JP6498568B2 - 組立体製造装置及び組立体製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、組立体製造装置及び組立体製造方法に関するものである。

低剛性で撓みやすい長尺状部材に対し他の部品を取り付ける場合、固定用治具に長尺状部材を保持することが一般的な製造方法である。固定用治具は、剛性が高いことから、長尺状部材に対し他の部品を取り付ける際、長尺状部材を撓ませないことが可能である。
下記の特許文献１では、組立ライン等の製造環境において、航空機等の構造体に使用される翼など、形状が複雑で支持が難しい物体を、その姿勢を正確に保って移動させる技術が開示されている。

特開２０１５−４２４３６号公報

長尺状部材は、例えば、航空機の構造体であるストリンガーであり、約５ｍから１５ｍの長さを有する。ストリンガーは、設置場所に応じて形状が異なるため、１台の航空機に設置されるストリンガーには多数の種類が存在する。そのため、ストリンガーに対しクリップ等の他の部品を取り付ける際、ストリンガーを保持する固定用治具は、多数の種類を用意しておく必要がある。

また、ストリンガーと接合される板状のスキンは、複曲面であることが多く、スキンが複曲面である場合、ストリンガーは複曲線であって立体的な形状を有する。すなわち、ストリンガーは、一つの平面上に設置可能な線状部材ではなく、ストリンガーを保持する固定用治具も、複雑な形状となってしまう。

そこで、固定用治具の代わりに、長尺状部材を複数のロボットで把持させることが考えられる。しかし、ロボットのハンド部で長尺状部材を固定して把持させると、ロボットのハンド部の動作による誤差や、複数のロボットのハンド部間の長尺状部材の撓みによって、例えば、長尺状部材に他の部品を接合し固定する部分が、本来の位置からずれることがある。したがって、長尺状部材に他の部品を接合する部分など長尺状部材の所定部分について、位置ずれを低減する必要がある。

なお、上述の課題は、航空機に用いられるストリンガーに限られず、低剛性で撓みやすい長尺状部材を保持する際に一般的に生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、長尺状部材を保持する際、固定用治具を用いることなく、かつ、長尺状部材の所定部分の位置ずれを低減することが可能な組立体製造装置及び組立体製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の組立体製造装置及び組立体製造方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る組立体製造装置は、長尺状の第１部材を把持する複数の第１の把持部と、前記第１の把持部を移動させて、前記第１部材を把持した前記第１の把持部の位置を調節する第１の駆動部と、前記第１部材を把持する、前記第１の把持部よりも少ない数の第２の把持部と、前記第１の駆動部による前記第１の把持部の位置調節における位置精度よりも精度が高く、前記第２の把持部を移動させて、前記第１部材を把持した前記第２の把持部の位置を調節する第２の駆動部と、前記第１部材の原形状が記録された記憶部と、前記記憶部に記録された前記第１部材の原形状に基づいて、前記第１の把持部及び前記第２の把持部が把持する前記第１部材の形状が前記記憶部に記録された前記第１部材の原形状と一致するように、前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部を駆動して、前記複数の第１の把持部及び前記第２の把持部の位置を調節する制御部とを備える。

この構成によれば、長尺状の第１部材は、複数の第１の把持部によって把持され、第１部材を把持するそれぞれの第１の把持部は、第１の駆動部によって移動されつつ位置が調節される。また、長尺状の第１部材は、第１の把持部よりも少ない数の第２の把持部によって把持され、第２の把持部は、第２の駆動部によって移動されつつ位置が調節される。第２の駆動部による第２の把持部の位置調節は、第１の駆動部による第１の把持部の位置調節における位置精度よりも精度が高い。このとき、制御部は、記憶部に記録された第１部材の原形状に基づいて、第１の駆動部と第２の駆動部を駆動して、複数の第１の把持部と第２の把持部の位置を調節する。このように、複数の把持部の位置が調節されることで、複数の第１の把持部及び第２の把持部によって把持された第１部材は、記憶部に記録された第１部材の原形状と一致した形状に保持される。また、位置精度の精度が高い第２の把持部とともに複数の第１の把持部が第１部材を保持することで、第２の把持部を用いない場合に比べて、第１部材の所定部分について位置ずれを低減することができる。

上記発明において、前記第１の把持部又は前記第２の把持部は、前記第１の駆動部又は前記第２の駆動部によって位置が調節されるとき、前記第１部材を把持したまま、前記第１部材が長手方向に沿って移動可能な構成を有する。

この構成によれば、第１の把持部又は第２の把持部は、長尺状の第１部材を把持したまま、第１部材が長手方向に移動可能な構成を有することから、第１部材の長手方向の移動や伸縮を拘束しない。その結果、第１の把持部又は第２の把持部の位置調整が行われるときや、第１の把持部又は第２の把持部の把持位置が適正でないときであっても、複数の第１の把持部又は第２の把持部によって把持された長尺状の第１部材に引っ張り力や圧縮力が加わりにくく、第１部材の変形を抑制できる。

上記発明において、前記第１の把持部又は前記第２の把持部の把持位置は、前記第１部材の原形状と、前記第１の把持部又は前記第２の把持部が前記第１部材を把持したときの前記第１部材の変形量とに基づいて、予め決定されている位置である。
この構成によれば、第１の把持部又は第２の把持部が第１部材を把持する位置が、第１部材の原形状と、第１の把持部又は第２の把持部が第１部材を把持したときの第１部材の変形量に基づいて予め決定されていることから、例えば、第１部材の変形量が最小限となる位置に、第１の把持部又は第２の把持部によって第１部材を把持させることができる。

上記発明において、前記第１部材の一端を固定し、前記第１部材の長手方向の移動を拘束する板状の固定部を更に備えてもよい。
この構成によれば、固定部によって、第１部材の一端が固定され、第１部材の長手方向の移動が拘束されるため、第１部材の一端を位置決めの基準位置とすることができる。

上記発明において、前記固定部は、一列に配置された前記複数の第１の把持部の両端側に一つずつ設置されてもよい。
この構成によれば、一列に配置された複数の第１の把持部の両側に一つずつ設置された固定部のいずれかを用いることができ、固定部によって第１部材の一端を固定する際、第１部材の形状等に応じて、固定部を選択できる。

