(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算装置が、複数の嵌合足が対応する嵌合穴に嵌合して互いに組み付く第１及び第２ワークのうち、前記第１及び第２ワークの少なくとも一方に設けられた前記複数の嵌合足のそれぞれについて、前記対応する嵌合穴に挿入される長さである挿入長のデータを取得するデータ取得工程と、
前記取得した嵌合足の挿入長のデータに基づいて、挿入長の長い嵌合足から順番に前記嵌合穴に挿入するように嵌合足の挿入順序を設定する挿入順序設定工程と、を備え、
前記演算装置は、前記挿入順序設定工程にて挿入長が同じ嵌合足が複数ある場合、これら挿入長が同じ嵌合足のすべてが同一直線上にあれば、両端部に位置する嵌合足の内、いずれか一方を基準嵌合足とし、この基準嵌合足から他端側の嵌合足に向かって順番に嵌合穴に挿入するように挿入順序を設定する、
ことを特徴とするワークの組み立て手順演算方法。
【請求項２】
前記演算装置は、前記挿入順序設定工程にて挿入長が同じ嵌合足が複数ある場合、前記挿入長が同じ嵌合足のすべてが同一直線上になければ、これら挿入長の同じ嵌合足によって囲まれた囲繞領域の面積が最大となる嵌合足の組み合わせにおいて、頂点部に位置する嵌合足の１つを基準嵌合足とし、この基準嵌合足を通りかつ前記囲繞領域内を通らないように引かれた基準線からの距離が近い嵌合足から順に嵌合穴に挿入するように挿入順序を設定する、
請求項１記載のワークの組み立て手順演算方法。
【請求項３】
前記演算装置は、前記挿入順序設定工程にて前記挿入長が同じ嵌合足のすべてが同一直線上になく、前記基準線の平行線上に複数の嵌合足がある場合、これら平行線上にある嵌合足の内、両端部に位置する嵌合足のいずれか一方の嵌合足を基準嵌合足とし、この基準嵌合足から他端側の嵌合足に向かって順番に嵌合穴に挿入するように挿入順序を設定する、
請求項２記載のワークの組み立て手順演算方法。
【請求項４】
前記演算装置は、前記データ取得工程にて、前記複数の嵌合足のそれぞれについての強度データを取得し、
前記挿入長が同じ嵌合足のすべてが同一直線上にある場合に選択される基準嵌合足は、両端部に位置する前記嵌合足の内、強度の低い方の嵌合足が選択され、前記挿入長が同じ嵌合足のすべてが同一直線上にない場合にて頂点部に位置する嵌合足から選択される基準嵌合足は、頂点部に位置する前記嵌合足の内、最も強度の低い嵌合足が選択され、前記基準線の平行線上に複数の嵌合足がある場合に選択される基準嵌合足は、両端部に位置する前記嵌合足の内、強度の低い方の嵌合足が選択される、
請求項３記載のワークの組み立て手順演算方法。
【請求項５】
前記強度データは、嵌合足の剛性もしくは許容変形量である、
請求項４記載のワークの組み立て手順演算方法。
【請求項６】
演算装置が、複数の嵌合足が対応する嵌合穴に嵌合して互いに組み付く第１及び第２ワークのうち、前記第１及び第２ワークの少なくとも一方に設けられた前記複数の嵌合足のそれぞれについて、前記対応する嵌合穴に挿入される長さである挿入長のデータを取得するデータ取得工程と、
前記取得した嵌合足の挿入長のデータに基づいて、挿入長の長い嵌合足から順番に前記嵌合穴に挿入するように嵌合足の挿入順序を設定する挿入順序設定工程と、を備え、
前記演算装置は、前記挿入順序設定工程にて挿入長が同じ嵌合足が複数ある場合、前記挿入長が同じ嵌合足のすべてが同一直線上になければ、これら挿入長の同じ嵌合足によって囲まれた囲繞領域の面積が最大となる嵌合足の組み合わせにおいて、頂点部に位置する嵌合足の１つを基準嵌合足とし、この基準嵌合足を通りかつ前記囲繞領域内を通らないように引かれた基準線からの距離が近い嵌合足から順に嵌合穴に挿入するように挿入順序を設定する、
ことを特徴とするワークの組み立て手順演算方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項記載のワークの組み立て手順演算方法により演算された組み立て手順によって、自動組立ロボットにより前記第１及び第２ワークを組み付けて部品を製造する部品の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１項記載のワークの組み立て手順演算方法を、コンピュータに実行させるための組み立て手順演算プログラム。
【請求項９】
複数の嵌合足が対応する嵌合穴に嵌合して互いに組み付く第１及び第２ワークの少なくとも一方のワークを把持し、他方のワークに組み付けるロボットアームと、
挿入長の長い嵌合足から順番に対応する前記嵌合穴に挿入するように嵌合足の挿入順序を設定する演算装置と、を備え、
前記演算装置は、挿入長が同じ嵌合足が複数ある場合、これら挿入長が同じ嵌合足のすべてが同一直線上にあれば、両端部に位置する嵌合足の内、いずれか一方を基準嵌合足とし、この基準嵌合足から他端側の嵌合足に向かって順番に嵌合穴に挿入するように挿入順序を設定する、
ことを特徴とする自動組立ロボット。
【請求項１０】
複数の嵌合足が対応する嵌合穴に嵌合して互いに組み付く第１及び第２ワークの少なくとも一方のワークを把持し、他方のワークに組み付けるロボットアームと、
挿入長の長い嵌合足から順番に対応する前記嵌合穴に挿入するように嵌合足の挿入順序を設定する演算装置と、を備え、
