特開 2023-123983 引出扉自動組付方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023123983

(43)【公開日】2023-09-06

(54)【発明の名称】引出扉自動組付方法

(51)【国際特許分類】

   F25D 23/02 20060101AFI20230830BHJP

【ＦＩ】

F25D23/02 304B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022027501

(22)【出願日】2022-02-25

(71)【出願人】

【識別番号】399048917

【氏名又は名称】日立グローバルライフソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】出町 一馬

(72)【発明者】

【氏名】興梠 優介

(72)【発明者】

【氏名】村石 徹

【テーマコード（参考）】

3L102

【Ｆターム（参考）】

3L102JA01

3L102KA10

(57)【要約】

【課題】扉組付ロボットの移動時間の短縮することができる引出扉自動組付方法を提供する。
【解決手段】扉板１に扉枠４を固定した引出扉１０を箱体に組み付ける引出扉自動組付方法であって、ネジ締め・移載ロボットによって扉枠４を扉板１にネジ締めした後に扉組付けロボットに受け渡す位置まで移動する場合、ネジ締め・移載ロボットによって扉組付けロボットが引出扉１０を受け取り易い向きになるように向きを変えて扉組付けロボットに受け渡す。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

扉板に扉枠を固定した引出扉を箱体に組み付ける引出扉自動組付方法であって、
ネジ締め・移載ロボットによって前記扉枠を前記扉板にネジ締めした後に扉組付けロボットに前記引出扉を受け渡す位置まで移動する場合、前記ネジ締め・移載ロボットによって前記扉組付けロボットが前記引出扉を受け取り易い向きになるように向きを変えて前記引出扉を前記扉組付けロボットに受け渡す引出扉自動組付方法。

【請求項2】

請求項１に記載の引出扉自動組付方法であって、
前記ネジ締め・移載ロボットは、前記引出扉の前記扉板の正面が前記扉組付けロボットの側に向き、かつ、前記扉枠を水平向きにする引出扉自動組付方法。

【請求項3】

請求項１に記載の引出扉自動組付方法であって、
前記扉組付けロボットは、前記扉枠を掴む機構と、前記扉板を吸着する機構とを組み合わせて前記引出扉を前記箱体に組み付ける引出扉自動組付方法。

【請求項4】

請求項１に記載の引出扉自動組付方法であって、
前記引出扉を前記箱体に組み付ける場合、前記箱体に設けられたレールに対する前記扉枠の傾斜角度は、最初急で後から緩やかにする引出扉自動組付方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、引出扉自動組付方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、引出し扉（扉板）にフレーム（扉枠）を固定する際に、ネジ締めロボットを用いて行うネジ締めの自動化技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許３９９１５１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、フレームを引出し扉にネジ締めした後の冷蔵庫本体（箱体）に扉を組み付ける作業を自動化する点については検討されていない。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、扉板に扉枠を固定した引出扉を箱体に組み付ける引出扉自動組付方法であって、ネジ締め・移載ロボットによって前記扉枠を前記扉板にネジ締めした後に扉組付けロボットに前記引出扉を受け渡す位置まで移動する場合、前記ネジ締め・移載ロボットによって前記扉組付けロボットが前記引出扉を受け取り易い向きになるように向きを変えて前記引出扉を前記扉組付けロボットに受け渡す。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本実施形態の引出扉の組付工程図である。

【図2】本実施形態の引出扉自動組付方法に用いられる装置の構成図である。

【図3】引出扉をネジ締め・移載ロボットから扉組付けロボットに受け渡す際の向きを示す図である。

【図4】２Ｄセンサでの検出範囲を示す引出扉のである。

【図5】３Ｄ画像センサでの検出位置を示す箱体の正面図である。

【図6】引出扉を箱体に組み付ける際の移動経路を示す側面図である。

【図7】扉組付けロボットの組付け角度と挿入位置を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明を実施するための形態（本実施形態）を説明する。ただし、本実施形態は、以下の内容に何ら制限されず、本発明の要旨を損なわない範囲内で任意に変更して実施可能である。

