JPH0929562A

JPH0929562A - 部品組立装置

Info

Publication number: JPH0929562A
Application number: JP7187546A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Ikezawa; 信一郎池沢
Original assignee: Seiko Seiki KK
Current assignee: Seiko Seiki KK
Priority date: 1995-07-24
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 1997-02-04

Abstract

(57)【要約】【課題】打ち込み時の位置ずれを防止し、傷をつけな
い打ち込み作業を行うことができる部品組立装置を提供
すること。【解決手段】振動アクチュエータ２６１、圧入治具２
６２、押し棒２６３で構成された昇降部２６は、エアシ
リンダ２４によって一体的に昇降する。振動アクチュエ
ータ２６１は、押し棒２６３及び圧入治具２６２を介し
て、保持棒２６２ｂを振動させる。保持棒２６２ｂは、
その先端でピンを保持し、振動アクチュエータ２６１に
よって振動しながらエアシリンダ２４によって所定量降
下することで、振動するピンを治具盤３８上に載置され
た地板Ｗに押し込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、部品組立装置に係り、
例えば、時計のベース部品にピンを打ち込む部品組立装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】時計の組み立てラインにおいては、歯車
等を取付けるためのピンを時計のベース部品（地板）に
打ち込む工程がある。この工程では、まず、エアシリン
ダ等によって上下動する治具で、ピンを地板に形成され
た打ち込み用の穴に押し込む。但し、この押し込み動作
のみでは、打ち込み摩擦が大きいため、例えば、±１０
μｍといった精度で所望の高さにピンを打ち込むことが
難しく、高さにばらつきが生じる。このため、従来で
は、押し込み動作の後に、例えば、エアシリンダ上に重
量物を落下させて、このときの衝撃力により強制的にピ
ンを地板に叩き込んでいた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来では、叩
き込みによってピンを打ち込んでいたため、ピンや地板
に打根が残ってしまうことがあった。また、叩いたとき
の衝撃で打ち込み位置がずれてしまい、正確な打ち込み
ができないことがあった。

【０００４】更に、ピンの径や材質が変わる度に、打ち
込む強さを変えなければならないため、例えば、叩き込
むための重量物の重さを変える等の機械構造の変更が必
要であった。従って、ツーリングの変更に時間や手間が
かかり、作業効率が悪った。また、ピンの種類毎に専用
機化することで、ツーリングの変更を不要にすることが
できるが、この場合には、装置の製造コストが高くなっ
てしまう。

【０００５】そこで、本発明は、打ち込み時の位置ずれ
を防止し、傷をつけない打ち込み作業を行うことができ
る部品組立装置を提供することを第１の目的とする。ま
た、本発明は、被打ち込み部品の種類に対して、製造コ
ストを上昇させることなく対応することができる部品組
立装置を提供することを第２の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、ベース部品に被打ち込み部品を打ち込む部品組立装
置に、前記被打ち込み部品を振動させる振動手段と、こ
の振動手段によって振動した前記被打ち込み部品を前記
ベース部品内に押し込む押し込み手段とを具備させて前
記第１の目的を達成する。

【０００７】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
部品組立装置において、前記振動手段が前記被打ち込み
部品を振動させる強さを可変にしたことで前記第２の目
的を達成する。請求項３記載の発明では、請求項２記載
の部品組立装置において、前記振動手段が、振動源とし
て圧電素子を有していることで前記第２の目的を達成す
る。

【０００８】請求項４記載の発明では、請求項１記載の
部品組立装置において、前記振動手段が、数１００Ｈｚ
以上の振動数で前記被打ち込み部品を振動させることで
前記第１の目的を達成する。請求項５記載の発明では、
請求項１記載の部品組立装置において、前記押し込み手
段が、前記被打ち込み部品を保持する保持機構を有して
いることで前記第１の目的を達成する。

【０００９】

【作用】請求項１記載の部品組立装置では、振動手段が
被打ち込み部品を振動させる。押し込み手段は、振動手
段によって振動した前記被打ち込み部品をベース部品内
に押し込む。

