JPS59161251A - 一軸ならい装置 - 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】 この発明は一軸ならい装置に関するものである。

従来、産業用ロボットにおいては経路上に有限個の通過
点が指定されているＦＴＰ制御（Ｐｏｉｎｔｔｏ　ｐｏ
ｉｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　）と作業位置が空間内の直線
若しくは曲線として指定され、その経路上で連続して位
置方向法めして作業を行うＣＰ制御（Ｃｏｎｔｉｎｕｏ
ｕｓ　ｐａｔｈ　ｃｏｎｔｒｏｌ　）とがある〇ところ
で、−軸ならい装置においては前者のＦＴＰ制御を採用
した場合、各教指示毎に一担停止してティーチングしな
ければならず、軌道が不確定なため、その点数も多くと
らなければならず、大変時間のかかるものとなってしま
う。ＣＰＩ！ｊＩ御では教示した２点間を直線で走ると
いう演算が必要であり、回転テーブルが回ることにより
非常に難しくなる。またたとえ実現できてもティーチン
グ点を多く教示しなければ表らず煩雑な方法となシ問題
である。

そこで、本発明では制御系が簡単でかつ連続動作が可能
な一軸ならい装置の提供を目的とするものである。

本発明では上記目的を達成するために、２つの制御対象
のうちの一方の制御対象は単に同期パルスを発生するの
みの構成とし、他方の制御対象はこの同期パルスを一種
のクロックパルスとしてこれによシ逐次制御が実施され
る構成にしたことを特徴とするものである。

以下、本発明の一実施例を図面によって詳細に説明する
。

第１図において、１は一軸ならい装置の全体の構成を示
している。この−軸ならい装ｆｉｌｌは回転テーブル２
と移動テーブル３と制御装置４とティーチング装置５と
から構成されている。

回転テーブル２は四角形状の台６とこれの上部に回動可
能に設けられたテーブル７を主体として構成されている
。台６の側方にはテーブル７を回転させるためのモータ
ー８と同テーブル７０回転位置を検出するためのエンコ
ーダー９とが設けられておシ、これらの回転軸８ｍ、９
ｍはベル）Ｎｏ。

１１によりて前記テーブル７０回転軸７ｍと接続されて
いる。テーブル７の下面にはデータ取込み位置設定用の
指示片２５が設けられておシ、前記台６の上面には指示
片２５を検知してデータの取り込み開始信号を送粂近接
スイッチ２６が設けられている。なお、１２はテーブル
７の上部に設けられたワーク、１３はワーク１２をテー
ブル７に固定するだめの取め具である。

移動テーブル３は直方体状の台座１４とボールネジ１５
とこれを回転させるためのサーボモーター１６とボール
ネジ１５に螺着されたテーブル１７１９とが設けられて
おり、又前記テ゛−プル１７の上部には作業用のノズル
２０が設けられている。

このノズル２０は本例では車両の燃料タンクの接合部の
腐蝕を防止するシーシ剤勢をその先端より噴出できるよ
うになりている。（この実施例ではワーク１２は燃料タ
ンク若しくはこれに類似するものを示している） 一方、前記台１４の側方には前記テーブル１７の移動位
置を検出するための近接スイッチ２１゜２２．２３が設
けられている。近接スイッチ２１はテーブル１７の前進
端を検出できるよう罠なっておシ、近接スイッチ２３は
テーブル１７の後退端を検出できるよう罠なっておシ、
近接スイッチ２２はテーブル１７が原点あわせの位置に
設定されたことを検出できるようになっている。

制御装置４はＣＰＵＺ８０を主体としてなる第２図に示
す制御回路２７を内置しており、前面には表示板、ボタ
ン、ランプ郷を備えた操作板２４が設けられている。そ
して、この制御装［１７には前記エンコーダー９，１９
、タコジェネレーター１８、近接スイッチ２１，２２，
２３．２６及び後述するティーチング装置５が接続され
ている。

