JPS6322232A - 構成部品の組立装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明はワーク・ピース上の複数個の構成部品を組み込
むためのロボット用工具を有するロボット式組み立て装
置に関する。よシ特定して言えば、本発明は、特定のワ
ーク・ピースに従って変化するパターンで受容ワーク・
ピース上に、複数個の同じような部分品を同時に組み立
てることを可能トスるロボット用工具に関する。

本発明は、組み立てられているキーボードの特定の型式
に付随して変化するキーボタン等のピッチに合わせてキ
ーボタンとかキーのばねとかをキーボードフレームに組
み立てる際に、キーボードのロボット式組み立てに使う
と有利である。

Ｂ、従来の技術及びその問題点 近年、同じことの繰り返しで単調な仕事を遂行するため
、自動化された組み立て作業工程中にロボットの使用が
高まって来た。代表的には、多数の構成部品を組み込ま
ねばならないワーク・ピースを一列に並べて、ロボット
に差し向けられる。

最モ簡単な形式のロボットは一つの型式の構成部品を一
つの型式のワーク・ピースに組み込むために使われる。

よシ複雑な方式においては、多数のロボット式組み立て
装置がただ一基のロボットによって使われているが、各
ロボット式組み立て装置はただ一つの型式の構成部品を
ただ一つの型式のワーク・ピースに組み込むのに使われ
ている。

より融通性ある装置は、ワーク・ピースの型式（及びそ
の向き）と、それに組み込まれるべき構成部品の型式（
及びその向き）とを判別するために使われる手操作か、
又は半自動化或は全自動化システムによって、複数種類
の構成部品と、複数種類のワーク・ピースとを取り扱う
ロボット式組み立て装置を可能とする。然しなから完全
自動化ンステムは最大限の利益が要求されるから、転じ
て、これは、複雑で高価な論理及び認識システムを必要
とし、その結果、その自動装置の信頼性や保守容易性に
致命的な問題を与える恐れがある。

ワーク・ピース及び構成部品を正しく方向付けたり、或
は位置付ける手段もまた複雑である。

本発明の目的は、ワーク・ピースの型式によって変わる
位置にあるワーク・ピースに、複数個の同じような部分
品を組み込むロボット式組み立て装置及びロボット用工
具を提供することにある。

Ｃ９問題点を解決するための手段 本発明に従って、ワーク・ピースに構成部品を組み込む
ためのロボット用工具を有するロボット式組み立て装置
は、ワーク・ピースを組み立てステーションへ順番に差
し向ける手段と、上記ワーク・ピースに組み込まれるべ
き構成部品を供給ステーションに差し向ける手段と、上
記供給ステーションから構成部品を取り出して、上記組
み立てステーションにあるワーク・ピースに構成部品を
組み立てる手段とから成り、上記装置は更に、上記供給
ステーションにおいて、複数個の構成部品を互に予定さ
れたパターン及び予定された方向に置くだめの手段と、
上記予定された方向を向いた複数個の構成部品を同時に
取り上げる手段と、上記複数個の構成部品を相互に関し
て正しい位置に置くだめの手段と、上記組み立てステー
ションにおいて、複数個の正しく置かれた構成部品を上
記ワーク・ピースに同時に組み込むだめの手段を含むこ
とを特徴としている。

本発明の第１の実施例は、上記の供給ステーションにお
いて、互に関して上記構成部品を正しく位置付ける手段
が設けられている。

本発明の第２の実施例においては、構成部品が取り上げ
られた後で、且つ組み立てステーションへ移動している
間に、構成部品は相互に関して正しく置かれる。

組み立て作業の速度を上げるため、夫々が自身のワーク
・ピースの供給手段を持つ１個以上の組み立てステーシ
ョンを設けることが出来る。同様に、１個以上の構成部
品供給ステーションを設けることが出来る。

ワーク・ピースに組み込まれるべき構成部品の数が、同
時に取り上げることの出来る構成部品の数を超えた場合
は、ワーク・ピースの所定の位置すべてが満たされるま
で、組み立て作業は繰り返えされる。任意の一操作時間
で取ｐ上げることの出来る構成部品の数は、夫々のヘッ
ドがプログラム制御で個々に動作される構成部品取り上
げヘッドのマトリックスを使って変化されることが好ま
しい。

