KR820001952B1

KR820001952B1 - 산업용 로보트의 제어시스템

Info

Publication number: KR820001952B1
Application number: KR7901320A
Authority: KR
Inventors: 하지무 이나바
Original assignee: 이나바 세이우에몽; 후지쓰후 아낙크 가부시끼 가이샤
Priority date: 1979-04-26
Filing date: 1979-04-26
Publication date: 1982-10-21

Abstract

내용 없음.

Description

산업용 로보트의 제어시스템

제1도는 공작기계와 로보트의 개략 설명도.

제2도는 본 발명의 실시예를 예시한 블록 다이어그램.

제3도는 본 발명이 사용되는 교시 데이터 메모리(teaching date memory)의 영역 설명도.

본 발명은 산업용 로보트 제어시스템에 관한 것으로, 특히 외부 정보에 응답하여 산업용 로보트를 동작시키기 위한 제어시스템에 관한 것이다.

지금까지의 산업용 로보트는 공작기계의 공구나 작업물등을 교환하기 위해 주로 사용되어 왔다. 이러한 산업용 로보트는 예정된 프로그램에 따라 일정한 순서의 동작을 수행하는 것이 일반적이었다. 그러나 공작기계에 의해 여러 종류의 작업을 수행할 경우 만일 산업용 로보트가 항상 일정한 순서로만 동작한다면 대기시간(waitng time)이 길어질 가능성이 많다. 이러한 대기시간을 줄이기 위하여 복잡한 프로그램이 요구되었다. 따라서 종래의 산업용 로버트는 동일한 명령에 의해 동일한 동작을 반복시킬 경우에만 사용되었다.

본 발명의 목적은 산업용 로보트가 고시데이터에 따라 작동됨과 동시에 공작기계의 작업정보나 공구파손 검출정보 등과 같은 외부정보에 반응하여 교시데이터에 의한 순서가 변경됨으로써 산업용 로보트를 효율적으로 사용할 수 있도록 한 산업용 로보트 제어시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 산업용 로보트 제어시스템은 교시테이터를 세트(set)하는 교시데이터 메모리와, 로보트의 현재 위치데이터 및 교시 위치데이터와 외부데이터 등을 세트하는 작업메모리와, 상기 교시데이터 메모리와 작업메모리의 판독/기록 및 연산동작을 행하는 프로세서(processor)로 구성되었다. 상기 프로세서는 교시데이터 메모리의 내용에 따라 로보트를 제어하고, 외부데이터 내용에 의한 교시데이터에 의거 교시데이터와 동작순서를 수정한다.

이하 첨부도면이 의거 본 발명을 상세히 설명하겠다.

제1도는 산업용 로보트와 공작기계의 개략 설명도로서, 로보트(RBT)는 모우터(Mθ)에 의해 구동되는 기어(GE)와 이 기어(GE)와 함께 회전하는 가이드폴(guide poles)(GP)과, 왕복대(CAR)를 상하로 이동시키기 위한 스크루(screw)(SCZ)와, 이 스크류(SCZ)를 구동시키기 위한 모우터(MZ)와, 상기 왕복대(CAR) 상에 장착된 모우터(MR)에 의해 수평으로 구동되는 암(ARM)과, 이 암(ARM)의 상부상에 장치된 구동장치(drive unit)(HDV)에 의해 개폐 또는 회전되는 핸드(hand)(HND)를 갖고 있다. 상기 각 모우터(Mθ)(MZ)(MR)들은 각각의 고등신호(dθ)(dz)(dr)에 의해 각각 구동되어 상기 각 모우터(Mθ)(MZ)(MR)에 의해 각각 결합된 펄스코오더(pulse coders)(POθ)(PCZ)(PCR)로부터 모우터(Mθ)(MZ)(MR)들의 각 회전위치들을 나타내는 신호(Pθ)(PZ)(PR)들을 출력한다.

상기 공작기계는 작업물(W₁)을 보지하기 위한 척(chuck)(CHK)과, 상기 공구(TL)를 장착하기 위한 공구포스트(toolpost)와, X 및 Y방향으로 상기 공구포스트를 이송하기 위한 이송스크루(SCX)(SCY)와, 상기 이송스크루(SCX)(SCY)를 구동시키기 위한 모우터(MX)(MY)와, 척(CHK)을 회전시키기 위한 스핀들모우터(SPM)와, 공구(TL)의 파손을 검출하기 위한 램프(lamp)(LMP) 및 광검출기(PD)와, 기계조작반(MOP)을 갖고 있다.

