特許 7477321 シート計測装置及びロボット補正方法

(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】

(24)【登録日】2024-04-22

(45)【発行日】2024-05-01

(54)【発明の名称】シート計測装置及びロボット補正方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/04 20060101AFI20240423BHJP

   B62D 65/14 20060101ALI20240423BHJP

   B66F 9/18 20060101ALN20240423BHJP

   B25J 13/08 20060101ALN20240423BHJP

【ＦＩ】

B25J19/04

B62D65/14 A

B66F9/18 D

B25J13/08 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020037536

(22)【出願日】2020-03-05

(65)【公開番号】P2021137913

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2023-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】596002767

【氏名又は名称】トヨタ自動車九州株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100080160

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 憲一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100149205

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 泰央

(72)【発明者】

【氏名】清水 陽大

【審査官】松浦 陽

(56)【参考文献】

【文献】実開平０４－０３２８２９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０４－２５０１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６４－０１１８８８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－０８２３１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２４３４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２６３０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２５４４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１１５８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２５８４８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ６５／００ － ６５／１８

Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２

Ｂ２３Ｐ １９／００ － ２１／００

Ｂ６６Ｆ ９／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

距離を計測するための少なくとも１以上のレーザセンサと、
背もたれ部と座面部との合わせ部を有し、前記合わせ部にフォークロボットのフォークが挿入可能な側面視略Ｌ字状のシートに対向して配置され、前記レーザセンサを先端に所定の設置角で配設して前記レーザセンサを計測位置へ水平移動可能なスライド機構と、
演算及び制御を行う演算制御装置と、を備え、
前記スライド機構は、前記レーザセンサから前記シートの前記座面部の前端部までの距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの距離を計測するための各計測位置へ、前記設置角を維持した状態で、前記レーザセンサを水平移動させるように制御され、
前記レーザセンサは、各計測位置で、前記レーザセンサから前記シートの前記座面部の前端部までの距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの距離を計測し、これらの計測値から前記前端部及び前記合わせ部のプロファイルデータを得るように制御され、
前記演算制御装置は、前記プロファイルデータに基づき前記レーザセンサから前記前端部までの第１の最遠距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの第２の最遠距離を算出するとともに、
前記算出された前記第１の最遠距離、前記第２の最遠距離及び前記設置角の値に基づき前記合わせ部に前記フォークロボットのフォークを挿入するための把持部高さを算出するシート計測装置。

【請求項2】

前記把持部高さをＨとし、前記所定の設置角をθ、前記設置角θにおける前記レーザセンサから前記前端部までの前記第１の最遠距離をａ、前記レーザセンサから前記合わせ部までの前記第２の最遠距離をｃ、前記第２の最遠距離ｃをなす位置に直交する直線であって、前記第２の最遠距離ｃをなす位置から前記レーザセンサの水平移動する直線の延長線との交点までの距離をｂとすると、
Ｈ＝ａ×ｓｉｎθ－ｂ×ｃｏｓθの演算式によって前記演算制御装置が算出するよう構成した請求項１に記載のシート計測装置。

【請求項3】

距離を計測するための少なくとも１以上のレーザセンサと、
背もたれ部と座面部との合わせ部を有し、前記合わせ部にフォークロボットのフォークが挿入可能な側面視略Ｌ字状のシートに対向して配置され、前記レーザセンサを先端に所定の設置角で配設して前記レーザセンサを計測位置へ水平移動可能なスライド機構と、
演算及び制御を行う演算制御装置と、
前記演算制御装置の演算結果に基づき前記フォークロボットを制御するロボットコントローラと、により実行されるロボット補正方法であって、
前記スライド機構は、前記レーザセンサから前記シートの前記座面部の前端部までの距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの距離を計測するための各計測位置へ、前記設置角を維持した状態で、前記レーザセンサを水平移動させるように制御され、
前記レーザセンサは、各計測位置で、前記レーザセンサから前記シートの前記座面部の前端部までの距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの距離を計測し、これらの計測値から前記前端部及び前記合わせ部のプロファイルデータを得るように制御され、
前記演算制御装置は、前記プロファイルデータに基づき前記レーザセンサから前記前端部までの第１の最遠距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの第２の最遠距離を算出するとともに、
前記算出された前記第１の最遠距離、前記第２の最遠距離及び前記設置角の値に基づき前記合わせ部に前記フォークロボットのフォークを挿入するための把持部高さを算出し、
前記演算制御装置は、前記把持部高さの算出値をロボットコントローラに出力し、
前記把持部高さの算出値を受け取った前記ロボットコントローラは、前記把持部高さの算出値に基づき前記合わせ部に前記フォークロボットのフォークを挿入する高さの初期データを補正するロボット補正方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車などの車両用シートをロボットが把持するためにシートの把持部高さを計測し、計測値に対応したシートの把持位置を補正するシート計測装置及びロボット補正方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車などのシートあるいはパワーシート（電動により前後方向のスライドや背もたれ部の傾斜角度の調整等が可能となされたシート）は、表面が布地や皮革で形成されているために柔軟性を有し、その形状を特定しがたく、外形寸法にばらつきを有している。さらに、ロボットハンドなどで把持する場合に、シートの把持部高さ（把持位置）を計測する技術が確立されておらず、しかも、シートの把持部高さを誤ったがためにロボット等による把持に失敗するとシートに傷をつけて商品価値が失われてしまうという問題がある。このようなことから、自動車の製造工場における前記フロントシートあるいはパワーシート（以下「シート」という。）の車体への組み付け作業は、主として作業者の手作業により行っていた。

【0003】

しかし、シートはかなり重く（パワーシートは特に重い）、さらに近年各種装備が充実してきたためにその重量も増加している。また、シートの大きさに対して、組み付けられる自動車のドアの開口部が狭く、しかも作業者はかがんだ状態での作業を強いられるため、手作業によるシートの組み付けは、作業者に大きな負担を与えるとともに、作業効率も悪いものとなっていた。そこで、自動車の製造工場においては、車体にシートを自動的に組み付けるための技術開発が進められている。

【0004】

特許文献１には、車体の搬送ラインに沿って配置、固定された架台と、この架台上に配設されたシート搭載用等の種々のロボットとを備える車両用シート及びその自動組付装置が開示されている。

