JP4151123B2 - Work following device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークに追従しながら作業ができるようにするワーク追従装置に係るものであり、特に、高精度の作業もすることができるようにしたワーク追従装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車の生産工場では、効率的な作業をするために、搬送される車体を追従しながら作業ができるようにする追従装置を用いている。この追従装置には、車体に対して作業をするロボット等の生産機械が載置されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の追従装置にあっては、車体への追従は追従装置が行ない、車体への作業はロボット等の生産機械が行なうというような構成になっていたので、追従の精度は追従装置の性能に依存していた。
【0004】
ところが、近年では、非常に作業精度の高い部品の取り付けなども追従装置を用いて行なわなければならなくなってきており、載置されている生産機械を非常に高精度で車体に追従させることは追従装置の性能の向上を勘案しても非常に困難となってきている。
【0005】
その原因としては、次のようなものがある。
▲1▼ まず、車体等の重量物はチェーンコンベア等で搬送されることが多く、また、その搬送距離も長いので、チェーンの弛みが原因となって、車体の搬送速度は微視的に見れば周期的に変動する。
▲2▼ 次に、作業者は車体に部品を取り付けるために、車体への乗降を繰り返すが、これが負荷変動となって、車体の搬送速度が不規則に変動する。
▲3▼ 追従装置に載置するロボット等の生産機械は非常に重たいものが多い。
【0006】
このように重たいものを載置しながら周期的にまたは不規則に搬送速度が変動している車体に正確に追従させるのは、制御の応答性の面を改善したとしても非常に難しい。
【0007】
あまり高精度の作業が要求されていなかった従来では、車体の搬送速度と追従装置の追従速度とが微視的に見て多少ずれていたとしても、車体と追従装置の平均速度が同じであれば支障なく作業することができたが、高精度の作業をする場合には、微視的に見た車体の搬送速度と追従装置の追従速度との相対速度の変動がその作業精度に大きく影響する。
【0008】
相対速度を常に0にするためには、追従装置にパワーの大きなモータを用いたり、予め相対速度の変動を予測した特殊な制御をしたりする必要があり、追従装置の大型化やコストアップの問題が発生する。そればかりではなく、追従装置自体を車体に正確に追従させる制御をすると、載置されているロボット等の生産機械が常に振動を伴うことになり、ロボットのアーム等が剛性不足である場合には、作業先端部が振動して結局は精度が要求される作業をすることができなくなる。振動しないようにするには、ロボットの剛性をさらに高めればよいが、そうすると重量が増加して益々追従装置が大型化するという悪循環を来すことなる。
【0009】
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、ワークに追従しながら高精度の作業ができるようにするワーク追従装置の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、次のように構成される。
請求項1に記載の発明は、ワークを搬送するワーク搬送手段と、当該ワーク搬送手段によって搬送されるワークの搬送速度を検出するワーク搬送速度検出手段と、当該ワーク搬送速度検出手段によって検出された搬送速度に基づいて前記ワークを平均搬送速度で追従する第1追従手段と、当該第1追従手段がワークを追従しているときの追従速度を検出する追従速度検出手段と、前記ワーク搬送速度検出手段によって検出された搬送速度と当該追従速度検出手段によって検出された追従速度とから相対速度を算出する相対速度算出手段と、当該相対速度算出手段によって算出された相対速度に応じて前記ワークの搬送速度と同一の搬送速度になるように前記ワークを追従する、前記第1追従手段に取り付けられた第2追従手段と、を有することを特徴とするワーク追従装置である。
【0011】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のワーク追従装置において、前記第1追従手段は、前記ワーク搬送手段により搬送されるワークと併走できるように設置された併走手段と、前記ワーク搬送速度検出手段によって検出された搬送速度に応じて当該併走手段の移動を制御する移動制御手段と、から構成されることを特徴とするワーク追従装置である。
【0012】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載のワーク追従装置において、前記第2追従手段は、前記第1追従手段に一定の範囲内で前記ワークを追従できるように取り付けられた位置合せ手段と、前記相対速度算出手段によって算出された時事刻々変化する相対速度を0にすべく前記位置合せ手段の位置を制御する位置制御手段と、から構成されることを特徴とする
【0013】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のワーク追従装置において、前記第2追従手段が有する位置合せ手段の重量は、前記第1追従手段が有する併走手段の重量よりも軽量であることを特徴とする。
【0016】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は、次のような効果を奏する。
請求項1、2に記載の発明では、第1追従手段をワークの平均搬送速度で追従させ、第2追従手段をワークの搬送速度と同一の搬送速度になるように追従させ、2つの追従手段によってワークを追従させるようにしたので、第1追従手段を大型化させることなく、簡単な制御でより正確なワークへの追従が可能となる。
【0017】
