(57)【要約】【課題】ワーク形状が複雑な場合や機器が密集した製造現場に設置される場合でも採用可能であり、第１ワークと第２ワークとの嵌合の成否の判定精度を向上することができる組立ロボットのロボット制御装置を提供する。【解決手段】この組立ロボットのロボット制御装置は、第１ロボットアーム１０により第１ワークＷ１を第２ワークＷ２と嵌合させる際にワークに加わる力を検出する力検出装置１４と、嵌合時に加わる力とロボットアーム１０の嵌合方向の撓み量とを対応付けた撓み量テーブルを格納している記憶装置と、力検出装置１４の検出値と撓み量テーブルとを用いてロボットアーム１０側の嵌合方向の撓み量を求める撓み量取得手段と、ロボットアーム１０の作動情報を用いて第１ワークＷ１の第２ワークＷ２に対する嵌合方向における位置であるワーク位置を求めるワーク位置取得手段と、求めた撓み量を用いてワーク位置を補正する実嵌合量取得手段とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームである第１保持手段により第１ワークを保持すると共に、該第１ワークを第２保持手段によって保持された第２ワークと嵌合させる組立ロボットのロボット制御装置であって、
前記嵌合時に前記第１ワーク又は前記第２ワークに加わる力を検出する力検出手段と、
前記嵌合時に加わる力の少なくとも大きさと、前記第１保持手段又は前記第１保持手段および前記第１ワークの嵌合方向の撓み量とを対応付けた第１ワーク用撓み量テーブルと、前記嵌合時に加わる力の少なくとも大きさを変数として前記第１保持手段又は前記第１保持手段および前記第１ワークの前記嵌合方向の撓み量を演算する第１ワーク用撓み量演算式との少なくとも一方を格納している記憶装置と、
前記力検出手段の検出値と、前記第１ワーク用撓み量テーブルおよび前記第１ワーク用撓み量演算式の少なくとも一方とを用いて、前記第１保持手段側の前記嵌合方向の撓み量である第１撓み量を求める撓み量取得手段と、
前記第１保持手段の作動情報を用いて前記第１ワークの前記第２ワークに対する前記嵌合方向における位置であるワーク位置を求めるワーク位置取得手段と、
前記ワーク位置を前記第１撓み量を用いて補正して前記第１ワークの前記第２ワークに対する実嵌合量に関する値を求める実嵌合量取得手段とを備えたロボット制御装置。
【請求項２】
前記第２保持手段が前記第２ワークを保持するロボットアームであり、
前記記憶装置が、前記嵌合時に加わる力の少なくとも大きさと、前記第２保持手段又は前記第２保持手段および前記第２ワークの前記嵌合方向の撓み量とを対応付けた第２ワーク用撓み量テーブルと、前記嵌合時に加わる力の少なくとも大きさを変数として前記第２保持手段又は前記第２保持手段および前記第２ワークの前記嵌合方向の撓み量を演算する第２ワーク用撓み量演算式との少なくとも一方を格納しており、
前記ワーク位置取得手段が、前記第１保持手段の作動情報と前記第２保持手段の作動情報とを用いて前記ワーク位置を求めるように構成され、
前記撓み量取得手段が、前記力検出手段の検出値と、前記第２ワーク用撓み量テーブルおよび前記第２ワーク用撓み量演算式の少なくとも一方とを用いて、前記第２保持手段側の前記嵌合方向の撓み量である第２撓み量を求めるように構成され、
前記実嵌合量取得手段が、前記ワーク位置を前記第１撓み量および前記第２撓み量を用いて補正して前記第１ワークの前記第２ワークに対する実嵌合量に関する値を求めるように構成されている請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項３】
ロボットアームである第１保持手段により第１ワークを保持すると共に、該第１ワークを第２保持手段によって保持された第２ワークと嵌合させる組立ロボットのロボット制御装置であって、
前記嵌合時に前記第１ワーク又は前記第２ワークに加わる力を検出する力検出手段と、
前記嵌合時に加わる力の少なくとも大きさと、前記第１ワークと前記第２ワークとの間に生ずる嵌合方向の撓み量とを対応付けた撓み量テーブルと、前記嵌合時に加わる力の少なくとも大きさを変数として前記第１ワークと前記第２ワークとの間に生ずる前記嵌合方向の撓み量を演算する撓み量演算式との少なくとも一方を格納している記憶装置と、
前記力検出手段の検出値と、前記撓み量テーブルおよび前記撓み量演算式の少なくとも一方とを用いて、前記第１ワークと前記第２ワークとの間に生ずる撓み量を求める撓み量取得手段と、
前記第１保持手段の作動情報を用いて前記第１ワークの前記第２ワークに対する前記嵌合方向における位置であるワーク位置を求めるワーク位置取得手段と、
前記ワーク位置を前記撓み量を用いて補正して前記第１ワークの前記第２ワークに対する実嵌合量に関する値を求める実嵌合量取得手段とを備えたロボット制御装置。
【請求項４】
前記実嵌合量取得手段が、前記第１ワークの前記第２ワークに対する位置を検出する撮像手段の検出結果も用いて前記実嵌合量に関する値を求めるように構成されている請求項１〜３の何れかに記載のロボット制御装置。
【請求項５】
前記第２保持手段が前記第２ワークを前記組立ロボットの設置面に対して移動しないように固定するように構成されている請求項１又は３に記載のロボット制御装置。
【請求項６】
前記実嵌合量取得手段により求められる前記実嵌合量に関する値が所定の閾値以上になるか否かに基づき前記第１ワークと前記第２ワークとの嵌合の成功又は失敗を判定する嵌合判定手段をさらに備える請求項１〜５の何れかに記載のロボット制御装置。
【請求項７】