【0005】

具体的には、シートバックを支持するシートクッションの下部に一対のシートトラックを一体的に備え、前記各シートトラックの前・後端部に車両ボデーの取付座に着座してボルト止めされるブラケットを設けると共に、各シートトラックの前側のブラケットに前記取付座の位置決め用穴に係合可能な位置決めピンを設けて成るもので、これにさらに、前記各シートトラックの前端部側の各ブラケットの相互に対向する側面に把持穴を設けている。また本発明に係る車両用シートの自動組付装置は、上記シートを把持する把持具をアーム先端に持つ搭載用ロボットと、当該ロボットに受け渡すシートの位置決めを行い載置するシート位置決め装置とを備え、前記把持具は、ロボットのアーム先端に取付けられる把持本体と、当該把持本体に固定された固定アームと当該把持本体に少なくとも２軸を介して回動可能に支持された可動アームとから成り、前記固定アームには、当該シートを構成するシートトラックのブラケットの把持穴に係合可能な把持ピンを有する一対の把持部材が、当該把持ピンの突出方向に相互に接近・離間可能に設けられている。

【0006】

特許文献２には、基台、当該基台を移動自在とするキャスタ及び当該基台に立設された支柱を有する台車と、略水平に延在した状態を維持しつつ昇降自在となるように前記支柱に取り付けられたアームと、前記支柱に対して前記アームを昇降させる昇降手段と、前記アームの自由端側に装着され、シートを保持可能な保持手段と、を備えた車両用シートの脱着補助装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開平５－３１０１５７号公報

【文献】特開２００５－８２３１２号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に開示された自動装着装置は、多数のロボットや各種装置を必要とするため構造が複雑で、また、高度なロボット制御を必要とすることから、高価になるという問題がある。

【0009】

具体的には、搬送ライン上の所定位置に位置決めされた車両ボデーに対してシートを搭載する搭載用ロボットと、車両ボデーに搭載したシートを、前記ボルトを用いて車両用ボデーの取付座に締付け固定する締付用ロボットと、この締付用ロボットに供給するボルトを貯留するボルト供給台と、ボルト供給台からボルトを受け取り、これを前記締付用ロボットへ受け渡すボルト供給用ロボットと、搬送ライン上に位置決めされた車両ボデーの位置を検出する搬送ラインの両側に設置された２台の位置検出用ロボットと、この位置検出用ロボットの検出結果にもとづいて前記搭載用ロボット及び締付用ロボットに補正をかける位置補正装置とが配設されている。また、この架台の側方には搭載用ロボットに受け渡すシートを位置決め載置するシート位置決め装置が配置されている。
このように、当該自動装着装置は、構造が複雑で、多数のロボットや各種装置を必要とし、また、高度なロボット制御も必要とすることから、高価なものとなっている。

【0010】

特許文献２に開示された着脱補助装置は、作業者が当該装置を使用することによってシートの持ち上げ作業の負担を軽減するものであり、作業負担の軽減、作業効率の向上及びシートをより確実に保持することができるという効果を奏する。すなわち、作業者は吊り下げ治具を手で持って吊り下げ治具の先端支持部をシートの座面部と背もたれ部との間の隙間に差し込む。そして、この吊り下げ治具がアームの被吊り下げ部に装着可能となる位置まで台車を移動させる。そして、アームの被吊り下げ部に吊り下げ治具を装着した後、昇降手段によりアームを上昇させるものである。しかし、特許文献２に開示された技術は、あくまでも作業者の作業を補助するものであり、シートの装着の主体は依然として作業者の人手によるものであるという問題点がある。

【0011】

本発明は、シートをロボットで把持するためのシートの把持部高さを非接触により計測する技術を実現することにより、自動車の製造工場において、シートの車体への組み付け作業の主体を人手による作業からロボットによる作業に置き換え可能とし、これにより作業者の負担を軽減するとともに、作業効率を向上することができるシート計測装置及びロボット補正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】

【0012】

本発明に係るシート計測装置は、
距離を計測するための少なくとも１以上のレーザセンサと、
背もたれ部と座面部との合わせ部を有し、前記合わせ部にフォークロボットのフォークが挿入可能な側面視略Ｌ字状のシートに対向して配置され、前記レーザセンサを先端に所定の設置角で配設して前記レーザセンサを計測位置へ水平移動可能なスライド機構と、
演算及び制御を行う演算制御装置と、を備え、
前記スライド機構は、前記レーザセンサから前記シートの前記座面部の前端部までの距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの距離を計測するための各計測位置へ、前記設置角を維持した状態で、前記レーザセンサを水平移動させるように制御され、
前記レーザセンサは、各計測位置で、前記レーザセンサから前記シートの前記座面部の前端部までの距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの距離を計測し、これらの計測値から前記前端部及び前記合わせ部のプロファイルデータを得るように制御され、
前記演算制御装置は、前記プロファイルデータに基づき前記レーザセンサから前記前端部までの第１の最遠距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの第２の最遠距離を算出するとともに、
前記算出された前記第１の最遠距離、前記第２の最遠距離及び前記設置角の値に基づき前記合わせ部に前記フォークロボットのフォークを挿入するための把持部高さを算出するよう構成した。

【0013】

また、前記把持部高さは、前記把持部高さをＨとし、前記所定の設置角をθ、前記設置角θにおける前記レーザセンサから前記前端部までの前記第１の最遠距離をａ、前記レーザセンサから前記合わせ部までの前記第２の最遠距離をｃ、前記第２の最遠距離ｃをなす位置に直交する直線であって、前記第２の最遠距離ｃをなす位置から前記レーザセンサの水平移動する直線の延長線との交点までの距離をｂとすると、
Ｈ＝ａ×ｓｉｎθ－ｂ×ｃｏｓθの演算式によって前記演算制御装置が算出するよう構成した。

【0014】

本発明に係るロボット補正方法は、距離を計測するための少なくとも１以上のレーザセンサと、
背もたれ部と座面部との合わせ部を有し、前記合わせ部にフォークロボットのフォークが挿入可能な側面視略Ｌ字状のシートに対向して配置され、前記レーザセンサを先端に所定の設置角で配設して前記レーザセンサを計測位置へ水平移動可能なスライド機構と、
演算及び制御を行う演算制御装置と、
前記演算制御装置の演算結果に基づき前記フォークロボットを制御するロボットコントローラと、により実行されるロボット補正方法であって、
前記スライド機構は、前記レーザセンサから前記シートの前記座面部の前端部までの距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの距離を計測するための各計測位置へ、前記設置角を維持した状態で、前記レーザセンサを水平移動させるように制御され、
前記レーザセンサは、各計測位置で、前記レーザセンサから前記シートの前記座面部の前端部までの距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの距離を計測し、これらの計測値から前記前端部及び前記合わせ部のプロファイルデータを得るように制御され、
前記演算制御装置は、前記プロファイルデータに基づき前記レーザセンサから前記前端部までの第１の最遠距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの第２の最遠距離を算出するとともに、
前記算出された前記第１の最遠距離、前記第２の最遠距離及び前記設置角の値に基づき前記合わせ部に前記フォークロボットのフォークを挿入するための把持部高さを算出し、
前記演算制御装置は、前記把持部高さの算出値をロボットコントローラに出力し、
前記把持部高さの算出値を受け取った前記ロボットコントローラは、前記把持部高さの算出値に基づき前記合わせ部に前記フォークロボットのフォークを挿入する高さの初期データを補正するものである。
以上

