JP2021016909A

JP2021016909A - ネジ類取り付装置

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Publication number: JP2021016909A
Application number: JP2019133096A
Authority: JP
Inventors: 義武太田; Yoshitake Ota; 高橋　宏; Hiroshi Takahashi; 高橋　　宏; 弘文及川; Hirofumi OIKAWA
Original assignee: Ohtake Root Kogyo Co Ltd
Current assignee: Ohtake Root Kogyo Co Ltd
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2021-02-15
Anticipated expiration: 2039-07-18
Also published as: JP7332146B2

Abstract

【課題】空気圧送装置等を使用することなく、簡単な機構で、ネジ類の供給部と作業部である組み立て作業ロボットのネジ類取り付工具とを移送部で連結して、吸気型ドライバーにネジ類を移送し自動的に装着するネジ類取り付装置を提供する。【解決手段】ネジ類を整列して供給するネジ類供給部に配置した吸引ポートから整列したネジ類を作業ロボット部に移送する中空ホースからなる移送部と、移送されたネジ類をネジ類取り付工具に取り付ける前記作業ロボットに配置したネジ類排出ポートからなるネジ類取り付装置であって、前記ネジ類供給部は、ネジ類の拡張部（頭部）の真上に前記吸引ポートの吸引開口部を配置し、前記ネジ類排出ポートは前記作業ロボットに設けられ、前記ネジ類排出ポートには排出開口部を配置し、前記ネジ類取り付工具の先端部がネジ類の拡張部を吸引して保持するようにし、その後ドライバーを所定の箇所に移動してネジ類締め作業を行う。【選択図】図５

Description

本発明は、ネジやリベット等のネジ類取り付機からネジ類を１本ずつネジ類取り付作業部へ供給し対象機器にネジ類を取り付けるネジ類取り付装置に関する。更に詳しくは、ネジ類供給部からネジ類を１本ずつ吸い込み、ネジ類を移送する中空ホース、ネジ類を作業部（ロボット）に配備された吸引型のネジ類取り付工具であるドライバーやエアリベッター等に供給するネジ類取り付装置に関するものである。

従来、ネジ類を作業部であるネジ類を取り付けるロボットのドライバー(ネジ類取付工具)に供給するには、まず、据え置き型のネジ類供給機でネジ類を１本ずつ分離し、分離されたネジ類の位置に作業ロボットに据え付けられたドライバーが移動し、直接ドライバービットでネジ類を取出すものであった。
この方法では、分離されたネジ類が作業ロボットの可動範囲にある必要があるため、ネジ類供給機をロボットの近くに置かなくてはならず、設置スペースが広く取らなければならず、通常であるとスペースは広くできないので作動範囲が狭められる。

すなわち、従来のネジ類取り付装置においては、ネジ類供給機を置くスペースに制約があり、ネジ類をピックアップする位置への移動も時間がかかるという問題点があった。また、２種類以上のネジ類を使用する場合、供給機を２台以上置く必要があるため、よりスペースが占有される。
更に、ネジ類供給機が故障した場合、ネジ類供給機とドライバーとが緊密に連携しているため、ネジ類供給機を外して再稼働時には作業ロボットのドライバーにネジ類の取出位置等のデータを入力（ティーチング）し直す必要があった。

そこで、発明者らは、特許文献１に示すように、ネジ類の供給機とネジ類のピックアップ部を分離して移送ホースでつないだものであり、作業部であるロボット周辺の供給機の設置スペースを削減し、ピックアップ部への移動距離を短くし、高速で安定しメンテナンス性に優れたネジ類取り付装置を開発し提供した。
また、発明者らは、特許文献２に示すように、ドライバーの移送にネジ類供給機からＹパイプを用いて圧送方式でドライバーにネジ類を保持させるネジ類取り付装置も提供している。更に、ネジ類供給部でネジ類を確実に分離する機構は、特許文献３等に開示されている。
なお、本発明で使用する吸引型の動力式ドライバーは、特許文献４等にみられるように公知である。また、リベットを吸引して対象機器に取り付けるエアーリベッターも特許文献５等にみられるように公知である。

