KR102035915B1

KR102035915B1 - 조립체 제조 장치 및 조립체 제조 방법

Info

Publication number: KR102035915B1
Application number: KR1020177030769A
Authority: KR
Inventors: 도시히로 돔베; 나오키 고토; 마코토 히라이
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2019-10-23
Also published as: KR20170129261A; WO2017073116A1; CA2983790C; CN107530843B; JP2017080848A; BR112017023074A2; CA2983790A1; CN107530843A; EP3275586A1; EP3275586B1; JP6498590B2; US10913134B2; EP3275586A4; US20180104777A1

Abstract

장척상 부재의 실제 위치를 검출하는 경우에 있어서의 오차를 작게 하여, 정밀도가 좋은 기준점이나 좌표계의 설정을 행하는 것이 가능한 부재 조립 장치 및 부재 조립 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 장척 부재 조립 장치(1)는, 장척 부재(10)를 파지하는 복수의 핸드부(8)와, 장척 부재(10)의 일단을 고정하여 장척 부재(10)의 길이 방향의 이동을 구속하는 당접판(5)과, 당접판(5)의 설치 위치를 검출하는 레이저 트래커(7)와, 레이저 트래커(7)에서 검출된 당접판(5)의 설치 위치에 기초하여, 핸드부(8)의 위치 조절에 이용되는 기준 좌표 또는 기준점을 결정하는 기준 결정부를 구비한다.

Description

조립체 제조 장치 및 조립체 제조 방법

본 발명은 조립체 제조 장치 및 조립체 제조 방법에 관한 것이다.

저강성(低剛性)으로 휘기 쉬운 장척상(長尺狀) 부재에 대해 다른 부품을 부착하는 경우, 고정용 지그(jig)에 장척상 부재를 유지하는 것이 일반적인 제조 방법이다. 고정용 지그는 강성이 높기 때문에, 장척상 부재에 대해 다른 부품을 부착할 때, 장척상 부재를 휘지 않게 하는 것이 가능하다.

일본 공개특허공보 제2011-27670호

장척상 부재는, 예를 들어 항공기의 구조체인 스트링거(stringer)이며, 약5 m부터 15 m의 길이를 갖는다. 스트링거는 설치 장소에 따라 형상이 다르기 때문에, 1대의 항공기에 설치되는 스트링거에는 다수의 종류가 존재한다. 그 때문에, 스트링거에 대해 클립 등의 다른 부품을 부착할 때, 스트링거를 유지하는 고정용 지그는 다수의 종류를 준비해 놓을 필요가 있다.

또한, 스트링거와 접합되는 판상 스킨은 복곡면(複曲面)인 경우가 많고, 스킨이 복곡면인 경우, 스트링거는 복곡선(複曲線)으로 입체적인 형상을 갖는다. 즉, 스트링거는 하나의 평면 위에 설치 가능한 선상 부재는 아니며, 스트링거를 유지하는 고정용 지그도 복잡한 형상으로 된다.

그래서 고정용 지그 대신에, 장척상 부재를 복수의 파지용 로봇으로 파지시키는 것이 고려된다. 파지용 로봇이 장척상 부재를 파지하는 위치는 장척상 부재의 길이나 형상에 따라 변경할 수 있기 때문에, 고정용 지그에 비해 다수의 종류나 복잡한 형상의 장척상 부재에 대응할 수 있는 자유도가 높다.

파지용 로봇의 핸드부에서 장척상 부재를 파지하여 고정하는 경우나, 고정된 장척상 부재에 대해 부착용 로봇에 의해 다른 부품을 접합하여 고정하는 경우, 장척상 부재를 위치 결정하거나, 파지용 로봇이나 부착용 로봇을 제어하기 위해, 임의의 1점을 기준점(원점)으로 설정하고, 또한 좌표계를 설정할 필요가 있다. 또한, 이들 과제는 항공기에 이용되는 스트링거에 한정되지 않고, 저강성으로 휘기 쉬운 장척상 부재를 유지할 때에 일반적으로 발생한다.

상술의 특허문헌 1에서는, 압축기 등의 대형 장치를 떼어내어 복귀시킬 때에, 부동물(不動物)과 떼어내는 설비 부분 양쪽에 타겟을 설치하고, 레이저식 측정기를 이용하여 위치 좌표를 측정함으로써, 고정밀도로 복원시키는 것이 개시되어 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 장척상 부재의 실제 위치를 검출하는 경우에 있어서의 오차를 작게 하고, 정밀도가 좋은 기준점이나 좌표계의 설정을 행하는 것이 가능한 조립체 제조 장치 및 조립체 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 양태에 관한 조립체 제조 장치는, 장척상 제1 부재를 파지하는 복수의 제1 파지부와, 상기 제1 부재의 일단(一端)을 고정하여 상기 제1 부재의 길이 방향의 이동을 구속하는 고정부와, 상기 제1 파지부를 이동시켜, 상기 제1 부재를 파지한 상기 제1 파지부의 위치를 조절하는 제1 구동부와, 상기 고정부의 설치 위치를 검출하는 검출부와, 상기 검출부에서 검출된 상기 고정부의 설치 위치에 기초하여, 상기 제1 파지부의 위치 조절에 이용되는 기준 좌표 또는 기준점을 결정하는 기준 결정부와, 상기 제1 부재의 원형상(原形狀)이 기록된 기억부와, 상기 기억부에 기록된 상기 원형상과 상기 기준 결정부에서 결정된 상기 기준 좌표 또는 상기 기준점에 기초하여, 상기 제1 파지부가 파지하는 상기 제1 부재의 형상이 상기 원형상과 일치하도록 상기 제1 구동부를 구동하여 상기 제1 부재를 파지한 상기 복수의 제1 파지부의 위치를 조절하는 제어부를 구비한다.

이 구성에 의하면, 장척상 제1 부재는 복수의 제1 파지부에 의해 파지되고, 제1 부재를 파지하는 각각의 제1 파지부는 제1 구동부에 의해 이동되면서 위치가 조절된다. 이때, 제어부는 기억부에 기록된 제1 부재의 원형상에 기초하여, 제1 구동부를 구동하여 복수의 제1 파지부의 위치를 조절한다. 이와 같이, 복수의 제1 파지부의 위치가 조절됨으로써, 복수의 제1 파지부에 의해 파지된 제1 부재는 기억부에 기록된 제1 부재의 원형상과 일치한 형상으로 유지된다. 게다가, 고정부에 의해 제1 부재의 일단이 고정되고, 제1 부재의 길이 방향의 이동이 구속되기 때문에, 제1 부재의 일단을 위치 결정의 기준 위치로 할 수 있다. 그리고 제1 파지부의 위치 조절에 이용되는 기준 좌표 또는 기준점이, 제1 부재의 일단이 고정되는 고정부의 설치 위치로부터 결정되기 때문에, 제1 부재의 위치 조절을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

상기 제1 양태에 있어서, 상기 고정부에 설치되어, 레이저 광을 반사하는 제1 반사부를 더 구비하며, 상기 검출부는, 레이저 광을 조사(照射)하면서 주사(走査)하는 조사부와, 상기 제1 반사부에서 반사된 상기 레이저 광을 수광(受光)하는 수광부와, 상기 제1 반사부에서 반사되어, 상기 수광부가 수광한 상기 레이저 광에 기초하여, 상기 제1 반사부가 설치된 상기 고정부의 설치 위치를 산출하는 위치 산출부를 가지며, 상기 기준 결정부는 상기 위치 산출부에 의해 산출된 상기 고정부의 설치 위치에 기초하여, 상기 기준 좌표 또는 상기 기준점을 결정한다.

이 구성에 의하면, 조사부가 레이저 광을 조사하고, 고정부에 설치된 제1 반사부가 레이저 광을 반사한 후, 수광부가 레이저 광을 수광한다. 고정부의 설치 위치는 수광부에서 수광한 레이저 광에 기초하여 산출된다. 그리고 산출된 고정부의 설치 위치로부터 기준점 또는 기준 좌표가 결정된다.

상기 제1 양태에 있어서, 상기 고정부와는 다른 위치에, 서로 이격(離隔)하여 2개 또는 하나 설치되는 제2 반사부를 더 구비하며, 상기 제1 반사부는 상기 고정부에 있어서 하나 또는 서로 이격하여 2개 설치되고, 상기 위치 산출부는, 상기 제2 반사부에서 반사되어 상기 수광부가 수광한 상기 레이저 광에 기초하여, 상기 제2 반사부의 설치 위치를 산출하고, 상기 기준 결정부는 상기 위치 산출부에서 산출된 상기 고정부의 설치 위치 및 상기 제2 반사부의 설치 위치에 기초하여 상기 기준 좌표를 결정한다.

이 구성에 의하면, 제1 부재의 일단 측에 설치된 고정부에 하나 또는 2개의 제1 반사부가 설치되고, 고정부와 다른 위치에 2개 또는 하나의 제2 반사부가 설치된다. 레이저 광은 합계 적어도 3개로 되는 제1 반사부와 제2 반사부에서 반사하고, 기준 좌표는 제1 반사부와 제2 반사부에서 반사한 레이저 광에 기초하여 결정된다. 제1 반사부가 제1 부재의 일단을 고정하는 고정부에 설치되고, 기준 좌표는 고정부의 설치 위치에 기초하여 결정되기 때문에, 제1 부재의 위치 조절을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

상기 제1 양태에 있어서, 상기 제1 반사부는 상기 고정부에 서로 이격하여 3개 설치되고, 상기 위치 산출부는, 3개의 상기 제1 반사부에서 반사되어 상기 수광부가 수광한 상기 레이저 광에 기초하여, 상기 제1 반사부가 설치된 상기 고정부의 설치 위치를 산출하고, 상기 기준 결정부는 상기 위치 산출부에서 산출된 상기 고정부의 설치 위치에 기초하여 상기 기준점을 결정한다.

이 구성에 의하면, 고정부에 3개의 제1 반사부가 설치되고, 레이저 광은 이들 3개의 제1 반사부에서 반사한다. 기준점은 3개의 제1 반사부에서 반사한 레이저 광에 기초하여 결정된다. 3개의 제1 반사부가 제1 부재의 일단을 고정하는 고정부에 설치되고, 기준점은 고정부의 설치 위치에 기초하여 결정되기 때문에, 제1 부재의 위치 조절을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

상기 제1 양태에 있어서, 상기 제1 반사부가 상기 고정부에 설치되는 위치는, 상기 검출부가 갖는 검출 오차와 상기 기준 결정부에서 결정되는 상기 기준점의 위치의 오차에 기초하여 결정되어 있다.

