JPH0857785A - 精密な部品と取付け台を自動的に組立てる装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精密な部品と取付け台とを自動的に組立てる
装置を提供する。 【解決手段】 部品と取付け台とを自動的に相互に嵌合
する装置は室と内方に向って狹められた整列表面とを有
するハウジングを用いる。ピストンが前記室内を往復動
し、また把持用端部を有し、該把持用端部は、交互のス
プリング力と空気圧力とがピストンに作用した時、整列
表面を通ってハウジングの外にまた中に動く。このピス
トンの運動は把持された部品を正確に位置決めし、そし
てハウジングが次に往復動して整列表面が取付け台を正
確に位置させるようにする。ピストンはついで部品を取
付け台と相互に嵌合するよう動かす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレンズ要素及びその
円筒状取付け台のような精密な構成部品の組立てに関
し、さらに詳細にはこのような高度に精密な構成部品を
自動式に正確に相互に嵌合するための方法と装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】製造競争は増々製品の構造において自動
機械の使用に依存しており、最新の組立てラインは全て
の製品構造の種々の組立て工程を実施するため自動化さ
れた（例えば比較的高度の自己制御で作動する）工業ロ
ボットと称されることの多い、装置を使用している。さ
らに、このような自動化された組立て装置のための最近
の設計は、１つの型式より多い型式の製品の組立てのた
め若干の変形を伴うことのある、用いられる特別の自動
化装置の能力と称される、“適応性のある”自動操作を
目的としている。

【０００３】米国特許第２，０９４，０４３号は音響装
置の精密構成部品を組立てるための先行技術の装置の一
例を提供している。この装置は、各構成部品を精密に位
置決めし保持する２つの治具構造と、これら治具構造が
その支持された構成部品を相互に嵌合し取付けるために
動かされる前に治具構造を相互に正確に整列させるゲー
ジ要素とを用いる。これらの治具構造とゲージ要素はそ
れ自体寸法が非常に精密でありまた製作するのが高価と
なる。また、これらは開示されたこの特別の音響装置に
対して比較的独特のものである。さらに、全体の組立て
操作はゲージ要素を治具構造の１つと整列させ組立て操
作が高度の自動操作を受けないようにするため操作員の
介在を必要とする。

【０００４】通常“バレル”と称される。円筒形ハウジ
ングとの光学レンズ要素の組立ては精密構成部品の正確
な相互の嵌合を必要とする操作のもう１つの良好な例を
提供する。このような組立てのための従来の普通の方法
はレンズ要素とレンズバレルを相補的な精密固定装置の
中に取付けることである。この固定装置は次にレンズ要
素をバレルに正しく取付ける精密な相互嵌合関係へと動
かされる。上記の例におけるように、レンズとバレルの
固定装置は正確な寸法としなければならずしたがって製
作するのに高価となる。さらに、この固定装置は特別の
レンズとバレルの構造にとって比較的特異のものであり
高度の製品“融通性”を有していない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、精密構成
部品の組立てを自動化することができ、高度の製品“適
応性”がもたらされる、前記米国特許第２，０９４，０
４３号の方法の改良が要望される。

【０００６】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明の１
つの重要な目的は精密構成部品の組立てのための改良さ
れた装置と方法とを提供することである。例えば、本発
明は与えられた精密さと自動操作の程度に関する改良を
もたらすことができる。本発明の他の大きな利点はその
相対的な簡易性とまたそれによる安価とである。本発明
のさらなる利点は異なった精密製品を自動的に組立てる
のに有用である“適応性”の度合である。

【０００７】１つの形態において本発明は精密な外形を
有する部品と取付け台のような構成部品とを自動的に組
立てる装置を構成する。このような装置は、作業台に近
づきまた作業台から離れるよう往復動しまた同様に往復
動するピストンを有するハウジングを含み、このピスト
ンはハウジングの室の中を移動可能でピストンの把持端
部をハウジングの室の口から突出させまたハウジングの
室の口の中に引込めるようにする。この室口は、ピスト
ンにより把持され引込められる部品と接触しまたこの部
品を精密に位置させる整列表面を有している。室口の整
列表面はまたハウジングが室口へと動かされるにつれて
取付け具と精密に接触しまた取付け台を位置決めする。
ピストンの後側の室は正圧源に連続され把持された部品
を整列された取付け台と相互に嵌合させるようにするこ
とができる。

