(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒型部品を保持機構で挟持し、前記筒型部品の一端面が保持部材に形成された穴の開口部に対向するように前記筒型部品を配置する第１工程と、
前記穴の内部から前記筒型部品の一端面に向けて、前記筒型部品の一端面を固定する固定部を移動させる第２工程と、
前記筒型部品の一端面と前記固定部とを固定する第３工程と、
前記保持機構を前記筒型部品から離し、前記第２工程の移動方向とは逆向きに固定部を移動させ、前記筒型部品を前記穴の内部に挿入する第４工程と、を含むこと、
を特徴とする部品挿入方法。
【請求項２】
前記第２工程における固定部の移動方向は重力方向逆向きであり、前記第３工程における固定部の移動は重力方向である、請求項１記載の部品挿入方法。
【請求項３】
前記固定部は、前記筒型部品の一端面を真空吸着によって固定するものである、請求項１又は２に記載の部品挿入方法。
【請求項４】
前記固定部は、前記筒型部品の一端面を磁力によって固定するものである、請求項１又は２に記載の部品挿入方法。
【請求項５】
前記第４工程において、前記保持部材を振動させながら前記筒型部品を前記穴の内部に挿入する、請求項１〜４の何れか一項に記載の部品挿入方法。
【請求項６】
筒型部品を穴が形成された保持部材に挿入する部品挿入装置において、
前記保持部材の上方に配置され前記筒型部品を挟持する保持機構と、
前記筒型部品の下方一端面を固定する固定部と、
前記穴の内部から前記筒型部品の一端面に向けて前記固定部を移動させ、重力方向に前記固定部を移動させることで前記筒型部品を前記穴の内部に挿入する固定部移動手段と、を備え、
前記固定部は、前記筒型部品の一端面と吸着、磁力の何れかの手段で着脱可能に固定されてなること、
を特徴とする部品挿入装置。
【請求項７】
前記保持部材を振動させる振動機構をさらに備える、請求項６記載の部品挿入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池のような筒型の形状をした部品を、それを収納する電池ブロックなどの穴に挿入する方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、電池等の部品を高速で箱などの収納容器に挿入する方法が知られている。該方法は、磁気吸引力を利用して、収納箱内に数個単位で電池を一度に箱詰めするものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４〜５は、特許文献１に記載の従来の電池の箱詰め方法を示す図である。
【０００４】
図４〜５において、多数の円筒形電池１は、広幅で厚さの薄いコンベアー平ベルト６を介して、永久磁石９により吸引され吊り下げられて、断続運転されるコンベアー平ベルト６により搬送される。永久磁石９は、コンベアー平ベルト６の裏面マグネット保持板８との表面に、多数、密着状態で並べられ、且つコンベアー平ベルト６と接する面はフラットになるように固定されている。
【０００５】
また、電池仮保持装置２７の永久磁石１１も、マグネット保持板１０の表面に、その表面がフラットでかつ、永久磁石９の表面と同一高さ（同一平面）となるよう固定されている。
【０００６】
図４〜５において、コンベアー平ベルト６が矢印方向に進むと、該コンベアー平ベルトの進行に伴って円筒形電池１も右方向に進む。その途中において、永久磁石９により吸着されていた円筒形電池１は、永久磁石９から永久磁石１１に変わって吸引される。この状態で円筒形電池１は、電池仮保持装置２７に吸着保持される。
【０００７】
そして円筒形電池１は、電池ストッパー１２に当たり止まるが、コンベアー平ベルト６の両端には、ベルト収納箱の奥行き寸法に対応する幅でガイド板４２が設けられている。そのため、電池ストッパー１２より右方向への進行を妨げられた円筒形電池１は、時間の経過に連れて、電池ストッパー１２の左側で次第にその数を増して、ガイド板４２の幅一杯に広がる。それと同時に、コンベアー平ベルト６上で滑りながら、一時的にストックされた円筒形電池１の左端は次第に左に伸びて行く。
【０００８】
円筒形電池１がガイド板４２の幅一杯に広がった部分の左端と、電池ストッパー１２との間の長さが、円筒形電池１の電池収納箱２の幅寸法に相当する長さより、所定寸法だけ長くなったタイミングで、コンベアー平ベルト６の右方向に進む運転を一時停止する。これにより、円筒形電池１はコンベアー平ベルトの面より吊り下げられた状態で、整列状態を保ったまま、箱詰め位置にて箱詰めを待つことになる。
【０００９】
箱詰めに際しては、まず、電池収納箱２が所定の高さ位置まで、図示しない支持台により上昇して待機する。次いで、電池ストッパー１２が僅かに２〜５ｍｍ程度右に移動する。このことで、コンベアー平ベルト６上で詰め込まれていた円筒形電池１の外径相互の間に、僅かにゆとりが出来るために、円筒形電池１の外径相互間に働いていた摩擦力がほとんど無くなる。
【００１０】
この時、電池仮保持装置駆動シリンダー１６のピストンロッド２９を上昇させて、マグネット保持板１０に固定された永久磁石１１を２０〜３０ｍｍ上昇させると、コンベアー平ベルト６を介して永久磁石１１に吸着され、吊り下げられていた円筒形電池１は、コンベアー平ベルト６により上昇を妨げられる。そのため、永久磁石１１の磁気吸引力から開放され、下側に待ち受けられた電池収納箱２の中に落下し、箱詰めされることになる。
