JPS5937178B2 - 自動嵌合組立システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は２個以上の物体を嵌合し、組立ることを目的と
した自動嵌合組立システム関するものである。

一般に生産工程における部品の組立作業は、ネジしめや
接着などの他に、嵌合作業が大きな比率を占めている。

このような嵌合作業の中でも嵌合物体と嵌合対象物体相
互の間隙が大きいものは比較的自動化が簡単であり、従
来種々の自動化装置が開発されている。しかしながら、
間隙が数十ミクロン以下の精密嵌合では、単純に物体相
互の位置決め精度を向上する方法では多くの技術的な問
題を生じるため実用性のある装置の開発が困難である。

このような嵌合作業では物体相互の嵌合状態を直接検出
することによつて、相対的な位置修正を行ない得るよう
な装置が必要である。しかしながら、このような装置に
おいても、その実施には次のような問題点を生じる。

（１）まず、このような嵌合装置では嵌合状態を検出す
るために、弾性的な、あるいは適度にガタを有する検出
機構部の設置が必要である。

このような機構部を有する場合、本質的に高速移動には
無理がある上に、このような機構部を含んだま＼物体の
姿勢変更などの複雑な動作を行なわせることも困難であ
る。（２）嵌合状態の検出を行なう検出器には、実際の
嵌合状態を示す信号以外に、装置の移動に伴なう動的な
信号成分を発生し、また検出信号自体にも一定の遅れを
伴なう。

したがつて嵌合装置には、本来微細で円滑な移動特性が
要求され、高速で急激な移動特性は不適当である。（３
）嵌合作業は、対象物体に対し極力、上方向から行なう
ことが重力の影響を除外し嵌合状態の検出を容易にする
上で好ましい。

同様な理由で、被対象物体が嵌合時に移動しないように
固定されていることも必要である。また、検出機構部以
外の部分ができるだけ単純化されており、不必要な歪や
ガタを生じないように機構部が設計されていることも、
嵌合状態を正しく検出するための要件である。以上に述
べたことを要約すると、嵌合装置に高速移動や複雑な動
作を要求することには本来無理があり、さらに嵌合装置
の機構部はできるだけ単純化するとともに、嵌合被対象
物体を一定姿勢に固定して上方向から嵌合作業を実行す
るようなシステムが好ましい。

しかしながら、実際の生産工程における嵌合組立作業に
おいては、上記の条件に相反するような作業条件を避け
ることはできない。

したがつて嵌合装置自体には間隙の小さい部品を嵌合組
立する機能があつても、作業速度その他の点で問題を生
じ、実用的な生産装置としての能力を果せない結果とな
りかねない。本発明はこのような問題点を解決すること
によつて、実用性のある嵌合組立システムを提供するこ
とを目的とするものである。

以下に本発明の原理的構成について説明する。

まず、嵌合装置自体の移動速度が低い点に関しては、そ
の移動距離が小さくてもよいようなシステムのレイアウ
トを設定すればよい。、すなわち、＼嵌合装置において
、嵌合物体の供給点を嵌合作業点に極力近接させること
により、嵌合物体を捕捉し、これを嵌合被対象物体の存
在する位置まで移動するに要する時間を短縮することが
できる。

このことは嵌合装置から物体の搬送機能を事実上除去し
、そのための作業時間を短縮することによつて、比較的
低速な嵌合装置がシステム全体の中で、適切な作業時間
のバランスを保ち得るようにすることを意味する。した
がつて嵌合組立システムの他の部分が、搬送機能を補う
とともに、先に述べた嵌合作業条件を満たす必要が生じ
る。まず嵌合被対象物体の位置決め、固定に関しては従
来の設計概念からいうならば、嵌合点に位置決め固定冶
具を設定し、これに何らかの手段を用いて、対象物体を
装、脱着する方式、あるいはコンベア上に一定間隔に配
置されたパレツトまたはやとい冶具の上に対象物体を挿
入または装着した状態で、これを間欠的に嵌合点へ移動
供給する方式とが考えられる。

これらの方式は場合によつては十分実用的であるものの
、物体の仕様変更があつた場合に装置をかなり大幅に修
正しなければならないこと、また前者では装、脱着のた
めの装置と作業時間の増加、後者ではパレツトに対象物
体を固定するために、パレツト自体への挿入が一種の嵌
合作業となることなどの問題点がある。すなわち前者で
は対象物体の搬送の点で、後者では対象物体の固定の点
で問題を生ずる。これらの点に着目して、本発明では対
象物体の嵌合点への供給のために別個に搬送装置を設定
することを時徴としたシステムを提案する。

この搬送装置の目的は、以上の説明から明らかなように
、まず（ａ）対象物体の他の供給点から嵌合点へ、また
嵌合完了の対象物体の嵌合点から他の送出点への搬送、
（ｂ）嵌合作業実行中の対象物体の固定、である。

