JP7218538B2

JP7218538B2 - 組立装置及び構造物製造方法

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Publication number: JP7218538B2
Application number: JP2018195995A
Authority: JP
Inventors: 駿森; 智彦山川; 功二出水; 勝高木
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2023-02-07
Anticipated expiration: 2038-10-17
Also published as: CN111168371A; EP3639989A1; JP2020062720A; CN111168371B; US20200122322A1; US11370112B2

Description

本発明は、組立装置及び構造物製造方法に関する。

特許文献１に記載の組立装置は、位置ずれ修正を行うために力覚センサーを備える。

特開平７－２４１７３３号公報

従来の組立装置は、力覚センサーを備えたため、コスト高であった。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、低コストの組立装置及び構造物製造方法を提供することを目的とする。

本発明の組立装置は、第１部材と第２部材とを組み立てる組立装置であって、第１把持部と、第２把持部と、駆動部とを備える。第１把持部は、第１当接部材と第１弾性部材とを有する。第２把持部は、第２当接部材と第２弾性部材とを有する。駆動部は、第１把持部と第２把持部とを駆動する。第１当接部材と第２当接部材とが第２部材に当接するように、駆動部が第１把持部と第２把持部とを駆動する。第１弾性部材が第１当接部材に対して付勢し、第２弾性部材が第２当接部材に対して付勢することによって、第１把持部と第２把持部とが第２部材を把持する。第１部材と第２部材とが組み立てられるように、駆動部が第１把持部と第２把持部とを移動させる。

本発明の他の組立装置は、第１部材と第２部材とを含む複数の部材を組み立てる組立装置であって、第１把持部と、第２把持部と、駆動部とを備える。第１把持部は、第１当接部材を有する。第２把持部は、第２当接部材を有する。駆動部は、第１把持部と第２把持部とを駆動する。第１当接部材と第２当接部材とが第２部材に当接するように駆動部が第１把持部と第２把持部とを駆動することによって、第１把持部と第２把持部とが第２部材を把持する。第１把持部と第２把持部とが第１部材を把持する。第１部材と第２部材とが組み立てられるように、駆動部が第１把持部と第２把持部とを移動させる。

本発明の構造物製造方法は、第１部材と第２部材とを組み立てて構造物を製造する構造物製造方法であって、当接工程と、把持工程と、移動工程とを包含する。当接工程では、第１当接部材と第１弾性部材とを有する第１把持部と、第２当接部材と第２弾性部材とを有する第２把持部とを駆動することによって、第１当接部材と第２当接部材とを第２部材に当接させる。把持工程では、第１弾性部材が第１当接部材に対して付勢し、第２弾性部材が第２当接部材に対して付勢することによって、第１把持部と第２把持部とが第２部材を把持する。移動工程では、第１部材と第２部材とが組み立てられるように、第１把持部と第２把持部とを移動する。

本発明の組立装置及び本発明の構造物製造方法では、第１当接部材と第２当接部材とが第２部材に当接する。第１弾性部材が第１当接部材に対して付勢し、第２弾性部材が第２当接部材に対して付勢する。したがって、第１弾性部材によって付勢された第１当接部材と、第２弾性部材によって付勢された第２当接部材とが、第２部材を把持する。その結果、第１弾性部材の付勢力と第２弾性部材の付勢力とのバランスによって、第１部材と第２部材とを低コストで組み立てることができる。

本発明の他の組立装置では、第１把持部と第２把持部とが第２部材を把持する。また、第１把持部と第２把持部とが第１部材を把持する。駆動部が第１把持部と第２把持部とを移動させる。その結果、第１部材と第２部材とを含む複数の部材を低コストで組み立てることができる。

本発明の実施形態に係る組立装置の一例を示す図である。第１把持部及び第２把持部の斜視図である。第１把持部の分解斜視図である。第２把持部の分解斜視図である。（ａ）及び（ｂ）は当接部材の拡大平面図である。図３中の支持部材のＶＩ－ＶＩ断面図である。図３中の支持部材のＶＩＩ－ＶＩＩ断面図である。第２コネクターを把持する工程を説明するための正面図である。第２コネクターを把持する工程を説明するための部分拡大図である。第２コネクターを把持する工程を説明するための部分拡大図である。第１コネクターを把持する工程を説明するための部分拡大図である。第１コネクターを把持する工程を説明するための部分拡大図である。図１２中の第２把持部の縦断面図である。本発明の実施形態に係る構造物製造方法の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図１～図１４を参照しながら説明する。図１の紙面において、便宜上、左から右への向きをＸ軸の正の向き、手前から奥への向きをＹ軸の正の向き、下から上への向きをＺ軸の正の向きとする。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

