JP6676117B2 - 管へのキャップの装着方法および装着設備 - Google Patents

Description

本発明は、キャップを管の開口端部に装着する装着方法および装着設備に関する。

従来、例えば図２０，図２１に示すように、管１３０内に異物が侵入するのを防止するために、管１３０の開口端部にキャップ１３１を装着している。管１３０は、鋳鉄製であり、一端部に挿し口１３２を有し、他端部に受口１３３を有している。

キャップ１３１は、円筒状の胴部１３４と、胴部１３４の一端を閉鎖する底板部１３５とを有する薄い樹脂製の柔軟な有底筒状のものであり、管１３０の挿し口１３２に着脱自在に外嵌される。

これによると、作業者１３６が手作業でキャップ１３１を管１３０の挿し口１３２に外嵌している。

尚、上記のようなキャップ１３１は例えば下記特許文献１に記載されている。

実公昭６４−３０３８

従来、キャップ１３１は柔軟で変形し易いため、キャップ１３１を管１３０の挿し口１３２に外嵌する際、キャップ１３１が変形していることがあり、キャップ１３１を正しく管１３０に装着するのに手間を要するといった問題がある。

本発明は、キャップを正しく管に装着するのに要する手間を軽減することが可能な管へのキャップの装着方法および装着設備を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、有底筒状で且つ開口部がテーパー状に拡がっているキャップを管の開口端部に装着する装着方法であって、
保持装置でキャップを保持した状態で、キャップと矯正装置とを当接させてキャップの形状を矯正し、
矯正後のキャップを矯正装置から離間させて管の開口端部に嵌め、
保持装置によるキャップの保持を解除して、保持装置をキャップから離間させるものである。

これによると、保持装置でキャップを保持した状態で、キャップと矯正装置とを当接させてキャップの形状を矯正してから、キャップを管の開口端部に装着するため、容易にキャップを正しく管に装着することができ、キャップの装着に要する手間を軽減することができる。

本第２発明における管へのキャップの装着方法は、保持装置でキャップの外側を保持した状態で、キャップと矯正装置とを当接させた際、矯正装置の矯正体がキャップの内側に挿入されてキャップの形状を矯正するものである。

これによると、保持装置でキャップの外側を保持した状態で、キャップと矯正装置とを当接させることにより、矯正装置の矯正体がキャップの内側に挿入されてキャップの形状を矯正する。このため、容易に、キャップを、変形した形状のままではなく、正規の形状で管の開口端部に装着することができる。

本第３発明における管へのキャップの装着方法は、共通の保持装置で、直径の異なる複数種類のキャップを保持するものである。

これによると、直径の異なる複数種類のキャップに、複数種類の保持装置をその都度対応させて使用する場合に比べて、コスト低減を図ることができる。

本第４発明における管へのキャップの装着方法は、保持装置を備えたロボットを用いて、キャップを管の開口端部に装着するものである。

これによると、ロボットを用いてキャップを管の開口端部に自動的に装着することができるため、キャップの装着作業に要する作業者の労力を軽減することができる。

本第５発明における管へのキャップの装着方法は、管はダクタイル鉄管である。

本第６発明は、有底筒状で且つ開口部がテーパー状に拡がっているキャップを管の開口端部に装着する装着設備であって、
キャップを保持する保持装置を備えたロボットと、
保持装置で保持されたキャップの形状を矯正する矯正装置とを有し、
矯正装置はキャップの内側に挿脱自在な矯正体を有し、
矯正体がキャップの内側に挿入されることによってキャップの形状を矯正するものである。

これによると、ロボットの保持装置でキャップを保持した状態で、キャップを矯正装置に押し付けてキャップの形状を矯正する。矯正後のキャップを、矯正装置から離間させて、管の開口端部に嵌める。その後、保持装置によるキャップの保持を解除して、保持装置をキャップから離間させる。

