JP4556219B2 - 軸状部品の供給補助装置 - Google Patents

Description

この発明は、相手方部材の受入孔に挿入された磁性材料製の軸状部品をロボット装置やねじ締め装置等の保持ヘッドに保持して目的箇所へ供給する補助装置に関している。

受入孔の奥に磁石が配置され、受入孔に挿入された軸状部品が磁石に吸引されて受入孔の奥まで引き込まれるものが、電気抵抗溶接の電極などで知られている。
特許第２７８９０２０号公報

上述のような受入孔と磁石を組み合わせた構造は、軸状部品を引き込むことはできるが、引き込まれた軸状部品をロボット装置やねじ締め装置等の保持ヘッドに保持して目的箇所へ供給する場合には、軸状部品の端部が磁化されているので、前記保持ヘッドの異常な箇所が軸状部品に吸引されて、保持ヘッドが軸状部品の所定位置を正しく保持することができないという問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するために提供されたもので、軸状部品を吸引手段で受入孔へ円滑でしかも正確に吸引するとともに、ロボット装置やねじ締め装置等の保持ヘッドは軸状部品を保持するときには吸引手段の吸引力を消滅させることができる軸状部品の供給補助装置の提供を目的とする。

問題を解決するための手段

請求項１記載の発明は、静止部材に固定された保持部材の受入孔に挿入された磁性材料製の軸状部品をロボット装置やねじ締め装置等の保持ヘッドに保持して目的箇所へ供給する形式のものにおいて、切換駆動手段によって進退する支持部材に前記受入孔に軸状部品を導入する吸引手段が固定され、前記受入孔の軸線と前記支持部材の進退方向が直交した位置関係とされ、前記切換駆動手段の進退動作によって、前記吸引手段が受入孔の軸線上またはその近傍に位置している状態が軸状部品の吸引位置となり、前記切換駆動手段の進退動作によって、前記吸引手段が受入孔の軸線から離隔した箇所に位置している状態が軸状部品に吸引力を及ぼさない退避位置となるように構成し、前記受入孔に軸状部品が正常に挿入されているかど うかを検知する検知手段が前記支持部材に取付けられ、この検知手段の取付け位置は、前記吸引手段が前記退避位置に存在しているときに、受入孔内に挿入されている軸状部品を検知できる位置とされていることを特徴とする軸状部品の供給補助装置である。

発明の効果

前記受入孔の軸線上またはその近傍の吸引位置に吸引手段が位置しているときには、軸状部品は受入孔に正確に吸引される。そして、吸引手段が軸状部品に吸引力を及ぼさない退避位置に位置しているときには、軸状部品には吸引力が一切作用していないので、前記保持ヘッドが接近してきても保持ヘッドは軸状部品に吸引されることがなく、保持ヘッドと軸状部品との相対位置が正常に設定され、保持ヘッドに軸状部品が正確に保持されて目的箇所へ供給される。

前記吸引手段は、前記切換駆動手段に結合された支持部材に取付けられ、この支持部材に軸状部品の存在を検知する検知手段が取付けられている。

このように支持部材に吸引手段と検知手段が設けられているので、吸引手段が吸引位置から離れて退避位置をとるときに、検知手段を所定の検知位置に配置することができて、吸引動作と検知動作が確実に行われる。

前記検知手段は、吸引手段が退避位置に位置しているときに軸状部品の検知を行う位置に位置するように、吸引手段との相対位置が設定されている。

したがって、吸引手段と検知手段との交互の動作機能が確実に達成される。さらに、検知手段によって軸状部品が受入孔に挿入されていないことが検知されたときには、そのことを示す信号によって前記保持ヘッドが受入孔に接近してくる動作を事前に中止することができて、無駄な動作を回避することができるとともに、軸状部品の欠如した鋼板部品等が下流工程に移行されることを防止できる。

請求項２記載の発明は、前記吸引手段が前記吸引位置に位置している状態において、吸引手段が受入孔の間近に配置された状態とされ、前記吸引 手段が前記退避位置に位置している状態において、前記検知手段は受入孔の間近に配置された前記吸引手段よりも受入孔から離隔した位置に配置された状態とされ、前記吸引手段と前記検知手段の間に受入孔に挿入されている軸状部品の端部が相対的に滑動するガイド部材が傾斜した状態で設けられている請求項１記載の軸状部品の供給補助装置である。

