JP2018001379A - 組付ヘッド及び組付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボルトへのワッシャの組付をより確実に行う。
【解決手段】組付ヘッド４２は、ボルトＢにワッシャＷを組み付けるものである。この組付ヘッド４２は、ワッシャＷの穴に挿入され外側に開くことによりワッシャを保持し内側に閉じることによりワッシャの保持を解除する複数の把持部材と、把持部材に保持されたワッシャを押圧するスライド部材（押圧部）と、ボルトＢへのワッシャＷの組付時において、押圧部によりワッシャＷを押圧すると共に把持部材によるワッシャＷの保持を解除させる組付制御部４４と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、組付ヘッド及び組付装置に関する。

従来、ボルトにワッシャを組み付ける組付装置としては、例えば、傾斜したガイドレールにボルトを吊り下げて支持したのち、係止爪の作動によりボルトを落下させ、軸部をワッシャの穴に挿通させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この発明では、構造が簡単なボルトとワッシャの組付装置を提供することができるとしている。

特開平８−７１８７０号公報

しかしながら、この特許文献１に記載された組付装置では、ガイドによりボルトを案内するものとしているが、ボルトが落下するため、ボルトの軸がワッシャの穴に位置決めされにくく、組付の確実性を担保するのが比較的困難であった。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、ボルトへのワッシャの組付をより確実に行うことができる組付ヘッド及び組付装置を提供することを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本明細書で開示する組付ヘッドは、
ボルトにワッシャを組み付ける組付ヘッドであって、
前記ワッシャの穴に挿入され外側に開くことにより前記ワッシャを保持し内側に閉じることにより前記ワッシャの保持を解除する複数の把持部材と、
前記把持部材に保持されたワッシャを押圧する押圧部と、
前記ボルトへの前記ワッシャの組付時において、前記押圧部により前記ワッシャを押圧すると共に前記把持部材によるワッシャの保持を解除させる制御部と、
を備えたものである。

この組付ヘッドでは、複数の把持部材をワッシャの穴に挿入して外側に開くことによりワッシャを保持し、ボルト上において押圧部によりワッシャを押圧すると共に、把持部材によるワッシャの保持を解除させることにより、ボルトへワッシャを押圧して組み付ける。例えば、ボルト上でワッシャの保持を解除してワッシャを落とし込む場合は、部材との摩擦や保持姿勢などに影響され、ワッシャの姿勢が安定せず、場合によってはワッシャがボルトの軸以外の場所へ落下することがあった。この組付ヘッドでは、ボルトへワッシャを押圧して組み込むため、ボルトへのワッシャの組付をより確実に行うことができる。

この組付ヘッドにおいて、前記押圧部は、上下にスライドし前記ワッシャに当接して押圧する複数のスライド部材であるものとしてもよい。この組付ヘッドでは、当接して押圧するスライド部材によって、ボルトへのワッシャの組付をより確実に行うことができる。スライド部材を備える態様の組付ヘッドにおいて、前記スライド部材は、前記把持部材の外側に上下にスライド可能に配設されているものとしてもよい。この組付ヘッドでは、スライド部材が把持部材に配設されているため、ワッシャの保持解除と押圧とを行いやすい。

この組付ヘッドにおいて、前記押圧部は、前記把持部材の外側に配設され前記ワッシャに気体を吹き掛けて押圧する押圧ノズルであるものとしてもよい。この組付ヘッドでは、気体により押圧する押圧ノズルによって、ボルトへのワッシャの組付をより確実に行うことができる。押圧ノズルを備える態様の組付ヘッドにおいて、前記押圧部は、前記把持部材の近接離間に伴い近接離間する複数の押圧ノズルであるものとしてもよい。この組付ヘッドでは、把持部材と共に近接離間する複数の押圧ノズルによりワッシャの保持解除と押圧とを行うことができる。

