2-90') However, KH=j? 1 'JJ1+
12 (W2 +W3) 'to 2:R3W2
+ A' 4 W3. Since 2 is a constant for this Rlr, it is preferable to store this in the memory 52 in advance.
このようにして、重力バランス補償回路50から出力さ
れる補償指令値C8,、cs、、を、力抜き制御時に指
令値制御回路45の切換スイッチSWQ 、SW+oを
介して加算回路32及びモータ11用の図示しないサー
ボ制御部における同様な加算回路に入力させ、速度制御
部25.・・・から出力される電流指令値SI+・・・
がゼロであっても、電流制御部27.・・によって重力
補償用の駆動電流をモータ4及び11に流し、第1.第
2アーム5.7及びハンド9の自重に抗し得る軸トルク
を発生させるので、第1.第27−ム5,7が重力バラ
ンスを保って姿勢を保持することができる。In this way, the compensation command values C8,, cs,, outputted from the gravity balance compensation circuit 50, are sent to the adder circuit 32 and the motor 11 via the changeover switches SWQ and SW+o of the command value control circuit 45 during the stress relief control. The speed control section 25. Current command value SI+... output from...
Even if the current controller 27. is zero, the current controller 27. . . causes a drive current for gravity compensation to flow through the motors 4 and 11, and the first . Since the shaft torque capable of resisting the weight of the second arm 5.7 and the hand 9 is generated, the first. The 27th arms 5 and 7 can maintain their postures while maintaining the gravity balance.
なお、この実施例では、ハンド9のエアシリンダ13及
びナツトランナ14は、力抜き状態では常に垂直(鉛直
)に保持され、手首軸8に加わるハンドSの自重は常に
鉛直方向に作用するためモーメントは発生しないので、
手首軸単独での重力補償は行なっていない。In this embodiment, the air cylinder 13 and nut runner 14 of the hand 9 are always held vertically (vertical) in a relaxed state, and the weight of the hand S applied to the wrist shaft 8 always acts in the vertical direction, so the moment is Since it does not occur,
Gravity compensation is not performed for the wrist axis alone.
また、この重力バランス補償回路50の機能を第1図の
中央処理部23に持たせて、共通のCPUによって時分
割処理させるようにしてもよい。Further, the function of the gravity balance compensation circuit 50 may be provided in the central processing unit 23 of FIG. 1, and time-sharing processing may be performed by a common CPU.
次に、第1図における追従力補償回路60の具体例を第
6図乃至第9図によって説明する。Next, a specific example of the tracking force compensation circuit 60 shown in FIG. 1 will be explained with reference to FIGS. 6 to 9.
第6図に示すこの実施例における追従力補償回路60は
、粘性補償回路61.慣性補償回路62゜及び動摩擦補
償回路63と、これらの各補償回路から出力される補償
指令値のレベルを調整するたメノボリュA V Rlr
V R21V R3と、力センサ22からの信号によ
って追従力を検出する追従力検出回路64と、起動力補
償回路65.力補償回路6日と及び補償切換回路67と
、起動力補償回路65及び力補償回路66から出力され
る補償指令値のレベルをそれぞれ調整するためのボリュ
ームVR4,VR5と、各ボリュームvRI〜vR5の
出力を加算する加算回路68とによって構成されている
。The following force compensation circuit 60 in this embodiment shown in FIG. 6 includes a viscosity compensation circuit 61. The inertia compensation circuit 62°, the dynamic friction compensation circuit 63, and a menu volume A V Rlr for adjusting the level of the compensation command value output from each of these compensation circuits.
V R21V R3, a follow-up force detection circuit 64 that detects follow-up force based on a signal from the force sensor 22, and a starting force compensation circuit 65. Volumes VR4 and VR5 for adjusting the levels of the compensation command values outputted from the force compensation circuit 6, the compensation switching circuit 67, the starting force compensation circuit 65 and the force compensation circuit 66, respectively, and the volumes vRI to vR5. It is constituted by an adder circuit 68 that adds the outputs.
粘性補償回路61は、ロボット1の可動部が変位する時
にその側軸3に発生する粘性抵抗を相殺する軸トルクを
モータ10に発生させるための補償指令値を出力する回
路で、オペアンプOP1と入力抵抗R1,帰還抵抗R2
からなる増幅度が1より小さい増幅器である。The viscosity compensation circuit 61 is a circuit that outputs a compensation command value for causing the motor 10 to generate a shaft torque that offsets the viscous resistance generated in the side shaft 3 when the movable part of the robot 1 is displaced. Resistor R1, feedback resistor R2
This is an amplifier with an amplification factor of less than 1.
そして、ロボット1の追従動作期間Tの間にタコジェネ
レータ3日によって、側軸3の回動変位の速度に応じて
第8図(イ)に示すように発生される速度フィードバッ
ク値である電圧信号■tgを入力して、粘性補償指令値
として同図(ロ)に示すような入力に比例した電圧信号
Vaを出力する。A voltage signal, which is a speed feedback value, is generated by the tacho generator 3 during the follow-up operation period T of the robot 1 according to the speed of rotational displacement of the side shaft 3 as shown in FIG. (2) Input tg, and output a voltage signal Va proportional to the input as shown in the figure (b) as a viscosity compensation command value.
慣性補償回路62は、ロボット1の側軸3が回動変位す
る時に、側軸3からハンド9までの質量に応じた慣性力
が作用し、特に回動開始時及び回動停止時にこれに抗す
る慣性力が働くため、それを相殺する軸トルクをモータ
10に発生させるための補償指令値を出力する回路で、
オペアンプOP2と入力抵抗R3,コンデンサC及び帰
還抵抗R4からなる微分器である。When the side shaft 3 of the robot 1 rotates, the inertia compensation circuit 62 acts to resist an inertia force corresponding to the mass from the side shaft 3 to the hand 9, especially when starting and stopping the rotation. This is a circuit that outputs a compensation command value to cause the motor 10 to generate shaft torque that offsets the inertial force that acts.
This is a differentiator consisting of an operational amplifier OP2, an input resistor R3, a capacitor C, and a feedback resistor R4.
そして、タコジェネレータ3日から第8図(イ)に示す
ような電圧信号Vtgが入力すると、慣性補償指令値と
して同図(ハ)に示すようなパルス状の電圧信号Vb(
加速時には加速方向に、減速時には減速方向にトルクを
発生させる極性となる)を出力する。Then, when a voltage signal Vtg as shown in FIG. 8(a) is input from the tacho generator 3rd, a pulse-like voltage signal Vb(as shown in FIG. 8(c)) is input as an inertia compensation command value.
It outputs a polarity that generates torque in the acceleration direction when accelerating and in the deceleration direction when decelerating.
