JP2015074080A

JP2015074080A - 昇華型プリンター用インクリボンカセットの自動化製造ライン

Info

Publication number: JP2015074080A
Application number: JP2013220576A
Authority: JP
Inventors: 直央吉永; Sunao Yoshinaga; 頼大木村; Yorihiro Kimura
Original assignee: ATL KK
Current assignee: ATL KK
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2013-10-04
Publication date: 2015-04-20

Abstract

【課題】作業パートごとに人海戦術による作業員一人一品ずつの手作業が主体の、昇華型プリンター用インクリボンカセットの製造工程において、作業員の人数だけに頼らない大量生産に対応可能な自動化製造ラインを提供する。
【解決手段】作業員による準備作業と自動機器による本作業とを仕分け整理する。作業員による組立準備作業においては、主要部品のハウジングＡ・Ｂ・Ｃと親子巻ボビンの計４部品を、納品状態のままで部品固定冶具としての役割も果たす専用部品トレーを導入し、一作業員一作業サイクルで同時に５つの製品を操る専用治具との組み合わせにより、作業員の習熟度と人員数だけに頼った作業からの脱却を図る。さらに、これに自動組立装置や画像検査装置を使った自動化ラインを直結させることで、製品組立と完成品検査における作業効率と作業精度が、飛躍的に上がる自動化製造ラインを提供した。
【選択図】図２

Description

本発明は、昇華型プリンター用インクリボンカセットの製造に関し、部品供給や組立準備作業における設備や人員配置を含む作業システムと、これに連動する製品組立や完成品検査までの作業に際し、各作業パートに応じて専用の自動装置を配備した、一連の自動化製造ラインを考案したものである。

現在、昇華型プリンター用のインクリボンカセットの製造ラインに関する特許文献及び非特許文献に関しては承知していない。

従来、昇華型プリンター用のインクリボンカセットの組立作業に際し、部品メーカーからの部品納入については特別な指定納入仕様はなく、部品の品質に影響の及ばない範囲で各部品メーカーの納入仕様に任されていた。従来の製品の組立作業においては、準備作業と本作業という区分はなく、そのためどの作業パートにおいても一作業員一作業サイクル一品着手の原則は変えられなかったため、作業パートごとに部分的に専用治具などを使いながらも、基本的には作業員の熟練度に頼った人海戦術による一品ずつの手作業主体のラインであった。また、自動組立装置は存在せず、増産のためには従来製法ではその生産キャパシティーには限界があり、作業効率と作業精度のアップが必須の課題であった。

インクリボンカセットはプリンターの消耗品である。従って短納期による大量生産が大前提となるが、従来、完成品の品質検査に関しても自動完成品検査装置は存在せず、作業員の目視や触診に頼った検査では、その精度を担保するには一定時間の確保が不可欠で、検査時間の短縮には限度があった。そのため完成品の検査効率と検査精度のアップも必須の課題であった。

まず作業員による準備作業と自動機器による本作業とを仕分け整理する。この課題を解決するため請求項１の発明は、主要部品４品目の部品メーカーからの納品に際しては、部品ごとに専用の部品トレーを設け、既定位置に規則正しく規定数の部品を納めて納品させた。この部品トレーは単なる納品用の入れ物としての機能だけでなく、組立準備作業時の部品を固定するための治具としての機能を持たせた。さらに、この部品トレーと予め一対のものとして準備作業時に使用する専用治具を導入することで、作業効率の向上を図った。

請求項２〜４の発明は、製品の組立と完成品検査のためにオリジナルの自動組立装置と自動画像検査装置の導入により、組立と検査に係る効率と精度の向上を図った。

そして、請求項５の発明は、昇華型プリンター用のインクフィルムカセットの製造作業において、請求項１の専用治具を使った一連の準備作業システムと、請求項２〜４のオリジナルの自動組立装置と自動画像検査装置を導入した組立・検査作業とを直結連動させた組立製造ラインを導入した。

部品メーカーから主要部品を専用トレーで納品させ、トレー自体を部品の固定治具として利用し、このトレーと予め一対のものとして設計した専用治具を操った作業員による組立準備作業において、一作業員一作業サイクルで５品同時作業進行が可能となり、作業員の習熟度と人員数だけに頼った作業からの脱却が実現できた。

