JPH09319425A

JPH09319425A - 部品の組立方法及び組立装置

Info

Publication number: JPH09319425A
Application number: JP8159054A
Authority: JP
Inventors: Saburo Tsuruya; 三郎鶴谷; Yoshiharu Nishida; 吉晴西田; Kohei Nishikawa; 晃平西川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-05-29
Filing date: 1996-05-29
Publication date: 1997-12-12
Also published as: KR970073893A; US5889925A; KR100261857B1

Abstract

(57)【要約】【課題】ロボットの各軸の動きを制御する方法とし
て、従来より知られているサーボフロート機能などを用
いることにより、部品を２以上の基準面に順次面で接触
させながら組付けて、複数の部品を順次に組立てること
ができる部品の組立方法を提供する。【解決手段】各々の法線の向きが異なる第１基準面５
及び第２基準面６の少なくとも２面を有する基準台４
と、前記基準台４に対する部品の位置が予め与えられ、
前記部品を把持して移動させるロボットシステムとを用
い、前記ロボットシステムで把持された前記部品を前記
第１基準面５に押し当てて、前記ロボットシステムの姿
勢を変化させて前記部品を前記第１基準面５に沿わせ、
前記姿勢変化を記憶するか又は固定する第１工程と、前
記第１工程に引き続いて、前記ロボットシステムで把持
された前記部品を前記第２基準面６に押し当てて、前記
ロボットシステムの姿勢を変化させて前記部品を前記第
２基準面６に沿わせ、前記姿勢変化を記憶するか又は固
定する第２工程との少なくとも２工程を含むものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットを用いて
複数の部品を組み立てるための部品の組立方法及び部品
の組立装置に関し、特に部品を２以上の基準面に押し当
てることによって姿勢を矯正するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの面で構成される部品を面で互いに
合わせて組み立てる工程は人手に頼ることが多く、従来
よりロボットの導入による自動化が試みられてきた。ま
た、ロボットに行わせる作業についても六自由度以上の
内容が要求され、この要請に対応するべく、導入される
ロボットについても６軸程度の関節を有するものが対象
とされる傾向にある。従って、ロボットを用いて、複数
の部品を、一定の精度の下で所望の製品として組み立て
るためには、ロボットの位置や姿勢を決めるロボットの
各軸の動きを一定の精度で行わせる必要がある。

【０００３】ところで、ロボットを用いて、このような
部品の組立を行う場合には、従来より、予めロボットが
動作するべき位置等を各軸毎に教示により与え、該教示
した位置等へ、ロボットの動作として再生させることが
行われている。一方、ロボットを用いて組立てようとす
る対象には、機械加工部品のほか製缶部品がある。機械
加工部品の組立に際しては、高精度の組立が必要である
ことは勿論であるが、製缶部品の組立においては、板の
切断や曲げの精度が機械加工精度ほどではないので、良
好な溶接品質を得るために、溶接開先部の板材間の接触
間隙を極小化することが肝要となる。

【０００４】しかしながら、ロボットが、そのハンドに
より部品を把持した時のロボットと部品の相対的な位置
等の関係は、部品の加工精度や把持精度等に起因して若
干の範囲でばらつくこと等から、不確定な要因を含む。
このような部品の加工誤差や、ロボットが部品を把持す
るときの把持誤差は個別に変動し、またロボットの動き
に比べて著しく微細な量であるため、上記のロボットの
動作の教示においては、これら全てを反映させて行うこ
とは不可能である。従って、部品を互いに面で接触させ
て組付けることにより、複数の部品の組立を行う場合に
は、該接触する面を相互になじませながら組付けること
によって、部品の加工誤差や把持誤差によるズレを矯正
する必要が生じる。

【０００５】このようなズレ矯正の方法であって、上記
のような部品を精度良く組み立てる方法として、従来よ
り知られるものに、油圧シリンダー等を用いて部品を位
置決めする位置決め装置を用いる方法がある。位置決め
装置に部品をセットし、ズレを矯正し、再びロボットに
部品の所定位置を把持させる方法である。

【０００６】しかし、この位置決め装置を用いて組立て
たとしても、類似部品毎に位置決め装置が必要となるた
め、現実的に適用できる対象は、部品点数が少なく、か
つ、寸法形状の種類が少ない場合に、又は大量生産され
るものに限定される。また、仮にこのような対象に用い
るのであっても、設備コストが高くなることや、タクト
タイムの問題が生ずる。

【０００７】また、嵌め合いにロボットを用いる場合に
は、通常、部品供給時の位置決め装置は必要であり、位
置決めして供給しても、嵌め合い公差の厳しさがロボッ
ト位置決め精度を上回ることと、嵌め合い作業時の反力
との干渉を回避するためにメカニカルフロートやコンプ
ライアンス制御が用いられている。

【０００８】しかし、メカニカルフロートは、上記の異
なる部品をその面で当接させることはできるが、当接し
たときの位置や姿勢を保持する機構が複雑であるため、
６軸に対して上記の嵌め合う動きを制御できるものは未
だ商品化されていない。また、コンプライアンス制御を
用いたものは、部品の空間における自由度は６自由度で
あるが、５自由度が嵌め合いの軸と穴の関係から拘束さ
れ、嵌め合う作業を行うために動きを調節できるのは、
嵌め合い作業中に既に１自由度に限られるので制御が容
易である。このコンプライアンス制御を用いたものによ
っては、ここで提案する機械組み立て、製缶組み立てな
どで発生する面間の接触間隙を極小化する当接作業にお
いては、当接完了時まで自由度が制限されないことか
ら、嵌め合いに適した制御方法、機器では対応できな
い。

【０００９】このメカニカルフロートやコンプライアン
ス制御以外に、ロボットの動きを弾力的に調節し、上記
の面間で当接させる作業に活用しうる機能として既に商
品化されているものに、サーボフロート機能がある。こ
のサーボフロート機能は、特開平７−２１０２５１に見
られるように、ロボットの駆動源であるサーボモーター
の制御系をフイードバック制御系により定式化し、モー
ターに対する上記フイードバックループの各種のゲイン
等を変更し調節することにより、ロボットの動きの剛性
を変化させて、その柔軟性を一定に保つことができる、
ロボットの制御方法である。

【００１０】ところで現時点における、ロボットの動き
を制御して部品を組み立てることへの上記のサーボフロ
ート機能の応用は、１）ロボットが受ける外力に対して
位置精度を犠牲にしてその外力を受け流す場合、２）部
品の組付け時にロボットが発生する力でロボット自身の
姿勢が変わって対象に倣う場合、３）ロボットが対象に
対して一定の力を作用する場合があげられる（安川電機
技報、第５９巻、Ｎｏ．２）。本発明に近い応用は２）
であるが、ロボット自身の姿勢が変化することは、たと
え対象に倣うことはできても、部品を設置すべき目標位
置が変化することであり、高精度の部品組み立て、組付
けができない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
ロボットと組立台のほかに部品の位置決め装置を介在さ
せるものは、部品の変更に対するフレキシビリティがな
く、タクトタイムも長くなる。部品位置決め装置を用い
ないメカニカルフロート、コンプライアンス制御及びサ
ーボフロート制御の場合には、嵌め合いのように部品間
の位置決め作用によって部品供給誤差、部品寸法誤差、
ロボット把持誤差を吸収できるが、その他の場合は、部
品の接触面を倣わせることはできても位置精度を保証す
ることはできないという問題点がある。

【００１２】そこで、個々の部品の加工精度が必ずしも
十分でない複数の部品を、６軸以上を有するロボットを
用いて面で相互に接触させ、かつ、接触面間の間隙を極
小化するとともに部品の設置位置を目標位置に許容精度
内で組み立てる作業を行う場合、当該ロボットの各軸の
動きを弾力的に調節し、上記の互いに接する部品の面を
相互になじませながら組付けることが望まれ、加えて、
所定の組立精度を維持しつつ、複数の部品を順次に組み
立てることが望まれる。しかも、上記の組立精度を維持
して部品を組立てつつも、必要となる設備のコストを増
大させず、かつ作業時間についても長時間とならないこ
とが必要である。