上記発明において、前記第１の把持部又は前記第２の把持部の位置調節に用いられる基準点が、前記固定部の設置位置から導かれる位置情報に基づいて決定されてもよい。
この構成によれば、第１の把持部又は第２の把持部の位置調節に用いられる基準点が精度良く決定されるため、第１部材の位置調節を精度良く行うことができる。

上記発明において、前記第１の把持部又は前記第２の把持部の位置調節に用いられる基準座標が、二つの前記固定部の設置位置から導かれる位置情報に基づいて決定されてもよい。
この構成によれば、第１の把持部又は第２の把持部の位置調節に用いられる基準座標が精度良く決定されるため、第１部材の位置調節を精度良く行うことができる。

上記発明において、前記第１部材に対し第２の部材を取り付ける取付けロボットを更に備えてもよい。
この構成によれば、取付けロボットによって、第１の把持部又は第２の把持部が把持する第１部材に対して第２部材が取り付けられる。

上記発明において、前記第１の把持部と、前記第２の把持部及び前記取付けロボットは、少なくともいずれか一方が移動可能であり、相対的に位置を変更してもよい。
この構成によれば、第１の把持部と、第２の把持部及び取付けロボットは、少なくともいずれか一方が移動することによって、相対的な位置が変更されることから、取付けロボットが取付け作業を行う場所と、例えば、第１の把持部が第１部材を供給位置から取り出す場所とを異ならせることができる。

本発明に係る組立体製造方法は、複数の第１の把持部が、長尺状の第１部材を把持するステップと、第１の駆動部が、前記第１の把持部を移動させて、前記第１部材を把持した前記第１の把持部の位置を調節するステップと、前記第１の把持部よりも少ない数の第２の把持部が、前記第１部材を把持するステップと、前記第１の駆動部による前記第１の把持部の位置調節における位置精度よりも精度が高い第２の駆動部が、前記第２の把持部を移動させて、前記第１部材を把持した前記第２の把持部の位置を調節するステップと、制御部が、記憶部に記録された前記第１部材の原形状に基づいて、前記第１の把持部及び前記第２の把持部が把持する前記第１部材の形状が前記原形状と一致するように、前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部を駆動して、前記複数の把持部の位置を調節するステップと、前記第１部材に対し第２部材を取り付けるステップとを備える。

上記発明において、固定部に対し前記第１部材の一端を固定させ、前記第１部材の長手方向の移動を拘束するステップと、前記第１の駆動部によって位置が調節されるとき、前記第１の把持部は、前記第１部材を把持したまま、前記第１部材を長手方向に沿って移動させるステップとを更に有してもよい。

上記発明において、前記第１部材の一端を前記固定部に拘束した後、前記第１の把持部が前記第１部材を把持している状態を解除させ、その後、前記第１の把持部に前記第１部材を再び把持させるステップを更に有してもよい。

本発明によれば、長尺状部材を保持する際、固定用治具を用いることなく、かつ、長尺状部材の所定部分の位置ずれを低減することができる。

本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置の把持ロボットを示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置の制御部を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置の把持ロボットのハンド部を示す正面図である。 図４のV-V線で切断した断面図である。 図４のVI-VI線で切断した断面図である。 図８のVII-VII線で切断した断面図である。 本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置の突き当て板を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置の把持ロボットの動作を示すフローチャートである。 各条件下におけるストリンガーの長手方向に生じる取付位置の位置ずれを示すグラフである。

以下に、本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置について、図面を参照して説明する。
まず、図１を参照して、本実施形態に係る長尺部材組立装置の構成について説明する。
長尺部材組立装置１は、コンベヤー２と、テーブル３と、複数台の支持ロボット４と、突き当て板５と、取付けロボット６と、レーザートラッカー７と、把持ロボット１１などを備える。長尺部材組立装置１は、第１部材である長尺部材１０に対し、第２部材である他の部品２２が取り付けられた組立体を製造する組立体製造装置である。

長尺部材組立装置１は、長尺部材１０を供給位置２０から取り出し、取付位置２１まで搬送する。そして、取付位置２１にて長尺部材１０に対し他の部品２２を取り付ける。供給位置２０には、部品２２を取り付ける前の長尺部材１０が仮置きされており、取付位置２１の近傍には、取付けロボット６及び把持ロボット１１が床上に固定して載置されている。

長尺部材１０は、例えば、航空機の構造用部材であるストリンガーである。ストリンガーは、約５ｍから１５ｍの長さを有し、例えば、複曲線状であって立体的な形状を有する。ストリンガーには、例えば、クリップといわれる他の部品２２が取り付けられる。ここで、ストリンガーに対してクリップが取り付けられたものが組立体に相当する。クリップは、複数のストリンガーに接続される長尺状のフレームを結合するための部品である。クリップがストリンガーの長手方向に対し正確な位置で取り付けられることで、複数のストリンガーに対して一本のフレームを組み付ける際、フレームを撓ませることなく複数のストリンガーにわたって接続することができる。

コンベヤー２は、通常用いられるものを適用することができ、後述するテーブル３が載置される。コンベヤー２は、テーブル３を一端側から他端側へ、また、他端側から一端側へ移動させる。コンベヤー２の一端側は、長尺部材１０の供給位置２０の近傍であり、コンベヤー２は、テーブル３を供給位置２０の近傍から取付けロボット６の近傍へ移動させる。

取付けロボット６が、長尺部材１０に対し長手方向に複数の部品２２を取り付ける場合、長尺部材１０の所定の領域の取り付けが完了した後、コンベヤー２が、長尺部材１０を把持した支持ロボット４が設置されたテーブル３を搬送する。これにより、支持ロボット４が長尺部材１０の部品形状を所定の保持形状に維持した状態で把持したまま、長尺部材１０が搬送されることになり、取付けロボット６が、次の所定の領域に部品２２の取り付けを行うことができる。また、その所定の領域の取り付けが完了すると、コンベヤー２がテーブル３を搬送し、取付けロボット６が、更に次の長尺部材１０の所定の領域に部品２２の取り付けを行う。この動作を繰り返すことで、長尺部材１０の長手方向全てにわたって、部品２２の取り付けが行われる。一つの所定の領域での部品２２の取り付けは、一つの部品２２である場合もあるし、長手方向に沿って複数の部品２２である場合もある。

