JPH03125203A

JPH03125203A - ダイレクトティーチング形のロボット制御装置

Info

Publication number: JPH03125203A
Application number: JP26287889A
Authority: JP
Inventors: Akinobu Takemoto; 明伸竹本; Takao Nagata; 永田　孝夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-10-11
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1991-05-28

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、水平多関節ロボットにおけるダイレクト教示
時の垂直軸位置保持手段に関する。

〔従来の技術〕

ロボットの位置教示はロボットを正確に動作させるため
に必要不可欠な要素であるが、その操作は複雑で細い作
業となっている。そこで、　ｆｉ！！動軸を手で動かし
て、教示するダイレクトティーチィング方式が開発され
できている。その従来の技術は、特開昭６１−２７３６
０８号公報に開示されるように、ロボットアームに対す
る位置サーボと速度サーボのうち、ダイレクトティーチ
ィングの際、位置サーボを切り離し、速度サーボ系では
、設定された固定速度指令とダイレクトティーチィング
により回転したモータの速度フィードバック値の差分の
指令値でダイレクトティーチィング時にモータが回転し
ている逆方向のトルクを発生させ、速度に応じた粘性抵
抗を持たせるものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、アームを手で動かしたときの速度サー
ボにより粘性を持たせるため、特に、垂直軸を定位置で
保持させることは困難で、又、垂直軸を保持させようと
粘性を最大にすると対象物をハンドリングさせた状態で
持ち上げの方向に動かした場合、対象物の重量プラス粘
性力に打ち勝つ力で持ち上げながら位置の教示を行わな
ければならず、特に、垂直軸の精度良いティーチングが
困難であった。

本発明の目的は、ダイレクトティーチィングの際、垂直
軸から手を離してもその位置は保持され、又、その保持
力も重力方向にかかる力を相殺するように発生するため
、垂直軸は滑り落ちることなく軽い動作力で精度良いダ
イレクトティーチィングを可能とするロボット制御装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために１本発明は位置サーボ時のモ
ータ電流指令を値検知し、その値を固定出力する手段と
、モータ電流指令を位置サーボによる指令と検知し固定
出力される指令を切り換える手段を備えた。

〔作用〕

ロボットをティーチングモードにすると全軸に位置サー
ボをかけ、各アームをホールドした状態にする。又、垂
直軸のモニタ電流指令はサンプリングアンドホールド回
路に入力する。さらに、ダイレクトティーチィング時は
、ティーチングボックスに設けたダイレクトティーチィ
ングスイッチを押しつづけることで垂直軸のモータ電流
指令を位置サーボによる指令からサンプリングアンドホ
ールド回路出力指令に切り換え、又水平軸はモータ電源
を切り電流指令の発信も停止する。それによって、垂直
軸は重力方向の力につり合う固定指令により駆動するた
め、オペレータは自由に垂直軸の位置ティーチができ、
動作軸から手を離してもその位置で保持される。そして
、位置ティーチが終了しティチングボックスのダイレク
トティーチスイッチを離せば、全軸をその時の位置で位
置サーボ系に、再び、切り換り、保持される。これらに
よって、垂直軸は滑り落ちることなく安全に精度良いダ
イレクトティーチィングが可能となる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１＠及至第３図を参照して
説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るロボットのダイレク
トティーチィングモードの回路構成ブロック図、第２図
は、実施例の産業用ロボットとロボット制御装置２３の
構成図、第３図は本発明を制御装置の中央演算処理装置
にて行う場合のダイレクトティーチ時の処理フローチャ
ートである。

ここで第１図、第２図において水平動作軸用即動モータ
１４、水平動作軸用パルスエンコーダ１６は一つしか記
載されていないが、実際は各軸それぞれにモータを持ち
、サーボ系が構成されており、簡素他のため省略してい
るものである。

まず、第２図を用いて、ロボットの全体構成を説明する
。

第２図中のティーチングボックス１９のキー操作によっ
て位置のティーチングや動作シーケンスのプログラムを
入力する。入力したデータはロボット制御装置２３の中
の制御回路内に記憶され。

