JP6959449B2 - 軸状部品挿入方法 - Google Patents

Description

本明細書は、ねじ、ボルト、リベット等の軸状部品を供給する軸状部品供給装置が供給する前記軸状部品の軸部の下端を対象ワークの穴部に上方から挿入する軸状部品挿入方法に関する技術を開示したものである。

特許文献１（特開２０１６−５５３８８号公報）に記載されたねじ供給装置は、筐体内に、ねじフィーダ、搬送機構、取出機構及び案内機構を収容し、ねじフィーダから供給されるねじをその頭部を上にして１列に整列した状態で搬送機構によって搬送し、この搬送機構からねじを１本ずつ取出機構に送り込み、この取出機構からねじを１本ずつ案内機構に押し出すようになっている。案内機構に押し出されたねじは、傾斜レールに沿って滑動して、ねじ供給装置の外側に配置されたねじ締め装置の受入部に送り込まれるようになっている。

特開２０１６−５５３８８号公報

近年の産業界においては、ねじ等の軸状部品の下端を対象ワークの穴部に挿入する作業についても、生産性向上や省力化のために、ロボットを使用して自動化する場合がある。従来の軸状部品供給装置は、上記特許文献１のように、取出機構が筐体内に収容されているため、ロボットを使用して取出機構から軸状部品を取り出す場合には、ロボットのアーム先端に吸着パッドを取り付けて、取出機構の上方から吸着パッドで軸状部品の頭部上面を吸着してピックアップした後、対象ワークの穴部の上方へ移送して当該軸状部品を対象ワークの穴部に挿入するようにしている。

しかし、軸状部品の頭部上面を吸着パッドで吸着する場合、吸着面の僅かな傾きにより軸状部品の下端の位置がずれてしまい、当該軸状部品の軸部を対象ワークの穴部に挿入できない可能性がある。特に、軸状部品の長さが長くなるほど、吸着面の傾きによる軸状部品の下端の位置ずれ量が大きくなり、上記問題が顕著に発生する。この対策として、吸着面の傾きを補正する機構を設けたり、軸状部品の下端の位置を確認するためのカメラ等を設けた構成とすると、構成が複雑化してコストアップする欠点がある。

上記課題を解決するために、頭部とそれより小径の軸部とを一体に有する軸状部品を１個ずつ供給する軸状部品供給装置が供給する前記軸状部品の軸部の下端を対象ワークの穴部に上方から挿入する軸状部品挿入方法において、前記軸状部品供給装置は、前記軸状部品をその頭部を上にして１列に整列した状態で搬送する整列搬送通路と、前記整列搬送通路の出口に対向して水平方向に回転可能に設けられた回転体と、前記回転体を回転させる駆動部とを備え、前記回転体の外周部には、開口幅が前記軸状部品の軸部の直径より広く且つ前記頭部の直径より狭い複数のＵ字状凹部が形成され、前記回転体の回転によりいずれかのＵ字状凹部が前記整列搬送通路の出口に対向する毎に前記整列搬送通路の出口から１個の軸状部品の軸部が当該Ｕ字状凹部内に移動して当該軸状部品の頭部が当該Ｕ字状凹部の周縁で受け支えられて当該軸状部品の軸部が垂れ下がった状態となり、前記回転体の回転により軸状部品取り出し位置へ移動した前記Ｕ字状凹部から垂れ下がっている前記軸状部品の軸部を前記軸状部品供給装置の前面側からチャック装置でクランプして当該Ｕ字状凹部から当該軸状部品を前方へ取り出せるように前記軸状部品供給装置の前面側に軸状部品取り出し用の開口部が設けられた構成としたものであり、ロボットのアーム先端に前記チャック装置を取り付け、前記ロボットは、前記回転体の前記Ｕ字状凹部から垂れ下がった前記軸状部品の軸部を前記チャック装置でクランプして取り出して前記対象ワークの穴部の上方へ移動させる際に、前記チャック装置の角度を前記軸状部品が傾かないように一定に維持し、前記対象ワークの穴部の上方から前記チャック装置を下降させて前記軸状部品の軸部の下端を前記対象ワークの穴部に挿入するようにしたものである。

