JP7477321B2 - Sheet measuring device and robot correction method - Google Patents

Description

本発明は、自動車などの車両用シートをロボットが把持するためにシートの把持部高さを計測し、計測値に対応したシートの把持位置を補正するシート計測装置及びロボット補正方法に関する。 The present invention relates to a seat measurement device and a robot correction method that measure the height of the gripping part of a vehicle seat such as an automobile seat so that the seat can be gripped by a robot, and correct the gripping position of the seat according to the measurement value.

従来、自動車などのシートあるいはパワーシート（電動により前後方向のスライドや背もたれ部の傾斜角度の調整等が可能となされたシート）は、表面が布地や皮革で形成されているために柔軟性を有し、その形状を特定しがたく、外形寸法にばらつきを有している。さらに、ロボットハンドなどで把持する場合に、シートの把持部高さ（把持位置）を計測する技術が確立されておらず、しかも、シートの把持部高さを誤ったがためにロボット等による把持に失敗するとシートに傷をつけて商品価値が失われてしまうという問題がある。このようなことから、自動車の製造工場における前記フロントシートあるいはパワーシート（以下「シート」という。）の車体への組み付け作業は、主として作業者の手作業により行っていた。 Conventionally, automobile seats or power seats (seats that can be electrically slid forward and backward and the inclination angle of the backrest can be adjusted) have a flexible surface made of fabric or leather, making it difficult to specify their shape and resulting in variations in external dimensions. Furthermore, when a seat is gripped by a robot hand or the like, there is no established technology for measuring the gripping height (grip position) of the seat, and if the gripping height of the seat is incorrect and the robot or the like fails to grip the seat, the seat is scratched and the commercial value is lost. For these reasons, the assembly of the front seat or power seat (hereinafter referred to as "seat") to the vehicle body in automobile manufacturing plants has been mainly performed manually by workers.

しかし、シートはかなり重く（パワーシートは特に重い）、さらに近年各種装備が充実してきたためにその重量も増加している。また、シートの大きさに対して、組み付けられる自動車のドアの開口部が狭く、しかも作業者はかがんだ状態での作業を強いられるため、手作業によるシートの組み付けは、作業者に大きな負担を与えるとともに、作業効率も悪いものとなっていた。そこで、自動車の製造工場においては、車体にシートを自動的に組み付けるための技術開発が進められている。 However, seats are quite heavy (power seats are especially heavy), and their weight has been increasing in recent years as various features have been added. Furthermore, compared to the size of the seat, the openings of the car doors into which it is to be installed are narrow, and workers are forced to work in a crouched position, so assembling seats manually places a heavy burden on workers and is also inefficient. As a result, automobile manufacturing plants are developing technology to automatically assemble seats into the vehicle body.

特許文献１には、車体の搬送ラインに沿って配置、固定された架台と、この架台上に配設されたシート搭載用等の種々のロボットとを備える車両用シート及びその自動組付装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a vehicle seat and its automatic assembly device that includes a platform that is arranged and fixed along the vehicle body conveying line and various robots for installing the seat, etc., that are arranged on the platform.

具体的には、シートバックを支持するシートクッションの下部に一対のシートトラックを一体的に備え、前記各シートトラックの前・後端部に車両ボデーの取付座に着座してボルト止めされるブラケットを設けると共に、各シートトラックの前側のブラケットに前記取付座の位置決め用穴に係合可能な位置決めピンを設けて成るもので、これにさらに、前記各シートトラックの前端部側の各ブラケットの相互に対向する側面に把持穴を設けている。また本発明に係る車両用シートの自動組付装置は、上記シートを把持する把持具をアーム先端に持つ搭載用ロボットと、当該ロボットに受け渡すシートの位置決めを行い載置するシート位置決め装置とを備え、前記把持具は、ロボットのアーム先端に取付けられる把持本体と、当該把持本体に固定された固定アームと当該把持本体に少なくとも２軸を介して回動可能に支持された可動アームとから成り、前記固定アームには、当該シートを構成するシートトラックのブラケットの把持穴に係合可能な把持ピンを有する一対の把持部材が、当該把持ピンの突出方向に相互に接近・離間可能に設けられている。 Specifically, a pair of seat tracks are integrally provided under the seat cushion that supports the seat back, and brackets are provided at the front and rear ends of each seat track to be seated and bolted to the mounting seat of the vehicle body, and a positioning pin is provided on the front bracket of each seat track that can engage with the positioning hole of the mounting seat, and a gripping hole is provided on the mutually facing side of each bracket on the front end side of each seat track. The automatic assembly device for vehicle seats according to the present invention also includes a mounting robot having a gripping tool at the end of its arm that grips the above-mentioned seat, and a seat positioning device that positions and places the seat to be handed over to the robot, and the gripping tool consists of a gripping main body attached to the end of the robot's arm, a fixed arm fixed to the gripping main body, and a movable arm supported by the gripping main body so as to be rotatable via at least two axes, and a pair of gripping members having gripping pins that can engage with gripping holes of the brackets of the seat tracks that constitute the seat are provided on the fixed arms so that they can approach and move away from each other in the protruding direction of the gripping pins.

特許文献２には、基台、当該基台を移動自在とするキャスタ及び当該基台に立設された支柱を有する台車と、略水平に延在した状態を維持しつつ昇降自在となるように前記支柱に取り付けられたアームと、前記支柱に対して前記アームを昇降させる昇降手段と、前記アームの自由端側に装着され、シートを保持可能な保持手段と、を備えた車両用シートの脱着補助装置が開示されている。 Patent document 2 discloses a vehicle seat installation/removal assistance device that includes a base, a dolly having casters for freely moving the base and a support pillar erected on the base, an arm attached to the support pillar so as to be able to rise and fall while maintaining a state in which it extends substantially horizontally, a lifting means for raising and lowering the arm relative to the support pillar, and a holding means attached to the free end of the arm and capable of holding a seat.

特開平５－３１０１５７号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-310157 特開２００５－８２３１２号公報JP 2005-82312 A

しかしながら、特許文献１に開示された自動装着装置は、多数のロボットや各種装置を必要とするため構造が複雑で、また、高度なロボット制御を必要とすることから、高価になるという問題がある。 However, the automatic placement device disclosed in Patent Document 1 has a complex structure because it requires a large number of robots and various devices, and it also requires advanced robot control, which makes it expensive.

具体的には、搬送ライン上の所定位置に位置決めされた車両ボデーに対してシートを搭載する搭載用ロボットと、車両ボデーに搭載したシートを、前記ボルトを用いて車両用ボデーの取付座に締付け固定する締付用ロボットと、この締付用ロボットに供給するボルトを貯留するボルト供給台と、ボルト供給台からボルトを受け取り、これを前記締付用ロボットへ受け渡すボルト供給用ロボットと、搬送ライン上に位置決めされた車両ボデーの位置を検出する搬送ラインの両側に設置された２台の位置検出用ロボットと、この位置検出用ロボットの検出結果にもとづいて前記搭載用ロボット及び締付用ロボットに補正をかける位置補正装置とが配設されている。また、この架台の側方には搭載用ロボットに受け渡すシートを位置決め載置するシート位置決め装置が配置されている。
このように、当該自動装着装置は、構造が複雑で、多数のロボットや各種装置を必要とし、また、高度なロボット制御も必要とすることから、高価なものとなっている。 Specifically, the system includes a mounting robot which mounts a seat on a vehicle body positioned at a predetermined position on the conveyor line, a fastening robot which fastens and fixes the seat mounted on the vehicle body to a mounting seat of the vehicle body using the bolts, a bolt supply table which stores bolts to be supplied to the fastening robot, a bolt supply robot which receives bolts from the bolt supply table and passes them on to the fastening robot, two position detection robots installed on both sides of the conveyor line which detect the position of the vehicle body positioned on the conveyor line, and a position correction device which applies corrections to the mounting robot and the fastening robot based on the detection results of the position detection robots. Also, a seat positioning device is arranged on the side of the platform which positions and places the seat to be handed over to the mounting robot.
As described above, the automatic placement device is expensive because it has a complex structure, requires a large number of robots and various devices, and also requires advanced robot control.

特許文献２に開示された着脱補助装置は、作業者が当該装置を使用することによってシートの持ち上げ作業の負担を軽減するものであり、作業負担の軽減、作業効率の向上及びシートをより確実に保持することができるという効果を奏する。すなわち、作業者は吊り下げ治具を手で持って吊り下げ治具の先端支持部をシートの座面部と背もたれ部との間の隙間に差し込む。そして、この吊り下げ治具がアームの被吊り下げ部に装着可能となる位置まで台車を移動させる。そして、アームの被吊り下げ部に吊り下げ治具を装着した後、昇降手段によりアームを上昇させるものである。しかし、特許文献２に開示された技術は、あくまでも作業者の作業を補助するものであり、シートの装着の主体は依然として作業者の人手によるものであるという問題点がある。 The attachment/detachment assisting device disclosed in Patent Document 2 reduces the burden on the worker when lifting the seat, and has the effect of reducing the workload, improving work efficiency, and more securely holding the seat. That is, the worker holds the hanging jig in his/her hand and inserts the tip support part of the hanging jig into the gap between the seat surface and backrest of the seat. The dolly is then moved to a position where the hanging jig can be attached to the suspended part of the arm. After the hanging jig is attached to the suspended part of the arm, the arm is raised by the lifting means. However, the technology disclosed in Patent Document 2 is merely an aid to the worker's work, and there is a problem in that the seat is still primarily attached manually by the worker.

本発明は、シートをロボットで把持するためのシートの把持部高さを非接触により計測する技術を実現することにより、自動車の製造工場において、シートの車体への組み付け作業の主体を人手による作業からロボットによる作業に置き換え可能とし、これにより作業者の負担を軽減するとともに、作業効率を向上することができるシート計測装置及びロボット補正方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a seat measurement device and robot correction method that realizes technology for non-contact measurement of the height of the gripping part of a seat so that the seat can be gripped by a robot, thereby making it possible to replace the main work of assembling seats into the vehicle body in an automobile manufacturing plant with work performed by a robot instead of by human workers, thereby reducing the burden on workers and improving work efficiency.

本発明に係るシート計測装置は、
距離を計測するための少なくとも１以上のレーザセンサと、
背もたれ部と座面部との合わせ部を有し、前記合わせ部にフォークロボットのフォークが挿入可能な側面視略Ｌ字状のシートに対向して配置され、前記レーザセンサを先端に所定の設置角で配設して前記レーザセンサを計測位置へ水平移動可能なスライド機構と、
演算及び制御を行う演算制御装置と、を備え、
前記スライド機構は、前記レーザセンサから前記シートの前記座面部の前端部までの距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの距離を計測するための各計測位置へ、前記設置角を維持した状態で、前記レーザセンサを水平移動させるように制御され、
前記レーザセンサは、各計測位置で、前記レーザセンサから前記シートの前記座面部の前端部までの距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの距離を計測し、これらの計測値から前記前端部及び前記合わせ部のプロファイルデータを得るように制御され、
前記演算制御装置は、前記プロファイルデータに基づき前記レーザセンサから前記前端部までの第１の最遠距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの第２の最遠距離を算出するとともに、
前記算出された前記第１の最遠距離、前記第２の最遠距離及び前記設置角の値に基づき前記合わせ部に前記フォークロボットのフォークを挿入するための把持部高さを算出するよう構成した。 The sheet measuring device according to the present invention comprises:
At least one laser sensor for measuring distance;
a slide mechanism that is disposed opposite a seat that is substantially L-shaped in side view and has a joint between a backrest and a seating surface, and into which a fork of a fork robot can be inserted, the slide mechanism having the laser sensor disposed at a tip end at a predetermined installation angle and capable of horizontally moving the laser sensor to a measurement position;
A calculation and control device for performing calculations and control,
The slide mechanism is controlled to horizontally move the laser sensor to each measurement position for measuring the distance from the laser sensor to the front end of the seat cushion portion of the seat and the distance from the laser sensor to the joint while maintaining the installation angle,
The laser sensor is controlled to measure a distance from the laser sensor to a front end of the seating surface of the seat and a distance from the laser sensor to the joint at each measurement position, and to obtain profile data of the front end and the joint from these measurement values;
The arithmetic and control device calculates a first longest distance from the laser sensor to the front end portion and a second longest distance from the laser sensor to the joint portion based on the profile data, and
The apparatus is configured to calculate a gripping portion height for inserting the fork of the fork robot into the joint based on the calculated values of the first farthest distance, the second farthest distance, and the installation angle.

