JP2007222977A

JP2007222977A - 部品組付け装置

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Publication number: JP2007222977A
Application number: JP2006045495A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Takahashi; 鉄郎高橋; Takashi Kobayashi; 貴司小林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2026-02-22
Also published as: JP4601563B2

Abstract

【課題】ドライバビットなどの工具の昇降動作に対するワークの移動動作も考慮して、ワークに対するねじ締め作業等の部品組付け作業をより効率よく行うことができるようにする。
【解決手段】ねじ供給機３と、ねじ供給機３のねじ供給口から供給されるねじをワークに締めするドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａと、ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａを直線上に位置するドライバビット待機位置とねじ締め位置とねじ供給口に停止自在に昇降させる第３エアシリンダ２８および昇降機構１６と、ワークを取り外し自在に載置する第１、第２の各ワーク台８，９と、第１、第２の各ワーク台８，９を直線上に位置するワーク待機位置とねじ締め位置に停止自在に移動させる第１、第２の各エアシリンダ２０，２４および第１、第２の移動機構１０，１１とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば部品としてのねじをワークに締付ける等の部品組付け作業に使用される部品組付け装置に関する。

ねじをワークに締付ける場合、ねじ締め作業の効率化を図るために、従来より、ドライバビット（電動ドライバ）によりねじ締めを行う自動ねじ締め機が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１５６６５０号公報

ところで、自動ねじ締め機によるワークに対するねじ締め作業の更なる効率化を図るためには、工具であるドライバビットの昇降動作に対するワークの移動動作も考慮する必要がある。しかしながら、前記特許文献１のような従来の自動ねじ締め機には、ドライバビットの昇降動作に対するワークの移動動作は開示されておらず、ねじ締め作業の更なる効率化を図ることができる自動ねじ締め機が望まれていた。

そこで、本発明は、工具（例えば、ドライバビット等）の昇降動作に対するワークの移動動作も考慮して、ワークに対するねじ締め作業等の部品組付け作業をより効率よく行うことができる部品組付け装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明に係る部品組付け装置は、少なくとも１つ以上の部品供給手段と、前記部品供給手段の数に応じて該部品供給手段に設けた部品供給口と、前記部品供給口の上方側に設置され、前記部品供給口から供給される部品をワークに対して組付けるための組付け手段と、前記ワークを取り外し自在に載置するワーク載置手段と、を有する部品組付け装置において、前記組付け手段に対して部品を組付ける部品組付け位置と前記部品供給口に停止自在に昇降させる昇降手段と、前記ワーク載置手段をワーク待機位置と前記部品組付け位置に停止自在に移動させる移動手段と、を備え、前記組付け手段が待機する待機位置が、前記部品組付け位置の上方側に位置していることを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、前記昇降手段が、前記組付け手段を昇降させるための昇降機構と、前記昇降機構の駆動源としてのエアシリンダと、前記昇降機構により昇降する前記組付け手段の位置を検出する組付け手段位置検出センサとを有し、部品を前記組付け手段に保持させるときは、前記組付け手段位置検出センサからの検出信号に基づいて前記組付け手段を待機位置から前記部品供給口まで下降させ、前記組付け手段に保持した部品をワークに組付けるときは、前記組付け手段位置検出センサからの検出信号に基づいて前記組付け手段を待機位置から前記部品組付け位置まで下降させることを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明は、移動手段が、前記ワーク載置手段を移動させるための移動機構と、前記移動機構の駆動源としてのエアシリンダと、前記移動機構により移動する前記ワーク載置手段の位置を検出するワーク位置検出センサとを有し、前記昇降機構が前記組付け手段を待機位置から前記部品供給口まで下降させるときには、前記組付け手段位置検出センサからの検出信号に基づいて前記ワーク載置手段をワーク待機位置に停止させると共に、前記昇降手段が前記組付け手段を待機位置から前記部品組付け位置まで下降させる前に、ワークを載置した前記ワーク載置手段をワーク待機位置から前記部品組付け位置に移動させることを特徴としている。

また、請求項４に記載の発明は、前記移動手段が、前記部品供給口と前記待機位置との間に設けた平板状のワークテーブル上に設置されており、前記ワークテーブルの前記部品組付け位置に対応する部分が開口していることを特徴としている。

また、請求項５に記載の発明は、前記ワークテーブルを上下方向に所定の間隔を設けて複数設置し、前記各ワークテーブル上に、前記ワーク載置手段を載置する前記移動手段をそれぞれ設置することを特徴としている。

