JP2942615B2 - 圧入ロボットのｎｃ制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は圧入ロボットの制御方法に係り、詳しくは圧
入ヘッドの現在位置を目標位置に追従させて移動させる
NC制御方法の改良に関するものである。

従来の技術 サーボモータによって駆動される可動部の現在位置を
検出するとともに、目標位置を逐次更新しつつその目標
位置と前記現在位置との偏差に応じた速度で前記サーボ
モータを作動させて、前記可動部を前記逐次更新される
目標位置に追従させるNC制御が、種々の産業用ロボット
に多用されている。このようなNC制御においては、障害
物との干渉やメカ的不良などに起因して可動部が停止し
たり著しい追従遅れが生じたりすると、上記偏差が大き
くなるとともに、その偏差に対応して指令速度が過大と
なり、干渉やメカ的不良等の原因が解消した場合にはそ
の過大な速度で可動部が突然動き出すため、これを防止
するために偏差が一定以上となった場合には異常判定を
行い、ロボットの作動を緊急停止させたり元の位置へ戻
したりするようになっているのが普通である。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このように偏差の大きさに応じて異常
判定が行われるNC制御は、圧入ロボットのように追従遅
れが生じ易く、偏差が過大となり易いロボットには適用
できないという問題があった。なお、異常判定が行われ
ないようにすれば適用可能であるが、プログラムの変更
等が面倒であるとともに、前述したように可動部が過大
な速度で突然動き出す恐れがある。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、そ
の目的とするところは、偏差の大きさに応じて異常判定
が為されるNC制御を、追従遅れが生じ易い圧入ロボット
にも適用できるようにすることにある。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するために、本発明は、サーボモー
タによって直線移動させられる圧入ヘッドの現在位置を
検出するとともに、予め設定された移動速度に基づいて
一定の制御サイクルタイムで目標位置を逐次更新しつつ
その目標位置と前記現在位置との偏差に応じた速度で前
記サーボモータを作動させて、前記圧入ヘッドを前記逐
次更新される目標位置に追従させる圧入ロボットのNC制
御方法において、前記目標位置と前記現在位置との偏差
が一定値以上の時にはその目標位置の更新を中止し、前
回の目標位置のままで現在位置との偏差を求めて前記サ
ーボモータを作動させるようにしたことを特徴とする。

作用および発明の効果 このような圧入ロボットのNC制御方法においては、目
標位置と現在位置との偏差が一定値以上になると、その
目標位置の更新が中止され、前回の目標位置のままで現
在位置との偏差を求めてサーボモータが作動させられる
ため、圧入ヘッドの追従遅れが過大になっても目標位置
と現在位置との偏差が過大になることはなく、したがっ
て、追従遅れの原因が解消した場合に圧入ヘッドが過大
な速度で突然動き出す恐れもない。

また、追従遅れが生じても偏差が過大になることがな
いため、その偏差の大きさに基づいて異常判定を行うよ
うになっている通常のNC制御プログラムをそのまま用い
て、追従遅れが生じ易い圧入ロボットをNC制御しても、
異常判定によって作動停止することがなく、偏差に基づ
く異常判定を行わない制御プログラムを新たに開発する
必要がない。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は、本発明方法に従って制御される圧入ロボッ
トの一例を説明する構成図で、Ｚ軸サーボモータ10によ
ってボールねじ12が正逆両方向へ回転駆動されることに
より、そのボールねじ12に螺合されたスライドユニット
14は図示しないガイドに案内されつつ上下方向へ往復移
動させられる。スライドユニット14には圧入ヘッドが取
り付けられ、下方へ直線移動させられる際に、嵌合部品
の組付作業などを行うように構成される。

Ｚ軸サーボモータ10は、制御用コンピュータ16からサ
ーボアンプ18に供給される駆動パルス信号DMに従って作
動させられるとともに、Ｚ軸サーボモータ10にはエンコ
ーダ20が設けられ、スライドユニット14の位置を表す位
置信号SXがサーボアンプ18を介して制御用コンピュータ
16に供給される。制御用コンピュータ16にはまた、設定
器22からスライドユニット14の移動速度Ｖおよび移動量
Ｄに関するデータが予め設定されるようになっている。
上記移動速度Ｖおよび移動量Ｄは、嵌合部品の組付作業
など圧入ロボットが行う作業内容に応じて、ユーザーに
よって定められる。

