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    公开号:WO1985003663A1
    申请号:PCT/JP1985/000068
    申请日:1985-02-20
    公开日:1985-08-29
    发明作者:Seiichiro Nakashima；Kenichi Toyoda；Nobutoshi Torii；Ryo Nihei
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:B25J9-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 関節型 ボ ッ ト の原点復帰方式
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] 本発明は、 工業用 ボ ッ ト に関 し、 更 に詳 し く は、 関 節型 ロ ボ ッ ト を操作開始に際 し て、 基準位置に'復帰 さ せ る原点復帰方式 に関する。
    [0005] 背 景 技 術
    [0006] 工業用 ロ ボ ッ ト は 、 極座標ロ ボ ッ ト 、 関節型 ロ ボ ッ ト な ど、 各種の動作形態の ものが開発 され てい る 。 こ の う ち ， ア ー ク 溶接 に 多 く 使用 されてい る関節型 α ボ ッ ト は 、 リ ン ク 機構 を腕駆動系の構成 と した、 5 〜 6 轴制御の ロ ボ ッ ト が主流 を 占 めてぉ リ 、 た と えば そ の 6 轴制御 口 ボ ッ ト の構成は、 腕の旋回 （ 0 铀） 、 下腕の前後傾勖 （ W铀） 、 上腕の上下傾動 （ U轴） および手首の 回転 （ ct 軸） 、 ふ り （ /3 軸） 、 ひね り 動作 （ y铀） の各軸か ら な つ て い る 。
    [0007] 以下、 6 铀制御の関節型ロ ボ ッ ト につ い て、 第 1 図 乃至第 5 を用 い て説明 する。 第 1 図は 6 铀制御 の関節型 ロ ボ ッ 卜 の斜視図、 第 2 図は同側面図、 第 3 図 な同正面 図、 第 4 図は下腕駆動機構を示す部分拡大図、 第 5 図は 上腕駆動機構 を示す部分拡大図であ る。 図に おい て、 1 は関節型ロ ボ ッ ト を支える基台であ る。 該基台 1 の上 に は、 ロ ボ ッ ト 各部材 を垂直軸 （ Z轴） に対 し て旋回 さ せ る ø 軸 サ一 ボ モー タ 3 が載置 されている 。 該 0 铀サー ポ モ ー タ 3 の上 に は 、 0 铀ユニ ッ ト 5 が設け られ てい る 。 こ の 0 ―― ッ 卜 5 は ø 铀サーボモー タ 3 に よ っ て回転 される 。 Θ ュ二 . y 卜 5 の上には、 W新ュ二 、ク 卜 7 力 固 ¾E 的に設け られ、 これ に下腕 （ W軸腕） 9 が腕铀 9 a に よ つ て回転-目在に铀支 されてい る 。 1 1 は W軸駆動機構で あ る 。 該 W铀駆動機構ほ、 第 4 図に詳細 に示す よ う に 、 W軸サ ー ボモ一 タ 1 1 a と該サーボモー タ 1 1 a に よ つ て回転せ し め られる W軸ボールね じ 1 1 b と ね じ 1 1 b と 螺合する Wナ ッ ト 1 1 c よ り なる。 BU 12 W轴サーボモ 一タ 1 1 a は 、 w軸ュニ ッ ト 7 から伸び る サー ボモー タ 1 1 a は、 W ッ ト 7 か ら伸びる支持部 7 a に 回転 自在に軸支 されてい る 。 該 W铀サーボモ ー タ 1 1 a は、 W軸サ ー タ 1 1 a によ り 回転され る w铀ボー レ ね じ 1 i b と 蟓合する W軸ナ ツ ト 1 1 c は 、 W铀腕 9 に設 け られた支持部 9 b に 回転自在に軸承されてい る 。 な お