콘베이어벨트(conveyor belt)(CVB)에 의해 이송되는 작업물(W2)(W3)들은 가공작업종류를 나타내는 코드판판(code piate)(C2)(C3)을 갖는 패리트(pallet)상에 재치되며 상기 코드간(C2)(C3)을 판독하기 위해 리미트 스위치(limit switch)(LSW)가 설비되어 있다. 상기 콘베이어벨트(CVB)는 모우터(CVM)에 의해 구동된다. 공작기계에 의해 작업이 완료된 후 작업물(WA)(WB)들은 선반(TBL)상에 로보트(RBT)에 의해 재치된다.

예시부호DVX, DVY, DVS 및 DVC는 모우터 MX, MY, SPM 및 CVM용 각구동회로를 나타낸 것이며 ID1 및 ID2는 모우터의 부하전류를 검출함으로서 비정상 상태를 감정하기 위한 전류검출기, NC는 공작기계를 제어하기 위한 수치제어장치, WS는 공작기계작업 일치신호, ts는 공구파손신호, ls는 기계조작반(MOP)으로부터의 불충분한 가공작업신호, Spm은 스핀들 모우터 비정상 상태신호, SVS는 서어보 비정상상태신호(servo abnomality signal), 그리고 OP, CL 및 RO는 핸드(HND)개폐 및 회전지령신호를 각각 나타낸다.

로보트(RBT)의 핸드(HND)는 공구(TL)의 교환 및 척(CHK)위에나 그로부터 작업물을 착탈 착탈시키는 것을 수행할 수 있다. 예를들면 척(CHK)으로부터 작업물(W1)을 분리시키고 또한 척(CHK)상에 다음 작업물(W2)을 장착시키는 경우에는 리미트 스위치(LSW)가 작업물(W2)의 가공작업종류를 나타내는 코드판(C2)에 대응하는 가공작업 일치신호(WS)를 판독한다. 가공작업 종류를 감정하기 위해서는 다른 바람직한 판독장치를 사용할 수도 있다. 상기 수치제어장치(NC)에 의한 제어는 공지된 방식으로 행하기 때문에 본 명세서에서는 상세한 설명을 생략한다.

제2도는 본 발명의 실시예를 예시한 블록 다이어그램으로써 예시부호 MZ, Mθ, MR 및 PCZ, PCθ, PCR은 제1도에 예시한 모우터와 로보트(RBT)의 펄스코더를 나타내며, MOP는 기계동작반, CPU는 프로세서 AB는 어드레스 버스(address bts), DB는 데이터 버스(date bus), WM은 작업메모리, CPM은 제어프로그램 메모리, TDM은 고시데이터 메모리, TOP는 교시조작반, PZ, Pθ 및 PR은 위치제어장치, DO는 데이터 출력장치, DI는 데이터 입력창치, ECO는 엔코우더, INT는 인터포레이터(lnterporator), ER은 에러레지스터(error register), G1 및 G2는 게이트회로, DA는 D/A변환기, FVC는 속도/전압변환기(Velotity to voltage converter), VU는 속도제장장치, 그리고 RLY는 축 선택신호 SZ, Sθ, SR을 출력시키기 위한 릴레이(delays)를 각각 나타낸다.

상기 작업 메모리(WM)는 로보트의 현재 위치 (Zi)(θi)(Ri)를 레지스터영역(R1∼ R3)에, 로버트의 교시위치(Z_i+1)(θi+1)(R_i+1)를 레지스터 영역(R₄)에, 로버트의 이동양에 대한 연산 동작결과(ΔZ)(ΔO)(ΔR)를 레지스터영역(R5)에, 로봇을 제어하기 위한 데이터의 가산결과(∑)를 레지스터영역(R₆)에, 공작기계 일치데이터와 같은 외부 데이터(a)(b)(c)를 레지스터 영역(R10)에, 나머지 가공작업의 수(m)를 레지스터영역(R11)에 그리고 불충분한 가공작업의 수(P)를 레지스터 영역(R12)에 각각 세트한다.

이하 로보트(RBT)의 핸드(HND)가 원점에 있는 것으로 가정하고 교시순서를 설명하고자 한다. 교시순서는 교시조작반(TOP)의 모우드 스위치(mode switch)(MS)를 교시모우드(T)로 하고, 수치 키이 보오드(numerical key board)(NK)를 제로(O)로 하며 이송속도 교시버튼(feed speed teaching button)(FB)을 누르므로서 시작된다. 그결과 프로세서(CPU)의 제어하에 제3도에 예시한 바와 같이 교시데이터 메모리(TDM)의 어드레스 00의 영역 F내에 0이 기록된다. 상기 교시데이터 메모리(TDM)는 제3도에 예시한 바와 같이 각 어드레스에 대하여 영역 F,Z,θ,R 및 S를 갖는다.

