JP2000047731A - Scalar robot - Google Patents

Scalar robot

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JP2000047731A
JP2000047731A JP10228618A JP22861898A JP2000047731A JP 2000047731 A JP2000047731 A JP 2000047731A JP 10228618 A JP10228618 A JP 10228618A JP 22861898 A JP22861898 A JP 22861898A JP 2000047731 A JP2000047731 A JP 2000047731A
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Japan
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arm
stepping motor
axis
base
driving
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JP10228618A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichiro Hiruma
留 間 健 一 郎 比
Shinji Suzuki
木 伸 司 鈴
Rika Miyazawa
澤 里 香 宮
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Janome Corp
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Janome Sewing Machine Co Ltd
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  • Control Of Stepping Motors (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a small, high-precision scalar robot by providing the robot with 1st and 2nd stepping motors for driving 1st and 2nd arms, position detection sensors provided to the driving systems of the respective stepping motors, and a means which inputs signals from the position detection sensors and detects the positions of the driving system. SOLUTION: When the robot is instructed to start operation, a CPU 1 calculates request movement step quantities to stepping motors and outputs commands to the 1st-arm stepping motor 22, 2nd-arm stepping motor 22, R-axis stepping motor 32, Z-axis stepping motor 42, etc. According to those command, the respective stepping motors 12 to 42 are driven and encoders 13, 23, 33, and 43 count actual operation pulses and feed the count values back to the CPU 1. The CPU 1 compares the request movement quantity steps with the actual operation pulse numbers and calculates correction movement quantity according to their difference when they do not match each other. High-precision driving control can be performed through the correction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、スカラロボット
に関する。
[0001] The present invention relates to a SCARA robot.

【0002】[0002]