    [0008] 、 第 1 図お よ び第 3 図において、 1 1 d は W轴ボー ル ね じ 1 1 b を麈埃か ら保護する ジャパ ラ状の ダ ス ト カ バ 一 であ る
    [0009] w軸腕 9 の先端に は、 上腕 （ U铀腕） 1 2 が ¾勖 1 2 a に よ つ て、 回転自 在に軸承されている 。 U軸腕 1 2 の 後端に は、 第 5 図に明暸に示すよ う に、 U 铀中間 リ ン ク 1 4 の上端が回転 自 在に軸承されている 。 ま た 、 前記 W C ¾動軸 9 a に U 铀下 リ ン ク 1 6 の一端が回転 自在 に 轴：^ れてお リ 、 該 U軸下 リ ン ク 1 6 の他端 と 前記 ϋ 軸 中間 リ ン ク 1 4 の下端 と は互いに回転自 在に铀承 されて い る 。 そ し て 、 W軸腕 9 と U轴中間 リ ン ク 1 4 と が平行 に配置 され、 ύ铀腕 1 2 と U铀下 'リ ン ク 1 6 と が平行 に 配置 されてお り 、 こ れ らは平行 リ ン ク機構を形成 し て い る 。
    [0010] 1 8 は U 轴駆動機構である。 該 U軸駆動機構 1 8 は 、 第 5 図 に詳細 に .示す よ う に、 U轴サーボ モー タ 1 8 a と 、 該サ ーボ モ ー タ 1 8 a に よ っ て回転せ し め る U軸ボ ー ルね じ 1 8 b と'、 該ボ ールね じ 1 8 b と 融合す る U軸ナ ッ ト 1 8 c よ り な る 。 前記 U軸サ一 ボモ ー タ 1 8 a は 、 W铀ュ ニ ッ ト 7 か ら 伸びる支持部 7 b に 回転 自 在に轴承 さ れて い る 。 該 U軸 サ 一 ボモー タ 1 8 a に よ り 回転 され る U軸 ボ ルね じ 1 8 b と螺合する U铀ナ ツ ト 1 8 c は 、 U 铀下 リ ン ク 1 6 の中間に設け られた支持部 1 6 a に 回転 自 在に轴承 され てい る。 なお、 第 1 図〜第 3 図 に お い て 、 1 8 d は U 铀ボー ルね じ 1 8 b を麈埃か ら保護す る ジ ャ バ ラ 状 の ダ ス ト カバ一 であ る。 U 軸腕 1 2 の先端 に は、 手首機構 2 0 が設け られてい る 。 こ の手首機構 2 0 は、 <¾轴サ 一 ボモ ー タ 2 2 に よ り 回転せ し め られ、 β 軸サー ボモー タ 2 4 に よ リ 上下方向 に振 られ、 y轴サ ー ボ モ ー タ 2 6 に よ り ひね られる が、 これ ら の詳細な構造 と 動作は周知の も の で あ る の で、 詳 しい説明 は 省略す る o なお、 前記 0 軸ユニ ッ ト 5 、 W轴駆動機構 1 1 、 U 铀 駆動機構 1 8 、 α铀 サ一 ボモー タ 2 2 、 /8 軸サ ー ボモ ー タ 2 4 、 y軸 サ ー ボ モ ー タ 2 6 には、 それぞれ麇大 /最 小 ス ト ロ ー ク を块め る ス ト ロ ー ク リ ミ ッ ト ス イ ッ チ S L S と 、 そ の外側 に最大動作可能回転角度 を規制する ォ ー パー ト ラ ベル ス ィ ッ チ O T S が設け られて る。 また、 ct 軸サ一 ボモー タ 2 2 、 3 軸サ一ボモー タ 2 4 、 γ轴サ ー ボモー タ 2 6 に は、 それぞれ中立ス ィ ッ チ N B T S が設 け られてい る 。
    [0011] 以上の よ う に構成 された関節型ロ ボ ッ ト は、 前記各軸 が各 々 独立に制御 さ れ、 例えば、 W軸中心に 回動動作す る W铀腕 9 が煩動 し て も その先端に設け られて い る U 轴 腕 1 2 と 手首機械 2 0 の、 各 々平面に対する傾斜角度は 変化 し ない よ う に な っ ている。