テーブル３には、複数の支持ロボット４と突き当て板５が一列に設置される。これにより、複数の支持ロボット４と突き当て板５が一体的にコンベヤー２上を移動する。支持ロボット４は、複数台がテーブル３上に一列に載置され、突き当て板５は、テーブル３の両端、すなわち、複数の支持ロボット４の両側に一つずつ載置される。テーブル３上に載置される支持ロボット４の台数や、支持ロボット４間の距離は、組み立ての対象となる長尺部材１０に応じて、予め設定される。長尺部材１０を把持するため稼働する支持ロボット４の台数は、実際に把持する長尺部材１０の長さに応じて決定される。図１では、５台の支持ロボット４のうち４台で長尺部材１０を把持している様子を示している。

支持ロボット４は、図１及び図２に示すように、長尺部材１０を把持する構成を有するハンド部８と、ハンド部８が先端に設けられた腕部９と、腕部９を支持する胴部１２などを有する。ハンド部８は、第１の把持部の一例であり、腕部９及び胴部１２は、第１の駆動部の一例である。

ハンド部８は、長尺部材１０が脱落しないように把持するストッパー１３と、ストッパー１３が把持していないときに長尺部材１０をＸ方向へ移動させることが可能なように、かつ、長尺部材１０のＹ座標を位置決めするＡ基準面ローラ部１４と、Ｚ座標を位置決めするＢ基準面ローラ部１５などを有する。ハンド部８の詳細な構成については、後述する。

腕部９及び胴部１２は、ハンド部８が長尺部材１０を適切に支持できるように、ハンド部８を移動させる構成を有する。腕部９及び胴部１２については、通常用いられるロボットの構成を適用できる。支持ロボット４は、支持ロボット４自身が有する基準位置に基づいて、ハンド部８の位置を検出しつつ、ハンド部８を移動させる。

突き当て板５は、平板部１６を有し、平板部１６の面上に長尺部材１０の一端が突き当てられる。
また、突き当て板５は、長尺部材１０の一端を拘束する構成を有する。これにより、突き当て板５に突き当てられた長尺部材１０の一端を、他の部品２２を取り付ける際の位置決めの基準位置とすることができる。突き当て板５の詳細な構成については、後述する。

突き当て板５には、レーザートラッカー７からのレーザー光を反射するリフレクタ２７が設けられる。レーザートラッカー７では、レーザートラッカー７から照射されリフレクタ２７で反射したレーザー光による、突き当て板５に設けられたリフレクタ２７の位置情報が検出される。リフレクタ２７の位置情報により、突き当て板５の位置や傾きを検出することができ、かつ、基準座標を設定できる。

突き当て板５は、テーブル３の両端に一つずつ、すなわち、複数の支持ロボット４の両側に一つずつ載置される。長尺部材１０を突き当て板５に接触させる際、二つの突き当て板５のうち一つの突き当て板５のみが用いられる。突き当て板５は、長尺部材１０の形状に応じて選択される。図１では、レーザートラッカー７に近い側の突き当て板５に長尺部材１０が当接されている状態が示されている。

取付けロボット６は、他の部品２２を把持するハンド部１７と、ハンド部１７が先端に設けられた腕部１８と、腕部１８を支持する胴部１９などを有する。

腕部１８及び胴部１９は、ハンド部１７が把持した他の部品２２を長尺部材１０の取付位置２１に移動させる構成を有する。腕部１８及び胴部１９については、通常用いられるロボットの構成を適用できる。取付けロボット６は、取付けロボット６自身が有する基準位置と、取付けロボット６のハンド部１７に設けられたリフレクタ２８の位置情報に基づいて、ハンド部１７の位置を検出しつつ、ハンド部１７を移動させる。

取付けロボット６のハンド部１７には、レーザートラッカー７からのレーザー光を反射するリフレクタ２８が設けられる。レーザートラッカー７では、レーザートラッカー７から照射されリフレクタ２８で反射したレーザー光による、ハンド部１７に設けられたリフレクタ２８の位置情報が検出される。レーザートラッカー７で検出されたリフレクタ２８の位置情報に基づいてハンド部１７を制御でき、リフレクタ２８が設けられない場合よりも取付けロボット６のハンド部１７の位置制御の精度を向上させることができる。

リフレクタ２８は、ハンド部１７において、少なくとも３点設置され、各リフレクタ２８の位置は、レーザートラッカー７によって検出される。これにより、ハンド部１７の傾斜や位置が正確に算出される。

取付けロボット６、把持ロボット１１、又は、別のロボットが、長尺部材１０と部品２２をクランプしたり、穴明けしたり、打鋲したりする機能を併せ持つ。

把持ロボット１１は、長尺部材１０及び他の部品２２を把持する構成を有するハンド部３７と、ハンド部３７が先端に設けられた腕部３８と、腕部３８を支持する胴部３９などを有する。

ハンド部３７は、長尺部材１０をＸ方向へ移動させることが可能な構成を有しており、かつ、長尺部材１０のＹ座標とＺ座標を位置決めすることが可能な構成を有する。

腕部３８及び胴部３９は、ハンド部３７が長尺部材１０を適切に支持できるように、ハンド部３７を移動させる構成を有する。腕部３８及び胴部３９については、通常用いられるロボットの構成を適用できる。把持ロボット１１は、把持ロボット１１自身が有する基準位置と、把持ロボット１１のハンド部３７に設けられたリフレクタ２９の位置情報に基づいて、ハンド部３７の位置を検出しつつ、ハンド部３７を移動させる。

把持ロボット１１のハンド部３７には、レーザートラッカー７からのレーザー光を反射するリフレクタ２９が設けられる。これにより、レーザートラッカー７では、レーザートラッカー７から照射されリフレクタ２９で反射したレーザー光による、ハンド部３７に設けられたリフレクタ２９の位置情報が検出される。レーザートラッカー７で検出されたリフレクタ２９の位置情報に基づいてハンド部３７を制御でき、リフレクタ２９が設けられない場合よりも把持ロボット１１のハンド部３７の位置制御の精度を向上させることができる。よって、本実施形態では、把持ロボット１１は、支持ロボット４と比べて、位置決めにおいて位置誤差が少ない。

