JPH0764641A

JPH0764641A - ロボット制御装置

Info

Publication number: JPH0764641A
Application number: JP21614793A
Authority: JP
Inventors: Minoru Sahashi; 実佐橋; Masanobu Ishizu; 雅信石津
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】【目的】サーボモータ等により駆動される可動部が障
害物に当接すること等で無理に停止された場合に、供給
電流が過大に増大することを防止し、かつ一定駆動力を
維持して障害物除去後の動作をスムーズに行わせる。ま
た機能性を高めることによって用途拡大を図る。【構成】サーボモータ１の駆動電流を制御するコント
ロールユニット３に、指令速度発生手段６により与えら
れる可動部の指令速度が、予め設定されている所定の速
度値以上となった場合に制御信号を出力する速度指令制
限手段７と、この速度指令制限手段７からの制御信号の
入力に応じて目標位置発生手段４による目標位置の発生
を停止するべく時間カウンタ１７を停止させる時間カウ
ント制御手段１６とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーボモータを用いた
産業用ロボット等の駆動系統を制御するロボット制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、産業用のロボットにおいて
は、サーボモータによりロボットの回転関節軸、並進軸
等の可動部を目標位置まで移動させるようにした駆動機
構が一般に知られている。

【０００３】上記のようなロボットの制御は、上記サー
ボモータの駆動を制御することにより行われるようにな
っている。このようなサーボモータによる可動部の駆動
を制御する制御装置としては、従来、図７に示すような
ものが知られている。すなわち、この図において、サー
ボモータ１を制御するコントロールユニット３にはエン
コーダ２からの信号が入力され、この信号により可動部
の駆動位置の情報が得られるとともに、コントロールユ
ニット３内の速度検出手段１３で単位時間当りの位置変
化量が演算されることにより駆動速度の情報が得られる
ようになっている。そして、これらの情報に基づいてサ
ーボモータ１を制御するため、コントロールユニット３
には、予め定められた移動特性に基づいて、時間カウン
タ１７により一定の微少時間毎に発生される計時信号に
応じてサーボモータ１による可動部駆動の目標位置を発
生する目標位置発生手段４と、この目標位置発生手段４
により発生された目標位置とエンコーダ２により検出さ
れる現実の駆動位置との偏差を位置誤差として演算する
位置偏差演算手段５と、現実の駆動位置が目標位置と異
なる場合に、目標位置から遠いほど早く目標位置に近づ
けるために、位置偏差演算手段５によって演算された偏
差に比例する指令速度を発生す指令速度発生手段６と、
この指令速度発生手段６により与えられた指令速度と上
記速度検出手段１３により求められた現実の駆動速度と
の偏差を求める速度偏差演算手段８と、現実の駆動速度
を上記目標速度に収束させるフィードバック制御を一般
に知られている比例積分制御により行う比例制御値及び
積分制御値の各演算手段９ａ，９ｂからなる比例積分制
御値演算手段９と、この演算手段９より得られた演算値
に応じた電流をサーボモータ１に供給する電流発生手段
１２とを有している。

【０００４】そして、上記のような装置においては、移
動距離ＰＴ、加速度ＡＣ及び最高速度ＭＶ等の所定のデ
ータ入力に基づいて、図８に示すような制御パターン、
すなわち加速区間ＳＡ，定速区間ＳＣ，減速区間ＳＤと
を有し、加速区間ＳＡで要求最高速度ＭＶまで加速さ
れ、定速区間ＳＣで要求最高速度ＭＶが維持され、減速
区間ＳＤで停止に至るまで減速されるような位置制御パ
ターンが設定され、この位置制御パターンに従ってサー
ボモータ１の駆動速度をコントロールしつつ可動部を目
標位置に向けて移動させるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来のロボット制御装置によると、例えばサーボモー
タで駆動される可動部の移動範囲内に障害物が入り込ん
でこれに可動部が当接すること等により、目標位置に到
達する前に可動部の移動が外部から阻止された場合、位
置誤差に応じた指令速度が継続して与えられる一方、現
実の速度がゼロとなり、そのため速度偏差が次第に広が
ることになる。この際、可動部の移動を阻止する外力が
大きい場合には、サーボモータに供給される電流値が定
格電流を越えてしまうことがあり、このような電流が継
続して供給されるとオーバーロード状態となってサーボ
モータの焼ききれなどの問題が生じることになる。一方
上記のようにオーバーロード状態となる以前に、障害物
が取り除かれて可動部の移動が再開された場合であって
も、可動部の停止中に上述のように速度偏差が拡大して
いるので、移動再開と同時にサーボモータには過大な電
流が供給され、これによって可動部が急激な移動を行っ
たり、あるいは目標位置を大きくオーバーシュートして
激しく振動しながら収束するといった可動部の危険な動
作を招くことにもなる。

【０００６】なお、上記オーバーロードの対策として、
停止中の電流増大時に、その電流値を所定の上限値（例
えば、定格電流値）に制限することが考えられるが、こ
のような手段によっても、移動再開後の可動部の急激な
移動や、オーバーシュートの問題を解決することができ
ない。

