JP2008151233A - 製品組立方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転軸とそれを支持する第2軸受を揺動させて第1軸受に対する第2軸受における傾き移動限界及び第1軸受の中心軸に直交する方向の移動限界を検出し、その移動限界情報に基づき第2軸受の組立目標位置及び組立目標姿勢を求め、第2軸受を上記目標位置及び目標姿勢に位置決めした組立前の第2軸受の回転中心位置及び傾きを検出し、第2軸受を上記目標位置及び目標姿勢で円筒シェルに組立固定した後の第2軸受の回転中心位置及び傾きを検出すると共に第1軸受の回転中心及び傾きを検出し、これら計測値を演算して組立後の第1の軸受の回転中心位置及び傾きと組立前の第2の軸受の回転中心位置及び傾きのずれ量を示すオフセット値を求めるようにしている。
【選択図】図1
Description
例えば、冷凍装置、空気調和機、真空ポンプ等に使用されるスクロール圧縮機等の、円筒シェル内の両端部に配置された2つの軸受により回転軸が支持された回転機構を組み立てるのに用いられるものである。
電動機部分においては、ステータは円筒形状の胴体ケーシングの内側に焼嵌め等により固定されている。ロータはクランク軸である回転軸の外側に圧入等により固定されて、ステータの内側に所定隙間をあけて挿入されている。ガイドフレームおよびサブフレームは胴体ケーシングの両端部内に取り付けられて、回転軸を回転自在に支持している。
このようなスクロール圧縮機の組立工程の1つであるサブフレームを調芯して組み立てる従来の軸受調芯組立方法及びその装置は、回転軸およびサブフレームを同方向に傾けて揺動運動させることにより得られる軌道を計測することにより、軸受中心位置を計測して軸受組立を行うものがある(例えば、特許文献1参照)。
この組立で必要な調芯とは、ガイドフレームの軸受部に対して、サブフレームの軸受部を同軸方向と傾き方向の2方向で位置を合わせることである。
また、上記従来の軸受調芯組立方法を使用して組立を行った場合、部品であるガイドフレーム、サブフレーム、コンプライアントフレーム等の部品加工精度の違いや溶接等の固定方法により、組立完了後に部品組立位置の測定値が変化するため、品質を確保するのに問題があった。
さらに、後工程で全数検査を行った場合でも部品組立位置の測定値が変動するため、検査不合格が発生し、手直しのロスが発生するという問題があった。
複数の加工工程においてそれぞれ部品を加工する部品加工設備があり、各加工工程で使用する部品加工設備により加工された部品から部品組立機により上記製品を組み立て、組立前における位置決め組立位置と組立完了後における組立位置のずれによるオフセット値を求めるようにしたものである。
複数の加工工程においてそれぞれ部品を加工する部品加工設備があり、各加工工程で使用する部品加工設備により加工された部品から部品組立機により上記製品を組み立て、組立前における位置決め組立位置と組立完了後における組立位置のずれによるオフセット値を求めるようにしたので、上記オフセット値を用いて次回に製品を組み立てることにより、組立前における位置決め組立位置と組立完了後における組立位置のずれを解消することができ、複数部品の加工精度により影響される組立工程において、部品加工精度を直接測定することを必要とせずに、製品組立の生産性の向上を図ることができる。
図1は本発明の実施の形態1の製品組立方法が実施可能な生産ラインの構成を示すブロック図、図2は同製品組立方法に用いる軸受組立機の測定方式の説明図、図3は同製品組立方法に用いる軸受組立機による軸受組立状態を示す断面図、図4は同製品組立方法により組み立てられた軸受の測定方式の説明図、図5は同製品組立方法においてオフセット値を求めるための種々の測定位置を示す説明図、図6は同製品組立方法においてオフセット値のベクトルを示す説明図である。
本発明による製品組立方法は、電動機部分8を軸受とし、主にサブフレーム(第2軸受)6を円筒シェル1に固定する工程に適用するものであり、図4はサブフレーム6が円筒シェル1に固定された状態を示している。
図1において、生産ラインである製品を搬送する搬送機器31の上流側のサイドには、部品加工を行った設備番号と製品番号の入出力を行う番号管理用パソコン11及び製品番号を印字する刻印機32が設置されている。
また、搬送機器31の途中のサイドには、製品番号を読み取る製品番号読取機12と軸受組立機13が設置されている。
