JPH0558360A - 自動車用窓ガラスの取付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 車体が位置ずれしている場合でも、ロボット
によって窓ガラスを適正に取り付ける自動車用窓ガラス
の取付装置を提供する。 【構成】 ロボット１０に設けられた治具２０に窓ガラ
スを保持させ、ロボット１０を所定の移動データによっ
て位置決めすることにより車体３０の窓枠３１に窓ガラ
ス７０を取付ける装置であって、窓枠３１の段差部分
に、スリット光４０を照射する投光手段２４と、画像を
撮像する視覚手段２５Ａと、撮像面における画像の湾曲
部４０ａの位置に基づいて、車体３０の位置ずれ量を検
出する手段９１と、許容ずれ量以下であるか否かを判定
する手段９２と、許容ずれ量以下であると判定された場
合に、移動データを補正する手段９０と、許容ずれ量よ
りも大きいと判定された場合に、窓ガラス７０の位置補
正を行うための手動ロボット制御手段９５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボット用いて窓ガラ
スを車体の窓枠に取付ける自動車用窓ガラスの取付装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットを用いて窓ガラスを車体の窓枠
に取付ける場合には、車体を所定の作業位置に位置決め
しているが、車体の寸法誤差や車体の位置決め誤差等の
ために、必ずしも上記作業位置に車体が位置決めされる
とは限らない。そして、もし車体が上記作業位置からず
れて位置決めされた場合には、ロボットと窓枠との相対
位置関係が適正に設定されないことになるので、窓枠に
ガラスが正しく取付けられなくなる。そこで、従来は、
ロボットによって窓枠に対向する位置まで窓ガラスをを
移送し、その後、ロボットを手動操作して窓枠に対する
窓ガラスの位置を調整する作業を実施している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】窓ガラスの取付け作業
の度に上記のような位置調整作業を実施することは極め
て面倒である。なお、上記窓枠に付設した標識物体を視
覚手段で撮像するとともに、該視覚手段の撮像面におけ
る上記標識物体の画像の位置に基づいて上記車体の位置
ずれ量を検出し、この位置ずれ量を用いてロボットの移
動データを補正することも考えられる。しかし、この方
法は窓枠の所定位置に標識物体を付設する手間を要し、
しかも標識物体の色彩が車色に近似している場合に、該
標識物体を視覚手段で認識することができなくなるとい
う不都合を生じる。

【０００４】本発明の目的は、かかる状況に鑑み、車体
が位置ずれしている場合でも、ロボットによって窓ガラ
スを適正に取り付けることができ、かつ上記標識物体を
取付ける必要がない自動車用窓ガラスの取付装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロボットに設
けられた治具に窓ガラスを保持させ、上記ロボットを所
定の移動データによって位置決めすることにより車体の
窓枠に上記窓ガラスを取付ける装置であって、上記窓枠
の段差部分に、該段差部分を横断するスリット光を照射
する投光手段と、上記段差部分における上記スリット光
の画像を撮像する視覚手段と、上記視覚手段の撮像面に
おける上記画像の湾曲部の位置に基づいて、上記車体の
位置ずれ量を検出する手段と、上記位置ずれ量が予設定
された許容ずれ量以下であるか否かを判定する手段と、
上記位置ずれ量が上記許容ずれ量以下であると判定され
た場合に、該位置ずれ量に基づいて上記移動データを補
正する手段と、上記位置ずれ量が上記許容ずれ量よりも
大きいと判定された場合に、上記窓枠に対する上記窓ガ
ラスの位置補正を行うための手動ロボット制御手段とが
備えられている。

【０００６】

【作用】上記視覚手段で撮像されるスリット光の画像
は、窓枠の段差部分のために湾曲してる。そこで、視覚
手段の撮像面における上記湾曲部の位置に基づいて上記
車体の位置ずれ量が検出され、該位置ずれ量に基づいて
ロボットの移動データが補正される。そして、位置ずれ
量が上記許容ずれ量よりも大きいと判定された場合に
は、手動ロボット制御手段によって窓枠に対する窓ガラ
スの位置補正を行うことができる。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。

