特開 2017-193036 組立装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-193036(P2017-193036A)

(43)【公開日】2017年10月26日

(54)【発明の名称】組立装置

(51)【国際特許分類】

   B23P 19/06 20060101AFI20170929BHJP

   B25J 13/00 20060101ALN20170929BHJP

【ＦＩ】

   B23P19/06 M

   B25J13/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-86433(P2016-86433)

(22)【出願日】2016年4月22日

(71)【出願人】

【識別番号】000227467

【氏名又は名称】日東精工株式会社

(72)【発明者】

【氏名】冨沢 文男

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 拓夫

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS06

3C707BS06

3C707FS01

3C707HT20

3C707LS00

3C707MT04

3C707NS24

(57)【要約】

【課題】吸着したねじを所定の作業ポイントまで確実に移載できる組立装置の提供。
【解決手段】ねじに係合するビット６３を内包しかつビット６３に対して相対移動可能なスクリューガイド６８と、スクリューガイド６８内へねじを吸引する吸引手段と、スクリューガイド６８をワークへ接近離可能な往復移動手段５と、スクリューガイド６８を水平方向へ移動可能な水平移動手段２と、往復移動手段５および水平移動手段２へ指令を送る制御装置４とを備える。制御装置４は、スクリューガイド６８およびビット６３を一段階下降させた後、ワークＷの作業ポイントＰの上空へ水平移動させ、さらにもう一段階下降させる制御を行う。このように、スクリューガイド６８が立設する壁面に沿って水平移動して作業ポイントＰの上空まで移動できるので、コ字状の壁面を備えたワークＷのなど狭所へのねじ締めが良好に行える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所望部品に係合する工具と、この工具を内包するとともに前記工具に対して相対移動可能なスクリューガイドと、このスクリューガイド内へ前記部品を吸引可能な吸引手段と、前記工具およびスクリューガイドをワークへ接近あるいは離反する方向に移動自在な往復移動手段と、前記工具およびスクリューガイドを水平方向へ移動自在な水平移動手段と、前記往復移動手段および前記水平移動手段へ動作指令を送る制御装置とを備え成る組立装置において、
前記制御装置は、前記往復移動手段へ動作指令を送り前記スクリューガイドおよび工具を第一の目標位置へ垂直移動させた後、前記水平移動手段へ動作指令を送り前記スクリューガイドおよび工具を第二の目標位置であるワークの作業ポイント上空へ水平移動させ、この後、前記往復移動手段へ動作指令を送り前記スクリューガイドの先端をワークに当接させこの当接したスクリューガイドに対して前記工具を相対移動するよう制御して成ることを特徴とする組立装置。

【請求項2】

前記スクリューガイドは、前記作業ポイントから所定の距離を空け対向に立設する両壁面の間隔よりも短い外径を備えて成り、
前記制御装置は、前記スクリューガイドを前記両壁面に沿わせ水平移動するよう制御して成ることを特徴とする請求項１に記載の組立装置。

【請求項3】

前記工具は、所定の回転数およびトルクによって回転駆動可能なモータに接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の組立装置。

【請求項4】

前記往復移動手段は、前記工具およびスクリューガイドを支持する支持部材と、この支持部材に取り付けられ回転自在な可動ナットと、この可動ナットに螺合し前記スクリューガイドの延びる方向と平行に配されたボールねじ軸と、このボールねじ軸を回転駆動するとともにボールねじ軸の回転角度に応じたパルスを前記制御装置へ出力するＡＣサーボモータとを備えて成ることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の組立装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吸着した部品を所定の作業ポイントまで確実に移載可能な組立装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の組立装置は、特許文献１に示すように、部品の一例であるねじを一時的に保持するチャックユニットと、このチャックユニットに対して相対的に往復移動可能かつ回転自在なビットとを備えて成り、さらに、前記チャックユニットを移動途中で一旦停止させるための第１ストッパと、一旦停止したチャックユニットを水平移動させるスライドユニットと、前記第１ストッパの解除後再下降するチャックユニットをワークに近接する位置で停止させるための第２ストッパとを備えて成る。