さらに、軸受組立機13は図3に示すように、サブフレーム6を回転軸4に対して傾けるサブフレーム傾斜モーメント付加機構34と、回転軸4をガイドフレーム5に対して傾ける回転軸傾斜モーメント35とを備えている。
この軸受測定装置20には、各測定器の測定値を演算する測定値演算部21と、ガイドフレーム5の内周面の水平方向位置を2方向から計測し、芯ずれを測定する2つの芯ずれ計測器22と、ガイドフレーム5の3点の鉛直方向位置を計測して傾きを測定する3つの平行度計測器23と、サブフレーム6の水平方向位置を2方向から計測し、芯ずれを測定する2つの芯ずれ計測器24と、サブフレーム6の3点の鉛直方向位置を計測して傾きを測定する3つの平行度計測器25とを備えている。
その集中管理用パソコン30は軸受の組立ごとに、軸受組立機13の2つの芯ずれ計測器15及び3つの平行度計測器17と、軸受測定装置20の2つの芯ずれ計測器22と、3つの平行度計測器23と、2つの芯ずれ計測器24と、3つの平行度計測器25との測定結果の差を計算し、次に生産する製品である軸受に使用する補正値であるオフセット値を再計算する。
まず、内周中央にステータ2及び内周下部にコンプライアントフレーム9を有するガイドフレーム5が固定され、ガイドフレーム5にはロータ3が外周に固定された回転軸4が挿入された状態に円筒シェル1をワーク載置台41にセットする。
次に、ワーク昇降機構(図示省略)を駆動してワーク載置台41を上昇させることにより、円筒シェル1を上昇させて回転軸4をサブフレームに挿入する。
しかる後に、モータ47を駆動して駆動軸46を回転させることにより軸連結部48で回転軸4と駆動軸46が連結する。そして、サブフレーム傾斜モーメント付加機構34及び回転軸傾斜モーメント35を駆動することにより、サブフレーム6は回転軸4に対して傾き、回転軸4はガイドフレーム5に対して傾いた状態となる。この状態でモータ47を駆動することにより、回転軸4の回転と同期してサブフレーム6及び回転軸4の傾き方向が連続的に変化する、即ち回転軸4及びサブフレーム6が揺動する。
軸受組立機13の機構制御部・計測値演算部14は、芯ずれ計測器15及び平行度計測器17の計測値に基づいてサブフレーム6の目標位置及び目標姿勢を演算する。
次に、芯ずれ調整機構52を駆動し、芯ずれ計測器15にてサブフレーム6の現在の芯ずれ位置を得ながらフィードバック制御することにより芯ずれを解消する目標位置に調整する。同じく、平行度調整機構18をを駆動し平行度計測器17によりサブフレーム6の現在の傾き位置を得ながらフィードバック制御することにより傾きを解消する目標姿勢に調整する。そして、サブフレーム保持機構49を駆動してサブフレーム6を目標位置及び目標姿勢に保持する。
最後に、溶接機50にて目標位置及び目標姿勢に保持されたサブフレーム6を円筒シェル1に3点同時にMAG溶接して固定し、軸受組立機13による軸受の組立が完了する。
そこで、完成した軸受、即ちサブフレーム6を円筒シェル1に固定した組立完了後に、軸受測定装置20により円筒シェル1に対するサブフレーム6の目標位置及び目標姿勢からのずれと、ガイドフレーム5に対するサブフレーム6の目標位置及び目標姿勢からのずれを測定する。
ここでオフセット値を計算してこれを用いる理由は、組立後に円筒シェル1に対するサブフレーム6の取付位置が目標位置及び目標姿勢とずれている場合、ひいてはガイドフレーム5に対するサブフレーム6の取付位置がずれている場合に、それは使用された部品加工精度によると考えられるが、部品加工精度は研削砥石等の工具、加工設備、加工時の気温などの全ての条件がほぼ同じ場合には部品加工精度の差がほとんど無いことにより、最終的に軸受組立機の組立クセとなり、それは組立精度の偏りとして必ず生じるものであるから、その軸受組立機による組立精度の偏り、即ちずれをオフセット値として捉える。
そして、次に軸受を組み立てる際にオフセット値として予め与えておけば、円筒シェル1に対するサブフレーム6の取付位置が目標位置及び目標姿勢とずれることがなくなる、ひいてはガイドフレーム5に対するサブフレーム6の取付位置がずれることがなくなるというものである。
