JPS62165205A - 重力負荷に対するバランス補正装置 - Google Patents
重力負荷に対するバランス補正装置Info
- Publication number
- JPS62165205A JPS62165205A JP822086A JP822086A JPS62165205A JP S62165205 A JPS62165205 A JP S62165205A JP 822086 A JP822086 A JP 822086A JP 822086 A JP822086 A JP 822086A JP S62165205 A JPS62165205 A JP S62165205A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- force
- motor
- gravity
- load
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
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。
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
本発明は産業用ロボットにおいて、ロボットの駆動源で
あるモータに重力方向の負荷が、絶えずかかる場合、重
力方向と逆向きのかつ大きさが等しい力を発生して重力
負荷とバランスさせながらロボットの制御をおこなう産
業用ロボットの重力負荷に対するバランス補正装置に関
するものである。
あるモータに重力方向の負荷が、絶えずかかる場合、重
力方向と逆向きのかつ大きさが等しい力を発生して重力
負荷とバランスさせながらロボットの制御をおこなう産
業用ロボットの重力負荷に対するバランス補正装置に関
するものである。
従来の技術
産業用ロボットの一般的なサーボ系のブロック図を第４
図に示す。１は指令パルスＣＰとフィードバックパルス
ＦｐＱ差をカウントする偏差カウンター、２は前記偏差
カウンター１のデジタル量をアナログ量に変換するＤ／
Ａ 変換器、３は電圧増幅器、５は電力増幅器、６はモ
ータ、７はパルスジェネレータ、８は前記パルスジェネ
レータのパルス周波数を電圧に変換するＦ／Ｖ 変換器
、９は前記パルスジェネレータのパルスから方向判別を
してカウンターパルスを発生するパルス整形器である。
図に示す。１は指令パルスＣＰとフィードバックパルス
ＦｐＱ差をカウントする偏差カウンター、２は前記偏差
カウンター１のデジタル量をアナログ量に変換するＤ／
Ａ 変換器、３は電圧増幅器、５は電力増幅器、６はモ
ータ、７はパルスジェネレータ、８は前記パルスジェネ
レータのパルス周波数を電圧に変換するＦ／Ｖ 変換器
、９は前記パルスジェネレータのパルスから方向判別を
してカウンターパルスを発生するパルス整形器である。
産業用ロボットの移動部で水平方向に移動する場合、そ
のモータには停止時に何の力も作用しない。ところが大
抵のロボットは上下に移動する軸をもつ。この上下に移
動する軸を駆動するモータには移動中はもちろん、停止
中においても重力方向に力が作用する。この力に対して
ロボットの停止位置を維持するために一般にサーボロッ
クド呼ばれる力が作用する。サーボロックは位置すれが
発生したときそのずれ量をゼロにしようとする力である
。Ｄ／Ａ変換器の１パルスに対する出力電圧をｖＡとす
ると Ｖｄｔ）＝ＶＡｘ／（Ｃｐ（ｔ）−Ｆｐ（ｔ））ｄｔ
−−−−−−−−−−・−（１）となる。停止中はＣ
Ｐ、：Ｆｐばつりあって（１）式の積分項はゼロである
。上下軸が停止時に重力負荷によって落下したときパル
スジェネレータ７より落下した距離に相当するパルスが
フィードバックされてＦｐが発生し、（１）式の積分項
がゼロでなくなってｖｃが発生し、落下した分を元に戻
そうとする。元に戻ると今度は前記同様パルスジェネレ
ータ７より戻った距離がフィードバックされて（１）式
の積分項は再びゼロになる。積分項がゼロになるとＶＣ
もゼロになりモータ出力はゼロになる。
のモータには停止時に何の力も作用しない。ところが大
抵のロボットは上下に移動する軸をもつ。この上下に移
動する軸を駆動するモータには移動中はもちろん、停止
中においても重力方向に力が作用する。この力に対して
ロボットの停止位置を維持するために一般にサーボロッ
クド呼ばれる力が作用する。サーボロックは位置すれが
発生したときそのずれ量をゼロにしようとする力である
。Ｄ／Ａ変換器の１パルスに対する出力電圧をｖＡとす
ると Ｖｄｔ）＝ＶＡｘ／（Ｃｐ（ｔ）−Ｆｐ（ｔ））ｄｔ
−−−−−−−−−−・−（１）となる。停止中はＣ
Ｐ、：Ｆｐばつりあって（１）式の積分項はゼロである
。上下軸が停止時に重力負荷によって落下したときパル
