(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ挿通孔を有する複数の部品と、前記挿通孔に挿通された軸部と、を備えたアッセンブリを、進退可能なピンが設けられた搬送ロボットで組み立てるアッセンブリの組立方法であって、
前記ピンは、前記複数の部品の挿通孔に挿通した状態で拡張可能に形成され、
前記複数の部品の挿通孔にピンを挿通した状態で拡張することにより当該複数の部品をアッセンブリ化し、前記ピンを前記複数の部品に挿通したまま、前記搬送ロボットにより前記アッセンブリ化した複数の部品を受け部材上の所定位置に位置決めする手順と、
前記複数の部品を前記受け部材に押し付けて当該複数の部品の位置を固定することにより前記軸部を前記ピンと同軸上に配置する手順と、
前記軸部を前記ピンに向かって前進させて、前記軸部の先端を前記ピンの先端に当接させる手順と、
前記ピンを後退させて前記複数の部品から脱離させると同時に、前記軸部と前記ピンとが当接した状態を維持しつつ、前記軸部をさらに前進させて、当該軸部を前記挿通孔に挿通する手順と、を備えることを特徴とするアッセンブリの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アッセンブリの組立方法に関する。詳しくは、それぞれ挿通孔を有する複数の部品と、これら挿通孔に挿通されたアクスルと、を備えるアッセンブリの組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動二輪車の前輪部分のアッセンブリは、一対のフロントフォーク、ステム、ホイール、ブレーキパネル、アクスルなどの部品で構成される。これらの部品のうち、フロントフォーク、ステム、ホイール、およびブレーキパネルには、挿通孔が形成されている。
この前輪部分のアッセンブリは、例えば、組付け装置を用いて、以下のような手順で組立てられる（特許文献１参照）。
すなわち、ホイールにブレーキパネルを取り付けておき、搬送ロボットにより、ステーション上に、一対のフロントフォークを平行に配置するとともに、このブレーキパネルを取り付けたホイールを、フロントフォークの間に配置する。次に、軸心合わせ載置機構により、フロントフォークの挿通孔と同軸上に、ホイールおよびブレーキパネルの挿通孔を位置させる。その後、部品組付け機構により、これら挿通孔にアクスルを挿通して締め付ける。
これにより、ホイールおよびブレーキパネルは、アクスルを回転軸として、フロントフォークに回転自在に取り付けられる。
【特許文献１】特公平７−４７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の組付け装置では、部品を搬送するロボット、部品の挿通孔の軸心を合わせる軸心合わせ載置機構、アクスルを挿通孔に挿通する部品組付け機構など、多くの設備が必要であり、設備コストが高くなるうえに、広いスペースが必要となる。
【０００４】
本発明は、低コストかつ省スペースでアッセンブリを組み立てできるアッセンブリの組立て方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のアッセンブリの組立方法は、それぞれ挿通孔（後述の挿通孔４１１、４２１）を有する複数の部品（後述の部品４１、４２）と、前記挿通孔に挿通された軸部（後述のアクスル４３）と、を備えるアッセンブリの組立方法であって、前記複数の部品の挿通孔にピン（後述のピン２４、コレット３１、駒３２、加圧ピン３５）を挿通して、当該複数の部品をアッセンブリ化し、当該アッセンブリ化した複数の部品を所定位置に位置決めする手順と、前記軸部を前記ピンと同軸上に配置する手順と、前記軸部を前記ピンに向かって前進させて、前記軸部の先端を前記ピンの先端に当接させる手順と、前記軸部と前記ピンとが当接した状態を維持しつつ、前記軸部をさらに前進させて、当該軸部を前記挿通孔に挿通する手順と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、複数の部品を所定位置に位置決めし、軸部をピンと同軸上に配置した後、軸部をピンに向かって前進させて、軸部の先端をピンの先端に当接させ、軸部とピンとが当接した状態を維持しつつ、軸部をさらに前進させて、軸部を挿通孔に挿通した。
したがって、複数の部品をアッセンブリ化した状態で所定位置に位置決めして、軸部を移動させるだけで、軸部がピンと同一軸上を移動するので、軸部を円滑に部品の挿通孔に挿通でき、作業効率を向上できる。
