JP2005537988A - 複数の追加部品を加工品に取り付ける方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
− 測定変数の(実)測定値を生成し、
− これらの(実)測定変数を、(実際の作業段階に先行する)「設定段階」と呼ばれるものの間に生成した(設定)測定値と比較し、
− 取付け工具の移動ベクトルを、設定段階の間に計算された「ヤコビ行列」(又は「感度行列」)と呼ばれるものを用いて、(実)測定値と(設定)測定値との差から計算し、
− 取付け工具を、この移動ベクトルに等しい量だけ、互いに関して移動させる。
− (設定)測定値と(実)測定値との差が、所定の閾値未満になるまで、又は
− 連続的な反復ステップ中にもたらされるこれらの差の減少が、所定の閾値未満になるまで
実施される。
− 一方では、センサの内部的なメートル法校正が必要ではない。何故なら、用いられるセンサは、もはや「測定」せず、単にセンサ信号の単調な変化をロボットの単調な増分移動に対応させるのみでよいからである。これは、例えば、テレビジョン、又はCCDカメラがセンサとして用いられるとき、そのカメラ内のレンズ歪は補償される必要がなく、三角測量センサが用いられるとき、距離値の正確なメートル法計算は必要がないことを意味する。
− さらに、センサの外部的なメートル法校正が必要ではない。これは、適切な補正移動を計算し得るために、センサの位置が、センサが装着されたロボットの作業空間又は関連するロボットの手の座標システムに関して、計量的に決定される必要がないことを意味している。センサは、単に、その検出範囲において、方向付けプロセスにおいて関連する追加部品の基準領域の適切な測定データを検知することができるように、取付け工具に取り付けられるだけでよい。
新たに用意された取付け作業を実施するために、第1ステップにおいて、まず、前述したように設定された後部ドアの取付け工具5が、ロボットの手12に取り付けられ、その取付け工具5には、(「主」)後部ドア103が備え付けられる。次いで、取付け工具5は、ロボット7を用いて、車体101の実際の取付け領域122の外側に位置する自在に選択可能な所謂後部ドアの予備位置23に移動され、この位置において、設定段階中、固定して保持される。
その後のステップにおいて、2つの取付け工具5、5’は、ロボット7、7’を用いて(手動又は対話形式で)、取付けシステム4の作業空間6に位置する(「主」)車体101に移動される。この場合、予備位置23、23’に対応する2つの(「主」)ドア103、103’の相対位置(すなわち、プロセスステップIにおいて手動によって設定された2つのドア103、103’の所望の相対的な方向付け)が維持される。
後部ドア3が挿入された後部ドアの取付け工具5が、戻り移動位置34から後部ドアの予備位置23に、開ループ制御で運行される経路A−1に沿って、移動される。
同時に又はこの後、運転席ドア3’が挿入された運転席ドアの取付け工具5’が、開ループ制御で運行される経路A−1’に沿って、戻り移動位置34’から「方向付け位置」35’と呼ばれる位置に移動される。この方向付け位置35’は、センサシステム18’の個々のセンサ19’の全てが後部ドア3’及び/又は運転席ドア3のそれぞれの領域24、24’の有効な測定値を検知することができ、同時に、取付け工具5、5’の間又はそれらに保持されたドア3、3’の間で衝突が生じ得ないことが確実になるように選択される。
運転席ドア3’が挿入された運転席ドアの取付け工具5’が、閉ループ制御で運行される経路A−2’に沿って、方向付け位置35’から(前述のように訓練された)運転席ドアの予備位置23’に移動される。この予備位置23’において、取付け工具5’に保持された運転席ドア3’は、取付け工具5に保持された後部ドア3に関して、正確に位置決めされ、かつ角度付けされて、方向付けされる。特に閉ループ制御で実施されるこのプロセス中に生じるものは、以下、(III作業段階において)説明する。
次いで、後部ドア用ロボット7は、運転席ドア用ロボット7’と連結され、これら2つのロボット7、7’が、開ループ制御で運行される経路B又はB’に沿って、予備位置23、23’から車体1に関する近接位置36、36’に移動される。近接位置は、センサ28’の個々のセンサ29’の全てが、車体1及びドア3、3’の(ドアの装着に関する)基準領域9、30、30’の有効な測定値を供給し、同時に取付け工具5、5’又はそこに保持されたドア3、3’と車体1の間に衝突が生じ得ないことが確実になるように選択される。
取付け工具5、5’が、連結されたロボット7、7’によって、閉ループ制御で運行される経路C又はC’に沿って、近接位置36、36’から(前述のように「訓練」された)取付け位置27、27’に移動される。この取付け位置27、27’において、2つのドア3、3’は、(プロセスステップA−2’において得られたドア3、3’の極めて正確な相対的な方向付けを失わずに)、車体1のドア開口部2、2’に関して、角度と距離について正確に方向付けされる。次いで、2つのドア3、3’は、車体1のドア開口部2、2’の取付け位置27、27’に取り付けられる。