【００１１】
以上の方法は、大量の電池を自重落下にて電池を収納箱に収納する例であるが、一般的に電池を少量単位で穴に挿入する方法としては、電池をロボット、又は、エアー式アクチエーターに付けたチャックハンドやロボットハンド等でクランプするか、吸着力を利用して把持し、収納するべき穴に直接挿入していることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平９−７３８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述の従来の電池の箱詰め方法では、磁気吸引力で保持したヘッドを利用しているため、水平方向の保持位置がズレ易く、箱など収納する容器とのクリアランスが小さい場合には挿入ができなくなるという課題を有している。
【００１４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、収納する容器とのクリアランスが小さい場合でも、電池と収納する穴との位置ズレ、角度ズレがある状態でも電池が穴に拗れることなく挿入を可能とした部品挿入方法および部品挿入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の部品挿入方法は、筒型部品を穴が形成された保持部材に挿入する工程において、前記筒型部品と前記保持部材の穴との位置ズレ、角度ズレがある場合、前記筒型部品の下端部を保持と切離しが可能で、挿入方向に対して水平方法に可動可能な固定部で保持し、前記保持部材の傾きに倣わせて引込むことにより、位置補正しつつ、筒型部品に損傷を与えることなく挿入を可能とすることを特徴とする。
【００１６】
この方法を実現するための装置構造としては、筒型部品を穴が形成された保持部材に挿入する部品挿入装置において、前記保持部材の上方に配置され前記筒型部品を挟持する保持機構と、前記筒型部品の下方一端面を固定する固定部と、前記穴の内部から前記筒型部品の一端面に向けて前記固定部を移動させ、重力方向に前記固定部を移動させることで前記筒型部品を前記穴の内部に挿入する固定部移動手段と、を備え、前記固定部は、前記筒型部品の一端面と吸着、磁力の何れかの手段で着脱可能に固定されてなることを特徴とする。
【００１７】
また、上記に加え挿入性向上のため、前記筒型部品を前記保持部材の穴に挿入する際、前記筒型部品と前記保持部材の穴を軸線と直角方向に相対的に振動させることにより挿入を容易にすることを付加することもある。
【００１８】
本構成によって、前記筒型部品を前記保持部材の穴へ挿入の際、位置補正、角度補正しつつ、筒型部品に損傷を与えることなく挿入を可能にすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の部品挿入方法とその装置によれば、筒型部品と保持部材の穴との位置ズレ、角度ズレがある場合でも、位置補正、角度補正しつつ、筒型部品に損傷を与えることなく挿入を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１における筒型部品の穴への挿入方式の構造図
【図２】本発明の実施の形態１における筒型部品の穴への挿入方式の詳細図
【図３】本発明の実施の形態１における筒型部品の穴への挿入方式の詳細図
【図４】特許文献１に記載された従来の電池の箱詰め方法を示す図
【図５】特許文献１に記載された従来の電池の箱詰め方法を示す部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１〜３は、本発明の実施の形態に係る部品挿入装置を示す図である。これらの図は、筒型部品（電池）を保持部材（電池ブロック）の穴へ挿入する様相を示す図である。
【００２３】
図１は、電池１０２を電池ブロック１０１の穴に収納する装置を示す図である。同図において、電池１０２を把持するチャック爪１０３は、エアー式チャック１０４にボルト固定されている。エアー式チャック１０４は、上下するスライダーＺ軸１０５に取り付けられている。スライダーＺ軸１０５は、前後方向に動作するスライダーＹ軸１０６に固定されている。スライダーＹ軸は、スタンド１１６を介してベース板１１７に固定されている。
【００２４】
一方、電池ブロック１０１は、固定金具１０７にてステージ１０８に保持されており、このステージ１０８は前後左右方向に動作するロボットＹ軸１０９とロボットＸ軸１１０上に設置されている。
【００２５】
また、電池ブロック１０１の穴の下部には吸着パット１１１が配置されている。吸着パット１１１は、シャフト１１２に固定されている。シャフト１１２にはエアー穴が設けられており、下端部にて真空吸引用の継ぎ手１１３を介して、吸引ができる構造となっている。シャフト１１２は、ブラケット１１４で上下動作可能なエアーシリンダ１１５の可動側に固定されており、このエアーシリンダ１１５によって、吸着パット１１１とシャフト１１２とは電池１０２の吸着位置まで上昇が可能な構成となっている。
【００２６】
吸着パット１１１、シャフト１１２、及び、継ぎ手１１３は１個か、または必要に応じて、多数個を並行に配置しても良い。
【００２７】
吸着パット１１１は、Ｘ，Ｙ方向にも柔軟に動き、挿入する軸線に対する角度の傾きにも対応できる角度順応性が高い構造・材質（今回は「フッ素ゴム」を使用）としている。また、図２のように、吸着パット１１１の上下動作量ｃは、少なくとも電池１０２を収納する電池ブロック１０１の穴全長よりも長く設定しておく。