그 다음 축데이터 교시버튼(TB)을 누르면 핸드(HND)의 현재위치(Zi)(θi)(Ri)는 작업메모리(WM)의 레치스터 영역(R₁∼R₃)에서 교시데이터 메모리(TDAI)의 어드레스 00의 영역(Z,θ,R)으로 전송된다.

그 다음, S58(10)이 입력된다. 즉, 수치 키이보오드(NK)에 의해 58을 입력시키고 푸시버튼(SB)을 누르고, 다시 수치 키이보드(NK)르브터 10을 입력시키고 푸시버튼(SB)을 누른다. 이 결과 어드레스 00의 영역 S내에 S58(10)이 기록된다.

그 다음 이송속도 교시버튼(FB)을 누르면 그에 의해 어드레스 0 1의 영역 F에 수치 0이 기록되며, 그 다음 축데이터 교시버튼(TB)을 누르면 그에 의해 핸드(HND)의 현재 위치(Zi)(θi)(Ri)가 어드레스 0 1의 영역(Z),(θ),(R)내에 기록된다. 그 다음 S51(7)(5)(10)이 입력된다. 즉, 51,7,5 및 10은 수치 키이보드(NK)로부터 각각 입력되며 푸시버튼(SB)을 누르면 그에 의해 S51(7)(5)(10)이 어드레스 0 1에 기록된다. 상기 코드 S의 일예를 설명하면 다음과 같다. S00은 코드 S의 종료, 그리고 S09는 로보트의 동작의 종료를 나타내는데, 이것은 프로그램이 스타트(start)로 돌아오지 않으면 로보트가 동작되지 않는다는 것을 나타낸다. S11은 핸드의 손가락들이 완전히 펼쳐진 것을 그리고 S12는 핸드의 손가락들이 접혀진 것을 나타내며, S25(T)는 T만큼 지정된 시간동안 일시운전 정지시키기 위한 타이머를 나타내며, S37은 공작기계의 가공개시를 나타내며, S50(A)은 어드레스 A로의 분지(branch)를 나타내며, 그리고 S51(N)(A)(R)은 레지스터 영역 R의 내용이 N일때 어드레스 A로 진행하는 것을 나타낸다. S52(N)(R)는 레지스터 영역 R의 내용을 N만큼 증감시키는 것을 나타내며 S53(N)(R)은 레지스터 영역 R에 N을 설정하는 것을 나타내며, S99는 프로그램의 종료를 나타낸다.

교시조작반(TOP)으로부터 교시데이터 메모리(TDM)내에 공작기계 취급 교시데이터의 기록은 수동이송버튼(JZ),(JO),(JR)들을 순차로 압압하여 핸드(HND)를 소정의 위치로 이동시키고 핸드이송속도를 수치키이보드(NK)로 입력한 후 이송속도 교시버튼(FB)을 누르면 그에 의해 이송속도가 어드레스 06의 영역 F내에 기록된다. 또한, 축데이터 교시버튼(TB)을 압압하하므로서 수동이송에 의해 이동되는 핸드(HND)의 현재 위치가 어드레스 06의 영역 Z,θ 및 R내에 기록된다. 핸드(HND)의 개폐 및 회전과 같은 보조조작을 요할 경우에는 코드 S를 입력한 다음 어드레스 07내의 교시데이터를 기록하도록 수동 이송버튼(JZ),(Jθ)(JR)을 상술한 경우와 갈이 연속적으로 누른다.

이러한 방식으로 로트(RBT)의 동작을 규정시키는 교시데이터는 교시데이터 메모리(TDM)내에 기록된다. 그 다음 모우드 스위치(MS)는 레지스터 기억모우드(RG)내에 세트하고, 작업메모리(WM)의 레지스터 영역 R11을 나타내는 11이 수치 키이보드(NK)로부터 입력시키고, 레지스터 설정용 버튼(RB)을 누르고, 가공될 작업물의 개수를 수치 키이보드(NK)로부터 입력시키고, 레지스터 설정버튼(RB)을 누르면 레지스터 영역 R11내에 개수 m가 초기값으로 세트된다.

