JPH02284850A - ワーク位置決め装置の異常検知方法 - 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） 本発明は車体を構成する複数のワークを夫々位置決めす
るワーク位置決め装置を用いてワークの位置決め保持お
よび解放を行う際の異常を検知するのに好適な異常検知
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溶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所定駆動パター
ンによるサーボ機構の駆動によりワーク位置決め保持お
よび解放を行うに際し、サーボ機構に何らかの異常が発
生した場合、組立作業の継続によりその異常が蓄積され
てサーボ機構が完全に作動不能にならないとワーク位置
決め装置の異常の発生を知ることができず、したがって
異常検知時には異常原因を除去してサーボ機構を修復す
る間、車体組立ラインの長時間に亘る停止という重大事
態を招いてしまう。またワーク位置決め装置が所定駆動
パターン通りに正常に作動していても、ワーク側の異常
、例えばワークが変形して製作精度が悪いワーク不良に
よりワークの押込量が変動して所望の組立精度が確保で
きない場合にも、この組立精度不良の原因がワーク側に
あるのかワーク位置決め装置側にあるのか識別すること
ができず、原因解明が困難になってしまう。

本発明は駆動状態に対応するサンプリング時間毎のサー
ボモータ電流の監視に基づき、ワーク位置決め保持およ
び解放時の異常を検出することにより、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異常検
知方法は、ワーク位置決め装置のサーボモータを所定駆
動パターンにより順次前進駆動、制動および後退駆動さ
せてワーク位置決め保持および解放を行う際の異常を検
知するに際し、電流検知手段により駆動状態に対応する
サンプリング時間毎のサーボモータ電流を検出し、前進
加速駆動時の検出電流が第１の所定値を超えるか否かの
判別を行い、前進一定速駆動時の検出電流の平均値が第
２の所定値を超えるか否かの判別を行い、加速、一定速
、減速およびワーク押込より成る前進駆動の合計時間が
第３の所定値を超えるか否かの判別を行い、後退一定速
駆動時の検出電流の平均値が第４の所定値を超えるか否
かの判別を行い、前記判別の少くとも何れか１つが満足
された場合、ワーク位置決め装置の異常と判定すること
を特徴とするものであり、またワーク位置決め装置のサ
ーボモータを所定駆動パターンにより順次前進駆動、制
動および後退駆動させてワーク位置決め保持および解放
を行う際の異常を検知するに際し、電流検出手段により
ワーク押込時のサーボモータ電流を検出し、検出電流が
所定範囲内に収まるか否かの判別を行い、所定範囲外の
場合、ワーク側の異常と判定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のサーボモータを所定駆動パターン
により順次前進駆動、制動および後退駆動してワークの
位置決め保持および解放を行うに際し、電流検出手段に
より駆動状態に対応するサンプリング時間毎のサーボモ
ータ電流を検出する。

得られた検出電流は、ワーク位置決め装置が正常作動中
ならば、前記所定駆動パターンにおける電流値とほぼ一
致することから、サーボモータの前進加速時の検出電流
、前進一定速時および後退一定速時の検出電流の平均値
を、夫々第１、第２、第４の所定値と比較し、さらに加
速、一定速、減速およびワーク押込より成る前進駆動の
合計時間を第３の所定値と比較する。

ここで第１〜第４の所定値を、例えば前記所定駆動パタ
ーンの基準値に定数を掛けて求まる値に設定しておけば
、検出値の少くとも何れか１つがこれら所定値を超える
場合にはワーク位置決め装置の異常と判定することがで
きる。

一方、前記ワーク位置決め装置においてワーク押込時の
サーボモータ電流を検出し、検出電流が所定範囲内に収
まるか否かの判別を行えば、この所定範囲を、例えば前
記所定駆動パターンの基準値を中心にした一定範囲に設
定しておけば、一定範囲外の場合にはワーク側の異常と
判定することができる。

このようにしてワーク位置決め装置のサーボ機構が完全
に作動不能になる前に、速やかに当該装置の異常を検知
することができ、車体組立ラインが不所望に停止するこ
ともなくなり、さらにワーク側の異常により所望の組立
精度が確保できない場合にも、この組立精度不良の原因
がワーク側にあることを正確に識別してワークの変形を
推定することができる。

（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
たボールナラ目５を螺合させる。なおここで、ねじ軸１
３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に螺合するボールナツト１０
および、このボールナラ目Ｏ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、ボールナラ
）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。

