JP2018008338A

JP2018008338A - ロボットによる係合確認方法

Info

Publication number: JP2018008338A
Application number: JP2016138276A
Authority: JP
Inventors: 猛井浦; Takeshi Iura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2036-07-13
Also published as: US10351393B2; CN107618031A; US20180016119A1; CN107618031B; JP6291532B2

Abstract

【課題】ワークに設けられた第１係合部と、保持体に設けられた第２係合部との係合作業をロボットで行い、且つ第１係合部と第２係合部が互いに係合しているか否かを前記ロボットで確認する。【解決手段】ロボットが位置制御に従って適宜の動作を行うことにより、第１係合部としての掛止孔３２に、第２係合部としてのフック３６を通す作業が行われる。その後、ロボットはサーボフロート制御に切り替えられ、フック３６を掛止孔３２に対して相対的に上昇させる指令を受ける。フック３６の上昇量は、該フック３６の最大上昇可能量Ｄ１（閾値）と対比される。【選択図】図４

Description

本発明は、ワークに設けられた第１係合部と、前記ワークを保持する保持体に設けられた第２係合部が互いに係合しているか否かをロボットの動作で確認するロボットによる係合確認方法に関する。

自動車の走行駆動源である内燃機関は相当な重量物であり、自動車の製造工場における作業ステーション間を人力で搬送することは困難である。このため、作業ステーション間に搬送装置が設けられる。内燃機関は、搬送装置に懸吊された状態で、所定の作業が終了したステーションから、次の作業が行われるステーションに搬送される。

懸吊を行うべく、搬送装置は、例えば、特許文献１に記載されるように、チェーンの先端に設けられた複数個のフックを有する。各フックが内燃機関の所定の掛止孔に通されてチェーンが緊張されることにより、内燃機関が搬送装置に懸吊された状態で保持される。

特開２００８−２３０７８４号公報

フックを掛止孔に通す作業は、作業者が行っている。換言すれば、人力（手作業）である。作業者の負担を低減するため、これをロボットによる自動作業に置き換えたいという要請がある。

ロボットによる自動作業でフックを掛止孔に通すべく、作業を行う度に内燃機関を予め設定した所定場所に配置することが想起される。この場合、ロボットをティーチングに従って動作させることにより、フックが掛止孔に通る可能性が大となるからである。

これに対し、何らかの外因で内燃機関が前記所定場所から位置ズレを起こしている場合、フックが掛止孔を通らないことがあり得る。このように、ロボットによる自動作業では、フックが掛止孔を通らない事態が発生することが想定される。この場合には、内燃機関を懸吊することができない。

そこで、フックが掛止孔に通っているか否かを判断することが必要となる。このためには、掛止孔の近傍にカメラを配置し、該カメラの撮影映像に基づいて判断を行うことも考えられる。しかしながら、この場合、カメラの他にコンピュータ等の判断手段が必要となることから設備が複雑となる上、設備投資が高騰するという不都合がある。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、構成の簡素化と設備投資の低廉化を図り得るロボットによる係合確認方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、ワークに設けられた第１係合部に対し、前記ワークを保持する保持体に設けられた第２係合部を相対的に接近させた後、前記第１係合部と前記第２係合部が互いに係合しているか否かをロボットの動作で確認するロボットによる係合確認方法であって、
前記ロボットを位置制御で動作させ、前記第１係合部を前記第２係合部まで相対的に接近させる工程と、
前記ロボットをサーボフロート制御に切り替え、前記第２係合部を前記第１係合部に対して相対的に上昇させる指令を発する工程と、
を有し、
前記第２係合部が停止に至るまでの相対的な上昇量が所定の閾値以内であるときには前記第１係合部と前記第２係合部が互いに係合していると判断する一方、前記第２係合部の相対的な上昇量が前記閾値を超えるときには前記第１係合部と前記第２係合部が係合していないと判断することを特徴とする。

サーボフロート制御では、ロボットに所定の負荷が作用したときに該ロボットの動作を停止させることが可能である。従って、第２係合部に所定の負荷が加わり、このために第２係合部が停止したとき、それまでの第２係合部の相対的な上昇量が所定の閾値以内である場合には「第１係合部と第２係合部が互いに係合している」と判断することができる。

これに対し、第１係合部と第２係合部が係合していないときには、第２係合部に負荷が付加されない。このため、第２係合部が前記閾値を超えて上昇する。このことに基づき、第２係合部の相対的な上昇量が前記閾値を超える場合には、「第１係合部と第２係合部が係合していない」と判断することができる。