【0003】

この従来の組立装置は、前記チャックユニットおよび前記ビットの下降途中で前記第１ストッパを作動させ、前記スライドユニットを作動させる。これにより、下降途中の前記チャックユニットおよび前記ビットは、前記ワークに設けられた作業ポイント上空へ水平移動し、この後、前記第１ストッパの解除によって再び下降する。また、前記第２ストッパは、再下降したチャックユニットのみをワークの表面から若干の隙間を空けて下降停止させる。よって、前記ビットは、停止した前記チャックユニットに対して相対移動してチャックユニットに保持されたねじを作業ポイントに締付ける。

【0004】

このように、従来の組立装置は、チャックユニットをワークの表面に近接する下降前に水平方向へ移動可能なため、上方へ突出した突起部を備えたワークへのねじ締めを可能とする。つまり、ワークの突起部へ向かって下降するチャックユニットが突起部上面に衝突し難いため、チャックユニット内に保持したねじを作業ポイントへ確実に移載でき、ねじ締め作業を行えるという特徴がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平11-156650号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来の組立装置は、作業ポイントをコ字状に取り囲む突起部を備えたワークであると、前記スライドユニットによって水平方向に移動するチャックユニットが前記突起部の側面開口部の間口から入り込めずこの突起部に干渉するという問題があった。このため、従来の組立装置は、水平方向へ移動するチャックユニットによりワークを水平方向へ押出し正規の位置から位置ズレさせる問題や突起部を破損させるといった問題があった。

【0007】

また、従来の組立装置は、前記チャックユニットがコ字状の突起部に入り込む大きさに設定され突起部の側面側から干渉することなく入り込む構成であったとしても、前記チャックユニットが保持していたねじをここから通過させる際、その先端が開くので、チャックユニットの開動作時に開いたチャックユニットが前記突起部の壁面に干渉するという問題もあった。つまり、前記チャックユニットが突起部の壁面に衝突して十分に開くことができないことから、保持していたねじを作業ポイントへ確実に移載できない。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の組立装置は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、所望部品に係合する工具と、この工具を内包するとともに前記工具に対して相対移動可能なスクリューガイドと、このスクリューガイド内へ前記部品を吸引可能な吸引手段と、前記工具およびスクリューガイドをワークへ接近あるいは離反する方向に移動自在な往復移動手段と、前記工具およびスクリューガイドを水平方向へ移動自在な水平移動手段と、前記往復移動手段および前記水平移動手段へ動作指令を送る制御装置とを備え成る組立装置において、前記制御装置は、前記往復移動手段へ動作指令を送り前記スクリューガイドおよび工具を第一の目標位置へ垂直移動させた後、前記水平移動手段へ動作指令を送り前記スクリューガイドおよび工具を第二の目標位置であるワークの作業ポイント上空へ水平移動させ、この後、前記往復移動手段へ動作指令を送り前記スクリューガイドの先端をワークに当接させこの当接したスクリューガイドに対して前記工具を相対移動するよう制御して成ることを特徴とする。なお、前記スクリューガイドは、前記作業ポイントから所定の距離を空け対向に立設する両壁面の間隔よりも短い外径を備えて成り、前記制御装置は、前記スクリューガイドを前記両壁面に沿わせ水平移動するよう制御して成ることが望ましい。また、前記工具は、所定の回転数およびトルクによって回転駆動可能なモータに接続されていることが望ましい。さらに、前記往復移動手段は、前記工具およびスクリューガイドを支持する支持部材と、この支持部材に取り付けられ回転自在な可動ナットと、この可動ナットに螺合し前記スクリューガイドの延びる方向と平行に配されたボールねじ軸と、このボールねじ軸を回転駆動するとともにボールねじ軸の回転角度に応じたパルスを前記制御装置へ出力するＡＣサーボモータとを備えて成ることが望ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明の組立装置は、前記工具の外周よりも若干大径のスクリューガイドに部品を吸引させ、このスクリューガイドをワークの両壁面に沿わせて水平方向へ移動しているため、作業面から上方へ突出した壁面を有するワークであっても所定の作業ポイントまで良好に部品搬送が行えるという利点がある。また、本発明の組立装置は、複数の作業ポイントを間隔の狭い前記壁面で仕切った端子台などがワークであっても、対向する壁面の間にスクリューガイドが干渉すること無く入り込むので、スクリューガイドが水平方向へ移動する際、スクリューガイド内の部品をワーク上へ落下させるような問題も起こり難い利点もある。さらに、本発明の組立装置は、工具に所定の回転数およびトルクによって回転駆動可能なモータに接続しているので、部品がワークに螺入されるねじであれば、狭所の締付け作業に対応できるという利点もある。また、本発明の組立装置は、前記ボールねじ軸の回転角度に応じたパルスを制御装置へ出力するＡＣサーボモータを備えるため、前記可動部材と一体に下降するビットの高さを前記第一下降指令および前記第二下降指令に分けて位置制御できる。これにより、本発明の組立装置は、複数段階の下降制御を１つの駆動源であるＡＣサーボモータにより行うので、スクリューガイドを下降方向へ駆動する駆動源の数を従来に比べて削減でき、安価でかつ下降制御の位置などの設定変更にも柔軟に対応できるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る組立装置の一実施形態を示す一部切欠き断面説明図である。

