JP2002254257A - 部品自動組立て方法及び装置 - Google Patents
部品自動組立て方法及び装置Info
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
- B23P19/02—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for connecting objects by press fit or for detaching same
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
- B25J9/1687—Assembly, peg and hole, palletising, straight line, weaving pattern movement
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Automatic Assembly (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 作業の信頼性の高い、高速作業が可能な軸芯
及び位相合わせを必要とする部品の嵌合挿入を自動的に
行う部品自動組立方法及び装置を提供。 【解決手段】 第１の部品を位置決めし、第２の部品を
把持する位置決め把持工程ｓｐ１、第２の部品を第１の
部品に押圧する押圧工程ｐ２と、第２の部品と第１の部
品の軸心合わせのために、第２の部品の探索的な移動方
向と移動量を生成する公転軌道生成工程ｓｐ３、第２の
部品と第１の部品の位相合せのために、第２の部品の探
索的な嵌合挿入方向軸回りの回転量を生成する自転軌道
生成工程ｓｐ４、公転軌道生成工程と自転軌道生成工程
ｓｐ４で生成した移動量と移動方向と回転量で、第２の
部品を押圧工程による押圧を維持したまま移動させて、
軸心合わせと位相合わせを同時に実行する嵌合工程ｓｐ
５と、第２の部品を第１の部品に対して嵌合挿入方向に
移動させる挿入工程ｓｐ６とよりなる部品自動組立。
及び位相合わせを必要とする部品の嵌合挿入を自動的に
行う部品自動組立方法及び装置を提供。 【解決手段】 第１の部品を位置決めし、第２の部品を
把持する位置決め把持工程ｓｐ１、第２の部品を第１の
部品に押圧する押圧工程ｐ２と、第２の部品と第１の部
品の軸心合わせのために、第２の部品の探索的な移動方
向と移動量を生成する公転軌道生成工程ｓｐ３、第２の
部品と第１の部品の位相合せのために、第２の部品の探
索的な嵌合挿入方向軸回りの回転量を生成する自転軌道
生成工程ｓｐ４、公転軌道生成工程と自転軌道生成工程
ｓｐ４で生成した移動量と移動方向と回転量で、第２の
部品を押圧工程による押圧を維持したまま移動させて、
軸心合わせと位相合わせを同時に実行する嵌合工程ｓｐ
５と、第２の部品を第１の部品に対して嵌合挿入方向に
移動させる挿入工程ｓｐ６とよりなる部品自動組立。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットによる部
品の自動組立て、特に軸芯及び位相合わせを必要とする
部品の嵌合挿入を自動的に行う部品自動組立方法及び装
置に関するものである。
品の自動組立て、特に軸芯及び位相合わせを必要とする
部品の嵌合挿入を自動的に行う部品自動組立方法及び装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、軸心及び位相を合わせなければ組
み立てることができない部品をロボットにより自動で組
立てる方法においては、ロボット先端に専用工具を設置
してＣＣＤカメラなどにより位相を予め合わせた上で組
立てを行う方法やロボット先端に設置された力センサの
計測データから軸心合わせの移動方向や移動量を生成し
軸心を合わせ、引き続き前記力センサの計測データから
位相合わせの移動量を生成し、順次嵌合挿入を行う組立
て方法があった。
み立てることができない部品をロボットにより自動で組
立てる方法においては、ロボット先端に専用工具を設置
してＣＣＤカメラなどにより位相を予め合わせた上で組
立てを行う方法やロボット先端に設置された力センサの
計測データから軸心合わせの移動方向や移動量を生成し
軸心を合わせ、引き続き前記力センサの計測データから
位相合わせの移動量を生成し、順次嵌合挿入を行う組立
て方法があった。
【０００３】その中において特開平０７−２４１７３３
号公報には、ロボット先端に設置された力センサの計測
データから軸心合わせの移動方向や移動量を生成し軸心
を合わせ、引き続き前記力センサの計測データから位相
合わせの移動量を生成し、順次嵌合挿入を行う組立て方
法が記載されている。以下、簡単に図面を用いて説明す
る。
号公報には、ロボット先端に設置された力センサの計測
データから軸心合わせの移動方向や移動量を生成し軸心
を合わせ、引き続き前記力センサの計測データから位相
合わせの移動量を生成し、順次嵌合挿入を行う組立て方
法が記載されている。以下、簡単に図面を用いて説明す
る。
【０００４】図１３は基本構成を示す正面図、図１４は
図１３の部分拡大図である。図１３、図１４において、
４軸力覚センサＳ１０はロボットＳ８の手首先端Ｓ８ａ
とＺ軸コンプライアンス機構Ｓ１２との間に設けられて
いる。これにより４軸力覚センサＳ１０と６自由度コン
プライアンス機構となる。これは、ＲＣＣ（ＲＥＭＯＴ
Ｅ ＣＥＮＴＥＲ ＣＯＭＰＬＩＡＮＣＥ）Ｓ１１は嵌
合挿入方向以外の位置及び姿勢の５自由度をもつコンプ
ライアンス機構であり、これにＺ軸コンプライアンス機
構Ｓ１２を併用すると、６自由度のコンプライアンス機
構となるからである。
図１３の部分拡大図である。図１３、図１４において、
４軸力覚センサＳ１０はロボットＳ８の手首先端Ｓ８ａ
とＺ軸コンプライアンス機構Ｓ１２との間に設けられて
いる。これにより４軸力覚センサＳ１０と６自由度コン
プライアンス機構となる。これは、ＲＣＣ（ＲＥＭＯＴ
Ｅ ＣＥＮＴＥＲ ＣＯＭＰＬＩＡＮＣＥ）Ｓ１１は嵌
合挿入方向以外の位置及び姿勢の５自由度をもつコンプ
ライアンス機構であり、これにＺ軸コンプライアンス機
構Ｓ１２を併用すると、６自由度のコンプライアンス機
構となるからである。
【０００５】図１５は組立対象部品を示す斜視図であ
り、図１５において、Ｓ１９は角形の穴部Ｓ１９ａを有
する第１の部品、Ｓ２０は角形の穴部Ｓ１９ａが嵌合す
る角形の面取り部のある軸部Ｓ２０ａを有する第２の部
品である。
り、図１５において、Ｓ１９は角形の穴部Ｓ１９ａを有
する第１の部品、Ｓ２０は角形の穴部Ｓ１９ａが嵌合す