専用部品トレーと専用治具を導入した作業員による準備作業と、自動機器による本作業の組立ラインを直結連動した結果、従来製法に比べた製品の組立完成の生産効率は約１０倍にアップした。さらに、自動画像検査装置の投入で完成品の検査効率・検査精度が共に飛躍的に上昇し、この生産ライン全体の生産効率は、従来製法に比べ約１５倍にアップした。このため大量生産が可能となり、急な増産・減産にも柔軟な対応が可能となった。

部品メーカーからの４種類の主要部品の納品に際しては、親子巻ボビン（親ボビン１７と子ボビン１８とを、一定長のインクリボンの両端部をそれぞれ両面テープで圧着して繋ぎ、親ボビン側にそのインクリボンを巻き取ったもの）は親子巻ボビントレー１４に、ハウジングＡ８はハウジングＡトレー１１に、ハウジングＢ９はハウジングＢトレー１２に、ハウジングＣ１０はハウジングＣトレー１３の各専用トレーに、規定数を規定通りに納めて組立工場に納品させる。（図４参照）これら４種類のトレーと収容部品との関係は、

である。

４種類の各専用トレーは、トレー内の収容部品の有無に係わらず、スタッキングが可能である。トレーは衝撃や耐久性及び部品へのキズ防止に配慮して、ポリプロピレンの薄板を真空成型したもので、前後左右が完全な対象形状ではない。したがって、トレーが空の場合は同じ向きにしてスタッキングする事で省スペースが図れるが、中に部品を納めた状態でもトレーの向きを１８０度逆にすることで、部品に直接的な負荷を加える事無く、一定の間隔を保持したスタッキングが可能である。これらは市販の折り畳みプラスチックコンテナに効率よく納まるよう設計されていて、ダンボール箱に比べ通箱として包装コストが削減でき、ダンボール箱の紙粉混入の問題も解消する。（図５、６、７、８参照）

作業はまず始めにバネの準備作業である。バネメーカーから納入されたバネは互いに絡まり合い、大小の緩やかな固まり状になっている。組立準備用ラック１の最上段のバネ分離分配装置２によって一個ずつバラバラに解されたバネは、その後規則正しく一列に並べられ、バネ分配チューブ４を通じてその下のバネ分配器３の下面の取り出し口に自動的に準備される。（図１参照）

供給作業員ｄ４０は主要部品ストックスペース４２から必要な部品入りトレーを取り出し、組立準備用ラック１の組立作業員ａ３７及び組立作業員ｂ３８の前方から、作業テーブルａ５の上にあるターンテーブルａ６上に親子巻ボビントレー１４を、そして、ターンテーブルｂ７上にハウジングＣトレー１３を置いて供給する。（図２参照）

組立作業員ａ３７及び組立作業員ｂ３８は、親子巻ボビントレー１４の前に立ち、バネ装填治具１５のスタッドピン４５の先端部を、５組の親ボビン１７と子ボビン１８の治具挿入孔４５に挿し込んで、親子巻ボビントレーからピックアップし、それらのボビンの先端をバネ分配器３の下面に押し当て、各ボビンの先端にバネ４４を転位する。次にバネ装填治具を持ったままハウジングＣトレー１３の前に体を移動し、トレーに納まっている一列５個のハウジングＣ１０の中に、バネを転位した５組の親子巻ボビンを納め、そのままの状態で一旦バネ装填治具から手を離す。（図１、３参照）

次に、ボビン装填治具１６のマーカーボスａ４９を、ハウジングＣトレー１３の長手方向中央部のマーカーボスａ受け孔５１に、同様にマーカーボスｂ５０をマーカーボスｂ受け孔５２にそれぞれ挿入して治具を位置決めする。そして治具を上から両手で押して５個のハウジングＣ１０に親ボビン１７と子ボビン１８の５組をしっかりと装填する。その後再びバネ装填治具１５を両手で持ち上げ、ハウジングＣトレーから準備済みの５個のハウジングＣをピックアップし、ハウジングＣコンベアー２３上に移し、バネ装填治具のスタッドピン４５を引き抜いてラインに流す。（図１参照）

