JP5364179B2 - ワークの装着装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ワークの装着装置に関する。
把持したワークを比較的公差の厳しい孔に落下挿入させる場合、ワークを把持している把持爪を単に開放するだけでは、ワークが傾いた場合にワークの下端が孔の縁に引っ掛かって挿入できなくなるおそれがある。たとえば、図12はモータのロータ61の一例を示す説明図であり、上面の周縁には複数の収納孔62が形成されている。この収納孔62に把持爪で把持した扁平方形状の磁石(図示せず)を落下挿入させるとき、磁石が傾いてしまうと磁石の下端が収納孔62の縁に引っ掛かって挿入できないこととなる。
公差の厳しい孔へのワークの挿入方法の従来例として特許文献1にはワークに振動を与えて挿入する技術が記載されている。
しかしながら、特許文献1の技術は、バルブのような円錐形状部を有したワークにあっては円錐形状部が孔に倣って挿入されるため有効であるが、方形状のワークに対しては振動を与えると単にワークが孔部の周辺で踊るのみとなり、孔に的確に挿入落下させることは困難となる。
本発明は、以上のような課題を解決するために創作されたものであり、方形状のワークを把持する際には装置全体の動作精度をさほど要せず、ワークの把持状態を解除してワークを比較的公差の厳しいワーク収納孔に落下挿入させる際にはスムーズに落下挿入させることが可能なワークの装着装置を提供することを目的としている。
前記課題を解決するため、本発明は、方形状のワークを把持し、その把持状態を解除することでワークをワーク収納孔に落下挿入させる装着装置であって、ワークの4つの側面の内で対向し合う2つの側面を、当該2つの側面と直交する方向に開閉することで着脱自在に把持する一対の把持爪と、前記把持爪の側面に設けられ、ワークの残り2つの側面をガイドするガイド部材と、前記把持爪の開動作ストロークを規制可能な規制位置と待機位置との間で昇降する規制部材と、を備え、ワークを把持するとき、前記規制部材が待機位置に位置することにより、前記把持爪が前記規制部材による規制を受けることなく大きく開いた状態となり、ワークの把持状態を解除するとき、前記規制部材が規制位置に位置することにより、前記把持爪が前記規制部材により規制されて小さく開いた状態となることを特徴とする。
本発明によれば、ワークを把持する際においては、把持爪が大きく開くことから装着装置の動作精度をさほど要することがなくなる。そして、ワークをワーク収納孔に落下挿入させるときには把持爪が小さく開くことから、万が一ワークの姿勢が不安定になって傾こうとしても把持爪に当接することにより姿勢の立て直しが可能となり、スムーズにワーク収納孔に落下挿入する。把持爪の開動作ストロークを駆動源側で2段階に切り換える手法はコスト高になりやすいが、待機位置と規制位置との間で移動する規制部材を用いる本発明によれば、把持爪の駆動源としてたとえば汎用のソレノイドアクチュエータをそのまま使用できるため、経済的となる。
また、本発明は、前記一対の把持爪の各把持面は、ワークの把持状態が解除されたときのワークの落下をガイドすることを特徴とする。
本発明によれば、ワークの4つの側面が把持爪の把持面とガイド部材とによりガイドされるため、ワークの落下姿勢が一層安定してワーク収納孔に確実に落下挿入する。
本発明によれば、方形状のワークを把持する際には装置全体の動作精度をさほど要せず、ワークの把持状態を解除してワークを比較的公差の厳しいワーク収納孔に落下挿入させる際にはスムーズに落下挿入させることができる。
