JPH078662B2 - 自動車ドア開き作業装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は自動車製造ラインにおいて自動車のドアを自動
で開き、そのドアが開いた状態の自動車のボデーやドア
の内側面に対して自動作業を行う自動車ドア開き作業装
置の改良に関するものである。

従来の技術 自動車の製造ラインにおいては、自動車のボデーに取り
付けられたドアを所定の位置まで開き、その状態のボデ
ーやドアの内側面に対して何らかの作業を行うことが必
要となる場合がある。例えば、塗装ラインにおいては、
ドアを開いた位置に保持し、ボデーやドアの内側面を塗
装することが必要になるのである。

このような場合、ドア開きロボットにドアを開かせて一
定の開位置に保持させ、塗装ロボットに塗装を行わせる
ことが従来から行われていた。例えば、ドア開きロボッ
トのアームの先端部に取り付けられた爪を窓ガラスの出
入口であるドア溝等ドアの一部に係合させ、あるいはド
アに取り付けた開き治具に係合させてドアを開かせるの
である。しかしながら、ボデーの位置にはある程度の誤
差が生ずることを避け得ないため、ドア開きロボットが
常に同じ動作を繰り返すのみでは、それの爪がドア溝あ
るいは開き治具に適正に係合するとは限らない。

そのため、従来は、コンベヤラインのドア開きロボット
より上流側の位置においてドアの位置を検出し、その検
出結果に基づいてドア開きロボットの作動を制御するデ
ータを変更することが行われていた。ドア開きロボット
より上流側の位置に近接スイッチ等のドアセンサと、そ
のドアセンサをドアに対して接近・離間させる作動装置
と、その作動装置の作動量を検出する作動量検出器とを
備えたドア位置検出装置が設けられ、この装置によって
検出された閉状態のドアの位置（以下、閉ドア位置とい
う）と、予め定められている基準閉ドア位置との差が演
算され、その差に見合った修正が基準爪係合位置および
基準開ドア位置に施されて、ドア開きロボットが修正爪
係合位置において爪をドア溝等に係合させる動作を行
い、修正開ドア位置までドアを開く動作を行うようにさ
れるのである。

発明が解決しようとする問題点 このように、ドア開きロボットの上流側に設けたドア位
置検出装置によりドアの位置を検出し、その検出結果に
基づいてドア開きロボットの作動を変更する場合には、
ドア位置の検出後ボデーがドア開きロボットの位置に移
動するまでの間にドアの位置がずれることがあり、ドア
開きロボットの爪がドア溝等に適正な係合し得ない事態
が生ずることがある。

また、ドア位置検出装置およびそれの設置スペースが必
要となって設備費が高くなり、さらに、ドア位置検出装
置とドア開きロボットとを含むシステムが複雑となるた
め、保全性，操作性が悪くなるという問題がある。

また、ドア開きロボットにドアを開くための動作をティ
ーチングする際、ボデーをドア位置検出装置の上流側か
ら流してドアの位置を検出し、その検出位置を基準閉ド
ア位置とすることが必要であるため、ティーチング作業
の工数が多くなるという問題もある。

問題点を解決するための手段 本発明は上記の問題を解決するために、（ａ）アームの
先端部に、自動車のドアに直接または開き治具を介して
間接に係合する係合爪を有するドア開きロボットと、予
め格納されている基準閉ドア位置，基準爪係合位置およ
び基準開ドア位置のデータに基づいて前記ドア開きロボ
ットを制御するドア開き制御装置とを備えた自動車ドア
開き装置と、（ｂ）アームの先端部に作業ヘッドを有す
る作業ロボットと、その作業ロボットを制御する作業ロ
ボット制御装置とを備えた作業装置とを含む自動車ドア
開き作業装置において、前記ドア開きロボットのアーム
に自動車のドアを検出するドアセンサを取り付けるとと
もに、前記ドア開き制御装置に、ドアセンサが検出した
検出閉ドア位置と前記基準閉ドア位置との差を演算する
とともに、その演算結果に基づいて基準爪係合位置およ
び基準開ドア位置のデータに修正を施すドア位置誤差修
正手段を設けたものである。

