JP4647672B2 - 燃料注入システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料注入システムに関する。詳しくは、燃料パイプに燃料を注入して、この燃料パイプの先端に燃料キャップを締め付ける燃料注入システムに関する。

従来より、自動車の製造工程では、ロボットを用いて、燃料パイプにガソリンを注入し、その後、この燃料パイプの先端に燃料キャップを締め付けることが行われている。
この場合、ロボットは、ロボットアームと、このロボットアームの先端に設けられて燃料キャップを把持して回転させる締め付け装置と、ロボットアームの先端に設けられて燃料を吐出する注入ノズルと、を備える（特許文献１参照）。
この提案によれば、締め付け装置に燃料キャップを把持させておき、注入ノズルを燃料パイプ先端に差し込んで、燃料を注入する。その後、注入ノズルを燃料パイプから離して、燃料パイプの先端に燃料キャップを当接させ、締め付け装置を駆動して、燃料キャップを締め付ける。
特開平６−１７９１９１号公報

しかしながら、以上のロボットでは、燃料キャップを回転させる締め付け装置が設けられているため、ロボットの構造が複雑になっていた。

本発明は、簡素な構造で、燃料パイプに燃料を注入でき、かつ、燃料キャップを締め付けできる燃料注入システムを提供することを目的とする。

本発明の燃料注入システム（例えば、後述の燃料注入システム１）は、燃料パイプ（例えば、後述の燃料パイプ５３）に燃料を注入して、前記燃料パイプの先端に燃料キャップ（例えば、後述の燃料キャップ５４）を締め付ける燃料注入システムであって、燃料を吐出する注入ガン（例えば、後述の注入ガン１０）と、先端フランジ面（例えば、後述の先端フランジ面２１）が回転可能なロボットアーム（例えば、後述のロボットアーム２０）と、当該ロボットアームの先端フランジ面に取り付けられ、前記燃料キャップまたは前記注入ガンを選択的に把持する把持装置（例えば、後述の把持装置３０）と、これらを制御する制御装置（例えば、後述の制御装置４０）と、を備え、前記制御装置は、前記注入ガンを前記把持装置で把持して、前記注入ガンの吐出口を前記燃料パイプの先端に差し込んで燃料を注入するガソリン注入手段（例えば、後述のガソリン注入手段４１）と、前記注入ガンを前記燃料パイプから離して、前記把持装置で前記燃料キャップを把持して、前記燃料キャップを前記燃料パイプの先端に当接させて、前記先端フランジ面を回転させることにより、前記燃料パイプの先端に前記燃料キャップを締め付けるキャップ締め付け手段（例えば、後述のキャップ締め付け手段４２）と、を備え、前記注入ガンは、注入ガン本体と、前記注入ガン本体を支持する支持治具と、を備え、前記支持治具は、棒状の治具本体と、前記治具本体の基端側に設けられた第１鍔部と、前記治具本体の先端側に設けられた第２鍔部と、を備え、前記第１鍔部および前記第２鍔部の外径は、前記治具本体の外径よりも大きくなっており、前記把持装置は、一対の係止片を有するガイド板を備え、前記支持治具の前記第１鍔部および前記第２鍔部を外側に位置させ、前記ガイド板の前記一対の係止片に係止させて、前記支持治具の前記治具本体の側面を囲むように挟持させることによって、前記注入ガンを把持することを特徴とする。

この発明によれば、把持装置で注入ガンを把持して、燃料パイプに燃料を注入するとともに、把持装置で燃料キャップを把持してロボットアームの先端フランジ面を回転させることで、燃料キャップを締め付けた。よって、燃料キャップを回転させる締め付け装置を別途設ける必要がないので、簡素な構造で、燃料パイプに燃料を注入でき、かつ、燃料キャップを締め付けできる。

この場合、前記キャップ締め付け手段は、前記先端フランジ面を回転させるアクチュエータ（例えば、後述のアクチュエータ２２）の電流値に基づいて、前記燃料キャップの締め付けが完了したか否かを判定することが好ましい。

先端フランジ面を回転させるアクチュエータの電流値に基づいて、燃料キャップの締め付けが完了したか否かを判定したので、締め付け力を検出するセンサを別途設けることなく、燃料キャップの締め付けが完了したか否かを容易に判定でき、コストを低減できる。

