ガラス搬送装置及びその制御方法、並びに車両の製造方法
【課題】ガラスを精度よく取付位置まで搬送することができるガラス搬送装置、ガラス搬送装置の制御方法、及び自動車の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様にかかるガラス搬送装置は、自動車１００のガラスをその取付位置まで搬送するガラス搬送装置である。ガラスを保持する吸着治具６０と、吸着治具６０を移動させるための関節５２を有するアーム機構５０と、吸着治具６０で保持したリアガラス２ｂを、ボディ１０１形状に応じた仮想ガイドＧｒに沿って移動させるよう、アーム機構５０を制御する制御部８０とを備えている。フロントガラス２ａの取付位置の高さを記憶し、取付位置の高さに応じて仮想ガイド高さを算出し、仮想ガイド高さの仮想ガイドＧｒに沿って、リアガラス２ａを移動させている
【解決手段】本発明の一態様にかかるガラス搬送装置は、自動車１００のガラスをその取付位置まで搬送するガラス搬送装置である。ガラスを保持する吸着治具６０と、吸着治具６０を移動させるための関節５２を有するアーム機構５０と、吸着治具６０で保持したリアガラス２ｂを、ボディ１０１形状に応じた仮想ガイドＧｒに沿って移動させるよう、アーム機構５０を制御する制御部８０とを備えている。フロントガラス２ａの取付位置の高さを記憶し、取付位置の高さに応じて仮想ガイド高さを算出し、仮想ガイド高さの仮想ガイドＧｒに沿って、リアガラス２ａを移動させている
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に対して取り付けられるガラスを搬送するガラス搬送装置及びその制御方法、並びに車両の製造方法に関し、特に、ガラスを車両へ取り付けるためにガラスを取付位置まで移動させるガラス搬送装置及びその制御方法、並びに車両の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に対しウィンドウガラス（以下、これをガラスと称す）を組み付けるガラス組付装置として、例えば特許文献１に開示されているものがある。この特許文献１には、車両の組立工程における車両の搬送ライン上で、人手を介することなく車両に対しガラスを組み付けるガラス貼付装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２７２５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的にガラス組付装置は、吊下げ設置タイプと床設置タイプとに分けられる。前者の場合、アーム機構が車両の組立工程ライン上方に設置される。具体的には、この組立工程ラインが設けられる工場等の天井側に配設される。そして、ロボットアームが車両搬送位置に応じて設置されたレール等にスライド自在に取り付けられている。そして、搬送されてくる車両に対してアーム機構が同期移動して、ガラスを供給している。
【０００５】
また後者の場合、アーム機構が組立工程ラインにおける車両搬送位置近傍に配設される。そして、アーム機構は、搬送される車両位置に応じて固定または移動可能に設けられている。いずれの場合も搬送される車両に対して、アーム機構を駆動することでガラスを供給している。因みに、車両の組立工程としては、上述したように組み立てる車両が搬送ライン上を所定の速さで流れながら組み立て作業を行う場合と、搬送ラインから分岐して設けられる工程別ラインにおいて車両を停止した状態で組み立て作業を行う場合とがある。
【０００６】
そして、ガラス組付装置は、ガラスを保持するガラス保持機構と、ガラス保持機構を回動自在に保持するアーム機構とを備えている。例えば、アーム機構の先端に、保持機構が取り付けられている。そして、アーム機構を駆動することによって、保持機構に保持されているガラスを取付位置まで移動させることができる。
【０００７】
ところで、かかる従来のガラス組付装置は、自動車の進行方向に対し後方（以下、これをリア側と称する）のリアガラスと、自動車の進行方向に対し前方（以下、これをフロント側と称する）のフロントガラスの両方に対して使用される。すなわち、同一のガラス貼付装置で、車両のフロントガラス、及びリアガラスを順番に取り付ける。この場合、たとえば、フロントガラスを保持した状態で、フロントガラスの取付位置まで移動させる。そして、フロントガラスの保持を開放して、フロントガラスを自動車のボディに取り付ける。その後、リアガラスを保持して、リアガラスの取付位置まで移動させる。そして、リアガラスを開放して、リアガラスを自動車のボディに取り付ける。
【０００８】
フロントガラスの前方は開放しているため、障害物がない。よって、フロントガラス組み付け軌道上、単純な上下動作、及び回転動作で組み付けることができる。一方、セダン型自動車の場合、ボディに、トランクフードがある。従って、リアガラスを取り付ける場合、トランクフードとボディとの隙間にリアガラスを通さなければならない。例えば、トランクフードとボディとの隙間は、３０〜４０ｍｍ程度である。よって、リアガラスを取り付けるためには、高い軌跡精度が要求される。しかしながら、ボディの床面からの位置精度がコンベア上の車両毎にばらついている。従って、ボディに対して高い軌跡精度で移動させることが困難になってします。すなわち、ボディとトランクフードとの隙間に挿入することが困難になってしまうという問題点がある。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ガラスを精度よく取付位置まで搬送することができるガラス搬送装置，ガラス搬送方法、及び車両の製造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】
【００１０】
本発明の第１の態様にかかるガラス搬送装置は、車両の第１のガラス、及び第２のガラスを取り付けるため、ガラスを保持した状態で、取付位置まで搬送するガラス搬送装置であって、前記車両に取り付けられるガラスを保持する保持機構と、前記保持機構を移動させるための関節を有するアーム機構と、前記関節の位置を測定するために設けられた測定器と、前記保持機構で保持した第２のガラスを、前記車両のボディ形状に応じた仮想ガイドに沿って移動させるよう、前記測定器での測定結果に応じて前記アーム機構を制御する制御部とを備えた、ガラス搬送装置であって、前記制御部が、前記第１のガラスの取付位置まで移動した際に、前記測定器での測定結果に基づいて算出された前記取付位置の高さを記憶し、前記取付位置の高さに応じて仮想ガイド高さを算出し、前記仮想ガイド高さの前記仮想ガイドに沿って、前記第２のガラスを移動させるものである。これにより、車両毎に仮想ガイド高さが算出されるため、車両毎に設定された仮想ガイドに沿って、保持機構が移動する。よって、ガラスや保持機構が車両と衝突するのを防ぐことができ、確実にガラスを搬送することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様にかかるガラス搬送装置は、上記のガラス搬送装置であって、前記第１のガラスの取付位置まで移動した際に、前記測定器での測定結果に基づいて算出された水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度のいずれか一つ以上を記憶し、前記水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度に応じて、前記仮想ガイドの位置、又は角度を決定するものである。これにより、より高い位置精度でガラスを搬送することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様にかかるガラス搬送装置の制御方法は、車両に取り付けられる第１のガラス、又は第２のガラスを保持する保持機構と、前記保持機構を移動させるための関節を有するアーム機構と、前記関節の位置を測定するために設けられた測定器と、を備え、前記保持機構で保持した第２のガラスを、前記車両のボディ形状に応じた仮想ガイドに沿って移動させるよう、前記測定器での測定結果に応じて前記アーム機構を制御するガラス搬送装置の制御方法であって、前記第１のガラスの取付位置まで移動した際に、前記測定器での測定結果に基づいて算出された前記取付位置の高さを記憶し、前記取付位置の高さに応じてガイド高さを算出し、前記ガイド高さの前記仮想ガイドに沿って、前記第２のガラスを移動させるものである。これにより、車両毎に仮想ガイド高さが算出されるため、車両毎に設定された仮想ガイドに沿って、保持機構が移動する。よって、ガラスや保持機構が車両と衝突するのを防ぐことができ、確実にガラスを搬送することができる。
【００１３】
本発明の第４の態様にかかるガラス搬送装置は、上記のガラス搬送装置であって、前記第１のガラスの取付位置まで移動した際に、前記測定器での測定結果に基づいて算出された水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度のいずれか一つ以上を記憶し、前記水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度に応じて、前記仮想ガイドの位置又は角度を決定するものである。これにより、より高い位置精度でガラスを搬送することができる。
【００１４】
本発明の第５の態様にかかるガラス搬送装置は、上記のガラス搬送装置の制御方法を用いてガラス搬送装置を制御して、ガラスを車両の窓枠に取り付けるステップを有するものである。これにより、ガラスを安全、確実に取り付けることができるため、生産性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ガラスを精度よく取付位置まで搬送することができるガラス搬送装置、ガラス搬送方法、及び車両の製造方法を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本実施の形態にかかるガラス搬送装置は、例えば、作業者との協調動作によって、ガラスを車両の窓枠に取り付けるため、ガラスを搬送する。ガラス搬送装置は、車両の第１のガラス、及び第２のガラスを取り付けるため、ガラスを保持した状態で、取付位置まで搬送するガラス搬送装置である。そして、車両に取り付けられるガラスを保持する保持機構と、保持機構を移動させるための関節を有するアーム機構と、関節の位置を測定するために設けられた測定器とを備えている。さらに、ガラス搬送装置には、保持機構で保持した第２のガラスを、車両のボディ形状に応じた仮想ガイドに沿って移動させるよう、測定器での測定結果に応じてアーム機構を制御する制御部が設けられている。その制御部が、第１のガラスの取付位置まで移動した際に、測定器での測定結果に基づいて算出された前記取付位置の高さを記憶し、取付位置の高さに応じて仮想ガイド高さを算出し、仮想ガイド高さの前記仮想ガイドに沿って、前記第２のガラスを移動させる。
【００１７】
発明の実施の形態１．
