(57)【要約】【課題】作業員による被加工物に対する打鋲位置への位置決め操作を簡略化する、ことを目的とする。【解決手段】打鋲装置１０は、被加工物が打鋲される打鋲位置を示す照射光を被加工物の表面に照射する照射装置３０と、照射光により示される打鋲位置と共に、被加工物が有する基準部を含む領域を撮影範囲とした撮影画像を取得するカメラ３２とを備える。そして、画像処理装置３６が、カメラ３２によって取得された撮影画像に基づいて、照射光と基準部との距離を測定し、打鋲装置コントローラ３８が、測定距離が目標距離となるように、被加工物と照射光により示される打鋲位置とを相対的に移動させる制御を行う。【選択図】図３
2013103249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１アンビルと第２アンビルとの間に配置された複数の被加工物を鋲で結合する打鋲装置であって、
複数の前記被加工物が打鋲される打鋲位置を示す照射光を前記被加工物の表面に照射する照射手段と、
前記照射光により示される前記打鋲位置と共に、前記被加工物が有する基準部を含む領域を撮影範囲とした撮影画像を取得する撮影手段と、
前記撮影手段によって取得された前記撮影画像に基づいて、前記照射光と前記基準部との距離を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された前記距離が予め定められた距離となるように、前記被加工物と前記照射光により示される前記打鋲位置とを相対的に移動させる制御を行う制御手段と、
を備えた打鋲装置。
【請求項２】
前記照射手段は、複数備えられると共に、各々平面状の照射光を前記第１アンビル又は前記第２アンビルの中心軸線に対して斜めから該中心軸線と一致するように前記被加工物の表面に向けて照射し、前記被加工物の表面における複数の照射光の交点が前記打鋲位置を示すように配置される請求項１記載の打鋲装置。
【請求項３】
前記撮影範囲を照らす照明装置を備え、
前記測定手段は、前記照明装置が前記撮影範囲を照らしている間に前記撮影手段によって取得された前記撮影画像と、前記照明装置が前記撮影範囲を照らしていない間に前記撮影手段によって取得された前記撮影画像とを用いて、前記照射光と前記基準部との距離を測定する請求項１又は請求項２記載の打鋲装置。
【請求項４】
複数の前記被加工物のうち第１被加工物は、曲率を有すると共に、打鋲方向に対して垂直な面内の移動、及び該面上の軸と平行な軸を中心軸とした回転が可能とされた台に載置され、
複数の前記被加工物のうち第２被加工物は、前記第１被加工物よりもサイズが小さく、前記第１被加工物の長手方向及び周方向の少なくとも一方に沿って打鋲され、
前記第１被加工物の熱膨張による前記打鋲位置のずれは、前記台が前記面内を移動することで補正され、
前記測定手段によって測定された前記距離と予め定められた距離とのずれは、前記台が回転することで補正される請求項１から請求項３の何れか１項記載の打鋲装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記台を回転させる場合に、前記台の回転角度の誤差を補正する請求項４記載の打鋲装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記台を回転させる場合に、前記台に載置される搭載物の重量及び該搭載物の重心位置に基づいて予め求められた回転角度の誤差の予測値を用いて、前記台の回転角度を補正する請求項５記載の打鋲装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記台を回転させる場合に、前記台が回転角度に応じた所定の高さを保つように、前記台の回転角度を補正する請求項５記載の打鋲装置。
【請求項８】
第１アンビルと第２アンビルとの間に配置された複数の被加工物を鋲で結合する打鋲装置の打鋲位置決め方法であって、
複数の前記被加工物が打鋲される打鋲位置を示す照射光を前記被加工物の表面に照射する第１工程と、
前記照射光により示される前記打鋲位置と共に、前記被加工物が有する基準部を含む領域を撮影範囲とした撮影画像を取得する第２工程と、
前記撮影画像に基づいて、前記照射光と前記基準部との距離を測定する第３工程と、
測定した前記距離が予め定められた距離となるように、前記被加工物と前記照射光により示される前記打鋲位置とを相対的に移動させる制御を行う台４工程と、
を含む打鋲位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、打鋲装置及び打鋲位置決め方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被加工物に対して打鋲を行う打鋲装置は、サイズの大きな（例えば数ｍ以上）の被加工物に対しても、打鋲位置への移動を高精度に行う必要がある。
従来は、特許文献１に記載されているように、予め被加工物に対して打鋲位置をマーキングし、被加工物に対して斜めに設置されたカメラにより映し出される映像をモニターで見ながら、マーキングした打鋲位置がモニターの画面上で中心になるように被加工物の位置を操作し、打鋲していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７９６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されているように、従来の打鋲装置では、サイズの大きな被加工物に対する打鋲位置への位置決めは作業員の操作で行われており、自動的に被加工物を打鋲位置に移動させることができなかった。自動的に打鋲位置に被加工物を移動させることができない原因として、例えば以下のような原因が挙げられる。