이 구성에 의하면, 예를 들어 검출부가 갖는 검출 오차에 대한 기준 결정부에서 결정되는 기준점의 위치의 오차를 작게 하도록 제1 반사부가 설치됨으로써, 기준점의 위치를 정밀도 좋게 설정할 수 있다. 반대로 검출부가 갖는 검출 오차에 대한 기준 결정부에서 결정되는 기준점의 위치의 오차를 크게 하면, 제1 반사부의 설치 위치의 자유도를 높일 수 있지만, 기준점의 위치 정밀도는 악화한다.

상기 제1 양태에 있어서, 상기 제1 부재를 파지하는, 상기 제1 파지부보다도 적은 수의 제2 파지부와, 상기 제1 구동부에 의한 상기 제1 파지부의 위치 조절에 있어서의 위치 정밀도보다도 정밀도가 높고, 상기 제2 파지부를 이동시켜, 상기 제1 부재를 파지한 상기 제2 파지부의 위치를 조절하는 제2 구동부와 상기 제2 파지부에 설치되는 제3 반사부를 더 구비하며, 상기 위치 산출부는, 상기 제3 반사부에서 반사되어 상기 수광부가 수광한 상기 레이저 광에 기초하여, 상기 제3 반사부의 설치 위치를 산출하고, 상기 기준 결정부는 상기 위치 산출부에서 산출된 상기 제3 반사부의 설치 위치에 기초하여, 상기 제2 파지부가 상기 제1 부재를 파지하는 위치를 결정하고, 상기 제어부는 상기 기억부에 기록된 상기 제1 부재의 원형상과 상기 기준 결정부에서 결정된 상기 기준 좌표 또는 상기 기준점에 기초하여, 상기 제1 파지부 및 상기 제2 파지부가 파지하는 상기 제1 부재의 형상이 상기 기억부에 기록된 상기 제1 부재의 원형상과 일치하도록 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부를 구동하여 상기 복수의 제1 파지부 및 상기 제2 파지부의 위치를 조절한다.

이 구성에 의하면, 장척상 제1 부재는 복수의 제1 파지부에 의해 파지되고, 제1 부재를 파지하는 각각의 제1 파지부는 제1 구동부에 의해 이동되면서 위치가 조절된다. 또한, 장척상 제1 부재는 제1 파지부보다도 적은 수의 제2 파지부에 의해 파지되고, 제2 파지부는 제2 구동부에 의해 이동되면서 위치가 조절된다. 제2 구동부에 의한 제2 파지부의 위치 조절은 제1 구동부에 의한 제1 파지부의 위치 조절에 있어서의 위치 정밀도보다도 정밀도가 높다. 이때, 제어부는 기억부에 기록된 제1 부재의 원형상에 기초하여, 제1 구동부와 제2 구동부를 구동하여 복수의 제1 파지부와 제2 파지부의 위치를 조절한다. 이와 같이, 복수의 파지부의 위치가 조절됨으로써, 복수의 제1 파지부 및 제2 파지부에 의해 파지된 제1 부재는 기억부에 기록된 제1 부재의 원형상과 일치한 형상으로 유지된다. 또한, 위치 정밀도의 정밀도가 높은 제2 파지부와 함께 복수의 제1 파지부가 제1 부재를 유지함으로써, 제2 파지부를 이용하지 않는 경우에 비해, 제1 부재의 소정 부분에 대해 위치 어긋남을 저감할 수 있다.

또한, 제2 파지부에 제3 반사부가 설치되고, 레이저 광은 제3 반사부에서 반사한다. 제2 파지부가 제1 부재를 파지하는 위치는 제3 반사부에서 반사한 레이저 광에 기초하여 산출된 제3 반사부의 설치 위치로부터 결정된다. 이에 의해, 제2 파지부의 위치가 정밀도 좋게 위치 결정되고, 제2 부재의 파지 위치가 정밀도 좋게 결정된다.

상기 제1 양태에 있어서, 상기 제1 부재에 대해 제2 부재를 부착하는 부착 로봇과 상기 부착 로봇에 설치되는 제4 반사부를 더 구비하며, 상기 위치 산출부는, 상기 제4 반사부에서 반사되어 상기 수광부가 수광한 상기 레이저 광에 기초하여, 상기 제4 반사부의 설치 위치를 산출하고, 상기 기준 결정부는 상기 위치 산출부에서 산출된 상기 제4 반사부의 설치 위치에 기초하여, 상기 부착 로봇이 상기 제2 부재를 부착하는 위치를 결정한다.

이 구성에 의하면, 부착 로봇에 의해, 제1 파지부 또는 제2 파지부가 파지하는 제1 부재에 대해 제2 부재가 부착된다. 또한, 부착 로봇에 제4 반사부가 설치되고, 레이저 광은 제4 반사부에서 반사한다. 부착 로봇이 제2 부재를 부착하는 위치는 제4 반사부에서 반사한 레이저 광에 기초하여 산출된 제4 반사부의 설치 위치로부터 결정된다. 이에 의해, 부착 로봇의 위치가 정밀도 좋게 결정되고, 제2 부재의 설치 정밀도가 향상한다.

본 발명의 제2양태에 관한 조립체 제조 방법은, 복수의 제1 파지부가 장척상 제1 부재를 파지하는 단계와, 고정부가 상기 제1 부재의 일단을 고정하여 상기 제1 부재의 길이 방향의 이동을 구속하는 단계와, 제1 구동부가 상기 제1 파지부를 이동시켜, 상기 제1 부재를 파지한 상기 제1 파지부의 위치를 조절하는 단계와, 검출부가 상기 고정부의 설치 위치를 검출하는 단계와, 기준 결정부가 상기 검출부에서 검출된 상기 고정부의 설치 위치에 기초하여, 상기 제1 파지부의 위치 조절에 이용되는 기준 좌표 또는 기준점을 결정하면, 제어부가 기억부에 기록된 상기 제1 부재의 원형상과 상기 기준 결정부에서 결정된 상기 기준 좌표 또는 상기 기준점에 기초하여, 상기 제1 파지부가 파지하는 상기 제1 부재의 형상이 상기 원형상과 일치하도록 상기 제1 구동부를 구동하여 상기 제1 부재를 파지한 상기 복수의 제1 파지부의 위치를 조절하는 단계를 구비한다.

본 발명에 의하면, 장척상 부재의 실제 위치를 검출하는 경우에 있어서의 오차를 작게 하여, 정밀도가 좋은 기준점이나 기준 좌표의 설정을 행할 수 있고, 장척상 부재의 위치 조절의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 장척 부재 조립 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관한 장척 부재 조립 장치의 파지 로봇을 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 관한 장척 부재 조립 장치의 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 관한 장척 부재 조립 장치의 파지 로봇의 핸드부를 나타내는 정면도이다.
도 5는 도 4의 V-V 선에서 절단한 단면도이다.
도 6은 도 4의 VI-VI 선에서 절단한 단면도이다.
도 7은 도 8의 VII-VII 선에서 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 관한 장척 부재 조립 장치의 당접판을 나타내는 정면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 관한 장척 부재 조립 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 관한 장척 부재 조립 장치의 파지 로봇의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 각 조건하에 있어서의 스트링거의 길이 방향으로 발생하는 설치 위치의 위치 어긋남을 나타내는 그래프이다.
도 12는 당접판에 설치되는 리플렉터(reflector)의 위치를 나타내는 정면도이다.
도 13은 기준 위치를 산출할 때에 발생하는 오차비와 리플렉터 거리비의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 실시형태에 관한 장척 부재 조립 장치의 변형예를 나타내는 평면도이다.

이하에, 본 발명의 일 실시형태에 관한 장척 부재 조립 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하여, 본 실시형태에 관한 장척 부재 조립 장치의 구성에 대해 설명한다.

장척 부재 조립 장치(1)는, 컨베이어(2)와, 테이블(3)과, 복수 대의 지지 로봇(4)과, 당접판(5)과, 부착 로봇(6)과, 레이저 트래커(laser tracker)(7)와, 파지 로봇(11) 등을 구비한다. 장척 부재 조립 장치(1)는 제1 부재인 장척 부재(10)에 대해, 제2 부재인 다른 부품(22)이 부착된 조립체를 제조하는 조립체 제조 장치이다.

장척 부재 조립 장치(1)는 장척 부재(10)를 공급 위치(20)로부터 취출하여 부착 위치(21)까지 반송한다. 그리고 부착 위치(21)에서 장척 부재(10)에 대해 다른 부품(22)을 부착한다. 공급 위치(20)에는, 부품(22)을 부착하기 전의 장척 부재(10)가 가치(

)되어 있고, 부착 위치(21)의 근방에는, 부착 로봇(6) 및 파지 로봇(11)이 마루 위에 고정하여 재치(載置)되어 있다.

장척 부재(10)는, 예를 들어 항공기의 구조용 부재인 스트링거이다. 스트링거는 약 5 m부터 15 m의 길이를 갖고, 예를 들어 복곡선상으로 입체적인 형상을 갖는다. 스트링거에는, 예를 들어 클립으로 불리는 다른 부품(22)이 부착된다. 여기서, 스트링거에 대해 클립이 부착된 것이 조립체에 상당한다. 클립은 복수의 스트링거에 접속되는 장척상 프레임을 결합하기 위한 부품이다. 클립이 스트링거의 길이 방향에 대해 정확한 위치에서 부착됨으로써, 복수의 스트링거에 대해 하나의 프레임을 조립할 때, 프레임을 휘게 하지 않고 복수의 스트링거에 걸쳐서 접속할 수 있다.

컨베이어(2)는 통상 이용되는 것을 적용할 수 있고, 후술하는 테이블(3)이 재치된다. 컨베이어(2)는 테이블(3)을 일단 측으로부터 타단 측으로, 또한 타단 측으로부터 일단 측으로 이동시킨다. 컨베이어(2)의 일단 측은 장척 부재(10)의 공급 위치(20)의 근방이며, 컨베이어(2)는 테이블(3)을 공급 위치(20)의 근방으로부터 부착 로봇(6)의 근방으로 이동시킨다.

부착 로봇(6)이 장척 부재(10)에 대해 길이 방향으로 복수의 부품(22)을 부착하는 경우, 장척 부재(10)의 소정의 영역의 부착이 완료된 후, 컨베이어(2)가 장척 부재(10)를 파지한 지지 로봇(4)이 설치된 테이블(3)을 반송한다. 이에 의해, 지지 로봇(4)이 장척 부재(10)의 부품 형상을 소정의 유지 형상으로 유지한 상태로 파지한 채 장척 부재(10)가 반송됨으로써, 부착 로봇(6)이 다음의 소정의 영역에 부품(22)의 부착을 행할 수 있다. 또한, 그 소정의 영역의 부착이 완료되면, 컨베이어(2)가 테이블(3)을 반송하고, 부착 로봇(6)이 추가로 다음의 장척 부재(10)의 소정의 영역에 부품(22)의 부착을 행한다. 이 동작을 되풀이함으로써, 장척 부재(10)의 길이 방향 모두에 걸쳐서 부품(22)의 부착이 행해진다. 하나의 소정의 영역에서의 부품(22)의 부착은 하나의 부품(22)인 경우도 있고, 길이 방향을 따라 복수의 부품(22)인 경우도 있다.

