特許 6498590 組立体製造装置及び組立体製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6498590

(24)【登録日】2019年3月22日

(45)【発行日】2019年4月10日

(54)【発明の名称】組立体製造装置及び組立体製造方法

(51)【国際特許分類】

   B23P 19/00 20060101AFI20190401BHJP

   B23P 19/04 20060101ALI20190401BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20190401BHJP

   B64F 5/10 20170101ALI20190401BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20190401BHJP

【ＦＩ】

   B23P19/00 304E

   B23P19/00 304K

   B23P19/04 F

   B25J13/08 A

   B64F5/10

   G01B11/00 Z

【請求項の数】8

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2015-212038(P2015-212038)

(22)【出願日】2015年10月28日

(65)【公開番号】特開2017-80848(P2017-80848A)

(43)【公開日】2017年5月18日

【審査請求日】2018年3月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(72)【発明者】

【氏名】冨部 俊広

(72)【発明者】

【氏名】後藤 尚貴

(72)【発明者】

【氏名】平井 誠

【審査官】 三宅 達

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第５９１０８９４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０３０１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０４２８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３００８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３４４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国実用新案第２０２０１３１０１０３６（ＤＥ，Ｕ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３２５８１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２４７２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２７６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５３０５６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０１５０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｐ １９／００

Ｂ２３Ｐ １９／０４

Ｂ２５Ｊ １／００−２１／０２

Ｂ６４Ｆ ５／１０

Ｇ０１Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長尺状の第１部材を把持する複数の第１の把持部と、
前記第１部材の一端を固定し、前記第１部材の長手方向の移動を拘束する固定部と、
前記第１の把持部を移動させて、前記第１部材を把持した前記第１の把持部の位置を調節する第１の駆動部と、
前記固定部の設置位置を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記固定部の設置位置に基づいて、前記第１の把持部の位置調節に用いられる基準座標又は基準点を決定する基準決定部と、
前記第１部材の原形状が記録された記憶部と、
前記記憶部に記録された前記原形状と、前記基準決定部で決定された前記基準座標又は前記基準点に基づいて、前記第１の把持部が把持する前記第１部材の形状が前記原形状と一致するように、前記第１の駆動部を駆動して、前記第１部材を把持した前記複数の第１の把持部の位置を調節する制御部と、
を備える組立体製造装置。

【請求項2】

前記固定部に設けられ、レーザー光を反射する第１の反射部を更に備え、
前記検出部は、
レーザー光を照射しつつ走査する照射部と、
前記第１の反射部で反射された前記レーザー光を受光する受光部と、
前記第１の反射部で反射され前記受光部が受光した前記レーザー光に基づいて、前記第１の反射部が設けられた前記固定部の設置位置を算出する位置算出部と、
を有し、
前記基準決定部は、前記位置算出部によって算出された前記固定部の設置位置に基づいて、前記基準座標又は前記基準点を決定する請求項１に記載の組立体製造装置。

【請求項3】

前記固定部とは異なる位置に、互いに離隔して二つ又は一つ設けられる第２の反射部を更に備え、
前記第１の反射部は、前記固定部において、一つ又は互いに離隔して二つ設けられ、
前記位置算出部は、前記第２の反射部で反射され前記受光部が受光した前記レーザー光に基づいて、前記第２の反射部の設置位置を算出し、
前記基準決定部は、前記位置算出部で算出された前記固定部の設置位置及び前記第２の反射部の設置位置に基づいて前記基準座標を決定する請求項２に記載の組立体製造装置。

【請求項4】

前記第１の反射部は、前記固定部に互いに離隔して三つ設けられ、
前記位置算出部は、三つの前記第１の反射部で反射され前記受光部が受光した前記レーザー光に基づいて、前記第１の反射部が設けられた前記固定部の設置位置を算出し、
前記基準決定部は、前記位置算出部で算出された前記固定部の設置位置に基づいて前記基準点を決定する請求項２又は３に記載の組立体製造装置。

【請求項5】

前記第１の反射部が前記固定部に設けられる位置は、前記検出部が有する検出誤差と、前記基準決定部で決定される前記基準点の位置の誤差とに基づいて決定されている請求項２から４のいずれか１項に記載の組立体製造装置。

【請求項6】

前記第１部材を把持する、前記第１の把持部よりも少ない数の第２の把持部と、
前記第１の駆動部による前記第１の把持部の位置調節における位置精度よりも精度が高く、前記第２の把持部を移動させて、前記第１部材を把持した前記第２の把持部の位置を調節する第２の駆動部と、
前記第２の把持部に設けられる第３の反射部と、
を更に備え、
前記位置算出部は、前記第３の反射部で反射され前記受光部が受光した前記レーザー光に基づいて、前記第３の反射部の設置位置を算出し、
前記基準決定部は、前記位置算出部で算出された前記第３の反射部の設置位置に基づいて、前記第２の把持部が前記第１部材を把持する位置を決定し、
前記制御部は、前記記憶部に記録された前記第１部材の原形状と、前記基準決定部で決定された前記基準座標又は前記基準点に基づいて、前記第１の把持部及び前記第２の把持部が把持する前記第１部材の形状が前記記憶部に記録された前記第１部材の原形状と一致するように、前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部を駆動して、前記複数の第１の把持部及び前記第２の把持部の位置を調節する請求項２から５のいずれか１項に記載の組立体製造装置。

【請求項7】

前記第１部材に対し第２の部材を取り付ける取付けロボットと、
前記取付けロボットに設けられる第４の反射部と、
を更に備え、
前記位置算出部は、前記第４の反射部で反射され前記受光部が受光した前記レーザー光に基づいて、前記第４の反射部の設置位置を算出し、
前記基準決定部は、前記位置算出部で算出された前記第４の反射部の設置位置に基づいて、前記取付けロボットが前記第２の部材を取り付ける位置を決定する請求項２から６のいずれか１項に記載の組立体製造装置。

【請求項8】

複数の第１の把持部が、長尺状の第１部材を把持するステップと、
固定部が、前記第１部材の一端を固定し、前記第１部材の長手方向の移動を拘束するステップと、
第１の駆動部が、前記第１の把持部を移動させて、前記第１部材を把持した前記第１の把持部の位置を調節するステップと、
検出部が、前記固定部の設置位置を検出するステップと、
基準決定部が、前記検出部で検出された前記固定部の設置位置に基づいて、前記第１の把持部の位置調節に用いられる基準座標又は基準点を決定すると、
制御部が、記憶部に記録された前記第１部材の原形状と、前記基準決定部で決定された前記基準座標又は前記基準点に基づいて、前記第１の把持部が把持する前記第１部材の形状が前記原形状と一致するように、前記第１の駆動部を駆動して、前記第１部材を把持した前記複数の第１の把持部の位置を調節するステップと、
を備える組立体製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、組立体製造装置及び組立体製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

低剛性で撓みやすい長尺状部材に対し他の部品を取り付ける場合、固定用治具に長尺状部材を保持することが一般的な製造方法である。固定用治具は、剛性が高いことから、長尺状部材に対し他の部品を取り付ける際、長尺状部材を撓ませないことが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−２７６７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

長尺状部材は、例えば、航空機の構造体であるストリンガーであり、約５ｍから１５ｍの長さを有する。ストリンガーは、設置場所に応じて形状が異なるため、１台の航空機に設置されるストリンガーには多数の種類が存在する。そのため、ストリンガーに対しクリップ等の他の部品を取り付ける際、ストリンガーを保持する固定用治具は、多数の種類を用意しておく必要がある。

【0005】

また、ストリンガーと接合される板状のスキンは、複曲面であることが多く、スキンが複曲面である場合、ストリンガーは複曲線であって立体的な形状を有する。すなわち、ストリンガーは、一つの平面上に設置可能な線状部材ではなく、ストリンガーを保持する固定用治具も、複雑な形状となってしまう。

【0006】

そこで、固定用治具の代わりに、長尺状部材を複数の把持用ロボットで把持させることが考えられる。把持用ロボットが長尺状部材を把持する位置は、長尺状部材の長さや形状に応じて変更できるため、固定用治具に比べて多数の種類や複雑な形状の長尺状部材に対応できる自由度が高い。

【0007】

把持用ロボットのハンド部で長尺状部材を把持して固定する場合や、固定された長尺状部材に対し取付用ロボットによって他の部品を接合し固定する場合、長尺状部材を位置決めしたり、把持用ロボットや取付用ロボットを制御するために、任意の１点を基準点（原点）に設定し、また、座標系を設定する必要がある。なお、これらの課題は、航空機に用いられるストリンガーに限られず、低剛性で撓みやすい長尺状部材を保持する際に一般的に生じる。

【0008】

上述の特許文献１では、圧縮機等の大型の装置を取り外して復帰させるときに、不動物と取り外す設備部分の両方にターゲットを設け、レーザ式測定器を用いて位置座標を測定することにより、高精度に復元させることが開示されている。

