JPH10138059A - 自動組立装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置のサイクルタイムを効果的に短縮し得る
自動組立装置及びその制御方法を提供する。 【解決手段】 組立対象物Ｗを相互に位置出して、それ
らの組立対象物Ｗを組み立てる。組立対象物Ｗを把持す
るための把持機構１を駆動する駆動モータ２と、駆動モ
ータ２の位置制御を行なう位置制御手段５と、駆動モー
タ２の速度制御を行なう速度制御手段４と、組立対象物
Ｗの特徴部分を検出するセンサ６と、を備える。センサ
６による組立対象物Ｗの特徴部分の検出時には速度制御
手段４によって駆動モータ２の速度制御のみを行い、特
徴部分の検出後に位置制御手段５によって駆動モータ２
の位置制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気製品等を始め
とする種々の機器或いは装置等に使用する部品類（組立
対象物）を組み立てる自動組立装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の組立対象物の組立或いは生産ラ
インにおいて、センサによって組立対象物の位置を検出
し、そのセンサ情報に基づいて組立対象物を位置決めし
て組立を行う自動組立装置が用いられる。組立対象物
は、組み立てるべき機器或いは装置等によって極めて多
岐に亘っている。例えば１例として図４は、組立対象物
としてのギヤ（以下、ワークＷという）とこのワークＷ
を組み付けるべきシャフト（以下、ワークＷ′という）
を位置合わせして組み立てる場合を示している。

【０００３】図４のギヤ位相出しの例では、把持したワ
ークＷをステッピングモータにより１パルス毎に順次送
り（回転させ）ながら、センサによって検出されたセン
サ情報を読み出し、位置合わせを行なっている。この組
立装置は、ワークＷをステップ駆動するステッピングモ
ータ等を含む駆動系とこの駆動系を制御するめの制御部
等を備えている。

【０００４】図５は、かかるセンサ情報による位置合わ
せのフローチャートである。なお、この例ではワークＷ
及びワークＷ′を組み付ける際、ワークＷのカシメ溝Ｗ
ａに対してワークＷ′のカシメ部Ｗａ′をカシメ付ける
ものとする。

【０００５】図５において先ず、ステップＳ１にて１パ
ルス或いは数パルス毎に位置決めする。これらの位置決
め演算は、位置決め制御中に５ｍｓｅｃ毎の割り込みに
よって起動される。ステップＳ２にて、後述のセンサ入
力部から入力されるセンサ情報を取り込む。この場合、
ステップＳ３における条件判断により、センサ情報が入
力されるまで繰り返される。ステップＳ４にて、センサ
入力のあった位置を制御部の特徴点位置記憶部に記憶す
る。ステップＳ５にて、ステッピングモータを停止させ
ると共に、ステップＳ６にて、該ステッピングモータが
停止したことを確認する。

【０００６】ステップＳ７にて、ステップＳ５で記憶し
たセンサ入力位置と制御部の移動量設定部に設定された
目標量とを加算した位置を新たな移動目標位置、即ちカ
シメ位置とする。ステップＳ８にて、ステップＳ７で求
めた位置を移動目標位置として軌道計画の演算を行な
う。ステップＳ９にて、移動目標位置（カシメ位置）へ
ステッピングモータを駆動し、ワークＷの位置決めを行
なう。

【０００７】ところが、上述したステッピングモータを
用いる組立装置もしくは方法では、ステッピングモータ
の原理的構造上の制約から回転速度が上げられないとい
う問題がある。そこで従来更に、この種の生産ラインの
ようにサイクルタイムを短くすべく高速性が要求される
場合、サーボモータを使用することにより高速で位置合
わせを行ない得るようにしている。

【０００８】次に、サーボモータを使用して位置合わせ
を行う組立装置の例を具体的に説明する。なお、前述の
例と同様にワークＷ及びワークＷ′を組み付ける場合の
ギヤ位相出しの例で説明する。

