JP2009265983A - 部品組立方法および部品組立システム - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも２つの部品を組み合わせて組立品を製造する際に、通常のランダムな組立方式に適合するために定められた公差によって不良品として廃棄処分となってしまう部品をできる限り少なくして部品の製造コストの低減を図る。
【解決手段】部品供給装置２０は、自己の供給する部品Ａに対して、その部品Ａを他の部品Ｂと組み合わせる際に関係する所定部位についての測定を行い、その測定値とその測定部位に対する基準値との差分を求め、その差分の大きさに対応する分類にその部品Ａを振り分ける。さらに、部品供給装置２０は、組合せ対象の分類に属する他の部品Ｂの差分との合計が所定の閾値以下となる差分に対応する分類に属する部品Ａを順次部品組立ライン３０に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、精密機器や家電製品或いは自動車等における多くの部品を組立てて一つの製品を生産するような場合に好適な部品組立方法および部品組立システムに関する。

精密機器や家電製品或いは自動車等の製品は、多くの部品を予め定められた手順によって組立てることによって、生産される。

このような製品を生産する場合、通常、多くの部品を部品製造業者が製造し、部品製造業者により製造された各部品を機器組立業者が集約して、機器組立業者が各部品を組み合わせ、最終的な製品を生産するという分業体制で生産が行われることがある。

このような分業体制による部品組み立て生産を行うためには、組立てられた製品が、形状寸法、重量或いは材質等が設計通りの性能や品質を発揮できるようにしなければならなく、このために、各部品の寸法や材質の許される誤差範囲を公差として設定されており、この種の公差は通常機器組立業者すなわち納品先側の基準として設定されている。

そこで、上記したような分業体制をとる場合、部品製造業者は、部品を納品する前に、部品の形状寸法、重量或いは材質等の品質・性能が納品先が設定した公差の範囲内において製造されているかどうかの検査（納品前検査）を行い、納品前検査に合格した部品のみを機器組立業者に納品することが一般的である。また、機器組立業者も部品製造業者から納品された部品が基準を満たしているどうかの検査（受入検査）を行い、受入検査に合格した部品のみを用いて製品の組み立てを行うのが一般的である。

かかる部品製造、納品前検査を経て受入検査に至る間において、上記機器組立業者が定めた公差に適合しない部品については、それぞれの検査過程において、不良品として扱われ、その後廃棄処分されてしまうこととなる。

かかる公差は、機器組立業者による組立作業が納品前検査および受入れ検査を経た各組立部品をランダムに組付けても、所定の品質・性能を保持した製品を組立製造できるために定めたものである。

かかる場合に、両部品について、単にランダムな組合せで組立てた場合においても所定の品質・性能を保持すべく設定された公差の範囲外のものであるとして、全て廃棄処分していたのでは、それでなくても価格競争の激しい中で、製造コストを可能な限り下げるために大きなネックとなる場合がある。

本発明は、少なくとも２つの部品を組み合わせて組立品を製造する際に、通常のランダムな組立方式に適合するために定められた公差によって不良品として廃棄処分となってしまう部品をできる限り少なくして部品の製造コストの低減を図ることを目的としている。

本発明に係る部品組立方法は、第１の部品と当該第１の部品に組み合わせる第２の部品から少なくとも構成される組立品を製造するための部品組立方法であって、第１の測定手段が、第１の部品に対して、第２の部品との組み合わせに関する予め定められた第１の部位について第１の測定を行い、第１の測定値を第１の分類手段に与える工程と、前記第１の分類手段が、基準値記憶部に記憶された第１の部位に対する第１の基準値を読み出し、前記第１の測定値と前記第１の基準値との差分を示す第１の差分を求め、第１の差分の大きさに対応するいずれか１つの第１の分類に、前記第１の部品を振り分ける工程と、第２の分類手段が、第２の部品に対して、第１の部品との組み合わせに関する予め定められた第２の部位について第２の測定を行い、第２の測定値を第２の分類手段に与える工程と、前記第２の分類手段が、基準値記憶部に記憶された第２の部位に対する第２の基準値を読み出し、前記第２の測定値と前記第２の基準値との差分を示す第２の差分を求め、第２の差分の大きさに応じて予め定められた第２の分類群のうち、前記第２の部品に対する第２の差分の大きさに対応するいずれか１つの第２の分類に、前記第２の部品を振り分ける工程と、第１の取得手段が、前記第１の分類群のうち、組立対象の第１の分類に振り分けられた第１の部品を取得する工程と、第２の取得手段が、前記第２の分類群のうち、前記組立対象の第１の分類に対応する第１の差分の大きさとの合計が所定の閾値以下となる第２の差分が割り当てられた第２の分類に振り分けられた第２の部品を取得する工程と、組合せ手段が、取得された第１の部品と第２の部品とを組み合わせる工程と、を含むことを特徴とする。

