JP2023020035A - ねじ供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ収容部に残ったねじを効率的に且つ作業性よく排出することが可能なねじ供給装置を提案する。【解決手段】ねじ供給装置１は、ねじ収容部４に収められたねじＳを供給レール９に整列させ、振動手段１６、１７、１８によって供給レール９を振動させて整列したねじＳを供給位置Ｐ１に向けて前進させるものであり、振動手段１６、１７、１８による振動によって、ねじ収容部４に収められたねじＳを供給位置Ｐ１とは相違する排出位置７に向けて移動させる排出機構８を備えることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、作業者等に整列されたねじを一定個数ずつ供給するねじ供給装置に関する。

作業者やロボットがねじ締め作業を行うにあたっては、整列されたねじを一定個数ずつ供給することが可能なねじ供給装置が使用される。一般にねじ供給装置は、向きがバラバラの状態でねじ収容部に収められたねじを、供給レールにより一列に整列させて所定の供給場所に提供するよう構成されている。ねじ締めを行う作業者やロボットは、ドライバをこの供給場所に移動させ、磁力やエア吸引力を利用してドライバの先端部にねじを吸着させ、その後ワークに対してねじ締め作業を行う。

ところで、供給レールのレール間距離は、雄ねじ部の外径に対応しているため、外径の異なるねじを供給する場合はレール間距離も変更しなければならない。このような問題に対して特許文献１には、供給レールを着脱可能とすることにより、供給するねじの種類が変わっても容易に対応できるねじ供給装置が示されている。

特開平９－５８８４７号公報 特開平９－１０８９６４号公報

一方、特許文献１の如きねじ供給装置においてねじの種類を変更する場合は、供給レールの交換が必要であることは勿論、ねじ収容部に残っている変更前のねじも全て取り出す必要がある。しかし従来のねじ供給装置は、例えば特許文献２に示されているように、供給されるねじを一個ずつ排出させることはできても、多くのねじをまとめて排出する機能は設けられていない。このため、特許文献２の如き機能によって残ったねじを時間をかけて一個ずつ排出する、或いは、ねじ収容部の投入口から手を入れてねじを掴み出したり、ねじ供給装置自体を逆さまにしたりといった方法で排出するしかなく、効率面及び作業面で改善の余地があった。

このような問題点に鑑み、本発明は、ねじ収容部に収められたねじを整列させて一定個数ずつ供給することが可能であり、また供給するねじの種類を変更する場合も、ねじ収容部に残ったねじを効率的に且つ作業性よく排出することが可能なねじ供給装置を提供することを目的とする。

本発明は、ねじ収容部に収められたねじを供給レールに整列させ、振動手段によって前記供給レールを振動させて整列した前記ねじを供給位置に向けて前進させるねじ供給装置において、前記振動手段による振動によって、前記ねじ収容部に収められた前記ねじを前記供給位置とは相違する排出位置に向けて移動させる排出機構を備えることを特徴とする。

このようなねじ供給装置において、前記排出機構は、前記振動手段によって振動するとともに前記供給レールを取り付け可能な振動ベースを備え、前記振動ベースは、前記供給レールによって閉口されるねじ通過孔と、前記ねじ通過孔の下方に位置し、前記ねじ通過孔から前記排出位置に向けて下向きに傾く傾斜部と、を備えることが好ましい。

またこのようなねじ供給装置において、前記排出機構は、前記振動手段によって振動するとともに前記供給レールを取り付け可能な振動部材と、前記振動部材に取り付け可能であって、前記排出位置に向けて下向きに傾く傾斜部を有する排出シュータと、を備えることが好ましい。

本発明のねじ供給装置によれば、振動手段によって供給レールを振動させることにより、ねじ収容部に収められたねじを、供給レール上で整列させてねじ供給位置に向けて前進させることができる。また本発明のねじ供給装置は、ねじ収容部に収められたねじを、振動手段による振動によって供給位置とは相違する排出位置に向けて移動させる排出機構を備えているため、供給するねじの種類を変更する場合はこの排出機構を機能させることによって、ねじ収容部に残ったねじを効率的に且つ作業性よく排出することができる。

