JP5426465B2 - 加工システム及び加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ツールを用いてワークを加工する加工システム及び加工方法に関する。詳しくは、ツールの交換の際の通信時間及びロボットの移動時間を短縮することが可能な加工システム及び加工方法に関する。
従来より、自動車のドアをワーク（本体部品）として加工する加工ラインには、組立部品を当該ドアにボルトで取り付けるロボット等を含む加工システムが設けられている（例えば特許文献１参照）。
このような組立部品として、自動車のドアにおけるドアガラスの昇降をガイドするためのサッシュ部材が、特許文献２に開示されている。
ここで、例えば自動車の車種が異なると、ドアの種類が異なる場合がある。このような場合には、ドアに取り付けられるボルトの種類、例えばボルト径やボルトの頭部の形状等の種類が異なることがある。
従って、加工システムのロボットにおいては、ボルトの種類毎に、ボルトを締めるツールを交換する必要がある。
ボルトを締めるツールではないが、ロボットのツールを交換する技術は、特許文献３に記載されている。
従って、加工システムのロボットにおいては、ボルトの種類毎に、ボルトを締めるツールを交換する必要がある。
ボルトを締めるツールではないが、ロボットのツールを交換する技術は、特許文献３に記載されている。
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、交換用のツールはロボットの遠方に用意されているため、通信時間及びロボットの移動時間として長時間が必要になる。なお、ここでいう通信時間とは、例えば交換用のツールを検出するセンサが存在する場合には、当該センサとの通信に要する時間をいう。
本発明は、ツールを用いてワークを加工する加工システム及び加工方法であって、ツールの交換の際の通信時間及びロボットの移動時間を短縮することが可能な加工システム及び加工方法を提供することを目的とする。
本発明の加工システムは、
ツールを用いてワーク（例えば実施形態における自動車のドア３１及びロアサッシュ３２）を加工する加工システム（例えば実施形態における加工システム１）において、
ツールを取り付ける取り付け手段（例えば実施形態における取り付け部９１乃至９３）を有し、移動動作、及び前記取り付け手段に取り付けられたツールを用いて第１の加工動作をする第１の加工手段（例えば実施形態における締め付け機２５が取り付けられたロボット２２）と、
前記取り付け手段に着脱可能なツールを収納する収納手段（例えば実施形態における収納部材４０１）を有し、移動動作、及び第２の加工動作をする第２の加工手段と、
（例えば実施形態における把持機２４が取り付けられたロボット２３）と、
前記ボルトを前記本体部品まで移動させ、前記本体部品と前記組み付け部品との各々に設けられた前記ボルト穴にボルトを挿入して締め付ける動作を行う第２の加工手段（例えば実施形態における締め付け機２５が取り付けられたロボット２２）と、
前記第１の加工手段及び前記第２の加工手段の各々の動作を制御する制御手段（例えば実施形態におけるロボット制御装置１２）と、
を備え、
前記制御手段は、
前記第１の加工手段及び前記第２の加工手段の各々の動作を制御することによって、
第１の種類のツール（例えば実施形態におけるツール１０１，１０２）が前記取り付け手段に取り付けされ、第２の種類のツール（例えば実施形態におけるツール４１１，４１２）が前記収納手段に収納されている第１の状態から、
前記第１の種類のツールが前記収納手段に収納され、前記第２の種類のツールが前記取り付け手段に取り付けられている第２の状態に遷移させる、
ことを特徴とする。
ツールを用いてワーク（例えば実施形態における自動車のドア３１及びロアサッシュ３２）を加工する加工システム（例えば実施形態における加工システム１）において、
ツールを取り付ける取り付け手段（例えば実施形態における取り付け部９１乃至９３）を有し、移動動作、及び前記取り付け手段に取り付けられたツールを用いて第１の加工動作をする第１の加工手段（例えば実施形態における締め付け機２５が取り付けられたロボット２２）と、
前記取り付け手段に着脱可能なツールを収納する収納手段（例えば実施形態における収納部材４０１）を有し、移動動作、及び第２の加工動作をする第２の加工手段と、
（例えば実施形態における把持機２４が取り付けられたロボット２３）と、
前記ボルトを前記本体部品まで移動させ、前記本体部品と前記組み付け部品との各々に設けられた前記ボルト穴にボルトを挿入して締め付ける動作を行う第２の加工手段（例えば実施形態における締め付け機２５が取り付けられたロボット２２）と、
前記第１の加工手段及び前記第２の加工手段の各々の動作を制御する制御手段（例えば実施形態におけるロボット制御装置１２）と、
を備え、
前記制御手段は、
前記第１の加工手段及び前記第２の加工手段の各々の動作を制御することによって、
第１の種類のツール（例えば実施形態におけるツール１０１，１０２）が前記取り付け手段に取り付けされ、第２の種類のツール（例えば実施形態におけるツール４１１，４１２）が前記収納手段に収納されている第１の状態から、
前記第１の種類のツールが前記収納手段に収納され、前記第２の種類のツールが前記取り付け手段に取り付けられている第２の状態に遷移させる、
ことを特徴とする。
この発明によれば、ツールの着脱が可能な第１の加工手段、及び、交換用のツールを収納する収納手段を有する第２の加工手段は、同一の制御手段によって制御される。即ち、制御手段により構築される同一の制御系により、第１の加工手段及び第２の加工手段は制御される。
これにより、制御手段は、第２の加工手段以外の場所に交換用のツールが配置されている場合と比較して、第２の加工手段に設けられた収納手段に収納された交換用のツールの配置位置を容易かつ短時間で認識することができる。その結果、通信時間が短縮される。ここでいう通信時間とは、例えば交換用のツールを検出するセンサ（本実施形態における視覚センサ８３）が存在する場合には、当該センサとの通信に要する時間をいう。
さらに、第２加工手段に対して第１加工手段は近距離に配置されているので、第１加工手段の移動距離が短縮でき、その分だけ移動時間が短縮される。
これにより、制御手段は、第２の加工手段以外の場所に交換用のツールが配置されている場合と比較して、第２の加工手段に設けられた収納手段に収納された交換用のツールの配置位置を容易かつ短時間で認識することができる。その結果、通信時間が短縮される。ここでいう通信時間とは、例えば交換用のツールを検出するセンサ（本実施形態における視覚センサ８３）が存在する場合には、当該センサとの通信に要する時間をいう。
さらに、第２加工手段に対して第１加工手段は近距離に配置されているので、第１加工手段の移動距離が短縮でき、その分だけ移動時間が短縮される。
この場合、前記２の加工手段は、複数の関節及び当該複数の関節を連結する複数の連結部を含む多関節マニュピュレータを有し、
前記収納手段は、前記複数の連結部のうち所定の連結部に設けられている、
ことが好ましい。
前記収納手段は、前記複数の連結部のうち所定の連結部に設けられている、
ことが好ましい。
この発明によれば、ロボットの腕部に該当する多関節マニュピュレータの所定の連結部に収納手段が設けられるので、移動距離のさらなる短縮ができ、その分だけ移動時間が短縮される。この場合、第１の加工手段のみならず第２の加工手段も併せて移動動作させることで、移動時間の短縮をさらに一段と図ることが可能になる。
この場合、
前記ワークは搬送されており、
前記ワークの搬送に合わせて、前記第１の加工手段及び前記第２の加工手段を同期して移動させる移動手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記移動手段により前記第１の加工手段及び前記第２の加工手段が同期して移動している状態で、前記第１の状態から前記第２の状態に遷移させる制御を実行する、
ことが好ましい。
前記ワークは搬送されており、
前記ワークの搬送に合わせて、前記第１の加工手段及び前記第２の加工手段を同期して移動させる移動手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記移動手段により前記第１の加工手段及び前記第２の加工手段が同期して移動している状態で、前記第１の状態から前記第２の状態に遷移させる制御を実行する、
ことが好ましい。
この発明によれば、第１の加工手段及び第２の加工手段は同一の移動手段に設けられている。即ち、当該移動手段により、第１の加工手段及び第２の加工手段は同期して移動する。このため、移動手段による搬送中であっても、第１の状態から第２の状態に遷移させる制御の実行が可能になる。
これにより、第１の状態から第２の状態に遷移させる制御の実行時間を搬送されていない時間帯の中から別途設ける必要がなくなるため、ラインタクトや段取り換え時間を短縮すること、ひいては、加工システムが配置された加工ライン全体の処理時間を短縮することが可能になる。
これにより、第１の状態から第２の状態に遷移させる制御の実行時間を搬送されていない時間帯の中から別途設ける必要がなくなるため、ラインタクトや段取り換え時間を短縮すること、ひいては、加工システムが配置された加工ライン全体の処理時間を短縮することが可能になる。