ティーチング装置５は本体５ａとダイヤル５ｂとからな
っており、内部にはダイヤル５ｂの回転量に比例してパ
ルスを出力する第２図に示す手動操作用のエンコーダー
５Ｃが設けられている。

制御回路２７は偏差値カウンタ２９．Ｄ−Ａコンバータ
３０．アンプ３１及びサーボユニット３２からなる位置
制御回路２８と、移動量カウンタ３３゜’１０ボート３
４．Ｃ’ＰＵ３５及びメモリ３６からなる主回路３８と
、エンコーダ５ｃ及び波形処理回路３９からなるティー
チング用信号入力回路４０と、エンコーダ９及び波形処
理回路４１からなる同期信号入力回路４２と、埃在地カ
ウンタ３７とを主体として構成されている。

まず位置制御回路２８について説明すると、これの偏差
値カラ／り２９はこれに入力されるパルス（後述する波
形処理回路３９．ｉしくは移動量カウンタ３３からのパ
ルス）を加算すると同時にエンコーダー１９から入力さ
れるパルスを減３１、この加算と減算の結果偏差が生じ
た場合にその偏差分にあたるデジタル値をＤ−Ａコンバ
ーター３０へ出力するようになりでいる。

Ｄ−Ａコンバーター３０とアンプ３１は前記偏差値カウ
ンタ２９のデジタル量をアナログ量に変換スルとともに
この変換したアナログ値を増幅してからサーボユニット
３２へ出力するようになっている。

サーボユニット３２は前記アンプ３１からの電圧とタコ
ジェネレーター１８から入力される電圧値とを比較し、
その偏差を求めながらモーター１６を制御するようにな
っている。

現在値カウンタ３７はエンコーダ１９かものパルスをカ
ウントするだめのもので、モーター１６がどれだけ回転
したかをパルス数によって保持しておくことができる。

この現在値カウンタ３７はモーター１６が例えば正回転
したときには加算をし、逆回転したときには減算するよ
うになっている。

次に主回路３８について説明すると、これのＣＰＵ３５
は、後述するティーチモードのときには同期信号入力回
路４２からパルスが入力される毎に現在値カウンタ３７
のカウント値をメモリ３６′内にこれの所定番地から順
次格納してゆく機能と、後述する可成モードのときには
同期イキ号入力回路４２からのパルスが入力される苺に
前記ティーチングモードの際に格納されているメモリ３
６内のデータをその所定番地（先頭アドレス）から順次
とり出して、そのデータ毎の差分ｔ−１／４倍したもの
を４回に分けてｉ１０ボート３４を介して移動量カウン
タ３３へ出力する機能とを有している。なお、可成モー
ドの開始時においてはメモリ３６内の先頭アドレスのデ
ータは現在値との差が出力され、次からは、そのデータ
と前回のデータとの差分が移動量カウンタ３３へ出力さ
れるようになりている。

なお、メモリ３６は当然のことながらＲＡＭとＲＯＭか
ら構成され、ＲＯＭには所定の制御手順若しくはデータ
等（これらはＲＯＭからＲＡＭ上に転送される場合や、
あるいは運転開始に先たちＲＡＭに設定される場合もあ
る）がプログラムとして設定されているが、説明の簡単
化のためにＣＰＵ３５はこのＲＯＭの機能を兼ね備えた
ものとして（即ち、ＣＰＵ３５に所定の制御手順やデー
タ等が設定されているものとする）以下の説明を行う。

ｉ／。ボート３４はＣＰＵ３５へのデータの入力と出力
を行うためのもので、このｌ／。ボート３４から移動量
カウンタ３３へのデータの転送はパラレルで行なわれる
ようになっている。なお、このｉ１０ボート３４には近
接スイッチ２１，２２，２３゜２６及び操作盤２４に設
けられたスイッチ等からの外部信号が入力されるように
なっている。

