JP2019141942A - Frame body assembly method, frame body assembly device and frame body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、部品を溶接して枠体を組み立てる枠体組立方法、枠体組立装置及び枠体に関する。 The present invention relates to a frame assembly method, a frame assembly apparatus, and a frame that assemble parts by welding parts.
複写機やプリンタ等の事務機器は、金属からなるフレームに様々な部品やユニットが組み付けて構成されており、それらのフレームは、金属部品をビス締めやスポット溶接等を用いて組み立てられているものが多い。近時、複写機やプリンタ等の画像読み取りや印刷を行う機器に対しては高画質化や高精細化が強く求められるようになってきており、このような要求に応じるために高剛性なフレームが求められている。そこで、フレームの組立には、振動等による緩みが生じず、溶接面強度を溶接長によって稼ぐことができるレーザ溶接が広く用いられるようになってきている。 Office machines such as copiers and printers are constructed by assembling various parts and units into a metal frame, and these frames are assembled by screwing or spot welding metal parts. There are many. Recently, devices that perform image reading and printing such as copiers and printers have been strongly required to have high image quality and high definition. To meet such demands, high-rigidity frames Is required. Therefore, in the assembly of the frame, laser welding that does not cause loosening due to vibration or the like and can increase the weld surface strength by the weld length has been widely used.
レーザ溶接は非接触溶接であるため、フレームの組立に用いられる部品(フレームを構成する部品(以下「ワーク」という))同士をレーザ照射前に仮組し、その後、レーザ溶接を行う必要がある。なお、ワーク同士の仮組とは、ワーク同士を所定の精度で位置決めして固定した状態に保持することを指す。そのため、ワーク同士を仮組した状態で保持するための治具(以下「組立固定治具」という)が必要となり、組立固定治具の設計や製作に時間と費用がかかることにより、結果的に、フレームの生産コストが上昇してしまう。 Since laser welding is non-contact welding, it is necessary to tentatively assemble parts used for frame assembly (parts constituting the frame (hereinafter referred to as “work”)) before laser irradiation, and then perform laser welding. . Note that the temporary assembly between the workpieces means that the workpieces are positioned and fixed with a predetermined accuracy and held. For this reason, a jig for holding the workpieces in a temporarily assembled state (hereinafter referred to as “assembly fixing jig”) is required, and as a result, it takes time and money to design and manufacture the assembly fixing jig. The production cost of the frame will increase.
この問題を解決する方法が、例えば、特許文献1,2に開示されている。特許文献1には、溶接接合において、加熱処理によって接着力が低下する剥離可能な熱剥離型接着剤を用いてワーク同士を仮止めした仮組立体を作製することにより、組立固定治具を不要とする技術が記載されている。特許文献2には、組立固定治具を使用せず、ロボットハンドにワークをクランプする機能を持たせて、ワーク同士のずれを抑制した状態で溶接を行う方法が記載されている。
Methods for solving this problem are disclosed in
しかしながら、特許文献1に記載された溶接方法では、熱剥離型接着剤が硬化するまでの間、ワーク同士を動かないように保持する治具が必要となり、治具の設計や製造に関わる費用が生産コストに上乗せされてしまう。特許文献2に記載された溶接方法では、ワークをロボットハンドにクランプさせるために、ワークの形状に対応したクランプ機構が必要となるため、クランプ機構の設計や製造をワーク毎に行う必要が生じる。また、ワークのサイズが大きくなるとクランプ機構を大きくする必要が生じるため、ワークのハンドリングに支障が生じるおそれがある。
However, the welding method described in
本発明は、専用の治具やクランプ機構を必要とせずにワーク同士を仮組することができる枠体組立方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a frame body assembly method capable of temporarily assembling workpieces without requiring a dedicated jig or a clamp mechanism.
本発明に係る枠体組立方法は、ワークをロボットのロボットハンドに把持させ、前記ワークが組み付けられる被組立ワークを所定位置に配置して、前記ワークを前記被組立ワークに組み立てる枠体組立方法であって、前記ワークの接着面または前記被組立ワークの接着面の所定の位置に接着剤を塗布する塗布工程と、前記ロボットを駆動して前記ワークの接着面と前記被組立ワークの接着面とを対面させる面合わせ工程と、前記ロボットにより前記ワークと前記被組立ワークの接着面同士が所定の力で押し付けられた状態で前記接着剤を硬化させて前記ワークと前記被組立ワークを接着する接着工程と、前記ワークと前記被組立ワークの接着部をレーザにより溶接または溶着することにより前記接着部を接合する接合工程と、を有することを特徴とする。 A frame body assembly method according to the present invention is a frame body assembly method in which a workpiece is gripped by a robot hand of a robot, a workpiece to be assembled is disposed at a predetermined position, and the workpiece is assembled to the workpiece to be assembled. An application step of applying an adhesive to a predetermined position of the bonding surface of the workpiece or the bonding surface of the workpiece to be assembled; and an adhesive surface of the workpiece and an bonding surface of the workpiece to be assembled by driving the robot. And a bonding process for bonding the workpiece and the workpiece to be assembled by curing the adhesive in a state where the bonding surfaces of the workpiece and the workpiece to be assembled are pressed with a predetermined force by the robot. And a bonding step of bonding the bonded portion by welding or welding the bonded portion of the workpiece and the work to be assembled by laser. And butterflies.