本発明に係るねじ供給装置の第一実施形態を示した外観図である。 図１に示したねじ供給装置の内部構造に関する説明図である。 振動によるねじの移動に関する説明図である。 図１に示したねじ供給装置に関し、（ａ）、（ｂ）はねじを供給位置に向けて移動させる状態を示した説明図であり、（ｃ）、（ｄ）はねじを排出させる状態を示した説明図である。 本発明に係るねじ供給装置の第二実施形態を示した外観図である。 図５に示したねじ供給装置の内部構造に関する説明図である。 図５に示したねじ供給装置に関し、（ａ）、（ｂ）はねじを供給位置に向けて移動させる状態を示した説明図であり、（ｃ）、（ｄ）はねじを排出させる状態を示した説明図である。 図１のねじ供給装置をねじ締め装置に用いた一例を示す外観図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るねじ供給装置の一実施形態について説明する。以下の説明においては、便宜上、図面に示した右、左、前、後、上、下、及びＸ、Ｙ、Ｚの向きで説明することとする。

図１は、本発明に係るねじ供給装置の第一実施形態を示している。なお、図１（ａ）においては、ねじ供給装置１の内部構造を説明するために左側の一部を省略して示している。図１に示すようにねじ供給装置１は、ねじ供給装置１のカバーとなる筐体２を備えている。筐体２は、上側に向けて開口するねじ投入口３と、ねじ投入口３から投入されたねじＳを収容するねじ収容部４を備えている。また筐体２の前部には、図１（ａ）に示すように、後述する供給レール９の前端部を突き出させる前側開口５が設けられている。そして図１（ｂ）に示すように筐体２の後部には、レール着脱口６と、レール着脱口６の下方に位置するねじ排出口７が設けられている。なお、ねじ排出口７は、本明細書の「排出位置」に相当する。

ねじ収容部４には、図２に示した振動ベース８が設けられる。図示したように振動ベース８は、前後方向に延在する板状の基部８ａと、基部８ａの前端部に連結する連結部８ｂと、連結部８ｂの下端部から後方に向かうにつれて下方に傾きながら（本実施形態では水平方向に対して角度θ傾きながら）延在する傾斜部８ｃとを備えている。

なお図示したように傾斜部８ｃの上面は、左右方向（傾斜部８ｃの幅方向）中央部が低くなるように形作られている。また傾斜部８ｃの後端部は、図１（ｂ）に示すように、ねじ排出口７に通じている。

そして基部８ａは、その前後方向（基部８ａの長手方向）中央部において、傾斜部８ｃの直上に位置して基部８ａを貫通するねじ通過孔８ｄを備えている。また基部８ａは、２つのレール固定溝８ｅを備えていて、そのうちの一つは、基部８ａの後端部から前方に向けて延在し、もう一つは、ねじ通過孔８ｄの前端部から前方に向けて延在する。

なお本実施形態の振動ベース８は、本明細書の「排出機構」に相当する。

またねじ供給装置１は、図１及び図２に示した供給レール９を備える。供給レール９は、板状又はブロック状の一対の部材が間隔をあけて平行に配置されるものであって、その上面には、図１（ａ）の部分拡大図に示すように、距離がＰの隙間がる。なお隙間Ｐは、ねじＳの雄ねじ部よりも広く、ねじＳの頭部よりも狭く設定されている。そして供給レール９の下面における前側と後側には、肩付きピン９ａが設けられている。

供給レール９は、レール着脱口６から挿入され、２つの肩付きピン９ａを２つのレール固定溝８ｅに係合させるとともに、不図示のねじ等を用いて振動ベース８に固定される。供給レール９を振動ベース８に固定した際、ねじ通過孔８ｄは供給レール９によって覆い隠される。そして供給レール９を振動ベース８に固定した状態において、供給レール９の上面は水平又は前側が後側よりも僅かに低くなるように傾いている。なお振動ベース８に固定した供給レール９は、取り付け時とは逆の手順で振動ベース８から取り外すことができる。