まず、図１を参照して、実施形態に係る組立装置１００について説明する。図１は、実施形態に係る組立装置１００の一例を示す図である。

図１に示すように、組立装置１００は、メス型の第１コネクター６にオス型の第２コネクター７を嵌合させて、第２コネクター７を第１コネクター６に組み付ける装置である。組立装置１００は、ロボット１と、位置ずれ修正装置２と、把持機構３とを備える。第１コネクター６は「第１部材」の一例に相当し、第２コネクター７は「第２部材」の一例に相当する。

ロボット１は、第２コネクター７に対して把持機構３を相対移動させ、また第１コネクター６に対して把持機構３を相対移動させる。

把持機構３は、駆動部４と、第１把持部５ａと、第２把持部５ｂとを有する。以下の説明では、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂを把持部５と総称する場合がある。

駆動部４は、第１把持部５ａと第２把持部５ｂとの間隔を調整するように把持部５を駆動する。把持部５は、第２コネクター７を把持した後、第２コネクター７を把持したまま第１コネクター６を把持する。

位置ずれ修正装置２は、第１コネクター６への第２コネクター７の嵌合の際に第２コネクター７に作用する力の向きを検出し、作用する力の向きに応じて第２コネクター７の位置ずれを修正する。

次に、図２～図４を参照して、実施形態に係る把持部５について説明する。図２は、把持部５の斜視図である。図３は、第１把持部５ａの分解斜視図である。図４は、第２把持部５ｂの分解斜視図である。

図２に示すように、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂの各々は、支持部材５１と、当接部材５２と、弾性部材５３とを有する。第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂは、互いに同じ形状及び構造を有する。

図３及び図４に示すように、支持部材５１は、Ｌ型本体５１１を有する。Ｌ型本体５１１は、Ｘ軸方向に延びる水平部５１１ｈと、水平部５１１ｈに対して交差するＺ軸方向に延びる垂直部５１１ｐとを有する。水平部５１１ｈは、駆動部４により駆動される。

一方のＬ型本体５１１の垂直部５１１ｐと、他方のＬ型本体５１１の垂直部５１１ｐとは、Ｘ軸方向において互いに対向するように配置される。図３に示すように、２つの垂直部５１１ｐの外側の面には、水平部５１１ｈとの接続部分に近い位置にビス穴５１２が、接続部分から遠い位置に切欠部５１３がそれぞれ設けられている。ビス穴５１２は、弾性部材５３を固定する際に使用される。図４に示すように、２つの垂直部５１１ｐの内側の面には、Ｚ軸の負方向の端部に貫通孔５１４及び当接部５１５が設けられている。貫通孔５１４は、当接部材５２を受け入れるように矩形に形成されている。切欠部５１３は、貫通孔５１４に通じている。当接部５１５は、凹部として形成されている。

当接部材５２は、垂直部５１１ｐの外側から切欠部５１３に挿入され、貫通孔５１４を通じて垂直部５１１ｐの内側の面まで達したうえ、更に内側の面から突出する。

弾性部材５３は、短冊状の板ばね５３１と、板ばね５３１の上部に設けられた貫通孔５３２とを有する。板ばね５３１は、貫通孔５３２を通ったビスがビス穴５１２にねじ込まれることにより、垂直部５１１ｐの外側の面に固定される。板ばね５３１は、垂直部５１１ｐの内側の面に向かって当接部材５２を押し出す。

次に、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して、当接部材５２について説明する。図５（ａ）は、当接部材５２の拡大平面図である。

図５（ａ）に示すように、当接部材５２は、板状の部材であって、矩形部５２１と、２つの突出部５２２と、凹部５２３とを有する。２つの突出部５２２は、矩形部５２１の第１辺の両端部から外側に向かってそれぞれ延びる。凹部５２３は、矩形部５２１の第１辺に平行な第２辺の中央に設けられている。凹部５２３には、２つの面取部５２４が形成されている。凹部５２３は、第２コネクター７の長手方向の端部を受け入れる。２つの面取部５２４が第２コネクター７の長手方向の端部に当接する。

