JP6665739B2 - 閉塞部材の把持・挿入装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、車両のボディ等に形成された開口孔に、当該開口孔を閉塞する閉塞部材を把持し、挿入することができるとともに、上記把持・挿入した状態を検査できる閉塞部材の把持・挿入装置に関する。

一般に、車両のボディにおいては、水抜き用又は電着塗装用の開口孔などが、数多く形成されている。上記開口孔は、樹脂部品又はゴム部品等からなる弾性変形可能な閉塞部材（グロメットなど）が挿入され、封止されている。従来、閉塞部材をボディ等の開口孔に挿入する作業は、開口孔が作業者から見えにくい床下等にあるため、作業者のカンコツを頼りとし、掌や指先の微妙な押圧力によって行われていた。しかし、そのような作業は、作業者に対する負担が過大となるので、これを解消すべく、例えば、特許文献１には、閉塞部材を真空吸着しつつ、開口孔に押し込む、閉塞部材の取付装置が開示されている。

特許文献１の取付装置１００は、図１１に示すように、ロボットアーム１０１の先端に装着した駆動源（リニアサーボモータ）１０２と、リニアサーボモータ１０２の駆動軸１０３の先端に取り付けた吸着部材１０４と、吸着部材１０４を支持する押圧部材１０５と、駆動軸１０３を介して吸着部材内の空気を吸引する吸引ポンプ１０６を備えている。また、吸着部材１０４は、円錐形状のカップ部１０４ａと、このカップ部１０４ａの先端周縁に連設する周縁部１０４ｂから形成され、押圧部材１０５は、カップ部１０４ａの裏面及び周縁部１０４ｂの裏面に当接して支持するように形成されている。

上記取付装置１００によれば、図１１、図１２に示すように、ロボットアーム１０１を操作してカップ部１０４ａの周縁部１０４ｂを閉塞部材Ｇの大径部Ｇ１に当接させ、吸引ポンプ１０６を作動させてカップ部内を負圧にして、閉塞部材Ｇを吸着把持する（図１２（ａ）を参照）。次に、ロボットアーム１０１を操作して、閉塞部材ＧをワークＷの開口孔ＷＨの真上に位置決めした後、閉塞部材Ｇの大径部Ｇ２をワークの開口孔ＷＨ周縁に当接させた状態で、駆動軸１０３を前進させる（図１２（ｂ）を参照）。すると、押圧部材１０５の周縁部がカップ部１０４ａの周縁部１０４ｂを押圧して、閉塞部材Ｇの大径部Ｇ１、Ｇ２がカップ部の形状に倣って上方に突出するように変形し、大径部Ｇ１、Ｇ２の外径が小さくなる（図１２（ｃ）を参照）。大径部Ｇ２の外径が開口孔ＷＨを挿通できる程度に小さくなると、ワークＷに対して押圧状態にある下側の大径部Ｇ２は、開口孔ＷＨを挿通する。次いで、吸引ポンプ１０６を停止すると、閉塞部材Ｇは元の状態に復元し、開口孔ＷＨに圧入される（図１２（ｄ）を参照）。

特開２０１１−５１０５４号公報

しかしながら、特許文献１の取付装置１００には、以下のような問題があった。
すなわち、特許文献１の取付装置１００では、吸引ポンプ１０６を作動させてカップ部１０４ａ内を負圧にして、閉塞部材Ｇを吸着把持するので、カップ部の周縁部１０４ｂが閉塞部材Ｇに密着できないと、吸着力が低下して、閉塞部材Ｇを安定して把持することができず、また、閉塞部材Ｇを安定して把持することができないと、閉塞部材Ｇの落下や位置ズレが生じて適正な挿入作業ができないという問題があった。

また、特許文献１の取付装置１００は、カップ部１０４ａ内を負圧にして、閉塞部材Ｇを吸着把持する構造であるので、閉塞部材Ｇを適正に把持したか否か、ワークＷの開口孔ＷＨに確実に挿入できたか否かを確認することも容易ではなかった。例えば、画像センサ等によって、上記閉塞部材Ｇの把持状態及び挿入状態を検査しようとしても、通常、閉塞部材Ｇの把持状態及び挿入状態は、取付装置１００やワークＷによって遮られ、外観からは確認しがたいものである。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、閉塞部材を簡単かつ安定して把持し、開口孔に対して適正に挿入させ、かつ、把持・挿入した状態を簡単に確認できる閉塞部材の把持・挿入装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る閉塞部材の把持・挿入装置は、次のような構成を有している。
（１）蓋部と係止部とを有する閉塞部材に対して、前記蓋部を把持し、ワークの開口孔に前記係止部を挿入して前記開口孔を前記蓋部で閉塞する閉塞部材の把持・挿入装置であって、
前記蓋部を軸方向へ挿通させる挿通孔が前端部に形成された外筒部と、前記挿通孔から外筒部内に挿入され把持された前記蓋部を前記挿通孔から外筒部外へ押出し前記開口孔に前記係止部を挿入可能に形成された第１押出部と、前記第１押出部を磁気反発力によって前方へ押圧する第２押出部と、前記第２押出部を軸方向へ移動させることによって前記磁気反発力を増減させる操作部とを有する本体部と、
前記外筒部に装着された磁気検出部からの磁気信号に基づいて前記磁気反発力の強さを判定して前記蓋部の把持状態及び前記係止部の挿入状態の適否を検査する把持・挿入検査装置とを備えたことを特徴とする。