Ｄ、実施例 第１図を参照すると、アーム３及び４を持っている例え
ばＩＢＭ７５４５型ロボットのようなロボット２を有す
るロボット式組み立て装置１が示されており、アーム３
及び４によって、多ヘッド・グリップ工具５は構成部品
供給ステーション６の位置から、２つの構成部品組み立
て、即ちブレイスメントスチージョン７及び８の何れか
へ移動することが出来る。構成部品は線状給送装置９及
び１０に沿って供給ステーション６へ、部品ノ正しい向
きに一列に直列に並べられて送られる。給送装置９及び
１０は、転じて、夫々皿形震動式送り装置１１及び１２
から構成部品を送られる。皿形震動式送り装置の目的は
、構成部品を正しく方向付けて、線状供給装置９及び１
０へ差し向けることであり、皿形震動式送り装置自身は
公知なのでこれ以上の説明は行わない。この皿形震動式
送り装置に設けられている特殊形状の溝１３及び１４は
、正しい向きになった部品のみを線状供給装置９及び１
０へ到着させる役目を持っている。

ここで説明している特定の実施例においては、すべての
構成部品は同じような形状であるけれども、各震動式送
り装置はそれ自身に特定された部品が入れられることは
言うまでもない。このようにして、複数種類の異なった
部品を供給ステーション６に差し向けることが出来る。

部品の種類毎に少くとも１個の供給装置（９又は１０）
が必要なことは勿論言うまでもない。

ワーク・ピースは、トラック１７及び１８に沿うシャツ
トル１５及び１６によって、組み立てステーション７及
び８へ搬入される、即ち差し向けられる。通常、この装
置は、一方のシャツトル上のワーク・ピースが、一方の
組み立てステーションにおいて、構成部品を組み込んで
いる間に、他方のシャツトルは他方の組み立てステーシ
ョンから「完成された」−ワーク・ピースを取り出して
、新しいワーク・ピースを差し向けるような態様にされ
ている。これはロボット２の動作効率を最大化し、これ
により、あたかも唯一つの組み立てステーションしか使
われていないかのように、ワーク・ピースを装荷し、又
は取り出すための待ち時間を浪費しない。

第２図は、キーボタンが装着され、或は差し込まれる位
置を有するキーボードのフレーム１９（これは、組立作
業中、シャツトル１５及び１６によって組み立てステー
ション７又は８へ搬入される）を模式的に示す平面図で
ある。キーが装着される場処は一般にマトリックス状で
あるけれども、マトリックスのピッチ、即ち、キーボタ
ンの間隔は一定でなく、キーボードの型式によって変化
するのは理解されるであろう。問題なのは、各装着場処
が、適正時間で、正しい部品（場処的にも、方向性にお
いても）を装着されるのを保証することであり、これら
の部品を一度に一個づつ運ぶのにロボットを使うのは経
済的でない。構成部品の正しい方向付けは皿形震動式送
り装置１１．１２と使うことによって実行可能となり、
同時に複数個の部分品を位置付けることは、多数ヘッド
・グリップ工具５を使用することによって実行可能とな
り、構成部品の正しい位置付けは、以下に説明されるよ
うに、相互に関連して部品の位置付けが正しいというこ
とを保証することによって実行可能となる。

第３図及び第４図は本発明の実施例の装置を示す平面図
及び側面図であって、この装置において、部品は構成部
品供給ステーション６において相互に関連して正しく位
置付けられる。第１図の説明から想起されるように、構
成部品は直列で、且つ２つの列で供給ステーションへ差
し向けられる。

２つのトラック９及び１０の間の間隔は、一方の方向に
おいて、部品の正しい相対的な位置に構成部品を位置付
けるよう配置しうるけれども、他の方向、即ち、上記の
方向に対する垂直方向では、構成部品は相互に隣接して
列んでいる。ここで説明される特定の実施例において、
キーボードフレームに挿入されるべき構成部品はキーバ
ッド組立体であり、各キーバッド組立体は付属（ｄｅ　
Ｐｅｎｄｅｎｔ　）コイルばねを有するプラスチックの
バッドで構成されている。（第８図の参照数字３７及び
３９で示されている）。

ここで、キーバッドは、供給装置のトラック９及び１０
に沿って供給ステーションへ差し向ｆｆうれるが、トラ
ック９及び１０は、キーボード・フレーム上のキーバッ
ドの所望間隔だけ互いに隔てられているトラック領域２
０及び２１に対して、トラック９及び１０の間隔が次第
にせばまるように即ち収斂するように夫々連結されるこ
とができ、若しくは間隔が次第に広くなるように夫々連
結されることができる。他の（直交）方向の位置付けは
、トラック領域２０及び２１の下に位置する滑動拡張テ
ーブル即ち間隔調節テーブル２２によって遂行される。