次に、同期信号入力回路４０はティーチング装置５内に
内蔵された手動操作用のエンコーダ５ｃと波形処理回路
３９を主体としてなるもので、エンコーダ５ｃは１００
０ｐ／ｒｅｖの割合でパルスを出力できるようになって
おり、波形処理回路３９はエンコーダ５ｃからのパルス
を４てい倍するとともに波形整形して前記偏差値カウン
タ２９ヘパルス列として出力するようになっている。

同期信号入力回路４２は前記回転テーブル２に設けられ
たエンコーダ９と、これからのパルスの波形整形を行う
波形処理回路４１とから構成されており、この波形処理
回路４１からＣＰＵ３５へ入力されるパルスは前記メモ
リ３６へのデータの取り込みと出力の際の一種のタイミ
ングパルスとして作用するようになっている。

次に作用及び効果について説明する。本例ではティーチ
ングモードと再生モードとを有しており、ティーチング
モードではティーチング装ｆ５を操作して必要な作業線
に沿ってノズル２ｏを移動することによって経路情報を
逐次入力できるようになっ−Ｃおシ、再生モードではテ
ィーチングによってメモリ３６内に記憶されている経路
データに従ってノズル２０を移動できるようになってい
る。

そこでまず、ティーチングモードから説明を進める。

最初にティーチング装置５について説明する。

ティーチングモードではティーチング装ｆｔ５のダイヤ
ル５ｂを操作すると、これのエンコーダ５ｃからその回
転量に応じてパルスが出力される。これは波形処理回路
３９で４てぃ倍された後、偏差値カウンタ２９ヘパルス
列として出方される。一方、偏差値カウンタ２９にパル
スが積算されると、これによってモーター１６が回転し
てテーブル１７を移動させる。他方、このモーター１６
が回転するとエンコーダ１９よシ偏差値カウンタ２９ヘ
パルスが出力されるので、このパルス数だけ偏差値カウ
ンタ２９内のパルスが減算される。そしてこの減算によ
って偏差値カウンタ２９のパルス数がゼロになるとモー
ター１６は停止する。即ち、ティーチング装置５により
て偏差値カウンタ２９にパルスを加えることによって、
このパルス数と同じ数のパルスをエンコーダ１９が発生
するまでモーター１６を駆動してテーブル１７を移動さ
せることができるわけである。

引キ続き、ティーチングモードについて説明する。まず
、操作盤２４に設けられたティーチングモード用のプツ
シ纂ボタンを押すと、まず原点合わせが行なわれる。こ
れは具体的にはテーブル１７を近接スイッチ２２より検
知信号が入力される位置まで移動し、かつテーブル７を
エンコーダ９よりＣ相パルスが入力される位置まで回転
することにより行なう、この際、偏差値カウンタ２９．
移動量カウンタ３３及び現在値カウンタ３７はすぺこし てセットされる。なお、これらの制御は所定のプログラ
ムに基づいて自動的に行なわれる。

次に、上記の原点合わせが終了したなら今度はモーター
８を低速で回転させるとともにティーチング装置５を使
りてノズル２０をならい線に沿って移動させる。ここで
、テーブル７の回転によりて近接スイッチ２６がオンす
るとこれによりてデータの格納開始が指示される。する
とＣＰＵ３５はエンコーダ９よシバルスが入力される毎
に現在値カウンタ３７の値をメモリ３６へ所定のアドレ
スから順次格納してゆく。この取シ込みはワークが一周
すると終了する。（これは再び近接スイッチ２６によっ
て指示される）従って、この間にティーチング装ｆｆ１
５を操作してノズル２０をワーク１２の必要な作業線に
沿って移動させることにより、この間のノズル２０の軌
跡が数値としてメそり３６内へ順次格納されていくわけ
である。なお、前記エンコーダ９からのパルスは通常１
００Ｈｚ程度であり、ワーク２の外周のほぼ０．５■毎
に１パルス出力されるようになっている。ただしこれは
モーター８の回転速度を変えることによって所望に応じ
て変化させることができる。

