JP4735851B2 - ボルトとワッシャの組付装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボルトにワッシャを挿入して自動的に組み付ける、ボルトとワッシャの組付装置に関するものである。

従来、エンジンのヘッドカバー組み付けボルトサブ工程などにおいて、ボルトとワッシャーが分納となっており、該工程では、ボルト及びワッシャを１個ずつ取り出してボルトにワッシャを手作業において組み付け、ラインに供給している。これらの作業は手作業のためマテリアルハンドリング工数が大きく、ワッシャの組み忘れ・ワッシャの裏表組み付け等の作業不良も発生するおそれもあり、これらの不備を有するままにボルトが使用された製品が市場に流出することも心配される。

上記課題を解決するため、整列されて導かれるワッシャに対し、ボルトを整列して供給し、所定の作業位置において、ボルトをボルトガイド部材に沿ってワッシャの穴部に導き、該ボルトをエアシリンダで押圧してボルトとワッシャとの組付けを自動的に行う組み付け装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００１−３５３６２６号公報

しかし、上記した組付装置では、ボルトの姿勢を安定させてワッシャの穴部に導くのが難しく、該ボルトの姿勢を安定させるものとすれば、装置が複雑になって製造コストが増大する。これに対し、比較的簡単な搬送ラインにおいて、ボルトにワッシャを組み付ける方法としては、ボルトの頭部やボルト頭部の鍔で該ボルトを吊り下げて搬送し、このボルトに対し、下方からワッシャを挿入する方法が考えられる。なお、ラインなどにおいてボルトを使用する際には、作業効率を高めるため、提供されるボルトは、ワッシャがボルトの首下位置にまで完全に挿入された状態になっているのが望ましい。しかし、上記組み付け方法では、ワッシャの挿入時にボルトは首下部分で吊り下げられた状態にあるため、挿入するワッシャがボルトの吊り下げ治具などにつかえ、ボルトの首下までワッシャを完全に挿入できないという問題がある。

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、簡易な装置構成によって、ボルトの頭部首下までワッシャを確実に挿入してボルトとワッシャとを自動的に組み付けすることができるボルトとワッシャとの組付装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明のボルトとワッシャの組付装置のうち、請求項１記載の発明は、 ボルトにワッシャを挿入し組付ける組付装置において、ボルトを吊下げ、下方からワッシャを前記ボルトに挿入する仮組部と、該仮組部でワッシャを挿入した前記ボルトを支えて該ボルトの姿勢を保つボルト支持部と、該ボルトを前記ボルト支持部で支えたまま前方に押し出して該ボルトに挿入されたワッシャが押出方向前方に位置する山形乗り上げ面を通過することにより、前記ワッシャを前記ボルト首下まで押上げる押上げ部とを備えることを特徴とする。

請求項２記載のボルトとワッシャの組付装置の発明は、請求項１記載の発明において、前記ボルト支持部が、前記ボルトの頭部と該ボルトの下端部とが収まり、前記押し出し方向後方側に前記ボルト頭部またはボルト下端部が接触する起立面をそれぞれ有する上下一対の溝部を備えていることを特徴とする。

請求項３記載のボルトとワッシャの組付装置の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記山形乗り上げ面は、押し出し方向前方に行くに従い、前記ボルトの頭部側と、該乗り上げ面との距離が短くなるように、傾斜面、又は曲面状に形成されていることを特徴とする。

請求項４記載のボルトとワッシャの組付装置の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記山形乗り上げ面が、樹脂で形成されていることを特徴とする。

すなわち、本発明によれば、仮組部において、頭部で吊り下げられたボルトに対し下方からワッシャが途中まで挿入される。ワッシャの挿入は、シリンダなどのアクチュエータを用いてワッシャを上昇させることで行うことができる。また、吊り下げられたボルトを下降させることで該ボルトにワッシャを挿入することも可能である。
上記によりワッシャが中途まで挿入されたボルトは、そのままワッシャの押し上げに備えて前方に押し出してもよく、その前に、シリンダなどの搬送手段を備える送り部によって所望の位置まで移送させるものであってもよい。本発明としては該送り部の有無は特に限定されるものではない。

上記ワッシャの押し上げに際しては、ボルトを支えるボルト支持部によってボルトの姿勢を保つ。該ボルト支持部は、ワッシャが山形乗り上げ面に乗り上げて押し上げられる際に、ボルトの姿勢を維持できるものであればよく、特定の構成に限定されない。例えば、ボルトの頭部とボルトの下端部とが収まり、押し出し方向後方側にボルト頭部またはボルト下端部が接触する起立面をそれぞれ有する上下一対の溝部で構成することができる。該溝部では、ワッシャが山形乗り上げ面に乗り上げる際に、ボルトにかかる負荷を起立面で受けて、ボルトの姿勢を保つことができる。また、溝部の底部によってボルトの上下動を抑えて姿勢をより確実に保つことができ、簡易な構成によってボルトの姿勢維持が可能になる。

