JPH02284831A - ワーク位置決め装置の初期調整方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は工場内の組立ライン、例えば自動車の車体組立
ラインに用いるのに好適なワーク位置決め装置の、作動
機構のパラメータを自動的に初期調整する方法に関する
ものである。

（従来の技術） 近年、ＦＡ（ｆａｃｔｏｒｙ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）
の発達に伴い、工場内、例えば自動車の車体組立ライン
において多数のワーク位置決め装置が使用されている。

これらワーク位置決め装置は、一般にサーボモータ等を
用いる作動機構を具えており、この作動機構を装置外部
の制御装置により制御することによって、所望のワーク
位置決めを行うものである。

ところでワーク位置決め装置は完成後、作動確認試験を
行って種々の初期調整を行うが、この初期調整は、従来
例においてはワーク位置決め装置の１台１台について作
業者が種々の作動条件に基づく測定を行い、得られた測
定結果を分析して、作動機構の不具合を解消して所望の
位置決め精度を達成するようなパラメータの調整を繰り
返す手法により行っていた。

（発明が解決しようとする課題） このような手法を採用した場合、前述したようにワーク
位置決め装置の使用数が極めて多数であることから、全
体として多大な初期調整時間を要し、不所望な作業時間
の増加を招く。また、初期調整を人間が行うことから、
調整の標準値を定めた場合においても個人差による調整
値のばらつきが生じて所望の位置決め精度に管理するの
はかなり困難である。

本発明はワーク位置決め装置の作動機構のパラメータを
、誤差の発生要因を解消するように自動的に初期調整す
ることにより上述した問題を解決することを目的とする
。

（課題を解決するための手段） この目的のため、本発明方法は、ワーク位置決め装置の
作動機構のパラメータを初期調整するに際し、振動検出
手段により該ワーク位置決め装置の振動を検出するとと
もに速度検出手段により作動速度を検出し、得られた検
出結果に基づき、低速域において正常作動可能か否かの
判別を行い、正常作動可能ならば、中速域および高速域
において、速度特性のアンダーシュートまたはオーバー
シュートもしくは所定の高周波振動または低周波振動の
有無に応じて、前記パラメータとしての加減速、位置ル
ープゲイン、速度ループゲインの少なくとも何れか一方
を調整し、この状態で作動させたとき所定の位置決め精
度が達成されるか否かの判別を行い、所定の位置決め精
度が得られない場合には、前記調整量を減少させるよう
に加減速、速度ループゲインの少なくとも何れか一方を
再調整した状態で再作動させて、所定の位置決め精度が
達成されるか否かの判別を行い、再び所定の位置決め精
度が得られない場合には、前記再調整を取り消してから
位置決め精度を微調整した状態で前記再調整を繰り返す
ことを特徴とするものである。

（作　用） ワーク位置決め装置の作動機構のパラメータを初期調整
するに際し、速度特性にアンダーシュートまたはオーバ
ーシュートがあったり、所定の高周波振動または低周波
振動が生じた場合、所定の位置決め精度が達成できなく
なる。

そこで振動検出手段によりワーク位置決め装置の振動を
検出するとともに速度検出手段により作動速度を検出し
、この検出結果に基づき、まず低速域において正常作動
可能か否かの判別を行う。

ここで正常作動、例えば低速域の指令値に対し、検出し
た作動速度が追随する場合には、次に中速域および高速
域において、前記パラメータとしての加減速、位置ルー
プゲイン、速度ループゲインの少なくとも何れか一方を
調整する（なお、異常作動、例えば低速域の指令値に対
し、検出した作動速度が明らかな異常値を示す場合には
、警報等を発して作動機構の手直しを促すものとする）
。

この調整は速度特性のアンダーシュートまたはオーバー
シュート、所定の高周波振動または低周波振動を解消す
るように行う。

次にこの状態でワーク位置決め装置を作動させて所定の
位置決め精度が達成されるか否かをチエツクし、達成出
来なかったら前記調整量を減少させるように加減速、速
度ループゲインの少なくとも何れか一方を再調整し、こ
の状態でワーク位置決め装置を再作動させて所定の位置
決め精度が達成されるか否かをチエツクする。この再調
整によっても再び所定の位置決め精度が達成出来なかっ
たら、−旦この再調整を取消してから位置決め精度を微
調整し、この状態で前記再調整を繰り返す（なお、前記
所定の位置決め精度は、この微調整を行っても所望の位
置決め精度が確保できるように厳しくしてお（）。

二のようにして上記一連の初期調整工程が自動的に処理
されるから、いかなる場合においても所望の位置決め精
度を達成することができ、ワーク位置決め装置の初期調
整の作業時間を大幅に短縮することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明方法の一実施例に用いるワーク位置決め
装置の構成を例示する線図であり、図中４はワーク位置
決め装置を示す。

