JPS5847309B2 - ロボツト等の自動追従制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水平位置合わせ機構を備えて自動化した装置
であるロボット等において、その作動部の水平移動を水
平位置制御装置の作動に自動追従させるようにしたロボ
ット等の自動追従制御方式近年、所定位置に荷を正確に
搬送し荷搬送の自動化を図るため、また種々の自動加工
作業をするために、ロボットやジブクレーン等に対し水
平位置制御装置を対応させて設け、水平移動における位
置合わせを分離制御する方式が提案されている。

この分離制御方式は、ロボット等には荷重吊り上げのた
めの重力を分担させて上下位置の制御をなさしめると共
に、位置制御装置にはロボット等の作動先端部の水平移
動を制御させて該先端部の水平位置合わせを行うように
して戒り、そのためロボット等の作動先端部は、位置制
御装置の水平移動に追従して水平作動することが必要と
なっている。

この追従方式としては、重力制御装置の作動部を位置制
御装置の駆動体が連係具を介し下方から水平牽引して水
平移動なさしめるようにした、移動動力を直接伝達する
直接制御方式が考えられる。

ところが、重力制御装置の作動部には、自重及び吊下す
る荷重による慣性、摺動部等の摩擦、及び作動部自体を
一方に移動させようとする諸々の外力が生じている。

そのため、上記作動部を水平移動させるには大きなエネ
ルギを必要とし、これを所定の間隔を隔てた位置制御装
置において移動動力を直接伝達して水平移動させると、
大エネルギに対応する慣性によって位置制御装置自体が
大きな反動を受け、本来の正確な水平位置合わせを行う
機能が損なわれてしまい、かつ応答性の良い位置制御を
期待することが困難となる。

また、更に連係具を介して水平牽引することは、作動部
自体（こ存する摩擦によって連係具の腕長さに比例した
回転モーメントを生じて大きなエネルギ損失をもたらす
ことにもなる。

そこで本発明は、位置制御装置の駆動体とこの水平移動
に追従すべき重力制御装置との間で、移動動力を直接伝
達する直接制御方式が、上記したような慣性による正確
な位置合わせの毀損と位置制御の応答性の不良、及び摩
擦によるエネルギ損失等をもたらす欠点があることに鑑
み、重力制御装置の作動部には自刃による水平移動を可
能にしておいて、該作動部と位置制御装置の駆動体との
間では、水平移動のための移動信号のみを伝達する、制
御系を異にする間接、駆動制御方式とすることによって
、上記欠点を生じることなく円滑な自動水平追従をなし
うるようにしたロボット等の自動追従制御方式を提案す
るものである。

上記目的を達成するため本発明は、任意の作動部を有す
る重力制御装置にこの作動部に連係する駆動体を備えた
位置制御装置を対応させて設けて威り、上記駆動体の水
平移動によって生じる上記作動部間との位置偏差を移動
指令信号として検出し、この信号ｆこ基づき重力制御装
置の水平駆動部を駆動制御して作動部を水平移動せしめ
ることにより、上記駆動体の水平移動に対し作動部が同
方向に自動追従するようにしたロボット等の自動追従制
御方式を提供するものである。

以下図面に示す実施例に基づいて本発明を説明する。

第１Ａ図乃至第１Ｃ図は、本発明方式を用いた自動化装
置の概略図を示す。

同図において、重力制御装置１０に水平方向の位置制御
装置２０を対応させて設けて自動化装置を構成するよう
にしである。

上記重力制御装置１０は、荷を所定位置に搬送したり、
任意の加工具を支持操作するジブクレーンやロボット等
から構成される。

また重力制御装置１０の作動部１３と位置制御装置２０
の駆動体２２とは、所定の連係具１４を介して連係され
ている。

上記構成を採ることによって、重力制御装置１０には荷
重吊り上げのための重力荷重を分担させて上下方向位置
の制御をなさしめると共に、位置制御装置２０には重力
制御装置１０の作動部１３の水平移動を制御させて作動
部１３に吊下した連係具１４の先端部の水平位置合わせ
を行うようにしである。

上記した重力制御装置１０は、第１Ａ図の場合はジブク
レーンから成るもので、支柱から成る支持体１１にアー
ム１２を旋回自在に取付け、該アーム１２に摺動自在の
スライダから成る作動部１３を設け、この作動部１３に
ワイヤーロープより成る吊下具１４（上記連係具）を設
け、且つ作動部１３のアーム１２上の摺動とアーム１２
の旋回駆動を制御する水平駆動部１５をアーム１２の基
部に設けて構成される。

上記アーム１２は旋回構造としたが、複数の支柱間をガ
イドレールに沿って摺動する構成としてもよく、また支
柱に固定的に取付けられていてもよい。

第１Ｂ図の重力制御装置１０は、支持体１１が壁体にて
構成され、該壁のカイトレールにアーム１２が摺動自在
に取付けられており、このアーム１２にスライダから成
る作動部１３が設けられていると共に、該作動部１３に
吊下具１４が吊下され、且つアーム１２と作動部１３の
摺動をアーム１２の基部にある水平、駆動部１５にて駆
動制御するようにしである。

