JP2009262310A - 生産装置及び生産システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】箱状の装置本体と、装置本体を、下側の作業準備室2と、上側の作業室とに仕切る平板状の隔壁部材と、作業準備室の内部から隔壁部材の位置まで昇降可能な可動床部8と、作業準備室内に設けられ、可動床部を昇降させる昇降機構と、可動床部に対して着脱可能に設けられ、作業を行う作業ユニットと、作業ユニットを作業準備室内に対して出し入れするために、作業準備室を外部と仕切る側壁部2a、2b、2c、2dに設けられた投入排出口22と、作業準備室内において、投入排出口と昇降機構により下降された可動床部との間の平面領域内で、作業ユニットの下面に駆動力を付勢して、作業ユニットを少なくとも2方向に搬送する搬送機構24と、を備える生産装置を提供する。
【選択図】図5
Description
近年、製品の小型、高精度化に伴い、特に精密機器では高品質を維持する為に、クリーン環境下での生産が必要とされる。
本発明に係る生産装置は、ワークに対して作業を行う生産装置であって、箱状の装置本体と、前記装置本体を、下側の作業準備室と、上側の作業室とに仕切る平板状の隔壁部材と、前記作業準備室の内部から前記隔壁部材の位置まで昇降可能な可動床部と、前記作業準備室内に設けられ、前記可動床部を昇降させる昇降機構と、前記可動床部に対して着脱可能に設けられ、前記作業を行う作業ユニットと、前記作業ユニットを前記作業準備室内に対して出し入れするために、前記作業準備室を外部と仕切る側壁部に設けられた投入排出口と、前記作業準備室内において、前記投入排出口と前記昇降機構によって下降された前記可動床部との間の平面領域内で、前記作業ユニットの下面に駆動力を付勢して、前記作業ユニットを少なくとも2方向に搬送する搬送機構と、を備えることを特徴とするものである。
また、回転体が球体なので、作業ユニットの下面と回転体とが点接触し、回転体が鉛直軸回りに回転する場合であっても、作業ユニットとの摩擦による駆動力の損失が少なくて済む。そのため、作業ユニットの搬送を効率良く行うことができる。
以下、本発明に係る第1実施形態の生産装置を図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る第1実施形態の生産装置を示す模式的な斜視図である。図2は、本発明に係る第1実施形態の生産装置を示す模式的な平面図である。図3は、本発明に係る第1実施形態の生産装置の制御部を含む機能構成を示す機能ブロック図である。図4(a)は、可動床部及び昇降台の分解斜視図である。図4(b)は、作業準備室の模式的な断面図である。図5(a)は、作業準備室の模式的な平面図である。図5(b)は、図5(a)における投入排出口付近の部分拡大図である。図6は、搬送ユニットの正面図である。図7は、搬送ユニットの側面図である。図8は、作業ユニットの一例の模式的な斜視図である。
なお、以下では、各孔71を区別する必要がない場合には、単に孔71と称する。
可動床部8は、図4(a)に示すように、後述する昇降機構23に取り付けられる取付部82と、取付部82から水平方向に延ばされた平板部83と、平板部83の上面で孔71に内嵌可能な矩形状に、隔壁部材7と略等しい厚みだけ突出された床面部84とからなるものである。また、可動床部8には、後述する搬送ユニット241の上端部より低くなる位置まで可動床部8の床面部84の上面が下降した場合、下面側から上面側に搬送ユニット241の回転体241bが挿通するように、挿通円孔(可動床部の開口)81が形成されている。本実施形態では、挿通円孔81は、床面部84の各辺の中間部の近傍にそれぞれ1つずつ設けられている。
なお、以下では、各可動床部8を区別する必要がある場合には、孔71a、71b、71c、71dに対応させて、可動床部8a、8b、8c、8dと称する。
なお、以下では、各ユニット収納口21a、21b、21c、21dを区別する必要がない場合には、単にユニット収納口21と称する。
なお、以下では、各投入排出口22a、22b、22c、22dを区別する必要がない場合には、単に投入排出口22と称する。
密閉手段233は、可動床部8が上限位置P2に上昇されているときには、図示2点鎖線のように水平方向に退避されている。
この密閉手段233により孔71を塞ぐことにより、作業準備室2側から作業室3内への塵の浸入を防止することができる。なお、本実施形態の生産装置1では、可動床部8上に作業ユニット6及びワークWが配置されていない場合、可動床部8は常に下限位置P1にあり、孔71は密閉手段233により塞がれている。
回転体241bの固定位置は、回転体241bの上側頂部uが回転軸241dの軸心A1上に位置するように設定されている。
