JP5818611B2 - 部品組み付け装置および方法 - Google Patents

Description

本願は、部品組み付け装置および方法を開示する。

各種製品の製造ラインでは、例えば、ねじ等の部品を自動的に組み付ける装置が用いられている。また、製造ラインでは、コンベアベルトを使った製品の搬送が行なわれている（例えば、特許文献１−２を参照）。

特開２００５−３５８７３号公報 特開２００４−７８７８５号公報

製品に部品を組み付ける作業は、製品をコンベアベルトに載せたままの状態で行なわれる場合がある。例えば、コンベアベルト上に設置した自動装置でねじを製品に組み付ける場合、自動装置は、製品に設けられているねじ穴の位置をカメラで確認した後、ねじ締めを行うドライバを２軸のアクチュエータでねじ穴の上に移動させ、ねじ締めを行う。

コンベアベルトに載せた製品は、製品の形状如何で、部品を組み付ける部位が傾いた状態になる場合がある。例えば、ノート型パーソナルコンピュータ（以下、単にノートＰＣ（Personal Computer）という）の厚さが一様でない場合、ノートＰＣをコンベアベルト
に裏返しで載せると、背面がコンベアベルトに対して傾く場合がある。

部品を組み付ける部位が傾いた状態でコンベアベルトに載っている製品に対し、自動装置で部品を組み付ける場合、部品を組み付ける部位の傾斜角度如何で、自動装置による部品の組み付け角度を調整する必要が生じる場合がある。例えば、ねじ穴が傾いた状態でコンベアベルトに載っているノートＰＣに対し、自動装置でねじを組み付ける場合、ねじ穴に対する自動装置のドライバの傾斜角度が許容範囲に収まるよう、ドライバを傾けてねじの組み付け角度を調整する必要がある。

組み付ける部品を傾けると、自動装置の位置を補正する必要がある。例えば、自動装置でねじを組み付ける場合、ドライバを傾けると、ドライバの先端の位置がずれるため、ドライバの先端がねじ穴の位置に合うように、自動装置の位置を補正する必要がある。しかしながら、位置の補正量は、傾斜角度や部品の大きさ、部品を組み付ける部位の高さに応じて異なるため、位置の補正が複雑で困難である。

そこで、本願は、部品の組み付け角度を容易に調整可能な部品組み付け装置および方法を提供することを課題とする。

本願は、次のような装置を開示する。
部品を製品に組み付ける部品組み付け装置であって、
前記製品を流すコンベアベルトと、
前記コンベアベルトに載っている前記製品に、前記部品を組み付ける部品組み付け部と、
前記部品組み付け部による前記部品の組み付け角度が、前記部品を組み付ける前記製品の被組み付け部の角度と合うように、前記コンベアベルトを傾ける傾き調整部と、を備える、
部品組み付け装置。

なお、本願は、上記部品組み付け装置を方法の側面から捉えた部品組み付け方法を開示する。

部品の組み付け角度を容易に調整可能である。

部品組み付け装置の構成図である。 部品組み付け装置のＡ−Ａ断面図である。 ノートＰＣのねじ穴とドライバとの角度の関係を示した図である。

以下、本願で開示する部品組み付け装置および方法の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本願で開示する部品組み付け装置および方法の一態様を例示するものであり、本願で開示する部品組み付け装置および方法の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。

実施形態に係る部品組み付け装置の構成を図１に示す。部品組み付け装置１０は、コンベア（本願でいうコンベアベルトの一態様である）２０、ノートＰＣ１にねじを組み付けるドライバ（本願でいう部品組み付け部の一態様である）３０、コンベア２０を傾ける傾き調整部４０と、を備える。

コンベア２０は、ベルト式のコンベアであり、ノートＰＣ１を載せて搬送する。コンベア２０は、部品組み付け装置１０に隣接する図示しない装置から送られるノートＰＣ１を載せて搬送する。そして、コンベア２０は、ねじの組み付けが終わったノートＰＣ１を、部品組み付け装置１０に隣接する図示しない装置へ搬出する。

