JP3893652B2 - 自動組付け装置およびその組付け方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動的に部品を組付ける自動組付け装置に関し、特に、部品を段階的に重ねて組付けを行う方法に係わるものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動組付け装置はロボット等による自動組付け装置が知られている。この装置は、例えば、ロボットのアーム先端に取り付けられた複数の把持具(以下、チャックと称す)を使用し、チャックを回転させて段階的に部品を掴むタレットハンドが特開平6−210583号公報に開示されている。このようなタレットハンドを使用して組付けを行う場合には、一般的に、タレットハンドを供給部品のところに取りに行き、複数のチャックで部品を掴み、組付け台上に複数のチャックで掴んだ部品を1つずつチャックの拘束を解除しながら回転させて置くことにより、段階的に1つずつ層状に下から上に順次積み上げていく方法(ピックアンドプレース方式)が、JISに基づく機械システム設計便覧(財団法人 日本規格協会 1986年12月18日発行)の269頁に開示されており、この方法が用いられている。
【0003】
つまり、この組付け方法は、図9の(a)〜(d)に示される状態遷移図の如く、以下のように行うものである。
【0004】
まず最初に、チャック装置は組付け台がある初期位置(A位置)から部品が供給治具から供給される位置(B位置)に移動する。B位置に到着すると第1部品を掴むため下降し、B位置に置かれた供給治具上の第1部品をハンドで掴む(a状態)。その後、第1部品を掴んだチャック装置は上昇し、最初のA位置まで移動(b状態)する。そこで、チャック装置は下降して第1部品を組付け台上に置かれた第2部品にはめ込む(c状態)。その後、チャック装置は第2部品に第1部品をはめ込むとチャックを開いて解除することで第2部品に第1部品が組付けられた状態となる。この動作が終了すると、チャック装置はまた同じようにB位置に向けて移動し、大量生産においては(a)〜(d)の動作が繰り返し行われるものとなる。
【0005】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の動作を検討してみると、図8に示されるようにロボットは最初に初期位置(A点)からB点にある第1部品を取りに行くためにB点に移動するという動作(▲1▼状態)を行う。B点では部品を掴むために下降(▲2▼状態)し、▲3▼状態で第1部品を掴むことになる。その後、第1部品を掴んで▲4▼状態で上昇を行い、▲5▼状態でB点からA点に移動する。A点に到達し組付けの位置になったら▲6▼状態で組付けを行うために下降を行い、▲7▼状態で第1部品を第2部品への組付ける。その後、ロボットのチャック装置は上昇を行い、また▲1▼〜▲8▼の状態を繰り返すものとなる。
【0006】
この場合、1つの部品の組付けに際して動作は8動作となるが、▲1▼と▲5▼の状態、▲2▼と▲4▼の状態、▲6▼と▲8▼の状態は、それぞれ往復運をするために同じような動作を行う。
【0007】
例えば、図10に示されるように組付け部品が4つある場合には、上記に示す繰り返し動作を4回行うことになり、例えば、図8における▲1▼、▲2▼、▲8▼の状態においてはチャック装置は何も掴んでいない状態となり、実際、組付けを行っていない無駄な工程により組付け時間が長くなり組付けに時間がかかってしまう。このため、大量生産を行う場合には生産性が良くない。
【0008】
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、自動組付けを行う場合に無駄な工程を排除し、生産性の向上を図ることを技術的課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため講じた第1の技術的手段は、ベース部材と、該ベース部材に設けられ第1部品の位置を決める第1位置決め部材と、該第1位置決め部材により位置決めされた前記第1部品を支持する第1支持装置と、前記ベース部材に固定され第2部品の位置を決める第2位置決め部材と、該第2位置決め部材により位置決めされた前記第2部品を支持する第2支持装置と、前記ベース部材に固定され第3部品の位置を決める第3位置決め部材と、該第3位置決め部材により位置決めされた前記第3部品を支持する第3支持装置とを少なくとも有するアームを備える自動組付け装置であって、前記第1支持装置