JP4168169B2 - ワーク供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動組立機において、ワークをパーツフィーダーなどから組立て治具に供給するワーク供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワーク供給装置１（図８ａ）は、ローディングユニットとも呼ばれ、第１の位置に在るワーク２を第２の位置へ正しく配置する装置であり、通常、ワーク２を把握するチャック３と、チャック３を移動するアーム４及びこれらの作動を所定の順序とタイミングで行うコントローラー５を備える。このため、従来、コントローラー５はチャック３がワーク２を把握しているかを検出するワーク検出センサー６と、ワーク２が第２の位置へ正しく納まっているかを検出する浮き上り位置検出センサー７を備えている。
【０００３】
また、この供給装置１はフローティング機構８を備え、アーム４に対してチャック３が上方、すなわち、ワーク２を供給する方向と逆方向にスプリング９の弾力に抗して移動できるようになっている。フローティングストロークは、ワーク供給装置１の規模と種類によるが、約３〜１０ｍｍ程度である。これにより、何らかの理由で、ワーク２を治具１０の所定位置に納めることができずに浮き上がることがあっても（図８ｂ）、治具１０やチャック３を損傷してしまうのを防止している。
【０００４】
なお、図８において、チャック３は爪式であるが、電磁的な吸着式あるいはバキュームによる吸着式のものもある（いずれもチャックと総称する）。アーム４は縦方向に往復移動するもの(上下方向アーム)であるが、図８のものでは他に、横方向へ往復移動するアーム４ａ(水平方向アーム)も備えている。いずれもエアシリンダーで駆動される。アームの往復移動は直線方向の往復移動ばかりでなく、一端側を中心とした回動による場合もある。符号１１は機枠、符号１２は終端検出センサーで、磁気式の近接センサーである。このセンサー１２は、アーム４の往行程（下方向）の終端を検出する。
【０００５】
このワーク供給装置１では、図９（ａ）のように、ワーク２を第２の位置に移動して治具１０に納めたとき、終端検出センサー１２（図８）、ワーク検出センサー６がオンで浮き上り位置検出センサー７がオフとなっている状態をもって、ワーク２が正規位置に配置されたと判断する。一方、第９図（ｂ）のように、アーム４が往行程の終端に達していても、チャック３がワーク２を把握していないと、終端検出センサー１２がオン、また、浮き上り位置検出センサー７がオフであっても、ワーク検出センサー６がオフなので、コントローラー５は、エラー表示後、チャック３を原位置（スタート位置）に戻して停止する。つまり、次のサイクル運転を許可しない。アーム４が往行程の終端に達したとき、第９図（ｃ）のように、ワーク２が治具１０の正規位置へ正しく納められていない（浮き上がりｈ１がある）と、終端検出センサー１２がオン、また、ワーク検出センサー６がオンであっても、浮き上り位置検出センサー７がオンなので、コントローラー５は次のサイクル運転を許可しない。
【０００６】
このように、従来のワーク供給装置１は、終端検出センサー１２の他に、ワーク検出センサー６と浮き上り位置検出センサー７の２個のセンサーを必要とする。ワーク検出センサー６がないと、図９（ｂ）のように、ワーク２が存在しないにも拘わらず、チャック３は往行程の終端に達しているので、この場合もワーク２を正しい位置に配置したと判断する恐れがあるし、浮き上り位置検出センサー７がないと、ワーク２の浮き上がり異常などを検知出来ない。また、図９（ａ）の状態で、供給位置においてチャック３の往行程の終端位置と治具１０との間隔が設定よりも僅かに大きく、ワーク２下端面と治具１０との間に隙間がある場合でも、ワーク２が正規位置に配置されたと判断することがある。すなわち、フローティング機構は、通常の状態では、常にフローティングストロークの下限位置で使用されていて、ワーク２が治具１０と衝突したときにこれを上方へ逃し、無理な荷重で機器が損傷するのを防止するためにしか利用されていない。
【０００７】
