特開 2024-122300 ボルト挿入装置

(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】P2024122300

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】ボルト挿入装置

(51)【国際特許分類】

   B23P 19/04 20060101AFI20240902BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

B23P19/04 G

B25J13/08 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023029765

(22)【出願日】2023-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】000002082

【氏名又は名称】スズキ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】512175487

【氏名又は名称】株式会社クリエイティブ・システム

(74)【代理人】

【識別番号】100136674

【弁理士】

【氏名又は名称】居藤 洋之

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 翔太

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 旭樹

【テーマコード（参考）】

3C030

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C030BB02

3C030BC04

3C030BC08

3C030BC16

3C030BC23

3C030BC34

3C707AS07

3C707BS10

3C707DS02

3C707DS07

3C707ES03

3C707KS03

3C707KS04

3C707KS17

3C707KS20

3C707KT03

3C707KT05

3C707LT06

3C707LT12

3C707LV04

3C707LV05

3C707LV06

3C707LV17

3C707NS24

(57)【要約】

【課題】ボルトが挿入されるボルト挿入孔に対してボルトを精度良く挿入することができるボルト挿入装置を提供する。
【解決手段】ボルト挿入装置１００は、撮像装置１１１、ボルト把持具１１２、宛がい体装置１４０および制御装置１６０を備えている。撮像装置１１１は、傾き特定用被写体１４５を撮像した撮像画像情報を制御装置１６０に出力する。ボルト把持具１１２は、８つのボルト２０を着脱自在に把持するハンド１１４を備えている。宛がい体装置１４０は、ワーク１０の外表面の一部である環状開口部１４に宛がわれる宛がい体１４１を備えている。宛がい体１４１は、ワーク１０の環状開口部１４の外側に位置する位置で傾き特定用被写体１４５が設けられている。制御装置１６０は、傾き特定用被写体１４５を撮像した撮像画像情報に基づいて環状開口部１４の傾きを測定するとともに、この傾きに基づいてボルト把持具１１２の傾きを補正してボルト２０の軸線方向をボルト挿入孔１３の軸線方向に一致させる。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークに設けられたボルト挿入孔に挿入されるボルトを挿入するためのボルト挿入装置であって、
前記ボルトを把持するボルト把持具と、
前記ワークにおける前記ボルト挿入孔以外の部分を間接測定部としてこの間接測定部の傾きを測定して前記ボルト把持具に把持されている前記ボルトの軸方向に対する前記ボルト挿入孔の軸方向の傾きを特定する傾き特定手段と、
前記傾き特定手段で特定された前記傾きに基づいて前記ボルト把持具に把持されている前記ボルトの軸方向の傾きを補正する傾き補正手段とを備えることを特徴とするボルト挿入装置。

【請求項2】

請求項１に記載したボルト挿入装置において、
前記間接測定部は、
前記ワークの外表面の一部であることを特徴とするボルト挿入装置。

【請求項3】

請求項１に記載したボルト挿入装置において、
前記ワークは、
環状に開口する環状開口部の内側に前記ボルト挿入孔が設けられており、
前記傾き特定手段は、
傾き特定用被写体を有して前記環状開口部を前記間接測定部として宛がわれる宛がい体と、
前記傾き特定用被写体を撮像して撮像画像情報を出力する撮像装置と、
前記撮像画像情報を用いて前記ボルトの軸方向に対する前記ボルト挿入孔の軸方向の傾きを特定する傾き特定計算部とを備えることを特徴とするボルト挿入装置。

【請求項4】

請求項３に記載したボルト挿入装置において、
前記傾き特定用被写体は、
前記環状開口部の外側に位置するように前記宛がい体に設けられていることを特徴とするボルト挿入装置。

【請求項5】

請求項３に記載したボルト挿入装置において、
前記宛がい体は、
前記環状開口部に対して二点接触で宛がわれることを特徴とするボルト挿入装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークに設けられたボルト挿入孔に挿入されるボルトを挿入するためのボルト挿入装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、エンジンなどの工業製品の組立てラインにおいては、自動搬送されるシリンダブロックなどの半製品に対してボルトの挿入および締め付けが機械装置によって自動的に行われている。例えば、下記特許文献１には、ボルトの締付対象物（以下、「ワーク」という）に形成されているナット穴の軸方向を検知手段（カメラ）で検知して挿入するボルトの姿勢を補正してナット穴内に挿入して締め付けるボルトナット締付装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－２２６６０号公報

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に記載されたボルトナット締付装置においては、ボルトの挿入対象であるナット穴をカメラで直接撮像しているため、ナット穴がワークの内部に開口している場合などカメラで撮像し難い位置または向きで形成されている場合にはナット穴の軸方向の特定が困難となってボルトの挿入精度が低下するという問題がある。