る角形の面取り部のある軸部Ｓ２０ａを有する第２の部
品である。
【０００６】図１６は組立対象部品及びその位置決めま
たは部品供給を示す断面図であり、Ｓ２１は第１の部品
Ｓ１９を位置決め保持するための位置決め機構、Ｓ２２
は第２の部品Ｓ２０をロボットＳ８に供給する部品供給
機構である。
たは部品供給を示す断面図であり、Ｓ２１は第１の部品
Ｓ１９を位置決め保持するための位置決め機構、Ｓ２２
は第２の部品Ｓ２０をロボットＳ８に供給する部品供給
機構である。
【０００７】図１７は４軸力覚センサＳ１０の計測信号
の伝達系の構成図を示すもので、Ｓ５１は４軸力覚セン
サＳ１０が計測したＸ，Ｙ，Ｚ方向の力Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆ
ｚ及びθ軸回りのモーメントＭｚを入力し、この各力及
びモーメンを移動量ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ及びΔθに変換す
るマイクロコンピュータなどの演算器、Ｓ５２は演算器
Ｓ５１からの移動量に応じて、第１の部品Ｓ１９と第２
の部品Ｓ２０とを相対的に移動量ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ及び
Δθ移動させるロボットコントローラである。
の伝達系の構成図を示すもので、Ｓ５１は４軸力覚セン
サＳ１０が計測したＸ，Ｙ，Ｚ方向の力Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆ
ｚ及びθ軸回りのモーメントＭｚを入力し、この各力及
びモーメンを移動量ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ及びΔθに変換す
るマイクロコンピュータなどの演算器、Ｓ５２は演算器
Ｓ５１からの移動量に応じて、第１の部品Ｓ１９と第２
の部品Ｓ２０とを相対的に移動量ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ及び
Δθ移動させるロボットコントローラである。
【０００８】次に従来例の動作について説明する。ま
ず、ロボットＳ８を作動させ、チャック機構Ｓ７で部品
供給機構Ｓ２２によって供給された第２の部品Ｓ２０を
把持する。そして、図１８に示すようにロボットＳ８を
移動させてチャック機構Ｓ７によって把持された第２の
部品Ｓ２０を、位置決め機構Ｓ２１によって位置決めさ
れた第１の部品Ｓ１９の上方に位置決めする。次に、ロ
ボットＳ８の手首Ｓ８ａを下降させて第２の部品Ｓ２０
を第１の部品Ｓ１９に、ＲＣＣ Ｓ１１の作用により軸
芯が合う押し付け力以上の力で押し付ける。
ず、ロボットＳ８を作動させ、チャック機構Ｓ７で部品
供給機構Ｓ２２によって供給された第２の部品Ｓ２０を
把持する。そして、図１８に示すようにロボットＳ８を
移動させてチャック機構Ｓ７によって把持された第２の
部品Ｓ２０を、位置決め機構Ｓ２１によって位置決めさ
れた第１の部品Ｓ１９の上方に位置決めする。次に、ロ
ボットＳ８の手首Ｓ８ａを下降させて第２の部品Ｓ２０
を第１の部品Ｓ１９に、ＲＣＣ Ｓ１１の作用により軸
芯が合う押し付け力以上の力で押し付ける。
【０００９】すると、第２の部品Ｓ２０を下降させる過
程において、通常は第２の部品Ｓ２０は第１の部品Ｓ１
９に対して若干軸芯がずれていることから、まず、第２
の部品Ｓ２０の軸部下端の面取り部の一部が第１の部品
Ｓ１９の穴部上端に接触する。このため、図１９に示す
ように、第２の部品Ｓ２０に対して矢印方向に力Ｆ１が
作用する。この力Ｆ１によりＲＣＣ Ｓ１１が作用し、
第２の部品Ｓ２０が軸芯を合わす方向に移動する。上記
のように、力覚センサＳ１０とＲＣＣ Ｓ１１を併用し
ていることにより、図２０に示すように軸芯ずれ量はＲ
ＣＣ Ｓ１１のたわみとなるため、その力Ｆ２を力覚セ
ンサＳ１０によって検出することにより、軸芯ずれの方
向だけでなく軸芯ずれ量も検知できるようになる。よっ
て、第２の部品Ｓ２０はＲＣＣ Ｓ１１により軸芯の合
う方向に移動しているが、ロボットＳ８の手首先端は移
動していないため、図２１に示すように、ロボットＳ８
を水平方向に移動させて、第２の部品Ｓ２０の軸芯とロ
ボットの手首先端の軸芯を合わせることができる。
程において、通常は第２の部品Ｓ２０は第１の部品Ｓ１
９に対して若干軸芯がずれていることから、まず、第２
の部品Ｓ２０の軸部下端の面取り部の一部が第１の部品
Ｓ１９の穴部上端に接触する。このため、図１９に示す
ように、第２の部品Ｓ２０に対して矢印方向に力Ｆ１が
作用する。この力Ｆ１によりＲＣＣ Ｓ１１が作用し、
第２の部品Ｓ２０が軸芯を合わす方向に移動する。上記
のように、力覚センサＳ１０とＲＣＣ Ｓ１１を併用し
ていることにより、図２０に示すように軸芯ずれ量はＲ
ＣＣ Ｓ１１のたわみとなるため、その力Ｆ２を力覚セ
ンサＳ１０によって検出することにより、軸芯ずれの方
向だけでなく軸芯ずれ量も検知できるようになる。よっ
て、第２の部品Ｓ２０はＲＣＣ Ｓ１１により軸芯の合
う方向に移動しているが、ロボットＳ８の手首先端は移
動していないため、図２１に示すように、ロボットＳ８
を水平方向に移動させて、第２の部品Ｓ２０の軸芯とロ
ボットの手首先端の軸芯を合わせることができる。
【００１０】第２の部品Ｓ２０と第１の部品Ｓ１９の軸
芯を合わせても、通常は若干位相がずれている。このた
め、図２２に示すように、第２の部品Ｓ２０に対して矢
印で示すモーメントＭが作用する。位相合わせは力覚セ
ンサＳ１０によって検出されたこのモーメントＭと同じ
方向を定め、図１１１に示すようにその方向にロボット
Ｓ８の手首Ｓ８ａを回転させ、力覚センサＳ１０により
Ｚ軸方向の力が急激に変化した位置でロボットＳ８を停
止させる。このように、力覚センサＳ１０とＲＣＣ Ｓ
１１を併用することにより、軸芯及び位相を合わせるこ
とができるようになっている
芯を合わせても、通常は若干位相がずれている。このた
め、図２２に示すように、第２の部品Ｓ２０に対して矢
印で示すモーメントＭが作用する。位相合わせは力覚セ
ンサＳ１０によって検出されたこのモーメントＭと同じ
方向を定め、図１１１に示すようにその方向にロボット
Ｓ８の手首Ｓ８ａを回転させ、力覚センサＳ１０により
Ｚ軸方向の力が急激に変化した位置でロボットＳ８を停
止させる。このように、力覚センサＳ１０とＲＣＣ Ｓ
１１を併用することにより、軸芯及び位相を合わせるこ
とができるようになっている
