JP2015057304A - レンズユニット組立装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鏡筒に組み込まれるレンズの組立精度が安定するとともに、組立時間を短縮したレンズユニット組立装置及びその方法を提供する。
【解決手段】部品挿入軸５４１の下端には、鏡筒Ｂを真空吸着して、部品トレー４１から組立パレット２３へ搬送する鏡筒吸着ヘッド５４３が取り付けられている。鏡筒吸着ヘッド５４３は、黒色の合成樹脂（ＰＥＥＫ）で成形されている。部品押し込み軸８３の下端には、レンズＬ１を押し込むレンズ押圧ヘッド８５が取り付けられている。レンズ押圧ヘッド８５は、硬い金属で成形され、研磨加工して表面を磨いている。従って、速い押圧速度で、かつ、大きな押圧力で押圧しても、レンズ押圧ヘッド８５が潰れて変形することが無いため、レンズＬ１の組立精度が安定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、レンズユニット組立装置及びその方法に関する。更に詳しくは、カメラ付き携帯電話等のカメラで使用されているレンズユニットにおいて、この鏡筒内に組み込まれるレンズの組立精度が安定し、かつレンズユニットの組立時間を短縮したレンズユニット組立装置及びその方法に関する。

携帯電話等に使用される非球面レンズ等からなるレンズユニットは、その組立作業を自動化して、人件費を削減するとともに、組立時間を短縮して、所定の時間で所定の製造個数を生産することが要求されている（例えば、特許文献１参照）。鏡筒に挿入して組み込まれるレンズは、鏡筒の内径にレンズを精度良く組み付けるために、鏡筒の内径に対してレンズ外径を少し大きくし、弱いしまり嵌めにしている。

従って、鏡筒の内径にレンズを精度良く組み付けるためには、しまり嵌めの抵抗に抗して、鏡筒の内径にレンズを押し込んで圧入する必要がある。従来のレンズユニット組立装置は、例えば、黒色で合成樹脂製（例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）の真空吸着ノズルでレンズを把持し、このレンズを鏡筒に挿入するとともに、この真空吸着ノズルでレンズを鏡筒に押し込んで、鏡筒のレンズ装着孔の底面にレンズを密着させ、レンズを鏡筒内に正しい姿勢で組み込んでいる。一般に、真空吸着ノズルを合成樹脂製にする理由は、レンズに傷を付けないためである。

また、真空吸着ノズルを黒色にする理由は、レンズの回転方向の組み込み位相を補正するために、レンズの画像検出装置を使用するが、この画像検出装置が、レンズの画像を正確に検出できるようにするためである。合成樹脂製の真空吸着ノズルを使用すると、レンズを鏡筒の内径に押し込む時の反力で真空吸着ノズルが潰れて変形するため、レンズが傾き、レンズを鏡筒の内径に正しい姿勢で組み込むことが出来なくなる不具合が生じる。真空吸着ノズルが潰れて変形するのを防止するために、レンズの組み込み速度を遅くしたり、レンズを鏡筒の内径に押し込む力を弱くしたりして対応しているが、組立時間が長くなる不具合が生じるため、最適な組立条件を設定するのが困難であった。

真空吸着ノズルが潰れて変形するのを防止するために、金属製の真空吸着ノズルを採用することが考えられる。しかし、金属製の真空吸着ノズルを採用するためには、上記した理由で、黒メッキ処理をすることが必要であるため、使用途中にメッキが剥がれてしまい、金属製の真空吸着ノズルの耐久性に問題が生じる。特許文献２に記載のレンズユニット組立装置は、鏡筒に衝撃を加えることによって、レンズを鏡筒に円滑に押し込むようにしている。また、特許文献３に記載のレンズユニット組立装置は、レンズの上面に空気を吹き付けることによって、真空吸着ノズルを上方に移動してレンズから離す時に、レンズが連れ上がりするのを防止している。

特開２００６−１９８７１２号公報 特開２０１２−８１５６０号公報 特開２０１２−２０６２１８号公報

しかしながら、従来から提案されているこれらのレンズ組立方法は、必ずしも正確に鏡筒の内径とレンズの間の姿勢を正確に保つものではなく、正確な組立をする決め手ではない。
本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記の目的を達成する。
本発明の目的は、鏡筒に組み込まれるレンズの組立精度が安定し、不良率が低いレンズユニット組立装置及びその方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、鏡筒に組み込まれるレンズの組立時間を短縮できるレンズユニット組立装置及びその方法を提供することにある。

前記課題は以下の手段によって解決される。
すなわち、本発明１のレンズユニット組立装置は、
レンズ及び遮光板を予め定められた工程順に鏡筒内に組込んでレンズユニットを形成するレンズユニット組立装置であって、
所定の工程の組立位置から次の工程の組立位置へ前記鏡筒を搬送するための搬送装置と、
前記鏡筒を前記搬送装置上に載置するための鏡筒供給装置と、
前記搬送装置上に搭載された前記鏡筒内へレンズを挿入するためのレンズ挿入装置と、
前記鏡筒内に挿入された前記レンズを押圧して前記鏡筒内の所定位置に前記レンズを押し込むためのレンズ押し込み装置と、
前記搬送装置上に載置された前記鏡筒内へ前記遮光板を挿入するための遮光板挿入装置と、
前記鏡筒の前記載置作業、前記レンズ挿入作業、前記レンズ押し込み作業及び前記遮光板挿入作業を同時に行うように制御する制御手段とからなることを特徴とする。

本発明２のレンズユニット組立装置は、本発明１において、前記各工程の組立位置が前記搬送装置上に等間隔に配置され、かつ前記搬送装置は直線状に形成されている案内レールと、前記案内レールに沿って所定の工程の組立位置から次の工程の組立位置へ前記鏡筒を搬送するための組立パレットと、各工程の組立位置で前記組立パレットを所定の組立位置に位置決めする位置決め装置とで構成されていることを特徴とする。
本発明３のレンズユニット組立装置は、本発明１又は２において、前記レンズ挿入装置は、前記レンズ押し込み装置の前記レンズを押し込む押圧力に比して小さな押圧力で前記レンズを前記鏡筒に挿入するものであることを特徴とする。