【発明の効果】

【0015】

請求項１から請求項３に記載の発明によれば、シートの把持部高さ、すなわちフォークロボットによる把持位置を簡単な構成で非接触により計測することができるため、自動車のシートのように表皮材の柔軟性等によりその形状を特定しがたく、外形寸法にばらつきを有している把持対象物についても、当該計測データに基づき算出された把持部高さの値に基づき、フォークロボットがシートの合わせ部にフォークを挿入する高さ位置を補正することができる。

【0016】

これにより、シートの組み付け作業において、シートの表皮材の柔軟性等による外形寸法のばらつきがあっても、シートごとにそのばらつきを補正することができるため、それぞれのシートの把持部高さに合わせて、シートの合わせ部にフォークロボットのフォークを確実に挿入することができる。さらに、フォークの挿入に失敗してシートに傷をつけて商品価値を失ってしまうという問題を解消することができる。

【0017】

また、前記把持部高さの計測データをデータベース化し、最大値、最小値、平均値、標準偏差などの統計データを取り、これらのデータの推移を見ながら作業改善や品質改善の推進に役立てることができる。

【0018】

この結果、自動車の製造工場におけるシートの組み付け作業の自動化を拡大することができ、作業者の負担を大幅に軽減するとともに、作業効率の改善を実現することができるという効果を奏する。

【0019】

また、前記把持部高さは、前記レーザセンサにより前記シートの座面部の前端部及び前記合わせ部を計測個所とし、又は前記計測個所における幅員方向の複数個所をさらに計測個所とし、前記計測個所を縦方向に一定の区間における距離の計測をして、当該計測データのプロファイルに基づき算出されるよう構成しているため、シートを傷つけることなく非接触で計測し、算出することができる。また、幅員方向の複数個所の距離の計測をするため、ばらつきの影響を軽減することができ、より正確なシートの把持部高さの値を得ることができる。

【0020】

また、請求項２に記載の発明によれば、前記把持部高さＨの算出は、Ｈ＝ａ×ｓｉｎθ－ｂ×ｃｏｓθの演算式によって行うよう構成しているため、演算制御装置による演算処理プログラムが複雑とならず、しかも簡単な演算式であり、扱うデータ量も少ないために高速に演算処理をすることが可能となり、当該演算制御装置は小規模なもので済み、本発明に係るシート計測装置を安価にできる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明に係るシート計測装置を使用するシート組み付けラインを示す平面図である。

【図2】本発明に係るシート計測装置の平面図である。

【図3】本発明に係るシート計測装置の側面図である。

【図4】本発明に係るシート計測装置に使用するレーザセンサの一例を示す説明図である。

【図5】本発明に係るシート計測装置の制御系統の構成図である。

【図6】本発明に係るシート計測装置によるシートの把持部高さの計測原理の説明用側面図である。

【図7】前記フォークロボットに使用するシートを把持するためのフォークの斜視図である。

【図8】本発明に係るシート計測装置の第二の実施例の平面図である。

【図9】本発明に係るシート計測装置の第二の実施例の制御系統の構成図である。

【図10】本発明に係るシート計測装置の第三の実施例のレーザセンサの配置を示す平面図及び側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明は、自動車用のシートの座面部と背もたれ部との合わせ部にフォークロボットのフォークを挿入してシートを把持するために、当該合わせ部の把持部高さを非接触により計測する技術を実現することにより、自動車の製造工場において、車体へのシートの組み付け作業の主体を人手による作業からロボットによる作業に置き換え可能とし、これにより作業者の負担を軽減するとともに、作業効率を向上することができるシート計測装置及びロボット補正方法を提供するものである。

【0023】

以下、本発明の実施形態について図面により説明する。ただし、図面は模式的なものであり、細部の記載については省略している。また、各部の配置や寸法の比率等は必ずしも現実のものと一致するものではない。

【0024】

まず、自動車の製造工場におけるシート組み付けラインの概要について説明する。
図１は、本発明に係るシート計測装置１０を使用するシート組み付けライン３００を示す平面図である。前記シート組み付けライン３００においては、シート１が組み付けられる自動車３０は、１階に配設されている搬送ライン３１上を図１の右手から左手方向に搬送されてくる。
また、シート組み付けライン３００の２階には、本発明に係る２台のシート計測装置１０、１０が、搬送方向から見て左右に並設されている。２個のシート１、１は、２階に配設されているシート１、１の図示しない搬送ライン上をパレット３３に載置されて、シート搬送架台３２により搬送されてくる。

【0025】

搬送されてきたシート１、１は、図１に示すように、本発明に係るシート計測装置１０、１０の前にそれぞれ配置される。図１において、向かって上側のシート１は、自動車３０の右側のドアの開口部側から組み付けられるシート１である。また、向かって下側のシート１は、自動車３０の左側のドアの開口部側から組み付けられるシート１である。そして、それぞれのシート１、１の把持部高さの計測は、それぞれのシート１、１に対面するシート計測装置１０、１０が行うように構成されている。

【0026】

シート計測装置１０、１０は、図１の平面図に示すように、自動車３０の右側の座席用と左側の座席用の２台が、それぞれ２個のシート１、１と対向する位置に配置されている。
また、シート計測装置１０は、図２及び図３に示すように、後述する計測器スライド機構１２を搭載している。

【0027】

シート計測装置１０、１０は、後述するレーザセンサ２０により、前記シート１、１の座面部２の前端部５及び前記合わせ部４の縦方向の一定の区間を幅員方向に複数個所について距離の計測を行い、当該計測データに基づいて、それぞれに対面するシート１、１の前記把持部高さＨを算出する。

【0028】

また、前記把持部高さＨの算出は、図６に示すように、前記レーザセンサ２０の設置角をθとすると、設置角θにおける前記座面部２の前端部５までの計測による距離をａ、前記シート１の座面部２の合わせ部４の方向を計測するレーザセンサ２０の位置から計測した最遠距離を結ぶ直線に当該最遠距離で直交する直線であって、前記最遠距離から前記直線が前記レーザセンサの位置を通る水平線と交差する位置までの距離をｂとすると、把持部高さＨはＨ＝ａ×ｓｉｎθ－ｂ×ｃｏｓθの演算式で算出されるよう構成されている。なお、詳細は後述する。