リフレクタ２９は、ハンド部３７において、少なくとも３点設置され、各リフレクタ２９の位置は、レーザートラッカー７によって検出される。これにより、ハンド部３７の傾斜や位置が正確に算出される。

把持ロボット１１が、長尺部材１０を適切に支持した後、取付けロボット６、把持ロボット１１、又は、別のロボットが長尺部材１０と部品２２をクランプしたり、穴明けしたり、打鋲したりする。

レーザートラッカー７は、レーザー光を走査して、リフレクタ２７，２８，２９の位置を検出する。レーザートラッカー７は、コンベヤー２や、支持ロボット４、取付けロボット６、把持ロボット１１とは別の位置に固定して設置される。

長尺部材組立装置１を制御する制御部３０は、図３に示すように、例えば、コンベヤー制御部３１と、支持ロボット制御部３２と、取付けロボット制御部３３と、把持ロボット制御部３４などを備える。制御部３０は、例えばプログラムによって実行されるコンピュータである。

コンベヤー制御部３１は、長尺部材１０の所定の領域が取付位置２１に移動するようにコンベヤー２の位置を調節する。コンベヤー制御部３１は、長尺部材１０において部品２２が取り付けられる領域と、取付位置２１に基づいて、コンベヤー２の移動を開始し、所定の位置までテーブル３を移動させる。

支持ロボット制御部３２は、支持ロボット４自身が有する基準位置と、レーザートラッカー７によって取得された、突き当て板５に設けられたリフレクタ２７の位置情報による基準座標に基づいて、ハンド部８の位置を検出しつつ、ハンド部８を移動させる。支持ロボット制御部３２は、長尺部材１０の端部を突き当て板５に当接させる。また、支持ロボット制御部３２は、メモリ３５に記録された長尺部材１０の原形状に基づいて、複数の支持ロボット４のハンド部８を移動させる。

取付けロボット制御部３３は、取付けロボット６自身が有する基準位置と、取付けロボット６のハンド部１７に設けられたリフレクタの位置と、レーザートラッカー７によって取得された、突き当て板５に設けられたリフレクタ２７の位置情報による基準座標と、ハンド部１７に設けられたリフレクタ２８の位置情報に基づいて、ハンド部１７の位置を検出しつつ、ハンド部１７を移動させる。また、取付けロボット制御部３３は、長尺部材１０に対し他の部品２２を取り付けるようにハンド部１７を動作させる。具体的には、取付けロボット制御部３３は、ハンド部１７に対し、長尺部材１０と部品２２にクランプや穴明けや打鋲させる。但し、本機能は、後述する把持ロボット制御部３４、又は、別のロボットの制御部が実施してもよい。

把持ロボット制御部３４は、把持ロボット１１自身が有する基準位置と、把持ロボット１１のハンド部３７に設けられたリフレクタの位置と、レーザートラッカー７によって取得された、突き当て板５に設けられたリフレクタ２７の位置情報による基準座標と、ハンド部３７に設けられたリフレクタ２９の位置情報に基づいて、ハンド部３７の位置を検出しつつ、ハンド部３７を移動させる。

次に、図４から図６を参照して、支持ロボット４のハンド部８の構成について説明する。
支持ロボット４のハンド部８は、ストッパー１３と、Ａ基準面ローラ部１４と、Ｂ基準面ローラ部１５などを備える。なお、図４から図６では、横断面がいわゆるＺ形である長尺部材１０の場合について説明しているが、本発明は、ストッパー１３と、複数の把持部の配置位置を変更することで、他の断面形状を有する長尺部材１０にも適用可能である。

ストッパー１３は、長尺部材１０の平板部分を両側から挟み込む。ストッパー１３は、長尺部材１０を供給位置２０からコンベヤー２側まで移動するときに用いられ、支持ロボット４のハンド部８から長尺部材１０が脱落することを防止する。また、ストッパー１３で長尺部材１０を把持しているとき、長尺部材１０を突き当て板５に当接する。このとき、いずれかの支持ロボット４のストッパー１３のみが、長尺部材１０を挟み込んでいればよい。
ストッパー１３は、長尺部材１０を突き当て板５に対し突き当てた後は、長尺部材１０の把持を解除する。

ストッパー１３は、例えば、固定部品１３Ａと移動部品１３Ｂからなり、移動部品１３Ｂはアクチュエータ（図示せず。）によって、固定部品１３Ａに対し近づいたり遠ざかったりする。移動部品１３Ｂが固定部品１３Ａに近づくことで、長尺部材１０の平板部分を挟み込み、反対に、移動部品１３Ｂが固定部品１３Ａから遠ざかることで、挟み込みを解除する。

Ａ基準面ローラ部１４は、長尺部材１０におけるＡ基準面の位置決めを行う。Ａ基準面ローラ部１４は、把持している部分のＹ座標の位置を調節する。
Ａ基準面ローラ部１４は、固定ローラ１４Ａと移動ローラ１４Ｂからなり、移動ローラ１４Ｂはアクチュエータ（図示せず。）によって、ＸＹ平面内でＹ軸に対し平行に移動し、固定ローラ１４Ａに対し近づいたり遠ざかったりする。移動ローラ１４Ｂが固定ローラ１４Ａに近づくことで、長尺部材１０の平板部分を挟み込み、反対に、移動ローラ１４Ｂが固定ローラ１４Ａから遠ざかることで、挟み込みを解除する。

また、固定ローラ１４Ａと移動ローラ１４Ｂのそれぞれの回転軸は、長尺部材１０の長手方向に対して垂直であって、かつ、Ａ基準面に対し平行な軸方向である。これにより、Ａ基準面ローラ部１４は、固定ローラ１４Ａと移動ローラ１４Ｂが長尺部材１０を挟み込んだとき、長尺部材１０の長手方向への移動を拘束せず、長尺部材１０が長手方向に移動することを許容する。