また、簡易な構造となるので、組み立てコストを低減できるうえに、アッセンブリの組立装置の設置スペースを削減できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数の部品を所定位置に位置決めし、軸部をピンと同軸上に配置した後、軸部をピンに向かって移動して、軸部の先端をピンの先端に当接させ、軸部とピンとが当接した状態を維持しつつ、軸部をさらに移動して、軸部を挿通孔に挿通した。したがって、複数の部品をアッセンブリ化した状態で所定位置に位置決めして、軸部を移動させるだけで、軸部がピンと同一軸上を移動するので、軸部を円滑に部品の挿通孔に挿通でき、作業効率を向上できる。また、簡易な構造となるので、組み立てコストを低減できるうえに、アッセンブリの組立装置の設置スペースを削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明第１実施形態に係るアッセンブリの組立方法が適用された組立装置１の概略構成を示す図である。図２は、組立装置１の部分拡大斜視図である。
【０００９】
組立装置１は、アッセンブリに軸部としてのアクスル４３を挿通するものであり、テーブル１０と、このテーブル１０上にワークを搬送する搬送ロボット２０と、このテーブル１０内部に設けられワークにアクスルを挿入するアクスル昇降機構３０と、これら搬送ロボット２０およびアクスル昇降機構３０を制御する制御装置２と、を備える。
【００１０】
テーブル１０には、ワークが載置されるラバー製の受け部材１１が設けられている。
アクスル昇降機構３０は、中心軸が略鉛直になるようにアクスル４３を把持するチャック３１と、このチャック３１を昇降させる昇降機構３２と、を備える。このアクスル昇降機構３０によれば、アクスル４３をチャック３１に把持させて、昇降機構３２を駆動することで、アクスル４３を軸方向に沿って上昇させて、テーブル１０の表面から突出させることができる。
【００１１】
搬送ロボット２０は、ハンド２１と、このハンド２１の姿勢および３次元空間上の位置を変化させるアーム２２と、を備える。
【００１２】
図３は、ハンド２１の側面図である。
ハンド２１は、アーム２２の先端に取り付けられた基部２３と、ワークを把持するピン２４と、基部２３に設けられてピン２４を進退可能に支持する支持機構２５と、ワークを押圧する押圧部２６と、基部２３に設けられて押圧部２６を進退させる進退機構２７と、を備える。
【００１３】
ピン２４は、長尺状のピン本体２４１と、このピン本体２４１の基端側に設けられてピン本体２４１よりも大きな外径の頭部２４２と、ピン本体２４１の先端側に設けられて拡張可能な２つの把持部２４３と、を備える。
【００１４】
支持機構２５は、基部２３に設けられてピン２４のピン本体２４１が挿通される円筒状のピン保持部２５１と、基部２３とピン２４の頭部２４２との間に介装されたばね機構２５２と、を備える。
【００１５】
ピン保持部２５１は、ピン本体２４１が挿通されることにより、ピン２４の軸方向が基部２３の表面に対して略垂直な状態で、このピン２４を進退可能に保持する。また、ピン２４の頭部２４２がピン保持部２５１に係止することにより、ピン２４の前進移動が規制される。
把持部２４３は、図示しないアクチュエータを駆動することにより、拡張可能となっている。
ばね機構２５２は、弦巻ばねであり、ピン２４を後退する方向に付勢する。
【００１６】
押圧部２６には、ピン２４のピン本体２４１が挿通される挿通孔２６１が形成される。これにより、ピン２４の先端は、押圧部２６から突出可能となっている。
進退機構２７は、押圧部２６を支持するロッド２７１と、このロッド２７１を進退させるアクチュエータ２７２と、を備える。
【００１７】
次に、組立装置１による、２つの部品４１、４２からなるアッセンブリ４０にアクスル４３を挿通する動作について、図４〜図９を参照しながら説明する。
まず、ＳＴ１では、図４に示すように、アクスル昇降機構３０のチャック３１にアクスル４３を把持させる。また、搬送ロボット２０を制御して、部品４１、４２を重ねた状態でピン２４により把持し、アッセンブリ化する。
【００１８】
すなわち、部品４１には、挿通孔４１１が形成され、部品４２には、挿通孔４２１が形成されている。部品４２は、部品４１上に積層され、部品４２の挿通孔４２１は、部品４１の挿通孔４１１と同軸上に位置している。