なお、ワーク２の有無、浮き上がり異常などの検出は、ワークの供給に次ぐ行程で、図１０のようにフォトセンサー１３を２個使用して検出したり、ワーク２が細かい場合や、治具１０内に入り込んでしまう場合には、図１１のように、エアシリンダー１４を上下させて検出ロッド１５をワーク２に接触させ、その位置をフォトセンサー１６などで検出して、ワーク２の有無と高さを検出している。しかし、このような方式は、ワーク２の供給とは別個に機器を必要とし、また、これらを配置するためのスペースも必要とする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、ワークの供給と同時にワークの有無と浮き上がり異常を検出できるとともに、センサーの数を減らし、また、フローティング機構をさらに有効に利用できるワーク供給装置の提供を課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
ワーク供給装置を、機体に設けた上下方向および左右方向に移動するアームとチャック及びコントローラーを有するものとする。上下方向のアームの先端にチャックを設けてワークに対し往復移動させるものとする。チャックはハウジングとシリンダーの間をフローティング機構としてあり、チャック先端の爪がアームに対して、ワークの供給方向と逆方向へ弾力に抗して逃げることができる構造とする。コントローラーは、治具へワークを供給するために必要な各工程を順次実行する手段、例えばシーケンサーのような手段を備えるとともに、終端検出センサーと正規位置検出センサー及びこれらセンサーの信号がともに「検出」となったときのみ、次の行程に進むことを許可する手段、例えば、次のサイクル運転に移行することを判断するアンド回路を備えている。終端検出センサーは、チャックの下方行程の終端を検出してオン信号を発するものであり、正規位置検出センサーは、フローティングストロ−クの中間に配置し、チャックがワークを治具の所定位置へ正しく配置したとき、すなわち、ワークの正規位置を検出して、オン信号を発する。これらの信号はコントローラーに伝達される。
正規位置検出センサーはチャックのハウジングに取り付けられ、シリンダーに取り付けた操作ピンで機械的に操作されるものとする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１、図２は、ワーク供給装置１を示し、機枠１１には左右方向へ往復移動される水平方向アーム４ａと上下方向へ往復移動される上下方向アーム４ｂを設け、上下方向アーム４ｂの先端にチャック３を取付けている。水平方向アーム４ａは、機枠１１内部のエアシリンダー１８によって左右方向へ往復移動され、上下方向アーム４ｂは、アーム４ａの先端に取付けたエアシリンダー１７によって上下方向へ往復移動される。なお、ワーク供給装置１は、コントローラー５を備え、エアシリンダー１７、１８及びチャック３における爪の開閉作動がそのタイミングとともに、制御下におかれている。
【００１１】
チャック３は、図２のように、ハウジング１９、シリンダー２０、ピストン２１、回動駒２２、爪２３及び継手２４を備えている。ハウジング１９、シリンダー２０、及びピストン２１は上下方向の１本の軸に沿って配置してあり、ハウジング１９の内側にシリンダー２０を上下に摺動可能に嵌挿し、さらに、その内側にピストン２１を上下で摺動可能に嵌挿してあり、ハウジング１９とシリンダー２０との間にスプリング９を装着している。すなわち、ハウジング１９とシリンダー２０及びスプリング９とでフローティング機構８を構成している。フローティング機構８が許容するフローティングストローク（ｈ１）はこの実施形態において約５ｍｍである。
【００１２】
シリンダー２０の上端はハウジング１９の頂部に露出し、その部分にエア供給口となる継手２４を螺着してある。継手２４の上部はシリンダー上部の径よりも直径が大きく、ハウジング１９からシリンダー２０が抜け落ちないようにしたストッパーともなっている。シリンダー２０は中間部から径が大きくなり、下部は前後に間隔のある平行な２枚の壁２５となり、壁２５間に間隔をおいて２個の回動駒２２を左右に軸支し、また、その下部に爪２３を左右へ平行移動可能に装着している。爪２３は上部に係合ピン２６を備えるとともに、左右の爪２３間に爪間を常時「開」とするスプリング２７を備えている。爪２３の係合ピン２６は回動駒２２の内側に常時接触している。
【００１３】
