JPH03134714A - Positioning controller and position teaching method - Google Patents
Positioning controller and position teaching methodInfo
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- JPH03134714A JPH03134714A JP27172589A JP27172589A JPH03134714A JP H03134714 A JPH03134714 A JP H03134714A JP 27172589 A JP27172589 A JP 27172589A JP 27172589 A JP27172589 A JP 27172589A JP H03134714 A JPH03134714 A JP H03134714A
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、位置決め制御装置による接触を伴う位置デー
タの教示において、コンプライアンス制御を利用するこ
とによって、対象ワークや機械装置の破損を防止しつつ
、正確な位置データを容易かつ自動的に登録するための
位置決め制御装置の構成及び教示方法に関するものであ
る。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention utilizes compliance control in teaching position data involving contact by a positioning control device, thereby preventing damage to target workpieces and mechanical devices. The present invention relates to the configuration and teaching method of a positioning control device for easily and automatically registering accurate position data.
実際にＸＹテーブルやロボットアームによって対象ワー
クがＸＹ力方向位置決めされ、Ｚ方向から別の対象ワー
クを位置決めして組み付ける作業を行う機械装置（例え
ば、電子部品実葱機などの組立装置）においては、その
Ｘ、Ｙ、ＣＳＺ方向の位置データを１個所ずつ目視で確
認、修正しながら入力してい（のが−船釣な方法である
。しかし、この方法では作業者は、手動操作用のキーを
操って、ロボットを低速で移動させ、対象ワークなどを
接触させるため、それを目視でしか確認できず、接触に
よる力加減が分かりすらい。そのため、接触による過負
荷により対象ワークや機械装置自身を破損させてしまう
ケースがある。また、このやり方では作業者にかなりの
時間と労力の負担をかげる結果となる。このような理由
で、この教示作業による対象ワーク等の破損防止と教示
作業の簡素化および時間短縮が要求されている。In a mechanical device (for example, an assembly device such as an electronic parts onion machine) in which a target work is actually positioned in the XY force direction using an XY table or a robot arm, and another target work is positioned and assembled from the Z direction, The position data in the X, Y, and CSZ directions is entered while visually checking and correcting each location (this is the boat fishing method. However, with this method, the operator is required to use keys for manual operation. Since the robot is operated at low speed and brought into contact with the target workpiece, it can only be visually confirmed and the force exerted by the contact cannot be determined.As a result, the target workpiece or the mechanical device itself may be damaged due to overload caused by contact. In addition, this method results in a considerable burden of time and effort on the worker.For this reason, it is important to prevent damage to the target workpiece, etc. due to this teaching work and to simplify the teaching work. There is a need to reduce the amount of time required.
以下、図面を参照しながら、上述した位置決め制御装置
とその教示方法に関して説明する。Hereinafter, the above-mentioned positioning control device and its teaching method will be explained with reference to the drawings.
従来の代表的な位置決め装置の概要ブロック図を第４図
に示す。教示操作部６９で与えられた命令は位置決め制
御装置６８に入力される。この位置決め制御装置３８は
後述するコントロール部２と、サーボモータ制御部１と
で構成される。サーボモータ制御部１はモ〜り２０を駆
動制御する。A schematic block diagram of a typical conventional positioning device is shown in FIG. The command given by the teaching operation section 69 is input to the positioning control device 68. This positioning control device 38 is composed of a control section 2, which will be described later, and a servo motor control section 1. The servo motor control section 1 drives and controls the motor 20.
モータ２０の回転位置は位置センサー２１によってフィ
ードバックされる。また、モータ２０は機械装置４０を
動作させ、この機械装置４０に備えられているセンサー
は検出結果をコントロール部２ヘフィードバックする。The rotational position of the motor 20 is fed back by a position sensor 21. Further, the motor 20 operates a mechanical device 40, and a sensor provided in the mechanical device 40 feeds back a detection result to the control section 2.
一般にこのような位置決め装置のサーボモータ制御部１
は、第５図のような構成となっており、その大きな特徴
は、モータ２０の回転位置を検出する位置センサー２１
Ｊ′？Ｆ検出器２６．２２．１９からの位置、速度、電
流等のフィードバックデータ１２．１１．１３と１、そ
れらに対する各指令値８．１４．１０の偏差が０になる
ようにそれぞれの制御部１５．１６．１７が働ぎ、外乱
、摩擦力などが作用しても静止状態においては、−切の
位置誤差が生じない点にある。この特性は、教示作業や
組立作業など、サーボモータの駆動軸と対象ワークが接
触を伴う動作が要求される場合、大きな障害となる。こ
こで、１８は電力増中部である。Generally, the servo motor control section 1 of such a positioning device
has a configuration as shown in FIG. 5, and its major feature is a position sensor 21 that detects the rotational position of the motor 20.