本実施の形態にかかるガラス搬送装置について、図１を用いて説明する。図１は、ガラス搬送装置の構成を示す模式図である。図１に示すガラス搬送装置１０は、車両のウィンドウガラスを搬送するロボットである。ここでは、車両がトランクフード（ラゲージハッチ）を有するセダン型の自動車として説明する。ガラス搬送装置１０は、作業者１との協調動作によって、車両のウィンドウガラスを取り付けるため、ガラス２を取付位置まで搬送する。すなわち、自動車のガラス取付工程において、ガラス搬送装置１０は、作業者の補助を行うアシスト装置である。また、ガラス搬送装置１０は、工場の天井などに吊るされた吊下げ設置タイプの装置である。従って、ガラス搬送装置１０は、自動車の組立工程ライン上方に設置される。
【００１８】
ガラス搬送装置１０は、アーム機構５０と吸着治具６０とを有している。吸着治具６０は、ガラスを保持するための保持機構である。吸着治具６０には、ハンドル６１と、デッドマンＳＷ６２と、フレーム６３とが設けられている。フレーム６３は、吸着治具６０の枠組みで、枠形状を有している。フレーム６３の下方には、ガラス２を吸着するための吸盤が設けられている。また、吸盤には、図示しないポンプに接続された吸引口が設けられている。吸盤をガラス２に密着させ、吸盤内の吸引口から空気を吸引する。これにより、ガラス２が吸着治具６０に吸着保持される。ガラス２を吸着した状態で取付位置まで移動させ、吸引口から空気を排出すると、保持したガラス２が開放される。これにより、ガラス２の取付が可能になる。なお、吸着治具６０は、自動車のフロントガラス、及びリアガラスのいずれも吸着可能な構成をしている。
【００１９】
さらに、フレーム６３の両側には、それぞれハンドル６１が取り付けられている。２つのハンドル６１は、平面視略Ｕ字状である。そして、ハンドル６１は吸着治具６０の両端部に配置されている。取付作業を行う際には、作業者１は、このハンドル６１を把持する。そして、作業者１がハンドル６１に力を加えると、後述するアーム機構５０の関節が回転する。これにより、作業者１の操作により、ガラス２の位置を変えることができる。また、一方のハンドル６１には、デッドマンＳＷ６２が設けられている。デッドマンＳＷ６２が、作業者１が把持する方のハンドル６１に設けられている。デッドマンＳＷ６２は、ハンドル６１の幅方向の一端に配設されている。作業の安全性確保のため、デッドマンＳＷ６２をＯＮしている間のみ、アーム機構５０のアクチュエータが動作する。もちろん、デッドマンＳＷ６２を両方のハンドル６１にそれぞれ配設してもよい。これにより、作業性を向上することができる。
【００２０】
吸着治具６０は、アーム機構５０の先端に取り付けられている。すなわち、アーム機構５０の手先５４の位置で吸着治具６０がアーム機構５０に接続されている。アーム機構５０は、製造組立てラインの工場の天井から下方に延設されている。アーム機構５０は、吸着治具６０を移動させるための複数の関節５２を有している。すなわち、アーム機構５０は、ロボットアームであり、吸着治具６０を回動自在に保持している。
【００２１】
関節５２には、リンク５１が接続されている。各関節５２を駆動することによって、関節角度が変化する。すると、リンク５１の角度が変わり、吸着治具６０が移動する。なお、関節５２の一部は、受動関節であってもよい。すなわち、モータ等を有する能動関節が１以上設けられていればよい。能動関節とする場合は、関節５２にモータ等のアクチュエータを設け、受動関節とする場合は、関節５２にフリージョイントなどを設ける。
【００２２】
ここでは、アーム機構５０が４つのリンク５１を有する閉ループ機構になっている。４つのリンク５１が同じ長さであり、菱形状に配置されている。各リンク５１は、関節５２を介して接続されている。さらに、アーム機構５０はスライド機構７０を介して、天井から吊り下げられている。また、関節５２を介して、吸着治具６０がアーム機構５０に接続されている。
【００２３】
各関節５２は、例えば、回転関節である。従って、アーム機構５０には、関節５２を駆動するためのモータやギア等が設けられている。さらに、各関節５２は、モータ等の回転角度を検出するためのエンコーダを内蔵している。そして、後述する制御部は、エンコーダからの出力に応じて、フィードバック制御する。すなわち、エンコーダが関節角度を検出することで、関節の位置を測定することができる。この測定結果に応じて関節をフィードバック制御する。これにより、手先５４をガラス２の取付位置まで移動させることができる。吸着治具６０に保持されたガラス２を所定の取付位置まで移動させることができる。このように、アーム機構５０は、ガラス保持機構である吸着治具６０の位置を制御している。なお、アーム機構５０の構成は特に限定されるものではなく、アーム機構５０が旋回関節や直動関節を含んでいてもよい。さらに、関節５２の数やリンク５１の数は、特に限定されるものでない。吸着治具６０を３次元的に移動可能であればよい。
【００２４】
アーム機構５０はスライド機構７０に接続されている。すなわち、スライド機構７０はアーム機構５０をスライド可能に保持している。スライド機構７０は、例えば、ガイドレールやモータなどを有しており、アーム機構５０をスライド移動させる。これにより、前後方向にアーム機構がスライドする。スライド機構７０は、製造組立てラインの工場の天井に設置されている。
【００２５】
スライド機構７０は、車両のボディを搬送するコンベアと同期移動している。すなわち、スライド機構７０は、コンベアの搬送速度と同じ速度で、ガラス搬送装置１０を移動させている。さらに、スライド機構７０には、モータの回転角度を検出するエンコーダが設けられている。そして、制御部によって、スライド機構７０の移動が制御される。なお、制御部による制御については、後述する。もちろん、ボディ１０１が停止している状態で取付作業を行ってもよい。この場合、スライド機構７０を同期移動させる必要はない。
【００２６】
アーム機構５０の具体的な一構成例について図２を用いて説明する。ここでは、図２に示すようなＸＹＺ座標系（直交座標系）を用いて、アーム機構５０の説明を行う。なお、説明の明確化のため、図２に示すように、スライド機構７０側の関節５２を上関節５２ａとし、手先５４側の関節５２を下関節５２ｂとする。また、上関節５２ａに接続された２つのリンク５１を上リンク５１ａとし、下関節５２ｂに接続された２つのリンク５１を下リンク５１ｂとする。さらに、下リンク５１ｂと上リンク５１ａとを接続する関節５２を、中関節５２ｃとする。また、Ｚ方向は鉛直方向であり、Ｘ方向、及びＹ方向は水平面に平行な方向である。
【００２７】
上関節５２ａは、上リンク５１ａをそれぞれ前後方向に駆動する。すなわち、上関節５２ａが駆動すると、上リンク５１ａはＹ軸に平行な回転軸回り（ピッチ軸回り）に回転する。これにより、ＸＺ平面内における手先位置が変化する。より具体的には、Ｘ方向、及びＺ方向において、手先位置が変化する。さらに、上関節５２ａは、アーム機構５０全体を左右方向に駆動する。すなわち、Ｘ軸に平行な回転軸回り（ロール軸回り）に回転する。これにより、Ｙ方向及びＺ方向において、手先位置が変化する。
【００２８】
また、下関節５２ｂは、吸着治具６０を前後方向に駆動する。すなわち、下関節５２ｂが駆動すると、吸着治具６０がＹ軸に平行な回転軸回りに回転する。これにより、吸着治具６０の傾きが変わり、ガラス２の傾斜角度が変化する。よって、ガラス２を取り付けやすい角度で保持することができる。さらに、下関節５２ｂに３次元揺動可能なフリージョイントを設けてもよい。これにより、作業者がガラス２の姿勢を変えることができる。中関節５２ｃは、受動関節になっている。従って、上リンク５１ａは、中関節５２ｃのフリージョイントを介して、下リンク５１ｂと接続される。
【００２９】
さらに、各関節の回転角度から、取付位置を算出することができる。例えば、図２に示すように、ＸＺ平面において、Ｘ軸を基準とする上リンク５１ａの回転角度をそれぞれθ１、θ２とする。さらに、ＸＺ平面において、下リンク５１ｂを基準とする下関節５２ｂの回転角度をθ３とする。これらの関節角度θ１、θ２、θ３並びにリンク５１の長さに基づいて、手先位置が算出される。ここでは、例えば、上関節５２ａの位置を基準位置（原点）とする手先位置を取付位置とすることができる。もちろん、上関節５２ａをＸ軸に平行な回転軸回りに回転させた場合は、その回転角度を考慮して、取付位置を算出する。このように、エンコーダによって読み取られた関節角度が、取付位置の３次元座標に変換される。上関節５２ａの高さを基準とする取付位置の高さを算出することができる。もちろん、アーム機構５０の構成は上記の構成に限られるものではない。また、上記の方法以外で、手先位置、及び取付位置を求めてもよい。
【００３０】
次に、ガラスの組み付け工程におけるガラス搬送装置１０の動作について図３〜図７を用いて、説明する。図３は、フロントガラスを取り付けている様子を示す側面図である。図４は、図３の点線丸枠で示すフロント部分を拡大して示す側面図である。図５は、リアガラスを取り付けている様子を示す側面図である。図６は、図５の点線丸枠で示すリア部分を拡大して示す側面図である。図７は、ガラス搬送装置１０を用いたガラス取付工程を示すフローチャートである。すなわち、図７のフローにしたがって、ガラス搬送装置１０と作業者１が協調して、ボディ１０１の窓枠にガラスを取り付ける。
【００３１】
図３〜図６は、ＸＺ平面における作業の様子を示す図である。なお、図３〜図６では、ＸＹＺ座標系（直交座標系）において、−Ｘ方向にボディ１０１を移動するものとする。コンベア（不図示）などによって自動車１００のボディ１０１が−Ｘ方向に流れていく。スライド機構７０は、コンベアの搬送速度に同期して移動する。図３〜図６では、ガラス搬送装置１０の構成を適宜省略している。また、図４、及び図６では、作業者１及び吸着治具６０を省略して図示している。
【００３２】
図３に示すように、フロントガラス２ａを取付位置まで移動して、フロントガラス２ａの取付を行う（ステップＳ１０１）。そのため、まず、スライド機構７０及びアーム機構５０などを駆動して、吸着治具６０をフロントガラス２ａが用意されているガラス搬出エリアまで移動する。そして、吸着治具６０によってフロントガラス２ａを吸着する。具体的には、吸盤に設けられている吸引口から空気を吸引して、吸着治具６０がフロントガラス２ａを吸着保持する。なお、ガラスの吸着動作をガラス搬送装置１０と作業者１が協調して行ってもよい。例えば、作業者１がフロントガラス２ａの位置及び姿勢を調整しながら、アーム機構５０を誘導して、フロントガラス２ａをフロント窓枠１０１ａ近傍まで移動してもよい。
【００３３】
そして、スライド機構７０を駆動して、アーム機構５０がフロント側の同期位置になった状態で、同期移動を行う。これにより、ボディ１０１のフロント部分の上方にアーム機構５０が配置された状態で、コンベアとともにアーム機構５０が−Ｘ方向に移動していく。すなわち、自動車１００のボディ１０１とガラス搬送装置１０が同じ速度で移動する。
【００３４】
