WO2009113360A1 - ドア取り外しシステムおよびドア取り外し方法 - Google Patents
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- WO2009113360A1 WO2009113360A1 PCT/JP2009/052530 JP2009052530W WO2009113360A1 WO 2009113360 A1 WO2009113360 A1 WO 2009113360A1 JP 2009052530 W JP2009052530 W JP 2009052530W WO 2009113360 A1 WO2009113360 A1 WO 2009113360A1
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- G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
- G05B2219/39156—To machine together workpiece, desktop flexible manufacturing
Definitions
- the present invention relates to a door removal system and a door removal method. Specifically, the present invention relates to a door removal system and a door removal method for removing a door of an automobile.
- a door is temporarily fixed to a body with a bolt, and coating is performed in this state. Thereafter, the bolt is removed, and the door is gripped and transported to remove the door from the body, and the body and the door are assembled on separate lines.
- the door removal apparatus provided is used (refer patent document 1).
- the bolts are loosened by the nut runner of the first robot to release the connection between the door and the body, and then the door is gripped by the second robot and conveyed.
- the second robot is a single-arm robot, and a dedicated door gripping hand for gripping one door is attached to the second robot.
- the structure of the door gripping hand differs depending on the model depending on the shape and structure of the door.
- the paint adhering to the gap between the bolt and the door or body hardens, or when the bolt is tightened manually, the tightening torque varies, and the bolt In some cases, the maximum tightening torque becomes larger than the maximum output torque of the nutrunner. In this case, even if the nut runner is fitted to the bolt and then the nut runner is driven, the bolt cannot be loosened.
- the connection between the door and the body may not be released. In this case, if the door is pulled away from the body in an attempt to convey the door, the door or the body may be damaged.
- the bolt may not be removed. In this case, if the door is pulled away from the body in an attempt to convey the door, the door or the body may be damaged.
- the present invention has an object to provide a door removal system that can reduce the occupied space, reduce the cost, and shorten the cycle time.
- An object of the present invention is to provide a bolt removing method capable of removing the bolt even when the maximum tightening torque of the bolt exceeds the maximum output torque of the nut runner.
- Another object of the present invention is to provide a door removal system and a door removal method capable of preventing the door and the body from being damaged when the door is removed from the body and transported.
- a door removal system (for example, a door removal system 1 described later) according to the present invention is a door (for example, a door described later) fixed to a vehicle body (for example, a body 10 described later) with a bolt (for example, a bolt 12 described later).
- a door removal system for removing the body from the body, and includes a double-arm robot (for example, a double-arm robot 20 described later) that holds the door from above and below, and a single-arm robot for removing the bolt (for example, a single-arm robot described below) Arm robot 30) and control means (for example, control device 40 described later) for controlling them, and the control means is a pair of manipulators (for example, manipulators 22A and 22B described later) of the double-arm robot.
- the door is sandwiched from above and below, and in this state, the single arm robot removes the bolt, and then the double arm robot. Characterized in that it conveys the door.
- the system can be reduced in size as compared with a conventional case of gripping with a single arm. Therefore, the space occupied by the system can be reduced and the versatility of the robot can be improved.
- the gripping jig attached to the double-arm robot can sandwich the door even if the shape and structure of the door differ for each model. If it is. Therefore, the gripping jig can have a simple structure, and the cost can be reduced. Further, the cycle time can be shortened by reducing the number of times of changing or adjusting the gripping jig.
- a door removal system (for example, a door removal system 1 described later) according to the present invention is a door (for example, a door described later) fixed to a vehicle body (for example, a body 10 described later) with a bolt (for example, a bolt 12 described later).
- 11 is a door removal system for removing the body from the body, and is a robot (for example, a double-arm robot 20 to be described later) that holds the door and can rotate with a substantially vertical direction as a rotation axis (for example, a rotation axis 213 to be described later).
- Torque detecting means for example, a torque sensor 214 described later
- control means for example, a control device 40 described later
- the means detects the torque by the torque detecting means when the robot is turned on the turning axis while the door is held by the robot. Detecting the torque acting on the serial pivot axis, when the detected torque is equal to or greater than a predetermined value, characterized in that stops turning of the robot.
- the torque acting on the turning axis of the robot is detected by the torque detecting means.
- the detected torque is equal to or greater than a predetermined value
- the bolt is not removed and the door is caught on the body. Therefore, according to the present invention, when the detected torque is equal to or greater than a predetermined value, the turning of the robot is stopped and the conveyance of the door is stopped. Therefore, when the door is removed from the body and transported, the door and the body can be prevented from being damaged.
- a door for example, a door 11 described later fixed to a body (for example, a body 10 described later) with a bolt (for example, a bolt 12 described later) is removed from the body.
- the body When the load applied to the lower side of the pair of manipulators is detected and the detected load is less than the predetermined value, the body supports the door load, and the connection between the door and the body is It has not been released. Therefore, according to the present invention, the door is transported by the double-arm robot only when the detected load is equal to or greater than a predetermined value. Therefore, since the door is transported only when the connection between the door and the body is released, it is possible to prevent the door and the body from being damaged.
- the door is fixed to the body with a pair of upper and lower bolts, and in the procedure of loosening the bolts, it is preferable to loosen the lower side after loosening the upper side of the pair of upper and lower bolts.
- the bolt removing method includes a robot (a single-arm robot 30 described later) having a robot arm (an arm 33 described later) and a nut runner (a nut runner 71 described later) attached to the tip of the robot arm.
- a bolt removing method for removing a bolt (a bolt 12 described later) attached to a door 11 (described later), a procedure of fitting a socket of the nut runner (a socket 711 described later) into the bolt, and a socket of the nut runner
- the system can be reduced in size as compared with a conventional case of gripping with a single arm. Therefore, the space occupied by the system can be reduced and the versatility of the robot can be improved.
- the gripping jig attached to the double-arm robot can sandwich the door even if the shape and structure of the door differ for each model. If it is. Therefore, the gripping jig can have a simple structure, and the cost can be reduced. Further, the cycle time can be shortened by reducing the number of times of changing or adjusting the gripping jig.
- FIG. 1 is a perspective view of a door removal system 1 according to an embodiment of the present invention.
- the door removal system 1 removes a door 11 as a workpiece temporarily fixed to a body 10 of an automobile with bolts 12 from the body 10.
- This door removal system 1 includes a double-arm robot 20 that holds the door 11 from above and below, a single-arm robot 30 that removes the bolt 12, and a control device 40 (see FIG. 4) as a control means for controlling them. .
- a door 11 is attached to the body 10 of the automobile via a pair of upper and lower hinge members 13 and 14. Each of the pair of hinge members 13 and 14 is fixed to the body 10 and is temporarily fixed to the end surface on one end side in the length direction of the door 11 with one bolt 12.
- the door 11 is formed by joining an inner panel 15 and an outer panel 16.
- the inner panel 15 includes a substantially flat rectangular panel main body 151 and a substantially U-shaped frame portion 152 provided at the upper end of the panel main body 151.
- a region surrounded by the frame portion 152 and the upper side of the panel body 151 is an opening through which a window glass (not shown) is exposed.
- the outer panel 16 is attached to the outside of the panel body 151 of the inner panel 15. A gap for accommodating the window glass is formed between the upper side of the outer panel 16 and the upper side of the panel main body 151 of the inner panel 15.
- the double-arm robot 20 includes a robot main body 21, and a first manipulator 22A and a second manipulator 22B provided with the robot main body 21 interposed therebetween.
- the manipulators 22A and 22B have seven axes.
- the arms 23A and 23B are pivotally supported by the robot main body 21, and the first gripping jig 50 and the first gripping jig 50 pivotally supported by the front end flange surfaces 24A and 24B of the arms 23A and 23B. 2 gripping jigs 60.
- the robot body 21 includes a slide part 211 that can slide in a predetermined direction with respect to the floor surface, and a turning part 212 that can turn around the turning part 213 with a substantially vertical direction as a turning axis 213.
- the slide part 211 is slidable in the transport direction of the body 10 of the automobile, that is, in the direction of arrow A in FIG.
- the slide portion 211 is provided with a torque sensor 214 as torque detecting means for detecting torque acting on the turning shaft 213.
- the torque sensor 214 detects torque that acts on the rotating shaft of the motor that drives the turning shaft 213.