本発明によれば、専用の治具やクランプ機構を必要とすることなく、ワーク同士を仮組することができる。 According to the present invention, workpieces can be temporarily assembled without requiring a dedicated jig or clamp mechanism.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、レーザ溶接により製造される枠体1の斜視図である。説明の便宜上、枠体1について、図1に示すように互いに直交するX方向、Y方向及びZ方向を規定する。X方向は枠体1の側面方向(左右方向)であり、Y方向は枠体1の上下方向であり、Z方向は枠体1の奥行き方向であるとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view of a
枠体1は、例えば、電子機器等のフレームとして用いられるものであり、側面部品4A,4B、縦支柱部品5A,5B、上側連結部品6及び下側連結部品7から構成されている。側面部品4Aと縦支柱部品5Aがレーザ溶接され、側面部品4Bと縦支柱部品5Bがレーザ溶接され、縦支柱部品5A,5Bが上側連結部品6及び下側連結部品7とレーザ溶接されている。レーザ溶接は、不図示のロボットで不図示のレーザガンを移動させて、予め定められた溶接位置にレーザをパルス照射することによって行われる。図1では、レーザ溶接により形成された溶接ビード2を黒点で示している。枠体1では、縦支柱部品5A,5Bと上側連結部品6及び下側連結部品7との接合部に、硬化した接着剤3(以下「硬化後接着剤3」と記す)が露出している。但し、硬化後接着剤3が露出しないようにすることは可能であり、その詳細については後述する。
The
図2は、枠体1の組立工程を説明する斜視図であり、枠体1を構成する各部品を組み付ける工程のうち上側連結部品6を組み付ける工程を表している。縦支柱部品5A,5Bにおいて上側連結部品6が溶接される部分には凹み部8が形成されている。縦支柱部品5A,5Bと上側連結部品6にメッキ鋼板を用いた場合に、凹み部8は、レーザ溶接を行って溶接ビード2を形成する際に発生する高温ガスを逃がす隙間として利用され、ブローホールが形成されるのを防止する役目を果たす。なお、図2には不図示であるが、凹み部8には、レーザ溶接時に発生する高温ガスを逃がすための穴部11が形成されている(図4(a)参照)。また、側面部品4Aにおいて縦支柱部品5Aとレーザ溶接される部分と、側面部品4Bにおいて縦支柱部品5Bとレーザ溶接される部分にも、同様の目的から、凹み部8が形成されている(図6参照)。
FIG. 2 is a perspective view for explaining an assembly process of the
上側連結部品6を縦支柱部品5A,5Bにレーザ溶接する前に、縦支柱部品5A,5Bに形成された凹み部8の周囲に接着剤が塗布される。以下の説明では、縦支柱部品5A,5Bに塗布された接着剤を単に「接着剤10」と記し、接着剤10は硬化していない(硬化前)状態にあるものとする。
Before the upper connecting
接着剤10を塗布する位置は、図2では接着剤10は凹み部8の周囲の4箇所としているが、これに限定されるものではない。但し、後述するように、接着剤10が硬化した後に凹み部8の全体を囲むように硬化後接着剤3が形成されることのないように接着剤10を塗布することが望ましい。また、接着剤10は上側連結部品6の所定の位置、例えば、縦支柱部品5A,5Bに組み付けたときに縦支柱部品5A,5Bでの接着剤10の塗布位置に対応する位置、に塗布されていてもよい。
The positions where the
図3(a)は、上側連結部品6を縦支柱部品5A,5Bに対して位置決めした状態を示す斜視図である。図3(b)は、図3(a)に破線で示す領域Qの側面図(X方向から見た図)である。なお、上側連結部品6は、不図示のロボットハンドに把持されている。上側連結部品6を縦支柱部品5A,5Bに対して位置決めする前に、接着剤10の塗布は完了している。なお、縦支柱部品5A,5Bには、図1及び図2には不図示であるが、突起部9が凹み部8の下方の所定位置に形成されている。突起部9の機能については、後述する。
FIG. 3A is a perspective view showing a state in which the upper connecting
不図示のロボットハンドは、図3(b)に示すように上側連結部品6を縦支柱部品5A,5Bに対して接着面同士が挟角θをなした状態で把持し、図3(a)に示す矢印k1方向(Z方向)に移動させ、上側連結部品6の下端を縦支柱部品5A,5Bに接触させる。その後、不図示のロボットハンドは、挟角θが0度となるように上側連結部品6を矢印k2方向に回転させ、接着面同士を対面させる面合わせを行う。これにより、接着剤10は押し潰されて広がる。
As shown in FIG. 3B, the robot hand (not shown) grips the upper connecting
図4(a)は、上側連結部品6が縦支柱部品5Aに対して位置決めされた状態を、上側連結部品6を透視した状態で示す正面図である。図4(b)は、図4(a)中の矢視D−Dでの断面図である。なお、上側連結部品6の縦支柱部品5Bに対する位置決め状態は、上側連結部品6と縦支柱部品5Aとの位置決め状態と同等である。図3(b)の状態から上側連結部品6と縦支柱部品5A,5Bとの挟角θが0度となるように上側連結部品6を回転させると、接着剤10は押し潰されて広がって厚みが略一定となる。続いて、縦支柱部品5A,5Bに対する上側連結部品6の接着位置の微調整が、接着剤10が硬化して上側連結部品6を動かすことができなくなるまでの間に行われる。
FIG. 4A is a front view showing a state in which the upper connecting
接着剤10を硬化させる工程の詳細については後述する。接着剤10が硬化した後に、レーザ溶接が行われる。図5(a)は、レーザ溶接後の接合部の状態を、上側連結部品6を透視した状態で示す正面図である。図5(b)は、図5(a)に示す矢視E−Eでの断面図である。上側連結部品6と縦支柱部品5A,5Bの接合部において、接着剤10は硬化し、硬化後接着剤3となって上側連結部品6と縦支柱部品5A,5Bの接合面の間に介在している。
Details of the step of curing the adhesive 10 will be described later. After the adhesive 10 is cured, laser welding is performed. FIG. 5A is a front view showing the state of the joint after laser welding in a state where the upper connecting
こうして、上側連結部品6と縦支柱部品5A,5Bが硬化後接着剤3により接着された状態で、予め定められた溶接位置に不図示のレーザガンから矢印Lで示すようにレーザが照射される。これにより、溶接ビード2が形成されて、上側連結部品6は縦支柱部品5A,5Bに溶接され、固定される。本実施形態では、硬化後接着剤3による接着力が枠体1において維持されるように、溶接位置(溶接ビード2を形成する位置)は、硬化後接着剤3の存在しない領域である凹み部8が形成されている領域に設定されている。
