JP5978941B2 - 接合体の製造方法およびその製造装置 - Google Patents

Description

本発明は接合体の製造方法およびその製造装置に関する。

自動車を構成する車両部品は、鋳造や鍛造、または溶接など様々な方法によって製造されている。例えば、車両部品のひとつであるステアリングメンバー（ステアリングサポートメンバーと称されることもある）は、パイプ状の部材に、ステアリング支持部材やハーネス取り付け金具などさまざまな部品が取り付けられている。

このようなステアリングメンバーへの各部品の取り付けは、主に溶接により行われている、このため、ステアリングメンバーに対して、設計どおりの位置に各部品が取り付けられるように、各部品を専用の組付治具によって固定して溶接を行っている（たとえば、特許文献１）。

特開平８−４８１７４号公報の段落０００５

しかしながら、治具により各部品を固定して溶接する場合、部品の配置が変更になったり、部品形状が変更になったりした場合に、その部品を保持する治具の位置を変更したり、治具そのものの形状を変えるために治具を交換するなどの手間がかかる。

そこで本発明の目的は、ステアリングメンバーなどの車両部品に接合される部品の位置や部品そのものの変更に柔軟に対応することができる接合体の製造方法および製造装置を提供することである。

上記目的を達成するための本発明の接合体の製造方法は、下記の各段階を有する。第１部材に対して接合される第２部材を、あらかじめ教示された教示データにしたがってロボットを動作させて保持位置に保持し、カメラにより撮影して画像を得る（段階（ａ））。基準となる第１部材と第２部材との接合位置をカメラにより撮影した基準画像と上記画像とを比較する（段階（ｂ））。比較結果に基づいて基準画像における接合位置に対する第２部材の保持位置のずれ量を求める（段階（ｃ））。段階（ｃ）において求めたずれ量に基づいて、第２部材の位置をずれ量が小さくなるように補正するための第２部材の保持位置の補正量を求める（段階（ｄ））。段階（ｄ）による第２部材の保持位置の補正量にしたがって第２部材の位置を保持位置から補正した後、第１部材に対して第２部材を接合して接合体を形成する（段階（ｅ））。

また、上記目的を達成するための本発明の接合体の製造装置は、第１部材を保持する第１ロボットと、第１部材の所定位置に第２部材を保持する第２ロボットと、第２ロボットにより保持されている第２部材を第１部材に接合する第３ロボットと、第１部材に対する第２部材の保持位置または基準となる第１部材と第２部材との接合位置を撮影するカメラと、を有する。また、接合体の製造装置は、基準となる第１部材と第２部材との接合位置をカメラにより撮影した基準画像と、第１部材に対して接合される第２部材をあらかじめ教示された教示データにしたがって第２ロボットを動作させて保持位置において保持しカメラにより撮影した画像とを比較して、第２ロボットによる第２部材の保持位置の補正を行う制御手段を有する。

本発明によれば、第１部材に接合される第２部材を保持位置において保持して接合前に撮影した画像と基準画像とを比較し、比較結果に基づいて第２部材の保持位置のずれ量を求め、当該ずれ量に基づいて第２部材の保持位置の補正量を求め、当該補正量にしたがって第２部材の位置を補正し、接合を行っている。このため、人手による実測は１回ですみ、後は第２部材の撮影と画像処理だけで部品の位置補正量が得られ、正確な部品取り付けを行うことができるようになる。したがって、部品位置の変更や部品そのものの変更に容易にかつ柔軟に対応することができる。

本発明を適用した実施形態における接合体の製造装置の構成を説明するための鳥瞰図である。 接合体の一例としてステアリングメンバーの製造方法の手順を説明するためのフローチャートである。 図２に続く同ステアリングメンバーの製造方法の手順を説明するためのフローチャートである。 量産製造時の同ステアリングメンバーの製造方法の手順を説明するためのフローチャートである。 試作品の一例を説明するための概略図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面における各部材の大きさや比率は説明の都合上誇張されており、実際の大きさや比率とは異なる。

図１は、本発明を適用した実施形態における接合体の製造装置の構成を説明するための概略鳥瞰図である。

ステアリングメンバーなどの接合体の製造装置は、２台のロボット（ハンドロボット１および溶接ロボット２）とワークであるステアリングメンバー母材１００を支える支持具５１および５２を有する。また、各部の動作を制御するための制御装置５を備えている。なお、本実施形態では支持具５１、５２が第１ロボットに相当する。また、本実施形態では車両部品の一例としてステアリングメンバーを例に挙げて説明するが、接合体はステアリングメンバーに限定されない。また、本実施形態ではステアリングメンバーを構成する部品同士の接合方法として溶接を例に挙げて説明する。

２台のロボットは、ハンドを持つロボット（ここではハンドロボット１（第２ロボットに相当）と云う）と溶接ロボット２（第３ロボットに相当）である。２台のロボットは、共に教示された所定の動作を行う多軸ロボットである。

ハンドロボット１は、そのアーム先端にハンド１１が取り付けられている。そしてこのハンドロボット１は、ハンド１１により部品を所定の方向に掴み、ステアリングメンバー母材１００に対して、掴んだ部品を教示された位置に位置決めして保持する。部品は部品テーブル１５０上に置かれていて、この部品テーブル１５０からハンドロボット１が部品を掴み出してステアリングメンバー母材１００上の所定位置に位置決めし、保持する。なお、部品テーブル１５０への部品の搬入は、図示しない他のロボットや搬送コンベアなどによって搬送されてくる。また、部品テーブル１５０に変えて、搬送コンベアによって流れてくる部品をハンドロボット１が掴むようにしてもよい。