また、前記把持部高さは、前記把持部高さをＨとし、前記所定の設置角をθ、前記設置角θにおける前記レーザセンサから前記前端部までの前記第１の最遠距離をａ、前記レーザセンサから前記合わせ部までの前記第２の最遠距離をｃ、前記第２の最遠距離ｃをなす位置に直交する直線であって、前記第２の最遠距離ｃをなす位置から前記レーザセンサの水平移動する直線の延長線との交点までの距離をｂとすると、
Ｈ＝ａ×ｓｉｎθ－ｂ×ｃｏｓθの演算式によって前記演算制御装置が算出するよう構成した。 Furthermore, the gripping portion height is expressed as follows: H is the gripping portion height, θ is the predetermined installation angle, a is the first farthest distance from the laser sensor to the front end at the installation angle θ, c is the second farthest distance from the laser sensor to the joint, and b is the distance from the position forming the second farthest distance c to an intersection with an extension of the straight line that moves horizontally of the laser sensor.
The calculation control device is configured to perform calculations according to the formula H=a×sin θ−b×cos θ.

本発明に係るロボット補正方法は、距離を計測するための少なくとも１以上のレーザセンサと、
背もたれ部と座面部との合わせ部を有し、前記合わせ部にフォークロボットのフォークが挿入可能な側面視略Ｌ字状のシートに対向して配置され、前記レーザセンサを先端に所定の設置角で配設して前記レーザセンサを計測位置へ水平移動可能なスライド機構と、
演算及び制御を行う演算制御装置と、
前記演算制御装置の演算結果に基づき前記フォークロボットを制御するロボットコントローラと、により実行されるロボット補正方法であって、
前記スライド機構は、前記レーザセンサから前記シートの前記座面部の前端部までの距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの距離を計測するための各計測位置へ、前記設置角を維持した状態で、前記レーザセンサを水平移動させるように制御され、
前記レーザセンサは、各計測位置で、前記レーザセンサから前記シートの前記座面部の前端部までの距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの距離を計測し、これらの計測値から前記前端部及び前記合わせ部のプロファイルデータを得るように制御され、
前記演算制御装置は、前記プロファイルデータに基づき前記レーザセンサから前記前端部までの第１の最遠距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの第２の最遠距離を算出するとともに、
前記算出された前記第１の最遠距離、前記第２の最遠距離及び前記設置角の値に基づき前記合わせ部に前記フォークロボットのフォークを挿入するための把持部高さを算出し、
前記演算制御装置は、前記把持部高さの算出値をロボットコントローラに出力し、
前記把持部高さの算出値を受け取った前記ロボットコントローラは、前記把持部高さの算出値に基づき前記合わせ部に前記フォークロボットのフォークを挿入する高さの初期データを補正するものである。
以上 The robot correction method according to the present invention includes at least one laser sensor for measuring distance;
a slide mechanism that is disposed opposite a seat that is substantially L-shaped in side view and has a joint between a backrest and a seating surface, and into which a fork of a fork robot can be inserted, the slide mechanism having the laser sensor disposed at a tip end at a predetermined installation angle and capable of horizontally moving the laser sensor to a measurement position;
A calculation and control device that performs calculations and control;
a robot controller that controls the fork robot based on a calculation result of the arithmetic and control device ,
The slide mechanism is controlled to horizontally move the laser sensor to each measurement position for measuring the distance from the laser sensor to the front end of the seat cushion portion of the seat and the distance from the laser sensor to the joint while maintaining the installation angle,
The laser sensor is controlled to measure a distance from the laser sensor to a front end of the seating surface of the seat and a distance from the laser sensor to the joint at each measurement position, and to obtain profile data of the front end and the joint from these measurement values;
The arithmetic and control device calculates a first longest distance from the laser sensor to the front end portion and a second longest distance from the laser sensor to the joint portion based on the profile data, and
calculating a gripping portion height for inserting the fork of the fork robot into the joint based on the calculated first farthest distance, the second farthest distance, and the installation angle;
The arithmetic and control device outputs the calculated value of the gripper height to a robot controller,
The robot controller, having received the calculated value of the gripper height, corrects initial data of the height at which the fork of the fork robot is inserted into the joint based on the calculated value of the gripper height.
that's all

請求項１から請求項３に記載の発明によれば、シートの把持部高さ、すなわちフォークロボットによる把持位置を簡単な構成で非接触により計測することができるため、自動車のシートのように表皮材の柔軟性等によりその形状を特定しがたく、外形寸法にばらつきを有している把持対象物についても、当該計測データに基づき算出された把持部高さの値に基づき、フォークロボットがシートの合わせ部にフォークを挿入する高さ位置を補正することができる。 According to the inventions described in claims 1 to 3 , the height of the gripping portion of the sheet, i.e., the gripping position by the fork robot, can be measured non-contact with a simple configuration. Therefore, even for gripping objects such as car seats whose shapes are difficult to identify due to the flexibility of the cover material and whose external dimensions vary, the height position at which the fork robot inserts the fork into the sheet joint can be corrected based on the value of the gripping portion height calculated from the measurement data.

これにより、シートの組み付け作業において、シートの表皮材の柔軟性等による外形寸法のばらつきがあっても、シートごとにそのばらつきを補正することができるため、それぞれのシートの把持部高さに合わせて、シートの合わせ部にフォークロボットのフォークを確実に挿入することができる。さらに、フォークの挿入に失敗してシートに傷をつけて商品価値を失ってしまうという問題を解消することができる。 As a result, even if there is variation in the external dimensions of the seats due to factors such as the flexibility of the seat covering material during seat assembly work, the variation can be corrected for each sheet, so the forks of the fork robot can be reliably inserted into the joints of the sheets according to the gripping part height of each sheet. Furthermore, this solves the problem of the forks failing to be inserted, damaging the sheet and causing it to lose its commercial value.

また、前記把持部高さの計測データをデータベース化し、最大値、最小値、平均値、標準偏差などの統計データを取り、これらのデータの推移を見ながら作業改善や品質改善の推進に役立てることができる。 The measurement data for the gripping part height can be compiled into a database, and statistical data such as maximum values, minimum values, average values, and standard deviations can be collected. Trends in this data can be monitored to help promote operational and quality improvements.

この結果、自動車の製造工場におけるシートの組み付け作業の自動化を拡大することができ、作業者の負担を大幅に軽減するとともに、作業効率の改善を実現することができるという効果を奏する。 As a result, it is possible to expand the automation of seat assembly work in automobile manufacturing plants, significantly reducing the burden on workers and improving work efficiency.

また、前記把持部高さは、前記レーザセンサにより前記シートの座面部の前端部及び前記合わせ部を計測個所とし、又は前記計測個所における幅員方向の複数個所をさらに計測個所とし、前記計測個所を縦方向に一定の区間における距離の計測をして、当該計測データのプロファイルに基づき算出されるよう構成しているため、シートを傷つけることなく非接触で計測し、算出することができる。また、幅員方向の複数個所の距離の計測をするため、ばらつきの影響を軽減することができ、より正確なシートの把持部高さの値を得ることができる。 The grip height is measured by the laser sensor at the front end of the seat cushion and the joint, or at multiple locations in the width direction of the measurement locations, and the distance is measured at a certain section in the vertical direction of the measurement locations, and the grip height is calculated based on a profile of the measurement data, so that the seat can be measured and calculated without contact and without damaging the seat. Also, since the distance is measured at multiple locations in the width direction, the effect of variation can be reduced, and a more accurate value for the grip height of the seat can be obtained.

また、請求項２に記載の発明によれば、前記把持部高さＨの算出は、Ｈ＝ａ×ｓｉｎθ－ｂ×ｃｏｓθの演算式によって行うよう構成しているため、演算制御装置による演算処理プログラムが複雑とならず、しかも簡単な演算式であり、扱うデータ量も少ないために高速に演算処理をすることが可能となり、当該演算制御装置は小規模なもので済み、本発明に係るシート計測装置を安価にできる効果を奏する。 Furthermore, according to the invention described in claim 2 , the calculation of the gripping portion height H is configured to be performed using the arithmetic formula H = a × sin θ - b × cos θ, so that the arithmetic processing program by the arithmetic and control device does not become complicated, and since the arithmetic and control device uses a simple arithmetic formula and the amount of data to be handled is small, arithmetic processing can be performed at high speed, and the arithmetic and control device can be small in size, which has the effect of making the sheet measuring device according to the present invention inexpensive.

本発明に係るシート計測装置を使用するシート組み付けラインを示す平面図である。1 is a plan view showing a sheet assembly line using a sheet measuring device according to the present invention; 本発明に係るシート計測装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the sheet measuring device according to the present invention. 本発明に係るシート計測装置の側面図である。FIG. 2 is a side view of the sheet measuring device according to the present invention. 本発明に係るシート計測装置に使用するレーザセンサの一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a laser sensor used in the sheet measuring device according to the present invention. 本発明に係るシート計測装置の制御系統の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a control system of the sheet measuring device according to the present invention. 本発明に係るシート計測装置によるシートの把持部高さの計測原理の説明用側面図である。4 is a side view for explaining the principle of measurement of the height of a gripping portion of a sheet by the sheet measuring device according to the present invention; FIG. 前記フォークロボットに使用するシートを把持するためのフォークの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a fork for gripping a sheet used in the fork robot. 本発明に係るシート計測装置の第二の実施例の平面図である。FIG. 11 is a plan view of a sheet measuring device according to a second embodiment of the present invention. 本発明に係るシート計測装置の第二の実施例の制御系統の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a control system of a sheet measuring device according to a second embodiment of the present invention. 本発明に係るシート計測装置の第三の実施例のレーザセンサの配置を示す平面図及び側面図である。13A and 13B are a plan view and a side view showing an arrangement of laser sensors of a sheet measuring device according to a third embodiment of the present invention.

本発明は、自動車用のシートの座面部と背もたれ部との合わせ部にフォークロボットのフォークを挿入してシートを把持するために、当該合わせ部の把持部高さを非接触により計測する技術を実現することにより、自動車の製造工場において、車体へのシートの組み付け作業の主体を人手による作業からロボットによる作業に置き換え可能とし、これにより作業者の負担を軽減するとともに、作業効率を向上することができるシート計測装置及びロボット補正方法を提供するものである。 The present invention provides a seat measurement device and a robot correction method that realizes technology for non-contact measurement of the gripping height of an automobile seat's seat cushion and backrest joint, in order to insert the forks of a fork robot into the joint to grip the seat. This makes it possible to replace the main work of assembling seats into vehicle bodies in automobile manufacturing plants with robotic work instead of manual work, thereby reducing the burden on workers and improving work efficiency.

以下、本発明の実施形態について図面により説明する。ただし、図面は模式的なものであり、細部の記載については省略している。また、各部の配置や寸法の比率等は必ずしも現実のものと一致するものではない。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. However, the drawings are schematic and detailed descriptions are omitted. Furthermore, the layout of each part and the dimensional ratios do not necessarily correspond to the actual ones.