【発明の概要】

【0005】

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、ボルトが挿入されるボルト挿入孔に対してボルトを精度良く挿入することができるボルト挿入装置を提供することにある。

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、ワークに設けられたボルト挿入孔に挿入されるボルトを挿入するためのボルト挿入装置であって、ボルトを把持するボルト把持具と、ワークにおけるボルト挿入孔以外の部分を間接測定部としてこの間接測定部の傾きを測定してボルト把持具に把持されているボルトの軸方向に対するボルト挿入孔の軸方向の傾きを特定する傾き特定手段と、傾き特定手段で特定された傾きに基づいてボルト把持具に把持されているボルトの軸方向の傾きを補正する傾き補正手段とを備えることにある。

【0007】

このように構成した本発明の特徴によれば、ボルト挿入装置は、ワークにおけるボルト挿入孔以外の部分を間接測定部としてこの間接測定部の傾きを測定することでボルト挿入孔の軸方向の傾きを特定しているため、ボルト挿入孔の形成位置に拘らずボルト挿入孔の軸方向の傾きを特定してボルトを挿入することができボルト挿入孔に対してボルトを精度良く挿入することができる。

【0008】

また、本発明の他の特徴は、前記ボルト挿入装置において、間接測定部は、ワークの外表面の一部であることにある。

【0009】

これによれば、ボルト挿入装置は、間接測定部がワークの外表面の一部であるため、間接測定部の傾きを容易かつ精度良く測定することができる。

【0010】

また、本発明の他の特徴は、前記ボルト挿入装置において、ワークは、環状に開口する環状開口部の内側にボルト挿入孔が設けられており、傾き特定手段は、傾き特定用被写体を有して環状開口部を間接測定部として宛がわれる宛がい体と、傾き特定用被写体を撮像して撮像画像情報を出力する撮像装置と、撮像画像情報を用いてボルトの軸方向に対するボルト挿入孔の軸方向の傾きを特定する傾き特定計算部とを備えることにある。この場合、傾き特定用被写体には、平面画像または凹凸を有する立体物を採用することができる。

【0011】

これによれば、ボルト挿入装置は、宛がい体に形成された傾き特定用被写体を撮像しているため、間接測定部としての環状開口部が撮像し難い形状、表面性状または色調であっても精度良くボルト挿入孔の軸方向の傾きを特定することができる。また、このボルト挿入装置によれば、形状の異なる環状開口部を有する複数種類のワークに対して共通して使用することができる宛がい体を用いることでボルト挿入孔の軸方向の傾きの特定作業を効率的に行うことができる。

【0012】

また、本発明の他の特徴は、前記ボルト挿入装置において、傾き特定用被写体は、環状開口部の外側に位置するように宛がい体に設けられていることにある。

【0013】

これによれば、ボルト挿入装置は、傾き特定用被写体が環状開口部の外側に位置するように宛がい体に設けられているため、ボルト挿入孔の一部、全部またはその周囲が宛がい体によって覆われることがなくボルトの挿入作業の妨げとなることを防止することができる。

【0014】

また、本発明の他の特徴は、ボルト挿入装置において、宛がい体は、環状開口部に対して二点接触で宛がわれることにある。

【0015】

これによれば、ボルト挿入装置は、宛がい体が環状開口部に対して二点接触で宛がわれるため、間接測定部の全体に面接触させる場合に比べて宛がい体における宛がい部分の製作負担を軽減しつつ間接測定部の傾きを精度良く測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係るボルト挿入装置の概略を側方から模式的に示す説明図である。