【０００８】他の形態において本発明は精密な周面構造
を有する部品と取付け台とを自動的に組立てる方法を構
成する。この方法は（ｉ）ピストンの把持端部を動かし
部品と係合させる工程、（ii）ピストンをハウジング室
の中に引込め係合された部品が内方に向って狹められた
整列表面と接触し把持端部上の整列位置へと摺動するよ
うにする工程、（iii ）ハウジングを取付け台に向って
動かし整列表面が取付け台を把持された部品と精密に整
列するようカム作用で動かすようにする工程、及び（i
v）ピストンを整列された取付け台に向って動かし部品
と取付け台との相互の嵌合を完了させる工程を含んでい
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明の１つ
の好適な実施態様を用いる自動組立て部署１が示されて
いる。したがって、自動組立て装置１０は部品、例えば
レンズ２を取付け台、例えばレンズバレル（円筒体）３
の中に相互に嵌合させるよう作動する。略図式に示され
るように、レンズ２とバレル３とは例えば輸送レベル６
と駆動及び制御補助装置７とにより作業台４に連続して
動かされる。補助装置７は適当な光センサー回路と論理
装置（図示しない）を含み、レンズ２とバレル３とが順
次、組立て装置１１の下側で作業台の上方のほぼ整列さ
れた作業位置に到着した時、ベルト６を停止させるよう
にする。組立て装置１０はまた正負の空気圧供給装置８
と垂直の駆動及び制御装置９とを含み、これら装置の作
用は全体装置制御、例えば図示しないマイクロコンピュ
ータにより輸送駆動及び制御補助装置７と調整される。
当業者であれば、組立て装置１０が部品２と取付け台３
との組立て完成品を用いてさらなる組立て作用が行われ
るさらに包括的な装置の一部を形成することのできるこ
とが理解されるであろう。

【００１０】図２を参照すると、組立て装置１１が断面
で示され、内方に向って狹められた整列案内表面１５を
備えた出口開口１４を有するピストン室１３を含むよう
機械加工され又は他の方法で構成されたハウジング１２
を具備している。ピストン部材２０が室１３の内部に取
付けられ円筒状の案内表面１６と比較的に気密の状態で
摺動するような大きさに形成された円筒状側壁構造２１
を有している。必要ならばシールリングを案内表面１６
に取付けることができ、これらシールリングは作業台４
に近づきまた離れるピストンの往復運動を案内するよう
整列される。

【００１１】ピストン部材２０の頂部はコイルスプリン
グ３０の一端部３１（その他端部３２は室１３の頂部内
壁に当接する）を支持し位置決めする凹所２２を有して
いる。スプリング３０はピストン制御端縁２５を室制御
突起１８に底が当たるよう付勢するのに十分な弾性の伸
びを有している。装置１１はその最初の位置で垂直方向
の駆動制御装置９により輸送ベルト６に対して１つの位
置に動かされ、それにより突起１８と端縁２５とが当接
した時ピストン部材２０の把持器端部２６がベルト６上
のレンズ要素２の頂面に乗り又はこれに接近するように
なる。これは図２に略示されているような１つの位置を
構成する。

【００１２】把持器端部２６はドーム状の中央凹所２７
と周囲の縁表面２８とを有するように構成されている。
中央の空気通路２９が縁表面２８を凹所２２に、したが
って室１３の内部に、そして空気圧制御装置８に（ハウ
ジング１２のポート１９を介して）連結する。

