JPS62166980A - 産業用ロボツトにおけるバツクラツシユ量測定方法 - Google Patents

産業用ロボツトにおけるバツクラツシユ量測定方法

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JPS62166980A
JPS62166980A JP565686A JP565686A JPS62166980A JP S62166980 A JPS62166980 A JP S62166980A JP 565686 A JP565686 A JP 565686A JP 565686 A JP565686 A JP 565686A JP S62166980 A JPS62166980 A JP S62166980A
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JP
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backlash
drive system
amount
robot
industrial robot
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JP565686A
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孝幸 星谷
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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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、産業用ロボットにおける駆動系のバックラ
ッシュ量を測定する方法に関する。
〈発明の背景〉 例えば多関節型の産業用ロボットでは、各関節部を回転
駆動する駆動系として、通常、正逆回転可能な歯車減速
機構を有する直流サーボモータが使用されている。この
種構成の場合、ロボットの安全性や信頼性を高めるのに
、必要に応じて駆動系のバックラッシュ量を検出して、
ロボットの寿命やメンテサイクルをチェックすることが
望ましい。ところが従来の産業用ロボットでは、これら
を自己検出する機能がないため、例えば第9図に示す如
く、ロボット関節部31を回転駆動する直流サーボモー
タのモータ軸を固定し、歯車減速機構の出力軸のがたつ
きをアーム32の変位δから求めた後、つぎの0式を演
算して、駆動系のバックラッシュ量BLを算出している
δ BL=jan−’ −・・・(f) ただしβは、アーム32の長さである。
ところがこの方法では、アーム32の変位δを求めるの
に、ダイヤルゲージ、三次元測定器等の特別な測定器具
33やこれをセットするための特別な治具34が必要で
あり、その測定に費用がかかり且つ非能率的であり、ユ
ーザーサイドでこれを測定するのが甚だ困難であった。
〈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、
特別な測定器具等を用いずに駆動系のバックラッシュ量
を容易に測定できる新規な産業用ロボットにおけるバッ
クラッシュ量測定方法を堤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、この発明では、ロボット関節
部を正逆回転駆動するための駆動系と、この駆動系の回
転角度位置を検出して位置情報を出力するロータリエン
コーダのような位置検出装置とを備えた産業用ロボット
において、 屈曲する関節部の関節角を90度に設定した状態の姿勢
でロボット手先部を固定する工程と、前記駆動系へ所定
の正負の電流指令値を与えて、駆動系の回転角度位置を
前記位置検出装置の出力情報より求める工程と、 正負の電流指令値にかかる前記出力情報の差を求めて駆
動系のバックラッシュ量を算出する工程とを一連に実施
することにした。
この発明によれば、位置検出装置が出力する位置情報に
基づき駆動系のバックラッシュ量を自己検出できるから
、ロボットの運転回数や時間とともに変化するバックラ
ッシュ量に対し、その都度最適なその補償値を設定でき
、無駄のない制御が可能となる。またバックラッシュ量
の増加量からバックラッシュの調整時期などのメンテナ
ンスの目安が得られるため、ロボットの安全性と信頼性
を向上できる。さらにバックラッシュ量を検出するのに
、特別な検出器具や治具が不要であるから、その測定に
費用がかからず、また測定作業の能率も向上する。しか
もユーザーサイドにおいてバックラッシュ量を検出でき
るから、正確かつ確実な自己診断が可能となり、ロボッ
トの安全性および信頼性の大幅な向上を実現できる。
さらにこの発明では、屈曲する関節部の関節角を90度
に設定して、各関節部間のバックラッシュの干渉を防止
しであるから、この姿勢でロボット手先部を一度固定す
るだけで、全ての関節部につき駆動系のバックラッシュ
量を測定でき、測定作業を能率的に実施できる等、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6図は、産業用ロボットの概略構成例を示すもので、
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
7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」と呼ふ。)を有している。これら第
1〜第6関節部1〜6は、歯車減速機構を有する直流サ
