JP7426909B2

JP7426909B2 - ねじ供給装置及びねじ締めロボット

Info

Publication number: JP7426909B2
Application number: JP2020107368A
Authority: JP
Inventors: 諒近藤; 潤真船
Original assignee: Janome Corp
Current assignee: Janome Corp
Priority date: 2020-06-23
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2024-02-02
Anticipated expiration: 2040-06-23
Also published as: JP2022002987A

Description

本発明は、向きがバラバラのねじを整列させつつ移動させ、作業者等に一定の個数ずつ提供することが可能なねじ供給装置に関する。

作業者やロボットがねじ締め作業を行うにあたっては、収容した複数のねじを一定の個数ずつ提供することが可能なねじ供給装置が使用される。ねじ供給装置は、例えばレールと切り出し機構とを備えていて、切り出し機構はレールに対してねじの進行方向前方に設配置される。ねじ供給装置の収容部には、向きがバラバラの状態で複数のねじが収容されていて、これらのねじは、レール上で整列しつつ前進する。そして切り出し機構は、前進するねじをレールから１個ずつ受け取ってこれを受け渡し場所へ移動させる。

このようなねじ供給装置においては、特許文献１に示されているように、レールからのねじの受け取りと作業者等へのねじの受け渡しを同時に行い、作業時間を短縮することができるものも提案されている。特許文献１のねじ供給装置は、切り出し機構として回転可能な円板を備えていて、この円板には、ねじが１個ずつ収まる切り欠き部が１８０度間隔で少なくとも２つ設けられている。またレールは、円板の回転中心を基点として受け渡し場所に対して１８０度回転したところに設けられている。すなわち、切り欠き部の一方に収まったねじを受け渡し場所へ移動させてこれが取り出されるまで待機しているとき、他方の切り欠き部はレールに対向する位置にあるため、この間にレールから切り欠き部へねじを移動させることができる。

特開２０１６－１３５９６号公報

ところで、特許文献１に示されたものも含めてこのようなレールは、振動によってねじを前進させるものであるため、レールを移動するねじの速度は一定であるとは限らない。またねじの移動速度は、ねじの質量や形状、大きさ等によっても変化する。このような点を考慮して従来のねじ供給装置は、特許文献１に示されているように、切り出し機構を動作させるモータとは別に、レールを振動させる第二のモータを備えている。そして切り出し機構の円板部が停止した後も、第二のモータでねじの速度変化に応じた時間レールを振動させることによって、レール上で整列した先頭のねじが円板の切り欠き部へ確実に移動するようにしている。

このように従来のねじ供給装置では、レールのみを振動させておく機能を持たせるために最低２つのモータを必要としており、装置の大型化、複雑化を招くとともにコストの増加にもつながっている。

このような問題点に鑑み、本発明は、停止した切り出し機構にねじを移動させるにあたってレールを振動させる時間を変更することが可能であり、また必要となるモータの数を減らすことも可能なねじ供給装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数のねじを整列及び前進させる振動レールと、前記ねじが収まる切り欠き部を有し、前記切り欠き部を前記振動レールに対向する受け取り位置から移動させることで前記整列した複数のねじから所定のねじを離間させる切り出し機構と、前記振動レール及び前記切り出し機構を駆動させるモータを有する駆動機構と、を備えるねじ供給装置であって、前記駆動機構は、前記モータの回転力を前記振動レール及び前記切り出し機構に伝達させる第一状態と、前記モータの回転力を前記振動レールに伝達させる一方で前記切り出し機構への伝達は遮断する第二状態と、に切り替え可能な切り替え機構を備えることを特徴とする。

このようなねじ供給装置は、前記切り欠き部が前記受け取り位置に移動したことを検知する移動検知手段を備え、前記移動検知手段の検知結果に基づいて前記第一状態と前記第二状態との切り替えを実行することが好ましい。

またねじ供給装置は、前記ねじが前記振動レールから前記切り欠き部に受け渡されたことを検知する受け取り検知手段を備え、前記受け取り検知手段の検知結果に基づいて前記第一状態と前記第二状態との切り替えを実行することが好ましい。

そして前記切り替え機構は、前記モータが一の方向に回転する際は前記第一状態に切り替わり、前記モータが他の方向に回転する際は前記第二状態に切り替わるものであることが好ましい。

また本発明は、このようなねじ供給装置を備えたねじ締めロボットでもある。

本発明のねじ供給装置は切り替え機構を備えていて、これによりモータの回転力を振動レール及び切り出し機構に伝達させる第一状態と、モータの回転力を振動レールに伝達させる一方で切り出し機構への伝達は遮断する第二状態とに切り替えることができる。従って、振動レールと切り出し機構とが同一のモータによって動作されるように構成したとしても、切り出し機構を停止させたまま振動レールのみを動作させることができ、またその動作時間を任意に変更することができる。

本発明に係るねじ供給装置の第一実施形態を示した外観図である。図１に示したねじ供給装置の内部構造を概略的に示した図である。図２に示した切り替え機構の動作に関する説明図である。図２に示した間欠駆動機構の動作に関する説明図である。図１に示したねじ供給装置のブロック図である。図１に示した振動レールから切り出し機構へのねじの受け取りに関する説明図である。図１に示したねじ供給装置における各部のタイミングチャートの一例である。本発明に係るねじ供給装置の第二実施形態に関し、その内部構造を概略的に示した図である。図８に示したねじ供給装置のブロック図である。図８に示したねじ供給装置のタイミングチャートの一例である。本発明に係るねじ供給装置の第三実施形態が備える受け取り検知手段を示した外観図である。本発明に係るねじ締めロボットの一実施形態に関するブロック図である。

