JPH07266157A - 部品の自動結合方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ミシンフレームを構成するミシンアームとミ
シンベッドを高精度に位置出しして、自動により結合で
きるようにする。 【構成】 互いの結合面を合わせた状態にして自動でク
ランプしたミシンアームＡとミシンベッドＢの少なくと
も相対位置を自動で計測し、その計測値に基づいてミシ
ンアームＡを自動で位置修正した後、結合ボルトを自動
で締め付けてから、アンクランプしたミシンアームＡお
よびミシンベッドＢの少なくとも相対位置を自動で再計
測する。そして、その再計測値が所定の精度範囲内なら
ば、結合を完了して、ミシンフレームを完成する。ま
た、再計測値が所定の精度範囲外ならば、ミシンアーム
ＡおよびミシンベッドＢを自動で再びクランプして、ボ
ルトを自動で緩めてから、前記クランプ、計測、位置修
正、ボルト締め付け、アンクランプ、再計測を繰り返
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、ミシンフレー
ムを構成するミシンアームとミシンベッド等の部品の自
動結合方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ミシンの製造工程において、例えば、図
１６に示すように、ミシンのミシンアームＡとミシンベ
ッドＢを４本の結合ボルト１６１，１６１，１６１，１
６１により締結してミシンフレームを組み立てている。
なお、図中、ａは立軸軸線、ｂは下軸軸線、ｃは針棒軸
線、ｄは針穴を示している。

【０００３】このようなミシンフレームの結合方法は、
図１７に示すようにして以下の手順で行われる。

【０００４】（１）ミシンアームＡの立軸穴に、下方に
二股部１７１ａを有する立軸検棒１７１を挿入し、この
二股部１７１ａとミシンベッドＢの下軸穴とに下軸検棒
１７２を挿入する。こうして、ミシンアームＡの立軸穴
の中心と、ミシンベッドＢの下軸穴の中心との位置出し
を行う。

【０００５】（２）ミシンベッドＢの針板ゲージ１７３
をねじ止めにより取り付けた後、ミシンアームＡの針棒
穴に針棒検棒１７４を挿入し、この針棒検棒１７４を針
板ゲージ１７３の中心の穴に挿入する。こうして、ミシ
ンアームＡの針棒穴の中心と、ミシンベッドＢの針穴ｄ
（針板ゲージ１７３の穴が対応する）の中心との位置出
しを行う。

【０００６】（３）以上の（１）および（２）によるミ
シンアームＡとミシンベッドＢの位置出し後、図１６に
示したように、４本の結合ボルト１６１，１６１，１６
１，１６１により締結して固定する。

【０００７】以上の方法手順により従来は、手作業によ
りミシンフレームの結合を行っており、特に、人手によ
る作業性の観点から、図１８に示すように、ミシンフレ
ームを倒立状態にしてボルト結合するのが一般的であ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の結合方法では、人手による工程となり、大
きく重いワークの取り扱いを伴うきつい手作業となって
いた。

【０００９】そして、図１８に示したように、ミシンア
ームＡとミシンベッドＢのボルト結合の際にミシンフレ
ームを倒立状態にしておくため、ミシンアームＡには自
重により歪が発生し、結合後に正立状態に戻したとき、
結合精度にズレが生じてしまう。また、ミシンフレーム
を倒立状態にする必要があるため、結合装置の全自動化
が非常に困難となっていた。

【００１０】また、結合ボルト１６１による締結時、そ
の締め付けトルクによりミシンアームＡとミシンベッド
Ｂに位置ズレが生じ、結合精度が悪化してしまうことが
ある。これを修正するには、針棒検棒１７４および下軸
検棒１７２の嵌合部分（針棒検棒１７４の先端部と針板
ゲージ１７３の穴、立軸検棒１７１の二股部と下軸検棒
１７２の軸部）のコジレ状態をなくすために、ハンマー
などでミシンアームＡを叩いて、位置を修正する必要が
あるなどの欠点があった。

【００１１】さらに、結合の精度においても、現実に
は、針棒検棒１７４は細くて長い曲がりやすいものであ
り、針板ゲージ１７３の穴との嵌合による位置出しも勘
による作業を伴うものであり、熟練者でないと結合精度
にバラツキが大きく生じるものとなっていた。即ち、結
合精度の位置出し方法が機械的嵌合による方法であり、
嵌合部のクリアランスの影響を受けるため、高精度の位
置出しが望めないといった問題があった。

【００１２】そこで、本発明の目的は、ミシンフレーム
を構成するミシンアームとミシンベッド等の部品を高精
度に位置出しして、自動により結合できるようにした自
動結合方法およびその装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項１記載の発明は、一の部品と他の部品とをボルト
により結合する方法であって、互いの結合面を合わせた
状態にして前記一の部品と他の部品を自動でクランプ
し、そのクランプした両部品の少なくとも相対位置を自
動で計測し、その計測値に基づいて両部品を自動で位置
修正した後、両部品を結合する前記ボルトを自動で締め
付けてから、両部品をアンクランプし、そのアンクラン
プした両部品の少なくとも相対位置を自動で再計測し
て、その再計測値が所定の精度範囲内ならば、両部品の
結合を完了し、また、前記再計測値が前記所定の精度範
囲外ならば、両部品を自動で再びクランプして、前記ボ
ルトを自動で緩めてから、前記クランプ、計測、位置修
正、ボルト締め付け、アンクランプ、再計測を繰り返す
ようにした部品の自動結合方法を特徴としている。