請求項3に記載の発明では、第1追従手段をワークの平均搬送速度で追従させ、第2追従手段はワークとの相対位置が一定になるように追従させ、2つの追従手段によってワークを追従させるようにしたので、第1追従手段を大型化させることなく、簡単な制御でより正確なワークへの追従が可能となる。
【0018】
請求項4に記載の発明では、第2追従手段が有する位置合せ手段の重量を第1追従手段が有する併走手段の重量よりも軽量としているので、位置合せ手段の剛性を高めることなく、比較的容易に位置合せ手段をワークに追従させることができるようになる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明のワーク追従装置を適用したガラス取り付け装置の概略構成図である。また、図2は、ガラス取り付け装置のガラス取り付け部の構成図である。
【0020】
図1に示したワークとしての車体10は、ワーク搬送手段であるチェンコンベアによって図示右方向にゆっくりと搬送される。このチェンコンベアは、モータによって駆動されているので、そのモータに取り付けられているエンコーダを用いて車体10の搬送速度が検出される。なお、このエンコーダは、搬送速度検出手段として機能する。
【0021】
車体10の搬送路上には、この車体10のリアとフロントにガラスを取り付ける作業をするガラス取り付け装置20が設けられている。
【0022】
このガラス取り付け装置20は、車体10の搬送路上に、この搬送路に沿うように設けられたレール21と、このレール21を搬送路に対して平行に移動させるレール22とを有し、レール21には、車体10を追従する追従装置23が走行自在に取り付けられている。また、この追従装置23が有するアーム24の先端部にはガラス取り付け部25が取り付けられている。つまり、ガラス取り付け装置20は、レール21,22と、追従装置23、ガラス取り付け部25によって構成される。
【0023】
追従装置23は、レール21に吊り下げられ、図示しないモータによってレール21を走行する。追従装置23には、車体10との相対位置を検出する測距センサA(車体との距離を検出して相対位置を知る)または速度センサB(車体との相対速度から相対位置を知る)が取り付けられる。測距センサAは、車体10のボンネットフードとの距離から車体10とのずれを検出するためのセンサであリ、速度センサBは、車体10に反射する光に基づいて車体10との相対速度を検出するための光学センサである。図では2つのセンサを取り付けた場合を例示しているが、実際にはどちらか一方のセンサを用いれば良い。
【0024】
なお、この場合の測距センサAは、相対位置検出手段として、速度センサBは、相対速度検出手段として機能する。また、センサを用いなくとも、追従装置23の追従速度をこの装置のモータに取り付けられたエンコーダに基づいて算出し、チェンコンベアの搬送速度と追従装置23の追従速度とから制御装置により相対速度を算出するようにしても良い。この場合のエンコーダは、追従速度検出手段として機能することになり、制御装置は相対速度算出手段としても機能することになる。
【0025】
追従装置23は、チェンコンベアのエンコーダからの信号に基づいてレール21を走行し、車体10を追従する。なお、この追従装置23は、第1追従手段を構成する併走手段として機能するものであり、車体10への追従は、エンコーダからの信号に基づいて算出される平均速度で行なわれる。この制御をするのが、移動制御手段として専用に設けた後述する制御装置である。
【0026】
チェンコンベア等の重量物を搬送する搬送装置では、その搬送速度は、微視的に見ると周期的な変動と不規則な変動を合成したような速度で変動している。追従装置23は非常に重たいので、このような微視的な変動にまで追従させようとするには無理がある。このため、本発明では追従装置23を車体10の平均搬送速度で追従させるようにしている。このような制御をした場合には、車体10と追従装置23との間に相対速度が生じるが、この相対速度を相対位置に代えて検出するのが前述の測距センサA,速度センサBであり、相対速度を吸収するのが、後述するガラス取り付け部25である。
【0027】
ガラス取り付け部25は、図1及び図2に示すように、アーム24の先端部分に取り付けられているものであって、車体10に取り付けるガラスGを吸着盤30によって吸着し、作業者がハンドル31でガラスGの姿勢を動かしながら図1のようにガラスを取り付けることができるものである。
【0028】
このガラス取り付け部25においてガラスの姿勢を変化させる機構の構成は、本願発明には特に関係がないので、詳しい説明はしないが、大まかな構成を説明しておく。
【0029】
ガラス旋回用軸32は、ガラスGの一端をその高さ方向に円弧を描くように動かすための軸である。ピッチング調整用軸33は、この軸を中心にしてガラスGをその厚み方向に揺動させるための軸である。ローリング調整用軸34は、この軸を中心にしてガラスGをその厚み方向に揺動させる(ピッチングの揺動軸に直角な方向に揺動する)ための軸である。X軸誤差吸収機構35は、左右に移動可能な軸の両端をバネでバランスさせているものであって、ガラスGの位置をX軸方向に微調整できるようにする軸である。旋回軸36は、この軸を中心に±90度ガラスを回転させることができるようにした軸である。
【0030】
これらの軸によって、作業者はガラスGを思い通りの姿勢にしながら、車体10にガラスGをはめ込むことができるようになる。
【0031】
なお、これらの軸構成とアーム24とは、位置合せ部37を介して連結されている。この位置合せ部37は、本発明の第2追従手段を構成する位置合せ手段として機能する部分である。
【0032】
この位置合せ部37の詳細な構成を示したのが図3である。図3(A)は、図2と同一の方向から見た位置合せ部37を示す図であり、図3(B)は、(A)図の側面から見た位置合せ部37を示す図である。
【0033】