と前記第2支持装置とは、異なる方向から前記第1部品と前記第2部品とを支持するものであり、前記アームは、前記第1部品を第1位置決め部材で位置決めした状態で前記第1支持装置で第1部品を支持し、その後、前記第2部品が供給される場所まで移動し前記第2部品に前記第1部品を組付けるとともに前記第2部品を前記第2位置決め部材で位置決めした状態で前記第2支持装置により支持し、その後、第3部品が供給される場所まで移動して第3部品に前記第2部品を組付けるとともに前記第3部品を前記第3位置決め部材で位置決めした状態で前記第3支持装置により支持した後、前記アームを移動させ、その後、前記第1支持装置、前記第2支持装置及び前記第3支持装置の支持を解除して、前記第1位置決め部材、前記第2位置決め部材及び前記第3位置決め部材による位置決めを解除し、前記第1部品、前記第2部品及び前記第3部品の組付けを完了するようにした。
上記の構成により、第1部品を第1位置決め部材で位置決めした状態で第1支持装置により支持し、その後、第2部品に第1部品を組付け第2部品を第2位置決め部材で位置決めした状態で第2支持装置により支持し、その後、第3部品に第2部品を組付け第3部品を第3位置決め部材で位置決めした状態で第3支持装置により支持して組付けが行えるので部品の支持と組付けが一緒に行える装置が提供される。
【0010】
より好ましくは、前記第1位置決め部材は、2つの前記第1部品の位置を決めるものであり、前記第1支持装置は、前記位置決め部材により位置決めされた2つの第1部品を支持するための2つの支持装置を備え、前記アームは、2つの前記第1部品を位置決め及び支持した後、前記第2部品が供給される場所に移動して、2つの前記第1部品を前記第2部品に組付けるものであってもよい。
また、好ましくは、支持装置はベース部材に設けられたシリンダピストンと、シリンダピストンの出力軸となるピストンロッドと、ピストンロッドに対して回動可能な支持部材とで構成すれば、シリンダピストンの作動によってシリンダロッドが可動され、部品が確実に支持されるものとなる。
【0011】
上記の課題を解決するため講じた第2の技術的手段は、
ベース部材に設けられた第1位置決め部材に第1部品を位置決めした状態で第1支持装置の作動により支持し、その後、前記第2部品が供給される場所まで移動し第2部品に前記第1部品を組み付けるとともに、前記第2部品を、前記ベース部材に設けられた第2位置決め部材で位置決めした状態で第2支持装置の作動により前記第1位置決め部材とは異なる方向から支持し、その後、第3部品が供給される場所まで移動して第3部品に前記第2部品を組付けるとともに、前記ベース部材に設けられた第3位置決め部材に第3部品を位置決めした状態で第3支持装置の作動により支持した後、前記ベース部材を移動させ、その後、前記第1支持装置、前記第2支持装置及び前記第3支持装置の支持を解除して、前記第1位置決め部材、前記第2位置決め部材、前記第3位置決め部材による位置決めを解除し、前記第1部品、前記第2部品及び前記第3部品の組付けを完了するものとした。
【0012】
上記の方法によれば、第1、第2及び第3の位置決め部材と支持装置を設けることにより、部品の支持と組付けが一緒に行えるものとなる。この場合、自動組付け装置は組付け時には常に組付けの部品を支持する状態となり、組付けを行っていない無駄な工程がなくなり、組付け時間の短縮が図れる。大量生産を行うときには、生産性が良くなる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図1〜図7の図面を参照して説明する。
【0014】
図1は本発明の自動組付け装置による組付け方法であり、図2は図1の部品の組付け状態を段階的に示した概念図である。ここでは、組付け部品が4つのものについて説明を行うが、組付け部品点数はこれに限定されないものとする。
【0015】