以下、図１～図７を参照しながら、本発明に係るねじ供給装置の第一実施形態であるねじ供給装置１について説明する。以下の説明においては、便宜上、ねじ供給装置１を図１に示す方向から見た状態での向きで説明することとする。また以下の説明におけるＸ、Ｙ、Ｚ方向とは、図面に示した矢印Ｘ、Ｙ、Ｚに沿う方向であって、ねじ供給装置１を正面から見た際の前後方向をＸ方向、左右方向をＹ方向、上下方向をＺ方向とする。なお図１におけるねじ供給装置１は、説明の都合上、手前側のカバーを一部省略して内部が表れる状態で示している。

まず、ねじ供給装置１の概要を説明する。図１に示すようにねじ供給装置１は、上側に向けて開口するねじ投入口２と、ねじ投入口２から投入された複数のねじＳを収容するねじ収容部３とを備えている。ねじ収容部３に収容されたねじＳは、向きがバラバラの状態になっている。ねじ収容部３におけるＸ方向中間部分には、Ｙ方向に沿って延在していて、後述する振動発生カムによって主にＹ方向に振動する振動レール４が設けられている。振動レール４の近傍には、ねじ収容部３の床部の一部を構成するとともに上下運動するブロック状の押上部５が設けられている。本実施形態の押上部５は、図２に示すように振動レール４に対して前側に位置する前側ブロック５ａと、振動レール４に対して後側に位置する後側ブロック５ｂで構成されている。そして振動レール４の上側には、前後方向に揺動可能なブラシ部６が設けられている。振動レール４の右側には切り出し機構７が設けられていて、切り出し機構７の右側には、ねじＳを検知可能なねじセンサ８が設けられている。

振動レール４は、図１における部分拡大図に示すように、板状又はブロック状になる一対の部材が所定の間隔Ｐで平行に設置されているものである。間隔Ｐは、ねじＳの雄ねじ部Ｓ１の幅よりも広く、頭部Ｓ２の幅よりも狭く設定されている。このような振動レール４によってねじＳは、雄ねじ部Ｓ１が下方を向くとともに頭部Ｓ２が振動レール４の上面に引っ掛かった状態で支持される。また振動レール４は、図２に示すように左側から加振されるように構成されていて、整列したねじＳを右側に前進させることができる。

切り出し機構７は、全体的に円形をなしていて回転可能な円板９と、円板９が嵌まる円形の孔を有するとともに振動レール４の右側端部に対向する側が切り欠かれた基台１０とを備えている。なお基台１０における切り欠かれた部位の幅は、振動レール４の間隔Ｐと略同一である。また振動レール４と円板９と基台１０とは、上面の高さが揃った状態で配置されている。円板９の外縁部には、半円状の切り欠き部９ａが設けられている。切り欠き部９ａは、円板９の径方向外側へ向けて開口する部位での幅が、振動レール４の間隔Ｐと略同一であって、本実施形態では、９０度間隔で合計４個設けられている。このような切り出し機構７においては、振動レール４の右側端部に対して一つの切り欠き部９ａを対向させた状態にしておき、この状態で整列したねじＳを前進させると、先頭のねじＳのみが、頭部Ｓ２が円板９に引っ掛かった状態で切り欠き部９ａに嵌まり込む。そしてこの状態で円板９を回転させることにより、整列した複数のねじＳから１つのねじＳだけを所定の位置へ移動させることができる。なお本明細書等では、切り欠き部９ａが振動レール４の右側端部に対向する位置を「受け取り位置」と称し、受け取り位置に対して円板９の中心を基点として１８０度回転した位置を、「受け渡し位置」と称する。

ねじセンサ８は、光を発する発光部８ａと、発光部８ａからの光を受ける受光部８ｂとを備えていて、光を遮蔽する物体の有無を検知するものである。本実施形態のねじセンサ８は、発光部８ａと受光部８ｂとを結ぶ光軸８ｃがＸ方向を指向し、且つ受け渡し位置に重なる位置に設けられていて、円板９が回転する際に頭部Ｓ２が光を遮蔽することによって、ねじＳが受け渡し位置近傍に移動したことを検知する。ねじセンサ８は、本明細書等において「移動検知手段」と称する手段の一つである。

ここで、図２等を参照ながらねじ供給装置１の内部に設けられた駆動機構１１について説明する。駆動機構１１は、振動レール４を振動させ、また切り出し機構７の円板９を回転させることが可能なモータ１２を備えている。モータ１２の回転シャフトには、モータ歯車１３が設けられていて、モータ歯車１３には、前側に位置する前側歯車１４と後側に位置する後側歯車１５が噛み合っている。

まず前側歯車１４、及びこれにつながる部分について説明する。前側歯車１４は、前側シャフト１６に連結している。前側シャフト１６の左側には、前側シャフト１６とともに回転し、外縁部に凹凸部を備える振動発生カム１７が設けられている。振動発生カム１７の近傍には、一端部が振動レール４の左側端部に連結するとともに他端部が振動発生カム１７の凹凸部によって弾かれるように構成され、弾かれた際の振動で振動レール４を加振する振動伝達アーム１８が設けられている。

また前側歯車１４は、前側連結アーム１９を介して前側ブロック５ａとつながっている。前側連結アーム１９は、前側歯車１４に対してその中心から偏心した部位に連結していて、前側歯車１４を回転させると前側ブロック５ａを上下運動させることができる。