この場合、前記第２の加工手段の移動動作の基準となる原位置が予め規定されており、
前記制御手段は、前記第２の加工手段が前記原位置に存在する状態で、前記第１の状態から前記第２の状態に遷移させる制御を実行する、
ことが好ましい。
前記制御手段は、前記第２の加工手段が前記原位置に存在する状態で、前記第１の状態から前記第２の状態に遷移させる制御を実行する、
ことが好ましい。
この発明によれば、振動が最も起こりにくい原位置に第２の加工手段が存在する状態で、第１の状態から第２の状態に遷移させる制御が実行される。
これにより、第１の加工手段の位置決め制御を精度よく実行することができるので、第１の加工手段の移動時間を短縮することが可能になる。
これにより、第１の加工手段の位置決め制御を精度よく実行することができるので、第１の加工手段の移動時間を短縮することが可能になる。
本発明の加工方法は、上述の本発明の加工システムに対応する方法である。従って、上述の本発明の加工システムと同様の各種効果を奏することが可能になる。
本発明によれば、ツールの着脱が可能な第１の加工手段、及び、交換用のツールを収納する収納手段を有する第２の加工手段は、同一の制御手段によって制御される。即ち、制御手段により構築される同一の制御系により、第１の加工手段及び第２の加工手段は制御される。
これにより、制御手段は、第２の加工手段以外の場所に交換用のツールが配置されている場合と比較して、第２の加工手段に設けられた収納手段に収納された交換用のツールの配置位置を容易かつ短時間で認識することができる。その結果、通信時間が短縮される。ここでいう通信時間とは、例えば交換用のツールを検出するセンサが存在する場合には、当該センサとの通信に要する時間をいう。
さらに、第２加工手段に対して第１加工手段は近距離に配置されているので、第１加工手段の移動距離が短縮でき、その分だけ移動時間が短縮される。
これにより、制御手段は、第２の加工手段以外の場所に交換用のツールが配置されている場合と比較して、第２の加工手段に設けられた収納手段に収納された交換用のツールの配置位置を容易かつ短時間で認識することができる。その結果、通信時間が短縮される。ここでいう通信時間とは、例えば交換用のツールを検出するセンサが存在する場合には、当該センサとの通信に要する時間をいう。
さらに、第２加工手段に対して第１加工手段は近距離に配置されているので、第１加工手段の移動距離が短縮でき、その分だけ移動時間が短縮される。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る加工システム１の概略外観構成を示す斜視図である。
図２は、加工システム１により加工されるワークとしてのドア３１及びロアサッシュ３２の概略外観構成を示す側面図である。
図２は、加工システム１により加工されるワークとしてのドア３１及びロアサッシュ３２の概略外観構成を示す側面図である。
図１の加工システム１は、例えば自動車の生産ラインに配設され、図２の自動車のドア３１を本体部品として、当該ドア３１の車室側（図２に図示されている側）に、取り付け部品であるロアサッシュ３２をボルトで取り付けることができる。
具体的には、ドア３１は、アウタパネル５１と、アウタパネル５１の車室側に取り付けられたインナパネル５２と、アウタパネル５１及びインナパネル５２の上部に取り付けられたアッパサッシュ５３と、を備えている。
アウタパネル５１には、ロアサッシュ３２をボルトで取り付けるために、アッパサッシュ５３の後辺５３ａの下方には、ボルト穴が形成された取り付け部５４が設けられている。
一方、ロアサッシュ３２は、ドア３１のドアガラス（図示せず）が昇降するときに、当該ドアガラスの後縁をガイドする部材である。ロアサッシュ３２の端部には、アウタパネル５１の取り付け部５４にボルトで取り付けられるために、ボルト穴が形成された取り付け部４１が設けられている。なお、以下、ロアサッシュ３２の端部のうち、取り付け部４１が設けられている側の端部を「下端部」と呼び、下端部の反対側の端部を「上端部」と呼ぶ。
加工システム１は、ロアサッシュ３２を、アッパサッシュ５３の後辺５３ａの下方に延長して連続するように、アウタパネル５１とインナパネル５２との間に配置する。即ち、加工システム１は、ロアサッシュ３２の上端をアッパサッシュ５３の後辺５３ａの下部に連結させるように、ロアサッシュ３２を配置させる。そして、加工システム１は、アウタパネル５１の取り付け部５４のボルト穴と、ロアサッシュ３２の下端部の取り付け部４１のボルト穴に対して、ボルトを挿入して締める。これにより、ロアサッシュ３２がドア３１に取り付けられる。
具体的には、ドア３１は、アウタパネル５１と、アウタパネル５１の車室側に取り付けられたインナパネル５２と、アウタパネル５１及びインナパネル５２の上部に取り付けられたアッパサッシュ５３と、を備えている。
アウタパネル５１には、ロアサッシュ３２をボルトで取り付けるために、アッパサッシュ５３の後辺５３ａの下方には、ボルト穴が形成された取り付け部５４が設けられている。
一方、ロアサッシュ３２は、ドア３１のドアガラス（図示せず）が昇降するときに、当該ドアガラスの後縁をガイドする部材である。ロアサッシュ３２の端部には、アウタパネル５１の取り付け部５４にボルトで取り付けられるために、ボルト穴が形成された取り付け部４１が設けられている。なお、以下、ロアサッシュ３２の端部のうち、取り付け部４１が設けられている側の端部を「下端部」と呼び、下端部の反対側の端部を「上端部」と呼ぶ。
加工システム１は、ロアサッシュ３２を、アッパサッシュ５３の後辺５３ａの下方に延長して連続するように、アウタパネル５１とインナパネル５２との間に配置する。即ち、加工システム１は、ロアサッシュ３２の上端をアッパサッシュ５３の後辺５３ａの下部に連結させるように、ロアサッシュ３２を配置させる。そして、加工システム１は、アウタパネル５１の取り付け部５４のボルト穴と、ロアサッシュ３２の下端部の取り付け部４１のボルト穴に対して、ボルトを挿入して締める。これにより、ロアサッシュ３２がドア３１に取り付けられる。
加工システム１は、このようにロアサッシュ３２をドア３１に取り付けるべく、図１に示すように、ロボット本体１１と、当該ロボット本体１１を制御するロボット制御装置１２と、を備えている。
ロボット本体１１は、ロボットベース２１と、ロボット２２，２３と、把持機２４と、締め付け機２５と、図示せぬロボット駆動装置と、を備えている。
ロボット本体１１は、ロボットベース２１と、ロボット２２，２３と、把持機２４と、締め付け機２５と、図示せぬロボット駆動装置と、を備えている。
ロボット２２，２３は、多関節マニュピュレータとして構成され、ロボットベース２１に旋回可能に取り付けられる。
ロボット２２，２３は、複数の関節と、各関節を連結する連結部材と、各関節を回転させるサーボモータと、サーボモータの各種状態（位置、速度、電流等）を検出する検出器と、を備える。
各サーボモータによる各関節の回転動作と、それらの回転動作に連動する各連結部材の移動動作との組み合わせにより、ロボット２２，２３の全体の動作が実現する。
即ち、図示せぬロボット駆動装置には、ロボット２２，２３の各々に接続されたエンドエフェクタ（本実施形態では把持機２４又は締め付け機２５）を目標位置まで移動させる指令（以下、「移動指令」と称する）が、後述するロボット制御装置１２から供給される。そこで、ロボット駆動装置は、当該移動指令に従って、ロボット２２，２３に内蔵された各検出器の検出値をフィードバック値として用いて、ロボット２２，２３に内蔵された各サーボモータに対するトルク（電流）制御を行う。これにより、ロボット２２，２３の全体の動作が制御される。
ロボット２２，２３は、複数の関節と、各関節を連結する連結部材と、各関節を回転させるサーボモータと、サーボモータの各種状態（位置、速度、電流等）を検出する検出器と、を備える。
各サーボモータによる各関節の回転動作と、それらの回転動作に連動する各連結部材の移動動作との組み合わせにより、ロボット２２，２３の全体の動作が実現する。
即ち、図示せぬロボット駆動装置には、ロボット２２，２３の各々に接続されたエンドエフェクタ（本実施形態では把持機２４又は締め付け機２５）を目標位置まで移動させる指令（以下、「移動指令」と称する）が、後述するロボット制御装置１２から供給される。そこで、ロボット駆動装置は、当該移動指令に従って、ロボット２２，２３に内蔵された各検出器の検出値をフィードバック値として用いて、ロボット２２，２３に内蔵された各サーボモータに対するトルク（電流）制御を行う。これにより、ロボット２２，２３の全体の動作が制御される。
把持機２４は、ロアサッシュ３２を把持する機能を有するエンドエフェクトとして、ロボット２３の先端に取り付けられている。
把持機２４は、ロボット２２の移動動作に伴い、把持しているロアサッシュ３２を、図２の矢印に示すように、インナパネル５２の開口部からアウタパネル５１内に挿入させ、アッパサッシュ５３の後辺５３ａの下方に延長して連続するように、アウタパネル５１とインナパネル５２との間に配置する。
把持機２４は、ロボット２２の移動動作に伴い、把持しているロアサッシュ３２を、図２の矢印に示すように、インナパネル５２の開口部からアウタパネル５１内に挿入させ、アッパサッシュ５３の後辺５３ａの下方に延長して連続するように、アウタパネル５１とインナパネル５２との間に配置する。