そして、フロントガラス２ａを取付位置まで移動させる。例えば、ハンドル６１を把持した作業者１が、吸着治具６０に力を加えて、フロントガラス２ａを移動させる。あるいは、アーム機構５０を駆動して、フロントガラス２ａを移動させてもよい。これにより、ボディ１０１に対する吸着治具６０、及びフロントガラス２ａの位置が変化する。フロント窓枠１０１ａに対応する位置までフロントガラス２ａが移動したら、取付作業を行う。例えば、作業者１が吸着治具６０に設けられている取付動作ボタンを押す。これにより、アーム機構５０がフロントガラス２ａをフロント窓枠１０１ａ側に押し込む。この状態で、吸着治具６０がフロントガラス２ａの吸着を開放する。フロントガラス２ａがフロント窓枠１０１ａにはめ込まれる。作業者１とガラス搬送装置１０は適宜協調して、フロントガラス２ａの取付処理を行っている。
【００３５】
ここでは、フロントガラス２ａの押し込み動作が行われた位置を、取付位置としている。フロントガラス２ａの取付位置は、ボディ１０１の形状、コンベア上のボディ高さに応じてほぼ決まる。より具体的には、フロントガラス２ａの取付位置は、フロント窓枠１０１ａの位置に応じて決まる。従って、取付位置は、車両毎に異なっている。例えば、コンベア上の車両の高さにばらつきがあると、取付位置の高さが変化する。
【００３６】
このように、作業者１とガラス搬送装置１０の協調作業によって、フロントガラス２ａを取り付ける。自動車１００のフロント側では、トランクフード１０２などの障害物がないため、作業しやすい。ガラス搬送装置１０のガラス２の搬送に対する制約も少ない。例えば、コンベア上のボディ１０１の高さが基準となるボディ高さからずれていても、フロントガラス２ａや吸着治具６０等がボディ１０１に衝突することがない。
【００３７】
そして、ガラス搬送装置１０は、フロントガラス２ａの取付位置の高さ（以下、取付高さＨｆｒ）を記録する（ステップＳ１０２）。例えば、押し込み動作を行っているときの手先５４の位置を関節角度から算出する。すなわち、吸着を開放したときの手先５４の位置を取付位置とすることができる。そして、鉛直方向における取付位置を取付高さＨｆｒとする。なお、関節角度は、各関節のエンコーダによって検出されている。従って、エンコーダで検出された関節角度から、手先５４の座標を算出することができる。ここでは、天井の高さを基準として取付高さＨｆｒを求めている。取付高さＨｆｒはメモリ等に記憶される。
【００３８】
そして、取付高さＨｆｒとフロントガラス２ａの標準取付高さＨｆｓとの差ＦＨｅｒｒを算出する（ステップＳ１０３）。すなわち、取付高さＨｆｒとフロントガラス２ａの標準取付高さＨｆｓとを比較して、標準取付高さＨｆｓから取付高さＨｆｒがどの程度ずれているかを求める。この差ＦＨｅｒｒは、実際の取付高さＨｆｒの標準取付高さＨｆｓからのずれ量を示すことになる。差ＦＨｅｒｒは車両毎に異なっている。すなわち、差ＦＨｅｒｒはボディ１０１の高さのずれ量に応じた値になっている。従って、差ＦＨｅｒｒは車両毎に更新される。一方、同一車種では、標準取付高さＨｆｓが一定となるため、車両毎に異ならない。標準取付高さＨｆｓは予めメモリ等に記憶されている。
【００３９】
次に、リアガラスの標準仮想ガイド高さＨｒｓに差ＦＨｅｒｒを加算して、リアガラス用の仮想ガイド高さＦｒｒを算出する（ステップＳ１０４）。すなわち、ボディ１０１の高さのずれに応じて、標準仮想ガイド高さＨｒｓからずらす。標準仮想ガイド高さＨｒｓを差ＦＨｅｒｒだけずらすことで、リアガラス用の仮想ガイド高さＦｒｒが算出される。標準仮想ガイド高さＨｒｓは、車種によって一定となるため、車両毎に異ならない。標準仮想ガイド高さＨｒｓは予めメモリ等に記憶されている。一方、リアガラス用の仮想ガイド高さＦｒｒは車両毎に更新される。
【００４０】
リアガラス用の仮想ガイド高さＦｒｒに応じて仮想ガイド設定高さＨｒｒを調整する（ステップＳ１０５）。これにより、その自動車１００の仮想ガイドＧｒの位置（座標）が決定される。すなわち、差ＦＨｅｒｒが０のときの仮想ガイドを標準仮想ガイドとすると、標準仮想ガイドを鉛直方向に差ＦＨｅｒｒだけ平行移動させると、その車両の仮想ガイドＧｒになる。仮想ガイド高さＦｒｒの仮想ガイドＧｒは、仮想ガイド設定高さＨｒｒで示される。なお、仮想ガイドＧｒは、ボディ１０１の形状に沿っている。すなわち、基準仮想ガイドは車種毎に決まっており、その車種のボディ形状に応じた形状の面になっている。仮想ガイドＧｒはボディ１０１のリア窓枠１０１ｂの部分にほぼ平行になるように設定されている。仮想ガイドＧｒはボディ１０１のリア窓枠１０１ｂの部分から一定の距離だけ離れている。なお、基準仮想ガイドは、車両に応じた変わらないため、その座標が予めメモリ等に記憶されている。
【００４１】
そして、図５に示すように、リアガラス２ｂを取付位置まで移動して、リアガラス２ｂの取り付けを完了させる（ステップＳ１０６）。そのため、フロントガラス２ａの取付完了後、アーム機構５０を駆動して、吸着治具６０をボディ１０１から離間させ、リアガラス２ｂを吸着する。すなわち、スライド機構７０及びアーム機構５０などを駆動して、リアガラス２ｂが用意されているガラス搬出エリアまで吸着治具６０を移動する。そして、フロントガラス２ａと同様に、吸着治具６０がリアガラス２ｂを吸着する。これにより、吸着治具６０によってリアガラス２ｂが吸着保持され、リアガラス２ｂが移動可能になる。スライド機構７０を駆動して、アーム機構５０がリア側の同期位置になった状態で、同期移動を行う。リア側の同期位置は、フロント側の同期位置から所定距離だけ、＋Ｘ方向にずれている。前後の同期位置は、車両のボディ１０１寸法に応じて既定の距離だけ離れている。すなわち、同期位置は、ボディ１０１のフロント窓枠１０１ａとリア窓枠１０１ｂとの位置に応じて既定されている。なお、ステップＳ１０６の動作の一部については、ステップＳ１０２からステップＳ１０５までの処理と重複して行ってもよい。
【００４２】
ガラス搬送装置１０を同期移動させたら、図５に示すように、作業者１が吸着治具６０を把持する。そして、作業者１は、デッドマンSW６２をＯＮする。これにより、アーム機構５０が駆動して、吸着治具６０が移動する。このとき、調整された仮想ガイド設定高さＨｒｒで表される仮想ガイドＧｒに沿って、手先５４が移動する。そして、リア側の取付位置まで移動したら、作業者１の操作によって、アーム機構５０の駆動を停止する。これにより、リアガラス２ｂは、リア窓枠１０１ｂに対応する位置まで移動する。そして、フロントガラス２ａの取り付けと同様にリアガラス２ｂを取り付けるため、取付動作ボタンを押す。これにより、リアガラス２ｂの押し込み動作が行わ、リアガラス２ｂがリア窓枠１０１ｂ側に押し込まれる。このようにして、リアガラス２ｂがリア窓枠１０１ｂにはめ込まれ、リアガラス２ｂの取り付けが完了する。そして、次の車両に対しても、同様の制御によって、フロントガラス２ａ、及びリアガラス２ｂの取り付けを行う。
【００４３】
上記のようにガラス搬送装置１０を制御することで、確実にフロントガラス２ａ、及びリアガラス２ｂを取り付けることができる。すなわち、リアガラス２ｂの搬送時において、車両毎にボディ高さのばらつきがあったとしても、そのボディ高さに応じた仮想ガイド高さＦｒｒの仮想ガイドＧｒが設定される。よって、コンベア上のボディ高さのばらつきがあったとしても、ボディ１０１の高さに応じて仮想ガイドＧｒが鉛直方向に移動する。このため、仮想ガイドＧｒを車両毎に調整することができる。そして、この調整された仮想ガイド高さＦｒｒの仮想ガイドＧｒに沿って、リアガラス２ｂが移動する。このため、車両毎に最適化された仮想ガイドＧｒに沿ってリアガラス２ｂが移動する。トランクフード１０２やボディ１０１にリアガラス２ｂが衝突するのを防ぐことができ、トランクフード１０２とボディ１０１との隙間にリアガラス２ｂが確実に挿入することが可能になる。よって、ガラス２の搬送、貼り付けを容易に行うことができる。さらに、作業性及び安全性を向上することができる。上記のガラス搬送装置の制御方法を用いて、ガラス２を取り付けることで、車両の生産性を向上することができる。
【００４４】
次に、ガラス搬送装置１０において、手先５４を仮想ガイドＧｒに沿って移動させるための制御系について図８を用いて説明する。図８は、ガラス搬送装置１０の制御系を示すブロック図である。また、図８の説明では、図６を適宜参照する。制御部８０は、第１演算部８１、第２演算部８３、及び記憶部８２を備えている。そして、第１演算部８１、第２演算部８３、及び記憶部８２間のデータのやり取りがインターフェースを介して行われる。制御部８０は、エンコーダ５６で測定した関節角度に応じた測定信号が入力されている。
【００４５】
記憶部８２は例えば、ハードディスク装置、ＲＡＭ，ＲＯＭなどの記憶装置を有している。そして、記憶部８２は、手先５４の進入を認めない領域を３次元座標上の位置として記述した仮想ガイドＧｒを記憶している。もちろん、仮想ガイドＧｒの位置は、吸着治具６０の大きさやガラス２の厚さを考慮して設定されている。さらに、記憶部８２は、車種に応じた標準取付高さＨｆｓ、及びリアガラス２ｂの標準仮想ガイド高さＨｒｓ等を記憶している。
【００４６】
第１演算部８１は、関節５２の角度に基づいて、手先位置を算出することができる。つまり、第１演算部８１は、エンコーダ５６の出力に基づいて、３次元座標系での手先５４の位置情報（例えば、ＸＹＺ座標）をリアルタイムで算出する。もちろん、手先位置ではなく、ガラス２の位置を算出してもよい。
【００４７】
第２演算部８３は、上記のように車両毎に仮想ガイド設定高さＨｒｒを求める。すなわち、取付高さＨｆｒと標準取付高さＨｆｓから差ＦＨｅｒｒを算出する。さらに、差ＦＨｅｒｒと標準仮想ガイド高さＨｒｓからリアガラス２ｂ用の仮想ガイド高さＦｒｒを算出する。そして、仮想ガイド高さＦｒｒに基づいて、仮想ガイド設定高さＨｒｒを調整する。なお、第２演算部８３は、適宜算出した値を記憶部８２に記憶させるととも、必要な値を記憶部８２から読み出す。
【００４８】
さらに、第２演算部８３は、第１演算部８１で算出された手先位置と、仮想ガイドＧｒの位置を比較する。そして、その比較結果に応じて、仮想ガイドＧｒと手先位置を認識し、手先位置が仮想ガイドＧｒを越えないように、アーム機構５０のアクチュエータ５７を制御する。具体的には、仮想ガイドＧｒを越えないように、手先５４の目標速度に制限をかける速度指令値を算出する。速度指令値は、アクチュエータ５７に出力されて、手先速度が制御される。
【００４９】
なお、第１演算部８１と第２演算部８３は、物理的に独立している必要はなく、例えば、１つの中央処理装置（ＣＰＵ）としても構わない。すなわち、制御部８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、通信用のインターフェースなどを有し、ガラス搬送装置１０の各種動作を制御する。そして、この制御部８０は、例えばＲＯＭに格納された制御プログラムに従って各種の制御を実行する。もちろん、ソフトウェアによる処理に限らず、ハードウェアによる処理と組み合わせて、上記の演算処理を行ってもよい。
【００５０】