また、請求項６に記載の発明は、前記組付け手段が前記部品供給口から部品を正常に保持したか否かを検出する部品検出センサを設置したことを特徴としている。

また、請求項７に記載の発明は、前記組付け手段が、部品としてのねじをワークに締付ける電動ドライバであることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、昇降手段による組付け手段の昇降動作と移動手段によるワークを載置したワーク載置手段の移動動作のみで、組付け手段への部品の保持からワークに対する部品の組付け作業を行うことが可能となり、ワークに対するねじ締め作業等の部品組付け作業をより効率よく行うことができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、昇降機構を駆動する駆動源としてエアシリンダを用いることにより、簡易な構成で工具を昇降させることが可能となる。

また、請求項３に記載の発明によれば、移動機構を駆動する駆動源としてエアシリンダを用いることにより、簡易な構成でワーク載置手段を移動させることが可能となる。

また、請求項４に記載の発明によれば、移動手段をワークテーブル上に設置することにより、移動手段が安定して保持されるので、ワーク載置手段を精度よく移動させることができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、複数の移動手段により複数のワーク載置手段を移動させることができるので、ワーク載置手段へのワークの載置とワークの取り外しを作業性よく行うことができる。

また、請求項６に記載の発明によれば、部品検出センサにより組付け手段に部品が正常に保持されたか否かを検出することができるので、組付け手段に部品が正常に保持されていない場合は、作業の停止や警告を発することが可能となる。

また、請求項７に記載の発明によれば、ワークに対するねじ締め作業をより効率よく行うことができる。

以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明に係る部品組付け装置をねじ締め装置に適用した実施形態を示す斜視図、図２は、その正面図、図３は、その平面図、図４は、その側面図である。

これらの図に示すように、本実施形態に係るねじ締め装置（部品組付け装置）１は、四角形状のベース台２上に設置した複数（本実施形態では３つ）のねじ供給機３，４，５と、上下２段に水平状態に設置した平板状の第１、第２の各ワークテーブル６，７と、第１、第２の各ワーク台８，９を第１、第２の各ワークテーブル６，７の平面上に沿ってそれぞれ移動させる第１、第２の移動機構１０，１１と、複数（本実施形態では３つ）の電動ドライバとしてのドライバユニット１２，１３，１４と、各ドライバユニット１２，１３，１４を固定した固定板１５を鉛直方向に上下動（昇降動）させる昇降機構１６と、昇降機構１６を設置した側板１７とを、主構成部材として備えている。なお、ねじ締め装置１の側板１７側が後部で、待機時（図１〜図４の状態）に第１、第２の各ワーク台８，９が位置している側が前部である。

ねじ供給機３，４，５は、各ねじ投入口３ａ，４ａ，５ａに投入された多数のねじ（例えば、図５に示すようなねじ４０）を、第２ワークテーブル７の下側に位置する各ねじ供給口（不図示）にねじ頭部４０ａが上を向くようにして順次１個ずつ供給するねじ供給機構（不図示）を備えている。

上側の第１ワークテーブル６は、下側の第２ワークテーブル７と所定の間隔を設けてその後端側が側板１７に固定されている。第１ワークテーブル６上に設けた第１移動機構１０は、第１ワークテーブル６の両側にその平面上に沿って前後方向（図４の左右方向）にそれぞれ設置したガイド部材１８ａ，１８ｂと、ガイド部材１８ａ，１８ｂの外周面にそれぞれ設けた前後動自在な移動部材１９ａ，１９ｂと、移動部材１９ａ，１９ｂ上に固定された第１ワーク台８を前後方向に移動させる駆動源としての第１エアシリンダ２０を有している。なお、ガイド部材１８ａ，１８ｂの後端側は側板１７に固定されている。

下側の第２ワークテーブル７は、各ねじ供給機３，４，５の各ねじ供給口（不図示）付近の上方に位置するようにして、第１ワークテーブル６と平行状態に設置されている。第２ワークテーブル７の前部側は支持部材２１ａ，２１ｂを介してベース台２上に固定され、第２ワークテーブル７の後部側は側板１７に固定されている。また、第２ワークテーブル７は、待機時（図１〜図４の状態）にその上の第２ワーク台９が第１ワークテーブル６の前部側から露出するように、前後方向の幅が第１ワークテーブル６よりも長く形成されている。