そして前側シャフト１６の右側には、切り替え機構２０が設けられている。切り替え機構２０は、前側シャフト１６と従動側シャフト２１との間に設けられるものであって、前側シャフト１６の回転力を従動側シャフト２１へ伝達、又は遮断する機能を有する。本実施形態の切り替え機構２０は、図２の部分拡大図に示すように、ばね保持ピン２２、圧縮ばね２３、クラッチ歯車２４、ガイドピン２５、固定歯車２６、固定ねじ２７を備えている。また前側シャフト１６は、ばね保持ピン２２とガイドピン２５をそれぞれ固定保持する２つの孔を備えている。

圧縮ばね２３とクラッチ歯車２４は、ばね保持ピン２２を前側シャフト１６に固定保持した後、前側シャフト１６に挿通される。クラッチ歯車２４には、Ｙ方向に延在する長孔２４ａが設けられていて、ガイドピン２５を長孔２４ａに挿入するとともに前側シャフト１６の孔に挿入することによって、圧縮ばね２３とクラッチ歯車２４は、前側シャフト１６に保持される。この状態においてクラッチ歯車２４は、圧縮ばね２３によって、ばね保持ピン２２から離れる向きに付勢されている。

固定歯車２６は、従動側シャフト２１に挿通され、固定ねじ２７を締めることによって従動側シャフト２１に固定保持される。

ところでクラッチ歯車２４と固定歯車２６は、歯部２４ｂ、歯部２６ａによって噛み合っている。図３に示すように歯部２４ｂと歯部２６ａは、山形状に形成されていて、平面視で前側（Ｘ方向マイナス側）に位置する山形の一辺はＹ方向に延在する一方、後側（Ｘ方向プラス側）に位置する一辺はＹ方向に対して傾いて延在している。このため、図３（ｂ）に示すＡ方向に前側シャフト１６を回転させると、歯部２４ｂと歯部２６ａが噛み合ったまま、従動側シャフト２１もＡ方向に回転する。一方、図３（ｃ）に示すＢ方向に前側シャフト１６を回転させると、クラッチ歯車２４は、歯部２６ａが歯部２４ｂに及ぼす力によって圧縮ばね２３の付勢力に抗してばね保持ピン２２に近づく向きに移動する。従って、歯部２４ｂと歯部２６ａとの噛み合いが外れるため、前側シャフト１６が回転する一方で従動側シャフト２１を停止させておく、つまり従動側シャフト２１への前側シャフト１６の回転力の伝達を遮断することができる。

従動側シャフト２１には、従動側シャフト２１とともに回転する原動側かさ歯車２８が設けられている。原動側かさ歯車２８は、従動側かさ歯車２９に噛み合っていて、従動側かさ歯車２９は、Ｚ方向に延在する縦型第一シャフト３０の一端部に連結している。

縦型第一シャフト３０の他端部には、原動側間欠歯車３１が設けられている。原動側間欠歯車３１は、従動側間欠歯車３２と噛み合っていて、従動側間欠歯車３２は、Ｚ方向に延在する縦型第二シャフト３３の一端部に連結している。縦型第二シャフト３３の他端部は、上述した円板９に連結している。

ここで、原動側間欠歯車３１と従動側間欠歯車３２について図４を参照しながら詳細に説明する。なお図４に示した点ａは、原動側間欠歯車３１と従動側間欠歯車３２の回転量を説明するために便宜上示した印である。原動側間欠歯車３１と従動側間欠歯車３２は、相互に噛み合う歯部３１ａ、３２ａと、噛み合うことがない非歯部３１ｂ、３２ｂとを備えている。図示したように本実施形態の原動側間欠歯車３１には、その外縁部の約半周に亘って歯部３１ａが設けられていて、残りの約半周に非歯部３１ｂが設けられている。また従動側間欠歯車３２には、非歯部３２ｂが９０度間隔で設けられていて、残りの部分に歯部３２ａが設けられている。本実施形態での原動側間欠歯車３１における歯部３１ａの歯数と従動側間欠歯車３２における歯部３２ａの歯数の割合は、１：４に設定されている。このような構成になる原動側間欠歯車３１と従動側間欠歯車３２によれば、図４（ａ）～（ｅ）に示すように、原動側間欠歯車３１を回転させると、非歯部３１ｂと非歯部３２ｂが対向する状態では従動側間欠歯車３２は停止したままである一方、歯部３１ａと歯部３２ａが噛み合うと従動側間欠歯車３２も回転し始める。また歯部３１ａと歯部３２ａの歯数の割合は１：４であるため、原動側間欠歯車３１が１周回転する間、従動側間欠歯車３２は１／４周回転する。従って、原動側間欠歯車３１が回転し続けていても、従動側間欠歯車３２は、一定時間停止した後に９０度回転し、再び一定時間停止した後に９０度回転するという動作を繰り返す。

次に、後側歯車１５につながる部分について説明する。後側歯車１５は、後側シャフト３４に連結している。後側シャフト３４の右側には、長円状をなしていてその長手方向端部が後側シャフト３４に連結する偏心カム３５が設けられている。偏心カム３５の上側には、上下方向に移動可能であって下端部が偏心カム３５に当接する縦型アーム３６が設けられている。縦型アーム３６の上端部は、揺動可能に設けられた揺動アーム３７の一端部に係合している。揺動アーム３７の他端部は、上述したブラシ部６に係合している。このような構成により、後側歯車１５が回転すると偏心カム３５も回転し、それに伴い縦型アーム３６が上下運動して揺動アーム３７を揺動させるため、揺動アーム３７につながるブラシ部６を揺動させることができる。

また後側歯車１５は、後側連結アーム３８を介して後側ブロック５ｂとつながっている。後側連結アーム３８は、後側歯車１５に対してその中心から偏心した部位に連結していて、後側歯車１５を回転させると後側ブロック５ｂを上下運動させることができる。