【００１４】なお、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記両部品は、ミシンフレームを構
成するミシンアームとミシンベッドであって、前記ミシ
ンアームは少なくとも針棒穴および立軸穴を有し、前記
ミシンベッドは少なくとも針板ゲージ用のねじ穴および
下軸穴を有するものであることを特徴としている。

【００１５】そして、請求項３記載の発明は、一の部品
と他の部品とをボルトにより結合する装置であって、互
いの結合面を合わせた状態にして前記一の部品と他の部
品を自動でクランプする治具と、前記結合面を合わせた
状態の両部品の少なくとも相対位置を自動で計測する計
測装置と、この計測装置により検出された計測値に基づ
いて両部品を自動で位置修正する補正装置と、両部品を
結合する前記ボルトを自動で締め付けおよび緩めるボル
ト締付装置と、から構成した部品の自動結合装置を特徴
としている。

【００１６】なお、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の発明において、前記両部品は、ミシンフレームを構
成するミシンアームとミシンベッドであって、前記ミシ
ンアームは少なくとも針棒穴および立軸穴を有し、前記
ミシンベッドは少なくとも針板ゲージ用のねじ穴および
下軸穴を有するものであることを特徴としている。

【００１７】

【作用】請求項１記載の発明によれば、互いの結合面を
合わせた状態にして自動でクランプした両部品の少なく
とも相対位置を自動で計測し、その計測値に基づいて両
部品を自動で位置修正した後、結合ボルトを自動で締め
付けてから、アンクランプした両部品の少なくとも相対
位置を自動で再計測して、その再計測値が所定の精度範
囲内ならば、両部品の結合を完了し、また、再計測値が
所定の精度範囲外ならば、両部品を自動で再びクランプ
して、ボルトを自動で緩めてから、前記クランプ、計
測、位置修正、ボルト締め付け、アンクランプ、再計測
を繰り返す結合方法なので、部品の結合が高精度に自動
で行える。

【００１８】従って、請求項２記載のように、少なくと
も針棒穴および立軸穴を有するミシンアームと、少なく
とも針板ゲージ用のねじ穴および下軸穴を有するミシン
ベッドとを自動により結合して、ミシンフレームを高精
度に組み立てられる。しかも、ミシンフレームが正立状
態での精度出しが行えるため、従来のような倒立状態に
よるミシンアームの自重による精度への影響がない。

【００１９】そして、請求項３記載の発明によれば、互
いの結合面を合わせた状態にして一の部品と他の部品を
治具により自動でクランプし、結合面を合わせた状態の
両部品の少なくとも相対位置を計測装置により自動で計
測し、この計測装置により検出された計測値に基づいて
両部品を補正装置により自動で位置修正し、結合ボルト
をボルト締付装置により自動で締め付けおよび緩められ
る結合装置なので、請求項１記載の自動結合方法が実施
できて、部品の結合が高精度に自動で行える。

【００２０】従って、請求項４記載のように、少なくと
も針棒穴および立軸穴を有するミシンアームと、少なく
とも針板ゲージ用のねじ穴および下軸穴を有するミシン
ベッドとを自動により結合して、ミシンフレームを高精
度に組み立てられる。しかも、ミシンフレームが正立状
態での精度出しが行えるため、従来のような倒立状態に
よるミシンアームの自重による精度への影響がない。

【００２１】

【実施例】以下に、本発明に係る部品の自動結合方法お
よびその装置の実施例を図１乃至図１５に基づいて説明
する。

【００２２】先ず、図１および図２は本発明を適用した
一例としての組立ラインを示すもので、Ａはミシンアー
ム、Ｂはミシンベッド、Ｃは中央制御盤、Ｄは本結合コ
ントロールボックス、Ｍはマスターワーク、１はクリー
ニングステーション、２はシール剤塗布ステーション、
３は仮結合ステーション、４は本結合ステーション、５
は紫外線硬化ステーション、７，８，９は搬送装置、１
０はベッドクリーニング装置、３０はアームクリーニン
グ装置、５０はシール剤塗布装置、７０は仮結合装置、
１００は本結合装置、１３０はシール剤乾燥装置（紫外
線照射装置）である。

【００２３】実施例では、部品組立ラインとしてミシン
フレーム組立ラインを示しており、このミシンフレーム
組立ラインは、図示のように、クリーニングステーショ
ン１、シール剤塗布ステーション２、仮結合ステーショ
ン３、本結合ステーション４、紫外線硬化ステーション
５の順に並んでいる。そして、ミシンアームＡをクリー
ニングステーション１、シール剤塗布ステーション２、
仮結合ステーション３まで自動搬送する搬送装置７と、
ミシンベッドＢを仮結合ステーション３まで自動搬送す
る搬送装置８と、仮結合ステーション３で仮結合された
ミシンアームＡおよびミシンベッドＢを本結合ステーシ
ョン４、紫外線硬化ステーション５まで自動搬送する搬
送装置９が配設されている。これらの搬送装置７，８，
９はローラコンベア等で構成されている。