【０００８】図１は、窓ガラス取付用ロボット１０、特
にその手首部分に取付けられた窓ガラス取付用治具２０
の構成を概念的に示している。この治具２０は、四隅に
吸盤２１をそれぞれ配設した吸盤保持体２２と、この吸
盤保持体２１を押付け用空圧シリンダ２６を介して支承
する枠体２３とを備え、これらは軸Ｌを中心として一体
的に旋回される。

【０００９】上記枠体２２には、レーザ投光器２４およ
びテレビカメラ２５Ａ〜２５Ｅが取付けられている。レ
ーザ投光器２４は、スリットを通過した平板状のレーザ
光（以下、スリット光という）を投射する機能を持つ。
そして、治具２０が同図に示す計測のための姿勢および
位置にある状態では、塗装済み車体３０のリヤ側窓枠３
１の側縁３２を上記スリット光が横断し、その結果、該
側縁３２に上記スリット光の帯４０が形成される。な
お、この実施例では、上記レーザ光として遠赤外域のも
のを採用している。

【００１０】一方、テレビカメラ２５Ａは自動絞り機能
を有し、上記スリット光の帯４０が撮像されるようにそ
の姿勢が設定されている。なお、テレビカメラ２５Ｂ〜
２５Ｅは、治具２０が後述する取付け姿勢にあるときに
窓枠３１の各隅部領域がそれぞれの視野に入るようにそ
の取付け位置および姿勢が設定されている。

【００１１】ところで、上記車体３０は、図示していな
いコンベアによって第２図に示したセンタリング治具６
０まで搬送された後、該センタリング治具６０でその前
後左右の位置決めが行われる。そして、この位置決めが
終了すると、図示していないセンタリング用コントロー
ラからセンタリング終了信号が出力される。

【００１２】同様に、同図に示すリヤ側窓ガラス７０
も、センタリング治具８０によってその前後左右の位置
決めが行われる。なお、窓ガラス７０は、図示していな
いガラス搬送用コンベアによって治具８０上に搬入され
る。また、窓ガラス７０の周縁部には、前工程で接着剤
が塗布されている。

【００１３】図３は、制御系の構成を示し、また図４、
図５および図６はこの制御系で実行される手順を示して
いる。以下、これらの図を参照しながらこの実施例の作
用を説明する。

【００１４】図４に示す手順では、まず車体３０のセン
タリングが終了したか否かが判断されるが（ステップ１
００）、この判断は前記センタリング終了信号に基づい
て図３に示したロボット制御部９０が行う。上記車体３
０のセンタリング終了が判断されると、ロボット制御部
９０は、前工程から与えられる車種情報に基づき、車種
に対応した予設定計測位置に上記治具２０が位置される
ようにロボット１０を作動させる（ステップ１０１）。
なお上記治具２０を図示していない原点位置から上記予
設定計測位置まで移動させるための移動データは、メモ
リ９３に予め格納されている。

【００１５】第１図に例示したように治具２０が予設定
計測位置に位置決めされると、ロボット制御部９０は、
前工程もしくは図示していない色指定器から与えられる
車体色情報に基づいて上記テレビカメラ２５Ａの絞り値
を決定し、この絞り値が得られるようにカメラ２５Ａの
自動絞り機構を制御する。またロボット制御部９０は、
レーザ投光器２４を作動させてこの投光器２４からスリ
ット光を照射させ、さらにテレビカメラ２５Ａより出力
される画像信号を取込むための指示を図３に示す画像処
理部９１に与える（ステップ１０２）。なお、上記車体
色情報は、カラーセンサによって得ることも可能であ
る。

【００１６】図７には、テレビカメラ２５Ａの画像が例
示されている。同図に示すように、スリット光４０は窓
枠の側縁部３２を横断するが、そのさい、側縁部３２と
車体表面部３３とで形成された段差、つまり側縁部３２
よりも車体表面部３３が高いことによって生じた段差に
より、スリット光４０が湾曲する。

【００１７】画像処理部９１は、テレビカメラ２５Ａよ
り出力される画像信号を入力し、スリット光４０の画像
が異常であるか否か、つまりコントラスト不良等の原因
で画像が異常な状態にあるか否かを判断する（ステップ
１０３）。そして、画像が正常である場合には、周知の
画像位置認識技術であるテンプレートマッチング法等に
よってスリット光４０の湾曲部４０ａの画面上での位置
を計測し、この計測位置と車体３０が正規の位置にセッ
ティングされている場合の上記湾曲部４０ａの位置との
ずれ量を演算する（ステップ１０４）。なお、この実施
例では、車体３０における複数箇所のずれ量、たとえば
図８に示した位置Ｐ１〜Ｐ６の内の少なくとも３位置の
ずれ量を計測し、これによって三次元空間でのずれ量を
得ている。

