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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024110045
(43)【公開日】2024-08-15
(54)【発明の名称】治具配置システム
(51)【国際特許分類】
B23P 19/00 20060101AFI20240807BHJP
B25J 9/10 20060101ALI20240807BHJP
【ＦＩ】
B23P19/00 304Z
B23P19/00 304C
B23P19/00 304E
B25J9/10 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023014365
(22)【出願日】2023-02-02
(71)【出願人】
【識別番号】000005348
【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ
(74)【代理人】
【識別番号】100090033
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 博司
(74)【代理人】
【識別番号】100093045
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 良男
(72)【発明者】
【氏名】村居 健司
(72)【発明者】
【氏名】齊藤 健治
(72)【発明者】
【氏名】宮内 智寛
(72)【発明者】
【氏名】宮脇 雄大
(72)【発明者】
【氏名】松本 洋平
(72)【発明者】
【氏名】田中 快斗
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707AS07
3C707BS10
3C707CX01
3C707DS01
3C707EV14
3C707EW07
3C707HS14
3C707HS27
3C707KS03
3C707KT01
3C707KT05
3C707KT18
3C707KV01
3C707LT07
3C707LT12
3C707LV17
3C707MT06
(57)【要約】
【課題】組立部品に応じて組立治具を好適に配置する。
【解決手段】治具配置システムは、ベース上に配置可能なロケータを把持するロボットアームと、ロボットアームの動作を制御する制御部と、を備えている。制御部は、ワークに対応する少なくとも１つのロケータを順次選択してロボットアームにより把持し、ワークの形状に応じて当該ロケータの位置及び姿勢を調整し、当該ロケータをベース上に配置する。
【選択図】図６
【解決手段】治具配置システムは、ベース上に配置可能なロケータを把持するロボットアームと、ロボットアームの動作を制御する制御部と、を備えている。制御部は、ワークに対応する少なくとも１つのロケータを順次選択してロボットアームにより把持し、ワークの形状に応じて当該ロケータの位置及び姿勢を調整し、当該ロケータをベース上に配置する。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
組立台上に配置可能な組立治具を把持するロボットアームと、
前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
組立部品に対応する少なくとも１つの前記組立治具を順次選択して前記ロボットアームにより把持し、
前記組立部品の形状に応じて当該組立治具の位置及び姿勢を調整し、当該組立治具を前記組立台上に配置する、
治具配置システム。
前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
組立部品に対応する少なくとも１つの前記組立治具を順次選択して前記ロボットアームにより把持し、
前記組立部品の形状に応じて当該組立治具の位置及び姿勢を調整し、当該組立治具を前記組立台上に配置する、
治具配置システム。
【請求項2】
前記組立治具と前記組立台とは、互いのピンと孔部とを嵌合方向に嵌合させて、当該組立治具が当該組立台上に配置され、
前記ロボットアームは、
前記組立治具を把持する把持部と、
前記組立治具を前記組立台上に配置するときに前記嵌合方向と直交する面内で前記把持部が移動可能なように当該把持部を支持する移動機構と、
を有する、
請求項１に記載の治具配置システム。
前記ロボットアームは、
前記組立治具を把持する把持部と、
前記組立治具を前記組立台上に配置するときに前記嵌合方向と直交する面内で前記把持部が移動可能なように当該把持部を支持する移動機構と、
を有する、
請求項１に記載の治具配置システム。
【請求項3】
前記ロボットアームは、前記組立治具を把持する把持部が、弾性部材で構成されている、
請求項１に記載の治具配置システム。
請求項１に記載の治具配置システム。
【請求項4】
前記ロボットアームは、前記組立治具を把持する把持部と、前記把持部を振動させる加振装置とを有し、
前記制御部は、前記組立治具と前記組立台とを互いのピンと孔部とを嵌合させて当該組立治具を当該組立台上に配置するときに、前記加振装置により前記把持部を振動させる、
請求項１に記載の治具配置システム。
