JPS6329282B2

JPS6329282B2 -

Info

Publication number: JPS6329282B2
Application number: JP6252580A
Authority: JP
Inventors: Etsuzo Murakami; Toshio Yoneda
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 1980-05-10
Filing date: 1980-05-10
Publication date: 1988-06-13
Also published as: JPS56159709A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は溶接、切断あるいは塗装などの作業を
指令信号に従つて行う工業用ロボツトに関するも
のであり、特に加工具の姿勢変更時における動作
を円滑に行うための制御装置に関するものであ
る。

一般に工業用ロボツトにおいては加工具と被加
工物とを相対的に移動させるための座標軸（以後
これらの座標軸を主座標軸とよぶ）、例えば互い
に直交するＸ，Ｙ，Ｚの３軸と、この加工具を保
持する手首部の姿勢を決定するための副座標軸で
ある姿勢制御軸、例えばＸ軸およびＹ軸に平行な
面即ちXY平面内にて回転するΘ軸およびＺ軸に
平行な面内にて回転するΨ軸（以後Θ軸およびΨ
軸を一括して手首軸とよぶ）とを備えこれら各軸
を教示された通りに移動させて三次元空間内に形
成された加工線を忠実に再現するように制御され
る。

第１図は、このように構成された工業用ロボツ
トの例を示す斜視図であり、同図において１はベ
ース、２はベース１上にＸ軸方向に横行自在に取
付けられたコラム、３はコラム２にＺ軸方向に昇
降自在に取付けられたアーム支持体、４はアーム
支持体３にＹ軸方向に前後動自在に支持されたア
ームであり、このアーム先端には加工具６例えば
アーク溶接用トーチを有する手首５が取付けら
れ、さらにこの手首５は加工具６をXY平面内に
てΘ軸廻りに、またＺ軸に平行な面内にてΨ軸廻
りに廻動して姿勢制御可能になつている。これら
のコラム２、アーム支持体３、アーム４はそれぞ
れ直交軸からなる主座標軸を構成し、電動機ある
いは油圧シリンダ等図示を省略した駆動手段によ
りそれぞれ指令された位置まで駆動されて位置決
めされる。さらにこれらロボツト本体は別途用意
される被加工物７の取付治具８に対応して設置さ
れる。被加工物取付治具は必要により図のＵ軸お
よびＶ軸廻りに回転可能に、またＷ軸方向に移動
可能に構成される。

この種の工業用ロボツトにおいて、曲線あるい
は折れ線状の加工線を加工する場合には、加工具
を常に被加工物の加工線に対して一定の姿勢に保
つことが要求される。いま説明を簡単にするため
に、第２図に示すようにXY平面内において、Ｂ
点で屈曲した加工線Ａ，Ｂ，Ｃが存在し、加工具
６もXY平面内において移動する場合について考
える。同図において、点Ａ−Ｂ間は直線であるか
ら加工具の姿勢は一定でよく、点Ｂにおいて屈曲
しているため手首軸をθだけ回転させてＢ−Ｃ間
においても加工線に対して加工具６がＡ−Ｂ間に
おけると同じ角度αとなるようにすることが必要
となる。このとき手首の支持部即ち第１図のアー
ム４の先端の位置を変えずに手首軸だけを角度θ
回転させると、その回転中心が加工具先端と離れ
ているために加工具先端は図中に点線で示すよう
に本来の指向位置とは大きく離れた位置となる。

