JP6736010B2 - 部品貯留式部品供給装置 - Google Patents

Description

この発明は、部品を貯留した貯留管をロボット装置で所定の箇所へ移行させて部品供給を行う、部品貯留式部品供給装置に関している。

特開昭６２−１６６０８５号公報および特開２００２−３０７１９１号公報には、部品供給装置がロボット装置に結合され、遠隔した箇所に配置されたパーツフィーダから伸びている長尺な供給ホースを前記部品供給装置に接合し、ロボット装置の移動に供給ホースを引き回すようにして追従させ、部品供給装置から部品を製品の所定箇所に供給することが記載されている。

特開昭６２−１６６０８５号公報 特開２００２−３０７１９１号公報

上記特許文献１、２に記載されている技術は、縦、横が１２ｍｍ、高さが６ｍｍ程度のプロジェクションナットのような部品を送給する供給ホースが５ｍ〜１０ｍに及ぶことがあるために、パーツフィーダから部品供給装置に達するまでの時間が長くなり、生産性が向上できなかったり、供給ホースが長くて近隣の部材に干渉するので、狭い箇所への部品供給ができなかったりする、という問題がある。

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、供給ホースのような長尺な部材を使用することなく、所定個数の部品を貯留状態でロボット装置によって移動させ、後続のねじ締め機やリベットかしめ装置などの組立加工機器のガイド管の所定箇所へ確実に部品を供給することを目的とする。

請求項１記載の発明は、
ボルトやリベットなどの部品を所定個数整列状態で貯留し、上下方向に配置されている貯留管が、貯留管を所定箇所へ移動させるロボット装置に、直接的または間接的に保持され、
貯留管には、ボルトの頭部やリベットのフランジが通過する幅広のフランジ通路と、ボルトの軸部やリベットの軸部が通過する幅狭の軸部通路が設けられ、
貯留管内に整列している部品の最先の部品だけを送出する部品切り出し送出機構が設けられ、
最先の部品を送出する噴射空気の噴射口が貯留管の通路内に向けて開口させてあり、
貯留管に、貯留管と同じ断面形状で湾曲した形状のガイド管が一体化され、
ガイド管の下端部に、部品を仮止室において一時係止する保持ヘッドが結合され、
リベットの加圧ロッドやボルトの回転工具が進入する供給管が、保持ヘッドから下方に向いた状態で保持ヘッドに結合されていることを特徴とする部品貯留式部品供給装置である。

所定個数の部品を整列状態で貯留する貯留管が、この貯留管を所定箇所へ移動させるロボット装置に保持されている。これにより、貯留管が所定個数の部品を貯留するマガジンあるいはカートリッジのような機能を果たす。したがって、前述の供給ホースのような長尺なホース部材を引き回すようなことが不要となり、部品を製品の目的箇所へ到達させることが短時間で行えて、生産効率向上にとって、効果的である。

さらに、主たる部材が貯留管とされたユニットをロボット装置に保持するものであるから、貯留管自体が小型化でき、狭い箇所に進入させることができ、部品の供給自由度が向上する。そして、貯留管やそれに一体化される組立加工機器への供給移送通路部材が軽量であるため、ロボット装置の動作負荷が軽減されて、ロボット装置の動作にとって好適である。

貯留管内に整列している部品の最先の部品だけを送出する部品切り出し送出機構が設けられ、最先の部品を送出する噴射空気の噴射口が貯留管の通路内に向けて開口させてあり、噴射空気によって、最先の部品を貯留管に接合されたねじ締め機やリベットかしめ装置などの供給移送通路部材の所定箇所へ移行させるものである。つまり、最先の部品に搬送空気を吹き付けて、ねじ締め機やリベットかしめ装置などの供給移送通路部材の所定箇所へ移送する。よって、ねじ締め機やリベットかしめ装置などの組立加工機器への部品供給が確実に達成され、信頼性の高い部品供給が実現する。