本発明においては、蓋部を軸方向へ挿通させる挿通孔が前端部に形成された外筒部と、挿通孔から外筒部内に挿入され把持された蓋部を挿通孔から外筒部外へ押出し開口孔に係止部を挿入可能に形成された第１押出部と、第１押出部を磁気反発力によって前方へ押圧する第２押出部と、第２押出部を軸方向へ移動させることによって磁気反発力を増減させる操作部とを有する本体部と、外筒部に装着された磁気検出部からの磁気信号に基づいて磁気反発力の強さを判定して蓋部の把持状態及び係止部の挿入状態の適否を検査する把持・挿入検査装置とを備えたので、閉塞部材の蓋部を前端部の挿通孔から外筒部内へ挿通させ、係止部を外筒部の前端部から前方へ突出させた状態で、外筒部と第１押出部との間に閉塞部材の蓋部を把持することができる（蓋部の把持状態）。このとき、第２押出部が第１押出部を磁気反発力によって前方へ押圧するが、その磁気反発力の強さは、外筒部に装着された磁気検出部からの磁気信号に基づいて判定され、蓋部の把持状態の適否を検査しているので、蓋部の把持力が適正であることを、簡単に確認できる。

また、外筒部と第１押出部との間で閉塞部材の蓋部を適正に把持した状態で、閉塞部材の係止部をワークの開口孔に当接させ、外筒部をワーク側へ移動させるとともに第２押出部を軸方向へ移動させて磁気反発力を増加させることによって、第１押出部が閉塞部材の蓋部を外筒部の挿通孔から前方へ押出して、閉塞部材の係止部をワークの開口孔に挿入させるとともに、蓋部をワークに密着させることができる（係止部の挿入状態）。このときも、磁気反発力の強さは、外筒部に装着された磁気検出部からの磁気信号に基づいて判定され、係止部の挿入状態の適否を検査しているので、係止部の挿入力が適正であることを、簡単に確認できる。

よって、本発明によれば、閉塞部材を簡単かつ安定して把持し、ワークの開口孔に対して適正に挿入させることができるとともに、把持・挿入した状態を簡単に検査できる閉塞部材の把持・挿入装置を提供することができる。

（２）（１）に記載された閉塞部材の把持・挿入装置において、
前記第１押出部及び前記第２押出部には、同極同士を対向させた磁石をそれぞれ装着したことを特徴とする。

本発明においては、第１押出部及び第２押出部には、同極同士を対向させた磁石をそれぞれ装着したので、第１押出部と第２押出部との間で、磁気反発力を安定的に作用させることができる。なお、磁石は、永久磁石であることが好ましい。永久磁石であれば、磁石離間距離を変更するだけで、その磁気反発力を簡単に調節することができる。また、永久磁石であれば、電磁石のようにコイル等が不要となり、装置の小型化や低コスト化が可能となる。

（３）（２）に記載された閉塞部材の把持・挿入装置において、
前記磁気検出部は、前記第１押出部に装着した磁石と前記第２押出部に装着した磁石との間に形成される磁界の磁束密度を検出することを特徴とする。

本発明においては、磁気検出部は、第１押出部に装着した磁石と第２押出部に装着した磁石との間に形成される磁界の磁束密度を検出するので、当該磁束密度と略反比例の関係にある磁石同士の離間距離をより正確に認定でき、また、当該離間距離と略反比例の関係にある第１押出部に装着した磁石と第２押出部に装着した磁石との間の磁気反発力をより正確に認定できる。そのため、蓋部の把持状態及び係止部の挿入状態がそれぞれ適正であることを、より簡単かつ正確に確認できる。

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載された閉塞部材の把持・挿入装置において、
前記操作部には、前記第２押出部を軸方向に移動させる駆動モータを備え、前記把持・挿入検査装置は、前記磁気信号が所定の閾値に到達したとき前記駆動モータの起動又は停止の信号を出力することを特徴とする。

本発明においては、操作部には、第２押出部を軸方向に移動させる駆動モータを備え、把持・挿入検査装置は、磁気信号が所定の閾値に到達したとき駆動モータの起動又は停止の信号を出力するので、蓋部の把持状態と係止部の挿入状態とを適正かつ迅速に認定して、閉塞部材の挿入作業を適正かつ迅速に完了させることができる。また、複数種類の閉塞部材に対して、各蓋部の把持状態の閾値と各係止部の挿入状態の閾値とをそれぞれ設定することによって、各閉塞部材を外筒部と第１押出部との間で自在に把持し、把持した閉塞部材をワークの開口孔に自在に挿入させることができる。

本発明によれば、ワークの開口孔を閉塞する閉塞部材を簡単かつ安定して把持し、上記開口孔に対して適正に挿入させることができるとともに、上記把持・挿入した状態を簡単に確認できる閉塞部材の把持・挿入装置を提供することができる。