この軸状部品挿入方法で使用する軸状部品供給装置の前面側に軸状部品取り出し用の開口部が設けられているため、回転体のＵ字状凹部から垂れ下がっている軸状部品の軸部を軸状部品供給装置の前面側からチャック装置でクランプして当該Ｕ字状凹部から当該軸状部品を前方へ取り出すことができる。このように、軸状部品の軸部をチャック装置でクランプすれば、軸状部品の頭部上面を吸着パッドで吸着する場合と比較して、軸状部品を安定して保持することができる。

図１は一実施例の軸状部品供給装置を示す外観斜視図である。 図２は軸状部品供給装置の軸状部品供給時の状態を示す外観斜視図である。 図３は軸状部品供給装置の回転体のＵ字状凹部から軸状部品をチャック装置でクランプして取り出す時の状態を示す外観斜視図である。 図４はチャック装置のアンクランプ時の状態を示す外観斜視図である。 図５はチャック装置のクランプ時の状態を示す外観斜視図である。

以下、本明細書に開示した一実施例を説明する。
まず、図１乃至図３に基づいて軸状部品供給装置１１の構成を説明する。

軸状部品供給装置１１は、その後面側から前面側に向かってフィーダ部１２と整列搬送通路１３と回転体１４とを一列に配列して構成されている。フィーダ部１２は、投入された軸状部品１５を１個ずつその頭部１５ａを上にして整列搬送通路１３へ送り出すように構成されている。ここで、軸状部品１５は、頭部１５ａとそれより小径の軸部１５ｂ（図３、図５参照）とを一体に有する部品であり、例えば、ねじ、ボルト、リベット等のいずれであっても良い。

図２及び図３に示すように、整列搬送通路１３は、フィーダ部１２から送り出された軸状部品１５をその頭部１５ａを上にして１列に整列した状態で回転体１４へ搬送するように構成されている。整列搬送通路１３の中央部には、軸状部品１５の軸部１５ｂを下方に垂れ下がらせるための開口溝１３ａ（図１参照）が整列搬送通路１３の全長にわたって形成されている。これにより、軸状部品１５の頭部１５ａのみが整列搬送通路１３で受け支えられ、軸状部品１５の軸部１５ｂは開口溝１３ａから垂れ下がった状態で搬送される。整列搬送通路１３は、出口側（回転体１４側）に向かって下り傾斜するように設置され、整列搬送通路１３の傾斜によって軸状部品１５が出口側へ滑って移動するようになっている。

回転体１４は、整列搬送通路１３の出口に対向して水平方向に回転可能に設けられている。この回転体１４の下方には、その駆動源となるモータ１６（駆動部）が回転軸を上向きにして設けられ、このモータ１６の回転軸の上端に回転体１４の中心がねじ２０で固定されている。回転体１４の外周部には、複数のＵ字状凹部１７（図１参照）が等ピッチで形成されている。各Ｕ字状凹部１７の開口幅は、軸状部品１５の軸部１５ｂの直径より広く且つ頭部１５ａの直径より狭く形成されている。これにより、回転体１４の回転によりいずれかのＵ字状凹部１７が整列搬送通路１３の出口に対向する毎に、整列搬送通路１３の出口から１個の軸状部品１５が押し出されて当該軸状部品１５の軸部１５ｂが当該Ｕ字状凹部１７内に移動して当該軸状部品１５の頭部１５ａが当該Ｕ字状凹部１７の周縁で受け支えられて当該軸状部品１５の軸部１５ｂが垂れ下がった状態となる。各Ｕ字状凹部１７の奥行き寸法は、軸状部品１５を１個のみ受入れ可能な寸法となっている。