ドライバ３０は、多数のねじをノートＰＣ１に自動的に組み付ける装置である。ドライバ３０は、コンベア２０の搬送方向に沿って延在するレール５１Ｘの方向（以下、Ｘ軸方向という）、コンベア２０の上を跨ぐように搬送方向と直交するレール５１Ｙの方向（以下、Ｙ軸方向）、及びＸ軸方向とＹ軸方向の何れにも直交する方向（以下、Ｚ軸方向という）にドライバ３０を移動可能な３軸アクチュエータ５０に取り付けられている。ドライバ３０および３軸アクチュエータ５０は、図示しない制御装置によって制御され、ノートＰＣ１にねじを組み付ける。すなわち、３軸アクチュエータ５０は、コンベア２０に載っているノートＰＣ１の画像を解析することによって特定されたねじ穴（本願でいう被組み付け部の一態様である）の位置にドライバ３０を動かす。また、ドライバ３０は、ねじ穴の位置に移動すると、ねじ穴にねじを組み付ける。

傾き調整部４０は、コンベア２０の傾きを調整する装置であり、カムシャフト４１に固定されたカム４２、カムシャフト４１を回転させるカム駆動部４３を備える。カム駆動部４３は、サーボ機構であり、カム４２を任意の角度に回転させることができる。図２は、部品組み付け装置１０のＡ−Ａ断面図である。コンベア２０は、コンベア２０を回動可能な状態で支持する第一の支点４４と、各カム４２の周面に当接する第二の支点４５とによって支持される。第一の支点４４は、部品組み付け装置１０を支持する架台３に固定されている軸受部材４６に、コンベア２０に設けられている軸４７が嵌ることで、コンベア２
０を回動可能な状態で支持する。第二の支点４５は、コンベア２０に設けられているローラ４８がカム４２に載ることで、カム４２の周面にローラ４８が当接してコンベア２０を支持する。

カム４２は、カムシャフト４１の回転中心から偏心するように取り付けた円板状の部材である。カム４２は、カムシャフト４１の回転により、コンベア２０のローラ４８を、カムシャフト４１の回転中心から最も近い外周部分までの距離Ｒｃと、カムシャフト４１の回転中心から最も遠い外周部分までの距離Ｒｆとの間の範囲内で、任意の高さに上げ下げ可能である。コンベア２０のローラ４８が上げ下げされると、コンベア２０が軸４７を中心に回動し、コンベア２０が搬送方向に対し側方へ傾く。

コンベア２０が傾き調整部４０によって任意の傾斜角度に傾くことにより、コンベア２０に載っているノートＰＣ１のねじ穴の角度を、ドライバ３０の角度に合わせることができる。カムシャフト４１を回転させた場合の、ノートＰＣ１のねじ穴とドライバ３０との角度の関係を図３に示す。

図３（Ａ）に示すように、ノートＰＣ１の厚さが一様でなく、ノートＰＣ１を裏返しにしてコンベア２０に載せると、ノートＰＣ１の背面にあるねじ穴２がドライバ３０に対して左側へ傾く場合がある。本実施形態に係る部品組み付け装置１０であれば、カム４２を回転させることにより、図３（Ｂ）に示すように、コンベア２０を傾けることができる。よって、コンベア２０の傾斜を、ノートＰＣ１の寸法に応じてカム４２で調整し、図３（Ｃ）に示すように、ねじ穴２の角度とドライバ３０の角度とを一致させておくことにより、ドライバ３０を傾ける必要がなくなる。なお、裏返しにすると背面にあるねじ穴２が傾くノートＰＣ１をコンベア２０に載せる場合には、ねじ穴２がコンベア２０の進路に対して側方へ傾くように、ノートＰＣ１をコンベア２０に載せる。

ドライバ３０を傾けると、ドライバ３０の先端の位置もずれるため、３軸アクチュエータ５０によるドライバ３０の位置も補正する必要がある。しかしながら、本実施形態に係る部品組み付け装置１０であれば、ねじ穴２の角度とドライバ３０の角度とが一致するようにコンベア２０を傾けているため、ドライバ３０を傾ける場合に必要となるドライバ３０の位置補正の必要が無い。

なお、傾き調整部４０は、図示しない制御装置によって自動的に制御してもよいし、オペレータが手動で制御してもよい。すなわち、傾き調整部４０は、例えば、ノートＰＣ１の生産ラインを管理するコンピュータから、ノートＰＣ１に規定されている角度に関するデータの信号を受けると、カム駆動部４３を作動させてコンベア２０をノートＰＣ１に規定の角度に傾けるようにしてもよい。また、傾き調整部４０は、例えば、コンベア２０の傾きがノートＰＣ１に規定されている角度となるように、オペレータがスイッチを操作してカム駆動部４３を作動させるようにしてもよい。また、傾き調整部４０は、例えば、コンベア２０に載っているノートＰＣ１のねじ穴２がある面の傾きをカメラや光学式のセンサ等で検知し、この面が水平になるようにコンベア２０の傾きを自動的に調整してもよい。