また、山形乗り上げ面は、ボルトの前方押出によってワッシャが乗り上げて押し上げられるものであればよく、ワッシャが円滑に押し上げられるように、押し上げ前方方向においてボルト頭部と押し上げ面との間の距離が短くなるように傾斜面または曲面状に形成されているのが望ましい。また、山形乗り上げ面は、ワッシャが乗り上げる際に、ワッシャに傷などがつかないように、乗り上げ面を樹脂により構成するのが望ましい。また、乗り上げ面は、ワッシャの押し上げが円滑になされるように、摩擦係数が小さいものが望ましい。特にワッシャがゴム付きの場合には、摩擦係数が大きい材質の乗り上げ面では、ワッシャの押し上げを円滑にすることが難しくなる。上記条件を満たす樹脂としてはＭＣナイロン、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオレフィン系などの材料を用いることができ、いわゆる摺動用樹脂材料が望ましい。ただし、本発明としては、乗り上げ面の材質が特定のものに限定されるものではない。
山形乗り上げ面によってワッシャが押し上げられたボルトは、その後、パーツ収容箱に収容するなどして直ちに使用することができる。

以上説明したように、本発明のボルトとワッシャの組付装置によれば、ボルトにワッシャを挿入し組付ける組付装置において、ボルトを吊下げ、下方からワッシャを前記ボルトに挿入する仮組部と、該仮組部でワッシャを挿入した前記ボルトを支えて該ボルトの姿勢を保つボルト支持部と、該ボルトを前記ボルト支持部で支えたまま前方に押し出して該ボルトに挿入されたワッシャが押出方向前方に位置する山形乗り上げ面を通過することにより、前記ワッシャを前記ボルト首下まで押上げる押上げ部とを備えるので、簡易な構成によって、吊り下げ状態で搬送、ワッシャの挿入がなされるボルトに対し、確実にボルトの首下までワッシャを押し上げて、自動的にボルトとワッシャの組付けを行うことができる。この結果、マテリアルハンドリグが大幅に改善され、また、ワッシャが頭部首下まで挿入されたボルトが確実に得られ、ワッシャのないボルトが製品などに組み込まれるのを防止する効果もある。

以下に、本発明のボルトとワッシャの組付装置の一実施形態を図１〜３に基づいて説明する。
ボルトを吊り下げ状態で搬送するボルトフィーダは、搬送されるボルト１…１の両側に位置して、ボルト１の胴部１ｂの太さよりもやや広く、吊り下げるボルト頭部１ａの径よりも狭い間隔でボルトガイドレール２、２を備えている。これにより、ボルト１はボルトガイドレール２、２の上面でボルト頭部１ａが吊り下げられた状態で搬送される。該ボルトガイドレール２、２は、上下に傾斜して、搬送方向側が下側に位置するように配置されており、この傾斜によって各ボルト１が自重によってボルトガイドレール２、２の表面に沿って自由落下する。

該ボルトガイドレール２、２の先端側搬送端には、仮組部の一部を構成するボルト受け部３が配置可能となっている。該ボルト受け部３は、前記ボルトガイドレール２、２と交差する方向において送りシリンダ４によって前後進可能となっており、該前後進によって前記搬送端に配置される。該ボルト受け部３は、ボルトガイドレール２、２側に開口したボルト受け溝３ａが形成されており、該ボルト受け溝３ａは、ボルト胴部１ｂの太さよりもやや幅が広く、ボルト頭部１ａの幅よりも狭い溝幅を有しており、この結果、該ボルト受け溝３ａの周縁によってボルト頭部１ａを介してボルト１を吊り下げることが可能になっている。

また、ボルトガイドレール２、２の先端側の搬送端下方位置には、下層にゴム層を有するワッシャ５を搬送するワッシャフィーダ６の搬送端が臨ませてある。該ワッシャフィーダ６も、上下方向に傾斜して、搬送方向側が下側に位置するように配置されており、この傾斜によって各ワッシャ５が自重によってワッシャフィーダ６の傾斜に沿って自由落下する。
上記ボルトガイドレール２とワッシャフィーダ６における搬送端の上下位置は、ガイドレール２、２によって搬送されたボルト１が上記ボルト受け部３で吊り下げられた状態で、ワッシャフィーダ６で搬送されるワッシャ５が、該ボルト１の下端部よりもさらに下方に搬送されるように位置付けられている。

