JP6493837B2 - 部品供給装置 - Google Patents

Description

この発明は、仮止室に進入してきた頭部付き軸状部品を、ストッパ面で受け止めて一時係止し、その後、供給ロッドの動作で目的箇所へ供給する形式の部品供給装置に関している。

特開２０１５−１３１３３９号公報には、頭部に相当するフランジと軸部に相当する円筒が一体化された部品を仮止室に導入し、その後、供給ロッドで目的箇所へ送出することが記載されている。

特開２０１５−１３１３３９号公報

上記特許文献に記載されている部品の軸部の長さが短い場合には、部品は正しい姿勢で仮止室に一時係止される。しかし、軸部の長さが長い場合には、部品が仮止室に入ってきて頭部が仮止室のストッパ面で受け止められたときに、軸部に作用する慣性力で部品が大幅に揺動し、仮止室内に正しい姿勢で保持されたいことが発生する。

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、仮止室に入ってきた部品の過大な揺動を防止して、仮止室内に部品を正しい姿勢で一時係止することを目的とする。

請求項１記載の発明は、
頭部と軸部が一体化されている部品を供給の対象とするもので、搬送されてきた部品を一時係止する仮止室が形成され、仮止室に一時係止されている部品を送出する進退作動式の供給ロッドが設けられ、
仮止室に頭部を受け止めるストッパ面が形成され、仮止室の天井面とストッパ面に頭部を密着させる磁石が設けられ、頭部がストッパ面に受け止められたとき、軸部の揺動角度が過大になることを防止する規制面がストッパ面に連なった状態で形成され、
相手方部品に形成された受入孔を供給ロッドと同軸の状態で貫通する受動ロッドが、進退可能な状態で設けられ、
受動ロッドの先端部は、部品が供給ロッドによって押し出されるときに、部品がストッパ面や規制面を擦りながらガイドされている区間のストローク範囲内に待機する位置に配置され、
供給ロッドの進出によって部品が供給ロッドと受動ロッドの間に挟み付けられた状態で相手方部品の受入孔に進入するように構成したことを特徴とする部品供給装置
である。

仮止室に部品が送り込まれると、頭部の外側面が仮止室のストッパ面に衝突したような状態で受け止められる。このようにストッパ面に頭部が受止められると、軸部はその慣性力で揺動し、軸部の先端部はストッパ面に連なっている規制面に受け止められ、軸部の揺動角度が過大になることが防止される。そして、このように揺動角度が過大にならないので、頭部と仮止室の天井面との隙間が過大にならず、磁石の吸引力が確実に頭部に作用し、これにより頭部が仮止室の天井面に確実に密着して、仮止室における部品の一時係止姿勢が正しく設定され、それに続く供給ロッドの送出動作が確実に達成され、動作信頼性の高い部品供給装置がえられる。

装置全体の断面図である。 挿入動作の順序を示す断面図である。 仮止室の形状を示す断面図、斜視図である。 制動手段の事例を示す断面図である。 他の制動手段の事例を示す断面図である。 さらに他の制動手段の事例を示す断面図である。

つぎに、本発明の部品供給装置を実施するための形態を説明する。

図１〜図６は、本発明の実施例を示す。

最初に、供給の対象となる部品について説明する。

供給される部品は、軸状部品、中空型軸状部品など種々なものがある。代表的な例としては、頭部付きボルト、フランジつきリベットなどが挙げられる。この実施例では、中実型の軸状部品である。

部品１は、断面円形の軸部２とその端部に形成されている断面円形の頭部３によって構成されており、鉄製である。各部の寸法は、軸部２の全長と直径がそれぞれ１３ｍｍと６ｍｍ、頭部３の直径と厚さがそれぞれ１２ｍｍと３ｍｍである。このような形状の部品は、ボルト、頭部付きシャフトなどである。