本発明によれば、把持装置で注入ガンを把持して、燃料パイプに燃料を注入するとともに、把持装置で燃料キャップを把持してロボットアームの先端フランジ面を回転させることで、燃料キャップを締め付けた。よって、燃料キャップを回転させる締め付け装置を別途設ける必要がないので、簡素な構造で、燃料パイプに燃料を注入でき、かつ、燃料キャップを締め付けできる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料注入システム１の斜視図である。
燃料注入システム１は、自動車のボディ５０の後述の燃料パイプ５３に燃料を注入して、この燃料パイプ５３の先端に燃料キャップ５４を締め付けるものである。

図２は、自動車のボディ５０の部分拡大斜視図である。
自動車のボディ５０の側面には、凹部５１と、この凹部５１を開閉する蓋部５２とが設けられている。この凹部５１の底面には、図示しない燃料タンクから延びる燃料パイプ５３が接続される。燃料パイプ５３の先端側には、雌ねじが形成されている。

図３は、燃料キャップ５４の斜視図である。
燃料キャップ５４は、円柱状のキャップ本体５５と、このキャップ本体５５の一端面に設けられた円柱状の螺合部５６と、キャップ本体５５の他端面に突出して形成されたつまみ部５７と、を備える。
螺合部５６の外周面には、燃料パイプ５３の先端に螺合可能な雄ねじが形成されている。この螺合部５６には、ラチェット機能が設けられており、締め付けトルクが過大になると空転する。すなわち、トルク値が所定量以上まで上昇すると、一定のねじ山量緩んでトルク値が低下する。そのまま締め付けを継続しても、この動作の繰り返しとなる。

図１に戻って、燃料注入システム１は、燃料を吐出する後述の注入ガン１０と、先端フランジ面２１を回転可能なロボットアーム２０と、このロボットアーム２０の先端フランジ面２１に取り付けられ、燃料キャップ５４または注入ガン１０を選択的に把持する把持装置３０と、これらを制御する制御装置４０と、を備える。

図４は、注入ガン１０の斜視図である。
注入ガン１０は、注入ガン本体１１と、この注入ガン本体１１の先端に形成されて燃料を吐出するノズル１２と、注入ガン本体１１を支持する支持治具１３と、を備える。
支持治具１３は、棒状の治具本体１４と、この治具本体１４の基端側に設けられた第１鍔部１５と、治具本体１４の先端側に設けられた第２鍔部１６と、この第２鍔部１６に設けられて注入ガン本体１１にボルト１８で固定される略コの字形状の支持部１７と、を備える。
これら第１鍔部１５および第２鍔部１６の外径は、治具本体１４の外径よりも大きくなっている。

図１に戻って、ロボットアーム２０には、先端フランジ面２１を回転させるアクチュエータ２２が内蔵されている。
把持装置３０は、先端フランジ面に設けられた基部３１と、先端フランジ面の中心軸Ｃを挟んで設けられた一対の把持部３２と、これら把持部３２を互いに接近、離隔させる駆動部３３と、を備える。

各把持部３２は、先端フランジ面の中心軸Ｃに沿って延出する矩形板状の把持部本体３２１と、この把持部本体３２１の内側の表面から突出して設けられて把持部本体３２１の幅方向に延出する突部３２２と、を備える。
一対の把持部３２は、互いに略平行であり、突部３２２同士が互いに対向するように、中心軸Ｃに関して対称に配置されている。

駆動部３３は、把持部３２を閉じる場合には、把持部３２同士を接近させ、把持部３２を開く場合には、把持部３２同士を引き離す。具体的には、駆動部３３は、把持部３２が中心軸Ｃに関して対称である状態を維持しながら、中心軸Ｃに直交する方向に各把持部３２を移動させることで、把持部３２を開閉する。

基部３１は、ロボットアーム２０の先端フランジ面２１に取り付けられた平板状の基板３１１と、この基板３１１に把持部３２を挟んで設けられた矩形平板状の一対のガイド板３１２と、を備える。
各ガイド板３１２は、先端フランジ面２１の中心軸Ｃに沿って延出しており、これらガイド板３１２同士は、互いに略平行である。

