JPS62140784A - ロボツトのバツクラツシユ補正装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ロボットの軸駆動機構に存在するバ、クラ、
シュ誤差を補正するロボットの／＜ツク（従来の技術） 餓近、溶接用ロボットなどに関節型ロボットが用いられ
るようになってきている。第５図は、係るロポントの斜
視図である。図中、ｌは基台部に据え１ξかれた基台で
、その内部にはθ軸駆動用のサーボモータが収納されて
いる。２はＷ軸ユニット、３はＷ軸腕、４はＵ軸腕、４
ａはＵ軸腕４の軸承である。更に、第６図はかかる関節
型ロボットの機構図である。図中、０＝０°はロボット
正面を示し、ＷはＷ袖、ＵはＵ軸、αは手首の回転軸、
βは手首の上下への移動軸である。

このような各軸の関節部分には、サーボモータとギア機
構等からなる駆動機構が収納されており、サーボモータ
の回転により各腕が駆動されるように構成される。この
駆動機構にはギアやタイミングベルトのような駆動伝達
手段が用いられているが、これらの駆りＪ伝達手段には
構造上の特徴から必ずバックラッシュ誤差が含まれてい
る。

そして、このバックラッシュ誤差がロボットの各軸の動
作特性を悪化させ、位置決め精度を悪くしているので、
従来はサーボ系の指令値がパンクランシュの生じる方向
に反転したとき、その指令値をパンクラッシュ誤差分だ
け補正するような補正方式が採用されていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、ロボットの駆動軸のようなサーボ系には
指令値入力部の後段に加減速制御回路が設けられたり、
また負帰還系において、動作の遅れを生じることが好ま
しくないため、従来の方式のものでは適確なバックラッ
シュ補正が行なえないという問題があった。

本発明は上述の如き従来の欠点を改善する新規の発明で
あり、その目的は、ロボットの動作軸に存在するバック
ラッシュ誤差を完全に除去してロボットの動作軸を正確
に位首制御できるようなロボットにおけるバックラッシ
ュ補正方式を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この発明の目的を達成するために、本発明は、関節型ロ
ボットの複数駆動軸とこれら駆動軸を移動指令により駆
動する駆動源との間を連結する駆動機構に生じる／へツ
クラシュ誤差を補正するロボットの／ヘンクランシュ補
正装置において、前記ロボットの各駆動軸のバックラッ
シュ誤差に対応する不感セ１？パルス数を記憶する記憶
手段と、前記駆動源の回転方向の変化を検出する検出手
段と、回転方向が変化した駆動源への移動指令の分配パ
ルスにその駆動機構に対応する不惑帯パルス数の補正パ
ルスを加算する加算手段とを具備したことを特徴とする
ロボットのバックラッシュ補正装置を提供することによ
り、前記した従来技術の問題点を解消するものである。

（作用） 本発明においては、ロボットの駆動源であるサーボモー
タの回転が反転する瞬間に、予めバックラッシュ誤差に
対応する不感帯パルス数を移動指令の分配パルスに加算
して、駆動軸をその八ツクランシュ量だけ反転しようと
する方向に動かすようにしている。そのため、サーボ系
に目標点までの移動経路を指定して、かつ指令値入力部
の後段に加減速制御回路を設け、あるいは負帰還系にお
いて経路を規定した場合でも、動作の遅れを生じること
がないから、適確にバックラッシュを補正して精度良く
ロボットの経路制御ができる。

（実施例） 以下、図により本発明の実施例について説明する。第２
図は、駆動軸の伝達系に存在するパンクランシュを示す
説明図である。図に示すように、バックラッシュ誤差は
常に送りねじの動作方向に存在し、動力源のサーボモー
タの回転が反転して動作方向が反転する瞬間に、不感帯
が生じる。このパンクラッシュ１誤差に対応する不感帯
パルス数を、パラメータに指定されているパンクラッシ
ュ量（パルス数で指定）として記憶しておき、移動指令
の分配パルスに加算して、駆動軸が反転しようとする方
向にロボットをソフト補正することにより、／ヘンクラ
ッシュ誤差を除去するものである。

