JP3651391B2

JP3651391B2 - ローダ制御装置

Info

Publication number: JP3651391B2
Application number: JP2000385332A
Authority: JP
Inventors: 真治吉川
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: US20020074213A1; EP1217479A2; JP2002187041A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械等の外部機械に対してワークの受け渡しを行うローダを制御するローダ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＣ旋盤等の自動工作機械では、工作機械本体にローダを付設し、ワークの搬入搬出が自動的に行われるようにしている。ガントリローダ等のローダでは、一連のサイクルを動作する中で、重要な位置決めホジションが幾つかある。例えば
ａ．主軸チャックに対するロード／アンロード位置、
ｂ．ワーク反転機に対するロード／アンロード位置、
ｃ．他の搬送装置との受渡し位置、
などである。
通常、これらの位置の設定は、「教示」呼ばれる作業により、量産開始前に専門のオペレータによって行われ、量産時は固定の位置として取り扱われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、量産時には、様々な状態の変化、例えば機械的なガタツキ、機構部品の摩耗、素材バラツキの変化、等のため、固定の値を使用してその位置へ無理に位置決めしようとしても、うまく行かないことがある。例えば、無理な姿勢のまま加工に入り、不良品を作ったり、場合によっては加工中にチャック等からワークが外れ、故障や事故に繋がる恐れもある。ときには、ローダ軸の異常負荷アラームによって停止し、故障を未然に防ぐこともあるが、稼働率の低下という不具合を生じさせる。
【０００４】
この発明の目的は、外部装置のチャックに対してワークを受け渡す時に、チャックの芯ずれに起因するローダの異常動作や受渡し不良等が生じることを防止することのできるローダ制御装置を提供することである。
この発明の他の目的は、次回からのワークの受渡し時に、正しい位置にローダチャックを移動させられるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、ワーク受渡し位置の修正を、座標の変更だけで簡単に行えるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明のローダ制御装置は、外部装置（１）のチャック（２）にワーク（Ｗ）を渡すローダ（５）を制御するローダ制御装置（２０）であって、ワーク渡し位置にローダチャック（１４）を移動させる位置制御手段（２５〜２７）と、ワーク渡し位置にローダチャック（１４）が移動した後、前記外部装置（１）のチャック（２）が閉まる前または閉まった後に、ローダ（５）をモータ（１１，１２）による拘束状態から解除するように制御する拘束解除手段（３１）とを設けたものである。
この構成によると、外部装置（１）のチャック（２）に対して、予め教示されたワーク渡し位置にローダチャック（１４）を位置決めし、ワーク（Ｗ）を渡す。このとき、拘束解除手段（３１）は、外部装置（１）のチャック（２）が完全に閉まる前、または閉まった後に、ローダ（５）をモータ（１１，１２）による拘束状態から解除するように制御する。例えば、拘束解除手段（３１）は、外部装置（１）のチャック（２）が閉まるときのローダ（５）の各軸のトルクを監視し、発生トルクが設定値を超えた場合に、ローダ（５）をモータ（１１，１２）による拘束状態から解除する。この拘束状態からの解除は、トルク制限状態としても良く、またモータ（１１，１２）を完全にオフとしても良い。このようにローダ（５）をモータ（１１，１２）による拘束状態から解除することにより、外部装置（１）のチャック（２）による拘束状態にローダチャック（１４）が追従移動、つまり習うことになる。そのため、チャック（２，１４）の芯ずれに起因するローダ（５）の異常動作や受渡し不良等が生じることが防止される。
なおここで言う外部装置（１）は、ローダ（５）とは別の装置のことであり、例えばローダ（５）が旋盤等の工作機械に内蔵されている場合は、その工作機械におけるローダ以外の部分であっても良い。外部装置（１）のチャック（２）は、ローダ（５）からワーク（Ｗ）が渡される装置のチャックのことである。
【０００６】
