JP2010042456A - ワークの組立方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業ステーション間での作業休止状態となる時間を短縮して効率よくワークの組立を行うことができるワークの組立方法及びその装置を提供する。
【解決手段】３つの作業ステーション１，２，３を設け、組立作業手段１４により第１作業ステーション１で組立工程を行い、第１作業ステーション１以外の第２及び第３作業ステーション２，３でワークセット工程を行う。作業ステーション１での組立工程が完了した時点でワークセット工程が完了している第２作業ステーション２へ組立作業手段１４を移動させ、第３作業ステーション３ではワークセット工程を継続して行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワークの組立方法及びその装置に関する。

従来、ワーク支持具を備える２つの作業ステーションと、両作業ステーションに沿って移動する１台の溶接ロボットを備え、一方の作業ステーションで溶接ロボットによるワークの溶接組立を行っている間に、他方の作業ステーションのワーク支持具にワークをセットするようにしたものが知られている（特許文献１参照）。

しかし、ワークが多数の部品で構成される場合、ワーク支持具に構成部品をセットするための作業に長い時間を要する。このため、一方の作業ステーションで溶接ロボットによるワークの溶接組立が終了しても、他方の作業ステーションのワーク支持具へのワークのセットが完了せず、この間は、溶接ロボットによる作業が休止状態となって作業効率が低下する。

また、２つの作業ステーションで異なる部品構成のワークの溶接組立を行う場合には、各々の作業ステーションでのワークセット時間が異なるばかりか、各々の作業ステーションでの溶接作業工数も異なるため、２つの作業ステーション間での作業時間の差が大きくなり、作業効率が著しく低下する。
特開平５−１６９３３５号公報

上記の問題点を鑑み、本発明は、作業ステーション間での作業休止状態となる時間を短縮して効率よくワークの組立を行うことができるワークの組立方法及びその装置を提供することを課題とする。

かかる課題を解決するために、本発明は、ワークを構成する複数のワーク構成部品をワーク支持具にセットするワークセット工程と、該ワークセット工程によりワーク構成部品がセットされたワーク支持具を作業ステーションに投入して組立作業手段による組立作業を行う組立工程とを備えるワークの組立方法において、前記作業ステーションを少なくとも３つ設け、前記組立作業手段を何れかの作業ステーションに選択的に移動させる移動工程を設け、前記組立工程は、該移動工程により移動した組立作業手段により何れかの作業ステーションで行われ、前記ワークセット工程は、組立工程が行われている作業ステーション以外の複数の作業ステーションで行われ、前記移動工程は、作業ステーションでの組立工程が完了した時点でワークセット工程が完了している他の作業ステーションへ組立作業手段を移動させることを特徴とする。

本発明の方法によれば、少なくとも３つの作業ステーションに対して、何れかの作業ステーションで前記作業工程を行っている間に、他の複数の作業ステーションでワークセット工程を行うことができる。そして、組立工程が完了した時点で、前記移動工程により、ワークセット工程が完了している他の作業ステーションへ組立作業手段を移動させ、作業工程を行う。この間に、先に組立工程が完了した作業ステーションではワークセット工程が開始され、常に、複数の作業ステーションでワークセット工程を行うことができる。更に、次の組立工程が完了した時点で、ワークセット工程が完了している他の作業ステーションへ組立作業手段を移動させる。このように、何れかの作業ステーションで組立工程が行われている間に他の何れかの作業ステーションでのワークセット工程が完了するので、前記移動工程による移動により順次組立作業手段を移動させて即座に組立工程が開始できるので、作業休止状態となる時間を短縮して効率よくワークの組立を行うことができる。

また、本発明の方法の前記ワークセット工程においては、各作業ステーション毎に異なるワークの構成部品を前記ワーク支持具にセットすることも可能である。即ち、夫々の作業ステーションに投入されるワークが異なることにより、各作業ステーションにおけるワークセット工程や組立工程の所要時間が各作業ステーション毎に異なるが、例えば１つの作業ステーションでのワークセット工程が他の作業ステーションのワークセット工程の所要時間より長くても、他の複数の作業ステーションでの組立工程を順次行っている間にワークセット工程を完了させることができるので、極めて効率的である。

このとき、前記ワークセット工程により前記ワーク支持具にセットされる前記ワーク構成部品は、１つの作業ステーションでのワークセット工程の所要時間と組立工程の所要時間との合計時間が、全ての作業ステーションにおける組立工程の所要時間の合計時間と等しくなるように選択されていることが好ましい。これによれば、各作業ステーションにおいて組立工程を順次行う際に、１つの作業ステーションでの組立工程完了時には、他の何れかの作業ステーションでのワークセット工程が確実に完了しているので、作業休止状態となる時間を確実に排除することができる。