【０００５】
１０ｍを超えるような被加工物を打鋲する場合、打鋲装置が備える被加工物を載置する台（ワークフレーム）は、非常に重く（例えば約２ｔ）、被加工物を打鋲位置へ移動させるための要求精度を満たすことができるワークフレームの回転駆動軸を実現するためには、大幅な設計変更と、コストアップが見込まれる。
曲率を有すると共に、縦横のサイズに対して厚さの薄い被加工物は、ワークフレームに対して、曲率に応じたアーチ状の固定冶具で強固に固定しないと、変形（たわみ）が生じる場合がある。しかし、固定冶具によって被加工物が完全に固定されている保証はない。
被加工物の材質と打鋲装置自身の材質とが異なるため、被加工物のサイズが大きい場合、温度変化による材質の伸縮を補正しないと、打鋲位置のずれが生じる。
【０００６】
上記のような理由により、被加工物に対する打鋲位置への位置決めは作業員の操作で行われていた。具体的には、例えば、打鋲装置に被加工物を載置する前の作業として、作業員の手により打鋲位置となるマーキング位置を、フィルムを使って被加工物に転写していた。そのため、サイズの大きな被加工物を打鋲する場合には、被加工物に対して打鋲位置を示すマーキングを行うという工程を必要としていた。
【０００７】
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、作業員による被加工物に対する打鋲位置への位置決め操作を簡略化する、打鋲装置及び打鋲位置決め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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の打鋲装置及び打鋲位置決め方法は以下の手段を採用する。
【０００９】
すなわち、本発明の第一態様に係る打鋲装置は、第１アンビルと第２アンビルとの間に配置された複数の被加工物を鋲で結合する打鋲装置であって、複数の前記被加工物が打鋲される打鋲位置を示す照射光を前記被加工物の表面に照射する照射手段と、前記照射光により示される前記打鋲位置と共に、前記被加工物が有する基準部を含む領域を撮影範囲とした撮影画像を取得する撮影手段と、前記撮影手段によって取得された前記撮影画像に基づいて、前記照射光と前記基準部との距離を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された前記距離が予め定められた距離となるように、前記被加工物と前記照射光により示される前記打鋲位置とを相対的に移動させる制御を行う制御手段と、を備える。
【００１０】
本構成によれば、打鋲装置は、第１アンビルと第２アンビルとの間に配置された複数の被加工物を鋲で結合させる。
【００１１】
ここで、被加工物のサイズが大きくなると、被加工物を精度良く自動的に打鋲位置へ移動させることが困難である。そのため、従来は、被加工物に対してマーキングを行い、カメラでマーキング位置を撮影し、マーキング位置と打鋲位置とが一致するように作業者が手動で被加工物を移動させていた。
【００１２】
そこで、打鋲装置が備える照射手段によって、複数の被加工物の打鋲される打鋲位置を示す照射光が、被加工物の表面に照射され、撮影手段によって、照射光により示される打鋲位置と共に、複数の被加工物の何れか一方が有する基準部を含む領域を撮影範囲とした撮影画像が取得される。基準部とは、例えば、被加工物の端部等、被加工物上において移動することが無く目標となる部分である。
【００１３】
そして、測定手段によって、撮影手段で取得された撮影画像に基づいて、照射光と基準部との距離が測定され、制御手段によって、測定手段で測定された距離が予め定められた距離となるように、複数の被加工物と照射光により示される打鋲位置とを相対的に移動させる制御が行われる。
【００１４】
このように、本構成によれば、打鋲位置を示す照射光と被加工物上の基準部との距離が予め定められた距離となるように、複数の被加工物と照射光により示される打鋲位置とを相対的に移動させるので、作業員による被加工物に対する打鋲位置への位置決め操作を簡略化できる。
【００１５】
また、上記第一態様では、前記照射手段が、複数備えられると共に、各々平面状の照射光を前記第１アンビル又は前記第２アンビルの中心軸線に対して斜めから該中心軸線と一致するように前記被加工物の表面に向けて照射し、前記被加工物の表面における複数の照射光の交点が前記打鋲位置を示すように配置されることが好ましい。
【００１６】
本構成によれば、複数の照射手段が、各々平面状の照射光を第１アンビル又は第２アンビルの中心軸線に対して斜めから該中心軸線と一致するように被加工物の表面に向けて、例えば互いの平面が直交するように照射し、被加工物の表面における複数の照射光の交点が打鋲位置を示すように配置される。これにより、本構成は、照射手段を打鋲位置の真下に配置しなくてもよいため、照射手段の配置位置の自由度を高めることができる。
【００１７】
また、上記第一態様では、前記撮影範囲を照らす照明装置を備え、前記測定手段が、前記照明装置が前記撮影範囲を照らしている間に前記撮影手段によって取得された前記撮影画像と、前記照明装置が前記撮影範囲を照らしていない間に前記撮影手段によって取得された前記撮影画像とを用いて、前記照射光と前記基準部との距離を測定することが好ましい。
【００１８】
本構成によれば、照明装置が撮影範囲を照らしている間、及び照明装置が撮影範囲を照らしていない間に、撮影手段が撮影画像を取得する。照明装置が撮影範囲を照らしている間に取得された撮影画像は、被加工物が有する基準部がより鮮明に撮影される。一方、照明装置が撮影範囲を照らしていない間に取得された撮影画像は、被加工物の表面に照射された照射光がより鮮明に撮影される。このため、本構成によれば、照射光により示される打鋲位置と基準部とがより鮮明に撮影されるので、照射光により示される打鋲位置と基準部との距離をより精度高く測定することができる。