この発明において、上記拘束解除手段（３１）によりローダ（５）をモータ（１１，１２）による拘束から解除した状態で、上記外部装置（１）のチャック（２）がローダチャック（１４）に把持されているワーク（Ｗ）を掴むことによりローダチャック（１４）が追従移動した位置を検出し、その追従移動した位置に応じて、前記位置制御手段（２５，２６）による次サイクルのワーク渡し位置を修正する修正手段（３２）を設けても良い。
このように、ローダチャック（１４）が追従移動した位置を検出し、その位置に応じて次サイクルのワーク渡し位置を修正することにより、次サイクルからの位置決めを最適位置に行わせ、常に最適な位置へ位置決めすることができる。
【０００７】
この発明において、前記ローダ（５）は、ローダプログラム（２１）で指定したワーク渡し位置の座標データにより動作するものであり、前記追従移動した位置の検出値に基づき、前記座標データを書き換えるか、または補正量を加えることによって、前記ワーク渡し位置の修正を行うものであっても良い。ローダプログラム（２１）によるワーク受渡し位置の指定は、ワーク受渡し位置の識別符号（(1),(2) …）によって行い、位置決めポジション設定手段（２３）にその識別符号に対応する座標データを記憶させておいても良く、またローダプログラム（２１）に直接に座標データによってワーク受渡し位置を指定するようにしても良い。
いずれもの場合も、ローダチャック（１４）の追従移動した検出位置に基づき、座標データを書き換えるか、または補正量を加えることによって、前記ワーク渡し位置の修正を簡単に行うことができる。位置決めポジション設定手段（２３）に座標データを記憶させる場合、検出位置に基づく座標データの書き換えは、例えば、その記憶する座標データ自体を書き換えるようにする。ローダプログラム（２１）に座標データを記述する場合は、例えば、ローダプログラム（２１）の座標データを書き換えるようにする。検出位置に基づき補正量を加える場合は、例えば、位置決めポジション設定手段（２３）またはローダプログラム（２１）に設定された座標データで動作指令を出力するときに、補正を加える。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図２は、この発明を適用するローダと外部装置である工作機械の一例を示す斜視図である。外部装置１は、タレット式の平行２軸型の旋盤であり、主軸チャック２とタレット式の刃物台３を２組備え、かつワーク反転装置４を有している。ワーク反転装置４は、２つの反転装置チャック４ａ，４ｂを有し、片方の反転装置チャック４ａに把持されたワークを、もう片方の反転装置チャック４ｂに表裏反転させて持ち替え可能なものとされている。各反転装置チャック４ａ，４ｂは、対応する主軸チャック２，２の上方に位置している。
【０００９】
ローダ５はガントリ式のものであり、架設レール６に沿って走行する走行台７に、前後移動台８を介して昇降ロッド９を昇降可能に設け、昇降ロッド９の下端にローダヘッド１０が設けてある。図３に示すように、ローダヘッド１０には、２個のローダチャック１４が、主軸チャック２に対面する前向き姿勢と下向き姿勢とに設けられ、両チャック１４，１４の位置が入れ替え可能とされている。これら走行台７の走行（Ｘ軸方向移動）、前後台８の前後動（Ｚ軸方向移動）、および昇降ロッド９の昇降（Ｙ軸方向移動）は、図１の各サーボモータ１１〜１３の駆動で行われる。
【００１０】
図１はローダ制御装置の概念構成のブロック図である。ローダ制御装置２０はコンピュータによる数値制御式のものであり、ローダプログラム２１をＣＰＵやメモリ等からなる演算制御部２２で実行してローダ５の動作を制御するものとしてある。ローダプログラム２１は、ローダヘッド１０を各位置に移動させる軸移動指令である位置決め指令ａと、ローダヘッド１０のローダチャック１４を開閉させるチャック指令ｂ等の各種シーケンス制御指令等が記述される。演算制御部２２は、ローダプログラム２１を解読し、各移動指令ａに対応する指令を各軸（Ｘ〜Ｚ軸）のサーボコントローラ等からなる位置制御手段２５〜２７に出力すると共に、ローダプログラム２１におけるチャック指令ａ等のシーケンス制御指令をチャック開閉制御部２４等の各シーケンス制御部（図示せず）に転送する。
【００１１】
各軸の位置制御手段２５〜２７の制御により、上記各軸のサーボモータ１１〜１３が駆動される。これらサーボモータ１１〜１３は、パルスコーダ等の位置検出器１１ａ〜１３ａを有しており、位置制御手段２５〜２７は、位置検出器１１ａ〜１３ａの検出値により位置フィードバック制御を行う。各軸のサーボモータ１１〜１３の駆動系には、トルク検出手段２８〜３０がそれぞれ設けられている。これらトルク検出手段２８〜３０は、例えば各軸サーボモータ１１〜１３に供給する電流を検出する電流計等からなる。