このようにロボットを用いてキャップを管の開口端部に自動的に装着するため、キャップの装着作業に要する作業者の労力を軽減することができる。この際、ロボットと矯正装置とを用いてキャップの形状を矯正してから、キャップを管の開口端部に装着するため、容易にキャップを正しく管に装着することができ、キャップの装着に要する手間を軽減することができる。

尚、ロボットを用いてキャップを矯正装置に押し付けることにより、矯正装置の矯正体がキャップの内側に挿入されてキャップの形状を矯正する。このため、容易に、キャップを、変形した形状のままではなく、正規の形状で管の開口端部に装着することができる。

本第７発明における管へのキャップの装着装置は、矯正体はキャップの内径に対応した大きさの円板である。

これによると、例えば円形状のキャップが楕円形状に変形していた場合、矯正装置の矯正体がキャップの内側に挿入されることにより、キャップの形状が楕円形状から円形状（正規の形状）に矯正される。

本第８発明は、有底筒状で且つ開口部がテーパー状に拡がっているキャップを管の開口端部に装着する装着設備であって、
キャップを保持する保持装置を備えたロボットと、
保持装置で保持されたキャップの形状を矯正する矯正装置とを有し、
保持装置は直径の異なる複数種類のキャップを保持可能である。

これによると、共通の保持装置を用いて、直径の異なる複数種類のキャップを保持することができるため、コスト低減を図ることができる。

本第９発明は、有底筒状で且つ開口部がテーパー状に拡がっているキャップを管の開口端部に装着する装着設備であって、
キャップを保持する保持装置を備えたロボットと、
保持装置で保持されたキャップの形状を矯正する矯正装置とを有し、
保持装置は保持装置の周方向において配置された複数の把持爪を有し、
これら把持爪は保持装置の径方向において開閉自在である。

これによると、複数の把持爪を閉じることにより、把持爪でキャップの外周を把持することができ、これにより、キャップが保持装置によって保持される。

また、複数の把持爪を開くことにより、把持爪によるキャップの把持が解除され、これにより、保持装置によるキャップの保持が解除され、保持装置をキャップから離間させることができる。

本第１０発明における管へのキャップの装着装置は、保持装置は、把持爪を閉じた状態で、内側に、内径の異なる複数段の凹部を有し、キャップの外径に対応した内径の凹部においてキャップを把持するものである。

これによると、複数の把持爪を閉じることにより、キャップは、その外径に対応した内径の凹部において把持される。これにより、共通の保持装置を用いて、直径の異なる複数種類のキャップを保持することができるため、コスト低減を図ることができる。

本第１１発明における管へのキャップの装着装置は、管はダクタイル鉄管である。

以上のように本発明によると、キャップを正しく管に装着するのに要する手間を軽減することができる。

本発明の実施の形態におけるキャップの装着設備の正面図である。 図１におけるＸ−Ｘ矢視図である。 同、装着設備の平面図である。 同、装着設備において取り扱われるキャップの斜視図である。 同、キャップの断面図である。 同、装着設備のストッカー装置と受取台と矯正台の図であり、ストッパー片が収納ケース内に突入した状態を示す。 同、装着設備の矯正台の斜視図である。 同、装着設備のロボットの保持装置の斜視図である。 図８におけるＸ−Ｘ矢視図である。 図９におけるＸ−Ｘ矢視図である。 図８におけるＹ−Ｙ矢視図である。 同、装着設備のストッカー装置と受取台と矯正台の図であり、最下段のキャップをストッカー装置から取り出した様子を示す。 同、装着設備のストッカー装置と受取台と矯正台の図であり、受取台上のキャップをロボットの保持装置で保持した様子を示す。 同、装着設備の矯正台とロボットの保持装置との図であり、保持したキャップを矯正台に押し付ける際の様子を示す。 同、装着設備の矯正台とロボットの保持装置との図であり、保持したキャップの形状を矯正台で矯正している様子を示す。 同、装着設備の図であり、ロボットの保持装置で保持されたキャップを管に装着している様子を示す。 同、装着設備の図であり、キャップを管に装着した様子を示す。 同、装着設備のストッカー装置と受取台と矯正台の図であり、ストッパー片が収納ケース内から退出した状態を示す。 同、装着設備の矯正台とロボットの保持装置との図であり、最小径のキャップを保持した様子を示す。 従来の管に装着されたキャップの断面図である。 同、キャップを作業者が管に装着する装着作業を示す図である。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１〜図３に示すように、１はキャップ２を管３へ装着するための装着設備である。管３は、例えばダクタイル鉄管であり、一端部に挿し口４（開口端部の一例）を有し、他端部に受口５を有し、挿し口４と受口５との間に直管部６を有している。また、挿し口４の先端部外周には、離脱防止用の挿し口突部７が全周にわたり形成されている。

