JPH1015864A - 手動パルス発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作対象物の動作状況を視覚のみならず触覚
によっても感知することができる手動パルス発生装置を
提供する。 【解決手段】 シャトル１３の回転に応じたパルスを生
成し、このパルス数に基づいてマニピュレータのモータ
Ｍを手動制御する手動パルス発生装置１０であり、サー
ボアンプ３０からモータＭの動作に関する情報を入力
し、当該情報に応じた負荷をシャトル１３に加えるモー
タ１５を有する。マニピュレータの動作位置のうちある
特定の位置を記憶するメモリ２３をさらに有し、当該メ
モリ１５に記憶された位置にマニピュレータが接近する
とシャトル１３に加わる負荷が増加する。シャトル１３
の回転速度に応じてマニピュレータの移動速度が変動
し、マニピュレータの移動速度の変動に応じてシャトル
１３に加わる負荷も変動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＣ工作機械など
に用いられる手動パルス発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の手動パルス発生装置１０
は、図５に示すように駆動軸Ｘ，Ｙ，Ｚを選択する軸選
択スイッチ１１、移動速度を選択する倍率選択スイッチ
１２、及びシャトル１３を有しており、操作者がシャト
ル１３を回すことにより手動でＮＣ工作機械などのマニ
ピュレータを動作させるものである。すなわち、操作者
が目的とする駆動軸Ｘ〜Ｚと移動速度とを軸選択スイッ
チ１１及び倍率選択スイッチ１２でそれぞれ選択すると
ともに、シャトル１３を何れかの方向に回すと、それに
応じたパルスが生成される。このパルスは、コントロー
ラ２０のパルスカウンタ２２に送出されてそのパルス数
がカウントされ、ＣＰＵ２１にて当該パルス数に応じた
目標値が定められる。この目標値は、速度指令としてサ
ーボアンプ３０に送出され、電流指令とされることによ
りマニピュレータの駆動モータ４０が回転する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の手動
パルス発生装置１０は、シャトル１３の回転によるパル
ス数に応じた距離だけマニピュレータがそのまま動くの
で、操作者はマニピュレータを見ながら操作する必要が
あった。このため、目視が困難な場合には目視可能な位
置に移動するなどティーチング作業等に長時間を要した
り、マニピュレータがワークやその他の物に干渉して破
損に至るおそれがあった。また、移動速度の選択スイッ
チ１２は設けられているものの、一連の動作中に速度を
変えたい場合もあり、このような場合に倍率選択スイッ
チ１２をその都度操作するのはきわめて煩雑であった。

【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、操作対象物の動作状況を視
覚のみならず触覚によっても感知することができる手動
パルス発生装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の本発明の手動パルス発生装置は、シ
ャトルの回転に応じたパルスを生成し、このパルス数に
基づいてマニピュレータを手動制御する手動パルス発生
装置において、前記マニピュレータに電流指令を送出す
るサーボアンプから前記マニピュレータの動作に関する
情報を入力し、当該情報に応じた負荷を前記シャトルに
加える手段を有することを特徴とする。

【０００６】この請求項１記載の手動パスル発生装置で
は、マニピュレータの動作に関する情報に基づいてシャ
トルに負荷が加わるので、マニピュレータの動作が視覚
のみならず触覚によっても感知することができる。

【０００７】また、請求項２記載の手動パスル発生装置
は、前記マニピュレータの動作位置のうちある特定の位
置を記憶する記憶手段をさらに有し、当該記憶手段に記
憶された位置に前記マニピュレータが接近したときに前
記シャトルに加わる負荷が増加することを特徴とする。

【０００８】この請求項２記載の手動パスル発生装置で
は、ある特定の位置を記憶する記憶手段を有しているの
で、例えば周囲の物体やワークとの干渉位置を記憶して
おき、この位置にマニピュレータが近づくとシャトルに
大きい負荷を加えることができる。こうすることによ
り、操作者はシャトルの回転中に干渉位置が近づいたこ
とを触覚で感知することができるので、目視できない状
況であってもマニピュレータの干渉を防止することがで
きる。