    [0012] また、 前記各軸に は 最大動作可能回転角度お よび こ の最大動作可能回転角度の内側に動作可能範囲 であ る 最 大 Ζ最小 ス ト ロ ールが ^め られてお り 、 原点復帰動作 を 除 く 教示敷作時お よ び再生動作時におい ては、 最大ノ最 小 ス ト .ロ ー ク に 達す る と 、 前記ス ト ロ ー ク リ ミ ッ ト ス ィ ツ チ S L S が オ ン し て各轴ほ自動的に減速停 it し、 ォ ー バー ト ラ ベルに な る こ とがない。 も し万が一各铀が故障 な どの原因で、 それぞれこの最大動作可能回転角度に達 す る と 、 前記 オ ー バ ー ト ラ ペル ス ィ ッ チ O T S が オ ン し て 、 関節型 o ポ ッ ト は緊急停止する よ う に構成 ざれてい る 。 と こ ろ で同述の如 き 関節型ロ ボ ッ ト は、 そ の操作開始 に際 し て、 電源投入後まず、 各部材を基準位置 （原点） に設定する必要があ り 、 このため、 各轴の原点復帰動作 を行わ なければな ら ない。 こ の原点復帰動作は、 軸構成 の独立性に よ っ た順序で行なわれる。 原点復帰動作が実行 される と 、 まず W轴が原点方向 に 回転 し 、 W軸腕 9 が原点へ作動する。 こ の時、 他の轴た と えば U轴に よ っ て 回転される ϋ軸腕に は、 平面に対す る 角度が変化 し ない よ う に制御 される 。 こ のた め 、 U 軸 腕 1 2 の位置 に よ っ て は、 W軸の原点復帰動作中 に U 軸 が オ ー バ ー ト ラ ペル を起 し、 関節型 ロ ボ ッ 卜 が緊急停止 し て し ま う と い う 不都合があ っ た。
    [0013] こ の ため 、 従来の関節型ロ ボ ッ ト は、 原点復帰動作 を 行 う 場合、 ま ず閬節型 口 ポ ッ ト を手動ジ ョ グ送 り 状態 と し 、 各铀を それぞれ原点付近に手動で移動 さ せた後、 原 点復帰動作を 行わせ る 、 と い う煩雑 な操作を行 っ てい た ま た 、 従来の も の は、 各軸がそれぞれ順次原点復帰動 作を行 ラ の で、 原点復帰時間が多 く 掛る と い う 欠点 も あ つ た。
    [0014] 発 明 の 開 示
    [0015] *発明は、 前記従来行われている 関節型 ロ ボ ッ ト の 原 点復帰式の問題点を 解块する ために な された も の で、 そ の 目 的 と す る と こ ろ は、 関節.型 ロボ ッ 卜 の各動作軸が ど の よ ラ な位置 に あ っ て も原点復帰動作を 可能 と し 、 し か も そ の原点復帰動作 を 迅速に行 う こ とがで き る 関節型 口 、'ノ ト の原点復帰を提供する こ と に あ る 。
    [0016] 术発明 に よれば、 数値制御装置に よ っ て制御 され る 複 数の動作轴を 有する 、 関節型 ロ ボ ッ ト の原点復帰方式で あ っ て 、 前記数値制御装置が、 原点復帰用 プ ロ グ ラ ム を 記億す る メ モ リ と 、 該 プ cr グ ラ ム に基づいて演算処理 を 実行す る制御部 と を少な く と も有し、 原点復帰 モー ド の '指定 に よ り 、 前記関節型ロボ ッ ト の複数の動作軸を独立 的 に作動可能状態 と する と と も に、 該複数の動作軸の う ち少な ぐ と も 2 -轴を同時に IT点位置方向 に翳動 し、 これ ら の動作轴を原点位置に復帰せ しめる関節型 ロ ボ ッ ト の 原点復帰方式が提供 される。
    [0017] 末発明が提供 され る こ と に よ リ 、 閬節型 ロ ボ ッ ト は 、 原点復帰ボー ドの指定に よ り 、 複数の動作轴が独立的 に 作動可能 と な リ 、 関節型口ボ ッ ト を構成する各轴が どの よ う な位置に あ っ て も 各軸がオーバー ト ラ ベル を起す こ と な く 原点復帰動作 を行 う こ と がで き る 。 しか も太癸明 に よれば原点復帰動作させる少な く と も 2 铀を 同時に原 点位置方向 に駆動す る の で、 原点復帰動作を従来の も の と 比較 し て迅速に行 う こ とができ る。