【図2】図１の組立装置の概略説明図である。

【図3】本発明に係る組立装置の動作を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の組立装置を図１ないし図３に基づき説明する。本発明の組立装置１は、所望部品に係合可能な工具の一例であるビット６３と、このビット６３を内包し前記所望部品の一例であるねじ（図示せず）を内包可能なスクリューガイド６８と、このスクリューガイド６８に接続されスクリューガイド６８の先端側からエアを吸引可能な吸引手段（図示せず）と、前記ビット６３およびスクリューガイド６８をワークＷの作業ポイントＰへ接近あるいは離反する方向へ移動自在な往復移動手段５と、前記ビット６３およびスクリューガイド６８を水平方向へ移動自在な水平移動手段２と、前記往復移動手段５および水平移動手段２へ動作指令を送り制御可能な制御装置４とを備えて成る。

【0012】

前記ビット６３は、その一端に前記ねじの頭部に係合する係合部を備えて成る一方、その他端に後記ビット回転モータ６２の回転を受けて回転する連結部材６４を固定して成り、前記連結部材６４は、ギアユニット６１の出力軸６１ａに連結されている。また、このギアユニット６１は、所定の回転数およびトルクによって回転駆動するビット回転モータ６１に連結されており、前記ビット回転モータ６２は、その回転量に応じた回転パルス信号を外部出力するＡＣサーボモータである。よって、ビット６３は、前記係合部に係合したねじを前記ビット回転モータ６２の回転を受けてワークＷへ螺入することができる。

【0013】

前記ギアユニット６１は、その出力軸６１ａおよび前記連結部材６４を回転自在にして支持する固定部材６５に取り付けられ、前記取付部材６５は、前記スクリューガイド６８に連結したスクリューガイドホルダ６６を前記ビット６３に対して相対移動可能に摺動自在に支持して成る。また、前記取付部材６５とスクリューガイドホルダ６６との間にはばね６７が配置されており、このばね６７は、前記スクリューガイドホルダ６６を常時伸長する方向へ付勢して成る。これにより、前記スクリューガイド６８は、前記ビット６３に対して相対移動可能に構成されており、常時は前記ビット６３の係合部をその一端から突出させない位置関係を保っている。