特開２０１２−５６０７０号公報特開２０１１−１６１６０４号公報特許第５８１３１８３号公報特開平１０−１５６７４１号公報特許第５５２６２７３号公報

前記特許文献１のネジ類取り付装置では、ネジ類の供給機とネジ類のピックアップ部を分離して移送ホースでつないだもので、作業部であるロボット周辺の供給機の設置はなく、ネジ類のピックアップ部への移動距離を短くしているが、別途にネジ類を移送するためにネジ類供給部側に空気の圧送装置を必要とし、装置も複雑であった。また、ネジ類供給部側の先端部のネジ類を移送ホースに落とす機構が必要で、このため空気で圧送する等の空圧装置が必要になり、結果として大型化・複雑になるという不都合もあった。更に、ネジ類径を変更する場合にも部品の変更箇所が多くなるといった問題点もあった。
また、前記特許文献２のネジ類供給装置では、ネジ類径を変更する場合にも部品の変更箇所が多くなるといった問題点もあった。また、Ｙパイプ部でネジ類が反転する恐れがあるため、首下が短いネジ類は使用できない等の問題点もあった。
本発明の課題は、前記問題点を解決し、空気圧送装置等を使用することなく、簡単な機構で、ネジ類の供給部と作業部である組み立てロボットのネジ類取り付工具であるドライバーやリベットネジ類取り付工具であるリベッター等を移送部で連結して、吸気型ネジ類取り付工具にネジ類を自動的に装着するネジ類取り付装置を提供しようとするものである。

本発明は、前記課題を解決するために、ネジやリベット等のネジ類を整列して供給するネジ類供給部と、該整列したネジ類を作業ロボット部に移送する移送部と、吸引ポートから移送されたネジ類をドライバーやリベッター等のネジ類取り付工具に取り付けるネジ類排出部からなるネジ類取り付装置であって、
前記ネジ類供給部は、ネジ類の拡張部を上にして１列に整列するように供給し、分離部によって先頭のネジ類を分離し、該ネジ類の頭部の真上に吸引ポートの吸引開口部を配置し、
前記ネジ類排出ポートは作業ロボットに設けられ、該ネジ類排出ポートには排出開口部を配置し、ネジ類取り付工具の先端部がネジ類の拡張部を吸引して保持するようにし、
前記移送部はネジ類が移送しうる中空部を有する任意の長さの中空ホースであって、前記ネジ類供給部に配置される移送部の吸引開口部と、前記ネジ類排出ポートに配置される排出開口部とを該中空ホースによって連結し、前記ネジ類取り付工具が吸引を開始するときは、該ネジ類取り付工具の吸引によって前記ネジ類供給部の整列された先頭のネジ類の拡張部を前記吸引開口部から吸引し、移送部を経て前記排出開口部で前記ネジ類取り付工具の先端にネジ類の拡張部を嵌合保持し、その後ネジ類取り付工具を所定の箇所に移動してネジ類のネジ締め等の取り付け作業を行うことを特徴とするネジ類取り付装置である。
また、前記排出開口部は複数であってもよく、更に、前記移送部の吸引開口部は、ネジ類の拡張部がスムースに吸い込まれるようにベルボトム形状をしていてもよい。
なお、本発明で「ネジ類」とは、ネジに類することを意味し、言い換えれば、細い棒状部或いは軸状とそれより太い頭部等の拡張部を有する留め具を意味し、通常のネジ、ボルトは勿論のこと、通常のリベットやブラインドリベットを含むものである。また、ネジ類取り付工具とは通常のネジを取り付けるドライバーや、リベットを吸引してから取り付けるエアーリベッター等を含むものである。

