JPH01310880A - 産業用ロボットの制御装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は産業用ロボットの制御装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来、例えば対象ワークに設けられた孔に対して部品の
挿入作業を行なう産業用ロボットの制御装置としては第
２図に示すようなものがある。

即ち、第２図において、中央演算処理装置１は予めプロ
グラムされたロボットの動作プログラムと位置情報を記
憶装置２より読み出して速度パターン制御装置３に出力
する。この速度パターン発生装置３では所定の速度パタ
ーンに伴う各サンプリング時間Δを毎の位置指令値ａｎ
を出力する。−方、ロボットに取付けられたサーボモー
タ４の回転位置は回転位置検出器５で検出され、位置パ
ルスとしてパルスカウンタ６でカウントされる。パルス
カウンタ６からのΔを毎の出力ｂｎと位置指令値ａｎと
の偏差ΔＥｎ＝ａｎ−ｂｎは、位置偏差カウンタ７に入
力されて積算される。この積算値Ｅ＝ΣΔＥｎに応じた
位置偏差カウンタ７からの出力で、Ｄ／Ａ変換器８およ
び電力増幅器９を通してサーボモータ４を駆動し、位置
偏差積算値Ｅ＝Ｏとなるように制御される。

この場合、何らかの原因でサーボモータ４の回転か妨げ
られ、位置偏差積算値Ｅか増加すると、位置偏差カウン
タ７がオーバフローするので、これを後述する異常検出
手段で検出することによりロボットを停止する等の処理
を行なうようにしている。ただし、この際異常検出する
までにサーボモータに最大トルクかかかるため、ロボッ
トの把持機構（以下ハンドと呼ぶ）や把持物を破損させ
、製造ラインを停止してしまう。例えば第３図に示すよ
うにロボット２０を用いて部品２１をハンド２２で把持
し、対象ワーク２Ｂの孔２４に挿入する場合、部品２１
と孔２４の中心位置がずれていると部品２１の挿入が妨
げられ、これによって垂直駆動用サーボモータに過電流
が流れると共に部品２１や対象ワーク２３を破損させて
しまう。

そこで、このようなサーボモータに流れる過電流と部品
や対象ワークの破損を防止するため、制御装置には前述
した構成以外に次のような機能を備えている。即ち、第
２図に示すように電力増幅器９にはサーボモータ４へ流
れる過電流を防止するため、電流制限装置］０が接続さ
れている。この電流制限装置］０には通常直流定電圧電
源］１の出力電圧が電流Ｉ１１限基準ＲＥＦとして切換
装置１２を通して入力されている。この場合、直流定電
圧電源］１の出力電圧は電流制限値かサーボモータ４の
許容最大電流になるように設定されている。また、前述
したように対象ワーク２３の孔２４に部品２１を挿入す
る場合には挿入動作時に中央演算処理装置１から出力さ
れる切換指令により切換装置１２を切換えて電流制限設
定器１３の設定値が電流制限装置１０に入力されるよう
になっている。この場合、電流制限設定器１３の設定値
としては電流制限装置１０から出力される電流制限値か
ハンド２２２部品２１．そしてワーク２３を破損しない
ような値に設定されている。

したがって、この状態でロボット２０の垂直軸を駆動す
ることによりハンド２２１部品２１．ワーク２３の破損
を防止することができる。

一方、挿入動作時に電流制限装置１０から出力される電
流制限値により電力増幅器９の出力電流が制限されてい
るにもかかわらず、部品２１の挿入動作が妨げられ、位
置偏差カウンタ７の位置偏差積分値Ｅか異常検出手段と
して設けられた設定器１５の設定値を越えると、このこ
とを比較器１４により検出し、中央演算処理装置１に対
して割込み信号を出力する。これにより中央演算処理装
置１はロボットの動作を停止すると共に予め記憶されて
いる異常プログラムを実行するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような従来の産業用ロボットの制御装置に
おいては次のような問題点があった。

（１）部品２１を対象ワーク２３の孔２４に挿入するの
に必要なサーボモータ４のトルクは、挿入作業が進むに
つれて次第に大きくなるが、電流制限装置１０により制
限される電流制限値が一定になっているため、最後まで
挿入作業ができないことがある。

（２）また、挿入途中でトルクが増大すると位置偏差カ
ウンタ７による位置偏差積分値Ｅが大きくなり、誤って
異常検出手段により異常を検出してしまい、ロボットを
不要に停止させてしまう可能性がある。

