JP2019018310A - 供給ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】軸状部品の供給効率を向上させる供給ヘッドを提供する。【解決手段】頭部及び軸部を有する溶接ボルトを供給するための供給ヘッドは、内部空間と、部品吸着面と、部品用貫通孔と、可動爪と、を備える。内部空間は、空気圧が制御される。部品吸着面は、頭部と接することが可能である。部品用貫通孔は、部品吸着面と内部空間とを連通する。可動爪は、頭部を支持する閉状態と頭部を支持しない開状態とに変位可能である。部品吸着面は、内部空間が負圧に制御されることより頭部を吸着する。可動爪は、部品吸着面に頭部が吸着された状態で閉状態となる。【選択図】図３

Description

本開示は、供給装置が備える供給ヘッドに関する。

頭部及び軸部を有する軸状部品を供給ヘッドにより所定の位置へ供給する供給装置が知られている。
例えば、特許文献１には、チャックを有する供給ヘッドを用いて、軸状部品としての溶接ボルトを下部電極のガイドピンと同一軸心線上の位置へ供給し、溶接ボルトをパネルワークに溶接する供給装置が開示されている。この供給装置は、溶接ボルトの軸部をチャックにより両側から把持することで溶接ボルトを保持する。

特開２００５−２１１９０３号公報

しかしながら、軸状部品をチャックにより把持して所定の位置へ供給する構成の供給ヘッドは、構造が複雑であるため重量が重くなりやすい。このような構成では、供給ヘッドによる軸状部品の供給速度を上げようとすると、軸状部品を所定の位置へ供給する際に、供給ヘッド自体の慣性力により、供給ヘッドの停止位置にずれが生じやすくなる。このため、軸状部品の供給速度が制限され、その結果、軸状部品の供給効率が低くなる。

なお、構造が簡素で重量の軽いエアバキューム方式の供給ヘッドを用いることも考えられる。しかしながら、このような構成の供給ヘッドは、軸状部品を単に吸着して保持する構成であるため、軸状部品を保持する力が低く、落下等による軸状部品の供給ミスが生じやすい。その場合、軸状部品の供給工程が停止するため、結果として軸状部品の供給効率が低くなる。

本開示の一局面は、軸状部品の供給効率を向上させる供給ヘッドを提供することを目的としている。

本開示の一態様は、頭部及び軸部を有する軸状部品を供給するための供給ヘッドであって、内部空間と、部品吸着面と、部品用貫通孔と、可動爪と、を備える。内部空間は、空気圧が制御される。部品吸着面は、頭部と接することが可能である。部品用貫通孔は、部品吸着面と内部空間とを連通する。可動爪は、頭部を支持する閉状態と頭部を支持しない開状態とに変位可能である。部品吸着面は、内部空間が負圧に制御されることより頭部を吸着する。可動爪は、部品吸着面に頭部が吸着された状態で閉状態となる。

このような構成によれば、軸状部品における頭部が部品吸着面に吸着されつつ、可動爪により軸状部品における頭部が支持される。これにより、可動爪のみにより軸状部品を支持する構成と比較して、可動爪の構造を簡素にして重量を軽減することが可能となる。また、軸状部品を単に吸着して保持する構成と比較して、軸状部品を保持する力が高まる。したがって、軸状部品の供給効率を向上させることができる。

本開示の一態様では、可動爪は、自重により開状態となるように揺動可能に設けられ、部品吸着面に吸着される方向へ移動する軸状部品によって押されることにより開状態から閉状態に変位してもよい。

このような構成によれば、可動爪を閉状態から開状態へ変位させるための駆動源、及び、可動爪を開状態から閉状態へ変位させるための駆動源、のいずれも要しない。したがって、可動爪の状態を変位させるための駆動源を備える構成と比較して、可動爪の構造を簡素にすることができる。

本開示の一態様では、供給ヘッドは、閉状態の可動爪と接する可動爪吸着面と、可動爪吸着面と内部空間とを連通する爪用貫通孔と、を更に有し、可動爪は、閉状態において爪用貫通孔を塞ぎ、可動爪吸着面は、内部空間が負圧に制御されることより可動爪を吸着してもよい。

このような構成によれば、可動爪を閉状態に保持する力が高まる。したがって、爪用貫通孔を有しない構成と比較して、軸状部品における頭部を保持する力を高めることができる。

供給装置の斜視図である。 溶接ボルトの斜視図である。 供給ヘッド及び空圧機器の模式図である。 供給ヘッド及びシフターカップの側面図である。 供給ヘッドを斜め下方から見た斜視図である。 爪ホルダを下方から見た平面図である。 供給ヘッドの第１の供給動作を時系列で示す断面図である。 供給ヘッドの第２の供給動作を時系列で示す断面図である。