本発明は、以上のような構成であるので、従来のネジ類取り付装置に比べ、別途にネジ類の圧送装置は必要とせず、ネジ類の移動にドライバーの吸引力を利用したので装置が簡単になり、メンテナンスも容易になることに加え、供給部を組立部の作業ロボットから離れた位置に設置することができるため、ロボット周辺のスペースを有効に利用することができる。
また、２種類以上のネジ類を使用する場合も、排出ポートを隣接して配置することが出来るため、複数の中空ホースを用意すればよく、ロボットの移動距離を短く出来、作業時間の短縮が可能になり、供給部のメンテナンスを行う際も、供給機の入れ替えを行えば作業側の作業ロボットにデータを再ティーチング(再入力)が不要で、復帰までの時間を短くすることが出来る。
さらに、ネジやリベット等のネジ類径を変更する場合にも、供給部側のレール、エスケーパや移送の中空ホース部分を交換すればよく、また、装置全体の構造が簡単で、且つ、ネジ類の経路が単純なため、短いネジ類でも中空ホース内で反転しなければ使用可能となる。

本発明の実施例の全体構造の説明斜視図、ネジ類供給部の先端部分のネジ類を分離する状態を説明する平面図、図３のネジ類供給部の先端部分の分離操作と、移送部の吸引開口部との関係を示す斜視図、図１のネジ類供給部の前面部と移送部の吸引開口部の接合部分を説明する正面図、移送部の吸引開口部の平面図、図５の正面図、図５の左側面図、移送部の排出開口部の平面図、移送部の排出開口部にドライバーをセットした状態の部分断面正面図、ネジ類を保持した状態で移動するドライバーの部分断面図である。

本発明の実施例は、ネジ類供給部からネジ類を１本ずつネジ類締め作業部へ供給するネジ類取り付装置において、作業ロボットにはネジ類取り付工具として空気の吸引型ドライバーを使用し、ネジ類供給部と作業ロボットとを移動部を中空ホースで連結し、ネジ類を前記ドライバーの吸引空気によって、ドライバーの先端に嵌合するようにしたことで、別途空気の圧送機構を使用せずにネジ類を保持し、作業ロボットで組み立て作業が自動的に出来るネジ類取り付装置を実現した。

（実施例１）
以下、本発明のネジに使用する好適な実施例１を、図面を参照して説明する。
[全体構成]
図１は、ネジ類取り付装置の全体を示すもので、符号１はネジ類Ｓを１列に整列するネジ類供給部で、該ネジ類供給部１に設けられた移送部２のネジ類Ｓの吸引ポート２１の吸引開口部２１１と、作業ロボット４のネジ類Ｓの排出ポート２２の排出開口部２２１とは、移送部２の中空ホース２５で連結され、更に、排出開口部２２１は組み立て用の作業ロボット４のドライバー３の吸引ホース３３に連通している。

[ネジ類供給部１]
まず、ネジ類供給部１を図１、図２、図３、図４を参照して説明する。
ネジ類供給部１は、例えば、公知の前掲の特許文献３のようなネジ類切出機構でもよく、図１に示されるように、ネジ類供給部１の上部に設けられたネジ類収納部１１にネジ類Ｓが投入され、内部(図示せず)のネジ類汲み上げ部や振動機構によって、図２に示されるように、枠体１２の外側の整列ガイドレール１３上にネジ類Ｓが頭部Ｓ１を上して１列に排出される。
この整列ガイドレール１３上に整列されたネジ類Ｓは、図２、図３に示すように、ネジ類頭を上にした状態で１本ずつ分離装置１４である回転円盤１４１により分離されるが、この回転円盤１４１の外周には、等間隔でネジ類Ｓを収納する切欠状の凹部１４１１が設けられている。

回転円盤１４１がステッピングモータで時計方向（図２）に回転することにより、凹部１４１１に一個ずつネジ類Ｓを受け取り、１本ずつネジ類Ｓの枠体側供給孔部１４２に移動し、吸引ポート２１の吸引開口部２１１の真下まで移動し、吸い上げられる状態に待機する。
なお、枠体側供給孔部１４２を挟んで、ネジ類Ｓの存否を検出するネジ類検知機構１４４が設けられ、左右に一対の発光素子(ダイオード)１４４１と受光素子(ダイオード)１４４２が設けられており、ネジ類検知機構１４４の検知信号により、後述するステッピングモータ(図示せず)の駆動の開始・停止を一定時間後に開始するように制御する。言い換えれば、ネジ類Ｓを感知するとステッピングモータの回転が停止する。