回転体１４のＵ字状凹部１７から軸状部品１５を取り出す軸状部品取り出し位置Ａ（図１参照）は、軸状部品供給装置１１の前面側に設定され、回転体１４の複数のＵ字状凹部１７のうちのいずれかのＵ字状凹部１７が整列搬送通路１３の出口に対向しているときに他の１つのＵ字状凹部１７が軸状部品取り出し位置Ａに位置するように設定されている。本実施例では、回転体１４の直径方向両側（１８０°反対側）の２箇所にＵ字状凹部１７を形成することで、一方のＵ字状凹部１７が整列搬送通路１３の出口に対向しているときに他方のＵ字状凹部１７が軸状部品取り出し位置Ａに位置するようになっている。回転体１４の回転によりＵ字状凹部１７が整列搬送通路１３の出口に対向する位置から軸状部品取り出し位置Ａへ移動するまでの区間には、当該Ｕ字状凹部１７の開口を塞いで当該Ｕ字状凹部１７からの軸状部品１５の落下を防止する落下防止カバー１８（落下防止部材）が設けられている。図１に示すように、軸状部品取り出し位置Ａに位置するＵ字状凹部１７の開口は落下防止カバー１８で塞がれずに開放され、当該Ｕ字状凹部１７から軸状部品１５を前方へ取り出せるようになっている。

軸状部品供給装置１１の前面側には、軸状部品取り出し用の開口部１９が設けられ、軸状部品供給装置１１の前面のうちの軸状部品１５が旋回するスペースの前方が軸状部品取り出し用の開口部１９によってほぼ全面的に開放されている。これにより、図２に示すように、回転体１４の回転により軸状部品取り出し位置Ａへ移動したＵ字状凹部１７から垂れ下がっている軸状部品１５の軸部１５ｂを軸状部品供給装置１１の前面側の軸状部品取り出し用の開口部１９からチャック装置２１（図３参照）でクランプして当該Ｕ字状凹部１７から当該軸状部品１５を前方へ取り出せるようになっている。

次に、図４及び図５を用いてチャック装置２１の構成を説明する。
チャック装置２１は、図示しないロボットのアーム先端に取り付けられる。
チャック装置２１は、ロボットのアーム先端に取り付けられる取付ベース２２と、この取付ベース２２の下面側に水平方向に開閉動作可能に設けられた一対のクランプ部材２３，２４と、一対のクランプ部材２３，２４を水平方向に開閉動作させるエアシリンダ、モータ等の駆動源（図示せず）とから構成されている。

各クランプ部材２３，２４のうちの軸状部品１５の軸部１５ｂを挟む部分には、上下方向に延びるＶ溝部２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂが形成されている。本実施例では、軸状部品１５の軸部１５ｂの太さ（直径）に応じて最適なＶ溝部２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを選択できるようにするために、各クランプ部材２３，２４の先端側と中央側の２箇所に大きさの異なるＶ溝部２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂが形成され、軸状部品１５の軸部１５ｂが太い場合には、先端側に位置する大きい方のＶ溝部２３ａ，２４ａで軸状部品１５の太い軸部１５ｂを挟むことで、当該軸状部品１５の太い軸部１５ｂを大きい方のＶ溝部２３ａ，２４ａで一定位置に位置決めして挟持するようになっている。また、軸状部品１５の軸部１５ｂが細い場合には、中央側に位置する小さい方のＶ溝部２３ｂ，２４ｂで軸状部品１５の細い軸部１５ｂを挟むことで、当該軸状部品１５の細い軸部１５ｂを小さい方のＶ溝部２３ｂ，２４ｂで一定位置に位置決めして挟持するようになっている。

更に、本実施例では、一方のクランプ部材２３の先端側の中央部分に、左右方向に貫通する切欠溝部２５が形成され、この切欠溝部２５によって当該クランプ部材２３の先端側のＶ溝部２３ａを有する爪部２３ｃが上下２つに分割されている。他方のクランプ部材２４の先端側のＶ溝部２４ａを有する爪部２４ｃは、一方のクランプ部材２３の切欠溝部２５に挿入可能な厚みに形成されている。これにより、クランプ部材２３，２４の先端側のＶ溝部２３ａ，２４ａで挟む軸状部品１５の軸部１５ｂが細い場合に、図５に示すように、軸状部品１５の軸部１５ｂの太さ（直径）に応じて、一方のクランプ部材２３の切欠溝部２５に他方のクランプ部材２３の先端側の爪部２４ｃが部分的に挿入されることで、先端側のＶ溝部２３ａ，２４ａで軸状部品１５の細い軸部１５ｂを確実に挟むことができるようになっている。

