JPS62103705A

JPS62103705A - 産業用ロボツト制御装置

Info

Publication number: JPS62103705A
Application number: JP24447085A
Authority: JP
Inventors: Masaki Tanaka; 雅樹田中
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1985-10-30
Filing date: 1985-10-30
Publication date: 1987-05-14

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】〈発明の技術分野〉この発明は、例えばロボット関節部の位置検出用として
インクリメンタル形エンコーダが用いられた産業用ロボ
ットの制御装置に関連し、殊にこの発明は、この種口ボ
ットの関節部における新規なキャリブレーション（原点
位置合わせ）の方式を提案するものである。

〈発明の概要〉この発明は、ロボット関節部の回転軸を所定方向へ回転
して、メカストッパーに当接させた後、ロボット関節部
を反対方向へ回転させ、エンコーダが基準信号を出力し
たとき、これを基準として原点位置合わせを行うことに
したものであり、これによりキャリブレーション（原点
位置合わせ）に関与するスイッチ等の構成要素を減少さ
せて、産業用ロボット制御装置の構成の簡易化をはかっ
ている。

〈発明の背景〉従来の産業用ロボットは、キャリブレーション（原点位
置合わせ）に関与する構成要素として、ロボット関節部
の回転軸が基準角度位置の近傍に位置していることを検
知するための第１の検知スイッチと、前記回転軸が基準
角度位置の正負いずれの方向に位置ずれしているかをイ
免知するための第２の検知スイッチとを備えている。

この種構造の産業用ロボットにおいて、各関節部のキャ
リブレーションを実施するに際しては、まずロボット関
節部の現在位置が、基準位置に対し正負いずれの方向に
ずれているかを第２の検知スイッチで検知した後、つぎ
にロボット関節部が基準位置へ近ずくよう、回転軸をそ
の方向へ回転駆動している。そして第１の検知スイッチ
が所定の検知動作を行い、しかる後に例えばエンコーダ
が最小のＺ相出力を出力したときに、これを基準として
原点位置の設定を行なっている。

ところがこの種方式の場合、キャリブレーションに関与
する構成要素として、上記第１および第２の検知スイッ
チ、さらにはその周辺の配線や回路部材を必要とするた
め、構成の複雑化やコスト高を招くばかりでなく、前記
検知スイッチの故障により、キャリブレーションの実施
が不能となるなど、信頼性の面でも問題があった。

〈発明の目的〉この発明は、上記問題を解消するためのものであって、
キャリブレーションに関与するスイッチ等の構成要素を
なくして、構成の簡易化および信頼性の向上をはかった
新規な産業用ロボット制御装置を提供することを目的と
する。

〈発明の構成および効果〉上記目的を達成するため、この発明の産業用ロボット制
御装置では、ロボット関節部の回転軸を正逆回転駆動するモータと、前記回転軸に連繋配備され回転軸の回転角度に応じた出
力パルスと回転の基準位置とを与える基準信号とを出力
するエンコーダと、前記回転軸の回転角度範囲を規定す
るためのロボット関節部に配設されるメカストッパーと
、ロボット関節部が前記メカストッパーに当接したこと
を検出する検出手段と、キャリブレーションに際し、ロボット関節部を所定方向
へ回転駆動してをメカス）　−／パーへ当接させた後、
ロボット関節部を反対方向へ回転駆動させると共に、エ
ンコーダからの基準信号入力で、関節部の基準位置の設
定を行う制御手段とを具備させることにした。

この発明によれば、従来、キャリブレーションの実施に
必要とされていた２個の検知スイッチの他、その周辺の
配線や回路部材を省略することができるもので、構成の
簡易化やコストの低減を実現することが可能となった。

また前記検知スイッチの故障でキャリブレーションの実
施が不能となるなどのおそれがなく、装置の信頼性を大
幅に向上させることができるなど、発明目的を達成した
顕著な効果を奏する。

〈実施例の説明〉第１図は、この発明の一実施例にかかる産業用ロボット
の概略構成を示すもので、図示例のものは、多関節型の
ロボット本体ＲＢと、このロボット本体ＲＢの動作を一
連に制御する制御装置（第２図に示す）とから構成され
る。

このロボット本体ＲＢは、６自由度を有しており、６個
の関節部１〜６において、それぞれθ、〜θ６の回転自
由度（この明細書では、本来の回転の他、旋回自由度も
また「回転自由度」と呼ぶ。）を有している。これら関
節部ｌ〜６は、駆動機構としてのサーボモータＭ、〜Ｍ
６（第２図に示す）によってそれぞれ独立駆動され、こ
れにより各関節部１〜６の回転軸が正逆回転せられる。