前述したように、分離されたネジ類Ｓの直上には吸込ポート２１及び吸引開口部２１１が固定されてあり、図１に示すように、中空ホース２５で排出ポート２２と連結されている。
この分離装置１４は、前掲の特許文献３のような公知のものでよく、要はネジ類Ｓが１個ずつ分離され吸引開口部２１１の真下に移動する機構であればよく、前記したように、光センサーを用いたネジ類検知機構１４４でもよく、また、ネジ類Ｓの存在、或いは、中空ホース２５の吸引状態を感知する吸引センサーを設け、吸引センサーの信号により分離装置１４のゲートを開いて次のネジ類Ｓを繰り出すようにしてもよく、要は確実に１個ずつネジ類を繰り出す機構であればよい。
なお、本実施例１でのネジ類供給部１は、引用文献に示されたような、振動型ネジ類供給機構でなくても、ボウル状の回転円盤型のパーツフィーダでよく、要は１個ずつネジ類が整列分離されるネジ類供給機構であれば良い。

[移送部２：吸引ポート２１]
次に、ネジ類Ｓがネジ類頭部Ｓ１の頭部（拡張部に相当)を先頭にして、吸引ポート２１から、中空ホース２５で排出ポート２２(図１１を参照)に移送される状態を図５から図７を参照して説明する。
この吸引ポート２１は、ネジ類供給部１の整列ガイドレール１３上に設置されるが、この整列ガイドレール１３を覆うように平板２１５に設けられ、図７に示されるように、該平板２１５の右側端部にＬ字状の折曲部２１６が設けられ、ネジ類供給部１側の取り付金具１５に設けた一対の長孔１５１ａ,１５１ｂで高さを調節してボルト１５２等で固定される。

また、吸引ポート２１には、吸引開口部２１１が設けられるが、中空ホース２５はホルダー２１２で保持され、ホルダー２１２は図５に示すように４箇所の固定ボルトより大きなバカ孔２１３によって、固定する位置は微調整できるようになっており、吸い込まれるネジ類がスムースに移行するようにしている。本実施例では吸引開口部２１１は中空ホース２５を単に切断して平滑に端部処理を施しただけものであるが、必要に応じて、吸引開口部２１１は、ネジ類の頭部がスムースに吸い込まれるようにベルボトム形状或いはラッパ状にしてもよい。
なお、取り付片１５３ａ,１５３ｂに取り付孔１５３１ａ，１５３１ｂを設けボルト等で取り付金具１５をネジ類供給部１上に固定するものであり、立脚２１７は平板２１５をネジ類供給部１の整列ガイドレール１３及びネジ類の頭部Ｓ１を覆うように配置されるものである。

[移送部２：排出ポート２２]
次に、排出ポート２２を図１、図８、図９に沿って説明するが、図１に示すように、排出ポート２２は作業ロボット４に取り付けられたドライバー３の可動範囲に固定されており、吸引ポート２１と排出ポート２２を結ぶ中空ホース２５は任意の長さで良いが、あまり長いと空気の吸引力が管内抵抗により低下するので、なるべく短いほうがよい。
図８の分解斜視図に示すように、排出ポート２２の排出開口部２２１の上開口部２２１ａは筒状になっており、図９に示すように、ドライバー３のトライバービット３２を含むマウスピース３１が差し込まれる構造で、下開口部２２１ｂは中空ホース２５に嵌合しゴムパッキン２２５を用い気密に接続して稼働時の真空度及び吸引力を増すようにし、これら排出開口部２２１は一対の上ホルダー２２２ａと下ホルダー２２２ｂとで平板枠体２２３に固定されており、更に、平板枠体２２３は対向する一対の固定部材２２４で作業ロボット４の適所に固定される。