ワーク位置決め装置（以下ロケータと称す）４は、三次
元直交座標系のアプローチ軸および図示しない各種の作
業手段を具えて成り、車体組立ラインには複数のロケー
タ４を設置するため、凹型のフレーム２を設ける。これ
らロケータ４をフレーム２に取付けるに際し、車体組立
装置を、各種の車種および卓型に適用可能ならしめる目
的の下で、例えば、フレーム２の外側で搬送方向、言い
換えれば、第１図に示す三次元直交座標系のＹ軸方向へ
延在させて敷設したレール６と、このレール６に掛合さ
せたスライダ７とからなる直動ガイドの、そのスライダ
７に、ロケータ４のベース８を固定することにて行うこ
とができ、このことによれば、それぞれのロケータ４は
、フレーム２に、その外側にて支持された状態で、レー
ル６の延在方向へ、組立られる車体の車種、卓型に応じ
て自由に水平移動することができる。

これらロケータ４は、この車体組立装置においては、ワ
ークとしてのサイドボディのサイドルーフレールを位置
決め保持するものであり、ベース８に貫通させてフレー
ム２の内側へ突出させたアプローチ軸５を、組立てられ
る車体に対して進退駆動するため、言い換えれば、三次
元座標系のＸ軸方向へ駆動するため、そのアプローチ軸
５の後端にサーボモータ１２を連結し、このサーボモー
タ１２を、アプローチ軸５の内側に延在させた、ボール
ねじのねじ軸１３の後端に、カップリング１４を介して
連結し、そして、このねじ軸１３に、ベース８に固定し
たボールナツト１５を螺合させる。なおここで、ねじ軸
１３の先端部は、アプローチ軸５に固定した軸受１６に
よって回転可能に支持する。

かかる進退構造によれば、サーボモータ１２を駆動して
ねじ軸１３を回転させることにより、アプローチ軸５は
、そのねじ軸１３と、ベース８に固定したポールナツト
１５との作用に基づき、ベース８に対し、好ましくは、
直動ガイドの案内下で、ねじ軸１３とともに、Ｘ軸方向
へ所要に応じて進退運動することができる。

さらに、フレーム２に、上述したように取付けたそれぞ
れのロケータ４の、Ｙ軸方向への駆動をもたらすべく、
フレーム２の外側に、ボールねじのねじ軸９を取付け、
そして、このねじ軸９に螺合するポールナツト１０およ
び、このポールナツト１０をタイミングベルトその他を
介して回転駆動するサーボモータ１１のそれぞれを、各
ロケータ４のベース８に取付ける。

さらにまた、このロケータ４では、アプローチ軸５の先
端に、その進退方向と直交する方向、すなわち、三次元
座標系ではＸ軸方向へ進退駆動可能に手首部分１７を取
付ける。

これがため、ここでは、アプローチ軸５の先端に固定し
たブラケットに、サーボモータ１８を取付け、そして、
このサーボモータ１８に連結したねし軸１９を、手首部
分１７に固定したポールナツト２０に螺合させる一方、
これもまたアプローチ軸側に取付けたレール２１に、手
首部分１７に固定したスライダ２２を掛合させることに
よって、レール２１とスライダ２２とからなる直動ガイ
ドで、手首部分１７をアプローチ軸５に支持するととも
に、定位置にて回転するねじ軸１３に対し、ポールナツ
ト２０を、手首部分１７とともに進退運動させる。

このような手首部分１７は、その中間部に、ブラケット
２３を、垂直面内で回動可能に枢支してなる関節部２４
を有しており、この関節部２４は、手首部分１７の基部
材２５に取付けた車種切換シリンダ２６を、そのピスト
ンロッドにてブラケット２３に連結することにより、所
要に応じて作動することができる。

そしてさらに、ブラケット２３の先端には、ワークとし
てのサイドルーフレール２７のアウターパネル２７ａに
接触して、それを位置決め支持する支持装置２８を固定
し、また、このブラケット２３の下方へ突出させて設け
たヨーク２９には、クランプシリンダ３０と、このクラ
ンプシリンダ３０に、トグル機構３１を介して連結され
て、サイドルーフレール２７のインナーパネル２７ｂに
当接する、言い換えればサイドルーフレール２７を支持
装置２８に押圧するクランプ爪３２とをそれぞれ取付け
る。

したがって、このロケータ４では、支持装置２８および
クランプ爪３２を、所要に応じて、三次元座標系の所要
位置へ移動させることができる他、車種切替シリンダ２
６の作用によって、関節部２４０周りで、垂直面内にて
回動させることができ、この故に、支持装置２８および
クランプ爪３２は、所要の位置で、サイドルーフレール
２７をそれらの間に位置決め保持することができるとと
もに、そのサイドルーフレール２７を、適宜位置へ変移
させることができる。