ハンド１１近傍には、ハンド１１の手先方向を撮影する第１カメラ１２が取り付けられている。この第１カメラ１２は、ハンド１１が部品を取り出す際にその部品を撮影して向きや大きさを把握するために使用する。

また、この工程の作業範囲内には第２カメラ１３が設置されている。第２カメラ１３は、ハンド１１によって掴まれた部品がどのような向きで掴まれているかを確認するためのカメラである。

ハンドロボット１は、部品を部品テーブル１５０から掴み出した後、第２カメラ１３に向かって部品をかざすように動作する。これによってハンド１１に掴まれた部品を第２カメラ１３が撮影して、画像処理により部品がハンド１１にどのような向きや位置で掴まれているかを確認する。そして、ハンドロボット１は、第２カメラ１３によって確認された部品の向きや位置から、ステアリングメンバー母材１００上に部品を位置決めして保持することができるように部品の向きを補正する。これにより、ステアリングメンバー母材１００は、ステアリングメンバー母材１００に対して教示されたとおりの部品位置に位置決めして保持することができる。このようなハンド１１によって掴んだ部品の向きを補正する動作は一般的なハンドロボットの動作であるので説明は省略する。

溶接ロボット２は、アーム先端に溶接トーチ２１が取り付けられている。溶接トーチ２１の先端は、ステアリングメンバー母材１００上に位置決めされた部品の位置を基準にして、その部品が溶接できる位置に位置決めされる。このため溶接トーチ２１先端の位置は、ハンドロボット１に教示された部品位置を基準として教示されている。ハンドロボット１による部品位置が補正された場合はそれに合わせて溶接トーチ２１先端の位置も補正される。なお、溶接は、レーザー溶接を用いてもよい。その場合、溶接トーチ２１に代えて、レーザー射出装置がロボットアーム先端に取り付けられることになる。

さらに、溶接ロボット２のアーム先端、ここでは溶接トーチ２１が取り付けられている溶接トーチ２１根元部分近傍に、第３カメラ２２が取り付けられている。この第３カメラは、ハンド１１によって位置決め保持されている部品を撮影する。そして撮影された画像から部品の位置（および／または傾き)を計測するために使用される。このため第３カメラ２２は、撮影された画像内における物体の大きさや物体間の距離を計測する機能を有する（ここでは画像内距離測定機能という）。このような画像内距離測定機能としては、たとえば、あらかじめ画像内で距離を割り出すための基準となる物（基準スケール）を撮影して、その基準スケールの実物の大きさと画像内での大きさとの対応関係を求めておく。そして記憶した基準スケールにおける実物と画像との対応関係を用いて、計測するために撮影した物体の画像内での大きさや物体間の距離および傾きなどを求める。このような画像内距離計測機能は周知のものを用いればよく特に限定されない。

また、第３カメラ２２は、第３カメラ２２の現在位置から撮影物までの距離を測る測距機能を備えていてもよい。測距機能としては、第３カメラの焦点合わせに用いるパッシブ型測距、レーザー光や超音波を用いるアクティブ型測距機能などを用いることができる。この測距機能も周知のものを用いればよく特に限定されない。このような測距機能と画像内距離測定機能を用いれば、第３カメラ２２によって測定された部品位置が溶接ロボット２の動作座標系内の位置として算出することができる。

なお、画像内距離測定、必要により行われる測距などにおける画像処理およびそれらの算出処理は、制御装置５により行われる。

支持具５１および５２は、ステアリングメンバー母材１００の両端を、その長手方向に移動しないように保持しつつ、ステアリングメンバー母材１００を、長手方向を軸として自在に回転させるように支持する。このために支持具５１および５２は、ステアリングメンバー母材１００の両端を保持する。そして、各支持具５１、５２は、それぞれステアリングメンバー母材１００の端部をクランプするクランパー５１１、５２１を備えている。このクランパー５１１、５２１によりステアリングメンバー母材１００の両端部がクランプされるため、ステアリングメンバー母材１００が長手方向に移動しないようになっている。また、一方の支持具５１には、クランパーを回転させるためのエンコーダー付きサーボモーター（不図示）が備えられている。なお、モーターには、ブレーキが付いていて、モーターの動作時以外は、不用意に回転しないようになっている。そしてエンコーダーからのフィードバックにより回転角（回転量）が得られる。他方の支持具５２のクランパーは回転自在となっている。

ステアリングメンバー母材１００または後述するように既に取り付けられているサイドブラケットに、回転時の原点を示す母材基準点を設定する。そして支持具５１および５２にステアリングメンバー母材１００をセットするときに、この母材基準点をあらかじめ決められた位置となるように位置合わせする。この母材基準点は、たとえば、ステアリングメンバー母材１００やサイドブラケットに設けられているねじ穴や、既に取り付けられているねじ、あるいは切り欠きなどを使用するとよい。もちろん明確な基準点として別途切り欠きやマークなどを設けておいてもよい。

