JP2013078835A

JP2013078835A - 軸状部品の挿入方法

Info

Publication number: JP2013078835A
Application number: JP2011231142A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Aoyama; 好高青山; Shoji Aoyama; 省司青山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-10-03
Filing date: 2011-10-03
Publication date: 2013-05-02

Abstract

【課題】供給ロッドの先端部に保持した軸状部品を、受入孔に挿入する挿入方法。
【解決手段】受入孔９の中心線Ｘに対して軸状部品１の軸部３の中心線Ｙが傾斜した姿勢で供給ロッド３６が進出し、軸状部品１の軸端角部５の一部が受入孔９内に進入したときに供給ロッド３６の進出を停止し、相前後して軸状部品１に対する供給ロッド３６の保持力が消滅し、保持力消滅に伴って軸状部品１が回動起立し、軸端角部５が開口角部１１に擦れながら軸部３の中心線Ｙが受入孔９の中心線Ｘに合致して軸状部品１の軸部３を受入孔９に挿入する。
【選択図】図１

Description

この発明は、軸状部品の挿入方法に関している。

特許第２５１９５１０号公報には、軸状部品を受入孔に挿入するのに際して、供給ロッドの先端部に磁石で保持した軸状部品を受入孔の直前、すなわち受入孔から少し離れた箇所まで進出させて停止し、その後、磁力を消滅させて軸状部品を回動起立させながら受入孔内に落下させることが記載されている。

特許第２５１９５１０号公報

上記特許文献に記載されている軸状部品は、その先端部がテーパ形状とされているので、受入孔の上位から落下させてもテーパ部先端が受入孔から逸れにくくなっている。

しかし、上記のようなテーパ部が形成されている場合であっても、テーパ部先端を受入孔の真上に到達させてから落下する必要があるので、軸状部品の供給落下軌跡を正確に維持しなければ、テーパ部先端が受入孔から外れる虞がある。

本発明は、上記の問題点を解決するために提供されたもので、軸状部品が受入孔からずれた位置関係になっていても確実に挿入できる軸状部品の挿入方法の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、軸部が断面円形とされその端面の外周部が円形の軸端角部とされた軸状部品を供給の対象とするものであり、進退動作をする供給ロッドの先端部に保持された軸状部品を、供給の目的箇所である円形の開口角部を有する受入孔に挿入するために、この受入孔の中心線に対して前記軸部の中心線が傾斜した姿勢で前記供給ロッドを進出させ、前記軸端角部の一部が前記開口角部から前記受入孔内に進入したときに供給ロッドの進出を停止するのと相前後して軸状部品に対する供給ロッドの保持力を消滅させ、この保持力消滅に伴って軸状部品を回動起立させ、この回動起立の過渡期に前記軸端角部が前記開口角部に擦れながら前記軸部の中心線が前記受入孔の中心線に合致して前記軸部が前記受入孔に挿入されることを特徴とする軸状部品の挿入方法である。

受入孔の中心線に対して軸部の中心線が傾斜した姿勢で供給ロッドを進出させ、軸端角部の一部が開口角部から受入孔内に進入したときに供給ロッドの進出を停止するのと相前後して軸状部品に対する供給ロッドの保持力を消滅させ、この保持力消滅に伴って軸状部品を回動起立させ、この回動起立の過渡期に軸端角部が開口角部に擦れながら軸部の中心線が受入孔の中心線に合致して軸部が受入孔に挿入される。

このように軸状部品が回動起立をして行くのにともなって軸端角部が開口角部に擦れながら擦れ箇所が移動してゆくものであるから、開口角部の円弧線に軸端角部の円弧線が交差した状態で擦れ、軸状部品の回動起立にともなって上記両円弧線の交差角が小さくなり、最終的には軸部の中心線が受入孔の中心線に合致して、挿入が完了する。このような両円弧線の交差した状態での擦れ現象が進行するので、受入孔に対して軸状部品の端面がずれた相対位置関係、つまり軸部の中心線が受入孔の中心線から大きくずれていても、軸部の中心線が受入孔の中心線に合致してゆき円滑な挿入がなされる。

上記のように、軸端角部の一部が開口角部から受入孔の空間内に進入していれば、その後は軸状部品の回動起立にともなう上記両円弧線の擦れ現象が擦れ点を移動しながら遂行されるので、受入孔の円弧線によって軸部の中心位置が修正されて、軸部の中心線が受入孔の中心線に合致してゆき、受入孔の内径寸法と軸状部品の端面部の直径寸法の差がわずかであっても、円滑に挿入することが可能となる。