図５（ｂ）は、当接部材５２の変形例を示している。図５（ｂ）の当接部材５２は、凹部５２３に代えて凸部５２５を有する点で図５（ａ）の当接部材５２と異なる。凸部５２５は、第２コネクター７の長手方向の端部の凹形状に対応する。第２コネクター７の形状に対応して、第１把持部５ａの当接部材５２と、第２把持部５ｂの当接部材５２とが異なる形状を有してもよい。

次に、図６及び図７を参照して、支持部材５１について説明する。図６は、図３中の支持部材５１のＶＩ－ＶＩ断面図である。図７は、図３中の支持部材５１のＶＩＩ－ＶＩＩ断面図である。

図６に示すように、貫通孔５１４は、垂直部５１１ｐの内側の面において、当接部５１５に通じている。貫通孔５１４より上側の部分の垂直部５１１ｐの厚み（Ｘ方向の長さ）は、貫通孔５１４より下側の部分の垂直部５１１ｐの厚み（Ｘ方向の長さ）よりも大きい。垂直部５１１ｐの厚みの違いは、Ｚ軸の正の向きへの第２コネクター７の摺動を規制するストッパー５１６として機能する段差部を形成する。ストッパー５１６は、「規制部」の一例に相当する。

図７に示すように、貫通孔５１４は、垂直部５１１ｐの外側の面において、幅広の切欠部５１３に通じている。切欠部５１３は、当接部材５２の突出部５２２を受け入れることで、垂直部５１１ｐの内側の面からの当接部材５２の脱出を抑止する。

次に、図８～図１３を参照して、組立装置１００の動作について説明する。

まず、図１及び図８～図１０を参照して、第２コネクター７を把持する工程を説明する。図８は、把持部５が第２コネクター７を把持する工程を説明するための正面図である。図９は、把持部５が第２コネクター７を把持する直前の状態を示す部分拡大図である。図１０は、把持部５が第２コネクター７を把持した状態を示す部分拡大図である。

図８に示すように、第２コネクター７は、位置決め部材８の上に固定されている。図１に示すロボット１は、駆動部４が第１把持部５ａと第２把持部５ｂとの間隔を広げた状態で、第２コネクター７に向けて第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂを降下させる。ロボット１は、当接部材５２の高さが第２コネクター７の上縁の高さと一致した時点で、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂの降下を停止する。その後、駆動部４は、第１把持部５ａと第２把持部５ｂとの間隔を狭める。

図９に示すように、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂが第２コネクター７を把持する直前において、２つの当接部材５２が第２コネクター７の両側から第２コネクター７に当接する。詳細に説明すると、図５（ａ）に示す２つの面取部５２４が、第２コネクター７の長手方向の端部に当接する。２つの面取部５２４は、位置ずれ調整の機能を果たす。

図１０に示すように、駆動部４は、第１把持部５ａと第２把持部５ｂとの間隔を更に狭める。弾性部材５３は、第２コネクター７から当接部材５２を介して力を受け、撓む。その結果、第２コネクター７は、２つの弾性部材５３から各々当接部材５２を介して力を受け、把持される。つまり、図１０に示された第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂの第１位置において、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂは、第２コネクター７を把持する。第１位置は、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂが第２コネクター７を最初に把持する位置である。

２つの弾性部材５３のばね強さは、同一である。したがって、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂの第１位置において、２つの弾性部材５３は、同一の弾性変形量を示す。その結果、第２コネクター７の長手方向の中心位置は、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂの間の中心位置と一致する。

次に、図１及び図１１～図１３を参照して、更に第１コネクター６を把持する工程を説明する。図１１は、把持部５が第１コネクター６を把持する直前の状態を示す部分拡大図である。図１２は、把持部５が第１コネクター６を把持した状態を示す部分拡大図である。図１３は、図１２中の第２把持部５ｂの縦断面図である。

図１１に示すように、ロボット１は、駆動部４が第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂの第１位置を維持した状態で、第１コネクター６に向けて第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂを降下させる。ロボット１は、支持部材５１の下端が第１コネクター６の上縁よりも低くなった時点で、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂの降下を停止する。第１コネクター６は、不図示の部材により移動が規制されている。

