JP2015058487A - 組付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空パレットが作業者の近くまで自動で戻ってくるコンパクトで効率の良い組付装置を提供する。【解決手段】カムキャップが１０個セットされたパレット１２をパレット搬出入領域Ｚ１から部品取出領域Ｚ２まで搬送する下側搬送通路６を備える。下側搬送通路６の上方には、空パレット１２を部品取出領域Ｚ２からパレット搬出入領域Ｚ１まで搬送する上側搬送通路７が設けられる。部品取出領域Ｚ２には、下側搬送通路６により部品取出領域Ｚ２まで搬送されたパレット１２から各カムキャップを取り出してシリンダヘッドＷまで運搬して被組付部１５に順次組み付けるとともに、空パレット１２を下側搬送通路６から上側搬送通路７まで持ち上げる作業ロボット３が設置される。【選択図】図３

Description

本発明は、ワークの被組付部に組付部品を組み付ける組付装置に関する。

従来より、例えば、特許文献１に開示されている組付装置は、平面視で環状の搬送通路を有する搬送機を備え、該搬送機は、複数の組付部品をセット可能なパレットを上記搬送通路の一方向に搬送するようになっている。上記搬送機によって搬送されるパレットは、部品セット領域と部品組付領域とを順に通過するようになっていて、部品セット領域では、作業者が搬送通路上のパレットに複数の組付部品とワークとをセットするようになっている。また、作業者によって各組付部品及びワークがセットされたパレットは、部品セット領域から部品組付領域まで搬送され、該部品組付領域では、複数のロボットが搬送通路上のパレットから上記各組付部品を取り出してワークに順次組み付けるとともに当該ワークをパレットから取り出すようになっていて、空になったパレットは、部品組付領域から搬送通路の一方向に搬送されて部品セット領域に戻されるようになっている。

ところで、上述の如き搬送機の搬送通路が環状であると、設備の設置スペースが広くなり過ぎて設備全体が大きくなってしてしまう。

これを回避するために、特許文献１に変形例として開示されているように、搬送機の搬送通路を直線状にし、各組付部品及びワークがセットされたパレットを上記搬送通路の一端から当該搬送通路に搬入するとともに、部品組付領域においてロボットが各組付部品をパレットから取り出してワークに組み付けた後、当該ワークをパレットから取り出し、しかる後、空パレットを上記搬送通路の他端から搬出する構成とすることが考えられる。

特開２００１−２１９３２２号公報（００１４〜００３５欄、図１〜６）

しかし、搬送通路を直線状にすると、空パレットが部品組付領域から部品セット領域まで自動で戻らなくなってしまい、空パレットを部品組付領域で回収し、その後、回収した各空パレットに各組付部品及びワークをセットした後、当該パレットをパレット搬入領域まで運搬する作業が必要となり煩雑である。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、空パレットが作業者の近くまで自動で戻ってくるコンパクトで効率の良い組付装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、パレットの搬送通路を２つにし、そのレイアウトと各搬送通路間のパレットの移動とに工夫を凝らしたことを特徴とする。

具体的には、ワークの被組付部に組付部品を組み付ける組付装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明では、上記組付部品が複数セットされたパレットをパレット搬出入領域から部品取出領域まで水平方向に搬送する第１搬送手段と、該第１搬送手段の上方に設けられ、上記各組付部品が取り出された空パレットを上記部品取出領域から上記パレット搬出入領域まで搬送する第２搬送手段と、上記部品取出領域に設置され、上記第１搬送手段により上記部品取出領域まで搬送された上記パレットから上記各組付部品を取り出すとともに上記ワークまで運搬して上記被組付部に順次組み付け、且つ、上記部品取出領域において上記各組付部品が取り出された空パレットを上記第１搬送手段から上記第２搬送手段まで持ち上げる作業ロボットとを備えていることを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記第２搬送手段は、搬送方向下流側に行くにつれて次第に下方に位置するよう傾斜する通路本体と、該通路本体に回転軸心が同じ水平方向に向く姿勢で搬送方向に所定の間隔をあけて並設され、上記パレットが移動する際、当該パレットを回転動作により搬送方向下流側に案内する複数の送りローラとを備えていることを特徴とする。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記組付部品には、貫通孔が複数形成され、上記作業ロボットは、上記組付部品を把持する把持手段を備え、該把持手段は、回転軸が同方向に延び、互いに連動して反対向きに回転する一対の回転体と、該各回転体の外周側に設けられ、上記回転軸の延出方向に貫通するスライド孔を有する筒部材と、上記スライド孔にスライド可能に挿通された棒状のピンとを備え、該両ピンを、上記筒部材に対してスライドさせて上記各貫通孔のうちの２つにそれぞれ挿通させた状態で上記両回転体の回転動作により上記両ピンを離間させて上記貫通孔の内周面に圧接させることで上記組付部品を把持するよう構成されていることを特徴とする。

