JPS62166410A - 作業ロボツトの運転方法 - 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、まずティーチングにより工具の移動軌跡を記
憶させ、その移動軌跡データに基づいてトライプレイ動
作を行った後、プレイバック動作を行う作業ロボットの
運転方法に係り、例えばプレス金型やプラスチック成形
用金型の型みがきロボット等の運転に利用できる。 〔背景技術とその問題点〕 ロボットの制御方式として、予め作業者が工具を持ちな
がら通過軌跡に沿って実際に移動させることにより、工
具の移動軌跡を記憶装置等に記憶させ、この記憶内容に
基づいてトライプレイを行ってティーチングにおける移
動軌跡を確認した後、被加工物に対してプレイバック動
作を行う、いわゆるプレイバック制御が知られている。 従来のプレイバック制御では、トライプレイ時のモータ
出力をプレイバック時のモータ出力と同出力で運転して
いたため、例えばティーチングにより正確な移動軌跡を
記憶できなかったりすると、時にトライプレイ時に作業
者に危害を及ぼす事態を招いていた。 特に、最近ではロボットの安全性が要請されでいるこ、
とから、９の点の対策が要請されていた。 〔発明の目的〕 ここに、本発明の目的は、このような要請に応え、トラ
イプレイ時に作業者に危害を及ぼすことのない運転を可
能とした作業ロボットの運転方法を提供することにある
。 〔問題点を解決するための手段および作用〕そのため、
本発明では、トライプレイ時のモータ出力を安全範囲内
に抑え、作業者に危害を及ぼすことのない出力でティー
チング時に記憶した移動軌跡をチェック運転できるよう
にしたものである。 具体的には、本体に移動可能に設けられた工具と、この
工具を移動させるモータとを備え、まずティーチング工
程によって工具の移動軌跡を記憶させた後、トライプレ
イ工程によって前記移動軌跡データに基づきモータを駆
動させて工具を移動させ、その後プレイバソク工程によ
り前記移動軌跡データに基づきモータを駆動させて工具
を移動゛させる作業ロボットの運転方法において、前記
トライプレイエ程におけるモータ出力を安全範囲内で運
転させることを特徴としている。 一般に、モータの出力Ｐ　［Ｗ）は、 Ｐ＝０．６１ＸＴＸＮ　　　　　・・・・・・・・・・
・・（１）で与、えられる。た戸し、 Ｔ：　トルク　（ｋｇ−ｃｍ　） Ｎ：毎秒角たりの回転数（ｒ、ｐ、ｓ　）−ｆ、／（’
） ｆ：周波数（ｐ、ｐ、ｓ　） ｋ：１パルス当たりの回転角〔°〕 である。従って、周波数ｆは、 で与えられる。 ここで、モータの出力を安全範囲内、例えば労働大臣認
定の安全ロボットのモータ出力最大値は８０［Ｗ）であ
るから（労働省告示第５１号）、この範囲内に抑えるに
は、例えば定格ｌ・ルクＴが４５　（ｋｇ−ｃｍ　）　
、１パルス当たりの回転角ｋが１゜８　〔０〕であるパ
ルスモータの場合の周波数ｆは、前記（２）式より、 ４５Ｘ１．８ ＃５　Ｂ　２．　７　（ｐ、ｐ、ｓ　）となる。従って
、トライプレイ時の周波数ｆを仮に５００　（ｐ、ｐ、
ｓ　）以下に固定すると、パルスモータの出力Ｐは、前
記（１）式より、 ＃６８．６　〔Ｗ〕 となる。 すなわち、周波数ｆをできるだけ低く抑えることにより
、トライプレイ時のモータ出力を安全範囲内に抑え、作
業者の安全を図ったものである。 〔実施例〕 第１図は型みがきロボットの平面を、第２図はその正面
を、それぞれ示している。これらの図において、基台１
には、工具駆動機構２と被研磨物（図示せず）を載置す
るテーブル３とがそれぞれ設けられている。工具駆動機
構２は、基台Ｉのガイド棒４にハンドル５によって昇降
自在に保持されたケース６を含む。ケース６には、基軸
７を中心に回動する第１のアーム８と、この第１のアー
ム８の先端に支軸９を介して連結された第２のアーム１
０とがそれぞれ設けられている。第２のアーム１０の先
端には、その下面側に工具（砥石）を取り付けるホルダ
１１が設けられているとともに、上面側にハンドル１２
が設けられている。 また、前記基軸７に隣接した位置には回転軸１３が設け
られ、この回転軸１３を中心に回動するもう一つのアー