この位置合せ部37は、サーボモータ40、LMガイド41、ボールネジ42、移動テーブル43から構成される。移動テーブル43は、LMガイドに沿って移動自在(図(A)では紙面の表裏方向)に支持される。この移動テーブル43には、ボールネジ42に係合するナット部44が設けられ、ボールネジ42の回転によって移動テーブル43が往復動する。この移動テーブル43には、図2に示した軸構成が連結される。なお、この位置合せ部37の動作は、後述する位置制御手段として専用に設けた後述するコントローラによって制御される。
【0034】
したがって、追従装置23と車体10との相対速度が0になるように、また、相対位置が一定になるように、サーボモータ40の動作を制御して移動テーブル43を往復移動させれば、車体10に正確に追従しながらガラスの取り付け作業をすることができるようになる。この位置合せ部37の重量は、追従装置23に比較すれば軽量であるので、刻々と変化する相対速度や相対位置に迅速に応答させることは比較的容易である。
【0035】
次に、追従装置23の制御と位置合せ部37の追従制御を図4以降のブロック図及びフローチャートにしたがって説明する。
【0036】
図4に示すように、測距センサAは、センサコントローラを介して移動制御手段あるいは位置制御手段として機能するコントローラ50に入力され、また、速度センサBもコントローラ50に入力される。本実施の形態では、測距センサAと速度センサBとの2つのセンサを用いているが、いずれかのセンサで足りるのは前述の通りである。
【0037】
ロータリー式のエンコーダ52は、追従装置23の追従速度を算出するためのものであり、このエンコーダ52からの信号もやはりコントローラ50に入力される。このエンコーダ52は、追従速度検出手段として機能する。このエンコーダ52は、速度センサBを用いる場合には、特に必要とされるものではない。
【0038】
チェンコンベアの搬送速度は、エンコーダ54によって検出されるようになっており、この検出された信号は、コントローラ50に入力される。
【0039】
同期タイミングセンサ56は、チェンコンベアによって搬送される車体10と追従装置23との追従の同期をとるためのセンサであり、このセンサ56から信号が出力された場合に追従装置23の追従が開始される。
【0040】
コントローラ50の指示によって制御されるインバータ57は、追従装置23のACモータ58の回転速度を制御するものである。コントローラ50は、また、ガラス取り付け部25のサーボモータ40の動作も制御する。
【0041】
以上の構成要素によって基本ループ回路と修正回路とが構成され、この回路によって、車体10の特定部位を基準に追従する追従装置23の追従動作が制御される。
【0042】
図5は、図4に示したブロック図において、第1追従手段である追従装置23と第2追従手段であるガラス取り付け部25の追従動作の制御系のみを示すブロック図である。
【0043】
図5(A)に示すように、エンコーダ54によって検出されたコンベア速度から基準入力信号が作成され、速度作成回路60ではこの基準入力信号に基づいて目標値が作成される。追従装置23のモータ58は、この目標値に基づいて回転し、この回転に伴ってエンコーダ52から出力されるパルスはカウンタ62によってカウントされる。D/A変換器、インバータ57、モータ58、エンコーダ52、カウンタ62から構成される閉ループによって追従装置23のつい追従が制御される。
【0044】
図5(B)に示すように、距離センサAまたは速度センサBによって検出された信号から基準入力信号が作成され、速度作成回路60ではこの基準入力信号に基づいて目標値が作成される。第2追従手段であるガラス取り付け部25のモータ40は、この目標値に基づいて回転し、車体10に対してこのガラス取り付け部25は正確に追従する。
【0045】
図6(A)のフローチャートは、追従装置23の追従動作を示すフローチャートである。なお、チェンコンベアの搬送速度は、図7の実線イで示すように、若干の周期的な速度変動があるものの、ほぼ一定の速度である。
【0046】
チェンコンベアに搬送された車体10を、図4の同期タイミングセンサ56が検出すると、追従装置23の追従動作が開始される(S1)。追従動作が開始されると、エンコーダ54によって検出されるコンベア速度が速度作成回路60に入力され、モータ58はこの速度になるまで速度を上昇させる(S2)。そして、チェンコンベアの速度に追いついたところで一定の速度で追従する(S3)。
【0047】
この追従装置23の速度変動の状態を示すと図7の点線ロに示すようになる。すなわち、同期タイミングセンサ56によって車体10が検知された時から速度を徐々に上げ、チェンコンベアの速度を上回ったり下回ったりの若干のハンチングを繰り返し、一定の速度で追従する。
【0048】
図6(B)のフローチャートは、ガラス取り付け部25の移動テーブル43の追従動作を示すフローチャートである。
【0049】
チェンコンベアに搬送された車体10を、図4の同期タイミングセンサ56が検出すると、ガラス取り付け部25の追従動作が開始される(S11)。追従動作が開始されると、距離センサAまたは速度センサBの検出信号が速度作成回路60に入力され、モータ40はこの速度に追い付くまで速度を上昇させる。つまり、ガラス取り付け部25と車体10の相対速度が0になるように、移動テーブル43を動かし、追従装置23が追い付けない速度の分だけ補償している。ガラス取り付け部25の重量は追従装置23の重量に比較して非常に軽量であるので、立ち上がり速度が早くできるので、このような補償は比較的容易である(S12)。その後は、追従装置23と車体10との相対速度を0にするように、非常に精度の高い追従制御が行なわれる(S13)。
【0050】
このガラス取り付け部25の速度変動の状態を示すと図7の一点鎖線ハに示すようになる。すなわち、同期タイミングセンサ56によって車体10が検知された時から相対速度を補償すべく急激に速度を上げ、いち早く車体10の搬送速度に追い付くようにする。少し時間がたつと追従装置23の速度が上昇してくるので、この上昇に伴ってガラス取り付け部25の速度を低下させる。その後、追従装置23が定常速度になると、チェンコンベアの周期的な速度変動を打ち消すようにガラス取り付け装置25の速度を変動させる(S13)。
