(57)【要約】【課題】ロボットアームを用いて袋状のカバーをシート本体に装着できるカバー装着装置を提供する。【解決手段】本開示の一態様は、一部が開口した袋状のカバーをシート本体に被せるように構成されたロボットアームと、ロボットアームを制御するように構成された制御部とを備えるカバー装着装置である。ロボットアームは、作業方向に移動することで、カバーの内面がシート本体の表面に沿うようにカバーを押し延ばすように構成されたハンドを有する。制御部は、ハンドの作業方向への出力が０［Ｎ］超の場合に、ハンドにおける作業方向と平行な第１軸周りの第１モーメントと、第１軸に垂直な第２軸周りの第２モーメントと、第１軸及び第２軸の双方に垂直な第３軸周りの第３モーメントとが０［Ｎ・ｍ］に近づくように、ハンドの姿勢を制御するように構成されたハンド制御部を有する。【選択図】図１
2019107059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート本体と袋状のカバーとを備えるシート部材用のカバー装着装置であって、
一部が開口した袋状のカバーをシート本体に被せるように構成されたロボットアームと、
前記ロボットアームを制御するように構成された制御部と、
を備え、
前記ロボットアームは、作業方向に移動することで、前記カバーの内面が前記シート本体の表面に沿うように前記カバーを押し延ばすように構成されたハンドを有し、
前記制御部は、前記ハンドの前記作業方向への出力が０［Ｎ］超の場合に、前記ハンドにおける前記作業方向と平行な第１軸周りの第１モーメントと、前記第１軸に垂直な第２軸周りの第２モーメントと、前記第１軸及び前記第２軸の双方に垂直な第３軸周りの第３モーメントとが０［Ｎ・ｍ］に近づくように、前記ハンドの姿勢を制御するように構成されたハンド制御部を有する、カバー装着装置。
【請求項２】
請求項１に記載のカバー装着装置であって、
前記ハンドは、前記カバーの表面に押し当てられ、前記ハンドの移動に追従して前記カバーの表面上を走行するように構成された少なくとも１つのローラを有し、
前記制御部は、計測開始点から現地点までの前記ローラの走行距離から、前記ハンドの位置に基づいて算出される前記計測開始点から現地点までの前記ハンドの移動量を減じた値が閾値以上の場合に、前記カバーにシワが発生したと判定するシワ判定部を有する、カバー装着装置。
【請求項３】
請求項２に記載のカバー装着装置であって、
前記ハンドは、前記ローラを回転させるモータをさらに有し、
前記シワ判定部は、前記カバーにシワが発生したと判定した場合に、前記モータの駆動により、前記ローラを走行方向とは逆方向に回転させる、カバー装着装置。
【請求項４】
シート本体と袋状のカバーとを備えるシート部材の製造方法であって、
ハンドを有するロボットアームを用い、一部が開口した袋状のカバーをシート本体に被せる工程を備え、
前記被せる工程では、
前記ハンドを作業方向に移動させることで、前記カバーの内面が前記シート本体の表面に沿うように前記カバーを押し延ばすと共に、
前記ハンドの前記作業方向への出力が０［Ｎ］超の場合に、前記ハンドにおける前記作業方向と平行な第１軸周りの第１モーメントと、前記第１軸に垂直な第２軸周りの第２モーメントと、前記第１軸及び前記第２軸の双方に垂直な第３軸周りの第３モーメントとが０［Ｎ・ｍ］に近づくように、前記ハンドの姿勢を制御する、シート部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、カバー装着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば乗物用シートのシートバック等のシート部材は、フレームとパッドとを含むシート本体と、シート本体に被せられた袋状のカバーとを有する。カバーは、通常、布帛や皮革で形成される。
【０００３】
取り付け前のカバーは、一端に開口が形成されており、この開口を使ってカバーがシート本体に被せられる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１３１６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シートの形状、カバーの材質等によっては、手作業でのカバーの取り付けが困難となり、作業者への負荷が大きくなることがある。そのため、カバー装着作業の機械化が求められている。