ガイド部材によって、ボルトが受入孔内に進入してゆく速度を低速に制御することができるので、ボルトの進入状態が安定したものとなる。

前記ガイド部材は、板状の部材で構成されているとともに吸引手段である磁石を覆った状態で配置され、前記磁石の方が検知手段よりも受入孔に接近させて配置してある。

上述のように、磁石が受入孔に接近させて配置してあるので、軸状部品の軸部が短くても、軸部に対する吸引磁力を強く作用させることができ、確実に受入孔内に導入することができる。とくに、係止部材が後退する過渡期に軸状部品が転倒するおそれがあるが、磁石を受入孔に接近させてあることによって磁力を強く軸状部品に作用させて、転倒を防止できる。

前記磁石は、支持部材に固定されたブロック状部材に取り付けられている。

前記磁石はブロック状部材によってその高さ位置すなわち受入孔との間隔が所定の値に設定できるので、受入孔に接近させその接近距離を正確に設定することが行いやすくなる。

つぎに、本発明の軸状部品の供給補助装置を実施するための最良の形態を説明する。

図１〜図３は実施例１を示す。

まず、軸状部品について説明する。

軸状部品としては、種々なものがある。例えば、ボルトやフランジ付き軸部材のようなものがある。この実施例では、鉄製のボルト１である。このボルト１は、六角型のヘッド部材である頭部２と、それと一体の雄ねじが切られた軸部３から構成されている。ボルト１の各部の寸法は、軸部３のねじ山の直径が１０ｍｍ、軸部の長さが２７ｍｍ、頭部２の高さが１０ｍｍ、頭部２の径方向寸法が１４ｍｍと１６ｍｍである。

つぎに、装置全体について説明する。

図１は装置全体の側面図、図２は係止部材の斜視図や断面図等である。供給補助装置全体は、符号１００で示されている。ほぼ水平方向に進退する供給ロッド５は、ほぼ水平方向に配置された進退駆動手段であるエアシリンダ６によって進退動作をする。その進退軸線は、符号Ｏ−Ｏで示されている。この供給ロッド５の先端部に係止部材７が取付けられ、ここにボルト１がその軸部３が鉛直方向に垂下した状態、つまり首吊り状態で係止されている。

機枠等の静止部材８に固定された供給管９は、供給ロッド５の進退軸線Ｏ−Ｏに対してほぼ直交する向きに配置され、しかも後退した係止部材７の上側に配置されている。供給管９の一端はパーツフィーダ（図示していない）に接続されている。

供給管９の他端部に下側に開口している出口開口１３が設けられ、この出口開口１３を開閉板１２によって開閉するようになっている。前記開閉板１２を開閉するエアシリンダ１１が静止部材８に取付けられている。開閉板１２が開くとそこに待機していたボルト１が落下して、係止部材７に係止される。

図１に示すように、供給補助装置１００が動作してボルト１が保持部材１５に形成した受入孔１６に挿入される。したがって、この受入孔１６が供給の目的箇所である。この受入孔１６はほぼ鉛直方向に形成されており、ボルト１もほぼ鉛直方向に下降する。そのために、静止部材８に供給駆動手段であるエアシリンダ１９が取付けられている。このエアシリンダ１９のピストンロッド２０はほぼ鉛直方向に進退するもので、その上端に前記エアシリンダ６が固定されている。供給ロッド５の進退方向はほぼ水平方向であるが、これを傾斜した方向に進退するようにしてもよい。そのようにするときには、ピストンロッド２０も傾斜して配置される。

したがって、供給管９の出口開口１３から落下したボルト１が係止部材７に係止されると、供給ロッド５が進出する。供給ロッド５はボルト１が受入孔１６と同軸になった位置で停止する。それからエアシリンダ１９の動作でエアシリンダ６がほぼ鉛直方向に下降すると、ボルト１の軸部３が受入孔１６に挿入される。

図１に示された前記受入孔１６が供給の目的箇所である。この受入孔１６の内径は１１ｍｍであり、そこに外径１０ｍｍの軸部３が挿入される。保持部材１５はボルト１の頭部を所定位置に待機させる機能を果たすもので、ここではナットランナー１７の保持ヘッドすなわちソケット部材１８がボルト１の頭部２に合致するようになっている。このようにして受入孔１６に挿入されたボルト１は、その頭部２がナットランナー１７のソケット部材１８に保持されたり、さらに他の目的箇所へボルトを移送するロボット装置に保持されたりする。したがって、受入孔１６によってボルト１の待機基準位置が設定されたこととなる。