前記嵌合判定手段が、前記力検出手段の検出値が所定の閾値以上になると前記第１ワークと前記第２ワークとの嵌合が失敗であると判定するように構成されている請求項６に記載のロボット制御装置。
【請求項８】
前記嵌合判定手段により前記嵌合が失敗であると判定されると、前記第１ワークと前記第２ワークとの前記嵌合が解除されるように前記第１保持手段および前記第２保持手段の少なくとも一方を駆動するように構成されると共に、前記力検出手段の検出値に基づき、前記第２ワークに対する前記第１ワークの前記嵌合方向に直交する直交方向における位置ずれ方向を推定し、当該推定に基づいて前記第２ワークに対する前記第１ワークの前記直交方向における位置を補正するように前記第１保持手段および前記第２保持手段の少なくとも一方を駆動するように構成されている請求項６又は７に記載のロボット制御装置。
【請求項９】
前記第１ワークの前記第２ワークへの前記嵌合を行う時の前記力検出手段の検出値が所定の上限値を超えないように構成されている請求項１〜８の何れかに記載のロボット制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１ワークと第２ワークとを嵌合する組立ロボットを制御するロボット制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のロボット制御装置として、ロボットアームで把持された孔部品に固定部に固定された軸部品を挿入する組立ロボットを制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このロボット制御装置は、軸部品の先端部と孔部品の孔の周囲部とが当接した際に孔部品が受ける挿入方向の力と、挿入方向に直交する軸線周りのモーメントとを検出し、検出された力およびモーメントに基づく演算を行う。当該演算結果を用い、このロボット制御装置は、軸部品の先端部と孔の周囲部との当接位置が孔の中心に対してどの位置に配置されているか、即ち、孔の中心に対する当接位置の方向および距離を算出し、算出された方向および距離に応じて孔部品又は軸部品を移動させ、軸部品の孔部品への挿入を適正に行うことを試みる。
【０００３】
また、力センサと、第１ワークと第２ワークとを相対移動させるロボットアームと、ロボットアームの先端に備えられたワーク把持部と、ロボットアームおよび把持部を制御するロボット制御装置とを備えた組立ロボットも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
このロボット制御装置は、力センサの検出値と、その許容範囲と、ロボットアームの姿勢に応じて決まっている把持部の位置の情報とを用いて、第１ワークと第２ワークとが相対移動したか否かを判定するものである。また、このロボット制御装置は、前記把持部が所定位置まで進むと、第１ワークと第２ワークとの嵌合が成功したと判定する。
【０００４】
また、第１ワークに第２ワークを嵌合するロボットアームと、第１ワークと第２ワークとの位置関係を検出するためのカメラと、嵌合作業を行っている過程でロボットアームがワークから受ける力又は発生する音を検出する検出手段とを備えた組立ロボットも知られている（例えば、特許文献３参照）。この組立ロボットのロボット制御装置は、嵌合作業が成功した際にロボットアームがワークから受ける力又は発生する音の基準グラフを記憶しており、カメラの検出結果に基づいて嵌合作業が行われているか否かを判断すると共に、検出手段により検出される力又は音の経時変化と基準グラフとを比較して嵌合作業が成功したか否かを判定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２１３８７号公報
【特許文献２】特開２０１５−１６８０１７号公報
【特許文献３】特開２０１４−１８８６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、軸部品と孔部品との当接時に生じる力に基づく嵌合位置のずれ量やその方向の算出は、軸部品と孔部品の何れか一方が固定されている状況を前提としており、軸部品と孔部品がそれぞれロボットアームにより把持されている場合は、軸部品と孔部品との当接によりロボットアームが撓むので、正確な算出を行うことはできない。
【０００７】
また、ロボットアームの姿勢に応じて決まっている把持部の位置の情報を用いて第１ワークと第２ワークとの相対位置を判定する場合、ロボットアームが撓むとロボット制御装置が認識している把持部の位置と実際の位置との間にずれが生じるので、正確な判定を行うことはできない。
【０００８】
また、嵌合作業時に生ずる力や音を基準グラフと比較することにより嵌合作業が成功したか否かを判定する場合、ワークの寸法のばらつき等により実際に生じる力や音は基準グラフと完全に一致しないので、正確な判定を行うことはできない。当該判定を補助するために、カメラの撮像データを用いて第１ワークと第２ワークとの相対位置を検出することも考えられるが、カメラとワークとの間にカメラの視界を遮る物体が無いことが条件となる。このため、ワーク形状が複雑な場合や機器が密集した製造現場に設置される場合における採用は難しい。また、カメラの撮像データを用いた第１ワークと第２ワークとの相対位置の検出自体も難しく、カメラを用いる分だけコストが高くつく。