【０００９】図６は、このギヤ位相出しを行う自動組立
装置の主要構成例を示すブロック図である。図におい
て、１は把持機構を構成するフィンガ、２はフィンガ１
を回転駆動するためのモータであり、この例ではサーボ
モータが使用される。３はサーボモータ２のエンコー
ダ、４は速度制御部、５は主制御部である。この例では
速度制御部４はサーボドライバとして構成されている。
更に、６はワークＷのカシメ溝Ｗａを検出し得るように
装置の所定位置に取り付けられたセンサである。

【００１０】フィンガ１によって把持されたワークＷ
は、そのカシメ溝ＷａをワークＷ′のカシメ部Ｗａ′に
位置合わせした後にワークＷ′に組み付けられる。ワー
クＷを把持したフィンガ１は、モータ２によって回転駆
動される。この回転駆動の際、速度制御部４は、モータ
２のエンコーダ３によって生成されるパルスを負帰還と
して、速度制御を行ないながらモータ２を駆動する。主
制御部５は、モータ２の位置決め制御、センサ入力の監
視及びモータ２の回転駆動制御を行なう。

【００１１】図７は、上述の主制御部５の詳細構成例を
示すブロック図である。図において、ＣＰＵ５ａはＲＯ
Ｍ５ｃに格納されているプログラムに従って、モータ２
の位置決め制御、センサ入力の監視及びモータ２の回転
駆動制御を行なう。タイマ５ｂは、位置決め制御のため
に一定間隔でＣＰＵ５ａに対して割込信号を与える。

【００１２】一定間隔で与えられた割込は、位置決め制
御時には、ＲＡＭ５ｄに格納されている現在位置と位置
カウンタ５ｇとの偏差を求め、その偏差に一定の制御定
数を演算した後にＤ／Ａコンバータ５ｅによって速度制
御部４に対し、速度指令を出力する。また、回転駆動制
御時には、駆動前に計算された軌道計算の結果から次に
動く目標位置を演算し、位置カウンタ５ｇとの偏差を求
め、前述したような制御演算を施してＤ／Ａコンバータ
５ｅによって速度制御部４に速度指令を出力することに
よりモータ２を回転駆動する。

【００１３】ワークＷのカシメ溝Ｗａの有無情報は、セ
ンサ入力部５ｆを介してＣＰＵ５ａに取り込まれる。ま
た、センサ入力部５ｆから入力されたカシメ溝Ｗａの検
出位置は、特徴位置記憶部５ｈに記憶される。移動量設
定部５ｉは、カシメ位置検出位置を基準にしてワーク
Ｗ′のカシメ部Ｗａ′に対する位置補正量を設定する。
ここで、カシメ溝Ｗａの検出位置と移動量設定部５ｉに
よって設定された設定量との関係は、図４に示されてい
る。前述のようにモータ２を回転駆動することでワーク
Ｗを位置補正量だけ移動させることにより、ワークＷの
カシメ溝Ｗａをカシメ部Ｗａ′に対して位置合わせする
ことができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来方法においては、位置制御演算を行うために
数ｍｓｅｃの演算時間を費やすため、センサ６からのセ
ンサ入力を監視し得ない時間が発生する。そのために位
置合わせ精度が悪くなる場合があった。またその対策と
して、高速演算処理を行なえる高価なＣＰＵを使用する
方法、或いは複数のＣＰＵを使用することで位置制御演
算とセンサ監視を分担させる方法等が考えられるが、こ
れらの場合にはコストが高いものとなってしまう。

【００１５】本発明はかかる実情に鑑み、この種の装置
のサイクルタイムを効果的に短縮し得る自動組立装置及
びその制御方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の自動組立装置
は、組立対象物を相互に位置出して、それらの組立対象
物を組み立てる自動組立装置であって、前記組立対象物
を把持するための把持機構を駆動する駆動モータと、前
記駆動モータの位置制御を行なう位置制御手段と、前記
駆動モータの速度制御を行なう速度制御手段と、前記組
立対象物の特徴部分を検出するセンサと、を備え、前記
センサによる前記組立対象物の特徴部分の検出時には前
記速度制御手段によって前記駆動モータの速度制御のみ
を行い、前記特徴部分の検出後に前記位置制御手段によ
って前記駆動モータの位置制御を行うようにしたもので
ある。