振動ベース８に固定された状態において、供給レール９の前端部は、図１（ａ）の部分拡大図に示すように、筐体２の前側開口５から突き出している。なお供給レール９は、後述するようにねじ収容部４に収容されたねじＳを整列させて前方に向けて移動させることが可能であって、前進したねじＳは、供給レール９の前端部まで前進した後、図１（ａ）の部分拡大図に示すように筐体２に当接して停止し、ねじ締めを行う作業者やロボットで取り出されるまで待機する。ここで、ねじＳが停止する位置をねじ供給位置Ｐ１と称する。なお、ねじ供給位置Ｐ１は、本明細書の「供給位置」に相当する。

またねじ収容部４は、図２、図４に示すように、振動ベース８の右側と左側に位置してねじ収容部４の床部の一部を構成するブロック状の押上部１０を備えている。押上部１０は、以下で詳細に説明する駆動機構１１によって上下に移動する。

ここで、本実施形態の駆動機構１１について説明する。図２に示すように駆動機構１１は、モータ１２と、モータ１２によって回転するモータ歯車１３と、モータ歯車１３に噛み合う一対の押上部駆動歯車１４と、一つの押上部駆動歯車１４と一つの押上部１０とを連結する連結アーム１５とを備えている。連結アーム１５は、押上部駆動歯車１４に対して、押上部駆動歯車１４の中心から偏心した部位に取り付けられていて、モータ１２を駆動させて２つの押上部駆動歯車１４が回転すると、２つの押上部１０は、それぞれ上下運動する。

また駆動機構１１は、図２に示すように、一つの押上部駆動歯車１４と連動して回転する振動発生カム１６を備えている。振動発生カム１６の前側面には、カム面１６ａが設けられている。また振動発生カム１６の前方には、一端部が振動ベース８の連結部８ｂに連結し、他端部がカム面１６ａに接触する振動伝達アーム１７が設けられる。振動伝達アーム１７は、圧縮ばね１８によって後方に向けて付勢される。このような振動発生カム１６、振動伝達アーム１７、及び圧縮ばね１８によれば、モータ１２が駆動して振動発生カム１６が回転すると、圧縮ばね１８によってカム面１６ａに押し付けられた振動伝達アーム１７が弾かれ、それによって生じた振動が振動伝達アーム１７を介して振動ベース８に伝わるため、振動ベース８に固定された供給レール９を振動させることができる。なお、振動発生カム１６、振動伝達アーム１７、及び圧縮ばね１８は、本明細書の「振動手段」に相当する。

本実施形態のカム面１６ａは、これに接触する振動伝達アーム１７の他端部を後側から前側に移動させる部位と前側から後側に移動させる部位の形状が非対称である。このため、振動伝達アーム１７及び振動ベース８を介して供給レール９に伝わる振動は、供給レール９を後側から前側に動かす成分とこれを前側から後側に動かす成分が非対称である。具体的には、この振動によって供給レール９が後側から前側に動く際の速度をＶ１、供給レール９が後側から前側に動く際の速度をＶ２とする場合、Ｖ１＜Ｖ２の関係になるように供給レール９を振動させている。なお、供給レール９が後側から前側に動く距離と前側から後側に動く距離は等しくなっている。このため、図３（ａ）に示すように供給レール９の上面で停止していたねじＳは、ねじＳと供給レール９との摩擦係数を慣性力の関係から、図３（ｂ）に示すように供給レール９が後側から前側に移動する際は、供給レール９とねじＳが一緒に移動し、図３（ｃ）に示すように供給レール９が前側から後側に移動する際は、ねじＳを残して供給レール９のみが後側に移動する。よって図３（ｂ）と（ｃ）の移動が繰り返されることによって、供給レール９の上面が水平であっても、ねじＳを前側に移動させることができる。なお供給レール９の上面が、前側が後側よりも低くなるように傾く場合は、ねじＳを前側に向けてよりスムーズに移動させることができる。