本発明４のレンズユニット組立装置は、本発明１ないし３において、前記レンズ挿入装置の下端に形成され、前記レンズを真空吸着して鏡筒内へ挿入するレンズ吸着ヘッドと、前記レンズ押し込み装置の下端に形成され、前記レンズを押し込むレンズ押圧ヘッドと、前記遮光板挿入装置の下端に形成され、前記遮光板を真空吸着して鏡筒内へ挿入する遮光板吸着ヘッドとからなることを特徴とする。
本発明５のレンズユニット組立装置は、本発明４において、前記レンズ吸着ヘッドと前記遮光板吸着ヘッドは合成樹脂で形成され、前記レンズ押圧ヘッドは金属で形成されていることを特徴とする。

本発明６のレンズユニット組立方法は、
搬送装置により所定の工程から次の工程へ組立パレット上の鏡筒を搬送し、レンズ及び遮光板を工程順に鏡筒内に組み込んでレンズユニットを形成するレンズユニット組立方法であって、
前記鏡筒を前記組立パレット上に載置する鏡筒供給ステップと、
前記組立パレット上に載置された鏡筒内へレンズを挿入するレンズ挿入ステップと、
前記鏡筒内に挿入された前記レンズを押圧して鏡筒内の所定位置にレンズを押し込むレンズ押し込みステップと、
前記搬送装置上に載置された鏡筒内へ遮光板を挿入する遮光板挿入ステップと、
前記鏡筒載置ステップ、前記レンズ挿入ステップ、前記レンズ押し込みステップ及び前記遮光板挿入ステップを同時に行うように制御する制御ステップとを含むことを特徴とする。

本発明７のレンズユニット組立方法は、本発明６において、前記鏡筒内への前記レンズ挿入ステップによる前記レンズの挿入位置は、前記鏡筒内の最終組立位置ではない仮組立位置であり、前記レンズ押し込みステップにより前記最終組立位置に前記レンズを押し込むことを特徴とする。
本発明８のレンズユニット組立方法は、本発明６又は７において、前記レンズ挿入装置の前記レンズを押し込む押圧力は、前記レンズ押し込み装置の前記レンズを押し込む押圧力に比して小さな押圧力で前記レンズを挿入するものであることを特徴とする。

本発明のレンズユニット組立装置は、鏡筒内へレンズをレンズ挿入装置で挿入した後、この鏡筒内に挿入されたレンズをレンズ押し込み装置で押圧して、鏡筒内の最終組立位置にレンズを押し込むものである。レンズ組み付けを２工程に分離したため、確実、かつ高精度でレンズの組立が可能になった。この結果、レンズユニットの不良率が低下した。また、２工程に組立を分離したので、工程中で最も時間を要するレンズ挿入工程の作業時間を高速で行うことができるので、レンズユニットの組立時間を短縮することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態のレンズユニット組立装置を示す全体平面図である。 図２は、図１のレンズユニット組立装置の右端部の組立ステーションを示す拡大平面図である。 図３は、図２の左側に隣接する組立ステーションを示す拡大平面図である。 図４は、図２のＡ−Ａ断面図である。 図５は、図２のＢ−Ｂ断面図である。 図６は、図３のＣ−Ｃ断面図である。 図７は、本発明の実施の形態のレンズユニット組立装置のレンズユニット組立ステップを示す説明図である。

［レンズユニット組立装置１の概略構造］
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態のレンズユニット組立装置１を示す全体平面図である。図１に示すように、本発明の実施の形態のレンズユニット組立装置１は、第１組立ステーション（１ＳＴ）から第１２組立ステーション（１２ＳＴ）までの１２個の組立ステーションで構成されでいる。１２個の各組立ステーションは、溶接構造のベース１１（図４から図６参照）上に搭載されて取り付けられている。第１組立ステーション（１ＳＴ）から第６組立ステーション（６ＳＴ）までの６個の組立ステーションが、図１に示した下方側の右端から左端まで等間隔に形成されている。また、第７組立ステーション（７ＳＴ）から第１２組立ステーション（１２ＳＴ）迄の６個の組立ステーションが、図１に示すように、上方側の左端から右端まで等間隔に形成されている。第１組立ステーション（１ＳＴ）から第１２組立ステーション（１２ＳＴ）迄の１２個の組立ステーションの基本構造は同一であり、細部が若干異なる。

図１に示すように、図１の下方側と上方側（図示上）の両方に、直線状の下側案内レール２１と上側案内レール２２が、図１の右端から左端（図示上）方向に架けて形成されている。この案内レールは、主にレールとスライダの２部品とからなり、機械の直線運動部を「ころがり」を用いてガイドする一般的な機械要素部品である。下側案内レール２１と上側案内レール２２上には、これに案内されるブロックが下面に固定された矩形板状の組立パレット２３が配置されている。この組立パレット２３は、上記下側案内レール２１と上側案内レール２２に、それぞれ等間隔位置に１４個が配置されている。１４個の組立パレット２３は、下側案内レール２１と上側案内レール２２上で案内されて、同時に１ピッチ移動し、所定の工程の組立位置から次の工程の組立位置へ鏡筒を順次搬送する。

下方側の組立パレット２３は、下側案内レール２１の右端の組立位置Ｐ１から左端の組立位置Ｐ１４まで１ピッチずつ移動し、１４箇所の組立位置に各々位置決めされる（本例では、左右両端は搬送のための待機ステーション）。同様に、上方側の組立パレット２３は、上側案内レール２２の左端の組立位置Ｐ１５から右端の組立位置Ｐ２８まで１ピッチずつ移動し、１４箇所の組立位置に各々位置決めされる（本例では、左右両端は搬送のための待機ステーション）。なお、レンズユニットにより部品点数等が異なるので、本例の１４箇所の全ての組立位置で組立作業を行うとは限らないので、本実施の形態では、この１４箇所の組立位置とは、組立パレット２３の停止位置を意味する。