（３）そこで、挿入作業が最後まで行なうに必要なトル
ク値を制限値として設定すると、挿入作業開始時に過大
トルクによる異常を発生した場合にはそのことを検出で
きない可能性かある。

（４）挿入する部品や対象ワークか一種類の部品でなく
、これらの強度、挿入に必要な力が異なる場合には電流
設定値を種々変更する必要があるが、これを自動的に行
なうことは困難である。

本発明はロボットの作業進度に応じて電力供給手段より
駆動モータに供給される出力電流を制限する電流制限値
を制御でき、しかも対象部品、ワークが変化しても各々
に必要な強度１作業力に応じた電流制限値に変更するこ
とができる産業用ロボットの制御装置を提供することを
目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するため、記憶装置に記憶さ
れたロボットの動作プログラムと位置情報とを演算処理
装置に取込んで所定の演算を実行し、その出力を速度パ
ターン制御装置に与えて所定の速度パターンにより各サ
ンプリング時間毎に位置指令値を発生させ、この位置指
令値とロボットを駆動するモータの回転位置情報との偏
差に応じて前記モータに電力を供給する電力供給手段を
制御し、且つこの電力供給手段に対しては電流制限手段
により前記モータに出力される電流が電流制限値を越え
ないようにした産業用ロボットの制御装置において、前
記演算処理装置よりロボットの位置情報、最大トルク及
び最小トルク値を入力し、且つ前記モータの回転位置情
報の積算値から得られるロボットの作業位置を入力して
ロボット作業進行度に応じて必要なトルク値を発生する
トルク関数発生手段を設け、このトルク関数発生手段よ
り出力されるトルク値により前記電流制限手段の電流制
限値を変化させるように構成したものである。

（作用） したがって、このような構成の産業用ロボットの制御装
置にあっては、演算処理装置よりトルク関数発生手段に
入力されるロボットの位置情報。

最大トルク及び最小トルク値に基いて所定のトルク曲線
を生成し、またモータの回転位置情報の積算値から得ら
れるロボットの作業位置かトルク関数発生手段に入力さ
れるとその作業位置に応じて必要なトルク値を発生させ
て電流制限手段の電流制限値を変化させることにより、
ロボットの作業進行度に応じて必要な駆動モータのトル
クを発生させることか可能となり、ロボットの動作不良
。

異常誤検出をすることなく、円滑な作業を行なうことが
でき、しかも対象部品、ワークの相違に応じて電流制限
値を容易に変化させることができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による産業用ロボットの制御装置の回路
構成例を示すもので、第１図同一部分には同一記号を付
して示し、ここでは第１図と異なる点について述べる。

本実施例では第１図に示すように中央演算処理装置１か
らスタート指令か入力されるとパルスカウンタ６でカウ
ントされる各サンプリング毎の出力ｂｎを入力してこの
出力ｂｎを積分し、挿入位置Ｘ＝Σｂｎを求める積分器
１６と、中央演算処理装置１から最大トル２エ 積分器１６から挿入位置Ｘ−Σｂｎかそれぞれ入力され
、最大トル２エ び移動量ｄからＴｍａｘ　、　Ｔｍ１ｎ間を補間して挿
入位置Ｘに応じたトルク関数ｆ　　（ｘ）を求めるトル
ク関数発生器１７と、このトルク関数発生器１７から出
力されるトルク関数ｆ　（ｘ）をディジタル−アナログ
変換して電流制限装置１０に入力するＤ／Ａ変換器１８
とを設け、電流制限装置］Ｏの電流制限値を挿入作業進
度に応じて変化させるようにしたものである。

次にこのように構成された産業用ロボットの作用につい
て述べる。

いま、第３図に示すようにロボット２０のハンド２２で
部品２１を把持し、対象ワーク２３の孔２４に距離ｄを
移動して挿入する作業について考察するに、一般に部品
２１を孔２４に挿入するときの力は第４図に示すように
部品２１の挿入位置Ｘに応じて変化する。

そこで、まず第１図において、プログラマが予め中央演
算処理装置１にスピード指定，トルク指定，ロボット動
作等が設定される。このような状態で中央演算処理装置
１よりスタート指令が出され、挿入動作が開始されると
中央演算処理装置１からトルク関数発生器１７に最大ト
ルクＴｍａｘ。

最小トルクＴ　ｍｉｎ及び移動ｆｆ１ｄか入力される。

この場合、移動ｆｆ１ｄはロボットの位置情報から計算
により求められる。一方、このとき回転位置検出器５に
より検出されたサーボモータ４の位置パルスはパルスカ
ウンタ６によりカウントされ、各時間毎の出力ｂｎとし
て積分器１６に入力される。