次に、本実施形態におけるねじ供給装置１の電気的な接続について、図５のブロック図を参照しながら説明する。制御装置３９には上述したモータ１２が接続されていて、制御装置３９からの指令に基づいてモータ１２の駆動を制御することができる。また制御装置３９には、上述したねじセンサ８も接続されていて、光軸８ｃを遮蔽する物体の有無に関する信号が制御装置３９に伝達される。なお、ねじセンサ８からの信号は、後述するようにモータ１２の駆動に使用される他、ねじＳが受け渡し位置に移動したことを作業者に報知する、或いは不図示のねじ締めロボットに送信してねじＳの受け取りを実行させる際に利用される。また制御装置３９には、操作装置４０と所定時間記憶装置４１が接続されている。操作装置４０は、ねじ供給装置１に対する各種の操作（ねじ供給装置１の始動、停止、データの入力等）を行うための装置である。所定時間記憶装置４１は、後述する各種の所定時間を記憶する装置である。なお、所定時間記憶装置４１で記憶される時間は、操作装置４０によって設定、変更が可能である。

このような構成になるねじ供給装置１は、制御装置３９からの指令に基づいてモータ１２を駆動させ、図２に示すようにモータ歯車１３を、Ａ方向又はＢ方向に回転させることができる。詳細については後述するが、モータ歯車１３をＡ方向に回転させた際、その回転力は振動レール４及び切り出し機構７に伝達される状態となり（本明細書等ではこの状態を「第一状態」と称する）、モータ歯車１３をＢ方向に回転させた際、その回転力は振動レール４に伝達される一方で切り出し機構７への伝達は遮断される状態になる（本明細書等ではこの状態を「第二状態」と称する）。

まず、第一状態及び第一状態におけるねじの動きについて説明する。モータ歯車１３がＡ方向に回転するようにモータ１２を駆動させると、前側歯車１４もＡ方向に回転するため、前側連結アーム１９を介して前側ブロック５ａが上下に移動する。前側歯車１４がＡ方向に回転する際は、前側シャフト１６とともに振動発生カム１７も回転し、振動発生カム１７の凹凸部によって振動伝達アーム１８が弾かれて、その際の振動で振動レール４が加振される。またモータ歯車１３をＡ方向に回転させると、後側歯車１５もＡ方向に回転するため、後側連結アーム３８を介して後側ブロック５ｂが上下に移動する。後側歯車１５がＡ方向に回転する際は、偏心カム３５もＡ方向に回転し、それに伴い、縦型アーム３６が上下運動して揺動アーム３７を揺動させ、揺動アーム３７につながるブラシ部６が揺動する。

このようにモータ歯車１３をＡ方向に回転させた際、ねじ収容部３に収容されたねじＳは、前側ブロック５ａ、後側ブロック５ｂが上昇することで振動レール４の上側まで押し上げられる。そして、雄ねじ部Ｓ１が振動レール４の間に挿入可能なねじＳは振動レール４の隙間に嵌まり込み、それ以外のものはねじ収容部３の床部へ落下する。なお、振動レール４に嵌まり込まずにその上部に載った状態のねじＳは、ブラシ部６が揺動することで振動レール４からはじかれてねじ収容部３の床部へ落下するため、振動レール４には、雄ねじ部Ｓ１が下方を向いた姿勢のねじＳだけが一列に並ぶことになる。そして整列したねじＳは、振動レール４の振動によって、切り出し機構７に向けて前進する。

前側歯車１４がＡ方向に回転する際に切り替え機構２０は、前側シャフト１６とともにクラッチ歯車２４がＡ方向に回転する。上述したようにクラッチ歯車２４がＡ方向に回転する際、クラッチ歯車２４の歯部２４ｂと固定歯車２６の歯部２６ａは噛み合っているため、クラッチ歯車２４とともに固定歯車２６もＡ方向に回転する。従って、従動側シャフト２１、原動側かさ歯車２８等も回転して、原動側間欠歯車３１と従動側間欠歯車３２も回転する。なお上述したように、原動側間欠歯車３１は回転し続けていても、従動側間欠歯車３２は一定時間停止した後に９０度回転し、再び一定時間停止した後に９０度回転するという動作を繰り返す。従って、縦型第二シャフト３３を介して従動側間欠歯車３２つながる円板９も、従動側間欠歯車３２と同様に間欠的に動作する。

図６（ａ）は、円板９が停止した直後の状態を示している。円板９に設けた切り欠き部９ａの一つは、振動レール４の右側端部に対向している位置で停止している。モータ１２の駆動によってモータ歯車１３がＡ方向に回転し続けている間、円板９は一定時間停止しているものの、振動レール４は振動していて整列したねじＳを前進させるため、図６（ｂ）に示すように先頭のねじＳが、切り欠き部９ａに受け取られる。そして一定時間経過した後、円板９は、図６（ｂ）に示した矢印の向きに９０度回転することで、整列したねじから先頭のねじＳだけが離間される。

これに対して第二状態では、モータ歯車１３が逆方向（Ｂ方向）に回転するようにモータ１２を駆動させ、前側歯車１４を逆方向（Ｂ方向）に回転させる。ここで前側ブロック５ａは、前側連結アーム１９を介して前側歯車１４につながっているため、前側歯車１４の逆方向への回転にかかわらず、上下に移動する。また振動発生カム１７もＢ方向に回転するものの、振動発生カム１７の凹凸部によって振動伝達アーム１８が弾かれるため、振動レール４は加振される。またこの場合は後側歯車１５も逆方向（Ｂ方向）に回転するものの、後側ブロック５ｂは上下に移動し、ブラシ部６は揺動する。従ってモータ歯車１３がＢ方向に回転する場合も、これがＡ方向に回転する場合と同様に、振動レール４にねじＳを整列させてこれらを切り出し機構７に向けて前進させることができる。