【0009】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、長尺状部材の実際の位置を検出する場合における誤差を小さくし、精度の良い基準点や座標系の設定を行うことが可能な組立体製造装置及び組立体製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の組立体製造装置及び組立体製造方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る組立体製造装置は、長尺状の第１部材を把持する複数の第１の把持部と、前記第１部材の一端を固定し、前記第１部材の長手方向の移動を拘束する固定部と、前記第１の把持部を移動させて、前記第１部材を把持した前記第１の把持部の位置を調節する第１の駆動部と、前記固定部の設置位置を検出する検出部と、前記検出部で検出された前記固定部の設置位置に基づいて、前記第１の把持部の位置調節に用いられる基準座標又は基準点を決定する基準決定部と、前記第１部材の原形状が記録された記憶部と、前記記憶部に記録された前記原形状と、前記基準決定部で決定された前記基準座標又は前記基準点に基づいて、前記第１の把持部が把持する前記第１部材の形状が前記原形状と一致するように、前記第１の駆動部を駆動して、前記第１部材を把持した前記複数の第１の把持部の位置を調節する制御部とを備える。

【0011】

この構成によれば、長尺状の第１部材は、複数の第１の把持部によって把持され、第１部材を把持するそれぞれの第１の把持部は、第１の駆動部によって移動されつつ位置が調節される。このとき、制御部は、記憶部に記録された第１部材の原形状に基づいて、第１の駆動部を駆動して、複数の第１の把持部の位置を調節する。このように、複数の第１の把持部の位置が調節されることで、複数の第１の把持部によって把持された第１部材は、記憶部に記録された第１部材の原形状と一致した形状に保持される。さらに、固定部によって、第１部材の一端が固定され、第１部材の長手方向の移動が拘束されるため、第１部材の一端を位置決めの基準位置とすることができる。そして、第１の把持部の位置調節に用いられる基準座標又は基準点が、第１部材の一端が固定される固定部の設置位置から決定されるため、第１部材の位置調節を精度良く行うことができる。

【0012】

上記発明において、前記固定部に設けられ、レーザー光を反射する第１の反射部を更に備え、前記検出部は、レーザー光を照射しつつ走査する照射部と、前記第１の反射部で反射された前記レーザー光を受光する受光部と、前記第１の反射部で反射され前記受光部が受光した前記レーザー光に基づいて、前記第１の反射部が設けられた前記固定部の設置位置を算出する位置算出部とを有し、前記基準決定部は、前記位置算出部によって算出された前記固定部の設置位置に基づいて、前記基準座標又は前記基準点を決定する。

【0013】

この構成によれば、照射部がレーザー光を照射し、固定部に設けられた第１の反射部がレーザー光を反射した後、受光部がレーザー光を受光する。固定部の設置位置は、受光部で受光したレーザー光に基づいて算出される。そして、算出された固定部の設置位置から、基準点又は基準座標が決定される。

【0014】

上記発明において、前記固定部とは異なる位置に、互いに離隔して二つ又は一つ設けられる第２の反射部を更に備え、前記第１の反射部は、前記固定部において、一つ又は互いに離隔して二つ設けられ、前記位置算出部は、前記第２の反射部で反射され前記受光部が受光した前記レーザー光に基づいて、前記第２の反射部の設置位置を算出し、前記基準決定部は、前記位置算出部で算出された前記固定部の設置位置及び前記第２の反射部の設置位置に基づいて前記基準座標を決定する。

【0015】

この構成によれば、第１部材の一端側に設置された固定部に、一つ又は二つの第１の反射部が設けられ、固定部と異なる位置に、二つ又は一つの第２の反射部が設けられる。レーザー光は、合計少なくとも三つとなる第１の反射部と第２の反射部で反射し、基準座標は、第１の反射部と第２の反射部で反射したレーザー光に基づいて決定される。第１の反射部が、第１部材の一端を固定する固定部に設けられ、基準座標は、固定部の設置位置に基づいて決定されるため、第１部材の位置調節を精度良く行うことができる。

【0016】

上記発明において、前記第１の反射部は、前記固定部に互いに離隔して三つ設けられ、前記位置算出部は、三つの前記第１の反射部で反射され前記受光部が受光した前記レーザー光に基づいて、前記第１の反射部が設けられた前記固定部の設置位置を算出し、前記基準決定部は、前記位置算出部で算出された前記固定部の設置位置に基づいて前記基準点を決定する。

【0017】

この構成によれば、固定部に、三つの第１の反射部が設けられ、レーザー光は、これらの三つの第１の反射部で反射する。基準点は、三つの第１の反射部で反射したレーザー光に基づいて決定される。三つの第１の反射部が、第１部材の一端を固定する固定部に設けられ、基準点は、固定部の設置位置に基づいて決定されるため、第１部材の位置調節を精度良く行うことができる。

【0018】

上記発明において、前記第１の反射部が前記固定部に設けられる位置は、前記検出部が有する検出誤差と、前記基準決定部で決定される前記基準点の位置の誤差とに基づいて決定されている。

【0019】

この構成によれば、例えば、検出部が有する検出誤差に対する基準決定部で決定される基準点の位置の誤差を小さくするように、第１の反射部が設けられることで、基準点の位置を精度良く設定できる。反対に検出部が有する検出誤差に対する基準決定部で決定される基準点の位置の誤差を大きくすると、第１の反射部の設置位置の自由度を高めることができるが、基準点の位置精度は悪化する。

【0020】

上記発明において、前記第１部材を把持する、前記第１の把持部よりも少ない数の第２の把持部と、前記第１の駆動部による前記第１の把持部の位置調節における位置精度よりも精度が高く、前記第２の把持部を移動させて、前記第１部材を把持した前記第２の把持部の位置を調節する第２の駆動部と、前記第２の把持部に設けられる第３の反射部とを更に備え、前記位置算出部は、前記第３の反射部で反射され前記受光部が受光した前記レーザー光に基づいて、前記第３の反射部の設置位置を算出し、前記基準決定部は、前記位置算出部で算出された前記第３の反射部の設置位置に基づいて、前記第２の把持部が前記第１部材を把持する位置を決定し、前記制御部は、前記記憶部に記録された前記第１部材の原形状と、前記基準決定部で決定された前記基準座標又は前記基準点とに基づいて、前記第１の把持部及び前記第２の把持部が把持する前記第１部材の形状が前記記憶部に記録された前記第１部材の原形状と一致するように、前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部を駆動して、前記複数の第１の把持部及び前記第２の把持部の位置を調節する。

【0021】

この構成によれば、長尺状の第１部材は、複数の第１の把持部によって把持され、第１部材を把持するそれぞれの第１の把持部は、第１の駆動部によって移動されつつ位置が調節される。また、長尺状の第１部材は、第１の把持部よりも少ない数の第２の把持部によって把持され、第２の把持部は、第２の駆動部によって移動されつつ位置が調節される。第２の駆動部による第２の把持部の位置調節は、第１の駆動部による第１の把持部の位置調節における位置精度よりも精度が高い。このとき、制御部は、記憶部に記録された第１部材の原形状に基づいて、第１の駆動部と第２の駆動部を駆動して、複数の第１の把持部と第２の把持部の位置を調節する。このように、複数の把持部の位置が調節されることで、複数の第１の把持部及び第２の把持部によって把持された第１部材は、記憶部に記録された第１部材の原形状と一致した形状に保持される。また、位置精度の精度が高い第２の把持部とともに複数の第１の把持部が第１部材を保持することで、第２の把持部を用いない場合に比べて、第１部材の所定部分について位置ずれを低減することができる。

【0022】

また、第２の把持部に、第３の反射部が設けられ、レーザー光は、第３の反射部で反射する。第２の把持部が第１部材を把持する位置は、第３の反射部で反射したレーザー光に基づいて算出された第３の反射部の設置位置から決定される。これにより、第２の把持部の位置が精度良く位置決めされ、第２部材の把持位置が精度良く決定される。

【0023】

上記発明において、前記第１部材に対し第２の部材を取り付ける取付けロボットと、前記取付けロボットに設けられる第４の反射部とを更に備え、前記位置算出部は、前記第４の反射部で反射され前記受光部が受光した前記レーザー光に基づいて、前記第４の反射部の設置位置を算出し、前記基準決定部は、前記位置算出部で算出された前記第４の反射部の設置位置に基づいて、前記取付けロボットが前記第２の部材を取り付ける位置を決定する。

【0024】

この構成によれば、取付けロボットによって、第１の把持部又は第２の把持部が把持する第１部材に対して第２部材が取り付けられる。また、取付けロボットに、第４の反射部が設けられ、レーザー光は、第４の反射部で反射する。取付けロボットが第２の部材を取り付ける位置は、第４の反射部で反射したレーザー光に基づいて算出された第４の反射部の設置位置から決定される。これにより、取付けロボットの位置が精度良く決定され、第２の部材の取り付け精度が向上する。