【0051】
このように、本発明のワーク追従装置によれば、重量の比較的重たい追従装置23と重量の軽いガラス取り付け部25の2つの部分で車体10への追従が極めて精度よく行なわれることになる。
【0052】
なお、本実施の形態では、本発明をガラス取り付け装置に適用した場合を例示したが、これに限られず、追従装置を重量の重い部分と軽い部分に分け、重い部分は追従対象物の平均速度で追従させ、軽い部分で追従対象物とこの重い部分との相対速度を0にするように変動分を補償するという使用に適したものであれば、その他のどのような生産機械でも本発明の適用が可能である。
【0053】
次に、本発明のワーク追従装置の第2の実施の形態について説明する。この実施の形態では、ガラス取り付け部25を昇降シリンダによって上下動させるように構成し、追従の制御についても第1の実施の形態とは若干変えている。
【0054】
図8は、本実施の形態にかかるワーク追従装置を車両の搬送方向から見た図である。
レール21は、車体10の搬送路に沿って設けられている。このレール21は、搬送路に直交するように設置したレール22に移動自在に取り付けられ、レール21には、車体10を追従する追従装置23が走行自在に取り付けられている。この追従装置23は、レール21を走行する走行部70、ガラス取り付け部25が取り付けられるスライド部72、スライド部72を昇降させる昇降シリンダ74から構成されている。
【0055】
図9は、走行部70の具体的な構成を示した図である。走行部70は、2本のレール21を跨ぐようにカムフォロワ71を介してレール21に取り付けられ、片方のレール21には走行部70を移動させるためのラック76が取り付けられている。この走行部70は、その中央位置が車体10の中央位置に一致するように位置合わせされている。走行部70には、このラック76に噛み合うピニオン78を回転させるモータ80が取り付けられている。モータ80の回転は、追従制御用のコントローラ82およびインバータ84によって制御される。
【0056】
したがって、モータ80が回転すると、走行部70は車体10の搬送方向に移動することになり、その回転速度を制御することによって車体10に追従させることができるようになる。この回転速度は、車体10の搬送速度に応じてコントローラ82によって制御される。
【0057】
図10(A)および(B)は、スライド部72の具体的な構成を示す図である。このスライド部72は、走行部70に取り付けられている昇降シリンダ74に取り付けられるものであり、第1の実施の形態で示した位置合せ部37に相当するものである。
【0058】
このスライド部72は、昇降シリンダ74に取り付けられるベース90と、ガラス取り付け部25が取り付けられるテーブル100とを有し、テーブル100は、ベース90に取り付けられたサーボモータ91によって直動ガイド92およびサポートユニット95を介して駆動される。
【0059】
テーブル100は、直動ガイド92に沿って移動自在(図(B)では紙面の表裏方向)に支持される。このテーブル100には、ボールネジ93に係合するナット部94が設けられ、カップリング96を介してサーボモータ91に接続されるボールネジ93の回転によってテーブル100が往復動する。このテーブル100には、直接作業をするハンドなどが取り付けられるが、本実施の形態では、第1の実施の形態でも例示した図2に示した軸構成が連結される。このスライド部72の動作は、位置制御手段として専用に設けたコントローラ102およびサーボユニット104によって制御される。
【0060】
追従装置23を以上のような構成にすることによって、追従装置23と車体10との相対速度が0になるように、また、相対位置が一定になるように、モータ80およびサーボモータ91の動作を制御すれば、車体10に正確に追従しながらガラスの取り付け作業をすることができるようになる。このスライド部72の重量は、追従装置23全体の重量に比較すればかなり軽量であるので、刻々と変化する相対速度や相対位置に迅速に応答させることは比較的容易である。
【0061】
図11は、本実施の形態にかかるワーク追従装置の全体図であり、特に追従に使用されるセンサの取り付け状態を説明するための図である。図12(A),(B)は、センサの具体的な取り付け位置を示す図であり、図13は、センサの機能説明に供する図である。図14は、センサの制御系の構成を示すブロック図である。
【0062】
センサ110は、追従装置23に取り付けられたセンサ用アーム120に取り付けられている。センサ110は、図12に示してあるように、車体10と装置との相対位置を検出するための変位センサ112(同期センサともいう)と、車体10の侵入を検出するための反射型光電センサ114(同期タイミングセンサともいう)とから構成されている。
【0063】
図13(A)に示すように、反射型光電センサ114は、車体10の窓枠部分を反射光の変化から検出し、これによって車体10の侵入を検出する。この反射型光電センサ114からの検出信号は、図14に示すコントローラ116の入力ユニットに入力される。
【0064】
変位センサ112は、反射型光電センサ114の検出信号がセンサ検出用のコントローラ116に入力されたときから相対位置の計測を開始するセンサであって、この変位センサ112から出力される相対位置情報は、アンプ118で増幅されてコントローラ116の高速カウンタに入力される。なお、コントローラ116は、変位センサ112から相対位置情報を10msec間隔で入力し、相対位置をmm単位で検出できる。
【0065】
以上、本実施の形態のワーク追従装置の概略の機械構成は以上の通りであるが、つぎに、制御系の全体構成とその動作について詳細に説明する。
図15は、本実施の形態にかかる制御系のブロック図である。
【0066】
図中の軸コントローラ130は、移動制御手段または位置制御手段として機能するものであって、図9に示した追従制御用のコントローラ82、図10に示した位置制御手段として機能するコントローラ102、コントローラ116の3つのコントローラとしての機能を合わせ持っている。