装置全体の断面図と各部の断面図である。 補給ユニットの部分的な断面図である。 部品切り出し送出機構の変形例を示す平面図である。

つぎに、本発明の部品貯留式部品供給装置を実施するための形態を説明する。

図１〜図３は、本発明の実施例を示す。

最初に、供給される部品について説明する。

本願発明の装置によって供給される部品は、リベットのかしめ装置、ボルトのねじ締め装置などの組立加工機器に対して供給される。したがって、部品はリベットやボルトが代表的なものとなる。

この実施例は、リベットが供給の対象部品であり、図１に示すように、リベット１は円形のフランジ２に、断面円形の軸部３が一体的に形成され、塑性変形が容易になされる鉄材料で構成されている。

つぎに、貯留管について説明する。

所定個数のリベット１を貯留する貯留管４には、移送通路５が形成され、この移送通路５は、フランジ２を通過させる幅広のフランジ通路６と、軸部３を通過させる幅狭の軸部通路７によって構成されている。貯留管４に蓋板１１がボルト付け（図示していない）で固定してあり、こうすることによって移送通路５は閉断面になっている。貯留管４は真っ直ぐな形状であるが、必要に応じて湾曲させることも可能である。

貯留管４の下端に接手部材８が溶接してある。接手部材８には接合孔９が設けられ、そこにガイド管１０が圧入されて、貯留管４と一体化されている。固定ボルト１３をねじ込んで、ガイド管１０の抜け止めがなされている。ガイド管１０は、湾曲した形状とされ、リベットかしめ装置１００へリベット１を移送する役割を果たしている。

つぎに、リベットかしめ装置について説明する。

リベットかしめ装置１００は、一般的に使用されている形式のもので、リベット１を一時係止する保持ヘッド１０１と、保持ヘッド１０１に結合されている供給管１０２と、リベット１を押し出して加圧する加圧ロッド１０３と、加圧ロッド１０３を進出させてリベット１を加圧する油圧シリンダ１０４などが主な構成部材となっている。油圧シリンダ１０４は、装置の機枠などの静止部材１９に固定してある。そして、保持ヘッド１０１は、ガイド管１０の下端部に溶接してある。

保持ヘッド１０１には、下方に開放されている仮止室１０５が形成され、保持ヘッド１０１に埋め込まれた永久磁石１０６の吸引力で、フランジ２がストッパ面１０７に受け止められている。保持ヘッド１０１の上部に通孔１０８が開けられ、そこを加圧ロッド１０３が通過して、加圧ロッド１０３の平坦な先端面がフランジ２の上面に密着できるようになっている。加圧ロッド１０３の先端近傍に永久磁石１０９が埋め込んであり、加圧ロッド１０３の先端にリベット１を吸着しながら進出するようになっている。

リベットかしめ装置１００への供給移送通路は、ガイド管１０の移送通路１２と仮止室１０５によって構成されており、供給移送通路の所定箇所は、ストッパ面１０７にフランジ２が受け止められた位置とされている。したがって、供給移送通路は、ガイド管１０の通路空間と仮止室１０５の内部空間が連続した空間部分によって形成されているということになる。

ガイド管１０の断面形状は、貯留管４と同じであり、フランジ２と軸部３が通過できるようになっている。接手部材８にも同様な通路断面が形成され、移送通路５から仮止室１０５まで一貫した連続通路が形成されている。符号１４は、移送通路１２の蓋板である。

供給管１０２と同軸状態で金型１１０が配置され、その中央部に窪み１１１が形成してある。リベット付けされる部材は、第１鋼板部品１５と第２鋼板部品１６であり、両鋼板に開けた下孔１７が供給管１０２と同軸状態となるように、金型１１０上に載置してある。図示していないが、金型１１０は静止部材に固定してある。

加圧ロッド１０３が進出すると、加圧ロッド１０３の先端にリベット１が吸着されて軸部３が下孔１７に挿入される。さらに加圧ロッド１０３が進出してリベット１が加圧されると、軸部３の先端が窪み１１１に押し込まれて塑性変形がなされる。このようにかしめ動作が完了すると、図１（Ｄ）に示すように、軸部３の先端部が窪み１１１に押し込まれて塑性変形がなされ、これによって扁平な加圧片１８が形成され、第１鋼板部品１５と第２鋼板部品１６の一体化がなされる。