【0025】

本発明に係る組立体製造方法は、複数の第１の把持部が、長尺状の第１部材を把持するステップと、固定部が、前記第１部材の一端を固定し、前記第１部材の長手方向の移動を拘束するステップと、第１の駆動部が、前記第１の把持部を移動させて、前記第１部材を把持した前記第１の把持部の位置を調節するステップと、検出部が、前記固定部の設置位置を検出するステップと、基準決定部が、前記検出部で検出された前記固定部の設置位置に基づいて、前記第１の把持部の位置調節に用いられる基準座標又は基準点を決定すると、制御部が、記憶部に記録された前記第１部材の原形状と、前記基準決定部で決定された前記基準座標又は前記基準点に基づいて、前記第１の把持部が把持する前記第１部材の形状が前記原形状と一致するように、前記第１の駆動部を駆動して、前記第１部材を把持した前記複数の第１の把持部の位置を調節するステップとを備える。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、長尺状部材の実際の位置を検出する場合における誤差を小さくし、精度の良い基準点や基準座標の設定を行うことができ、長尺状部材の位置調節の精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置を示す平面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置の把持ロボットを示す正面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置の制御部を示すブロック図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置の把持ロボットのハンド部を示す正面図である。

【図5】図４のV-V線で切断した断面図である。

【図6】図４のVI-VI線で切断した断面図である。

【図7】図８のVII-VII線で切断した断面図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置の突き当て板を示す正面図である。

【図9】本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置の動作を示すフローチャートである。

【図10】本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置の把持ロボットの動作を示すフローチャーである。

【図11】各条件下におけるストリンガーの長手方向に生じる取付位置の位置ずれを示すグラフである。

【図12】突き当て板に設けられるリフレクタの位置を示す正面図である。

【図13】基準位置を算出する際に生じる誤差比とリフレクタ距離日の関係を示すグラフである。

【図14】本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置の変形例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下に、本発明の一実施形態に係る長尺部材組立装置について、図面を参照して説明する。
まず、図１を参照して、本実施形態に係る長尺部材組立装置の構成について説明する。
長尺部材組立装置１は、コンベヤー２と、テーブル３と、複数台の支持ロボット４と、突き当て板５と、取付けロボット６と、レーザートラッカー７と、把持ロボット１１などを備える。長尺部材組立装置１は、第１部材である長尺部材１０に対し、第２部材である他の部品２２が取り付けられた組立体を製造する組立体製造装置である。

【0029】

長尺部材組立装置１は、長尺部材１０を供給位置２０から取り出し、取付位置２１まで搬送する。そして、取付位置２１にて長尺部材１０に対し他の部品２２を取り付ける。供給位置２０には、部品２２を取り付ける前の長尺部材１０が仮置きされており、取付位置２１の近傍には、取付けロボット６及び把持ロボット１１が床上に固定して載置されている。

【0030】

長尺部材１０は、例えば、航空機の構造用部材であるストリンガーである。ストリンガーは、約５ｍから１５ｍの長さを有し、例えば、複曲線状であって立体的な形状を有する。ストリンガーには、例えば、クリップといわれる他の部品２２が取り付けられる。ここで、ストリンガーに対してクリップが取り付けられたものが組立体に相当する。クリップは、複数のストリンガーに接続される長尺状のフレームを結合するための部品である。クリップがストリンガーの長手方向に対し正確な位置で取り付けられることで、複数のストリンガーに対して一本のフレームを組み付ける際、フレームを撓ませることなく複数のストリンガーにわたって接続することができる。

【0031】

コンベヤー２は、通常用いられるものを適用することができ、後述するテーブル３が載置される。コンベヤー２は、テーブル３を一端側から他端側へ、また、他端側から一端側へ移動させる。コンベヤー２の一端側は、長尺部材１０の供給位置２０の近傍であり、コンベヤー２は、テーブル３を供給位置２０の近傍から取付けロボット６の近傍へ移動させる。

【0032】

取付けロボット６が、長尺部材１０に対し長手方向に複数の部品２２を取り付ける場合、長尺部材１０の所定の領域の取り付けが完了した後、コンベヤー２が、長尺部材１０を把持した支持ロボット４が設置されたテーブル３を搬送する。これにより、支持ロボット４が長尺部材１０の部品形状を所定の保持形状に維持した状態で把持したまま、長尺部材１０が搬送されることになり、取付けロボット６が、次の所定の領域に部品２２の取り付けを行うことができる。また、その所定の領域の取り付けが完了すると、コンベヤー２がテーブル３を搬送し、取付けロボット６が、更に次の長尺部材１０の所定の領域に部品２２の取り付けを行う。この動作を繰り返すことで、長尺部材１０の長手方向全てにわたって、部品２２の取り付けが行われる。一つの所定の領域での部品２２の取り付けは、一つの部品２２である場合もあるし、長手方向に沿って複数の部品２２である場合もある。

【0033】

テーブル３には、複数の支持ロボット４と突き当て板５が一列に設置される。これにより、複数の支持ロボット４と突き当て板５が一体的にコンベヤー２上を移動する。支持ロボット４は、複数台がテーブル３上に一列に載置され、突き当て板５は、テーブル３の両端、すなわち、複数の支持ロボット４の両側に一つずつ載置される。テーブル３上に載置される支持ロボット４の台数や、支持ロボット４間の距離は、組み立ての対象となる長尺部材１０に応じて、予め設定される。長尺部材１０を把持するため稼働する支持ロボット４の台数は、実際に把持する長尺部材１０の長さに応じて決定される。図１では、５台の支持ロボット４のうち４台で長尺部材１０を把持している様子を示している。

【0034】

支持ロボット４は、図１及び図２に示すように、長尺部材１０を把持する構成を有するハンド部８と、ハンド部８が先端に設けられた腕部９と、腕部９を支持する胴部１２などを有する。ハンド部８は、第１の把持部の一例であり、腕部９及び胴部１２は、第１の駆動部の一例である。

【0035】

ハンド部８は、長尺部材１０が脱落しないように把持するストッパー１３と、ストッパー１３が把持していないときに長尺部材１０をＸ方向へ移動させることが可能なように、かつ、長尺部材１０のＹ座標を位置決めするＡ基準面ローラ部１４と、Ｚ座標を位置決めするＢ基準面ローラ部１５などを有する。ハンド部８の詳細な構成については、後述する。

【0036】

腕部９及び胴部１２は、ハンド部８が長尺部材１０を適切に支持できるように、ハンド部８を移動させる構成を有する。腕部９及び胴部１２については、通常用いられるロボットの構成を適用できる。支持ロボット４は、支持ロボット４自身が有する基準位置に基づいて、ハンド部８の位置を検出しつつ、ハンド部８を移動させる。

【0037】

突き当て板５は、平板部１６を有し、平板部１６の面上に長尺部材１０の一端が突き当てられる。
また、突き当て板５は、長尺部材１０の一端を拘束する構成を有する。これにより、突き当て板５に突き当てられた長尺部材１０の一端を、他の部品２２を取り付ける際の位置決めの基準位置とすることができる。突き当て板５の詳細な構成については、後述する。

【0038】

突き当て板５には、レーザートラッカー７からのレーザー光を反射するリフレクタ２７が設けられる。レーザートラッカー７では、レーザートラッカー７から照射されリフレクタ２７で反射したレーザー光により、突き当て板５に設けられたリフレクタ２７の位置情報が検出される。リフレクタ２７の位置情報により、突き当て板５の位置や傾きを検出することができ、かつ、基準点及び基準座標を設定できる。

【0039】

突き当て板５は、テーブル３の両端に一つずつ、すなわち、複数の支持ロボット４の両側に一つずつ載置される。長尺部材１０を突き当て板５に接触させる際、二つの突き当て板５のうち一つの突き当て板５のみが用いられる。突き当て板５は、長尺部材１０の形状に応じて選択される。図１では、レーザートラッカー７に近い側の突き当て板５に長尺部材１０が当接されている状態が示されている。

【0040】

取付けロボット６は、他の部品２２を把持するハンド部１７と、ハンド部１７が先端に設けられた腕部１８と、腕部１８を支持する胴部１９などを有する。

【0041】

腕部１８及び胴部１９は、ハンド部１７が把持した他の部品２２を長尺部材１０の取付位置２１に移動させる構成を有する。腕部１８及び胴部１９については、通常用いられるロボットの構成を適用できる。取付けロボット６は、取付けロボット６自身が有する基準位置と、取付けロボット６のハンド部１７に設けられたリフレクタ２８の位置情報に基づいて、ハンド部１７の位置を検出しつつ、ハンド部１７を移動させる。