スジェネレータ７より落下した距離に相当するパルスが
フィードバックされてＦｐが発生し、（１）式の積分項
がゼロでなくなってｖｃが発生し、落下した分を元に戻
そうとする。元に戻ると今度は前記同様パルスジェネレ
ータ７より戻った距離がフィードバックされて（１）式
の積分項は再びゼロになる。積分項がゼロになるとＶＣ
もゼロになりモータ出力はゼロになる。
すると再度重力負荷によって落下する。
このようにサーボロック力によって上下方向に移動する
軸の停止位置を維持しようとする場合、停止位置にて微
震動が発生している。この微震動は、 （１）停止位置精度を悪くする、 （２）不快音を発生する、 ・ という問題を発生する。通常、これが問題とならな
いレベルまでだするために、追従性・連応性の改善、電
流帰環回路の採用等様々なサーボ系の改善をおこなうが
なかなかうまくいかなかったり、１だ多くの労力を要す
る。根本的にサーボロック力は、ずれ量に対して作用す
る力であり、いくら改善しても微震動は残存する。
軸の停止位置を維持しようとする場合、停止位置にて微
震動が発生している。この微震動は、 （１）停止位置精度を悪くする、 （２）不快音を発生する、 ・ という問題を発生する。通常、これが問題とならな
いレベルまでだするために、追従性・連応性の改善、電
流帰環回路の採用等様々なサーボ系の改善をおこなうが
なかなかうまくいかなかったり、１だ多くの労力を要す
る。根本的にサーボロック力は、ずれ量に対して作用す
る力であり、いくら改善しても微震動は残存する。
さらにもう１つの移動時における問題点を第５図を用い
て説明する。第５図ａ、ｂはモータをフルパワーで使用
したときの下降の場合、上昇の場合それぞれの速度特性
を示すものである。下降の場合は、加速時には加速に対
して重力がプラスに作用し、減速時にはマイナスだ作用
するため第５図ａのように加速は短時間ですむが減速に
はより長い時間を要する。上昇の場合は第５図すのよう
にその反対に加速に時間を要し、減速は短時間ですむ。
て説明する。第５図ａ、ｂはモータをフルパワーで使用
したときの下降の場合、上昇の場合それぞれの速度特性
を示すものである。下降の場合は、加速時には加速に対
して重力がプラスに作用し、減速時にはマイナスだ作用
するため第５図ａのように加速は短時間ですむが減速に
はより長い時間を要する。上昇の場合は第５図すのよう
にその反対に加速に時間を要し、減速は短時間ですむ。
サーボ系を構成する場合、加速特性、減速特性を下降の
場合と上昇の場合の両方でなめらかに加速、減速させな
ければならないため第６図Ｃのように加速は上昇の場合
に、減速は下降の場合に合わせることになる。その結果
、第６図Ｃに示すように４１時間だけ移動時間を多く要
してしまう。
場合と上昇の場合の両方でなめらかに加速、減速させな
ければならないため第６図Ｃのように加速は上昇の場合
に、減速は下降の場合に合わせることになる。その結果
、第６図Ｃに示すように４１時間だけ移動時間を多く要
してしまう。
前述のような問題点を解消する方法として、メカニカル
に重力負荷を補正しようとする方法がある。第６図にそ
の構成例を示す。２１は重力負荷と等しい力で重力と反
対方向に押し上げるシリンダー、２２はエアーの圧カ一
定を調整するレギュレータ、１５はエアー圧力を表示す
るインジケータ、１６はエアー源、１７はモータの回転
運動を直進運動に変換するポールネジ、１８は前記ボー
ルネジに固定された移動ブロック、１９は前記移動ブロ
ックに取付けられた負荷、２ｏはエアーＯＦＦ のと
きの落下防止用のシリンダーである。
に重力負荷を補正しようとする方法がある。第６図にそ
の構成例を示す。２１は重力負荷と等しい力で重力と反
対方向に押し上げるシリンダー、２２はエアーの圧カ一
定を調整するレギュレータ、１５はエアー圧力を表示す
るインジケータ、１６はエアー源、１７はモータの回転
運動を直進運動に変換するポールネジ、１８は前記ボー
ルネジに固定された移動ブロック、１９は前記移動ブロ
ックに取付けられた負荷、２ｏはエアーＯＦＦ のと
きの落下防止用のシリンダーである。
産業用ロボットの移動中、停止中Ｋかかわらず負荷１９
には負荷重量をＭ、重力加速度を９とするとＭｑなる重
力が働ら〈。シリンダー１３はこのＭｑと等しい力で負
荷１９を押し上げる。シリンダー２１の押し上げ力を一
定に保つためにレギュレータ２２が作用するものである
。
には負荷重量をＭ、重力加速度を９とするとＭｑなる重
力が働ら〈。シリンダー１３はこのＭｑと等しい力で負
荷１９を押し上げる。シリンダー２１の押し上げ力を一
定に保つためにレギュレータ２２が作用するものである
。
発明が解決しようとする問題点
しかしながらこのようなメカニカルな方法では、（１）