J′? Feedback data 12.11.13 and 1 such as position, speed, current, etc. from the F detector 26.22.19, and each control unit 15 so that the deviation of each command value 8.14.10 with respect to them becomes 0 .16.17 is in effect, and even if disturbances, frictional forces, etc. are applied, there is no -off position error in the stationary state. This characteristic becomes a major hindrance when operations that involve contact between the drive shaft of the servo motor and the target workpiece, such as teaching work or assembly work, are required. Here, 18 is a power increasing part.
次に、従来のサーボモータ制御部によって構成されるロ
ボットを使用した組立装置（第６図）を例にとって、座
標データの教示方法について説明する。Next, a method for teaching coordinate data will be explained by taking as an example an assembly apparatus (FIG. 6) using a robot constituted by a conventional servo motor control section.
第６図に示される装置においては、コンベアー４１上で
位置決めされた第１の対象ワーク４２の中央の組み付は
位置に、ハンド４４で保持された第２の対象ワーク４６
をデータ入力及び教示操作部６９のキー操作によって低
速または微動送りで移動させ、目視で座標位置を確認し
、そのＸ、 Ｙ、Ｚ、Ｃデータを座標データとして登録
する形となる。このときの教示操作部のキー操作とロボ
ットの挙動を、第６図と第７図に示した教示操作部のキ
ー外観によって説明する。まず、第７図のティーチイン
グモードキ−２４を押して、Ｘ、Ｙ、、Ｚ、Ｃの矢印キ
ー６２．６６．６４．６５でロボットがジョグ送りタイ
ンチイング送り動作が可能な状態にする。次に、ＸとＹ
の矢印キー６２．６６を押して第１アーム４８ 、第２
アーム４６を介して主軸４５をＸＹ力方向移動させてＸ
Ｙの座標位置を目視で合わせる。第２の対象ワーク４６
もＣの矢印キー３５で同様に合わせる。最後に高さ方向
は、Ｚの矢印キー（６４の左〕を押して第２の対象ワー
ク４６を保持した状態でハンド４４を下降させる。目視
で第１の対象ワーク４２と第２の対象ワーク４６が、接
触する直前または最後まで移動させて止め、その状態で
登録キー６０を押すと、その姿勢でのＸ、Ｙ、Ｃ，Ｚデ
ータがコントロール部２の座標データファイルに登録さ
れる。In the apparatus shown in FIG. 6, a first target workpiece 42 positioned on a conveyor 41 is assembled at the center, and a second target workpiece 46 held by a hand 44 is assembled at the center position.
is moved at low speed or fine movement by key operations on the data input and teaching operation unit 69, the coordinate position is visually confirmed, and the X, Y, Z, and C data are registered as coordinate data. The key operations of the teaching operation section and the behavior of the robot at this time will be explained with reference to the appearance of the keys of the teaching operation section shown in FIGS. 6 and 7. First, the teaching mode key 24 in FIG. 7 is pressed and the X, Y, Z, and C arrow keys 62, 66, 64, and 65 are used to enable the robot to perform jog feed, tine inching feed operations. Next, X and Y
Press the arrow keys 62 and 66 to move the first arm 48 and the second
The main shaft 45 is moved in the XY force direction via the arm 46 to
Adjust the Y coordinate position visually. Second target work 46
Similarly, use the C arrow key 35. Finally, in the height direction, press the Z arrow key (to the left of 64) to lower the hand 44 while holding the second target work 46. Visually check the first target work 42 and the second target work 46. is moved just before contact or to the end and then stopped, and in that state, when the registration key 60 is pressed, the X, Y, C, Z data in that posture is registered in the coordinate data file of the control section 2.
また、位置決め制御装置６８によって構成される機械装
置における教示データとして、動作領域を制限するため
のソフト的な動作可能領域データがあげられる。この動
作領域の制限は、例えばロボットの動作領域内に干渉物
がある場合、その物体とロボットが衝突することを同社
するために設定するものである。第８図は、第６図のロ
ボットの第１関節４９に設けられた機機的な動作領域ル
１］限機構をモデル化したものである。第８図が示すよ
うに、回転部５０に移動も固定も可能な可動ストッパ−
５１、固定側には固定ストッパー５６を配置する。この
可動ストッパー５１のネジ５２を緩め移動させ、再びネ
ジ５２を締めて固定させることによって、左右の機械的
動作可能角度θ１、θ２を変更させることができる。こ
の作業に伴って、ソフト的な動作可能角度α１、α２の
変更も必要になる。一般に、前述のＺデータの登録と同
様な方法で０１、θ２を読み取り、マージン量β１、β
２を差し引きα１、α２を求めて、データ入力及び教示
操作部３９を使い、手動でキー人力して登録する。Furthermore, the teaching data for the mechanical device constituted by the positioning control device 68 includes software movable region data for limiting the motion region. This restriction on the operating area is set to prevent the robot from colliding with the object if there is an interfering object within the operating area of the robot. FIG. 8 is a model of a mechanical motion area limiting mechanism provided at the first joint 49 of the robot shown in FIG. As shown in FIG. 8, a movable stopper that can be moved and fixed to the rotating part 50
51. A fixed stopper 56 is arranged on the fixed side. By loosening the screw 52 of this movable stopper 51 and moving it and tightening the screw 52 again to fix it, the left and right mechanically operable angles θ1 and θ2 can be changed. Along with this work, it is also necessary to change the movable angles α1 and α2 using software. Generally, 01 and θ2 are read in the same way as the Z data registration described above, and the margin amounts β1 and β are
2 is subtracted to obtain α1 and α2, and the data input and teaching operation section 39 is used to manually input the keys and register them.