- the swivel unit 212 is provided with load sensors 215A and 215B that detect loads acting on the manipulators 22A and 22B in the vertical direction.
- the arms 23A and 23B are, in order from the robot body 21 side, the first arm part 231, the second arm part 232, the third arm part 233, the fourth arm part 234, the fifth arm part 235, and the sixth arm part 236. Is provided.
- the first arm portion 231 extends substantially linearly and is pivotally supported by the robot body 21.
- the robot body 21 rotates the first arm portion 231 around a rotation axis 216 extending in a substantially horizontal direction.
- the rotation shaft 216 of the first arm portion 231 of the arm 23A and the rotation shaft 216 of the first arm portion 231 of the arm 23B are located on the same straight line.
- the load sensors 215A and 215B described above detect torque that acts on the rotation shafts of the motors that drive the rotation shafts 216.
- the second arm portion 232 extends substantially linearly and is pivotally supported by the first arm portion 231.
- the first arm portion 231 rotates the second arm portion 232 about a direction intersecting the extending direction of the first arm portion 231 by a driving mechanism (not shown).
- the third arm portion 233 extends substantially linearly and is pivotally supported by the second arm portion 232.
- the second arm portion 232 rotates the third arm portion 233 by using a driving mechanism (not shown) around the extending direction of the second arm portion 232 as the rotation center.
- the fourth arm portion 234 extends substantially linearly and is pivotally supported by the third arm portion 233.
- the third arm portion 233 rotates the fourth arm portion 234 with a driving mechanism (not shown) about the direction intersecting the extending direction of the third arm portion 233 as the rotation center.
- the fifth arm portion 235 extends substantially linearly and is pivotally supported by the fourth arm portion 234.
- the fourth arm portion 234 rotates the fifth arm portion 235 about the extending direction of the fourth arm portion 234 as a rotation center by a driving mechanism (not shown).
- the sixth arm 236 extends substantially linearly and is pivotally supported by the fifth arm 235.
- the fifth arm 235 rotates the sixth arm 236 with a driving mechanism (not shown) around the direction intersecting the extending direction of the fifth arm 235 as the rotation center.
- a driving mechanism not shown
- the first gripping jig 50 and the second gripping jig 60 are pivotally supported on the sixth arm portion 236 by the tip flange surfaces 24A and 24B of the arms 23A and 23B.
- the sixth arm 236 rotates the first gripping jig 50 and the second gripping jig 60 about the extending direction of the sixth arm 236 by using a driving mechanism (not shown).
- FIG. 2A is a perspective view of the first gripping jig 50.
- the first gripping jig 50 includes a support portion 51 attached to the distal end flange surface 24A of the arm 23A, a substantially U-shaped locking portion 52 supported by the support portion 51, a laser measurement device (not shown), and .
- the locking portion 52 includes a frame 53 attached to the distal end flange surface 24 ⁇ / b> A of the arm 23 ⁇ / b> A, a urethane buffer portion 54 provided on the surface of the frame 53, and a projection provided from the buffer portion 54 provided on the frame 53.
- a door opening pin 55 is provided.
- the frame 53 is substantially L-shaped, and is provided with a plate-like first frame 531 that extends substantially parallel to the front end flange surface 24 ⁇ / b> A, and one end side of the first frame 531, with respect to the first frame 531.
- a plate-like second frame 532 extending in a substantially orthogonal direction.
- the buffer portion 54 includes a first buffer portion 541 provided along the inner surface of the first frame 531, a second buffer portion 542 provided along the inner surface of the second frame 532, and the second buffer portion 542.
- a third buffer portion 543 provided on the front end side of the buffer portion 542 and extending so as to face the first buffer portion 541.
- the door opening pin 55 is provided on the second frame 532 and protrudes from the surface of the second buffer portion 542.
- FIG. 2B is a perspective view of the second gripping jig 60.
- the second gripping jig 60 includes a support portion 61 attached to the front end flange surface 24B of the arm 23B, and a pair of substantially parallel L-shaped locking portions 62 supported on both ends of the support portion 61. And comprising.
- Each of the locking portions 62 has the same configuration as that of the locking portion 52 of the first gripping jig 50, except that a door opening pin is not provided.
- the single-arm robot 30 includes a robot body 31 and a single manipulator 32 provided on the robot body 31.
- the manipulator 32 has seven axes, and includes an arm 33 provided on the robot body 31 and a nut runner 71 supported on the tip of the arm 33 via a nut runner support 70.
- the robot body 31 and the arm 33 of the single-arm robot 30 have the same configuration as the robot body 31 and the arms 23A and 23B of the double-arm robot 20, but the slide portion 211 of the single-arm robot 30 is in the direction of arrow A in FIG. It is different from the slide part 211 of the double-arm robot 20 in that it can only slide.
- FIG. 3 is a plan view and a side view of the nut runner 71 and the nut runner support 70.
- the nut runner 71 includes a socket 711 and a nut runner main body 712 that rotationally drives the socket 711.
- the socket 711 is provided on the distal end side of the nut runner main body 712, and the rotation axis C of the socket 711 intersects the extending direction of the nut runner main body 712.
- the nut runner support 70 includes a base portion 72 attached to the distal end flange surface 34 of the arm 33 and a frame 73 that is rotatably supported by the base portion 72 and supports the nut runner 71.
- the base 72 includes a disk-shaped main body 721 extending along the distal end flange surface 34 ⁇ / b> A, and four bolts 723 protruding from the main body 721.
- An insertion hole 722 extending along the central axis R of the front end flange surface 34 is formed in the center of the main body 721.
- a radial bearing 724 is provided on the inner wall surface of the insertion hole 722, and a thrust bearing 725 is provided on the frame 73 side of the insertion hole 722.
- the four bolts 723 are screwed into the main body 721 and are arranged in an annular shape around the shaft portion 722.
- the frame 73 has a substantially L-shaped cross section, and has a flat plate-like first frame 731 extending along the tip flange surface 34, a flat plate-like second frame 732 erected on the first frame 731, and And a shaft portion 733 fixed through the first frame 731.
- the first frame 731 is formed with four accommodating portions 734 in which the bolts 723 of the base portion 72 are accommodated.
- the shaft portion 733 is inserted into the insertion hole 722 of the base portion 72 and supported by the radial bearing 724 and the thrust bearing 725.
- the frame 73 is rotatably supported by the base 72 with the central axis R as the center of rotation.
- a cylindrical cushioning material 735 disposed around the neck of the bolt 723 is disposed on the inner wall surface of each accommodating portion 734.
- the buffer material 735 is made of elastically deformable urethane, and is interposed between the inner wall surface of the housing portion 734 and the outer peripheral surface of the neck portion of the bolt 723.
- the second frame 732 supports the nut runner body 712 so that the nut runner 71 extends along the tip flange surface 34A. Thereby, the rotation axis C of the socket 711 of the nut runner 71 is substantially parallel to the central axis R of the tip flange surface 34 of the arm 33.
- the nut runner support 70 described above operates as follows. As described above, the frame 73 is rotatable with respect to the base portion 72 with the central axis R as the rotation center. However, since the bolt 723 of the base portion 72 is housed in the housing portion 734 of the frame 73, the rotation of the frame 73 with respect to the base portion 72 is restricted by the bolt 723.
- the cushioning material 735 is provided between the bolt 723 and the housing portion 734, when the frame 73 is rotated with respect to the base portion 72, the cushioning material 735 is connected to the inner wall surface of the housing portion 734 and the bolt 723. It is elastically deformed by being pressed with the outer peripheral surface of the neck portion of the. Therefore, the amount of rotation of the frame 73 with respect to the base 72 is equal to the amount of elastic deformation of the cushioning material 735. Since the rotation axis C of the socket 711 of the nut runner 71 is parallel to the central axis R of the front end flange surface 34, the socket 711 rotates slightly with respect to the front end flange surface 34 of the arm 33.
- FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the control device 40.
- the control device 40 includes a door opening portion 41 that opens the door 11 with the manipulator 22A of the double-arm robot 20, a door holding portion 42 that holds the door 11 from above and below with the manipulators 22A and 22B of the double-arm robot 20, and the single-arm robot 30.
- the bolt removal part 43 which removes the volt
- the door opening portion 41 inserts the door opening pin 55 of the first gripping jig 50 of the manipulator 22 ⁇ / b> A into the gap between the outer panel 16 and the inner panel 15 of the door 11, and moves the door 11 toward the outside of the body 10. By pulling, the door 11 opens.