本発明に係る実施形態である閉塞部材の把持・挿入装置の斜視図である。 図１に示す閉塞部材の把持・挿入装置における構成部品の分解・組立て図である。 図１に示す閉塞部材の把持・挿入装置の断面図（閉塞部材を把持する前の状態）である。 図１に示す閉塞部材の把持・挿入装置の断面図（閉塞部材を把持した状態）である。 図１に示す閉塞部材の把持・挿入装置の断面図（閉塞部材をワークの開口孔に挿入する前の状態）である。 図１に示す閉塞部材の把持・挿入装置の断面図（閉塞部材をワークの開口孔に挿入完了した状態）である。 図１に示す閉塞部材の把持・挿入装置における把持・挿入検査装置のブロック図である。 図２に示す磁石離間距離と磁束密度との相関図である。 図１に示す閉塞部材の側面図である。 他の閉塞部材の斜視図である。 特許文献１に記載された閉塞部材の取付装置を示し、（ａ）は、一部断面の正面図であり、（ｂ）は、Ａ−Ａ断面矢視図であり、（ｃ）は、Ｂ矢視図である。 特許文献１に記載された閉塞部材の取付装置における作用説明図を示し、（ａ）は、グロメットを吸着した状態の一部断面であり、（ｂ）は、グロメットをワークに当接させた状態の一部断面図であり、（ｃ）は、グロメットを変形させた状態の一部断面図であり、（ｄ）は、グロメットを挿入した状態の一部断面図である。

次に、本発明に係る実施形態である閉塞部材の把持・挿入装置について、図面を参照して詳細に説明する。はじめに、本実施形態に係る閉塞部材の把持・挿入装置の本体部の構造と把持・挿入検査装置の構造とを説明する。次に、本把持・挿入装置が閉塞部材を把持し、挿入する時の動作方法を説明する。更に、本把持・挿入装置が適用できる閉塞部材の種類について説明する。

＜閉塞部材の把持・挿入装置の本体部の構造＞
まず、本実施形態に係る閉塞部材の把持・挿入装置の本体部の構造を、図１〜図３を用いて説明する。図１に、本発明に係る実施形態である閉塞部材の把持・挿入装置の斜視図を示す。図２に、図１に示す閉塞部材の把持・挿入装置における構成部品の分解・組立て図を示す。図３に、図１に示す閉塞部材の把持・挿入装置の断面図（閉塞部材を把持する前の状態）を示す。

図１〜図３に示すように、本実施形態に係る閉塞部材の把持・挿入装置１０は、蓋部１１と当該蓋部１１の裏面側に起立する係止部１２とを有する閉塞部材１に対して、蓋部１１を把持し、係止部１２をワークＷの開口孔ＷＨに挿入して開口孔ＷＨを蓋部１１で閉塞する装置である。本把持・挿入装置１０の本体部１０Ａには、蓋部１１を軸方向（前後方向）へ挿通させる挿通孔２１１が前端部２１に形成された外筒部２と、挿通孔２１１から外筒部内に挿入され把持された蓋部１１を挿通孔２１１から外筒部外へ押出し開口孔ＷＨに係止部１２を挿入可能に形成された第１押出部３と、第１押出部３を磁気反発力ｍｆによって前方へ押圧する第２押出部４と、第２押出部４を軸方向（前後方向）へ移動させることによって磁気反発力ｍｆを増減させる操作部５とを有する。操作部５には、第２押出部４を軸方向に移動させる駆動モータ６を備えている。

外筒部２は、略円筒状の筒状体であって、その前端部２１には、閉塞部材１の蓋部１１を軸方向へ挿通させる挿通孔２１１が形成されている。挿通孔２１１には、径方向内側に突出する爪部２１１Ｔが形成されている。爪部２１１Ｔは、挿通孔２１１の周方向に所定の間隔を開けて複数個備え、閉塞部材１の蓋部１１における外周側に形成されたリップ部１１１が、弾性変形しながら爪部２１１Ｔの隙間を通過し、通過後に復元して係止されるように形成されている。なお、爪部２１１Ｔは、径方向内側が先細りとなる台形状に形成され、隣接する爪部同士の間は、円弧状に連接されている。また、外筒部２の前端部２１の内周面２２側には、第１押出部３の肩部３３と当接する円環状の棚部２２１が形成されている。棚部２２１は、第１押出部３が軸方向の前進端へ移動したときのストッパ部材として機能する。外筒部２の後端部２３は、前端部２１から所定の長さで円筒状に開放されている。

第１押出部３は、外筒部２の内周面２２に摺接する略円筒状の筒状体であって、その前端部３２には、閉塞部材１の蓋部１１の表面と当接し略円弧状凹面に形成された円形状の座部３２１を備えている。座部３２１は、第１押出部３が前進端へ移動したとき、外筒部２の前端部２１より僅かに前方へ突出するように形成されている。また、第１押出部３の後端部には、外周面の軸対称位置で後方へ延設され、外周面に沿って円弧状に形成された所定幅の脚部３４を一対備えている。第１押出部３の前端部３２には、円柱状に形成された永久磁石（磁石）３１が、前端部３２の後端面３２２と面一となるように埋設されている。後端面３２２は、軸方向と直交するように形成されている。永久磁石３１は、前端側がＳ極に着磁され、後端側がＮ極に着磁されている。なお、外筒部２及び第１押出部３は、軽量・高剛性の非磁性体である、例えばアルミ合金製であることが好ましい。外筒部２及び第１押出部３を非磁性体とすることによって、磁石間における磁力線の拡散を抑制して磁気反発力を高めることができる。