滑動拡張テーブル２２は、送り込まれた時点の付属コイ
ルばね同志の「端部から端部まで」の小さな初期間隔を
所定の間隔へ拡げる溝、即ちスロット２３を持っている
。拡張テーブル２２がトラック領域２０及び２１の下で
矢印２４の方向に移動すると、スロット２３はキーパッ
ドの付属スプリングと係合して、トラックに沿ってキー
パッド相互間の間隔を所定の間隔に拡げる。

（スロット２３のピッチＰに依存して。）分離された構
成部品がロボット用工具により取り上げられた後、拡張
テーブルは、トラック９及び１０に沿って供給された構
成部品の次の群をトラック領域２０及び２１に差し向け
るため引き込められる。トラック領域２０及び２１の下
に、模式的に示した感知器２５は、部品が取り上げられ
る前及び後で、付属ばね（この場合、構成部品）の存在
、又は不存在を感知する。後述されるようニ、多ヘッド
・ロボット用工具は通常、１２ｆ［１ｉｌ）構成部品を
取り上げうるけれども、ワーク・ピース１９の構成部品
の位置ピッチの変化に順応させるため、多ヘツド工具は
１乃至１２１固の任意の個数の部品を取り上げるようプ
ログラムすることが出来る。ここまでは、ワーク・ピー
スに同時に組み込むため、構成部品を相互に関連して方
向付けて、正しく位置付ける機構が説明された。

１どきに組み込まれる部品の数は、正しく位置付けられ
且つ所定の方向に向けられて配列することが出来る部品
の数の関数であシ、多ヘツド工具５によって実際に取り
上げられる部品の数に比例する。本発明の実施例に使わ
れる多ヘツド工具５が第５図に示されており、それは６
個の把持装置即ちグリッパが２列に並べられた１２個の
グリッパを含んでいる。第５図に示されているように、
１２個のうちの６個のグリッパは引き込められ、６個の
グリッパは引き出されており、各グリッパの機構は垂直
方向で１面々に移動可能である。更にまた、各グリッパ
は、夫々のグリッパに関連した構成部品を握んだり、放
したシするため、個々に動作することが出来る。グリッ
パの機構は、部品の大きさ、情質及び１景に応じて機械
式、真空式又は電磁式等の任意の適当な機構を使用する
ことが出来る。グリッパのマトリックスはワーク・ピー
スの構成部品の位置のピッチと大体対応している。成る
場合には、「ワーク・ピースのピッチ」の変化を許容す
るグリッパ構成技術を使うことが可能である。

第６図乃至第８図は機械式グリッパ２６を利用した圧縮
空気で動作する機構５を示す。第６図に示されているよ
うに、各グリッパ２６は空洞２８を有するアクチュエー
タ２７として運ばれる。各アクチュエータ２７は垂直に
移動することが出来、且つシリンダ３０内のピストン２
９の空気圧式動作によって他のアクチュエータとは無関
係に動作する。アクチュエータ２７の独立した移動によ
って生ずる垂直移動に加えて、アセンブリ５の全体もま
た垂直方向に移動可能である。

グリッパ機構２６の動作を第７図及び第８図を参照して
説明すると、軸着されているグリッパの指３１は開位置
及び閉位置に置くことが出来、それは、シリンダ３４内
のピストン３３へ接続されたブツシュロッド３２を復帰
はね３５に抗して作用させて開位置にされる。グリッパ
指３１の刻み溝３６は、グリッパ指の閉位置において面
３８に押し付けられているばねパッド３７の縁に係合し
ている。また、第８図には、はねパッド組立体の付属ば
ね３９が示されている。（そして、はねパッドのスプリ
ングには、所定の間隔にばねパッド組立体相互の間隔を
拡げるために、第３図の拡張テーブル２２のスロット２
３が係合する。）本発明は上述したような機械的なグリ
ッパの使用だけに制限されるものではなく、真空式とか
電磁式とかの他の適当な技術も使用することが出来る。