図３は、把持機２４の概略外観構成を示す斜視図である。
把持機２４は、ロボット２３の先端に取り付けられる取り付け部６１と、一端が取り付け部６１に接続されるアーム６２と、アーム６２の他端に接続される把持ユニット６３と、アーム６２に取り付けられる力覚センサ６４と、を備えている。
把持ユニット６３は、ロアサッシュ３２を把持すべく、第１把持部７１と、第１把持シリンダ７２と、第２把持部７３と、第２把持シリンダ７４と、を備えている。
図４は、把持機２４の把持ユニット６３がロアサッシュ３２を把持している状態を示す斜視図である。
第１把持部７１は、第１把持シリンダ７２によってアーム６２と略平行に進退する。即ち、第１把持部７１は、ロアサッシュ３２を把持する場合には、当該ロアサッシュ３２の下端部まで進行し、図４に示すように、当該下端部に嵌合すると停止する。その後、第１把持部７１は、嵌合状態を維持することで、ロアサッシュ３２の下端部を把持する。
第２把持部７３は、第２把持シリンダ７４によってアーム６２と略平行に進退する。即ち、第２把持部７３は、ロアサッシュ３２を把持する場合には、当該ロアサッシュ３２のうちの、下端部と上端部との間の部位であって、取り付け部４１よりも上端部に近い部位まで進行し、図４に示すように、当該部位に嵌合すると停止する。その後、第２把持部７３は、嵌合状態を維持することで、ロアサッシュ３２の当該部位を把持する。
力覚センサ６４は、互いに直交する３つの軸の各々の軸方向の力及びそれらの軸周りのトルクを検出する。力覚センサ６４の検出結果は、ロアサッシュ３２をドア３１にボルトで締め付けて取り付ける制御（以下、「締め付け制御」と呼ぶ）に用いられる。なお、締め付け制御は、ロボット制御装置１２により実行されるため、その詳細については、ロボット制御装置１２の説明として後述する。
把持機２４は、ロボット２３の先端に取り付けられる取り付け部６１と、一端が取り付け部６１に接続されるアーム６２と、アーム６２の他端に接続される把持ユニット６３と、アーム６２に取り付けられる力覚センサ６４と、を備えている。
把持ユニット６３は、ロアサッシュ３２を把持すべく、第１把持部７１と、第１把持シリンダ７２と、第２把持部７３と、第２把持シリンダ７４と、を備えている。
図４は、把持機２４の把持ユニット６３がロアサッシュ３２を把持している状態を示す斜視図である。
第１把持部７１は、第１把持シリンダ７２によってアーム６２と略平行に進退する。即ち、第１把持部７１は、ロアサッシュ３２を把持する場合には、当該ロアサッシュ３２の下端部まで進行し、図４に示すように、当該下端部に嵌合すると停止する。その後、第１把持部７１は、嵌合状態を維持することで、ロアサッシュ３２の下端部を把持する。
第２把持部７３は、第２把持シリンダ７４によってアーム６２と略平行に進退する。即ち、第２把持部７３は、ロアサッシュ３２を把持する場合には、当該ロアサッシュ３２のうちの、下端部と上端部との間の部位であって、取り付け部４１よりも上端部に近い部位まで進行し、図４に示すように、当該部位に嵌合すると停止する。その後、第２把持部７３は、嵌合状態を維持することで、ロアサッシュ３２の当該部位を把持する。
力覚センサ６４は、互いに直交する３つの軸の各々の軸方向の力及びそれらの軸周りのトルクを検出する。力覚センサ６４の検出結果は、ロアサッシュ３２をドア３１にボルトで締め付けて取り付ける制御（以下、「締め付け制御」と呼ぶ）に用いられる。なお、締め付け制御は、ロボット制御装置１２により実行されるため、その詳細については、ロボット制御装置１２の説明として後述する。
締め付け機２５は、ボルトをボルト穴に挿入して締め付ける機能を有するエンドエフェクトとして、ロボット２２の先端に取り付けられている。
締め付け機２５は、ロボット２２の移動動作に伴い、ドア３１の車外側（図２に図示されている側と反対側）から、アウタパネル５１の取り付け部５４のボルト穴の位置まで、ボルトが取り付けられた先端を移動させる。そして、締め付け機２５は、ロボット制御装置１２の締め付け制御に基づいて、当該取り付け部５４のボルト穴と、ロアサッシュ３２の取り付け部４１のボルト穴とに対して、ボルトを挿入させて締め付けることにより、ロアサッシュ３２をドア３１に取り付ける。
締め付け機２５は、ロボット２２の移動動作に伴い、ドア３１の車外側（図２に図示されている側と反対側）から、アウタパネル５１の取り付け部５４のボルト穴の位置まで、ボルトが取り付けられた先端を移動させる。そして、締め付け機２５は、ロボット制御装置１２の締め付け制御に基づいて、当該取り付け部５４のボルト穴と、ロアサッシュ３２の取り付け部４１のボルト穴とに対して、ボルトを挿入させて締め付けることにより、ロアサッシュ３２をドア３１に取り付ける。
図５は、締め付け機２５の概略外観構成を示す斜視図である。
締め付け機２５は、ロボット２２の先端に取り付けられる取り付け部８１と、ツールユニット８２と、ツールユニット８２に取り付けられる視覚センサ８３と、を備えている。
ツールユニット８２には、取り付け部８１に取り付けられたロボット２２の先端の軸方向に対して略垂直方向に、３つの取り付け部９１乃至９３が設けられている。取り付け部９１乃至９３の各々の先端には、ボルトを回転させて締め付けるためのツール１０１乃至１０３が取り付けられている。
ここで、例えば自動車の車種が異なると、ドア３１の種類が異なる場合がある。このような場合には、ドア３１に取り付けられるボルトの種類、例えばボルト径やボルトの頭部の形状等の種類が異なることがある。
そこで、本実施形態では、ツール１０１乃至１０３のみならず、各々のボルトの種類に対応したツールが複数種類用意されている。そして、取り付け部９１乃至９３の各々の先端に取り付けられるツールが適宜交換される。なお、ツールの交換については、図１０乃至図１２を参照して後述する。
視覚センサ８３は、カメラ等で構成されており、ツールユニット８２に取り付けられた各種ツール（図５の例ではツール１０１乃至１０３）の先端を、画角の中心として撮影できるように、ツールユニット８２に固定して取り付けられている。
視覚センサ８３は、画角の範囲内にある被写体を撮影する。以下、視覚センサ１３により撮影された被写体の画像を、「撮影画像」と称する。後述するロボット制御装置１２は、撮影画像のデータを用いて、ロボット２２の移動動作等の制御を実行する。
締め付け機２５は、ロボット２２の先端に取り付けられる取り付け部８１と、ツールユニット８２と、ツールユニット８２に取り付けられる視覚センサ８３と、を備えている。
ツールユニット８２には、取り付け部８１に取り付けられたロボット２２の先端の軸方向に対して略垂直方向に、３つの取り付け部９１乃至９３が設けられている。取り付け部９１乃至９３の各々の先端には、ボルトを回転させて締め付けるためのツール１０１乃至１０３が取り付けられている。
ここで、例えば自動車の車種が異なると、ドア３１の種類が異なる場合がある。このような場合には、ドア３１に取り付けられるボルトの種類、例えばボルト径やボルトの頭部の形状等の種類が異なることがある。
そこで、本実施形態では、ツール１０１乃至１０３のみならず、各々のボルトの種類に対応したツールが複数種類用意されている。そして、取り付け部９１乃至９３の各々の先端に取り付けられるツールが適宜交換される。なお、ツールの交換については、図１０乃至図１２を参照して後述する。
視覚センサ８３は、カメラ等で構成されており、ツールユニット８２に取り付けられた各種ツール（図５の例ではツール１０１乃至１０３）の先端を、画角の中心として撮影できるように、ツールユニット８２に固定して取り付けられている。
視覚センサ８３は、画角の範囲内にある被写体を撮影する。以下、視覚センサ１３により撮影された被写体の画像を、「撮影画像」と称する。後述するロボット制御装置１２は、撮影画像のデータを用いて、ロボット２２の移動動作等の制御を実行する。
なお、ロボット２３又は把持機２４の適当な位置に視覚センサをさらに設けて、後述するロボット制御装置１２が、当該視覚センサから得られる撮像画像のデータを用いて、ロボット２３の移動動作等の制御を実行するようにしてもよい。
以上、本発明が適用される加工システムのうち、ロボット本体１１の構成について説明した。
次に、図６及び図７を参照して、当該加工システムのうち、ロボット本体１１を制御するロボット制御装置１２について詳しく説明する。
次に、図６及び図７を参照して、当該加工システムのうち、ロボット本体１１を制御するロボット制御装置１２について詳しく説明する。
図６は、ロボット制御装置１２の機能的構成例を示す機能ブロック図である。
ロボット制御装置１２は、移動指令部１５１と、締め付け制御部１５２と、ロボット制御切替部１５３と、押し付け量検出部１５４と、撮像画像取得部１５５と、把持制御部１５６と、締め付け制御部１５７と、ツール交換制御部１５８と、を備えている。
移動指令部１５１は、締め付け制御部１５２又はツール交換制御部１５８の制御に基づいて、ロボット２２，２３の各々に対する移動指令を生成し、ロボット２２，２３の各々に供給する。
より正確には、移動指令は、図示せぬロボット駆動装置に供給される。当該ロボット駆動装置は、上述したように、この移動指令に従って、ロボット２２，２３を相互に独立して移動させることによって、各々のエンドエフェクタである締め付け機２５又は把持機２４の各々を目標位置まで移動させる。