次に、仮想ガイドＧｒについて説明する。仮想ガイドＧｒは、いわゆる境界またはポテンシャル場と称するものである。例えば、アーム機構５０の手先５４が進入できない領域と進入できる領域との境界を仮想ガイドＧｒとすることができる。手先位置がこの仮想ガイドＧｒを越えると、リアガラス２ｂがボディ１０１と衝突してしまうおそれがある。また、手先位置が仮想ガイドＧｒから一定以上離れていると、吸着治具６０やリアガラス２ｂトランクフード１０２に衝突してしまうおそれがある。
【００５１】
仮想ガイドＧｒは、設定された座標系上の３次元データとして記憶される。すなわち、仮想ガイドＧｒは、３次元座標の集合として示される。従って、手先５４が進入できない領域と進入できる領域との境界面上の座標が記憶部８２に記憶される。そして、第２演算部８３は、手先位置と仮想ガイドＧｒの相対位置を常に比較して、アーム機構５０をフィードバック制御している。これにより、手先５４が仮想ガイドＧｒよりもボディ側に侵入しなくなる。具体的には、手先速度を制御して、仮想空間上で手先位置に制限をかけている。なお、仮想ガイドＧｒの３次元データとしては、特に平面に限られるものではなく、曲面や断続的な面や開口部を備えた曲面などを適宜設定することも可能である。さらに、仮想ガイドＧｒの位置は３次元座標ではなく、３次元空間における数式で表してもよい。
【００５２】
そして、制御部８０からは速度指令値をアクチュエータ５７に出力する。ここでは、まず、リアガラス２ｂが上方に配置されている状態でデッドマンＳＷ６２がＯＮされると、−Ｚ方向の速度Ａを速度指令値として出力する（図６参照）。これにより、鉛直下方に手先５４が移動して、仮想ガイドＧｒに向かう。手先５４が降下して、仮想ガイドＧｒに到達する。なお、速度Ａの速度指令値の発生は、作業者１の操作によって開始してもよい。例えば、作業者１が吸着治具６０をヨー軸回りに回転させることによって、鉛直下方の降下が開始してもよい。
【００５３】
仮想ガイドＧｒに到達すると、＋Ｘ方向の速度Ｂを速度指令値として出力する。すると、速度Ａと速度Ｂの合成である合成速度Ｃが実現され、手先５４が後斜め下方に移動していく。速度Ａと速度Ｂの大きさの比をボディ形状に応じた値にすることで、手先５４がボディ１０１の表面に沿って移動する。すると、リアガラス２ｂがボディ１０１とトランクフード１０２に衝突することなく、ボディ１０１とトランクフード１０２の隙間に入っていく。さらに、仮想ガイドＧｒに沿って移動して、リア窓枠１０１ｂに対応する位置まで、リアガラス２ｂを移動させる。そして、リアガラス２ｂがその位置まで移動したら、作業者１の操作などによって、アーム機構５０の駆動を停止する。そして、押し付け動作を行い、リア窓枠１０１ｂにリアガラス２ｂを取り付ける。
【００５４】
このように、フロントガラス２ａを取り付ける際の取付高さＨｆｒに基づいて仮想ガイドＧｒの高さを補正している。これにより、車両毎に仮想ガイドＧｒの位置を最適化することができる。トランクフード１０２やボディ１０１にリアガラス２ｂが衝突するのを防ぐことができ、トランクフード１０２とボディ１０１との隙間にリアガラス２ｂが確実に挿入することが可能になる。よって、ガラス２の搬送、貼り付けを容易に行うことができる。もちろん、車両はトランクフードを有するセダン型の自動車に限らず、他のタイプの車両に対して、ガラスを取り付けることが可能である。例えば、乗用車以外の車両でも適用可能である。さらに、フロントガラス及びリアガラスの取付に限らず、他のガラスを取り付ける場合にも適用可能である。もちろん、フロントガラス及びリアガラスの２種類に限らず、３種類以上のガラスを取り付けるためのガラス搬送装置１０であってもよい。例えば、サイドウィンドウとなるガラスを取り付けてもよい。
【００５５】
なお、上記の説明では、関節の位置を測定する測定器としてエンコーダ５６を用いたが、それ以外の測定器を用いてもよい。さらに、アーム機構５０を、速度指令値に応じてフィードバック制御したが、その他の指令値に応じてフィードバック制御してもよい。例えば、位置指令値や、トルク指令値に応じて制御してもよい。また、吸着以外の方法で、ガラスを保持してもよい。
【００５６】
その他の実施の形態．
上記の実施の形態では、取付高さのずれ分だけ、仮想ガイドの高さを調整したが、さらに、傾きを調整してもよい。例えば、フロントガラス２ａの取付位置におけるピッチ軸、ロール軸、又はヨー軸の傾きを測定する。そして、測定結果に応じて、仮想ガイドＧｒの傾きを調整する。例えば、図９に示すように、ボディのピッチ軸の傾き（ピッチ角度）が標準ピッチ角度からθ４ずれていたとする。この場合、その角度θ４に相当する角度θ５だけ、仮想ガイドＧｒを傾斜させる。ここでθ４とθ５とを一致させることが好ましい。このように、標準仮想ガイドから傾斜した仮想ガイドＧｒを設定する。これにより、より正確な制御を行うことができる。よって、より確実にトランクフード１０２、及びボディ１０１との衝突を防ぐことができる。
【００５７】
さらには、Ｙ方向の位置、及びＸ方向の位置を考慮して、仮想ガイドＧｒを設定してもよい。もちろん、フロントガラス取付時のＹ方向の位置、Ｘ方向の位置、ヨー角度、ピッチ角度、ロール角度の少なくとも１つを考慮して、仮想ガイドＧｒを設定すればよい。すなわち、フロントガラス２ａの取付位置まで移動した際に、エンコーダでの測定結果に基づいて、水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度のいずれか一つ以上を記憶する。測定した水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度に応じて、仮想ガイドＧｒの位置、又は角度を決定する。これにより、より位置精度の高い移動が可能になる。
【００５８】
また、上記のガラス搬送装置１０として産業用ロボットを用いることで、リアガラス２ｂの自動取付を行ってもよい。リアガラス２ｂの自動取付を行なう場合のフローについて図１０を用いて説明する。ます、実施の形態１のように、フロントガラス２ａと作業者１とロボットの協調作業で取り付ける（ステップＳ２０１）。そして、取り付けた際のフロントガラス２ａの角度、位置を記憶する（ステップＳ２０２）。この位置、及び角度は、ロボットアームの関節に設けられているエンコーダの読み値から求めることができる。次に、フロントガラスの角度、及び位置から、リアガラス２ｂを取り付けるべき位置、及び角度を推定する（ステップＳ２０３）。そして、推定されたリアガラスの取付位置、及び角度に基づき、協調作業用のロボット単独で自動取付を行う（ステップＳ２０４）。このようにすることで、リアガラスの自動取付が可能になる。産業用ロボットを用いることで、仮想ガイドＧｒに頼った作業者１による作業ではなく、自動取付が可能になる。この場合、位置制御を行うことができる産業用ロボットを用いる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるガラス搬送装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかるガラス搬送装置のアーム機構を説明するための側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかるガラス搬送装置において、フロントガラスを取り付けている様子を示す側面図である。
【図４】図３のフロント部分を拡大して示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかるガラス搬送装置において、フロントガラスを取り付けている様子を示す側面図である。
【図６】図５のフロント部分を拡大して示す側面図である。
【図７】本発明に実施の形態１にかかるガラス搬送装置を用いて、ガラスを取り付ける工程のフローを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１にかかるガラス搬送装置の制御系を示すブロック図である。
【図９】本発明のその他の実施形態にかかるガラス搬送装置の動作を示す。
【図１０】リアガラスの自動取付を行うときのフローを示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 作業者、２ ガラス、２ａ フロントガラス、２ｂ リアガラス、
１０ ガラス搬送装置、
５０ アーム機構、５１ リンク、５２ 関節、５４ 手先、
５６ エンコーダ、５７ アクチュエータ、
６０ 吸着治具、６１ ハンドル６１、６２ デッドマンＳＷ、６３ フレーム、
６４ フリージョイント、
７０ スライド機構、
８０ 制御部、８１ 第１演算部、８２ 記憶部、
１００ 車両、１０１ ボディ、１０１ａ フロント窓枠、１０１ｂ リア窓枠、
１０２ トランクフード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に対して取り付けられるガラスを搬送するガラス搬送装置及びその制御方法、並びに車両の製造方法に関し、特に、ガラスを車両へ取り付けるためにガラスを取付位置まで移動させるガラス搬送装置及びその制御方法、並びに車両の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に対しウィンドウガラス（以下、これをガラスと称す）を組み付けるガラス組付装置として、例えば特許文献１に開示されているものがある。この特許文献１には、車両の組立工程における車両の搬送ライン上で、人手を介することなく車両に対しガラスを組み付けるガラス貼付装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２７２５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的にガラス組付装置は、吊下げ設置タイプと床設置タイプとに分けられる。前者の場合、アーム機構が車両の組立工程ライン上方に設置される。具体的には、この組立工程ラインが設けられる工場等の天井側に配設される。そして、ロボットアームが車両搬送位置に応じて設置されたレール等にスライド自在に取り付けられている。そして、搬送されてくる車両に対してアーム機構が同期移動して、ガラスを供給している。
【０００５】
また後者の場合、アーム機構が組立工程ラインにおける車両搬送位置近傍に配設される。そして、アーム機構は、搬送される車両位置に応じて固定または移動可能に設けられている。いずれの場合も搬送される車両に対して、アーム機構を駆動することでガラスを供給している。因みに、車両の組立工程としては、上述したように組み立てる車両が搬送ライン上を所定の速さで流れながら組み立て作業を行う場合と、搬送ラインから分岐して設けられる工程別ラインにおいて車両を停止した状態で組み立て作業を行う場合とがある。
【０００６】
そして、ガラス組付装置は、ガラスを保持するガラス保持機構と、ガラス保持機構を回動自在に保持するアーム機構とを備えている。例えば、アーム機構の先端に、保持機構が取り付けられている。そして、アーム機構を駆動することによって、保持機構に保持されているガラスを取付位置まで移動させることができる。
【０００７】