以下、ワークとしての磁石をモータのロータに組み付ける形態について説明する。図1に示すように磁石Wは扁平方形状を呈した部材である。モータのロータはたとえば図12に示したものであり、ロータ61の上面の周縁には磁石W(図1)を収納する複数の収納孔(ワーク収納孔)62が開口形成されている。本実施形態では計24個の収納孔62が形成されており、隣接し合う一対の収納孔62が、ロータ61の中心を挟んで180度正対する位置に別の一対の収納孔62が形成される位置関係を有するように形成されている。つまり、図12(b)において、或る隣接し合う一対の収納孔62A,62Bと別の一対の収納孔62C,62Dとがロータ61の中心を点とした点対称として形成される。これら4つの収納孔62A,62B,62C,62Dを1セットとし、計6セットを円周方向に等間隔で形成することで計24個の収納孔62が形成される。収納孔62はロータ61の略円周方向に長手の矩形孔からなり、それぞれ隣接し合う一対の収納孔62(たとえば62A,62B)は一直線状に並設される。したがって、各収納孔62の長手方向はロータ61の接線方向と若干ずれている。
ワークの組み付け装置1は、図1に示す位置決め搬送装置2と、図7に示す装着装置31と、を備える。図1において、位置決め搬送装置2は、互いに同形状からなる一対の方形状の磁石Wを搬送基面3上に載置した状態で搬送し、搬送経路の下流において両磁石Wを近接させた状態に位置決めする機能を担う。図1では、位置決め搬送装置2を一対として対向配置した態様を示しており、それぞれの位置決め搬送装置2において一対の磁石Wが互いに近接して位置決めされた状態が仮想線にて示されている。また、図7に示す装着装置31は、位置決め搬送装置2(図1)で位置決めされた磁石Wを把持して取り出し、ロータ61(図12)の上方まで移動したうえで把持状態を解除することで磁石Wを収納孔62に落下挿入させる機能を担う。装着装置31は、1回の動作につき、一対の位置決め搬送装置2(図1)からそれぞれ一対ずつ、計4つの磁石Wを取り出して図12(b)に示した収納孔62A,62B,62C,62Dに落下挿入させる。この一連の動作を6回繰り返すことで計24個の収納孔62にそれぞれ磁石Wを装着する。
「位置決め搬送装置2」
図1において、平板状のベースBP上には一対の位置決め搬送装置2が対向するように設置されている。図1および図2を参照して、位置決め搬送装置2は、互いに平行な一対のワーク縦搬送路4と、ワーク縦搬送路4の各下流端にわたって延設される位置決め部材5と、ワーク縦搬送路4に位置した磁石Wを押圧して磁石Wの前面を位置決め部材5に接面させる第1押圧部材6と、ワーク縦搬送路4の各下流端にわたり位置決め部材5に沿って形成されるワーク横搬送路7と、ワーク縦搬送路4の各下流端に位置した磁石Wを押圧してワーク横搬送路7において搬送する第2押圧部材8と、ワーク横搬送路7の中央に設けられる仕切板9(図2)と、を備える。
図1において、平板状のベースBP上には一対の位置決め搬送装置2が対向するように設置されている。図1および図2を参照して、位置決め搬送装置2は、互いに平行な一対のワーク縦搬送路4と、ワーク縦搬送路4の各下流端にわたって延設される位置決め部材5と、ワーク縦搬送路4に位置した磁石Wを押圧して磁石Wの前面を位置決め部材5に接面させる第1押圧部材6と、ワーク縦搬送路4の各下流端にわたり位置決め部材5に沿って形成されるワーク横搬送路7と、ワーク縦搬送路4の各下流端に位置した磁石Wを押圧してワーク横搬送路7において搬送する第2押圧部材8と、ワーク横搬送路7の中央に設けられる仕切板9(図2)と、を備える。
ベースBPには一対の略矩形状の脚板10が互いに平行となるように立設され、各脚板10の上縁間にかけて平面視略矩形状の搬送基板11が水平状に掛け渡されている。この搬送基板11の上面が搬送基面3を構成する。搬送基面3上には、中央のガイド部材12と、ガイド部材12の両側に間隔を空けて設けられる左右のガイド部材13,13とが固設されており、ガイド部材12と各ガイド部材13との間の空間がワーク縦搬送路4を構成する。磁石Wはたとえば6個単位で図示しないロボットアーム等によりワーク縦搬送路4における搬送基面3上に縦置きの状態で載置される。