また、第1のアクチュエータ241aによって、ハウジングHを軸心A1回りに旋回させることで回転体241bを軸心A1回りに回転させ、駆動方向Kの向きを水平面内で変えることができる。
また、回転体241bの上側頂部uを作業ユニット6の下面と点接触で接触させることができるので、回転体241bが軸心A1回りに回転する場合であっても、当接する面との摩擦による駆動力の損失が少なくて済み、搬送を効率よく行うことができる。
また、これら搬送ユニット241は、図5(a)に示すように、投入排出口22a、22cと等しい幅で、投入排出口22aから投入排出口22cまで側壁部2aに対して直交する方向に真直に延びる帯状領域L1内に、平面視千鳥状に配置されている。図5(b)に示すように、各搬送ユニット241の帯状領域L1の長手幅方向の配列ピッチはピッチD22(但し、D22<D1)であり、帯状領域L1の短手幅方向に平行に配列された3列の配列ピッチは、ピッチD21/2(但し、D21<D1)である。帯状領域L1の短手幅方向の3列のうち、外側の2列は帯状領域L1の長手幅方向及び短手幅方向に沿う正方格子状に整列されており、中間の1列は帯状領域L1の長手幅方向にD22/2だけずらされることで、全体として千鳥状に配列されている。ここで、搬送ユニット241の配列位置の基準は、各搬送ユニット241の軸心A1であり、ピッチD22、ピッチD21/2は、上側頂部uの配列ピッチになっている。
なお、本実施形態では、ピッチD21及びピッチD22は等しい長さとしている。従って、本実施形態では、各搬送ユニット241の斜め方向の隣接ピッチD23は全て等しく、D23=D21・(√2)/2である。
このように本実施形態では、帯状領域L2は帯状領域L1及び帯状領域L3とそれぞれ交差する位置関係にあり、それぞれが交差する矩形状の領域を以下では交差領域Q2、Q3と称することにする。この交差領域Q2、Q3内では、搬送ユニット241は各交差領域Q2、Q3の四隅及び中央に合計5つ配置されている。
なお、制御部4は、装置本体5内に設けられていればよく、例えば、作業準備室2内若しくは作業室3内に設けられていても構わない。この場合、制御部4の筐体4aを省略し、カバー31によって、隔壁部材7の四方を囲むように形成してもよい。
本実施形態の作業アーム331の先端には、ワークWの搬送を行う搬送用作業ツール332aが着脱自在に装着されている。また、作業アーム331は、全ての可動床部8に届く長さに形成されており、可動床部8上に取り付けられた作業ユニット6及びパレットP間でワークWを搬送することができる。
なお、本実施形態の搬送用作業ツール332aは、ワークWを挟持して搬送するものであり、ワークWの挟持する動作によって、後述する接着剤塗布作業ユニット6aに設けられる操作レバー61bを操作することができる。
なお、作業ユニット6の操作に関しては、作業ロボット33を制御して作業ユニット6を操作しても構わないし、作業ユニット6の作業機構61を図示しないコネクタ等を介して電気的に接続させて直接制御しても構わない。
図9は、搬送機構の動作を説明するための工程説明図である。図10(a)は、搬送ユニットによる搬送の動作を説明するための工程説明図である。図10(b)は、搬送ユニットによる搬送方向の変更の動作を説明するための工程説明図である。図10(c)は、搬送ユニットによる向きの転換の動作を説明するための工程説明図である。図11(a)は、搬送ユニットによる搬送機構から可動床部への移し替え動作を説明するための工程説明図である。図11(b)は、搬送ユニットによる搬送機構から可動床部への移し替え動作を説明するための工程説明図である。図11(c)は、搬送ユニットによる搬送機構から可動床部への移し替え動作を説明するための工程説明図である。
なお、図10(a)、図10(b)及び図10(c)では、図面の見易さのため、接着剤塗布作業ユニット6aの図示を省略している。また、図11(a)、図11(b)及び図11(c)に示す接着剤塗布作業ユニット6aでは、接着剤塗布作業機構61aを簡略化して図示している。
まず、図9に示すように、操作者が、投入排出口22aから接着剤塗布作業ユニット6aを投入排出口22a近傍の搬入位置Q1に搬入し、制御部4の入力部4bから搬送情報を入力する。本実施形態では、一例として、搬入位置Q1に搬入された接着剤塗布作業ユニット6aを、交差領域Q2を経由して交差領域Q3まで搬送し、交差領域Q3で向きを180度回転させた後、可動床部8dまで搬送するという搬送情報を入力する。