まず、図5において、軸受の組立中に軸受組立機18の2つの芯ずれ計測器15の計測値からガイドフレーム5の中心位置に相当するサブフレーム6の組立目標中心位置32を測定する(これが図6のポイント32で、座標(x1,y1)とする。かかる軸受の組立中にはガイドフレーム5の中心位置を測定することはできない。なお、図6のポイント31は軸受組立機18の装置原点、即ち取付治具の中心位置で、座標を(0,0)とする)。
次に、図5において、組立中と組立後における芯ずれ計測器15の計測値の差分(35)によりサブフレーム6の組立完了位置33を求める(これが図6のポイント33で、座標(x2, y2)とする)。
そこで、図6に示すように、軸受測定装置20の2つの芯ずれ計測器22の計測値から組立完了後のガイドフレーム5の中心位置34を測定し、同時に芯ずれ計測器24でサブフレーム6の中心位置33を測定する(これが図6のポイント34で、座標(x3,y3)とする)。
上記組立完了後のガイドフレーム5の中心位置34と組立完了後のサブフレーム6の中心位置33との差分を、組立中のサブフレーム6の組立目標中心位置32と組立完了後のサブフレーム6の中心位置33の差分、即ちサブフレーム6のズレ量から差し引くことにより、ガイドフレーム5の中心位置34とサブフレーム6の組立目標中心位置32とのズレ量(これが図6のポイント32とポイント34の差分でベクトル37である)を求めることができる。
このズレ量が軸受組立機18と軸受測定装置20の測定誤差というもので、オフセット値として表れるものである。
図1におけるオフセット値のデータは、図7のベクトル37に相当し、数式で表すと (x3,y3)-(x1,y1) になる。
(x3,y3)-(x1,y1) = {(x2,y2)-(x1,y1)}- {(x2,y2)-(x3,y3)}と表せるため、ベクトル37であるオフセット値 = {軸受組立機13の測定データ}−{軸受測定装置20の測定データ}}となる。
オフセット値を安定化させるために、複数のデータの平均値を実際のオフセット値としている。
このオフセット値を図5では値として示しているが、方向を示すことはできない。そこで、図6でオフセット値の方向を表すために、図6にベクトルで示したものである。
この傾きを求める場合には平行度計測器17を用い度数を計測するが、芯ずれ計測器15を設けるとの同様、図3及び図5に示すように配置し、組立前と組立後に度数を計測し、芯ズレの場合と同様にしてオフセット値を求めればよい。
図7は本発明の実施の形態2の製品組立方法の実施に使用される区分けされた加工設備の組合せに基づくオフセット値の標準偏差とばらつき評価値を説明するための図である。
上記実施の形態1では、例えば3つの加工工程において部品加工設備が1台ずつあり、これら部品加工設備により加工された部品を用いて軸受組立機により軸受を組み立てた場合に各部品加工設備の加工精度の違いや溶接等により生じる組立位置のずれを最終的に軸受組立機の組立クセによって生じるずれ量として捉え、これをオフセット値として求めたものである。
即ち、この実施の形態2は、部品加工設備の影響度を分析することにより、補正計算で区分けをする部品加工設備の種類を削減し、有効な補正計算を行うための組立数量を早く確保して生産性を向上させることを目的とする。
図7は適正な補正計算を行うための判定表を示し、例えば区分けをする対象加工設備が3種類ある場合である。即ち、3つの加工工程にはそれぞれ各加工工程を実施する部品加工設備が何台かあるということで、例えば、加工工程(1)にはガイドフレーム5を仕上げる加工機がA台あり、加工工程(2)にはコンプライアントフレーム7の上側の円周と外周を研削する加工機がB台あり、加工工程(3)にはコンプライアントフレーム9の下側の外周を研削する加工機がC台あるということである。
そして、組合せ総数をn個とし、各組合わせにおける図6のベクトル37(オフセット値)の標準偏差と組立数量が表示されている。
軸受組立機に製品が投入されるときに使用されている部品を、加工している部品加工設備を加工工程(1)から(3)毎に調査し、対応する組み合わせに合わせたオフセット値(図6のベクトル37の平均値)を計算している。
加工工程(1)、(2))の区分けであれば、組み合わせ総数はA×B通りとなり、加工工程(1)のみの区分けであれば、組み合わせ総数はA通りとなる。
