JP2012139759A - 自動組み付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の工程を集約することができる自動組み付け装置を提供する。
【解決手段】シリンダヘッドＷに自動的に部品を組み付ける自動組み付け装置１０であって、シリンダヘッドＷを固定する治具２１と、治具２１を前後方向に移動させる前後移動装置４０と、治具２１を前後方向周りに回転させる回転移動装置５０と、治具２１に支持部３１を密着させて治具２１を支持する、または、治具２１から支持部３１を離間させて治具２１を解放する支持装置３０と、複数のツールを配置し、組み付けを行う１のツールを選択するツール選択装置と、選択されたツールをシリンダヘッドＷに対し上下方向に移動させる上下移動装置８０と、選択されたツールをシリンダヘッドＷに対し左右方向に移動させる左右移動装置と、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ツールによってワークに自動的に部品を組み付ける自動組み付け装置の技術に関する。

従来、自動組み付け装置は公知である。例えば、自動車工場では、エンジンのシリンダヘッドに自動的に部品を組み付ける自動組み付け装置が稼働している。このような自動組み付け装置には、締め付け装置によってシリンダヘッドに自動的にボルトを締め付けるもの、圧入装置によってシリンダヘッドに自動的にパイプを圧入するもの、あるいは、刻印装置によってシリンダヘッドに自動的に製造番号を刻印するもの等がある。また、特許文献１は、自動組み付け装置として、簡単な構成でエンジン本体に対する締結部材の締め付けと圧入部材の圧入とを同一の工程で自動的に行うことができる締め付け・圧入装置を開示している。

しかし、上述した自動車工場の自動組み付け装置では、圧入、締め付け、刻印等の組み付けは、それぞれ組み付け工法が異なるため、異なる構成の自動組み付け装置により行われている。例えば、圧入と締め付けとでは、圧入時のシリンダヘッドに作用する反力は、締め付け時のシリンダヘッドに作用する反力と比較すると大きいものとなる。そのため、圧入時には、反力を支持する支持部材が必要となる。つまり、圧入、締め付け、刻印等の組み付けは、それぞれの自動組み付け装置による工程が必要となる。

また、特許文献１が開示する自動組み付け装置では、エンジン本体の側面に締結部材の締め付けと圧入部材の圧入とを行うことができない。そのため、エンジン本体の側面に締結部材の締め付けと圧入部材の圧入とを行うには、さらに別の工程で締め付けおよび圧入を行う必要がある。

このように、多数の工程で組み付け装置による組み付けを行うことは、自動車工場等では、組み付け作業スペースを小規模にできない等のデメリットがあった。

特開２００１−０３０１２１号公報

本発明の解決しようとする課題は、複数の工程を集約することができる自動組み付け装置を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、ツールによってワークに自動的に部品を組み付ける自動組み付け装置であって、前記ワークを固定する治具と、前記治具を前後方向に移動させる前後移動装置と、前記治具を前記前後方向周りに回転させる回転移動装置と、前記治具に支持部を密着させて該治具を支持し、または、前記治具から前記支持部を離間させて該治具を解放する支持装置と、複数の前記ツールを配置し、組み付けを行う１のツールを選択するツール選択装置と、選択された前記ツールを前記ワークに対し上下方向に移動させる上下移動装置と、選択された前記ツールを前記ワークに対し前記上下方向および前記前後方向と直交する左右方向に移動させる左右移動装置と、を具備するものである。

本発明の自動組み付け装置によれば、複数の工程を集約することができる。

本発明の実施形態に係る自動組み付け装置の構成を示した構成図。 同じく自動組み付け装置による組み付けの一例を示した模式図。

図１を用いて、自動組み付け装置１０について説明する。
なお、自動組み付け装置１０は、図１に向かって左上に示される前後方向、左右方向、上下方向から構成される座標系に従って、各方向が定義されるものとする。