この組付ヘッドは、前記把持部材に開放力を付与して該把持部材同士を開く開放状態と、該把持部材に閉鎖力を付与して前記把持部材同士を閉じる閉鎖状態と、該把持部材に力を付与しない中立状態とに駆動する把持部材駆動部を備え、前記制御部は、前記組付時において、前記中立状態に前記把持部材駆動部を駆動して前記ワッシャの保持を解除させるものとしてもよい。この組付ヘッドでは、把持部材を中立状態とすることにより、姿勢が不安定になりやすいワッシャの即時落下を抑制しつつ、押圧部による押圧でワッシャをボルトへ移動させることから、ボルトへのワッシャの組付を更に確実に行うことができる。

この組付ヘッドは、前記把持部材の外側に配設され、前記組付時において、前記ボルトを外側から挟み込んで位置決めする複数の位置決め部材、を備えたものとしてもよい。この組付ヘッドでは、ボルトを位置決めするため、ボルトへのワッシャの組付を更に確実に行うことができる。

本明細書で開示する組付装置は、上述したいずれかに記載の組付ヘッドと、前記ボルト上と前記ワッシャを供給する供給装置との間で前記組付ヘッドを移動する移動部と、を備えたものである。この組付装置は、上述した組付ヘッドのいずれかを備えるため、採用した態様の組付ヘッドの効果を得ることができる。

組付システム１０の一例を表す概略説明図。 組付装置４０の一例を表す概略説明図。 把持部材５４によるワッシャＷの組付の説明図。 組付処理の一例を示すフローチャート。 別の組付ヘッド４２Ｂの一例を表す概略説明図。

次に、本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、組付システム１０の一例を表す概略説明図である。図２は、組付装置４０の一例を表す概略説明図である。図３は、把持部材５４によるワッシャＷの組付の説明図である。なお、説明の便宜のため、組付装置４０における、左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図２に示した通りとして以下説明する。

組付システム１０は、図１に示すように、システム制御部１１と、搬送部１４と、ワッシャ供給装置２０と、組付装置４０とを備えている。システム制御部１１は、システム全体を制御するものであり、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。このシステム制御部１１は、搬送部１４、ワッシャ供給装置２０及び組付装置４０と電気的に接続されており、これらの装置へ信号を出力し、これらの装置から信号を入力する。搬送部１４は、ボルトＢが配列された作業用プレート１２を搬送するベルトコンベアである。

ワッシャ供給装置２０は、組付装置４０が採取可能な状態でワッシャＷを供給する装置である。このワッシャ供給装置２０は、供給部２１と、シュート部２２と、位置決め部２３とを備えている。供給部２１は、ドラムを回転することにより、その内部に収容したワッシャＷを１枚ずつの状態でシュート部２２へ供給するものである。シュート部２２は、ワッシャＷが一枚通過可能な厚さ及び幅を有する空間が形成された平板状の部材であり、先端側が低い位置で固定されることにより、ワッシャＷを１枚ずつ先端側へ移動させる。位置決め部２３は、ワッシャＷを１枚収容した状態で位置決めする部材であり、ワッシャＷが１枚入る凹部が形成されている。

組付装置４０は、多軸ロボットアーム４１と、組付ヘッド４２と、撮像ユニット４３と、組付制御部４４とを備えている。多軸ロボットアーム４１は、作業用プレート１２のボルトＢ上とワッシャＷを供給するワッシャ供給装置２０との間で組付ヘッド４２を移動する移動部として構成されている。この多軸ロボットアーム４１は、各軸において図１に示す太線矢印方向に旋回や上下動が可能となっている。組付ヘッド４２は、作業用プレート１２に配列されたボルトＢにワッシャＷを組み付けるものである。この組付ヘッド４２は、ワッシャ供給装置２０の位置決め部２３に位置決めされたワッシャＷを把持するものであり、多軸ロボットアーム４１のアーム先端に取り付けられている。撮像ユニット４３は、画像を撮像するユニットであり、組付ヘッド４２の先端に固定されている。撮像ユニット４３は、採取対象物であるワッシャＷなどを照明する照明部４５と、ワッシャＷなどを撮像する撮像素子４６とを備えている（図２参照）。組付制御部４４は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成され、組付装置４０の動作を制御する。

