JPH0453636A - ねじ装脱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は被締結部材の締結部に対してねじ部材を締め付
けたり緩めたりするねし装脱装置に係り、特に、被締結
部材の傾斜量を判定する機能を備えたねし装脱装置に関
するものである。

従来の技術 被締結部材の一平面内に複数設けられた締結部に装脱工
具を対向させて、その締結部に対してねじ部材を締め付
けたり緩めたりするねし装脱装置が、例えばタイヤをハ
ブに自動的に取り付けるなど各種の自動組立ライン等に
おいて多用されている。このようなねじ装脱装置の一種
に、（ａ）前記−平面が予め定められた基準平面と略一
致するように配置された前記被締結部材を、その基準平
面に対して略垂直な方向から撮像する撮像装置と、（ｂ
）その撮像装置によって得られた画像に基づいて前記締
結部の位置を検出する位置検出手段と、（Ｃ）その位置
検出手段によって検出された前記締結部の位置に応じて
前記被締結部材と前記装脱工具とを相対移動させる移動
装置とを備え、被締結部材と装脱工具との位置合わせが
自動的に行われるようになっているものがある。実開昭
６４−９８８６号公報に記載されている装置はその一例
である。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、かかる従来のねじ装脱装置は、被締結部
材の一平面と基準平面とが略一致していることを前提と
しているため、被締結部材が基準平面に対して傾斜して
いると、締結部の位置が正しく検出できずに装脱工具が
その締結部と干渉したり、ねじ部材の装脱時に締結部と
の間でこじりが生じたりして、ねじ部材や締結部の損傷
、締付は不良等を起こすなどの問題があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その
目的とするところは、被締結部材の傾斜による上記弊害
を防止することにある。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するためには、被締結部材が基準平面
に対して傾斜しているか否かを判定できるようにすれば
良く、本発明は、前記（ａ）撮像装置と、ら）位置検出
手段と、（Ｃ）移動装置とを有するねじ装脱装置におい
て、（ロ）前記撮像装置によって得られた画像に基づい
て、その画像上における予め定められた複数の締結部間
の距離を演算する距離演算手段と、（ｅ）その距離演算
手段によって求められた締結部間の距離を、予め記憶さ
れたそれ等締結部間の実際の距離に対応する基準データ
と比較して、前記被締結部材の一平面と前記基準平面と
の傾斜量を判定する傾斜判定手段とを設けたことを特徴
とする。

作用および発明の効果 すなわち、締結部の位置を検出するために撮像装置によ
って得られた画像から複数の締結部間の距離を演算する
とともに、被締結部材が正しく配置されている場合の画
像上におけるそれ等複数の締結部間の距離など締結部間
の実際の距離に対応する基準データと上記画像から求め
られた距離とを比較することにより、被締結部材の傾斜
量を判定するのである。そして、この判定結果に基づい
て例えば被締結部材を正しくセットし直したり被締結部
材に対して装脱工具が正体するようにそれ等を相対移動
させたりすることにより、被締結部材の傾斜に起因する
損傷の発生や締付は不良等を未然に防止することができ
る。これにより、不良品の発生率が低下して製品の信顛
性が向上するとともに、装置の稼動率が高められてねじ
部材の装脱能率が向上するなどの効果が得られる。

また、本発明では締結部の位置を検出するために撮像装
置によって撮像した画像に基づいて傾斜量を判定するよ
うになっているため、従来装置に比較して大幅な設計変
更などが不要で、装置が簡単かつ安価に構成され得る利
点がある。

なお、上記傾斜量の判定に際しては、撮像装置に近いも
の程画像での寸法は大きくなり、傾斜方向の距離は傾斜
量が大きくなる程画像では小さくなることから、基準デ
ータと実際の画像上の寸法との差を画像の複数箇所にお
いて求めることにより、傾斜量や傾斜方向を判定するこ
とができる。

傾斜方向は、被締結部材と装脱工具とを自動で正体させ
る場合などに利用することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図において、１０は被締結部材としての平坦な円板
状のキャップ部品であり、第２図に詳しく示されている
ように、締結部として３個のねし穴１２ａ、１２ｂ、１
２ｃ　（以下、特に区別しない場合には単にねじ穴１２
という）が、寸法ａ。