- the door clamping unit 42 clamps the door 11 from above and below with the first gripping jig 50 of the manipulator 22A and the second gripping jig 60 of the manipulator 22B.
- a reaction force acting on the manipulators 22A and 22B is detected by a force sensor (not shown), and the manipulators 22A and 22B are feedback-controlled based on the detected reaction force.
- the bolt removing unit 43 controls the single arm robot 30 to fit the socket of the nut runner 71 to the bolt 12 and drive the nut runner 71 to remove the bolt 12.
- the bolt removing unit 43 loosens and removes the upper bolt 12 from the pair of upper and lower bolts 12 and then loosens and removes the lower bolt 12.
- the high torque range of the tightening torque of the bolt 12 is relaxed by rotating the arm 33 around the socket 711 of the nut runner 71, and then the nut runner 71 is driven to Relax the low torque range of the tightening torque.
- the door conveyance unit 44 detects the load applied to the manipulator 22B, in this case, the one that supports the lower side of the door 11 among the pair of manipulators 22A and 22B by the load sensor 215B. Specifically, the rotating shaft other than the rotating shaft 216 is locked with respect to the manipulator 22B, and the torque acting on the motor that drives the rotating shaft 216 of the manipulator 22B is detected by the load sensor 215B. In the present embodiment, the torque acting on the rotating shaft 216 is detected by the load sensor 215B. However, the present invention is not limited to this, and the torque acting on the rotating shaft 216 is based on the current value of the motor that drives the rotating shaft 216. May be calculated. Then, only when the detected load is equal to or greater than a predetermined value, the turning of the turning shaft 213 of the robot body 21 is started, and the conveyance of the door 11 is started by the pair of manipulators 22A and 22B.
- the torque acting on the turning shaft 213 is detected by the torque sensor 214, and when the detected torque is equal to or greater than a predetermined value, the turning of the double-arm robot 20 is performed. To stop.
- the torque acting on the turning shaft 213 is detected by the torque sensor.
- the present invention is not limited to this, and the torque acting on the turning shaft 213 is determined based on the current value of the motor that drives the turning shaft 213. It may be calculated.
- the body 10 is conveyed on the line and supplied to the door removal system 1.
- the door 11 is in a closed state.
- the single-arm robot 30 is located at the original position.
- the slide unit 211 of the single-arm robot 30 is slid to move the manipulator 32 outside the opening / closing range of the door 11, and in ST12, the single-arm robot 30 is put on standby.
- the double-arm robot 20 is located at the original position.
- the slide unit 211 of the double-arm robot 20 is slid to move the manipulators 22A and 22B to positions where the door 11 is gripped.
- the position of the door 11 is measured by a laser measuring device (not shown) provided in the first manipulator 22A of the double-arm robot 20.
- the motion taught in advance is corrected based on the measured position of the door, and the door 11 is opened by the first manipulator 22A of the double-arm robot 20.
- the first manipulator 22 ⁇ / b> A is driven so that the door opening pin 55 of the first gripping jig 50 is connected to the upper side of the outer panel 16 of the door 11 and the panel body 151 of the inner panel 15.
- the third buffer portion 543 of the locking portion 52 is locked to the upper side of the panel body 151 of the inner panel 15, and the door 11 is pulled toward the outside of the body 10. Then, the door 11 opens and the lower side of the door 11 is exposed.
- the door 11 is gripped by the first manipulator 22A and the second manipulator 22B of the double-arm robot 20 based on the measured position of the door 11. Specifically, as shown in FIG. 7, the second manipulator 22B is driven to lock the third buffer portion 543 of the locking portion 62 of the second gripping jig 60 on the lower side of the door 11, and The lower side of the door 11 is supported by the second buffer portion 542 of the stop portion 62.
- the buffer part 54 of the first gripping jig 50 and the buffer part 54 of the second gripping jig 60 are in a state of being opposed to each other with the door 11 being sandwiched up and down. From this state, the door 11 is clamped by the first manipulator 22A and the second manipulator 22B by bringing the first gripping jig 50 and the second gripping jig 60 closer to each other.
- the dual-arm robot 20 is put on standby while the door 11 is gripped by the first manipulator 22A and the second manipulator 22B of the dual-arm robot 20.
- the socket 711 of the nut runner 71 is fitted to the bolt 12.
- the socket 711 is slightly rotated with respect to the central axis R of the distal end flange surface 34 of the arm 33.
- the arm 33 is controlled so that the socket 711 is pressed in the direction of the central axis R of the front end flange surface 34 and is allowed to float in the W-axis direction (see FIG. 3) which is the length direction of the nut runner 71.
- the socket 711 is made to follow the positional deviation of the bolt 12.
- the arm 33 is rotated around the rotation axis C of the socket 711 of the nut runner 71 to loosen the high torque range of the tightening torque of the bolt 12. Is driven and the low torque range of the tightening torque of the bolt 12 is relaxed. In this way, the bolt 12 is removed as shown in FIG.
- the manipulator 32 of the single-arm robot 30 is moved outside the transfer path of the door 11 by the double-arm robot 20, and in ST16, the slide unit 211 of the single-arm robot 30 is slid to return to the original position.
- the door mounting system 1 can be reduced in size as compared with the case of gripping with a single arm as in the conventional case. . Therefore, the space occupied by the door mounting system 1 can be reduced and the versatility of the robots 20 and 30 can be improved.
- the gripping jig attached to the double-arm robot 20 sandwiches the door even if the shape and structure of the door differs for each model. Any structure can be used.
- a holding jig can be made into a simple structure, and cost can be reduced. Further, the cycle time can be shortened by reducing the number of times of changing or adjusting the gripping jig.
- the door 11 is transported by the double-arm robot 20 only when the load detected by the load sensor 215B is a predetermined value or more. Therefore, since the door 11 is conveyed only when the connection between the door 11 and the body 10 is released, the door 11 and the body 20 can be prevented from being damaged.