【００１３】そこで本願発明は、ロボットの各軸の動き
を制御する方法として、従来より知られているサーボフ
ロート機能などを用いることにより、部品を面で互いに
接触させながら部品の位置精度を保ちつつ、複数の部品
を順次に組立て、上述した課題に対応することができる
部品の組立方法及び部品の組立装置を提供することを目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１記載の発明は、各々の法線の向きが異なる第１基準
面及び第２基準面の少なくとも２面を有する基準台と、
前記基準台に対する部品の位置が予め与えられ、前記部
品を把持して移動させるロボットシステムとを用い、前
記ロボットシステムで把持された前記部品を前記第１基
準面に押し当てて、前記ロボットシステムの姿勢を変化
させて前記部品を前記第１基準面に沿わせ、前記姿勢変
化を記憶するか又は固定する第１工程と、前記第１工程
に引き続いて、前記ロボットシステムで把持された前記
部品を前記第２基準面に押し当てて、前記ロボットシス
テムの姿勢を変化させて前記部品を前記第２基準面に沿
わせ、前記姿勢変化を記憶するか又は固定する第２工程
との少なくとも第２工程を含み、前記第１工程及び前記
第２工程における姿勢変化の前記記憶によって前記部品
の姿勢を修正するか、又は前記第１工程から前記第２工
程へと前記部品の姿勢を順次固定していくことによって
前記部品の前記基準台に対する位置を決めることを特徴
とする部品の組立方法である。例えば、Ｘ−Ｙ−Ｚ座標
において、第１基準面がＸ−Ｙ平面である場合、部品の
所定面をＸ−Ｙ平面に押し当てると、部品のＺ座標とＸ
軸回りの角度とＹ軸回りの角度が矯正される。第２基準
面がＸ−Ｚ平面である場合、部品の残りの所定面をＸ−
Ｚ平面に押し当てると、部品のＹ座標とＺ軸回りの角度
とＹ軸回りの角度が矯正される。必要に応じて第３基準
面をＹ−Ｚ平面とし、部材の更に残りの所定面をＹ−Ｚ
平面に押し当てると、部品のＸ座標とＹ軸回りの角度と
Ｚ軸回りの角度が矯正される。これらの矯正に際する姿
勢の変化を記憶すると、部品を更に移動させる際に部品
を正しい姿勢に直すことができる。これらの矯正に際す
る姿勢の変化を固定すると、部品の姿勢が順番に矯正さ
れる。

【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明が２以上の部品を組み立てる場合であって、最初の部
品が位置決めされる組立台を前記基準台とした後、前記
組立台に位置決めされた前記部品を次の前記基準台とす
るものである。部品を最初に位置決めするためには組立
台を必要とするが、この組立台に部品が位置決めされる
と、この部品が基準台となって組立台の代わりになる。

【００１６】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明における前記ロボットが、６軸以上の自由度を有する
とともに、前記各軸の制御ゲインの変化又はトルクリミ
ッタの設定によってその剛性を下げて対象に倣うオンオ
フ自在なサーボフロート手段を有するものである。制御
ゲインの変化又はトルクリミッタの設定により行われる
サーボフロート９段はオンオフ自在であるとともに、そ
の程度が調整可能である。

【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記部品を構成する面のうち最も精度が必
要とされる第一面を、その面に最も平行に近い基準面を
第一基準面として、これに押し当て、前記部品を構成す
る面のうち次に精度が必要とされる第二面を、前記第一
基準面以外の基準面であって該第二面と最も平行に近い
基準面を第二基準面として、これに押し当てるようにし
たものである。最も精度が必要とされる面は最大面積を
有する場合があり、かかる場合には、この最大面を最初
に押し当てると、次の押し当てによる最初の矯正への影
響が少なくなる。

【００１８】請求項５記載の発明は、部品を位置決めす
るための基準台と、前記部品を把持して移動させるロボ
ットと、前記基準台に対する前記部品の位置情報が予め
与えられて前記ロボットを制御する制御装置とを備えて
なり、前記基準台は、各々の法線の向きが異なる第１基
準面（Ｘ−Ｙ平面）と第２基準面（Ｘ−Ｚ平面）と第３
基準面（Ｙ−Ｚ平面）とを有し、前記ロボットは、６自
由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ_x，θ_y，θ_z）以上の自由度を
有するとともに、前記ロボットの姿勢情報を読み取る手
段とを有し、前記制御装置は、前記ロボットの各軸制御
ゲインの変化又はトルクリミッタの設定によってその剛
性を下げて対象に対して倣うサーボフロート手段と、前
記部品を前記第１，２，３基準面に順に当接させた場合
に得られる前記ロボットの姿勢情報と予め与えられた前
記位置情報の差を演算する手段と、前記演算手段による
差に基づいて前記ロボットの前記位置情報を修正する補
正手段とを有し、前記ロボットが前記部品を前記基準台
に位置決めする前に、前記部品の前記第１，２，３基準
面への当接を経て、前記ロボットの前記位置情報を修正
するようにしたことを特徴とする部品の組立装置であ
る。部品を第１，２，３基準面に順に当接させると、６
自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ_x，θ_y，θ_z）の全部につい
て予め教示された位置情報との差が演算でき、部品を更
に移動させる場合に、この差に基づいて部品の姿勢を正
しいものに補正する。ここで、部品の当接とは、部品
を、基準面等に面間でなじませるように接触させて押し
当てることをいう。

【００１９】請求項６記載の発明は、部品を位置決めす
るための基準台と、前記部品を把持して移動させるロボ
ットと、前記基準台に対する前記部品の位置情報が予め
与えられて前記ロボットを制御する制御装置とを備えて
なり、前記基準台は、各々の法線の向きが異なる第１基
準面（Ｘ−Ｙ平面）と第２基準面（Ｘ−Ｚ平面）と第３
基準面（Ｙ−Ｚ平面）とを有し、前記ロボットは、６自
由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ_x，θ_y，θ_z）以上の自由度を
有しており、前記制御装置は、前記ロボットの各軸の制
御ゲインの変化又はトルクリミッタの設定によってその
剛性を下げて対象に対して倣うサーボフロート手段と、
前記部品を前記第１，２，３基準面に順に当接させた場
合に得られる前記ロボットの各軸の姿勢を順次固定する
手段とを有し、前記ロボットが前記部品を前記基準台に
位置決めする際に、前記部品の前記第１，２，３基準面
への当接を経ながら位置決めするようにしたことを特徴
とする部品の組立装置。部品を第１，２，３基準面に順
に当接させると、６自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ_x，θ_y，
θ_z）の全部について予め教示された位置情報が順番に
矯正される。

【００２０】請求項７記載の発明は、請求項６記載の発
明における前記固定手段が、前記部品を前記第１，２，
３基準面へ順次当接させて倣わせるという前記各軸の各
サーボフロート手段の順次の作動とともに、前記各軸の
各サーボフロート手段を順次に不作動させることによっ
て行うものである。サーボフロート手段が各軸毎にオン
オフ自在であるため、作動後の姿勢を不作動で保持する
ことができる。ここで、ロボットの姿勢を固定する場合
に、前記サーボフロート手段がオフされるロボットの軸
は、部品の当接等を行う空間における固定されるべき自
由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ等）と、これに対応する動きを与える
ロボットの各軸が対象となる。

【００２１】請求項８記載の発明は、請求項６記載の発
明における前記固定手段が、前記部品を前記第１，２，
３基準面の少なくとも一つに沿わせながら、残りの他の
基準面に当接させることにより行うものである。基準面
に当接させ矯正された姿勢を保ちつつ、次の基準面に当
接させると、姿勢の矯正が積み重なっていく。

【００２２】請求項９記載の発明は、請求項６記載の発
明において、前記部品の形状が基準面への当接によって
誤差以上に回転するような形状である場合には、特定軸
のサーボフロート手段を不作動とする手段を設けたもの
である。特定軸のサーボフロート手段によって、部材の
不必要な回転が阻止される。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態の一例を図示例
とともに説明する。当実施形態の例に係る部品の組立
は、図１に例示されるロボットシステムを用いて行われ
る。

【００２４】図１のロボットシステムは、ロボット１
と、ロボット１の制御部３と、部品に対する基準台とし
て機能する組立台４とを備えてなる。ロボット１は、自
由度として６軸を有する垂直多関節ロボットであり、こ
の６軸はサーボモータ１２を駆動源とするサーボ駆動に
より動作し、該サーボ駆動系に対してサーボフロート機
能を働かせることが可能となっている。

【００２５】ロボット１は組み立てる部品を把持するた
めのハンド９をアーム８の先端に備える。ハンド９は部
品把持機能として１〜２軸の回転軸を有し、自由度とし
て１ないし２軸であるが、上述したサーボフロート機能
は有していない。また当実施形態のロボット１の６軸の
全てについてメカニカルフロート機能が作動する構成と
なっている。ロボット１の各軸を駆動するサーボモータ
１２には、センサ２が一体となって取り付けられてい
る。このセンサ２が任意の時点におけるロボット１の動
作位置とその各軸の角度を読み取る手段を構成する。