より正確には、移動指令は、図示せぬロボット駆動装置に供給される。当該ロボット駆動装置は、上述したように、この移動指令に従って、ロボット２２，２３を相互に独立して移動させることによって、各々のエンドエフェクタである締め付け機２５又は把持機２４の各々を目標位置まで移動させる。
締め付け制御部１５２は、締め付け制御を実行すべく、ティーチング制御部１６１と、倣い制御部１６２と、を備えている。
ティーチング制御部１６１は、予め設定された所定の経路に沿ってロボット２２，２３の各々を移動させるティーチングプレイバック制御を実行する。
ティーチングプレイバック制御とは、予め定められた経路に沿ってロボットを移動させる動作を事前に教示しておき、この動作を再現させるオープンループ制御をいう。
倣い制御部１６２は、ロアサッシュ３２をドア３１にボルトで取り付ける際に、ロアサッシュ３２がドア３１に倣って移動するように、ロボット２２，２３の各々を移動させる制御を実行する。なお、このような制御を、以下、「倣い制御」と呼ぶ。倣い制御の詳細については図８及び図９を参照して後述する。
ティーチング制御部１６１は、予め設定された所定の経路に沿ってロボット２２，２３の各々を移動させるティーチングプレイバック制御を実行する。
ティーチングプレイバック制御とは、予め定められた経路に沿ってロボットを移動させる動作を事前に教示しておき、この動作を再現させるオープンループ制御をいう。
倣い制御部１６２は、ロアサッシュ３２をドア３１にボルトで取り付ける際に、ロアサッシュ３２がドア３１に倣って移動するように、ロボット２２，２３の各々を移動させる制御を実行する。なお、このような制御を、以下、「倣い制御」と呼ぶ。倣い制御の詳細については図８及び図９を参照して後述する。
ロボット制御切替部１５３は、ロボット２２，２３の移動制御の動作主体を、締め付け制御部１５２とツール交換制御部１５８との一方から他方へ切り替える。
さらに、ロボット制御切替部１５３は、ロボット２２，２３の移動制御の動作主体を締め付け制御部１５２に切り替えた場合、当該締め付け制御部１５２の動作主体を、ティーチング制御部１６１と倣い制御部１６２との一方から他方へ切り替える。
さらに、ロボット制御切替部１５３は、ロボット２２，２３の移動制御の動作主体を締め付け制御部１５２に切り替えた場合、当該締め付け制御部１５２の動作主体を、ティーチング制御部１６１と倣い制御部１６２との一方から他方へ切り替える。
なお、ロボット制御切替部１５３によってロボット２２，２３の移動制御の動作主体が締め付け制御部１５２に切り替えられた場合における、ロボット制御装置１２の動作の詳細については、図８及び図９を参照して後述する。
一方、ロボット制御切替部１５３によってロボット２２，２３の移動制御の動作主体がツール交換制御部１５８に切り替えられた場合における、ロボット制御装置１２の動作の詳細については、図１０乃至図１２を参照して後述する。
一方、ロボット制御切替部１５３によってロボット２２，２３の移動制御の動作主体がツール交換制御部１５８に切り替えられた場合における、ロボット制御装置１２の動作の詳細については、図１０乃至図１２を参照して後述する。
押し付け量検出部１５４は、力覚センサ６４の検出結果に基づいて、ロアサッシュ３２のドア３１への押し付け量を検出し、ロボット制御切替部１５３を介して倣い制御部１６２に供給する。詳細については図８及び図９を参照して後述するが、倣い制御部１６２は、倣い制御として、当該押し付け量が一定となるようにロボット２３（ロアサッシュ３２）を移動させる制御を実行する。
撮像画像取得部１５５は、視覚センサ８３から出力された撮像画像のデータを取得して、ロボット制御切替部１５３に供給する。
当該撮像画像のデータは、例えば、締め付け制御部１５２やツール交換制御部１５８がロボット２２，２３の移動制御として視覚サーボ制御を採用する場合に、フィードバック情報として用いることが可能である。ここで、視覚サーボ制御は、例えばティーチングプレイバック制御の実行後に誤差解消の目的で実行される。
当該撮像画像のデータは、例えば、締め付け制御部１５２やツール交換制御部１５８がロボット２２，２３の移動制御として視覚サーボ制御を採用する場合に、フィードバック情報として用いることが可能である。ここで、視覚サーボ制御は、例えばティーチングプレイバック制御の実行後に誤差解消の目的で実行される。
把持制御部１５６は、把持機２４の動作を制御する。即ち、把持機２４は、把持制御部１５６の制御に基づいて、ロアサッシュ３２を把持する動作を行う。
締め付け制御部１５７は、締め付け機２５の動作を制御する。即ち、締め付け機２５は、締め付け制御部１５７の制御に基づいて、締め付け機２５がボルトをボルト穴に挿入して締め付ける動作を行う。
締め付け制御部１５７は、締め付け機２５の動作を制御する。即ち、締め付け機２５は、締め付け制御部１５７の制御に基づいて、締め付け機２５がボルトをボルト穴に挿入して締め付ける動作を行う。
ツール交換制御部１５８は、締め付け機２５のツールを交換することを目的として、ロボット２２，２３を移動させる制御を実行する。なお、このような制御を、以下、「ツール交換制御」と呼ぶ。ツール交換制御の詳細については図１０乃至図１２を参照して後述する。
以上、ロボット制御装置１２の機能的構成例について説明した。次に、このような機能的構成を有するロボット制御装置１２のハードウェア構成例について説明する。
図７は、ロボット制御装置１２のハードウェアの構成例を示すブロック図である。
ロボット制御装置１２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０３と、バス２０４と、入出力インターフェース２０５と、入力部２０６と、出力部２０７と、記憶部２０８と、通信部２０９と、ドライブ２１０と、を備えている。
ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に記録されているプログラムに従って各種の処理を実行する。又は、ＣＰＵ２０１は、記憶部２０８からＲＡＭ２０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。ＲＡＭ２０３にはまた、ＣＰＵ２０１が各種の処理を実行する上において必要なデータ等も適宜記憶される。
例えば本実施形態では、上述した図６の移動指令部１５１乃至ツール交換制御部１５８の各機能を発揮させるプログラムが、ＲＯＭ２０２や記憶部２０８に記憶されている。従って、ＣＰＵ２０１が、このプログラムに従った処理を実行することで、移動指令部１５１乃至ツール交換制御部１５８の各機能を発揮させることができる。なお、このようなプログラムに従った処理の一例については、図８乃至図１２を参照して後述する。
ＣＰＵ２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３とは、バス２０４を介して相互に接続されている。このバス２０４にはまた、入出力インターフェース２０５も接続されている。
入出力インターフェース２０５には、キーボード等で構成される入力部２０６と、表示デバイスやスピーカ等で構成される出力部２０７と、ハードディスク等より構成される記憶部２０８と、通信部２０９と、が接続されている。
通信部２０９は、ロボット本体１１との間で行う通信と、インターネットを含むネットワークを介して他の装置（図示せず）との間で行う通信と、をそれぞれ制御する。なお、これらの通信は、図１の例では有線通信とされているが、無線通信であってもよい。
通信部２０９は、ロボット本体１１との間で行う通信と、インターネットを含むネットワークを介して他の装置（図示せず）との間で行う通信と、をそれぞれ制御する。なお、これらの通信は、図１の例では有線通信とされているが、無線通信であってもよい。
入出力インターフェース２０５にはまた、必要に応じてドライブ２１０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリ等よりなるリムーバブルメディア２１１が適宜装着される。この場合、ドライブ２１０に接続されたリムーバブルメディア２１１にプログラムが記憶されている場合には、当該リムーバブルメディア２１１から読み出されたプログラムが、必要に応じて記憶部２０８にインストールされる。
以上、本発明が適用される加工システムの構成について、その構成要素毎に、即ち、ロボット本体１１及びロボット制御装置１２の各々毎に説明した。
次に、当該加工システムが実行する処理のうち、締め付け制御により、ロアサッシュ３２をドア３１に取り付けるまでの一連の処理（以下、「自動締め付け処理」と呼ぶ）について説明する。
次に、当該加工システムが実行する処理のうち、締め付け制御により、ロアサッシュ３２をドア３１に取り付けるまでの一連の処理（以下、「自動締め付け処理」と呼ぶ）について説明する。
図８は、自動締め付け処理の流れの一例を示すタイミングチャートである。
詳細には、図８には、上から順に、把持機２４が接続されたロボット２３の動作を示すタイミングチャート、締め付け機２５が接続されたロボット２２の動作を示すタイミングチャート、締め付け機２５の動作を示すタイミングチャート、及び押し付け量を示すタイミングチャートがそれぞれ図示されている。