ステアリングメンバー母材１００が支持具５１および５２にセットしたときの長手方向の位置は、クランパーがステアリングメンバー母材１００のサイドブラケットをクランプすることで、長手方向に規制して長手方向に移動せずに常に適切な位置となるようにしている。このような長手方向の位置は、ステアリングメンバー母材１００の長さの違いに応じて、支持具５１および５２上でステアリングメンバー母材１００を移動させることで制御する。

なお、クランパー自体がモーターなどの動力源を持たず、単に長手方向の移動を規制して回転自在となっていて、別途ローラーなどによってステアリングメンバー母材１００を回転させるようにしてもよい。そのほかステアリングメンバー母材１００を回転させる機構は、どのようなものであってもよく、クランパーやローラーなどに限定されない。ステアリングメンバー母材１００を支持する支持具５１、５２は、ステアリングメンバー母材１００の回転等を自律的に行う構成となっており、上記構成以外にもハンドロボット１や溶接ロボット２のように多関節のアームを有するロボットであってもよい。

ステアリングメンバー母材１００は、パイプ状の部材であり、通常は鋼管である。そして、本工程の前の段階で、鋼管の両端部にステアリングメンバーを車両に取り付けるための金具であるサイドブラケットが取り付けられている。したがって、クランパーは、このサイドブラケットをクランプする。

なお、本明細書においてステアリングメンバー母材とは、この工程で部品を取り付ける前の状態のステアリングメンバーを意味し、他の部品が既に取り付けられている場合も含む。

制御装置５は、ハンドロボット１および溶接ロボット２の動作制御、支持具５１および５２によるステアリングメンバー母材１００の回転位置の制御を行っている。また、制御装置５は第２カメラ１３により撮影された画像からハンド１１が掴んだ部品の位置補正、第３カメラ２２が撮影した物体（ここでは部品）の画像からの物体同士の距離の算出などを行うための画像処理機能を備えている。

制御装置５によるハンドロボット１の制御は、所定の動作を行うようにあらかじめ教示されたデータ（教示データ）を再生することにより行われる。溶接ロボット２の制御も同様に、所定の動作を行うようにあらかじめ教示された教示データを再生することにより行っている。なお、このようなロボットの動作制御は、各ロボットに設けられたロボット制御装置により行うようにしてもよい。その場合、ハンドロボット１および溶接ロボット２が共同して作業を行う場面（溶接実行動作など）では、いずれか一方のロボット制御装置から他方のロボット制御装置に対して信号を出して協調動作するようにしてもよい。この場合、たとえば、ハンドロボット１側のロボット制御装置が、ステアリングメンバー母材１００上に部品を位置決め動作した後、溶接ロボット２に対して溶接動作開始の信号を出力する。そして溶接開始の信号を受け取ったロボットのロボット制御装置が溶接ロボット２による溶接動作を開始する。

制御装置５による画像処理機能の一つは、第２カメラ１３で撮影した画像からハンド１１によって把持されている部品の向きや位置を計測することである。また、他の一つは第３カメラ２２で撮影した画像内における物体同士の距離の計測である。ここで第１カメラ１２により撮影された部品取り出し時における部品の向きや大きさの判断はハンドロボット１固有の制御装置（不図示）が行っていて、それに基づいてハンドロボット１１が部品を取り出している。このような取り出し動作は、近年のロボット動作として周知のことであるので説明は省略する。

なお、図においては、制御装置５をこの工程の作業範囲内に配置したが、各ロボットや支持具５１および５２の制御を行えるようになっていればどこにあってもよい。なお、制御装置５と各ロボット、各カメラおよび支持具５１との間は、それぞれ信号ケーブルにより接続されているが、図においては省略した。

以上のように構成されたステアリングメンバー製造装置によるステアリングメンバーの製造手順を説明する。

図２および図３はステアリングメンバーの製造方法の手順を説明するためのフローチャートである。

まず、シミュレーション装置により、ロボットの教示データを作成する（Ｓ１）。このとき作成する教示データは、ハンドロボット１および溶接ロボット２の動作と、ステアリングメンバー母材１００の回転動作である。

教示内容は下記のとおりである。

（１）ハンドロボット１の教示内容は、部品を部品テーブル１５０上で認識して掴み、第２カメラ１３で部品を撮影させ、その位置および向きを確認、補正して、部品をあらかじめ決められたステアリングメンバー母材１００上の所定位置に位置決めして保持すること。溶接ロボット２からの溶接終了の信号を受けて、次の部品を取りに行くこと。この動作を最後の部品が取り付けられるまで行う。最後の部品の場合はロボットの原点へ戻る。位置決め保持するときの位置は、部品上にあらかじめ決められた部品基準点により行う。部品基準点はたとえば、部品のエッジや、あらかじめ設けられている基準穴などである。

（２）溶接ロボット２の教示内容は、ハンドロボット１による部品の位置決め完了の信号を受けた後、第３カメラ２２によるその部品の撮影動作すること。その後部品位置まで溶接トーチ２１を移動させて溶接することである。

（３）ステアリングメンバー母材１００の回転の教示内容は、ハンドロボット１が掴んだ部品ごとに、その部品が取り付けやすい向きとなるように、ステアリングメンバー母材１００を回転させるものである。