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Abstract
占有スペースを削減でき、かつ、コストを低減して、サイクルタイムを短縮できるドア取り外しシステムを提供すること。ドア取り外しシステム(1)は、自動車のボディ(10)にボルト(12)で固定されたドア(11)を、このボディ(10)から取り外す。このドア取り外しシステム(1)は、ドア(11)を上下から挟持する双腕ロボット(20)と、ボルト(12)を取り外す単腕ロボット(30)と、これらを制御する制御装置と、を備える。制御装置は、双腕ロボット(20)の一対のマニピュレータ(22A)、(22B)でドア(11)を上下から挟持し、この状態で、単腕ロボット(30)でボルト(12)を取り外し、その後、双腕ロボット(20)でドア(11)を搬送する。
Description
本発明は、ドア取り外しシステムおよびドア取り外し方法に関する。詳しくは、自動車のドアを取り外すドア取り外しシステムおよびドア取り外し方法に関する。
従来より、自動車の製造工程では、ボディにボルトでドアを仮固定しておき、この状態で塗装を行っている。その後、このボルトを取り外し、ドアを把持して搬送することで、ドアをボディから取り外し、ボディとドアとを別々のラインで組み立てる。
ここで、ドアをボディから取り外すラインでは、例えば、ボディの両側に位置しナットランナを備えた2台の第1ロボットと、ボディの両側に位置しドアを把持する2台の第2ロボットと、を備えるドア取り外し装置が用いられる(特許文献1参照)。このドア取り外し装置では、ドアを開いた状態で、第1ロボットのナットランナでボルト緩めてドアとボディとの連結を解除し、その後、第2ロボットでドアを把持して、ドアを搬送する。
ここで、第2ロボットは、単腕ロボットであり、この第2ロボットには、1枚のドアを把持するための専用のドア把持ハンドが取り付けられる。このドア把持ハンドの構造は、ドアの形状や構造に応じて、機種毎に異なっている。
また、ドアをボディから取り外す場合、第1ロボットのロボットアームを制御して、ナットランナをボルトに嵌合させ、その後、ナットランナを駆動することにより、ボルトを緩めて取り外す。
ここで、ナットランナの最大出力トルクは、ボルトの最大締め付けトルクよりも大きくなっている。
特開平9-103925号公報
ここで、ナットランナの最大出力トルクは、ボルトの最大締め付けトルクよりも大きくなっている。
しかしながら、1枚のドアを1つの単腕ロボットで支持して搬送するため、ロボットが大型化し、ロボットが占有する占有スペースが大きくなるうえに、ロボットの汎用性が低下する、という問題があった。
また、多機種を生産するラインでは、機種毎にドアの形状や構造が異なるため、複数種類の治具が必要になり、コストが上昇する、という問題があった。さらに、製造ラインで製造する機種が変更されるたびに、把持治具を交換したり調整したりすることになり、サイクルタイムが長期化する、という問題があった。
また、多機種を生産するラインでは、機種毎にドアの形状や構造が異なるため、複数種類の治具が必要になり、コストが上昇する、という問題があった。さらに、製造ラインで製造する機種が変更されるたびに、把持治具を交換したり調整したりすることになり、サイクルタイムが長期化する、という問題があった。
また、例えば、ドアおよびボディを塗装した際に、ボルトとドアやボディとの隙間に付着した塗料が硬化したり、人手によりボルトを締め付けた際に、締め付けトルクにばらつきが生じたりして、ボルトの最大締め付けトルクが過大になり、ナットランナの最大出力トルクより大きくなる場合がある。この場合、ナットランナをボルトに嵌合させ、その後、ナットランナを駆動させても、ボルトを緩めることができない。
また、ナットランナでトルクを管理しつつボルトを緩めても、ドアとボディとの連結を解除できていない場合がある。この場合、ドアを搬送しようとして、ドアをボディから引き離すと、ドアやボディを損傷させてしまう場合がある。
また、実際には、ナットランナでボルトを緩めて連結を解除しても、このボルトを除去できていない場合がある。この場合、ドアを搬送しようとして、ドアをボディから引き離すと、ドアやボディを損傷させてしまう場合がある。
本発明は、占有スペースを削減でき、かつ、コストを低減して、サイクルタイムを短縮できるドア取り外しシステムを提供することを目的とする。
本発明は、ボルトの最大締め付けトルクがナットランナの最大出力トルクを超えた場合でも、このボルトを取り外すことができるボルト取り外し方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、ドアをボディから取り外して搬送する際に、ドアやボディが損傷するのを防止できるドア取り外しシステムおよびドア取り外し方法を提供することを目的とする。
本発明のドア取り外しシステム(例えば、後述のドア取り外しシステム1)は、自動車のボディ(例えば、後述のボディ10)にボルト(例えば、後述のボルト12)で固定されたドア(例えば、後述のドア11)を、当該ボディから取り外すドア取り外しシステムであって、前記ドアを上下から挟持する双腕ロボット(例えば、後述の双腕ロボット20)と、前記ボルトを取り外す単腕ロボット(例えば、後述の単腕ロボット30)と、これらを制御する制御手段(例えば、後述の制御装置40)と、を備え、前記制御手段は、前記双腕ロボットの一対のマニピュレータ(例えば、後述のマニピュレータ22A、22B)で前記ドアを上下から挟持し、この状態で、前記単腕ロボットで前記ボルトを取り外し、その後、前記双腕ロボットでドアを搬送することを特徴とする。
この発明によれば、1枚のドアを双腕ロボットの一対のマニピュレータで挟持して搬送するため、従来のように単腕で把持する場合に比べて、システムを小型化できる。よって、システムの占有スペースを削減できるうえに、ロボットの汎用性を向上できる。
また、双腕ロボットでドアを上下から挟持することによりドアを把持したので、機種毎にドアの形状や構造が異なっても、双腕ロボットに取り付ける把持治具は、ドアを挟み込むことができる構造であればよい。したがって、把持治具を簡素な構造にすることができ、コストを低減できる。また、把持治具を交換したり調整したりする回数を低減して、サイクルタイムを短縮できる。
また、双腕ロボットでドアを上下から挟持することによりドアを把持したので、機種毎にドアの形状や構造が異なっても、双腕ロボットに取り付ける把持治具は、ドアを挟み込むことができる構造であればよい。したがって、把持治具を簡素な構造にすることができ、コストを低減できる。また、把持治具を交換したり調整したりする回数を低減して、サイクルタイムを短縮できる。
本発明のドア取り外しシステム(例えば、後述のドア取り外しシステム1)は、自動車のボディ(例えば、後述のボディ10)にボルト(例えば、後述のボルト12)で固定されたドア(例えば、後述のドア11)を、当該ボディから取り外すドア取り外しシステムであって、前記ドアを把持しかつ略鉛直方向を旋回軸(例えば、後述の旋回軸213)として旋回可能なロボット(例えば、後述の双腕ロボット20)と、当該旋回軸に作用するトルクを検出するトルク検出手段(例えば、後述のトルクセンサ214)と、前記ロボットを制御する制御手段(例えば、後述の制御装置40)と、を備え、前記制御手段は、前記ロボットにより前記ドアを把持した状態で、当該ロボットを前記旋回軸で旋回させる際、前記トルク検出手段により前記旋回軸に作用するトルクを検出し、当該検出したトルクが所定値以上である場合には、前記ロボットの旋回を停止することを特徴とする。
この発明によれば、ロボットによりドアを把持した状態で、このロボットを旋回軸で旋回させる際、トルク検出手段によりロボットの旋回軸に作用するトルクを検出する。この検出したトルクが所定値以上である場合、ボルトが除去されておらず、ドアがボディに引っ掛かった状態である。
そこで、この発明によれば、この検出したトルクが所定値以上である場合には、ロボットの旋回を停止して、ドアの搬送を停止する。よって、ドアをボディから取り外して搬送する際、ドアやボディが損傷するのを防止できる。
そこで、この発明によれば、この検出したトルクが所定値以上である場合には、ロボットの旋回を停止して、ドアの搬送を停止する。よって、ドアをボディから取り外して搬送する際、ドアやボディが損傷するのを防止できる。
本発明のドア取り外し方法は、自動車のボディ(例えば、後述のボディ10)にボルト(例えば、後述のボルト12)で固定されたドア(例えば、後述のドア11)を、当該ボディから取り外すドア取り外し方法であって、双腕ロボット(例えば、後述の双腕ロボット20)の一対のマニピュレータ(例えば、後述のマニピュレータ22A、22B)で前記ドアを上下から挟持して把持する手順と、前記ボルトを緩める手順と、前記一対のマニピュレータのうち前記ドアの下側を支持する方にかかる荷重を検出し、当該検出した荷重が所定値以上である場合にのみ、前記双腕ロボットでドアを搬送する手順と、を備えることを特徴とする。
一対のマニピュレータのうちドアの下側を支持する方にかかる荷重を検出し、この検出した荷重が所定値未満である場合、ドアの荷重をボディが支持しており、ドアとボディとの連結は解除されていない状態である。