第４の発明では、第３の発明において、上記パレットには、上記各組付部品が着脱可能にセットされる凹部が複数形成され、上記作業ロボットは、上記両筒部材の長手方向一端側を上記各凹部のうちの１つに挿入するか、又は上記各凹部のうちの２つにそれぞれ挿入した状態で上記両回転体の回転動作により上記両筒部材を離間させて上記凹部の内周面に圧接させることで上記パレットを把持するようにも構成されていることを特徴とする。

第１の発明では、部品取出領域で空になったパレットは、当該パレットを搬入するパレット搬出入領域まで第２搬送手段によって戻るので、作業者が空パレットをパレット搬出入領域で回収でき、作業効率が良い。また、部品取出領域で組付部品の取り出し及び組付作業を行う作業ロボットを利用して第１搬送手段から第２搬送手段への空パレットの運搬が行われるので、空パレットの運搬のためだけに新しく設備を追加する必要がなく、設備費用を抑えることができる。さらに、第１及び第２搬送手段が上下に位置しているので、設備がパレットの搬送方向と交差する方向にコンパクトになり、第１及び第２搬送手段の両側方のスペースを有効利用できる。

第２の発明では、作業ロボットが空パレットを第２搬送手段まで運搬すると、各送りローラの回転動作により空パレットは自重で部品取出領域からパレット搬出入領域まで移動する。したがって、第２搬送手段における空パレットの搬送に動力源を必要としないので、設備費用をさらに抑えることができる。

第３の発明では、作業ロボットは、組付部品を把持手段で把持する際、組付部品の外周部分を掴まないので、把持手段周りが大型化せず、組付時に作業ロボットの把持手段周りがワークに干渉するのを避けることができる。

第４の発明では、組付部品を把持する把持手段を利用してパレットを把持できるので、作業手段の把持手段を組付部品用とパレット用とにそれぞれ作り分ける必要がなく、作業ロボットの設備費用をさらに抑えることができる。

本発明の実施形態に係る組付装置が配設された生産ラインのレイアウト図である。 本発明の実施形態に係る組付装置の平面図である。 図２のＡ矢視図である。 図３のＢ部拡大図である。 図３のＣ矢視図である。 図５のＤ−Ｄ線における断面図である。 本発明の実施形態で使用するパレットであり、（ａ）は、平面図を、（ｂ）は、（ａ）のＥ−Ｅ線における断面図を、（ｃ）は、（ａ）のＦ−Ｆ線における断面図を示す。 作業ロボットでカムキャップをパレットから取り出す直前の図７（ｂ）相当図である。 図８の状態から把持具がカムキャップを把持した直後の状態を示す。 図９の状態から把持具を上動させてカムキャップをパレットから取り出した直後の状態を示す。 図１０の状態から把持具を下動させてカムキャップをシリンダヘッドの被組付部に組み付けた直後の状態を示す。 図１１の状態から把持具がカムキャップから離間した状態を示す。 把持具がパレットを移動させる直前の図７（ｂ）相当図である。 図１３の状態から把持具でカムキャップを把持した直後の状態を示す。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

図１は、自動車エンジン用生産ライン１０を示す。該生産ライン１０は、生産ライン流れ方向が図１紙面上側から図１紙面下側であり、生産ライン流れ方向上流側から下流側に向かって延びる搬送通路１４で搬送されるシリンダヘッド（ワーク）Ｗに複数のカムキャップ（組付部品）１１（図８〜１２参照）を組み付けるようになっている。

上記生産ライン１０の上流側から、シリンダヘッドＷにメインのカムキャップ１１を多数組み付ける第１組付工程１０ａと、上記シリンダヘッドＷにおけるフロント側専用のカムキャップ１１を複数組み付ける第２組付工程１０ｂと、上記シリンダヘッドＷにおけるリア側専用のカムキャップ１１を複数組み付ける第３組付工程１０ｃとが順に配置され、各第１、第２及び第３組付工程１０ａ〜１０ｃには、本発明の実施形態に係る組付装置１がそれぞれ配設されている。

上記第１組付工程１０ａの組付装置１は、図２及び図３に示すように、平面視で略矩形状の厚みのあるベースプレート２を備え、該ベースプレート２は、複数のジャッキパッド２ａによって支えられている。

上記ベースプレート２の略中央には、上記カムキャップ１１の組付作業を行う作業ロボット３が配置され、該作業ロボット３の生産ライン流れ方向と交差する側方には、上記シリンダヘッドＷを搬送するワーク搬送装置４と上記カムキャップ１１を複数セット可能なパレット１２を搬送するパレット搬送機５とが上記作業ロボット３を境に離間して配置されている。