【００１３】組立て装置１１の構成部品の共働作用は図
３から７を参照する以下の典型的な組立て作用の順序の
記載によってさらに十分に理解されるであろう。したが
って、図２に示される操作の段階で、ハウジング１２が
駆動制御装置９によってその通常の出発位置に動かされ
ピストン部材２０を下方に向って動かしそれにより突起
１８と端縁２５が当接し縁表面２８がレンズ２の頂面を
軽く押し又はレンズ頂面に密接するようになる。

【００１４】次に、全装置制御のもとに、正負の空気圧
供給装置８に信号が送られ室１３に真空を与えるように
する。減少された室の圧力が通路２９を介して凹所２７
に連通し、レンズ２が動きこの凹所をシールする。通路
２９がレンズ２により遮断された後、ピストン２０がス
プリング３０の力に抗して上方に向って動き、それによ
り把持器端部２６が開口１４の中へと引込み、把持され
たレンズ２が整列表面１５により精密に中心位置が合わ
される。例えば、図６に示されるように、中心のずれた
レンズ２の端縁が内方に向って狹められた表面１５と接
触するようになり、ピストンがその頂端位置に動くにつ
れて図３に示される心合せ位置へと摺動される。ストッ
パ３４を室１３の内壁上に設け図３に示されるような位
置でピストン２０の上方への運動を制限することができ
る。真空の強さはスプリング３０のばね常数と調和する
よう選択されそれによりピストン部材２０がその頂端位
置に引込められた時レンズ２が縁２８に保持される（横
方向に摺動可能な状態で）ようにする。

【００１５】次に全装置制御のもとに、輸送駆動制御装
置７がハウジングの開口１４の整列表面１５に対しほぼ
同心に作業台４上でレンズバレル３を位置決めする。垂
直方向の駆動制御装置９がハウジング１２をほぼ位置決
めされたレンズバレル３を覆うよう下方に向って動かし
それにより整列表面１５が図４に示されるようにバレル
３に接触しバレル３を精密に心合わせされた位置にカム
作用で動かすようにする。図７は典型的な中間段階を示
し、この段階では整列表面１５がバレル３の周縁と接触
しバレルをカム作用で動かし始めベルト６上でレンズ２
と向かい合う精密な組立て位置（例えば心合わせされ
た）へと摺動させる。この心合わせされた状態は例えば
ハウジング１２の下方への運動に対する抵抗の増大によ
って検知され、垂直方向の駆動が終了する。図４に示さ
れる作動の段階の組立て装置１１により、正負の空気圧
供給装置８が作動され室１３に供給される真空を遮断し
それによりスプリング３０が精密に位置決めされたレン
ズ２（依然として十分な真空によって把持されその心合
わせされた状態を保持する）を精密に位置決めされたバ
レル（依然として整列表面１５により心合わせされた位
置に保持されている）と係合するよう動かすことができ
るようにする。余分の圧力を与えレンズ２をバレル３と
相互に嵌合させるようにするため、供給補助装置８が作
動され正の圧力（例えば４ポンド／平方インチ、すなわ
ち０．２８kg／cm² ）をポート１９を介して室の内部に
与え、そのためピストン２０とレンズ２とをさらに下方
に付勢する。図５に示されるように完成された組立体に
より、垂直方向の駆動装置が作動されハウジング１２を
上方に動かしそして輸送ベルト６が駆動制御装置７によ
り作動され組立てられたユニット２，３を下方に動かし
次の構成部品の対のレンズ２を組立てのために位置決め
する。

【００１６】他の作業部署の配置構造を用いることがで
きることが理解されるであろう。１つの他の好ましい態
様においては、組み重ねられたレンズのカートンが組み
重ねられたバレルのカートンに近接した作業部署に配置
される。図示しないロボット装置がこれらカートンと向
かい合って組立て装置１１をＸ−Ｙ軸方向に位置させ、
そして他の制御装置が上記したように作動し組立てを行
う。

