JP2018118324A - 組立製造装置及び組立製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットアームを用いて自動化した場合であっても、締め付け部材が締結部材に食い込んでしまい、締め付け部材を締結部材から離す際に部品ごと持ち上がってしまうことを防止する。
【解決手段】制御部８０は、締め付け部材５０を回転させることで締結部材２６を締め付け方向で回転させ、第一部材２１に対して第二部材２２を固定する。制御部８０は、前記締結部材２６で前記第一部材２１に対して前記第二部材２２を固定した後で、前記締め付け部材５０を回転させることなくロボットアーム１０の関節部１２を稼働させることで、前記締結部材２６が前記締め付け方向と逆方向に回転されて前記締結部材２６による締め付けを緩和した後で、前記締め付け部材５０が前記締結部材２６から離間させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、組立製造装置及び組立製造方法に関する。

従来から部品をネジ等の締結部材で固定することが行われているが、一般的には手動で行われることが多かった。しかしながら、近年、オートメーション化が要望されるに至り、人が手動で行っていた作業をロボットアームが行うことも多くなってきた。その一環として、部品をネジ等の締結部材で固定することもロボットアームによって行われることが期待されている。ロボットアームとしては、６軸多関節ロボットアームや７軸多関節ロボットアーム等が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ロボットアームで締結部材を締め付けた場合には、適度な力で締め付けられずドライバー等の締め付け部材がネジ等の締結部材に食い込んでしまい、締め付け部材を締結部材から離す際に、部品ごと持ち上がってしまう可能性がある。

ＷＯ２０１２−０９０４４０

このような点に鑑み、本発明は、ロボットアームを用いて自動化した場合であっても、ドライバー等の締め付け部材がネジ等の締結部材に食い込んでしまい、締め付け部材を締結部材から離す際に部品ごと持ち上がってしまうことを防止できる組立製造装置及び組立製造方法を提供する。

本発明の一態様による組立製造装置は、
複数の関節部を有するロボットアームと、
前記ロボットアームに設けられた締め付け部材と、
前記ロボットアームを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部が、
前記締め付け部材を回転させることで、第一部材に対して第二部材を固定するための締結部材を締め付け方向で回転させ、前記第一部材に対して前記第二部材を固定し、
前記締結部材で前記第一部材に対して前記第二部材を固定した後で、前記締め付け部材を回転させることなく前記ロボットアームの前記関節部を稼働させることで、前記締結部材が前記締め付け方向と逆方向に回転されて前記締結部材による締め付けを緩和した後で、前記締め付け部材が前記締結部材から離間されるように制御してもよい。

本発明の一態様による組立製造装置において、
前記締め付け部材は、前記ロボットアームに取り付け自在になり、
前記制御部は、
前記ロボットアームによって、前記第一部材に対して前記第二部材を位置付け、
前記ロボットアームに前記締め付け部材を自動で取り付けて、前記締め付け部材によって前記締結部材を締め付け方向で回転させることで、前記第一部材に対して前記第二部材を固定するように制御してもよい。

本発明の一態様による組立製造装置において、
前記締め付け部材は、前記ロボットアームから取り外し自在になり、
前記制御部は、前記締め付け部材を前記締結部材から離間させた後で、前記締め付け部材を前記ロボットアームから取り外すように制御してもよい。

本発明の一態様による組立製造装置において、
前記締結部材による締め付けの緩和は、前記締結部材が４度〜６度だけ前記逆方向に回転されることによって行われてもよい。

本発明の一態様による組立製造装置において、
前記制御部は、前記締め付け部材を回転させることなく、かつ、前記締め付け部材の中心位置を動かすことなく前記締め付け部材を前記締め付け方向と逆方向に回転させて、前記締結部材による締め付けを緩和するように前記ロボットアームの前記関節部を制御してもよい。

本発明の一態様による組立製造装置において、
前記ロボットアームは、全ての前記関節部よりも先端側に位置する先端側アーム部と、前記先端側アーム部の側面に設けられ、前記締め付け部材が取り付けられる取付部と、を有してもよい。