実際、ロボットで教示作業を行う場合、高さ方向の教示
のように機械装置と対象ワーク、または機械装置同士（
例えば、主軸とテーブルなど）が、接触することによっ
て、対象ワークや機械装置自身が破損してしまうか、サ
ーボモータ制御部で過負荷を検出して、教示作業自身が
停止させられてしまう結果となるケースが多（見られる
。さらに、前述したように各制御軸（例えば、Ｘ、Ｙ、
Ｃ。In fact, when a robot performs teaching work, the mechanical device and the target workpiece, or the mechanical devices (
For example, if the main spindle and the table come into contact, the target work or mechanical device itself may be damaged, or the servo motor control unit may detect an overload and the teaching operation itself may be stopped. In addition, as mentioned above, each control axis (for example, X, Y,
C.
Ｚ）を手動で動作させ、ひとつひとつの座標データを登
録する手順をとるため、教示作業に長い時間を要し、目
視での確認作業は作業者にとって大きな労力の負担とな
る。また、目視での確認作業は、正確さを欠き、教示に
よる位置データの信頼性も低い。Z) is manually operated and each coordinate data is registered one by one, so the teaching work takes a long time, and the visual confirmation work is a heavy labor burden for the operator. Furthermore, visual confirmation lacks accuracy, and the reliability of position data provided by teaching is low.
そこで、本発明の目的は、接触による教示作業において
対象ワークや機械装置自身の破損することがな（、さら
に、簡単で短時間に正確な教示作業が実施できる位置決
め制御装置と教示方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a positioning control device and a teaching method that can prevent damage to the target workpiece or the mechanical device itself during teaching work by contact (and also provide a positioning control device and teaching method that can easily perform accurate teaching work in a short time). There is a particular thing.
〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明は、ＸＹ
テーブルやロボットアームナトの位置決め制御および位
置座標データの教示作業を行う位置決め制御装置におい
て、位置指令、動作モード選択指令、位置座標データの
登録などを行つコントロール部と、このコントロール部
からの通信によって位置制御、コンプライアンス制御の
いずれかの動作モードを選択して動作することの出来る
サーボモータ制御部とを有している。そして、前記コン
トロール部とサーボモータ制御部との間で位置、速度、
外力、各種定数などのデータの受渡しが可能である、さ
らに、位置座標データの教示作業時には、前記サーボモ
ータ制御部がコントロール部からの動作モード選択指令
によってコンプライアンス制御で動作可能な状態となり
、次如位置指令を受けて実際の対象ワークを保持した状
態で、所定の位置に移動してその対果ワークを他の対象
ワークに押しつげたり、ＸＹテーブルｊ？”ロボットの
アームを所定の位置に移動させて位置決め用の治具や機
械装置の一部に押しつけて、コンプライアンス制御状態
で対象物にバネのように倣う動作を行うことによって位
置決めする。そして、ある一定の外力を検出した時点で
、その位置データを前記コントロール部に登録する。こ
のような一連の位置教示動作を、簡単な操作で機械ＶＷ
自身が、自動的に実行できるようにしたものである。さ
らに、機械的な動作領域制限機構の設定後に行うソフト
的な動作可能領域データの登録も、同様な装置と方法で
機械装置自身が自動的に実行できる。[Means and effects for solving the problem] The present invention provides
In a positioning control device that controls the positioning of tables and robot arms and teaches position coordinate data, communication between a control unit that performs position commands, operation mode selection commands, and registration of position coordinate data, etc. It has a servo motor control section that can select and operate in either the position control or compliance control operation mode. Then, between the control section and the servo motor control section, the position, speed,
It is possible to exchange data such as external forces and various constants.Furthermore, when teaching position coordinate data, the servo motor control section is enabled to operate under compliance control by an operation mode selection command from the control section, and the following steps are performed. After receiving a position command, while holding the actual target work, move to a predetermined position and press the resultant work onto another target work, or use the XY table j? ``The robot's arm is moved to a predetermined position, pressed against a positioning jig or part of a mechanical device, and positioned by following the target object like a spring under compliance control. When a certain external force is detected, its position data is registered in the control section.Such a series of position teaching operations can be performed by easily controlling the machine VW.
This is something you can do automatically. Furthermore, the mechanical device itself can automatically register software-based operable area data after setting the mechanical operating area restriction mechanism using the same device and method.
