JP3767090B2

JP3767090B2 - 複数部材の自動組立方法

Info

Publication number: JP3767090B2
Application number: JP15021797A
Authority: JP
Inventors: 知章仲野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2017-05-23
Also published as: US6055728A; JPH10329072A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，間に中間部材を介設させる複数の部材の自動組立方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
２つの部材を組み立てる方法として，特開昭５８−１６５９８１号公報には，一方のマニピュレータにより一方の部材を所定の位置に継続的に保持し，他方のマニピュレータにより上記部材の所定の位置に他方の部材を供給して組み付ける方法が提案されている。
【０００３】
また，特開平４−１７６５７７号公報には，２つの部材をシャーシ等に組み付ける方法が提案されている。即ち，平行移動可能かつ回転自在の取付体に回転軸に直角方向に進退自在の一対のチャックを設け，２つのチャックを接離可能とした複数部材の自動組立装置が提案されている。その結果，第１，第２チャックは，Ｘ方向，Ｙ方向，回転方向及び回転方向に直交する方向に姿勢制御することができると共に互いに接離することができるから，上記部材を互いに関連させた状態でシャーシ等の第３の部材に組み付けることができるとする。
【０００４】
上記のように，２つの部材を組み付ける場合には，単純に２つの部材を連結するのではなく，２つの部材の間にシャーシやケースの隔壁等の中間部材を介設させなければならない組み付け態様がある。即ち，例えば，ケースの内部に装着される風向制御用のドアとケースの外部に出ている上記ドアの角度制御用のプレートとをケースの隔壁を介して組み付けるような場合である。
【０００５】
この場合は，隔壁等の中間部材と他の部材との位置関係は比較的ラフでよく高度の位置合わせ精度は必要がないが，３つの部材の位置関係を同時に制御するため組み付け作業は，より困難となる。
このような場合には，例えば，第１ステップとして，ケース等の中間部材と第１の部材との間の位置合わせを行い，この状態において，次のステップで第１の部材と第２の部材との間の高精度の位置合わせが行われることになる。そして，前者の特開昭５８−１６５９８１号公報の装置では，第１のマニピュレータにより，ケース等の中間部材の位置に第１の部材をセットし，その後その位置を継続的に保持し，第２のマニピュレータにより，第２の部材を第１の部材に組み付ける。
【０００６】
【解決しようとする課題】
しかしながら，２つの部材の間にケースの隔壁等の中間部材を介設させる上記のような組み付け態様の場合には，上記の従来の方法には，いずれもチャックやマニピュレータを高度に制御しなければならず，部材の種類毎に制御動作のセッティングやプログラミングが必要となる問題がある。
【０００７】
特開昭５８−１６５９８１号公報に記載された方法では，２つの部材を把持し位置制御する２つのマニピュレータを必要とし，２つのロボットまたは双腕ロボットを必要とし，広い作業スペースが必要である。そして，２つのマニピュレータが干渉しないように協調的に制御し，２つの部材の連結部をドッキングさせるようチャックを位置制御するから，チャックの動きに対して高度の制御動作を必要とする。そして，部材の種類ごとに制御のセッティングを必要とする。
【０００８】
また，特開平４−１７６５７７号公報に記載された装置は，単一のマニピュレータに２つのチャックを取り付けてあるからマニピュレータの協調的な制御は不要であり，作業スペースは節約されるが，２つの部材を同時に取り出すことができず，２つの部材を２ステップで取り出すから作業時間がかかる。また，同様に，部材の組み付け位置において部材の連結部を正確に位置制御するから，チャックに対して精度の高い制御が必要となる。そして，部材の種類毎に制御動作のセッティングやプログラミングが必要となる。
【０００９】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり，間に中間部材を介設させて組み付ける複数の部材を，マニピュレータやチャックを高度に制御することなく，容易に組み付けることのできる自動組立方法を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題の解決手段】