さらに、軸端角部の一部が開口角部から受入孔の空間内に進入するということは、換言すると、大きな受入孔に小さな軸端角部が進入することであるから、軸端角部が受入孔から外れることがなく、挿入の初期動作が確実に実行される。上記空間内への進入が受入孔の片側にずれていても、上記擦れ現象で位置修正がなされて、確実な挿入がなされる。

本願発明は、上述のような方法発明であるが、以下に記載する実施例から明らかなように、特定の挿入挙動をなし得る装置発明として存在させることができる。

装置全体の側面図と要部の断面図である。軸部が受入孔に進入する過渡状態を示す図である。軸状部品の軸部を示す側面図である。

つぎに、本発明の軸状部品の挿入方法を実施するための形態を説明する。

図１〜図３は、本発明の実施例１を示す。

最初に、軸状部品について説明する。

本発明によって挿入される軸状部品は、断面円形の真っ直ぐな軸部品、頭部付きのボルトなど種々なものがある。この実施例においては、図１に示すような頭部付きのボルトである。ボルト１は、六角形の頭部２と断面円形の軸部３によって構成され、その端部は図３に示されている。軸部３の端面４は円形であり、同図の（Ａ）と（Ｂ）その直径が軸部３の直径とほぼ同じとされている。そして、前記端面４の外周部が円形の軸端角部５とされている。同図（Ｃ）は、雄ねじ部分の先端側が次第に小径となっており、端面４と軸端角部５が形成されている。同図（Ｄ）は、孔への差込みを行いやすくするために、小径のリード部７が設けられており、端面４と軸端角部５が形成されている。さらに、同図（Ｅ）は、雄ねじのない軸部３の先端側にテーパ部７Ａが形成されたもので、端面４と軸端角部５が形成されている。図３（Ａ）に示したボルト１の各部寸法は、頭部２の角部間寸法は１４ｍｍ、軸部３の直径と長さがそれぞれ９ｍｍと４５ｍｍである。そして、軸端角部の直径は８．９ｍｍである。また、後述の受入孔の内径は９．５ｍｍである。

軸部３の端部形状としては図３に示すように、色々なものがあり、その一例として図３（Ｂ）に示すものがある。この例は、雄ねじの端部に短い円筒状の延長部６が形成されているものであり、延長部６の外径は雄ねじ部分とほぼ同じであり、したがって同図（Ａ）に示す軸端角部５が形成されている。

本発明においては上記のような軸端角部５を有するものを挿入の対象としている。

つぎに、挿入過程について説明する。

供給の目的箇所である受入孔９は円形の孔であり、固定治具などで静止状態とされた部品１０に、鉛直方向に開けられている。符号１１は受入孔９の開口角部であり、円形である。この開口角部９の内径寸法も９．５ｍｍとされている。

本実施例で挿入の対象とされる軸状部品は、図３（Ａ）または（Ｂ）に示す端部形状のものである。図３（Ｃ）、（Ｄ）および（Ｅ）のような端部形状であっても、（Ａ）や（Ｂ）のものと同様な軸端角部が形成されており、挿入挙動も同様である。後述の進退動作をする供給ロッド３６の先端部に、ボルト１が保持されて前記受入孔９に挿入される。受入孔９の中心線Ｘは鉛直方向であり、これに対して軸部３の中心線Ｙを傾斜させて前記供給ロッド３６が進出するようになっている。受入孔９の中心線Ｘに対する軸部３の中心線Ｙの傾斜角は、角度θ１で示され、それは２５度である。

軸部３が受入孔９の方へ移行されてくると、軸端角部５の一部が開口角部１１から受入孔９の空間内に進入し、この時点で供給ロッド３６の進出を停止する。この停止と同時にボルト１に対する供給ロッド３６の保持力を消滅させ、この保持力消滅に伴ってボルト１を落下させながら回動起立をさせる。

この回動起立の過渡期に軸端角部５が開口角部１１に擦れながら軸部３の中心線Ｙが受入孔９の中心線Ｘに合致して軸部３が受入孔９に挿入される。

図２のＡ１〜Ａ３は、受入孔９に軸部３に進入して停止した状態を示す図であり、厳密にはＡ２における軸端角部５は楕円形であるが、理解しやすくするために、円形で図示してある。Ａ１は斜視図、Ａ２は平面図、Ａ３は断面図である。