ところで、かかる従来のガラス組付装置は、自動車の進行方向に対し後方（以下、これをリア側と称する）のリアガラスと、自動車の進行方向に対し前方（以下、これをフロント側と称する）のフロントガラスの両方に対して使用される。すなわち、同一のガラス貼付装置で、車両のフロントガラス、及びリアガラスを順番に取り付ける。この場合、たとえば、フロントガラスを保持した状態で、フロントガラスの取付位置まで移動させる。そして、フロントガラスの保持を開放して、フロントガラスを自動車のボディに取り付ける。その後、リアガラスを保持して、リアガラスの取付位置まで移動させる。そして、リアガラスを開放して、リアガラスを自動車のボディに取り付ける。
【０００８】
フロントガラスの前方は開放しているため、障害物がない。よって、フロントガラス組み付け軌道上、単純な上下動作、及び回転動作で組み付けることができる。一方、セダン型自動車の場合、ボディに、トランクフードがある。従って、リアガラスを取り付ける場合、トランクフードとボディとの隙間にリアガラスを通さなければならない。例えば、トランクフードとボディとの隙間は、３０〜４０ｍｍ程度である。よって、リアガラスを取り付けるためには、高い軌跡精度が要求される。しかしながら、ボディの床面からの位置精度がコンベア上の車両毎にばらついている。従って、ボディに対して高い軌跡精度で移動させることが困難になってします。すなわち、ボディとトランクフードとの隙間に挿入することが困難になってしまうという問題点がある。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ガラスを精度よく取付位置まで搬送することができるガラス搬送装置，ガラス搬送方法、及び車両の製造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】
【００１０】
本発明の第１の態様にかかるガラス搬送装置は、車両の第１のガラス、及び第２のガラスを取り付けるため、ガラスを保持した状態で、取付位置まで搬送するガラス搬送装置であって、前記車両に取り付けられるガラスを保持する保持機構と、前記保持機構を移動させるための関節を有するアーム機構と、前記関節の位置を測定するために設けられた測定器と、前記保持機構で保持した第２のガラスを、前記車両のボディ形状に応じた仮想ガイドに沿って移動させるよう、前記測定器での測定結果に応じて前記アーム機構を制御する制御部とを備えた、ガラス搬送装置であって、前記制御部が、前記第１のガラスの取付位置まで移動した際に、前記測定器での測定結果に基づいて算出された前記取付位置の高さを記憶し、前記取付位置の高さに応じて仮想ガイド高さを算出し、前記仮想ガイド高さの前記仮想ガイドに沿って、前記第２のガラスを移動させるものである。これにより、車両毎に仮想ガイド高さが算出されるため、車両毎に設定された仮想ガイドに沿って、保持機構が移動する。よって、ガラスや保持機構が車両と衝突するのを防ぐことができ、確実にガラスを搬送することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様にかかるガラス搬送装置は、上記のガラス搬送装置であって、前記第１のガラスの取付位置まで移動した際に、前記測定器での測定結果に基づいて算出された水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度のいずれか一つ以上を記憶し、前記水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度に応じて、前記仮想ガイドの位置、又は角度を決定するものである。これにより、より高い位置精度でガラスを搬送することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様にかかるガラス搬送装置の制御方法は、車両に取り付けられる第１のガラス、又は第２のガラスを保持する保持機構と、前記保持機構を移動させるための関節を有するアーム機構と、前記関節の位置を測定するために設けられた測定器と、を備え、前記保持機構で保持した第２のガラスを、前記車両のボディ形状に応じた仮想ガイドに沿って移動させるよう、前記測定器での測定結果に応じて前記アーム機構を制御するガラス搬送装置の制御方法であって、前記第１のガラスの取付位置まで移動した際に、前記測定器での測定結果に基づいて算出された前記取付位置の高さを記憶し、前記取付位置の高さに応じてガイド高さを算出し、前記ガイド高さの前記仮想ガイドに沿って、前記第２のガラスを移動させるものである。これにより、車両毎に仮想ガイド高さが算出されるため、車両毎に設定された仮想ガイドに沿って、保持機構が移動する。よって、ガラスや保持機構が車両と衝突するのを防ぐことができ、確実にガラスを搬送することができる。
【００１３】
本発明の第４の態様にかかるガラス搬送装置は、上記のガラス搬送装置であって、前記第１のガラスの取付位置まで移動した際に、前記測定器での測定結果に基づいて算出された水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度のいずれか一つ以上を記憶し、前記水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度に応じて、前記仮想ガイドの位置又は角度を決定するものである。これにより、より高い位置精度でガラスを搬送することができる。
【００１４】
本発明の第５の態様にかかるガラス搬送装置は、上記のガラス搬送装置の制御方法を用いてガラス搬送装置を制御して、ガラスを車両の窓枠に取り付けるステップを有するものである。これにより、ガラスを安全、確実に取り付けることができるため、生産性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ガラスを精度よく取付位置まで搬送することができるガラス搬送装置、ガラス搬送方法、及び車両の製造方法を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本実施の形態にかかるガラス搬送装置は、例えば、作業者との協調動作によって、ガラスを車両の窓枠に取り付けるため、ガラスを搬送する。ガラス搬送装置は、車両の第１のガラス、及び第２のガラスを取り付けるため、ガラスを保持した状態で、取付位置まで搬送するガラス搬送装置である。そして、車両に取り付けられるガラスを保持する保持機構と、保持機構を移動させるための関節を有するアーム機構と、関節の位置を測定するために設けられた測定器とを備えている。さらに、ガラス搬送装置には、保持機構で保持した第２のガラスを、車両のボディ形状に応じた仮想ガイドに沿って移動させるよう、測定器での測定結果に応じてアーム機構を制御する制御部が設けられている。その制御部が、第１のガラスの取付位置まで移動した際に、測定器での測定結果に基づいて算出された前記取付位置の高さを記憶し、取付位置の高さに応じて仮想ガイド高さを算出し、仮想ガイド高さの前記仮想ガイドに沿って、前記第２のガラスを移動させる。
【００１７】
発明の実施の形態１．
本実施の形態にかかるガラス搬送装置について、図１を用いて説明する。図１は、ガラス搬送装置の構成を示す模式図である。図１に示すガラス搬送装置１０は、車両のウィンドウガラスを搬送するロボットである。ここでは、車両がトランクフード（ラゲージハッチ）を有するセダン型の自動車として説明する。ガラス搬送装置１０は、作業者１との協調動作によって、車両のウィンドウガラスを取り付けるため、ガラス２を取付位置まで搬送する。すなわち、自動車のガラス取付工程において、ガラス搬送装置１０は、作業者の補助を行うアシスト装置である。また、ガラス搬送装置１０は、工場の天井などに吊るされた吊下げ設置タイプの装置である。従って、ガラス搬送装置１０は、自動車の組立工程ライン上方に設置される。
【００１８】
ガラス搬送装置１０は、アーム機構５０と吸着治具６０とを有している。吸着治具６０は、ガラスを保持するための保持機構である。吸着治具６０には、ハンドル６１と、デッドマンＳＷ６２と、フレーム６３とが設けられている。フレーム６３は、吸着治具６０の枠組みで、枠形状を有している。フレーム６３の下方には、ガラス２を吸着するための吸盤が設けられている。また、吸盤には、図示しないポンプに接続された吸引口が設けられている。吸盤をガラス２に密着させ、吸盤内の吸引口から空気を吸引する。これにより、ガラス２が吸着治具６０に吸着保持される。ガラス２を吸着した状態で取付位置まで移動させ、吸引口から空気を排出すると、保持したガラス２が開放される。これにより、ガラス２の取付が可能になる。なお、吸着治具６０は、自動車のフロントガラス、及びリアガラスのいずれも吸着可能な構成をしている。
【００１９】
さらに、フレーム６３の両側には、それぞれハンドル６１が取り付けられている。２つのハンドル６１は、平面視略Ｕ字状である。そして、ハンドル６１は吸着治具６０の両端部に配置されている。取付作業を行う際には、作業者１は、このハンドル６１を把持する。そして、作業者１がハンドル６１に力を加えると、後述するアーム機構５０の関節が回転する。これにより、作業者１の操作により、ガラス２の位置を変えることができる。また、一方のハンドル６１には、デッドマンＳＷ６２が設けられている。デッドマンＳＷ６２が、作業者１が把持する方のハンドル６１に設けられている。デッドマンＳＷ６２は、ハンドル６１の幅方向の一端に配設されている。作業の安全性確保のため、デッドマンＳＷ６２をＯＮしている間のみ、アーム機構５０のアクチュエータが動作する。もちろん、デッドマンＳＷ６２を両方のハンドル６１にそれぞれ配設してもよい。これにより、作業性を向上することができる。
【００２０】
吸着治具６０は、アーム機構５０の先端に取り付けられている。すなわち、アーム機構５０の手先５４の位置で吸着治具６０がアーム機構５０に接続されている。アーム機構５０は、製造組立てラインの工場の天井から下方に延設されている。アーム機構５０は、吸着治具６０を移動させるための複数の関節５２を有している。すなわち、アーム機構５０は、ロボットアームであり、吸着治具６０を回動自在に保持している。
【００２１】
関節５２には、リンク５１が接続されている。各関節５２を駆動することによって、関節角度が変化する。すると、リンク５１の角度が変わり、吸着治具６０が移動する。なお、関節５２の一部は、受動関節であってもよい。すなわち、モータ等を有する能動関節が１以上設けられていればよい。能動関節とする場合は、関節５２にモータ等のアクチュエータを設け、受動関節とする場合は、関節５２にフリージョイントなどを設ける。
【００２２】
ここでは、アーム機構５０が４つのリンク５１を有する閉ループ機構になっている。４つのリンク５１が同じ長さであり、菱形状に配置されている。各リンク５１は、関節５２を介して接続されている。さらに、アーム機構５０はスライド機構７０を介して、天井から吊り下げられている。また、関節５２を介して、吸着治具６０がアーム機構５０に接続されている。
【００２３】
