JP4597053B2 - ワーク組立装置及び組立方法 - Google Patents
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Description
本発明は、例えばワークを搬送しながら各種部品等を組付けていくのに便利なワーク組立装置及び組立方法に関する。
従来、例えばワークを搬送しながら各種組付け部品を組付けるような装置として、パレット本体に対して回動自在な補助パレットを設け、この補助パレットにワークを固定して搬送するとともに、組付け部に搬送した後、補助パレットを所定角度傾斜させて位置決めすることにより、ワークを所定の姿勢に変化させて組付作業を容易にするような技術が知られている。（例えば、特許文献１参照。）
また、例えばワークの被圧入部に圧入部品を供給し圧入するようにした装置として、アーム部先端のワーク保持部によりフローティング機構を介して圧入部品を把持し、これを、部品供給装置で所定の供給位置に供給した後、昇降ヘッドによって圧入するような装置が知られている。（例えば、特許文献２参照。）
更に、組立のため、複数のワークを組み合わせる際にワークが損傷するのを防止するため、第１の部品をクランプフィンガーで把持し、これを移動装置で移動させて第２の部品に当接するまで、クランプフィンガーにかかる圧力を圧力検出センサで検出するような装置などが知られている（例えば、特許文献３参照）。
また、例えば車両用エンジンを組み立てる組立ラインとして、メインラインやサブラインに沿ってワーク本体を流動させつつ、組付け用部品を組付けるような組立ラインが知られている（例えば、特許文献４参照）。
更に、ワークの処理や加工を行う一連の工程途中に、ワーク反転工程でワークの姿勢を変換することにより、作業者の作業負担の軽減を図ると同時に作業時間の短縮を図るようにした技術も知られている（例えば、特許文献５参照）。
特開平１０−２３５５７７号公報
特開２０００−１５８２４２号公報
特開２００２−２５４２５４号公報
特開平１−２２８７４１号公報
特開平１０−２６５０１５号公報
まず、特許文献１に開示される技術においては、ワークの姿勢を傾けたり、この姿勢を固定する作業がすべて作業者の人力に頼られているため、作業の効率化に限度があるという課題があった。
一方、パレット本体側に姿勢変化のための駆動源や、固定機構を設けようとすると、パレット本体の重量が嵩むと同時に、全てのパレット本体に駆動源などを設ける必要が生じるため、設備費用も嵩むという問題があった。
一方、パレット本体側に姿勢変化のための駆動源や、固定機構を設けようとすると、パレット本体の重量が嵩むと同時に、全てのパレット本体に駆動源などを設ける必要が生じるため、設備費用も嵩むという問題があった。
そこで本発明は、例えば車両用エンジン等のように組付け面を多面に備えたワークを搬送しながら、組付け工程において各種部品等を組付けるのに作業容易であり、また、設備を簡素に且つ安価に構成できるようにすることを目的とする。
更に、特許文献２や３に開示される技術は、いずれも取り扱うワークや部品が一種類に限られているため、部品の把持や位置決めにさほど困難を伴わないが、ワークに対して多数の部品を組付けるような場合、それを一つの装置で行おうとすると、装置が複雑化すると同時に、設備費用もかかるという問題があった。
また、部品の位置決めと、ボルトの締め付けを別個の装置で行おうとする場合にも、装置が複雑化するとともに作業効率が低下するという問題があった。
また、部品の位置決めと、ボルトの締め付けを別個の装置で行おうとする場合にも、装置が複雑化するとともに作業効率が低下するという問題があった。
そこで本発明は、特に、ワークに対して多種類の組付け用部品を組付けるにあたり、一台の装置で組付け用部品の位置決めから締結までの作業を効率良く行えるようにするとともに、装置の複雑化を避け、しかも安価な設備費用で構成できるようにすることを目的とする。
また、特許文献４のようにメインラインやサブラインを流動させながら組付け用部品を組付けていく方法の場合、平面的な占有スペースが大きくなるとともに、必要に応じて各組付けステーションでワークの姿勢を変換させなければならず、作業の効率化の面からも問題があった。
また、特許文献５のように、処理や加工等の一連の工程の途中にワーク反転工程を設ける方法の場合でも、多面に部品組付け面を有するワークの場合は、ワーク反転工程を複数設けなければならず、スペース面や作業の効率化の面で限度があった。
そこで本発明は、多面に部品組付け面を有するワークに対して効率的に組付け作業を行うことができるようにし、しかも組付けスペースの省スペース化を図ることを目的とする。