【０００９】請求項３記載の手動パルス発生装置は、前
記シャトルの回転速度に応じて前記マニピュレータの移
動速度が変動することを特徴とする。

【００１０】この請求項３記載の手動パルス発生装置で
は、シャトルの回転速度でマニピュレータの移動速度を
変動させることができるので、マニピュレータを高速で
移動させる場合にはシャトルを高速で回転させ、マニピ
ュレータを低速で移動させる場合にはシャトルを低速で
回転させる。こうすることにより、その都度速度選択ス
イッチを操作しなくとも、シャトルを回転させる一連の
動作のみでマニピュレータの速度を選択することがで
き、きわめて便利となり作業効率が向上する。

【００１１】また、請求項４記載の手動パスル発生装置
は、前記マニピュレータの移動速度の変動に応じて前記
シャトルに加わる負荷が変動することを特徴とする。

【００１２】この請求項４記載の手動パルス発生装置で
は、例えばマニピュレータの移動速度が高速であるとき
はシャトルに大きな負荷が加わり、マニピュレータが低
速であるときはシャトルには小さな負荷しか加わらな
い。したがって、目視困難な状況であっても、操作者は
マニピュレータの移動速度を触感することができ、マニ
ピュレータの干渉や破損を防止することができる。ま
た、移動速度が高速になればなるほどシャトルに大きな
負荷が加わり回転させ難くなるので、マニピュレータの
急速な動作を防止する効果もある。

【００１３】

【発明の効果】請求項１記載の手動パスル発生装置によ
れば、マニピュレータの動作に関する情報に基づいてシ
ャトルに負荷が加わり、マニピュレータの動作が視覚の
みならず触覚によっても感知することができるので、目
視困難な状況であってもマニピュレータの状態を把握す
ることができ、ティーチング作業等の効率が向上する。

【００１４】請求項２記載の手動パスル発生装置によれ
ば、操作者はシャトルの回転中に特定位置が近づいたこ
とを触覚で感知することができるので、目視できない状
況であってもマニピュレータの干渉や破損などを防止す
ることができる。

【００１５】請求項３記載の手動パスル発生装置によれ
ば、その都度速度選択スイッチを操作しなくとも、シャ
トルを回転させる一連の動作のみでマニピュレータの速
度を選択することができるので、きわめて便利で作業効
率が向上する。

【００１６】請求項４記載の手動パルス発生装置によれ
ば、目視困難な状況であっても、操作者はマニピュレー
タの移動速度を触感することができるので、マニピュレ
ータの干渉や破損を防止することができる。また、移動
速度が高速になればなるほどシャトルに大きな負荷が加
わり回転させ難くなるので、マニピュレータの急速な動
作を防止する効果もある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の手動パルス発生装置
の実施形態を示すブロック図であり、マニピュレータの
モータ４０を手動で制御する場合の具体例を挙げてい
る。このモータ４０は、コントローラ２０から送出され
る速度指令をサーボアンプ３０で電流指令に変換するこ
とによりその動作が制御され、サーボアンプ３０では速
度のフィードバック制御が行われる。また、サーボアン
プ３０からモータ４０へ送出される電流指令と、この電
流指令に応じた速度とがコントローラ２０へフィードバ
ック制御され、さらにモータ４０からは実際の位置を検
出するエンコーダ４１からコントローラ２０へ現在値が
フィードバック制御される。このような制御ループは、
自動制御及び手動制御に拘わらずコントローラ２０とマ
ニピュレータのモータ４０との間で行われ、自動制御の
場合には手動パルス発生装置１０の代わりにＮＣ工作機
械などの制御装置が接続されて、自動運転用の指令信号
がコントローラ２０に送られるようになっている。