第３図は、バックラッシュ補ＩＦのタイミングをフ０τ
旧す　ス　場１旧　１ン−ｙＩ　訊　ス　　　、く　、
　ｈ　ら　　　、・７　　小５１１　Ｔ　！毒次のよう
に行なわれる。

■ロボットの位置決め後、モータが逆回転し始めようと
する瞬間に補正をかける。

■アームの経路制御時、たとえばＧ１２の位置決め制御
動作指令の教示点の前後で、モータの回転方向が反転し
ようとする瞬間に補正をかける。

■モータの回転が反転しない場合は補正をかけない。

第１図は、本発明の概略のブロック図である。

図において、ＲＢＣはマイコン構成のロボット制御部で
あり、中央処理装置（ＣＰＵ）ａ、メモリｂ、入出力ボ
ートｃ、カウンタｄ、メモリｅ等より構成され、教示デ
ータ、制御プログラム等を記憶すると共にロボットや工
作機械側と信号の授受を行なう。ロポｙ　トを例えばＷ
軸方向に駆動制御する場合には、次のように処理する。

ＰＤＣはパルス分配回路で、ロポー２１・制御部ＲＢＣ
から出力されたＷ軸移動指令値Ｚｃに基いてパルス分配
演算を行ない、１核指令（ｆｉＺｃに応じた数の指４　
パルスＺｐを出力する。ＥＲＲは〆ｉ　３しジスタであ
り、指令パルスＺｐと後述するモータが所定量回転する
毎に発生するフィードバックパルスＦＢＰとを移動方向
に応じてカウントアンプ／ダウンする。例えば、Ｗ軸移
動方向が正方向であれば指令パルスＺＰが発生する毎に
その内容をカウントアツプし、フィードバックパルスＦ
ＢＰが発生する毎にその内容をカウントダウンする。

逆に移動方向が負方向であれば指令パルスＺｐが発生す
る毎にその内容をカウントダウンし、フィード／へツタ
パルスＦＢＰが発生する毎にその内容をカウントアツプ
する。即ち、誤差レジスタＥＲＲには指令パルスＺｐと
フィードバックパルスＦＢＰの差分が記憶されている。

ＤＡＣは誤差レジスタＥＲＲの内容に比例したアナログ
の位置偏差電圧Ｅｒを発生するＤＡ変換器、ＡＤＤは位
置偏差電圧Ｅｒとモータの実速度に比例した実速度電圧
Ｅｓの差電圧Ｅｃを演算する加減算回路、ＶＣＣは速度
制御回路であり、図示しないが位相補償回路、スイッチ
ング素子位相制御回路、スイッチング素子回路などから
構成されており、差電圧Ｅｃが零になるようにモータ速
度を制御する。即ち、差電圧Ｅｃの大きさに応じてスイ
ッチング素子位相制御回路にてスイッチング素子の動作
信号を調整してモータに印加する電圧を制御し、該モー
タの回転速度を制御する。ＤＭＷはＷ軸駆動用のＤＣモ
ータ（単にモータという）、ＴＣはモータのシャフトに
直結され、モータの実速度に比例した値を有する実速度
電圧Ｅｓを出力するタコメータ、ＲＥはモータが所定に
回転する毎に１個のフィードバックパルスを発生する検
出器であり、たとえばロータリエンコーダである。Ｍは
、ロボットのアームなどの可動部で、上記ロポ、１・制
御部ＲＢＣには各駆動軸毎の不感帯パルス数が所定のパ
ラメータに記憶されている。この各駆動軸の不感帯パル
ス数は、教示操作盤から１パルス送りにて正方向送りし
た時のゲージの値をプリントし、安定動作になった時点
で逆送りさせ、ゲージ値に変化が出るまでの送り量を読
み取ることで得られる。

ｆは回転方向変化検出回路で、検出信号をロボット制御
部ＲＢＣのメモリｅに入力する。また、ロボット制御部
のカウンタｄには現在位置カウンタの外にバックラッシ
ュカウンタを設けて。