前記演算装置は、挿入長が同じ嵌合足が複数ある場合、前記挿入長が同じ嵌合足のすべてが同一直線上になければ、これら挿入長の同じ嵌合足によって囲まれた囲繞領域の面積が最大となる嵌合足の組み合わせにおいて、頂点部に位置する嵌合足の１つを基準嵌合足とし、この基準嵌合足を通りかつ前記囲繞領域内を通らないように引かれた基準線からの距離が近い嵌合足から順に嵌合穴に挿入するように挿入順序を設定する、
ことを特徴とする自動組立ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の嵌合足を対応する嵌合穴に挿入することによりワークを組み立てる多点嵌合組立に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、市場ニーズの多様化による多品種・少量の生産に対応できる生産装置として自動組立ロボットが注目されている。一般に、自動組立ロボットは、ロボットハンドを先端に備えたロボットアームを有しており、このロボットアームの制御プログラムを変更することによって様々なワークの組立に対応することができることを特徴としている。
【０００３】
上記自動組立ロボットを用いて生産現場において様々な製品組立の自動化が実現されているが、例えば、多点嵌合組立のような自動組立ロボットによる置き換えが簡単でなく、未だにその多くを人手に頼っている組立も存在する。
【０００４】
この多点嵌合組立は、複数の嵌合足を対応する嵌合穴に嵌合させる組立方法であり、複数の嵌合足が嵌合穴に挿入されることで嵌合物と被嵌合物の間に高い拘束力を生むのが特徴である。そのため、カーエアコン等、複雑な形状をした外装の組立に多く用いられるが、嵌合足と嵌合穴の位置合わせの際にロボットアームに要求される位置決め精度が非常に高いという組立を自動化する上での問題があった。
【０００５】
そこで従来、組立の際に相対的に剛性の低い柔らかい嵌合足から順番に嵌合穴へ挿入することで、挿入した嵌合足と嵌合穴間で発生する拘束を、剛性の低い嵌合足の弾性変形を利用してゆるい状態に保持することが案出されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２７６８２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、組み付けるワーク間の拘束をゆるく保持すると、次の嵌合足を挿入する際にロボットアームを無理なく動作させることができる。しかしながら、ワークの形状によっては、単純に剛性の低い嵌合足から順番に嵌合穴に挿入してゆくことが困難な場合がある。
【０００８】
例えば、図１３（ａ）に示すように、挿入長（長さ）の異なる２つの嵌合足を嵌合穴に挿入する場合、剛性が低いからといって挿入長の短い嵌合足を先に挿入しようとすると、挿入長の長い嵌合足が被嵌合物と干渉して塑性変形する虞がある。
【０００９】
そこで本発明は、嵌合足の挿入長を考慮して嵌合足の挿入順序を決定するワークの組み立て手順演算方法、組み立て手順演算プログラム、部品の製造方法及び自動組立ロボット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】
本発明に係るワークの組み立て手順演算方法は、演算装置が、複数の嵌合足が対応する嵌合穴に嵌合して互いに組み付く第１及び第２ワークのうち、前記第１及び第２ワークの少なくとも一方に設けられた前記複数の各嵌合足のそれぞれについて、前記対応する嵌合穴に挿入される長さである挿入長のデータを取得するデータ取得工程と、前記取得した嵌合足の挿入長のデータに基づいて、挿入長の長い嵌合足から順番に前記嵌合穴に挿入するように嵌合足の挿入順序を設定する挿入順序設定工程と、を備え、前記演算装置は、前記挿入順序設定工程にて挿入長が同じ嵌合足が複数ある場合、これら挿入長が同じ嵌合足のすべてが同一直線上にあれば、両端部に位置する嵌合足の内、いずれか一方を基準嵌合足とし、この基準嵌合足から他端側の嵌合足に向かって順番に嵌合穴に挿入するように挿入順序を設定する、ことを特徴とする。
また、本発明に係るワークの組み立て手順演算方法は、演算装置が、複数の嵌合足が対応する嵌合穴に嵌合して互いに組み付く第１及び第２ワークのうち、前記第１及び第２ワークの少なくとも一方に設けられた前記複数の嵌合足のそれぞれについて、前記対応する嵌合穴に挿入される長さである挿入長のデータを取得するデータ取得工程と、前記取得した嵌合足の挿入長のデータに基づいて、挿入長の長い嵌合足から順番に前記嵌合穴に挿入するように嵌合足の挿入順序を設定する挿入順序設定工程と、を備え、前記演算装置は、前記挿入順序設定工程にて挿入長が同じ嵌合足が複数ある場合、前記挿入長が同じ嵌合足のすべてが同一直線上になければ、これら挿入長の同じ嵌合足によって囲まれた囲繞領域の面積が最大となる嵌合足の組み合わせにおいて、頂点部に位置する嵌合足の１つを基準嵌合足とし、この基準嵌合足を通りかつ前記囲繞領域内を通らないように引かれた基準線からの距離が近い嵌合足から順に嵌合穴に挿入するように挿入順序を設定する、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る自動組立ロボットは、複数の嵌合足が対応する嵌合穴に嵌合して互いに組み付く第１及び第２ワークの少なくとも一方のワークを把持し、他方のワークに組み付けるロボットアームと、挿入長の長い嵌合足から順番に対応する前記嵌合穴に挿入するように嵌合足の挿入順序を設定する演算装置と、を備え、前記演算装置は、挿入長が同じ嵌合足が複数ある場合、これら挿入長が同じ嵌合足のすべてが同一直線上にあれば、両端部に位置する嵌合足の内、いずれか一方を基準嵌合足とし、この基準嵌合足から他端側の嵌合足に向かって順番に嵌合穴に挿入するように挿入順序を設定する、ことを特徴とする。