各関節５２は、例えば、回転関節である。従って、アーム機構５０には、関節５２を駆動するためのモータやギア等が設けられている。さらに、各関節５２は、モータ等の回転角度を検出するためのエンコーダを内蔵している。そして、後述する制御部は、エンコーダからの出力に応じて、フィードバック制御する。すなわち、エンコーダが関節角度を検出することで、関節の位置を測定することができる。この測定結果に応じて関節をフィードバック制御する。これにより、手先５４をガラス２の取付位置まで移動させることができる。吸着治具６０に保持されたガラス２を所定の取付位置まで移動させることができる。このように、アーム機構５０は、ガラス保持機構である吸着治具６０の位置を制御している。なお、アーム機構５０の構成は特に限定されるものではなく、アーム機構５０が旋回関節や直動関節を含んでいてもよい。さらに、関節５２の数やリンク５１の数は、特に限定されるものでない。吸着治具６０を３次元的に移動可能であればよい。
【００２４】
アーム機構５０はスライド機構７０に接続されている。すなわち、スライド機構７０はアーム機構５０をスライド可能に保持している。スライド機構７０は、例えば、ガイドレールやモータなどを有しており、アーム機構５０をスライド移動させる。これにより、前後方向にアーム機構がスライドする。スライド機構７０は、製造組立てラインの工場の天井に設置されている。
【００２５】
スライド機構７０は、車両のボディを搬送するコンベアと同期移動している。すなわち、スライド機構７０は、コンベアの搬送速度と同じ速度で、ガラス搬送装置１０を移動させている。さらに、スライド機構７０には、モータの回転角度を検出するエンコーダが設けられている。そして、制御部によって、スライド機構７０の移動が制御される。なお、制御部による制御については、後述する。もちろん、ボディ１０１が停止している状態で取付作業を行ってもよい。この場合、スライド機構７０を同期移動させる必要はない。
【００２６】
アーム機構５０の具体的な一構成例について図２を用いて説明する。ここでは、図２に示すようなＸＹＺ座標系（直交座標系）を用いて、アーム機構５０の説明を行う。なお、説明の明確化のため、図２に示すように、スライド機構７０側の関節５２を上関節５２ａとし、手先５４側の関節５２を下関節５２ｂとする。また、上関節５２ａに接続された２つのリンク５１を上リンク５１ａとし、下関節５２ｂに接続された２つのリンク５１を下リンク５１ｂとする。さらに、下リンク５１ｂと上リンク５１ａとを接続する関節５２を、中関節５２ｃとする。また、Ｚ方向は鉛直方向であり、Ｘ方向、及びＹ方向は水平面に平行な方向である。
【００２７】
上関節５２ａは、上リンク５１ａをそれぞれ前後方向に駆動する。すなわち、上関節５２ａが駆動すると、上リンク５１ａはＹ軸に平行な回転軸回り（ピッチ軸回り）に回転する。これにより、ＸＺ平面内における手先位置が変化する。より具体的には、Ｘ方向、及びＺ方向において、手先位置が変化する。さらに、上関節５２ａは、アーム機構５０全体を左右方向に駆動する。すなわち、Ｘ軸に平行な回転軸回り（ロール軸回り）に回転する。これにより、Ｙ方向及びＺ方向において、手先位置が変化する。
【００２８】
また、下関節５２ｂは、吸着治具６０を前後方向に駆動する。すなわち、下関節５２ｂが駆動すると、吸着治具６０がＹ軸に平行な回転軸回りに回転する。これにより、吸着治具６０の傾きが変わり、ガラス２の傾斜角度が変化する。よって、ガラス２を取り付けやすい角度で保持することができる。さらに、下関節５２ｂに３次元揺動可能なフリージョイントを設けてもよい。これにより、作業者がガラス２の姿勢を変えることができる。中関節５２ｃは、受動関節になっている。従って、上リンク５１ａは、中関節５２ｃのフリージョイントを介して、下リンク５１ｂと接続される。
【００２９】
さらに、各関節の回転角度から、取付位置を算出することができる。例えば、図２に示すように、ＸＺ平面において、Ｘ軸を基準とする上リンク５１ａの回転角度をそれぞれθ１、θ２とする。さらに、ＸＺ平面において、下リンク５１ｂを基準とする下関節５２ｂの回転角度をθ３とする。これらの関節角度θ１、θ２、θ３並びにリンク５１の長さに基づいて、手先位置が算出される。ここでは、例えば、上関節５２ａの位置を基準位置（原点）とする手先位置を取付位置とすることができる。もちろん、上関節５２ａをＸ軸に平行な回転軸回りに回転させた場合は、その回転角度を考慮して、取付位置を算出する。このように、エンコーダによって読み取られた関節角度が、取付位置の３次元座標に変換される。上関節５２ａの高さを基準とする取付位置の高さを算出することができる。もちろん、アーム機構５０の構成は上記の構成に限られるものではない。また、上記の方法以外で、手先位置、及び取付位置を求めてもよい。
【００３０】
次に、ガラスの組み付け工程におけるガラス搬送装置１０の動作について図３〜図７を用いて、説明する。図３は、フロントガラスを取り付けている様子を示す側面図である。図４は、図３の点線丸枠で示すフロント部分を拡大して示す側面図である。図５は、リアガラスを取り付けている様子を示す側面図である。図６は、図５の点線丸枠で示すリア部分を拡大して示す側面図である。図７は、ガラス搬送装置１０を用いたガラス取付工程を示すフローチャートである。すなわち、図７のフローにしたがって、ガラス搬送装置１０と作業者１が協調して、ボディ１０１の窓枠にガラスを取り付ける。
【００３１】
図３〜図６は、ＸＺ平面における作業の様子を示す図である。なお、図３〜図６では、ＸＹＺ座標系（直交座標系）において、−Ｘ方向にボディ１０１を移動するものとする。コンベア（不図示）などによって自動車１００のボディ１０１が−Ｘ方向に流れていく。スライド機構７０は、コンベアの搬送速度に同期して移動する。図３〜図６では、ガラス搬送装置１０の構成を適宜省略している。また、図４、及び図６では、作業者１及び吸着治具６０を省略して図示している。
【００３２】
図３に示すように、フロントガラス２ａを取付位置まで移動して、フロントガラス２ａの取付を行う（ステップＳ１０１）。そのため、まず、スライド機構７０及びアーム機構５０などを駆動して、吸着治具６０をフロントガラス２ａが用意されているガラス搬出エリアまで移動する。そして、吸着治具６０によってフロントガラス２ａを吸着する。具体的には、吸盤に設けられている吸引口から空気を吸引して、吸着治具６０がフロントガラス２ａを吸着保持する。なお、ガラスの吸着動作をガラス搬送装置１０と作業者１が協調して行ってもよい。例えば、作業者１がフロントガラス２ａの位置及び姿勢を調整しながら、アーム機構５０を誘導して、フロントガラス２ａをフロント窓枠１０１ａ近傍まで移動してもよい。
【００３３】
そして、スライド機構７０を駆動して、アーム機構５０がフロント側の同期位置になった状態で、同期移動を行う。これにより、ボディ１０１のフロント部分の上方にアーム機構５０が配置された状態で、コンベアとともにアーム機構５０が−Ｘ方向に移動していく。すなわち、自動車１００のボディ１０１とガラス搬送装置１０が同じ速度で移動する。
【００３４】
そして、フロントガラス２ａを取付位置まで移動させる。例えば、ハンドル６１を把持した作業者１が、吸着治具６０に力を加えて、フロントガラス２ａを移動させる。あるいは、アーム機構５０を駆動して、フロントガラス２ａを移動させてもよい。これにより、ボディ１０１に対する吸着治具６０、及びフロントガラス２ａの位置が変化する。フロント窓枠１０１ａに対応する位置までフロントガラス２ａが移動したら、取付作業を行う。例えば、作業者１が吸着治具６０に設けられている取付動作ボタンを押す。これにより、アーム機構５０がフロントガラス２ａをフロント窓枠１０１ａ側に押し込む。この状態で、吸着治具６０がフロントガラス２ａの吸着を開放する。フロントガラス２ａがフロント窓枠１０１ａにはめ込まれる。作業者１とガラス搬送装置１０は適宜協調して、フロントガラス２ａの取付処理を行っている。
【００３５】
ここでは、フロントガラス２ａの押し込み動作が行われた位置を、取付位置としている。フロントガラス２ａの取付位置は、ボディ１０１の形状、コンベア上のボディ高さに応じてほぼ決まる。より具体的には、フロントガラス２ａの取付位置は、フロント窓枠１０１ａの位置に応じて決まる。従って、取付位置は、車両毎に異なっている。例えば、コンベア上の車両の高さにばらつきがあると、取付位置の高さが変化する。
【００３６】
このように、作業者１とガラス搬送装置１０の協調作業によって、フロントガラス２ａを取り付ける。自動車１００のフロント側では、トランクフード１０２などの障害物がないため、作業しやすい。ガラス搬送装置１０のガラス２の搬送に対する制約も少ない。例えば、コンベア上のボディ１０１の高さが基準となるボディ高さからずれていても、フロントガラス２ａや吸着治具６０等がボディ１０１に衝突することがない。
【００３７】
そして、ガラス搬送装置１０は、フロントガラス２ａの取付位置の高さ（以下、取付高さＨｆｒ）を記録する（ステップＳ１０２）。例えば、押し込み動作を行っているときの手先５４の位置を関節角度から算出する。すなわち、吸着を開放したときの手先５４の位置を取付位置とすることができる。そして、鉛直方向における取付位置を取付高さＨｆｒとする。なお、関節角度は、各関節のエンコーダによって検出されている。従って、エンコーダで検出された関節角度から、手先５４の座標を算出することができる。ここでは、天井の高さを基準として取付高さＨｆｒを求めている。取付高さＨｆｒはメモリ等に記憶される。
【００３８】
そして、取付高さＨｆｒとフロントガラス２ａの標準取付高さＨｆｓとの差ＦＨｅｒｒを算出する（ステップＳ１０３）。すなわち、取付高さＨｆｒとフロントガラス２ａの標準取付高さＨｆｓとを比較して、標準取付高さＨｆｓから取付高さＨｆｒがどの程度ずれているかを求める。この差ＦＨｅｒｒは、実際の取付高さＨｆｒの標準取付高さＨｆｓからのずれ量を示すことになる。差ＦＨｅｒｒは車両毎に異なっている。すなわち、差ＦＨｅｒｒはボディ１０１の高さのずれ量に応じた値になっている。従って、差ＦＨｅｒｒは車両毎に更新される。一方、同一車種では、標準取付高さＨｆｓが一定となるため、車両毎に異ならない。標準取付高さＨｆｓは予めメモリ等に記憶されている。
【００３９】
次に、リアガラスの標準仮想ガイド高さＨｒｓに差ＦＨｅｒｒを加算して、リアガラス用の仮想ガイド高さＦｒｒを算出する（ステップＳ１０４）。すなわち、ボディ１０１の高さのずれに応じて、標準仮想ガイド高さＨｒｓからずらす。標準仮想ガイド高さＨｒｓを差ＦＨｅｒｒだけずらすことで、リアガラス用の仮想ガイド高さＦｒｒが算出される。標準仮想ガイド高さＨｒｓは、車種によって一定となるため、車両毎に異ならない。標準仮想ガイド高さＨｒｓは予めメモリ等に記憶されている。一方、リアガラス用の仮想ガイド高さＦｒｒは車両毎に更新される。
【００４０】
リアガラス用の仮想ガイド高さＦｒｒに応じて仮想ガイド設定高さＨｒｒを調整する（ステップＳ１０５）。これにより、その自動車１００の仮想ガイドＧｒの位置（座標）が決定される。すなわち、差ＦＨｅｒｒが０のときの仮想ガイドを標準仮想ガイドとすると、標準仮想ガイドを鉛直方向に差ＦＨｅｒｒだけ平行移動させると、その車両の仮想ガイドＧｒになる。仮想ガイド高さＦｒｒの仮想ガイドＧｒは、仮想ガイド設定高さＨｒｒで示される。なお、仮想ガイドＧｒは、ボディ１０１の形状に沿っている。すなわち、基準仮想ガイドは車種毎に決まっており、その車種のボディ形状に応じた形状の面になっている。仮想ガイドＧｒはボディ１０１のリア窓枠１０１ｂの部分にほぼ平行になるように設定されている。仮想ガイドＧｒはボディ１０１のリア窓枠１０１ｂの部分から一定の距離だけ離れている。なお、基準仮想ガイドは、車両に応じた変わらないため、その座標が予めメモリ等に記憶されている。
