(57)【要約】【課題】搬送中のワークに部品を組み付けることのできる自動組立装置を提供する。【解決手段】ワーク１２を水平方向に搬送する搬送手段３０、３１と、搬送手段３０、３１で搬送されているワーク１２の上方へ被挿入部品１３を供給する供給手段４０、４１と、搬送手段３０、３１で搬送されているワーク１２および供給手段４０、４１で供給された被挿入部品１３のうち少なくとも一方を上下方向に移動させる上下駆動手段３３とを備え、供給手段４０、４１は、被挿入部品１３をワーク１２の搬送方向に取り出すことのできるように開放された開放部４１３を有し、搬送手段３０、３１でワーク１２を水平方向に搬送しながら上下駆動手段３３でワーク１２を被挿入部品１３に挿入させることで、ワーク１２で被挿入部品１３を引っ掛けて開放部４１３から引き出し、開放部４１３から引き出された被挿入部品１３をワーク１２に自重落下させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク（１２）を水平方向に搬送する搬送手段（３０、３１）と、
前記搬送手段（３０、３１）で搬送されている前記ワーク（１２）の上方へ被挿入部品（１３）を供給する供給手段（４０、４１）と、
前記搬送手段（３０、３１）で搬送されている前記ワーク（１２）および前記供給手段（４０、４１）で供給された前記被挿入部品（１３）のうち少なくとも一方を上下方向に移動させる上下駆動手段（３３）とを備え、
前記供給手段（４０、４１）は、前記被挿入部品（１３）を水平方向に取り出すことのできるように開放された開放部（４１３）を有し、
前記搬送手段（３０、３１）で前記ワーク（１２）を水平方向に搬送しながら前記上下駆動手段（３３）で前記ワーク（１２）を前記被挿入部品（１３）に挿入させることで、前記ワーク（１２）で前記被挿入部品（１３）を引っ掛けて前記開放部（４１３）から引き出し、前記開放部（４１３）から引き出された前記被挿入部品（１３）を前記ワーク（１２）に自重落下させることを特徴とする自動組立装置。
【請求項２】
前記供給手段（４０、４１）で供給された前記被挿入部品（１３）を位置決めする位置決め機構（４３）を備え、
前記位置決め機構（４３）は、前記被挿入部品（１３）に前記ワーク（１２）が引っ掛けられた状態になると前記被挿入部品（１３）の位置決めを解除するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動組立装置。
【請求項３】
前記ワーク（１２）が前記被挿入部品（１３）から上方へ突き出す長さＬ、および前記被挿入部品（１３）に対する前記ワーク（１２）の相対的な移動方向と水平面とがなす角度θは、下記数式（１）の関係を満たしていることを特徴とする請求項１または２に記載の自動組立装置。
ｔ＋Ｌ≦（Ａ−ｄ）ｔａｎθ  …  （１）
但し、ｔは前記被挿入部品（１３）の厚み、ｄは前記ワーク（１２）のうち前記被挿入部品（１３）に挿入される部位の外径、Ａは前記被挿入部品（１３）の内径である。
【請求項４】
前記上下駆動手段（３３）は、前記搬送手段（３０、３１）による水平方向の運動を上下方向の運動に変換するカム機構で構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の自動組立装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに部品を組み付ける自動組立装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動組立装置は、一般的に、（１）ワーク搬送、（２）ワーク停止、（３）ワーク位置決め、（４）部品組立および（５）ワーク位置決め解除を一連の動作として行うようになっている。
【０００３】
このような自動組立装置では、一般的に、ピックアンドプレースユニットが用いられている。具体的には、ピックアンドプレースユニットは、部品供給装置で供給された部品をつまみ上げて、位置決めされたワークの上に運んで下ろすことで、ワークと部品とを組み立てる。
【０００４】