【００１０】請求項２記載の部品組立装置では、前記振
動手段が前記被打ち込み部品を振動させる強さを変化さ
せる。請求項３記載の部品組立装置では、圧電素子が振
動し、これが前記被打ち込み部品に伝達される。

【００１１】請求項４記載の部品組立装置では、前記振
動手段が、１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの振動数で前記被打
ち込み部品を振動させる。請求項５記載の部品組立装置
では、前記押し込み手段の保持機構が前記被打ち込み部
品を保持する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の部品組立装置における一実施
例を図１ないし図３を参照して詳細に説明する。図１
は、本実施例による部品組立装置を表したものであり、
図２は、図１におけるＣ−Ｃ線方向の断面を、一部拡大
して表したものである。

【００１３】本実施例の部品組立装置１０は、例えば、
時計の組み立てラインにおいて設けられ、ベース部品で
ある地板へのピンの打ち込み作業を行うようになってい
る。図１に示すように、部品組立装置１０は、被打ち込
み部品であるピン（図示せず）の搬送や打ち込み作業等
を行う打ち込み作業部Ａと、地板が載置されるワーク載
置部Ｂとを備えている。

【００１４】打ち込み作業部Ａは、ピンの保持や打ち込
み動作等を行う３つの打ち込みユニット１２、１２、１
２と、ワーク載置部Ｂに載置された地板を直上方から撮
像して、地板の姿勢等を検査する上側撮像ユニット１４
と、これら上側撮像ユニット１４と打ち込みユニット１
２を図１において左右方向、すなわち水平方向に移動さ
せるＸ軸テーブル機構１６（図２）とで主に構成されて
いる。なお、図では、図１及び図２においてそれぞれ左
右方向となる水平面内にＸ軸及びＹ軸がとられ、鉛直方
向には、Ｚ軸がとられている。

【００１５】図２に示すように、Ｘ軸テーブル機構１６
は、打ち込みユニット１２や上側撮像ユニット１４が固
定された可動テーブル２０と、この可動テーブル２０を
ガイドレール２２による案内でＸ軸方向に移動させるボ
ールねじやサーボモータ等の図示しない駆動機構とを有
している。

【００１６】打ち込みユニット１２は、エアシリンダ２
４と、このエアシリンダ２４によってＺ軸方向に昇降す
る昇降部２６とを有している。昇降部２６には、その上
部に振動アクチュエータ２６１が、下端部に、ピンを地
板に押し込むための圧入治具２６２がそれぞれ設けられ
ている。また、振動アクチュエータ２６１と圧入治具２
６２との間には、下側で幅を広くした筒状の押し棒２６
３が設けられている。振動アクチュエータ２６１は、押
し棒２６３の上部と固定関係にあり、また、圧入治具２
６２は、押し棒２６３の内部に設けられたクランプ機構
２６３ａで保持されることによって、押し棒２６３と固
定関係にある。すなわち、前述したエアシリンダ２４に
よる昇降動作は、これらが打ち込みユニット１２のフレ
ーム部分１２ａに対して一体的に摺動することで行われ
るようになっている。

【００１７】圧入治具２６２は、下端面がＸＹ平面（水
平面）と平行な板形状を有する係止部材２６２ａと、こ
の係止部材２６２ａの下端面から突出した保持棒２６２
ｂとで主に構成されている。保持棒２６２ｂは、中心部
に貫通孔が形成されており、この貫通孔を介して空気吸
引が行われることで、貫通孔が開口した先端（下端）部
分でピンを保持するようになっている。

【００１８】振動アクチュエータ２６１は、高周波、例
えば、数１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの振動数の振動を発生
させるもので、発生した振動が押し棒２６３やクランプ
機構２６３ａの一部を介して圧入治具２６２に伝達され
ることで保持棒２６２ｂに保持されたピンを振動させる
ようになっている。本実施例では、振動源として圧電素
子を使用し、印加する電圧を変化させることで、振動数
が変化するようになっている。振動アクチュエータ２６
１による振動の方向は、Ｚ軸方向、すなわち昇降部２６
が昇降する方向である。

