JP2009255238A - 小物部品の自動作業装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業装置ユニットの段取り作業を簡単にでき、ワークの位置決め精度を向上させ、生産効率を著しく高めることができる小物部品の自動作業装置を提供すること。
【解決手段】小物部品のワークの組立てや検査等の作業を行う複数の作業装置ユニット３０が、ワークを順次自動的に送る回転テーブル移送機構２０の回転テーブル２１の動作経路に沿う位置であって装置基体４０に脱着可能に装着され、ワークを保持する治具として設けられ、回転テーブル２１に所定の範囲内で変位可能に保持されて回転テーブル２１の動作に伴って移送されるワーク保持治具１０と、作業装置ユニット３０の構成要素として設けられ、回転テーブル２１の動作によって所定の位置に移送されたワーク保持治具１０を、回転テーブル２１に保持された状態で且つ作業装置ユニット３０について位置決めされた状態で固定保持する位置決め機構３１とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、小物部品のワークを対象とし、組立てや検査等の作業工程を自動化する小物部品の自動作業装置に関する。

従来の回転テーブル移送機構等のワーク移送機構によって移送されるワークについて、加工や組立て等を行う小物部品の自動作業装置にあっては、そのワーク移送機構側に、ワークの位置決め手段が設けられている。
また、ワークについて作業を行う作業装置ユニットの装着位置は、例えば回転テーブルの回転動作によって割り付けられる各停止位置に対応して設定される。そして、その作業装置ユニットは、全ての構成のベースとなる装置基体に装着・固定される。このため、ワークにかかる位置決め精度を高めるには、回転テーブル移送機構のワーク移送機構に対して、作業装置ユニットを装置基体に高い位置精度で固定することが必要になる。
そして、このような従来の小物部品の自動作業装置にあって、その繰返し位置決め精度は、ワーク移送機構のインデックス精度に依存することになる。

例えば従来の回転テーブル移送機構は、回転テーブルにワークの保持治具が固定されている（特許文献１参照）。このワークの保持治具が、位置決め手段になっている。そして、その繰返し位置決め精度は、回転テーブル移送機構のインデックス精度に依存している。なお、この従来技術の部品組立装置では、ワークの向きを変えるための機構が、装置基体に装着・固定される。
特開平６−１１４６５５号公報（要約、図２）

また、このような従来の回転テーブル移送機構を備える自動作業装置にあっては、ワークの位置決め精度を高めるために、回転テーブル移送機構及び複数の作業装置ユニットを、装置基体に対して高い位置精度で装着・固定することが必須条件となっている。そのため、その装着調整作業が作業者の大きな負担になっている。
特に精密装置分野の小物部品を扱う装置の場合に、極めて高い位置決め精度が要求されるようになってきている。従って、その装着調整等の段取り作業は、益々手間のかかる負担の大きな作業になってきている。

さらに、精密部品の軽薄短小化はめざましいものがあり、例えば５ｍｍ角程度以下の小部品を加工し、組み立て、検査をするような複雑な工程を処理する自動作業装置が必要になってきている。このような極小部品のワークにかかる作業を行う場合、ワークの位置決め精度は、例えば１０μｍ以下程度まで要求されるようになっている。
このような精密作業を従来の装置で行うには、回転テーブルの移送にかかる繰返し位置決め精度をさらに高める必要性が生じる。しかし、一方では自動作業装置の高速運転化によって作業効率を高める要請もあり、その繰返し位置決め精度を高めることは限界にきている。

小物部品の自動作業装置に関して解決しようとする問題点は、従来の装置では、作業装置ユニットの装着作業等の段取り作業に多大な労力を必要とするため、生産効率を高めることが難しい点にある。また、従来の装置では、小物部品のワークの位置決め精度をより高め、且つ装置の高速化を合理的に行うことが難しい点にもある。
そこで、本発明の目的は、作業装置ユニットの装着作業等の段取り作業を簡単にでき、ワークの位置決め精度を合理的に向上させ、生産効率を著しく高めることができる小物部品の自動作業装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる小物部品の自動作業装置の一形態によれば、小物部品のワークの組立てや検査等の作業を行う複数の作業装置ユニットが、前記ワークを順次自動的に送るワーク移送機構の移送動作部の動作経路に沿う位置であって装置基体に脱着可能に装着されている小物部品の自動作業装置であって、ワークを保持する治具として設けられ、前記移送動作部に所定の範囲内で変位可能に保持されて該移送動作部の動作に伴って移送されるワーク保持治具と、前記作業装置ユニットの構成要素として設けられ、前記移送動作部の動作によって所定の位置に移送された前記ワーク保持治具を、前記移送動作部に位置された状態で且つ前記作業装置ユニットについて位置決めされた状態で固定保持する位置決め機構とを具備する。