【0008】

図１は、本実施形態の引出扉の組付工程図である。
図１に示すように、本実施形態の引出扉自動組付方法は、扉板１に扉枠４をネジ締めして、引出扉１０（扉板１に扉枠４をネジ締めして構成されたもの）を冷蔵庫本体２０（箱体）の所定の位置（貯蔵室）に組み付ける工程を自動化したものである。なお、図１において破線で囲んだ工程を自動化したものである。この自動化工程の前に、工程Ｓ１，Ｓ２が実行される。

【0009】

工程Ｓ１で示すように、扉発泡品として扉板１を製造する。この扉板１は、四角板状のものであり、前面に配置される前板と、後面に配置される後板と、前板と後板との間の外周に配置されるフレームと、を有して構成され、内部にウレタンが充填・発泡されて構成される。

【0010】

また、工程Ｓ２に示すように、扉板１の裏面に四角枠形状のパッキン２を取り付け、さらにポリエチレンシート３を取り付ける。パッキン２は、扉板１と、冷蔵庫本体２０の各貯蔵室の開口の周縁部との隙間を密閉して閉じるためのものである。

【0011】

そして、工程Ｓ３に示すように、扉板１の裏面に、扉枠４を位置決めして、後記するネジ締め・移載ロボット５０（図２参照）を用いて複数のネジ５によって扉枠４を扉板１にネジ締めする。なお、扉枠４は、金属製であり、扉板１の裏面から延びる左右のガイド部４ａ，４ａと、このガイド部４ａ，４ａの後端（図示上端）においてガイド部４ａ，４ａ同士をつなぐ連結部４ｂと、扉板１にねじ固定（ネジ締め）するための固定部４ｃ，４ｃと、を有している。各固定部４ｃには、ネジ締めする際のネジ５が挿通されるねじ挿通孔４ｄが形成されている。ねじ挿通孔４ｄにネジ５が挿通された後に扉板１に螺合されることで、扉枠４が扉板１にネジ固定される。

【0012】

そして、工程Ｓ４に示すように、扉枠４を扉板１にねじ固定して得られた引出扉１０の扉枠４（ガイド部４ａ，４ａ）に、潤滑剤として流動パラフィン６を塗布する。そして、後記する扉組付ロボット８１を用いて、冷蔵庫本体２０の引出扉１０が対応する位置（貯蔵室）に引出扉１０が組み付けられる。
なお、以下の説明では、冷蔵庫本体２０の製氷室２０ａに対応した引出扉１０Ａと、上段冷凍室２０ｂに対応した引出扉１０Ｂ（まとめて、引出扉１０という場合もある）を例に挙げて説明するが、下段冷凍室２０ｃ、野菜室２０ｄについても同様の引出扉組付方法を適用して組み付けることができる。

【0013】

図２は、本実施形態の引出扉自動組付方法に用いられる装置の構成図である。
図２に示すように、引出扉自動組付装置１００は、扉投入・枠締め工程を実行する扉投入・枠締め装置７０（右側において囲む破線参照）と、扉組付工程を実行する扉組付装置８０（左側において囲む破線参照）とが組み合わせて構成されている。また、引出扉自動組付装置１００は、製氷室２０ａ用の引出扉１０Ａのラインと、上段冷凍室２０ｂ用の引出扉１０Ｂのラインと、を備えている。

【0014】

扉投入・枠締め装置７０は、扉・枠投入部７１、枠ネジ締め治具７２、２Ｄ（次元）画像センサ７３、ネジ締め・移載ロボット５０、ツールチェンジャ７４、扉受渡し治具７５を備えて構成されている。

【0015】

扉・枠投入部７１は、扉板１と扉枠４とを人の手で枠ネジ締め治具７２に投入するものである。

【0016】

枠ネジ締め治具７２は、ネジ締めが可能となるように、扉板１と扉枠４とを位置決めする治具である。位置決めする際、扉板１は、該扉板１の裏面が上向きとなるように位置決めし、扉板１の上に、扉板１のねじ穴１ｓ（図１参照）と扉枠４の固定部４ｃに形成されたねじ挿通孔４ｄとが互いに重なるように位置決めする。また、枠ネジ締め治具７２は、扉板１の長辺と短辺の二辺に突き当てて固定する突当て部（不図示）と、残りの長辺と短辺の２辺を押圧する押圧部（不図示）と、有している。また、扉枠４は、マグネットを用いてガイド部４ａを吸着して位置決めする。