エアー源が必要となる、 （２）装置として大きくなる、 （３） コスト高となる、 等の問題がある。
エアー源が必要となる、 （２）装置として大きくなる、 （３） コスト高となる、 等の問題がある。
問題点を解決するだめの手段
そして上記問題点を解決する本発明の技術的手段は、従
来のサーボ系の構成要素のなかに重力負荷を補正する回
路を設けるものである。
来のサーボ系の構成要素のなかに重力負荷を補正する回
路を設けるものである。
作 用
この技術的手段による作用は次のようになる。
補正回路より出力される微小電圧によって位置制御ルー
プ、速度制御ループとは無関係にモータに常に一定のト
ルクを出じさせる。このトルクは重力負荷にバランスす
るように自動的に調整、あるいは初期設定される。
プ、速度制御ループとは無関係にモータに常に一定のト
ルクを出じさせる。このトルクは重力負荷にバランスす
るように自動的に調整、あるいは初期設定される。
この結果モータに重力による負荷がかかっていても、そ
れに影響を受けないだめ、震動のない停止状態を得るこ
とができるのである。
れに影響を受けないだめ、震動のない停止状態を得るこ
とができるのである。
実施例
以下、本発明の実施例を第１図、第２図、第３図にもと
づいて説明する。
づいて説明する。
第１図において補正回路４が本発明に依るものである。
従来例の第４図において電力増幅器５に入力される入力
電圧をｖｗ、Ｆ／Ｖ変換器８より出力される速度フィー
ドバック電圧をＶＦ、電圧増幅器３のアンプゲインをμ
とすると、 ＶＷ（ｔ）＝μ（Ｖｃ（ｔ）−ＶＦ（ｔ）） −・
−・−・−・・−・（２）となる。さらに（１）式を代
入すると ｖｗ（ｔ）＝μ（ＶＡ／’ （Ｃｄｔ）−Ｆｐ（ｔ））
ｄｔ−ＶＦ（ｔ））−・−・・−・（３）となる。本発
明による補正回路より出力される電圧をｖＲ１前記ｖＲ
を加えた本発明による電力増幅器５に入力される入力電
圧をｖＷ′とするとｖｗ’（ｔ）＝ｔｔｃＪＡｆ （Ｃ
ｐ（ｔ）−Ｆｐ（ｔ））ｄｔ−ＶＢ−（ｔ）’）＋ＶＲ
＝ｖｗ（ｔ）＋ｖＲ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（４）となる。
電圧をｖｗ、Ｆ／Ｖ変換器８より出力される速度フィー
ドバック電圧をＶＦ、電圧増幅器３のアンプゲインをμ
とすると、 ＶＷ（ｔ）＝μ（Ｖｃ（ｔ）−ＶＦ（ｔ）） −・
−・−・−・・−・（２）となる。さらに（１）式を代
入すると ｖｗ（ｔ）＝μ（ＶＡ／’ （Ｃｄｔ）−Ｆｐ（ｔ））
ｄｔ−ＶＦ（ｔ））−・−・・−・（３）となる。本発
明による補正回路より出力される電圧をｖＲ１前記ｖＲ
を加えた本発明による電力増幅器５に入力される入力電
圧をｖＷ′とするとｖｗ’（ｔ）＝ｔｔｃＪＡｆ （Ｃ
ｐ（ｔ）−Ｆｐ（ｔ））ｄｔ−ＶＢ−（ｔ）’）＋ＶＲ
＝ｖｗ（ｔ）＋ｖＲ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（４）となる。
停止中を考えたとき（３）式に示される従来方法の場合
、ＶＷ＝Ｏで重力負荷の項が存在しない。従って負荷に
よって重力方向に力が作用したとき落下がおこり、その
落下によるＦｐの位置変位によってはじめてｖｗが発生
して負荷を上昇させる。
、ＶＷ＝Ｏで重力負荷の項が存在しない。従って負荷に
よって重力方向に力が作用したとき落下がおこり、その
落下によるＦｐの位置変位によってはじめてｖｗが発生
して負荷を上昇させる。
元の位置まで上昇するとＦＰが再び元に戻ってｖｗはゼ
ロになり再度重力による落下が発生し、結局このサイク
ルの繰り返しで微震動が発生する。
ロになり再度重力による落下が発生し、結局このサイク
ルの繰り返しで微震動が発生する。
（４）式に示される本発明の場合、補正回路４より出力
される電圧ｖＲを可変抵抗器、スイッチ等であらかじめ
設定しておく。設定ポイントは負荷に作用する重力によ
ってモータ軸が受ける力に大きさが等しく向きが逆向き
のトルクをモータて生ぜしめるようなりＲに合わせる。
される電圧ｖＲを可変抵抗器、スイッチ等であらかじめ
設定しておく。設定ポイントは負荷に作用する重力によ
ってモータ軸が受ける力に大きさが等しく向きが逆向き
のトルクをモータて生ぜしめるようなりＲに合わせる。
この結果、（４）式における定数項ｖＨ分によって発生
する一定のモータトルクが負荷に作用する重力のモータ
軸換算トルクと絶えず約り合った状態だ保たれるだめ、
重力による影響を全く受けなくなる。言い換えれば第１
図の補正回路４によって、重力の作用するモータ軸が、
重力の全く作用しない状態で第４図のサーボ系で制御さ
れている状態になったといえる。
する一定のモータトルクが負荷に作用する重力のモータ
軸換算トルクと絶えず約り合った状態だ保たれるだめ、