つぎに、部品供給装置を全体的に説明する。

装置の機枠などの静止部材３０に固定された金属製の通路部材４に送給通路５が形成され、その終端位置に部品１を一時係止する仮止室６が形成してある。このように通路部材４の終端部分に仮止室６が設けられており、この部分が供給ヘッド７である。供給ヘッド７は、仮止室６が形成される部材を指しており、この部材が通路部材４に一体化されている。仮止室６に一時係止されている部品１は、仮止室６から押し出されて目的箇所に進入する。この目的箇所が相手方部品８に形成された受入孔９である。

部品１は凹形状部に挿入されるものであり、凹形状部の具体的な形態としては真っ直ぐな断面円形の受入孔９であったり、図示していないが、部品を嵌め込む窪みであったりする。

つぎに、送給通路について説明する。

ウレタン樹脂のような合成樹脂で作られた供給ホース１０が通路部材４に接続してある。部品１は、パーツフィーダ（図示していない）から供給ホース１０を通って通路部材４の箇所に送給されてくる。通路部材４に形成されている送給通路５と同じ断面形状の送給通路１１が、供給ホース１０に設けてある。送給通路１１と送給通路５は滑らかに連通している。

送給通路１１と５は、頭部３が通過する拡幅部１２と、軸部２が通過する狭幅部１３によって構成されており、頭部３の下面を滑動できる状態で支持する滑動面１４が設けてある。図１（Ｂ）に示すように、左右の滑動面１４、１４は紙面に対して垂直な方向に伸びた平行な状態で配置され、部品１は頭部３の下面が滑動面１４上を摺動し、いわゆる首吊り状態で移送される。

送給通路１１および５内を部品１が移行するようにするために、送給通路１１、５を傾斜させて部品を滑降させるか、送給通路１１、５内に空気噴射をして搬送するか、あるいは送給通路１１、５に送給振動を付与した直進フィーダーの形式とすることができる。

つぎに、供給ヘッドについて説明する。

送給通路５の終端部位に配置された仮止室６は、首吊り状態で送給されてきた部品１をそのままの姿勢で一時係止している。部品１は、送給通路５の送給方向に対して直交する向きに押し出されるもので、そのために出口開口１５が設けてある。

部品１を停止させるために、ストッパ面１６Ａが形成してある。このストッパ面１６Ａは、拡幅部１２の延長上に配置してあり、円形の頭部３の外周面を受止めるのに適した円弧面としてある。この円弧面に頭部３の外周面がぴったりと合致する。

図３（Ａ）に示すように、部品１の下端部が過剰に揺動するのを防止するために、規制面１６Ｂが設けてある。この規制面１６Ｂはストッパ面１６Ａに連なった状態で形成され、同様に円弧面とされている。ストッパ面１６Ａと規制面１６Ｂは、一連の円弧面とされ、部品１が押し出されるとき、頭部３が滑らかに摺動できるようになっている。

部品１が高速で移送されてくると、最初に頭部３がストッパ面１６Ａに衝突するような状態で受け止められる。このときに、軸部２の下端部がその慣性力で規制面１６Ｂに突き当たり、図３（Ａ）に２点鎖線で示すように、それ以上の揺動が規制され、過剰揺動が防止される。

供給ヘッド７は、四角いブロック状の非磁性材料であるステンレス鋼製素材に機械加工を施して製作されている。図３（Ｃ）に示すように、直方体のブロック状素材に機械加工を行って、基部材５０と凸部５１が形成されている。凸部５１に凹溝５２を形成して、この凹溝５２による空間部が仮止室６を形成している。供給ヘッド７は、通路部材４の端部に切欠き部４９を形成し、そこに合致させた状態でボルト付けのような方法で供給ヘッド７と通路部材４が一体化されている。

上記ステンレス鋼製素材に、最初に凹溝５２を形成してから、基部材５０と凸部５１を形成してもよい。供給ヘッド７は非磁性材料で製作されているので、磁石１７の吸引力が十分に部品１に作用する。