そこで、この発明によれば、この検出した荷重が所定値以上である場合にのみ、双腕ロボットでドアを搬送する。よって、ドアとボディとの連結が解除されている場合にのみドアを搬送するので、ドアやボディが損傷するのを防止できる。
そこで、この発明によれば、この検出した荷重が所定値以上である場合にのみ、双腕ロボットでドアを搬送する。よって、ドアとボディとの連結が解除されている場合にのみドアを搬送するので、ドアやボディが損傷するのを防止できる。
この場合、前記ドアは、上下一対のボルトで前記ボディに固定されており、前記ボルトを緩める手順では、前記上下一対のボルトのうち上側を緩めた後、下側を緩めることが好ましい。
上側のボルトを緩めると、ドアの重量の一部を下側のマニピュレータに負担し、下側のボルトを緩めると、ドアの重量の全てを下側のマニピュレータで負担することになる。
そこで、本発明では、上下一対のボルトのうち上側を緩めた後、下側を緩めたので、下側のマニピュレータにかかる荷重の経時変化を監視することで、ドアとボディとの連結が解除されたか否かを確実に判断できる。
そこで、本発明では、上下一対のボルトのうち上側を緩めた後、下側を緩めたので、下側のマニピュレータにかかる荷重の経時変化を監視することで、ドアとボディとの連結が解除されたか否かを確実に判断できる。
本発明のボルト取り外し方法は、ロボットアーム(後述のアーム33)と、当該ロボットアームの先端に取り付けられたナットランナ(後述のナットランナ71)と、を有するロボット(後述の単腕ロボット30)により、ワーク(後述のドア11)に取り付けられたボルト(後述のボルト12)を取り外すボルト取り外し方法であって、前記ナットランナのソケット(後述のソケット711)を前記ボルトに嵌合させる手順と、前記ナットランナのソケットを中心として前記ロボットアームを回動させることにより、前記ボルトの締め付けトルクのうち高トルク範囲を弛緩させる手順と、前記ナットランナを駆動して、前記ボルトの締め付けトルクのうち低トルク範囲を弛緩させる手順と、を備えることを特徴とする。
ナットランナのソケットを中心としてロボットアームを回動させることにより、ボルトの締め付けトルクのうち高トルク範囲を緩めた後、ナットランナを駆動して、ボルトの締め付けトルクのうち低トルク範囲を緩めた。よって、ボルトの最大締め付けトルクがナットランナの最大出力トルクを超えても、ボルトの締め付けトルクのうちナットランナの最大出力トルクを超えた部分については、ロボットアームを回動させることにより弛緩することができるから、このボルトを取り外すことができる。
本発明によれば、1枚のドアを双腕ロボットの一対のマニピュレータで挟持して搬送するため、従来のように単腕で把持する場合に比べて、システムを小型化できる。よって、システムの占有スペースを削減できるうえに、ロボットの汎用性を向上できる。
また、双腕ロボットでドアを上下から挟持することによりドアを把持したので、機種毎にドアの形状や構造が異なっても、双腕ロボットに取り付ける把持治具は、ドアを挟み込むことができる構造であればよい。したがって、把持治具を簡素な構造にすることができ、コストを低減できる。また、把持治具を交換したり調整したりする回数を低減して、サイクルタイムを短縮できる。
また、双腕ロボットでドアを上下から挟持することによりドアを把持したので、機種毎にドアの形状や構造が異なっても、双腕ロボットに取り付ける把持治具は、ドアを挟み込むことができる構造であればよい。したがって、把持治具を簡素な構造にすることができ、コストを低減できる。また、把持治具を交換したり調整したりする回数を低減して、サイクルタイムを短縮できる。
1 ドア取り外しシステム
10 ボディ
11 ドア(ワーク)
12 ボルト
20 双腕ロボット
22A 第1マニピュレータ
22B 第2マニピュレータ
30 単腕ロボット
33 アーム
40 制御装置(制御手段)
71 ナットランナ
213 旋回軸
214 トルクセンサ(トルク検出手段)
711 ソケット
10 ボディ
11 ドア(ワーク)
12 ボルト
20 双腕ロボット
22A 第1マニピュレータ
22B 第2マニピュレータ
30 単腕ロボット
33 アーム
40 制御装置(制御手段)
71 ナットランナ
213 旋回軸
214 トルクセンサ(トルク検出手段)
711 ソケット
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るドア取り外しシステム1の斜視図である。
ドア取り外しシステム1は、自動車のボディ10にボルト12で仮固定されたワークとしてのドア11を、このボディ10から取り外すものである。このドア取り外しシステム1は、ドア11を上下から挟持する双腕ロボット20と、ボルト12を取り外す単腕ロボット30と、これらを制御する制御手段としての制御装置40(図4参照)と、を備える。
図1は、本発明の一実施形態に係るドア取り外しシステム1の斜視図である。
ドア取り外しシステム1は、自動車のボディ10にボルト12で仮固定されたワークとしてのドア11を、このボディ10から取り外すものである。このドア取り外しシステム1は、ドア11を上下から挟持する双腕ロボット20と、ボルト12を取り外す単腕ロボット30と、これらを制御する制御手段としての制御装置40(図4参照)と、を備える。
自動車のボディ10には、上下一対のヒンジ部材13、14を介して、ドア11が取り付けられる。
一対のヒンジ部材13、14は、それぞれ、ボディ10に固定されるとともに、1本のボルト12でドア11の長さ方向一端側の端面に仮固定されている。
このドア11は、インナパネル15とアウタパネル16とを接合して形成される。
インナパネル15は、略平板矩形状のパネル本体151と、このパネル本体151の上端に設けられた略コの字形状のフレーム部152と、を備える。フレーム部152とパネル本体151の上辺とで囲まれた領域は、図示しない窓ガラスが露出する開口となっている。
アウタパネル16は、インナパネル15のパネル本体151の外側に取り付けられる。アウタパネル16の上辺とインナパネル15のパネル本体151の上辺との間には、窓ガラスを収容するための隙間が形成されている。
一対のヒンジ部材13、14は、それぞれ、ボディ10に固定されるとともに、1本のボルト12でドア11の長さ方向一端側の端面に仮固定されている。
このドア11は、インナパネル15とアウタパネル16とを接合して形成される。
インナパネル15は、略平板矩形状のパネル本体151と、このパネル本体151の上端に設けられた略コの字形状のフレーム部152と、を備える。フレーム部152とパネル本体151の上辺とで囲まれた領域は、図示しない窓ガラスが露出する開口となっている。
アウタパネル16は、インナパネル15のパネル本体151の外側に取り付けられる。アウタパネル16の上辺とインナパネル15のパネル本体151の上辺との間には、窓ガラスを収容するための隙間が形成されている。
双腕ロボット20は、ロボット本体21と、このロボット本体21を挟んで設けられた第1マニピュレータ22Aおよび第2マニピュレータ22Bと、を備える。
マニピュレータ22A、22Bは、7軸であり、ロボット本体21に軸支されるアーム23A、23Bと、これらアーム23A、23Bの先端フランジ面24A、24Bに軸支された第1把持治具50および第2把持治具60と、を備える。
マニピュレータ22A、22Bは、7軸であり、ロボット本体21に軸支されるアーム23A、23Bと、これらアーム23A、23Bの先端フランジ面24A、24Bに軸支された第1把持治具50および第2把持治具60と、を備える。
ロボット本体21は、床面に対して所定方向にスライド可能なスライド部211と、このスライド部211に略鉛直方向を旋回軸213として旋回可能な旋回部212とを備える。
スライド部211は、自動車のボディ10の搬送方向すなわち図1中矢印A方向と、この自動車のボディ10の搬送方向に交差する方向すなわち図1中矢印B方向と、にスライド可能となっている。
このスライド部211には、この旋回軸213に作用するトルクを検出するトルク検出手段としてのトルクセンサ214が設けられている。トルクセンサ214は、具体的には、旋回軸213を駆動するモータの回転軸に作用するトルクを検出する。
このスライド部211には、この旋回軸213に作用するトルクを検出するトルク検出手段としてのトルクセンサ214が設けられている。トルクセンサ214は、具体的には、旋回軸213を駆動するモータの回転軸に作用するトルクを検出する。
旋回部212には、マニピュレータ22A、22Bに鉛直方向に作用する荷重を検出する荷重センサ215A、215Bが設けられている。
アーム23A、23Bは、ロボット本体21側から順に、第1腕部231、第2腕部232、第3腕部233、第4腕部234、第5腕部235、および、第6腕部236を備える。
第1腕部231は、略直線状に延出しており、ロボット本体21に軸支される。ロボット本体21は、略水平方向に延びる回転軸216を回転中心として、第1腕部231を回転させる。
アーム23Aの第1腕部231の回転軸216と、アーム23Bの第1腕部231の回転軸216とは、同一直線上に位置している。