また、特許文献１に記載の自動組立装置（ワッシャー組付装置）では、定位置に位置決めされたワーク（フライホイールシャフト）に、部品（ワッシャ）を下方から組み付けるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５９−１７１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術では、上記（１）〜（５）の各動作が順次行われるので、サイクルタイムを短縮して生産性を向上しようとすれば、各動作時間を短縮する必要がある。しかしながら、各動作時間の短縮は、振動、応答性、耐久性等の面で限界があり、故障の増加や組立信頼性の低下等が懸念されるため、サイクルタイムの大幅な短縮は困難である。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、搬送中のワークに部品を組み付けることのできる自動組立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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ワーク（１２）を水平方向に搬送する搬送手段（３０、３１）と、
搬送手段（３０、３１）で搬送されているワーク（１２）の上方へ被挿入部品（１３）を供給する供給手段（４０、４１）と、
搬送手段（３０、３１）で搬送されているワーク（１２）および供給手段（４０、４１）で供給された被挿入部品（１３）のうち少なくとも一方を上下方向に移動させる上下駆動手段（３３）とを備え、
供給手段（４０、４１）は、被挿入部品（１３）を水平方向に取り出すことのできるように開放された開放部（４１３）を有し、
搬送手段（３０、３１）でワーク（１２）を水平方向に搬送しながら上下駆動手段（３３）でワーク（１２）を被挿入部品（１３）に挿入させることで、ワーク（１２）で被挿入部品（１３）を引っ掛けて開放部（４１３）から引き出し、開放部（４１３）から引き出された被挿入部品（１３）をワーク（１２）に自重落下させることを特徴とする。
【０００９】
これによると、ワーク（１２）を被挿入部品（１３）に引っ掛けて引き出すことで被挿入部品（１３）を自重落下させるので、搬送中のワーク（１２）に被挿入部品（１３）を組み付けることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、供給手段（４０、４１）で供給された被挿入部品（１３）を位置決めする位置決め機構（４３）を備え、
位置決め機構（４３）は、被挿入部品（１３）にワーク（１２）が引っ掛けられた状態になると被挿入部品（１３）の位置決めを解除するように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
これにより、ワーク（１２）による被挿入部品（１３）の引っ掛け・引き出しを確実に行うことができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の発明において、ワーク（１２）は、被挿入部品（１３）に挿入される部位の断面形状が円形になっており、
被挿入部品（１３）は、ワーク（１２）が挿入される円形孔を有する板状の部品であり、
ワーク（１２）が被挿入部品（１３）の円形孔から上方へ突き出す長さＬ、および被挿入部品（１３）に対するワーク（１２）の相対的な移動方向と水平面とがなす角度θは、下記数式（１）の関係を満たしていることを特徴とする。
【００１３】
ｔ＋Ｌ≦（Ａ−ｄ）ｔａｎθ  …  （１）
但し、ｔは被挿入部品（１３）の厚み、ｄはワーク（１２）のうち被挿入部品（１３）に挿入される部位の外径、Ａは被挿入部品（１３）の円形孔の内径である。
【００１４】
これにより、ワーク（１２）による被挿入部品（１３）の引っ掛け・引き出しをスムーズに行うことができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の発明において、上下駆動手段（３３）は、搬送手段（３０、３１）による水平方向の運動を上下方向の運動に変換するカム機構で構成されていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、上下駆動手段（３３）の構成を簡素化できる。
【００１７】
以上では、本発明を自動組立装置の発明として把握した場合について説明したが、本発明を自動組立方法の発明として把握することも可能である。