第２ワークテーブル７上に設けた第２移動機構１１は、第２ワークテーブル７の両側にその平面上に沿って前後方向（図４の左右方向）にそれぞれ設置したガイド部材２２ａ，２２ｂと、ガイド部材２２ａ，２２ｂの外周面にそれぞれ設けた前後動自在な移動部材２３ａ，２３ｂと、移動部材２３ａ，２３ｂ上に固定された第２ワーク台９を前後方向に移動させる駆動源としての第２エアシリンダ２４を有している。なお、ガイド部材２２ａ，２２ｂの後端側は側板１７に固定されている。

前記第１、第２の各エアシリンダ２０、２４には、シリンダロッドの伸長位置に基づいて第１、第２の各ワーク台８，９の位置（ワーク待機位置とねじ締め位置）をそれぞれ検出する位置検出センサ２５ａ，２５ｂ（第２ワークテーブル７側は不図示）が設けられている。

第１、第２の各ワークテーブル６，７のねじ締め位置付近に対応した位置には、各ドライバユニット１２，１３，１４のドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａが前記各ねじ供給口（不図示）まで下降できるように開口部６ａ，６ｂ，６ｃ（第２ワークテーブル７側は不図示）が設けられている。

所定の間隔を設けて一列に設置されたドライバユニット１２，１３，１４は、前記した各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａと、各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａをそれぞれ回転駆動する各モータ１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ等を有している。各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａの先端部は、ねじ頭部４０ａ（図５参照）に形成された係合溝４０ｂに係合可能な形状に形成されており、この先端部はねじを磁力によって保持可能なように磁化されている。

昇降機構１６は、側板１７の両側に上下方向に沿って設置したガイド軸２６ａ，２６ｂと、ガイド軸２６ａ，２６ｂの外周面にそれぞれ設けた上下動自在な上下動部材２７ａ，２７ｂ（図３参照）と、上下動部材２７ａ，２７ｂに固定された固定板１５（ドライバユニット１２，１３，１４）を上下方向に移動させる駆動源としての第３エアシリンダ２８を有している。なお、ガイド部材２６ａ，２６ｂの下端側は第１ワークテーブル６に固定されている。

側板１７の上部に設けた第３エアシリンダ２８には、シリンダロッド２８ａの伸長位置に基づいて上下方向に直線的に移動する各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａの位置（最下位位置から最上位位置に向けて、ねじ供給口の位置、第２ワーク台９上のワーク位置、第１ワーク台８上のワーク位置、ドライバビット待機位置）をそれぞれ検出する４つの位置検出センサ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄが設置されている。

側板１７は、その背面に設置した固定板３０ａ，３０ｂによってベース台２上に固定されている。また、側板１７には、ドライバビット待機位置（図１の状態）付近に位置するようにして、各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａの先端部にねじを正常に保持しているか否かを検出する非接触式のねじ検出センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄがそれぞれ設置されている。

ベース台２に設けた制御ユニット３２は、前記各位置検出センサ２５ａ，２５ｂ（第２エアシリンダ２５側の各位置検出センサは不図示）、２９ａ〜２９ｄからの各検出信号と、予め設定されている動作手順に基づいて、第１、第２、第３の各エアシリンダ２０，２４，２８の作動および作動タイミング制御、各モータ１２ｂ，１３ｂ，１４ｂの回転制御等を行い、一連のねじ締め作業を実行する。以下、前記ねじ締め装置１によるねじ締め作業を、図６に示すフローチャートを参照して説明する。

第１、第２の各ワーク台８，９が初期位置であるワーク待機位置（図１〜図４の状態）のときに、作業者が第１、第２の各ワーク台８，９上に第１、第２の各ワーク３３ａ，３３ｂ（第１ワーク３３ａと第２ワーク３３ｂは同じもの）をそれぞれ載置した後にスタートスイッチ３４をＯＮし、制御ユニット３２からの信号に基づいて第３エアシリンダ２８を作動させる（ステップＳ１）。第３エアシリンダ２８の作動により、昇降機構１６によってドライバビット待機位置（図１〜図４の状態）にあるドライバユニット１２，１３，１４を固定板１５と一体的に下降させる（ステップＳ２）。