【０００６】
本開示の一局面は、ロボットアームを用いて袋状のカバーをシート本体に装着できるカバー装着装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様は、シート本体と袋状のカバーとを備えるシート部材用のカバー装着装置（１）である。カバー装着装置（１）は、ロボットアーム（２）と、制御部（３）とを備える。ロボットアーム（２）は、一部が開口した袋状のカバーをシート本体に被せるように構成される。制御部（３）は、ロボットアーム（２）を制御するように構成される。
【０００８】
また、ロボットアーム（２）は、作業方向に移動することで、カバーの内面がシート本体の表面に沿うようにカバーを押し延ばすように構成されたハンド（２１）を有する。制御部（３）は、ハンド（２１）の作業方向への出力が０［Ｎ］超の場合に、ハンド（２１）における作業方向と平行な第１軸周りの第１モーメントと、第１軸に垂直な第２軸周りの第２モーメントと、第１軸及び第２軸の双方に垂直な第３軸周りの第３モーメントとが０［Ｎ・ｍ］に近づくように、ハンド（２１）の姿勢を制御するように構成されたハンド制御部（３１）を有する。
【０００９】
このような構成によれば、制御部（３）によって、ハンド（２１）がカバーに力を作用させている際の３軸のモーメントを０［Ｎ・ｍ］に近づける姿勢制御が行われるので、カバーの破れや方向違い等を抑制しつつ、ロボットアーム（２）により自動でカバーをシート本体に装着することができる。
【００１０】
本開示の一態様では、ハンド（２１）は、カバーの表面に押し当てられ、ハンド（２１）の移動に追従してカバーの表面上を走行するように構成された少なくとも１つのローラ（２１Ａ）を有してもよい。制御部（３）は、計測開始点から現地点までのローラ（２１Ａ）の走行距離から、ハンド（２１）の位置に基づいて算出される計測開始点から現地点までのハンド（２１）の移動量を減じた値が閾値以上の場合に、カバーにシワが発生したと判定するシワ判定部（３２）を有してもよい。このような構成によれば、ローラ（２１Ａ）がカバーを押し延ばす際のシワの発生を、カバーを被せる作業中に検知することができる。そのため、工程の後戻りが必要なくなり、生産性が向上される。
【００１１】
本開示の一態様では、ハンド（２１）は、ローラ（２１Ａ）を回転させるモータ（２１Ｂ）をさらに有してもよい。シワ判定部（３２）は、カバーにシワが発生したと判定した場合に、モータ（２１Ｂ）の駆動により、ローラ（２１Ａ）を走行方向とは逆方向に回転させてもよい。このような構成によれば、ローラ（２１Ａ）の回転によってカバーのシワを自動で修復することができる。そのため、シート部材の生産性をさらに向上できる。
【００１２】
本開示の別の態様は、シート本体と袋状のカバーとを備えるシート部材の製造方法である。シート部材の製造方法は、ハンド（２１）を有するロボットアーム（２）を用い、一部が開口した袋状のカバーをシート本体に被せる工程を備える。被せる工程では、ハンド（２１）を作業方向に移動させることで、カバーの内面がシート本体の表面に沿うようにカバーを押し延ばすと共に、ハンド（２１）の作業方向への出力が０［Ｎ］超の場合に、ハンド（２１）における作業方向と平行な第１軸周りの第１モーメントと、第１軸に垂直な第２軸周りの第２モーメントと、第１軸及び第２軸の双方に垂直な第３軸周りの第３モーメントとが０［Ｎ・ｍ］に近づくように、ハンド（２１）の姿勢を制御する。
【００１３】
このような構成によれば、ハンド（２１）の３軸のモーメントを０［Ｎ・ｍ］に近づける姿勢制御によって、カバーの破れや方向違い等を抑制しつつ、シート部材を手作業によらず自動で製造することができる。
【００１４】
なお、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施形態におけるカバー装着装置の模式的な構成図である。
【図２】図２は、図１のカバー装着装置におけるハンドの模式的な平面図である。
【図３】図３は、図１のカバー装着装置における制御の一例を示すグラフである。
【図４】図４は、図２のハンドにおけるローラの走行距離と、ハンドの移動量との関係を説明する図である。
【図５】図５は、図１のカバー装着装置におけるハンド制御部が実行する処理を概略的に示すフロー図である。