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
位置決め制御装置の概要については、第４図に示された
構成と同じかたちとなるが、コントロール部２とサーボ
モータ制御部１の内容に違いがあるので第１図を参照し
て説明する。第１図は、本発明による位置決め制御装置
のサーボモータ制御部１０００機能ブロックを表わした
もので、各フロックはデジタル構成をとっている。この
サーボモータ制御部１００の特徴は、図示しないＣＰ
Ｕ。The outline of the positioning control device has the same configuration as that shown in FIG. 4, but there are differences in the contents of the control section 2 and servo motor control section 1, so the explanation will be given with reference to FIG. 1. FIG. 1 shows functional blocks of a servo motor control section 1000 of a positioning control device according to the present invention, and each block has a digital configuration. The servo motor control unit 100 is characterized by a CP (not shown).
U.
メモリおよび演算部からなるコントロール部２００から
の通信によって位置制御とコンプライアンス制御のいず
れかの動作モードを選択して動作することができる点に
あり、一般の位置制御のみの制御部（第５図）と比較す
ると、コンプライアンスモデル発生器１０６、外力推定
器１０４、モード切り換えスイッチ１０５、外力フィー
ドバック１０６０機能が追加された形となっている。It is possible to operate by selecting either position control or compliance control operation mode by communication from the control unit 200 consisting of a memory and an arithmetic unit, and it is a general position control only control unit (Fig. 5). Compared to the above, the functions of a compliance model generator 106, an external force estimator 104, a mode changeover switch 105, and an external force feedback 1060 are added.
各ブロックの機能および動作は、まずコントロール部２
００からのモード選択指令１・０７によりモード切り換
えスイッチ１０５が切り換わり、位置制御か、コンプラ
イアンス制御が選択される。コンプライアンス制御が選
択されると、外力（例えば、ロボットアームが他の物体
に接触して、拘束力を受ける状態）が加わるまで、コン
トロール部２００からの位置指令１０８で位置制御され
て動作し、外力が加わるとその外力を基に、指定された
柔らかさと力の直を満たす位置の軌道をコンフライアン
スモデル発生器１０６で計算して生成する。そして、こ
の値が、位置制御部１１５にフィードバックされる。こ
の場合、柔らかさの指定は、予め、データ入力装置６９
を使って、コントロール部２００にコンプライアンス定
数１０９として入力されていなげればならない。その結
果、コンプライアンスモデル発生器１０３で生成された
軌道により、例えばロボットアームが他の物体に接触し
ても、バネのように柔らか（倣う動作を行い位置決めす
ることができる。さらに、外力推定器１０４でトルク指
令値１１０と速度フィードバックデータ１１１から計算
された外力の値は、コントロール部２００にフィードバ
ックされて、コントロール部２００でこの外力の値を監
視することができる。また、位置制御が選択された場合
は、一般の位置制御と同様に、位置、速度、電流のフィ
ードバックデータ１１２．１１１．１１６と、それらに
対する位置、速度、電流の各指令値１０８．１１４．１
１０の偏差がＯになるように位置、速度、電流の各制御
部１１５．１１６．１１７が働き、外力、摩擦力などが
作用しても静止状態においては、−切の位置誤差が生じ
ないように位置決めされる。The functions and operations of each block are first explained using the control section 2.
The mode selector switch 105 is switched by mode selection command 1.07 from 00, and position control or compliance control is selected. When compliance control is selected, the robot arm operates under position control based on the position command 108 from the control unit 200 until an external force (for example, a state in which the robot arm contacts another object and receives a restraining force) is applied. When a force is applied, the conformance model generator 106 calculates and generates a trajectory at a position that satisfies the specified softness and force based on the external force. This value is then fed back to the position control section 115. In this case, the softness can be specified in advance using the data input device 69.
must be input into the control unit 200 as the compliance constant 109 using the . As a result, the trajectory generated by the compliance model generator 103 allows the robot arm to perform a soft, spring-like motion and position itself even if it comes into contact with another object.Furthermore, the external force estimator 104 The value of the external force calculated from the torque command value 110 and the speed feedback data 111 is fed back to the control unit 200, and the value of this external force can be monitored by the control unit 200. In this case, as with general position control, feedback data 112.111.116 for position, speed, and current and respective command values 108.114.1 for position, speed, and current are provided.
The position, speed, and current control units 115, 116, and 117 operate so that the deviation of is positioned.
ここで、上述の位置決め装置と同様な機能を持ち、違っ
た構成をとる例として第２図に示すものが考えられる。Here, as an example which has the same function as the above-mentioned positioning device but has a different configuration, the one shown in FIG. 2 can be considered.
第２図に示す位置決め装置は、第１図の位置決め装置の
外力推定器１０４０代わりに、機械装置（例えば、ロボ
ットアームの先端）に取り付けた力センサ−６７のデー
タ６６を利用して、第１図のサーボモータ制御部１００
と同、様の機能を持つことができる。The positioning device shown in FIG. 2 utilizes data 66 from a force sensor 67 attached to a mechanical device (for example, the tip of a robot arm) in place of the external force estimator 1040 of the positioning device shown in FIG. Servo motor control section 100 in the figure
It can have similar functionality.