In this way, with the upper connecting
レーザ溶接の際に発生するブローホールの原因となるような高温ガスは、上側連結部品6と縦支柱部品5A,5Bとの接着面において硬化後接着剤3が存在しないことで形成されている隙間や穴部11を通して外部へ排出される。これにより、良好な溶接ビード2が形成される。なお、穴部11は、レーザ溶接により発生する高温ガスの抜け道が確保できる限りにおいて、凹み部8の内部の任意の位置に設けることができる。また、穴部11は、上側連結部品6において縦支柱部品5A,5Bに形成された凹み部8と対向する領域であって、且つ、レーザが照射されない位置に設けてもよい。
High-temperature gas that causes blow holes generated during laser welding is a gap formed by the absence of post-curing adhesive 3 on the bonding surface between
続いて、接着剤10の塗布工程と各部品の接着工程について、図6乃至図9を参照して詳細に説明する。以下の説明では、枠体1の上述の部品を総称する際に「ワーク」という表現を用い、ワークが組み付けられる部品又は枠体1として完成する前の複数の部品が組み立てられた構造体を総称する際に「被組立ワーク」という表現を用いる。
Then, the application | coating process of the
図6は、枠体組立工程における接着剤塗布工程の一例を模式的に示す図である。図6では、具体的には、ワークとして縦支柱部品5Aを簡略化させて図示し、被組立ワークとして側面部品4Aを例示して、縦支柱部品5Aに接着剤10を塗布して側面部品4Aに接着する工程を取り上げる。
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an example of an adhesive application process in the frame assembly process. In FIG. 6, specifically, the
縦支柱部品5Aに接着剤10を塗布する工程は、第1のロボット100と第2のロボット110を用いて行われる。第1のロボット100は、枠体1を構成するワークを把持するロボットハンド101を有し、把持したワークをハンドリングして、被組立ワークに対して組み付ける作業を行う。第2のロボット110は、接着剤10を塗布するディスペンサ112を把持するロボットハンド111を有し、第1のロボット100に保持されているワークに対して接着剤10を塗布する。
The step of applying the adhesive 10 to the vertical column component 5 </ b> A is performed using the
なお、被組立ワークとなる側面部品4Aは、不図示の固定手段を用いて組立作業台140上の所定位置に動かないように配置されている。側面部品4Aには、溶接位置に対応させて、図2等を参照して説明した凹み部8が形成されている。縦支柱部品5Aには、側面部品4Aとの接着位置(凹み部8の位置)に対応させて、最終的に図5に示したように硬化後接着剤3が形成されるように、ディスペンサ112により接着剤10が塗布される。第1のロボット100は、接着剤10が塗布された縦支柱部品5Aを、矢印k3方向に回転させて、接着剤10が塗布された塗布面を側面部品4Aの所定位置に押圧することにより接着剤10を硬化させる。このとき、図3を参照して説明した接着面同士の面合わせの方法と同様に、接着面同士が挟角θとなるように縦支柱部品5Aを側面部品4Aに対して位置決めした後に、挟角θを0度とするように縦支柱部品5Aを動かすことが望ましい。
It should be noted that the
なお、図6では、側面部品4Aに凹み部8を設け、縦支柱部品5Aに接着剤10を塗布する工程について説明した。しかし、接着剤10の塗布面を側面部品4Aに設定するか又は縦支柱部品5Aに設定するか、また、凹み部8を側面部品4Aに設けるか又は縦支柱部品5Aに設けるかは、組立順序を考慮して仕上がりが良好となるように設定すればよい。つまり、縦支柱部品5Aに凹み部8を設け、側面部品4Aに接着剤10を塗布してもよい。これに代えて、側面部品4Aに凹み部8を設けると共に凹み部8の周囲の所定位置に接着剤10を塗布してもよいし、縦支柱部品5Aに凹み部8を設けると共に凹み部8の周囲の所定位置に接着剤10を塗布してもよい。
In addition, in FIG. 6, the process which provided the
図7は、枠体組立工程における接着工程の一例を模式的に示す図であり、側面部品4A、縦支柱部品5A,5B及び下側連結部品が組み立てられた被組立ワークWに対してワークとして上側連結部品6を組み付ける工程を模式的に示している。縦支柱部品5A,5Bにおいて上側連結部品6が取り付けられる面(上側連結部品6と対向する面であるため、図7では見えない)には、図2に示したように、ディスペンサ112により事前に接着剤10が塗布されている。
FIG. 7 is a diagram schematically showing an example of the bonding process in the frame assembly process. As a work, the
接着工程は、第3のロボット120と第4のロボット130を用いて行われる。第3のロボット120は、ワークを把持するロボットハンド121を有し、把持した上側連結部品6を被組立ワークに対して押し当てる。第4のロボット130は、組立作業台140上に配置された被組立ワークを把持するロボットハンド131を有し、被組立ワークをハンドリングする。
The bonding process is performed using the
枠体1を構成する各部品を接着する際には、各部品を高い精度で位置決めする必要がある。第1のロボット100、第2のロボット110、第3のロボット120及び第4のロボット130には、出力軸エンコーダやトルク制御手段を備えるものが用いられる。例えば、枠体1として組みあがった際に歪みを生じさせないように仕上げるためには、例えば±0.1mm以下の位置決め精度が要求される。そのため、位置決めピン嵌合やビジョン制御等の精度の高い位置決め手法を用いることが望ましい。
When bonding the components constituting the
ここで、接着剤10の硬化処理について説明する。図8(a)は、硬化後接着剤3の状態の一例を示すYZ面での断面図である。ここでは、上側連結部品6と縦支柱部品5B(5A)との接着状態を取り上げているが、他のワークと被組立ワークとの接着状態も同様である。接着剤10には、塗布後に一定時間が経過すれば自然に硬化するものを用いてもよいが、後述するように、被組立ワークに対してワークの位置を微調整する際に既に接着剤10が硬化してしまうことを回避する必要がある。そこで、本実施形態では、硬化剤又は硬化促進剤が封入されたマイクロカプセル20を含有するものが好適に用いられ、接着剤10を硬化させるタイミングを組立工程に合わせて調整し、且つ、短時間で接着剤10を硬化させることができる。
