JP7291991B2 - 組み付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、組み付け装置に関する。

自動車に搭載される部材として、例えばシリンダブロック等のワークには、位置決めピンなどの複数の圧入部品を、ワークの各面に設けられた複数の孔部に対してそれぞれ圧入する。

このような圧入動作（組み付け動作）を行う圧入装置として、例えば特許文献１の圧入装置では、油圧シリンダ等により上下動可能な圧入装置が、その先端に圧入部品を保持する。この圧入装置をワークに対して所定の位置に位置決めすることで、圧入部品をワークへの圧入位置に配置することができる。そして、この状態で、油圧シリンダを稼働させて圧入部品をワークの側へ押圧することにより、圧入部品をワークに対して圧入する。

特開２００７－２３７３６５号公報

自動車の車種が異なればシリンダブロックの構成も異なり、圧入部品の圧入位置も変化する。従って、複数車種の組み立てを１つのラインで行う、いわゆる混流ラインでは、圧入位置の異なる多様なシリンダブロックにそれぞれ対応することが求められる。

この点、特許文献１のように、圧入部品を保持した圧入装置をワークに対して位置決めすることで圧入部品を所定の圧入位置に配置し、圧入装置によって圧入動作を行う構成では、ワークの圧入位置が変化すると、圧入装置そのものを圧入位置に合わせて移動させるか、あるいは、ワークの種類ごとに圧入装置を用意したりすることが必要になり、圧入設備の大型化や圧入コストの増大を招くという課題があった。

上記の課題を解決するため、本発明は、組み付け部品を保持して移動可能に設けられ、当該組み付け部品をワークへの組み付け位置にセットするセット手段と、前記組み付け位置に配置された前記組み付け部品を、前記ワークの側へ押圧して当該ワークに組み付ける複数の押圧部材と、を備えた組み付け装置であって、前記セット手段は、前記押圧部材とは別部材として設けられ、前記押圧部材とは独立して移動可能であり、前記押圧部材として、第１押圧部材と、前記第１押圧部材の押圧方向と異なる方向から前記ワークを押圧する第２押圧部材とを少なくとも有し、一方の押圧部材により前記組み付け部品を前記ワークに組み付ける際に、他方の押圧部材が前記ワークを押圧することを特徴とする。

本発明は、組み付け部品を保持して移動し、組み付け位置にセットする部材（つまり、セット手段）を、組み付け部品をワークに対して組み付ける部材（つまり、押圧部材）と分離し、独立した部材として設けたことにその特徴がある。これにより、最小単位のユニットで組み付け部品の保持および移動が可能になり、その構成を簡素化することができる。従って、組み付け位置の異なる複数のワークに柔軟に対応でき、かつ、大掛かりな設備を要しないようなセット手段を実現することが可能になる。例えばセット手段として、組み付け部品を保持して３次元上の所定の位置に運搬可能な多関節アームとする等、組み付け部品の保持および運搬に特化した部材としてセット手段を構成することが可能になる。従って、組み付け装置の小型化および低コスト化も可能になる。

本発明によれば、多様な組み付け位置のワークに柔軟に対応し、低コストおよび省スペースな組み付け装置を実現することができる。

本実施形態の圧入装置を示す概略構成図である。 上記圧入装置にワークをセットした状態を示す図である。 ロボットアームを示す図である。 冶具にセットされた状態の圧入部品を示す図である。 ワークに圧入部品を圧入する様子を示す図である。 ワークに圧入部品を圧入する様子を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施形態の組み付け装置としての圧入装置１は、ワーク１０を載置するための載置部２と、押圧部３と、後述するセット手段とを有する。

本実施形態のワーク１０は、自動車の一部品であるシリンダブロックであり、各面に、後述する圧入部品を圧入するための圧入孔を、図の上面、左側面、右側面にそれぞれ複数有する。またシリンダブロック１０は、平板状のパレット６に載置されている。

載置部２は、図の上下方向に伸縮可能なリフト２１（図１および図２参照）と、支持プレート２２とを有する。支持プレート２２は、上方に突出した複数の突出部により、パレット６を介してシリンダブロック１０を支持する。

図１に示すように、押圧部３は、シリンダブロック１０を各方向に押圧する押圧部材としてのサーボプレス３１～３３を有する。本実施形態では、上方に設けられ、図の上下方向に往復運動可能なプレス３１と、左右に設けられ、図の左右方向に往復運動可能なプレス３２，３３とがそれぞれ設けられる。

各プレス３１～３３は、押圧面側に部分的に突出した突起部３４を有する。すなわち、各プレス３１～３３は、この突起部３４によってシリンダブロック１０の各面を部分的に複数箇所で押圧する。より具体的には、プレス３１はシリンダブロック１０の上面を押圧し、プレス３２，３３はシリンダブロック１０の左側面あるいは右側面を押圧する。これにより、各プレス３１～３３に設けられた突起部３４が、対応する複数箇所の圧入位置をそれぞれ押圧することができる。この際、突起部３４によりシリンダブロック１０の各面を部分的に押圧することで、シリンダブロック１０の押圧力を加えたくない部分（例えばシールラインの部分）を避けることができる。

