JP2004320907A - 組付け作業支援方法及び組付け作業支援システム - Google Patents

Abstract

【目的】自動化の困難な部品の組付作業を人手に頼りながら、その作業を作業者が小スペースで容易かつ確実に行えるよう支援する。
【構成】作業台１８の前方に左右方向と上下方向の直交する二方向に移動可能とされる可動壁板２を設け、その前面２Ａに実装基板１を固定する。そして、可動壁板２を移動させる二軸系の送り装置３を制御装置２４により間欠的に駆動し、可動壁板２に固定した実装基板１内における構成部品の組付箇所を作業台１８前方の定位置に順次位置決めする。又、定位置に位置決めされる組付箇所に可視光を照射し、その光で組付箇所を作業台１８上の作業者Ｍに明示する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御盤などの製造に際して電線やスイッチといった構成部品の組付け作業を誤りなく容易に行えるようにした支援方法及び支援システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場内などに配置される生産設備用の制御盤をはじめ、配電盤や操作盤といった電気設備は基板に組付けられた多くの部品を備えるが、それら構成部品は形状や大きさが様々であるので組付け作業の自動化を図ることは難しく、その多くは人手により行われている。
【０００３】
例えば、制御盤は設備機械などの制御に必要なマグネット、スイッチ、リレー、又はタイマなどを基板の所定箇所に固定するほか、必要箇所を結線するなどして構成されるが、それら構成部品の組付け作業は専門の作業者により行われ、作業者は壁などに立て掛けた基板の所定箇所に部品の一つ一つを作業指示書を見ながら組付けている。
【０００４】
このような人手による組付け作業によれば、作業を円滑に行い得る作業指示書の作成が必要不可欠であり、実際の作業においては組付箇所が高い場合には台に上り、低い場合には腰を屈めて作業を遂行するので作業者の肉体的疲労が大きく、しかも各構成部品には組付箇所を示す小さな記号が記してあるだけなので、これに対応する組付箇所を作業指示書から捜し出すのも容易でなく、このため作業の遅延のみならず、誤配置や誤結線をする虞れがあった。
【０００５】
そこで、配電盤などの電気機器に対する配線作業の自動化を図ることを目的として、電線位置決めピンにより電線の布線経路を示したフォームボードと、このボードに布線する電線の送給を行う送給ローラと、この送給ローラを設けた電線送給ヘッドを支持する４軸系（Ｘ−Ｙ−Ｚ−ｅ）の動作機構とで構成される自動布線装置なるものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２５１９２７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
然し乍ら、特許文献１に開示される装置によれば、長尺な電線を所定のパターンで配線することはできても、大きさや形状の異なる部品を所定箇所に配置したり、所定の区間を電線により結線したりすることはできない。
【０００８】
又、上記従来装置のように動作機構が４軸構成のものでは制御系が複雑化する上にコスト高となり、しかも当該装置の具体的態様は組付対象としてのフォームボードを水平状にして固定し、そのボード上で電線送給ヘッドが移動するという構成であるから、設置に際して大きなスペースを確保する必要がある。
【０００９】
本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的は自動化の困難な部品の組付け作業を人手に頼りながら、その作業を作業者が小スペースで容易かつ確実に行えるよう支援することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、電線やスイッチなどの構成部品を実装基板に順次組付ける作業を支援する方法であって、構成部品の組付け作業を実行する作業者を配置するための作業台の前方に、左右方向と上下方向の直交する二方向に移動可能とされる可動壁板を配置し、該可動壁板の前面に前記実装基板を固定した後、前記可動壁板を移動させるための送り装置を駆動すると共に、その送り装置を制御装置により制御して可動壁板に固定した実装基板内における構成部品の組付箇所を作業台前方の定位置に順次位置決めすることを特徴とする。