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のロボットによる部品の自動組立て方法、特に軸芯及
び位相合わせを必要とする部品の嵌合挿入を自動的に行
う部品自動組立方法においては、接触動作時において部
品の凹凸に伴う振動が発生し力センサデータにノイズが
のりやすく、得られた力情報から軸心合わせの移動方向
を正確に求めることは困難であり、嵌合挿入作業が確実
にできない。さらに、歯数の多い遊星歯車減速機などは
位相合わせの方向を特定するのは困難である。
来のロボットによる部品の自動組立て方法、特に軸芯及
び位相合わせを必要とする部品の嵌合挿入を自動的に行
う部品自動組立方法においては、接触動作時において部
品の凹凸に伴う振動が発生し力センサデータにノイズが
のりやすく、得られた力情報から軸心合わせの移動方向
を正確に求めることは困難であり、嵌合挿入作業が確実
にできない。さらに、歯数の多い遊星歯車減速機などは
位相合わせの方向を特定するのは困難である。
【００１２】また、力センサデータに基づいて軸心合わ
せの移動量を決定し移動後に動作確認し、その次に位相
合わせを順次実行する方法であるため、作業の高速化が
望めない。
せの移動量を決定し移動後に動作確認し、その次に位相
合わせを順次実行する方法であるため、作業の高速化が
望めない。
【００１３】したがって、この発明の目的は作業の信頼
性の高い、高速作業が可能な軸芯及び位相合わせを必要
とする部品の嵌合挿入を自動的に行う部品自動組立方法
及び装置を提供することである。
性の高い、高速作業が可能な軸芯及び位相合わせを必要
とする部品の嵌合挿入を自動的に行う部品自動組立方法
及び装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の部品自動組立方法は、チャック機構と位置
決め機構を有し、力制御手段を具備する制御装置により
動作するロボットにより、第１の部品と第２の部品を自
動で組立てる方法において、 ａ）前記位置決め機構により前記第１の部品を位置決め
し、前記チャック機構により前記第２の部品を把持する
位置決め把持工程ｓｐ１と、 ｂ）前記第２の部品を前記第１の部品に嵌合挿入方向に
押圧する押圧工程ｓｐ２と、 ｃ）前記第２の部品と前記第１の部品の軸心合わせのた
めに、前記第２の部品の探索的な移動方向と移動量を生
成する公転軌道生成工程ｓｐ３と、 ｄ）前記第２の部品と前記第１の部品の位相合せのため
に、前記第２の部品の探索的な嵌合挿入方向軸回りの回
転量を生成する自転軌道生成工程ｓｐ４と、 ｅ）前記公転軌道生成工程ｓｐ３と前記自転軌道生成工
程ｓｐ４で生成した移動量と移動方向と回転量で、前記
第２の部品を前記押圧工程ｓｐ２による押圧を維持した
まま移動させて、軸心合わせと位相合わせを同時に実行
する嵌合工程ｓｐ５と、 ｆ）前記第２の部品を前記第１の部品に対して嵌合挿入
方向に移動させる挿入工程ｓｐ６とよりなる。
め、本発明の部品自動組立方法は、チャック機構と位置
決め機構を有し、力制御手段を具備する制御装置により
動作するロボットにより、第１の部品と第２の部品を自
動で組立てる方法において、 ａ）前記位置決め機構により前記第１の部品を位置決め
し、前記チャック機構により前記第２の部品を把持する
位置決め把持工程ｓｐ１と、 ｂ）前記第２の部品を前記第１の部品に嵌合挿入方向に
押圧する押圧工程ｓｐ２と、 ｃ）前記第２の部品と前記第１の部品の軸心合わせのた
めに、前記第２の部品の探索的な移動方向と移動量を生
成する公転軌道生成工程ｓｐ３と、 ｄ）前記第２の部品と前記第１の部品の位相合せのため
に、前記第２の部品の探索的な嵌合挿入方向軸回りの回
転量を生成する自転軌道生成工程ｓｐ４と、 ｅ）前記公転軌道生成工程ｓｐ３と前記自転軌道生成工
程ｓｐ４で生成した移動量と移動方向と回転量で、前記
第２の部品を前記押圧工程ｓｐ２による押圧を維持した
まま移動させて、軸心合わせと位相合わせを同時に実行
する嵌合工程ｓｐ５と、 ｆ）前記第２の部品を前記第１の部品に対して嵌合挿入
方向に移動させる挿入工程ｓｐ６とよりなる。
【００１５】また、本発明の部品自動組立装置は、前記
ａ）〜ｆ）のそれぞれの工程を行う、位置決め把持手段
と、押圧手段と、公転軌道生成手段と、自転軌道生成手
段と、嵌合手段と、挿入手段とよりなる。
ａ）〜ｆ）のそれぞれの工程を行う、位置決め把持手段
と、押圧手段と、公転軌道生成手段と、自転軌道生成手
段と、嵌合手段と、挿入手段とよりなる。
【００１６】本発明によれば、力センサデータの出力を
待ってから軸心合わせの移動量や位相合わせの移動量を
生成するというような時系列上の制約無しに軸心合わせ
と位相合わせを同時に実行するため、作業を高速に行う
ことができる。
待ってから軸心合わせの移動量や位相合わせの移動量を
生成するというような時系列上の制約無しに軸心合わせ
と位相合わせを同時に実行するため、作業を高速に行う
ことができる。
【００１７】このロボットによる部品自動組立方法にお
いて、次の実施態様を採ることができる。
いて、次の実施態様を採ることができる。
【００１８】（１）前記位置決め把持工程ｓｐ１によ
り、第１の部品を予め設定された精度幅で位置決めし、
第２の部品を予め設定された精度幅で、第２の部品の挿
入方向とロボットの動作座標系のいずれかの軸方向とが
平行となるように把持する。
り、第１の部品を予め設定された精度幅で位置決めし、
第２の部品を予め設定された精度幅で、第２の部品の挿
入方向とロボットの動作座標系のいずれかの軸方向とが
平行となるように把持する。
【００１９】これにより、ロボットの軌道生成に伴う座
標変換の計算量を低減し作業の高速化が実現できる。
標変換の計算量を低減し作業の高速化が実現できる。
【００２０】（２）前記公転軌道生成工程ｓｐ３によ
り、前記位置決め把持工程ｓｐ１の位置決め精度幅に応
じて移動方向と移動量を生成する。
り、前記位置決め把持工程ｓｐ１の位置決め精度幅に応
じて移動方向と移動量を生成する。
【００２１】これにより、位置決め精度の範囲内で、軸
心を探索することができるため、不必要な範囲の探索を
することが無く、最短の探索時間で確実な軸心探索を行
うことができる。
心を探索することができるため、不必要な範囲の探索を
することが無く、最短の探索時間で確実な軸心探索を行
うことができる。
【００２２】（３）前記自転軌道生成工程ｓｐ４によ
り、前記位置決め把持工程ｓｐ１の位置決め精度幅に応
じて回転量を生成する。
り、前記位置決め把持工程ｓｐ１の位置決め精度幅に応
じて回転量を生成する。
【００２３】これにより、位置決め精度の範囲内で、嵌