この進入停止状態では、Ａ３に示すように、軸端角部５の最下点１３が受入孔９の空間内に進入している。つまり、最下点１３が、開口角部１１を含む仮想平面を通過して受入孔９の空間内に位置している。そして、ここではＡ２に示すように、受入孔９の中心線Ｘに対して軸部３の中心線Ｙがずれており、このずれ量は上下オフセット長さＬ１と左右オフセット長さＬ２として示されている。

このような進入停止状態となっているときに、ボルト１に対する供給ロッド３６の保持力を解除すると、図２のＢ１〜Ｂ３に示すように、角度θ１の傾斜をなしている軸部３は起立方向へ回動すなわち揺動しながら落下してゆく。この回動起立の初期の段階で、軸端角部５の円弧線が開口角部１１の円弧線に接触点１４において接触し、ここが擦れ箇所となる。軸部３が受入孔９に対して角度θ１の傾斜をなしているので、真横から見ると図２Ａ３やＢ３に示すように、軸端角部５の円弧線が開口角部１１の円弧線に交差した状態で接触点１４において接触している。

この状態で回動起立が進行すると、軸端角部５が開口角部１１に擦れながら接触点１４が移動する。この移動によって、前記上下オフセット長さＬ１と左右オフセット長さＬ２が縮小され、中心線Ｙが中心線Ｘに沿うように移動し両中心線がほぼ合致して軸部３が受入孔９に挿入される。この状態がＢ２であり、理解しやすくするために、軸部３の直径と受入孔９の内径の差を誇張して図示してある。なお、図１（Ｃ）に示されている角度θ１は、同図（Ｂ）に示されている角度θ１よりも小さくなっている。

上記のように、軸部３の起立回動の際に、接触点１４が開口角部１１の円弧線に沿って移動するので、上下オフセット長さＬ１と左右オフセット長さＬ２を縮小しながら、受入孔９の開口部（開口角部）に対する軸部３のずれが矯正される。

ボルト１に対する供給ロッド３６の保持力消滅の時期は、上述のように、軸端角部５の一部が開口角部１１から受入孔９内に進入したときとされている。一方、この時期を、軸端角部５の一部が開口角部１１から受入孔９内に進入したときよりもやや早めたり、遅めたりすることができる。つまり、供給ロッド３６の進出停止時点に相前後させるのである。このような時間幅を付与しても、上述のように、上下オフセット長さＬ１と左右オフセット長さＬ２を縮小しながら、受入孔９の開口部（開口角部１１）に対する軸部３のずれの矯正が円滑になされる。ただし、保持力消滅の時期は、前記最下点１３が開口角部１１を通過した後でなければならない。これは、最下点１３が受入孔９内に進入する前に前記保持力を解除すると、何等かの外力で最下点１３が受入孔９の開口部から逸れる虞があるからである。

なお、開口角部１１、軸端角部５は角張っているが、通常の面取り加工を施すことによって、上記擦れ現象をより滑らかにすることができる。

つぎに、供給ロッドについて説明する。

供給ロッドは、部品供給ユニットに含まれる機構である。供給ロッドを進退させるための機構や、供給ロッドの先端部にボルトを保持する機構としては、色々なものがある。ここでは、供給ロッドの進退駆動手段としてエアシリンダが採用され、ボルトを保持する手段として永久磁石が採用されている。

部品供給ユニット１００は、部品の種類、供給の目的箇所の形状などによって、供給ロッドが斜め下方へ延びた形式のものや水平方向に延びた形式のものなど種々なタイプが採用される。ここでは、斜め下方に延びたタイプである。

図１（Ａ）は、部品供給ユニット１００の断面図である。パーツフィーダ３２から送出されたボルト１は供給管３３の端部に設けたストッパ片３４に当たって停止する。この停止したボルト１は出口開口３５から横方向に出て、供給ロッド３６の先端部に保持される。供給ロッド３６が斜め下方に進出してボルト１が受入孔３に挿入されるようになっている。この挿入は、ボルト１を供給ロッド３６の先端部に保持する力が消去されることによって行われる。

ボルト１を供給ロッド３６の先端部に保持する力は、永久磁石３７の吸引力を活用している。この吸引磁力を消滅させるために、永久磁石３７をボルト１から離隔させるような構造が採用されている。供給ロッド３６は内外二重構造とされ、中空のアウター軸３８内に摺動可能な状態でインナー軸３９が挿入してある。インナー軸３９の先端に永久磁石３７が固定され、永久磁石３７とアウター軸３８が供給ロッド３６の端部において一平面上に整列して、頭部４の密着面３０を形成している。