前記制御部は、前記組立治具と前記組立台とを互いのピンと孔部とを嵌合させて当該組立治具を当該組立台上に配置するときに、前記加振装置により前記把持部を振動させる、
請求項１に記載の治具配置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、組立治具を組立台上に配置する治具配置システムに関する。
【背景技術】
【0002】
航空機には、類似する形状の複数の組立部品が使用される。これらの複数の組立部品に対しては、位置決めや固定等のための組立治具を用い、打鋲による部品の結合や基準孔の穿孔等を行うサブ組立が個別に行われる。複数の組立部品は互いに似てはいても異なる形状であるため、組立部品の種類ごとに専用の組立治具を製作すると治具製作費が嵩む。
【0003】
そこで、例えば特許文献１では、組立部品の形状に対応させて、基台に対して面板等の位置を調整可能な組立治具が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００５－１５３０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、組立部品に応じた組立治具の調整作業を作業員（人間）が行う必要がある。そのため、この調整作業に要する段取り工数が必要となるうえに、ヒューマンエラーが生じるおそれもある。
【0006】
本発明は、組立部品に応じて組立治具を好適に配置することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明の一実施の形態は、治具配置システムであって、
組立台上に配置可能な組立治具を把持するロボットアームと、
前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
組立部品に対応する少なくとも１つの前記組立治具を順次選択して前記ロボットアームにより把持し、
前記組立部品の形状に応じて当該組立治具の位置及び姿勢を調整し、当該組立治具を前記組立台上に配置する。
組立台上に配置可能な組立治具を把持するロボットアームと、
前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
組立部品に対応する少なくとも１つの前記組立治具を順次選択して前記ロボットアームにより把持し、
前記組立部品の形状に応じて当該組立治具の位置及び姿勢を調整し、当該組立治具を前記組立台上に配置する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、組立部品に応じて組立治具を好適に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施形態に係る治具配置システムの要部を示す斜視図である。
【図2】実施形態に係る治具配置システムの概略構成を示すブロック図である。
【図3A】実施形態に係るロケータの斜視図である。
【図3B】実施形態に係るロケータの固定用ピン及び把持用ピンの側面図である。
【図4A】実施形態に係るベースの平面図である。
【図4B】実施形態に係るベースに形成された１区画分の孔部の拡大図である。
【図5】実施形態に係るロケータの固定用ピンとベースの孔部との嵌合について説明するための図である。
【図6】実施形態に係る治具配置処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【0011】
［治具配置システムの構成］
図１は、本実施形態に係る治具配置システム１の要部を示す斜視図であり、図２は、治具配置システム１の概略構成を示すブロック図である。
これらの図に示すように、治具配置システム１は、ワーク（組立部品）Ｗの位置決めや固定等のためのロケータ（組立治具）４をベース（組立台）３上に配置し、ワークＷに対して所定の組立作業を行うための作業台を組み上げる。特に本実施形態の治具配置システム１は、２つのベース３（３ａ、３ｂ）の間でロケータ４の組み替えを行う。本実施形態では、ワークＷは航空機部品であり、ワークＷに対する組立作業として、打鋲による部品の結合や基準孔の穿孔等が行われる。
具体的に、治具配置システム１は、ロボットアーム２と、２つのベース３と、ロケータラック５と、制御装置６とを備えている。
図１は、本実施形態に係る治具配置システム１の要部を示す斜視図であり、図２は、治具配置システム１の概略構成を示すブロック図である。
これらの図に示すように、治具配置システム１は、ワーク（組立部品）Ｗの位置決めや固定等のためのロケータ（組立治具）４をベース（組立台）３上に配置し、ワークＷに対して所定の組立作業を行うための作業台を組み上げる。特に本実施形態の治具配置システム１は、２つのベース３（３ａ、３ｂ）の間でロケータ４の組み替えを行う。本実施形態では、ワークＷは航空機部品であり、ワークＷに対する組立作業として、打鋲による部品の結合や基準孔の穿孔等が行われる。
具体的に、治具配置システム１は、ロボットアーム２と、２つのベース３と、ロケータラック５と、制御装置６とを備えている。
【0012】
ロボットアーム２は、本実施形態では垂直多関節ロボットであり、ベース部２１と、複数のアーム２２と、エンドエフェクタ２３と、複数の関節部２４と、コントローラ２９とを有している。ただし、ロボットアーム２は垂直多関節ロボットに限定されない。