【図2】図１に示すボルト挿入装置におけるボルトホルダ、油槽および宛がい体の位置関係を模式的に示す平面図である。

【図3】図１に示すボルト挿入装置の作動を制御する制御システムのブロック図である。

【図4】図１に示すボルト挿入装置がボルト把持処理を実行する状態を模式的かつ部分的に示す部分説明図である。

【図5】図１に示すボルト挿入装置におけるボルト把持具がボルトを把持した状態を模式的かつ部分的に示す部分説明図である。

【図6】図１に示すボルト挿入装置がボルトに潤滑油を付着させる状態を模式的かつ部分的に示す一部破断部分説明図である。

【図7】図１に示すボルト挿入装置がワーク固定処理を実行する状態を模式的に示す説明図である。

【図8】図１に示すボルト挿入装置が傾き測定処理を実行する状態を模式的かつ部分的に示す部分説明図である。

【図9】図１に示すボルト挿入装置が挿入孔位置特定処理を実行する状態を模式的かつ部分的に示す部分説明図である。

【図10】図１に示すボルト挿入装置がボルトの挿入処理を実行する状態を模式的かつ部分的に示す部分説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係るボルト挿入装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るボルト挿入装置１００の装置構成の概略を側方から模式的に示す説明図である。また、図２は、図１に示すボルト挿入装置１００におけるボルトホルダ１２１、油槽１３０および宛がい体１４１の位置関係を模式的に示す平面図である。また、図３は、図１に示すボルト挿入装置１００の作動を制御する制御システムのブロック図である。なお、図１（図４～図１０も同様）において、左右方向をＹ軸方向とし、上下方向をＺ軸方向とし、Ｙ軸方向とＺ軸方向にそれぞれ直交する奥行方向をＸ軸方向とする。

【0018】

このボルト挿入装置１００は、ワーク１０に設けられたボルト挿入孔１３に対してボルト２０を挿入するための機械装置である。ここで、まず、ワーク１０およびボルト２０について簡単に説明しておく。

【0019】

ワーク１０は、本実施形態においてはレシプロエンジンにおけるシリンダヘッドであり、一列に並ぶ複数（本実施形態においては３つ）の円筒状のシリンダ部１１を外側から一体的に覆うブロック状の本体部１２を備えて構成されている。この本体部１２には、シリンダ部１１の近傍にボルト２０が挿入される貫通孔からなるボルト挿入孔１３が形成されている。本実施形態においては、ボルト挿入孔１３は、８つ形成されている。

【0020】

また、本体部１２におけるシリンダ部１１の周囲を囲む筒状の外筐部分における一方の端部は、環状に開口する環状開口部１４が形成されている。この場合、環状開口部１４は、平坦面で構成されており、この環状開口部１４に対する８つのボルト挿入孔１３の各軸線の傾きは既知である。本実施形態においては、８つのボルト挿入孔１３の各軸線は、環状開口部１４を含む平面に対して垂直である。このワーク１０は、シリンダ部１１、本体部１２、ボルト挿入孔１３および環状開口部１４がアルミニウム材によって一体的に形成されている。

【0021】

ボルト２０は、ワーク１０を構成するシリンダヘッドをシリンダブロック（図示せず）に連結するための部品であり、雄ネジ部２１と頭部２２とを備えて構成されている。雄ネジ部２１は、棒体の外周部に雄ネジが形成されて構成されている。また、頭部２２は、六角レンチが嵌合する六角形状部とこの六角形状部と前記雄ネジ部２１との間でフランジ状に張り出すフランジ部とで構成されている。

【0022】

（ボルト挿入装置１００の構成）
ボルト挿入装置１００は、主として、ボルト搬送装置１１０、ボルト準備装置１２０、油槽１３０、宛がい体装置１４０、ワーク搬送装置１５０および制御装置１６０をそれぞれ備えて構成されている。

【0023】

ボルト搬送装置１１０は、複数のボルト２０を把持してワーク１０のボルト挿入孔１３にそれぞれ挿入する機械装置であり、複数のアームが直列的かつ可動的に連結された垂直多関節ロボットで構成されている。このボルト搬送装置１１０は、アームの先端部に撮像装置１１１を備えるとともに、エンドエフェクタとしてボルト把持具１１２を備えている。

【0024】

撮像装置１１１は、後述する宛がい体１４１に設けられた傾き特定用被写体１４５およびボルト挿入孔１３を撮像して宛がい体１４１およびボルト挿入孔１３をそれぞれ表す画像データを出力する光学機械装置である。より具体的には、撮像装置１１１は、制御装置１６０に制御されて傾き特定用被写体１４５およびボルト挿入孔１３をそれぞれ撮像するとともに、撮像した傾き特定用被写体１４５およびボルト挿入孔１３の各撮像画像を表す撮像画像情報を制御装置１６０に出力する。

【0025】

この撮像装置１１１は、受光素子としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いて構成することができる。すなわち、この撮像装置１１１が、本発明に係る撮像手段に相当する。

【0026】

ボルト把持具１１２は、ボルト準備装置１２０が用意したボルト２０を把持するとともにボルト挿入孔１３上で把持したボルト２０を手放すことができる機械装置である。具体的には、ボルト把持具１１２は、ベース１１３およびハンド１１４をそれぞれ備えて構成されている。

【0027】

ベース１１３は、ボルト搬送装置１１０のアームの先端部に着脱自在に取り付けられてハンド１１４を支持する部品であり、金属製の板材によって構成されている。このベース１１３は、平面視で図示Ｘ軸方向に延びる長方形状の板状体で構成されている。

