(57)【要約】【課題】  ねじ供給動作においてねじの落下を防ぎ、高速動作させても確実なねじの供給が可能とし、ねじを受け渡す時、ドライバビットやドライバビットの周辺部材、ねじ等に負荷をかけること無く容易にねじを取り出すことを可能とし、装置の構造が単純で、タクトタイムの短縮が可能なねじ締め装置及びねじ締め方法を提供することにある。【解決手段】  ねじが整列して待機するねじ整列部と、ねじをねじ締めするねじ締め部と、ねじをねじ整列部からねじ締め部まで移動させるねじ供給部とを有するねじ締め装置において、ねじ供給部は、ガイドカバーとロック手段とを備えた取り出しブロックと、取り出しブロックをねじ整列部からねじ締め部まで移動させる第１のアクチュエータとを備え、取り出しブロックは、ガイドカバーとロック手段によってねじを保持し、ロック手段は、ガイドカバーを一方向に押圧することによりねじを保持し、ねじ締め部において押圧を解除する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじが整列して待機するねじ整列部と、
ねじをねじ締めするねじ締め部と、
ねじを前記ねじ整列部から前記ねじ締め部まで移動させるねじ供給部とを有するねじ締め装置において、
前記ねじ供給部は、
ガイドカバーとロック手段とを備えた取り出しブロックと、
前記取り出しブロックを前記ねじ整列部から前記ねじ締め部まで移動させる第１のアクチュエータとを備え、
前記取り出しブロックは、前記ガイドカバーと前記ロック手段によってねじを保持し、
前記ロック手段は、前記ガイドカバーを一方向に押圧することによりねじを保持し、前記ねじ締め部において前記押圧を解除することを特徴とするねじ締め装置。
【請求項２】
前記ガイドカバーは、前記取り出しブロックが前記ねじ締め部から前記ねじ整列部に移動する間に開くことを特徴とする請求項１に記載のねじ締め装置。
【請求項３】
前記ロック手段は、第２のアクチュエータであることを特徴とする請求項１、２に記載のねじ締め装置。
【請求項４】
前記取り出しブロックが前記ねじ締め部から前記ねじ整列部に移動する間に前記ガイドカバーを閉じるように導く案内部材を備えることを特徴とする請求項１乃至３に記載のねじ締め装置。
【請求項５】
前記案内部材は、ばね性を有するレールであることを特徴とする請求項４に記載のねじ締め装置。
【請求項６】
前記取り出しブロックが前記ねじ締め部にある時に前記ガイドカバーを開く方向に前記ロック手段の力より弱い力で付勢する付勢部材を備えることを特徴とする請求項１乃至５に記載のねじ締め装置。
【請求項７】
ねじをねじ整列部から取り出しブロックに装填し、ロック手段がガイドカバーを一方向に押圧することで前記取り出しブロックにねじを保持するステップと、
前記取り出しブロックを前記ねじ整列部から前記ねじ締め部まで移動するステップと、
前記ねじ締め部によってねじを保持し、前記取り出しブロックのガイドカバーの押圧を解除するステップと、
前記取り出しブロックを前記ねじ締め部から前記ねじ整列部まで移動する途中で前記ガイドカバーが開くステップとを含むねじ締め方法。
【請求項８】
前記取り出しブロックを前記ねじ締め部から前記ねじ整列部に移動する間に前記ガイドカバーが閉じられるステップを含む請求項７に記載のねじ締め方法。
【請求項９】
ねじ整列部がねじ補充場所まで移動してねじを補充するステップを含む請求項７、８に記載のねじ締め方法。
【請求項１０】
前記取り出しブロックを第１のアクチュエータによって前記ねじ整列部から前記ねじ締め部まで移動することを特徴とする請求項７乃至９に記載のねじ締め方法。
【請求項１１】
前記ロック手段は、第２のアクチュエータであることを特徴とする請求項７乃至１０に記載のねじ締め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整列されたねじを、ねじ締めサイクル毎に個別に取り出し、ねじ締め部へ供給するねじ供給部又はねじ供給ステップを備えた、ねじ締め装置及びねじ締め方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電化製品や玩具等の工業製品の組立は、従来は人による手作業で行われてきたが、人件費の高騰、さらなる生産コストの削減のため、組立作業の自動化が進められている。組立における代表的な作業は、例えば、次のように分類される。