ム１４の先端と工具取付用の前記第２のアーム１０の中
間部との間にリンク１５がピン１６．１７で連結されて
いる。従って、第１のアーム８およびアーム１４の回動
運動は、第２のアーム１０およびリンク１５を介して合
成され、ホルダ１１に固定された工具（砥石）の平面運
動となる。第１のアーム８およびアーム１４の回動角度
はそれぞれロータリーエンコーダ２３．２４によって検
出されている。なお、２１は前記第１のアーム８を回動
させるパルスモータ、２２は前記アームＩ４を回動させ
るパルスモータである。 第３図は前記ハンドル１２に設けられた方向検出器の一
例を示している。同図において、第２のアーム１０の先
端に固定されるハンドル内筒３１の外周にはハンドル外
筒３２が二つのコイルスプリング３３．３４によって支
持されている。ハンドル内筒３】の外周面１８０’間隔
位置には、例えばマイクロスインチ等により構成される
正方向検出器３５および負方向検出器３６がそれぞれ設
けられている。従って、作業者がハンドル外筒３２をも
って工具を矢印六方向に移動させると、正方向検出器３
５がハンドル外筒３２とハンドル内筒３１とに圧接され
てオンされ、逆に矢印Ｂ方向に移動させると、負方向検
出器３６がオンされる。 第４図はロボット制御回路を示している。同制御卸回路
は、２つのフリップフロップ４１．４２と、２つのアン
プダウンカウンタ４３Ａ、４３Ｂと、２つのモータ駆動
部４４Ａ、４４Ｂとを含む。 フリップフロップ４１は、負方向検出器３６のオンによ
りセットされ、正方向検出器３５のオンによりリセット
される。また、フリップフロップ４２は、正方向検出器
３５のオンによりセットされ、負方向検出器３６のオン
によりリセットされる。従って、フリップフロップ４２
がセットされているときはハンドル１２が矢印六方向に
移動され、逆にフリップフロップ４１がセットされてい
るときはハンドル１２が矢印Ｂ方向へ移動されているこ
とになる。 また、アップダウンカウンタ４３Ａは、前記エンコーダ
２３からのカウントアツプクロックＵＣまたはカウント
ダウンクロックＤＣにより歩進される。エンコーダ２３
からは第１のアーム８の回動方向によってカウントアツ
プクロックＵＣまたはカウントダウンクロックＤＣが出
力される。従って、アップダウンカウンタ４．３　Ａの
計数値は第１のアーム８の回動角度を示している。ティ
ーチングにおけるアップダウンカウンタ４３Ａの計数値
は工具の移動すべき軌跡上の点を示すために使用され、
一方トライプレイおよびプレイバック時におけるアップ
ダウンカウンタ４３Ａの計数値は工具の現在位置として
フィードバック情報となる。 また、前記モータ駆動部４４Ａは、第５図に示す如く、
パルスモータ２１を駆動させるパルスモータアンプ６１
と、このパルスモータアンプ６１に励磁パターンを与え
るデータ記憶部６２と、指令周波数を前記パルスモータ
アンプ６１に与える可変周波数設定器６３および周波数
制限器６４と、この可変周波数設定器６３および周波数
制限器６４のいずれか一方を切換使用するための接点Ｃ
Ｙ＋、ＣＹｚ　とを含む。ここでは、トライプレイ時に
は接点ＣＹ　２が閉、接点ＣＹ、が開であるが、プレイ
バック時には接点ＣＹ２が閉から開に、接点ＣＹ、が開
から閉に切換えられるようになっているため、プレイバ
ック時には可変周波数設定器６３が働き、トライプレイ
時には周波数制限器６４　が１動　く　。 可変周波数設定器６３は、接点ＣＹ、を通じて周波数指
令値が与えられると、その指令値に対応する指令周波数
をパルスモータアンプ６１へ与える。また、周波数制限
器６４は、接点ＣＹＺを通して周波数指令値が与えられ
ると、最大周波数を予め設定された設定周波数以下に抑
え、パルスモータアンプ６１へ与える。ここでは、トラ
イプレイ時のパルスモータ２１の出力が安全範囲内、例
えば８０（Ｗ３以下になるように、最大指令周波数が５
００　（ｐ、ｐ、ｓ、）に設定されている。 なお、アップダウンカウンタ４３Ｂおよびモータ駆動部
４ｊＩ３については、アーム１４の作動に関連する点を
除いて、前記ア・サブダウンカウンタ４３−Ａおよびモ