【０００７】従って、ロボット制御装置においては、上
述のような不都合を好適に回避できるものが望まれる。

【０００８】さらに、上記従来のロボット制御装置で
は、上述の制御パターンに従って可動部を移動させるも
のなので、例えば、定速区間ＳＣに達した駆動部をその
後は定速で移動させ続けるような動作制御を行うことは
困難であった。すなわち、上記のように可動部を目標位
置に到達させるための位置制御と、可動部を最高速度Ｍ
Ｖのまま移動させ続けるという速度制御とを共に機能さ
せることはその制御方法の相違により困難であった。

【０００９】しかし、種々の事情から、製造工程におい
ては、単一のロボットで上記のような位置制御パターン
に従った制御だけではなく、定速区間ＳＣでの可動部の
移動を継続して行いたいような場合（例えば、コンベア
等）もある。従って、このような２種類の制御を行うた
めに、ロボット制御装置内に２つの制御ソフトを組み込
むことが考えられるが、開発時間や開発費用が嵩み決し
て得策とはいえない。

【００１０】そこで、ロボットの制御装置においては、
簡単な構成で位置制御と速度制御の双方の機能を有する
ことによって機能性を高め、制御装置の用途拡大を図る
ことが望まれる。

【００１１】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、サーボモータにより駆動される可動部
が障害物に当接すること等で無理に停止された場合に、
供給電流が過大に増大することを防止し、かつ一定駆動
力を維持して障害物除去後の動作をスムーズに行わせる
ことが可能なロボット制御装置を提供することを目的と
している。また、機能性を高めることによって用途拡大
を図ることができるロボット制御装置を提供することを
目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
サーボモータにより駆動される可動部と、前記サーボモ
ータによる可動部駆動の目標位置を、時間カウンタから
の計時信号に応じて発生する目標位置発生手段と、前記
目標位置と現実の駆動位置との位置偏差を演算する位置
偏差演算手段と、前記位置偏差に基づいて可動部に対す
る速度指令を行う指令速度発生手段と、指令された速度
と現実の駆動速度との速度偏差を演算する速度偏差演算
手段とを備えてサーボモータ駆動電流を制御することで
位置制御を行うようにされたロボット制御装置におい
て、上記時間カウンタによる計時信号の発生及び停止を
制御する時間カウント制御手段と、上記指令速度発生手
段により発生された指令速度が予め設定された速度値以
上の場合に計時停止を指令する信号を上記時間カウント
制御手段に出力して、上記時間カウンタによる計時及び
それに応じた上記目標位置発生手段による目標位置の発
生を停止させる速度指令制限手段とを備えたものであ
る。

【００１３】請求項２に係る発明は、サーボモータによ
り駆動される可動部と、前記サーボモータによる可動部
駆動の目標位置を、時間カウンタからの計時信号に応じ
て発生する目標位置発生手段と、前記目標位置と現実の
駆動位置との位置偏差を演算する位置偏差演算手段と、
前記位置偏差に基づいて可動部に対する速度指令を行う
指令速度発生手段と、指令された速度と現実の駆動速度
との速度偏差を演算する速度偏差演算手段とを備えてサ
ーボモータ駆動電流を制御することで位置制御を行うよ
うにされたロボット制御装置において、計時停止を指令
する信号を受けたときに計時を停止するべく時間カウン
タを制御する時間カウント制御手段と、所定のモード切
換操作により上記目標位置発生手段が上記時間カウンタ
の計時信号に応じて目標位置を発生する位置制御モード
と、上記可動部が定速区間に達した時点で、時間カウン
ト制御手段に計時停止を指令する信号を出力する一方、
上記目標位置発生手段による目標位置の発生のみを継続
して行わせる定速制御モードとを切換え可能にする制御
モード変更手段とを備えたものである。

【００１４】

【作用】上記請求項１記載の発明によれば、サーボモー
タで駆動される可動部の移動範囲内に障害物が入り込ん
でこれに可動部が当接すること等により、目標位置に到
達する前に可動部の移動が外部から阻止された場合に
は、速度指令制限手段により指令速度が予め設定された
速度値以上であるか否かの判断がなされ、設定された速
度値以上の場合には、時間カウンタによる計時及びそれ
に応じた目標位置発生手段による目標位置の発生が停止
される。これによって、指令速度と実駆動速度との偏差
が一定値以下に保持されるので、サーボモータへの供給
電流が過大に増大されることがなく、従って好適にオー
バーロード状態を回避できる。さらに、障害物が除去さ
れた際にも、上記のように速度偏差が一定値以下に保持
されていることで、サーボモータへ過大に増大された電
流が供給されることがないので、可動部が急激な動作を
行うような危険もなく、スムーズに可動部の移動を再開
させることが可能となる。

【００１５】上記請求項２記載の発明によれば、所定の
モード切換操作により定速制御モードが指定されると、
位置制御パターンにおいて、例えば、可動部が加速区間
から定速区間に移った時点で、時間カウンタからの計時
信号の出力が停止され、目標位置発生手段による目標位
置の発生のみが所定の間隔で継続して行われる。これに
よって可動部は減速区間に至ることなく継続して定速移
動状態に保持される。つまり、位置制御を基礎として、
時間カウンタからの計時信号の出力を停止する一方、目
標位置発生手段による目標位置の発生のみを継続して行
うという簡単な構成で、継続的な定速制御をも行うこと
が可能となる。

