JPH08323671A - 部品組み付け用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ある程度の自由度を持ちつつ高精度の作業を
行なうことができ、しかも作業が確実に行なわれたこと
を認識する。 【構成】 ロボット１０の作業ハンドに、この作業ハン
ドにかかる力の大きさと方向とを認識しうる力覚センサ
１４を取り付ける。又この作業ハンドの近傍に、ワーク
の嵌合音を検出するマイクロホン１６を設ける。力覚コ
ントローラ１５は、力覚センサ１４からの信号に基づい
てロボット１０の動作を補正させる信号を出力し、ロボ
ットコントローラ１０２０はこの信号に基づいてロボッ
ト１０を動作させる。ワークの嵌合音がマイクロホン１
６によって捕えられると、ロボットコントローラ２０は
作業が完了したと判断し、作業を終了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばインストルメ
ントパネルのように比較的柔らかいワークに対しての部
品の組み付けを確実に行なえる部品組み付け用ロボット
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、生産性の向上やコストダウン
等を目的として、自動車部品の組み立て工程においても
種々のロボットが導入されている。この組み立て工程の
内、インストルメントパネルに対して部品を取り付ける
工程においても、人間による組み立てからロボットを用
いた組み立てに移行されつつある。

【０００３】インストルメントパネルのような比較的柔
らかいワークに対してロボットによる組み立てを行なわ
せる場合には、ワークの変形に対して柔軟な対応をする
ことが可能となるように、ロボットの作業ハンドにある
程度のコンプライアンス性を持たせ、通常のロボットよ
りもフレキシブルな動作ができるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このようなロボットによって、たとえばインストルメン
トパネルにサイドベントグリルを組み付ける作業を行な
わせると仮定した場合には、搬送装置によって運ばれて
くるインストルメントパネルの停止位置誤差、インスト
ルメントパネルのグリル取り付け孔の開口位置誤差を上
手く吸収して作業を行なうことが困難であった。これ
は、作業ハンドに持たせるコンプライアンス性に限界が
あるからである。

【０００５】つまり、作業ハンドに広範囲の自由度を持
たせる，つまり、コンプライアンス性を高くすると上述
の誤差を吸収して作業を行なうことができるようにはな
るものの、反面、作業ハンドの自由度がありすぎるため
に高精度の作業を行なうことができなくなってしまうと
いう不具合が生じるからである。

【０００６】本発明は、このような従来の問題を解消す
るために成されたものであり、ある程度の自由度を持ち
つつ高精度の作業を行なうことができ、しかも作業が確
実に行なわれたことを認識することができる部品組み付
け用ロボットの提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、各請求項ごとに次のように構成されてい
る。

【０００８】請求項１に記載の発明にあっては、メイン
のワークに取り付けられる部品を当該メインのワークに
嵌合させて取り付ける部品組み付け用ロボットであっ
て、当該部品の取り付けの際に前記ロボットの作業ハン
ドにかかる力を検出する力覚センサと、当該力覚センサ
による検出値を参照しながら前記部品の取り付け動作を
制御するロボット制御手段と、前記部品が前記メインの
ワークに嵌合される際に発生する嵌合音を検出するマイ
クロホンと、当該マイクロホンによって検出された嵌合
音のレベルが予め設定されているレベル以上であったか
否かを判断する判断手段と、当該判断手段によって前記
嵌合音のレベルが所定値以上であると判断された場合に
は、前記ロボット制御手段に「作業が正常に行なわれた
旨」の信号を出力し、一方、所定値未満であると判断さ
れた場合には、前記ロボット制御手段に「再作業を行な
うべき旨」の信号を出力する作業指令手段とを有するこ
とを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明にあっては、前記ロ
ボット制御手段は、前記力覚センサによって検出された
前記作業ハンドにかかる力の大きさとその方向とに基づ
いて、当該作業ハンドにかかる力が前記部品の嵌合方向
となるように前記ロボットの動きを制御する。

【００１０】請求項３に記載の発明にあっては、前記ロ
ボット制御手段は、前記判断手段によって前記嵌合音の
レベルが所定値未満であると判断された場合に出力され
る「再作業を行なうべき旨」の信号を受けて再作業を行
ない、当該再作業を行なってもなお作業が正常に行なえ
なかった場合には、前記ロボットによる作業を中止する
ことを特徴とする。