上述の荷重センサ215A、215Bは、これら回転軸216を駆動するモータの回転軸に作用するトルクを検出する。
アーム23Aの第1腕部231の回転軸216と、アーム23Bの第1腕部231の回転軸216とは、同一直線上に位置している。
上述の荷重センサ215A、215Bは、これら回転軸216を駆動するモータの回転軸に作用するトルクを検出する。
第2腕部232は、略直線状に延出しており、第1腕部231に軸支される。第1腕部231は、図示しない駆動機構により、第1腕部231の延出方向に交差する方向を回転中心として、第2腕部232を回転させる。これにより、第1腕部231の延出方向と第2腕部232の延出方向との成す角度が変化する。
第3腕部233は、略直線状に延出しており、第2腕部232に軸支される。第2腕部232は、図示しない駆動機構により、第2腕部232の延出方向を回転中心として、第3腕部233を回転させる。
第3腕部233は、略直線状に延出しており、第2腕部232に軸支される。第2腕部232は、図示しない駆動機構により、第2腕部232の延出方向を回転中心として、第3腕部233を回転させる。
第4腕部234は、略直線状に延出しており、第3腕部233に軸支される。第3腕部233は、図示しない駆動機構により、第3腕部233の延出方向に交差する方向を回転中心として、第4腕部234を回転させる。これにより、第3腕部233の延出方向と第4腕部234の延出方向との成す角度が変化する。
第5腕部235は、略直線状に延出しており、第4腕部234に軸支される。第4腕部234は、図示しない駆動機構により、第4腕部234の延出方向を回転中心として、第5腕部235を回転させる。
第5腕部235は、略直線状に延出しており、第4腕部234に軸支される。第4腕部234は、図示しない駆動機構により、第4腕部234の延出方向を回転中心として、第5腕部235を回転させる。
第6腕部236は、略直線状に延出しており、第5腕部235に軸支される。第5腕部235は、図示しない駆動機構により、第5腕部235の延出方向に交差する方向を回転中心として、第6腕部236を回転させる。これにより、第5腕部235の延出方向と第6腕部236の延出方向との成す角度が変化する。
第1把持治具50および第2把持治具60は、アーム23A、23Bの先端フランジ面24A、24Bで第6腕部236に軸支される。第6腕部236は、図示しない駆動機構により、第6腕部236の延出方向を回転中心として、第1把持治具50および第2把持治具60を回転させる。
図2(a)は、第1把持治具50の斜視図である。
第1把持治具50は、アーム23Aの先端フランジ面24Aに取り付けられた支持部51と、この支持部51に支持される略コの字形状の係止部52と、図示しないレーザ測定装置と、を備える。
第1把持治具50は、アーム23Aの先端フランジ面24Aに取り付けられた支持部51と、この支持部51に支持される略コの字形状の係止部52と、図示しないレーザ測定装置と、を備える。
係止部52は、アーム23Aの先端フランジ面24Aに取り付けられたフレーム53と、このフレーム53の表面に設けられたウレタン製の緩衝部54と、フレーム53に設けられて緩衝部54から突出するドア開けピン55と、を備える。
フレーム53は、略L字形状であり、先端フランジ面24Aに略平行に延出する板状の第1フレーム531と、この第1フレーム531の一端側に設けられて第1フレーム531に対して略直交方向に延出する板状の第2フレーム532と、を備える。
緩衝部54は、第1フレーム531の内側の表面に沿って設けられた第1緩衝部541と、第2フレーム532の内側の表面に沿って設けられた第2緩衝部542と、この第2緩衝部542の先端側に設けられて第1緩衝部541に対向するように延出する第3緩衝部543と、を備える。
ドア開けピン55は、第2フレーム532に設けられ、第2緩衝部542の表面から突出している。
ドア開けピン55は、第2フレーム532に設けられ、第2緩衝部542の表面から突出している。
図2(b)は、第2把持治具60の斜視図である。
第2把持治具60は、アーム23Bの先端フランジ面24Bに取り付けられた支持部61と、この支持部61の両端側に支持された互いに略平行な一対の略L字形状の係止部62と、を備える。
この係止部62は、それぞれ、第1把持治具50の係止部52と同様の構成であるが、ドア開けピンが設けられていない点が異なる。
第2把持治具60は、アーム23Bの先端フランジ面24Bに取り付けられた支持部61と、この支持部61の両端側に支持された互いに略平行な一対の略L字形状の係止部62と、を備える。
この係止部62は、それぞれ、第1把持治具50の係止部52と同様の構成であるが、ドア開けピンが設けられていない点が異なる。
図1に戻って、単腕ロボット30は、ロボット本体31と、このロボット本体31に設けられた1本のマニピュレータ32と、を備える。
マニピュレータ32は、7軸であり、ロボット本体31に設けられたアーム33と、このアーム33の先端にナットランナ支持具70を介して支持されたナットランナ71と、を備える。
単腕ロボット30のロボット本体31およびアーム33は、双腕ロボット20のロボット本体31およびアーム23A、23Bと同様の構成であるが、単腕ロボット30のスライド部211は、図1中矢印A方向にのみスライド可能である点が、双腕ロボット20のスライド部211と異なる。
マニピュレータ32は、7軸であり、ロボット本体31に設けられたアーム33と、このアーム33の先端にナットランナ支持具70を介して支持されたナットランナ71と、を備える。
単腕ロボット30のロボット本体31およびアーム33は、双腕ロボット20のロボット本体31およびアーム23A、23Bと同様の構成であるが、単腕ロボット30のスライド部211は、図1中矢印A方向にのみスライド可能である点が、双腕ロボット20のスライド部211と異なる。
図3は、ナットランナ71およびナットランナ支持具70の平面図および側面図である。
ナットランナ71は、ソケット711と、このソケット711を回転駆動するナットランナ本体712と、を有する。
ソケット711は、ナットランナ本体712の先端側に設けられ、ソケット711の回転軸Cは、ナットランナ本体712の延出方向に交差している。
ナットランナ71は、ソケット711と、このソケット711を回転駆動するナットランナ本体712と、を有する。
ソケット711は、ナットランナ本体712の先端側に設けられ、ソケット711の回転軸Cは、ナットランナ本体712の延出方向に交差している。
ナットランナ支持具70は、アーム33の先端フランジ面34に取り付けられた基部72と、この基部72に回動可能に支持されてナットランナ71を支持するフレーム73と、を備える。
基部72は、先端フランジ面34Aに沿って延出する円盤状の本体721と、本体721から突出する4つのボルト723と、を備える。
本体721の中央には、先端フランジ面34の中心軸Rに沿って延びる挿通孔722が形成されている。挿通孔722の内壁面には、ラジアル軸受724が設けられ、この挿通孔722のフレーム73側には、スラスト軸受725が設けられる。
4つのボルト723は、本体721に螺合されており、軸部722を中心として環状に配置されている。
本体721の中央には、先端フランジ面34の中心軸Rに沿って延びる挿通孔722が形成されている。挿通孔722の内壁面には、ラジアル軸受724が設けられ、この挿通孔722のフレーム73側には、スラスト軸受725が設けられる。
4つのボルト723は、本体721に螺合されており、軸部722を中心として環状に配置されている。
フレーム73は、断面略L字形状であり、先端フランジ面34に沿って延出する平板状の第1フレーム731と、この第1フレーム731に立設された平板状の第2フレーム732と、第1フレーム731を貫通して固定された軸部733と、を備える。
第1フレーム731には、基部72のボルト723が収容される4つの収容部734が形成されている。
軸部733は、基部72の挿通孔722に挿通されて、ラジアル軸受724およびスラスト軸受725に支持される。これにより、フレーム73は、中心軸Rを回転中心として基部72に回転可能に支持されることになる。
軸部733は、基部72の挿通孔722に挿通されて、ラジアル軸受724およびスラスト軸受725に支持される。これにより、フレーム73は、中心軸Rを回転中心として基部72に回転可能に支持されることになる。
各収容部734の内壁面には、ボルト723の首部を囲んで配置される筒状の緩衝材735が配置されている。緩衝材735は、弾性変形可能なウレタン製であり、収容部734の内壁面とボルト723の首部の外周面との間に介装されることになる。
第2フレーム732は、ナットランナ71が先端フランジ面34Aに沿って延出するように、ナットランナ本体712を支持している。これにより、ナットランナ71のソケット711の回転軸Cは、アーム33の先端フランジ面34の中心軸Rと略平行となっている。
以上のナットランナ支持具70は、以下のように動作する。
上述のように、フレーム73は、中心軸Rを回転中心として基部72に対して回転可能である。しかしながら、基部72のボルト723がフレーム73の収容部734に収容されているので、フレーム73の基部72に対する回転は、ボルト723により規制される。