ピストン２１は上部をシリンダー２０の径大部分に嵌挿するとともに、下部はシリンダー２０の壁２５間で左右に延出した形状となっている。左右に延出したそれぞれの端部は、回動駒２２の外側部分に当接している。継手２４の下端面とピストン２１との間はシリンダー室２８となっていて、継手２４を通じてエアが供給される。チャック３のハウジング１９の１側面には正規位置検出センサー４０が取付けてあって、これをシリンダー２０の１側面に設けた操作ピン２９が駆動する配置となっている。正規位置検出センサー４０は、図３のように、ハウジング１９に固定される本体３０、本体に収納されたフォトマイクロセンサー部品３１、検出ドグ３２及び戻しスプリング３３を備え、リード線３４でコントローラー５と接続してある。なお、正規位置検出センサー４０は、ハウジング１９の１側面に施された上下方向の溝を利用して固定される。固定部ネジ４２を緩め、正規位置検出センサー４０自体を上下方向に移動させることにより、ワーク供給時の正規位置を合わせる。
【００１４】
検出ドグ３２は上部に縦方向のスリット３５を有し、下部を本体３０に軸３６で回動可能に軸支してある。検出ドグ３２のハウジング１９側は、軸３６に近い低段部３７と軸３６から遠い高段部３８及びこれらを結ぶ斜行した中段部３９からなる段部を有した面となっており、シリンダー２０の一側に固定した操作ピン２９と常時接触するように、本体３０と検出ドグ３２との間に戻しスプリング３３を装着してある。本体３０に対して、シリンダー２０が上下に移動すると、操作ピン２９が検出ドグ３２の段部を移動し、検出ドグ３２が軸３６を中心に回動する。
【００１５】
すなわち、操作ピン２９が検出ドグ３２の低段部３７に位置するとき（第５図ａ）、検出ドグ３２は最も左に回動し、上部のスリット３５がフォトマイクロセンサー部品３１の光軸から左にずれて、光を遮断する。このため、正規位置検出センサー４０はオフとなっている。操作ピン２９が中段部３９にある時（第５図ｂ）、フォトマイクロセンサー部品３１の光軸が上部のスリット３５を貫通し、正規位置検出センサー４０はオン（「検出」）となる。斜行した中段部３９の長さはスリット３５の幅と対応し、ワーク２の高さが正規位置にあると判断する許容範囲に相当する。さらに、操作ピン２９が検出ドグ３２の高段部３８に位置するとき（第５図ｃ）、検出ドグ３２は最も右に回動し、上部のスリット３５がフォトマイクロセンサー部品３１の光軸から右にずれる。このため、光を遮断し、正規位置検出センサー４０はオフとなる。検出ドグ３２のスリット３５の幅を調整すると正規位置と判断する検出エリアを調整することができる。図４は、その１例であって、調整ネジ４１をネジ込むとスリット３５の幅を調整することができる。正規位置検出センサー４０は、このように、検出ドグ３２を操作ピン２９で機械的に駆動して検出作動を行うものである。
【００１６】
ワーク供給装置１が水平方向アーム４ａを延ばしてワーク２を取りに行くとき、上下方向アーム４ｂを引き上げているので、チャック３は治具１０から浮き上がった状態にある。このため、シリンダー２０はスプリング９によってフローティングストロークの最も下方位置に移動している。また、爪２３はスプリング２７によって左右に開いた状態にある。チャック３が、図外のパーツフィーダーによって定位置に準備されたワークの第１の位置に到達すると、上下方向のアーム４ｂを終端位置検出センサー１２がオン（「検出」）となる下限位置まで延ばし、ワーク２を爪２３の間に捕らえる。ついで、継手２４からエアを供給してピストン２１を押し下げ、回動駒２２を内側に回動し、爪２３をスプリング２７に抗して近接させることにより、ワーク２を把握する。このとき上下方向アーム４ｂが下限位置に達し爪２３がワーク２に当たり、フローティング機構８のスプリング９は圧縮された状態となっている。なお、パーツフィーダーが準備するワークの第１の位置（図５ｂ）は、治具１０の配置位置の高さよりも寸法（ｈ２）だけ低い位置（フローティングストロークの約半分）としてある。
【００１７】
