JP2005219146A - 位置決めフリー自動化システム - Google Patents

Abstract

【課題】異なる機種でも同一のパレットで組付け作業が行える自動組み付けラインを提供する。
【解決手段】ワークＷはおよその位置決めがなされているだけであるので、この状態で締付け固定してもワークＷとパレット２とは正確に位置決めはされていない。そこで、カメラによってワークＷの決められた点Ａ、Ｂおよびパレット２上の点Ｃを認識し、これら点Ａ，Ｂ，Ｃの座標をコンピュータに入力し、コンピュータにて線分ＡＢと線分ＡＣのなす角θを算出し、ワークＷのパレットに対する相対的なずれ量を知る。そして、上記のずれ量をＩＤタグに記録し、パレット２とともに下流側の組付けステーションに送り込む。組付けステーションでは加工装置がＩＤタグに記録されたワークＷの位置データを読み取り、読み取ったデータに基づいて加工装置（ロボット）の制御が行われる。
【選択図】図５

Description

本発明は、自動二輪車のエンジンなどの自動組立てラインおよび自動組立てラインに用いるパレットに関する。

自動二輪車のエンジンなどを組み立てるには、パレットにワークを正確に位置決めし、この位置を基準として自動組立てラインの各工程で加工や組付けを行っている。

また、自動組立てラインに画像処理やＩＤタグを組み合わせた先行技術も提案されている。
例えば、特許文献１では、部品をパレットに載置して搬送ラインを搬送するとともに、カメラで当該部品を組付ける対象物の位置座標を求め、この位置情報を部品を組立てロボットへ送出する提案がなされている。また、特許文献２では画像読取装置での処理情報をタグ情報として記録することで、装置間の互換性を損なうことなく伝達できるようにした画像処理方法が提案されている。また、特許文献３では、パレット自体にＩＤタグを取り付けて無線による情報の伝達を可能とする提案がなされている。

特開平６−１１４６４７号公報 特開２０００−２９４３９９号公報 特開２００３−９５２７０号公報

自動二輪車のエンジンを組付ける際に、全く位置決めしないでパレット上に載置した場合には、ワークの位置を特定することができないため、自動化することができない。一方、自動二輪車のエンジンなどは機種ごとに形状、大きさが異なり、これらを自動組付けラインで処理するにはパレットに設ける位置決めピンの位置や形状を異ならせる必要があり、機種ごとにパレットが必要になる。このためコストアップを招いている。また、正確に位置決めするためには作業時間がかかってしまう不利もある。

上記の問題点は、特許文献１〜特許文献３に開示される提案を採用しても解消できるものではない。即ち、パレットにワークを正確に位置決めする以上、複雑形状のワークにあっては位置決めピンの位置などが異なり、機種ごとにパレットが必要になるし、またパレットへのセット作業にも時間がかかる。

上記の課題を解決するため、本発明に係る自動組立てラインは、パレットにワークをおよその位置決めをして固定した後、ワークの載置画像を解析処理してパレット毎のワークの位置データをパレット毎のＩＤタグに記録し、このＩＤタグに記録されたワークの位置データを各工程で読み取り、読み取ったデータに基づいて各工程における作業ロボットの制御を行うようにした。

パレットに対するワークの位置決めは個々なものとしてパレットの汎用化を図り、個々に位置決めとしたために生じるワークとパレットとの位置ずれについては画像処理で正確に把握し、この位置ずれ量を個々のワークの固有情報として各パレットに付設のＩＤタグに記録させ、この固有情報に基づいて各工程でのロボットをティーチングするようにした。

上記の自動組立てラインに用いるパレットとしては、ワークのおよその位置決めをする位置決め機構と、この位置決め機構によって位置決めされたワークの外周を締め付けて固定するベルトとを備えたもの等が考えられる。

前記ベルトとしては、例えば一端が固定され他端が巻き取り部材に取付けられ、中間部がパレットの周縁部またはコーナ部に設けられたバネ部材に取付けられた構成が考えられる。また、ワークのおよその位置決めをする位置決めメンバとしては、例えばパレットの直交する２辺に沿って設けた板材などが考えられる。

