JPH02284900A - ワーク位置決め装置の駆動トルク初期設定方法 - 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） 本発明は車体組立時、ワークを位置決めするワーク位置
決め装置の、トルク制限付きの作動機構の駆動トルクを
、最適値に初期設定する方法に関するものである。

（従来の技術） ワーク位置決め装置を用いる車体組立装置としては、例
えば特開昭６２−１１０５８１号公報に記載されたもの
がある。この装置は車体組立ラインのメインボディ仮組
ステージに設置されたフレームに、複数のワーク位置決
め装置（ロボット〕や溶接ロボットを設け、これらワー
ク位置決め装置によりメインフロアパネル、左右ボディ
サイドパネル、ルーフパネル等のメインボディを構成す
るワークを位置決めし、その位置決め状態のワークを溶
接ロボットによりスポット？容接してメインボディの仮
組立を行うものである。

（発明が解決しようとする課題） このようなワーク位置決め装置を用いて、トルク制限付
きの作動機構の作動によりワークの位置決め保持および
解放を行うに際し、ワーク同士、ワークと位置決め装置
、位置決め装置同士の干渉が発生した場合、マニュピレ
ータとしてのワーク位置決め装置の移動を、所定の位置
決め精度を必ず達成するように位置決め精度重視で制御
すると、作動機構（例えばサーボモータ）は前記干渉に
打ち克ってワークを所定の位置決め位置まで移動させよ
うとして、最大限のパワーを発揮するため、最悪の場合
ワークとしての車体パネルおよび位置決め装置の一方ま
たは双方を破損してしまうことがある。

ところで従来方法によれば、このような場合、例えばサ
ーボモータの過電流や過負荷を検知して、過電流、過負
荷が生じたとき異常検知に基づく警報出力（例えばアラ
ーム、異常表示灯）を行っていた。したがってこの従来
方法では上記破損を未然に防止することができなかった
。

ここで上記破損を未然に防止するため、ワーク位置決め
工程中、ワーク位置決め装置の位置決め部材がワークに
当接してからワークを位置決め保持後解放するまでの一
連の動作の各タイミング毎に、サーボモータの駆動トル
クを夫々最適値、すなわち必要最小限のトルク値に初期
設定し、それ以上のトルクは絶対に与えないように管理
する方法が考えられる。

しかしながらこの方法を採用する場合、従来方法にあっ
ては、駆動トルクを最適値に初期設定するためには作業
者が前記各タイミング毎にトルク値を計測し、１回の位
置決め工程骨の計測データに基づきその工程を再現し、
各タイミング毎のトルク値の適否を夫々判定し、その判
定結果に基づき各トルク値が最適値になるまで調整を繰
返していたため、駆動トルクの初期設定に多大な時間を
消費してしまう。

本発明はワークが移動を開始する時点のトルク制限を最
大にし、このトルク制限に基づき最適駆動トルクを自動
的に初期設定することにより、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、本発明のワーク位置決め装置の駆動ト
ルク初期設定方法は、ワーク位置決め装置のトルク制限
される作動機構の駆動トルクを初期設定するに際し、位
置計測手段により所定サンプリング時間毎に夫々ワーク
保持位置を計測し、得られたワーク保持位置データに基
づきワーク移動の有無の判別を行い、トルク制限を最大
にしてワーク位置決め装置を起動したとき、所定期間ワ
ークが移動しない場合、前記作動機構のトルク制限を段
階的に弱め、このトルク制限下でワーク移動の有無の判
別を行い、ワークが移動したとき、このトルク制限に基
づき前記作動機構の駆動トルクを設定し、この駆動トル
クでワーク位置決め装置が所定の位置決め精度を達成し
たとき、この駆動トルクを初期設定値として採用するこ
とを特徴とするものである。

（作　用） ワーク位置決め装置はトルク制限される作動機構の作動
により、車体または車体主要部を構成するワークの位置
決め保持および解放を行う。

ここでこの作動機構の駆動トルクを初期設定するに際し
、まず位置計測手段により所定サンプリング時間毎に夫
々ワーク保持位置を計測し、得られたワーク保持位置に
基づきワークの移動の有無を判別する。すなわち、当初
作動機構のトルク制限を最大にしてワーク位置決め装置
を起動したとき、計測されたワーク保持位置が所定ナン
プリング時間全く変化しなければワーク移動なしと判別
し、変化すればワーク移動と判別する。ここでワーク移
動なしと判別された場合には、前記作動機構のトルク制
限を段階的に弱めて駆動トルクを徐々に増大させる。

このトルク制限下でワーク移動の有無を判別し、ワーク
が移動したときこのトルク制限に基づき、例えばこのト
ルク制限により規定される駆動トルクに安全係数を掛け
て、駆動トルクを設定する。