【００２４】先ず、クリーニングステーション１には、
ベッドクリーニング装置１０が搬送装置８側に配設され
て、アームクリーニング装置３０が搬送装置７側に配設
されている。次のシール剤塗布ステーション２には、シ
ール剤塗布装置５０が搬送装置８側に配設されている。
次の仮結合ステーション３には、仮結合装置７０が２つ
の搬送装置７，８に跨るようにして配設されている。

【００２５】そして、次の本結合ステーション４には、
本発明の自動結合装置である本結合装置１００が搬送装
置９に沿って配設されている。次の紫外線硬化ステーシ
ョン５には、シール剤乾燥装置である紫外線照射装置１
３０が搬送装置９に沿って配設されている。なお、以上
のミシンフレーム組立ラインの近傍に、中央制御盤Ｃ、
本結合コントロールボックスＤが並んで配設されてお
り、また、本結合ステーション４には、組み立てるべき
ミシンフレームとしてのマスターワークＭが置かれてい
る。

【００２６】図３は以上のミシンフレーム組立ラインの
各ステーションでの処理を示すフローチャートであり、
先ず、クリーニングステーション１のステップＳ１０で
は、個別に搬入されるミシンベッドＢのエアブロー（ス
テップＳ１１）およびミシンアームＡのエアブロー（ス
テップＳ１２）等を行う。次のシール剤塗布ステーショ
ン２のステップＳ２０では、ミシンベッドＢの機種を検
知（ステップＳ２１）してから、シール剤を塗布（ステ
ップＳ２２）し、その塗布状態を確認（ステップＳ２
３）する。また、別途、ミシンアームＡの機種（ステッ
プＳ１９）も検知する。

【００２７】次の仮結合ステーション３のステップＳ３
０では、結合ボルトを供給（ステップＳ３１）して、そ
のボルトを仮締め（ステップＳ３２）する。次の本結合
ステーション４のステップＳ４０では、ミシンアームＡ
およびミシンベッドＢをボルトにより仮結合した状態の
ミシンフレームの機種を検知（ステップＳ４１）してか
ら、各部を計測（ステップＳ４２）して、その計測に基
づいて必要なら位置の補正（ステップＳ４３）を行い、
再び各部を計測（ステップＳ４４）する。次の紫外線硬
化ステーション５のステップＳ５０では、結合面のシー
ル剤を硬化させる。なお、図示しないが、この紫外線硬
化ステーション５の後には、本結合された精度を外力に
より結合精度がズレないように位置を保持するために、
ノックピンを打ち込むノック打ちステーションが配設さ
れている。

【００２８】次に、本発明に係る自動結合装置である本
結合装置１００の詳細について説明する。図４乃至図１
５は本結合装置１００の詳細を示したもので、この本結
合装置１００は、前工程で仮結合したミシンアームＡと
ミシンベッドＢを高精度に本結合することを目的とする
ものである。

【００２９】この本結合装置１００は、図４乃至図６に
示すように、前記搬送装置９の横に並ぶワーククランプ
ユニット１０１，１０２と、その下方のアームハンド１
１１を備えた補正装置である３軸補正ロボット１１０
と、ユニット化した４本のサーボナットランナ１２０，
１２０，１２０，１２０およびその昇降用のシリンダ１
２１等から構成されている。シリンダにより駆動される
下方のワーククランプユニット１０１は、ミシンベッド
Ｂを載置して位置決めするもので、ワーククランプユニ
ット１０２は、シリンダによりミシンアームＡの上面を
押えて位置決めするものである。

【００３０】また、本結合装置１００と搬送装置９を挟
んで対向する位置には、図１のように、シリンダにより
ラインに対し横方向に往復移動可能な搬入ユニット１０
３が配設され、この搬入ユニット１０３と対向するよう
本結合装置１００にも、シリンダによりラインに対し横
方向に往復移動可能な搬出ユニット１０４が配設されて
いる。

【００３１】さらに、この本結合装置１００には、立軸
検棒１０５、針棒検棒１０６、下軸検棒１０７、針板ユ
ニット１０８が組み込まれている。これら立軸検棒１０
５、針棒検棒１０６、下軸検棒１０７はそれぞれのシリ
ンダ１０５ａ，１０６ａ，１０７ａによってそれぞれ軸
線方向に往復移動可能である。また、針板ユニット１０
８はシリンダ１０９により昇降可能である。

【００３２】そして、３軸補正ロボット１１０は、サー
ボモータによるＸ軸モータ１１２、Ｙ軸モータ１１３、
θ軸モータ１１４を備えるＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ
Ｃｏｎｔｒｏｌ；数値制御）ロボットであり、これらＸ
軸モータ１１２、Ｙ軸モータ１１３、θ軸モータ１１４
の駆動によって、前後方向（Ｘ方向）、左右方向（Ｙ方
向）、垂直軸１１５ａ廻りにそれぞれ移動可能な微動テ
ーブル１１５をさらに備えている。