【００２６】制御装置３は、ロボットが部品を組み立て
る動作の制御を行う。制御装置３は、各部品の各々の組
立て方に対応した制御モードを備え、当実施の形態にお
いては４つの制御モード３ａ，３ｂ，３ｃを備えてい
る。さらに、制御装置３は、ロボット１の６軸に全てに
対してオンオフ可能なサーボフロート機能を作動させる
ためのソフトが組み込まれている。

【００２７】つぎに、サーボフロート制御の模式的な制
御ループを図２及び図３により説明する。図２は、ゲイ
ン変更型サーボフロート制御の制御ループである。メモ
リ７１には、ロボットが動くべき位置等について、予め
作成された教示データが格納されている。ループ制御器
７２は、メモリ７１に格納される制御データに基づい
て、位置制御ループ７３の位置ゲインおよび速度制御ル
ープ７４の速度ゲインを変更する。上記制御データは、
ここには図示されないが、上記の二つのゲインとモータ
ーの出力トルクの関係を記述するものである。位置制御
ループ７３は、所定の位置ゲインの下で、ロボットが動
くべき位置等を制御する。位置制御ループ７３には、ロ
ボット７７の関節角度の位置がフイードバックされる。
速度制御ループ７４は、所定の速度ゲインの下で、ロボ
ットが動く速度を制御し、ロボット７７が目標速度を達
成するために要求されるモーターの出力トルクについて
の指令を行う。ロボット７７は、上記トルクによって各
関節が駆動され、各関節が目標の角度をとることによっ
て部品等を目標とする位置へ移動する。微分器７５は、
ロボット７７の関節角度の位置を微分し、その値を速度
制御ループ７４へフイードバックする。この制御方式に
よると、メモリ７１に格納されている教示位置へ動きつ
つも、上記ゲインの変更により上記出力トルクを自在に
調節することによって、ロボットの動きの剛性を調節す
ることができる。

【００２８】図３は、トルクリミット変更型サーボフロ
ート制御の制御ループである。この方式は図２とは異な
り、モーターの出力トルクに一定の上限を設定する方式
である。制御系について図２と異なる主な点は、上記方
式の違いに対応して、ｉ）ループ制御器７２が上記トル
クのリミット値を設定すること、および、ii）リミット
処理７６を備えること、である。トルクのリミット値
は、ここには図示されないが、メモリ７１に格納されて
いる。メモリ７１に格納されているトルクのリミット値
は、図示されない入力装置により、一定の範囲で変更す
ることができる。トルクのリミット値の変更があると、
ループ制御器７２は、トルクリミット変更指令を受け、
リミット処理７６に対して新たなリミット値を設定す
る。リミット処理７６は、設定された上記のリミット値
を越えない範囲でモーターの出力トルクについての指令
を行う。この制御方式によると、メモリ７１に格納され
ている教示位置へ動きつつも、モーターの出力トルクを
一定値以下に抑えるため、ロボット、またはロボットに
より搬送される部品が無理な力を受けることなく、ロボ
ットを滑らかに動かすことができる。また、図３におい
て、ループ制御器７２からリミット値変更信号と並列に
図２に示した位置ゲイン変更指令、速度ゲイン変更指令
をそれぞれ位置制御ループ７３、速度制御ループ７４に
出すことも可能である。

【００２９】組立台（最初の基準台）４は、ロボット１
がここへ部品を移載し、順次に部品の組立てを行うため
の作業エリアである。組立台４に対する座標系は、図１
の８に示すように、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸で
構成される直交座標系で表わされるとする。組立台４
は、第１基準面としての組立面５と、第２基準面６とし
ての前後方向垂直基準面と、第３基準面７としての左右
方向垂直基準面とで構成される。上記の座標系の設定に
おいて、組立面５はＸ−Ｙ面に、前後方向垂直基準面６
はＸ−Ｚ面に、左右方向垂直基準面７はＹ−Ｚ面に、各
々一致する。

【００３０】つぎに、制御装置３の指令に基づき、ロボ
ット１により部品を組み立てるための具体的な手順につ
いて、以下に説明する。制御装置３の第一制御モード３
ａ（図１参照）は、複数の部品を順次に組み立てる際に
複数の基準面へ当接させると同時に、その基準面に当接
させることによって拘束される部品の自由度に関わるロ
ボットの各軸の目標値を決定できるものであり、この手
順の概要を図４のフローチャートに沿って説明する。

【００３１】制御モード３ａが選択されると（Ｓ１０
１）、第一基準面の当接位置に向けて移動する（Ｓ１０
２）。ロボットの全軸についてサーボフロート機能を働
かせる（Ｓ１０３）。部品を予め教示された第一の基準
面に当接して（Ｓ１０４→Ｓ１０５、ＹＥＳ）、部品の
寸法誤差、把持誤差等による当接時の姿勢変化をロボッ
トの各軸の関節角から読み取った後（Ｓ１０６）、各関
節角のずれ量を演算した後、第一基準面に当接される際
に拘束される部品の自由度に最も影響を及ぼす関節角の
目標値に対して補正を行う（Ｓ１０７）とともに、第一
基準面から離脱し（Ｓ１０８）、上記関節角のサーボフ
ロートを解除する（Ｓ１０９）。この手順が実行される
と、部品の第一基準面に対する姿勢の矯正が行われる
が、必要な矯正の一部に止まるため、第二基準面、第三
基準面に対する矯正を行うため、Ｓ１１０〜Ｓ１２３の
手順を実行する。第二基準面、第三基準面に対する矯正
を行うための手順は、第一基準面に対して行ったＳ１０
２〜Ｓ１０９の手順の内容と同じである。全ての基準面
に対する部品の姿勢の矯正の終了により、部品の設置作
業を行う位置へ移動する（Ｓ１２４）。ロボットの全軸
のサーボフロートを解除し、上記の関節角の目標値に移
動する（Ｓ１２５）。その後、ロボットのハンド９を解
放し（Ｓ１２６）、ロボットを退避させ（Ｓ１２７）、
部品の組み立て作業は終了する（Ｓ１２８）。

【００３２】制御装置３の第二制御モード３ｂ（図１参
照）は、複数の部品を順次に組み立てる際に、一つの基
準面に当接する毎にロボットの各関節角を記憶し、基準
面への当接完了時に、または全基準面への当接完了後に
これらの関節データから部品の設置すべき位置・姿勢を
演算し、それを制御目標として部品を設置する。その手
順の概要を図５のフローチャートに沿って説明する。こ
の説明において、基準面を、Ｘ−Ｙ基準面、Ｙ−Ｚ基準
面、Ｘ−Ｚ基準面とする。制御モード３ｂが選択される
と（Ｓ１３１）、Ｘ−Ｙ基準面の当接位置に向けて移動
する（Ｓ１３２）。ロボットの全軸についてサーボフロ
ート機能を働かせる（Ｓ１３３）。部品を予め教示され
たＸ−Ｙ基準面に当接して（Ｓ１３４→Ｓ１３５、ＹＥ
Ｓ）、部品の寸法誤差、把持誤差等による当接時の姿勢
変化をロボットの各軸の関節角から読み取った後（Ｓ１
３６）、Ｘ軸回り、Ｙ軸回りの部品の角度および部品の
Ｚ座標を演算し、部品設置目標値との差を記憶する（Ｓ
１３７）。その後にＸ−Ｙ基準面から離脱する（Ｓ１３
８）。以下、Ｓ１３９〜Ｓ１４９の手順を実行し、Ｙ−
Ｚ基準面、Ｘ−Ｚ基準面に当接することにより、部品の
設置すべき位置・姿勢についての情報を順次に得る。そ
の手順については、Ｘ−Ｙ基準面に対して行ったＳ１３
２〜Ｓ１３７の手順の内容と同じである。Ｙ−Ｚ基準面
への当接により、Ｚ軸回りの部品角度および部品のＸ座
標についての部品設置目標値との差が得られる（Ｓ１４
３）。Ｘ−Ｚ基準面への当接により、部品のＹ座標につ
いての部品設置目標値との差が得られる（Ｓ１４９）。
Ｘ−Ｚ基準面への当接に基づく部品設置目標値との差を
得るとＸ−Ｚ基準面から離脱する（Ｓ１５０）。上記の
手順で記憶した差により（Ｓ１３７、Ｓ１４３、Ｓ１４
９）、部品設置目標位置を補正する（Ｓ１５１）。次
に、部品の設置作業を行う位置へ移動する（Ｓ１５
２）。ロボットの全軸のサーボフロートを解除し、上記
の目標値に移動する（Ｓ１５３）。その後、ロボットの
ハンド９を解放し（Ｓ１５４）、ロボットを退避させ
（Ｓ１５５）、部品の組み立て作業は終了する（Ｓ１５
６）。