自動組み付け装置１０は、本発明の自動組み付け装置の実施形態である。自動組み付け装置１０は、ツールによってワークに自動的に部品を組み付ける装置である。本発明の実施形態では、ツールは、圧入ツール、締め付けツールまたは刻印ツールとされている。また、本発明の実施形態では、ワークは、エンジンのシリンダヘッドＷとされている。さらに、本発明の実施形態では、ワークに組み付けられる部品は、ボルト、パイプ、プラグ等とされている。

自動組み付け装置１０は、マシンベース１１と、フレーム１２・１２と、治具ユニット２０と、ツールユニット６０と、を具備している。フレーム１２・１２は、マシンベース１１に立設されている。治具ユニット２０は、マシンベース１１に配置されている。ツールユニット６０は、フレーム１２・１２に支持され、治具ユニット２０の上方に配置されている。

治具ユニット２０は、シリンダヘッドＷを、前後方向（図中の矢印Ｙ１の方向）へ移動可能に、ならびに、前後方向周り（図中の矢印ＹＲの方向）に回転移動可能に固定するユニットである。治具ユニット２０は、治具２１と、支持装置３０と、前後移動装置４０と、回転移動装置５０と、を具備している。

治具２１は、シリンダヘッドＷを固定するものである。治具２１は、支柱２２・２２によって支持されている。支柱２２は、マシンベース１１に立設されている。

支持装置３０は、治具２１の下方であって、支柱２２と支柱２２との間に配置され、マシンベース１１に立設されている。支持装置３０は、支持部３１をサーボ機構によって上下方向（図中の矢印Ｚ２の方向）に移動する構成とされている。サーボ機構は、上下移動させる駆動機構と、サーボアンプと、サーボモータと、を具備している。サーボアンプは、コントローラ（図示略）に接続されている。サーボ機構の詳細については、説明を省略する。

支持装置３０は、支持部３１を上昇させたときには、支持部３１を治具２１の底面に密着させ、治具２１の底面を下方から支持するように構成されている。一方、支持装置３０は、支持部３１を下降させたときには、支持部３１を治具２１の底面から離間して、支持部３１による治具２１の支持を解放するように構成されている。

前後移動装置４０は、治具２１の近傍であって、支柱２２・２２の外側に配置されている。前後移動装置４０は、治具２１をサーボ機構によって前後方向（図中の矢印Ｙ１の方向）に移動する構成とされている。サーボ機構は、前後移動させる駆動機構と、サーボアンプと、サーボモータと、を具備している。サーボアンプは、コントローラ（図示略）に接続されている。

回転移動装置５０は、治具２１の近傍であって、前後移動装置４０・４０の外側に配置されている。回転移動装置５０は、治具２１をサーボ機構によって前後方向周りの回転方向（図中の矢印ＹＲの方向）に移動する構成とされている。サーボ機構は、回転移動させる駆動機構と、サーボアンプと、サーボモータと、を具備している。サーボアンプは、コントローラ（図示略）に接続されている。

このような構成とすることで、コントローラは、治具ユニット２０に固定されたシリンダヘッドＷを、前後移動装置４０によって前後に移動することができる。また、コントローラは、治具ユニット２０に固定されたシリンダヘッドＷを、回転移動装置５０によって前後方向周りの回転方向に移動（回転）することができる。また、コントローラは、治具ユニット２０に固定されたシリンダヘッドＷを、支持装置３０によって治具２１の下方から支持することができる。

ツールユニット６０は、組み付けに用いる締め付けツール、圧入ツール、または刻印ツールが選択され、選択したツールを上下方向または左右方向に移動させるユニットである。ツールユニット６０は、左右移動装置７０と、上下移動装置８０・８０と、ツール選択装置９０と、を具備している。左右移動装置７０、上下移動装置８０・８０およびツール選択装置９０は、支持板６１に一体的に支持されている。

左右移動装置７０は、支持板６１の中央部の後側に配置されている。左右移動装置７０は、支持板６１をサーボ機構によってレール７１に沿って左右方向（図中の矢印Ｘ１の方向）に移動する構成とされている。サーボ機構は、左右移動させる駆動機構と、サーボアンプと、サーボモータと、を具備している。サーボアンプは、コントローラ（図示略）に接続されている。