【００１８】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】スパークプラグの断面図である。
【図２】一実施形態における自動組立装置の二面図である。
【図３】一実施形態における自動組立装置の上下駆動機構およびその周辺部を示す正面図である。
【図４】一実施形態における自動組立装置のエスケープ部を示す平面図および断面図である。
【図５】一実施形態における自動組立装置において、パッキンの孔に碍子の先端部が入り込む過程を示す斜視図である。
【図６】一実施形態における自動組立装置において、碍子によるパッキンの引っ掛け・引き出し時の作動を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、一実施形態を説明する。本実施形態の自動組立装置は、スパークプラグの組立工程に用いられるものである。
【００２１】
まず、本実施形態の組立対象物であるスパークプラグを説明する。スパークプラグは、エンジン（内燃機関）のシリンダー内で、火花を飛ばし燃料に点火する部品であり、エンジンの燃焼室を区画形成するエンジンヘッド（図示せず）に設けられたネジ穴に挿入されて固定されるようになっている。
【００２２】
図１は、スパークプラグの断面図である。スパークプラグは、導電性の鉄鋼材料（例えば低炭素鋼等）等よりなる筒形状のハウジング１０を有しており、このハウジング１０の外周面には、スパークプラグをエンジンブロック（図示せず）に固定するためのネジ部１０１が設けられている。
【００２３】
ハウジング１０の外周面には、ガスケット１１が組み付けられている。ガスケット１１は、ハウジングとエンジンブロックとを密着させ、燃焼室の気密性を保つ役割を果たす。
【００２４】
ハウジング１０の内部には、アルミナセラミック（Ａｌ２Ｏ３）等の電気絶縁体からなる筒形状の碍子１２が収納されて固定されている。碍子１２の一端側（図１では上端側）の部位は、ハウジング１０から突出した突出部１２１を構成している。
【００２５】
碍子１２の残余の部位は、断面外形が円形の大外径部１２２、中外径部１２３および小外径部１２４で構成されている。大外径部１２２、中外径部１２３および小外径部１２４は、碍子１２の一端側から他端側に向かってこの順番に配置されている。
【００２６】
大外径部１２２は、突出部１２１よりも外径が大きくなっている。碍子１２のうち大外径部１２２と突出部１２１との間に形成される段差部は、ハウジング１０の一端部（図１では上端部）に形成されたかしめ部１０２と係合している。小外径部１２４と中外径部１２３との間に形成された段差部は、ハウジング１０の内周面に形成された段差部と係合している。これら２箇所での係合によって、碍子１２がハウジング１０に固定されている。
【００２７】
碍子１２とハウジング１０との係合部には、円環形状のパッキン１３（パッキング・ワッシャ）およびリング１４が配置されている。パッキン１３およびリング１４は、碍子１２とハウジング１０とを密着させ、気密性を維持する役割を果たすものである。
【００２８】
パッキン１３は、碍子１２のうち小外径部１２４と中外径部１２３との間の段差部に配置され、リング１４は、碍子１２のうち大外径部１２２と突出部１２１との間の段差部に配置されている。
【００２９】
碍子１２の軸孔１２５には中心電極１５が固定されている。中心電極１５は、碍子１２によってハウジング１０に対して絶縁保持されている。
【００３０】
中心電極１５は、内材が例えばＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料により構成され、外材がＮｉ基合金等の耐熱性および耐食性に優れた金属材料により構成された円柱体からなる。この中心電極１５の一端部（図１では下端部）には、火花放電部材としての貴金属チップ１６がレーザ溶接や抵抗溶接等によって接合されている。
【００３１】
ハウジング１０のうち貴金属チップ１６側の端部（図１では下端部）には接地電極１７が接合されている。接地電極１７は、Ｎｉを主成分とするＮｉ基合金からなるもので、略９０°屈曲した形状を有し、その一端部（図１では上端部）がハウジング１０に溶接され、他端部（図１では下端部）が貴金属チップ１６と所定の空隙を有して離隔している。
【００３２】
ハウジング１０および接地電極１７には、エンジン本体を通じて電流が流れるようになっている。