【００３３】制御装置３の第三制御モード３ｃ（図１参
照）は、複数の部品を順次に組み立てる際に、ロボット
の全軸についてサーボフロート機能を働かせたまま順次
に基準面に当接して、最後の基準面に当接した後、ハン
ドを解除する。その手順の概要を図６のフローチャート
に沿って説明する制御モード３ｃが選択されると（Ｓ１６１）、第一基準
面の当接位置に向けて移動する（Ｓ１６２）。ロボット
の全軸についてサーボフロート機能を働かせる（Ｓ１６
３）。部品を予め教示された第一基準面に当接する（１
６４→Ｓ１６５、ＹＥＳ）。第一基準面への当接が完了
すれば、第二基準面へ移動し（Ｓ１６６）、第二基準面
への当接を行う（Ｓ１６７）。次に、同様に、第三基準
面への当接を行う（Ｓ１６９）。その後、ロボットのハ
ンド９を解放し（Ｓ１７０）、ロボットを退避させ（Ｓ
１７１）、部品の組み立て作業は終了する（Ｓ１７
２）。

【００３４】制御装置３の第四制御モード３ｄ（図１参
照）は、ロボットの動作の一般的な制御、即ち予め教示
された動作点へ、動作として再生させる手順を実行す
る。

【００３５】さらに、ロボット１を用いて部品を組み立
てる作業の具体的手順を、以下のＡ項、Ｂ項の場合に分
けて説明する。なお、以下の説明において、組立対象と
なる部品は、パレット１０に載せられて組立台４の近傍
に供給されるものとし、また、部品の組付けを行う等の
ためにロボット１が動作すべき位置やその姿勢は、予め
教示されているものとする。ここでは、本願発明に係る
部品の組立を行う前にされるべきこれらの作業について
は、その説明を省略する。予め教示した位置等を、サー
ボフロート機能を用いて修正するための一般的な手順に
ついては、後にＣ項において説明する。また、部品を面
で接触させて当接し、当接が完了したことを検出する方
法については、後にＤ項において説明する。

【００３６】Ａ．部品間の面接触状態を優先して組立を
行う場合（図７、８参照）。ベースになる平板（ベース板１１ａ）を組立台４の第１
基準面５の上に置き該ベース板１１ａの上に、さらに垂
直に平板（垂直板１１ｂ）を設置し、仮止め溶接して図
７（ｂ）の組立品に組み付けるものとする。

【００３７】この場合の作業の手順を、図７のフローチ
ャートに沿って説明する。（１）ベース板１１ａが、図示されないマグネットハン
ドによりパレット板１０の上から吸着されて、図７の
矢印に示すように組立台４へと供給される（Ｓ２１）。
ロボットはベース板１１ａを、そのハンド２により組立
台４に対して水平に保って把持し、組立台４に対して正
対する。なお、ベース板１１ａを把持する姿勢および組
立台４に正対する位置は、既にロボットに教示されてい
るものとする。

【００３８】（２）ロボットは、上記により把持したベ
ース板１１ａを、その下面を第１基準面５に接触させ
て、これに当接させる（図７の、Ｓ２２）。このと
き、ロボットは６軸全てについて、サーボフロート機能
を働かせて当接させる。この当接が行われている時のロ
ボットの位置や姿勢は、従来技術のところで説明したよ
うに、予め教示されている位置等と若干の差異がある。
この時の６軸の各関節角を読み取り、これを記憶する。
この時の６軸の各関節の角度について、所定の演算を行
うことにより、ベース板１１ａの上記直交座標空間にお
けるＺ座標としてＺ１が、Ｘ軸回りの角度としてθx1
が、Ｙ軸回りの角度としてθy1が決定される（Ｓ２
２）。

【００３９】（３）次に、ベース板１１ａを第２基準面
６または第３基準面７に当接させるが、第２基準面６と
第３基準面７のいずれに先に当接させるかについては、
組み立て精度が優先される。即ち、次に組み付けられる
垂直板１１ｂとベース板１１ａの相対位置関係において
図７の左右方向の位置関係により精度高い部品の設置が
要求されるとすれば、第３基準面７への当接が優先され
る。両者の精度が同等の場合は、ベース板１１ａの面積
の大きい面を優先して第２基準面６から先に当接が行わ
れる。ここでは垂直板１１ｂは、第二基準面６に対する
面積の方が大きいとする。この場合には、ベース板１１
ａを、図７の矢印に示すように第２基準面６に当接さ
せる（Ｓ２３）。第２基準面６に当接させる作業を行っ
ている間、ロボットの６軸の全てについて、サーボフロ
ート機能を働かせてもよいが、Ｚ座標に最も影響するロ
ボットの軸（例えば第二軸と、Ｘ軸およびＹ軸回りの角
度に最も影響する例えば手首の回転二軸）については、
当接状態から離脱した後、当接時に読み取られたロボッ
トの関節角から補正された目標値に設定した上でサーボ
フロート機能を解除することもできる。ベース板１１ａ
の第２基準面６への当接が完了すると、６軸の関節角を
読み取り、これを記憶する。これらの各関節の角度につ
いて所定の演算を行うことにより、ベース板１１ａのＹ
座標としてＹ１が、Ｚ軸回りの角度としてθz1が決定さ
れる（Ｓ２３）。

【００４０】（４）次に、ベース板１１ａを、図７の
矢印に示すように第３基準面７に当接させる（Ｓ２
４）。第３基準面７に当接させる作業を行っている間、
ロボットの６軸の全てについて、サーボフロート機能を
働かせてもよいが、Ｚ座標、Ｙ座標およびＸ軸、Ｙ軸、
Ｚ軸回りの角度に最も影響するロボットの軸例えばロボ
ットの第二軸、第三軸、および手首の回転三軸について
はサーボフロート機能を解除することもできる。ベース
板１１ａの基準面２への当接が完了すると、６軸の関節
角を読み取り、これを記憶する。これらの各関節の角度
について所定の演算を行うことにより、ベース板１１ａ
のＸ座標としてＸ１が決定される（Ｓ２４）。

【００４１】（５）上記の第１基準面６と第２基準面７
に当接したまま設置しない場合は、上記により決定され
たべース板の直交座標値と、既知である部品寸法とか
ら、予め教示されている設置位置を修正する（Ｓ２
５）。当該設置位置の座標と、上記により決定された各
座標軸回りの回転角に基づいて、当該設置位置に対応す
るロボットの各軸の角度を演算し、べース板１１ａを設
置する（図６の矢印、Ｓ２５）。なお、上記の第１基
準面５と第２基準面６に当接したまま設置する場合に
は、ロボットの各軸の角度について、上記の（２）、
（３）、（４）の工程で記憶した値を選択し、ベース板
を設置する。

【００４２】（６）次に、図７の矢印に示すように、
垂直板１１ｂがパレット１０の上からマグネットハンド
により吸着されて、組立台に提供される（Ｓ２６）。ロ
ボットは、垂直板１１ｂを組立台４に対して鉛直に保っ
て把持し、組立台４に対して正対する。

【００４３】（７）ロボットは、図７のに示すよう
に、垂直板１１ｂを、その下面（第１基準面５）で接す
るようにベース板１１ａの上面に当接させる（Ｓ２
７）。この時、サーボフロートの効果によって垂直板１
１ｂとベース板１１ａとの接触部の隙間が最小となるよ
うに当接されている。この時の６軸の各関節角を読み取
り、これを記憶する。この時の６軸の各関節角の角度に
ついて、所定の演算を行うことにより、垂直板１１ｂの
Ｚ座標としてＺ２が、Ｘ軸回りの角度としてθx2が、Ｙ
軸回りの角度としてθy2が、決定される（Ｓ２７）。な
お、垂直板１１ｂの垂直度がベース板１１ａとの接触度
よりも優先される管理項目の場合には、この段階でθx2
の決定は行わず、第２基準面６に当接した際に行う。

【００４４】（８）次に、ロボットは、垂直板１１ｂ
を、図７の矢印に示すように第２基準面６に当接させ
る（Ｓ２８）。当接させる作業を行う上でサーボフロー
ト機能を働かせ、又は位置決め等を行う上で影響を与え
る軸について当該機能を解除することは、上記の（３）
等と同じである。この時の６軸の各関節角を読み取り、
これを記憶する。この時の６軸の各関節角の角度につい
て所定の演算を行うことにより、垂直板１１ｂのＹ座標
としてＹ２が、Ｚ軸回りの角度としてθz2が決定される
（Ｓ２８）。前述のように垂直板１１ｂの垂直度を優先
する場合には、この時にθx2が決定される。