【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、ワーク形状が複雑な場合や機器が密集した製造現場に設置される場合でも採用可能であり、第１ワークと第２ワークとの嵌合の成否の判定精度を向上することができる組立ロボットのロボット制御装置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、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第１の態様は、ロボットアームである第１保持手段により第１ワークを保持すると共に、該第１ワークを第２保持手段によって保持された第２ワークと嵌合させる組立ロボットのロボット制御装置であって、前記嵌合時に前記第１ワーク又は前記第２ワークに加わる力を検出する力検出手段と、前記嵌合時に加わる力の少なくとも大きさと、前記第１保持手段又は前記第１保持手段および前記第１ワークの嵌合方向の撓み量とを対応付けた第１ワーク用撓み量テーブルと、前記嵌合時に加わる力の少なくとも大きさを変数として前記第１保持手段又は前記第１保持手段および前記第１ワークの前記嵌合方向の撓み量を演算する第１ワーク用撓み量演算式との少なくとも一方を格納している記憶装置と、前記力検出手段の検出値と、前記第１ワーク用撓み量テーブルおよび前記第１ワーク用撓み量演算式の少なくとも一方とを用いて、前記第１保持手段側の前記嵌合方向の撓み量である第１撓み量を求める撓み量取得手段と、前記第１保持手段の作動情報を用いて前記第１ワークの前記第２ワークに対する前記嵌合方向における位置であるワーク位置を求めるワーク位置取得手段と、前記ワーク位置を前記第１撓み量を用いて補正して前記第１ワークの前記第２ワークに対する実嵌合量に関する値を求める実嵌合量取得手段とを備えたロボット制御装置を提供する。
【００１１】
当該態様では、嵌合時に第１ワーク又は第２ワークに加わる力に基づき第１保持手段又は第１保持手段および第１ワークの嵌合方向の撓み量が求められ、第１保持手段の作動情報を用いて求められる第１ワークの第２ワークに対する位置が、求められた撓み量により補正される。このため、第１ワークと第２ワークとの嵌合の成否の判定精度を向上することができる。
また、カメラ等の撮像装置が無くても、嵌合の成否の判定精度を上げることが可能であるため、ワーク形状が複雑な場合や機器が密集した製造現場に設置される場合でも採用可能である。
【００１２】
上記態様において、前記第２保持手段が前記第２ワークを保持するロボットアームであり、前記記憶装置が、前記嵌合時に加わる力の少なくとも大きさと、前記第２保持手段又は前記第２保持手段および前記第２ワークの前記嵌合方向の撓み量とを対応付けた第２ワーク用撓み量テーブルと、前記嵌合時に加わる力の少なくとも大きさを変数として前記第２保持手段又は前記第２保持手段および前記第２ワークの前記嵌合方向の撓み量を演算する第２ワーク用撓み量演算式との少なくとも一方を格納しており、前記ワーク位置取得手段が、前記第１保持手段の作動情報と前記第２保持手段の作動情報とを用いて前記ワーク位置を求めるように構成され、前記撓み量取得手段が、前記力検出手段の検出値と、前記第２ワーク用撓み量テーブルおよび前記第２ワーク用撓み量演算式の少なくとも一方とを用いて、前記第２保持手段側の前記嵌合方向の撓み量である第２撓み量を求めるように構成され、前記実嵌合量取得手段が、前記ワーク位置を前記第１撓み量および前記第２撓み量を用いて補正して前記第１ワークの前記第２ワークに対する実嵌合量に関する値を求めるように構成されていることが好ましい。
このように構成すると、両方のロボットアームの撓み量について補正が行われるので、実嵌合量に関する値がより正確なものとなる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、ロボットアームである第１保持手段により第１ワークを保持すると共に、該第１ワークを第２保持手段によって保持された第２ワークと嵌合させる組立ロボットのロボット制御装置であって、前記嵌合時に前記第１ワーク又は前記第２ワークに加わる力を検出する力検出手段と、前記嵌合時に加わる力の少なくとも大きさと、前記第１ワークと前記第２ワークとの間に生ずる前記嵌合方向の撓み量とを対応付けた撓み量テーブルと、前記嵌合時に加わる力の少なくとも大きさを変数として前記第１ワークと前記第２ワークとの間に生ずる前記嵌合方向の撓み量を演算する撓み量演算式との少なくとも一方を格納している記憶装置と、前記力検出手段の検出値と、前記撓み量テーブルおよび前記撓み量演算式の少なくとも一方とを用いて、前記第１ワークと前記第２ワークとの間に生ずる撓み量を求める撓み量取得手段と、前記第１保持手段の作動情報を用いて前記第１ワークの前記第２ワークに対する前記嵌合方向における位置であるワーク位置を求めるワーク位置取得手段と、前記ワーク位置を前記撓み量を用いて補正して前記第１ワークの前記第２ワークに対する実嵌合量に関する値を求める実嵌合量取得手段とを備えたロボット制御装置を提供する。
【００１４】
当該態様では、嵌合時に第１ワーク又は第２ワークに加わる力に基づき第１ワークと第２ワークとの間に生ずる撓み量が求められ、第１保持手段の作動情報を用いて求められる第１ワークの第２ワークに対する位置が、求められた撓み量により補正される。このため、第１ワークと第２ワークとの嵌合の成否の判定精度を向上することができる。
また、カメラ等の撮像装置が無くても、嵌合の成否の判定精度を上げることが可能であるため、ワーク形状が複雑な場合や機器が密集した製造現場に設置される場合でも採用可能である。
【００１５】
前記各態様において、前記第２保持手段が前記第２ワークを前記組立ロボットの設置面に対して移動しないように固定するように構成されていても良い。