従来このような屈曲する加工線を加工する場合
あるいは加工線に対する加工具の姿勢を変化させ
ても加工具先端の指向位置が変化しないようにす
るためには、加工線を記憶させる段階、即ちテイ
ーチング時において手首姿勢変更のために発生し
た加工具先端位置の変化を、手動指令によりＸ軸
およびＹ軸を移動させて、加工具先端が正常位置
に復帰したことを確認した後にテイーチング指令
を行い、手首軸およびＸ軸およびＹ軸の目標値を
記憶させておき、実行時において、この手首姿勢
の変更時におけるＸ、Ｙ各軸の必要な移動量を先
に記憶した各目標値からコンピユータにより計算
させながら行う方法が用いられていた。このよう
な方法によるときは、テイーチング作業が非常に
繁雑となるのみならず、実行時において手首軸の
廻動とこれによるアーム先端位置の補正動作とが
独立して行なわれることになる。このとき、手首
の廻動によつても加工具先端の位置が完全に不動
の状態に保つためには各軸の動特性を一致させる
ことが必要となる。ところで、主座標軸である
Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸にはそれぞれ異なる重量の機構が
装着されておりかつ極座標系である手首回転のた
めのΘ，Ψ軸とは当然ループゲインおよび応答速
度が異なり、これらを正確に調整して動特性を一
致させることは相当な困難性を有する。しかも、
これら各軸の動特性は各軸の現在位置によつても
負担重量の変化や慣性モーメントが変化するため
に一定ではなく、これら変動する動特性をすべて
の位置において一致させることはほとんど不可能
に近い。

一方、テイーチング作業を容易にするために手
首軸の回転指令を分割し、この指令信号に応じて
加工具先端をもとの位置に保持するために、アー
ム先端の移動すべき量を演算し、この演算結果を
Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸に対する位置指令信号に加算して
主座標軸の位置を補正しながら制御する方法、あ
るいは手首軸の回転角度を検出し、この検出値に
よつてＸ，Ｙ，Ｚ各座標軸の補正量を計算して制
御する方法が提案されている。しかるに、前者に
おいては、手首軸の回転指令信号により手首の廻
動と補正のための主座標軸の駆動とを独立して行
うことになるので、手首軸と主座標軸との間にた
とえ共通のクロツクパルスを供給して同期化を計
つたとしても、前述の例のように各軸の動特性の
差から各軸を正確に協動させることは困難であ
り、手首の廻動が先行したり、主座標軸の補正動
作が先行したりするので、正確に加工具先端の指
向位置を変化させずに、手首軸を回転させて姿勢
変更をすることはできない。一方、後者において
は手首軸の回転量を検出してからこの検出値に対
する主座標軸の補正量を演算し、この演算結果に
よつて主座標軸を移動させることになるので相当
量の動作遅れが避けられない。さらに、主座標軸
の位置の補正を正確に行うには、手首軸の回転角
の検出をできるだけ細かい間隔で行うことが必要
となるが、この補正量の演算には後述するように
三角函数を含むから、このような演算を細かい間
隔で行うときは大量の三角函数の演算を高速で行
うことが必要となり、一般に工業用ロボツトに用
いられるマイクロコンピユータ程度の能力では到
底実現不可能である。したがつて、演算能力の範
囲内に検出間隔が制約されることになり、遅れの
増加は避けられず、正確な補正動作は望めない。
もちろん、三角函数の演算を行なわずに函数表を
記憶しておきこれから必要な数値を読み出して四
則計算のみを行うようにするときは演算速度は速
くなるが函数表を記憶するために記憶容量の多く
の部分が占有されることになり他の作業に支障を
きたすことになる。

さらに、上述の従来例においては、手首軸の回
転によつて補正すべき主座標軸の値は直ちに出力
されて各座標軸の指令信号に加算されるようにな
つている。しかるに、サーボ系には必らず指令信
号に対して応答遅れがあり、しかもこの遅れ量は
各軸で一定ではないので手首軸の回転指令に対し
て直ちに補正量を算出し、これによつて直交軸の
位置補正動作を行うと主座標軸の補正が先行して
しまう可能性があり、このため加工具の不要な動
作を誘起することがあつた。