ータ駆動部４４Ａと同一構成であるので、重複した説明
は省略する。そして、これらの回路要素は入出力インタ
ーフェイス４５を介して制御システムと接続されている
。 制御システムは、マイクロプロセッサ４６およびメモリ
素子を中心とし々マイクロコンピュータで構成されるが
、本発明では特にＲＡＭ構成のテーブル４７とＲＯＭ構
成のテーブル４８とが用意されている。また、マイクロ
プロセッサ４６には、ティーチング時のサンプリングク
ロックを発生ずるサンプリングクロック発生器４９と、
トライプレイおよびプレイバック時のブレイクロックを
発生ずるブレイクロック発生器５ｏとがそれぞれ接続さ
れている。なお、５１はテーブル４７のアドレスを示す
ポインタ、ＤＢはデータバス、ＡＤはアドレスバスをそ
れぞれ示している。 第６図ば前記テーブル４７の説明図である。テーブル４
７の上位ビットはフリップフロップ４１゜４２の出力に
割り当てられ工具の移動方向を記憶する。また、テーブ
ル４７の下位ビットはカウンタ４３Ａ、４３Ｂの出力に
割り当てられ工具の位置を記憶する。 第７図は前記テーブル４Ｂの内容を示している。 第８図の横軸はプレイパック周期を示し、縦軸はプレイ
バック周期内の工具の移動量を示し、斜線がモータ２１
，２２に与える励磁パターンの周波数を示している。 なお、第８図はプレイバック時のインターロック回路を
示している。第５図に示す接点ＣＹ、、ｃＹ２をリレー
ＣＹのリレー接点とし、このリレーＣＹに対して、型み
がきロボットの周囲を囲むように設けられた光線式安全
装置２５（第１図参照）の光線ビーム受光接点ＣＲＡお
よび安全セットリレーＣＸの接点ＣＸ、が直列に挿入さ
れている。光線ビーム受光接点ＣＲＡは光線ビーム受光
時にオンされる。また、安全セットリレーＣＸに対して
、その自己保持接点ＣＸ２とセットボタンＰＢとの並列
回路が直列に挿入されている。 従って、セントボタンＰＢにより安全セットリレーＣＸ
が励磁されると、その接点ＣＸ＋、ＣＸ２が閉じられる
ので、光線ビーム受光接点ＣＲＡがオンされていること
を条件としてリレーＣＹが励磁される。すると、接点Ｃ
Ｙ　＋　が閉に、接点ＣＹ２が開に切換えられるので、
プレイバック時には可変周波数設定器６３からの指令周
波数によってパルスモータ２１が運転される。このとき
、作業者等によって光線式安全装置２５の光線ビームが
遮られると、光線ビーム受光接点ＣＲＡがオフされる。 すると、リレーＣＹが解磁され、接点ＣＹ１が開に、接
点ＣＹ２が閉に切換えられるので、周波数制限器６４に
よりモータ２１への指令周波数が制限され、作業者の安
全がはかられる。 次に、本実施例の作用を説明する。 まず、ティーチングでは、第９図のフローチャートに従
って処理される。ティーチングモードがスタートすると
、マイクロプロセッサ４６はポインタ５１にＯを設定し
て、テーブル４７の０番地を指定する。 一方、作業者はハンドル１２を把持して、工具を所望の
軌跡上を通過させる。すると、工具が第３図中矢印へ方
向に移動すると、正方向検出器３５がオンしてフリップ
フロップ４２がセットされ、一方工具が矢印Ｂ方向に移
動すると、負方向検出器３６がオンしてフリップフロッ
プ４１がセントされる。 また、工具が移動すると、第１のアーム８が基軸７を中
心に回動するとともに、第２のアーム１０が支軸９を中
心に回動するのに伴ってアーム１４が回動軸１３を中心
に回動する。第１のアーム８の回動方向によりロータリ
エンコーダ２３からはカウントアツプクロックＵＣまた
はカウントダウンクロックＤＣが出力され、それにより
アンプダウンカウンタ４３Ａが歩進される結果、アンプ
ダウンカウンタ４３Ａの計数値は第１のアーム８の回動
角度を示す。また、アーム１４が回動すると、その回動
方向によりロータリエンコーダ２４からはカウントアツ
プクロックＵＣまたはカウントダウンクロックＤＣが出
力され、それによりアップダウンカウンタ４３Ｂが歩進
される結果、アップダウンカウンタ４３Ｂの計数値はア
ーム１４の回動角を示す。 一方、ティーチングモードがスタートすると、サンプリ
ングクロック発生器４９から所定周期のサンプリングク
