JP2020138278A

JP2020138278A - バルブ自動組立システムとバルブ自動組立方法

Info

Publication number: JP2020138278A
Application number: JP2019035685A
Authority: JP
Inventors: 植松　健; Takeshi Uematsu; 健植松; 直樹吉良; Naoki Kira; 吏相原; Tsukasa Aihara
Original assignee: Kitz Corp
Current assignee: Kitz Corp
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2020-09-03

Abstract

【課題】バルブ製品（特にボールバルブ）の自動組み立てに著しく適したバルブ自動組立システムとバルブ自動組立方法を提供することにある。【解決手段】第１基台に設けた第１ロボットと、第２基台に設けた第２ロボットとを備え、第１基台にはバルブ用部品を供給するバルブ部品供給部とバルブ部品を組み立てるバルブ部品組立部を配設し、第２基台にはバルブ本体用部品を供給するバルブ本体供給部とバルブ本体を組み立てるバルブ本体組立部を配設し、第１ロボットと第２ロボットの可動領域が重なる位置にバルブ部品又はバルブ組部品を待機させるハンドリング待機部を配設し、第１ロボット及び第２ロボットをＰＬＣ制御することにより第１ロボット及び第２ロボットが非干渉状態で第２ロボットによりバルブ部品又はバルブ組部品及びバルブ本体用部品を搬送又は組立ててバルブ本体を排出させてバルブ自動組立システムである。【選択図】図１

Description

本発明は、バルブ自動組立システムとバルブ自動組立方法に関し、特に、ボールバルブのロボットセルによるセル生産方式に極めて好適なバルブ自動組立システムとバルブ自動組立方法に関する。

一般的に、工場における製品生産方式として、ライン生産方式とセル生産方式がある。ライン生産方式は、自動車など、部品点数が多く大量生産を行う需要がある製品で採用されている。一般的に自動車のライン生産では、車体は素材メーカーから購入した鋼板をプレス加工した後に構成部品とし、エンジンは鋳造、機械加工等を経て構成部品とし、各種の内外装部品は外部メーカーから購入して構成部品とした上で、最終的には組立工程において各構成部品を順次取り付けていく。

この組立工程では通常、自動搬送ラインの両サイドに構成部品毎に配置された産業用ロボットによって各構成部品が順次自動的に組み上げられる。特に、自動車のエンジンの場合は、鋳造品に対する機械加工は高精度が要求されており、自動化における穴あけ・切削作業で摩擦熱が発生し、自動化した場合には精度のブレを修正し難い点や、エンジンは部品点数が多いため専用のラインや工場で製造され、最終的な車両組立工程に供給される構成部品としてのエンジンは、欠品が生じないように供給される必要があるため、多目の在庫が許容される等の点から、鋳造、機械加工、熱処理、エンジン組み立て、検査から成る一連の生産作業は人手によるライン生産方式で行われる。

しかしながら、ライン生産方式は、組立工程が煩雑かつ膨大な工数が必要となる上に、設備投資額や設備規模も膨大なものとなる点や、構成が硬直し易く製品の品種の変更に柔軟に対応することが困難な構成であって、ライン変更に掛かる段取り時間が長くなる点、必要な生産コストを確保する為に過剰生産が生じてしまう点などのデメリットがあるため、生産する製品の需要特性によっては採用し難い生産方式となっている。

これに対し、セル生産方式では、単独の作業者や複数人の作業者から成るチームの周囲に、部品や工具・加工装置などが適宜に配された作業台上に集積されることにより単一のワークセルを構成して生産する方式であり、モジュール化により個々のセルごとに独立した生産能力を有し、製品種の需要変動に応じた段取り変更のための労力や時間も短く、生産量などの調整も容易であり、設備導入コストやワークスペースも小規模となるため、一括で大量生産するライン生産と異なり、多種多様な製品生産需要に臨機応変に対応できる。このため多品種少量生産が要求される製品に対し、分野を問わず広く採用されている。

このようなセル生産方式は、バルブ製品の生産においても基本的に好適である。バルブ製品（特にボールバルブ）は、同じ弁種であっても口径、面間寸法、管接、材料、使用流体による耐圧、圧力損失、使用温度帯域などの仕様の多様性から、製品のバリエーションが多岐に亘るので、ライン生産方式で生産する場合、大量の在庫が生じるおそれがあるが、上述した車のエンジンの場合と異なり、最終製品としてのバルブには大量の在庫は許容できず生産リスクが内在するため、多品種少量生産に適したセル生産方式が積極的に採用されている。

従来のバルブのセル生産方式の一例としては、小径のワンピース型ボールバルブの場合、３人程度の作業者が、部品や作業装置が集積配置された数メートル四方の作業ブース内に入り、具体的には、Ｏリング、スラストワッシャーにグリスを塗布してステムに組み付ける作業や、このステムのほか、ボールシートやボールをワンピースボデー内に組み込んだり、所定の締め付け装置を用いてインサートを締め付けるなど、各部品を手作業や専用機を介して組み立てて完成させると共に、この完成品の耐圧検査や弁座検査を行った後、出荷用の箱詰めまで行われていた。

ただし、上記の車のエンジン等の場合と異なり、バルブ製品の場合は、人手でないと困難な高精度或は職人技レベルの品質が要される作業工程は、製品（特に小径ボールバルブ）によってはほとんど含まれない。また、人手によるセル生産は本来、作業者の技術レベルに対する依存性が強いため、作業者ごとの製品品質のばらつきが生じる虞があると共に、作業者の教育コストや雇用等の問題も内在している。このため近年は、セル生産方式を産業用ロボットを用いて自動化すべき要請が強く、具体的には、ボールバルブ製品の場合、セル生産の組み立て加工の内、ねじ止めや穴あけなどの部分的な単純作業からはじまり、不具合や不良が生じやすい圧入・嵌合作業なども含め、徐々に自動化が進められており、この自動化に伴い、人間の作業とロボットの作業の分担を最適化した生産システムを構築して稼働効率を向上させ、セル生産方式による生産量の少なさの補填も図られている。

これに対し、上記セル方式であるか否かに拘わらず、バルブ（特にボールバルブ）の自動組立に特に適した自動化技術の提案は現在ほとんどなされていない中で、特許文献１には、例外的に（ボール）バルブの自動組立に関する技術が開示されている。同文献１は、自動制御可能な４台のＣＮＣロボットが概ねライン状に配備されると共に、これらの周辺に各種の組付装置が配備されており、組立途中の部品をロボット間で搬送させて各組付装置に順次供給していくことにより樹脂製ボールバルブの自動組立を行う装置が開示されている。特に、同文献によれば、ボデーの供給装置は、自動組立装置において最も上流の位置に配備され、組立工程においても最初の段階で装置に供給されるものとなっている。同様に弁体（ボール）の供給装置も、自動組立装置において途中の位置に配備され、組立工程においても途中段階で装置に供給される。

一方で、このような人手プロセスを代替させる自動化セル生産技術に関しては、従来から、プログラマブルな所定の産業用ロボットを用いた様々な自動化技術が知られているが、ボールバルブ製品のような比較的簡素な組立体の場合は、一部の特殊な工程を除いて、基本的な作業の大半では、占有スペースがコンパクトであり、多機能かつ高い汎用性を備え、多くの手作業を代替可能であると共に、既存製品のラインナップも豊富のため選択の幅が広く、かつ使用も容易な、垂直多関節型ロボットに作業を委ねることが好適と考えられる。実際にこのようなロボットを導入したセルの自動化は、電子部品の組み立て、食品の詰め込みや加工、医薬品などの搬送や分析作業など、近年様々な産業分野で導入が進んでいる。

これに対し、垂直多関節型ロボットを駆使した一般的なロボットセルに関する先行技術は、既に多数提案されており、例えば特許文献２〜４は、複数の垂直多関節型ロボットを含むセルが隣接されてロボットセルが構成され、これらのロボットの間には互いの可動領域が重複した協働領域が確保されて所定の協働作業が可能となっており、特にこれらのロボット間を協働させる制御技術が開示されている。

特許文献２には、２台の隣接したロボットセルの間の協働制御による連携動作が開示されおり、具体的には、ロボット間でハンドに用いるエンドエフェクタの情報を共有し、互いに作業に必要となる工具を必要に応じてやり取りするようにしている。特許文献３では、単一セルに備えられた２台のロボットの制御動作が開示され、具体的には、制御装置により、第２のロボットで所定の作業が行われたワークに対して検知部で良否判定を行い、特に不良と判定されたワークのみを搬出入エリアへ搬送するように制御することにより、製造ラインを停止することなく、不良品のワークをライン外へ払い出すようにしている。

特許文献４は、隣接する２台のロボットの協働制御により組立作業を行うロボットセルを開示しており、具体的には、矩形状の隣接された２台の基台上には、所定の組立用治具等のほか、動作自由度の異なるロボットが夫々備えられ、これらのロボットは動作領域が重なった重複領域を有しており、この重複領域に設けられた部品保持部に組立途中の部品が保持されると共に、この組立途中の部品に対して各ロボットが部品の組み付け作業を行うようにする等といった技術が開示されている。

特開平５−５７６３１号特許第５７６１２３８号特許第６２９９７６９号特開２００４−２９９０５３号

しかしながら、特許文献１は、少なくとも４台ものＣＮＣロボットと各種の組付装置がライン状に並んで配備された組立装置であるから、装置自体の設置スペースが極めて大型化しており、特にＣＮＣロボットは通常、それ自身が大型であって、水平方向に稼働する占有スペースも大きいため、同文献の構成を自動組立システムに取り入れた場合は、システムに必要な設置スペースがライン状に大型化することが避けられない。

また、ＣＮＣロボットは、機能性や使用性が乏しく、同文献においても、あくまで部品の搬送機能のみで用いられており、組立作業を行うのは、作業ごとに特化された複数の組付装置に完全に委ねられている。すなわち、同文献は、占有スペースの大きいフリーフローコンベアの導入を避けるため、特定の部品供給装置と共に、あくまで部品の搬送手段としてロボットが導入されて装置の省スペース化が図られているに過ぎず、部品組立作業そのものは、すべてロボット以外が行う装置である。このような装置構成の場合、ＣＮＣロボットが大型であることと相俟って、組立システム設計としての自由度が小さく、しかも、装置を構成する機器が多いため、システムを構築するためのコスト性も悪化して組立対象物の生産コストも悪化し、したがって、近年求められている多品種少量生産に適切に対応することが困難である。

さらに、同文献では、あくまで樹脂製の製品のみが開示されている。これに対し、ロボットで金属製バルブの部品組立を行う場合に、ロボットハンドで部品を扱うにあたって、全体が金属で一体的に形成されて重量が重く、複雑な形状を呈しているバルブボデー（ワンピース構造）や、同様に、金属で一体形成され重量が大きく且つチャックし難い形状を呈した弁体（金属製の球体）は、特に把持や搬送が難しくなるため、ロボットハンドによる取り扱いのエラーを低減するためには、特にバルブの他の部品群よりもハンド回数や搬送距離など、取り扱いの機会を極力抑える必要があるが、同文献では、このような点が全く考慮されていない。特に、ボデーは組立工程の最初の段階で供給されて順次部品が組み付けられていくので、ロボットがボデーを扱う機会が極めて多くなっており、上記のような問題に全く対処できない。