一方、上記のような主座標軸の位置修正は加工
具を加工線に沿つて移動させるときのみ必要であ
り、加工具を原点位置から加工開始位置へ移動さ
せる行程や加工終了後退避させる行程などのいわ
ゆる遊走行程においては、テイーチング時および
実行時ともに手首軸の廻動に対して主座標軸の位
置を修正する必要性はない。逆にこのような遊走
時においては、手首軸の回転に対応して主座標軸
が修正を行うよりは手首軸の回転と主座標軸の位
置とを互いに無関係に動作する方が作業者の運動
観念上からも理解しやすい。また修正動作を行う
場合は主座標軸はそれ自体の指令に対する移動量
に加えて手首軸が回転することに対応して発生す
る修正動作のための移動量が加算されることにな
る。しかもその修正量は手首軸の長さを半径とす
る周長に相当するから手首の回転速度が速いとき
は修正のために移動させるべき主座標軸の移動速
度が、主座標軸が本来指令されている速度に比較
してはるかに大きくなる場合も発生し得る。とこ
ろで主座標軸の移動し得る最大移動速度は装置の
能力によつて当然制限があるから、常時修正動作
を行うときは修正動作のために真の主座標軸の移
動速度範囲が制限されることになる。したがつ
て、遊走時のように加工具先端の移動状態そのも
のが重要な意味をもたない場合には、修正動作を
行なわない方が望ましいときがある。

本発明は上記従来装置の欠点を改善したもので
あり、手首軸を廻動させることによつて加工具の
姿勢を変更するものにおいて、姿勢制御指令信号
を受けて姿勢制御軸即ち手首軸を駆動するととも
に姿勢制御指令信号を受けて姿勢変更により発生
する加工具先端の指向位置の変化量を予測しあら
かじめ算出する演算回路を設け、この演算結果を
順次記憶しておくとともに姿勢制御軸の動作を検
出し、この検出信号により先に演算して記憶して
おいた加工具先端の指向位置の変化予測量を読み
出し、この予測値により主座標軸に対する位置指
令信号を修正して主座標軸の位置を制御するとと
もに、外部から手動指令あるいは教示指令によつ
て作動する選択回路を設けて、手首軸の廻動時に
おいて主座標軸の位置修正動作を必要時のみ実行
させて、不要時にはこれら修正動作を全く実行し
ない機能を備えた構造とすることによつて、手首
軸を廻動して加工具の姿勢を変化させる場合にお
いて必要時にのみ加工具先端の指向位置を全く変
化させることなく正確でかつ遅れのない位置制御
を可能にしたものである。

第３図は、本発明を第１図に示したような主座
標軸としてＸ，Ｙ，Ｚの直交３軸および手首軸と
してΘ，Ψの回転２軸を有する工業用ロボツトに
適用するときの実施例を示す構成図である。同図
において、９は各軸に対する指令信号を発生する
制御器であり、１１ａはＸ軸駆動制御回路、１１
ｂはＸ軸駆動電動機、１１ｃはＸ軸位置検出用エ
ンコーダであり、この１１ａないし１１ｃはＸ軸
位置決め用サーボ制御回路を構成している。同様
に１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａはそれぞれＹ
軸、Ｚ軸、Θ軸およびΨ軸の各駆動制御回路、１
２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂは各軸駆動用電動
機、１２ｃ，１３ｃ，１４ｃ，１５ｃは各軸位置
検出用エンコーダであり、１２ａないし１２ｃは
Ｙ軸用、１３ａないし１３ｃはＺ軸用、１４ａな
いし１４ｃはΘ軸用、１５ａないし１５ｃはΨ軸
用のそれぞれ位置決め用サーボ制御回路を構成し
ている。１６および１７はそれぞれ制御器７から
のΘ軸位置指令信号およびΨ軸位置指令信号を積
算し記憶するΘ軸およびΨ軸現在位置記憶用レジ
スタであり、それぞれ各軸が原点位置に復帰した
ときにリセツトされる。ここでエンコーダ１４ｃ
と１５ｃの単体およびこれらとレジスタ１６と１
７は姿勢制御軸である手首５のΘ軸およびΨ軸の
動作量を検出する検出器を構成している。１８は
制御器９からのΘ，Ψ軸に対する両軸の位置増分
指令θc，φcを受けてこのときのＸ，Ｙ，Ｚ各軸
の修正量をΘ，Ψ軸の各現在位置に応じて算出す
る演算回路、１９は一般に待合せ行列または
FlFoメモリとよばれる記憶回路であつて、後述
する選択回路２４を経て供給される演算回路１８
の演算終了信号ｍを書込み指令として演算結果を
到来する順に記憶し、後述する補間回路２０の補
間完了信号ｒを読み出し指令として記憶した順に
先頭から読み出す回路である。