まず、自動車の製造工場におけるシート組み付けラインの概要について説明する。
図１は、本発明に係るシート計測装置１０を使用するシート組み付けライン３００を示す平面図である。前記シート組み付けライン３００においては、シート１が組み付けられる自動車３０は、１階に配設されている搬送ライン３１上を図１の右手から左手方向に搬送されてくる。
また、シート組み付けライン３００の２階には、本発明に係る２台のシート計測装置１０、１０が、搬送方向から見て左右に並設されている。２個のシート１、１は、２階に配設されているシート１、１の図示しない搬送ライン上をパレット３３に載置されて、シート搬送架台３２により搬送されてくる。 First, an overview of a seat assembly line in an automobile manufacturing plant will be described.
1 is a plan view showing a seat assembling line 300 that uses a seat measuring device 10 according to the present invention. In the seat assembling line 300, automobiles 30 to which seats 1 are to be assembled are transported from the right to the left in FIG. 1 on a transport line 31 arranged on the first floor.
Two sheet measuring devices 10, 10 according to the present invention are arranged side by side on the left and right sides as viewed from the conveying direction on the second floor of the sheet assembly line 300. Two sheets 1, 1 are placed on a pallet 33 on a conveying line (not shown) for sheets 1, 1 arranged on the second floor, and are conveyed by a sheet conveying stand 32.

搬送されてきたシート１、１は、図１に示すように、本発明に係るシート計測装置１０、１０の前にそれぞれ配置される。図１において、向かって上側のシート１は、自動車３０の右側のドアの開口部側から組み付けられるシート１である。また、向かって下側のシート１は、自動車３０の左側のドアの開口部側から組み付けられるシート１である。そして、それぞれのシート１、１の把持部高さの計測は、それぞれのシート１、１に対面するシート計測装置１０、１０が行うように構成されている。 As shown in FIG. 1, the conveyed sheets 1, 1 are each placed in front of the sheet measuring devices 10, 10 according to the present invention. In FIG. 1, the upper sheet 1 is the sheet 1 that is to be installed from the opening side of the door on the right side of the automobile 30. The lower sheet 1 is the sheet 1 that is to be installed from the opening side of the door on the left side of the automobile 30. The measurement of the gripping portion height of each sheet 1, 1 is performed by the sheet measuring devices 10, 10 that face each sheet 1, 1.

シート計測装置１０、１０は、図１の平面図に示すように、自動車３０の右側の座席用と左側の座席用の２台が、それぞれ２個のシート１、１と対向する位置に配置されている。
また、シート計測装置１０は、図２及び図３に示すように、後述する計測器スライド機構１２を搭載している。 As shown in the plan view of FIG. 1, two seat measuring devices 10, 10 are arranged for the right and left seats of an automobile 30, facing the two seats 1, 1, respectively.
As shown in FIGS. 2 and 3, the sheet measuring device 10 is equipped with a measuring device slide mechanism 12, which will be described later.

シート計測装置１０、１０は、後述するレーザセンサ２０により、前記シート１、１の座面部２の前端部５及び前記合わせ部４の縦方向の一定の区間を幅員方向に複数個所について距離の計測を行い、当該計測データに基づいて、それぞれに対面するシート１、１の前記把持部高さＨを算出する。 The sheet measuring devices 10, 10 use a laser sensor 20 (described later) to measure the distance at multiple locations in the width direction of a certain vertical section of the front end 5 of the seat surface 2 of the sheets 1, 1 and the joint 4, and calculate the gripping portion height H of the facing sheets 1, 1 based on the measurement data.

また、前記把持部高さＨの算出は、図６に示すように、前記レーザセンサ２０の設置角をθとすると、設置角θにおける前記座面部２の前端部５までの計測による距離をａ、前記シート１の座面部２の合わせ部４の方向を計測するレーザセンサ２０の位置から計測した最遠距離を結ぶ直線に当該最遠距離で直交する直線であって、前記最遠距離から前記直線が前記レーザセンサの位置を通る水平線と交差する位置までの距離をｂとすると、把持部高さＨはＨ＝ａ×ｓｉｎθ－ｂ×ｃｏｓθの演算式で算出されるよう構成されている。なお、詳細は後述する。 As shown in FIG. 6, the calculation of the grip height H is configured such that, assuming that the installation angle of the laser sensor 20 is θ, the measured distance to the front end 5 of the seating surface 2 at the installation angle θ is a, and the distance from the position of the laser sensor 20 that measures the direction of the joint 4 of the seating surface 2 of the seat 1 to a position where the line that is perpendicular to the line connecting the farthest distance measured at the farthest distance and that passes through the position of the laser sensor is b, the grip height H is calculated by the formula H=a×sinθ-b×cosθ. Details will be described later.

以上のようにして、それぞれのシート１、１の把持部高さＨを算出し、当該算出した把持部高さＨのデータを、フォークロボット３４、３４のそれぞれに対応するロボットコントローラ３９、３９（図５参照）へ出力する。ロボットコントローラ３９、３９は、当該出力されてきた把持部高さＨのデータを受け取ると、当該データに基づきそれぞれのシート１、１を把持するための初期値データを補正する。シート搬送架台３２で搬送されてきたシート１及びシート１が載置されるパレット３３にはばらつきがあるため、シート１を把持するための把持部高さＨは搬送されてきたシート１ごとに異なり、この把持部高さＨに合わせるために初期値データを補正してフォーク４１（図７参照）の挿入高さを調整する必要がある。そして、ロボットコントローラ３９、３９は、補正後のデータに基づいて、フォークロボット３４、３４を駆動する。 In this way, the gripping height H of each sheet 1, 1 is calculated, and the calculated gripping height H data is output to the robot controllers 39, 39 (see FIG. 5) corresponding to the fork robots 34, 34, respectively. When the robot controllers 39, 39 receive the output gripping height H data, they correct the initial value data for gripping each sheet 1, 1 based on the data. Since there is variation in the sheets 1 transported by the sheet transport stand 32 and the pallets 33 on which the sheets 1 are placed, the gripping height H for gripping the sheet 1 differs for each transported sheet 1, and it is necessary to correct the initial value data to match this gripping height H and adjust the insertion height of the forks 41 (see FIG. 7). The robot controllers 39, 39 then drive the fork robots 34, 34 based on the corrected data.

前記搬送ライン３１の左右に配設されているフォークロボット３４、３４は、ロボットコントローラ３９、３９からの駆動信号に基づき、２階のパレット３３に載置された計測が終了したシート１、１を把持して１階の搬送ライン３１上を移送される自動車３０の左右開口部から所定の座席位置に挿入する。 Based on drive signals from robot controllers 39, 39, fork robots 34, 34 arranged on the left and right sides of the conveyor line 31 grasp the seats 1, 1 that have been measured and placed on the pallets 33 on the second floor, and insert them into the designated seat positions through the left and right openings of the automobile 30 being transported on the conveyor line 31 on the first floor.

このようにして、本発明に係るシート計測装置１０、１０は、計測対象物であるシート１、１の所定の個所の距離を計測し、当該計測データに基づきそれぞれのシート１、１の把持部高さＨを前記演算式により算出し、当該算出したデータに基づきシート１、１の把持部高さＨの値を補正する。そして、当該補正後の把持部高さＨのデータに基づきフォークロボット３４、３４を制御する。このように、当該補正を行うことによりフォークロボット３４、３４は、シート１、１を傷つけることなく確実に保持して自動車３０の所定の取付け位置に載置し組み付けることができる。 In this way, the seat measuring device 10, 10 according to the present invention measures the distance to a predetermined point on the seat 1, 1 which is the measurement target, calculates the gripping portion height H of each seat 1, 1 based on the measurement data using the above-mentioned formula, and corrects the value of the gripping portion height H of the seat 1, 1 based on the calculated data. Then, the fork robot 34, 34 is controlled based on the corrected gripping portion height H data. In this way, by performing this correction, the fork robot 34, 34 can securely hold the seat 1, 1 without damaging it, and place it in the predetermined mounting position of the automobile 30 and assemble it.

具体的には、右側の座席用のフォークロボット３４は、補正後の把持部高さＨに基づき右側のシート１の合わせ部４にフォークを挿入してシート１を把持し、自動車３０の右側の開口部から車内の所定の取付け位置に載置する。また、左側の座席用のフォークロボット３４は、補正後の把持部高さＨに基づき左側のシート１の合わせ部４にフォークを挿入してシート１を把持し、自動車３０の左側の開口部から車内の所定の取付け位置に載置する。自動車３０の製造工場におけるシート組み付けライン３００の概要は以上のとおりである。 Specifically, the fork robot 34 for the right seat inserts its fork into the joint 4 of the right seat 1 based on the corrected gripping height H, grips the seat 1, and places it in a specified installation position inside the vehicle through the opening on the right side of the vehicle 30. The fork robot 34 for the left seat inserts its fork into the joint 4 of the left seat 1 based on the corrected gripping height H, grips the seat 1, and places it in a specified installation position inside the vehicle through the opening on the left side of the vehicle 30. The above is an overview of the seat assembly line 300 in the manufacturing plant for automobiles 30.

次に、本発明に係るシート計測装置１０について詳細に説明する。シート計測装置１０の計測対象物であるシート１は、図３に示すように、乗員が着座する座面部２と乗員の背面を支持する背もたれ部３とから構成されている。そして、前記座面部２と背もたれ部３は、合わせ部４において接合されている。また、背もたれ部３は、当該合わせ部４を支点にして前後に傾けることができる。また、座面部２も当該合わせ部４を支点にして、座面部２の先端部を若干上下させることができる。また、背もたれ部３において乗員の背面が当接する部分が所定の操作により所定の高さだけ***するものもある。 Next, the seat measuring device 10 according to the present invention will be described in detail. As shown in FIG. 3, the seat 1, which is the measurement target of the seat measuring device 10, is composed of a seating surface 2 on which an occupant sits and a backrest 3 that supports the back of the occupant. The seating surface 2 and the backrest 3 are joined at a joint 4. The backrest 3 can be tilted forward and backward with the joint 4 as a fulcrum. The tip of the seating surface 2 can also be moved slightly up and down with the joint 4 as a fulcrum. In some cases, the portion of the backrest 3 that the occupant's back contacts can be raised by a specified height by a specified operation.

本発明に係るシート計測装置１０の躯体部は、図３の側面図に示すように、略方形状の計測フレーム１１により構成されている。すなわち、四隅に立設する垂直フレーム１１ａの下端を水平方向に配設されたベースフレーム１１ｂで連結固定し、中間を中間フレーム１１ｃで連結固定し、上端は略平板状で、当該略方形状よりも右方向に延設された略長方形状をなすテーブルフレーム１１ｄで連結固定している。計測フレーム１１は、アルミフレームやＬ型チャンネル材などを用いて構成することができる。そして、垂直フレーム１１ａの下端には、固定脚１１ｅを備えることにより所定の場所に設置可能としている。 The body of the sheet measuring device 10 according to the present invention is composed of a measurement frame 11 having a substantially rectangular shape, as shown in the side view of FIG. 3. That is, the lower ends of the vertical frames 11a erected at the four corners are connected and fixed to the horizontally arranged base frame 11b, the middle is connected and fixed to the middle frame 11c, and the upper end is connected and fixed to the substantially flat table frame 11d having a substantially rectangular shape that extends to the right of the substantially square shape. The measurement frame 11 can be constructed using an aluminum frame, an L-shaped channel material, or the like. The lower end of the vertical frame 11a is provided with fixing legs 11e, allowing it to be installed in a predetermined location.

