JPH0929566A

JPH0929566A - 二次元アクチュエータ用組立セル

Info

Publication number: JPH0929566A
Application number: JP7186827A
Authority: JP
Inventors: Hirosane Okayasu; 宏▲真▼ 岡安; Tatsuya Araya; 達弥新家; Haruki Okada; 春樹岡田; Tetsuya Kamioka; 哲也上岡; Mitsusachi Tsuyuki; 光幸露木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-07-24
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 1997-02-04

Abstract

(57)【要約】【構成】組立用治具を循環させるフリーフローコンベア
１６の周辺に一般機械作業用のステーションと複数のロ
ボット作業用のステーション１９ａ，１９ｂを設け、組
立用治具を周回させながら、組立工程の進行に合わせ
て、多種類の作業を一般機械とロボットとで分担した形
で、一台のロボットが初工程から最終工程までの部品の
組付け作業を担当する方式の組立セル、及び治具判別用
ドグ３８と作業工程指示器３３とを備えた組立用治具か
ら構成される高効率，低価格，フレキシブルな組立シス
テム。【効果】高品質な製品が得られ、設備価格が低く、しか
も高効率で投資効果の高いフレキシブルな組立システム
を編成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ヘッドの光ピックア
ップの二次元アクチュエータのような微小部品の自動組
立システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】多種少量生産向けとして、設備投資額を
低く押えて投資効果を上げるため、人間の多能性を最大
限に活用し、しかも作業者に「生き甲斐」を持って仕事
をしてもらうことにより生産性を向上させようとする試
みが種々行われている。

【０００３】第一の例は、コンベアをＵ形に配置し、初
工程と最終工程を同一作業者が担当するＵ−ＬＩＮＥ
（工場管理１９９３年６月号臨時増刊号）という方式が
ある。この方式は、多工程持ちにすることにより作業配
分を適正にして少人化を図るとともに、作業者に責任感
を持たせて工程不良を低減させようとする試みである。

【０００４】第二の例は、「多能工スパイラルライン」
（日経ビジネス１９９４年９月１９日号）と名付けられ
た屋台型の組立ラインである。渦巻状にぐるりと並べら
れた屋台の中を行ったり来たりしながら３〜４人の作業
者が作業をして、１個の製品は一人で最初から最後まで
責任を持って作り上げる方式である。

【０００５】また、人間の多能性を機械に置き換えたも
のにロボットがあり、これを組立の自動化に応用した例
に特開平５−１８５３３１号がある。これはシャトルの
上をロボットと治具が移動しながら組立を自動的に行う
方式である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、二例が人間
の多能性を最大限に活用しようとするのに対してロボッ
トの多能性を最大限に活用し、ローコストな自動組立シ
ステムを提供しようとするものである。そして、本発明
が解決しようとする問題点と発明の目的を以下に示す。

【０００７】第一の目的は、Ｕ−ＬＩＮＥの作業者をロ
ボットに置き換えた場合よりも、さらに多能性を有効に
活用しようとするものである。Ｕ−ＬＩＮＥの場合は、
初工程と最終工程とを一人の作業者が行うのであるが、
その途中の工程に人手作業がある場合には、別の作業者
を必要とする。また、作業時間のバランスが悪いと、作
業者に作業待ちが発生して無駄時間が発生する。したが
って、そのまま作業者をロボットに置き換えると複数の
ロボットが必要となり作業待ちが発生する。本発明は、
一台のロボットでの作業を可能とするとともに、作業待
ちによる無駄時間を極力減らし、ロボットを有効活用し
リードタイムを短縮することを目的とする。

【０００８】第二の目的は、ロボットを得意な組立の本
来作業に専念できるようにすることである。スパイラル
ラインの場合は、人間が組立対象品と一緒に移動しなが
ら作業するので、組立の本来作業の他に、移動という無
駄作業が発生する。これをロボットに置き換えた場合に
も同様に無駄作業が発生する。本発明では、この移動に
よる無駄時間を極力減らすことを目的とする。

【０００９】第三の目的は、設備費と設備設置スペース
を最小限度に押えた上で高効率なシステムとすることで
ある。特開平５−１８５３３１号公報ではロボットを移
動させるため搬送機構が複雑で大がかりなものとなり、
設備費が高価となり、スペースも広く必要とする。本発
明は、設備が簡単で設備費と設備スペースが最小となる
組立システムを提供することを目的とする。