作用 上記のように構成した自動車ドア開き作業装置によれ
ば、閉じたドアの位置がドア開きロボットの動作を利用
して検出され、その検出閉ドア位置と基準閉ドア位置と
の差に基づいて基準爪係合位置および基準開ドア位置の
データに修正が施されて、修正爪係合位置および修正開
ドア位置が求められる。そして、ドア開きロボットが修
正爪係合位置において爪をドアまたは開き治具に係合さ
せ、修正ドア開位置までドアを開く。その状態で、ボデ
ーやドアの内側面に対して、作業ロボットにより塗装等
の作業が行われる。

発明の効果 したがって、従来の装置におけるようにドアの位置が検
出されてからドア開きロボットがドア等に係合するまで
の間にドアの位置が変わる可能性は殆ど無く、自動車ド
ア開き作業装置の信頼性が向上する効果が得られる。

また、専用のドア位置検出装置およびその設備スペース
が不要となるため、設備コストが低減する効果が得ら
れ、さらに、装置全体の構成が簡単となるため、保全
性，操作性が向上する効果も得られる。

また、ドア開きロボットにドアを開くための動作をティ
ーチングする際、ボデーを当初からドア開きロボットの
近接に停止させておくことが可能であるため、ティーチ
ング作業の工数が低減する効果も得られる。

さらに、ドアセンサはドア開きロボットに取り付けられ
るのであって、塗装ロボット等の作業ロボットに取り付
けられるのではないため、作業ロボットの作業性の低下
を回避し得る効果が得られる。ドア開きロボットは、ド
アを開き、その状態を維持していればよいのに対し、塗
装ロボット等の作業ロボットはドアやボデーの内側面に
対して塗装等の作業を行うものであるため、狭い場所へ
入り込み、あるいは作業のために移動，停止，移動速度
の変更，移動方向の変更等を行うことが必要である。し
たがって、作業ロボットのアームには、作業のために最
小限必要な部材のみが支持されており、小形かつ小質量
であることが望ましい。しかるに、ドアセンサを取り付
ければ、それだけ大形となり、質量も大きくなって作業
性が悪くなるのであるが、本発明においては、作業ロボ
ットにドアセンサを取り付ける必要がないため、このよ
うな不都合を回避し得るのである。

実施例 以下、本発明を自動車のドアを自動で開き、ドアやボデ
ーの内側面に自動で塗装を行うドア開き塗装装置に適用
した場合の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において10は塗装ブースであり、この塗装ブース
10を貫通してコンベヤ12が設置されている。このコンベ
ア12は自動車のボデー14を支持して連続的に移動させる
ものである。塗装ブース10は塗装ロボット16によりボデ
ー14の塗装を行うために設けられているものであり、ボ
デー14の内側を塗装するためにドア18を所定の位置まで
開き、その位置に保持する必要がある。そのために、塗
装ブース10内にはドア開きロボットとしてのドア開閉ロ
ボット20が設けられている。ドア開きロボット20はドア
18を開くのみならず、塗装ロボット16が塗装を行う間ド
ア18を開いた位置に保持し、塗装終了後閉じるものであ
る。

塗装ロボット16とドア開閉ロボット20とはコンベア12の
両側において走行装置22上にそれぞれ一台ずつ設けられ
ている。走行装置22は走行駆動装置24によって駆動され
るが、この走行駆動装置24にはコンベヤ12の移動量を検
出するラインエンコーダ26と、走行装置22の走行量を検
出する走行エンコーダ28とが接続されており、走行駆動
装置24は両エンコーダ26,28からの信号に基づいて塗装
ロボット16およびドア開閉ロボット20をコンベヤ12上の
ボデー14と同速度で同方向に移動させる。いわゆるコン
ベヤトラッキングが行われるのである。