테이블(3)에는, 복수의 지지 로봇(4)과 당접판(5)이 일렬로 설치된다. 이에 의해, 복수의 지지 로봇(4)과 당접판(5)이 일체적으로 컨베이어(2) 위를 이동한다. 지지 로봇(4)은 복수 대가 테이블(3) 위에 일렬로 재치되고, 당접판(5)은 테이블(3)의 양단, 즉 복수의 지지 로봇(4)의 양측에 하나씩 재치된다. 테이블(3) 위에 재치되는 지지 로봇(4)의 대수나, 지지 로봇(4) 사이의 거리는 조립의 대상으로 되는 장척 부재(10)에 따라 미리 설정된다. 장척 부재(10)를 파지하기 위해 가동하는 지지 로봇(4)의 대수는 실제로 파지하는 장척 부재(10)의 길이에 따라 결정된다. 도 1에서는 5대의 지지 로봇(4) 중 4대에서 장척 부재(10)를 파지하고 있는 모습을 나타내고 있다.

지지 로봇(4)은, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 장척 부재(10)를 파지하는 구성을 갖는 핸드부(8)와, 핸드부(8)가 선단에 설치된 아암부(9)와, 아암부(9)를 지지하는 몸통부(12) 등을 갖는다. 핸드부(8)는 제1 파지부의 일례이며, 아암부(9) 및 몸통부(12)는 제1 구동부의 일례이다.

핸드부(8)는, 장척 부재(10)가 탈락하지 않도록 파지하는 스토퍼(13)와, 스토퍼(13)가 파지하고 있지 않을 때에 장척 부재(10)를 X 방향으로 이동시키는 것이 가능하도록, 또한 장척 부재(10)의 Y 좌표를 위치 결정하는 A 기준면 롤러부(14)와, Z 좌표를 위치 결정하는 B기준면 롤러부(15) 등을 갖는다. 핸드부(8)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.

아암부(9) 및 몸통부(12)는, 핸드부(8)가 장척 부재(10)를 적절히 지지할 수 있도록 핸드부(8)를 이동시키는 구성을 갖는다. 아암부(9) 및 몸통부(12)에 대해서는 통상 이용되는 로봇의 구성을 적용할 수 있다. 지지 로봇(4)은 지지 로봇(4) 자신이 갖는 기준 위치에 기초하여, 핸드부(8)의 위치를 검출하면서 핸드부(8)를 이동시킨다.

당접판(5)은 평판부(16)를 갖고, 평판부(16)의 면 위에 장척 부재(10)의 일단이 당접된다.

또한, 당접판(5)은 장척 부재(10)의 일단을 구속하는 구성을 갖는다. 이에 의해, 당접판(5)에 당접된 장척 부재(10)의 일단을, 다른 부품(22)을 부착할 때의 위치 결정의 기준 위치로 할 수 있다. 당접판(5)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.

당접판(5)에는, 레이저 트래커(7)로부터의 레이저 광을 반사하는 리플렉터(27)가 설치된다. 레이저 트래커(7)에서는, 레이저 트래커(7)로부터 조사되어 리플렉터(27)에서 반사한 레이저 광에 의해, 당접판(5)에 설치된 리플렉터(27)의 위치 정보가 검출된다. 리플렉터(27)의 위치 정보에 의해, 당접판(5)의 위치나 기울기를 검출할 수 있고, 또한 기준점 및 기준 좌표를 설정할 수 있다.

당접판(5)은 테이블(3)의 양단에 하나씩, 즉 복수의 지지 로봇(4)의 양측에 하나씩 재치된다. 장척 부재(10)를 당접판(5)에 접촉시킬 때, 2개의 당접판(5) 중 하나의 당접판(5)만이 이용된다. 당접판(5)은 장척 부재(10)의 형상에 따라 선택된다. 도 1에서는 레이저 트래커(7)에 가까운 측의 당접판(5)에 장척 부재(10)가 당접되어 있는 상태가 나타내져 있다.

부착 로봇(6)은, 다른 부품(22)을 파지하는 핸드부(17)와, 핸드부(17)가 선단에 설치된 아암부(18)와, 아암부(18)를 지지하는 몸통부(19) 등을 갖는다.

아암부(18) 및 몸통부(19)는, 핸드부(17)가 파지한 다른 부품(22)을 장척 부재(10)의 부착 위치(21)에 이동시키는 구성을 갖는다. 아암부(18) 및 몸통부(19)에 대해서는 통상 이용되는 로봇의 구성을 적용할 수 있다. 부착 로봇(6)은, 부착 로봇(6) 자신이 갖는 기준 위치와 부착 로봇(6)의 핸드부(17)에 설치된 리플렉터(28)의 위치 정보에 기초하여, 핸드부(17)의 위치를 검출하면서 핸드부(17)를 이동시킨다.

부착 로봇(6)의 핸드부(17)에는, 레이저 트래커(7)로부터의 레이저 광을 반사하는 리플렉터(28)가 설치된다. 레이저 트래커(7)에서는, 레이저 트래커(7)로부터 조사되어 리플렉터(28)에서 반사한 레이저 광에 의해, 핸드부(17)에 설치된 리플렉터(28)의 위치 정보가 검출된다. 레이저 트래커(7)에서 검출된 리플렉터(28)의 위치 정보에 기초하여 핸드부(17)를 제어할 수 있고, 리플렉터(28)가 설치되지 않은 경우보다도 부착 로봇(6)의 핸드부(17)의 위치 제어의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

리플렉터(28)는 핸드부(17)에 있어서 적어도 3점 설치되며, 각 리플렉터(28)의 위치는 레이저 트래커(7)에 의해 검출된다. 이에 의해, 핸드부(17)의 경사나 위치가 정확하게 산출된다.

부착 로봇(6), 파지 로봇(11), 또는 다른 로봇이 장척 부재(10)와 부품(22)을 클램프하거나, 천공하거나, 타병(

)하거나 하는 기능을 겸비한다.

파지 로봇(11)은, 장척 부재(10) 및 다른 부품(22)을 파지하는 구성을 갖는 핸드부(37)와, 핸드부(37)가 선단에 설치된 아암부(38)와, 아암부(38)를 지지하는 몸통부(39) 등을 갖는다.

핸드부(37)는 장척 부재(10)를 X 방향으로 이동시키는 것이 가능한 구성을 갖고 있으며, 또한 장척 부재(10)의 Y 좌표와 Z 좌표를 위치 결정하는 것이 가능한 구성을 갖는다.

아암부(38) 및 몸통부(39)는, 핸드부(37)가 장척 부재(10)를 적절히 지지할 수 있도록 핸드부(37)를 이동시키는 구성을 갖는다. 아암부(38) 및 몸통부(39)에 대해서는 통상 이용되는 로봇의 구성을 적용할 수 있다. 파지 로봇(11)은 파지 로봇(11) 자신이 갖는 기준 위치와 파지 로봇(11)의 핸드부(37)에 설치된 리플렉터(29)의 위치 정보에 기초하여, 핸드부(37)의 위치를 검출하면서 핸드부(37)를 이동시킨다.

파지 로봇(11)의 핸드부(37)에는, 레이저 트래커(7)로부터의 레이저 광을 반사하는 리플렉터(29)가 설치된다. 이에 의해, 레이저 트래커(7)에서는, 레이저 트래커(7)로부터 조사되어 리플렉터(29)에서 반사한 레이저 광에 의해, 핸드부(37)에 설치된 리플렉터(29)의 위치 정보가 검출된다. 레이저 트래커(7)에서 검출된 리플렉터(29)의 위치 정보에 기초하여 핸드부(37)를 제어할 수 있고, 리플렉터(29)가 설치되지 않은 경우보다도 파지 로봇(11)의 핸드부(37)의 위치 제어의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서 본 실시형태에서는, 파지 로봇(11)은 지지 로봇(4)과 비교하여, 위치 결정에 있어서 위치 오차가 적다.

리플렉터(29)는 핸드부(37)에 있어서 적어도 3점 설치되며, 각 리플렉터(29)의 위치는 레이저 트래커(7)에 의해 검출된다. 이에 의해, 핸드부(37)의 경사나 위치가 정확하게 산출된다.

파지 로봇(11)이 장척 부재(10)를 적절히 지지한 후, 부착 로봇(6), 파지 로봇(11), 또는 다른 로봇이 장척 부재(10)와 부품(22)을 클램프하거나, 천공하거나, 타병하거나 한다.

레이저 트래커(7)는 레이저 광을 주사하고, 리플렉터(27, 28, 29)에서 반사한 레이저 광을 수광하여 리플렉터(27, 28, 29)의 위치를 검출한다. 레이저 트래커(7)는 컨베이어(2)나, 지지 로봇(4), 부착 로봇(6), 파지 로봇(11)과는 다른 위치에 고정하여 설치된다.

레이저 트래커(7)는, 조사부(41)와, 수광부(42)와, 위치 산출부(43)를 갖는다. 조사부(41)는 레이저 광을 주사하면서 조사한다. 수광부(42)는 리플렉터(27, 28, 29)에서 반사한 레이저 광을 수광한다.

위치 산출부(43)는, 리플렉터(27, 28, 29)에서 반사되어 수광부(42)가 수광한 레이저 광에 기초하여, 리플렉터(27, 28, 29)의 위치를 산출한다. 리플렉터(27)는 당접판(5)에 설치되기 때문에, 위치 산출부(43)가 리플렉터(27)의 위치를 산출함으로써, 위치 산출부(43)는 당접판(5)의 설치 위치를 산출한다.

기준 결정부(50)는 위치 산출부에 의해 산출된 당접판(5)의 설치 위치에 기초하여, 기준 좌표 또는 기준점을 결정한다. 기준 좌표 또는 기준점은 장척 부재(10)의 위치 결정이나, 지지 로봇(4)의 핸드부(8)의 위치 조절에 이용된다. 또한, 기준 결정부(50)는 위치 산출부에서 산출된 리플렉터(29)의 설치 위치에 기초하여, 파지 로봇(11)의 핸드부(37)가 장척 부재(10)를 파지하는 위치를 결정한다. 또한, 기준 결정부(50)는 위치 산출부에서 산출된 리플렉터(28)의 설치 위치에 기초하여, 부착 로봇(6)의 핸드부(17)가 다른 부품(22)을 부착하는 위치를 결정한다.

장척 부재 조립 장치(1)를 제어하는 제어부(30)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 컨베이어 제어부(31)와, 지지 로봇 제어부(32)와, 부착 로봇 제어부(33)와, 파지 로봇 제어부(34) 등을 구비한다. 제어부(30)는, 예를 들어 프로그램에 의해 실행되는 컴퓨터이다.