【００１８】図３に示す比較部９２は、上記ずれ量を示
す信号を画像処理部９１から入力して、このずれ量が予
設定された許容ずれ量よりも大きいか否かを判断する
（ステップ１０５）。いま、ステップ１０５で上記ずれ
量が許容ずれ量以下であると判断されたとすると、この
場合には、そのことを示す信号と上記ずれ量を示す信号
とが比較部９２からロボット制御部９０に出力される。
これによりロボット制御部９０は、治具２０が前記原点
位置に戻るようにロボット１０を制御し（ステップ１０
６）、ついで自動モードに基づく取付処理を実行する
（ステップ１０７）。

【００１９】図５には、上記自動モードに基づく取付処
理の内容が示されている。この処理においては、まずス
テップ１０５において演算されたずれ量に基づいてガラ
ス取付けのためのロボット１０の移動データが補正され
る（ステップ１０７Ａ）。以下、この補正について説明
する。

【００２０】図３に示したメモリ９３には、上記ガラス
取付けのためのロボット１０の基準移動データ（経路デ
ータ）、たとえば治具１０を以下に例示するような経路
に沿って移動させるための基準移動データが予め格納さ
れている。 原点位置→ガラス治具８０上→原点位置→予設定取付基
準位置 なお、上記予設定取付基準位置は、車体３０が所定の位
置に適正に位置決めされている場合における窓枠３１の
直前の位置であり、具体的には、図１に示す押付け用空
圧シリンダ２６が伸長された場合に、上記窓枠３１に窓
ガラスが適正に押圧装着される治具２０の位置である。

【００２１】ステップ１０７Ａでは、上記経路の内、原
点位置→予設定取付基準位置という経路を上記ずれ量分
だけシフトする処理、すなわち、たとえば上記ずれ量が
Ｘ、Ｙ、Ｚ座標におけるＸ軸上のずれΔｘである場合に
は、原点位置から予設定取付基準位置に至る経路を指定
する位置決めデータのＸ値にΔｘを加算する処理が実行
される。

【００２２】このような移動データの補正を行なった
後、ロボット制御部９０は補正された移動データにに基
づいてロボット１０を制御する（ステップ１０７Ｂ）。
すなわち、原点位置からガラス治具８０上まで治具を移
動させて、治具２０の吸盤２１にバキューム圧を作用さ
せて窓ガラス７０を該治具２０に吸着保持させ、ついで
一旦、原点位置まで治具２０を戻した後、上記予設定取
付基準位置を上記ずれ量分だけシフトさせた位置まで移
動される。なお、このとき治具２０は、枠体２３の長手
方向が窓枠３１のそれと一致するように図１に示した軸
Ｌを中心として旋回され、これによって保持した窓ガラ
スが窓枠３１に対向することになる。

【００２３】つぎに、ロボット制御部９０は、図１に示
したシリンダ２６を伸長作動させて治具２０を窓枠３１
側に移動させる処理、つまり治具２０に保持された窓ガ
ラス７０の周縁部を窓枠３１の段差部分に押付ける処理
を実行する（ステップ１０７Ｃ）。

【００２４】治具２０の吸盤２１は、その吸着面に作用
する反力によってバネに抗して縮退するように構成され
ており、窓ガラス７０が窓枠３１に十分に嵌合されるま
で押された状態では、その縮退動作によって図示してい
ないリミットスイッチがオンされる。

【００２５】ロボット制御部９０は、このリミットスイ
ッチの出力に基づいて上記押付処理の終了を判断してお
り（ステップ１０７Ｄ）、もし何等かの要因でリミット
スイッチのオン信号が出力されない場合には、押付処理
が失敗したと判断してロボット１０を停止させるととも
に、適宜な警報手段を作動させる。