次に再生モードについて説明する。この再生モードを実
施する場合、まず操作盤２４の再生モード用のブツシュ
ボタンを押す。すると、前述のティーチングモードと同
様に所定のプログラムに基づいて原点合わせが行なわれ
る。これが終了すると、次にモーター８が起動されてテ
ーブル７が回転する。このテーブル７の回転によって近
接スイッチ２６がオンすると、これがスタート信号とな
ってメモリ３６より前記ティーチングの際に格納された
データが抽出される。

まず、先頭番地のデータが抽出されるとＣＰＵ３５はこ
れと現在値カウンタ３７の値を比較し、そのｆＥ分パル
スをｉ１０ポート３４を介して移動ｉｔカウンタ３３ヘ
ロードする。このデータの差分パルスはＣＰＵ３５より
パラレルで移動蓋カウンタ３３ヘロードされる。

一方、移動量カウンタ３３では差分パルスがロードされ
ると、これをシリアルで偏差値カウンタ２９へ転送する
。（本例ではこの周波数は約２５ＫＨｚに設定されてい
る）これは第３図のＰｌに相当し、この図では百数士パ
ルスが移動量カウンタ３３より偏差値カウンタ２９へ順
次転送されていることがわかる。なお、時間ｔＰ１はパ
ルスをすべて転送しおわり移動量カウンタ３３のパルス
積算数がゼロ（従ってパルスは出力されない）になった
ことを示している。

他方、前記転送によって偏差値カクンタ２９にパルスが
積算されると、このパルスの積算数を減少するようにＤ
−Ａコンバータ３０．アンプ３１及びサーボユニット３
２を介してモーター１６が駆動される。これは第４図の
Ｑｌに相当し、実際に移動量カウンタ３３°より転送さ
れたパルス数はＭｌとなるが、エンコーダ１９からは第
５図のＲ１に示すようなパルスが出力されるので、現実
のｌｔＲ算数はＱｌのように４つたことを示している。

（第５図ではエンコーダ１９からのパルス数をグラフに
したものを示しているが、このパルス数の積算値はモー
ター１６によって駆動されるテープル１７の少動量とし
てみることもできる。そして、この図においてＯＢはテ
ィーチング時の移動量を示しておシ、ＡＣは再生時の実
際の１動量を示している。） 次に、前述の先頭データの出力によってノズ・ル２０は
所定位置まで移動するわけであるが、前述の近接スイッ
チ２６によるスタート信号が出力された後、エンコーダ
９よりパルスが出力されると（この時点では前述の制御
は既に終了している）これは波形処理回路４１を経てＣ
ＰＵ３５へ同期パルスとして入力される。するとＣＰＵ
３５はこれをきりかけとして先頭アドレスの次のアドレ
スのデータをメモリ３６より抽出する。このデータが抽
出されるとＣＰＵ３５はこのデータから前回を介して移
動量カウンタ３３へ移送する。この差分を’／４するの
はサーボモーター１６がなめらかに動くようにするため
であって、例えば第３図のＰ２．Ｐ３間に示すように次
のパルスが出力されるまでの間のタイムラグが大きいと
サーボモーター１６の動きがぎくしゃくしてしまうので
、本例ではＰ　２’で示すようにパルスをｌ／４シてこ
れを２ｍｓ毎に出力しているわけである。ただし、第３
図に示すＰ３．Ｐ４．Ｐ５・・・についても同様に１／
４づつ出力されるわけでおるが、説明簡単化のために、
以後の説明ではこのプロセスについては省略して述べる
。

一方、移動量カウンタ３３はこれに転送された差分パル
スを偏差値カウンタ２９へ約２５　ｋＨｚの周波数のパ
ルス列で転送しており、従って、偏差値カウンタ２９に
はパルスが積算される。このため、前述と同様にサーボ
モーター１６がこの積算すれたパルス数がゼロになるま
で回転してノズル２０を移動させる。