ーボモータM1〜M、(第7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(
関節軸)が正逆回転せられる。
第7図は、産業用ロボット制御装置の概略構成を示す。
図示例においてCPU7は、ROM8やRAM9、さら
にはキーボード10やCRTllとともにマイクロコン
ピュータを構成しており、命令解析、電流指令値計算、
バックラッシュ量の算出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(電流指令値)はサーボアンプA1〜A
、に与えられており、これらのサーボアンプA1〜A6
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。
〜M6へ与えられる。エンコーダE1〜E6は、サーボ
モータM1〜M6にそれぞれ取り付けられたインクリメ
ンタル形のロータリ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E1〜E6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1000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1パルス)を出力する。
上記構成の産業用ロボットにおいて、第1図は各関節部
につき、その駆動系のバックラッシュ量を測定している
状況を示す。
第1図に示すロボット本体RBは、そのペース部12が
基台13上面の一端部寄りに垂直に支持固定されており
、また前記基台13の他端部には、このロボット本体R
Bの手先部を固定するための固定機構14が配設されて
いる。図示例の固定機構14は、基台13の上面に支持
板15を垂直に突設し、この支持板15の上端縁に、第
2図および第3図に示すようなU字溝16を形成すると
共に、このU字溝16の周囲3ケ所にボルトがねじ込ま
れるねし孔19を設けた構造である。前記U字溝16は
、段違いの溝部17.18を含み、第4図および第5図
に示す如く、一方の溝部17にてロボット手首部20を
支え、また他方の溝部18へ手首部先端に設けられたつ
ば部21を嵌め込むようになっている。
このロボット手先部の固定には、さらに円板状の固定プ
レート22が用いられ、この固定プレート22をU字溝
16の位置に合わせて支持板15の外面へ当て、ロボッ
ト手先部のっぽ部21との間はボルト23で4ケ所ねじ
止めし、また支持板15との間はボルト24で3ケ所ね
じ止めして、ロボットの手首20を固定する。
このロボット手先部を固定した状態では、第1図に示す
如く、ロボット本体RBの姿勢は、屈曲する関節部(こ
こでは第2、第3、第5関節部2.3.5)の各関節角
α2.α3.α5が全て90度に自動設定されるもので
、従って前記支持板15の基台13上の突設位置やU字
溝16の高さは、上記のロボット姿勢が得られるように
適宜に設計される。
なお第1図中、鎖線!4. 12.lz、lla。
26はそれぞれ引1.第2.第3.第4.第6の各関節
軸の軸芯線を示し、また細線lは軸芯線12およびe3
 (ただしβ2と13は平行)に対する垂線を示してお
り、従ってここでは第2関節部2については軸芯線11
と垂′ffApとの間の角度α2を、また第3関節部3
については軸芯線14と垂線lとの間の角度α3を、さ
らに第5関節部5については軸芯線X1.X、間の角度
α、を、それぞれ90度に設定するものである。
このように屈曲する各関節部の関節角α2゜α3.α、
を90度に設定すると、各関節部は他の関節部のバック
ラッシュの干渉を受けない状態が形成されることになり
、この姿勢でロボット手先部を固定すれば、つぎに第8
図に示す手順を順次実行することにより、各関節部にお
ける駆動系のバックラッシュ量を同時または順々に測定
できる。
なおこのバックラッシュ量の測定処理においては、前記
CPU7は、サーボモータM、〜M6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、ハックラッシュ量の検出に関連する各種演算
や処理を実行する。またROM8には、ハックラッシュ
量の検出処理を実行するためのプログラムが格納され、
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8図のスタート時点で、まずキーボード10よりバッ
クラッシュ測定の命令が人力されると、CPU7はステ
ップ1 (図中、rsTIJで示す)において、特定さ
れたある関節部(ここでは第2関節部2を例にとって説
明する)のサーボモータM2の最大出力トルクの10%
程度の電流指令値■1をサーボアンプAtに与えて、サ
ーボモータM2に駆動力を作用させる。これによりモー
タM2は適当角度回動せられ、その同転角度位置に応じ
てエンコーダE2より位置情報が出力される。この位置
情報は、つぎのステップ2でCPU7に入力され、これ
によりCPU7はサーボモータM2の回転角度位置し1
を読み取り、この読取データをRAM9に格納する。つ
ぎにCPU7は、ステップ3において前記電流指令値1
1よりはるかに小さい値の電流指令値tz  (例えば
モータ最大出力トルクの3%程度)をサーボアンプA2
に与えて、サーボモータM2への駆動力を減少させる。
ところで前記の大きな電流指令値11が与えらたステッ
プ1の状態下では、歯車減速機構のバックラッシュの影
響に加えて、駆動系が有する弾性力が影響して、サーボ
モータM2の回動変位が大きなものとなっている。そこ
で前記のステップ3で電流指令値を小さくすることによ
って、駆動系の弾性力によるねじれ変位を除去すること
ができる。これによりサーボモータM2は、若干角度だ