以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
［１．構成］
図１に示す供給装置１は、図２に示す軸状部品としての溶接ボルト２を、溶接ボルト２がセットされるシフターカップ３から溶接加工を行う溶接加工装置の加工位置まで供給する装置である。

溶接ボルト２は、概略円盤状の頭部２１と、頭部２１よりも直径が小さい棒状の軸部２２と、を有する。頭部２１は、軸部２２側とは反対側の面である上面２１１と、軸部２２側の面である下面２１２と、を有する。上面２１１には、３つの突起２１３が設けられている。３つの突起２１３は、上面２１１において、同心円状に、かつ円周方向に沿って等間隔に配置されている。

供給装置１は、溶接ボルト２を保持してシフターカップ３から加工位置まで供給するための供給ヘッド４を備える。
供給ヘッド４は、図３及び図４に示すように、吸着ホルダ４１と、継手４２と、爪ホルダ４３と、を備える。なお、以下の説明では、図３を基準に上下方向、左右方向、及び前後方向を表現する。上下方向は鉛直方向である。図３は、供給ヘッド４の正面図であって、吸着ホルダ４１の下部及び爪ホルダ４３については断面を示している。

吸着ホルダ４１は、外形が概略四角柱状の部分であって、図４に示すように、その長手方向が上下方向に対して傾斜して配置されている。また、吸着ホルダ４１は、図３に示すように、長手方向に沿って延びる内部空間４１１を有する。内部空間４１１は、吸着ホルダ４１の下端部で開口している。

継手４２は、Ｌ字状に屈折した概略円管状の部品であって、その一端が、吸着ホルダ４１における前方側の上部に接続されている。継手４２の他端は、空気圧を制御する空圧機器５に接続されている。継手４２の内部流路４２１は、吸着ホルダ４１の内部空間４１１における上端部と連通している。つまり、吸着ホルダ４１の内部空間４１１の空気圧は、空圧機器５により制御される。

爪ホルダ４３は、吸着ホルダ４１における下端部に接続された部分であり、内部空間４１１が開口した吸着ホルダ４１の下端部を覆うように設けられている。図５にも示すように、爪ホルダ４３は、概略直方体状の本体部６と、本体部６により揺動可能に支持された２つの可動爪７と、を備える。

図６にも示すように、本体部６における下方を向いた面である下面６２には、円形の凹部６２１が形成されている。凹部６２１の底面６２１ａにおける中央には、円形の凸部６２２が形成されている。凸部６２２の下面６２２ａは、溶接ボルト２の上面２１１における突起２１３に囲まれた中央部の形状に対応した形状、この例では平らな形状に設計されている。凸部６２２の下面６２２ａの直径は、溶接ボルト２の上面２１１における突起２１３に囲まれた領域であって突起２１３を含まない円領域の直径の最大値よりも小さく設計されている。凹部６２１の底面６２１ａに対する凸部６２２の下面６２２ａの高さは、溶接ボルト２の突起２１３の高さよりも大きく、かつ、凹部６２１の深さよりも小さく設計されている。凹部６２１の直径は、溶接ボルト２の頭部２１の直径の最大値よりも大きく設計されている。つまり、凹部６２１及び凸部６２２は、溶接ボルト２の頭部２１を凹部６２１に収容可能であって、かつ、その状態において、頭部２１の上面２１１における中央部が凸部６２２の下面６２２ａと接するように設計されている。

凸部６２２の下面６２２ａにおける中央には、円形の部品用貫通孔６２３が設けられている。換言すれば、凸部６２２の下面６２２ａは、部品用貫通孔６２３の全周を囲む環状に形成されている。部品用貫通孔６２３は、凸部６２２の下面６２２ａと吸着ホルダ４１の内部空間４１１とを連通している。

本体部６の下面６２には、部品用貫通孔６２３を挟む左右両側に、可動爪７の一部を収容可能な溝部６２５がそれぞれ形成されている。
２つの溝部６２５の底面６２５ａには、図６に示すように、円形の爪用貫通孔６２４がそれぞれ設けられている。爪用貫通孔６２４は、溝部６２５の底面６２５ａと吸着ホルダ４１の内部空間４１１とを連通している。爪用貫通孔６２４の直径は、部品用貫通孔６２３の直径よりも小さい。