２０は記憶回路１９の出力を受けてΘ，Ψ各軸
の移動を検出するエンコーダ１４ｃおよび１５ｃ
の出力毎にパルス分配する直線補間回路、２１な
いし２３は制御器９の出力を直線補間回路２０の
出力にて修正して総合出力を得る修正回路であ
る。２４は制御器９から修正指令信号を受けたと
きのみ演算回路１８の演算終了信号を記憶回路１
９に伝達する選択回路であり、２５は各軸の移動
を手動指令するためのテイーチング操作箱、２６
は自動運転実行時に運転開始、停止などを指令す
る自動操作箱である。

第３図において、制御器９からは修正動作
「有」の信号が選択回路２４に供給されており常
時修正動作を行う場合を考える。制御器９は各軸
に対する位置指令信号x_cないしφ_cを別途定められ
た移動速度に対応したパルス間隔で指令単位毎に
出力し、各軸はこの位置指令信号を受けてサーボ
制御回路により入力信号に対応して駆動される。

この位置決め結果は、それぞれに設けられたエ
ンコーダ１１ｃないし１５ｃによつて検出され、
それぞれの軸の制御回路１１ａないし１５ａにフ
イードバツクされて入力信号との間に偏差がなく
なつた位置で停止する。手首軸に対する位置指令
信号θc，φcはまたΘ軸およびΨ軸現在位置記録
用レジスタ１６および１７にて積算されるととも
に演算回路１８にも供給される。レジスタ１６お
よび１７においては手首軸の原点からの回転角度
θ，φを積算し演算回路１８に出力する。演算回
路１８は、後に詳述するようにこのθ，φから
Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の修正量を演算し記憶回路１９に
出力する。制御器９からは修正動作「有」の信号
が選択回路２４に供給されているので記憶回路１
９は演算回路１８の演算終了によりこの演算結果
を受けて順次記憶する。一方、手首軸の指令信号
θc，φcを受けてΘ軸およびΨ軸は回転を始め、
これに従つてエンコーダ１４ｃおよび１５ｃは出
力パルスを発生する。このエンコーダからの出力
パルスによつて補間回路２０は記憶回路１９の内
容を記憶した順に読み出し、エンコーダ１４ｃお
よび１５ｃからの出力パルスに従つて記憶内容を
パルス分配して直線補間によりＸ，Ｙ，Ｚ各軸に
対する修正量を順次出力する。この修正量量は、
修正回路２１ないし２３にて制御器９からの指令
信号x_c，y_c，z_cと加算合成されて各軸の駆動制御
回路１１ａないし１３ａに供給される。この結
果、加工具の先端は手首軸ΘおよびΨ軸の位置変
化にかかわらず常に同じ指向位置に向うことにな
る。

一方、制御器９から修正動作「無」指令が選択
回路２４に供給されるときは、演算回路１８はレ
ジスタ１６および１７の出力信号と手首軸Θおよ
びΨ軸に対する指令信号θ_cおよびφ_cを受けて所定
の演算を行うが、その演算終了信号は記憶回路１
９には伝達されず、このため演算回路１８にて算
出された修正信号は記憶回路１９には書込まれる
ことはなく修正信号は中断される。このため記憶
回路１９および補間回路２０は何ら出力を発生せ
ず、修正回路２１ないし２３は制御器９からの指
令信号x_c，y_c，z_cをそのまま出力するので、手首
軸Θ，Ψが指令信号θ_c，φ_cに対応して回転しても
直交軸の移動は何ら修正されず制御器９からの指
令通りとなる。