一方、モータ歯車１３がＢ方向に回転する場合、図３（ｃ）に示すように切り替え機構２０のクラッチ歯車２４は、圧縮ばね２３の付勢力に抗してばね保持ピン２２に近づく向きに移動するため、歯部２４ｂと歯部２６ａとの噛み合いが外れてクラッチ歯車２４から従動側シャフト２１への回転力が遮断される。従って円板９は、モータ歯車１３がＡ方向に回転する場合とは異なり、間欠的に動作することなく停止したままとなる。

なお整列したねじＳは、振動レール４の振動によって移動するため、その移動速度は一定であるとは限られない。またその移動速度は、ねじＳの質量や形状、大きさ等によっても変化する。従って、振動レール４で整列した先頭のねじＳが切り欠き部９ａへ移動するまでに要する移動時間（以下、この時間を「必要移動時間ＴＮ」と称する）も変わることになる。一方、モータ歯車１３がＡ方向に回転する際に円板９が停止している時間は一定である。従って、円板９が停止している時間よりもねじＳの必要移動時間ＴＮが短い場合は、振動レール４で整列したねじＳを切り欠き部９ａで受け取ることが可能であるが、円板９が停止している時間よりもねじＳの必要移動時間ＴＮが長くなると、振動レール４からのねじＳを切り欠き部９ａで受け取ることができなくなる。このため本実施形態のねじ供給装置１では、ねじＳを切り欠き部９ａで確実に受け取ることができるように、以下に説明するようにしてモータ１２を駆動させている。

図７は、ねじ供給装置１におけるモータ１２等のタイミングチャートの一例である。図７において横軸は経過時間を示し、縦軸は各部の状態を示している。初期状態においてモータ１２は、タイミングチャートの左端に示すように停止しているものとする。また初期状態においてねじＳは、図６（ｂ）に示すように、受け取り位置の切り欠き部９ａのみに収まっているものとする。そしてタイミングチャートに示した時間Ｔ１（以下、「第一所定時間Ｔ１」と称する）とＴ２（以下、「第二所定時間Ｔ２」と称する）は、所定時間記憶装置４１に記憶されているものとする。なお、第一所定時間Ｔ１と第二所定時間Ｔ２についての詳細な説明は後述する。

操作装置４０によってねじ供給装置１を始動させると、制御装置３９からの指令に基づいて、停止していたモータ１２はＡ方向に回転する。これにより、振動レール４は振動し、押上部５は上下運動し、ブラシ部６は揺動する。また円板９は、ある時間停止しているものの、その後、図６（ｂ）に示した矢印の向きに９０度回転し、その後一定時間停止するというように、間欠的に動作する。なお、タイミングチャートに示した符合ＴＲは、モータ１２をＡ方向に回転させた際に円板９が９０度回転する時間（以下、「回転時間ＴＲ」と称する）であり、符合ＴＳは、モータ１２をＡ方向に回転させた状態で円板９が一定時間停止する時間（以下、「間欠停止時間ＴＳ」と称する）である。

図示したタイミングチャートでモータ１２を駆動させた際、原動側間欠歯車３１が初期状態から１回転しても（すなわち円板９が図６（ｂ）に示した初期状態から矢印の向きに９０度回転しても）、切り欠き部９ａに収まったねじＳは、ねじセンサ８における光軸８ｃの位置までは到達していないため、発光部８ａからの光は受光部８ｂで受光された状態にある。その後、原動側間欠歯車３１が更に１回転する（初期状態から２回転する）最中で、発光部８ａからの光はねじＳの頭部Ｓ２によって遮蔽される。発光部８ａからの光を遮蔽した直後のねじＳの位置は、一般的に受け渡し位置よりも回転方向手前側にある。従って本実施形態では、ねじＳが発光部８ａからの光を遮蔽してから第一所定時間Ｔ１が経過するまでモータ１２は駆動させておき、ねじＳを確実に受け渡し位置に移動させるようにしている。なお、発光部８ａからの光を遮蔽した直後のねじＳの位置は、頭部Ｓ２の形状や大きさ等によって変わるものの、円板９は９０度回転する毎に一定時間停止するため、第一所定時間Ｔ１をそれ程厳密に設定しなくても、ねじＳを受け渡し位置で確実に停止させることができる。第一所定時間Ｔ１は、一般的には間欠停止時間ＴＳの１／２程度に設定しておけばよい。

そして第一所定時間Ｔ１経過した後は、タイミングチャートに示すようにモータ１２をＢ方向に回転させる動作を第二所定時間Ｔ２の間実行し、その後はモータ１２の駆動を停止する。モータ１２をＢ方向に回転させる場合は、これをＡ方向に回転させる場合と同様に、振動レール４は振動し、押上部５は上下運動し、ブラシ部６は揺動する一方で、円板９は停止したままとなる。すなわち、ねじＳは受け渡し位置で停止しているため、作業者或いはねじ締めロボットによって、このねじＳを取り出すことができる。また受け取り位置では、別の切り欠き部９ａが振動レール４の右側端部に対向しているため、振動レール４で整列した先頭のねじＳをこの切り欠き部９ａへ移動させることができる。なお、本実施形態において第二所定時間Ｔ２は、原動側間欠歯車３１が１回転する時間の３／２程度に設定しているが、この時間は操作装置４０によって変更可能であるため、使用するねじＳの質量や形状、大きさ等が変わって第二所定時間Ｔ２を変更しなければならない場合も対応可能である。