Here, the curing process of the adhesive 10 will be described. FIG. 8A is a cross-sectional view on the YZ plane showing an example of the state of the adhesive 3 after curing. Here, the bonding state between the upper connecting
図4(a)に示したように接着剤10を押し広げた状態で、上側連結部品6を縦支柱部品5A,5Bに対して所定の力で押し当てる。これにより、図8(a)に示すように、マイクロカプセル20を押し潰して破裂させ、封入されていた硬化剤又は硬化促進剤を外部に流出させる。これにより、接着剤10は硬化して硬化後接着剤3となり、上側連結部品6が縦支柱部品5A,5Bに接着される。硬化後接着剤3は、破裂したマイクロカプセル20の残骸22を含む。
In the state where the adhesive 10 is spread as shown in FIG. 4A, the
図8(b)は、硬化後接着剤3の状態の別の例を示すYZ面での断面図である。接着剤10には、硬化剤又は硬化促進剤が封入されたマイクロカプセル20と、スペーサ21を含有するものを用いることも好ましい。マイクロカプセル20の作用は、図8(a)を参照して説明した作用と同じである。スペーサ21には、マイクロカプセル20を押し潰して破裂させることができるように、マイクロカプセル20の直径よりも小径な球体が用いられる。
FIG. 8B is a cross-sectional view on the YZ plane showing another example of the state of the adhesive 3 after curing. As the adhesive 10, it is also preferable to use a
スペーサ21を含有する接着剤10を用いることにより、硬化後接着剤3での厚みや接着面積を制御することが容易となる。つまり、第3のロボット120が上側連結部品6を縦支柱部品5A,5Bに押し当てる力が一定であっても、接着剤10の粘度等の物理特性が枠体1の組立過程において変化すると、硬化後接着剤3の厚みや広がり(接着面積)が変化してしまう。しかし、スペーサ21を接着剤10に混在させることにより、マイクロカプセル20が確実に破裂する力より大きい力で上側連結部品6を縦支柱部品5A,5Bに押し付けても、スペーサ21によって接着剤10の広がりが抑制される。これにより、硬化後接着剤3の厚みや接着面積のばらつきを抑制することが可能になる。
By using the adhesive 10 containing the
図9は、枠体組立工程における、接着剤10によるワークと被組立ワークとの接着工程を説明するフローチャートである。第1のロボット100、第2のロボット110、第3のロボット120及び第4のロボット130の駆動制御は、制御装置に予め入力されているシーケンス(プログラム)に従って制御装置により実行される。
FIG. 9 is a flowchart for explaining the bonding process between the workpiece and the workpiece to be assembled by the adhesive 10 in the frame assembly process. The drive control of the
S1は、ワーク又は被組立ワークの所定位置に接着剤を塗布する塗布工程である。S1では、第2のロボット110に把持されたディスペンサ112により接着剤10をワーク又は被組立ワークの所定位置に塗布する。例えば、接着剤10は、制御装置に登録された第1のシーケンスが実行された場合にはワークに塗布され、第2のシーケンスが実行された場合には被組立ワークに塗布される。実行されるシーケンスの選択は、例えば、予めオペレータによって行われており、制御装置に記憶されているものとする。
S1 is an application process in which an adhesive is applied to a predetermined position of the workpiece or the workpiece to be assembled. In S <b> 1, the adhesive 10 is applied to a predetermined position of the workpiece or the workpiece to be assembled by the
接着剤10の塗布は、例えば、図2、図4及び図6に示されるように、凹み部8の周囲の4箇所とすることができるが、これに限られるものではなく、例えば、凹み部8を挟むように2箇所に塗布してもよい。接着剤10の塗布量は、接着剤の粘性を考慮して、以下の条件1乃至3を満たすようにする。条件1は、接着剤10が余計な部分に垂れないようにすること、である。条件2は、ワークを被組立ワークに押し当てたときに接着剤10の広がる範囲が適切であること、である。条件3は、接着剤10が硬化してワークが接着された被組立ワーク(以下「接着済みワーク」という)のハンドリングが可能な接着強度が得られること、である。これらの条件は、実験的に決定することができる。
For example, as shown in FIGS. 2, 4, and 6, the adhesive 10 can be applied to four places around the
図5に示したように後にレーザ溶接を行った際に発生する高温ガスを外部へ逃がすために、S1での接着剤10の塗布条件は、凹み部8の外周全体を囲むように硬化後接着剤3が形成されていることのないように設定されていることが望ましい。特に、凹み部8を形成することが難しいワークや穴部11を形成することができないワークでは、高温ガスをワークと被組立ワークの接合面から逃がすために、凹み部8の外周全体が硬化後接着剤3で囲まれた状態となるのを回避する必要がある。一方、凹み部8と穴部11が形成されているワークであれば、凹み部8の領域に対してレーザ溶接を行えば、凹み部8の外周が硬化後接着剤3で囲まれた状態となっても、レーザ溶接の際に発生する高温ガスを穴部11から逃がすことができる。但し、溶接ビード2を安定して形成して溶接部の信頼性を確保する観点から、凹み部8と穴部11が形成されているワーク又は被組立ワークであっても、凹み部8の外周に硬化後接着剤3のない隙間が形成された状態とすることが望ましい。
As shown in FIG. 5, in order to release the high temperature gas generated when laser welding is performed later, the application condition of the adhesive 10 in S <b> 1 is adhesive after curing so as to surround the entire outer periphery of the recessed
S2では、S1でワークに接着剤10を塗布したか又は被組立ワークに接着剤10を塗布したかに応じて処理を分岐させる。S1でワークに接着剤10が塗布された場合、工程はS4へ進められる。例えば、図6を参照して説明した様に、第1のロボット100のロボットハンド101に把持されたワークである縦支柱部品5Aに接着剤10が塗布された場合である。一方、S1で被組立ワークに接着剤10が塗布された場合、工程はS3へ進められる。