また、本発明に係る自動組立ロボットは、複数の嵌合足が対応する嵌合穴に嵌合して互いに組み付く第１及び第２ワークの少なくとも一方のワークを把持し、他方のワークに組み付けるロボットアームと、挿入長の長い嵌合足から順番に対応する前記嵌合穴に挿入するように嵌合足の挿入順序を設定する演算装置と、を備え、前記演算装置は、挿入長が同じ嵌合足が複数ある場合、前記挿入長が同じ嵌合足のすべてが同一直線上になければ、これら挿入長の同じ嵌合足によって囲まれた囲繞領域の面積が最大となる嵌合足の組み合わせにおいて、頂点部に位置する嵌合足の１つを基準嵌合足とし、この基準嵌合足を通りかつ前記囲繞領域内を通らないように引かれた基準線からの距離が近い嵌合足から順に嵌合穴に挿入するように挿入順序を設定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、挿入長の長い嵌合足から順番に嵌合足の挿入順序を決定するため、長さの異なる嵌合足が複数存在してもワークに接触しやすい嵌合足から順番に嵌合足を嵌合穴へと挿入して行くことができ、多点嵌合組立の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るワークの自動組み立てシステムを示す模式図。
【図２】本発明の実施の形態に係る自動組立ロボットの制御装置を示す模式図。
【図３】本発明の実施の形態に係る多点嵌合組み立ての組み立て手順を示すフローチャート図。
【図４】図３の多点嵌合組み立ての手順における嵌合足の挿入順序の決定方法を示すフローチャート図。
【図５】挿入長が同じ長さの嵌合足の挿入順序の決定方法を示すフローチャート図。
【図６】基準嵌合足の決定方法を示すフローチャート図。
【図７】三角形状のワークにおける基準嵌合足の決定手順を示す模式図。
【図８】星型形状のワークにおける基準嵌合足の決定手順を示す模式図。
【図９】（ａ）基準線の求め方を示す模式図、（ｂ）基準線からの距離応じて嵌合足を分類した場合を示す模式図。
【図１０】基準線からの距離が等しい嵌合足が複数ある場合における嵌合足の挿入順序の設定手順を示すフローチャート図。
【図１１】本発明の実施の形態に係るワーク一例を示す模式図であって、（ａ）その斜視図、（ｂ）第１ワークを示す斜視図。
【図１２】（ａ）図１１の第１ワークの寸法関係を示す模式図、（ｂ）図１１の第２ワークの寸法関係を示す模式図。
【図１３】（ａ）嵌合足の挿入長が異なる場合における嵌合足の組立不良の形態を示す図、（ｂ）嵌合足の配置に起因した組立不良が起こる場合を示す図、（ｃ）端部の嵌合足の組立不良が起こる場合を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［自動組立システムの構成］
以下、本発明の実施の形態に係る多点嵌合組立について、図面に基づいて説明をする。なお、以下の説明について、嵌合足ｆの挿入長とは、第１ワークＷ１（嵌合物）と第２ワークＷ２（被嵌合物）とを嵌合し組み立てを終えた時点で、対応する嵌合穴ｈに対して嵌合足ｆが侵入する長さを意味する。
【００１５】
図１に示すようにワークＷの自動組立システムＳは、複数の嵌合足ｆ・・・が対応する嵌合穴ｈ・・・に嵌合して互いに組み付く第１及び第２ワークＷ１，Ｗ２を組み立てる自動組立システムである。この自動組立システムＳは、第１ワークＷ１を供給する嵌合物供給装置２１と、第２ワークＷ２を供給する被嵌合物供給装置２３と、これら第１及び第２ワークＷ１，Ｗ２を組み立てる自動組立ロボット１と、を備えて構成されている。
【００１６】
上記自動組立ロボット１は、組み付けベース２０上に取り付けられたロボットアーム２を有しており、この組み付けベース２０上には、第２ワークＷ２を載置する被嵌合物載置台２２が設けられている。また、組み付けベース２０上におけるロボットアーム２の取り付け基部と被嵌合物載置台２２との間には、上記嵌合物供給装置２１が配設されている。更に、被嵌合物載置台２２を挟んで嵌合物供給装置２１の反対側には、被嵌合物供給装置２３が設けられている。
【００１７】
上記自動組立システムＳは、このロボットアーム２を用いて、第２ワークＷ２を被嵌合物載置台２２に載置した後、嵌合物供給装置２１から第１ワークＷ１を把持し、第１ワークＷ１を被嵌合物載置台上の第２ワークＷ２に自動的に組み付けるようになっている。
【００１８】
［自動組立ロボットの構成］
ついで、上述した自動組立ロボット１の構成について図１及び図２に基づいて詳しく説明をする。自動組立ロボット１は、上記ロボットアーム２と、第１及び第２ワークＷ１，Ｗ２を撮像する撮像装置６と、これらの装置２，６を制御するロボットコントローラ（コンピュータ、制御装置）１０とを備えている。
【００１９】
ロボットアーム２は、垂直多関節ロボットからなるアーム部２ａと、アーム部２ａの可動端２ｂに力覚センサ５を介して取り付けられたロボットハンド３と、を有して構成されている。そして、ロボットハンド３に加わる反力を力覚センサ５により検出し、この検出した反力をアーム部２ａの位置制御またはトルク制御の指令値にフィードバックすることにより、微妙な力加減で人手のような繊細な組立ができるようになっている。
【００２０】