【００３３】この微動テーブル１１５に一体に前記アー
ムハンド１１１が備えられており、このアームハンド１
１１はほぼコ字形状をなして、その内方に、ミニチュア
シリンダにより出没動作するグリップ凸部１１６，１１
６，１１６，…を有している。このグリップ凸部１１
６，１１６，１１６，…は、ミシンアームＡの結合部の
周囲４面を囲むよう８個ずつ上下に並んで計１６個設け
ている。

【００３４】３軸補正ロボット１１０は、詳細には、図
１５に示すように構成されている。即ち、Ｘ軸モータ１
１２にカップリング１１２ａを介して連結したボールネ
ジ１１２ｂを、微動テーブル１１５に対し前後方向に貫
通させて螺合することで、Ｘ軸モータ１１２の駆動によ
り微動テーブル１１５が前後方向（Ｘ方向）に送られて
直線的に微動可能となっている。

【００３５】また、Ｙ軸モータ１１３にカップリング１
１３ａを介して連結したボールネジ１１３ｂを、微動テ
ーブル１１５に対し左右方向に貫通させて螺合すること
で、Ｙ軸モータ１１３の駆動により微動テーブル１１５
が左右方向（Ｙ方向）に送られて直線的に微動可能とな
っている。

【００３６】そして、θ軸モータ１１４にカップリング
１１４ａを介して連結したボールネジ１１４ｂを、微動
テーブル１１５に対し左右方向に貫通させて螺合するこ
とで、θ軸モータ１１４の駆動により微動テーブル１１
５が垂直軸１１５ａ廻り（θ方向）に揺動して微動可能
となっている。

【００３７】以上の本結合装置１００には、さらに、ワ
ーク温度計測器である温度センサ１１７，１１８と、検
棒位置計測器である電気マイクロメータ１２２，１２
３，１２４，１２５，１２６，１２７が設けられてい
る。即ち、図６に示すように、ミシンアームＡの側面に
接触してワーク温度を検出する温度センサ１１７が設け
られるとともに、図５に示すように、ミシンベッドＢの
上面に接触してワーク温度を検出する温度センサ１１８
が針板ユニット１０８の先端部に設けられている。

【００３８】また、図８乃至図１４に示すように、下軸
検棒１０７の側面２カ所に接触してその位置をそれぞれ
検出する電気マイクロメータ１２２，１２３と、立軸検
棒１０５の側面に接触してその位置を検出する電気マイ
クロメータ１２４が設けられるとともに、針棒検棒１０
６の周囲３カ所に接触してその位置をそれぞれ検出する
電気マイクロメータ１２５，１２６，１２７が針板ユニ
ット１０８の針板ゲージ１８１部分に設けられている。

【００３９】さらに、針板ユニット１０８には、図１０
に示すように、針板ゲージ１８１をミシンベッドＢ上に
ねじ止めする左右一対のねじ１８２，１８２が組み込ま
れている。この左右一対のねじ１８２，１８２は、針板
ユニット１０８に組み込んだねじ駆動装置であるモータ
１８３からギヤ機構１８４およびベルトプーリ機構１８
５を介して正転・逆転可能に駆動される。なお、図１０
の例では、針板ユニット１０８を昇降させるための装置
として、図５に示したシリンダ１０９に加えて、針板用
手動ハンドル１８６および送りねじ１８７を示してい
る。

【００４０】図７は以上の本結合装置１００での処理を
示すフローチャートであり、先ず、ワーク有りを確認
（ステップＳ１０１）すると、ベッドクランプ（ステッ
プＳ１０２）をしてから、アームクランプ、針板ネジ締
め、ナットランナ進出を行う（ステップＳ１０３）。ま
た、これと並行して、温度センサを進出（ステップＳ１
０４）させて、ワーク温度を測定（ステップＳ１０５）
し、温度センサを後退（ステップＳ１０６）させる。そ
の後、針棒検棒の進出、下軸検棒の進出、立軸検棒の進
出を行う（ステップＳ１０７）。

【００４１】次に、電気マイクロメータを進出（ステッ
プＳ１０８）させてから、ナットランナを緩め動作させ
（ステップＳ１０９）、位置測定値が所定の精度範囲か
否かを判別し（図８のアームに挿入された針棒検棒１０
６の下端部が、ベッドに取り付けられた針板ユニット１
０８の３本の電気マイクロメータ１２５，１２６，１２
７の軸心交点とのズレ量と、下軸検棒１０７の軸心を電
気マイクロメータ１２２，１２３により検知し、立軸検
棒１０５の軸心を検知する電気マイクロメータ１２４に
より検知し、両軸心のズレ量が所定の精度範囲か否かを
判別する。）（ステップＳ１１０）、位置測定値が所定
の精度範囲外ならば、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向（θ軸廻
り）の補正を行って（ステップＳ１１１）、再度、前記
ステップＳ１１０に戻って処理を繰り返す。また、前記
ステップＳ１１０において、位置測定値が所定の精度範
囲内ならば、ナットランナを本締め動作（ステップＳ１
１２）させて、その本締めトルクが設定トルクか否かを
判別する（ステップＳ１１３）し、本締めトルクが設定
トルクならば、ベッドをナチュラルクランプしてアーム
をアンクランプする（ステップＳ１１４）。