【0013】
複数のアーム２２は、ベース部２１を基端部として互いに直列に連結されている。
複数の関節部２４は、ベース部２１と、複数のアーム２２と、エンドエフェクタ２３とを回動可能に連結している。各関節部２４には、当該関節部２４の先端側に連結されたアーム２２（又はエンドエフェクタ２３）を駆動するモータ２４１と、このモータ２４１の位置（速度）を検出してコントローラ２９に出力するエンコーダ２４２とが設けられている。
複数の関節部２４は、ベース部２１と、複数のアーム２２と、エンドエフェクタ２３とを回動可能に連結している。各関節部２４には、当該関節部２４の先端側に連結されたアーム２２（又はエンドエフェクタ２３）を駆動するモータ２４１と、このモータ２４１の位置（速度）を検出してコントローラ２９に出力するエンコーダ２４２とが設けられている。
【0014】
エンドエフェクタ２３は、複数のアーム２２の先端に連結されている。エンドエフェクタ２３には、把持機構２５とビジョンセンサ２６が設けられている。
把持機構２５は、エンドエフェクタ２３の先端に配置され、ロケータ４を把持する。本実施形態の把持機構２５は、後述するベース３のクランパー３４と同様の構造を有し、空気圧の供給及びその解除によってロケータ４の把持及びその解放（把持解除）が可能となっている。なお、把持機構２５は、ロケータ４を把持可能であって制御装置６が把持及び把持解除を制御可能な機構であれば、その構造は特に限定されない。
ビジョンセンサ２６は、エンドエフェクタ２３の基端部に先端向きに取り付けられている。ビジョンセンサ２６は、エンドエフェクタ２３の先端部側方を含む撮像範囲２６Ｒを有し、当該撮像範囲２６Ｒ内を撮影して、取得した画像を制御装置６に出力する。また、ビジョンセンサ２６は、撮像範囲２６Ｒを照らす照明２６１を有している。なお、ビジョンセンサ２６は、ベース３（後述する１区画Ｂ分の孔部３１）の画像を取得可能であれば、そのセンサ種別等は特に限定されない。
把持機構２５は、エンドエフェクタ２３の先端に配置され、ロケータ４を把持する。本実施形態の把持機構２５は、後述するベース３のクランパー３４と同様の構造を有し、空気圧の供給及びその解除によってロケータ４の把持及びその解放（把持解除）が可能となっている。なお、把持機構２５は、ロケータ４を把持可能であって制御装置６が把持及び把持解除を制御可能な機構であれば、その構造は特に限定されない。
ビジョンセンサ２６は、エンドエフェクタ２３の基端部に先端向きに取り付けられている。ビジョンセンサ２６は、エンドエフェクタ２３の先端部側方を含む撮像範囲２６Ｒを有し、当該撮像範囲２６Ｒ内を撮影して、取得した画像を制御装置６に出力する。また、ビジョンセンサ２６は、撮像範囲２６Ｒを照らす照明２６１を有している。なお、ビジョンセンサ２６は、ベース３（後述する１区画Ｂ分の孔部３１）の画像を取得可能であれば、そのセンサ種別等は特に限定されない。
【0015】
エンドエフェクタ２３の基端部には、スライド機構２７と加振装置２８が設けられている。
スライド機構２７は、エンドエフェクタ２３の延在方向と直交する平面内でエンドエフェクタ２３を移動可能に支持する。具体的に、スライド機構２７は、上記平面内で直交する２本のリニアガイド（図示省略）を有しており、当該２本のリニアガイドを介して先端側のエンドエフェクタ２３が支持されている。スライド機構２７は、空気圧で動作するピン（図示省略）が挿抜されることにより、その固定及び固定解除が制御可能となっている。ピンを動作させるための空気源はエンドエフェクタ２３に搭載され、制御装置６からの制御指令により動作制御される。
加振装置２８は、エンドエフェクタ２３の延在方向と直交する面内でエンドエフェクタ２３を振動させる。
スライド機構２７は、エンドエフェクタ２３の延在方向と直交する平面内でエンドエフェクタ２３を移動可能に支持する。具体的に、スライド機構２７は、上記平面内で直交する２本のリニアガイド（図示省略）を有しており、当該２本のリニアガイドを介して先端側のエンドエフェクタ２３が支持されている。スライド機構２７は、空気圧で動作するピン（図示省略）が挿抜されることにより、その固定及び固定解除が制御可能となっている。ピンを動作させるための空気源はエンドエフェクタ２３に搭載され、制御装置６からの制御指令により動作制御される。
加振装置２８は、エンドエフェクタ２３の延在方向と直交する面内でエンドエフェクタ２３を振動させる。
【0016】
コントローラ２９は、制御装置６からの制御指令に基づいて、ロボットアーム２の各部の動作を制御する。具体的に、コントローラ２９は、各モータ２４１や把持機構２５、スライド機構２７を動作させたり、各エンコーダ２４２やビジョンセンサ２６が検出した情報を制御装置６に出力したりする。
【0017】
図３Ａは、ロケータ４の斜視図であり、図３Ｂは、ロケータ４のうち後述の固定用ピン４１及び把持用ピン４２の側面図である。
ロケータ４は、ベース３上に配置されてワークＷを保持する。ロケータ４は、ワークＷを固定するクランプを支持するもの、ワークＷが載置されるもの、ワークＷを位置決めするもの等、複数種類のものを含む。
具体的には、図３Ａに示すように、ロケータ４は、ロケータ本体４０と、ロケータ本体４０の下面４ａに立設された２本の固定用ピン４１と、ロケータ本体４０の側面４ｂに立設された２本の把持用ピン４２とを有している。