テスト運動モード、連続運転モード時には、操作キーを
押すことでプログラムされたシーケンスでロボット本体
２４を作動させる。一方、ロボット本体２４はロボット
制御装置２３がらの制御された電流より水平動作軸であ
る第一アーム２５、第二アーム２６．ひねり軸２８の水
平軸駆動モータ１４と垂直動作軸である垂直軸２７の垂
直軸駆動モータ１５を制御駆動させる。又、各駆動モー
タに取り付けられた駆動モータの位置、及び、速度検出
器である。水平゛軸パルスエンコーダ１６．垂直軸パル
スエンコーダ１７により水平軸即動モータ１４．垂直軸
暉動モータ１５の状態をロボット制御装置２３にパルス
信号でフィードバックする。

以上述べた方式でロボットを制御動作させる。

次に、第１図により本発明の回路構成、及び、その動作
について説明する。まず、水平動作軸を例にモータサー
ボ制御系を説明する。

中央演算処理装置１は、現在の位置及び速度フィードバ
ック値より現在のあるべき状態とするため水平軸駆動モ
ータ１４の電流指令をＰＷＭ指令で発信し水平軸積分器
２によりアナログ指令に変換され、水平軸電流制御回路
３に伝達される。

方、水平軸駆動モータ１４の現在の電流量は水平軸モー
タドライバ回路５よりアナログ信号で水平軸電流制御回
路３にフィードバックされ、水平軸電流制御回路３では
水平軸積分器２からアナログ指令と水平軸モータドライ
バ回路５からのモータ電流量信号の差分レベル信号を出
力し、水平軸ＰＷＭ電流指令発生回路４では差分レベル
信号に比例したＰＷＭ電流指令を発信し、水平軸モータ
ドライバ回路５を動作させ水平軸駆動モータ１４を制御
駆動する。そして、水平軸駆動モータ１４の位置、速度
を水平軸パルスエンコーダ１６発信の及び、パルスを水
平軸パルスカウンタ６でカウントし、その値を、中央演
算処理装置ｉｑｌにフィードバックして、新たな電流指
令が生成されるサーボ系を構成するものである。又、垂
直軸２７についても垂直軸積分器７、垂直軸電流制御回
路１１垂直軸ＰＷＭパルス発生回路１２．垂直軸モータ
ドライバ回路１３垂直湘動モータ１５．垂直軸パルスエ
ンコーダ１７、垂直軸パルスカウンタ１８より水平駆動
軸と同一のサーボ系が構成されている。

さらに、垂直軸サーボ系には、垂直軸積分器７の次段に
電流指令固定出力手段８を設けられている。

これは垂直軸積分器７でアナログ化された電流指令を検
知し固定出力するサンプリングアンドホールド回路９を
備えて垂直軸積分器７の出力のアナログ電流指令かサン
プリングアンドホールド回路９の固定出力をアナログス
イッチ２１で切換えて次段の垂直軸電流制御回路１１に
伝達する。

今、ティーチングボックス１９のキー操作で位置ティー
チングモードにすると、中央演算装置１は全軸に位置サ
ーボをかけて各動作軸はホールドする。ロボットが静止
している状態で次にティーチングボックス１９上のダイ
レクトティーチィングスイッチ２０を押し続けると中央
演算装置１は水平駆動軸の電流指令の送出を止めると共
に工θボート１０によりスイッチ２２を切り水平軸駆動
モータ１４への通電を止め、位置サーボから切り離す、
一方、垂直軸２７は、ＩＯポート１０よりアナログスイ
ッチ２１をサンプリングアンドホールド回路９に切り換
え、ダイレ・り］・ティーチスイッチ２０が押された直
後の、位置サーボ時の電流指令の固定した指令値を垂直
軸電流制御回路１１に伝達し、垂直軸ＰＷＭパルス発生
回路１２を通じ、垂直軸モータドライブ回路１３を動作
させ垂直軸駆動モータ１５を駆動させる。これによりダ
イレクトティーチスイッチ２０が押された直後の電流指
令値が保持されているので垂直軸即動モータ１５はその
時保持していた荷重、すなわち、重力方向にかかる力と
つり合うだけの反力を発生させる。よって、垂直軸２７
は滑り落ちることなくホールドする。