【0042】

取付けロボット６のハンド部１７には、レーザートラッカー７からのレーザー光を反射するリフレクタ２８が設けられる。レーザートラッカー７では、レーザートラッカー７から照射されリフレクタ２８で反射したレーザー光により、ハンド部１７に設けられたリフレクタ２８の位置情報が検出される。レーザートラッカー７で検出されたリフレクタ２８の位置情報に基づいてハンド部１７を制御でき、リフレクタ２８が設けられない場合よりも取付けロボット６のハンド部１７の位置制御の精度を向上させることができる。

【0043】

リフレクタ２８は、ハンド部１７において、少なくとも３点設置され、各リフレクタ２８の位置は、レーザートラッカー７によって検出される。これにより、ハンド部１７の傾斜や位置が正確に算出される。

【0044】

取付けロボット６、把持ロボット１１、又は、別のロボットが、長尺部材１０と部品２２をクランプしたり、穴明けしたり、打鋲したりする機能を併せ持つ。

【0045】

把持ロボット１１は、長尺部材１０及び他の部品２２を把持する構成を有するハンド部３７と、ハンド部３７が先端に設けられた腕部３８と、腕部３８を支持する胴部３９などを有する。

【0046】

ハンド部３７は、長尺部材１０をＸ方向へ移動させることが可能な構成を有しており、かつ、長尺部材１０のＹ座標とＺ座標を位置決めすることが可能な構成を有する。

【0047】

腕部３８及び胴部３９は、ハンド部３７が長尺部材１０を適切に支持できるように、ハンド部３７を移動させる構成を有する。腕部３８及び胴部３９については、通常用いられるロボットの構成を適用できる。把持ロボット１１は、把持ロボット１１自身が有する基準位置と、把持ロボット１１のハンド部３７に設けられたリフレクタ２９の位置情報に基づいて、ハンド部３７の位置を検出しつつ、ハンド部３７を移動させる。

【0048】

把持ロボット１１のハンド部３７には、レーザートラッカー７からのレーザー光を反射するリフレクタ２９が設けられる。これにより、レーザートラッカー７では、レーザートラッカー７から照射されリフレクタ２９で反射したレーザー光により、ハンド部３７に設けられたリフレクタ２９の位置情報が検出される。レーザートラッカー７で検出されたリフレクタ２９の位置情報に基づいてハンド部３７を制御でき、リフレクタ２９が設けられない場合よりも把持ロボット１１のハンド部３７の位置制御の精度を向上させることができる。よって、本実施形態では、把持ロボット１１は、支持ロボット４と比べて、位置決めにおいて位置誤差が少ない。

【0049】

リフレクタ２９は、ハンド部３７において、少なくとも３点設置され、各リフレクタ２９の位置は、レーザートラッカー７によって検出される。これにより、ハンド部３７の傾斜や位置が正確に算出される。

【0050】

把持ロボット１１が、長尺部材１０を適切に支持した後、取付けロボット６、把持ロボット１１、又は、別のロボットが長尺部材１０と部品２２をクランプしたり、穴明けしたり、打鋲したりする。

【0051】

レーザートラッカー７は、レーザー光を走査して、リフレクタ２７，２８，２９で反射したレーザー光を受光して、リフレクタ２７，２８，２９の位置を検出する。レーザートラッカー７は、コンベヤー２や、支持ロボット４、取付けロボット６、把持ロボット１１とは別の位置に固定して設置される。

【0052】

レーザートラッカー７は、照射部４１と、受光部４２と、位置算出部４３とを有する。照射部４１は、レーザー光を走査しながら照射する。受光部４２は、リフレクタ２７，２８，２９で反射したレーザー光を受光する。

【0053】

位置算出部４３は、リフレクタ２７，２８，２９で反射され受光部４２が受光したレーザー光に基づいて、リフレクタ２７，２８，２９の位置を算出する。リフレクタ２７は、突き当て板５に設置されることから、位置算出部４３がリフレクタ２７の位置を算出することで、位置算出部４３は突き当て板５の設置位置を算出する。

【0054】

基準決定部５０は、位置算出部によって算出された突き当て板５の設置位置に基づいて、基準座標又は基準点を決定する。基準座標又は基準点は、長尺部材１０の位置決めや、支持ロボット４のハンド部８の位置調節に用いられる。また、基準決定部５０は、位置算出部で算出されたリフレクタ２９の設置位置に基づいて、把持ロボット１１のハンド部３７が長尺部材１０を把持する位置を決定する。さらに、基準決定部５０は、位置算出部で算出されたリフレクタ２８の設置位置に基づいて、取付けロボット６のハンド部１７が他の部品２２を取り付ける位置を決定する。

【0055】

長尺部材組立装置１を制御する制御部３０は、図３に示すように、例えば、コンベヤー制御部３１と、支持ロボット制御部３２と、取付けロボット制御部３３と、把持ロボット制御部３４などを備える。制御部３０は、例えばプログラムによって実行されるコンピュータである。

【0056】

コンベヤー制御部３１は、長尺部材１０の所定の領域が取付位置２１に移動するようにコンベヤー２の位置を調節する。コンベヤー制御部３１は、長尺部材１０において部品２２が取り付けられる領域と、取付位置２１に基づいて、コンベヤー２の移動を開始し、所定の位置までテーブル３を移動させる。

【0057】

支持ロボット制御部３２は、支持ロボット４自身が有する基準位置と、レーザートラッカー７によって取得された、突き当て板５に設けられたリフレクタ２７の位置情報による基準点及び基準座標に基づいて、ハンド部８の位置を検出しつつ、ハンド部８を移動させる。支持ロボット制御部３２は、長尺部材１０の端部を突き当て板５に当接させる。また、支持ロボット制御部３２は、メモリ３５に記録された長尺部材１０の原形状に基づいて、複数の支持ロボット４のハンド部８を移動させる。

【0058】

取付けロボット制御部３３は、取付けロボット６自身が有する基準位置と、取付けロボット６のハンド部１７に設けられたリフレクタ２８の位置情報と、レーザートラッカー７によって取得された、突き当て板５に設けられたリフレクタ２７の位置情報による基準点及び基準座標に基づいて、ハンド部１７の位置を検出しつつ、ハンド部１７を移動させる。また、取付けロボット制御部３３は、長尺部材１０に対し他の部品２２を取り付けるようにハンド部１７を動作させる。具体的には、取付けロボット制御部３３は、ハンド部１７に対し、長尺部材１０と部品２２にクランプや穴明けや打鋲させる。但し、本機能は、後述する把持ロボット制御部３４、又は、別のロボットの制御部が実施してもよい。

【0059】

把持ロボット制御部３４は、把持ロボット１１自身が有する基準位置と、把持ロボット１１のハンド部３７に設けられたリフレクタ２９の位置情報と、レーザートラッカー７によって取得された、突き当て板５に設けられたリフレクタ２７の位置情報による基準点及び基準座標に基づいて、ハンド部３７の位置を検出しつつ、ハンド部３７を移動させる。

【0060】

次に、図４から図６を参照して、支持ロボット４のハンド部８の構成について説明する。
支持ロボット４のハンド部８は、ストッパー１３と、Ａ基準面ローラ部１４と、Ｂ基準面ローラ部１５などを備える。なお、図４から図６では、横断面がいわゆるＺ形である長尺部材１０の場合について説明しているが、本発明は、ストッパー１３と、複数の把持部の配置位置を変更することで、他の断面形状を有する長尺部材１０にも適用可能である。

【0061】

ストッパー１３は、長尺部材１０の平板部分を両側から挟み込む。ストッパー１３は、長尺部材１０を供給位置２０からコンベヤー２側まで移動するときに用いられ、支持ロボット４のハンド部８から長尺部材１０が脱落することを防止する。また、ストッパー１３で長尺部材１０を把持しているとき、長尺部材１０を突き当て板５に当接する。このとき、いずれかの支持ロボット４のストッパー１３のみが、長尺部材１０を挟み込んでいればよい。
ストッパー１３は、長尺部材１０を突き当て板５に対し突き当てた後は、長尺部材１０の把持を解除する。

【0062】

ストッパー１３は、例えば、固定部品１３Ａと移動部品１３Ｂからなり、移動部品１３Ｂはアクチュエータ（図示せず。）によって、固定部品１３Ａに対し近づいたり遠ざかったりする。移動部品１３Ｂが固定部品１３Ａに近づくことで、長尺部材１０の平板部分を挟み込み、反対に、移動部品１３Ｂが固定部品１３Ａから遠ざかることで、挟み込みを解除する。