【００１６】

【実施例】本発明の第１実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００１７】図１は、本発明の第１実施例によるロボッ
ト制御装置の構成をブロック図で示してる。この図にお
いて、ロボットの回転関節軸、並進軸等の可動を目標位
置まで移動させるための駆動源としてのサーボモータ１
はコントロールユニット３により制御されるようになっ
ており、このコントロールユニット３にはエンコーダ２
からの信号が入力され、この信号により可動部の駆動位
置等の情報が得られるとともに、コントロールユニット
３内の速度検出手段１３で単位時間当りの位置変化量
（エンコーダ２の出力の微分値）が演算されることによ
り駆動速度の情報が得られるようになっている。そし
て、これらの情報に基づいてサーボモータ１を制御する
ため、コントロールユニット３は、時間カウンタ１７，
目標位置発生手段４，位置偏差演算手５，指令速度発生
手段６，速度偏差演算手段８，比例積分制御値演算手段
９，電流発生手段１２を備えており、これらの手段は従
来の装置を示す図７中の同符号の部分と同様に構成され
ている。

【００１８】ところで、上記コントロールユニット３に
は、上記指令速度発生手段６と速度偏差演算手段８との
間に速度指令制限手段７が設けられ、この速度指令制限
手段７が時間カウント制御手段１６を介して上記時間カ
ウンタ１７に接続されている。また、上記比例積分制
御値演算手段９と電流発生手段１２との間には、第１制
限手段１０ａと第２制限手段１０ｂとが並設され、これ
らの第１制限手段１０ａ及び第２制限手段１０ｂが切換
手段１１により選択的に電流発生手段１２に接続される
ようになっている。

【００１９】上記各制限手段１０ａ，１０ｂは、共にサ
ーボモータ１への供給電流が所定の値を越えないように
制限する過電流保護機能を果たすもので、上記第１制限
手段１０ａは、サーボモータ１に供給される電流が最大
許容電流値、例えば定格電流の３倍の電流値を越えない
ように制限するものであり、上記第２制限手段１０ｂ
は、設定値（実施例においては定格電流値）を越えない
ように制限するもので、上記の通り、切換手段１１によ
って選択的に電流発生手段１２に接続されるようになっ
ている。

【００２０】上記切換手段１１は、駆動制御部１５によ
り切換制御されている。この駆動制御部１５は、可動部
が移動している最中には、常時、上記第１制限手段１０
ａを電流発生手段１２に接続するように上記切換手段１
１を駆動制御するようになっている。また、上記駆動制
御部１５には、上記速度検出手段１３に接続された判定
手段１４が接続されている。この判定手段１４は、速度
検出手段１３からの速度信号が所定の微少速度値以下か
否かの判断をし、所定の微少速度値以下である場合、す
なわち上記可動部が停止していたり、あるいは極めて低
速で移動しているときのみ上記駆動制御部１５に信号を
出力するようになっており、上記駆動制御部１５は、こ
の信号の入力に応じて、上記第２制限手段１０ｂを電流
発生手段１２に接続するべく上記切換手段１１を切換制
御するようになっている。

【００２１】つまり、上記切換手段１１は、上記可動部
が移動されているときには、上記第１制限手段１０ａを
電流発生手段１２に接続し、可動部が停止、あるいは一
定速度以下で移動されているときには上記第２制限手段
１０ｂを電流発生手段１２に接続するように上記駆動制
御部１５によって切換制御されるようになっている。

【００２２】一方、上記速度指令制限手段７は、上記指
令速度発生手段６で演算された指令速度が、予め設定さ
れている所定の速度値を越えた場合に、時間カウント制
御手段１６に計時停止を指令する制御信号を出力するも
ので、時間カウント制御手段１６では、この速度指令制
限手段７からの信号入力に応じて上記時間カウンタ１７
を停止制御する。すなわち、時間カウンタ１７からの計
時信号の出力が停止されることで、目標位置発生手段４
による目標位置の発生が停止され、これによって時間カ
ウンタ１７が停止されている間、換言すれば指令速度が
上記所定の速度値以下になるまで、速度偏差演算手段８
で演算される指令速度と現実の駆動速度との偏差が一定
に保たれることになる。従って、速度偏差演算手段８で
は、その間、上記一定の速度偏差に対応する一定レベル
の信号を上記比例積分制御値演算手段９に出力すること
になる。この際、実施例において、上記速度指令制限手
段７の上記所定の速度値は、上記指令速度発生手段６に
よって設定可能な最高速度の１割増し程度に設定されて
いる。