図９は、図８の自動締め付け処理において、ドア３１のアウタパネル５１の取り付け部５４付近の概略外観構成を示す、インナパネル５２を仮想的に除外した場合に車室側から見た斜視図である。
詳細には、図８には、上から順に、把持機２４が接続されたロボット２３の動作を示すタイミングチャート、締め付け機２５が接続されたロボット２２の動作を示すタイミングチャート、締め付け機２５の動作を示すタイミングチャート、及び押し付け量を示すタイミングチャートがそれぞれ図示されている。
図９は、図８の自動締め付け処理において、ドア３１のアウタパネル５１の取り付け部５４付近の概略外観構成を示す、インナパネル５２を仮想的に除外した場合に車室側から見た斜視図である。
図８及び図９の説明では、ロボット制御装置１２が担当する処理の動作主体は、図７のＣＰＵ２０１により実行される図６の移動指令部１５１乃至締め付け制御部１５７のうちの何れかであるとする。
本実施形態では、自動締め付け処理が開始するとロボット２２が移動して、当該ロボット２２に取り付けられた締め付け機２５のツール１０１の先端の位置が、ドア３１の車外側から車室側に向けてアウタパネル５１に近づき、アウタパネル５１の取り付け部５４のボルト穴の中心位置（以下、「締め付け穴位置」と呼ぶ）まで移動する。このようにして、ツール１０１の先端が締め付け穴位置まで移動した時刻が、図８に示すように時刻ｔ１であるとする。
図９（Ａ）は、時刻ｔ１のタイミングにおける取り付け部５４付近の概略外観構成を示している。図９（Ａ）に示すように、ツール１０１の先端にはボルト３０１が取り付けられており、ツール１０１の先端が締め付け穴位置まで移動すると、取り付け部５４のボルト穴にはボルト３０１が１０ｍｍ程度挿入される（セットされる）。
図９（Ａ）は、時刻ｔ１のタイミングにおける取り付け部５４付近の概略外観構成を示している。図９（Ａ）に示すように、ツール１０１の先端にはボルト３０１が取り付けられており、ツール１０１の先端が締め付け穴位置まで移動すると、取り付け部５４のボルト穴にはボルト３０１が１０ｍｍ程度挿入される（セットされる）。
一方、自動締め付け処理が開始するとロボット２３も移動して、当該ロボット２３に取り付けられた把持機２４によって、ロアサッシュ３２は、図２の矢印に示すように、インナパネル５２の開口部からアウタパネル５１内に挿入され、その下端部の取り付け部４１のボルト穴の中心と、アウタパネル５１の取り付け部５４のボルト穴の中心とが略一致するまで移動する。このように移動したロアサッシュ３２の位置を、以下、「サッシュ取り付け位置」と呼ぶ。このようにしてロアサッシュ３２がサッシュ取り付け位置まで移動した時刻が、図８に示すように時刻ｔ２であるとする。
図９（Ｂ）は、時刻ｔ２のタイミングにおける取り付け部５４付近の概略外観構成を示している。図９（Ｂ）に示すように、ロアサッシュ３２がサッシュ取り付け位置まで移動すると、ロアサッシュ３２の取り付け部４１のボルト穴にボルト３０１の先端が若干挿入される。
ここで、ドア３１の車外側から車室側に向けて、アウタパネル５１の取り付け部５４のボルト穴にボルト３０１が挿入される方向を、以下、「Ｂ方向」と呼ぶ。この場合、図９（Ｂ）に示す状態とは、ドア３１とロアサッシュ３２との巨視的な観点からすると、ドア３１とロアサッシュ３２とはボルト３０１により当接しているが、Ｂ方向に位置ズレが生じていて弛んでいる状態であると把握することができる。そこで、図９（Ｂ）に示す状態、即ち、ドア３１とロアサッシュ３２とがボルト３０１により当接している状態を、以下、「当接状態」と呼ぶ。
図９（Ｂ）は、時刻ｔ２のタイミングにおける取り付け部５４付近の概略外観構成を示している。図９（Ｂ）に示すように、ロアサッシュ３２がサッシュ取り付け位置まで移動すると、ロアサッシュ３２の取り付け部４１のボルト穴にボルト３０１の先端が若干挿入される。
ここで、ドア３１の車外側から車室側に向けて、アウタパネル５１の取り付け部５４のボルト穴にボルト３０１が挿入される方向を、以下、「Ｂ方向」と呼ぶ。この場合、図９（Ｂ）に示す状態とは、ドア３１とロアサッシュ３２との巨視的な観点からすると、ドア３１とロアサッシュ３２とはボルト３０１により当接しているが、Ｂ方向に位置ズレが生じていて弛んでいる状態であると把握することができる。そこで、図９（Ｂ）に示す状態、即ち、ドア３１とロアサッシュ３２とがボルト３０１により当接している状態を、以下、「当接状態」と呼ぶ。
当接状態になるまでの間、即ち時刻ｔ２になるまでの間、締め付け制御部１５２の動作主体は、本実施形態では、ティーチング制御部１６１となっている。
即ち、当接状態になるまでは、ティーチング制御部１６１によるティーチングプレイバック制御（適宜視覚サーボ制御を含めてもよい）に基づいて、ロボット２２及びロボット２３が移動する。
なお、上述したように、当接状態になるためには、ロアサッシュ３２の取り付け部４１のボルト穴にボルト３０１の先端が若干挿入されている必要がある。このため、締め付け制御部１５７は、図８に示すように、時刻ｔ１になると、締め付け機２５の動作を開始させる。即ち、ボルト３０１が取り付けられたツール１０１が回転を開始する。
即ち、当接状態になるまでは、ティーチング制御部１６１によるティーチングプレイバック制御（適宜視覚サーボ制御を含めてもよい）に基づいて、ロボット２２及びロボット２３が移動する。
なお、上述したように、当接状態になるためには、ロアサッシュ３２の取り付け部４１のボルト穴にボルト３０１の先端が若干挿入されている必要がある。このため、締め付け制御部１５７は、図８に示すように、時刻ｔ１になると、締め付け機２５の動作を開始させる。即ち、ボルト３０１が取り付けられたツール１０１が回転を開始する。
このようにして当接状態になると、即ち時刻ｔ２になると、ロボット制御切替部１５３は、締め付け制御部１５２の動作主体を、ティーチング制御部１６１から倣い制御部１６２に切り替える。
すると、倣い制御部１６２は、ロアサッシュ３２とアウタパネル５１とのＢ方向の距離が短くなる（Ｂ方向の位置ズレをなくす）ように、ロボット２２，２３の少なくとも一方を移動させる。
ここで、「少なくとも一方」と記載したのは、ロアサッシュ３２とアウタパネル５１とのＢ方向の距離が短くなれば、ロボット２２，２３の何れか一方を移動させてもよいからである。
ただし、本実施形態では、図８に示すように、締め付け機２５に取り付けられたツール１０１の先端がＢ方向に移動（シフト）するように、当該締め付け機２５が取り付けられたロボット２２が移動する。同時に、ドア３１のアウタパネル５１をロアサッシュ３２が押し付ける方向（Ｂ方向の反対方向であって、以下、「サッシュ取り付け方向」と呼ぶ）に、当該ロアサッシュ３２を把持した把持機２４が取り付けられたロボット２３が移動する。
このようにロボット２２，２３を移動させるべく、倣い制御部１６２は、次のような倣い制御を実行する。即ち、倣い制御部１６２は、ロアサッシュ３２とドア３１との間の所定の関係が一定となるように、例えばロアサッシュ３２のドア３１への押し付け量が一定となるように、ロボット２２，２３の各々の移動を制御する（図８の押し付け量のタイミングチャート参照）。
なお、押し付け量は、本実施形態では、上述したように、押し付け量検出部１５４によって、力覚センサ６４の検出結果に基づいて検出されて、ロボット制御切替部１５３を介して倣い制御部１６２に供給される。
図９（Ｃ）は、このような倣い制御部１６２による倣い制御の実行中の時刻ｔ３における取り付け部５４付近の概略外観構成を示している。
すると、倣い制御部１６２は、ロアサッシュ３２とアウタパネル５１とのＢ方向の距離が短くなる（Ｂ方向の位置ズレをなくす）ように、ロボット２２，２３の少なくとも一方を移動させる。
ここで、「少なくとも一方」と記載したのは、ロアサッシュ３２とアウタパネル５１とのＢ方向の距離が短くなれば、ロボット２２，２３の何れか一方を移動させてもよいからである。
ただし、本実施形態では、図８に示すように、締め付け機２５に取り付けられたツール１０１の先端がＢ方向に移動（シフト）するように、当該締め付け機２５が取り付けられたロボット２２が移動する。同時に、ドア３１のアウタパネル５１をロアサッシュ３２が押し付ける方向（Ｂ方向の反対方向であって、以下、「サッシュ取り付け方向」と呼ぶ）に、当該ロアサッシュ３２を把持した把持機２４が取り付けられたロボット２３が移動する。
このようにロボット２２，２３を移動させるべく、倣い制御部１６２は、次のような倣い制御を実行する。即ち、倣い制御部１６２は、ロアサッシュ３２とドア３１との間の所定の関係が一定となるように、例えばロアサッシュ３２のドア３１への押し付け量が一定となるように、ロボット２２，２３の各々の移動を制御する（図８の押し付け量のタイミングチャート参照）。
なお、押し付け量は、本実施形態では、上述したように、押し付け量検出部１５４によって、力覚センサ６４の検出結果に基づいて検出されて、ロボット制御切替部１５３を介して倣い制御部１６２に供給される。
図９（Ｃ）は、このような倣い制御部１６２による倣い制御の実行中の時刻ｔ３における取り付け部５４付近の概略外観構成を示している。
このような倣い制御部１６２による倣い制御が継続して実行されると、ロアサッシュ３２とアウタパネル５１とのＢ方向の距離が徐々に短くなっていく。そして、時刻ｔ４になると、当該距離が略０になり（Ｂ方向の位置ズレがほぼなくなり）、ドア３１のアウタパネル５１の取り付け部５４の車外側に、ボルト３０１の頭部が着座する。このような状態を、以下、「着座状態」と呼ぶ。