【0063】

Ａ基準面ローラ部１４は、長尺部材１０におけるＡ基準面の位置決めを行う。Ａ基準面ローラ部１４は、把持している部分のＹ座標の位置を調節する。
Ａ基準面ローラ部１４は、固定ローラ１４Ａと移動ローラ１４Ｂからなり、移動ローラ１４Ｂはアクチュエータ（図示せず。）によって、ＸＹ平面内でＹ軸に対し平行に移動し、固定ローラ１４Ａに対し近づいたり遠ざかったりする。移動ローラ１４Ｂが固定ローラ１４Ａに近づくことで、長尺部材１０の平板部分を挟み込み、反対に、移動ローラ１４Ｂが固定ローラ１４Ａから遠ざかることで、挟み込みを解除する。

【0064】

また、固定ローラ１４Ａと移動ローラ１４Ｂのそれぞれの回転軸は、長尺部材１０の長手方向に対して垂直であって、かつ、Ａ基準面に対し平行な軸方向である。これにより、Ａ基準面ローラ部１４は、固定ローラ１４Ａと移動ローラ１４Ｂが長尺部材１０を挟み込んだとき、長尺部材１０の長手方向への移動を拘束せず、長尺部材１０が長手方向に移動することを許容する。

【0065】

固定ローラ１４Ａと移動ローラ１４Ｂが長尺部材１０を挟み込んだとき、固定ローラ１４Ａの外周面と接触する長尺部材１０の平板面が、Ａ基準面である。したがって、支持ロボット４が、Ａ基準面と接触する固定ローラ１４Ａの外周面の位置を調節することで、長尺部材１０におけるＡ基準面の位置決めが行われる。

【0066】

Ｂ基準面ローラ部１５は、長尺部材１０におけるＢ基準面の位置決めを行う。Ｂ基準面ローラ部１５は、把持している部分のＺ座標の位置を調節する。
Ｂ基準面ローラ部１５は、Ａ基準面ローラ部１４と同様に、固定ローラ１５Ａと移動ローラ１５Ｂからなり、移動ローラ１５Ｂはアクチュエータ（図示せず。）によって、ＸＺ平面内でＺ軸に対し平行に移動する。固定ローラ１５Ａと移動ローラ１５Ｂのそれぞれの回転軸は、長尺部材１０の長手方向に対して垂直であって、かつ、Ｂ基準面に対し平行な軸方向である。

【0067】

固定ローラ１５Ａと移動ローラ１５Ｂが長尺部材１０を挟み込んだとき、固定ローラ１５Ａの外周面と接触する長尺部材１０の平板面が、Ｂ基準面である。したがって、支持ロボット４が、Ｂ基準面と接触する固定ローラ１５Ａの外周面の位置を調節することで、長尺部材１０におけるＢ基準面の位置決めが行われる。

【0068】

次に、図７及び図８を参照して、突き当て板５の構成について説明する。
長尺部材１０の一端部における端面（ＹＺ面）が、突き当て板５の平板部１６の平面（ＹＺ面）に面状に完全に当接され、かつ、Ｙ方向及びＺ方向にも拘束されることによって、突き当て板５に当接された長尺部材１０の一端部の位置と、長尺部材１０の延設方向が特定可能となる。

【0069】

突き当て板５には、平板部１６と、平板部１６に設けられたＡ基準面治具２４及びＢ基準面治具２５と、フローティングユニット２３と、リフレクタ２７などが設けられる。なお、図７及び図８は、横断面がいわゆるＺ形である長尺部材１０の場合について説明しているが、本発明は、Ａ基準面治具２４と、Ｂ基準面治具２５の配置位置を変更することで、他の断面形状を有する長尺部材１０にも適用可能である。また、図８では、図１とは異なる側の突き当て板５に対して、長尺部材１０が当接されている状態を示している。

【0070】

Ａ基準面治具２４は、長尺部材１０におけるＡ基準面が、基準位置となるように拘束する。Ａ基準面治具２４は、長尺部材１０のＹ方向の移動を拘束する。

【0071】

Ａ基準面治具２４は、例えば、固定部品２４Ａと移動部品２４Ｂからなり、固定部品２４Ａは、平板部１６の一面側にて突出して設置されている。移動部品２４Ｂはアクチュエータ（図示せず。）によって、固定部品２４Ａに対し近づいたり遠ざかったりする。移動部品２４Ｂが固定部品２４Ａに近づくことで、長尺部材１０の平板部分を挟み込み、反対に、移動部品２４Ｂが固定部品２４Ａから遠ざかることで、挟み込みを解除する。

【0072】

固定部品２４Ａが長尺部材１０と接触する面は、平板部１６の平面に対して垂直な面を有する。これにより、Ａ基準面治具２４によって、長尺部材１０のＹ方向の移動が拘束されたとき、長尺部材１０の端面が、突き当て板５に確実に押し当てられるとともに、長尺部材１０の延設方向が正確になる。
なお、固定部品２４Ａと移動部品２４Ｂが長尺部材１０を挟み込んだとき、固定部品２４Ａと接触する長尺部材１０の平板面が、Ａ基準面である。

【0073】

Ｂ基準面治具２５は、長尺部材１０におけるＢ基準面が、基準位置となるように拘束する。Ｂ基準面治具２５は、長尺部材１０のＺ方向の移動を拘束する。

【0074】

Ｂ基準面治具２５は、例えば、固定部品２５Ａと移動部品２５Ｂからなる。固定部品２５Ａが長尺部材１０と接触する面は、平板部１６の平面に対して垂直な面を有する。これにより、Ｂ基準面治具２５によって、長尺部材１０のＺ方向の移動が拘束されたとき、長尺部材１０の端面が、突き当て板５に確実に押し当てられるとともに、長尺部材１０の延設方向が正確になる。
なお、固定部品２５Ａと移動部品２５Ｂが長尺部材１０を挟み込んだとき、固定部品２５Ａと接触する長尺部材１０の平板面が、Ｂ基準面である。

【0075】

フローティングユニット２３は、支持台２６と平板部１６の間に設置される。フローティングユニット２３は、平板部１６がＸ方向に移動したり、Ｘ方向に対して傾斜することを許容する。これにより、長尺部材１０の端面が、突き当て板５の平板部１６の面上に適切に面接触する。
支持台２６は、テーブル３上に固定して設置される。

【0076】

リフレクタ２７は、平板部１６において、少なくとも３点設置され、各リフレクタ２７の位置は、レーザートラッカー７によって検出される。これにより、平板部１６の傾斜や位置が正確に算出される。

【0077】

次に、図９及び図１０を用いて、本実施形態に係る長尺部材組立装置の動作について説明する。
組立対象となる長尺部材１０は、図１に示すように、他の部品２２が取り付けられる前、供給位置２０のラック等に仮置きされている。そして、複数の支持ロボット４が載置されたテーブル３がコンベヤー２上を移動して、仮置きされた供給位置２０にある長尺部材１０のほうへ支持ロボット４が近づく（ステップＳ１）。このとき、長尺部材１０を把持する支持ロボット４の台数、長尺部材１０を当接する側の突き当て板５が決定されている。なお、テーブル３上で支持ロボット４の位置の調整は、既に行われた状態となっている。

【0078】

次に、複数の支持ロボット４のハンド部８が長尺部材１０を把持し、供給位置２０からコンベヤー２側へ長尺部材１０を移動させて、供給位置２０から長尺部材１０を取り出す（ステップＳ２）。このとき、支持ロボット４のハンド部８は、長尺部材１０が撓まないような位置、すなわち、長尺部材１０に引っ張り力や圧縮力が作用しない位置で、長尺部材１０を把持することが好ましい。

【0079】

そして、メモリ３５に記録された長尺部材１０の原形状に基づいて、複数の支持ロボット４のハンド部８を移動させ、支持ロボット４によって、長尺部材１０の位置や保持形状の調節がされる（ステップＳ３）。このとき、長尺部材１０の一端部は、突き当て板５に対し拘束される。これにより、長尺部材１０の一端部を基準にして、長尺部材１０の位置や保持形状が正確に調節される。

【0080】

長尺部材１０の位置等が調節された後、複数の支持ロボット４が長尺部材１０を把持したまま、テーブル３がコンベヤー２によって搬送される。これにより、取付けロボット６が長尺部材１０に対し他の部品２２を取り付け可能な取付位置２１まで、コンベヤー２に載置されたテーブル３上の支持ロボット４を搬送して、長尺部材１０を移動させる（ステップＳ４）。

【0081】

また、他の部品２２を取り付ける前に、メモリ３５に記録された長尺部材１０の原形状に基づいて、把持ロボット１１のハンド部３７を移動させ、把持ロボット１１によって、長尺部材１０の位置や保持形状の調節がされる（ステップＳ５）。把持ロボット１１の大きな動作時は、レーザートラッカー７による位置制御ではなく、把持ロボット１１自身の基準位置に基づく位置制御を行い、最終的な微調整時にレーザートラッカー７を用いた位置制御を行う。複数の支持ロボット４による調節だけでなく、複数の支持ロボット４よりも位置精度が高い把持ロボット１１による調節が行われることで、他の部品２２を取り付ける取付位置２１の位置精度が向上する。