In S2, the process is branched depending on whether the adhesive 10 is applied to the work in S1 or the adhesive 10 is applied to the work to be assembled. When the adhesive 10 is applied to the workpiece in S1, the process proceeds to S4. For example, as described with reference to FIG. 6, the adhesive 10 is applied to the vertical column part 5 </ b> A that is a work held by the
S3では、ワークの中央部又は重心近傍を把持し、その後、工程はS4へ進められる。例えば、図7に示したように縦支柱部品5A,5Bに接着剤10が塗布されている場合、第3のロボット120のロボットハンド121は上側連結部品6の中央部又は重心近傍を把持する。ロボットハンドがワークの中央部又は重心近傍部を把持することにより、ワークを被組立ワークに押し付ける際の加圧力を均一にすることができ、その結果、後のS8で接着剤を硬化させた際の接着不良の発生を防止することができる。
In S3, the center part of the work or the vicinity of the center of gravity is gripped, and then the process proceeds to S4. For example, as shown in FIG. 7, when the adhesive 10 is applied to the vertical column parts 5 </ b> A and 5 </ b> B, the
例えば、上側連結部品6を縦支柱部品5A,5Bに対して接着させる場合のように離れた複数の接着箇所がある場合、それぞれの接着箇所での押圧力を同等にする必要がある。複数の接着箇所での押圧力が同等となることで、一方の接触箇所では接着剤10に含まれるマイクロカプセル20が破裂するが、他方の接着箇所ではマイクロカプセル20が破裂しない等の事態が生じるのを回避することができる。なお、第1のシーケンスの実行によって、図6に示したようにワークである縦支柱部品5Aに接着剤10を塗布する作業がS1で行われている場合、S1の作業前にロボットハンド101はワークである縦支柱部品5Aの中央部又は重心近傍を把持するようにする。
For example, in the case where there are a plurality of separated adhesion portions as in the case where the upper connecting
S4では、ワークを所定位置へ移動させると共に、ワークにおいて被組立ワークに対して組み付けられる面の被組立ワークに対する角度を調節する。例えば、図3(a)に示すように、上側連結部品6における縦支柱部品5A,5Bとの接着面と縦支柱部品5A,5Bにおける上側連結部品6との接着面とがなす角度が挟角θとなるように、上側連結部品6の姿勢を調整する。なお、S4の工程では、ワークは被組立ワークに接触していない。
In S4, while moving a workpiece | work to a predetermined position, the angle with respect to the to-be-assembled workpiece of the surface assembled | attached with respect to a to-be-assembled workpiece in a workpiece | work is adjusted. For example, as shown in FIG. 3A, the angle formed by the bonding surface of the upper connecting
S5及びS6は、被組立ワークに対するワークの位置決め工程である。S5では、ワークと被組立ワークとが挟角θで接触した状態となるように、S4で姿勢が調節されたワークを被組立ワークに対して接触させる。例えば、S4で姿勢が調節された上側連結部品6を図3(a)に示す矢印k1の方向に移動させ、図3(b)に示した状態とする。このとき、縦支柱部品5A,5Bに塗布された接着剤10に含まれるマイクロカプセル20が破裂しない程度の力で、上側連結部品6は縦支柱部品5A,5Bに対して接触している。
S5 and S6 are workpiece positioning steps with respect to the workpiece to be assembled. In S5, the workpiece whose posture is adjusted in S4 is brought into contact with the workpiece to be assembled so that the workpiece and the workpiece to be assembled are in contact with each other at the included angle θ. For example, the upper connecting
ここで、現在のロボット制御では一般的に、ワークを被組立ワークに接触させる際の動作は、弱い力を検知しながらワークを被組立ワークに近付けるように移動させることによって行われるため、工程時間が長くなってしまう。これに対して本実施形態では、S5の工程時間を短縮するための一手段として、縦支柱部品5A,5Bにおいて上側連結部品6が接着される面に、図3(b)及び図4(a)に示すように、突起部9を形成している。突起部9は、上側連結部品6が接着される位置の近傍、且つ、接着剤10が濡れない位置に設けられている。縦支柱部品5A,5Bに突起部9を形成する方法は限定されず、例えば、プレス加工により形成することができる。なお、不図示であるが、突起部9は、縦支柱部品5A,5Bにおける下側連結部品7の接着部近傍にも同様に形成されている。
Here, in the current robot control, the operation when bringing the workpiece into contact with the workpiece to be assembled is generally performed by moving the workpiece closer to the workpiece to be assembled while detecting a weak force. Will become longer. On the other hand, in this embodiment, as a means for shortening the process time of S5, FIG. 3 (b) and FIG. 4 (a) are provided on the surface to which the upper connecting