次に、圧入部品を保持して、押圧部３による圧入動作を可能な圧入位置へ配置するためのセット手段４について、図３および図４を用いて説明する。

図３に示すように、セット手段４は多軸多関節型のロボットアームであり、その先端に、圧入部品を保持するための保持部４１を有する。保持部４１は、例えばチャックハンドである。

ロボットアーム４は、各プレス３１～３３とシリンダブロック１０の各面との間の所定位置（圧入位置）に、保持部４１によって保持された圧入部品７を移動させることができる。このように、本実施形態では、圧入部品７を保持して各圧入位置まで移動させる部材が、圧入動作を行う押圧部３とは別部材として設けられ、かつ、押圧部３の押圧動作とは独立して、圧入位置までの移動することができる。なお、ロボットアーム４は、例えば、プレス３１を支持する天板に支持されている。

図４に示すように、組み付け部品としての圧入部品７は、冶具７１の挿入孔７１ａに挿入されている。図４の例では、圧入部品７は、棒状の位置決めピンである。その他の圧入部品として、本実施形態では、ピンリングやオイルジェットなどの圧入部品を、圧入装置１によりシリンダブロック１０に圧入する。

挿入孔７１ａの深さを調整することで、冶具７１からの圧入部品７の飛び出し量を調整することができる。この飛び出し量は、後述するシリンダブロック１０への圧入動作時における、圧入部品７の圧入代である。つまり、挿入孔７１ａの深さを所定の深さに規定することで、圧入部品７の圧入代を所定の深さに設定することができる。

次に、圧入装置１へ本実施形態のシリンダブロック１０を搬送し、圧入部品７を圧入する過程について説明する。

まず、図１に示すように、シリンダブロック１０は、パレット６に載置された状態で、ベルトコンベア５によって紙面垂直方向に搬送されて支持プレート２２に対向する位置まで移動する。この過程で、シリンダブロック１０の型式情報が読み込まれる。

リフト２１が上方へ伸長して支持プレート２２がパレット６の下面に当接し、パレット６を介してシリンダブロック１０を下方から支持する。そして、リフト２１がさらに伸長することで、図２に示すように、支持プレート２２に支持されたシリンダブロック１０は、リフト２１によって図の上方向へ持ち上げられ、シリンダブロック１０の上面がプレス３１の突起部３４に当接する位置まで上昇する。このようにして、シリンダブロック１０の上下方向の位置決めがなされる。なおシリンダブロック１０は、上記のベルトコンベア５による搬送時に、ベルトコンベア５に対して図の左右方向の所定の位置に配置されると共に、紙面垂直方向の所定の位置まで搬送されるように設定されている。以上により、シリンダブロック１０が圧入装置１に対して所定の位置にセットされる。

シリンダブロック１０が圧入装置１にセットされると、ロボットアーム４がシリンダブロック１０の型式情報に従って圧入部品７を選び出し、図４に示すように、保持部４１により圧入部品７を保持する。この際、圧入装置１によって圧入される各種の圧入部品７は、保持部４１によって保持可能な所定の位置に並べて置かれている。

図５に示すように、例えば、シリンダブロック１０の左側面の側に圧入部品７を圧入する場合には、ロボットアーム４を稼働させて圧入部品７を保持した保持部４１を移動させ、圧入部品７を所定の圧入位置に配置する。より詳細には、圧入部品７を、プレス３２とシリンダブロック１０の左側面との間であって、シリンダブロック１０の圧入孔に対向する位置に配置し、かつ、圧入孔の開口方向と圧入部品７の延在方向が略一致する姿勢で保持する。ただし、圧入部品７の姿勢は必ずしもこのような姿勢に限らず、その圧入動作に支障がなければ、圧入孔の開口方向に対して多少の角度をもった姿勢で保持されてもよいことはもちろんである。

そして、プレス３２によって圧入部品７を冶具７１ごと押圧する（図の矢印方向参照）ことで、圧入部品７をシリンダブロック１０に圧入する。なお本実施形態では、プレス３２とシリンダブロック１０との間に、冶具７１および圧入部品７を挟み込ませた後、保持部４１は冶具７１の保持を解除する。このように、本実施形態では、プレス３２による一方向への押圧動作のみでシリンダブロック１０への組み付け動作（つまり、圧入動作）を実施できるため、冶具７１を保持するための特別な機構を設ける必要がない。ただし、圧入動作時にも保持部４１に冶具７１を継続して保持させ、保持部４１をプレス３２の押圧動作（圧入動作）に合わせて図の右側へ移動させてもよい。