【0014】

前記スクリューガイド６８は、その全長に渡って前記ビット６３を通過可能な通過穴を備えて成り、肉厚１ｍｍ程度の円筒形状を成す。前記通過穴は、その一端から所定の深さまで前記ねじを挿通可能な直径に設定されており、前記スクリューガイドホルダ６８に設けられた吸引穴６９に連通している。また、前記吸引穴６９は、エア吸引可能な吸引手段（図示せず）に接続されているため、前記吸引手段が作動するとスクリューガイド６８の先端側からエアが吸引可能となる。これにより、前記スクリューガイド６８の先端側からねじを吸引してスクリューガイド内に留めることができる。また、前記ビット６３を内包した状態のスクリューガイド６８は、図１に示すように、チャックユニット７０内に位置している。

【0015】

前記チャックユニット７０は、ねじを１個づつ供給する部品供給装置（図示せず）に接続されており、部品供給装置から供給された前記ねじを一時的に吊り下げて保持可能に構成されている。具体的には、前記部品供給装置から供給されるねじを通過可能かつビットに対して所定の角度傾斜したスイングパイプ７２と、このスイングパイプ７２を通過した前記ねじを吊下して保持可能なチャック爪７１とを備えて成る。前記スイングパイプ７２は、チャックユニット７０内を通過する前記スクリューガイド６８に押されることで、傾斜状態から垂直姿勢となる方向に揺動可能に構成されている。一方、チャック爪７１は、対向配置された一対の爪で構成されており、その内周面７１ａを前記スクリューガイド６８に押されることでそれぞれの爪が離反する方向へ揺動して押し広げられるように構成される。なお、このチャックユニット７０は、前記往復移動手段５の一端側に固定されており、常時は図１に示すように前記スクリューガイド６８をその内部に位置させている。

【0016】

前記往復移動手段５は、所定の回転数およびトルクを発揮するＡＣサーボモータ５２と、このＡＣサーボモータ５２の出力軸５２ａに固定されたカップリング５３と一体に回転するボールねじ軸５４と、このボールねじ軸５４に螺合した可動ナット５５と、この可動ナット５５を回転自在に支持し可動ナット５５とともにボールねじ軸５４の延びる方向に沿って往復移動する支持部材５６と、前記水平移動手段２に連結されるベース板５１とを備えて成る。また、前記支持部材５６は、ボールねじ軸５４の延びる方向に対して直交する方向へ突出し前記固定部材６５を固定して成り、前記ビット６３を前記ボールねじ軸５４に対して平行に支持して成る。

【0017】

前記水平移動手段２は、前記往復移動手段５を垂直方向へ延びるよう取り付けたアーム２ｂと、このアーム２ｂを取り付け水平方向に旋回自在な旋回ユニット２ａと、この旋回ユニット２ａを水平方向に前進あるいは後退自在な直動ユニット２ｃとから構成される。また、前記直動ユニット２ｃは、垂直方向に立設するコラム２ｄに取り付けられており、後記制御装置４の指令を受けて作動し、前記旋回ユニット２ａをコラム２ｄの前進あるいは後方へ移動可能に構成される。また、前記直動ユニット２ｃは、前記報復移動手段５と同様の構成であり、前記支持部材５６に相当するスライドテーブル（図示せず）に前記旋回ユニット２ａを固定して成る。前記旋回ユニット２ａは、前記ビット６３の延びる方向に平行な旋回軸が設定されており、この旋回軸を基準に前記アーム２ｂを水平方向に旋回可能に構成されている。さらに、これら旋回ユニット２ａおよび直動ユニット２ｃに搭載されている駆動源は何れも前記往復移動手段５に搭載したＡＣサーボモータと同等品であり、それぞれのＡＣサーボモータが出力する回転パルス信号を後記制御装置４へ送るように制御装置４へケーブル接続している。