組付ヘッド４２は、図２に示すように、Ｌ字部材５１に支持軸５２を介して取り付けられたブラケット５３を有している。このＬ字部材５１は多軸ロボットアーム４１のアーム先端に取り付けられている。ブラケット５３には、下部側にワッシャＷを把持する複数（２つ）の把持部材５４，５４が取り付けられ、中央付近にボルトＢを外側から挟み込んで位置決めする複数（２つ）の位置決め部材５５，５５が取り付けられ、上部側に把持部材５４を昇降させる昇降駆動部５６が取り付けられている。

把持部材５４は、ワッシャＷの穴に挿入され外側に開くことによりワッシャＷを保持し内側に閉じることによりワッシャＷの保持を解除する部材である。この把持部材５４は、先端が細い柱状に形成されたピンセット状の部材であり、その先端を除く後方には背面板５４ａが形成されている（図３参照）。把持部材５４は、ブラケット５３の下端側に固定された第１Ｘ軸駆動部５７に配設されている。第１Ｘ軸駆動部５７は、Ｘ軸レール上をスライド可能なＸ軸スライダ５８，５８を備えている。Ｘ軸スライダ５８，５８は、ソレノイドバルブ５９から供給されるエア圧によって、Ｘ軸方向に互いに接近したり離間したりする。ソレノイドバルブ５９は、図２の吹出し図に示すように、供給されたエアにより、把持部材５４，５４に開放力を付与してこれを開く開放状態と（吹出し図右側）、把持部材５４，５４に閉鎖力を付与してこれを閉じる閉鎖状態と（吹出し図左側）、エアを排出して把持部材５４，５４に力を付与しない中立状態と（吹出し図中央）に駆動する把持部材駆動部である。

位置決め部材５５は、Ｌ字形状の部材であり、ブラケット５３の中央に固定された第２Ｘ軸駆動部６０に接続されている。第２Ｘ軸駆動部６０は、Ｘ軸レール上をスライド可能なＸ軸スライダ６１，６１を備えている。Ｘ軸スライダ６１，６１は、供給されるエア圧によって、Ｘ軸方向に互いに接近したり離間したりする。Ｘ軸スライダ６１，６１は、上下方向（Ｚ軸方向）に延びるスプライン軸としてのシャフト６２，６２を、それぞれボールスプラインを介して上下動可能に貫通している。また、Ｘ軸スライダ６１，６１は、昇降駆動部５６により昇降され、Ｘ軸方向に長穴６３，６３が設けられた水平板６４に接続されている。シャフト６２，６２の上端は、長穴６３，６３にそれぞれ挿通された状態で、水平板６４の上面側と下面側に設けられた円板状の固定具６５，６５により、長穴６３，６３から抜けないように且つ長穴６３，６３内をＸ軸方向にスライド可能に取り付けられている。このため、シャフト６２，６２は、水平板６４と一体的に上下動する。シャフト６２，６２の下端には、位置決め部材５５，５５がそれぞれ設けられている。位置決め部材５５，５５は、水平板６４およびシャフト６２，６２の上下動に伴って上下動し、Ｘ軸スライダ６１，６１が接近・離間するのに伴って開閉する。位置決め部材５５，５５は、その先端にＶ字状の凹部が形成され、その先端が向かい合うように水平板６４に支持されている。この位置決め部材５５，５５は、開閉する際に所定の中心線（閉鎖した把持部材５４の中心）に対して左右対称となるように動作する。このため、位置決め部材５５，５５は、作業用プレート１２に配列されたボルトＢの軸部を左右両側から挟んで、センタリングしながら把持するものとなる。昇降駆動部５６は、ロッド６６を介して水平板６４に接続されており、ロッド６６を上下動させる。昇降駆動部５６は、例えば、リニアモータとしてもよいし、エアシリンダなどとしてもよい。位置決め部材５５，５５は、把持部材５４，５４がワッシャＷを採取する際には、第１Ｘ軸駆動部５７により左右に開いた状態で、昇降駆動部５６により第１Ｘ軸駆動部５７の正面の位置まで上昇、待避される。