【００１９】
また、上記第一態様では、複数の前記被加工物のうち第１被加工物が、曲率を有すると共に、打鋲方向に対して垂直な面内の移動、及び該面上の軸と平行な軸を中心軸とした回転が可能とされた台に載置され、複数の前記被加工物のうち第２被加工物が、前記第１被加工物よりもサイズが小さく、前記第１被加工物の長手方向及び周方向の少なくとも一方に沿って打鋲され、前記第１被加工物の熱膨張による前記打鋲位置のずれが、前記台が前記面内を移動することで補正され、前記測定手段によって測定された前記距離と予め定められた距離とのずれが、前記台が回転することで補正されることが好ましい。
【００２０】
本構成によれば、曲率を有する第１被加工物は、打鋲方向に対して垂直な面内の移動、及び該面上の軸と平行な軸を中心軸とした回転が可能とされた台に載置される。また、第２被加工物は、曲率を有する第１被加工物の長手方向及び周方向の少なくとも一方に沿って打鋲される。
【００２１】
ここで、被加工物は、熱膨張により伸縮するため、この影響を補正しなければならない。打鋲方向に対して垂直な面内の移動は、台の移動により精度高く制御できる。このため、本構成は、複数の被加工物の熱膨張による打鋲位置のずれを、台を上記面内で移動させることで補正する。
【００２２】
一方、曲率を有する第１被加工物は、台に載置されている状態では、正確な曲率形状を有している保証はない。そこで、第２被加工物を、曲率を有する第１被加工物の長手方向及び周方向の少なくとも一方に沿って精度良く打鋲するために、台を回転させることによって、測定手段で測定された距離と予め定められた距離とのずれが補正される。
【００２３】
このように、本構成は、被加工物の熱膨張による打鋲位置のずれ、及び曲率を有する被加工物の長手方向及び周方向の少なくとも一方に沿った打鋲位置のずれを補正することができる。
【００２４】
また、上記第一態様では、前記制御手段が、前記台を回転させる場合に、前記台の回転角度の誤差を補正することが好ましい。
【００２５】
台を回転させるためのモータに備えられる減速機のバックラッシュは、台の回転精度を悪化させる。そこで、本構成は、台の回転角度の誤差を補正するので、打鋲位置のずれをより精度良く解消することができる。
【００２６】
また、上記第一態様では、前記制御手段が、前記台を回転させる場合に、前記台に載置される搭載物の重量及び該搭載物の重心位置に基づいて予め求められた回転角度の誤差の予測値を用いて、前記台の回転角度を補正することが好ましい。
【００２７】
台を回転させるためのモータに備えられる減速機のバックラッシュの度合いは、台に載置される搭載物の重量及び該搭載物の重心位置に応じて変化する。台に載置される搭載物とは、被加工物及び被加工物を固定するための固定冶具等である。そこで、本構成は、回転角度の誤差の予測値を予め求め、該予測値を用いて台の回転角度を補正するので、減速機のバックラッシュの影響を解消でき、打鋲位置のずれをより精度良く解消することができる。
【００２８】
また、上記第一態様では、前記制御手段が、前記台を回転させる場合に、前記台が回転角度に応じた所定の高さを保つように、前記台の回転角度を補正することが好ましい。
【００２９】
台を回転させるためのモータに備えられる減速機にバックラッシュが生じない場合は、台の回転角度に応じた台の高さは所定値となる。そこで、本構成は、台が回転角度に応じた所定の高さを保つように、台の回転角度を補正するので、減速機のバックラッシュの影響を解消でき、打鋲位置のずれをより精度良く解消することができる。
【００３０】
また、上記第二態様に係る打鋲位置決め方法は、第１アンビルと第２アンビルとの間に配置された複数の被加工物を鋲で結合する打鋲装置の打鋲位置決め方法であって、複数の前記被加工物が打鋲される打鋲位置を示す照射光を前記被加工物の表面に照射する第１工程と、前記照射光により示される前記打鋲位置と共に、前記被加工物が有する基準部を含む領域を撮影範囲とした撮影画像を取得する第２工程と、前記撮影画像に基づいて、前記照射光と前記基準部との距離を測定する第３工程と、測定した前記距離が予め定められた距離となるように、前記被加工物と前記照射光により示される前記打鋲位置とを相対的に移動させる制御を行う台４工程と、を含む。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、作業員による被加工物に対する打鋲位置への位置決め操作を簡略化する、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る打鋲装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る打鋲装置による打鋲位置の詳細を示す構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る打鋲装置におけるロアーアンビル、被加工物に対する打鋲位置、及び打鋲位置を撮影するための構成を示した図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るカメラで取得された撮影画像を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る打鋲位置決め処理の流れを示したフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る打鋲位置のずれ補正の流れを示したフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る打鋲装置におけるロアーアンビル、被加工物に対する打鋲位置、及び打鋲位置を撮影するための構成を示した図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るカメラで取得された撮影画像を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るワークフレームの目標回転角度と角度補正値との関係を示すグラフであって、ヒステリシスが無い場合におけるグラフある。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るワークフレームの目標回転角度と角度補正値との関係を示すグラフであって、ヒステリシスが有る場合におけるグラフある。