可動爪７は、前方から見た外径が概略Ｕ字状の部品である。２つの可動爪７は、本体部６が左右両側にそれぞれに備える軸部材６３を回転軸として、本体部６により揺動可能に支持されている。可動爪７は、回転軸を挟んだ一方の部分である基部７１と、他方の部分である鉤部７２と、を備える。

基部７１は、可動爪７の回転軸から部品用貫通孔６２３の中心軸側へ向かって延びる部分であり、可動爪７が揺動して上方へ移動することにより本体部６の溝部６２５に収容される。基部７１は、溝部６２５に収容される状態において爪用貫通孔６２４を塞ぐ位置になるように設計されている。溝部６２５は、当該溝部６２５に収容された状態の基部７１の上面が、当該溝部６２５の底面６２５ａと接するように設計されている。また、溝部６２５に収容された状態の基部７１の下面は、凸部６２２の下面６２２ａに対し、凹部６２１の底面６２１ａと同程度の深さに位置する。

鉤部７２は、可動爪７の回転軸からＬ字状に延びる部分である。可動爪７は、重力以外の外力が働いていない自然状態において、基部７１の先端が斜め下方を向き、２つの可動爪７における鉤部７２の先端が互いに離れて位置する。一方、２つの可動爪７のそれぞれの基部７１が、外力により上方へ移動して溝部６２５に収容されると、２つの鉤部７２の先端が互いに近接して位置する。自然状態における可動爪７の状態を、以下の説明では開状態という。また、基部７１が溝部６２５に収容された可動爪７の状態を、以下の説明では閉状態という。開状態における２つの鉤部７２の先端同士の間隔は、溶接ボルト２の頭部２１の直径の最大値よりも大きく設計されている。一方、閉状態における２つの鉤部７２の先端同士の間隔は、溶接ボルト２の頭部２１の直径の最大値よりも小さく、かつ、溶接ボルト２の軸部２２の直径よりも大きく設計されている。つまり、可動爪７は、凸部６２２の下面６２２ａと接している状態の溶接ボルト２の頭部２１を支持する閉状態と、頭部２１を支持しない開状態とに変位可能である。

可動爪７は、自然状態において自重により開状態となるように設計されている。具体的には、軸部材６３を基準とする可動爪７の重心の位置が、閉状態よりも開状態の方が鉛直方向に低い位置となるように、可動爪７の形状及び可動爪７における回転軸の位置などが設計されている。重心とは、物体の質量がその点に集中しているとみなすことができる点、いわゆる質量中心である。回転可能に支持された物体は、自然状態において、回転軸を基準とする当該物体の重心の位置が鉛直方向に最も低い位置となる方向へ回転移動する。したがって、可動爪７の重心の位置を、開状態において鉛直方向に最も低い位置となるように設計することで、自然状態において可動爪７を自重により開状態とすることができる。

［２．作用］
次に、供給ヘッド４により行われる、溶接ボルト２を保持してシフターカップ３から加工位置まで供給する供給動作について説明する。供給ヘッド４の供給動作には、図７に示す第１の供給動作と、図８に示す第２の供給動作と、が含まれる。

＜第１の供給動作＞
図７に示す第１の供給動作では、供給ヘッド４は、（Ａ）〜（Ｄ）に示す順序で、シフターカップ３にセットされている溶接ボルト２を爪ホルダ４３により取り出す。なお、図７の（Ａ）は、前述した図４のVIIＡ−VIIＡ断面図である。図７の（Ｂ）〜（Ｄ）は、図７の（Ａ）と切断面が同じ断面図である。

図７の（Ａ）に示す状態では、供給ヘッド４は、シフターカップ３の上方の待機位置に位置する。この状態では、空圧機器５は空気圧の制御を行っておらず、可動爪７は開状態にある。

次に、図７の（Ｂ）に示すように、供給ヘッド４は、待機位置から、シフターカップ３にセットされている溶接ボルト２を爪ホルダ４３により取り出すための取出位置まで下降する。この状態では、空圧機器５は、吸着ホルダ４１の内部空間４１１の空気圧を正圧に制御する。このように空気圧が正圧に制御されることにより、爪用貫通孔６２４から外部に空気が吹き出す。そして、爪用貫通孔６２４から吹き出す空気が、可動爪７の基部７１を下方に押すように作用する。このように、可動爪７の基部７１が下方に押される力が作用した状態が継続するため、供給ヘッド４の下降による可動爪７の揺動が抑制され、可動爪７の開状態が維持されやすくなる。