【図６】図６は、図１のカバー装着装置におけるシワ判定部が実行する処理を概略的に示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．カバー装着装置］
図１に示すカバー装着装置１は、シート本体と袋状のカバーとを備えるシート部材を製造するために使用される。
【００１７】
カバー装着装置１は、ロボットアーム２と、制御部３と、保持部４と、支持台５とを備える。
支持台５は、ロボットアーム２、保持部４等を支持する台である。
【００１８】
＜ロボットアーム＞
ロボットアーム２は、一部が開口した袋状のカバー（図示省略）をシート本体Ｂに被せるように制御部３によって姿勢が制御される。
【００１９】
ロボットアーム２は、先端にハンド２１を有する。ハンド２１は、作業方向Ｗに移動することで、カバーの内面がシート本体Ｂの表面に沿うようにカバーを押し延ばす。また、ハンド２１の根元には、ハンド２１における各軸周りのモーメントを測定する力覚センサ２２が取り付けられている。
【００２０】
なお、本実施形態では、シート本体Ｂは、着席者を支持する面が水平方向に対して起立した状態で保持部４に保持される。ハンド２１は、カバーをシート本体Ｂの上端部から下端部に向かって押し下げるようにして、カバーをシート本体Ｂに被せる。したがって、本実施形態における作業方向Ｗは、鉛直下方向である。また、作業方向ＷはＺ軸に平行である。
【００２１】
ハンド２１は、図２に示すように、２つのローラ２１Ａと、２つのモータ２１Ｂと、２つのローラ２１Ａを支持する軸２１Ｃとを有する。また、ハンド２１には、位置センサ（図示省略）が取り付けられている。
【００２２】
２つのローラ２１Ａは、回転中心軸が一致している。２つのローラ２１Ａは、カバーの表面のうち、シート本体Ｂの１つの面（本実施形態では、着席者を支持する面）を被覆する部分に押し当てられる。
【００２３】
２つのローラ２１Ａは、それぞれ、カバーをシート本体Ｂの１つの面に押し付けながら、ハンド２１の移動に追従してカバーの表面上を走行する。２つのローラ２１Ａは、カバーの表面に沿って上方から下方に向かって走行する。
【００２４】
２つのローラ２１Ａは、それぞれ、走行距離を計測する距離計（図示省略）を有する。この距離計は、例えば、ローラ２１Ａの回転数からローラ２１Ａの走行距離を算出し、制御部３に出力する。
【００２５】
２つのモータ２１Ｂは、それぞれ、１つのローラ２１Ａに取り付けられている。各モータ２１Ｂは、対応する１つのローラ２１Ａを、ハンド２１の移動に追従してローラ２１Ａが回転する方向（つまり走行方向）とは逆方向に回転させる。なお、モータ２１Ｂは、ローラ２１Ａに内蔵されていてもよい。また、１つのモータ２１Ｂで２つのローラ２１Ａを同時に回転させてもよい。
【００２６】
＜制御部＞
制御部３は、ロボットアーム２の動作及び姿勢を制御する装置である。制御部３は、例えば入出力部を備えるコンピュータにより構成される。図１に示すように、制御部３は、ハンド制御部３１と、シワ判定部３２とを有する。
【００２７】
（ハンド制御部）
ハンド制御部３１は、ハンド２１の作業方向Ｗ（つまりＺ軸と平行な方向）への出力が０［Ｎ］超の場合に、ハンド２１におけるＺ軸周りの第１モーメントＭＺと、Ｚ軸に垂直なＸ軸周りの第２モーメントＭＸと、Ｚ軸及びＸ軸の双方に垂直なＹ軸周りの第３モーメントＭＹとが０［Ｎ・ｍ］に近づくように、ハンド２１の姿勢を制御する。
【００２８】
図３の左側のグラフに例示するように、カバーの装着作業の開始に伴い、ハンド２１から、カバーを下方に押し下げるための力ＦＺが出力される。図３の右側のグラフに例示するように、力ＦＺが０を超えた時点Ｔ１から、ハンド制御部３１は、第１モーメントＭＺと、第２モーメントＭＸと、第３モーメントＭＹとが０［Ｎ・ｍ］に近づくようにハンド２１の姿勢を制御しながら、ハンド２１を下方向に移動させる。なお、ハンド２１の最高移動速度は、例えば、１０ｍｍ／ｓｅｃ以上５０ｍｍ／ｓｅｃである。
【００２９】
（シワ判定部）
シワ判定部３２は、計測開始点Ｐ０から現地点Ｐ１までのローラ２１Ａの走行距離Ｄ１から、ハンド２１の位置に基づいて算出される計測開始点Ｐ０から現地点Ｐ１までのハンド２１の移動量Ｄ２を減じた値（Ｄ１−Ｄ２）が閾値Ｄ３以上の場合に、カバーにシワが発生したと判定する。
【００３０】
なお、「ローラ２１Ａの走行距離Ｄ１」は、２つのローラ２１Ａの走行距離Ｄ１の平均値を使用してもよい。また、各ローラ２１Ａの走行距離Ｄ１それぞれについて、ハンド２１の移動量Ｄ２と比較し、どれか１つのローラ２１Ａにおいて（Ｄ１−Ｄ２）が閾値Ｄ３以上となった場合にシワが発生したと判定してもよい。