つぎに、部品切り出し送出機構について説明する。

部品切り出し送出機構は、貯留管４内に整列しているリベット１の最先のリベット１だけを送出する役割を果たし、全体的に符号２０で示されている。貯留管４の通路５に進入し最先のリベット１の進出を制止する進退作動式の第１制止部材２１と、貯留管４の通路５に進入し２番目のリベット１の進出を制止する進退作動式の第２制止部材２２が設けられ、両制止部材２１、２２は、貯留管４に固定したエアシリンダ２３、２４で進退するピストンロッド２５、２６で構成されている。このような構造に換えて、電磁ソレノイドで進退する部材で第１制止部材と第２制止部材を構成することも可能である。

つぎに、空気噴射について説明する。

図１（Ｃ）に示すように、最先のリベット１に空気を噴射して、そのリベット１を送出する空気の噴射口２７が軸部通路７に開口しており、それに続く空気通路２８は、リベット１を効果的に圧送するために、斜め方向に形成してある。噴射空気は、斜め前方に噴射されて、１番目のリベット１を勢いよく送出する。噴射空気によるリベット１の推進力は、リベットかしめ装置１００の移送通路１２や仮止室１０５の通路空間である供給移送通路の所定箇所、すなわちフランジ２がストッパ面１０７に受止められる箇所までリベット１を移行させることができるように設定してある。この設定は、空気通路２８の内径や空気圧力などを調整して行われる。

つぎに、ロボット装置について説明する。

ロボット装置３０は、６軸タイプの一般的なものであり、ロボット装置３０への貯留管４の結合・保持は、図１（Ａ）に示すように、貯留管４が直接ロボット装置３０に結合されている。あるいは、図示していないが、ガイド管１０の外側面にロボット装置３０を結合して、貯留管４が間接的にロボット装置３０に結合されるようにしてもよい。

ロボット装置３０の動作で貯留管４は、上下、左右、回転などの方向に変位する。そのときにリベット１が貯留管４の端部からこぼれ出るのを防止するために、ストッパ片３１が設けてある。ストッパ片３１の具体例としては、エアシリンダでストッパ片を移送通路５内に進入させるものなどのように、種々な構造が採用できる。ここでは、板ばねタイプである。貯留管４の入口近傍に板ばね３２を固定し、リベット１が貯留管４内に入るときには、板ばね３２を撓ませて通過する。リベット１が逆方向に移動するときには、復帰している板ばね３２の先端部でリベット１の逆移動を阻止する。

つぎに、補給ユニットについて説明する。

貯留管４内のリベット１が所定形式の製品に対して消費されると、つぎの製品のためにリベット１を補給する必要がある。そこで、図２に示す補給ユニット３３が設置してある。補給ユニット３３は、貯留管４の復帰を待ち受ける補給ステーションのようなもので、パーツフィーダ３４から送出されたリベット１を所定個数蓄積し、つぎの消費に待機する機能を果たす。パーツフィーダ３４からのリベット１が空気噴射管３５からの搬送空気で、１個ずつ送り出される。

貯留管４と同様な断面形状の蓄積管３６が静止部材１９に固定されている。蓄積管３６の下端近くに進退動作式のストッパ片３７が設けてある。ストッパ片３７は、蓄積管３６の外側面に固定したエアシリンダ３８のピストンロッドによって構成されている。ストッパ片３７が蓄積管３６内に進入しているときに、パーツフィーダ３４からのリベット１がストッパ片３７に受け止められ、所定個数のリベット１が溜まると、パーツフィーダ３４からのリベット供給が停止する。

蓄積管３６の下端に接手部材３９が設けてあり、下向きに開口している接続孔４０が形成してある。接続孔４０は、貯留管４をぴったりと受け入れる断面形状とされている。センサー４１は、貯留管４が接続孔４０に差し込まれた状態を検知して、ストッパ片３７の後退信号を発する。ストッパ片３７の後退で所定個数のリベット１が貯留管４内へ下降する。