本発明の一態様による組立製造方法は、
複数の関節部を有するロボットアームと、前記ロボットアームに取り付け及び取り外し自在になった締め付け部材と、前記ロボットアームを制御する制御部と、を有する組立製造装置を用いた組立製造方法であって、
前記締め付け部材を回転させることで、第一部材に対して第二部材を固定するための締結部材を締め付け方向で回転させ、前記第一部材に対して前記第二部材を固定する工程と、
前記締結部材で前記第一部材に対して前記第二部材を固定した後で、前記締め付け部材を回転させることなく前記ロボットアームの前記関節部を稼働させることで、前記締結部材が前記締め付け方向と逆方向に回転されて前記締結部材による締め付けを緩和する工程と、
前記締結部材による締め付けの緩和を行った後で、前記締め付け部材が前記締結部材から離間される工程と、
を備えてもよい。

本発明の一態様によれば、締結部材で第一部材に対して第二部材を固定した後で、ロボットアームの関節部が稼働されることで、締結部材が締め付け方向と逆方向に回転されて締結部材による締め付けを緩和される。その後で、締め付け部材が締結部材から離間される。このため、締め付け部材を締結部材から離す際に部品ごと持ち上がってしまうことを防止できる。

また、締め付け部材そのものを回転させると制御が難しいのに対して、締め付け部材を回転させることなくロボットアームの関節部を稼働することで制御が容易になり、締結部材による締め付けを緩和しすぎることを未然に防止できる。

図１は、本発明の実施の形態による組立製造装置の概略側方図である。 図２は、本発明の実施の形態で用いられる組立製造装置と、ベルトコンベアで搬送された第一部材又は第二部材の概略側方図である。 図３は、本発明の実施の形態で用いられる組立製造装置によって、第一部材上に第二部材を載置した後の様子を示した概略側方図である。 図４は、図３に示した態様の後で、組立製造装置によって第一部材に第二部材を固定する際の様子を示した概略側方図である。 図５は、図４に示した態様の後で、組立製造装置によって、締結部材による締め付けの緩和を行う様子を示した概略側方図である。 図６は、図５に示した態様の後で、組立製造装置によって、締め付け部材が締結部材から離間される様子を示した概略側方図である。 図７は、図６に示した態様の後で、組立製造装置によって、ベルトコンベアに第一部材上に第二部材を固定した物が載置された後の様子を示した概略側方図である。 図８は、本実施の形態で用いられる第一部材に第二部材を固定した後の様子を示した平面図である。

実施の形態
《構成》
図１に示すように、本実施の形態の組立製造装置は、ロボットアーム１０と、ロボットアーム１０に設けられた締め付け部材５０と、ロボットアーム１０を制御する制御部８０と、を有してもよい。ロボットアーム１０は、例えば製造ラインに沿って配置され、図２に示すようなベルトコンベア６０等によって搬送されてきた部材を処理するために用いられてもよい。締め付け部材５０はロボットアーム１０に対して取り付け及び取り外し自在になってもよい。

制御部８０は、図１に示すような電動ドライバー等の締め付け部材５０を回転させることで、第一部材２１に対して第二部材２２を固定するためのネジ等の締結部材２６（図８参照）を締め付け方向（例えば時計回り）で回転させ、第一部材２１に対して第二部材２２を固定するように制御してもよい。制御部８０は、締結部材２６で第一部材２１に対して第二部材２２を固定した後で（図４参照）、締め付け部材５０を回転させることなくロボットアーム１０の関節部１２を稼働させることで、締結部材２６が締め付け方向と逆方向（例えば反時計回り）に回転されて締結部材２６による締め付けを緩和し（図５参照）、その後で、締め付け部材５０が締結部材２６から離間されるように制御するようにしてもよい（図６参照）。

関節部１２にはアーム部１１が連結されており、関節部１２が回転等されることでアーム部１１が移動されることになる。このアーム部１１に後述する先端側アーム部１８は含まれている。