第１Ｃ図の重力制御装置１０は、主として荷を自動搬送
するいわゆるロボットにて構成されるもので、伸縮・起
伏自在としたアーム１２が支持体１１に旋回自在に取付
けられ、この伸縮アーム１２の先端部が上下動及び平面
移動をする作動部１３となり、この作動部１３に昇降杆
より戒る吊下具１４が垂設され、且つ伸縮アーム１２の
伸縮・起伏・旋回動作の駆動制御をアーム基部の水平駆
動部１５が行うようにしである。

上記各図の重力制御装置１０に対応して水平方向の位置
制御装置２０が設けられている。

この位置制御装置２０は、水平面上において任意にガイ
ドレールを配設して構成した案内装置２１をこ、そのガ
イドレールに沿って一軸もしくは二軸方向に水平移動す
る駆動体２２を装着して構成される。

上記位置制御装置２０の７駆動体２２に、重力制御装置
１０の吊下具である連係具１４が連係されて、重力制御
装置１０は垂直荷重を分担して上下刃向の位置制御を行
うと共に、水平位置制御装置２０はその駆動体２２を介
して作動部１３を水平移動させて、作動先端部の水平方
向の位置合わせを正確に行う。

なお、第１Ａ図に示す２３は平行リンクアームで、駆動
体２２より下方における吊荷の横振れを防止するために
取付けである。

上記した重力制御装置１０と位置制御装置２０との間に
移動指令信号を発信し受信する検出装置１を取付けて、
駆動体２２の水平移動（こよって生じる作動部１３間と
の位置偏差を機械的変位量に置き替えこれを電気的信号
として検出し、この信号に基づき水平駆動部１５を駆動
制御して作動部１３を駆動体２２の水平移動に自動追従
させるようにする。

上記検出装置１は、検出器２と作動子３とから成り、こ
れらを重力制御装置１０の作動部１３と、位置制御装置
２０の１駆動体２２との間Ｑこ取付けることによって、
駆動体２２の水平移動を作動子３を介して検出器２が直
接検出し、この移動指令信号をこよって駆動体２２の真
上に位置する作動部１３に、駆動体２２と同一方向に追
従移動するよう水平駆動部１５を駆動制御せしめるもの
である。

すなわち、検出装置１による１駆動体２２と作動部１３
間の位置偏差による電気信号を、プログラム制御して水
平駆動部１５（こ送出することにより、アーム１２と作
動部１３とを適宜に駆動制御して作動部１３の自動追従
制御を行うものである。

第２図から第５図には、上記検出装置１の具体的な実症
例が示されている。

第２図における検出装置は、Ｘ軸方向の摺動子３０が内
枠の内部にスプリングを介在して収められ、この内枠が
ｙ軸方向の摺動子３１となるべく固定枠３２内にスプリ
ングを介在して収められ、−上記摺動子３０内の通孔に
作動子３を嵌入して該作動子３の取付側の水平移動によ
って上記各摺動子３０，３１がＸ軸及びｙ軸方向に摺動
するもので、その移動量をポテンショメータ等から成る
読取器３３，３４が検出するようにして成る検出器２と
、これに連係する棒状の作動子３とから構成される。

Ｘ軸変位の読取器３３は摺動子３１に、ｙ軸変位の読取
器３４は固定枠３２に取付けられている。

上記各摺動子３０．３１はスプリングによって中立点に
支承されるものである。

上記した検出器２と作動子３を前記した重力制御装置１
０の作動部１３と位置制御装置２０の駆動体２２に連係
させて取付けるものである。

第２図の場合は原則として検出器２を作動部１３に、作
動子３を駆動体２２に取付けることとなる。

なお、重力制御装置１０の吊下具１４となるワイヤーロ
ープを上記検出器２の摺動子３０内に連係させて作動子
とすることもできる。

その場合、ワイヤーロープは昇降摺動するので摺動子３
０内には滑車を設けることが必要となる。

第３図の検出装置は、Ｘ軸とｙ軸方向の変位を角変位と
して検出するよう（こ構成されている。

すなわち、枠体から成るｙ軸方向の回転子３５とこの内
側に回転自在に設けたＸ軸方向の回転子３６とから成り
、この回転子３６ｉこ作動子３が固着されて該作動子３
が水平板３７によってＸ軸もしくはｙ軸方向に振られる
ことにより回転子３５゜３６が回動し、この回動量を読
取器３３，３４がそれぞれ軸方向変位として読取るもの
である。

第４図の検出装置６ゴ、中央部にスリットを設けたＸ軸
方向の摺動子３８とｙ軸方向の摺動子３９とを十字状に
交差させてそれぞれを枠体４０（こ摺動６在に取付けて
戒り、上記交差中心部に作動子３を挿通し、該作動子３
の水平移動もしくは、作動子がワイヤーロープからなる
ときは該ロープの傾斜によって生ずる各摺動子３８，３
９の軸方向変位を読取器３３，３４が検出するように構
成されている。