また、ロボットコントローラ１０は、図２に示すように、演算装置１０２及び記憶装置１０３を有するコンピュータ本体に、上記ロボットアーム２及び撮像装置６が接続されて構成されている。また、コンピュータ本体には、作業者が入力作業を行うためのティーチングペンダント１１６及び入力装置１０６や、表示装置１０７なども接続されている。
【００２１】
上記記憶装置１０３には、第１及び第２ワークＷ１，Ｗ２の形状データ（嵌合足ｆ（嵌合穴ｈ）の挿入長さｌ（寸法）や、位置関係）、物性データ、嵌合足ｆの強度データ（剛性や許容変形量）などのデータが格納されている。また、その他にも、ロボットアーム２や撮像装置６などの制御ドライバや、上記嵌合足ｆの形状などからワークの組み立て手順の演算をコンピュータ（演算装置１０２）に実行させる組み立て手順演算プログラムＣＰＲなどの各種プログラムが格納されている。
【００２２】
より詳しくは、コンピュータ本体は、ＣＰＵ１０２ａを主体として、画像処理装置１０２ｂ、音声処理装置１０２ｃを有して上記演算装置１０２を構成している。このＣＰＵ１０２ａには、上記画像処理装置１０２ｂ、音声処理装置１０２ｃの他に、ＲＯＭ１０３ａ及びＲＡＭ１０３ｂがバス１１１を介して接続されている。ＲＯＭ１０３ａには、ロボットの基本制御に必要なプログラムが格納されていると共に、上述した組み立て手順演算プログラムＣＰＲなどの各種プログラムやデータが格納されている。ＲＡＭ１０３ｂには、ＣＰＵ１０２ａに対する作業領域が確保される。画像処理装置１０２ｂはＣＰＵ１０２ａからの描画指示に応じて表示装置１０７としてのディスプレイを制御して、その画面上の所定の画像を表示させる。音声処理装置１０２ｃはＣＰＵ１０２ａからの発音指示に応じた音声信号生成してスピーカ１０９に出力する。
【００２３】
また、バス１１１には、ロボットアーム２、撮像装置６が接続されていると共に、記録ディスク読取装置１１５が接続されており、組み立て手順演算プログラムＣＰＲなどを記録した記録媒体Ｄを読み込み、例えばＲＯＭ１０３ａに格納できるようになっている。なお、上述した記憶装置１０３は、主記憶装置であるＲＯＭ１０３ａ及びＲＡＭ１０３ｂの他に、コンピュータ読取可能な記録媒体Ｄやその他の外部記憶装置を備えて構成されている。
【００２４】
更に、バス１１１には通信装置１１２が接続されている。従って、上述したような記録媒体Ｄを使用せずに、通信装置１１２を介してインターネット等から配信される組み立て手順演算プログラムＣＰＲをダウンロード可能に構成されている。
【００２５】
［組み立て手順の概略］
ついで、上記組み立て手順演算プログラムＣＰＲに基づく、ワークの多点嵌合組立の手順について説明をする。
【００２６】
図３は上記自動組立ロボット１による組み立て手順を示したフローチャート図であり、組立は大きくオフラインの手順演算（軌道生成）Ｓｏｆｆと、オンラインのロボットアーム２の制御Ｓｏｎに分けられる。
【００２７】
オフライン（Ｓｏｆｆ）の軌道生成では最初に複数ある嵌合足ｆの挿入順序の決定を行う（図３のステップＳ１）。次に、ステップＳ１で決定した順序で嵌合足ｆを対応する嵌合穴ｈに挿入するための組立フローを作る（Ｓ２）。そして、最後に挿入順序毎の挿入軌道を決定する（Ｓ３）。なお、組立フローとは、嵌合足ｆを順番に嵌合穴ｈに挿入し最終的に嵌合を完了するまでに自動組立ロボット１が行う動きを、動作の単位に分解して順番に並べたものである。ここで、動作の単位とは、例えば、第２ワークＷ２に対し、第１ワークＷ１を所定の位置まで移動させる、接触させるまで動かす、嵌合足ｆを挿入する軌道を制御するといった、自動組立ロボット１が組立の際に行う動きのことである。
【００２８】
続いてオンライン（Ｓｏｎ）で行われる自動組立ロボットの制御について説明する。オンラインの制御では、オフラインで決定した軌道に従ってロボットアーム２を動作させる（Ｓ４）。そして、第１及び第２ワークＷ１，Ｗ２の接触が発生する組立最中には、ロボットハンド３に加わる反力を検出して、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２に過度な負荷がかからないように第１ワークＷ１の位置の微調整をロボットアーム２で行う（Ｓ５）。これら２つの手順によりオンラインの制御は構成される。
【００２９】
また、図３に記載してないが、組立最中に異常な反力を検出した場合は、組立の状態を推定してリトライ動作を行うようにしてもよい。オンライン制御中、力覚センサ５に異常な反力を検出した場合は、自動組立ロボット１を取り扱うユーザーが設定した閾値や、反力のプロファイルから、リトライや組立の中止、嵌合物や被嵌合物の部品の交換などの判断を行う。
【００３０】
［嵌合足の挿入順序の演算方法］
ついで、上述した組立手順のうち、嵌合足ｆの挿入順序の演算方法（Ｓ１、挿入順序の決定工程）について、図４乃至図１０に基づいて説明をする。図４に示すように、嵌合足ｆの挿入順序を決定するにあたり（図４のステップＳ１０）、演算装置１０２は、まず、ワークに形成された複数の嵌合足ｆのそれぞれについて、挿入長ｌ及び強度データを記憶部１０３から読み出して取得する（Ｓ１１、データ取得工程）。
【００３１】
次に、演算装置１０２は、上記取得した嵌合足ｆの形状データに基づいて、複数ある嵌合足ｆを、その挿入長ごとに分類する（Ｓ１２、分類工程）。そして、挿入長ｌの長い嵌合足のグループ（処理単位）から順番に、処理単位内に含まれる嵌合足の挿入順序を設定する（Ｓ１３〜Ｓ１５のＮｏ、挿入順序設定工程）。そして、すべての処理単位の嵌合足ｆについて挿入順序が設定されることによって（Ｓ１５のＹｅｓ）、嵌合足ｆの挿入順序の設定が完了する（Ｓ１６）。