１）部品箱や棚から部品を取り出し、組立位置へ部品を配置する作業
２）ねじ締めやピンの嵌め込みによる、配置された部品を固定する作業
３）電力供給、信号線等のハーネス取り付け及び配線処理作業
４）製品ラベルや保護フィルム、クッション材等の貼付作業
これらの工程において、２）のねじ締め作業は、外部からねじを供給しながらねじ締めを行う必要があり、自動化しねじの供給を確実かつ高速に行うことで、信頼性が高く、タクトタイムが短いねじ締め装置を提供することができる。
【０００３】
従来技術として、特許文献１に示されている自動ねじ締め装置について説明する。この文献のねじ締め装置では、スプリングで付勢されたブロック体とスライド体でねじを係止した状態でドライバビット下にねじを供給する。そして、中空縦管で囲われたドライバビットでねじを保持した後、スライド体が始動位置へ復帰することでブロック体が中空縦管に押されて開可動し、ねじが供給される。
【０００４】
また、別の従来技術として特許文献２について説明する。この文献では、セルフクランチング・ナットをパンチヘッドに供給する際、フィンガにナットの把持動作をさせるためのシリンダが設けられている。そして、フィンガが移動してナットがパンチヘッドに達すると、シリンダが駆動しフィンガが開くことでナットが受け渡されることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２００３２２
【特許文献２】特開平５−１５４７２２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、ブロック体とスライド体の間にはスプリングが設けられ、閉方向に弾力が付勢されてねじが係止されている。スプリングで付勢してねじを係止する場合、そのスプリングの付勢が弱いと、ねじを確実に係止することができず、ねじの供給時の振動やスライド体が停止する際の慣性力によりブロック体が開きねじが落下することがあり動作の高速化ができない。
【０００７】
一方で、スプリングの付勢を強くしてねじを確実に係止すると、ねじをドライバに受け渡す際、スプリングで付勢されたブロック体を押し開く力が大きくなり、ドライバビットや中空縦管を強固に固定する必要がある。
【０００８】
また、特許文献２では、ナットを把持するフィンガに把持動作をさせるシリンダが設けられており、ナットの受け渡し位置でフィンガが開動作される。そのため、ナットが移動中に落下することや、受け渡し時に過度の負荷が装置にかかることは防止できる。しかし、この場合、ナットをパンチヘッドに受け渡す時に正確にフィンガを開動作させる必要があり、センサによる制御が必要となったり、受け渡しの際の信頼性に問題がある。また、ナットを受け渡してから、フィンガが元の位置に戻るため、タクトタイムが長くなる。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを目的とする。具体的には、本発明は、ねじ供給動作においてねじの落下を防ぎ、高速動作させても確実なねじの供給が可能なねじ締め装置及びねじ締め方法を提供する。更に、本発明は、ねじを受け渡す時、ドライバビットやドライバビットの周辺部材、ねじ等に負荷をかけること無く容易にねじの取り出しが可能なねじ締め装置およびねじ締め方法を提供する。更に、本発明は装置の構造が単純で、タクトタイムの短縮が可能なねじ締め装置及びねじ締め方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明のねじ締め装置は、ねじが整列して待機するねじ整列部と、ねじをねじ締めするねじ締め部と、ねじをねじ整列部からねじ締め部まで移動させるねじ供給部とを有するねじ締め装置において、ねじ供給部は、ガイドカバーとロック手段とを備えた取り出しブロックと、取り出しブロックをねじ整列部からねじ締め部まで移動させる第１のアクチュエータとを備え、取り出しブロックは、ガイドカバーとロック手段によってねじを保持し、ロック手段は、ガイドカバーを一方向に押圧することによりねじを保持し、ねじ締め部において押圧を解除することを特徴とする。