ｂ、ｃを３辺の長さとする三角形の、頂点に位置するよ
うに設けられている。このキャップ部品１０は、組付位
置へ搬送されたワーク母体１４の所定の位置に作業者の
手作業によって略水平となる姿勢で取り付けられるが、
取付は位置や中心線まわりの位相がばらついたり、片当
たりなどにより上下に傾斜したりすることがある。本実
施例では平坦なキャップ部品１０自体が一平面に相当し
、そのキャップ部品ｌＯがワーク母体１４に正しく取り
付けられた場合に位置する略水平な平面が基準平面に相
当する。

上記組付位置の近傍にはロボット２６が配設されている
。このロボット２６は前記ねじ穴１２に対応して３個の
回転ソケットが配設されたボルトランナ２８を先端部に
備えており、キャップ部品１０の位置および姿勢を表す
データ信号ＳＸが供給されるロボット制御装置２０によ
ってその作動が制御されることにより、ボルトランナ２
８を略垂直な姿勢に保持しつつ略水平な平面内を平行移
動させてキャップ部品ｌＯに対向させるとともに、ボル
トランナ２８を中心線まわりに回転駆動してボルトを保
持した各回転ソケットを３個のねじ穴１２とそれぞれ略
同心に対向させる。そして、その状態で回転ソケットを
それぞれ回転駆動しつつボルトランナ２８を下降させる
ことにより、キャップ部品１０の３個のねじ穴１２にそ
れぞれボルトを螺合して締め付ける。上記ロボット制御
装置２０およびロボット２６は移動装置に相当し、ボル
トランナ２８は装脱工具に相当する。

一方、組付位置の上方には撮像装置としてのＴＶ左カメ
ラ６が位置固定に配置され、キャップ部品１０を略垂直
な方向から撮像してそのキャップ部品１０の平面画像を
表す画像信号ＳＳを画像処理装置１８に供給する。画像
処理装置１８はマイクロコンピュータを含んで構成され
ており、予め定められたプログラムに従って信号処理を
行うことにより、画像信号ＳＳが表す画像に基づいてキ
ャップ部品１０の位置や中心線まわりの姿勢を検出する
とともに傾斜量を判定し、傾斜量が予め定められた許容
値よりも小さい場合にキャンプ部品ｌＯの位置および姿
勢を表す前記データ信号ＳＸをロボット制御装置２０に
出力する。

第３図は上記画像処理装置１８の信号処理アルゴリズム
を説明する図で、ステップＳ１において画像信号ＳＳを
取り込むとともに、ステップｓ２においてその画像信号
ＳＳが表す画像に基づいてキャップ部品１０の位置およ
び中心線まわりの姿勢を検出する。第４図は画像信号Ｓ
Ｓが表す画像Ｐの一例であり、ねじ穴１２を表す３個の
大画像２２ａ、２２ｂ、２２ｃ　（以下、特に区別しな
い場合には単に大画像２２という）の画像Ｐ中における
位置からＴＶ左カメラ６の撮像範囲内におけるキャップ
部品１０の位置を検出するとともに、それ等の大画像２
２の相互の位置関係からキャップ部品１０の中心線まわ
りの姿勢を検出するのである。上記大画像２２がねじ穴
１２に対応するものか否かは、予めＲＯＭ等に記憶され
たねじ穴１２の直径寸法等を表すデータによって認識さ
れる。

また、大画像２２ａ、２２ｂ、２２ｃはそれぞれねし穴
１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対応するものであるが、これ
は３個の大画像２２の相互の位置関係から特定され、こ
れに基づいて上記キャップ部品１０の姿勢が検出される
のである。画像処理装置１８による一連の信号処理のう
ち、かがるステップＳ２を実行する部分が位置検出手段
に相当する。

次のステップＳ３では、上記ステップｓ２においてキャ
ップ部品ｌＯの位置および姿勢が検出されたか否かが判
断される。これは、画像処理装置１８のパラメータ調整
が適当でなかったりキャップ部品ｌＯの位置ずれが大き
がったりした場合などには、大画像２２を認識できなく
てキャップ部品１０の位置や姿勢を検出し得ないことが
あるためで、検出できなかった場合にはステップｓ４が
実行される。ステップｓ４では、前回の画像処理でもキ
ャップ部品１ｏの位置や姿勢を検出できなかったか否か
が判断され、ＹＥＳの場合にはステップＳ５において画
像処理装置１８のパラメータ調整を行った後ステップ５
１以下の実行が繰り返される。また、ステップＳ４の判
断がＮｏの場合には、ステップＳ６においてキャップ部
品１ｏをセットし直させるための異常表示が為され、ス
テップＳ７においてキャップ部品１ｏが再セットされた
後再起動スイッチが操作されたことが確認されると、ス
テップＳｌ以下の実行が繰り返される。