【0029】

以上のようにして、それぞれのシート１、１の把持部高さＨを算出し、当該算出した把持部高さＨのデータを、フォークロボット３４、３４のそれぞれに対応するロボットコントローラ３９、３９（図５参照）へ出力する。ロボットコントローラ３９、３９は、当該出力されてきた把持部高さＨのデータを受け取ると、当該データに基づきそれぞれのシート１、１を把持するための初期値データを補正する。シート搬送架台３２で搬送されてきたシート１及びシート１が載置されるパレット３３にはばらつきがあるため、シート１を把持するための把持部高さＨは搬送されてきたシート１ごとに異なり、この把持部高さＨに合わせるために初期値データを補正してフォーク４１（図７参照）の挿入高さを調整する必要がある。そして、ロボットコントローラ３９、３９は、補正後のデータに基づいて、フォークロボット３４、３４を駆動する。

【0030】

前記搬送ライン３１の左右に配設されているフォークロボット３４、３４は、ロボットコントローラ３９、３９からの駆動信号に基づき、２階のパレット３３に載置された計測が終了したシート１、１を把持して１階の搬送ライン３１上を移送される自動車３０の左右開口部から所定の座席位置に挿入する。

【0031】

このようにして、本発明に係るシート計測装置１０、１０は、計測対象物であるシート１、１の所定の個所の距離を計測し、当該計測データに基づきそれぞれのシート１、１の把持部高さＨを前記演算式により算出し、当該算出したデータに基づきシート１、１の把持部高さＨの値を補正する。そして、当該補正後の把持部高さＨのデータに基づきフォークロボット３４、３４を制御する。このように、当該補正を行うことによりフォークロボット３４、３４は、シート１、１を傷つけることなく確実に保持して自動車３０の所定の取付け位置に載置し組み付けることができる。

【0032】

具体的には、右側の座席用のフォークロボット３４は、補正後の把持部高さＨに基づき右側のシート１の合わせ部４にフォークを挿入してシート１を把持し、自動車３０の右側の開口部から車内の所定の取付け位置に載置する。また、左側の座席用のフォークロボット３４は、補正後の把持部高さＨに基づき左側のシート１の合わせ部４にフォークを挿入してシート１を把持し、自動車３０の左側の開口部から車内の所定の取付け位置に載置する。自動車３０の製造工場におけるシート組み付けライン３００の概要は以上のとおりである。

【0033】

次に、本発明に係るシート計測装置１０について詳細に説明する。シート計測装置１０の計測対象物であるシート１は、図３に示すように、乗員が着座する座面部２と乗員の背面を支持する背もたれ部３とから構成されている。そして、前記座面部２と背もたれ部３は、合わせ部４において接合されている。また、背もたれ部３は、当該合わせ部４を支点にして前後に傾けることができる。また、座面部２も当該合わせ部４を支点にして、座面部２の先端部を若干上下させることができる。また、背もたれ部３において乗員の背面が当接する部分が所定の操作により所定の高さだけ隆起するものもある。

【0034】

本発明に係るシート計測装置１０の躯体部は、図３の側面図に示すように、略方形状の計測フレーム１１により構成されている。すなわち、四隅に立設する垂直フレーム１１ａの下端を水平方向に配設されたベースフレーム１１ｂで連結固定し、中間を中間フレーム１１ｃで連結固定し、上端は略平板状で、当該略方形状よりも右方向に延設された略長方形状をなすテーブルフレーム１１ｄで連結固定している。計測フレーム１１は、アルミフレームやＬ型チャンネル材などを用いて構成することができる。そして、垂直フレーム１１ａの下端には、固定脚１１ｅを備えることにより所定の場所に設置可能としている。

【0035】

テーブルフレーム１１ｄは、その略平板状の上端面に、計測器スライド機構１２を搭載する基台である。計測器スライド機構１２は、シート１の所定の個所の距離を計測するためのレーザセンサ２０を、その設置角θを維持したまま前後に水平移動させるための機構である。なお、設置角θとは、水平面に対するレーザセンサ２０のレーザ光を照射する角度のことである。本実施例では水平面に対して下向きにとる。

【0036】

計測器スライド機構１２は、図３の側面図に示すような構成となっている。すなわち、第１のスライドシリンダ１３は、当該第１のスライドシリンダ１３のスライダ１３ａが上向きになるようにテーブルフレーム１１ｄの上面に配設されている。また、第２のスライドシリンダ１４は、第１のスライドシリンダ１３のスライダ１３ａ上に重畳的に搭載されている。

【0037】

ここで、第１のスライドシリンダ１３及び第２のスライドシリンダ１４を構成するスライドシリンダとは、シリンダと、これに摺動可能なスライダとをコンパクトに一体化したシリンダのことである。スライダのシリンダに対向しない面はワークテーブルとして使用することができる。また、シリンダとスライダとの摺動機構には、リニアボールベアリングが採用されているため滑らかに、かつ直線性の良い摺動をすることができる。

【0038】

したがって、前記第１のスライドシリンダ１３のピストンロッド１３ｂが伸縮することにより前記スライダ１３ａが前進後退する。これによって前記第２のスライドシリンダ１４は前記スライダ１３ａの進退作動に追従して前進後退する。また、第２のスライドシリンダ１４のピストンロッド１４ｂが伸縮することにより前記スライダ１４ａが前進後退し、これによって前記スライダ１４ａの先端に配設され下方に延設された先端プレート１５が前進後退する。先端プレート１５の下端には、逆Ｌ字状に延設された支持プレート１６が配設され、支持プレート１６の終端下面に連結されたセンサ支持プレート１７には、距離を計測するためのレーザセンサ２０が配設されている。

【0039】

レーザセンサ２０は、シート１の所定の個所の距離を計測するものである。レーザセンサ２０が距離を計測する方式には、大別して（１）位相差検出方式、（２）ＴＯＦ方式（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ方式）及び（３）三角測距方式がある。
（１）位相差検出方式とは、基本周波数で振幅変調したレーザ光を物体に照射し、その物体から戻ってきた反射光との位相差を計測することにより照射から戻ってくるまでの時間ｔを求め、その時間ｔに光速をかける等により、物体までの距離を求める方式である。
（２）ＴＯＦ方式とは、立ち上がり時間が数ｎｓで、光ピークパワーが数１０Ｗの超短パルスを物体に向けて照射し、その超短パルスが物体で反射して受光素子に戻ってくるまでの時間ｔを計測し、その時間ｔに光速をかける等により、物体までの距離を求める方式である。
（３）三角測距方式とは、三角測量法を使って距離や変位を計測することで高精度に計測できる方式である。
なお、本発明に係るシート計測装置１０に用いるレーザセンサ２０は、上記レーザセンサ計測方式のうちのいずれかに限定されるものではない。