本発明に係る部品組立方法によれば、第１の分類群のうち、組立対象の第１の分類に振り分けられた第１の部品を取得し、第２の分類群のうち、組立対象の第１の分類に対応する差分の大きさとの合計が所定の閾値以下となる差分が割り当てられた第２の分類に振り分けられた第２の部品を取得し、取得された第１の部品と第２の部品とを組み合わせる。これにより、個々の部品では公差の範囲を満たさない場合でも、組み合わせられた状態で結果的に公差の範囲を満たすような部品同士を選択して組み合わせることができるため、公差の範囲ではない不良品として破棄される部品の数を低減することができる。

本発明に係る部品組立システムは、第１の部品と当該第１の部品に組み合わせる第２の部品から少なくとも構成される組立構造体を製造するための部品組立システムであって、第１の部品に対して、第２の部品との組み合わせに関する予め定められた第１の部位について第１の測定を行う第１測定手段と、第１の部位に対する第１の測定値と第１の部位に対する基準値記憶部に記憶されている第１の基準値との差分を示す第１の差分の大きさに応じて予め定められた第１の分類群のうち、前記第１の部品に対する第１の差分の大きさに対応するいずれか１つの第１の分類に、前記第１の部品を振り分ける第１分類分け手段と、第２の部品に対して、第１の部品との組み合わせに関する予め定められた第２の部位について第２の測定を行う第２測定手段と、第２の部位に対する第２の測定値と第２の部位に対する基準値記憶部に記憶されている第２の基準値との差分を示す第２の大きさに応じて予め定められた第２の分類群のうち、前記第２の部品に対する第２の差分の大きさに対応するいずれか１つの第２の分類に、前記第２の部品を振り分ける第２分類分け手段と、前記第１の分類群のうち、組立対象の第１の分類に振り分けられた第１の部品を取得する第１取得手段と、前記第２の分類群のうち、前記組立対象の第１の分類に対応する第１の差分の大きさとの合計が所定の閾値以下となる第２の差分が割り当てられた第２の分類に振り分けられた第２の部品を取得する第２取得手段と、取得された第１の部品と第２の部品とを組み合わせる組合せ手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明に係る部品組立システムによれば、第１の分類群のうち、組立対象の第１の分類に振り分けられた第１の部品を取得し、第２の分類群のうち、組立対象の第１の分類に対応する第１の差分の大きさとの合計が所定の閾値以下となる第２の差分が割り当てられた第２の分類に振り分けられた第２の部品を取得し、取得された第１の部品と第２の部品とを組み合わせる。これにより、個々の部品では公差の範囲を満たさない場合でも、組み合わせられた状態で結果的に公差の範囲を満たすような部品同士を選択して組み合わせることができるため、公差の範囲ではない不良品として破棄される部品の数を低減することができる。

本発明によれば、少なくとも２つの部品を組み合わせて組立品を製造する際に、通常のランダムな組立方式に適合するために定められた公差によって不良品として廃棄処分となってしまう部品をできる限り少なくして部品の製造コストの低減を図ることができる。

本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態と称す）について、以下図面を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係る部品組立システムの構成を示すブロック図である。

図１において、部品組立システム１００は、組立品を構成する部品ごとに部品供給装置２０Ａ，２０Ｂ，・・・２０ｎ（以下、総称する場合には「部品供給装置２０」と称す）を備える。各部品供給装置２０は、各部品を部品組立ライン３０へ供給し、部品組立ライン３０が供給された各部品を組合せ、組立品を製造する。管理装置１０は、ネットワーク１２を介して各部品供給装置２０と接続され、各部品供給装置２０を監視し、各部品供給装置２０による各部品の供給を制御する。