固定ローラ１４Ａと移動ローラ１４Ｂが長尺部材１０を挟み込んだとき、固定ローラ１４Ａの外周面と接触する長尺部材１０の平板面が、Ａ基準面である。したがって、支持ロボット４が、Ａ基準面と接触する固定ローラ１４Ａの外周面の位置を調節することで、長尺部材１０におけるＡ基準面の位置決めが行われる。

Ｂ基準面ローラ部１５は、長尺部材１０におけるＢ基準面の位置決めを行う。Ｂ基準面ローラ部１５は、把持している部分のＺ座標の位置を調節する。
Ｂ基準面ローラ部１５は、Ａ基準面ローラ部１４と同様に、固定ローラ１５Ａと移動ローラ１５Ｂからなり、移動ローラ１５Ｂはアクチュエータ（図示せず。）によって、ＸＺ平面内でＺ軸に対し平行に移動する。固定ローラ１５Ａと移動ローラ１５Ｂのそれぞれの回転軸は、長尺部材１０の長手方向に対して垂直であって、かつ、Ｂ基準面に対し平行な軸方向である。

固定ローラ１５Ａと移動ローラ１５Ｂが長尺部材１０を挟み込んだとき、固定ローラ１５Ａの外周面と接触する長尺部材１０の平板面が、Ｂ基準面である。したがって、支持ロボット４が、Ｂ基準面と接触する固定ローラ１５Ａの外周面の位置を調節することで、長尺部材１０におけるＢ基準面の位置決めが行われる。

次に、図７及び図８を参照して、突き当て板５の構成について説明する。
長尺部材１０の一端部における端面（ＹＺ面）が、突き当て板５の平板部１６の平面（ＹＺ面）に面状に完全に当接され、かつ、Ｙ方向及びＺ方向にも拘束されることによって、突き当て板５に当接された長尺部材１０の一端部の位置と、長尺部材１０の延設方向が特定可能となる。

突き当て板５には、平板部１６と、平板部１６に設けられたＡ基準面治具２４及びＢ基準面治具２５と、フローティングユニット２３と、リフレクタ２７などが設けられる。なお、図７及び図８は、横断面がいわゆるＺ形である長尺部材１０の場合について説明しているが、本発明は、Ａ基準面治具２４と、Ｂ基準面治具２５の配置位置を変更することで、他の断面形状を有する長尺部材１０にも適用可能である。また、図８では、図１とは異なる側の突き当て板５に対して、長尺部材１０が当接されている状態を示している。

Ａ基準面治具２４は、長尺部材１０におけるＡ基準面が、基準位置となるように拘束する。Ａ基準面治具２４は、長尺部材１０のＹ方向の移動を拘束する。

Ａ基準面治具２４は、例えば、固定部品２４Ａと移動部品２４Ｂからなり、固定部品２４Ａは、平板部１６の一面側にて突出して設置されている。移動部品２４Ｂはアクチュエータ（図示せず。）によって、固定部品２４Ａに対し近づいたり遠ざかったりする。移動部品２４Ｂが固定部品２４Ａに近づくことで、長尺部材１０の平板部分を挟み込み、反対に、移動部品２４Ｂが固定部品２４Ａから遠ざかることで、挟み込みを解除する。

固定部品２４Ａが長尺部材１０と接触する面は、平板部１６の平面に対して垂直な面を有する。これにより、Ａ基準面治具２４によって、長尺部材１０のＹ方向の移動が拘束されたとき、長尺部材１０の端面が、突き当て板５に確実に押し当てられるとともに、長尺部材１０の延設方向が正確になる。
なお、固定部品２４Ａと移動部品２４Ｂが長尺部材１０を挟み込んだとき、固定部品２４Ａと接触する長尺部材１０の平板面が、Ａ基準面である。

Ｂ基準面治具２５は、長尺部材１０におけるＢ基準面が、基準位置となるように拘束する。Ｂ基準面治具２５は、長尺部材１０のＺ方向の移動を拘束する。

Ｂ基準面治具２５は、例えば、固定部品２５Ａと移動部品２５Ｂからなる。固定部品２５Ａが長尺部材１０と接触する面は、平板部１６の平面に対して垂直な面を有する。これにより、Ｂ基準面治具２５によって、長尺部材１０のＺ方向の移動が拘束されたとき、長尺部材１０の端面が、突き当て板５に確実に押し当てられるとともに、長尺部材１０の延設方向が正確になる。
なお、固定部品２５Ａと移動部品２５Ｂが長尺部材１０を挟み込んだとき、固定部品２５Ａと接触する長尺部材１０の平板面が、Ｂ基準面である。

フローティングユニット２３は、支持台２６と平板部１６の間に設置される。フローティングユニット２３は、平板部１６がＸ方向に移動したり、Ｘ方向に対して傾斜することを許容する。これにより、長尺部材１０の端面が、突き当て板５の平板部１６の面上に適切に面接触する。
支持台２６は、テーブル３上に固定して設置される。

リフレクタ２７は、平板部１６において、少なくとも３点設置され、各リフレクタ２７の位置は、レーザートラッカー７によって検出される。これにより、平板部１６の傾斜や位置が正確に算出される。

次に、図９に示すように、本実施形態に係る長尺部材組立装置の動作について説明する。
組立対象となる長尺部材１０は、他の部品２２が取り付けられる前、供給位置２０のラック等に仮置きされている。そして、複数の支持ロボット４が載置されたテーブル３がコンベヤー２上を移動して、仮置きされた供給位置２０にある長尺部材１０のほうへ支持ロボット４が近づく（ステップＳ１）。このとき、長尺部材１０を把持する支持ロボット４の台数、長尺部材１０を当接する側の突き当て板５が決定されている。なお、テーブル３上で支持ロボット４の位置の調整は、既に行われた状態となっている。

次に、複数の支持ロボット４のハンド部８が長尺部材１０を把持し、供給位置２０からコンベヤー２側へ長尺部材１０を移動させて、供給位置２０から長尺部材１０を取り出す（ステップＳ２）。このとき、支持ロボット４のハンド部８は、長尺部材１０が撓まないような位置、すなわち、長尺部材１０に引っ張り力や圧縮力が作用しない位置で、長尺部材１０を把持することが好ましい。