第２押出部４は、第１押出部３の内周面３５に摺接する略円筒状の筒状体であって、その前端部４２には、円柱状に形成された永久磁石（磁石）４１（永久磁石３１と同一）が、前端面４２１と面一となるように埋設されている。前端面４２１は、軸方向と直交するように形成されている。永久磁石４１は、前端側がＮ極に着磁され、後端側がＳ極に着磁されている。したがって、第１押出部３及び第２押出部４には、同極同士を平行に対向させた永久磁石（磁石）３１、４１がそれぞれ装着されている。また、第２押出部４には、前端部４２から後方へ延設され、互いに平行な一対のガイド面４４１が形成されたガイド部４４を備えている。また、第２押出部４の軸心部には、前端部４２及びガイド部４４を軸方向へ貫通する貫通孔４３が形成されている。さらに、第２押出部４の外周近傍には、前端部４２及びガイド部４４を軸方向へ貫通する締付孔４５が複数個形成されている。

また、操作部５には、ネジ軸部５１と、当該ネジ軸部５１の軸周りへの回動動作によって第２押出部４を軸方向（前後方向）に移動させるナット部５２とを備えている。また、ネジ軸部５１の後端部５１１には、駆動モータ６の駆動軸６１が連結されている。駆動モータ６は、駆動軸６１の回転トルクや回転速度等を制御することができるプログラミングを内蔵したステッピングモータが好ましい。また、操作部５には、カラー部５３と、案内部５４と、基筒部５５と、押え部５６とを備えている。

ネジ軸部５１の外周には、雄ネジ５１２が形成され、ナット部５２の内周には、雄ネジ５１２と係合する雌ネジ５２４が形成されている。ナット部５２は、円筒状に形成されたナット本体部を備え、その前端側には、第２押出部４のガイド部４４と同一断面に形成されたフランジ部５２１が形成されている。フランジ部５２１には、第２押出部４のガイド部４４のガイド面４４１と面一となるガイド面５２２が形成されている。また、フランジ部５２１には、第２押出部４の各締付孔４５と連通する逃し孔５２３が形成されている。

カラー部５３には、ナット部５２のナット本体部が軸方向へ挿通される挿通孔５３１が形成されている。カラー部５３は、ナット部５２のフランジ部５２１と同一断面に形成されている。そのため、カラー部５３には、第２押出部４のガイド部４４のガイド面４４１と面一となるガイド面５３２が形成されている。また、カラー部５３には、第２押出部４の締付孔４５から挿通する締付ボルトと累合するネジ穴５３３が形成され、第２押出部４とナット部５２とカラー部５３とが一体に締結されている。

案内部５４には、コの字状断面の案内溝５４２が軸方向に形成されている。案内溝５４２内には、第２押出部４のガイド部４４とナット部５２とカラー部５３とが一体に締結された状態で、軸方向へ移動可能に収納されている。案内部５４は、第２押出部４の外周面と同一径に形成された外周面を備えている。案内部５４の軸心部には、案内溝５４２と連通し、駆動モータ６の駆動軸６１が挿通する逃し孔５４１が軸方向に形成されている。案内部５４は、基筒部５５の内周面５５３に嵌装されている。

基筒部５５は、略円筒状の筒状体であって、その内径及び外径が、第１押出部３の脚部３４の内径及び外径と同一径に形成されている。基筒部５５には、案内部５４の案内溝５４２と直交する位置に、コの字状断面の案内溝５５１が軸方向に形成されている。案内溝５５１は、第１押出部３の脚部３４と同一幅に形成され、当該脚部３４を軸方向に案内する。基筒部５５の後端部には、ロボット装置７のアーム先端部７１に締結する円環状の締結用座部５５２が形成されている。押え部５６は、締結用座部５５２と同一径の円環状部材であって、その外周近傍には、締結用座部５５２をロボット装置７のアーム先端部７１に締結する複数の締付孔５６２が形成されている。押え部５６の軸心部には、駆動モータ６の駆動軸６１が挿通する逃し孔５６１が軸方向に形成されている。

＜把持・挿入検査装置の構造＞
次に、本把持・挿入装置１０の把持・挿入検査装置８の構造を、図１、図３、図７、図８を用いて説明する。図１に、本発明に係る実施形態である閉塞部材の把持・挿入装置の斜視図を示す。図３に、図１に示す閉塞部材の把持・挿入装置の断面図（閉塞部材を把持する前の状態）を示す。図７に、図１に示す閉塞部材の把持・挿入装置における把持・挿入検査装置のブロック図を示す。図８に、図２に示す磁石離間距離と磁束密度との相関図を示す。