また、ワッシャフィーダ６の搬送端下方側には、ワッシャ挿入シリンダ７が配置されており、該ワッシャ挿入シリンダ７の上端に、筒状のワッシャ台７ａが設けられて、該ワッシャ台７ａが上下移動可能になっている。該ワッシャ台７ａの筒穴は、ワッシャ５の外径よりも小径で、上記ボルト胴部１ｂが十分に挿入可能な大きさで形成されている。
なお、上記ワッシャ台７ａの同軸上では、ボルト受け部３の上方に、ボルト近接センサを兼用するボルト押さえ部８が設置、固定されている。該ボルト押さえ部８は、その下端がボルト受け部３に収納されたボルト頭部１ａの僅かに上方に位置し、ボルト受け部３にボルト１が収納されたことを検知するとともに、ワッシャ挿入時にボルトの上動を抑える働きをする。

さらに、ボルト受け部３が、送りシリンダ４によって前進される所定位置の横方向位置には、ボルト受け溝３ａが開口する側と反対の側に、押出シリンダ１０が配置されており、該押出シリンダ１０は、ボルト受け部３側を押出方向となっている。該押出シリンダ１０の先端側には、先端側を開放したコ字状のボルト支持部１１が設けられている。該ボルト支持部１１の上板側下面には、先端に開口するボルト頭部収納溝１２が押出方向に沿って形成されている。該ボルト収納溝１２は、ボルト頭部の幅よりも僅かに大きな幅を有し、押出方向後方側に、ボルト頭部１ａが当接可能な起立面１２ａを有している。一方、ボルト支持部１１の下板側上面には、先端に開口するボルト下端部収納溝１３が押出方向に沿って形成されている。該ボルト下端部収納溝１３は、ボルト胴部１ｂの下端部の幅よりも僅かに大きな幅を有し、押出方向後方側に、ボルト下端部が当接可能な起立面１３ａを有している。なお、上記ボルト頭部収納溝１２と、ボルト下端部収納溝１３とは、両者間にボルト１が位置して、それぞれの収納溝にボルト頭部とボルト下端部とが丁度収納されるように、高さ位置が設定されている。

さらに、押出シリンダ１０の押出方向側には、ボルト受け溝３ａが位置する側に、乗り上げ部１５が配置されている。該乗り上げ部１５は、ボルト胴部１ｂが通過可能な通過溝１５ａが押出方向に貫通して形成されており、該通過溝１５ａの両側に、乗り上げ壁１６、１６が上記押出方向に沿って設けられている。該乗り上げ壁１６、１６は、上記通過溝１５ａにボルト胴部１ｂを円滑に導入できるように、押出シリンダ１０側を薄肉にして、通過溝１５ａの入り口側の幅を大きくしている。

また、該乗り上げ壁１６、１６は、前記ワッシャ５の外径より小さい間隔で設けられており、その上面側は山形乗り上げ面１６ａ、１６ａとなっている。なお、乗り上げ部１５は、少なくとも山形乗り上げ面１６ａ、１６ａがＭＣナイロンで構成されている。該山形乗り上げ面１６ａ、１６ａは、押出シリンダ１０側が低く、押出方向側が高くなるように、曲面形状で形成されており、山形乗り上げ面１６ａ、１６ａの押出シリンダ１０側端は、支持部１１で支持されて押し出されてくるボルト１のワッシャ５の位置よりも下方に位置している。上記押出シリンダ１０、ボルト支持部１１、乗り上げ部１５によって本発明の押し上げ部が構成されている。
なお、乗り上げ部１５の押出方向側には、ボルトシュータ２０が配置されている。

次に、上記組付装置の動作について説明する。
ボルトフィーダで搬送されるボルト１は、ボルトガイドレール２、２に吊り下げられ、その傾斜に沿って自重で落下し、搬送端で、該搬送端に位置させたボルト受け部３のボルト受け溝３ａにボルト頭部１ａが吊り下げられた状態で収納される。一方、ワッシャフィーダ６を自重で落下するワッシャ５は、その搬送端で、上記ボルト１の下方側で、ワッシャ台７ａ上に配置される。

上記ボルト受け溝３ａに収納されたボルト１は、ボルト押さえ部８によって検知され、その検知結果が制御部（図示しない）に通知される。なお、制御部は、例えばＣＰＵとこれを動作させるプログラムとを主にして構成することができる。制御部では、上記検知結果を受けて、ワッシャ挿入シリンダ７を動作させてワッシャ台７ａを上昇させ、上記ボルト受け溝３ａに収納されたボルト１のボルト胴部１ｂに下方側からワッシャ５を挿入する。この際に、ボルト胴部１ｂの下端側はワッシャ台７ａの筒穴内に位置して互いの干渉が回避される。この際に、ワッシャ５の挿入によりボルト１が上動しようとする場合には、前記ボルト押さえ部８によってボルト１の上動が抑えられてワッシャ５の挿入が確実になされる。なお、ワッシャ５をボルト１の首下まで上昇させると、ボルト受け部３に干渉するため、ボルト胴部１ｂの中途にまで挿入されて該工程は終了する。