下側案内レール２１と上側案内レール２２には、この軸方向（図１の左右方向）の全長に渡って転動体（軸受の玉、コロ）を案内する軌道面が形成されている。組立パレット２３の下面にはスライダ２４（図５、図６参照）が取り付けられ、このスライダ２４が下側案内レール２１と上側案内レール２２に案内されて移動する。スライダ２４には、転動体（ボール又はコロ）が循環する無限循環路が形成されている。スライダ２４が下側案内レール２１と上側案内レール２２に案内されて移動すると、下側案内レール２１と上側案内レール２２の転動体軌道面に沿って、スライダ２４内の転動体が転動し、スライダ２４が円滑に移動する。転動体軌道面と転動体との間には、小さい予圧が付与されている。従って、スライダ２４は、転動体軌道面に対して、バックラッシュが無く案内され、組立パレット２３は全ての組立ステーションに高精度に所定の位置に位置決めされる。このために部品の組立時に、転動体軌道面にスライダ２４をクランプして固定する必要はない。

レンズユニット組立装置１の左端には、下側案内レール２１から上側案内レール２２に組立パレット２３を移送するパレット移送装置３Ａが形成されている。また、レンズユニット組立装置１の右端には、上側案内レール２２から下側案内レール２１に組立パレット２３を移送するパレット移送装置３Ｂが形成されている。従って、第１組立ステーション（１ＳＴ）から第６組立ステーション（６ＳＴ）までの６個の組立ステーションでの組立作業が完了した組立パレット２３は、パレット移送装置３Ａによって下側案内レール２１から上側案内レール２２に移送される。

上側案内レール２２に移送された組立パレット２３は、第７組立ステーション（７ＳＴ）から第１２組立ステーション（１２ＳＴ）迄の６個の組立ステーションで組立作業が行われ、第１２組立ステーション（１２ＳＴ）でレンズユニットの組立が完成する。第１２組立ステーション（１２ＳＴ）でレンズユニットの組立が完成した組立パレット２３は、完成したレンズユニットを組立パレット２３から取り外す。レンズユニットを取り外した組立パレット２３は、パレット移送装置３Ｂによって上側案内レール２２から下側案内レール２１側に移送され、第１組立ステーション（１ＳＴ）での組立作業が再び開始される。すなわち、組立パレット２３は、下側案内レール２１と上側案内レール２２との間で時計方向回り（図１上）に循環して移動し、繰り返し使用される。

［パレット搬出装置３１とパレット搬入装置３２］
パレット移送装置３Ａ、３Ｂは同一構造を有しているので、右端のパレット移送装置３Ｂについて詳細な構造を説明し、左端のパレット移送装置３Ａについての詳細な説明は省略する。図２は図１のレンズユニット組立装置の右端部の組立ステーションを示す拡大平面図である。図２に示すように、パレット移送装置３Ｂは、概略すると、上側案内レール２２の上部に配置されたパレット搬出装置３１、下側案内レール２１の下部に配置されたパレット搬入装置３２、図２の上下方向に長く形成されたパレットシフト装置３３等で構成されている。パレットシフト装置３３は、上側案内レール２２と下側案内レール２１との間に配置されている。

パレットシフト装置３３は、図２の上下方向（図示上）に延びるベース３３１、ベース３３１に案内されて図２の上下方向に移動するテーブル３３２で構成されている。テーブル３３２は、サーボモータ３３３、ボールねじ３３４、図示しないボールナットによって駆動され、図２の上下方向に移動する。テーブル３３２には、上側案内レール２２及び下側案内レール２１に平行に、移送案内レール３３５が取り付けられている。移送案内レール３３５の断面形状は、上側案内レール２２及び下側案内レール２１と同一形状で、組立パレット２３の左右方向（図示上）の長さよりも若干長く形成されている。

テーブル３３２が図２の上端位置に位置決めされると、上側案内レール２２と移送案内レール３３５が同一直線上に整列し、上側案内レール２２から移送案内レール３３５側に組立パレット２３を搬出することが可能となる。また、テーブル３３２が図２の下端位置に位置決めされると、下側案内レール２１と移送案内レール３３５が同一直線上に整列し、移送案内レール３３５から下側案内レール２１側に組立パレット２３を搬入することが可能となる。上側案内レール２２と移送案内レール３３５が同一直線上に整列したとき、左右方向の隙間、及び、下側案内レール２１と移送案内レール３３５の左右方向の隙間は小さく設定され、組立パレット２３下面のスライダ２４が通過することを許容する隙間寸法に設定されている。

パレット搬出装置３１、パレット搬入装置３２には、エアーシリンダによって図２の左右方向と上下方向に移動する二股上のフォーク３１１、３２１が各々取り付けられている。テーブル３３２が図２に示した上端位置に位置決めされると、フォーク３１１が下方向に移動して、組立位置Ｐ２８にある組立パレット２３を左右から挟み込み、フォーク３１１が右方向に移動して、上側案内レール２２から移送案内レール３３５側に組立パレット２３を搬出する。サーボモータ３３３によってボールねじ３３４を回転駆動し、テーブル３３２が下方向に移動させる。次に、テーブル３３２が図２に示す下端位置に位置決めされると、組立パレット２３をフォーク３２１が左右から挟み込む。フォーク３２１が左方向に移動して、移送案内レール３３５から下側案内レール２１側に組立パレット２３を搬入し、組立位置Ｐ１に組立パレット２３を位置決めする。

［第１組立ステーション（１ＳＴ）］
第１組立ステーション（１ＳＴ）の構造と組立動作について説明する。第１組立ステーション（１ＳＴ）は、鏡筒Ｂを供給するための組立ステーションである。図２は図１のレンズユニット組立装置の右端部の組立ステーションを示す拡大平面図である。図４は図２のＡ−Ａ断面図、図５は図２のＢ−Ｂ断面図である。第１組立ステーション（１ＳＴ）は、組立位置Ｐ２の組立パレット２３に鏡筒Ｂ（図７（ａ）参照）を供給する組立ステーションである。図２、図４、図５に示すように、第１組立ステーション（１ＳＴ）は、概略すると、部品トレー供給排出装置４、部品挿入装置５、画像検出装置６１、パレット位置決め装置６２、パレット搬送装置７等で構成されている。