前記ソケット部材１８は、ナットランナー１７に内蔵された回転装置によって回転するようになっている。そして、ソケット部材１８には頭部２を受け入れる六角形の保持孔２１が下向きに開口している。ナットランナー１７はロボット装置２２の先端部に配置され、保持部材１５におけるボルト頭部２を保持して、他の箇所にあるねじ孔にねじ込むのである。

つぎに、係止部材について説明する。

図２に示すように、前記係止部材７には供給ロッド５の進出方向に延びた載置部２３が形成され、その上面が受け面２４とされている。この載置部２３に、供給ロッド５の進出方向に開放した状態で係止凹部２５が形成されており、その奥部に軸部３の外周部が密着できる円弧部２６が形成されている。

図２（Ｂ）と（Ｃ）に示すように、吸引手段である永久磁石２８が係止部材７に埋設してある。永久磁石２８の吸引力は、係止凹部２５の所定位置すなわち円弧部２６に軸部３が密着した状態を維持するように作用するものである。したがって、永久磁石２８の配置位置は、円弧部２６から進退軸線Ｏ−Ｏ方向に変位している。

係止部材７が最も後退した位置において、出口開口１３から落下してきたボルト１が係止凹部２５に正確に受け止められるように、出口開口１３と係止部材７の相対位置が設定されている。永久磁石２８の吸引力をボルト１に対してより強く作用させるために、係止部材７は非磁性材料であるステンレス鋼で製作するのが望ましい。さらに、永久磁石２８を電磁石にすることも可能である。

つぎに、吸引手段について説明する。

吸引手段は、軸部２を円滑に受入孔１６に導入する補助的な機能を果たすもので、永久磁石、電磁石あるいは空気吸引などが採用される。図１および図３における吸引手段は永久磁石である。

厚板状の部材で形成された支持部材２９がほぼ水平方向に進退するようになっており、この進退は切換駆動手段であるエアシリンダ３０によって行われる。このエアシリンダ３０は静止部材８に固定されており、そのピストンロッド３１が支持部材２９に結合されている。

図３（Ａ）に示すように、吸引手段である永久磁石３２は支持部材２９の上面に固定され、しかも受入孔１６の軸線３３上に配置されている。このように永久磁石３２が軸線３３上に位置している状態が「吸引位置」である。この吸引位置になっているときに、受入孔１６に進入してきた軸部３が永久磁石３２によって吸引されるので、ボルト１の供給が補助されるのである。

他方、エアシリンダ３０の動作で永久磁石３２が軸線３３から離隔した位置、すなわちボルト１に吸引力を及ぼさない位置が、図３（Ｂ）に示す「退避位置」である。このようにエアシリンダ３０の進退動作で前記吸引位置と退避位置の２位置をとるように構成されている。

永久磁石３２によって軸部３を吸引するためには、永久磁石３２が受入孔１６の軸線３３上に配置されているのが最善であるが、エアシリンダ３０のストローク等の理由で軸線３３から若干ずれていても必要な吸引力をえることができる。したがって、受入孔１６の軸線３３上またはその近傍に永久磁石３２が配置されることになる。

つぎに、検知手段について説明する。

検知手段は、受入孔１６にボルト１が正常に挿入されているかどうかを検知し、正常であればつぎの動作が定められたシーケンスにしたがって遂行され、正常に挿入されていないときにはつぎの動作を中止する機能を果たすものである。検知手段としては、通常の検知機能のある検知部品でよく、ここでは近接スイッチ式のセンサー３５である。

このセンサー３５は、支持部材２９の上面に取付けられており、永久磁石３２が退避位置におかれているときに、図３（Ｂ）に示すように、受入孔１６の真下の検知位置に位置するようになっている。

なお、上記進退駆動手段や供給駆動手段あるいは切換駆動手段等を形成するエアシリンダ６，１９，３０に換えて、進退出力をする電動モータやラックピニオン機構を採用することもできる。

上述の動作を、制御装置またはシーケンス回路や、それからの動作信号で作動空気を送り出す空気切換弁や、エアシリンダの所定位置で信号を発して前記制御装置に送信するセンサー等の一般的に使用されている制御手段によって確保することができる。