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明では、部品組付け面を多面に備えたワークを回転させて、各部品組付け面を順次上向き水平姿勢に変換させるワーク保持治具と、このワーク保持治具の上部に設けられ且つ組付け用部品をワークの上方に位置決めしてボルトを縦向きに締め付けることのできる部品把持装置を備えたワーク組立装置であって、前記ワーク保持治具は、略Ｌ字型をしていて且つ、部品組付け面を多面に備えたワークを保持するものであって、駆動部を備えたコラムに対して着脱自在にされ、略Ｌ字の一方側の面に、ワークを保持するための保持部と、この保持部を回転させるための第１の回転機構の一部が設けられるとともに、略Ｌ字の他方側の面の外側に、前記コラムに連結するための連結機構と、ワーク保持治具を回転させるための第２の回転機構と、が設けられ、前記ワーク保持治具がコラムに連結された状態で前記駆動部が駆動されると、ワークの姿勢が変換され、前記保持部の回転とワーク保持治具の回転との組合せによって、すべての部品組付け面が、上向き水平状態に保持されるようにした。
また請求項２に係る発明では、部品組付け面を多面に備えたワークを保持する略Ｌ字型のワーク保持治具を持つワーク組立装置であって、前記保持治具は、駆動部を備えたコラムに対して着脱自在にされ、略Ｌ字の一方側の面に、ワークを保持するための保持部と、この保持部を回転させるための第１の回転機構の一部が設けられるとともに、略Ｌ字の他方側の面の外側に、前記コラムに連結するための連結機構と、ワーク保持治具を回転させるための第２の回転機構と、が設けられ、前記ワーク保持治具がコラムに連結された状態で前記駆動部が駆動されると、ワークの姿勢が変換され、前記保持部の回転とワーク保持治具の回転との組合せによって、すべての部品組付け面が上向き水平状態に保持されるようにした。
このようにワークを保持するワーク保持治具と、ワークの姿勢を変換するための駆動部を分離して構成し、例えば、ワーク保持治具によってワークを搬送するとともに、部品を組付ける箇所でワーク保持治具とコラムを結合させ、駆動部によってワークの姿勢を変換するようにすることで、搬送治具（ワーク保持治具）の重量が嵩むような不具合がなく、設備を簡素に構成できるとともに、設備費用を安価にすることができる。
そしてワークの姿勢を変更する際、すべての部品組付け面が上向き水平状態になるようにし、すべての組付け用部品を上方から組付けるようにすれば、結合ボルトの姿勢が常に垂直姿勢になって安定した状態で容易に組付けることができる。
ここで、ワーク保持治具をコラムに連結する際、駆動部の回転力を、第１、第２の回転機構を通じて保持部やワーク保持治具に伝達できるような機構を採用する必要があり、例えば、キー嵌合やギヤ噛合等によって駆動部の出力軸とワーク保持治具の入力軸などを結合できるようにする。
そしてワークの姿勢を変更する際、すべての部品組付け面が上向き水平状態になるようにし、すべての組付け用部品を上方から組付けるようにすれば、結合ボルトの姿勢が常に垂直姿勢になって安定した状態で容易に組付けることができる。
ここで、ワーク保持治具をコラムに連結する際、駆動部の回転力を、第１、第２の回転機構を通じて保持部やワーク保持治具に伝達できるような機構を採用する必要があり、例えば、キー嵌合やギヤ噛合等によって駆動部の出力軸とワーク保持治具の入力軸などを結合できるようにする。
更に請求項３に係る発明では、前記保持部に切抜き穴を形成するようにした。
そしてこの切抜き穴を通してワークの保持面側に部品を組付けるようにすれば、ワークの保持面側に部品取付け面がある場合でも、洩れなく上方から部品を組み付けることができる。
そしてこの切抜き穴を通してワークの保持面側に部品を組付けるようにすれば、ワークの保持面側に部品取付け面がある場合でも、洩れなく上方から部品を組み付けることができる。
また請求項４に係る発明では、前記保持部を回転させるための第１の回転機構として、保持部側のギヤに噛合するウォームギヤを設けるようにした。
このように、第１の回転機構として、保持部側のギヤに噛合するウォームギヤを設ければ、例えば搬送中等にワークが回転した場合でも、ワーク保持治具の入力軸と駆動部の出力軸のキー嵌合等の位相ずれが生じにくくなり、連結に支障が生じない。
このように、第１の回転機構として、保持部側のギヤに噛合するウォームギヤを設ければ、例えば搬送中等にワークが回転した場合でも、ワーク保持治具の入力軸と駆動部の出力軸のキー嵌合等の位相ずれが生じにくくなり、連結に支障が生じない。
更に請求項５に係る発明では、組付け用部品を組付ける際、組付け用部品のボルト挿通孔にボルトを挿入した状態にして所定の組付け位置に位置決めするようにした組付け用部品の把持装置を持つワーク組立装置において、前記組付け用部品の底面を支持することのできる爪と、前記ボルト挿通孔に挿入されるボルト頭部に嵌合自在なソケットと、このソケットを回転させるためのナットランナと、該ソケットの位置を検出する位置検出手段を設け、前記爪により組付け用部品の底面を支持すると同時に、前記ソケットをボルト頭部に嵌合させることで、組付け用部品の把持と位置決めを行うようにした。
そして、組付け用部品をワークの所定の組付け位置に位置決めするにあたり、例えば、ワーク本体の組付け面が上向き水平姿勢になるように姿勢を調整するようにし、この状態で組付け用部品を位置決めして組付けるようにすれば、組付け作業を安定した状態で楽に行うことができる。