つぎに、装置の動作について説明する。

図１は、貯留管４に所定個数、ここでは６個のリベット１が貯留された状態を示す。このときには、第１制止部材２１が移送通路５内に突き出ていて、最先のリベット１が重力で前進するのを阻止し、第２制止部材２２が２番目のリベット１の前進を阻止している。この状態でロボット装置３０が動作して、供給管１０２が第１鋼板部品１５の直近で下孔１７と同軸位置になるとともに、通孔１０８が加圧ロッド１０３と同軸状態になると、その位置で貯留管４、ガイド管１０、保持ヘッド１０１、供給管１０２全体が一体になって停止する。

その後、第１制止部材２１が後退し、それと同時に噴射口２７から空気噴射がなされると、最先のリベット１だけが勢いよく送り出されてストッパ面１０７に達する。この動作状態が「ねじ締め機やリベットかしめ装置などの組立加工機器への供給移送通路の所定箇所へ移行する」に該当してる。ついで、加圧ロッド１０３が進出してリベット１が下孔１７を経由して金型１１０に到達し、さらに加圧が続行されて、前述のように塑性変形をさせて、かしめ動作が完了する。なお、ロボット装置３０の動作開始前に、第１制止部材２１の後退や空気噴射を行うようにしてもよい。

かしめ動作が完了すると、第１制止部材２１が進入し、第２制止部材２２が後退して２番目のリベット１が最先位置に置かれ、再び第２制止部材２２が進出する。これと同時に、加圧ロッド１０３が後退し、ロボット装置３０が動作して、つぎのかしめ箇所へ移動する。このような動作が繰り返されて、リベット１が消費されると、ロボット装置３０の動作で貯留管４が補給ユニット３３に移動し、つぎのリベット１の補給を受ける。また、貯留管４はガイド管１０を介してリベットかしめ装置１００の構造の一部分を一体にして所定箇所へ移動するので、待機している残余のかしめ機構との合致によって、リベットかしめ装置１００が、貯留管４によるリベット１の供給とともに、正確に形成され、装置１００の信頼性の高い動作が確保できる。

上記事例は、リベットの場合であるが、リベットに換えてボルト４２を供給対象とすることも可能である。ボルト４２の頭部４３と雄ねじが形成された軸部４４が、それぞれ寸法の拡大された前記フランジ通路６と軸部通路７を通過するようにし、頭部４３に形成された十字溝４５に回転工具を係合させて、相手方部材のねじ孔に軸部４４をねじ込む。そのために、加圧ロッド１０３の先端を十字型にして、十字溝４５に合致させて回転させる。図１（Ｅ）において、符号４６は鋼板部品、４７は相手方部品を示す。

つぎに、部品切り出し送出機構の変形例を説明する。

図３は、変形例を示す。ここでは、理解しやすくするために、蓋板１１は図示していない。貯留管４が受け入れボックス４９に結合され、内部の移行通路５０に入ってきたリベット１が受け入れボックス４９に固定した永久磁石５１に吸着される。移行通路５０の端部にエアシリンダ５２が結合され、そのピストンロッド５３の進出によって、リベット１が前述のものと同じガイド管１０側に移行される。この移行位置は、受け入れボックス４９の端部に取り付けた永久磁石５４によって維持される。ついで、噴射口２７から空気噴射がなされると、リベット１は勢いよくガイド管１０へ送り出される。それ以外の構成は、図示されていない部分も含めて先の図１の事例と同じであり、同様な機能の部材には同一の符号が記載してある。

上記のようにして、受け入れボックス４９に入ってきたリベット１を横側へ移行させて、最先のリベット１だけがガイド管１０へ送り出される。

上記実施例において、各エアシリンダへの作動空気の給排を行う空気ホースは、図示を省略してある。

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。

上述の各エアシリンダの進退動作や空気噴射などの動作は、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。

所定個数のリベット１を整列状態で貯留する貯留管４が、この貯留管４を所定箇所へ移動させるロボット装置３０に保持されている。これにより、貯留管４が所定個数のリベット１を貯留するマガジンあるいはカートリッジのような機能を果たす。したがって、前述の供給ホースのような長尺な部材を引き回すようなことが不要となり、リベット１を製品の目的箇所へ到達させることが短時間で行えて、生産効率向上にとって、効果的である。