合可能な位相を探索することができるため、最短の探索
時間で確実な位相探索を行うことができる。
合可能な位相を探索することができるため、最短の探索
時間で確実な位相探索を行うことができる。
【００２４】（４）前記公転軌道生成工程ｓｐ３によ
り、螺旋軌道型の移動方向と移動量を生成する。
り、螺旋軌道型の移動方向と移動量を生成する。
【００２５】これにより、位置信頼度の高い点から徐々
に探索範囲を広げていくため、最短の時間で軸心探索を
行うことができる。
に探索範囲を広げていくため、最短の時間で軸心探索を
行うことができる。
【００２６】（５）前記自転軌道生成工程ｓｐ４によ
り、正転逆転の周期的な回転量を生成する。
り、正転逆転の周期的な回転量を生成する。
【００２７】これにより、両方向に回転させて位相合わ
せを行うため、必要十分な位相探索が可能である。
せを行うため、必要十分な位相探索が可能である。
【００２８】（６）前記嵌合工程ｓｐ５により、前記第
２の部品の嵌合挿入方向への押し込み移動量が、所定値
より大きくなった場合、当該嵌合工程ｓｐ５を即時に停
止する。
２の部品の嵌合挿入方向への押し込み移動量が、所定値
より大きくなった場合、当該嵌合工程ｓｐ５を即時に停
止する。
【００２９】これにより、嵌合挿入方向への押し込み移
動量を用いて、嵌合工程を認識するため、軸心と位相の
両方が合ったことを同時に、しかもノイズの影響の小さ
い位置情報を基に認識しているため確実に嵌合したこと
を確認することができる。
動量を用いて、嵌合工程を認識するため、軸心と位相の
両方が合ったことを同時に、しかもノイズの影響の小さ
い位置情報を基に認識しているため確実に嵌合したこと
を確認することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００３１】＜実施例１＞図１は本発明の部品自動組立
方法を実施するための装置の基本構成を示す正面図、図
２は本実施例１で用いる組立て対象部品の斜視図であ
る。
方法を実施するための装置の基本構成を示す正面図、図
２は本実施例１で用いる組立て対象部品の斜視図であ
る。
【００３２】図１において、１は組み立て対象部品であ
る第２の部品４を把持するためのチャック機構、２は
Ｘ，Ｙ，Ｚの３方向の並進自由度とＺ軸方向軸回りの回
転自由度を有するロボット、３はロボット２を動作させ
るためのコントローラであり、記憶装置３ａとＣＰＵ３
ｂ、デジタルサーボ回路３ｃを有している。デジタルサ
ーボ回路３ｃはＣＰＵ３ｂの指令に基づいて位置と力の
制御を行う。
る第２の部品４を把持するためのチャック機構、２は
Ｘ，Ｙ，Ｚの３方向の並進自由度とＺ軸方向軸回りの回
転自由度を有するロボット、３はロボット２を動作させ
るためのコントローラであり、記憶装置３ａとＣＰＵ３
ｂ、デジタルサーボ回路３ｃを有している。デジタルサ
ーボ回路３ｃはＣＰＵ３ｂの指令に基づいて位置と力の
制御を行う。
【００３３】図２は組立対象部品を示す斜視図であり、
５は角形の穴部５ａを有する第１の部品、４は角形の穴
部５ａが嵌合する角形の面取り部のある軸部４ａを有す
る第２の部品である。
５は角形の穴部５ａを有する第１の部品、４は角形の穴
部５ａが嵌合する角形の面取り部のある軸部４ａを有す
る第２の部品である。
【００３４】図３は組立対象部品及びその位置決めまた
は部品供給を示す断面図であり、６は第１の部品５を位
置決めするための位置決め機構、７は第２の部品４を装
置に供給する部品供給機構である。
は部品供給を示す断面図であり、６は第１の部品５を位
置決めするための位置決め機構、７は第２の部品４を装
置に供給する部品供給機構である。
【００３５】次に上記実施例１の動作について説明す
る。
る。
【００３６】まず、ＣＰＵ３ｂの指令に基づき位置決め
把持工程ｓｐ１でロボット２を作動させ、チャック機構
１で部品供給機構７によって供給された第２の部品４を
把持する。そして、図３に示すようにロボット２を移動
させてチャック機構１によって把持された第２の部品４
を、位置決め機構６によって位置決めされた第１の部品
５の上方に位置決めする。
把持工程ｓｐ１でロボット２を作動させ、チャック機構
１で部品供給機構７によって供給された第２の部品４を
把持する。そして、図３に示すようにロボット２を移動
させてチャック機構１によって把持された第２の部品４
を、位置決め機構６によって位置決めされた第１の部品
５の上方に位置決めする。
【００３７】次に、押圧工程ｓｐ２でロボット２の手首
２ａを下降させて第２の部品４を第１の部品５に、予め
設定された力で押し付ける。すると、第２の部品４を下
降させる過程において、通常は第２の部品４は第１の部
品５に対して若干軸芯がずれていることから、まず、第
２の部品４の軸部下端の面取り部の一部が第１の部品５
の穴部上端に接触する。ロボット２の繰り返し精度と位
置決め機構６の精度と部品供給機構７の精度から軸心の
ずれる範囲はあらかじめ分かっているため、公転軌道生
成工程ｓｐ３で図４に示すように、接触点位置ＣＰ１を
中心にして螺旋軌道型の移動方向と移動量を生成し、記
憶装置３ａに記憶させる。
２ａを下降させて第２の部品４を第１の部品５に、予め
設定された力で押し付ける。すると、第２の部品４を下
降させる過程において、通常は第２の部品４は第１の部
品５に対して若干軸芯がずれていることから、まず、第
２の部品４の軸部下端の面取り部の一部が第１の部品５
の穴部上端に接触する。ロボット２の繰り返し精度と位
置決め機構６の精度と部品供給機構７の精度から軸心の
ずれる範囲はあらかじめ分かっているため、公転軌道生
成工程ｓｐ３で図４に示すように、接触点位置ＣＰ１を
中心にして螺旋軌道型の移動方向と移動量を生成し、記
憶装置３ａに記憶させる。
【００３８】同様に自転軌道生成工程ｓｐ４では、回転
誤差の範囲はあらかじめ分かっているため図５に示すよ
うに、正転逆転の周期的な回転量を生成し、記憶装置３
ａに記憶させる。
誤差の範囲はあらかじめ分かっているため図５に示すよ
うに、正転逆転の周期的な回転量を生成し、記憶装置３
ａに記憶させる。
【００３９】嵌合工程ｓｐ５では前記公転軌道生成工程
ｓｐ３と自転軌道生成工程ｓｐ４の生成結果に基づいて
記憶装置３ａから動作量を取り出し前記押し圧工程ｓｐ
２の押し圧を維持したまま、ロボット２を動作させるこ
とにより第２の部品４の制御点Ｃ１を移動させる。前記
嵌合工程ｓｐ５の途中でフィードバック位置から算出し
た嵌合挿入方向への押し込み移動量が設定値以上となっ
たら、軸心と位相が合ったと判断し、一旦ロボット２を
停止させ挿入工程ｓｐ６に進む。