    [0018] 図面の簡単な説明
    [0019] 第 1 図は閬節型 ロ ボ ッ 卜 の斜視図、 第 2 図ほ同側面図 、 第 3 図は同正面図、 第 4図ほ下腕駆動機構を示す部分 拡大図、 第 5 図は上腕 ¾動機構を示す部分拡大図、 第 6 図は関節型 π ボ ッ ト を溶接ロ ボ ッ ト に適用 させた実施例 を示すブ ロ ッ ク 図、 第 7 図は太発钥に よ る 原点復帰方式 の動作 を説明する フ ロ ー図、 第 8 図、 第 9 図は 、 関節型 ロ ボ ッ ト の動作を説明する動作説明図であ る 。
    [0020] 発明 を実施するための最良の形態 次に 、 本発明 を第 6 図乃至第 9 図に示す一実施例に よ リ 、 具体的に 説明す る 。
    [0021] 第 6 図は、 関節型 ロ ボ ッ ト を瑢接ロ ボ ッ ト に適用 さ せ た実施例 を示す ブ ロ ッ ク 図であ る。 同図 に おい て、 1 0 0 は閬節型 ロ ボ ッ ト 3 9 および溶接機 4 1 を制御する 数 値制御装置 （ N C 装置） であ る 。 該 N C 装置 1 0 0 は 、 制御部 3 0 、 プ ロ グ ラ ム メ モ リ 3 1 、 デ ー タ メ モ リ 3 2 、 教示操作盤 3 3 、 操作盤 3 4 、 テー プ リ ー タ 3 5 、 轴 制御機 3 6 、 サ ー ボ回路 3 7 入出力回路 4 0 、 4 3 、 お よ び こ れ ら を接铳す る ァ ド レ スデー タ バ ス等 を有 し て い る 。
    [0022] 前記制御部 3 0 は 、 制御プ ロ グ ラ ム に 基づい て数値演 箕処理 を実行す る 中央処理装置を含んでいる 。 前記プ ロ グ ラ ム メ モ リ 3 1 は 、 読み出 し専用の リ ー ド オ ン リ メ モ リ （ R O M ) で構成 され、 前記制御部 3 0 が実行すべ き 基本制御プ ロ グ ラ ム や原点復帰用プ ロ グ ラ ム 等の各種の 制御 プ Q グ ラ ム を格納するデー タ メ モ リ 3 2 は 、 読み 出 し書 き 込み可能な ラ ン ダ ム ア ク セ ス メ モ リ （ R A M ) で 構成 され、 前記制御部 3 0 が実行 し て演算結果や、 教示 操作盤 3 3 か ら 入力 された教示デー タ 、 操作盤 3 4 か ら 入力 さ れたデ ー タ 、 テ ー プ リ ー ダ 3 5 か ら 入力 された指 令デー タ な ど を格納する。 教示操作盤 3 3 は、 関節型 口 ボ ッ ト の教示操作に 必要な数値表示器、 ラ ン プ お よ び操 作ポ タ ン を有 し てい る 。 操作盤 3 4 は、 C R T表示装置 や、 テ ン キ ー 、 フ ァ ン ク シ ョ ン キ ー な ど 、 各種 の ギ ー を 有 し 、 外都か ら各種のデー タ を N C 装置 に入力する 。 轴 制御器 3 6 は、 前記制镯部 3 0 からのロ ボ ッ ト 制御信号 に基づいて、 サー ボ回路 3 7 に制御信号 を 出力する も の で、 複数轴の轴制御を行 ラ補助器を合んでい る 。 サー ボ 回路 3 7 は、 前記轴制攞器 3 6 からの制御信号に基づい ' て、 関節型ロ ボ ッ ト 3 9 の駆動源を制御する 。 入出力回 路 4 0 は、 リ レ ーュニ ッ ト 4 2 を介 して 、 溶接機 4 1 と の間で信号の入出力動作を行 う。 出力回路 4 0 は、 溶接 機 4 1 の リ レ ーュニ ッ ト 4 2 に前記制御部 3 0 か ら の溶 接制御信号を 出力す る 。 入力回路 4 3 は、 関節型ロ ボ ツ ト 3 9 の各轴に設け られたオーバー ト ラ ベル ス ィ ツ チ 0 T S 4 4 、 中立 ス ィ ツ チ N T S 4 5 力 ら の信号を N C 装 置に入力する 。 溶接機 イ ン タ 一 フ c ー ス 4 7 は N C 装置 と 溶接機 4 1 と の ィ ン タ ー フ ェ ー ス を取 る ラ イ ンであ る 。 なお、 閬節型 ロ ボ ッ ト 3 9 の各軸は、 イ ン ク レ メ ン タ ル方式 に よ リ ¾位置を制御される も のであ る 。