ベースBP上にはロッドレスシリンダ14が載置され、そのトッププレート14Aにはブラケット15を介してそれぞれのワーク縦搬送路4に対応するように前記第1押圧部材6が一対として取り付けられている。第1押圧部材6は断面角形の棒状部材であり、その先端面がワーク縦搬送路4の最上流の磁石Wの後面を押圧することで複数の磁石W全体を押圧し、最下流の磁石Wの前面を位置決め部材5に接面させる。搬送中の磁石Wはその下部側面がガイド部材12、13の側面によってガイドされる。
位置決め部材5は断面角形の棒状部材であり、両ワーク縦搬送路4の下流端にかけて、つまりワーク縦搬送路4と直交するように搬送基面3上において延設されており、この位置決め部材5と中央のガイド部材12の下流寄り端面との間の空間が前記したワーク横搬送路7を構成する。また、搬送基板11の両側にはそれぞれ支持ブラケット16を介してリニアアクチュエータ17が配置されており、そのロッド17Aに前記した第2押圧部材8が取り付けられている。第2押圧部材8の先端周りはワーク横搬送路7に沿う鉛直板として形成されており、この先端周りが左右のガイド部材13の各下流寄り端面と位置決め部材5との間の空間を挿通したうえで、ワーク縦搬送路4の下流端に位置した磁石Wの側面を押圧することで、当該磁石Wを図1に仮想線で示すようにワーク横搬送路7の中央部寄りまで搬送する。
図2において、ワーク横搬送路7の中央に設けられる仕切板9は、ワーク横搬送路7に直交する方向に沿う鉛直板としてたとえば搬送基面3に立設される。図3(b)に示すように、仕切板9の厚みTは、磁石Wが収納孔62間のピッチP(図12(b)も参照)で並設された状態でのワーク間の距離Lと同寸法に設定されている。厚みTはたとえば1mmである。
「位置決め搬送装置2の作用」
ロッドレスシリンダ14の駆動により第1押圧部材6が前進動してワーク縦搬送路4の最上流の磁石Wの後面を押圧し、最下流の磁石Wの前面が位置決め部材5に接面する。最下流の磁石Wの前面が位置決め部材5に接面すると第1押圧部材6の前進動が停止し、磁石Wに第1押圧部材6の押圧力がかからないように、ロッドレスシリンダ14の駆動により第1押圧部材6が僅かな距離、たとえば0.1mm程度だけ後退動する。
ロッドレスシリンダ14の駆動により第1押圧部材6が前進動してワーク縦搬送路4の最上流の磁石Wの後面を押圧し、最下流の磁石Wの前面が位置決め部材5に接面する。最下流の磁石Wの前面が位置決め部材5に接面すると第1押圧部材6の前進動が停止し、磁石Wに第1押圧部材6の押圧力がかからないように、ロッドレスシリンダ14の駆動により第1押圧部材6が僅かな距離、たとえば0.1mm程度だけ後退動する。
次いで、リニアアクチュエータ17の駆動により一対の第2押圧部材8が前進動して位置決め部材5に接面した一対の磁石Wの各側面を押圧し、ワーク横搬送路7の中央部寄りまで搬送する。このとき、各第2押圧部材8は、図3(a)に示すように、磁石Wを仕切板9に対して当接させることなくそれぞれ若干の隙間Sを隔てた位置決め位置まで押圧しそのままの状態で待機する。図3(a)では隙間Sを誇張して図示してあるが実際には0.1mm程度である。したがって、このときの両磁石W間のピッチP1は、収納孔62間のピッチP(図12(b))よりも「2×隙間S」分だけ大きなピッチ寸法となる。
以上のようにワーク横搬送路7において一対の磁石WがピッチP1をもって位置決めされると、装着装置31により磁石Wの上部が把持されて取り出される。磁石Wが取り出されると、第2押圧部材8が後退動して原点位置まで戻る。つまり、第2押圧部材8は少なくとも装着装置31が磁石Wを把持するまでの間、磁石Wの側面を支持している。これにより位置決め搬送装置2における磁石Wの位置決め精度が一層向上する。
この後、以上の動作の繰り返しにより順次磁石Wの搬送および位置決めがなされる。
この後、以上の動作の繰り返しにより順次磁石Wの搬送および位置決めがなされる。