本願の第１発明は，第１の部材と第２の部材とを中間部材を介して連結する自動組立方法であって，
アームと該アームの先端に組み付けハンドを備え，上記アームを操作することにより上記組み付けハンドを自在に昇降及び移動させることができるロボットを用い，
上記組み付けハンドは，上記第１の部材を把持する第１チャックと，上記第２の部材を把持する第２チャックと，上記第１チャックと上記第２チャックとを一定の方向に近接または離隔させるチャック移動手段とを備えており，
上記第１の部材と上記第２の部材とを，これらの間に上記中間部材を介設させることなく連結させる仮組み付け工程と，
仮組み付けした上記第１の部材と上記第２の部材とのうち該第１の部材を上記第１チャックにより把持し，該第２の部材を上記第２チャックにより把持した後，上記チャック移動手段を作動させて上記第１チャックと上記第２チャックとを一定の方向に離隔させることにより，上記第１の部材と上記第２の部材とを一定の方向に離隔させ，かつ上記アームを操作し上記組み付けハンドを移動させることにより，上記第１の部材と上記第２の部材との位置関係を保ちつつ該第１の部材と該第２の部材とを上記中間部材に対する所定の組み付け位置に移動させる中間工程と，
その後に上記チャック移動手段を作動させ，上記第１チャックと上記第２チャックとを一定の方向に接近させることにより，上記第１の部材と上記第２の部材とを上記中間部材を介して連結させる本組み付け工程とからなることを特徴とする複数の部材の自動組立方法にある。
【００１１】
また，本願の第２発明は，複数の部材同士を中間部材を介して連結する自動組立方法であって，
アームと該アームの先端に組み付けハンドを備え，上記アームを操作することにより上記組み付けハンドを自在に昇降及び移動させることができるロボットを用い，
上記組み付けハンドは，上記複数の部材をそれぞれ把持する複数のチャックと，該複数のチャックを一定の方向に近接または離隔させるチャック移動手段とを備えており，
上記複数の部材同士を，これらの間に上記中間部材を介設させることなく連結させる仮組み付け工程と，
仮組み付けした上記複数の部材を上記複数のチャックによりそれぞれ把持した後，上記チャック移動手段を作動させて上記複数のチャックのうちの第１チャックと該第１チャック以外の残りのチャックとを一定の方向に離隔させることにより，上記第１チャックに把持した第１の部材と上記残りのチャックに把持した残りの部材とを一定の方向に離隔させ，かつ上記アームを操作し上記組み付けハンドを移動させることにより，上記第１チャックと上記残りのチャックとの位置関係を保ちつつ該第１チャックと該残りのチャックとを上記中間部材に対する所定の組み付け位置に移動させる中間工程と，
その後に上記チャック移動手段を作動させ，上記第１チャックと上記残りのチャックとを一定の方向に接近させることにより，該第１チャックに把持した第１の部材と該残りのチャックに把持した残りの部材とを上記中間部材を介して連結させる本組み付け工程とからなることを特徴とする複数の部材の自動組立方法にある。
【００１２】
上記第１，第２の発明において，特に注目すべきことの第一点は，中間部材を介設させることなく，第１の部材と第２の部材（第２の発明では第１の部材と残りの部材）だけで仮組み付けを行い，両者の位置合わせを行うことである。この仮組み付けは，中間部材が存在しないから，作業が容易である。
【００１３】
特に注目すべきことの第二点は，上記仮組み付けの状態から一定の方向に両者を離隔させ，上記位置関係を保ちつつ各部材を中間部材に対する所定の組み付け位置に移動させることである。そして，上記移動動作は，一定の方向に対する離隔動作であるから，チャックの備えるべき機能は単純であり，かつ制御も簡単である。
【００１４】
そして，特に注目すべきことの第三点は，上記のように，各部材と中間部材とを位置合わせした状態で，各部材同士を一定の方向で近接させることである。この移動動作は，一定の方向に対するチャックの往復動作であるから，チャックの備えるべき機能は単純であり，かつ制御も簡単である。そして，上記の作用効果は，３つ以上の部材の組み付けの場合においても同様である。
【００１５】