S5では、ロボットハンド121に把持された上側連結部品6を、接着剤10が濡れていない部位である突起部9に当接させ、その後、図3(b)に示したように、上側連結部品6を縦支柱部品5A,5Bの接着面に沿って接着位置へ移動させる。上側連結部品6の配置が終了した図3(b)の状態で突起部9と上側連結部品6との間にY方向において僅かな隙間があるのは、上側連結部品6を突起部9に当接させた後に上側(Y方向)へ移動させたためである。このようにワークを被組立ワークに当接させる手法を用いれば、ワークを速く移動させることができるため、ワークを被組立ワークに近付ける時間を短縮することが可能となり、結果としてS5の工程時間を短縮することが可能になる。
In S5, the upper connecting
なお、本実施形態では、上側連結部品6の板厚が1mmである場合に、後のS7での上側連結部品6の接着位置の微調整が行われた後の上側連結部品6と突起部9との間の隙間が、上側連結部品6の板厚と同等の約1mmとなるように突起部9を形成している。この隙間は、突起部9を形成する際の位置精度、後のS7でのワーク位置の微調整でのワークの移動範囲、ワークの板厚等を考慮して決定すればよい。
In the present embodiment, when the plate thickness of the upper connecting
S6は、ワークの接着面と被組立ワークの接着面との面合わせを行う面合わせ工程である。S6では、ワークと被組立ワークとの間に相互に作用する接触力を保ちながら、ワークと被組立ワークとの挟角θが0°となるようにワークと被組立ワークとの接触部を中心としてワークを回転させる。例えば、図3(a),(b)に示すように、S5の工程後の上側連結部品6を矢印k2の方向に回転させる。これにより、接着剤10は下側から上側へ押し広げられると共に左右方向にも押し広げられて略一定の厚みとなり、上側連結部品6と縦支柱部品5A,5Bの接着面が面合わせされた図4の状態となる。
S <b> 6 is a surface alignment process for performing surface alignment between the bonded surface of the workpiece and the bonded surface of the work to be assembled. In S6, the contact portion between the workpiece and the workpiece to be assembled is centered so that the sandwiching angle θ between the workpiece and the workpiece to be assembled is 0 ° while maintaining the contact force acting between the workpiece and the workpiece to be assembled. Rotate the workpiece as For example, as shown in FIGS. 3A and 3B, the upper connecting
S7は、被組立ワークに対するワークの位置を微調整する修正工程である。枠体1をロボットで製造する場合、被組立ワークに対するワークの位置精度は重要なファクタとなる。そこで、S7では、被組立ワークに対するワークの位置を予め定められた位置精度の範囲内となるように微調整する。例えば、上側連結部品6の縦支柱部品5A,5Bに対する位置修正では、図4に示した状態を維持しながら、接着面と平行なXY面内での並進移動(X方向とY方向でのずれ補正)と、XY面内でのZ軸まわりの回転移動(XY面内での傾き補正)によって行われる。ワーク位置の微調整は、接着剤10が硬化していない状態で行われる必要があり、よって、S6で押し広げられた接着剤10の範囲は、XY面内での上側連結部品6の移動に合わせて広がる。なお、枠体1がレーザ溶接後の完成した状態で歪みを生じていないようにするためには、ワークと被組立ワークとの位置ずれをS7において例えば±0.1mm以下とすることが望ましい。
S7 is a correction process for finely adjusting the position of the workpiece relative to the workpiece to be assembled. When the
S8は、接着剤を硬化させてワークと被組立ワークを接着する接着工程である。S8では、ワークと被組立ワークの接着面に対して、接着面と直交する方向に力を加えることにより接着剤10に含まれるマイクロカプセル20を押し潰して破裂させる。これにより、マイクロカプセル20の内部に封入されている硬化剤又は硬化促進剤が外部に流出し、接着剤10の硬化が始まる。例えば、図4及び図7に示した状態で、縦支柱部品5A,5Bに対して上側連結部品6をZ方向に所定の力で押し当てることによりマイクロカプセル20を押し潰して破裂させる。本実施形態では、接着剤10が硬化してワークと被組立ワークとが接着されるまで、ワークと被組立ワークはロボットによって保持された状態で維持される。
S8 is a bonding process in which the adhesive is cured to bond the workpiece and the workpiece to be assembled. In S8, the
ここで、ワークを被組立ワークに押し付けてから接着剤10が硬化するまでの時間は、可能な限り短いことが望ましい。このような観点から、接着剤10としては、シアノアクリレート系の瞬間接着剤をベースとしつつ、硬化促進剤としてアルコールやアセトン等の有機溶剤をマイクロカプセルに封入して混入させた接着剤を用いることが望ましい。これにより、S1〜S8の工程に30秒程度のセットタイムを確保しつつ、S8での硬化処理を数秒で終了させることが可能となる。なお、接着剤10として、塗布後に自然に硬化が始まるものを用いることもできるが、その場合には、接着剤10が硬化してしまう前のセットタイム時間内にS1〜S8の処理を完了させる必要がある。
Here, it is desirable that the time from pressing the work against the work to be assembled until the adhesive 10 is cured is as short as possible. From this point of view, the adhesive 10 is based on a cyanoacrylate-based instantaneous adhesive, and an adhesive in which an organic solvent such as alcohol or acetone is encapsulated and mixed as a curing accelerator. Is desirable. Thereby, it becomes possible to complete the curing process in S8 in a few seconds while securing a set time of about 30 seconds in the steps S1 to S8. In addition, although the thing which hardens | cures naturally after application | coating can also be used as the