部品トレー供給排出装置４は、部品トレー供給排出装置４の上面に、複数個の部品を収納するための部品トレー４１を複数載置し、部品トレー４１には多数の鏡筒Ｂ（図７参照）が等間隔位置に整列して収納されている（図示せず）。下方側４箇所のトレー載置位置Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４に、鏡筒Ｂが収納された部品トレー４１を手動で各々載置する。下方側４箇所のトレー載置位置Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４から、上方側２箇所のトレー載置位置Ｔ５、Ｔ６に鏡筒Ｂが収納された部品トレー４１を供給し、空になった部品トレー４１を、下側２箇所のトレー載置位置Ｔ７、Ｔ８に排出する。

部品挿入装置５は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交３軸座標型のロボットであり、更にＺ軸回りの回転軸θ軸を有している。すなわち、部品挿入装置５は、Ｘ軸移動装置５１（図５参照）、Ｙ軸移動装置５２（図３参照）、Ｚ軸移動装置５３（図４参照）、θ軸回転装置５４（図４及び５参照）で構成されている。Ｙ軸移動装置５２は、上側案内レール２２と下側案内レール２１の間に配置されている。Ｙ軸移動装置５２を、この位置へ配置した理由は、上下位置（図３参照）を開放し、これらの装置が互いに干渉しないように可能な限り防止するためである。Ｙ軸移動装置５２は、図２の左右方向に延びるＹ軸ベース５２１、Ｙ軸ベース５２１に案内されて図２の左右方向（Ｙ軸方向）に移動するＹ軸スライド５２２で構成されている。

Ｙ軸スライド５２２は、Ｙ軸サーボモータ５２３、Ｙ軸ボールねじ５２４、及び、図示しないボールナットによってＹ軸方向に駆動される。Ｘ軸移動装置５１（図５参照）は、Ｙ軸スライド５２２に固定されて図２の上下方向に延びるＸ軸ベース５１１、Ｘ軸ベース５１１に案内されて図２の上下方向（Ｘ軸方向）に移動するＸ軸スライド５１２で構成されている。Ｘ軸スライド５１２は、Ｘ軸サーボモータ５１３、Ｘ軸ボールねじ５１４、及び、図示しないボールナットによってＸ軸方向に駆動される（図５の左右方向）。Ｚ軸移動装置５３は、Ｘ軸スライド５１２上に搭載されている。Ｚ軸移動装置５３は、図４の上下方向（Ｚ軸方向）に延びるＺ軸ベース５３１、このＺ軸ベース５３１に案内されて図４の上下方向（Ｚ軸方向）に移動するＺ軸スライド５３２で構成されている。

Ｚ軸スライド５３２は、図５に示すように、Ｚ軸サーボモータ５３３、Ｚ軸ボールねじ５３４、及び、図示しないボールナットによってＺ軸方向（上下方向）に駆動される。θ軸回転装置は、図４に示すように、Ｚ軸スライド５３２に回転可能に支承され、図４の上下方向（Ｚ軸方向）に延びる部品挿入軸５４１を備えている。部品挿入軸５４１は、θ軸サーボモータ５４２によって、所望の角度で回転駆動される。部品挿入軸５４１の下端には、レンズユニットを構成する鏡筒Ｂを真空吸着して、部品トレー４１から組立パレット２３へ搬送する鏡筒吸着ヘッド５４３が取り付けられている。鏡筒吸着ヘッド５４３は、本例では黒色の合成樹脂（ＰＥＥＫ）で成形されているが、比較的柔らかい金属製であっても良い。

鏡筒Ｂをパレット２３上の治具に固定する方法は、バネ力で常時押圧されている２枚の固定板で挟んで行う（図示せず）。鏡筒Ｂを治具に挿入固定するときは、エアーシリンダを駆動して、バネの押圧を解除する。エアーシリンダの駆動を解除すると、治具は鏡筒Ｂを固定する。Ｘ軸ベース５１１は、Ｙ軸スライド５２２からのＸ軸方向のオーバーハング量が大きいため、Ｘ軸ベース５１１の撓みや振動を抑制するための支持構造が採用されている。すなわち、下側案内レール２１と上側案内レール２２の外側に、各々２個の垂直な支柱５５、５５、５６、５６が、ベース１１上にこの下端が固定されている。支柱５５、５５、５６、５６の上端は、水平な梁５７１、５７２、５７３、５７４で互いに連結されている。下側案内レール２１と上側案内レール２２に平行な梁５７１、５７２の上面には、案内レール５８１、５８１が搭載され各々取り付けられている。

スライダ５８２、５８２が案内レール５８１、５８１に案内されてＹ軸方向に移動する。スライダ５８２、５８２には、垂直な支持板５８３、５８３の上端が取り付けられている。この支持板５８３、５８３の下端は、Ｘ軸ベース５１１、５１１に連結されている。支持板５８３、５８３は、Ｘ軸ベース５１１、５１１のオーバーハング部を、支柱５５、５５、５６、５６、梁５７１、５７２、５７３、５７４等で支承し、案内することになる。従って、Ｘ軸ベース５１１の撓みや振動が抑制され、部品挿入装置５の高精度な位置決めと高速動作が可能になる。

鏡筒吸着ヘッド５４３で部品トレー４１から取り出した鏡筒Ｂは、ＣＣＤカメラ等の画像検出装置６１でその下面を撮影して画像を検出し、鏡筒Ｂの回転方向の位相を検出する。その後、θ軸サーボモータ５４２によって部品挿入軸５４１を回転駆動し、鏡筒Ｂを所定の回転角度方向の位相に位置決めされた後、組立パレット２３へ搬入する。組立パレット２３には図示しないクランプ治具が載置されており、ばね力で鏡筒Ｂをクランプ治具２３１に固定する。図７（ａ）が、鏡筒Ｂを組立パレット２３のクランプ治具２３１に固定した状態を示す例である。