図８の押し付け量のタイミングチャートに示すように、倣い制御部１６２が押し付け量を一定にするように倣い制御をしても、着座状態になる直前には押し付け量が急上昇する。このため、倣い制御部１６２は、着座状態になった時点で押し付け量を低下させるべく、ロボット２３の移動動作を停止して待機状態とすることで、当該ロボット２３に接続された把持機２４に把持されたロアサッシュ３２による、ドア３１への押し付けを停止させる。
ただし、倣い制御部１６２は、この間、ロボット２２を移動させて、当該ロボット２２に取り付けられた締め付け機２５のＢ方向への移動は継続させる。これにより、締め付け機２５の先端に取り付けられたボルト３０１は、Ｂ方向にさらに締め付けられる。即ち、ボルト３０１による、いわゆる増し締めが行われる。
図９（Ｄ）は、このようなボルト３０１の増し締め中の時刻ｔ５における取り付け部５４付近の概略外観構成を示している。
図８の押し付け量のタイミングチャートに示すように、倣い制御部１６２が押し付け量を一定にするように倣い制御をしても、着座状態になる直前には押し付け量が急上昇する。このため、倣い制御部１６２は、着座状態になった時点で押し付け量を低下させるべく、ロボット２３の移動動作を停止して待機状態とすることで、当該ロボット２３に接続された把持機２４に把持されたロアサッシュ３２による、ドア３１への押し付けを停止させる。
ただし、倣い制御部１６２は、この間、ロボット２２を移動させて、当該ロボット２２に取り付けられた締め付け機２５のＢ方向への移動は継続させる。これにより、締め付け機２５の先端に取り付けられたボルト３０１は、Ｂ方向にさらに締め付けられる。即ち、ボルト３０１による、いわゆる増し締めが行われる。
図９（Ｄ）は、このようなボルト３０１の増し締め中の時刻ｔ５における取り付け部５４付近の概略外観構成を示している。
例えば時刻ｔ６に、このようなボルト３０１の増し締めが完了すると、即ち、締め付けが完了すると、ロボット制御切替部１５３は、締め付け制御部１５２の動作主体を、倣い制御部１６２からティーチング制御部１６１に切り替える。
すると、ティーチング制御部１６１は、ティーチングプレイバック制御を実行することにより、ロボット２３については、アンクランプさせた後にドア３１から退出させるように移動さると共に、ロボット２２については、Ｂ方向と逆方向（サッシュ取り付け方向）に移動させた後（シフト戻りさせた後）に原位置へ移動させる。
すると、ティーチング制御部１６１は、ティーチングプレイバック制御を実行することにより、ロボット２３については、アンクランプさせた後にドア３１から退出させるように移動さると共に、ロボット２２については、Ｂ方向と逆方向（サッシュ取り付け方向）に移動させた後（シフト戻りさせた後）に原位置へ移動させる。
このような自動締め付け処理を実行可能な加工システムを採用することで、以下の（１）及び（２）に示すような効果がある。
（１）本実施形態に係る加工システムには、ロアサッシュ３２を把持し、当該ロアサッシュ３２をドア３１まで移動させる動作を行う第１の加工装置として、把持機２４が取り付けられたロボット２３が設けられている。
当該加工システムにはまた、ボルトをドア３１まで移動させ、ドア３１のアウタパネル５１の取り付け部５４及びロアサッシュ３２の取り付け部４１の各々に設けられたボルト穴にボルトを挿入して締め付ける動作を行う第２の加工装置として、締め付け機２５が取り付けられたロボット２２が設けられている。
そして、第１の加工装置と第２の加工装置とのうち少なくとも一方の動作の制御として、ロアサッシュ３２がドア３１に当接した当接状態になった後に、ロアサッシュ３２とドア３１との所定の関係が一定に保たれる倣い制御、具体的には上述の例では押し付け量が一定に保たれる倣い制御が実行される。
このようにして、ロアサッシュ３２とドア３１との所定の関係（上述の例では押し付け量）が一定に保たれることで、ボルトの回転等に起因して生じる自動車のドア３１の動きに倣ってロアサッシュ３２も移動することが可能になる。換言すると、ロアサッシュ３２に対するボルトの挿入を、当該ボルトの回転に合わせて行うことが可能になる。その結果、ロアサッシュ３２がボルトに引き込まれる等、自動車のドア３１の移動に起因する外力により発生する組み付け部品の破損を防止することが可能になる。
当該加工システムにはまた、ボルトをドア３１まで移動させ、ドア３１のアウタパネル５１の取り付け部５４及びロアサッシュ３２の取り付け部４１の各々に設けられたボルト穴にボルトを挿入して締め付ける動作を行う第２の加工装置として、締め付け機２５が取り付けられたロボット２２が設けられている。
そして、第１の加工装置と第２の加工装置とのうち少なくとも一方の動作の制御として、ロアサッシュ３２がドア３１に当接した当接状態になった後に、ロアサッシュ３２とドア３１との所定の関係が一定に保たれる倣い制御、具体的には上述の例では押し付け量が一定に保たれる倣い制御が実行される。
このようにして、ロアサッシュ３２とドア３１との所定の関係（上述の例では押し付け量）が一定に保たれることで、ボルトの回転等に起因して生じる自動車のドア３１の動きに倣ってロアサッシュ３２も移動することが可能になる。換言すると、ロアサッシュ３２に対するボルトの挿入を、当該ボルトの回転に合わせて行うことが可能になる。その結果、ロアサッシュ３２がボルトに引き込まれる等、自動車のドア３１の移動に起因する外力により発生する組み付け部品の破損を防止することが可能になる。
（２）さらに、上述の例の倣い制御では、当接状態になった後、さらに、ボルトの頭部がドア３１に着座する着座状態になった場合、少なくとも第１の加工装置の動作が停止する。
これにより、組み付け部品の破損をより確実に防止することが可能になる。
これにより、組み付け部品の破損をより確実に防止することが可能になる。
次に、このような加工システムの別の処理のうち、自動締め付け処理とは別の処理であって、ツール交換制御に基づいて、締め付け機２５のツールを交換するまでの一連の処理（以下、「ツール交換処理」と呼ぶ）について説明する。
図１０乃至図１２は、ツール交換処理を実行中のロボット本体１１の概略外観構成を示す斜視図である。
図１０及び図１２の説明では、ロボット制御装置１２が担当する処理の動作主体は、図７のＣＰＵ２０１により実行される図６の移動指令部１５１乃至ツール交換制御部１５８のうちの何れかであるとする。
図１０は、ツール交換処理を開始した時点のロボット本体１１の概略外観構成を示している。
図１０に示すように、本実施形態では、締め付け機２５にはツール１０１乃至１０３が取り付けられている。また、締め付け機２５が取り付けられたロボット２２以外のロボット２３の腕部（多関節マニュピュレータの所定の連結部材）には、交換用のツール４１１，４１２を収納した収納部材４０１が設けられている。
即ち、本例では、ツール交換処理により、締め付け機２５の取り付け部９１，９２の各々に取り付けられるツールが、ツール１０１，１０２の各々から、ツール４１１，４１２に交換される。
換言すると、ロボット制御装置１２は、ツール交換処理として、ロボット２２，２３の各々の動作を制御することによって、ツール１０１，１０２が取り付け部９１，９２に接続され、ツール４１１，４１２が収納部材４０１に収納されている第１の状態から、ツール１０１，１０２が収納部材４０１に収納され、ツール４１１，４１２が取り付け部９１，９２に接続されている第２の状態に遷移させる。
図１０に示すように、本実施形態では、締め付け機２５にはツール１０１乃至１０３が取り付けられている。また、締め付け機２５が取り付けられたロボット２２以外のロボット２３の腕部（多関節マニュピュレータの所定の連結部材）には、交換用のツール４１１，４１２を収納した収納部材４０１が設けられている。
即ち、本例では、ツール交換処理により、締め付け機２５の取り付け部９１，９２の各々に取り付けられるツールが、ツール１０１，１０２の各々から、ツール４１１，４１２に交換される。
換言すると、ロボット制御装置１２は、ツール交換処理として、ロボット２２，２３の各々の動作を制御することによって、ツール１０１，１０２が取り付け部９１，９２に接続され、ツール４１１，４１２が収納部材４０１に収納されている第１の状態から、ツール１０１，１０２が収納部材４０１に収納され、ツール４１１，４１２が取り付け部９１，９２に接続されている第２の状態に遷移させる。
即ち、ツール交換処理が開始すると、図２のロボット制御切替部１５３は、ロボット２２，２３の移動制御の動作主体を、ツール交換制御部１５８に切り替える。
すると、ツール交換制御部１５８は、ティーチングプレイバック制御（適宜視覚サーボ制御を含めてもよい）を実行して、図１０に示す状態から図１１に示す状態となるように、ロボット２２を移動させる。
即ち、図１１に示すように、ロボット２２は、締め付け機２５の取り付け部９１，９２の各々にこれまで取り付けられていたツール１０１，１０２を、収納部材４０１に収納する。
すると、ツール交換制御部１５８は、ティーチングプレイバック制御（適宜視覚サーボ制御を含めてもよい）を実行して、図１０に示す状態から図１１に示す状態となるように、ロボット２２を移動させる。
