JP2016204073A

JP2016204073A - 係合装置

Info

Publication number: JP2016204073A
Application number: JP2015084889A
Authority: JP
Inventors: 猛井浦; Takeshi Iura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2015-04-17
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2035-04-17
Also published as: JP6175095B2

Abstract

【課題】人手を介することなく環状部材を被係合部材へ係合させることができる係合装置を提供する。【解決手段】図（ａ）では、被係合部材６１の中心と環状部材５０の中心はδだけオフセットしている。係合装置１０を下げる。すると、傾斜下面２６Ｒが斜めに滑り落ちる。図（ｂ）に示すように、被係合部材６１の中心に環状部材５０の中心が良好に合致する。図（ｃ）に示すように、開口部５５で且つゲート５４の自由端近傍が、被係合部材６１の真上に到達するように、環状部材５０は位置決めされている。図（ｂ）で、基体部１２を下げる。すると、図（ｄ）に示すように、一対のガイドロッド１４Ｌ、１４Ｒで案内されつつ、基体部１２、一対の把持爪１３Ｌ、１３Ｒ及び環状部材５０が下がる。図（ｅ）に示すように、被係合部材６１の穴６３に、ゲート５４が通る。【選択図】図１０

Description

本発明は、開口部を持つ環状部材を、被係合部材へ係合させる係合装置に関する。

図１１は従来の技術の基本構成を説明する図であり、台１０１、１０１に載せてあるミッション付きエンジン１０２に、被係合部材としてのハンガー１０３、１０４をねじ込み、これらのハンガー１０３、１０４に、吊りチェーン１０５のフック（開口部を持つ環状部材）１０６を係合し、吊りチェーン１０５と共にフック１０６を上昇することにより、ミッション付きエンジン１０２を、所定の場所へ搬送する工程が、車両組立ラインに存在する。

フック１０６、１０６をハンガー１０３、１０４に係合する作業は、作業員の手で行われる。
この作業員の負担を軽減する技術が、各種提案されている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。

特許文献１の図１に示されるように、ワーク取付け装置（１）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）は、板状ワーク（Ｗ）の位置決めをなすワークガイド手段（３）と、ハンガー（６）の位置決めをなすハンガー位置決め手段（２）とを備えている。ワークガイド手段（３）で板状ワーク（Ｗ）を位置決めし、ハンガー位置決め手段（２）でハンガー（６）を位置決めすることにより、板状ワーク（Ｗ）とハンガー（６）の中心を合わせる。

次に、「作業者Ｈは、この所要時間内に、ワークガイドワーク３１ａ、３１ｂに沿って板状ワークをクランパー６６に差し込む。」（特許文献１段落番号００３９、第７行〜第８行）。
すなわち、板状ワーク（Ｗ）とハンガー（６）の中心が合致しているため、作業者（Ｈ）は、板状ワーク（Ｗ）をクランパー（６６）に差し込むだけで済み、作業が容易になる。

しかし、特許文献１の技術は、作業者（Ｈ）が作業に従事するため、省力化（無人化）の点では改良の余地がある。加えて、ハンガー位置決め手段（２）とワークガイド手段（３）とが必須の構成要素であるため、ワーク取付け装置（１）は複雑で高価な構造物となる。
人手が必要である点と、複雑で高価な装置が必要である点に改良の余地がある。

省力化が強く求められると共に、装置の簡略化が求められる中、人手を介することなく環状部材を被係合部材へ係合させることができると共に位置合わせ手段が不要であるような係合装置が望まれる。