【００１２】
ローダプログラム２１における位置決め指令ａは、この実施形態では、位置決めポジションの識別符号▲１▼，▲２▼，…を記述するものとされ、これら位置決めポジションの各軸の座標データを記憶する位置決めポジション設定手段２３が設けられる。各位置決めポジション▲１▼，▲２▼，…は、例えばローダチャック１４に対して、各主軸チャック１４や反転装置チャック４ａ，４ｂ（図２）等の外部装置チャックに受け渡すワーク渡し位置、およびローダ５からワークフィーダやコンベア等の他の搬送装置（図示せず）に受け渡す位置が定められる。
位置決めポジション設定手段２３における各位置決めポジション▲１▼，▲２▼，…の座標値は、適宜の方法による教示によって定められる。
【００１３】
この実施形態のローダ制御装置２０は上記構成おいて、拘束解除手段３１および修正手段３２を設けたものである。
拘束解除手段３１は、ワーク渡し位置にローダチャック１４が移動した後、外部装置１のチャック２が完全に閉まる前に、ローダ５をＸ軸およびＹ軸のモータ１１，１２による拘束状態から解除するように制御する手段である。具体的には、拘束解除手段３１は、外部装置１のチャック２が閉まるときのローダ５のＸ軸およびＹ軸のトルクを監視し、発生トルクが設定値を超えた場合に、ローダ５をモータ１１，１２による拘束状態から解除する。この拘束状態からの解除は、トルク制限状態としても良く、またＸ軸およびＹ軸につき、サーボオフとしても良い。トルク制限は、位置制御手段２５，２６を構成するサーボコントローラにトルク制御機能を持たせても良く、また適宜のトルクリミッタ回路（図示せず）を介在させて制限を掛けるようにしても良い。
【００１４】
修正手段３２は、拘束解除手段３１によりローダ５をモータ１１，１２による拘束から解除した状態で、外部装置１のチャック１４がワークＷを掴むことによりローダチャック１４が追従移動した位置を検出し、その追従移動した位置に応じて、位置制御手段２５，２６による次サイクルのワーク渡し位置を修正するものである。この修正は、位置決めポジション設定手段２３における該当する位置決めポジション▲１▼，▲２▼，…の座標値を修正することにより行うものとされている。追従移動した位置のデータは、各軸のサーボモータ１１，１２に設けられた位置検出器１１ａ，１２ａの位置検出値から得られる。位置検出値を取り込むタイミングは、外部装置１を制御する外部機械制御装置３３から、チャック２の閉動作が完了した信号を受けたタイミングとしても良く、またローダチャック１４がワーク渡し位置に到達した後、所定のタイマ時間経過時としても良い。
【００１５】
上記構成の動作を説明する。ローダ５は、予め教示によって定められた位置決めポジション▲１▼，▲２▼，…へ、ローダ制御装置２０の制御によって移動させられ、位置決めされる。各位置決めポジション▲１▼，▲２▼，…で、ローダチャック５から外部装置１のチャック２（４ａ，４ｂ）へのワークＷの受渡しが行われる。このとき、拘束解除手段３１は、ローダ５のＸ軸およびＹ軸のトルクを監視し、外部装置１のチャック２が完全に閉まる前に、または完全に閉まったときに、発生トルクが設定値を超えると、ローダ５をモータ１１，１２による拘束状態から解除する。この拘束状態からの解除は、トルク制限状態としても良く、またモータ１１，１２をサーボオフとしても良い。
【００１６】
例えば、図３に鎖線で示すように、ワークＷが主軸チャック２とローダチャック１４との両方で把持された状態となると、図４にずれ状態を示すように、最適な位置にローダチャック１４が位置決めされていない場合には、Ｘ軸またはＹ軸方向のトルクが高くなる。この状態で、ローダ５のモータ１１，１２に発生するトルクを制限し、またはサーボオフとする。サーボオフとする場合にも、位置ループ系が制御状態とする。サーボオフ状態とすることにより、拘束状態に反しようとするトルクが失われるので、ローダ５のモータ１１，１２は、相手側の拘束力に追従し、位置が変化する。位置制御はオフとしていないので、この位置検出値を記憶し、次サイクルからの位置決めを、この位置とすることにより、常に最適な位置での受渡しを可能とする。具体的には、修正手段３２は、上記習い時の位置検出値の座標データにより、位置決めポジション設定手段２３における該当する位置決めポジション▲１▼，▲２▼，…の座標データを書き換える。
【００１７】