上記ワーク搬送装置４は、上記ベースプレート２上面に固定され、生産ライン流れ方向に延びるスライドレール４２を備え、該スライドレール４２には、断面略Ｕ字状のワーク移動用スライダ４３が上記スライドレール４２に沿ってスライド可能に外嵌合している。

上記ワーク移動用スライダ４３の上面には、ピストンロッド４４ａが上方に向かって伸縮する流体圧シリンダ４４が固定され、上記ピストンロッド４４ａの先端には、上記シリンダヘッドＷを載置可能な載置フレーム４５が固定されている。

該載置フレーム４５に載置されたシリンダヘッドＷは、図示しない位置決めピンにより位置決めされ、上記ワーク移動用スライダ４３がスライドレール４２に対してスライドすることで生産ライン流れ方向の位置が変更され、上記流体圧シリンダ４４のピストンロッド４４ａを伸縮させることで上下方向の位置が変更されるようになっている。

一方、上記パレット搬送機５は、上記作業ロボット３近傍から反作業ロボット３側に略水平に延びる４つの搬送通路５ａ〜５ｄが生産ライン流れ方向に並設され、平面視で生産ライン流れ方向略中央を境に上流側と下流側とが対称な形状をなし、複数の上下方向に延びる支持フレーム５０で支持されている。

上記搬送通路５ａ〜５ｄの各延出端側半分は、上記ベースプレート２の外周縁から飛び出していて、延出端側がパレット搬出入領域Ｚ１と、基端側が部品取出領域Ｚ２となっている。

尚、上記搬送通路５ａ〜５ｄは、４つの車種α，β，γ，δ毎にカムキャップ１１がセットされたパレット１２をそれぞれ搬送するようになっている。

上記搬送通路５ａは、上記パレット１２をパレット搬出入領域Ｚ１から部品取出領域Ｚ２まで搬送する下側搬送通路６（第１搬送手段）を備えている。

該下側搬送通路６は、生産ライン流れ方向と交差する水平方向に延びる一対の搬送用フレーム６１と、該両搬送用フレーム６１間に回転軸心が水平方向に向く姿勢で回転可能に取り付けられ、生産ライン流れ方向と交差する水平方向に所定間隔をあけて並設された複数の搬送ローラ６２と、上記両搬送用フレーム６１の反作業ロボット３側の端部間を橋絡する板状のパレット仮置台６４とを備えている。

上記搬送用フレーム６１下方には、上記各搬送ローラ６２を回転駆動させる駆動モータ６３が設けられ、作業者Ｈによって下側搬送通路６に搬入されたパレット１２は、上記駆動モータ６３による上記各搬送ローラ６２の回転動作により、パレット搬出入領域Ｚ１から部品取出領域Ｚ２まで搬送されるようになっている。

上記下側搬送通路６の上方には、上記パレット１２を上記部品取出領域Ｚ２からパレット搬出入領域Ｚ１まで搬送する上側搬送通路７（第２搬送手段）が設けられている。

該上側搬送通路７は、パレット搬送方向下流側に行くにつれて次第に下方に位置するように傾斜する通路本体７１を備えている。

該通路本体７１は、上記パレット１２の搬送方向に延びる略帯状の傾斜プレート７２を備え、該傾斜プレート７２における作業ロボット３側の端部の生産ライン流れ方向下流側には、生産ライン流れ方向上流側よりも反作業ロボット３側に位置する段部７２ａが形成されている。

上記傾斜プレート７２上面のパレット搬送方向に沿って延びる端縁寄りには、パレット搬送方向に沿って延びる一対のロール支持フレーム７３が設けられ、該両ロール支持フレーム７３間には、送りローラ７４が回転軸心を水平方向に向けた姿勢でパレット搬送方向に所定間隔をあけて複数並設され、上記各送りローラ７４の回転動作により上記パレット１２をパレット搬送方向下流側に移動させるようになっている。

上記搬送通路５ｂ，５ｃは、上記搬送用フレーム６１におけるパレット搬送方向の寸法が短く、且つ、搬送用フレーム６１の作業ロボット３側の端部が搬送通路５ａよりも反作業ロボット３側に位置している点と、通路本体７１の作業ロボット３側の端部が上記段部７２ａと同じ位置である点を除いて上記搬送通路５ａと同一の構造をしているので、上記搬送通路５ａと同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

また、上記搬送通路５ｄは、段部７２ａの位置が傾斜プレート７２における作業ロボット３側の端部の生産ライン流れ方向上流側である点を除いて上記搬送通路５ａと同一の構造をしているので、上記搬送通路５ａと同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

上記作業ロボット３は、水平多関節ロボット（スカラロボット）であり、マニピュレーター３ａと、該マニピュレーター３ａを昇降させる昇降ユニット３ｂとを備えている。

上記マニピュレーター３ａは、上下に延びる本体部３０ａと、該本体部３０ａの上端部分からパレット搬送機５側に水平方向に延出するロボットアーム３０ｂとを備え、該ロボットアーム３０ｂの延出端下部には、上下動するロッド部３０ｃが設けられている。

