JP5364179B2

JP5364179B2 - ワークの装着装置

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Publication number: JP5364179B2
Application number: JP2012002677A
Authority: JP
Inventors: 義則小泉; 太郎木村; 圭人見
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2032-01-11
Also published as: JP2013141718A

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。

特開２００８−２６００８７号公報

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。

位置決め搬送装置の外観斜視図である。位置決め搬送装置の平面図である。（ａ）はワークと仕切板との関係を示す正面図、（ｂ）はワークをピッチＰで並設した場合の説明図である。ワークがワーク収納孔に落下挿入する際の作用図である。装着装置の側面図である。装着装置の底面図である。斜め下から見上げた状態の装着装置の外観斜視図である。把持爪および規制部材周りの拡大側面図である。把持爪および規制部材周りの拡大底面図である。ワークを把持する際の装着装置の作用図である。ワークの把持状態を解除する際の装着装置の作用図である。（ａ），（ｂ）はそれぞれモータのロータの外観斜視図、平面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims

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。