【００３２】
［各処理単位内における嵌合足の挿入順序］
ところで、上記ステップＳ１２によって同じグループにグループ分けされた嵌合足ｆは、挿入長ｌが同じであるため、その配置及び強度に基づいて挿入順序が決定される。具体的には、図５に示すように、まず、演算装置１０２によって、その処理単位中に含まれる嵌合足ｆの数がいくつであるか判断される（図５のステップＳ２１，Ｓ２５）。
【００３３】
この時、嵌合足ｆの数が１本である場合（Ｓ２１のＹｅｓ）、演算装置１０２は、その嵌合足ｆをそのグループ内で第１番目に嵌合穴ｈに挿入する嵌合足ｆと決定する（Ｓ２２〜２４）。一方、嵌合足ｆの数が２本である場合（Ｓ２１のＮｏ、Ｓ２５のＹｅｓ）、これら２本の嵌合足ｆの内、相対的に強度の低い嵌合足ｆから挿入するように嵌合足ｆの挿入順序を決定する（Ｓ２６）。なお、強度の低い嵌合足ｆから挿入するのは、次の嵌合足ｆを挿入する際に、挿入済の嵌合足ｆによる第１及び第２ワーク間の拘束が弱いため、ロボットアーム２で第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との間の位置調整が行い易くなるからである。
【００３４】
また、処理単位中の嵌合足が３本以上の場合（Ｓ２１のＮｏ、Ｓ２５のＮｏ）、上記１本及び２本の場合とは異なり、嵌合足ｆの位置関係についても着目して嵌合足ｆの挿入順序を決定する。演算装置１０２は、嵌合足ｆが３本以上あると判断すると、まず、その嵌合足ｆが同一直線上に並んでいるか否かを判断する（Ｓ２７）。ここで、嵌合足ｆが同一直線上に並んでいる場合（Ｓ２７のＹｅｓ）、中央部にある嵌合足ｆが図１３（ｂ）のような形で組立の途中で損傷するおそれがある。そのため、両端に位置する嵌合足ｆの内、相対的に強度の低い方の嵌合足をグループ内で第１番目に挿入する嵌合足（第１基準嵌合足）とする（Ｓ２８）。以降、この第１番目に挿入される嵌合足に近い嵌合足から順番に、反対側の端部の嵌合足に向かって嵌合足を挿入するように挿入順序を決定する（Ｓ２９、Ｓ３０、Ｓ２４）。
【００３５】
一方、嵌合足ｆが同一直線上に並んでいない場合（Ｓ２７のＮｏ）、演算装置１０２は、処理単位中の嵌合足の１つを基準嵌合足（第２基準嵌合足）ｆｃ（例えば図９の嵌合足ｆ１）とする（Ｓ３１）。そして、この基準嵌合足ｆｃを第１番目に挿入する嵌合足とする（Ｓ３２）。
【００３６】
上記基準嵌合足ｆｃは、図６に示すように、まず、処理単位に含まれる嵌合足ｆのＸＹ座標を結んで形成される領域の面積が最大となる嵌合足ｆの組み合わせを求める（図６のステップＳ４１）。そして、この最大の組み合わせを形成する嵌合足ｆによって囲まれた領域（囲繞領域）Ｒにおいて、頂点部に位置する嵌合足の中で、最も強度の低い嵌合足が基準嵌合足に設定される（Ｓ４２〜４４）。
【００３７】
例えば、図７に示す三角形状のワークの場合、図７（ｂ）の点線で囲まれた部分が上記嵌合足ｆ１〜ｆ７を結んで形成される領域Ｒとなり、この点線で囲まれたすべての領域についての面積を演算装置１０２が計算する。そして、計算した面積の内、最大の面積を求めると、図７（ｃ）のようになり、そのときの嵌合足の組合せはｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ６，ｆ７となる。そして、これら嵌合足の内、頂点部に位置する嵌合足ｆ１，ｆ３，ｆ７の中のいずれか１つの嵌合足、より好適には強度が最も低い嵌合足が基準嵌合足として選択される。
【００３８】
また同様に、図８に示すような星型のワークであっても、図８（ｂ）の点線で囲まれた部分が上記嵌合足ｆ１〜ｆ１０を結んで形成される領域Ｒとなり、領域の面積が最大となる嵌合足の組み合わせは、図８（ｃ）のようになる。この特、頂点部に位置する嵌合足は、ｆ１，ｆ３，ｆ５，ｆ７，ｆ１０となり、これら嵌合足ｆ１，ｆ３，ｆ５，ｆ７，ｆ１０の中のいずれか１つの嵌合足、より好適には強度が最も低い嵌合足が基準嵌合足として選択される。
【００３９】
なお、上記基準嵌合足ｆｃを設定する際に、嵌合足ｆの位置を定める平面座標は、第２ワークＷ２に対して第１ワークＷ１を嵌合する際、嵌合足ｆを嵌合穴ｈに挿入していく挿入方向に対して直交する平面座標を設定するのがよい。
【００４０】
上記基準嵌合足ｆｃが選択されると（図５のステップＳ３２）、演算装置１０２は、次に基準嵌合足ｆｃを通る基準線Ｌを引く（Ｓ３３）。この基準線Ｌは、面積が最大となる組み合わせの嵌合足によって囲まれた囲繞領域Ｒと交差しないように引かれ、例えば嵌合足ｆ１が基準嵌合足ｆｃとなる図９のワークを例に説明すると、角度αの範囲内が基準線Ｌを引くことが可能な範囲となる。
【００４１】
上記基準線Ｌが引かれると、演算装置１０２は、基準線Ｌからの距離毎に処理単位に含まれる嵌合足を分類する（図５のステップＳ３４）。そして、この基準線Ｌからの距離が短い（近い）グループ（処理単位）Ｄ１から選択し（Ｓ３５）、選択した距離の処理単位内に含まれる嵌合足について、順次、挿入順序を決定する（Ｓ３６）。これにより、処理単位Ｌ内のすべての嵌合足ｆについて挿入順序が決定される（Ｓ３７、Ｓ２４）。
【００４２】
なお、図９（ｂ）に示すように、基準線Ｌからの距離によってグループ分けされた嵌合足では、基準線Ｌからの距離が等しい嵌合足（例えばｆ１，ｆ２，ｆ３やｆ４，ｆ５，ｆ６）が複数ある場合がある。