第９図及び第１０図は、グリッパ２６が真空式保持器で
ある本発明の他の実施例を示している。

その結果、グリッパの下側の面はワーク・ピースに組み
込まれるキーボタン４０と対応する形にされている。こ
の場合、アクチュエータ２７の空洞は真空源へ個々に制
御可能に接続されている。第６図乃至第８図に示された
装置と同様に、各アクチュエータ２７及びアセンブリ５
全体はほぼ垂直方向に移動する。

第９図は所望の間隔に構成部品を分離するための他の技
術を示しており、これは第３図の拡張テ−プル２２の代
りに使うことが出来る。第９図から理解出来るように、
シリンダ３０（及びアクチュエータ２７）は相互に対し
て傾けられる。アクチュエータ２７が下方へ移動される
と、アクチュエータの端部及びグリッパ２６は相互に分
離される。分離の大きさはシリンダ３０及びアクチュエ
ータ２７同志の角度と、アクチュエータのストロークに
依存する。代表的なキーボードの組み立て動作において
、シリンダ間の相対的角度はＴ乃至８°で、ストローク
は２乃至４ｃｒｎであれば、通常は、異なったピッチに
充分に適合することが出来る。

複数個の同じ構成部品を、正しい向きと正しい方向でワ
ーク・ピースに組み込むことの出来るロボット用工具を
用いた融通性のあるロボット式組み立て装置を説明して
来た。この工具はプログラム可能だから、単１の取り上
げサイクルで、異なった位置に複数個の部品の挿入を実
行することが出来る。本発明のロボット式組み立て装置
は、ワーク・ピースに部品を１度に１個づつ組み込む必
要がなく、融通性があり、相対的に複雑でない。

本発明のロボット式組み立て装置は、装置に大きな修正
を施すことなく、複数種類の異なった型式の構成部品を
供給ステーションへ差し出すことによって部品の正しい
グループと向きで、構成部品を組み立てることが出来、
その後、ワーク・ピースの処へ異なった部品を選択的に
送ることが出来る。ロボットの簡単なプログラムと、多
ヘツド工具とが異なった種類のワーク・ピースの取り扱
いを可能にする。本発明はキーボードの組み立てを例に
して説明して来たが、本発明の技術は、ワーク・ピース
、例えば、プリント回路板上の所定の位置に複数個の素
子を装着する場合のように、他の組み立て作業に適用出
来ることは明らかである。

Ｅ０発明の効果 本発明は複数種類の複数個の部品を、複数種類の複数個
のワーク・ピースに組み込むような複雑な作業を簡単な
構成のロボット装置によって達成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は２つの構成部品組み立てステーションと、１個
の構成部品供給ステーションとを使ったロボット式組み
立て装置の実施例の平面図、第２図はキーボタンが組み
込まれる位置を示したキーボードフレームの平面図、第
３図は構成部品供給ステーションを詳部を示す平面図、
第４図は構成部品供給ステーションの側面図、第５図は
多ヘッド式ロボット用取り上げ工具の模式図、第６図、
第７図及び第８図は機械的グリッパ、即ち機械的取り上
げ装置の細部を示す図、第９図及び第１０図は多ヘッド
式ロボット用取り上げ工具の代りの例の細部を説明する
図である。 １・・・ロボット式組み立て装置、２・・・ロボット、
５・・・多ヘッド・グリップ工具、６・・・部品供給ス
テーション、７．８・・・組ミ立てステーション、９゜
１０・・・給送装置、１１．１２・・・震動式送シ装置
。 出願人　　　インターナショナル・ビジネス・マシーン
ズ・コーポレーション代理人　弁理士　　岡　　　１）
　　次　　　生（外１名） ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、８ ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、９ ＦＩＧ、１０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　複数個の構成部品が組込まれるワーク・ピースを組立
   てステーションに給送する手段、上記構成部品を供給ス
   テーションに給送する手段、該給送手段から上記構成部
   品を取り出し上記組立てステーションにある上記ワーク
   ・ピースの所定の位置に位置づける手段を有する構成部
   品組立装置において、 上記構成部品の供給ステーションにおいて上記複数個の
   構成部品の向きを所定の向きにし且つ一つの方向におけ
   る上記構成部品相互の間隔を上記所定の位置に従う間隔
   に調節する手段と、上記一つの方向と異なる方向におけ
   る上記複数個の構成部品相互の間隔を上記所定の位置に
   従う間隔に調節する手段と、上記配向され調節された複
   数個の構成部品を上記組立てステーションの上記ワーク
   ・ピースの上記所定の位置に同時に位置づける手段とを
   備えることを特徴とする上記構成部品の組立装置。