ハウジングＣトレー１３にはハウジングＣ１０が計１０個、親子巻ボビントレー１４には親ボビン１７と子ボビン１８が計２０組、共にトレーの長手方向に対し左右二列に別れ部品が納まっているが、バネ装填治具１５とボビン装填治具１６は、それぞれの作業において同時に５個分の製品を同時進行で扱うように工夫されている。そのため親子巻ボビンは作業４サイクル、ハウジングＣは作業２サイクルで、各トレー上の収容部品を全て使い切り、トレーが空になる。（図７、８、９、１０参照）

組立作業員ａ３７及び組立作業員ｂ３８が、バネ装填治具１５を使ってトレーに納まった親ボビン１７子ボビン１８の治具挿入孔４５にバネ装填治具のスタッドピン４８を挿入する際と、親子巻ボビンをハウジングＣに挿入する際の挿入方向が、トレーの左列と右列では部品の向きが１８０°逆転する。そのため片方の列の作業が終了したら、ターンテーブルａ６やターンテーブルｂ７を、全体に１８０°回転させることで、治具の扱い方向を一定に保ち作業効率を落とさない様にする。

供給作業員ｄ４０はまた、主要部品ストックスペース４２から必要なトレーを取り出して、ライン中央部に置かれたテーブルｂ２４上に、部品の入ったハウジングＡトレー１１及びハウジングＢトレー１２を供給し、空きトレーは回収する。（図２参照）

これを受け、供給作業員ｃ３９は、ハウジングＡトレー１１上の一列１３個のハウジングＡ８を、ハウジングＡ転位治具の吸気機構により部品を吸い付けてピックアップし、ハウジングＡコンベアー２１に等間隔に部品を移し換えて流す。同様の手順でハウジングＢトレー１２上の一列１３個のハウジングＢ９を、ハウジングＢ転位治具によってピックアップし、ハウジングＢコンベアー２２に等間隔に部品を移し換えて流す。ここで作業員による準備作業は完了する。（図２参照）

各専用コンベアーに乗せられたハウジングＡ・Ｂ・Ｃは、この後自動組立が行われる。まず、準備作業済のハウジングＣ１０は、専用コンベアーを通じてシャフト装填装置２５に送られ、ハウジングＣ内にシャフト２０を上方から落とし込む方式で装填された後、ハウジングＡＢＣ嵌合装置２６に送られる。また、ハウジングＡ８及びハウジングＢ９も各専用コンベアーを通じてハウジングＡＢＣ自動嵌合装置に送られる。

ハウジングＡＢＣ嵌合装置２６内で、進行方向中央部を流れる準備済ハウジングＣ１０に対し、進行方向左側を流れるハウジングＡ８と進行方向右側を流れるハウジングＢ９は、各々上方から吸引制御ブロックにより吸い上げられ、中央を流れるハウジングＣ上に平行移動で運ばれる。そしてハウジングＣを下から少し上方に押し上げる形でハウジングＡとハウジングＢを自動的に嵌合させ、ここで自動組立作業が完了する。（図２参照）

その後、完成済み製品は次の製品反転装置２７を通過する際、コンベアー上で裏表が反転され、ハウジングＣ側が上になりハウジングＡ・Ｂ側が下になる。これは製品が製品コンベアー３２に合流する際、振動により製品内のインクリボンが緩んで垂れ下がる事を防ぐ目的と、その後の画像検査装置３３での検査精度を最大限確保する目的がある。次に、製品は製品コンベアーに合流するが、２番ライン３０や３番ライン３１から合流する際、自動順配装置２８により前のラインから流れてきた製品上に製品が乗り重なったりしない様検知して、合流のタイミングを調整する。（図２参照）

次に完成品検査である。８台の監視カメラを駆使した画像検査装置３３で、瞬時にして製品の良不良を選別し、不良と判断された製品は自動的に画像検査装置の出口で不良品収容箱３４の中に排除される。ここでは大別して部品の欠品・装填・嵌合又は装填状態・種類が判別される。この画像検査装置における具体的な検査項目は、

である。

画像検査装置による検査を済ませた製品は、次にピロー包装機３５で一品ずつ個別に自動包装され、テーブルｃ３６上に排出される。箱詰め作業員ｅ４１はこの上で箱詰めし、箱詰めスペース４３に保管する。ここで一連の組立・検査・個包装作業が完了する。

