JP5755038B2 - 組立装置及び生産システム - Google Patents

Description

本発明は、ロボットアームを有する組立装置及びこれを複数台組み合わせて構成される生産システムに関するものである。

近年、小型の電機製品、電子製品等は、多品種少量生産化や製品サイクルの短期化が進んでおり、これらを生産する生産ラインも、生産対象となる製品にあわせて、ライン構成の組み換えが頻繁に行われる傾向がある。こうした生産ラインは、他の製品に移行する際、ライン変更に時間や専用の治具を作る必要があるため、ある程度、まとまった数が出ない場合は、自動化生産ラインは見送り、人手によるセル生産で対応しているものが多い。しかしながら、このような場合にあっても、製品の品質の安定や、急激な生産増加等に対応するため、生産ラインの自動化が望まれている。

そこで、近年は、汎用利用可能な組立装置が注目されている（特許文献１参照）。この組立装置を複数備えた生産システムでは、被加工物であるワークの加工及び搬送にロボットアームが使用され、複数の組立装置を、その都度、生産計画に応じて再配列して、新たな生産システムを構築することができる。また、急激な生産増加等にも、生産縮小する他の生産システムから汎用的な組立装置を取り外し、新たな生産システムに転用することができる。

このような組立装置を構成する上で重要な要素としては、組立装置が専有する面積の削減が挙げられる。汎用的に使える組立装置であっても、人の組立ラインに対して、大きな占有面積を占めてしまってはメリットが少なくなる。それに対して、特許文献１に記載の組立装置は、６軸以上の自由度を持つロボットアームを筐体の側壁に固定し、同じく汎用的に使用可能な広範囲の視野を持つカメラを筐体の天井部に固定して構成されている。そして、ロボットアームの位置とワークの位置との公差を、カメラの撮像結果を用いてキャンセルし、動作プログラムを変更しさまざまな作業を行わせることで、設置スペースを最小限に抑え、数々の生産現場で、利用可能に作られている。

特開２００９−１４８８６９号公報

しかしながら、従来の組立装置では、筐体の側壁にロボットアームを固定しているため、筐体がロボットアームの揺れに対して不安定となる。また、天井部に設けられたカメラには、ロボットアームの揺れによりワークが受ける振動と異なる振動が付与され、この振動によりカメラの検知精度が低下してしまう問題があった。これを避ける方法としては、カメラの揺れが収束するのを待って、カメラによる撮像を行う方法が考えられる。しかし、天井面の高さは、ロボットアームの作業空間を確保する必要性から、ある程度の高さを取る必要がある。そのため、筐体の揺れの周期が大きくなり、筐体が一度振動を始めるとカメラの揺れの収束時間が長いという問題があった。その結果、カメラの揺れが収まるまで待っていると、ロボットアームによる作業を停止させる時間が長くなり、生産タクトの低下を招いていた。

そこで、本発明は、ロボットアームの作業領域を撮像するカメラの振動を抑制することができる組立装置及びこれを用いた生産システムの提供を目的とするものである。

本発明は、ワークの組立作業が可能な少なくとも１つのロボットアームと、前記ロボットアームが固定される架台と、を備え、前記ロボットアームがワークを把持してワーク搬送方向に搬送する組立装置において、前記架台を囲うように配置された骨組み構造の枠体と、前記枠体の上部に固定され、前記ロボットアームによる作業領域を含む領域を撮像可能なカメラと、を備え、前記架台と前記枠体とが互いに非接触状態で床面に固定され、前記枠体は、平面視でワーク搬送方向と平行な短辺と、ワーク搬送方向と直交する長辺とを有する直方体形状に形成され、平面視で前記枠体の長辺の長さが、前記ロボットアームがワーク搬送方向と直交する方向に前記架台から突出する最大の長さと、前記架台のワーク搬送方向と直交する方向の長さとの和以上に設定されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、ロボットアームが固定された架台と、カメラが固定された枠体とが非接触状態で床面に固定されるので、ロボットアームが揺れたとしても、枠体にその揺れが伝達されるのを抑制することができ、カメラの振動を抑制することができる。更に、枠体は、平面視で枠体の長辺方向の長さが、ロボットアームがワーク搬送方向と直交する方向に架台から突出する最大の長さと、架台の長さとの和以上に設定されているので、架台の設置面積よりも広い設置面積で床面に設置される。その結果、枠体は振動に対してより安定した状態となり、カメラの振動を効果的に抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る生産システムに組み込まれる組立装置の概略構成を示す斜視図である。 組立装置を上部から見下ろした概略図である。 組立装置を複数台組み合わせた生産システムの斜視図である。 カメラの斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る生産システムに組み込まれる組立装置の概略構成を示す斜視図であり、（ａ）は扉を閉めた状態を示す図、（ｂ）は扉を開けた状態を示す図である。 組立装置を複数台組み合わせた生産システムの斜視図であり、（ａ）は扉を省略した図、（ｂ）は扉を閉じた状態の図である。 図６の組立装置を拡大した斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る生産システムに組み込まれる組立装置の概略構成を示す斜視図であり、（ａ）は扉を閉めた状態を示す図、（ｂ）は扉を開けた状態を示す図である。 組立装置を上部から見下ろした概略図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る生産システムに組み込まれる組立装置の概略構成を示す斜視図である。なお、本第１実施形態では、被加工物であるワークＷをレンズ鏡筒とし、これに、各種の部品等の別のワークＷ_１を組み付ける場合について説明するが、これに限るものではなく、本発明の技術的思想範囲内において任意に変更可能である。また、以下の説明に用いる図面においては、各構成をわかりやすくするため、実際の構造と各部において、縮尺や数値を異ならせている。

図１に示す組立装置（以下「ロボットステーション」という）１００は、２つのロボットアーム１０１，１０２と、ロボットアーム１０１，１０２が固定される架台１０３と、架台１０３を囲う骨組み構造の枠体（以下、「ブース」という）１０４とを備えている。また、ロボットステーション１００は、カメラ１０６と、照明１０７と、カメラ１０６及び照明１０７をブース１０４に固定するためのカメラ固定機材１０５とを備えている。これらロボットアーム１０１，１０２、架台１０３、ブース１０４、カメラ固定機材１０５、カメラ１０６及び照明１０７で、１つのユニットを構成している。

各ロボットアーム１０１，１０２は、６軸のロボットアームであり、各ロボットアーム１０１，１０２の先端部には、各種作業に応じて様々なエンドエフェクターを取り付けることができる。ここでいうエンドエフェクターとは、人間でいう指に相当する部分である。例えば、ロボットアーム１０１には、細かい作業を可能にするピンセットを備えるピンセットハンドがエンドエフェクターとして装着されている。また、ロボットアーム１０２には、レンズ鏡筒等の比較的大きな部材の搬送を請け負うグリッパーハンドがエンドエフェクターとして装着されている。これにより、ロボットアーム１０１，１０２は、ワークＷ，Ｗ_１の組立作業が可能である。なお、ロボットアーム１０２は、ワークを把持して旋回することで、ロボットアーム１０２のワーク搬送方向Ｔの下流に配置された架台等（不図示）にワークを搬送することが可能である。

架台１０３には、ロボットアーム１０１，１０２の基端部が固定されている。架台１０３は、ロボットアーム１０１，１０２が各種作業を行うためのワークスペースを提供する箱体である。本第１実施形態では、架台１０３の天盤１０３ａがワークスペースの役目を果たし、天盤１０３ａは正方形状になっている。天盤１０３ａの４隅部のうちの対角関係にある２隅部分に、１本ずつ、合計２本のロボットアーム１０１，１０２の基端部が固定されている。なお、架台１０３は、ステンレス製の支柱と側面板と天盤１０３ａで構成されるが、ロボットアーム１０１，１０２は、ステンレス製の支柱に天盤１０３ａを介して強固に固定されている。

ロボットアーム１０１，１０２は、ロボットアーム１０１，１０２の固定箇所を除く、架台１０３の天盤１０３ａ全域をワークスペースとして利用することができる。この天盤１０３ａには、ロボットアーム１０１，１０２が使用できる各種の加工ツール等を載置するための台座や、部品入れておくトレイ等を固定できるように、一定間隔で穴が設けられている。この穴に、各種の台座やトレイ等を固定することで、一定精度の位置が確保できる構成になっている。また、天盤１０３ａには、キャリブレーションに使用するマーカー（不図示）が刻まれていてもよい。そのマーカーが形成される位置は、天盤１０３ａの４隅部のうちロボットアーム１０１，１０２を固定した２隅部以外の残りの２隅部の近傍が好ましい。