そして、メモリ３５に記録された長尺部材１０の原形状に基づいて、複数の支持ロボット４のハンド部８を移動させ、支持ロボット４によって、長尺部材１０の位置や保持形状の調節がされる（ステップＳ３）。このとき、長尺部材１０の一端部は、突き当て板５に対し拘束される。これにより、長尺部材１０の一端部を基準にして、長尺部材１０の位置や保持形状が正確に調節される。

長尺部材１０の位置等が調節された後、複数の支持ロボット４が長尺部材１０を把持したまま、テーブル３がコンベヤー２によって搬送される。これにより、取付けロボット６が長尺部材１０に対し他の部品２２を取り付け可能な取付位置２１まで、コンベヤー２に載置されたテーブル３上の支持ロボット４を搬送して、長尺部材１０を移動させる（ステップＳ４）。

また、他の部品２２を取り付ける前に、メモリ３５に記録された長尺部材１０の原形状に基づいて、把持ロボット１１のハンド部３７を移動させ、把持ロボット１１によって、長尺部材１０の位置や保持形状の調節がされる（ステップＳ５）。把持ロボット１１の大きな動作時は、レーザートラッカー７による位置制御ではなく、把持ロボット１１自身の基準位置に基づく位置制御を行い、最終的な微調整時にレーザートラッカー７を用いた位置制御を行う。複数の支持ロボット４による調節だけでなく、複数の支持ロボット４よりも位置精度が高い把持ロボット１１による調節が行われることで、他の部品２２を取り付ける取付位置２１の位置精度が向上する。

その後、取付けロボット６及び把持ロボット１１が長尺部材１０に対し他の部品２２を取り付ける（ステップＳ６）。取付けロボット６の大きな動作時は、レーザートラッカー７による位置制御ではなく、取付けロボット６自身の基準位置に基づく位置制御を行い、最終的な微調整時にレーザートラッカー７を用いた位置制御を行う。上述したとおり、支持ロボット４及び把持ロボット１１によって、長尺部材１０の位置や保持形状が正確に調節されていることから、取付けロボット６によって、所望の正確な位置に他の部品２２を取り付けることができる。なお、取付けロボット６が長尺部材１０に対し他の部品２２を取り付ける前に、再度、支持ロボット４によって、長尺部材１０の位置や保持形状が調節されてもよい。

なお、長尺部材１０の位置等が支持ロボット４によって調節され、搬送された後、他の部品２２が取付けロボット６によって取り付けられる前に、長尺部材１０が正確な位置や原形状で保持されているか否かが検査されてもよい。例えば、長尺部材１０上における他の部品２２の取付位置２１が測定されたり、長尺部材１０の全長が測定されて、原形状で保持されているか否か検査されたりする。

次に、図１０に示すように、本実施形態に係る支持ロボット４及び把持ロボット１１による長尺部材１０の把持方法について説明する。
複数の支持ロボット４は、長尺部材１０における変形量（撓み量）が可能な限り最小限になるような位置で把持する（ステップＳ１１）。長尺部材１０を把持する支持ロボット４の台数は、長尺部材１０の全長や形状、支持ロボット４の動作範囲等に基づいて決定される。長尺部材１０の変形量が最小限になる把持位置は、例えば、長尺部材１０の原形状と長尺部材１０の変形量に基づいて、事前の解析で決定される。突き当て板５を用いて長尺部材１０の端部を拘束する場合は、解析条件として、突き当て板５による拘束も考慮しておく。

複数の支持ロボット４による把持位置は、例えば、複数のうち１台の支持ロボット４の把持位置が、長尺部材１０の端部であり、複数の支持ロボット４による把持位置は均等となることが推定される。一方、精密な把持位置は、解析によって算出され、微調節される。なお、解析の際、長尺部材１０に対し取り付けられる他の部品２２の取付位置２１も考慮されるため、必ずしも長尺部材１０の変形量が最小限になるような把持位置になるとは限られない。

供給位置２０からコンベヤー２まで長尺部材１０が取り出されると、長尺部材１０の端部は、支持ロボット４によって、突き当て板５に当接される。そして、後述する方法によって、長尺部材１０の端部が突き当て板５に拘束される（ステップＳ１２）。これにより、長尺部材１０の端部は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の全方向に移動ができないように拘束される。

突き当て板５が用いられない場合、支持ロボット４のハンド部８が誤差を生じさせるほか、長尺部材１０の移動を完全に防止することは難しく、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の全方向に完全拘束させることは困難である。一方、突き当て板５を用いることによって、誤差を少なくして、基準位置を確定させることができる。

長尺部材１０の端部が突き当て板５に拘束された後、複数の支持ロボット４と把持ロボット１１は、把持位置の再調節を行う。

支持ロボット４のハンド部８は、長尺部材１０の原形状に基づいて、支持ロボット４が把持している長尺部材１０が原形状と一致する位置に移動される（ステップＳ１３）。把持ロボット１１のハンド部３７も、長尺部材１０の原形状に基づいて、把持ロボット１１が支持している長尺部材１０が原形状と一致する位置に移動される（ステップＳ１４）。

原形状は、メモリ３５に記録された長尺部材１０の形状である。メモリ３５には、例えば、原形状として、長尺部材１０の設計寸法が記録されている。ハンド部８，３７の移動先の位置は、基準位置、すなわち、突き当て板５上の長尺部材１０の拘束位置を基準（０点）とした座標における位置である。ハンド部８，３７の移動先の位置の座標は、メモリ３５に記録された原形状に基づいて算出される。ハンド部８，３７が、移動先の位置として算出されたＸ，Ｙ，Ｚの座標位置に基づいて移動すると、長尺部材１０は、原形状と一致した位置に保持されることになる。

なお、支持ロボット４のハンド部８と、把持ロボット１１のハンド部３７が移動を停止する位置に誤差が生じる場合であっても、ハンド部８，３７は、上述したとおり、長尺部材１０をＸ方向、すなわち、長尺部材１０の長手方向には拘束しない構成を有する。したがって、長尺部材１０には、長手方向に引っ張り力や圧縮力がかからない。その結果、長尺部材１０に変形が生じにくい。