【従来の技術】スカラロボットは水平多関節ロボットで
あって、基台に指示される第1アームと該第1アームに
支持される第2アームとを備え、該第2アームの先端に
R軸を有して作業を行わせるようになっている。上記3
軸に加えてZ軸を設け昇降可能とした構成のものもあ
り、合計で3軸又は4軸とするのが普通である。このよ
うなスカラロボットにおいて、各軸の駆動源とし、従来
はサーボモータ系を用いていた。
2. Description of the Related Art A SCARA robot is a horizontal articulated robot having a first arm indicated by a base and a second arm supported by the first arm. And work is performed. 3 above
There is also a configuration in which a Z-axis is provided in addition to the axis so that the Z-axis can be moved up and down, and the total is usually three or four axes. In such a SCARA robot, a servo motor system has conventionally been used as a drive source for each axis.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、サーボモータ
系はモータ及びその制御装置が大型であり、消費電力も
大きい問題があった。装置が大型であることから、モー
タ等はアーム側に取り付けるのが普通であり、そのため
モータの重量を支えるための構造の強化とこれに伴うモ
ータのパワーの増大が必要であり、更に装置全体として
大型化する問題があった。サーボモータ系を用いずにス
テッピングモータを用いると、小型化が可能であるが、
位置認識機能を備えていないため、移動量の制御のため
に常に最初のステップで初期設定を行い、基準位置から
の移動量に基づいて制御する必要があった。本発明は上
記従来技術の欠点を改善することを目的とする。
However, the servo motor system has a problem in that the motor and its control device are large and the power consumption is large. Due to the large size of the device, it is common to mount the motor etc. on the arm side, so it is necessary to strengthen the structure to support the weight of the motor and increase the motor power accordingly. There was a problem of increasing the size. If a stepping motor is used without using a servo motor system, miniaturization is possible,
Since it does not have a position recognition function, it is necessary to always perform initial setting in the first step for controlling the movement amount, and control based on the movement amount from the reference position. The present invention aims to remedy the disadvantages of the prior art.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、基台と該基台に設けられた第1アームと
該第1アームの先端に設けられた第2アームと該第2ア
ームの先端に設けられたR軸とを有するスカラロボット
において、前記基台側に設けられた第1アーム駆動用の
第1アームステッピングモータと、前記基台側に設けら
れた第2アーム駆動用の第2アームステッピングモータ
と、前記各ステッピングモータの駆動系に設けられた位
置検出センサと、前記位置検出センサからの信号を入力
して前記駆動系の位置を検出する手段と、を備えたこと
を特徴とする。第1アームステッピングモータは比較的
小型である上、大きな制御装置を必要としないため装置
の小型化が可能である。また第1アームステッピングモ
ータを基台側に設置可能であるため、第1アームや第2
アームにモータを設置する必要がなく、機械的な負担が
減少し、これによっても更に小型化が促進される。ま
た、ステッピングモータの駆動系に位置検出センサを設
け、駆動系の位置検出を行うようにしているため、常に
最初のステップで初期設定を行う必要がなくなる。ま
た、外力が加わり、脱調を生じた時に、これを認識する
ことも可能になる。なお、前記基台に設けられたR軸駆
動用のR軸ステッピングモータ及びこのR軸ステッピン
グモータの駆動系に設けられた位置検出センサを更に備
えることも可能である。また、前記第1アームを昇降さ
せるための昇降基台と、該昇降基台昇降用のZ軸ステッ
ピングモータ及びZ軸ステッピングモータの駆動系に設
けられた位置検出センサを更に基台側に備えることも可
能である。また前記位置検出センサは駆動系の何処に設
けることも可能であり、例えばステッピングモータに連
結して設けること等が可能である。
In order to achieve the above object, the present invention provides a base, a first arm provided on the base, a second arm provided at the tip of the first arm, and In a SCARA robot having an R axis provided at a tip of a second arm, a first arm stepping motor for driving a first arm provided on the base side, and a second arm provided on the base side A second arm stepping motor for driving; a position detection sensor provided in a drive system of each of the stepping motors; and a unit for receiving a signal from the position detection sensor and detecting a position of the drive system. It is characterized by having. The first arm stepping motor is relatively small and does not require a large control device, so that the device can be downsized. Also, since the first arm stepping motor can be installed on the base side, the first arm and the second arm
There is no need to install a motor on the arm, and the mechanical burden is reduced, which further promotes miniaturization. Further, since a position detection sensor is provided in the drive system of the stepping motor to detect the position of the drive system, it is not necessary to always perform the initial setting in the first step. Further, when an external force is applied and a step-out occurs, it is possible to recognize this. Note that it is possible to further include an R-axis stepping motor provided on the base for driving the R-axis and a position detection sensor provided in a drive system of the R-axis stepping motor. Further, a lifting base for raising and lowering the first arm, a Z-axis stepping motor for raising and lowering the lifting base, and a position detection sensor provided in a drive system of the Z-axis stepping motor are further provided on the base side. Is also possible. The position detection sensor can be provided anywhere in the drive system, for example, it can be provided in connection with a stepping motor.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図1は機械的な構成を示す斜視図、
図2は機能ブロック図である。本体60は上下方向昇降
可能に装着された昇降基台53を有し、この本体60と
昇降基台53とで基台を形成している。該昇降基台53
に第1アーム50が回動可能に装着され、この第1アー
ム50の先端に第2アーム51が回動可能に装着されて
いる。第2アーム51の先端に更にR軸52が装着さ
れ、具体的な作業を行うようになっている。自在ケーシ
ング61は本体60から昇降基台53へ延びるケーブル
類を格納するためのものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a mechanical configuration,
FIG. 2 is a functional block diagram. The main body 60 has an elevating base 53 mounted so as to be vertically movable, and the main body 60 and the elevating base 53 form a base. The lifting base 53
A first arm 50 is rotatably mounted on the first arm 50, and a second arm 51 is rotatably mounted on an end of the first arm 50. An R-axis 52 is further attached to the tip of the second arm 51 to perform a specific operation. The universal casing 61 is for storing cables extending from the main body 60 to the lifting base 53.