【００１０】第四の目的は、作業ステーションで多種類
の作業を行う場合に、その行うべき作業内容を容易に自
動判別できるようにすることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では、第一の目的
と第二の目的及び第三の目的を達成するために、以下に
示す手段を採用した。

【００１２】組立用治具を循環させるフリーフローコン
ベアの周辺に、一般機械作業のステーションと複数のロ
ボット作業ステーションを設け、組立用治具を必要回数
周回させながら、組立工程の進行に合わせて、多種類の
作業を一般機械と一台のロボットとが分担した形で行う
方式の組立セルである。このようにして、一台のロボッ
トが一般機械を補助手段として、初工程から最終工程ま
で担当する。この場合、組立用治具の移動はコンベアが
行うので、ロボットは組立の本来作業に専念できる。ま
た、一般機械は多機能化し最少限度の台数として作業順
序と設備の配置を最適化して対応した。

【００１３】第四の目的を達成するために、組立用治具
に、作業工程指示器と治具判別用ドグを設け、作業ステ
ーションで、作業内容が自動的に判別できるようにし
た。また、ロボット作業ステーションには、作業内容及
び組付け部品の指示を自動的に行なうための指示装置を
設けた。

【００１４】

【作用】組立用治具を循環させるフリーフローコンベア
を用いたので、組立用治具は作業が完了するまで何度
も、作業ステーションに入ることができる。また、一台
のロボットが対応できるようにロボット作業ステーショ
ンを複数設けたので、複雑な作業編成に対しても柔軟に
対応できる。このため、作業待ちによる無駄時間を極力
低減できる。

【００１５】また、組立用治具に、作業工程指示器と治
具判別用ドグを設けたので、作業ステーションで自動的
に作業内容が容易に判別できる。したがって、一般機械
に自動段取機能を持たせることにより、段取変更の自動
化が可能となる。このため、ロボットは複雑な作業の場
合にも、組立の本来作業に専念できる。

【００１６】また、ロボット作業ステーションには、作
業内容及び組付け部品の指示を自動的に行なうための指
示装置を設けたので、外部からロボットの作業状態を容
易に監視できるので故障への対応も容易である。また、
経済的採算の面や技術上の問題でロボットの導入が困難
で人手作業とする場合にも容易に対応できる。

【００１７】

【実施例】本発明の組立セルの一実施例について、図１
ないし図１０を用いて説明する。図１は、本発明の組立
セルで組み立てる対象製品である光ディスク装置用光ヘ
ッドの二次元アクチュエータ１である。大別して、固定
の本体２と、可動部３とから形成されている。本体２
は、ボディ４，鉄心５，軸６，フレキシブルケーブル７
等から形成されている。可動部３は、ボビン８に対物レ
ンズ９，ＡＦコイル１０，ＴＲコイル１１が取付られた
形となっている。そして、ボビン８に設けられた穴８ａ
が、本体２に設けられた軸６に対し、軸方向及び回転方
向に可動な状態に取付られており、サスペンション用コ
イルばね１２により、可動部３は本体２に対して一定の
バランスがとれた状態で取付られている。そして、ＡＦ
コイル１０，ＴＲコイル１１には、フレキシブルケーブ
ル７から給電される。そして、ＡＦコイル１０への電流
を制御することにより、軸方向の微小位置調整を行い、
光ディスク面に対しての焦点合わせの微調整を行う。ま
た、ＴＲコイル１１への電流を制御して、回転方向の微
小位置調整を行い、光ディスク面の半径方向の微小位置
調整（トラッキング）を行う。これらの微小位置調整
は、高速応答性が要求されるので、構成部品は、微小で
軽量な物から成り立っている。

【００１８】ここで、この製品を組立作業の見地からみ
ると、部品の組付け・調整、接着剤塗布・硬化が大部分
を占め、残りの一部分がコイルの端末とフレキシブルケ
ーブルとの半田付け作業である。このことより、大部分
の作業を占める部品の組付け・調整、接着剤塗布・硬化
を行うのに最適な作業形態を提供する。

【００１９】図２は本発明の組立セルの斜視図である。
本組立セルはロボット１３が一台ついた形の自動システ
ムである。装置は、ベース１４の上に組立用治具１５を
循環させるためのフリーフローコンベア１６が配置され
ている。そして、このフリーフローコンベア１６は、組
立用治具１５を搬送するためのベルトコンベア１７が２
台、組立用治具１５をベルトコンベア１７間で乗せ替え
るための乗替ユニット１８が２台から形成されている。
そして、作業ステーション１９の位置には、ストッパ２
０及び必要に応じてロケーティングピン２１が設置され
ている。そして、その周辺に、接着剤塗布ユニット２
２，作業指示器２３，部品供給棚２４，部品供給箱２４
ａ，部品指示燈２４ｂ，接着剤硬化ユニット２５が配置
されている。また、ロボット１３の周辺には、圧入装置
等のロボット作業用の補助治具２６等も配置されてい
る。