該ロッド部３０ｃの下端には、上記カムキャップ１１及び上記パレット１２を把持可能な把持具（把持手段）８が取り付けられている。

上記ロボットアーム３０ｂは、当該本体部３０ａの上端部分を中心に上下に延びる回転軸心周りに回転して、上記把持具８を上記パレット搬出入領域Ｚ１と部品取出領域Ｚ２とに移動させることができるようになっている。

上記昇降ユニット３ｂは、上記マニピュレーター３ａの生産ライン流れ方向下流側に設けられ、上記マニピュレーター３ａを支持するための架台３１が上記ベースプレート２上面に固定されている。

上記架台３１には、上下に延びる取付プレート３１ａが上記本体部３０ａに対面するよう設けられ、該取付プレート３１ａの本体部３０ａ側には、上下方向に延びる断面略Ｕ字状の昇降用スライダ３２が生産ライン流れ方向と交差する水平方向に離間して一対設けられている。

一方、上記本体部３０ａの上記各昇降用スライダ３２に対応する位置には、上下方向に延びる昇降用レール３３が一対設けられ、該各昇降用レール３３に上記各昇降用スライダ３２が上下方向にスライド可能に外嵌合している。

そして、上記本体部３０ａの下方には、当該本体部３０ａを上下動させる流体圧シリンダ３４（図３参照）が配置され、該流体圧シリンダ３４により上記各昇降用スライダ３２が上記各昇降用レール３３に対して上下方向にスライドして上記マニピュレーター３ａが昇降するようになっている。

上記把持具８は、図４乃至図６に示すように、正面視で矩形枠状の本体フレーム８１を備え、該本体フレーム８１は、上記ロッド部３０ｃ下端に固定された水平方向に延びる上部フレーム８１ａと、該上部フレーム８１ａの長手方向両端から下方に延びる一対の側部フレーム８１ｂと、該両側部フレーム８１ｂの下端間を橋絡する下部フレーム８１ｃとで構成されている。

該下部フレーム８１ｃの下面には、当該下部フレーム８１ｃの長手方向中央部分を境に平面視で対称をなす一対の回転体８２が上下方向に延びる回転軸８２ａにより回転可能に取り付けられている。

一方、上記下部フレーム８１ｃの上面には、回転軸心が上下方向に向くサーボモータ８３が固定され、該サーボモータ８３の出力軸は上記一方の回転体８２の回転軸８２ａに駆動連結されている。

上記回転体８２は、図６に示すように、略円盤状のギア８２ｂと、該ギア８２ｂの下面に回転一体に固定された平面視で略Ｌ字状をなす回転板８２ｃとを備えている。

該回転板８２ｃには、当該回転板８２ｃの外周縁から接線方向に延出するアーム部８２ｄが設けられ、上記各回転板８２ｃのアーム部８２ｄは隣り合う位置となっている。

上記各ギア８２ｂの互いに対向する外周縁には、複数の歯部８２ｅが外周縁に沿って並設され、上記サーボモータ８３の回転駆動により一方の回転体８２が回転すると、それに連動して他方の回転体８２が反対方向に回転するよう互いに噛み合っている。

上記アーム部８２ｄ先端には、当該アーム部８２ｄから下方に延び、上下方向（回転体８２の回転軸心方向）に貫通するスライド孔８４ａを有する円筒部材８４が取り付けられ、該円筒部材８４の延出端側外周面には、該円筒部材８４の筒中心周りに延びるゴム製リング部材８４ｂが筒中心に沿って所定の間隔をあけて４つ取り付けられている。

また、上記アーム部８２ｄ先端側の側面には、当該アーム部８２ｄから上方に延出する第１延出部８５ａと該第１延出部の延出端から水平方向に延びる第２延出部８５ｂとからなる側面視で略Ｌ字状の支持フレーム８５が取り付けられ、上記第２延出部８５ｂには、下方に向かって伸縮するピストンロッド８６ａを有する流体圧シリンダ８６が取り付けられている。

上記スライド孔８４ａには、細い棒状のピン８７がスライド可能に挿通されている。

上記ピン８７の上端は、上記ピストンロッド８６ａの先端に固定され、上記ピストンロッド８６ａが伸縮することにより上記ピン８７が上下動するようになっている。

上記上部フレーム８１ａの側面には、図４に示すように、両アーム部８２ｄ間に向かって下方に真っ直ぐ延びる帯状の延出板８８が取り付けられ、該延出板８８の延出端（下端）には、下方に伸縮するピストンロッド８９ａを有する流体圧シリンダ８９が取り付けられている。