【００１９】一方、図１に示すように、ワーク載置部Ｂ
は、ピンの打ち込み作業が行われる打ち込み作業台３０
と、一端が打ち込み作業台３０の上面よりも上方に突出
した棒状の可変ストッパ３２と、この可変ストッパ３２
を上下動させる上下動機構３４と、これら上下動機構３
４や打ち込み作業台３０等が固定された可動テーブル３
５と、この可動テーブル３５を図示しないボールねじ機
構等によってＹ軸方向（図２参照）に移動させるＹ軸テ
ーブル機構３６とを備えている。

【００２０】図２に示すように、打ち込み作業台３０に
は、地板Ｗが載置される治具盤３８が配設されている。
図２では、治具盤３８の左側のみに地板Ｗのみが示され
ているが、右側にも地板Ｗが載置されるようになってい
る。可変ストッパ３２は、打ち込みユニット１２による
ピンの打ち込み時に、係止部材２６２ａの下端面と当接
することで、保持棒２６２ｂの下端位置を規制するもの
であり、この可変ストッパ３２の突出量によって、打ち
込まれるピンの深さが決定されるようになっている。ま
た、図示しないが、上下動機構３４は、可変ストッパ３
２の一部に形成された雄ねじと螺合するねじ部を有し、
可変ストッパ３２を回転させることで、これを、例えば
ミクロン単位で上下動させるようになっている。可変ス
トッパ３２の回転は、図示しないモータ（例えばパルス
モータ等）によって行われ、可変ストッパ３２の上端位
置、すなわち、打ち込まれるピンの深さ（高さ）は、こ
の図示しないモータの駆動を制御することで調整される
ようになっている。

【００２１】また、治具盤３８の両側には、可変ストッ
パ３２と並んで２本の支持バー４０、４０が設けられて
いる。これら支持バー４０は、その下部において、例え
ば油圧式のショックアブソーバ等により上下動可能に支
持されており、下方に所定以上の押圧力が加わることで
降下し、打ち込み作業台３０からの突出量が変化するよ
うになっている。

【００２２】また、ワーク載置部Ｂには、下側撮像ユニ
ット４２が設けられている。この下側撮像ユニット４２
は、その直上方に、Ｘ軸テーブル機構１６によって打ち
込みユニット１２が移動されることで、圧入治具２６２
の保持棒２６２ｂに保持されたピンを下側から撮像し
て、ピンの姿勢等を検査するためのものである。

【００２３】なお、本実施例では、打ち込みユニット１
２の移動範囲内に、ピン等の部品を供給するパーツフィ
ーダ等が設置されている。また、部品組立装置１０と隣
接した位置には、組み立て前の地板Ｗを打ち込み作業台
３０上に載置したり、ピンの打ち込み等の作業が終了し
た地板Ｗを打ち込み作業台３０上から次工程へと搬送し
たりする搬送ロボット等も配置されている。

【００２４】図３は、部品組立装置１０の制御系の一部
を表したものである。この図に示すように、部品組立装
置１０は、例えばＮＣ装置（数値制御装置）等の制御装
置５０を備えている。この制御装置５０は、所定のプロ
グラムに従って各駆動部の制御を行うものであり、振動
アクチュエータ駆動部５２と、Ｘ軸モータ駆動部５４
と、Ｙ軸モータ駆動部５６と、エアシリンダ駆動部５７
と、ストッパ用モータ駆動部５９が接続されている。

【００２５】振動アクチュエータ駆動部５２は、振動ア
クチュエータ２６１を駆動するものであり、制御装置５
０からの指令に基づいて圧電素子に印加する電圧を変化
させることで、振動アクチュエータ２６１によって生じ
る振動の強さを制御するようになっている。

【００２６】Ｘ軸モータ駆動部５４は、Ｘ軸テーブル機
構１６の図示しないボールねじ機構におけるＸ軸モータ
５８を駆動させるものであり、制御装置５０からの指令
に基づいてＸ軸モータ５８の駆動を制御することで、可
動テーブル２０を所定の位置に移動させるようになって
いる。