【0067】
反射型光電センサ114からの検出信号は、軸コントローラ130に直接入力される。この検出信号の入力によって軸コントローラ130は追従制御を開始する。
変位センサ112から出力される相対位置情報は、アンプ118で増幅され、パルス出力として軸コントローラ130に入力される。
【0068】
走行部70を駆動するモータ80は、インバータ84を介して軸コントローラ130に接続され、軸コントローラ130は、変位センサ112からの相対位置情報に基づいて走行部70を車体10に同期して移動させる。
【0069】
スライド部72を駆動するサーボモータ91は、サーボユニット104を介して軸コントローラ130に接続され、軸コントローラ130は、変位センサ112からの相対位置情報に基づいてスライド部72を車体10に同期して移動させる。
【0070】
つぎに、図16から図18のフローチャートに基づいて、本実施の形態におけるワーク追従装置の動作を説明する。
図16および図17に示すフローチャートは、走行部70の制御を示すものである。
【0071】
まず、チェンコンベアが駆動されて車体10が搬送され(S21)、図13に示すように反射型光電センサ114によって車体10のフロントガラスの窓枠の部分が検出されると、軸コントローラ130は変位センサ112から出力される相対位置情報に基づいて車体10の搬送速度を算出する。この搬送速度の具体的な算出のステップは図17のフローチャートに示してある。このフローチャートは後で説明する(S22)。
【0072】
軸コントローラ130は、算出された車体10の搬送速度から、走行部70を駆動するモータ80の速度指令値を算出し(S23)、変位センサ112によって検出される相対位置(図13(B)に示すように、窓枠からXmm後方の位置を同期の基準位置とし、この基準位置と現在位値との差)が−20mm以上であれば、インバータ起動速度を2倍に設定し、一方、相対位置が−2mm以上であればインバータ速度をVに設定する。
【0073】
つまり、走行部70が基準位置よりも手前に位置する追従開始時は、どの程度の距離手前かによってモータ80の回転速度を変えている。20mm以上手前に位置している場合には、走行部70をゆっくりと起動するようにし、2mm以上手前では設定されているインバータ速度Vで動かすようにしている(S24〜S27)。
【0074】
つぎに、追従が開始された後は、走行部70が基準位置よりも2mm以上後方に位置する場合、つまり、遅れ気味に追従している場合には、インバータ速度Vにαを加えた速度でモータ80を回転させ、基準位置に追い付くようにし(S28,S29)、また、走行部70が基準位置よりも2mm以上前方に位置する場合、つまり、先走り気味に追従している場合には、インバータ速度Vにαを引いた速度でモータ80を回転させ、基準位置に近付くようにする。この制御は追従期間中は繰り返し行なわれる(S30,S31)。
【0075】
追従中に、走行部70が基準位置よりも20mm以上先走ってしまったときにはインバータ速度を0に設定して、走行部70を停止させる(S32,S33)。以上のように、通常は、走行部70は基準位置の±2mmの範囲で追従するようになる。
【0076】
図17は、図16のステップ22に示した車体10の搬送速度を算出する処理のサブルーチンフローチャートである。
チェンコンベアが駆動されて車体10の搬送が開始され、図13に示すように反射型光電センサ114によって車体10のフロントガラスの窓枠の部分が検出されると(S41)、軸コントローラ130に設けられている変位センサ112用の高速カウンタの値が0にリセットされる(S42)。車体10が搬送され続けて基準位置に到達すると(S43)、軸コントローラ130に内蔵されている2つの計測タイマをリセットする(S44)。計測タイマ1が100msec計測すると、軸コントローラ130は基準位置からの位置(現在値)を記憶(記憶1)し(S45,S46)、また、計測タイマ2が200msec計測すると、軸コントローラ130は基準位置からの位置(現在値)を記憶(記憶2)する(S47,S48)。
【0077】
軸コントローラ130は、記憶した2つの現在値から100msecの変位量を求め(S49)、この変位量から車体10の搬送速度を求める(S50)。
【0078】
図18は、スライド部72の動作を示すフローチャートである。
【0079】
軸コントローラ130に内蔵された計測タイマが10msecのカウントを終えると、変位センサ112で検出されている相対位置を検出する(S51)。この検出の結果、走行部70が基準位置の前方2mm以内に位置する場合には、基準位置と現在位置との差を、スライド部72の動作量として設定し(S52,S53)、一方、走行部70が基準位置の後方2mm以内に位置する場合には、基準位置と現在位置との差を、スライド部72の動作量として設定する(S54,S55)。以上の制御は、変位センサ112で検出されている相対位置が20mm以内の場合に繰り返し行なわれ、20mmを越えると終了する(S56)。
【0080】
この結果、サーボモータ91は、スライド部72を基準位置とのずれ量だけ動かし、走行部70による追従の誤差を吸収する。
【0081】
以上のように、比較的重量の重い走行部70は、100msec毎に検出される相対位置に基づいて制御され、比較的重量の軽いスライド部72は、10msec毎に検出される相対位置に基づいて制御されることになる。
【0082】
したがって、本実施の形態におけるワーク追従装置によれば、予め車体に設定した基準位置からのズレに基づいて、正確な追従が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のワーク追従装置を適用したガラス取り付け装置の概略構成図である。
【図2】 本発明に係るワーク追従装置におけるガラス取り付け装置のガラス取り付け部の構成図である。
【図3】 本発明に係るワーク追従装置における位置合せ部の詳細な構成を示す図である。
【図4】 本発明に係るワーク追従装置の制御系のブロック図である。