テーブルフレーム１１ｄは、その略平板状の上端面に、計測器スライド機構１２を搭載する基台である。計測器スライド機構１２は、シート１の所定の個所の距離を計測するためのレーザセンサ２０を、その設置角θを維持したまま前後に水平移動させるための機構である。なお、設置角θとは、水平面に対するレーザセンサ２０のレーザ光を照射する角度のことである。本実施例では水平面に対して下向きにとる。 The table frame 11d is a base on which the measuring device slide mechanism 12 is mounted on its approximately flat upper end surface. The measuring device slide mechanism 12 is a mechanism for horizontally moving the laser sensor 20, which measures the distance to a specific point on the sheet 1, back and forth while maintaining its installation angle θ. Note that the installation angle θ is the angle at which the laser light of the laser sensor 20 is irradiated relative to the horizontal plane. In this embodiment, it is set downward relative to the horizontal plane.

計測器スライド機構１２は、図３の側面図に示すような構成となっている。すなわち、第１のスライドシリンダ１３は、当該第１のスライドシリンダ１３のスライダ１３ａが上向きになるようにテーブルフレーム１１ｄの上面に配設されている。また、第２のスライドシリンダ１４は、第１のスライドシリンダ１３のスライダ１３ａ上に重畳的に搭載されている。 The measuring instrument slide mechanism 12 is configured as shown in the side view of Figure 3. That is, the first slide cylinder 13 is disposed on the upper surface of the table frame 11d so that the slider 13a of the first slide cylinder 13 faces upward. The second slide cylinder 14 is mounted superimposed on the slider 13a of the first slide cylinder 13.

ここで、第１のスライドシリンダ１３及び第２のスライドシリンダ１４を構成するスライドシリンダとは、シリンダと、これに摺動可能なスライダとをコンパクトに一体化したシリンダのことである。スライダのシリンダに対向しない面はワークテーブルとして使用することができる。また、シリンダとスライダとの摺動機構には、リニアボールベアリングが採用されているため滑らかに、かつ直線性の良い摺動をすることができる。 The slide cylinders constituting the first slide cylinder 13 and the second slide cylinder 14 are cylinders that are compactly integrated with a cylinder and a slider that can slide on it. The surface of the slider that does not face the cylinder can be used as a work table. In addition, a linear ball bearing is used in the sliding mechanism between the cylinder and the slider, allowing for smooth and linear sliding.

したがって、前記第１のスライドシリンダ１３のピストンロッド１３ｂが伸縮することにより前記スライダ１３ａが前進後退する。これによって前記第２のスライドシリンダ１４は前記スライダ１３ａの進退作動に追従して前進後退する。また、第２のスライドシリンダ１４のピストンロッド１４ｂが伸縮することにより前記スライダ１４ａが前進後退し、これによって前記スライダ１４ａの先端に配設され下方に延設された先端プレート１５が前進後退する。先端プレート１５の下端には、逆Ｌ字状に延設された支持プレート１６が配設され、支持プレート１６の終端下面に連結されたセンサ支持プレート１７には、距離を計測するためのレーザセンサ２０が配設されている。 Therefore, the slider 13a advances and retreats as the piston rod 13b of the first slide cylinder 13 expands and contracts. This causes the second slide cylinder 14 to advance and retreat following the advance and retreat of the slider 13a. Also, the piston rod 14b of the second slide cylinder 14 expands and contracts, causing the slider 14a to advance and retreat, which causes the tip plate 15, which is disposed at the tip of the slider 14a and extends downward, to advance and retreat. A support plate 16 extending in an inverted L shape is disposed at the lower end of the tip plate 15, and a laser sensor 20 for measuring distance is disposed on a sensor support plate 17 connected to the lower end of the support plate 16.

レーザセンサ２０は、シート１の所定の個所の距離を計測するものである。レーザセンサ２０が距離を計測する方式には、大別して（１）位相差検出方式、（２）ＴＯＦ方式（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ方式）及び（３）三角測距方式がある。
（１）位相差検出方式とは、基本周波数で振幅変調したレーザ光を物体に照射し、その物体から戻ってきた反射光との位相差を計測することにより照射から戻ってくるまでの時間ｔを求め、その時間ｔに光速をかける等により、物体までの距離を求める方式である。
（２）ＴＯＦ方式とは、立ち上がり時間が数ｎｓで、光ピークパワーが数１０Ｗの超短パルスを物体に向けて照射し、その超短パルスが物体で反射して受光素子に戻ってくるまでの時間ｔを計測し、その時間ｔに光速をかける等により、物体までの距離を求める方式である。
（３）三角測距方式とは、三角測量法を使って距離や変位を計測することで高精度に計測できる方式である。
なお、本発明に係るシート計測装置１０に用いるレーザセンサ２０は、上記レーザセンサ計測方式のうちのいずれかに限定されるものではない。 The laser sensor 20 measures the distance to a predetermined point on the sheet 1. Methods by which the laser sensor 20 measures distance are roughly classified into (1) a phase difference detection method, (2) a TOF (Time of Flight) method, and (3) a triangulation method.
(1) The phase difference detection method is a method in which an object is irradiated with laser light that has been amplitude-modulated at a fundamental frequency, and the phase difference between the laser light reflected from the object is measured to determine the time t from irradiation to return. The distance to the object is then calculated by multiplying this time t by the speed of light, etc.
(2) The TOF method is a method in which an ultrashort pulse with a rise time of several ns and an optical peak power of several tens of W is irradiated toward an object, the time t taken for the ultrashort pulse to reflect off the object and return to the photodetector is measured, and the distance to the object is calculated by multiplying this time t by the speed of light, etc.
(3) The triangulation method is a method that can measure distance and displacement with high accuracy by using triangulation.
It should be noted that the laser sensor 20 used in the sheet measuring device 10 according to the present invention is not limited to any of the above laser sensor measurement methods.

ここで、本発明の実施例に使用するレーザセンサ２０の一例について、図４を参照して説明する。図４において、レーザセンサ２０のケース２０ａの内部には、制御回路２０１及び半導体レーザ２０３等の電子部品がプリント基板２０２上に搭載されている。そして、制御回路２０１の信号により半導体レーザ２０３がレーザ光２１０を照射する。当該レーザ光２１０は発光レンズ２０４を通過し、２次元の平面をなす光束を形成してワーク２０５に照射される。ワーク２０５に照射されたレーザ光２１０の光束は、ワーク２０５で反射され、レーザ光２１１としてレーザセンサ２０に戻ってくる。戻ってきたレーザ光２１１は、受光レンズ２０６を介してＣＭＯＳセンサ２０７で受光される。ＣＭＯＳセンサ２０７は、レーザ光２１１を受光することによりワーク２０５のプロファイル２０８を得ることができる。レーザセンサ２０は、ケーブル２０９により後述するセンサコントローラ３６（図５参照）と接続され、制御信号を受けると共に、計測データを出力する。 Here, an example of the laser sensor 20 used in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4. In FIG. 4, inside the case 20a of the laser sensor 20, electronic components such as a control circuit 201 and a semiconductor laser 203 are mounted on a printed circuit board 202. Then, the semiconductor laser 203 irradiates the laser light 210 in response to a signal from the control circuit 201. The laser light 210 passes through the light emitting lens 204, forms a light beam forming a two-dimensional plane, and is irradiated to the workpiece 205. The light beam of the laser light 210 irradiated to the workpiece 205 is reflected by the workpiece 205 and returns to the laser sensor 20 as the laser light 211. The returned laser light 211 is received by the CMOS sensor 207 via the light receiving lens 206. The CMOS sensor 207 can obtain a profile 208 of the workpiece 205 by receiving the laser light 211. The laser sensor 20 is connected to a sensor controller 36 (see FIG. 5) described later by a cable 209, receives a control signal, and outputs measurement data.

したがって、このような特性を有するレーザセンサ２０を用いれば、所定の個所について縦方向又は横方向の一定の区間の距離を計測することができる。また、レーザセンサ２０を用いることで当該所定の区間についてのワーク２０５のプロファイルを得ることもできる。よって、このようにして得られた当該所定の個所についての計測データを用いて形状が定まらない物体の所定の個所の非接触による距離の計測を行い、それに基づく計測対象の長さデータなどを得ることができる。 Therefore, by using a laser sensor 20 having such characteristics, it is possible to measure the distance of a certain section in the vertical or horizontal direction at a specified location. In addition, by using the laser sensor 20, it is possible to obtain a profile of the workpiece 205 for the specified section. Therefore, by using the measurement data for the specified location obtained in this manner, it is possible to perform non-contact distance measurements of a specified location of an object with an undefined shape, and based on this, it is possible to obtain length data of the measurement target, etc.

＜第一の実施例＞
以下、本発明の第一の実施例について説明する。なお、先述のとおりシート組み付けライン３００には２台のシート計測装置１０が用いられるが、２台とも同様の作動をするものであるため、以下、シート計測装置１０は１台について説明する。 First Example
A first embodiment of the present invention will be described below. As described above, two sheet measuring devices 10 are used in the sheet assembly line 300, but since both devices operate in the same manner, only one sheet measuring device 10 will be described below.

まず、計測器スライド機構１２の作動について図３及び図６に基づいて説明する。計測器スライド機構１２の初期状態は、図３の側面図の２点鎖線に示すように、前記第１のスライドシリンダ１３のピストンロッド１３ｂ及び第２のスライドシリンダ１４のピストンロッド１４ｂは共に収縮状態にある。したがって、レーザセンサ２０は、図３に示すように、テーブルフレーム１１ｄの下部にシート１に対向した状態で待機しており、この位置１００が機械的原点になる。 First, the operation of the measuring instrument slide mechanism 12 will be described with reference to Figures 3 and 6. In the initial state of the measuring instrument slide mechanism 12, as shown by the two-dot chain line in the side view of Figure 3, the piston rod 13b of the first slide cylinder 13 and the piston rod 14b of the second slide cylinder 14 are both in a contracted state. Therefore, as shown in Figure 3, the laser sensor 20 waits at the bottom of the table frame 11d facing the sheet 1, and this position 100 becomes the mechanical origin.

計測器スライド機構１２が、前記シート１の座面部２の前端部５及び前記合わせ部４の縦方向の一定区間における距離の計測をするには、まず最初に、図示しない設定装置により設置角θを設定する。すなわち、設置角θは、シート１が所定の位置に配置されたときに、レーザセンサ２０が照射するレーザ光２１０が、前記座面部２の前端部５及びシート１の前記合わせ部４の双方に照射できるような位置に設定する必要がある。この設置角θは機械的な配置であるので、計測器スライド機構１２の支持プレート１６に取り付けられたレーザセンサ２０の向きを機械的に設定すればよい。 In order for the measuring device slide mechanism 12 to measure the distance in a certain vertical section between the front end 5 of the seating surface 2 of the seat 1 and the joint 4, first, an installation angle θ is set by a setting device (not shown). In other words, the installation angle θ needs to be set at a position where the laser light 210 emitted by the laser sensor 20 can be irradiated to both the front end 5 of the seating surface 2 and the joint 4 of the seat 1 when the seat 1 is placed in a predetermined position. Since this installation angle θ is a mechanical arrangement, the orientation of the laser sensor 20 attached to the support plate 16 of the measuring device slide mechanism 12 can be mechanically set.