S9では、接着剤10の硬化が完了したか否かが判定される。例えば、S8での接着剤10の硬化処理の開始から所定時間が経過したか否かで、接着剤10の硬化が完了したか否かを判定することができる。接着剤10の硬化が完了するまで待機状態となり、接着剤10の硬化が完了すると本処理は終了となり、接着済みワークに対して次工程が行われる。次工程は、接着済みワークに対する別のワークの接着又はレーザ溶接である。接着剤10の硬化(硬化後接着剤3)によって、接着済みワークにはハンドリングさせるには十分な接着強度があるため、例えば、レーザ溶接を行う場所へ接着済みワークを移動させることに支障は生じない。レーザ溶接による溶接工程は、枠体1を構成する全てのワークが接着により組み立てられた状態で各接着部に対して行われ、こうして、図1に示したように溶接ビード2によりワーク同士が接合された枠体1が完成する。なお、レーザ溶接は、ワークと被組立ワークとの接着が完了する度に行うようにしても構わない。
In S9, it is determined whether or not the curing of the adhesive 10 is completed. For example, whether or not the curing of the adhesive 10 has been completed can be determined based on whether or not a predetermined time has elapsed since the start of the curing process of the adhesive 10 in S8. The process waits until the curing of the adhesive 10 is completed. When the curing of the adhesive 10 is completed, the process is terminated, and the next process is performed on the bonded workpiece. The next step is the bonding of another workpiece to the bonded workpiece or laser welding. The adhesive 10 is cured (adhesive 3 after curing), so that the bonded workpiece has sufficient adhesive strength to be handled. For example, there is a problem in moving the bonded workpiece to the place where laser welding is performed. Absent. The welding process by laser welding is performed on each bonding portion in a state where all the workpieces constituting the
上記説明の通りに枠体1を製造するために、各ロボットには以下の要件1乃至3の動作の実行が可能であることが求められる。要件1は、作業工程時間内にワーク同士の接着位置(固定位置)を正確に位置決めすることができること、である。要件2は、作業工程時間内に力制御を行いながらワーク同士の位置決めを行う組み付け動作プロファイルを忠実に再現すること、である。ここで、作業工程時間内とは、接着剤10を塗布してから硬化が完了するまでの、接着剤が未硬化又は硬化強度が弱い状態となっている時間内を指す。要件3は、ワーク間の接着面に所定の力を作用させた状態で接着剤の硬化が完了するまでワーク同士の位置を保持すること、である。要件3は、硬化剤又は硬化促進剤を内包するマイクロカプセルを含む接着剤が用いられている場合には、最初にマイクロカプセルを押し潰して破裂させる力をワーク間の接着面に作用させること、を含む。
In order to manufacture the
これらの要件1乃至3が満たされることで、ワーク間の接着位置精度を確保することができ、また、接着剤10の硬化形状(フィレット(つまり、硬化後接着剤3の形状))のばらつきを抑制して、所定の位置で所定の形状とすることができる。これにより、レーザ溶接により溶接ビード2を形成する際に発生する高温ガスを逃がすルートを確保して、溶接ビード2を良好に形成して、ワーク間の高い位置決め精度を維持しながら、必要な溶接強度を確保することができる。
By satisfying these
枠体1の組立に上記の要件1乃至3を満たすロボットを用いることにより、所定の時間内で正確に同じ動作プロファイルを繰り返すことが可能となる。汎用性や生産性を考慮すると、枠体1を製造するための各ロボットには、垂直多関節ロボットが好適に用いられる。その場合、トルク制御機能や出力軸にエンコーダを持つ垂直多関節ロボットを用いれば、より細かい制御動作を行うことができるため、更なる組立時間の短縮や組立精度の向上、品質のばらつき低減が可能となる。
By using a robot that satisfies the
以上の説明の通り、本実施形態によれば、ロボットを用いて枠体1を製造する過程で、ワーク同士を位置決めして接着剤により接着させるまでの間の工程を、ワーク同士を固定する治具を用いることなく実行することが可能になる。また、ロボットにワーク形状に応じてワーク同士をクランプする機構を設ける必要もない。そのため、クランプ機構を設けることによってワークのハンドリングに支障が生じるおそれもない。また、本実施形態では、硬化後接着剤3がワーク同士を接着する接着力を、レーザ溶接後も維持することができる。つまり、硬化後接着剤3による接着力を積極的に利用して、ワーク同士の接合強度を高めて、剛性の高い強固な枠体1を得ることが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, in the process of manufacturing the
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。 Although the present invention has been described in detail based on preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various forms within the scope of the present invention are also included in the present invention. included. Furthermore, each embodiment mentioned above shows only one embodiment of this invention, and it is also possible to combine each embodiment suitably.