【００１１】
又、上記のような支援方法において、作業台前方の定位置に可視光を照射し、その位置に位置決めされた組付箇所を作業台上の作業者に明示することを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明は上記目的を達成するため、電線やスイッチなどの構成部品を実装基板に順次組付ける作業を支援するシステムであって、前面が前記実装基板を固定するための取付面とされる可動壁板と、その可動壁板の前方に配置される作業台と、前記可動壁板を左右方向と上下方向の直交する二方向に移動させるための送り装置と、記憶部に入力された座標データに基づいて前記送り装置を間欠的に駆動して可動壁板に固定した実装基板内における構成部品の組付箇所を作業台前方の定位置に順次位置決めする制御装置とを具備して構成される組付け作業支援システムを提供する。
【００１３】
上記のような支援システムにおいて、作業台前方の定位置に位置決めされた組付箇所を作業台上の作業者に明示するための指示手段を備えることが望ましく、その指示手段としては作業台前方の定位置に可視光を照射する投光器を用いることができる。
【００１４】
又、同支援システムにおいて、作業台又はその近傍には実装基板に組付けるべき構成部品を組付順に配置するためのストッカが設けられ、制御装置には作業者によって所定の組付箇所への構成部品の組付けが完了したときに該制御装置に対して次の組付箇所を定位置に位置決めするための歩進信号を入力する手段が接続される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の適用例を図面に基づいて詳しく説明する。図１は係る支援システムの一例を示した側面概略図であり、図２にはその一部を破断した正面概略図を示す。図１において、１は多数の構成部品を組付けるための実装基板（本例において縦型の制御盤を構成するもの）、２は実装基板を固定する可動壁板（本例において垂直テーブル）であり、可動壁板２はその垂直面内で左右方向と上下方向の直交する二方向に移動可動とされる。但し、可動壁板２を垂直状態に固定せず、図示せぬ角度調整機構により可動壁板２の角度を可変としてその前面２Ａを後方に傾斜させることもできる。又、３は可動壁板を上下左右に移動させる二軸系（Ｘ−Ｚ）の送り装置であり、この送り装置３は送りネジとして直交配置される二つの駆動軸４Ｘ，４Ｚ、その各一端に設けられる制御モータ５Ｘ，５Ｚ（例えばパルスモータ）、並びに一方の駆動軸４Ｚの回転駆動によって上下方向に往復直線運動を行う昇降プレート６などから構成される。
【００１６】
７はベッド８上に立てられる方形枠状のフレームであり、このフレーム７には上下方向に沿って駆動軸４Ｚが回転自在に設けられるほか、昇降プレート６の上下移動を案内するガイドレール９Ｚが駆動軸４Ｚを挟んで並列状に固定され、昇降プレート６には駆動軸４Ｚを螺入するナット１０Ｚとガイドレール９Ｚに係合するスライド１１Ｚが設けられる。又、昇降プレート６の前面側には左右方向に沿って駆動軸４Ｘが回転自在に設けられると共に、その駆動軸４Ｘを挟んで一対のガイドレール９Ｘが並列状に固定され、可動壁板２には駆動軸４Ｘを螺入するナット１０Ｘとガイドレール９Ｘに係合するスライド１１Ｘが設けられる。
【００１７】
よって、以上のような送り装置３によれば、制御モータ５Ｘ，５Ｚの回転駆動によって可動壁板２とその前面に固定される実装基板１を上下左右に移動させることができる。
【００１８】
尚、図３及び図４のように、可動壁板２はその前面２Ａが実装基板１を固定するための取付面とされ、その取付面には実装基板１を固定する手段としてトグル式のクランプ１２及びその取付位置を実装基板１の大きさに応じて変更できるようにするネジ孔１２Ａが設けられるほか、実装基板１の裏面に宛てがわれる受座１３、及び位置決めピン１４が設けられる。