【００３１】
図４に示すように、ローラ２１Ａがシワを乗り越えた場合、その分走行距離Ｄ１が伸びるため、計測開始点Ｐ０から現地点Ｐ１までの実際の移動量Ｄ２よりも走行距離Ｄ１が大きくなる。したがって、（Ｄ１−Ｄ２）が一定以上の場合にシワが発生したと判定することができる。
【００３２】
閾値Ｄ３は、カバーの材質、シート本体の形状等によって適宜設計することができ、例えば、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。また、計測開始点Ｐ０は任意に設定することができる。すなわち、シート本体の表面をハンド２１の移動方向に対して複数の計測領域に分割し、各計測領域の入り口を計測開始点Ｐ０とすることができる。このように複数の計測開始点Ｐ０を設けることで、ローラ２１Ａの距離計における誤差の蓄積を抑制することができる。
【００３３】
各計測領域の幅は、適宜設計でき、例えば１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下である。例えば、シワの発生しやすい計測領域の幅を他の計測領域の幅よりも小さくしたり、閾値を小さくしたりすることで、シワの判定精度を高めることができる。
【００３４】
さらに、各ローラ２１Ａの走行距離Ｄ１から算出されるローラ２１Ａの実際の回転速度と、ハンド２１の移動量Ｄ２から算出される本来のローラ２１Ａの回転速度とを、シワの判定に用いてもよい。
【００３５】
シワ判定部３２は、さらに、カバーにシワが発生したと判定した場合に、２つのモータ２１Ｂの駆動により、２つのローラ２１Ａを走行方向とは逆方向に回転させる。これにより、２つのローラ２１Ａが押し当てられたカバーが下方向（つまり被せ方向）に引き延ばされ、シワが解消できる。
【００３６】
なお、各モータ２１Ｂによる各ローラ２１Ａの回転量は、予め定めた値とすることができる。上記回転量は、カバーの材質、シート本体の形状等によって適宜設計することができ、例えば、ローラ２１Ａの外周面の回転距離に換算して、１ｃｍ以上１０ｃｍ以下である。
【００３７】
２つのローラ２１Ａを回転した後は、走行距離Ｄ１及び移動量Ｄ２はリセットされる。つまり、シワの解消を行った地点を新たな計測開始点Ｐ０として、次の走行距離Ｄ１及び移動量Ｄ２の計測を開始する。
【００３８】
［１−２．処理］
以下、図５及び図６のフロー図を参照しつつ、制御部３が実行する処理について説明する。
【００３９】
まず、図５のフロー図に基づくハンド制御部３１の処理について説明する。
この処理では、ハンド制御部３１は、ハンド２１から、カバーを下方に押し下げるための力ＦＺが０［Ｎ］超か判定する（ステップＳ１０）。
【００４０】
力ＦＺが０［Ｎ］超の場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ハンド制御部３１は、ハンド２１における第１モーメントＭＺと、第２モーメントＭＸと、第３モーメントＭＹとが０［Ｎ・ｍ］に近づくようにハンド２１の姿勢を制御する（ステップＳ２０）。力ＦＺが０［Ｎ］以下の場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ハンド制御部３１は、第１モーメントＭＺ、第２モーメントＭＸ、及び第３モーメントＭＹの調整は行わない。
【００４１】
また、ハンド制御部３１は、カバーの装着が完了したか判定する（ステップＳ３０）。ハンド制御部３１は、カバーの装着が完了するまで、つまりカバーがシート本体Ｂの下端に到達するまで、ステップＳ１０及びステップＳ２０を繰り返す。
【００４２】
次に、図６のフロー図に基づくシワ判定部３２の処理について説明する。
この処理では、シワ判定部３２は、走行距離Ｄ１から移動量Ｄ２を減じた値（Ｄ１−Ｄ２）が、閾値Ｄ３以上か判定する（ステップＳ１１０）。
【００４３】
（Ｄ１−Ｄ２）≧Ｄ３の場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、シワ判定部３２は、現地点でシワが発生したと判定する（ステップＳ１２０）。さらに、シワ判定部３２は、２つのローラ２１Ａを回転させて、シワを解消する（ステップＳ１３０）。２つのローラ２１Ａを回転させた後、シワ判定部３２は、走行距離Ｄ１及び移動量Ｄ２をリセットする（ステップＳ１４０）。（Ｄ１−Ｄ２）＜Ｄ３の場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、シワ判定部３２は、ステップＳ１２０、ステップＳ１３０及びステップＳ１４０を行わない。