しかも、多品種少量生産に対応しようとする場合は、特定構成のセルに拘泥されることなく、設計や組み合わせの変更に迅速かつ柔軟に対応可能とするため、複数台のロボット間の協働制御を考慮することも極めて重要である一方で、システムの規模を必要最小限に抑える必要もある。このため、ロボットの台数は、セルのワークスペースも差異省スペースに抑えると共に、ロボット間の協働制御に必要最小限となる２台程度に抑える必要があり、この程度の規模で組立セルを適切に構成しておくことにより、セルの変更等への対応性も高めることができる。この点に関しても、同文献は、ロボット間の協働制御に関する点も全く開示や示唆が無く、また、少なくとも４台のロボットが必要とされており、組立システムの規模が必要以上に大きいため、近年必要とされる多品種少量生産に応じたシステムとしては、省スペース、コスト性やシステムの柔軟性の観点から全く不十分である。

一方で、特許文献２〜４も、別の意味で未だ不十分な技術を言わざるを得ない。すなわち、ロボットセルによる組立システムの自動化技術の導入あたっては、完成品となる組立体固有の課題がそれぞれ存在しており、新たな技術システムを導入する場合は、通常、費用対効果を多面的に検討してセル生産を導入する組立体を選択し、ロボットセルへ供給する部品群を適切に選定した上で、ロボットの選定と配置、固有の部品群に応じて必要となるハンドの機能、ロボットの作業と専用機の作業の割り当て、部品供給部や専用機その他の周辺機器の選定やレイアウト等、ロボットセル自身の設計に加え、前後の工程や人員配置など、全体的な工程の設計も必要となるから、必然的に組立体や生産計画に応じてロボットセルの構成もある程度特定されてくる性質を有している。

特に、上記のようなボールバルブ製品の場合は、小さい球形のボール、リング状で損傷し易く、粘性の高いグリスを塗布する必要があるボールシートやＯリング、ネジ山を有し締め付けの際には所定のトルク調整が要されるインサート、Ｏリングやワッシャーが組み込まれ把持し難い小型のステム部材や、大半の部品が最終的に組み入れられ、他の部品群より極端に重量と容積が大きいボデーなどの部品から成るので、これらの部品の供給態様や配置、或はロボットに備えるハンドの種類や周辺機器など、自動組み立てのためのロボットセルにも、このような特有の要素に適切に応じた特有の構成が必要となる。

これに対して、特許文献２〜４、或はこの種の先行技術は、あくまで複数のロボット間の協働制御に関する技術であって、対象となるワークが特定されたものではない上に、組み立て作業に特化されたものもなく、ロボットの台数も最小限に限られるものではない。よって、一般的なロボットセルに関する技術を提案しているに過ぎず、何れも上記ボールバルブの自動組み立てを行うロボットセルとしては十分に適切な構成を開示又は示唆するものではない。また、自動組立技術に関する特許文献４においても、基本的には同様であり、ボールバルブを組立体とした適切なロボットセルの構成を開示するものとは言えず、未だ不十分であって改善の余地が多い。

上記のように、バルブ製品（特にボールバルブ）という自動組み立ての対象物の特性に則した適切な自動組立システム（ロボットセル）の構成は、未だ提案されていない。

そこで、本発明は上記問題点を解決するために開発されたものであり、その目的とするところは、バルブ製品（特にボールバルブ）の自動組み立てに著しく適したバルブ自動組立システムとバルブ自動組立方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、第１基台の略中央位置に設けた第１ロボットと、第２基台の略中央位置に設けた第２ロボットとを備え、第１基台には、第１ロボットの可動領域内にバルブ部品を供給するバルブ部品供給部とバルブ部品を組み立てるバルブ部品組立部を配設し、第２基台には、第２ロボットの可動領域内にバルブ本体部品を供給するバルブ本体供給部とバルブ本体を組み立てるバルブ本体組立部を配設し、第１ロボットと第２ロボットの可動領域が重なる協働領域内にバルブ部品又はバルブ組部品を待機させるためのハンドリング待機部を配設すると共に、第１ロボット及び第２ロボットをＰＬＣを介して制御することにより、第１ロボット及び第２ロボットが非干渉状態で第２ロボットによりバルブ部品、バルブ組部品、又はバルブ本体部品を搬送又は組立てることによりバルブ本体を排出するようにしたバルブ自動組立システムである。

請求項２に係る発明は、バルブ本体部品には、バルブボデーと弁体が含まれるバルブ自動組立システムである。

請求項３に係る発明は、第１ロボットと第２ロボットは、何れも垂直多関節型であるバルブ自動組立システムである。

請求項４に係る発明は、バルブはボールバルブであって、バルブ部品には、ボールシート、インサート、及びステムが含まれると共に、バルブ本体部品には、ボデー及びボールが含まれるバルブ自動組立システムである。

請求項５に係る発明は、第１基台と第２基台を略矩形状に設け、これら第１基台と第２基台に共通する一辺側に、略矩形状領域を占有するバルブ部品供給部及び／又はバルブ本体供給部の全部又は一部を、並列状態に整列させて同一方向に向けて搬送可能な搬送路とすると共に、略矩形状領域を占有するバルブ排出部を第２基台の四隅の一つに設けて方向と同一方向に向けて搬送可能な搬送路としたバルブ自動組立システムである。

請求項６に係る発明は、第１基台の第２基台の反対側となる一辺側に、バルブ本体に所定の検査を行う略矩形状の検査台をさらに並接させ、この検査台にバルブ本体を載置する検査部を第２ロボットの可動領域内に収めたバルブ自動組立システムである。

請求項７に係る発明は、第１ロボットが備えられた第１基台にはバルブ部品を供給するバルブ部品供給部が配設され、第２ロボットが備えられた第２基台にはバルブ本体部品を供給するバルブ本体供給部が配設され、これら第１ロボットと第２ロボットの可動領域が重なる位置にバルブ部品又はバルブ組部品を待機させるためのハンドリング待機部を配設すると共に、これら第１ロボットと第２ロボットとが非干渉状態で第２ロボットによりバルブ部品又はバルブ組部品及びバルブ本体部品を搬送又は組立てることによりバルブ本体を排出するようにしたバルブ自動組立方法であって、第１ロボットがバルブ部品又はバルブ組部品をハンドリング待機部に待機させる第１プロセスと、第２ロボットがバルブ部品、バルブ組部品、又はバルブ本体部品を搬送又は組立てる第２プロセスと、を含むバルブ自動組立方法である。

請求項８に係る発明は、バルブ自動組立方法であって、バルブはボールバルブであり、バルブ部品は、一方のボールシートであり、バルブ組部品は、Ｏリングとワッシャーとが組み付けられたステムと、他方のボールシートが装着されたインサートであり、第１プロセスには、一方のボールシートと、ステムと、インサートとを、この順でハンドリング待機部に夫々待機させるプロセスが含まれる、バルブ自動組立方法である。

請求項９に係る発明は、バルブ自動組立方法であって、第２プロセスには、一方のボールシートをボデー内に組み込む第３プロセスと、このボデー内にステムを組み込む第４プロセスと、このボデー内にボールを組み込む第５プロセスと、このボデーにインサートをねじ込む第６プロセスとが、この順に含まれるバルブ自動組立方法である。

請求項１０に係る発明は、第５プロセスの前に、ボールをボデー内に組み込む角度を調整する第７プロセスが含まれると共に、第６プロセスの後に、バルブ本体を所定の検査を行う検査台に排出する第８プロセスが含まれるバルブ自動組立方法である。

請求項１に係る発明によると、非干渉状態で協働作業可能にＰＬＣ制御構成されたロボットを２台のみ備え、かつ所定の部品の供給部と組立部とが集約された夫々の基台の略中央に、これら２台のロボットを配設しているから、バルブを自動組立するための設備構成及びワークスペースに無駄を生じることなく、且つ必要最小限程度に収めることができ、従来行われていた人手によるセル生産方式に容易に代替させることができると共に、簡易な構成により、多品種少量生産に応じた、例えば短期特定製品用のセル単位の設計やシステム間の設計の自由度や柔軟性も高く、しかも、従来の生産方式と比較しても、同等乃至はさらにコスト性の良い自動組立が可能となる。

また、バルブ部品を第１基台に供給し、バルブ本体部品を第２基台に供給するから、自動組立システムとしての組立効率を高めることができる。

すなわち、例えばボールバルブの場合、ボールシートやＯリング等のシール部材、あるいはインサートやステム等、ボデーなど他の部品内に組み込まれる組込部品は、バルブの部品群の中で軽量な小型部品群である上に、ロボットハンドによる部品の取り扱いには、小さな部品にグリスを塗布するなど、細かい動作が含まれ易いため、小回り性の良い特性のロボットによる組立作業が適している。また、相対的に小型のロボットを採用して安価に済ませる方が設備コストとしても好適である。更に、このような小型部品群は、整列された状態でなくバラ積みなどのランダムな状態で供給される特性を有している場合も多く、ロボットによる自動組立においては、このようにランダムに供給される部品に対しては所定の整列プロセスなどを施す必要がある場合も多いため、組立体の部品群の中で、このような特性を有した部品群として、その特性に特化したロボットが担当する作業台のみに組立作業を集約させた方が効率的である。

この点、本発明では、このようなバルブ部品群の特性に応じて、必要最小限の２つの部品群に分けた上で、これら部品群の取り扱いに適した特性の２台のロボット（基台）にそれぞれ分担させているから、例えば、小型部品群となるバルブ部品に対しては小型の第１ロボットと第１基台を割り当て、その他のバルブ本体部品に対しては異なる特性を備えた第２ロボットと第２基台を割り当てる、などの適宜のセル設計により、バルブ自動組立システムとしての効率を適切に高めることができる。

請求項２に係る発明によると、バルブ本体部品にバルブボデーと弁体が含まれているので、自動組立システム全体の効率を更に高めることができる。

すなわち、例えばボールバルブの場合、金属製のボデーやボールは、比較的重量や容積が大きい大型部品群であって、ロボットハンドによる取り扱いにも細かい作業が比較的少ないため、比較的荷重量の大きい特性のロボットによる組立作業が適している。また、セル方式で生産されるバルブの組立作業においては、最終的にはボデー内部へ部品群が組み入れられるので、重量の大きいボデーを扱うロボット（基台）に組立体となるバルブ本体を排出していくようにすれば、システムとして全体の効率を高めることができる。よって、上記同様に、例えば、大型部品群となるバルブ本体部品に対しては大型の第２ロボットと第２基台を割り当る、などの適宜のセル設計により、バルブ自動組立システムとしての効率を適切に高めることができる。

また、バルブボデーと弁体は、すべてのバルブ部品の中で、特に重量と容量が大きく、かつ複雑な形状を呈している場合が多く、特にワンピースボールバルブの場合は、ボデーとボールは何れも金属で一体形成され、しかも弁体は球形状であるから弁体としての容量が最大レベルとなるため、ロボットハンドでは取り扱いが難しい場面が多い。このため、ロボットを用いた自動組立システムにおいては、バルブボデーと弁体は、なるべくロボットで取り扱われる機会（搬送距離や把持の回数など）が少ない方が好ましいが、本発明では、バルブボデーと弁体を組み立て工程の上流側となる第１ロボットに供給することなく、下流側となる第２ロボットにのみ供給してその取り扱いを特化しているので、ロボットハンドによる部品の搬送や組立のエラーの可能性を低減できると共に、組立効率も高めることができる。

請求項３に係る発明によると、垂直多関節型ロボットは、水平方向の設置スペースがコンパクトであって、アームとハンドの構造が人手作業の代替に適していると共に、汎用性や使用性も高いため、多様な製品に応じて容易にバルブ自動組立システムの提供が可能となる。

請求項４に係る発明によると、簡素なボールバルブ（特にワンピースボデー型）の自動組立に特に好適な自動組立システムの提供が可能となる。

請求項５に係る発明によると、基台が略矩形状なので、部品供給部の占有スペースや配置関係など、組立セルとしてのレイアウトや設計が行い易く、また、基台上に無駄なスペースも生じ難く、さらに、他のロボットセルとの組み合わせや配置なども行い易く、セルやシステム設計の柔軟性も高まり、多品種少量生産向けとしてさらに好適な自動組立システムの提供が可能となる。