以上の教示内容は、制御装置５から全体を動かすための制御信号によって、それぞれのロボット及び支持具を連携して動作させている。一度支持具５１および５２にセットしたステアリングメンバー母材１００に対しては、取り付け可能な複数の部品のそれぞれについて位置決め動作および溶接動作を行うことになる。

このようなミュレーションによるロボット動作の教示が終了したなら、教示データを実機ロボットにロードして、実際のロボットにより部品の取り付けおよび教示データの補正を行う。

実機による動作では、まず、教示データにより実機を動かして第１の試作品を作製する。これには実際にステアリングメンバー母材１００（この段階のステアリングメンバー母材１００を第１のステアリングメンバー母材という）に部品を位置決めして保持する（Ｓ２）。続いて、位置決めされた部品を溶接する（Ｓ３）。第１のステアリングメンバー母材に対して複数の部品を取り付ける場合には、それら複数の部品全てを溶接する。

溶接後、溶接された部品の位置を計測する（Ｓ４）。この計測は、人手によって行う。計測結果は記録しておく。これにより第１試作品が完成する。複数の部品がある場合それら全てについて実測し、各部品ごとに実測値を記録する。この記録は人手により行うものであるため、制御装置５外のコンピュータへの記憶や、工程管理記録（紙の台帳など）などであってもよい。

その後、第３カメラ２２により溶接した部品を撮影して、撮影した画像を制御装置５内に記憶する（Ｓ５）。この記憶させた画像を基準画像という。この基準画像内の部品の位置（基準となる第１部材と第２部材との接合位置に相当）と、後の試作において撮影した画像内の部品位置を比較することで、画像によって部品の位置の違いを割り出すことができる。

この基準画像における部品位置を０（ゼロ）点とする。そして、ステアリングメンバー母材１００の基準端（後述図５におけるサイドブラケット１０１側）へずれる方向を−（マイナス）のずれ、基準端と反対側（後述図５におけるサイドブラケット１０２側）へずれる方向を＋（プラス）のずれとする。複数の部品がある場合それら全ての部品ごとに基準画像を作成することになる。

ここで、動作の流れを説明するために試作品の一例を説明する。図５は、試作品の一例を説明するための概略図である。

図示するように、ステアリングメンバー母材１００は、その両端にサイドブラケット１０１および１０２が取り付けられている。試作においては、ステアリングメンバー母材１００にＳ１〜５の手順によって、部品２００を溶接する。部品２００の取り付け位置は、設計値として基準端側のサイドブラケット１０１から４００ｍｍ離れているものとする。このような取り付け位置に部品２００を溶接して基準画像を撮影する。このときの画像内における部品位置を０（ゼロ）点とする。そして基準端側のサイドブラケット１０１から部品基準点までの距離を実測する。ここでは実測結果が、４０１．５ｍｍであったとする。この場合、設計値に対して＋１．５ｍｍずれて溶接されていることになる。ただし、基準画像内では、このずれて溶接された状態の部品位置が０点である。

なお、ここでは部品位置のずれとして、ステアリングメンバーの長手方向に対するずれ量のみを例として説明した。しかしながら部品位置のずれは、長手方向だけでなく、ステアリングメンバーの周方向（長手方向に直交する方向）、部品２００の取り付け角度（傾き）なども含めて実測および画像処理により計測する。これら周方向および部品角度についても長手方向と同様に行えばよいので説明は省略する。以降の各段階においても同様である。

ステアリングメンバーの製造手順の説明に戻る。

第１試作品の実測が終了したなら、第１試作品は支持具５１および５２から外して、第２試作品ための第２のステアリングメンバー母材（第１部材に相当）を支持具５１および５２にセットする（Ｓ６）。このとき第２のステアリングメンバー母材の母材基準点を合わせる。また、長手方向にはクランパーによってサイドブラケットがクランプされることで第１試作品のときと同じ位置となっている。

続いて、ハンドロボット１によって第１試作品と同じ部品２００（第２部材に相当）を同じように取り付けるために、教示データによりハンドロボット１を動作させて第２のステアリングメンバー母材に対して位置決めし、その位置で保持する（Ｓ７）。

そして、その状態を第３カメラ２２により撮影する（Ｓ８）。つまり、部品の位置補正をしていない状態で保持されている部品を撮影するのである。そして撮影した画像と基準画像とを比較して、部品２００の位置のずれ量を求める（Ｓ９）。この手順は、制御装置５により行う。このときの第３カメラ２２の位置は、第１試作品を撮影したときと同じ位置である。第１試作品を撮影した段階は、溶接後であるがここでの撮影は溶接前である。

Ｓ９における部品２００の位置のずれ量の算出は、Ｓ８で撮影した画像内の部品位置と基準画像内の部品位置との比較により、画像内における部品位置のずれ量を求める。これを実寸（すなわち「ｍｍ」単位）に換算する場合は、前述したように基準スケールによって得られた実物の大きさと画像内の距離（ここではずれ量）との対応関係から求めればよい。

Ｓ９において、たとえば、基準画像での部品位置に対して１．９ｍｍ基準端側へずれていたとする。この場合は、基準画像における０点から−１．９ｍｍずれているということになる。

続いて、Ｓ８で撮影した画像と、基準画像、およびＳ９で求めた画像内でのずれ量から、部品取り付け位置を正しい位置（設計値）にするための部品保持位置の補正量を求める（Ｓ１０）。