前記各態様において、前記実嵌合量取得手段により求められる前記実嵌合量に関する値が所定の閾値以上になるか否かに基づき前記第１ワークと前記第２ワークとの嵌合の成功又は失敗を判定する嵌合判定手段をさらに備えていても良い。
【００１６】
前記各態様において、  前記実嵌合量取得手段が、前記第１ワークの前記第２ワークに対する位置を検出する撮像手段の検出結果も用いて前記実嵌合量に関する値を求めるように構成されていても良い。この場合、より正確な実嵌合量に関する値を得ることが可能となる。
【００１７】
前記態様において、前記嵌合判定手段が、前記力検出手段の検出値が所定の閾値以上になると前記第１ワークと前記第２ワークとの嵌合が失敗であると判定するように構成されていても良い。
これにより、ワークやワークを把持するためのチャックの無用な損傷を防止することができる。
【００１８】
前記態様において、前記嵌合判定手段により前記嵌合が失敗であると判定されると、前記第１ワークと前記第２ワークとの嵌合が解除されるように前記第１保持手段および前記第２保持手段の少なくとも一方を駆動するように構成されると共に、前記力検出手段の検出値に基づき、前記第２ワークに対する前記第１ワークの前記嵌合方向に直交する直交方向における位置ずれ方向を推定し、当該推定に基づいて前記第２ワークに対する前記第１ワークの前記直交方向における位置を補正するように前記第１保持手段および前記第２保持手段の少なくとも一方を駆動するように構成されていることが好ましい。
これにより、自動的に第１ワークと第２ワークとの嵌合を再度試みることができる。
【００１９】
前記各態様において、前記第１ワークの第２ワークへの前記嵌合を行う時の前記力検出手段の検出値が所定の上限値を超えないように構成されていることが好ましい。
これにより、ワークを把持するためのチャック、ワーク、ロボットアーム等の無用な損傷を防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ロボットの教示作業の手間を低減することができ、しかもロボットの作動管理を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る組立ロボットの概略正面図である。
【図２】第１の実施形態に係る組立ロボットのロボット制御装置の要部ブロック図である。
【図３】第１の実施形態の組立ロボットの変形例を示す概略正面図である。
【図４】第２の実施形態に係る組立ロボットのロボット制御装置の要部ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の第１の実施形態に係る組立ロボットを図面を参照して以下に説明する。
この組立ロボットは、図１および図２に示すように、第１ワークＷ１を保持するための第１ロボットアーム（第１保持手段）１０と、第２ワークＷ２を保持するための第２ロボットアーム（第２保持手段）２０と、第１および第２ロボットアーム１０，２０を制御するロボット制御装置３０とを有する。本実施形態の組立ロボットは、第１ロボットアームで保持する第１ワークＷ１および第２ロボットアームで保持する第２ワークＷ２の一方を他方に図１に示すＺ軸方向に嵌合する。図１では第１ワークＷ１の挿入凸部の中心軸線および第２ワークＷ２の挿入凹部の中心軸線とＺ軸とが一致している。
【００２３】
図１では第２ワークＷ２に第１ワークＷ１が挿入されているが、第１ワークＷ１および第２ワークＷ２の形状は図１のものに限られることはなく、例えば第２ワークＷ２の一部に設けられた雌型係合部と第１ワークＷ１の一部に設けられた雄型係合部とを嵌合わせる場合も嵌合である。なお、第１ワークＷ１および第２ワークＷ２は、一対のコネクタ部品、雌ネジ穴を有する部品と雄ネジを有する部品、その他の一対の部品等であっても良く、これらの場合でも第１ワークＷ１と第２ワークＷ２とが嵌合される。
【００２４】
第１ロボットアーム１０は、複数の可動部を備えると共に、複数の可動部をそれぞれ駆動する複数のサーボモータ１１を備えている。第１ロボットアーム１０は先端部に第１ワークＷ１を把持するためのチャック１３と、チャック１３を駆動するための付加軸用のサーボモータ１２とを備えている。
【００２５】
また、第２ロボットアーム２０も、複数の可動部を備えると共に、複数の可動部をそれぞれ駆動する複数のサーボモータ２１を備えている。第２ロボットアーム２０は先端部に第２ワークＷ２を把持するためのチャック２３と、チャック２３を駆動するための付加軸用のサーボモータ２２とを備えている。チャック１３，２３は電磁石によりワークを吸着するタイプのものでも良い。また、チャック１３，２３として空気圧シリンダを用いてワークを把持するタイプのものを使用してもよい。
【００２６】
各サーボモータ１１，１２，２１，２２として、回転モータ、直動モータ等の各種のサーボモータを用いることが可能である。各サーボモータ１１，１２，２１，２２は作動位置を検出するエンコーダ等の作動位置検出装置を内蔵しており、作動位置検出装置の検出値がロボット制御装置３０に送信される。
【００２７】
本実施形態では、図２に示されるように、ロボット制御装置３０は、メインプロセッサとしてのＣＰＵ３１と、表示装置３２と、不揮発性メモリ等から成る記憶装置３３と、ＲＡＭと、各ロボットアーム１０，２０の動作プログラムを作成する際等に操作する入力部３５と、複数のサーボモータ１１にそれぞれ対応するように設けられた複数のサーボ制御器３６と、複数のサーボモータ２１にそれぞれ対応するように設けられた複数のサーボ制御器３７と、各サーボモータ１２，２２にそれぞれ対応するように設けられたサーボ制御器３８，３９とを備えている。各サーボ制御器３６，３７，３８，３９はプロセッサと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置とを有し、各サーボモータ１１，１２，２１，２２のサーボアンプに駆動信号を送ることにより各サーボモータ１１，１２，２１，２２の作動位置、作動速度等の制御を行う。