    [0023] 次に 、 関節型 ロ ボ ッ ト の原点復帰動作 につい て説明す る 。
    [0024] 関節型 σ ボ ッ ト 3 9 を原点復帰させる に は、 電源を ォ ン にす る と 自動的に原点復帰動作状態 と なる 。 これに よ り 、 N C 装置は原点復帰動作モー ド と な 、 メ モ リ 3 1 に格納 された原点復帰用プロ グラ ムの管理下に おかれる « 練い て操作盤 3 4 の ス タ ー ト ボタ ン—を操作する と 、 N C 装置 1 0 0 は原点復帰用プロ グラ ム に基づい て、 原点 復帰動作.を開始する 。 第 7 図は原点復帰動作を説明す る ため の フ ロ 一 図であ り 、 これを用いて原点復帰動作を説 明する 。
    [0025] N C 装置 1 0 0 は 、 ス タ ー ト ボ タ ンか ら の ス タ ー ト 信 号 を入力する と 、 W軸、 U轴、 0 轴、 /3 轴を同時に原点 復帰動作する （ ス テ ッ プ 1 〜 4 ) 。 W軸の動作 を見 る と 、 N C 装置 1 0 0 は 、 ステ ッ プ 5-で W軸の原点位置に あ る ス ト ー ό ー ク リ ミ ッ ト ス イ ッ チ S L S の オ ン 、 を判断 する 。 例えば、 閬節型 ロ ボ ッ ト 3 9 が原点復帰モー ド を 取 る 前 の姿態が第 8 図の状態 （各铀共、 原点以外の位置 ) で あ っ た と す る 。 すなわち W轴 9 は Ζ 轴線 に対 し て 4 5 ° 時計方向 に傾 き 、 U轴 1 2 が水平面. Η に対 し て 4 5
    [0026] 。 時計方向 に傾いた と する。 こ の状態では、 原点位置 に あ る ス ト ロ ー ク リ ミ ッ ト ス イ ッ チ S L S が オ フ であ る 。 こ の た め 、 ス テ ッ プ 6 に おい て 、 制御部 3 0 は轴制御器 3 6 に指今を発 し サ ー ボ回路 3 7 か ら関節型 ロ ボ ッ ト 3 9 の W軸駆動機構 1 1 に動作指令を与え る 。 こ れ に よ リ 、 W轴！ ¾動機構 1 1 が動作 して、 W軸腕 9 は駆動 9 を 中 心に反時計方向 （原点方向） に回動する 。 な お、 原点復 帰動作中 は制御器 3 6 は軸制御器 3 6 に よ る補間動作は 行われず、 各轴共独立 に動作する。 W轴の原点方向の 回 動が铳 き 、 該 W軸が原点位置に達 し て ス ト D— ク リ ミ ッ ト ス イ ッ チ S L S が オ ンする と 、 ス テ ッ プ 5 か ら ス テ ツ ブ 7 に移 り 、 N C 装置 1 0 0 は W铀を原点位置 に停止 さ せ る 。 なお、 W軸の原点位置は、 第 9 図 に示す よ う に 、 Ζ 轴に対 し て反時計方向に 4 0 。 傾斜 し た位置 であ る 。
    [0027] U軸 に おい て も W軸 と 同様に 、 ステ ッ プ 8 〜 1 0 に 示 0 一 す動作が行われ、 該 U軸ほ原点位置に停止する 。
    [0028] 一方、 3 轴 に おいては、 N C装置 1 0 0 は ステ ッ プ 1 1 において、 手首機搆 2 0 が中立位置か否かを判断 し 、 中立位置に手首機構 2 0 がない と き には /8 轴サ ーボモー タ 2 4 を驅'動 し て手首機構 2 0 を中立位置 （第 8 、 9 図 に示す位置） 方向 に移動させる。 そ して手首機構 2 0 が 中立位置に達 し 、 中立 ス ィ ッ チ N T S 4 5 がオ ンする と 、 N C 装置 1 0 0 は ステ ッ プ 1 3 に移 リ 手首機構 2 0 を 中立位置 （原点） に停 lbする。