例えば、上記実施形態では、ロボットを用いて枠体1を製造する工程について説明したが、専用の組立装置であっても、ロボットと同じ動作プロファイルを実現することができれば、枠体1を製造することができる。また、上記実施形態では、レーザ溶接により金属材料からなるワーク同士を溶接するための前工程にS1〜S9の工程を適用した形態について説明した。これに限らず、S1〜S9の工程は、樹脂材料からなるワーク同士のレーザによる溶着接合や樹脂材料からなるワークと金属から成るワークのレーザによる溶着接合を行うための前工程として適用することも可能である。更に、上記実施形態では、接着剤10の塗布やワーク間の接着に異なる複数のロボットを用いた形態について説明したが、例えば、ロボットハンドの交換が可能な構成として、ベースとなるロボットを複数の工程で兼用した組立ラインとすることもできる。
For example, in the above-described embodiment, the process of manufacturing the
1 枠体
2 溶接ビード
3 硬化後接着剤
4A,4B 側面部品
5A,5B 縦支柱部品
6 上側連結部品
7 下側連結部品
8 凹み部
9 突起部
10 接着剤
11 穴部
20 マイクロカプセル
21 スペーサ
100 第1のロボット
101,111,121,131 ロボットハンド
110 第2のロボット
112 ディスペンサ
120 第3のロボット
130 第4のロボット
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記ワークの接着面または前記被組立ワークの接着面の所定の位置に接着剤を塗布する塗布工程と、
前記ロボットを駆動して前記ワークの接着面と前記被組立ワークの接着面とを対面させる面合わせ工程と、
前記ロボットにより前記ワークと前記被組立ワークの接着面同士が所定の力で押し付けられた状態で前記接着剤を硬化させて前記ワークと前記被組立ワークを接着する接着工程と、
前記ワークと前記被組立ワークの接着部をレーザにより溶接または溶着することにより前記接着部を接合する接合工程と、を有することを特徴とする枠体組立方法。 A frame assembly method for gripping a work by a robot hand of a robot, placing a work to be assembled to which the work is assembled at a predetermined position, and assembling the work on the work to be assembled,
An application step of applying an adhesive to a predetermined position of the bonding surface of the workpiece or the bonding surface of the assembly work;
A surface matching step of driving the robot so that the bonding surface of the workpiece and the bonding surface of the work to be assembled face each other;
A bonding step of curing the adhesive in a state where the bonding surfaces of the workpiece and the workpiece to be assembled are pressed with a predetermined force by the robot, and bonding the workpiece and the workpiece to be assembled;
A frame assembly method comprising: a joining step of joining the bonded portion by welding or welding the bonded portion between the workpiece and the work to be assembled by laser.
前記接着工程では、前記ワークと前記被組立ワークの接着面に所定の力を加えて前記カプセルを破裂させることによって前記接着剤を硬化させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の枠体組立方法。 The adhesive includes a capsule containing a curing agent or a curing accelerator,
The adhesive is hardened by applying a predetermined force to the bonding surface of the workpiece and the workpiece to be assembled and rupturing the capsule in the bonding step. The frame assembling method described in 1.
少なくとも前記ワークを把持する把持手段と、
前記ワークの所定の位置または被組立ワークの所定の位置に接着剤を塗布する塗布手段と、
前記ワークと前記被組立ワークの接着面同士の面合わせを行い、前記接着面同士が面合わせされた状態を保持する面合わせ手段と、を備えることを特徴とする枠体組立装置。 A frame assembly apparatus for assembling a frame by bonding a workpiece and a work to be assembled,
Gripping means for gripping at least the workpiece;
Application means for applying an adhesive to a predetermined position of the workpiece or a predetermined position of the work to be assembled;
A frame assembly apparatus comprising: a surface aligning unit configured to perform surface alignment between bonding surfaces of the workpiece and the workpiece to be assembled, and to maintain a state in which the bonding surfaces are aligned with each other.
前記塗布手段は、前記接着剤を塗布するディスペンサを把持したロボットハンドを有するロボットであることを特徴とする請求項8乃至11のいずれか1項に記載の枠体組立装置。 The gripping means and the surface matching means are robots having a robot hand that grips the workpiece,
12. The frame assembly apparatus according to claim 8, wherein the applying unit is a robot having a robot hand that holds a dispenser for applying the adhesive.
前記第1の部品と前記第2の部品の接合部には、前記第1の部品と前記第2の部品との間に硬化した接着剤が介在し、且つ、前記硬化した接着剤が存在しない領域にレーザ溶接による溶接ビードが形成されていることを特徴とする枠体。 A frame formed by joining a plurality of parts including a first part and a second part,
A cured adhesive is interposed between the first component and the second component at the joint between the first component and the second component, and the cured adhesive does not exist. A frame having a weld bead formed by laser welding in a region.
前記硬化した接着剤は、前記凹み部の外周を囲まないように前記第1の部品と前記第2の部品との間に介在していることを特徴とする請求項14に記載の枠体。 A recess is formed in at least one joint of the first component and the second component, and the weld bead is formed in a region where the recess is formed,
The frame according to claim 14, wherein the hardened adhesive is interposed between the first component and the second component so as not to surround an outer periphery of the recess.
The frame according to claim 17, wherein the cured adhesive includes a spacer having a diameter smaller than a diameter of the capsule.
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