上述のように、フレーム73は、中心軸Rを回転中心として基部72に対して回転可能である。しかしながら、基部72のボルト723がフレーム73の収容部734に収容されているので、フレーム73の基部72に対する回転は、ボルト723により規制される。
ここで、ボルト723と収容部734との間には緩衝材735が設けられているため、フレーム73を基部72に対して回転させると、緩衝材735は、収容部734の内壁面とボルト723の首部の外周面とで押圧されて弾性変形する。よって、フレーム73の基部72に対する回転量は、緩衝材735の弾性変形量に等しくなる。
ナットランナ71のソケット711の回転軸Cは、先端フランジ面34の中心軸Rと平行であるので、ソケット711は、アーム33の先端フランジ面34に対して僅かに回転することになる。
ナットランナ71のソケット711の回転軸Cは、先端フランジ面34の中心軸Rと平行であるので、ソケット711は、アーム33の先端フランジ面34に対して僅かに回転することになる。
図4は、制御装置40の概略構成を示すブロック図である。
制御装置40は、双腕ロボット20のマニピュレータ22Aでドア11を開けるドア開け部41と、双腕ロボット20のマニピュレータ22A、22Bでドア11を上下から挟持するドア挟持部42と、単腕ロボット30でボルト12を取り外すボルト取り外し部43と、双腕ロボット20でドア11を搬送するドア搬送部44と、を備える。
制御装置40は、双腕ロボット20のマニピュレータ22Aでドア11を開けるドア開け部41と、双腕ロボット20のマニピュレータ22A、22Bでドア11を上下から挟持するドア挟持部42と、単腕ロボット30でボルト12を取り外すボルト取り外し部43と、双腕ロボット20でドア11を搬送するドア搬送部44と、を備える。
ドア開け部41は、マニピュレータ22Aの第1把持治具50のドア開けピン55を、ドア11のアウタパネル16とインナパネル15との隙間に挿入して、このドア11をボディ10の外側に向かって引くことで、ドア11が開く。
ドア挟持部42は、マニピュレータ22Aの第1把持治具50と、マニピュレータ22Bの第2把持治具60とで、ドア11を上下から挟持する。ドア11を挟持する際、図示しない力覚センサによりマニピュレータ22A、22Bに作用する反力を検出し、この検出した反力に基づいて、マニピュレータ22A、22Bをフィードバック制御する。
ボルト取り外し部43は、単腕ロボット30を制御して、ボルト12にナットランナ71のソケットを嵌合し、このナットランナ71を駆動することで、ボルト12を取り外す。ここで、ボルト取り外し部43は、上下一対のボルト12のうち、上側のボルト12を緩めて取り外した後、下側のボルト12を緩めて取り外す。
また、ボルト12を緩める際、ナットランナ71のソケット711を中心としてアーム33を回動させることにより、ボルト12の締め付けトルクのうち高トルク範囲を弛緩させ、その後、ナットランナ71を駆動して、ボルト12の締め付けトルクのうち低トルク範囲を弛緩させる。
また、ボルト12を緩める際、ナットランナ71のソケット711を中心としてアーム33を回動させることにより、ボルト12の締め付けトルクのうち高トルク範囲を弛緩させ、その後、ナットランナ71を駆動して、ボルト12の締め付けトルクのうち低トルク範囲を弛緩させる。
ドア搬送部44は、荷重センサ215Bにより、一対のマニピュレータ22A、22Bのうちドア11の下側を支持する方、ここではマニピュレータ22Bにかかる荷重を検出する。
具体的には、マニピュレータ22Bについて回転軸216以外の回転軸をロックしておき、荷重センサ215Bにより、マニピュレータ22Bの回転軸216を駆動するモータに作用するトルクを検出する。なお、本実施形態では、荷重センサ215Bにより回転軸216に作用するトルクを検出したが、これに限らず、回転軸216を駆動するモータの電流値に基づいて、この回転軸216に作用するトルクを算出してもよい。
そして、この検出した荷重が所定値以上である場合にのみ、ロボット本体21の旋回軸213の旋回を開始して、一対のマニピュレータ22A、22Bでドア11の搬送を開始する。
具体的には、マニピュレータ22Bについて回転軸216以外の回転軸をロックしておき、荷重センサ215Bにより、マニピュレータ22Bの回転軸216を駆動するモータに作用するトルクを検出する。なお、本実施形態では、荷重センサ215Bにより回転軸216に作用するトルクを検出したが、これに限らず、回転軸216を駆動するモータの電流値に基づいて、この回転軸216に作用するトルクを算出してもよい。
そして、この検出した荷重が所定値以上である場合にのみ、ロボット本体21の旋回軸213の旋回を開始して、一対のマニピュレータ22A、22Bでドア11の搬送を開始する。
また、双腕ロボット20の旋回軸213を旋回させる際、トルクセンサ214により旋回軸213に作用するトルクを検出し、この検出したトルクが所定値以上である場合には、双腕ロボット20の旋回を停止する。なお、本実施形態では、トルクセンサにより旋回軸213に作用するトルクを検出したが、これに限らず、旋回軸213を駆動するモータの電流値に基づいて、この旋回軸213に作用するトルクを算出してもよい。
以下、ドア取り外しシステム1の動作について、図5のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、ボディ10がライン上を搬送され、ドア取り外しシステム1に供給される。この状態では、ドア11は閉じた状態である。
まず、ボディ10がライン上を搬送され、ドア取り外しシステム1に供給される。この状態では、ドア11は閉じた状態である。
まず、ST10では、単腕ロボット30は、原位置に位置している。
ST11では、単腕ロボット30のスライド部211をスライドさせて、ドア11の開閉範囲の外側にマニピュレータ32を移動させ、ST12では、この単腕ロボット30を待機させる。
ST11では、単腕ロボット30のスライド部211をスライドさせて、ドア11の開閉範囲の外側にマニピュレータ32を移動させ、ST12では、この単腕ロボット30を待機させる。
一方、ST0では、双腕ロボット20は、原位置に位置している。
ST1では、双腕ロボット20のスライド部211をスライドさせて、ドア11を把持する位置にマニピュレータ22A、22Bを移動させる。
ST2では、双腕ロボット20の第1マニピュレータ22Aに設けられた図示しないレーザ測定装置により、ドア11の位置を測定する。
ST1では、双腕ロボット20のスライド部211をスライドさせて、ドア11を把持する位置にマニピュレータ22A、22Bを移動させる。
ST2では、双腕ロボット20の第1マニピュレータ22Aに設けられた図示しないレーザ測定装置により、ドア11の位置を測定する。
ST3では、測定したドアの位置に基づいて、予めティーチングされた動作を補正して、双腕ロボット20の第1マニピュレータ22Aによりドア11を開ける。
具体的には、図6に示すように、第1マニピュレータ22Aを駆動して、第1把持治具50のドア開けピン55を、ドア11のアウタパネル16の上辺とインナパネル15のパネル本体151の上辺との隙間に挿入するとともに、係止部52の第3緩衝部543をインナパネル15のパネル本体151の上辺に係止させて、このドア11をボディ10の外側に向かって引く。すると、ドア11が開いて、ドア11の下辺が露出する。
具体的には、図6に示すように、第1マニピュレータ22Aを駆動して、第1把持治具50のドア開けピン55を、ドア11のアウタパネル16の上辺とインナパネル15のパネル本体151の上辺との隙間に挿入するとともに、係止部52の第3緩衝部543をインナパネル15のパネル本体151の上辺に係止させて、このドア11をボディ10の外側に向かって引く。すると、ドア11が開いて、ドア11の下辺が露出する。
ST4では、測定したドア11の位置に基づいて、双腕ロボット20の第1マニピュレータ22Aおよび第2マニピュレータ22Bにより、ドア11を把持する。
具体的には、図7に示すように、第2マニピュレータ22Bを駆動して、第2把持治具60の係止部62の第3緩衝部543をドア11の下辺に係止させるとともに、係止部62の第2緩衝部542でドア11の下辺を支持する。この状態では、第1把持治具50の緩衝部54と、第2把持治具60の緩衝部54とは、ドア11を上下に挟んで互いに対向した状態である。この状態から、第1把持治具50と第2把持治具60とを接近させることで、第1マニピュレータ22Aおよび第2マニピュレータ22Bによりドア11を挟持する。
具体的には、図7に示すように、第2マニピュレータ22Bを駆動して、第2把持治具60の係止部62の第3緩衝部543をドア11の下辺に係止させるとともに、係止部62の第2緩衝部542でドア11の下辺を支持する。この状態では、第1把持治具50の緩衝部54と、第2把持治具60の緩衝部54とは、ドア11を上下に挟んで互いに対向した状態である。この状態から、第1把持治具50と第2把持治具60とを接近させることで、第1マニピュレータ22Aおよび第2マニピュレータ22Bによりドア11を挟持する。