この積分器１６ではパルスカウンタ６の出力ｂｎを積分
して挿入位置Ｘ＝Σｂｎを求め、これをトルク関数発生
器１７に入力する。すると、トルク関数発生器１７では
最大トルクＴｍａｘ、最小トルクＴ　ｍｉｎ及び移動ｆ
ｆ１ｄからＴｍａｘ　、　Ｔｍ１ｎ間を補間して第４図
に示すようなトルク曲線を生成し、積分器１６から入力
される挿入位置Ｘに応じたｌ・ルク関数ｆ　（ｘ）を求
める。このトルク関数発生器１７で求められたトルク関
数ｆ　（ｘ）はＤ／Ａ変換器１８によりアナログ信号に
変換され、電流制限装置１０に加えられる。これにより
電流制限装置１０は挿入進度に応じて電流制限値が変化
するので、電力増幅器９からサーボモータ４に出力され
る電流をその時々の電流制限値に制限することができる
。

また、ロボットの動作が妨げられた場合には従来と同様
に位置偏差カウンタ７のカウント値か増え、その出力値
が異常検出手段として設けられた比較器１４により設定
器１５の設定値を越えると異常であると判別して中央演
算処理装置１に割込み信号が入力さるのて、ロボットの
動作が中断され、異常処理プログラムが実行される。

このように本実施例では、トルク関数発生器１７から出
力される挿入位置Ｘに応じたトルク関数ｆ　　（ｘ）に
より電流制限装置１０の電流制限値を変化させるように
したので、電力増幅器９からサーボモータ４にハンド２
２に把持された部品２１の挿入作業進度に応じて必要な
電流を供給することかできる。したがって、動作不良を
起こすことなく、円滑に挿入作業を最後まで行なうこと
かでき、また挿入途中で異常誤検出することがなく、さ
らに挿入作業の各時点、特に初期段階で正確に異常を検
出できるので、部品、ワークの破損を未然に防止するこ
とができる。

また、トルク関数発生器１７から発生するトルり関数ｆ
　（ｘ）は中央処理装置１に対して最大トルクＴｍａｘ
、最小トルクＴ　ｍｉｎを対象作業に応じて設定してお
くだけで各挿入作業進度に適したトルク値となるので、
強度、はめ合い条件の異なる部品、対象ワークであって
も自動的にその電流制限値を変更することができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、ロボットの作業進度
に応じて電力供給手段より駆動モータに供給される出力
電流を制限する電流制限値を制御でき、しかも対象部品
、ワークが変化しても各々に必要な強度１作業力に応じ
た電流制限値に変更できる産業用ロボットの制御装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による産業用ロボットの制御装置の一実
施例を示すブロック回路図、第２図は従来の産業用ロボ
ットの制御装置の一例を示すブロック回路図、第３図は
ロボットの挿入作業の一例を説明するための図、第４図
はロボットの挿入作業時におけるトルク曲線図である。 １・・・・・・中央演算処理装置、２・・・・・・記憶
装置、３・・・・・・速度パターン制御装置、４・・・
・・・サーボモータ、５・・・・・・回転位置検出器、
６・・・・・・パルスカウンタ、７・・・・・・位置偏
差カウンタ、８，１８・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、９・
・・・・電力増幅器、１０・・・・・・電流制限装置、
１４・・・・・・比較器、１５・・・・・設定器、１６
・・・・・・トルク関数発生器、１７・・・・・積分器
。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 −１４＝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 記憶装置に記憶されたロボットの動作プログラムと位置
   情報とを演算処理装置に取込んで所定の演算を実行し、
   その出力を速度パターン制御装置に与えて所定の速度パ
   ターンにより各サンプリング時間毎に位置指令値を発生
   させ、この位置指令値とロボットを駆動するモータの回
   転位置情報との偏差に応じて前記モータに電力を供給す
   る電力供給手段を制御し、且つこの電力供給手段に対し
   ては電流制限手段により前記モータに出力される電流が
   電流制限値を越えないようにした産業用ロボットの制御
   装置において、前記演算処理装置よりロボットの位置情
   報、最大トルク及び最小トルク値を入力し、且つ前記モ
   ータの回転位置情報の積算値から得られるロボットの作
   業位置を入力してロボット作業進行度に応じて必要なト
   ルク値を発生するトルク関数発生手段を設け、このトル
   ク関数発生手段より出力されるトルク値により前記電流
   制限手段の電流制限値を変化させるようにしたことを特
   徴とする産業用ロボットの制御装置。