もつとも、読取器は軸方向の移動のみを検知するオン・
オフ信号の読取りであってもよい。

第５図の検出装置は、通孔内にＸ軸及びｙ軸方向の移動
をオン・オフ信号で読取るリング状の接触端子から戒る
読取器４１を備えて検出器２を形成すると共に、該器２
の円形読取器４１内に駆動体２２に起立させた作動子３
を挿通して構成される。

上記した検出装置１を重力制御装置１０と位置制御装置
２０とに連係させて取付けることにより、重力制御装置
１０の作動部１３と位置制御装置２０の１駆動体２２と
の間で、相対位置変位を電気的信号として読み取って、
該信号によって重力制御装置１０を作動させることによ
り、駆動体２２の移動に対し作動部１３を同一方向に自
動追従移動させるものである。

上記検出装置１による電気的信号は、方向性のみ有する
駆動信号として、あるいは方向性ｆこ速度性を加味した
駆動信号としてもプログラムできるものである。

また方向性としては、重力制御装置１０の複数の駆動部
分を全て駆動制御して水平面における２軸方向の組合せ
制御をなし、位置制御装置２０の、駆動体２２の移動方
向に自刃によって合致させる場合と、複数の駆動部分の
うち主要部のみを駆動制御し他の駆動部分は自由移動可
能な状態にして、作動部１３には概略的な方向性を有し
た移動制御を行い、厳密な方向性の規制を、駆動体２２
の移動によって吊下具である連係具１４を介して行う場
合等がある。

なお、作動部１３の水平移動動作は、慣性（こよって駆
動体２２の動きより僅な動作遅れを生ずるので、予め初
期動作の速度を駆動体２２のものよりやや早くなるよう
プログラムしておくとよい。

次ｔこ本発明の制御方式の動作説明をする。

まず、ロボット・ジブクレーン等から成る重力制御装置
１０に荷搬送等の作業をなさしめるには、その作動部１
３の吊下具１４によって該作動部１３と連係した位置制
御装置２０の駆動体２２を目標位置に駆動走行させるＬ
とによって行う。

すなわち、駆動体２２を目標位置に移動開始させること
により、該移動（こよって作動部１３間に設けた検出装
置１が作動して両者間の位置偏差を電気的信号として検
出し、この信号によって重力制御装置１０の水平駆動部
１５を駆動制御することにより、作動部１３を１駆動体
２２の移動に自動追従して同方向に移動させて、該作動
部１３の吊下具１４を目標位置に移動させ、そこで荷把
持もしくは荷載層等の作業をなさしめるものである。

本発明は以上のように、荷重を吊下して搬送等する重力
制御装置の作動部と、この作動部の水平位置合わせを行
う位置制御装置の駆動体との間において、１駆動力を直
接伝達する直接制御方式に代え、両者間においては単な
る移動指令信号を伝達する間接駆動制御方式により作動
部を駆動制御するようにしたので、荷重を直接制御する
重力制御装置とはその制御系を異にすることとなり、作
動部における慣性や摩擦による悪影響を受けることなく
、作動部を、駆動体の水平移動に対し円滑に自動追従さ
せることができ、作動部に応答性の良好な位置制御をな
さしめることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図乃至第１Ｃ図は本発明制御機構を備えた自動化
装置の概略図、第２図乃至第５図は第１図の自動化装置
に用いる検出装置の各実症例図である。 １・・・・・・検出装置、２・・・・・・検出器、３・
・・・・・作動子、１０・・・・・・重力制御装置、１
１・・・・・・支持体、１２・・・・・・アーム、１３
・・・・・・作動部、１４・・・・・・吊下具（連係具
）、１５・・・・・・水平駆動部、２０・・・・・・位
置制御装置、２１・・・・・・案内装置、２２・・・・
・・駆動体、３０゜３１．３８，３９・・・・・・摺動
子、３５、３６・・・・・・回転子、３３，３４，４１
・・・・・・読取器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アーム１２と水平移動自在の作動部１３を有し荷重
   を吊下して搬送等する重力制御装置１０に、この作動部
   １３に連係具を介して連係する駆動体２２を備えた位置
   制御装置２０を対応させて設けて成り、 上記、駆動体２２の水平移動によって生じる上記作動部
   １３間との位置偏差を、駆動体２２と作動部１３との間
   で機械的変位量を電気的信号として読み取ることによっ
   て検出し、この移動指令信号を増幅して重力制御装置１
   ０の水平駆動部１５に送出するようにし、 この移動指令信号に基づき重力制御装置１０の水平駆動
   部１５を駆動制御して作動部１３を水平移動せしめるこ
   とにより、上記駆動体２２の水平移動に対し作動部１３
   が同方向に自動追従するようにしたことを特徴とするロ
   ボット等の自動追従制御方式。