【００１８】本実施形態の手動パルス発生装置１０は、
ティーチング作業を行う場合などのように、マニピュレ
ータを手動で動作させる場合に適用して好ましい手動パ
ルス発生装置１０であって、図１及び図２に示すよう
に、マニピュレータの駆動軸Ｘ，Ｙ，Ｚを選択するため
の軸選択スイッチ１１と、マニピュレータの動作速度を
選択するための倍率選択スイッチ１２が設けられてお
り、何れの選択情報もコントローラ２０のＣＰＵ２１に
送出される。

【００１９】軸選択スイッチ１１は、例えばマニピュレ
ータをＸ軸のみについて作動させる場合には「Ｘ軸」に
ボタンを合わせる。これにより、マニピュレータのＸ軸
のモータにのみ手動パルス信号が送出されることにな
る。

【００２０】倍率選択スイッチ１２は、シャトル１３か
らのパルス入力に対するマニピュレータの移動速度を適
宜変更するためのスイッチであって、等倍、１０倍、１
００倍などのレンジで選択することができる。例えば、
同じシャトル１３の回転角であっても、「等倍」にボタ
ンを合わせている場合には、マニピュレータは低速で移
動し、「１００倍」に合わせている場合には高速で移動
する。また、このような一定倍率以外にも自動モードが
設けられており、この自動モードに設定すると、シャト
ル１３の回転速度に応じてマニピュレータの速度が変更
される。

【００２１】また、本実施形態の手動パルス発生装置１
０は、マニピュレータの動作信号となるパルスを発生す
るシャトル１３を有し、当該シャトル１３に取り付けら
れたエンコーダ１４からのパルス信号がコントローラ２
０のパルスカウンタ２２に送出される。このシャトル１
３にはモータ１５が取り付けられており、コントローラ
２０からモータ１５に与えられる電流指令によって当該
モータ１５の負荷が変動し、その結果、シャトル１３の
負荷もこれに応じて変動、すなわちシャトルが重くなっ
たり軽くなったりする。

【００２２】一方、マニピュレータを制御するためのコ
ントローラ２０は、シャトル１３に取り付けられたエン
コーダ１４からのパスル信号を受信し、パルス数をカウ
ントするパルスカウンタ２２を有しており、ここでカウ
ントされたパスル数はＣＰＵ２１に送出されて所定の演
算が行われたのち、速度指令となってサーボアンプ３０
に送出される。ＣＰＵ２１では、軸選択スイッチ１１、
倍率選択スイッチ１２及びパルスカウンタ２２からの入
力信号により、パルス数と倍率に応じた速度を演算す
る。

【００２３】このとき、ＣＰＵ２１の内部タイマにて単
位時間当たりのパルス数も同時に演算され、シャトル１
３の回転速度も算出される。そして、図４（Ｄ）に示す
ように、シャトル１３の回転速度に応じてサーボアンプ
３０への速度指令信号を等倍、１０倍、…と変動させ
る。すなわち、シャトル１３の回転速度が速い場合には
マニピュレータを高速で動作させ、シャトル１３の回転
速度が遅い場合にはマニピュレータを低速で動作させ
る。なお、このシャトル１３の回転速度に応じた速度指
令は、倍率選択スイッチ１２で「自動モード」が設定さ
れた場合のみ実行される。

【００２４】コントローラ２０のＣＰＵ２１には、サー
ボアンプ３０から出力される電流指令のフィードバック
信号と、速度フィードバック信号、及びモータ４０のエ
ンコーダ４１からの現在値信号が入力され、上述した速
度指令信号の演算はこれらのフィードバック信号に基づ
いて実行される。

【００２５】特に、本実施形態の手動パスル発生装置１
０では、マニピュレータがワーク等に干渉するなど、あ
る特定の位置を記憶するためのメモリ２３を備えてお
り、デッドポイントとしての座標を記憶できるようにな
っている。