また、本発明にかかる小物部品の自動作業装置の一形態によれば、前記ワーク移送機構が回転テーブル移送機構であって、前記移送動作部が回転テーブルであることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる小物部品の自動作業装置の一形態によれば、前記ワーク保持治具が、前記移送動作部上に設けられた複数の保持用ピンに複数の被保持用穴が遊嵌状態に嵌って、前記移送動作部上に載置されることで所定の範囲内で変位可能に保持されることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる小物部品の自動作業装置の一形態によれば、前記位置決め機構は、基準受け面となる基準下面と、該基準下面に前記ワーク保持治具を突き当てて前記移送動作部上から若干浮いた状態で前記作業装置ユニット側に固定保持するように押圧する押上げ機構とを備えることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる小物部品の自動作業装置の一形態によれば、前記ワーク保持治具に複数の被位置決め用穴が設けられ、前記押上げ機構の前記ワーク保持治具を押圧する押圧部に、前記複数の被位置決め用穴に嵌って前記ワーク保持治具の位置決めを行う複数の位置決め用ピンが設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる小物部品の自動作業装置の一形態によれば、前記被位置決め用穴が二つ設けられ、一方が基準位置用の穴として円形に設けられ、他方が長穴であることを特徴とすることができる。

本発明にかかる小物部品の自動作業装置によれば、作業装置ユニットの装着作業等の段取り作業を簡単にでき、ワークの位置決め精度を合理的に向上させ、生産効率を著しく高めることができるという特別有利な効果を奏する。

以下、本発明にかかる小物部品の自動作業装置の最良の形態例を添付図面（図１〜３）と共に詳細に説明する。
図１は、小物部品の自動作業装置の主要部を示す側面から見た断面を含む説明図である。図２は、図１の形態例にかかる小物部品の自動作業装置の平面図である。また、図３は、本発明にかかる小物部品の自動作業装置に用いられるワーク保持治具の形態例を示す平面図である。

この小物部品の自動作業装置は、小物部品のワークの加工、組立てや検査等の作業を行う複数の作業装置ユニット３０が、ワークを順次自動的に送るワーク移送機構の移送動作部の動作経路に沿う位置であって装置基体４０に脱着可能に装着されている。
本形態例の小物部品の自動作業装置では、ワーク移送機構が回転テーブル移送機構２０であって、移送動作部が回転テーブル２１である（図２参照）。なお、本発明はこれに限らず、ワークを直線的に送る小物部品の自動作業装置にも好適に応用できる。

１０はワーク保持治具であり、ワークを保持する治具として設けられ、回転テーブル２１に所定の範囲内で変位可能に保持されて、その回転テーブル２１の動作に伴って移送される。本形態例では、ワーク保持治具１０が、回転テーブル２１上の水平面内で所定の範囲で変位可能にガタを持たせて設定されると共に、上方への変位も許容されるように回転テーブル２１上に載置されている。
このようにワーク保持治具１０は、回転テーブル２１上に載置されるだけでセット・保持される構成になっているため、上方へ脱着が容易であり、段取りや保守管理等の作業性を向上できる。

また、本形態例のワーク保持治具１０は、回転テーブル２１上に設けられた複数の保持用ピン２２に複数の被保持用穴１１が遊嵌状態に嵌って、回転テーブル２１上に載置されることで所定の範囲内で変位可能に保持されている。本形態例では、二つの保持用ピン２２に対して二つの被保持用穴１１が嵌るように構成されているが、このようなピンと穴によるものに限定されるものではない。ワーク保持治具１０が、所要のガタがある状態で回転テーブル２１に保持されていればよい。すなわち、回転テーブル２１に、保持用ピン２２に替えて他の案内保持手段が設けられ、その案内保持手段によって案内されて所要のガタがある状態で保持されるように、ワーク保持治具１０に、被保持用穴１１に替えて他の被案内保持手段が設けられてもよい。なお、このガタの大きさは、ワークの位置決め精度に比較して、例えば寸法が一桁違うように、十分に大きく設定される。