【0040】

ここで、本発明の実施例に使用するレーザセンサ２０の一例について、図４を参照して説明する。図４において、レーザセンサ２０のケース２０ａの内部には、制御回路２０１及び半導体レーザ２０３等の電子部品がプリント基板２０２上に搭載されている。そして、制御回路２０１の信号により半導体レーザ２０３がレーザ光２１０を照射する。当該レーザ光２１０は発光レンズ２０４を通過し、２次元の平面をなす光束を形成してワーク２０５に照射される。ワーク２０５に照射されたレーザ光２１０の光束は、ワーク２０５で反射され、レーザ光２１１としてレーザセンサ２０に戻ってくる。戻ってきたレーザ光２１１は、受光レンズ２０６を介してＣＭＯＳセンサ２０７で受光される。ＣＭＯＳセンサ２０７は、レーザ光２１１を受光することによりワーク２０５のプロファイル２０８を得ることができる。レーザセンサ２０は、ケーブル２０９により後述するセンサコントローラ３６（図５参照）と接続され、制御信号を受けると共に、計測データを出力する。

【0041】

したがって、このような特性を有するレーザセンサ２０を用いれば、所定の個所について縦方向又は横方向の一定の区間の距離を計測することができる。また、レーザセンサ２０を用いることで当該所定の区間についてのワーク２０５のプロファイルを得ることもできる。よって、このようにして得られた当該所定の個所についての計測データを用いて形状が定まらない物体の所定の個所の非接触による距離の計測を行い、それに基づく計測対象の長さデータなどを得ることができる。

【0042】

＜第一の実施例＞
以下、本発明の第一の実施例について説明する。なお、先述のとおりシート組み付けライン３００には２台のシート計測装置１０が用いられるが、２台とも同様の作動をするものであるため、以下、シート計測装置１０は１台について説明する。

【0043】

まず、計測器スライド機構１２の作動について図３及び図６に基づいて説明する。計測器スライド機構１２の初期状態は、図３の側面図の２点鎖線に示すように、前記第１のスライドシリンダ１３のピストンロッド１３ｂ及び第２のスライドシリンダ１４のピストンロッド１４ｂは共に収縮状態にある。したがって、レーザセンサ２０は、図３に示すように、テーブルフレーム１１ｄの下部にシート１に対向した状態で待機しており、この位置１００が機械的原点になる。

【0044】

計測器スライド機構１２が、前記シート１の座面部２の前端部５及び前記合わせ部４の縦方向の一定区間における距離の計測をするには、まず最初に、図示しない設定装置により設置角θを設定する。すなわち、設置角θは、シート１が所定の位置に配置されたときに、レーザセンサ２０が照射するレーザ光２１０が、前記座面部２の前端部５及びシート１の前記合わせ部４の双方に照射できるような位置に設定する必要がある。この設置角θは機械的な配置であるので、計測器スライド機構１２の支持プレート１６に取り付けられたレーザセンサ２０の向きを機械的に設定すればよい。

【0045】

設置角θの設定が終わると、計測可能な状態となる。そして、計測器スライド機構１２の第１のスライドシリンダ１３を駆動してピストンロッド１３ｂを徐々に伸張する。支持プレート１６に取り付けられたレーザセンサ２０が、機械的原点１００から出発して、前記座面部２の前端部５に照射を行う所定の位置１０１に来ると、ピストンロッド１３ｂの伸張を停止する。そして、前記座面部２の前端部５にレーザ光２１０を照射して、その距離を計測する。レーザセンサ２０は前記のとおり、２次元の平面をなす光束のレーザ光２１０を照射する。レーザ光２１０が照射された個所５ａを、図６の太線で示す。

【0046】

座面部２の前端部５の距離の計測が終わると、計測器スライド機構１２の第１のスライドシリンダ１３を駆動してピストンロッド１３ｂを徐々に伸張する。途中で第１のスライドシリンダ１３のピストンロッド１３ｂが伸張しきってしまうと、引き続いて第２のスライドシリンダ１４のピストンロッド１４ｂを徐々に伸張させる。そして、合わせ部４の手前の照射を行う所定の位置１０２に来ると、第２のスライドシリンダ１４のピストンロッド１４ｂの伸張を停止する。そして、前記と同様に合わせ部４にレーザ光２１０を照射して、その距離を計測する。レーザ光２１０が照射された個所４ａを、図６の太線で示す。
合わせ部４の距離の計測が終わると、そこで、計測は終了する。計測が終了した時点におけるシート計測装置１０のピストンロッド１３ｂ、１４ｂ及びレーザセンサ２０の位置関係は、図３の実線のようになる。

【0047】

シート計測装置１０は、距離の計測が終了すると、図３に示すように、前記第１のスライドシリンダ１３のピストンロッド１３ｂ及び第２のスライドシリンダ１４のピストンロッド１４ｂを収縮させ、レーザセンサ２０を機械的原点の位置１００に復帰させる。

【0048】

以上のようにして、シート計測装置１０の計測器スライド機構１２は、レーザセンサ２０の設置角θを維持したまま第１のスライドシリンダ１３及び第２のスライドシリンダ１４を駆動して所定の計測の位置１０１及び１０２にレーザセンサ２０を移動させ、座面部２の前端部５及び合わせ部４の距離を計測することによって、シート１の距離データ及び当該個所のプロファイルデータを取得することができる。

【0049】

次に、レーザセンサ２０で計測した座面部２の前端部５及び合わせ部４の計測データの演算処理並びにフォークロボット３４への補正データの受け渡しについて説明する。図５に示すように、シート１用のレーザセンサ２０は、センサコントローラ３６に接続されている。センサコントローラ３６は、プログラマブルコントローラ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、）３７（以下「ＰＬＣ」という。）のＰＬＣネットワーク３８に接続されている。ＰＬＣネットワーク３８は、ＰＬＣ３７の専用のネットワークであり、各種機器や各種入出力信号、センサ信号などの入力及び出力をするために使用される。このために、ＰＬＣ３７側には、ＰＬＣネットワーク３８に接続するためのＰＬＣネットワークインタフェースユニット３７ｄが、ＰＬＣ３７のベースユニット３７ｂのスロットに装着されている。