この密着面３０は、供給ロッド３６の中心線Ｚに対して傾斜している。この傾斜面（密着面３０）に吸引されているボルト１が受入孔９の中心線Ｘに対して角度θ１の傾斜をするように、中心線Ｚに対する密着面３０の傾斜角度が設定されている。

インナー軸３９にはその直径方向に延びている規制ピン４０が固定され、アウター軸３８のストローク方向に開けた長孔４１から外部に突出している。インナー軸３９とアウター軸３８の間に圧縮コイルばね４２が介装され、これによってインナー軸３９に押出し方向の張力が付与され、この張力は規制ピン４０が長孔４１の下端に当たっていることによって、図１（Ａ）に示す位置関係が設定されている。

アウター軸３８の先端部の片側にストッパ部材４３が突出した状態で形成されており、ストッパ片３４に受け止められたボルト１が永久磁石３７に吸引され、出口開口３５を経て供給ロッド３６の先端部に移動する。このときに頭部４がストッパ部材４３で受け止められて、供給ロッド３６に対するボルト１の相対位置が決定される。

供給ロッド３６全体は断面円形の外筒４５内に収容され、外筒４５に取り付けたエアシリンダ４６のピストンロッド４７が供給ロッド３６に結合されている。外筒４５の外側面にエアシリンダ４８が固定され、そのピストンロッド４９に係合片５０が結合してある。この係合片５０は、外筒４５のストローク方向に開けた長孔５１を貫通して外筒４５の内部に突出している。この係合片５０と規制ピン４０は供給ロッド３６の進出後に衝合できるように、両者の相対位置が設定されている。

インナー軸３９が後退して永久磁石３７がボルト１から離れると、ボルト１に対する吸引力が消滅するので、ボルト１は落下しながら回動（揺動）し起立してゆく。このような回動起立を実行するために、前述のストッパ部材４３がアウター軸３８の先端部に形成されている。このストッパ部材４３は、供給ロッド３６の下側の位置に形成されており、その内面は頭部２を受け止める停止面２６とそれに連なる傾斜した制御面２７によって形成されている。制御面２７は、その形状が平面または樋型の円弧面とされ、永久磁石３７の吸引力が消滅してボルト１が落下するときに、頭部２がその表面上を滑動しながら下降し、そのときに軸部３が回動起立の挙動軌跡をなすように、その傾斜角度が設定されている。つまり、制御面２７はその先端角部２８がボルト１の中心線Ｙに接近する方向に傾斜しているので、ボルト１に回動起立の落下軌跡が付与される。

上記の角度θ１は２５度であるが、この角度は１５度〜４０度の範囲に設定される。角度が１５度未満であると、ボルト１が鉛直方向に近づき過ぎて、前述の回動起立が緩慢となり、接触点１４における擦れ作用が十分に確保できないこととなる。また、角度が４０度を超えると、ボルト１が傾きすぎているために、落下に伴う回動起立の回動角度が十分に確保できなくなる。

つぎに、部品供給ユニットの動作を説明する。

図１（Ａ）は、ボルト１が供給ロッド３６の先端部に永久磁石３７によって保持されている状態を示している。エアシリンダ４６によって供給ロッド３６が進出し、ボルト１の軸端角部５が受入孔３の空間内に進入した箇所で供給ロッド３６の進出が停止される。すなわち、図１（Ｂ）および図２Ａ１〜Ａ３の状態で供給ロッド３６の進出が停止される。この停止に引き続いて、エアシリンダ４８の動作で係合片５０が引き戻されると、係合片５０が規制ピン４０に衝合して圧縮コイルばね４２を縮めながらインナー軸３９が引き上げられる。このようなインナー軸３９の変位によって永久磁石３７がボルト１から遠ざかるので、ボルト１に対する吸引保持力が実質的に消滅し、ボルト１は供給ロッド３６の密着面３０から離れて落下してゆく。この落下の途上で前述のようなＢ１〜Ｂ３に示した過程を経て、軸部３が受入孔９内に挿入される。挿入される過渡状態は、図１（Ｃ）に示されている。

なお、上記各種のエアシリンダに換えて、進退出力をする電動モータを採用することもできる。また、上記永久磁石を電磁石や空気吸引式の保持手段に置き換えることも可能である。

上述の動作は、一般的に採用されている制御手法で容易に行わせることが可能である。制御装置またはシーケンス回路からの信号で動作する空気切換弁や、エアシリンダの所定位置で信号を発して前記制御装置に送信するセンサー等を組み合わせることによって、所定の動作を確保することができる。