【００３３】
碍子１２の軸孔１２５内において、中心電極１５の他端側（図１では上端側）には、第１ガラスシール層１８、レジスタ１９、第２ガラスシール層２０およびステム２１が配置されている。
【００３４】
ステム２１は金属製であり、その一端部（図１では上端部）に端子部２１１が設けられている。端子部２１１は、碍子１２の他端部から突出して露出しており、点火コイル（図示せず）のブーツ部が装着されるようになっている。
【００３５】
レジスタ１９は、所定の電気抵抗値を有する抵抗体であり、炭素粉末を混合したガラスを主成分とする粉末状の抵抗材を焼き固めて（焼結して）形成されたものである。このレジスタ１９の長手方向両端側に導電性ガラスからなる第１、第２ガラスシール層１８、２０が配置されることにより、中心電極１５側（燃焼室内）と端子部２１１側（燃焼室外）とが連通してしまうことを防止している。
【００３６】
レジスタ１９と円柱状のステム２１との間に第２ガラスシール層２０が配置されることにより、レジスタ１９と円柱状のステム２１とを電気的に接続している。
【００３７】
上記構成を有するスパークプラグによれば、中心電極１５と接地電極１７との間で電気火花（スパーク）を発生させることができる。
【００３８】
次に、スパークプラグの組立手順のうち、ハウジング１０、碍子１２、パッキン１３およびリング１４の組立手順を説明する。
【００３９】
まず、碍子１２にパッキン１３を嵌める。具体的には、碍子１２の一端部（貴金属チップ１６側の端部）からパッキン１３を嵌めて、碍子１２の段差部（小外径部１２４と中外径部１２３との間の段差部）にパッキン１３を載せる。
【００４０】
次いで碍子１２にハウジング１０を被せる。具体的には、かしめ部１０２がまだかしめ加工されていないハウジング１０を、碍子１２の一端部（貴金属チップ１６側の端部）から被せ、パッキン１３を碍子１２とハウジング１０との間に挟み込む。
【００４１】
次いで、碍子１２にリング１４を嵌める。具体的には、碍子１２の他端部（突出部１２１側の端部）からリング１４を嵌めて、碍子１２の段差部（大外径部１２２と突出部１２１との間の段差部）にリング１４を載せる。
【００４２】
次いで、ハウジング１０にかしめ部１０２をかしめ加工して、パッキン１３を碍子１２とハウジング１０のかしめ部１０２との間に挟み込む。これにより、碍子１２がハウジング１０に固定される。
【００４３】
次に、碍子１２（ワーク）とパッキン１３（被挿入部品）とを組み立てる自動組立装置を説明する。図２は、本実施形態の自動組立装置を示す二面図である。図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は側面図である。図２（ｂ）の上下方向は、自動組立装置の設置状態における上下方向（鉛直方向）を示している。
【００４４】
自動組立装置は、碍子１２を搬送する搬送手段として、ワークチャック部３０と駆動部３１とを有している。
【００４５】
ワークチャック部３０は、ベース３２上に多数個配置されており、碍子１２を把持する本体部３０１と、ベース３２によって水平方向に移動可能に支持される水平移動部３０２とを有している。水平移動部３０２は、本体部３０１を上下方向に移動可能に支持している。
【００４６】
駆動部３１は、ベース３２と平行に延びるシャフト３１１と、シャフト３１１を回転駆動するモータ３１２と、シャフト３１１とモータ３１２の回転軸とを連結するベルト３１３とを有している。
【００４７】
シャフト３１１には、螺旋状のリード３１１ａが設けられている。リード３１１ａは、ワークチャック部３０の水平移動部３０２に形成された溝３０２ａと噛み合うようになっている。シャフト３１１の回転によって、ワークチャック部３０の水平移動部３０２がベース３２上を水平方向に移動する。ワークチャック部３０の水平移動部３０２がベース３２上を水平方向に移動することで、ワークチャック部３０の本体部３０１も水平移動部３０２とともに水平方向に移動する。
【００４８】
ワークチャック部３０の本体部３０１は、碍子１２の軸が上下方向と平行になり、碍子１２の貴金属チップ１６側の端部が上方になるように碍子１２を把持する。
【００４９】