動摩擦補償回路63は、ロボツl−1の側軸3が回動変
位する時に、軸受や駆動力伝達機構との間に発生する動
摩擦力を相殺する軸トルクをモータ10に発生させるた
めの補償指令値を出力する回路で、オペアンプOP3と
抵抗R5,R6と比較電圧vrIを発生させるためのボ
リュームV Rbからなるヒステリシスをもった比較器
である。The dynamic friction compensation circuit 63 issues a compensation command for causing the motor 10 to generate shaft torque that offsets the dynamic friction force generated between the bearing and the drive force transmission mechanism when the side shaft 3 of the robot l-1 rotates. This circuit outputs a value, and is a comparator with hysteresis consisting of an operational amplifier OP3, resistors R5 and R6, and a volume VRb for generating a comparison voltage vrI.
そして、タコジェネレータ3日から第8図(イ)に示す
ような電圧信号Vtgが入力すると、動摩擦補償指令値
として入力速度が多少増加した時から零になるまで、同
図(ニ)に示すような矩形波の電圧信号VC(追従方向
のトルクを発生させる極性)を出力する。When a voltage signal Vtg as shown in Figure 8 (A) is input from the third day to the tacho generator, the dynamic friction compensation command value is changed from the time when the input speed increases slightly until it becomes zero as shown in Figure 8 (D). outputs a rectangular wave voltage signal VC (polarity that generates torque in the following direction).
なお、追従方向すなわち側軸3の回転方向が反対になれ
ば、タフジェネレータ3日によって発生される電圧信号
Vtgの極性が反転するので、これらの各補償回路61
,62.Ei3の出力信号の極性も反転する。Note that if the following direction, that is, the rotation direction of the side shaft 3 is reversed, the polarity of the voltage signal Vtg generated by the tough generator 3 will be reversed, so each of these compensation circuits 61
,62. The polarity of the output signal of Ei3 is also inverted.
追従力検出回路64は、例えば第7図に示すように、ブ
リッジ回路641と直流アンプ642とローパスフィル
!1643によって構成される。For example, as shown in FIG. 7, the following force detection circuit 64 includes a bridge circuit 641, a DC amplifier 642, and a low-pass filter! 1643.
ブリッジ回路641は、第4図の力センサ22の4個の
センサ素子226のうち、例えば直角に配置された2個
づつのセンサ素子を直列に接続したセンサ素子群226
aと226bを2辺とし、抵抗Ra、Rhを他の2辺と
して、a −b間に電源Eによって電圧を印加されてお
り、c−d間にセンサ素子群226a、226bの抵抗
値変化に応じた電圧を出力する。The bridge circuit 641 is a sensor element group 226 in which, for example, two sensor elements arranged at right angles are connected in series among the four sensor elements 226 of the force sensor 22 in FIG.
With a and 226b as two sides, and resistors Ra and Rh as the other two sides, a voltage is applied between a and b by a power source E, and a voltage is applied between c and d depending on the resistance value change of the sensor element groups 226a and 226b. Outputs the corresponding voltage.
直流アンプ642は、オペアンプOP8と入力抵抗Re
、Rd及び帰還ボリュームVRfからなり、ブリッジ回
路641が出力する電圧を直流増幅する。その増幅度は
ボリュームVRfによって調整される。The DC amplifier 642 has an operational amplifier OP8 and an input resistor Re.
, Rd, and a feedback volume VRf, and DC amplifies the voltage output from the bridge circuit 641. The degree of amplification is adjusted by the volume VRf.
ローパスフィルタ643は、積分回路を構成する抵抗R
e 、コンデンサCaと、バッファアンプを構成するオ
ペアンプOP9とからなり、直流アンプ642によって
増幅された検出信号のノイズ成分を除去して、第9図(
イ)に示すような追従力に応じた電圧信号Vdを出力す
る。The low-pass filter 643 includes a resistor R that constitutes an integrating circuit.
e, consists of a capacitor Ca and an operational amplifier OP9 that constitutes a buffer amplifier, and removes the noise component of the detection signal amplified by the DC amplifier 642.
A voltage signal Vd corresponding to the following force as shown in a) is output.
この信号Vdが第6図の起動補償回路65及び力補償回
路66に入力される。This signal Vd is input to the starting compensation circuit 65 and force compensation circuit 66 in FIG.
起動力補償回路65は、オペアンプoP4と入力抵抗R
7及び帰還抵抗R8からなる増幅度の大きい増幅器で、
入力信号Vdが発生すると、直ちに飽和レベルまで増幅
して、第9図(ロ)に示すような矩形波に近い電圧信号
Veを出力する。The starting force compensation circuit 65 includes an operational amplifier oP4 and an input resistor R.
7 and a feedback resistor R8, which has a large amplification factor.
When the input signal Vd is generated, it is immediately amplified to the saturation level and a voltage signal Ve close to a rectangular wave as shown in FIG. 9(b) is output.
しかし、追従動作の開始後、第1図のタコジエネレータ
3日からの電圧信号Vtgがある程度大きくなると、そ
れを入力する補償切換回路67のリレーRyが作動して
、その常閉接点Syを開くため、電圧信号Veがボリュ
ームV R4に印加されなくなり、ボリュームV R、
sに印加される補償指令値としての電圧信号vfは第9
図(ハ)に示すように起動時のみの信号となる。However, after the start of the follow-up operation, when the voltage signal Vtg from the tachogenerator 3 in FIG. Voltage signal Ve is no longer applied to volume VR4, and volume VR,
The voltage signal vf as the compensation command value applied to s is the ninth
As shown in Figure (c), this signal is only used at startup.
補償切換回路67は、オペアンプOP6と入力抵抗+1
+帰還抵抗R12及び比較電圧Vr2を発生させるため
のボリュームV Raからなるヒステリシスをもった比
較器と、その出力がハイレベルになった時に作動するリ
レーRyとからなり、V t g>V r 1になった
時にオペアンプOP6の出力がL″からH″になり、そ
の後はVtgが「0」になるまでその状態を保持するよ
うに抵抗RI2によってヒステリシス量を調整する。The compensation switching circuit 67 includes an operational amplifier OP6 and an input resistor +1
It consists of a comparator with hysteresis consisting of a + feedback resistor R12 and a volume V Ra for generating a comparison voltage Vr2, and a relay Ry that operates when its output becomes high level, and V t g>V r 1 The amount of hysteresis is adjusted by the resistor RI2 so that the output of the operational amplifier OP6 changes from L'' to H'' when the voltage Vtg reaches 0, and thereafter maintains this state until Vtg becomes 0.
なお、追従方向を反転し得る場合には、タコジェネレー
タ3日からの電圧信号V t gが負になる場合がある
ので、この補償切換回路67を入力信号V t gが正
負いずれであってもその絶対値が所28一
定値を越えたら出力を反転するウィンドコンパレータと
リレーRyによって構成するとよい。Note that if the following direction can be reversed, the voltage signal V t g from the tachogenerator 3rd may become negative, so the compensation switching circuit 67 is connected to the compensation switching circuit 67 regardless of whether the input signal V t g is positive or negative. It is preferable to configure it by a window comparator and a relay Ry that inverts the output when the absolute value exceeds a certain value.