即ち、制御部4は、図10(c)に示すように、交差領域Q3内の中央の搬送ユニット241を停止した状態で、四隅の各搬送ユニット241の駆動方向Kを、これらの上側頂部uを結ぶ円上で、図示反時計回りの接線方向に変更する。そして、交差領域Q3内の四隅の搬送ユニット241を同時に駆動し、接着剤塗布作業ユニット6aを交差領域Q3内で180度回転させ、交差領域Q3内の搬送ユニット241を停止する。
以上で、接着剤塗布作業ユニット6aを作業室3内への搬入が終了する。
また、作業ユニット6だけでなく、パレットPに載置されたワークWの搬入出、及び可動床部8間の移動も行うことができる。
なお、上述したワークWに対して行う作業と並行して、投入排出口22及びユニット収納口21から作業ユニット6若しくはワークWを投入しても構わない。また、生産装置1内には、同じ作業を行う作業ユニット6を複数個所に配置することも可能である。
また、作業ユニット6の小型化、軽量化に伴って生産装置1全体も小型化することができる為、生産装置1全体のクリーン化も容易となり、消費電力、装置スペース、装置コスト、クリーンルームの施設費及びランニングコストを削減することができる。
図12は、本発明に係る第1実施形態の生産装置の第1変形例における作業準備室の模式的な平面図である。第1変形例の生産装置1aの説明において、生産装置1の構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
このような帯状領域L2内では、作業ユニット6をX軸、Y軸に交差する斜め方向に搬送することができる。
例えば、接着剤塗布作業ユニット6aが、位置Q4に到達したことを制御部4が検知すると、位置Q4内の搬送ユニット241を停止し、X軸に45度で交差して位置Q4から位置Q5に至る方向の3列の搬送ユニット241(この領域を領域L5と称する)の駆動方向Kを、図示右斜め45度方向(図示矢印E5)に変更する。そして、搬送ユニット241を駆動することで、接着剤塗布作業ユニット6aを位置Q4から位置Q5に搬送することができる。
このため、この生産装置1aによれば、例えば作業ユニット6を投入排出口22aから可動床部8dまで搬送するときに、交差領域Q2、Q3を経由する場合に比べて、可動床部8dまでより短い経路で搬送することができる。
図13は、本発明に係る第1実施形態の生産装置の第2変形例における搬送ユニットの模式的な斜視図である。第2変形例の生産装置1bの説明において、生産装置1の構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
搬送ユニット242は、図13に示すように、超音波振動子を用いた超音波モータ(回転駆動部)242bと、超音波モータ242bにより互いに直交する3軸回りに回転自在に支持された球体(回転体)242aとからなる。
なお、図13では、球体242aが5つの超音波モータ242bにより保持されているが、超音波モータ242bは少なくとも3つあればよい。
図14(a)は、本発明に係る第1実施形態の生産装置の第3変形例における移し替え機構の模式的な平面図である。図14(b)は、本発明に係る第1実施形態の生産装置の第3変形例における移し替え機構の模式的な側面図である。第3変形例の生産装置1cの説明において、生産装置1の構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
移し替え機構Cを設けることで、移し替え機構Cによって搬送機構24と可動床部8との間で作業ユニット6の移し替えを円滑に行うことができる。
次に、本発明に係る第2実施形態の生産システム100を、図を参照して説明する。
図15は、本発明に係る第2実施形態の生産システムの模式的な斜視図である。図16(a)は、本発明に係る第2実施形態の生産システムの作業室の模式的な平面図である。図16(b)は、図16(a)における連通された投入排出口付近の部分拡大図である。図17は、本発明に係る第2実施形態の生産システムの各制御部の接続関係を示す機能ブロック図である。なお、図16(b)では、図を見易くするため、接着剤塗布作業ユニット6aの接着剤塗布作業機構61aの図示を省略している。
以下では、隣接する生産装置1間で接着剤塗布作業ユニット6aを移動させる場合について説明する。
ここで、可動床部8bBから投入排出口22dBまでの搬送、及び投入排出口22bAから可動床部8dAまでの搬送は、上記第1実施形態と同様なので省略し、接着剤塗布作業ユニット6aが生産装置1B及び生産装置1Aを跨る位置での搬送について説明する。
また、上述した動作の説明では、生産装置1A、1B、1C、1D間で作業ユニット6を搬送する場合について説明したが、ワークWも搬送することができる。