タイミングチャートでの図示は省略するが、作業者やねじ締めロボットによってねじＳを取り出すと、ねじセンサ８における発光部８ａからの光は、再び受光部８ｂで受光される状態になる。従って、ねじセンサ８での検知に基づいて、停止していたモータ１２を再びＡ方向に回転させて、上述した動作を繰り返し実行させることができる。なお、第二所定時間Ｔ２が経過する前にねじＳが取り出された際、Ｂ方向に回転していたモータ１２を直ちにＡ方向に回転させると、振動レール４から切り欠き部９ａへのねじＳの移動が完了する前に円板９が回転するおそれがある。従ってこの場合は、ねじＳが取り出されても第二所定時間Ｔ２が経過するまでモータ１２をＢ方向に回転させておき、その後にモータ１２の回転方向を切り替えることが好ましい。

次に本発明に係るねじ供給装置の第二実施形態であるねじ供給装置５１について、図８～図１０を参照しながら説明する。なお、上述したねじ供給装置１と共通する部位については、図面に同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図８に示すように、ねじ供給装置５１における円板９は、切り欠き状のスリット９ｂを備えている。スリット９ｂは、切り欠き部９ａの径方向内側に位置していて、９０度間隔で合計４個設けられている。

更にねじ供給装置５１は、円板９におけるスリット９ｂを検知可能な位相センサ５２を備えている。位相センサ５２は、光を発する発光部５２ａと、発光部５２ａからの光を受ける受光部５２ｂを備えている。発光部５２ａと受光部５２ｂの何れか一方は、受け取り位置の近傍に位置するスリット９ｂの直上に設けられ、何れか他方は、このスリット９ｂの直下に設けられていて、発光部５２ａと受光部５２ｂとを結ぶ光軸５２ｃは、Ｚ方向を指向している。そして、発光部５２ａの光がスリット９ｂを通過して受光部５２ｂで受光されることによって、切り欠き部９ａが受け取り位置に移動したことを検知する。なお位相センサ５２は、本明細書等において「移動検知手段」と称する手段の一つである。

図９は、ねじ供給装置５１の電気的な接続について示したブロック図である。上述したねじ供給装置１と同様にねじ供給装置５１も、制御装置３９にモータ１２、操作装置４０、所定時間記憶装置４１、ねじセンサ８が接続されていて、更に制御装置３９には、位相センサ５２が接続されている。

このような構成となるねじ供給装置５１は、例えば図１０に示したタイミングチャートのように動作させて作業者やねじ締めロボットにねじＳを提供する。図７のタイミングチャートと同様に、図１０のタイミングチャートも横軸は経過時間を示し、縦軸は各部の状態を示している。タイミングチャートの左端に示すように、モータ１２は初期状態で停止しているものとし、ねじＳは、初期状態においては図６（ｂ）に示すように、受け取り位置の切り欠き部９ａのみに収まっているものとする。またタイミングチャートに示した時間Ｔ１（上述した第一所定時間Ｔ１）、Ｔ２（上述した第二所定時間Ｔ２）、Ｔ３（以下、「第三所定時間Ｔ３」と称する）、Ｔ４（以下、「第四所定時間Ｔ４」と称する）は、所定時間記憶装置４１に記憶されているものとする。なお、第三所定時間Ｔ３、第四所定時間Ｔ４についての詳細な説明は後述する。また図１０に示した符合ＴＲ（回転時間ＴＲ）とＴＳ（間欠停止時間ＴＳ）は、図７のタイミングチャートと同様に、回転時間ＴＲはモータ１２をＡ方向に回転させた際に円板９が９０度回転する時間であって、間欠停止時間ＴＳはモータ１２をＡ方向に回転させた状態で円板９が一定時間停止する時間である。

操作装置４０によってねじ供給装置５１を始動させると、制御装置３９からの指令に基づいて、停止していたモータ１２はＡ方向に回転する。これにより、振動レール４は振動し、押上部５は上下運動し、ブラシ部６は揺動する。また円板９は、ある時間停止しているものの、その後は図６（ｂ）に示した矢印の向きに９０度回転した後に一定時間停止するというように、間欠的に動作する。

初期状態からある時間停止していた円板９が回転すると、それまでスリット９ｂを通過していた発光部５２ａの光が円板９で遮蔽されて受光部５２ｂで受光できなくなる。その後、円板９が９０度回転していくと、次のスリット９ｂが発光部５２ａの直下に差し掛かるため、発光部５２ａからの光が受光部５２ｂで受光される。これにより、次の切り欠き部９ａが受け取り位置に移動したことを検知することができる。なお、スリット９ｂは所定の幅で開口しているため、発光部８ａからの光を受光部５２ｂで受光した直後のスリット９ｂの位置は、一般的に受け渡し位置よりも回転方向手前側にある。従って本実施形態では、ねじＳが発光部８ａからの光を遮蔽してから第三所定時間Ｔ３が経過するまでモータ１２は駆動させておき、次の切り欠き部９ａが確実に受け取り位置に移動するようにしている。

モータ１２をＡ方向に回転させる場合でも、切り欠き部９ａは間欠停止時間ＴＳの間、受け取り位置で停止しているため、振動レール４で整列した先頭のねじＳをこの切り欠き部９ａへ移動させることが可能であるが、本実施形態では、この停止時間を更に延ばしてねじＳを確実に切り欠き部９ａへ移動させるべく、タイミングチャートに示したように、第三所定時間Ｔ３経過した後、第四所定時間Ｔ４の間、モータ１２をＢ方向に回転させる動作を実行する。モータ１２をＢ方向に回転させる場合は、振動レール４は振動し、押上部５は上下運動し、ブラシ部６は揺動する一方で、円板９は停止したままとなる。従って切り欠き部９ａは、間欠停止時間ＴＳ経過した後も第四所定時間Ｔ４の間、受け取り位置で停止しているため、ねじＳを切り欠き部９ａへ確実に移動させることができる。