また、上記機械加工による成形に換えて、基部材５０と、凹溝５２を予め成形した凸部５１を溶接することも可能である。

頭部３をストッパ面１６Ａと仮止室６の天井面１８に密着させるために、吸引手段が配置してある。吸引手段の具体的な構造としては、磁石式や空気吸引式など種々なものが採用できる。ここでは、前者の磁石式である。基部材５０に埋め込んだ永久磁石１７によって上記密着がなされている。図３（Ｄ）に示すように平面的に見ると、永久磁石１７は、２個埋設してあり、その一部がそれぞれ凹溝５２に重複した状態になっている。

このような磁石配置により、天井面１８に対する頭部３の上面の密着と、ストッパ面１６Ａに対する頭部３の外周面の密着がなされる。これは、２個の永久磁石１７を図３（Ｄ）および同図（Ａ）に示すように、左右対称で部品１を上方へ引き上げるとともに、ストッパ面１６Ａの方へ引きつけるような２方向の吸引力によって実現している。

図１（Ａ）で見ると、部品１を斜め上方に吸引するために、永久磁石１７を頭部３の上側の方へ寄せ付けて配置し、永久磁石１７の吸引力が斜め上方に作用するようになっている。したがって、吸引されて停止している部品１は、頭部３の上面が仮止室６の天井面１８に密着している。頭部３の円筒外周面がストッパ面１６Ａに密着していることと、頭部３の上面が天井面１８に密着していることにより、部品１の一時係止位置が常に一定箇所に定まっている。

この実施例では、送給通路５の送給方向が水平方向であり、部品１はその中心軸線が鉛直方向を向いた状態で送給される。そして、仮止室６に一時係止されている部品１も鉛直方向の姿勢とされている。図１に示す中心軸線Ｏ−Ｏも鉛直方向になっている。

通路部材４と供給ヘッド７に鉛直方向に連通状態で通孔２３が開けられている。この通孔２３は、仮止室６の天井面１８に開口しており、押出しロッド２２が挿入されていて、仮止室６に一時係止されている部品１を押し出すようになっている。

部品１を鉛直方向に押し出す押し出し手段２０が設けてある。押し出し手段２０としては、エアシリンダ式や進退出力式電動モータなど種々なものが採用できる。ここでは、エアシリンダ式である。通路部材４の上面にエアシリンダ２１が固定され、そのピストンロッド２２が通路部材４に開けた通孔２３を貫通して仮止室１６内に突き出るようになっている。このピストンロッド２２が供給ロッドである。本実施例では、部品１が挟み付けられた状態で供給されるので、「押出しロッド」と表現することもある。供給ロッド、押出しロッドいずれにも符号２２が付してある。

つぎに、相手方部品の配置について説明する。

一方、相手方部品８に開けられた受入孔９が、部品供給の目的箇所である。目的箇所の形状としては、受入孔９のような円形の真っ直ぐな孔であったり、四角い窪みであったりする。受入孔９は鉛直方向に配置してある。押出しロッド２２、軸状の部品１、受入孔９および後述の受動ロッドは、中心軸線Ｏ−Ｏ上に配列されており、中心軸線Ｏ−Ｏの向きは鉛直方向になっている。この状態において部品１（軸部２）と受入孔９が押出し方向において一直線上に配置される。

相手方部品８は、静止部材３０に固定された支持部材２４の受け凹部２５に嵌め込まれている。受け凹部２５の深さは、相手方部品８のずれ動きを防止する程度に浅く設定され、相手方部品８の下部がぴったりと嵌め込まれ、受入孔９の中心軸線が前記中心軸線Ｏ−Ｏと合致するようになっている。

つぎに、受動ロッドについて説明する。

断面円形の軸状部材で構成された受動ロッド２７は、鉛直方向に配置してあり、受入孔９と同軸状態になって受入孔９から上方に突き出ている。そして、受動ロッド２７の先端部は、軸部２の押出し方向側の近くに位置している。すなわち、受入孔９を貫通して突出している受動ロッド２７の先端部が、仮止室６に一時係止されている部品１の押出し方向側の近傍に待機している。