【００４２】そして、再び、位置測定値が所定の精度範
囲か否かを判別し（ステップＳ１１５）、位置測定値が
所定の精度範囲内ならば、ベッドクランプをする（ステ
ップＳ１１６）。また、前記ステップＳ１１５におい
て、位置測定値が所定の精度範囲外ならば、ベッドクラ
ンプ（Ｓ１１７）をし、アームクランプ（Ｓ１１８）を
して、ナットランナを緩め動作させて（Ｓ１１９）か
ら、再度、前記ステップＳ１１０に戻って処理を繰り返
す。なお、前記ステップＳ１１３において、本締めトル
クが設定トルクでないならば、ナットランナを緩め動作
させて（Ｓ１１９）から、再度、前記ステップＳ１１０
に戻って処理を繰り返す。

【００４３】また、前記ステップＳ１１６に続いて、電
気マイクロメータを後退させて（ステップＳ１２０）か
ら、針棒検棒の戻し、下軸検棒の戻し、立軸検棒の戻し
を行う（ステップＳ１２１）。続いて、針板ネジを緩め
て（ステップＳ１２２）から、ベッドをアンクランプ
（ステップＳ１２３）し、ワークを搬出して（ステップ
Ｓ１２４）、処理を終了する。

【００４４】次に、以上のミシンフレーム自動組立装置
によるミシンアームＡとミシンベッドＢの結合を説明す
る。

【００４５】先ず、図１および図２に示すように、クリ
ーニングステーション１において、前工程での穴あけ等
の加工が施されたミシンベッドＢが搬送装置８によりベ
ッドクリーニング装置１０に自動搬送され、また、前工
程での穴あけ等の加工が施されて横に寝かされた状態の
ミシンアームＡが搬送装置７によりアームクリーニング
装置３０に自動搬送される。

【００４６】そして、ベッドクリーニング装置１０にお
いて、ミシンベッドＢは、図示しないブローノズルによ
って、上面全体、針板ネジ穴、針板溝がエアブローされ
るとともに、下面全体、下軸穴がエアブローされて、前
工程の加工で付着・残留した切粉・粉塵が除去される。
このようにしてクリーニングされたミシンベッドＢは、
次のシール剤塗布ステーション２において、搬送装置８
によりシール剤塗布装置５０に自動搬送される。

【００４７】そして、シール剤塗布装置５０において、
図示しないが、ロボットの作動によりディスペンサーユ
ニットが所定の軌跡に沿って走査されて、ノズルから着
色された紫外線硬化性のシール剤が、ミシンベッドＢの
上面に吐出される。このシール剤は、ミシンアームＡと
の結合面の輪郭に沿って塗布した後、ミシンベッドＢを
搬送装置８により次の仮結合ステーション３まで自動搬
送する。

【００４８】また、アームクリーニング装置３０におい
て、ミシンアームＡは、横に寝かされた状態で、図示し
ないブローノズルによって、前後の針棒軸穴および上軸
穴がエアブローされ、下面全体、立軸穴がエアブローさ
れるとともに、結合ネジ穴、立軸穴がエアブローされ、
さらに、図示しないブラシユニットにより、側方を向い
た結合面がブラッシングされて、前工程の加工で付着・
残留した切粉・粉塵が除去される。

【００４９】このようにしてクリーニングされたミシン
アームＡは、次の仮結合ステーション３において、搬送
装置７により仮結合装置７０に自動搬送される。また、
この仮結合装置７０には、前述した通り、シール剤塗布
ステーション２でシール剤を塗布したミシンベッドＢも
搬送装置８により自動搬送される。

【００５０】そして、仮結合装置７０において、横に寝
た状態のミシンアームＡを、図示しないが、アームクラ
ンプハンドに把持して上昇させてから、ミシンアームＡ
の姿勢を正立状態に変化させて、ミシンベッドＢの上方
に送る。このミシンアームＡをミシンベッドＢの上方に
位置決めする。この位置決め状態において、ミシンアー
ムＡの下面（結合面）とミシンベッドＢの上面との間に
は僅かな隙間が確保され、従って、前工程でミシンベッ
ドＢの上面に塗布したシール剤がミシンアームＡの結合
面に付着することはない。

【００５１】このような状態で、ミシンベッドＢの下方
に位置するナットランナにより、その各ビットにボルト
供給装置９０のロボットのハンドにより頭を下にしてセ
ットされた結合ボルトを、ミシンベッドＢからミシンア
ームＡの結合ネジ穴にそれぞれ締め込む。その後、ナッ
トランナを下降させるとともに、ミシンアームＡのクラ
ンプを解除したアームクランプハンドを上昇させて初期
位置に待機させる。

【００５２】このようにして仮結合されたミシンアーム
ＡおよびミシンベッドＢは、次の本結合ステーション４
において、搬送装置９により本結合装置１００に自動搬
送される。