そこで、最初に本発明の概要について図1を参照して簡単に説明する。第1部品11〜第4部品14までの部品組付けは、図8に示すロボット10のアーム21の先端に組付け部品を把持または支持する装置がついていることを前提として以下の説明を行うものとし、図1に示すアーム21の状態は図8に示す▲1▼および▲5▼の状態に対応するものである。ロボット10のアーム21は、初期位置から最初に第1部品が供給される場所まで移動し、第1部品11を第1チャック装置で掴む。その後、第1部品11を掴んだ状態でアーム21は、今度、第2部品12が供給される場所まで移動し、第2部品12に設けられた突起部12bが第1部品11の孔11aに挿入されるように下降を行い、第2チャック装置を作動させ第2部品12を掴む。この状態で、第2部品12は第1部品11に組付けられた状態で第1部品11と第2部品は第1及び第2チャック装置により挟まれている。その後、アーム21は第3部品13が供給される場所まで移動し、第3部品13の大径部13bに設けられた孔13aに第2部品12の下側の突起部12aが挿入されるように下降し、第3部品13を第3チャック装置を作動させ掴む。この時、第1〜第3部品を掴んだ状態となり、その後、第4部品14が供給される場所にアーム21が移動する。第4部品14が供給される位置に移動すると、第4部品14に設けられた孔14aに第3部品13の小径部13cが挿入されるように第4チャック装置を作動させ第4部品14を掴んだ状態でアーム21を組付けられた部品をのせる組付け台の上に置き、第1〜第4チャック装置を解除させアーム21を上昇させる。このチャック装置の解除により組付け台が置かれている場所で第1〜第4部品の組付けが完了するものとなる。この場合、複数のチャック装置を備えるアーム21の移動は部品を取りに行く動きとなるが、部品を取りに行き一旦部品を掴むと、その後は部品を掴むと同時に組付けが行えるので、自動組付けを行う際に組付け部品を持っていない無駄な工程が省略されるために、組付け時間の短縮を図ることができ、大量生産の場合には生産性が向上するものとなる。
【0016】
次に、本発明の一実施形態における具体例について説明する。
【0017】
自動組付け装置20は、図8に示されるようなロボット10のアーム21の先端に設けられており、シリンダピストンと支持部材から成る支持装置を機能的に作動させることで、図3に示すような車両用の4つのシート部品(ポール17、カム16、ロアアーム18、レバー19)の組付けを行うものである。
【0018】
そこで、自動組付け装置20の構成について説明すると、この自動組付け装置20は、図4〜図6に示されるような構成となっている。ここで、図4は支持装置54,34,84と位置決めプレート37の配置を示すが、直接、図5及び図6に対応するものではない。
【0019】
実際の構成を図5を参照して説明すると、基台となる第1ベース部材60と第3ベース部材62は対向して配設され、第1ベース部材60と第3ベース部材62間には支柱39cがボルト71により固定されて一定間隔が保たれている。この支柱39cは第1ベース部材60と第3ベース部材62の両方に設けられた支柱固定孔を貫通して上部からボルト71によりねじで固定され、その下側には位置決めピン39aが支柱39cにねじにより固定される。また、第1ベース部材60には図4に示されるように位置決めプレート37が設けられると共に、組付け時にロアアーム18の組付け位置を決める位置決めピン39a、39bがボルト71、72により第1ベース部材60に固定されている。
【0020】
第3ベース部材62には第3シリンダピストン41のピストン42およびジョイント46が通る孔が設けられており、第3シリンダピストン41が両側ブラケット47を介して第3ベース部材62に固定されていると共に、位置決めプレート44aが図示しないボルトにより固定されている。更に、第3ベース部材62には図5に示されるような第2ベース部材61を第1ベース部材60に対して上下に動かすための上下シリンダ63が図示しないボルトにより固定されており、この上下シリンダ63のピストンロッド64は第3ベース部材62に対して上下動可能になっている。このピストンロッド64の先端には第2ベース部材61が固定されており、第2ベース部材61は支柱39cの途中に設けられたガイド39cにガイドされて上下に滑らかに摺動するようになっている。このガイド39dは、図5においては1つしか図示していないが、図5のガイド39dの後ろ側と他に1ヶ所に設けられ、第1ベース部材60には第2ベース部材61の所定範囲外の下方への動きを制限するためにストッパ60aが設けられており、第2ベース部材61は第1及び第3ベース部材間を所定範囲内で上下に動く。
【0021】
尚、このストッパ60aは、第2ベース部材60の側に設けることも可能である。
【0022】
第1シリンダピストン31は、図5に示されるように第2ベース部材61側に固定されるが、その出力となるピストンロッド32にはカム16を爪部35で支持する支持部材34がピストンロッド32側に配設されたジョイント38によりピン33で連係される。この支持部材34は図示しないブラケットによりピン36側が第2ベース部材61に支持される。第1ピストン51が作動し、ピストンロッド32が下降した場合には、支持部材34はジョイントに設けられた長孔にそって支持部材34を支持するピン33が摺動し、ピン36を中心にして図5に示す時計方向に回動することで爪部35でカム16を支持するものとなる。