次に、図７の（Ｃ）に示すように、空圧機器５は、取出位置において、吸着ホルダ４１の内部空間４１１の空気圧を負圧に制御する。これにより、外部の空気が部品用貫通孔６２３から吸入され、溶接ボルト２の頭部２１の上面２１１が凸部６２２の下面６２２ａに吸着する。これに伴い、凸部６２２の下面６２２ａに吸着される方向へ移動する溶接ボルト２の上面２１１が、可動爪７の基部７１を上方に押すように作用する。このように、基部７１が可動爪吸着面に相当する溝部６２５の底面６２５ａに押しつけられるため、可動爪７が開状態から閉状態に変位する。そして、２つの可動爪７が溶接ボルト２の頭部２１を両側から挟み込み、２つの鉤部７２が溶接ボルト２の頭部２１の下面２１２を両側で支持する。なお、可動爪７の閉状態において、基部７１が爪用貫通孔６２４を塞ぐ状態となっているため、十分な吸引力が発生する。つまり、凸部６２２の下面６２２ａに頭部２１が吸着された状態で閉状態となる。外部の空気は爪用貫通孔６２４からも吸入されるため、可動爪７が閉状態に変位すると、基部７１の上面が溝部６２５の底面６２５ａに吸着し、可動爪７が閉状態に保持される。このように、供給ヘッド４は、取出位置において、シフターカップ３から溶接ボルト２を取り出し、負圧による吸着及び可動爪７による支持の両方で溶接ボルト２を保持する。

次に、図７の（Ｄ）に示すように、供給ヘッド４は、溶接ボルト２を保持したまま、取出位置から待機位置まで上昇する。
＜第２の供給動作＞
図８に示す第２の供給動作では、供給ヘッド４は、（Ｅ）〜（Ｈ）に示す順序で、溶接ボルト２を加工位置に位置する下部電極８に供給する。なお、図８の（Ｅ）〜（Ｈ）は、シフターカップ３に代わり下部電極８が示されるが、それ以外は図７（Ａ）と切断面が同じ断面図である。

図８の（Ｅ）に示すように、供給ヘッド４は、溶接ボルト２を保持したまま、待機位置から下部電極８の上方の移動位置まで移動する。
次に、図８の（Ｆ）に示すように、供給ヘッド４は、溶接ボルト２を保持したまま移動位置から加工位置まで下降する。供給ヘッド４は、溶接ボルト２の軸部２２を、下部電極８に設けられた挿入孔８１に挿入する。

次に、図８の（Ｇ）に示すように、空圧機器５は、加工位置において、吸着ホルダ４１の内部空間４１１の空気圧を正圧に制御する。これにより、爪用貫通孔６２４から空気が吹き出し、溶接ボルト２の頭部２１の上面２１１に対する吸着力が解除される。また、爪用貫通孔６２４からも空気が吹き出し、可動爪７の基部７１の上面に対する吸着力も解除される。その結果、可動爪７が閉状態から開状態に変位し、溶接ボルト２が自重及び正圧の作用により爪ホルダ４３から離れる。

次に、図８の（Ｈ）に示すように、供給ヘッド４は、加工位置から移動位置まで上昇する。この状態では、空圧機器５は、空気圧の制御を行っておらず、可動爪７は開状態にある。

溶接ボルト２は、下部電極８に供給された後、溶接対象の板状部品に３つの突起２１３が当接した状態で、上部電極及び下部電極８に挟まれる。この状態で、溶接ボルト２及び板状部品が通電されることにより、突起２１３が溶かされ、溶接ボルト２の上面２１１が板状部品に溶接される。

［３．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の供給ヘッド４によれば、溶接ボルト２における頭部２１が、凸部６２２の下面６２２ａに吸着されつつ、可動爪７により支持される。これにより、可動爪７のみにより溶接ボルト２を支持する構成と比較して、可動爪７の構造を簡素にして重量を軽減することができる。また、溶接ボルト２を単に吸着して保持する構成と比較して、溶接ボルト２を保持する力が高まる。したがって、供給ヘッド４による溶接ボルト２の供給ミスを生じにくくしつつ、供給速度を速くすることができ、その結果、溶接ボルト２の供給効率を向上させることができる。

（２）可動爪７は、自重により開状態となるように揺動可能に設けられ、凸部６２２の下面６２２ａに吸着される方向へ移動する溶接ボルト２によって押されることにより開状態から閉状態に変位する。これにより、可動爪７を閉状態から開状態へ変位させるための駆動源、及び、可動爪７を開状態から閉状態へ変位させるための駆動源、のいずれも要しない。したがって、可動爪７の状態を変位させるための駆動源を備える構成と比較して、可動爪７の構造を簡素にすることができる。