【００２３】次に、上記コントロールユニット３による
制御について図２のフローチャートを用いて説明する。

【００２４】この図において、先ずステップＳ１で可動
部に対する移動距離ＰＴ、加速度ＡＣ及び最高速度ＭＶ
等の所定のデータ入力が行われると、これに基づいて加
速時間ＴＡ，加速距離ＰＡ，定速時間ＴＣ，定速距離Ｐ
Ｃ等がそれぞれ演算されて従来例に示すような、加速区
間ＳＡ，定速区間ＳＣ，減速区間ＳＤからなる位置制御
パターン（図８に示す）の設定が行われるとともに、こ
の位置制御パターンに従って可動部の移動が開始される
（ステップＳ２）。

【００２５】可動部の移動が開始されると、ステップＳ
３で、時間カウンタ１７による計時が停止されているか
否の判別がなされ、停止されていない場合（ステップＳ
３でＮＯ）には、時間カウンタ１７からの計時信号に応
じて上記目標位置発生手段４から目標位置が発生されて
（ステップＳ４，ステップＳ５）、ステップＳ６へと移
行される。

【００２６】一方、上記ステップＳ３において、計時カ
ウンタ１７が停止されている場合には（ステップＳ３で
ＹＥＳ）、目標位置発生手段４による目標位置の発生が
行われることなく直接ステップＳ６へと移動される。

【００２７】ステップＳ６では、上記位置偏差演算手段
５において、上記目標位置発生手段４により発生された
目標位置と現実の可動部の駆動位置とに基づいて位置偏
差が演算され、この演算値が指令速度発生手段６に出力
されるとともに、指令速度発生手段６において、位置偏
差演算手段５で求められた位置偏差に基づいて指令速度
値の演算がなされ、この演算値が速度指令制限手段７に
出力される。

【００２８】そして、速度指令制限手段７では、この指
令速度値が予め設定されている所定の速度値を越えるか
否かの判別が行われる（ステップＳ７）。

【００２９】この際、上記指令速度発生手段６から発生
された指令速度値が所定の速度値より小さい場合（ステ
ップＳ７でＹＥＳ）には、ステップＳ８に移行されて、
通常の電流制御が行われる。すなわち、上記速度偏差演
算手段８において、指令速度と現実の駆動速度との速度
偏差が求められ、この速度偏差に応じた電流値が比例積
分制御値演算手段９で演算される。そして、この演算結
果が電流発生手段１２に付与されることで、演算結果に
応じた電流がサーボモータ１に供給される。この際、可
動部が通常の正常な速度で移動されていれば、上記判定
手段１４から駆動制御部１５へは制御信号が出力され
ず、従って、通常は、第１制限手段１０ａと電流発生手
段１２とが切換手段１１により接続された状態とされ、
サーボモータ１には、最大許容電流値を越えない範囲で
上記比例積分制御値演算手段９からの演算結果に応じた
電流が供給される。そして、その後ステップＳ３にリタ
ーンされ、上記の動作を繰り返すことにより、可動部が
所定の最終目標位置に到達するように駆動制御される。

【００３０】一方、上記指令速度発生手段６から発生さ
れた指令速度が所定の速度値を越える場合、具体的に
は、可動部の移動範囲内に障害物が侵入し、この障害物
に可動部が当接すること等で無理に停止され、これによ
って現実の可動部の移動が停止されて駆動位置が一定と
なる一方、目標位置発生手段４からの目標位置の発生が
継続して行われて指令速度発生手段６からの指令速度が
拡大して速度指令制限手段７における所定の速度値を越
えた場合（ステップＳ７でＮＯ）には、ステップＳ９へ
と移行される。

【００３１】ステップＳ９では、上記速度指令制限手段
７から時間カウント制御手段１６へ制御信号が出力され
て時間カウンタ１７が停止されるとともに、これに伴い
目標位置発生手段４からの目標位置の発生が停止され
る。すなわち、目標位置発生手段４からの目標位置の発
生が停止されることにより、指令速度発生手段６から発
生される指令速度値が一定値に保持されることになる。
従って、速度偏差演算手段８においては、指令速度発生
手段６により発生される指令速度と現実の駆動速度との
速度偏差が一定となり、この速度偏差に応じてステップ
Ｓ８で電流制御が行われる。

【００３２】この際、可動部が停止されて現実の速度が
０なので、駆動制御部１５は判定手段１４から出力され
る制御信号の入力により上記第２制限手段１０ｂを電流
発生手段１２に接続するべく上記切換手段１１を切換制
御する。これによって、サーボモータ１には定格電流が
供給され、過大な電流が供給されることなく、可動部を
保持するに必要な一定のトルクが確保されてステップＳ
３にリターンされる。

【００３３】その後、指令速度発生手段６から発生され
る指令速度値が、速度指令制限手段７における所定の速
度値よりも小さくなるまでは上記同様時間カウンタ１７
は停止されたままとなるが（常にステップＳ７でＮ
Ｏ）、上記障害物が除去されること等により可動部が移
動を開始し、これによって指令速度発生手段６による指
令速度値が速度指令制限手段７における所定の速度値よ
りも小さくなると（ステップＳ７でＹＥＳ）、速度指令
制御手段７から時間カウント制御手段１６への制御信号
の出力が停止され、これによって時間カウンタ１７によ
る計時信号の出力が再開されて目標位置発生手段４によ
る目標位置の発生が再開される（ステップＳ３でＮ
Ｏ）。