上記のプレス３２による圧入動作の際、シリンダブロック１０の圧入方向と反対側の面（図の右側面）にプレス３３が当接している。これにより、シリンダブロック１０をプレス３２による押圧側と反対側から支持し、プレス３２による押圧力によってシリンダブロック１０の位置がずれることを防止している。また、支持プレート２２がシリンダブロック１０をその下方側から支持すると共に、その上方からプレス３１が当接してシリンダブロック１０を挟む込むように保持しており、圧入時のシリンダブロック１０の位置ずれを防止している。なお、シリンダブロック１０の図の右側面の側から圧入部品７を圧入する際には、図５とは反対に、プレス３２をシリンダブロック１０の左側から当接させた状態で、プレス３３により圧入部品７をシリンダブロック１０へ圧入する。

また、シリンダブロック１０の上面側から圧入部品７を圧入する際には、図６に示すように、プレス３１を上昇させてシリンダブロック１０から退避させ、プレス３１とシリンダブロック１０とに隙間を形成する。そして、圧入部品７を保持した保持部４１を移動させて圧入部品７を圧入位置へ移動させ、プレス３１により圧入部品７を冶具７１ごと押圧する（図の矢印方向参照）ことで、圧入部品７をシリンダブロック１０に圧入する。この際、支持プレート２２によって、圧入方向と反対方向からシリンダブロック１０が支持されると共に、プレス３２，３３によってシリンダブロック１０が挟み込まれる。これらにより、圧入部品７を圧入時のシリンダブロック１０の位置ずれを防止している。

そして、圧入部品７のシリンダブロック１０への圧入動作を終えると、ロボットアーム４を駆動して保持部４１を次の圧入部品７の位置まで移動させ、保持部４１が次の圧入部品７を保持し、次の圧入動作へ移行する。以上の動作を繰り返すことにより、シリンダブロック１０の各面に複数の圧入部品７を圧入することができる。

以上のように本実施形態では、圧入部品７を保持して圧入位置まで移動させる部材（ロボットアーム４）を、圧入動作を行う部材（プレス３１～３３）とは独立した別部材として設けている。これにより、圧入位置の変更に伴って移動する部材を最小単位で構成することができる。具体的には、ロボットアーム４の先端に設けられた保持部４１を３次元的に移動させることで、各圧入部品７が載置された場所と各圧入位置との往復が可能になる。従って、様々な圧入位置に対してロボットアーム４が柔軟に対応することができ、圧入装置１の汎用性を高めることができる。つまり、異なる種類の車両に搭載されるシリンダブロックであっても、同一の圧入装置１によって圧入動作を行うことができ、設備コストの低減および省スペース化を実現することができる。

また、ロボットアーム４により、各圧入部品７をそれぞれの圧入位置に移動させることができるため、圧入動作を行うプレス３１～３３は、本実施形態のようにシリンダブロック１０の各面にそれぞれ１つずつ設けるだけで、複数の圧入位置に対応することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

以上の説明では、ロボットアーム４が単一の圧入部品７を保持する場合を例示したが、本発明はこれに限らない。例えば、ロボットアーム４に複数の保持部４１を設けて、１度に複数の圧入部品７を（冶具７１を介して）保持できるようにしてもよい。これにより、ロボットアーム４が圧入位置と圧入部品７の載置スペースとを往復する時間の一部を省略することができ、シリンダブロック１０の圧入動作にかかる時間を短くすることができる。

以上の実施形態では、ワークへの組み付け動作の例として、シリンダブロック１０に圧入部品を圧入する例を示したが、本発明はこれに限らない。例えば、押圧部材としての電動ネジ回し機により、組み付け部品としてのネジを押圧すると共に回転させて、ワークに締結するような構成であってもよい。

以上の実施形態では、パレット６に載置したシリンダブロック１０をベルトコンベア５によって搬送して圧入装置１に対向する位置まで搬送する場合を例示したが、本発明はこれに限らない。例えば、手作業で圧入装置１に対向する位置まで運搬することもできる。この場合、シリンダブロック１０はパレット６を介さず支持プレート２２によって直接支持させることができる。

１ 圧入装置（組み付け装置）
２ 載置部
２１ リフト
２２ 支持プレート
３ 押圧部
３１～３３ サーボプレス（押圧部材）
３４ 突起部
４ ロボットアーム（セット手段）
４１ 保持部
７ 圧入部品（組み付け部品）
７１ 冶具
１０ シリンダブロック（ワーク）

Claims (1)

1. 組み付け部品を保持して移動可能に設けられ、当該組み付け部品をワークへの組み付け位置にセットするセット手段と、前記組み付け位置に配置された前記組み付け部品を、前記ワークの側へ押圧して当該ワークに組み付ける複数の押圧部材と、を備えた組み付け装置であって、
   前記セット手段は、前記押圧部材とは別部材として設けられ、前記押圧部材とは独立して移動可能であり、
   前記押圧部材として、第１押圧部材と、前記第１押圧部材の押圧方向と異なる方向から前記ワークを押圧する第２押圧部材とを少なくとも有し、
   一方の押圧部材により前記組み付け部品を前記ワークに組み付ける際に、他方の押圧部材が前記ワークを押圧することを特徴とする組み付け装置。

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