図１、図３、図７、図８に示すように、本把持・挿入装置１０の把持・挿入検査装置８は、外筒部２に装着された磁気検出部８１からの磁気信号に基づいて永久磁石（磁石）３１、４１同士の磁気反発力の強さを判定して蓋部１１の把持状態及び係止部１２の挿入状態の適否を検査する装置である。把持・挿入検査装置８には、磁気検出部８１と、磁気信号増幅部８２と、記憶部８３と、演算・判定部８４と、モータ制御部８５と、ロボット制御部８６と、表示部８７と、操作部８８とを有している。

磁気検出部８１は、外筒部２の外周面に装着され、同極同士を平行に対向させた永久磁石（磁石）３１、４１の間に形成される磁界の磁束密度を検出して磁気信号を出力する回路（例えば、ホール素子を含む回路）である。磁気検出部８１は、軸方向で長尺状に形成され、永久磁石（磁石）３１、４１の移動範囲をカバーするように配置されている。磁気信号増幅部８２は、磁気検出部８１から出力される磁気信号を論理演算可能なデジタル信号に変換して増幅する回路である。

記憶部８３は、本把持・挿入装置１０の対象となる複数種類の閉塞部材１に対して、磁束密度（磁気信号）の閾値ｂ１、ｂ２、ｂ３を記憶する回路である。具体的には、図８に示すように、蓋部１１を把持する前の状態（永久磁石（磁石）３１、４１の離間距離ｄ１のとき：図３を参照）の磁束密度の閾値ｂ１と、蓋部１１の把持状態（永久磁石（磁石）３１、４１の離間距離ｄ２のとき：図４、図５を参照）の磁束密度の閾値ｂ２と、係止部の挿入状態（永久磁石（磁石）３１、４１の離間距離ｄ３のとき：図６を参照）の磁束密度の閾値ｂ３とを、各閉塞部材１毎に記憶する。

演算・判定部８４は、磁気信号増幅部８２から出力される論理演算可能なデジタル信号を、記憶部８３に記憶された各閾値ｂ１、ｂ２、ｂ３と比較して、外筒部２と第１押出部３との間に、閉塞部材１の蓋部１１が把持されていないこと（図３を参照）、閉塞部材１の蓋部１１が適正に把持されていること（図４、図５を参照）、閉塞部材１の蓋部１１が押し出されて係止部１２が開口孔ＷＨに適正に挿入されていること（図６を参照）を判定する回路である。具体的には、磁気信号増幅部８２から出力される論理演算可能なデジタル信号が、記憶部８３に記憶された閾値ｂ１に略一致するとき、外筒部２と第１押出部３との間に、閉塞部材１の蓋部１１が把持されていないと判定する。また、磁気信号増幅部８２から出力される論理演算可能なデジタル信号が、記憶部８３に記憶された閾値ｂ２に略一致するとき、外筒部２と第１押出部３との間に、閉塞部材１の蓋部１１が適正に把持されていると判定する。また、磁気信号増幅部８２から出力される論理演算可能なデジタル信号が、記憶部８３に記憶された閾値ｂ３に略一致するとき、外筒部２と第１押出部３との間に把持されていた蓋部１１が押し出され、係止部１２がワークＷの開口孔ＷＨに適正に挿入されていると判定する。

モータ制御部８５は、演算・判定部８４の判定結果等に基づいて駆動モータ６の起動停止を制御する回路である。例えば、モータ制御部８５は、外筒部２と第１押出部３との間に閉塞部材１の蓋部１１が適正に把持された状態を演算・判定部８４の判定結果から確認し、駆動モータ６を起動させる起動信号を出力するとともに、係止部１２をワークＷの開口孔ＷＨに挿入させた後、係止部１２が適正に挿入された状態を演算・判定部８４の判定結果から確認し、駆動モータ６の停止信号を出力する。

ロボット制御部８６は、演算・判定部８４の判定結果等に基づいてロボット装置７の起動停止を制御する回路である。例えば、ロボット制御部８６は、外筒部２と第１押出部３との間に閉塞部材１の蓋部１１が適正に把持された状態を演算・判定部８４の判定結果から確認し、駆動モータ６の起動と連動してロボット装置７を起動させる起動信号を出力するとともに、係止部１２をワークＷの開口孔ＷＨに挿入させた後、係止部１２が適正に挿入された状態を演算・判定部８４の判定結果から確認し、ロボット装置７の停止信号を出力する。

表示部８７は、演算・判定部８４の判定結果を表示する回路である。例えば、表示部８７は、演算・判定部８４の判定結果として、蓋部１１の未把持状態、蓋部１１の適正な把持状態、係止部１２の適正な挿入状態等を表示する。また、操作部８８は、本把持・挿入装置１０の電源入切り、非常停止等の操作を行う回路である。

＜閉塞部材を把持し、挿入する時の動作方法＞
次に、本把持・挿入装置１０を使用して、閉塞部材１を把持し、ワークＷの開口孔ＷＨに挿入する時の動作方法を、図３〜図６を用いて説明する。図３に、図１に示す閉塞部材の把持・挿入装置の断面図（閉塞部材を把持する前の状態）を示す。図４に、図１に示す閉塞部材の把持・挿入装置の断面図（閉塞部材を把持した状態）を示す。図５に、図１に示す閉塞部材の把持・挿入装置の断面図（閉塞部材をワークの開口孔に挿入する前の状態）を示す。図６に、図１に示す閉塞部材の把持・挿入装置の断面図（閉塞部材をワークの開口孔に挿入完了した状態）を示す。