図５に示すように、パレット搬送装置７は、パレット係合装置７１とパレットピッチ送り装置７２で構成されている。パレット係合装置７１は、エアーシリンダによって図５の上下方向に移動可能で、上方向に移動して組立パレット２３に係合する。パレット位置決め装置６２、６２は、エアーシリンダによって図５の上下方向に移動可能で、下方向に移動して組立パレット２３、２３から離脱する。パレット係合装置７１の上端部には、回転自在に配置された円筒の軸受を有しており、この軸受が組立パレット２３の半円筒（軸受とほぼ同径）状の切欠きに挿入、又は離脱して、係脱するものである。このパレット係合装置７１は、組立パレット２３、２３の搬送のための係脱と、組立時の位置決めの両方が同時に可能である。

パレットピッチ送り装置７２は、サーボモータ７２１、図示しないボールねじ、図示しないボールナットによって、図５の紙面に直交する方向の奥側にパレット係合装置７１、７１を１ピッチだけ移動する。その結果、組立位置Ｐ１の組立パレット２３を組立位置Ｐ２に移動し、組立位置Ｐ２の組立パレット２３を組立位置Ｐ３に移動する。同時に、組立位置Ｐ３の組立パレット２３を、第２組立ステーション（２ＳＴ）の組立位置Ｐ４に移動する。パレット位置決め装置６２、６２は、エアーシリンダによって図５の上方向に移動して組立パレット２３、２３に係合し、組立位置Ｐ２、Ｐ３に組立パレット２３、２３を位置決めする。従って、第１組立ステーション（１ＳＴ）の組立位置Ｐ２で、部品挿入装置５で鏡筒Ｂを搬入した組立パレット２３は、次の工程の組立位置Ｐ３に移動する。第１組立ステーション（１ＳＴ）の組立位置Ｐ３では、鏡筒Ｂの押し込み作業は不要なため、押し込み作業は行わない。

［第２組立ステーション（２ＳＴ）］
次に、第２組立ステーション（２ＳＴ）の構造と組立動作について説明する。図３は図２の左側に隣接する第２組立ステーション（２ＳＴ）と第３組立ステーション（３ＳＴ）を示す拡大平面図である。第２組立ステーション（２ＳＴ）は、組立位置Ｐ４の組立パレット２３の鏡筒ＢにレンズＬ１（図７（ｂ）参照）を挿入するとともに、次の組立位置Ｐ５で組立パレット２３のレンズＬ１（図７（ｃ）参照）を押し込む組立ステーションである。図３、図４、図５、及び図６に示すように、第２組立ステーション（２ＳＴ）は、部品トレー供給排出装置４、部品挿入装置５、画像検出装置６１、パレット位置決め装置６２、パレット搬送装置７、レンズ押し込み装置８等で構成されている。第２組立ステーション（２ＳＴ）と第１組立ステーション（１ＳＴ）の構造上の大きな相違点は、第２組立ステーション（２ＳＴ）には、レンズ押し込み装置８が付加されていることである。従って、以下の説明では、第１組立ステーション（１ＳＴ）と同一部分については、詳細な説明を省略する。

部品トレー供給排出装置４の部品トレー４１には多数のレンズＬ１が等間隔に収納されている。部品挿入装置５は、前述したように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交３軸座標型のロボットで、Ｚ軸回りの回転軸θ軸を有している。θ軸回転装置の部品挿入軸５４１（図４参照）は、θ軸サーボモータ５４２によって回転駆動される。部品挿入軸５４１の下端には、レンズＬ１を真空吸着して、部品トレー４１から組立パレット２３へレンズＬ１を搬送するレンズ吸着ヘッド５４４が取り付けられている。レンズ吸着ヘッド５４４は、レンズＬ１の画像を高精度に検出するために、本例では黒色の合成樹脂（ＰＥＥＫ）で成形されている。

レンズ吸着ヘッド５４４で部品トレー４１から取り出したレンズＬ１は、ＣＣＤカメラ等の画像検出装置６１でレンズＬ１の画像を検出し、レンズＬ１の回転方向の位相を検出する。その後、θ軸サーボモータ５４２によって部品挿入軸５４１を回転駆動し、レンズＬ１を所定の回転角度の位相に位置決めした後、組立位置Ｐ４の組立パレット２３へレンズＬ１を搬入し、Ｚ軸サーボモータ５３３のトルクを制御して、鏡筒Ｂ内へレンズＬ１を小さな押圧力で挿入する。この押圧力は、Ｚ軸サーボモータ５３３の回転トルクを制御して調整する。図７（ｂ）は、レンズＬ１を鏡筒Ｂに小さな押圧力で挿入した状態を示す。レンズＬ１は鏡筒ＢのレンズＬ１装着孔Ｂ１の入口に軽く置いた状態になる。

レンズＬ１を鏡筒Ｂに小さな押圧力で挿入するため、合成樹脂製のレンズ吸着ヘッド５４４が潰れて変形することが無いため、レンズＬ１の中心線と鏡筒Ｂの中心線が一致せず、レンズＬ１の中心線が傾いた状態等、組立精度が低下する不具合を回避することができる。前述したパレット搬送装置７を作動させて、組立位置Ｐ３の組立パレット２３を組立位置Ｐ４に移動させ、同時に、組立位置Ｐ４の組立パレット２３を組立位置Ｐ５に移動させる。同時に、組立位置Ｐ５の組立パレット２３を、第３組立ステーション（３ＳＴ）の組立位置Ｐ６に移動する。