本実施形態において、部品供給装置２０は、自己が供給する部品に対して、その部品を他の部品と組み合わせる際に関係する所定部位（他の部品との嵌合部位、接続部位、接着部位などの予め定められ部位）について形状寸法や重量の測定を行い、その測定値とその測定部位に対する基準値との差分を求め、その差分の大きさに対応する分類にその部品を振り分ける。

例えば、差分の大きさに基づいて振り分ける分類群として、図２に示すように、５つの分類を用意する。すなわち、測定値と基準値との差分が、＋０．２の部品が振り分けられる分類ａ、＋０．１の部品が振り分けられる分類ｂ、±０．０の部品が振り分けられる分類ｃ、−０．１の部品が振り分けられる分類ｄ、−０．２の部品が振り分けられる分類ｅをそれぞれの部品ごとに予め用意しておく。

従来、部品製造、納品前検査を経て受入検査に至る間において、例えば、機器組立業者が定めた公差に適合しない部品については、それぞれの検査過程において、不良品として扱われ、その後廃棄処分していた。

かかる公差は、機器組立業者による組立作業が納品前検査および受入れ検査を経た各組立部品をランダムに組付けても、所定の品質・性能を保持した製品を組立製造できるために定めたものである。

しかしながら、上記のような観点から定められた公差を外れた部品同士でも、たとえば、一方の部品は寸法がプラス側に寄って製造されているのに対し、他方の部品はマイナス側に寄って製作されたような場合、これら両者を組立てることによって、±０に近い範囲すなわち組立公差の範囲内に入った状態となる場合があり、換言すれば、最終的な製品の品質・性能は充分保持可能なものに生まれ変わる場合がある。

例えば、公差の範囲が基準値から±０．１と定められている場合であって、部品Ａと部品Ｂとの嵌合部位の基準値からの差分が、部品Ａが＋０．２で、部品Ｂが−０．２の場合、個々の部品としては、公差の範囲ではないため、合格基準を満たさない。しかし、部品Ａと部品Ｂとは一方の嵌合部位が基準値の＋０．２で、他の嵌合部位が基準値の−０．２であることから、それら２つの嵌合部位を組み合わせると±０．０となり、結果的に部品Ａと部品Ｂとの嵌合は可能となる。また、部品Ａの重量が基準値の＋０．２で、部品Ｂの重量が基準値の−０．２の場合、個々の部品としては、公差の範囲ではないため、合格基準を満たさない。しかし、こられの部品Ａ，Ｂ同士を組み合わせた場合の重量の合計は、結果的に±０となり、合格基準を満たす。

このように、個々の部品では公差の範囲を満たさない場合でも、組み合わせられた状態で結果的に品質を保つことができる部品同士を組み合わせることができれば、最終製品としては問題ない。

そこで、本実施形態では、各部品を差分の大きさごとに分類分けし、さらに各部品の各分類同士を組み合わせる対象ごとに関連づけておく。例えば、図３に示すように、部品Ａと部品Ｂとを組み合わせる場合には、部品Ａの分類（Ａ）ａに対して部品Ｂの分類（Ｂ）ｅを関連づけ、部品Ａの分類（Ａ）ｂに対して部品Ｂの分類（Ｂ）ｄ、部品Ａの分類（Ａ）ｃに対して部品Ｂの分類（Ｂ）ｃを関連づけ、部品Ａの分類（Ａ）ｄに対して部品Ｂの分類（Ｂ）ｂを関連づけ、部品Ａの分類（Ａ）ｅに対して部品Ｂの分類（Ｂ）ａを関連づける。このように関連づけしておくことで、個々の部品では基準値を満たさない場合でも、組み合わせられた状態で結果的に品質を保つことができるように、各部品を組み合わせることができる。

また、従来は、上記のように、部品製造、納品前検査を経て受入検査に至る間において、例えば、機器組立業者が定めた公差に適合しない部品については、それぞれの検査過程において、不良品として扱われ、その後廃棄処分していた。しかし、本実施形態によれば、たとえ公差の範囲を満たさない部品の場合でも、組み合わせるもう一方の部品との関係で、組み合わせた状態で基準を満たす場合には、除外せずに済む。つまり、部品の不良品を限りなくゼロに近づけることができる。