即ち、図１１に示すように、ロボット２２は、締め付け機２５の取り付け部９１，９２の各々にこれまで取り付けられていたツール１０１，１０２を、収納部材４０１に収納する。
次に、ツール交換制御部１５８は、ティーチングプレイバック制御（適宜視覚サーボ制御を含めてもよい）を実行して、図１１に示す状態から図１２に示す状態となるように、ロボット２２を移動させる。
即ち、図１２に示すように、ロボット２２は、締め付け機２５の取り付け部９１，９２の各々に、収納部材４０１に収納されていたツール４１１，４１２を取りつける。
即ち、図１２に示すように、ロボット２２は、締め付け機２５の取り付け部９１，９２の各々に、収納部材４０１に収納されていたツール４１１，４１２を取りつける。
次に、ツール交換制御部１５８は、ティーチングプレイバック制御（適宜視覚サーボ制御を含めてもよい）を実行して、図１２に示す状態から図１０に示す状態（ただし、締め付け機２５の取り付け部９１，９２の各々にはツール４１１，４１２が取り付けられている状態）となるように、ロボット２２を移動させる。
これにより、ツール交換処理は終了し、ロボット制御切替部１５３は、ロボット２２，２３の移動制御の動作主体を、ツール交換制御部１５８から締め付け制御部１５２に切り替える。
これにより、ツール交換処理は終了し、ロボット制御切替部１５３は、ロボット２２，２３の移動制御の動作主体を、ツール交換制御部１５８から締め付け制御部１５２に切り替える。
このようなツール交換処理を実行可能な加工システムを採用することで、次の（３）乃至（５）に示すような効果がある。
（３）ツールの着脱が可能な締め付け機２５が接続されたロボット２２、及び、交換用のツールを収納する収納部材４０１が設けられたロボット２３は、同一のロボット制御装置１２によって制御される。即ち、ロボット制御装置１２により構築される同一の制御系により、ロボット２２，２３は制御される。
これにより、ロボット制御装置１２は、ロボット２３以外の場所に交換用のツールが配置されている場合と比較して、ロボット２３に設けられた収納部材４０１に収納された交換用のツールの配置位置を容易かつ短時間で認識することができる。その結果、通信時間が短縮される。ここでいう通信時間とは、センサ（本実施形態では視覚センサ８３）が交換用のツールを検出して、ロボット制御装置１２がロボット２２を移動させるまでに、センサとロボット制御装置１２との間で行われる通信に要する時間をいう。
さらに、ロボット２２に対してロボット２３は近距離に配置されているので、ロボット２２の移動距離が短縮でき、その分だけ移動時間が短縮される。
特に、ロボット２３の腕部（多関節マニュピュレータの所定の連結部）に収納部材４０１を設けることで、移動距離のさらなる短縮ができ、その分だけ移動時間が短縮される。ここで、図１０乃至図１２においては、説明の便宜上、ロボット２２のみが移動したが、ロボット２２のみならずロボット２３も併せて移動させてもよい。この場合には、移動時間の短縮をさらに一段と図ることが可能になる。
これにより、ロボット制御装置１２は、ロボット２３以外の場所に交換用のツールが配置されている場合と比較して、ロボット２３に設けられた収納部材４０１に収納された交換用のツールの配置位置を容易かつ短時間で認識することができる。その結果、通信時間が短縮される。ここでいう通信時間とは、センサ（本実施形態では視覚センサ８３）が交換用のツールを検出して、ロボット制御装置１２がロボット２２を移動させるまでに、センサとロボット制御装置１２との間で行われる通信に要する時間をいう。
さらに、ロボット２２に対してロボット２３は近距離に配置されているので、ロボット２２の移動距離が短縮でき、その分だけ移動時間が短縮される。
特に、ロボット２３の腕部（多関節マニュピュレータの所定の連結部）に収納部材４０１を設けることで、移動距離のさらなる短縮ができ、その分だけ移動時間が短縮される。ここで、図１０乃至図１２においては、説明の便宜上、ロボット２２のみが移動したが、ロボット２２のみならずロボット２３も併せて移動させてもよい。この場合には、移動時間の短縮をさらに一段と図ることが可能になる。
（４）図示はしないが、一般的には、ワークである自動車のドア３１は自動搬送ラインにより搬送されており、上述した自動締め付け処理も、ドア３１が自動搬送中に実行される場合が多い。このような場合、ドア３１の搬送に併せて、ロボット本体１１のロボットベース２１も移動させるため、ドア３１の搬送方向と略平行にロボットベース２１を移動させる移動機構が設けられている。
このように、移動機構はロボットベース２１を移動させるため、ロボット２２，２３の観点からすると、ロボット２２，２３は同一の移動機構に設けられている。即ち、当該移動機構により、ロボット２２，２３は同期して移動する。
このため、移動機構によりロボットベース２１が搬送されているような場合、例えば図８の自動締め付け処理においてボルトの締め付け動作が完了した時刻ｔ６以降のような場合、その移動機構による搬送中であっても、ツール交換処理の実行が可能になる。
このように、搬送中にツール交換処理を実行することで、ツール交換処理の実行時間を別途設ける必要がなくなるため、ラインタクトや段取り換え時間を短縮すること、ひいては、自動車のドア３１の加工ライン全体の処理時間を短縮することが可能になる。
このように、移動機構はロボットベース２１を移動させるため、ロボット２２，２３の観点からすると、ロボット２２，２３は同一の移動機構に設けられている。即ち、当該移動機構により、ロボット２２，２３は同期して移動する。
このため、移動機構によりロボットベース２１が搬送されているような場合、例えば図８の自動締め付け処理においてボルトの締め付け動作が完了した時刻ｔ６以降のような場合、その移動機構による搬送中であっても、ツール交換処理の実行が可能になる。
このように、搬送中にツール交換処理を実行することで、ツール交換処理の実行時間を別途設ける必要がなくなるため、ラインタクトや段取り換え時間を短縮すること、ひいては、自動車のドア３１の加工ライン全体の処理時間を短縮することが可能になる。
（５）交換用のツールが収納する収納部材４０１が設けられたロボット２３が、例えば図１０乃至図１２に示すように原位置（いわゆるホームポジション）に存在する状態で、ツール交換処理を実行することができる。
この場合、ロボット２３の振動は、原位置に存在する状態が最も起こりにくいため、ロボット２２の位置決め制御を精度よく実行することができるので、ロボット２２の移動時間を短縮することが可能になる。
この場合、ロボット２３の振動は、原位置に存在する状態が最も起こりにくいため、ロボット２２の位置決め制御を精度よく実行することができるので、ロボット２２の移動時間を短縮することが可能になる。
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、同一のロボットベースに搭載されるロボットの台数は、本実施形態ではロボット２２，２３の２台とされたが、特にこれに限定されず、３台以上であってもよい。
この場合、交換用のツールが収納する収納部材４０１は、当該ツールを用いる締め付け機２５が取り付けられたロボット以外であれば、任意のロボットに設けることができる。
この場合にも、自動締め付け処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（１），（２）の効果を同様に奏することが可能である。また、ツール交換処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（３）乃至（５）の効果も同様に奏することが可能である。
この場合、交換用のツールが収納する収納部材４０１は、当該ツールを用いる締め付け機２５が取り付けられたロボット以外であれば、任意のロボットに設けることができる。
この場合にも、自動締め付け処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（１），（２）の効果を同様に奏することが可能である。また、ツール交換処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（３）乃至（５）の効果も同様に奏することが可能である。
また例えば、ロボットのエンドエフェクタは、本実施形態では把持機２４及び締め付け機２５とされたが、特にこれに限定されず、任意のツールを用いる任意のエンドエフェクタを採用することができる。
この場合も、当該エンドエフェクタがツールを交換する機能を有していれば、ツール交換処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（３）乃至（５）の効果も同様に奏することが可能である。
この場合も、当該エンドエフェクタがツールを交換する機能を有していれば、ツール交換処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（３）乃至（５）の効果も同様に奏することが可能である。
また例えば、ロアサッシュ３２を把持する把持機２４が接続されたロボット２３には、本実施形態では力覚センサ６４が採用されたが、特にこれに限定されず、ロボット２３等の図示せぬロボット駆動装置のトルクセンサ等、ロアサッシュ３２のドア３１の押し付け量を検出できれば任意のセンサを採用することが可能である。