컨베이어 제어부(31)는, 장척 부재(10)의 소정의 영역이 부착 위치(21)로 이동하도록 컨베이어(2)의 위치를 조절한다. 컨베이어 제어부(31)는 장척 부재(10)에 있어서 부품(22)이 부착되는 영역과 부착 위치(21)에 기초하여, 컨베이어(2)의 이동을 시작하여 소정의 위치까지 테이블(3)을 이동시킨다.

지지 로봇 제어부(32)는, 지지 로봇(4) 자신이 갖는 기준 위치와 레이저 트래커(7)에 의해 취득된, 당접판(5)에 설치된 리플렉터(27)의 위치 정보에 의한 기준점 및 기준 좌표에 기초하여, 핸드부(8)의 위치를 검출하면서 핸드부(8)를 이동시킨다. 지지 로봇 제어부(32)는 장척 부재(10)의 단부를 당접판(5)에 당접시킨다. 또한, 지지 로봇 제어부(32)는 메모리(35)에 기록된 장척 부재(10)의 원형상에 기초하여, 복수의 지지 로봇(4)의 핸드부(8)를 이동시킨다.

부착 로봇 제어부(33)는, 부착 로봇(6) 자신이 갖는 기준 위치와, 부착 로봇(6)의 핸드부(17)에 설치된 리플렉터(28)의 위치 정보와, 레이저 트래커(7)에 의해 취득된, 당접판(5)에 설치된 리플렉터(27)의 위치 정보에 의한 기준점 및 기준 좌표에 기초하여, 핸드부(17)의 위치를 검출하면서 핸드부(17)를 이동시킨다. 또한, 부착 로봇 제어부(33)는 장척 부재(10)에 대해 다른 부품(22)을 부착하도록 핸드부(17)를 동작시킨다. 구체적으로는, 부착 로봇 제어부(33)는 핸드부(17)에 대해 장척 부재(10)와 부품(22)에 클램프나 천공이나 타병시킨다. 단, 본 기능은 후술하는 파지 로봇 제어부(34) 또는 다른 로봇의 제어부가 실시해도 좋다.

파지 로봇 제어부(34)는, 파지 로봇(11) 자신이 갖는 기준 위치와, 파지 로봇(11)의 핸드부(37)에 설치된 리플렉터(29)의 위치 정보와, 레이저 트래커(7)에 의해 취득된 당접판(5)에 설치된 리플렉터(27)의 위치 정보에 의한 기준점 및 기준 좌표에 기초하여, 핸드부(37)의 위치를 검출하면서 핸드부(37)를 이동시킨다.

다음에, 도 4부터 도 6을 참조하여, 지지 로봇(4)의 핸드부(8)의 구성에 대해 설명한다.

지지 로봇(4)의 핸드부(8)는, 스토퍼(13)와, A 기준면 롤러부(14)와, B기준면 롤러부(15) 등을 구비한다. 또한, 도 4부터 도 6에서는 횡단면이 소위 Z 형인 장척 부재(10)의 경우에 대해 설명하고 있지만, 본 발명은 스토퍼(13)와 복수의 파지부의 배치 위치를 변경함으로써, 다른 단면 형상을 갖는 장척 부재(10)에도 적용 가능하다.

스토퍼(13)는 장척 부재(10)의 평판 부분을 양측으로부터 협지한다. 스토퍼(13)는 장척 부재(10)를 공급 위치(20)로부터 컨베이어(2) 측까지 이동할 때에 이용되며, 지지 로봇(4)의 핸드부(8)로부터 장척 부재(10)가 탈락하는 것을 방지한다. 또한, 스토퍼(13)에서 장척 부재(10)를 파지하고 있을 때, 장척 부재(10)를 당접판(5)에 당접한다. 이때, 어느 지지 로봇(4)의 스토퍼(13)만이 장척 부재(10)를 협지하고 있으면 좋다.

스토퍼(13)는 장척 부재(10)를 당접판(5)에 대해 당접한 후는 장척 부재(10)의 파지를 해제한다.

스토퍼(13)는, 예를 들어 고정 부품(13A)과 이동 부품(13B)으로 이루어지고, 이동 부품(13B)은 액츄에이터(actuator)(도시 않음)에 의해, 고정 부품(13A)에 대해 가까워지거나 멀어지거나 한다. 이동 부품(13B)이 고정 부품(13A)에 가까워짐으로써, 장척 부재(10)의 평판 부분을 협지하고, 반대로 이동 부품(13B)이 고정 부품(13A)으로부터 멀어짐으로써 협지를 해제한다.

A 기준면 롤러부(14)는 장척 부재(10)에 있어서의 A 기준면의 위치 결정을 행한다. A 기준면 롤러부(14)는 파지하고 있는 부분의 Y 좌표의 위치를 조절한다.

A 기준면 롤러부(14)는 고정 롤러(14A)와 이동 롤러(14B)로 이루어지고, 이동 롤러(14B)는 액츄에이터(도시 않음)에 의해, XY 평면 내에서 Y 축에 대해 평행하게 이동하고, 고정 롤러(14A)에 대해 가까워지거나 멀어지거나 한다. 이동 롤러(14B)가 고정 롤러(14A)에 가까워짐으로써, 장척 부재(10)의 평판 부분을 협지하고, 반대로 이동 롤러(14B)가 고정 롤러(14A)로부터 멀어짐으로써 협지를 해제한다.

또한, 고정 롤러(14A)와 이동 롤러(14B)의 각각의 회전축은 장척 부재(10)의 길이 방향에 대해 수직하며, 또한 A 기준면에 대해 평행한 축 방향이다. 이에 의해, A 기준면 롤러부(14)는, 고정 롤러(14A)와 이동 롤러(14B)가 장척 부재(10)를 협지했을 때, 장척 부재(10)의 길이 방향으로의 이동을 구속하지 않고, 장척 부재(10)가 길이 방향으로 이동하는 것을 허용한다.

고정 롤러(14A)와 이동 롤러(14B)가 장척 부재(10)를 협지했을 때, 고정 롤러(14A)의 외주 면과 접촉하는 장척 부재(10)의 평판 면이 A 기준면이다. 따라서 지지 로봇(4)이 A 기준면과 접촉하는 고정 롤러(14A)의 외주 면의 위치를 조절함으로써, 장척 부재(10)에 있어서의 A 기준면의 위치 결정이 행해진다.

B기준면 롤러부(15)는 장척 부재(10)에 있어서의 B기준면의 위치 결정을 행한다. B기준면 롤러부(15)는 파지하고 있는 부분의 Z 좌표의 위치를 조절한다.

B기준면 롤러부(15)는 A 기준면 롤러부(14)와 마찬가지로, 고정 롤러(15A)와 이동 롤러(15B)로 이루어지고, 이동 롤러(15B)는 액츄에이터(도시 않음)에 의해, XZ 평면 내에서 Z 축에 대해 평행하게 이동한다. 고정 롤러(15A)와 이동 롤러(15B)의 각각의 회전축은 장척 부재(10)의 길이 방향에 대해 수직하며, 또한 B기준면에 대해 평행한 축 방향이다.

고정 롤러(15A)와 이동 롤러(15B)가 장척 부재(10)를 협지했을 때, 고정 롤러(15A)의 외주 면과 접촉하는 장척 부재(10)의 평판 면이 B기준면이다. 따라서 지지 로봇(4)이 B기준면과 접촉하는 고정 롤러(15A)의 외주 면의 위치를 조절함으로써, 장척 부재(10)에 있어서의 B기준면의 위치 결정이 행해진다.

다음에, 도 7 및 도 8을 참조하여, 당접판(5)의 구성에 대해 설명한다.

장척 부재(10)의 일 단부에 있어서의 단면(YZ 면)이 당접판(5)의 평판부(16)의 평면(YZ 면)에 면상(面狀)으로 완전히 당접되고, 또한 Y 방향 및 Z 방향으로도 구속됨으로써, 당접판(5)에 당접된 장척 부재(10)의 일 단부의 위치와 장척 부재(10)의 연설(延設) 방향이 특정 가능해진다.

당접판(5)에는, 평판부(16)와, 평판부(16)에 설치된 A 기준면 지그(24) 및 B기준면 지그(25)와, 플로팅 유닛(floating unit)(23)과, 리플렉터(27) 등이 설치된다. 또한, 도 7 및 도 8은 횡단면이 소위 Z 형인 장척 부재(10)의 경우에 대해 설명하고 있지만, 본 발명은 A 기준면 지그(24)와 B기준면 지그(25)의 배치 위치를 변경함으로써, 다른 단면 형상을 갖는 장척 부재(10)에도 적용 가능하다. 또한, 도 8에서는 도 1과는 다른 측의 당접판(5)에 대해, 장척 부재(10)가 당접되어 있는 상태를 나타내고 있다.

A 기준면 지그(24)는 장척 부재(10)에 있어서의 A 기준면이 기준 위치로 되도록 구속한다. A 기준면 지그(24)는 장척 부재(10)의 Y 방향의 이동을 구속한다.

A 기준면 지그(24)는, 예를 들어 고정 부품(24A)과 이동 부품(24B)으로 이루어지고, 고정 부품(24A)은 평판부(16)의 일면(一面) 측에서 돌출하여 설치되어 있다. 이동 부품(24B)은 액츄에이터(도시 않음)에 의해, 고정 부품(24A)에 대해 가까워지거나 멀어지거나 한다. 이동 부품(24B)이 고정 부품(24A)에 가까워짐으로써, 장척 부재(10)의 평판 부분을 협지하고, 반대로 이동 부품(24B)이 고정 부품(24A)으로부터 멀어짐으로써 협지를 해제한다.

고정 부품(24A)이 장척 부재(10)와 접촉하는 면은 평판부(16)의 평면에 대해 수직한 면을 갖는다. 이에 의해, A 기준면 지그(24)에 의해, 장척 부재(10)의 Y 방향의 이동이 구속되었을 때, 장척 부재(10)의 단면이 당접판(5)에 확실하게 가압 당접되는 동시에 장척 부재(10)의 연설 방향이 정확해진다.

또한, 고정 부품(24A)과 이동 부품(24B)이 장척 부재(10)를 협지했을 때, 고정 부품(24A)과 접촉하는 장척 부재(10)의 평판 면이 A 기준면이다.

B 기준면 지그(25)는 장척 부재(10)에 있어서의 B 기준면이 기준 위치로 되도록 구속한다. B 기준면 지그(25)는 장척 부재(10)의 Z 방향의 이동을 구속한다.