【0018】

前記制御装置４は、前記往復移動手段５のＡＣサーボモータ５２に接続されたＺ駆動部４２と、前記水平移動手段２の旋回ユニット２ａおよび直動ユニット２ｃの駆動源に接続されたＹθ駆動部４３と、前記往復移動手段５および水平移動手段２の動作に係る動作プログラムを記憶可能な記憶部４４と、この記憶部４４に記憶した動作プログラムなどをキー入力可能な入力部４５と、この記憶部４４に記憶した設定やエラーメッセージなどを適宜表示する表示部４６と、これら各部をそれぞれ接続するとともに高速に演算処理などを行う制御部４７とから構成されている。

【0019】

前記Ｚ駆動部４２は、前記ＡＣサーボモータ５２へ回転駆動指令を発信可能である一方、ＡＣサーボモータ５２の回転角度情報の基となる前記回転パルス信号を受信可能に構成されており、受信した回転パルス信号を数値へ変換し前記制御部４７へ送信している。これと同様に、前記Ｙθ駆動部４３は、これに接続されているそれぞれの駆動源へ回転駆動指令を発信可能であり、これら駆動源から発せられた回転パルス信号をそれぞれ受信可能であり、受信したそれぞれの回転パルス信号を個別に数値へ変換し前記制御部４７へ送信している。

【0020】

前記記憶部４４は、前記入力部４５から入力された動作プログラムあるいは前記制御部４７によって算出された結果などを記憶可能に構成されている。具体的に、記憶部４４に記憶する動作プログラムは、前記ビット６３の垂直方向および水平方向の目標位置であったり、前記往復移動手段５および水平移動手段２の駆動源の動作移動順序などを組み合わせたものであり、本実施形態においては、図３の矢印に示すように前記スクリューガイド６８およびおよびこれに内包したビット６３を段階的に作業ポイントＰへ接近させるよう構成される。

【0021】

前記入力部４５は、図示しない作業者によって操作されており、テンキーなどを配列したものである。また、前記表示部４６は、液晶パネルであり、前記制御部４７を介して入力部４５から入力した情報や記憶部４４に記憶した前記目標位置等の各種情報を表示可能に構成されている。

【0022】

前記制御部４７は、これらＺ駆動部４２、Ｙθ駆動部４３、記憶部４４、入力部４５、表示部４６にそれぞれ接続されており、前記ビット６３の垂直座標および平面座標を前記Ｚ駆動部４２および前記Ｙθ駆動部４３から送信される前記数値に基づき算出し、この算出した各座標と前記目標位置とが一致するか否か判断するよう構成される。また、制御部４７は、前記記憶部４４に記憶した動作プログラムに基づき前記Ｚ駆動部４２およびＹθ駆動部４３へ動作指令を送り、前記ビット６３およびスクリューガイド６８の垂直および水平方向への移動を制御している。

【0023】

このように構成された本発明の組立装置１の動作を説明する前に、前記ねじを締め付けるワークＷの構成について説明する。前記ワークＷは、図３に示すように三方に立設した壁面と、これら壁面に囲われるように配設されためねじとを備えて成り、前記めねじが前記作業ポイントＰに相当する。また、ワークＷの対向に配置された２つの壁面の対向距離は、前記スクリューガイド６８の先端径よりも若干大きい寸法となるよう設定されているため、ワークＷは、スクリューガイド６８を対向配置された２つの壁面に沿わせるよう水平方向あるいは垂直方向から侵入可能に構成されている。

【0024】

次に、本発明の組立装置１の動作を説明する。本発明の組立装置１は、前記ワークＷの斜め上方に待機しており、前記部品供給装置から供給されたねじをチャックユニット７０内で保持する。この後、前記制御部４７は、記憶部４４に記憶した動作プログラムを読み込み、前記Ｚ軸駆動部４２を介して往復移動手段５のＡＣサーボモータ５２を制御する。これにより、スクリューガイド６８は、ビット６３を内包した状態でチャックユニット７０内を下降しスイングパイプ７２に接触してこのスイングパイプ７２を揺動させる。また、このスクリューガイド６８の下降と同時に前記ビット回転モータ６２および前記吸引手段がそれぞれ作動するので、スイングパイプ７２を揺動させたスクリューガイド６８は、エアを吸引しチャック爪７１に吊下したねじを回転するビット６３の先端に接触するまで吸引する。さらに、ねじを吸引したスクリューガイド６８は、引き続きチャックユニット７０内を下降するので閉じた状態のチャック爪７１に当接し、このチャック爪７１をそれぞれ揺動させチャック爪７１を開き突出する。