上記ピストンロッド８９ａの下端には、上記カムキャップ１１を上方から押付可能な押付フレーム８０が取り付けられている。

該押付フレーム８０は、平面視で略三角形をなす第１フレーム８０ａ、該第１フレーム８０ａの下面中央から下方に延出して上記両アーム部８２ｄ間を通過する丸棒状の第２フレーム８０ｂ、及び該第２フレーム８０ｂの下端からアーム部８２ｄ先端側に向かって水平方向に延びる板状の第３フレーム８０ｃからなり、該第３フレーム８０ｃには、上記各円筒部材８４との干渉を回避するための切欠部８０ｄが一対形成されている。

上記カムキャップ１１は、図８〜図１２に示すように、水平方向に延びる略直方体形状をなし、その長手方向両端寄りには、上下に貫通する貫通孔１１ａがそれぞれ形成されている。

また、上記カムキャップ１１下面の両貫通孔１１ａ間には、下方に開放する半割状凹部１１ｂが上記カムキャップ１１の長手方向に所定の間隔をあけて一対形成され、該半割状凹部１１ｂは、カムシャフト１３の上半部分の外周面に対応している。

さらに、上記両半割状凹部１１ｂ間には、下方に開放する位置決め用穴１１ｃが一対並設されている。

上記シリンダヘッドＷには、図１１及び図１２に示すように、上記カムキャップ１１が組み付けられる被組付部１５が設けられ、該被組付部１５の上記各貫通孔１１ａに対応する位置には、ネジ孔１５ａが形成されている。

また、上記被組付部１５の上記各半割状凹部１１ｂに対応する位置には、上方に開放する半割状凹部１５ｂが形成され、該半割状凹部１５ｂは、上記カムシャフト１３の下半部分の外周面に対応している。

さらに、上記被組付部１５の上記各位置決め用穴１１ｃに対応する位置には、位置決めピン１５ｃが突設されている。

上記パレット１２は、図７に示すように、厚みのある長方形板状をなしていて、その内方には、上方に開放し、且つ、上記パレット１２の長手方向に細長い１０個の凹部１２ａが凹陥形成されている。

該凹部１２ａは、上記パレット１２の長手方向に２列で、且つ、各列に５つずつ並設され、上記カムキャップ１１が着脱可能にセットされるようになっている。

そして、上記作業ロボット３は、図８に示すように、上記下側搬送通路６により上記部品取出領域Ｚ２まで搬送されたパレット１２の上方に上記把持具８を移動させ、図９に示すように、サーボモータ８３の回転駆動による両回転体８２の反対方向の回転で両円筒部材８４を離間させて当該各円筒部材８４をカムキャップ１１の各貫通孔１１ａに対応させるようになっている。

また、上記カムキャップ１１の各貫通孔１１ａに各円筒部材８４を対応させた状態で、各流体圧シリンダ８６のピストンロッド８６ａを伸ばすことにより各円筒部材８４からピン８７を突出させて上記貫通孔１１ａに挿入するとともに、図１０に示すように、両回転体８２を互いに反対向きに回転させることによる上記両ピン８７の離間動作で上記各貫通孔１１ａの内周面に上記各円筒部材８４を圧接させて上記把持具８が上記カムキャップ１１を把持するよう構成されている。

さらに、上記作業ロボット３は、上記把持具８で把持したカムキャップ１１を上記ロボットアーム３０ｂを旋回させることでワーク搬送装置４に載置されたシリンダヘッドＷまで移動させ、被組付部１５のネジ孔１５ａ、半割状凹部１５ｂ及び位置決めピン１５ｃにカムキャップ１１の貫通孔１１ａ、半割状凹部１１ｂ及び位置決め用穴１１ｃをそれぞれ対応させるようになっている。

そして、上記作業ロボット３は、図１１に示すように、ロッド部３０ｃを下動させることにより上記把持具８を降下させて被組付部１５にカムキャップ１１を組み付けるとともに、図１２に示すように、上記ロッド部３０ｃを上動させて上記各ピン８７を上記各貫通孔１１ａから引き抜くようになっている。その際、流体圧シリンダ８９のピストンロッド８９ａを伸ばすようにしていて、各ピン８７を各貫通孔１１ａから引き抜く際にカムキャップ１１が把持具８と一緒に上昇しようとしても、押付フレーム８０の第３フレーム８０ｃにカムキャップ１１が接触してカムキャップ１１が把持具８と一緒に上昇しないようになっている。

また、上記作業ロボット３は、図１３に示すように、上記部品取出領域Ｚ２の空パレット１２の上方に把持具８を移動させるとともに各円筒部材８４を２つの凹部１２ａにそれぞれ対応させるようになっている。

さらに、上記空パレット１２の各凹部１２ａのうちの２つに各円筒部材８４を対応させた状態で、ロッド部３０ｃを下動させて上記把持具８を下降させることにより各円筒部材８４を上記各凹部１２ａに挿入させ、図１４に示すように、サーボモータ８３の回転駆動による両回転体８２の互いに反対向きの回転動作で上記両円筒部材８４を離間させて上記各リング部材８４ｂを凹部１２ａの内周面に圧接させることで上記把持具８が上記空パレット１２を把持するよう構成されている。