この「近傍」とは、押出しロッド２２が進出を開始して部品１を押出し始めると、直ちに軸部２の下端面が受動ロッド２７の上端面に突き当たるような状態を意味している。別の見方をすると「近傍」とは、出口開口１５に接近した空間域に受動ロッド２７の先端部が位置していることを意味している。さらに別の見方をすると「近傍」とは、部品１が押し出されるときに、部品１がストッパ面１６Ａや規制面１６Ｂを擦りながらガイドされている間の区間のストローク範囲内に、受動ロッド２７の先端部が待機していることを意味している。このようなガイドされている区間内に受動ロッド２７の先端部が待機していることにより、少なくとも部品１が受動ロッド２７に突き当たるまでは、部品１の傾きによる中心軸線Ｏ−Ｏからの位置ずれが防止され、受入孔９に対する部品１の挿入精度が向上する、という利点がある。

受動ロッド２７は進退作動式とされ、支持部材２４の中央部を貫通して、受入孔９内を進退する。

つぎに、制動手段について説明する。

受入孔９を貫通している受動ロッド２７は、その下側に制動力を受ける制動部２８が受動ロッド２７と一体的に形成されている。この制動部２８は、受動ロッド２７よりも大径の軸部材で構成され、静止部材３０に支持されて進退動作をするようになっている。このため、静止部材３０に支持孔２９が形成されて、支持孔２９に挿入された制動部２８が進退動作式とされている。

制動手段３１は、受動ロッド２７に復帰反力が生じることなく受動ロッド２７の停止位置を維持するように構成されており、図１および図２においては２点鎖線で概括的に示され、符号３１が付してある。

制動手段３１は、制動部２８に制動力を付与するもので、種々な形式のものが採用できる。

図４に示した制動手段３１の事例は、加圧スプリングを用いたタイプのものであり、静止部材３０に固定されたブロック状の部材からなる制動本体３２の通孔３３を制動部２８が貫通し、制動本体３２に設けた収容孔３４に制動部材である押さえパッド３５と加圧スプリング３６を収容し、封鎖ボルト３７を収容孔３４にねじ込んである。押さえパッドとしては、耐摩耗性にすぐれた合成樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（商品名：テフロン・登録商標）を押さえ片として制動部２８に押し付ける。このような制動構造によって、押し下げられた受動ロッド２７は、復帰反力が生じることなくその停止位置を維持する。

図５に示した制動手段３１の事例は、制動部材として加圧ゴムを用いたタイプのものであり、制動部２８の左右から押さえゴム３８が弾力的に制動部２８を加圧している。

図６に示した制動手段３１の事例は、制動部材として永久磁石を用いたタイプのものであり、永久磁石３９の吸引力が制動部２８に作用して、制動部２８が通孔３３の内面に引きつけられるようになっている。図６の事例では、制動部２８を磁性体である鉄製としてある。

つぎに、受動ロッドの復帰機構について説明する。

押出しロッド２２の進出によって制動部２８とともに押し下げられた受動ロッド２７は、相手方部品８を取り出した後に、つぎの相手方部品８の受入孔９内に再び進入させる必要がある。そのために、図１に示すように、復帰手段４１によって受動ロッド２７を押し戻すようになっている。復帰手段４１としては、エアシリンダ、電磁ソレノイドなど種々な機構が採用できるが、ここではエアシリンダである。エアシリンダにも符号４１が付されており、静止部材３０に固定され、ピストンロッド４２は鉛直方向に進退する。ピストンロッド４２の先端に、プッシュ片４３が固定してある。

部品１は、空気噴射などで高速移送がなされる場合がある。これを一旦停止して低速で仮止室６へ移送している。そのためにストッパ部材４８が送給通路５内に進入して、部品１を一旦停止させている。このストッパ部材４８は通路部材４の上面に取り付けたエアシリンダ４７によって進退するようになっている。ここでは、エアシリンダ４７のピストンロッド自体がストッパ部材４８とされている。