【００２６】さらに、本実施形態では、コントローラ２
０のＣＰＵ２１からシャトル１３に取り付けられたモー
タ１５に電流指令が出力され、これによりシャトル１３
を回転させる際の重さが変動する。例えば、上述したメ
モリ２３に記憶されたデッドポイントが近づくと、ＣＰ
Ｕ２１にてこれを演算し、モータ１５への負荷を大きく
することによりシャトル１３の回転負荷を大きくする。
また、シャトル１３を高速で回転させるとマニピュレー
タも高速で動作するが、図４（Ｄ）に示すように、シャ
トル１３の回転速度が大きくなると、これに応じてシャ
トル１３に加わる負荷も大きくする。

【００２７】次に作用を説明する。まず、軸選択スイッ
チ１１と倍率選択スイッチ１２とで所望の駆動軸Ｘ，
Ｙ，Ｚ及び動作速度を選択した上で、図３（Ａ）に示す
ように、シャトル１３を何れかの方向に回転させる。こ
れにより、選択された駆動軸信号及び速度倍率信号がコ
ントローラ２０のＣＰＵ２１に送出されるとともに、エ
ンコーダ１４から発せられたパスル信号がコントローラ
２０のパスルカウンタ２２でカウントされて、そのパル
ス数がＣＰＵ２１に送出される。そして、ＣＰＵ２１に
て、駆動軸信号、速度倍率信号及びパルス数に基づいて
速度が演算される。この速度演算に際しては、サーボア
ンプ３０からの電流指令と速度フィードバック、及びエ
ンコーダ４１からの現在値が考慮される。このようにし
て演算された速度指令信号は、ＣＰＵ２１からサーボア
ンプ３０に送出され、ここで図３（Ａ）に示す如き電流
指令に変換されてモータ４０に送出される。また、マニ
ピュレータＭの動作にともなう速度フィードバック信号
は、同図に示すようにサーボアンプ３０からの電流指令
に応じた応答信号となる。この場合には、ＣＰＵ２１か
らシャトル１３のモータ１５へ負荷を０とする電流指令
を送出し、シャトル１３の重さを軽くする。

【００２８】次いで、マニピュレータＭが動作し続け、
操作者の錯誤により又は目視不可能なために、図３
（Ｂ）に示すようにワークなどの物体Ｗに干渉すること
もある。このとき、電流指令はそのまま出力され続ける
が、マニピュレータＭが停止してしまうので、当該マニ
ピュレータＭの速度フィードバック信号はＬｏを継続す
る。このように電流指令に対して実際の速度フィードバ
ック信号が応答しない場合には、ＣＰＵ２１からシャト
ル１３のモータ１５に電流指令を送出し、シャトル１３
の負荷を大きくする。これにより、操作者は何らかの異
常が生じたものと判断し、例えばシャトル１３を逆方向
に回転させるなどして、マニピュレータＭ又はワークＷ
の破損等を未然に防止することができる。

【００２９】図３（Ｂ）に示す状態において、操作者が
シャトル１３の重さに気付かず、さらにシャトル１３を
同方向に回転させた場合には、同図（Ｃ）に示すように
電流指令は異常値を示すので、ＣＰＵ２１からシャトル
１３のモータ１５に電流指令を送出し、より負荷を大き
くし、シャトル１３が回転しないようブレーキをかけ
る。これにより、シャトル１３の回転が阻止されパスル
が出力されなくなるので、マニピュレータＭはその位置
で停止する。したがって、ＣＰＵ２１からシャトル１３
のモータ１５に電流指令を送出し、シャトル１３へ加え
る負荷を０とする。これにより、操作者はマニピュレー
タＭが何らかの物体Ｗと干渉したものと判断し、図３
（Ｄ）に示すように、シャトル１３を逆方向に回すなど
して干渉を解除する。これと同時に、コントローラ２０
のメモリ２３に当該位置座標をデッドポイントとして記
憶する。

【００３０】シャトル１３を回してマニピュレータＭを
操作しているときに、図３（Ｅ）に示すように、先ほど
メモリ２３に記憶された干渉位置に近づけば近づく程、
シャトル１３に加わる負荷を徐々に大きくする。このシ
ャトル１３の感触により、操作者は、マニピュレータＭ
が干渉物体Ｗに近づきつつあることを目視以外に察知す
ることができる。