【００２７】また、Ｙ軸モータ駆動部５６は、Ｙ軸テー
ブル機構３６の図示しないボールねじ機構におけるＹ軸
モータ６０を駆動させるものである。このＹ軸モータ駆
動部５６も制御装置５０の指令に基づいてＹ軸モータ６
０を駆動させることで、可動テーブル３５を所定の位置
に移動させるようになっている。

【００２８】エアシリンダ駆動部５７は、各打ち込みユ
ニット１２のエアシリンダ２４のエア圧を制御装置５０
からの指令に基づいて制御するもので、例えば、図示し
ない弁機構やポンプ等を駆動させることで、エア圧の制
御を行うようになっている。また、ストッパ用モータ駆
動部５９は、上下動機構３４において可変ストッパ３２
を回転させるストッパ用モータ６１を駆動させるもの
で、制御装置５０の制御に基づいてストッパ用モータ６
１を駆動することで、可変ストッパ３２の上端を所定の
位置にするようになっている。

【００２９】なお、制御装置５０は、各部の駆動状態を
認識するようになっており、例えば、可動テーブル２
０、３５等の位置を測定する位置センサの出力に基づい
て、Ｘ軸モータ駆動部５４やＹ軸モータ駆動部５６の駆
動をフィードバック制御するようになっている。また、
図示しないが、制御装置５０は、上側撮像ユニット１４
や下側撮像ユニット４２で捉えた画像を解析する画像処
理装置５２と接続されており、画像処理装置５２での解
析結果をモニタすることで、地板Ｗの姿勢や打ち込まれ
たピンの位置、及び保持棒２６２ｂに保持されているピ
ンの姿勢等を検証するようになっている。

【００３０】次に、このように構成された実施例の動作
について説明する。まず、部品組立装置１０では、図示
しない搬送ロボット等によって、打ち込み作業台３０上
に、図２に示すように地板Ｗが載置される。地板Ｗの載
置が完了したら、制御装置５０はＸ軸テーブル機構１６
によって可動テーブル２０をＸ軸方向に移動させ、上側
撮像ユニット１４を治具盤３８の直上方に位置させる。
そして、上側撮像ユニット１４で地板Ｗを撮像し、その
画像データを図示しない画像処理装置で解析すること
で、制御装置５０は、解析結果から地板Ｗの位置や姿勢
を検証する。

【００３１】地板Ｗが所定の位置及び姿勢で載置されて
いなかった場合等には、例えば、表示ランプを点灯させ
たり、あるいは、アラームを鳴らす等して、作業者に不
良状態を知らせる。一方、地板Ｗが所定の状態で載置さ
れていた場合には、制御装置５０が可動テーブル２０を
Ｘ軸方向に移動させ、図示しないパーツフィーダ等によ
ってピンが供給される位置の直上方まで打ち込みユニッ
ト１２を移動させる。そして、エアシリンダ２４によっ
て圧入治具２６２の保持棒２６２ｂを、ピンの供給高さ
まで降下させて、保持棒２６２ｂでピンを保持し、再び
図示する高さまで上昇させる。この動作を３つの打ち込
みユニット１２について順次行うことで、打ち込み作業
部Ａとしては、計３つのピンがそれぞれの保持棒２６２
ｂに保持される。なお、保持するピンの数は、打ち込ま
なければならないピンの総数や作業効率等を考慮して変
えてもよく、例えば、打ち込みユニット１２のいずれか
１つを駆動して１つのピンだけを保持してもよい。ま
た、可動テーブル２０に更に多くの打ち込みユニットを
設けることで、４つ以上のピンを保持できるようにして
もよい。

【００３２】次に、制御装置５０は、保持棒２６２ｂで
ピンを保持した打ち込みユニット１２をＸ軸テーブル機
構１６によって下側撮像ユニット４２の直上方に移動さ
せ、保持棒２６２ｂに保持されたピンを下から撮像させ
る。そして、この画像データを図示しない画像処理装置
で解析することで、制御装置５０は、その解析結果から
ピンの有無や姿勢を判断する。