さらに、セルに対する部品の供給又は取り出しは、部品ケースなどに整列保管された多数の部品を一括に纏めて行われる場合が多いから、部品供給部を、一辺側に並列状態で整列された搬送路とすることにより、部品の供給効率も高めることができる。同様に、略矩形状の作業台の四隅の一部には、組立体であるバルブ本体を排出するための略矩形状のバルブ排出部として搬送路を設けたので、組立体の搬出効率も高めることができる。しかも、部品供給部に存在する部品やバルブ排出部に排出する組立体の位置も規格化し易いので、ロボットハンドによる把持や載置などの動作も容易化されると共にティーチングプロセスも適宜簡略化することも可能となる。

請求項６に係る発明によると、検査台を第２基台側に並設させた上で、バルブ本体を載置する検査部を第２ロボットの可動領域内に収めたことにより、バルブの検査プロセスまで自動組立プロセスに適宜導入することが可能となり、単一の自動組立システムのみによって、必要な検査を経た完成品としてのバルブまで一貫した自動組立が実現できる。

請求項７に係る発明によると、バルブの部品群の特性に応じて、必要最小限の２つの部品群に分けた上で、これら部品群の取り扱いに適した特性の２台のロボット（基台）にそれぞれ分担させているから、例えば、小型部品群となるバルブ部品に対しては小型の第１ロボットと第１基台を割り当て、その他のバルブ本体部品に対しては異なる特性を備えた第２ロボットと第２基台を割り当てる、などの適宜のセル設計により、バルブ自動組立システムとしての効率を適切に高めることができる。また、第１ロボットが行うプロセスと第２ロボットが行うプロセスとを、非干渉状態を保ちながら、２台のロボットで同時並列的に行うことができ、組立プロセスの作業効率を上げることができ、特に多品種少量生産向けの組立方法として好適である。

請求項８に係る発明によると、簡素なボールバルブ（特にワンピース型）の自動組立に特に好適となる組み立て方法を提供できる。

請求項９に係る発明によると、ボールバルブの組み立て方法として最もシンプルで確実なプロセスから成ると共に、ボデーを扱う第２基台でボデー内に対する組み入れプロセスをすべて担当させることで、もう一方の第１基台のプロセスと並行して、２台のロボットで同時並列作業させることが可能となり、組立プロセスの作業効率を上げることができる。

請求項１０に係る発明によると、第８プロセスにより、ボールバルブの検査プロセスまで自動組立に導入され、単一の自動組立システムのみによって、必要な検査を経た完成品としてのバルブまで一貫した自動組立が実現できる。また、第７プロセスにより、例えばボールを全閉位置としてボデー内に組み込まれるように角度調整した場合は、バルブ本体を検査台に排出するだけで、そのままの状態でボールシートの漏れを検査する弁座検査を行うことができ、バルブを完成品まで自動的に仕上げる効率を向上させることができる。この場合は、更に、組立プロセスにおいて、ボデーにインサートを投入する際に、ボールシートのシール面の損傷も抑制できる。

本発明のバルブ自動組立システムの全体構成を模式的に示した模式平面図である。本発明のバルブ自動組立システムの制御構成を示したブロック図である。（ａ）〜（ｅ）は、本発明のバルブ自動組立システムにおいて行われる組立作業のプロセスを模式的に示した模式図である。図３に示したプロセス同士の関係と動作フローを説明した説明図である。本例の組立対象物であるボールバルブを示しており、（ａ）は、流路方向に沿った全開状態の縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）をインサート側からみた側面図である。

以下に、本発明の実施形態（本例）を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本例のバルブ自動組立システムの構成を模式的に示した模式平面図である。本例のシステムは、同図上側の第１セルＣ１と、同図下側の第２セルＣ２から成っており、第１セルＣ１は、第１基台Ｔ１を含み、第２セルＣ２は、第２基台Ｔ２を含んでいる。なお、セルＣ１、Ｃ２とは、ロボットＲ１、Ｒ２の作業空間を形成する空間的な領域を意味しており、第１セルＣ１は内部に第１可動領域Ｅ１を含んでおり、第２セルは第２可動領域Ｅ２を含むと共に、ロボットが配設されている基台や、ロボットハンドと直接連携する専用機や周辺機器に必要となる作業スペースも含む意味である。

先ず、本発明の自動組立システムで用いるロボットと、図５に示すバルブ（組立体）を説明する。本例の小型の第１ロボットＲ１及び大型の第２ロボットＲ２は、何れも同一種類の製品であり、垂直方向に立設されて占有スペースが少なく、６自由度以上など、組立対象物の組立作業に必要となる３次元空間作業に必要最小限の動作自由度を備え、人手による作業プロセスを代替するために一般的に用いられている垂直多関節型の産業用ロボットを用いている。特に、組立体として後述するバルブ本体（ボールバルブ３０）を自動生産する場合など、取り扱うワークが比較的軽量小型であって、作業スピードにそれほどシビアな要求がない場合には、垂直多関節型が好適とされている。

具体的には、第１ロボットＲ１は、「ＵＮＩＶＥＲＳＡＬＲＯＢＯＴＳ（デンマーク）」社製の「ＵＲ３」製品を用い、第２ロボットＲ２は、同社の「ＵＲ１０」製品を用いている。後述する本例のバルブを構成するバルブ部品とバルブ本体部品のそれぞれの特性上、少なくとも、第１ロボットＲ１は第２ロボットＲ２より小型のもので済ませることが好適である。ただし、Ｒ１、Ｒ２は、本例のような同一種の大小一対の製品に限定されず、互いに異なるタイプを用いても良く、さらに実施形態によっては、水平多関節型ロボットなど、他のタイプのロボットを適宜用いてもよく、ロボットＲ１とＲ２の製品の選択と組み合わせは、実施に応じて適宜選択可能である。

第１ハンド部２は、第１ロボットＲ１の多軸アームの先端部位に設けられており、その構成は、実施に応じて任意に選択可能であるが、本例では、エンドエフェクタとして、２つのチャック手段を備えている。具体的には、図示していないが、当該先端部位からＬ字状に２又方向に向けて、内掴み又は外掴み可能な３爪チャック手段と、円錐テーパ状のテーパチャック手段とが備えられ、使用に応じて互いに回転して入れ替わり対象物を適宜に扱うことが可能となっている。

第２ハンド部３も同様に、第２ロボットＲ２の多軸アームの先端部位に設けられ、その構成は実施に応じて任意に選択可能であるが、本例では、エンドエフェクタとして、４つのチャック手段を備えている。具体的には、図示していないが、当該先端部位から３角錐状に拡がる３方向に向けて、内掴み又は外掴み可能な２つの３爪チャック手段と１つの２爪チャック手段とが備えられていると共に、当該先端部位から軸心方向に向けて適宜のエア吸引によるバキュームチャック手段が備えられ、第１ハンド部２と同様に対象物を適宜に扱うことが可能となっている。

このように、本発明のロボットハンド部２、３には、シンプルなチャック手段のみが備えられ、対象物の運動を拘束する所謂Ｇｒａｓｐ機能と、対象物に外力を与える所謂Ａｐｐｌｙ機能（組立機能）を有しており、例えば、嵌合やねじ込み作業、或はより複雑な加工作業など、高度な動作や加工手段が要される作業は適宜専用機に適宜委ねて分担させることにより、ロボットの動作は簡略化されているので、ロボットと専用機との作業バランスを適切に分配して組立作業の効率化が図られていると共に、前記「ＵＲ製品シリーズ」など、近年普及が進んでいる汎用製品を用いて容易にシステム構築が可能である。

本発明のシステムの組立対象物としてのバルブを構成する部品群は、第１基台Ｔ１において第１ロボットＲ１に供給されるバルブ部品と、第２基台Ｔ２において第２ロボットＲ２に供給されるバルブ本体部品とに分けられている。

一般的に、バルブは、ボデー（弁箱）と弁体を主要な部品としており、これらは、他の部品に比べて特に重量と容積が大きい場合が多い。本発明のバルブ部品は、少なくともこのようなボデーと弁体を除いて、以下に説明するように、他の部品に組み込まれることになる組込部品（比較的小型で軽量の部品が多い）を含む。また、小型で軽量かつ損傷し易い軟質な場合が多いシール部材も、バルブ部品に含まれている。このため、本例では、小型軽量の部品群を扱う第１ロボットＲ１は、第２ロボットＲ２よりも小型（本例においては３／１０程度の最大荷重）で済ませることができる。

これに対して、本発明のバルブ本体部品には、少なくともボデー及び弁体が含まれる。また、このような重量容積の相対的に大きいボデーや弁体を扱うため、第２ロボットＲ２は、第１ロボットＲ１と比較して大型のものを用いている。

図５に示すように、本例の具体的な組立対象物は、フルボアタイプで小径のねじ込み式ボールバルブ３０（１／２インチ、３／４インチ、１インチの３品種）である。このボールバルブ３０の構成部品は、ボデー３１、ボール３２（弁体）、同一の２つのボールシート３３、２つのＯリング３６と１つのスラストワッシャー３７が組み込まれるステム３４、及び１つのボールシート３３が装着されたインサート３５から成る。

図５において、ボデー３１は、軸心方向に１次・２次流路が弁室を介して直線状に穿設された大略筒形状であり、全体が一体形成されたワンピース構造の鋳造品である。他の全ての部品に対して最大の重量と容積を有し、ボールバルブ３０の組み立てプロセスにおいては、他の全ての部品がその内部に組み込まれる部品である。ボデー３１内には、略球形で流路と略同径の流路孔３２ａが直線状に貫通した金属製ボール３２（弁体）が組み込まれる。このボール３２も、流路の内径に近い外径を有し、他の部品と比較して重量と容積が大きい。また、流路の内周面の開口側には、後述のインサート３５が螺着可能な所定のメネジ３１ａが設けられている。

ボールシート３３は、本例のボールバルブ３０においては同一の部材が対で２つ用いられ、流路径より大きく所定の樹脂製で環状に一体形成された弁座シール部材であり、ボール３２側となる片面の内径側にテーパ状のシール面３３ａを有しており、フローティング型である本例のボールバルブ３０の組み立て状態においては、後述のインサート３５のねじ込みで締め付けられた状態となり、このシール面３３ａがボデー３１の弁室内に組み込まれたボール３２の外周面を流路の１次・２次両側から抱きかかえるようにシール圧接した状態となる。

部品組み付け前のステム３４本体は、金属製で一体形成された略短円柱状であり、ボデー３１内に流路交差方向に向けて形成された軸装穴３１ｂに軸着される。図５（ａ）に示した組み立て状態において、ステム３４下側に平行２面幅状に一方向に向けて形成された断面略矩形状の嵌合凸部３４ｂが、ボール３２の軸装穴３１ｂ側となる外周の一部に流路孔３２ａに対して交差方向に向けて切り欠き状に設けられた断面略矩形状の嵌合凹部３２ｂと係合することにより、ハンドルなどを介した外部からの回動力を受けてボール３２と供回り可能に設けられ、この供回りによってバルブを開閉する部品であり、このステム３４本体と軸装穴３１ｂとの間には、１つのスラストワッシャー３７と、軸封用として２つのＯリング３６が介装されるので、ステム３４本体には、後述するように、予めこれらのワッシャー３７とＯリング３６が組み付けられる。なお、ステム３４上側にも、図示しないアクチュエータの回転駆動軸などが係合可能な係合凸部３４ａが突設形成されている。