【００２８】
記憶装置３３にはシステムプログラム３３ａが格納されており、システムプログラム３３ａがロボット制御装置３０の基本機能を担っている。また、記憶装置３３には例えば入力部３５を用いて作成された動作プログラム３３ｂが少なくとも１つ格納されている。例えば、ロボット制御装置３０のＣＰＵ３１はシステムプログラム３３ａにより動作し、記憶装置３３に格納されている動作プログラム３３ｂを読み出してＲＡＭに一時的に格納し、読み出した動作プログラム３３ｂに沿って各サーボ制御器３６，３７，３８，３９に制御信号を送り、これにより各サーボモータ１１，１２，２１，２２のサーボアンプを制御する。
【００２９】
例えば、ロボット制御装置３０が所定の作業開始信号を受付けると、第１ロボットアーム１０により第１ワーク置場の第１ワークＷ１が把持されると共に、第２ロボットアーム２０により第２ワーク置場の第２ワークＷ２が把持され、第１ロボットアーム１０および第２ロボットアーム２０が第１ワークＷ１と第２ワークＷ２とを嵌合するように作動し、嵌合が成功すると嵌合された第１および第２ワークＷ１，Ｗ２が例えば第１ロボットアーム１０により所定のワーク置場に置かれる。
【００３０】
第１ロボットアーム１０の先端部には、嵌合時に第１ワークＷ１に加わる力を検出する力検出装置１４が設けられている。力検出装置１４はチャック１３に内蔵されていても良いし、チャック１３よりもロボットアーム１０の基端側に配置されていても良い。本実施形態では、力検出装置１４は６軸力センサから成り、力検出装置１４の検出値がロボット制御装置３０に送られ、受付けた検出値に基づき、ロボット制御装置３０のＣＰＵ３１が、第１ワークＷ１に働くＺ軸方向の力と、Ｚ軸に直交するＸ軸方向の力と、Ｚ軸およびＸ軸に直交するＹ軸方向の力と、Ｘ軸周りのモーメントと、Ｙ軸周りのモーメントと、Ｚ軸周りのモーメントとを算出する。力検出装置１４は３軸力センサから構成されていても良く、その他の力センサから構成されていても良い。力センサの方式としては、歪ゲージを利用するもの、静電容量の変化を検出するもの、歪を光学的に検出するものなどが知られているが、ここでは力センサの方式は問わない。
【００３１】
また、記憶装置３３には、嵌合時に第１ワークＷ１又は第２ワークＷ２に加わる力の大きさと、第１ロボットアーム１０およびそれに把持された第１ワークＷ１のＺ軸方向の撓み量とを対応付けた第１ワーク用撓み量テーブル３３ｃが格納されている。第１ワーク用撓み量テーブル３３ｃ内では、第１ロボットアーム１０に第１ワークＷ１を把持すると共に、第１ロボットアーム１０を嵌合時の姿勢にした状態で、第１ワークＷ１に嵌合時に加わると想定される様々な力を加え、当該様々な力とその際の第１ワークＷ１の移動量および移動方向とが対応付けられている。当該移動量が撓みに相当する。
【００３２】
第２ロボットアーム２０の先端部にも、嵌合時に第２ワークＷ２に加わる力を検出する力検出装置２４が設けられている。力検出装置２４はチャック２３に内蔵されていても良いし、チャック２３よりも第２ロボットアーム２０の基端側に配置されていても良い。力検出装置２４は力検出装置１４と同様の機能を有し、ロボット制御装置３０のＣＰＵ３１は力検出装置２４の検出値から、力検出装置１４の場合と同様に、第２ワークＷ２に働くＺ軸方向の力と、Ｚ軸に直交するＸ軸方向の力と、Ｚ軸およびＸ軸に直交するＹ軸方向の力と、Ｘ軸周りのモーメントと、Ｙ軸周りのモーメントと、Ｚ軸周りのモーメントとを算出する。
【００３３】
また、記憶装置３３には、嵌合時に第１ワークＷ１又は第２ワークＷ２に加わる力の大きさと、第２ロボットアーム２０およびそれに把持された第２ワークＷ２のＺ軸方向の撓み量とを対応付けた第２ワーク用撓み量テーブル３３ｄが格納されている。第２ワーク用撓み量テーブル３３ｄ内では、第２ロボットアーム２０に第２ワークＷ２を把持すると共に、第２ロボットアーム２０を嵌合時の姿勢にした状態で、第２ワークＷ２に嵌合時に加わると想定される様々な力を加え、当該様々な力とその際の第２ワークＷ２の移動量および移動方向とが対応付けられている。当該移動量が撓みに相当する。
【００３４】
ＣＰＵ３１は、嵌合作業時に、記憶装置３３に格納された撓み量取得プログラム３３ｅに基づき動作し、力検出装置１４および力検出装置２４の少なくとも一方の検出値を連続的に受付けると共に、第１ワーク用撓み量テーブル３３ｃを参照し、第１ロボットアーム１０側のＺ軸方向の撓み量である第１撓み量を求める。同時に、ＣＰＵ３１は、撓み量取得プログラム３３ｅに基づき動作し、力検出装置１４および力検出装置２４の少なくとも一方の検出値を連続的に受付けると共に、第２ワーク用撓み量テーブル３３ｄを参照し、第２ロボットアーム２０側のＺ軸方向の撓み量である第２撓み量を求める。
【００３５】
なお、力検出装置１４や力検出装置２４の検出値に一致するデータが各撓み量テーブル３３ｃ，３３ｄ内に無い場合は、当該検出値に近い力における撓み量を第１撓み量や第２撓み量としても良く、所定の補間演算を行って第１撓み量や第２撓み量を求めても良い。
【００３６】