【0006】基台側の本体60内にはZ軸ステッピング
モータ42が格納され、所定の機構により昇降基台53
の昇降を行わせるようになっている。また、基台側の昇
降基台53には第1アームステッピングモータ12が格
納され、減速機15を介して第1アーム50を回動駆動
するように構成されている。また昇降基台53には第2
アームステッピングモータ22とR軸ステッピングモー
タ32も格納されており、第2アームステッピングモー
タ22は駆動ベルト等の所定の動力伝達機構を介して第
2アーム51を回動させるようになっている。また、R
軸ステッピングモータ32は駆動ベルト等を介してR軸
52を回転させるように構成されている。
A Z-axis stepping motor 42 is housed in a main body 60 on the base side, and is moved up and down by a predetermined mechanism.
To go up and down. The first arm stepping motor 12 is stored in the elevating base 53 on the base side, and is configured to rotationally drive the first arm 50 via the speed reducer 15. The lifting base 53 has a second
The arm stepping motor 22 and the R-axis stepping motor 32 are also stored, and the second arm stepping motor 22 rotates the second arm 51 via a predetermined power transmission mechanism such as a drive belt. Also, R
The shaft stepping motor 32 is configured to rotate the R shaft 52 via a drive belt or the like.

【0007】上記機械的構造を有するスカラロボット
は、図2に示すようにCPU1を備え、このCPU1に
より種々の制御が行われるようになっている。CPU1
はRAM2、ROM3、或いはメモリカード4、更には
操作装置(図示せず)からの情報や指令に応じて制御を
行うようになっている。
The SCARA robot having the above-mentioned mechanical structure has a CPU 1 as shown in FIG. 2, and various controls are performed by the CPU 1. CPU1
Is controlled in accordance with information and commands from the RAM 2, ROM 3, or memory card 4, and further from an operation device (not shown).

【0008】CPU1は第1アーム駆動機構10、第2
アーム駆動機構20、R軸駆動機構30、Z軸駆動機構
40の駆動系を制御するようになっており、各駆動系は
同一の構成を有している。第1アーム駆動機構10にお
いて、モータ駆動制御装置11はCPU1からの指令を
受けて第1アームステッピングモータ12を駆動し、第
1アーム50を所定量移動するようになっている。該第
1アームステッピングモータ12の移動量はエンコーダ
13により検出され、CPU1にフィードバックされる
ように構成されている。初期セットセンサ14は第1ア
ームステッピングモータ12を初期位置にセットされた
か否かを検出するためのものである。
The CPU 1 includes a first arm driving mechanism 10 and a second
The drive systems of the arm drive mechanism 20, the R-axis drive mechanism 30, and the Z-axis drive mechanism 40 are controlled, and each drive system has the same configuration. In the first arm drive mechanism 10, the motor drive control device 11 drives the first arm stepping motor 12 in response to a command from the CPU 1, and moves the first arm 50 by a predetermined amount. The moving amount of the first arm stepping motor 12 is detected by the encoder 13 and is fed back to the CPU 1. The initial set sensor 14 detects whether the first arm stepping motor 12 has been set to the initial position.

【0009】第2アーム駆動機構20も同様にモータ駆
動制御装置21と第2アームステッピングモータ22と
エンコーダ23及び初期セットセンサ24を備えてい
る。またR軸駆動機構30も同様にモータ駆動制御装置
31とR軸ステッピングモータ32とエンコーダ33及
び初期セットセンサ34を備えている。更にZ軸駆動機
構40も同様にモータ駆動制御装置41とZ軸ステッピ
ングモータ42とエンコーダ43及び初期セットセンサ
44を備えている。
The second arm drive mechanism 20 also includes a motor drive control device 21, a second arm stepping motor 22, an encoder 23, and an initial set sensor 24. Similarly, the R-axis drive mechanism 30 also includes a motor drive control device 31, an R-axis stepping motor 32, an encoder 33, and an initial set sensor 34. Further, the Z-axis drive mechanism 40 also includes a motor drive controller 41, a Z-axis stepping motor 42, an encoder 43, and an initial set sensor 44.