以上に説明した実施例１の作用効果は、つぎのとおりである。

受入孔９の中心線Ｘに対して軸部３の中心線Ｙが傾斜した姿勢で供給ロッド３６を進出させ、軸端角部５の一部が開口角部１１から受入孔９内に進入したときに供給ロッド３６の進出を停止するのと相前後してボルト１に対する供給ロッド３６の保持力を消滅させ、この保持力消滅に伴ってボルト１を回動起立させ、この回動起立の過渡期に軸端角部５が開口角部１１に接触点１４において擦れながら軸部３の中心線Ｙが受入孔９の中心線Ｘに合致して軸部３が受入孔９に挿入される。

このようにボルト１が回動起立をして行くのにともなって軸端角部５が開口角部１１に擦れながら擦れ箇所（接触点１４）が移動してゆくものであるから、開口角部５の円弧線に軸端角部１１の円弧線が交差した状態で擦れ、ボルト１の回動起立にともなって上記両円弧線の交差角が小さくなり、最終的には軸部３の中心線Ｙが受入孔９の中心線Ｘに合致して、挿入が完了する。このような両円弧線の交差した状態での擦れ現象が進行するので、受入孔９に対してボルト１の端面がずれた相対位置関係、つまり軸部３の中心線Ｙが受入孔９の中心線Ｘから大きくずれていても、軸部３の中心線Ｙが受入孔９の中心線Ｘに合致してゆき円滑な挿入がなされる。

上記のように、軸端角部５の一部が開口角部１１から受入孔９の空間内に進入していれば、その後はボルト１の回動起立にともなう上記両円弧線の擦れ現象が擦れ点（接触点１４）を移動しながら遂行されるので、受入孔９の円弧線によって軸部３の中心位置が修正されて、軸部３の中心線Ｙが受入孔９の中心線Ｘに合致してゆき、受入孔９の内径寸法と軸部３の端面４の直径寸法の差がわずかであっても、円滑に挿入することが可能となる。

さらに、軸端角部５の一部が開口角部１１から受入孔９の空間内に進入するということは、換言すると、大きな受入孔９に小さな軸端角部５の最下点１３が進入することであるから、軸端角部５が受入孔９から外れることがなく、挿入の初期動作が確実に実行される。上記空間内への進入が受入孔９の片側にずれて上下オフセット長さＬ１や左右オフセット長さＬ２が存在していても、上記擦れ現象で位置修正がなされて、確実な挿入がなされる。

前記ストッパ部材４３の内面に制御面２７が形成され、この制御面２７は、その先端角部２８が供給ロッド３６の先端に保持されたボルト１の中心線Ｙに接近する側に傾斜している。したがって、ボルト１が落下してゆくときには、軸部３の挙動軌跡が回動起立の状態になり、前述の接触点１４の擦れ移動が確実に達成される。このため、ボルト１の中心線Ｙの受入孔９の中心線Ｘに対する上下オフセット長さＬ１や左右オフセット長さＬ２の矯正・消滅が果たされる。

上述のように、本発明の装置によれば、軸状部品が受入孔からずれた位置関係になっていても確実に受入孔に挿入できる。したがって、自動車の車体組立工程や、家庭電化製品の板金組立工程などの広い産業分野で利用できる。

１ボルト
２頭部
３軸部
４端面
５軸端角部
９受入孔
１１開口角部
１３最下点
１４接触点
３６供給ロッド
３７永久磁石
４３ストッパ部材
Ｌ１上下オフセット長さ
Ｌ２左右オフセット長さ
１００部品供給ユニット

Claims

軸部が断面円形とされその端面の外周部が円形の軸端角部とされた軸状部品を供給の対象とするものであり、
進退動作をする供給ロッドの先端部に保持された軸状部品を、供給の目的箇所である円形の開口角部を有する受入孔に挿入するために、この受入孔の中心線に対して前記軸部の中心線が傾斜した姿勢で前記供給ロッドを進出させ、前記軸端角部の一部が前記開口角部から前記受入孔内に進入したときに供給ロッドの進出を停止するのと相前後して軸状部品に対する供給ロッドの保持力を消滅させ、この保持力消滅に伴って軸状部品を回動起立させ、この回動起立の過渡期に前記軸端角部が前記開口角部に擦れながら前記軸部の中心線が前記受入孔の中心線に合致して前記軸部が前記受入孔に挿入されることを特徴とする軸状部品の挿入方法。