また、「ばらつき評価値」も図7に示す式でを計算して、オフセット値を計算するための最適な区分け数を判定する。区分け数が多いと、組み合わせ総数86が増加して適正数のデータを記録するために時間がかかりすぎ、工具交換など加工条件の変化が多くなり、区分け数が少ないと加工設備ごとの計測差を分けることができなくなるため、「ばらつき評価値」が最小になる区分けを最適とし、最適な組み合わせを選択することにより軸受の生産性の向上を図ることができる。
Claims (6)
- 複数の部品を組み立てた場合に各部品の部品加工精度により最適な組立位置が変動する製品を組み立てる製品組立方法であって、
複数の加工工程においてそれぞれ部品を加工する部品加工設備があり、各加工工程で使用する部品加工設備により加工された部品から部品組立機により上記製品を組み立て、組立前における位置決め組立位置と組立完了後における組立位置のずれによるオフセット値を求めることを特徴とする製品組立方法。 - 上記オフセット値を用いて次回に製品を組み立て、組立前における位置決め組立位置と組立完了後における組立位置のずれを解消するようにしたことを特徴とする請求項1記載の製品組立方法。
- 複数の部品を組み立てた場合に各部品の部品加工精度により最適な組立位置が変動する製品を組み立てる製品組立方法であって、
複数の加工工程において、それぞれ部品を加工する部品加工設備が複数台あり、
各加工工程で使用された部品加工設備を記録し、
各々の部品加工設備の組み合わせで加工された部品を用いて部品組立機により上記製品を組み立て、
組立前における位置決め組立位置と組立完了後における組立位置の違いによるオフセット量の標準偏差を複数の製品を組み立てることにより求め、
使用された部品加工設備の組み合わせごとに組立数量と上記標準偏差を所定の式に基づいて演算して、部品加工設備の組み合わせごとにばらつき評価値を求め、
ばらつき評価値が小さくなるような加工工程の組み合わせを求めることにより、各々の加工工程の影響度を判定して、最適な加工工程の組み合わせを用いて製品を組み立てるようにしたことを特徴とする製品組立方法。 - 上記製品は、円筒シェルと、回転軸と、円筒シェル内周の両端部にそれぞれ配置されて回転軸を支持する第1及び第2軸受とからなる軸受であることを特徴とする請求項3記載の製品組立方法。
- 複数の加工工程における部品加工設備によりそれぞれ加工された円筒シェルと、円筒シェル内周の両端部にそれぞれ配置されて回転軸を支持する第1及び第2軸受とを用い、円筒シェル内周の両端部にそれぞれ配置されて回転軸を支持する第1及び第2軸受を調芯して軸受を組み立てる製品組立方法であって、
第1軸受を、動かないように保持された上記円筒シェル内の所定位置に保持固定し、上記回転軸の所定の位置に第1軸受及び第2軸受を嵌合させた状態で上記回転軸及び第2軸受を第1軸受の中心軸に対して所定の力で傾けて上記回転軸及び第2軸受を揺動させた時の第1軸受に対する第2軸受の傾き移動限界および上記第1軸受の中心軸に直交する方向での第2軸受の移動限界を検出する第の1工程と、
第1の工程で得られた上記移動限界情報に基づいて第1軸受に対する第2軸受の組立目標位置及び組立目標姿勢を求める第2の工程と、
第2軸受を上記第2工程で求められた目標位置及び目標姿勢に位置決めし、その状態の組立前における第2軸受の回転中心位置及び傾きを検出する第3の工程と、
第2軸受を上記第2工程で求められた目標位置及び目標姿勢に位置決めし、その状態で上記円筒シェルに固定し、その状態の組立後における第2軸受の回転中心位置及び傾きを検出すると共に第1軸受の回転中心及び傾きを検出する第4の工程と、
上記第3の工程で検出した組立前の第2軸受の回転中心位置及び傾きと上記第4の工程で検出した組立後の第2軸受の回転中心位置及び傾きとの差分であるずれ量から、上記第4の工程で検出した第1軸受の回転中心位置及び傾きと上記第4の工程で検出した組立後の第2軸受の回転中心位置との差分を差し引いて求めた組立後の第1の軸受の回転中心位置及び傾きと組立前の第2の軸受の回転中心位置及び傾きのずれ量を示すオフセット値を求める第5の工程と、
を備えたことを特徴とする製品組立方法。 - 上記第5の工程で求めたオフセット値を用いて次回に円筒シェル内周の両端部にそれぞれ配置されて回転軸を支持する第1及び第2軸受を調芯して軸受を組み立て、組立前の第2軸受の回転中心位置及び傾きと組立後の第1の軸受の回転中心位置及び傾きとのずれを解消させるようにしたことを特徴とする請求項5記載の製品組立方法。
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