尚、本実施例では、一方のクランプ部材２３の先端側の爪部２３ｃが上下２つに分割され、他方のクランプ部材２４の先端側の爪部２４ｃは１つのみであったが、例えば、一方のクランプ部材２３の先端側の爪部を２箇所の切欠溝部によって上下３つに分割し、他方のクランプ部材２４の先端側の爪部を上下２つに分割して、一方のクランプ部材２３の先端側の爪部の２箇所の切欠溝部に他方のクランプ部材２４の先端側の２つの爪部が部分的に挿入可能となるように構成しても良い。要は、クランプ部材２３，２４の先端側のどちらか一方の爪部の分割数が他方の爪部の分割数よりも１つだけ多く又は少なくなるように構成すれば良く、これにより、クランプ部材２３，２４の先端側の複数の爪部のＶ溝部で軸状部品１５の軸部１５ｂをその両側から安定して一定位置に位置決めして挟持することができる。

次に、チャック装置２１をアーム先端に取り付けたロボットを使用して、軸状部品供給装置１１が供給する軸状部品１５の軸部１５ｂの下端を対象ワークの穴部に挿入する動作について説明する。図示はしないが、対象ワークは、コンベア等によってロボットのアームの旋回範囲内に搬送されてくる。

軸状部品供給装置１１のフィーダ部１２に投入された軸状部品１５を１個ずつその頭部１５ａを上にして整列搬送通路１３へ送り出す。これにより、図２に示すように、整列搬送通路１３に送られてきた軸状部品１５は、頭部１５ａのみが整列搬送通路１３で受け支えられ、軸部１５ｂが垂れ下がった状態で整列搬送通路１３に沿って１列に整列し、整列搬送通路１３の下り勾配によって出口側へ滑って移動する。

回転体１４は、どちらかのＵ字状凹部１７が整列搬送通路１３の出口に対向する位置まで回転して一旦停止する。これにより、整列搬送通路１３の出口から１個の軸状部品１５が押し出されて当該軸状部品１５の軸部１５ｂが当該Ｕ字状凹部１７内に移動して当該軸状部品１５の頭部１５ａが当該Ｕ字状凹部１７の周縁で受け支えられて当該軸状部品１５の軸部１５ｂが垂れ下がった状態となる。

このようにして、整列搬送通路１３の出口から回転体１４のＵ字状凹部１７への軸状部品１５の受け入れが完了すると、回転体１４を１８０°回転させて当該Ｕ字状凹部１７を軸状部品取り出し位置Ａまで移動させて一旦停止する。この停止中に、ロボットのアームを旋回させてチャック装置２１を軸状部品供給装置１１の前面側の軸状部品取り出し用の開口部１９から軸状部品供給装置１１内に移動させて、軸状部品取り出し位置Ａに位置するＵ字状凹部１７から垂れ下がっている軸状部品１５の軸部１５ｂをチャック装置２１のクランプ部材２３，２４のＶ溝部２３ａ，２３ｂ又は２４ａ，２４ｂで挟んで当該Ｕ字状凹部１７から当該軸状部品１５を軸状部品供給装置１１の前方へ取り出す。

ロボットは、上述したように、回転体１４のＵ字状凹部１７から軸状部品１５の軸部１５ｂをチャック装置２１でクランプして取り出した後、チャック装置２１の角度を軸状部品１５の軸部１５ｂが傾かないように一定に維持しながら、チャック装置２１を対象ワークの穴部の上方へ移動させる。この後、チャック装置２１を対象ワークの穴部の上方から下降させて軸状部品２１の軸部１５ｂの下端を対象ワークの穴部に挿入する。