設置角θの設定が終わると、計測可能な状態となる。そして、計測器スライド機構１２の第１のスライドシリンダ１３を駆動してピストンロッド１３ｂを徐々に伸張する。支持プレート１６に取り付けられたレーザセンサ２０が、機械的原点１００から出発して、前記座面部２の前端部５に照射を行う所定の位置１０１に来ると、ピストンロッド１３ｂの伸張を停止する。そして、前記座面部２の前端部５にレーザ光２１０を照射して、その距離を計測する。レーザセンサ２０は前記のとおり、２次元の平面をなす光束のレーザ光２１０を照射する。レーザ光２１０が照射された個所５ａを、図６の太線で示す。 Once the installation angle θ has been set, the device is ready for measurement. The first slide cylinder 13 of the measuring device slide mechanism 12 is then driven to gradually extend the piston rod 13b. When the laser sensor 20 attached to the support plate 16 starts from the mechanical origin 100 and reaches a predetermined position 101 where it irradiates the front end 5 of the seating surface 2, it stops extending the piston rod 13b. Then, it irradiates the front end 5 of the seating surface 2 with laser light 210 to measure the distance. As described above, the laser sensor 20 irradiates the laser light 210 in a two-dimensional plane. The location 5a irradiated with the laser light 210 is shown by the bold line in Figure 6.

座面部２の前端部５の距離の計測が終わると、計測器スライド機構１２の第１のスライドシリンダ１３を駆動してピストンロッド１３ｂを徐々に伸張する。途中で第１のスライドシリンダ１３のピストンロッド１３ｂが伸張しきってしまうと、引き続いて第２のスライドシリンダ１４のピストンロッド１４ｂを徐々に伸張させる。そして、合わせ部４の手前の照射を行う所定の位置１０２に来ると、第２のスライドシリンダ１４のピストンロッド１４ｂの伸張を停止する。そして、前記と同様に合わせ部４にレーザ光２１０を照射して、その距離を計測する。レーザ光２１０が照射された個所４ａを、図６の太線で示す。
合わせ部４の距離の計測が終わると、そこで、計測は終了する。計測が終了した時点におけるシート計測装置１０のピストンロッド１３ｂ、１４ｂ及びレーザセンサ２０の位置関係は、図３の実線のようになる。 After the measurement of the distance to the front end 5 of the seat portion 2 is completed, the first slide cylinder 13 of the measuring device slide mechanism 12 is driven to gradually extend the piston rod 13b. If the piston rod 13b of the first slide cylinder 13 is fully extended halfway through, the piston rod 14b of the second slide cylinder 14 is then gradually extended. Then, when it reaches a predetermined position 102 in front of the joint 4 where irradiation is performed, the extension of the piston rod 14b of the second slide cylinder 14 is stopped. Then, the joint 4 is irradiated with a laser beam 210 in the same manner as above, and the distance is measured. The location 4a irradiated with the laser beam 210 is shown by a thick line in FIG. 6.
The measurement ends when the measurement of the distance of the mating portion 4 is completed. The positional relationship between the piston rods 13b, 14b and the laser sensor 20 of the sheet measuring device 10 at the time when the measurement is completed is as shown by the solid line in FIG.

シート計測装置１０は、距離の計測が終了すると、図３に示すように、前記第１のスライドシリンダ１３のピストンロッド１３ｂ及び第２のスライドシリンダ１４のピストンロッド１４ｂを収縮させ、レーザセンサ２０を機械的原点の位置１００に復帰させる。 When the sheet measuring device 10 finishes measuring the distance, as shown in FIG. 3, it retracts the piston rod 13b of the first slide cylinder 13 and the piston rod 14b of the second slide cylinder 14, and returns the laser sensor 20 to the mechanical origin position 100.

以上のようにして、シート計測装置１０の計測器スライド機構１２は、レーザセンサ２０の設置角θを維持したまま第１のスライドシリンダ１３及び第２のスライドシリンダ１４を駆動して所定の計測の位置１０１及び１０２にレーザセンサ２０を移動させ、座面部２の前端部５及び合わせ部４の距離を計測することによって、シート１の距離データ及び当該個所のプロファイルデータを取得することができる。 In this manner, the measuring instrument slide mechanism 12 of the sheet measuring device 10 drives the first slide cylinder 13 and the second slide cylinder 14 while maintaining the installation angle θ of the laser sensor 20 to move the laser sensor 20 to the specified measurement positions 101 and 102, and measures the distance between the front end portion 5 of the seat portion 2 and the joint portion 4, thereby obtaining distance data of the sheet 1 and profile data of the corresponding locations.

次に、レーザセンサ２０で計測した座面部２の前端部５及び合わせ部４の計測データの演算処理並びにフォークロボット３４への補正データの受け渡しについて説明する。図５に示すように、シート１用のレーザセンサ２０は、センサコントローラ３６に接続されている。センサコントローラ３６は、プログラマブルコントローラ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、）３７（以下「ＰＬＣ」という。）のＰＬＣネットワーク３８に接続されている。ＰＬＣネットワーク３８は、ＰＬＣ３７の専用のネットワークであり、各種機器や各種入出力信号、センサ信号などの入力及び出力をするために使用される。このために、ＰＬＣ３７側には、ＰＬＣネットワーク３８に接続するためのＰＬＣネットワークインタフェースユニット３７ｄが、ＰＬＣ３７のベースユニット３７ｂのスロットに装着されている。 Next, the calculation processing of the measurement data of the front end 5 and the joint 4 of the seat portion 2 measured by the laser sensor 20 and the transfer of the correction data to the fork robot 34 will be described. As shown in FIG. 5, the laser sensor 20 for the seat 1 is connected to a sensor controller 36. The sensor controller 36 is connected to a PLC network 38 of a programmable logic controller 37 (hereinafter referred to as "PLC"). The PLC network 38 is a dedicated network for the PLC 37, and is used for input and output of various devices, various input/output signals, sensor signals, etc. For this reason, a PLC network interface unit 37d for connecting to the PLC network 38 is installed in a slot of the base unit 37b of the PLC 37.

ＰＬＣ３７は、各種の機械や装置などの制御を行う汎用的な制御装置であり、その作動制御を実現するための制御プログラムをユーザが作り込むことが可能に構成されていることから「プログラマブルコントローラ」と呼ばれている。ＰＬＣ３７の構成は、各メーカによって或いは機種によって異なる。本実施例では、図５に示すように、略横長平板状に形成された基台となるベースユニット３７ｂに、電源ユニット３７ａ、ＣＰＵユニット３７ｃを装着したものを基本構成とし、その他用途に応じてデジタル信号や接点信号又はアナログ信号などの外部信号の入出力を行う入出力ユニット３７ｅなどを装着可能に構成されたＰＬＣ３７を例に説明する。なお、ＰＬＣ３７は、図示しない制御盤に収納され所定の位置に取り付けられる。 PLC37 is a general-purpose control device that controls various machines and devices, and is called a "programmable controller" because it is configured so that the user can create a control program to realize the operation control. The configuration of PLC37 varies depending on the manufacturer or the model. In this embodiment, as shown in FIG. 5, the basic configuration is a base unit 37b formed as a substantially horizontally elongated flat plate, to which a power supply unit 37a and a CPU unit 37c are attached, and an input/output unit 37e that inputs and outputs external signals such as digital signals, contact signals, or analog signals depending on the application can be attached. The PLC37 is stored in a control panel (not shown) and installed at a predetermined position.

ＰＬＣ３７は、本発明に係るシート計測装置１０の全体を制御する演算制御装置であり、例えば、レーザセンサ２０による計測、計測データに基づく演算処理、フォークロボット３４の制御の他、計測器スライド機構１２の第１、第２のスライドシリンダ１３、１４等の制御を行う。また、ＰＬＣ３７は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ２１に接続されており、これに接続されているパーソナルコンピュータ２２とのデータの受け渡しによる演算処理やデータ記憶、パーソナルコンピュータ２２を利用しての設定・監視などを行うことができる。 The PLC 37 is an arithmetic and control device that controls the entire sheet measuring device 10 according to the present invention, and performs, for example, measurements using the laser sensor 20, arithmetic processing based on the measurement data, control of the fork robot 34, and control of the first and second slide cylinders 13, 14 of the measuring device slide mechanism 12. The PLC 37 is also connected to the Ethernet 21, and can perform arithmetic processing and data storage by transferring data to and from the personal computer 22 connected thereto, and can perform settings and monitoring using the personal computer 22.

ベースユニット３７ｂは、略横長平板状に形成された基台となるユニットであり、例えば外周は鉄板を加工して形成され、その内面に前記ＣＰＵユニット３７ｃ等のユニットを装着可能にすると共に、前記ＣＰＵユニット３７ｃと電気的に接続して回路を構成するための各種信号線（「バス」と呼ばれる）及び当該各種信号線に接続可能とする接続用コネクタが所定の間隔で搭載されたプリント基板（図示しない）を収納している。したがって、前記接続用コネクタに、各種入出力ユニット、通信ユニット、デバイス対応のコントロールユニットなどをユニット単位で装着することによって用途に応じた制御装置を構成することができる。 The base unit 37b is a base unit formed in a roughly horizontally elongated flat plate shape, for example, with the outer periphery formed by processing a steel plate, and the inner surface allows units such as the CPU unit 37c to be attached, and houses a printed circuit board (not shown) on which various signal lines (called "buses") for electrically connecting to the CPU unit 37c to form a circuit and connection connectors for connecting to the various signal lines are mounted at predetermined intervals. Therefore, a control device suited to the application can be configured by attaching various input/output units, communication units, device-compatible control units, etc., unit by unit, to the connection connectors.

ＣＰＵユニット３７ｃは、ＰＬＣ３７の頭脳となるユニットである。ＣＰＵユニット３７ｃは、例えば、図示しない（１）ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、（２）制御プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、バッテリーバックアップされたＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）又は／及びフラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性メモリ、（３）データを格納するバッテリーバックアップされたＲＡＭ又はフラッシュメモリなどの不揮発性メモリ、（４）前記ＣＰＵへデジタル信号や接点信号又はアナログ信号などの外部信号の入出力を行う入出力ポート、（５）外部機器と接続する通信ポートやＥｔｈｅｒｎｅｔインタフェースなどから構成され、これらの回路はプリント基板上に搭載されて略方形状のケース内に収容されている。 The CPU unit 37c is the unit that serves as the brain of the PLC 37. The CPU unit 37c is composed of, for example, (1) a CPU (Central Processing Unit) (not shown), (2) a ROM (Read Only Memory) that stores a control program, a battery-backed RAM (Random Access Memory) or/and a non-volatile memory such as a flash memory, (3) a battery-backed RAM or a non-volatile memory such as a flash memory that stores data, (4) an input/output port that inputs and outputs external signals such as digital signals, contact signals, or analog signals to the CPU, and (5) a communication port and an Ethernet interface that connect to external devices, and the like, and these circuits are mounted on a printed circuit board and housed in a roughly rectangular case.

ＰＬＣ３７の制御プログラムは、一般的にはラダー論理が使用されているが、シーケンシャル・ファンクション・チャート(Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃｈａｒｔ)やＳＦＣ言語などを用いて作成することもできる。また、制御プログラムの設計・制作や保守業務を総合的にサポートするためのパーソナルコンピュータ上で稼働するエンジニアリングソフトウェアがメーカから提供されている。 The control program for the PLC37 generally uses ladder logic, but it can also be created using sequential function charts or SFC language. In addition, manufacturers provide engineering software that runs on personal computers to provide comprehensive support for the design and creation of control programs and maintenance work.

電源ユニット３７ａは、前記ベースユニット３７ｂに装着された前記ＣＰＵユニット３７ｃをはじめとする各ユニットに直流電源を供給するユニットであり、商用電源から例えばＤＣ２４Ｖ電圧を作り出して各部に供給する。 The power supply unit 37a supplies DC power to each unit, including the CPU unit 37c, mounted on the base unit 37b, and generates a voltage of, for example, DC 24V from a commercial power source and supplies it to each part.