【００３４】そして、以後上記の動作を繰り返すことに
よって可動部が所定の最終目標位置に到達することにな
る。

【００３５】このように、上記コントロールユニット３
においては、上述のような構成を有することにより、可
動部が障害物に当接すること等で無理に停止されても、
目標位置発生手段４からの目標位置の発生を停止するこ
とで、指令速度発生手段６による指令速度値が過大に増
大して速度偏差演算手段８での速度偏差が過大に増大さ
れるのを防止するようにしているので、従来例のよう
に、可動部の停止中に拡大された速度偏差に応じた過大
な電流がサーボモータに供給されることでオーバーロー
ド状態を招くような事態を招くことがない。しかも、上
記第１実施例では、可動部の停止中には第２制限手段１
０ｂを電流発生手段１２に接続することで定格電流を越
える電流がサーボモータ１に供給されることがないよう
にしているので、可動部の停止中に必要以上の電流をサ
ーボモータ１に供給することなく、可動部を保持するに
必要な一定のトルクを確保することが可能となってい
る。

【００３６】また、障害物が突然除去された場合、指令
速度が上記所定の速度値よりも小さくなるまでは、所定
の速度値と現実の駆動速度との速度偏差に応じた供給電
流で可動部が加速され、この移動により速度偏差が縮小
されると、目標位置発生手段４から目標位置が発生さ
れ、さらにこの目標位置の発生により最度指令速度が所
定の速度値を越えると、指令速度が上記所定の速度値よ
りも小さくなるまで、再度可動部が所定の速度値と現実
の駆動速度との速度偏差に応じた供給電流で加速される
という具合に、可動部の現実の駆動速度が徐徐に増加さ
れながら指令速度に追い着くようになっているので、従
来装置のように、障害物の除去と同時に、可動部の停止
中に拡大された速度偏差に応じた過大な電流がサーボモ
ータに供給され、これによって可動部が急激な移動を行
ったり、あるいは目標位置を大きくオーバーシュートし
て激しく振動しながら収束するといった可動部の危険な
動作を招くことなく、スムーズに可動部の移動を再開さ
せることができる。

【００３７】また、停止後に、障害物の荷重の減少等に
より、ある程度の負荷を受けつつ可動部が動き出したと
きには、駆動位置が進むことで指令速度値が減少され、
これによって時間カウンタの計時信号出力が再開されて
目標位置が発生される一方、再び指令速度値が増大され
て時間カウンタが停止され、これによって再度目標位置
の発生が停止されるといった動作が繰り返されるので、
この場合もオーバーロード、あるいは指令速度の増大を
避けつつ可動部に作用する荷重に応じた移動が達成され
る。

【００３８】なお、上記第１実施例において、速度指令
制限手段７での所定の速度値は、指令速度発生手段６に
よって設定可能な最高速度の１割増し程度に設定してい
るが、この値は可動部に作用する負荷等に応じて適宜設
定するようにすればよいし、また第２制限手段１０ｂの
設定値も第１実施例では定格電流値としているが、この
値も適宜変更可能である。

【００３９】次に、本発発明の第２実施例を図面に基づ
いて説明する。

【００４０】図３は、本発明の第２実施例によるロボッ
ト制御装置の構成をブロック図で示してる。なお、第２
実施例のロボット制御装置の基本構成は第１実施例とほ
ぼ同様なので、以下に相違点のみを簡単に説明する。

【００４１】この図に示すように、第２実施例において
もロボットの回転関節軸、並進軸等の可動部を目標位置
まで移動させるための駆動源としてのサーボモータ１は
コントロールユニット３により制御されるようになって
おり、エンコーダ２からの信号入力に応じて可動部の駆
動位置等の情報が得られるとともに、速度検出手段１３
により可動部の駆動速度の情報が得られるようになって
いる。そして、これらの情報に基づいてサーボモータ１
を制御するため、コントロールユニット３は、時間カウ
ント制御手段１６，時間カウンタ１７，目標位置発生手
段４，位置偏差演算手段５，指令速度発生手段６，速度
偏差演算手段８，比例積分制御値演算手段９，電流発生
手段１２を備えており、これらの手段は第１実施例を示
す図１中の同符号の部分と同様に構成されている。

【００４２】ところで、第２実施例のコントロールユニ
ット３には、図外の操作パネルでの選択操作により後に
詳述する通常の位置制御モードと速度制御モードとを切
換える制御モード変更手段２０が設けられ、この制御モ
ード変更手段２０が目標位置発生手段４，時間カウント
制御手段１６及び時間カウンタ１７に接続されている。
上記制御モード変更手段２０は、上記操作パネルによ
り位置制御モードが選択された際には、所定の条件入力
に応じて設定される位置制御パターン（図８に示す）に
従って可動部を駆動制御する一方、速度制御パターンが
選択された際には、所定の条件入力に応じて設定される
位置制御パターンを基礎して、その定速区間ＳＣに達し
た時点で、時間カウント制御手段１６に制御信号を出力
して時間カウンタ１７による計時信号の出力を停止させ
るとともに、この時間カウンタ１７の計時信号入力とは
無関係に一定のサイクルで目標位置の発生を行うべく上
記目標位置発生手段４に制御信号を出力するようになっ
ている。