一方、ピッチP1をもって一対の磁石Wを把持した装着装置31は、ロータ61(図12)の上方まで移動したうえで把持状態を解除することで一対の磁石Wを収納孔62に落下挿入させる。つまり、ピッチPの一対の収納孔62に対して、ピッチP1をもって一対の磁石Wが落下挿入する。図4は磁石W,Wが収納孔62A,62Bに落下挿入するときの様子を示す作用説明図であり、(a)および(b)は本実施形態の作用を、(c)および(d)は比較例の作用を示している。(a)〜(d)の各上段の図は平面図、各下段の図は側面図である。なお、作用を判りやすくするために磁石Wと収納孔62A,62Bとの大きさを誇張して違えて図示してあるが、実際には収納孔62A,62Bの開口部の大きさは磁石Wの平断面形状よりも僅かに大きい程度である。
一対の磁石Wには、位置決め搬送装置2における位置決めの誤差、装着装置31の把持による位置ずれ、把持解除時の位置ずれなどに起因して、設定したピッチに対して多少なりともずれが生じる場合がある。もし、磁石Wが互いに近接する側に位置ずれした状態で収納孔62A,62Bに落下挿入した場合、磁石Wの下端コーナー部が図4(c)、(d)に示すように収納孔62A、62Bの各内側の縁に引っ掛かりやすくなり、この場合、磁石Wが矢印方向のように外側に倒れて収納孔62A、62Bに挿入されない不具合が生じ得る。
このような磁石Wの位置ずれによる不具合を見越して、本実施形態では、位置決め搬送装置2において、収納孔62A,62B間のピッチPよりも若干大きい寸法のピッチP1の状態として磁石Wが位置決めされる。これにより、磁石Wが互いに近接する側に位置ずれしたとしても、もともとピッチPよりも大きいピッチP1で設定されているのであるから、収納孔62A、62Bの各内側の縁に引っ掛かる率が低減される。
一方、その分、磁石Wが収納孔62A、62Bの各外側の縁に引っ掛かりやすくなるものの、この場合図4(a)、(b)に仮想線で示すように磁石Wが相手方の磁石W側に倒れて接触することにより、姿勢が鉛直となるように修正される。磁石Wのコーナー部は若干の曲面(面取り処理)として形成されていることもあり、収納孔62A、62Bの外側の縁に引っ掛かった磁石Wの下端コーナー部はその曲面によりスムースに収納孔62A、62Bの外側の縁に対して摺動し、磁石Wの姿勢が鉛直となって収納孔62A,62Bに落下する。
以上のように、一対の磁石Wを収納孔62間のピッチPよりも若干大きい寸法のピッチP1の状態として位置決めし、一対の磁石WをピッチP1の状態で収納孔62に落下挿入させる磁石Wの組み付け方法とすれば、磁石Wの収納孔62への挿入ミスを低減できる。
ここで、一対の磁石WをピッチP1で位置決めするにあたっては、仕切板9を設けない態様と、たとえば図3(a)において仕切板9の厚みを「S+T+S」としたうえでこの仕切板9の側面に磁石Wを当接させることでピッチP1を出すという態様が考えられる。しかし、仕切板9を設けない前者態様の場合、万が一磁石Wが搬送基面3上の滑りにより中央よりも相手方の磁石W側に移動しようとした際の非常用ストッパとしての機能が存在しなくなってしまう。また、後者態様の仕切板9の側面に磁石Wを積極的に当接させるという手法は、仕切板9は薄板であることから長期使用によって仕切板9が変形し、これに起因して磁石Wに傷がつくおそれがある。
これに対し、仕切板9の厚みTを、磁石Wが収納孔62間のピッチPで並設された状態での磁石間の距離Lと同寸法に設定し、第2押圧部材8により、磁石Wを、仕切板9に対して当接させることなくそれぞれ若干の隙間Sを隔てた位置決め位置まで押圧する構成とすれば、仕切板9を、磁石Wが相手方の磁石W側に移動しようとした際の非常用ストッパとして機能させることができ、かつ、通常時は磁石Wが当接しないことから、仕切板9の変形ひいては磁石Wの傷付きを招くこともない。
「装着装置31」