上述したとおり、本実施形態では、把持ロボット１１は、支持ロボット４と比べて、位置決めにおいて位置誤差が少ない。そして、長尺部材１０の位置や保持形状を調節する際、複数の支持ロボット４による調節だけでなく、複数の支持ロボット４よりも位置精度が高い把持ロボット１１による調節が行われることで、他の部品２２を取り付ける取付位置２１の位置精度が向上する。

この点について、長尺部材１０が、長さ７．９ｍのストリンガーである場合について、支持ロボット４及び把持ロボット１１がストリンガーを保持したとき、ストリンガーの長手方向に生じる取付位置２１の位置ずれを解析によって算出し、本実施形態による位置精度の向上を検証した。解析結果を図１１に示す。図１１の結果は、各条件下において、ストリンガーにおける１５か所の取付位置２１のうち、位置ずれが最大となった取付位置２１における位置ずれの値を示している。

条件（１）について
（１）は、ストリンガーを５台の支持ロボット４によって支持し、把持ロボット１１を用いない場合において、支持ロボット４のハンド部８の位置精度を０．０ｍｍと設定したときの結果である。この場合、ストリンガーの長手方向に生じる取付位置２１の位置ずれは、０．０１２ｍｍとなった。取付位置２１の位置ずれが０．０ｍｍとならないのは、支持ロボット４間においてストリンガーに僅かな撓みが生じているためである。そして、この撓みが長手方向の位置ずれとなって表れている。

条件（２）について
（２）は、ストリンガーを５台の支持ロボット４によって支持し、把持ロボット１１を用いない場合において、支持ロボット４のハンド部８の位置精度を０．５ｍｍと設定したときの結果である。この場合、ストリンガーの長手方向に生じる取付位置２１の位置ずれは、０．１８６ｍｍとなった。

条件（３）について
（３）は、ストリンガーを５台の支持ロボット４と把持ロボット１１によって支持する場合において、支持ロボット４のハンド部８の位置精度を０．５ｍｍ、把持ロボット１１のハンド部３７の位置精度を０．０ｍｍと設定したときの結果である。この場合、ストリンガーの長手方向に生じる取付位置２１の位置ずれは、０．０７１ｍｍとなった。

条件（４）について
（４）は、ストリンガーを５台の支持ロボット４と把持ロボット１１によって支持する場合において、支持ロボット４のハンド部８の位置精度を０．２ｍｍ、把持ロボット１１のハンド部３７の位置精度を０．０ｍｍと設定したときの結果である。この場合、ストリンガーの長手方向に生じる取付位置２１の位置ずれは、０．０３３ｍｍとなった。

解析対象とした長尺部材１０のストリンガーに他の部品２２であるクリップを設ける場合において、取付位置２１の位置ずれの要求精度が０．０６３ｍｍである場合、条件（４）のように、支持ロボット４のハンド部８の位置精度を０．２ｍｍ、把持ロボット１１のハンド部３７の位置精度を０．０ｍｍと設定すれば、要求精度を満たすことが分かった。

そして、条件（４）は、条件（２）に比べて、位置精度が向上し、かつ、要求精度を満たしていることから、条件（１）のように、複数の支持ロボット４全ての位置精度を向上させなくても、条件（４）のように、１台の位置精度の高い把持ロボット１１とともに長尺部材１０を支持すれば、他の複数の支持ロボット４の位置精度は低くてもよいという知見が得られた。

すなわち、本実施形態によれば、１台の位置精度の高い把持ロボット１１と、把持ロボット１１よりも位置精度が低い複数の支持ロボット４を用いることによって、位置精度が低い複数の支持ロボット４のみによって長尺部材１０を支持する場合に比べて、取付位置２１の位置精度を向上させることができる。

また、ロボットのハンド部にリフレクタを設けるロボットの数を減らすことができ、位置制御における演算の複雑さや、ロボット本体のメンテナンスの煩わしさを低減できる。さらに、長尺部材組立装置１全体のコストを減少させることもできる。

次に、支持ロボット４のハンド部８が、長尺部材１０を突き当て板５に接触させ、長尺部材１０の端部を拘束する方法について説明する。
支持ロボット４が、ハンド部８によって、供給位置２０にある長尺部材１０の所定位置を把持する。このときの把持位置は、他の部品２２の取付け時ほど正確でなくてもよく、支持ロボット４及びコンベヤー２が有する位置検出部が検出した位置に基づいている。

支持ロボット４は、ストッパー１３が長尺部材１０を把持した状態で、長尺部材１０を突き当て板５に当てて接触させる。このとき、フローティングユニット２３によって、長尺部材１０の一端部における端面（ＹＺ面）が、突き当て板５の平面（ＹＺ面）に面状に完全に当接される。

そして、突き当て板５のＡ基準面治具２４及びＢ基準面治具２５が、Ａ基準面治具２４、Ｂ基準面治具２５の順に長尺部材１０を挟み込む。これにより、長尺部材１０におけるＡ基準面とＢ基準面が、基準位置となるように拘束される。その後、支持ロボット４のストッパー１３は、長尺部材１０の把持を解除する。なお、上述の例とは逆に、Ｂ基準面治具２５、Ａ基準面治具２４の順に長尺部材１０を挟み込んでもよい。

次に、本実施形態に係る長尺部材組立装置の基準座標の設定方法について説明する。
基準座標は、例えば、二つの突き当て板５上のリフレクタ２７を検出し、検出された複数のリフレクタ２７の位置を基準にすることによって設定される。具体的には、テーブル３の一端側に設けられた突き当て板５上の一つのリフレクタ２７が検出され、テーブル３の他端側に設けられた突き当て板５上の二つのリフレクタ２７が検出される。これにより、ＸＹ平面が確定され、基準座標が設定される。

また、突き当て板５上の基準点（原点）の位置に直接リフレクタが設置できれば基準点を設定できるが、直接設置できないとしても、長尺部材１０の一端が当接される突き当て板５上の三つのリフレクタ２７を検出することによって設定することが可能である。