【図5】 本発明に係るワーク追従装置の第1追従手段または第2追従手段の制御系のブロック図である。
【図6】 本発明に係るワーク追従装置の制御系の動作説明に供する図である。
【図7】 本発明に係るワーク追従装置の制御を示すフローチャートである。
【図8】 第2の実施の形態にかかるワーク追従装置を車両の搬送方向から見た図である。
【図9】 図8に示した走行部の具体的な構成を示した図である。
【図10】 (A)および(B)は、図8に示したスライド部の具体的な構成を示す図である。
【図11】 本実施の形態にかかるワーク追従装置の全体図である。
【図12】 センサの具体的な取り付け位置を示す図であり、(A)は、センサの上面図を、(B)は、センサの正面図をそれぞれ示す。
【図13】 センサの機能説明に供する図である。
【図14】 センサの制御系の構成を示すブロック図である。
【図15】 本実施の形態にかかるワーク追従装置の制御系のブロック図である。
【図16】 本実施の形態にかかるワーク追従装置の制御を示すフローチャートである。
【図17】 本実施の形態にかかるワーク追従装置の制御を示すフローチャートである。
【図18】 本実施の形態にかかるワーク追従装置の制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10…車体、
20…ガラス取り付け装置、
23…追従装置、
25…ガラス取り付け部、
37…位置合せ部、
40…モータ、
43…移動テーブル、
50…コントローラ、
70…走行部、
72…スライド部、
74…昇降シリンダ、
110…センサ、
112…変位センサ、
114…反射型光電センサ、
130…軸コントローラ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a workpiece follower that enables a work to be performed while following a workpiece, and more particularly, to a workpiece follower that can perform a highly accurate work.
[0002]
[Prior art]
In an automobile production factory, in order to perform an efficient work, a follower is used that allows the work to be carried out while following the conveyed vehicle body. On this follow-up device, a production machine such as a robot that operates on the vehicle body is placed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional follower device, the follower device performs the follower to the vehicle body, and the work to the vehicle body is performed by a production machine such as a robot. Was dependent on the performance of.
[0004]
However, in recent years, it has become necessary to install parts with extremely high work accuracy using a tracking device, and making it possible for a mounted production machine to follow a vehicle body with very high accuracy Considering the improvement of the performance of the device, it has become very difficult.
[0005]
The cause is as follows.
(1) First, heavy objects such as car bodies are often transported by chain conveyors, etc., and the transport distance is long, so the transport speed of the car body can be seen microscopically due to slack in the chain. Fluctuates periodically.
(2) Next, the worker repeatedly gets on and off the vehicle body in order to attach components to the vehicle body, but this becomes a load fluctuation, and the conveyance speed of the vehicle body fluctuates irregularly.
(3) Many production machines such as robots placed on the follower are very heavy.
[0006]
It is very difficult to accurately follow the vehicle body whose conveyance speed fluctuates periodically or irregularly while placing such a heavy object, even if the control responsiveness is improved.