ここで、架台１０３の天盤１０３ａにおけるワークスペースのうち、中央部は、一対のロボットアーム１０１，１０２で組み付け作業等の協調作業を行うための作業領域２０９であり、ワークＷが載置される。なお、作業領域２０９の中心には、鏡筒の中心点と照合させるマーカーが付けられている。また、天盤１０３ａのワーク搬送方向上流端部は、隣接するロボットステーション１００から搬送されたワークＷを仮置きする領域２０１であり、ワークＷ_１が組み付けられる前のワークＷが仮置きされる。

また、一対のロボットアーム１０１，１０２が配置される天盤１０３ａの２隅部以外の２隅部のうち、一方の隅部近傍の上方には、ワークＷに組み付けるワークＷ_１が供給される部品供給装置２１０が配置されている。そして、天盤１０３ａの一方の隅部には、ワークＷ_１が載置されるトレイ２０３が配置されている。また、天盤１０３ａの他方の隅部には、ワークＷ_１をワークＷに組み付ける際に接着剤を塗布するための塗布装置２０８が載置される台２０７が配置されている。

本第１実施形態では、ロボットステーション１００は、ロボットアーム１０１，１０２に内蔵されているモータの制御を行うために、モータに出力する指令値を生成するコントローラ１０８を備えている。このコントローラ１０８は、架台１０３の箱体内部に配置されている。また、ロボットステーション１００は、カメラ１０６に撮像させ、その撮像した画像を処理する画像処理装置１０９を備えている。この画像処理装置１０９も、架台１０３の箱体内部に配置されている。ここで、ロボット制御に伴うロボットアーム１０１，１０２自体が持つ公差、被加工物や部品等のワークＷ，Ｗ_１自体が持っている公差、熱や光等による外乱で生まれるさまざまな公差が存在する。コントローラ１０８は、画像処理装置１０９の処理結果に基づきロボットの指令値を補正することで、これら公差を許容公差内に収束させる。

架台１０３は床面に設置される。ここで、ロボットアーム１０１，１０２、コントローラ１０８及び画像処理装置１０９を含む架台１０３の総重量は相当な重量になるため、架台１０３の底面には、架台１０３の移動用のキャスター１０３ｂが取り付けられている。また、架台１０３には、架台１０３を床面に設置したときに架台１０３が安定するように、床面に固定するためのネジ式の固定金具１０３ｃが装着されている。この固定金具１０３ｃは、床面に打ち込まれた不図示のアンカーボルトにより床面に固定され、ロボットアーム１０１，１０２の稼動に伴う振動を最小限に抑えることができる。

枠体であるブース１０４は、架台１０３のワークスペースである天盤１０３ａに対してカメラ撮像面が平行になるようにカメラ１０６を固定するための剛性を持つ支柱及び梁により組み上げられた直方体形状の骨組体である。この骨組み構造のブース１０４は、平面視長方形の天板１０４ａと、天板１０４ａから下方に垂直に延びる４本の支柱１０４ｂと、隣り合う支柱１０４ｂの下端同士を連結する４つの梁１０４ｃとを有している。また、ブース１０４は、２つの支柱１０４ｂ間に配置され、２つの支柱１０４ｂを連結する長辺方向Ｙに平行な一対の梁（１０４ｄ，１０４ｅ）を複数有している。一対の梁１０４ｅはブース１０４の上部に設けられ、残りの一対の梁１０４ｄはブース１０４の上下略中央部に設けられている。ブース１０４は、この骨組み構造により、平面視で長辺ｙと短辺ｘとを有する直方体形状に形成されている。そして、ブース１０４は、平面視で短辺ｘがワーク搬送方向Ｔと平行となるように（平面視で長辺ｙがワーク搬送方向Ｔと直交するように）配置されている。なお、４本の支柱１０４ｂの下端には、移動用のキャスター１０４ｆが取り付けられている。また、４本の支柱１０４ｂの下端には、床面に打ち込まれた不図示のアンカーボルトにより床面に固定される固定金具１０４ｇが取り付けられている。これによりブース１０４は架台１０３と非接触状態で床面に固定されている。

カメラ１０６は、ロボットアーム１０１，１０２の協調作業を行う作業領域２０９を含む天盤１０３ａ全領域を見渡せる画角で、かつ、カメラ１０６の光軸が天盤１０３ａに垂直になるように、ブース１０４の上部にカメラ固定機材１０５で固定される。カメラ固定機材１０５は、ブース１０４の梁１０４ｅの溝を用いて平行度を確保するとともに、必要な位置にネジ止めで固定される。また、カメラ固定機材１０５は、カメラ１０６を固定するとともに、照明１０７も固定できるようになっている。本第１実施形態では、照明１０７は、カメラ１０６のレンズの周囲に配置された方環状のＬＥＤ照明であり、作業領域２０９上のワークＷに対して、均一な光を照射する。カメラ１０６は、広い視野を有する必要があるため、高画素タイプであることが好ましい。具体的には、１０Ｍピクセル以上であることが好ましく、カメラ１０６と画像処理装置１０９の間は、ＦＡ用の一般規格であるカメラリンク規格で接続を行っている。このようにカメラ１０６をブース１０４に固定したことで、カメラ１０６は架台１０３の作業領域２０９を含むワークスペースである天盤１０３ａ全領域を撮像可能となる。

図２は、組立装置（ロボットステーション）を上部から見下ろした概略図であり、架台１０３とロボットアーム１０１，１０２とブース１０４との位置関係と、カメラ１０６の設置位置関係とを示している。図２中、点Ｐ１はロボットアーム１０１の第１軸の回転中心を示し、点Ｐ２はロボットアーム１０２の第１軸の回転中心を示している。また、範囲Ｅ１は、ロボットアーム１０１の第１軸を回転させた場合、ロボットアーム１０１のエンドエフェクターが最大到達する可動範囲を示している。同様に、範囲Ｅ２は、ロボットアーム１０２の第１軸を回転させた場合、ロボットアーム１０２のエンドエフェクターが最大到達する可動範囲を示している。図２では、ロボットアーム１０１，１０２の第１軸の可動回転範囲は、架台１０３の天盤１０３ａ隅部から中心部に向かう方向を基準として±９０度、つまり１８０度である。また、ロボットアーム１０１，１０２とエフェクターの可動範囲Ｅ１，Ｅ２が短辺方向Ｘにブース１０４から突出しているが、これはロボットアーム１０１，１０２がワークＷの搬送手段も兼ねているためである。

ブース１０４は、ブース１０４，架台１０３及びロボットアーム１０１，１０２が振動したとしても、架台１０３及びロボットアーム１０１，１０２と接触しない大きさに形成されている。具体的には、図２に示すように、各ロボットアーム１０１，１０２が平面視で長辺方向Ｙに架台１０３から突出する最大の長さをＹ１、架台１０３のワーク搬送方向Ｔと直交する方向の長さをＹ２、支柱１０４ｂのワーク搬送方向Ｔと直交する方向の幅をＹ３とする。そして、ブース１０４の長辺ｙの長さが、ロボットアーム１０１，１０２がワーク搬送方向Ｔと直交する方向に架台１０３から突出する最大の長さＹ１×２と、架台１０３のワーク搬送方向Ｔと直交する方向の長さＹ２との和以上に設定されている。つまり、ロボットアーム１０１，１０２が旋回したときに、ロボットアーム１０１，１０２がブース１０４からワーク搬送方向Ｔと直交する方向に突出しなければよい。なお、本第１実施形態では、ロボットアームが２つあるので、Ｙ１×２としているが、ロボットアームが１つの場合には、ロボットアームが架台１０３から突出する最大の長さはＹ１である。

本第１実施形態では、ブース１０４の長辺ｙの長さは、Ｙ１×２＋Ｙ２＋Ｙ３×２に設定されている。これにより、ロボットアーム１０１，１０２がブース１０４からワーク搬送方向Ｔと直交する方向に突出せず、また、支柱１０４ｂの幅Ｙ３の分、余裕があるため、ブース１０４の短辺ｘ側の枠側面に側板等を設けたとしても、側板に接触するのが回避される。また、ブース１０４の大型化も抑制される。

また、ブース１０４の高さは、ロボットアーム１０１，１０２の最大到達高さ＋架台１０３の高さ＋カメラ１０６の設置のための寸法＋支柱１０４ｂの幅を高さ寸法としている。そして、架台１０３をブース１０４の設置エリアの中央部に設置している。

これにより、図２に示すように、架台１０３とブース１０４との間に、破線領域３０５，３０６で示す空間が形成される。この破線領域３０５，３０６の空間を設けたことにより、ロボットアーム１０１，１０２がブース１０４から長辺方向Ｙに突出するのを防いでおり、ブース１０４の占有面積が広がることになる。その結果、ブース１０４は揺れに強い構造になる。