そして、上記作業ロボット３は、上記把持具８で把持した空パレット１２を上記下側搬送通路６から上記上側搬送通路７まで持ち上げるようになっている。

次に、上記組付装置１の組付作業について説明する。

まず、搬送通路１４を介して車種αのシリンダヘッドＷが組付装置１に搬入されると、上記シリンダヘッドＷを載置フレーム４５に載置するとともに、ワーク移動用スライダ４３をスライドレール４２に対してスライドさせて上記シリンダヘッドＷを図２の位置Ｐ１まで移動させる。

次いで、図３に示すように、作業者Ｈは、パレット搬出入領域Ｚ１において、複数のカムキャップ１１が各凹部１２ａにそれぞれセットされたパレット１２を順次搬送通路５ａの各下側搬送通路６に搬入する。

すると、各パレット１２は、駆動モータ６３による各搬送ローラ６２の回転動作によりパレット搬出入領域Ｚ１から部品取出領域Ｚ２まで搬送され、図示しないアキューム装置により位置決めされる。

しかる後、図８に示すように、下側搬送通路６の部品取出領域Ｚ２まで搬送されてきたパレット１２の位置まで作業ロボット３の把持具８を移動させる。

次に、図９に示すように、サーボモータ８３を回転駆動させて両回転体８２を互いに反対向きに回転させることにより上記両円筒部材８４を離間させ、当該各円筒部材８４をカムキャップ１１の各貫通孔１１ａに対応させる。

また、流体圧シリンダ３４により架台３１に対してマニピュレーター３ａを下降させて各円筒部材８４を各貫通孔１１ａに接近させる。

その後、各流体圧シリンダ８６のピストンロッド８６ａを下方に伸ばすことにより各円筒部材８４からピン８７を突出させて上記貫通孔１１ａに挿入する。このように、各円筒部材８４からピン８７を突出させて貫通孔１１ａに挿入する際において、マニピュレーター３ａを下降させてピン８７と貫通孔１１ａとの間の距離を予め短くするので、ピン８７の突出量を小さくでき、ピン８７を突出させたときのピン８７の先端の揺れが小さくなってピン８７を貫通孔１１ａに確実に挿入することができる。

そして、図１０に示すように、さらに両回転体８２を互いに反対向きに回転させることによる上記両ピン８７の離間動作で当該各ピン８７を各貫通孔１１ａの内周面に圧接させてカムキャップ１１を把持し、その後、ロッド部３０ｃを上動させることにより把持具８を上昇させてカムキャップ１１を凹部１２ａから取り出す。

しかる後、上記作業ロボット３は、図２に仮想線で示すように、反時計周りにロボットアーム３０ｂを旋回させて把持具８をシリンダヘッドＷまで移動させ、当該シリンダヘッドＷの被組付部１５におけるネジ孔１５ａ、半割状凹部１５ｂ及び位置決めピン１５ｃに、上記カムキャップ１１の貫通孔１１ａ、半割状凹部１１ｂ及び位置決め用穴１１ｃをそれぞれ対応させる。

そして、図１１に示すように、ロッド部３０ｃを下動させることにより把持具８を下降させて被組付部１５にカムキャップ１１を組み付ける。

その後、図１２に示すように、上記ロッド部３０ｃを上動させて上記各ピン８７を上記各貫通孔１１ａから引き抜く。その際、流体圧シリンダ８９のピストンロッド８９ａを伸ばしてカムキャップ１１が把持具８と一緒に上昇しようとしても、押付フレーム８０の第３フレーム８０ｃにカムキャップ１１が接触してカムキャップ１１が把持具８と一緒に上昇しないようにする。

しかる後、上記作業ロボット３は、図２に仮想線で示すように、時計回りにロボットアーム３０ｂを旋回させることにより把持具８を搬送通路５ａまで移動させて次に取り出すカムキャップ１１に対応させる。

そして、搬送通路５ａの下側搬送通路６に位置するパレット１２が空になるまで上述の組付動作を繰り返す。

上記下側搬送通路６の部品取出領域Ｚ２に位置するパレット１２が空になると、図１３に示すように、流体圧シリンダ３４によりマニピュレーター３ａを上昇させるとともに把持具８を空パレット１２の上方に移動させ、且つ、両円筒部材８４を各凹部１２ａのうちの２つにそれぞれ対応させる。

次いで、ロッド部３０ｃを下動させることにより把持具８を下降させて各円筒部材８４を凹部１２ａにそれぞれ挿入し、図１４に示すように、サーボモータ８３の回転駆動で両回転体８２を互いに反対向きに回転させることで上記両円筒部材８４を離間させ、上記各リング部材８４ｂを各凹部１２ａの内周面に圧接させて空パレット１２を把持する。