これには、部品保持位置の補正量＝０−Ｓ４の実測値−設計値＋Ｓ８の画像内でのずれ量、により求める（式中の０は基準画像内の部品位置である０点のことである）。

先に説明した例では、第１試作品のときに、溶接後の実測値で＋１．５ｍｍのずれがあり、Ｓ８において溶接前の画像上で−１．９ｍｍずれている。したがって、部品保持位置の補正量＝０−４００（設計値）−４０１．５（実測値）＋（−１．９）＝＋０．４となる。

この＋０．４が、部品２００を保持している状態でのずれと、溶接によるずれを合わせて補正する値となる。

このＳ１０で得られた部品保持位置の補正量分だけ部品位置を移動させるためのハンドロボット１の移動量を制御装置５に入力して部品位置を補正する（Ｓ１１）。部品保持位置の補正量は、上記の例では＋０．４ｍｍだけ部品の位置が補正される値となる。したがってハンドロボット１に対して、掴んでいる部品２００の位置を＋０．４ｍｍ（基準端の反対側方向に０．４ｍｍ）ずらすように教示データを補正する。この段階では、部品２００を掴みなおすものではないので、そのままハンドロボット１のハンド１１先端を基準端の反対側方向に０．４ｍｍ移動すればよい。

ハンドロボット１による部品位置の補正（部品２００の移動）後、溶接ロボット２により部品２００を溶接する（Ｓ１２）。なお、溶接ロボット２側の位置も上記Ｓ１１と同じように補正しておく。これにより第２試作品（接合体に相当）ができあがる。

その後、第３カメラ２２の位置を、基準画像を撮影したときの位置に戻して溶接後の部品２００を第１カメラ１２により撮影する（Ｓ１３）。これは、Ｓ１２において溶接のために溶接ロボット２を動かすため、第３カメラ２２の位置がその時点で変わっているので、これを基準画像撮影時に位置に戻すのである。つまり、Ｓ１１におけるロボットの位置補正量分だけ、補正前の位置に戻して撮影するのである。なおこの段階では、部品２００は溶接されているためハンド１１は開放して部品を離してもよい。

ここでＳ１３により第３カメラ２２の位置を補正量だけ戻すのは、後述するＳ１４における確認作業の際に第１カメラ１２の位置が変わってしまうと撮影された画像内における部品２００と基準画像内の部品をそのまま比較することができないからである。なお、このような第３カメラ２２の位置を変更せずに、そのまま撮影して、画像処理によってロボットの位置補正量分だけ画像内の部品位置を修正してもよい。

その後、Ｓ１３で撮影した画像と基準画像とを比較して、溶接後の部品位置があらかじめ決められた位置（設計値）に対して許容範囲内の位置に溶接されているかどうかを確認する（Ｓ１４）。

上述した例では、Ｓ１４の段階で基準画像に対し、Ｓ１３で撮影された画像内の部品位置が−１．５ｍｍずれていれば、設計どおりの位置に部品２００が溶接されているということになる。つまり、第１試作品において、実測値が４０１．５ｍｍであるときに撮影した基準画像上の部品位置を０点としたのであるから、そのときの部品位置は正しい位置（設計値４００．０ｍｍ）から＋１．５ｍｍずれていたのである。そして、Ｓ１３において基準画像撮影時と同じ位置から撮影して、部品位置が基準画像の部品位置から−１．５ｍｍずれていれば、この段階では、実際の部品２００は４０１．５ｍｍから−１．５ｍｍずれて溶接されているということである。それはすなわち設計値４００．０ｍｍに部品２００があるということになる。

Ｓ１４で、溶接後できあがった第２試作品の部品２００の位置が設計値に対して許容範囲内であれば、品質良好なものと判断する（Ｓ１４：ＹＥＳ）。そしてＳ１１で得られた部品保持位置の補正量により補正した教示データを最終的なハンドロボット１および溶接ロボット２の教示データとして制御装置５に記憶する（Ｓ１５：教示データ更新）。さらに、再び第１カメラ１２をロボットの位置補正した位置に戻して、溶接後の部品２００を撮影して、これを製造時に使用する製造時基準画像として制御装置５内に記憶する（Ｓ１６）。複数の部品がある場合は、一つひとつの部品ごとにＳ７〜Ｓ１６までを繰り返すことになる。そして処理を終了する。

Ｓ１５で更新した教示データは、量産製造に用いることになる。Ｓ１５では、教示データそのものをＳ１０の補正量が含まれた教示データとなるように変更して更新してもよい。これに代えて、各部品取り付け位置において最初の教示データによる部品位置を補正する補正量を教示データと共に記憶し、各部品の取り付けごとにこの補正量により最初の教示データによる部品位置を補正するようなデータを付加するものであってもよい。

一方、Ｓ１４において品質不良となった場合（Ｓ１４：ＮＯ）、Ｓ１３の画像内におけるずれ量からＳ８と同様にしてロボットの補正量を求める（Ｓ２１）。そして、新たにサイドメンバー母材を支持具５１および５２にセットする（Ｓ２２）。Ｓ２１で求めた補正量によりハンドロボット１の位置を補正して、溶接する（Ｓ２３）。その後、Ｓ１３に戻り、以降の手順を、最終的にＳ１４で良品となるまで継続することになる。