ロックがマイクロプロセッサ４６へ与えられる。マイク
ロプロセッサ４６は、このサンプリングクロックに同期
して入出力インターフェイス４５からデータを読み込む
。 すなわち、まずフリップフロップ４１．４２の状態を監
視して工具の移動方向の変化を判別する。 ティーチング開始時にはフリップフロップ４１゜４２は
共にリセットされており、作業者が工具を移動させるこ
とによりいずれかのフリップフロップ４１．４２がセッ
トされるので、マイクロプロセッサ４６は移動方向が変
化したものとしてフリップフロップ４］、４２の状態を
ホールドし、ごれをテーブル４７の０番地の上位ビット
に書き込む。 また、サンプリングクロック発生器４９がサンプリング
クロックを発生したタイミングでカウンタ４３Ａ、４３
Ｂの計数値を２度続けて保持し、第１回目に保持した値
と第２回目に保持した値が−Ｉｔしていることを条件と
して、これをテーブル４７の０番地の下位ピントに記憶
させる。 以下、サンプリングクロックが発生する毎に、ポインタ
５１を１加算しながら、上記動作を繰り返し、テーブル
４７の１番地以降にも方向データおよび第１のアーム８
およびアーム１４の位置データを記１ａさせ、ティーチ
ングモー１−を終了する。 次に、トライプレイでは、第１０図のフローチャートに
従って処理される。まず、ブレイクロック発生器５０か
らブレイクロックが所定周期毎、例えば１０ｍｓ毎に出
力されると、マイクロプロセッサ４６はそのブレイクロ
ックに同期してテーブル４７の０番地から第ｎ番地まで
のデータを読み出す。ここで、例えばｎ＝５が選択され
ると、マイクロプロセッサ′４６は５番地の上位ビット
と０番地の上位ビットとを比較して工具の移動方向が変
化しているか否かを判断する。移動方向が変化している
ときは減速動作に入り、一方移動方向が変化していない
ときは位置データの変位量によって動作速度を選ぶ。 例えば、テーブル４７の１番地の値から０番地の値を減
算して、その減算値をアドレスとして周波数テーブル４
８をアクセスする。周波数テーブル４８には第７図に示
すように周波数（モータ駆動パルスの周波数）データが
予め格納されているため、マイクロプロセッサ４６は位
置データの変位量に対応した周波数を読み出し、これを
入出力インターフェイス４５を介してモータ駆動部４４
Ａ、４４Ｂへ与え、モータ２１，２２を駆動させる。 この際、トライプレイモードにおけるモータ駆動部４４
Ａ、４４Ｂでは、接点ＣＹ２が閉、接点ＣＹＩが開であ
るため、マイクロプロセッサ４６から与えられる周波数
指令値は接点ｃｙ、を通じて周波数制限器６４へ与えら
れる。周波数制限器６４は予め設定された設定周波数（
５００ｐ、ｐ、ｓ）を越える指令値に対しては設定周波
数以下に抑えてパルスモータアンプ５１へ与える。従っ
て、トライプレイ時のモータ２１，２２の最大出力値は
前述のとおり６Ｂ、６　〔Ｗ〕以下に制限される結果、
作業者に危害を及ぼすことのない運転が可能となる。 このようにして、モータ２１，２２が回転し、第１のア
ーム８およびアーム１４が回動すると、エンコーダ２３
．２４からカウントアツプクロックＵＣまたはカウント
ダウンクロックＤＣが出力されるので、カウンタ４３Ａ
、４３ＢはこのカウントアツプクロックＵＣおよびカウ
ントダウンクロ ０ツクＤＣによって歩進される。 すると、マイクロプロセッサ４６は所定のタイミングで
入出力インターフェイス４５を介してカウンタ４３Ａ、
４３Ｂの計数値を現在位置として読み込み、これを指令
位置から減算する。いま、例えば、テーブル４７の１番
地と０番地の差に基づいて周波数テーブル４８をアクセ
スしている場合には、テーブル４７の１番地の内容を指
令位置とし、これから現在位置を減算したものが算出さ
れる。そして、この減算結果をアドレスとして周波数テ
ーブル４Ｂをアクセスし、指令位置と現在位置の差に対
応した周波数の励磁クロックをモータ駆動部４４Ａ、４
４Ｂに与える。このようにして、指令位置と現在位置と
が一致した後、ブレイクロック発生器５０から次のブレ
イクロックが与えられる毎にテーブル４７のアドレスを
更新しながら上記動作を繰り返す。 ′このトライプレイモードによるテスト運転終了後、プ