次に、上述の位置決め制御装置３８によって構成される
機械装置として、第６図のロボットを使用した組立装置
を例に取り、本発明で提案している教示方法について説
明する。本発明で提案している教示方法は、機械装置と
対象物との接触を伴う教示において有効であり、第６図
で示した教示内容で、高さ方向（Ｚの直）の教示に適用
され、作業者は下記の手順で実行することができる。本
発明の位置決め装置の教示操作部のキー外観を第３図に
示す。Next, the teaching method proposed by the present invention will be explained by taking as an example an assembly device using a robot shown in FIG. 6 as a mechanical device constituted by the above-mentioned positioning control device 38. The teaching method proposed in the present invention is effective in teaching that involves contact between a mechanical device and an object, and the teaching content shown in FIG. 6 is applicable to teaching in the height direction (directly in Z). , the worker can perform the following steps. FIG. 3 shows the appearance of the keys of the teaching operation section of the positioning device of the present invention.
■ ティーチイングモードキ−１２４を押して位置決め
装置を教示可能な状態にする。■Press the teaching mode key 124 to make the positioning device ready for teaching.
■ ジョグ送りキー１２５または、インチイング送りキ
ー１２６を押し、位置制御で位置決め可能な状態にする
。この時、コントロール部２００からのモード選択指令
１０７により、サーボモータ制御部１００のモード切り
換えスイッチ１０５は、オーブン状態となり、コンプラ
イアンスモデル発生器１０６の構成するループは、働か
な（なる。■Press the jog feed key 125 or the inch feed key 126 to enable positioning using position control. At this time, the mode selection command 107 from the control section 200 causes the mode changeover switch 105 of the servo motor control section 100 to be in the oven state, and the loop constituted by the compliance model generator 106 does not work.
■ Ｘ、Ｙ、Ｃの値は従来技術と同様に、ＸＹ座標キー
１２８または、関節座標キー１２９で座標系の選択をし
た後に、Ｘ、Ｙ、Ｃのそれぞれのキー１３２．１３３．
１３５を用いて、ロボットアーム４６．４８−？主軸４
５を低速で移動させ、所定の位置にそれぞれの位置が一
致したことを目視で確認した後、登録キー１３Ｃ１押す
。この時、コントロール部２００は各軸の位置フィード
バックデータ１１２を読み取り、座標データファイルに
登録する。- The X, Y, and C values are determined using the X, Y, and C keys 132, 133, and 132, respectively, after selecting the coordinate system using the XY coordinate key 128 or the joint coordinate key 129, as in the prior art.
Using 135, robot arm 46.48-? Main shaft 4
5 at low speed, and after visually confirming that each position corresponds to a predetermined position, the registration key 13C1 is pressed. At this time, the control unit 200 reads the position feedback data 112 of each axis and registers it in the coordinate data file.
■ Ｚの筐は、本発明が提案しているコンプライアンス
制御を用いて教示作業を行なうため、まず、コンプライ
アンスモードキー１２７を押して、位置制御からコンプ
ライアンス制御へ切り換える。この時、コントロール部
２００からのモード選択指令１０７により、サーボモー
タ制御部１００のモード切り換えスイッチ１０５は、ク
ローズ状態になりコンプライアンスモデル発生器１０６
の構成するループが動作可能状態になる。(2) In order to perform teaching work using the compliance control proposed by the present invention, the Z case first presses the compliance mode key 127 to switch from position control to compliance control. At this time, the mode selection command 107 from the control unit 200 causes the mode changeover switch 105 of the servo motor control unit 100 to be closed, and the compliance model generator 106
The loop made up of becomes operational.
■ データ入力部のテンキー（図示されていない）によ
って、コンプライアンス定数１０９をコントロール部２
００に入力する。この時、コントロール部２００からサ
ーボモータ制御部１００のコンプライアンスモデル発生
器１０６にコンプライアンス定数１０９のデータが送ら
れ、外力推定器１０４からの外力データ１６６を合わせ
ることにより、コンプライアンスモデル発生器１０６が
計算可能状態になる。■ Enter the compliance constant 109 into the control section 2 using the numeric keypad (not shown) in the data input section.
Enter 00. At this time, the data of the compliance constant 109 is sent from the control unit 200 to the compliance model generator 106 of the servo motor control unit 100, and by combining it with the external force data 166 from the external force estimator 104, the compliance model generator 106 can calculate. become a state.
■ 第２の対象ワーク４６を保持させた状態でＺ方向の
下降キー（１３４の左）を押して、第２の対象ワーク４
６が第１の対象ワーク４２の所定の位置に接触するまで
下降させる。■ While holding the second target work 46, press the down key in the Z direction (left of 134) to move the second target work 4
6 is lowered until it contacts a predetermined position of the first target work 42.