取付け工具5、5’の固定装置14、14’が取り外され、その結果、ドア3、3’が離脱される。次いで、2つのロボット7、7’の連結が解除され、取付け工具5、5’の両方が、ロボットの制御によって、(互いに独立して)、それぞれの戻り移動位置34、34’に戻される。
作業段階において、車体1が、連続的に取付けシステム4の作業空間6内に送給され、適切な位置に固定され、設定段階IIにおいて生成されたロボット7、7’又は取付け工具5、5’の移動経路33、33’が実施される。
新しい車体1が送給されている間、2つの取付け工具5、5’は、戻し移動位置34、34’にあり、取り付けられるべき後部ドア3と取り付けられるべき運転席ドア3’とが備え付けられる(図1a参照)。戻り移動位置34、34’を始点として、後部ドア3が挿入された後部ドアの取付け工具5は、後部ドアの予備位置23に移動され、運転席ドア3’が挿入された運転席ドアの取付け工具5’は、方向付け位置35’に運搬される。
方向付け位置35’を始点として、取付け工具5’の位置決め段階(図3における経路区間A−2’)が実施され、この経路内において、取付け工具5’に保持された運転席ドア3’は、予備位置23において固定して保持された後部ドア3に関して、(訓練段階中に訓練された)予備位置23’に移動され、同時に、後部ドア3に関して、正確に位置決めされて方向付けされる。この目的のために、センサシステム18’のセンサ19’は、後部ドア3及び運転席ドア3’の選択された領域11、11’の測定値を記録する。これらの測定値と、設定段階において決定されたヤコビ行列を用いて、移動増分(移動ベクトル)が計算される。前記移動増分は、現在の(実)センサ測定値と(設定)センサ測定値との差を低減させる。次いで、取付け工具5’に保持された運転席ドア3’は、ロボット7’を用いて、この移動増分と等しい量だけ、移動及び/又は回転され、新しい(実)測定値が、移動の継続中に記録される。
運転席ドア3’が、後部ドア3に関して方向付けされたとき、2つのロボット7、7’間にもたらされた相対的な方向付けが、開ループ制御システム20内に定まった基準変数として記憶される。次いで、2つのロボット7、7’は、コンピュータによって互いに連結され、以下の方法ステップ中、同時に移動される。これをもたらすために、ロボット7、7’の開ループ制御システム20は、次の3つのサブシステムを有する制御装置を含んでいる:
− 第1サブシステムは、取付け工具5’を有する運転席ドア用ロボット7’の機能を記述する指示の全て(とりわけ、経路A−1’、B’、D’の開ループ制御と固定装置14の掴み作業、及び経路A−2’、C’の閉ループ制御)を含む。また、この第1サブシステムは、運転席ドア用ロボット7’の機能とは無関係な、取付けシステム5を有する後部ドア用ロボット7のための指示の全て(すなわち、とりわけ、経路A−1、Dの開ループ制御及び固定装置14’用の掴み作業)を含む。
− 第2サブシステムは、第1サブシステムによって開ループ制御され、運転席ドア用ロボット7’を後部ドア用ロボット7と相互作用させるロボット7、7’の機能を記述する指示を含む。これは、特に、連結されて運行される経路区間B/B’及びC/C’に関する。
− 第3サブシステムは、第1及び第2サブシステムを始動させる指示のみを含み、これらの指示を同期してかつ同時に実行する。
次いで、近接位置36’を始点として、取付け工具5’は、車体1のドア開口部2’に関して、(訓練段階中に訓練された)取付け位置27’に移動される。この位置決め段階は、取付け工具5’が後部ドア3に関して位置決めされた区間A−2’の位置決め段階と同様の方法でなされる。車体1の基準領域9及び/又はドア3、3’の基準領域30、30’の測定値を記録するのに、センサシステム28’のセンサ29’が用いられ、ロボット7’を用いて取付け工具5’を移動させるために、移動増分が、設定段階IIで決定されたヤコビ行列を用いて、これらの測定値から計算される。後部ドア用ロボット7は、運転席ドア用ロボット7’に連結されているので、取付け工具5’のこれらの移動に追従する。測定及び移動プロセスは、現在の(実)センサ測定値と目的とする(設定)センサ測定値との差が、所定の誤りの大きさ未満に下がるまで、又はこの差がもはや予め規定された閾値を超えて変化しなくなるまで、反復して繰り返される。これにより、2つの取付け工具5、5’は、車体1に関して、(図1cに示される)取付け位置27、27’に配置される。この位置において、2つのドア3、3’がドア開口部2、2’に取り付けられる。この目的のため、例えば、付加的なロボット又は処理システムに取り付けられたねじ回し(図1cに示されていない)を用いることができる。
もしドア3、3’がドア開口部2、2’の正しい位置に取り付けられた場合、2つのロボット7、7’の「主」−「従」連結が解除される。さらに、取付け工具5、5’が、ロボットの制御下において、衝突せずに、取付け位置27、27’から戻り移動位置34、34’に戻ることができるように、取付け工具5、5’の固定装置14、14’は、係合位置から外に回転される。車体1は、締付けが解除され、吊り上げられ、次いで、運搬され、これと並行して、取付け工具5、5’には、新しいドア3、3’が備え付けられ、一方、新しい車体1が取付けシステム4の作業空間6に送給される。