ロボット16,20が移動するロボットゾーン30の上流側と
下流側とはそれぞれ安全柵32,33によって仕切られてい
るが、安全柵32のすぐ内側にはコンベヤ12に近接してリ
ミットスイッチ34が配設されている。コンベヤ12により
搬送されてきたボデー14がこのリミットスイッチ34に接
触すれば、リミットスイッチ34の出力信号がドア開閉制
御装置36に供給される。このドア開閉制御装36には前記
ラインエンコーダ26が接続されており、リミットスイッ
チ34によりボデー14が検出された瞬間以降におけるコン
ベヤ12の移動量が一定値に達した際、ドア開閉制御装置
36から前記走行駆動装置24に対して走行開始指令信号が
発せられ、走行駆動装置24はその指令信号に基づいてロ
ボット16,20にコンベヤトラッキングを開始させる。

上記ドア開閉制御装置36はドア開閉ロボット20にも接続
されており、これを制御する。また、塗装ロボット16は
塗装ロボット制御装置38によって制御される。両制御装
置36,38は互いに接続されるとともに、それら両装置に
ディーチングボックス40が接続されている。ドア開閉制
御装置36は、第２図に示すように、CPU50,RAM52,ROM54,
タイマ55,I/Oポート56,58およびそれらを接続するバス6
0を備えている。塗装ロボット制御装置38も同様に、CPU
64,RAM66,ROM68,タイマ69,I/Oポート70,72およびバス74
を備えている。

上記塗装ロボット制御装置38のROM68には、塗装ロボッ
ト16の動作を制御するプログラムが記憶されており、ド
ア開閉制御装置36のROM54にはドア開閉ロボット20およ
び走行駆動装置24を制御するプログラムが記憶されてい
る。これらプログラムのうち、本発明に関連の深い部分
のみを取り出して、そのフローチャートを第３図および
第４図に示す。これら制御プログラムの詳細は後に装置
の作動とともに説明する。

ドア開閉制御装置36のI/Oポート56にはドアセンサ76が
ドア検出回路78を介して接続されている。ドアセンサ76
は近接スイッチであり、第５図に示すようにドア開閉ロ
ボット20の先端側のアーム82から垂下したたブラケット
84に取り付けられている。アーム82の先端には、ドア18
の窓ガラスが出入りするためのドア溝86に係合する爪88
が下向きに取り付けられているが、ブラケット84はこの
爪88から一定距離隔たった位置に設けられており、爪88
がドア溝86に係合する状態においてはドアセンサ76がド
ア18から充分離れ、ドア18の内側面の塗装時に塗料がド
アセンサ76に付着しないようにされている。

以上のように構成された装置によって自動で塗装を行う
ためには、塗装ロボット16およびドア開閉ロボット20に
それぞれ必要な動作をティーチすることが必要である。
このティーチングを第３図のフローチャートを参照しつ
つ説明する。

まず、コンベヤ12にボデー14を塗装ブース10内のドアを
開き得る位置まで搬送させて停止させる。その状態で作
業者がティーチングボックス40を操作してドア開閉ロボ
ット20に必要な動作を記憶させるのであるが、ティーチ
ング開始と同時に第３図のティーチングサブルーチンの
ステップS1（以下、単にS1で表す。他のステップについ
ても同じ）の判定結果がYESとなり、ドア開閉ロボット2
0のアーム82が前進動作をさせられるのに伴ってS2,S3が
実行され、一定短時間毎にアーム82の前進動作を表すデ
ータがRAM52に記憶されるとともに、ドアセンサ76がド
ア18を検出したか否かが判定される。第５図に破線で示
されているように、ドアセンサ76がドア18を検出する位
置までアーム82が前進すれば、S3の判定結果がYESとな
り、そのときのアーム82の位置が閉じた状態のドア18の
位置を表す基準閉ドア位置データとしてRAM52に記憶さ
れる（S4）。