接触による外力の大きさは、速度フィートノくツクデー
タ１１１とトルク指令データ１１０の値を基に、外力推
定器１０４で計算されて、コンプライアンスモデル発生
器１０６とコントロール部２００とへ送られる。The magnitude of the external force due to the contact is calculated by the external force estimator 104 based on the values of the speed foot check data 111 and the torque command data 110, and is sent to the compliance model generator 106 and the control section 200.
■ コンプライアンスモデル発生器１０６では、コンプ
ライアンス定数１０９と外力データ１６６により、指定
された柔らかさと力の値を満たす位置の軌道を計算して
生成し、位置制御部１１５にフィードバックする。この
ことにより、ハンド４４先端はバネのように柔らか（倣
う動作を行い、第１の対象ワーク４２と第２の対象ワー
ク４６を一定の力で押さえた状態で位置決めする。(2) The compliance model generator 106 calculates and generates a position trajectory that satisfies the specified softness and force values using the compliance constant 109 and the external force data 166, and feeds it back to the position control unit 115. As a result, the tip of the hand 44 performs a soft (copying) motion like a spring, and positions the first target work 42 and the second target work 46 while holding them down with a constant force.
■ コントロール部２００では、第１の対象ワーク４２
と第２の対象ワーク４６の接触によって外力推定器１０
４から送られて（る外力１０６のデータを監視して、予
め設定された外力の上限値に達した時点でその時のサー
ボモータ制御部１００から送られて（る位置フィードバ
ックデータ１１２を自動的に座標データファイルに登録
する。■ In the control unit 200, the first target work 42
The external force estimator 10 is
4, and when the external force reaches a preset upper limit value, the position feedback data 112 sent from the servo motor control unit 100 at that time is automatically monitored. Register in the coordinate data file.
■ 位置フィードバックデータ１１２が登録されると、
位置指令１０８が反転し、ハンド４４は自動的に上昇し
て元の位置にもどる。■ Once the position feedback data 112 is registered,
The position command 108 is reversed, and the hand 44 automatically rises and returns to its original position.
［相］ コントロール部２００からの、モード選択指令
１０７により、モード切り換えスイッチ１０５はオープ
ン状態となり、位置制御に戻る。[Phase] In response to the mode selection command 107 from the control section 200, the mode changeover switch 105 is brought into an open state, and the mode returns to position control.
以上のような動作を行い、対象ワークや装置自身に過度
の負荷をかげずに、自動的かつ正確に教示作業を行なう
。By performing the above-described operations, the teaching work is automatically and accurately performed without placing an excessive load on the target work or the apparatus itself.
次に、機械的動作制限機構の設定後に行なうソフト的な
動作可能領域データの教示方法について、第８図を用い
て説明する。第８図は、第６図のロボツトの第１関節４
９に設けられた機械的な動作領域制限機構をモデル化し
たものである。第８図が示すように、回転部５０に移動
も固定も可能な可動ストッパー５１、固定側には固定ス
トフパー５６を配置する。この可動ストッパー５１のネ
ジ５２を緩め移動させ、再びネジ５２を締めて固定させ
ることによって、左右の機械的動作可能角度θ１、θ２
を変更させることかできる。この作業に伴って、ソフト
的な動作可能角度α１、α２の変更も必要になるが、そ
の教示方法はつぎの手順で行なわれる。Next, a method of teaching movable area data using software after setting the mechanical motion limiting mechanism will be described with reference to FIG. Figure 8 shows the first joint 4 of the robot in Figure 6.
9 is a model of the mechanical motion area limiting mechanism provided in 9. As shown in FIG. 8, a movable stopper 51 that can be moved and fixed is disposed on the rotating part 50, and a fixed stopper 56 is disposed on the fixed side. By loosening the screw 52 of this movable stopper 51 and moving it and tightening the screw 52 again to fix it, the left and right mechanically operable angles θ1 and θ2 are set.
can be changed. Along with this work, it is also necessary to change the movable angles α1 and α2 using software, and the teaching method thereof is carried out in the following steps.
■ 第３図のソフトリミットキー１３１を押して位置決
め装置を教示可能な状態にする。■Press the soft limit key 131 in FIG. 3 to make the positioning device ready for teaching.
■ コンプライアンスモードキー１２７を押して、位置
制御からコンプライアンス制御へ切り換える。■Press the compliance mode key 127 to switch from position control to compliance control.
この時、コントロール部２００からのモード選択指令１
０７により、サーボモータ制御部１００のモード切り換
えスイッチ１０５は、クローズ状態になりコンプライア
ンスモデル発生器１０６の構成するループが動作可能状
態になる。At this time, mode selection command 1 from control unit 200
07, the mode changeover switch 105 of the servo motor control unit 100 is in the closed state, and the loop constituted by the compliance model generator 106 is in the operable state.
■ データ入力部のテンキー（図示されていない）によ
って、コンプライアンス定数１０９をコントロール部２
００に入力する。この時、コントロールｓ ２００から
サーボモータ制御部１００のコンプライアンスモデル発
生器１０３にコンプライアンス定数１０９のデータが送
られ、外力推定器１０４からの外カデタ１３６を合わせ
ることにより、コンプライアンスモデル発生器１０６が
計算可能状態になる。■ Enter the compliance constant 109 into the control section 2 using the numeric keypad (not shown) in the data input section.