この状態では水平駆動軸は全く駆動トルクが発生せず、
また垂直軸２７は重力方向につりあう力を発生している
だけなので、上、下方向に手で押すことでオペレータは
軽い力で駆動軸を手で動がすことができる。又、水平軸
パルスエンコーダ１６、垂直軸１７のパルスを水平軸パ
ルスカウンタ６、垂直軸パルスカウンタ１８を通じ位置
ティーチングモード時は一連して中央演算処理装置１が
読んでいるので手で動かした動作軸データを教示値とす
ることができる。

また、ダイレクトティーチィングスイッチ２ｏを放すと
、全てのＵ動軸はその位置で、再び、サーボがかかりホ
ールドする。

また、ダイレクトティーチィング方式を第１図中の電流
指令固定出力手段８を電子回路の構成の代わりに中央演
算処理装置の処理のみで行うことも可能であるので、そ
の動作について第３図を用いて述べる０回路構成は全軸
を、第１図中の水理動作軸のサーボ系としｆｆｉ流指令
出方固定手段は不要となる、今、位置ティーチングモー
ドにすると全軸に位置サーボをかけてホールドする０次
に、ティーチングボックス１９上のダイレクトティーチ
ィングスイッチ２０を押し続けると、中央演算処理装置
１は、水平動作軸の電流指令を止め、又、垂直軸に対し
ては位置サーボ時の電流指令を固定して一定出力する。

これらにより電子回路で構成した前述の実施例と同等の
動作をする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、水平多関節ロボットのダイレクトティ
ーチィングを、水平軸の荷重を相殺した状態で行うこと
ができるため、軽い力で簡単に安全なダイレクトティー
チィングを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のダイレクトティーチィング
モードのブロック図、第２図は実施例にかかる産業用ロ
ボット及びロボット制御装置の斜視図、第３図はダイレ
クトティーチィングを中央演算処理装置の処理で行う方
式のフローチャートである。１・・・中央演算処理装置、２・・・水平軸積分器、３・・・水平軸電流制御回路、４・・・水平軸ＰＷＭパルス発生回路、５・・・水平軸
モータドライブ回路。６・・・水平軸パルスカウンタ、７・・・垂直積分器、８・・・電流指令固定出力手段、９・・・サンプリングアンドホールド回路、１０・・・
工θポート、１１・・・垂直軸電流制御回路、１２・・・垂直軸ＰＷＭパルス発生回路、１３・・・垂
直軸モータドライブ回路。１４・・・水平軸駆動モータ。１５・・・垂直軸ＩＩ動モータ。１６・・・水平軸パルスエンコーダ、１７・・・垂直軸パルスエンコーダ、１８・・・垂直軸パルスカウンタ、１９・・・ティーチングボックス。２０・・・ダイレクトティーチィングスイッチ、２１・
・・アナログスイッチ、２２・・・スイッチ。２３・・・ロボット制御装置、２４・・・ロボット本体、２５・・・第１アーム、２６・・・第２アーム、２７・・・垂直軸、２８・・・荷重。

Claims

【特許請求の範囲】１、動作軸に対して位置及び速度サーボ機構を備えた水
平多関節ロボットにおいて、位置サーボ時のモータ電流指令値を検知し、その値を固
定出力するサンプリングアンドホールド回路部と、モー
タ電流指令を位置サーボ手段の出力からサンプリングア
ンドホールド回路の出力信号に切り換える電流指令切換
手段を備え位置ティーチィングモードでは、ロボット全
軸に位置サーボをかけアームをホールドし、さらに、ダ
イレクトティーチィングをする時は、ティーチィングボ
ックスに設けたダイレクトティーチスイッチを押すこと
で、垂直軸駆動モータの電流指令を位置サーボ系から前
記サンプリングアンドホールド回路の出力指令に切り換
えることを特徴とするダイレクトテイーチィング形のロ
ボット制御装置。２、請求項１に記載のロボットにおいて、前記前記サン
プリングアンドホールド回路部と、電流指令切換手段と
をロボットの位置や動作シーケンスを管理制御するＣＰ
Ｕによって行うことを特徴とするダイレクトティーチィ
ング形のロボット制御装置。