また、本発明は、ワークを構成する複数のワーク構成部品を支持するワーク支持具と、ワーク構成部品を支持したワーク支持具が投入される作業ステーションと、該作業ステーションに投入されたワーク構成部品の組立作業を行う組立作業手段とを備えるワークの組立装置において、少なくとも３つの作業ステーションと、各作業ステーションに沿って延設された案内レールと、前記組立作業手段に設けられて該組立作業手段を前記案内レールに沿って移動させる移動台と、何れかの作業ステーションで前記組立作業手段による組立作業が完了したとき、ワーク構成部品を支持したワーク支持具の投入が完了している他の作業ステーションへ組立作業手段を移動させる制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明の装置によれば、少なくとも３つの作業ステーションを備えることにより、ワーク支持具のワーク構成部品を支持させて投入する作業を各作業ステーションで独立して行うことができ、１つの作業ステーションで組立作業手段による組立作業を行っている間に、他の複数の作業ステーションでワークの投入作業が行える。そして、前記制御手段によりワークの投入作業が完了している作業ステーションへ組立作業手段が移動台を介して案内レールに沿って移動されるので、移動先の作業ステーションでの組立作業を即座に開始することができる。そして更に、組立作業が完了したとき、組立作業手段が制御手段の制御によりワークの投入作業が完了している他の作業ステーションへ移動されて組立作業が即座に開始できるので、作業休止状態となる時間を短縮して効率よくワークの組立を行うことができる。

また、本発明の装置において、前記ワーク支持具は、各作業ステーション毎に異なるワークの構成部品を支持するものであってもよい。これによれば、例えば１つの作業ステーションでのワークの投入作業時間が他の作業ステーションのワークの投入作業時間より長くても、他の複数の作業ステーションでの組立工程を順次行っている間にワークの投入作業を完了させることができる。このように、夫々の作業ステーションに投入されるワークが異なることに伴い、ワークの投入時間や組立作業時間が各作業ステーション毎に異なっていても、効率よく組立作業を行うことができる。

また、本発明の装置において、前記組立作業手段は前記案内レールに沿って複数設けられており、各組立作業手段の移動台を介して案内レールに沿って一体的に又は各別に移動することが好ましい。こうすることにより、隣接する作業ステーション間では何れかの組立作業手段が他の組立作業手段と独立して両作業ステーションで同時に、或いは、時間差をもって組立作業を進めるころができ、一層効率的にワークの組立を行うことができる。更に、作業ステーションの数や組立作業工数に応じて組立作業手段を増減させることも可能である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施装置の概略構成を示す説明的平面図、図２は図１の説明的側面図、図３は本実施装置による作業手順を模式的に示す説明図、図４は本実施装置による他の作業手順を模式的に示す説明図である。

本実施形態の組立装置は、図１に示すように、第１作業ステーション１と、該第１作業ステーション１の両側に隣接する第２作業ステーション２及び第３作業ステーション３とを備えている。各作業ステーション１，２，３には、夫々ワーク投入部４，５，６とワーク払い出し部７，８，９とが設けられている。そして、各ワーク投入部４，５，６には夫々異なるワークＷを支持するワーク支持具１０，１１，１２が設けられている。各ワークＷは、その夫々において多数のワーク構成部品からなり、各ワーク支持具１０，１１，１２にはそれらのワーク構成部品が組立前の状態で支持される。

また、各作業ステーション１，２，３に沿って案内レール１３が延設され、この案内レール１３には複数の溶接ロボット１４（組立作業手段）が移動自在に設けられている。なお、本実施形態においては、図１においては上側の３つのみ示しているが、上下に３つずつで合計６つの溶接ロボット１４が設けられている。各溶接ロボット１４は、図２に示すように、多関節アーム１５とその先端部に連結された溶接ガン１６とを備えて何れも略同一の構成とされている。

各溶接ロボット１４は、図１及び図２に示すように、案内レール１３に沿って摺動する移動台１７を備えている。各溶接ロボット１４の移動台１７には駆動モータ１８が設けられている。図２に示すように、駆動モータ１８の回転軸にはピニオンギヤ１９が設けられ、このピニオンギヤ１９が案内レール１３に沿って延設されたラック２０に歯合している。そして、各溶接ロボット１４は、駆動モータ１８の駆動により夫々が独立して案内レール１３に沿って移動することができるようになっている。

各溶接ロボット１４は、前記溶接ガン１６により、ワーク支持具１０，１１，１２に支持されたワーク構成部品の所定位置を溶接して、ワークＷを一体に組み立てる溶接組立作業を行う。また、各溶接ロボット１４の溶接組立作業及び移動は、図外の制御装置により制御される。制御装置はマイクロコンピュータ等により構成され、予め設定された作業手順により各溶接ロボット１４を制御する。

