JPH0676071B2 - キヤツプの自動開閉装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばラジエータキャップ、オイルキャップ
等のキャップを自動的にその装着部か取り外したり、そ
の装着部に装着したりできるキャップの自動開閉装置に
関すするものである。

〔従来の技術〕

キャップを自動的に締め付ける例として、自動車の組立
工程において、燃料が充填さされたのちに燃料タンクの
注入口にフィラーキャップを締めつけ、固定するフィラ
ーキャップの自動締付装置が、例えば、特開昭60−1856
79号公報によって既に知られている。この自動締付装置
によれば、パーツフィーダから供給されるキャップをリ
フタ上に回転自在に支持し、ロボットハンド側のピンを
旋回させながら、キャップの突起部に当ててキャップを
回転させ、この状態で、爪にてチャック式にキャップを
保持するようになっている。

又、自動車等の車両の組立ラインにおいて、ラジエータ
に自動注水する例として、例えば、特開昭57−73815号
公報によって既に知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来のフィラーキャップの自動締付
装置では、キャップが回転自在に支持されていないと、
キャップと爪との位相合わせを行なうことができず、し
たがって、装着状態にあるキャップの場合、位相合わせ
ができないので、該キャップの取り外しができない。加
えて、フィラーキャップの締め付け時に、該フィラーキ
ャップの進退動作や回転動作に係る制御については全く
見られない。

又、上記従来例に基づいて、ラジエータへの自動注水を
行なう場合、自動注水の前にラジエータキャップを自動
的にラジエータから取り外し、また、注水後に自動的に
ラジエータキャップをラジエータに装着する方法および
装置については従来全く見られない。

本発明は、このような実情を考慮してなされたものであ
って、ラジエータキャップ等のキャップを自動的にその
装着部から取り外したり、その装着部に装着したりでき
るキャップの自動開閉装置の提供を目的とするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のキャップの自動開閉装置は、課題を解決するた
めに、キャップと嵌合する形状を有するキャップ装着部
に向かって進退可能に設けられた基枠と、該基枠の進退
方向に向いた軸心のまわりに回転不能に設けられ、か
つ、該基枠にこの進退方向に進退可能に支持され、上記
キャップと嵌合する形状を有するキャップ保持部材と、
このキャップ保持部材を進出方向に付勢する付勢手段
と、上記キャップ保持部材の進退方向の位置を検出する
位置検出手段と、上記基枠を回転させながらキャップ装
着部に向かって進出させ、キャップの取り外し時に該キ
ャップがキャップ保持部材と嵌合したこと、又はキャッ
プの装着時に該キャップがキャップ装着部と嵌合しこと
を位置検出手段が検出したときに上記基枠の回転を停止
する一方、上記キャップ保持部材が最大進出位置から所
定量退入したことを上記位置検出手段が検出したときに
上記基枠の進出動作を停止し、上記基枠を所定角度回転
させてから後退させるように上記基枠の回転動作と進退
動作を制御する制御手段とを設け、キャップの取り外し
時と装着時とでは上記基枠の回転の向きが逆であること
を特徴とするものである。

〔作用〕

上記構成によれば、キャップをキャップ装着部から取り
外す場合、基枠を所定方向に回転させながらキャップ装
着部に向かって進出させるが、この進出動作の際に、該
キャップがキャップ保持部材と嵌合すると、キャップ保
持部材が進出方向に瞬時に移動する。

上記嵌合は、位置検出手段によって検出され、嵌合検出
の時点をもって基枠の回転動作が停止される。これによ
り、キャップ保持部材に既ひ保持されたキャップの嵌合
状態が解除されることはない。又、上記嵌合に伴って、
付勢手段によるキャップ保持部材への付勢力が弱くなる
が、更に、キャップ保持部材の進出動作が継続されるの
で、キャップはキャップ保持部材と嵌合状態を維持した
まま、キャップ保持部材によって保持される。キャップ
保持部材の進退動作は、キャップ保持部材が最大進出位
置から所定量退入したことを上記位置検出手段が検出す
るまで継続して行なわれる。

その後、キャップ保持部材から最大進出位置から所定量
退入したことが位置検出手段によって検出されると、基
枠の進出動作は停止され、基枠が所定角度回転される。
この結果、キャップとキャップ装着部との係合状態は解
除される。基枠の所定角度回転後、基枠は後退するよう
に制御され、係合状態の解除されたキャップがキャップ
装着部から取り外される。

一方、キャップをキャップ装着部に装着する場合、取り
外し時とは逆向きに基枠を回転せながらキャップ装着部
に向かって進出させるが、この進出動作の際に、キャッ
プ保持部材に保持されたキャップがキャップ装着部と嵌
合すると、キャップ保持部材が進出方向に瞬時に移動す
る。