【００２６】一方、リミットスイッチのオン信号を入力
した場合には、吸盤２１に作用しているバキューム圧を
オフして該吸盤２１による吸着を解除する処理と（ステ
ップ１０７Ｅ）、前記原点位置まで治具２０を戻す処理
とを順次実行する（ステップ１０７Ｆ）。なお、上記し
た自動モードに基づく取付処理が終了すると、手順がス
テップ１００にリターンされる。

【００２７】つぎに、ステップ１０３で画像異常が判定
された場合およびステップ１０５で上記ずれ量が予設定
された大きいと判断された場合について説明するが、そ
れに先立ってステップ１０５の判断結果がＹＥＳになる
場合の状況について簡単に説明する。

【００２８】車体３０の位置ずれ量は、図２に示したセ
ンタリング治具６０の位置決め誤差や車体３０の寸法誤
差等に基づくものであるが、これらの誤差に基づく位置
ずれ量はそれほど大きくない（たとえば、５ｍｍ程
度）。そして上記許容ずれ量は、予期されるこの車体３
０の位置ずれ量の最大値よりも大きく設定されている。

【００２９】一方、図１に示したスリット光４０からか
なり離れた位置に入射した外乱光や、同様の位置に付着
したノイズ物体をスリット光４０と誤認識した場合に
は、ステップ１０４で演算されるずれ量が上記許容ずれ
量よりも大きくなる。したがって、ステップ１０５で
は、実質的には上記のような誤認識が行われたか否かを
判断していることになる。

【００３０】ステップ１０３またはステップ１０４の判
断結果がＹＥＳの場合には、比較部９２が警報信号をロ
ボット制御部９０に与える。これによりロボット制御部
９０は、警報器９４を作動させるなどの異常表示を行っ
た後（ステップ１０８）、治具２０が原点位置に戻され
るようにロボット１０を制御し（ステップ１０９）、つ
いで手動モードに基づく取付処理を実行する（ステップ
１１０）。

【００３１】図６には、上記手動モードに基づく取付処
理の内容が示されている。この処理においては、まず前
記基準移動データに基づいて治具が移動される（ステッ
プ１１０Ａ）。すなわち、原点位置からガラス治具８０
上まで治具を移動させて、窓ガラス７０を該治具２０に
吸着保持させ、ついで一旦、原点位置まで治具２０を戻
した後、前記予設定取付基準位置まで治具２０を移動さ
せる。

【００３２】このとき治具２０は、枠体２３の長手方向
が窓枠３１のそれと一致するように図１に示した軸Ｌを
中心として旋回され、これによって該治具２０に保持さ
れた窓ガラスが窓枠３１に対向することになる。そし
て、この状態においては図１に示したテレビカメラ２５
Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄおよび２５Ｅがそれぞれ窓枠３１の
各角部領域を視野内に入れる。この結果、テレビカメラ
２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄおよび２５Ｅに対応して設けら
れた図９に示すモニタ９６、９７、９８および９９に
は、上記窓枠３１の各角部領域が写し出される。

【００３３】ロボット制御部９０は、前記予設定取付基
準位置まで治具２０が移動されたことを確認すると、図
３に示すジョイスティック９５の信号発生部９５Ａより
出力される手動操作信号をロボット１０の移動指令信号
として入力する（ステップ１１０Ｂ）。上記ジョイステ
ィック９５は、図９に示すようにモニタ９６、９７、９
８および９９の前方に配設されており、これらのモニタ
９６、９７、９８および９９の画面における中央位置に
窓枠３１の各角部の画像が位置されるように、つまり窓
枠３１に対する窓ガラス７０の位置ずれが補正されるよ
うにオペレータによってその操作レバーが操作される。

【００３４】上記位置ずれが補正されると、ジョイステ
ィック９５に設けられた押付け指令用の押釦スイッチ９
５Ｂがオン作動される。ロボット制御部９０は、ステッ
プ１１０Ｃにおいて上記スイッチ９５Ｂがオンされた否
かを判断しており、該スイッチ９５Ｂのオン操作を判断
した時点で押付処理、つまり図１に示したシリンダ２６
を伸長作動させて窓ガラス７０の周縁部を窓枠３１の段
差部分に押付ける処理を実行する（ステップ１１０
Ｄ）。