【００２０】図３は奥側コンベア上でのロボット作業状
態を示す。ロボット１３は腕１３ａを伸縮させて手前側
コンベア１７ａ上と奥側コンベア１７ｂ上の両方で作業
を行う。

【００２１】図４は本発明の組立てセルの平面配置図で
ある。また、ある部品の組立作業の一例についての組立
用治具１５の流れと作業順序を〇内にしめしている。こ
の実施例の組立作業では、ではロボットが部品を組付
け、次にでは接着剤塗布ユニットで自動的に接着塗布
を行い、次にでまたロボットが部品を組付け、接着剤
硬化ユニット、手前側のロボット作業ステーションを素
通りさせて、で接着剤塗布ユニットで自動的に接着塗
布を行い、でロボットが部品を組付け、で接着剤硬
化ユニットで自動的に接着硬化を行い、でロボットが
作業完了した部品を取外し、またの工程を行うことを
示めしている。このように、組立用治具１５を何回か周
回させながら、ロボットと比較的低価格の一般機械によ
る自動化装置とが、それぞれの得意とする作業を行い、
一台のロボットで初工程から最終工程まで組立作業を行
う方式である。ここで、ロボット作業ステーションを複
数個所設けたのは適正な作業編成として、ロボットの作
業待ちによる無駄時間を極力減少させるためである。

【００２２】図５に、図４で説明した組立作業の場合の
タイムチャートの例を示す。この場合は同じ組立用治具
１５を３個使用した場合である。組立作業の第二巡目に
ついて説明する。第一巡目の最終工程である完成品の取
外しと第二巡目の初工程であるの部品取付けを、順順
に３個の組立用治具１５について行う。そして、作業完
了した組立用治具１５は、順次次の工程のに進み、自
動的に接着剤塗布作業が行われて、の工程の位置に搬
送される。一方、ロボット１３は、初工程の作業が全部
の組立用治具１５について終了したらの工程の作業に
着手する。ここで一番目と二番目の組立用治具１５につ
いては作業待ち時間は発生しないが、三番目の組立用治
具１５については作業待ち時間ＬＴａが発生する。の
工程の作業が終了したら、組立用治具１５は、順次次の
工程のの自動化工程を通って、のロボット作業位置
に向かう。この場合一番目の組立用治具１５の到着が
の工程のロボット作業の終了よりも遅いので、のロボ
ット作業に着手する前に、作業待ち時間ＬＴｂが発生す
る。また、のロボット作業中にも、三番目の組立用治
具１５については作業待ち時間ＬＴｃが発生する。の
ロボット作業済の組立用治具１５は、順次次の工程の
自動化工程を通って、第二巡目の最終工程であるのロ
ボット作業ステーションに向かう。この場合、一番目の
組立用治具１５の到着がの工程のロボット作業の終了
よりも遅いので、のロボット作業に着手する前に、作
業待ち時間ＬＴｄが発生する。

【００２３】これらの作業待ち時間は、組立用治具１５
の数を増加させて、作業待ち時間中にロボット作業を行
わせるようにすることにより減少させることができる。

【００２４】図６で作業ステーションにおける作業のフ
ローを示す。一般機械作業ステーションでは、組立用治
具１５から治具判別情報と作業工程指示情報を得て予め
インプットされている作業データより所定の作業内容の
プログラムを選択して自動化作業を行う。また、ロボッ
ト作業ステーションでは同様にして所定の作業内容を選
択し、作業指示器２３で作業内容を指示し、部品指示燈
２４ｂを点灯させて組付け部品を指示し、ロボット１３
はそれに従って作業を行う。なお、これらの作業を人手
で行う場合には、これらの指示を見ながら作業者が人手
作業を行う。

【００２５】図７はフリーフローコンベアの内側にロボ
ットが入った場合の平面配置図である。楕円形フリーフ
ローコンベア２８の周辺に前述の装置類を配置してあ
る。ロボットは向きを変えながら、前と後の両方の位置
で作業する配置となっている。