【００４３】なお、第２実施例のコントロールユニット
３には、速度指令制限手段７，各制限手段１０ａ，１０
ｂ及び切換手段１１は設けられておらず、従って駆動制
御部１５及び判定手段１４も備えられていない。

【００４４】次に、上記第２実施例のコントロールユニ
ット３による制御について図４乃至図６のフローチャー
トを用いて説明する。

【００４５】図４に示すフローチャートにおいて、先
ず、ステップＳ１０で上記操作パネルにより制御モード
の選択が行われ、通常の位置制御モードが選択された場
合（ステップＳ１１で通常制御指定）には、ステップＳ
１２に移行されて図５に示すフローチャートに応じた可
動部の駆動制御が行われる一方、速度制御モードが選択
された場合（ステップＳ１１で速度制御指定）には、ス
テップＳ１３に移行されて図６に示すフローチャートに
応じた可動部の駆動制御が行われる。

【００４６】先ず最初に、通常の位置制御モードが選択
された場合について説明する。

【００４７】図４のフローチャートで通常の位置制御モ
ードが選択されてステップＳ１２に移行されると、図５
のステップＳ２０で所定の条件、すなわち可動部の移動
距離ＰＴ，加速度ＡＣ及び最高速度ＭＶが入力され、こ
れらの入力条件に基づいて、加速時間ＴＡ，加速距離Ｐ
Ａ，定速時間ＴＣ，定速距離ＰＣがそれぞれ演算される
（ステップＳ２１）。これによって加速区間ＳＡ，定速
区間ＳＣ，減速区間ＳＤからなる従来例同様の位置制御
パターン（図８に示す）が設定される。

【００４８】そして、ステップＳ２１で、位置制御パタ
ーンが設定されると、時間カウンタ１７からの計時信号
に応じて目標位置発生手段４からの目標位置の発生が開
始され、上記位置制御パターンに従った可動部の移動が
開始されるとともに（ステップＳ２２）、この目標位置
発生手段４からの目標位置発生に応じて時間カウンタ１
７の出力によって時間計測を行う計時信号を出力する
（ステップＳ２３）。

【００４９】ステップＳ２４では、上記時間カウンタ１
７での計時値Ｔが所定の計時値に達したか否かの判別を
行い、換言すれば可動部が加速区間ＳＡ、定速区間Ｓ
Ｃ、あるいは減速区間ＳＤのいずれの区間にあるかの判
別を行い、Ｔ＜ＴＡの場合には可動部が加速区間ＳＡに
あるとしてステップＳ２５へ、Ｔ≧ＴＡの場合には可動
部が定速区間ＳＣに達したとしてステップＳ２７へ、Ｔ
≧ＴＡ＋ＴＣの場合には可動部が減速区間ＳＤに達した
としてステップＳ２９へそれぞれ移行する。この際、ス
テップＳ２５に移行された際には、可動部が加速区間Ｓ
Ａにあるので、指定位置の進行量を加速度ＡＣ分だけ増
加させることで加速移動を継続し、かつ時間カウンタ１
７の計時値Ｔをカウントアップしつつ計時信号を出力す
る（ステップＳ２６）。ステップＳ２６へ移行された際
には、可動部が定速区間ＳＣに達したとして、可動部を
加速移動から定速移動へと切換えて、指定位置を最高速
度ＭＶに対応する一定量ずつ進行させ、かつ時間カウン
タ１の計時値Ｔをカウントアップしつつ計時信号を出力
し（ステップＳ２８）、ＴＡ≦Ｔ＜ＴＡ＋ＴＣの間はこ
の定速移動を継続する。そして、ステップＳ２９に移行
されると、可動部が目標位置に近づき減速区間ＳＤに達
したとして、指定位置の進行量を減少させる減速移動に
切換え、時間カウンタ１７からの計時値Ｔをカウントア
ップしつつ計時信号を出力し、更に、ステップＳ３１
で、可動部が目標位置に到達したか否か、すなわちＴ≧
ＴＡ＋ＴＣ＋ＴＤであるか否かの判別が行われる。ここ
で、可動部が目標位置に達していない場合（ステップＳ
３１でＮＯ）には、ステップＳ２３に移行され上記の動
作を繰返す一方、可動部が目標位置に達している場合
（ステップＳ３１でＹＥＳ）には、ステップＳ３２に移
行され、ここで可動部が停止されて本フローチャートが
終了する。

【００５０】次に、速度制御モードが選択された場合に
ついて説明する。

【００５１】図４のフローチャートで速度制御御モード
が選択されてステップＳ１３に移行されると、図６のス
テップＳ４０で、上記位置制御モードのフローチャート
同様、所定の条件入力に応じ、加速時間ＴＡ，加速距離
ＰＡ，定速時間ＴＣ，定速距離ＰＣがそれぞれ演算され
て、加速区間ＳＡ，定速区間ＳＣ，減速区間ＳＤからな
る従来例同様の位置制御パターン（図８に示す）が設定
される（ステップＳ４１）。