特開２００７−１２６７０１号公報

本発明は、人手を介することなく環状部材を被係合部材へ係合させることができると共に位置合わせ手段が不要である係合装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、開口部を持つ環状部材を、被係合部材へ係合させる係合装置であって、
搬送機構で支持され三次元的に移動する基体部と、
この基体部に接離自在に取付けられ前記環状部材を挟む傾斜面を有する一対の把持爪と、
前記把持爪を互いに接近する又は離れるように移動する爪移動機構と、
前記基体部に前記一対の把持爪の移動方向に直交する方向へ移動可能に取付けられる一対のガイドロッドと、
前記ガイドロッドの先端に設けられ前記被係合部材に当接し位置決めすることで前記基体部を前記被係合部材に位置決めする一対の当接片とを備え、
前記当接片を前記被係合部材に当接し位置決めした状態で、前記ガイドロッドに沿って前記基体部を前記被係合部材に接近させ、前記把持爪が把持する前記環状部材を前記被係合部材に係合可能にしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の係合装置であって、
前記当接片が前記被係合部材に当接した際の反力によって、前記係合装置全体が前記被係合部材の位置に倣うように、前記基体部の自由移動を可能とするフローチング機構を、前記搬送機構と前記基体部との間に設けたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、係合装置は、基本部と、一対の把持爪と、爪移動機構と、一対のガイドロッドと、一対の当接片とからなり、ワークの位置を合わせる位置合わせ手段は不要である。

また、請求項１の係合装置によれば、当接片を被係合部材に当接し位置決めした状態で、ガイドロッドに沿って基体部を被係合部材に接近させ、把持爪が把持する環状部材を被係合部材に係合するため、人手を介することなく、開口部を持つ環状部材を、被係合部材へ係合させることができる。

結果、請求項１によれば、人手を介することなく環状部材を被係合部材へ係合させることができると共に位置合わせ手段が不要である係合装置が提供される。

請求項２に係る発明では、フローチング機構により、係合装置全体を被係合部材の位置に倣わせることができる。すなわち、被係合部材の位置が所望の位置からずれていても、このずれをフローチング機構で吸収させることができる。結果、被係合部材の位置決めは粗くてよく、ワーク（例えばエンジン）の位置決めはラフでよい。

本発明に係る係合装置の右側面図である。図１の２−２線断面図である。図２の３−３線断面図である。図１の４矢視図である。図１の５−５線断面図である。環状部材の形状を説明する図である。環状部材把持工程を説明する図である。被係合部材の高さを調べる工程を説明する図である。当接部材を被係合部材に当接する工程を説明する図である。環状部材を被係合部材に係合する工程を説明する図である。従来の技術の基本構成を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１に示すように、係合装置１０は、搬送機構１１で搬送される装置である。搬送機構１１は、三次元的移動が容易に実施できるロボットが好適であるが、三次元的な移動が実施できる機構であれば、種類、構造は任意である。

係合装置１０は、搬送機構１１で支持されるフローチング機構３０と、このフローチング機構３０で支持される基体部１２と、この基体部１２に、ｘ軸に沿って（図面表裏方向に）移動可能に取付けられた左右一対の把持爪１３Ｌ、１３Ｒ（Ｌは左、Ｒは右を示す添え字である。以下同様）と、これらの把持爪１３Ｌ、１３Ｒをｘ軸に沿って移動させる爪移動機構４０と、基体部１２に昇降可能に（すなわち、ｚ軸に沿って移動可能に）取付けられたガイドロッド１４Ｌ、１４Ｒと、これらのガイドロッド１４Ｌ、１４Ｒの下端に設けられるガイド片１５Ｌ、１５Ｒとを備えている。

図２に示すように、フローチング機構３０は、基体部１２の上面に固定されｘ軸に沿って延びるｘ軸レール３１と、このｘ軸レール３１に沿って移動するｘ方向スライダ３２と、このｘ方向スライダ３２の上半部に一体形成されy軸に沿って延びるy軸レール３３と、このy軸レール３３に沿って移動するy方向スライダ３４とからなる。このy方向スライダ３４が搬送機構１１に接続される。

図では簡単に示したが、y方向スライダ３４からy軸レール３３が脱落することはなく、ｘ方向スライダ３２からｘ軸レール３１が脱落することがない構造になっている。

搬送機構１１が静止していると、y方向スライダ３４も静止する。静止してるy方向スライダ３４に対して、y軸レール３３は、y軸に沿って移動可能となる。このy軸レール３３及びその下のx方向スライダ３２に対して、x軸レール３１がｘ軸に沿って移動可能となる。すなわち、基体部１２は、ｘ・ｙ方向へ移動可能に、搬送機構１１に支持されている。