【００２８】
かかる構成によれば、電池１０２をチャック爪１０３にて把持し、収納する電池ブロック１０１の穴に位置決めして挿入することができる。具体的には、以下のような工程である。
【００２９】
まず、電池１０２をエアー式チャック１０４を閉じることでチャック爪１０３にて把持し、スライダーＺ軸１０５を下降させ、収納する電池ブロック１０１の上部にて待機させる。電池１０２の下端に電池ブロック１０１の上穴の前後左右位置を合わせを行うロボットＸ軸１１０と、ロボットＹ軸１０９とを動かし、大まかな位置合わせ（実際には、ズレ量を０．５ｍｍ程度以下になるよう位置合わせする）を行い待機する。
【００３０】
次に、エアーシリンダ１１５を上昇させることにより、吸着パット１１１を図３に示す位置まで上昇させる。つまり、吸着パット１１１を電池ブロック１０１の穴内に重力方向上向きに移動させる。なお、このときの距離ｂは、０．１ｍｍから１ｍｍ程度が最も良いことが実験にて実証されている。
【００３１】
吸着パット１１１が上昇した後、吸着をＯＮにし、吸引を行うと同時に電池１０２を把持したチャック爪１０３を開き、電池１０２を吸着力と、重力により吸着パット１１１に密着させる。なお、チャック爪の形状は、電池１０２を位置決めしやすく、電池１０２を離した際にも電池１０２が大きく倒れないように、Ｖ型または円弧型の形状とすると良い。また、開度も最小限（０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の電池１０２とのギャップ）とすることが望ましい。
【００３２】
吸着パット１１１が吸着を完了し、チャック爪１０３が開いた後、エアーシリンダ１１５を下降させ、電池１０２を収納する電池ブロック１０１の穴に引込む。つまり、吸着パット１１１を重力方向下向きに移動させる。そして、電池１０２が電池ブロック１０１に完全に収納されたら、吸着パット１１１の吸着をＯＦＦし、吸着パット１１１を電池ブロック１０１の下端より下がった位置に待機させる。
【００３３】
この動作を連続して行うことにより、電池１０２を収納する電池ブロック１０１の穴すべてに収納させることができる。
【００３４】
以上の構造、動作を行うことで、電池１０２が電池ブロック１０１の穴に対して前後左右方向にずれている場合や、図３に示すように、チャック爪１０３にて把持された際の角度ズレａがあった場合でも、安定的に挿入することができる。その結果、挿入時に生じ得る電池１０２と電池ブロック１０１の穴角部との「こすれ」による損傷も最小限に抑えることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態において、吸着パット１１１が上昇した後、吸引を行ない、同時に電池１０２を把持したチャック爪１０３を開き、電池１０２を吸着力と、重力により吸着パット１１１に密着させる段階において、ロボットＹ軸１０９とロボットＸ軸１１０を動作させ電池ブロック１０１を前後左右に微小量（具体的には、０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度）動かしてもよい。この動作を加えることで、電池ブロック１０１と電池１０２との相対位置ズレが大きい場合（０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度）でも、電池１０２を損傷無く、電池ブロック１０１への挿入が可能となる。
【００３６】
更に、吸着パット１１１の吸着力を吸引しているエアー圧力にて加減することで、電池１０２を電池ブロック１０１に挿入する際の、挿入力を判別することもできる。例えば、挿入力を３Ｎ以下に管理したい場合は、吸着パット内径φ１０のとき、吸引圧力＝挿入力÷パット断面積＝３Ｎ÷０．７８５３ｃｍ2＝３８ｋＰａ以上の吸引圧力に設定することで、３Ｎ以上の挿入力は引込みできなくなり、引っかかり等の異常を判別できる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、吸着パット１１１にて電池１０２の底面を吸着しているが、電磁石等を使用して磁力によって電池１０２の底面を吸着しても良い。
【００３８】
なお、本実施の形態では、１つの電池１０２を電池ブロック１０１の穴内に収納する形態を示したが、これに限るものではなく、むしろ、生産性を鑑みると、複数の吸着パット１１１が連結し、多数の電池１０２を一度に穴内に挿入する形態の方が現実的である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の部品挿入方法および装置は、電池のような筒型の形状をした部品を、それを保持する部材の穴に挿入する場合等の、部品の収納工程、組立工程の設備安定性向上や品質向上目的の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１０１  電池ブロック
１０２  電池
１０３  チャック爪
１１１  吸着パット
１１３  継ぎ手
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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