【００１１】
第２の発明のねじ締め装置においては、ガイドカバーは、取り出しブロックがねじ締め部からねじ整列部に移動する間に開くことを特徴とする。
【００１２】
第３の発明のねじ締め装置においては、ロック手段は、第２のアクチュエータであることを特徴とする。
【００１３】
第４の発明のねじ締め装置においては、取り出しブロックがねじ締め部からねじ整列部に移動する間にガイドカバーを閉じるように導く案内部材を備えることを特徴とする。
【００１４】
第５の発明のねじ締め装置においては、案内部材は、ばね性を有するレールであることを特徴とする。
【００１５】
第６の発明のねじ締め装置においては、取り出しブロックがねじ締め部にある時にガイドカバーを開く方向にロック手段の力より弱い力で付勢する付勢部材を備えることを特徴とする。
【００１６】
第７の発明のねじ締め方法においては、ねじをねじ整列部から取り出しブロックに装填し、ロック手段がガイドカバーを一方向に押圧することで前記取り出しブロックにねじを保持するステップと、取り出しブロックをねじ整列部からねじ締め部まで移動するステップと、ねじ締め部によってねじを保持し、取り出しブロックのガイドカバーの押圧を解除するステップと、取り出しブロックをねじ締め部からねじ整列部まで移動する途中でガイドカバーが開くステップとを含む。
【００１７】
第８の発明のねじ締め方法においては、取り出しブロックをねじ締め部からねじ整列部に移動する間にガイドカバーが閉じられるステップをさらに含む。
第９の発明のねじ締め方法においては、ねじ整列部がねじ補充場所まで移動してねじを補充するステップをさらに含む。
【００１８】
第１０の発明のねじ締め方法においては、取り出しブロックを第１のアクチュエータによってねじ整列部からねじ締め部まで移動することを特徴とする。
【００１９】
第１１の発明のねじ締め方法においては、ロック手段は、第２のアクチュエータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のねじ締め装置及びねじ締め方法では、取り出しブロックがねじ整列部から、ねじ締め部に移動する間ガイドカバーをロックする一方、取り出しブロックがねじ締め部からねじ整列部に移動する間はロックを解除することで、ねじ締め部や周辺部材に過度の負荷をかけることなくねじを安定して供給することが可能となり、併せて、ねじ供給のタクトタイムの短縮が可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図１から５を用いて説明する。
図１に本発明の実施形態におけるねじ締め装置とその周辺装置の模式図を示す。図１に示すように、ねじＳは、ねじフィーダ４３０内に保管されており、ねじフィーダ４３０により傾斜レール４４０に整列される。傾斜レール４４０の先端のねじ補充場所（Ａ）まで移動したねじＳは、例えば図示しないエアシリンダによりレールを遮ることで停止されている。
【００２２】
ねじ締め装置１は、ねじＳが整列して待機するマガジン（ねじ整列部）３００と、ねじを対象にねじ締めするねじ締め部２００と、ねじをマガジン３００からねじ締め部２００に移動させるねじ供給部１００とを備えている。ねじ締め部２００は、ドライバビット２１０と、Ｚ軸スライダ２２０を備えており、Ｚ軸スライダ２２０によってドライバビット２１０が上昇／降下する。また、ねじ締め装置１は、X軸スライダ４１０及びＹ軸スライダ４２０に取り付けられており、両スライダによってねじ補充場所（Ａ）まで移動される。ねじ締め装置１が、ねじ補充場所（Ａ）に移動完了すると、マガジン３００と傾斜レール４４０が近づいた状態となり、図示しないエアシリンダによる遮断を解除することで、重力によりねじＳが傾斜レール４４０からマガジン３００内に補充される。
【００２３】
一方、コンベア４５０によって図示しないねじ締め対象が流れて来る。ねじ締め対象が流れて来ると、ねじ締め対象及びねじ穴の位置を画像認識し、X軸スライダ４１０およびＹ軸スライダ４２０によりねじ締め装置１が、ねじ穴がドライバビット２１０の軸の延長線上に来る位置へ移動する。