しかる後、作業ロボット３は、ロッド部３０ｃを上動させることにより把持具８を上昇させて空パレット１２を下側搬送通路６から上側搬送通路７まで持ち上げる。

当該上側搬送通路７まで運搬された空パレット１２は、複数の送りローラ７４の回転動作により部品取出領域Ｚ２からパレット搬出入領域Ｚ１まで通路本体７１の傾斜面に沿って移動し、パレット搬出入領域Ｚ１まで移動してきた空パレット１２を作業者Ｈが回収する。

そして、全てのカムキャップ１１が組み付けられたシリンダヘッドＷをワーク移動用スライダ４３により生産ライン流れ方向下流側に移動させ、搬送通路１４を介して第２組付工程１０ｂへ搬出する。

次に、搬送通路１４を介して車種βのシリンダヘッドＷが組付装置１に搬入されると、作業ロボット３は、搬送通路５ａのパレット１２からカムキャップ１１を取り出して車種αのシリンダヘッドＷの被組付部１５に組み付けるのと同様に、搬送通路５ｂのパレット１２からカムキャップ１１を取り出して車種βのシリンダヘッドＷの被組付部１５に組み付ける。

さらに、搬送通路１４を介して車種γ又は車種δのシリンダヘッドＷが組付装置１に搬入されると、作業ロボット３は、車種α，βのときと同様に、搬送通路５ｃ，５ｄのパレット１２からカムキャップ１１を取り出して車種γ，δのシリンダヘッドＷの被組付部１５にそれぞれ組み付ける。

尚、車種γ，δのシリンダヘッドＷにカムキャップ１１を組み付ける際には、ワーク移動用スライダ４３をスライドレール４２に対してライン流れ方向下流側にスライドさせて上記シリンダヘッドＷを図２の位置Ｐ２まで移動させ、且つ、上記作業ロボット３は、図２に仮想線で示すように、時計周りにロボットアーム３０ｂを旋回させて把持具８をシリンダヘッドＷまで移動させる。

また、上記第１組付工程１０ａの組付装置１では、生産ライン１０の流れを止めることなく３車種のカムキャップ１１の組み付けをランダムに行うことが可能である。すなわち、例えば、車種α、β、γの各カムキャップ１１の組み付けをそれぞれ搬送通路５ａ、５ｂ、５ｃで行っている状態で車種αを車種δに切り替える場合、搬送通路５ｄで車種δの組み付けを開始するとともに搬送通路５ａで車種αの組み付けを終了させることで、生産ライン１０の流れを止めずに車種の切り替えが可能となる。

尚、第２及び第３組付工程１０ｂ，１０ｃの組付装置１は、作業ロボット３が昇降しない点と組み付けるカムキャップ１１の種類が異なる点とが第１組付工程１０ａの組付装置１と異なるだけで、その他は同じであるため詳細な説明を省略する。

以上より、本発明の実施形態によると、部品取出領域Ｚ２で空になったパレット１２は、当該パレット１２を搬入するパレット搬出入領域Ｚ１まで上側搬送通路７によって戻るので、作業者Ｈが空パレット１２をパレット搬出入領域Ｚ１で回収でき、作業効率が良い。また、部品取出領域Ｚ２でカムキャップ１１の取り出し及び組付作業を行う作業ロボット３を利用して下側搬送通路６から上側搬送通路７への空パレット１２の運搬が行われるので、空パレット１２の運搬のためだけに新しく設備を追加する必要がなく、設備費用を抑えることができる。さらに、上側搬送通路７及び下側搬送通路６が上下に位置しているので、設備がパレット１２の搬送方向と交差する方向にコンパクトになり、上側搬送通路７及び下側搬送通路６の両側方のスペースを有効利用できる。

また、作業ロボット３が空パレット１２を上側搬送通路７まで運搬すると、各送りローラ７４の回転動作により空パレット１２は自重で部品取出領域Ｚ２からパレット搬出入領域Ｚ１まで移動する。したがって、上側搬送通路７における空パレット１２の搬送に動力源を必要としないので、設備費用をさらに抑えることができる。

さらに、作業ロボット３は、カムキャップ１１を把持具８で把持する際、カムキャップ１１の外周部分を掴まないので、把持具８周りが大型化せず、組付時に作業ロボット３の把持具８周りがシリンダヘッドＷに干渉するのを避けることができる。

それに加えて、作業ロボット３がカムキャップ１１を把持する把持具８を利用して空パレット１２を把持できるので、作業ロボット３の把持具８をカムキャップ１１用とパレット１２用とにそれぞれ作り分ける必要がなく、作業ロボット３の設備費用をさらに抑えることができる。また、円筒部材８４は、ピン８７より外径が大きくて剛性が高いので、カムキャップ１１より大きくて思いパレット１２を確実に把持することができる。

