JPH02284886A - ワーク位置決め装置の位置教示補正方法 - 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
決め装置に入力された位置教示データに基づく、位置決
め目標値を最適化する、位置教示補正方法に関するもの
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、位置教示デー
タに基づく位置決め目標値によりワークの位置決めを行
うに際し、従来例においては、位置決め完了時位亙デー
タを位置計測手段により計測し、得られた位置データが
、当該位置教示データ（つまり設定値）に基づく位置決
め目標値を中心とする、一定範囲（以下、インポジショ
ン幅と称す）内に収まっている限り、その位置決めにお
いて所定の位置決め精度を達成したものとして前記位置
決め目標値をそのまま繰返し使用していた。

ところで各回の位置決め工程において前記位置データが
インポジション幅に収まっている場合であっても、位置
決め精度上好ましくない場合がある。すなわち、前記位
置データのデータ分布を解析した場合、第４図（ａ）に
示すように位置決め目標値とデータ分布中心値とが一致
する正規分布状態になるとともに全位置データ（第４図
（ａ）。

（ｂ）では位置データの代りに目標値からの偏差で説明
しているが、内容は同一である）がインポジション幅内
に収まるのが理想的であるが、同図（ｂ）に曲線Ａで示
すように全位置データがインポジション幅内に収まって
いても分布中心が位置決め目標値からずれることがある
（このずれの発生理由としては、例えばバックラッシュ
やワーク位置決め装置のメカ不良によるものがある）。

このように位置データの分布中心と位置決め目標値との
間に偏差が生じると、インポジション幅の管理精度が低
下して、ワーク位置決め装置に入力された位置教示デー
タに基づく、位置決め目標値を最適値にすることができ
なくなる。

本発明はワーク位置決め装置に入力された位置教示デー
タに基づく位置決め目標値に、計測した位置データの分
布状態に基づく補正を加えることにより、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位置教
示補正方法は、車体または車体主要部を構成するワーク
を位置決めするワーク位置決め装置に入力された位置教
示データに基づき、位置決め目標値を決定するに際し、
位置決め完了時所定位置決め精度が達成される度に、位
置計測手段により位置データを計測し、得られた位置デ
ータが所定数に達したら、これら位置データのデータ分
布解析により得られるデータ分布中心値の、当該位置教
示データに基づく位置決め目標値からの偏差を演算し、
この位置決め目標値に前記偏差を解消する補正を加えて
次回の位置決め目標値を決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は、入力された位置教示データに基
づく位置決め目標値により、車体または車体主要部を構
成するワークの位置決めを行う。

ここで位置計測手段により、位置決め完了時所定位置決
め精度が達成される度に、ワークの位置データを計測し
、得られた位置データが所定数に達したら、これら位置
データのデータ分布解析を行う。この解析によりデータ
分布中心値を求め、この値と当該位置教示データに基づ
く位置決め目標値との偏差を演算する。

この偏差は、例えばパックランシュやワーク位置決め装
置のメカ不良により発生するものであり、この偏差が生
じるとワーク位置決め装置の位置決め目標値に対し、実
際のワーク位置決め位置が常にプラスまたはマイナス傾
向になり好ましくない。

したがって前記位置決め目標値に前記偏差を解消する補
正を加える学習制御を行って、次回の位置決め目標値を
決定する。

これにより位置決め目標値とワークの位置データのデー
タ分布中心値とが一致する、所望の正規分布状態になっ
て、インポジション幅管理精度の向上により、ワーク位
置決め装置に入力された位置教示データに基づく位置決
め目標値を最適化することができる。

（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、車体組立う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
たボールナンド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に固定したボールナツト
１５との作用に基づき、ヘース８に対し、好ましくは、
直動ガイドの案内下で、ねし軸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ンド０お
よび、このボールナツト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に連結したねじ軸１９を、手首部
分１７に固定したボールナツト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、後述する位置決め目標値の学習制御機能を追
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、−ａ的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・パラレル変換器と、コントローラとじての命令実行
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バンクされる、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、このようなフードパック制御によりイ
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決
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に出力するとともに、後述する制御プログ
ラムの実行によりこの目標値の補正を行うものであり、
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１２．１１１８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、
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ヲ検出するエ
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４
５に入力し、サーボ定数設定部５３はコントローラ４５
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
る人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４
５の前述した学習制御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制御装置７
０からの位置教示データ（設定値）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軸のサーボモータについて夫々本
発明方法の位置教示補正を行う。

すなわちまずステップ１０１でワーク位置決め装置を起
動し、ステップ１０２で制御装置７０から入力された位
置教示データ、すなわち所望の位置決め位置に相当する
設定値を位置決め目標値Ｐ２とし、ステップ１０３で位
置決め装置作動完了時、所定の位置決め精度を達成した
か否かの判別を行う。