예를들어 교시데이터 메모리(TDM)의 내용을 하기 표 1에 표시한 바와 같이 한다면 로보트(RBT)의 동작은 반복동작 모우드(RP)내의 모우드 스위치(MS)를 세트하고 시동버튼(STA)을 누르므로서 시작된다. 시동버튼(STA)을 누르므로서 교시데이터 메모리(TDM)의 내용이 프로세서(CPU)에 의해 연속적으로 판독된다. 우선 어드레스 00에서의 내용이 판독된다.

[표1]

어드레스 00의 영역 F는 0을 나타내며 어드레스 00의 영역 Z,θ 및 R은 원점위치를 나타낸다. 로보트(RBT)의 핸드(HND)가 원점위치에 있기 때문에 로보트는 동작하지 않고 단지 외부 데이터만 기록된다. 외부 데이터는 데이터 입력장치(DI)를 통해 판독될 수 있으며, 가공작업 일치데이터(a∼c), 불충분한가공작업 데이터 및 공구파손등 비정상 상태 데이터는 각각 엔코우더(ECD)에 의해 0,2,6 및 7로 엔코우드화되어 판독된다. 판독내용은 작업메모리(WM)의 레지스터 영역 R10내에 세트된다.

그 다음 어드레스 01의 내용이 판독되어 코드 S만의 동작이 실시된다. 어드레스 01로 한단계 전진될 때 레지스터 영역 R10의 내용이 7이면 이것은 비정상 상태가 발생한 것을 나타내어 프르그램은 어드레스 05로 뛰어넘어 로트가 완료 즉, 프로그램이 종료된다. 만일 비정상 상태가 발생하지 않으면 프로그램은 다음 어드레스 02로 한단계 전진되어 만일 레지스터 영역 R10의 내용이 가공작업이 a인 것을 나타내는 0일 경우 그 프로그램은 어드레스 06으로 뛰어넘는다. 가공작업이 a가 아닐경우 프로그램은 다음 어드레스 03으로 단계를 바꾼다. 이 어드레스 03과 다음 어드레스 04에서 비슷한 동작이 취해진다.

머드레스 06이하로 떨어졌을 때에는 작업물을 착탈시키는 프로그램램 P1이 수행된다. Z축에 대해서는 현재위치 Zi, 교시위치 Zi₊₁및 교시속도 F를 이용하여

(Zi₊₁-Zi)×F/n=Δz (1)

상기 식의 연산을 행한다. 여기서 Δz 는 일정주기로 위치 제어장치(PZ)로 출력된다. Δz가 발생할때마다 연산 동작Zi+Z가 행해져 그 동작 결과가 작업 메모리(WM)의 레지스터 영역 R6에 세트된다. 이 연산동작은 레지스터 R6의 내용 ∑가 교시위치 Zi₊₁와 동일하게 될때까지 반복된다.

위치 제어장치(PZ)에서는 Δz가 일정주기로 인터포레이터(interpolator)(INT)내에 기록된다. 이 인터포레이터(INT)는 하나의 기준펄스 열발생기와 프리세트 카운터(preset counter)로 구성되어 상기 일정 주기내에서 Δz 를 펄스열로 변환시켜 에러 레지스터(ER)로 인가시킨다. 펄스코더(PCZ)로부터 인출되는 펄스는 그의 내용을 감산하도록 에러 레지스터(ER)로 귀환된다. 이 에러 레지스터((ER)의 내용은 게이트회로(G1)를 통해 D/A변환기(DA)로 인가되어 아날로그 전압으로 변환된다. 상기 에러 레지스터(ER)로부타의 또 하나의 귀환펄스는 또한 게이트회로(G1)를 통해 속도/전압변환기(FVC)로 인가되어 전압으로 변환된다. 속도제어장치(VU)는 에러 레지스터(ER)의 내용을 D/A 변환기를 통해 아날로그 전압으로 변환시킨 오차전압과 상기 속도/전압변환기(FVC)로부터의 출력전압에 의해 다이리스터의 동작제어를 행하여 게이트회로(G2)를 통하여 모우터(MZ)를 구동시켜 결국 왕복대(CAR)를 교시위치 Zi+1으로 이동시킨다.

모우터(Mθ)(MR)도 사술한 바와 같은 방식으로 제어된다. 축절환제어는 축데이터가 데이터 출력장치(DO)에 인가된 후 릴레이(RLY)에 의해 축선택신호(SZ),(Sθ),(SR)가 게이트회로(G1)(G2)로 입력되도록 발생되면 이 신호에 의해 축선택 신호에 반응하여 행해진다. 핸드-핑거 개방신호(hand-finger opening signal)(OP), 핸드-핑거 폐쇄신호(hand-finger closing sigal)(CL) 및 핸드회전신호(RO)가 코드 S 에 의해 인가될때 이 신호들은 데이터 출력장치(DO)로부터 핸드(HND)의 동작장치로 인가된다.