【００１９】
又、図１に示すよう、フレーム７の上端には滑車１５が設けられ、その滑車に掛けたワイヤ１６の一端が昇降プレート６の上端に接続され、ワイヤ１６の他の一端には昇降プレート６、可動壁板２、及びその前面に固定される実装基板１の総重量に相当するバランスウェイト１７が取り付けられる。よって、制御モータ５Ｚにかかる負荷を軽減して実装基板１の上下移動を円滑に行うことができる。
【００２０】
一方、図１に示すようフレーム７を支持するベッド８上において、可動壁板２の前方には実装基板１の可動領域を余して所定高さの作業台１８が設けられる。作業台１８は実装基板１に対する構成部品の組付け作業を実行する作業者Ｍを配置するためのものであり、その上部からは組付け作業に必要な電動ドライバなどの工具１９が吊り下げられる。又、作業台１８の後部には可動壁板２に対向して作業台１８前方の定位置に可視光Ｌを照射するための投光器２０が固定される。この投光器２０は、実装基板１に割り付けられる構成部品の組付箇所（以下、部品実装部という）を作業台１８上の作業者に明示するためのものであり、これによる照光スポットには可動壁板２の移動によりその前面に固定される実装基板１の部品実装部が順次位置決めされる。つまり、可動壁板２は部品実装部が投光器２０による照光スポットと合致するよう移動されるのであり、その照光スポットは部品実装部に一致する。
【００２１】
よって、作業台１８上の作業者は、投光器２０による照光スポットに順次位置決めされる部分を部品実装部と認識して構成部品の組付けを確実に行うことができる。尚、投光器２０による照光スポット、つまり部品実装部を位置決めする部分は作業者にとって唯一の作業ポイントとなるから、その位置は作業者の目線位置より稍低い位置、具体的には作業台上１２０〜１８０ｃｍ程度に設定することが好ましい。
【００２２】
ここで、投光器２０としては懐中電灯などを用いることもできるが、本例では収束性の高い赤色のレーザ光線を放出するレーザポインタが用いられる。これによれば、部品実装部が電線の一端を接続する点状のような場合でも、その一点にレーザ光を照射して誤結線を防止することができる。
【００２３】
又、作業台１８には、定位置（投光器による照光スポット）に順次位置決めされる部品実装部に対応して、その部品実装部に組付けるべき構成部品を組付順に配置するためのストッカが設けられる。
【００２４】
図５はストッカの一態様を示した部分斜視図である。係るストッカ２１は構成部品として電線Ｐを配列する場合の例であり、これはプラスチックから成る長尺なプレート２２に一端が外部に開通するスリット２３を等間隔に形成して櫛形とされる。又、構成部品としての電線Ｐは、図示例のように両端にＵ字形の端子が取り付けられ、その各一端がストッカ２１のスリット２３に差し込まれて支持されるようになっている。尚、各電線Ｐには所定の識別記号が付されると共に、ストッカ２１には一端のスリット２３から順に通し番号や記号が記される。そして、係るストッカ２１は各スリット２３に電線Ｐを組付順に配列せしめた状態で作業台１８の側壁などに取り付けられる。
【００２５】
よって、作業台１８上の作業者は、部品実装部が定位置に位置決めされる都度、一端のスリット２３から順に電線Ｐを引き抜いてこれを投光器２０からの照射光により明示される部品実装部に直立姿勢のまま作業指示書を見ずして的確に組付けることができる。
【００２６】
尚、部品実装部の位置決めは後述のような制御装置で送り装置３の駆動を制御することにより行われる。図６は係る制御装置の構成例を示したブロック図である。図６のように、制御装置２４は入力部２５、記憶部２６、演算部２７、並びに制御回路２８などから構成され、記憶部２６には入力部２５から構成部品を取り付ける位置と順番が事前に入力されて作業者が順番通りに作業を行えるようにしてある。特に、記憶部２６には部品実装部の位置が座標データ（Ｘｎ，Ｚｎ）として入力され、その座標データが演算部２７により制御モータ５Ｘ，５Ｚを駆動すべき制御信号（パルス信号など）に置き換えられるようになっている。
【００２７】