３１は位置決め機構であり、作業装置ユニット３０の構成要素として設けられ、回転テーブル２１の動作によって所定の位置に移送されたワーク保持治具１０を、回転テーブル２１に位置された状態で且つ作業装置ユニット３０について位置決めされた状態で固定保持するように設けられている。

これによれば、ワーク保持治具１０が、作業装置ユニット３０に一体的にもうけられた位置決め機構３１によって直接的に位置決めされる。従って、作業装置ユニット３０自体の精度によって、ワークの位置決め精度が決定されることになる。このため、回転テーブル移送機構２０と作業装置ユニット３０との間の位置精度が、比較的低くてもその影響を受けない状況で、ワークの位置決め精度を向上できる。

このように、作業装置ユニット３０にかかる装置基体４０への取り付け精度が比較的低くても、作業装置ユニット３０単独の内部的精度によって、ワークを高い精度で位置決めできる。従って、作業装置ユニット３０にかかる装置基体４０への取り付け精度を、ワークにかかる高い位置決め精度のレベルまで高めることを必要としない。このため、作業者はより精密な位置調整等の作業を行う必要がなく、設置や段取りの作業性を著しく向上できる。また、作業装置ユニット３０の交換や保守管理における作業性を向上でき、生産効率を向上できる。

また、以上に説明したように、作業装置ユニット３０ごとに位置決め機構３１が設けられて、その作業装置ユニット３０ごとについて位置決め精度を高めることができる構成になっている。従って、作業装置ユニット３０ごとに、その精度を高める調整を行えば良いことになる。
このため、作業装置ユニット３０を、小物部品の自動作業装置の本体から離れた位置に置かれた調整用治具で精度調整し、その調整済みの状態で装置基体４０へ適宜装着することで高い位置決め精度を確保することができる。これによれば、作業者はより精密な調整作業を装置基体４０上で行う必要がなく、設置や段取りの作業性を著しく向上できる。また、作業装置ユニット３０の交換や保守管理における作業性を向上でき、生産効率を向上できる。

また、以上の構成を、回転テーブル移送機構２０を備える小物部品の自動作業装置に適用することで、回転テーブル移送機構２０のインデックス精度に依存しないで、位置決め精度を向上させることができる。
このため、高精度で高価な回転テーブル移送機構２０を必要とせず、製造コストを低減できる。さらに、インデックス精度を高めるために回転テーブル２１が完全に停止することを必要条件としないため、サーボモータを用いて回転テーブル２１の回転速度を高め、作業処理の高速化を図ることもできる。また、サーボモータを用いることで、カム機構を用いる際のような複雑で大きな構成を要しないため、小型化と低コストを図ることができる。

本形態例の位置決め機構３１は、基準受け面となる基準下面３２と、その基準下面３２にワーク保持治具１０を突き当てて回転テーブル２１上から若干浮いた状態で作業装置ユニット３０側に固定保持するように押圧する押上げ機構３３とを備える。この形態例の基準下面３２は、作業装置ユニット３０の本体から水平方向に突起した水平突起部３６の下面に設けられている。水平突起部３６は、回転テーブル２１の縁部に上方からオーバーラップするように配設されている。また、この形態例の押上げ機構３３は、作業装置ユニット３０の本体に固定された上下方向の直線ガイド３８と、その直線ガイド３８に沿って移動する上下方向の移動体３９を構成要素としている。
この位置決め機構３１は、軽量の小物部品のワークをハンドリングするものであるため、大掛かりな機構とならずに好適に構成できる。
なお、本発明の位置決め機構３１の方向性は、限定されるものではなく、いずれの方向であってもよい。例えば、鉛直面を基準面として水平方向に挟持することで、ワーク保持治具１０を固定保持するような機構とすることも可能である。