上記のように，本願の発明によれば，始めに，作業の容易な仮組み付けを第１の部材と第２の部材（第２の発明では第１の部材と残りの部材）に行うことにより，チャックの位置制御機能が単純なものでよくなり，かつチャック間の移動制御のアルゴリズムも一定の方向への単純な往復運動でよい。従って，装置は安価となり，組み付け作業の制御動作のセッティングも容易である。
【００１６】
例えば，従来の組み付け自動化の場合には，複数の部材に対応するロボットハンドのティーチング作業が必要であったが，本発明の方法では，一旦部材が離れ離れになっても，部材の連結部相互の位置関係が保持されるということから，部材１個分相当のロボットハンドのティーチング量での組み付け自動化が可能となる。
上記のように，本発明によれば，マニピュレータやチャックを高度に制御することなく，間に中間部材を介設させて組み付ける複数の部材を容易に組み付けることが可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施形態例
本例は，図３に示すように，間に中間部材としてのケース３０を介設させると共にそれぞれの連結部である係合穴１２（図５）と係合ピン２３（図４）とを軸心に平行に互いに接近させドア１０とプレート２０とを連結する自動組立方法である。
組み付けに用いるロボット４のハンド４０は，図１，図２に示すように，ドア１０とプレート２０とを把持する一対のチャック４１，４２と，チャック４１，４２を互いに近接または離隔させるチャック移動手段としてのエアシリンダ４３と備えている。
【００１８】
そして，本例の組み付け工程は，ドア１０とプレート２０とを間にケース３０を介設させることなく連結させる図示しない部材供給装置による仮組み付け工程（図示略）と，コンベア５１により送られてきた仮組み付け状態の上記部材１０，２０を組み付けハンド４０のチャック４１，４２により把持した後，エアシリンダ４３を作動させ両部材１０，２０を図１に示すように一旦離隔させると共に両部材１０，２０の位置関係を保ちつつドア１０をコンベア５２上のケース３０に対する所定の組み付け位置に移動させる中間工程と，その後にエアシリンダ４３を作動させプレート２０をドア１０に再接近させ両部材１０，２０の連結部である係合穴１２（図５）と係合ピン２３（図４）とを再結合させる本組み付け工程とからなる。
【００１９】
以下それぞれについて説明を補足する。
組み付けの対象部材であるドア１０，プレート２０及びケース３０はいずれも，合成樹脂性の部材である。そして，図３に示すように，ドア１０は下端のシャフト１１の一端部をケース３０の内部中心付近に設けた受け座３２に挿入され，シャフト１１の反対側にある係合穴１２にはケース３０の側面３１に存在する挿通穴３１１を通してプレート２０のピン２３が挿入される。
【００２０】
即ち，図５に示すように，シャフト１１の係合穴１２には，一対のフォーク１２１が設けられており，一方，プレート２０には図４に示すようにピン２３が突設されており，ピン２３の突部２３１が上記フォーク１２１に嵌合することにより，ピン２３は係合穴１２に連結される。これによって，ドア１０とプレート２０とは一体となり，ドア１０とプレート２０とはシャフト１１（係合穴１２）の軸心を中心にして回動可能となる。
【００２１】
更に，図４，図６に示すように，プレート２０のピン２３側には，軸心の周りに対称形に３個の係合爪２２が配置されており，ケース３０の挿通穴３１１に上記ピン２３を挿入すると，係合爪２２は内側に撓んでケース３０の内側に進入し，その後撓みを復元させて，図６（ａ）に示すように，先端のカギ部が挿通穴３１１の壁面の縁部に係合し，プレート２０は，ケース３０に拘束され，そこから抜け出ないようになる。
また，図４に示すように，プレート２０の曲折部には，チャック４１の爪が進入するチャック把持用の穴２１が開けられており，穴２１内の壁面には，３個のリブ２４が回転対称形に配置されている。
【００２２】
そして，図１に示すように，ロボット４の先端のフランジ４９には組み付けハンド４０を備えており，ハンド４０は図２に示すようにフランジ４９の面に垂直に取り付けられた第１チャック４１と，第１チャック４１に対して爪が垂直の向きとなるように取り付けられた第２チャック４２と，第２チャック４２が第１チャック４１に対してフランジ４９と平行方向に接離するように駆動するエアシリンダ４３を具備している。
【００２３】
そして，ロボット４は，図１に示すように，部材供給用のコンベア５１と組立用のコンベア５２との間を自在に移動し，アーム４８１，４８２を操作しフランジ４９を自在に昇降可，移動させることができる。