ここで、傾き調整部４０は、コンベア２０の傾きの調整に関し、コンベア２０の傾斜角度を計測するセンサに基づいてコンベア２０の傾きを調整してもよいし、カム４２の回転角度を計測するセンサに基づいてコンベアの傾きを調整してもよい。

すなわち、傾き調整部４０は、例えば、軸４７に直結した回転角センサ等によって検知されるコンベア２０の傾斜角度が、ノートＰＣ１に規定の傾斜角度に一致するよう、カム駆動部４３を作動させてもよい。また、傾き調整部４０は、例えば、カム４２の回転角度
とコンベア２０の傾斜角度との相関関係を定義したマップを記憶装置に予め有しており、カム４２の回転角度から推定されるコンベアの傾斜角度が、ノートＰＣ１に規定の傾斜角度に一致するよう、カム駆動部４３を作動させてもよい。

また、コンベア２０は、図示しない制御装置によって自動的に制御してもよいし、オペレータが手動で制御してもよい。すなわち、コンベア２０は、例えば、ノートＰＣ１を光学式センサ４で自動的に所定の位置に搬送し、ドライバ３０を制御する装置からねじの組み付けが終わった旨の信号を受けると、ノートＰＣ１を搬出するようにしてもよい。また、コンベア２０は、例えば、オペレータがスイッチを操作してノートＰＣ１を所定の位置に搬送し、ドライバ３０がねじの組み付けを終えると、オペレータがスイッチを再び操作してノートＰＣ１を搬出するようにしてもよい。

なお、図２では、コンベア２０のローラ４８が、カムシャフト４１の回転中心から最も近い外周部分で支持された状態で、コンベア２０が略水平になるように図示されている。よって、図２に示す部品組み付け装置１０は、コンベア２０を図２の右側にのみ傾けることが可能であるが、本願で開示する部品組み付け装置は、このような態様に限定されるものではない。すなわち、部品組み付け装置１０は、例えば、コンベア２０を図２の左側に傾けることができるようにカムシャフト４１の高さ或いは第一の支点４４の高さを調整してもよいし、コンベア２０を図２の左側と右側の何れの側にも傾けることができるようにカムシャフト４１の高さ或いは第一の支点４４の高さを調整してもよい。

また、コンベア２０を傾けることが可能な傾斜角度の範囲は、カム４２の大きさや第一の支点４４と第二の支点４５との間の距離に応じて異なる。すなわち、カム４２の大きさを大きくすれば、コンベア２０を傾けることが可能な傾斜角度の範囲は広がる。また、第一の支点４４と第二の支点４５との間の距離を小さくすれば、コンベア２０を傾けることが可能な傾斜角度の範囲は広がる。よって、部品組み付け装置１０を製作する際は、少なくとも、ねじの組み付けを想定しているノートＰＣ１のねじ穴の角度に、ドライバ３０の角度を合わせることができるよう、コンベア２０を傾けることが可能な傾斜角度の範囲を決定する。そして、決定した傾斜角度の範囲内でコンベア２０を傾けることができるよう、カム４２の大きさや第一の支点４４と第二の支点４５との間の距離を決定する。

また、上記部品組み付け装置１０は、コンベア２０を傾ける機構として、カム４２を用いた傾き調整部４０を用いていたが、本願で開示する部品組み付け装置は、このような態様に限定されるものではない。すなわち、コンベア２０を傾ける機構として、例えば、ボールスクリューや油圧シリンダ、空気圧シリンダ等の伸縮部材で第一の支点４４を上下させる傾き調整部を適用してもよい。または、コンベア２０を傾ける機構として、例えば、内圧に応じて膨張収縮可能な伸縮性の袋をコンベア２０の下側に置いて膨張収縮させて第一の支点４４を上下させる傾き調整部を適用してもよい。または、コンベア２０を傾ける機構として、例えば、第一の支点４４にある軸４７を回動させる回転駆動装置を用いた傾き調整部を適用してもよい。