顧客からの中・短期的な注文数の増減に対しては、一部の組立ラインの稼働と休止を使い分け、長期的な増産に対してはライン増設にてフレキシブルに対応する。

産業上の利用の可能性

本発明に係る昇華型プリンターインクリボンカセット製造ラインは、従来工法に比べ大幅に生産効率や生産・検査精度を高められたため、産業上の利用の可能性を有する。

昇華型プリンターインクリボンカセット製造のための、準備作業における設備と作業員の配置を示す三面図である。昇華型プリンターインクリボンカセットの準備作業及び自動化製造ライン全体の、機器類や設備・作業員の配置を示した平面図である。本願の組立製造ラインで生産する対象商品である昇華型プリンターインクリボンカセットの概略三面図である。図３のＡ−Ａ’部の断面図である。ハウジングＡトレーの三面図である。ハウジングＢトレーの三面図である。ハウジングＣトレーの三面図である。親子巻ボビントレーの三面図である。バネ装填治具の三面図である。ボビン装填治具の三面図である。

１組立準備用ラック２バネ分離分配装置３バネ分配器
４バネ分配チューブ５作業テーブルａ６ターンテーブルａ
７ターンテーブルｂ８ハウジングＡ９ハウジングＢ
１０ハウジングＣ１１ハウジングＡトレー１２ハウジングＢトレー
１３ハウジングＣトレー１４親子巻ボビントレー１５バネ装填治具
１６ボビン装填治具１７親ボビン１８子ボビン
１９インクリボン２０シャフト２１ハウジングＡコンベアー
２２ハウジングＢコンベアー２３ハウジングＣコンベアー
２４テーブルｂ２５シャフト装填装置２６ハウジングＡＢＣ嵌合装置
２７製品反転装置２８自動順配装置２９１番ライン
３０２番ライン３１３番ライン３２製品コンベアー
３３画像検査装置３４不良品収容箱３５ピロー包装機
３６テーブルｃ３７組立作業員ａ３８組立作業員ｂ
３９供給作業員ｃ４０供給作業員ｄ４１箱詰め作業員ｅ
４２主要部品ストックスペース４３箱詰めスペース４４バネ
４５治具挿入孔４６ハウジングＡツメ４７ハウジングＢツメ
４８スタッドピン４９マーカーボスａ５０マーカーボスｂ
５１マーカーボスａ受け孔５２マーカーボスｂ受け孔

Claims

昇華型プリンター用のインクリボンカセットの組立において、主要部品のハウジングＡ・Ｂ・Ｃと、親子巻ボビン（親ボビンと子ボビンとを一定長のインクリボンの両端部をそれぞれ両面テープで圧着して繋ぎ、親ボビン側にそのインクリボンを巻き取ったもの）の合計４品目の部品メーカーからの納品に際し、納品用の入れ物という機能に留まらず、組立の準備作業時に作業テーブル上でそのまま部品固定治具としての機能を果たすことを特徴とする部品トレーの導入。及びそのトレー上でバネや親子巻ボビンをハウジングＣに組み込む準備作業のための専用治具の導入を含めた作業システム。
昇華型プリンター用のインクリボンカセットの組立において、バネ装填済みの親子巻ボビンが納められたハウジングＣ内に、インクリボンの巻取り中継用のシャフトを、自動で装填する事を特徴とする組立装置。
昇華型プリンター用のインクリボンカセットの組立において、バネ装填済みの親子巻ボビンとシャフトの装填を終えたハウジングＣに対し、ハウジングＡ及びハウジングＢを、自動で嵌合させて製品を完成させる事を特徴とする組立装置。
昇華型プリンター用のインクリボンカセットの完成品検査において、複数の監視カメラを使用して、自動で瞬時に多項目の検査を行うと共に、不良品の選別・排除をする事を特徴とする画像検査装置。
昇華型プリンター用のインクリボンカセットの組立において、請求項１の準備作業における作業システムと、請求項２〜４の組立・完成品検査においてオリジナルの組立装置と検査装置を配備した自動化ラインとを直結した事を特徴とする、一連の製造ライン。