図４，図５に示すように、キャップ２は、円筒状の胴部１１と、胴部１１の一端を閉鎖する底板部１２とを有する薄い樹脂製の柔軟な有底筒状のものであり、図１７に示すように、管３の挿し口４（開口端部の一例）に着脱自在に外嵌される。胴部１１の内周面には複数の突起１３が形成されている。これらの突起１３は胴部１１の周方向における複数箇所に所定角度おきに形成されている。

図１〜図３に示すように、装着設備１は、管３を水平に支持する支持装置２１と、アーム型の多関節産業用ロボット２２と、底板部１２を上に向けた姿勢で複数のキャップ２を上下に段積みした状態で収納するストッカー装置２３と、ストッカー装置２３から取り出されたキャップ２を受け取って移送する受取台２４と、キャップ２の形状を矯正する矯正台２５（矯正装置の一例）とを有している。

支持装置２１は、管３の挿し口４を支持する複数の支持ローラ２８と、直管部６を支持する複数の支持ローラ２９とを有している。

図１，図６に示すように、ストッカー装置２３は、円筒状の収納ケース３２と、ストッパー装置３３とを有している。収納ケース３２は、上端に投入口３４を有し、下端に取出口３５を有している。また、ストッパー装置３３は、収納ケース３２内に収納された複数のキャップ２のうちの下から２段目のキャップ２を側方から押圧することによって下から２段目のキャップ２の落下を阻止するものであり、収納ケース３２内に横方向から出退自在なストッパー片３７と、ストッパー片３７を出退させるシリンダー３８とを有している。

図６に示すように、ストッパー片３７が収納ケース３２内に突入した場合、下から２段目のキャップ２の落下が阻止され、図１８に示すように、ストッパー片３７が収納ケース３２内から退出した場合、下から２段目のキャップ２に対する落下阻止機能が解除される。

受取台２４は、上下方向に伸縮自在な縦支柱４２と、縦支柱４２の上端に着脱自在に設けられた円形状の受板４３と、縦支柱４２を伸縮させることによって受板４３を昇降させる昇降装置（図示省略）とを有している。尚、受板４３は、昇降装置によって、取出口３５とほぼ同じ高さの受止高さＨ１（図６参照）と、受止高さＨ１よりも低い取出高さＨ２（図１参照）とに昇降される。

また、受取台２４は、移動装置（図示省略）によって、ストッカー装置２３の下方の受取位置Ｐ１（図６参照）と、受取位置Ｐ１から所定距離の箇所に設定された受渡位置Ｐ２（図１参照）とに移動可能である。

図６，図７に示すように、矯正台２５は、床等に固定された縦支柱４６と、縦支柱４６の上端に着脱自在に設けられた矯正体４７とを有している。矯正体４７は、キャップ２の内径Ｃ（図５参照）よりも僅かに小さな直径Ｅを有する円板であり、キャップ２の胴部１１の内側に挿脱自在である。