図３は、組立装置（ロボットステーション）を複数台組み合わせた生産システムの斜視図である。生産システム（以下、「ロボットセル」という）２００は、ロボットステーション１００を複数備えて構成される。つまり、複数のロボットステーション１００がワーク搬送方向Ｔに沿って並べて配置されてロボットセル２００が構築されている。したがって、破線領域３０５，３０６（図２）は、架台１０３に対してワーク搬送方向Ｔと直交する方向に設けられ、ワーク搬送方向Ｔと平行な方向には、同一構成のロボットステーション１００が配置されることとなる。互いに隣接する２つのブース１０４は、長辺ｙ側の枠側面同士が互いに向かい合うように配置されている。これにより、ロボットアーム１０２で隣のロボットステーション１００（次の工程）にワークＷを搬送することが可能となる。

なお、図３に示す隣接する架台１０３，１０３同士の隙間は、２つの支柱１０４ｂの幅よりも僅かに大きい程度であり、隣接する架台１０３，１０３同士の間に人間が入りこむ余地はなく問題はない。また、ブース１０４の支柱１０４ｂには、不図示の扉や柵を容易につけることができ、柵等の構築が安価に構築できる。

ロボットステーション１００では人セルが比較対象となるため、設置面積が非常に厳しく制限される。例えば鏡筒の組立てにおいては、人セルの作業者１人分のワークスペースは、５０ｃｍ角程度になる。ロボットステーション１００において同様に対応すると、６軸のロボットアーム１０１，１０２が移動するためのスペースを確保するためには、ブース１０４は高さ方向に長い直方体形状となる。このため、一旦振動が始まれば、ブースには周期の長い振動が発生する。しかしながら、本第１実施形態では、ブース１０４と架台１０３とを独立して床面に固定しているので、ロボットアーム１０１，１０２や架台１０３が、ブース１０４の支柱１０４ｂの一部に接触することがない。そのため、ロボットアーム１０１，１０２や架台１０３の振動が直接ブース１０４に伝わることを防ぐことができる。したがって、ロボットアーム１０１，１０２を固定する架台１０３と、カメラ１０６を固定するブース１０４とを接触させずに互いに独立して床面に固定することで、カメラ１０６の振動を抑えることができる。

そして、ブース１０４は、直方体形状であるので重心が低く、占有面積（底面積）の大きさに相関して振動に対する安定度が増し、カメラ１０６の振動をより効果的に抑えることができる。更に、図３に示すように、複数のブース１０４が並べられているので、各ブース１０４は、ロボットセル全体として振動に対してより安定する。

なお、被加工物の搬入と加工物の搬出には、２つの方法が考えられる。１つは、柵を設けた上で人間がトレイで搬入搬出する方法、もう１つは、図３に示すように、床のテープ１５３などで自動的に動く、自動搬送台車１５１，１５２等による搬入、搬出である。これらの方法は、いずれを用いても良いが、自動搬送台車１５１，１５２の利用が好ましい。

また、本第１実施形態では、ブース１０４の上部（天井部）には、天板１０４ａが配置されている。この天板１０４ａは、アルミ板等の板材に乱反射防止の黒色アルマイト処理され、カメラ１０６の上方に配置されている。この天板１０４ａは、ロボットステーション１００の設置する工場の屋内照明による外乱を遮る効果がある他、工場に浮遊するゴミ塵等が、ワークＷに付着するのを防ぐ効果がある。また、この天板１０４ａを設けたことにより、ブース１０４の機械的強度が向上し、カメラ１０６の振動をより効果的に抑えることができる。

ところで、ロボットアーム１０１，１０２を動作させる際に、カメラ１０６の撮像画像を用いて画像処理を行い、指令値を補正するキャリブレーションという作業が必要になる。これは、カメラ１０６自体の取り付け精度には限りがあり、そのままでは、目的とする測定精度を得ることができないためである。キャリブレーションの作業も、大きくわけて２種類ある。１つはカメラ１０６自体の歪みや、取り付け位置による煽り等を補正する、いわゆるカメラパラメータ・キャリブレーションである。もう１つは、カメラ１０６による測定で得たカメラ１０６の座標位置とロボットアーム１０１，１０２の座標位置との関係式を構築するカメラ−ロボット座標間キャリブレーションである。

カメラパラメータ・キャリブレーションには、公知の校正チャートを用いる。まず、架台１０３上であって、少なくとも１直線上にない３ケ所の位置に校正チャートを置く。そして、校正チャートの各々の映像を撮り、校正チャートの既知の寸法情報から、カメラ１０６の映像面の歪曲や、カメラ１０６取り付け時に生じた煽り、カメラ座標の１画素あたりの寸法情報等を取得する。架台１０３とロボットアーム１０１，１０２間の位置関係はメカ精度で保証されている。そこで、前述の架台１０３に刻まれたキャリブレーションマーク（校正チャート）の映像を撮ることで、そこのカメラ座標情報と架台１０３の既知の位置情報から、カメラ−ロボット座標間の位置関係を知りことができる。そして、これを用いて修正したロボット座標指令を、ロボットアーム１０１，１０２に伝えることで、ワークＷとロボットアーム１０１，１０２の間に発生した公差をキャンセルすることができるようになる。各種の作業工程には、この原理を応用することができる。なお、ロボット座標側のマーカーは、架台１０３にある必然性はない。架台１０３とロボットアーム１０１，１０２の位置関係がメカ精度で保証されるなら、マーカーは、ロボットアーム側に設けていても何ら問題ない。

以上、本第１実施形態によれば、ロボットアーム１０１，１０２が固定される架台１０３と、カメラ１０６が固定されるブース１０４とが別体に非接触状態で床面に固定されている。したがって、ロボットアーム１０１，１０２及び架台１０３が振動しても、その振動がブース１０４に伝達するのを防ぐことができる。そして、架台１０３上に載置してある被加工物であるワークＷ、部品であるワークＷ_１、ツールである塗布装置２０８と間の相対的位置関係は、揺れがあっても何ら変化しない。そのため、振動が収束しない状態であっても、カメラ１０６による撮像が可能であり、撮像画像に基づき画像処理装置１０９が画像処理をした際には、揺れに影響を受けずに位置情報（相対的な位置関係）を精密に測定することができる。

なお、ブース１０４に取り付けるカメラは１台である必然性はない。例えば、図４のように、ブース１０４の上部（天井部）に２台のカメラ１０６，１０６Ａを配置し、１台のカメラ１０６は、架台全域を視野にする広域カメラ（グローバルカメラ）としてもよい。そして、もう１台のカメラ１０６Ａは、被加工物であるワークＷに部品であるワークＷ_１を組み付ける作業領域２０９を視野とする狭視野カメラ（ローカルカメラ）として中央部に配置してもよい。そして、作業、作業に応じて、必要な分解能を、使い分けるようにしてもよい。ここで、グローバルカメラ１０６を、ブース１０４の上部（天井部）の中央部からずれた位置に設けるため、グローバルカメラ１０６を、図４のように、斜めに取り付けてもよい。

つまり、ローカルカメラ１０６Ａは、作業領域２０９の直上であるブース１０４の中央部に配置され、グローバルカメラ１０６は、中央部からずれた位置に配置される。したがって、グローバルカメラ１０６は、カメラ１０６の光軸が架台１０３の天盤１０３ａの中心位置を通るように角度をつけて固定されている。これにより、グローバルカメラ１０６の視野を、一部に偏ることなく割りつけることができる。なお、カメラ自体の大きさが小さければ、上記のように配置する必要はなく、天井部の中心付近に、架台天盤とカメラの光軸が、共に垂直になるように、カメラを２台並べて配置してもよい。これら、グローバルカメラとローカルカメラの差は、視野範囲のみであり、必要な精度に応じて、適切な分解能を提供するために２台に分けたにすぎない。従って、必要な精度が、架台天盤全域を視野範囲とするカメラ分解能で達成できる場合は、１つのカメラで実現できる。

次に、図１及び図４を参照しながら、ロボットステーション１００による鏡筒組立ての１工程の動作である、グローバルカメラ１０６及びローカルカメラ１０６Ａによる撮像動作と、画像処理装置１０９における画像処理動作とを説明する。

ロボットステーション１００を稼働させるにあたっては、まず、グローバルカメラ１０６単体のキャリブレーションと、グローバルカメラ１０６とロボットアーム１０１，１０２に装着したエンドエフェクターとのキャリブレーションを実施する。そして、同様にローカルカメラ１０６Ａについてもキャリブレーションを実施する。手順は、以下の要領で行う。