ここで演算回路１８、記憶回路１９および補間
回路２０の動作について第４図とともに詳細に説
明する。

第４図は第１図の装置の加工具部分のみを取出
して座標軸との関係を示した説明図である。第４
図において、l₁は手首のΘ軸の回転中心から加工
具取付位置までの手首の長さを示し、l₂は加工具
の実効長さを示す。いま、手首取付位置が点Ｑに
あり、加工具先端が点P₀にあるときを考える。
点P₀の座標をP₀（x₀、y₀、z₀）とし、これからΘ
軸廻りにΘ，Ψ軸廻りにφだけ回転したときの加
工具の先端の位置をP₁（x₁、y₁、z₁）とすると、
このとき点P₁は点P₀から Δx₁＝l₁（cosθ−１）−l₂sinφsinθ …(1) Δy₁＝l₁sinθ＋l₂sinφcosθ …(2) Δz₁＝l₂（１−cosφ） …(3) だけ移動することになる。したがつて手首軸の位
置が（θ、φ）のときは加工具の先端の位置は
P₁（x₀＋Δx₁、y₀＋Δy₁、z₀＋Δz₁）となる。これ
をもとの位置P₀に保つには手首の取付部Ｑを直
交座標軸に沿つて（−Δx₁、−Δy₁、−Δz₁）だけ
移動させればよい。このようにして修正した状態
からさらに手首軸をその１指令単位であるθc、
φcだけ回転させると、このときの加工具先端の
位置（Δx₂、Δy₂、Δz₂）は上記(1)ないし(3)式の
θを（θ＋θc）、φを（φ＋φc）とおくことによ
つて得られるが、実際には手首の取付部はすでに
（−Δx₁、−Δy₁、−Δz₁）だけ修正されているから
今回の補正すべき量は（Δx₂−Δx₁、Δy₂−Δy₁、
Δz₂−Δz₁）である。したがつて、演算回路１８
はΘ軸およびΨ軸の１指令単位毎に上記(1)ないし
(3)式の演算を行うとともにこれを記憶し先に演算
して記憶しておいた１指令単位前のΔx、Δy、Δz
の値から差引いて差を直交軸Ｘ，Ｙ，Ｚの修正信
号として記憶回路１９に演算終了信号ｍとともに
出力するものであればよい。

ところで上記各演算は、工業用ロボツトに用い
られるマイクロコンピユータにおいては通常デイ
ジタル信号を入力とし、デイジイタル信号にて出
力される方式によるのが便利である。そして上記
(1)ないし(3)式の演算において、演算結果をデイジ
イタル量にて出力する際には、演算毎に１単位量
未満の値は切捨てられるから、単にデイジイタル
化された演算結果の（Δx、Δy、Δz）と１指令単
位前の演算結果との差を修正量として採用すると
演算の都度端数が切捨てられて、これが順次累積
されて大きな誤差を生ずる可能性がある。これを
防止するには、演算回路１８としてΘおよびΨ軸
に対する第ｎ番目の指令信号を受けたときに、各
原点からの角度に対する上記(1)ないし(3)式の
Δx_o、Δy_o、Δz_oを求める第１の演算回路と、原
点から第（ｎ−１）番目までに各指令単位毎に算
出した直交座標軸の修正量Δx′、Δy′、Δz′の総和_o-1 〓ⁱ⁼¹ Δx′_i、_o-1 〓ⁱ⁼¹ Δy′_i、_o-1 〓ⁱ⁼¹ Δz_iを算出する加算器と、上
記第１の演算回路の演算結果からこの加算器の加
算結果を差引き Δx′_o＝Δx_o−_o-1 〓ⁱ⁼¹ Δx′_i …(4) Δy′_o＝Δy_o−_o-1 〓ⁱ⁼¹ Δx′_i …(5) Δz′_o＝Δz_o−_o-1 〓ⁱ⁼¹ Δx′_i …(6) を算出する第２の演算回路とから構成すればよ
い。演算回路１８をこのように構成することによ
つてデイジイタル化された値により演算を行う場
合の上記誤差は、ΘおよびΨ軸の各指令単位毎に
随時補償される。この結果、誤差の発生は極めて
少なくなり精度を飛躍的に向上させることができ
る。