さらに、本実施形態では、組み立て工程で、各部品の所定の部位の測定を行い、最終的な製品が基準を満たすように、部品を選定し組み合わせる。よって、組み合わせられた状態で結果的に品質を満たすような部品同士を選択して組み合わせることができるため、たとえ個々の部品ごとに検査を行わなくても、組立品の品質を保った組立品を製造することができる。つまり、本実施形態によれば、最終的な製品の品質を保ちつつ、個々の部品の納品前検査や受入検査を省略することができる。

続いて、図１を参照して、部品供給装置２０の各機能ブロックについてさらに説明する。

図１において、部品供給装置２０は、装置の各部を制御する制御部２１、部品の測定を行う測定部２２、部品の測定値の基準値を記憶する基準値記憶部２３、測定結果に基づいて部品を分類分けする分類部２４、分類分けされた部品群の中から組立対象の部品を取得し、部品組立ライン３０に供給する供給部２６を備える。

測定部２２は、自己の部品に対して、自己の部品と組み合わせられる他の部品に関係する所定部位の寸法や重量を測定する。なお、測定は、レーザを用いた計測装置や画像処理を利用した計測装置など部品の測定部位の特徴に合わせて周知の計測装置を適宜選択すればよい。さらに、測定部２２は、自己の部品の所定部位の基準値２３を保持する基準値記憶部２３から基準値を取得し、測定値と基準値との差分を算出し、その差分を示す差分情報を分類部２４に提供する。

分類部２４は、測定部２２から提供された差分情報に基づいて、その差分に対応する分類に部品を割り当てる。例えば、分類部２４は、分類ごとに予め用意されたボックス群のうち、差分に対応するボックスに、部品を収納する。

供給部２６は、組立対象の分類に振り分けられた部品を部品組立ライン３０に供給する。供給部２６は、例えば、管理装置１０から組立対象の分類の指定情報を受け取り、指定された分類に対応するボックスから順次部品を取り出し、取り出した部品を順次部品組立ライン３０に供給する。

ここで、管理装置１０は、各部品の各分類同士の関連づけ情報を予め保持しておき、その関連づけ情報に基づいて、各部品供給装置２０に対する分類を決定し、各部品供給装置２０に対してそれぞれ決定された分類から部品を供給するように指示する。このように管理装置１０が各部品供給装置２０に対して組立対象の分類を指示することで、組み合わせられた状態で結果的に基準値を満たすように、各部品を組み合わせることができる。なお、各部品供給装置がそれぞれ各部品の各分類同士の関連づけ情報を保持しておけば、管理装置１０が各部品供給装置２０に組立対象の分類を指示する代わりに、各部品供給装置２０がそれぞれ取得対象の分類を決定することができる。つまり、各部品供給装置がそれぞれ関連づけ情報を保持していれば、前段の部品供給装置が後段の部品供給装置に自己が選択した分類を示す分類情報を送信し、後段の部品供給装置が、その分類情報および関連づけ情報を参照して、前段の部品供給装置が選択した分類に関連づけられている分類を決定し、決定した分類に含まれる部品を取得することができる。

図４は、部品供給装置２０が、部品の分類を行う手順を示すフローチャートである。

図４において、まず、測定部２２が、供給された測定対象の部品に対して、測定部位の測定を行い（Ｓ１００）、測定の結果得られる測定値と、自己が保持する基準値との差分を演算する（Ｓ１０２）。次いで、分類部２４が、演算された差分の大きさに対応する分類に部品を割り当てる（Ｓ１０４）。つまり、分類部２４が、差分の大きさに対応するボックスに部品を収納する。

部品供給装置２０は、供給される部品ごとに順次上記の処理を行い、各部品を対応する分類に振り分ける。

図５は、部品供給装置２０が部品組立ライン３０に部品を供給する手順を示すフローチャートである。

図５において、供給部２６は、まず、管理装置１０から提供された組立対象の分類の指定情報あるいは前段の部品供給装置２０からの分類情報に基づいて、組立対象の分類を決定する（Ｓ１２０）。次いで、供給部２６は、決定した分類に部品が存在するか否かを判定する（Ｓ１２２）。判定の結果、存在しない場合には（ステップＳ１２２の判定結果が、否定「Ｎ」）、エラー通知を例えば管理装置１０に対して行う（Ｓ１２４）。エラー通知を受けた管理装置１０は、指定する分類を代えて再度部品供給装置２０に部品の供給を指示する。