つぎに、装置の動作を説明する。

図１は、部品１が仮止室６内で永久磁石１７に吸引されて、頭部３が天井面１８とストッパ面１６Ａに密着して位置決めされている状態を示す。このとき、軸部２は受入孔９と同軸になっていて、中心軸線Ｏ−Ｏと同軸になっている。そして、押出しロッド２２は最も後退した位置にあり、他方、受動ロッド２７は受入孔９を貫通して、その先端部が軸部２の先端部の近傍に位置している。

ここでエアシリンダ２１によって押出しロッド２２が進出すると、押出しロッド２２の下端面が部品１の頭部２の上面に突き当たり、部品１はその頭部３がストッパ面１６Ａと規制面１６Ｂに沿って押し出されて行く。この動作により軸部２の下端面が受動ロッド２７の上端面に突き当たり、部品１は押出しロッド２２と受動ロッド２７によって挟み付けられ、軸部２、受入孔９、受動ロッド２７が中心軸線Ｏ−Ｏ上に整列する。

引き続いて押出しロッド２２が進出すると、部品１は両ロッド２２と２７の間で挟み付けられ、図２（Ａ）に示すように、軸部２が受入孔９内に進入する。部品１が上記のように挟み付けられて移動するときには、制動手段３１の動作で受動ロッド２７の後退動作に制動がなされ、受動ロッド２７に復帰反力は発生しない。つまり、受動ロッド２７は、部品１を介して押出しロッド２２によって受動的に押し下げられ、部品１の挟み付け状態が継続する。

換言すると、押出しロッド２２の押し下げ力を、受動ロッド２７に付与されている、押さえパッド３５、押さえゴム３８、永久磁石３９などによる制動力に打ち勝った値に設定しておくことにより、制動のかかった受動ロッド２７の後退動作がなされる。

さらに押出しロッド２２が進出して、図２（Ｂ）に示すように、軸部２が受入孔９内に入りきると、頭部３が相手方部品８の上面に当たって、押出しロッド２２の進出が停止する。押出しロッド２２の進出が停止したときに、受動ロッド２７（制動部２８）に対して、制動部材３５、３８、３９などが作用し、受動ロッド２７に復帰反力が生じることなく受動ロッド２７の停止位置を維持する。

ついで、図２（Ｃ）に示すように、エアシリンダ２１によって押出しロッド２２が元位置に復帰すると、部品１が挿入された相手方部品８が支持部材２４から取り出される。この取り出しは、作業者が手で取り出しても良いが、２点鎖線で示したように、ロボット装置４４で取り出すことが望ましい。

その後、新たな相手方部品８が支持部材２４にセットされ、引き続いて受動ロッド２７が進出し、仮止室６に入っている次の部品１の近傍に停止して、図１に示す初期の状態に戻る。

つぎに、部品の過大揺動の防止について説明する。

仮止室６に進入してきた部品１は、最初にその頭部３の外周面がストッパ面１６Ａに突き当たる。このときの軸部２の慣性力によって、軸部先端が規制面１６Ｂに突き当たる。この突き当たりにより、部品１の傾斜、すなわち揺動角度が小さくなり、それにともなって頭部３の上面と天井面１８との間の隙間が小さくなる。この小さな隙間のため、永久磁石１７による復帰吸引力が確実に頭部３の上面に作用し、部品１の中心軸線Ｏ−Ｏ上への復帰が確実に達成される。

図３（Ｂ）に示すように、規制面１６Ｂが形成されていないような供給ヘッド７の形状であると、部品１は軸部２の慣性力で大幅に揺動して、同図の２点鎖線で示す姿勢になったり、仮止室６から転落したりする。

なお、上記各種のエアシリンダに換えて、進退出力をする電動モータを採用することもできる。また、上記各種の永久磁石を電磁石に置き換えることも可能である。

上述の押出しロッド２２、ストッパ部材４８の進退動作や、エアシリンダ（復帰手段）４１などの動作は、一般的に採用されている制御手法で容易に行うことが可能である。制御装置またはシーケンス回路からの信号で動作する空気切換弁や、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を組み合わせることによって、所定の動作を確保することができる。