次に記憶回路１９の役割と動作について説明す
る。前述のようにフイードバツクループを有する
サーボ制御系においてはその立上り時および定常
時に必らず指令信号に対する遅れが発生する。換
言すれば、サーボ系の動作はこの遅れの存在によ
つて動作し得るものである。したがつて、各軸は
指令信号を受けると各軸特有の遅れを持つて目的
に近づく方向に動作する。第２図および第４図に
て説明したように、手首軸ΘおよびΨ軸が指令信
号を受けたとき、この指令信号に対して所定の演
算を施し、この演算結果によつて主座標軸（この
場合Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸）に修正指令を発するよう
な場合には、指令信号のみの取扱いによつてこれ
ら修正動作を行うと、本来修正の原因となる軸
（即ちΘ，Ψ軸）の動作と、これらの軸の動作に
よつて位置の修正指令を受ける軸（即ちＸ，Ｙ，
Ｚ軸）の動作との間に動作順序が逆になる場合が
生じる。即ち修正指令を受ける軸の応答が速いと
手首軸Θ，Ψ軸が未だ主座標軸の修正を必要とす
るほどに回転しない間にＸ，Ｙ，Ｚの主座標軸が
修正動作を先に実行してしまうことが発生する。
これを防止するために設けられたのが記憶回路１
９であり、手首軸（Θ，Ψ軸）の指令値に対する
主座標軸の修正量の演算のみを行い、この演算結
果を一時記憶し、その後、現実にΘ，Ψ軸が回転
して修正が必要な値となつたときに、この演算結
果を順次読み出して主座標軸の修正を行うように
したものである。このようにΘ，Ψ軸の回転指令
に対してあらかじめ演算しておいた修正量を現実
にΘ，Ψ軸が回転したときに主座標軸に出力する
のでΘ，Ψ軸の動作遅れ量即ち動特性にかかわら
ず常に必要量のみの修正が実行されて動作が非常
に安定確実となる。補間回路２０は、記憶回路１
９の先頭の記憶内容を読み出し、これを一時蓄え
るとともに姿勢制御軸Θ，Ψの回転を検出するエ
ンコーダ１４ｃ，１５ｃの出力により、この記憶
内容を直線補間によりパルス分配する。ここで、
エンコーダ１４ｃおよび１５ｃの出力がΘおよび
Ψ軸の各１指令単位に対して１単位のパルスを発
するときは、補間回路２０は当然不要であり、記
憶回路１９の記憶内容を直接エンコーダ１４ｃお
よび１５ｃの出力を読み出し指令として読み出し
て修正回路２１ないし２３に供給するとよい。し
かし、この場合には、ΘおよびΨ軸の１指令ユニ
ツトに対する前述の(4)〜(6)式により得られる修正
量が、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各１指令単位程度ならよい
が第４図の手首長さl₁、加工具長さl₂が大きな値
となるときはΘ，Ψ軸の１指令単位に対してＸ，
Ｙ，Ｚの各軸の修正量は数10〜数100指令単位に
達することがある。このような大きな修正量を一
度に修正することは、加工具先端の動作が不規則
なものとなり、初期の目的を達し得ないときがあ
る。これを解決するためには、エンコーダ１４ｃ
および１５ｃの出力をΘ，Ψ軸の指令数に対して
ｎ倍の出力パルスを発生するものとし、このｎ倍
のパルスによつて記憶回路１９から読み出した修
正量を直線補間してｎ回に分配すればよい。この
ようにすれば、Θ，Ψ軸の１指令単位に対してｎ
倍の分解能でＸ，Ｙ，Ｚの各軸の位置の修正が可
能となる。この場合、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸に対する指
令信号x_c，y_c，z_cとΘ，Ψ軸に対する指令信号θ_c，
φ_cとの間にはｎ：１以上のパルス比率とすること
が必要となるが、一般にＸ，Ｙ，Ｚ各軸の移動量
は毎分数メートル以上となりこれに対応するパル
スは数万パルスに達する。これに対して、Θ，Ψ
両軸の移動量は毎分数回転程度でありこれに要す
るパルスは数百ないし数千パルスである。したが
つて上記比率のｎは10程度に設定しても十分に間
に合うものである。