一方、部品が存在する場合には（ステップＳ１２２の判定結果が、肯定「Ｙ」）、供給部２６は、決定した分類から部品を取得して（Ｓ１２６）、その部品を部品組立ライン３０に供給する（Ｓ１２８）。

以上、本実施形態によれば、各部品を差分の大きさごとに分類分けし、さらに各部品の各分類同士を差分の合計が最小となるような分類ごとに関連づけておき、関連づけられた分類の各部品を組み合わせて組合品を製造する。これにより、たとえ公差の範囲に含まれない部品の場合でも、組み合わせるもう一方の部品との関係で、組み合わせた状態で最終製品の品質が保つことができる場合には、除外せずに済む。つまり、部品の不良品を限りなくゼロに近づけることができる。

さらに、本実施形態では、組み立て工程で、各部品の所定の部位等の測定を行い、最終的な製品が基準を満たすように、部品を選定し組み合わせる。よって、個々の部品ごとに検査を行わなくても、組み立て工程における部品の選定により最終的な製品が基準値を満たすように製造することができる。つまり、最終的な製品の品質を保ちつつ、個々の部品の納品前検査や受入検査を省略することができる。

つまり、本実施形態によれば、少なくとも２つの部品を組み合わせて組立品を製造する際に、通常のランダムな組立方式に適合するために定められた公差によって不良品として廃棄処分となってしまう部品をできる限り少なくして部品の製造コストの低減を図ると共に、検査工数の低減を図ることができて、しかも、組立製品の品質を充分確保して組立製品として必要な品質・性能を確保した良品のみを組立製造することができる。

なお、上記の実施形態では、説明を簡略化するために、１つの部品に対してひとつの部位のみ測定を行い、当該部位の基準値との差分を求め、その差分に基づいて組み立て対象の他の部品を決定する例について説明した。しかし、１つの部品に対して測定する部位はひとつとは限らない。１つの部品に対して複数の部品が組み合わせられる場合には、各組合せ対象の部品ごとに測定部位を定め、各測定部位についてそれぞれ基準値を定めておき、それぞれの基準値を基準値記憶部２３に記憶するようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、測定部位の各基準値からの差分の合計が最小となる部品同士を組み合わせる例について説明した。しかし、公差の範囲が比較的大きいものであれば、差分の合計が最小でない部品同士を組合せ対象としても構わない。例えば、公差の範囲が基準値から±０．３の場合、図３において、分類Ａ（ａ）の部品に対して、分類Ｂ（ｅ）以外に、分類Ｂ（ｂ）、分類Ｂ（ｃ）、分類Ｂ（ｄ）、分類Ｂ（ｄ）の部品を組合せ対象として選択することもできる。この場合としては、例えば、軸を孔嵌合するような場合である。

さらに、分類された部品のうちある特定の分類に分類される部品が他の分類に比べて多い場合、その分類に対応する組み立て対象の他の部品の分類の部品が不足してしまうおそれがある。そこで、各分類の部品の数のデータを集計して、その集計データをネットワークを介して各部品製造業者に提供してもよい。このような集計データに基づいて、部品製造業者は、自身が製造する部品と組み合わせられる対象の部品の分類のうち、比較的多く分類される分類に対応する部品を、他の分類の部品よりも多く製造するように調整することができる。このように、部品製造業者間で、組合せ対象となる他の部品の誤差の大きさに応じて、自己の製造する部品の寸法等を微調整することで、不良品の数を少なくすることができる。なお、部品製造業者に集計データを提供せず、機器組立業者が集計データに基づいて、分類ごとに各部品製造業者に注文する部品の数を指定してもよい。つまり、組合せ可能な分類の部品が多く提供されるように各部品製造業者に分類ごとに部品の数を指定して注文してもよい。