つぎにコントローラー５は、上下方向のアーム４ｂを駆動して、ワーク２を持ち上げ、さらに、水平方向のアーム４ａを駆動してワーク２を治具１０における第２の位置の上方に移動する。そして、チャック３を終端位置検出センサー１２がオンとなるまで下降させ、ワーク２を治具１０の所定位置に納める。このとき、ワーク２の下端は治具１０の所定位置よりも寸法（ｈ２ 図５ｂ）だけ低いことになるので、ワーク２が所定位置に到達した後もチャック３はフローティング機構８のスプリング９を圧縮して下降する。つまり、シリンダー２０の操作ピン２９は検出ドグ３２の低段部３７を上方へ移動する。チャック３が下限の終端位置に到達したとき、操作ピン２９は中段部３９にあって、検出ドグ３２を右に回動し、正規位置検出センサー４０がオンとなる（図５ｂ）。
【００１８】
これにより、コントローラー５は、ワーク供給位置においてワーク２が正規位置に正しく配置されたと判断して、次のサイクル運転も許可する。その際、まず上下方向アーム４ｂを寸法（ｈ２）分だけ上昇させた後、爪２３を開いてワーク２を解放する。この作動によれば、ワーク２は治具１０の所定位置に到達した後、さらに、スプリング９の弾力で押圧されるので、所定位置に対するワーク２の配置が確実であり、ワーク２の下端面と治具１０との間に不測の空隙などが残らず、ワーク２は安定して治具１０に配置される。
【００１９】
第２の位置、すなわちワーク供給位置において、チャック３が下限位置に到達したとき、爪３がワーク２を把握していないと、チャック３が終端位置に到達しても、正規位置検出センサー４０はオンとならず、コントローラー５は次のサイクル運転を許可しない。すなわち、正規位置検出センサー４０はワーク２の有無を検出するセンサーの機能も果たしている。さらに、何らかの理由で、ワーク２が治具１０の所定の位置に納まらず、浮き上がっている場合（図５ｃ）は、操作ピン２９が中段部３９を越えて高段部３８に到達し、検出ドグ３２をフォトマイクロセンサー部品３１の光軸よりもさらに右に回動してしまうので、チャック３が下限位置に到達して終端位置検出センサー１２がオンとなっていても正規位置検出センサー４０はオフであるから、コントローラー５は同様に次のサイクル運転を許可しない。このように正規位置検出センサー４０は、治具１０にワーク２が正しく納められているかを検出すると同時にワーク２の有無も検出する。したがって、チャック３にワーク２を把握しているかを検出するための独立したセンサーは必要がない。以上、１つの実施形態に付いて説明したが、次の構成を採用することも可能である。正規位置検出センサー４０は軸３６の周りに検出ドグ３２が回動する回転ドグ式としたが、チャック３のシリンダー２０と共に移動するスライドドグ式とすることも可能である。さらに、図６のように、チャック３の爪２３（開閉爪）の内側に段を設け、その肩の面４３がワーク２をつかむ少し前に、ワーク２の頂面に当たるようにし、かつ、肩の面４３がワーク２に当接してからチャック３をわずかに下げたフローティングの中間位置を正規位置とした構造にすると、第１の位置におけるワーク２を、治具１０の所定位置よりもｈ２だけ低く配置しておく必要がなくなる。即ち、第２の位置に運ばれたワーク２は、治具１０の、第１の位置におけるワーク２と同じ高さにある所定位置に置くことができる。第１、第２の位置において、爪２３が開閉するとき、爪２３はワーク２の頂面を肩の面４３で滑りながら移動する。また、図７のように、チャック３の爪２３（開閉爪）の内側に段を設け、その肩の面４３を、内側が高くなるように傾斜しておいて、第２の位置に運ばれたワーク２を、治具１０の、第１の位置におけるワーク２と同じ高さにある所定位置に置くことができる。即ち、第１の位置において、チャック３が終端（下端）位置まで移動して、爪２３を閉じると、傾斜した肩の面４３がワーク２の頂面周囲に当接する。さらに、爪２３が閉じられるとチャック３は肩の面の斜面に案内されて上方に逃げ、フローティングの中間位置となる。そして、ワーク２をつかんだ位置をチャック３の正規位置とする。第２の位置で、爪２３はワーク２の頂面周囲を傾斜した肩の面４３で滑りながら開き方向に移動する。
【００２０】
【発明の効果】
正規位置検出センサーでワークの有無を検出できるので、従来のように、ワーク検出用のセンサーを別個に必要としない。このため、コストを低減できるとともにセンサーを調整する手間や時間も低減することができる。フローティングストロークの中間部に正規位置検出センサーを配置し、ワーク供給位置で治具に対してワークを配置したとき、フローティング機構のスプリングによる弾力がワークに作用するようにしているので、ワークの配置が安定する。