締結部材２６による締め付けの緩和は、締結部材２６が４度〜６度だけ逆方向に回転されることによって行われてもよい（図５参照）。ロボットアーム１０の関節部１２は多数存在しており、例えば６つ（６軸）又は７つ（７軸）の関節部１２を有してもよい（図１参照）。そして、これらの関節部１２の動きを組み合わせることで、締め付け部材５０を回転させることなくロボットアーム１０の関節部１２を稼働させることにより、締結部材２６による締め付けを緩和してもよい。なお、図１に示す態様では、６つの関節部１２を有する６軸のロボットアーム１０が示されているが、これに限られることはなく、７つ以上の関節部１２を有するロボットアーム１０が用いられてもよい。図５では、一部の関節部１２しか図視されておらず、当然、図５に示されていない関節部１２が稼働されることで締結部材２６による締め付けの緩和が行われてもよい。

締め付け部材５０として電動ドライバーを用いる場合には、電動ドライバーの先端部材５１（図１参照）を第一部材２１や第二部材２２といった対象物に押圧することで当該先端部材５１が回転するようにしてもよい。先端部材５１は、例えば、電動ドライバー本体に取り付け及び取り外し自在になっているドリル刃等のアダプタ部材である。

図１に示すように、ロボットアーム１０は様々な物を把持することができる把持部１５を有してもよい。制御部８０はロボットアーム１０を制御することで、ロボットアーム１０の把持部１５によって第一部材２１上に第二部材２２を載置し（図３参照）、ロボットアーム１０に締め付け部材５０を自動で取り付け、その後で、締め付け部材５０によって締結部材２６を締め付け方向で回転させることで、第一部材２１に対して第二部材２２を固定するように制御してもよい（図４参照）。

ロボットアーム１０は、締め付け部材５０を取り付けるための取付部１９を有してもよい。この取付部１９は全ての関節部１２よりも先端側（把持部１５側）に位置する先端側アーム部１８の側面に設けられてもよい。このように先端側アーム部１８の側面に取付部１９を設ける態様を採用することで、ロボットアーム１０に締め付け部材５０を容易に取り付けることができる。

《製造方法》
次に、上述した構成からなる組立製造装置を用いた組立製造方法の一例について説明する。この組立製造方法で記載するあらゆる構成を採用することができる。組立製造方法は、制御部８０による制御によって組立製造装置で実施されることなる。

ベルトコンベア６０等によって第一部材２１及び／又は第二部材２２が搬送され、ロボットアーム１０の正面に位置づけられる（配置工程、図２参照）。

ロボットアーム１０は、第一部材２１上に第二部材２２を載置する（載置工程、図３参照）。

その後で、ロボットアーム１０の取付部１９に電動ドライバー等からなる締め付け部材５０が自動で取り付けられる（取付工程）。この際、締め付け部材５０が所定の位置に位置づけられており、当該位置にロボットアーム１０が移動することで、ロボットアーム１０の取付部１９に締め付け部材５０が取り付けられてもよい（図４参照）。

その後で、締め付け部材５０によって締結部材２６が締め付け方向で回転されることで、第一部材２１に対して第二部材２２が固定される（固定工程、図４参照）。締め付け部材５０に磁石等が設けられており、締め付け部材５０に締結部材２６が吸着されるようになってもよい。そして、締結部材２６を介して締め付け部材５０に一定の押圧力が働くことで、締め付け部材５０が締め付け方向で回転されるようになってもよい。

締結部材２６によって第一部材２１と第二部材２２が固定されると、締結部材２６を介して締め付け部材５０に対して一定値以上のトルクが働く。一定値以上のトルクが働くと締め付け部材５０による締め付けが行われないようになってもよい。

締結部材２６によって第一部材２１と第二部材２２が固定されると、締め付け部材５０を回転させることなくロボットアーム１０の関節部１２が稼働されることで、締結部材２６が締め付け方向と逆方向に回転されて締結部材２６による締め付けが緩和される（緩和工程、図５参照）。

その後で、ロボットアーム１０によって締め付け部材５０が例えば上方に移動されて、締め付け部材５０が締結部材２６から離間される（離間工程、図６参照）。

第二部材２２を第一部材２１に対して固定するための箇所が複数存在する場合には、前述した固定工程から離間工程までが各箇所に対して行われることになる。

そして、各箇所で締結部材２６による第二部材２２の第一部材２１に対する固定が終了すると、締め付け部材５０がロボットアーム１０の取付部１９から自動で取り外されてもよい。その後、把持部１５によって第一部材２１に第二部材２２を取り付けたものが例えばベルトコンベア６０に載置され、下流工程に搬送される（図７参照）。