【００１７】また、本発明の自動組立装置において、前
記組立対象物の特徴部分を検出した位置情報を記憶する
記憶手段と、前記組立対象物の特徴部分の検出位置から
の前記駆動モータの移動量を設定する移動量設定手段
と、を含んでいる。また、本発明の自動組立装置におい
て、前記駆動モータがサーボモータであることを特徴と
する。

【００１８】或いはまた、自動組立装置の制御方法は、
組立対象物を相互に位置出して、それらの組立対象物を
組み立てる自動組立装置の制御方法であって、前記組立
対象物を駆動する駆動手段を速度制御のみを行いながら
駆動する工程と、前記駆動手段によって駆動される前記
組立対象物の特徴部分を検出する工程と、前記組立対象
物の特徴部分の検出後、この特徴部分の位置情報に基づ
き前記駆動手段を所定量駆動する工程と、を備えたもの
である。

【００１９】また、自動組立装置の制御方法において、
前記組立対象物の特徴部分を検出した位置情報を記憶す
る工程と、前記組立対象物の特徴部分の検出位置からの
前記駆動手段の移動量を設定する工程と、を含んでい
る。

【００２０】本発明によれば、組立対象物を把持するた
めの把持機構を駆動する好適にはサーボモータを備え、
このサーボモータの位置制御を行なう位置制御手段とサ
ーボモータの速度制御手段においてサーボモータに対し
て位置制御を行なわず速度制御のみとする切換を行う。
また、組立対象物の特徴点検出するセンサと、組立対象
物の特徴点を検出した位置を記憶する記憶手段と、記憶
した特徴点位置からの移動量を設定する設定手段とを有
し、組立対象物の特徴点の検出動作中は速度制御のみに
よって移動し、組立対象物の特徴点の位置を記憶し、位
置制御を有効にした後に、前記記憶位置と前記設定位置
とを加えた位置へ移動制御を行なう。

【００２１】このように構成することにより、サーボモ
ータを高速に動作させた場合においても、位置制御に費
やす位置制御演算時間の影響がなく、高精度な位置合わ
せを低コストのシステムで実現することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３に基づき、従来
例と実質的に同一又は対応部材には同一符号を用いて、
本発明による自動組立装置及びその制御方法における好
適な実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る自動
組立装置の概略構成を示している。なお、この実施形態
において、組立対象物としてのワークＷ（ギヤ）とこの
ワークＷを組み付けるべきワークＷ′（シャフト）を位
置合わせして組み立てる場合の例とし、ワークＷのカシ
メ溝Ｗａの位相を割り出して組み立てるものとする。

【００２３】図１において、１は把持機構を構成するフ
ィンガ、２はフィンガ１を回転駆動するためのモータで
あり、この例ではサーボモータが使用される。３はサー
ボモータ２のエンコーダ、４はサーボドライバとして構
成されている速度制御部、５は主制御部、６はワークＷ
のカシメ溝Ｗａを検出し得るように装置の所定位置に取
り付けられたセンサである。

【００２４】フィンガ１はモータ２に取り付けられてお
り、ワークＷを把持し、回転可能に構成されている。ワ
ークＷはロータリテーブル７にて供給され、この組立装
置で位相割り出し後、次のカシメステーションへ排出さ
れる。ロータリテーブル７は主制御部５と接続するコン
トローラ８によって駆動制御される。