【0017】

また、枠ネジ締め治具７２は、２本のレール７６に移動可能に支持されている。扉板１と扉枠４とが投入され、位置決めされた後に、ネジ締め・移載ロボット５０の位置まで移動する。

【0018】

２Ｄ画像センサ７３は、扉板１に形成されたねじ穴１ｓ（図１参照）の位置を検出するものであり、ねじ穴１ｓの位置を検出後に扉枠４のねじ挿通孔４ｄの位置を調整する。

【0019】

ネジ締め・移載ロボット５０は、扉板１に扉枠４をネジ締めした後に、扉受渡し治具７５まで引出扉１０（１０Ａ，１０Ｂ）を移動して載置するものである。

【0020】

ツールチェンジャ７４は、ネジ締め・移載ロボット５０に最初に取り付けられたネジ締め用ハンドを吸着用ハンドに交換し、またネジ締め後に吸着用ハンドからネジ締め用ハンドに交換するものである。

【0021】

扉受渡し治具７５は、ネジ締めが終了した引出扉１０を載置する置台である。この置台に引出扉１０が置かれると、扉組付ロボット８１が、扉受渡し治具７５に置かれた引出扉１０を受け取り、扉組付動作に移行するようになっている。

【0022】

図２に示すように、扉組付装置８０は、扉組付ロボット８１、流動パラフィン塗布部８２、２Ｄ画像センサ８３、３Ｄ画像センサ８４を備えて構成されている。また、扉組付装置８０には、引出扉１０を組み付ける冷蔵庫本体２０を流すコンベア８５が設けられている。

【0023】

扉組付ロボット８１は、扉枠４を掴む掴みハンド８１ａと、扉板１を吸着する吸着ハンド８１ｂと、を備えて構成されている。また、掴みハンド８１ａは、２本のアームで扉枠４の左右の根本を掴む。吸着ハンド８１ｂは、複数の吸盤を備え、扉板１の表面を吸着する。また、扉組付ロボット８１は、扉受渡し治具７５に置かれた引出扉１０を掴みハンド８１ａ掴み、かつ、吸着ハンド８１ｂで吸着して引出扉１０を移動させる。

【0024】

流動パラフィン塗布部８２は、扉組付ロボット８１によって引出扉１０を移動させながら、扉枠４に流動パラフィン（潤滑剤）６（図１参照）を塗布する。

【0025】

２Ｄ画像センサ８３は、引出扉１０の扉枠４の位置を検出するものであり、詳細については図３を参照して説明する。

【0026】

３Ｄ画像センサ８４は、引出扉１０の冷蔵庫本体２０への組付位置を検出するものであり、詳細については図４を参照して説明する。

【0027】

図３は、引出扉をネジ締め・移載ロボットから扉組付けロボットに受け渡す際の向きを示す図である。
図３に示すように、扉・枠投入部７１（図２参照）から扉板１と扉枠４とが投入された場合、左図に示すように、枠ネジ締め治具７２には、扉板１の表面１ａが下向きで、裏面１ｂが上向きに配置される。また、枠ネジ締め治具７２には、扉枠４の左右のガイド部４ａが上下方向に延び、連結部４ｂが水平方向に延びて配置される。この状態で、ネジ締め・移載ロボット５０によってネジ締めが行われる。

【0028】

そして、ネジ締め・移載ロボット５０は、ネジ締め後、吸着ハンドに切り替えて、扉板１の裏面１ｂを吸着し（矢印Ｐ１参照）、扉受渡し治具７５まで移動させる。このとき、図３の右図に示すように、扉板１の正面が扉組付装置８０側を向くように置かれる。このように、本実施形態では、ネジ締め後に引出扉１０の向きを変えて、扉組付ロボット８１が掴み易い向きに変更する。