（１）グローバルカメラ１０６の視野範囲内であって、架台天盤１０３ａの作業領域２０９の一部に、キャリブレーションプレートを３枚、一直線上とならない位置で載置する。

（２）次に、画像処理装置１０９のキャリブレーションプログラムを起動する。このプログラムの起動により、３枚のキャリブレーションプレートを自動撮像し、この画像情報を用いて、公知のキャリブレーション手法により、カメラ単体のカメラパラメータ補正値を算出する。

（３）次に、キャリブレーションプレートを取り去る。その上で、カメラ−ロボットアーム間のキャリブレーションプログラムを起動する。このプログラムの起動により、カメラ１０６に撮像させ、撮像画像から天盤１０３ａに刻まれたマークを読み取り、天盤１０３ａの既定位置から所定位置のロボットアーム１０１，１０２のエンドエフェクターの位置関係を算出し、カメラ座標からの変換式を得る。

（４）上記キャリブレーションを、ローカルカメラ１０６Ａについても、同様に行う。このようにして、カメラ１０６，１０６Ａと、ロボットアーム１０１，１０２との位置関係の関係式を構築する。次に、上記の関係式に基づき、各座標の補正を行いつつ、ロボットステーション１００に設置されたロボットアーム１０１，１０２とエンドエフェクターが、あらかじめプログラムされた教示動作を実行する。

本第１実施形態の具体的な教示動作は、下記のとおりである。

（１）ロボットアーム１０２を動かして、隣接するロボットステーション１００から送られてきた鏡筒であるワークＷを、エンドエフェクターで把持し、組付けを行う作業領域２０９に搬送し、所定の位置に固定する。このとき使用するのは、グローバルカメラ１０６である。グローバルカメラ１０６は、被加工物を仮置きする領域２０１にあるワークＷと、作業領域２０９に取り付けられたマーカーを同時に撮像する。撮像した画像は、画像処理装置１０９に送られ、鏡筒であるワークＷの中心座標と、マーカーの中心座標を算出し、相対座標がコントローラ１０８に伝えられる。マーカーの位置は、ロボット座標と既知の精度で関係つけられているため、コントローラ１０８が、前述した関係式と相対座標で補正した鏡筒であるワークＷの中心位置のロボット座標に基づきロボットアーム１０２に指令値を出力する。これにより、ロボットアーム１０２は、領域２０１に仮置きされているワークＷを挟み込むための位置に移動して、ワークＷを掴み、その後は、ロボットアーム１０２によって、マーカーの位置にワークＷを移動させ、そこで、リリースされる。

（２）ワークＷが作業領域２０９の所定位置に固定されると、ロボットアーム１０１を動かして、ワークＷから張り出している配線部材をエンドエフェクターで把持してワークＷの上部位置に折り返す。このとき使用するのはローカルカメラ１０６Ａである。ローカルカメラ１０６Ａは、作業領域２０９に置かれたワークＷから張り出している配線部材とワークＷ、架台天盤１０３ａに設けられたマーカーを同時に撮像する。撮像画像は画像処理装置１０９に送られ、ワークＷの中心座標と、配線部材の端点座標のカメラ相対位置座標を算出する。更に、ワークＷの中心座標とマーカーの相対位置座標を算出する。その上で、コントローラ１０８が、ロボット座標とカメラ座標の関係式を用いて座標変換を行いつつ、マーカーの位置を基準にして、ワークＷと配線部材の把持位置を算出する。そして、教示された動作に従い、前述の折り返し動作を実行する。

（３）次に、ロボットアーム１０２を動かして、台２０７に載置された塗布装置２０８を把持する。そして、ロボットアーム１０２のエンドエフェクターにて把持した塗布装置２０８を、作業領域２０９内に移動させる。このとき使用するのは、グローバルカメラ１０６である。グローバルカメラ１０６は、塗布装置２０８の上部に刻まれた不図示のマーカーと、ワークＷを同時に撮像する。撮像した画像は、画像処理装置１０９に送られ、（１）と同様な手順で、ロボットアーム１０２とエンドエフェクターへの動作指令に変換され、動作実行される。

（４）把持した塗布装置２０８の先端を、ワークＷ内の接着剤塗布領域上に移動させる。その上で、塗布装置２０８から接着剤を吐出させる。ここで、塗布装置２０８は、把持している部分に、塗布スイッチが設けられており、強く把持することで、塗布スイッチが押され、所定量の接着剤が吐出される仕組みになっている。ここで使用されるのは、ローカルカメラ１０６Ａである。ローカルカメラ１０６Ａは、作業領域２０９に置かれたワークＷと、塗布装置２０８に刻まれたマーカーを同時に撮像する。撮像した画像は、画像処理装置１０９に送られ、ワークＷの撮像画像から、塗布領域を抽出するとともに、塗布領域の中心のカメラ位置座標を求める。次に、マーカーを抽出し、マーカーの中心のカメラ位置座標を求める。これから、塗布領域の中心位置座標とマーカーの中心位置座標の相対位置を算出する。この座標は、コントローラ１０８に送られ、既知であるマーカーの位置を基準に、２つの中心座標が一致するように、ロボットアーム１０２の動作が指示される。その上で、塗布装置２０８から接着剤を吐出させる。

（５）塗布装置２０８を、ロボットアーム１０２を動かして台２０７の所定位置に戻し、エンドエフェクターであるグリップハンドを開放して、ロボットアーム１０２から塗布装置２０８を取り外す。ここで使用されるのは、グローバルカメラ１０６である。塗布装置２０８を固定する台２０７は、塗布装置２０８を載置するための丸穴が形成されている。また、その穴の形状は、すり鉢状であり、塗布装置２０８を戻した際に、多少精度が低くても、所定の位置におさまる構造になっている。グローバルカメラ１０６は、台２０７の穴を上面から撮像する。また、このとき、エンドエフェクターが把持している塗布装置２０８に設けられたマーカーも同時に撮像する。撮像した画像は、画像処理装置１０９に送られ、画像から丸穴の領域を抽出するとともに、マーカーも抽出して、それぞれの中心位置をカメラ座標で算出する。その上で、マーカーと丸穴領域の中心座標との相対位置を算出する。算出された相対カメラ座標は、コントローラ１０８に送られ、丸穴の中心位置を基準に、２つの中心座標が一致する位置に、ロボットアーム１０２を使って、塗布装置２０８が移動される。そこで、エンドエフェクターが開放されることで、塗布装置２０８が台２０７の所定位置に戻される。

（６）次に、ロボットアーム１０２を動かし、トレイ２０３内に置いてある組付け部品であるワークＷ_１を、ロボットアーム１０２のエンドエフェクターで把持する。そして、ロボットアーム１０２を動かし、作業領域２０９内にワークＷ_１を移動させる。トレイ２０３には、組み付けられる複数のワークＷ_１が、重ならない状態で載置されている。ワークＷ_１は、ロボットステーション１００の後部に配置された部品供給装置２１０からトレイ２０３に供給される構造になっている。ここではグローバルカメラ１０６が使用される。グローバルカメラ１０６は、トレイ２０３に載置されているワークＷ_１と組付け作業領域２０９内にあるワークＷとを撮像し、画像を画像処理装置１０９に送出する。画像処理装置１０９は、その画像より把持可能なワークＷ_１を選別するとともに、把持可能なワークＷ_１の中心位置のカメラ座標を算出する。さらに、ワークＷの中心位置のカメラ座標と架台天盤１０３ａのマーカー位置を算出する。そして、画像処理装置１０９は算出したカメラ座標をコントローラ１０８に送る。コントローラ１０８は、架台天盤１０３ａのマーカー位置を基準に、ロボットアーム１０２のエンドエフェクターを所定位置に移動し、エンドエフェクターによりワークＷを把持する。そして、ロボットアーム１０２を使いワークＷ_１を作業領域２０９内に移動させる。

（７）ロボットアーム１０２を動かして、ワークＷ_１を組付け作業領域２０９内に置いてあるワークＷに組み付ける。ここでは、ローカルカメラ１０６Ａが使用される。ローカルカメラ１０６Ａは、エンドエフェクターに把持されているワークＷ_１と、組付け作業領域２０９内にあるワークＷを撮像し、画像を画像処理装置１０９に送出する。ここで、再度ローカルカメラ１０６Ａで撮像するのは、取り付ける部材であるワークＷ_１が、把持により変形して中心座標がずれる恐れがあり、また、そもそもワークＷ_１の組み付けに、グローバルカメラ１０６では実現できない寸法精度が要求されるためである。ローカルカメラ１０６Ａで撮像した画像は、画像処理装置１０９に送られ、把持されたワークＷ_１の中心位置と、組付け作業領域２０９内にあるワークＷの中心位置をカメラ座標で算出する。そして、算出されたカメラ座標はコントローラ１０８に送られる。コントローラ１０８は、この情報を基にエンドエフェクターを移動して、把持されたＷ_１の中心位置とワークＷの中心位置が一致するように、エンドエフェクターにより、ワークＷ_１をワークＷに組み付ける。