ロケータ本体４０は、特に限定はされないが、立方体状に形成されている。固定用ピン４１は、ベース３にロケータ４を固定するときにベース３に挿入される部分である。把持用ピン４２は、ロボットアーム２がロケータ４を把持するときにロボットアーム２が保持する部分である。本実施形態では、固定用ピン４１と把持用ピン４２とが同様に構成されているため、以下では固定用ピン４１の構成についてのみ説明し、把持用ピン４２の構成の説明は省略する。
ロケータ４は、ベース３上に配置されてワークＷを保持する。ロケータ４は、ワークＷを固定するクランプを支持するもの、ワークＷが載置されるもの、ワークＷを位置決めするもの等、複数種類のものを含む。
具体的には、図３Ａに示すように、ロケータ４は、ロケータ本体４０と、ロケータ本体４０の下面４ａに立設された２本の固定用ピン４１と、ロケータ本体４０の側面４ｂに立設された２本の把持用ピン４２とを有している。
ロケータ本体４０は、特に限定はされないが、立方体状に形成されている。固定用ピン４１は、ベース３にロケータ４を固定するときにベース３に挿入される部分である。把持用ピン４２は、ロボットアーム２がロケータ４を把持するときにロボットアーム２が保持する部分である。本実施形態では、固定用ピン４１と把持用ピン４２とが同様に構成されているため、以下では固定用ピン４１の構成についてのみ説明し、把持用ピン４２の構成の説明は省略する。
【0018】
図３Ｂに示すように、固定用ピン４１は、ロケータ４に固定されるピン本体４３と、ピン本体４３の先端に同軸状に取り付けられるクランプピン４４とを有している。
ピン本体４３は、挿入されるベース３の孔部３１に対して所定の嵌め合い公差（例えば０．０１ｍｍオーダーの隙間嵌め）となる外径寸法に形成されている。ただし、２本の固定用ピン４１のピン本体４３のうち、１本は丸ピン、もう１本はダイヤピンとなっている。ピン本体４３の先端側の角部には面取り４３ａが形成されている。面取り４３ａは、後述するベース３の孔部３１の面取り３１ａ（図５参照）よりも急峻な角度（例えばピン本体４３の中心軸との角度が３０°以下）に形成されている。
クランプピン４４は、後述するベース３のクランパー３４（図５参照）に保持される部分であり、クランパー３４の固定ボールが押し付けられる溝４４ａを有している。
ピン本体４３は、挿入されるベース３の孔部３１に対して所定の嵌め合い公差（例えば０．０１ｍｍオーダーの隙間嵌め）となる外径寸法に形成されている。ただし、２本の固定用ピン４１のピン本体４３のうち、１本は丸ピン、もう１本はダイヤピンとなっている。ピン本体４３の先端側の角部には面取り４３ａが形成されている。面取り４３ａは、後述するベース３の孔部３１の面取り３１ａ（図５参照）よりも急峻な角度（例えばピン本体４３の中心軸との角度が３０°以下）に形成されている。
クランプピン４４は、後述するベース３のクランパー３４（図５参照）に保持される部分であり、クランパー３４の固定ボールが押し付けられる溝４４ａを有している。
【0019】
図４Ａは、ベース３の平面図であり、図４Ｂは、ベース３に形成された１区画分の孔部３１の拡大図である。
図４Ａに示すように、各ベース３は、矩形板状の鉄製の定盤であり、水平面に略沿った上面を有している。各ベース３の上面には、ロケータ４の固定用ピン４１が挿入される複数の孔部３１が形成されている。
複数の孔部３１は、ベース３上面の長手方向（Ｘ方向）と短手方向（Ｙ方向）とに沿って格子状に配列されている。複数の孔部３１は、所定の相対位置精度で配列されている。複数の孔部３１は、図中に二点鎖線（仮想線）で示すように、３×３個＝９個で１区画Ｂを構成している。ただし、図４Ａの例では、Ｙ方向に１列だけ、１区画Ｂに満たない孔部３１の余剰列がある。また、１区画Ｂを構成する孔部３１の個数や配列は、特に限定されない。
図４Ｂに示すように、各区画Ｂには、所定の位置に十字マーク３２（ケガキ線）が形成されている。十字マーク３２は、各区画Ｂにおける複数の孔部３１の基準位置を示すマークであり、複数の孔部３１に対して所定の相対位置精度で形成されている。なお、各区画Ｂ内における十字マーク３２の位置は特に限定されない。
図４Ａに示すように、各ベース３は、矩形板状の鉄製の定盤であり、水平面に略沿った上面を有している。各ベース３の上面には、ロケータ４の固定用ピン４１が挿入される複数の孔部３１が形成されている。
複数の孔部３１は、ベース３上面の長手方向（Ｘ方向）と短手方向（Ｙ方向）とに沿って格子状に配列されている。複数の孔部３１は、所定の相対位置精度で配列されている。複数の孔部３１は、図中に二点鎖線（仮想線）で示すように、３×３個＝９個で１区画Ｂを構成している。ただし、図４Ａの例では、Ｙ方向に１列だけ、１区画Ｂに満たない孔部３１の余剰列がある。また、１区画Ｂを構成する孔部３１の個数や配列は、特に限定されない。
図４Ｂに示すように、各区画Ｂには、所定の位置に十字マーク３２（ケガキ線）が形成されている。十字マーク３２は、各区画Ｂにおける複数の孔部３１の基準位置を示すマークであり、複数の孔部３１に対して所定の相対位置精度で形成されている。なお、各区画Ｂ内における十字マーク３２の位置は特に限定されない。
【0020】