なお、供給レール９への振動は、上述した前側の速度と後側の速度が不均一になる方式に限らない。例えば図３（ｄ）～（ｆ）に示すように、供給レール９に対して上下方向に傾く振動を加える方式でもよい。詳細に説明すると、図３（ｄ）に示す状態の供給レール９に対し、図３（ｅ）に示すように後側から前側に向かって上方に傾くように供給レール９を移動させ、その後、図３（ｆ）に示すように前側から後側に向かって下方に傾くように供給レール９を移動させる振動を加える。なお、図３（ｅ）における供給レール９の移動距離と速度の大きさは、図３（ｆ）における供給レール９の移動距離と速度の大きさと同一でよい。そして図３（ｅ）と（ｆ）の移動が繰り返されることによって、供給レール９の上面に載置されたねじＳを、後側から前側に向けて移動させることができる。

次に、本実施形態のねじ供給装置１によってねじＳをねじ供給位置Ｐ１へ移動させる動作について、図４を参照しながら説明する。なお図４は、図１に対する所定平面での断面図であるが、説明のために一部の部材を省略したり、大きさを変更したりして誇張して示した部分がある。

まず作業者は、ある種類のねじＳをねじ投入口３から複数個投入する。図４（ａ）に示すように、ねじ投入口３から投入されてねじ収容部４に収容されたねじＳは、向きがバラバラの状態である。ここで、モータ１２が駆動して押上部１０が上下運動を行うと、ねじＳは、押上部１０によって供給レール９の上方まで押し上げられる。そして、供給レール９の隙間に雄ねじ部が挿入可能なねじＳは供給レール９上に残る一方、それ以外のねじＳは供給レール９から落下する。但し、落下したねじＳは再び押上部１０で押し上げられるため、繰り返し押上部１０で押し上げられることによって、複数のねじＳを供給レール９に整列させることができる。

モータ１２が駆動する際、供給レール９は、上述した振動発生カム１６等によって振動する。本実施形態においては、上述した前側の速度と後側の速度が不均一になる方式で供給レール９を振動させる。これにより供給レール９に整列したねじＳは前側に向かって移動し、先頭のねじＳは、ねじ供給位置Ｐ１で停止する。そしてねじ供給位置Ｐ１のねじＳを取り出すと、次のねじＳがねじ供給位置Ｐ１へ移動するため、ねじ締め作業における作業者やロボットによるねじＳの取り出しが効率的に行われる。

一方、ねじＳの種類を変更するためにねじ収容部４に収容したねじＳを排出する必要がある場合は、供給レール９を振動ベース８から取り外す。これにより、図４（ｂ）に示すように、供給レール９によって覆い隠されていたねじ通過孔８ｄが露わになる。そしてこの状態でモータ１２が駆動して押上部１０が上下運動を行うと、ねじ収容部４に収容されているねじＳは、押上部１０によって押し上げられ、更にねじ通過孔８ｄから傾斜部８ｃに落下する。本実施形態の傾斜部８ｃは、水平方向に対して角度θ傾いている。このため、傾斜部８ｃに落下したねじＳは、傾斜部８ｃの上面を滑り落ちるように移動する。なお傾斜部８ｃの上面は、図２に示すように幅方向中央部が低くなるように形作られているため、傾斜部８ｃの左右からねじＳが脱落し難くなる効果が得られる。ところで振動ベース８は、モータ１２の駆動によってねじＳを前側に向かって移動させるように振動しているが、この前側に向かう移動力に抗しねじＳが自重によって後側に移動できるよう傾斜部８ｃの角度θが設定されている。このため振動発生カム１６等によって発生する傾斜部８ｃの振動は、ねじＳの後側への移動を阻害することなく、むしろねじＳのつまりなどを解消させるなど、ねじＳの排出を促進させることになる。よって、傾斜部８ｃに落下したねじＳは、前側から後側に向かって傾斜部８ｃを移動し、ねじ排出口７から排出される。この間も、押上部１０の上下運動は継続して行われるため、ねじ収容部４に収容されているねじＳを全て迅速に排出することができる。

その後は、種類の異なるねじＳに対応する供給レール９を振動ベース８に取り付けてモータ１２を駆動させることにより、この種のねじＳも供給レール９で整列させてねじ供給位置Ｐ１に移動させることができる。