ＣＰＵ３１は、記憶装置３３に格納されたワーク位置取得プログラム３３ｆに基づき動作し、第１ワークＷ１のＺ軸方向における位置を連続的に求めると共に、第２ワークＷ２のＺ軸方向における位置を連続的に求める。本実施形態では、第１ワークＷ１の挿入凸部の先端面と中心軸線との交点の位置が第１ワークＷ１のＺ軸方向における位置として求められ、第２ワークＷ２の挿入凹部の開口面と中心軸線との交点の位置が第２ワークＷ２のＺ軸方向における位置として求められるが、その他の点を求めても良い。
【００３７】
第１ワークＷ１のＺ軸方向における位置は、第１ロボットアーム１０の原点位置と各サーボモータ１１に内蔵されている作動位置検出装置から受付ける検出値と第１ロボットアーム１０の各リンク長などから公知の順運動学の計算により求められ、第２ワークＷ２のＺ軸方向における位置は、第２ロボットアーム２０の原点位置と各サーボモータ２１に内蔵されている作動位置検出装置から受付ける検出値と第２ロボットアーム２０の各リンク長などから公知の順運動学の計算により求められる。つまり、算出される第１および第２ワークＷ１，Ｗ２のＺ軸方向における位置は、各ロボットアーム１０，２０の作動情報から導出される位置であり、Ｚ軸方向の撓みが考慮されていない位置である。
【００３８】
また、ＣＰＵ３１はワーク位置取得プログラム３３ｆに基づき動作し、算出される第１および第２ワークＷ１，Ｗ２のＺ軸方向における位置に基づき、第１ワークＷ１の第２ワークＷ２に対するＺ軸方向における位置であるワーク位置を連続的に算出する。
また、ＣＰＵ３１は、記憶装置３３に格納された実嵌合量取得プログラム３３ｇに基づき動作し、ワーク位置を第１撓み量および第２撓み量を用いて補正して第１ワークＷ１の第２ワークＷ２に対する実際の位置を連続的に求める。当該実際の位置は、第１ワークＷ１が第２ワークＷ２に対しどの程度嵌合されているかを示す位置（位置を示す値）であり、このような値は実嵌合量に関する値であると言える。
【００３９】
続いて、ＣＰＵ３１は、記憶装置３３に格納された嵌合判定プログラム３３ｈに基づき動作し、前記実際の位置が所定の閾値以上になるか否かに基づき第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との嵌合の成功又は失敗を判定する。
例えば、前記実際の位置が、Ｚ軸方向において第１ワークＷ１が第２ワークＷ２に対し５０ｍｍの位置まで挿入が進んだ状態を示す値となると、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との嵌合が成功したと判定する。
【００４０】
一方、Ｚ軸方向において第１ワークＷ１が第２ワークＷ２に対し５０ｍｍの位置まで挿入が進む前に、力検出装置１４および力検出装置２４の少なくとも一方の検出値が所定の閾値以上になると、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との嵌合が失敗であると判定する。
なお、周知の力制御を用いて、嵌合作業時に各力検出装置１４，２４の検出値が所定の上限値を超えないように各ロボットアーム１０，２０を制御することも可能である。その場合は、前記実際の位置が所定の閾値以上になる前に所定の時間が経過したら嵌合が失敗であると判定する。
【００４１】
なお、嵌合が失敗であると判定された時に、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２がＺ軸に平行で互いに離れる方向に移動するようにロボットアーム１０，２０の少なくとも一方を動作させると共に、第２ワークＷ２の中心軸と第１ワークＷ１の中心軸とが合うようにＺ軸に直交する方向にロボットアーム１０，２０の少なくとも一方を動作させた後、嵌合作業を再度開始するように各ロボットアーム１０，２０を動作させるように、記憶装置３３に格納されている動作プログラムが構成されていても良い。
【００４２】
本実施形態では、嵌合が失敗したと判定された時に、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２を引き離して嵌合が解除されるように第１ロボットアーム１０により第１ワークＷ１をＺ軸方向に動作させ、ＣＰＵ３１が、記憶装置３３に記憶されているワーク位置修正プログラム３３ｉに基づき動作し、嵌合が失敗したと判定された際の力検出装置２４で検出されるＺ軸方向の力、Ｘ軸およびＹ軸周りのモーメント等に応じて、第１ワークＷ１が第２ワークＷ２に対してＺ軸に直交する方向においてどの方向にずれているか推定し、ずれ量が低減されるように第１ロボットアーム１０を駆動することにより第１ワークＷ１の位置をＺ軸と直交する方向に調整する。この後、動作プログラムにより再度嵌合作業が行われる。
【００４３】
本実施形態によれば、嵌合時に第１ワークＷ１又は第２ワークＷ２に加わる力に基づき、第１ロボットアーム１０側のＺ軸方向の撓み量が求められると共に、第２ロボットアーム２０側のＺ軸方向の撓み量が求められ、第１ロボットアーム１０および第２ロボットアーム２０の作動情報などを用いて求められる第１ワークＷ１の第２ワークＷ２に対する位置が、求められた撓み量により補正される。このため、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との嵌合の成否の判定精度を向上することができる。
【００４４】
なお、本実施形態では第２ワークＷ２を第２ロボットアーム２０により保持するものを示した。これに対し、図３に示すように、第２ワークＷ２を設置面に固定されたチャック４０により固定し、これにより、第２ワークＷ２を設置面に対し移動しないように固定することも可能である。この場合、力検出装置１４はロボットアーム１０の先端部又はチャック４０内等に設けられている。図３はロボットアーム１０の先端部に力検出装置１４が設けられている例を示す。