（３）溝部６２５の底面６２５ａは、内部空間４１１が負圧に制御されることより爪用貫通孔６２４から空気が吸入され、可動爪７を吸着する。これにより、爪用貫通孔６２４を有しない構成と比較して、可動爪７を閉状態に保持する力が高まる。したがって、溶接ボルト２における頭部２１を保持する力を高めることができる。

（４）凹部６２１及び凸部６２２は、溶接ボルト２の頭部２１を凹部６２１に収容可能であって、かつ、その状態において、頭部２１の上面２１１における中央部が凸部６２２の下面６２２ａと接し、突起２１３が凹部６２１に干渉しないように設計されている。したがって、溶接ボルト２の上面２１１における突起２１３の影響を受けずに頭部２１の上面２１１を吸着することができる。

（５）本実施形態の供給ヘッド４では、吸着ホルダ４１の内部空間４１１の空気圧が正圧に制御されることにより、溶接ボルト２の頭部２１の上面２１１に対する吸着力が解除される。つまり、単に負圧による吸着力を解除するだけの構成と異なり、部品用貫通孔６２３及び爪用貫通孔６２４から空気が吹き出される。したがって、溶接ボルト２を早く離脱させることができる。

（６）本実施形態の供給ヘッド４では、可動爪７が溶接ボルト２の頭部２１を両側から挟み込むことにより、溶接ボルト２が供給ヘッド４の中心に位置しやすくなる。これにより、供給ヘッド４において、溶接ボルト２を保持する位置が一定に保たれやすい。したがって、溶接ボルト２を加工位置に供給する供給精度を向上することができる。

なお、本実施形態では、凸部６２２の下面６２２ａが部品吸着面の一例に相当し、溝部６２５の底面６２５ａが可動爪吸着面の一例に相当する。
［４．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（１）上記実施形態では、溶接ボルト２を吸着するための部品用貫通孔６２３に加え、２つの可動爪７を吸着するための２つの爪用貫通孔６２４を備える構成を例示したが、例えば、２つの爪用貫通孔６２４を有しない構成であってもよい。

（２）溶接ボルト２の上面２１１に設けられる複数の突起２１３の数は３つに限定されるものではなく、例えば、２つ以下又は４つ以上であってもよい。さらに、溶接ボルト２は、突起２１３が環状に形成されるものであってもよい。

（３）供給装置により供給される軸状部品は、頭部２１の上面２１１に突起２１３を有する溶接ボルト２に限定されるものではない。軸状部品は、例えば、頭部の下面に突起を有する溶接ボルトや、頭部に突起を有しないボルトやリベットなど、他の軸状部品であってもよい。

（４）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１…供給装置、２…溶接ボルト、３…シフターカップ、４…供給ヘッド、５…空圧機器、６…本体部、７…可動爪、８…下部電極、２１…頭部、２２…軸部、４１…吸着ホルダ、４２…継手、４３…爪ホルダ、６２,２１２，６２２ａ…下面、６３…軸部材、７１…基部、７２…鉤部、８１…挿入孔、２１１…上面、２１３…突起、４１１…内部空間、４２１…内部流路、６２１…凹部、６２１ａ,６２５ａ…底面、６２２…凸部、６２３…部品用貫通孔、６２４…爪用貫通孔、６２５…溝部。

Claims (3)

1. 頭部及び軸部を有する軸状部品を供給するための供給ヘッドであって、
   空気圧が制御される内部空間と、
   前記頭部と接することが可能な部品吸着面と、
   前記部品吸着面と前記内部空間とを連通する部品用貫通孔と、
   前記頭部を支持する閉状態と前記頭部を支持しない開状態とに変位可能な可動爪と、
   を備え、
   前記部品吸着面は、前記内部空間が負圧に制御されることより前記頭部を吸着し、
   前記可動爪は、前記部品吸着面に前記頭部が吸着された状態で前記閉状態となる供給ヘッド。
2. 請求項１に記載の供給ヘッドであって、
   前記可動爪は、自重により前記開状態となるように揺動可能に設けられ、前記部品吸着面に吸着される方向へ移動する前記軸状部品によって押されることにより前記開状態から前記閉状態に変位する、供給ヘッド。
3. 請求項１又は請求項２に記載の供給ヘッドであって、
   前記閉状態の前記可動爪と接する可動爪吸着面と、
   前記可動爪吸着面と前記内部空間とを連通する爪用貫通孔と、
   を更に有し、
   前記可動爪は、前記閉状態において前記爪用貫通孔を塞ぎ、
   前記可動爪吸着面は、前記内部空間が負圧に制御されることより前記可動爪を吸着する、供給ヘッド。

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