【００５３】そして、本結合装置１００において、スタ
ート信号が入る（図７のフローチャート参照）と、図４
乃至図６に示すように、正立状態でミシンアームＡを仮
結合したミシンベッドＢが、搬入ユニット１０３により
搬送装置９の横に並ぶワーククランプユニット１０１に
より位置決めされて、ミシンアームＡの上面をワークク
ランプユニット１０２により押し付けられる。続いて、
３軸補正ロボット１１０のアームハンド１１１がミシン
アームＡの結合部周囲をグリップ凸部１１６，１１６，
１１６，…により把持すると同時に、針板ユニット１０
８が下降して、ミシンベッドＢにネジ締め固定される。

【００５４】即ち、アームハンド１１１に関しては、ミ
ニチュアシリンダの作動によりグリップ凸部１１６，１
１６，１１６，…がそれぞれ突出してミシンアームＡの
結合部周囲を把持する。また、針板ユニット１０８に関
しては、シリンダ１０９（図５参照）により自動で、ま
たは、針板用手動ハンドル１８６および送りねじ１８７
（図１０参照）により手動で下降する。そして、図１０
に示すように、ミシンベッドＢ上面の針板溝に重なる針
板ゲージ１８１を、モータ１８３の駆動でギヤ機構１８
４およびベルトプーリ機構１８５を介して左右一対のね
じ１８２，１８２をミシンベッドＢのねじ穴に締め込む
ことで、ミシンベッドＢに針板ゲージ１８１を取り付け
る。

【００５５】また、サーボナットランナ１２０，１２
０，１２０，１２０が上昇し、温度センサ１１７が前進
してミシンアームＡの側面との接触により温度測定を開
始するとともに、温度センサ１１８によりミシンベッド
Ｂの上面との接触により温度測定を開始する。その後、
立軸検棒１０５、針棒検棒１０６、下軸検棒１０７がミ
シンアームＡおよびミシンベッドＢの穴にそれぞれ挿入
され、電気マイクロメータ１２２，１２３，１２４が上
昇し、サーボナットランナ１２０，１２０，１２０，１
２０により結合ボルト９４，９４，９４，９４がそれぞ
れ一旦緩められる。

【００５６】これにより、ミシンアームＡとミシンベッ
ドＢはフリーとなり、これらミシンアームＡおよびミシ
ンベッドＢの位置測定と精度出しができる状態となる。
即ち、図８および図９と図１２乃至図１４に示すよう
に、電気マイクロメータ１２２，１２３が下軸検棒１０
７の側面２カ所との接触によりその位置をそれぞれ検出
するとともに、電気マイクロメータ１２４が立軸検棒１
０５の側面との接触によりその位置を検出する。こうし
て、電気マイクロメータ１２２，１２３，１２４のそれ
ぞれの測定値から、下軸対立軸の位置を計測する。

【００５７】また、図８および図１１に示すように、針
板ユニット１０８の針板ゲージ１８１部分に設けた電気
マイクロメータ１２５，１２６，１２７が針棒検棒１０
６の周囲３カ所での接触によりその位置をそれぞれ検出
する。こうして、電気マイクロメータ１２５，１２６，
１２７のそれぞれの測定値から、針棒対針穴の位置を計
測する。

【００５８】以後、このようなミシンアームＡおよびミ
シンベッドＢの測定データを基に、フルクローズフィー
ドバック制御により、３軸補正ロボット１１０で、ミシ
ンベッドＢに対するミシンアームＡの位置が所定の精度
になるまで位置出しを繰り返す。

【００５９】即ち、図１５に示すように、サーボモータ
によるＸ軸モータ１１２、Ｙ軸モータ１１３、θ軸モー
タ１１４の駆動によって、微動テーブル１１５が前後方
向（Ｘ方向）、左右方向（Ｙ方向）、垂直軸１１５ａ廻
りのθ方向（あるいはＺ方向）にそれぞれ移動して、こ
の微動テーブル１１５に一体に備えたアームハンド１１
１に結合部周囲を把持したミシンアームＡの位置出しを
行う。

【００６０】このように位置出しして、結合精度ＯＫに
なったときは、アームハンド１１１がミシンアームＡの
結合部周囲を把持したまま、サーボナットランナ１２
０，１２０，１２０，１２０により結合ボルト９４，９
４，９４，９４を所定のトルクにそれぞれ締め付ける。

【００６１】その後、アームハンド１１１とワーククラ
ンプユニット１０１，１０２をアンクランプの状態にし
て、再度、精度測定し、ＯＫの時、アームハンド１１
１、ワーククランプユニット１０１，１０２、電気マイ
クロメータ１２２，１２３，１２４，１２５，１２６，
１２７、立軸検棒１０５、針棒検棒１０６、下軸検棒１
０７、サーボナットランナ１２０，１２０，１２０，１
２０、針板ユニット１０８を初期の状態にそれぞれ戻
す。

【００６２】以上のように本結合したミシンアームＡお
よびミシンベッドＢを搬出ユニット１０４により搬送装
置９に搬出し、サイクル完了となる。なお、次のスター
ト信号が入ると、以上の動作が繰り返される。