【図１１】本発明の第３実施形態に係るワークフレーム及びワークフレームに設けられたマーカを検知するカメラの位置関係を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係るワークフレームに設けられたマーカとマーカの目標位置とを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、本発明に係る打鋲装置及び打鋲位置決め方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３４】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、打鋲装置１０の全体構成図である。また、図２は、打鋲装置１０による打鋲位置の詳細を示す構成図である。
打鋲装置１０は、本体１２に設けられたロアーアンビル１４とアッパーアンビル１６との間にプレッシャーフットブッシュ１８を介して挟持された被加工物である外板パネル２０Ａ及びパネル２０Ｂを鋲で結合するにあたって、その鋲の位置をドリルスピンドル２２によって自動で穴明けし、次いで皿取りし、次いで鋲を挿入し、次いでかしめるものである。
【００３５】
また、打鋲装置１０は、打鋲方向に対して垂直な面内（図１のＸ軸及びＹ軸で定義される面）の移動、及び該面上のＸ軸と平行な軸（Ａ軸）を中心軸とした回転が可能とされたワークフレーム２４を備える。なお、ワークフレーム２４は、図１に示されるように打鋲装置１０の上下方向（Ｚ軸方向）に対しても移動可能とされている。
ワークフレーム２４は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸への移動、並びにＡ軸を回転軸とした回転により、載置された被加工物を打鋲位置へ移動させる。
なお、本第１実施形態では、一例として外板パネル２０Ａは１つ以上の曲率を有すると共に、パネル２０Ｂに比べサイズが大きい。そして、外板パネル２０Ａがワークフレーム２４に載置され、パネル２０Ｂは外板パネル２０Ｂに固定され、打鋲される。なお、外板パネル２０Ａは、ワークフレーム２４に載置される場合、曲率を保つための弓状の固定冶具２６で固定される。
【００３６】
図３は、本第１実施形態に係る打鋲装置１０におけるロアーアンビル１４、被加工物に対する打鋲位置、及び打鋲位置を撮影するための構成を示した図である。
図３に示されるように、打鋲装置１０は、照射装置３０、カメラ３２、及び照明装置３４を備える。
【００３７】
照射装置３０は、外板パネル２０Ａとパネル２０Ｂとが打鋲される打鋲位置を示す照射光をパネル２０Ｂの表面に照射する。すなわち、被加工物の表面における照射光の位置がロアーアンビル１４の中心と一致することとなる。本第１実施形態に係る打鋲装置１０は、ロアーアンビル１４の先端かつ中心軸上に照射装置３０が備えられる。なお、照射装置３０は、例えば、照射光としてレーザ光を照射する。
【００３８】
カメラ３２は、照射光により示される打鋲位置と共に、外板パネル２０Ａ及びパネル２０Ｂの何れか一方が有する基準部を含む領域を撮影範囲とした撮影画像を取得する。
本第１実施形態に係るカメラ３２は、ロアーアンビル１４側下方であって、打鋲位置に対して斜めから撮影するように打鋲装置１０に備えられる。また、基準部としては、被加工物上において移動することが無く目標となる部分である。図３の例では、パネル２０Ｂの端部が基準部とされる。
【００３９】
照明装置３４は、カメラ３２による撮影範囲を照らす。なお、本第１実施形態では、パネル２０Ｂの端部の影が撮影画像に映り込む一方、Ｌ字型をしているパネル２０Ｂの側面の影が外板パネル２０Ａとパネル２０Ｂとの接続面（パネル２０Ｂの端部近傍）に映り込まないことが好ましい。そのため、照明装置３４は、ロアーアンビル１４の近傍であり、ロアーアンビル１４の周方向に離れた位置に配置されることが好ましい。
【００４０】
カメラ３２で取得された撮影画像は、画像処理装置３６へ送信される。
画像処理装置３６は、カメラ３２によって取得された撮影画像に基づいて、照射光と被加工物の基準部との距離を測定する。画像処理装置３６による距離測定結果は、打鋲装置コントローラ３８へ送信される。
【００４１】
打鋲装置コントローラ３８は、画像処理装置３６によって測定された距離（以下、「測定距離」という。）を予め定められた距離（以下、「目標距離」という。）となるように、外板パネル２０Ａ及びパネル２０Ｂと照射光により示される打鋲位置とを相対的に移動させる制御を行う。本第１実施形態に係る打鋲装置１０は、パネル２０Ｂが固定された外板パネル２０Ａが載置されているワークフレーム２４を移動及び回転させることによって、測定距離が目標距離となるように被加工物を移動又は回転させる。