このような基体部１２に、メインレール１６が一体的に取付けられ、このメインレール１６に、左右の把持爪１３Ｌ、１３Ｒが移動可能に取付けられている。把持爪１３Ｌ、１３Ｒは、互いに向かい合うくの字状の傾斜面１７Ｌ、１７Ｒを有するスライダであり、下へ延びるバー１８Ｌ、１８Ｌ、１８Ｒを備える。バー１８Ｌ、１８Ｌ、１８Ｒは、後述する環状部材を左右から挟むことで、環状部材の振れや倒れを防止する作用を発揮する。

好ましくは、基体部１２又はメインレール１６に測長器１９を設ける。この例では、メインレール１６からステイ２１を延ばし、このステイ２１の先端（下端）に測長器１９を取付けた。測長器１９は、マイクロノギス、マイクロキャリパー等と呼ばれる測長ツールが好適であるが、種類、形式は任意である。

図３に示すように、左の把持爪１３Ｌは、コ字断面を呈し、中央に溝２２を有し、２本のバー１８Ｌ、１８Ｌを備えている。右の把持爪１３Ｒは、Ｔ字断面を呈し、１本のバー１８Ｒを備えている。右の把持爪１３Ｒの傾斜面１７Ｒが、溝２２に深く進入可能となっている。

図４（この図は背面図であるため左右が逆になる。）に示すように、爪移動機構４０は、例えば、メインレール１６の背面に取付けたアクチュエータ４１と、このアクチュエータ４１から延ばしたねじ軸４２と、このねじ軸４２の先端を回転可能に支持する軸受４３と、左右の把持爪１３Ｌ、１３Ｒから各々延ばしたナット４４Ｌ、４４Ｒとからなる。アクチュエータ４１は、把持トルクを検出するトルクセンサを内蔵するサーボモータが好適である。

ねじ軸４２には、左ねじ部４５Ｌと右ねじ部４５Ｒが切られており、左ねじ部４５Ｌに一方のナット４４Ｌを螺合し、右ねじ部４５Ｒに他方のナット４４Ｒを螺合する。
アクチュエータ４１でねじ軸４２を正転させると、左右のナット４４Ｌ、４４Ｒが同じ速度で接近又は離間し、ねじ軸４２を逆転させると、左右のナット４４Ｌ、４４Ｒが同じ速度で離間又は接近する。

すなわち、爪移動機構４０により、一対の把持爪１３Ｌ、１３Ｒを同期して接近又は離間させる。接近時は、ねじ軸４２の中央で、把持爪１３Ｌと把持爪１３Ｒが噛み合うため、実施例の爪移動機構４０は、いわゆるセンタリング作用を発揮する。

図５に示すように、基体部１２にガイド筒２３Ｌ、２３Ｒが嵌められており、これらのガイド筒２３Ｌ、２３Ｒに各々ガイドロッド１４Ｌ、１４Ｒが挿入され、これらのガイドロッド１４Ｌ、１４Ｒの上端にブリッジ板２４が渡される。ブリッジ板２４がストッパの役割を果たすため、ガイドロッド１４Ｌ、１４Ｒが脱落することはない。すなわち、ガイドロッド１４Ｌ、１４Ｒは、ガイド筒２３Ｌ、２３Ｒで昇降可能に案内される。

一対のガイドロッド１４Ｌ、１４Ｒの下端に、折り曲げ形成した当接片２５Ｌ、２５Ｒが取付けられている。当接片２５Ｌ、２５Ｒは傾斜下面２６Ｌ、２６Ｒを有する。これらの傾斜下面２６Ｌ、２６Ｒは、両方で「ハ」字状を呈する。

さらに、傾斜下面２６Ｌ、２６Ｒに、センタピース２７Ｌ、２７Ｒが付設されている。センタピース２７Ｒは、後述の図９（ｃ）に示すように、傾斜下面２６Ｒの幅方向（ｙ軸方向）略中央に立てられている。センタピース２７Ｌと傾斜下面２６Ｌとの関係も同様である。

次に、環状部材５０の形態を説明する。
図６（ａ）、（ｂ）で従来のフックを説明し、図６（ｃ）で本発明の環状部材５０を説明する。
図６（ａ）に示すように、従来は、人手にて、吊りチェーン１０５下端のフック１０６をハンガー１０３へ係合する。