以上のように、本発明においては、ロボットで係合作業を行った後、該ロボットを用いて係合がなされているか否かを確認することが可能である。すなわち、カメラやコンピュータ等の画像処理手段が不要である。従って、設備が簡素となるとともに、設備投資の低廉化を図ることができる。

ロボットがサーボフロート制御に従う際、ロボットの先端ハンド部に作用する荷重が、該先端ハンド部及び第２係合部の合計重量以上であり且つ該ロボットの定格荷重以下であるときのみ、先端ハンド部を上昇可能に設定することが好ましい。

ロボットの先端ハンド部に作用する荷重が、該先端ハンド部及び第２係合部の合計重量以上であるときに先端ハンド部が上昇可能と設定することにより、先端ハンド部、ひいては第２係合部が上昇しない事態を回避することができる。また、定格荷重を超える荷重が作用したときには先端ハンド部の上昇を不可とすることにより、ロボットに過大な負荷が作用することを回避することができる。

第１係合部の好適な典型例は、貫通孔である。一方、この場合の第２係合部の好適な典型例はフックである。この構成では、ロボットは、貫通孔に対してフックを相対的に上昇させる動作を行う。これにより、フックが貫通孔に係合しているか否か、換言すれば、フックが貫通孔に通されているか否かを容易に判断することができる。

本発明によれば、第１係合部と第２係合部の係合作業をロボットで行った後、該ロボットをサーボフロート制御に切り替えて前記第２係合部を第１係合部に対して相対的に上昇させ、その相対的な上昇量が所定の閾値以内であるか否かに基づいて、第１係合部と第２係合部が互いに係合しているか否かを判断するようにしている。

すなわち、係合作業を行うロボットを用いることで、係合がなされているか否かを確認することが可能である。従って、画像処理手段等の他の確認機構を付設することが不要である。この分、設備の簡素化を図り得る。加えて、設備投資の低廉化を図ることもできる。

本発明の実施の形態に係る係合確認方法を実施するロボットを含んで構成される作業ステーションの要部概略正面図である。前記係合確認方法を実施するロボットの先端ハンド部でフック（第１係合部）を保持した状態を示す要部概略斜視図である。図３Ａ〜図３Ｃは、前記先端ハンド部が姿勢を変化することで前記フックを掛止孔（第２係合部）に係合する過程を示したフロー図である。フックが掛止孔に対して相対的に上昇した状態を示す要部縦断面図である。

以下、本発明に係るロボットによる係合確認方法につき、それを実施するロボットを含んだ作業ステーションとの関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、内燃機関１０に対して所定の作業を行う作業ステーション１２の要部概略正面図である。作業ステーション１２は、ワーク載置用基台１４と、２個のロボット用台座１６、１８の各々に位置決め固定された第１ロボット２０及び第２ロボット２２と、ハンガー２４（保持体）が設けられた回動アーム２６とを含んで構成される。

ワーク載置用基台１４の所定箇所には、ワークである内燃機関１０がパレット２８を介して載置される。内燃機関１０における複数の所定箇所には、図２に示す係合用治具３０が個別に支持されている。各係合用治具３０の上端近傍には、貫通孔としての掛止孔３２（第１係合部）が形成される。この場合、掛止孔３２は、上下方向が長尺な長穴形状である。

第１ロボット２０及び第２ロボット２２は双方とも多関節ロボットであり、例えば、６軸ロボットである。第１ロボット２０と第２ロボット２２は、例えば、内燃機関１０の対角線上に配置される。

第１ロボット２０の先端ハンド部３４は、略平板形状をなすブロック形状部３５を有する。後述するように、ブロック形状部３５は、図２に示すフック３６（第２係合部）に形成された差込溝３８に進入する。先端ハンド部３４には、図示しない荷重検出手段が設けられる。この荷重検出手段により、先端ハンド部３４に作用する荷重を検出することが可能となっている。荷重検出手段の好適な例としては、力覚センサが挙げられる。

第１ロボット２０及び第２ロボット２２には予めティーチングがなされており、第１ロボット２０及び第２ロボット２２は、ティーチングに従う位置制御に基づいて動作することが可能である。また、第１ロボット２０及び第２ロボット２２は、サーボフロート制御に基づいて動作することも可能である。なお、第１ロボット２０及び第２ロボット２２は、図示しない制御部の制御作用下に動作する。位置制御からサーボフロート制御への切り替えも、前記制御部が行う。