【００３３】ピンが傾いていたり、あるいはずれていた
りして、正確に保持棒２６２ｂに保持されていなかった
場合には、例えば、表示ランプを点灯させる等して作業
者に不良状態を知らせる。一方、正確に保持されていた
場合には、Ｘ軸テーブル機構１６によって打ち込み作業
台３０の直上方に打ち込みユニット１２を移動させる。
そして、地板Ｗへのピンの打ち込みを行う。

【００３４】打ち込み作業では、まず、上下動機構３４
により可変ストッパ３２の先端を所定の高さにする。こ
のときの高さは、ピンを地板Ｗに打ち込む深さに対応し
て決定する。そして、Ｘ軸テーブル機構１６とＹ軸テー
ブル機構３６の駆動を制御することで、所定のピンの打
ち込み箇所、すなわち打ち込み用の穴が形成された位置
に保持棒２６２ｂの位置を合わせる。

【００３５】保持棒２６２ｂをピンの打ち込み位置に合
わせたら、制御装置５０は、振動アクチュエータ駆動部
５２に所定の制御信号を供給することで、所定の振幅や
振動数等で、振動アクチュエータ２６１を振動させる。
この振動は、押し棒２６３、及びクランプ機構２６３ａ
の一部を介して圧入治具２６２の保持棒２６２ｂに伝達
され、先端に保持されたピン（図示せず）を振動させ
る。

【００３６】なお、本実施例では、このときの振動を、
振動数が数１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの高周波とする。ま
た、振動の強さは、ピンの大きさ（径）や材質等に応じ
て決定され、これは予め制御装置５０に設定されてい
る。次に、制御装置５０は、エアシリンダ２４によっ
て、圧入治具２６２の係止部材２６２ａが可変ストッパ
３２の先端に当接する位置まで昇降部２６を降下させ
る。

【００３７】この昇降部２６の降下においては、まず、
係止部材２６２ａの下端面が支持バー４０と当接し、保
持棒２６２ｂに保持されたピンが地板Ｗの上面と当接す
る。そして、係止部材２６２ａが支持バー４０を押し下
げながらゆっくりと降下することで、ピンが振動しなが
ら地板Ｗの打ち込み用穴に押し込まれる。

【００３８】但し、このときの打ち込み摩擦は、ピンの
振動によって低減しているので、係止部材２６２ａは、
エアシリンダ２４による押圧力のみで、可変ストッパ３
２と当接する下端高さまで降下する。これにより、ピン
は、可変ストッパ３２の高さに対応した深さだけ、正確
に地板Ｗ内に押し込まれる。

【００３９】エアシリンダ２４によって係止部材２６２
ａが可変ストッパ３２と当接する高さまで降下したら、
制御装置５０は、昇降部２６の降下を停止し、保持棒２
６２ｂによるエア吸引を停止させると共に、エアシリン
ダ２４のエア圧を変化させることで昇降部２６を上昇さ
せる。これにより、地板Ｗ内に下端部が押し込まれたピ
ンは、圧入治具２６２から離脱され、１本のピンについ
ての打ち込み作業が終了する。

【００４０】以上のピンの保持、搬送、及び地板Ｗの打
ち込み等は、１枚の地板Ｗについて打ち込む必要のある
全てのピンについてそれぞれ行われる。例えば、１５本
のピンを打ち込む必要がある場合には、３つの打ち込み
ユニット１２、１２、１２で３つづつピンの搬送や打ち
込み等をするとして、以上の動作を５回繰り返す。

【００４１】また、本実施例では、振動アクチュエータ
２６１によって振動するピンの振幅が、要求されるピン
の高さ（深さ）精度の許容範囲より十分小さくなるよう
に、振動アクチュエータ２６１の駆動が制御される。例
えば、ピンの高さ精度が目標高さに対して±１０μｍの
範囲で求められる場合は、１０μｍより十分小さい振幅
値でピンを振動させる。これにより、エアシリンダ２４
による押し込み量に応じた正確なピンの高さ制御が可能
となる。

【００４２】以上説明したように、本実施例では、ピン
を振動させながら地板Ｗに打ち込むので、従来のような
叩き込みを行わずに、エアシリンダ２４による押し込み
動作のみで、目標高さまでピンを打ち込むことができ
る。従って、叩き込みによる位置ずれやピンや地板Ｗの
損傷を防止することができる。