ｓｐ３と自転軌道生成工程ｓｐ４の生成結果に基づいて
記憶装置３ａから動作量を取り出し前記押し圧工程ｓｐ
２の押し圧を維持したまま、ロボット２を動作させるこ
とにより第２の部品４の制御点Ｃ１を移動させる。前記
嵌合工程ｓｐ５の途中でフィードバック位置から算出し
た嵌合挿入方向への押し込み移動量が設定値以上となっ
たら、軸心と位相が合ったと判断し、一旦ロボット２を
停止させ挿入工程ｓｐ６に進む。
【００４０】挿入工程ｓｐ６では、予め設定された移動
量だけ挿入移動させ、ロボット２の動作を停止する。
量だけ挿入移動させ、ロボット２の動作を停止する。
【００４１】ここで、公転軌道生成工程ｓｐ３の螺旋軌
道型の移動方向と移動量の生成方法を図６、図７を用い
て詳細に説明する。
道型の移動方向と移動量の生成方法を図６、図７を用い
て詳細に説明する。
【００４２】図６は、押圧工程ｓｐ２が完了した直後の
第１部品５と第２部品４の断面図であり、作業座標系Ｓ
のＺ軸は、第２部品４の嵌合挿入方向と反対向きで、作
業座標系Ｓの原点は第２部品の先端の中心に位置する。
第１部品５と第２部品４の断面図であり、作業座標系Ｓ
のＺ軸は、第２部品４の嵌合挿入方向と反対向きで、作
業座標系Ｓの原点は第２部品の先端の中心に位置する。
【００４３】図７（ａ）は、作業座標系Ｓを参照座標と
して生成された螺旋軌道の斜視図、図７（ｂ）は、作業
座標系ＳのＸＹ平面図である。図７（ａ）において、Ｍ
ｉｎＹは螺旋軌道の最小半径でＭａｘＹは、Ｙ軸方向の
螺旋軌道の最大半径で、ＭａｘＸは、Ｘ軸方向の螺旋軌
道の最大半径である。前記ＭａｘＹとＭａｘＸは、位置
決め精度から予想される位置ずれ範囲の最大量を設定す
る。コントローラ３の制御周期をΔｔとし、作業座標系
Ｓを基準座標とした時刻Δｔ（ｎ−１）（ｎは１以上の
整数）における螺旋軌道上の位置を（Ｓｘ（ｎ−１），
Ｓｙ（ｎ−１））、時刻Δｔ（ｎ−１）までの総回転角
度をＡｎｇｌｅ（ｎ−１）とすると、作業座標系Ｓの原
点から（Ｓｘ（ｎ−１），Ｓｙ（ｎ−１））までの距離
Ｒ（ｎ−１）は
して生成された螺旋軌道の斜視図、図７（ｂ）は、作業
座標系ＳのＸＹ平面図である。図７（ａ）において、Ｍ
ｉｎＹは螺旋軌道の最小半径でＭａｘＹは、Ｙ軸方向の
螺旋軌道の最大半径で、ＭａｘＸは、Ｘ軸方向の螺旋軌
道の最大半径である。前記ＭａｘＹとＭａｘＸは、位置
決め精度から予想される位置ずれ範囲の最大量を設定す
る。コントローラ３の制御周期をΔｔとし、作業座標系
Ｓを基準座標とした時刻Δｔ（ｎ−１）（ｎは１以上の
整数）における螺旋軌道上の位置を（Ｓｘ（ｎ−１），
Ｓｙ（ｎ−１））、時刻Δｔ（ｎ−１）までの総回転角
度をＡｎｇｌｅ（ｎ−１）とすると、作業座標系Ｓの原
点から（Ｓｘ（ｎ−１），Ｓｙ（ｎ−１））までの距離
Ｒ（ｎ−１）は
【数１】 となる。ただし、係数ｋ、Ｂ、Ｃ、Ｎは以下の関係を満
足する。
足する。
【００４４】
【数２】 予め設定された螺旋軌道の接線方向の周速度をＶとする
とΔｔ秒後の角度増分量Δθは
とΔｔ秒後の角度増分量Δθは
【数３】 となる。時刻Δｔ＊ｎまでの総回転角度Ａｎｇｌｅ
（ｎ）は
（ｎ）は
【数４】 となり、時刻Δｔ＊ｎの螺旋軌道上の位置（Ｓｘ
（ｎ），Ｓｙ（ｎ））は
（ｎ），Ｓｙ（ｎ））は
【数５】 となる。
【００４５】変換行列
【数６】 がワールド座標系Ｗに基づく作業座標系Ｓを表すとする
と、ワールド座標系Ｗを基準座標とした場合の、時刻Δ
ｔ＊ｎの位置（Ｘ（ｎ），Ｙ（ｎ），Ｚ（ｎ））は、
と、ワールド座標系Ｗを基準座標とした場合の、時刻Δ
ｔ＊ｎの位置（Ｘ（ｎ），Ｙ（ｎ），Ｚ（ｎ））は、
【数７】 となり、時刻Δｔ＊ｎでの移動量と移動方向を示すベク
トル（ΔＸ（ｎ），ΔＹ（ｎ），ΔＺ（ｎ））は
トル（ΔＸ（ｎ），ΔＹ（ｎ），ΔＺ（ｎ））は
【数８】 と求まる。（式１）から（式７）までの生成を Ｒ（ｎ−１）＞ＭａｘＸ …（式８） になるまで繰り返し行い、生成結果とともに（式８）を
満足するｎの値ＭａｘＮを記憶装置３ａに記憶する。
満足するｎの値ＭａｘＮを記憶装置３ａに記憶する。
【００４６】次に、自転軌道生成工程ｓｐ４の正転逆転
の周期的な回転量の生成方法を図８、図９を用いて詳細
に説明する。図８は作業座標系Ｓを参照座標として生成
された螺旋軌道の斜視図で、座標系Ｃ（ｎ）は時刻Δｔ
*ｎでの螺旋型公転軌道の位置（Ｓｘ（ｎ）、Ｓｙ
（ｎ））における第２部品４の先端の姿勢座標で、Ｃｘ
（ｎ），Ｃｙ（ｎ），Ｃｚ（ｎ）は座標系Ｃ（ｎ）の基
底ベクトルである。Ｃｘ（ｎ−１），Ｃｙ（ｎ−１），
Ｃｚ（ｎ−１）は時刻Δｔ（ｎ−１）での座標系Ｃ（ｎ
−１）の基底ベクトルである。ここでは、姿勢変化のみ
を扱うため座標系Ｃ（ｎ−１）とＣ（ｎ）の座標原点を
同一位置で表示している。Ｃ（ｎ）のワールド座標系Ｗ
を基準とした姿勢行列を
の周期的な回転量の生成方法を図８、図９を用いて詳細
に説明する。図８は作業座標系Ｓを参照座標として生成
された螺旋軌道の斜視図で、座標系Ｃ（ｎ）は時刻Δｔ
*ｎでの螺旋型公転軌道の位置（Ｓｘ（ｎ）、Ｓｙ
（ｎ））における第２部品４の先端の姿勢座標で、Ｃｘ
（ｎ），Ｃｙ（ｎ），Ｃｚ（ｎ）は座標系Ｃ（ｎ）の基
底ベクトルである。Ｃｘ（ｎ−１），Ｃｙ（ｎ−１），
Ｃｚ（ｎ−１）は時刻Δｔ（ｎ−１）での座標系Ｃ（ｎ
−１）の基底ベクトルである。ここでは、姿勢変化のみ
を扱うため座標系Ｃ（ｎ−１）とＣ（ｎ）の座標原点を
同一位置で表示している。Ｃ（ｎ）のワールド座標系Ｗ
を基準とした姿勢行列を
【数９】 とし、第２の部品４の嵌合挿入方向軸回り正転方向の１
制御周期毎の姿勢変化の回転行列を、
制御周期毎の姿勢変化の回転行列を、
【数１０】 とすると
【数１１】 の関係式が成立する。
【００４７】ロボットのワールド座標系Ｗを基準とし
た、Ｃ（ｎ−１）からＣ（ｎ）への変換行列ΔＲ（ｎ）
は
た、Ｃ（ｎ−１）からＣ（ｎ）への変換行列ΔＲ（ｎ）
は
【数１２】 より、（式９）を用いて
【数１３】 となる。
【００４８】同様にして、逆転方向の場合の変換行列Δ
Ｒ（ｎ）も求まる。図９は（式９）から（式１１）を用
いて周期的な回転を生成する方法の処理フローである。
図９においてＳ１２で、回転の角度誤差（ＤｅｌｔａＡ
ｎｇ）をセットし、Ｓ１３で正転と逆転の切り替えの周
期を、制御周期のクロック数（Ｆ）でセットし、Ｓ１４
で制御周期毎の回転角度（Δθ）を算出し、前記（式
９）、（式１０）、（式１１）を用いて、時刻Δｔ＊ｎ
での変換行列ΔＲ（ｎ）が求まる。ｎが前記、公転軌道
生成工程ｓｐ３で記憶装置３ａに記憶させたＭａｘＮに
なるまで生成する。
Ｒ（ｎ）も求まる。図９は（式９）から（式１１）を用