図１〜図３に示すように、ロボット２２は、アーム４９の先端部に、キャップ２を保持する保持装置５０を備えている。図８〜図１１に示すように、保持装置５０は、先端側ほど拡径した円錐台形状の装置であり、周方向Ａにおいて配置された複数個（例えば３個）の把持爪５１を有している。これら把持爪５１は径方向Ｂにおいて開閉自在であり、把持爪５１を開閉する開閉装置（図示省略）がロボット２２に設けられている。

尚、図９の実線および図１１の実線で示すように、把持爪５１を径方向内側へ移動させて閉じた状態で、保持装置５０は軸心５２の方向から見て円形になる。また、図９の仮想線および図１１の仮想線で示すように、把持爪５１を、閉じた状態から径方向外側へ移動させることにより、開くことができる。

保持装置５０は、把持爪５１を閉じた状態で、内側に、内径の異なる複数段（例えば４段）の凹部５５〜５８を有している。これら各凹部５５〜５８は、キャップ２の胴部１１の外径Ｄ（図５参照）に対応した内径ｄ１〜ｄ４を有している。

尚、凹部５５〜５８は、その内径ｄ１〜ｄ４が大きいものほど把持爪５１の先端側に位置し、その内径ｄ１〜ｄ４が小さいものほど把持爪５１の奥端側に位置する。

このような構造により、保持装置５０は直径の異なる複数種類（図１０では４種類）のキャップ２を保持可能であり、例えば第１凹部５５を用いることで、最大径のキャップ２を保持することができ、第４凹部５８を用いることで、最小径のキャップ２を保持することができる。

以下に、装着設備１を用いて、キャップ２を管３に装着する装着方法を説明する。

尚、ストッカー装置２３の収納ケース３２内には、最大径のキャップ２が複数個収納されており、この最大径のキャップ２を管３に装着するものとする。

（１）先ず、図６に示すように、ストッカー装置２３のストッパー片３７を収納ケース３２内に突入させて、収納ケース３２内の下から２段目のキャップ２を側方から押圧する。これにより、下から２段目のキャップ２の落下が阻止され、この状態で、収納ケース３２内の最下段のキャップ２を受取台２４の受板４３で受け止める。この際、受取台２４を受取位置Ｐ１に停止させておくとともに、受板４３を受止高さＨ１まで上昇させておく。

（２）その後、図１２の実線で示すように、受取台２４の受板４３を受止高さＨ１から取出高さＨ２まで下降させる。これにより、最下段のキャップ２が取出口３５から収納ケース３２の下方に取り出される。

（３）次に、図１および図１２の仮想線で示すように、受板４３上にキャップ２を載置した状態で、受取台２４を受取位置Ｐ１から受渡位置Ｐ２に移動させる。

（４）その後、図１３に示すように、受渡位置Ｐ２において、ロボット２２の保持装置５０で受取台２４上のキャップ２を保持する。

この際、図９の仮想線および図１１の仮想線で示すように、保持装置５０の各把持爪５１を開いた状態で、把持爪５１の第１凹部５５を受板４３上のキャップ２に外嵌する。その後、図９の実線および図１１の実線で示すように、各把持爪５１を閉じることにより、図１３に示すように、キャップ２が第１凹部５５内に嵌まり込み、キャップ２の外側が把持爪５１で掴まれる。

尚、キャップ２は、柔軟で変形し易いため、例えば正規の形状である円形から楕円形に変形していることがある。楕円形に変形したままではキャップ２を管３に正しく装着することができない場合があるので、キャップ２の形状を楕円形から円形に矯正する必要がある。このため、上記のようにして保持装置５０で受取台２４上のキャップ２を保持した状態で、ロボット２２を作動させ、図１４に示すように、キャップ２を、受取台２４から持ち上げて矯正台２５の上方に移動した後、下降して矯正台２５に押し付ける（当接させる）。これにより、図１５に示すように、矯正体４７が下方からキャップ２の胴部１１の内側に挿入されて底板部１２に達することで、キャップ２の形状が楕円形から円形に矯正される。