以後、同様にしてエンコーダ９よシパルスが出力される
毎に順次、次のアドレスよシデータを抽出し、この抽出
されたデータと前回のデータとの差を演算して第３図の
Ｐ３．Ｐ４．Ｐ５．Ｐ６に示すようにこの差分データを
移動量カウンタ３３よシ偏差値カウンタ゛′２９へ転送
する。そして、偏差値カウンタ２９はこの転送によるパ
ルスの横Ｘ値をゼロにするようモーター１６を駆動し、
（従って、偏差値カウンタ２９のパルスの積算数は第４
図のように変化する）これによりノズル２ｏは第５図の
ティーチングによる軌跡ＯＢに対してＡＣで示すような
軌跡で移動する。（第５図ではエンコーダ１９からのパ
ルスの積算値を示したものであるが、これはノズル２０
の軌跡として見ることができる） なお、上記のティーチングモードと再生モードでは前進
端検出用の近接スイッチ２１若しくは後退端検出用の近
接スイッチ″′２３によってテーブル１７が検知される
と、テーブル１７はそれ以後の同じ方向への移動は制限
されるようになっている。

このように、本例ではティーチングの隙にはワーク１２
を低速で回転させながらティーチング装置５を操作して
ノズル２０に必要な軌跡を描かせるとともに、この軌跡
をエンコーダ１９でパルス数におき代えて、このパルス
数をエンコーダ９がらパルスが出力される毎に順次メそ
り３６へ格納してゆくわけである。そして、再生の際に
はワーク２を回転させてエンコーダ９よυパルスが出力
される毎に今度はメモリ３６よシティーチングの際格納
されたデータを順次抽出して、これによりてサーボモー
ター１６を駆動するわけである。こうすることによシテ
ィーチング時とほぼ等しく、テーブル７の回転位置に対
してノズル２０を動かすことができるわけでおる。

このため、エンコーダ９からのパルスが一種のクロック
パルスとして働き、このパルスに同期してサーボモータ
ー１６が駆動される構成になるので、テーブル７の回転
量とテーブル１７の移動量とを関連して制御できるにも
拘らず、実際に移動量の制御を行なうのはテーブル１７
のみでよいことになる。このため、通常のＣＰ　？Ｉｌ
ｌ制御のように複数の自由度を有する制御系を同時に作
動させる場合とは異なり、制御系の負担は通常の２軸制
御の半分でよいという好ましい特徴がある。

また、このように同期型であることからテープルアの回
転速度が変化しても従来のようにティーチングをやシ直
す必要がないので、ラインスピードの変化（生産量の変
化）に対してもきわめて簡単に対応できるとともに、テ
ーブル７の回転速度は正確にコントロールしなくてもよ
いので通常の汎用モーターがその１ま使用できるという
特徴がある。

また、ティーチング時においてはティーチング装ｆ５の
ダイヤル５ｂを操作してノズル２０を動かすのみで自動
的にデータが取り込まれるので、（この際、テーブル７
０回転速度は所望に応じて自由に変えることができる）
従来のようなキーボード等によるティーチングの煩雑さ
がなく、ティーチングの簡単化とこれの時間の短縮が図
れるという特徴がある。（なお、ティーチング装ｅ５は
単なるエンコーダのみでよいという特徴もある）また、
従来の２軸制御装置のようにそれぞれ個別の制御系によ
り制御する場合とは異なり、回転テーブル２からの同期
信号（エンコーダ９からのパルス）に同期してテーブル
１７が移動する構成であることから、回転テーブル２が
故障して停止してもノズル２０はその場で停止するので
ワーク１２との干渉等や作業の安全性の面においてきわ
めて優れている。