センサコントローラ３６は、レーザセンサ２０を制御するコントローラであり、前記ケーブル２０９を介してレーザセンサ２０を接続すると共に、前記ＰＬＣネットワーク３８に接続されてＣＰＵユニット３７ｃと計測データの受け渡しを行う。センサコントローラ３６は、前記ＣＰＵユニット３７ｃと同様に、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ及び外部信号の入出力を行う入出力ポートなどから構成されている。 The sensor controller 36 is a controller that controls the laser sensor 20, and is connected to the laser sensor 20 via the cable 209, and is also connected to the PLC network 38 to exchange measurement data with the CPU unit 37c. Like the CPU unit 37c, the sensor controller 36 is composed of a CPU, ROM, RAM, flash memory, and input/output ports for inputting and outputting external signals (not shown).

センサコントローラ３６は、レーザセンサ２０に対し、計測のための制御信号を出力する。レーザセンサ２０は、センサコントローラ３６からの制御信号により、シート１の所定の個所に対しレーザ光２１０を照射する。そして反射されたレーザ光２１１をレーザセンサ２０に内蔵された前記ＣＭＯＳセンサ２０７が受けて電気信号に変換し、センサコントローラ３６に伝達する。センサコントローラ３６は、照射したレーザセンサ２０からの信号により距離を計測すると共に前記計測した個所５ａ、４ａのプロファイルデータを得る。センサコントローラ３６は、計測した距離データ及びプロファイルデータなどを内蔵の前記ＲＡＭ（図示しない）などに記憶する。 The sensor controller 36 outputs a control signal for measurement to the laser sensor 20. The laser sensor 20 irradiates a predetermined location on the sheet 1 with laser light 210 in response to a control signal from the sensor controller 36. The reflected laser light 211 is received by the CMOS sensor 207 built into the laser sensor 20, converted into an electrical signal, and transmitted to the sensor controller 36. The sensor controller 36 measures the distance based on the signal from the irradiated laser sensor 20 and obtains profile data of the measured locations 5a, 4a. The sensor controller 36 stores the measured distance data and profile data in the built-in RAM (not shown) or the like.

ＣＰＵユニット３７ｃは、センサコントローラ３６が計測した距離データ及びプロファイルデータを、前記ＰＬＣネットワーク３８を介して読み出し、当該距離データ及びプロファイルデータに基づき、次のようにして把持部高さＨを算出する。
図６は、本発明に係るシート計測装置１０によるシート１の把持部高さＨを計測するための計測原理を説明するための側面図である。図６において、ＣＰＵユニット３７ｃは、レーザセンサ２０が計測位置１０１において、設置角θの設定がされた状態で、シート１の座面部２の前端部５にレーザ光２１０を縦方向に２次元照射して得た計測データに基づき、レーザセンサ２０の位置１０１から計測データのうち最遠距離の位置１１１までの距離ａを求める。 The CPU unit 37c reads out the distance data and profile data measured by the sensor controller 36 via the PLC network 38, and calculates the grip height H based on the distance data and profile data as follows.
Fig. 6 is a side view for explaining the measurement principle for measuring the gripping portion height H of the sheet 1 by the sheet measuring device 10 according to the present invention. In Fig. 6, the CPU unit 37c calculates the distance a from the position 101 of the laser sensor 20 to the farthest position 111 of the measurement data based on the measurement data obtained by two-dimensionally irradiating the front end 5 of the seating surface 2 of the seat 1 with a laser beam 210 in the vertical direction with the laser sensor 20 at the measurement position 101 and with the installation angle θ set.

次に、ＣＰＵユニット３７ｃは、位置１０２において、レーザセンサ２０が設置角θを維持した状態で、シート１の合わせ部４にレーザ光２１０を縦方向に２次元照射して得た計測データに基づき、レーザセンサ２０の計測位置１０２から計測データのうち最遠距離の位置１１３までの距離ｃを求める。 Next, at position 102, with the laser sensor 20 maintaining the installation angle θ, the CPU unit 37c calculates the distance c from the measurement position 102 of the laser sensor 20 to the farthest position 113 of the measurement data based on the measurement data obtained by two-dimensionally irradiating the joint 4 of the sheet 1 with laser light 210 in the vertical direction.

ＣＰＵユニット３７ｃは、位置１０２と位置１１３を結ぶ直線上の位置１１３において、位置１０２と位置１１３を結ぶ直線と直交する直線と、レーザセンサ２０が計測を行う計測位置１０１、１０２を結ぶ直線の延長線上との交点である位置１０３を求める。そして、位置１１３から位置１０３までの距離ｂを算出する。すなわち、距離ｂは、ｔａｎθ＝ｂ／ｃであるから、ｂ＝ｃ×ｔａｎθの演算をすることにより求められる。また、ｂ＝ｃ×ｔａｎθ＝ｃ×ｓｉｎθ／ｃｏｓθと表すこともできる。 At position 113 on the line connecting position 102 and position 113, the CPU unit 37c determines position 103, which is the intersection point between a line perpendicular to the line connecting position 102 and position 113 and an extension of the line connecting measurement positions 101 and 102 where measurement is performed by the laser sensor 20. Then, the CPU unit 37c calculates the distance b from position 113 to position 103. That is, since the distance b is tan θ=b/c, it can be determined by performing the calculation b=c×tan θ. It can also be expressed as b=c×tan θ=c×sin θ/cos θ.

また、位置１０２と位置１１３を結ぶ直線は、そのまま延長すると位置１１１を通る水平方向の直線と位置１１２で交差する。そして位置１０２と位置１１２を結ぶ直線は、位置１０１と位置１１１を結ぶ直線と平行であるから、位置１０２から位置１１２までの距離は距離ａとなる。 Furthermore, if the line connecting positions 102 and 113 is extended as is, it will intersect with the horizontal line passing through position 111 at position 112. And since the line connecting positions 102 and 112 is parallel to the line connecting positions 101 and 111, the distance from position 102 to position 112 is distance a.

そうすると、把持部高さＨは、図６からわかるように、距離ａに設置角θの正弦を乗じた値から距離ｂに設置角θの余弦を乗じた値を減じた値として求められる。したがって、把持部高さＨは、Ｈ＝ａ×ｓｉｎθ－ｂ×ｃｏｓθという計算式で求めることができる。よって、ＣＰＵユニット３７ｃは、前記計算式による演算を行うことにより把持部高さＨを求めることができる。 As a result, as can be seen from FIG. 6, the grip height H can be calculated by subtracting the value obtained by multiplying the distance a by the sine of the installation angle θ from the value obtained by multiplying the distance b by the cosine of the installation angle θ. Therefore, the grip height H can be calculated using the formula H = a × sin θ - b × cos θ. The CPU unit 37c can therefore calculate the grip height H by performing calculations using the above formula.

ＣＰＵユニット３７ｃは、当該算出された把持部高さＨのデータを、ベースユニット３７ｂに装着されたＰＬＣネットワークインタフェースユニット３７ｄを介してロボットコントローラ３９に出力する。 The CPU unit 37c outputs the calculated gripper height H data to the robot controller 39 via the PLC network interface unit 37d mounted on the base unit 37b.

ロボットコントローラ３９は、図５に示すように、前記ＰＬＣネットワーク３８に接続されており、ＣＰＵユニット３７ｃから送信されてきた当該把持部高さＨのデータに基づき、フォークロボット３４がフォークを挿入する把持部高さの値を補正する。そして、ロボットコントローラ３９は、それに接続されているフォークロボット３４に駆動信号を出力する。フォークロボット３４は、当該駆動信号に基づき作動する。 As shown in FIG. 5, the robot controller 39 is connected to the PLC network 38, and corrects the value of the gripping height at which the fork robot 34 inserts the fork based on the data on gripping height H sent from the CPU unit 37c. The robot controller 39 then outputs a drive signal to the fork robot 34 connected to it. The fork robot 34 operates based on the drive signal.

フォークロボット３４は、シート１を把持し持ち上げるために、例えば、図７に示すようなフォーク４１を、フォークロボット３４の先端部に位置するロボットハンド３４ａに装着する。
フォーク４１は、図７に示すように、基端バー部４１１と、この基端バー部４１１の両端からそれぞれ図７の下方に延びる一対の縦棒部４１２、４１２と、各縦棒部４１２、４１２からそれぞれ斜め下方に延びる一対の斜棒部４１３、４１３と、各斜棒部４１３、４１３からそれぞれ略水平方向だがやや斜め上方に延びる水平棒部４１４、４１４と、各水平棒部４１４、４１４の先端を連結する先端バー部４１５とを有している。そして、両水平棒部４１４、４１４と、先端バー部４１５とにより、先端支持部４１６が構成されている。なお、各縦棒部４１２、４１２の略中央部同士が第１中間バー部４１７により連結されるとともに、各縦棒部４１２、４１２と各斜棒部４１３、４１３との境界部同士が第２中間バー部４１８により連結されている。なお、シート１に対して傷をつけることがないようにフォーク４１の表面を樹脂等で覆うことも有効である。 In order for the fork robot 34 to grip and lift the sheet 1, for example, a fork 41 as shown in FIG.
As shown in Fig. 7, the fork 41 has a base bar portion 411, a pair of vertical bar portions 412, 412 extending downward from both ends of the base bar portion 411 in Fig. 7, a pair of diagonal bar portions 413, 413 extending diagonally downward from each of the vertical bar portions 412, 412, horizontal bar portions 414, 414 extending substantially horizontally but slightly diagonally upward from each of the diagonal bar portions 413, 413, and a tip bar portion 415 connecting the tips of the horizontal bar portions 414, 414. The horizontal bar portions 414, 414 and the tip bar portion 415 form a tip support portion 416. The vertical bar portions 412, 412 are connected to each other at approximately their centers by a first intermediate bar portion 417, and the boundaries between the vertical bar portions 412, 412 and the diagonal bar portions 413, 413 are connected to each other by a second intermediate bar portion 418. It is also effective to cover the surface of the fork 41 with resin or the like to prevent the sheet 1 from being scratched.

以上のように構成されたフォーク４１は、フォークロボット３４のロボットハンド３４ａに装着され、シート１の合わせ部４の隙間に挿入可能に構成されている。そして、フォークロボット３４は、ロボットコントローラ３９からの駆動信号により、フォーク４１の先端支持部４１６を、シート１の座面部２と背もたれ部３との合わせ部４の隙間に差し込み、シート１を把持して持ち上げて、図１の搬送ライン３１上にある自動車３０の左右開口部から挿入し、自動車３０内部の前席（運転席、助手席）の所定位置に載置する。 The fork 41 configured as described above is attached to the robot hand 34a of the fork robot 34, and is configured so that it can be inserted into the gap at the joint 4 of the seat 1. Then, in response to a drive signal from the robot controller 39, the fork robot 34 inserts the tip support portion 416 of the fork 41 into the gap at the joint 4 between the seat surface portion 2 and the backrest portion 3 of the seat 1, grasps and lifts the seat 1, and inserts it through the left and right openings of the automobile 30 on the conveyor line 31 in FIG. 1, and places it in a predetermined position in the front seats (driver's seat, passenger seat) inside the automobile 30.

なお、フォークロボット３４が、前記シート１を前記自動車３０の左右開口部から前席に挿入し、所定の位置に載置し、所定の位置に固定する一連の作業が終わると、次の作業を行う自動車３０が搬送されてくると共に、パレット３３に載置されたシート１がシート搬送架台３２上を搬送されてくる。以下、同様の作動を繰り返し行うことによって、次々と自動車３０にシート１を組み付けていくことができる。 When the fork robot 34 has completed the series of operations of inserting the seat 1 into the front seat through the left and right openings of the automobile 30, placing it in the designated position, and fixing it in the designated position, the automobile 30 for the next operation is transported, and the seat 1 placed on the pallet 33 is transported on the sheet transport stand 32. By repeating the same operations, the seats 1 can be installed in the automobiles 30 one after another.