【００４３】
そのため、図１０に示すように、基準線Ｌからの距離によってグループ分けされた嵌合足ｆは、まず、距離の処理単位Ｄに含まれる嵌合足の数が１本か否か判断される（図１０のステップＳ５１）。１本であれば（Ｓ５１のＹＥＳ）、その嵌合足ｆを次に挿入する嵌合足として選択して（Ｓ５２）、この距離の処理単位に含まれる嵌合足の挿入順序の決定は終了となる（Ｓ５３、Ｓ５４）。
【００４４】
一方、処理単位に含まれる嵌合足の数が１本でない場合は（Ｓ５１のＮＯ）、処理単位に含まれる嵌合足の数が２本か否か判断する（Ｓ５５）。２本であれば（Ｓ５５のＹＥＳ）、その２本の内、相対的に剛性の低い柔らかい嵌合足から挿入順序を選択する（Ｓ５６）。距離の処理単位に含まれる嵌合足の数が３本以上の場合は（Ｓ５５のＮＯ）、同一直線上に並んだ両端に位置する嵌合足ｆの内、相対的に剛性の低い嵌合足ｆの方から、端から順番に選択して挿入していくように挿入順序を決定する（Ｓ５７〜Ｓ５９）。距離の処理単位に含まれる嵌合足は基準線からの距離が等しいので、必然的に同一直線上に並んでいる。
【００４５】
例えば図９（ｂ）のように基準線Ｌが引かれた場合、嵌合足ｆ１〜ｆ７は、嵌合足ｆ１，ｆ２，ｆ３のグループＤ１と、嵌合足ｆ４，ｆ５，ｆ６のグループＤ２と、嵌合足ｆ７のグループＤ３とに分類される。そして、これら嵌合足ｆ１〜７の内、基準線Ｌに最も近い嵌合足ｆ１，ｆ２，ｆ３のグループから挿入順序が決定され、両端部の嵌合足ｆ１，ｆ３のうちのいずれか一方の嵌合足から他方の嵌合足に向かって順序が設定される。なお、基準嵌合足ｆｃである嵌合足ｆ１と基準線Ｌからの距離が同じ嵌合足ｆ２，ｆ３がある場合、他端の嵌合足のほうが基準嵌合足よりも強度が低い場合、他端側の嵌合足ｆ３から基準嵌合足ｆ１に向かって挿入順序を設定しても良い。
【００４６】
そして、嵌合足ｆ１，ｆ２，ｆ３の挿入順序が決定されると、次に嵌合足ｆ４，ｆ５，ｆ６のグループが嵌合足ｆ１，ｆ２，ｆ３のグループと同様の方法によって挿入順序が決定される。
【００４７】
このように処理単位中の嵌合足が３本以上で、かつ同一直線上に並んでいない場合、基準嵌合足（第２基準嵌合足）ｆｃを通る基準線Ｌからの距離が短い（近い）嵌合足から挿入順序を選択しなければならない理由を説明する。
【００４８】
基準線Ｌを引かずに基準嵌合足（第２基準嵌合足）から距離が短い（近い）嵌合足から挿入順序を選択すると次のような形で組立の途中で嵌合足が破損することがある。例えば、図９のワークで、頂点部に位置する嵌合足ｆ１，ｆ３，ｆ７の中で最も低い嵌合足がｆ７であったとすると、嵌合足ｆ７が基準嵌合足として選択される。このとき、嵌合足ｆ７を通る基準線Ｌではなく、嵌合足ｆ７からの距離が短い（近い）嵌合足から挿入順序を選択すると、嵌合足ｆ７の次に選択される嵌合足はｆ５となる。しかし、嵌合足ｆ４、ｆ５、ｆ６は同一直線上にあるので、両端に位置する嵌合足ｆ４、ｆ６のいずれかから順番に選択しなければ、図１３（ｃ）の例のように端にある嵌合足ｆ４、ｆ６が組立の途中で損傷する危険が発生する。このような挿入順序となってしまうことを回避するために、基準嵌合足ｆｃを通る基準線Ｌからの距離が短い（近い）嵌合足から挿入順序を選択することが必要となる。
【００４９】
また、次に基準嵌合足ｆｃを通る基準線Ｌを引く（Ｓ３３）際に、面積が最大となる組み合わせの嵌合足によって囲まれた囲繞領域Ｒと交差しないように基準線Ｌを引かなければならない理由について説明する。
【００５０】
例えば図９のワークで、基準嵌合足（第２基準嵌合足）ｆｃと嵌合足ｆ５を通るように基準線Ｌを引くとする。このとき基準線Ｌは、面積が最大となる組み合わせの嵌合足ｆ１〜ｆ４，ｆ６，ｆ７によって囲まれた囲繞領域Ｒと交差した状態となる。基準線Ｌからの距離が短い（近い）嵌合足から挿入順序を選択すると、最初に嵌合足ｆｃが選択され、次に嵌合足ｆ５が選択される。しかし、この場合も、嵌合足ｆ４、ｆ５、ｆ６は同一直線上にあるので、両端に位置する嵌合足ｆ４、ｆ６のいずれかから順番に選択しなければ、図１３（ｃ）の例のように端にある嵌合足ｆ４、ｆ６が組立の途中で損傷する危険が発生する。このような挿入順序となってしまうことを回避するために、ｆｃを通る基準線Ｌを、面積が最大となる組み合わせの嵌合足ｆ１〜ｆ４，ｆ６，ｆ７によって囲まれた囲繞領域Ｒと交差しないように引くことが必要となる。
【００５１】
なお、図９の例で、基準線Ｌを引くことが可能な範囲である角度αの範囲内のどこに基準線Ｌを引くのがよいかは一意に決まらない。しかし、少なくともこの範囲で基準線Ｌを引き、これまで説明した挿入順序の演算方法に従って順序を選択することで、嵌合足ｆが図１３（ｂ）のような形で組立の途中で損傷することを回避することができる。
【００５２】
ついで、上述した組み立て手順を用いて、図１１及び図１２に示すワークの嵌合足の挿入順序を設定する場合について説明をする。なお、図１１に示すように、ワークＷは、複数の嵌合足ｆ１〜ｆ９を有する嵌合物としての第１ワークＷ１と、これら複数の嵌合足ｆ１〜ｆ９が挿入される複数の嵌合足ｈ１〜９を有する被嵌合物としての第２ワークとによって構成されている。また、これら第１及び第２ワークの寸法関係は、図１２に示すように、ａ１＝ａ２＝ｂ１＝ｂ２＝４０ｍｍ、ａ３＝ａ４＝ｂ３＝ｂ４＝２５ｍｍ、ａ５＝ａ６＝ｂ５＝ｂ６＝１０ｍｍ、ａ７＝ｂ７＝４０ｍｍ、ａ８＝ａ９＝ｂ８＝ｂ９＝２５ｍｍとなる。更に、嵌合足ｆの径は２ｍｍ、嵌合穴の径は２．１ｍｍとなっている。