【００４５】（９）次に、垂直板１１ｂを、図７の矢
印に示すように第３基準面７に当接させる（Ｓ２９）。
当接させる作業を行う上でサーボフロート機能を働か
せ、又は位置決め等を行う上で影響を与える軸について
当該機能を解除することは、上記の（４）等と同じであ
る。この時の６軸の各関節角を読み取り、これを記憶す
る。６軸の各関節の角度について所定の演算を行うこと
により、垂直板１１ｂのＸ座標としてＸ２が、決定され
る（Ｓ２９）。

【００４６】（１０）ベース板に関する上記の（５）と
同様に、当接したまま設置しない場合には、（７）〜
（９）の工程で得た垂直板１１ｂの位置に関するデータ
により、予め教示されている設置位置を修正し、ロボッ
トの各軸の角度を、上記の工程で記憶した値を選択する
ことにより垂直板１１ｂをベース板の上に設置する（Ｓ
３０）。（６）〜（１０）の工程を繰り返すことで、複
数の部品を順次に設置することができる。

【００４７】なお、上記の例では、部品の下面を組立面
４に最初に当接するとして説明したが、部品のいずれの
面から順に当接させるかは、部品の各面のうち当接精度
の要求が厳しい順に行うことが望ましい。当該最初に当
接させるべき面を、これと最も平行に近い基準面に最初
に当接させる。特に、溶接仮組などのように面間の接触
状態を重視する工程においては、かかる順に行うのが適
当である。ここで、当接させた際に、切り板断面の角度
の精度によっては傾斜することに伴う位置誤差や角度誤
差が生じる。これは位置精度、角度精度、部品間の接触
度のいずれを優先するかによって、その精度あるいは接
触度に最も影響する部品の自由度が決まり、それを拘束
する基準面に当接した際に当該自由度を決定することが
望ましい。前述のθx2の決定方法がその例である。

【００４８】つぎに、図７の場合のように、第２基準面
６への当接から第３基準面７への当接という手順ではな
く、第２基準面６と第３基準面７への当接をほぼ同時に
行うことができる場合を図９により説明する。このよう
な場合は、第２基準面、第３基準面等の隣接する二面
と、部品の隣接する二面１４，１５について、各々に平
行となるように、部品が設計されている場合に適用可能
である。すなわち、組立てようとする部品が基準面に対
して、図９に示すように、部品１３の面１４と第３基準
面７が、および部品１３の面１５と第２基準面６が、各
々に平行となる関係にある場合であり、この場合は、二
面を同時に当接できる。

【００４９】当接させる手順を図１０のフローチャート
に沿って説明する。面１４と第３基準面７の間隔と、面
１５と第２基準面６の間隔とを、ほぼ等しく離間させる
点を、ロボットに予め教示しておき、この位置へ部品１
３を移動する（Ｓ３１）。ロボットの６軸の全てについ
てサーボフロート機能を働かせておき（Ｓ３２）、予め
教示された部品の位置姿勢における面１４と面１５に挟
まれる部品の角部１６と、第３基準面７と第２基準面６
に挟まれる角部２６とを結ぶ軌跡２１に沿って、部品１
３を第２基準面，第３基準面に同時に近接させ（Ｓ３
３）、面１５と第２基準面６を、面１４と第３基準面７
を、各々をほぼ同時に当接させる（Ｓ３４）。上記部品
が厚みのない板材であれば（Ｓ３５、ＹＥＳ）、その当
接面の長辺回りの回転を定めることはできないので、板
材の面内回転角と二辺の座標値の三自由度が決定する
（Ｓ３７）。部品が立方体のように厚みがあれば（Ｓ３
５、ＮＯ）、上記の回転をも決定できるので、三軸回り
の回転角と二辺の座標値の五自由度が決定できる（Ｓ３
６）。なお、基準面５，６，７に対して平行となる面が
三面ある部品については、三面同時に当接することがで
き、この場合にはロボットの６自由度を一回の当接作業
で決定できる。これにより当接作業回数が低減でき、作
業時間が低減できる。

【００５０】図１１は基準台としての組立台の他の形態
を示す。部品の当接面が、板材やブロック等の大面積の
面で構成される場合に有効である。この場合には、図１
１に示すように各基準面毎に少なくとも三つの突起３２
を用い、その先端を含む空間上の面を基準面とするのが
望ましい。溶接仮組等では、当接面３１の面積が大きく
なると、溶接時に生ずるスパッターや部品の摩耗片など
の微小片が当接面に付着することによる当接精度の悪化
を生じ易くなるからである。

【００５１】上述した実施形態では、６軸の全てにサー
ボフロート機能を働かせる場合を説明したが、６軸のう
ちの一部分についてメカニカルフロート機能を併用する
こともできる。ここでメカニカルフロート機能とは、再
現性を有する誤差吸収ユニットとしてハンドの途中又は
ハンドとアームとの間に配設されるものである。具体的
には、本体と可動体との間に内部上下に複数の鋼球を配
置し、通常は可動体がフリーな状態にある。可動体側か
ら空気圧を加えると、可動体内部のピストンが作動し、
複数の位置決め鋼球で規制された基準位置又は傾きが本
体に対して平行状態でロック可能な機構になっているも
のである。ベース板１１ａの位置決めについて、サーボ
フロート機能を用いて行う手順を、上記の（１）〜
（５）にて説明したが、ここでは、ベース板１１ａを、
メカニカルフロート機能も併用しながら位置決めするた
めの手順の例を、図１２のフローチャートに沿って説明
する。ここでは、ロボットの６自由度のうちの二自由度
についてメカニカルフロート機能を作働させ、四自由度
についてサーボフロート機能を作働させる例を挙げて説
明する。

【００５２】ロボットは、ベース板１１ａを、その下面
を第１基準面５に接触させて、これに当接させる（図７
の、Ｓ９２）。これにより、ベース板１１ａについ
て、Ｚ座標としてのＺ１を、Ｘ軸回りの角度としてθx1
を、Ｙ軸回りの角度としてθy1を、得ることができる
（Ｓ９２）。ここでメカニカルフロート機能を解除して
（Ｓ９３）、教示された姿勢に対して当接によって変化
したθx1、θy1の変化量をメカニカルフロートが維持す
ることとなり、ロボットの６自由度のうち、θx1、θy1
に関わる自由度の目標値を補正することなく、部品の設
置作業が可能となる。また、Ｚ方向の動きに対応するロ
ボットの軸について、サーボフロート機能を解除する
と、Ｚ座標を、Ｚ１の位置に固定できる（Ｓ９４）。こ
のＺ１を、ベース板１１ａを設置すべき位置のＺ座標と
して決定し、記憶する（Ｓ９４）。

【００５３】次に、上記の（３）（４）で説明したよう
にベース板１１ａを第２基準面６と第３基準面７に順次
に当接する（図７の矢印）。当接を行っている最中
は、サーボフロート機能を働かせておく。Ｚ軸回りの回
転角、Ｘ座標、Ｙ座標、を固定する場合には、サーボフ
ロート機能を解除する（Ｓ９５）。以上の手順を実行す
ると、サーボフロート機能にメカニカルフロート機能を
併用して、ベース板１１ａを第１基準面上の所定の設置
位置に設置することができる（Ｓ９６）。この例におい
て、ロボットの６自由度のうちの２自由度にメカニカル
フロートを作動させる場合について説明したように、ロ
ボットの有する自由度の一部をメカニカルフロートで代
用することが可能である。

【００５４】Ｂ．部品間の相対位置を優先する場合。箱状の部品４１にボルト穴４３の開いた角フランジ付部
品４２を位置決めする場合を例として、図１３の組付け
部と図１４のフローチャートに沿って説明する。組付け
られるべき部品は、図１３（ｂ）に示されるものである
とする。箱状ワーク４１の上面の所定位置に角フランジ
付きワーク４２を載せ、ボルトをボルト孔４３に通して
雌ネジ４４にねじ込むものとする。

【００５５】角フランジ付部品４２が位置決めされる箱
状の部品４１の第１基準面５への配置は、上記Ａ．に
おいてベース板１１ａを当接して設置したのと同様の手
順により行われる。