把持部材５４の外側の側面には、把持部材５４，５４に保持されたワッシャＷを押圧する押圧部としてのスライド部材７０，７０が配設されている（図３参照）。スライド部材７０は、上下にスライドしワッシャＷの上面に当接して押圧する複数（２つ）の板状部材である。このスライド部材７０にはその側面に長穴７１が形成され、この７１に挿入されたピン７２により把持部材５４の側面に配設されている。また、スライド部材７０の前面には、前面板７３が形成されている。前面板７３の上端には、水平方向に突出した鍔部７４が形成されている（図２参照）。スライド部材７０は、上下動駆動部７５によって上下動する。上下動駆動部７５は、第１Ｘ軸駆動部５７と第２Ｘ軸駆動部６０との間でブラケット５３に固定された支持板７６の前端の下面に固定されている。上下動駆動部７５は、供給されたエアにより、その下部に支持した駆動部材７７を上下動させる。駆動部材７７には、水平方向に溝部が形成されており、この溝部に鍔部７４が緩く挿入されている。したがって、スライド部材７０は、把持部材５４の開閉に伴って溝部に鍔部７４が導かれて左右に動き、駆動部材７７の上下動に伴って鍔部７４がこれに導かれて上下動する。なお、位置決め部材５５は、把持部材５４の背面板５４ａとスライド部材７０の前面板７３との間に形成される空間に入り込むように左右に動く。

次に、こうして構成された本実施形態の組付システム１０の動作、特に、組付装置４０によるワッシャＷのボルトＢへの組付処理について説明する。なお、組付処理に先立ち、ワッシャ供給装置２０は、供給部２１を駆動し、シュート部２２上にワッシャＷを整列させ、１つのワッシャＷを位置決め部２３へ入れる供給処理を行う。図４は、組付装置４０の組付制御部４４が実行する組付処理の一例を示すフローチャートである。組付制御部４４は、組付処理を開始すると、まず、予め定められたワッシャＷの採取位置へ組付ヘッド４２を移動させる（ステップＳ１００）。次に、組付制御部４４は、把持部材５４，５４が閉じた閉鎖状態になるようソレノイドバルブ５９を制御し、把持部材５４，５４の先端を位置決め部２３に位置決めされたワッシャＷの穴へ挿入させる（ステップＳ１１０）。次に、組付制御部４４は、把持部材５４，５４を開いた開放状態になるようソレノイドバルブ５９を制御しワッシャＷを採取させる（ステップＳ１２０）。次に、組付制御部４４は、作業用プレート１２上に配列されたボルトＢの直上に把持部材５４，５４の先端が位置するよう組付ヘッド４２を移動させる（ステップＳ１３０）。次に、組付制御部４４は、位置決め部材５５，５５を下降させ、これによりボルトＢを挟み込んで固定させる（ステップＳ１４０）。続いて、組付制御部４４は、把持部材５４，５４が中立状態になるようソレノイドバルブ５９を制御すると共に、スライド部材７０を下降させスライド部材７０によりワッシャＷの上面を押圧させ、ワッシャＷをボルトＢへ挿入させる（ステップＳ１５０）。把持部材５４，５４が中立状態になると、ワッシャＷが落下せず且つ押圧されると移動できる適度に保持された状態となる。この状態では、ワッシャＷは、傾いたりせずにスライド部材７０に押圧される。そして、組付制御部４４は、位置決め部材５５，５５を上方へ待避させ（ステップＳ１６０）、ステップＳ１００以降の処理を行う。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の把持部材５４が本発明の把持部材に相当し、スライド部材７０が押圧部及びスライド部材に相当し、組付制御部４４が制御部に相当し、ソレノイドバルブ５９が把持部材駆動部に相当し、位置決め部材５５が位置決め部材に相当し、多軸ロボットアーム４１が移動部に相当する。