（５）その後、ロボット２２によってキャップ２を矯正台２５から上昇させることで、矯正体４７がキャップ２の胴部１１内から下方へ離脱する。このようにして、矯正後のキャップ２を、矯正台２５から離間させて、図１６に示すように管３の挿し口４に外嵌する。

（６）その後、図９の仮想線および図１１の仮想線で示すように、保持装置５０の各把持爪５１を開くことにより、保持装置５０によるキャップ２の保持を解除し、図１７に示すように把持爪５１をキャップ２から離間させる。

（７）さらに、図１８に示すように、キャップ２を載置していない空の受取台２４を受渡位置Ｐ２から受取位置Ｐ１に戻し、受取台２４の受板４３を取出高さＨ２から受止高さＨ１まで上昇する。次に、ストッカー装置２３のストッパー片３７を収納ケース３２内から退出して、下から２段目のキャップ２に対する落下阻止機能を解除することにより、下から２段目のキャップ２が１段分だけ落下して受取台２４の受板４３で受け止められるとともに、残りのキャップ２も１段分だけ下方に移動する。

（８）その後、図６に示すように、ストッパー片３７を収納ケース３２内に突入して、収納ケース３２内の下から２段目のキャップ２の落下を阻止する。

（９）その後、キャップ２が装着されていない別の管３を支持装置２１で支持し、この別の管３に対して上記（２）〜（８）を繰り返して、キャップ２を装着する。

このようにロボット２２を用いてキャップ２を管３の挿し口４に自動的に装着するため、キャップ２の装着作業に要する作業者の労力を軽減することができる。この際、ロボット２２と矯正台２５とを用いてキャップ２の形状を矯正してから、キャップ２を管３に装着するため、容易にキャップ２を正しく管３に装着することができ、キャップ２の装着に要する手間を軽減することができる。

また、ロボット２２を用いてキャップ２を矯正台２５に押し付けることにより、矯正体４７が、キャップ２の内側に挿入されて、キャップ２を変形した楕円形状から正規の円形状に矯正するため、容易に、キャップ２を、変形した形状のままではなく、正規の形状で管３に装着することができる。

上記キャップ２の装着方法では、最大径のキャップ２を管３に装着する場合を挙げたが、例えば、最小径のキャップ２を管３に装着する場合は、上記（４）において、保持装置５０の各把持爪５１を開いた状態で、把持爪５１の第４凹部５８を受板４３上のキャップ２に外嵌する。その後、図１９に示すように、各把持爪５１を閉じることにより、キャップ２が第４凹部５８内に嵌まり込み、キャップ２の外側が把持爪５１で掴まれる。

また、キャップ２の直径が最大径よりも小さく且つ最小径よりも大きな中間径である場合は、上記と同様に、中間径に対応する第２凹部５６又は第３凹部５７を用いてキャップ２を掴めばよい。
このように、１台の共通の保持装置５０を用いて、直径の異なる複数種類（例えば４種類）のキャップ２を保持することができるため、コスト低減を図ることができる。

尚、この場合、ストッカー装置２３と受取台２４の受板４３と矯正台２５の矯正体４７とについては、キャップ２の直径に対応して、それぞれ複数種類のサイズのものが必要になる。このうち、受板４３と矯正体４７とについては、キャップ２の直径に対応したものに付け替えればよい。

上記実施の形態では、図１０に示すように、保持装置５０は４段の凹部５５〜５８を有しているが、４段以外の複数段であってもよく、また、単数段であってもよい。

上記実施の形態では、図９に示すように、保持装置５０は３個の把持爪５１を有しているが、３個に限定されるものではなく、３個以外の複数個の把持爪５１を有するものであってもよい。また、保持装置５０は、キャップ２を掴む把持爪５１を有する方式のものであるが、エアー真空吸盤方式のものであってもよく、或いはスポンジ吸引方式のものであってもよい。