【0050】

ＰＬＣ３７は、各種の機械や装置などの制御を行う汎用的な制御装置であり、その作動制御を実現するための制御プログラムをユーザが作り込むことが可能に構成されていることから「プログラマブルコントローラ」と呼ばれている。ＰＬＣ３７の構成は、各メーカによって或いは機種によって異なる。本実施例では、図５に示すように、略横長平板状に形成された基台となるベースユニット３７ｂに、電源ユニット３７ａ、ＣＰＵユニット３７ｃを装着したものを基本構成とし、その他用途に応じてデジタル信号や接点信号又はアナログ信号などの外部信号の入出力を行う入出力ユニット３７ｅなどを装着可能に構成されたＰＬＣ３７を例に説明する。なお、ＰＬＣ３７は、図示しない制御盤に収納され所定の位置に取り付けられる。

【0051】

ＰＬＣ３７は、本発明に係るシート計測装置１０の全体を制御する演算制御装置であり、例えば、レーザセンサ２０による計測、計測データに基づく演算処理、フォークロボット３４の制御の他、計測器スライド機構１２の第１、第２のスライドシリンダ１３、１４等の制御を行う。また、ＰＬＣ３７は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ２１に接続されており、これに接続されているパーソナルコンピュータ２２とのデータの受け渡しによる演算処理やデータ記憶、パーソナルコンピュータ２２を利用しての設定・監視などを行うことができる。

【0052】

ベースユニット３７ｂは、略横長平板状に形成された基台となるユニットであり、例えば外周は鉄板を加工して形成され、その内面に前記ＣＰＵユニット３７ｃ等のユニットを装着可能にすると共に、前記ＣＰＵユニット３７ｃと電気的に接続して回路を構成するための各種信号線（「バス」と呼ばれる）及び当該各種信号線に接続可能とする接続用コネクタが所定の間隔で搭載されたプリント基板（図示しない）を収納している。したがって、前記接続用コネクタに、各種入出力ユニット、通信ユニット、デバイス対応のコントロールユニットなどをユニット単位で装着することによって用途に応じた制御装置を構成することができる。

【0053】

ＣＰＵユニット３７ｃは、ＰＬＣ３７の頭脳となるユニットである。ＣＰＵユニット３７ｃは、例えば、図示しない（１）ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、（２）制御プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、バッテリーバックアップされたＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）又は／及びフラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性メモリ、（３）データを格納するバッテリーバックアップされたＲＡＭ又はフラッシュメモリなどの不揮発性メモリ、（４）前記ＣＰＵへデジタル信号や接点信号又はアナログ信号などの外部信号の入出力を行う入出力ポート、（５）外部機器と接続する通信ポートやＥｔｈｅｒｎｅｔインタフェースなどから構成され、これらの回路はプリント基板上に搭載されて略方形状のケース内に収容されている。

【0054】

ＰＬＣ３７の制御プログラムは、一般的にはラダー論理が使用されているが、シーケンシャル・ファンクション・チャート(Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃｈａｒｔ)やＳＦＣ言語などを用いて作成することもできる。また、制御プログラムの設計・制作や保守業務を総合的にサポートするためのパーソナルコンピュータ上で稼働するエンジニアリングソフトウェアがメーカから提供されている。

【0055】

電源ユニット３７ａは、前記ベースユニット３７ｂに装着された前記ＣＰＵユニット３７ｃをはじめとする各ユニットに直流電源を供給するユニットであり、商用電源から例えばＤＣ２４Ｖ電圧を作り出して各部に供給する。

【0056】

センサコントローラ３６は、レーザセンサ２０を制御するコントローラであり、前記ケーブル２０９を介してレーザセンサ２０を接続すると共に、前記ＰＬＣネットワーク３８に接続されてＣＰＵユニット３７ｃと計測データの受け渡しを行う。センサコントローラ３６は、前記ＣＰＵユニット３７ｃと同様に、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ及び外部信号の入出力を行う入出力ポートなどから構成されている。

【0057】

センサコントローラ３６は、レーザセンサ２０に対し、計測のための制御信号を出力する。レーザセンサ２０は、センサコントローラ３６からの制御信号により、シート１の所定の個所に対しレーザ光２１０を照射する。そして反射されたレーザ光２１１をレーザセンサ２０に内蔵された前記ＣＭＯＳセンサ２０７が受けて電気信号に変換し、センサコントローラ３６に伝達する。センサコントローラ３６は、照射したレーザセンサ２０からの信号により距離を計測すると共に前記計測した個所５ａ、４ａのプロファイルデータを得る。センサコントローラ３６は、計測した距離データ及びプロファイルデータなどを内蔵の前記ＲＡＭ（図示しない）などに記憶する。

【0058】

ＣＰＵユニット３７ｃは、センサコントローラ３６が計測した距離データ及びプロファイルデータを、前記ＰＬＣネットワーク３８を介して読み出し、当該距離データ及びプロファイルデータに基づき、次のようにして把持部高さＨを算出する。
図６は、本発明に係るシート計測装置１０によるシート１の把持部高さＨを計測するための計測原理を説明するための側面図である。図６において、ＣＰＵユニット３７ｃは、レーザセンサ２０が計測位置１０１において、設置角θの設定がされた状態で、シート１の座面部２の前端部５にレーザ光２１０を縦方向に２次元照射して得た計測データに基づき、レーザセンサ２０の位置１０１から計測データのうち最遠距離の位置１１１までの距離ａを求める。

【0059】

次に、ＣＰＵユニット３７ｃは、位置１０２において、レーザセンサ２０が設置角θを維持した状態で、シート１の合わせ部４にレーザ光２１０を縦方向に２次元照射して得た計測データに基づき、レーザセンサ２０の計測位置１０２から計測データのうち最遠距離の位置１１３までの距離ｃを求める。

【0060】

ＣＰＵユニット３７ｃは、位置１０２と位置１１３を結ぶ直線上の位置１１３において、位置１０２と位置１１３を結ぶ直線と直交する直線と、レーザセンサ２０が計測を行う計測位置１０１、１０２を結ぶ直線の延長線上との交点である位置１０３を求める。そして、位置１１３から位置１０３までの距離ｂを算出する。すなわち、距離ｂは、ｔａｎθ＝ｂ／ｃであるから、ｂ＝ｃ×ｔａｎθの演算をすることにより求められる。また、ｂ＝ｃ×ｔａｎθ＝ｃ×ｓｉｎθ／ｃｏｓθと表すこともできる。