具体的には、打鋲装置コントローラ３８は、測定距離と目標距離との差分を算出し、該差分に基づいてワークフレーム２４の移動又は回転の方向及び距離を示した移動指示値をモータ４０へ送信する。モータ４０は、ワークフレーム２４をＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸への移動、並びにＡ軸を回転軸とした回転させるための駆動装置である。
【００４２】
次に、測定距離の算出について図３及び図４を参照して説明する。図４は、カメラ３２で取得された撮影画像を示す図である。
【００４３】
上述したように、カメラ３２は、打鋲位置を斜めに撮影する。このため、カメラ３２は、実際の測定距離Ｌ０を正しく撮影できない。そこで、画像処理装置３６が、撮影画像に基づいて幾何学的な計算により正しい測定距離Ｌ０を、下記（１）式を用いて算出する。なお、撮影画像は、デジタルデータ化され、撮影画像内の位置は、デジタルデータ化された撮影画像における２次元座標により特定される。
【数１】
2013103249.tif 000003
Ｈは、カメラ３２から打鋲位置の面までの距離である。距離Ｈは、ワークフレーム２４のｚ軸方向における位置から求められる。θ０はカメラ３２の傾きである。
【００４４】
ｄθ１は下記（２）式で示され、ｄθ２は下記（３）式で示される。
【数２】
2013103249.tif 000004
【数３】
2013103249.tif 000005
Ｉ０は撮影画像の中心座標、Ｉ１は撮影画像における照射光の照射位置（打鋲位置）、Ｉ２は撮影画像における基準部（本実施形態ではパネル２０Ｂの端部）、ｆはカメラ３２に備えられているレンズの焦点距離、αは撮影画像上の位置座標を実空間における撮影面上の位置座標に変換する係数（スケールファクタ）である。
【００４５】
次に、本第１実施形態に係る打鋲位置決め処理の流れを説明する。
外板パネル２０Ａとパネル２０Ｂには、予めキーホールと呼ばれる基準穴を空けられている。そして、外板パネル２０Ａとパネル２０Ｂは、ワークフレーム２４に載置された場合にズレないように、外板パネル２０Ａとパネル２０Ｂのキーホール同士を通す固定治具によって固定される。
このように、パネル２０Ｂは、外板パネル２０Ａに固定冶具によって固定され、曲率を有する外板パネル２０Ａの周方向に沿って打鋲されることとなる。なお、曲率は、外板パネル２０Ａの長手方向に有していてもよいし、周方向及び長手方向に有していてもよい。
【００４６】
図５は、打鋲位置決め処理の流れを示したフローチャートである。
【００４７】
まず、ステップ１００では、被加工物が熱膨張により伸縮するため、被加工物の熱膨張による伸縮の補正を、外板パネル２０Ａが載置されたワークフレーム２４を打鋲方向に対して垂直な面（Ｘ軸及びＹ軸で定義される面）内を移動させることで行う。なお、外板パネル２０Ａはそのサイズが大きいため、熱膨張による伸縮も大きい（一辺１０ｍに対して１ｍｍ程度）。
【００４８】
具体的には、まず、作業員によって固定治具を通していない外板パネル２０Ａのキーホール間の位置と距離を打鋲装置１０のワークフレーム２４を移動させることで計測する。一般的に、ワークフレーム２４のＸ軸及びＹ軸の移動精度は高精度であるため、キーホール間の位置と距離とが高精度に計測可能である。
【００４９】
次に、例えば、ワークフレーム２４の移動量と設計値により示されるキーホール間の距離との差分、及び打鋲装置１０の材質（例えば鉄）と外板パネル２０Ａの材質（例えばアルミ）とが異なることによる線膨張係数の差分とに基づいて、実際の外板パネル２０Ａのサイズと設計値との差異を補正するための補正係数を算出する。
【００５０】
そして、設定された打鋲位置の間隔に算出した補正係数を掛けることによって、熱膨張の影響を補正した打鋲位置を決定し、ワークフレーム２４を打鋲方向に対して垂直な面内を移動させることで、決定した打鋲位置へ被加工物を移動させる。さらに、外板パネル２０Ａとパネル２０Ｂとが外板パネル２０Ａの周方向に沿って精度良く打鋲されるように、外板パネル２０ＡのＸ軸及びＹ軸方向の補正角度を求め、求めた補正角度に基づいてワークフレーム２４によって被加工物を上記面内で移動させる。これらにより、外板パネル２０Ａの長手方向の位置を自動的に補正することとなる。
【００５１】
なお、ステップ１００で要する演算処理は、打鋲装置コントローラ３８によって行われる。
【００５２】
次のステップ１０２では、外板パネル２０Ａとパネル２０Ｂとを固定冶具で固定した後に、測定距離と目標距離とのずれを、外板パネル２０Ａが載置されたワークフレーム２４を回転させることで補正する。
曲率を有する外板パネル２０Ａの周方向については曲げ加工機で成形したものであり、周方向の骨材を付けるまでその形状を保つだけの強度を有していない。従って、外板パネル２０Ａを弓状の固定冶具２６に載せた状態では正確な曲率形状を有している保証はない。そのため、測定距離と目標距離とのずれを、ワークフレーム２４を回転させることで補正する。
【００５３】
次のステップ１０４では、外板パネル２０Ａとパネル２０Ｂとを打鋲する。
【００５４】
図６は、上記ステップ１０２で行われる打鋲位置のずれ補正の流れを示したフローチャートである。
【００５５】
まず、ステップ２００では、打鋲装置コントローラ３８が、照明装置３４がオンとなっているか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ２０４へ移行する一方、否定判定の場合は、ステップ２０２へ移行し、照明装置３４をオンとした後にステップ２０４へ移行する。
【００５６】
ステップ２０４では、カメラ３２によって撮影画像（撮影画像１）を取得する。撮影画像１は、照明装置３４がカメラ３２の撮影範囲を照らしている間に取得された撮影画像であるため、被加工物が有する基準部（本第１実施形態ではパネル２０Ｂの端部）がより鮮明に撮影されている。
【００５７】