尚、本発明の実施形態では、空パレット１２における各凹部１２ａのうちの２つに各円筒部材８４を挿入して空パレット１２を把持しているが、各凹部１２ａのうちの１つに両円筒部材８４を挿入して空パレット１２を把持してもよい。

また、本発明の実施形態では、４つの車種α〜δのカムキャップ１１の組付作業を行うことができるが、搬送通路５ａ，５ｄの隣りに搬送通路を増やせばさらに多くの車種のカムキャップ１１の組付作業を行うことができるようになる。

また、本発明の実施形態では、搬送通路５ａ〜５ｄに車種α〜δ毎のカムキャップ１１を搬送させているが、例えば、２つの搬送通路に同車種で異なる組付部品を搬送させて、シリンダヘッドＷの被組付部１５に順次異なる組付部品を組み付けるようにしてもよい。

また、本発明の実施形態では、上側搬送通路７が傾斜していて空パレット１２が自重で部品取出領域Ｚ２からパレット搬出入領域Ｚ１まで移動するようになっているが、これに限らず、上側搬送通路７が水平に延びていて該上側搬送通路７上の空パレット１２を作業ロボット３の把持具８でパレット搬出入領域Ｚ１側に押して移動させるようにしてもよい。

また、本発明の実施形態では、第１組付工程１０ａでメインのカムキャップ１１を組み付けているが、第２組付工程１０ｂ及び第３組付工程１０ｃでメインのカムキャップ１１を組み付けるようにしてもよい。

本発明は、ワークの被組付部に組付部品を組み付ける組付装置に適している。

１ 組付装置
３ 作業ロボット
６ 上側搬送通路（第２搬送手段）
７ 下側搬送通路（第１搬送手段）
８ 把持具（把持手段）
１１ カムキャップ（組付部品）
１１ａ 貫通孔
１２ パレット
１２ａ 凹部
１５ 被組付部
７１ 上側通路本体
７４ 送りローラ
８２ 回転体
８２ａ 回転軸
８４ 円筒部材
８４ａ スライド孔
８７ ピン
Ｗ シリンダヘッド（ワーク）
Ｚ１ パレット搬出入領域
Ｚ２ 部品組付領域

Claims (4)

1. ワークの被組付部に組付部品を組み付ける組付装置であって、
   上記組付部品が複数セットされたパレットをパレット搬出入領域から部品取出領域まで水平方向に搬送する第１搬送手段と、
   該第１搬送手段の上方に設けられ、上記各組付部品が取り出された空パレットを上記部品取出領域から上記パレット搬出入領域まで搬送する第２搬送手段と、
   上記部品取出領域に設置され、上記第１搬送手段により上記部品取出領域まで搬送された上記パレットから上記各組付部品を取り出すとともに上記ワークまで運搬して上記被組付部に順次組み付け、且つ、上記部品取出領域において上記各組付部品が取り出された空パレットを上記第１搬送手段から上記第２搬送手段まで持ち上げる作業ロボットとを備えていることを特徴とする組付装置。
2. 請求項１に記載の組付装置において、
   上記第２搬送手段は、搬送方向下流側に行くにつれて次第に下方に位置するよう傾斜する通路本体と、
   該通路本体に回転軸心が同じ水平方向に向く姿勢で搬送方向に所定の間隔をあけて並設され、上記パレットが移動する際、当該パレットを回転動作により搬送方向下流側に案内する複数の送りローラとを備えていることを特徴とする組付装置。
3. 請求項１又は２に記載の組付装置において、
   上記組付部品には、貫通孔が複数形成され、
   上記作業ロボットは、上記組付部品を把持する把持手段を備え、
   該把持手段は、回転軸が同方向に延び、互いに連動して反対向きに回転する一対の回転体と、
   該各回転体の外周側に設けられ、上記回転軸の延出方向に貫通するスライド孔を有する筒部材と、
   上記スライド孔にスライド可能に挿通された棒状のピンとを備え、
   該両ピンを、上記筒部材に対してスライドさせて上記各貫通孔のうちの２つにそれぞれ挿通させた状態で上記両回転体の回転動作により上記両ピンを離間させて上記貫通孔の内周面に圧接させることで上記組付部品を把持するよう構成されていることを特徴とする組付装置。
4. 請求項３に記載の組付装置において、
   上記パレットには、上記各組付部品が着脱可能にセットされる凹部が複数形成され、
   上記作業ロボットは、上記両筒部材の長手方向一端側を上記各凹部のうちの１つに挿入するか、又は上記各凹部のうちの２つにそれぞれ挿入した状態で上記両回転体の回転動作により上記両筒部材を離間させて上記凹部の内周面に圧接させることで上記パレットを把持するようにも構成されていることを特徴とする組付装置。
   

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