部品組み付け前のインサート３５本体は、外周に所定のオネジ３５ａが形成された金属製の略リング状であり、内径側にはボールシート３３の一つを装着可能な内径凹部３５ｂが形成されており、図５（ａ）に示すように、上記他の全ての部品群がボデー３１内部に組み込まれた後、ボデー３１の流路方向にボール３２に向けてねじ込まれ、このねじ込みによってボールシート３３の一方を背面側から締め付けることにより、ボール３２が弁室内で１対のボールシート３３により両側から締め付けられて必要な弁座シール機能を発揮させると共に、ボールバルブ３０の組み立てが完了する。なお、図５（ｂ）において、インサート３５の外側には、ねじ込みの際に用いる係合溝３５ｂが切欠き形成されている。

上記ボールバルブ３０においては、Ｏリング３６とボールシート３３はシール部材であり、ステム３４本体に組み付けられるスラストワッシャー３７、ステム３４本体とインサート３５本体は、何れも組込部品であり、これらシール部材と組込部品とは、何れもバルブ部品に含まれる。一方で、ボール３２とボデー３１はバルブ本体部品に含まれる。

次いで、基台上に配備された各組立部と各部品供給部を説明する。図１において、本例の基台Ｔ１は、略矩形状であって、略中央位置には第１ロボットＲ１が配備されており、この第１ロボットＲ１の第１ハンド部２が到達して作業可能な第１可動領域Ｅ１を一点鎖線で示している。ロボットＲ１の稼動は方向性無く３６０度全方向に対して同様に行えるため、領域Ｅ１は略円形であり、基台Ｔ１上のほぼすべての領域をカバーしており、例えばＥ１の直径と基台Ｔ１の一辺の長さを同程度にするなど、基台Ｔ１の台上領域と領域Ｅ１とが無駄なく重複する程度に構成すれば、セルＣ１に必要な作業スペースをコンパクトに構成できる。

図１において、基台Ｔ１上には、前記バルブ部品が供給されるバルブ部品供給部が配備されている。本例のバルブ部品供給部は、ステム供給部４、ボールシート供給部５、インサート供給部６と、ワッシャー供給部７、及びＯリング供給部８から成る。

ステム供給部４は、同図においては基台Ｔ１左上の略直角のコーナー部分に適合した略矩形状領域に、所定の搬送路として設けられている。このステム供給部４に供給される本例のステムは、図５（ａ）に示したステム３４本体であり、略矩形状の部品コンテナ内に個々のステムが格子状に整列保持された状態で供給されるので、図示していないがステム供給部４には、この部品コンテナと略同形であって、基台Ｔ１の一辺の方向（同図横方向）へスライド搬入・搬出可能なローラー式の搬送路が設けられている。なお、本例の各部品供給部に用いるコンテナやバルブ排出部２４に用いるコンテナは、何れも、棚構造のボックスパレット（受座及び仕切板）を用いている。

ステム供給部４へ部品供給する際は、例えば、台車（移動式フォーク機構など）などを用いて、基台Ｔ１の台の高さと略同一の台上に載せられた部品コンテナを、ステム供給部４の搬入側となる同図基台Ｔ１の左側に寄せた後、台上の部品コンテナを基台Ｔ１に向けて押し込むだけで、ローラー上を部品コンテナがスライドして搬出を完了させることができる。部品コンテナの搬出も同様に、ローラー上を同じ方向へ引き出して台車に載せるだけで基台Ｔ１から搬出可能である。なお、本例のバルブ部品供給部４や、後述のバルブ本体供給部２２、２３、或はバルブ排出部２４に用いる搬送路としては、ローラー式に限らず、部品を搭載した箱体や容器を適宜スライド移動可能な搬送路であれば任意に選択できる。

図１において、ボールシート供給部５とインサート供給部６は、何れも略矩形状であり、本例では、ステム供給部４に並列状態で隣接するように、基台Ｔ１の同図左一辺側に設けられ、図示していないが、同図左側へ向けて開口した開口部へ部品を投入して供給可能なシューター部を備えている。このように本例では、バルブ部品供給部の一部であるステム供給部４、ボールシート供給部５、及びインサート供給部６が、基台Ｔ１の同図左上の領域に並べられており、これらの搬入側も同じ同図左側に向いているから、バルブ部品供給部の全部又は一部として纏めて基台Ｔ１への部品の搬出入が便利であり、自動化も行い易い。

図５（ａ）に示すように、これらボールシート供給部５とインサート供給部６へ供給される本例のボールシート３３と、インサート３５本体は、前記ステム３４本体と異なり、部品供給部内において個々の部品の位置決めがされておらず、山積み状態ほどではないが、部品が置かれる面内に部品が一つずつ重ならない程度に散逸した状態で供給される。また、ボールシート３３とインサート３５本体は何れも表裏非対称でありランダムに供給されるので、表裏も整えられていない。このような状態で供給されたボールシート３３とインサート３５本体に対応するため、後述のように第１ロボットＲ１でチャックする際に、第１制御部１４に個々の部品位置を予め伝える位置検出機構が各供給部５、６に備えられると共に、これとは別に、後述する協働領域Ｅ内の待機部１１〜１３へ載置する前に表裏を整えた状態にする表裏判定部９、１０が設けられている。

上記位置検出機構は、本例では光学的手段を用いた２Ｄ情報センサとして構成されており、部品供給部５、６にランダムな状態で供給された個々の部品を選択してその個々の位置情報を保持すると共に、所定のタイミングで、この位置情報を第１ロボットＲ１の第１制御部１４に伝達可能に構成されていれば、実施に応じて任意に選択可能である。本例では、図示していないが、ランダムな位置に置かれた個々の部品に対して、部品供給部５、６を上方側から撮像できるカメラを適宜設け、このカメラで個々の部品の位置を把握できるようにしている。また、前記部品が置かれる面には半透明部材を用い、撮像により位置検出する際は、この部品が置かれた面の下方から閃光をカメラに向けて透過させることにより、２次元の面内における個々の部品の相対的な位置をカメラで撮像可能となっている。このように撮像された画像情報は、第１制御部１４が処理可能な位置情報として所定の制御装置１５（図２）に適宜変換・保持されると共に、所定のタイミングで、第１ハンド部２のチャック対象となる一つの部品の位置情報として予め第１制御部１４に送信され、第１ロボットＲ１は対象物（ボールシート３３、インサート３５本体）を適宜選択した上で掴みに行くことができる。

図１において、ワッシャー供給部７とＯリング供給部８は、何れも、同図右一辺側に並列状態に整列配備され、同図右側を搬入側としてそれぞれワッシャー３７とＯリング３６を供給可能となっている。本例のワッシャー３７とＯリング３６は、何れも他の部品と比較して最も小さい部類であり、供給部７、８内にそれぞれバラバラの山積み状態で集積させることができる収容部（ホッパー）が上向きに開口しており、この中にワッシャー３７やＯリング３６を、それぞれランダムな状態のまま、纏まった量を連続的に投入できるようになっている。この収容部に集積された状態にある個々の部品は、図示していないが、エアブロー等によって集積された部品群に適宜攪拌を行いながら、所定の切り出し機構を介して、それぞれ部品一つずつが、図３、４を用いて後述するように、第１ロボットＲ１が適切に取り出せるように供給することができる。

一方、図１において、基台Ｔ１上には、バルブ部品供給部に供給される各バルブ部品に所定の作業を施す各種のバルブ部品組立部も配備されている。本例の各バルブ部品組立部には、特定作業に応じて構成された専用機が夫々配備されており、具体的には、ボールシート表裏判定機９、インサート表裏判定機１０と、図示していないが、同図左下位置に配備されるステム組立機から成る。同図に示すように、ボールシート表裏判定機９とインサート表裏判定機１０は、ボールシート供給部５とインサート供給部６とに対して、第１ロボットＲ１の反対側となる位置にそれぞれ配備されている。

ボールシート表裏判定機９とインサート表裏判定機１０は、何れもボールシート３３、インサート３５本体のような小型のリング状ワークが第１ロボットＲ１から装置に供給された後に、少なくとも表裏面を揃えた後、第１ロボットＲ１に適切に返却できるような機能を有していれば、その構成は実施に応じて任意に選択可能であるが、本例では、図示していないが、所定の反転機構に表裏識別機構を組み合わせて構成している。具体的には、水平状に突出した反転機構の治具の上に、第１ロボットＲ１の第１ハンド部２を介して載置されたボールシート３３やインサート３５本体が、表裏識別機構により表裏判定され、表裏が正しければ、所定の加工を経た後、そのままの載置状態で第１ハンド部２へ受け渡され、表裏が正しくなければ、反転機構が駆動して治具が反転された後、同様に第１ハンド部２へ受け渡されるようになっている。さらに、後述のように、これらの判定機９、１０は、第１制御部１４と情報通信可能な制御装置１６（図２）を備えている。

また、本例のステム組立機は、図示していないが実際には、大型でスペースを採る為、基台Ｔ１上の同図四隅左下付近に配備されている。後述するように、ステム供給部４から供給されたステムと、ワッシャー供給部７、Ｏリング供給部８からそれぞれ供給されたワッシャー３７とＯリング３６とを、第１ロボットＲ１の第１ハンド部２を介して、このステム組立機に供給するだけで、２つのＯリング３６と１つのワッシャー３７とが組み付けられた１つのステム３４として組立機の内部で自動的に組み立てた後、この組み立てたステム３４を第１ロボットＲ１に適切に返却することができる機能を有している。

本例では、ボールシート３３、ワッシャー３７、Ｏリング３６、インサート３５本体、ステム３４本体は、何れもバルブ部品と称し、この内、Ｏリング３６とワッシャー３７が組み付けられた後のステム３４と、１つのボールシート３３が装着された後のインサート３５は、バルブ組部品と称しており、何れも、ハンドリング待機部１１〜１３に載置される。

図１において、後述する協働領域Ｅ内には、バルブ部品又はバルブ組部品を載置するための各ハンドリング待機部が設けられている。本例の待機部は、後述のように、表裏判定部９、１０で表裏面が整えられた後のボールシート３３とインサート３５本体を載置するボールシート待機部１１とインサート待機部１２、及び、ステム組立機において組み立てられた後のステムが設置されるステム待機部１３とから成る。なお、待機部１１〜１３に載置される部品を、中間部品（バルブ部品、バルブ組部品）とも称する。

各待機部１１〜１３の位置や領域、構成は、実施に応じて任意に選択可能であるが、本例では、少なくとも、これらのボールシート待機部１１、インサート待機部１２、及びステム待機部１３に、各中間部品の載置状態の有無を個別に第１制御部１４へ伝達可能に構成されたセンサ（図２においてボールシート待機部センサ１７、インサート待機部センサ１９、及びステム待機部センサ１８）が、それぞれ備えられている。これらセンサの構成も、実施に応じて任意に選択可能であるが、本例では、図示しない所定の光感知式センサから成っている。なお、ステム待機部センサ１８は、図示しないステム組立機の一部に、組立後のステムをそのまま排出して待機させることができるように設けられる。

次いで、基台Ｔ２上に配備された各組立部と各部品供給部を説明する。図１において、本例の基台Ｔ２も、Ｔ１同様に略矩形状であって、略中央位置には第２ロボットＲ２が配備されており、この第２ロボットＲ２の第２ハンド部３が到達して作業可能な第２可動領域Ｅ２を一点鎖線で示している。領域Ｅ２は略円形であり、基台Ｔ２との関係は、上記基台Ｔ１の場合と同様にコンパクトに構成できるが、本例では、後述のように、検査台Ｄを並設させており、この検査台Ｄの検査部２９を適切に領域Ｅ２がカバーできるようにするため、領域Ｅ２は、基台Ｔ２の領域よりやや大きく確保されている。