上開口部２２１ａが筒状でマウスピース３１が差し込まれる構造にしたのは、後述するように、ドライバー３の先端からは真空ポンプで強力に吸引されているため、作業ロボット４がネジ類供給部１の整列ガイドレール１３からネジ類Ｓを取出したいときには、ドライバー３の先端を排出ポート２２の排出開口部２２１に近づけると、中空ホース２５内の空気が吸引されて減圧し、吸引ポート２１にあるネジ類Ｓが中空ホース２５内に吸い込まれ、中空ホース２５内を通って一瞬のうちに排出ポート２２に到達し、ドライバー３のドライバービット３２の先端に嵌合し吸着を維持するようにするためである。
なお、図９に示すように、排出開口部２２１は平板枠体２２３の所定の位置に個別の排出開口部２２１が複数、本実施例では２つの排出開口部（２２１）が配置されており、所望の種類の異なったネジ類Ｓに対応するようにしている。

[ドライバー３]
本発明で使用するドライバー３は、前述したように、マウスピース３１で空気を真空ポンプで吸気してネジを吸い込み嵌合する吸引タイプのドライバーを使用した。
ドライバー３の先端のマウスピース３１は、筒状の上開口部２２１ａに差し込むので、上開口部２２１ａの断面形状に合った形状する必要があり、本実施例でも上開口部２２１ａよりも若干小径の筒状部３１１を有している。
マウスピース３１に吸気を生じさせるために、真空ポンプを吸引ホース３３に繋げ、筒状部３１１とドライバービット３２との隙間を連通して、マウスピース３１に吸気を生じさせ、この吸気でドライバービット３２の先端にネジ類Ｓを嵌合し吸着を維持する。なお、コイルスプリング３１３は、ドライバービット３２を含む筒状部３１１がドライバー本体部３４をスライド移動させるための押し圧構造とするためものである。
また、このドライバー３は、次の作業ロボット４のドライバー移動アーム４２２によって指定される位置に制御移動される。

[作業ロボット４]
組み立て作業は、図１０に示すように、ネジ類Ｓがドライバー３の先端のドライバービット３２に吸着された状態でドライバー３が上昇し、作業ロボット４のワーク上に移動してネジ類締めを行う。通常また、組み立て対象物も、作業ロボット４の対象物移動部４１に載せられ、所定の移動を行い、プログラムに沿った指示にしたがって、ネジ類締め組み立て作業を行うが、その前に設定パネル４２１でドライバー３の所望の稼働状態を設定し、制御部４２でドライバー移動アーム４２２を制御し、設定された所定の箇所でネジ類締め止めを行う。通常、ドライバー３は図１で左右方向(図１でＹ方向)に移動し、作業ロボット４のワークステーション上の対象物移動部４１は前後方向（図１でＸ方向）に移動するように制御され、決められた位置でドライバービット３２が下降して、ネジ類締め作業を行い、然る後に、排出ポート２２に戻り、次のネジ類Ｓの吸着を行い、この作業を繰り返す。

（実施例２）
実施例１は、使用対象をネジにしたが、ネジに類したリベットにも使用でき、実施例２は図示しないが、リベットの使用する場合は、中空ホース２５も内径をリベットの拡幅部、或いは拡張部より多少太い内径を用い、ネジ類取り付工具についても、ネジドライバーではなく前述のドライバーと同様の特許文献５に示されるような、吸気型にエアーリベッターを使用すればよく、その他の構成は実施例１とほぼ同じであるので、詳細は省略する。