【００５２】そして、ステップＳ４１で、時間カウンタ
１７からの計時信号に応じて目標位置発生手段４からの
目標位置の発生が開始され、上記位置制御パターンに従
った可動部の移動が開始されるとともに（ステップＳ４
２）、時間カウンタ１７の出力によって時間計測を行う
（ステップＳ４３）。

【００５３】ステップＳ４４では、上記時間カウンタ１
７の計時値Ｔが所定の計時値に達したか否かが判別さ
れ、換言すれば可動部が加速区間ＳＡ、あるいは定速区
間ＳＣのいずれの区間にあるかが判別され、Ｔ＜ＴＡの
場合には可動部が加速区間ＳＡにあるとしてステップＳ
４５へ、Ｔ≧ＴＡの場合には可動部が定速区間ＳＣにあ
るとしてステップＳ４７へそれぞれ移行される。この
際、ステップＳ４５へ移行された場合には、可動部が依
然加速区間ＳＡにあるので、加速移動を継続し、時間カ
ウンタ１７での計時値Ｔをカウントアップしつつ計時信
号の出力を行い（ステップＳ４６）、可動部を加速移動
させる。一方、ステップＳ４７へ移行された場合には、
可動部を停止させるか否かの判別が、例えば操作パネル
等により報知され、停止しない場合には（ステップＳ４
７でＮＯ）、ステップＳ４８へと移行される。ステップ
Ｓ４８では、可動部が定速区間ＳＣに達したとして、可
動部が加速移動から定速移動へと切換えられて最高速度
ＭＶに対応する一定量ずつ指定位置が進行されるが、計
時値Ｔのカウントアップは行われず、つまり上記時間カ
ウンタ１７が停止されてステップＳ４３にリターンされ
る。すなわち、これによりコントロールユニット３で
は、時間カウンタ１７からの計時信号の出力が停止され
る一方、目標位置発生手段４よる目標位置の発生のみ
が、例えば、制御フローの１サイクル毎に継続して行わ
れることになる。従って、目標位置は継続して発生され
ているものの時間カウンタ１７による計時値Ｔのカウン
トアップが行われないので、上記のように設定された位
置制御パターンの上では、可動部が減速区間ＳＤに到達
することがなく、一定の速度（最高速度ＭＶ）を保持し
たまま定速移動を継続することになる。

【００５４】一方、ステップＳ４７における停止判断
で、可動部の停止を指示した場合（ステップＳ４７でＹ
ＥＳ）には、ステップＳ４９へと移行される。なお、可
動部の停止の指示は、例えば操作パネルにより与えられ
る。

【００５５】ステップＳ４９では、例えば、上記時間カ
ウンタ１７の計時値Ｔのカウントアップを再開し、時間
カウンタ１７が停止された時点から、可動部を上記位置
制御パターンに従って定速区間ＳＣから減速区間ＳＤへ
と切換え、可動部が停止するまで減速移動させた後停止
させることで本フローチャートを終了するようになって
いる。

【００５６】以上説明したように、上記構成の第２実施
例のコントロールユニット３によれば、通常の位置制御
モードと速度制御モードとを切換可能とし、しかも速度
制御モードを指定した際にも、基本的には位置制御を基
礎として、可動部が定速区間ＳＣに達した時点で時間カ
ウンタ１７を停止させる一方、目標位置発生手段４から
の目標位置発生のみを継続するという簡単な方法で速度
制御を行なうようにされているので、従来例のように、
ロボット制御装置内に２つの制御ソフトを組み込むとい
ったことを行うことが不用となり、開発時間や費用の削
減が図れるばかりか、簡単な構成で位置制御と速度制御
の双方の機能を有することによって機能性を高め、制御
装置の用途拡大を図ることが可能となる。

【００５７】なお、上記第２実施例のフローチャート
中、ステップＳ４７の停止判断で、可動部の停止を指示
した場合には、ステップＳ４９へと移行され、ここで時
間カウンタ１７の計時値Ｔのカウントアップを再開し、
時間カウンタ１７が停止された時点から、可動部を上記
位置制御パターンに従って定速区間ＳＣから減速区間Ｓ
Ｄへと切換え、可動部が停止するまで減速移動させた後
停止させるようにしているが、これ以外にも、例えば、
減速度や減速時間を予め設定しておき、ステップＳ４７
で停止が指示された場合には、可動部が即減速移動に移
行されるようにしてもよい。

【００５８】また、上記第１及び第２の実施例において
は、加速区間ＳＡ及び減速区間ＳＤの加速度及び減速度
を一定とした台形の位置制御パターンを例として説明し
たが、例えば、加減速が滑らかに変化するような位置制
御パターンを採用する場合でも、勿論同様の効果を得る
ことができる。