さらにこのように搬送装置により対象物体を搬送、位置
決めかつ固定を行なわせるシステムでは以下に述べるよ
うな多くの利点があることに注目すべきである。すなわ
ち、このようなシステムでは、搬送装置の物体捕捉機構
にある程度の融通性のある設設計を施しておくことによ
り、（ｃ）かなりの物体品種変更に対応できる生産装置
が可能となる。

などのことがあげられる。

また搬送装置に適度に自由度を与えることにより、（ｄ
）対象物体の姿勢や位置を嵌合作業に適合した条件に変
更できるという点も大きな利点としてあげられる。

第１図〜第３図は本発明によるシステムの実施例を示す
。第１図において１は嵌合対象物体、１１はその供給装
置である。

対象物体の形状が図のごとくであるため、供給点におけ
るその姿勢は１一ａのように嵌合に不適当な状態にある
。この場合、搬送装置は１−ａの条件でこれを捕捉し、
嵌合点へ搬送する段階で図の矢印のように物体を反転し
て嵌合に都合のよい姿勢１−ｂとする。この段階で、図
に示すように、弾性的な構造を有する嵌合装置２１は、
２−ａの状態に供給された嵌合物体を嵌合点へ２−ｂの
ごとく移動したのち嵌合作業を行なう。第２図は１個の
対象物体に複数個の嵌合作業が伴なう場合を示す。

図のａでは搬送装置２５が一定距離ずつ、ｂでは一定回
転角ごとに段階的に移動する機能を与えれば、嵌合装置
２１は常に同一の作業条件で嵌合組立を実行できる。第
１図、第２図において、嵌合作業の完了した対象物体は
他の送出点へ送出される。すなわち、第１図に示すよう
に、嵌合の完了した対象物体１−ｃを供給装置１３に供
給させる。

さらに複合した嵌合が必要な場合には、第３図に示した
ように、第１段階の嵌合完了物体を第２段階の嵌合装置
に直接供給することも可能となる。図において、２１，
２２は各々嵌合装置であり、搬送装置は対象物体１−ａ
を第１の嵌合点へ１−ｂの状態に位置決め、固定する。

２１による第１の嵌合が完了したあと、２５はさらにこ
れを第２の嵌合点へ１−ｃの状態に供給し、これを受け
とつた嵌合装置２２はこれを対象物体３に嵌合する。

このように、搬送装置を利用することにより、（ｅ）と
くに他の供給手段を設置することなく、複数台の嵌合装
置への物体供給が可能であり、同様な意味で、（ｆ）作
業完了物体を複数個の送出点へ搬送することも可能とな
り、たとえば完成品を次段階の供給点へ、また不良品を
それとは別の位置に送出することが容易にできる。

搬出装置は嵌合装置のように移動速度の制約もなく、単
に物***置を変えるだけでよいから、十分に高速な装置
が可能であり、嵌合装置よりも動作設定数が多くても、
動作時間は比較的短くてすむ構成が可能であり、装置自
体も高性能、高価格である必要がない。したがつて本発
明法によれば、嵌合装置は嵌合機能に適合した形で設計
することが可能であり、搬送装置を高速移動が可能なよ
うに設計し、これを組合わせることにより、機能的にも
作業時間の上でもバランスのとれた合理的で実際的な自
動嵌合組立システムを構成することができる。第４図は
、第１図〜第３図の実施例の詳細図で、物体２を物体１
に嵌合した後、これを物体３に嵌合する複合的なシステ
ム構成の例を示す。

物体１，２および３はそれぞれ供給装置１１，１２およ
び１３によつてほぼ一定の姿勢位置で供給される。２１
および２２はそれぞれ物体２を物体１に、物体１を物体
３に嵌合する装置、２５および２６はそれぞれ物体１お
よび３を搬送する装置である。

これとは別に嵌合完了物体を送出する装置１４が設置さ
れている。まず搬送装置２５は図の１１１に示したよう
に捕捉機構を開いた状態でｌの供給点へ移動し、１−ａ
の状態の物体を捕捉する。