そして第四所定時間Ｔ４経過した後は、タイミングチャートに示すように再びモータ１２をＡ方向に回転させる。これにより、初期状態で切り欠き部９ａに収まっていたねじＳが受け渡し位置に向けて移動して、発光部８ａからの光が頭部Ｓ２によって遮蔽されるため、ねじＳが受け渡し位置に移動したことを検知することができる。なお、発光部８ａからの光を遮蔽した直後のねじＳの位置は、一般的に受け渡し位置よりも回転方向手前側にあるため、本実施形態においても、ねじＳが発光部８ａからの光を遮蔽してから第一所定時間Ｔ１が経過するまでモータ１２は駆動させておき、ねじＳを確実に受け渡し位置に移動させるようにしている。

そして第一所定時間Ｔ１経過した後は、タイミングチャートに示すようにモータ１２をＢ方向に回転させる動作を第二所定時間Ｔ２の間実行し、その後はモータ１２の駆動を停止する。すなわち第二所定時間Ｔ２の間、振動レール４は振動し、押上部５は上下運動し、ブラシ部６は揺動する一方で円板９は停止しているため、振動レール４で整列した先頭のねじＳを、受け取り位置の切り欠き部９ａへ確実に移動させることができる。また受け渡し位置に移動したねじＳは、第一所定時間Ｔ１経過した後は停止しているため、作業者或いはねじ締めロボットによってこのねじＳを取り出すことができる。

なお、ねじ供給装置５１では、第一所定時間Ｔ１、第二所定時間Ｔ２とは別に第三所定時間Ｔ３と第四所定時間Ｔ４も所定時間記憶装置４１に記憶させていたが、第一所定時間Ｔ１と第三所定時間Ｔ３、第二所定時間Ｔ２と第四所定時間Ｔ４は同一でもよい。

先に述べた第一実施形態のねじ供給装置１は、ねじＳが受け渡し位置へ移動したことをねじセンサ８で検出して切り欠き部９ａが受け取り位置に移動していることを検知し、これによりモータ１２の回転方向を切り替えて円板９が停止する時間を延長することが可能である。一方、第二実施形態のねじ供給装置５１は、ねじＳの有無にかかわらず、位相センサ５２によって切り欠き部９ａが受け取り位置に移動していることを検出できる。従って第二実施形態のねじ供給装置５１によれば、切り欠き部９ａにねじＳが一つも収まっていない状態で始動させても、振動レール４で整列した先頭のねじＳを、受け取り位置の切り欠き部９ａへ確実に移動させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、上記の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。また、上記の実施形態における効果は、本発明から生じる効果を例示したに過ぎず、本発明による効果が上記の効果に限定されることを意味するものではない。

例えば、上述した原動側間欠歯車３１と従動側間欠歯車３２は、所謂ゼネバストップ（ジェネバ機構）の一つであり、他のゼネバストップを採用して円板９を間欠的に動作させてもよい。またねじ供給装置１とねじ供給装置５１は、切り欠き部９ａを受け取り位置で確実に停止させるために円板９を間欠的に動作させたが、切り欠き部９ａの位置が把握できるように構成して（例えばモータ１２が実際に回転した量がエンコーダで把握できるようにする）、原動側間欠歯車３１と従動側間欠歯車３２を連続的に回転する歯車に置き換えてもよい。

またねじ供給装置１とねじ供給装置５１は、ねじセンサ８や位相センサ５２のような移動検知手段によって切り欠き部９ａが受け取り位置に移動していることを検知し、その検知結果に基づいてモータ１２の回転方向をＡ方向からＢ方向に切り替えたが、移動検知手段を使用せずにモータ１２をＡ方向に所定時間回転させ、切り欠き部９ａが受け取り位置に移動したと推定できるタイミングでモータ１２の回転方向を切り替えてもよい。また、ねじ供給装置１とねじ供給装置５１は、所定時間記憶装置４１に第一所定時間Ｔ１や第二所定時間Ｔ２等を記憶させるとともに操作装置４０でこれらの時間を変更できるように構成していたが、例えば電流値や電圧値を可変できるボリュームを設け、作業者がボリュームを操作して時間を変更できるようにしてもよい。

また、モータ１２の回転方向を切り替える際に使用したねじセンサ８や位相センサ５２のような移動検知手段は、ねじＳやスリット９ｂを検出して切り欠き部９ａが受け取り位置に移動していることを検知するものであったが、ねじＳが振動レール４から切り欠き部９ａに受け取られたことを検知する受け取り検知手段によって、モータ１２の回転方向を切り替えてもよい。図１１に示した本発明に係るねじ供給装置の第三実施形態であるねじ供給装置６１は、図１に示したねじ供給装置１に対してねじセンサ８を省略する一方で、受け取り検知手段としての第二ねじセンサ６２を備えるものである。第二ねじセンサ６２は、発光部６２ａと受光部６２ｂを備えていて、発光部６２ａと受光部６２ｂとを結ぶ光軸６２ｃが振動レール４の右側端部と円板９の間に位置するように設けられている。このような第二ねじセンサ６２によれば、ねじＳが振動レール４から切り欠き部９ａに移動する際に発光部６２ａからの光を遮蔽して再び受光部６２ｂで受光されるため、振動レール４から切り欠き部９ａへねじＳが受け取られたことを検知することができる。