B기준면 지그(25)는, 예를 들어 고정 부품(25A)과 이동 부품(25B)으로 이루어진다. 고정 부품(25A)이 장척 부재(10)와 접촉하는 면은 평판부(16)의 평면에 대해 수직한 면을 갖는다. 이에 의해, B기준면 지그(25)에 의해, 장척 부재(10)의 Z 방향의 이동이 구속되었을 때, 장척 부재(10)의 단면이 당접판(5)에 확실하게 가압 당접되는 동시에 장척 부재(10)의 연설 방향이 정확해진다.

또한, 고정 부품(25A)과 이동 부품(25B)이 장척 부재(10)를 협지했을 때, 고정 부품(25A)과 접촉하는 장척 부재(10)의 평판 면이 B기준면이다.

플로팅 유닛(23)은 지지대(26)와 평판부(16) 사이에 설치된다. 플로팅 유닛(23)은, 평판부(16)가 X 방향으로 이동하거나, X 방향에 대해 경사하는 것을 허용한다. 이에 의해, 장척 부재(10)의 단면이 당접판(5)의 평판부(16)의 면 위에 적절히 면 접촉한다.

지지대(26)는 테이블(3) 위에 고정하여 설치된다.

리플렉터(27)는 평판부(16)에 있어서 적어도 3점 설치되며, 각 리플렉터(27)의 위치는 레이저 트래커(7)에 의해 검출된다. 이에 의해, 평판부(16)의 경사나 위치가 정확하게 산출된다.

다음에, 도 9 및 도 10을 이용하여, 본 실시형태에 관한 장척 부재 조립 장치의 동작에 대해 설명한다.

조립 대상이 되는 장척 부재(10)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 다른 부품(22)이 부착되기 전, 공급 위치(20)의 랙(rack) 등에 가치되어 있다. 그리고 복수의 지지 로봇(4)이 재치된 테이블(3)이 컨베이어(2) 위를 이동하여, 가치된 공급 위치(20)에 있는 장척 부재(10) 쪽으로 지지 로봇(4)이 가까워진다(단계 S1). 이때, 장척 부재(10)를 파지하는 지지 로봇(4)의 대수, 장척 부재(10)를 당접하는 측의 당접판(5)이 결정되어 있다. 또한, 테이블(3) 위에서 지지 로봇(4)의 위치의 조정은 이미 행해진 상태로 되어 있다.

다음에, 복수의 지지 로봇(4)의 핸드부(8)가 장척 부재(10)를 파지하고, 공급 위치(20)로부터 컨베이어(2) 측으로 장척 부재(10)를 이동시켜 공급 위치(20)로부터 장척 부재(10)를 취출한다(단계 S2). 이때, 지지 로봇(4)의 핸드부(8)는 장척 부재(10)가 휘지 않는 바와 같은 위치, 즉 장척 부재(10)에 인장력이나 압축력이 작용하지 않는 위치에서 장척 부재(10)를 파지하는 것이 바람직하다.

그리고 메모리(35)에 기록된 장척 부재(10)의 원형상에 기초하여, 복수의 지지 로봇(4)의 핸드부(8)를 이동시키고, 지지 로봇(4)에 의해 장척 부재(10)의 위치나 유지 형상의 조절이 된다(단계 S3). 이때, 장척 부재(10)의 일 단부는 당접판(5)에 대해 구속된다. 이에 의해, 장척 부재(10)의 일 단부를 기준으로 하여, 장척 부재(10)의 위치나 유지 형상이 정확하게 조절된다.

장척 부재(10)의 위치 등이 조절된 후, 복수의 지지 로봇(4)이 장척 부재(10)를 파지한 채, 테이블(3)이 컨베이어(2)에 의해 반송된다. 이에 의해, 부착 로봇(6)이 장척 부재(10)에 대해 다른 부품(22)을 부착 가능한 부착 위치(21)까지, 컨베이어(2)에 재치된 테이블(3) 위의 지지 로봇(4)을 반송하여 장척 부재(10)를 이동시킨다(단계 S4).

또한, 다른 부품(22)을 부착하기 전에, 메모리(35)에 기록된 장척 부재(10)의 원형상에 기초하여, 파지 로봇(11)의 핸드부(37)를 이동시키고, 파지 로봇(11)에 의해 장척 부재(10)의 위치나 유지 형상의 조절이 된다(단계 S5). 파지 로봇(11)의 큰 동작 시는 레이저 트래커(7)에 의한 위치 제어는 아니고, 파지 로봇(11) 자신의 기준 위치에 기초하는 위치 제어를 행하고, 최종적인 미세 조정 시에 레이저 트래커(7)를 이용한 위치 제어를 행한다. 복수의 지지 로봇(4)에 의한 조절뿐만 아니라, 복수의 지지 로봇(4)보다도 위치 정밀도가 높은 파지 로봇(11)에 의한 조절이 행해짐으로써, 다른 부품(22)을 부착하는 부착 위치(21)의 위치 정밀도가 향상한다.

그 후, 부착 로봇(6) 및 파지 로봇(11)이 장척 부재(10)에 대해 다른 부품(22)을 부착한다(단계 S6). 부착 로봇(6)의 큰 동작 시는 레이저 트래커(7)에 의한 위치 제어는 아니고, 부착 로봇(6) 자신의 기준 위치에 기초하는 위치 제어를 행하고, 최종적인 미세 조정 시에 레이저 트래커(7)를 이용한 위치 제어를 행한다. 상술한 바와 같이, 지지 로봇(4) 및 파지 로봇(11)에 의해, 장척 부재(10)의 위치나 유지 형상이 정확하게 조절되어 있기 때문에, 부착 로봇(6)에 의해 소망의 정확한 위치에 다른 부품(22)을 부착할 수 있다. 또한, 부착 로봇(6)이 장척 부재(10)에 대해 다른 부품(22)을 부착하기 전에, 다시 지지 로봇(4)에 의해 장척 부재(10)의 위치나 유지 형상이 조절되어도 좋다.

또한, 장척 부재(10)의 위치 등이 지지 로봇(4)에 의해 조절되어 반송된 후, 다른 부품(22)이 부착 로봇(6)에 의해 부착되기 전에, 장척 부재(10)가 정확한 위치나 원형상으로 유지되어 있는지 아닌지가 검사되어도 좋다. 예를 들어, 장척 부재(10) 상에 있어서의 다른 부품(22)의 부착 위치(21)가 측정되거나, 장척 부재(10)의 전체 길이가 측정되어 원형상으로 유지되어 있는지 아닌지 검사되거나 한다.

다음에, 본 실시형태에 관한 지지 로봇(4) 및 파지 로봇(11)에 의한 장척 부재(10)의 파지 방법에 대해 설명한다.

복수의 지지 로봇(4)은 장척 부재(10)에 있어서의 변형량(휨량)이 가능한 한 최소한으로 되는 바와 같은 위치에서 파지한다(단계 S11). 장척 부재(10)를 파지하는 지지 로봇(4)의 대수는 장척 부재(10)의 전체 길이나 형상, 지지 로봇(4)의 동작 범위 등에 기초하여 결정된다. 장척 부재(10)의 변형량이 최소한으로 되는 파지 위치는, 예를 들어 장척 부재(10)의 원형상과 장척 부재(10)의 변형량에 기초하여, 사전 해석(事前解析)으로 결정된다. 당접판(5)을 이용하여 장척 부재(10)의 단부를 구속하는 경우는 해석 조건으로서 당접판(5)에 의한 구속도 고려해 둔다.

복수의 지지 로봇(4)에 의한 파지 위치는, 예를 들어 복수 중 1대의 지지 로봇(4)의 파지 위치가 장척 부재(10)의 단부이며, 복수의 지지 로봇(4)에 의한 파지 위치는 균등이 되는 것이 추정된다. 한편, 정밀한 파지 위치는 해석에 의해 산출되어 미세 조절된다. 또한, 해석 시 장척 부재(10)에 대해 부착되는 다른 부품(22)의 부착 위치(21)도 고려되기 때문에, 반드시 장척 부재(10)의 변형량이 최소한으로 되는 바와 같은 파지 위치로 되는 것으로는 한정되지 않는다.

공급 위치(20)로부터 컨베이어(2)까지 장척 부재(10)가 취출되면, 장척 부재(10)의 단부는 지지 로봇(4)에 의해 당접판(5)에 당접된다. 그리고 후술하는 방법에 의해, 장척 부재(10)의 단부가 당접판(5)에 구속된다(단계 S12). 이에 의해, 장척 부재(10)의 단부는 X 방향, Y 방향, Z 방향의 전체 방향으로 이동을 할 수 없도록 구속된다.

당접판(5)이 이용되지 않는 경우, 지지 로봇(4)의 핸드부(8)가 오차를 발생시킬 뿐만 아니라, 장척 부재(10)의 이동을 완전히 방지하는 것은 어렵고, X, Y, Z 방향의 전체 방향으로 완전 구속시키는 것은 곤란하다. 한편, 당접판(5)을 이용함으로써, 오차를 적게 하고, 기준 위치를 확정시킬 수 있다.

장척 부재(10)의 단부가 당접판(5)에 구속된 후, 복수의 지지 로봇(4)과 파지 로봇(11)은 파지 위치의 재조절을 행한다.

지지 로봇(4)의 핸드부(8)는 장척 부재(10)의 원형상에 기초하여, 지지 로봇(4)이 파지하고 있는 장척 부재(10)가 원형상과 일치하는 위치로 이동된다(단계 S13). 파지 로봇(11)의 핸드부(37)도 장척 부재(10)의 원형상에 기초하여, 파지 로봇(11)이 지지하고 있는 장척 부재(10)가 원형상과 일치하는 위치로 이동된다(단계 S14).

원형상은 메모리(35)에 기록된 장척 부재(10)의 형상이다. 메모리(35)에는, 예를 들어 원형상으로서, 장척 부재(10)의 설계 치수가 기록되어 있다. 핸드부(8, 37)의 이동선(移動先)의 위치는 기준 위치, 즉 당접판(5) 위의 장척 부재(10)의 구속 위치를 기준(0점)으로 한 좌표에 있어서의 위치이다. 핸드부(8, 37)의 이동선의 위치의 좌표는 메모리(35)에 기록된 원형상에 기초하여 산출된다. 핸드부(8, 37)가 이동선의 위치로서 산출된 X, Y, Z 의 좌표 위치에 기초하여 이동하면, 장척 부재(10)는 원형상과 일치한 위치에 유지되는 것으로 된다.

또한, 지지 로봇(4)의 핸드부(8)와 파지 로봇(11)의 핸드부(37)가 이동을 정지하는 위치에 오차가 발생하는 경우라도, 핸드부(8, 37)는 상술한 바와 같이, 장척 부재(10)를 X 방향, 즉 장척 부재(10)의 길이 방향으로는 구속하지 않는 구성을 갖는다. 따라서 장척 부재(10)에는 길이 방향으로 인장력이나 압축력이 걸리지 않는다. 그 결과, 장척 부재(10)에 변형이 발생하기 어렵다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 파지 로봇(11)은 지지 로봇(4)과 비교하여, 위치 결정에 있어서 위치 오차가 적다. 그리고 장척 부재(10)의 위치나 유지 형상을 조절할 때, 복수의 지지 로봇(4)에 의한 조절뿐만 아니라, 복수의 지지 로봇(4)보다도 위치 정밀도가 높은 파지 로봇(11)에 의한 조절이 행해짐으로써, 다른 부품(22)을 부착하는 부착 위치(21)의 위치 정밀도가 향상한다.