【００２４】
ここで、マガジン３００からドライバビット２１０へのねじの供給は、画像認識及びX軸スライダ４１０とＹ軸スライダ４２０の移動と同時平行して行われる。ねじ供給部１００はマガジン３００からねじＳを取り出し、ドライバビット２１０の下までねじＳを移動する。その後、ドライバビット２１０がZ軸スライダ２２０により下降し、ねじ山がビット先端によって噛み合い吸着などの手段で保持される。
【００２５】
ねじ供給部１００からドライバビット２１０にねじの受渡しが完了すると、ドライバビット２１０は、Z軸スライダ２２０によって下降し、ねじ締め対象にねじ締めを行う。
【００２６】
次に、本実施形態のねじ締め装置における供給部の平面図を図２に示す。本実施形態のねじ供給部１００は、ねじＳをマガジン３００から取り出す取り出しブロック１１０と、取り出しブロック１１０をマガジン３００からねじ締め部まで移動させる第１のアクチュエータ１２０と、レール１５０（案内部材）とを有している。
【００２７】
取り出しブロック１１０の角部分には、ねじを収容するねじ収容部１１１が設けられている。また、取り出しブロック１１０には、ガイドカバー１３０と、ガイドカバー１３０を押圧する第２のアクチュエータ１４０（ロック手段）が備えられている。
【００２８】
ガイドカバー１３０は、レバー部１３１と、回転軸１３２と、ピン１３３を備えている。また、ガイドカバー１３０は、回転軸１３２を支点に取り出しブロック１１０に取り付けられており、取り出しブロック１１０に対して開閉可能となっている。また、レール１５０は、ピン１３３と当接し、レール１５０に沿って誘導することでガイドカバー１３０が閉まるように導く。
【００２９】
第２のアクチュエータ１４０は、（Ｂ）位置から（Ｃ）位置まで伸縮可能なシリンダ１４１を有している。シリンダ１４１が（Ｂ）位置に伸長すると、ガイドカバー１３０のレバー部１３１が押圧され、ガイドカバー１３０が閉まった状態でロックされる。ねじをねじ収容部１１１に装填し、ガイドカバー１３０をロックすることにより、ねじが取り出しブロック１１０に保持される。
【００３０】
次に本実施形態のねじ締め装置におけるねじの供給動作を説明する。図３に本実施形態のねじ供給装置の動作フローチャートを示す。
【００３１】
まず、ねじをねじ整列部３００から取り出し、ねじ締め部２００まで移動させる動作を図２，３を参照して説明する。取り出しブロック１１０がマガジン（ねじ整列部）３００にある時、マガジン３００からねじ収容部１１１にねじが装填される（Ｓ３１）。ねじ装填後、第２のアクチュエータ１４０によってシリンダ１４１が伸長され、ガイドカバー１３０のレバー部１３１が（Ｂ）位置に押圧される（Ｓ３２）。これによって、ガイドカバー１３０は、閉じた状態でロックされ、ねじはねじ収容部１１１に保持される。その後、第１のアクチュエータ１２０によって、取り出しブロック１１０は、マガジン３００からねじ締め部に移動する（Ｓ３３）。マガジン３００からねじ締め部への移動中、第２のアクチュエータ１４０によってガイドカバー１３０は、ロックされたままであり、移動中の振動や移動停止時の慣性力によってガイドカバー１３０が開きねじが落下することを防止することができる。
【００３２】
次に、取り出しブロックがねじ締め部に移動した後、ねじが、ねじ締め部２００に受け渡される動作（Ｓ３４〜３６）について図３、４を用いて説明する。図４はねじの受け渡し動作の説明図である。
【００３３】