以後、量産製造においては上記手順で得られた教示データおよび製造時基準画像を用いてステアリングメンバーを製造することができる。

図４は、得られた教示データおよび製造時基準画像を用いてステアリングメンバーを量産製造する際の手順の一例を説明するためのフローチャートである。

まず、ステアリングメンバー母材を支持具にセットし（Ｓ１０１）、ハンドロボット１により教示データに従い部品を位置決めして、溶接する（Ｓ１０２）。このときのハンドロボット１による部品の位置決め動作は、前述したように部品の保持位置の補正を行った教示データである。そして、第３カメラ２２により部品を撮影し（Ｓ１０３）、その部品位置をＳ１６で記憶した製造時基準画像と比較して（Ｓ１０４）、そのずれ量が許容範囲内であれば（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、部品の取り付け品質は良好なものとして払い出せばよい（Ｓ１０６）。Ｓ１０５でずれ量が許容範囲内でなければ不良となる（Ｓ１０７）。

この良否の判断は制御装置５（制御手段）によって行われる。ここで許容範囲とは、出来上がりのステアリングメンバーとして各部品２００がどの程度ずれていてもよいかを定めた、いわば製品の管理基準となるものである。したがって、この許容範囲は製造するステアリングメンバーごとに適宜設定されるものである。

なお、このような第３カメラ２２を用いた確認作業を行わずに量産製造することもできる。これは、前述したようにハンドロボット１による部品の位置決め動作が、溶接後の部品位置として設計上の位置となるように補正されているため、そのように補正された教示データを用いることで確実に部品の取り付けができるようになるためである。このように量産製造時において第３カメラによる確認を行わない場合は、第３カメラは取り外して、撮影動作（撮影に伴う溶接ロボットの動作）は行わなくてよい。特に量産ラインにおいては、製品の製造と製造された製品の検査を分けているところがある。このため製造と検査を分けている場合には、第３カメラによる確認動作は不要となる。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。

（１）第１のステアリングメンバー母材に部品を溶接したときの部品位置を実測し、それをカメラ（第３カメラ）で撮影した画像を基準画像として、その後第２のステアリングメンバー母材に部品を位置決めして溶接前に撮影を行い、これらの画像を比較することで部品位置のずれ量を補正するための補正量を求めた。このため、人手による実測は１回ですみ、後は部品の撮影と画像処理だけで部品位置を正しい位置に溶接するための位置補正量が得られ、正確な部品取り付けを行うことができるようになる。

したがって、従来のように、部品一つひとつに対応した部品を固定するための固定治具が必要ではなくなる。このため従来のように、部品位置の変更や部品そのものを変更するたびにそれに対応する治具も変更しなければならない場合と比較して、これら部品の位置や部品そのものの変更に容易にかつ柔軟に対応することができる。

（２）上記補正量に基づいて部品の位置を補正して溶接したものを撮影した画像と基準画像とを比較して、ステアリングメンバー母材１００と部品２００との接合位置が設定された許容範囲内の位置であるか確認する。部品２００の位置が許容範囲内の位置であると確認された場合には、図２のＳ１０で求めた補正量によって部品２００が設定した位置になるように教示データを補正している。

そのため、教示データは、溶接した部品２００の画像データと基準画像との比較結果に基づいて補正することができ、作業者が手動で補正する必要はない。よって、作業性が向上し、生産性を効率化することができる。

（３）第１試作品で溶接後に撮影する基準画像の撮影と、第２試作品の溶接前の撮影を同じカメラ位置で行うこととした。これにより、両者の画像を比較するだけで、それぞれの部品の位置ずれを容易に検出することができる。

（４）第２試作品で、部品の溶接後に接合位置が許容範囲内であると確認されたときの画像を製造時基準画像として制御装置５に記憶し、以後の製造においては、この製造時基準画像と、実際に製造された溶接後の部品を撮影した画像を比較することとした。このため、製造時においても画像の確認だけで、溶接された部品が正しい位置にあるか否かを容易に判断することができる。

（５）ハンドロボット１によって部品２００の位置補正が行われた場合には、それに合わせてステアリングメンバー母材１００と部品２００とを溶接する溶接トーチ２１先端の位置も補正するように教示データを補正している。そのため、ステアリングメンバーの構成部品の位置が変更されても、それによりステアリングメンバーの構成部品同士の溶接位置がずれる、といった事態は発生しない。よって、構成部品同士の溶接位置も設定した位置において行うことができ、ステアリングメンバーの各構成部品の溶接位置の精度を良好なものとすることができる。

（６）部品取り付け前のステアリングメンバー母材を支持具により支持して、このステアリングメンバー母材の所定位置に部品をハンドロボットが保持し、その部品をステアリングメンバー母材に溶接ロボットによって溶接する。そして制御手段が、カメラにより設計どおりの位置に溶接された部品の接合位置を撮影した基準画像と、部品の保持位置においてカメラにより撮影した画像とを比較して、溶接前の部品位置の補正を行うように構成している。これにより、基準画像を用意しておけば、後は、カメラによる溶接後の部品の撮影だけで、部品を許容範囲内の位置へ移動させる補正量を求めることができる。したがって、ハンドロボットによって、ステアリングメンバーの構成部品を精度よく位置決めして溶接することができ、従来のように、個々の部品を取り付け位置で固定しておく治具は不要になる。よって、部品位置の変更や部品そのものを変更に容易にかつ柔軟に対応することができる。