図１において、基台Ｔ１とＴ２を合せた略矩形状の領域は、本例の場合、約２メートル四方の正方形状領域となる。また、同図一点鎖線で示すように、領域Ｅ１とＥ２が重複する同図の中央領域内の一部には、第１ロボットＲ１と第２ロボットＲ２との協働領域Ｅが略矩形領域として確保されている。この協働領域Ｅの位置や形状などは、実施に応じて任意に選択可能であり、基台Ｔ２上に確保してもよいが、本例では基台Ｔ１上の第１ロボットＲ１側に確保されている。

図１において、基台Ｔ２上には、バルブ本体部品が供給されるバルブ本体供給部が配備されている。本例のバルブ本体供給部は、ボール供給部２２とボデー供給部２３から成る。

ボール供給部２２とボデー供給部２３とは、前述のステム供給部４と同様に搬送路として配備されている。即ち、これらに供給される本例のボール３２やボデー３１も、略矩形状の部品コンテナ内に個々の部品が格子状に整列保持された状態で供給されるので、ボール供給部２２とボデー供給部２３には、部品コンテナと略同形であって、ステム供給部４の搬送方向と同一方向となる同図横方向へ向けてスライド搬入・搬出可能なローラー式の搬送路が設けられているので、各部品の搬出入作業が便利である。また、何れも基台Ｔ２の同図左の一辺側に並列状態で整列しており、しかも基台Ｔ１のステム供給部４、ボールシート供給部５、インサート供給部６と共通する側に設けられているから、一部の部品群（Ｏリング３６とワッシャー３７）を除き、本例の自動組立システムへの部品群の搬出入は、同図左の一辺側からのみ行うことができる。

一方、図１において、基台Ｔ２上には、バルブ本体部品や前記中間部品に所定の作業を施すバルブ本体組立部も配備されている。本例のバルブ本体組立部は、ボデー組立機２５、ステム組込機２６、及びボール角度調整機２８とから成る。

ボデー組立機２５は、図示しないボデークランプ機構を備えており、このクランプ機構にボデーの流路方向を垂直方向又は水平方向に向けた状態で自動的にクランプ固定し、この固定状態で開口させたボデー３１の流路開口に向けて、後述の各プロセスにおいて、所定のタイミングで所定の部品がボデー内方へ組み込むことができるように構成されている。また、このボデークランプ機構は、図示しない駆動機構を介して所定方向に向けてスライド往復自在（１００ｍｍスライド）に設けられており、自動制御により必要に応じて、ステム組込機２６などの作業位置まで移動可能となっている。さらに、ボデークランプ機構は、製品に応じて短時間で段替え可能とするため、ボデー組立機２５に対してワンタッチ（３分以内）で着脱自在に取り付けられている。

ステム組込機２６は、図示していないが、ボデー３１内に設けられている軸装穴に、バルブ組部品（中間部品）として第２ロボットＲ２が受け取った組み付け済みのステム３４を、第２ハンド部３と、所定の治具機構を介して自動的に装着可能に構成されている。具体的には、上向きにボデー３１の流路が開口してクランプ固定され、軸装穴３１ｂから所定の治具を弁室内に侵入させた状態のボデー３１内部へ向けて、第２ハンド部３のチャック手段で把持されたステム３４が入れられた後にチャック手段の適切なＡｐｐｌｙ動作により仮挿入状態とされ、その後、図示していない自動制御可能な治具機構を用いて、この仮挿入状態のステム３４が軸装穴内へ向けて嵌入されてステム３４の装着が完了する。

ボール角度調整機２８は、第２ロボットＲ２がボール供給部２２から掴み出したボール３２の一つを供給した後、このボール３２の角度を自動的に修正するプロセス（角度調整プロセス）を経て第２ハンド部３へと返却できるように構成されている。具体的には、図示していないが、ボール供給部２２から第２ハンド部３が掴み出したボール３２の一つを載置する調整部（座付きインロー構造のセッター部）を有しており、この調整部に載置されたボール３２は、ボール３２の流路孔３２ａが垂直方向から水平方向へと９０度回転された後、ボール３２の嵌合凹部３２ｂが向いている方向を所定の光学的センサ手段（ファイバーセンサと投光部との連携手段）で検知し、その後、所定の位置決め機構により調整部の位置を調整することにより、ボール３２を必要な角度回転させて嵌合凹部３２ｂを正しい向きに調整し、このように角度が修正された状態で第２ハンド部３へボール３２を返却できるようになっている。なお、ボール３２の正しい角度とは、本例の場合は後述するように、第２ロボットＲ２による中間部品のボデーへの組み込みの時点（プロセスＢ_２（４）の時点）において、ボデー３１内に組み込まれたステム３４の嵌合凸部３４ｂの方向に適合した方向を意味する。

ボデー組立機２５では、固定されているボデー３１内にボールシート３３（図５（ａ）の左側のボールシート３３）、ステム３４、ボール３２を組み込んだ後、最後にインサート３５をボデー３１に組み込む。具体的には、インサート待機部１２に載置されている一方のボールシート３３（図５（ａ）の右側のボールシート３３）が組み込まれたインサート３５のオネジ３５ａを、第２ロボットＲ２によりボデー３１のメネジ３１ａに適合させ、この状態のインサート３５が、ボデー組立機２５の適切な動作によって所定のトルクでボデー３１に締付固定されるようになっている。

図１において、バルブ排出部２４は、基台Ｔ２の四隅の一つに配備しており、前記ステム供給部４と同様に、同図左下の略直角のコーナー部分に適合した略矩形状領域に搬送路として設けられている。このバルブ排出部２４に排出される本例のバルブも、略矩形状の搬出用コンテナ内に個々のバルブが格子状に整列保持された状態で排出されるようにしているので、このコンテナと略同形でスライド搬入・搬出可能なローラー式の搬送路が設けられている。バルブ本体を搬出する際も、前述したステム供給部４等の場合と同様であり、例えば台車などを用いて、とりわけ重量や容積の大きい組立体を積載したコンテナであっても、容易に基台Ｔ２に対して搬出入可能となっている。バルブ排出部２４は、ボール供給部２２とボデー供給部２３に対して並列状態で隣接して配備され、バルブ排出部２４の搬送路の搬送方向も、これらの供給部と同一（同図横方向）であるから、基台Ｔ２上のスペースに無駄がなく、部品や組立体のための各コンテナの搬出入にも便利である。

図１において、基台Ｔ２の下側（基台Ｔ１の反対側となる一辺側）には、組立後のバルブ本体に所定の検査を行う略矩形状の検査台Ｄを並接させており、この検査台Ｄにバルブ本体を載置する検査部２９を、第２可動領域Ｅ２範囲内に収めるようにしている。

検査台Ｄは、例えば、バルブ本体の耐圧検査や弁座検査など、組立体であるバルブ本体を完成品とするために要される所定の検査プロセスを行える検査ユニットとなっている。具体的には、所定圧のサーチガスをバルブ本体内部へ封入し、このガスの漏れを高精度なセンサで適宜検知することにより、閉位置にあるボール３２とボールシート３３との間（弁座検査）や、ボデー３１の空隙箇所（耐圧検査）、或は、ステム３４の軸装穴３１ｂ部位など、バルブ本体からのガスの漏洩個所などを特定してバルブ本体の品質を精密に検証できる機能を有している。また、後述のＰＬＣなどと適宜通信可能に構成された制御装置も内蔵することができ、この制御装置によって他の自動組立のプロセスに適宜応じた自動制御による検査が可能となるように構成できる。

図示していないが、検査台Ｄの構造は、基台Ｔ２の幅（図１横方向）と略同一幅の略矩形状の筐体の内部に、適宜の検査機能を備えた自動検査用の検査装置が配備されており、この検査装置は、例えば、検査台Ｄに載置されたバルブ本体（ボールバルブ３０）を自動搬送可能な搬送機構や、各種センサ、サーチガスの制御機構のほか、バルブ本体のボールシートの弁座検査を所定の態様で自動的に行える弁座検査機構、さらにバルブ本体のボデーの耐圧検査を所定の態様で自動的に行える耐圧検査機構なども備えており、後述のように、自動組立の所定のタイミングで、第２ロボットＲ２の第２ハンド部３を介して、この第２ハンド部３の可動領域内に位置する検査部２９に、バルブ本体が載置されると、検査台Ｄの内部で自動的に検査が行われ、これらの検査後は、検査部２９へと搬送されて第２ハンド部３に返却できるようになっている。また、検査台Ｄで得られた組立体の検査結果は、制御装置を介して適宜の処理が可能になっている。

なお、上記したもののほか、各部品供給部や各専用機（組立部）は、同一のセルに存在している第１制御部１４又は第２制御部２１と情報通信可能な自動制御用の制御装置をそれぞれ備えることができる。

また、本発明のバルブ自動組立システムは、物理的な基台Ｔ１、Ｔ２の構成に制限を受けずに構成することもできる。すなわち、換言すれば本発明は、バルブ部品供給部に供給されたバルブ部品をバルブ部品組立部を用いて中間部品に組み立てる垂直多関節型の部品用ロボットＲ１が１基配備された部品用セルＣ１と、バルブ本体供給部に供給されたバルブ本体部品をバルブ本体組立部を用いてバルブ本体に組み立てる垂直多関節型の本体組立用ロボットが１基配備された本体組立用セルと、から成り、前記部品用ロボットＲ１の第１可動領域Ｅ１の一部と前記本体組立用ロボットＲ２の第２可動領域Ｅ２の一部とが重複することで所定の協働領域Ｅが確保され、この協働領域Ｅに前記部品用ロボットＲ１が前記中間部品を供給すると共に、前記本体組立用ロボットＲ２が前記中間部品及び前記バルブ本体部品を前記バルブ本体組立部を用いてバルブ本体に組み立てるようにしたバルブ自動組立システムである。

本発明のシステムに必要となる点は、あくまで２台のロボットＲ１、Ｒ２がそれぞれ形成する作業空間としてのセルＣ１、Ｃ２の間に協働領域Ｅが確保されており、各セルＣ１、Ｃ２にそれぞれの特性に応じた部品群が供給されて２台のロボットＲ１、Ｒ２が非干渉状態で協働制御される点にあり、よって、ロボットＲ１、Ｒ２を配設する基台は、本例のように個別に並置した２台から成る基台の他、共通する非矩形状の１台の基台としたり、ロボットを基台の端や外部に配設したり、実施に応じて任意の基台を用いてよい。

続いて、本例のシステムの構成を説明する。図２は、本例のシステムの制御系統の構成を概略的に示した機能ブロック図であり、構成の内、主な要素だけを示している。本例において、第１制御部１４と第２制御部２１とはＰＬＣ制御可能に構成されている。

図２において、第１制御部１４と第２制御部２１は、それぞれ第１ロボットＲ１と第２ロボットＲ２に適宜内蔵されており、本例のシステムは、これら第１制御部１４及び第２制御部と通信可能に構成された所謂シーケンサとして機能するＰＬＣ(programmable logic controller)２０を有し、このＰＬＣ２０は、物理的にはＣＰＵやメモリ、電源や入出力部などから成る。ＰＬＣ２０は、第１ロボットＲ１や第２ロボットＲ２を自動制御するための外部からの教示情報を記憶して処理可能であり、基本的には、プログラミングされた教示情報などに基づく動作指示をシーケンシャルに第１制御部１４と第２制御部２１に適切に送信することで第１ロボットＲ１と第２ロボットＲ２の協働作業を実現させてバルブの自動組立を行う機能を有している。