【００５９】さらに、上記第１及び第２の実施例におい
ては、位置制御パターンの設定に際し、可動部の移動距
離ＰＴ，加速度ＡＣ及び最高速度ＭＶ等の値を入力する
ようにしているが、例えば、最高速度ＭＶの代りに定速
時間ＴＣ，定速距離ＰＣを入力することによって位置制
御パターンの設定を行うようなものでも構わない。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、上記請求項１記載
の発明は、上記請求項１記載の発明によれば、サーボ
モータで駆動される可動部の移動範囲内に障害物が入り
込んでこれに可動部が当接すること等により、目標位置
に到達する前に可動部の移動が外部から阻止された場合
には、速度指令制限手段により指令速度が予め設定され
た速度値以上であるか否かの判断がなされ、設定された
速度値以上の場合には、時間カウンタによる計時及びそ
れに応じた目標位置発生手段による目標位置の発生が停
止される。これによって、指令速度と実駆動速度との偏
差が一定値以下に保持されるので、サーボモータへの供
給電流が過大に増大されることがなく、従って好適にオ
ーバーロード状態を回避できる。さらに、障害物が除去
された際にも、上記のように速度偏差が一定値以下に保
持されていることで、サーボモータへ過大に増大された
電流が供給されることがないので、可動部が急激な動作
を行うような危険もなく、スムーズに可動部の移動を再
開させることが可能となる。

【００６１】また、請求項２記載の発明によると、所定
のモード切換操作により定速制御モードが指定される
と、位置制御パターンにおいて、例えば、可動部が加速
区間から定速区間に移った時点で、時間カウンタからの
計時信号の出力が停止され、目標位置発生手段による目
標位置の発生のみが所定の間隔で継続して行われる。こ
れによって可動部は減速区間に至ることなく継続して定
速移動状態に保持される。つまり、位置制御を基礎とし
て、時間カウンタからの計時信号の出力を停止する一
方、目標位置発生手段による目標位置の発生のみを継続
して行うという簡単な構成で、継続的な定速制御をも行
うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロボット制御装置の具体的構成の第１
実施例を示すブロック図である。

【図２】図１における、サーボモータの制御の一例を示
すフローチャートである。

【図３】本発明のロボット制御装置の具体的構成の第２
実施例を示すブロック図である。

【図４】図３における、サーボモータの制御の一例を示
すフローチャートである。である。

【図５】図３において、通常の位置制御モードが選択さ
れた際の制御の一例を示すフローチャートである。

【図６】図３において、速度制御モードが選択された際
の制御の一例を示すフローチャートである。

【図７】従来のロボット制御装置の一例を示すブロック
図である。

【図８】位置制御パターンの一例を示す図である。

【符号の説明】

１サーボモータ２エンコーダ３コントロールユニット４目標位置発生手段５位置偏差演算手６指令速度発生手段７速度指令制限手段８速度偏差演算手段９比例積分制御値演算手段１０ａ第１制限手段１０ｂ第２制限手段１１切換手段１２電流発生手段１３速度検出手段１４判定手段１５駆動制御部１６時間カウント制御手段１７時間カウンタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サーボモータにより駆動される可動部
と、前記サーボモータによる可動部駆動の目標位置を、
時間カウンタからの計時信号に応じて発生する目標位置
発生手段と、前記目標位置と現実の駆動位置との位置偏
差を演算する位置偏差演算手段と、前記位置偏差に基づ
いて可動部に対する速度指令を行う指令速度発生手段
と、指令された速度と現実の駆動速度との速度偏差を演
算する速度偏差演算手段とを備えてサーボモータ駆動電
流を制御することで位置制御を行うようにされたロボッ
ト制御装置において、上記時間カウンタによる計時信号
の発生及び停止を制御する時間カウント制御手段と、上
記指令速度発生手段により発生された指令速度が予め設
定された速度値以上の場合に計時停止を指令する信号を
上記時間カウント制御手段に出力して、上記時間カウン
タによる計時及びそれに応じた上記目標位置発生手段に
よる目標位置の発生を停止させる速度指令制限手段とを
備えたことを特徴とするロボット制御装置。
【請求項２】サーボモータにより駆動される可動部
と、前記サーボモータによる可動部駆動の目標位置を、
時間カウンタからの計時信号に応じて発生する目標位置
発生手段と、前記目標位置と現実の駆動位置との位置偏
差を演算する位置偏差演算手段と、前記位置偏差に基づ
いて可動部に対する速度指令を行う指令速度発生手段
と、指令された速度と現実の駆動速度との速度偏差を演
算する速度偏差演算手段とを備えてサーボモータ駆動電
流を制御することで位置制御を行うようにされたロボッ
ト制御装置において、計時停止を指令する信号を受けた
ときに計時を停止するべく時間カウンタを制御する時間
カウント制御手段と、所定のモード切換操作により上記
目標位置発生手段が上記時間カウンタの計時信号に応じ
て目標位置を発生する位置制御モードと、上記可動部が
定速区間に達した時点で、時間カウント制御手段に計時
停止を指令する信号を出力する一方、上記目標位置発生
手段による目標位置の発生のみを継続して行わせる定速
制御モードとを切換え可能にする制御モード変更手段と
を備えたことを特徴とするロボット制御装置。