【００３５】つぎに、ロボット制御部９０は、吸盤２１
に設けられた前記リミットスイッチの出力に基づいて上
記押付処理が終了したか否かを判断し（ステップ１１０
Ｅ）、もし何等かの要因でリミットスイッチのオン信号
が出力されない場合には、押付処理が失敗したと判断し
てロボット１０を停止させるとともに、適宜な警報手段
を作動させる。

【００３６】一方、リミットスイッチのオン信号を入力
した場合には、吸盤２１に作用しているバキューム圧を
オフして該吸盤２１による吸着を解除する処理と、前記
原点位置まで治具２０を戻す処理とを順次実行する（ス
テップ１１０Ｆ、ステップ１１０Ｇ）。そして、上記し
た手動モードに基づく一連の取付処理が終了すると、手
順がステップ１００にリターンされる。

【００３７】なお、上記治具２０を原点位置に戻すデー
タ、上記治具２０を旋回させるデータおよび吸盤２１に
バキューム圧を作用させるためのデータ等も予め前記メ
モリ９３に格納される。

【００３８】上記実施例ではリヤ側の窓ガラス７０を取
付ける場合について説明したが、第２図に示したフロン
ト側の窓ガラス７０′も同図に示したロボット１０′を
用いて窓ガラス７０の場合と同様の取付け手順にしたが
って取付けられる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、窓枠の段差部分によっ
て湾曲されたスリット光の画像を視覚手段で撮像させ
て、該視覚手段の撮像面における上記湾曲部の位置に基
づいて上記ロボットに対する上記車体の位置ずれ量を検
出し、この位置ずれ量が補正されるようにロボットの移
動データを補正している。したがって、窓ガラスの取付
け作業の度に窓ガラスの位置調整作業を実施しなければ
ならないという従来の不都合を解消して、窓ガラスの取
付け作業の効率化を図ることができる。また、スリット
光を誤認識して位置ずれ量が予設定された許容ずれ量よ
りも大きく待った場合には、窓枠に対する窓ガラスの位
置補正を手動で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロボットに付設された窓ガラス取付用治具の構
成および位置ずれ量の計測態様を例示した斜視図。

【図２】車体とロボットとの位置関係を示した平面図。

【図３】制御系の構成を示したブロック図

【図４】本発明の実施例の装置における処理手順を例示
したフローチャート。

【図５】自動モードに基づく窓ガラス取付処理の手順を
例示したフローチャート。

【図６】手動モードに基づく窓ガラス取付処理の手順を
例示したフローチャート。

【図７】テレビカメラの画像を例示した概念図。

【図８】車体の計測ポイントを例示した平面図。

【図９】テレビカメラで撮像された窓枠の画像を写すた
めのモニタと、ジョイスティックを示した斜視図。

【符号の説明】

１０ ロボット ２０ 窓ガラス取付用治具２０ ２１ 吸盤 ２２ 吸盤保持体 ２３ 枠体 ２４ レーザ投光器 ２５Ａ〜２５Ｅ テレビカメラ ２６ 押付け用空圧シリンダ ３０ 車体 ３１ 窓枠 ４０ スリット光 ７０ 窓ガラス ９０ ロボット制御部 ９１ 画像処理部 ９２ 比較部 ９３ メモリ ９５ ジョイスティック ９６〜９９ モニタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットに設けられた治具に窓ガラスを
   保持させ、上記ロボットを所定の移動データによって位
   置決めすることにより車体の窓枠に上記窓ガラスを取付
   ける装置であって、 上記窓枠の段差部分に、該段差部分を横断するスリット
   光を照射する投光手段と、 上記段差部分における上記スリット光の画像を撮像する
   視覚手段と、 上記視覚手段の撮像面における上記画像の湾曲部の位置
   に基づいて、上記車体の位置ずれ量を検出する手段と、 上記位置ずれ量が予設定された許容ずれ量以下であるか
   否かを判定する手段と、上記位置ずれ量が上記許容ずれ
   量以下であると判定された場合に、該位置ずれ量に基づ
   いて上記移動データを補正する手段と、 上記位置ずれ量が上記許容ずれ量よりも大きいと判定さ
   れた場合に、上記窓枠に対する上記窓ガラスの位置補正
   を行うための手動ロボット制御手段とを備えることを特
   徴とする自動車用窓ガラスの取付装置。