しかる後、旋回軸θにより第１嵌合点へ移動し、同時に
搬送装置２５のひねり軸、すなわちψ軸を９０に回転し
て物体を１一ｂのごとく嵌合に適した姿勢とする。すで
に２−ａに供給された物体を捕捉して２−ｂの状態まで
ｘ方向に一定値移動した嵌合装置２１は、ｚ方向に下降
しながら、嵌合状態を検出し、Ｘ，ｙ方向に位置修正を
行ない嵌合作業を実行する。この嵌合が完了すると、嵌
合装置２１は物体２−ｂをはなし、搬送装置２５は第２
供給点１１へθ軸を旋回する。このとき搬送装置２５の
ψ軸を再び９０旋回転して戻し、物体１は第２の嵌合に
好都合なように１−ｃの状態に姿勢が修正される。第１
の嵌合作業が失敗したことが検知されたときは、搬送装
置２５は第２の供給点へ移動せず、不良品排出点１ｉ１
へ移動して物体を手ばなした後、最初の位置へもどる。
第２供給点において、嵌合装置は１一ｃを受取り、第２
嵌合点へ１−ｄのごとく移動する。この間に搬送装置２
６は間欠的に供給されてくる物体３を押し付け機構３１
、捕捉機構３２および、位置決め冶具３３を利用して一
定位置に位置決めする。この物体３に対して嵌合装置２
２は嵌合装置２１と同様な制御で物体１−ｄを嵌合する
。嵌合が完了すると搬送装置２６は物体を図のｚ方向に
持ち上げ、ｘ方向に移動したのち、搬送装置２６のψ軸
を９０方回転したのち再びｚ方向に下降することによつ
て、送出装置１４の上に完成品４として、後工程の作業
に好都合なように姿勢変更して置く。

第２の嵌合が失敗したときは物体３を送出装置１４に移
送せず、供給装置に残し、不良品として排出する。この
システムにおいては、各嵌合装置、が比較的低速であつ
ても、物体の搬送に要する時間はほとんどなく、全体の
サイクルタイムの中で大部分の時間を嵌合作業の実行に
割当ることができる。また各搬送装置は数個の作業点の
間を単に移動すればよいから、その高速化は比較的容易
であり、システム全体として作業時間の点でバランスの
よい設計が可能である。また、各装置が嵌合あるいは搬
送に重点を置いた機能的な分担が施されているので、各
々の設計条件も簡略化され、全体として低価格なシステ
ムとすることができる。以上に述べたように、本発明に
よれば、嵌合装置以外に、これを補助する搬送装置を設
定することにより、嵌合作業に好都合な条件を与えると
ともに、物体の供給条件にも柔軟性を与え、よつて嵌合
装置に嵌合作業に適合した設計条件を与えることを可能
とする上に、全体として時間的かつ機能的にバランスの
とれた、実用性の大きい嵌合組立システムを実現し得る
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明による自動嵌合組立システムの
実施例を示す図、第４図は第１図〜第３図の実施例の詳
細図である。 １〜４：嵌合物体または嵌合対象物体、１１〜１４：物
体供給または送出装置、２１〜２２：嵌合装置、２５〜
２６：搬送装置、３１：位置決め機構、３２：物体捕捉
機構、３３：位置決め冶具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 嵌合対象物体を捕捉する捕捉手段と、該捕捉手段で
   捕捉された嵌合対象物体を供給点から嵌合点へ、かつ嵌
   合点から送出点へ搬送するとともに、該嵌合点またはそ
   の付近において、上記嵌合対象物体の位置および姿勢の
   少くともいずれか一方を嵌合作業に適合した条件に変化
   させる手段とからなる搬送装置と、嵌合物体を捕捉する
   捕捉手段と、上記嵌合対象物体が、その位置および姿勢
   の少くともいずれか一方を変化させられた状態において
   、上記捕捉手段で捕捉させられた嵌合物体を上記嵌合対
   象物体に移動させて嵌合せしめる手段とからなる嵌合装
   置とを備えたことを特徴とする自動嵌合組立システム。 ２ 第１の物体を捕捉する第１の捕捉手段と、該捕捉手
   段で捕捉された第１の物体を供給点から第１の嵌合点へ
   、かつ、第１の嵌合点から第２の嵌合点へ搬送するとと
   もに、上記第１の嵌合点またはその付近において、上記
   第１の物体の位置および姿勢の少くともいずれか一方を
   嵌合作業に適合した条件に変化させる手段とからなる第
   １の搬送装置と、第２の物体を捕捉する第２の捕捉手段
   と、上記第１の物体が、その位置および姿勢の少くとも
   いずれか一方を変化させられた状態において、上記第２
   の捕捉手段で捕捉された第２の物体を上記第１の物体に
   移動させて嵌合せしめる手段とからなる第１の嵌合装置
   と、該第１の嵌合装置で嵌合された後、上記第１の搬送
   装置で上記第２の嵌合点に搬送され、位置および姿勢の
   少くともいずれか一方を変化させられた第１の物体を捕
   捉する第３の捕捉手段と、該第３の捕捉手段で捕捉され
   た第１の物体を第３の物体に移動させて嵌合せしめる手
   段とからなる第２の嵌合装置と、上記第２の嵌合点で上
   記第３の物体を捕捉して送出点へ搬送する第２の搬送装
   置とを備えたことを特徴とする自動嵌合組立システム。