次のステップ２０６では、画像処理装置３６が、撮影画像１から基準部であるパネル２０Ｂの端部の位置座標を抽出する。なお、基準部の位置座標の抽出は、例えば、略同じ強度の座標が直線状となっている領域をパネル２０Ｂの端部であると特定し、抽出する方法等、従来既知の方法を用いることによって行われる。
【００５８】
次のステップ２０８では、打鋲装置コントローラ３８が、照明装置３４をオフにする。
【００５９】
次のステップ２１０では、打鋲装置コントローラ３８が、照明装置３４がオフとなっているか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ２１２へ移行する一方、照明装置がオフとなっていない場合は、ステップ２０８へ戻る。
【００６０】
次のステップ２１２では、照射装置３０から照射される照射光がオフとなっているか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ２１４へ移行し、否定判定の場合は、ステップ２２０へ移行する。
【００６１】
ステップ２１４では、カメラ３２によって撮影画像（撮影画像２）を取得する。撮影画像２は、照明装置３４がオフとされ、かつ照射装置３０もオフとされた状態における撮影画像である。
【００６２】
次のステップ２１６では、照射装置３０をオンとし、照射光を被加工物へ照射する。
【００６３】
次のステップ２１８では、カメラ３２によって撮影画像（撮影画像３）を取得し、ステップ２２６へ移行する。撮影画像３は、照明装置３４がオフとされ、かつ照射装置３０がオンとされた状態における撮影画像である。すなわち、撮影画像３は、照明装置３４がカメラ３２の撮影範囲を照らしていない間に取得された撮影画像であるため、被加工物の表面に照射された照射光がより鮮明に撮影されている。
【００６４】
一方、ステップ２２０へ移行する場合は、照射装置３０がオンとされた状態であり、ステップ２２０では、カメラ３２によって撮影画像３を取得する。
【００６５】
次のステップ２２２では、照射装置３０をオフとし、照射光を被加工物へ照射する。
【００６６】
次のステップ２２４では、カメラ３２によって撮影画像２を取得し、ステップ２２６へ移行する。
【００６７】
ステップ２２６では、画像処理装置３６が、撮影画像２及び撮影画像３から被加工物の表面における照射光の位置座標を抽出する。
撮影画像２と撮影画像３とは、照明装置３４をオン及びオフすることによって交互に撮影された画像であるため、撮影画像２と撮影画像３との各座標の強度を減算することで照射光の強度だけが差分として残る。このため、本第１実施形態に係る打鋲装置１０は、差分として残った強度の中心位置の座標を求めることによって、照射光の位置座標を容易に特定することができる。
【００６８】
次のステップ２２８では、画像処理装置３６が、上述した（１）式を用いて、測定距離を算出する。
【００６９】
次のステップ２３０では、画像処理装置３６が、目標距離と測定距離との差分を算出し、目標距離と測定距離との差分の絶対値が予め定められた閾値（公差）未満となっているか否かを判定し、肯定判定の場合は、本処理を終了し、否定判定の場合は、ステップ２３２へ移行する。
【００７０】
ステップ２３２では、打鋲装置コントローラ３８が、目標距離と測定距離との差分に基づいて、ワークフレーム２４の回転方向及び回転角度を求め、ワークフレーム２４の回転方向及び回転角度を示した角度指示値をモータ４０へ送信し、ステップ１００へ戻る。モータ４０は角度指示値を受信すると、角度指示値に基づいてワークフレーム２４を回転させる。
【００７１】
以上説明したように、本第１実施形態に係る打鋲装置１０は、被加工物が打鋲される打鋲位置を示す照射光を被加工物の表面に照射する照射装置３０と、照射光により示される打鋲位置と共に、被加工物が有する基準部を含む領域を撮影範囲とした撮影画像を取得するカメラ３２とを備える。そして、画像処理装置３６が、カメラ３２によって取得された撮影画像に基づいて、照射光と基準部との距離を測定し、打鋲装置コントローラ３８が、測定距離が目標距離となるように、被加工物と照射光により示される打鋲位置とを相対的に移動させる制御を行う。
従って、本第１実施形態に係る打鋲装置１０は、作業員による被加工物に対する打鋲位置への位置決め操作を簡略化できる。
【００７２】
また、本第１実施形態に係る打鋲装置１０は、照明装置３４が撮影範囲を照らしている間、及び照明装置３４が撮影範囲を照らしていない間に、カメラ３２が撮影画像を取得する。
従って、本第１実施形態に係る打鋲装置１０は、照射光により示される打鋲位置と基準部とがより鮮明に撮影されるので、照射光により示される打鋲位置と基準部との距離をより精度高く測定することができる。
【００７３】
また、本第１実施形態に係る外板パネル２０Ａは、曲率を有すると共に、打鋲方向に対して垂直な面内の移動、及び該面上の軸と平行な軸を中心軸とした回転が可能とされたワークフレーム２４に載置され、パネル２０Ｂは、外板パネル２０Ａよりもサイズが小さく、外板パネル２０Ａの長手方向及び周方向の少なくとも一方に沿って打鋲される。そして、外板パネル２０Ａの熱膨張による打鋲位置のずれが、ワークフレーム２４が上記面内を移動することで補正され、測定距離と目標距離とのずれが、ワークフレーム２４が回転することで補正される。
従って、本第１実施形態に係る打鋲装置１０は、被加工物の熱膨張による打鋲位置のずれ、及び曲率を有する被加工物の長手方向及び周方向の少なくとも一方に沿った打鋲位置のずれを補正することができる。
【００７４】
なお、本第１実施形態では、外板パネル２０Ａの下側にパネル２０Ｂが打鋲される場合について説明したが、これに限らず、外板パネル２０Ａの上側にパネル２０Ｂが打鋲されてもよい。この場合、カメラ３２は、外板パネル２０Ａの斜め上方に設けられると共に、照射装置３０はアッパーアンビル１６の中心軸線上に設けられる。