この際、組付け用部品のボルト挿通孔にボルトを挿入した状態にし、この組付け用部品の底面の所定箇所を爪で支持すると同時に、ボルトの頭部にソケットを嵌合させて把持するようにすれば、組付け用部品の把持機構が簡素に構成されるとともに、ソケットの位置検出手段により位置決めが容易に行われるようになり、また、位置決め完了と同時にボルトの締め付け作業に移行するできるため、一連の作業の効率化が図れる。
ここで、爪の数は任意であり、組付け用部品の形状等によっては１つだけでも良いが、複数設けるようにすれば、組付け用部品の形状やサイズ等に拘わらず、ほとんどの組付け用部品を安定して把持できるため汎用性が増す。
また、組付け用部品に複数のボルト挿通孔がある場合、全てのボルト挿通孔のボルトを挿入させておく必要はなく、少なくとも１ヶ所のボルト挿通孔にボルトを挿入させておけば良い。
この際、組付け用部品のボルト挿通孔にボルトを挿入した状態にし、この組付け用部品の底面の所定箇所を爪で支持すると同時に、ボルトの頭部にソケットを嵌合させて把持するようにすれば、組付け用部品の把持機構が簡素に構成されるとともに、ソケットの位置検出手段により位置決めが容易に行われるようになり、また、位置決め完了と同時にボルトの締め付け作業に移行するできるため、一連の作業の効率化が図れる。
ここで、爪の数は任意であり、組付け用部品の形状等によっては１つだけでも良いが、複数設けるようにすれば、組付け用部品の形状やサイズ等に拘わらず、ほとんどの組付け用部品を安定して把持できるため汎用性が増す。
また、組付け用部品に複数のボルト挿通孔がある場合、全てのボルト挿通孔のボルトを挿入させておく必要はなく、少なくとも１ヶ所のボルト挿通孔にボルトを挿入させておけば良い。
また請求項６に係る発明では、前記爪を、前記ソケットに対して接近、離脱自在にした。
このようにソケットに対して爪を接近、離脱自在にすれば、例えば組付け用部品を所定の位置に位置決めしてボルトを締付ける途中などに爪を離脱させることができるようになり、組付け部品底面とワーク本体上面との間に隙間がないような場合でも適用することができる。
このようにソケットに対して爪を接近、離脱自在にすれば、例えば組付け用部品を所定の位置に位置決めしてボルトを締付ける途中などに爪を離脱させることができるようになり、組付け部品底面とワーク本体上面との間に隙間がないような場合でも適用することができる。
また請求項７に係る発明では、前記爪を、相互間隔が調整可能に一対設けるようにした。
このように一対の爪を設ければ、組付け用部品の底面を二ヶ所で支持できるようになり、組付け用部品のサイズ等が大きくなっても、また形状が異なる場合でもより安定した状態で把持できる。
このように一対の爪を設ければ、組付け用部品の底面を二ヶ所で支持できるようになり、組付け用部品のサイズ等が大きくなっても、また形状が異なる場合でもより安定した状態で把持できる。
更に請求項８に係る発明では、請求項１記載のワーク組立装置を使用して、ワークを組立てするワーク組立方法において、前記部品組付け面の上方に組付け用部品を位置決めする際、予め、少なくとも１ヶ所のボルト挿通孔にボルトを挿通し、このボルト頭部に締付け具のソケットを嵌合させて位置決めし、ボルトを縦向きに締め付けていくものであって、ボルトを縦向きに締め付けた後、部品組付け面を多面に備えたワークを回転させて、各部品組付け面を順次上向き水平姿勢に変換し、その後、前記部品組付け面の上方に順次組付け用部品を位置決めすることを繰り返し、ボルトを縦向きに締め付けていくようにした。
こうすれば、重力を利用することができるようになり、例えば組付け用部品の傾きや、ボルトの倒れ等の心配がなくなって組付け作業を円滑に行うことができる。また、部品把持装置の把持機構等を簡素に構成できる。
このようにボルト頭部にソケットを嵌合させて位置決めすれば、位置決め手段を簡素に構成できるとともに、位置決め後そのまま締付け作業に移行することができ、効率的である。
なお、組付け用部品に複数のボルト挿通孔がある場合には、少なくとも１ヶ所のボルト挿通孔にボルトを挿通させておけばよい。
また、必要に応じて、ボルト頭部に嵌合するソケットにも、組付け用部品を把持する把持機構の一部の機能を持たせるようにしてもよい。この場合は、一方側の爪で組付け用部品の底面を支持するとともに、ソケットをボルト頭部に嵌合させることによって、爪とソケットにより組付け用部品を把持する。
このようにボルト頭部にソケットを嵌合させて位置決めすれば、位置決め手段を簡素に構成できるとともに、位置決め後そのまま締付け作業に移行することができ、効率的である。
なお、組付け用部品に複数のボルト挿通孔がある場合には、少なくとも１ヶ所のボルト挿通孔にボルトを挿通させておけばよい。
また、必要に応じて、ボルト頭部に嵌合するソケットにも、組付け用部品を把持する把持機構の一部の機能を持たせるようにしてもよい。この場合は、一方側の爪で組付け用部品の底面を支持するとともに、ソケットをボルト頭部に嵌合させることによって、爪とソケットにより組付け用部品を把持する。