従って、第２組立ステーション（２ＳＴ）の組立位置Ｐ４で、部品挿入装置５で鏡筒ＢにレンズＬ１を挿入した組立パレット２３は、第２組立ステーション（２ＳＴ）の組立位置Ｐ５に移動する。組立位置Ｐ５には、レンズ押し込み装置８が配置されている。図４、図６に示すように、レンズ押し込み装置８は、ベース１１の上面に搭載されている。レンズ押し込み装置８は、水平に取り付けられた矩形平板状のベースプレート８１、このベースプレート８１の上面に取り付けられた垂直なコラム８２、このコラム８２の垂直面に垂直方向に移動可能に軸支された部品押し込み軸８３、部品押し込み軸８３を垂直方向に移動するエアーシリンダ８４等で構成されている。

部品押し込み軸８３の下端には、レンズＬ１を押し込むレンズ押圧ヘッド８５が取り付けられている（図７（ｃ）参照）。レンズ押圧ヘッド８５は、硬い金属で成形され、研磨加工して表面を磨いている。レンズ押圧ヘッド８５は、エアーシリンダ８４のエアーの圧力を絞り弁等で制御して、組立位置Ｐ５の組立パレット２３のレンズＬ１を、レンズ吸着ヘッド５４４に比して大きな押圧力で押圧する。そして、レンズ押圧ヘッド８５は、鏡筒ＢのレンズＬ１装着孔Ｂ１の底面にレンズＬ１を密着させる。図７（ｃ）は、レンズ押圧ヘッド８５により、鏡筒ＢのレンズＬ１装着孔Ｂ１の底面にレンズＬ１を密着させた状態を示す。レンズＬ１を鏡筒Ｂに大きな押圧力で押圧するレンズ押圧ヘッド８５は、レンズＬ１を吸着してレンズＬ１の画像を検出する必要が無いため、表面を磨いた硬い金属を使用することができる。従って、速い押圧速度で、かつ、比較的大きな押圧力で押圧しても、レンズ押圧ヘッド８５が潰れて変形することが無いため、レンズＬ１の組立精度が安定することが可能になった。また、レンズＬ１を押圧する速度を速くすることが可能となるため、レンズユニットの組立時間を短縮することが可能となる。

［第３組立ステーション（２ＳＴ）］
第３組立ステーション（３ＳＴ）の構造と組立動作について説明する。第３組立ステーション（３ＳＴ）は、組立位置Ｐ６の組立パレット２３の鏡筒Ｂに遮光板Ｓ１（図７（ｄ）参照）を挿入する組立ステーションである。図１、図３、図６に示すように、第３組立ステーション（３ＳＴ）は第１組立ステーション（１ＳＴ）と全く同一の構造で、部品トレー供給排出装置４、部品挿入装置５、画像検出装置６１、パレット位置決め装置６２、パレット搬送装置７で構成されている。従って、以下の説明では、第１組立ステーション（１ＳＴ）と同一部分については、詳細な説明を省略する。

部品トレー供給排出装置４の部品トレー４１には多数の遮光板Ｓ１が等間隔に収納されている。部品挿入装置５は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交３軸座標型のロボットである。遮光板Ｓ１の形状は回転方向に対称形状なので、部品挿入装置５には、Ｚ軸回りの回転軸θ軸は無い。部品挿入軸５４５（図６参照）の下端には、遮光板Ｓ１を真空吸着して、部品トレー４１から組立パレット２３へ搬送する遮光板吸着ヘッド５４６が取り付けられている。遮光板吸着ヘッド５４６は、本例ではステンレス製であるが、黒色の合成樹脂（ＰＥＥＫ）で成形されていても良い。

遮光板吸着ヘッド５４６で部品トレー４１から取り出した遮光板Ｓ１は、組立位置Ｐ６の組立パレット２３へ搬入し、Ｚ軸サーボモータ５３３のトルクを制御して、鏡筒Ｂ内へ遮光板Ｓ１を小さな押圧力で挿入する。図７（ｄ）が、遮光板Ｓ１を鏡筒Ｂに小さな押圧力で挿入した状態を示す。遮光板Ｓ１は鏡筒Ｂの内径に対して遮光板Ｓ１外径を少し小さくし、隙間嵌めにしている。従って、本例の第３組立ステーション（３ＳＴ）の組立位置Ｐ７では、遮光板Ｓ１の押し込み作業は不要なため、押し込み作業は行わない。

［第４ないし第１２組立ステーション（２ないし１２ＳＴ）］
第４組立ステーション（４ＳＴ）から第１２組立ステーション（１２ＳＴ）の構造と組立動作は、上記した第２組立ステーション（２ＳＴ）から第３組立ステーション（３ＳＴ）と、実質的に同一の構造、機能であるので、その組立動作の要点についてのみ簡単に説明する。すなわち、第４組立ステーション（４ＳＴ）は、組立位置Ｐ８の組立パレット２３の鏡筒ＢにレンズＬ２を挿入するとともに、次の組立位置Ｐ９で、組立パレット２３のレンズＬ２を押し込む組立ステーションである。第５組立ステーション（５ＳＴ）は、組立位置Ｐ１０の組立パレット２３の鏡筒Ｂに遮光板Ｓ２を挿入するとともに、次の組立位置Ｐ１１の組立パレット２３には組立作業は行わない組立ステーションである。

第６組立ステーション（６ＳＴ）は、組立位置Ｐ１２の組立パレット２３の鏡筒ＢにレンズＬ３を挿入するとともに、次の組立位置Ｐ１３で、組立パレット２３のレンズＬ３を押し込む組立ステーションである。第６組立ステーション（６ＳＴ）での組立作業が完了した組立パレット２３は、パレット搬送装置７で左端の組立位置Ｐ１４に搬送した後、パレット移送装置３Ａによって下側案内レール２１から上側案内レール２２に移送される。第７組立ステーション（７ＳＴ）は、パレット搬送装置７で左端の組立位置Ｐ１５から組立位置Ｐ１６を経由して、組立位置Ｐ１７に組立パレット２３を搬送する。その後、第７組立ステーション（７ＳＴ）は、組立位置Ｐ１７の組立パレット２３の鏡筒Ｂに遮光板Ｓ３を挿入するとともに、次の組立位置Ｐ１８の組立パレット２３には組立作業は行わない組立ステーションである。