力補償回路66は、オペアンプOR5と入力抵抗Rg、
帰還抵抗R1,及びアンバランス力設定器の役目をなす
ボリュームVR7とからなる増幅器で、入力信号Vtg
がある程度増加してからなくなるまで、第S図(ニ)に
示すような入力に比例した電圧信号Vgを補償指令値と
して出力する。The force compensation circuit 66 includes an operational amplifier OR5, an input resistor Rg,
This is an amplifier consisting of a feedback resistor R1 and a volume VR7 that serves as an unbalanced force setting device.
A voltage signal Vg proportional to the input as shown in FIG. S (d) is output as a compensation command value until the voltage increases to a certain extent and disappears.
なお、ボリュームV R?によって正又は負の電圧をオ
ペアンプOP5の反転入力端子に印加することによりオ
フセットを与えて、出力信号Vgを過大又は過小にして
、追従力補償をアンバランスすることができる。In addition, the volume VR? By applying a positive or negative voltage to the inverting input terminal of the operational amplifier OP5, an offset can be applied to make the output signal Vg too large or too small, thereby making it possible to unbalance the tracking force compensation.
これらの各補償回路61,62,63,65゜66の各
出力信号val vb、Vc、Vf+ Vgは、それぞ
れボリュームVR1〜V R5によってレベル調整され
た後、加算回路68によってアナログ的に加算されて追
従補償指令値C83として出力される。The output signals valvb, Vc, Vf+Vg of each of these compensation circuits 61, 62, 63, 65°66 are adjusted in level by respective volumes VR1 to VR5, and then added in an analog manner by an adding circuit 68. It is output as a follow-up compensation command value C83.
加算回路68は、オペアンプOP7と5個のボリューム
vR1〜vR5からの各信号を入力する5個の入力抵抗
R13〜R17と帰還抵抗R18からなる非反転増幅器
である。The adder circuit 68 is a non-inverting amplifier composed of an operational amplifier OP7, five input resistors R13 to R17, and a feedback resistor R18 to which signals from five volumes vR1 to vR5 are input.
この加算回路68から出力される追従補償指令値(電圧
信号)C83を、第1図の切換スイッチ5WIIを介し
て加算回路42へ入力させることにより、速度制御部3
6から出力される電流指令値S2がゼロであっても、電
流制御部37によってこの追従補償指令値C83に応じ
た駆動電流をモータ10に流し、追従動作時に側軸3に
発生する粘性抵抗力、慣性力、静摩擦力及び動摩擦力等
に対抗する追従力を軽減する軸トルクを発生させ、略無
抵抗で外力に追従して回動できるようにする。By inputting the follow-up compensation command value (voltage signal) C83 output from the adder circuit 68 to the adder circuit 42 via the changeover switch 5WII shown in FIG.
Even if the current command value S2 output from C83 is zero, the current control unit 37 supplies a drive current to the motor 10 according to the follow-up compensation command value C83, thereby reducing the viscous resistance force generated in the side shaft 3 during the follow-up operation. , generates an axial torque that reduces the following force that opposes inertial force, static friction force, dynamic friction force, etc., and enables rotation following external force with almost no resistance.
なお、第6図の追従力補償回路60中、この発明で最少
限必要とするのは力補償回路6日である。In addition, in the following force compensation circuit 60 of FIG. 6, the minimum required force compensation circuit in this invention is 6 days.
ここで、この追従力補償回路60の調整方法について説
明する。Here, a method for adjusting the following force compensation circuit 60 will be explained.
先ず、第1図の切換回路46の切換スイッチ48を接点
り側(図示と反対)に、切換スイッチ47を接点d側(
図示の状態)に切換えて、ロボット1を力抜き状態にし
たうえで、次の手順で調整する。First, the changeover switch 48 of the changeover circuit 46 in FIG.
After switching to the state shown in the figure) and putting the robot 1 in a relaxed state, make adjustments according to the following procedure.
なお、この時に力補償回路66のボリュームvR7の出
力はrOJにし、ボリュームVR4゜V Rsの出力も
「0」にしておく。At this time, the output of the volume vR7 of the force compensation circuit 66 is set to rOJ, and the output of the volume VR4°V Rs is also set to "0".
(a)補償したい軸(この実施例では側軸3)を一定の
低速で動かし、第6図のボリュームvR3゜■R6を調
整して、追従力ができるだけ軽くなるように動摩擦補償
を調整する。(a) Move the shaft to be compensated (in this embodiment, the side shaft 3) at a constant low speed, adjust the volume vR3°■R6 in FIG. 6, and adjust the dynamic friction compensation so that the following force is as light as possible.
(b)側軸3を動かす速度を中速と高速にして、それぞ
れの場合の追従力に差が無くなるようにボリュームVR
Iによって粘性補償を調整する。(b) Set the speed at which the side shaft 3 is moved to medium speed and high speed, and adjust the volume VR so that there is no difference in the following force in each case.
Adjust the viscosity compensation by I.
(c)側軸3の動き始めと停止時の追従力をできるだけ
小さくするように、ボリュームvR2によって慣性補償
を調整する。(c) Adjust the inertia compensation using the volume vR2 so that the follow-up force when the side shaft 3 starts moving and stops is as small as possible.
(d)第2図のナツトランナ14を外力によって追従移
動させた時の動き始めの追従力が最も小さくなり、しか
も自分で動き出すことがないように、ボリュームvR4
によって起動力補償を調整する。(d) When the nut runner 14 shown in Fig. 2 is moved by an external force, the following force at the beginning of movement is the smallest, and the volume vR4 is set so that it does not start moving by itself.
Adjust starting force compensation by
3l−
(e)ナツトランナ14を外力によって追従動作ささた
時の起動後の略一定速度での追従力が最も小さくなり、
しかも自分で動き出すことがないように、ボリュームv
R5によって力補償を調整する。3l- (e) When the nut runner 14 is subjected to a following operation by an external force, the following force becomes the smallest at a substantially constant speed after starting,
Moreover, to prevent it from starting to move on its own, the volume
Adjust force compensation by R5.
(f)ナツトランナ14をボルトISに係合させた時、
追従方向に若干の押付力を発生し、コンベア17(第2
図)の速度変動や振動等によって容易にその係合が外れ
ることがない程度にボリュームvR7によってアンバラ
ンス力の調整を行なう。(f) When the nut runner 14 is engaged with the bolt IS,
A slight pressing force is generated in the following direction, and the conveyor 17 (second
The unbalanced force is adjusted by the volume vR7 to such an extent that the engagement will not be easily disengaged due to speed fluctuations, vibrations, etc. (see Figure).
次に、このようにして調整し、前述のようにプレイバッ
ク制御と力抜き制御の切換えが可能な第1図の制御装置
を用いて、第2図のロボット1に、コンベア17に載っ
て一定の速度で移動するワーク18のボルト19を締め
付ける作業撃打なわせる場合の動作について、第10図
のフローチャートも参照しながら説明する。Next, by adjusting in this way and using the control device shown in FIG. 1 which can switch between playback control and stress relief control as described above, the robot 1 shown in FIG. The operation for tightening the bolt 19 of the workpiece 18 moving at a speed of 18 will be described with reference to the flowchart in FIG. 10.