【0029】

そして、扉組付装置８０の扉組付ロボット８１（図２参照）は、矢印Ｐ２で示すように、扉枠４の根本を掴みハンド８１ａで掴み、矢印Ｐ３で示すように、扉板１の表面を吸着ハンド８１ｂで吸着する。このように、掴みハンド８１ａだけではなく、吸着ハンド８１ｂを用いる理由は、掴みハンド８１ａだけでは引出扉１０が傾くので、固定させるためである。

【0030】

図４は、２Ｄ画像センサでの検出範囲を示す引出扉のである。
図４に示すように、扉組付ロボット８１によって保持された引出扉１０は、扉枠４のガイド部４ａの側面が上下を向くように（ローラ４ｅの回転中心が上下を向くように）配置される。また、２Ｄ画像センサ８３は、引出扉１０の上方に位置し、検出方向が下向きになるように配置されている。また、２Ｄ画像センサ８３は、扉枠４のガイド部４ａの先端に設けられたローラ４ｅの回転中心位置を検出する。

【0031】

図５は、３Ｄ画像センサでの検出位置を示す箱体の正面図である。なお、図５は、冷蔵庫本体２０を正面から見た状態であり、最上段に設けられる回転扉の図示を省略している。
図５に示すように、コンベア８５（図２参照）から、冷蔵庫本体２０の正面が扉組付ロボット８１側を向いて流れてくる。なお、冷蔵庫本体２０は、コンベア８５上を角度がバラバラで流れてくる。この角度とは、回転方向と傾き方向である。回転方向とは、冷蔵庫本体２０を上から見たときの鉛直方向に延びる軸を中心として回転する方向である。傾き方向とは、冷蔵庫本体２０を正面から見たときに右肩下がり、左肩下がりとなる方向である。また、傾き方向は、冷蔵庫本体２０が前後方向（下向き、上向き）に傾く方向である。このように、コンベア８５上を流れる冷蔵庫本体２０の向きにばらつきがあるので、３Ｄ画像センサ８４によって冷蔵庫本体２０の製氷室２０ａ（または上段冷凍室２０ｂ）の組付け位置を検出している。

【0032】

３Ｄ画像センサ８４は、扉組付ロボット８１の真上に配置され、製氷室２０ａおよび上段冷凍室２０ｂよりも上方に位置し、斜め上方から製氷室２０ａおよび上段冷凍室２０ｂの扉組付位置を検出する。また、冷蔵庫本体２０は、製氷室２０ａと上段冷凍室２０ｂとを仕切る仕切板２１が設けられている。また、冷蔵庫本体２０は、製氷室２０ａ及び上段冷凍室２０ｂと、下段冷凍室２０ｃとを仕切る仕切板２２が設けられている。

【0033】

３Ｄ画像センサ８４は、仕切板２１の上下に延びるエッジ２１ａと、仕切板２２の仕切板２１より左側に延びるエッジ２２ａと、を検出する。また、３Ｄ画像センサ８４は、仕切板２１の上下に延びるエッジ２１ｂと、仕切板２２の仕切板２１より右側に延びるエッジ２２ｂと、を検出する。

【0034】

図６は、引出扉を箱体に組み付ける際の移動経路を示す側面図である。図７は、扉組付けロボットの組付け角度と挿入位置を示すグラフである。なお、図６は、引出扉１０と、製氷室２０ａや上段冷凍室２０ｂに設けられる箱体レール２３とを側方から見た状態を示している。また、図６および図７において、前後方向をＹ軸、上下方向をＺ軸とする。
図６に示すように、冷蔵庫本体２０の製氷室２０ａ（または上段冷凍室２０ｂ）の左右側面には、箱体レール２３が設けられている。この箱体レール２３は、扉枠４のガイド部４ａの先端に設けられたローラ４ｅを案内する案内溝２３ａが形成されている。