さらに、主たる部材が貯留管４とされたユニットをロボット装置３０に保持するものであるから、貯留管４自体が小型化でき、狭い箇所に進入させることができ、リベット１の供給自由度が向上する。そして、貯留管４やそれに一体化されるガイド管１０が軽量であるため、ロボット装置３０の動作負荷が軽減されて、ロボット装置３０の動作にとって好適である。

貯留管４内に整列しているリベット１の最先のリベット１だけを送出する部品切り出し送出機構２０が設けられ、最先のリベット１を送出する噴射空気の噴射口２７が貯留管４の通路内に向けて開口させてあり、噴射空気によって、最先のリベット１を貯留管４に接合されたねじ締め機やリベットかしめ装置などの組立加工機器のガイド管１０、つまり組立加工機器への供給移送通路部の所定箇所へ移行させるものである。換言すると、最先のリベット１に搬送空気を吹き付けて、ねじ締め機やリベットかしめ装置などのガイド管１０の所定箇所へ移送する。よって、ねじ締め機やリベットかしめ装置などの組立加工機器へのリベット供給が確実に達成され、信頼性の高い部品供給が実現する。

ガイド管１０に、リベットかしめ装置１００の一部を構成する部材が一体化されている。つまり、具体的には、ガイド管１０に、保持ヘッド１０１や供給管１０２が一体化されているので、貯留されているリベット１を適確にリベットかしめ装置１００のかしめ局部、すなわち第１鋼板部品１５と第２鋼板部品１６の下孔１７と金型窪み１１１に正確に供給することが可能となり、かしめ動作が高い信頼性の下で確実に達成される。このような利点は、ボルト４２の場合も同様に確保できる。さらに、リベットかしめ装置１００の一部に相当する部材を少なくして全体の軽量化や小型化を図ることによって、ロボット装置３０への負荷を軽減し、狭い箇所への進入も可能となり、装置としての有用性が向上する。

補給ユニット３３が静止状態で配置してあり、ロボット装置３０の動作で貯留管４を補給ユニット３３に結合し、所定個数のリベット１を貯留管４へ補給する。所定個数のリベット供給がロボット装置３０の動作とともに供給されて貯留管４内のリベット１が消費されると、静止状態の定置式の補給ユニット３３を求めて貯留管４が補給ユニット３３に結合される。このような補給動作であるから、補給ユニット３３をロボット装置３０の動作軌跡の途中に配置することによって、貯留管４の移動距離をできるだけ短くした状況下でリベット補給を受けることができ、装置の動作効率が向上する。

上述のように、本発明の装置によれば、供給ホースのような長尺な部材を使用することなく、所定個数の部品を貯留状態でロボット装置によって移動させ、後続のねじ締め機やリベットかしめ装置などの組立加工機器へ確実に供給できる。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 リベット、部品
２ フランジ
３ 軸部
４ 貯留管
５ 移送通路
６ フランジ通路
７ 軸部通路
１０ ガイド管
２０ 部品切り出し送出機構
２１ 第１制止部材
２２ 第２制止部材
２７ 噴射口
３０ ロボット装置

Claims (1)

1. ボルトやリベットなどの部品を所定個数整列状態で貯留し、上下方向に配置されている貯留管が、貯留管を所定箇所へ移動させるロボット装置に、直接的または間接的に保持され、
   貯留管には、ボルトの頭部やリベットのフランジが通過する幅広のフランジ通路と、ボルトの軸部やリベットの軸部が通過する幅狭の軸部通路が設けられ、
   貯留管内に整列している部品の最先の部品だけを送出する部品切り出し送出機構が設けられ、
   最先の部品を送出する噴射空気の噴射口が貯留管の通路内に向けて開口させてあり、
   貯留管に、貯留管と同じ断面形状で湾曲した形状のガイド管が一体化され、
   ガイド管の下端部に、部品を仮止室において一時係止する保持ヘッドが結合され、
   リベットの加圧ロッドやボルトの回転工具が進入する供給管が、保持ヘッドから下方に向いた状態で保持ヘッドに結合されていることを特徴とする部品貯留式部品供給装置。

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