その後、アーム82が、その先端に設けられている爪88が
ドア溝86の真上に位置するまで後退させられ（S5）、テ
ィーチングボックス40から爪係合位置を記憶すべきこと
を指令する信号が入力されたときS6の判定結果がYESと
なり、S7において基準爪係合位置データがRAM52に記憶
される。

続いて、アーム82が下降させられ、爪88がドア溝86に係
合させられ、さらにアム82が後退させられてドア18が開
かれるのであるが、この間、S8においてそれらの動作の
データがRAM52に記憶され、ドア18が所定の位置まで開
かれた状態でティーチングボックス40からそのドア開位
置のデータを記憶すべきことを指令する信号が供給され
たとき、S9の判定結果がYESとなり、S10において基準開
ドア位置データがRAM52に記憶される。

その後、S11においてドア18を閉じさせ、爪88をドア溝8
6から離脱させ、さらにアーム82を原位置まで復帰させ
る後処理動作のデータが記憶されるのであるが、この過
程については本発明を理解する上で不可欠ではないため
説明は省略する。また、S10において、基準開ドア位置
データが記憶された後に、塗装ロボット16に塗装に必要
な動作を教えるティーチングもティーチングボックス40
の操作によって行われるのであるが、これの説明も省略
する。

次に、第４図のフローチャートに基づいて、本発明の作
動を説明する。

コンベヤ12により搬送されてきたボデー14がリミットス
イッチ34に接触すれば、S21の判定結果がYESとなり、S2
2が実行される。すなわち、ラインエンコーダ26からの
信号に基づいてボデー14の移動量が検出され、この移動
量が予め定められている移動量と一致するか否かの判定
が行われるのである。S22の判定結果がYESになれば、S2
3において走行駆動装置24が起動され、コンベヤトラッ
キングが開始される。

続いて、S24において、アーム82の前進動作が行われ、S
25の判定結果がYESとなるまで、すなわちドアセンサ76
が閉じた状態のドア18を検出するまで、その動作が継続
される。

S25の判定結果がYESになればアーム82が停止させられ、
S26においてそのアームの位置、すなわち閉じたドア18
の位置のデータ（検出閉ドア位置データ）がRAM52に記
憶される。

ボデー14はコンベヤ12上の所定の位置に載置されている
のであるが、各ボデー14毎にその位置が少量ずつ変わる
ことを避け得ない。したがって、上記S26において記憶
された検出閉ドア位置データは前記ティーチング時に記
憶された基準閉ドア位置データとは一致しなのが普通で
あり、両者の差がS27において演算される。例えば、第
６図に示すように、ティーチング時にドア18が二点鎖線
で示す位置にあったのに対し、現に送られてきたボデー
14のドア18が実線で示す位置にあるものとすれば、アー
ム82はティーチング時より距離Δαだけ手前の位置で停
止することとなり、その距離ΔαがS27において演算さ
れるのである。なお、βはドアセンサ76がドア18を検出
する距離である。

次に、S28において修正爪係合位置および修正開ドア位
置の演算が行われる。すなわち、前記ティーチング時に
RAM52に記憶された基準爪係合位置データおよび基準開
ドア位置データに上記S27において演算された距離Δα
の修正が施されて、修正爪係合位置データおよび修正開
ドア位置データが求められるのである。

続いてS29においてアーム82が後退させられ、第７図に
示すように、爪88が上記S28において演算された修正爪
係合位置に達したとき、S30の判定結果がYESとなってア
ーム82の後退動作が停止させられる。

次に、S31およびS32が実行され、爪88がドア溝86に係合
させられるとともに、ドア18が前記S28において演算さ
れた修正開ドア位置まで開かれる。そして、S32の判定
結果がYESになればドア18の開き動作が停止し、ドア18
は修正開ドア位置に保持される。また、S33においてド
ア開き動作が終了したことを示す信号が塗装ロボット制
御装置38に供給される。これに応じて塗装ロボット制御
装置38が塗装ロボット16を制御し、自動的に塗装を行わ
せるのであるが、この塗装動作はよく知られたものであ
るため説明を省略する。