이 점에 대해, 장척 부재(10)가 길이 7.9 m의 스트링거인 경우에 대해, 지지 로봇(4) 및 파지 로봇(11)이 스트링거를 유지했을 때, 스트링거의 길이 방향으로 발생하는 부착 위치(21)의 위치 어긋남을 해석에 의해 산출하고, 본 실시형태에 의한 위치 정밀도의 향상을 검증했다. 해석 결과를 도 11에 나타낸다. 도 11의 결과는 각 조건하에 있어서 스트링거에 있어서의 15 군데의 부착 위치(21) 중 위치 어긋남이 최대로 된 부착 위치(21)에 있어서의 위치 어긋남의 값을 나타내고 있다.

조건(1)에 대해

(1)은 스트링거를 5대의 지지 로봇(4)에 의해 지지하고, 파지 로봇(11)을 이용하지 않는 경우에 있어서, 지지 로봇(4)의 핸드부(8)의 위치 정밀도를 0.0 mm로 설정했을 때의 결과이다. 이 경우, 스트링거의 길이 방향으로 발생하는 부착 위치(21)의 위치 어긋남은 0.012 mm로 되었다. 부착 위치(21)의 위치 어긋남이 0.0 mm로 되지 않는 것은 지지 로봇(4) 사이에 있어서 스트링거에 미세한 휨이 발생하고 있기 때문이다. 그리고 이 휨이 길이 방향의 위치 어긋남으로 되어 나타나고 있다.

조건(2)에 대해

(2)는 스트링거를 5대의 지지 로봇(4)에 의해 지지하고, 파지 로봇(11)을 이용하지 않는 경우에 있어서, 지지 로봇(4)의 핸드부(8)의 위치 정밀도를 0.5 mm로 설정했을 때의 결과이다. 이 경우, 스트링거의 길이 방향으로 발생하는 부착 위치(21)의 위치 어긋남은 0.186 mm로 되었다.

조건(3)에 대해

(3)은 스트링거를 5대의 지지 로봇(4)과 파지 로봇(11)에 의해 지지하는 경우에 있어서, 지지 로봇(4)의 핸드부(8)의 위치 정밀도를 0.5 mm, 파지 로봇(11)의 핸드부(37)의 위치 정밀도를 0.0 mm로 설정했을 때의 결과이다. 이 경우, 스트링거의 길이 방향으로 발생하는 부착 위치(21)의 위치 어긋남은 0.071 mm로 되었다.

조건(4)에 대해

(4)는 스트링거를 5대의 지지 로봇(4)과 파지 로봇(11)에 의해 지지하는 경우에 있어서, 지지 로봇(4)의 핸드부(8)의 위치 정밀도를 0.2 mm, 파지 로봇(11)의 핸드부(37)의 위치 정밀도를 0.0 mm로 설정했을 때의 결과이다. 이 경우, 스트링거의 길이 방향으로 발생하는 부착 위치(21)의 위치 어긋남은 0.033 mm로 되었다

해석 대상으로 한 장척 부재(10)의 스트링거에 다른 부품(22)인 클립을 설치하는 경우에 있어서, 부착 위치(21)의 위치 어긋남의 요구 정밀도가 0.063 mm인 경우, 조건(4)처럼 지지 로봇(4)의 핸드부(8)의 위치 정밀도를 0.2 mm, 파지 로봇(11)의 핸드부(37)의 위치 정밀도를 0.0 mm로 설정하면, 요구 정밀도를 만족시키는 것으로 밝혀졌다.

그리고 조건(4)는 조건(2)에 비해, 위치 정밀도가 향상하고, 또한 요구 정밀도를 만족시키고 있기 때문에, 조건(1)과 같이, 복수의 지지 로봇(4) 모두의 위치 정밀도를 향상시키지 않아도 조건(4)처럼 1대의 위치 정밀도가 높은 파지 로봇(11)과 함께 장척 부재(10)를 지지하면, 다른 복수의 지지 로봇(4)의 위치 정밀도는 낮아도 좋다고 하는 식견을 얻었다.

즉, 본 실시형태에 따르면, 1대의 위치 정밀도가 높은 파지 로봇(11)과 파지 로봇(11)보다도 위치 정밀도가 낮은 복수의 지지 로봇(4)을 이용함으로써, 위치 정밀도가 낮은 복수의 지지 로봇(4)에만 의해 장척 부재(10)를 지지하는 경우에 비해, 부착 위치(21)의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 로봇의 핸드부에 리플렉터를 설치하는 로봇의 수를 줄일 수 있고, 위치 제어에 있어서의 연산의 복잡함이나, 로봇 본체의 메인터넌스의 번거로움을 저감할 수 있다. 또한, 장척 부재 조립 장치(1) 전체의 비용을 감소시킬 수도 있다.

다음에, 지지 로봇(4)의 핸드부(8)가 장척 부재(10)를 당접판(5)에 접촉시켜 장척 부재(10)의 단부를 구속하는 방법에 대해 설명한다.

지지 로봇(4)이, 핸드부(8)에 의해, 공급 위치(20)에 있는 장척 부재(10)의 소정 위치를 파지한다. 이때의 파지 위치는 다른 부품(22)의 부착 시 거의 정확하지 않아도 좋고, 지지 로봇(4) 및 컨베이어(2)가 갖는 위치 검출부가 검출한 위치에 기초하고 있다.

지지 로봇(4)은, 스토퍼(13)가 장척 부재(10)를 파지한 상태에서 장척 부재(10)를 당접판(5)에 당접하여 접촉시킨다. 이때, 플로팅 유닛(23)에 의해, 장척 부재(10)의 일 단부에 있어서의 단면(YZ 면)이 당접판(5)의 평면(YZ 면)에 면상으로 완전히 당접된다.

그리고 당접판(5)의 A 기준면 지그(24) 및 B기준면 지그(25)가 A 기준면 지그(24), B기준면 지그(25)의 순서대로 장척 부재(10)를 협지한다. 이에 의해, 장척 부재(10)에 있어서의 A 기준면과 B기준면이 기준 위치로 되도록 구속된다. 그 후, 지지 로봇(4)의 스토퍼(13)는 장척 부재(10)의 파지를 해제한다. 또한, 상술의 예와는 반대로 B기준면 지그(25), A 기준면 지그(24)의 순서대로 장척 부재(10)를 협지해도 좋다.

다음에, 본 실시형태에 관한 장척 부재 조립 장치의 기준점의 설정 방법에 대해 설명한다.

기준점은 당접판(5)에 당접된 장척 부재(10)의 일 단부의 위치에 설정된다. 기준점은, 예를 들어 장척 부재(10)가 당접된 당접판(5)에 설치된 3개의 리플렉터의 위치에 기초하여 산출된다. 즉, 먼저 레이저 트래커(7)가 각 리플렉터(27)에서 반사한 레이저 광을 수광함으로써, 3개의 리플렉터(27)의 위치 정보를 검출한다. 그리고 리플렉터(27)의 위치 정보에 기초하여, 기준점이 산출된다.

구체적으로는, 각 리플렉터(27)의 위치와 당접판(5)에 당접되는 장척 부재(10)의 일 단부(기준점)의 위치와의 위치 관계를 미리 취득해 두고, 검출된 리플렉터(27)의 위치 정보로부터 당접판(5)에 당접되는 장척 부재(10)의 일 단부(기준점)의 위치를 산출한다. 리플렉터(27)를 기준점에 설치할 수 없는 경우라도 각 리플렉터(27)의 위치와 기준점의 위치와의 위치 관계를 미리 취득해 두고, 각 리플렉터(27)의 위치 정보를 검출함으로써, 기준점의 위치를 산출할 수 있다.

본 실시형태에 따르면, 당접판(5)에 의해 장척 부재(10)의 일단이 고정되어, 장척 부재(10)의 길이 방향의 이동이 구속되기 때문에, 장척 부재(10)의 일단을 위치 결정의 기준 위치로 할 수 있다. 그리고 장척 부재(10)의 위치 결정이나 지지 로봇(4)의 핸드부(8)의 위치 조절에 이용되는 기준 좌표 또는 기준점이, 장척 부재(10)의 일단이 고정되는 당접판(5)에 설치된 리플렉터(27)의 위치로부터 결정되기 때문에, 장척 부재(10)의 위치 조절을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

또한, 3개의 리플렉터(27) 중 하나의 리플렉터(27)는 가능한 한 기준점에 가까운 위치에 설치되는 것이 바람직하고, 나머지 2개의 리플렉터(27)는 가능한 한 기준점으로부터 먼 위치에 설치하는 것이 바람직하다.

즉, 기준점을 산출할 때에 발생하는 오차(Δx, Δy, Δz)는 하기의 식(3), 식(6), 식(9), 식(12)으로 나타내진다. 이하, 도 12를 참조하면서 설명한다. 도 12는 당접판(5) 위에 설치된 리플렉터(27)와 기준점의 관계를 나타낸다. 또한, 이하에 있어서, Δx, Δy, Δz 는 기준점을 산출할 때에 발생하는 x, y, z 방향의 오차이며, ly1, lz1 은 리플렉터(27) 사이의 거리이며, ly2, lz2 는 리플렉터(27)와 기준점 사이의 거리이다. 또한, ΔRx, ΔRy, ΔRz 는 레이저 트래커(7)의 성능에 의해 결정되는 리플렉터(27)의 x, y, z 방향의 검출 오차이며, Δp, Δq, Δr 은 x, y, z 축 주위의 회전 오차이다.

기준점을 산출할 때에 발생하는 x 방향의 오차(Δx)는 레이저 트래커(7)의 성능에 의해 결정되는 리플렉터(27)의 x 방향의 검출 오차(ΔRx)와 z 축 주위의 회전 오차(Δr)를 이용하여 나타내면,

[수 1]

로 된다. z 축 주위의 회전 오차(Δr)는

[수 2]

이다. 따라서 식(1)과 식(2)로부터 기준점을 산출할 때에 발생하는 x 방향의 오차(Δx)는

[수 3]

으로 나타내진다.