第２図は、上記産業用ロボットの制御装置の概略構成を
示す。

図示例において、ＣＰＵ７はＲＯＭＢやＲＡＭ９、さら
にはキーボード１０とともにコンピュータ回路を構成し
ており、命令解析、指令値計算２位置制御演算等の各種
演算や処理を実行する。なおＲＯＭ８は、ロボット制御
用のプログロム等を格納し、さらにＲＡＭ９は演算結果
その他のデータを記憶する。

ＣＰＵ７の出力はサーボアンプＡ１〜Ａｈに与えられて
おり、これらのサーボアンプＡ１〜Ａ、はＣＰＵ７から
のそれぞれの出力値を増幅して、前記の各サーボモータ
Ｍ　ｔ　”’　Ｍ　ｈへ与えられる。エンコーダＥ１〜
Ｅ６は、サーボモータＭ、−Ｍ、にそれぞれ取り付けら
れたインクリメンタル形エンコーダであって、各モータ
の回転角度を検出してＣＰＵ７へ与える。このインクリ
メンタル形の各エンコーダＥ、−Ｅ、は、Ａ相およびＢ
相出力として回転角度に応じた出力パルス（例えば１回
転につき１ｏｏｏパルス）を出力すると共に、Ｚ相出力
として回転の基準位置を与える基準信号（例えば１回転
につきｌパルス）を出力する。

各関節部１〜６には、回転軸の回転角度範囲を規定する
ためのメカストッパー（図示せず）が、回転軸の正負回
転方向の各終端位置に対応して配設されている。

第３図は、第１の関節部１についての回転軸１１の回転
角度範囲α、と、その両端のメカストッパーの配設位置
Ｓｌ、Ｓ２とを例示したものであって、図示例の場合、
前記回転角度範囲α、の中間位置に原点Ｐ１が設定され
ている（他の関節部も同様）。なお図中、２１〜Ｚ９は
、回転軸１１の回動時に、エンコーダＥ１がＺ相出力（
基準信号）を出力する角度位置を示している。

上記原点Ｐｉ（ただしｉ　＝１．２．・・・、６）の位
置合わせ（キャリブレーション）は、エンコーダＥ、〜
ＥｈのＡ相またはＢ相出力とＺ相出力とを利用して、電
源投入後に実施されるもので、その具体的手順は、第４
図に示すとおりである。

以下、第１関節部１についてのキャリブレーションを、
第４図に基づいて説明するが、現実の実施に際しては、
全ての関節部１〜６につき第４図のステップ１　（図中
、ｒｓＴＩＪで示す）〜ステップ２を一斉に実行した後
、ステップ３〜ステツプ５については、第１関節部１か
ら第６関節部６まで順に実行してゆくなど、適宜方法を
採択し得る。

なおこのキャリブレーションにおいては、゛前記ＣＰＵ
７は、ロボット関節部１〜６が前記メカストッパーに当
接したことを検出する検出手段や、モータＭ１〜Ｍ、の
駆動および停止、さらには回転方向の設定などを行う制
御手段として機能する他、キャリブレーションに関連す
る各種演算や処理を実行する。またＲＯＭ８は、キャリ
ブレーションを実行するためのプログラムを格納するの
に用いられ、またＲＡＭ９は、各種データを記憶する他
、ワークエリアとしての利用に供される。

第４図のステップ１において、ＣＰＵ７は、まずモータ
Ｍ１を駆動して第１関節部１の回転軸１１を正回転方向
（第３図参照）へ回転させる。この動作は、第２図に示
す如く、ＣＰＵＴ内にエンコーダＥ、の出力パルス（Ａ
相またはＢ相出力）を取り込み、ＣＰＵ７にて位置制御
のサーボ系の演算を実行し、その演算結果である電流指
令値をサーボアンプＡ１に指令して、モータＭ、を回転
駆動するものである。これにより第１ｒｙＪ節部ｌの回
転軸１１がそれぞれ適当角度回転し、関節部１がメカス
トッパーに当接したとき、その関節部の回転動作が停止
せられる。このメカストッパーへの当接は、後記するい
ずれか方法によって検出でき、その関節部１においてそ
れぞれのメカストッパーに当接したことをＣＰＵ７が検
出したとき、ステップ２の判定が“ＹＥＳ“となってス
テップ３へ進む。

ステップ３において、ＣＰＵ７はモータＭ。

を駆動させて、回転軸１１を負回転方向（前記と反対方
向）へ低速で回転させる。この回転動作にともなって、
ＣＰＵ７ヘエンコーダＥＩより出力パルスが送られてく
るが、ＣＰＵ７はこの出力パルスの数を計数すると共に
、エンコーダＥ１より１回転に１パルスの基準信号（Ｚ
相出力）が送られてくるのを待つ。かくしてエンコーダ
Ｅ１より最初の基準信号を受は取ると、ステップ４が“
ＹＥＳ”となり、ＣＰＵ７は前記原点Ｐ１に対する最初
の基準信号の出力位置Ｚ１を示す情報（エンコーダＥ、
のＡ相またはＢ相出力の計数値に換算した値）を現在位
置情報としてＲＡＭ９の所定エリアへ書き込むと共に、
モータＭ、の回転を停止させるものである（ステップ５
）。