け逆戻りすることになり、その回動角度位置に応じた位
置情報がエンコーダE2より出力される。そしてCPU
7は、つぎのステップ4で、この位置情報を入力して、
モータの位置し2を読み取り、この読取りデータをRA
M9へ格納する。さらにCPU7は、ステップ5でモー
タM2への電流指令値をゼロにして、駆動系が有する弾
性力の影響を完全除去し、つぎのステップ6で、そのと
きのサーボモータM2の位置し、をエンコーダE2の出
力情報から読み取って、RAM9へ格納する。
つぎにCPU7は、ステップ7において、最大出力トル
クの10%程度の負の電流指令値(−1+)をサーボア
ンプA2に与えて、サーボモータM2に先程とは逆方向
の駆動力を作用させる。これによりモータM2は、歯車
減速機構のバックラッシュ量と、駆動系が有する弾性力
によるねじれ変位分との和に相当する角度だけ反対方向
へ回動せられ、その回動角度位置に応じた位置情報がエ
ンコーダE2より出力される。CPU7は、つぎのステ
ップ8で、この位置情報を入力して、モータの位置し4
を読み取り、この読取りデータをRAM9に格納する。
さらにCPU7は、前記と同様の理由により、モータ最
大出力トルクの3%程度の負の電流指令値(−tz)を
サーボアンプA2に与えて、サーボモータM2への駆動
力を減少させ、このときのモータの位置し、をエンコー
ダE2の出力情報から読み取る(ステップ9.10)。
さらにCPUマは、ステップ11でモータM2への電流
指令値をゼロにして、駆動系が有する弾性力による影習
を完全に除き、つぎのステップ12で、そのときのモー
タM2の位置L6をエンコーダE2の出力情報から読み
取る。
かくしてCPU7は、ステップ13において、モータM
2の位置り、、L、の差(Lb−Lz)を演算して、そ
の演算結果をCRTI lへ表示させる。この場合、モ
ータM2の各位tLl〜L、についてもCRTIIへ併
せて表示すれば、駆動系が有する弾性力の影響について
も把握できる。
上記演算結果として、差(L6−L、)の値「10」が
得られたと仮定した場合、エンコーダE2の分解能Eを
100OP/r、N速比iを50とすると、第2関節部
2のがたつき角度、すなわち駆動系14のバックラッシ
ュ量B1は、つぎの演算によって得ることができる。
=0,072゜ =4分19.2秒 なお上記は第2関節部2についてのバ・ノクラッシュ量
の測定手順を示したが、他の関節部についても同様の手
順をこれと同時に、または順次実行することによりバッ
クラッシュ量を測定できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図はバックラッシュ測定状態を示す産業用ロボット
の斜面図、第2図は固定機構の拡大正面図、第3図は第
2図it−m線に沿う断面図、第4図はロボット手先部
の固定状態を示す固定機構の拡大正面図、第5図は第4
図V−V線に沿う断面図、第6図は産業用ロボットの全
体構成を示す説明図、第7図は産業用ロボット制御装置
の回路構成を示すブロック図、第8図はバックラッシュ
測定手順を示す流れ図、第9図は従来のバックラッシュ
測定方法を示す正面図である。 1〜6・・・・関節部   7・・・・CPUM、〜M
6・・・・サーボモータ E1〜E6・・・・エンコーダ 14・・・・固定機構 ”y’j6  +:21     of、l−,1lJ
IA説al’l+Bフ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ロボット関節部を正逆回転駆動するための駆動系
    と、この駆動系の回転角度位置を検出して位置情報を出
    力する位置検出装置とを備えた産業用ロボットにおいて
    、 屈曲する関節部の関節角を90度に設定した状態の姿勢
    でロボット手先部を固定する工程と、前記駆動系へ所定
    の正負の電流指令値を与えて、駆動系の回転角度位置を
    前記位置検出装置の出力情報より求める工程と、 正負の電流指令値にかかる前記出力情報の差を求めて駆
    動系のバックラッシュ量を算出する工程とを一連に実施
    することを特徴とする産業用ロボットにおけるバックラ
    ッシュ量測定方法。
  2. (2)前記駆動系は、歯車減速機構を有する直流サーボ
    モータで構成されている特許請求の範囲第1項記載の産
    業用ロボットにおけるバックラッシュ量測定方法。
  3. (3)前記位置検出装置は、ロータリエンコーダである
    特許請求の範囲第1項記載の産業用ロボットにおけるバ
    ックラッシュ量測定方法。
JP565686A 1986-01-14 1986-01-14 産業用ロボツトにおけるバツクラツシユ量測定方法 Pending JPS62166980A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07314367A (ja) * 1994-05-25 1995-12-05 Yaskawa Electric Corp 多関節ロボットの精度補正方法
JP2017019080A (ja) * 2015-07-14 2017-01-26 キヤノン株式会社 ロボット装置の測定方法、および回転駆動装置の測定方法
JP2017077602A (ja) * 2015-10-20 2017-04-27 川崎重工業株式会社 バックラッシ測定装置および方法
JP2021065944A (ja) * 2019-10-18 2021-04-30 ファナック株式会社 ロボット

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