特に、ベルトを締め付ける巻き取り部材としては、ワンウェイクラッチなどによって締め付け状態を維持でき、且つワンタッチで締め付け状態が解除され、前記バネ部材によってベルトが外側に広がる構造のものが好ましい。

本発明に係る自動組立てラインによれば、パレットへのワークの固定をラフに行えるので、作業時間が短くなる。また、パレットの構造が簡単になるので、共通のパレットにすることができ、コストダウンにつながる。更に、パレットごとにワークとの位置ずれがあっても、そのずれ量を各工程で認識（確認）できるので、作業に支障を来たすことがない。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る自動組付けラインの全体図、図２は同自動組付けラインの位置決めクランプステーションの正面図であり、自動組付けラインは上流側を位置決めクランプステーションＳ１とし、このクランプステーションＳ１に続いて下流側を組付けステーションＳ２とし、コンベア１によってパレット２上に固定された状態でワークWが上流側から下流側へ搬送される。

クランプステーションＳ１には締付機３とワークＷの所定位置を撮影するカメラ４が配置され、組付けステーションＳ２には各種装置５およびナットランナー６（他の加工装置でもよい）が配置されている。

次にパレット２について詳述する。図３（ａ）及び（ｂ）はベルト巻き取りの前後の状態を示すパレットの平面図、図４（ａ）及び（ｂ）は巻き取り機構の作動を説明した側面図、図５はパレットに対するワークの相対位置の算出を説明した図である。

パレット２は直交する２辺に沿って配置される縦メンバ２１と横メンバ２２からなる位置決め機構２０を設け、前記横メンバ２２の端部近傍にベルト２３の一端を止着し、他端を前記縦メンバ２１の外側に設けた巻き取り機構３０に連結している。

またパレット２のコーナ部には定荷重バネを組み込んだ拡開部材２４を配置し、これら拡開部材２４をベルト２３に連結している。拡開部材２４はドラム内にゼンマイバネを収納し、ドラムの１／２回転で最大荷重に達し、その後はストロークを伸ばしても荷重は変化しない特性を有する。このようにベルト２３を拡開部材２４に連結することで、前記巻き取り機構３０のロックを解除した際にベルト２３が外側に移動し次のワークをセットしやすくしている。尚、図示例では拡開部材２４をコーナ部に配置したが、コーナ部以外の周縁部に配置してもよい。

巻き取り機構３０は支持部３１にワンウェイ軸受け部３２を設け、ワンウェイ軸受け部３２に軸３３を挿着し、この軸３３にプーリ３４を回転自在に支持している。また軸３３にはスプライン３５が形成され、このスプライン３５にジョイント３６を一体回転可能且つ軸方向に摺動自在に嵌め付けている。

前記プーリ３４の上面には凹部３４ａを、前記ジョイント３６には凹部３４ａに嵌合する凸部３６ａが形成され、更にジョイント３６は支持部３１に設けたレバー３７に係合し、レバー３７を上下に揺動することでジョイント３６はは軸３３に沿って摺動する。

また、巻き取り機構３０を設けた側と反対側のパレット２には張出し部４０を設け、この張出し部４０にＩＤタグ４１を取付けている。

以上において、クランプステーションＳ１においてパレット２上に載置されたワークＷは作業者によって位置決め機構２０を構成する縦メンバ２１と横メンバ２２に押し付けられ、およその位置決めがなされる。

次いで、レバー３７を操作してジョイント３６を下げ、図４（ａ）に示すように、ジョイント３６の凸部３６ａをプーリ３４の凹部３４ａに嵌合する。更に、ナットランナー３を下げ、ジョイント３６がスプライン嵌合している軸３３の頭部を締付機３に係合せしめる。

この状態で締付機３を駆動し軸３３を回転せしめる。すると、軸３３と一体的にジョイント３６も回転し、このジョイント３６に嵌合しているプーリ３４も回転する。このプーリ３４の回転によってベルト２３が巻き取られ、ワークＷの周囲をベルト２３で締め付け、図３（ａ）に示すようにワークＷはパレット２に固定される。

