JP2531849B2

JP2531849B2 - 自動ピン打ち装置

Info

Publication number: JP2531849B2
Application number: JP2268442A
Authority: JP
Inventors: 一信月橋; 泰昭四之宮
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1990-10-08
Filing date: 1990-10-08
Publication date: 1996-09-04
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JPH04146032A; US5206985A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、特に溶接構造の枠状のワークにピンを打ち
込む自動ピン打ち装置に関する。

［従来の技術］例えば第７図ないし第９図に示すような溶接構造の枠
状のワークＷにテーパピンＰを打ち込む場合、テーパピ
ンＰの先端外径ｄと、ピン穴Ｈの内径Ｄとの挿入裕度が
小さい上に、溶接構造のためピン穴Ｈの位置が常時不特
定に変動するので、ピン穴Ｈの位置を的確に捕えること
が困難である。したがって、テーパピンＰの軸合せ挿入
等は、従来、人手に頼っていた。

［発明が解決しようとする課題］例えば、ピン穴Ｈの内径Ｄが3.1mm、テーパピンＰの
先端外径ｄが2.9mm、ピン穴位置の変動量がプラス・マ
イナス最大1mmの場合、挿入裕度は、3.1−2.9＝0.2で、
これは、Ｘ、Ｙ方向でプラス・マイナス0.1mmと極めて
小さい値である。現在、この裕度でピン穴位置を検出し
てピン打ちを自動的に行う装置は供給されていない。

本発明は、上記した問題に鑑みてなされたもので、極
めて小さいピン挿入裕度に対応できる自動ピン打ち装置
を提供することを目的としている。

［知見］現在、CCDカメラの画像信号を２値化処理して物形や
寸法などを判別測定する技術は、ロボット産業などの分
野における人工の眼として応用域が徐々に拡がりつつあ
るが、歴史が浅く周辺装置が複雑高価である。CCDテレ
ビカメラの画像信号は、２次元（Ｘ、Ｙ）の出力信号が
同時に得られるので、変化を伴う形状の判別や位置測定
の処理がし易い特徴があるが、ピン穴は真円でユニフォ
ームな形状であるが故に価格の安いCCDラインイメージ
センサの１次元出力信号をマイクロコンピュータで処理
することにより穴の中心位置を求めることができる。

本発明者は種々研究の結果、例えば4096ビットのCCD
素子をもつ市販のカメラと巨視レンズを選択し、穴径3.
1mmの映像を画素面にフォーカスを結ばせたとき、220ビ
ット相当の２値化信号を得た。したがって、１ビット当
りの分解能は、3.1/220＝0.014（mm）の精度が得られ
る。前記したように、挿入ピンの裕度はプラス・マイナ
ス0.1mm程度なので、0.014mmの分解能値は、充分に満足
できる値である。

［課題を解決するための手段］本発明によれば、移動手段により左右及び上下のＸ及
びＹ方向に移動自在なテーブルと、それぞれ該テーブル
上に設けられワークの穴位置を検出する光学的検出手段
と、揺動手段により待期位置において保持したピンを前
記光学的検出手段の光軸上に移動させる揺動腕と、前記
揺動手段に連動する連動手段により待期位置から前記光
軸上の前記揺動腕のピンを打込む側に移動されるピン打
ち手段と、前記待期位置にある揺動腕にピンを供給する
ピン供給手段と、前記光学的検出手段からの信号に基づ
き前記光軸を前記ワークの穴センタに一致させるように
前記移動手段を制御する制御手段とを設けている。

上記光学的検出手段は、照射光を投射するファイバス
コープ、集光レンズ及び例えば4096ビットのCCD素子を
もつイメージセンサ及びマクロレンズから構成するのが
好ましい。すなわち一次元機能の光学的検出をマイクロ
コンピュータで処理した二次元的検出手段が好ましい。