【0023】
第2シリンダピストン51は、第2ベース部材61側に一側が固定されるが、出力軸となるピストンロッド52にはロアアーム18を爪部55で支持する支持部材54がピストンロッド52側に配設されたジョイント57を介して連係されている。この支持部材54は図示しないブラケットにより第2ベース部材61に支持され、第2ピストン51が作動した場合には、支持部材54はピン56を中心にして図6に示す時計方向に回動することで爪部55でロアアーム18を支持するものとなる。
【0024】
第3シリンダピストン41は、図6に示されるように第3ベース部材62側に固定されるが、ピストンロッド42にはレバー19のヒンジ部19aを支持するL字型の支持部材44が回動可能なようにジョイント46の長孔により支持され、この長孔を支持部材44を支持するピン43が摺動し、ピン43を中心にして長孔に沿って回動可能となり、ピストンロッド42が下降した場合には、支持部材は図6に示す反時計方向に回動されることになる。
【0025】
つまり、支持部材44はシリンダピストン41内部で摺動を行うピストンの作動によりピストンロッド42が上下方向に動くことによりジョイント46の長孔を支持部材44を支持するピン43は摺動することで支持部材44はピン43を中心としてピストンロッド下降時には反時計方向に回転し、レバー19のヒンジ部19aを横方向から支持するものとなる。
【0026】
更には図5に示されるように、シリンダ63の後ろにもポール17を支持する支持部材84が支持部材34の構成と同じ機構のものが設けられており(図4参照)、以上のことから、図7に示す如く、第1から第3のシリンダピストン31,51,41に関し、シリンダピストン、ピストンロッド、ジョイント、支持部材により組付け部品を支持する支持装置を構成している。
【0027】
尚、上記に示した支持部材54,34,84,44を作動させるシリンダの制御、及びロボット20のアーム21の制御は予め定められた動作を行うようにプログラムが組まれ、図示しない制御装置により制御される。
【0028】
次に、自動組付け装置20の作動について説明する。
【0029】
ロボット10のアーム21は、初期位置から最初、ポール17が供給される場所まで移動する。この移動後、ポール17を位置決めプレート37により位置が決められた状態で図示しないピストンシリンダを作動させポール17を支持部材84で支持する。次に、ポール17を支持した状態でアーム21は、今度、カム16が供給される場所まで移動し、カム16が位置決めプレート37のカム形状に沿ったガイド面に当接した状態となるところまで下降し、第1シリンダピストン31を作動させピストンロッド32を下方に押し下げることによりカム16を支持する支持部材34はピン36を中心に回動することで爪部35がカム16の端面に当接し、カム16が支持される。この場合、ポール17とカム16は位置決めプレート37と支持部材84,34により挟まれ支持された状態となる。その後、アーム21はロアアーム18が供給される場所まで移動し、位置決めピン39a,39bにより位置決めされ,ポール17がロアアーム18の直線状の凹面18cに、また、カム16が円周状の凹面に配設されるように下降し、シリンダピストン51を作動させて、ピストンロッド52を下方に押し下げることにより支持部材54はピン56を中心にして図6に示す時計方向に回転し、この回動により爪部55でロアアーム18を支持する。このとき、ポール17、カム16、ロアアーム18を共に支持しているものとなる。その後、レバー19が供給される場所にアーム21が移動する。レバー19が供給される位置に移動すると、レバー19のヒンジ部19aがロアアーム18の孔18aとカム16の孔16aに貫通し、位置決めプレート44aにヒンジ部19aが位置決めされた状態で第3シリンダピストン41を作動させ、ピストンロッド42を下方に押し下げることでピン43を中心にして支持部材44は図6に示す反時計方向に回動するものとなる。こうした動作によりレバー19を支持した状態10で、アーム21を組付けられた部品を置く組付け台の上に移動させ、組付け台の上に組付けられた部品を置き、ポール17,カム16,ロアアーム18,レバー19を支持する支持部材全てを解除させた後、アーム21を上昇させることで、支持部材の解除により組付け台が置かれている場所でポール17,カム16,ロアアーム18,レバー19の組付けが完了する。