このローダ制御装置２０は、このように、ローダ５をモータ１１，１２よる拘束状態から解除し、外部装置１のチャック２による拘束状態にローダチャック１４を習わせる。そのため、チャック２，１４の芯ずれに起因するローダ５の異常動作や受渡し不良等が生じることが防止される。また、この位置を記憶しておき、次サイクルからの位置決めの位置をその位置に変更し、常に最適な位置へ位置決めするように制御することができる。
【００１８】
なお、前記実施形態では、位置決めポジション設定手段２３を設けたが、この手段２３を設けずに、図５に示すように、ロータプログラム２１の移動指令ａ′に位置決めポジションの座標値を記述するようにしても良い。その場合、修正手段３２は、例えばローダプログラム２１の移動指令ａ′を演算制御部２２で実行する段階で、移動指令ａ′の座標値を補正するようにする。
【００１９】
【発明の効果】
この発明のローダ制御装置は、外部装置のチャックにワークを渡すローダを制御するローダ制御装置であって、ワーク渡し位置にローダチャックを移動させる位置制御手段と、前記ワーク渡し位置にローダチャックが移動した後、前記外部装置のチャックが閉まる前または閉まった後に、ローダをモータによる拘束状態から解除するように制御する拘束解除手段とを設けたものであるため、外部装置のチャックに対してワークを受け渡すに時に、チャックの芯ずれに起因するローダの異常動作や受渡し不良等が生じることを防止することができる。
上記拘束解除手段によりローダをモータによる拘束から解除した状態で、上記外部装置のチャックがワークを掴むことによりローダチャックが追従移動した位置を検出し、その追従移動した位置に応じて、前記位置制御手段による次サイクルのワーク渡し位置を修正する修正手段を設けた場合は、次回からのワークの受渡し時に、正しい位置にローダチャックを移動させることができる。
前記ローダは、ローダプログラムで指定したワーク渡し位置の座標データにより動作するものであり、前記追従移動した位置の検出値に基づき、前記座標データを書き換えるか、または補正量を加えることによって、前記ワーク渡し位置の修正を行うものである場合は、ワーク受渡し位置の修正を、座標の変更だけで簡単に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかるローダ制御装置の概念構成を示すブロック図である。
【図２】その外部装置とローダの一例を示す斜視図である。
【図３】同ローダの破断側面図である。
【図４】外部装置チャックとローダチャックの位置ずれの説明図である。
【図５】この発明の他の実施形態にかかるローダ制御装置の概念構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…外部装置
２…主軸チャック（外部装置チャック）
４…ワーク反転装置
５…ローダ
１０…ローダヘッド
１１〜１３…サーボモータ
１４…ローダチャック
２０…ローダ制御装置
２１…ローダプログラム
２２…演算制御部
２５〜２７…位置制御手段
２８〜３０…トルク検出手段
３１…拘束解除手段
３２…修正手段
Ｏ１…外部装置チャック中心位置
Ｏ２…ローダチャック中心位置
Ｗ…ワーク

Claims

外部装置のチャックにワークを渡すローダを制御するローダ制御装置であって、ワーク渡し位置にローダチャックを移動させる位置制御手段と、前記ワーク渡し位置にローダチャックが移動した状態で、ローダをモータによる拘束状態から解除するように制御する拘束解除手段とを設け、上記拘束解除手段は、上記外部装置のチャックがローダチャックに把持されているワークを掴むことによりローダチャックが追従移動可能なようにローダをモータによる拘束から解除するものとしたローダ制御装置。
外部装置のチャックにワークを渡すローダを制御するローダ制御装置であって、ワーク渡し位置にローダチャックを移動させる位置制御手段と、前記ワーク渡し位置にローダチャックが移動した後、前記外部装置のチャックが閉まる前または閉まった後に、ローダをモータによる拘束状態から解除するように制御する拘束解除手段とを設け、上記拘束解除手段によりローダをモータによる拘束から解除した状態で、上記外部装置のチャックがローダチャックに把持されているワークを掴むことによりローダチャックが追従移動した位置を検出し、その追従移動した位置に応じて、前記位置制御手段による次サイクルのワーク渡し位置を修正する修正手段を設けたローダ制御装置。
前記ローダは、ローダプログラムで指定したワーク渡し位置の座標データにより動作するものであり、前記修正手段は、前記追従移動した位置の検出値に基づき、前記座標データを書き換えるか、または補正量を加えることによって、前記ワーク渡し位置の修正を行うものである請求項２記載のローダ制御装置。