また、本実施形態では4つの生産装置1を平面視矩形状に隣接して生産システム100を構成したが、投入排出口22が連通されて制御部4が通信可能であれば、例えば各生産装置1が平面視L字状に隣接された生産システムや、各生産装置1が一列に沿って隣接されている生産システム等を構成することも可能である。更に、生産システム100を構成する生産装置1を追加及び削減することも可能である。
従って、ワークWに対して種々の作業を行うことができると共に、レイアウトの変更や作業工程の追加及び削減に多様に対応できるフレキシブルな生産システムを構成することができる。
また、搬送ユニット241の配置場所は、各帯状領域L1、L2、L3内のみに限られず、作業準備室2内の平面視での全体を範囲として配置されていても構わない。
また、作業室3の下方に排気手段を設けることで、作業室3内の上方からクリーンユニット31aによって清浄空気を供給し、作業室3内の下方の空気を排気手段によって装置外へ排気して、作業室3内の空気を清浄にしても構わない。
2 作業準備室
2a、2aB、2b、2bB、2c、2d 側壁部
3 作業室
5 装置本体
6 作業ユニット
6a 接着剤塗布作業ユニット(作業ユニット)
7 隔壁部材
8、8a、8b、8bB、8c、8d、8dA 可動床部
81 挿通円孔(可動床部の開口)
C 移し替え機構
P パレット
W ワーク
22、22a、22aB、22aC、22aD、22b、22bA、22bB、22bD、22c、22cA、22cB、22d、22dB、22dC 投入排出口
23 昇降機構
24、24a、24A、24B 搬送機構
100 生産システム
241、241NA、241NB、242 搬送ユニット
241a 第1のアクチュエータ(回転駆動部)
241b 回転体
241c 第2のアクチュエータ(回転駆動部)
242a 球体(回転体)
242b 超音波モータ(回転駆動部)
Claims (8)
- ワークに対して作業を行う生産装置であって、
箱状の装置本体と、
前記装置本体を、下側の作業準備室と、上側の作業室とに仕切る平板状の隔壁部材と、
前記作業準備室の内部から前記隔壁部材の位置まで昇降可能な可動床部と、
前記作業準備室内に設けられ、前記可動床部を昇降させる昇降機構と、
前記可動床部に対して着脱可能に設けられ、前記作業を行う作業ユニットと、
前記作業ユニットを前記作業準備室内に対して出し入れするために、前記作業準備室を外部と仕切る側壁部に設けられた投入排出口と、
前記作業準備室内において、前記投入排出口と前記昇降機構によって下降された前記可動床部との間の平面領域内で、前記作業ユニットの下面に駆動力を付勢して、前記作業ユニットを少なくとも2方向に搬送する搬送機構と、
を備えることを特徴とする生産装置。 - 請求項1に記載の生産装置において、
前記搬送機構は、前記作業ユニットに前記駆動力を付勢すると共に、付勢する方向をそれぞれ独立に変えることができる複数の搬送ユニットが、前記平面領域内では前記作業ユニットの下面に3個以上当接する間隔で設けられてなること、
を特徴とする生産装置。 - 請求項2に記載の生産装置において、
前記搬送ユニットは、少なくとも鉛直軸回り及び水平軸回りに回転自在に支持された回転体、及び該回転体を回転させる回転駆動部を有すること、
を特徴とする生産装置。 - 請求項3に記載の生産装置において、
前記回転体は、互いに直交する3軸回りに回転自在に支持された球体であり、
前記回転駆動部は、超音波振動子を用いた超音波モータであること、
を特徴とする生産装置。 - 請求項2から4のいずれか1項に記載の生産装置において、
前記搬送ユニットの一部は、前記可動床部と上下方向に重なる領域に設けられ、
前記可動床部には、前記搬送ユニットの一部を下側から挿通可能とする開口が設けられ、
前記昇降機構は、前記搬送ユニットの一部の上端部より前記可動床部の上面が低くなる位置まで、前記可動床部を下降できるようにしたこと、
を特徴とする生産装置。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の生産装置において、
前記作業ユニットを前記搬送機構と前記可動床部との間で移し替える移し替え機構を備えること、
を特徴とする生産装置。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の生産装置において、
前記作業ユニットの下面は、全ての前記作業ユニットで共通の大きさであること、
を特徴とする生産装置。 - 請求項1から7に記載のいずれか1項に記載の生産装置が複数隣接され、互いに隣接された前記生産装置のそれぞれが前記投入排出口で連通されることで、前記複数の生産装置の各搬送機構によって前記作業ユニットを前記複数の生産装置の間で搬送できるようにしたことを特徴とする生産システム。
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