【００４３】また、本実施例では、振動アクチュエータ
２６１の振動源として、外部からの制御により振動の強
さを変えることが可能な圧電素子を使用しているので、
ピンの大きさ（径）や材質等が変わっても、圧電素子に
加える電圧を変化させればよい。すなわち、ピンの種類
に応じたツーリング変更が容易である。また、ピンの種
類毎に専用機化する必要がないため、装置の製造コスト
を低くすることができる。

【００４４】更に、振動源を構造が簡単な圧電素子とし
ているので、打ち込みユニット１２ａの機械的構造が簡
易であり、装置の製造コストを低くすることができる。
なお、以上の実施例では、振動アクチュエータ２６１の
振動源として圧電素子を使用したが、他の振動源を用い
てもよい。例えば、電磁石と板ばねによって振動を発生
させるもの、あるいは、重心から偏心した回転中心を持
つアンバランスウエイトを回転させることで振動を発生
させるもの等を使用してもよい。

【００４５】また、振動アクチュエータ２６１は、１０
０Ｈｚ前後の振動や、１０ｋＨｚ以上の振動を発生させ
るものであってもよい。例えば、８０Ｈｚ、２０ｋＨ、
５０ｋＨｚ、１ＭＨｚ以上の高周波を発生させるもので
あってもよい。以上の実施例では、部品組立装置１０
が、時計の地板Ｗにピンを打ち込む作業を行うものであ
ったが、本発明は、時計以外の組み立て作業、例えば、
他の計器類の組み立て作業を行う部品組立装置において
も適用することができる。

【００４６】また、押し込み動作をするための駆動源と
しては、エアシリンダ２４以外に、オイルシリンダや、
モータやボールねじ等で構成された駆動機構を使用して
もよい。

【００４７】

【発明の効果】請求項１、４、及び５記載の発明によれ
ば、打ち込み時の位置ずれを防止し、傷をつけない打ち
込み作業を行うことができる。請求項２、及び３記載の
発明によれば、打ち込み部品の種類に対して、製造コス
トを上昇させることなく対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による部品組立装置を示した
正面図である。

【図２】同装置の一部を示した側面図である。

【図３】同装置の制御系の一部を示したブロック図であ
る。

【符号の説明】

１０部品組立装置１２打ち込みユニット１４上側撮像ユニット１６Ｘ軸テーブル機構２０可動テーブル２４エアシリンダ２６昇降部２６１振動アクチュエータ２６２圧入治具２６２ａ係止部材２６２ｂ保持棒２６３押し棒３０打ち込み作業台３２可変ストッパ３４上下動機構３６Ｙ軸テーブル機構３８治具盤４０支持バー４２下側撮像ユニット５２振動アクチュエータ駆動部５４Ｘ軸モータ駆動部５６Ｙ軸モータ駆動部５７エアシリンダ駆動部５８Ｘ軸モータ５９ストッパ用モータ駆動部６０Ｙ軸モータ６１ストッパ用モータＡ打ち込み作業部Ｂワーク載置部Ｗ地板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベース部品に被打ち込み部品を打ち込む
部品組立装置であって、前記被打ち込み部品を振動させる振動手段と、この振動手段によって振動した前記被打ち込み部品を前
記ベース部品内に押し込む押し込み手段とを具備するこ
とを特徴とする部品組立装置。
【請求項２】前記振動手段が前記被打ち込み部品を振
動させる強さを可変にしたことを特徴とする請求項１記
載の部品組立装置。
【請求項３】前記振動手段は、振動源として圧電素子
を有していることを特徴とする請求項２記載の部品組立
装置。
【請求項４】前記振動手段は、１００Ｈｚ以上の振動
数で前記被打ち込み部品を振動させることを特徴とする
請求項１記載の部品組立装置。
【請求項５】前記押し込み手段は、前記被打ち込み部
品を保持する保持機構を有していることを特徴とする請
求項１記載の部品組立装置。