図5ないし図7を参照して、装着装置31は、磁石Wの4つの側面の内で対向し合う2つの側面を、当該2つの側面と直交する方向に開閉することで着脱自在に把持する一対の把持爪(図7における把持爪34Aと把持爪34Bとを指すか、或いは把持爪34Cと把持爪34Dとを指す)と、把持爪34A〜34Dの側面に設けられ、磁石Wの残り2つの側面をガイドするガイド部材37A〜37Dと、把持爪34A〜34Dの開動作ストロークを規制可能な規制位置SP(図11(a))と待機位置WP(図10(a))との間で昇降する規制部材38とを備える。
図5ないし図7を参照して、装着装置31は、磁石Wの4つの側面の内で対向し合う2つの側面を、当該2つの側面と直交する方向に開閉することで着脱自在に把持する一対の把持爪(図7における把持爪34Aと把持爪34Bとを指すか、或いは把持爪34Cと把持爪34Dとを指す)と、把持爪34A〜34Dの側面に設けられ、磁石Wの残り2つの側面をガイドするガイド部材37A〜37Dと、把持爪34A〜34Dの開動作ストロークを規制可能な規制位置SP(図11(a))と待機位置WP(図10(a))との間で昇降する規制部材38とを備える。
以下、具体的に説明すると、装着装置31は、図示しない移載ロボットアーム等の下端に鉛直状に取り付けられるアダプタ32と、このアダプタ32の下端に水平状に取り付けられる天板33とを有する。天板33の下面には駆動源35、36が並設して垂下するように取り付けられている。駆動源35の下面には一対の把持爪34A,34Bが垂下するように取り付けられている。駆動源35の駆動により把持爪34A,34Bは水平方向に開閉する。同様に、駆動源36の下面には一対の把持爪34C,34Dが垂下するように取り付けられている。駆動源36の駆動により把持爪34C,34Dは水平方向に開閉する。
図6の部分拡大図である図9に示すように、把持爪34B,34A,34D,34Cの各一側面にはそれぞれ磁石W側に向かって突出する板状のガイド部材37A,37B,37C,37Dがボルトにより取り付けられている。ガイド部材37A〜37Dの板厚は図3に示した仕切板9の厚みTと略同寸である。
図7において、規制部材38は駆動源39により昇降し、上昇したときには図10(a)に示すように待機位置WPに位置し、下降したときには図11(a)に示すように規制位置SPに位置する。規制部材38は平面視して略音叉形状を呈した水平板状の部材であって、対向する一対のアーム部38Aには外面側からそれぞれ2本の規制ボルト41が螺合される。規制ボルト41の先端は図8、図9に示すようにアーム部38Aの内面から若干突出している。一方、把持爪34A〜34Dの各背面側には、規制ボルト41の先端に当接自在な棒状のストッパ40が固設されている。
「装着装置31の作用」
主に図10および図11を参照して装着装置31の作用を説明する。装着装置31は位置決め搬送装置2(図1)の上方に移動し、図10(a)に示すように搬送基面3上で位置決めされている磁石Wを挟んで把持爪34C,34Dが開いた状態で位置する。この状態では規制部材38が上昇して待機位置WPに位置しており、把持爪34C,34Dは規制部材38によってその開動作ストロークの規制を受けることなく大きく開いた状態となっている。
主に図10および図11を参照して装着装置31の作用を説明する。装着装置31は位置決め搬送装置2(図1)の上方に移動し、図10(a)に示すように搬送基面3上で位置決めされている磁石Wを挟んで把持爪34C,34Dが開いた状態で位置する。この状態では規制部材38が上昇して待機位置WPに位置しており、把持爪34C,34Dは規制部材38によってその開動作ストロークの規制を受けることなく大きく開いた状態となっている。
次いで、図10(b)に示すように駆動源36(図7)の駆動により把持爪34C,34Dが閉じて磁石Wの両面を把持する。このとき、図9に示すようにガイド部材37A〜37Dが磁石Wの側面をガイドする。なお、ガイド部材37A〜37Dと磁石Wの側面との間には僅かながら隙間が形成されている。把持爪34C,34Dが閉じたことにより、平面視して、ストッパ40の先端は規制部材38のアーム部38Aの内面よりも内側に位置する。これによりストッパ40と干渉することなく規制部材38を下降させることが可能となるので、駆動源39(図7)の駆動により、10(c)に示すように規制部材38が下降して規制位置SPに位置する。