【００６３】ここで、実施例の本結合装置１００によれ
ば、以下の効果が得られる。

【００６４】（１）ミシンの機能を考えた電気的な結合
精度計測と、３軸のＮＣロボットによるフルクローズフ
ィードバック制御により、高い精度の位置出し（μｍ単
位）が可能である。

【００６５】（２）ミシンフレームが正立状態での精度
出しのため、倒立状態のようなミシンアームの自重によ
る精度への影響がない。

【００６６】（３）３軸ロボットユニット、アームクラ
ンプハンドにより、剛性の強いミシンアーム結合部をグ
リップしているため、精度出し時、ミシンフレームに歪
を与えない。

【００６７】（４）結合ボルト締結時、ミシンアームを
アームクランプハンドにより保持しているため、締付ト
ルクによる位置ズレが生じない。

【００６８】（５）ＮＣによるフルクローズフィードバ
ック制御による精度出しのため、ミシンベッドクランプ
による歪、ミシンアームとミシンベッドの温度差による
熱歪を、予め予測して、精度出しをすることができる。

【００６９】さらに、以上のようにして本結合したミシ
ンアームＡおよびミシンベッドＢは、次の紫外線硬化ス
テーション５において、搬送装置９により紫外線照射装
置１３０内に搬送される。

【００７０】そして、紫外線照射装置１３０において、
上面にミシンアームＡを本結合したミシンベッドＢは、
図示しないが、先ず、第１のワーク位置決め治具に位置
決めされて、前後対をなす紫外線照射ノズルが、ロボッ
トにより搬送装置９上に横方向から平行に１往復移動し
て、ミシンベッドＢ上面に対するミシンアームＡの結合
部の周囲からはみ出たシール剤に対し、その前後を横方
向に沿って１往復して紫外線をそれぞれスポット照射す
る。その後、第１のワーク位置決め治具上への位置決め
が解除されて、搬送装置９により送られて、次に、第２
のワーク位置決め治具にミシンベッドＢが位置決めされ
る。

【００７１】続いて、左右対をなす紫外線照射ノズル
が、ロボットにより搬送装置９の両側に沿って前後方向
１往復移動する。即ち、ロボットによりシール剤軌跡に
対応した形状のガイド溝に沿ってノズルホルダが移動す
ることで、左右対をなす紫外線照射ノズルが、ミシンベ
ッドＢ上面に対するミシンアームＡの結合部の周囲から
はみ出たシール剤に対し、その左右を前後方向に沿って
１往復して紫外線をそれぞれスポット照射する。

【００７２】さらに、以上のようにして本結合してシー
ル剤を硬化したミシンアームＡおよびミシンベッドＢ
は、図示しない次のノック打ちステーションに搬送さ
れ、所定の仕上げ装置による処理を経て完成品となる。

【００７３】以上の通り、実施例の自動組立装置によれ
ば、以下の効果が得られる。（１）従来の人手による作
業が全自動で実施できる。（２）ミシンフレームが正立
状態での工程のため、倒立状態のミシンアームのような
自重による精度影響がない。（３）温度の異なるミシン
アームおよびミシンベッドの結合作業も可能となる。

【００７４】なお、以上の実施例においては、ミシンア
ームとミシンベッドの結合によるミシンフレームの正立
状態の工程結合としたが、これに限らず、倒立状態でも
自動化は可能である。また、本発明はこれに限定される
ものではなく、他の機械部品の結合であってもよい。ま
た、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更
可能であることは勿論である。

【００７５】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明に係
る部品の自動結合方法によれば、互いの結合面を合わせ
た状態にして自動でクランプした両部品の少なくとも相
対位置を自動で計測し、その計測値に基づいて両部品を
自動で位置修正した後、結合ボルトを自動で締め付けて
から、アンクランプした両部品の少なくとも相対位置を
自動で再計測して、その再計測値が所定の精度範囲内な
らば、両部品の結合を完了し、また、再計測値が所定の
精度範囲外ならば、両部品を自動で再びクランプして、
ボルトを自動で緩めてから、前記クランプ、計測、位置
修正、ボルト締め付け、アンクランプ、再計測を繰り返
すようにしたため、部品の結合を高精度に自動で行うこ
とができる。

【００７６】従って、請求項２記載のように、少なくと
も針棒穴および立軸穴を有するミシンアームと、少なく
とも針板ゲージ用のねじ穴および下軸穴を有するミシン
ベッドとを自動により結合して、ミシンフレームを高精
度に組み立てることができる。しかも、ミシンフレーム
を正立状態で精度出しできるため、従来のような倒立状
態によるミシンアームの自重による精度への影響をなく
すことができる。

【００７７】そして、請求項３記載の発明に係る部品の
自動結合装置によれば、互いの結合面を合わせた状態に
して一の部品と他の部品を治具により自動でクランプ
し、結合面を合わせた状態の両部品の少なくとも相対位
置を計測装置により自動で計測し、この計測装置により
検出された計測値に基づいて両部品を補正装置により自
動で位置修正し、結合ボルトをボルト締付装置により自
動で締め付けおよび緩められるため、請求項１記載の自
動結合方法が実施できて、部品の結合を高精度に自動で
行うことができる。