（７）本実施形態に係る接合体の製造装置または製造方法をステアリングメンバーに使用する際においても、ステアリングメンバー母材１００と部品２００とを溶接した部品の実測は一回ですみ、その後の測定は撮影と画像処理でまかなうことができる。よって、ステアリングメンバー母材１００に溶接される部品位置の変更や部品そのものの変更に容易かつ柔軟に対応することができる。

（８）本実施形態では、ステアリングメンバー母材１００と部品２００との接合を溶接によって行っているため、両者の接合を簡易かつ迅速に行うことができ、量産時に要求される生産能力の要請にも対応できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。

上述した実施形態では第１試作品での基準画像の撮影と、第２試作品での撮影の際に第３カメラ２２の位置を同じ位置にしてから撮影している。これは、各画像をそのまま比較して部品２００の位置のずれを求めているからである。したがって、この第３カメラ２２により撮影する各段階は、部品位置のずれを求めることができれば、第３カメラ２２の位置は同じでなくてもよい。たとえば、部品２００の画像を撮影するときに第３カメラ２２によって撮影した画像内において、部品２００と共に映っている他の部材を基準として（画像内基準点という）、画像内基準点と部品２００の基準点との距離を求めるようにしてもよい。この場合画像内基準点は、画像内において移動せず、部品２００の基準点との距離が求めやすいものであればどのようなものでもよい。たとえば、ステアリングメンバー母材１００に設けられている基準点、既に取り付けられているサイドブラケット、ステアリングメンバー母材１００上のねじ穴、その他の既に取り付けられている部品２００やマークなどである。

このようなステアリングメンバー母材１００上の物体やマークを画像内基準点とすれば、部品取り付けのたびに第３カメラ２２の位置が異なって画像内における部品２００の写っている位置が変わっても、画像内基準点に対する部品２００の距離が変化するものではない。したがって、このような画像内基準点に対する部品２００の距離を求めて、その距離を基準画像の距離やロボットの位置補正量を求めるために用いることで、第３カメラ２２の位置を各段階で同じ位置にする必要がなくなる。なお、より正確に取り付ける部品２００の位置を求めるためには画像内基準点を複数設定して（いずれも画像内では移動しない）、それら同士の画像内の距離と、取り付ける部品２００の基準点との距離を比較するようにしてもよい。また、このような画像内に基準点を設定することで、第１試作品での基準画像の撮影と、第２試作品で撮影を異なるカメラで行うことも可能である。

また、上述した実施形態では、第３カメラ２２を溶接ロボット２に取り付けることとしたが、これに代えて、取り付けた部品２００を撮影することができる位置に固定されたカメラを設けてもよい。固定カメラとすることで第１試作品の溶接後の基準画像の撮影と、第２試作品製造時に部品２００を保持している段階で撮影した画像を比較する際にカメラを同じ位置に移動するための動作が不要になる。

また、上述した実施形態では、最初にロボットや支持具を動作させる教示データを作成するためにシミュレーション装置を用いたが、これに代えて全て実機による教示動作としてもよい。

（他の実施形態）
上述した実施形態では、ロボットの教示データの作成（Ｓ１）、第１ステアリングメンバー母材のセット及び部品の位置決め（Ｓ２）、位置決めされた部品の溶接（Ｓ３）、部品の位置の実測（Ｓ４）、基準画像の記憶（Ｓ５）、第２ステアリングメンバー母材のセット（Ｓ６）、部品の位置決め及び保持（Ｓ７）、部品の撮影（Ｓ８）、部品のずれ量の算出（Ｓ９）、部品の補正量の算出（Ｓ１０）、部品位置の補正（Ｓ１１）、溶接（Ｓ１２）、溶接後の部品撮影（Ｓ１３）、撮影画像と基準画像との比較（Ｓ１４）、教示データの更新（Ｓ１５）、及び製造時基準画像の記憶（Ｓ１６）までの工程を行った。

しかし、本発明は上記実施形態に限定されず、教示データの更新は行わなくてもよい。つまり、ロボットの教示データの作成（Ｓ１）から第２ステアリングメンバー母材に部品を溶接する工程までを行い（Ｓ１２）、その後新たなステアリングメンバー母材のセット（Ｓ６）から、部品の位置決め及び保持（Ｓ７）、部品の撮影（Ｓ８）、部品のずれ量の算出（Ｓ９）、部品の補正量の算出（Ｓ１０）、部品位置の補正（Ｓ１１）、溶接（Ｓ１２）までの工程を繰り返してもよい。また、ロボットの教示データの作成（Ｓ１）から基準画像の記憶（Ｓ５）までの工程は予め行っておいてもよい。

また、上記実施形態及び他の実施形態では、ステアリングメンバーを製造する実施形態について説明したが、本発明を適用する対象はステアリングメンバーに限定されない。また、接合方法は溶接に限定されず、ボルトなどによる締結や接着剤などによる接着であってもよい。また、上記実施形態では第１試作品を製造する際にステアリングメンバー母材１００に部品２００を溶接すると記載したが、溶接の方法はいわゆる仮留めのような暫定的な接合であってもよい。