そして、制御回路２８は制御信号に変換された座標データを記憶部２６から適宜読み取り、その座標データに基づいて制御モータ５Ｘ，５Ｚを駆動する。而して、制御モータ５Ｚにて駆動軸４Ｚが回転駆動され、これに沿って昇降プレート６の上下移動が行われると共に、制御モータ５Ｘにて駆動軸４Ｘが回転駆動され、これに沿って可動壁板２の左右移動が行われ、これによって部品実装部の一つが作業台１８の前方定位置、つまり投光器２０による照光スポットに位置決めされる。
【００２８】
尚、作業台１８上の作業者は、定位置に位置決めされた部品実装部に工具１９を用いて所定の構成部品を組付けるが、これが完了すると、制御回路２８が次の部品実装部を定位置に位置決めするべく、これに対応する座標データを記憶部２６から読み取り、送り装置３を再駆動させる。こうして、部品実装部が定位置に順次位置決めされ、それら各部品実装部には作業台１８上の作業者によって所定の構成部品の組付けが行われる。
【００２９】
ここで、部品実装部の位置決め制御はタイマなどを用いて定時的に行うこともできるが、これでは構成部品の組付けが完了しないうち部品実装部が移動されてしまう虞れがある。そこで、作業者による部品実装部への構成部品の組付けが完了したことを制御装置２４が判断できるように、制御装置２４には作業者によって所定の部品実装部への構成部品の組付けが完了したときに該制御装置に対して次の部品実装部を定位置に位置決めするための歩進信号を入力するスイッチ２９が接続され、そのスイッチ２９から特定の信号（歩進信号）が入力されるまで送り装置３が停止され、スイッチ２９から信号入力があったときに制御装置２４が送り装置３に対して駆動信号を発信するようにしてある。
【００３０】
そのスイッチ２９としては例えば光電管スイッチを用い、これにより作業台１８上の作業者が作業位置にあることを検出する。つまり、作業者が作業台１８の前端部にあって組付け作業をしているときに光電管スイッチが遮光されるようにする一方、作業者が組付け作業を終えて次の構成部品を準備するべく後退したときに光電管スイッチが入光し、このとき光電管スイッチから制御装置２４に対して歩進信号が入力されるよう設定する。これに関係し、作業者が手を入れると危険なエリアに図示せぬエリアセンサを付け、これにより作業者や障害物が検知されている間はスイッチ２９から制御装置２４に歩進信号が入力されても送り装置３が作動しないようにすることが望ましい。
【００３１】
尚、スイッチ２９としてマイクロスイッチを用い、これを図５に示したストッカの各スリット２３の出口部分に配置し、ストッカ２１から構成部品を取り出した時にマイクロスイッチが作動して歩進信号を出力するようにしてもよい。又、スイッチ２９として作業者により押圧操作されるタッチスイッチやフットスイッチを用いることもできる。
【００３２】
以上、本発明について説明したが、送り装置３を制御する制御装置２４の構成は上記例のようなオープンループ制御方式に限らず、制御モータ５Ｘ，５Ｚにサーボモータを用いてフィードバック制御方式を採用することもできる。又、作業台前方の定位置に位置決めされた部品実装部を作業台１８上の作業者に明示するための指示手段として、上記例のようにレーザポインタなど光を照射する投光器２０に代えて、例えば可動壁板２の前面に固定される実装基板１に沿って作業台１８の上部から重錘を吊り下げ、その位置を部品実装部として作業者に明示することもできる。更に、上記例では実装基板１に組付ける構成部品として電線を示したが、これには電線ほか、各種スイッチ、リレー、タイマ、及びチップオンボードなどが含まれ、これに対応してストッカには各構成部品を一つずつ別々にして配列することのできる棚やケースが用いられる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば左右方向と上下方向の直交する二方向に移動可能な可動壁板を用い、その前面に実装基板を固定して部品実装部（構成部品の組付箇所）を作業台前方の定位置に順次位置決めするようにしていることから、作業台上の作業者に無理な姿勢を強いることなく組付け作業を遂行させて作業者の肉体的負担を大幅に軽減することができる。
【００３４】