상술한 바와 같은 프로그램(P1)이 어드레스 15에 도달하도록 행해졌을때 프로그램은 어드레스 36으로 분지되어 외부 데이터가 기록된다. 어드레스 37의 내용에 따라 수행된 결과로서 만약 가공작업이 불량한 것이 검출될 경우 어드레스 38의 내용은 작업메모리(WM)의 레지스터 영역 R11에서 1을 감산한다. 이것은 어드레스 40의 내용이 수행된 다음에 행해지며 만일 가공될 나머지 작업물의 수가 0이 아닐경우 어드레스 41의 내용이 행해져 가공작업 시동명령을 하여 수치제어장치(NC)에 의해 공작기계의 제어를 시작한다.

가공작업의 불량이 발생했을 때 불량가공 작업신호(ls)는 기계조작반(M0P)으로 부터 테이터 입력장치(DI)에 인가되어 외부 데이터가 판독되는 중에 작업메모리(WM)의 레지스터 영역 R10내에 6을 세트시킨다.

교시데이터 메모리(TDM)의 어드레스 37의 내용을 수행함으로써 프로그램은 작업메모리(WM)의 레지스터 영역 R12의 내용에 1을 가산하도록 어드레스 39로 분지된다. 이경우 가공될 작업물의 수가 감산되지 않으므로 작업물의 수가 0으로 감소될때까지 제어가 반복됨으로써 작업물의 예정된 개수가 완전히 가공되는 것을 보장해 준다.

전술한 바와 갈이 본 발명이 의하면 교시데이터는 교시조작반(TOP)으로부터 교시데이터 메모리(TDM)내에 입력되고 로보트(RBT)의 현재 위치(Zi)(θi)(Ri) 및 교시위치 데이터(Zi₊₁)(θi₊₁)(R_i+1), 외부 데이터, 가공작업 일치데이터 및 비정상 데이터 등이 작업메모리(WM)내에 세트된다. 프로세서(CPU)의 제어하에 상기 교시데이터 메모리(TDM)와 작업메모리(WM)의 내용이 판독되고, 필요할 경우 연산동작이 수행되어 교시데이터 메모리(TDM)의 내용에 응답하여 로보트가 제어된다. 또한 외부 데이터의 내용을 판독함으로써 교시데이터가 수정되거나 또는 교시데이터에 의한 순서가 수정된다. 선택되는 가공작업에 응답하는 제어와 비정상 상태가 발생될 경우의 제어가 용이하게 성취될 수 있다. 따라서 여러 종류의 가공작업이 시행될 경우 일지라도 각 종류의 가공작업에 일치하는 제어가 성취될 수 있다. 또한, 가공작업의 종류는 전술한 실시예에서와 같이 작업들을 이송하는 팰리트(pallet)에 코드판(code plate)등을 부착시킴으로써 용이하게 판독될 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 신규한 개념의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 수정 변경 가능하다는 것은 본 분야에 동상의 지식을 가긴 자는 충분히 이해할 것이다.

Claims

교시데이터를 교시데이터 메모리에 입력하기 위한 교시조작반과,

로보트의 동작을 지시하는 특정한 프로그램 코드에 대응하는 부가적인 데이터에 따라 프르그램된 교시데이터의 순서나 또는 세트 교시데이터를 자동적으로 수정하기 위한 특정한 코드를 가지는 상기 교시조작반으로부터 입력된 교시데이터를 세트하는 교시데이터 메모리와,

로보트의 현재 위치 데이터와 부가적인 외부 데이터를 코드화 및 입력하는 수단과,

로보트의 현재위치 데이터, 교시위치 데이터 및 코드화된 외부 데이터를 세트하는 작업메모리와,

상기 교시데이터 메모리와 작업메모리의 내용을 기록, 판독제어 및 연산동작을 수행하고, 교시데이터 메모리에 코드화된 프로그램을 입력된 교시테이터에 따라 판독하고, 작업메모리로부터 판독된 코드화된 데이터에 따라 프로그램된 교시데이터의 순서나 또는 교시데이터를 수정 처리함으로써 로보트의 동작을 제어하는 프로세서로 구성된 것을 특징으로 하는 산업용 로보트 제어시스템.