上記ワッシャ５の挿入が終了すると、ワッシャ挿入シリンダ７を動作させてワッシャ台７ａをボルト１の下端部よりも下方の待機位置にまで下降させ、次のワッシャの挿入に備える。制御部では、ワッシャ台７ａを下降させた後、送りシリンダ４によってボルト受け部３を前記した所定の位置にまで移動させる。移動完了後、制御部では、押出シリンダ１０を動作させてボルト支持部１１を前進させる。該ボルト支持部１１は、ボルト受け部３で支持されたボルト１に対し、ボルト頭部収納溝１２がボルト頭部１ａを納め、ボルト下端部収納溝１３がボルト胴部１ｂの下端部を納める（図３（ａ））。なお、この際に、ボルト受け部３は、ボルト支持部１１の上板と下板との間に位置して互いの干渉が回避される。押出シリンダ１０によってボルト支持部１１を推し進めると、ボルト１が前進してボルト受け部３による吊り下げが解除され、ボルト支持部１１で支持されて姿勢を保った状態になる。ボルト受け部３は、適宜のタイミングで、送りシリンダ４によって後進させ、次のボルトとワッシャの組み付けに備える。

ボルト支持部１１が前進を続けると、ボルト１は、乗り上げ部１５の通過溝１５ａ内に至り、遂にはボルト１のボルト胴部１ｂに中途まで挿入されているワッシャ５が、乗り上げ部１５の乗り上げ面１６ａに接触する（図３（ｂ））。ボルト１は、ボルト支持部１１とともにさらに前進をすると、ボルト頭部収納溝１２およびボルト下端部収納溝１３の底部で上下動が抑えられ、かつ起立面１２ａ、１３ａによってボルト１の起立状態が維持され、ボルト頭部１ａと乗り上げ面１６ａ、１６ａとの間の距離が次第に減少する（図３（ｃ））。この結果、乗り上げ面１６ａの形状に従って、ワッシャ５が次第に押し上げられ、乗り上げ面１６ａの頂点位置では、ワッシャ５がボルト頭部１ａの首下にまで挿入される（図３（ｄ））。ワッシャ５の首下までの挿入が終了したボルト１は、乗り上げ部１５の通過溝１５ａを通過した後、シュータ２０によって適所に搬送されて、製品などへの取り付けがされる。
上記により、ボルトとワッシャの組み付けが効率的になされる。上記工程を繰り返すことで、ボルトとワッシャの組み付けが自動的に次々となされることになる。

なお、上記実施形態では、乗り上げ面として曲面形状を有するものについて説明をしたが、本発明としては、例えば図４に示すように乗り上げ面２５を一定の傾斜角を有する傾斜面とすることができ、また、傾斜面と曲面とを組み合わせて山形乗り上げ面を構成するようにしてもよい。

本発明の一実施形態のボルトとワッシャの組付装置を示す斜視図である。 同じく、乗り上げ部を示す拡大側面図および正面図である。 同じく、押上げ部においてボルトにワッシャが押し上げられる工程を示すフロー図である。 同じく、乗り上げ部の変更例を示す図である。

符号の説明

１ ボルト
２ ボルトガイドレール
３ ボルト受け部
３ａ ボルト受け溝
４ 送りシリンダ
５ ワッシャ
６ ワッシャフィーダ
７ ワッシャ挿入シリンダ
７ａ ワッシャ台
１０ 押出シリンダ
１１ ボルト支持部
１２ ボルト頭部収納溝
１２ａ 起立面
１３ ボルト下端部収納溝
１３ａ 起立面
１５ 乗り上げ部
１５ａ 通過溝
１６ａ 乗り上げ面

Claims (4)

1. ボルトにワッシャを挿入し組付ける組付装置において、ボルトを吊下げ、下方からワッシャを前記ボルトに挿入する仮組部と、該仮組部でワッシャを挿入した前記ボルトを支えて該ボルトの姿勢を保つボルト支持部と、該ボルトを前記ボルト支持部で支えたまま前方に押し出して該ボルトに挿入されたワッシャが押出方向前方に位置する山形乗り上げ面を通過することにより、前記ワッシャを前記ボルト首下まで押上げる押上げ部とを備えることを特徴とするボルトとワッシャの組付装置。
2. 前記ボルト支持部は、前記ボルトの頭部と該ボルトの下端部とが収まり、前記押し出し方向後方側に前記ボルト頭部またはボルト下端部が接触する起立面をそれぞれ有する上下一対の溝部を備えていることを特徴とする請求項１記載のボルトとワッシャの組付装置。
3. 前記山形乗り上げ面は、押し出し方向前方に行くに従い、前記ボルトの頭部側と、該乗り上げ面との距離が短くなるように、傾斜面、又は曲面状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のボルトとワッシャの組付装置。
4. 前記山形乗り上げ面は、樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のボルトとワッシャの組付装置。

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