ここでこの駆動トルクに設定したワーク位置決め装置が
所定の位置決め精度を達成していれば、この駆動トルク
を正式に初期設定値として採用する。なおこのような駆
動トルクの初期設定は、ワーク位置決めに関する一連の
動作の各タイミング毎に行う。

このようにしてワーク位置決め装置の、トルク制限付き
の作動機構の駆動トルクを、ワーク位置決めに関する一
連の動作の各タイミングに亘って最適値、すなわち必要
最小値のトルク値に自動的に初期設定することができ、
位置決め装置とワーク等の不所望な干渉を効果的に防止
するとともに駆動トルク初期設定の作業時間を大幅に減
少させることができる。

（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、上述したようにして取付けたそ
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、アブ１コーチ軸５の
先端に、それの進退方向と直交する方向、すなわち、三
次元座標系ではＺ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に連結したねじ軸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、ブラケラト
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
ンロンドにてブラケット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２４の周りで、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の制御系の構成を例示する線図であ
り、図中４０はインテリジェントアンプを示す。

インテリジェントアンプ４０は、コントローラ４５と、
サーボアンプ５０と、軸切換ユニット６０とを具えて成
るものであり、本願出願人が先に出願した特願昭６３−
１４３４８２号明細書に記載のインテリジェントアンプ
の機能に、後述する駆動トルク初期設定機能を追加した
ものである。ここで名称を「インテリジェントアンプ」
としたのは、−船釣なサーボアンプ機能の他に、従来外
部制御装置（例えば大型コンピュータ）で行っていた種
々の演算処理機能をアンプ側に持たせたからである。な
お、前記特願昭６３−１４３４８２号のインテリジェン
トアンプは、入出力インターフェースとしてのシリアル
・パラレル変ｔＡ　Ｒ”４と、コントローラとしての命
令実行用マイクロコンピュータおよびサーボコントロー
ラと、サーボアンプとを具えて成るものであり、命令実
行用マイクロコンピュータは通信制御およびサーボコン
トローラの制御を行い、サーボコントローラは命令実行
用マイクロコンピュータから構成される装置決め目標値
と、サーボモータの位置センサよりフィードハックされ
る、実際に測定された位置データとの位置偏差を目標速
度に変換し、サーボアンプはこの目標速度と、サーボモ
ータの速度センサよりフィードバックされる、実際に測
定された速度との速度偏差を増幅して、駆動電流として
サーボモータに供給し、このようなフードバック制御に
よりインテリジェントアンプは位置決め機能を発揮する
。

本発明のインテリジェントアンプ４０は、第２図に示す
ように、外部制御装置である制御装置７０との通信制御
および命令実行用のコントローラ４５が、制御装置７０
の教示データ用メモリ７１に記憶され、演算処理装置（
ＣＰＵ）７２の命令により通信インターフェース７３を
介して入力される、位置教示データ、すなわち所望の位
置決め位置に相当する設定値（この値は車種に応じて設
定する）を受けて、この設定値に対応する目標値をサー
ボアンプ５０に出力し、サーボアンプ５０はこの目標値
に基づき、軸切替ユニット６０を介してワークを位置決
めするマニュピレータとしてのＸ、Ｙ、Ｚ軸のサーボモ
ータ１２．１１．１８に対し夫々前述した従来例と同様
のサーボ制御を行う。ここでサーボアンプ５０は、例え
ばインターフェース５１．５２、サーボ定数設定部５３
．５４および増幅器５５を具えて成るものとし、インタ
ーフェース５１は、サーボモータ１２．１１．１８の回
転数に応じたパルスを検出するエンコーダ５６（このエ
ンコーダは常時位置データを出力するアブソリュート型
エンコーダである）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４５に入力し、インター
フェース５２は、段階的なトルク制限を行うためのモー
タ負荷推定に用いるデータとしてのサーボモータ電流を
コントローラ４５にフィードバック入力し、ナーボ定数
設定部５３はコントローラ５７からの位置指令とインタ
ーフェース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に入力し、定数設定
部５４はこの入力とインターフェース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、電流指令として増幅器
５５に入力し、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
。なお、軸切替ユニット６０は、ｘ、ｙ、ｚの各軸に対
する入出力を所定期間毎に切替える一種の電子スイッチ
であり、−船釣には図示しないブレーキとともに用いる
ものであるが、インテリジェントアンプをマニュピレー
タの各可動軸毎に設ける場合には省略することができる
。さらに制御装置７０は、前記の他に、計測した位置デ
ータを記憶するメモリ７４ならびに、ペンダント７５お
よびデータ監視用のモニタ７６を夫々接続する外部イン
ターフェース７７を具えるものとする（なおここでＣＰ
　Ｕ７２にインテリジェントアンプ４０のコントローラ
４５の前述した駆動トルク初期設定機能を具備させるよ
うにしてもよい）。