ST5では、双腕ロボット20の第1マニピュレータ22Aおよび第2マニピュレータ22Bによりドア11を把持した状態で、この双腕ロボット20を待機させる。
一方、ST13では、双腕ロボット20によりドア11が把持された後、単腕ロボット30のスライド部211をスライドさせて、ボルト12を緩める位置にマニピュレータ32を移動させる。
ST14では、測定したドア11の位置に基づいて、図8に示すように、ナットランナ71のソケットをヒンジ部材13、14のボルト12に嵌合させ、ナットランナ71を駆動して、上下のボルト12を緩めて取り外す。ここで、上側のヒンジ部材13のボルト12、下側のヒンジ部材14のボルト12の順に取り外す。
具体的には、図9に示すように、まず、ナットランナ71のソケット711をボルト12に嵌合させる。ここで、ソケット711をアーム33の先端フランジ面34の中心軸Rに対して僅かに回動させる。同時に、アーム33を制御して、ソケット711を先端フランジ面34の中心軸R方向に押圧するとともに、ナットランナ71の長さ方向であるW軸方向(図3参照)にフローティング自在な状態とする。これにより、ボルト12の位置ずれに対してソケット711を追従させる。その後、図8中矢印で示すように、ナットランナ71のソケット711の回転軸Cを中心としてアーム33を回動させることにより、ボルト12の締め付けトルクのうち高トルク範囲を弛緩させ、その後、ナットランナ71を駆動して、ボルト12の締め付けトルクのうち低トルク範囲を弛緩させる。このようにして、図10に示すように、ボルト12を取り外す。
ST15では、双腕ロボット20によるドア11の搬送経路の外側に、単腕ロボット30のマニピュレータ32を移動させ、ST16では、単腕ロボット30のスライド部211をスライドさせて、原位置に戻る。
一方、ST6では、ボルトが外れたか否かを判定する。ここで、荷重センサ215Bにより第2マニピュレータ22Bに作用する荷重を検出し、この検出した荷重が所定値以上である場合、ドアとボディとの連結が解除されたと判定する。この判定がNOの場合、ST5に戻り、YESの場合、ST7に移る。
ST7では、図11に示すように、双腕ロボット20の旋回軸213を旋回させるとともに、双腕ロボット20のスライド部211を図11中矢印方向Bにスライドさせて、双腕ロボット20によりドア11を搬送する。
ここで、双腕ロボット20の旋回軸213を旋回させる際、トルクセンサ214により旋回軸213に作用するトルクを検出し、この検出したトルクが所定値以上である場合には、双腕ロボット20の旋回を停止する。
ST8では、双腕ロボット20によりこのドア11をパレットに載置し、ST9では、双腕ロボット20のスライド部211をスライドさせて、原位置に戻る。
ここで、双腕ロボット20の旋回軸213を旋回させる際、トルクセンサ214により旋回軸213に作用するトルクを検出し、この検出したトルクが所定値以上である場合には、双腕ロボット20の旋回を停止する。
ST8では、双腕ロボット20によりこのドア11をパレットに載置し、ST9では、双腕ロボット20のスライド部211をスライドさせて、原位置に戻る。
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(1)1枚のドア11を双腕ロボット20の一対のマニピュレータ22A、22Bで挟持して搬送するため、従来のように単腕で把持する場合に比べて、ドア取り付けシステム1を小型化できる。よって、ドア取り付けシステム1の占有スペースを削減できるうえに、ロボット20、30汎用性を向上できる。
また、双腕ロボット20でドア11を上下から挟持することによりドア11を把持したので、機種毎にドアの形状や構造が異なっても、双腕ロボット20に取り付ける把持治具は、ドアを挟み込むことができる構造であればよい。したがって、第1把持治具50および第2把持治具60のように、把持治具を簡素な構造にすることができ、コストを低減できる。また、把持治具を交換したり調整したりする回数を低減して、サイクルタイムを短縮できる。
(1)1枚のドア11を双腕ロボット20の一対のマニピュレータ22A、22Bで挟持して搬送するため、従来のように単腕で把持する場合に比べて、ドア取り付けシステム1を小型化できる。よって、ドア取り付けシステム1の占有スペースを削減できるうえに、ロボット20、30汎用性を向上できる。
また、双腕ロボット20でドア11を上下から挟持することによりドア11を把持したので、機種毎にドアの形状や構造が異なっても、双腕ロボット20に取り付ける把持治具は、ドアを挟み込むことができる構造であればよい。したがって、第1把持治具50および第2把持治具60のように、把持治具を簡素な構造にすることができ、コストを低減できる。また、把持治具を交換したり調整したりする回数を低減して、サイクルタイムを短縮できる。
(2)双腕ロボット20によりドア11を把持した状態で、この双腕ロボット20を旋回軸213で旋回させる際、トルクセンサ214により双腕ロボット20の旋回軸213に作用するトルクを検出する。この検出したトルクが所定値以上である場合、ボルト12が除去されておらず、ドア11がボディ10に引っ掛かった状態である。よって、双腕ロボット20の旋回を停止して、ドア11の搬送を停止する。よって、ドア11をボディ10から取り外して搬送する際、ドア11やボディ10が損傷するのを防止できる。
(3)荷重センサ215Bにより検出した荷重が所定値以上である場合にのみ、双腕ロボット20でドア11を搬送する。よって、ドア11とボディ10との連結が解除されている場合にのみドア11を搬送するので、ドア11やボディ20が損傷するのを防止できる。
(4)上下一対のボルト12のうち上側を緩めた後、下側を緩めたので、下側のマニピュレータ22Bにかかる荷重の経時変化を監視することで、ドア11とボディ10との連結が解除されたか否かを確実に判断できる。
(5)ナットランナ71のソケット711を中心として単腕ロボット30のアーム33を回動させることにより、ボルト12の締め付けトルクのうち高トルク範囲を緩めた後、ナットランナを駆動して、ボルト12の締め付けトルクのうち低トルク範囲を緩めた。よって、ボルト12の最大締め付けトルクがナットランナ71の最大出力トルクを超えても、ボルト12の締め付けトルクのうちナットランナ71の最大出力トルクを超えた部分については、アーム33を回動させることにより弛緩することができるから、このボルト12を取り外すことができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
Claims (5)
- 自動車のボディにボルトで固定されたドアを、当該ボディから取り外すドア取り外しシステムであって、
前記ドアを上下から挟持する双腕ロボットと、前記ボルトを取り外す単腕ロボットと、これらを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記双腕ロボットの一対のマニピュレータで前記ドアを上下から挟持し、この状態で、前記単腕ロボットで前記ボルトを取り外し、その後、前記双腕ロボットでドアを搬送することを特徴とするドア取り外しシステム。 - 自動車のボディにボルトで固定されたドアを、当該ボディから取り外すドア取り外しシステムであって、
前記ドアを把持しかつ略鉛直方向を旋回軸として旋回可能なロボットと、当該旋回軸に作用するトルクを検出するトルク検出手段と、前記ロボットを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記ロボットにより前記ドアを把持した状態で、当該ロボットを前記旋回軸で旋回させる際、前記トルク検出手段により前記旋回軸に作用するトルクを検出し、当該検出したトルクが所定値以上である場合には、前記ロボットの旋回を停止することを特徴とするドア取り外しシステム。 - 自動車のボディにボルトで固定されたドアを、当該ボディから取り外すドア取り外し方法であって、
双腕ロボットの一対のマニピュレータで前記ドアを上下から挟持して把持する手順と、
前記ボルトを緩める手順と、
前記一対のマニピュレータのうち前記ドアの下側を支持する方にかかる荷重を検出し、当該検出した荷重が所定値以上である場合にのみ、前記双腕ロボットでドアを搬送する手順と、を備えることを特徴とするドア取り外し方法。 - 請求項3に記載のドア取り外し方法において、
前記ドアは、上下一対のボルトで前記ボディに固定されており、
前記ボルトを緩める手順では、前記上下一対のボルトのうち上側を緩めた後、下側を緩めることを特徴とするドア取り外し方法。 - ロボットアームと、当該ロボットアームの先端に取り付けられたナットランナと、を有するロボットにより、ワークに取り付けられたボルトを取り外すボルト取り外し方法であって、
前記ナットランナのソケットを前記ボルトに嵌合させる手順と、
前記ナットランナのソケットを中心として前記ロボットアームを回動させることにより、前記ボルトの締め付けトルクのうち高トルク範囲を弛緩させる手順と、
前記ナットランナを駆動して、前記ボルトの締め付けトルクのうち低トルク範囲を弛緩させる手順と、を備えることを特徴とするボルト取り外し方法。
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