【００５３】
また、各嵌合足ｆ〜ｆ９の挿入長ｌ及び剛性ｋの関係は、以下の表のようになる。
【００５４】
【表１】
0006029282.tif 000002
【００５５】
演算装置１０２は挿入順序を決定するにあたり、まず、上記嵌合足ｆ１〜ｆ９を、その挿入長ｌに応じて、挿入長ｌが１５ｍｍの第１処理単位Ｌ１、挿入長が５ｍｍの第２処理単位Ｌ２に分類する。
【００５６】
ついで、演算装置１０２は挿入長のより長い第１処理単位Ｌ１の嵌合足ｆ１〜ｆ７について、内部面積が最大となる嵌合足ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ６，ｆ７の組み合わせの内、頂点部となるｆ１，ｆ３，ｆ７の中から最も剛性の低いｆ１を基準嵌合足ｆｃとする。そして、この基準嵌合足ｆ１を通りかつ嵌合足ｆ１、ｆ２、ｆ３が存在する辺と重なるように基準線Ｌを引く。これにより、第１処理単位Ｌ１の嵌合足を基準線からの距離に応じて、第１グループＤ１（嵌合足ｆ１〜ｆ３）、第２グループＤ２（嵌合足ｆ４〜ｆ６）、第３グループＤ３（嵌合足ｆ７）の３つのグループに嵌合足が分類される。
【００５７】
このように嵌合足が分類されると、基準線Ｌからの距離が最も短い（ｄ＝０、図９参照）第１グループＤ１から挿入順序を設定し始める。演算装置１０２は、第１グループＤ１の嵌合足ｆ１〜ｆ３の内、嵌合足ｆ１については基準嵌合足ｆｃであるため、最初に挿入する嵌合足として設定する。そして、この嵌合足ｆ１から他端側の嵌合足ｆ３に向かって、嵌合足ｆ１、ｆ２、ｆ３の順で第１グループＤ１の嵌合足を挿入するように挿入順序を設定する。
【００５８】
第１グループＤ１の嵌合足の挿入順序が決定すると、次に演算装置１０２は、第１グループＤ１の次に基準線Ｌに近い第２グループＤ２（ｄ１＝４０ｍｍ）の嵌合足ｆ４〜ｆ６について挿入順序を設定する。ここで、第２グループＤ２の両端部の嵌合足ｆ４、ｆ６の内、嵌合足ｆ４の方が剛性が低いため、第２グループＤ２の嵌合足は、ｆ４からｆ６に向かってｆ４、ｆ５、ｆ６の順番で第１グループの嵌合足に続いて挿入されるように挿入順序が設定される。
【００５９】
そして、演算装置１０２は、最後に第３グループＤ３（ｄ２＝９０ｍｍ）に含まれる嵌合足ｆ７の挿入順序を上記第２グループＤ２の嵌合足ｆ６の次に設定し、第１処理単位Ｌ１の嵌合足ｆ１〜ｆ７の挿入順序の設定を完了する。
【００６０】
上記第１処理単位Ｌ１の嵌合足ｆ１〜ｆ７の挿入順序の設定を完了すると、演算装置１０２は、挿入長ｌの処理単位Ｌでまだ挿入順序が未決定のものがないか判断し、第２の処理単位Ｌ２の嵌合足ｆ８，ｆ９について挿入順序を決定する。ここで、第２の処理単位Ｌ２は、含まれる嵌合足ｆ８，ｆ９が２本であるため、これら２本の嵌合足の内、相対的に剛性の低い嵌合足ｆ８から嵌合足を挿入するように、嵌合足ｆ８、ｆ９の順序で挿入するように挿入順序を設定する。
【００６１】
上記第２の処理単位Ｌ２の嵌合足ｆ８，ｆ９の挿入順序の設定が終了すると、演算装置１０２は、挿入長の処理単位でまだ挿入順序が未決定のものがないかを確認し、嵌合足の挿入順序の演算を終了する。これにより、上記図１１及び１２の第１ワークの嵌合足ｆ１〜ｆ９の挿入順序は、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６、ｆ７、ｆ８、ｆ９の順番となる。
【００６２】
［まとめ］
このように、多点嵌合組み立ての際に、挿入長ｌの長い嵌合足ｆから順番に嵌合穴ｈに挿入するように嵌合足の挿入順序を設定することによって、図１３（ａ）のように長さの長い嵌合足が他方側のワークに先に接触して損傷することを防止することができる。即ち、相手方のワークに到達する順番に挿入順序を決定することによって、嵌合足ｆの長さの相違による組み立ての問題を解決することができる。
【００６３】
また、挿入長ｌが同じ嵌合足ｆが複数存在する場合、既に挿入済みの嵌合足ｆに近い嵌合足から順に挿入していくように挿入順序を設定することによって、嵌合足ｆの配置の問題に起因する問題を解決することができる。より具体的には、挿入長ｌの同じ嵌合足ｆが同一直線上にある場合、その両端部の内いずれか一方の端部の嵌合足を基準嵌合足（第１基準嵌合足）とし、この基準嵌合足から他方の端部の嵌合足ｆに向かって順番に嵌合足ｆの挿入順序を設定する。これにより、図１３（ｂ）のように中央部の嵌合足ｆが損傷することを防止することができる。
【００６４】
更に、挿入長が同じ嵌合足ｆのすべてが同一直線上にない場合であっても、複数の嵌合足の内、頂点部に位置する嵌合足の１つの嵌合足を基準嵌合足（第２基準嵌合足）ｆｃとする。そして、この基準嵌合足ｆｃを通りかつ嵌合足ｆにより囲まれる囲繞領域内を通らないように基準線Ｌを引き、基準線Ｌからの距離が近い嵌合足ｆから順番に挿入するように嵌合足ｆの挿入順序を設定する。これにより、図１３（ｃ）のように端部の嵌合足ｆが損傷することを防止することができる。
【００６５】
また、上記基準線Ｌの概念を導入することによって、基準線Ｌからの距離が等しい嵌合足ｆは、必ず同一直線上に位置する。そのため、このような場合には、上述したように、中央部の嵌合足ｆの相手側ワークへの衝突を避けるため、両端部の一方の嵌合足ｆから他方の嵌合足ｆに向かって順番に挿入順序を設定すれば良い。言い換えると、基準線Ｌの平行線上に複数の嵌合足ｆがある場合、これら平行線上にある嵌合足ｆの内、両端部に位置する嵌合足のいずれか一方の嵌合足を基準嵌合足（第３基準嵌合足）とする。そして、この基準嵌合足から他端側の嵌合足に向かって順番に嵌合穴に挿入するように挿入順序を設定すれば良い。