【００４１】
そして、図５に示すように、リアガラス２ｂを取付位置まで移動して、リアガラス２ｂの取り付けを完了させる（ステップＳ１０６）。そのため、フロントガラス２ａの取付完了後、アーム機構５０を駆動して、吸着治具６０をボディ１０１から離間させ、リアガラス２ｂを吸着する。すなわち、スライド機構７０及びアーム機構５０などを駆動して、リアガラス２ｂが用意されているガラス搬出エリアまで吸着治具６０を移動する。そして、フロントガラス２ａと同様に、吸着治具６０がリアガラス２ｂを吸着する。これにより、吸着治具６０によってリアガラス２ｂが吸着保持され、リアガラス２ｂが移動可能になる。スライド機構７０を駆動して、アーム機構５０がリア側の同期位置になった状態で、同期移動を行う。リア側の同期位置は、フロント側の同期位置から所定距離だけ、＋Ｘ方向にずれている。前後の同期位置は、車両のボディ１０１寸法に応じて既定の距離だけ離れている。すなわち、同期位置は、ボディ１０１のフロント窓枠１０１ａとリア窓枠１０１ｂとの位置に応じて既定されている。なお、ステップＳ１０６の動作の一部については、ステップＳ１０２からステップＳ１０５までの処理と重複して行ってもよい。
【００４２】
ガラス搬送装置１０を同期移動させたら、図５に示すように、作業者１が吸着治具６０を把持する。そして、作業者１は、デッドマンSW６２をＯＮする。これにより、アーム機構５０が駆動して、吸着治具６０が移動する。このとき、調整された仮想ガイド設定高さＨｒｒで表される仮想ガイドＧｒに沿って、手先５４が移動する。そして、リア側の取付位置まで移動したら、作業者１の操作によって、アーム機構５０の駆動を停止する。これにより、リアガラス２ｂは、リア窓枠１０１ｂに対応する位置まで移動する。そして、フロントガラス２ａの取り付けと同様にリアガラス２ｂを取り付けるため、取付動作ボタンを押す。これにより、リアガラス２ｂの押し込み動作が行わ、リアガラス２ｂがリア窓枠１０１ｂ側に押し込まれる。このようにして、リアガラス２ｂがリア窓枠１０１ｂにはめ込まれ、リアガラス２ｂの取り付けが完了する。そして、次の車両に対しても、同様の制御によって、フロントガラス２ａ、及びリアガラス２ｂの取り付けを行う。
【００４３】
上記のようにガラス搬送装置１０を制御することで、確実にフロントガラス２ａ、及びリアガラス２ｂを取り付けることができる。すなわち、リアガラス２ｂの搬送時において、車両毎にボディ高さのばらつきがあったとしても、そのボディ高さに応じた仮想ガイド高さＦｒｒの仮想ガイドＧｒが設定される。よって、コンベア上のボディ高さのばらつきがあったとしても、ボディ１０１の高さに応じて仮想ガイドＧｒが鉛直方向に移動する。このため、仮想ガイドＧｒを車両毎に調整することができる。そして、この調整された仮想ガイド高さＦｒｒの仮想ガイドＧｒに沿って、リアガラス２ｂが移動する。このため、車両毎に最適化された仮想ガイドＧｒに沿ってリアガラス２ｂが移動する。トランクフード１０２やボディ１０１にリアガラス２ｂが衝突するのを防ぐことができ、トランクフード１０２とボディ１０１との隙間にリアガラス２ｂが確実に挿入することが可能になる。よって、ガラス２の搬送、貼り付けを容易に行うことができる。さらに、作業性及び安全性を向上することができる。上記のガラス搬送装置の制御方法を用いて、ガラス２を取り付けることで、車両の生産性を向上することができる。
【００４４】
次に、ガラス搬送装置１０において、手先５４を仮想ガイドＧｒに沿って移動させるための制御系について図８を用いて説明する。図８は、ガラス搬送装置１０の制御系を示すブロック図である。また、図８の説明では、図６を適宜参照する。制御部８０は、第１演算部８１、第２演算部８３、及び記憶部８２を備えている。そして、第１演算部８１、第２演算部８３、及び記憶部８２間のデータのやり取りがインターフェースを介して行われる。制御部８０は、エンコーダ５６で測定した関節角度に応じた測定信号が入力されている。
【００４５】
記憶部８２は例えば、ハードディスク装置、ＲＡＭ，ＲＯＭなどの記憶装置を有している。そして、記憶部８２は、手先５４の進入を認めない領域を３次元座標上の位置として記述した仮想ガイドＧｒを記憶している。もちろん、仮想ガイドＧｒの位置は、吸着治具６０の大きさやガラス２の厚さを考慮して設定されている。さらに、記憶部８２は、車種に応じた標準取付高さＨｆｓ、及びリアガラス２ｂの標準仮想ガイド高さＨｒｓ等を記憶している。
【００４６】
第１演算部８１は、関節５２の角度に基づいて、手先位置を算出することができる。つまり、第１演算部８１は、エンコーダ５６の出力に基づいて、３次元座標系での手先５４の位置情報（例えば、ＸＹＺ座標）をリアルタイムで算出する。もちろん、手先位置ではなく、ガラス２の位置を算出してもよい。
【００４７】
第２演算部８３は、上記のように車両毎に仮想ガイド設定高さＨｒｒを求める。すなわち、取付高さＨｆｒと標準取付高さＨｆｓから差ＦＨｅｒｒを算出する。さらに、差ＦＨｅｒｒと標準仮想ガイド高さＨｒｓからリアガラス２ｂ用の仮想ガイド高さＦｒｒを算出する。そして、仮想ガイド高さＦｒｒに基づいて、仮想ガイド設定高さＨｒｒを調整する。なお、第２演算部８３は、適宜算出した値を記憶部８２に記憶させるととも、必要な値を記憶部８２から読み出す。
【００４８】
さらに、第２演算部８３は、第１演算部８１で算出された手先位置と、仮想ガイドＧｒの位置を比較する。そして、その比較結果に応じて、仮想ガイドＧｒと手先位置を認識し、手先位置が仮想ガイドＧｒを越えないように、アーム機構５０のアクチュエータ５７を制御する。具体的には、仮想ガイドＧｒを越えないように、手先５４の目標速度に制限をかける速度指令値を算出する。速度指令値は、アクチュエータ５７に出力されて、手先速度が制御される。
【００４９】
なお、第１演算部８１と第２演算部８３は、物理的に独立している必要はなく、例えば、１つの中央処理装置（ＣＰＵ）としても構わない。すなわち、制御部８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、通信用のインターフェースなどを有し、ガラス搬送装置１０の各種動作を制御する。そして、この制御部８０は、例えばＲＯＭに格納された制御プログラムに従って各種の制御を実行する。もちろん、ソフトウェアによる処理に限らず、ハードウェアによる処理と組み合わせて、上記の演算処理を行ってもよい。
【００５０】
次に、仮想ガイドＧｒについて説明する。仮想ガイドＧｒは、いわゆる境界またはポテンシャル場と称するものである。例えば、アーム機構５０の手先５４が進入できない領域と進入できる領域との境界を仮想ガイドＧｒとすることができる。手先位置がこの仮想ガイドＧｒを越えると、リアガラス２ｂがボディ１０１と衝突してしまうおそれがある。また、手先位置が仮想ガイドＧｒから一定以上離れていると、吸着治具６０やリアガラス２ｂトランクフード１０２に衝突してしまうおそれがある。
【００５１】
仮想ガイドＧｒは、設定された座標系上の３次元データとして記憶される。すなわち、仮想ガイドＧｒは、３次元座標の集合として示される。従って、手先５４が進入できない領域と進入できる領域との境界面上の座標が記憶部８２に記憶される。そして、第２演算部８３は、手先位置と仮想ガイドＧｒの相対位置を常に比較して、アーム機構５０をフィードバック制御している。これにより、手先５４が仮想ガイドＧｒよりもボディ側に侵入しなくなる。具体的には、手先速度を制御して、仮想空間上で手先位置に制限をかけている。なお、仮想ガイドＧｒの３次元データとしては、特に平面に限られるものではなく、曲面や断続的な面や開口部を備えた曲面などを適宜設定することも可能である。さらに、仮想ガイドＧｒの位置は３次元座標ではなく、３次元空間における数式で表してもよい。
【００５２】
そして、制御部８０からは速度指令値をアクチュエータ５７に出力する。ここでは、まず、リアガラス２ｂが上方に配置されている状態でデッドマンＳＷ６２がＯＮされると、−Ｚ方向の速度Ａを速度指令値として出力する（図６参照）。これにより、鉛直下方に手先５４が移動して、仮想ガイドＧｒに向かう。手先５４が降下して、仮想ガイドＧｒに到達する。なお、速度Ａの速度指令値の発生は、作業者１の操作によって開始してもよい。例えば、作業者１が吸着治具６０をヨー軸回りに回転させることによって、鉛直下方の降下が開始してもよい。
【００５３】
仮想ガイドＧｒに到達すると、＋Ｘ方向の速度Ｂを速度指令値として出力する。すると、速度Ａと速度Ｂの合成である合成速度Ｃが実現され、手先５４が後斜め下方に移動していく。速度Ａと速度Ｂの大きさの比をボディ形状に応じた値にすることで、手先５４がボディ１０１の表面に沿って移動する。すると、リアガラス２ｂがボディ１０１とトランクフード１０２に衝突することなく、ボディ１０１とトランクフード１０２の隙間に入っていく。さらに、仮想ガイドＧｒに沿って移動して、リア窓枠１０１ｂに対応する位置まで、リアガラス２ｂを移動させる。そして、リアガラス２ｂがその位置まで移動したら、作業者１の操作などによって、アーム機構５０の駆動を停止する。そして、押し付け動作を行い、リア窓枠１０１ｂにリアガラス２ｂを取り付ける。
【００５４】
このように、フロントガラス２ａを取り付ける際の取付高さＨｆｒに基づいて仮想ガイドＧｒの高さを補正している。これにより、車両毎に仮想ガイドＧｒの位置を最適化することができる。トランクフード１０２やボディ１０１にリアガラス２ｂが衝突するのを防ぐことができ、トランクフード１０２とボディ１０１との隙間にリアガラス２ｂが確実に挿入することが可能になる。よって、ガラス２の搬送、貼り付けを容易に行うことができる。もちろん、車両はトランクフードを有するセダン型の自動車に限らず、他のタイプの車両に対して、ガラスを取り付けることが可能である。例えば、乗用車以外の車両でも適用可能である。さらに、フロントガラス及びリアガラスの取付に限らず、他のガラスを取り付ける場合にも適用可能である。もちろん、フロントガラス及びリアガラスの２種類に限らず、３種類以上のガラスを取り付けるためのガラス搬送装置１０であってもよい。例えば、サイドウィンドウとなるガラスを取り付けてもよい。
【００５５】
なお、上記の説明では、関節の位置を測定する測定器としてエンコーダ５６を用いたが、それ以外の測定器を用いてもよい。さらに、アーム機構５０を、速度指令値に応じてフィードバック制御したが、その他の指令値に応じてフィードバック制御してもよい。例えば、位置指令値や、トルク指令値に応じて制御してもよい。また、吸着以外の方法で、ガラスを保持してもよい。
【００５６】
その他の実施の形態．