Enter 00. At this time, the data of the compliance constant 109 is sent from the control s 200 to the compliance model generator 103 of the servo motor control unit 100, and by combining it with the external quadrature 136 from the external force estimator 104, the compliance model generator 106 can calculate. become a state.
■ 第３図の関節座標キー１２９を押して、第１アーム
４８を関節座標系で教示できる状態にする。(2) Press the joint coordinate key 129 in FIG. 3 to set the first arm 48 in a state where it can be taught in the joint coordinate system.
■ 軸移動キー１６２を押して、第８図の第１アーム４
８の位置から右または、左方向に可動ストッパー５１が
固定ストッパー５６に接触するまで低速で移動させる。■Press the axis movement key 162 to move the first arm 4 in Fig.
From position 8, the movable stopper 51 is moved to the right or left at low speed until it contacts the fixed stopper 56.
その時、接触による外力の大きさは、速度フィードバッ
クデータ１１１とトルク指令データ１１０の値を基に、
外力推定器１０４で計算されて、コンプライアンスモデ
ル発生器１０６とコントロール部２００へ送られる。At that time, the magnitude of the external force due to contact is determined based on the values of speed feedback data 111 and torque command data 110.
It is calculated by the external force estimator 104 and sent to the compliance model generator 106 and the control unit 200.
■ コンプライアンスモデル発生器１０６では、コンプ
ライアンス定数１０９と外力データ１６６により、指定
された柔らかさと力の筐を満たす位置の軌道を計算して
生成し、位置制御部１１５にフィートノくツクする。こ
のことにより、可動ストッパー５１はバネのように柔ら
か（倣う動作を行い、可動ストッパー５１と固定ストッ
パー５６を一定の力で押さえた状態で位置決めする。(2) The compliance model generator 106 calculates and generates a position trajectory that satisfies the specified softness and force range using the compliance constant 109 and the external force data 166, and sends it to the position control unit 115. As a result, the movable stopper 51 performs a spring-like soft motion and positions the movable stopper 51 and the fixed stopper 56 while pressing them with a constant force.
■ コントロール部２００では、外力推定器１０４から
送られて（る外力データ１０６を監視して、予め設定さ
れた外力の上限値に達した時点でその時のサーボモータ
制御部１００から送られて（る位置フィードバックデー
タ１１２を自動的にコントロール部２００の内部に取り
込む。■ The control unit 200 monitors the external force data 106 sent from the external force estimator 104, and when the external force reaches a preset upper limit value, the data 106 is sent from the servo motor control unit 100 at that time. Position feedback data 112 is automatically taken into the control section 200.
■ コントロール部２００内に取り込まれた固定ストッ
パー５６までの位置データθ１または、θ２は、マージ
ン量βｌまたは、β２を差し引（演算に掛けられて、動
作可能領域データα１または、α２として、位置座標デ
ータファイルに登録される。■ The positional data θ1 or θ2 up to the fixed stopper 56 taken into the control unit 200 is calculated by subtracting the margin amount βl or β2 (multiplyed by the calculation, and the positional coordinate is calculated as the operable area data α1 or α2. Registered in the data file.
■ 動作可能領域データα１または、α２が登録される
と、位置指令１０８が反転し、第１アーム４８は自動的
に反転して元の位置にもどる。(2) When the operable area data α1 or α2 is registered, the position command 108 is reversed, and the first arm 48 is automatically reversed and returns to its original position.
［相］ コントロール部２００からの、モード選択指令
１０７により、モード切り換えスイッチ１０５はオープ
ン状態となり、位置制御に戻る。[Phase] In response to the mode selection command 107 from the control section 200, the mode changeover switch 105 is brought into an open state, and the mode returns to position control.
■ 反対側の動作可能領域データも■〜［相］の手順を
踏んで教示する。■ Teach the operable area data on the opposite side by following the steps from ■ to [phase].
以上のように本発明は、これまで作業者の目視による確
認と手動操作に頼っていた教示作業を、コンプライアン
ス制御を用いて自動化し、作業者の労力の負担を軽減し
たり、作業時間を短縮することができる。さらに、柔ら
がさや力加減を設定できる点を利用して、手動操作の誤
操作による対象ワークや機械装置の破損や、不正確な教
示データの登録を防止することもできる。As described above, the present invention uses compliance control to automate the teaching work that previously relied on visual confirmation and manual operation by the worker, thereby reducing the labor burden on the worker and shortening the work time. can do. Furthermore, by taking advantage of the fact that the flexibility and force can be set, it is possible to prevent damage to the target workpiece or mechanical device due to erroneous manual operation, and to prevent incorrect teaching data from being registered.