【００１７】図８はレンズとレンズバレルのような円形
要素を取付けるための他の好適な室及び案内表面構造を
示している。この実施態様においは案内表面１５ａがレ
ンズバレルを心合わせするよう特異の形状をしており表
面１５ｂがレンズを心合わせするようになっている。さ
らに、突出部４１がストッパを形成しバレル取付け台の
頂端に位置するようになっており、突出部４２がピスト
ン部材の上方への運動に対するストッパを提供し、また
突出部４３がピストンの下方への運動に対するストッパ
を提供する。

【００１８】本発明の他の実施態様として次のものが挙
げられる。 （ａ）ピストン手段が把持端部からその反対側端部への
ガス通路を含み前記装置が前記室内に真空を形成する手
段を具備している請求項２に記載の装置。 （ｂ）前記装置が前記ピストンを前記室の外に付勢する
スプリング手段を具備している前記（ａ）に記載の装
置。 （ｃ）真空形成手段が１つの部品が前記通路を遮断した
時前記スプリング手段の平衡を失わせ前記部品の把持端
部が前記開口の中に引込められるようになる前記（ｂ）
に記載の装置。 （ｄ）案内表面が前記部品を、前記把持端部により真空
で保持されて前記把持端部の引込みの間に精密に心合わ
せされた位置へと摺動させる前記（ｃ）に記載の装置。 （ｅ）前記整列表面が、前記把持器の端部に真空で保持
され前記開放端部に動かされるレンズの端縁を前記整列
表面と精密に整列するようカム作用で動かす形状に作ら
れている請求項３に記載の装置。 （ｆ）前記整列表面が、整列表面が動かされるレンズバ
レルの端縁を整列表面と精密に整合するようにカム作用
で動かす形状に作られている前記（ｅ）に記載の装置。

【００１９】

【発明の効果】種々の他の部品と部品取付け台とが本発
明を利用して組立てられることが理解されるであろう。
例えば整列表面１５の適当な変形により、全く同じ形状
大きさの外形又は円以外の対応する外形を有する要素を
組立てのため精密な関係位置に案内することができる。
他の変更により、異なった精密な外形を有する部品と取
付け台が、次の係合のため同様に異なった整列表面によ
って正確な関係位置において位置決めされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様を組込んだ自動組立て装置
の概略斜面図である。

【図２】本発明の一実施態様の細部をその組立て操作の
初期段階で示す断面図である。

【図３】本発明の操作の次の段階を示す図２と同様な破
截図である。

【図４】本発明の操作のさらに次の段階を示す図３と同
様な図である。

【図５】本発明の操作のさらに他の次の段階を示す図４
と同様な図である。

【図６】図２から５の順序の間に起きる部品と取付け台
とがそれぞれ整列されていない状態を示す破截断面図で
ある。

【図７】図６の次の段階の部品と取付け台の整列過程を
示す図６と同様の図である。

【図８】本発明を実施するための他の好適な室及び整列
口構造の細部を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１…自動組立て部署 ２…レンズ ３…レンズバレル ４…作業台 ６…輸送ベルト ７…制御補助装置 ８…空気圧供給装置 ９…駆動制御装置 １０…組立て装置 １１…組立て装置 １２…ハウジング １３…ピストン室 １４…出口開口 １５…整列表面 １６…案内表面 １９…ポート ２０…ピストン部材 ２６…把持端部 ２７…中央凹所 ２８…縁表面 ２９…空気通路 ３０…スプリング