図３に示すように、閉塞部材１は、所定の保管場所Ｚに蓋部１１の表面を上方に向けて配置されている。ロボット装置７を起動して、そのアーム先端部７１に装着されている本把持・挿入装置１０における外筒部２の前端部２１を下方（矢印Ｐの方向）へ移動させ、閉塞部材１に近接させる。このとき、第１押出部３の肩部３３は、外筒部２の棚部２２１と当接した状態であり、第１押出部３は前進端の位置にある。また、第２押出部４は、後退端の位置にある。ここで、第１押出部３に装着された永久磁石３１と第２押出部４に装着された永久磁石４１との離間距離ｄ１は最大となっているので、磁石同士の磁気反発力ｍｆ１は最小となっている。このとき、表示部８７は、演算・判定部８４の判定結果として、蓋部１１の未把持状態を表示する。

この最小の磁気反発力ｍｆ１の状態で、ロボット装置７を作動させて、さらに下方（矢印Ｐの方向）に外筒部２を移動させると、図４に示すように、第１押出部３だけが上方（矢印Ｑの方向）へ移動する。移動前では、磁石同士の磁気反発力ｍｆ１は最小となっているので、閉塞部材１の蓋部１１を、挿通孔２１１から外筒部２の内方へ簡単に挿通できる。すなわち、閉塞部材１の蓋部１１における外周側に形成されたリップ部１１１が、弾性変形しながら爪部２１１Ｔの隙間を速やかに通過し、通過後に速やかに復元する。このように、閉塞部材１の蓋部１１が外筒部２の内方へ挿通されると、第１押出部３に装着された永久磁石３１と第２押出部４に装着された永久磁石４１との離間距離ｄ１（図３を参照）が離間距離ｄ２へ減少するので、磁石同士の磁気反発力ｍｆ２はその分増加して、閉塞部材１の蓋部１１を外筒部２と第１押出部３との間で弾発的に把持する。このとき、表示部８７は、演算・判定部８４の判定結果として、蓋部１１の適正な把持状態を表示する。

なお、当初の離間距離ｄ１と矢印Ｑの方向へ移動後の離間距離ｄ２との差が、第１押出部３のストローク量ＳＴに相当する。第１押出部３がストローク量ＳＴだけ移動したとき、磁石同士の磁気反発力ｍｆ２は、リップ部１１１の弾発力と均衡する。したがって、蓋部１１に対する把持力が過大とならず、その把持力を作業者の掌や指先の把持力に近似させることができる。また、閉塞部材１の形状や硬さが異なる場合には、蓋部１１に対する把持力が過大とならないように、駆動モータ６を作動させて第２押出部４の軸方向位置を調節して、磁石同士の磁気反発力ｍｆ２をリップ部１１１の弾発力と均衡させることが、簡単にできる。これは、磁束密度の閾値ｂ２を各閉塞部材１毎に記憶することによって対応できる。

次に、図５に示すように、閉塞部材１の係止部１２は、外筒部２の挿通孔２１１から前方へ突出しているので、ロボット装置７を操作して、係止部１２をワークＷの開口孔ＷＨの孔中心に適合させながら、外筒部２をワークＷに下方（矢印Ｒの方向）から近接させる。第１押出部３の前端部３２には、閉塞部材１の蓋部１１と当接する略円弧状凹面に形成された座部３２１を備えているので、外筒部２の軸方向がワークＷの開口孔ＷＨにおける法線方向に対して多少傾斜していても、第１押出部３の座部３２１が閉塞部材１の蓋部１１を押圧するとき、座部３２１の略円弧状凹面に沿って蓋部１１が移動することよって、係止部１２の向きをワークＷの開口孔ＷＨにおける法線方向に合致させるように修正することができる。

次に、図６に示すように、ロボット装置７を操作して、外筒部２の前端部２１をワークＷに下方（矢印Ｖの方向）から更に近接させつつ、駆動モータ６の駆動軸６１を回転させ、第２押出部４を第１押出部３に近接する方向（矢印Ｘの方向）へ移動させる。このとき、第１押出部３に装着された永久磁石３１と第２押出部４に装着された永久磁石４１との離間距離ｄ２（図５を参照）が離間距離ｄ３へ更に減少するので、磁石同士の磁気反発力ｍｆ３はその分増加する。磁気反発力ｍｆ３が増加することによって、ワークＷの開口孔ＷＨに対する係止部１２の挿入抵抗に打ち勝って、第１押出部３が閉塞部材１の蓋部１１を外筒部２の挿通孔２１１から前方へ押出して、閉塞部材１の係止部１２をワークＷの開口孔ＷＨに挿入させるとともに、蓋部１１をワークＷに密着させる。このとき、表示部８７は、演算・判定部８４の判定結果として、係止部１２の適正な挿入状態を表示する。