また、案内レール１３には、図１に示すように、２つの払い出しロボット２１（払い出し手段）が設けられている。各払い出しロボット２１は、多関節アーム２２とその先端部に連結された把持フィンガー２３とを備えている。把持フィンガー２３は詳しくは図示を省略したが、ワーク支持具１０，１１，１２に支持されたワークＷが把持可能な形状を有している。各払い出しロボット２１は、溶接ロボット１４と同様に、案内レール１３に沿って摺動する移動台２４を備えている。そして、各払い出しロボット２１の移動台２４にも駆動モータ２５が設けられており、該駆動モータ２５の回転軸に備える図示しないピニオンギヤが案内レール１３に沿って延設されたラック２６に歯合して、移動台２４の移動が駆動される。そして、各払い出しロボット２１は、ワーク支持具１０，１１，１２から把持したワークＷをワーク払い出し部７，８，９に設けられた搬出台２７，２８，２９に移載する。

また、ワーク支持具１０，１１，１２は、ワークＷの一部を把持してワークＷの上面側と下面側の溶接位置が露出するように支持する。ワーク支持具１０，１１，１２は、図示しない揺動手段を備え、ワーク構成部品のセット位置から溶接作業位置に揺動させることができるようになっている。

次に、以上の構成からなる本実施形態の組立装置の作動を説明する。先ず、ワーク支持具１０，１１，１２にセットされるワーク構成部品を、１つの作業ステーションでのワーク構成部品のセット作業時間と溶接組立時間との合計時間が、全ての作業ステーションにおける溶接組立作業時間の合計時間と等しくなるように選択する。即ち、各作業ステーション１，２，３の間で、作業サイクル（ワーク構成部品をセットして組立が完了する１サイクル）が同一時間で行われるように、各ワーク支持具１０，１１，１２にセットされるワーク構成部品を選択する。

そして、図３（ａ）に示すように、第１作業ステーション１で、ワーク支持具１１に支持されたワークＷ₁に対して各溶接ロボット１４による溶接組立作業が行われているとき（組立工程）、第２作業ステーション２と第３作業ステーション３との両方でワーク支持具１２，１３へのワーク構成部品のセット作業が行われる（ワークセット工程）。そして、第１作業ステーション１での溶接組立作業が完了した時点で、第２作業ステーション２ではワーク支持具１２へのワーク構成部品のセット作業が完了し、第３作業ステーション３ではワーク支持具１３へのワーク構成部品のセット作業が継続して行われる。

次いで、図３（ｂ）に示すように、第１作業ステーション１での溶接組立作業が完了すると、各溶接ロボット１４が第２作業ステーション２に移動し（移動工程）、ワーク支持具１２に支持されたワークＷ₂に対して各溶接ロボット１４による溶接組立作業が行われる。この間、一方の払い出しロボット２１が第１作業ステーション１に移動して、組立が完了したワークＷ_１を搬出台２７に移載し、元の位置に移動して待機状態となる。そして、ワークＷ_１が払い出されたワーク支持具１１へのワーク構成部品のセット作業が行われる。

続いて、図３（ｃ）に示すように、第２作業ステーション２での溶接組立作業が完了すると、各溶接ロボット１４が第３作業ステーション３に移動し、ワーク支持具１３に支持されたワークＷ_３に対して各溶接ロボット１４による溶接組立作業が行われる。第２作業ステーション２での溶接組立作業が完了した時点で、第３作業ステーション３ではワーク支持具１３へのワーク構成部品のセット作業が完了しており、第１作業ステーション１ではワーク支持具１１へのワーク構成部品のセット作業が継続して行われている。また、このときには、他方の払い出しロボット２１が第２作業ステーション２に移動して、組立が完了したワークＷ_２を搬出台２８に移載し、元の位置に移動して待機状態となる。そして、ワークＷ_２が払い出されたワーク支持具１２へのワーク構成部品のセット作業が行われる。

以上の作業を繰り返すことにより、１サイクル内（全ての作業ステーションにおける溶接ロボットによる溶接組立作業及び移動の合計時間内）で全ての作業ステーション１，２，３での組立作業と投入作業とが行えるので、各溶接ロボット１４の稼動休止状態となる時間が短縮でき、効率よくワークの組立を行うことができる。

また、１サイクル内において、各作業ステーション１，２，３毎にセット時間が長く必要なワークと溶接組立作業時間が長く必要なワーク構成部品の異なるワークとを組み合わせることができ、これによっても、異なるワークの組立を効率よく行うことができる。

また、本実施形態においては、上下６つの溶接ロボット１４がその移動台１７により独立して移動することができるようになっている。このため、各作業ステーション１，２，３のうちの一箇所での組立作業が完了するに先立って、一部の溶接ロボット１４が他の作業ステーションに移動して溶接組立作業を開始することもできる。