上記嵌合は、位置検出手段によって検出され、嵌合検出
の時点をもって基枠の回転動作が停止される。これによ
り、キャップとキャップ装着部との嵌合状態が解除され
ることはない。又、上記嵌合に伴って、付勢手段による
キャップ保持部材への付勢力が弱くなるが、更に、キャ
ップ保持部材の進出動作が継続されるので、キャップと
キャップ装着部との嵌合状態は安定して維持される。キ
ャップ保持部材の進出動作は、キャップ保持部材が最大
進出位置から所定量退入したことを上記位置検出手段が
検出するまで継続して行なわれる。

その後、キャップ保持部材が最大進出位置から所定量退
入したことが検出されると、基枠の進出動作は停止さ
れ、取り外し時とは逆向きに基枠が所定角度回転され
る。この結果、キャップがキャップ装着部に係合され、
装着される。基枠の所定角度回転後、基枠は後退するよ
うに制御され、キャップの装着動作を完了する。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。。

図示しないラジエータ自動注水ステージに配置されたロ
ボットアーム１の下端に硬質ゴムよりなるクッション部
材Ｃを介して、キャップの自動開閉装置の基枠２が固定
される。この基枠２はロボットアーム１とともに上下方
向に進退させられるとともに上下軸心のまわりに回転さ
せられる。この基枠２の下部にキャップ保持部材３が基
枠２に対して上下方向に進退可能に支持される。。キャ
ップ保持部材３は基枠２に対して断面矩形のロッド部に
より縦軸心まわりに回転不能に案内されている。このキ
ャップ保持部材３の下端部には、円環状の電磁石４と第
２図に示すように内周がラジエータ14の給水口15に着脱
されるラジエータキャップ５の外周とほぼ同形状に形成
されたキャップ嵌合部材６とが固着されている。また、
このキャップ保持部材３はこれを進出方向、すなわち、
下方に付勢する付勢手段としての圧縮コイルバネ７によ
って下方に付勢されている。上記キャップ保持部材３の
上端は基枠２の内部に突入させてあり、その上端に対向
してギャップセンサ８が配置されている。

第３図に示すように、ギャップセンサ８は距離変換部９
を介してギャップセンサ８とキャップ保持部材３の上端
との距離に対応する電気信号をロボット制御部10に出力
するように構成されている。また、距離変換部９の出力
信号はキャップ保持部材３のキャップ嵌合部材６のラジ
エータキャップ５への嵌合の完成を検出すると共に、ラ
ジエータキャップ５の給水口15への嵌合の完成を検出す
る嵌合検出部11にも出力される。この嵌合検出部11の出
力は、ロボット制御部10から出力される検出ゲート信号
を入力するゲート回路12に入力され、このゲート回路12
の出力が嵌合検出信号としてロボット制御部10に入力さ
れる。上記ロボット制御部10は後述するようなプログラ
ムに従ってロボットアーム１を介して基枠２の昇降およ
び回転動作を制御するとともに、電磁石駆動部13を介し
て電磁石４の作動を制御するように構成される。

次に、ロボット制御部10によって実行される制御プログ
ラムの説明と共にこのキャップの自動開閉装置の動作を
第４図および第５図に基づいて説明する。

まず、ロボット制御部10は、ロボットアーム１を介して
上記基枠２を回転させながらラジエータ14のラジエータ
キャップ５に向かって下降させる。この基枠２の下降の
途中で、上記キャップ保持部材３がラジエータキャップ
５の上面に当接し、このキャップ保持部材３がラジエー
タキャップ５に当接したＡ時点以後、ギャップセンサ８
とキャップ保持部材３の上端の距離は減少する。この間
キャップ保持部材３は回転しており、やがてキャップ保
持部材３のキャップ嵌合部材６がラジエータキャップ５
と嵌合する位相に達すると、キャップ保持部材３が瞬時
に下降してキャップ嵌合部材６とラジエータキャップ５
が嵌合し、第４図Ｂ時点に示すようにギャップセンサ８
とキャップ保持部材３の上端の距離が一旦増大する。こ
の距離の増大が検出されると、ロボット制御部10は、Ｂ
時点で基枠２の回転を一旦停止させる。Ｂ時点で基枠２
の回転を停止させるのは次の理由による。すなわち、キ
ャップ保持部材３が瞬時に下降した分だけ、圧縮コイル
バネ７のキャップ保持部材３への付勢力が弱くなるの
で、基枠２の回転動作をそのまま継続すると、キャップ
嵌合部材６がラジエータキャップ５を十十分に保持でき
なくなるからである。