いて周期的な回転を生成する方法の処理フローである。
図９においてＳ１２で、回転の角度誤差（ＤｅｌｔａＡ
ｎｇ）をセットし、Ｓ１３で正転と逆転の切り替えの周
期を、制御周期のクロック数（Ｆ）でセットし、Ｓ１４
で制御周期毎の回転角度（Δθ）を算出し、前記（式
９）、（式１０）、（式１１）を用いて、時刻Δｔ＊ｎ
での変換行列ΔＲ（ｎ）が求まる。ｎが前記、公転軌道
生成工程ｓｐ３で記憶装置３ａに記憶させたＭａｘＮに
なるまで生成する。
【００４９】＜実施例２＞図１０乃至図１２は実施例２
を示す説明図であり、図１０はＲＶ減速機８の断面図
で、対向する歯車８ａと８ｂを有し位置決め保持するた
めの位置決め機構１０に設置されている。図１１はＲＶ
減速機８へ動力伝達するためのインプット歯車９の断面
図で、歯車９ａを有し、装置に供給する部品供給機構１
１に設置されている。本実施例２における組立作業で
は、インプット歯車９を、ＲＶ減速機８の対向する歯車
８ａと８ｂの中心位置に、軸心と位相を合わせて嵌合挿
入することになる。このとき、歯車８ａと８ｂは固定さ
れていないため、組立作業中に歯車９ａと歯車８ａ，８
ｂとの接触摩擦により、歯の位置が組立作業前の位置か
らずれるため、従来の組立て作業前の視覚センサによる
位相合わせだけでは組み立てができない。
を示す説明図であり、図１０はＲＶ減速機８の断面図
で、対向する歯車８ａと８ｂを有し位置決め保持するた
めの位置決め機構１０に設置されている。図１１はＲＶ
減速機８へ動力伝達するためのインプット歯車９の断面
図で、歯車９ａを有し、装置に供給する部品供給機構１
１に設置されている。本実施例２における組立作業で
は、インプット歯車９を、ＲＶ減速機８の対向する歯車
８ａと８ｂの中心位置に、軸心と位相を合わせて嵌合挿
入することになる。このとき、歯車８ａと８ｂは固定さ
れていないため、組立作業中に歯車９ａと歯車８ａ，８
ｂとの接触摩擦により、歯の位置が組立作業前の位置か
らずれるため、従来の組立て作業前の視覚センサによる
位相合わせだけでは組み立てができない。
【００５０】次に本実施例２の動作について説明する。
まず、ＣＰＵ３ｂの指令に基づき位置決め把持工程ｓｐ
１でロボット２を作動させ、チャック機構１で部品供給
機構１１によって供給されたインプット歯車９を把持す
る。そして、図１１に示すようにロボット２を移動させ
てチャック機構１によって把持されたインプット歯車９
を、位置決め機構１０によって位置決めされたＲＶ減速
機８の上方に位置決めする。次に、押圧工程ｓｐ２でロ
ボット２の手首２ａを下降させてインプット歯車９をＲ
Ｖ減速機８に、予め設定された力で押し付ける。する
と、第２の部品４を下降させる過程において、通常はイ
ンプット歯車９はＲＶ減速機８に対して若干軸芯がずれ
ていることから、インプット歯車９の軸部下端の面取り
部の一部が歯車８ａもしくは８ｂの穴部上端に接触す
る。軸心のずれる範囲はあらかじめ分かっているため、
実施例１の場合と同じように公転軌道生成工程ｓｐ３
で、接触点位置を中心として螺旋軌道型の移動方向と移
動量を生成し生成結果を、記憶装置３ａに記憶する。同
様に自転軌道生成工程ｓｐ４では、回転誤差の範囲はあ
らかじめ分かっているため図５に示すように、正転逆転
の周期的な回転量を生成し生成結果を記憶装置３ａに記
憶する。嵌合工程ｓｐ５では前記公転軌道生成工程ｓｐ
３と自転軌道生成工程ｓｐ４の生成結果に基づいて前記
押し圧工程ｓｐ２の押し圧を維持したまま、ロボット２
を動作させることによりインプット歯車９の制御点Ｃ２
を移動させる。この嵌合工程における状態を図１２に示
す。前記嵌合工程ｓｐ５の途中でフィードバック位置か
ら算出した嵌合挿入方向への押し込み移動量が設定値以
上となったら、軸心と位相が合ったと判断し、一旦ロボ
ット２を停止させ挿入工程ｓｐ６に進む。挿入工程ｓｐ
６では、予め設定された移動量だけ挿入移動させ、ロボ
ット２の動作を停止する。
まず、ＣＰＵ３ｂの指令に基づき位置決め把持工程ｓｐ
１でロボット２を作動させ、チャック機構１で部品供給
機構１１によって供給されたインプット歯車９を把持す
る。そして、図１１に示すようにロボット２を移動させ
てチャック機構１によって把持されたインプット歯車９
を、位置決め機構１０によって位置決めされたＲＶ減速
機８の上方に位置決めする。次に、押圧工程ｓｐ２でロ
ボット２の手首２ａを下降させてインプット歯車９をＲ
Ｖ減速機８に、予め設定された力で押し付ける。する
と、第２の部品４を下降させる過程において、通常はイ
ンプット歯車９はＲＶ減速機８に対して若干軸芯がずれ
ていることから、インプット歯車９の軸部下端の面取り
部の一部が歯車８ａもしくは８ｂの穴部上端に接触す
る。軸心のずれる範囲はあらかじめ分かっているため、
実施例１の場合と同じように公転軌道生成工程ｓｐ３
で、接触点位置を中心として螺旋軌道型の移動方向と移
動量を生成し生成結果を、記憶装置３ａに記憶する。同
様に自転軌道生成工程ｓｐ４では、回転誤差の範囲はあ
らかじめ分かっているため図５に示すように、正転逆転
の周期的な回転量を生成し生成結果を記憶装置３ａに記
憶する。嵌合工程ｓｐ５では前記公転軌道生成工程ｓｐ
３と自転軌道生成工程ｓｐ４の生成結果に基づいて前記
押し圧工程ｓｐ２の押し圧を維持したまま、ロボット２
を動作させることによりインプット歯車９の制御点Ｃ２
を移動させる。この嵌合工程における状態を図１２に示
す。前記嵌合工程ｓｐ５の途中でフィードバック位置か
ら算出した嵌合挿入方向への押し込み移動量が設定値以
上となったら、軸心と位相が合ったと判断し、一旦ロボ
ット２を停止させ挿入工程ｓｐ６に進む。挿入工程ｓｐ
６では、予め設定された移動量だけ挿入移動させ、ロボ
ット２の動作を停止する。
【００５１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、下
記の効果を奏する。
記の効果を奏する。
【００５２】（１）ａ）前記位置決め機構により前記第
１の部品を位置決めし、前記チャック機構により前記第
２の部品を把持する位置決め把持工程ｓｐ１と、 ｂ）前記第２の部品を前記第１の部品に嵌合挿入方向に
押圧する押圧工程ｓｐ２と、 ｃ）前記第２の部品と前記第１の部品の軸心合わせのた
めに、前記第２の部品の探索的な移動方向と移動量を生
成する公転軌道生成工程ｓｐ３と、 ｄ）前記第２の部品と前記第１の部品の位相合せのため
に、前記第２の部品の探索的な嵌合挿入方向軸回りの回
転量を生成する自転軌道生成工程ｓｐ４と、 ｅ）前記公転軌道生成工程ｓｐ３と前記自転軌道生成工