本発明に係るワーク保持治具は、例えば車両用エンジン等のように部品組付け面を多面に備えたワークを搬送しながら、組付け工程において各種部品等を組付けていくのに作業容易であり、また、組付け設備を簡素に且つ安価に構成できるようにされ、組み付け時には、本ワーク保持治具によりワークの組付け面を常に上向き水平姿勢に変換しつつ、その上方から組付け用部品を縦向きに組付けていくことができるようにされている。
請求項１乃至４に係る発明では、部品組付け面が多面に形成されるワークを保持する略Ｌ字型のワーク保持治具として、駆動部を備えたコラムに対して着脱自在にし、両者を連結した状態で駆動部を駆動させると、ワークの姿勢が変換され、それぞれの部品組付け面が上向き水平状態に保持できるようにすることで、ワーク保持治具を簡素に且つ安価に構成できるとともに、部品組付け面を上向き水平状態に変換しながら組付けることで、組付け作業が容易となり、安定した状態で部品を取り付けることができる。
そして、ワークを固定するための保持部に切抜き穴を形成すれば、ワークの固定面側に部品取付け面がある場合でも、洩れなく部品を組み付けることができる。
また、保持部を回転させるための第１の回転機構として、保持部側のギヤに噛合するウォームギヤを設ければ、例えば搬送中等にワークが回転した場合でも、ワーク保持治具の入力軸と、駆動部における出力軸のキー嵌合等の位相ずれが生じにくくなり、連結が円滑に行われる。
そして、ワークを固定するための保持部に切抜き穴を形成すれば、ワークの固定面側に部品取付け面がある場合でも、洩れなく部品を組み付けることができる。
また、保持部を回転させるための第１の回転機構として、保持部側のギヤに噛合するウォームギヤを設ければ、例えば搬送中等にワークが回転した場合でも、ワーク保持治具の入力軸と、駆動部における出力軸のキー嵌合等の位相ずれが生じにくくなり、連結が円滑に行われる。
請求項５乃至７に係る発明においては、ワーク本体の組付け用部品を組付けるにあたり、あらかじめボルト挿通孔にボルトを挿入し、組付け用部品の底面を爪で支持するとともに、ボルトの頭部にソケットを嵌合させて把持し、このソケットの位置を位置検出手段によって検出することにより、組付け用部品の把持と位置決めが同時に行われ、把持機構や位置決め機構が簡素に構成されるとともに、位置決めから組付けまでの一連の作業を効率的に行うことができる。
この際、ソケットに対して爪を接近、離脱自在にすれば、例えば組付け部品底面とワーク本体上面との間に隙間がないような場合でも適用できるようになる。
また、爪を一対設け、相互間隔が調整可能なようにすれば、組付け用部品の底面を安定した二ヶ所で支持できるようになる。
この際、ソケットに対して爪を接近、離脱自在にすれば、例えば組付け部品底面とワーク本体上面との間に隙間がないような場合でも適用できるようになる。
また、爪を一対設け、相互間隔が調整可能なようにすれば、組付け用部品の底面を安定した二ヶ所で支持できるようになる。
請求項８に係る発明では、ワーク保持部材によってワークの部品組付け面を順次上向き水平姿勢に変換し、その上方からボルトを縦向きに締め付けて組付け用部品を組付けていくようにすれば、重力を利用することができるようになって、組付け用部品の傾きや、ボルトの倒れ等の心配がなくなって組付け作業を円滑に行うことができ、また、部品把持装置の把持機構等を簡素に構成できる。
また、部品組付け面の上方に組付け用部品を位置決めする際、少なくとも１ヶ所のボルト挿通孔にボルトを挿通させ、このボルト頭部に締付け具のソケットを嵌合させて位置決めするようにすれば、位置決め手段を簡素に構成でき、しかもその後の作業を効率的に行うことができる。
また、部品組付け面の上方に組付け用部品を位置決めする際、少なくとも１ヶ所のボルト挿通孔にボルトを挿通させ、このボルト頭部に締付け具のソケットを嵌合させて位置決めするようにすれば、位置決め手段を簡素に構成でき、しかもその後の作業を効率的に行うことができる。
本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで図１は本ワーク組立装置のイメージを示す斜視図、図２はワーク組立システム全体の正面図、図３は同ワーク組立システムの平面図、図４はワーク保持治具とコラムの説明図、図５はワーク保持治具の内部構造の説明図、図６はワーク保持治具によるワークの姿勢変化の一例を示す説明図、図７は部品把持装置で部品を把持した状態の説明図、図８は縦向きに組付ける場合の有利性を示す説明図である。
ここで図１は本ワーク組立装置のイメージを示す斜視図、図２はワーク組立システム全体の正面図、図３は同ワーク組立システムの平面図、図４はワーク保持治具とコラムの説明図、図５はワーク保持治具の内部構造の説明図、図６はワーク保持治具によるワークの姿勢変化の一例を示す説明図、図７は部品把持装置で部品を把持した状態の説明図、図８は縦向きに組付ける場合の有利性を示す説明図である。