次に、図５～図８を参照しながら本発明に係るねじ供給装置の第二実施形態であるねじ供給装置２１について説明する。なお、上述したねじ供給装置１と共通する部分については、図面に同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

ねじ供給装置２１は、図５に示すように筐体２の後部にレール着脱口６を備えている。なおレール着脱口６は、上述したねじ排出口７と同様にねじＳを排出する機能も有する。

またねじ供給装置２１は、図２に示した振動ベース８に替えて図６に示した振動部材２２を備えている。振動部材２２は、前後方向に延在する板状の基部２２ａと、基部２２ａの前端部に連結するとともに振動伝達アーム１７に連結する連結部２２ｂを備えている。基部２２ａは、２つのレール固定溝２２ｃを備えていて、そのうちの一つは、図示したように基部２２ａの後端部から前方に向けて延在し、もう一つは、肩付きピン９ａを挿通させる円形の孔から前方に向けて延在する。上述した供給レール９は、２つの肩付きピン９ａを２つのレール固定溝２２ｃに係合させるとともに、不図示のねじ等を用いて振動部材２２に固定される。

またねじ供給装置２１は、図６に示した排出シュータ２３を備えている。排出シュータ２３は、上述した傾斜部８ｃと同様に、後側が前側よりも低くなるように傾きながら（水平方向に対して角度θ傾きながら）延在する傾斜部２３ａと、傾斜部２３ａの左右両側に設けられたガイド壁２３ｂを備えている。また排出シュータ２３の下面には、肩付きピン９ａと同様のそして供給レール９の下面における前側と後側には、供給レール９の肩付きピン９ａと同形状で同位置に設けられた肩付きピン２３ｃが設けられている。排出シュータ２３は、供給レール９と同様の手順で振動部材２２に固定可能である。なお本実施形態の振動部材２２と排出シュータ２３は、本明細書の「排出機構」に相当する。

このように構成されるねじ供給装置２１において、ねじＳをねじ供給位置Ｐ１に移動させるにあたっては、振動部材２２に供給レール９を固定する。そしてねじＳをねじ投入口３から投入するとともにモータ１２を駆動させると、図７（ａ）、（ｂ）に示すように上下運動する押上部１０によってねじ収容部４に収容されたねじＳは、供給レール９の上方まで押し上げられ、供給レール９で整列する。そして振動発生カム１６等によって供給レール９が振動することによって、供給レール９に整列したねじＳは前側に向かって移動するため、先頭のねじＳをねじ供給位置Ｐ１に位置させることができる。

またねじ供給装置２１のねじ収容部４からねじＳを排出するにあたっては、供給レール９を取り外した後、排出シュータ２３を振動部材２２に固定する。そしてこの状態でモータ１２が駆動して押上部１０が上下運動を行うと、ねじ収容部４に収容されたねじＳは、押上部１０によって押し上げられ、ガイド壁２３ｂを乗り越えて傾斜部２３ａに落下する。上述したように傾斜部２３ａは、後側が前側よりも低くなるように傾いているため、傾斜部２３ａに落下したねじＳは、前側から後側に向かって傾斜部２３ａを移動して、ねじ排出口７から排出される。第１実施形態のねじ供給装置と同じく、振動部材２２は、モータ１２の駆動によってねじＳを前側に向かって移動させるように振動しているが、この前側に向かう移動力に抗しねじＳが自重によって後側に移動できるよう傾斜部２３ａの傾斜角が設定されている。なお、傾斜部２３ａの左右にはガイド壁２３ｂが設けられているため、ねじＳは傾斜部２３ａの左右から脱落することなくねじ排出口７まで安定的に移動する。そして押上部１０の上下運動が継続されることにより、ねじ収容部４に収容されているねじＳを全て迅速に排出することができる。