【００７５】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について説明する。
【００７６】
なお、本第２実施形態に係る打鋲装置１０の構成は、図１，２に示す第１実施形態に係る打鋲装置１０の構成と同様であるので説明を省略する。
【００７７】
図７は、本第２実施形態に係る打鋲装置１０におけるロアーアンビル１４、被加工物に対する打鋲位置、及び打鋲位置を撮影するための構成を示した図である。なお、図７における図３と同一の構成部分については図３と同一の符号を付して、その説明を省略する。なお、図７では、照明装置３４の図示を省略する。
【００７８】
図７に示されるように、本第２実施形態に係る打鋲装置１０は、照射装置３０を２つ備える。２つの照射装置３０は、各々平面状の照射光をロアーアンビル１４の中心軸線に対して斜めから中心軸線と一致するように被加工物の表面に向けて照射し、被加工物の表面における複数の照射光の交点が打鋲位置を示すように配置される。
【００７９】
なお、平面状の照射光は、例えば照射装置３０から照射される直線状のレーザ光をシリンドリカルレンズ等のレンズによって発散させ、さらに不図示のスリットに通過させることによって形成される。
【００８０】
図８は、本第２実施形態に係るカメラで取得された撮影画像を示す図である。
図８に示されるように、２つの照射光は、一例として互いの平面が直交し、その交点が打鋲位置となる。また、照射光の一方がパネル２０Ｂの端部に対して平行になり、照射光の他方がパネル２０Ｂの端部に対して直角になるように、照射光が照射されることで、パネル２０Ｂの端部と照射位置との関係をより明確にできる。
【００８１】
以上説明したように、本第２実施形態に係る打鋲装置１０は、各々平面状の照射光をロアーアンビル１４Ｂの中心軸線に対して斜めに照射し、被加工物の表面における複数の照射光の交点が打鋲位置を示すように配置される複数の照射装置３０を備える。これにより、本第２実施形態に係る打鋲装置１０は、照射装置３０を打鋲位置の真下に配置しなくてもよいため、照射装置３０の配置位置の自由度を高めることができる。
【００８２】
また、本第２実施形態では、外板パネル２０Ａの下側にパネル２０Ｂが打鋲される場合について説明したが、これに限らず、外板パネル２０Ａの上側にパネル２０Ｂが打鋲されてもよい。この場合、カメラ３２は、外板パネル２０Ａの上側に設けられると共に、照射装置３０は、各々平面状の照射光をアッパーアンビル１６の中心軸線に対して斜めに照射し、被加工物の表面における複数の照射光の交点が打鋲位置を示すように配置される。
【００８３】
また、本第２実施形態では、打鋲装置１０に照射装置３０が２つ設けられる場合について説明したが、これに限らず、打鋲装置１０に照射装置３０が３つ以上設けられてもよい。
【００８４】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態について説明する。
【００８５】
なお、本第３実施形態に係る打鋲装置１０の構成は、第１実施形態に係る打鋲装置１０の構成又は第２実施形態に係る打鋲装置１０の構成と同様であるので説明を省略する。
【００８６】
ワークフレーム２４を回転させるためのモータ４０に備えられる減速機のバックラッシュは、ワークフレーム２４の回転精度を悪化させる。そこで、本第３実施形態に係る打鋲装置コントローラ３８は、ワークフレーム２４を回転させる場合、ワークフレーム２４の回転角度の誤差を補正する処理を行い、打鋲位置のずれをより精度良く解消する。
【００８７】
ワークフレーム２４の回転角度の誤差を補正する処理の一つとして、ワークフレーム２４に載置される搭載物の重量及び該搭載物の重心位置に基づいて予め求められた回転角度の誤差の予測値を用いて、ワークフレーム２４の回転角度を補正する処理が挙げられる。
【００８８】
バックラッシュ、すなわちワークフレーム２４の回転角度の誤差は、ワークフレーム２４に載置される搭載物の重量と、該搭載物の重心位置のバランスによって、減速機が備えるギアの当たり位置が変動することによって発生する。ワークフレーム２４に載置される搭載物とは、被加工物及び被加工物を固定するための固定冶具２６等である。
すなわち、回転角度の誤差の度合いは、ワークフレーム２４に載置される搭載物の重量及び該搭載物の重心位置に応じて変化する。
【００８９】
図９は、ワークフレーム２４の目標回転角度θと角度補正値Δθとの関係を示すグラフであって、ヒステリシスが無い場合におけるグラフある。
すなわち、図９に示される関係が上記予測値となる。目標回転角度θに対する角度補正値Δθは、傾きα（Ｇ）と目標回転角度θとの積で表わされる。なお、傾きα（Ｇ）は、搭載物の重量Ｇの関数である。そして、目標角度θと角度補正値Δθとの関係は、搭載物の重心バランスの変曲点となる目標回転角度θａを中心として、その切片が変化する。なお、目標回転角度θａを中心とした所定範囲（θａ−β＜θ＜θａ＋β）においては、目標回転角度θと角度補正値Δθとの関係は非線形となる。
【００９０】
ワークフレーム２４を回転させるためのモータ４０に入力する角度指令値θ’は、打鋲装置コントローラ３８によって、下記（４）式に基づいて算出される。
【数４】
2013103249.tif 000006
【００９１】
また、図１０は、ワークフレーム２４の目標回転角度θと角度補正値Δθとの関係を示すグラフであって、ヒステリシスが有る場合におけるグラフある。ヒステリシスが有る場合は、モータ４０の回転方向が異なると角度補正値ΔθにオフセットΔθoffが生じる。そのため、モータ４０の回転方向が所定方向の場合を回転方向サインＳ＝−１とし、回転方向が所定方向とは逆方向の場合を回転方向サインＳ＝１とすると、角度指令値θ’は、打鋲装置コントローラ３８によって、下記（５）式に基づいて算出される。