以上説明した実施形態の組付装置４０では、複数の把持部材５４をワッシャＷの穴に挿入して外側に開くことによりワッシャＷを保持し、ボルトＢ上においてスライド部材７０によりワッシャＷを押圧すると共に、把持部材５４によるワッシャＷの保持を解除させることにより、ボルトＢへワッシャＷを組み付ける。例えば、ボルトＢ上でワッシャＷの保持を解除してワッシャＷを落とし込む場合は、部材との摩擦や保持姿勢などに影響され、ワッシャＷの姿勢が安定せず、場合によってはワッシャＷがボルトＢの軸以外の場所へ落下することがあった。この組付ヘッド４２では、ワッシャＷの保持解除と押圧とが時間差なく行われるため、ワッシャＷの姿勢が変化しにくく、ボルトＢへのワッシャＷの組付をより確実に行うことができる。

また、ワッシャＷを押圧するのが上下にスライドしワッシャＷに当接して押圧する複数のスライド部材７０であるため、当接して押圧するスライド部材７０によって、ボルトＢへのワッシャＷの組付をより確実に行うことができる。更に、スライド部材７０は、把持部材５４の外側に上下にスライド可能に配設されているため、ワッシャＷの保持解除と押圧とを行いやすい。更に、組付ヘッド４２は、把持部材５４をソレノイドバルブ５９により中立状態とすることにより、姿勢が不安定になりやすいワッシャＷの即時落下を抑制しつつ、スライド部材７０による押圧でワッシャＷをボルトＢへ移動させることから、ボルトＢへのワッシャＷの組付を更に確実に行うことができる。更にまた、組付ヘッド４２は、ボルトＢを位置決め部材５５により位置決めするため、ボルトＢへのワッシャＷの組付を更に確実に行うことができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、ワッシャＷを押圧するのは、把持部材５４の側面に配設されたスライド部材７０としたが、ワッシャＷを押圧できれば、スライド部材７０は、把持部材５４の側面に配設されていなくてもよく、例えば、独立した支持部材に支持されていてもよい。この組付ヘッドにおいても、ワッシャＷを押圧することによりボルトＢへのワッシャＷの組付をより確実に行うことができる。

上述した実施形態では、把持部材５４は、開放状態、閉鎖状態及び中立状態に駆動するソレノイドバルブ５９により開閉するものとしたが、ソレノイドバルブは、中立状態への駆動を省略したものとしてもよい。なお、より確実にワッシャＷをボルトＢへ挿入するには、ソレノイドバルブは、把持部材５４を中立状態にした方が望ましい。

上述した実施形態では、位置決め部材５５によりボルトＢを固定するものとしたが、特にこれに限定されず、位置決め部材５５を省略してもよい。なお、より確実にワッシャＷをボルトＢへ挿入するには、ボルトＢは、位置決め部材５５により固定された方が望ましい。

上述した実施形態では、ワッシャＷを押圧するのは、把持部材５４の側面に配設されたスライド部材７０としたが、ワッシャＷを押圧するものとすれば、スライド部材７０ではないものとしてもよい。図５は、別の組付ヘッド４２Ｂの一例を表す概略説明図である。この組付ヘッド４２Ｂは、把持部材５４の外側に配設されワッシャＷに気体を吹き掛けて押圧する押圧ノズル７０Ｂを備えている。押圧ノズル７０Ｂには、配管７５Ｂが接続され、この配管を通して図示しない気体供給装置から加圧された気体が供給される。供給される気体としては、例えば、エアなどが挙げられる。組付ヘッド４２Ｂでは、例えば、ワッシャＷが十分に押圧され、且つ飛び出さない程度の好適な圧力範囲を経験的に求め、その範囲に圧力調整された気体が押圧ノズル７０Ｂに供給される。この押圧ノズル７０Ｂは、複数（ここでは２つ）配設されており、把持部材５４，５４の近接離間に伴いこれらが近接離間する。この組付ヘッド４２Ｂでは、気体により押圧することによって、ボルトＢへのワッシャＷの組付をより確実に行うことができる。また、この組付ヘッド４２Ｂでは、把持部材５４，５４と共に近接離間する複数の押圧ノズル７０ＢによりワッシャＷを押圧することができる。