（８）ワークＷ_１が組み付けられたワークＷは、ロボットアーム１０２を使って再び把持され、隣接するロボットステーション１００の仮置きする領域２０１に搬送される。ここでも、グローバルカメラ１０６が使用される。撮像対象は、部品を組み付けられたワークＷと架台天盤１０３ａに刻まれたマークであり、この撮像画像は画像処理装置１０９に送られ、ワークＷの中心位置とマークの中心座標とに基づきカメラ座標が画像処理装置１０９により算出される。算出されたカメラ座標は、コントローラ１０８に送られ、コントローラ１０８はこの情報を元にしてロボットアーム１０２を所定位置に移動させ、エンドエフェクターでワークＷを把持させる。隣接するロボットステーション１００の領域２０１に組付け終えたワークＷを移動させるときは、それほど精度を要求されないため、カメラ１０６，１０６Ａによる画像情報を用いず、機械精度のみで搬送を行い、所定位置に来た時点で把持を開放する。これで、ロボットステーション１００に教示された教示動作は、１工程を完結し、再度、手順（１）に戻り、新たな鏡筒であるワークＷへの作業工程が開始される。

本第１実施形態によれば、架台上に載置してある被加工物、部品、ツール間の相対的位置関係は、揺れがあっても何ら変化しないため、振動が収束しない状態であっても、前述したカメラによる撮像が可能である。したがって、画像処理により、２つの目標位置に対する相対的な位置関係を求めることができる。その後、ロボットの振動が収まった時点で、基準となる架台の天盤マークの座標に相対位置座標を加えて、ロボット座標を指示することで、タクトをロスすることなく、安定した精度で教示作業を実施することができる。その結果として、ロボットステーションのタクトを上げることが可能にすることができる。

なお、精度が要求されない局面では、このような相対的位置関係を撮像する必要が無い場合もある。例えば、本第１実施形態の手順（８）は、隣接するロボットステーションに対して、鏡筒をロボットアームで搬送を行っているが、単純に鏡筒を把持してある範囲に置く程度の精度であれば、多少の揺れがあっても、把持して搬送することは可能である。本第１実施形態でも、隣接するロボットステーションへの鏡筒の搬送は、把持後はカメラ画像を使うことなく機械精度のみの教示動作で行っている。

なお、ロボットステーションへの作業手順の教示は、公知のさまざまな手法が考えられる。例えば、ロボットステーションの仮想ＣＡＤモデルを、コンピュータ内に設け、コンピュータＣＡＤ内のシミュレーションにより、具体的なロボットステーション内の作業手順を再現することで、動作教示を行うことができる。ここで作成された動作教示を、前述したコントローラに移すことで、コントローラで実際の動作を行うことができる。シミュレーションと現実世界では、様々な外的要因により、誤差が発生し、そのままの状態では、うまく動作しない。そこで、本第１実施形態では、各工程シミュレーション毎に、カメラによる撮像を行うシーケンスを組み込み、コンピュータＣＡＤを使ったシミュレーション上で、誤差をキャンセルする教示動作を教示できるようにしてある。

［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態に係る生産システムに組み込まれる組立装置の概略構成を示す斜視図であり、図５（ａ）は扉を閉めた状態を示す図、図５（ｂ）は扉を開けた状態を示す図である。なお、上記第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

本第２実施形態の組立装置としてのロボットステーション１００Ａは、２つのロボットアーム１０１，１０２と、ロボットアーム１０１，１０２が固定される架台１０３と、架台１０３を囲う骨組み構造の枠体としてのブース１０４Ａとを備えている。また、ロボットステーション１００Ａは、カメラ１０６，１０６Ａと、照明１０７と、カメラ１０６，１０６Ａ及び照明１０７をブース１０４Ａに固定するためのカメラ固定機材１０５とを備えている。

本第２実施形態においても、カメラ１０６，１０６Ａは、ブース１０４Ａの上部に固定され、ロボットアーム１０１，１０２による作業領域２０９Ａを含む領域を撮像可能に構成されている。そして、架台１０３とブース１０４Ａとは、互いに非接触状態で床面に固定されている。ブース１０４Ａは、平面視でワーク搬送方向Ｔと平行な短辺ｘと、ワーク搬送方向Ｔと直交する長辺ｙとを有する直方体形状に形成されている。そして、ブース１０４Ａは、平面視でブース１０４Ａの長辺ｙの長さが、ロボットアーム１０１，１０２がワーク搬送方向Ｔと直交する方向に架台１０３から突出する最大の長さと、架台１０３のワーク搬送方向Ｔと直交する方向の長さとの和以上に設定されている。具体的には、図２と同様、ブース１０４Ａの長辺ｙの長さが、Ｙ１×２＋Ｙ２＋Ｙ３×２に設定されている。そして、ブース１０４Ａの天板１０４ａは、アルミ板等の板材に乱反射防止の黒色アルマイト処理され、カメラ１０６，１０６Ａの上方に配置されている。以上の構成は、上記第１実施形態と略同様であり、上記第１実施形態と同様に、カメラ１０６，１０６Ａの振動を抑制する効果を奏する。

本第２実施形態では、図５（ｂ）に示すように、ブース１０４Ａのワーク搬送方向Ｔ上流側の枠側面には、ワークＷの搬入のための開口部５０７ａを有する側板５０７が設けられている。また、ブース１０４Ａのワーク搬送方向Ｔ下流側の枠側面には、ワークＷの搬出のための開口部５０８ａを有する側板５０８が設けられている。また、ブース１０４Ａの部品供給装置２１０側の枠側面には、ワークＷ_１を搬入するための開口部５０９ａを有する側板５０９が設けられている。これら側板５０７，５０８，５０９は、ブースの支柱及び梁に対して固定されている。また、ブース１０４Ａの正面の枠側面、つまり、ワークの非搬送側の枠側面には、枠側面全体を覆う側板として開閉自在の扉５１０が設けられている。

これにより、ブース１０４Ａは、ワークを搬入又は搬出する部分のみに開口部５０７ａ，５０８ａ，５０９ａが形成され、それ以外の部分のほとんどは天板１０４ａ、側板５０７，５０８，５０９及び扉５１０で覆われていることとなる。つまり、ブース１０４Ａは、床面とブース１０４Ａとの間の隙間と、開口部５０７ａ，５０８ａ，５０９ａとを除き、板で覆われている。ブース１０４Ａの強度がこれら側板５０７，５０８，５０９により大幅に強化され、より振動に対して強くなる。このように、ブース１０４Ａの剛性が向上し、更にブース１０４Ａの振動が抑制され、カメラ１０６，１０６Ａの振動を効果的に抑制することができる。

ここで、側板５０７，５０８，５０９は、天板１０４ａと同様に、黒色アルマイト処理されたアルミ板等の板材である。更に、扉５１０は、ポリカーボネート製の透明な板材である。扉５１０に透明な板材を使うのは、ロボットステーション１００Ａ内でトラブルが生じた際に、作業者がいち早く異常を知ることができるためである。なお、扉５１０を黒色アルマイト処理されたアルミ板等の板材としてもよく、この場合は、ロボットステーションが外部照明から受ける影響を更に少なくすることができる。その結果、ロボットステーションの動作はより安定する。

この扉５１０を閉めることで、ブース１０４Ａ内は、ワークの搬送のための開口部、床面とブースの間にできるわずかな隙間以外は、密封状態にすることが可能になる。したがって、ブース１０４Ａ内へのゴミ等の侵入を抑制でき、ブース１０４Ａ内をクリーンルーム化することができる。ゆえに、非加工物、部品等のワークに対する清浄化がなされ、ゴミ等の付着による外乱や、ゴミの影響による不良品の発生を大幅に、防ぐことができる。

更に、本第２実施形態では、ブース１０４Ａで囲まれた空間に清浄空気を送るためのダクト５１１が天板１０４ａに空調フィルター５１２を介して設けられている。そして、このダクト５１１から供給される空気により、ブース１０４Ａ内は、常にブース１０４Ａの外部よりも僅かに高い圧力状態に設定される。これにより、ブース１０４Ａの内部からブース１０４Ａの外部へ空気が流れることとなり、ブース１０４Ａ内への非清浄空気の侵入が抑制され、ブース１０４Ａ内の清浄性が維持され、ワークにゴミ等が付着するのを抑制することができる。