以上に説明した実施例１の作用効果は、つぎのとおりである。

前記受入孔１６の軸線３３上またはその近傍の吸引位置に吸引手段である永久磁石３２が位置しているときには、ボルト１は受入孔１６に正確に吸引される。そして、永久磁石３２がボルト１に吸引力を及ぼさない退避位置に位置しているときには、ボルト１には吸引力が一切作用していないので、前記ソケット部材１８が接近してきてもソケット部材１８はボルト１の頭部２に吸引されることがなく、保持孔２１と頭部２との相対位置が正常に設定され、保持孔２１に頭部２が正確に保持されてボルト１が目的箇所へ供給される。すなわち、永久磁石３２が吸引位置に存在していると、頭部２が磁化されてそこに吸引磁力が発揮されるので、ソケット部材１８がずれた状態で頭部２に吸着されることとなり、円滑な保持が不可能となるのである。

前記永久磁石３２は、前記切換駆動手段であるエアシリンダ３０に結合された支持部材２９に取付けられ、この支持部材２９にボルト１の存在を検知する検知手段すなわちセンサー３５が取付けられている。

このように支持部材２９に永久磁石３２とセンサー３５が設けられているので、永久磁石３２が吸引位置から離れて退避位置をとるときに、センサー３５を所定の検知位置に配置することができて、吸引動作と検知動作が確実に行われる。

前記センサー３５は、永久磁石３２が退避位置に位置しているときにボルト１の検知を行う位置に位置するように、永久磁石３２との相対位置が設定されている。

したがって、永久磁石３２とセンサー３５との交互の動作機能が確実に達成される。さらに、センサー３５によってボルト１が受入孔１６に挿入されていないことが検知されたときには、そのことを示す信号によって前記ソケット部材１８が受入孔１６に接近してくる動作を事前に中止することができて、無駄な動作を回避することができるとともに、ボルト１の欠如した鋼板部品等が下流工程に移行されることを防止できる。

図４は、実施例２を示す。

この実施例２は、前記吸引手段を空気バキュームで吸引する形式にしたものである。バキューム管３６が支持部材２９を貫通した状態で支持部材２９に溶接等で結合され、その上部にテーパ状の拡開部３７が形成されている。この拡開部３７の上端は保持部材１５の下面の間近に配置され、支持部材２９が後退するときに受入孔１６から突き出た軸部３を通過させる切欠き３８が設けられている。なお、バキューム管３６は、吸引ポンプ（図示していない）に接続されている。それ以外の構成は、図示されていない部分も含めて先の実施例１と同じであり、同様な機能の部材には同一の符号が記載してある。

バキューム管３６が受入孔１６と同軸になっている状態で空気吸引がなされており、この状態のところへ進入した軸部３はバキュームによって下方へ吸引される。このようにボルト１がバキュームで吸引されて受入孔１６内に導入されるので、ボルト１は円滑にしかも確実に受入孔１６に挿入される。それ以外の作用効果は、先の実施例１と同じである。

図５は、実施例３を示す。

この実施例３は、図５（Ｄ）に示すように、ボルト１の頭部２の直径Ｄに対して軸部３の長さＬが短い場合に適したもので、吸引手段と検知手段の間にガイド部材を設けたものである。

ガイド部材４０は、細長い短冊状のステンレス鋼製板材でつくられている。ここでの吸引手段は前述の永久磁石３２であり、四角いステンレス鋼製のブロック状部材４１にはめ込まれている。このブロック状部材４１は支持部材２９に固定されており、その上面に窪み４２が形成されその中に永久磁石３２がはめ込んである。前記ガイド部材４０は、永久磁石３２を覆う状態でブロック状部材４１の上面に密着してあり、溶接で固定されている。符号４３は溶接部を示している。したがって、ガイド部材４０がブロック状部材４１に固定されるのと同時に、永久磁石３２が封じ込められ、ガイド部材４０の取り付けと永久磁石３２の封鎖が一時に達成される。

ブロック状部材４１の高さを高くして永久磁石３２が受入孔１６の間近に位置するようにしてある。そして、センサー３５の高さはブロック状部材４１の高さよりも低くしてある。したがって、永久磁石３２の方が検知手段よりも受入孔１６に接近させて配置されている。支持部材２９が後退するときに、ガイド部材４０に対して軸部３の端部が相対的に滑動する。そして、ブロック状部材４１よりもセンサーの方が低いので、前記ガイド部材４０には傾斜部４４が設けてある。この実施例３では軸部３が短いので、受入孔１６の長さ方向の保持部材１５の厚さが、先の各実施例よりも薄く設定されている。それ以外の構成は、図示されていない部分も含めて先の各実施例と同じであり、同様な機能の部材には同一の符号が記載してある。