【００１９】
また、押圧部２６は、部品４２の上面に当接している。
ピン２４は、押圧部２６から突出して、部品４１、４２の挿通孔４１１、４２１に挿通されている。ピン２４の把持部２４３は、拡張して、部品４１、４２の挿通孔４１１、４２１に係止されており、これにより、積層された部品４１、４２がピン２４により把持されている。
【００２０】
次に、ＳＴ２では、図５に示すように、進退機構２７を駆動して押圧部２６を前進させて、部品４１、４２を下方に移動する。すると、ピン２４は、部品４１、４２に係止しているため、部品４１、４２の移動に伴い、ばね機構２５２の付勢力に抵抗して前進する。
このようにして部品４１、４２を移動させて、この部品４１、４２を受け部材１１上に載置して、下段の部品４１を所定位置に位置決めするとともに、押圧部２６により部品４１、４２を受け部材１１に押し付けて、部品４１、４２の位置を固定する。これにより、アクスル４３を、部品４１、４２の挿通孔４１１、４２１と同軸上に位置させる。
その後、アクスル４３をピン２４に向かって前進させる。つまり、アクスル４３を上昇させる。すると、アクスル４３の先端は、部品４１、４２の挿通孔４１１、４２１に挿入され、ピン２４の先端に当接する。
【００２１】
ＳＴ３では、図６に示すように、ピン２４による部品４１、４２の把持を解除する。すると、ピン２４は、ばね機構２５２の復元力により上昇する。
同時に、アクスル４３とピン２４との当接を維持するように、アクスル４３を上昇させる。つまり、ばね機構２５２の復元力によるピン２４の上昇速度に応じて、アクスル昇降機構３０によりアクスル４３の上昇速度を調整し、アクスル４３をピン２４と同じ速度で上昇させる。
【００２２】
ＳＴ４では、図７に示すように、ピン２４が元の位置に戻り、ばね機構２５２の復元力がゼロになって、ピン２４の上昇が停止する。そのため、アクスル４３の上昇も停止する。この状態では、ピン２４の先端は、押圧部２６の挿通孔２６１の内部に位置している。また、アクスル４３は、部品４１、４２の挿通孔４１１、４２１に挿通されている。
【００２３】
ＳＴ５では、図８に示すように、ハンド２１を上昇させて、ピン２４を部品４１、４２から離脱させる。
ＳＴ６では、図９に示すように、押圧部２６を後退させて基部２３に当接させ、ピン２４を押圧部２６から再び突出させる。
その後、図示しない締め付け部材でアクスル４３を締め付ける。
【００２４】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）複数の部品４１、４２をアッセンブリ化した状態で所定位置に位置決めして、アクスル４３を移動させるだけで、アクスル４３がピン２４と同一軸上を移動するので、アクスル４３を円滑に部品４１、４２の挿通孔４１１、４２１に挿通でき、作業効率を向上できる。
また、簡易な構造となるので、組み立てコストを低減できるうえに、アッセンブリ４０の組立装置１の設置スペースを削減できる。
【００２５】
［第２実施形態］
図１０は、本発明第２実施形態に係るアッセンブリの組立方法が適用された組立装置１のハンド２１Ａの概略構成を示す側面図である。図１１は、ハンド２１Ａの断面図である。
本実施形態では、ハンド２１Ａの構造およびテーブル１０Ａの構造が、第１実施形態と異なる。
【００２６】
すなわち、テーブル１０Ａには、受け部材１１に加えて、ワークが載置されるとともに、この載置されたワークの側面に当接して位置決めする受け部材１２が設けられている（図１５参照）。
【００２７】
また、ハンド２１Ａは、一列に配置された２つの円筒状のピンとしてのコレット３１と、これらコレット３１同士の間に配置された円筒状のピンとしての駒３２と、これらコレット３１および駒３２を両端側から挟んで加圧する加圧装置３３と、を備える。
また、ハンド２１とアーム２２との間には、ハンド２１に作用する外力を検出する力覚センサ２２１が設けられている。
【００２８】
２つのコレット３１は、中心軸が同軸になるように配置され、駒３２は、コレット３１同士の間に、中心軸がコレット３１と同軸になるように配置される。つまり、コレット３１と駒３２とは、一直線上に交互に配置される。
【００２９】
図１２は、ハンド２１Ａの一部の分解斜視図である。
コレット３１には、一端縁付近から他端縁に至るスリット３１１と、他端縁付近から一端縁に至るスリット３１２と、が交互に形成されている。