なお、ロボット1に以下に述べる締め付は作業を行なわ
せるために必要なティーチング作業は予めしであるもの
とする。It is assumed that the teaching work required to have the robot 1 perform the tightening work described below has been done in advance.
また、ロボット1のハンド9に取付けられたナツトラン
ナ14は、通常は上昇限位置にあり、リ ゛ミ
ツトスイッチ15はドッグ14bに叩かれてオフになっ
ている。そして、以下の説明では、第1図の切換回路4
6における切換スイッチ48は接点g側に切換えである
ものとする。Further, the nut runner 14 attached to the hand 9 of the robot 1 is normally at the upper limit position, and the limit switch 15 is turned off by being hit by the dog 14b. In the following explanation, the switching circuit 4 in FIG.
It is assumed that the changeover switch 48 at 6 is switched to the contact g side.
この状態では、切換回路46により指令値制御回路45
のリレーコイルL1への通電を断っているので、各切換
スイッチSW 1〜SWoの可動接片Cは全て固定接点
す側に切換わっており、側軸3、第1.第2アーム5,
7.ハンド9を夫々回動させる各モータ4,10.11
等のプレイバック制御が可能である。In this state, the switching circuit 46 causes the command value control circuit 45 to
Since the power supply to the relay coil L1 is cut off, the movable contacts C of each changeover switch SW1 to SWo are all switched to the fixed contact side, and the side shaft 3, the first... second arm 5,
7. Each motor 4, 10.11 rotates the hand 9, respectively.
Playback control is possible.
そこで、第10図のステップlで先ずモータ4゜10等
をプレイバック制御して、側軸3.第1゜第2アーム5
,7等を原位置(待避位置であればどこでもよい)へ移
動させる。Therefore, in step 1 of FIG. 10, first, playback control is performed on the motors 4 and 10, and the side shafts 3 and 3 are controlled. 1st ° 2nd arm 5
, 7, etc., to their original positions (any retracted position is fine).
次に、ハンドSに取り付けたナツトランナ14のソケッ
ト14aが、コンベア17によって搬送されるワーク1
8上のポル1−ISの移動軌跡上の予め定めた待機位置
である作業ポイントに位置するように、ステップ2で再
びモータ4,10等をプレイバック制御して、第2図に
示すような所定の待機姿勢にする。Next, the socket 14a of the nut runner 14 attached to the hand S is connected to the workpiece 1 conveyed by the conveyor 17.
In step 2, the motors 4, 10, etc. are again controlled in playback so that the motors 4, 10, etc. are located at the work point, which is a predetermined standby position on the movement trajectory of the pole 1-IS on the 8, as shown in FIG. Take the prescribed standby position.
この状態で、ボルト通過検知器20がワーク18」二の
ボルト1日の通過を検知するのを待ち、ポル]・通過検
知器20がボルト1日の通過を検知すると、その検知信
号が第1図の中央処理部23に入力し、それによってス
テップ3の判断がYESになり、ステップ4でエアシリ
ンダ13を駆動してナラ1−ランナ14を下降させる。In this state, wait for the bolt passage detector 20 to detect the passage of the second bolt on the workpiece 18'', and when the bolt passage detector 20 detects the passage of the first bolt on the first This is input to the central processing unit 23 in the figure, and the determination in step 3 becomes YES, and in step 4, the air cylinder 13 is driven to lower the runner 1-runner 14.
ナツトランナ14が下降し始めると、」―界隈りミツト
スイッチ15が直ちにオンになるため、切換回路46に
より指令値制御回路45のリレーコイルLlに通電され
、その各切換スイッチSW1〜SWuの可動接片Cが全
て第1図に示すように固定接点a側に切換わるので、各
軸の駆動用モータ4,10.11等は全てフリーになり
、側軸3及び第1.第2アーム5,7等の可動部は外力
を受ければ自由に動く力抜き状態となるが、重力バラン
ス補償回路50からの補償指令値によってモータ4,1
1には自重によるモーメントに抗する軸トルクを発生す
るための駆動電流が流がされるため、バランスが保たれ
て第1.第2アーム5゜7の姿勢が崩れることはない。When the nut runner 14 starts to descend, the switch 15 is immediately turned on, so the relay coil Ll of the command value control circuit 45 is energized by the switching circuit 46, and the movable contacts of each of the switching switches SW1 to SWu are energized by the switching circuit 46. C are all switched to the fixed contact a side as shown in FIG. When the movable parts such as the second arms 5 and 7 receive an external force, they become free to move freely, but the motors 4 and 1 are controlled by the compensation command value from the gravity balance compensation circuit 50.
1 is supplied with a drive current to generate shaft torque that resists the moment due to its own weight, so that the balance is maintained and the 1st. The posture of the second arm 5°7 does not collapse.
そして、ナツトランナ14が下降限まで下降すると、コ
ンベア17によって搬送されてきたワーク18」二のボ
ルト1日をソケット14aが積度衝え込むようになり、
同時に下降限りミツトスイッチ1日がドッグ14bに叩
かれて作動し、その信号によりステップ5の判断がYE
Sになり、ステップ6でナツトランナ14を駆動してソ
ケット14aを回転させ、ボルト1日を締め付ける。Then, when the nut runner 14 descends to its lower limit, the socket 14a begins to ram the second bolt of the workpiece 18 carried by the conveyor 17.
At the same time, the lower limit switch 1st is struck by dog 14b and activated, and the signal determines YES in step 5.
S, and in step 6 the nut runner 14 is driven to rotate the socket 14a and the bolt is tightened.
このように、ナツトランナ14のソケット14aがボル
ト19を衝え込んだ状態で締め付は作業を行なっている
間もコンベア17はワーク18を移動させているが、ロ
ボット1の側軸3及び第1゜第2アーム5,7等の各可
動部は外力によって自由に動かせる状態にあるので、ボ
ルト1日を締め付けながらその移動に追従してハンド日
が水平方向に動くことができる。In this way, while the bolt 19 is being tightened with the socket 14a of the nut runner 14 pushed in, the conveyor 17 is moving the workpiece 18. Since each movable part such as the second arms 5, 7, etc. is in a state where it can be freely moved by external force, the hand plate can be moved in the horizontal direction by following the movement while tightening the bolt plate.