또한, 기준점을 산출할 때에 발생하는 x 방향의 오차(Δx)는 레이저 트래커(7)의 성능에 의해 결정되는 리플렉터(27)의 x 방향의 검출 오차(ΔRx)와 y 축 주위의 회전 오차(Δq)를 이용하여 나타내면,

[수 4]

로 된다. y 축 주위의 회전 오차(Δq)는

[수 5]

이다. 따라서 식(4)와 식(5)로부터 기준점을 산출할 때에 발생하는 x 방향의 오차(Δx)는

[수 6]

으로 나타내진다.

기준점을 산출할 때에 발생하는 x 방향의 오차(Δx)는 식(3)과 식(6)의 어느 것이라도 표현할 수 있다. 오차(Δx)가 작아지도록 식(3)을 이용하여 lz1 과 lz2 를 설정해도 좋고, 식(6)을 이용하여 ly1 과 ly2를 설정해도 좋다.

마찬가지로, 기준점을 산출할 때에 발생하는 y 방향의 오차(Δy)는 레이저 트래커(7)의 성능에 의해 결정되는 리플렉터(27)의 y 방향의 검출 오차(ΔRy)와 x 축 주위의 회전 오차(Δp)를 이용하여 나타내면,

[수 7]

로 된다. x 축 주위의 회전 오차(Δp)는

[수 8]

이다. 따라서 식(7)과 식(8)로부터 기준점을 산출할 때에 발생하는 y 방향의 오차(Δy)는

[수 9]

로 나타내진다.

또한, 기준점을 산출할 때에 발생하는 z 방향의 오차(Δz)는 레이저 트래커(7)의 성능에 의해 결정되는 리플렉터(27)의 z 방향의 검출 오차(ΔRz)와 x 축 주위의 회전 오차(Δp)를 이용하여 나타내면,

[수 10]

으로 된다. x 축 주위의 회전 오차(Δp)는

[수 11]

이다. 따라서 식(10)과 식(11)로부터 기준점을 산출할 때에 발생하는 z 방향의 오차(Δz)는

[수 12]

로 나타내진다.

따라서 식(3), 식(6), 식(9), 식(12)에 의하면, ly2, lz2가 길수록 기준점을 산출할 때에 발생하는 오차(Δx, Δy, Δz)가 커지는 것에 대해, ly2, lz2가 짧을수록 오차(Δx, Δy, Δz)가 작아져서 정밀도가 향상한다. 또한, ly1, lz1이 짧을수록 오차(Δx, Δy, Δz)가 커지는 것에 대해, ly1, lz1이 길수록 오차(Δx, Δy, Δz)가 작아져서 정밀도가 향상한다.

또한, 기준점을 산출할 때에 발생하는 y 방향의 오차에 대해, 각 리플렉터(27)의 위치와 기준점의 위치와의 관계는 도 13에 나타내는 바와 같이 된다. 도 13은 종축이 레이저 트래커(7)에 의해 결정되는 오차와 기준점을 산출할 때에 발생하는 오차와의 비(Δy/ΔRy)를 나타내고 있다.

도 13에 의하면, 리플렉터 거리비(lz2/lz1)가 0.1 정도이면, 오차비(Δy/ΔRy)는 1로 되고, 기준점을 산출할 때에 발생하는 오차는 레이저 트래커(7)에 의해 결정되는 오차 그것으로 된다. 한편, 리플렉터 비(lz2/lz1)가 커질수록 오차비(Δy/ΔRy)가 커지고, 기준점을 산출할 때에 발생하는 오차는 레이저 트래커(7)에 의해 결정되는 오차에 대해 악화되어 간다. 리플렉터 비(lz2/lz1)가 0.9인 경우, 기준점을 산출할 때에 발생하는 오차는 레이저 트래커(7)에 의해 결정되는 오차에 대해 약 1.6배로 된다.

상기 설명에서는 당접판(5)에 당접된 장척 부재(10)의 일 단부의 위치에 설정되는 기준점에 대해 설명했지만, 부착 로봇(6)의 핸드부(17)의 위치 제어나, 파지 로봇(11)의 핸드부(37)의 위치 제어에 이용하는 작용점에 대해서도 동일하게 산출된다.

부착 로봇(6)의 핸드부(17)의 위치 제어에 이용하는 작용점은 핸드부(17)가 부품(22)에 대한 부착 가공을 행하는 위치이며, 파지 로봇(11)의 핸드부(37)의 위치 제어에 이용하는 작용점은 핸드부(37)가 장척 부재(10)를 파지하는 위치이다.

각 작용점은, 부착 로봇(6)의 경우, 핸드부(17)에 설치된 3개의 리플렉터(28)의 위치에 기초하여 산출되며, 파지 로봇(11)의 경우, 핸드부(37)에 설치된 3개의 리플렉터(29)의 위치에 기초하여 산출된다. 즉, 부착 로봇(6)의 경우에 대해 설명하면, 먼저 레이저 트래커(7)가 각 리플렉터(28)에서 반사한 레이저 광을 수광함으로써, 3개의 리플렉터(28)의 위치 정보를 검출한다. 그리고 리플렉터(28)의 위치 정보에 기초하여, 작용점이 산출된다.

구체적으로는, 각 리플렉터(28)의 위치와 각 작용점의 위치와의 위치 관계를 미리 취득해 두고, 검출된 리플렉터(28)의 위치 정보로부터 각 작용점의 위치를 산출한다. 리플렉터(28)는 작용점에 설치할 수 없지만, 각 리플렉터(28)의 위치와 작용점의 위치와의 위치 관계를 미리 취득해 두고, 각 리플렉터(28)의 위치 정보를 검출함으로써, 작용점의 위치를 산출할 수 있다. 파지 로봇(11)의 경우에 있어서, 리플렉터(29)를 이용하여 작용점을 산출하는 경우도 마찬가지이다.

또한, 3개의 리플렉터(28, 29) 중 하나의 리플렉터(28, 29)는 가능한 한 작용점에 가까운 위치에 설치되는 것이 바람직하고, 나머지 2개의 리플렉터(28, 29)는 가능한 한 작용점으로부터 먼 위치에 설치하는 것이 바람직하다.

다음에, 본 실시형태에 관한 장척 부재 조립 장치의 기준 좌표의 설정 방법에 대해 설명한다.

기준 좌표는 일측(一側)의 당접판(5)에 설치된 하나 또는 2개의 리플렉터(27)와 타측(他側)의 당접판에 설치된 2개 또는 하나의 리플렉터(27)에 기초하여 설정된다. 예를 들어, 테이블(3)의 일단 측에 설치된 당접판(5) 위의 하나의 리플렉터(27)가 검출되고, 테이블(3)의 타단 측에 설치된 당접판(5) 위의 2개의 리플렉터(27)가 검출된다. 이에 의해, XY 평면이 확정되고, 기준 좌표가 설정된다.

리플렉터(27)는 장척 부재(10)의 길이 방향을 협지하도록 2개 설치하고, 길이 방향의 어느 일방 측에 있어서, 장척 부재(10)의 단수 방향(短手方向)(길이 방향에 대해 직교 방향)을 협지하도록 3번째의 리플렉터(27)를 설치한다. 이에 의해, 2축의 좌표계가 설정된다. 장척 부재(10)의 길이 방향에 설치되는 2개의 리플렉터(27) 사이의 거리를 장척 부재(10)의 길이 방향의 길이보다도 길게 함으로써, 장척 부재(10)의 길이 방향의 경사 오차를 저감할 수 있다.

장척 부재(10)의 단수 방향(길이 방향에 대해 직교 방향)에 설치되는 2개의 리플렉터(27) 사이의 거리도 장척 부재(10)의 단수 방향의 길이보다도 길게 하는 것이 바람직하다.

한편, 장척 부재(10)의 길이 방향에 설치되는 2개의 리플렉터(27) 사이의 거리, 또는 장척 부재(10)의 단수 방향에 설치되는 2개의 리플렉터(27) 사이의 거리를 장척 부재(10)의 길이 방향 또는 단수 방향의 길이보다도 길게 설정할 수 없는 경우는 리플렉터 거리비(lx2/lx1 또는 ly2/ly1)로부터 정해지는 오차비를 고려하여 리플렉터(27)의 설치 위치를 설정한다.

이들의 경우에 기준 좌표를 설정했을 때, 장척 부재(10)의 당접판(5)과는 반대 측의 단부의 위치를 산출할 때에 발생하는 오차(Δx, Δy, Δz)는 하기의 식으로 나타내진다. 여기서, lx1, ly1은 2개의 리플렉터(27) 사이의 거리이며, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 2개의 리플렉터(27)가 장척 부재(10)의 길이 방향 및 단수 방향에 있어서 장척 부재(10)를 협지하도록 설치할 수 없는 경우의 거리이다.

또한, 하기의 식은 장척 부재(10)가 z 방향으로 큰 구부러짐을 갖지 않는 형상인 것을 전제로 한 것이다.

이하, 도 14를 참조하면서 설명한다. 이하에 있어서, Δx, Δy, Δz 는 장척 부재(10)의 당접판(5)과는 반대 측의 단부의 위치를 산출할 때에 발생하는 x, y, z 방향의 오차이며, lx1, ly1은 리플렉터(27) 사이의 거리이며, lx2, ly2 는 리플렉터(27)와 상술의 장척 부재(10)의 단부 사이의 거리이다. 또한, ΔRx, ΔRy, ΔRz 는 레이저 트래커(7)의 성능에 의해 결정되는 리플렉터(27)의 x, y, z 방향의 검출 오차이며, Δp, Δq, Δr 은 x, y, z 축 주위의 회전 오차이다. 단, Δp, Δq, Δr 의 각도는 미소(微小)로 하여, 이하의 근사식(식(13))을 적용했다.

[수 13]

장척 부재(10)의 당접판(5)과는 반대 측의 단부의 위치를 산출할 때에 발생하는 x 방향의 오차(Δx)는 레이저 트래커(7)의 성능에 의해 결정되는 리플렉터(27)의 x 방향의 검출 오차(ΔRx)를 이용하여 나타내면,

[수 14]

로 된다.

장척 부재(10)의 당접판(5)과는 반대 측의 단부의 위치를 산출할 때에 발생하는 y 방향의 오차(Δy)는 레이저 트래커(7)의 성능에 의해 결정되는 리플렉터(27)의 y 방향의 검출 오차(ΔRy)와 z 축 주위의 회전 오차(Δr)를 이용하여 나타내면,

[수 15]

로 된다. z 축 주위의 회전 오차(Δr)는

[수 16]

이다. 따라서 식(15)와 식(16)으로부터 장척 부재(10)의 단부의 위치를 산출할 때에 발생하는 y 방향의 오차(Δy)는

[수 17]

로 나타내진다.