程ｓｐ４で生成した移動量と移動方向と回転量で、前記
第２の部品を前記押圧工程ｓｐ２による押圧を維持した
まま移動させて、軸心合わせと位相合わせを同時に実行
する嵌合工程ｓｐ５と、 ｆ）前記第２の部品を前記第１の部品に対して嵌合挿入
方向に移動させる挿入工程ｓｐ６とよりなるロボットに
よる部品自動組立方法により、力センサデータの出力を
待ってから軸心合わせの移動量や位相合わせの移動量を
演算するというような時系列上の制約無しに軸心合わせ
と位相合わせを同時に実行するため、作業を高速に行う
ことができる。
１の部品を位置決めし、前記チャック機構により前記第
２の部品を把持する位置決め把持工程ｓｐ１と、 ｂ）前記第２の部品を前記第１の部品に嵌合挿入方向に
押圧する押圧工程ｓｐ２と、 ｃ）前記第２の部品と前記第１の部品の軸心合わせのた
めに、前記第２の部品の探索的な移動方向と移動量を生
成する公転軌道生成工程ｓｐ３と、 ｄ）前記第２の部品と前記第１の部品の位相合せのため
に、前記第２の部品の探索的な嵌合挿入方向軸回りの回
転量を生成する自転軌道生成工程ｓｐ４と、 ｅ）前記公転軌道生成工程ｓｐ３と前記自転軌道生成工
程ｓｐ４で生成した移動量と移動方向と回転量で、前記
第２の部品を前記押圧工程ｓｐ２による押圧を維持した
まま移動させて、軸心合わせと位相合わせを同時に実行
する嵌合工程ｓｐ５と、 ｆ）前記第２の部品を前記第１の部品に対して嵌合挿入
方向に移動させる挿入工程ｓｐ６とよりなるロボットに
よる部品自動組立方法により、力センサデータの出力を
待ってから軸心合わせの移動量や位相合わせの移動量を
演算するというような時系列上の制約無しに軸心合わせ
と位相合わせを同時に実行するため、作業を高速に行う
ことができる。
【００５３】（２）位置決め把持工程ｓｐ１により、第
１の部品を予め設定された精度幅で位置決めし、第２の
部品を予め設定された精度幅で、第２の部品の挿入方向
とロボットの動作座標系のいずれかの軸方向とが平行と
なるように把持することにより、ロボットの軌道生成に
伴う座標変換の計算量を低減し作業の高速化が実現でき
る。
１の部品を予め設定された精度幅で位置決めし、第２の
部品を予め設定された精度幅で、第２の部品の挿入方向
とロボットの動作座標系のいずれかの軸方向とが平行と
なるように把持することにより、ロボットの軌道生成に
伴う座標変換の計算量を低減し作業の高速化が実現でき
る。
【００５４】（３）公転軌道生成工程ｓｐ３により、位
置決め把持工程ｓｐ１の位置決め精度幅に応じて移動方
向と移動量を生成することにより、位置決め精度の範囲
内で、軸心を探索することができるため、不必要な範囲
の探索をすることが無く、最短の探索時間で確実な軸心
探索を行うことができる。
置決め把持工程ｓｐ１の位置決め精度幅に応じて移動方
向と移動量を生成することにより、位置決め精度の範囲
内で、軸心を探索することができるため、不必要な範囲
の探索をすることが無く、最短の探索時間で確実な軸心
探索を行うことができる。
【００５５】（４）自転軌道生成工程ｓｐ４により、位
置決め把持工程ｓｐ１の位置決め精度幅に応じて回転量
を生成することにより、位置決め精度の範囲内で、嵌合
可能な位相を探索することができるため、最短の探索時
間で確実な位相探索を行うことができる。
置決め把持工程ｓｐ１の位置決め精度幅に応じて回転量
を生成することにより、位置決め精度の範囲内で、嵌合
可能な位相を探索することができるため、最短の探索時
間で確実な位相探索を行うことができる。
【００５６】（５）公転軌道生成工程ｓｐ３により、螺
旋軌道型の移動方向と移動量を生成することにより、位
置信頼度の高い点から徐々に探索範囲を広げていくた
め、最短の時間で軸心探索を行うことができる。
旋軌道型の移動方向と移動量を生成することにより、位
置信頼度の高い点から徐々に探索範囲を広げていくた
め、最短の時間で軸心探索を行うことができる。
【００５７】（６）自転軌道生成工程ｓｐ４により、正
転逆転の周期的な回転量を生成することにより、両方向
に回転させて位相合わせを行うため、必要十分な位相探
索が可能である。
転逆転の周期的な回転量を生成することにより、両方向
に回転させて位相合わせを行うため、必要十分な位相探
索が可能である。
【００５８】（７）嵌合工程ｓｐ５により、第２の部品
の嵌合挿入方向への押し込み移動量が、所定値より大き
くなった場合、当該嵌合工程ｓｐ５を即時に停止するこ
とにより、嵌合挿入方向への押し込み移動量を用いて、
嵌合工程を認識するため、軸心と位相の両方が合ったこ
とを同時に、しかもノイズの影響の小さい位置情報を基
に認識しているため確実に嵌合したことを確認すること
ができる。
の嵌合挿入方向への押し込み移動量が、所定値より大き
くなった場合、当該嵌合工程ｓｐ５を即時に停止するこ
とにより、嵌合挿入方向への押し込み移動量を用いて、
嵌合工程を認識するため、軸心と位相の両方が合ったこ
とを同時に、しかもノイズの影響の小さい位置情報を基
に認識しているため確実に嵌合したことを確認すること
ができる。
【図１】 本発明の部品自動組立方法を実施するための
装置の基本構成を示す正面図である。
装置の基本構成を示す正面図である。
【図２】 本発明の実施例１で用いる組立て対象部品の
斜視図である。
斜視図である。
【図３】 本発明の実施例１で用いる組立対象部品及び
その位置決めまたは部品供給を示す断面図である。
その位置決めまたは部品供給を示す断面図である。
【図４】 本発明の公転軌道生成工程の模式図である。
【図５】 本発明の自転軌道生成工程の模式図である。
【図６】 本発明の実施例１の押圧工程ｓｐ２が完了し
た直後の第１部品５と第２部品４の断面図である。
た直後の第１部品５と第２部品４の断面図である。
【図７】 （ａ）は、作業座標系Ｓを参照座標として生
成された螺旋軌道の斜視図、（ｂ）は作業座標系ＳのＸ
Ｙ平面図である。
成された螺旋軌道の斜視図、（ｂ）は作業座標系ＳのＸ
Ｙ平面図である。
【図８】 作業座標系Ｓを参照座標として生成された螺
旋軌道の斜視図である。
旋軌道の斜視図である。
【図９】 周期的な回転を生成する方法の処理フロー図
である。
である。
【図１０】 本発明の実施例２のＲＶ減速機の断面図で
ある。
ある。
【図１１】 本発明の実施例２のＲＶ減速機へ動力伝達
するためのインプット歯車の断面図である。
するためのインプット歯車の断面図である。
【図１２】 本発明の実施例２の嵌合工程における状態
の一部切欠正面図である。
の一部切欠正面図である。
【図１３】 従来の自動組立て装置の基本構成を示す正
面図である。
面図である。