上記の実施の形態では、取付高さのずれ分だけ、仮想ガイドの高さを調整したが、さらに、傾きを調整してもよい。例えば、フロントガラス２ａの取付位置におけるピッチ軸、ロール軸、又はヨー軸の傾きを測定する。そして、測定結果に応じて、仮想ガイドＧｒの傾きを調整する。例えば、図９に示すように、ボディのピッチ軸の傾き（ピッチ角度）が標準ピッチ角度からθ４ずれていたとする。この場合、その角度θ４に相当する角度θ５だけ、仮想ガイドＧｒを傾斜させる。ここでθ４とθ５とを一致させることが好ましい。このように、標準仮想ガイドから傾斜した仮想ガイドＧｒを設定する。これにより、より正確な制御を行うことができる。よって、より確実にトランクフード１０２、及びボディ１０１との衝突を防ぐことができる。
【００５７】
さらには、Ｙ方向の位置、及びＸ方向の位置を考慮して、仮想ガイドＧｒを設定してもよい。もちろん、フロントガラス取付時のＹ方向の位置、Ｘ方向の位置、ヨー角度、ピッチ角度、ロール角度の少なくとも１つを考慮して、仮想ガイドＧｒを設定すればよい。すなわち、フロントガラス２ａの取付位置まで移動した際に、エンコーダでの測定結果に基づいて、水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度のいずれか一つ以上を記憶する。測定した水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度に応じて、仮想ガイドＧｒの位置、又は角度を決定する。これにより、より位置精度の高い移動が可能になる。
【００５８】
また、上記のガラス搬送装置１０として産業用ロボットを用いることで、リアガラス２ｂの自動取付を行ってもよい。リアガラス２ｂの自動取付を行なう場合のフローについて図１０を用いて説明する。ます、実施の形態１のように、フロントガラス２ａと作業者１とロボットの協調作業で取り付ける（ステップＳ２０１）。そして、取り付けた際のフロントガラス２ａの角度、位置を記憶する（ステップＳ２０２）。この位置、及び角度は、ロボットアームの関節に設けられているエンコーダの読み値から求めることができる。次に、フロントガラスの角度、及び位置から、リアガラス２ｂを取り付けるべき位置、及び角度を推定する（ステップＳ２０３）。そして、推定されたリアガラスの取付位置、及び角度に基づき、協調作業用のロボット単独で自動取付を行う（ステップＳ２０４）。このようにすることで、リアガラスの自動取付が可能になる。産業用ロボットを用いることで、仮想ガイドＧｒに頼った作業者１による作業ではなく、自動取付が可能になる。この場合、位置制御を行うことができる産業用ロボットを用いる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるガラス搬送装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかるガラス搬送装置のアーム機構を説明するための側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかるガラス搬送装置において、フロントガラスを取り付けている様子を示す側面図である。
【図４】図３のフロント部分を拡大して示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかるガラス搬送装置において、フロントガラスを取り付けている様子を示す側面図である。
【図６】図５のフロント部分を拡大して示す側面図である。
【図７】本発明に実施の形態１にかかるガラス搬送装置を用いて、ガラスを取り付ける工程のフローを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１にかかるガラス搬送装置の制御系を示すブロック図である。
【図９】本発明のその他の実施形態にかかるガラス搬送装置の動作を示す。
【図１０】リアガラスの自動取付を行うときのフローを示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 作業者、２ ガラス、２ａ フロントガラス、２ｂ リアガラス、
１０ ガラス搬送装置、
５０ アーム機構、５１ リンク、５２ 関節、５４ 手先、
５６ エンコーダ、５７ アクチュエータ、
６０ 吸着治具、６１ ハンドル６１、６２ デッドマンＳＷ、６３ フレーム、
６４ フリージョイント、
７０ スライド機構、
８０ 制御部、８１ 第１演算部、８２ 記憶部、
１００ 車両、１０１ ボディ、１０１ａ フロント窓枠、１０１ｂ リア窓枠、
１０２ トランクフード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の第１のガラス、及び第２のガラスを取り付けるため、ガラスを保持した状態で、取付位置まで搬送するガラス搬送装置であって、
前記車両に取り付けられるガラスを保持する保持機構と、
前記保持機構を移動させるための関節を有するアーム機構と、
前記関節の位置を測定するために設けられた測定器と、
前記保持機構で保持した第２のガラスを、前記車両のボディ形状に応じた仮想ガイドに沿って移動させるよう、前記測定器での測定結果に応じて前記アーム機構を制御する制御部とを備えた、ガラス搬送装置であって、
前記制御部が、
前記第１のガラスの取付位置まで移動した際に、前記測定器での測定結果に基づいて算出された前記取付位置の高さを記憶し、
前記取付位置の高さに応じて仮想ガイド高さを算出し、
前記仮想ガイド高さの前記仮想ガイドに沿って、前記第２のガラスを移動させるガラス搬送装置。
【請求項２】
前記第１のガラスの取付位置まで移動した際に、前記測定器での測定結果に基づいて算出された水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度のいずれか一つ以上を記憶し、
前記水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度に応じて、前記仮想ガイドの位置、又は角度を決定する請求項１に記載のガラス搬送装置。
【請求項３】
車両に取り付けられる第１のガラス、又は第２のガラスを保持する保持機構と、
前記保持機構を移動させるための関節を有するアーム機構と、
前記関節の位置を測定するために設けられた測定器と、を備え、
前記保持機構で保持した第２のガラスを、前記車両のボディ形状に応じた仮想ガイドに沿って移動させるよう、前記測定器での測定結果に応じて前記アーム機構を制御するガラス搬送装置の制御方法であって、
前記第１のガラスの取付位置まで移動した際に、前記測定器での測定結果に基づいて算出された前記取付位置の高さを記憶し、
前記取付位置の高さに応じてガイド高さを算出し、
前記ガイド高さの前記仮想ガイドに沿って、前記第２のガラスを移動させるガラス搬送装置の制御方法。
【請求項４】
前記第１のガラスの取付位置まで移動した際に、前記測定器での測定結果に基づいて算出された水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度のいずれか一つ以上を記憶し、
前記水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度に応じて、前記仮想ガイドの位置又は角度を決定する請求項３に記載のガラス搬送装置の制御方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のガラス搬送装置の制御方法を用いてガラス搬送装置を制御して、ガラスを車両の窓枠に取り付けるステップを有する車両の製造方法。
【請求項１】
車両の第１のガラス、及び第２のガラスを取り付けるため、ガラスを保持した状態で、取付位置まで搬送するガラス搬送装置であって、
前記車両に取り付けられるガラスを保持する保持機構と、
前記保持機構を移動させるための関節を有するアーム機構と、
前記関節の位置を測定するために設けられた測定器と、
前記保持機構で保持した第２のガラスを、前記車両のボディ形状に応じた仮想ガイドに沿って移動させるよう、前記測定器での測定結果に応じて前記アーム機構を制御する制御部とを備えた、ガラス搬送装置であって、
前記制御部が、
前記第１のガラスの取付位置まで移動した際に、前記測定器での測定結果に基づいて算出された前記取付位置の高さを記憶し、
前記取付位置の高さに応じて仮想ガイド高さを算出し、
前記仮想ガイド高さの前記仮想ガイドに沿って、前記第２のガラスを移動させるガラス搬送装置。
【請求項２】
前記第１のガラスの取付位置まで移動した際に、前記測定器での測定結果に基づいて算出された水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度のいずれか一つ以上を記憶し、
前記水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度に応じて、前記仮想ガイドの位置、又は角度を決定する請求項１に記載のガラス搬送装置。
【請求項３】
車両に取り付けられる第１のガラス、又は第２のガラスを保持する保持機構と、
前記保持機構を移動させるための関節を有するアーム機構と、
前記関節の位置を測定するために設けられた測定器と、を備え、
前記保持機構で保持した第２のガラスを、前記車両のボディ形状に応じた仮想ガイドに沿って移動させるよう、前記測定器での測定結果に応じて前記アーム機構を制御するガラス搬送装置の制御方法であって、
前記第１のガラスの取付位置まで移動した際に、前記測定器での測定結果に基づいて算出された前記取付位置の高さを記憶し、
前記取付位置の高さに応じてガイド高さを算出し、
前記ガイド高さの前記仮想ガイドに沿って、前記第２のガラスを移動させるガラス搬送装置の制御方法。
【請求項４】
前記第１のガラスの取付位置まで移動した際に、前記測定器での測定結果に基づいて算出された水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度のいずれか一つ以上を記憶し、
前記水平面内における取付位置、取付ロール角度、取付ピッチ角度、及び取付ヨー角度に応じて、前記仮想ガイドの位置又は角度を決定する請求項３に記載のガラス搬送装置の制御方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のガラス搬送装置の制御方法を用いてガラス搬送装置を制御して、ガラスを車両の窓枠に取り付けるステップを有する車両の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１４３２９３（Ｐ２００９−１４３２９３Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２０５７２（Ｐ２００７−３２０５７２）
【出願日】平成１９年１２月１２日（２００７．１２．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１２日（２００７．１２．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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