【００２６】図８で本発明の組立用治具１５の詳細につ
いて説明する。これは、本体２の組立作業用の組立用治
具の例である。パレット３１には位置決め用穴３２が２
個設けられている。そして、作業工程指示器３３が設け
られ、それは、複数の押しボタン３４，リセットレバー
３５，ケース３６とケース３６に設けられたのぞき穴３
７から成り立っており、この押しボタン３４の出入りに
より、作業工程を指示することがである。また、治具判
別用ドグ３８が設けられ、これは軸３９に、一部分を切
り欠いた穴付き円板３８ａが設けられている。これはこ
れで２のｎ乗の信号がとれて、それだけの種類の治具を
判別できる。

【００２７】また、パレット３１の中央部には、それぞ
れの組立作業対応の専用治具４１が設けられて、その作
業に対応した部品が取付られる。この場合には、部品で
ある本体２が取付られる。本体２の組立作業用の組立用
治具４１は、ベース４２に、位置決めブロック４３と、
スプリング式ロケートピン４４が設けられ、本体の部品
の角穴をはめこむことによりスプリング式ロケートピン
４４の弾性力により位置決めされる。さらに、クランプ
レバー４５を回転させて上から押え込み、スプリング４
６の弾性力でクランプする。なお、パレット３１には、
追突時の衝撃力緩和用のクッション４７が設けられてい
る。

【００２８】図９と図１０は、図８の場合の、専用治具
４１を別の専用治具５１に置き換えた形式のものであ
る。これは、多機能の複合治具の代表例である。組立用
治具の交換作業は、本来の価値を生じる作業でないの
で、できるだけ時間が少ないのが望ましい。その見地か
ら組立用治具の交換回数はできるだけ少ないのが望まし
い。本実施例は、多機能化により組立用治具の交換回数
を減らすことを目的としたものであり、可動部３側の組
立作業において、ＡＦコイル１０とＴＲコイル１１とを
一つの組立用治具で組付けられるようにするために複合
化したものである。

【００２９】図９はＡＦコイル１０の取付作業状態を示
す図である。この専用治具５１は、ベース５２に取り付
けられた軸５３を中心として揺動ベース５４が９０°回
転するように取り付けられ、それは、スプリング５５に
より所定の位置で安定した状態に保持される構造となっ
ている。また、揺動ベース５４に設けられた軸５５を中
心として回転ベース５６が左右に９０°ずつ１８０°回
転するように取り付けられている。そして、その上に設
置されたレールをガイドとして位置決めブロック５８が
しゅう動可能に取り付けられており、その上に可動部３
の部品が取り付けられる。そして、その左右には、一対
のコイル押え５９，ＴＲコイルガイド６０が設けられて
いる。また、クランプレバー６１を回転させてスプリン
グ６２の弾性力により可動部３のボビン８をクランプす
る構造となっている。この場合、人手作業でボビン８を
取り付けて、クランプレバー６１でクランプして、ＡＦ
コイル１０を取り付け、コイル押え５９でＡＦコイル１
０を押えた状態で、接着剤塗布と接着剤硬化作業を自動
化装置で行う。

【００３０】図１０はＴＲコイル１１の取付け作業状態
を示す図である。ＴＲコイル１１はＡＦコイル１０の側
面に偏心した状態で取り付けられている。従って、作業
しやすい図８のように、揺動ベース５４を９０°回転さ
せて前に倒し、次に、ＴＲコイル１１の取付け作業をロ
ボット作業で次のようにして行う。まず、コイル押え５
９とクランプレバー６１を開放し、位置決めブロック５
８をしゅう動させて、所定位置で位置決めされた状態と
する。次にクランプレバー６１でボビン８をクランプ
し、２個あるＴＲコイル１１のうちの１個の中空部に、
ＴＲコイルガイド６０の位置決めガイド部６０ａを挿入
した状態で、ＡＦコイル１０の側面にＴＲコイル１１を
コイル押え５９によって押え付ける。次に、回転ベース
５６を１８０°回転させて、もう１個のＴＲコイル１１
を取り付ける。この状態にした後、接着剤塗布と接着剤
硬化作業を自動化装置で行う。

【００３１】この場合、治具判別用ドグ３８の状態によ
り、可動部３側の組立作業用の治具であることを示し、
作業工程指示器３３の状態によって、どの作業状態であ
るかを示す。即ち、ロボット作業で、ＡＦコイル１０を
取付けた状態では、作業工程指示器３３の押しボタン３
４を１個押した状態とし、次のＴＲコイル１１を取付け
た状態では、作業工程指示器３３の押しボタン３４を２
個押した状態とする。一方、自動化装置側では、治具判
別用ドグ３８の状態の判別は、機械的なリミットスイッ
チ、磁気応用の近接スイッチ、光電式センサ等によって
円板３８ａの切欠きの有無を検出することにより容易に
できる。また、作業工程指示器３３の状態の判別は、同
様にして押しボタン３４の出入りを検出することにより
容易にできる。本実施例では、のぞき穴３７を通して、
反射式光電スイッチで、押しボタン３４の出入りを検出
する方式を採用した。これらの方法により、自動化装置
は、自動的に作業内容を判別して作業を行う。