図５に示すように、各孔部３１は、挿入されるロケータ４の固定用ピン４１に対して所定の嵌め合い公差（例えば０．０１ｍｍオーダーの隙間嵌め）となる内径寸法に形成されている。各孔部３１の表面（上面）側の角部には面取り３１ａが形成されている。面取り３１ａは、ロケータ４の固定用ピン４１の面取り４３ａよりも緩やかな角度（例えば４５°の面取り）に形成されている。
各孔部３１には、ロケータ４の固定用ピン４１を保持するクランパー３４が、ベース３の裏面（下面）側に取り付けられている。クランパー３４は、図示は省略するが、孔部３１に挿入された固定用ピン４１に対し、空気圧を利用して押し出された固定ボールがクランプピン４４の溝４４ａを抑え込むことにより、当該固定用ピン４１を引き込んで固定する。クランパー３４には、バルブ３５を介して接続されたエアーポンプ７から駆動用空気が供給される。バルブ３５の開度は制御装置６に制御される。なお、クランパー３４の具体構造は特に限定されず、例えば油圧式等であってもよい。
各孔部３１には、ロケータ４の固定用ピン４１を保持するクランパー３４が、ベース３の裏面（下面）側に取り付けられている。クランパー３４は、図示は省略するが、孔部３１に挿入された固定用ピン４１に対し、空気圧を利用して押し出された固定ボールがクランプピン４４の溝４４ａを抑え込むことにより、当該固定用ピン４１を引き込んで固定する。クランパー３４には、バルブ３５を介して接続されたエアーポンプ７から駆動用空気が供給される。バルブ３５の開度は制御装置６に制御される。なお、クランパー３４の具体構造は特に限定されず、例えば油圧式等であってもよい。
【0021】
図２に示すように、ロケータラック５は、ベース３上に配置されていない余剰ロケータ４を保持するラックである。ロケータラック５は、ベース３と同様に、ロケータ４を固定可能な構成（孔部３１、クランパー３４、バルブ３５を含む）を有している。ただし、ロケータラック５は、単純に複数のロケータ４が載置されているだけの構成としてもよい。
【0022】
制御装置６は、治具配置システム１の動作を制御するコンピュータである。具体的に、制御装置６は、操作部６２と、表示部６３と、記憶部６６と、制御部６７とを備える。
操作部６２は、ユーザが制御装置６を動作させるための各種操作を行う操作手段であり、例えばマウス等のポインティングデバイスやキーボードを含む。
表示部６３は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイその他のディスプレイで構成され、制御部６７からの表示信号に基づいて各種情報を表示する。なお、表示部６３は、操作部６２の一部を兼ねるタッチパネルであってもよいし、音声出力を行ってもよい。
操作部６２は、ユーザが制御装置６を動作させるための各種操作を行う操作手段であり、例えばマウス等のポインティングデバイスやキーボードを含む。
表示部６３は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイその他のディスプレイで構成され、制御部６７からの表示信号に基づいて各種情報を表示する。なお、表示部６３は、操作部６２の一部を兼ねるタッチパネルであってもよいし、音声出力を行ってもよい。
【0023】
記憶部６６は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等により構成されるメモリであり、各種のプログラム及びデータを記憶するとともに、制御部６７の作業領域としても機能する。本実施形態の記憶部６６には、後述の治具配置処理を実行するためのプログラムが予め記憶されている。
制御部６７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成され、制御装置６の各部の動作を制御する。具体的に、制御部６７は、操作部６２の操作内容等に基づいて制御装置６の各部を動作させたり、記憶部６６に予め記憶されているプログラムを展開し、展開されたプログラムと協働して各種処理を実行したりする。
制御部６７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成され、制御装置６の各部の動作を制御する。具体的に、制御部６７は、操作部６２の操作内容等に基づいて制御装置６の各部を動作させたり、記憶部６６に予め記憶されているプログラムを展開し、展開されたプログラムと協働して各種処理を実行したりする。
【0024】
［治具配置処理］
続いて、２つのベース３の間でロケータ４を組み替える治具配置処理について説明する。
図６は、治具配置処理の手順を示すフローチャートである。
治具配置処理では、或るワークＷの組立作業に使用した一方のベース３上から、異なるワークＷの組立作業をこれから行う他方のベース３上に、少なくとも１つのロケータ４を組み替えて配置する。この治具配置処理は、制御装置６の制御部６７が記憶部６６から所定のプログラムを読み出して展開することで実行される。
なお、以下の説明では、２つのベース３のうち、ロケータ４が既に配置された状態である組み替え元のものを「第１ベース３ａ」、新たにロケータ４が配置される組み替え先のものを「第２ベース３ｂ」という。