制御用コンピュータ16は、CPU24,ROM26,およびRAM28
を備えて構成されており、CPU24はRAM28の一時記憶機能
を利用しつつROM26に予め記憶されたプログラムに従っ
て信号処理を行い、例えば第２図のフローチャートに示
されているようにＺ軸サーボモータ10の作動をNC制御す
る。かかる第２図のNC制御は、予め定められた一定の制
御サイクルタイムＴ、例えば0.4m秒毎に実行されるよう
になっており、制御用コンピュータ16には図示しない計
時用のクロック信号源が備えられている。

以下、第２図のフローチャートを参照しつつ、本実施
例の作動を説明する。

先ず、ステップS1では、位置信号SXのパルスを積算し
たスライドユニット14の現在位置が入力され、ステップ
S2では、前回の制御サイクルにおける指令速度Ｖ^＊が一
定値1.5V、すなわち設定器22によって設定された移動速
度Ｖの1.5倍より大きいか否かが判断される。前回の指
令速度Ｖ^＊が一定値1.5V以下である場合には、ステップ
S3において目標位置にΔ値が加算された後にステップS4
が実行されるが、前回の指令速度Ｖ^＊が一定値1.5Vより
大きい場合にはステップS3を実行することなく直ちにス
テップS4が実行される。

上記ステップS3のΔ値は、設定器22によって設定され
た移動速度Ｖでスライドユニット14を移動させる場合の
制御サイクルタイムＴ毎の移動量をパルス数で表したも
ので、次式（１）によって予め求められる。すなわち、
かかるステップS3は制御サイクルタイムＴ毎に目標位置
を更新するステップで、前回の指令速度Ｖ^＊が一定値1.
5Vより大きい時には目標位置の更新が行われることなく
ステップS4が実行されることになる。

Δ値＝Ｖ・Ｔ ・・・（１） ステップS4では、目標位置から現在位置を引算するこ
とによって偏差が求められ、続くステップS5では、その
偏差にゲインＫを掛算することによって指令速度Ｖ^＊が
算出される。そして、その指令速度Ｖ^＊にてスライドユ
ニット14が移動させられるようにＺ軸サーボモータ10を
作動させる駆動パルス信号DMが、次のステップS6におい
て出力される。

したがって、かかるNC制御においては、スライドユニ
ット14の移動が遅くなると偏差が増加して指令速度Ｖ^＊
が高められ、スライドユニット14の移動を速くするよう
にＺ軸サーボモータ10が作動させられる一方、スライド
ユニット14の移動が速くなると偏差が減少して指令速度
Ｖ^＊が低められ、スライドユニット14の移動を遅くする
ようにＺ軸サーボモータ10が作動させられる。そして、
偏差の変化すなわち設定移動速度Ｖとスライドユニット
14の移動速度とが釣り合った所で、スライドユニット14
は目標位置に対して一定の偏差を有する状態でその目標
位置に追従させられる。この一定の偏差は、ステップS5
のゲインＫの値によって定まる。

また、嵌合部品の組付作業などでは、スライドユニッ
ト14の移動が圧入抵抗等によって阻害され、目標位置と
現在位置との偏差が増加して指令速度Ｖ^＊が高められて
も、スライドユニット14をその指令速度Ｖ^＊で移動させ
ることができないと、偏差が更に拡大して指令速度Ｖ^＊
が増大するが、本実施例では、その指令速度Ｖ^＊が一定
値1.5Vを超えるとステップS2の判断がYESとなり、ステ
ップS3の目標位置の更新を行うことなくステップS4が実
行され、前回の制御サイクル時における目標位置のまま
で現在位置との偏差が算出される。このため、目標位置
と現在位置との偏差や指令速度Ｖ^＊がそれ以上増大しな
くなり、例えば圧入時の嵌合不良等が解消した場合にス
ライドユニット14が過大な速度で突然動き出したりする
恐れがない。

なお、上記指令速度Ｖ^＊は、ステップS5から明らかな
ように偏差にゲインＫを掛算したもので偏差に比例して
おり、ステップS2の判断は、目標位置と現在位置との偏
差が一定値以上か否かを判断することと実質的に同じで
ある。また、指令速度Ｖ^＊が一定値1.5V以下になれば、
ステップS3における目標位置の更新が再開され、通常の
NC制御が行われるようになる。

一方、上記のようにスライドユニット14の追従遅れが
生じても偏差が過大になることがないところから、その
偏差の大きさに基づいて異常判定を行うようになってい
る通常のNC制御プログラムをそのまま用いて、追従遅れ
が生じ易い圧入ロボットをNC制御しても、異常判定によ
って作動停止することがなく、偏差に基づく異常判定を
行わない制御プログラムを新たに開発する必要がない。
前記ステップS2の一定値1.5Vは、少なくとも偏差に基づ
く異常判定が為されることのないように定められる。