第５図〜第８図は、関節部１がメカストッパーに当たっ
たことを検出する方法を具体的に示している。なお同図
におけるステップ１０゜１１．１３．１４の各判定処理
および、ステップ１２の演算処理は、いずれもＣＰＵ７
で実行されるものである。

まず第５図に示すステップ１０は、モータＭｔを正方向
回転させるためのＣＰＵ７の出力（これを「アクチュエ
ータ操作量」という）が、予め設定された基準操作量よ
り大きいか否かを判定しており、このアクチュエータ操
作量が基準操作量より大きいときは、関節部ｌはメカス
トッパーに当たっていると判断し、もし基準操作量以下
のときは、関節部１はメカストッパーに当たっていない
と判断している。

つぎに第６図に示すステップ１１は、関節部１の現在速
度がゼロか否かを判定しており、この現在速度がゼロの
ときは、関節部１はメカストッパーに当たっていると判
断し、もしゼロでないときは、関節部１はメカストッパ
ーに当たっていないと判断している。なおこの場合に、
ロボット制御装置に関節部の現在速度を検出するための
回路を設けることは勿論である。

つぎの第７図は、ステップ１２で、位置指令値より現在
位置を一減算して位置偏差を求めた後、つぎのステップ
１３でこの位置偏差が予め設定された偏差基準値より大
きいか否かを判定しており、この位置偏差が偏差基準値
より大きいときは、関節部１はメカストッパーに当たっ
ていると判断し、もし偏差基準値以下のときは、関節部
１はメカストッパーに当たっていないと判断している。

つぎに第８図に示すステップ１４は、モータＭ、の電流
値がモータ電流基準値より大きいか否かを判定しており
、このモータ電流値がモータ電流基準値より大きいとき
は、関節部ｌはメカストッパーに当たっていると判断し
、もしモータ電流基準値以下のときは、関節部１はメカ
ストッパーに当たっていないと判断している。

なおこの場合に、ロボット制御装置にモータの電流値を
検出するための回路を設けることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施にかかる産業用ロボットの概
略構成を示す図、第２図は産業用ロボット制御装置の回
路構成例を示すブロック図、第３図は関節部の回転角度
範囲の一例を示す図、第４図はキャリブレーションの制
御動作を示すフローチャート、第５図〜第８図はメカス
トッパーの当接を検出する方法例を示す図である。１〜６・・・・関節部７・・・・ＣＰＵＭ、−Ｍ、・・・・モータＥ１〜Ｅ６・・・・エンコーダ特許出願人　　立石電機株式会社寸　ｌ　）ジコ　　ロオｊｔトＪ航を党禰シ凸：ｆｐ３
＋、２１　ｉ転負膚Ａａｆ＋ｆｆ１Ｔ＋ｆｆｉ菖＋　　ｚ　　ｒｈ　　　層島ｚト淳麹魚警汗、１２゛口
・７りＩｎ手続補正書く自発〉昭和６１年８月２６日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ロボット関節部の回転軸を正逆回転駆動するモー
タと、前記回転軸に連繋配備され回転軸の回転角度に応じた出
力パルスと回転の基準位置とを与える基準信号とを出力
するエンコーダと、前記回転軸の回転角度範囲を規定するためのロボット関
節部に配設されるメカストッパーと、ロボット関節部が
前記メカストッパーに当接したことを検出する検出手段
と、キャリブレーションに際し、ロボット関節部を所定方向
へ回転駆動してメカストッパーへ当接させた後、ロボッ
ト関節部を反対方向へ回転駆動させると共に、エンコー
ダからの基準信号入力で、関節部の基準位置の設定を行
う制御手段とを具備して成る産業用ロボット制御装置。
（２）前記エンコーダは、Ａ相またはＢ相出力として前
記出力パルスを出力し、またＺ相出力として前記基準信
号を出力するインクリメンタル形エンコーダである特許
請求の範囲第１項記載の産業用ロボット制御装置。
（３）前記メカストッパーは、回転軸の正負回転方向の
各終端位置に対応して配設されている特許請求の範囲第
１項記載の産業用ロボット制御装置。
（４）前記検出手段および制御手段は、コンピュータ回
路のＣＰＵである特許請求の範囲第１項記載の産業用ロ
ボット制御装置。