また、第１ベース３ａ（又はロケータラック５）上のいずれのロケータ４を、第２ベース３ｂ（又はロケータラック５）上のどの位置にどんな姿勢で配置するといった情報は、ワークＷの形状等に基づいて予めプログラム内に組み込まれている。したがって、ロケータ４は、当該プログラムに基づいて、組立予定のワークＷに応じた位置及び姿勢で第２ベース３ｂ上に配置される。
続いて、２つのベース３の間でロケータ４を組み替える治具配置処理について説明する。
図６は、治具配置処理の手順を示すフローチャートである。
治具配置処理では、或るワークＷの組立作業に使用した一方のベース３上から、異なるワークＷの組立作業をこれから行う他方のベース３上に、少なくとも１つのロケータ４を組み替えて配置する。この治具配置処理は、制御装置６の制御部６７が記憶部６６から所定のプログラムを読み出して展開することで実行される。
なお、以下の説明では、２つのベース３のうち、ロケータ４が既に配置された状態である組み替え元のものを「第１ベース３ａ」、新たにロケータ４が配置される組み替え先のものを「第２ベース３ｂ」という。
また、第１ベース３ａ（又はロケータラック５）上のいずれのロケータ４を、第２ベース３ｂ（又はロケータラック５）上のどの位置にどんな姿勢で配置するといった情報は、ワークＷの形状等に基づいて予めプログラム内に組み込まれている。したがって、ロケータ４は、当該プログラムに基づいて、組立予定のワークＷに応じた位置及び姿勢で第２ベース３ｂ上に配置される。
【0025】
図６に示すように、治具配置処理が実行されると、まず制御部６７は、ロボットアーム２のエンドエフェクタ２３を、第１ベース３ａのうち、取り外し対象のロケータ４の上方まで移動させる（ステップＳ１）。
次に、制御部６７は、取り外し対象のロケータ４を固定している第１ベース３ａのクランパー３４の駆動を停止させ、当該ロケータ４の固定を解除する（ステップＳ２）。
次に、制御部６７は、取り外し対象のロケータ４を固定している第１ベース３ａのクランパー３４の駆動を停止させ、当該ロケータ４の固定を解除する（ステップＳ２）。
【0026】
次に、制御部６７は、ロボットアーム２のエンドエフェクタ２３により、取り外し対象のロケータ４を把持して上方に持ち上げ、第１ベース３ａの孔部３１から当該ロケータ４の固定用ピン４１を抜く（ステップＳ３）。
このとき、制御部６７は、スライド機構２７の固定を解除し、かつ、加振装置２８によりエンドエフェクタ２３を振動させながら、ロケータ４を持ち上げてもよい。これにより、第１ベース３ａの孔部３１からロケータ４の固定用ピン４１を抜きやすくすることができる。
なお、第１ベース３ａでなくロケータラック５からロケータ４を持ち出す場合がある。この場合には、制御部６７は、上記ステップＳ１～Ｓ３の処理を、第１ベース３ａでなくロケータラック５において行う。
このとき、制御部６７は、スライド機構２７の固定を解除し、かつ、加振装置２８によりエンドエフェクタ２３を振動させながら、ロケータ４を持ち上げてもよい。これにより、第１ベース３ａの孔部３１からロケータ４の固定用ピン４１を抜きやすくすることができる。
なお、第１ベース３ａでなくロケータラック５からロケータ４を持ち出す場合がある。この場合には、制御部６７は、上記ステップＳ１～Ｓ３の処理を、第１ベース３ａでなくロケータラック５において行う。
【0027】
次に、制御部６７は、ロボットアーム２のエンドエフェクタ２３を、第２ベース３ｂのうち、ロケータ４（固定用ピン４１）を配置する予定の孔部３１を含む区画Ｂの上方まで移動させる（ステップＳ４）。
次に、制御部６７は、ビジョンセンサ２６により、ロケータ４を配置する孔部３１を含む区画Ｂの画像を取得し、当該区画Ｂ内の十字マーク３２を認識する（ステップＳ５）。これにより、制御部６７は十字マーク３２の位置情報を取得する。ロケータ４の２つの固定用ピン４１を配置する２つの孔部３１が２つの区画Ｂに跨る場合、例えば、２つの区画Ｂの十字マーク３２のうち当該２つの孔部３１により近い一方の十字マーク３２のみを認識してもよいし、両方の区画Ｂの十字マーク３２を認識してもよい。
次に、制御部６７は、取得した十字マーク３２の位置情報に基づいて、エンドエフェクタ２３の位置を補正する（ステップＳ６）。これにより、制御部６７は、ロケータ４を配置する孔部３１の位置をより正確に認識できる。
次に、制御部６７は、ビジョンセンサ２６により、ロケータ４を配置する孔部３１を含む区画Ｂの画像を取得し、当該区画Ｂ内の十字マーク３２を認識する（ステップＳ５）。これにより、制御部６７は十字マーク３２の位置情報を取得する。ロケータ４の２つの固定用ピン４１を配置する２つの孔部３１が２つの区画Ｂに跨る場合、例えば、２つの区画Ｂの十字マーク３２のうち当該２つの孔部３１により近い一方の十字マーク３２のみを認識してもよいし、両方の区画Ｂの十字マーク３２を認識してもよい。
次に、制御部６７は、取得した十字マーク３２の位置情報に基づいて、エンドエフェクタ２３の位置を補正する（ステップＳ６）。これにより、制御部６７は、ロケータ４を配置する孔部３１の位置をより正確に認識できる。
【0028】
次に、制御部６７は、エンドエフェクタ２３を加振装置２８により振動させながら下方に移動させ、把持したロケータ４の固定用ピン４１を第２ベース３ｂの孔部３１に挿入する（ステップＳ７）。