【００４５】
この場合でも、第１ロボットアーム１０により第１ワークＷ１が第２ワークＷ２に嵌合される。この際、ＣＰＵ３１は、記憶装置３３に格納された撓み量取得プログラム３３ｅに基づき動作し、力検出装置１４の検出値を連続的に受付けると共に、第１ワーク用撓み量テーブル３３ｃを参照し、第１ロボットアーム１０のＺ軸方向の撓み量である第１撓み量を求める。
【００４６】
また、ＣＰＵ３１は、記憶装置３３に格納されたワーク位置取得プログラム３３ｆに基づき動作し、第１ワークＷ１のＺ軸方向における位置を連続的に求めると共に、第１ワークＷ１の第２ワークＷ２に対するＺ軸方向における位置であるワーク位置を連続的に求める。
また、ＣＰＵ３１は、記憶装置３３に格納された実嵌合量取得プログラム３３ｇに基づき動作し、第１撓み量を用いて前記ワーク位置を補正して第１ワークＷ１の第２ワークＷ２に対する実際の位置を連続的に求める。
【００４７】
そして、ＣＰＵ３１は、記憶装置３３に格納された嵌合判定プログラム３３ｈに基づき動作し、前記実際の位置が所定の閾値以上であるか否かに基づき第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との嵌合の成功又は失敗を判定する。
また、嵌合が失敗であると判定された時の第２ワークＷ２に対する第１ワークＷ１のＺ軸に直交する方向の位置調整は、第１ロボットアーム１０を駆動することにより行われる。
【００４８】
この場合でも、嵌合時に第１ワークＷ１又は第２ワークＷ２に加わる力に基づき第１ロボットアーム１０側のＺ軸方向の撓み量が求められ、第１ロボットアーム１０の作動情報を用いて求められる第１ワークＷ１の第２ワークＷ２に対する位置が、求められた撓み量により補正される。このため、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との嵌合の成否の判定精度を向上することができる。
【００４９】
本発明の第２の実施形態に係る組立ロボットを図４を参照して以下に説明する。
第１の実施形態では、図２に示すように、ワークに加わる力と第１ロボットアーム１０側の撓み量とを対応させた第１ワーク用撓み量テーブル３３ｃと、ワークに加わる力と第２ロボットアーム２０側の撓み量とを対応させた第２ワーク用撓み量テーブル３３ｄとを用いたものを示した。
【００５０】
これに対し、本実施形態では、ワークに加わる力と、第１ロボットアーム１０側の撓み量および第２ロボットアーム２０側の撓み量の総合撓み量とを対応させた撓み量テーブル５０が記憶装置３３に格納されている。
その他の構成は第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態と同様の構成については図面中で同一の符号を付し、その説明を省略する。また、第１の実施形態と同様の動作についてはその説明を省略する。
【００５１】
記憶装置３３には、嵌合時に第１ワークＷ１又は第２ワークＷ２に加わる力の大きさと、第１ロボットアーム１０およびそれに把持された第１ワークＷ１のＺ軸方向の撓み量に第２ロボットアーム２０およびそれに把持された第２ワークＷ２のＺ軸方向の撓み量を加えた総合撓み量とを対応付けた撓み量テーブル５０が格納されている。総合撓み量は、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との間に生ずるＺ軸方向の撓み量に相当する。
【００５２】
撓み量テーブル５０内では、第１ロボットアーム１０に把持された第１ワークＷ１と第２ロボットアーム２０に把持された第２ワークＷ２とをＺ軸方向に嵌合させ、第１ワークＷ１および第２ワークＷ２に互いにＺ軸方向に離れる方向の様々な力を働かせ、当該様々な力とその際の設置面上の基準位置に対する第１ワークＷ１のＺ軸方向の移動量の絶対値および前記基準位置に対する第２ワークＷ２のＺ軸方向の移動量の絶対値とを加えたものが対応付けられている。
【００５３】
ＣＰＵ３１は、嵌合作業時に、記憶装置３３に格納された撓み量取得プログラム３３ｅに基づき動作し、力検出装置１４および力検出装置２４の少なくとも一方の検出値を連続的に受付けると共に、撓み量テーブル５０を参照し、第１ロボットアーム１０側のＺ軸方向の撓み量と第２ロボットアーム２０側のＺ軸方向の撓み量との総合撓み量を求める。
【００５４】
そして、ＣＰＵ３１は、記憶装置３３に格納された実嵌合量取得プログラム３３ｇに基づき動作し、ワーク位置を総合撓み量を用いて補正して第１ワークＷ１の第２ワークＷ２に対する実際の位置を連続的に求める。
続いて、ＣＰＵ３１は、記憶装置３３に格納された嵌合判定プログラム３３ｈに基づき動作し、前記実際の位置が所定の閾値以上であるか否かに基づき第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との嵌合の成功又は失敗を判定する。
【００５５】
本実施形態によれば、嵌合時に第１ワークＷ１又は第２ワークＷ２に加わる力に基づき第１ロボットアーム１０側のＺ軸方向の撓み量および第２ロボットアーム２０側のＺ軸方向の撓み量の総合撓み量が求められ、第１ロボットアーム１０および第２ロボットアーム２０の作動情報を用いて求められる第１ワークＷ１の第２ワークＷ２に対する位置が、求められた総合撓み量により補正される。このため、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との嵌合の成否の判定精度を向上することができる。
【００５６】