또한, 장척 부재(10)의 당접판(5)과는 반대 측의 단부의 위치를 산출할 때에 발생하는 z 방향의 오차(Δz)는 레이저 트래커(7)의 성능에 의해 결정되는 리플렉터(27)의 z 방향의 검출 오차(ΔRz)와, y 축 주위의 회전 오차(Δq)와, x 축 주위의 회전 오차(Δp)를 이용하여 나타내면,

[수 18]

로 된다. y 축 주위의 회전 오차(Δq)는

[수 19]

이며, x 축 주위의 회전 오차(Δp)는

[수 20]

이다. 따라서 식(18)과 식(19)와 식(20)으로부터 장척 부재(10)의 단부의 위치를 산출할 때에 발생하는 z 방향의 오차(Δz)는

[수 21]

로 나타내진다.

따라서 식(14), 식(17), 식(21)에 의하면, lx2, ly2가 길수록 장척 부재(10)의 단부를 산출할 때에 발생하는 오차(Δx, Δy, Δz)가 커지는 것에 대해, lx2, ly2가 짧을수록 오차(Δx, Δy, Δz)가 작아져서 정밀도가 향상한다. 또한, lx1, ly1이 짧을수록 오차(Δx, Δy, Δz)가 커지는 것에 대해, lx1, ly1이 길수록 오차(Δx, Δy, Δz)가 작아져서 정밀도가 향상한다.

이상, 본 실시형태에 따르면, 예를 들어 레이저 트래커(7)가 갖는 검출 오차에 대한 기준 결정부(50)에서 결정되는 기준점의 위치의 오차를 작게 하도록 리플렉터(27)가 설치됨으로써, 기준점의 위치를 정밀도 좋게 설정할 수 있다. 반대로 레이저 트래커(7)가 갖는 검출 오차에 대한 위치 산출부에서 산출되는 기준점의 위치의 오차를 크게 하면, 리플렉터(27)의 설치 위치의 자유도를 높일 수 있지만, 기준점의 위치 정밀도는 악화한다.

상술한 설명에서는 핸드부(17, 37)에 리플렉터가 상시 설치된다고 했지만, 본 발명은 이 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 레이저 트래커(7)에 의한 검출을 상시 행하지 않아도 좋고, 미리 부착 로봇(6) 및 파지 로봇(11)이 갖는 고유의 오차를 레이저 트래커(7)를 이용하여 검출해 두고, 그 오차를 기록해 두어도 좋다. 그리고 부착 시에는 리플렉터를 떼고, 기록된 오차분(誤差分)을 고려하여 부착 로봇(6) 및 파지 로봇(11)의 부착 동작을 행함으로써, 부품(22)을 부착하는 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 컨베이어(2)에 지지 로봇(4) 및 당접판(5)이 재치되는 경우에 대해 설명했지만, 이 예에 한정되지 않으며, 부착 로봇(6) 및 파지 로봇(11)이 컨베이어에 재치되고, 지지 로봇(4) 및 당접판(5)에 대해, 이동 가능한 구성이라도 좋다.

또한, 상술한 실시형태에서는 복수의 지지 로봇(4)이 미리 결정된 간격으로 테이블(3) 위에 배치되고, 테이블(3)과 일체가 되어 있는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은 이 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 지지 로봇(4)은 파지하는 장척 부재(10)의 길이나 형상에 기초하여, 테이블(3) 위에서 자주(自走) 가능한 바와 같이 설치되어도 좋다. 이 경우, 테이블(3) 위의 기준 위치에 대한 지지 로봇(4)의 위치 정보도 이용하여 지지 로봇(4)의 핸드부(8)의 위치 결정이 행해진다.

1: 장척 부재 조립 장치
2: 컨베이어
3: 테이블
4: 지지 로봇
5: 당접판
6: 부착 로봇
7: 레이저 트래커
8, 17, 37: 핸드부
9, 18, 38: 아암부
10: 장척 부재
11: 파지 로봇
12, 19, 39: 몸통부
13: 스토퍼
13A: 고정 부품
13B: 이동 부품
14: A 기준면 롤러부
14A: 고정 롤러
14B: 이동 롤러
15: B기준면 롤러부
15A: 고정 롤러
15B: 이동 롤러
16: 평판부
20: 공급 위치
21: 부착 위치
22: 부품
23: 플로팅 유닛
24: A 기준면 지그
25: B기준면 지그
26: 지지대
27: 리플렉터
30: 제어부
31: 컨베이어 제어부
32: 지지 로봇 제어부
33: 부착 로봇 제어부
34: 파지 로봇 제어부
35: 메모리

Claims

장척상 제1 부재를 파지하는 복수의 제1 파지부와,
상기 제1 부재의 일단을 고정하여 상기 제1 부재의 길이 방향의 이동을 구속하는 고정부와,
상기 제1 파지부를 이동시켜, 상기 제1 부재를 파지한 상기 제1 파지부의 위치를 조절하는 제1 구동부와,
상기 고정부의 설치 위치를 검출하는 검출부와,
미리 취득한 상기 고정부에 있어서 상기 제1 부재의 상기 일단의 위치와,
상기 검출부에서 검출된 상기 고정부의 설치 위치에 기초하여, 상기 제1 파지부의 위치 조절에 이용되는 기준 좌표 또는 기준점을 결정하는 기준 결정부와,
상기 제1 부재의 원형상이 기록된 기억부와,
상기 기억부에 기록된 상기 원형상과 상기 기준 결정부에서 결정된 상기 기준 좌표 또는 상기 기준점에 기초하여, 상기 제1 파지부가 파지하는 상기 제1 부재의 형상이 상기 원형상과 일치하도록 상기 제1 구동부를 구동하여 상기 제1 부재를 파지한 상기 복수의 제1 파지부의 위치를 조절하는 제어부
를 구비하는 조립체 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 고정부에 설치되어, 레이저 광을 반사하는 제1 반사부를 더 구비하며,
상기 검출부는,
레이저 광을 조사하면서 주사하는 조사부와,
상기 제1 반사부에서 반사된 상기 레이저 광을 수광하는 수광부와,
상기 제1 반사부에서 반사되어, 상기 수광부가 수광한 상기 레이저 광에 기초하여, 상기 제1 반사부가 설치된 상기 고정부의 설치 위치를 산출하는 위치 산출부
를 가지며,
상기 기준 결정부는 상기 위치 산출부에 의해 산출된 상기 고정부의 설치 위치에 기초하여, 상기 기준 좌표 또는 상기 기준점을 결정하는 조립체 제조 장치.
제2항에 있어서,
상기 고정부와는 다른 위치에, 서로 이격하여 2개 또는 하나 설치되는 제2 반사부를 더 구비하며,
상기 제1 반사부는 상기 고정부에 있어서 하나 또는 서로 이격하여 2개 설치되고,
상기 위치 산출부는 상기 제2 반사부에서 반사되어, 상기 수광부가 수광한 상기 레이저 광에 기초하여, 상기 제2 반사부의 설치 위치를 산출하며,
상기 기준 결정부는 상기 위치 산출부에서 산출된 상기 고정부의 설치 위치 및 상기 제2 반사부의 설치 위치에 기초하여, 상기 기준 좌표를 결정하는 조립체 제조 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제1 반사부는 상기 고정부에 서로 이격하여 3개 설치되고,
상기 위치 산출부는 3개의 상기 제1 반사부에서 반사되어, 상기 수광부가 수광한 상기 레이저 광에 기초하여, 상기 제1 반사부가 설치된 상기 고정부의 설치 위치를 산출하며,
상기 기준 결정부는 상기 위치 산출부에서 산출된 상기 고정부의 설치 위치에 기초하여, 상기 기준점을 결정하는 조립체 제조 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제1 반사부가 상기 고정부에 설치되는 위치는, 상기 검출부가 갖는 검출 오차와 상기 기준 결정부에서 결정되는 상기 기준점의 위치의 오차에 기초하여 결정되어 있는 조립체 제조 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제1 부재를 파지하는, 상기 제1 파지부보다도 적은 수의 제2 파지부와,
상기 제1 구동부에 의한 상기 제1 파지부의 위치 조절에 있어서의 위치 정밀도보다도 정밀도가 높고, 상기 제2 파지부를 이동시켜, 상기 제1 부재를 파지한 상기 제2 파지부의 위치를 조절하는 제2 구동부와,
상기 제2 파지부에 설치되는 제3 반사부
를 더 구비하며,
상기 위치 산출부는 상기 제3 반사부에서 반사되어, 상기 수광부가 수광한 상기 레이저 광에 기초하여, 상기 제3 반사부의 설치 위치를 산출하고,
상기 기준 결정부는 상기 위치 산출부에서 산출된 상기 제3 반사부의 설치 위치에 기초하여, 상기 제2 파지부가 상기 제1 부재를 파지하는 위치를 결정하며,
상기 제어부는 상기 기억부에 기록된 상기 제1 부재의 원형상과 상기 기준 결정부에서 결정된 상기 기준 좌표 또는 상기 기준점에 기초하여, 상기 제1 파지부 및 상기 제2 파지부가 파지하는 상기 제1 부재의 형상이 상기 기억부에 기록된 상기 제1 부재의 원형상과 일치하도록 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부를 구동하여 상기 복수의 제1 파지부 및 상기 제2 파지부의 위치를 조절하는 조립체 제조 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제1 부재에 대해 제2 부재를 부착하는 부착 로봇과,
상기 부착 로봇에 설치되는 제4 반사부
를 더 구비하며,
상기 위치 산출부는 상기 제4 반사부에서 반사되어, 상기 수광부가 수광한 상기 레이저 광에 기초하여, 상기 제4 반사부의 설치 위치를 산출하고,
상기 기준 결정부는 상기 위치 산출부에서 산출된 상기 제4 반사부의 설치 위치에 기초하여, 상기 부착 로봇이 상기 제2 부재를 부착하는 위치를 결정하는 조립체 제조 장치.
복수의 제1 파지부가 장척상 제1 부재를 파지하는 단계와,
고정부가 상기 제1 부재의 일단을 고정하여 상기 제1 부재의 길이 방향의 이동을 구속하는 단계와,
제1 구동부가 상기 제1 파지부를 이동시켜, 상기 제1 부재를 파지한 상기 제1 파지부의 위치를 조절하는 단계와,
검출부가 상기 고정부의 설치 위치를 검출하는 단계와,
기준 결정부가, 미리 취득한 상기 고정부에 있어서 상기 제1 부재의 상기 일단의 위치와, 상기 검출부에서 검출된 상기 고정부의 설치 위치에 기초하여, 상기 제1 파지부의 위치 조절에 이용되는 기준 좌표 또는 기준점을 결정하면,
제어부가, 기억부에 기록된 상기 제1 부재의 원형상과 상기 기준 결정부에서 결정된 상기 기준 좌표 또는 상기 기준점에 기초하여, 상기 제1 파지부가 파지하는 상기 제1 부재의 형상이 상기 원형상과 일치하도록 상기 제1 구동부를 구동하여 상기 제1 부재를 파지한 상기 복수의 제1 파지부의 위치를 조절하는 단계
를 구비하는 조립체 제조 방법.