本体部３０１は、カム機構３３（上下駆動手段）によって上下方向に駆動されるようになっている。図３に示すように、カム機構３３は、カム溝３３１が形成されたカム溝形成部材３３２と、カム溝３３１に配置されたカムフォロア３３３とを有しており、本体部３０１の水平方向の運動を上下方向の運動に変換する。カムフォロア３３３は、ステー部材３３４を介してワークチャック部３０に連結されている。
【００５０】
図３は、１つの本体部３０１が時間の経過と共に移動していく様子を示している。シャフト３１１の回転によって水平移動部３０２および本体部３０１が水平方向に移動すると、カムフォロア３３３がカム溝３３１の側壁によって上下方向に押圧されることによって本体部３０１が上下方向に移動する。
【００５１】
なお、カム機構３３の代わりにアクチュエータ等の手段を用いて本体部３０１を上下方向に駆動するようにしてもよい。
【００５２】
図２に示すように、自動組立装置は、パッキン１３を供給する供給手段として、パーツフィーダ４０とエスケープ部４１とを有している。
【００５３】
パーツフィーダ４０は、パッキン１３をエスケープ部４１に供給する。エスケープ部４１は、パーツフィーダ４０から供給されたパッキン１３を１つずつ分離するものであり、ワークチャック部３０の上方に配置されている。パッキン１３を１つずつ分離する機構としては、種々のエスケープ機構を用いることができる。
【００５４】
パーツフィーダ４０およびエスケープ部４１の作動は、図示しない制御装置（制御手段）によって制御されるようになっている。
【００５５】
図４は、エスケープ部４１の平面図および断面図である。エスケープ部４１は、受け面４１１とガイド壁４１２とを有している。
【００５６】
受け面４１１は、パッキン１３を下方側から受ける。ガイド壁４１２は、パッキン１３を側方から規制する。これにより、エスケープ部４１では、パッキン１３の軸が上下方向と平行になる。本例では、パッキン１３の滑りを良くするために、受け面４１１の中央に凹んだ逃がし形状が設けられている。
【００５７】
エスケープ部４１の最先端部には、水平方向に開放された開放部４１３が設けられている。これにより、エスケープ部４１からパッキン１３を、開放部４１３を通じて水平方向に取り出すことができる。
【００５８】
エスケープ部４１の先端部には、パッキン１３の孔と重合する切り欠き４１４が設けられている。これにより、ワークチャック部３０の本体部３０１が上昇したときに、本体部３０１に把持された碍子１２の先端をパッキン１３の孔に挿入させることができる。
【００５９】
エスケープ部４１の先端部には、パッキン１３を位置決めする位置決め機構４３が設けられている。位置決め機構４３は、位置決め部材４３１と弾性部材４３２（付勢手段）とを有している。位置決め部材４３１は、弾性部材４３２の弾性力によって、パッキン１３を供給方向と反対側に付勢する。なお、弾性部材４３２の代わりにアクチュエータ等の手段を用いて位置決め部材４３１を付勢するようにしてもよい。
【００６０】
次に、上記構成における作動（自動組立方法）を説明する。モータ３１２を回転させると、シャフト３１１のリード３１１ａによって、多数個のワークチャック部３０が等ピッチで水平方向に移動する。したがって、ワークチャック部３０に把持された碍子１２が水平方向に連続搬送される。
【００６１】
このとき、ワークチャック部３０の本体部３０１はカム溝３３１にならって上下方向に移動する。したがって、ワークチャック部３０の本体部３０１に把持された碍子１２も、カム溝３３１にならって上下方向に移動する。
【００６２】
碍子１２がカム溝３３１にならって上昇することで、位置決め部材４３１によって位置決めされたパッキン１３の孔（円形孔）に碍子１２の先端部（具体的には小外径部１２４）が入り込む（挿入される）。図５は、パッキン１３の孔に碍子１２の先端部が入り込む過程を示す斜視図である。なお、図５では、ワークチャック部３０やエスケープ部４１等の図示を省略している。
【００６３】
碍子１２がさらに水平方向に搬送されることで、碍子１２の先端部がパッキン１３に引っ掛かるので、パッキン１３が位置決め機構４３の弾性付勢力に抗してエスケープ部４１の開放部４１３から引き出され、自重で落下する。これにより、パッキン１３が碍子１２の段差部（小外径部１２４と中外径部１２３との間の段差部）に載って、碍子１２とパッキン１３との組み立てが完了する。
【００６４】