上述した説明では、ハンド部１７，３７にリフレクタが常時設けられるとしたが、本発明はこの例に限定されない。例えば、レーザートラッカー７による検出を常時行わなくてもよく、予め、取付けロボット６及び把持ロボット１１が持つ固有の誤差を、レーザートラッカー７を用いて検出しておき、その誤差を記録しておいてもよい。そして、取り付け時にはリフレクタを外して、記録された誤差分を考慮して取付けロボット６及び把持ロボット１１の取り付け動作を行うことで、部品２２を取り付ける精度を向上させることができる。

さらに、コンベヤー２に支持ロボット４及び突き当て板５が載置される場合について説明したが、この例に限定されず、取付けロボット６及び把持ロボット１１がコンベヤーに載置され、支持ロボット４及び突き当て板５に対し、移動可能な構成であってもよい。

またさらに、上述した実施形態では、複数の支持ロボット４が、予め決定された間隔でテーブル３上に配置され、テーブル３と一体となっている場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、支持ロボット４は、把持する長尺部材１０の長さや形状に基づいて、テーブル３上で自走可能なように設置されてもよい。この場合、テーブル３上の基準位置に対する支持ロボット４の位置情報も用いて、支持ロボット４のハンド部８の位置決めが行われる。

１ 長尺部材組立装置
２ コンベヤー
３ テーブル
４ 支持ロボット
５ 突き当て板
６ 取付けロボット
７ レーザートラッカー
８，１７，３７ ハンド部
９，１８，３８ 腕部
１０ 長尺部材
１１ 把持ロボット
１２，１９，３９ 胴部
１３ ストッパー
１３Ａ 固定部品
１３Ｂ 移動部品
１４ Ａ基準面ローラ部
１４Ａ 固定ローラ
１４Ｂ 移動ローラ
１５ Ｂ基準面ローラ部
１５Ａ 固定ローラ
１５Ｂ 移動ローラ
１６ 平板部
２０ 供給位置
２１ 取付位置
２２ 部品
２３ フローティングユニット
２４ Ａ基準面治具
２５ Ｂ基準面治具
２６ 支持台
２７ リフレクタ
３０ 制御部
３１ コンベヤー制御部
３２ 支持ロボット制御部
３３ 取付けロボット制御部
３４ 把持ロボット制御部
３５ メモリ

Claims (12)

1. 長尺状の第１部材を把持する複数の第１の把持部と、
   前記第１の把持部を移動させて、前記第１部材を把持した前記第１の把持部の位置を調節する第１の駆動部と、
   前記第１部材を把持する、前記第１の把持部よりも少ない数の第２の把持部と、
   前記第１の駆動部による前記第１の把持部の位置調節における位置精度よりも精度が高く、前記第２の把持部を移動させて、前記第１部材を把持した前記第２の把持部の位置を調節する第２の駆動部と、
   前記第１部材の原形状が記録された記憶部と、
   前記記憶部に記録された前記第１部材の原形状に基づいて、前記第１の把持部及び前記第２の把持部が把持する前記第１部材の形状が前記記憶部に記録された前記第１部材の原形状と一致するように、前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部を駆動して、前記複数の第１の把持部及び前記第２の把持部の位置を調節する制御部と、
   を備える組立体製造装置。
2. 前記第１の把持部又は前記第２の把持部は、前記第１の駆動部又は前記第２の駆動部によって位置が調節されるとき、前記第１部材を把持したまま、前記第１部材が長手方向に沿って移動可能な構成を有する請求項１に記載の組立体製造装置。
3. 前記第１の把持部又は前記第２の把持部の把持位置は、前記第１部材の原形状と、前記第１の把持部又は前記第２の把持部が前記第１部材を把持したときの前記第１部材の変形量とに基づいて、予め決定されている位置である請求項１又は２に記載の組立体製造装置。
4. 前記第１部材の一端を固定し、前記第１部材の長手方向の移動を拘束する固定部を更に備える請求項１から３のいずれか１項に記載の組立体製造装置。
5. 前記固定部は、一列に配置された前記複数の第１の把持部の両端側に一つずつ設置される請求項４に記載の組立体製造装置。
6. 前記第１の把持部又は前記第２の把持部の位置調節に用いられる基準点が、前記固定部の設置位置から導かれる位置情報に基づいて決定される請求項４又は５に記載の組立体製造装置。
7. 前記第１の把持部又は前記第２の把持部の位置調節に用いられる基準座標が、二つの前記固定部の設置位置から導かれる位置情報に基づいて決定される請求項６に記載の組立体製造装置。
8. 前記第１部材に対し第２の部材を取り付ける取付けロボットを更に備える請求項１から７のいずれか１項に記載の組立体製造装置。
9. 前記第１の把持部と、前記第２の把持部及び前記取付けロボットは、少なくともいずれか一方が移動可能であり、相対的に位置を変更する請求項８に記載の組立体製造装置。
10. 複数の第１の把持部が、長尺状の第１部材を把持するステップと、
    第１の駆動部が、前記第１の把持部を移動させて、前記第１部材を把持した前記第１の把持部の位置を調節するステップと、
    前記第１の把持部よりも少ない数の第２の把持部が、前記第１部材を把持するステップと、
    前記第１の駆動部による前記第１の把持部の位置調節における位置精度よりも精度が高い第２の駆動部が、前記第２の把持部を移動させて、前記第１部材を把持した前記第２の把持部の位置を調節するステップと、
    制御部が、記憶部に記録された前記第１部材の原形状に基づいて、前記第１の把持部及び前記第２の把持部が把持する前記第１部材の形状が前記原形状と一致するように、前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部を駆動して、前記複数の第１の把持部及び前記第２の把持部の位置を調節するステップと、
    前記第１部材に対し第２部材を取り付けるステップと、
    を有する組立体製造方法。
11. 固定部に対し前記第１部材の一端を固定させ、前記第１部材の長手方向の移動を拘束するステップと、
    前記第１の駆動部によって位置が調節されるとき、前記第１の把持部は、前記第１部材を把持したまま、前記第１部材を長手方向に沿って移動させるステップと、
    を更に有する請求項１０に記載の組立体製造方法。
12. 前記第１部材の一端を前記固定部に拘束した後、前記第１の把持部が前記第１部材を把持している状態を解除させ、その後、前記第１の把持部に前記第１部材を再び把持させるステップを更に有する請求項１１に記載の組立体製造方法。

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