図２において、第１制御部１４には、ボールシートとインサートに関する供給部５、６に備えられた制御装置１５や表裏判定機９、１０に備えられた制御装置１６、ボールシート待機部センサ１７、ステム待機部センサ１８、インサート待機部センサ１９、及び、第１ロボットＲ１に内蔵された駆動制御用の駆動部が、有線又は無線により情報通信可能に接続されている。その他、図示していないが、各専用機や部品供給部に備えられた制御装置等とも通信可能に構成され得る。

一方、同図において、第２制御部２１には、第２ロボットＲ２に内蔵された駆動制御用の駆動部が有線又は無線により情報通信可能に接続されている。また、図示していないが、各専用機（検査台Ｄ）や部品供給部に備えられた制御装置等とも通信可能に構成され得る。本例のシステムにおける基本的な制御としては、ＰＬＣ２０は、第１制御部１４及び第２制御部２１に、同時並列的に所定のプロセスに対応した動作プログラムから成る動作信号を送信して第１ロボットＲ１及び第２ロボットＲ２を同時並列的に稼動させるようにしている。

例えば、第１ロボットＲ１が稼動する際は、第１制御部１４は、ＰＬＣ２０に教示や保有され記憶している動作プログラムに対応した各動作命令をシーケンシャルにＲ１の駆動部に送りつつ、プログラム中の条件制御などに応じて、各部品供給部や各専用機に備えられている制御装置からの各種の通知情報などを適宜取得しながら第１ロボットＲ１を駆動させて組み立てプロセスを実行する。このような動作制御は、第２制御部２１によって第２ロボットＲ２が稼動する際も同様である。また、以下に説明するように、２台のロボットＲ１、Ｒ２の協働制御も適切に行われる。

続いて、図３、４を用いて、本例のバルブ自動組立システムを用いたバルブ自動組立方法を説明する。上述のように、本例のシステムでは、第１基台Ｔ１においては、第１ロボットＲ１と各バルブ部品供給部（専用機）とを自動制御することによりバルブ部品からバルブ部品組立部を介して中間部品を組み立てる組立作業が行われ、これら中間部品は、協働領域Ｅに設けられた各待機部１１〜１３に載置される。一方、第２基台Ｔ２においては、第２ロボットＲ２と各バルブ本体組立部（専用機）とを自動制御することによりバルブ本体部品と中間部品からバルブ本体組立部を介してバルブ本体を組み立てる組立作業が行われ、このバルブ本体は、第２基台Ｔ２に設けられたバルブ排出部２４に排出されるようになっている。

図３は、本例の自動組立方法において、第１ロボットＲ１で行われる自動組立のプロセスをＳ_１、Ｓ_２に分割すると共に、第２ロボットＲ２で行われる自動組立のプロセスもＢ_０、Ｂ_１、Ｂ_２に分割して夫々示しており、同図（ａ）に示すようにＳ_１は更にＳ_１（１）〜Ｓ_１（３）の小プロセス群から構成され、同図（ｂ）に示すようにＳ_２は更にＳ_２（１）〜Ｓ_２（１５）の小プロセス群から構成される。同様に、同図（ｃ）に示すようにＢ_０は更にＢ_０（１）、Ｂ_０（２）の小プロセス群から構成され、同図（ｄ）に示すようにＢ_１は更にＢ_１（１）〜Ｂ_１（４）の小プロセス群から構成され、同図（ｅ）に示すようにＢ_２は更にＢ_２（１）〜Ｂ_２（９）の小プロセス群から夫々構成されている。

また、以下に説明するように、各小プロセス群は、Ｓ_２（１５）など、一部を除いて、１回分のハンドリング（元の作業位置から、次の作業位置までロボットハンドが１回のタクトで移動する動作）に対応している。この間のロボットハンドは、元の作業位置でチャックしたワークを次の作業位置まで搬送する動作（次の位置の専用機で行われる作業の待機動作など、搬送後のその位置における所定の動作も含む）か、又は、ハンドが元の位置から次の位置までワークを掴みに向かう動作となっている。

図４は、第１ロボットＲ１の上記プロセスＳ_１、Ｓ_２と、第２ロボットＲ２の上記プロセスＢ_０〜Ｂ_２の、夫々の時間経過の概略と依存関係を、模式的に示したグラフ図である。以下に説明するように、本例の自動組立方法では、組立体であるバルブ本体又は完成品（検査台Ｄにおける検査合格後のバルブ本体）は、第２ロボットＲ２のプロセスＢ_２の後にバルブ排出部２４に排出されることになる。また、同図は、プロセスＳ_１とプロセスＢ_０を同時に開始して組立体１台目を組み立てるプロセスのみを図示している。

また、同図において、第１ロボットＲ１及び第２ロボットＲ２は、何れも、必要最小限の協働制御（干渉防止のための待機時間も含む）を除き、個々が独立制御状態となって、同時並列で稼動することができる。また、プロセス間に示した図中の矢印は、プロセス間の依存関係を意味し、矢印の生じているプロセスが完了した後に、このプロセスが行われるセルとは別のセルで行われるプロセスに矢印が向けられ、この矢印が向けられたプロセスを開始できる時系列関係を示している。具体的には、セルＣ１で行われるプロセスＳ_１の終了を待ってセルＣ２で行われるプロセスＢ_１を開始することができ、同様に、セルＣ１で行われるプロセスＳ_２の終了を待ってセルＣ２で行われるプロセスＢ_２を開始することができることを示している。

以下、各小プロセス群をそれぞれ説明する。なお、第１ロボットＲ１におけるプロセスＳ_１、Ｓ_２と、第２ロボットＲ２におけるプロセスＢ_０〜Ｂ_２とを並列的に説明する。

Ｓ_１（１）は、第１ロボットＲ１が、ボールシート供給部５から１つ目のボールシートを取り出すプロセスであり、第１ハンド部２は、ボールシート供給部５の制御装置１５から得た位置情報に基づき、ボールシート供給部５の対象物の取り出し位置まで移動した後、３爪チャック手段により把持対象となる一つのボールシートを内掴みして取り出す。

Ｓ_１（２）は、上記プロセスＳ_１（１）の後、第１ロボットＲ１が、チャックしているボールシートをボールシート表裏判定機９の所定の保持位置まで搬送して載置するプロセスであり、ボールシート表裏判定機９における表裏判定プロセスの間は短い待機状態となり、表裏判定プロセスの終了後に、正しい面（図５（ａ）に示したシール面３３ａが仰向け状態）を向いた状態のボールシートを再びチャックにより取り出すようにしている。なお、表裏判定プロセスにおいて、ボールシートに所定の加工を施すようにしてもよい。例えば、ボールシートを取り出す前に、第１ハンド部２を利用して、ボールシート表裏判定機９に備えられた専用治具によってボールシートに加工を施すようにしてもよい。

Ｓ_１（３）は、上記プロセスＳ_１（２）の後、第１ロボットＲ１が、チャックしているボールシートをボールシート待機部１１まで搬送して載置するプロセスであり、正しく載置された場合は、ボールシート待機部１１に設けられたボールシート待機部センサ１７（図２）によって載置状態の情報が第１制御部１４を介してＰＬＣ２０から第２制御部２１へ適宜通知される。

一方で、Ｂ_０（１）は、図４に示すように、第２ロボットＲ２が、上記プロセスＳ_１（１）と並行して、ボデー供給部２３からボデーを取り出すプロセスであり、第２ハンド部３が、格子状に整列している供給部品を順次取り出すために、教示情報に含まれている位置情報に基づいて、適切な取り出し位置まで移動した後、３爪チャック手段により把持対象となるボデーを外掴み状に把持して取り出す。

Ｂ_０（２）は、上記プロセスＢ_０（１）の後、第２ロボットＲ２が、チャックしているボデーをボデー組立機２５の所定のクランプ機構まで搬送してセットするプロセスであり、ボデーがセットされた後は、ボデー組立機２５によって自動的にボデーが、前述のインサートをねじ込む側（図５（ａ）においては右側）の流路開口を鉛直上向きにした姿勢で、クランプ固定状態に保持される。

本例の場合、このプロセスで終了するプロセスＢ_０は、図４に示すように、プロセスＳ_１より時間的に短く、次に続くプロセスＢ_１はプロセスＳ_１に依存しているため、上記のようにしてプロセスＳ_１（３）が終了するまでの間は、第２ロボットＲ２は、待機状態（以下、「待機状態１」という。）となる。また、この待機状態１は、第１ロボットＲ１との干渉防止のため、第２ロボットＲ２の占有スペースが協働領域Ｅの範囲外となる姿勢で行われる。

また、待機状態１にある第２ロボットＲ２が、第１ロボットＲ１のプロセスＳ_１が終了したことを認識する手段としては、上記のように、ＰＬＣ２０を介して、ボールシート待機部センサ１７からの載置情報の通知を受ける手段のほか、同様にＰＬＣ２０を介して、第１制御部１４から第２制御部２１へ向けて、第１ロボットＲ１の動作終了情報の通知を受ける手段を用いてもよい。

次いで、Ｂ_１（１）は、第２ロボットＲ２が、ボールシート待機部１１に載置された１つ目のボールシートを取り出すプロセスであり、第２ハンド部３が当該待機部１１の作業位置まで移動した後、３爪チャック手段により載置されているボールシートを内掴みして取り出す。

Ｂ_１（２）は、上記プロセスＢ_１（１）の後、第２ロボットＲ２が、チャックしているボールシートをボデー組立機２５に組み込むプロセスであり、流路開口が上向きにクランプ固定されているボデー内部に向けて、チャックしているボールシートを挿入させた後、適宜ボールシートを弁室内の装着位置に、チャック手段による適切なＡｐｐｌｙ動作を利用して装着させるようにしている（このボールシートは、図５（ａ）において、左側のボールシート３３となる）。このプロセスＢ_１（２）は、一方のボールシートをボデー内に組み込む本例の第３プロセスである。

Ｂ_１（３）は、上記プロセスＢ_１（２）の後、第２ロボットＲ２が、ボール供給部２２からボールを１つ取り出すプロセスであり、第２ハンド部３が当該供給部２２に格子状に整列している供給部品を順次取り出すために、教示情報に含まれている位置情報に基づいて、適切な取り出し位置まで移動した後、３爪チャック手段により把持対象となるボールを外掴み状に把持して取り出す。ここで、ボール供給部に整列状態のボールは、個々の嵌合凹部３２ｂの方向はランダムであるが、少なくとも全ての流路孔３２ａが鉛直方向に向いた状態で供給されている。このため、各ボールは上方に向けて流路孔３２ａが開口している。

Ｂ_１（４）は、上記プロセスＢ_１（３）の後、第２ロボットＲ２が、チャックしているボールをボール角度調整機２８にセットするプロセスであり、チャックしているボールを、ボール角度調整機２８に設けられた所定の調整部まで搬送してセットする。このＢ_１（４）の後は、図示していないが、ボール角度調整機２８において、本例の第７プロセスである前記角度調整プロセスが行われる。

本例の場合、このプロセスＢ_１（４）で終了するプロセスＢ_１は、図４に示すように、プロセスＳ_２より時間的に短く、次に続くプロセスＢ_２はプロセスＳ_２に依存しているため、上記のようにしてプロセスＢ_１（４）が終了するまでの間は、第２ロボットＲ２は、待機状態（以下、「待機状態２」という。）となる。また、この待機状態は、第１ロボットＲ１との干渉防止のため、第２ロボットＲ２の占有スペースが協働領域Ｅの範囲外となる姿勢で行われる。