しかも、メモリ３６にはノズル２ｏの経路情報が一定時
間毎の離散量として格納される形式ではあるものの、本
例ではエンコーダ９がらの同期用のパルスによってワー
ク１２の外周の０．５　ｖｍ　毎に経路情報を取り込む
とともに再生の際には移動量カウンタ３３へ２ｍＳ毎に
連続してデータが転送される構成であるため、実質的に
はエンコーダ９からの同期用のパルスが入力される毎に
経路情報がティーチングされていることＫなるので、そ
の分解能はきわめて高く、きわめて追従性のよい連続動
作を行なうことができるという優れた特徴もある。

なお、本例はシーラ剤等の噴出用に限らず、溶接加工あ
るいは盪装等の他の作業に奄適用できることはもちろん
である。又、ワーク２についても燃料タンクに限らず他
のものが適用できることはもちろんである。また、エン
コーダ９については他忙ボテンシ嘗メータ、リニアスケ
ール等を用いることができる。従りて例えばリニアスク
ールを用いればワーク２を回転する場合のみならず直線
的に移動する（往復動を含む）場合についても適用でき
る。さらに、ワーク２は七−ターによる駆動のみならず
手動によシ動かすこともできる。

即ち本発明は、偏差値カウンタとこの偏差値カウンタの
値をデジタルからアナログへ変換するＤ−Ａコンバータ
とこのＤ−Ａコンバータからのアナログ値によりモータ
ーを制御する、タコジェネレータによるサーボ系を有す
るサーボユニントと前記モーターの回転をパルスに変換
して前記偏差値カウンタへ還元するエンコーダとから°
なる位置制御回路と、ワーク等の動きに比例して同期用
のパルスを発生する同期信号入力回路と、前記エンコー
ダからのパルスをカウントする現在値カクンタと、ティ
ーチングモードの際には前記現在値カウンタの値を前記
同期用パルスに同期して所定の番地より順次メモリ内へ
格納し再生モードの詮には前記メモリに格納された値を
前記同期用のパルスに同期して所定の番地よシ順次抽出
して前記偏差値カタンクへ転送する、ＣＰＵからなる主
回路とから一軸ならい装置を構成したことによって、２
つの制御対象を関連的罠制御するにも拘らず、一方の制
御対象は単に同期パルスを発生するのみの構成でよいの
で制御系を半減できるという優れた特徴がある。

さらに、同期用のパルスが入力される毎に移動蓋カウン
タ内の経路データがメモリ内へ格納されてゆく構成であ
るので、実質的には同期用のパルスが入力される毎にテ
ィーチングがなされることになり、ティーチングポイン
トはきわめて細分化されるので、再現性に優れた連続動
作が行なえるというきわめて好ましい特徴も有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので％第１図バー軸な
らい装置の全体の構成を示す説明図、第２図は制御回路
を示すブロック図、第３　図ａ［ｂ量カタンクからの出
力）くルスの様子を示す線図、第４図は偏差値カウンタ
のカウント数を示す線図、第５図はティーチングの際の
移動量と実際の移動量とを示す線図でおる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 偏差値カウンタとこの偏差値カウンタの値をデジタルか
   らアナログへ変換するＤ−ＡコンバータとこのＤ−Ａコ
   ンバータからのアナログ値によシモータを制御する、タ
   フジェネレータによるサーボ系を有するサーボユニット
   と前記モーターの回転をパルスに変換して前記偏差値カ
   ウンタへ還元するエンコーダとからなる位置制御回路と
   、ワーク等の動きに比例して同期用のパルスを発生する
   同期信号入力回路と、前記エン；−ダからのパルスをカ
   ウントする現在値カウンタと、ティーチングモードの際
   には前記現在値カウンタの値を前記同期用パルスに同期
   して所定の番地より順次メモリ内へ格納し再生モードの
   際には前記メモリに格納された値を前記同期用のパルス
   に同期して所定の番地よシ順次抽出して前記偏差値カウ
   ンタへ転等 送する。ｃｐｕからなる主回路とから構成されているこ
   とを特徴とする一軸ならい装置。