[0007]
Conventionally, work with very high accuracy has not been required. However, when working with high accuracy, fluctuations in the relative speed between the transport speed of the vehicle body and the tracking speed of the tracking device, which are viewed microscopically, greatly affect the accuracy of the work. To do.
[0008]
In order to always set the relative speed to 0, it is necessary to use a motor with a large power for the tracking device or to perform special control in which the fluctuation of the relative speed is predicted in advance, which increases the size and cost of the tracking device. A problem occurs. Not only that, if the tracking device itself is controlled to accurately follow the vehicle body, the mounted robot and other production machines will always vibrate, and the robot arm etc. is insufficiently rigid. The work tip portion vibrates and eventually the work requiring high accuracy cannot be performed. In order to prevent vibration, it is only necessary to further increase the rigidity of the robot. However, this causes a vicious circle in which the weight increases and the follower becomes larger.
[0009]
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a work follower that enables high-precision work while following a work.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
The invention according to
[0011]
The invention described in
[0012]
The invention according to
[0013]
The invention according to
[0016]
【The invention's effect】
The present invention configured as described above has the following effects.
[0017]
[0018]
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a glass mounting apparatus to which the work following apparatus of the present invention is applied. Moreover, FIG. 2 is a block diagram of the glass attachment part of a glass attachment apparatus.
[0020]
The
[0021]
On the conveyance path of the
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
In this case, the distance measuring sensor A functions as a relative position detecting means, and the speed sensor B functions as a relative speed detecting means. Further, without using a sensor, the follow-up speed of the follow-up
[0025]
The
[0026]
In a transport apparatus that transports heavy objects such as a chain conveyor, the transport speed fluctuates at a speed that combines periodic fluctuations and irregular fluctuations when viewed microscopically. Since the
[0027]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0028]
Since the structure of the mechanism for changing the glass posture in the
[0029]
The
[0030]
These axes allow the operator to fit the glass G into the
[0031]
Note that these shaft configurations and the
[0032]
FIG. 3 shows a detailed configuration of the
[0033]
The
[0034]
Therefore, if the movement table 43 is reciprocated by controlling the operation of the
[0035]
Next, the control of the
[0036]
As shown in FIG. 4, the distance measuring sensor A is input to the
[0037]
The
[0038]
The conveyor speed of the chain conveyor is detected by the
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
The basic loop circuit and the correction circuit are configured by the above components, and the tracking operation of the
[0042]
FIG. 5 is a block diagram showing only the control system of the tracking operation of the
[0043]
As shown in FIG. 5A, a reference input signal is created from the conveyor speed detected by the
[0044]
As shown in FIG. 5B, a reference input signal is created from the signal detected by the distance sensor A or the speed sensor B, and the
[0045]
The flowchart in FIG. 6A is a flowchart showing the tracking operation of the
[0046]
When the
[0047]
A state of the speed fluctuation of the
[0048]
The flowchart of FIG. 6B is a flowchart illustrating the tracking operation of the moving table 43 of the
[0049]
When the
[0050]
The state of the speed fluctuation of the
[0051]
As described above, according to the workpiece follower of the present invention, the follow-up to the
[0052]
In the present embodiment, the case where the present invention is applied to the glass mounting device is illustrated, but the present invention is not limited to this, and the tracking device is divided into a heavy portion and a light portion, and the heavy portion is the average speed of the tracking target object. As long as it is suitable for use in compensating for fluctuations so that the relative speed between the object to be followed and this heavy part is zero at a light part, any other production machine can be used. Applicable.
[0053]
Next, a second embodiment of the workpiece follower according to the present invention will be described. In this embodiment, the
[0054]
FIG. 8 is a view of the workpiece follower according to the present embodiment as viewed from the conveyance direction of the vehicle.
The
[0055]
FIG. 9 is a diagram illustrating a specific configuration of the traveling
[0056]
Therefore, when the
[0057]
FIGS. 10A and 10B are diagrams illustrating a specific configuration of the
[0058]
The
[0059]
The table 100 is supported so as to be movable along the linear motion guide 92 (in the direction of the paper surface in the figure (B)). The table 100 is provided with a
[0060]
By configuring the following
[0061]
FIG. 11 is an overall view of the workpiece follower according to the present embodiment, and is a view for explaining an attachment state of a sensor used for follow-up in particular. 12A and 12B are diagrams showing specific mounting positions of the sensor, and FIG. 13 is a diagram for explaining the function of the sensor. FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a sensor control system.
[0062]
The
[0063]
As shown in FIG. 13A, the reflective
[0064]
The
[0065]
As described above, the schematic mechanical configuration of the workpiece follower according to the present embodiment is as described above. Next, the overall configuration and operation of the control system will be described in detail.
FIG. 15 is a block diagram of a control system according to the present embodiment.
[0066]
An
[0067]
A detection signal from the reflective
The relative position information output from the
[0068]
The
[0069]
The
[0070]
Next, the operation of the work following apparatus in the present embodiment will be described based on the flowcharts of FIGS. 16 to 18.