また、ブース１０４Ａには、ワークが載置される作業台５１３が架台１０３と非接触状態で固定されている。この作業台５１３は、ブース１０４Ａの内部であって、架台１０３の天盤１０３ａに接触しないように、天盤１０３ａの上方に配置されている。この作業台５１３は、所定の厚みを有する板状の剛体であり、ブース１０４Ａの一対の梁１０４ｄに水平状態で架渡されて固定されている。この作業台５１３を設けたことにより、ブース１０４Ａの剛性が更に高まり、ブース１０４Ａの振動が抑制され、カメラ１０６，１０６Ａの振動が抑制される。

なお、ロボットアーム１０１，１０２の基端部に対応する位置には、ロボットアーム１０１，１０２の基端部を回避する切欠が設けられており、作業台５１３上をワークスペースとしてロボットアーム１０１，１０２により作業台５１３上で作業可能となっている。そして、作業台５１３のワークスペースのうちの中央部を、一対のロボットアーム１０１，１０２で協調作業により組立作業が可能な作業領域２０９Ａとしている。作業台５１３上の作業領域２０９Ａ以外の領域には、上記第１実施形態と同様に、ワークを仮置きする領域２０１Ａや、台２０７が配置される領域がある。本第２実施形態では、ワークを載置し、ロボットアームが組付け作業を行うワークスペースは、架台１０３上にないため、架台上面には、ツール等を固定するための一定間隔の穴は必要ない。代わりに、架台上面には、内蔵されるコントローラ１０８や画像処理装置１０９の放熱に考慮して、放熱用の貫通穴が形成されている。

このように、本第２実施形態では、作業台５１３はブース１０４Ａに直接固定され、架台１０３やロボットアーム１０１，１０２とは接触しない構造で支持されているため、ワークに、一番の振動源であるロボットアーム１０１，１０２の振動が伝わらない。つまり、カメラ１０６，１０６Ａのみならず、ロボットアーム１０１，１０２が作業を行う作業台５１３の振動も大幅に抑制できる。したがって、ブース１０４Ａの天井部に設けられたカメラ１０６，１０６Ａは、より振動の影響を受けない安定した画像の撮像が可能となり、カメラ１０６，１０６Ａによる位置測定の精度を向上させることが可能になる。

図６は、組立装置（ロボットステーション）を複数台組み合わせた生産システム（ロボットセル）の斜視図であり、図６（ａ）は、扉を省略した図、図６（ｂ）は、扉を閉じた状態の図である。図６（ａ），（ｂ）に示すように、ロボットセル２００Ａは、ロボットステーション１００Ａを複数備えて構成される。つまり、複数のロボットステーション１００Ａがワーク搬送方向Ｔに沿って並べて配置されてロボットセル２００Ａが構築されている。互いに隣接する２つのブース１０４Ａは、長辺側の枠側面同士が互いに向かい合うように配置されている。これにより、ロボットアーム１０２で隣のロボットステーション１００Ａ（次の工程）にワークを搬送することが可能となる。各ロボットステーション１００Ａの天井に設けられたダクト５１１は、不図示のダクトにより連結されており、清浄な空気を生成する不図示のエアー供給機へ接続されている。なお、図６中、自動搬送台車は省略しているが、上記第１実施形態と同様に配置されている。

図７は、図６の組立装置（ロボットステーション）を拡大した斜視図である。この図７に示されるロボットステーション１００Ａによる組み付け作業は、上記第１実施形態と同じである。しかしながら、本第２実施形態では、以下に示すように、カメラ座標と作業台座標とロボット座標との３つのキャリブレーションを行うようにした。これは、上記第１実施形態の構成ではワークスペースが架台の天盤であるので作業面座標とロボットアームの持つ座標とは一意にメカ精度を保証できるが、本第２実施形態では作業台５１３をブース１０４Ａに固定するのでその精度を保証できないためである。以下、本第２実施形態におけるキャリブレーション方法を説明する。手順は以下の要領で行う。

（１）グローバルカメラ１０６の視野範囲内であって、作業台５１３の作業領域の一部に、キャリブレーションプレートを、３枚、一直線上にならない位置で載置する。

（２）画像処理装置１０９のキャリブレーションプログラムを起動する。プログラムの起動により、グローバルカメラ１０６は３枚のキャリブレーションプレートを自動撮像し、画像処理装置１０９は、この画像情報を用いて公知のキャリブレーション手法によりカメラ単体のパラメータ補正値を算出する。

（３）次に、キャリブレーションプレートを取り去る。

（４）グローバルカメラ１０６で、作業台５１３に予め刻まれた既知の位置のマークを複数枚撮像する。そして、カメラ座標とマークの位置関係から、マークと作業台５１３の位置関係を規定する関係式を得る。

（５）コントローラ１０８で、ロボットアーム１０１，１０２を動かし、ロボットアーム１０１，１０２に取り付けされているエンドエフェクターを所定位置に移動させる。その上で、カメラ−ロボット間のキャリブレーションプログラムを起動する。このプログラムを起動することにより、画像処理装置１０９は、ロボットアーム１０１，１０２に取り付けられたエンドエフェクターに刻まれたマークを読み取り、ロボットアームのエンドエフェクターの位置関係を算出し、カメラ座標からの変換式を得る。

（６）上記の作業を、ローカルカメラ１０６Ａについても、同様に実施する。このようにして、カメラ１０６，１０６Ａとロボットアーム１０１，１０２と作業台５１３の位置関係の関係式を構築する。

本第２実施形態では、上記第１実施形態よりも多くのキャリブレーション作業を必要とする。しかしながら、ロボットアーム１０１，１０２からの振動を、極力受けない環境で、ワークの位置や、ワークの目標とする位置等を撮像することができるため、カメラ１０６，１０６Ａの検出位置精度が高いという利点がある。また、静止位置での撮像であるならば、例えばローリングシャッターで撮像する安価なＣＭＯＳセンサーを用いたカメラを利用できるというメリットがある。揺れが無いという前提では、カメラ座標の利用を、前述の画像内の相対位置の利用に留まらず、複数の画像のカメラ座標を結びつけて利用できるため、画像処理の工程の大幅な短縮を図ることができる。

本第２実施形態における具体的な教示動作は、下記のとおりである。

（１）ロボットアーム１０２を動かして、隣接するロボットステーション１００Ａから送られてきた鏡筒（被加工物）であるワークＷを、エンドエフェクターで把持し、組付け作業領域２０９Ａに搬送し、所定の位置に固定する。この時使用するのは、グローバルカメラ１０６である。グローバルカメラ１０６は、ワークＷを仮置きする領域２０１ＡにあるワークＷを撮像する。撮像した画像は、画像処理装置１０９に送られ、ワークＷの中心座標がコントローラ１０８に伝えられる。コントローラ１０８は、前述した関係式でワークＷの中心位置のロボット座標算出し、予め教示してある鏡筒の教示位置との差分値を計算する。そして、コントローラ１０８は、その後の教示指令にその値をオフセットとして加算し、ロボットアーム１０２に指令してワークＷを挟み込むための位置に移動させてワークＷを掴む。その後、コントローラ１０８は、ロボットアーム１０２に指令して所定の位置にワークＷを移動させ、そこでリリースさせる。

（２）ワークＷが所定位置に固定されると、ロボットアーム１０１を動かして、ワークＷから張り出している配線部材を、エンドエフェクターで把持して、ワークＷの上部位置に折り返す。このとき使用するのはローカルカメラ１０６Ａである。ローカルカメラ１０６Ａは、作業領域２０９Ａに置かれたワークＷから張り出している配線部材と、ワークＷを同時に撮像する。その上で、教示されているワークＷと配線部材の画像が一致するように、作業台５１３に予め設けられた回転台を回転させてワークＷと配線部材を回転させる。一致した時点で、コントローラ１０８が、ロボット座標とカメラ座標の関係式を用いて座標変換を行う。そして、ワークＷの中心座標位置と予め教示されたワークＷの中心座標位置の差分を検出し、教示された動作に前記差分値をオフセットすることで、前述の折り返し動作を実行する。