以上のような構成であるので、実施例１，２のネジ類取り付装置は、従来のネジ類取り付装置に比べ、別途にネジ類Ｓの圧送装置は必要とせず、ネジ類Ｓの移動にドライバー３の吸引力を利用したので装置全体が簡単になり、自動ネジ類締めや、自動リベットの圧着取り付けが可能になり、メンテナンスも容易になることに加え、ネジ類供給部１を組立部の作業ロボット４から離れた位置に設置することができるため、作業ロボット４周辺のスペースを有効に利用することが出来ることができる。
また、２種類以上のネジやリベット等のネジ類Ｓを使用する場合も、排出ポートを隣接して配置することが出来るため、複数の中空ホース２５を用意すればよく、作業ロボット４とドライバー３やエアーリベッター等のネジ類取り付工具の移動距離を短く出来、作業時間の短縮が可能になり、ネジ類供給部１のメンテナンスを行う際も、ネジ類供給部１の入れ替えを行えば作業側の作業ロボットのソフトによる再ティーチングが不要で、復帰までの時間を短くすることが出来る。
さらに、ネジ類径を変更する場合にも、供給部側のレール、エスケーパや移送の中空ホース部分を交換すればよく、構造が簡単でネジ類の経路が単純なため、短いネジ類でも中空ホース内で反転しなければ使用可能となる。
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論である。

１・・ネジ類供給部、１１・・ネジ類収納部、１２・・枠体、
１３・・整列ガイドレール、１４・・分離装置、１４１・・回転円盤、
１４１１・・凹部、１４２・・枠体側供給孔部、
１４４・・ネジ類検知機構、
１４４１・・発光ダイオード、１４４２・・受光ダイオード、
１５・・取り付金具、１５１ａ,１５１ｂ・・長孔、
１５２・・ボルト、１５３ａ,１５３ｂ・・取り付孔、
２・・移送部、
２１・・吸引ポート、２１１・・吸引開口部、２１２・・ホルダー、
２１３・・バカ孔、２１４・・固定ボルト、
２１５・・平板、２１６・・端部折曲部、２１７・・立脚、
２２・・排出ポート、２２１・・排出開口部、２２１ａ・・上開口部、
２２１ｂ・・下開口部、２２２ａ・・上ホルダー、２２２ｂ・・下ホルダー、
２２３・・平板枠体、２２４・・固定部材、２２５・・ゴムパッキン、
２５・・中空ホース、
３・・ドライバー、３１・・マウスピース、３１１・・筒状部、
３１２・・上端部、３１３・・コイルスプリング、
３２・・ドライバービット、３３・・吸引ホース、３４・・本体部、
４・・作業ロボット、４１・・対象物移動部、４２・・制御部、
４２１・・設定パネル、４２２・・ドライバー移動アーム。

Claims

ネジ類を整列して供給するネジ類供給部と、該ネジ類供給部に配置した吸引ポートから前記整列したネジ類を作業ロボットに移送する移送部と、移送されたネジ類をネジ類取り付工具に取り付ける前記作業ロボットに配置したネジ類排出ポートからなるネジ類取り付装置あって、
前記ネジ類供給部は、ネジ類の拡張部を上にして１列に整列するように供給し、分離部によって先頭のネジ類を分離し、該ネジ類の頭部の真上に吸引ポートの吸引開口部を配置し、
前記ネジ類排出ポートは作業ロボットに設けられ、該ネジ類排出ポートには排出開口部を配置し、ネジ類取り付工具の先端部がネジ類の拡張部を吸引して保持するようにし、
前記移送部はネジ類が移送しうる中空部を有する任意の長さの中空ホースであって、前記ネジ類供給部に配置される移送部の吸引開口部と、前記ネジ類排出ポートに配置される排出開口部とを該中空ホースによって連結し、前記ネジ類取り付工具が吸引を開始するときは、該ネジ類取り付工具の吸引によって前記ネジ類供給部の整列された先頭のネジ類の拡張部を前記吸引開口部から吸引し、移送部を経て前記排出開口部で前記ネジ類取り付工具の先端にネジ類の拡張部を嵌合保持し、その後ネジ類取り付工具を所定の箇所に移動してネジ類の取り付け作業を行うことを特徴とするネジ類取り付装置。
前記排出開口部は複数であることを特徴とする請求項１に記載のネジ類取り付装置。
前記移送部の吸引開口部は、ネジ類の拡張部がスムースに吸い込まれるようにベルボトム形状をしていることを特徴とする請求項１に記載のネジ類取り付装置。