第１図は本発明のサーボモータ制御部の機能を表すブロ
ック図、第２図は本発明の応用例で、力センサーを利用
したサーボモータ制御部の機能を表したブロック図、第
３図は本発明の教示操作部のキー配置図、第４図は一般
的な位置決め装置の概要を表しており、本発明の位置決
め装置にも適用できる概要ブロック図、第５図は位置制
御機能のみのサーボモータ制御装置の機能ブロック図、
第６図はロボットを使用した組立装置の外観図、第７図
は位置制御機能のみの位置決め装置の教示操作部のキー
配置図、第８図はロボットの関節に組み込まれた動作領
域制限機構を示す平面図である。
１００・・・・・・サーボモータ制御部、２００・・・
・・・コントロール部。
第４図
登録
第６図Fig. 1 is a block diagram showing the functions of the servo motor control section of the present invention, Fig. 2 is an application example of the present invention, and Fig. 3 is a block diagram showing the functions of the servo motor control section using a force sensor. The key arrangement diagram of the teaching operation section of the present invention, FIG. 4 shows an outline of a general positioning device, and the schematic block diagram applicable to the positioning device of the present invention, and FIG. 5 shows a servo with only position control function. Functional block diagram of motor control device,
Fig. 6 is an external view of an assembly device using a robot, Fig. 7 is a key arrangement of the teaching operation section of a positioning device with only a position control function, and Fig. 8 is an illustration of the motion range limiting mechanism built into the joints of the robot. FIG. 100... Servo motor control section, 200...
...control section. Figure 4 Registration Figure 6
Claims (2)
御および位置座標データの教示作業を行う位置決め制御
装置において、位置指令、動作モード選択指令、位置座
標データの登録等を行うコントロール部と、コントロー
ル部からの通信によって位置制御、コンプライアンス制
御のいずれかの動作モードを選択して動作することの出
来るサーボモータ制御部とによって構成され、前記コン
トロール部とサーボモータ制御部との間で位置、速度、
外力等各種定数のデータが受渡し可能であることを特徴
とする位置決め制御装置。(1) In a positioning control device that controls the positioning of an XY table, robot arm, etc. and teaches position coordinate data, there is a control unit that registers position commands, operation mode selection commands, position coordinate data, etc. and a servo motor control section that can operate by selecting either position control or compliance control operation mode through communication, and between the control section and the servo motor control section, position, speed,
A positioning control device characterized in that data of various constants such as external force can be transferred.
Ｙテーブルやロボットアーム等の機械装置において、コ
ントロール部からの動作モード選択指令によってサーボ
モータ制御部がコンプライアンス制御で動作可能な状態
となり、次に位置指令を受けて機械装置の主軸が第１の
対象ワークを保持した状態で、所定の位置に移動して第
２の対象ワークに押しつけ、あるいはＸＹテーブルやロ
ボットのアームを所定の位置に移動させて位置決め治具
や機械装置の一部を押しつけて、コンプライアンス制御
状態で対象物にバネのように倣う動作を行うことによっ
て位置決めし、所定の外力を検出したときの位置データ
をコントロール部に自動的に登録する位置教示方法。(2) X equipped with the positioning control device according to claim 1
In mechanical devices such as Y-tables and robot arms, the servo motor control section is enabled to operate under compliance control by an operation mode selection command from the control section, and then the main axis of the mechanical device is set to the first target in response to a position command. While holding the workpiece, move it to a predetermined position and press it against a second target workpiece, or move the XY table or robot arm to a predetermined position and press a positioning jig or part of the mechanical device, A position teaching method that positions an object by following it like a spring under compliance control, and automatically registers position data in the control unit when a predetermined external force is detected.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27172589A JPH03134714A (en) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | Positioning controller and position teaching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27172589A JPH03134714A (en) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | Positioning controller and position teaching method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03134714A true JPH03134714A (en) | 1991-06-07 |
Family
ID=17503972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27172589A Pending JPH03134714A (en) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | Positioning controller and position teaching method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03134714A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005279856A (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Victor Co Of Japan Ltd | Robot |
| JP2013233653A (en) * | 2013-08-30 | 2013-11-21 | Seiko Epson Corp | Horizontal articulated robot |
| CN104133489A (en) * | 2014-07-23 | 2014-11-05 | 成都天奥信息科技有限公司 | Precision servo control system for continuous wave navigation radar devices and control method thereof |
| CN105182843A (en) * | 2015-07-31 | 2015-12-23 | 宁波成电泰克电子信息技术发展有限公司 | Marine radar control system |
Citations (3)
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| JPS63244121A (en) * | 1987-03-30 | 1988-10-11 | Yokogawa Electric Corp | Motor controller |
| JPS6445586A (en) * | 1987-08-13 | 1989-02-20 | Omron Tateisi Electronics Co | Robot controller |
| JPH01222311A (en) * | 1988-03-01 | 1989-09-05 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Curve profile controller for multidegree of freedom work machine |
-
1989
- 1989-10-20 JP JP27172589A patent/JPH03134714A/en active Pending
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