【0030】
本発明によれば、ベース部材と、該ベース部材に設けられ第1部品の位置を決める第1位置決め部材と、該第1位置決め部材により位置決めされた前記第1部品を支持する第1支持装置と、前記ベース部材に固定され第2部品の位置を決める第2位置決め部材と、該第2位置決め部材により位置決めされた前記第2部品を支持する第2支持装置と、前記ベース部材に固定され第3部品の位置を決める第3位置決め部材と、該第3位置決め部材により位置決めされた前記第3部品を支持する第3支持装置とを少なくとも有するアームを備える自動組付け装置であって、前記第1支持装置と前記第2支持装置とは、異なる方向から前記第1部品と前記第2部品とを支持するものであり、前記アームは、前記第1部品を第1位置決め部材で位置決めした状態で前記第1支持装置で第1部品を支持し、その後、前記第2部品が供給される場所まで移動し前記第2部品に前記第1部品を組付けるとともに前記第2部品を前記第2位置決め部材で位置決めした状態で前記第2支持装置により支持し、その後、第3部品が供給される場所まで移動して第3部品に前記第2部品を組付けるとともに前記第3部品を前記第3位置決め部材で位置決めした状態で前記第3支持装置により支持した後、前記アームを移動させ、その後、前記第1支持装置、前記第2支持装置及び前記第3支持装置を解除して、前記第1位置決め部材、前記第2位置決め部材及び前記第3位置決め部材による位置決めを解除し、前記第1部品、前記第2部品及び前記第3部品の組付けを完了することにより、第1部品を第1位置決め部材で位置決めした状態で第1支持装置により支持し、その後、第2部品に第1部品を組みつけ第2部品を第2位置決め部材で位置決めした状態で第2支持装置により支持し、その後、第3部品に第2部品を組付け第3部品を第3位置決め部材で位置決めした状態で第3支持装置により支持して組付けが行え、部品の支持と組付けが一緒に行える装置が提供されるものとなる。
【0031】
この場合、支持装置をベース部材に設けられたシリンダピストンと、シリンダピストンの出力軸となるピストンロッドと、ピストンロッドに対して回動可能な支持部材とで構成すれば、シリンダピストンの作動によってシリンダロッドが可動され、部品が確実に支持されるものとなる。
【0032】
また、ベース部材に設けられた第1位置決め部材に第1部品を位置決めした状態で第1支持装置の作動により支持し、その後、前記第2部品が供給される場所まで移動し第2部品に前記第1部品を組み付けるとともに、前記第2部品を、前記ベース部材に設けられた第2位置決め部材で位置決めした状態で第2支持装置の作動により前記第1位置決め部材とは異なる方向から支持し、その後、第3部品が供給される場所まで移動して第3部品に前記第2部品を組付けるとともに、前記ベース部材に設けられた第3位置決め部材に第3部品を位置決めした状態で第3支持装置の作動により支持した後、前記ベース部材を移動させ、その後、前記第1支持装置、前記第2支持装置及び前記第3支持装置を解除して、前記第1位置決め部材、前記第2位置決め部材、前記第3位置決め部材による位置決めを解除し、前記第1部品、前記第2部品及び前記第3部品の組付けを完了すれば、第1、第2及び第3位置決め部材と第1、第2及び第3支持装置を設けることにより、部品の支持と組付けが一緒に行えるものとなる。
【0033】
この場合、自動組付け装置は組付け時には常に組付けの部品を支持する状態となり、組付けを行っていない無駄な工程がなくなり、組付け時間の短縮が図れる。大量生産を行うときには生産性が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態における自動組付け装置による組付け方法である。
【図2】 図1に示す方法で組付けを行った場合の組付け状態を示す概念図である。
【図3】 本発明の一実施形態における自動組付け装置で組付けを行う部品の組付け図である。
【図4】 図3を組付ける自動組付け装置の支持部材の配置図である。
【図5】 図4に示すa視図である。
【図6】 図4に示すb視図である。
【図7】 本発明の一実施形態における支持装置の一例を示す図である。
【図8】 従来のロボットによる自動組付けの手順を示す概要図である。
【図9】 図8の組付けの具体例である。
【図10】 従来の別の組付け方法である。
【符号の説明】
1 チャック装置
3 供給治具