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業台に分配された精密な部品と取付け
   台とを自動的に組立てる装置において、 （ａ）前記作業台にほぼ直角に往復動するよう取付けら
   れたハウジング手段であって、（ｉ）前記作業台にほぼ
   直角に整列されたピストン室と（ii）前記作業台の近く
   に位置し整列表面を有する室口部と、（iii ）前記ピス
   トン室の内側部分に連結された流体ポート、とを含むハ
   ウジング手段と、 （ｂ）前記ピストン室に往復動するよう取付けられ一端
   に配設された部品を把持する手段を有するピストン手段
   と、 （ｃ）制御手段であって、（１）前記ピストン手段を作
   動し前記室口部から突出させ部品を前記作業台上で把持
   しまた前記ピストン室内部に引込み前記室口部の前記整
   列表面が前記把持された部品をカム作用で精密位置へと
   動かすようにし、（２）前記ハウジング手段を前記作業
   台上の取付け台に向って動かし前記室口部整列表面が前
   記取付け台を前記把持された部品に向かい合う精密位置
   へとカム作用で動かすようにし、（３）前記ピストン手
   段を動かし前記整列され把持された部品を前記整列され
   た取付け台と相互に嵌合するよう付勢する、制御手段と
   を具備している精密な部品と取付け台とを自動的に組立
   てる装置。
2. 【請求項２】 支持表面上に配置され所定の精密な外形
   を有する部品と同一の精密な外形の取付け台とを自動的
   に組立てる装置において、 （ａ）前記支持表面にほぼ直角の第１及び第２の方向に
   往復動するよう取付けられたハウジング手段であって、
   案内表面を有する出口開口を備えた内室を含み、前記案
   内表面が、内方に向って狹められ前記往復動の方向に直
   角な連続横断面が前記部品と取付け台との外形と一致す
   るようになっている、ハウジング手段と、 （ｂ）部品把持端部を含み、前記内室内部を前記第１及
   び第２の方向に往復動し前記部品把持端部が動くように
   する、ピストン手段であって、（ｉ）前記出口開口を越
   えて部品を前記支持表面上で把持し、（ii）前記出口開
   口の内部で前記把持された部品を前記案内表面との接触
   により心合わせをするピストン手段と、 （ｃ）前記ハウジング手段を前記把持された部品と共に
   動かし、前記案内表面が、前記把持され心合わせされた
   部品と向かい合って前記支持表面上で取付け台と接触し
   かつ取付け台と整列するようにする、ハウジング手段を
   動かす手段と、 （ｄ）前記ピストン手段を前記心合わせされた取付け台
   に向って動かし前記把持された部品を取付け台と相互に
   嵌合させる手段とを具備している、部品と取付け台とを
   自動的に組立てる装置。
3. 【請求項３】 円形断面のレンズを高度の寸法精度の円
   形断面のレンズバレルに自動的に取付ける装置におい
   て、（ａ）一端が開放され内方に向って狹められたほぼ
   円錐形の整列表面を形成するピストン室を有するハウジ
   ング部材と、（ｂ）流体がシールされるよう取付けられ
   前記ピストン室内部で往復動し把持用端部が前記ピスト
   ン室の開放された端部から外にまた該端部の中へと動く
   ようにするピストン部材であって、前記把持用端部から
   前記ピストン部材を通って反対側端部と前記ピストン室
   のハウジングの内部への流体通路を有している、ピスト
   ン部材と、（ｃ）前記ピストンを前記ピストン室の外に
   付勢するスプリング手段と、（ｄ）前記ハウジングを前
   記ピストンの運動とほぼ同じ方向に往復動するよう取付
   ける手段と、（ｅ）前記ピストン室に正負の圧力を選択
   的に発生させ前記把持用端部を前記ピストン室の開放端
   部の中にまた外に動かす手段とを具備している、レンズ
   をレンズバレルに自動的に取付ける装置。
4. 【請求項４】 精密な周面の部品と精密な周面の取付け
   台とを自動的に組立てる方法であって、（ａ）往復動す
   るピストンの把持用端部を前記部品と係合するよう動か
   し、（ｂ）前記ピストンをハウジング室の中に引込め、
   把持された部品が、前記ハウジング室への口部の内方に
   向って狹められた整列表面と接触し前記把持用端部上の
   精密位置へと摺動するようにし、（ｃ）前記ハウジング
   を前記取付け台に向って動かし、前記整列表面が前記取
   付け台を把持され位置決めされた部品と向かい合う精密
   な位置へとカム作用で動かすようにし、（ｄ）前記ピス
   トンの端部を前記位置決めされた部品に向って動かし該
   部品を前記取付け台に組付けることを含んでいる精密な
   部品と精密取付け台とを自動的に組立てる方法。