なお、第２の実施形態では第２ワークＷ２を第２ロボットアーム２０により保持するものを示した。これに対し、図３に示すように、第２ワークＷ２を設置面に固定されたチャック４０により固定し、これにより、第２ワークＷ２を設置面に対し移動しないように固定することも可能である。力検出装置１４はロボットアーム１０の先端部又はチャック４０内等に内蔵されている。図３はロボットアーム１０の先端部に力検出装置１４が設けられている例を示す。
【００５７】
この場合、撓み量テーブル５０内では、第１ロボットアーム１０に把持された第１ワークＷ１とチャック４０に固定された第２ワークＷ２とをＺ軸方向に当接させ、第１ワークＷ１および第２ワークＷ２に互いにＺ軸方向に離れる方向の様々な力を働かせ、当該様々な力とその際の設置面上の基準位置に対する第１ワークＷ１のＺ軸方向の移動量の絶対値および前記基準位置に対する第２ワークＷ２のＺ軸方向の移動量の絶対値とを加えたものが対応付けられている。第２ワークＷ２は実質的に動かないので、第１ワークＷ１のＺ軸方向の移動量の絶対値だけを対応付けても良い。
【００５８】
ＣＰＵ３１は、記憶装置３３に格納された撓み量取得プログラム３３ｅに基づき動作し、力検出装置１４の検出値を連続的に受付けると共に、撓み量テーブル５０を参照して、第１ロボットアーム１０側のＺ軸方向の撓み量とチャック４０側のＺ軸方向の撓み量との総合撓み量を求める。
【００５９】
この場合でも、嵌合時に第１ワークＷ１又は第２ワークＷ２に加わる力に基づき総合撓み量が求められ、第１ロボットアーム１０の作動情報を用いて求められる第１ワークＷ１の第２ワークＷ２に対する位置が総合撓み量により補正される。このため、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との嵌合の成否の判定精度を向上することができる。
【００６０】
なお、上記各実施形態において、第１ワークＷ１と第２ワークとの嵌合状態を撮像する撮像装置を設け、ＣＰＵ３１が、記憶装置３３に格納された実嵌合量取得プログラム３３ｇに基づき動作し、求められた撓み量を用いてワーク位置を補正すると共に、撮像装置の撮像データを用いてさらに補正することも可能である。これにより、より正確な実嵌合量に関する値を得ることが可能となる。
【００６１】
また、上記各実施形態では、力検出装置１４，２４の検出値と、第１ワーク用撓み量テーブル、第２ワーク用撓み量テーブル、および撓み量テーブルとを用いて、撓み量を求めている。これに対し、第１ロボットアーム１０に第１ワークＷ１を把持すると共に、第１ロボットアーム１０を嵌合時の姿勢にした状態を想定し、第１ワークＷ１に嵌合時に加わると想定される力を変数として第１ワークＷ１の移動量を演算する演算式を記憶装置３３に格納しても良い。当該演算式は、例えば、上記姿勢における第１ロボットアーム１０および第１ワークＷ１のＺ軸方向の弾性係数に関する一次式となる。
【００６２】
同様に、第２ロボットアーム２０に第２ワークＷ２を把持すると共に、第２ロボットアーム２０を嵌合時の姿勢にした状態を想定し、第２ワークＷ２に嵌合時に加わると想定される力を変数として第２ワークＷ２の移動量を演算する演算式を記憶装置３３に格納しても良い。また、第１ロボットアーム１０に把持された第１ワークＷ１と第２ロボットアーム２０又はチャック４０に把持された第２ワークＷ２とをＺ軸方向に当接させた状態を想定し、第１ワークＷ１および第２ワークＷ２に働く互いにＺ軸方向に離れる方向の力を変数として、設置面上の基準位置に対する第１ワークＷ１のＺ軸方向の移動量の絶対値および前記基準位置に対する第２ワークＷ２のＺ軸方向の移動量の絶対値とを加えた総合撓み量を演算する演算式を記憶装置３３に格納しても良い。
【００６３】
この場合、力検出装置１４又は力検出装置２４の検出値を演算式に適用することにより、上記各実施形態と同様に第１撓み量、第２撓み量、および総合撓み量を求めることが可能となる。さらに、力検出装置１４又は力検出装置２４の検出値を撓み量テーブルおよび演算式の両方に適用してこれら撓み量を求めることも可能である。
【００６４】
なお、第１実施形態の各撓み量テーブルは、第１ロボットアーム１０の撓み量に第１ワークＷ１の撓み量を加えた撓み量や、第２ロボットアーム２０の撓み量に第２ワークＷ２の撓み量を加えた撓み量を、様々な力に対応づけたものである。これに対し、第１実施形態の各撓み量テーブルを、第１ロボットアーム１０の撓み量や第２ロボットアーム２０の撓み量を様々な力に対応づけたものとすることができる。
この場合でも、嵌合時に第１ワークＷ１又は第２ワークＷ２に加わる力に基づき、第１ロボットアーム１０側のＺ軸方向の撓み量が求められると共に、第２ロボットアーム２０側のＺ軸方向の撓み量が求められるので、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００６５】
１０  第１ロボットアーム
１１  サーボモータ
１２  サーボモータ
１３  チャック
１４  力検出装置
２０  第２ロボットアーム
２１  サーボモータ
２２  サーボモータ
２３  チャック
２４  力検出装置
３０  ロボット制御装置
３１  ＣＰＵ
３２  表示装置
３３  記憶装置
３５  入力部
３６  サーボ制御器
３７  サーボ制御器
３８  サーボ制御器
３９  サーボ制御器
４０  チャック
【図１】
2018024049.tif 000003
【図２】
2018024049.tif 000004
【図３】
2018024049.tif 000005
【図４】
2018024049.tif 000006