その際、側軸3に作用する粘性、慣性、及び動摩擦によ
る各抵抗力は、前述の追従力補償回路60からの粘性補
償、損性補償、及び動摩擦補償の各指令値の和に応じて
モータ10に駆動電流が流されるため略相殺されれるが
、それでも補償しきれない静摩擦力やその他の抵抗力に
よって、実際に追従動作が開始されると力センサ22と
追従力検出回路64による追従力検出手段から検出信号
vdが現われ、その大きさに応じて起動力補償とその後
の力補償がなされるため、ナツトランナ14は殆んど無
抵抗で追従移動する。At this time, each resistance force due to viscosity, inertia, and dynamic friction acting on the side shaft 3 is applied to the motor according to the sum of each command value of viscosity compensation, damage compensation, and dynamic friction compensation from the following force compensation circuit 60 described above. 10, the driving current is approximately canceled out, but when the following movement actually starts due to static friction force and other resistance forces that cannot be compensated for, the following force is detected by the force sensor 22 and the following force detection circuit 64. A detection signal vd appears from the means, and starting force compensation and subsequent force compensation are performed according to the magnitude of the detection signal vd, so that the nut runner 14 follows and moves with almost no resistance.
その際、第6図の力補償回路66のボリュームV R?
によって抵抗力より補償追従力の方が若干大きくなるよ
うなアンバランスの設定をしておけば、ナツトランナ1
4をボルト1日に対して追従方向に若干押付ける力が発
生するため、追従動作中の両者の係合が確実に保たれる
。At that time, the volume VR? of the force compensation circuit 66 in FIG.
If you set an unbalance so that the compensating follow-up force is slightly larger than the resistance force, NatsuTrunner 1
Since a force is generated that slightly presses the bolt 4 in the following direction against the bolt 1, engagement between the two is reliably maintained during the following operation.
そして、締め付けを開始してからの時間又は締付トルク
を計測することによって、ステップ7でボルト1日の締
め付けを終了したか否かを判定し、締め付けを終了した
らステップ8でナツトランナ14の駆動を停止すると共
に、エアシリンダ13を駆動してナツトランナ14を上
昇させる。Then, by measuring the time since the start of tightening or the tightening torque, it is determined in step 7 whether the bolt tightening for one day has been completed, and when the tightening is finished, the nut runner 14 is driven in step 8. At the same time, the air cylinder 13 is driven to raise the nut runner 14.
ナツトランナ14が上昇限まで上昇すると、上昇限りミ
ツトスイッチ15がオフになるため、指令値制御回路4
5のレリーコイルLlが非励磁になり、各切換スイッチ
SW1〜SW++は全て接点す側に切換わるので、各軸
の駆動用モータ4゜10.11等は全てプレイバック制
御が可能な状態に戻る。When the nut runner 14 rises to the upper limit, the upper limit switch 15 turns off, so the command value control circuit 4
Since the relay coil Ll of No. 5 is de-energized and the changeover switches SW1 to SW++ are all switched to the contact side, the drive motors 4°, 10, 11, etc. of each axis are all returned to a state in which playback control is possible.
このプレイバック制御が可能な状態に戻った時点では、
6ボツト1の可動部は待機位置での状態から動いてしま
っているので、各モータ用の位置制御部には、その動い
た分の位置偏差が溜っている。When this playback control becomes possible again,
Since the movable part of the 6-bot 1 has moved from its standby position, the position control part for each motor accumulates a positional deviation corresponding to the movement.
したがって、プレイバック制御が可能な状態になると、
各可動部は直ちに動く前の作業ポイントに戻り始めるが
、上昇限りミツトスイッチ15がオフになると、ステッ
プ9からステップ1へ戻り、再び最初の原位置へ移動さ
せる処理が行なわれるため、側軸3及び第]、第2アー
ム5,7等の各可動部は作業ポイントに戻りながら結果
的には原位置に復帰し、再び上記の動作を繰り返す。Therefore, when playback control becomes possible,
Each movable part immediately begins to return to the working point before it moved, but when the lift limit switch 15 is turned off, the process returns from step 9 to step 1 and the process of moving it back to its original position is performed, so the side shaft 3 The movable parts, such as the second arms 5 and 7, return to their working points and eventually return to their original positions, and repeat the above operations again.
このようにして、ナツトランナ14がワーク18のボル
ト19を締め付けている間は、ロボット1の各可動部は
力を抜いてワーク18の移動に追従し、それによって従
来非常に煩雑な制御を行なわなければならなかった追従
作業を非常に簡単に実現できる。In this way, while the nut runner 14 is tightening the bolt 19 of the workpiece 18, each movable part of the robot 1 relaxes and follows the movement of the workpiece 18, which conventionally requires very complicated control. Follow-up work that was previously required can be accomplished very easily.
しかも、実際の追従動作時に発生する各種の抵抗力に対
応して追従力を軽減する追従力補償も行なっているので
、極めてスムーズに追従作業を行なわせることができる
。Furthermore, since following force compensation is performed to reduce the following force in response to various resistance forces generated during actual following operation, the following operation can be performed extremely smoothly.
また、コンベア17を止めて、静止しているワーク18
上のポル1へ19の締め付は作業を行なう場合は、切換
回路46における切換スイッチ48を接点ll側に切換
えると共に、切換スイッチ47を接点C側に切換えて、
ボルト1日の静止位置と前述の作業ポイントとを一致さ
せておけば、第7図のステップ3のボルト通過の判断を
省略することによって、その静止したボルト1日の締め
付は作業を行なうことができる。In addition, the conveyor 17 is stopped and the stationary workpiece 18 is
When tightening 19 to upper port 1, switch the changeover switch 48 in the changeover circuit 46 to the contact ll side, and switch the changeover switch 47 to the contact C side,
If the resting position of the bolt on the 1st day matches the work point mentioned above, the determination of whether the bolt has passed in step 3 in Fig. 7 can be omitted, and the tightening of the stationary bolt on the 1st day can be performed. I can do it.
さらに、切換スイッチ48を接点り側に切換えてあれば
、切換スイッチ47の方を必要に応じて接点d側に切換
えることによって、何時でも第1゜第2アーム5,7等
を外力によって自由に動がし得る力抜き状態にすること
ができる。Furthermore, if the changeover switch 48 is switched to the contact side, the first and second arms 5, 7, etc. can be freely controlled by external force at any time by switching the changeover switch 47 to the contact d side as necessary. It is possible to put the body in a relaxed state where it can move freely.
なお、」二記実施例では、実際の速度指令値と速度フィ
ードバック値を共に位置決め制御とは無関係な零値に切
り換えることによって電流指令値を零にするようにした
例について述べたが、この他に両値を共に位置決め制御
とは無関係な互いに等しい所定値に切換えることによっ
ても電流指令値を零にすることができる。あるいは、電
流指令値を直接零値に切換えるようにしてもよい。In addition, in the second embodiment, an example was described in which the current command value was set to zero by switching both the actual speed command value and the speed feedback value to zero values unrelated to positioning control. The current command value can also be made zero by switching both values to mutually equal predetermined values unrelated to positioning control. Alternatively, the current command value may be directly switched to the zero value.