より詳しくは、まず制御部６７は、スライド機構２７の固定を解除しただけの状態で、孔部３１への固定用ピン４１の挿入を開始する。固定用ピン４１（ピン本体４３）と孔部３１とは比較的にタイトな嵌め合いであるため、ピン本体４３が孔部３１内にそのまま挿入されることはなく、固定用ピン４１の面取り４３ａと孔部３１の面取り３１ａとが接触する。固定用ピン４１の面取り４３ａと孔部３１の面取り３１ａとが接触すると、孔部３１に倣うようにして固定用ピン４１が芯出しされる。このとき、スライド機構２７は固定解除されておりエンドエフェクタ２３は挿入方向に垂直な平面内で自在に移動できるため、固定用ピン４１は好適に芯出しされる。
この固定用ピン４１の芯出しが始まった時点から、制御部６７は、加振装置２８によるエンドエフェクタ２３の振動を開始する。この加振により、固定用ピン４１は孔部３１に挿入されやすくなる。
より詳しくは、まず制御部６７は、スライド機構２７の固定を解除しただけの状態で、孔部３１への固定用ピン４１の挿入を開始する。固定用ピン４１（ピン本体４３）と孔部３１とは比較的にタイトな嵌め合いであるため、ピン本体４３が孔部３１内にそのまま挿入されることはなく、固定用ピン４１の面取り４３ａと孔部３１の面取り３１ａとが接触する。固定用ピン４１の面取り４３ａと孔部３１の面取り３１ａとが接触すると、孔部３１に倣うようにして固定用ピン４１が芯出しされる。このとき、スライド機構２７は固定解除されておりエンドエフェクタ２３は挿入方向に垂直な平面内で自在に移動できるため、固定用ピン４１は好適に芯出しされる。
この固定用ピン４１の芯出しが始まった時点から、制御部６７は、加振装置２８によるエンドエフェクタ２３の振動を開始する。この加振により、固定用ピン４１は孔部３１に挿入されやすくなる。
【0029】
そして、制御部６７は、固定用ピン４１が挿入された孔部３１のクランパー３４を駆動させ、当該固定用ピン４１を引き込んで固定する（ステップＳ８）。このとき、制御部６７は、ステップＳ７により、固定用ピン４１（クランプピン４４）を引き込むことが可能な所定の長さだけ当該固定用ピン４１が孔部３１に挿入された時点で、クランパー３４を駆動させる。これにより、ロケータ４が第２ベース３ｂに固定される。ロケータ４が固定されたら、制御部６７は、加振装置２８を停止させる。
次に、制御部６７は、ロボットアーム２のエンドエフェクタ２３によるロケータ４の把持を解除（解放）する（ステップＳ９）。
なお、ステップＳ３で把持したロケータ４を、第２ベース３ｂでなくロケータラック５に配置する場合がある。この場合には、制御部６７は、上記ステップＳ４、Ｓ７、Ｓ８の処理を、第２ベース３ｂでなくロケータラック５において行う（ステップＳ５、Ｓ６は省略する）。
次に、制御部６７は、ロボットアーム２のエンドエフェクタ２３によるロケータ４の把持を解除（解放）する（ステップＳ９）。
なお、ステップＳ３で把持したロケータ４を、第２ベース３ｂでなくロケータラック５に配置する場合がある。この場合には、制御部６７は、上記ステップＳ４、Ｓ７、Ｓ８の処理を、第２ベース３ｂでなくロケータラック５において行う（ステップＳ５、Ｓ６は省略する）。
【0030】
次に、制御部６７は、治具配置処理を終了させるか否かを判定し（ステップＳ１０）、終了させないと判定した場合には（ステップＳ１０；Ｎｏ）、上述のステップＳ１へ処理を移行する。これにより、処理を終了させると判定されるまで、第１ベース３ａ（又はロケータラック５）上のロケータ４が順次選択されて第２ベース３ｂ（又はロケータラック５）上に配置される。
そして、例えば全てのロケータ４の配置完了等により、治具配置処理を終了させると判定した場合には（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、制御部６７は、治具配置処理を終了させる。
そして、例えば全てのロケータ４の配置完了等により、治具配置処理を終了させると判定した場合には（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、制御部６７は、治具配置処理を終了させる。
【0031】
以上のように、本実施形態によれば、組立予定のワークＷに対応する少なくとも１つのロケータ４が順次選択されてロボットアーム２により把持され、ワークＷの形状に応じて当該ロケータ４の位置及び姿勢が調整され、当該ロケータ４がベース３上に配置される。
これにより、ワークＷに対応させてロケータ４を自動で組み替えることができる。すなわち、ワークＷに応じてロケータ４を好適に配置することができる。
ひいては、異なるワークＷに対してロケータ４を共用できるため、治具点数を低減できる。これにより、製作コスト及び管理コストを削減でき、治具の保管エリアを縮小できる。また、作業者が行っていたロケータ４の組み替え作業を自動化できるため、段取り作業の削減による作業工数の低減、ヒューマンエラーによる不具合の防止、安全性の向上が期待できる。
これにより、ワークＷに対応させてロケータ４を自動で組み替えることができる。すなわち、ワークＷに応じてロケータ４を好適に配置することができる。
ひいては、異なるワークＷに対してロケータ４を共用できるため、治具点数を低減できる。これにより、製作コスト及び管理コストを削減でき、治具の保管エリアを縮小できる。また、作業者が行っていたロケータ４の組み替え作業を自動化できるため、段取り作業の削減による作業工数の低減、ヒューマンエラーによる不具合の防止、安全性の向上が期待できる。