また、揺動腕には、ピンを真空吸着する吸着部を設け
るのが好ましい。

また、連動手段は、揺動腕の揺動軸に固設したピニオ
ンと、該ピニオンに噛み合うギヤ比が例えば1:5のセク
タギヤとで構成するのが好ましい。

また、ピン打ち手段は、セクタギヤ軸に固設された保
持アームと、該アームの先端に固設されたミネチュアシ
リンダとで構成するのが好ましい。

また、ピン供給手段は、公知のボウルタイプパーツフ
ィーダ及び直進形パーツフィーダで構成するのが好まし
い。

［作用］上記のように構成された自動ピン打ち装置において
は、待期位置にある揺動腕にピンを吸着し、ピン打ちミ
ネチュアシリンダを退避位置に退避させておく。

先ず、ファイバスコープから照射光をワークのピン穴
部分に投影し、テーブルをＸ、Ｙ方向に移動し、イメー
ジセンサからの信号に基づき光軸をピン穴センタと一致
させる。

次いで、揺動腕及びミネチュアシリンダを稼働位置す
なわち光軸に回動し、シリンダを作動してピンをワーク
のピン穴に打ち込む。

［実施例］以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図において、ベース１上には、移動手段であるＸ
軸ドライブユニット２と、Ｙ軸ボールスクリュー３及び
ステッピングモータ４とによりテーブル５がＸ軸方向す
なわ図面に垂直な左右方向及びＹ軸方向すなわち上下方
向に移動自在に支持されている。カップリング７はＹ軸
ステッピングモータ４の出力をＹ軸ボールスクリュー３
に伝達するものである。

第２図をも参照しテーブル４には、光学的検出手段10
と、揺動手段である空圧ロータリアクチュエータ20で揺
動される揺動腕であるピンピッカ22と、連動手段24によ
り移動されるピン打ち手段30と、ピン供給手段であるボ
ウルタイプパーツフィーダ40及び直進形パーツフィーダ
41と、制御手段である図示しないマイクロコンピュータ
とが設けられている。

前記光学的検出手段10は、照射光を投射するファイバ
スコープ11と、マクロレンズ（例えば50mm、F2.8）12
と、市販の例えば4096ビットのCCD素子をもつイメージ
センサ13とからなっている。

第３図及び第４図をも参照し、前記ピンピッカ22は、
ロータリアクチュエータ20の出力軸である揺動軸21に固
設され、第３図において鎖線で示す待期位置Ａから実線
で示す稼働位置Ｂに180゜回動されるようになってい
る。そして、このピンピッカ22には、パーツフィーダ40
及び41をを経て送られた整列されているピンＰを真空吸
着する吸着部22aが設けられている。なお、図中の符号2
3はピッカ22が待期位置Ａに復帰する際の衝撃吸収用の
ショックアブソーバである。

前記連動手段24は、揺動軸21に固設されたピニオン25
と、そのピニオン25に噛み合う例えばギヤ比が1:5のセ
クタギヤ26とからなり、このセクタギヤ26は、支軸27に
よりベアリング28a、28bを介してテーブル５に回転自在
に支持されている。

前記ピン打ち手段30は、支軸27に固設されたアーム31
と、そのアーム31の先端に設けられたピン挿入用ミネチ
ュアシリンダ32とからなっている。そして、第３図に鎖
線で示す退避位置ａから実線で示す稼働位置ｂまで連動
手段24のギヤ比1:5により36゜回動されるようになって
いる。なお、第１図の符号6aおよび6bはカメラ光軸をオ
フセットするためにＸ軸およびＹ軸方向に微調整送りを
するクロスローラテーブル、７はカップリング、14はオ
プティカルセンサファイバ、第４図の符号15aおよび15b
はマイクロスピンドル、29はプロキシミティスイッチで
ある。近接スイッチ29はロータリアクチュエータ20が18
0度回転した位置を確認するものである。そしてＹ軸用
マイクロスピンドル15aおよびＹ軸用マイクロスピンド
ル15bは初期調整をするために微調整をするためのもの
である。

このように構成され、光学的検出手段10の光軸Ｃと、
稼働位置Ｂにおけるピンピッカ22のピンＰの軸線と、稼
働位置ｂにおけるミネチュアシリンダ32の軸線とはすべ
て一致されている。