この場合にも、自動締め付け処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（１），（２）の効果を同様に奏することが可能である。また、ツール交換処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（３）乃至（５）の効果も同様に奏することが可能である。
この場合にも、自動締め付け処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（１），（２）の効果を同様に奏することが可能である。また、ツール交換処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（３）乃至（５）の効果も同様に奏することが可能である。
また例えば、ワークとして、本実施形態ではドア３１及びロアサッシュ３２が採用されたが、特にこれに限定されず、任意の本体部品、及び、当該本体部品に取り付けられる任意の組み付け部品を採用することが可能である。
この場合にも、自動締め付け処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（１），（２）の効果を同様に奏することが可能である。また、ツール交換処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（３）乃至（５）の効果も同様に奏することが可能である。
この場合にも、自動締め付け処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（１），（２）の効果を同様に奏することが可能である。また、ツール交換処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（３）乃至（５）の効果も同様に奏することが可能である。
また例えば、本実施形態では、図６の移動指令部１５１乃至ツール交換制御部１５８をソフトウェアとハードウェア（ＣＰＵ２０１を含む関連部分）の組み合わせにより構成するものとして説明したが、かかる構成は当然ながら例示であり、本発明はこれに限定されない。例えば、移動指令部１５１乃至ツール交換制御部１５８の少なくとも一部を、専用のハードウェアで構成してもよし、ソフトウェアで構成してもよい。
この場合にも、自動締め付け処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（１），（２）の効果を同様に奏することが可能である。また、ツール交換処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（３）乃至（５）の効果も同様に奏することが可能である。
この場合にも、自動締め付け処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（１），（２）の効果を同様に奏することが可能である。また、ツール交換処理を同様に実行することができ、その結果、上述した（３）乃至（５）の効果も同様に奏することが可能である。
このように、本発明に係る一連の処理は、ソフトウェアにより実行させることも、ハードウェアにより実行させることもできる。
一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムを、コンピュータ等にネットワークを介して、或いは、記録媒体からインストールすることができる。コンピュータは、専用のハードウェアを組み込んだコンピュータであってもよいし、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。
本発明に係る一連の処理を実行するための各種プログラムを含む記録媒体は、情報処理装置（例えば本実施形態ではロボット制御装置１２）本体とは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布されるリムーバブルメディアでもよく、或いは、情報処理装置本体に予め組み込まれた記録媒体等でもよい。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク、又は光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等により構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Ｍｉｎｉ−Ｄｉｓｋ）等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた記録媒体としては、例えば、プログラムが記録されている、図７のＲＯＭ２０２や、図７の記憶部２０８に含まれるハードディスク等でもよい。
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的或いは個別に実行される処理をも含むものである。
また、本明細書において、システムとは、複数の装置や処理部により構成される装置全体を表すものである。
１ 加工システム
１１ ロボット本体
１２ ロボット制御装置
２１ ロボットベース
２２，２３ ロボット
２４ 把持機
２５ 締め付け機
３１ ドア
３２ ロアサッシュ
６４ 力覚センサ
８２ ツールユニット
９１乃至９３ 取り付け部
１０１乃至１０３ ツール
１５１ 移動指令部
１５２ 締め付け制御部
１５３ ロボット制御切替部
１５４ 押し付け量検出部
１５５ 撮像画像取得部
１５６ 把持制御部
１５７ 締め付け制御部
１５８ ツール交換制御部
１６１ ティーチング制御部
１６２ 倣い制御部
１１ ロボット本体
１２ ロボット制御装置
２１ ロボットベース
２２，２３ ロボット
２４ 把持機
２５ 締め付け機
３１ ドア
３２ ロアサッシュ
６４ 力覚センサ
８２ ツールユニット
９１乃至９３ 取り付け部
１０１乃至１０３ ツール
１５１ 移動指令部
１５２ 締め付け制御部
１５３ ロボット制御切替部
１５４ 押し付け量検出部
１５５ 撮像画像取得部
１５６ 把持制御部
１５７ 締め付け制御部
１５８ ツール交換制御部
１６１ ティーチング制御部
１６２ 倣い制御部
Claims (5)
- ツールを用いてワークを加工する加工システムにおいて、
ツールを取り付ける取り付け手段を有し、移動動作、及び前記取り付け手段に取り付けられたツールを用いて第１の加工動作をする第１の加工手段と、
前記取り付け手段に着脱可能なツールを収納する収納手段を有し、移動動作、及び第２の加工動作をする第２の加工手段と、
前記第１の加工手段及び前記第２の加工手段の各々の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記第１の加工手段及び前記第２の加工手段の各々の動作を制御することによって、
第１の種類のツールが前記取り付け手段に取り付けされ、第２の種類のツールが前記収納手段に収納されている第１の状態から、
前記第１の種類のツールが前記収納手段に収納され、前記第２の種類のツールが前記取り付け手段に取り付けられている第２の状態に遷移させる、
加工システム。 - 前記２の加工手段は、複数の関節及び当該複数の関節を連結する複数の連結部を含む多関節マニュピュレータを有し、
前記収納手段は、前記複数の連結部のうち所定の連結部に設けられている、
請求項１に記載の加工システム。 - 前記ワークは搬送されており、
前記ワークの搬送に合わせて、前記第１の加工手段及び前記第２の加工手段を同期して移動させる移動手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記移動手段により前記第１の加工手段及び前記第２の加工手段が同期して移動している状態で、前記第１の状態から前記第２の状態に遷移させる制御を実行する、
請求項１又は２に記載の加工システム。 - 前記第２の加工手段の移動動作の基準となる原位置が予め規定されており、
前記制御手段は、前記第２の加工手段が前記原位置に存在する状態で、前記第１の状態から前記第２の状態に遷移させる制御を実行する、
請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の加工システム。 - ツールを用いてワークを加工する加工システムの加工方法において、
前記加工システムは、
ツールを取り付ける取り付け手段を有し、移動動作、及び前記取り付け手段に取り付けられたツールを用いて第１の加工動作をする第１の加工手段と、
前記取り付け手段に着脱可能なツールを収納する収納手段を有し、移動動作、及び第２の加工動作をする第２の加工手段と、
前記第１の加工手段及び前記第２の加工手段の各々の動作を制御する制御手段と、
を備えており、
前記制御手段は、
前記第１の加工手段及び前記第２の加工手段の各々の動作を制御することによって
第１の種類のツールが前記取り付け手段に取り付けられ、第２の種類のツールが前記収納手段に収納されている第１の状態から、
前記第１の種類のツールが前記収納手段に収納され、前記第２の種類のツールが前記取り付け手段に取り付けられている第２の状態に遷移させる、
加工方法。
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