図４（ａ）は、取り出しブロック１１０がねじ締め部２００に到着したところを示している。次に、（ｂ）に示すようにドライバビット２１０が降下し、ねじＳが、ドライバビット２１０によって保持される（Ｓ３４）。ねじＳの保持が図示しないねじ締め装置のセンサによって確認されると、（ｃ）に示すように、第２のアクチュエータ１４０によってシリンダ１４１が収縮することで、ガイドカバー１３０のロックが解除され、ガイドカバー１３０は回転軸１３２を支点に回転自在な状態となる（Ｓ３５）。この状態では、ガイドカバー１３０はまだ閉じている。その後、取り出しブロック１１０がねじ締め部２００からねじ整列部３００に移動を開始する。（ｄ）では、取り出しブロック１１０が移動を開始した直後を示しており、ドライバビット２１０又はねじがガイドカバー１３０と接触し、ガイドカバー１３０は押し開かれていく。（ｅ）ではさらに取り出しブロック１１０の移動が進んだ状態を示しており、取り出しブロック１１０の移動に伴って、ガイドカバー１３０も大きく開かれていく。（ｆ）において、ガイドカバー１３０がドライバビット２１０を通過し、取り出しブロック１１０からドライバビット２１０へのねじの受け渡しが完了する（Ｓ３６）。このようにすることで、ねじの供給の安定性を向上することができる。また、ドライバビット２１０やその周辺部材にほとんど負荷をかけることなく、ガイドカバー１３０が開き、ねじを供給することができる。
【００３４】
ここで、本実施形態のようにガイドカバー１３０をロック／アンロックする構造と、特許文献２の様に、フィンガ（ガイドカバー）をシリンダで開閉させる構造を比較すると本実施形態の方が以下の点で有利となる。
【００３５】
まず、ガイドカバー１３０をシリンダ１４１で開動作させる場合、ガイドカバー１３０が開いたことを確認してから取り出しブロック１１０の移動を開始する必要があり、ねじ供給のタクトタイムが長くなる。すなわち、図３におけるＳ３５のフローとＳ３６のフローの間に、ガイドカバー１３０を開動作させるフローとガイドカバー１３０が開動作されたことを確認するフローが必要となる。また、特許文献２の構造ではガイドカバー１３０が開動作されたことを確認するセンサーが必要となり装置が複雑化する。また、本実施形態では、シリンダ１４１にガイドカバー１３０やリンク機構が連結されていないため、シリンダ１４１の動作時に加わる慣性力が小さく、シリンダ１４１の収縮動作を高速で行うことができる。
【００３６】
次に、ねじ締め部２００へねじの受け渡しが完了した後、取り出しブロック１１０がねじ整列部に戻る動作（図３のＳ３７、３８）について図５を参照して説明する。ａ）では、ねじがドライバビットによって取り出された直後の状態を示している。ガイドカバー１３０は開いた状態である。ｂ）では、さらに取り出しブロック１１０がねじ整列部３００に近づいた状態を示している。図示するように、ガイドカバー１３０に設けられたピン１３３がレール１５０（案内部材）に接触し、レール１５０に沿い誘導されることで、シリンダ１４１が縮んでいる状態であっても、ガイドカバー１３０が閉じる方向へ回転する。ｃ）では、取り出しブロック１１０がねじ整列部３００に戻った状態を示し、ガイドカバー１３０は閉じている。
【００３７】
ここで、レール１５０に付勢部材を用いることも可能である。レール１５０に付勢部材を用いると、取り出しブロック１１０がねじ整列部にあるとき、レール１５０がピン１３３に押されて変形しピン１３３を付勢することで、ガイドカバー１３０を確実に閉じることができる。これにより、取り出しブロック１１０がねじ整列部３００に戻って、ねじ整列部３００から次のねじがねじ収容部１１１に装填される際の信頼性を向上させることができる。ただし、レール１５０に付勢部材を用いる必要は必ずしもなく、ピン１３３が誘導されガイドカバー１３０が閉状態に導かれるものであればよい。また、案内部材１５０を用いない実施形態も可能である。例えば、アクチュエータ１４０の押圧によってガイドカバー１３０が閉じられるようにしてもよい。
【００３８】
次に、第１、第2のアクチュエータとガイドカバーの動作のタイミングチャートを図６に示し、本実施形態におけるねじの供給動作を補足する。図６に示すように、ねじ取り出しブロック１１０がねじ整列部３００からねじ締め部２００まで移動する間と、ねじ締め部２００に到着した後、ねじが保持されるまでの間、ガイドカバー１３０は第２のアクチュエータ１４０によってロックされている。その後、ドライバビット２１０によるねじの保持がセンサによって確認されると、ロックが解除される。この時点では、ガイドカバー１３０は閉まっており、取り出しブロック１１０がねじ締め部２００からねじ整列部に移動する過程でドライバビット２１０等によって押し開かれ、ガイドカバー１３０がドライバビット２１０を通過する時完全に開状態となる。さらに、開いたガイドカバー１３０は、取り出しブロック１１０がねじ整列部３００に到着する前に、案内部材１５０によって閉じられる。