《作用・効果》
次に、上述した構成からなる本実施の形態による作用・効果であって、未だ説明していないものについて説明する。「作用・効果」で記載するあらゆる構成も採用することができる。

本実施の形態において、締結部材２６で第一部材２１に対して第二部材２２を固定した後で（図４参照）、ロボットアーム１０の関節部１２が稼働されることで、締結部材２６が締め付け方向と逆方向に回転されて締結部材２６による締め付けを緩和し（図５参照）、その後で、締め付け部材５０が締結部材２６から離間される態様を採用した場合には（図６参照）、締め付け部材５０を締結部材２６から離す際に、締め付け部材５０が締結部材２６に食い込む等してしまって、第一部材２１及び第二部材２２が部品ごと持ち上がってしまうことを防止できる。

この点について説明する。ロボットアームで締結部材５０を締め付けた場合には適度な力で締め付けられず、締め付け部材５０が締結部材２６に食い込んでしまい、締め付け部材５０を持ち上げる際に第一部材２１及び第二部材２２が部品ごと持ち上がってしまうことがあるが、この態様を採用することで、締め付け部材５０の締結部材２６に対する食い込みを解消することができ、第一部材２１及び第二部材２２が部品ごと持ち上がってしまうことを防止できる。

また、締め付け部材５０そのものを回転させると制御が難しいのに対して、締め付け部材５０を回転させることなくロボットアーム１０の関節部１２を稼働することで制御が容易になり、締結部材２６による締め付けを緩和しすぎることを未然に防止できる。

この際には、複数の関節部１２の動きを組み合わせることで、締め付け部材５０を回転させることなく、かつ、締め付け部材５０の中心位置を動かすことなく締め付け部材５０を締め付け方向と逆方向に回転させて、締結部材２６による締め付けを緩和してもよい。このような態様を採用することで、第一部材２１及び第二部材２２の位置を動かすことなく、締結部材２６による締め付けを緩和することができる。なお、第一部材２１及び第二部材２２の位置を移動させつつ締結部材２６による締め付けを緩和させることも考えられるが、この場合には第一部材２１及び第二部材２２の位置を移動させる装置等が必要となってしまう。このため、前述したように、締め付け部材５０の中心位置を動かすことなく締め付け部材５０を締め付け方向と逆方向に回転させて、締結部材２６による締め付けを緩和する態様を採用することが有益である。

ロボットアーム１０によって、第一部材２１に対して第二部材２２を位置付け（図３参照）、当該ロボットアーム１０に締め付け部材５０を自動で取り付け、その後で、締め付け部材５０によって締結部材２６を締め付け方向で回転させることで、第一部材２１に対して第二部材２２を固定する態様を採用した場合には（図４参照）、同じロボットアーム１０によって、第一部材２１に対して第二部材２２を位置付けて固定するまでの工程を行うことができるので、製造工程で必要な機器の数を減らすことができる。

締結部材２６による締め付けの緩和は、締結部材２６が４度〜６度だけ締め付け方向と逆方向に回転されることによって行われてもよい。発明者が鋭意検討をした結果、４度未満の回転角度では緩和が不十分であり、第一部材２１及び第二部材２２が離間時に持ち上がる可能性を否定できなかった。他方、６度より大きな角度で回転させてしまうと、締結部材２６が緩みすぎる可能性を否定できず、第一部材２１に対して第二部材２２を固定するという観点からは、避けた方がよい。これらのことから、締結部材２６による締め付けの緩和は、締結部材２６が４度〜６度だけ締め付け方向と逆方向に回転されることによって行われることが好ましい。

全ての関節部１２よりも先端側（把持部１５側）に位置する先端側アーム部１８の側面に取付部１９を設ける態様を採用した場合には、全ての関節部１２の動きを用いて締結部材２６の食い込みを緩和させることができ、細やかな制御が可能となる点で有益である。

また、このような取付部１９を採用することで、把持部１５と締め付け部材５０とを平行に配置することができ、第一部材２１や第二部材２２等を載置する載置台の形状を工夫したり、第一部材２１や第二部材２２等を載置する載置部材を新たに設けたりすることで、締め付け部材５０を取り外すことなく把持部１５で部材を把持することも可能となる点で有益である。