次いで、磁石Wを把持した装着装置31はロータ61の上方に移動する。図11(a)に示すように、規制部材38が規制位置SPにある状態では、規制ボルト41とストッパ40の各先端同士に僅かな間隔Qが形成されている。間隔Qはたとえば0.1mm程度である。したがって、駆動源36(図7)の駆動により把持爪34C,34Dが開くと図11(b)に示すように規制ボルト41とストッパ40の各先端同士が当接することにより、把持爪34C,34Dはそれぞれ間隔Q分のみ小さく開く。これにより、把持状態が解除された磁石Wは把持爪34C,34Dの把持面とガイド部材37B〜37Dによって4側面がガイドされた状態で安定した姿勢を保ちながら収納孔62に落下挿入する。
以上のように、磁石Wを把持するときには、規制部材38が待機位置WPに位置することにより、把持爪34A〜34Dが規制部材38による規制を受けることなく大きく開いた状態となり、磁石Wの把持状態を解除して収納孔62に落下挿入させるときには、規制部材38が規制位置SPに位置することにより、把持爪34A〜34Dが規制部材38により規制されて小さく開いた状態となる構成とすれば、先ず、磁石Wを把持する際においては、把持爪34A〜34Dが大きく開いていることから、装着装置31の動作精度をさほど要することがなくなる。そして、磁石Wを収納孔62に落下挿入させるときには把持爪34A〜34Dが小さく開くことから、万が一磁石Wの姿勢が不安定になったとしても磁石Wが把持爪34A〜34Dに当接することにより姿勢の立て直しが可能となり、磁石Wがスムーズに収納孔62に落下挿入する。
把持爪34A〜34Dの開動作ストロークを駆動源側で2段階に切り換える手法はコスト高になるが、可動式の規制部材38を用いる本実施形態によれば、駆動源35、36としてたとえば汎用のソレノイドアクチュエータをそのまま使用でき、経済的となる。
また、規制ボルト41を利用する本実施形態によれば、規制ボルト41のねじ込み量を調節することにより前記間隔Qの調整を容易に行うことができる。
以上、本発明の好適な実施形態を説明した。ワークとしては磁石に限られず方形状を呈していれば様々なものに本発明は適用可能である。
1 ワークの組み付け装置
2 位置決め搬送装置
31 装着装置
34A〜34D 把持爪
37A〜37D ガイド部材
38 規制部材
61 ロータ
62 収納孔(ワーク収納孔)
W 磁石(ワーク)
WP 待機位置
SP 規制位置
2 位置決め搬送装置
31 装着装置
34A〜34D 把持爪
37A〜37D ガイド部材
38 規制部材
61 ロータ
62 収納孔(ワーク収納孔)
W 磁石(ワーク)
WP 待機位置
SP 規制位置
Claims (2)
- 方形状のワークを把持し、その把持状態を解除することでワークをワーク収納孔に落下挿入させる装着装置であって、
ワークの4つの側面の内で対向し合う2つの側面を、当該2つの側面と直交する方向に開閉することで着脱自在に把持する一対の把持爪と、
前記把持爪の側面に設けられ、ワークの残り2つの側面をガイドするガイド部材と、
前記把持爪の開動作ストロークを規制可能な規制位置と待機位置との間で昇降する規制部材と、
を備え、
ワークを把持するとき、前記規制部材が待機位置に位置することにより、前記把持爪が前記規制部材による規制を受けることなく大きく開いた状態となり、
ワークの把持状態を解除するとき、前記規制部材が規制位置に位置することにより、前記把持爪が前記規制部材により規制されて小さく開いた状態となることを特徴とするワークの装着装置。 - 前記一対の把持爪の各把持面は、ワークの把持状態が解除されたときのワークの落下をガイドすることを特徴とする請求項1に記載のワークの装着装置。
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