【００４４】
また、シワ判定部３２は、カバーの装着が完了したか判定する（ステップＳ１５０）。シワ判定部３２は、カバーの装着が完了するまで走行距離Ｄ１及び移動量Ｄ２を計測し続けながら、ステップＳ１１０からステップＳ１４０までを繰り返す。
【００４５】
［１−３．シート部材の製造方法］
以下、図１のカバー装着装置１を用いたシート部材の製造方法について説明する。
本実施形態のシート部材の製造方法は、ハンド２１を有するロボットアーム２を用い、一部が開口した袋状のカバーをシート本体Ｂに被せる工程を備える。
【００４６】
上記被せる工程では、ハンド２１を作業方向Ｗに移動させることで、カバーの内面がシート本体Ｂの表面に沿うようにカバーを押し延ばす。また、ハンド制御部３１によって、ハンド２１におけるカバーを下方に押し下げるための力ＦＺが０［Ｎ］超の場合に、ハンド２１における第１モーメントＭＺと、第２モーメントＭＸと、第３モーメントＭＹとが０［Ｎ・ｍ］に近づくように、ハンド２１の姿勢が制御される。さらに、シワ判定部３２によって、シワの検知及び修復が行われる。
【００４７】
［１−４．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）制御部３によって、ハンド２１がカバーに力を作用させている際の３軸のモーメントを０［Ｎ・ｍ］に近づける姿勢制御が行われるので、カバーの破れや方向違い等を抑制しつつ、ロボットアーム２によって自動でカバーをシート本体Ｂに装着することができる。
【００４８】
（１ｂ）シワ判定部３２によって、ローラ２１Ａがカバーを押し延ばす際のシワの発生を、カバーを被せる作業中に検知することができる。そのため、工程の後戻りが必要なくなり、生産性が向上される。
【００４９】
（１ｃ）シワの発生を検知した後、シワ判定部３２によって、ローラ２１Ａの回転を用いてカバーのシワを自動で修復することができる。そのため、シート部材の生産性をさらに向上できる。
【００５０】
［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００５１】
（２ａ）上記実施形態のカバー装着装置１において、シワ判定部３２は、ローラ２１Ａの走行距離Ｄ１とハンド２１の移動量Ｄ２との差（Ｄ１−Ｄ２）と閾値Ｄ３との比較演算によってシワを判定する代わりに、例えばカメラでカバー表面を撮影し、撮影した画像の処理によってシワを判定してもよいし、この画像処理と上記比較演算とを組み合わせてシワの判定をしてもよい。
【００５２】
（２ｂ）上記実施形態のカバー装着装置１において、ハンド２１は、必ずしもローラ２１Ａを回転させるモータ２１Ｂを有しなくてもよい。
さらに、制御部３は、必ずしもシワ判定部３２を有していなくてもよい。
【００５３】
（２ｃ）上記実施形態のカバー装着装置１において、カバーの被せ方向（つまりハンド２１の移動方向）は鉛直下方向に限定されない。カバーの被せ方向は、鉛直上方向又は水平方向でもよいし、それ以外の方向であってもよい。
【００５４】
（２ｄ）上記実施形態のカバー装着装置１において、ハンド２１は、移動によってカバーの内面がシート本体Ｂの表面に沿うようにカバーを押し延ばすことができれば、必ずしもローラ２１Ａを有さなくてもよい。また、ハンド２１は、ローラ２１Ａ以外のカバーに当接する部材を有してもよい。
【００５５】
（２ｅ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【符号の説明】
【００５６】
１…カバー装着装置、２…ロボットアーム、３…制御部、４…保持部、５…支持台、
２１…ハンド、２１Ａ…ローラ、２１Ｂ…モータ、２１Ｃ…軸、２２…力覚センサ、
３１…ハンド制御部、３２…シワ判定部。
【図１】
2019107059.tif 000003
【図２】
2019107059.tif 000004
【図３】
2019107059.tif 000005
【図４】
2019107059.tif 000006
【図５】
2019107059.tif 000007
【図６】
2019107059.tif 000008