上下移動装置８０は、支持板６１の上部の前側に２台配置されている。それぞれの上下移動装置８０は、締め付け機構８１と圧入機構８２とをサーボ機構によって上下方向（図中の矢印Ｚ１の方向）に移動する構成とされている。サーボ機構は、上下移動させる駆動機構と、サーボアンプと、サーボモータと、を具備している。サーボアンプは、コントローラ（図示略）に接続されている。

締め付けツールは、締め付け機構８１と、第１ソケット９１、第２ソケット９２または第３ソケット９３と、から構成されるものである。締め付け機構８１は、モータによる回転トルクで締め付ける構成とされている。

圧入ツールは、圧入機構８２と、第１圧入ツール９４と、第２圧入ツール９５と、から構成されるものである。刻印ツールは、圧入機構８２と、刻印ツール９６と、から構成されるものである。圧入機構８２は、モータの正逆運転により往復動作をする電動シリンダとされている。

ツール選択装置９０は、支持板６１の下部の前側に配置されている。ツール選択装置９０は、ツールボックス９９をサーボ機構によって左右方向（図中の矢印Ｘ２の方向）に移動する構成とされている。サーボ機構は、上下移動させる駆動機構と、サーボアンプと、サーボモータと、を具備している。サーボアンプは、コントローラ（図示略）に接続されている。

ツールボックス９９は、第１ソケット９１と、第２ソケット９２と、第３ソケット９３と、第１圧入ツール９４と、第２圧入ツール９５と、刻印ツール９６と、を具備している。ツールボックス９９は、第１ソケット９１、第２ソケット９２、第３ソケット９３、第１圧入ツール９４、第２圧入ツール９５および刻印ツール９６を略均等な間隔で支持している。

第１ソケット９１、第２ソケット９２および第３ソケット９３は、それぞれ異なる径のボルトを回す六角ソケットである。第１ソケット９１、第２ソケット９２および第３ソケット９３の上部は、締め付け機構８１と係合できるように構成されている。

第１圧入ツール９４および第２圧入ツール９５は、それぞれ異なる部品を押圧するツールである。第１圧入ツール９４、第２圧入ツール９５および刻印ツール９６は、圧入機構８２と係合できるように構成されている。

このような構成とすることで、コントローラは、ツール選択装置９０によってツールボックス９９を左右方向に移動させて、締め付け機構８１または圧入機構８２の直下に使用するツールを移動することができる。また、コントローラは、上下移動装置８０によって、締め付け機構８１または圧入機構８２を上下移動させ、使用するツールを係合させ、シリンダヘッドＷまで移動させることができる。また、コントローラは、左右移動装置７０によって、ツールユニット６０をシリンダヘッドＷに対して左右方向に移動させることができる。

本実施形態では、ツール選択装置９０および上下移動装置８０によってツールを自動的に交換する構成としたが、これに限定されない。例えば、ツール選択装置９０を用いることなく手動でツールを交換する構成であっても良い。

図２を用いて、自動組み付け装置１０による組み付けの一例について説明する。
図２は、図１の矢印Ａの方向からみた模式図である。また、図２では、自動組み付け装置１０による組み付けの一例について、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）に向かって段階的に示している。なお、図２（Ｂ）の上方では、前後方向の前側および後側を示している。

図２（Ａ）に示すように、コントローラは、ツール選択装置９０によって、ツールボックス９９を左右方向に移動させて、第１ソケット９１を締め付け機構８１の直下まで移動させる。次に、コントローラは、上下移動装置８０によって、締め付け機構８１を下方へ移動させ、締め付け機構８１に第１ソケット９１を係合させ、シリンダヘッドＷまで移動させる。次に、コントローラは、前後移動装置４０および左右移動装置７０によって、締め付け機構８１および第１ソケット９１を目標の組み付け位置まで移動させ、第１ソケット９１によってボルトをシリンダヘッドＷに組み付ける。このとき、治具２１は、支持装置３０によって治具２１の底面の支持が解放されている。なお、ボルトの供給については、詳細な説明を省略する。