【００５６】角フランジ付部品４２は、図１３（ｂ）に
示すように、辺４２ａがＸ軸に、辺４２ｂがＹ軸に平行
となるようにその姿勢が保たれるものとする。ロボット
は、角フランジ付部品４２を組立台４に対して鉛直に保
って把持し、組立台４に正対する。

【００５７】角フランジ付部品４２のＹ軸に平行な一辺
４２ｂを、第三基準面７に当接する（図１３の矢印
、Ｓ４１）。これにより、Ｘ座標としてＸ３を、Ｚ軸
回りの角度としてθz3を決定する。次に、角フランジ付
部品４２のＸ軸に平行な一辺４２ａを、第二基準面６に
当接する（図１３の矢印、Ｓ４２）。これにより、Ｙ
座標としてＹ３を決定する。なお、箱状の部品４１がチ
ャック等により固定されている場合には、部品４１の第
三基準面７に平行な垂直面７ａに当接し、部品４１の第
二基準面６に平行な垂直面６ａに当接することも可能で
ある（’、’）。

【００５８】次に、ロボットは角フランジ付部品４２を
上方に持ち上げ、前述のＸ座標およびＹ座標と箱状ワー
ク寸法情報を加味して設置位置のＸ、Ｙ座標との差を演
算し（Ｓ４３）、その差分を少しずつ移動させて、箱状
の部品４１上の設置されるべき位置に接近する。また
は、予め理論により当接時のＸ座標、Ｙ座標、およびＺ
軸回りの角度を求めておいて、これに対する偏差を求め
る。この偏差に基づいて部品を設置すべき位置として教
示されたデータに修正を加えたものを目標値とすること
もできる（Ｓ４４）。次に、Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ軸回り
の角度を維持しながら、ロボットは図１３の矢印に示
すように、角フランジ付部品４２を箱状の部品４１の面
４１ｂに当接させる（Ｓ４５）。これにより、Ｚ座標と
してＺ３が、Ｘ軸およびＹ軸回りの角度として、θx3、
θy3が定まる（Ｓ４６）。このとき、Ｘ軸回り、Ｙ軸回
りの角度変化により若干Ｘ座標、Ｙ座標が変化する。こ
の角度変化が微小な場合は修正の必要はないが、予め設
定した値以上の変化がある場合には、その角度変化から
Ｘ座標、Ｙ座標の変化量を演算し、Ｘ座標、Ｙ座標以外
の４自由度を拘束した状態で変化量の補正を行い（Ｓ４
７）、設置を完了する。

【００５９】Ｃ．予め教示した位置等を修正する一般的
な手順について予め教示した位置等を修正する一般的な手順の例を、図
１５，１６の当接図及び図１７，１８のフローチャート
に沿って説明する。

【００６０】部品の設置位置として予め教示されている
位置へ、図１５に示すようにロボットが部品１１を移動
する（Ｓ６１）。この位置は、部品の加工精度や部品供
給誤差および把持誤差により、本来の当接すべき位置や
姿勢からずれている。この位置から、サーボフロート機
能を作動させながら（Ｓ６２）、図１５の矢印のよう
に、Ｘ方向へ移動しＹ−Ｚ面に当接させる（Ｓ６３）。
当接によって実部品の右端面がＹ−Ｚ基準面に沿うこと
によってＺ軸回りの回転が生じ、この時点でのＺ軸回り
の手首先端回転角θz0を読取り（Ｓ６４）、予め教示さ
れた時の手首先端回転角θz1との差を取ることによっ
て、実部品のＺ軸回りの回転角のずれ量△θz1が求めら
れる（Ｓ６５）。また、当接が完了した時点のロボット
各軸情報からハンド中心のＸ座標値であるＸ１を逆演算
で求めることが可能であり（Ｓ６６）、予め教示された
時のハンド中心のＸ座標値であるＸ０との差を取って、
部品のＸ方向のずれ量△Ｘ１が求められる（Ｓ６７）。

【００６１】次に、サーボフロート機能を作動させなが
ら（Ｓ６８）、図１５の矢印のようにＹ方向へ移動
し、Ｙ−Ｚ面に当接させる（Ｓ６９）。この当接を行っ
た時のＹ座標値であるＹ１を記憶する（Ｓ７１）。予め
教示したＹ座標の座標値Ｙ０との差異が、修正値△Ｙ１
として求まる（Ｓ７２）。Ｚ軸回りの回転角θz につい
ては、上記のθz1とすることもできるが、サーボフロー
ト機能を作動させながら、この時の回転角θz2を記憶
し、予め教示された回転角との差△θz2を求め、先に求
めた△θz1との平均値をとることもできる（Ｓ７０、Ｙ
ＥＳ以降の手順選択）。

【００６２】以上の手順を実施することにより部品を設
置すべき位置等として、以下の座標値等が決定される
（Ｓ７３）。設置すべき位置のＸ座標Ｘ１＝Ｘ０ −△Ｘ１設置すべき位置のＹ座標Ｙ１＝Ｙ０ −△Ｙ１Ｚ軸回りの回転角 θz ＝θz0 −△θz1または、
θz0−( △θz1＋△θz2) ／２ここに、Ｘ０、Ｙ０、θz0は、予め教示された部品の設
置位置のＸ座標値、Ｙ座標値、Ｚ軸回りの回転角であ
る。

【００６３】Ｚ軸回りの回転角を上記のθz として決定
し、図１６に示すように、上記のＸ１、Ｙ１に位置させ
る（Ｓ７４）。このとき、部品１１はＸ−Ｙ基準面上の
当接位置６１に対して上方に位置するが、Ｘ軸およびＹ
軸回りの各々の角度について、誤差△θx 、△θy を持
っている（Ｓ７３）。図１６の矢印６２のように、Ｘ−
Ｙ面に当接することによりＺ座標は自然に決定され（Ｓ
７５）、Ｘ軸回りの回転角θx 、Ｙ軸回りの回転角θy
も自然に決定される。このとき、θx およびθy が許容
角度εより小さければ（Ｓ７６、ＹＥＳ以降の手順選
択）、そのままハンドによる把持を解除し、当接作業を
終了することができる（Ｓ７７）。しかし、θx および
θy が許容角度εより大きい場合には、先に得た設置目
標のＸ１、Ｙ１よりはずれることになるので（Ｓ７６、
ＮＯ以降の手順選択）、Ｘ座標、Ｙ座標について補正す
る必要がある。この補正は、以下のようにして行う。

【００６４】θx に最も影響するロボットの手首根元回
転軸の中心線と当接面中心の法線との交点と当接面中心
との直線距離をＬ１とし、Ｘ軸回りの回転角を△θx と
すると、Ｘ座標のずれは、△Ｘ＝Ｌ１×△θx となる
ので（Ｓ７８）、△Ｘ戻すと設置すべき位置Ｘ１に位置
させることができる（Ｓ７９）。Ｙ座標についても、上
記Ｘ座標についてしたのと同様の処理により補正するこ
とができる（Ｓ７８、Ｓ７９）。なお、この例では、部
品の角は直角であるとして説明を行った。角が直角でな
い部品について、Ｚ軸回りの回転角θz を求める場合に
は、傾きが重要な面を先に当接し、その時の角度をθz
とすることもできるが、当接させる面の角度のデータと
部品の角の角度から△θz を幾何学的に演算することも
できる。また、角が直角でない部品について、部品が一
回目の当接時の基準面と平行に置かれる場合には、上記
のごとくその時の角度を用いることができる。かかる部
品について、二つの基準面ともに平行でない場合には、
以下の計算式で求める。ただし、以下の式において、一
回目当接面に対する部品の当接辺が設置されるときの該
当接面に対する角度をδ１、二回目の当接面に対する部
品の当接辺の設置されるときの角度をδ２とおいてい
る。Ｚ軸回りの回転角 θz ＝ θz0 −（△θz1＋△θz2
−δ１−δ２）／２

【００６５】Ｄ．当接が完了したことの検出について当接が完了したことの検出は、図１９に示すようなの二
つの方法（Ｉ）（II）により行うことができる。

【００６６】（Ｉ）予め当接に必要な時間を教示してお
き（Ｓ８１）、当接を開始した後（Ｓ８２）、当該時間
の経過により（Ｓ８３、ＹＥＳ）、当接を終了したと判
断する（Ｓ８６）。

【００６７】（II）（Ｉ）の時間の教示に加え（Ｓ８
１）、ロボットおよびメカニカルフロートの各軸の変化
を検出し（Ｓ８４）、６軸全ての変化の停止が検出され
れば（Ｓ８５、ＹＥＳ）、当接を終了したと判断する
（Ｓ８６）。ロボットやメカニカルフロートの軸の変化
の停止を検出する以外に、モータートルクの変化の停止
や、力センサーの出力の変化の停止を判断の基準として
用いることもできる。また、これら停止の判断を上記時
間の経過後に行うことも可能である。