以上に説明した実施例の作用効果は、つぎのとおりである。

仮止室６に部品１が送り込まれると、頭部３の外側面が仮止室６のストッパ面１６Ａに衝突したような状態で受け止められる。このようにストッパ面１６Ａに頭部３が受止められると、軸部２はその慣性力で揺動し、軸部２の先端部はストッパ面１６Ａに連なっている規制面１８Ｂに受け止められ、軸部２の揺動角度が過大になることが防止される。そして、このように揺動角度が過大にならないので、頭部３と仮止室６の天井面１８との隙間が過大にならず、磁石１７の吸引力が確実に頭部３に作用し、これにより頭部３が仮止室６の天井面１８に確実に密着して、仮止室６における部品１の一時係止姿勢が正しく設定され、それに続く押出しロッド２２（供給ロッド２２）の送出動作が確実に達成され、動作信頼性の高い部品供給装置がえられる。

仮止室６に進入してきた部品１は、最初にその頭部３の外周面がストッパ面１６Ａに突き当たる。このときの軸部２の慣性力によって、軸部先端が規制面１６Ｂに突き当たる。この突き当たりにより、部品１の傾斜、すなわち揺動角度が小さくなり、それにともなって頭部３の上面と天井面１８との間の隙間が小さくなる。この小さな隙間のため、永久磁石１７による復帰吸引力が確実に頭部３上面に作用し、部品１の中心軸線Ｏ−Ｏ上への復帰が確実に達成される。

供給ヘッド７は、基部材５０から凸部５１が突出した形状であり、この突出した凸部５１に凹溝５２を形成したものである。そして、基部材５０に仮止室６の天井面１８に開口する通孔２３が形成されている。したがって、頭部３と軸部２からなる部品１を受け入れる供給ヘッド７の構造が簡単にしかも正確に形成できる。つまり、凸部５１のような高さ寸法を取りやすい形状部分を形成し、そこに凹溝５２を設けることにより、軸部２を有する長尺な部品の受け入れ空間を仮止室６として形成することが、簡単にしかも寸法精度を高めて形成できる。

基部材５０、凸部５１、凹溝５２などが形成された供給ヘッド７を、通路部材４に形成した切欠き部４９に合致させることにより、通路部材４に形成した拡幅部１２や狭幅部１３からなる送給通路５に対して、仮止室６を正確に合致させることができる。図３（Ｃ）に見られる前面４６を、切欠き部４９の内端面４５に密着させることにより、上記合致が確保できる。

上述のように、本発明の装置によれば、仮止室に入ってきた部品の過大な揺動を防止して、仮止室内に部品を正しい姿勢で一時係止する。したがって、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。

１ 部品
２ 軸部
３ 頭部
４ 通路部材
６ 仮止室
７ 供給ヘッド
１６Ａ ストッパ面
１６Ｂ 規制面
１７ 磁石
１８ 天井面
２２ 供給ロッド、押出しロッド
５０ 基部材
５１ 凸部
５２ 凹部

Claims (1)

1. 頭部と軸部が一体化されている部品を供給の対象とするもので、搬送されてきた部品を一時係止する仮止室が形成され、仮止室に一時係止されている部品を送出する進退作動式の供給ロッドが設けられ、
   仮止室に頭部を受け止めるストッパ面が形成され、仮止室の天井面とストッパ面に頭部を密着させる磁石が設けられ、頭部がストッパ面に受け止められたとき、軸部の揺動角度が過大になることを防止する規制面がストッパ面に連なった状態で形成され、
   相手方部品に形成された受入孔を供給ロッドと同軸の状態で貫通する受動ロッドが、進退可能な状態で設けられ、
   受動ロッドの先端部は、部品が供給ロッドによって押し出されるときに、部品がストッパ面や規制面を擦りながらガイドされている区間のストローク範囲内に待機する位置に配置され、
   供給ロッドの進出によって部品が供給ロッドと受動ロッドの間に挟み付けられた状態で相手方部品の受入孔に進入するように構成したことを特徴とする部品供給装置。

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