一方で、Ｓ_２（１）は、第１ロボットＲ１が、Ｏリング供給部８から１つ目のＯリングを取り出すプロセスであり、所定の切り出し機構を介して切り出されたＯリングの１つを、第１ハンド部２のテーパチャック手段によって取り出す。

ここで、プロセスＳ_２（１）は、第２ロボットＲ２のプロセスと同時並列的に行うこともできるが、図４に示すように、本例において１台目の組立体を組み立てるプロセスにおいては、プロセスＢ_１（１）と同時期にプロセスＳ_２（１）が行われるスケジュールとなっている。これに対し、図１に示すように、物理的には、Ｏリング供給部８の位置が、協働領域Ｅの位置に近接して配備されている。このため、プロセスＢ_１（１）において協働領域Ｅ内に第２ロボットＲ２が存在して干渉することを防止するため、プロセスＳ_２（１）は、プロセスＢ_１（１）が確実に終了した後に開始するように制御される。このため、図示していないが、図４に示した組立体１台目のスケジュールにおいては、実質的にはＳ_２（１）には待機状態（以下、「待機状態３」という。）が含まれると共に、Ｂ_１（１）に依存した関係となっている。

ただし、図示していないが、後述する組立体の２台目以降のスケジュールの場合等、２つのプロセスＢ_１（１）とＳ_２（１）が同時期に行われない場合、より一般的には協働領域Ｅ近傍に配備されたＯリング供給部８やワッシャー供給部７（作業する際に、第１ロボットＲ１が共同領域Ｅ内に侵入する必要がある供給部や専用機）に第１ロボットＲ１がアクセスするプロセスと第２ロボットＲ２が協働領域Ｅ内にアクセスするプロセスが同時期とならない場合には、干渉する虞がないため上記のような待機状態３は省略可能となる。

Ｓ_２（２）は、上記プロセスＳ_２（１）の後、第１ロボットＲ１が、チャックしているＯリングを図示していないステム組込機２６の所定のセット位置に供給するプロセスである。図５（ａ）において、このＯリングは、ステム３４の下側に装入されるＯリング３６となる。

Ｓ_２（３）は、上記プロセスＳ_２（２）の後、第１ロボットＲ１が、ワッシャー供給部７からスラストワッシャーを取り出すプロセスであり、所定の切り出し機構を介して切り出されたスラストワッシャーの１つを、第１ハンド部２の所定のチャック手段にて取り出す。

Ｓ_２（４）は、上記プロセスＳ_２（３）の後、第１ロボットＲ１が、チャックしているスラストワッシャーを図示していないステム組込機２６の所定のセット位置に供給するプロセスである。

Ｓ_２（５）は、上記プロセスＳ_２（４）の後、第１ロボットＲ１が、ステム供給部４からステムを取り出すプロセスであり、当該供給部４に格子状に整列しているステムを順次取り出すために、教示情報に含まれている位置情報に基づいて、適切な取り出し位置まで移動した後、３爪チャック手段により把持対象となるステムの先端部（嵌合凸部）を外掴み状に把持して取り出す。

Ｓ_２（６）は、上記プロセスＳ_２（５）の後、第１ロボットＲ１が、チャックしているステムを図示していないステム組込機２６の所定のセット位置に供給するプロセスである。

Ｓ_２（７）は、上記プロセスＳ_２（６）の後、第１ロボットＲ１が、Ｏリング供給部８から２つ目のＯリングを取り出すプロセスであり、プロセスＳ_２（１）と同様である。

Ｓ_２（８）は、上記プロセスＳ_２（７）の後、第１ロボットＲ１が、チャックしているＯリングを図示していないステム組込機２６の所定のセット位置に供給するプロセスであり、プロセスＳ_２（２）と同様である。図５（ａ）において、このＯリングは、ステム３４の上側に装入されるＯリング３６となる。

上記プロセスＳ_２（８）の後は、ステム組込機２６において自動的に２つのＯリングと１つのスラストワッシャーが組み付けられたステムが、協働領域Ｅ内に位置するステム待機部１３に自動的に設置される。このステムの設置情報は、ステム待機部センサ１８によって第１制御部１４、ＰＬＣ２０を介して第２制御部２１に通知される。

Ｓ_２（９）は、上記プロセスＳ_２（８）の後、第１ロボットＲ１が、ボールシート供給部５から２つ目のボールシートを取り出すプロセスであり、プロセスＳ_１（１）と同様である。

Ｓ_２（１０）は、上記プロセスＳ_２（９）の後、第１ロボットＲ１が、チャックしているボールシートをボールシート表裏判定機９の所定の保持位置まで搬送して載置するプロセスであり、プロセスＳ_１（２）と同様であるが、表裏判定プロセスの待機状態とボールシートの取り出しは省略され、直ちに次のプロセスへ進む。

Ｓ_２（１１）は、上記プロセスＳ_２（１０）の後、第１ロボットＲ１が、インサート供給部６からインサートを取り出すプロセスであり、実質的な動作制御は、ボールシートを取り出すプロセスＳ_１（１）等と同様である。

Ｓ_２（１２）は、上記プロセスＳ_２（１１）の後、第１ロボットＲ１が、チャックしているインサートをインサート表裏判定機１０の所定の保持位置まで搬送して載置するプロセスであり、実質的な動作制御は、ボールシートの表裏判定が行われるプロセスＳ_１（２）と同様であるが、表裏判定プロセスの待機状態とインサートの取り出しは省略され、直ちに次のプロセスへ進む。

Ｓ_２（１３）は、上記プロセスＳ_２（１２）の後、第１ロボットＲ１が、プロセスＳ_２（１０）において正しい面に向けられた２つ目のボールシートを取り出すプロセスである。

Ｓ_２（１４）は、上記プロセスＳ_２（１３）の後、第１ロボットＲ１が、チャックしているボールシートを、プロセスＳ_２（１２）で正しい面に向けられたインサートのボールシート装着面（内径凹部）に装着させるプロセスである。ここで装着された２つ目のボールシートは、図５（ａ）においては、右側に示したボールシート３３となる。

Ｓ_２（１５）は、上記プロセスＳ_２（１４）の後、第１ロボットＲ１が、２つ目のボールシートが装着されて正しい面を向いているインサートを、インサート表裏判定機１０からチャック手段により取り出すプロセスと、このプロセスの後に、チャックしたインサートをインサート待機部１２に搬送して載置するプロセスから成り、正しく載置された場合は、当該待機部１２に設けられたインサート待機部センサ１９（図２）によって載置状態の情報が第１制御部１４を介してＰＬＣ２０から第２制御部２１へ適宜通知される。

また、プロセスＳ_１、Ｓ_２は、何れも中間部品（バルブ部品及び／又はバルブ組部品）をハンドリング待機部１１〜１３に待機させる本例の第１プロセスであり、この第１プロセスには、上述したように、一方のボールシートを待機部１１に待機させるプロセスＳ_１（３）と、ステムを待機部１３に待機させるプロセスＳ_２（８）と、他方のボールシートが装着されたインサートを待機部１２に待機させるプロセスＳ_２（１５）が、この順で含まれている。

一方で、Ｂ_２（１）は、第２ロボットＲ２が、インサート待機部１２に載置されたインサートを取り出すプロセスであり、第２ハンド部３が当該待機部１２の作業位置まで移動した後、適宜のチャック手段により載置されているインサートを外掴み状にチャックして取り出す。

Ｂ_２（２）は、上記プロセスＢ_２（１）の後、チャックしているインサートをボデー内に向けてねじ込む専用機に適切にセットするプロセスであり、インサートは、当該専用機の所定の部分にセットされた状態となる。

Ｂ_２（３）は、上記プロセスＢ_２（２）の後、第２ロボットＲ２が、ステム待機部１３に載置されたステムを取り出すプロセスであり、ステム待機部１３に設置された状態の中間部品であるステムの取り出し位置まで第２ハンド部３が移動した後、ステムの嵌合凸部を２爪チャック手段によって適切に外掴みで取り出す。

Ｂ_２（４）は、上記プロセスＢ_２（３）の後、第２ロボットＲ２が、チャックしているステムを、ステム組込機２６まで移動させた後に、第２ハンド部３によってステムをボデー内に組み込むプロセスであり、このステム組込機２６においては、所定の治具機構を利用しながらボデー組立機２５にクランプ固定状態にあるボデー内に向けて、２爪チャック手段でチャックされたステムが上方側から２爪チャック手段の所定のＡｐｐｌｙ動作を介して挿入されて仮挿入状態とされる。その後、治具機構の自動制御により、ステムが適切にボデー内の軸装穴内に嵌合され、ステムの組み込みが完了する。このＢ_２（４）は、ボデー内にステムを組み込む本例の第４プロセスである。

また、図５（ａ）を参照して説明すると、上記のように軸装穴３１ｂに組み込まれたステム３４の向きは、２爪チャック手段によって嵌合凸部３４ｂの２面幅の向きが鉛直方向に向いた状態で組み込まれているので、ボデー３１内に組み込まれた後の嵌合凸部３４ｂの向きは、弁室内に向けて、ボデー３１内の流路方向と同じ方向に向いて突出した状態となっている。なお、第２ロボットＲ２は、ボデー３１内にステム３４を組み入れた後は、特に待機する必要はなく直ちに次のプロセスへ進むことができる。

Ｂ_２（５）は、上記プロセスＢ_２（４）の後、第２ロボットＲ２が、前述したプロセスＢ_１（４）でボール角度調整機２８に渡してボールの角度が修正されたボールを、取り出しに行くプロセスである。ここで、角度調整後のボール３２は、流路孔３２ａが水平方向に向けられた状態となり、この状態のボール３２の上側は球面状の外周面が面している。よって、この球面状の外周面の一部に、第２ハンド部３のバキュームチャック手段を当ててバキュームチャックすることで、ボール３２を取り出すようにしている。

Ｂ_２（６）は、上記プロセスＢ_２（５）の後、第２ロボットＲ２が、チャックしたボールをボデー組立機２５にクランプ固定状態にあるボデーに向けて搬送させた後に、ボールをボデー内に組み込むプロセスである。

図５（ａ）を参照して説明すると、前述のように、ボール３２の嵌合凹部３２ｂの向きは、角度調整プロセスを介して、バキュームチャックの時点で、組み込み状態でボデー３１内に向けて突出しているステム３４の嵌合凸部３４ｂの向きに適合しているから、チャック手段によってボール３２をボデー３１内に侵入させていくだけで、ボール３２の嵌合凹部３２ｂがステム３４の嵌合凸部３４ｂに嵌合して、ボール３２のボデー３１内への組み込みを完了させることができる。また、この組み込まれた状態のボール３２は、前述のように、流路孔３２ａが水平方向に向いたまま組み込まれているから、ボデー３１内では、ボール３２はバルブの全閉位置に向いた状態で弁室内に組み込まれていることになる。このＢ_２（６）は、ボデー内にボールを組み込む本例の第５プロセスである。

次いで、図示していないが、上記プロセスＢ_２（６）の後、前記プロセスＢ_２（２）でインサートをねじ込む専用機にセットされているインサートを、当該専用機において投入するプロセスが存在する。このインサート投入プロセス（本例の第６プロセス）では、図５（ａ）を参照して説明すると、前述のように、ボデー３１の右側のメネジ３１ａにインサート３５のオネジ３５ａを、適切なトルク制御によって自動的にねじ込むことができ、この間は第２ロボットＲ２は短い待機状態となる。