【００３０】
駒３２の外径は、中央部では、コレット３１の内径よりも大きく、中央部から両端部に向かうに従って小さくなり、両端部では、コレット３１の内径よりも小さくなっている。よって、駒３２の両端部はコレット３１の内径よりも小さいので、駒３２の両端側は、コレット３１内部に入り込んだ状態となっている。
【００３１】
図１０および図１１に戻って、加圧装置３３は、上述のアーム２２に支持されて貫通孔３４１が形成された把持フランジ３４と、貫通孔３４１に挿通されコレット３１および駒３２に挿通されるピンとしての加圧ピン３５と、把持フランジ３４に設けられ加圧ピン３５を進退させるアクチュエータ３６と、を備える。
【００３２】
把持フランジ３４は、平板状のプレート３４２と、このプレート３４２の中央に一体に形成された第１加圧部３４３と、を備える。この第１加圧部３４３は、駒３２を半分にした形状である。すなわち、この第１加圧部３４３の外径は、プレート側ではコレット３１の内径よりも大きく、先端部に向かうに従って小さくなり、先端部では、コレット３１の内径よりも小さくなっている。
上述の貫通孔３４１は、プレート３４２および第１加圧部３４３を貫通して形成されている。
【００３３】
加圧ピン３５の先端には、駒３２と同一形状の第２加圧部３５１が一体に形成されている。
アクチュエータ３６は、加圧ピン３５を進退させるものであり、上述の制御盤３により制御される。
【００３４】
この加圧装置３３によれば、加圧ピン３５を後退させて、第１加圧部３４３および第２加圧部３５１により、コレット３１および駒３２を両端側から挟んで加圧する。
【００３５】
次に、ハンド２１Ａの動作について説明する。
アクチュエータ３６を動作させない場合、駒３２の両端側がコレット３１内部に入り込んでいるが、コレット３１は、加圧されないため拡張しない。
【００３６】
次に、アクチュエータ３６を動作させて、加圧ピン３５を加圧力Ｆで後退させる。すると、第１加圧部３４３および第２加圧部３５１は、コレット３１および駒３２を加圧力Ｆで加圧する。この加圧力Ｆは、各コレット３１および各駒３２を介して伝達し、全てのコレット３１および駒３２に対して均等に作用する。
例えば、先端に位置するコレット３１について説明すると、コレット３１の両側に位置する駒３２および第２加圧部３５１が、それぞれ、コレット３１内部に向かって前進し、互いに接近する。すると、駒３２および第２加圧部３５１の中央部の外径は、コレット３１の内径よりも大きいので、図１３に示すように、駒３２および第２加圧部３５１の外周面はコレット３１の内壁面を矢印Ａ方向に押圧する。その結果、コレット３１が弾性変形し、図１４に示すように、コレットの外径は矢印Ｂ方向に拡張される。
【００３７】
その後、加圧装置３３による加圧を解除すると、今度は、コレット３１の弾性変形の復元力により、コレット３１の内壁面により駒３２および第２加圧部３５１が押圧されて、駒３２および第２加圧部３５１がコレット３１の外部に向かって後退するとともに、コレット３１の外径が収縮して元に外径に戻る。
【００３８】
組立装置１のハンド２１Ａによる、アッセンブリ４０にアクスル４３を挿通する動作について、図１５〜図１８を参照しながら説明する。
まず、ＳＴ１では、図１５に示すように、アクスル昇降機構３０のチャック３１にアクスル４３を把持させる。また、搬送ロボット２０を制御して、部品４１、４２を重ねた状態でコレット３１により把持し、アッセンブリ化する。
【００３９】
すなわち、部品４１には、挿通孔４１１が形成され、部品４２には、挿通孔４２１が形成されている。部品４２は、部品４１上に積層され、部品４２の挿通孔４２１は、部品４１の挿通孔４１１と同軸上に位置している。
【００４０】
コレット３１は、部品４１、４２の挿通孔４１１、４２１に挿通されて、拡張して部品４１、４２の挿通孔４１１、４２１に係止されている。これにより、積層された部品４１、４２がハンド２１Ａに把持されている。
【００４１】
次に、ＳＴ２では、図１６に示すように、ハンド２１Ａを制御して、部品４１、４２を下方に移動する。
このようにして部品４１、４２を移動させて、この部品４１、４２を受け部材１１、１２上に着座させ、部品４１、４２を所定位置に位置決めする。これにより、アクスル４３を、部品４１、４２の挿通孔４１１、４２１と同軸上に位置させる。