前記ステップＳ３の判断がＹＥＳの場合には、次のステ
ップＳ８において画像Ｐ上における３個の穴画像２２の
相互間の距離ａ、ｂ”、ｃ’がそれぞれ計測され、次の
ステップＳ９においてＲＯＭ等に予め記憶された基準デ
ータと比較される。

この基準データは、キャップ部品１０がワーク母体１４
に対して正しく取り付けられた状態でＴＶカメラ１６に
より撮像した場合における画像Ｐ上の穴画像２２間の距
離ａ＊、　　ｂａ、　　ｃ＊であり、ステップＳ９では
距離ａ’、ｂ”、ｃ’と対応する基準データａｍ、　　
ｂａ、　　ｃ＊との差Δａ（＝ａ’、＊）、Δｂ（＝ｂ
”−ｂ’″）、Δｃ（＝ｃ’−０１）が算出される。こ
れ等の差Δａ、Δｂ。

ΔＣが正の場合にはその穴画像２２間の部分は基準平面
より高く、負の場合には基準平面より低いか傾斜してい
ることを意味する。

また、画像処理装置１８には、上記比較寸法差に対応し
た高さデータが予め記憶されており、次のステップ３１
０において、差Δａ、Δｂ、ΔＣに対応する高さデータ
ｈ、、ｈｂ、ｈｃがそれぞれ読み込まれ、キャップ中心
０がら穴画像２２を結ぶ直線までの距離ｒａ　＋　　ｒ
　ｂ　＋　　ｒ　（（第４図参照）を用いて次式（１）
に従って傾斜量θを算出する。

距離ｒａ＋　　ｂ＋ｒｃは、穴画像２２の位置関係から
求められる。

θ＝　　ｊａｎ−’　　　　　　　　　　　　　　　・
　・　・（１）画像処理装置１８による一連の信号処理
のうち上記ステップＳ８を実行する部分は距離演算手段
に相当し、ステップＳ９およびＳ１０を実行する部分は
傾斜量判定手段に相当する。

そして、次のステップＳｌｌにおいて、上記傾斜量θが
予め定められた許容値θ１よりも小さいか否かが判断さ
れ、小さい場合にはステップＳ１２において前記ステッ
プＳ２で検出されたキャップ部品１０の位置および姿勢
を表すデータ信号ＳＸがロボット制御装置２０に出力さ
れ、前記ロボット２６によってキャップ部品１０に対す
るねじ締め作業が行われる。また、傾斜量θが許容値θ
。

以上の場合には前記ステップＳ６が実行され、キャップ
部品１０をワーク母体１４にセットし直した後に再起動
スイッチが操作されることにより、ステップ３１以下が
実行される。上記許容値θ１は、ロボット２６によって
キャップ部品１０に対するボルト締めが良好に行われる
範囲内で設定されている。

このような本実施例のねじ締め装置においては、キャッ
プ部品１０の傾斜量θを求めて、その傾斜量θが予め定
められた許容値θ１より大きい場合には、キャップ部品
１０をワーク母体１４に対して取り付は直すようになっ
ているため、キャップ部品１０の傾斜に起因するボルト
の損傷や締付は不良等のトラブルが未然に防止され、不
良品の発生率が低下して製品の信顛性が向上するととも
に、装置の稼動率が高められて作業能率が向上する。

また、上記傾斜量θは、キャップ部品１０の位置や姿勢
を検出するためにＴ−Ｖカメラ１６によって撮像した画
像Ｐから求められるため、画像処理装置１８の信号処理
ソフトを変更したり基準データ等を新たに記憶させるだ
けで良く、従来装置をそのまま利用して簡単かつ安価に
構成することができるのである。