【0025】

このスクリューガイド６８は、前記動作プログラムに設定されている第一の目標位置である図３の矢印Ａに示す位置まで下降する。つまり、前記制御部４７は、Ｚ駆動部４２を介して検出したビット６３の垂直座標が前述した第一の目標位置に到達するまでＺ駆動部４２へ動作指令を送り、到達すればＺ駆動部４２へ停止指令を送る。なお、この図３の矢印Ａに示すスクリューガイド６８の先端位置は、作業ポイントＰから所定距離だけ水平方向に離れ位置し、かつ、作業ポイントＰの表面から若干高く前記壁面上面よりも低い位置となっている。

【0026】

次に、スクリューガイド６８は、前記動作プログラムに設定されている第二の目標位置である図３の矢印Ｂに示す位置まで水平移動する。つまり、前記制御部４７は、Ｙθ駆動部４３を介して検出したビット６３の平面座標が前述した第二の目標位置に到達するまでＹθ駆動部４３へ動作指令を送り、到達すればＹθ駆動部４３へ停止指令を送る。なお、この図３の矢印Ｂに示すスクリューガイド６８の先端位置は、上述の矢印Ａの高さから変わらず水平方向へのみ移動しており、スクリューガイド６８と作業ポイントＰとの軸線が一致する関係にある。この水平移動の際、スクリューガイド６８の外周は、ワークＷの対向する壁面に沿って所定の作業ポイントＰの上空へ移動することができるため、例えば、ワークＷが所謂受け治具に載せられ回り止めを防止する程度の保持状態であれば、水平方向に多少位置ズレしていても壁面がスクリューガイド６８の外周に倣って正規の位置状態となる。

【0027】

この後、スクリューガイド６８は、図３の矢印Ｃに示す位置まで下降し、前記作業ポイントＰの表面に当接する。つまり、制御部４７は、前記動作プログラムに設定されている第三の目標位置にビット６３の垂直座標が到達するようＺ駆動部４２へ動作指令を送り、到達すればＺ駆動部４２へ停止指令を送る。この第三の目標位置となるビット６３の高さは、作業ポイントＰの表面よりも下方に設定されている。よって、スクリューガイド６８の奥方に位置していたビット６３は、スクリューガイド６８が作業ポイントＰの表面に当接した後、スクリューガイド６８に対して下方へ相対移動し、前記ねじを作業ポイントＰへ螺入する。また、螺入されるねじに予め設定した締付けトルクが負荷されると、前記ビット回転モータ６２が回転停止するとともに、図示しないドライバコントローラからトルクアップ信号が発せられ、このトルクアップ信号が制御部４７へ送られる。これにより、前記制御部４７は、前記Ｚ駆動部４２へ停止指令を送り、ねじ締め作業を完了する。

【0028】

なお、本実施形態において、組立装置１は、前記部品をねじとしこれをワークに螺入するねじ締め装置の形態として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、部品をピンとしこれをワークに挿入するような部品挿入装置として実施することもできる。また、前記水平移動手段２は、前記旋回ユニット２ａおよび前記直動ユニット２ｃを備えた構成に限定されるものではなく、例えば前記直動ユニット２ｃを直交に２個配置したような構成であってもよく、平面座標を移動できる構成であればよいことはいうまでもない。

【符号の説明】

【0029】

１ 組立装置
２ 水平移動手段
５ 往復移動手段
６３ ビット
６８ スクリューガイド
Ｗ ワーク
Ｐ 作業ポイント

【図1】

【図2】

【図3】