バックランシュ量をパルス数で予め設定しておいても良
く、パンクラッシュ補正時にはバックラフシュカウンタ
値が零になるまで、ロボットを反転しようとする方向に
動かす。

第４図は、本発明におけるロボットの指令データによる
分配処理手順を示すフローチャートである。

ロポント指令データは、目標点までの経路を制御するＧ
コード、その速度を指定するＦコード、各駆動軸の位置
情報を示すデータ、ハンドや周辺機器を制御するための
Ｓコードなどを１ブロツクとするプログラムで構成され
、第４図に示すように、たとえば１６ｍ５ｅｃ毎に読み
出されて各駆動軸を起動するとき、まずリニア加減速回
路において各指令データが処理され、次に指数（Ｅ！Ｐ
、）加減速回路における処理がなされる。通常、このＥ
！Ｐ、処■口ＩＩ−）　　ｎ　　＝Ｈ、、、ｌ、　ｒｒ
ｒ　　ｎ　　１Ｉｉｂ　　　　ｗ　晶ｂ　　　　＋＋　
　Ｊｉｌ＋　１−　つ１，１　　で　ｌ量　か　パれる
。次に、つれまわり補正が行なわれた後、適宜、パンク
ラッシュ補正が行なわれ、こうして決定されたソフト上
の出力パルスが各軸の分配され、パルス分配回路ＰＤＣ
に１没けられたポジションＬＳＩ回路に出力されること
で可動部Ｍへの移動指令が形成される。

こうして全ての駆動軸についてのパルス分配処理がＣＰ
Ｕａにおいて終了した時点で、次の処理ブロックに進む
ようにしているので、適宜にパラメータメモリを参照し
ながら、そのロボットに固有のバックランシュ誤差を実
軸動作中にソフト補正が行なえる。

（発明の効果） 以上説明したように５本発明によればロポ−／１・を駆
動するサーボモータの回転が反転する瞬間に、パラメー
タとして設定しであるパンクラッシュ針だけ、反転しよ
うとする方向にロポー７　ｈを動かして補正をかけるの
で、ロポント指令データとして指定された移動経路に忠
実にロボットハンドを制御できるなど、従来の如く指令
値が反転したときにバックラッシュ補正をかけるものに
比べて＋−Ｅ確にパ・ツクランシュ誤差の補正が行なえ
る。

また、サーボ系に目標点までの移動経路を指定して、か
つ指令（＋Ｃｉ入力部の後段に加減速制御回路を設け、
あるいは貞婦５系において経路を規定した場合でも、動
作の遅れを生しることがないから、Ｉａ確にバックラッ
シュ誤差を補正して精度良くロボントの経路制御ができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は、駆動軸の伝達系に存在するバックラッシュを示す説
明図、第３図は、バックラッシュ補正のタイミングを説
明する説明図、第４図は１　ロボットの指令データによ
る分配処理手順を示すフローチャート、第５図はロボッ
トの斜視図、第６図はロボットの機構図である。 ＲＢＣ・・・ロボット制御部、ＰＤＣ・・・パルス分配
回路、ＥＲＲ・・・誤差レジスタ、ＤＡＣ・・・ＤＡ変
換器、ＡＤＤ・・・加減算回路、ＶＣＣ・・・速度制御
回路、ＤＭＺ・・・ＤＣモータ。 社力音で り ４一一一一一一１５ブイ７衣（ｑ ◆ｈイ乍方同・・→ 第３図 Ｗ　＝　０゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロボットの複数駆動軸とこれら駆動軸を移動指令により
   駆動する駆動源との間を連結する駆動機構に生じるバッ
   クラシュ誤差を補正するロボットのバックラッシュ補正
   装置において、前記ロボットの各駆動軸のバックラッシ
   ュ誤差に対応する不感帯パルス数を記憶する記憶手段と
   、前記駆動源の回転方向の変化を検出する検出手段と、
   回転方向が変化した駆動源への移動指令の分配パルスに
   その駆動機構に対応する不感帯パルス数の補正パルスを
   加算する加算手段とを具備したことを特徴とするロボッ
   トのバックラッシュ補正装置。