【0082】

その後、取付けロボット６及び把持ロボット１１が長尺部材１０に対し他の部品２２を取り付ける（ステップＳ６）。取付けロボット６の大きな動作時は、レーザートラッカー７による位置制御ではなく、取付けロボット６自身の基準位置に基づく位置制御を行い、最終的な微調整時にレーザートラッカー７を用いた位置制御を行う。上述したとおり、支持ロボット４及び把持ロボット１１によって、長尺部材１０の位置や保持形状が正確に調節されていることから、取付けロボット６によって、所望の正確な位置に他の部品２２を取り付けることができる。なお、取付けロボット６が長尺部材１０に対し他の部品２２を取り付ける前に、再度、支持ロボット４によって、長尺部材１０の位置や保持形状が調節されてもよい。

【0083】

なお、長尺部材１０の位置等が支持ロボット４によって調節され、搬送された後、他の部品２２が取付けロボット６によって取り付けられる前に、長尺部材１０が正確な位置や原形状で保持されているか否かが検査されてもよい。例えば、長尺部材１０上における他の部品２２の取付位置２１が測定されたり、長尺部材１０の全長が測定されて、原形状で保持されているか否か検査されたりする。

【0084】

次に、本実施形態に係る支持ロボット４及び把持ロボット１１による長尺部材１０の把持方法について説明する。
複数の支持ロボット４は、長尺部材１０における変形量（撓み量）が可能な限り最小限になるような位置で把持する（ステップＳ１１）。長尺部材１０を把持する支持ロボット４の台数は、長尺部材１０の全長や形状、支持ロボット４の動作範囲等に基づいて決定される。長尺部材１０の変形量が最小限になる把持位置は、例えば、長尺部材１０の原形状と長尺部材１０の変形量に基づいて、事前の解析で決定される。突き当て板５を用いて長尺部材１０の端部を拘束する場合は、解析条件として、突き当て板５による拘束も考慮しておく。

【0085】

複数の支持ロボット４による把持位置は、例えば、複数のうち１台の支持ロボット４の把持位置が、長尺部材１０の端部であり、複数の支持ロボット４による把持位置は均等となることが推定される。一方、精密な把持位置は、解析によって算出され、微調節される。なお、解析の際、長尺部材１０に対し取り付けられる他の部品２２の取付位置２１も考慮されるため、必ずしも長尺部材１０の変形量が最小限になるような把持位置になるとは限られない。

【0086】

供給位置２０からコンベヤー２まで長尺部材１０が取り出されると、長尺部材１０の端部は、支持ロボット４によって、突き当て板５に当接される。そして、後述する方法によって、長尺部材１０の端部が突き当て板５に拘束される（ステップＳ１２）。これにより、長尺部材１０の端部は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の全方向に移動ができないように拘束される。

【0087】

突き当て板５が用いられない場合、支持ロボット４のハンド部８が誤差を生じさせるほか、長尺部材１０の移動を完全に防止することは難しく、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の全方向に完全拘束させることは困難である。一方、突き当て板５を用いることによって、誤差を少なくして、基準位置を確定させることができる。

【0088】

長尺部材１０の端部が突き当て板５に拘束された後、複数の支持ロボット４と把持ロボット１１は、把持位置の再調節を行う。

【0089】

支持ロボット４のハンド部８は、長尺部材１０の原形状に基づいて、支持ロボット４が把持している長尺部材１０が原形状と一致する位置に移動される（ステップＳ１３）。把持ロボット１１のハンド部３７も、長尺部材１０の原形状に基づいて、把持ロボット１１が支持している長尺部材１０が原形状と一致する位置に移動される（ステップＳ１４）。

【0090】

原形状は、メモリ３５に記録された長尺部材１０の形状である。メモリ３５には、例えば、原形状として、長尺部材１０の設計寸法が記録されている。ハンド部８，３７の移動先の位置は、基準位置、すなわち、突き当て板５上の長尺部材１０の拘束位置を基準（０点）とした座標における位置である。ハンド部８，３７の移動先の位置の座標は、メモリ３５に記録された原形状に基づいて算出される。ハンド部８，３７が、移動先の位置として算出されたＸ，Ｙ，Ｚの座標位置に基づいて移動すると、長尺部材１０は、原形状と一致した位置に保持されることになる。

【0091】

なお、支持ロボット４のハンド部８と、把持ロボット１１のハンド部３７が移動を停止する位置に誤差が生じる場合であっても、ハンド部８，３７は、上述したとおり、長尺部材１０をＸ方向、すなわち、長尺部材１０の長手方向には拘束しない構成を有する。したがって、長尺部材１０には、長手方向に引っ張り力や圧縮力がかからない。その結果、長尺部材１０に変形が生じにくい。

【0092】

上述したとおり、本実施形態では、把持ロボット１１は、支持ロボット４と比べて、位置決めにおいて位置誤差が少ない。そして、長尺部材１０の位置や保持形状を調節する際、複数の支持ロボット４による調節だけでなく、複数の支持ロボット４よりも位置精度が高い把持ロボット１１による調節が行われることで、他の部品２２を取り付ける取付位置２１の位置精度が向上する。

【0093】

この点について、長尺部材１０が、長さ７．９ｍのストリンガーである場合について、支持ロボット４及び把持ロボット１１がストリンガーを保持したとき、ストリンガーの長手方向に生じる取付位置２１の位置ずれを解析によって算出し、本実施形態による位置精度の向上を検証した。解析結果を図１１に示す。図１１の結果は、各条件下において、ストリンガーにおける１５か所の取付位置２１のうち、位置ずれが最大となった取付位置２１における位置ずれの値を示している。

【0094】

条件（１）について
（１）は、ストリンガーを５台の支持ロボット４によって支持し、把持ロボット１１を用いない場合において、支持ロボット４のハンド部８の位置精度を０．０ｍｍと設定したときの結果である。この場合、ストリンガーの長手方向に生じる取付位置２１の位置ずれは、０．０１２ｍｍとなった。取付位置２１の位置ずれが０．０ｍｍとならないのは、支持ロボット４間においてストリンガーに僅かな撓みが生じているためである。そして、この撓みが長手方向の位置ずれとなって表れている。

【0095】

条件（２）について
（２）は、ストリンガーを５台の支持ロボット４によって支持し、把持ロボット１１を用いない場合において、支持ロボット４のハンド部８の位置精度を０．５ｍｍと設定したときの結果である。この場合、ストリンガーの長手方向に生じる取付位置２１の位置ずれは、０．１８６ｍｍとなった。

【0096】

条件（３）について
（３）は、ストリンガーを５台の支持ロボット４と把持ロボット１１によって支持する場合において、支持ロボット４のハンド部８の位置精度を０．５ｍｍ、把持ロボット１１のハンド部３７の位置精度を０．０ｍｍと設定したときの結果である。この場合、ストリンガーの長手方向に生じる取付位置２１の位置ずれは、０．０７１ｍｍとなった。

【0097】

条件（４）について
（４）は、ストリンガーを５台の支持ロボット４と把持ロボット１１によって支持する場合において、支持ロボット４のハンド部８の位置精度を０．２ｍｍ、把持ロボット１１のハンド部３７の位置精度を０．０ｍｍと設定したときの結果である。この場合、ストリンガーの長手方向に生じる取付位置２１の位置ずれは、０．０３３ｍｍとなった

【0098】

解析対象とした長尺部材１０のストリンガーに他の部品２２であるクリップを設ける場合において、取付位置２１の位置ずれの要求精度が０．０６３ｍｍである場合、条件（４）のように、支持ロボット４のハンド部８の位置精度を０．２ｍｍ、把持ロボット１１のハンド部３７の位置精度を０．０ｍｍと設定すれば、要求精度を満たすことが分かった。

【0099】

そして、条件（４）は、条件（２）に比べて、位置精度が向上し、かつ、要求精度を満たしていることから、条件（１）のように、複数の支持ロボット４全ての位置精度を向上させなくても、条件（４）のように、１台の位置精度の高い把持ロボット１１とともに長尺部材１０を支持すれば、他の複数の支持ロボット４の位置精度は低くてもよいという知見が得られた。

【0100】

すなわち、本実施形態によれば、１台の位置精度の高い把持ロボット１１と、把持ロボット１１よりも位置精度が低い複数の支持ロボット４を用いることによって、位置精度が低い複数の支持ロボット４のみによって長尺部材１０を支持する場合に比べて、取付位置２１の位置精度を向上させることができる。

【0101】

また、ロボットのハンド部にリフレクタを設けるロボットの数を減らすことができ、位置制御における演算の複雑さや、ロボット本体のメンテナンスの煩わしさを低減できる。さらに、長尺部材組立装置１全体のコストを減少させることもできる。