図１１は、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂの降下が停止した時点の状態、つまり第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂが第１コネクター６を把持する直前の状態を示している。その後、駆動部４は、第１把持部５ａと第２把持部５ｂとの間隔を更に狭める。その結果、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂは、図１２及び図１３に示された第２位置に達する。第２位置は、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂが第１コネクター６を把持する位置である。

図１２及び図１３に示すように、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂの第２位置では、２つの支持部材５１が第１コネクター６を両側から把持する。詳細に説明すると、２つの当接部５１５が第１コネクター６の長手方向の両端部を把持する。弾性部材５３は、第１位置の場合に比べて更に大きく撓む。また、当接部材５２は、第１位置の場合に比べて更に大きく後退する。その結果、図１３に示すように、当接部材５２に把持された第２コネクター７の端部上面は、ストッパー５１６の下方まで支持部材５１の中に進入する。

第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂの第２位置において、２つの弾性部材５３は、同一の弾性変形量を示す。その結果、第２コネクター７の長手方向の中心位置は、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂの間の中心位置と一致する。一方、第１コネクター６の長手方向の中心位置も、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂの間の中心位置と一致する。つまり、第１コネクター６の長手方向の中心位置と、第２コネクター７の長手方向の中心位置とが一致している。

ロボット１は、駆動部４が第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂの第２位置を維持した状態で、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂを更に降下させる。一方、第１コネクター６は移動が規制されている。その結果、第２コネクター７の端部上面がストッパー５１６に当接した後、支持部材５１と第２コネクター７とが一体として降下し、第１コネクター６の中に第２コネクター７が挿入される。この間、第２コネクター７は嵌合方向とは逆向きへの摺動がストッパー５１６により規制され、第１コネクター６は当接部５１５の上を摺動する。このようにして、第１コネクター６に第２コネクター７が嵌合される。

最後に、図１４を参照して、実施形態に係る構造物製造方法について説明する。図１４は、実施形態に係る構造物製造方法の一例を示すフローチャートである。

図１４に示すように、実施形態に係る構造物製造方法は、第１コネクター６と第２コネクター７とを組み立てて構造物を製造する方法であって、当接工程Ｓ１と、把持工程Ｓ３と、移動工程Ｓ５とを包含する。

当接工程Ｓ１では、当接部材５２と弾性部材５３とを有する第１把持部５ａと、当接部材５２と弾性部材５３とを有する第２把持部５ｂとを駆動する。その結果、第１把持部５ａの当接部材５２と、第２把持部５ｂの当接部材５２とを第２コネクター７に当接させる。

把持工程Ｓ３では、第１把持部５ａにおいて弾性部材５３が当接部材５２に対して付勢し、第２把持部５ｂにおいて弾性部材５３が当接部材５２に対して付勢することによって、第１把持部５ａと第２把持部５ｂとが第２コネクター７を把持する。

移動工程Ｓ５では、第１コネクター６と第２コネクター７とが組み立てられるように、第１把持部５ａと第２把持部５ｂとを移動する。

上記した各実施形態の説明は、本発明における好適な実施形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。上記実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

（１）図１を参照して説明したように、本発明の実施形態では、組立装置１００の動作結果がコネクターの「嵌合」であるが、これに限定されない。例えば、「係合」又は「設置」のような他の動作結果でもよい。

（２）図１を参照して説明したように、本発明の実施形態では、組立の対象である「部材」が「コネクター」であるが、これに限定されない。例えば、「ビスのような機械部品」、「上位概念としての電子部品」でもよい。

（３）図１２を参照して説明したように、本発明の実施形態では、同時把持の部材の数は２つであったが、これに限定されない。同時把持の部材の数は３つ以上でもよい。

（４）図３及び図４を参照して説明したように、本発明の実施形態では、第１把持部５ａ及び第２把持部５ｂが弾性部材５３をそれぞれ備えたが、これに限定されない。複数の部材を同時に把持するためには、弾性部材５３を備えない構成も可能である。

本発明は、組立装置及び構造物製造方法の分野に利用可能である。

３把持機構
４駆動部
５把持部
５ａ第１把持部
５ｂ第２把持部
６第１コネクター（第１部材）
７第２コネクター（第２部材）
５１支持部材
５２当接部材
５３弾性部材
１００組立装置
５１５当接部
５１６ストッパー（規制部）
５２４凹部
５２５凸部