Claims (8)
- 複数の追加部品(3、3’)を加工品(1)、特に、車体に取り付ける方法であり、前記追加部品(3、3’)は、それらが正確に位置決めされて互いに関して方向付けされるように、前記加工品(1)に取り付けられる方法であって、
− ロボット(7、7’)によって案内される取付け工具(5、5’)が、各追加部品(3、3’)を送給し、位置決めするのに用いられ、前記取付け工具(5、5’)は、前記追加部品(3、3’)を受けるための固定装置(14、14’)を備え、前記取付け工具(5、5’)の少なくとも1つは、前記取付け工具(5、5’)に永久的に接続され、少なくとも1つのセンサ(19、19’)を有するセンサシステム(18、18’)を備え、
− 前記取付け工具(5、5’)が、前記センサ(19、19’)の測定値を用いる反復閉ループ制御プロセス(A−2’)によって、予備位置(23、23’)に移動され、該位置において、前記取付け工具(5、5’)に保持された前記追加部品(3、3’)が、正確に位置決めされて互いに関して方向付けされ、
− 前記取付け工具(5、5’)に保持され、正確に位置決めされて互いに関して方向付けされた前記追加部品(3、3’)を有する前記取付け工具(5、5’)が、前記予備位置(23、23’)から前記加工品(1)に関する取付け位置(27、27’)に移動され、該位置において、前記追加部品(3、3’)が、前記加工品(1)に接続される方法。 - 前記追加部品(3、3’)が、正確に位置決めされて互いに関して方向付けされる前記反復閉ループ制御プロセス(A−2’)の間に、以下のプロセスステップ:
− 前記センサ(19、19’)の(実)測定値が生成されるステップと、
− これらの(実)測定値が、設定段階の間に生成された(設定)測定値と比較されるステップと、
− 前記取付け工具(5、5’)の移動ベクトルが、前記(実)測定値と前記(設定)測定値との差から、前記設定段階の間に計算されたヤコビ行列を用いて計算されるステップと、
− 前記取付け工具(5、5’)が、この移動ベクトルと等しい量だけ移動されるステップと
が制御ループ内で実施されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記取付け位置(27、27’)に移動するために、第2反復閉ループ制御プロセス(C、C’)が実施され、該プロセスの間に、正確に位置決めされて互いに関して方向付けされた前記追加部品(3、3’)が、センサ(29、29’)の測定値を用いて、正確に位置決めされて、前記加工品(1)の基準領域(9)に関して方向付けされることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の方法。
- 前記予備位置(23、23’)に達した後、前記ロボット(7、7’)の移動が、前記取付け位置(27、27’)に達したとき、前記追加部品(3、3’)の互いに関する前記正確に位置決めされた方向付けが維持されるように、連結されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記追加部品(3、3’)は、正確に位置決めされて互いに関して方向付けされ、車体(1)のドア開口部(2、2’)に固定してねじ止めされる該車体(1)の運転席ドア(3’)と後部ドア(3)であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 複数の追加部品(3、3’)を加工品(1)に同時に取り付けるための、特に2つの隣接する車両ドア(3、3’)を車体(1)に取り付けるための取付けシステム(4)であって、
− 追加部品(3、3’)を受けるための取付け工具(5、5’)がそれぞれ装着された複数のロボット(7、7’)を有し、
− 前記ロボット(7、7’)の経路を開ループ制御し、前記取付け工具(5、5’)の移動を開ループ制御するための処理プログラムを前記ロボット(7、7)ごとに有する開ループ制御システム(20)を有し、
− 前記取付け工具(5、5’)の1つに永久的に接続され、1つ以上のセンサ(19、19’)を備えるセンサシステム(18、18’)を有し
− 前記センサ(19、19’)の少なくとも1つは、他の取付け工具(5、5’)に保持される前記追加部品(3、3’)の基準領域(11、11’)に向けられ、
− 前記センサシステム(18、18’)の測定値を評価するための評価ユニット(26)を有する取付けシステム(4)。 - 前記センサ(19、19’)の少なくとも1つは、計量的に校正されていないセンサであることを特徴とする請求項6に記載の取付けシステム。
- 前記ロボット(7、7’)の前記開ループ制御システム(20)と、前記センサシステム(18、18’)の前記評価ユニット(26)との間の通信のために、TCP/IPインターフェイスが用いられることを特徴とする請求項6あるいは7に記載の取付けシステム。
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