ハンガー２４には、複数個のチェーンワイヤ４０が保持される。各チェーンワイヤ４０の先端には、図２に示すフック３６が設けられる。フック３６は、ベンド部４２と外れ止め金具４４とを有するとともに、ベンド部４２の湾曲方向と逆方向の面（背面）に差込溝３８が形成される。

回動アーム２６は、略垂直に立ち上がった基部４６と、該基部４６から略水平方向に折曲されて延在する水平部４８とを有する。基部４６は回動軸５０に連結されており、この回動軸５０が回転することに伴い、基部４６を回動中心として水平部４８が回動する。前記ハンガー２４は、水平部４８の先端に懸吊された状態で支持されている。

以上のように構成される作業ステーション１２において、本実施の形態に係る係合確認方法は、次のようにして実施される。

はじめに、パレット２８が下方に組み込まれ、且つ係合用治具３０を支持した内燃機関１０が作業ステーション１２に搬入される。その後、内燃機関１０に対して加工や組み付け等の所定の作業が行われる。

次に、作業が終了した内燃機関１０を回動アーム２６により搬出するべく、第１ロボット２０及び第２ロボット２２が、係合用治具３０の掛止孔３２にフック３６のベンド部４２を通す動作を行う。具体的には、第１ロボット２０及び第２ロボット２２が適宜に動作し、先端ハンド部３４のブロック形状部３５が、別個のフック３６の差込溝３８にそれぞれ挿入される。第１ロボット２０及び第２ロボット２２はさらに動作し、図３Ａに示すようにフック３６を掛止孔３２に近接させる。このとき、係合用治具３０に対して外れ止め金具４４が対向する。

そして、先端ハンド部３４の姿勢が変化することにより、外れ止め金具４４が係合用治具３０との干渉によってベンド部４２側に押圧され、その後、図３Ｂに示すように、ベンド部４２の先端が掛止孔３２を通る。外れ止め金具４４は、係合用治具３０との干渉から解放されると、図示しないリターンスプリングの弾発作用下に元の位置に戻る。

先端ハンド部３４の姿勢がさらに変化することに伴って、フック３６の姿勢が変化する。その結果、図３Ｃに示すように、ベンド部４２の湾曲に倣うようにしてフック３６が掛止孔３２に通される。すなわち、ベンド部４２に対する掛止孔３２の相対的位置が、ベンド部４２の略中腹となる。ここまでの第１ロボット２０及び第２ロボット２２の動作は、位置制御に基づく。

以上は理想的な場合であるが、例えば、何らかの外因によって内燃機関１０が位置ズレを起こしたためにフック３６が掛止孔３２に通されていない事態が想定される。そこで、制御部は、第１ロボット２０及び第２ロボット２２を動作させることでフック３６が掛止孔３２に通されているか否かを判断する。

すなわち、制御部は、第１ロボット２０及び第２ロボット２２をサーボフロート制御に切り替えるとともに、「先端ハンド部３４を上昇させる」との指令信号を発する。サーボフロート制御下では、先端ハンド部３４は、該先端ハンド部３４に作用する荷重が所定の範囲内であるときに限り、上昇することが可能となる。本実施の形態では、所定の範囲内として、先端ハンド部３４とフック３６の合計重量以上且つ第１ロボット２０及び第２ロボット２２の各定格荷重以下に設定される。なお、定格荷重は、内燃機関１０の重量を下回る。

この時点では、先端ハンド部３４がフック３６の差込溝３８に挿入された状態が維持されている。このため、制御部の制御作用下に先端ハンド部３４が上昇すると、これに追従してフック３６が上昇する。フック３６が掛止孔３２に通されているとき、図４に示すように、フック３６（ベンド部４２）が掛止孔３２内で相対的に上昇し、掛止孔３２の天井壁によって堰止される。

このとき、先端ハンド部３４に対して内燃機関１０の重量が負荷として加わる。従って、先端ハンド部３４に、定格荷重を上回る荷重が作用することになる。このことが荷重検出手段（力覚センサ等）によって検出されると、制御部は、先端ハンド部３４の上昇を停止させる。すなわち、内燃機関１０が上昇してワーク載置用基台１４から離脱することはない。これにより、第１ロボット２０及び第２ロボット２２に過大な負荷が作用することが回避される。

従って、フック３６の最大上昇可能量は、図４中のＤ１で表される。すなわち、該フック３６が掛止孔３２の底壁に当接して下死点位置にあるときの中心Ｏから、天井壁に当接して上死点位置にあるときの中心Ｏ’までの距離である。制御部には、この距離（最大上昇可能量）Ｄ１が閾値として予め入力されている。