（３）次に、ロボットアーム１０２を動かして、台２０７に載置された塗布装置２０８を把持する。把持した塗布装置２０８を、作業領域２０９Ａ内にロボットアーム１０２を用いて移動させる。このとき使用するのはグローバルカメラ１０６である。グローバルカメラ１０６は、塗布装置２０８の上部に刻まれた不図示のマーカーと、所定位置に固定されたワークＷを同時に撮像する。撮像した画像は、画像処理装置１０９に送られる。画像処理装置１０９は、塗布装置２０８のマークの中心カメラ座標と、所定位置に固定されたワークＷの中心カメラ座標を算出し、コントローラ１０８に送出する。コントローラ１０８は、前述したカメラ座標をロボット座標に変換し、前記の教示されている塗布装置２０８のマークの中心ロボット座標と、所定位置に固定されたワークＷの中心ロボット座標と差分を計算し、その値から教示データを修正する。

（４）把持した塗布装置２０８の先端を、ワークＷ内の接着剤塗布領域上に移動させる。その上で、塗布装置２０８から接着剤を吐出させる。ここで、塗布装置２０８は、把持している部分に塗布スイッチが設けられており、強く把持することで塗布スイッチが押され、所定量の接着剤が吐出される仕組みになっている。ここで使用されるのは、ローカルカメラ１０６Ａである。ローカルカメラ１０６Ａは、作業領域２０９Ａに置かれたワークＷと、塗布装置２０８に刻まれたマーカーを同時に撮像する。撮像した画像は、画像処理装置１０９に送られ、画像処理装置１０９は、ワークＷの撮像画像から、塗布領域を抽出するとともに、塗布領域の中心のカメラ位置座標を求める。次に、マーカーを抽出し、マーカーの中心カメラ位置座標を求める。この座標は、コントローラ１０８に送られ、コントローラ１０８は、ロボット座標に変換した後、教示されている塗布領域の中心ロボット座標とマーカーの中心カメラ座標との差分を求め、この差分値をキャンセルするようにロボットアーム１０２に動作を指示する。その上で、塗布装置２０８から接着剤を吐出させる。

（５）把持した塗布装置２０８を、ロボットアーム１０２を動かして、台２０７の所定位置に戻し、エンドエフェクターであるグリップハンドを開放して、ロボットアーム１０２から塗布装置２０８を取り外す。ここで使用されるのは、グローバルカメラ１０６である。塗布装置２０８を固定する台２０７は、塗布装置２０８を載置するための丸穴が形成されている。また、その穴の形状は、すり鉢状であり、塗布装置２０８を戻した際に、多少精度が低くても所定の位置におさまる構造になっている。グローバルカメラ１０６は、その穴を、上面から撮像する。また、この時、エンドエフェクターが把持している塗布装置２０８に設けられたマーカーを同時に撮像する。撮像した画像は、画像処理装置１０９に送られ、画像から丸穴の領域を抽出するとともに、マーカーも抽出して、それぞれの中心位置をカメラ座標で算出する。カメラ座標は、コントローラ１０８に送られ、コントローラ１０８に、予め教示してある丸穴の中心ロボット座標とマーカーの中心座標との差分が計算される。コントローラ１０８は、その差分値からロボットアーム１０２の教示動作を修正しロボットアーム１０２を制御し、エンドエフェクターが開放されることで、塗布装置２０８が台２０７の所定位置に戻される。

（６）次に、ロボットアーム１０２を動かし、トレイ２０３内に置いてある組付け部品であるワークＷ_１を、ロボットアーム１０２のエンドエフェクターで把持する。更に、ロボットアーム１０２を動かし、作業領域２０９Ａ内に組付け部品であるワークＷ_１を移動させる。トレイ２０３には、複数のワークＷ_１が重ならない状態で載置されている。ここでも、グローバルカメラ１０６が使用される。グローバルカメラ１０６は、トレイ２０３に載置されているワークＷ_１と作業領域２０９Ａ内にあるワークＷを撮像し、画像を画像処理装置１０９に送出する。画像処理装置１０９は、その画像より把持可能な部品を選別するとともに、把持可能なワークＷ_１の中心位置のカメラ座標を算出する。さらに、ワークＷの中心位置のカメラ座標を算出する。そして、算出されたカメラ座標は、コントローラ１０８に送られる。コントローラ１０８は、前述したカメラ座標を変換式によってロボット座標に変換し、予め教示しているワークＷ_１の中心ロボット座標とワークＷの中心ロボット座標との差分を算出する。そして、コントローラ１０８は、教示動作を修正して、ロボットアーム１０２のエンドエフェクターを所定位置に移動させて、エンドエフェクターにより、ワークＷ_１を把持する。そして、ワークＷがある作業領域２０９Ａ内に、ロボットアーム１０２を使い、ワークＷ_１を作業領域２０９Ａ内に移動させる。

（７）ロボットアーム１０２を動かして、ワークＷ_１を作業領域２０９Ａ内に置いているワークＷに組み付ける。ここでは、ローカルカメラ１０６Ａが使用される。ローカルカメラ１０６Ａは、エンドエフェクターに把持されているワークＷ_１と、作業領域２０９Ａ内にあるワークＷを撮像し、画像を画像処理装置１０９に送出する。ここで、再度ローカルカメラ１０６Ａで撮像するのは、取り付ける部材であるワークＷ_１が、把持により変形して中心座標がずれる恐れがあり、また、そもそもワークＷ_１の組み付けに、グローバルカメラ１０６では実現できない寸法精度が要求されるためである。ローカルカメラ１０６Ａで撮像した画像は、画像処理装置１０９に送られ、把持されたワークＷ_１の中心位置と、組付け作業領域２０９Ａ内にあるワークＷの中心位置をカメラ座標で算出する。そして、算出されたカメラ座標はコントローラ１０８に送られる。コントローラ１０８は、この情報を変換式によりロボット座標に変換し、予め教示されているワークＷの中心ロボット座標と、ワークＷ_１の中心座標とのロボット座標間の差分値を検出する。その上で、コントローラ１０８は、この差分値に基づき教示動作を修正し、この修正された教示動作により、エンドエフェクターを移動して、ワークＷ_１をワークＷに組み付ける。

（８）ワークＷ_１が組み付けられたワークＷは、ロボットアーム１０２を使って再び把持され、隣接するロボットステーション１００Ａの仮置きする領域２０１Ａに搬送される。ここでも、グローバルカメラ１０６が使用される。撮像対象は、部品を組み付けられたワークＷであり、この撮像した画像は、画像処理装置１０９に送られ、ワークＷの中心位置をカメラ座標として算出する。算出されたカメラ座標は、コントローラ１０８に送られ、変換式により、ロボット座標に変換され、予め教示されているワークＷの中心ロボット座標値との差分値を算出する。更にこの情報を元にして教示動作を修正し、ロボットアーム１０２を所定位置に移動させ、エンドエフェクターでワークＷを把持させる。そして、隣接するロボットステーション１００Ａの領域２０１ＡにワークＷを移動させ、所定位置に来た時点で把持を開放する。これで、ロボットステーション１００Ａに教示された教示動作は、１工程を完結し、再度、手順（１）に戻り、新たな被加工物である鏡筒への作業工程が開始される。

このように、本第２実施形態では、カメラ１０６，１０６Ａで撮像する映像に振動の影響を考慮する必要性がないため、通常のプレイバック制御で動作を行い、目標とする値と教示点との差分を要所要所で修正するだけでいいという、メリットがある。そのため、プログラムが容易であり、ロボットアーム１０１，１０２の精度がさほど要求されないというメリットがある。

［第３実施形態］
図８は、本発明の第３実施形態に係る生産システムに組み込まれる組立装置の概略構成を示す斜視図であり、図８（ａ）は扉を閉めた状態を示す図、図８（ｂ）は扉を開けた状態を示す図である。なお、上記第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

本第３実施形態の組立装置としてのロボットステーション１００Ｂは、本第２実施形態の組み立て装置としてのロボットステーションに対して、骨組み構造の枠体が、外枠体と外枠体とは別体の内枠体とで構成されている。外枠体であるブース１０４Ａの内側には、カメラと照明機材が固定される内枠体であるカメラスタンド８０１Ａが配置されている。つまり、ブース１０４Ａは、カメラスタンド８０１Ａよりも大きく形成され、カメラスタンド８０１Ａと接触しないように間隔をあけてカメラスタンド８０１Ａを囲うように配置されている。カメラスタンド８０１Ａは、支柱８０１ａ及び補強用梁８０１ｂから構成される。そして、カメラ１０６，１０６Ａは、カメラスタンド８０１Ａの補強用梁８０１ｂに固定される構造になっている。

なお、支柱８０１ａは、架台１０３と非接触かつ、支柱１０４ｂとも非接触に、床面に固定されており、ブース１０４Ａ、カメラスタンド８０１Ａ、架台１０３は、それぞれ独立に床面に固定される構造になっている。