【0061】

また、位置１０２と位置１１３を結ぶ直線は、そのまま延長すると位置１１１を通る水平方向の直線と位置１１２で交差する。そして位置１０２と位置１１２を結ぶ直線は、位置１０１と位置１１１を結ぶ直線と平行であるから、位置１０２から位置１１２までの距離は距離ａとなる。

【0062】

そうすると、把持部高さＨは、図６からわかるように、距離ａに設置角θの正弦を乗じた値から距離ｂに設置角θの余弦を乗じた値を減じた値として求められる。したがって、把持部高さＨは、Ｈ＝ａ×ｓｉｎθ－ｂ×ｃｏｓθという計算式で求めることができる。よって、ＣＰＵユニット３７ｃは、前記計算式による演算を行うことにより把持部高さＨを求めることができる。

【0063】

ＣＰＵユニット３７ｃは、当該算出された把持部高さＨのデータを、ベースユニット３７ｂに装着されたＰＬＣネットワークインタフェースユニット３７ｄを介してロボットコントローラ３９に出力する。

【0064】

ロボットコントローラ３９は、図５に示すように、前記ＰＬＣネットワーク３８に接続されており、ＣＰＵユニット３７ｃから送信されてきた当該把持部高さＨのデータに基づき、フォークロボット３４がフォークを挿入する把持部高さの値を補正する。そして、ロボットコントローラ３９は、それに接続されているフォークロボット３４に駆動信号を出力する。フォークロボット３４は、当該駆動信号に基づき作動する。

【0065】

フォークロボット３４は、シート１を把持し持ち上げるために、例えば、図７に示すようなフォーク４１を、フォークロボット３４の先端部に位置するロボットハンド３４ａに装着する。
フォーク４１は、図７に示すように、基端バー部４１１と、この基端バー部４１１の両端からそれぞれ図７の下方に延びる一対の縦棒部４１２、４１２と、各縦棒部４１２、４１２からそれぞれ斜め下方に延びる一対の斜棒部４１３、４１３と、各斜棒部４１３、４１３からそれぞれ略水平方向だがやや斜め上方に延びる水平棒部４１４、４１４と、各水平棒部４１４、４１４の先端を連結する先端バー部４１５とを有している。そして、両水平棒部４１４、４１４と、先端バー部４１５とにより、先端支持部４１６が構成されている。なお、各縦棒部４１２、４１２の略中央部同士が第１中間バー部４１７により連結されるとともに、各縦棒部４１２、４１２と各斜棒部４１３、４１３との境界部同士が第２中間バー部４１８により連結されている。なお、シート１に対して傷をつけることがないようにフォーク４１の表面を樹脂等で覆うことも有効である。

【0066】

以上のように構成されたフォーク４１は、フォークロボット３４のロボットハンド３４ａに装着され、シート１の合わせ部４の隙間に挿入可能に構成されている。そして、フォークロボット３４は、ロボットコントローラ３９からの駆動信号により、フォーク４１の先端支持部４１６を、シート１の座面部２と背もたれ部３との合わせ部４の隙間に差し込み、シート１を把持して持ち上げて、図１の搬送ライン３１上にある自動車３０の左右開口部から挿入し、自動車３０内部の前席（運転席、助手席）の所定位置に載置する。

【0067】

なお、フォークロボット３４が、前記シート１を前記自動車３０の左右開口部から前席に挿入し、所定の位置に載置し、所定の位置に固定する一連の作業が終わると、次の作業を行う自動車３０が搬送されてくると共に、パレット３３に載置されたシート１がシート搬送架台３２上を搬送されてくる。以下、同様の作動を繰り返し行うことによって、次々と自動車３０にシート１を組み付けていくことができる。

【0068】

＜第二の実施例＞
次に、本発明に係るシート計測装置１０の第二の実施例について説明する。本実施例は、計測の確実性を高めるために、幅員方向に複数個所の距離を計測するものである。ここでは、レーザセンサ２０を幅員方向に所定の間隔を保って３個配設し、前記シート１の距離を３個所で計測する構成について説明する。具体的な計測を行う個所は、図８の平面図に示すように、シート１の中央線上の個所６Ｃ及び前記中央線の左右所定の幅員方向の個所６Ｒ、６Ｌとする。図８に示すように、計測器スライド機構１２の支持プレート１６には、それぞれの個所６Ｃ、６Ｒ、６Ｌの距離を計測するために、それぞれのレーザセンサ２０Ｃ、２０Ｒ、２０Ｌを取り付けてある。

【0069】

また、この場合におけるＰＬＣ３７の構成例は、図９に示すように、ベースユニット３７ｂには、電源ユニット３７ａ、ＣＰＵユニット３７ｃ、ＰＬＣネットワークインタフェースユニット３７ｄの他に、接点信号などの入出力を行うための入出力ユニット３７ｅが装着されている。そして、ＰＬＣネットワーク３８には、３台のセンサコントローラ３６、３６、３６が接続されており、各センサコントローラ３６、３６、３６には、それぞれに対応してレーザセンサ２０Ｃ、２０Ｒ、２０Ｌが接続されている。なお、本構成例では、１台のセンサコントローラ３６に１個のレーザセンサ２０を接続することができるユニットを想定しているが、１台のセンサコントローラ３６に複数個のレーザセンサ２０を接続することができるセンサコントローラ３６を使用しても何ら差し支えない。

【0070】

そして、前記計測を行う個所６Ｃ、６Ｒ、６Ｌについて距離を計測する際は、計測器スライド機構１２の第１のスライドシリンダ１３及び第２のスライドシリンダ１４を駆動して、レーザセンサ２０Ｃ、２０Ｒ、２０Ｌを位置１０１及び位置１０２に移動し、そこで停止して、ＣＰＵユニット３７ｃがＰＬＣネットワーク３８を介してセンサコントローラ３６、３６、３６に計測信号を出力し、計測を行う。レーザセンサ２０Ｃ、２０Ｒ、２０Ｌは、当該３個所の計測を同時に行ってもよいし、干渉を避けるために、一定の時間をずらせて順番に計測してもよい。計測データはＣＰＵユニット３７ｃがＰＬＣネットワーク３８を介してセンサコントローラ３６、３６、３６から収集する。計測により得られた計測データの演算処理については、先述のレーザセンサ２０が１個の例である第一の実施例と同様であるので、説明を省略する。

【0071】

なお、演算の結果得られた３つの把持部高さＨのうち、最遠の位置の値を採用してもよく、又は３つの値の平均としてもよい。要はシート１の形状に応じて、又は現物に合わせて決めていけばよい。また、レーザセンサ２０をさらに増やすことにより３個所を超える計測をすることができることはいうまでもない。