そして、先ず各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａの先端部がねじ供給機３，４，５の各ねじ供給口（不図示）付近まで下降すると、位置検出センサ２９ａからの検出信号の出力に基づいて一旦停止して、磁力によりねじを保持する（ステップＳ３）。そして、第３エアシリンダ２８の作動により、昇降機構１６によってドライバユニット１２，１３，１４を固定板１５と一体的に上降させる（ステップＳ４）。そして、位置検出センサ２９ｄからの検出信号に基づいて各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａをドライバビット待機位置で停止させる。

このとき、ねじ検出センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄにより、各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａの先端部にねじが正常に保持されているか否かを検出する（ステップＳ５）。ステップＳ５で、各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａにねじが正常に保持されていることを検出した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）には、次に第１エアシリンダ２０を作動させる（ステップＳ６）。なお、ねじ検出センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄにより、各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａのいずれかがねじを保持していないことを検出した場合（ステップＳ５：ＮＯ）には、以後の動作を停止し、ねじの保持不良が発生していることを、例えば警告灯（不図示）を点灯（または点滅）させて作業者に報知する。

そして、ステップＳ６で、各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａにねじが正常に保持されている状況で、第１エアシリンダ２０の作動により、第１移動機構１０によって第１ワークを載置した第１ワーク台８を、開口部６ａ，６ｂ，６ｃを設けたねじ締め位置に移動させる（ステップＳ７）。そして、位置検出センサ２５ａからの検出信号に基づいて第１ワーク台８をねじ締め位置で停止させる。

そして、第３エアシリンダ２８の作動により、昇降機構１６によってドライバユニット１２，１３，１４を固定板１５と一体的に下降させる（ステップＳ８）。そして、位置検出センサ２９ｃからの検出信号に基づいて各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａのねじを保持した先端部をねじ締め位置で停止させる。

そして、各モータ１２ｂ，１３ｂ，１４ｂを回転駆動して、回転する各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａにより第１ワーク台８上の第１ワーク３３ａをねじ締めする（ステップＳ９）。この際、各ドライバユニット１２，１３，１４内に設けたトルクセンサ（不図示）が、所定の締めトルク値に達したことを検出すると、各モータ１２ｂ，１３ｂ，１４ｂの回転駆動を停止してねじ締め動作を終了する。

このねじ締め動作が終了すると、第３エアシリンダ２８の作動により、昇降機構１６によってドライバユニット１２，１３，１４を固定板１５と一体的に上降させる（ステップＳ１０）。そして、位置検出センサ２９ｄからの検出信号に基づいて各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａをドライバビット待機位置で停止させる。

そして、第１エアシリンダ２０の作動により、ねじ締めされた第１ワークを載置した第１ワーク台８を、第１移動機構１０によってワーク待機位置に移動させる（ステップＳ１１）。そして、位置検出センサ２５ｂからの検出信号に基づいて第１ワーク台８をワーク待機位置で停止させる。

そして、前記した第１ワーク台８上の第１ワーク３３ａに対するねじ締め作業（ステップＳ１〜Ｓ１１）と同様にして、第２ワーク台９上の第２ワーク３３ｂに対するねじ締め作業を実行する（ステップＳ１２）。

そして、前記した第１ワーク台８上の第１ワーク３３ａに対するねじ締め作業と、第２ワーク台９上の第２ワーク３３ｂに対するねじ締め作業の終了後、第３エアシリンダ２８の作動により、前記したように昇降機構１６によってドライバユニット１２，１３，１４を固定板１５と一体的に下降させ、各ねじ供給口（不図示）で各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａの先端部にねじを保持した後に、各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａをドライバビット待機位置まで上昇させる間に、作業者がワーク待機位置にある第１、第２の各ワーク台８、９上のねじ締めされた第１、第２の各ワーク３３ａ，３３ｂを取り外し、次のワークを第１，第２の各ワーク台８，９上にそれぞれ載置する。

以下、前記した一連のねじ締め作業（ステップＳ１〜Ｓ１２）を繰り返す。また、前記した一連のねじ締め作業を途中で停止する場合は、作業者が停止ボタン（不図示）を押圧することによりねじ締め作業が停止する。

このように、本実施形態に係るねじ締め装置によれば、昇降機構１６による各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａの昇降動作と、第１、第２の各移動機構１０，１１による第１、第２の各ワーク台８，９の移動動作のみで、各ドライバビット１２ａ，１３ａ，１４ａへのねじの保持から第１、第２の各ワーク３３ａ，３３ｂに対するねじ締め作業を行うことができるので、ワークに対するねじ締め作業をより効率よく行うことが可能となる。