上記記憶回路１９において出力を外部からのパ
ルス分配指令に応じて直線補間した出力を得るも
のとすれば補間回路２０は省略してもよいことは
もちろんである。

なお上記の説明においては説明を簡単にするた
めにアームをＸ，Ｙ，Ｚの各直交３軸に沿つて位
置決めする工業用ロボツトについて説明したが、
これら主座標軸は２軸以下でもよく、また手首軸
もΘ軸あるいはΨ軸のいずれか一方のみを有する
ロボツトに対しても本発明の制御装置を適用する
ことができる。この場合前述の(1)ないし(6)式から
容易に理解できるように第１図の装置において直
交軸をＸ，Ｙ軸のみとした装置に対してはΘ軸の
み、Ｚ，Ｘ軸のみとした装置に対してはΨ軸のみ
に対して適用可能である。さらにアームと被加工
物とは相対移動することによつて加工が行なわれ
るものであるからこれら主座標軸のうち任意の軸
を被加工物の位置を制御する軸どしてもよいこと
はもちろんである。例えば第１図の装置において
Ｘ軸のかわりに被加工物取付治具のＷ軸の位置の
制御に本発明の装置を適用する。このようにする
ときは載荷重量および慣性モーメントともに最大
となる正確な位置決め制御が難しいＸ軸に微妙な
補正動作を行なわせる必要がなくなりまたＸ軸方
向の加工可能範囲がＸ軸およびＷ軸の調整範囲の
和となり機能の向上が計れるものである。

また、選択回路２４は手首軸廻動時の修正動作
を必要時にのみ実行させ、不要時には修正信号の
伝達を中断するものであればよいから第３図のよ
うに演算回路１８の出力が記憶回路１９に書込ま
れるのを阻止するように書込み指令を開閉する回
路とする他に種々の変形が可能である。例えば演
算回路１８の演算そのものを中止する回路、具体
的には演算開始指令となるθc、φcの入力信号を
修正動作指令の有無によつて開閉するゲート回路
でもよく、また演算回路１８の出力信号Δx′，
Δy′，Δz′を開閉するゲート回路を演算回路１８
と記憶回路１９との間に設けてもよい。

さらに本発明は上記実施例に示したように主座
標軸が直交座標系に構成される場合にのみ適用さ
れるものではなく、主座標軸が極座標系により構
成される場合および円柱座標系により構成される
場合、あるいはこれら各座標系を部分的に混合し
て用いる場合などあらゆる座標系により構成され
る工業用ロボツトに対して適用し得ることは容易
に理解できるところである。これらの場合、演算
回路の演算内容および座標軸に対する指令信号の
種類などはそれぞれの座標系に応じたものとする
ことはもちろんである。

以上のように本発明の装置によるときは、手首
姿勢制御軸Θ，Ψに対する指令信号を受けて姿勢
変更のために生ずる主座標軸の位置修正量を演算
し、これを順次記憶するとともに、手首軸の移動
に応じてその移動を検出する検出パルスによつて
この記憶した修正量を順次読み出して主座標軸の
位置指令値を修正して各軸を駆動するようにした
ので、手首姿勢変更時も加工具先端の指向位置を
所定の位置にしたまま円滑に行うことができる。