＜第二の実施例＞
次に、本発明に係るシート計測装置１０の第二の実施例について説明する。本実施例は、計測の確実性を高めるために、幅員方向に複数個所の距離を計測するものである。ここでは、レーザセンサ２０を幅員方向に所定の間隔を保って３個配設し、前記シート１の距離を３個所で計測する構成について説明する。具体的な計測を行う個所は、図８の平面図に示すように、シート１の中央線上の個所６Ｃ及び前記中央線の左右所定の幅員方向の個所６Ｒ、６Ｌとする。図８に示すように、計測器スライド機構１２の支持プレート１６には、それぞれの個所６Ｃ、６Ｒ、６Ｌの距離を計測するために、それぞれのレーザセンサ２０Ｃ、２０Ｒ、２０Ｌを取り付けてある。 Second Example
Next, a second embodiment of the sheet measuring device 10 according to the present invention will be described. In this embodiment, in order to increase the reliability of the measurement, the distance is measured at a plurality of points in the width direction. Here, a configuration will be described in which three laser sensors 20 are arranged at a predetermined interval in the width direction to measure the distance of the sheet 1 at three points. As shown in the plan view of FIG. 8, the specific measurement points are a point 6C on the center line of the sheet 1 and points 6R and 6L on the left and right of the center line in the width direction. As shown in FIG. 8, the laser sensors 20C, 20R, and 20L are attached to the support plate 16 of the measuring device slide mechanism 12 in order to measure the distances at the points 6C, 6R, and 6L.

また、この場合におけるＰＬＣ３７の構成例は、図９に示すように、ベースユニット３７ｂには、電源ユニット３７ａ、ＣＰＵユニット３７ｃ、ＰＬＣネットワークインタフェースユニット３７ｄの他に、接点信号などの入出力を行うための入出力ユニット３７ｅが装着されている。そして、ＰＬＣネットワーク３８には、３台のセンサコントローラ３６、３６、３６が接続されており、各センサコントローラ３６、３６、３６には、それぞれに対応してレーザセンサ２０Ｃ、２０Ｒ、２０Ｌが接続されている。なお、本構成例では、１台のセンサコントローラ３６に１個のレーザセンサ２０を接続することができるユニットを想定しているが、１台のセンサコントローラ３６に複数個のレーザセンサ２０を接続することができるセンサコントローラ３６を使用しても何ら差し支えない。 In this case, as shown in FIG. 9, the PLC 37 is configured such that a power supply unit 37a, a CPU unit 37c, a PLC network interface unit 37d, and an input/output unit 37e for inputting and outputting contact signals are mounted on a base unit 37b. Three sensor controllers 36, 36, 36 are connected to a PLC network 38, and laser sensors 20C, 20R, 20L are connected to each of the sensor controllers 36, 36, 36. In this configuration example, a unit capable of connecting one laser sensor 20 to one sensor controller 36 is assumed, but a sensor controller 36 capable of connecting multiple laser sensors 20 to one sensor controller 36 may be used.

そして、前記計測を行う個所６Ｃ、６Ｒ、６Ｌについて距離を計測する際は、計測器スライド機構１２の第１のスライドシリンダ１３及び第２のスライドシリンダ１４を駆動して、レーザセンサ２０Ｃ、２０Ｒ、２０Ｌを位置１０１及び位置１０２に移動し、そこで停止して、ＣＰＵユニット３７ｃがＰＬＣネットワーク３８を介してセンサコントローラ３６、３６、３６に計測信号を出力し、計測を行う。レーザセンサ２０Ｃ、２０Ｒ、２０Ｌは、当該３個所の計測を同時に行ってもよいし、干渉を避けるために、一定の時間をずらせて順番に計測してもよい。計測データはＣＰＵユニット３７ｃがＰＬＣネットワーク３８を介してセンサコントローラ３６、３６、３６から収集する。計測により得られた計測データの演算処理については、先述のレーザセンサ２０が１個の例である第一の実施例と同様であるので、説明を省略する。 When measuring the distances at the locations 6C, 6R, and 6L, the first and second slide cylinders 13 and 14 of the measuring device slide mechanism 12 are driven to move the laser sensors 20C, 20R, and 20L to positions 101 and 102, where they are stopped, and the CPU unit 37c outputs measurement signals to the sensor controllers 36, 36, and 36 via the PLC network 38 to perform measurements. The laser sensors 20C, 20R, and 20L may measure the three locations simultaneously, or may measure in sequence with a certain time lag to avoid interference. The CPU unit 37c collects the measurement data from the sensor controllers 36, 36, and 36 via the PLC network 38. The calculation process of the measurement data obtained by measurement is the same as that of the first embodiment in which there is one laser sensor 20, and therefore will not be described here.

なお、演算の結果得られた３つの把持部高さＨのうち、最遠の位置の値を採用してもよく、又は３つの値の平均としてもよい。要はシート１の形状に応じて、又は現物に合わせて決めていけばよい。また、レーザセンサ２０をさらに増やすことにより３個所を超える計測をすることができることはいうまでもない。 Of the three gripping part heights H obtained as a result of the calculation, the value of the furthest position may be used, or the average of the three values may be used. In short, it can be determined according to the shape of the sheet 1 or the actual object. It goes without saying that it is possible to measure more than three positions by further increasing the number of laser sensors 20.

＜第三の実施例＞
次に、本発明に係るシート計測装置１０の第三の実施例について説明する。図１０（ａ）の平面図及び図１０（ｂ）の側面図に示すように、本実施例では複数個のレーザセンサ２０を使用する代わりに、１個のレーザセンサ２０を第３のスライドシリンダ１８により幅員方向に所定の間隔で水平移動させて計測するように構成したものである。 <Third embodiment>
Next, a third embodiment of the sheet measuring device 10 according to the present invention will be described. As shown in the plan view of Fig. 10(a) and the side view of Fig. 10(b), in this embodiment, instead of using a plurality of laser sensors 20, a single laser sensor 20 is moved horizontally in the width direction at a predetermined interval by a third slide cylinder 18 to perform measurement.

具体的には、前記支持プレート１６の下方に延設されたシリンダ支持プレート１６ａに、第３のスライドシリンダ１８を幅員方向に水平に取り付け、当該第３のスライドシリンダ１８のスライダ１８ａにセンサ支持プレート１７を介してレーザセンサ２０を１個取り付けている。そして、当該第３のスライドシリンダ１８のピストンロッド１８ｂを伸張収縮させることによって、当該レーザセンサ２０を水平方向に移動可能に構成したものである。なお、制御系統の構成図は図５と同様であるので、説明を省略する。 Specifically, a third slide cylinder 18 is attached horizontally in the width direction to a cylinder support plate 16a that is extended below the support plate 16, and one laser sensor 20 is attached to the slider 18a of the third slide cylinder 18 via a sensor support plate 17. The laser sensor 20 can be moved horizontally by extending and contracting the piston rod 18b of the third slide cylinder 18. The configuration diagram of the control system is the same as that of FIG. 5, so a description thereof will be omitted.

このように構成することにより、第３のスライドシリンダ１８のピストンロッド１８ｂを伸張させて、１個のレーザセンサ２０を移動して計測を行うことができるため、安価に実現することができる。なお、第３のスライドシリンダ１８のピストンロッド１８ｂの伸張間隔を変更し、レーザセンサ２０の数をさらに増やすことにより、３個所を超える計測をすることができることはいうまでもない。なお、上記以外は第一の実施例と同様であるので説明を省略する。また、演算の結果得られた３つの把持部高さＨのうち、どの値を採用するかは、第二の実施例の場合と同様である。 This configuration allows the piston rod 18b of the third slide cylinder 18 to be extended and one laser sensor 20 to be moved to perform measurements, making it possible to implement this at low cost. It goes without saying that it is possible to perform measurements at more than three locations by changing the extension interval of the piston rod 18b of the third slide cylinder 18 and further increasing the number of laser sensors 20. Note that other than the above, this is the same as in the first embodiment, so a description will be omitted. Also, which of the three gripping part heights H obtained as a result of the calculation is to be used is the same as in the second embodiment.

以上の第一の実施例乃至第三の実施例の説明では、ＰＬＣ３７は、１台のシート計測装置１０及びフォークロボット３４の計測制御をする場合について説明したが、１台のＰＬＣ３７で、２台以上のシート計測装置１０及びフォークロボット３４の制御を行うことも可能である。この場合には、２組以上のシート計測装置１０、フォークロボット３４、ロボットコントローラ３９、センサコントローラ３６及びレーザセンサ２０を準備し、これらの計測制御を行うために必要な入出力ユニット３７ｅ等をベースユニット３７ｂに装着すると共に、シート計測装置１０の台数に対応した制御プログラムを備えなければならないことはいうまでもない。 In the above explanation of the first to third embodiments, the PLC 37 has been described as controlling the measurement of one sheet measuring device 10 and one fork robot 34, but it is also possible for one PLC 37 to control two or more sheet measuring devices 10 and one fork robot 34. In this case, it goes without saying that two or more sets of sheet measuring devices 10, fork robots 34, robot controllers 39, sensor controllers 36, and laser sensors 20 must be prepared, and input/output units 37e and the like required for controlling these must be mounted on the base unit 37b, and a control program corresponding to the number of sheet measuring devices 10 must be provided.

本発明に係るシート計測装置１０は以上のように構成されているために、シートの把持部高さＨ、すなわちフォークロボット３４による把持位置を簡単な構成で非接触により計測することができるため、自動車３０のシート１のように表皮材の柔軟性等によりその形状を特定しがたく、外形寸法にばらつきを有している把持対象物についても、当該計測データに基づき算出された把持部高さＨの値に基づき、フォークロボット３４がシート１の合わせ部４にフォーク４１を挿入する高さ位置を補正することができる。 Since the seat measuring device 10 according to the present invention is configured as described above, it can measure the gripping height H of the seat, i.e., the gripping position by the fork robot 34, in a simple configuration and without contact. Therefore, even for a gripping object whose shape is difficult to identify due to the flexibility of the covering material, such as the seat 1 of an automobile 30, and whose external dimensions vary, the height position at which the fork robot 34 inserts the fork 41 into the joint 4 of the seat 1 can be corrected based on the value of the gripping height H calculated based on the measurement data.

これにより、シート１の組み付け作業において、シート１の表皮材の柔軟性等による外形寸法にばらつきがあっても、シート１ごとにそのばらつきを補正することができるため、それぞれのシート１の把持部高さＨに合わせて、シート１の合わせ部４にフォークロボット３４のフォーク４１を確実に挿入することができる。さらに、フォーク４１の挿入に失敗してシート１に傷をつけて商品価値を失ってしまうという問題を解消することができる。 As a result, even if there is variation in the external dimensions of the seat 1 due to factors such as the flexibility of the cover material of the seat 1 during assembly work, the variation can be corrected for each sheet 1, and the forks 41 of the fork robot 34 can be reliably inserted into the joints 4 of the sheet 1 in accordance with the gripping height H of each sheet 1. Furthermore, the problem of failing to insert the forks 41 and damaging the seat 1 and losing its commercial value can be eliminated.

また、前記把持部高さＨの計測データをデータベース化し、最大値、最小値、平均値、標準偏差などの統計データを取り、これらのデータの推移を見ながら作業改善や品質改善の推進に役立てることができる。 In addition, the measurement data for the gripping height H can be compiled into a database, and statistical data such as maximum values, minimum values, average values, and standard deviations can be collected. Trends in this data can be monitored to help promote operational and quality improvements.