コントローラ４５は、エンコーダ５６からのＸ、Ｙ。

Ｚ軸に対応するサーボモータの回転数およびこれらサー
ボモータのモータ電流、ならびに制御装置７０からの位
置教示データ（設定値）を入力されて、第３図および第
４図の制御プログラムを実行してワーク位置決め装置の
作動機構であるサーボ機構のｘ、ｙ、ｚ軸のサーボモー
タについて夫々本発明方法の駆動トルク初期設定を行う
とともに、その後のワーク位置決め装置稼動時の干渉防
止制御を行う（なおこの初期設定中はワークおよび位置
決め装置間等の干渉は生じないものとする）。

すなわちまず第３図のステップＬｏｔにおいて、トルク
制限を最大にする指令を行い、ステップ１０２でこのト
ルク制限下でワーク位置決め装置を起動する。次にステ
ップ１０３では、エンコーダ５６より位置決め装置移動
距離に対応するサーボモータ回転数を所定サンプリング
時間毎に読込み、ステップ１０４でこの回転数に基づき
ワーク移動の有無をチエツクする。

ここで読込んだ回転数が変化しないワーク停止中ならば
、ステップ１０５でＮＧフラグを１にセットＬ（ＮＯ−
２）、ステップ１０６でＮＧフラグが所定値に１以上か
否かの判別を行い、Ｋ８未満ならばステ、プ１０７でＮ
ＧフラグをインクリメントしくＮＧ＝ＮＧ＋　１）　、
ワーク停止が継続する間ステップ１０７−１０３−１０
４−１０５−１０６−１０７のループを繰返し、ＮＧフ
ラグかに１になったらステップ１０８でサーボモータの
トルク制限を１段階弱めてからステップ１０９でＮＧフ
ラグをリセットし、制御をステップ１０３に戻す。

このようにしてトルク制限を１段階弱めた状態で再びス
テップ１０３．１０４を実行し、再びワークが移動しな
かったら同様にしてトルク制限を段階的に弱め、ワーク
が移動したら、ステップ１１０でＮＧフラグをリセット
してから、ステップ１１１で駆動トルクＴを、当該トル
ク制限により定まる駆動トルクＴＴＬに安全係数に、を
掛けた値に設定する（Ｔ＝Ｔ、、・Ｋｓ）。次のステッ
プ１１２では、この駆動トルクＴでワーク位置決め装置
が所定の位置決め精度を達成するか否かの判別を行い、
達成できなければステップ１０３以降の初！１１１調整
を繰返し、達成したらステップ１１３で駆動１−ルクＴ
を初期設定値として正式に採用し、制御装置７０のメモ
リ７１に当該ワークと関連させて記憶する。なおこのよ
うな駆動トルクＴはワーク位置決めに関する一連の動作
につき数十点初期設定する。

次にこの初期設定が完了したワーク位置決め装置を実際
に稼動させる際の制御プログラムを第４図により説明す
ると、まずステップ１２１で、前述のようにして初期設
定された駆動トルクＴが得られるトルク制限に相当する
電流をサーボアンプ５０に出力し、ステップ１２２でこ
のトルク制限下でワーク位置決め装置を起動し、ステッ
プ１２３でエンコーダ５６より位置決め装置移動距離に
対応するサーボモータ回転数を所定サンプリング時間毎
に読込み、ステップ１２４でこの回転数に基づきワーク
移動の有無をチエツクする。

ここでワークおよび位置決め装置間等の干渉が無ければ
上記回転数は変化することから、読込んだ回転数が変化
しなければステップ１２５でＮＧフラグを１にセットし
くＮＯ−２）、ステップ１２６でＮＧフラグが所定値に
２以上か否かの判別を行い、Ｋ２未満ならばステップ１
２７でＮＧフラグをインクリメントしくＮＧ＝ＮＧ＋１
）　、ＫＷ込んだ回転数が変化しない間ステップ１２７
−１２３−１２４−１２５−１２６−１２７のループを
繰返し、ＮＧフラグかに２になったらステップ１２８で
干渉異常発生時の処理、例えばワーク位置決め装置を急
停止させるとともに干渉異常の発生を図示しないアラー
ム、表示灯等により警報出力する。なお、ステップ１２
４の判別において読込んだ回転数が変化するワーク移動
時（正常時）には、ステップ１２９でＮＧフラグをリセ
ットしてからステップ１３０でこのモータ電流でワーク
位置決め装置が所定の位置決め精度を達成するか否かの
判別を行い、達成できなければステップ１２３以降の制
御を繰返し、達成したら制御をそのまま終了する。