重力による影響を全く受けなくなる。言い換えれば第１
図の補正回路４によって、重力の作用するモータ軸が、
重力の全く作用しない状態で第４図のサーボ系で制御さ
れている状態になったといえる。
第２図、第３図はそれぞれ補正回路４の実施例を示すも
のである。第２図は可変抵抗１ｏによってｖＲの調節を
おこなうものである。ｖＲは電力増幅器の増幅度にもよ
るが通常の場合、微小値であるためｖＲをより細かく調
節可能なように＋Ｖ〜−■の範囲を固定抵抗１１．１２
によってしぼっている。第３図はスイッチ１３によって
ｖＲの調節をおこなうものである。１４はＤ／Ａ変換器
でスイッチ１３によって設定された２進数値をアナログ
電圧て変換してｖＲとしている。第２図。
のである。第２図は可変抵抗１ｏによってｖＲの調節を
おこなうものである。ｖＲは電力増幅器の増幅度にもよ
るが通常の場合、微小値であるためｖＲをより細かく調
節可能なように＋Ｖ〜−■の範囲を固定抵抗１１．１２
によってしぼっている。第３図はスイッチ１３によって
ｖＲの調節をおこなうものである。１４はＤ／Ａ変換器
でスイッチ１３によって設定された２進数値をアナログ
電圧て変換してｖＲとしている。第２図。
第３図ともに産業用ロボットに負荷が取り付けられる最
初の状態でｖＲＱ値を設定しなければならないものであ
るため負荷が変化、変換される毎に設定をやり直す必要
があるが、負荷を検出する機能を付加すれば、ｖＨの自
動設定も可能になる。
初の状態でｖＲＱ値を設定しなければならないものであ
るため負荷が変化、変換される毎に設定をやり直す必要
があるが、負荷を検出する機能を付加すれば、ｖＨの自
動設定も可能になる。
発明の詳細
な説明したような本発明の装置によって、産業用ロボッ
トの駆動源であるモータ軸に常に負荷に作用する重力に
よって力を受ける上下方向に移動する軸の場合において
も重力が全く作用しないものとして扱えるだめ次のよう
な効果を得ることができる。
トの駆動源であるモータ軸に常に負荷に作用する重力に
よって力を受ける上下方向に移動する軸の場合において
も重力が全く作用しないものとして扱えるだめ次のよう
な効果を得ることができる。
（１）停止時におけるサーボロックによる微震動がなく
なり、停止位置精度が良くなる。
なり、停止位置精度が良くなる。
（謁 停止時における微震動による震動音がなくなる０
（３）加速時間、減速時間を短縮することができる。
第１図は本発明一実施例における重力負荷に対するバラ
ンス補正装置のサーボ系のブロック図、第２図、第３図
は同回路図、第４図は従来のサーボ系のブロック図、第
５図は従来の移動速度を表わすグラフ、第６図は従来の
メカニカルな方法疋よる重力補正を表わすブロック図で
ある。 ４・・・・・・補正回路、１０・・川・可変抵抗、１１
゜１２・・・・・・固定抵抗、１３・・印・スイッチ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第２
図 ＋■ 一■ 第 ３ 図 第 ５ 図 第６図
ンス補正装置のサーボ系のブロック図、第２図、第３図
は同回路図、第４図は従来のサーボ系のブロック図、第
５図は従来の移動速度を表わすグラフ、第６図は従来の
メカニカルな方法疋よる重力補正を表わすブロック図で
ある。 ４・・・・・・補正回路、１０・・川・可変抵抗、１１
゜１２・・・・・・固定抵抗、１３・・印・スイッチ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第２
図 ＋■ 一■ 第 ３ 図 第 ５ 図 第６図
Claims (1)
- 産業用ロボットに取りつけられた負荷に作用する重力の
ためにモータ軸が力を受ける場合、この力に対するバラ
ンスを補正する装置であって、前記モータ軸が重力によ
って受ける力と等しい大きさで向きが逆向きの力をモー
タに定常的に生ぜしめるよう補正回路を設けたことを特
徴とする重力負荷に対するバランス補正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP822086A JPS62165205A (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 重力負荷に対するバランス補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP822086A JPS62165205A (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 重力負荷に対するバランス補正装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62165205A true JPS62165205A (ja) | 1987-07-21 |