図５（Ａ）は、供給ロッド５の進出後、係止部材７が下降して軸部３が受入孔１６内に挿入された状態である。このときには、永久磁石３２の吸引力が軸部３に作用しているため、ボルト１の頭部２は安定した状態で係止部材７に着座している。軸部３が短いので、その下端はガイド部材４０に接触していない。ここで係止部材７が後退すると、軸部３が永久磁石３２に吸引されて図５（Ｂ）に示すように、軸部３の下端がガイド部材４０の表面に吸引されて密着する。したがって、ボルト１は保持部材１５を貫通して永久磁石３２に吸引され、前記吸引位置において安定した保持状態になる。

ついで、支持部材２９が後退すると、軸部３の端部が傾斜部４４を相対的に滑動しながらさらに受入孔１６内を下降して頭部２が保持部材１５の上面に密着し、図５（Ｃ）に示すように、ボルト１の検知を行う位置に停止している。この状態では、永久磁石３２は退避位置に位置している。

上述のように、永久磁石３２が受入孔１６に接近させて配置してあるので、軸部２の短いボルト１であっても、確実に受入孔１６内に導入することができる。とくに、係止部材７が後退する過渡期にボルト１が転倒するおそれがあるが、永久磁石３２を受入孔１６に接近させてあることによって磁力を強くボルト１に作用させて、転倒を防止している。さらに、ガイド部材４０の傾斜部４４によって、ボルト１が受入孔１６内に進入してゆく速度が低速に制御されているので、ボルト１の進入状態が安定したものとなる。さらに、永久磁石３２はブロック状部材４１によってその高さ位置が設定できるので、受入孔１６に接近させその接近距離を正確に設定することが行いやすくなる。

前記各実施例において採用されている永久磁石を電磁石に換えることも可能である。

上述のように、本発明によれば、軸状部品を吸引手段で受入孔へ正確に吸引するとともに、ロボット装置やねじ締め装置等のソケット部材は軸状部品を保持するときには吸引手段の吸引力を消滅させることができる軸状部品の供給補助装置であるから、自動車の車体組立工程や、家庭電化製品の板金組立工程などの広い産業分野で利用できる。

供給補助装置全体の側面図である。 係止部材の斜視図や断面図等である。 支持部材の側面図と平面図である。 他の吸引手段を示す側面図である。 他の実施例を示す各部の断面図である。

符号の説明

１ ボルト
２ 頭部
３ 軸部
５ 供給ロッド
７ 係止部材
１５ 保持部材
１６ 受入孔
１８ ソケット部材
２９ 支持部材
３０ エアシリンダ
３２ 永久磁石
３３ 軸線
３５ センサー
３６ バキューム管
４０ ガイド部材
４１ ブロック状部材
４４ 傾斜部
１００ 供給補助装置

Claims (2)

1. 静止部材に固定された保持部材の受入孔に挿入された磁性材料製の軸状部品をロボット装置やねじ締め装置等の保持ヘッドに保持して目的箇所へ供給する形式のものにおいて、
   切換駆動手段によって進退する支持部材に前記受入孔に軸状部品を導入する吸引手段が固定され、
   前記受入孔の軸線と前記支持部材の進退方向が直交した位置関係とされ、
   前記切換駆動手段の進退動作によって、前記吸引手段が受入孔の軸線上またはその近傍に位置している状態が軸状部品の吸引位置となり、
   前記切換駆動手段の進退動作によって、前記吸引手段が受入孔の軸線から離隔した箇所に位置している状態が軸状部品に吸引力を及ぼさない退避位置となるように構成し、
   前記受入孔に軸状部品が正常に挿入されているかどうかを検知する検知手段が前記支持部材に取付けられ、この検知手段の取付け位置は、前記吸引手段が前記退避位置に存在しているときに、受入孔内に挿入されている軸状部品を検知できる位置とされていることを特徴とする軸状部品の供給補助装置。
2. 前記吸引手段が前記吸引位置に位置している状態において、吸引手段が受入孔の間近に配置された状態とされ、
   前記吸引手段が前記退避位置に位置している状態において、前記検知手段は受入孔の間近に配置された前記吸引手段よりも受入孔から離隔した位置に配置された状態とされ、
   前記吸引手段と前記検知手段の間に受入孔に挿入されている軸状部品の端部が相対的に滑動するガイド部材が傾斜した状態で設けられている請求項１記載の軸状部品の供給補助装置。

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