【００２１】
ワークを供給すると同時にワークの供給検出（有無、浮き上がり）ができるので、ワーク供給装置とは別に供給確認行程を設ける必要がなく、スペース的にもコスト的にも安価に提供することができる。検出ドグのスリット幅を調整可能とすることで、正常供給の検出エリアを容易に変更することができ、正規位置検出センサーの調整を簡単に行える。チャックのハウジングに取付けられた正規位置検出センサーのみでワークの有無及び浮き上り検出ができるので、アーム先端部で、チャック以外の場所にセンサーや検出ドグなどを設ける必要がなく、ワーク供給装置をコンパクト化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 全体の側面図
【図２】 チャックと機構の全体を示す図
【図３】 正規位置検出センサーの構造を示し、イは正面図（断面）、ロは側面図
【図４】 検出ドグの側面図
【図５】 ワークを取り扱う順序を示した正面図
【図６】 他の実施形態を示す正面図、（ａ）は第１の位置、（ｂ）は第２の位置
【図７】 さらに、他の実施形態を示す正面図
【図８】 従来例を説明するための機構図
【図９】 従来例の作動を示す正面図
【図１０】 他の従来例を示す正面図
【図１１】 他の従来例を示す側面図
【符号の説明】
１ ワーク供給装置
２ ワーク
３ チャック
４ アーム
５ コントローラー
６ ワーク検出センサー
７ 浮き上り位置検出センサー
８ フローティング機構
９ スプリング
１０ 治具
１１ 機枠
１２ 終端位置検出センサー
１３ フォトセンサー
１４ エアシリンダー
１５ 検出ロッド
１６ フォトセンサー
１７ エアシリンダー
１８ エアシリンダー
１９ ハウジング
２０ シリンダー
２１ ピストン
２２ 回動駒
２３ 爪
２４ 継手
２５ 壁
２６ 係合ピン
２７ スプリング
２８ シリンダー室
２９ 操作ピン
３０ 本体
３１ フォトマイクロセンサー部品
３２ 検出ドグ
３３ 戻しスプリング
３４ リード線
３５ スリット
３６ 軸
３７ 低段部
３８ 高段部
３９ 中段部
４０ 正規位置検出センサー
４１ 調整ネジ
４２ 固定用ネジ
４３ 肩の面

Claims (2)

1. 機枠１１に左右方向へ往復移動される水平方向アーム４ａとこのアーム４ａに取り付けられ、上下方向へ往復移動される上下方向アーム４ｂを備え、上下方向アーム４ｂの下端にチャック３を取付け、これらの作動がコントローラー５の制御下におかれているワーク供給装置１であり、
   チャック３は、ハウジング１９にシリンダー２０を上下摺動可能に嵌挿し、シリンダー２０に上下摺動可能に嵌挿したピストン２１によって、前記シリンダー２０の下部に左右方向へ平行移動可能に設けた爪２３を開閉する構造であり、ハウジング１９とシリンダー２０間にスプリング９を装着してフローティング機構８を構成しており、
   チャック３の上下方向移動の終端を検出し終端信号を発する終端検出センサーを設けると共に、ハウジング１９の１側面に正規位置検出センサー４０を取付け、シリンダー２０の１側面に操作ピン２９を設けて、操作ピン２９で正規位置検出センサー４０を駆動する配置とし、正規位置検出センサー４０は、低段部と高段部及びこれらを結ぶ斜行した中段部を有する検出ドグ３２と検出ドグ３２の変位を検出するセンサー部品を備え、操作ピン２９により検出ドグ３２が機械的に駆動されて低段部と高段部でオフ、中段部でオン信号をコントローラー５に発するものであり、操作ピン２９が中段部にあるとき、シリンダー２０はフローティングストロークの中間にあり、かつ、正規位置検出センサー４０が正規位置検出信号をコントローラーに発しており、コントローラーは前記の終端信号と正規位置信号を共に検出したとき、供給位置においてワークが正規位置にあると判断することを特徴としたワーク供給装置。
2. 正規位置検出センサー４０は、ハウジング１９の一側面に上下方向に位置調整可能に取付けられており、このセンサー４０の位置を調節することによりワーク供給時においてワークが正規位置にあるとの判断をする位置を調節可能としてあることを特徴とした請求項１に記載のワーク供給装置。

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