【数５】
2013103249.tif 000007
【００９２】
なお、上記（４）式及び（５）式は、被加工物及び固定冶具２６の設計値から、重量及び重心位置を算出し、実験的又は解析的に予め求められる。
【００９３】
また、ワークフレーム２４の回転角度の誤差を補正する他の処理として、ワークフレーム２４が回転角度に応じた所定の高さを保つように、ワークフレーム２４の回転角度を補正する処理が挙げられる。
【００９４】
ワークフレーム２４を回転させるためのモータ４０に備えられる減速機にバックラッシュが生じない場合は、ワークフレーム２４の回転角度に応じたワークフレーム２４の高さは所定値となる。そこで、ワークフレーム２４が回転角度に応じた所定の高さを保つように、ワークフレーム２４の回転角度を補正する。このために、図１１に示されるように、ワークフレーム２４の側面にマーカを設け、マーカをカメラ５０によって検知する。
【００９５】
カメラ５０は、上下方向にカメラ５０を移動可能とするリニアステージ５２に備えられる。そして、ワークフレーム２４に対する角度指令値θ’に基づいて算出される高さｈに応じて、カメラ５０はリニアステージ５２に沿って移動する。
なお、高さｈは、Ａ軸を回転軸としたワークフレーム２４の回転半径をＲとすると、下記（６）式から算出される。
【数６】
2013103249.tif 000008
【００９６】
すなわち、バックラッシュが無い場合は、カメラ５０によって取得される撮影画像の縦方向の中心とワークフレーム２４に設けられたマーカの中心位置とが一致する。しかし、バックラッシュが生じた場合は、図１２に示されるように、撮影画像の縦方向の中心とワークフレーム２４の側面に設けられたマーカの中心位置とが一致せず、高さΔｈの誤差が生じる。そこで、画像処理装置３６は、カメラ５０によって取得された撮影画像から高さΔｈを算出し、打鋲装置コントローラ３８は、高さΔｈが所定範囲内となるように、角度指令値をモータ４０へ送信する。
【００９７】
以上説明したように、本第３実施形態に係る打鋲装置コントローラ３８は、ワークフレーム２４を回転させる場合に、ワークフレーム２４の回転角度の誤差を補正するので、打鋲位置のずれをより精度良く解消することができる。
回転角度の誤差を補正する処理として、打鋲装置コントローラ３８は、回転角度の誤差の予測値を予め求め、該予測値を用いてワークフレーム２４の回転角度を補正するので、減速機のバックラッシュの影響を解消でき、打鋲位置のずれをより精度良く解消することができる。
また、他の処理として、打鋲装置コントローラ３８は、ワークフレーム２４が回転角度に応じた所定の高さを保つように、ワークフレーム２４の回転角度を補正するので、減速機のバックラッシュの影響を解消でき、打鋲位置のずれをより精度良く解消することができる。
【００９８】
以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００９９】
例えば、上記各実施形態では、照射光により示される打鋲位置と共に、被加工物が有する基準部を含む領域を撮影範囲とした撮影画像を取得するカメラ３２を一台備える形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、異なる方向から打鋲位置を撮影するカメラ３２を２台以上備える形態としてもよい。例えば外板パネル２０Ａの周方向に骨材が取り付けられている場合等には、一台のカメラ３２では骨材に遮られて打鋲位置が撮影できない可能性が有る。このような場合に、カメラ３２を２台以上備えることによって、打鋲位置をより確実に撮影することができる。
【０１００】
また、上記各実施形態では、２つの被加工物を打鋲する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、３つ以上の被加工物を重ね合わせて打鋲する形態としてもよい。
【０１０１】
また、上記各実施形態では、ロア−アンビル１４及びアッパーアンビル１６が固定され、ワークフレーム２４に載置された被加工物が照射光により示される打鋲位置に対して移動する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、被加工物が固定され、ロア−アンビル１４、アッパーアンビル１６、及び照射装置３０が被加工物に対して移動する形態としてもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１０    打鋲装置
１４    ロアーアンビル
１６    アッパーアンビル
２０Ａ    外板パネル
２０Ｂ    パネル
２４    ワークフレーム
３０    照射装置
３２    カメラ
３４    照明装置
３６    画像処理装置
３８    打鋲装置コントローラ
【図１】
2013103249.tif 000009
【図２】
2013103249.tif 000010
【図３】
2013103249.tif 000011
【図４】
2013103249.tif 000012
【図５】
2013103249.tif 000013
【図６】
2013103249.tif 000014
【図７】
2013103249.tif 000015
【図８】
2013103249.tif 000016
【図９】
2013103249.tif 000017
【図１０】
2013103249.tif 000018
【図１１】
2013103249.tif 000019
【図１２】
2013103249.tif 000020