又、ロボット制御部10は、Ｂ時点で、基枠２の下降動作
のみを継続して行なう。これは、次の理由による。すな
わち、ラジエータキャップ５がキャップ嵌合部材６に嵌
合した時点で基枠２の下降動作を停止すると、圧縮コイ
ルバネ７のキャップ保持部材３への付勢力が弱く、キャ
ップ嵌合部材６がラジエータキャップ５を十分に保持で
きなくなるので、基枠２の回転を再開しても、取り外す
ための回転力がラジエータキャップ５に十分に伝達され
なくなり、結果として、ラジエータキャップ５をラジエ
ータ14の給水口から取り外せなくなってしまう。この不
具合を解消するために、ロボット制御部10は、このＢ時
点以降も、基枠２を不降させて、キャップ保持部材３を
押し付けている。ただし、たとえ最大進出位置前であっ
ても基枠２を下降させすぎると、基枠２スムーズに回転
しなくなり、結果としてラジエータキャップ５を取り外
すことができなくなる。この点を考慮に入れて、最大進
出位置前であって、基枠２の回転に伴ってキャップ保持
部材３が無理なくスムーズに回転できる位置、つまり、
最大進出位置から所定量退入したことを上記ギャップセ
ンサ８が検出するまで（第４図Ｃ点のギャップ寸法に相
当）、基枠２を下降させる必要がある。これにより、ラ
ジエータキャップ５とラジエータ14の注水口との係合を
解除するに十分な押付力が得られ、ラジエータキャップ
５がキャップ嵌合部材６に嵌合した状態を安定して保持
することが可能となる。

ロボット制御部10はキャップ保持部材３が最大進出位置
から所定量退入したことを上記ギャップセンサ８が検出
したＣ時点で、上記基枠２の進出動作を停止する一方、
上記基枠２の回転を再開する。この後、基枠２がラジエ
ータキャップ５をラジエータ14から外せる所定の角度に
達する直前に電磁石４の作動が開始され、ラジエータキ
ャップ５をキャップ保持部材３で吸着保持する。更に、
基枠２がラジエータキャップ５をラジエータ14から外せ
る所定の角度に達するＤ時点になると、ロボット制御部
10は基枠２の回転を停止する一方、基枠２を上昇させ、
キャップ保持部材３に吸着保持されているラジエータキ
ャップ５をラジエータ14から取り外す。

このようにして、ラジエータキャップ５がラジエータ14
から自動的に取り外される。

ラジエータキャップ５の取り外し後、自動注水が実行さ
れ、自動注水が終了すると、ロボット制御部10がロボッ
トアーム１を介して上記基枠２を取り外し時とは逆方向
に回転させながらラジエータ14の給水口に向かって下降
させる。この基枠２の下降の途中で、上記ラジエータキ
ャップ５がラジエータ14の給水口の上面に当接する。こ
のラジエータキャップ５がラジエータ14に当接したＥ時
点以後、ギャップセンサ８とキャップ保持部材３の上端
の距離は減少する。また、このＥ時点以後の所定の点で
電磁石４の作動が停止される。

Ｅ時点以後も、ロボット制御部10は、キャップ保持部材
３を回転しながら下降動作を継続する。もし、ラジエー
タキャップ５がラジエータ14の給水口の上面に当接した
時点で、基枠２、したがってキャップ保持部材３の下降
動作を停止したと仮定すると、それ以降の基枠２の回転
による装着動作の際に、ラジエータキャップ５が給水口
の上面に当接したまま回転するか、或いは当接状態が外
れた状態で回転するだけであり、結局、ラジエータキャ
ップ５を給水口に係合させることができなくなり、装着
動作を完了できなくなってしまう。そこで、この不具合
を解消するために、ラジエータキャップ５がラジエータ
14の給水口の上面に当接した以後も、キャップ保持部材
３を下降させる必要がある。

基枠２の下降動作継続に伴って、やがてラジエータキャ
ップ５がラジエータ14の給水口と嵌合する位相に達する
とキャップ保持部材３が瞬時に下降してラジエータキャ
ップ５とラジエータ13の給水口が嵌合し、Ｆ時点に示す
ようにギャップセンサ８とキャップ保持部材３の上端の
距離が一旦増大する。

上記のように嵌合位相に達すると、キャップ保持部材３
が瞬時に下降するのは次の理由による。すなわち、ラジ
エータキャップ５、およびラジエータ14の給水口は、そ
れぞれ係合部（図示しない）を有しており、キャップ保
持部材３の下降中に、ラジエータキャップ５の回転によ
り両者が嵌合する位相に達すると、ラジエータキャップ
５の係合部と、給水口の係合部とが互いに係合すること
によって、ラジエータキャップ５が給水口に装着され
る。一方、ラジエータキャップ５が給水口に対して嵌合
する位相に達していない場合、給水口の係合部がラジエ
ータキャップ５の下降動作を妨げることになり、上記嵌
合する位相に達するまで、キャップ保持部材３が瞬時に
下降することはない。