4 組付け台
10 ロボット
11,12,13,14 部品(組付け部品)
16,17,18,19 部品(組付け部品)
20 自動組付け装置
21 アーム
31,41,51 シリンダピストン(支持装置)
32,42,52 ピストンロッド(支持装置)
37,44a 位置決めプレート(位置決め部材)
39a,39b 位置決めピン(位置決め部材)
60,61,62 ベース部材
Claims (4)
- ベース部材と、該ベース部材に設けられ第1部品の位置を決める第1位置決め部材と、該第1位置決め部材により位置決めされた前記第1部品を支持する第1支持装置と、前記ベース部材に固定され第2部品の位置を決める第2位置決め部材と、該第2位置決め部材により位置決めされた前記第2部品を支持する第2支持装置と、前記ベース部材に固定され第3部品の位置を決める第3位置決め部材と、該第3位置決め部材により位置決めされた前記第3部品を支持する第3支持装置とを少なくとも有するアームを備える自動組付け装置であって、前記第1支持装置と前記第2支持装置とは、異なる方向から前記第1部品と前記第2部品とを支持するものであり、前記アームは、前記第1部品を第1位置決め部材で位置決めした状態で前記第1支持装置で第1部品を支持し、その後、前記第2部品が供給される場所まで移動し前記第2部品に前記第1部品を組付けるとともに前記第2部品を前記第2位置決め部材で位置決めした状態で前記第2支持装置により支持し、その後、第3部品が供給される場所まで移動して第3部品に前記第2部品を組付けるとともに前記第3部品を前記第3位置決め部材で位置決めした状態で前記第3支持装置により支持した後、前記アームを移動させ、その後、前記第1支持装置、前記第2支持装置及び前記第3支持装置を解除して、前記第1位置決め部材、前記第2位置決め部材及び前記第3位置決め部材による位置決めを解除し、前記第1部品、前記第2部品及び前記第3部品の組付けを完了することを特徴とする自動組付け装置。
- 前記第1位置決め部材は、2つの前記第1部品の位置を決めるものであり、前記第1支持装置は、前記位置決め部材により位置決めされた2つの第1部品を支持するための2つの支持装置を備え、前記アームは、2つの前記第1部品を位置決め及び支持した後、前記第2部品が供給される場所に移動して、2つの前記第1部品を前記第2部品に組付けるものである請求項1に記載の自動組付け装置。
- 前記支持装置は、前記ベース部材に設けられたシリンダピストンと、該シリンダピストンの出力軸となるピストンロッドと、該ピストンロッドに対して回動可能な支持部材とで構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の自動組付け装置。
- ベース部材に設けられた第1位置決め部材に第1部品を位置決めした状態で第1支持装置の作動により支持し、その後、前記第2部品が供給される場所まで移動し第2部品に前記第1部品を組み付けるとともに、前記第2部品を、前記ベース部材に設けられた第2位置決め部材で位置決めした状態で第2支持装置の作動により前記第1位置決め部材とは異なる方向から支持し、その後、第3部品が供給される場所まで移動して第3部品に前記第2部品を組付けるとともに、前記ベース部材に設けられた第3位置決め部材に第3部品を位置決めした状態で第3支持装置の作動により支持した後、前記ベース部材を移動させ、その後、前記第1支持装置、前記第2支持装置及び前記第3支持装置の支持を解除して、前記第1位置決め部材、前記第2位置決め部材及び前記第3位置決め部材による位置決めを解除し、前記第1部品、前記第2部品及び前記第3部品の組付けを完了することを特徴とする自動組み付け装置の組み付け方法。
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JP34113796A JP3893652B2 (ja) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | 自動組付け装置およびその組付け方法 |
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JP34113796A JP3893652B2 (ja) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | 自動組付け装置およびその組付け方法 |
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