Family
ID=11687117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP822086A Pending JPS62165205A (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 重力負荷に対するバランス補正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62165205A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01138991A (ja) * | 1987-11-24 | 1989-05-31 | Okuma Mach Works Ltd | 電動機制御方式 |
| JP2012020367A (ja) * | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Toyota Motor Corp | ロボット装置 |
-
1986
- 1986-01-17 JP JP822086A patent/JPS62165205A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01138991A (ja) * | 1987-11-24 | 1989-05-31 | Okuma Mach Works Ltd | 電動機制御方式 |
| JP2012020367A (ja) * | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Toyota Motor Corp | ロボット装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4727303A (en) | Positional control method and system utilizing same | |
| US7969113B2 (en) | Motor control system | |
| US4988935A (en) | Advanced digital motion control | |
| EP0477867B1 (en) | Elevator start control technique for reduced start jerk and acceleration overshoot | |
| US4801856A (en) | Robot control apparatus | |
| US6998810B2 (en) | Position controller of feed shaft | |
| WO1998051453A1 (en) | A method for supervision of the movement control of a manipulator | |
| US4366422A (en) | Velocity sensing pulse pair servo apparatus | |
| JPH01271382A (ja) | エレベータ始動保償装置 | |
| US4828075A (en) | Elevator drive control apparatus for smooth start-up | |
| JPS62165205A (ja) | 重力負荷に対するバランス補正装置 | |
| JPH10180663A (ja) | ロボットアームの制御装置 | |
| JPH09282008A (ja) | サーボ制御装置 | |
| JPH07110714A (ja) | 複数モータによる位置、速度、トルク制御方法 | |
| JP4171192B2 (ja) | サーボ制御装置 | |
| JP3391378B2 (ja) | モータ制御装置 | |
| JPH08286759A (ja) | 静摩擦を補償するロボット駆動制御方法 | |
| JPS619180A (ja) | サ−ボモ−タの加減速制御方法 | |
| JP2959027B2 (ja) | 駆動―吸収システムの非干渉制御方式 | |
| JP2738115B2 (ja) | 加減速制御装置 | |
| JP2595610B2 (ja) | 位置決め制御装置 | |
| JPH0253216B2 (ja) | ||
| JPH07281758A (ja) | サーボモータの制御方式 | |
| JP3206611B2 (ja) | 位置同期形速度制御系における位置追従制御方法 | |
| JPS6159510A (ja) | 位置決め制御装置 |