【００６８】以上説明した実施形態では、機械加工部品
を組付ける場合を説明したが、製缶部品の組付けにも有
効である。図２０に示される製缶組立品についての組立
手順を以下に説明する。図１９（ａ）は組立られるべき
製缶組立品の斜視図であり、図１９（ｂ）は、組立台を
使った部品の中間組立品の組立工程を示し、図２０
（ｃ）は、中間組立品に対する更なる部品の組立工程を
示す。

【００６９】図２０（ａ）において、製缶組立品１００
は、４辺のうちの１辺が垂直部１０１ａとなった底板１
０１と、短冊板１０２と、第１アングル１０３と、第２
アングル１０４との４部品を溶接で仮止めしたものであ
る。まず底板１０１の４辺のうち垂直部１０１ａの対辺
に立った状態の短冊板１０２に底辺１０１を当接し、仮
止め溶接する。つぎに、底板１０１の上面と短冊板１０
２との間を第１アングル１０３で覆うようにして当接さ
せ、仮止め溶接する。更に底板１０１の上面と垂直部１
０１ａとの間を第２アングル１０４で覆うようにして当
接させ、仮止め溶接する。このようにして図２０（ａ）
の製缶組立品１００を形成するが、この場合、第１アン
グル１０３と第２アングル１０４との間隔Ｌが重要であ
るものとする。

【００７０】まず、図２０（ｂ）において、基準台とし
て機能する組立台４の上に短冊板１０２と底板１０１と
を位置決めして設置する。組立台４は、図１で説明した
ものと同様に、上面が組立面即ち第１基準面５となって
おり、更に第１基準面５に垂直な第２基準面６と、第１
基準面５と第２基準面６に垂直な第３基準面７とを有し
ている。

【００７１】図２０（ｂ）の矢印のように短冊板１０
２の最も広い面を第２基準面６に押し当て、この押し当
て状態を保ったまま、矢印のように短冊板１０２の下
面を組立台４の第１基準面５に押し当てる。第２基準面
６と第１基準面４への押し当て状態を保ったまま、矢
印のように、短冊板１０２の端面を第３基準面７へと押
し当てる。すると前述したように、６軸のサーボフロー
ト機能によって、短冊板１０２に関するＸ，Ｙ，Ｚ，θ
_X，θ_Y，θ_Zの全てが位置決めされる。なお、短冊板
１０２の端面方向（第３基準面７に向かう方向）の位置
決めが重要ではなく、数ｍｍ程度のズレが許容できるの
であれば、第３基準面７への押し当ては省略できる。

【００７２】ロボットが底板１０１を短冊板１０２に対
して位置決めする手順を更に説明する。前記によりロボ
ットで位置決めした短冊板１０２の姿勢を、クランプを
用いて固定する。クランプとして機械式、電気式のもの
が使用される。矢印のようにロボットが把持する底板
１０１はその最も広い面を組立面（第１基準面）５に押
し当てる。この組立面５への押しつけ状態を保ったま
ま、矢印のように底板１０１の４辺のうちの垂直部１
０１ａの対辺を短冊板１０２に押し当てる。この場合、
短冊板１０２の側面が第２基準面として機能している。
さらに、組立面５と短冊板１０２の側面への押し当てを
保ったまま、矢印のように底板１０１を第３基準面７
へと押し当てる。すると、前述したように、６軸のサー
ボフロート機能によって、底板１０１に関するＸ，Ｙ，
Ｚ，θ_X，θ_Y，θ_Zの全てが位置決めされる。そし
て、前記クランプで固定した短冊板１０２を位置決め
し、ロボットが底板１０１を把持して位置決めした状態
のまま、溶接ロボットが底板１０１と短冊板１０２の仮
止め溶接を行って、中間組立品とする。

【００７３】図２０（ｃ）により、中間組立品に対して
第１アングル１０３と第２アングル１０４とを仮止め溶
接して最終組立品を得る工程を説明する。図２０（ｃ）
の状態は組立台に位置決めされた底板１０１と短冊板１
０２とからなる中間組立品だけを図示しており、組立台
の図示は省略されている。

【００７４】ロボットが第１アングル１０３を把持し
て、第１アングル１０３の先端１０３ａが底板１０１の
上面に当接するように押し当てる。このとき、第１アン
グル１０３が矢印１０５の方向に回転しないように、６
軸のサーボフロート機能のうちθ_Yを不作動としてお
く。そして、第１アングル１０３の方向への押し当て
を保持したまま、第１アングル１０３を矢印の方向に
移動させて短冊板１０２の側面に押し当てる。さらに、
第１アングル１０３を方向への押し当てを保持した
まま、紙面厚み方向奥側に向かう方向へ第１アングル
１０３を移動させ、第３基準面７に第１アングル１０３
を押し当てる。すると、第１アングル１０３の６軸のう
ち、θ_Yを除く５軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ_X，θ_Z）が位置
決めされる。そして、溶接ロボットが第１アングル１０
３を底板１０１と短冊板１０２に対して溶接仮止めす
る。

【００７５】つぎに、ロボットが第２アングル１０４を
把持して矢印の方向に移動し、第２アングル１０４を
二点鎖線の位置にもってくる。そして矢印のように、
第２アングル１０４の側面１０４ａを第１アングル１０
３の側面１０３ａに押し当てて位置決めする。このとき
サーボフロート機能で誤差を吸収するが、吸収された後
の姿勢を特定軸のサーボフロート機能を不作動にするこ
とにより保持するか、又は各軸に設けられた姿勢情報読
み取り手段で教示情報との差を演算し、第２アングル１
０４の第１アングル１０３に対する姿勢を補正する。そ
して、矢印のように、第２アングル１０４を平行移動
させるが、このとき第１アングル１０３と第２アングル
１０４との間隔Ｌが確保されるように演算された移動を
行う。

【００７６】そして矢印のように、第２アングル１０
４の先端１０４ａが底板１０１の上面に当接するように
押し当てる。このとき、第１アングル１０３と第２アン
グル１０４との間隔Ｌを優先しているため、第２アング
ル１０４の他方の先端と底板１０１の垂直部１０１ａと
の間に隙間が生じて溶接できない場合が生じるため、第
２アングル１０４を、矢印のように回転させて第２ア
ングル１０４の他方の先端が垂直部１０１ａに当たるよ
うにする。さらに、第２アングル１０４を方向への
押し当てを保持したまま、紙面厚み方向奥側に向かう
方向へ第２アングル１０４を移動させ、第３基準面７に
第２アングル１０４を押し当てる。すると、第２アング
ル１０４の６軸のうち、θ_Yを除く５軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ，
θ_X，θ_Z）が位置決めされる。そして、溶接ロボット
が第２アングル１０３を底板１０１の底面と垂直部１０
１ａに対して溶接仮止めする。

【００７７】このように、組み立てられていく部品の必
要な部分を基準面にすることで、多数の部品を必要な精
度を確保しながらロボットで組み立てることができる。
また、６軸のサーボフロート機能のうちの必要な部分を
オンオフさせたり、６軸のサーボフロート機能に強弱を
付けることで、第１基準面の当接から第２基準面の当接
に至る際に、第１基準面に対する位置が変化しないよう
にすることもできる。このようなフレキシブルな対応
は、６軸の制御ゲインの変化又はトルクリミッタの設定
の仕方で調整できるサーボフロート機能によって可能で
ある。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１記載の発明は、第１基準面に押し当てて姿勢を変化
させる第１工程と、続いて第２基準面に押し当てて姿勢
を変化させる第２工程とによって、部品の姿勢のうち精
度が必要な部分を修正することができ、部品供給誤差や
把持誤差を補正するための位置決め装置等を用いること
なく、部品を組み立てることができるという効果を奏す
る。

【００７９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の効
果に加えて、組立台に位置決めされた部品を基準にする
ことにより、部品を次々に組み立てることができるとい
う効果を奏する。

【００８０】請求項３記載の発明は、請求項１記載の効
果に加えて、オンオフ自在なサーボフロート手段を有す
るロボットを使用することで、基準面に押し当てて姿勢
を変化させることがソフト対応で可能になり、姿勢変化
の記憶や変化後の姿勢の固定が簡単にできるという効果
を奏する。