【００３９】
ここで、本実施形態では第２のアクチュエータ１４０を用いてガイドカバー１３０を押圧しロックしているが、ロック／アンロックが可能な構成であればよく、例えば電磁石等を用いてガイドカバー１３０のロック／アンロックを行ってもよい。
【００４０】
また、本実施形態では、ガイドカバー１３０は、回転軸１３２を支点に回転可能な構造を有しているが、必ずしもこのような構造を採用する必要はなく適宜異なる構造の選択が可能である。例えば、取り出しブロック１１０がねじ整列部３００に戻る際、ガイドカバー１３０の一部がドライバビット２１０やその周辺部材に押し当てられることで、ガイドカバー１３０がスライドして開閉するような構造としてもよい。
【００４１】
次に、ガイドカバー１３０と取り出しブロック１１０に付勢部材を設けた実施形態を図７に示す。付勢部材１６０は、例えばスプリングやゴム等を用いることができ、付勢部材１６０によってガイドカバー１３０が開く方向に付勢される。また、付勢部材１６０による付勢は、第２のアクチュエータ１４０の力より弱い力で付勢される。図７ａ）は、第２のアクチュエータ１４０によってガイドカバー１３０が押圧された状態であり、ガイドカバー１３０は閉じている。ｂ）は、第２のアクチュエータ１４０の押圧が解除された状態を示している。第２のアクチュエータによる付勢が解除されると、付勢部材１６０により、ガイドカバー１３０が回転軸１３２を中心に回転し、ガイドカバー１３０が開かれる。
【００４２】
このような構成にすると、取り出しブロック１１０からねじを受け渡す際、ガイドカバー１３０が付勢部材１６０により開かれるので、ドライバビット２１０やドライバビットの周辺部材、ねじ等に負荷をかけずに、ねじの受渡しを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明に係るねじ締め装置およびねじ締め方法は、ねじ受渡しの信頼性が高く、ねじの供給に必要な時間を短縮することができるものとして有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態におけるねじ締め装置とその周辺装置の模式図
【図２】本実施形態のねじ締め装置における供給部の平面図
【図３】本実施形態のねじ供給装置の動作フローチャート
【図４】本発明の実施形態におけるねじの受け渡し動作を示す模式図
【図５】本発明の実施形態におけるガイドカバーの閉動作の説明図
【図６】第１、２のアクチュエータとガイドカバーの動作を示すタイミングチャート
【図７】ガイドカバーと取り出しブロックに付勢部材を設けた実施形態の説明図
【符号の説明】
【００４５】
１          ねじ締め装置
１００      ねじ供給部
１１０      取り出しブロック
１１１      ねじ収容部
１２０      第１のアクチュエータ
１３０      ガイドカバー
１３１      レバー部
１３２      回転軸
１３３      ピン
１４０      第２のアクチュエータ（ロック手段）
１４１      シリンダ
１５０      レール（案内部材）
１６０      付勢部材
２００      ねじ締め部
２１０      ドライバビット
２２０      Ｚ軸スライダ
３００      マガジン（ねじ整列部）
４１０      Ｘ軸スライダ
４２０      Ｙ軸スライダ
４３０      ねじフィーダ
４４０      整列レール
４５０      コンベア
Ｓ          ねじ
【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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【図６】
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【図７】
2012096297.tif 000009