また、図１等で示すように、先端部材５１の先端（下端）は、把持部１５よりも下方に位置づけられてもよい。このような態様を採用することで、締め付け部材５０の先端部材５１で締結部材２６を締め付ける際に、把持部１５が載置台に当たってしまうこと等を未然に防止でき、先端部材５１による締結部材２６の締め付けや、先端部材５１を回転させることなく関節部１２を稼働させることで締結部材２６の食い込みを緩和させること等を容易に行うことができる。

上述した実施の形態の記載及び図面の開示は、特許請求の範囲に記載された発明を説明するための一例に過ぎず、上述した実施の形態の記載又は図面の開示によって請求の範囲に記載された発明が限定されることはない。また、出願当初の請求項の記載はあくまでも一例であり、明細書、図面等の記載に基づき、請求項の記載を適宜変更することもできる。

１０ ロボットアーム
１２ 関節部
１８ 先端側アーム部
１９ 取付部
２１ 第一部材
２２ 第二部材
２６ 締結部材
５０ 締め付け部材
８０ 制御部

Claims (7)

1. 複数の関節部を有するロボットアームと、
   前記ロボットアームに設けられた締め付け部材と、
   前記ロボットアームを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記締め付け部材を回転させることで、第一部材に対して第二部材を固定するための締結部材を締め付け方向で回転させ、前記第一部材に対して前記第二部材を固定し、
   前記締結部材で前記第一部材に対して前記第二部材を固定した後で、前記締め付け部材を回転させることなく前記ロボットアームの前記関節部を稼働させることで、前記締結部材が前記締め付け方向と逆方向に回転されて前記締結部材による締め付けを緩和した後で、前記締め付け部材が前記締結部材から離間されるように制御することを特徴とする組立製造装置。
2. 前記締め付け部材は、前記ロボットアームに取り付け自在になり、
   前記制御部は、
   前記ロボットアームによって、前記第一部材に対して前記第二部材を位置付け、
   前記ロボットアームに前記締め付け部材を自動で取り付けて、前記締め付け部材によって前記締結部材を締め付け方向で回転させることで、前記第一部材に対して前記第二部材を固定するように制御することを特徴とする請求項１に記載の組立製造装置。
3. 前記締め付け部材は、前記ロボットアームから取り外し自在になり、
   前記制御部は、前記締め付け部材を前記締結部材から離間させた後で、前記締め付け部材を前記ロボットアームから取り外すように制御することを特徴とする請求項２に記載の組立製造装置。
4. 前記締結部材による締め付けの緩和は、前記締結部材が４度〜６度だけ前記逆方向に回転されることによって行われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の組立製造装置。
5. 前記制御部は、前記締め付け部材を回転させることなく、かつ、前記締め付け部材の中心位置を動かすことなく前記締め付け部材を前記締め付け方向と逆方向に回転させて、前記締結部材による締め付けを緩和するように前記ロボットアームの前記関節部を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の組立製造装置。
6. 前記ロボットアームは、全ての前記関節部よりも先端側に位置する先端側アーム部と、前記先端側アーム部の側面に設けられ、前記締め付け部材が取り付けられる取付部と、を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の組立製造装置。
7. 複数の関節部を有するロボットアームと、前記ロボットアームに取り付け及び取り外し自在になった締め付け部材と、前記ロボットアームを制御する制御部と、を有する組立製造装置を用いた組立製造方法であって、
   前記締め付け部材を回転させることで、第一部材に対して第二部材を固定するための締結部材を締め付け方向で回転させ、前記第一部材に対して前記第二部材を固定する工程と、
   前記締結部材で前記第一部材に対して前記第二部材を固定した後で、前記締め付け部材を回転させることなく前記ロボットアームの前記関節部を稼働させることで、前記締結部材が前記締め付け方向と逆方向に回転されて前記締結部材による締め付けを緩和する工程と、
   前記締結部材による締め付けの緩和を行った後で、前記締め付け部材が前記締結部材から離間される工程と、
   を備えたことを特徴とする組立製造方法。