第２図はロケータ４の制御回路の構成を例示する回路図
であり、図中５０はサーボ制御回路を示す。

サーボ制御回路５０はインターフェイス５１．５２、サ
ーボ定数設定部５３．５４およびサーボ増幅器５５を具
えている。インターフェイス５１は、サーボモータ１２
（Ｘ軸の場合を示す。Ｙ、Ｚ軸はサーボモータ１１．１
８）の回転数に応じたパルスを検出するエンコーダ５６
からの入力信号をサーボ定数設定部５３゜５４およびコ
ントローラ５７に入力する。またインターフェイス５２
は、サーボモータの振動を検出する振動ピックアップ５
８からの入力信号をコントローラ５７に入力する。サー
ボ定数設定部５３はコントローラ５７からの位置指令と
インターフェイス５１からの入力とを比較して、それら
の偏差に応じて位置ループゲインを定めるサーボ定数Ｋ
を決定し、速度指令として定数設定部５４に入力する。

定数設定部５４はこの入力とインタフェイス５１からの
入力とを比較して、それらの偏差に応じて速度ループゲ
インを定めるサーボ定数に′を決定し、電流指令として
サーボ増幅器５５に入力する。サーボ増幅器５５はこの
電流指令およびサーボモータからのフィードバック電流
に基づきサーボモータ１２（１１，１８）を作動させて
ワークの位置決めを行う。

コントローラ５７はエンコーダ５６および振動ピックア
ップ５８より夫々ｘ、ｙ、ｚ軸に対応するサーボモータ
の回転数および振動に応じた信号を入力されて、第３図
の制御プログラムを実行してワーク位置決め装置のサー
ボ機構のＸ、Ｙ、Ｚ軸について夫々初期調整を行う。

すなわちまずステップ１０１で加減速およびサーボ定数
（位置ループゲイン、速度ループゲイン）に関する標準
パラメータを設定する。この標準パラメータは、例えば
サーボモータの、負荷および無負荷状態におけるイナー
シャ、トルクより求まる設計値を用いる。

次のステップ１０２では低速域における作動チエツクを
行う。すなわち、低速（例えばサーボモータの最高速度
の１０％）の指令に対するサーボモータの作動速度をエ
ンコーダ５６からの入力信号により所定期間（これはボ
ールネジ長に基づき定める）サンプリングし、この間に
極端な速度変動がある異常時には、ステップ１０３で警
報を発してサーボ機構の手直しを促す。

ステップ１０２で正常と判別されたら、ステップ１０４
で中速（例えばサーボモータの最高速度の５０％）指令
を行い。ステップ１０５〜１１０で中速域における作動
チエツクを行う。すなわち、ステップ１０５で速度特性
のアンダーシュートまたはオーバーシュートの有無の判
別を行い、所定量のアンダーシュートまたはオーバーシ
ュートが認められれば、それを解消するまでステップ１
０６でサーボモータの加減速を減少させ、解消したらス
テップ１０７で低周波振動の有無をチエツクする。ここ
で所定値（例えば０．１Ｇ）を超える低周波振動が有れ
ば、それを解消するまでステップ１０８で位置ループゲ
インＫを減少させ、解消したらステップ１０９で高周波
振動の有無をチエツクし、前記所定値を超える高周波振
動が有れば、それを解消するまでステップ１１０で速度
ループゲインに′を減少させる。

次のステップ１１１では高速（例えばサーボモータの最
高速度×１００％）指令を行い、ステップ１１２でステ
ップ１０５〜１１０と同一内容の制御を実行して高速域
における作動チエツクを行う。

上記各作動チエツクが完了したら、ステップ１１３で所
定位置決め精度が達成されるか否かの判別を行い、達成
されなければステップ１１４で加減速を増加させ、ステ
ップ１１５でサーボモータを再作動させ、ステップ１１
６で再びアンダーシュートまたはオーバーシュートの有
無をチエツクする（なおこのチエツクは前記中速域、高
速域の夫々について実行する）。ここで所定量のアンダ
ーシュートまたはオーバーシュートが認められなければ
、ステップ１１７で再び所定位置決め精度が達成され・
るか否かの判別を行い、達成されなければ達成されるま
でステップ１１７−１１５−１１６−１１７のループを
繰り返す。

ステップ１１６で所定量のアンダーシュートまたはオー
バーシュートが認められたら、ステップ１１８でステッ
プ１１４の加減速増加をキャンセルして加減速をステッ
プ１１４の実行前の状態に戻し、ステップ１１９で速度
ループゲインに′を増加させ、ステップ１２０でサーボ
モータを再作動させ、ステップ１２１で前記高周波振動
または低周波振動の有無をチエツクする（なおこのチエ
ツクは前記中速域、高速域の夫々について実行する）。