レイバックモードが実行される。プレイバックモードに
おいては、モータ駆動部４４Ａ、４４Ｂの接点ＣＹ２が
開、接点ｃｙ、が閉であるから、マイクロプロセッサ４
６から与えられる周波数指令値は可変周波数設定器６３
をｊｍシてパルスモータアンプ６１へ与えられることを
除いて、トライプレイモードと同しである。つまり、プ
レイバックモードでは、周波数制限器６４によって指令
周波数が制限されることなく、指令位置と現在位置との
差に対応した周波数に基づきモータ２１゜２２が駆動さ
れることになる。ただ、光線式安全装置２５の光線ビー
ムが遮られその接点ＣＲＡがオフした場合には、周波数
制限器６４により指令周波数が制限される。 従って、本実施例によれば、トライプレイ時のモータ出
力とプレイバック時のモータ出力とを変え、トライプレ
イ時のモータ出力を安全範囲内、ここでは６Ｂ、６　〔
Ｗ〕以下で駆動させるようにしたので、労働省認定の安
全ロボットのモータ最大出力値８’０〔Ｗ〕を充分満足
させることができ、トライプレイ時に作業者に危害を及
ぼすことのない運転が可能となる。 また、プレイバック時であっても、光線式安全装置２５
の光線ビームが遮られその接点ＣＲＡがオフすると、周
波数制限器６４によってモータ出力が安全範囲内に抑え
られるので、プレイバック時においても作業者の安全を
図ることができる。 なお、上記実施例では、トライプレイ時のモータ出力を
周波数制限器６４により５００　（ｐ、ｐ、ｓ〕に制限
したが、例えば予め設定したプログラムによりトライプ
レイ時のモータ出力が安全範囲内になるように、周波数
を設定するようにしてもよい。 また、上記実施例では、３つのアーム８．Ｉｎ。 １４およびリンク１５により工具を平面方向へ移動させ
るようにしたが、工具を移動させる移動機構および移動
方向に関しては上記例に限られるものではない。 また、上記実施例では、型みがきロボットについて説明
したが、本発明はこれに限られるものではない。 〔発明の効果〕 以上の１ｔｔｌす、本発明によれば、トライプレイ時の
モータ出力を安全範囲内に抑えたので、トライプレイ時
に作業者に危害を及ぼすことのない運転ができる。　　
　　゛

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を適用した型みがきロボットを示
す全体の平面図、第２図はその正面図、第３図はハンド
ル内部の断面図、第４図は制御回路のブロック図、第５
図はモータ駆動部を示すブロック図、第６図はテーブル
４７の説明図、第７図は周波数テーブル４８の説明図、
第８図はインターロック回路を示す回路図、第９図はテ
ィーチング時のフローチャート、第１Ｏ図はトライプレ
イおよびプレイバック時のフローチャートである。 ８・・・第１のアーム、１０・・・第２のアーム、１４
・・・アーム、１５・・・リンク、２１．２２・・・パ
ルスモータ、２３．２４・・・ロータリエンコーダ、３
５・・・正方向検出器、３Ｇ・・・負方向検出器、４４
Ａ、４４Ｂ・・・モータ駆動部、４６・・・マイクロプ
ロセッサ、４７．４８・・・テーブル、６３・・・可変
量、波数設定器、６４・・・周波数制限器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）本体に移動可能に設けられた工具と、この工具を
   移動させるモータとを備え、まずティーチング工程によ
   って工具の移動軌跡を記憶させた後、トライプレイ工程
   によって前記移動軌跡データに基づきモータを駆動させ
   て工具を移動させ、その後プレイバック工程により前記
   移動軌跡データに基づきモータを駆動させて工具を移動
   させる作業ロボットの運転方法において、前記トライプ
   レイ工程におけるモータ出力を安全範囲内で運転させる
   ことを特徴とする作業ロボットの運転方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、トライプレイ工
   程におけるモータ出力を８０〔Ｗ〕以下で運転させるこ
   とを特徴とする作業ロボットの運転方法。