【図１４】 図１３のコンプライアンス機構の部分拡大
図である。
図である。
【図１５】 従来の実施例における組立て対象部品を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図１６】 従来の実施例における組立て対象部品の位
置決め並びにその部品供給を示す断面図である。
置決め並びにその部品供給を示す断面図である。
【図１７】 従来の実施例における４軸力覚センサの計
測信号の伝達系の構成図である。
測信号の伝達系の構成図である。
【図１８】 従来の実施例における部品自動組立て方法
を説明する正面図である。
を説明する正面図である。
【図１９】 従来の実施例における部品自動組立て方法
を説明する正面図である。
を説明する正面図である。
【図２０】 従来の実施例における部品自動組立て方法
を説明する正面図である。
を説明する正面図である。
【図２１】 従来の実施例における部品自動組立て方法
を説明する正面図である。
を説明する正面図である。
【図２２】 従来の実施例における部品自動組立て方法
を説明する正面図である。
を説明する正面図である。
１ チャック機構 ２ ロボット ３ コントローラ ３ａ 記憶装置 ３ｂ ＣＰＵ ３ｃ デジタルサーボ回路 ４ 第２の部品 ４ａ 第２の部品の軸部 ５ 第１の部品 ５ａ 第１の部品の穴部 ６ 位置決め機構 ７ 部品供給機構 ８ ＲＶ減速機 ８ａ ＲＶ減速機の歯車 ８ｂ ＲＶ減速機の歯車 ９ インプット歯車 ９ａ 歯車 １０ 位置決め機構 １１ 部品供給機構 ＳＰ１ 位置決め把持工程 ＳＰ２ 押圧工程 ＳＰ３ 公転軌道生成工程 ＳＰ４ 自転軌道生成工程 ＳＰ５ 嵌合工程 ＳＰ６ 挿入工程 ＳＰ７ 終了 Ｓ 作業座標系 Ｃ１ 制御点 Ｓ７ チャック機構 Ｓ８ ロボット機構 Ｓ８ａ 手首 Ｓ９ 連結機構 Ｓ１０ 力覚センサ Ｓ１１ ＲＣＣ Ｓ１２ コンプライアンス機構 Ｓ１３ ガイド Ｓ１４ 圧縮コイルバネ Ｓ１５ 近接スイッチ Ｓ１５ａ 検出部材 Ｓ１６ 板 Ｓ１７ 板 Ｓ１９ 第１の部品 Ｓ１９ａ 第１の部品の穴部 Ｓ２０ 第２の部品 Ｓ２０ａ 第２の部品の軸部 Ｓ２１ 位置決め機構 Ｓ２２ 部品供給機構 Ｓ５１ 生成器 Ｓ５２ ロボットコントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金丸 実 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 Ｆターム(参考） 3C007 AS07 BS10 LT00 LT01 LU08 LV17 MT02 NS11 3C030 BC01 BC11 BC25 BC31
Claims (8)
- 【請求項１】 チャック機構と位置決め機構を有し、力
制御手段を具備する制御装置により動作するロボットに
より、第１の部品と第２の部品を自動で組立てる方法に
おいて、 ａ）前記位置決め機構により前記第１の部品を位置決め
し、前記チャック機構により前記第２の部品を把持する
位置決め把持工程ｓｐ１と、 ｂ）前記第２の部品を前記第１の部品に嵌合挿入方向に
押圧する押圧工程ｓｐ２と、 ｃ）前記第２の部品と前記第１の部品の軸心合わせのた
めに、前記第２の部品の探索的な移動方向と移動量を生
成する公転軌道生成工程ｓｐ３と、 ｄ）前記第２の部品と前記第１の部品の位相合せのため
に、前記第２の部品の探索的な嵌合挿入方向軸回りの回
転量を生成する自転軌道生成工程ｓｐ４と、 ｅ）前記公転軌道生成工程ｓｐ３と前記自転軌道生成工
程ｓｐ４で生成した移動量と移動方向と回転量で、前記
第２の部品を前記押圧工程ｓｐ２による押圧を維持した
まま移動させて、軸心合わせと位相合わせを同時に実行
する嵌合工程ｓｐ５と、 ｆ）前記第２の部品を前記第１の部品に対して嵌合挿入
方向に移動させる挿入工程ｓｐ６とよりなるロボットに
よる部品自動組立方法。 - 【請求項２】 前記位置決め把持工程ｓｐ１は、第１の
部品を予め設定された精度幅で位置決めし、第２の部品
を予め設定された精度幅で、第２の部品の挿入方向とロ
ボットの動作座標系のいずれかの軸方向とが平行となる
ように把持することを特徴とする請求項１記載のロボッ
トによる部品自動組立方法。 - 【請求項３】 前記公転軌道生成工程ｓｐ３は、前記位
置決め把持工程ｓｐ１の位置決め精度幅に応じて移動方
向と移動量を生成することを特徴とする請求項１または
２記載のロボットによる部品自動組立方法。 - 【請求項４】 前記自転軌道生成工程ｓｐ４は、前記位
置決め把持工程ｓｐ１の位置決め精度幅に応じて回転量
を生成することを特徴とする請求項１または３記載のロ
ボットによる部品自動組立方法。 - 【請求項５】 前記公転軌道生成工程ｓｐ３は、螺旋軌
道型の移動方向と移動量を生成することを特徴とする請
求項１及至４のいずれか１項に記載のロボットによる部
品自動組立方法。 - 【請求項６】 前記自転軌道生成工程ｓｐ４は、正転逆
転の周期的な回転量を生成することを特徴とする請求項
１及至５のいずれか１項に記載のロボットによる部品自
動組立方法。 - 【請求項７】 前記嵌合工程ｓｐ５は、前記第２の部品
の嵌合挿入方向への押し込み移動量が、所定値より大き
くなった場合、当該嵌合工程ｓｐ５を即時に停止するこ
とを特徴とする請求項１及至６のいずれか１項に記載の
ロボットによる部品自動組立方法。 - 【請求項８】 チャック機構と位置決め機構を有し、力
制御手段を具備する制御装置により動作するロボットに
より、第１の部品と第２の部品を自動で組立てる部品組
立装置において、 ａ）前記位置決め機構により前記第１の部品を位置決め
し、前記チャック機構により前記第２の部品を把持する
位置決め把持手段と、 ｂ）前記第２の部品を前記第１の部品に嵌合挿入方向に
押圧する押圧手段と、 ｃ）前記第２の部品と前記第１の部品の軸心合わせのた
めに、前記第２の部品の探索的な移動方向と移動量を生
成する公転軌道生成手段と、 ｄ）前記第２の部品と前記第１の部品の位相合せのため
に、前記第２の部品の探索的な嵌合挿入方向軸回りの回
転量を生成する自転軌道生成手段と、 ｅ）前記公転軌道生成手段と前記自転軌道生成手段で生
成した移動量と移動方向と回転量で、前記第２の部品を
前記押圧手段による押圧を維持したまま移動させて、軸
心合わせと位相合わせを同時に実行する嵌合手段と、 ｆ）前記第２の部品を前記第１の部品に対して嵌合挿入
方向に移動させる挿入手段とよりなるロボットによる部
品自動組立装置。
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