具体的には、部品４１、４２が受け部材１１、１２に着座すると、これら受け部材１１、１２の反力がハンド２１Ａに加わるので、この反力を力覚センサ２２１で検出することで、部品４１、４２が受け部材１１上に載置されたことを検知する。
【００４２】
その後、アクスル４３を加圧ピン３５の第２加圧部３５１に向かって前進させる。つまり、アクスル４３を上昇させる。すると、アクスル４３の先端は、部品４１、４２の挿通孔４１１、４２１に挿入され、第２加圧部３５１の先端に当接する。
【００４３】
ＳＴ３では、図１７に示すように、ハンド２１Ａによる部品４１、４２の把持を解除し、ハンド２１Ａを上昇させるとともに、アクスル昇降機構３０によりアクスル４３を上昇させる。
具体的には、力覚センサ２２１でアクスル４３の押圧力を検出し、この検出した押圧力が所定範囲内となるように、ハンド２１Ａの上昇速度を調整する。このようにして、アクスル４３とハンド２１Ａとの当接を維持するように、ハンド２１Ａを上昇させる。
【００４４】
ＳＴ４では、図１８に示すように、ハンド２１Ａをさらに上昇させて、ハンド２１Ａを部品４１、４２から離脱させる。その後、図示しない締め付け部材でアクスル４３を締め付ける。
【００４５】
本実施形態によれば、上述の（１）と同様の効果がある。
【００４６】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、アクスル４３を部品４１、４２の挿通孔４１１、４２１に挿通した後、締め付け部材で締め付けたが、この締め付けを、同一ステーション上において、人手で行ってもよいし、ロボットで行ってもよい。また、別のステーション上にアッセンブリ４０を搬送し、この別のステーション上において、人手で行ってもよいし、ロボットで行ってもよい。
【００４７】
また、前記第１実施形態では、ハンド２１の高さを保持した状態で、ばね機構２５２の復元力または支持機構２５Ａによりピン２４を上昇させたが、これに限らない。すなわち、ハンド２１を上昇させることでピン２４を上昇させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアッセンブリの組立方法が適用された組立装置の概略構成を示す図である。
【図２】前記実施形態に係る組立装置の部分拡大斜視図である。
【図３】前記実施形態に係る組立装置のハンドの側面図である。
【図４】前記実施形態に係る組立装置のアッセンブリをハンドで把持した状態を示す断面図である。
【図５】前記実施形態に係る組立装置のアッセンブリを位置決めした状態を示す断面図である。
【図６】前記実施形態に係る組立装置のアクスルを上昇させている状態を示す断面図である。
【図７】前記実施形態に係る組立装置のアッセンブリにアクスルを挿通した状態を示す断面図である。
【図８】前記実施形態に係る組立装置のアッセンブリからハンドを離脱した状態を示す断面図である。
【図９】前記実施形態に係る組立装置の押圧部を後退させた状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る組立装置のハンドの側面図である。
【図１１】前記実施形態に係るハンドの断面図である。
【図１２】前記実施形態に係るハンドの一部の分解斜視図である。
【図１３】前記実施形態に係るハンドの１つのコレットについて、加圧力を加えた状態を示す図である。
【図１４】前記実施形態に係るハンドの１つのコレットについて、拡張した状態を示す図である。
【図１５】前記実施形態に係る組立装置のアッセンブリをハンドで把持した状態を示す断面図である。
【図１６】前記実施形態に係る組立装置のアッセンブリを位置決めした状態を示す断面図である。
【図１７】前記実施形態に係る組立装置のアクスルを上昇させている状態を示す断面図である。
【図１８】前記実施形態に係る組立装置のアッセンブリにアクスルを挿通した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
２４      ピン
３１      コレット（ピン）
３２      駒（ピン）
３５      加圧ピン（ピン）
４０      アッセンブリ
４１      部品
４２      部品
４３      アクスル（軸部）
４１１    挿通孔
４２１    挿通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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