上述した実施形態では、把持部材５４、位置決め部材５５、スライド部材７０は、それぞれ２つずつ備えた組付ヘッド４２としたが、それぞれの部材は、複数あるものとすればよく、３つ以上あってもよい。例えば、対象物（ワッシャＷやボルトＢ）を保持、支持する部材は３つ以上あれば、安定して保持、支持できる。また、押圧部は、３つ以上あれば、偏りを抑制した状態でワッシャＷを押圧できる。

上述した実施形態では、ワッシャＷを上方から押圧して下方のボルトＢへ組み付けるものとしたが、特にこれに限定されず、組付ヘッド４２を横倒して、ワッシャＷを左右前後のいずれかから押圧してボルトＢへ組み付けるものとしてもよいし、ワッシャＷを下方から押圧して情報のボルトＢへ組み付けるものとしてもよい。

上述した実施形態では、組付ヘッド４２を備えた組付装置４０として説明したが、組付ヘッド４２としてもよい。

本発明は、ワッシャをボルトに組み付ける装置に利用可能である。

１０ 組付システム、１１ システム制御部、１２ 作業用プレート、１４ 搬送部、２０ ワッシャ供給装置、２１ 供給部、２２ シュート部、２３ 位置決め部、４０ 組付装置、４１ 多軸ロボットアーム、４２，４２Ｂ 組付ヘッド、４３ 撮像ユニット、４４ 組付制御部、５１ Ｌ字部材、５２ 支持軸、５３ ブラケット、５４ 把持部材、５４ａ 背面板、５５ 位置決め部材、５６ 昇降駆動部、５７ 第１Ｘ軸駆動部、５８ Ｘ軸スライダ、５９ ソレノイドバルブ、６０ 第２Ｘ軸駆動部、６１ Ｘ軸スライダ、６２ シャフト、６３ 長穴、６４ 水平板、６５ 固定具、６６ ロッド、７０ スライド部材、７０Ｂ 押圧ノズル、７１ 長穴、７２ ピン、７３ 前面板、７４ 鍔部、７５ 上下動駆動部、７５Ｂ 配管、７６ 支持板、７７ 駆動部材、Ｂ ボルト、Ｗ ワッシャ。

Claims (8)

1. ボルトにワッシャを組み付ける組付ヘッドであって、
   前記ワッシャの穴に挿入され外側に開くことにより前記ワッシャを保持し内側に閉じることにより前記ワッシャの保持を解除する複数の把持部材と、
   前記把持部材に保持されたワッシャを押圧する押圧部と、
   前記ボルトへの前記ワッシャの組付時において、前記押圧部により前記ワッシャを押圧すると共に前記把持部材によるワッシャの保持を解除させる制御部と、
   を備えた組付ヘッド。
2. 前記押圧部は、上下にスライドし前記ワッシャに当接して押圧する複数のスライド部材である、請求項１に記載の組付ヘッド。
3. 前記スライド部材は、前記把持部材の外側に上下にスライド可能に配設されている、請求項２に記載の組付ヘッド。
4. 前記押圧部は、前記把持部材の外側に配設され前記ワッシャに気体を吹き掛けて押圧する押圧ノズルである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の組付ヘッド。
5. 前記押圧部は、前記把持部材の近接離間に伴い近接離間する複数の押圧ノズルである、請求項４に記載の組付ヘッド。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の組付ヘッドであって、
   前記把持部材に開放力を付与して該把持部材同士を開く開放状態と、該把持部材に閉鎖力を付与して前記把持部材同士を閉じる閉鎖状態と、該把持部材に力を付与しない中立状態とに駆動する把持部材駆動部を備え、
   前記制御部は、前記組付時において、前記中立状態に前記把持部材駆動部を駆動して前記ワッシャの保持を解除させる、組付ヘッド。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の組付ヘッドであって、
   前記把持部材の外側に配設され、前記組付時において、前記ボルトを外側から挟み込んで位置決めする複数の位置決め部材、を備えた組付ヘッド。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の組付ヘッドと、
   前記ボルト上と前記ワッシャを供給する供給装置との間で前記組付ヘッドを移動する移動部と、
   を備えた組付装置。

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