【００１１】

【作用】このように構成した本発明は、各請求項に記載
された発明毎に次のように作用する。

【００１２】請求項１に記載の発明にあって、ロボット
制御手段は、力覚センサによる検出値を参照しながら部
品の取り付け動作を制御する。このため、ロボットに柔
軟な動作をさせることができるようになる。また、作業
指令手段は、マイクロホンによって検出された嵌合音の
レベルが予め設定されているレベル以上であった，と判
断手段によって判断された場合には、ロボット制御手段
に「作業が正常に行なわれた旨」の信号を出力し、一
方、所定値未満であると判断された場合には、ロボット
制御手段に「再作業を行なうべき旨」の信号を出力す
る。このため、作業が確実に行なわれたことを認識でき
るのみならず、作業が正常に行なわれなかったときには
ロボットに自動的に再作業を行なわせることができるよ
うになり、作業の効率化を図ることができるようにな
る。

【００１３】請求項２に記載の発明にあって、ロボット
制御手段は、力覚センサによって検出された作業ハンド
にかかる力の大きさとその方向とに基づいて、作業ハン
ドにかかる力が部品の嵌合方向となるようにロボットの
動きを制御することから、メインのワークが曲面を有す
るようなものであっても、部品の嵌合作業を精度よく確
実に行なうことができるようになる。

【００１４】請求項３に記載の発明にあって、ロボット
制御手段は、前記判断手段によって前記嵌合音のレベル
が所定値未満であると判断された場合に出力される「再
作業を行なうべき旨」の信号を受けて再作業を行ない、
当該再作業を行なってもなお作業が正常に行なえなかっ
た場合には、前記ロボットによる作業を中止するように
なっているので、作業の効率化をも図ることができるよ
うになる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明にかかる部品組み付け用ロボッ
トの外観図である。

【００１６】ロボット１０には、作業ハンド１２にかか
る力の大きさとその方向を検出する力覚センサ１４が取
り付けられている。この力覚センサ１４は、作業ハンド
１２にどのような力がかかっているのかを正確に検出で
きるので、ロボット１０の動きに柔軟性を与えることが
できるようになる。

【００１７】たとえば、インストルメントパネルの開口
孔にグリルを嵌合する作業を想定すると、グリルの位置
が多少ずれていて開口孔に上手く挿入することができな
いような場合には、作業ハンド１２に曲げの力が加わる
ことになるので、この力のかかり具合によってロボット
に補正動作をさせれば、多少の位置ずれであればこれを
吸収させることができ、ロボットに続けて作業を行なわ
せることができる。

【００１８】また、作業ハンド１２の近傍には、ワーク
の嵌合時に発する音を検出するマイクロホン１６が設け
られている。

【００１９】このマイクロホン１６や力覚センサ１４の
信号はロボット制御手段または作業指令手段であるロボ
ットコントローラ２０に入力される。このロボットコン
トローラ２０は、ロボット１０を教示通り動作させた
り、力覚センサ１４の検出値やマイクロホン１６の検出
値に基づいてロボット１０に補正動作をさせたりするも
のである。

【００２０】本発明にかかる部品組み付け用ロボットの
制御系のブロック図を図２に示す。力覚センサ１４は、
力覚コントローラ１５に接続される。この力覚コントロ
ーラ１５は、力覚センサ１４から出力された信号に基づ
いてどのような方向からどの程度の力が加わっているの
かを演算し、この演算結果をロボットコントローラ２０
に出力するものである。

【００２１】マイクロホン１６は判断手段である音響測
定器１７に接続されている。この音響測定器１７には、
比較基準となる音のレベルが記憶されており、ここで
は、マイクロホン１６によって捕らえた部品の嵌合時に
発する音のレベルが、この比較基準となる音のレベルよ
りも大きいか小さいかが判断される。

【００２２】ロボットコントローラ２０は、力覚コント
ローラ１５からの力に関する信号および音響測定器１７
による比較結果に基づいてロボット１０の動作を制御す
る。次に、図３のフローチャートに基づいて本発明にか
かる部品組み付け用ロボットの動作を説明する。