また手首を廻動しても加工具の指向位置を修正
することが必要とされない場合、たとえば加工位
置までの移動行程や加工位置からの退避行程など
の遊走行程においては修正動作を実行しないよう
に切替えることができるので調整時において手首
を回転させただけで主座標軸が思わぬ方向に移動
して他の機構部と干渉したり、作業者に危険性を
及ぼすことがなくなる。さらに修正動作を行なわ
ないときは単に主座標軸の移動指令のみによつて
移動速度が決定されるだけであるから上記のよう
に高速移動を要求される遊走行程の移動速度を最
高速度にまで設定することができ装置の稼動率を
向上させることができる。また修正量の演算その
ものは、姿勢指令信号発信時にΘ，Ψ軸の１指令
単位毎に行うので演算時間を比較的長くとること
ができ、また演算結果を記憶回路に一時記憶し、
これを順次読み出して主座標軸の修正を行うよう
にしたので、応答遅れによる誤差や不要な修正動
作がなく安定して正確に修正をすることができ
る。さらに、記憶した修正量を手首軸の移動量を
指令単位のｎ倍の出力パルス数を発生するエンコ
ーダの出力にて直線補間して出力し修正するとき
は、主座標軸の位置の修正を高分解能にて行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象となる工業用ロボツトの
外形を示す斜視図、第２図および第４図は加工具
が姿勢を変更するときの様子を示す説明図、第３
図は本発明の装置の実施例を示す構成図である。２……コラム、３……アーム支持体、４……ア
ーム、５……手首部、６……加工具、９……制御
器、１１ａ〜１５ａ……各軸の駆動制御回路、１
１ｂ〜１５ｂ……駆動電動機、１１ｃ〜１５ｃ…
…エンコーダ、１８……演算回路、１９……記憶
回路、２０……補間回路、２１〜２３……修正回
路、２４……選択回路、Ｘ，Ｙ，Ｚ……直交座標
軸、Θ，Ψ……姿勢制御軸。

Claims

【特許請求の範囲】１加工具と被加工物とを相対的に移動させるた
めの座標軸と、加工具の姿勢を決定する姿勢制御
軸とを有し、前記各軸の位置を指令する制御器
と、前記制御器からの位置指令信号に応じて各軸
を位置決めするサーボ制御回路とからなる工業用
ロボツトの制御装置において、前記姿勢制御軸の
動作量を検出する検出器を設けるとともに前記位
置指令信号のうち姿勢制御軸に対する指令信号を
受けて姿勢変更時に発生する加工具先端指向位置
の変化量を演算し前記座標軸の位置修正信号を算
出する演算回路と、前記演算回路の出力を記憶し
前記検出器の出力に対応して読み出す記憶回路
と、前記位置指令信号のうち前記座標軸に対する
指令信号を前記記憶回路の出力信号により修正し
て前記サーボ制御回路に伝送する修正回路と、前
記演算回路または記憶回路に作用し修正動作不要
時には前記修正信号の算出または記憶を中断させ
る選択回路とを具備した工業用ロボツトの制御装
置。２前記検出器は、姿勢制御指令信号の１指令単
位に対応する基本動作量をｎ分割（ｎ≧１）した
信号を出力するエンコーダを含み、前記記憶回路
は前記エンコーダの出力により記憶値を姿勢制御
指令信号の１指令単位の間でｎ分割した直線補間
法により分配して出力する回路を含む回路である
特許請求の範囲第１項に記載の工業用ロボツトの
制御装置。３前記演算回路は、姿勢制御軸の姿勢変更指令
信号を受けたときに各軸の原点からの回転角に応
じて前記座標軸の位置修正信号を算出する第１の
演算器と、前記第１の演算器の出力から姿勢制御
軸の前記姿勢変更指令信号を受ける以前に算出し
た前記座標軸の修正量の総和を差引く第２の演算
器とからなる特許請求の範囲第１項に記載の工業
用ロボツトの制御装置。４前記選択回路は前記演算回路の入力側に設け
られており、修正動作不要時には前記修正信号の
算出を中止させる回路である特許請求の範囲第１
項ないし第３項のいずれか一つに記載の工業用ロ
ボツトの制御装置。５前記選択回路は前記演算回路の出力側または
前記演算回路と前記記憶回路の入力側との間に設
けられており、修正動作不要時には前記修正信号
の記憶回路への書込みを中断させる回路である特
許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか一つ
に記載の工業用ロボツトの制御装置。