ピン打ちに際し、ピンピッカ22を待期位置Ａに待期さ
せ、吸着部22aにピンＰを吸着し、保持アーム31を退避
位置ａに退避させておく。

ワークＷを治具８にセットし、ファイバースコープ11
から照射光をピン穴Ｈの部分に投射する。

マイクロコンピュータはイメージセンサ13からの信号
に基づき、以下の制御を行う。すなわち第５図に示すよ
うに、ピン穴Ｈに対し、位置を原点とし、Ｘ軸ドライ
ブユニット２を作動してＸ軸CW方向にスキャニングし、
位置に達したとき（デジタルスイッチ値50ビット）か
ら最大値を比較する。すると、位置でピン穴Ｈの中
心、すなわち最大値が検出される。そして、位置に達
したとき（デジタルスイッチ値80ビット）、ユニット２
を反対方向に作動してＸ軸CCW方向にスキャンニングす
る。なお、イメージセンサーからの信号はマイクロコン
ピュータに入りビット演算処理される。若しピン孔径の
寸法が何等かの要因（設計値変更とか錐の磨耗、切れ味
の変化等による）で変化した場合、ソフトをその都度変
更訂正する必要に迫られるので訂正箇所のデータを外部
より容易にインプットして変更訂正に対応できるようデ
ジタルスイッチが設けられている。そこで、位置で検
出した最大値と入力データとを比較し、同じ値になった
らＸ軸ドライブユニット２を停止する。

また、第６図に示すように、Ｙ軸方向については、イ
メージセンサ13の出力波形HI検出部ｈとLO検出部は、
フレーム１、ピン穴Ｈ及びフレーム２となるが、フレー
ム１＝フレーム２となるようにステッピングモータ４を
制御する。これにより光軸Ｃは、ピン穴Ｈのセンタに対
して知見で示したように0.014mmの精度で一致される。

そこで、ロータリアクチュエータ20を作動し、ピンピ
ッカ22とミネチュアシリンダ32とを光軸Ｃ上に移動し、
ミネチュアシリンダ32を作動してピンＰをワークＷのピ
ン穴Ｈに打ち込む。前記したように挿入ピンＰの裕度
は、プラス・マイナス0.1mm程度なので、前記の精度0.0
14mmは充分満足できる値であり、ピンＰピン穴Ｈへの打
込みはスムーズに行われる。

［発明の効果］本発明は、光軸をピン穴センタに一致させ、その光軸
にピン軸とピン打込み軸とを一致させることにより、極
めて小さい挿入裕度でピンをワークのピン穴に打込み、
打込み作業を自動化することができる。

したがって、（１）完全自動化運転により、作業者が単純重筋苦渋
作業から開放することができる。

（２）全自動化による省人化によりコストを低減する
ことがでる。

（３）製品の穴無しの自動検査を行うことができる。

（４）装置レイアウトを合理化し、製品滞留運搬作業
を解消することができる。

（５）工場占有面積を節約することができる。

（６）生産（製品）工程管理を合理化すること、すな
わち出来高及び不良品数の自動計数記録及び信号の出力
による計数管理等を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示す側面図及び
上面図、第３図及び第４図は要部を示す正面図及び一部
を断面図で示した側面図、第５図及び第６図はＸ軸及び
Ｙ軸方向の位置合せ制御を説明する図面、第７図、第８
図及び第９図はワークの一例を示す正面図、側面図及び
第１図のＡ−Ａ線矢視断面図である。２……Ｘ軸ドライブユニット、３……Ｙ軸ボールスクリ
ュー、４……ステッピングモータ、５……テーブル、10
……光学的検出手段、11……ファイバスコープ、12……
マクロレンズ、13……イメージセンサ、20……空圧ロー
タリアクチュエータ、21……揺動軸、22……ピンピッ
カ、22a……吸着部、24……連動手段、25……ピニオ
ン、26……セクタギヤ、30……ピン打ち手段、31……保
持アーム32……ピン挿入用ミネチュアシリンダ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】移動手段により左右及び上下のＸ及びＹ方
向に移動自在なテーブルと、それぞれ該テーブル上に設
けられワークの穴位置を検出する光学的検出手段と、揺
動手段により待期位置において保持したピンを前記光学
的検出手段の光軸上に移動させる揺動腕と、前記揺動手
段に連動する連動手段により待期位置から前記光軸上の
前記揺動腕のピンを打込む側に移動されるピン打ち手段
と、前記待期位置にある揺動腕にピンを供給するピン供
給手段と、前記光学的検出手段からの信号に基づき前記
光軸を前記ワークの穴センタに一致させるように前記移
動手段を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする
自動ピン打ち装置。