この係合作業を自動化する場合、図６（ｂ）に示すように、フック１０６を略水平にした状態で、フック１０６の基部１０８を把持する。そして、フック１０６を下げることでハンガー１０３に係合することが考えられる。しかし、フック１０６には、外れ防止を目的とするゲート１０７が付属される。このゲート１０７にフック１０６の基部１０８が接近している。そのため、基部１０８をロボットで把持するとしても、把持エリア１０９が制限され、把持が困難になる。

この点、図６（ｃ）に示す環状部材５０は、直線部５１と、この直線部５１の両端に接続したＵ字部５２、５３と、これらＵ字部５２、５３に渡したゲート５４とからなる。
Ｕ字部５２の先端とＵ字部５３の先端との間が開口部５５となっており、この開口部５５をゲート５４で塞ぐ構造になっている。ゲート５４と直線部５１とは略平行であるため、直線部５１はゲート５４から十分に離間しており、把持エリア５６が十分な大きさに確保できる。

以上の構成からなる係合装置１０の作用を次に述べる。
図７（ａ）に示すように、環状部材５０のＵ字部５２を、例えばロボット５８で把持する。この時の把持姿勢は、ゲート５４が下で、直線部５１が上になるようにする。次に、係合装置１０を、環状部材５０に向かって白抜き矢印のように移動する。

図７（ａ）のｂ−ｂ矢視図である図７（ｂ）に示すように、環状部材５０は左右の把持爪１３Ｌ、１３Ｒのほぼ中間に位置するように把持（保持）されている。この状態で、静止している環状部材５０に対して、係合装置１０を図面手前へ移動する。

図７（ｃ）では、環状部材５０は静止しており、係合装置１０は図左へ移動する。ガイドロッド１４Ｌ、１４Ｒがゲート５４の自由端５４ａ付近に到達したら、係合装置１０の移動を停止する。
次に、図７（ｄ）に示すように、左右の把持爪１３Ｌ、１３Ｒを白抜き矢印のように互いに接近させる。

傾斜面１７Ｌ、１７Ｒのセンタリング作用により、図７（ｅ）に示すように、一対の把持爪１３Ｌ、１３Ｒで環状部材５０が把持された。把持が完了したら、環状部材５０からロボット（図７（ａ）、符号５８）を外す。以降、環状部材５０は係合装置１０に把持される。環状部材５０は、バー１８Ｌ、１８Ｒで挟まれるため、左右に揺れる心配はない。

図８（ａ）に示すように、ミッション付きエンジン５９に被係合部材６１、６２が予め取付けられている。被係合部材６１と被係合部材６２とは、高さが異なる。搬送機構（図２、符号１１）により、係合装置１０はｘ・ｙ・ｚ軸に沿って、三次元的に搬送される。

そこで、図８（ａ）にて、測長器１９を被係合部材６１に向かわせる。
図８（ｂ）に示すように、被係合部材６１に測長器１９を当てることで、被係合部材６１の高さを検出し、この検出情報を搬送機構へ伝達する。高さが異なる被係合部材６２についても同様である。

すなわち、本発明によれば、高さが互いに異なると共にｘ・ｙ方向の位置が不確かである被係合部材６１、６２に対し、環状部材５０を係合することができる。

次に、図９（ａ）に示すように、被係合部材６１へ、係合装置１０を移動し、当接片２５Ｌ、２５Ｒを被係合部材６１に向かわせる。
被係合部材６１の高さは既知である。一方、被係合部材６１の水平方向（ｘ・ｙ方向）位置は、非検出であるため、はばらつきがある。

結果、図９（ｂ）に示すように、被係合部材６１に対して、オフセットした位置に当接片２５Ｌ、２５Ｒが至ることが想定される。
図９（ｂ）のｃ−ｃ線断面図である図９（ｃ）に示すように、被係合部材６１の近傍に当接片２５Ｒが配置される。この状態から、当接片２５Ｒを、y軸に沿って移動する。すると、図９（ｄ）に示すように、被係合部材６１にセンタピース２７Ｒが当たる。この当った形態を、図１０（ａ）に示す。

図１０（ａ）に示すように、被係合部材６１にセンタピース２７Ｒが当たっているものの、被係合部材６１の中心と環状部材５０の中心はδだけオフセットしている。
そこで、係合装置１０を下げる。すると、傾斜下面２６Ｒが環状部材５０の上端右角に当たり、以降、傾斜下面２６Ｒが斜めに滑り落ちる。