【0072】

＜第三の実施例＞
次に、本発明に係るシート計測装置１０の第三の実施例について説明する。図１０（ａ）の平面図及び図１０（ｂ）の側面図に示すように、本実施例では複数個のレーザセンサ２０を使用する代わりに、１個のレーザセンサ２０を第３のスライドシリンダ１８により幅員方向に所定の間隔で水平移動させて計測するように構成したものである。

【0073】

具体的には、前記支持プレート１６の下方に延設されたシリンダ支持プレート１６ａに、第３のスライドシリンダ１８を幅員方向に水平に取り付け、当該第３のスライドシリンダ１８のスライダ１８ａにセンサ支持プレート１７を介してレーザセンサ２０を１個取り付けている。そして、当該第３のスライドシリンダ１８のピストンロッド１８ｂを伸張収縮させることによって、当該レーザセンサ２０を水平方向に移動可能に構成したものである。なお、制御系統の構成図は図５と同様であるので、説明を省略する。

【0074】

このように構成することにより、第３のスライドシリンダ１８のピストンロッド１８ｂを伸張させて、１個のレーザセンサ２０を移動して計測を行うことができるため、安価に実現することができる。なお、第３のスライドシリンダ１８のピストンロッド１８ｂの伸張間隔を変更し、レーザセンサ２０の数をさらに増やすことにより、３個所を超える計測をすることができることはいうまでもない。なお、上記以外は第一の実施例と同様であるので説明を省略する。また、演算の結果得られた３つの把持部高さＨのうち、どの値を採用するかは、第二の実施例の場合と同様である。

【0075】

以上の第一の実施例乃至第三の実施例の説明では、ＰＬＣ３７は、１台のシート計測装置１０及びフォークロボット３４の計測制御をする場合について説明したが、１台のＰＬＣ３７で、２台以上のシート計測装置１０及びフォークロボット３４の制御を行うことも可能である。この場合には、２組以上のシート計測装置１０、フォークロボット３４、ロボットコントローラ３９、センサコントローラ３６及びレーザセンサ２０を準備し、これらの計測制御を行うために必要な入出力ユニット３７ｅ等をベースユニット３７ｂに装着すると共に、シート計測装置１０の台数に対応した制御プログラムを備えなければならないことはいうまでもない。

【0076】

本発明に係るシート計測装置１０は以上のように構成されているために、シートの把持部高さＨ、すなわちフォークロボット３４による把持位置を簡単な構成で非接触により計測することができるため、自動車３０のシート１のように表皮材の柔軟性等によりその形状を特定しがたく、外形寸法にばらつきを有している把持対象物についても、当該計測データに基づき算出された把持部高さＨの値に基づき、フォークロボット３４がシート１の合わせ部４にフォーク４１を挿入する高さ位置を補正することができる。

【0077】

これにより、シート１の組み付け作業において、シート１の表皮材の柔軟性等による外形寸法にばらつきがあっても、シート１ごとにそのばらつきを補正することができるため、それぞれのシート１の把持部高さＨに合わせて、シート１の合わせ部４にフォークロボット３４のフォーク４１を確実に挿入することができる。さらに、フォーク４１の挿入に失敗してシート１に傷をつけて商品価値を失ってしまうという問題を解消することができる。

【0078】

また、前記把持部高さＨの計測データをデータベース化し、最大値、最小値、平均値、標準偏差などの統計データを取り、これらのデータの推移を見ながら作業改善や品質改善の推進に役立てることができる。

【0079】

この結果、自動車３０の製造工場におけるシート１の組み付け作業の自動化を実現することができ、作業者の負担を大幅に軽減するとともに、作業効率の改善を実現することができるという効果を奏する。

【0080】

また、前記把持部高さＨは、前記レーザセンサ２０により前記シート１の座面部２の前端部５及び前記合わせ部４を計測個所とし、又は前記計測個所における幅員方向の複数個所をさらに計測個所とし、前記計測個所を縦方向に一定の区間における距離の計測をして、当該計測データのプロファイルに基づき算出されるよう構成しているため、シート１を傷つけることなく非接触で計測し、その値を算出することができる。また、幅員方向の複数個所について、距離の計測をするため、ばらつきの影響を軽減することができ、より正確なシート１の把持部高さＨの値を得ることができる。

【0081】

また、前記把持部高さＨの算出は、Ｈ＝ａ×ｓｉｎθ－ｂ×ｃｏｓθの演算式によって行うよう構成している。このため、演算制御装置であるＣＰＵユニット３７ｃによる演算処理プログラムが複雑とならず、しかも簡単な演算式であり、扱うデータ量も少ないために高速に演算処理をすることが可能となり、当該演算制御装置であるＣＰＵユニット３７ｃを含むＰＬＣ３７は小規模なもので済み、本発明に係るシート計測装置１０を安価にできる効果を奏する。

【0082】

本発明は上述した実施形態に限られず、上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組合せを変更した構成、公知発明及び上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組合せを変更した構成、等も含まれる。また、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。

【符号の説明】

【0083】

１ シート
２ 座面部
３ 背もたれ部
４ 合わせ部
５ 座面部の前端部
１０ シート計測装置
１１ 計測フレーム
１１ｂ ベースフレーム
１１ｃ 中間フレーム
１１ｄ テーブルフレーム
１１ｅ 固定脚
１２ 計測器スライド機構
１３ 第１のスライドシリンダ
１３ａ スライダ
１３ｂ ピストンロッド
１４ 第２のスライドシリンダ
１４ａ スライダ
１４ｂ ピストンロッド
１５ 先端プレート
１６ 支持プレート
１６ａ シリンダ支持プレート
１７ センサ支持プレート
１８ 第３のスライドシリンダ
１８ａ スライダ
１８ｂ ピストンロッド
２０ レーザセンサ
２０Ｃ、２０Ｒ、２０Ｌ レーザセンサ
２１ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ
２２ パーソナルコンピュータ
３０ 自動車
３１ 搬送ライン
３２ シート搬送架台
３３ パレット
３４ フォークロボット
３４ａ ロボットハンド
３６ センサコントローラ
３７ ＰＬＣ
３７ａ 電源ユニット
３７ｂ ベースユニット
３７ｃ ＣＰＵユニット
３７ｄ ＰＬＣネットワークインタフェースユニット
３７ｅ 入出力ユニット
３８ ＰＬＣネットワーク
３９ ロボットコントローラ
４１ フォーク
２１０、２１１ レーザ光
３００ シート組み付けライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】