本発明に係る部品組立システムによれば、各部品を差分の大きさごとに分類分けし、さらに各部品の各分類同士を組み合わせる対象ごとに関連づけておき、関連づけられた分類の各部品を組み合わせて組合品を製造する。これにより、最終的な製品の品質を保ちつつ、個々の部品の納品前検査や受入検査を省略することができる。本発明に係る部品組立システムは、精密機器、家電製品、或いは自動車など複数の部品を組み合わせて構成される組立品を製造するシステムにおいて採用することができる。

本実施形態に係る部品組立システムの構成を示すブロック図である。 部品が割り当てられる分類群について説明するための図である。 各部品の分類同士の関連づけについて説明するための図である。 部品供給装置が部品の分類を行う手順を示すフローチャートである。 部品供給装置が部品組立ラインに部品を供給する手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 管理装置
１２ ネットワーク
２０ 部品供給装置
２１ 制御部
２２ 測定部
２３ 基準値記憶部
２４ 分類部
２６ 供給部
３０ 部品組立ライン
１００ 部品組立システム

Claims (2)

1. 第１の部品と当該第１の部品に組み合わせる第２の部品から少なくとも構成される組立品を製造するための部品組立方法であって、
   第１の測定手段が、第１の部品に対して、第２の部品との組み合わせに関する予め定められた第１の部位について第１の測定を行い、第１の測定値を第１の分類手段に与える工程と、
   前記第１の分類手段が、基準値記憶部に記憶された第１の部位に対する第１の基準値を読み出し、前記第１の測定値と前記第１の基準値との差分を示す第１の差分を求め、第１の差分の大きさに対応するいずれか１つの第１の分類に、前記第１の部品を振り分ける工程と、
   第２の分類手段が、第２の部品に対して、第１の部品との組み合わせに関する予め定められた第２の部位について第２の測定を行い、第２の測定値を第２の分類手段に与える工程と、
   前記第２の分類手段が、基準値記憶部に記憶された第２の部位に対する第２の基準値を読み出し、前記第２の測定値と前記第２の基準値との差分を示す第２の差分を求め、第２の差分の大きさに応じて予め定められた第２の分類群のうち、前記第２の部品に対する第２の差分の大きさに対応するいずれか１つの第２の分類に、前記第２の部品を振り分ける工程と、
   第１の取得手段が、前記第１の分類群のうち、組立対象の第１の分類に振り分けられた第１の部品を取得する工程と、
   第２の取得手段が、前記第２の分類群のうち、前記組立対象の第１の分類に対応する第１の差分の大きさとの合計が所定の閾値以下となる第２の差分が割り当てられた第２の分類に振り分けられた第２の部品を取得する工程と、
   組合せ手段が、取得された第１の部品と第２の部品とを組み合わせる工程と、
   を含むことを特徴とする部品組立方法。
2. 第１の部品と当該第１の部品に組み合わせる第２の部品から少なくとも構成される組立構造体を製造するための部品組立システムであって、
   第１の部品に対して、第２の部品との組み合わせに関する予め定められた第１の部位について第１の測定を行う第１測定手段と、
   第１の部位に対する第１の測定値と第１の部位に対する基準値記憶部に記憶されている第１の基準値との差分を示す第１の差分の大きさに応じて予め定められた第１の分類群のうち、前記第１の部品に対する第１の差分の大きさに対応するいずれか１つの第１の分類に、前記第１の部品を振り分ける第１分類分け手段と、
   第２の部品に対して、第１の部品との組み合わせに関する予め定められた第２の部位について第２の測定を行う第２測定手段と、
   第２の部位に対する第２の測定値と第２の部位に対する基準値記憶部に記憶されている第２の基準値との差分を示す第２の大きさに応じて予め定められた第２の分類群のうち、前記第２の部品に対する第２の差分の大きさに対応するいずれか１つの第２の分類に、前記第２の部品を振り分ける第２分類分け手段と、
   前記第１の分類群のうち、組立対象の第１の分類に振り分けられた第１の部品を取得する第１取得手段と、
   前記第２の分類群のうち、前記組立対象の第１の分類に対応する第１の差分の大きさとの合計が所定の閾値以下となる第２の差分が割り当てられた第２の分類に振り分けられた第２の部品を取得する第２取得手段と、
   取得された第１の部品と第２の部品とを組み合わせる組合せ手段と、
   を備えることを特徴とする部品組立システム。