上記第３図および第４図の制御の作用について説明する
。

ワーク位置決め装置は、制御装置７０より入力された位
置教示データ（設定値）に基づ（、位置決め目標値によ
り、車体または車体主要部を構成するワーク、すなわち
車体パネルの位置決め保持および解放を行う。ここであ
る車種に対応する、同一ワークの位置決め工程中は同一
教示データを用いることから、サーボモータの駆動トル
クを、ワーク位置決めに関する一連の動作において、動
作の各タイミング毎に夫々最適値である必要最小限のト
ルク値に初期設定するため、第３図の制御プログラムの
ステップ１０１においてトルク制限を最大にする指令、
すなわちモータ電流を作動する最小限の値に設定し、ス
テップ１０４でワーク移動の有無を、所定サンプリング
時間毎に読込んだサーボモータ回転数によりチエツクし
、ワークが移動するまでステップ１０８でトルク制限を
段階的に弱めて駆動トルクを増大させ、この駆動トルク
ＴＴＬでワークが移動したらステップ１１１でＴＴＬに
安全係数Ｋｓを掛けた値に駆動トルクＴを設定しくＴ＝
　ＴＴＬ−Ｋ　ｓ　）　、ステップ１１２でこの駆動ト
ルクＴで所定の位置決め精度を達成したか否かをチエツ
クし、達成したらこの駆動トルクＴを正式に初期設定値
として採用してメモリ７１に当該ワークと関連させて記
憶するようにすれば、ワーク位置決め装置の、トルク制
限付きの作動機構の駆動トルクを、ワーク位置決めに関
する一連の動作の各タイミングに亘って最適値、すなわ
ち必要最小値のトルク値に自動的に初期設定することが
でき、位置決め装置とワーク等の不所望な干渉を効果的
に防止するとともに駆動トルク初期設定の作業時間を大
幅に減少させることができる。

さらにこのようにして求めた初期設定値を用いてワーク
位置決め装置を実際に稼動させる際には、第４図の制御
プログラムのステップ１２１．１２２で、初期設定され
た駆動トルクが得られるトルク制限に相当する電流をサ
ーボアンプ５０に出力して、ワーク位置決め装置を起動
する。このときこのトルク制限によってサーボモータに
は作動に必要十分な駆動トルクが与えられるとともに、
これ以上の駆動トルクを与えないように設定されている
から、位置決め装置正常作動時、つまり前記干渉の無い
ときはステップ１２４の判別をクリアするはずであるが
、これをクリアしなかったらステップ１２６の判別にお
いてＹｅｓ　、すなわちワークが移動しない状態が所定
時間続いたら、ステップ１２８で干渉異常発生と判定し
、この対策として例えばワーク位置決め装置急停止や、
アラーム、表示灯により警報出力するため、異常が起き
そうな状況になったことを速やかに認識して異常が発生
する前に即座に対処することができるから、前記干渉に
よる不具合、特にワークの破損防止に多大な効果を得る
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駆動トルク初期
設定方法は上述の如く、ワークが移動を開始する時点の
トルク制限を最大にし、このトルク制限に基づき最適駆
動トルクを自動的に初期設定するから、ワーク位置決め
装置の、トルク制限付きの作動機構の駆動トルクを、ワ
ーク位置決めに関する一連の動作の各タイミングに亘っ
て最適値、すなわち必要最小値のトルク値に自動的に初
期設定することができ、位置決め装置とワーク等の不所
望な干渉を効果的に防止するとともに駆動トルク初期設
定の作業時間を大幅に減少させることができる。

【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系の構成を例
示する線図、 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、 第４図は初期設定された駆動トルクによるワーク位置決
め装置稼動時の干渉異常検知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・・・サーボモーフ ４０・・・インテリジェントアンプ ４５・・・コントローラ ５０・・・サーボアンプ ６０・・・軸切換ユニット ７０・・・制御装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ワーク位置決め装置のトルク制限される作動機構の
   駆動トルクを初期設定するに際し、位置計測手段により
   所定サンプリング時間毎に夫々ワーク保持位置を計測し
   、 得られたワーク保持位置データに基づきワーク移動の有
   無の判別を行い、 トルク制限を最大にしてワーク位置決め装置を起動した
   とき、所定期間ワークが移動しない場合、前記作動機構
   のトルク制限を段階的に弱め、このトルク制限下でワー
   ク移動の有無の判別を行い、 ワークが移動したとき、このトルク制限に基づき前記作
   動機構の駆動トルクを設定し、 この駆動トルクでワーク位置決め装置が所定の位置決め
   精度を達成したとき、この駆動トルクを初期設定値とし
   て採用することを特徴とする、ワーク位置決め装置の駆
   動トルク初期設定方法。