【0035】

ところで、箱体レール２３には、引出扉１０が落下しないようにするためのストッパ（不図示）が箱体レール２３の手前に設けられている。また、引出扉１０のガイド部４ａにも、箱体レール２３からの脱落を防止するためのストッパ（不図示）が設けられている。このため、扉枠４を水平にした状態で冷蔵庫本体２０に組み付けると、ストッパ同士が干渉して引出扉１０を冷蔵庫本体２０に組み付けることができない。また、引出扉１０を挿入時と同じ傾きで挿入を続けると今度はガイド部４ａと箱体レール２３とが干渉する。そこで、引出扉１０を傾けた状態で挿入し、その後、引出扉１０を水平に戻しながら挿入することで、引出扉１０を箱体レール２３に取り付けることができるようになっている。よって、引出扉１０の傾き角度を大きくした状態で挿入し、その後、引出扉１０を寝かせる方向に傾き角度を小さくしながら挿入することで、これまで人の手で引出扉１０を組み付ける場合のような動きをまねることで、引出扉１０を冷蔵庫本体２０に組み付けることを可能にしたものである。このように、これまで手動で引出扉１０の冷蔵庫本体２０への組付けを行っていたものを、自動化することが可能になる。

【0036】

そこで、本実施形態では、図６の上段図に示すように、箱体レール２３に対して傾斜角度が例えば、１２°になるように引出扉１０を傾ける。そして、扉枠４を傾けた状態で、ローラ４ｅを箱体レール２３の案内溝２３ａに挿入する。このように、扉枠４を傾けて案内溝２３ａに挿入することで、扉枠４と箱体レール２３のストッパ同士が干渉することなく、ローラ４ｅを案内溝２３ａに挿入することができる。なお、このときのローラ４ｅの位置を、Ｙ＝０とする。

【0037】

そして、図６の中段図に示すように、引出扉１０が、Ｙ＝３４ｍｍとなる位置まで挿入し、かつ、例えば、傾斜角度が９°になるように傾ける。つまり、引出扉１０を３４ｍｍ挿入する間に、引出扉１０の傾斜角度を、一例として１２°から９°となるように傾きを小さくする。

【0038】

そして、図６の下段図に示すように、引出扉１０が、Ｙ＝６８ｍｍとなる位置まで挿入し、かつ、例えば、傾斜角度が６°となるように傾ける。つまり、引出扉１０を３４ｍｍ挿入する間に、引出扉１０の傾斜角度を、一例として９°から６°となるように傾きを小さくする。

【0039】

一例として、図７に示すように、Ｐ．１姿勢では、引出扉１０の扉枠４の傾斜角度を例えば、１３°とし、扉枠４の一番低い位置が箱体レール２３の一番高い位置よりも十分に高い位置とする。そして、扉枠４の傾斜角度を例えば、１３°に維持した状態で引出扉１０を冷蔵庫本体２０に向けてＰ．２姿勢まで近づけるとともに、Ｐ．１姿勢での高さよりも低い位置に降下させる。Ｐ．２姿勢は、引出扉１０を冷蔵庫本体２０に組み付ける直前の位置であり、箱体レール２３の高さ（Ｚ＝０）よりも高い位置にある。そして、引出扉１０を箱体レール２３の高さ位置（Ｚ＝０）まで降下させてＰ．３姿勢とする。Ｐ．３姿勢では、扉枠４のローラ４ｅが案内溝２３ａの前端（Ｙ＝０）に位置し、扉枠４の傾斜角度を例えば、１２°（傾斜角度が最初急）とする。そして、引出扉１０を製氷室２０ａ（または上段冷凍室２０ｂ）に挿入することで、ローラ４ｅが案内溝２３ａに案内されながら、Ｐ．４姿勢とする。また、Ｐ．３姿勢からＰ．４姿勢までは、扉枠４の傾斜角度を１２°から６°になるように、傾斜角度を徐々に小さく（傾斜角度を後から緩やかに）しつつ引出扉１０を挿入する。そして、引出扉１０を製氷室２０ａ（または上段冷凍室２０ｂ）にさらに挿入することで、ローラ４ｅが案内溝２３ａに案内されながら、Ｐ．５姿勢とする。Ｐ．４姿勢からＰ．５姿勢までは、扉枠４の傾斜角度を一例として、６°から４°になるように、傾斜角度を徐々に小さくしつつ引出扉１０をさらに挿入する。Ｐ．５姿勢では、掴みハンド８１ａによる扉枠４の掴み動作を解除するとともに吸着ハンド８１ｂによる扉板１の吸着動作を解除する。これにより、扉枠４の傾斜角度が０°になる。そして、扉板１を製氷室２０ａ（または上段冷凍室２０ｂ）に押し込むための棒状ハンド（不図示）を用いて、扉板１の表面１ａを棒状ハンドで押し込む。これにより、扉板１のパッキン２が冷蔵庫本体２０に磁力によって吸着される位置まで挿入される。これにより、引出扉１０の製氷室２０ａ（または上段冷凍室２０ｂ）への組付けが完了する。