【００３１】次に、倍率選択スイッチ１２を「自動モー
ド」に設定した場合について説明する。まず、図４
（Ｄ）に示すように、シャトル１３の回転速度が低速で
ある場合には、マニピュレータＭの動作速度を低速（×
１）とし、シャトル１３の回転速度が大きくなるにつ
れ、順次１０倍、１００倍、２００倍、３００倍とす
る。また、同図に示すようにこのマニピュレータＭの動
作速度に応じてシャトル１３に加える負荷も順次大きく
する。例えば、図４（Ａ）に示すようにマニピュレータ
Ｍの移動距離が中程度である場合などに、シャトル１３
を中速で回転させると、これに応じてマニピュレータＭ
も中速で動作する。このとき、シャトル１３には中程度
の負荷を加え、操作者にマニピュレータＭの移動速度を
喚起する。

【００３２】これに対して、同図（Ｂ）に示すようにマ
ニピュレータＭの移動距離が長い場合などに、シャトル
１３を高速で回転させると、これに応じてマニピュレー
タＭも高速で動作する。このときは、シャトル１３に大
きな負荷を加え、マニピュレータＭが高速で動作してい
ることを喚起すると同時に、シャトル１３を重くするこ
とでマニピュレータＭの過度な高速化が防止される。

【００３３】また、同図（Ｃ）に示すようにマニピュレ
ータＭの移動距離が短く、高速で移動させると停止位置
精度の問題や干渉などの問題が生じる場合には、シャト
ル１３を低速で回転させる。これにより、シャトル１３
の低速回転に応じてマニピュレータＭも低速で回転する
ので、目的とする位置でマニピュレータＭを停止させる
ことができる。この場合には、シャトル１３に加わる負
荷が０であるので当該シャトル１３を容易に回転させる
ことができる。

【００３４】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の手動パルス発生装置の実施形態を示す
ブロック図である。

【図２】本発明の手動パルス発生装置の実施形態を示す
斜視図である。

【図３】本発明の手動パルス発生装置の使用態様を示す
模式図である。

【図４】本発明の手動パルス発生装置の他の使用態様を
示す模式図である。

【図５】従来の手動パルス発生装置を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

Ｍ…マニピュレータ １０…手動パルス発生装置 １１…軸選択スイッチ １２…倍率選択スイッチ １３…シャトル １４…エンコーダ １５…モータ（シャトルに負荷を加える手段） ２０…コントローラ ２１…ＣＰＵ ２２…パルスカウンタ ２３…メモリ（記憶手段） ３０…サーボアンプ ４０…駆動モータ ４１…エンコーダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 3/12 Ｇ０５Ｄ 3/12 Ｎ Ｑ ３０５ ３０５Ｂ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャトルの回転に応じたパルスを生成
   し、このパルス数に基づいてマニピュレータを手動制御
   する手動パルス発生装置において、 前記マニピュレータに電流指令を送出するサーボアンプ
   から前記マニピュレータの動作に関する情報を入力し、
   当該情報に応じた負荷を前記シャトルに加える手段を有
   することを特徴とする手動パルス発生装置。
2. 【請求項２】 前記マニピュレータの動作位置のうちあ
   る特定の位置を記憶する記憶手段をさらに有し、当該記
   憶手段に記憶された位置に前記マニピュレータが接近し
   たときに前記シャトルに加わる負荷が増加することを特
   徴とする請求項１記載の手動パスル発生装置。
3. 【請求項３】 前記シャトルの回転速度に応じて前記マ
   ニピュレータの移動速度が変動することを特徴とする請
   求項１又は２記載の手動パルス発生装置。
4. 【請求項４】 前記マニピュレータの移動速度の変動に
   応じて前記シャトルに加わる負荷が変動することを特徴
   とする請求項３記載の手動パスル発生装置。