一方、軸状部品供給装置１１は、ロボットが回転体１４のＵ字状凹部１７から軸状部品１５を取り出した後に、回転体１４を再び１８０°回転させて、空になったＵ字状凹部１７を整列搬送通路１３の出口に対向させて一旦停止し、その停止中に整列搬送通路１３の出口から１個の軸状部品１５を当該Ｕ字状凹部１７に受け入れた後、回転体１４を再び１８０°回転させて当該Ｕ字状凹部１７を軸状部品取り出し位置Ａまで移動させて一旦停止する。

以上のような動作を繰り返すことで、軸状部品供給装置１１が回転体１４を１８０°回転させる毎に、整列搬送通路１３の出口から回転体１４の一方のＵ字状凹部１７に軸状部品１５を受け入れる動作と、ロボットがチャック装置２１により他方のＵ字状凹部１７から軸状部品１５を取り出す動作とを並行して実行する。

尚、回転体１４の外周部に例えば４個のＵ字状凹部１７を９０°ピッチで形成した場合には、回転体１４を９０°ずつ回転させる毎に、４個のＵ字状凹部１７のうちの１個のＵ字状凹部１７が整列搬送通路１３の出口に対向し、且つ他の１個のＵ字状凹部１７が軸状部品取り出し位置Ａに位置するようにすれば良い。

以上説明した本実施例によれば、軸状部品供給装置１１の前面側に大きく開口した軸状部品取り出し用の開口部１９が設けられているため、回転体１４のＵ字状凹部１７から垂れ下がっている軸状部品１５の軸部１５ｂを軸状部品供給装置１１の前面側からチャック装置２１でクランプして当該Ｕ字状凹部１７から当該軸状部品１５を前方へ取り出すことができる。このように、軸状部品１５の軸部１５ｂをチャック装置２１でクランプすれば、軸状部品１５の頭部１５ａ上面を吸着パッドで吸着する場合と比較して、軸状部品１５を安定して保持することができる。

しかも、本実施例では、回転体１４の複数のＵ字状凹部１７のうちのいずれかのＵ字状凹部１７が整列搬送通路１３の出口に対向しているときに他の１つのＵ字状凹部１７が軸状部品取り出し位置Ａに位置するように設定されているため、ロボットがチャック装置２１によりＵ字状凹部１７から軸状部品１５を取り出す動作を行っている期間に整列搬送通路１３の出口から空のＵ字状凹部１７に軸状部品１５を受け入れることができ、整列搬送通路１３の出口からＵ字状凹部１７への軸状部品１５の受け入れとＵ字状凹部１７からの軸状部品１５の取り出しとを能率良く行うことができる。

更に、本実施例では、回転体１４の各クランプ部材２３，２４のうちの軸状部品１５の軸部１５ｂを挟む部分に、上下方向に延びるＶ溝部２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを形成しているため、Ｖ溝部２３ａと２４ａとの間又はＶ溝部２３ｂと２４ｂとの間に軸状部品１５の軸部１５ｂを挟むことで、軸状部品１５の軸部１５ｂを傾きなく一定位置に位置決めして挟持することができ、軸状部品１５の軸部１５ｂの下端の位置ずれ量をより少なくすることができる。

しかも、チャック装置２１の各クランプ部材２３，２４の先端側と中央側の２箇所に大きさの異なるＶ溝部２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを形成しているため、軸状部品１５の軸部１５ｂの太さ（直径）に応じた適正なサイズのＶ溝部を選択することができ、１つのチャック装置２１で安定してクランプ可能な軸部１５ｂの太さの範囲を拡大することができる利点がある。

尚、チャック装置２１の各クランプ部材２３，２４に形成するＶ溝部は、２箇所に限定されず、１箇所のみ又は３箇所以上であっても良い。

また、整列搬送通路１３の出口の位置と軸状部品取り出し位置Ａとの位置関係は、回転体１４の直径方向両側（１８０°反対側）の位置に限定されず、軸状部品供給装置１１の前面側に軸状部品取り出し位置Ａが位置すれば良く、整列搬送通路１３の出口の位置が軸状部品取り出し位置Ａの１８０°反対側の位置からずれていても良い。回転体１４の外周部に複数のＵ字状凹部１７が等ピッチで形成されている場合、回転体１４を１ピッチ回転させる毎に、複数のＵ字状凹部１７のうちのいずれか１つのＵ字状凹部１７が整列搬送通路１３の出口に対向し、且つ他の１つのＵ字状凹部１７が軸状部品取り出し位置Ａに位置するように設定すれば良い。