【００７８】従って、請求項４記載のように、少なくと
も針棒穴および立軸穴を有するミシンアームと、少なく
とも針板ゲージ用のねじ穴および下軸穴を有するミシン
ベッドとを自動により結合して、ミシンフレームを高精
度に組み立てることができる。しかも、ミシンフレーム
を正立状態で精度出しできるため、従来のような倒立状
態によるミシンアームの自重による精度への影響をなく
すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一例としての組立ラインを示
す概略斜視図である。

【図２】図１の組立ラインの概略平面図である。

【図３】組立ラインの各ステーションでの処理を示すフ
ローチャートである。

【図４】本発明に係る自動結合装置である本結合装置の
概略平面図である。

【図５】本結合装置の概略正面図である。

【図６】本結合装置の側面図である。

【図７】本結合装置による処理を示すフローチャートで
ある。

【図８】本結合装置による各検棒の測定を示す概略平面
図である。

【図９】本結合装置による各検棒の測定を示す概略側面
図である。

【図１０】針板ユニット部分の破断側面図である。

【図１１】針棒検棒を測定するマイクロメータを示す要
部拡大平面図である。

【図１２】各検棒測定部分の拡大側面図である。

【図１３】各検棒測定部分の拡大平面図である。

【図１４】立軸検棒測定部分の拡大正面図である。

【図１５】本結合装置による補正機能を示す概略平面図
である。

【図１６】一般的なミシンフレームを構成するミシンア
ームとミシンベッドおよびその結合ボルトの分解斜視図
である。

【図１７】各検棒を挿入した状態の破断側面図である。

【図１８】従来の問題点を指摘するミシンフレーム倒立
状態の概略側面図である。

【符号の説明】

Ａ ミシンアーム Ｂ ミシンベッド Ｃ 中央制御盤 Ｄ 本結合コントロールボックス Ｍ マスターワーク １ クリーニングステーション ２ シール剤塗布ステーション ３ 仮結合ステーション ４ 本結合ステーション ５ 紫外線硬化ステーション ７，８，９ 搬送装置 １０ ベッドクリーニング装置 ３０ アームクリーニング装置 ５０ シール剤塗布装置 ７０ 仮結合装置 ９０ ボルト供給装置 １００ 本結合装置 １０１，１０２ ワーククランプユニット １０３ 搬入ユニット １０４ 搬出ユニット １０５ 立軸検棒 １０６ 針棒検棒 １０７ 下軸検棒 １０８ 針板ユニット １１０ ３軸補正ロボット １１１ アームハンド １１２ Ｘ軸サーボモータ １１３ Ｙ軸サーボモータ １１４ θ軸サーボモータ １１５ 微動テーブル １１６ グリップ凸部 １１７，１１８ 温度計測器 １２０ サーボナットランナ １２２，１２３，１２４，１２５，１２６，１２７ 電
気マイクロメータ １３０ シール剤乾燥装置（紫外線照射装置）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一の部品と他の部品とをボルトにより結
   合する方法であって、 互いの結合面を合わせた状態にして前記一の部品と他の
   部品を自動でクランプし、 そのクランプした両部品の少なくとも相対位置を自動で
   計測し、 その計測値に基づいて両部品を自動で位置修正した後、 両部品を結合する前記ボルトを自動で締め付けてから、 両部品をアンクランプし、 そのアンクランプした両部品の少なくとも相対位置を自
   動で再計測して、 その再計測値が所定の精度範囲内ならば、両部品の結合
   を完了し、 また、前記再計測値が前記所定の精度範囲外ならば、両
   部品を自動で再びクランプして、 前記ボルトを自動で緩めてから、 前記クランプ、計測、位置修正、ボルト締め付け、アン
   クランプ、再計測を繰り返すことを特徴とする部品の自
   動結合方法。
2. 【請求項２】 前記両部品は、ミシンフレームを構成す
   るミシンアームとミシンベッドであって、 前記ミシンアームは少なくとも針棒穴および立軸穴を有
   し、 前記ミシンベッドは少なくとも針板ゲージ用のねじ穴お
   よび下軸穴を有することを特徴とする請求項１記載の部
   品の自動結合方法。
3. 【請求項３】 一の部品と他の部品とをボルトにより結
   合する装置であって、 互いの結合面を合わせた状態にして前記一の部品と他の
   部品を自動でクランプする治具と、 前記結合面を合わせた状態の両部品の少なくとも相対位
   置を自動で計測する計測装置と、 この計測装置により検出された計測値に基づいて両部品
   を自動で位置修正する補正装置と、 両部品を結合する前記ボルトを自動で締め付けおよび緩
   めるボルト締付装置と、から構成したことを特徴とする
   部品の自動結合装置。
4. 【請求項４】 前記両部品は、ミシンフレームを構成す
   るミシンアームとミシンベッドであって、 前記ミシンアームは少なくとも針棒穴および立軸穴を有
   し、 前記ミシンベッドは少なくとも針板ゲージ用のねじ穴お
   よび下軸穴を有することを特徴とする請求項３記載の部
   品の自動結合装置。