又、可動壁板の前面に実装基板を固定した状態でその上下左右移動を行うことから、大きな作業スペースを確保する必要がなく、しかも構成部品の組付作業それ自体は作業者に依存するので組付作業の自動化を図った従来装置に比べ、簡易構造で低コストのシステム構成にすることができる。
【００３５】
更に、定位置に位置決めされた部品実装部に投光器からの照射光が当たるようにしていることから、構成部品を組付けるべき部品実装部を作業者に明示して誤配置、誤結線を防止することができ、しかも部品実装部が光などによって指示されることから作業指示書を用いることなく組付作業を迅速かつ的確に行うことができる。
【００３６】
又、作業台に構成部品を組付順に配置するためのストッカが設けられることから、定位置に位置決めされた部品実装部に対応する構成部品を其の都度捜す必要がなく、このため作業の迅速化を図れる。
【００３７】
更に、作業者によって所定の部品実装部への構成部品の組付けが完了したとき、送り装置を制御する制御装置に対して次の組付箇所を定位置に位置決めするための歩進信号を入力する手段を備えていることから、構成部品の組付前に部品実装部が移動されてしまうことがなく、このため構成部品の欠落による製品不良の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る支援システムを示す側面概略図
【図２】同システムを部分的に破断して示した正面概略図
【図３】可動壁板の正面図
【図４】可動壁板の平面図
【図５】電線を組付順に配列するためのストッカを示す部分斜視図
【図６】制御装置の構成例を示すブロック図
【符号の説明】
１ 実装基板
２ 可動壁板
３ 送り装置
４Ｘ，４Ｚ 駆動軸
５Ｘ，５Ｚ 制御モータ
６ 昇降プレート
７ フレーム
１７ バランスウェイト
１８ 作業台
１９ 工具
２０ 投光器（指示手段）
２１ ストッカ
２４ 制御装置
２６ 記憶部
２８ 制御回路
２９ スイッチ（歩進信号の入力手段）

Claims (7)

1. 電線やスイッチなどの構成部品を実装基板に順次組付ける作業を支援する方法であって、構成部品の組付け作業を実行する作業者を配置するための作業台の前方に、左右方向と上下方向の直交する二方向に移動可能とされる可動壁板を配置し、該可動壁板の前面に前記実装基板を固定した後、前記可動壁板を移動させるための送り装置を駆動すると共に、その送り装置を制御装置により制御して可動壁板に固定した実装基板内における構成部品の組付箇所を作業台前方の定位置に順次位置決めすることを特徴とする組付け作業支援方法。
2. 作業台前方の定位置に可視光を照射し、その位置に位置決めされた構成部品の組付箇所を作業台上の作業者に明示することを特徴とする請求項１記載の組付け作業支援方法。
3. 電線やスイッチなどの構成部品を実装基板に順次組付ける作業を支援するシステムであって、前面が前記実装基板を固定するための取付面とされる可動壁板と、その可動壁板の前方に配置される作業台と、前記可動壁板を左右方向と上下方向の直交する二方向に移動させるための送り装置と、記憶部に入力された座標データに基づいて前記送り装置を間欠的に駆動して可動壁板に固定した実装基板内における構成部品の組付箇所を作業台前方の定位置に順次位置決めする制御装置とを具備して構成される組付け作業支援システム。
4. 作業台前方の定位置に位置決めされた組付箇所を作業台上の作業者に明示するための指示手段を備えた請求項３記載の組付け作業支援システム。
5. 指示手段が作業台前方の定位置に可視光を照射する投光器で成る請求項４記載の組付け作業支援システム。
6. 作業台又はその近傍に、実装基板に組付けるべき構成部品を組付順に配置するためのストッカが設けられる請求項３記載の組付け作業支援システム。
7. 制御装置には、作業者によって所定の組付箇所への構成部品の組付けが完了したときに該制御装置に対して次の組付箇所を定位置に位置決めするための歩進信号を入力する手段が接続される請求項３記載の組付け作業支援システム。

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