その他、本発明は、上記実施例に限定されず、例えば、チャック装置２１の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１１…軸状部品供給装置、１２…フィーダ部、１３…整列搬送通路、１４…回転体、１５…軸状部品、１５ａ…頭部、１５ｂ…軸部、１６…モータ（駆動部）、１７…Ｕ字状凹部、１８…落下防止カバー（落下防止部材）、１９…軸状部品取り出し用の開口部、２１…チャック装置、２３，２４…クランプ部材、２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ…Ｖ溝部、２３ｃ，２４ｃ…爪部

Claims (4)

1. 頭部とそれより小径の軸部とを一体に有する軸状部品を１個ずつ供給する軸状部品供給装置が供給する前記軸状部品の軸部の下端を対象ワークの穴部に上方から挿入する軸状部品挿入方法において、
   前記軸状部品供給装置は、
   前記軸状部品をその頭部を上にして１列に整列した状態で搬送する整列搬送通路と、
   前記整列搬送通路の出口に対向して水平方向に回転可能に設けられた回転体と、
   前記回転体を回転させる駆動部と
   を備え、
   前記回転体の外周部には、開口幅が前記軸状部品の軸部の直径より広く且つ前記頭部の直径より狭い複数のＵ字状凹部が形成され、前記回転体の回転によりいずれかのＵ字状凹部が前記整列搬送通路の出口に対向する毎に前記整列搬送通路の出口から１個の軸状部品の軸部が当該Ｕ字状凹部内に移動して当該軸状部品の頭部が当該Ｕ字状凹部の周縁で受け支えられて当該軸状部品の軸部が垂れ下がった状態となり、
   前記回転体の回転により軸状部品取り出し位置へ移動した前記Ｕ字状凹部から垂れ下がっている前記軸状部品の軸部を前記軸状部品供給装置の前面側からチャック装置でクランプして当該Ｕ字状凹部から当該軸状部品を前方へ取り出せるように前記軸状部品供給装置の前面側に軸状部品取り出し用の開口部が設けられた構成となっており、
   ロボットのアーム先端に前記チャック装置を取り付け、
   前記ロボットは、前記回転体の前記Ｕ字状凹部から垂れ下がった前記軸状部品の軸部を前記チャック装置でクランプして取り出して前記対象ワークの穴部の上方へ移動させる際に、前記チャック装置の角度を前記軸状部品が傾かないように一定に維持し、前記対象ワークの穴部の上方から前記チャック装置を下降させて前記軸状部品の軸部の下端を前記対象ワークの穴部に挿入する、軸状部品挿入方法。
2. 前記軸状部品取り出し位置は、前記複数のＵ字状凹部のうちのいずれかのＵ字状凹部が前記整列搬送通路の出口に対向しているときに他の１つのＵ字状凹部が前記軸状部品取り出し位置に位置するように設定されている、請求項１に記載の軸状部品挿入方法。
3. 前記回転体の回転により前記Ｕ字状凹部が前記整列搬送通路の出口に対向する位置から前記軸状部品取り出し位置へ移動するまでの区間には、当該Ｕ字状凹部の開口を塞いで当該Ｕ字状凹部からの前記軸状部品の落下を防止する落下防止部材が設けられている、請求項１又は２に記載の軸状部品挿入方法。
4. 前記チャック装置は、水平方向に開閉動作する複数のクランプ部材を備え、
   前記複数のクランプ部材のうちの前記軸状部品の軸部を挟む部分には、上下方向に延びるＶ溝部が形成され、
   前記複数のクランプ部材のＶ溝部で前記軸状部品の軸部を挟むことで、前記軸状部品の軸部を前記Ｖ溝部で一定位置に位置決めして挟持する、請求項１乃至３のいずれかに記載の軸状部品挿入方法。

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