塗装が終了したならば塗装ロボット制御装置38からドア
開閉制御装置36に塗装終了信号が供給され、S34の判定
結果がYESとなる。その結果、S35が実行されてドア18が
閉じられ、爪88がドア溝86から離脱させられるとともに
アーム82が原位置まで後退させられ、さらに走行駆動装
置24によって塗装ロボット16およびドア開閉ロボット20
が原位置まで復帰させられるのであるが、これらの点は
本願発明を理解する上に不可欠ではないため、詳細な説
明は省略する。

以上の説明から明らかなように、本実施例においては、
ドア開閉ロボット20とドア開閉制御装置36とがドア開き
装置を構成し、塗装ロボット16と塗装ロボット制御装置
38とが作業装置を構成し、ドア開閉制御装置36のROM54
のS24〜S28を実行するためのプログラムを記憶している
領域とそのプログラムを実行するためのCPU50およびRAM
52とがドア位置誤差修正手段を構成しているのである。

なお、付言すれば、本実施例においてはドア開閉ロボッ
ト20の爪88がドア溝86に係合させられるようになってい
たが、ドア18に開閉治具を取り付け、その治具の被係合
部に爪88を係合させるようにすることも可能である。ま
た、ドア開閉ロボット20,爪88,ドアセンサ76等の構成を
変更することも可能であり、その他、いちいち例示する
ことはしないが、当業者の知識に基づいて種々の変形，
改良を施した態様で、本発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である自動車ドア開き作業装
置を含む塗装ラインを示す系統図である。第２図は上記
装置における電気制御部分を示すブロック図である。第
３図および第４図はそれぞれ上記ブロック図のドア開閉
制御装置のROMに記憶されている制御プログラムのう
ち、ドア開き動作のティーチングサブルーチンおよびド
ア開き動作プログラムを示すフローチャートである。第
５図は第１図に示されている装置におけるドア開閉ロボ
ットの係合爪とドアセンサとを周辺の状況とともに示す
斜視図である。第６図は上記ドアセンサによるドアの検
出状況を示す斜視図であり、第７図は同じく爪がドアに
係合可能な位置まで移動させられた状態を示す斜視図で
ある。 10:塗装ブース、12:コンベヤ 14:ボデー、16:塗装ロボット 18:ドア、20:ドア開閉ロボット 22:走行装置、36:ドア開閉制御装置 38:塗装ロボット制御装置 40:ティーチングボックス 76:ドアセンサ、78:ドア検出回路 82:アーム、86:ドア溝 88:爪

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅田 晃彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 堤 寿徳 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 苗村 昌生 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (56)参考文献 実開 昭62−58269（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）アームの先端部に、自動車のドアに
   直接または開き治具を介して間接に係合する係合爪を有
   するドア開きロボットと、予め格納されている基準閉ド
   ア位置，基準爪係合位置および基準開ドア位置のデータ
   に基づいて前記ドア開きロボットを制御するドア開き制
   御装置とを備えた自動車ドア開き装置と、 （ｂ）アームの先端部に作業ヘッドを有する作業ロボッ
   トと、その作業ロボットを制御する作業ロボット制御装
   置とを備えた作業装置と を含む自動車ドア開き作業装置において、 前記ドア開きロボットのアームに自動車のドアを検出す
   るドアセンサを取り付けるとともに、前記ドア開き制御
   装置に、前記ドアセンサが検出した検出閉ドア位置と前
   記基準閉ドア位置との差を演算するとともに、その演算
   結果に基づいて前記基準爪係合位置および基準開ドア位
   置のデータに修正を施すドア位置誤差修正手段を設けた
   ことを特徴とする自動車ドア開き作業装置。