この結果、自動車３０の製造工場におけるシート１の組み付け作業の自動化を実現することができ、作業者の負担を大幅に軽減するとともに、作業効率の改善を実現することができるという効果を奏する。 As a result, it is possible to automate the assembly work of the seat 1 in the automobile 30 manufacturing plant, which has the effect of significantly reducing the burden on workers and improving work efficiency.

また、前記把持部高さＨは、前記レーザセンサ２０により前記シート１の座面部２の前端部５及び前記合わせ部４を計測個所とし、又は前記計測個所における幅員方向の複数個所をさらに計測個所とし、前記計測個所を縦方向に一定の区間における距離の計測をして、当該計測データのプロファイルに基づき算出されるよう構成しているため、シート１を傷つけることなく非接触で計測し、その値を算出することができる。また、幅員方向の複数個所について、距離の計測をするため、ばらつきの影響を軽減することができ、より正確なシート１の把持部高さＨの値を得ることができる。 The gripping height H is calculated by measuring the front end 5 and the joint 4 of the seat cushion 2 of the seat 1 using the laser sensor 20 as the measurement points, or by measuring multiple points in the width direction of the measurement points, measuring the distance in a certain section in the vertical direction of the measurement points, and calculating the value based on the profile of the measurement data. This allows the measurement to be performed in a non-contact manner without damaging the seat 1, and the value to be calculated. In addition, since the distance is measured at multiple points in the width direction, the effect of variation can be reduced, and a more accurate value for the gripping height H of the seat 1 can be obtained.

また、前記把持部高さＨの算出は、Ｈ＝ａ×ｓｉｎθ－ｂ×ｃｏｓθの演算式によって行うよう構成している。このため、演算制御装置であるＣＰＵユニット３７ｃによる演算処理プログラムが複雑とならず、しかも簡単な演算式であり、扱うデータ量も少ないために高速に演算処理をすることが可能となり、当該演算制御装置であるＣＰＵユニット３７ｃを含むＰＬＣ３７は小規模なもので済み、本発明に係るシート計測装置１０を安価にできる効果を奏する。 The calculation of the gripping portion height H is configured to be performed by the formula H=a×sin θ-b×cos θ. Therefore, the calculation processing program by the CPU unit 37c, which is the calculation control device , is not complicated, and the calculation formula is simple, and the amount of data to be handled is small, so that the calculation processing can be performed at high speed, and the PLC 37 including the CPU unit 37c, which is the calculation control device , can be small in size, which has the effect of making the sheet measuring device 10 according to the present invention inexpensive.

本発明は上述した実施形態に限られず、上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組合せを変更した構成、公知発明及び上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組合せを変更した構成、等も含まれる。また、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but also includes configurations in which the components disclosed in the above-described embodiments are substituted with each other or in combination, publicly known inventions, and configurations in which the components disclosed in the above-described embodiments are substituted with each other or in combination, etc. Furthermore, the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but extends to the matters described in the claims and their equivalents.

１ シート
２ 座面部
３ 背もたれ部
４ 合わせ部
５ 座面部の前端部
１０ シート計測装置
１１ 計測フレーム
１１ｂ ベースフレーム
１１ｃ 中間フレーム
１１ｄ テーブルフレーム
１１ｅ 固定脚
１２ 計測器スライド機構
１３ 第１のスライドシリンダ
１３ａ スライダ
１３ｂ ピストンロッド
１４ 第２のスライドシリンダ
１４ａ スライダ
１４ｂ ピストンロッド
１５ 先端プレート
１６ 支持プレート
１６ａ シリンダ支持プレート
１７ センサ支持プレート
１８ 第３のスライドシリンダ
１８ａ スライダ
１８ｂ ピストンロッド
２０ レーザセンサ
２０Ｃ、２０Ｒ、２０Ｌ レーザセンサ
２１ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ
２２ パーソナルコンピュータ
３０ 自動車
３１ 搬送ライン
３２ シート搬送架台
３３ パレット
３４ フォークロボット
３４ａ ロボットハンド
３６ センサコントローラ
３７ ＰＬＣ
３７ａ 電源ユニット
３７ｂ ベースユニット
３７ｃ ＣＰＵユニット
３７ｄ ＰＬＣネットワークインタフェースユニット
３７ｅ 入出力ユニット
３８ ＰＬＣネットワーク
３９ ロボットコントローラ
４１ フォーク
２１０、２１１ レーザ光
３００ シート組み付けライン REFERENCE SIGNS LIST 1 seat 2 seat surface portion 3 backrest portion 4 joint portion 5 front end portion of seat surface portion 10 seat measurement device 11 measurement frame 11b base frame 11c intermediate frame 11d table frame 11e fixed leg 12 measurement instrument slide mechanism 13 first slide cylinder 13a slider 13b piston rod 14 second slide cylinder 14a slider 14b piston rod 15 tip plate 16 support plate 16a cylinder support plate 17 sensor support plate 18 third slide cylinder 18a slider 18b piston rod 20 laser sensor 20C, 20R, 20L laser sensor 21 Ethernet
22 personal computer 30 automobile 31 conveyor line 32 sheet conveyor stand 33 pallet 34 fork robot 34a robot hand 36 sensor controller 37 PLC
37a Power supply unit 37b Base unit 37c CPU unit 37d PLC network interface unit 37e Input/output unit 38 PLC network 39 Robot controller 41 Fork 210, 211 Laser light 300 Seat assembly line

Claims (3)

距離を計測するための少なくとも１以上のレーザセンサと、
背もたれ部と座面部との合わせ部を有し、前記合わせ部にフォークロボットのフォークが挿入可能な側面視略Ｌ字状のシートに対向して配置され、前記レーザセンサを先端に所定の設置角で配設して前記レーザセンサを計測位置へ水平移動可能なスライド機構と、
演算及び制御を行う演算制御装置と、を備え、
前記スライド機構は、前記レーザセンサから前記シートの前記座面部の前端部までの距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの距離を計測するための各計測位置へ、前記設置角を維持した状態で、前記レーザセンサを水平移動させるように制御され、
前記レーザセンサは、各計測位置で、前記レーザセンサから前記シートの前記座面部の前端部までの距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの距離を計測し、これらの計測値から前記前端部及び前記合わせ部のプロファイルデータを得るように制御され、
前記演算制御装置は、前記プロファイルデータに基づき前記レーザセンサから前記前端部までの第１の最遠距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの第２の最遠距離を算出するとともに、
前記算出された前記第１の最遠距離、前記第２の最遠距離及び前記設置角の値に基づき前記合わせ部に前記フォークロボットのフォークを挿入するための把持部高さを算出するシート計測装置。 At least one laser sensor for measuring distance;
a slide mechanism that is disposed opposite a seat that is substantially L-shaped in side view and has a joint between a backrest and a seating surface, and into which a fork of a fork robot can be inserted, the slide mechanism having the laser sensor disposed at a tip end at a predetermined installation angle and capable of horizontally moving the laser sensor to a measurement position;
A calculation and control device for performing calculations and control,
The slide mechanism is controlled to horizontally move the laser sensor to each measurement position for measuring the distance from the laser sensor to the front end of the seat cushion portion of the seat and the distance from the laser sensor to the joint while maintaining the installation angle,
The laser sensor is controlled to measure a distance from the laser sensor to a front end of the seating surface of the seat and a distance from the laser sensor to the joint at each measurement position, and to obtain profile data of the front end and the joint from these measurement values;
The arithmetic and control device calculates a first longest distance from the laser sensor to the front end portion and a second longest distance from the laser sensor to the joint portion based on the profile data, and
a sheet measuring device that calculates a gripping portion height for inserting the forks of the fork robot into the joint portion based on the calculated values of the first farthest distance, the second farthest distance, and the installation angle. 前記把持部高さをＨとし、前記所定の設置角をθ、前記設置角θにおける前記レーザセンサから前記前端部までの前記第１の最遠距離をａ、前記レーザセンサから前記合わせ部までの前記第２の最遠距離をｃ、前記第２の最遠距離ｃをなす位置に直交する直線であって、前記第２の最遠距離ｃをなす位置から前記レーザセンサの水平移動する直線の延長線との交点までの距離をｂとすると、
Ｈ＝ａ×ｓｉｎθ－ｂ×ｃｏｓθの演算式によって前記演算制御装置が算出するよう構成した請求項１に記載のシート計測装置。 Let H be the height of the gripping portion, θ be the predetermined installation angle, a be the first farthest distance from the laser sensor to the front end at the installation angle θ, c be the second farthest distance from the laser sensor to the joint, and b be the distance from the position of the second farthest distance c to an intersection with an extension of the straight line that moves horizontally of the laser sensor.
2. The sheet measuring device according to claim 1, wherein the arithmetic control device performs the calculation according to the arithmetic expression H=a×sin θ−b×cos θ. 距離を計測するための少なくとも１以上のレーザセンサと、
背もたれ部と座面部との合わせ部を有し、前記合わせ部にフォークロボットのフォークが挿入可能な側面視略Ｌ字状のシートに対向して配置され、前記レーザセンサを先端に所定の設置角で配設して前記レーザセンサを計測位置へ水平移動可能なスライド機構と、
演算及び制御を行う演算制御装置と、
前記演算制御装置の演算結果に基づき前記フォークロボットを制御するロボットコントローラと、により実行されるロボット補正方法であって、
前記スライド機構は、前記レーザセンサから前記シートの前記座面部の前端部までの距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの距離を計測するための各計測位置へ、前記設置角を維持した状態で、前記レーザセンサを水平移動させるように制御され、
前記レーザセンサは、各計測位置で、前記レーザセンサから前記シートの前記座面部の前端部までの距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの距離を計測し、これらの計測値から前記前端部及び前記合わせ部のプロファイルデータを得るように制御され、
前記演算制御装置は、前記プロファイルデータに基づき前記レーザセンサから前記前端部までの第１の最遠距離及び前記レーザセンサから前記合わせ部までの第２の最遠距離を算出するとともに、
前記算出された前記第１の最遠距離、前記第２の最遠距離及び前記設置角の値に基づき前記合わせ部に前記フォークロボットのフォークを挿入するための把持部高さを算出し、
前記演算制御装置は、前記把持部高さの算出値をロボットコントローラに出力し、
前記把持部高さの算出値を受け取った前記ロボットコントローラは、前記把持部高さの算出値に基づき前記合わせ部に前記フォークロボットのフォークを挿入する高さの初期データを補正するロボット補正方法。 At least one laser sensor for measuring distance;
a slide mechanism that is disposed opposite a seat that is substantially L-shaped in side view and has a joint between a backrest and a seating surface, and into which a fork of a fork robot can be inserted, the slide mechanism having the laser sensor disposed at a tip end at a predetermined installation angle and capable of horizontally moving the laser sensor to a measurement position;
A calculation and control device that performs calculations and control;
a robot controller that controls the fork robot based on a calculation result of the arithmetic and control device ,
The slide mechanism is controlled to horizontally move the laser sensor to each measurement position for measuring the distance from the laser sensor to the front end of the seat cushion portion of the seat and the distance from the laser sensor to the joint while maintaining the installation angle,
The laser sensor is controlled to measure a distance from the laser sensor to a front end of the seating surface of the seat and a distance from the laser sensor to the joint at each measurement position, and to obtain profile data of the front end and the joint from these measurement values;
The arithmetic and control device calculates a first longest distance from the laser sensor to the front end portion and a second longest distance from the laser sensor to the joint portion based on the profile data, and
calculating a gripping portion height for inserting the fork of the fork robot into the joint based on the calculated first farthest distance, the second farthest distance, and the installation angle;
The arithmetic and control device outputs the calculated value of the gripper height to a robot controller,
A robot correction method in which the robot controller receives the calculated value of the gripper height and corrects initial data of the height at which the fork of the fork robot is inserted into the joint based on the calculated value of the gripper height.

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