ここで振動が認められなければ、ステップ１２２で再び
所定位置決め精度が達成されるか否かの判別を行い、達
成されなければ達成されるまでステップ１２２−１１９
−１２０−１２１−１２２のループを繰り返す。

ステップ１２１で振動が認められたら、ステップ１２３
でステップ１１９の速度ループゲインに′の増加をキャ
ンセルしてに′をステップ１１９の実行前の状態に戻し
、ステップ１２４で位置決め精度を微調整（緩く）する
。この微調整した位置決め精度に基づき、制御をステッ
プ１１３に戻してステップ１１３以降の加減速および速
度ループゲインの調整を繰り返す。

上記制御の作用について説明すると、サーボモータはま
ず第３図のステップ１０２の実行により低速域において
作動チエツクされて、サーボ機構の不具合、例えばボー
ルネジの調整不良があればステップ１０３で警報が発せ
られる。次いでステップ１０４〜１１２の実行により、
中速域および高速域において作動チエツクを行う。すな
わち、速度特性のアンダーシュートまたはオーバーシュ
ートを解消するようにサーボモータの加減速を低下させ
るとともに、所定量を超える低周波振動および高周波振
動を解消するように、サーボ定数である位置ループゲイ
ンにおよび速度ループゲインに′を低下させる調整を行
って、速度特性の異常波形および、サーボモータのボー
ルネジのねじれやカップリングの剛性等に起因する上記
振動に対する、サーボ定数の補正がなされることにより
、サーボモータの位置決め停止時のパワーを変更する。

上記調整完了後、ステップ１１３の実行により所定位置
決め精度が達成されたか否かをチエツクし、達成できな
ければステップ１１４〜１２２の実行により、さらにパ
ラメータの微調整を行う。なおこの所定位置決め精度の
チエツクは、例えばエンコーダ５６の検出結果に基づき
、位置決め目標値が達成されてからＮパルス目（Ｎは前
記所定位置決め精度に応じた定数）の測定値が再び位置
決め目標値の公差内に入っていることを２回確認したと
きＯＫとするものであり、前述したアンダーシュートや
オーバーシュートがあると、この条件をクリアしない。

パラメータ微調整後のサーボモータ再作動時、ステップ
１１３と同一内容の位置決め精度チエツクをステップ１
１７．１２２で行い、この微調整によってもなお位置決
め精度条件をクリアできない場合には、ステップ１２４
で位置決め精度自体を微調整する。この微調整は例えば
前記パルス数ＮをＮ＝Ｎ＋２と増加させることにより行
い、これにより位置決め精度が緩くなってもなお所望の
位置決め精度は確保されるようにする。

このようにして上記一連の初期調整工程が自動的に処理
されるから、いかなる場合においても所望の位置決め精
度を達成することができ、ワーク位置決め装置の初期調
整の作業時間を大幅に短縮することができる。

（発明の効果） かくして本発明のワーク位置決め装置の初！ｔＩＪ調撃
方法は上述の如く、作動機構のパラメータを、誤差の発
生要因を解消するように自動的に初期調整するから、い
かなる場合においても所望の位置決め精度を達成するこ
とができ、ワーク位置決め装置の初期調整の作業時間を
大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例に用いるワーク位置決め
装置の構成を例示する線図、 第２図は同側のワーク位置決め装置の制御回路の構成を
例示する回路図、 第３図は本発明方法の一実施例の制御プログラムを示す
フローチャートである。 ４・・・ワーク位置決め装置（ロケータ）１１、１２．
１８・・・サーボモータ ５０・・・サーボ制御回路　　　５６・・・エンコーダ
５７・・・コントローラ　　　　５８・・・振動ピック
アップ第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ワーク位置決め装置の作動機構のパラメータを初期
   調整するに際し、 振動検出手段により該ワーク位置決め装置の振動を検出
   するとともに速度検出手段により作動速度を検出し、 得られた検出結果に基づき、低速域において正常作動可
   能か否かの判別を行い、 正常作動可能ならば、中速域および高速域において、速
   度特性のアンダーシュートまたはオーバーシュートもし
   くは所定の高周波振動または低周波振動の有無に応じて
   、前記パラメータとしての加減速、位置ループゲイン、
   速度ループゲインの少なくとも何れか一方を調整し、 この状態で作動させたとき所定の位置決め精度が達成さ
   れるか否かの判別を行い、 所定の位置決め精度が得られない場合には、前記調整量
   を減少させるように加減速、速度ループゲインの少なく
   とも何れか一方を再調整した状態で再作動させて、所定
   の位置決め精度が達成されるか否かの判別を行い、 再び所定の位置決め精度が得られない場合には、前記再
   調整を取り消してから位置決め精度を微調整した状態で
   前記再調整を繰り返すことを特徴とするワーク位置決め
   装置の初期調整方法。