ガイド板３１２の先端縁には、互いに対向する一対の係止片３１３が形成されている。
これら一対の係止片３１３は、ガイド板３１２の幅方向、つまり、一対の把持部３２の移動方向に所定間隔離れている。
ここで、一対の係止片３１３の間隔は、支持治具１３の治具本体１４の外径よりも大きく、支持治具１３の第１鍔部１５および第２鍔部１６の外径よりも小さくなっている。

制御装置４０は、ガソリン注入手段４１と、キャップ締め付け手段４２と、を備える。
ガソリン注入手段４１は、注入ガン１０の支持治具１３を把持装置３０で把持して、注入ガン１０のノズル１２を燃料パイプ５３の先端に差し込んで燃料を注入する。
キャップ締め付け手段４２は、注入ガン１０を燃料パイプ５３から離して、把持装置３０で燃料キャップ５４を把持して、この燃料キャップ５４を燃料パイプ５３の先端に当接させて、ロボットアーム２０の先端フランジ面２１を回転させることにより、燃料パイプ５３の先端に燃料キャップ５４を締め付ける。

ここで、キャップ締め付け手段４２は、先端フランジ面２１を回転させるアクチュエータ２２の電流値に基づいて、燃料キャップ５４の締め付けが完了したか否かを判定する。

図５は、アクチュエータ２２の電流値の変化を示す図である。
上述のように燃料キャップ５４にはラチェット機能が設けられているため、ラチェット機能が作動すると、締め付けトルクは、上昇した後、一定量緩んで低下する動作を繰り返す。したがって、図５に示すように、アクチュエータ２２の電流値は、アクチュエータ２２に作用する負荷が大きくなって増大した後、アクチュエータ２２に作用する負荷が小さくなって減少する動作を繰り返す。
よって、電流値の所定時間内に規定値を超えた回数が例えば３回以上である場合には、燃料キャップ５４のラチェット機能が作動し、燃料キャップ５４が正常に取り付けられたと考えられるため、キャップ締め付け手段４２は、燃料キャップ５４の締め付けが完了したと判定する。一方、電流値の所定時間内に規定値を超えた回数が例えば３回未満である場合には、キャップ締め付け手段４２は、燃料キャップ５４の締め付けが完了していないと判定する。

以上の燃料注入システム１は、以下のように動作する。
予め、注入ガン１０を自動車の機種に応じて複数種類用意し、これら複数の注入ガンを図示しないガンストッカに配置しておく。

まず、自動車の機種に応じて、ガンストッカから注入ガン１０を選択し、図６に示すように、把持装置３０で注入ガン１０を把持する。
具体的には、把持部３２を開いた状態で、支持治具１３の側方から、把持装置３０を接近させる。そして、支持治具１３の治具本体１４を、把持部３２の突部３２２よりも基端側に位置させる。
すると、支持治具１３の第１鍔部１５および第２鍔部１６は、ガイド板３１２の外側に位置して、各ガイド板３１２の一対の係止片３１３に係止する。これにより、支持治具１３が長さ方向にずれて脱落するのを防止する。
この状態で、把持部３２を閉じる。すると、支持治具１３の治具本体１４は、把持部３２の突部３２２よりも基端側で挟持されて、把持部３２の突部３２２に係止する。これにより、支持治具１３が側方にずれて脱落するのを防止して、把持装置３０で注入ガン１０を把持する。

次に、図示しないセンサにより自動車の燃料パイプ５３の位置を検出し、この検出した燃料パイプ５３の位置に基づいてロボットアーム２０の動作を補正して、注入ガン１０のノズル１２を燃料パイプ５３の先端に差し込んで燃料を注入する。

燃料の注入が完了した後、注入ガン１０を燃料パイプ５３から離して、この注入ガン１０をガンストッカに戻す。次に、燃料注入システム１は、供給される燃料キャップ５４の位置を図示しないセンサにより検出し、この検出した燃料キャップ５４の位置に基づいてロボットアーム２０の動作を補正して、図７に示すように、把持装置３０で燃料キャップ５４を把持する。
具体的には、把持部３２を開いた状態で、燃料キャップ５４のつまみ部５７に向かって把持部３２を接近させる。そして、燃料キャップ５４のつまみ部５７を、把持部３２の突部３２２よりも先端側に位置させる。
この状態で、把持部３２を閉じる。すると、燃料キャップ５４のつまみ部５７は、把持部３２の突部３２２よりも先端側で挟持される。