The flowcharts shown in FIGS. 16 and 17 show the control of the traveling
[0071]
First, the chain conveyor is driven and the
[0072]
The
[0073]
That is, at the start of follow-up when the traveling
[0074]
Next, after the tracking is started, when the traveling
[0075]
If the traveling
[0076]
FIG. 17 is a subroutine flowchart of processing for calculating the conveyance speed of the
When the chain conveyor is driven to start the conveyance of the
[0077]
The
[0078]
FIG. 18 is a flowchart showing the operation of the
[0079]
When the measurement timer built in the
[0080]
As a result, the
[0081]
As described above, the relatively
[0082]
Therefore, according to the work following apparatus in the present embodiment, it is possible to accurately follow based on the deviation from the reference position set in advance in the vehicle body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a glass mounting apparatus to which a workpiece follower of the present invention is applied.
FIG. 2 is a configuration diagram of a glass attachment portion of the glass attachment device in the workpiece follower according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of an alignment unit in the workpiece follower according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a control system of the workpiece follower according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of a control system of the first tracking means or the second tracking means of the workpiece tracking device according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining an operation of a control system of the workpiece follower according to the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing the control of the workpiece follower according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram of a workpiece follower according to a second embodiment as viewed from the conveyance direction of a vehicle.
FIG. 9 is a diagram showing a specific configuration of a traveling unit shown in FIG.
10A and 10B are diagrams showing a specific configuration of the slide portion shown in FIG.
FIG. 11 is an overall view of the workpiece follower according to the present embodiment.
12A and 12B are diagrams showing specific mounting positions of the sensor, in which FIG. 12A is a top view of the sensor and FIG. 12B is a front view of the sensor.
FIG. 13 is a diagram for explaining the function of a sensor.
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a sensor control system.
FIG. 15 is a block diagram of a control system of the work following apparatus according to the present embodiment.
FIG. 16 is a flowchart showing control of the workpiece follower according to the present embodiment.
FIG. 17 is a flowchart showing control of the workpiece follower according to the present embodiment.
FIG. 18 is a flowchart showing control of the workpiece follower according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
10 ... the car body,
20 ... Glass mounting device,
23 ... following device,
25 ... Glass mounting part,
37 ... alignment part,
40 ... motor,
43 ... moving table,
50 ... Controller,
70 ... traveling part,
72 ... slide part,
74 ... Elevating cylinder,
110 ... sensor,
112 ... displacement sensor,
114 ... reflective photoelectric sensor,
130: Axis controller.
Claims (4)
当該ワーク搬送手段によって搬送されるワークの搬送速度を検出するワーク搬送速度検出手段と、
当該ワーク搬送速度検出手段によって検出された搬送速度に基づいて前記ワークを平均搬送速度で追従する第1追従手段と、
当該第1追従手段がワークを追従しているときの追従速度を検出する追従速度検出手段と、
前記ワーク搬送速度検出手段によって検出された搬送速度と当該追従速度検出手段によって検出された追従速度とから相対速度を算出する相対速度算出手段と、
当該相対速度算出手段によって算出された相対速度に応じて前記ワークの搬送速度と同一の搬送速度になるように前記ワークを追従する、前記第1追従手段に取り付けられた第2追従手段と、
を有することを特徴とするワーク追従装置。A workpiece transfer means for transferring a workpiece;
Workpiece conveyance speed detection means for detecting the conveyance speed of the workpiece conveyed by the workpiece conveyance means;
First follow-up means for following the workpiece at an average conveyance speed based on the conveyance speed detected by the workpiece conveyance speed detection means;
Follow-up speed detecting means for detecting the follow-up speed when the first follow-up means is following the workpiece;
A relative speed calculating means for calculating a relative speed from the conveying speed detected by the workpiece conveying speed detecting means and the following speed detected by the following speed detecting means;
A second follower attached to the first follower for following the workpiece so as to have the same transport speed as that of the workpiece according to the relative speed calculated by the relative speed calculator ;
A workpiece follower characterized by comprising:
前記ワーク搬送手段により搬送されるワークと併走できるように設置された併走手段と、
前記ワーク搬送速度検出手段によって検出された搬送速度に応じて当該併走手段の移動を制御する移動制御手段と、
から構成されることを特徴とする請求項1に記載のワーク追従装置。 The first follow-up means includes
Parallel running means installed so as to be able to run together with the workpiece conveyed by the workpiece conveying means;
A movement control means for controlling the movement of the parallel means according to the conveyance speed detected by the workpiece conveyance speed detection means;
Work follow-up device according to claim 1, wherein the composed.
前記第1追従手段に一定の範囲内で前記ワークを追従できるように取り付けられた位置合せ手段と、
前記相対速度算出手段によって算出された時事刻々変化する相対速度を0にすべく前記位置合せ手段の位置を制御する位置制御手段とから構成されることを特徴とする請求項1に記載のワーク追従装置。The second following means is
Alignment means attached to the first follower means so as to follow the workpiece within a certain range;
2. The workpiece follow-up according to claim 1 , further comprising position control means for controlling the position of the alignment means so that the relative speed that changes every moment calculated by the relative speed calculation means becomes zero. apparatus.
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