一方，ドア１０とプレート２０とは，仮組み付けされた状態でコンベア５１により供給される。
【００２４】
即ち，上記部材供給工程では，始めに，図示しない部材供給装置によりパレット８１にプレート２０をセットする。次に，同様の部材供給装置により，パレット８１にセットされたプレート２０にドア１０をセットする。この時，パレット８１上にセットされたプレート２０は位置決めされた状態にあり，ドア１０をこれにセットする作業は，ドア用の図示しないパレットにドア１０をセットするのと変わらない作業となる。従って，図示しない上記部材供給工程は，２個の部材を直接組み付ける為の従来の部材供給装置を用いて可能である。
【００２５】
そして，第１チャック４１がドア１０を把持し，第２チャック４２がエアシリンダ４３に駆動されて第１チャック４１に接近した場合には，図２に示すように，第２チャック４２の爪４２１がプレート２０の把持位置（図４に示す把持穴２１）に進入していくように各部材の位置関係が構成されている。
【００２６】
また，エアシリンダ４３により第１チャック４１と第２チャック４２とを最も離隔させた状態にして，それぞれのチャック４１，４２にドア１０とプレート２０とを把持し，図１に示すようにドア１０をケース３０の位置に移動させた場合に，ハンド４０やプレート２０がケース３０に干渉しないように，各部材が配置され且つロボットのアーム４８１，４８２は動作を制御される。
【００２７】
上記構成に基づいてドア１０とプレート２０をケース３０に組み付ける動作について説明する。
まず，ドア１０とプレート２０が仮組み付けされた状態で，リブ２４の突設された把持穴２１を利用してパレット８１上に位置決めされて，コンベア５１により供給される。これに対する初期状態として，パレット８１上のドア１０におけるチャック４１の把持部１３（図２）を把持するため，ロボット４はハンド４０のチャック４１が，ハンド４０を横方向に向けて待機している。
【００２８】
そして，パレット８１が供給されると，ロボット４はエアシリンダ４３によりチャック４１とチャック４２が最遠となる離隔位置に操作して，チャック４１によりドア１０を把持する。この時，パレット８１が位置するコンベア５１の下方にはチャック４２の衝突を回避できるスペースを設けてある。
【００２９】
次にドア１０をハンド４０によりパレット８１より取り出すと，ドア１０とプレート２０は一体化しているので，ドア１０にプレート２０が連結された状態で，ハンド４０をコンベア５１よりコンベア５２上のケース３０側に移動する。同時に，プレート２０の把持穴２１のリブ２４を避けて内壁部を把持するよう，エアシリンダ４３によりチヤック４２を穴２１内の把持位置へ移動させ，爪を拡開してプレート２０を把持する。
【００３０】
その後エアシリンダ４３によりチャック４２をチャック４１から離隔させると，ドア１０とプレート２０とは，シャフト１１の軸方向の位置関係を除く軸の周りのその他の位置関係は保持されたまま，互いに分離される。
次に，パレット８２上に位置決めされたケース３０がコンベア５２により組み付け位置に供給されてくる。
【００３１】
そして，ロボット４により，ドア１０をケース３０の組み付け位置上に移動し，ドア１０がケース３０の壁面に干渉しないように，シャフト１１を受け座３２の位置に位置決めし，シャフト１１の係合穴１２をケース３０の挿通穴３１１の中央へ位置決めする。そして，プレート２０のピン２３のエアシリンダ４３による駆動方向には上記挿通穴３１１とドアの係合穴１２が位置している。
その結果，エアシリンダ４３を駆動してチャック４２をチャック４１に接近させれば，ドア１０のピン２３の係合穴１２への挿入とプレート２０の係合爪２２のケース３０の挿通穴３１１への係合が可能となる。
【００３２】
ドア１０とプレート２０のケース３０への組み付けが完了した後，チャック４１とチャック４２をドア１０とプレート２０からそれぞれアンチヤツクし，エアシリンダ４３によりチャック４２をチャック４１から離隔し，ハンド４０をケース３０の上方に移動した後，初期状態へ移動し１つのサイクルを終了する。
以上により，複数部材の組み付け作業が，ロボット１台で小スペースで可能となる。
【００３３】
また，従来には必要であった３部材の組み付け時におけるドア１０とプレート２０との位置合わせ作業が不要となり，単純なチャック４１に対するチャック４２の往復運動でよく，高速な組み付け作業が可能となる。