要するに、先端ハンド部３４に上昇指令を与えても、フック３６が掛止孔３２に通されているときには、フック３６の上昇量はＤ１以内（０も含む）であり、それよりも大きく上昇することはない。このことに基づき、制御部は、フック３６が停止するに至るまで該フック３６の上昇量をＤ１と対比し、停止時の上昇量がＤ１以内であるときに「フック３６が掛止孔３２に通されている」、換言すれば、図４中の「ＩＮ」状態であると判断する。

この判断がなされた場合、先端ハンド部３４がフック３６の差込溝３８から離脱する。さらに、ハンガー２４が若干上昇することでチェーンワイヤ４０が緊張され、これにより内燃機関１０がハンガー２４に懸吊される。この状態で回動軸５０が付勢されて回動アーム２６が基部４６を中心に回動することに伴い、内燃機関１０が次の作業を行う作業ステーション（図示せず）に向けて搬出される。

これに対し、フック３６が掛止孔３２に通されていないとき、図４に併せて示すように、フック３６が上昇し続ける。該フック３６を堰止するものが存在しないからである。

ここで、制御部は、フック３６の上昇量を、上記したように最大上昇可能量であるＤ１と対比している。そして、フック３６の上昇量がＤ１を超えた（図４中のＤ２がＤ１に比して大きい）とき、該制御部は、「フック３６が掛止孔３２に通されていない」と判断する。フック３６が掛止孔３２に通されている場合、上記したようにフック３６が掛止孔３２の天井壁に当接することで停止し、その上昇量は最大でＤ１であるからである。すなわち、この場合、図４中の「ＯＵＴ」として表される状態であるとの判断がなされる。

このように、第１ロボット２０及び第２ロボット２２をサーボフロート制御に従って動作させることで、フック３６が掛止孔３２に通されているか否かを容易に判断することができる。従って、カメラやコンピュータ等の画像処理手段を設ける必要がない。この分、作業ステーション１２の構成が簡素となる。また、設備投資の低廉化を図ることもできる。

なお、「フック３６が掛止孔３２に通されていない」との判断がなされたときには、制御部は警告を発する。この警告を感知した作業者が、手作業でフック３６を掛止孔３２に通すようにしてもよい。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、フックをワークに設けるとともに、掛止孔が形成された係合用治具を、チェーンワイヤを介して保持体に設けるようにしてもよい。この場合、保持体側の係合用治具をワーク側のフックに接近させるようにすることもできる。

また、ワークが内燃機関１０に特に限定されるものではないことは勿論である。

１０…内燃機関１２…作業ステーション
２０…第１ロボット２２…第２ロボット
２４…ハンガー２６…回動アーム
３０…係合用治具３２…掛止孔
３４…先端ハンド部３６…フック
３８…差込溝４０…チェーンワイヤ

Claims

ワークに設けられた第１係合部に対し、前記ワークを保持する保持体に設けられた第２係合部を相対的に接近させた後、前記第１係合部と前記第２係合部が互いに係合しているか否かをロボットの動作で確認するロボットによる係合確認方法であって、
前記ロボットを位置制御で動作させ、前記第１係合部を前記第２係合部まで相対的に接近させる工程と、
前記ロボットをサーボフロート制御に切り替え、前記第２係合部を前記第１係合部に対して相対的に上昇させる指令を発する工程と、
を有し、
前記第２係合部が停止に至るまでの相対的な上昇量が所定の閾値以内であるときには前記第１係合部と前記第２係合部が互いに係合していると判断する一方、前記第２係合部の相対的な上昇量が前記閾値を超えるときには前記第１係合部と前記第２係合部が係合していないと判断することを特徴とするロボットによる係合確認方法。
請求項１記載の係合確認方法において、前記ロボットがサーボフロート制御に従う際、前記ロボットの先端ハンド部に作用する荷重が、該先端ハンド部及び前記第２係合部の合計重量以上であり且つ該ロボットの定格荷重以下であるときのみ、前記先端ハンド部を上昇可能に設定することを特徴とするロボットによる係合確認方法。
請求項１又は２記載の係合確認方法において、前記第１係合部が貫通孔で且つ前記第２係合部がフックであり、前記ロボットは、前記貫通孔に対して前記フックを相対的に上昇させる動作を行うことを特徴とするロボットによる係合確認方法。