【００６６】
更に、上述した嵌合足ｆの挿入長ｌや配置によっても嵌合足の挿入順序を区別できない場合には、相対的に強度の低い嵌合足ｆから挿入することによって、挿入済みの嵌合足による第１及び第２ワーク間の拘束を緩く保つことができる。本実施の形態では、データ取得工程にて複数の嵌合足のそれぞれについての強度データを取得し、第１〜第３の基準嵌合足を選定する際にできるだけ強度の低い嵌合足を選択している。
【００６７】
即ち、挿入長が同じ嵌合足のすべてが同一直線上にある場合の基準嵌合足である第１基準嵌合足の場合、両端部に位置する嵌合足の内、強度の低い方の嵌合足が選択される。また、挿入長の同じ嵌合足によって囲まれた囲繞領域Ｒの面積が最大となる嵌合足ｆの組み合わせにおいて、頂点部に位置する嵌合足の１つである第２基準嵌合足の場合、頂点部に位置する嵌合足の内、最も強度の低い嵌合足が選択される。更に、基準線の平行線上にある嵌合足の内、両端部に位置する嵌合足のいずれか一方の嵌合足である第３基準嵌合足の場合、両端部に位置する前記嵌合足の内、強度の低い方の嵌合足が選択されることとなる。
【００６８】
また、上記嵌合足の強度を評価する指標として、嵌合足が弾性域内で変形可能な変形量である許容変形量を使用すると、単純に剛性値で評価するよりも正確に嵌合足の損傷を防止することができる。特に、嵌合足のそれぞれについて、少なくともワークを移動させる水平方向について求められた許容変形量を使用すると、より精度良く嵌合足の損傷を防止することができる。一方、嵌合足の剛性値を強度の評価に使用する場合、データを簡単に求めることができる。
【００６９】
更に、本実施の形態において、基準線Ｌからの平行線上に複数列の嵌合足の処理単位が存在する場合、前のグループにおいて最後に挿入される嵌合足からの距離が近い側の端部の嵌合足から他端側の嵌合足に向かって挿入順序を決定しても良い。例えば、図９のワークの場合、嵌合足ｆ４，ｆ５，ｆ６を、ｆ４、ｆ５、ｆ６の順序で挿入することとしても良い。そして、嵌合足ｆ４，ｆ５，ｆ６のグループの挿入順序が決定すると、最後に挿入される嵌合足として嵌合足ｆ７の挿入順序を設定し、嵌合足ｆ１〜ｆ７の挿入順序の設定を終了しても良い。
【００７０】
更に、ロボットアーム２の位置決め精度に対し、嵌合足ｆと嵌合穴ｈの寸法公差が十分に大きい場合に限り、挿入長ｌの同じ嵌合足ｆの２本以上を同時に挿入するように選択してもよい。同時に挿入することで組立のタクトを短縮する効果が望める。一方で同時に挿入する嵌合足ｆが増える程、順番に挿入する場合に比べてロボットアーム２の位置決め精度の要求が高くなるため、嵌合足ｆが被嵌合物Ｗと干渉するリスクが高くなる。このようなことからタクトを重視するか信頼性を重視するかの目的に応じて選択するのがよい。
【００７１】
また、本実施の形態では、囲繞領域Ｒの面積が最大となる嵌合足ｆの組み合わせを求め、この嵌合足の組み合わせの内、頂点部の嵌合足のいずれか１つを基準嵌合足とした。しかしながら、この頂点部の嵌合足の１つは、任意の基準点に対しより遠方に位置する嵌合足と定義する事もでき、必ずしも基準嵌合足ｆｃを設定するのに、囲繞領域Ｒの面積が最大となる嵌合足ｆの組み合わせを求める必要はない。即ち、その嵌合足が、結果として選択した嵌合足が、囲繞領域Ｒの面積が最大となる嵌合足ｆの組み合わせを求め、この嵌合足の組み合わせの内、頂点部の嵌合足のいずれか１つと同じ嵌合足となれば良い。
【００７２】
なお、本実施の形態においては、樹脂からなる円柱形状の嵌合足ｆを採用したが、ステンレス鋼からなるペグ状の嵌合足など、どのような形状及び材質でも良い。また、嵌合足及び嵌合穴は、必ずしも一方側と他方側のワークに分かれて存在する必要はなく、同一ワーク上に混在して存在しても当然に良い。
【００７３】
更に、上記嵌合足の挿入順序は、オフライン時ではなく、オンラインの嵌合足の挿入直前に決定するようにしても良く、また、自動組立ロボットとは別体に構成されたコンピュータによって演算され、通信装置を介して自動組立ロボットに通信されても良い。
【符号の説明】
【００７４】
１０２：演算装置、ｆ：嵌合足、ｈ：嵌合穴、ｌ：挿入長、Ｗ１：第１ワーク、Ｗ２：第２ワーク、Ｓ１１：データ取得工程、Ｓ１２〜１５：挿入順序設定工程
【図１】
0006029282.tif 000003
【図２】
0006029282.tif 000004
【図３】
0006029282.tif 000005
【図４】
0006029282.tif 000006
【図５】
0006029282.tif 000007
【図６】
0006029282.tif 000008
【図７】
0006029282.tif 000009
【図８】
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【図９】
0006029282.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
0006029282.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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