図２（Ｂ）に示すように、コントローラは、上下移動装置８０によって、締め付け機構８１を上方へ移動させ、第１ソケット９１をツールボックス９９に支持させ、締め付け機構８１と第１ソケット９１との係合を解放する。次に、コントローラは、前後移動装置４０によって、治具２１を前後方向の後側に移動させる。次に、コントローラは、回転移動装置５０によって、シリンダヘッドＷの後側面が上面を向くように、治具２１を前後方向周りの回転方向に９０°回転させる。

図２（Ｃ）に示すように、コントローラは、支持装置３０によって、支持部３１を治具２１の底面に密着させ、治具２１の底面を下方から支持する。

図２（Ｄ）に示すように、コントローラは、ツール選択装置９０によって、ツールボックス９９を左右方向に移動させて、第１圧入ツール９４を圧入機構８２の直下まで移動させる。次に、コントローラは、上下移動装置８０によって、圧入機構８２を下方へ移動させ、圧入機構８２に第１圧入ツール９４を係合させ、シリンダヘッドＷまで移動させる。次に、コントローラは、前後移動装置４０および左右移動装置７０によって、目標の組み付け位置まで移動させ、第１圧入ツール９４によってパイプをシリンダヘッドＷに組み付ける。このとき、治具２１は、支持装置３０によって治具２１の底面を支持されている。なお、パイプの供給については、詳細な説明を省略する。

なお、図２では、自動組み付け装置１０による圧入および締め付けの組み付けを一例として説明したが、これに限定されない。例えば、コントローラは、上下移動装置８０によって、圧入機構８２を下方へ移動させ、圧入機構８２に刻印ツール９６を係合させ、シリンダヘッドＷまで移動させ、シリンダヘッドＷに製造番号を刻印することもできる。

自動組み付け装置１０の効果について説明する。
本実施形態の自動組み付け装置１０によれば、複数の工程を集約することができる。
すなわち、支持装置３０は、治具２１の底面を下方から支持する、あるいは、治具２１の支持を解放する構成とされている。そのため、自動組み付け装置１０が圧入または刻印の組み付けを行うときには、支持装置３０によって圧入または刻印の反力を支持し、自動組み付け装置１０が締め付けの組み付けを行うときには、支持装置３０によって反力の支持を解除できる。

また、回転移動装置５０は、治具２１をサーボ機構によって前後方向周りの回転方向に移動する構成とされている。そのため、シリンダヘッドＷの前後方向周りの側面についても、上面に配置されたツールユニット６０によって組み付けを行うことができる。

さらに、前後移動装置４０が、治具２１をサーボ機構によって前後方向に移動する構成とされている。左右移動装置７０が、ツールユニット６０を左右方向に移動する構成とされている。そのため、シリンダヘッドＷの組み付け位置を自在に変更することができる。

１０ 自動組み付け装置
２０ 治具ユニット
３０ 支持装置
４０ 前後移動装置
５０ 回転移動装置
６０ ツールユニット
７０ 左右移動装置
８０ 上下移動装置
９０ ツール選択装置

Claims (1)

1. ツールによってワークに自動的に部品を組み付ける自動組み付け装置であって、
   前記ワークを固定する治具と、
   前記治具を前後方向に移動させる前後移動装置と、
   前記治具を前記前後方向周りに回転させる回転移動装置と、
   前記治具に支持部を密着させて該治具を支持し、または、前記治具から前記支持部を離間させて該治具を解放する支持装置と、
   複数の前記ツールを配置し、組み付けを行う１のツールを選択するツール選択装置と、
   選択された前記ツールを前記ワークに対し上下方向に移動させる上下移動装置と、
   選択された前記ツールを前記ワークに対し前記上下方向および前記前後方向と直交する左右方向に移動させる左右移動装置と、
   を具備する、
   自動組み付け装置。

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