    [0029] か く して W轴、 U 轴、 /8 轴が原点位置 に復帰 した な ら ば、 N C 装置 1 0 0 は 軸、 α轴の原点復帰動作を逮練 し て行 う （ ス テ ッ プ ： 1 4 、 1 5 ) 。 なお 、 こ れ ら の原点 復帰動作は、 ス テ ッ プ 1 1 〜 1 3 に示される動作 と ほぽ 同様な も の で あ る 。
    [0030] なお、 ø 軸の原点復帰動作も ステ ッ プ 1 6 〜 1 8 に お い て独立的に行われ、 こ の轴の原点復帰動作が終了 し た と こ ろ で、 関節型 ロ ボ ッ ト 3 9 の全轴の原点復帰動作を 終了す る 。
    [0031] 以上 、 W铀、 U铀 、 /3 軸、 0 轴の 4軸 を同時に原点復 帰 させ例について説明 したが、 更に他の轴を同時に原点 復帰 させて も よ く 、 3 铀又は 2 軸を同時に作動 させて も よい。 原点復帰動作は、 少な く と も動作量の大 き い上腕 1 2 お よび下腕 9 を作動する U軸および W轴を同時に行 う こ と が望ま し い。
    [0032] 以上、 本発明 を関節型ロボ ッ ト を溶接 ロ ボ ッ ト の適用 1 - し た例 について述べたが、 本発明は溶接 ロ ボ ッ ト のみ に 限定 さ れる も の では な く 、 他の用途に使用する 閣節型 13 ボ ッ ト に適用 で き る こ と は言 う までも ない。
    [0033] 産業上の利用可能性
    [0034] 以上の よ に *発明 は、 関節型ロボ ッ ト の操作開始時 に 基準位置に復帰 させ る動作は、 ォ一バー ト ラ ベルを起す こ と な く 、 し か も 、 迅速に行われる ので 、 作動範囲の大 き い関節型 ロ ボ ッ ト に適用 し て好適であ る 。
    权利要求:
    Claims2 一 求 の 範 囲
    1 . 数値制御装置に よ っ て制御さ tる複数の動作軸を有 する 閬節型 口 ボ y ト の原点復帰方式であ つ て、
    前記数値制铒数値は、 原点復帰用プロ グラ ム を記憶す る メ モ U と 、 該プ σ グ ラ ムに基づいて演箕処理 を実行す 青
    る 制御部 と を少な く と も有 し、 原点復帰モ ー ド の指定に よ り 、 刖 sB関節型 口 本 ッ ト の俊数の動作铀を独立的に作 動可能拔態 と する と と も に該複 ·数の動作铀の う ち少な く と ち 2 铀を同時に原点位置方向に駆動 し 、 これ ら の動作 轴を原点位置方向 に靨動 し、 これらの動作铀を 原点位置 に復帰せ し め る こ と を特徵と する関節型 ロ ボ ッ ト の原点 復帰方式。
    2 . 請求の範囲第 1 項記載の関節型ロボ ツ ト の原点復帰 方式で あ っ て
    刖記複数の動作铀の う ち、 同時に原点復帰せ しめ る 軸 を少な く と ち 関節型 ロ ボ ツ ト の上腕を作動す る 動作轴 と
    、 下腕 を作動する動作轴 とする こ と を特徵 と す る 関節型 ロ ポ ッ ト の原点復帰方式。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1985-08-29| AK| Designated states|Designated state(s): US |
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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