なお、閉塞部材１の形状や硬さが異なる場合には、蓋部１１及び係止部１２の押圧力が過大とならないように、駆動モータ６を作動させて第２押出部４の軸方向位置を調節することができる。また、駆動モータ６の駆動軸６１の回転トルクや回転速度等を制御することによって、第２押出部４を軸方向に移動させる速度制御を行うことができる。これは、磁束密度の閾値ｂ３を各閉塞部材１毎に記憶することによって対応できる。

＜閉塞部材の種類＞
次に、本把持・挿入装置が適用できる閉塞部材の種類について、図９、図１０を用いて説明する。図９に、図１に示す閉塞部材の側面図を示す。図１０に、他の閉塞部材の斜視図を示す。

図９に示すように、閉塞部材１には、蓋部１１と、蓋部１１の裏面側に垂直状に起立する係止部１２とを備えている。蓋部１１及び係止部１２は、それぞれ弾性変形可能に形成されている。具体的には、蓋部１１の外周側には、薄肉状のリップ部１１１を備えている。リップ部１１１は、ワークの開口孔周縁を包囲するように形成され、その先端部が弾発的にワーク面に接触して、シール性を確保する。蓋部１１の上面１１２は、ここでは半球状に形成されているが、矩形平面状又は凹面状など各種形状に形成されていてもよい。係止部１２は、略円筒状に形成され、その外周側に弾性変形可能な係止爪１２１を複数個有する。なお、係止爪１２１は、１個でも複数個でもよい。

図１０に示すように、他の閉塞部材１Ｂは、蓋部１１Ｂと、蓋部１１Ｂの裏面側に垂直状に起立する係止部１２Ｂとを備え、係止部１２Ｂの係止爪１２２Ｂが係止本体１２１Ｂと分割され、蓋部１１Ｂの表面側に突出する作動部１２３Ｂを押圧することによって、係止爪１２２Ｂが係止本体１２１Ｂから外周側へ突出するように形成されている。この場合、外筒部２と第１押出部３との間には、蓋部１１Ｂと蓋部１１Ｂの表面側に突出する作動部１２３Ｂとを同時に把持し、係止本体１２１ＢをワークＷの開口孔ＷＨに挿入させたうえで、第２押出部４を第１押出部３に近接する方向へ移動させて、係止爪１２２Ｂを係止本体１２１Ｂの外周側へ突出させることができる。なお、図９、図１０に示す閉塞部材１、１Ｂは、例示であって、本把持・挿入装置１０は、これ以外の各種形状及び硬さの閉塞部材に適用することができる。

＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、本実施形態に係る閉塞部材の把持・挿入装置１０によれば、蓋部１１を軸方向へ挿通させる挿通孔２１１が前端部２１に形成された外筒部２と、挿通孔２１１から外筒部内に挿入され把持された蓋部１１を挿通孔２１１から外筒部外へ押出し開口孔ＷＨに係止部１２を挿入可能に形成された第１押出部３と、第１押出部３を磁気反発力ｍｆによって前方へ押圧する第２押出部４と、第２押出部４を軸方向へ移動させることによって磁気反発力ｍｆを増減させる操作部５とを有する本体部１０Ａと、外筒部２に装着された磁気検出部８１からの磁気信号に基づいて磁気反発力ｍｆの強さを判定して蓋部１１の把持状態及び係止部１２の挿入状態の適否を検査する把持・挿入検査装置８とを備えたので、閉塞部材１の蓋部１１を前端部２１の挿通孔２１１から外筒部内へ挿通させ、係止部１２を外筒部２の前端部２１から前方へ突出させた状態で、外筒部２と第１押出部３との間に閉塞部材１の蓋部１１を把持することができる（蓋部の把持状態）。このとき、第２押出部４が第１押出部３を磁気反発力ｍｆによって前方へ押圧するが、その磁気反発力ｍｆの強さは、外筒部２に装着された磁気検出部８１からの磁気信号に基づいて判定され、蓋部１１の把持状態の適否を検査しているので、蓋部１１の把持力が適正であることを、簡単に確認できる。

また、外筒部２と第１押出部３との間で閉塞部材１の蓋部１１を適正に把持した状態で、閉塞部材１の係止部１２をワークＷの開口孔ＷＨに当接させ、外筒部２をワーク側へ移動させるとともに第２押出部４を軸方向へ移動させて磁気反発力ｍｆを増加させることによって、第１押出部３が閉塞部材１の蓋部１１を外筒部２の挿通孔２１１から前方へ押出して、閉塞部材１の係止部１２をワークＷの開口孔ＷＨに挿入させるとともに、蓋部１１をワークＷに密着させることができる（係止部の挿入状態）。このときも、磁気反発力ｍｆの強さは、外筒部２に装着された磁気検出部８１からの磁気信号に基づいて判定され、係止部１２の挿入状態の適否を検査しているので、係止部１２の挿入力が適正であることを、簡単に確認できる。

よって、本実施形態によれば、閉塞部材１を簡単かつ安定して把持し、ワークＷの開口孔ＷＨに対して適正に挿入させることができるとともに、把持・挿入した状態を簡単に検査できる閉塞部材１の把持・挿入装置１０を提供することができる。