サーボ制御卸回路５０はインターフェイス５Ｌ　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１
２（Ｘ軸の場合を示す。Ｙ、Ｚ軸はサーボモータ１１．
１８）の回転数に応じたパルスを検出するエンコーダ５
６からの人力信号をサーボ定数設定部５３゜５４に入力
する。またインターフェイス５２は、サーボモータ電流
をコントローラ５７にフィードバンク人力する。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に人力する。定
数設定部５４はこの入力とインクフェイス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Ｋを決定し、電流指令としてサー
ボ増幅器５５に入ノコする。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ンク電流に
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は前記駆動パターンおよび１回の位置
決め工程分の検出データを記憶するメモリ５８が接続さ
れるとともに、インクフェイス５９を介して警報装置６
０が接続されており、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に対応するサーボモ
ータ１２（１１，１８）のフィードバック電流をインタ
ーフェース５２を介して入力されて、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軸について夫々異常検知を行う。

すなわちまずステップ１０１で車種検知を行い、ステッ
プ１０２でこの車種検知結果に基づきワークの種類に応
じて定まる所定駆動パターン（その−例を第４図に示す
）を選択し、その各駆動状態に対応する基準値１　、（
ｔｌ）、　　Ｉ　ｓｌ、　　Ｉ　、２．　　Ｉ　ｓ３む
、。を続出す。なおこの車種検知は、図示しない車種セ
ンサを用いて車種に応じたワーク形状の相違を識別する
ことにより行う。

次のステップ１０３では、各測定値１（ｔ、）、１１、
、Ｌ、　　む。を読出し、ステップ１０４　、１０５で
サーボモータが前進加速駆動する間（第４図の期間ＬＩ
）、モータ電流１（ｔｌ）が基準値Ｘ５（ｔｌ）の１５
０％を超えるか否かの判別を行い、１回でもＹｅｓにな
ったら、ステップ１０６でワーク位置決め装置異常と判
定して、ステップ１０７で警報装置６０（例えば異常表
示灯やアラーム）に警報出力を行う。

ステップ１０４　、１０５の判別がＮＯならば、ステッ
プ１０８でサーボモータが前進一定速駆動する間（期間
ｔ　Ｉ−ｔ　２）のモータ電流の平均値１．が基準値Ｉ
１．の１２０％を超えるか否かの判別を行い、Ｙｅｓな
らば制御をステップ１０６　、１０７に進めて警報出力
を行い、Ｎｏならばステップ１０９でサーボモータがワ
ーク押込を行う間の電流Ｉ２が基準値Ｉｓ２の８０％未
満またはＩ８□の１２０％を超えるか否かの判別を行う
。

ここでＹｅｓならば、ワーク位置決め装置が正常に前進
駆動されたにも拘らず、ワークに対する押込量が著しく
変動した場合であり、ワークが変形して製作精度が悪い
ワーク不良に他ならないから、ステップ１１０でワーク
異常と判定して、ステップ１１１で警報装置６０に警報
出力を行う。

次のステップ１１２では、加速、一定速、減速およびワ
ーク押込より成るサーボモータの前進駆動の合計時間Ｌ
０が基準値ｔ３゜の１０５％を超えるか否かの判別を行
い、ステップ１１３ではサーボモータが後退一定速駆動
する間（期間ｔ、〜ｔｉ）のモータ電流の平均値Ｉ、が
基準値１ｓ３の１２０％を超えるか否かの判別を行い、
何れかの判別がＹｅｓならば制御をステップ１０６　、
１０７に進めて警報出力を行う。

上記制御の作用について第４図を用いて説明する。

ワーク位置決め装置は、サーボモータを第４図に示すよ
うな所定駆動パターンにより順次前進駆動、制動および
後退駆動されてワークの位置決めおよび解放を行う。す
なわち同図中ｔ０で示す前進駆動中、サーボモータはま
ずｔｌの間加速駆動され、次いでｔｌ−ｔｚの間一定速
駆動された後、減速されて、位置決め部材がワークに接
近し、ワーク押込が行われる。続いて制動の後、サーボ
モータの加速、む、〜Ｌ４間の一定速、減速より成る後
退駆動により位置決め部材がワークを解放する（この後
退駆動は、例えば前記前進駆動とはモータ電流の正負を
逆転したものとする）。なおこの所定駆動パターンはワ
ークの種類に応じて定めるものとするが、サーボモータ
の走行抵抗が温度によって変動することから、温度補正
により夏、冬で使い分けてもよい。