【００２５】昇降ユニット１０は、エアシリンダ等の駆
動機構によってフィンガ１の上昇下降を行なうようにし
たものであり、ロータリテーブル７によってワークＷが
割出装置へ供給される時にフィンガ１の逃げのために、
これを所定タイミングで上昇又は下降させる。ソレノイ
ドバルブ９ａ，９ｂは、昇降ユニット１０を昇降させ、
或いはフィンガ１を開閉させるためのものであり、主制
御部５の入出力部に接続され制御される。

【００２６】ワークＷを回転させるためのモータ２の動
力線は、速度制御部４に接続されており、モータ２のエ
ンコーダ３からの速度フィードバックにより、速度制御
される。また、エンコーダ３は位置フィードバックとし
て主制御部５にも接続され、そのエンコーダパルスはワ
ークＷの位置制御時に位置制御演算を施された後、速度
制御指令として速度制御部４へ指令される。主制御部５
は前述した従来例のものと実質的に同様に構成され（図
７参照）、位置制御、速度指令、ソレノイドバルブ９
ａ，９ｂのＯＮ／ＯＦＦ制御や、ロータリテーブル７の
コントローラ８に対する回転指示及びセンサ６の入力等
を行なう。センサ６は、ワークＷのカシメ溝Ｗａを検出
する位置に固定して取り付けられ、カシメ溝Ｗａの位置
でＯＮするように設置されている

【００２７】図２は、この組立装置のギア位相出しを行
なう場合の動作のフローチャートである。図２において
先ず、ステップＳ１００にてロータリテーブル７を回転
させてワークＷを位相割り出しステーションへ供給す
る。以下、次の各ステップで順に行われる。

【００２８】ステップＳ１０１にて昇降ユニット１０を
下げ、フィンガ１をワークＷを把持する位置まで下降さ
せる。ステップＳ１０２にてフィンガ１によってワーク
Ｗを把持する。ステップＳ１０３にてワークＷを回転
し、そのカシメ溝Ｗａを探し、位相の割り出しを行な
う。ステップＳ１０４にてフィンガ１を開き、ワークＷ
を放す。ステップＳ１０５にてフィンガ１の回転をホー
ム位置へ戻しながら、昇降ユニット１０を上げ、ワーク
Ｗの上方へ逃がす。ステップＳ１０６にて上昇確認後、
ステップＳ１０７にてロータリテーブル７を回転し、ワ
ークＷを次のカシメユニットのステーションへ排出す
る。

【００２９】ここで、図３は、図２に示したフローチャ
ートにおける特に本発明に係るギヤ位相出し工程（図
２、ステップＳ１０３）を更に詳細に表わしているフロ
ーチャートである。図３において先ず、ステップＳ１１
にて位置制御演算用割り込みのマスクを行なう（割込禁
止）。以下、次の各ステップで順に行われる。

【００３０】ステップＳ１２、Ｓ１３にて速度制御部４
に対して、ワークＷのカシメ溝Ｗａを検出するときの定
速度となるように速度指令を出す。この速度指令は、０
から予め決めた加速勾配に従って加速する加速指令であ
り、ワークＷの回転速度を定速度になるまで増加してゆ
く。ステップＳ１４にてセンサ入力部５ｆから入力され
るセンサ５の情報を取り込み、ステップＳ１５の条件判
断でセンサ入力が有るまで繰り返す。ステップＳ１６は
センサ入力のあった位置を記憶するステップであり、そ
の位置を特徴点位置記憶部５ｈに記憶する。

【００３１】次に、ステップＳ１７にて予め決めた減速
勾配に従って速度制御部４に対する速度指令値を減ら
し、ステップＳ１８にて速度指令０でモータ２が停止す
るまで繰り返す。ステップＳ１９は割り込みを許可し、
位置ループを再び復帰させるステップであり、位置決め
制御に必要なパラメータを更新した後に、割り込みのマ
スクを解除する。ステップＳ２０はステップＳ１６で記
憶したセンサ入力位置と移動量設定部５ｉに設定された
目標量とを加算した位置を新たな移動目標位置とするス
テップである。ステップＳ２１はステップＳ２０で求め
た位置を移動目標位置として、モータ駆動の軌道計画演
算を行なう。ステップＳ２２にて移動目標位置（カシメ
位置）へモータ２を駆動し、位置決めを行なう。