また、本実施形態によれば、第１押出部３及び第２押出部４には、同極同士を対向させた磁石３１、４１をそれぞれ装着したので、第１押出部３と第２押出部４との間で、磁気反発力ｍｆを安定的に作用させることができる。なお、磁石３１、４１は、永久磁石であることが好ましい。永久磁石であれば、磁石離間距離ｄ１、ｄ２、ｄ３を変更するだけで、その磁気反発力ｍｆ１、ｍｆ２、ｍｆ３を簡単に調節することができる。また、永久磁石であれば、電磁石のようにコイル等が不要となり、装置の小型化や低コスト化が可能となる。

また、本実施形態によれば、磁気検出部８１は、第１押出部３に装着した磁石３１と第２押出部４に装着した磁石４１との間に形成される磁界の磁束密度を検出するので、当該磁束密度と略反比例の関係にある磁石同士の離間距離ｄ１、ｄ２、ｄ３をより正確に認定でき、また、当該離間距離と略反比例の関係にある第１押出部３に装着した磁石３１と第２押出部４に装着した磁石４１との間の磁気反発力ｍｆ１、ｍｆ２、ｍｆ３をより正確に認定できる。そのため、蓋部１１の把持状態及び係止部１２の挿入状態がそれぞれ適正であることを、より簡単かつ正確に確認できる。

また、本実施形態によれば、操作部５には、第２押出部４を軸方向に移動させる駆動モータ６を備え、把持・挿入検査装置８は、磁気信号が所定の閾値ｂ１、ｂ２、ｂ３に到達したとき駆動モータ６の起動又は停止の信号を出力するので、蓋部１１の把持状態と係止部１２の挿入状態とを適正かつ迅速に認定して、閉塞部材１の挿入作業を適正かつ迅速に完了させることができる。また、複数種類の閉塞部材１に対して、各蓋部１１の把持状態の閾値ｂ２と各係止部１２の挿入状態の閾値ｂ３とをそれぞれ設定することによって、各閉塞部材１を外筒部２と第１押出部３との間で自在に把持し、把持した閉塞部材１をワークＷの開口孔ＷＨに自在に挿入させることができる。

上述した実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲で変更することができる。例えば、上記実施形態では、本把持・挿入装置１０をロボット装置７のアーム先端部７１に装着しているが、必ずしもロボット装置７に装着する必要はない。例えば、作業者が、本把持・挿入装置１０の基筒部５５を直接持って操作してもかまわない。

本発明は、例えば、車両のボディ等に形成された開口孔に、当該開口孔を閉塞する閉塞部材を把持し、挿入することができるとともに、上記把持・挿入した状態を検査できる閉塞部材の把持・挿入装置として利用できる。

１、１Ｂ 閉塞部材
２ 外筒部
３ 第１押出部
４ 第２押出部
５ 操作部
６ 駆動モータ
８ 把持・挿入検査装置
１０ 把持・挿入装置
１０Ａ 本体部
１１、１１Ｂ 蓋部
１２、１２Ｂ 係止部
２１ 前端部
３１、４１ 永久磁石（磁石）
８１ 磁気検出部
２１１ 挿通孔
Ｗ ワーク
ＷＨ 開口孔
ｂ１、ｂ２、ｂ３ 閾値
ｍｆ、ｍｆ１ 磁気反発力
ｍｆ２、ｍｆ３ 磁気反発力

Claims (4)

1. 蓋部と係止部とを有する閉塞部材に対して、前記蓋部を把持し、ワークの開口孔に前記係止部を挿入して前記開口孔を前記蓋部で閉塞する閉塞部材の把持・挿入装置であって、
   前記蓋部を軸方向へ挿通させる挿通孔が前端部に形成された外筒部と、前記挿通孔から外筒部内に挿入され把持された前記蓋部を前記挿通孔から外筒部外へ押出し前記開口孔に前記係止部を挿入可能に形成された第１押出部と、前記第１押出部を磁気反発力によって前方へ押圧する第２押出部と、前記第２押出部を軸方向へ移動させることによって前記磁気反発力を増減させる操作部とを有する本体部と、
   前記外筒部に装着された磁気検出部からの磁気信号に基づいて前記磁気反発力の強さを判定して前記蓋部の把持状態及び前記係止部の挿入状態の適否を検査する把持・挿入検査装置とを備えたことを特徴とする閉塞部材の把持・挿入装置。
2. 請求項１に記載された閉塞部材の把持・挿入装置において、
   前記第１押出部及び前記第２押出部には、同極同士を対向させた磁石をそれぞれ装着したことを特徴とする閉塞部材の把持・挿入装置。
3. 請求項２に記載された閉塞部材の把持・挿入装置において、
   前記磁気検出部は、前記第１押出部に装着した磁石と前記第２押出部に装着した磁石との間に形成される磁界の磁束密度を検出することを特徴とする閉塞部材の把持・挿入装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された閉塞部材の把持・挿入装置において、
   前記操作部には、前記第２押出部を軸方向に移動させる駆動モータを備え、前記把持・挿入検査装置は、前記磁気信号が所定の閾値に到達したとき前記駆動モータの起動又は停止の信号を出力することを特徴とする閉塞部材の把持・挿入装置。

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