本第３の実施形態のロボットステーション１００Ｂは、ブース１０４Ａの支柱１０４ｂに、透明な扉５１０が固定されている。扉５１０には、架台１０３に内蔵されているコントローラと画像処理装置の状態を表示する表示装置としてのディスプレイ装置８０２が設置されている。

ディスプレイ装置８０２は、タッチパネルを内蔵しており、状態表示部分を、タッチする事で、さらに詳しい情報を表示できるほか、コントローラの画面と、画像処理装置の画面を切り替える事ができる。扉５１０には、このほか、ロボットアームの教示装置８０３が着脱自在に備え付けられている。この教示装置８０３には緊急停止スイッチが装備されている。

このように、構成する事で、ロボットステーション１００Ｂの教示と状態確認を、各ロボットステーション１００Ｂの扉５１０を開けないで行う事ができるため、ロボットステーション１００Ｂ内のクリーン度を維持する事が可能になる。また、必要な指示パネル類を、ロボットステーション１００Ｂの前面に配置する事で、コンパクトにスペース効率のいい組み立て装置が実現できる。

このようなロボットステーション１００Ｂでは、デバック等の試験期間中では、ロボットアーム作動中や、カメラの撮像中に、作業員が前述したディスプレイ装置８０２や教示装置８０３に触る事は日常茶飯事である。また、部品の供給等の作業等において、作業員が誤ってブース１０４Ａに触る事もある。

そこで、本第３の実施形態の組立装置としてのロボットステーション１００Ｂでは、カメラスタンド８０１Ａが、ブース１０４Ａと非接触かつ、独立に床面と固定される構造になっている。

そのため、仮に、思わぬ外力によりブース１０４Ａに振動が生じても、これがカメラスタンド８０１Ａに伝わる事はなく、安定したカメラ撮像が可能になる。その結果、作業者は、ロボットの稼働中も安心して、ディスプレイ装置８０２や教示装置８０３を使い、動作や教示状態の確認ができる。

その結果、ロボットステーション１００Ｂの稼働トラブルを未然に防ぐ事が可能になるため、ロボットステーション１００Ｂ、更にはロボットステーション１００Ｂを組み合わせたロボットセルの稼働率を向上させる効果がある。

なお、本第３の実施形態には、配線を通じての振動の伝搬も考慮する必要があるため、架台１０３内のコントローラからディスプレイ装置８０２に接続される配線や教示装置８０３に接続される配線は、カメラスタンドには接触しないように配線を止める必要がある。加えて、画像処理装置からカメラ１０６，１０６Ａに接続されるケーブルも、一旦、床面に遊びを持たせて固定した後、カメラスタンドを通じて、接続される構成になっている。

図９は、組立装置（ロボットステーション）を上部から見下ろした概略図であり、架台１０３とロボットアーム１０１，１０２とブース１０４Ａとの位置関係と、カメラスタンド８０１Ａの設置位置関係とを示している。

図９中、点Ｐ１はロボットアーム１０１の第１軸の回転中心を示し、点Ｐ２はロボットアーム１０２の第１軸の回転中心を示している。また、範囲Ｅ１は、ロボットアーム１０１の第１軸を回転させた場合、ロボットアーム１０１のエンドエフェクターが最大到達する可動範囲を示している。同様に、範囲Ｅ２は、ロボットアーム１０２の第１軸を回転させた場合、ロボットアーム１０２のエンドエフェクターが最大到達する可動範囲を示している。

本第３の実施の形態では、ブース１０４Ａは、架台１０３およびロボットアーム１０１，１０２が振動したとしても、架台１０３およびロボットアーム１０１，１０２と接触しない大きさに設定される。具体的には、図９に示すように、各ロボットアーム１０１，１０２が平面視で長辺方向Ｙに架台１０３から突出する最大長さをＹ１とする。また、架台１０３のワーク搬送方向Ｔと直交する方向の長さをＹ２、ブース１０４Ａの支柱１０４ｂのワーク搬送方向Ｔと直交する方向の幅をＹ３とする。これから、ブース１０４の長辺方向の長さｙは、Ｙ１×２＋Ｙ２以上に設定される。一方、カメラスタンド８０１Ａは、ブース１０４Ａより、大きくする事はできない。その一方で、カメラの振動安定性の観点から、できるだけ、大きな設置面積で行う事が好ましい。これから、カメラスタンド８０１Ａの支柱８０１ａは、ブースの支柱１０４ｂと振動時に接触しないようにクリアランスＹ４を設けて、離間して設ける事が望ましい。これから、カメラスタンド８０１Ａの長辺方向の長さｙ１は、Ｙ１×２＋Ｙ２−Ｙ４×２以内に設定する必要がある。一方で、架台との接触を防ぐため、長辺方向の長さｙ１は、Ｙ２＋２×Ｙ４以上である事が必要である。

なお、ブースの高さは、カメラスタンド８０１Ａをすっぽり覆う必要があるため、カメラスタンドの高さより、接触を防ぐクリアランスＹ４以上高くする必要がある。その上で、カメラスタンドの高さは、ロボットアーム１０１、１０２の最大到達高さ＋架台１０３の高さ＋カメラ１０６、１０６Ａの設置のための寸法＋支柱１０４ｂの幅Ｙ３を高さ寸法とする必要がある。なお、架台１０３の設置位置は、ブース１０４Ａの設置エリアの中央部に設置している。

これにより、図９に示すように、架台１０３とブース１０４Ａの間に、破線領域９０１，９０２に示す空間が形成される。この破線領域９０１，９０２を設けた事で、ロボットアーム１０１，１０２がブース１０４Ａから長辺方向Ｙに突出するのを防ぐとともに、ブース１０４Ａ並びに、カメラスタンド８０１Ａの占有面積を、Ｙ方向に広げる事になる。

その結果、Ｙ方向に加わる力は、ブース１０４Ａ、カメラスタンド８０１Ａ供に、構造的に強固になるため、Ｙ方向の揺れに強くなる。また、このＹ方向に広げたブース１０４Ａは、ロボット装置において人が侵入するのを防止する柵としての役割を果たす。

また、このロボットステーションは、複数台ワークの搬送方向Ｔ方向に、連結して使用する。このため、搬送方向Ｔ方向に加わる力は、複数台のロボットステーション全体に受ける事になる。このため、Ｔ方向の揺れにも強くなり、ロボットセル全体として、振動に対して強化される。

１００，１００Ａ ロボットステーション（組立装置）
１０１，１０２ ロボットアーム
１０３ 架台
１０４，１０４Ａ ブース（枠体）
１０６，１０６Ａ カメラ
２００，２００Ａ ロボットセル（生産システム）
２０９，２０９Ａ 作業領域
ｘ 短辺
ｙ 長辺

Claims (7)

1. ワークの組立作業が可能な少なくとも１つのロボットアームと、前記ロボットアームが固定される架台と、を備え、前記ロボットアームがワークを把持してワーク搬送方向に搬送する組立装置において、
   前記架台を囲うように配置された骨組み構造の枠体と、
   前記枠体の上部に固定され、前記ロボットアームによる作業領域を含む領域を撮像可能なカメラと、を備え、
   前記架台と前記枠体とが互いに非接触状態で床面に固定され、
   前記枠体は、平面視でワーク搬送方向と平行な短辺と、ワーク搬送方向と直交する長辺とを有する直方体形状に形成され、平面視で前記枠体の長辺の長さが、前記ロボットアームがワーク搬送方向と直交する方向に前記架台から突出する最大の長さと、前記架台のワーク搬送方向と直交する方向の長さとの和以上に設定されていることを特徴とする組立装置。
2. 前記枠体の上部であって前記カメラの上方に天板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の組立装置。
3. 前記枠体の枠側面には、ワークの搬入又は搬出のための開口部を有する側板が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の組立装置。
4. 前記天板には、前記枠体で囲まれた空間に清浄空気を送るためのダクトが設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の組立装置。
5. 前記枠体には、ワークが載置される作業台が前記架台と非接触状態で固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の組立装置。
6. 前記枠体は、前記カメラが固定される内枠体と、前記内枠体を囲うように前記内枠体と間隔をあけて配置された外枠体と、を有して構成され、
   前記外枠体は、平面視でワーク搬送方向と平行な短辺と、ワーク搬送方向と直交する長辺とを有する直方体形状に形成され、平面視で前記外枠体の長辺の長さが、前記ロボットアームがワーク搬送方向と直交する方向に前記架台から突出する最大の長さと、前記架台のワーク搬送方向と直交する方向の長さとの和以上に設定されてなることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の組立装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の組立装置を複数備え、
   前記複数の組立装置がワーク搬送方向に沿って並べて配置されていることを特徴とする生産システム。

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