本発明に係るワーク組立装置は、多面に部品組付け面を有するワークに対して効率的に組付け作業を行うことができ、しかも組付けスペースの省スペース化を図ることができるようにされ、多面に部品組付け面を有するワークＷをワーク保持治具１０で保持した後、これを組付け部５のワーク組立装置６に向けて搬送し、ワークＷの姿勢を変換することにより、部品組付け面を順次上向き水平姿勢に変換し、その上方から部品把持装置１２で把持される組付け用部品Ｂをすべて上方から組付けていくことができるような組立用設備に適用され、本実施例では、車両用エンジンの組立設備に適用されている。
そこで、本発明に係るワーク組立装置６を説明するに先立ち、ワーク組立システム全体の構成概要について、図２及び図３に基づき説明する。
車両用エンジンを組み立てるためのワーク組立システム１は、図２に示すように、シリンダブロックとシリンダヘッドが組合わされるワークＷを搬送するためのワーク搬送コンベア２と、空パレットＰを払出し搬送するための空パレット払出しコンベア３と、組付け用部品ＢをパレットＰで搬送するための部品搬送コンベア４が、下層から上方に向けて三段に構成され、各コンベアの両脇に、一対の組付け部５が設けられており、この組付け部５には、図１にも示すようなワーク組立装置６が配設されている。
そして、前記ワークＷは、ワーク保持治具１０に保持された状態でワーク搬送コンベア２上を搬送するようにされ、また、このワークＷは、周囲六面以上に部品組付け面を備えている。
車両用エンジンを組み立てるためのワーク組立システム１は、図２に示すように、シリンダブロックとシリンダヘッドが組合わされるワークＷを搬送するためのワーク搬送コンベア２と、空パレットＰを払出し搬送するための空パレット払出しコンベア３と、組付け用部品ＢをパレットＰで搬送するための部品搬送コンベア４が、下層から上方に向けて三段に構成され、各コンベアの両脇に、一対の組付け部５が設けられており、この組付け部５には、図１にも示すようなワーク組立装置６が配設されている。
そして、前記ワークＷは、ワーク保持治具１０に保持された状態でワーク搬送コンベア２上を搬送するようにされ、また、このワークＷは、周囲六面以上に部品組付け面を備えている。
そして、組付け部５のワーク組立装置６には、ワーク保持治具１０が連結自在なコラム１１が配設され、このコラム１１は、反転機構により、垂直軸周りに回転して向きを変更することができるようにされるとともに、このコラム１１の上方には、組付け用部品Ｂを把持するための一対のアームを備えた組付け用部品把持装置１２が設けられている。
そして、前記組付け部５と前記ワーク搬送コンベア２との間には、図３にも示すように、前後方向に複数列の移送路２ａが設けられ、また、組付け部５と前記空パレット払出しコンベア３との間にも、前後方向に複数列の移送路３ａが設けられるとともに、組付け部５と前記部品搬送コンベア４との間にも、前後方向に複数列の移送路４ａが設けられおり、最上段の移送路４ａと中段の移送路３ａのうち、搬路上流側の移送路４ａ、３ａ間には、不図示の昇降機構が設けられている。そして、部品搬送コンベア４を通してパレットＰ上の組付け用部品Ｂが搬送されて搬路上流側の移送路４ａまで移送されてくると、前記昇降機構によってパレットＰごと中段の移送路３ａに向けて降下させ、組付け用部品Ｂを部品把持装置１２に受け渡した後、空パレットＰを空パレット払出しコンベア３に送り出す
ようにされている（図２、図３の左方の流れ図）。
ようにされている（図２、図３の左方の流れ図）。
一方、ワーク搬送コンベア２上をワーク保持治具１０によって保持されるワークＷが搬送され、移送路２ａを通して組付け部５のワーク組立装置６に移送されると、ワーク保持治具１０がコラム１１に連結されるようになっており（図３の右方の流れ図参照）、ワーク保持治具１０が連結されたコラム１１は１８０度回転して向きを変え（図２、図３の左方の状態図参照）、前記部品把持装置１２の下方にワークＷを位置させることができるようにされている。
それでは、ワーク保持治具１０とコラム１１の構成の細部について図４乃至図６に基づき説明する。
ワーク保持治具１０は、略Ｌ字型の治具本体１３を備えており、この治具本体１３の垂直面側の外側に、コラム１１に連結するための連結機構１４を備えるとともに、他面側の内側に、ワークＷを保持するための保持部１５を備えており、この保持部１５には、ワークＷを自動クランプする自動クランパ（不図示）が設けられている。
ワーク保持治具１０は、略Ｌ字型の治具本体１３を備えており、この治具本体１３の垂直面側の外側に、コラム１１に連結するための連結機構１４を備えるとともに、他面側の内側に、ワークＷを保持するための保持部１５を備えており、この保持部１５には、ワークＷを自動クランプする自動クランパ（不図示）が設けられている。