【００２３】ロボット１０は、ロボットコントローラ２
０に記憶されている教示データに基づいて、所定の位置
まで搬送されてきた図４に示すようなサイドベントグリ
ル２５を作業ハンド１２によって把持し、これをインス
トルメントパネル２６に開口されている開口孔まで移動
させる（Ｓ１，Ｓ２）。

【００２４】ここからは、この開口孔にサイドベントグ
リル２５を嵌合させる作業に入るわけであるが、力覚コ
ントローラ１５は力覚センサ１４からの信号を入力し、
この力がどのような方向からどの程度の大きさで加わっ
ているのかを演算する。ロボットコントローラ２０は、
この演算結果に基づいて作業ハンド１２の位置の補正
量、換言すれば、サイドベントグリル２５が開口孔に一
致するための補正量を演算する。たとえば、サイドベン
トグリル２５が開口孔に対して少し右側にずれているよ
うな場合には、ロボット１０の教示通りの軌跡を再現し
たのでは挿入することができないのは明らかである。こ
のような場合には、力覚センサ１４によって作業ハンド
１２が右側に捩じられるような力を検出することになる
ので、このような捩じれ力が加わらないようにサイドベ
ントグリル２５の位置を左側にずらす距離を補正量とし
て演算する。この補正量は、一律の距離としても良い
し、捩じれ力に応じて異なる距離としても良い。この力
覚センサ１４にかかる力を経時的にグラフ化したのが図
５の上の２段のグラフである。最上段のグラフは、作業
ハンド１２のＸ，Ｙ方向にかかる力を力覚センサ１４に
よって経時的に捕えたグラフである。力覚補正を行なう
ことによってサイドベントグリル２５がスムースに挿入
される様子が分かる。また、２断目のグラフは、作業ハ
ンド１２のＺ方向にかかる力を力覚センサ１４によって
経時的に捕えたグラフである。サイドベントグリル２５
の挿入につれてＺ軸方向の力が増加して行くのが分かる
（Ｓ３，Ｓ４）。

【００２５】このようにして補正量が演算されると、ロ
ボットコントローラ２０はロボット１０をこの補正量だ
け動かす（Ｓ５）。

【００２６】つぎに、音響測定器１７は、マイクロホン
１６によって検出される音響信号を入力し、この音響信
号に含まれているノイズを除去する処理を行なって、ロ
ボット１０によるサイドベントグリル２５の挿入作業を
継続する。サイドベントグリル２５がインストルメント
パネル２６の開口孔の所定の深さまで挿入されるまで
は、Ｓ３からＳ８までの処理が繰り返し行なわれる（Ｓ
６〜Ｓ８）。本発明では、嵌合音の検出結果によって最
終的な作業の完了を認識するようにしているが、これ
は、図４に示すように、インストルメントパネル２６へ
のサイドベントグリル２５の取り付けを、サイドベント
グリル２５に設けられている嵌合爪２７によって行なう
ようにしているからである。つまり、図４に示すように
サイドベントグリル２５を挿入し、インストルメントパ
ネル２６に嵌合爪２７が引っ掛かる時に、この嵌合爪２
７をインストルメントパネル２６の構成部材が乗り越え
て嵌合音が発生するが、この嵌合音の大小によって組み
付けの完全，不完全が判断できると思われるからであ
る。

【００２７】マイクロホン１６によって図５のような嵌
合音が検出されると、そのレベルが予め設定してある閾
値のレベルを超えているかどうかの判断がされ、閾値を
超えていれば、図５に示したように、作業が完了したも
のと判断する。つまり、サイドベントグリル２５がイン
ストルメントパネル２６にしっかりと嵌合されたものと
判断する（Ｓ９〜Ｓ１１）。一方、音響値が閾値を超え
ていなければ、嵌合爪２７がしっかりとはめ込まれてい
ないと判断できるから、作業不完全と判断し、再度の取
り付け作業を行なう（Ｓ１２，Ｓ１３）。この再度の取
り付け作業が２回行なわれてもうまくいかない場合に
は、これ以上作業を行なっても取り付けできないので、
作業を終了する。なお、この際には警報を発するように
すれば、作業者は異常の発生を知ることができるように
なる。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、各請
求項ごとに次のような効果を生じることになる。