ロボット制御部10は、このＦ時点で基枠２の回転を一旦
停止させ、キャップ保持部材３が最大進出位置から所定
量退入したことを上記ギャップセンサ８が検出するまで
基枠２の下降動作のみを連続させる。ロボット制御部10
はキャップ保持部材３が最大進出位置から所定量退入し
たことを上記ギャップセンサ８が検出したＧ時点で、上
記基枠２の進出動作を停止する一方、上記基枠２の回転
を再開する。この後、基枠２がラジエータキャップ５と
ラジエータ14の給水口の係合が完成する所定の角度に達
するＨ時点になると、ロボット制御部10は基枠２の回転
を停止する一方、キャップ保持部材３の吸着保持が解除
されているラジエータキャップ５をラジエータ14に残し
て基枠２を上昇させる。

このようにして、ラジエータキャップ５をラジエータ14
に自動的に装着できる。

本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、例え
ば、圧力キャップを兼ねるラジエータキャップ５を取り
外す場合、ラジエータキャップ５をラジエータ14から外
せる所定の角度に達すると、ラジエータキャップ５に組
み込んだ図示しない圧力設定ばねの弾力によりキャップ
保持部材３が押し上げられるので、第４図仮想線で示す
ように、このキャップ保持部材３の上昇をギャップセン
サ８で検出することにより上記Ｄ時点を検出するように
してもよい。また、キャップ保持部材３とラジエータキ
ャップ５との間の摩擦力によりキャップ保持部材３の回
転運動にキャップ保持部材３を連動できる場合には、キ
ャップ保持部材３の下部のキャップ嵌合部材６を省略す
ることが可能である。更に、電磁石４に代えて、真空吸
着装置を設けてもよい。また、キャップ保持部材３を基
枠２に回転可能に支持させ、基枠２にキャップ保持部材
３を回転駆動するモータを支持させてもよい。

〔発明の効果〕

本発明のキャップの自動開閉装置は、以上のように、キ
ャップ装着部はキャップと嵌合する形状を有し、キャッ
プ保持部材は該キャップと嵌合する形状を有しており、
キャップの取り外し時に該キャップがキャップ保持部材
と嵌合したこと、又はキャップの装着時に該キャップが
キャップ装着部と嵌合したことを位置検出手段が検出し
たときに上記基枠の回転を停止する一方、上記キャップ
保持部材が最大進出位置から所定量退入したことを上記
位置検出手段が検出したときに上記基枠の進出動作を停
止し、上記基枠を所定角度回転させてから後退させるよ
うに上記基枠の回転動作と進退動作を制御する制御手段
を設け、キャップの取り外し時と装着時とでは上記基枠
の回転の向きが逆である構成を有している。

それゆえ、位置検出手段により検出された嵌合状態に基
づいて、基枠の回転、進退動作が正確に行なわれるの
で、安定してキャップの自動開閉が可能となるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すキャップ自動開閉装置
の機械的構成部分の縦断面図、第２図はその底面図、第
３図はその電気的構成部分を示すブロック図、第４図は
そのギャップ特性図、第５図はその制御プログラムを示
す各部分の動作のタイミングチャートである。 ２は基枠、３はキャップ保持部材、５はキャップ（ラジ
エータキャップ）、６はキャップ嵌合部材、７は付勢手
段（圧縮コイルバネ）、８は位置検出手段（ギャップセ
ンサ）、10は制御手段（ロボット制御部）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キャップと嵌合する形状を有するキャップ
   装着部に向かって進退可能に設けられた基枠と、該基枠
   の進退方向に向いた軸心のまわりに回転不能に設けら
   れ、かつ、該基枠にこの進退方向に進退可能に支持さ
   れ、上記キャップと嵌合する形状を有するキャップ保持
   部材と、このキャップ保持部材を進出方向に付勢する付
   勢手段と、上記キャップ保持部材の進退方向の位置を検
   出する位置検出手段と、上記基枠を回転させながらキャ
   ップ装着部に向かって進出させ、キャップの取り外し時
   に該キャップがキャップ保持部材と嵌合したこと、又は
   キャップの装着時に該キャップがキャップ装着部と嵌合
   したことを位置検出手段が検出したときに上記基枠の回
   転を停止する一方、上記キャップ保持部材が最大進出位
   置から所定量退入したことを上記位置検出手段が検出し
   たときに上記基枠の進出動作を停止し、上記基枠を所定
   角度回転させてから後退させるように上記基枠の回転動
   作と進退動作を制御する制御手段とを設け、キャップの
   取り外し時と装着時とでは上記基枠の回転の向きが逆で
   あることを特徴とするキャップの自動開閉装置。