そして、この治具本体１３の内部には、前記保持部１５を回転させるための第１の回転機構１６が設けられており、この第１の回転機構１６は、図５に示すように、入力ギヤ１７から伝達ベルト１８を介して回転が伝達される被動ギヤ１９と、この被動ギヤ１９と一体の軸２０に設けられるウォームギヤ２１と、このウォームギヤ２１に噛合するホイールギヤ２２を備えており、このホイールギヤ２２が保持部１５と一体に設けられている。
そして、前記入力ギヤ１７は、前記連結機構１４の一部であるキー嵌合部２３（図４）と一体に回転するようにされており、このキー嵌合部２３は、後述するように、コラム１１に取り付けられる第１駆動モータ２４の出力軸にキー嵌合可能にされている。
前記連結機構１４は、前述のキー嵌合部２３のほか、治具本体１３に固定される第２の回転機構としてのギヤ噛合部２５（図４）を備えており、このギヤ噛合部２５は、コラム１１に取り付けられる第２駆動モータ２６の出力軸のギヤ（不図示）と噛合可能にされている。
このため、連結機構１４を介してコラム１１にワーク保持治具１０を連結した後、第２駆動モータ２６を駆動させると、ギヤ噛合部２５を介してワーク保持治具１０の治具本体１３が水平軸まわりに回転し、第１駆動モータ２４を駆動させると、第１の回転機構１６を介して保持部１５が治具本体１３の回転方向に対して直角軸まわりに回転することになり、ワークＷの全ての面を上向き水平姿勢にセットすることができるようにされており、その姿勢変化の一例は、図６の通りである。すなわち、図６（ａ）は、保持部１５上にワークＷをセットして自動クランプした状態であり、この状態から、第１駆動モータ２４で保持部１５を９０度回転させた状態は（ｂ）のとおりであり、第２駆動モータ２６でワーク保持治具１０を９０度回転させた状態は（ｃ）のとおりである。
このため、連結機構１４を介してコラム１１にワーク保持治具１０を連結した後、第２駆動モータ２６を駆動させると、ギヤ噛合部２５を介してワーク保持治具１０の治具本体１３が水平軸まわりに回転し、第１駆動モータ２４を駆動させると、第１の回転機構１６を介して保持部１５が治具本体１３の回転方向に対して直角軸まわりに回転することになり、ワークＷの全ての面を上向き水平姿勢にセットすることができるようにされており、その姿勢変化の一例は、図６の通りである。すなわち、図６（ａ）は、保持部１５上にワークＷをセットして自動クランプした状態であり、この状態から、第１駆動モータ２４で保持部１５を９０度回転させた状態は（ｂ）のとおりであり、第２駆動モータ２６でワーク保持治具１０を９０度回転させた状態は（ｃ）のとおりである。
そして、ワークＷの組付け面を上向き水平姿勢に変換しながら、前記部品把持装置１２で把持する組付け用部品Ｂを上から組付けていくが、この際、保持部１５に自動クランプされるワークＷのクランプ面側は、上向き水平姿勢にセットしても保持部１５の存在によって組付けることができない。このため、保持部１５のうち、部品組付け部位に対応する箇所には、図４に示すように、切抜き穴Ｈを形成しており、この切抜き穴Ｈを通して組付け用部品Ｂを組付けるようにしている。
次に、ワーク組立装置６の部品把持装置１２の構成の細部について、図１及び図７に基づき説明する。
部品把持装置１２は、図１にも示すように、一対の水平関節型定置式アーム３０を備えており、このアーム３０は、上下動自在にされるとともに、肩部ａと肘部ｂで水平面内で回動自在にされ、更に、手首の揺動部材３１も水平面内で回動自在にされている。
部品把持装置１２は、図１にも示すように、一対の水平関節型定置式アーム３０を備えており、このアーム３０は、上下動自在にされるとともに、肩部ａと肘部ｂで水平面内で回動自在にされ、更に、手首の揺動部材３１も水平面内で回動自在にされている。
そして、この揺動部材３１の下方には、組付け用部品Ｂの底面を支持するための爪３２が取り付けられており、また、揺動部材３１の先端部には、締付け具としてのナットランナ３３が取り付けられている。そしてこのナットランナ３３から下方に延出する回転軸先端には、ソケット３４（図７）が設けられており、このソケット３４には、不図示の位置検出手段が設けられている。
また、前記爪３２は不図示の駆動源によりソケット３４に対して接近、離脱自在にされている。
また、前記爪３２は不図示の駆動源によりソケット３４に対して接近、離脱自在にされている。
そして、このような部品把持装置１２で組付け用部品Ｂを把持するときは、図７に示すように、組付け用部品Ｂのボルト挿通孔Ｂｈに締結ボルトＤを挿通させ、組付け用部品Ｂが大きい場合は、部品Ｂの両端部底面をそれぞれのアーム３０の爪３２で支持するとともに、ボルトＤ頭部にソケット３４を嵌合させた状態で組付け用部品Ｂを所定の締結箇所に移動させることにより、部品Ｂの把持と所定箇所への位置決めを同時に行えるようにしている。
以上のようなワーク組立装置６の作用等について説明する。
図２に示すように、ワーク搬送コンベア２を介してワーク保持治具１０で保持されるワークＷが搬送され、移送路２ａを通して組付け部５に向けて移送されると、ワーク保持治具１０が連結機構１４を介してコラム１１に連結される。この際、ワークＷが搬送時の振動等によって姿勢が変化し、ホイールギヤ２２（図５）がワークＷに連れて回転して位相が変化するような場合でも、ホイールギヤ２２にはウォームギヤ２１が噛合しており、このウォームギヤ２１を介してキー嵌合部２３に接続されているため、キー嵌合部２３の位相が変化しにくく、連結に支障が生じるような不具合がない。