また、本形態例では、ワーク保持治具１０に複数の被位置決め用穴１２が設けられ、押上げ機構３３のワーク保持治具１０を押圧する押圧部３４に、複数の被位置決め用穴１２に嵌ってワーク保持治具１０の位置決めを行う複数の位置決め用ピン３５が設けられている。この位置決め用ピン３５が設けられた押圧部３４は、上下方向の移動体３９と一体的に設けられており、上下方向に変位できるように構成されている。
これによれば、簡単な構成であるが、精度よく確実にワーク保持治具１０を、作業装置ユニット３０に位置決めしつつ保持・固定できる。
なお、位置決め機構３１の構成は、ピンと穴によるものに限定されるものではない。すなわち、押圧部３４に、位置決め用ピン３５に替えて他の案内位置決め手段が設けられ、その案内位置決め手段に案内されて位置決めされるように、ワーク保持治具１０に、被位置決め用穴１２に替えて他の被案内位置決め手段が設けられてもよい。

そして、この形態例では、被位置決め用穴１２が二つ設けられ、一方が基準位置用の穴１２ａ（図３参照）として円形に設けられ、他方が長穴１２ｂ（図３参照）である。
このように、被位置決め用穴１２が設けられることで、長穴１２ｂが位置決め用ピン３５の挿入されるガイド穴として作用し、ワーク保持治具１０の位置決めをスムースに行うことができる。

なお、図１に示すように、３７は作業ヘッドであり、作業装置ユニット３０に設けられ、ワークについて加工、組立て、検査等の作業を行う部分である。この作業ヘッド３７については既知の技術を適宜選択的に用いればよく、説明を省略する。
また、図３に示すように、１５はワーク保持部であり、ワーク保持治具１０上のワークが保持される部分である。このワーク保持部１５にかかる構造の詳細については省略するが、例えば上下駆動力によって水平方向に開閉するチャック機構等を用いることができる。また、そのようなチャック機構に限定されず、既知の技術を適宜選択的に用いればよいのは勿論である。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

本発明に係る小物部品の自動作業装置の形態例を示す断面図である。 図１の形態例の平面図である。 ワーク保持治具の形態例を示す平面図である。

符号の説明

１０ ワーク保持治具
１１ 被保持用穴
１２ 被位置決め用穴
１２ａ 基準位置用の穴
１２ｂ 長孔
１５ ワーク保持部
２０ 回転テーブル移送機構
２１ 回転テーブル
２２ 保持用ピン
３０ 作業装置ユニット
３１ 位置決め機構
３２ 基準下面
３３ 押し上げ機構
３４ 押圧部
３５ 位置決め用ピン
３７ 作業ヘッド
４０ 装置本体

Claims (6)

1. 小物部品のワークの組立てや検査等の作業を行う複数の作業装置ユニットが、前記ワークを順次自動的に送るワーク移送機構の移送動作部の動作経路に沿う位置であって装置基体に脱着可能に装着されている小物部品の自動作業装置であって、
   ワークを保持する治具として設けられ、前記移送動作部に所定の範囲内で変位可能に保持されて該移送動作部の動作に伴って移送されるワーク保持治具と、
   前記作業装置ユニットの構成要素として設けられ、前記移送動作部の動作によって所定の位置に移送された前記ワーク保持治具を、前記移送動作部に位置された状態で且つ前記作業装置ユニットについて位置決めされた状態で固定保持する位置決め機構とを具備することを特徴とする小物部品の自動作業装置。
2. 前記ワーク移送機構が回転テーブル移送機構であって、前記移送動作部が回転テーブルであることを特徴とする請求項１記載の小物部品の自動作業装置。
3. 前記ワーク保持治具が、前記移送動作部上に設けられた複数の保持用ピンに複数の被保持用穴が遊嵌状態に嵌って、前記移送動作部上に載置されることで所定の範囲内で変位可能に保持されることを特徴とする請求項１又は２記載の小物部品の自動作業装置。
4. 前記位置決め機構は、基準受け面となる基準下面と、該基準下面に前記ワーク保持治具を突き当てて前記移送動作部上から若干浮いた状態で前記作業装置ユニット側に固定保持するように押圧する押上げ機構とを備えることを特徴とする請求項１、２又は３記載の小物部品の自動作業装置。
5. 前記ワーク保持治具に複数の被位置決め用穴が設けられ、前記押上げ機構の前記ワーク保持治具を押圧する押圧部に、前記複数の被位置決め用穴に嵌って前記ワーク保持治具の位置決めを行う複数の位置決め用ピンが設けられていることを特徴とする請求項４記載の小物部品の自動作業装置。
6. 前記被位置決め用穴が二つ設けられ、一方が基準位置用の穴として円形に設けられ、他方が長穴であることを特徴とする請求項５記載の小物部品の自動作業装置。

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