次に、ロボットアーム２０を駆動して、この燃料キャップ５４を燃料パイプ５３の先端に当接させて、ロボットアーム２０の先端フランジ面２１を回転させて、燃料パイプ５３の先端に燃料キャップ５４を締め付ける。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）把持装置３０で注入ガン１０を把持して、燃料パイプ５３に燃料を注入するとともに、把持装置３０で燃料キャップ５４を把持して、ロボットアーム２０の先端フランジ面２１を回転させることで、燃料キャップ５４を締め付けた。よって、燃料キャップを回転させる締め付け装置を別途設ける必要がないので、簡素な構造で、燃料パイプ５３に燃料を注入でき、かつ、燃料キャップ５４を締め付けできる。

（２）先端フランジ面２１を回転させるアクチュエータ２２の電流値に基づいて、燃料キャップ５４の締め付けが完了したか否かを判定したので、締め付け力を検出するセンサを別途設けることなく、燃料キャップ５４の締め付けが完了したか否かを容易に判定でき、コストを低減できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係る燃料注入システムの斜視図である。 前記実施形態に係る燃料注入システムにより燃料が注入される自動車のボディの部分拡大斜視図である。 前記実施形態に係る燃料注入システムにより取り付けられる燃料キャップの斜視図である。 前記実施形態に係る燃料注入システムの注入ガンの斜視図である。 前記実施形態に係る燃料注入システムのアクチュエータの電流値の変化を示す図である。 前記実施形態に係る燃料注入システムの把持装置により注入ガンを把持した状態を示す図である。 前記実施形態に係る燃料注入システムの把持装置により燃料キャップを把持した状態を示す図である。

符号の説明

１ 燃料注入システム
１０ 注入ガン
２０ ロボットアーム
２１ 先端フランジ面
２２ アクチュエータ
３０ 把持装置
４０ 制御装置
４１ ガソリン注入手段
４２ キャップ締め付け手段
５３ 燃料パイプ
５４ 燃料キャップ

Claims (2)

1. 燃料パイプに燃料を注入して、前記燃料パイプの先端に燃料キャップを締め付ける燃料注入システムであって、
   燃料を吐出する注入ガンと、
   先端フランジ面が回転可能なロボットアームと、
   当該ロボットアームの先端フランジ面に取り付けられ、前記燃料キャップまたは前記注入ガンを選択的に把持する把持装置と、
   これらを制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記注入ガンを前記把持装置で把持して、前記注入ガンの吐出口を前記燃料パイプの先端に差し込んで燃料を注入するガソリン注入手段と、
   前記注入ガンを前記燃料パイプから離して、前記把持装置で前記燃料キャップを把持して、前記燃料キャップを前記燃料パイプの先端に当接させて、前記先端フランジ面を回転させることにより、前記燃料パイプの先端に前記燃料キャップを締め付けるキャップ締め付け手段と、を備え、
   前記注入ガンは、注入ガン本体と、前記注入ガン本体を支持する支持治具と、を備え、
   前記支持治具は、棒状の治具本体と、前記治具本体の基端側に設けられた第１鍔部と、前記治具本体の先端側に設けられた第２鍔部と、を備え、
   前記第１鍔部および前記第２鍔部の外径は、前記治具本体の外径よりも大きくなっており、
   前記把持装置は、一対の係止片を有するガイド板を備え、前記支持治具の前記第１鍔部および前記第２鍔部を外側に位置させ、前記ガイド板の前記一対の係止片に係止させて、前記支持治具の前記治具本体の側面を囲むように挟持させることによって、前記注入ガンを把持する、
   ことを特徴とする燃料注入システム。
2. 請求項１に記載の燃料注入システムにおいて、
   前記キャップ締め付け手段は、前記先端フランジ面を回転させるアクチュエータの電流値に基づいて、前記燃料キャップの締め付けが完了したか否かを判定することを特徴とする燃料注入システム。

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