【００３２】本発明のシステムは、ロボットが得意とす
る組立の本来作業に専念できるようにし、一般機械では
低価格で自動化が可能でその機械が得意とする作業を分
担するようにしたことを特徴とする一般機械を補助手段
として用いたロボット作業中心の組立セルである。ここ
で、ロボット以外の自動化装置は比較的簡単なもので済
むので低価格とすることができ、投資効率の高い生産シ
ステムを編成することができる。

【００３３】なお、本実施例では、自動化装置は、接着
剤の塗布・硬化としたが、ねじ締め装置や比較的多用途
に対応可能なその他の装置を本発明の組立セルに組み込
むことが可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、ロボットと比較的安価
な一般機械とがそれぞれ得意な作業を分担するので、低
価格で、投資効率の高いフレキシブルな組立システムを
編成することができる。

【００３５】また、最少限の設備で対応可能であるので
設置スペースも最小限に押えることができる。

【００３６】また、ロボット作業を人手作業に置き換え
ても作業員が一人で対応可能な半自動のローコストでフ
レキシブルな組立システムを編成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】二次元アクチュエータの斜視図。

【図２】本発明の組立セルの斜視図。

【図３】奥側コンベア上でのロボット作業状態の説明
図。

【図４】組立セルの平面配置と作業順序の説明図。

【図５】タイムチャート。

【図６】作業ステーションにおける作業のフローチャー
ト。

【図７】フリーフローコンベアの内側にロボットが入っ
た場合の平面図。

【図８】組立用治具の斜視図。

【図９】別の組立用治具の斜視図。

【図１０】図９の組立用治具の別の作業状態の説明図。

【符号の説明】

１…二次元アクチュエータ、１６…フリーフローコンベ
ア、１９ａ…手前側ロボット作業ステーション、１９ｂ
…奥側ロボット作業ステーション、２３…作業指示器、
２４ｂ…部品指示燈、３３…作業工程指示器、３８…治
具判別用ドグ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上岡哲也神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者露木光幸神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】組立用治具を循環させるフリーフローコン
ベアの周辺に、一般機械作業のステーションと複数のロ
ボット作業のステーションとを設け、前記組立用治具を
必要な回数なだけ周回させながら、組立工程の進行に合
わせた多種類の作業を最小限の機械と前記ロボットとで
分担した形で進め、前記機械と前記ロボットとが多種類
の作業を行い、一台の前記ロボットで全工程を担当でき
るようにし、前記ロボットの作業待ち時間が最小となる
ような配置としたことを特徴とする二次元アクチュエー
タ用組立セル。
【請求項２】請求項１において、前記ロボットを作業者
一人に置き換え作業者の作業待ち時間が最小となるよう
な配置とした二次元アクチュエータ用組立セル。
【請求項３】光ピックアップの二次元アクチュエータの
ような小形の部品で、組立工程がロボットによる部品の
組付け作業と、一般機械による接着剤の塗布作業と硬化
作業とから成る場合に、ロボット作業の第一ステーショ
ン、接着剤塗布作業ステーション、ロボット作業の第二
ステーション、接着剤硬化作業ステーションの順序に組
立用治具が循環するように配置し、前記ロボット作業ス
テーションでは、作業内容及び組付け部品の指示が自動
的に行われ、前記ロボット作業の第一ステーションと前
記ロボット作業の第二ステーションの作業を一台のロボ
ットが容易に作業できるようにし、また、数種類の部品
組立作業に対応可能にしたことを特徴とする組立セル。
【請求項４】請求項３において、前記ロボットを作業者
一人に置き換え作業者の作業待ち時間が最小となるよう
な配置とした組立セル。
【請求項５】組立セルに使用する組立用治具で、複数の
押しボタンとリセットレバーから成り作業工程の状態を
指示するための作業工程指示器と、前記組立セルで複数
の組立用治具を使用する場合の治具判別用ドグを設け、
作業用ステーションにおいて行うべき作業が自動的に判
別できるようにしたことを特徴とする二次元アクチュエ
ータ組立用治具。