ねじ供給装置６１の動作の一例を説明すると、まずモータ１２をＡ方向に回転させ、円板９が一定時間停止している間に第二ねじセンサ６２で振動レール４から切り欠き部９ａへねじＳが受け渡されたことを検知できた場合は、回転方向を切り替えることなくモータ１２を駆動させる。一方、円板９が一定時間停止している間に第二ねじセンサ６２でねじＳを検知できない場合は、モータ１２の回転方向をＢ方向に切り替える。そして振動レール４から切り欠き部９ａへねじＳが受け渡されたことを検知できるまでモータ１２をＢ方向に回転させる。このように動作させることによって、所定時間記憶装置４１に第一所定時間Ｔ１や第二所定時間Ｔ２等を記憶させずとも、振動レール４から切り欠き部９ａへねじＳを確実に移動させることができる。

なお、ねじ供給装置６１では第二ねじセンサ６２のみを使用していたが、ねじセンサ８や位相センサ５２を併用してもよい。

ねじ供給装置１とねじ供給装置５１の駆動機構１１は、図示したものに限られず、モータ１２の回転力によって振動レール４、押上部５、ブラシ部６、円板９が上記のように動作すればよい。例えば、図示した駆動機構１１は、前側歯車１４を経由して円板９を回転させるものであったが、後側歯車１５を経由して円板９を回転させてもよいし、モータ１２の回転シャフトを延長してこれに原動側かさ歯車２８を取り付けるようにしてもよい。また切り替え機構２０を設ける位置は、前側シャフト１６と従動側シャフト２１の間に限られず、モータ１２と円板９の間であれば何れの位置でもよい。

上述した切り替え機構２０は、モータ１２の回転方向によってその回転力が円板９に伝達されるか遮断されるかを切り替える所謂ワンウェイクラッチであったが、ワンウェイクラッチの構造は上記のようにクラッチ歯車２４や固定歯車２６に限られず、一方向に回転させた際に回転力が伝達され、他方向に回転させた場合には回転力が伝達されない種々のものが採用可能である。また切り替え機構２０はワンウェイクラッチに限られず、他の機構でもよい。例えば、摩擦板を前側シャフト１６と従動側シャフト２１にそれぞれ設け、これらが押し当てることによってモータ１２の回転力が円板９に伝達され、これらを離反させることによって円板９へのモータ１２の回転力が遮断されるように構成してもよい。このように構成する場合は、例えば摩擦板同士の押し当て又は離反を行う電磁ソレノイドを設け、またモータ１２は、動作中はＡ方向のみに回転させることとする。そして円板９を間欠的に動作させる際は、摩擦板同士を押し当てるとともにモータ１２を回転させればよく、振動レール４等は動作させる一方で円板９は停止させる場合は、モータ１２は同方向に回転させつつ電磁ソレノイドを駆動させて摩擦板を離反させればよい。

このようなねじ供給装置１とねじ供給装置５１は、図１２のようなブロック図で構成されるねじ締めロボット７１に組み込んでもよい。ねじ締めロボット７１は、ロボット制御装置７２によって制御されるものである。ロボット制御装置７２には、上述したねじセンサ８、モータ１２の他、ねじＳを締め付けるためのねじ締めドライバに組み込んだビット回転モータ７３、ねじ締めドライバをＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させる３軸ロボットのＸ駆動モータ７４、Ｙ駆動モータ７５、Ｚ駆動モータ７６、ロボット制御装置７２に動作を教示させ、またロボット制御装置７２を操作させるための教示・操作装置７７、及び上述した第一所定時間Ｔ１等を含む各種の情報を記憶する記憶装置７８が接続されている。このように構成することによって、ねじ供給装置１に設けていた制御装置３９が不要になるため、ねじ供給装置１等とねじ締めロボットをそれぞれ単独で用いる場合に比して、構成の簡略化とコストの削減を図ることができる。

１、５１、６１：ねじ供給装置
４：振動レール
７：切り出し機構
８：ねじセンサ（移動検知手段）
９ａ：切り欠き部
１１：駆動機構
１２：モータ
２０：切り替え機構
５２：位相センサ（移動検知手段）
６２：第二ねじセンサ（受け取り検知手段）
７１：ねじ締めロボット

Claims

複数のねじを整列及び前進させる振動レールと、
前記ねじが収まる切り欠き部を有し、前記切り欠き部を前記振動レールに対向する受け取り位置から移動させることで前記整列した複数のねじから所定のねじを離間させる切り出し機構と、
前記振動レール及び前記切り出し機構を駆動させるモータを有する駆動機構と、を備えるねじ供給装置であって、
前記駆動機構は、前記モータの回転力を前記振動レール及び前記切り出し機構に伝達させる第一状態と、前記モータの回転力を前記振動レールに伝達させる一方で前記切り出し機構への伝達は遮断する第二状態と、に切り替え可能な切り替え機構を備えることを特徴とするねじ供給装置。
前記切り欠き部が前記受け取り位置に移動したことを検知する移動検知手段を備え、
前記移動検知手段の検知結果に基づいて前記第一状態と前記第二状態との切り替えを実行することを特徴とする請求項１に記載のねじ供給装置。
前記ねじが前記振動レールから前記切り欠き部に受け取られたことを検知する受け取り検知手段を備え、
前記受け取り検知手段の検知結果に基づいて前記第一状態と前記第二状態との切り替えを実行することを特徴とする請求項１又は２に記載のねじ供給装置。
前記切り替え機構は、前記モータが一の方向に回転する際は前記第一状態に切り替わり、前記モータが他の方向に回転する際は前記第二状態に切り替わることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載のねじ供給装置。
請求項１～４の何れか一項に記載のねじ供給装置を備えたねじ締めロボット。