そのほか、本発明は特許請求の範囲に記載された構成に基づきさまざまな改変が可能であり、それらについても本発明の範疇であることは言うまでもない。

１ ハンドロボット、
２ 溶接ロボット、
５ 制御装置、
１１ ハンド、
１２ 第１カメラ、
１３ 第２カメラ、
２１ 溶接トーチ、
２２ 第３カメラ、
５１、５２ 支持具、
１００ ステアリングメンバー母材、
１５０ 部品テーブル、
２００ 部品。

Claims (10)

1. 第１部材に対して接合される第２部材を、あらかじめ教示された教示データにしたがってロボットを動作させて保持位置に保持した後、前記第１部材に対して前記第２部材を接合して接合体とする接合体の製造方法において、
   前記第１部材に対して接合される前記第２部材を、前記教示データにしたがってロボットを動作させて前記保持位置において保持し、前記カメラにより撮影して画像を得る段階（ａ）と、
   基準となる第１部材と第２部材との接合位置をカメラにより撮影した基準画像と前記画像とを比較する段階（ｂ）と、
   比較結果に基づいて前記基準画像における前記接合位置に対する前記第２部材の前記保持位置のずれ量を求める段階（ｃ）と、
   前記段階（ｃ）において求めた前記ずれ量に基づいて、前記第２部材の位置を前記ずれ量が小さくなるように補正するための前記第２部材の前記保持位置の補正量を求める段階（ｄ）と、
   前記段階（ｄ）による前記第２部材の前記保持位置の前記補正量にしたがって前記第２部材の位置を前記保持位置から補正した後、前記第１部材に対して前記第２部材を接合して前記接合体を形成する段階（ｅ）と、
   を有することを特徴とする接合体の製造方法。
2. 前記段階（ｅ）による接合後の前記第１部材と前記第２部材との接合位置を前記カメラにより撮影し、当該撮影した画像と前記基準画像とを比較して、接合後の前記第１部材と前記第２部材との前記接合位置があらかじめ決められた許容範囲内の位置であるかどうかを確認する段階（ｆ）と、
   前記段階（ｆ）で接合後の前記第１部材と前記第２部材との前記接合位置が前記許容範囲内の位置であると確認された場合に前記段階（ｄ）で求めた前記第２部材の前記保持位置の前記補正量による前記第２部材の位置となるように前記ロボットの前記教示データを補正する段階（ｇ）と、
   をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の接合体の製造方法。
3. 前記段階（ａ）では、前記基準となる第１部材と第２部材との前記接合位置と同じ位置から撮影し、前記段階（ｂ）において両方の画像を比較し、前記段階（ｃ）において前記比較結果に基づいて前記第２部材の前記保持位置の前記ずれ量を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の接合体の製造方法。
4. 前記段階（ｇ）の後、
   前記段階（ｆ）で接合後の前記第１部材と前記第２部材との前記接合位置が前記許容範囲内の位置であると確認された場合に前記接合後の前記第１部材と前記第２部材との前記接合位置を撮影して製造時基準画像として記憶する段階（ｈ）と、
   他の前記第１部材に他の前記第２部材を接合するごとに、当該接合した前記他の第１部材と前記他の第２部材との接合位置を撮影して、当該撮影した画像内の前記他の第１部材と前記他の第２部材との前記接合位置と前記製造時基準画像内の前記第１部材と前記第２部材との前記接合位置とを比較することで、当該接合した前記他の第２部材の位置の良不良を判断する段階（ｉ）と、
   をさらに有することを特徴とする請求項２または３に記載の接合体の製造方法。
5. 前記段階（ｅ）において前記第２部材の位置が補正された際には、前記第２部材の位置補正に合わせて、前記第１部材と前記第２部材とを接合するロボットの接合位置を教示する教示データを補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
6. 前記第１部材は、ステアリングメンバーを構成する長尺状のステアリングメンバー母材であり、前記第２部材は前記ステアリングメンバー母材に接合される部品であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
7. 前記接合体を形成する際の接合は、溶接によって行われることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
8. 第１部材に対して接合される第２部材を保持位置において保持した後、前記第１部材に対して前記第２部材を接合して接合体とする接合体の製造装置において、
   前期第１部材を保持する第１ロボットと、
   前記第１部材の所定位置に前記第２部材を保持する第２ロボットと、
   前記第２ロボットにより保持されている前記第２部材を前記第１部材に接合する第３ロボットと、
   前記第１部材に対する前記第２部材の前記保持位置または基準となる第１部材と第２部材との接合位置を撮影するカメラと、
   前記基準となる第１部材と第２部材との前記接合位置を前記カメラにより撮影した基準画像と、前記第１部材に対して接合される前記第２部材をあらかじめ教示された教示データにしたがって前記第２ロボットを動作させて前記保持位置において保持し前記カメラにより撮影した画像とを比較して、前記第２ロボットによる前記第２部材の前記保持位置の補正を行う制御手段と、
   を有することを特徴とする接合体の製造装置。
9. 前記第１部材は、ステアリングメンバーを構成する長尺状のステアリングメンバー母材であり、前記第２部材は前記ステアリングメンバー母材に接合される部品であることを特徴とする請求項８に記載の接合体の製造装置。
10. 前記接合体を形成する際の接合は、溶接によって行われることを特徴とする請求項８または９に記載の接合体の製造装置。

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