【００２９】請求項１に記載の発明にあっては、ロボッ
ト制御手段は、力覚センサによる検出値を参照しながら
部品の取り付け動作を制御するようにしたので、ロボッ
トにある程度の自由度を持たせることができ、柔軟な動
作をさせることができるようになる。また、作業指令手
段は、マイクロホンによって検出された嵌合音のレベル
が予め設定されているレベル以上であった，と判断手段
によって判断された場合には、ロボット制御手段に「作
業が正常に行なわれた旨」の信号を出力し、一方、所定
値未満であると判断された場合には、ロボット制御手段
に「再作業を行なうべき旨」の信号を出力するようにし
たので、作業が確実に行なわれたことを認識できるのみ
ならず、作業が正常に行なわれなかったときにはロボッ
トに自動的に再作業を行なわせることができるようにな
り、作業の効率化を図ることができるようになる。

【００３０】請求項２に記載の発明にあっては、ロボッ
ト制御手段は、力覚センサによって検出された作業ハン
ドにかかる力の大きさとその方向とに基づいて、作業ハ
ンドにかかる力が部品の嵌合方向となるようにロボット
の動きを制御することから、メインのワークが曲面を有
するようなものであっても、ロボットにある程度の自由
度を持たせつつ、部品の嵌合作業を精度よく確実に行な
うことができるようになる。

【００３１】請求項３に記載の発明にあっては、ロボッ
ト制御手段は、前記判断手段によって前記嵌合音のレベ
ルが所定値未満であると判断された場合に出力される
「再作業を行なうべき旨」の信号を受けて再作業を行な
い、当該再作業を行なってもなお作業が正常に行なえな
かった場合には、前記ロボットによる作業を中止するよ
うになっているので、作業の効率化を図ることができる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる部品組み付け用ロボットの外
観図である。

【図２】 本発明にかかる部品組み付け用ロボットの制
御系の概略構成を示すブロック図である。

【図３】 本発明にかかる部品組み付け用ロボットの動
作を示すフローチャートである。

【図４】 本発明にかかる部品組み付け用ロボットの動
作説明に供する図である。

【図５】 本発明にかかる部品組み付け用ロボットの動
作説明に供する図である。

【符号の説明】

１０…ロボット、 １２…作業ハンド、１４…力覚セ
ンサ、 １５…力覚コントローラ、１６…マイクロホ
ン、１７…音響測定器、２０…ロボットコントローラ、
２５…サイドベントグリル、２６…インストルメントパ
ネル、２７…嵌合爪。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メインのワークに取り付けられる部品を当
   該メインのワークに嵌合させて取り付ける部品組み付け
   用ロボットであって、 当該部品の取り付けの際に前記ロボット（１０）の作業
   ハンド（１２）にかかる力を検出する力覚センサ（１
   ４）と、 当該力覚センサ（１４）による検出値を参照しながら前
   記部品の取り付け動作を制御するロボット制御手段（２
   ０）と、 前記部品が前記メインのワークに嵌合される際に発生す
   る嵌合音を検出するマイクロホン（１６）と、 当該マイクロホン（１６）によって検出された嵌合音の
   レベルが予め設定されているレベル以上であったか否か
   を判断する判断手段（１７）と、 当該判断手段（１７）によって前記嵌合音のレベルが所
   定値以上であると判断された場合には、前記ロボット制
   御手段（２０）に「作業が正常に行なわれた旨」の信号
   を出力し、一方、所定値未満であると判断された場合に
   は、前記ロボット制御手段（２０）に「再作業を行なう
   べき旨」の信号を出力する作業指令手段（２０）とを有
   することを特徴とする部品組み付け用ロボット。
2. 【請求項２】前記ロボット制御手段（２０）は、前記力
   覚センサ（１４）によって検出された前記作業ハンド
   （１２）にかかる力の大きさとその方向とに基づいて、
   当該作業ハンド（１２）にかかる力が前記部品の嵌合方
   向となるように前記ロボットの動きを制御することを特
   徴とする請求項１記載の部品組み付け用ロボット。
3. 【請求項３】前記ロボット制御手段（２０）は、前記判
   断手段（２０）によって前記嵌合音のレベルが所定値未
   満であると判断された場合に出力される「再作業を行な
   うべき旨」の信号を受けて再作業を行ない、当該再作業
   を行なってもなお作業が正常に行なえなかった場合に
   は、前記ロボットによる作業を中止することを特徴とす
   る請求項１記載の部品組み付け用ロボット。