【0102】

次に、支持ロボット４のハンド部８が、長尺部材１０を突き当て板５に接触させ、長尺部材１０の端部を拘束する方法について説明する。
支持ロボット４が、ハンド部８によって、供給位置２０にある長尺部材１０の所定位置を把持する。このときの把持位置は、他の部品２２の取付け時ほど正確でなくてもよく、支持ロボット４及びコンベヤー２が有する位置検出部が検出した位置に基づいている。

【0103】

支持ロボット４は、ストッパー１３が長尺部材１０を把持した状態で、長尺部材１０を突き当て板５に当てて接触させる。このとき、フローティングユニット２３によって、長尺部材１０の一端部における端面（ＹＺ面）が、突き当て板５の平面（ＹＺ面）に面状に完全に当接される。

【0104】

そして、突き当て板５のＡ基準面治具２４及びＢ基準面治具２５が、Ａ基準面治具２４、Ｂ基準面治具２５の順に長尺部材１０を挟み込む。これにより、長尺部材１０におけるＡ基準面とＢ基準面が、基準位置となるように拘束される。その後、支持ロボット４のストッパー１３は、長尺部材１０の把持を解除する。なお、上述の例とは逆に、Ｂ基準面治具２５、Ａ基準面治具２４の順に長尺部材１０を挟み込んでもよい。

【0105】

次に、本実施形態に係る長尺部材組立装置の基準点の設定方法について説明する。
基準点は、突き当て板５に当接された長尺部材１０の一端部の位置に設定される。基準点は、例えば、長尺部材１０が当接された突き当て板５に設置された三つのリフレクタの位置に基づいて算出される。すなわち、まず、レーザートラッカー７が、各リフレクタ２７で反射したレーザー光を受光することによって、三つのリフレクタ２７の位置情報を検出する。そして、リフレクタ２７の位置情報に基づいて、基準点が算出される。

【0106】

具体的には、各リフレクタ２７の位置と突き当て板５に当接される長尺部材１０の一端部（基準点）の位置との位置関係を予め取得しておき、検出されたリフレクタ２７の位置情報から、突き当て板５に当接される長尺部材１０の一端部（基準点）の位置を算出する。リフレクタ２７を基準点に設置することができない場合であっても、各リフレクタ２７の位置と基準点の位置との位置関係を予め取得しておき、各リフレクタ２７の位置情報を検出することで、基準点の位置を算出できる。

【0107】

本実施形態よれば、突き当て板５によって、長尺部材１０の一端が固定され、長尺部材１０の長手方向の移動が拘束されるため、長尺部材１０の一端を位置決めの基準位置とすることができる。そして、長尺部材１０の位置決めや支持ロボット４のハンド部８の位置調節に用いられる基準座標又は基準点が、長尺部材１０の一端が固定される突き当て板５に設置されたリフレクタ２７の位置から決定されるため、長尺部材１０の位置調節を精度良く行うことができる。

【0108】

なお、三つのリフレクタ２７のうち一つのリフレクタ２７は、可能な限り基準点に近い位置に設置されることが好ましく、残りの二つのリフレクタ２７は、可能な限り基準点から遠い位置に設置することが好ましい。

【0109】

すなわち、基準点を算出する際に生じる誤差（Δｘ，Δｙ，Δｚ）は、下記の式（３），式（６），式（９），式（１２）で表される。以下、図１２を参照しながら説明する。図１２は、突き当て板５上に設置されたリフレクタ２７と基準点の関係を示す。なお、以下において、Δｘ，Δｙ，Δｚは、基準点を算出する際に生じるｘ，ｙ，ｚ方向の誤差であり、ly1，lz1は、リフレクタ２７間の距離であり、ly2，lz2は、リフレクタ２７と基準点間の距離である。また、ΔＲｘ，ΔＲｙ，ΔＲｚは、レーザートラッカー７の性能によって決まるリフレクタ２７のｘ，ｙ，ｚ方向の検出誤差であり、Δｐ，Δｑ，Δｒは、ｘ，ｙ，ｚ軸回りの回転誤差である。

【0110】

基準点を算出する際に生じるｘ方向の誤差Δｘは、レーザートラッカー７の性能によって決まるリフレクタ２７のｘ方向の検出誤差ΔＲｘと、ｚ軸回りの回転誤差Δｒを用いて表すと、

【数1】

となる。ｚ軸回りの回転誤差Δｒは、

【数2】

である。よって、式（１）と式（２）から、基準点を算出する際に生じるｘ方向の誤差Δｘは、

【数3】

と表される。

【0111】

また、基準点を算出する際に生じるｘ方向の誤差Δｘは、レーザートラッカー７の性能によって決まるリフレクタ２７のｘ方向の検出誤差ΔＲｘと、ｙ軸回りの回転誤差Δｑを用いて表すと、

【数4】

となる。ｙ軸回りの回転誤差Δｑは、

【数5】

である。よって、式（４）と式（５）から、基準点を算出する際に生じるｘ方向の誤差Δｘは、

【数6】

と表される。
基準点を算出する際に生じるｘ方向の誤差Δｘは、式（３）と式（６）のいずれでも表現できる。誤差Δｘが小さくなるように、式（３）を用いてlz1とlz2を設定してもよいし、式（６）を用いてly1とly2を設定してもよい。

【0112】

同様に、基準点を算出する際に生じるｙ方向の誤差Δｙは、レーザートラッカー７の性能によって決まるリフレクタ２７のｙ方向の検出誤差ΔＲｙと、ｘ軸回りの回転誤差Δｐを用いて表すと、

【数7】

となる。ｘ軸回りの回転誤差Δｐは、

【数8】

である。よって、式（７）と式（８）から、基準点を算出する際に生じるｙ方向の誤差Δｙは、

【数9】

と表される。

【0113】

また、基準点を算出する際に生じるｚ方向の誤差Δｚは、レーザートラッカー７の性能によって決まるリフレクタ２７のｚ方向の検出誤差ΔＲｚと、ｘ軸回りの回転誤差Δｐを用いて表すと、

【数10】

となる。ｘ軸回りの回転誤差Δｐは、

【数11】

である。よって、式（１０）と式（１１）から、基準点を算出する際に生じるｙ方向の誤差Δｙは、

【数12】

と表される。

【0114】

したがって、式（３），式（６），式（９），式（１２）によると、ly2,lz2が長いほど、基準点を算出する際に生じる誤差（Δｘ，Δｙ，Δｚ）が大きくなるのに対し、ly2,lz2が短いほど、誤差（Δｘ，Δｙ，Δｚ）が小さくなり精度が向上する。また、ly1,lz1が短いほど、誤差（Δｘ，Δｙ，Δｚ）が大きくなるのに対し、ly1,lz1が長いほど、誤差（Δｘ，Δｙ，Δｚ）が小さくなり精度が向上する。

【0115】

なお、基準点を算出する際に生じるy方向の誤差について、各リフレクタ２７の位置と基準点の位置との関係は、図１３に示すようになる。図１３は、縦軸がレーザートラッカー７によって決まる誤差と、基準点を算出する際に生じる誤差との比（Δｙ／ΔＲｙ）を表している。

【0116】

図１３によると、リフレクタ距離比（lz2/lz1）が0.1程度であれば、誤差比（Δｙ／ΔＲｙ）は１となり、基準点を算出する際に生じる誤差は、レーザートラッカー７によって決まる誤差そのものとなる。一方、リフレクタ比（lz2/lz1）が大きくなるほど、誤差比（Δｙ／ΔＲｙ）が大きくなり、基準点を算出する際に生じる誤差は、レーザートラッカー７によって決まる誤差に対して悪化していく。リフレクタ比（lz2/lz1）が0.9の場合、基準点を算出する際に生じる誤差は、レーザートラッカー７によって決まる誤差に対して約1.6倍となる。

【0117】

上記説明では、突き当て板５に当接された長尺部材１０の一端部の位置に設定される基準点について説明したが、取付けロボット６のハンド部１７の位置制御や、把持ロボット１１のハンド部３７の位置制御に用いる作用点についても同様に算出される。

【0118】

取付けロボット６のハンド部１７の位置制御に用いる作用点は、ハンド部１７が部品２２に対する取り付け加工を行う位置であり、把持ロボット１１のハンド部３７の位置制御に用いる作用点は、ハンド部３７が長尺部材１０を把持する位置である。

【0119】

各作用点は、取付けロボット６の場合、ハンド部１７に設置された三つのリフレクタ２８の位置に基づいて算出され、把持ロボット１１の場合、ハンド部３７に設置された三つのリフレクタ２９の位置に基づいて算出される。すなわち、取付けロボット６の場合について説明すると、まず、レーザートラッカー７が、各リフレクタ２８で反射したレーザー光を受光することによって、三つのリフレクタ２８の位置情報を検出する。そして、リフレクタ２８の位置情報に基づいて、作用点が算出される。