更に，従来の組み付け自動化の場合には，ロボット４に対して，複数の部材，即ちドア１０とプレート２０とにそれぞれに対応するティーチング作業が必要であったが，本例の方法では，一旦部材が離れ離れになっても，ドア１０とプレート２０との連結部相互の位置関係が保持されるということから，ロボット４において部材１個分相当のティーチング量での組み付けの自動化が可能となる。
【００３４】
また，仮組み付けされ一体化した状態から組み付けを開始するから，複数部材，即ちドア１０とプレート２０とをパレット８１から同時に取り出すことが可能となり，組み付け作業の高速化が実現できる。
上記のように，本例によれば，ロボット４を高度に制御することなく，間にケース３０を介設させてドア１０とプレート２０との自動組み付けが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例の組み付け方法における組み付け部材及び装置の配置図。
【図２】実施形態例のチャック相互間の移動態様を示す図。
【図３】実施形態例の組み付け部材の組み付け過程を示す斜視図。
【図４】実施形態例のプレートの斜視図。
【図５】実施形態例のドアの係合穴近傍の拡大斜視図。
【図６】実施形態例のケースとプレートの係合状態を示す断面図（ａ）と，（ａ）図に対するＡ矢視図（ｂ）。
【符号の説明】
１０．．．第１組み付け部材（ドア），
２０．．．第２組み付け部材（プレート），
３０．．．中間部材（ケース），
４０．．．ハンド，
４１，４２．．．チャック，
４３．．．移動手段（エアシリンダ），

Claims

第１の部材と第２の部材とを中間部材を介して連結する自動組立方法であって，
アームと該アームの先端に組み付けハンドを備え，上記アームを操作することにより上記組み付けハンドを自在に昇降及び移動させることができるロボットを用い，
上記組み付けハンドは，上記第１の部材を把持する第１チャックと，上記第２の部材を把持する第２チャックと，上記第１チャックと上記第２チャックとを一定の方向に近接または離隔させるチャック移動手段とを備えており，
上記第１の部材と上記第２の部材とを，これらの間に上記中間部材を介設させることなく連結させる仮組み付け工程と，
仮組み付けした上記第１の部材と上記第２の部材とのうち該第１の部材を上記第１チャックにより把持し，該第２の部材を上記第２チャックにより把持した後，上記チャック移動手段を作動させて上記第１チャックと上記第２チャックとを一定の方向に離隔させることにより，上記第１の部材と上記第２の部材とを一定の方向に離隔させ，かつ上記アームを操作し上記組み付けハンドを移動させることにより，上記第１の部材と上記第２の部材との位置関係を保ちつつ該第１の部材と該第２の部材とを上記中間部材に対する所定の組み付け位置に移動させる中間工程と，
その後に上記チャック移動手段を作動させ，上記第１チャックと上記第２チャックとを一定の方向に接近させることにより，上記第１の部材と上記第２の部材とを上記中間部材を介して連結させる本組み付け工程とからなることを特徴とする複数の部材の自動組立方法。
複数の部材同士を中間部材を介して連結する自動組立方法であって，
アームと該アームの先端に組み付けハンドを備え，上記アームを操作することにより上記組み付けハンドを自在に昇降及び移動させることができるロボットを用い，
上記組み付けハンドは，上記複数の部材をそれぞれ把持する複数のチャックと，該複数のチャックを一定の方向に近接または離隔させるチャック移動手段とを備えており，
上記複数の部材同士を，これらの間に上記中間部材を介設させることなく連結させる仮組み付け工程と，
仮組み付けした上記複数の部材を上記複数のチャックによりそれぞれ把持した後，上記チャック移動手段を作動させて上記複数のチャックのうちの第１チャックと該第１チャック以外の残りのチャックとを一定の方向に離隔させることにより，上記第１チャックに把持した第１の部材と上記残りのチャックに把持した残りの部材とを一定の方向に離隔させ，かつ上記アームを操作し上記組み付けハンドを移動させることにより，上記第１チャックと上記残りのチャックとの位置関係を保ちつつ該第１チャックと該残りのチャックとを上記中間部材に対する所定の組み付け位置に移動させる中間工程と，
その後に上記チャック移動手段を作動させ，上記第１チャックと上記残りのチャックとを一定の方向に接近させることにより，該第１チャックに把持した第１の部材と該残りのチャックに把持した残りの部材とを上記中間部材を介して連結させる本組み付け工程とからなることを特徴とする複数の部材の自動組立方法。