本発明においては、第３図のステップ１０４゜１０８　
、１１２　、１１３の実行によりワーク位置決め装置異
常時の判別を行うとともに、ステップ１０９の実行によ
りワーク自体の異常時の判別をも行う。

すなわちステップ１０４　、１０８　、１１２　、１１
３ではメモリ５８に記憶しておいた前記所定駆動パター
ンにおける各駆動状態に対応する基準値に定数を掛けた
値と検出値とを比較し、その結果、例えばステップ１０
４で基準値■ｓ（む、）の１５０％を超える異常値１　
　（ｔｌ　）が検出されればサーボモータのゴミ詰りと
推定でき、ステップ１０８　、１１３で基準値Ｉ□（■
、、）の１２０％を超える異常値ＩＩ（１りが検出され
ればサーボモータの油切れやボールネジの異常と推定で
き、さらにステップ１１２で基準値ｔ８゜の１０５％を
超える異常値Ｌ０が検出されればワーク位置決め装置と
近接物体（例えば他の位置決め装置やワーク）との干渉
と推定でき、何れの場合にもステップ１０６　、１０７
の実行によりワーク位置決め装置異常として警報装置６
０に警報出力を行う。

一方、ステップ１０９で押込電流の基準値！、ｔの８０
％未満または１２０％を超える異常値Ｉｔが検出されれ
ば、ワーク位置決め装置正常作動中、製作精度が悪いワ
ーク、つまり変形したワークを処理した場合であるから
、ステップ１１０　、１１１の実行により、ワーク異常
として警報装置６０に警報出力を行う。

これによりワーク位置決め装置のサーボ機構が完全に作
動不能になる前に、速やかに当該装置の異常を検知する
ことができ、車体組立ラインが不所望に停止することも
なくなり、さらにワーク側の異常により所望の組立精度
が確保できない場合にも、この組立精度不良の原因がワ
ーク側にあることを正確に識別してワークの変形を推定
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異常検知方法は
上述の如く、駆動状態に対応するサンプリング時間毎の
サーボモータ電流の監視に基づき、ワーク位置決め保持
および解放時の異常を検出するから、ワーク位置決め装
置のサーボ機構が完全に作動不能になる前に、速やかに
当該装置の異常を検知することができ、車体組立ライン
が不所望に停止することもなくなり、さらにワーク側の
異常により所望の組立精度が確保できない場合にも、こ
の組立精度不良の原因がワーク側にあることを正確に識
別してワークの変形を推定することができる。

【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図は同例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、 第４図は同例のワーク位置決め装置の駆動パターンの一
例を示す線図である。 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５
７・・・コントローラ　　　５８・・・メモリ６０・・
・警報装置 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ワーク位置決め装置のサーボモータを所定駆動パタ
   ーンにより順次前進駆動、制動および後退駆動させてワ
   ーク位置決め保持および解放を行う際の異常を検知する
   に際し、 電流検出手段により駆動状態に対応するサンプリング時
   間毎のサーボモータ電流を検出し、前進加速駆動時の検
   出電流が第１の所定値を超えるか否かの判別を行い、 前進一定速駆動時の検出電流の平均値が第２の所定値を
   超えるか否かの判別を行い、 加速、一定速、減速およびワーク押込より成る前進駆動
   の合計時間が第３の所定値を超えるか否かの判別を行い
   、 後退一定速駆動時の検出電流の平均値が第４の所定値を
   超えるか否かの判別を行い、 前記判別の少くとも何れか１つが満足された場合、ワー
   ク位置決め装置の異常と判定することを特徴とする、ワ
   ーク位置決め装置の異常検知方法。 ２、ワーク位置決め装置のサーボモータを所定駆動パタ
   ーンにより順次前進駆動、制動および後退駆動させてワ
   ーク位置決め保持および解放を行う際の異常を検知する
   に際し、 電流検出手段によりワーク押込時のサーボモータ電流を
   検出し、 検出電流が所定範囲内に収まるか否かの判別を行い、 所定範囲外の場合、ワーク側の異常と判定することを特
   徴とする、ワーク位置決め装置の異常検知方法。