また、上記部品組み付け装置１０は、コンベア２０の進路に対して側方にコンベア２０が傾くように傾き調整部４０が構成されていたが、本願で開示する部品組み付け装置は、このような態様に限定されるものではない。

すなわち、傾き調整部は、コンベア２０の進路に対して前方あるいは後方にコンベア２０が傾くようにしてもよい。コンベア２０の進路に対して前方あるいは後方にコンベア２０が傾くように傾き調整部が構成されている場合において、裏返しにすると背面にあるねじ穴２が傾くノートＰＣ１をコンベア２０に載せる場合には、ねじ穴２がコンベア２０の進路に対して前方あるいは後方へ傾くように、ノートＰＣ１をコンベア２０に載せる。

また、傾き調整部は、コンベア２０の進路に対して前方、後方および側方にコンベア２０が傾くようにしてもよい。コンベア２０の進路に対して前方、後方および側方にコンベア２０が傾くように傾き調整部が構成されている場合において、裏返しにすると背面にあるねじ穴２が傾くノートＰＣ１をコンベア２０に載せる場合には、ねじ穴２がコンベア２０の進路に対して前方あるいは後方へ傾くか或いは側方へ傾くように、ノートＰＣ１をコンベア２０に載せる。

また、上記部品組み付け装置１０は、ねじをノートＰＣ１の背面に組み付けるように構成されていたが、本願で開示する部品組み付け装置は、このような態様に限定されるものではない。すなわち、本願で開示する部品組み付け装置は、例えば、ノートＰＣ１の正面にねじを組み付けるようにしてもよいし、ノートＰＣ１にねじ以外の部品を組み付けるようにしてもよいし、ノートＰＣ１以外の各種製品に各種の部品を組み付けるようにしてもよい。

１・・ノートＰＣ；２・・ねじ穴；３・・架台；４・・光学式センサ；１０・・部品組み付け装置；２０・・コンベア；３０・・ドライバ；４０・・傾き調整部；４１・・カムシャフト；４２・・カム；４３・・カム駆動部；４４・・第一の支点；４５・・第二の支点；４６・・軸受部材；４７・・軸；４８・・ローラ；５０・・３軸アクチュエータ；５１Ｘ，５１Ｙ・・レール

Claims (5)

1. 部品を製品に組み付ける部品組み付け装置であって、
   前記製品を流すコンベアベルトと、
   前記コンベアベルトに載っている前記製品に、前記部品を３軸で自動的に動かされる工具で組み付ける部品組み付け部と、
   前記部品組み付け部による前記部品の組み付け角度が、前記部品を組み付ける前記製品の被組み付け部の角度と合うように、前記コンベアベルトを傾ける傾き調整部と、を備える、
   部品組み付け装置。
2. 前記傾き調整部は、前記部品組み付け部による前記部品の組み付け角度が、前記コンベアベルトを流れる前記製品に予め規定されている前記被組み付け部の角度と合うように、前記コンベアベルトを傾ける、
   請求項１に記載の部品組み付け装置。
3. 前記コンベアベルトは、前記被組み付け部が前記コンベアベルトの搬送方向に対し側方へ傾くように載せた前記製品を流すものであり、
   前記傾き調整部は、前記部品組み付け部による前記部品の組み付け角度が、前記コンベアベルトを流れる前記製品に予め規定されている前記被組み付け部の角度と合うように、前記コンベアベルトを前記搬送方向に対し側方へ傾ける、
   請求項１または２に記載の部品組み付け装置。
4. 前記コンベアベルトは、前記被組み付け部が前記コンベアベルトの搬送方向に沿って傾くように載せた前記製品を流すものであり、
   前記傾き調整部は、前記部品組み付け部による前記部品の組み付け角度が、前記コンベアベルトを流れる前記製品に予め規定されている前記被組み付け部の角度と合うように、前記コンベアベルトを前記搬送方向に沿って傾ける、
   請求項１から３の何れか一項に記載の部品組み付け装置。
5. 部品を製品に組み付ける部品組み付け方法であって、
   前記製品を流すコンベアベルトに載っている前記製品に、前記部品を３軸で自動的に動かされる工具で組み付ける部品組み付け部による前記部品の組み付け角度が、前記部品を組み付ける前記製品の被組み付け部の角度と合うように、前記コンベアベルトを傾ける、
   部品組み付け方法。

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