ここで所定の位置決め精度を達成した位置決め装置正常
作動時ならば、ステップ１０４で位置データをエンコー
ダ５６より読込み、ステップ１０５でこの位置データと
位置決め目標値Ｐｐとの偏差を演算する（この偏差はワ
ーク位置決めデータが位置決め目標値Ｐｐより大きい場
合をプラスとする）。

次のステップ１０６ではこのようにして集めた偏差デー
タが所定数、すなわち以下のデータ分布解析に必要な数
だけ得られたか否かをチエツクし、不足ならば所定数に
達するまでステップ１０５のデータ収集を繰返す。

次のステップ１０７で、これら偏差データに基づきデー
タ分布解析を行い、データ分布中心値Ｄ７の前記位置決
め目標値Ｐｐからの偏差ｌを演算しくｆ＝Ｐ、−Ｄｍ）
　、この偏差ｌを解消するように、ステップ１０８で次
回の位置決め目標値ＰＮを、ｐ、４＝ｐｐ＋ｚとする補
正により決定する。なお上記ステップ１０５による偏差
データの演算を省略して、ステップ１０７に対応するス
テップでワーク位置データから直接データ分布解析を行
ってもよい。

上記制御の作用について第４図（ａ）および（ｂ）を用
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（１ｍ）に基づく位置決め目標値に
より、車体または車体主要部を構成するワークの位置決
めを行う。この際、第３図の制御プログラムのステップ
１０３　、１０４の実行により、所定の位置決め精度が
達成される度に、例えばエンコーダ５６が計測した回転
数パルスが第４図（ａ）に示すインポジション幅（位置
決め目標値を中心にして土Ｎパルスの範囲内）に収まっ
ているとき、位置データを読込み、この位置データを、
ステップ１０５　、１０６の実行により一旦位置決め目
標値（第４図（ａ）において偏差＝０に対応する）から
の偏差データに換算してデータ分布解析に必要な数に達
するまで取込む。

このようにして収集したデータが、ステップ１０７のデ
ータ分布解析の結果、例えば第４図（ｂ）の曲線Ａで示
すように、インポジション幅内で偏っている（この図の
場合、実際の位置決め位置が位置決め目標値Ｐｐに対し
マイナス傾向を示している）ことが判明したら、ステッ
プ１０８の実行によりこの偏りをキャンセルするように
、つまりデータ分布中心値り、が当該位置決め目標値Ｐ
２に一致するように、位置決め目標値Ｐｐに偏差Ｐをキ
ャンセルする補正を加えて次回の位置決め目標値Ｐ８を
決定する（ＰＨ−Ｐｐ＋ｆｆｉ　）。

これにより次回、この位置決め目標値Ｐ、を用いてワー
クの位置決めを行えば、位置データ分布は第４図（ｂ）
の曲線Δから曲線Ｂの状態に改善されることになり、同
図（ａ）に示す理想的なデータ分布（正規分布）に近づ
けることができる。

したがって例えばバックラッシュやワーク位置決め装置
のメカ不良（例えばボールネジの調整不良）により前記
偏差Ｐが発生する場合においても、前述のような学習制
御の実行によりインポジション幅管理精度が向上して、
ワーク位置決め装置に入力する位置教示データに基づく
位置決め目標値を、最適化することができる。

（発明の効果） かくして本発明のワーク位置決め装置の位置教示補正方
法は上述の如く、ワーク位置決め装置に入力された位置
教示データに基づく位置決め目標値に、計測した位置デ
ータの分布状態に基づく補正を加えたから、位置決め目
標値とワークの位置データのデータ分布中心値とが一致
する、所望の正規分布状態になって、インポジション幅
管理４ｎ度の向上により、ワーク位置決め装置に入力さ
れた位置教示データに基づく位置決め目標値を最適化す
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（ａ）および（ｂ）は夫々計測した位置データに
基づく位置決め目標値からの偏差データのデータ分布を
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 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・・・制御装置第２図 第３図 第４図 （ａ） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車体または車体主要部を構成するワークを位置決め
   するワーク位置決め装置に入力された位置教示データに
   基づき、位置決め目標値を決定するに際し、 位置決め完了時所定位置決め精度が達成される度に、位
   置計測手段により位置データを計測し、得られた位置デ
   ータが所定数に達したら、これら位置データのデータ分
   布解析により得られるデータ分布中心値の、当該位置教
   示データに基づく位置決め目標値からの偏差を演算し、 この位置決め目標値に前記偏差を解消する補正を加えて
   次回の位置決め目標値を決定することを特徴とする、ワ
   ーク位置決め装置の位置教示補正方法。