また、第１、第２の各移動機構１０，１１と昇降機構１６の各駆動源としてエアシリンダ（第１、第２、第３の各エアシリンダ２０，２４，２８）を用いたことにより、簡易な構成で第１、第２の各移動機構１０，１１と昇降機構１６を作動させることができる。

なお、前記した実施形態では、本発明に係る部品組付け装置をねじ締め装置に適用した例であったが、これ以外にも、例えばリベットでワークをかしめるリベットかしめ装置などにも本発明を適用することが可能である。

本発明の実施形態に係るねじ締め装置を示す斜視図。本発明の実施形態に係るねじ締め装置を示す正面図。本発明の実施形態に係るねじ締め装置を示す平面図。本発明の実施形態に係るねじ締め装置を示す側面図。ねじを示す斜視図。本発明の実施形態に係るねじ締め装置によるねじ締め作業を示すフローチャート。

符号の説明

１ねじ締め装置（部品組付け装置）
３，４，５ねじ供給機（部品供給手段）
６第１ワークテーブル
７第２ワークテーブル
８第１ワーク台（ワーク載置手段）
９第２ワーク台（ワーク載置手段）
１０第１移動機構
１１第２移動機構
１２，１３，１４ドライバユニット
１２ａ，１３ａ，１４ａドライバビット（組付け手段）
１２ｂ，１３ｂ，１４ｂモータ
１６昇降動機構
２０第１エアシリンダ
２４第２エアシリンダ
２８第３エアシリンダ
２５ａ，２５ｂ位置検出センサ（ワーク位置検出センサ）
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ位置検出センサ（組付け手段位置検出センサ）
３２制御ユニット
３３ａ第１ワーク
３３ｂ第２ワーク

Claims

少なくとも１つ以上の部品供給手段と、前記部品供給手段の数に応じて該部品供給手段に設けた部品供給口と、前記部品供給口の上方側に設置され、前記部品供給口から供給される部品をワークに対して組付けるための組付け手段と、前記ワークを取り外し自在に載置するワーク載置手段と、を有する部品組付け装置において、
前記組付け手段に対して部品を組付ける部品組付け位置と前記部品供給口に停止自在に昇降させる昇降手段と、
前記ワーク載置手段をワーク待機位置と前記部品組付け位置に停止自在に移動させる移動手段と、を備え、
前記組付け手段が待機する待機位置が、前記部品組付け位置の上方側に位置している、
ことを特徴とする部品組付け装置。
前記昇降手段は、前記組付け手段を昇降させるための昇降機構と、前記昇降機構の駆動源としてのエアシリンダと、前記昇降機構により昇降する前記組付け手段の位置を検出する組付け手段位置検出センサとを有し、部品を前記組付け手段に保持させるときは、前記組付け手段位置検出センサからの検出信号に基づいて前記組付け手段を待機位置から前記部品供給口まで下降させ、前記組付け手段に保持した部品をワークに組付けるときは、前記組付け手段位置検出センサからの検出信号に基づいて前記組付け手段を待機位置から前記部品組付け位置まで下降させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の部品組付け装置。
移動手段は、前記ワーク載置手段を移動させるための移動機構と、前記移動機構の駆動源としてのエアシリンダと、前記移動機構により移動する前記ワーク載置手段の位置を検出するワーク位置検出センサとを有し、前記昇降機構が前記組付け手段を待機位置から前記部品供給口まで下降させるときには、前記ワーク位置検出センサからの検出信号に基づいて前記ワーク載置手段をワーク待機位置に停止させると共に、前記昇降手段が前記組付け手段を待機位置から前記部品組付け位置まで下降させる前に、ワークを載置した前記ワーク載置手段をワーク待機位置から前記部品組付け位置に移動させる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の部品組付け装置。
前記移動手段は、前記部品供給口と前記待機位置との間に設けた平板状のワークテーブル上に設置されており、前記ワークテーブルの前記部品組付け位置に対応する部分が開口している、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部品組付け装置。
前記ワークテーブルを上下方向に所定の間隔を設けて複数設置し、前記各ワークテーブル上に、前記ワーク載置手段を載置する前記移動手段をそれぞれ設置する、
ことを特徴とする請求項４に記載の部品組付け装置。
前記組付け手段が前記部品供給口から部品を正常に保持したか否かを検出する部品検出センサを設置した、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の部品組付け装置。
前記組付け手段は、部品としてのねじをワークに締付ける電動ドライバである、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の部品組付け装置。