【００３２】このようにしてステップＳ１２、Ｓ１３の
定速度回転においてセンサ入力監視中は、目標位置を演
算する駆動演算と、位置制御ループの制御演算を行なう
ための割り込みが発生することなく、精度の高い安定し
たギアの位相割り出しが行なえる。

【００３３】上記の実施形態においては、組立対象物と
してのギヤとシャフトを組み立てる場合の例を説明した
が、本発明はその他種々の部品等を位置合わせして組み
立てる場合にも上述の実施形態と同様に有効に適用可能
である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、こ
の種の自動組立装置においてその制御方法を合理的に構
成することで装置のサイクルタイムを有効に短縮するこ
とができる。しかも比較的安価な制御構成とすることに
よりコスト的に有利である上、高速に且つ精度の高い位
置割り出しが行なえる等の利点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による自動組立装置の実施形態における
構成例を示す図である。

【図２】本発明による自動組立装置の実施形態における
装置の概略作動例を示すフローチャートである。

【図３】本発明による自動組立装置の実施形態における
ギヤ位相出し工程を詳細に表わしているフローチャート
である。

【図４】組立対象物としてのギヤ及びシャフトの例を示
す斜視図である。

【図５】従来の組立装置におけるギヤ位相出しの概略作
動例を示すフローチャートである。

【図６】従来のギヤ位相出し装置の構成例を示すブロッ
ク図である。

【図７】従来の組立装置におけるギヤ位相出しの主制御
部の構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ フィンガ ２ モータ ３ エンコーダ ４ 速度制御部 ５ 主制御部 ６ センサ ７ ロータリテーブル ８ コントローラ ９ａ，９ｂ ソレノイドバルブ １０ 昇降ユニット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 組立対象物を相互に位置決めして、それ
   らの組立対象物を組み立てる自動組立装置であって、 前記組立対象物を把持するための把持機構を駆動する駆
   動モータと、 前記駆動モータの位置制御を行なう位置制御手段と、 前記駆動モータの速度制御を行なう速度制御手段と、 前記組立対象物の特徴部分を検出するセンサと、を備
   え、前記センサによる前記組立対象物の特徴部分の検出
   時には前記速度制御手段によって前記駆動モータの速度
   制御のみを行い、前記特徴部分の検出後に前記位置制御
   手段によって前記駆動モータの位置制御を行うようにし
   たことを特徴とする自動組立装置。
2. 【請求項２】 前記組立対象物の特徴部分を検出した位
   置情報を記憶する記憶手段と、 前記組立対象物の特徴部分の検出位置からの前記駆動モ
   ータの移動量を設定する移動量設定手段と、を含んでい
   ることを特徴とする請求項１に記載の自動組立装置。
3. 【請求項３】 前記駆動モータがサーボモータであるこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の自動組立装置。
4. 【請求項４】 組立対象物を相互に位置出して、それら
   の組立対象物を組み立てる自動組立装置の制御方法であ
   って、 前記組立対象物を駆動する駆動手段を速度制御のみを行
   いながら駆動する工程と、 前記駆動手段によって駆動される前記組立対象物の特徴
   部分を検出する工程と、 前記組立対象物の特徴部分の検出後、この特徴部分の位
   置情報に基づき前記駆動手段を所定量駆動する工程と、
   を備えたことを特徴とする自動組立装置の制御方法。
5. 【請求項５】 前記組立対象物の特徴部分を検出した位
   置情報を記憶する工程と、 前記組立対象物の特徴部分の検出位置からの前記駆動手
   段の移動量を設定する工程と、を含んでいることを特徴
   とする請求項４に記載の自動組立装置の制御方法。