【0010】図3により動作を説明する。最初にステッ
ピングモータを初期設定し(ステップS1)、作業者に
より移動点のティーチングを実行する(ステップS
2)。そして、運転スタートを指示する(ステップS
3)。CPU1はステッピングモータへの要求移動ステ
ップ量を計算し、第1アームステッピングモータ12、
第2アームステッピングモータ22、R軸ステッピング
モータ32、Z軸ステッピングモータ42等へ指令を出
力する(ステップS4)。該指令に応じて各ステッピン
グモータ12、22、32、42は駆動し(ステップS
5)、この駆動に応じてエンコーダ13、23、33、
43において実働パルス数が計数されCPU1にフィー
ドバックされる(ステップS6)。CPU1において、
要求移動量ステップと実働パルス数が比較され(ステッ
プS7)、一致していなければ差分について補正移動量
を計算し(ステップS8)、ステップS5に戻る。一致
していれば次の移動点を指定し(ステップS9)、最終
点になるまで上記動作を繰り返す(ステップS10)。
The operation will be described with reference to FIG. First, the stepping motor is initialized (step S1), and the moving point is taught by the operator (step S1).
2). Then, an operation start is instructed (step S
3). The CPU 1 calculates the required movement step amount to the stepping motor, and calculates the first arm stepping motor 12,
A command is output to the second arm stepping motor 22, the R-axis stepping motor 32, the Z-axis stepping motor 42 and the like (step S4). Each of the stepping motors 12, 22, 32, 42 is driven according to the command (step S
5), the encoders 13, 23, 33,
At 43, the actual number of pulses is counted and fed back to the CPU 1 (step S6). In CPU1,
The required movement amount step is compared with the actual number of pulses (step S7). If they do not match, a corrected movement amount is calculated for the difference (step S8), and the process returns to step S5. If they match, the next moving point is designated (step S9), and the above operation is repeated until the final point is reached (step S10).

【0011】以上説明した通り、動作中に脱調があって
も、ステップS7で検出され、ステップS8で補正され
るから、高精度の駆動制御を行える。また、エンコーダ
13、23、33、43からの信号によりCPU1にお
いて、絶対位置を計算して記憶するようにしておけば、
動作の都度初期位置に戻る必要がないなどの効果があ
る。
As described above, even if there is a step-out during the operation, the drive is detected in step S7 and corrected in step S8, so that high-precision drive control can be performed. Also, if the absolute position is calculated and stored in the CPU 1 based on signals from the encoders 13, 23, 33, 43,
There is an effect that it is not necessary to return to the initial position every time the operation is performed.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明したように本発明のスカラロボ
ットによれば、小型化が可能な上、高精度の動作制御を
行える効果がある。
As described above, according to the SCARA robot of the present invention, it is possible to reduce the size and to perform the operation control with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態を示す外観斜視図。FIG. 1 is an external perspective view showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態を示す機能ブロック図。FIG. 2 is a functional block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態の動作を示すフローチャー
ト図。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:CPU、2:RAM、3:ROM、4:メモリカー
ド、10:第1アーム駆動機構、11:モータ駆動制御
装置、12:第1アームステッピングモータ、13:エ
ンコーダ、14:初期セットセンサ、15:減速機、2
0:第2アーム駆動機構、21:モータ駆動制御装置、
22:第2アームステッピングモータ、23:エンコー
ダ、24:初期セットセンサ、30:R軸駆動機構、3
1:モータ駆動制御装置、32:R軸ステッピングモー
タ、33:エンコーダ、34:初期セットセンサ、4
0:Z軸駆動機構、41:モータ駆動制御装置、42:
Z軸ステッピングモータ、43:エンコーダ、44:初
期セットセンサ、50:第1アーム、51:第2アー
ム、52:R軸、53:昇降基台、60:本体、61:
自在ケーシング。
1: CPU, 2: RAM, 3: ROM, 4: memory card, 10: first arm drive mechanism, 11: motor drive control device, 12: first arm stepping motor, 13: encoder, 14: initial set sensor, 15: reducer, 2
0: second arm drive mechanism, 21: motor drive control device,
22: second arm stepping motor, 23: encoder, 24: initial set sensor, 30: R-axis drive mechanism, 3
1: motor drive control device, 32: R-axis stepping motor, 33: encoder, 34: initial set sensor, 4
0: Z-axis drive mechanism, 41: motor drive control device, 42:
Z-axis stepping motor, 43: encoder, 44: initial set sensor, 50: first arm, 51: second arm, 52: R axis, 53: elevating base, 60: body, 61:
Flexible casing.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02P 8/14 H02P 8/00 304A (72)発明者 宮 澤 里 香 東京都八王子市狭間町1463番地 蛇の目ミ シン工業株式会社内 Fターム(参考) 3F059 BA04 DD01 FB15 3F060 BA00 CA00 DA09 EB12 EC12 FA03 GA13 GD07 GD14 5H303 AA10 BB03 BB09 BB15 CC01 DD03 DD28 FF09 HH05 HH07 QQ09 5H580 AA03 BB06 BB09 BB10 FA04 FB05 HH02 HH39 KK10 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H02P 8/14 H02P 8/00 304A (72) Inventor Rika Miyazawa 1463, Hazamacho, Hachioji-shi, Tokyo F term in the company (reference) 3F059 BA04 DD01 FB15 3F060 BA00 CA00 DA09 EB12 EC12 FA03 GA13 GD07 GD14 5H303 AA10 BB03 BB09 BB15 CC01 DD03 DD28 FF09 HH05 HH07 QQ09 5H580 AA03 BB06 BB09 BB10 FA04H05 KK10