以上、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、本考案は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例では傾斜量θが大きい場合にはキャ
ップ部品１０をセントし直すようにしているが、ロボッ
ト２６によりボルトランチ２８の姿勢を垂直方向から傾
斜させることができるととも、ワーク母体１４に対する
キャップ部品１０の取付は異常がなくてワーク母体１４
の姿勢がばらつく場合等には、キャップ部品１０の傾斜
量θや傾斜方向に対応させてボルトランチ２８の姿勢を
変更し、ボルト締めを行うようにすることも可能である
。

また、前記実施例ではデータ信号ＳＸに従ってボルトラ
ンナ２８を移動するようにしているが、ワーク母体１４
を移動するようにしても良い。

また、前記実施例では組付位置でキャップ部品１０をワ
ーク母体１４に取り付けるとともにＴＶカメラ１６で撮
像し、ボルトランナ２８でボルト締めを行うようになっ
ているが、それ等を別々のステーションで行うようにす
ることもできる。

また、前記実施例のキャップ部品１０には３個のねじ穴
１２が設けられているが、このねじ穴１２の数は適宜設
定されるとともに、傾斜量θを求める際に計測するねじ
穴間の距離も３箇所である必要はなく、２箇所或いは４
箇所以上であっても差支えない。

また、前記実施例ではねじ大工２にボルトを締め付ける
場合について説明したが、ねじ穴１２に螺合されている
ボルトを緩めたり、締結部として設けられた雄ねじにナ
ツトを締め付けたり、雄ねじに螺合されているナツトを
緩めたりする場合にも本発明は適用され得る。

また、前記実施例ではキャップ部品１ｏが手作業でワー
ク母体１４に取り付けられるようになっているが、キャ
ップ部品１０を自動供給する場合でも位置ずれや傾斜な
どの供給ミスが生じる場合には、本発明のねし装脱装置
を好適に利用できる。

また、前記実施例では差Δａ、Δｂ、ΔＣがら傾斜量θ
を求めるようになっているが、それ等の差Δａ、Δｂ、
ΔＣは基準平面からの変位量若しくは傾斜量に相当する
ため、それ等のうちの何れか１つでも予め定められた許
容範囲を超えているか否かによって傾斜量を判定するこ
ともできる。

また、前記実施例ではキャップ部品１０がワーク母体１
４に対して正しく取り付けられた状態でＴＶカメラ１６
により撮像した場合の画像上における穴画像間の距離ａ
　＊　、　　ｂ　ＩＩ　、　　ｃ　＊が基準データとし
て設定されているが、キャップ部品１０におけるねじ穴
１２間の距離ａ、ｂ、ｃを基準データとすることもでき
る。

また、上記ねし穴１２間の距離ａ、ｂ、ｃが互いに等し
い場合やねじ穴１２がキャップ部品１０の中心線を中心
とする一円周上に等角度間隔で設けられている場合でも
本発明は適用され得る。その場合には３個の大画像２２
とねじ穴１２とをそれぞれ１対１で対応させる必要はな
く、例えばキャップ部品１０の中心線まわりの姿勢は１
２０゜の角度範囲で検出すれば良い。

その他−々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基
づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるねじ締め装置の構成を
説明する図である。第２図は第１図の装置によりねじ締
めが行われるキャップ部品の平面図である。第３図は第
１図の装置における画像処理装置のアルゴリズムを説明
する図である。第４図は第１図の装置においてＴＶカメ
ラから出力された画像信号が表す画像の一例である。 Ｓ８；距離演算手段 ３９、ＳＩＯ：傾斜判定手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被締結部材の一平面内に複数設けられた締結部に装脱工
   具を対向させて、該締結部に対してねじ部材を締め付け
   たり緩めたりするために、 前記一平面が予め定められた基準平面と略一致するよう
   に配置された前記被締結部材を、該基準平面に対して略
   垂直な方向から撮像する撮像装置と、 該撮像装置によって得られた画像に基づいて前記締結部
   の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段によ
   って検出された前記締結部の位置に応じて前記被締結部
   材と前記装脱工具とを相対移動させる移動装置と を有するねじ装脱装置において、 前記撮像装置によって得られた画像に基づいて、該画像
   上における予め定められた複数の締結部間の距離を演算
   する距離演算手段と、 該距離演算手段によって求められた締結部間の距離を、
   予め記憶された該締結部間の実際の距離に対応する基準
   データと比較して、前記被締結部材の一平面と前記基準
   平面との傾斜量を判定する傾斜判定手段と を設けたことを特徴とするねじ装脱装置。