第８組立ステーション（８ＳＴ）は、組立位置Ｐ１９の組立パレット２３の鏡筒ＢにレンズＬ４を挿入するとともに、次の組立位置Ｐ２０の組立パレット２３のレンズＬ４を押し込む組立ステーションである。第９組立ステーション（９ＳＴ）は、組立位置Ｐ２１の組立パレット２３の鏡筒Ｂに遮光板Ｓ４を挿入するとともに、次の組立位置Ｐ２２の組立パレット２３には組立作業は行わない組立ステーションである。

第１０組立ステーション（１０ＳＴ）は、組立位置Ｐ２３の組立パレット２３の鏡筒ＢにレンズＬ５を挿入するとともに、次の組立位置Ｐ２４の組立パレット２３のレンズＬ５を押し込む組立ステーションである。第１１組立ステーション（１１ＳＴ）は、組立位置Ｐ２５の組立パレット２３の鏡筒Ｂに、ストッパーリング吸着ヘッド５４７（図７（ｅ）参照）で吸着したストッパーリングＳＲを挿入する。ストッパーリングＳＲは、鏡筒Ｂに組み付けたレンズ及び遮光板が鏡筒Ｂから抜け出すのを防止する部品である。また、次の組立位置Ｐ２６の組立パレット２３では、完成したレンズユニットの高さを検出する。図７（ｅ）が、鏡筒Ｂに全ての部品を組み付けた完成品のレンズユニットの例を示す。図７（ｄ）と図７（ｅ）の間の組立ステップを示す説明図は省略する。第１２組立ステーション（１２ＳＴ）は、組立位置Ｐ２７の組立パレット２３から良品のレンズユニットを取り外して、部品トレー供給排出装置４の良品用の部品トレー４１に搬出するとともに、不良品のレンズユニットを取り外して、不良品用の部品トレー４１に搬出する組立ステーションである。

第１２組立ステーション（１２ＳＴ）で完成したレンズユニットを組立パレット２３から取り外した後、前述したパレット搬送装置７で組立位置Ｐ２７の組立パレット２３を組立位置Ｐ２８に移動した後、パレット移送装置３Ｂによって上側案内レール２２から下側案内レール２１側に移送され、第１組立ステーション（１ＳＴ）での組立作業が再び開始され、組立作業の最初のステップに戻る。

上記したレンズユニット組立装置によれば、レンズを吸着して搬送した後、小さな押圧力で挿入する合成樹脂製のレンズ吸着ヘッドと、レンズをこの小さな押圧力に比して、大きな押圧力で押圧する金属製のレンズ押圧ヘッドとの二種類のヘッドを使用し、各々のヘッドの組立工程を分割して同時に行うので、レンズユニットの一組立工程当たりの組立時間を短縮することが可能となる。また、合成樹脂製のレンズ吸着ヘッドは、小さな押圧力でレンズを挿入し、金属製のレンズ押圧ヘッドは大きな押圧力でレンズを押圧するため、各々のヘッドが潰れて変形することが無いため、レンズの組立精度が安定し、各々のヘッドの耐久性も向上する。

［他の実施の形態］
前述したレンズ吸着ヘッド５４４は、図７（ｂ）に示すように、レンズＬ１は鏡筒ＢのレンズＬ１装着孔Ｂ１の入口に軽く置いた状態の位置に挿入している。即ち、レンズＬ１は、仮組立した状態であり、鏡筒Ｂの最終組立位置であるレンズＬ１装着孔Ｂ１の所定位置に挿入されてはいない。しかしながら、レンズ吸着ヘッド５４４により、このレンズ挿入工程で、レンズＬ１装着孔Ｂ１の所定の最終組立位置に、このレンズＬ１を挿入する方法であっても良い。次工程のレンズ押圧ヘッド８５は、このレンズＬ１の挿入工程で、レンズＬ１が所定の最終組立位置に組み付けされていないときに、鏡筒Ｂ内のレンズＬ１装着孔Ｂ１の底面にレンズＬ１を密着させる。言い換えると、レンズ押圧ヘッド８５の押圧動作は、レンズＬ１が最終組立位置に組み付けされているか否かの確認、又は更正工程となる。

更に、前述した合成樹脂製のレンズ吸着ヘッド５４４は、小さな押圧力でレンズを挿入し、次に、金属製のレンズ押圧ヘッド８５は大きな押圧力でレンズＬ１を押圧するものであった。しかしながら、これらのヘッドの材質は、組立部品の材質、形状等によって異なるものなので、この押圧条件に限定されるものではない。従って、押圧力も最初のレンズ挿入のための押圧力が小さく、次の鏡筒Ｂ内の所定位置にレンズＬ１を押し込むレンズ押し込み装置８の押圧力が大きいことを必ずしも意味しない。また、前述したレンズ押し込み装置８は、エアーシリンダ８４を用いたが、これに換えて、ステッピングモーター、ＡＣサーボモータ、ＤＣサーボモータ等のサーボモータを用いても良い。

前述したレンズユニット組立装置１は、下側案内レール２１及び上側案内レール２２上の組立パレット２３で、レンズＬ１を鏡筒Ｂに組み付けるものであった。即ち、搬送ライン上でレンズＬ１を鏡筒Ｂに組み付けるものであった。しかしながら、この組み付けは、搬送ライン上でなく別途配置した組立ステーションに鏡筒Ｂを移動してレンズＬ１等を組み付けてものであっても良い。従って、本発明でいう搬送装置とは、搬送ラインのみでなく別途配置した組立ステーションも含む概念である。