また、前述の実施例における重力バランス補償回路50
では、ポテンショメータ30.40からの第3図の角度
01,02に相当するデータに応して、重力補償値を演
算して算出するようにしていたが、予かしめ各角度01
.θ2に応じた各垂直関節軸に対する最適な重力補償値
を第5図のメモリ52にテーブルとして格納しておいて
、入力角度データに応じてCPU5iかそのテーブルか
ら重力補償値を読み出すようにしてもよい。Moreover, the gravity balance compensation circuit 50 in the above-mentioned embodiment
In this case, the gravity compensation value was calculated according to the data corresponding to angles 01 and 02 in FIG. 3 from the potentiometers 30 and 40.
.. The optimum gravity compensation value for each vertical joint axis according to θ2 may be stored as a table in the memory 52 of FIG. 5, and the gravity compensation value may be read from the table by the CPU 5i according to the input angle data. good.
さらに、追従力補償をその効果が最も大きい腰11i1
111;対してのみ行なうようにしたが、周軸及び対軸
等信の各軸に対しても行なうようにすれば一層完全な補
償が可能になる。Furthermore, the following force compensation is applied to the waist 11i1 where the effect is greatest.
111; Although the compensation is performed only for the circumferential axis and the opposite axes, even more complete compensation can be achieved.
次に、力抜き制御時の安全性を高めるための手段を設け
たこの発明の他の実施例について第11図乃至第13図
によって説明する。Next, another embodiment of the present invention, which is provided with means for increasing safety during strain relief control, will be described with reference to FIGS. 11 to 13.
第11図は、ロボット1の第1アーム5を駆動するモー
タ4に対しての安全手段のみを示し7ているが、他のモ
ータ10,11等に対しても、これと同様な安全手段を
設けることが望ましい。また、図示していない部分は第
1図に示した前述の実施例と同じである。Although FIG. 11 only shows safety measures 7 for the motor 4 that drives the first arm 5 of the robot 1, similar safety measures are also provided for other motors 10, 11, etc. It is desirable to provide one. Further, the parts not shown are the same as those of the above-described embodiment shown in FIG.
この実施例においては、モータ4の駆動軸(第=40−
1アーム5を回動させる軸)に対して電磁ブレーキ70
&取付けである。In this embodiment, an electromagnetic brake 70 is connected to the drive shaft of the motor 4 (the shaft for rotating the 40th-1st arm 5).
& installation.
この電磁ブレーキ70は、ブレーキ電源71によって通
電されている時はブレーキ力を作用せず、その通電が断
たれるとブレーキ力を作用させるオフタイプのものであ
り、この制御装置全体への給電が断たれても、可動部の
軸を固定してロボット1の姿勢を保持できるようにして
いる。This electromagnetic brake 70 is of an off type that does not apply a braking force when it is energized by a brake power source 71, but applies a braking force when the energization is cut off, and the power supply to the entire control device is Even if the robot 1 is cut off, the axis of the movable part is fixed so that the posture of the robot 1 can be maintained.
この電磁ブレーキ70とブレーキ電源71との接続ライ
ンに、リレーコイルL 2が励磁された時にのみオフに
なる常閉接点SWa、SWbを介挿している。リレーコ
イルL2に並列に接続したダイオ−!” D 2はフラ
イホイールダイオードである。Normally closed contacts SWa and SWb are inserted into the connection line between the electromagnetic brake 70 and the brake power source 71, and are turned off only when the relay coil L2 is excited. Diode connected in parallel to relay coil L2! ” D2 is a flywheel diode.
さらに、電流異常設定器72による設定信号とスイッチ
5WI2を介して電流検出器28からの電流フィードバ
ック信号とを入力して電流異常を検出する電流異常検出
回路73と、速度異常設定器74による設定信号とスイ
ッチSW+aを介してタコジェネレータ2日からの速度
フィードバック信号とを入力して速度異常を検出する速
度異常検出回路75と、位置異常設定器76による設定
信号とスイッチ5W14を介してポテンショメータ30
からの位置フィードバック信号とを入力して位置異常を
検出する位置異常検出回路77とを設けている。Further, a current abnormality detection circuit 73 detects a current abnormality by inputting a setting signal from the current abnormality setting device 72 and a current feedback signal from the current detector 28 via the switch 5WI2, and a setting signal from the speed abnormality setting device 74. A speed abnormality detection circuit 75 detects speed abnormality by inputting the speed feedback signal from the tachogenerator 2 through the switch SW+a, and the potentiometer 30 through the setting signal from the position abnormality setting device 76 and the switch 5W14.
A positional abnormality detection circuit 77 is provided for detecting positional abnormality by inputting the positional feedback signal from the positional feedback signal.
スイッチ5WI2,5W13,5WI4は、第1図のリ
レーコイルr−1の励磁によってスイッチS W 1〜
5W11と連動して切換わるスイッチで、常時は図示の
ように可動接片Cが全てアース側の接点aに切換わって
おり、力抜き制御時に接点す側に切換わって各フィード
バック信号を各異常検出回路73.75.77へ入力さ
せる。Switches 5WI2, 5W13, and 5WI4 are activated by excitation of relay coil r-1 in FIG.
This is a switch that changes in conjunction with 5W11. Normally, all movable contacts C are switched to contact a on the ground side as shown in the figure, and during stress release control, they are switched to the contact side to send each feedback signal to each abnormality. It is input to the detection circuits 73, 75, and 77.
各異常検出回路73,75.77の出力端子は全て、一
端を電源vccに接続したリレーコイルI、2の他端に
接続されており、各出力信号Ea。The output terminals of each of the abnormality detection circuits 73, 75, and 77 are all connected to one end of the relay coil I, 2 connected to the power supply VCC, and the other end of each output signal Ea.
Eb、Ecのうちのいずれか1つでも異常検出によるロ
ーレベル゛L″になると、リレーコイルL2を励磁して
その常閉接点SWa、SWbが開くので、電磁ブレーキ
70がブレーキ作動してモータ4の回転軸をロックする
ため、第1アーム5の回動が停止する。When any one of Eb and Ec becomes a low level "L" due to abnormality detection, the relay coil L2 is energized and its normally closed contacts SWa and SWb are opened, so the electromagnetic brake 70 operates and the motor 4 Since the rotation axis of the first arm 5 is locked, the rotation of the first arm 5 is stopped.
電流異常設定器72及び電流異常検出回路75は、例え
ば第12図に示すように構成する。The current abnormality setting device 72 and the current abnormality detection circuit 75 are configured as shown in FIG. 12, for example.
すなわち、電流異常設定器72は、正電源子Vとアース
間に両端を接続したボリュームVRaと、負電源−■と
アース間に両端を接続したボリュームVRbからなり、
モータ4に流れる電流Tmの方向に応じた極性でその大
きさに比例した電圧信号として、第11図の電流検出器
28から発生する第13図(イ)に示すような電流フィ
ードバック信号Viの正の正常限界に相当する電圧Va
と負の正常限界に相当する電圧vbを設定して、電流異
常検出回路73へ供給する。That is, the current abnormality setting device 72 consists of a volume VRa having both ends connected between the positive power supply V and the ground, and a volume VRb having both ends connected between the negative power supply -■ and the ground.