図２に示すように、ワーク搬送コンベア２を介してワーク保持治具１０で保持されるワークＷが搬送され、移送路２ａを通して組付け部５に向けて移送されると、ワーク保持治具１０が連結機構１４を介してコラム１１に連結される。この際、ワークＷが搬送時の振動等によって姿勢が変化し、ホイールギヤ２２（図５）がワークＷに連れて回転して位相が変化するような場合でも、ホイールギヤ２２にはウォームギヤ２１が噛合しており、このウォームギヤ２１を介してキー嵌合部２３に接続されているため、キー嵌合部２３の位相が変化しにくく、連結に支障が生じるような不具合がない。
そして、ワーク保持治具１０がコラム１１に連結されると、コラム１１は反転機構により１８０度反転して、ワークＷを部品把持装置１２の下方に位置させた後、第１、第２駆動モータ２４、２６を駆動して、ワークＷの所望の部品組付け面を上向き水平姿勢にセットする。
一方、組付け用部品Ｂは、パレットＰに載置されて部品搬送コンベア４を搬送され、搬路上流側の移送路４ａまで移送されると、昇降機構によって中段の移送路３ａに移し替えられる。そして、部品把持装置１２が組付け用部品Ｂを把持すると、空パレットＰは空パレット払出しコンベア３に向けて払出され、組付け用部品Ｂを把持した部品把持装置１２は、ワークＷの上向き水平姿勢の組付け面上の所定箇所に組付け用部品Ｂを位置決めする。
この際、ボルトＤ頭部に嵌合するソケット３４には、位置検出手段が設けられているため、組付け用部品Ｂの位置決めが容易になされるとともに、位置決めが完了すると、そのままボルトＤの締付け作業に移行することができ、ロスタイムが生じない。
そして、ボルトＤの締付けが開始され、ボルトＤの先端がボルト孔に螺合した段階で爪３２が後方に退避する。このため、組付け用部品Ｂの底面とワークＷの上面との間に、爪３２が入り込む隙間がない場合でも、その後の組付けの支障にはならない。
そして、ボルトＤの締付けが開始され、ボルトＤの先端がボルト孔に螺合した段階で爪３２が後方に退避する。このため、組付け用部品Ｂの底面とワークＷの上面との間に、爪３２が入り込む隙間がない場合でも、その後の組付けの支障にはならない。
そして、最初の組付け用部品Ｂの組付が完了すると、次の組付け用部品Ｂが同様な手順で部品把持装置１２に向けて搬送され、部品把持装置１２がこれを把持すると同時に、下方のコラム１１側では、第１、第２駆動モータ２４、２６が駆動され、ワークＷの部品組付け面の変更が行われる。すなわち、次の組付け用部品Ｂに対応する部品組付け面が上向き水平姿勢にセットされ、同様な手順で組み付けられる。そして、必要に応じてこのような作業が繰り返され、ワークＷの周囲に必要な組付け用部品Ｂが組み付けられるが、組付け用部品Ｂの組付け方向や締結ボルトの締め付け方向は垂直姿勢になるため、安定した作業になるとともに作業容易である。
すなわち、図８（ｂ）に示すように、横方向から組付けようとすると、ワークＷの重量やボルトＤの自重によって、ワークＷやボルトＤの姿勢が傾いたり、位置がずれたりしがちであるが、図８（ａ）に示すように上方から組付けるようにすれば、安定した状態で楽に組付けることができる。
なお、本実施例では、図１に示すように、組付け部５のワーク組立装置６の近傍に、組立順や、機種照合や、生産管理情報等を目視で確認しながら作業することのできる組立支援ナビゲーションシステム４０を設けている。
なお、本実施例では、図１に示すように、組付け部５のワーク組立装置６の近傍に、組立順や、機種照合や、生産管理情報等を目視で確認しながら作業することのできる組立支援ナビゲーションシステム４０を設けている。
ところで、以上の実施例では、組付け用部品Ｂを一対の爪３２で支持する例を示したが、組付け用部品Ｂの形状やサイズ等によっては、一方側のアーム３０の爪３２とソケット３４だけによって把持するようにしてもよい。
また、ボルト挿通孔Ｂｈが多数設けられている場合、あらかじめすべてのボルト挿通孔ＢｈにボルトＤを挿通させておく必要はなく、少なくとも１ヶ所のボルトＤだけを挿通させるようにしても良い。
また、図５に示す第１の回転機構１６の伝達ベルト１８は、ベルトドライブ以外に、例えばシャフトでも、チェーンでも、その他の伝達方式によるものでもよい。
また、ボルト挿通孔Ｂｈが多数設けられている場合、あらかじめすべてのボルト挿通孔ＢｈにボルトＤを挿通させておく必要はなく、少なくとも１ヶ所のボルトＤだけを挿通させるようにしても良い。
また、図５に示す第１の回転機構１６の伝達ベルト１８は、ベルトドライブ以外に、例えばシャフトでも、チェーンでも、その他の伝達方式によるものでもよい。
以上のような要領により部品を組付けるようにすれば、多面に部品組付け面を有するワークに対して効率的に組付け作業を行うことができ、しかも組付けスペースの省スペース化が図られる。
なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えばワークの種類等は任意である。
例えばワークの種類等は任意である。
部品組付け面を多面に備えたワークをワーク保持治具により保持して搬送した後、組付け部でワークを回転させて、各部品組付け面を順次上向き水平姿勢に変換し、その上の部品把持装置で部品を把持して上方からボルトを縦向きに締め付けて組付けるようにすることで、効率的に組付け作業を行うことができるとともに、組付けスペースの省スペース化が図られる。
Claims (8)
- 部品組付け面を多面に備えたワークを回転させて、各部品組付け面を順次上向き水平姿勢に変換させるワーク保持治具と、このワーク保持治具の上部に設けられ且つ組付け用部品をワークの上方に位置決めしてボルトを縦向きに締め付けることのできる部品把持装置を備えたワーク組立装置であって、
前記ワーク保持治具は、略Ｌ字型をしていて且つ、部品組付け面を多面に備えたワークを保持するものであって、駆動部を備えたコラムに対して着脱自在にされ、略Ｌ字の一方側の面に、ワークを保持するための保持部と、
この保持部を回転させるための第１の回転機構の一部が設けられるとともに、略Ｌ字の他方側の面の外側に、前記コラムに連結するための連結機構と、
ワーク保持治具を回転させるための第２の回転機構と、が設けられ、
前記連結機構は、前記コラムに取り付けられる第１駆動源の出力軸と連結可能で第１の回転機構の一部と一体的に回転するキー嵌合部と、コラムに取り付けられる第２駆動源の出力軸と連結可能で第２の回転機構としてのギヤ嵌合部とを備え、
前記ワーク保持治具がコラムに連結された状態で前記駆動部が駆動されると、ワークの姿勢が変換され、前記保持部の回転とワーク保持治具の回転との組合せによって、すべての部品組付け面が、上向き水平状態に保持されることを特徴とするワーク組立装置。 - 部品組付け面を多面に備えたワークを保持する略Ｌ字型のワーク保持治具を持つワーク組立装置であって、
前記保持治具は、駆動部を備えたコラムに対して着脱自在にされ、略Ｌ字の一方側の面に、ワークを保持するための保持部と、
この保持部を回転させるための第１の回転機構の一部が設けられるとともに、略Ｌ字の他方側の面の外側に、前記コラムに連結するための連結機構と、
ワーク保持治具を回転させるための第２の回転機構と、が設けられ、
前記連結機構は、前記コラムに取り付けられる第１駆動源の出力軸と連結可能で第１の回転機構の一部と一体的に回転するキー嵌合部と、コラムに取り付けられる第２駆動源の出力軸と連結可能で第２の回転機構としてのギヤ嵌合部とを備え、
前記ワーク保持治具がコラムに連結された状態で前記駆動部が駆動されると、ワークの姿勢が変換され、前記保持部の回転とワーク保持治具の回転との組合せによって、すべての部品組付け面が上向き水平状態に保持されることを特徴とするワーク組立装置。 - 前記保持部には切抜き穴が形成されることを特徴とする請求項２に記載のワーク組立装置。
- 前記保持部を回転させるための第１の回転機構には、保持部側のギヤに噛合するウォームギヤを備えたことを特徴とする請求項３に記載のワーク組立装置。
- 前記部品把持装置は、組付け用部品を把持するとともに、組付け用部品を組付ける際、組付け用部品のボルト挿通孔にボルトを挿入した状態にして所定の組付け位置に位置決めするようにするものであって、前記組付け用部品の底面を支持することのできる爪と、前記ボルト挿通孔に挿入されるボルト頭部に嵌合自在なソケットと、このソケットを回転させるためのナットランナと、該ソケットの位置を検出する位置検出手段を備え、前記爪により組付け用部品の底面を支持すると同時に、前記ソケットをボルト頭部に嵌合させることで、組付け用部品の把持と位置決めを行うことを特徴とする請求項１に記載のワーク組立装置。
- 前記爪は、前記ソケットに対して接近、離脱自在にされることを特徴とする請求項５に記載のワーク組立装置。
- 前記爪は、相互間隔が調整可能に一対設けられることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の組付け用部品の把持装置を持つワーク組立装置。
- 請求項１記載のワーク組立装置を使用して、ワークを組立てするワーク組立方法において、前記部品組付け面の上方に組付け用部品を位置決めする際、予め、少なくとも１ヶ所のボルト挿通孔にボルトを挿通し、このボルト頭部に締付け具のソケットを嵌合させて位置決めし、ボルトを縦向きに締め付けていくものであって、ボルトを縦向きに締め付けた後、部品組付け面を多面に備えたワークを回転させて、各部品組付け面を順次上向き水平姿勢に変換し、その後、前記部品組付け面の上方に順次組付け用部品を位置決めすることを繰り返し、ボルトを縦向きに締め付けていくことを特徴とするワーク組立方法。
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