１…レンズユニット組立装置
１１…ベース
２１…下側案内レール
２２…上側案内レール
２３…組立パレット
２３１…クランプ治具
２４…スライダ
３Ａ、３Ｂ…パレット移送装置
３１…パレット搬出装置
３１１…フォーク
３２…パレット搬入装置
３２１…フォーク
３３…パレットシフト装置
３３１…ベース
３３２…テーブル
３３３…サーボモータ
３３４…ボールねじ
３３５…移送案内レール
４…部品トレー供給排出装置
４１…部品トレー
５…部品挿入装置
５１…Ｘ軸移動装置
５１１…Ｘ軸ベース
５１２…Ｘ軸スライド
５１３…Ｘ軸サーボモータ
５１４…Ｘ軸ボールねじ
５２…Ｙ軸移動装置
５２１…Ｙ軸ベース
５２２…Ｙ軸スライド
５２３…Ｙ軸サーボモータ
５２４…Ｙ軸ボールねじ
５３…Ｚ軸移動装置
５３１…Ｚ軸ベース
５３２…Ｚ軸スライド
５３３…Ｚ軸サーボモータ
５３４…Ｚ軸ボールねじ
５４…θ軸回転装置
５４１…部品挿入軸
５４２…θ軸サーボモータ
５４３…鏡筒吸着ヘッド
５４４…レンズ吸着ヘッド
５４５…部品挿入軸
５４６…遮光板吸着ヘッド
５４７…ストッパーリング吸着ヘッド
５５、５６…支柱
５７１、５７２、５７３、５７４…梁
５８１…案内レール
５８２…スライダ
５８３…支持板
６１…画像検出装置
６２…パレット位置決め装置
７…パレット搬送装置
７１…パレット係合装置
７２…パレットピッチ送り装置
７２１…サーボモータ
８…レンズ押し込み装置
８１…ベースプレート
８２…コラム
８３…部品押し込み軸
８４…エアーシリンダ
８５…レンズ押圧ヘッド
Ｂ…鏡筒
Ｂ１…レンズＬ１装着孔
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５…レンズ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４…遮光板
ＳＲ…ストッパーリング

Claims (8)

1. レンズ及び遮光板を予め定められた工程順に鏡筒内に組込んでレンズユニットを形成するレンズユニット組立装置であって、
   所定の工程の組立位置から次の工程の組立位置へ前記鏡筒を搬送するための搬送装置と、
   前記鏡筒を前記搬送装置上に載置するための鏡筒供給装置と、
   前記搬送装置上に搭載された前記鏡筒内へレンズを挿入するためのレンズ挿入装置と、
   前記鏡筒内に挿入された前記レンズを押圧して前記鏡筒内の所定位置に前記レンズを押し込むためのレンズ押し込み装置と、
   前記搬送装置上に載置された前記鏡筒内へ前記遮光板を挿入するための遮光板挿入装置と、
   前記鏡筒の前記載置作業、前記レンズ挿入作業、前記レンズ押し込み作業及び前記遮光板挿入作業を同時に行うように制御する制御手段と
   からなることを特徴とするレンズユニット組立装置。
2. 請求項１に記載のレンズユニット組立装置において、
   前記各工程の組立位置が前記搬送装置上に等間隔に配置され、かつ前記搬送装置は直線状に形成されている案内レールと、
   前記案内レールに沿って所定の工程の組立位置から次の工程の組立位置へ前記鏡筒を搬送するための組立パレットと、
   各工程の組立位置で前記組立パレットを所定の組立位置に位置決めする位置決め装置と
   で構成されていることを特徴とするレンズユニット組立装置。
3. 請求項１又は２に記載のレンズユニット組立装置において、
   前記レンズ挿入装置は、前記レンズ押し込み装置の前記レンズを押し込む押圧力に比して小さな押圧力で前記レンズを前記鏡筒に挿入するものである
   ことを特徴とするレンズユニット組立装置。
4. 請求項１又は２に記載のレンズユニット組立装置において、
   前記レンズ挿入装置の下端に形成され、前記レンズを真空吸着して鏡筒内へ挿入するレンズ吸着ヘッドと、
   前記レンズ押し込み装置の下端に形成され、前記レンズを押し込むレンズ押圧ヘッドと、
   前記遮光板挿入装置の下端に形成され、前記遮光板を真空吸着して鏡筒内へ挿入する遮光板吸着ヘッドと
   からなることを特徴とするレンズユニット組立装置。
5. 請求項４に記載のレンズユニット組立装置において、
   前記レンズ吸着ヘッドと前記遮光板吸着ヘッドは合成樹脂で形成され、
   前記レンズ押圧ヘッドは金属で形成されている
   ことを特徴とするレンズユニット組立装置。
6. 搬送装置により所定の工程から次の工程へ組立パレット上の鏡筒を搬送し、レンズ及び遮光板を工程順に鏡筒内に組み込んでレンズユニットを形成するレンズユニット組立方法であって、
   前記鏡筒を前記組立パレット上に載置する鏡筒供給ステップと、
   前記組立パレット上に載置された鏡筒内へレンズを挿入するレンズ挿入ステップと、
   前記鏡筒内に挿入された前記レンズを押圧して鏡筒内の所定位置にレンズを押し込むレンズ押し込みステップと、
   前記搬送装置上に載置された鏡筒内へ遮光板を挿入する遮光板挿入ステップと、
   前記鏡筒載置ステップ、前記レンズ挿入ステップ、前記レンズ押し込みステップ及び前記遮光板挿入ステップを同時に行うように制御する制御ステップと
   を含むことを特徴とするレンズユニット組立方法。
7. 請求項６に記載のレンズユニット組立方法において、
   前記鏡筒内への前記レンズ挿入ステップによる前記レンズの挿入位置は、前記鏡筒内の最終組立位置ではない仮組立位置であり、前記レンズ押し込みステップにより前記最終組立位置に前記レンズを押し込む
   ことを特徴とするレンズユニット組立方法。
8. 請求項６又は７に記載のレンズユニット組立方法において、
   前記レンズ挿入装置の前記レンズを押し込む押圧力は、前記レンズ押し込み装置の前記レンズを押し込む押圧力に比して小さな押圧力で前記レンズを挿入するものである
   ことを特徴とするレンズユニット組立方法。

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