The positive current feedback signal Vi as shown in FIG. 13(A) generated from the current detector 28 in FIG. The voltage Va corresponding to the normal limit of
A voltage vb corresponding to the negative normal limit is set and supplied to the current abnormality detection circuit 73.
電流異常検出回路73は、抵抗Rg−R,nと比較器と
してのオペアンプOPa、OPhとダイオードDa、D
bからなるウィンドコンパレータと、その出力を反転す
るインバータ■NVによって構成されている。The current abnormality detection circuit 73 includes a resistor Rg-R,n, operational amplifiers OPa and OPh as comparators, and diodes Da and D.
It is composed of a window comparator consisting of a transistor B, and an inverter NV that inverts its output.
そして、電流検出器28からの電流フィードバック信号
Viを抵抗Rg + RJを介して、それぞれオペアン
プOPaの非反転入力端子とオペアンプOPbの反転入
力端子に入力し、電流異常設定器72による設定電圧V
a、Vbを、それぞれ抵抗Rh、Riを介してオペアン
プOPaの反転入力端子とオペアンプOPbの非反転入
力端子に入力する。Then, the current feedback signal Vi from the current detector 28 is inputted to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OPa and the inverting input terminal of the operational amplifier OPb via the resistors Rg + RJ, respectively, and the set voltage V by the current abnormality setting device 72 is inputted.
a and Vb are input to the inverting input terminal of operational amplifier OPa and the non-inverting input terminal of operational amplifier OPb via resistors Rh and Ri, respectively.
したがって、vb≦Vi≦Va であれば、オペアン
プOPa、OPbの出力はいずれもL″であるが、Vi
>Va又はVi<Vb になると、オペアンプOPa
、OPbのいずれかの出力がH″になり、それをダイオ
ードDa、Dbによって加算したウィンドコンパレータ
の出力EAは、第13図(ロ)に示すようになる。Therefore, if vb≦Vi≦Va, the outputs of operational amplifiers OPa and OPb are both L'', but Vi
>Va or Vi<Vb, the operational amplifier OPa
.
この出力EAをインバータINVによって反転したこの
電流異常検出回路73の出力信号Eaは第13図(ハ)
に示すようになり、モータ電流がいずれの方向でも異常
に大きくなった時にのみローレベルになって、リレーコ
イルL2を励磁する。The output signal Ea of this current abnormality detection circuit 73, which is obtained by inverting this output EA by the inverter INV, is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, only when the motor current becomes abnormally large in either direction, it becomes low level and excites the relay coil L2.
なお、速度異常設定器74と速度異常検出回路75、及
び位置異常設定器76と位置異常検出口路77も、上述
した第12図の電流異常設定器72と電流異常検出回路
73と全く同様に構成すればよい。The speed abnormality setting device 74, the speed abnormality detection circuit 75, the position abnormality setting device 76, and the position abnormality detection port 77 are also exactly the same as the current abnormality setting device 72 and the current abnormality detection circuit 73 in FIG. 12 described above. Just configure it.
このような安全手段を設けることにより、モータ4に流
れる電流値の異常、第1アーム5の回動速度又は回動位
置の異常のいずれが発生しても、モータ4を停止させて
、第17−ム5の回動をその位置で停止させることがで
きる。その時電源の供給を遮断するようにしてもよい。By providing such a safety measure, even if an abnormality occurs in the current value flowing through the motor 4 or in the rotational speed or rotational position of the first arm 5, the motor 4 will be stopped and the first arm 5 will be stopped. - Rotation of the arm 5 can be stopped at that position. At that time, the power supply may be cut off.
ロボット1の各可動部を駆動する全てのモータに対して
このような安全装置を設けることが望ましいことは云う
までもない。It goes without saying that it is desirable to provide such a safety device for all motors that drive each movable part of the robot 1.
ところで、この発明は第2図に示した垂直多関節型ロボ
ットに限らず、水平多関節型ロボットや平行リンクアー
ムを有する垂直多関節型ロボット等各種のロボットに適
用できる。なお、水平多関節型ロボットに適用する場合
には重力バランス補償は不要である。By the way, the present invention is applicable not only to the vertically articulated robot shown in FIG. 2, but also to various robots such as horizontally articulated robots and vertically articulated robots having parallel link arms. Note that gravity balance compensation is not required when applied to a horizontal articulated robot.
C発明の効果〕
以上説明してきたように、この発明によれば、速度指令
値とロボットの可動部の速度検出系からの速度フィード
バック値との偏差に基づく指令値に応じて、ロボットの
可能部を駆動するモータの駆動電流に制御するようにし
たロボットの制御装置において、速度指令値と速度フィ
ードバック値との偏差に基づく指令値を実際の速度指令
値と速度フィードバック値に拘らず零にすることにより
ロボットの可動部を外力により自由に動かし得るように
したので、指令値制御手段として接点容量が小さく小型
で安価な電磁リレー等を用いることができ、それによっ
て接点のメンテナンス回数を少なくできるばかりか、接
点の切換時に突入電流がモータに流れることがないため
その防止対策を施さなくて済む。C Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the robot's movable parts are adjusted according to the command value based on the deviation between the speed command value and the speed feedback value from the speed detection system of the robot's movable part. To set a command value based on a deviation between a speed command value and a speed feedback value to zero regardless of the actual speed command value and speed feedback value, in a robot control device configured to control the drive current of a motor that drives a motor. Since the movable parts of the robot can be moved freely by external force, it is possible to use compact and inexpensive electromagnetic relays with small contact capacity as a command value control means, which not only reduces the number of times of contact maintenance. Since inrush current does not flow to the motor when switching the contacts, there is no need to take measures to prevent it.
また、外力による可動部の追従動作時に、その可動部が
受ける実際の追従力を検出して、それを軽減するトルク
を発生するようにその可動部を駆動するモータの駆動電
流を制御する追従力補償を行なうようにしたので、ロボ
ットの追従動作時に、その可動部を殆んど無抵抗で軽く
動かせるためスムーズな追従動作ができ、ハンドに取付
けた工具がワークから外れるようなことがなくなる。In addition, when the movable part follows a motion caused by an external force, the actual following force that the movable part receives is detected, and the following force controls the drive current of the motor that drives the movable part so as to generate a torque that reduces the force. Since compensation is performed, the movable parts of the robot can be moved lightly with almost no resistance during the robot's follow-up operation, resulting in smooth follow-up action and the tool attached to the hand will not come off the workpiece.