そして、次のワークチャック部３０および碍子１２がエスケープ部４１の先端部の真下にくるまでに、次のパッキン１３がエスケープ部４１の先端部に供給される。
【００６５】
以上の動作を繰り返すことで、碍子１２の水平方向搬送を停止させることなく、碍子１２とパッキン１３との組立を連続的に行うことができる。
【００６６】
図６は、碍子１２によるパッキン１３の引っ掛け・引き出し時の作動を模式的に示す図である。図６では、パッキン１３に挿入される前の碍子１２を実線で示し、パッキン１３に挿入されて引っ掛かった碍子１２を二点鎖線で示している。
【００６７】
突き出し長さＬ（碍子１２がパッキン１３の上面から突き出す長さ）、および上昇角θ（碍子１２の移動方向と水平面とがなす角度）は、下記数式（１）の関係を満たしているのが好ましい。碍子１２によるパッキン１３の引っ掛け・引き出しがスムーズに行われるようになるからである。
【００６８】
ｔ＋Ｌ≦（Ａ−ｄ）ｔａｎθ  …  （１）
但し、ｔはパッキン１３の厚み、ｄは碍子１２のうちパッキン１３に挿入される部分（断面外形が円形の部分）の外径、Ａはパッキン１３の内径（円形孔の内径）である。突き出し量Ｌは０．５ｔ以上が好ましい。引っ掛けが確実になるからである。
【００６９】
本例では、カム機構３３の構造上、上昇角θは３５°程度が上限値となる。碍子１２を上下方向に駆動する手段としてカム機構３３の代わりにアクチュエータが用いられている場合には、上昇角θの上限値を３５°よりも大きくすることが可能である。
【００７０】
本実施形態によると、碍子１２を停止させることなく搬送したままでパッキン１３の組み付けを行うことができるので、組立高速化と組立信頼性という相反する要件を両立することができる。
【００７１】
すなわち、上記従来技術における（１）ワーク搬送、（２）ワーク停止、（３）ワーク位置決め、（４）部品組立および（５）ワーク位置決め解除という一連の動作のうち（２）ワーク停止、（３）ワーク位置決めおよび（５）ワーク位置決め解除が不要となり、さらに（４）部品組立を（１）ワーク搬送と同時に行うことができるので、（１）ワーク搬送および（４）部品組立の各動作時間が従来と同等であってもサイクルタイムを短縮することができる。
【００７２】
さらに、碍子１２をパッキン１３に引っ掛けて引き出すことでパッキン１３を自重落下させて碍子１２に組み付けるので、碍子１２の搬送に同期したパッキン１３の送り機構を設ける場合と比較して自動組立装置の構成を簡素化することができる。
【００７３】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、碍子１２を上下方向に移動させているが、碍子１２を上下方向に移動させず、パッキン１３を上下方向に移動させるようにしてもよい。その場合、上記数式（１）における上昇角θは、パッキン１３に対する碍子１２の相対的な移動方向と水平面とがなす角度と定義すればよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、碍子１２とパッキン１３とを組み立てる自動組立装置に本発明を適用しているが、碍子１２とリング１４とを組み立てる自動組立装置にも本発明を適用可能である。
【００７５】
さらに、スパークプラグの組み立てに限定されるものではなく、種々のワークと被挿入部品とを組み立てる自動組立装置に本発明を広く適用可能である。なお、ワークのうち被挿入部品に挿入される部位の断面外形は円形に限定されるものではなく、被挿入部品の孔（ワークが挿入される孔）は円形孔に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７６】
１２    碍子（ワーク）
１３    パッキン（被挿入部品）
３０    ワークチャック部（搬送手段）
３１    駆動部（搬送手段）
３３    カム機構（上下駆動手段）
４０    パーツフィーダ（供給手段）
４１    エスケープ部（供給手段）
４３    位置決め機構
４１３  開放部
【図１】
2012250315.tif 000003
【図２】
2012250315.tif 000004
【図３】
2012250315.tif 000005
【図４】
2012250315.tif 000006
【図５】
2012250315.tif 000007
【図６】
2012250315.tif 000008