本発明に係るねじ供給装置は、例えば図８に示したねじ締め装置３０に使用することが可能である。ねじ締め装置３０は、ねじ締めドライバ３１と、ねじ締めドライバ３１とワークＷを相対的にＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させる３軸卓上ロボット３２と、上述したねじ供給装置１で構成されている。３軸卓上ロボット３２の後側（ねじ締め装置３０使用する作業者にとって手前側）には、ねじ締め装置３０に対して所定の作業を実行させ、また作業に関する各種の情報を表示する設けた操作・表示部３３が設けられている。そして操作・表示部３３からねじ締め作業を実行させると、ねじ供給装置１は、図１（ａ）に示したようにねじ収容部４に収容したねじＳをねじ供給位置Ｐ１に移動させ、また３軸卓上ロボット３２が駆動してねじ締めドライバ３１はねじ供給位置Ｐ１のねじＳをピックアップし、更にねじ締めドライバ３１はワークＷへ移動してねじ締めを行う。なお、ねじ締め装置３０においては、操作する作業者は、ねじ締め装置３０の後ろ側、操作・表示部３３に対面する位置で操作することを想定している。

一方、ねじ締め装置３０において、ねじ供給装置１はねじ供給位置Ｐ１をねじ締めドライバ３１に向けて設置される。すなわちこの向きでねじ供給装置１をねじ締め装置３０に設けると、ねじ供給装置１のレール着脱口６とねじ排出口７は、作業者にとって手前側（図８において後側）に位置する。すなわち、供給レール９の取り付けやねじＳの排出が行われるレール着脱口６とねじ排出口７が作業者にとって手前側を向くため、供給レール９の脱着作業や排出されるねじＳの回収作業を効率よく行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、上記の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。また、上記の実施形態における効果は、本発明から生じる効果を例示したに過ぎず、本発明による効果が上記の効果に限定されることを意味するものではない。

例えば、上述したねじ供給装置１は、レール着脱口６とねじ排出口７はともに筐体２の後部に設けられていたが、いずれか一方、又は両方を側部や下部に設けてもよい。またねじ供給装置２１においても、ねじ排出口７を兼用するレール着脱口６を、筐体２の側部や下部に設けてもよい。

またねじ供給装置１においては、供給レール９を振動ベース８に取り付けることにより、ねじ通過孔８ｄを供給レール９で覆い隠してねじＳが傾斜部８ｃに落下しないようにしたが、ねじ通過孔８ｄが閉口されてねじＳが傾斜部８ｃに落下しないようにする構成はこれに限られない。例えば供給レール９において、隙間Ｐの間隔をあけて配置される板状又はブロック状になる一対の部材が左右に移動するよう構成し、ねじＳを整列状態で前進させる場合は、移動する部材の間隔が隙間Ｐになるように設定し、ねじＳを排出する場合は、移動する部材の間隔が隙間Ｐよりも広くなるように設定し、これによりねじＳがねじ通過孔８ｄを通過して傾斜部８ｃに落下するようにしてもよい。

１、２１：ねじ供給装置
４：ねじ収容部
７：ねじ排出口
８：振動ベース
８ｃ、２３ａ：傾斜部
８ｄ：ねじ通過孔
９：供給レール
１６：振動発生カム
１７：振動伝達アーム
１８：圧縮ばね
２２：振動部材
２３：排出シュータ
Ｐ１：ねじ供給位置
Ｓ：ねじ

Claims (3)

1. ねじ収容部に収められたねじを供給レールに整列させ、振動手段によって前記供給レールを振動させて整列した前記ねじを供給位置に向けて前進させるねじ供給装置において、
   前記振動手段による振動によって、前記ねじ収容部に収められた前記ねじを前記供給位置とは相違する排出位置に向けて移動させる排出機構を備えるねじ供給装置。
2. 前記排出機構は、前記振動手段によって振動するとともに前記供給レールを取り付け可能な振動ベースを備え、
   前記振動ベースは、
   前記供給レールによって閉口されるねじ通過孔と、
   前記ねじ通過孔の下方に位置し、前記ねじ通過孔から前記排出位置に向けて下向きに傾く傾斜部と、を備える請求項１に記載のねじ供給装置。
3. 前記排出機構は、
   前記振動手段によって振動するとともに前記供給レールを取り付け可能な振動部材と、
   前記振動部材に取り付け可能であって、前記排出位置に向けて下向きに傾く傾斜部を有する排出シュータと、を備える請求項１に記載のねじ供給装置。

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