【００８１】請求項４記載の発明は、請求項１記載の効
果に加えて、部品の重要な面から基準面に押し当てるこ
とで、部品を精度よく組み立てることができるという効
果を奏する。

【００８２】請求項５記載の発明は、サーボフロート手
段を有するロボットを用い、第１，２，３基準面に順に
部品を当接させることで、６軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ_x，θ
_y，θ_z）について部品を正しい姿勢にするためにはど
の様に補正すればよいかが判るため、補正後の正しい姿
勢で部品を所定位置まで移動させて位置決めすることが
でき、部材間のボルト締めなどに際して隙間が生じるこ
とがないので、機械加工部品のように複雑な部品を正確
に組み立てていくことができるという効果を奏する。

【００８３】請求項６記載の発明は、サーボフロート手
段を有するロボットを用い、第１，２，３基準面に順に
部品を当接させることで、６軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ_x，θ
_y，θ_z）について部品を正しい姿勢になったものの順
に姿勢を固定していくので、組み立てながら部品を正し
い姿勢にし、部品間の隙間を最小にして溶接品質を保持
することができ、従来不可能とされてきた製缶物を自動
組立できるという効果を奏する。

【００８４】請求項７記載の発明は、請求項６記載の効
果に加えて、６軸のサーボフロート手段を順番にオンか
らオフにするというソフト的対応で組立を行うことがで
きるという効果を奏する。

【００８５】請求項８記載の発明は、請求項６記載の効
果に加えて、第１，２，３基準面に順次押し当てる動作
の連続で部品の姿勢を矯正するという機械的な対応で組
立を行うことができるという効果を奏する。

【００８６】請求項９記載の発明は、請求項６記載の効
果に加えて、例えばＬ字型部材の端を押し当てる際に部
材が回転しないように規制して、Ｌ字型の所定姿勢を保
ったまま他の部分の姿勢を矯正するという選択的な矯正
を可能にするという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の部品の組立装置にかかるロボットシス
テムの全体図である。

【図２】ゲイン変更型サーボフロート制御のブロック図
である。

【図３】トルクリミッタ変更型のサーボフロート制御の
ブロック図である。

【図４】ロボットの制御（第１モード）に係る全体的な
フローチャート図である。

【図５】ロボットの制御（第２モード）に係る全体的な
フローチャート図である。

【図６】ロボットの制御（第３モード）に係る全体的な
フローチャート図である。

【図７】部品間の面接触状態を優先する組立工程図であ
る。

【図８】図６の組立工程の手順を示すフローチャート図
である。

【図９】二つの基準面に対する当接をほぼ同時に行う組
立工程図である。

【図１０】図８の組立工程の手順を示すフローチャート
図である。

【図１１】他の組立台の構造を示す斜視図である。

【図１２】メカニカルフロートを併用した場合の組立工
程の手順を示すフローチャート図である。

【図１３】部品間の相対位置を優先する組立工程図であ
る。

【図１４】図１３の組立工程の手順を示すフローチャー
ト図である。

【図１５】予め教示した位置等を修正する手順を示す第
１当接図である。

【図１６】予め教示した位置等を修正する手順を示す第
２当接図である。

【図１７】予め教示した位置等を修正する手順を示す第
１フローチャート図である。

【図１８】予め教示した位置等を修正する手順を示す第
２フローチャート図である。

【図１９】基準面への当接完了を判断するフローチャー
ト図である。

【図２０】製缶物の組立例を示す図である。

【符号の説明】

１ロボット２センサ（姿勢情報読み取り手段）３制御部４組立台（基準台）５組立面（第１基準面）６第２基準面７第３基準面８アーム９ハンド１０パレット１１ａ，１１ｂ部品

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各々の法線の向きが異なる第１基準面及
び第２基準面の少なくとも２面を有する基準台と、前記
基準台に対する部品の位置が予め与えられ、前記部品を
把持して移動させるロボットシステムとを用い、前記ロボットシステムで把持された前記部品を前記第１
基準面に押し当てて、前記ロボットシステムの姿勢を変
化させて前記部品を前記第１基準面に沿わせ、前記姿勢
変化を記憶するか又は固定する第１工程と、前記第１工程に引き続いて、前記ロボットシステムで把
持された前記部品を前記第２基準面に押し当てて、前記
ロボットシステムの姿勢を変化させて前記部品を前記第
２基準面に沿わせ、前記姿勢変化を記憶するか又は固定
する第２工程との少なくとも第２工程を含み、前記第１工程及び前記第２工程における姿勢変化の前記
記憶によって前記部品の姿勢を修正するか、又は前記第
１工程から前記第２工程へと前記部品の姿勢を順次固定
していくことによって前記部品の前記基準台に対する位
置を決めることを特徴とする部品の組立方法。
【請求項２】２以上の部品を組み立てる場合であっ
て、最初の部品が位置決めされる組立台を前記基準台と
した後、前記組立台に位置決めされた前記部品を次の前
記基準台とする請求項１記載の部品の組立方法。
【請求項３】前記ロボットは、６自由度以上の自由度
を有するとともに、前記ロボットの各軸の制御ゲインの
変化又はトルクリミッタの設定によってその剛性を下げ
て対象に倣うオンオフ自在なサーボフロート手段を有す
るものである請求項１記載の部品の組立方法。
【請求項４】前記部品を構成する面のうち最も精度が
必要とされる第一面を、その面に最も平行に近い基準面
を第一基準面として、これに押し当て、前記部品を構成
する面のうち次に精度が必要とされる第二面を、前記第
一基準面以外の基準面であって該第二面と最も平行に近
い基準面を第二基準面として、これに押し当てるように
した請求項１記載の部品の組立方法。
【請求項５】部品を位置決めするための基準台と、前
記部品を把持して移動させるロボットと、前記基準台に
対する前記部品の位置情報が予め与えられて前記ロボッ
トを制御する制御装置とを備えてなり、前記基準台は、各々の法線の向きが異なる第１基準面
（Ｘ−Ｙ平面）と第２基準面（Ｘ−Ｚ平面）と第３基準
面（Ｙ−Ｚ平面）とを有し、前記ロボットは、６自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ_x，θ_y，
θ_z）以上の自由度を有するとともに、前記ロボットの
姿勢情報を読み取る手段とを有し、前記制御装置は、前記ロボットの各軸の制御ゲインの変
化又はトルクリミッタの設定によってその剛性を下げて
対象に対して倣うサーボフロート手段と、前記部品を前
記第１，２，３基準面に順に当接させた場合に得られる
前記ロボットの姿勢情報と予め与えられた前記位置情報
の差を演算する手段と、前記演算手段による差に基づい
て前記ロボットの前記位置情報を修正する補正手段とを
有し、前記ロボットが前記部品を前記基準台に位置決めする前
に、前記部品の前記第１，２，３基準面への当接を経
て、前記ロボットの前記位置情報を修正するようにした
ことを特徴とする部品の組立装置。
【請求項６】部品を位置決めするための基準台と、前
記部品を把持して移動させるロボットと、前記基準台に
対する前記部品の位置情報が予め与えられて前記ロボッ
トを制御する制御装置とを備えてなり、前記基準台は、各々の法線の向きが異なる第１基準面
（Ｘ−Ｙ平面）と第２基準面（Ｘ−Ｚ平面）と第３基準
面（Ｙ−Ｚ平面）とを有し、前記ロボットは、６自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ_x，θ_y，
θ_z）以上の自由度を有しており、前記制御装置は、前記ロボットの各軸の制御ゲインの変
化又はトルクリミッタの設定によってその剛性を下げて
対象に対して倣うサーボフロート手段と、前記部品を前
記第１，２，３基準面に順に当接させた場合に得られる
前記ロボットの各軸の姿勢を順次固定する手段とを有
し、前記ロボットが前記部品を前記基準台に位置決めする際
に、前記部品の前記第１，２，３基準面への当接を経な
がら位置決めするようにしたことを特徴とする部品の組
立装置。
【請求項７】前記固定手段は、前記部品を前記第１，
２，３基準面へ順次当接させて倣わせるという前記各軸
の各サーボフロート手段の順次の作動とともに、前記各
軸の各サーボフロート手段を順次に不作動させることに
よって行うものである請求項６記載の部品の組立装置。
【請求項８】前記固定手段は、前記部品を前記第１，
２，３基準面の少なくとも一つに沿わせながら、残りの
他の基準面に当接させることにより行うものである請求
項６記載の部品の組立装置。
【請求項９】前記部品の形状が基準面への当接によっ
て誤差以上に回転するような形状である場合には、特定
軸のサーボフロート手段を不作動とする手段を設けた請
求項６記載の部品の組立方法。