また、図５（ａ）はボール３２が全開状態であるが、上記プロセスＢ_２（６）で説明したように、このインサート投入プロセスの際に、弁室内にボール３２は全閉状態で組み込まれているから、インサート３５のねじ込みが進み、ボール３２に１次・２次両側からボールシート３３のシール面３３ａがボール３２に向けて圧接されていく際に、ボール３２の球面状の外周面に適合するように形成されているボールシート３３のシール面３３ａには、全周に対して略均一に圧接力を作用させることができるから、偏った応力が生じ難く、外力により損傷し易いボールシート３３に対して、不具合などの原因となり得る余計な負荷・偏った外力を組立段階で作用させることがなく、ボールシート３３の組み立てに特に好適である。

Ｂ_２（７）は、上記インサート投入プロセスの後、ボデー組立機２５でクランプ固定されているボデー３１の固定を解除した後、このボデー３１をチャック手段により取り出すプロセスである。この時点で、ボデーは組立体であるバルブ本体として仕上がった状態となっており、以降のプロセスに進むことなく、すなわち、検査プロセスを省略して、このバルブ本体をバルブ排出部２４まで搬送するようにしてもよい。この場合、プロセスＢ_２（７）の次に、図示していないが、第２ハンド部３によってチャックしたバルブ本体を、格子状に整列しているバルブ排出部２４の載置位置に順次載置するために教示情報に含まれている位置情報に基づいて、適切な載置位置まで移動させた後、当該載置位置に組立体を適切に載置するプロセスに移行する。

Ｂ_２（８）及びＢ_２（９）は、上記プロセスＢ_２（７）の後、バルブ排出部２４への排出でなく、検査プロセスへ進める場合のプロセスであり、プロセスＢ_２（８）は、ボデー組立機２５から取り出された組立体を、第２ハンド部３によって、検査台Ｄの検査部２９まで搬送して載置するプロセスである。この検査部２９に載置された後は、検査台Ｄに備えられた図示していない所定の制御装置によって認識され、自動制御によって組立体に対して所定の検査プロセスが実行され、この間は、第２ロボットＲ２は、待機状態となる。この検査プロセスの終了後は、検査終了の通知情報が制御装置からＰＬＣ２０を介して第２制御部２１へ通知されて待機状態が解除される。このＢ_２（８）は、バルブ本体を検査台Ｄへ排出する本例の第８プロセスである。

Ｂ_２（９）は、上記プロセスＢ_２（８）の後、検査台Ｄに返却された検査済みのバルブ本体（ボールバルブ３０）をチャック手段により取り出すプロセスと、チャックしたボールバルブをバルブ排出部２４へ搬送して、前述同様にバルブ排出部２４の載置位置に排出するプロセスから成る。なお、図４に示したように、このプロセスＢ_２（９）が完了することで第１ロボットＲ１と第２ロボットＲ２の協働によるボールバルブ（検査合格後のバルブ本体）１台分の自動組立が完了する。なお、上述したプロセスＢ_０〜Ｂ_２は、何れも、第２ロボットＲ２がバルブ部品、バルブ組部品、又はバルブ本体部品を搬送又は組立てる本例の第２プロセスである。

ここで、検査台Ｄの制御装置で保持された検査結果情報に基づいて、ＰＬＣ制御を介して、第２ロボットＲ２を適宜制御することもできる。この場合、検査プロセス終了後に検査部２９に返却された組立体が、検査結果情報において完成品判定となっておらず、ボデー損傷、軸装穴漏れ、弁座漏れなど、不具合の種類に応じた不合格情報を検査台Ｄの制御装置が得ている場合は、例えば、第２ロボットＲ２が検査部２９からチャックにより取り出すプロセスの後、上記のように完成品をバルブ排出部２４に排出させるプロセスに移行せずに、不合格情報に応じて、不合格の原因ごとに別途に適宜配備した各不合格品バルブ排出部に順次排出するように第２ロボットＲ２を制御してもよい。

なお、図４において、第１ロボットＲ１のプロセスＳ_２が終了した後は、１台目のボールバルブの自動組立プロセスが終了した状態となり、第１ロボットＲ１は、第２ロボットＲ２の稼動と独立して、並列的に次の２台目のボールバルブの自動組立プロセスへ進むことができる。同様に、第２ロボットＲ２のプロセスＢ_２が終了した後も、１台目のボールバルブの自動組立プロセスが終了した状態であり、第２ロボットＲ２も、第１ロボットＲ１の稼動と独立して、並列的に次の２台目のボールバルブの自動組立プロセスへ進むことができる。

このため、２台目以降のボールバルブの動作フロー（スケジュール）は、図４に示したフローと一致しなくなる。特に、本例の場合は少なくとも、プロセス間の依存関係により、単純に２台のロボットを連続的に並列稼働させた場合は、第１ロボットＲ１におけるプロセスが先行し、よって、中間部品の組み立て量が、第２ロボットＲ２の処理能力を上回る場合が有る。

この場合、本例のシステムのように、単一のロボットセルとして２台のロボットの協働制御によって、中間部品を一品ずつ第１ロボットＲ１で載置して第２ロボットＲ２に渡す組立システムのほか、例えば、第１セルと第２セルとを別個独立に分離させ、それぞれのセル単独で稼働させることもできる。すなわち、予め第１セルを単独で稼動させて所定量の中間部品を量産する一方で、第２ロボット等と併せて、この中間部品を供給可能な部品供給部が適宜配備された第３セルを準備し、この第３セル単独でボールバルブの自動組立を実行させることも可能である。この場合は、上述した待機状態１、２を省略可能となり、順次連続的に第３セルの第２ロボットＲ２を稼動させることができると共に、稼動していない第１セルを別の用途に用いることも可能となる。このように本例のシステムは、ボールバルブの量産体制に応じて適宜セルの設計変更が可能である。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施の形態記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。

Ｃ１第１セル
Ｃ２第２セル
Ｄ検査台
Ｅ１第１可動領域
Ｅ２第２可動領域
Ｅ協働領域
Ｔ１第１基台
Ｔ２第２基台
Ｒ１第１ロボット
Ｒ２第２ロボット
Ｓ_１Ｓ_２第１プロセス
Ｂ_０Ｂ_１Ｂ_２第２プロセス
Ｂ_１（２）第３プロセス
Ｂ_２（４）第４プロセス
Ｂ_２（６）第５プロセス
Ｂ_２（８）第８プロセス
２第１ハンド部
３第２ハンド部
４ステム供給部（バルブ部品供給部）
５ボールシート供給部（バルブ部品供給部）
６インサート供給部（バルブ部品供給部）
７ワッシャー供給部（バルブ部品供給部）
８Ｏリング供給部（バルブ部品供給部）
９ボールシート表裏判定機（バルブ部品組立部）
１０インサート表裏判定機（バルブ部品組立部）
１１ボールシート待機部（ハンドリング待機部）
１２インサート待機部（ハンドリング待機部）
１３ステム待機部（ハンドリング待機部）
２２ボール供給部（バルブ本体供給部）
２３ボデー供給部（バルブ本体供給部）
２４バルブ排出部
２５ボデー組立機（バルブ本体組立部）
２６ステム組込機（バルブ本体組立部）
２８ボール角度調整機（バルブ本体組立部）
２９検査部
３０ボールバルブ（バルブ）
３１ボデー（バルブボデー、バルブ本体部品）
３２ボール（弁体、バルブ本体部品）
３３ボールシート（バルブ部品）
３４ステム（バルブ組部品）
３５インサート（バルブ組部品）
３６Ｏリング（バルブ部品）
３７スラストワッシャ―（バルブ部品）

Claims

第１基台の略中央位置に設けた第１ロボットと、第２基台の略中央位置に設けた第２ロボットとを備え、前記第１基台には、前記第１ロボットの可動領域内にバルブ部品を供給するバルブ部品供給部とバルブ部品を組み立てるバルブ部品組立部を配設し、前記第２基台には、前記第２ロボットの可動領域内にバルブ本体部品を供給するバルブ本体供給部とバルブ本体を組み立てるバルブ本体組立部を配設し、前記第１ロボットと第２ロボットの可動領域が重なる協働領域内にバルブ部品又はバルブ組部品を待機させるためのハンドリング待機部を配設すると共に、前記第１ロボット及び第２ロボットをＰＬＣを介して制御することにより、前記第１ロボット及び第２ロボットが非干渉状態で前記第２ロボットにより前記バルブ部品、前記バルブ組部品、又は前記バルブ本体部品を搬送又は組立てることによりバルブ本体を排出するようにしたことを特徴とするバルブ自動組立システム。
前記バルブ本体部品には、バルブボデーと弁体が含まれる請求項１に記載のバルブ自動組立システム。
前記第１ロボットと第２ロボットは、何れも垂直多関節型である請求項１又は２に記載のバルブ自動組立システム。
前記バルブはボールバルブであって、前記バルブ部品には、ボールシート、インサート本体、及びステム本体が含まれると共に、前記バルブ本体部品には、ボデー及び弁体が含まれる請求項１乃至３の何れか１項に記載のバルブ自動組立システム。
前記第１基台と第２基台を略矩形状に設け、これら第１作業台と第２作業台に共通する一辺側に、略矩形状領域を占有する前記バルブ部品供給部及び／又は前記バルブ本体供給部の全部又は一部を、並列状態に整列させて同一方向に向けて搬送可能な搬送路とすると共に、略矩形状領域を占有するバルブ排出部を前記第２基台の四隅の一つに設けて前記方向と同一方向に向けて搬送可能な搬送路とした請求項１乃至４の何れか１項に記載のバルブ自動組立システム。
前記第１基台の前記第２基台の反対側となる一辺側に、前記バルブ本体に所定の検査を行う略矩形状の検査台をさらに並接させ、この検査台に前記バルブ本体を載置する検査部を前記第２ロボットの可動領域内に収めた請求項５に記載のバルブ自動組立システム。
第１ロボットが備えられた第１基台にはバルブ部品を供給するバルブ部品供給部が配設され、第２ロボットが備えられた第２基台にはバルブ本体部品を供給するバルブ本体供給部が配設され、これら第１ロボットと第２ロボットの可動領域が重なる位置にバルブ部品又はバルブ組部品を待機させるためのハンドリング待機部を配設すると共に、これら第１ロボットと第２ロボットとが非干渉状態で前記第２ロボットにより前記バルブ部品、前記バルブ組部品、又は前記バルブ本体部品を搬送又は組立てることによりバルブ本体を排出するようにしたバルブ自動組立方法であって、前記第１ロボットが前記バルブ部品又はバルブ組部品を前記ハンドリング待機部に待機させる第１プロセスと、前記第２ロボットが前記バルブ部品、前記バルブ組部品、又は前記バルブ本体部品を搬送又は組立てる第２プロセスと、を含むバルブ自動組立方法。
請求項７に記載のバルブ自動組立方法であって、前記バルブはボールバルブであり、前記バルブ部品は、一方のボールシートであり、前記バルブ組部品は、Ｏリングとワッシャーとが組み付けられたステムと、他方のボールシートが装着されたインサートであり、前記第１プロセスには、前記一方のボールシートと、前記ステムと、前記インサートとを、この順で前記ハンドリング待機部に夫々待機させるプロセスが含まれる、バルブ自動組立方法。
請求項８に記載のバルブ自動組立方法であって、前記第２プロセスには、前記一方のボールシートを前記ボデー内に組み込む第３プロセスと、このボデー内に前記ステムを組み込む第４プロセスと、このボデー内に前記ボールを組み込む第５プロセスと、このボデーに前記インサートをねじ込む第６プロセスとが、この順に含まれるバルブ自動組立方法。
請求項９に記載のバルブ自動組立方法であって、前記第５プロセスの前に、前記ボールを前記ボデー内に組み込む角度を調整する第７プロセスが含まれると共に、前記第６プロセスの後に、前記バルブ本体を所定の検査を行う検査台に排出する第８プロセスが含まれるバルブ自動組立方法。