尚、軸３３は支持部３１のワンウェイ軸受け部３２に挿着されているので、締付機３を解除しても軸３３は逆転することなく、この軸３３とジョイント３６を介して連結しているプーリ３４も逆転することなく、ワークＷの締め付け状態は維持される。

ところで、ワークＷはおよその位置決めがなされているだけであるので、この状態で締付け固定してもワークＷとパレット２とは正確に位置決めはされていない。そこで、本発明にあっては図５に示すように、前記カメラ４によってワークＷの決められた点、例えばボルト取付け穴Ａ、Ｂおよびパレット２上の点Ｃを認識し、これら点Ａ，Ｂ，Ｃの座標をコンピュータに入力し、コンピュータにて線分ＡＢと線分ＡＣのなす角（θ）を算出し、ワークＷのパレットに対する相対的なずれ量を知る。

そして、上記のずれ量を前記ＩＤタグ４１に記録し、パレット２とともに下流側の組付けステーションＳ２に送り込む。組付けステーションＳ２では加工装置５が前記ＩＤタグ４１に記録されたワークＷの位置データを読み取り、読み取ったデータに基づいて加工装置５（ロボット）の制御が行われる。

このようにしてワークＷの組付けが終了したならば、図４（ｂ）に示すように、レバー３７を操作してジョイント３６とプーリ３４との係合状態を解除する。すると、ベルト２３は各コーナ部の拡開部材２４によって外側に引かれ、図３（ｂ）に示すように、ベルト２３がワークＷから外れる。この後、ワークＷは次工程に送られ、パレット２はＩＤタグ４１の記録内容を消去した後、再び自動組付けラインの上流側に戻される。

エンジンの自動組付けラインに本発明を適用することで、ラインの簡素化と効率アップを図ることができ、産業上の利用性が一層高まる。

本発明に係る自動組付けラインの全体図 同自動組付けラインの位置決めクランプステーションの正面図 （ａ）及び（ｂ）はベルト巻き取りの前後の状態を示すパレットの平面図 （ａ）及び（ｂ）は巻き取り機構の作動を説明した側面図 パレットに対するワークの相対位置の算出を説明した図

符号の説明

１…コンベア、２…パレット、３…締付機、６…ナットランナー、４…カメラ、５…加工装置、２０…位置決め機構、２１…位置決め機構の縦メンバ、２２…位置決め機構の横メンバ、２３…ベルト、２４…拡開部材、３０…巻き取り機構、３１…支持部，３２…ワンウェイ軸受け部、３３…軸、３４…プーリ、３４ａ…凹部、３５…スプライン、３６…ジョイント、３６ａ…凸部、３７…レバー、４０…張出し部、４１…ＩＤタグ、Ｓ１…クランプステーション、Ｓ２…組付けステーション、Ｗ…ワーク。

Claims (3)

1. パレットにワークを載置して搬送しつつ各工程で作業を行う自動組立てラインにおいて、前記パレットにワークをおよその位置決めをして固定した後、ワークの載置画像を解析処理してパレット毎のワークの位置データをパレット毎のＩＤタグに記録し、このＩＤタグに記録されたワークの位置データを各工程で読み取り、読み取ったデータに基づいて各工程における作業ロボットの制御を行うことを特徴とする位置決めフリー自動化システム。
2. 請求項１に記載の位置決めフリー自動化システムにおいて、前記パレットはワークのおよその位置決めをする位置決め機構と、この位置決め機構によって位置決めされたワークの外周を締め付けて固定するベルトとを備えることを特徴とする位置決めフリー自動化システム。
3. 請求項２に記載の位置決めフリー自動化システムにおいて、前記ベルトは一端が固定され他端が巻き取り部材に取付けられ、中間部がパレットの周縁部またはコーナ部に設けられたバネ部材に取付けられていることを特徴とする位置決めフリー自動化システム。