即ち、図４（ａ）に示すように、第１作業ステーション１で、ワーク支持具１１に支持されたワークＷ_１に対して各溶接ロボット１４による溶接組立作業が行われているとき、第２作業ステーション２と第３作業ステーション３との両方でワーク支持具１２，１３へのワーク構成部品のセット作業が行われる。

そして、図４（ｂ）に示すように、第１作業ステーション１での溶接組立作業が完了する前に、第２作業ステーション２におけるワーク支持具１２へのワーク構成部品のセット作業が完了した時点で、一部の溶接ロボット１４が第２作業ステーション２に移動して溶接組立作業を開始する。この間、第３作業ステーション３ではワーク支持具１３へのワーク構成部品のセット作業が継続して行われる。

次いで、図４（ｃ）に示すように、第１作業ステーション１での溶接組立作業が完了すると、残りの溶接ロボット１４が第２作業ステーション２に移動して先に作業を開始していた溶接ロボット１４と共に溶接組立作業が行われる。このように、一部の溶接ロボット１４が他の作業ステーションに移動して溶接組立作業を開始することができるので、各溶接ロボット１４の稼動休止状態となる時間を一層確実に短縮でき、ワークの組立効率を飛躍的に向上させることができる。

なお、本実施形態においては、各作業ステーションにおける組立作業を行う組立作業手段として溶接ロボット１４を挙げて説明したが、溶接組立に限るものではなく、その他のワークの加工処理や、塗装処理等にも採用することができる。

また、本実施形態においては、３つの作業ステーション１，２，３を備える組立装置を示したが、更に複数の作業ステーションを備えてもよく、また、それに応じて溶接ロボット１４を増設することも可能である。更に、本実施形態においては、前記案内レール１３が直線状のものを示したが、それ以外に、案内レールを楕円状に設けてもよく、楕円状の案内レールに複数の溶接ロボット１４を単独で移動自在に設けると共に、楕円状の案内レールに沿って複数の作業ステーションを設けてもよい。

本発明の一実施装置の概略構成を示す説明的平面図。 図１の説明的側面図。 本実施装置による作業手順を模式的に示す説明図。 本実施装置による他の作業手順を模式的に示す説明図。

符号の説明

Ｗ…ワーク、１，２，３…作業ステーション、１０，１１，１２…ワーク支持具、１３…案内レール、１４…溶接ロボット（組立作業手段）、１７…移動台。

Claims (6)

1. ワークを構成する複数のワーク構成部品をワーク支持具にセットするワークセット工程と、該ワークセット工程によりワーク構成部品がセットされたワーク支持具を作業ステーションに投入して組立作業手段による組立作業を行う組立工程とを備えるワークの組立方法において、
   前記作業ステーションを少なくとも３つ設け、
   前記組立作業手段を何れかの作業ステーションに選択的に移動させる移動工程を設け、
   前記組立工程は、該移動工程により移動した組立作業手段により何れかの作業ステーションで行われ、
   前記ワークセット工程は、組立工程が行われている作業ステーション以外の複数の作業ステーションで行われ、
   前記移動工程は、作業ステーションでの組立工程が完了した時点でワークセット工程が完了している他の作業ステーションへ組立作業手段を移動させることを特徴とするワークの組立方法。
2. 前記ワークセット工程は、各作業ステーション毎に異なるワークの構成部品を前記ワーク支持具にセットすることを特徴とする請求項１記載のワークの組立方法。
3. 前記ワークセット工程により前記ワーク支持具にセットされる前記ワーク構成部品は、１つの作業ステーションでのワークセット工程の所要時間と組立工程の所要時間との合計時間が、全ての作業ステーションにおける組立工程の所要時間の合計時間と等しくなるように選択されていることを特徴とする請求項２記載のワークの組立方法。
4. ワークを構成する複数のワーク構成部品を支持するワーク支持具と、ワーク構成部品を支持したワーク支持具が投入される作業ステーションと、該作業ステーションに投入されたワーク構成部品の組立作業を行う組立作業手段とを備えるワークの組立装置において、
   少なくとも３つの作業ステーションと、
   各作業ステーションに沿って延設された案内レールと、
   前記組立作業手段に設けられて該組立作業手段を前記案内レールに沿って移動させる移動台と、
   何れかの作業ステーションで前記組立作業手段による組立作業が完了したとき、ワーク構成部品を支持したワーク支持具の投入が完了している他の作業ステーションへ組立作業手段を移動させる制御手段とを備えることを特徴とするワークの組立装置。
5. 前記ワーク支持具は、各作業ステーション毎に異なるワークの構成部品を支持することを特徴とする請求項４記載のワークの組立装置。
6. 前記組立作業手段は前記案内レールに沿って複数設けられており、各組立作業手段の移動台を介して案内レールに沿って一体的に又は各別に移動することを特徴とする請求項４又は５記載のワークの組立装置。

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