上記実施の形態では、図２，図３に示すように、挿し口４の先端部外周に挿し口突部７を形成しているが、挿し口突部７を形成していない管３であっても適用可能である。

上記実施の形態では、図３に示すように、ストッカー装置２３は円筒状の収納ケース３２を有しているが、円筒状に限定されるものではなく、例えば角筒状であってもよい。

上記実施の形態では、キャップ２と矯正台２５とを当接させる形態として、図１４に示すように、矯正台２５を固定し、保持装置５０で保持されたキャップ２を移動して、キャップ２を矯正台２５に押し付けて矯正しているが、保持装置５０で保持されたキャップ２に対して矯正台２５を移動し、矯正台２５をキャップ２に押し付けて、キャップ２を矯正してもよく、また、これらに限られるものではない。

１ 装着設備
２ キャップ
３ 管
４ 挿し口（開口端部）
２２ ロボット
２５ 矯正台（矯正装置）
４７ 矯正体
５０ 保持装置
５１ 把持爪
５５〜５８ 第１〜第４凹部
Ａ 周方向
Ｂ 径方向
Ｃ キャップの内径
Ｄ キャップの胴部の外径
ｄ１〜ｄ４ 凹部の内径

Claims (11)

1. 有底筒状で且つ開口部がテーパー状に拡がっているキャップを管の開口端部に装着する装着方法であって、
   保持装置でキャップを保持した状態で、キャップと矯正装置とを当接させてキャップの形状を矯正し、
   矯正後のキャップを矯正装置から離間させて管の開口端部に嵌め、
   保持装置によるキャップの保持を解除して、保持装置をキャップから離間させることを特徴とする管へのキャップの装着方法。
2. 保持装置でキャップの外側を保持した状態で、キャップと矯正装置とを当接させた際、矯正装置の矯正体がキャップの内側に挿入されてキャップの形状を矯正することを特徴とする請求項１記載の管へのキャップの装着方法。
3. 共通の保持装置で、直径の異なる複数種類のキャップを保持することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の管へのキャップの装着方法。
4. 保持装置を備えたロボットを用いて、キャップを管の開口端部に装着することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の管へのキャップの装着方法。
5. 管はダクタイル鉄管であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の管へのキャップの装着方法。
6. 有底筒状で且つ開口部がテーパー状に拡がっているキャップを管の開口端部に装着する装着設備であって、
   キャップを保持する保持装置を備えたロボットと、
   保持装置で保持されたキャップの形状を矯正する矯正装置とを有し、
   矯正装置はキャップの内側に挿脱自在な矯正体を有し、
   矯正体がキャップの内側に挿入されることによってキャップの形状を矯正することを特徴とする管へのキャップの装着設備。
7. 矯正体はキャップの内径に対応した大きさの円板であることを特徴とする請求項６記載の管へのキャップの装着設備。
8. 有底筒状で且つ開口部がテーパー状に拡がっているキャップを管の開口端部に装着する装着設備であって、
   キャップを保持する保持装置を備えたロボットと、
   保持装置で保持されたキャップの形状を矯正する矯正装置とを有し、
   保持装置は直径の異なる複数種類のキャップを保持可能であることを特徴とする管へのキャップの装着設備。
9. 有底筒状で且つ開口部がテーパー状に拡がっているキャップを管の開口端部に装着する装着設備であって、
   キャップを保持する保持装置を備えたロボットと、
   保持装置で保持されたキャップの形状を矯正する矯正装置とを有し、
   保持装置は保持装置の周方向において配置された複数の把持爪を有し、
   これら把持爪は保持装置の径方向において開閉自在であることを特徴とする管へのキャップの装着設備。
10. 保持装置は、把持爪を閉じた状態で、内側に、内径の異なる複数段の凹部を有し、キャップの外径に対応した内径の凹部においてキャップを把持することを特徴とする請求項９記載の管へのキャップの装着設備。
11. 管はダクタイル鉄管であることを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載の管へのキャップの装着設備。

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