【0120】

具体的には、各リフレクタ２８の位置と各作用点の位置との位置関係を予め取得しておき、検出されたリフレクタ２８の位置情報から、各作用点の位置を算出する。リフレクタ２８は、作用点に設置することができないが、各リフレクタ２８の位置と作用点の位置との位置関係を予め取得しておき、各リフレクタ２８の位置情報を検出することで、作用点の位置を算出できる。把持ロボット１１の場合において、リフレクタ２９を用いて作用点を算出する場合も同様である。

【0121】

なお、三つのリフレクタ２８，２９のうち一つのリフレクタ２８，２９は、可能な限り作用点に近い位置に設置されることが好ましく、残りの二つのリフレクタ２８，２９は、可能な限り作用点から遠い位置に設置することが好ましい。

【0122】

次に、本実施形態に係る長尺部材組立装置の基準座標の設定方法について説明する。
基準座標は、一側の突き当て板５に設置された一つ又は二つのリフレクタ２７と、他側の突き当て板に設置された二つ又は一つのリフレクタ２７に基づいて、設定される。例えば、テーブル３の一端側に設けられた突き当て板５上の一つのリフレクタ２７が検出され、テーブル３の他端側に設けられた突き当て板５上の二つのリフレクタ２７が検出される。これにより、ＸＹ平面が確定され、基準座標が設定される。

【0123】

リフレクタ２７は、長尺部材１０の長手方向を挟むように二つ設置し、長手方向のどちらか一方側において、長尺部材１０の短手方向（長手方向に対して直交方向）を挟むように三つ目のリフレクタ２７を設置する。これにより、２軸の座標系が設定される。長尺部材１０の長手方向に設置される二つのリフレクタ２７間の距離を、長尺部材１０の長手方向の長さよりも長くすることで、長尺部材１０の長手方向の傾斜誤差を低減できる。

【0124】

長尺部材１０の短手方向（長手方向に対して直交方向）に設置される二つのリフレクタ２７間の距離も、長尺部材１０の短手方向の長さよりも長くすることが好ましい。

【0125】

一方、長尺部材１０の長手方向に設置される二つのリフレクタ２７間の距離、又は、長尺部材１０の短手方向に設置される二つのリフレクタ２７間の距離を、長尺部材１０の長手方向、又は、短手方向の長さよりも長く設定できない場合は、リフレクタ距離比（lx2/lx1又はly2/ly1）から定まる誤差比を考慮して、リフレクタ２７の設置位置を設定する。

【0126】

これらの場合に基準座標を設定したとき、長尺部材１０の突き当て板５とは反対側の端部の位置を算出する際に生じる誤差（Δｘ，Δｙ，Δｚ）は、下記の式で表される。ここで、lx1、ly1は、二つのリフレクタ２７間の距離であり、図１４に示すように、二つのリフレクタ２７が長尺部材１０の長手方向及び短手方向において長尺部材１０を挟むように設置できない場合の距離である。
また、下記の式は、長尺部材１０がｚ方向に大きな曲がりを持たない形状であることを前提としたものである。

【0127】

以下、図１４を参照しながら説明する。以下において、Δｘ，Δｙ，Δｚは、長尺部材１０の突き当て板５とは反対側の端部の位置を算出する際に生じるｘ，ｙ，ｚ方向の誤差であり、lx1，ly1は、リフレクタ２７間の距離であり、lx2，ly2は、リフレクタ２７と上述の長尺部材１０の端部間の距離である。また、ΔＲｘ，ΔＲｙ，ΔＲｚは、レーザートラッカー７の性能によって決まるリフレクタ２７のｘ，ｙ，ｚ方向の検出誤差であり、Δｐ，Δｑ，Δｒは、ｘ，ｙ，ｚ軸回りの回転誤差である。但し、Δｐ，Δｑ，Δｒの角度は微小として、以下の近似式（式（１３））を適用した。

【数13】

【0128】

長尺部材１０の突き当て板５とは反対側の端部の位置を算出する際に生じるｘ方向の誤差Δｘは、レーザートラッカー７の性能によって決まるリフレクタ２７のｘ方向の検出誤差ΔＲｘを用いて表すと、

【数14】

となる。

【0129】

長尺部材１０の突き当て板５とは反対側の端部の位置を算出する際に生じるｙ方向の誤差Δｙは、レーザートラッカー７の性能によって決まるリフレクタ２７のｙ方向の検出誤差ΔＲｙと、ｚ軸回りの回転誤差Δｒを用いて表すと、

【数15】

となる。ｚ軸回りの回転誤差Δｒは、

【数16】

である。よって、式（１５）と式（１６）から、長尺部材１０の端部の位置を算出する際に生じるｙ方向の誤差Δｙは、

【数17】

と表される。

【0130】

また、長尺部材１０の突き当て板５とは反対側の端部の位置を算出する際に生じるｚ方向の誤差Δｚは、レーザートラッカー７の性能によって決まるリフレクタ２７のｚ方向の検出誤差ΔＲｚと、ｙ軸回りの回転誤差Δｑと、ｘ軸回りの回転誤差Δｐを用いて表すと、

【数18】

となる。ｙ軸回りの回転誤差Δｑは、

【数19】

であり、ｘ軸回りの回転誤差Δｐは、

【数20】

である。よって、式（１８）と式（１９）と式（２０）から、長尺部材１０の端部の位置を算出する際に生じるｚ方向の誤差Δｚは、

【数21】

と表される。

【0131】

したがって、式（１４），式（１７），式（２１）によると、lx2,ly2が長いほど、長尺部材１０の端部を算出する際に生じる誤差（Δｘ，Δｙ，Δｚ）が大きくなるのに対し、lx2,ly2が短いほど、誤差（Δｘ，Δｙ，Δｚ）が小さくなり精度が向上する。また、lx1,ly1が短いほど、誤差（Δｘ，Δｙ，Δｚ）が大きくなるのに対し、lx1,ly1が長いほど、誤差（Δｘ，Δｙ，Δｚ）が小さくなり精度が向上する。

【0132】

以上、本実施形態によれば、例えば、レーザートラッカー７が有する検出誤差に対する基準決定部５０で決定される基準点の位置の誤差を小さくするように、リフレクタ２７が設けられることで、基準点の位置を精度良く設定できる。反対にレーザートラッカー７が有する検出誤差に対する位置算出部で算出される基準点の位置の誤差を大きくすると、リフレクタ２７の設置位置の自由度を高めることができるが、基準点の位置精度は悪化する。

【0133】

上述した説明では、ハンド部１７，３７にリフレクタが常時設けられるとしたが、本発明はこの例に限定されない。例えば、レーザートラッカー７による検出を常時行わなくてもよく、予め、取付けロボット６及び把持ロボット１１が持つ固有の誤差を、レーザートラッカー７を用いて検出しておき、その誤差を記録しておいてもよい。そして、取り付け時にはリフレクタを外して、記録された誤差分を考慮して取付けロボット６及び把持ロボット１１の取り付け動作を行うことで、部品２２を取り付ける精度を向上させることができる。

【0134】

さらに、コンベヤー２に支持ロボット４及び突き当て板５が載置される場合について説明したが、この例に限定されず、取付けロボット６及び把持ロボット１１がコンベヤーに載置され、支持ロボット４及び突き当て板５に対し、移動可能な構成であってもよい。

【0135】

またさらに、上述した実施形態では、複数の支持ロボット４が、予め決定された間隔でテーブル３上に配置され、テーブル３と一体となっている場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、支持ロボット４は、把持する長尺部材１０の長さや形状に基づいて、テーブル３上で自走可能なように設置されてもよい。この場合、テーブル３上の基準位置に対する支持ロボット４の位置情報も用いて、支持ロボット４のハンド部８の位置決めが行われる。

【符号の説明】

【0136】

１ 長尺部材組立装置
２ コンベヤー
３ テーブル
４ 支持ロボット
５ 突き当て板
６ 取付けロボット
７ レーザートラッカー
８，１７，３７ ハンド部
９，１８，３８ 腕部
１０ 長尺部材
１１ 把持ロボット
１２，１９，３９ 胴部
１３ ストッパー
１３Ａ 固定部品
１３Ｂ 移動部品
１４ Ａ基準面ローラ部
１４Ａ 固定ローラ
１４Ｂ 移動ローラ
１５ Ｂ基準面ローラ部
１５Ａ 固定ローラ
１５Ｂ 移動ローラ
１６ 平板部
２０ 供給位置
２１ 取付位置
２２ 部品
２３ フローティングユニット
２４ Ａ基準面治具
２５ Ｂ基準面治具
２６ 支持台
２７ リフレクタ
３０ 制御部
３１ コンベヤー制御部
３２ 支持ロボット制御部
３３ 取付けロボット制御部
３４ 把持ロボット制御部
３５ メモリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】