【0040】

以上説明したように、本実施形態の引出扉自動組付方法は、扉板１に扉枠４を固定した引出扉１０を箱体に組み付ける引出扉自動組付方法であって、ネジ締め・移載ロボット５０によって扉枠４を扉板１にねじ固定した後に扉組付ロボット８１に受け渡す位置まで移動する場合、ネジ締め・移載ロボット５０によって扉組付ロボット８１が引出扉１０を受け取り易い向きになるように向きを変えて扉組付ロボット８１に受け渡す。これによれば、扉組付ロボット８１の移動時間を短縮することができ、引出扉１０の組付け時間の短縮化を図ることができる。また、引出扉１０を自動で組み付けるようにすることで、これまで人の手で行っていたときに必要であった作業人員を削減することができる。

【0041】

また、本実施形態において、ネジ締め・移載ロボット５０は、引出扉１０の扉板１の表面１ａが扉組付ロボット８１の側に向き、かつ、扉枠４を水平向きにする。これによれば、扉板１の表面１ａを吸着し易く、扉枠４を掴み易くなり、扉組付ロボット８１の移動時間を短縮できる。

【0042】

また、本実施形態において、扉組付ロボット８１は、扉枠４を掴む掴みハンド８１ａと、扉板１を吸着する吸着ハンド８１ｂとを組み合わせて引出扉１０を冷蔵庫本体２０に組み付ける。これによれば、引出扉１０を安定して保持することができ、扉枠４の傾斜角度や位置、ローラ４ｅの位置を精度よく設定できる。

【0043】

また、本実施形態において、引出扉１０を冷蔵庫本体２０に組み付ける場合、冷蔵庫本体２０に設けられた箱体レール２３に対する扉枠４を組み付ける際の傾斜角度は、例えば、最初急（１２°）で後から緩やか（６°）にする。これは、冷蔵庫本体２０の扉投入口には、落下防止用のストッパが設置されており、ストッパに干渉しないように挿入するには、引出扉１０を斜めにして挿入する必要がある。ただし、斜めのまま奥まで挿入すると今度は扉枠４と冷蔵庫本体２０の箱体レール２３とが干渉するため、途中から挿入角度を緩やかにする必要がある。これによれば、引出扉１０がストッパに干渉することなく、かつ、扉枠４と箱体レール２３との干渉も防止できる。

【符号の説明】

【0044】

１ 扉板
１ａ 表面
１ｂ 裏面
２ パッキン
３ ポリエチレンシート
４ 扉枠
４ａ ガイド部
４ｂ 連結部
４ｃ 固定部
４ｄ ねじ挿通孔
４ｅ ローラ
５ ネジ
６ 流動パラフィン
１０，１０Ａ，１０Ｂ 引出扉
２０ 冷蔵庫本体
２０ａ 製氷室
２０ｂ 上段冷凍室
２０ｃ 下段冷凍室
２０ｄ 野菜室
２１，２２ 仕切板
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ エッジ
２３ 箱体レール
２３ａ 案内溝
５０ ネジ締め・移載ロボット
７０ 扉投入・枠締め装置
７１ 扉・枠投入部
７２ 枠ネジ締め治具
７３ ２Ｄ画像センサ
７４ ツールチェンジャ
７５ 扉受渡し治具
８０ 扉組付装置
８１ 扉組付ロボット
８２ 流動パラフィン塗布部
８３ ２Ｄ画像センサ
８４ ３Ｄ画像センサ
８５ コンベア
１００ 引出扉自動組付装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】