因に、本実施例では偏差に基づく異常判定に関するプ
ログラムを備えた通常のNC制御プログラムを採用してお
り、Ｚ軸サーボモータ10の作動をNC制御する前記第２図
のフローチャートにおいて、ステップS2を追加して設け
ただけである。但し、スライドユニット14の移動開始後
予め定められた一定時間が経過してもスライドユニット
14が設定移動量Ｄだけ移動した目標点に到達しない場合
には、異常判定が為されてロボットの緊急停止や異常表
示等が行われるようになっている。

このように本実施例のNC制御ロボットは、指令速度Ｖ
^＊が一定値1.5Vを超えると目標位置の更新が中止され、
前回の制御サイクル時における目標位置のままで現在位
置との偏差が算出されるため、その偏差や指令速度Ｖ^＊
がそれ以上増大しなくなり、スライドユニット14が過大
な速度で突然動き出したりする恐れがないとともに、偏
差に基づく異常判定を行うようになっている通常のNC制
御プログラムをそのまま用いて、追従遅れが生じ易い圧
入ロボットをNC制御することが可能となるのである。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
したが、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例ではスライドユニット14の移動速
度Ｖおよび移動量Ｄが予め設定され、指令速度Ｖ^＊もス
ライドユニット14の移動速度であるが、Ｚ軸サーボモー
タ10の回転速度や回転量で設定したり、指令速度Ｖ^＊を
Ｚ軸サーボモータ10の回転速度として求めるようになっ
たりしても差支えない。

また、前記実施例では偏差に基づいて異常判定が為さ
れる通常のNC制御プログラムを採用しているが、偏差に
基づく異常判定を行わない新たな制御プログラム等を用
いることも可能である。

また、前記実施例では指令速度Ｖ^＊が一定値1.5Vより
大きい場合に目標位置の更新を中止するようになってい
るが、一定値1.5Vの1.5は適宜変更され得るとともに設
定移動速度Ｖとは無関係に一定値が予め定められても良
く、更に、ステップS4で求められた偏差に基づいてステ
ップS2の判断が行われるようにしても良い。

また、前記実施例ではスライドユニット14の移動開始
後予め定められた一定時間が経過してもスライドユニッ
ト14が設定移動量Ｄだけ移動した目標点に到達しない場
合に異常判定が為されるようになっているが、スライド
ユニット14の停止状態が一定時間以上継続したりステッ
プS2のYES判断が継続して一定の回数だけ繰り返された
りした場合に異常判定を行うなど、他の異常判定手法を
採用することもできる。

また、前記実施例では制御用コンピュータ16において
指令速度Ｖ^＊が求められ、その指令速度Ｖ^＊に対応する
駆動パルス信号DMがサーボアンプ18に出力されるように
なっているが、その一部をハードロジック回路にて構成
されたサーボ機構で行わせることもできる。例えば、前
記Δ値に対応するパルス数の駆動パルス信号が制御サイ
クルタイムＴ毎に制御用コンピュータ16からサーボ機構
に出力され、サーボ機構において、そのパルス信号のパ
ルス数と位置信号SXのパルス数との差に対応する速度で
Ｚ軸サーボモータ10を作動させるようにしても良いので
ある。その場合には、例えば第３図に示されているよう
に、ステップS4で求められた偏差が一定値1.5V/Kより大
きい時には、上記Δ値に対応するパルス数の駆動パルス
信号の出力が中止されるようにすれば良い。

その他一々例示はしないが、本発明は当業者の知識に
基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法が好適に実施される圧入ロボットの
一例を説明する構成図である。第２図は第１図の圧入ロ
ボットの作動を説明するフローチャートである。第３図
は本発明の他の実施例を説明するフローチャートであ
る。 10:Z軸サーボモータ 14:スライドユニット（圧入ヘッド） 16:制御用コンピュータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サーボモータによって直線移動させられる
   圧入ヘッドの現在位置を検出するとともに、予め設定さ
   れた移動速度に基づいて一定の制御サイクルタイムで目
   標位置を逐次更新しつつ該目標位置と前記現在位置との
   偏差に応じた速度で前記サーボモータを作動させて、前
   記圧入ヘッドを前記逐次更新される目標位置に追従させ
   る圧入ロボットのNC制御方法において、 前記目標位置と前記現在位置との偏差が一定値以上の時
   には該目標位置の更新を中止し、前回の目標位置のまま
   で現在位置との偏差を求めて前記サーボモータを作動さ
   せるようにしたことを特徴とする圧入ロボットのNC制御
   方法。