Claims

第１部材と第２部材とを組み立てる組立装置であって、
第１当接部材と第１弾性部材とを有する第１把持部と、
第２当接部材と第２弾性部材とを有する第２把持部と、
前記第１把持部と前記第２把持部とを駆動する駆動部と
を備え、
前記第１把持部は、前記第２把持部に対向する側に凹部で形成された第１当接部を有し、
前記第２把持部は、前記第１把持部に対向する側に凹部で形成された第２当接部を有し、
前記第１当接部材と前記第２当接部材とが前記第２部材に当接するように、前記駆動部が前記第１把持部と前記第２把持部とを駆動し、
前記第１弾性部材が前記第１当接部材に対して付勢し、前記第２弾性部材が前記第２当接部材に対して付勢することによって、前記第１把持部と前記第２把持部とが前記第２部材を把持し、
さらに、前記第１把持部の凹部と前記第２把持部の凹部とで前記第１部材を把持し、前記第１部材を前記第２部材に対して位置決めすることによって、前記第１部材と前記第２部材とを組み立てる、組立装置。
前記第１把持部は、さらに、第１支持部材を有し、
前記第２把持部は、さらに、第２支持部材を有し、
前記第１支持部材は、第１Ｌ型本体を有し、
前記第１Ｌ型本体は、第１水平部と、前記第１水平部に対して交差する方向に延びる第１垂直部とを有し、
前記第１垂直部は、第１内面と、第１外面とを有し、
前記第２支持部材は、第２Ｌ型本体を有し、
前記第２Ｌ型本体は、第２水平部と、前記第２水平部に対して交差する方向に延びる第２垂直部とを有し、
前記第２垂直部は、第２内面と、第２外面とを有する、請求項１に記載の組立装置。
前記第１把持部は、前記第２部材の第１方向への摺動を規制する第１規制部を更に有し、
前記第２把持部は、前記第２部材の前記第１方向への摺動を規制する第２規制部を更に有し、
前記第１部材と前記第２部材とが嵌合するように、前記駆動部が前記第１方向とは反対の第２方向の前記第１部材に向けて前記第１把持部と前記第２把持部とを移動させる、請求項１又は請求項２に記載の組立装置。
前記第１弾性部材の前記第１当接部材に対する付勢力と、前記第２弾性部材の前記第２当接部材に対する付勢力とは、同一である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の組立装置。
前記第１当接部材は、第１凹部を有し、
前記第２当接部材は、第２凹部を有し、
前記第１凹部と前記第２凹部とは、前記第２部材に当接する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の組立装置。
前記第１当接部材は、第１凸部を有し、
前記第２当接部材は、第２凸部を有し、
前記第１凸部と前記第２凸部とは、前記第２部材に当接する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の組立装置。
第１部材と第２部材とを含む複数の部材を組み立てる組立装置であって、
第１当接部材を有する第１把持部と、
第２当接部材を有する第２把持部と、
前記第１把持部と前記第２把持部とを駆動する駆動部と
を備え、
前記第１把持部は、前記第２把持部に対向する側に凹部で形成された第１当接部を有し、
前記第２把持部は、前記第１把持部に対向する側に凹部で形成された第２当接部を有し、
前記第１当接部材と前記第２当接部材とが前記第２部材に当接するように前記駆動部が前記第１把持部と前記第２把持部とを駆動することによって、前記第１把持部と前記第２把持部とが前記第２部材を把持し、
さらに、前記第１把持部の凹部と前記第２把持部の凹部とで前記第１部材を把持し、前記第１部材を前記第２部材に対して位置決めすることによって、前記第１部材と前記第２部材とを組み立てる、組立装置。
第１部材と第２部材とを組み立てて構造物を製造する構造物製造方法であって、
第１当接部材と第１弾性部材とを有する第１把持部と、第２当接部材と第２弾性部材とを有する第２把持部とを駆動することによって、前記第１当接部材と前記第２当接部材とを前記第２部材に当接させる当接工程と、
前記第１弾性部材が前記第１当接部材に対して付勢し、前記第２弾性部材が前記第２当接部材に対して付勢することによって、前記第１把持部と前記第２把持部とが前記第２部材を把持し、さらに、前記第１把持部の凹部と前記第２把持部の凹部とで前記第１部材を把持し、前記第１部材を前記第２部材に対して位置決めする把持工程と、
前記第１部材と前記第２部材とが組み立てられるように、前記第１把持部と前記第２把持部とを移動する移動工程と
を包含する、構造物製造方法。