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基台と該基台に設けられた第1アームと
該第1アームの先端に設けられた第2アームと該第2ア
ームの先端に設けられたR軸とを有するスカラロボット
において、 前記基台側に設けられた第1アーム駆動用の第1アーム
ステッピングモータと、 前記基台側に設けられた第2アーム駆動用の第2アーム
ステッピングモータと、 前記各ステッピングモータの駆動系に設けられた位置検
出センサと、 前記位置検出センサからの信号を入力して前記駆動系の
位置を検出する手段と、 を備えたことを特徴とするスカラロボット。
1. A SCARA robot having a base, a first arm provided on the base, a second arm provided at a tip of the first arm, and an R axis provided at a tip of the second arm. In the above, a first arm stepping motor for driving a first arm provided on the base side, a second arm stepping motor for driving a second arm provided on the base side, and driving of each of the stepping motors A SCARA robot comprising: a position detection sensor provided in a system; and a unit configured to input a signal from the position detection sensor to detect a position of the drive system.
【請求項2】 前記基台に設けられたR軸駆動用のR軸
ステッピングモータ及びR軸ステッピングモータの駆動
系に設けられた位置検出センサを更に備えた、 請求項1に記載のスカラロボット。
2. The SCARA robot according to claim 1, further comprising: an R-axis stepping motor provided on the base for driving the R-axis; and a position detection sensor provided in a drive system of the R-axis stepping motor.
【請求項3】 前記第1アームを昇降させるための昇降
基台と、 該昇降基台昇降用のZ軸ステッピングモータ及び該Z軸
ステッピングモータの駆動系に設けられた位置検出セン
サを更に基台側に備えた、 請求項1又は2に記載のスカラロボット。
3. A base further comprising a lifting base for raising and lowering the first arm, a Z-axis stepping motor for raising and lowering the base, and a position detection sensor provided in a drive system of the Z-axis stepping motor. The SCARA robot according to claim 1, wherein the SCARA robot is provided on a side.
【請求項4】前記位置検出センサがステッピングモータ
に連結して設けられた、 請求項1又は2又は3に記載のスカラロボット。
4. The SCARA robot according to claim 1, wherein the position detection sensor is provided in connection with a stepping motor.
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