結果、図１０（ｂ）に示すように、被係合部材６１の中心に環状部材５０の中心が良好に合致する。なお、このときには、図１０（ｃ）に示すように、開口部５５が被係合部材６１に合致し、且つゲート５４の自由端近傍が、被係合部材６１の真上に到達するように、環状部材５０は位置決めされている。

図１０（ｂ）で、基体部１２を下げる。すると、図１０（ｄ）に示すように、一対のガイドロッド１４Ｌ、１４Ｒで案内されつつ、基体部１２、一対の把持爪１３Ｌ、１３Ｒ及び環状部材５０が下がる。結果、ブリッジ板２４と基体部１２との間が広がる。

図１０（ｅ）に示すように、被係合部材６１の穴６３に、ゲート５４が通る。これで、被係合部材６１に環状部材５０が係合できた。係合が完了したら、把持爪１３Ｌ、１３Ｒを環状部材５０から外す。
以降、図１０（ｆ）に示すように、環状部材５０で被係合部材６１を吊り上げることができる。

以上に述べたように、本実施例によれば、人手を介することなく、無人で、被係合部材６１へ環状部材５０を係合することができ、エンジン等の搬送作業において多いに省力化を図ることができる。

なお、図２に示すフローチング機構３０により、基体部１２等がｘ・ｙ方向に移動可能であるため、図７（ｄ）〜図７（ｅ）では、静止している環状部材５０に対して、基体部１２及び一対の把持爪１３Ｌ、１３Ｒが図面左右方向へ移動する。
同様に、図１０（ｂ）〜図１０（ｄ）では、静止している被係合部材６１に対して、基体部１２、一対の把持爪１３Ｌ、１３Ｒ及び環状部材５０が図面左右方向へ移動する。

すなわち、フローチング機構３０を採用したことにより、位置が不確かな被係合部材６１であっても、被係合部材６１に環状部材５０を倣わせることができる。

尚、搬送機構１１に、フローチング機構３０に相当する機能が含まれている場合には、フローチング機構３０は、省くことができる。
しかし、搬送機構１１が複雑化し、高価になるため、実施例のように、搬送機構１１と基体部１２との間にフローチング機構３０を設けることが推奨される。フローチング機構３０を設けることにより、安価な汎用ロボットを搬送機構１１として採用することができる。

また、実施例では、ワーク（吊り上げ対象物）はミッション付きエンジンであったが、ワークはミッション付きエンジン以外の工業製品でもよく、種類は問わない。

本発明の係合装置は、ミッション付きエンジンの吊り上げ作業に好適である。

１０…係合装置、１１…搬送機構、１２…基体部、１３Ｌ、１３Ｒ…把持爪、１４Ｌ、１４Ｒ…ガイドロッド、１７Ｌ、１７Ｒ…傾斜面、２５Ｌ、２５Ｒ…当接片、３０…フローチング機構、４０…爪移動機構、５０…環状部材、５５…開口部。

Claims

開口部を持つ環状部材を、被係合部材へ係合させる係合装置であって、
搬送機構で支持され三次元的に移動する基体部と、
この基体部に接離自在に取付けられ前記環状部材を挟む傾斜面を有する一対の把持爪と、
前記把持爪を互いに接近する又は離れるように移動する爪移動機構と、
前記基体部に前記一対の把持爪の移動方向に直交する方向へ移動可能に取付けられる一対のガイドロッドと、
前記ガイドロッドの先端に設けられ前記被係合部材に当接し位置決めすることで前記基体部を前記被係合部材に位置決めする一対の当接片とを備え、
前記当接片を前記被係合部材に当接し位置決めした状態で、前記ガイドロッドに沿って前記基体部を前記被係合部材に接近させ、前記把持爪が把持する前記環状部材を前記被係合部材に係合可能にしたことを特徴とする係合装置。
請求項１記載の係合装置であって、
前記当接片が前記被係合部材に当接した際の反力によって、前記係合装置全体が前記被係合部材の位置に倣うように、前記基体部の自由移動を可能とするフローチング機構を、前記搬送機構と前記基体部との間に設けたことを特徴とする係合装置。