【0032】
また、本実施形態によれば、ロボットアームのエンドエフェクタ２３が、固定用ピン４１と孔部３１との嵌合方向（挿入方向）と直交する面内で移動可能なようにスライド機構２７に支持されている。
これにより、ロケータ４をベース３上に配置するときに、固定用ピン４１と孔部３１との接触に応じて、ロケータ４を孔部３１に倣って移動させることができる。すなわち、各種誤差等に起因する固定用ピン４１と孔部３１との位置ズレを好適に吸収できる。したがって、固定用ピン４１と孔部３１とがタイトな嵌め合いであっても、これらを好適に嵌合させることができる。
これにより、ロケータ４をベース３上に配置するときに、固定用ピン４１と孔部３１との接触に応じて、ロケータ４を孔部３１に倣って移動させることができる。すなわち、各種誤差等に起因する固定用ピン４１と孔部３１との位置ズレを好適に吸収できる。したがって、固定用ピン４１と孔部３１とがタイトな嵌め合いであっても、これらを好適に嵌合させることができる。
【0033】
また、本実施形態によれば、固定用ピン４１と孔部３１とを嵌合させてロケータ４をベース３上に配置するときに、加振装置２８によりエンドエフェクタ２３が振動される。
これにより、固定用ピン４１を孔部３１に挿入しやすくすることができる。
これにより、固定用ピン４１を孔部３１に挿入しやすくすることができる。
【0034】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限られない。
例えば、上記実施形態では、エンドエフェクタ２３を移動可能に支持するスライド機構２７によって、ロケータ４の固定用ピン４１を孔部３１に挿入するときにロケータ４が芯出しされることとした。
しかし、このスライド機構２７に代えて（又はこれと併せて）、ロケータ４を把持するエンドエフェクタ２３の本体部２３０（図１参照）の少なくとも一部を、弾性部材（例えば樹脂等）で構成することとしてもよい。これにより、エンドエフェクタ２３の本体部２３０の弾性変形によって、固定用ピン４１と孔部３１との相対位置のズレを吸収できる。
例えば、上記実施形態では、エンドエフェクタ２３を移動可能に支持するスライド機構２７によって、ロケータ４の固定用ピン４１を孔部３１に挿入するときにロケータ４が芯出しされることとした。
しかし、このスライド機構２７に代えて（又はこれと併せて）、ロケータ４を把持するエンドエフェクタ２３の本体部２３０（図１参照）の少なくとも一部を、弾性部材（例えば樹脂等）で構成することとしてもよい。これにより、エンドエフェクタ２３の本体部２３０の弾性変形によって、固定用ピン４１と孔部３１との相対位置のズレを吸収できる。
【0035】
また、上記実施形態では、ロケータ４に固定用ピン４１が設けられ、ベース３に孔部３１が設けられることとした。しかし、ロケータ４に孔部が設けられ、ベース３にピンが設けられてもよい。
【0036】
また、上記実施形態では、２つのベース３の間でロケータ４を組み替える場合について説明した。しかし、本発明は、ロケータラック５上のロケータ４をベース３上に配置したり、同一ベース３上でロケータ４を再配置したりする場合にも適用できる。そのため、まず、第１ベース３ａ上に配置されたロケータ４を用いて作業員がワークＷに対して組立作業を行っている間に、ロボットアーム２が第２ベース３ｂ上にロケータ４を配置する。その後に、第２ベース３ｂ上で作業員が作業している間に、ロボットアーム２が第１ベース３ａ上のロケータ４を組み替える。この繰り返しにより、作業員と協働ロボットとで効率的に組立作業を行うことができる。これは、多品種少量生産である航空機の製造に適したシステムである。
【0037】
また、上記実施形態では、ワーク（組立部品）が航空機部品である場合について説明した。しかし、本発明は、組立部品が航空機部品以外のものである場合にも好適に適用できる。
その他、上記実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
その他、上記実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【0038】
１ 治具配置システム
２ ロボットアーム
３ ベース（組立台）
３ａ 第１ベース
３ｂ 第２ベース
４ ロケータ（組立治具）
５ ロケータラック
６ 制御装置
２３ エンドエフェクタ（把持部）
２５ 把持機構
２６ ビジョンセンサ
２７ スライド機構（移動機構）
２８ 加振装置
３１ 孔部
３２ 十字マーク
３４ クランパー
４１ 固定用ピン
４３ ピン本体
４４ クランプピン
６７ 制御部
２３０ 本体部
Ｂ 区画
Ｗ ワーク（組立部品）
２ ロボットアーム
３ ベース（組立台）
３ａ 第１ベース
３ｂ 第２ベース
４ ロケータ（組立治具）
５ ロケータラック
６ 制御装置
２３ エンドエフェクタ（把持部）
２５ 把持機構
２６ ビジョンセンサ
２７ スライド機構（移動機構）
２８ 加振装置
３１ 孔部
３２ 十字マーク
３４ クランパー
４１ 固定用ピン
４３ ピン本体
４４ クランプピン
６７ 制御部
２３０ 本体部
Ｂ 区画
Ｗ ワーク（組立部品）
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】