第1図はこの発明の一実施例を示す制御装置のブロック
構成図、
第2図はこの発明を適用する垂直多関節型ロボットの構
成及びその作業の説明に供するロボットまわりの外観図
、
第3図は同じくそのロボットの垂直関節軸に加わる重力
のモーメントを説明するための模式第4図は第2図にお
ける力センサ22の構造を示す拡大斜視図、
第5図は第1図における重力バランス補償回路50の具
体例を示すブロック回路図、
第6図は第1図における追従力補償回路60の具体例を
示す回路図、
第7図は第6図における追従力検出回路64の構成例を
示す回路図、
第8図及び第9図は追従力補償回路60の作用説明のた
めの各部の信号波形図、
第10図は第1図における中央処理装置23の動作例を
示すフロー図、
第11図は安全手段を設けたこの発明の他の実施例の要
部のみを示すブロック図、
第12図は同じくその電流異常設定器72と電流異常検
出回路73の具体的構成を示す回路図、
第13図は電流異常検出回路73の作用説明のための各
部の信号波形図である。
1 ・垂直多関節型ロボット 3・・眼軸4.10.
11・・DCサーボモータ
5・・・第1アーム 6・・対軸 7 第2アーム
8・・・手首軸 9・・・ハンド13・・エアシ
リンダ 14・・ナツトランナ15.16・・リミ
ットスイッチ
17 ・コンティニュアスコンベア 18・ワーク19
・・・ボルト 20・・・ボルト通過検知器22・
・力センサ 23・・・中央処理部29.39
・ タコジェネレータ
30.40・・・ポテンショメータ
45・・指令値制御回路 46・・・切換回路50
・・重力バランス補償回路
60・・・追従力補償回路 61・・・粘性補償回路
62・・・慣性補償回路 63・・・動摩擦補償回
路64・・・追従力検出回路 65・起動力補償回路
66・・力補償回路 67・補償切換回路68・
・・加算回路 70・・・電磁ブレーキm
第8図
追従期間
第9図
追従期間
第1(
D図
第13図
手続補正書(白側
昭和60年9月5日
特許庁長官 宇 賀 道 部 殿
1、事件の表示
特願昭60−84638号
2、発明の名称
ロボットの制御装置
3、補正をする者
事件との関係 特許出願人
神奈川県横浜市神奈用区宝町2番地
(399)日産自動車株式会社
4、代理人
東京都豊島区東池袋1丁目20番地5
5、補正の対象
明細書の発明の詳細な説明の欄
6、補正の内容
明細書第11頁第5行の「慣通させ」を「貫通させJと
訂正する。Fig. 1 is a block configuration diagram of a control device showing an embodiment of the present invention; Fig. 2 is an external view of the surroundings of the robot for explaining the configuration and work of a vertically articulated robot to which the invention is applied; Figure 4 is an enlarged perspective view showing the structure of the force sensor 22 in Figure 2, and Figure 5 is the gravity balance compensation in Figure 1. A block circuit diagram showing a specific example of the circuit 50, FIG. 6 is a circuit diagram showing a specific example of the tracking force compensation circuit 60 in FIG. 1, and FIG. 7 shows a configuration example of the tracking force detection circuit 64 in FIG. 6. 11 is a circuit diagram, FIGS. 8 and 9 are signal waveform diagrams of various parts for explaining the operation of the tracking force compensation circuit 60, FIG. 10 is a flow diagram showing an example of the operation of the central processing unit 23 in FIG. 12 is a block diagram showing only the essential parts of another embodiment of the present invention provided with safety means; FIG. FIG. 13 is a signal waveform diagram of each part for explaining the operation of the current abnormality detection circuit 73. 1. Vertical articulated robot 3. Eye axis 4.10.
11... DC servo motor 5... First arm 6... Opposite shaft 7 Second arm 8... Wrist shaft 9... Hand 13... Air cylinder 14... Nut runner 15.16... Limit switch 17・Continuous conveyor 18・Work 19
...Bolt 20...Bolt passage detector 22.
・Force sensor 23...Central processing unit 29.39
- Tacho generator 30, 40... Potentiometer 45... Command value control circuit 46... Switching circuit 50
... Gravity balance compensation circuit 60 ... Follow-up force compensation circuit 61 ... Viscosity compensation circuit 62 ... Inertia compensation circuit 63 ... Dynamic friction compensation circuit 64 ... Follow-up force detection circuit 65 - Starting force compensation circuit 66・・Force compensation circuit 67・Compensation switching circuit 68・
... Addition circuit 70 ... Electromagnetic brake m Figure 8 Follow-up period Figure 9 Follow-up period 1 (D Figure 13 Procedural amendment (white side September 5, 1985 Mr. Michibe Uga, Commissioner of the Patent Office) 1. Indication of the case Japanese Patent Application No. 60-84638 2. Name of the invention Robot control device 3. Person making the amendment Relationship to the case Patent applicant Nissan Motor Co., Ltd., 2-399 Takaracho, Kanayō-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Company 4, Agent 1-20-5 Higashiikebukuro, Toshima-ku, Tokyo “Correct it to J through it.
Claims (1)
速度フィードバック値との偏差に基づく指令値に応じて
、前記ロボットの各可動部を駆動するモータの駆動電流
を制御するようにしたロボットの制御装置において、 前記速度指令値と速度フィードバック値との偏差に基づ
く指令値を実際の速度指令値と速度フィードバック値に
拘らず零にする指令値制御回路と、この指令値制御回路
の作動・不作動を切換える切換回路と、 前記可動部の外力による追従動作時に該可動部が受ける
追従力を検出する追従力検出手段と、該追従力検出手段
によって検出される追従力に応じて、該追従力を軽減す
るトルクを前記可動部を駆動するモータに発生させるた
めの補償指令値を出力する追従力補償回路とを設け、 前記切換回路によって前記指令値制御回路を作動させて
前記偏差に基づく指令値を零にした時、前記追従力補償
回路が出力する補償指令値によって前記モータの駆動電
流を制御し、前記ロボットの可動部を外力により自由に
追従動作し得るようにしたことを特徴とするロボットの
制御装置。 2 追従力補償回路が、追従力検出手段によって検出さ
れる追従力と完全にはバランスしないトルクを発生させ
るための補償指令値を出力する回路である特許請求の範
囲第1項記載のロボットの制御装置。[Scope of Claims] 1. Controlling the drive current of a motor that drives each movable part of the robot according to a command value based on a deviation between a speed command value and a speed feedback value from a speed detection system of a movable part of the robot. A control device for a robot configured to include a command value control circuit that makes a command value based on the deviation between the speed command value and the speed feedback value zero regardless of the actual speed command value and the speed feedback value; a switching circuit for switching between activation and non-operation of a control circuit; a following force detection means for detecting a following force received by the movable part during a follow-up operation due to an external force of the movable part; and a following force detected by the following force detecting means. Accordingly, a following force compensation circuit is provided that outputs a compensation command value for causing the motor driving the movable part to generate a torque that reduces the following force, and the switching circuit operates the command value control circuit. When the command value based on the deviation is set to zero, the drive current of the motor is controlled by the compensation command value output by the following force compensation circuit, so that the movable part of the robot can freely follow the motion by an external force. A robot control device characterized by: 2. Control of the robot according to claim 1, wherein the following force compensation circuit is a circuit that outputs a compensation command value for generating a torque that is not completely balanced with the following force detected by the following force detection means. Device.
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