【0028】

ハンド１１４は、ボルト２０の頭部２２を把持するための部品であり、頭部２２を両側から挟んで把持する２つの爪を備えて構成されている。この場合、ハンド１１４は、制御装置１６０によって作動が制御されるエアシリンダ（図示せず）によって駆動する。このハンド１１４は、図示Ｘ軸方向×図示Ｙ軸法に４×２の配列で合計８つ設けられている。この場合、８つのハンド１１４は、ワーク１０に形成された８つのボルト挿入孔１３の配置と一致している。

【0029】

このボルト搬送装置１１０は、アームの基端部がメイン架台１１５上に固定されている。メイン架台１１５は、ボルト搬送装置１１０およびサブ架台１１６をそれぞれ支持する台であり、金属製の棒材および板材を棚状に組んで構成されている。このメイン架台１１５は、ワーク１０の組み立てる組立ライン上に配置されている。

【0030】

サブ架台１１６は、ボルト準備装置１２０、油槽１３０および宛がい体装置１４０をそれぞれ支持するための台であり、金属製の棒材を平面視でコ字状（換言すればＣ字状）に組んで構成されている。この場合、サブ架台１１６は、先端部がワーク搬送装置１５０上まで延びて形成されている。

【0031】

ボルト準備装置１２０は、ボルト搬送装置１１０のハンド１１４が把持する８つのボルト２０を用意するための機械装置であり、主として、ボルトホルダ１２１とボルト供給装置１２７とを備えて構成されている。

【0032】

ボルトホルダ１２１は、ボルト搬送装置１１０のハンド１１４が把持する８つのボルト２０を保持するための部品であり、主として、ホルダ本体１２２および位置決め体１２４を備えて構成されている。

【0033】

ホルダ本体１２２は、８つのボルト２０を保持するための部品であり、金属材料を平面視で図示Ｘ軸方向に延びる長方形状に形成して構成されている。このホルダ本体１２２には、引掛け部１２３が形成されている。引掛け部１２３は、ボルト２０の雄ネジ部２１が貫通するとともに頭部２２が引っ掛けられる部分であり、ホルダ本体１２２において図示Ｘ軸方向に延びる長辺部分に開口して図示Ｙ軸方向に延びる切欠きで構成されている。この場合、引掛け部１２３は、ハンド１１４を構成する爪が入るように図示Ｙ軸方向に延びて形成されている。

【0034】

この引掛け部１２３は、８つのうちの４つの引掛け部１２３が図示Ｘ軸方向にハンド１１４の図示Ｘ軸方向のピッチと同じピッチで形成されるとともに、これら４つの引掛け部１２３に図示Ｘ軸方向に隣接して残余の４つの引掛け部１２３が図示Ｘ軸方向にハンド１１４の図示Ｘ軸方向のピッチと同じピッチで形成されている。

【0035】

位置決め体１２４は、引掛け部１２３内に配置されたボルト２０の図示Ｙ軸方向での位置を規定するための部品であり、ホルダ本体１２２と同様に、金属材料を平面視で図示Ｘ軸方向に延びる長方形状に形成して構成されている。この位置決め体１２４は、ホルダ本体１２２の真下の位置にホルダ本体１２２に対して平行に配置されている。この場合、位置決め体１２４は、引掛け部１２３に引っ掛けられたボルト２０の雄ネジ部２１の下端部より上方に配置されており、同雄ネジ部２１の下端部が下方に突出させている。この位置決め体１２４には、位置決め切欠き部１２５が形成されている。

【0036】

位置決め切欠き部１２５は、引掛け部１２３内に配置されたボルト２０の図示Ｙ軸方向での位置を規定するための部分であり、ホルダ本体１２２において図示Ｘ軸方向に延びる長辺部分に開口して図示Ｙ軸方向に延びる切欠きで構成されている。この場合、位置決め切欠き部１２５は、ボルト２０の雄ネジ部２１が貫通するとともに頭部２２が貫通しない幅で構成されている。

【0037】

また、位置決め切欠き部１２５の図示Ｙ軸方向の長さは、ボルト２０を引掛け部１２３内における所定の位置に位置決めできる長さに形成されている。ここで、所定の位置とは、引掛け部１２３内にハンド１１４を進入してボルト２０の頭部２２を把持できるスペースを確保できるボルト２０の位置である。したがって、位置決め切欠き部１２５は、ボルト２０が図示Ｙ軸方向に開口する開口部から挿入されて雄ネジ部２１が同Ｙ軸方向の最奥部に突き当てられることで前記所定の位置に位置決めされる。

【0038】

このボルトホルダ１２１は、ホルダ搬送装置１２６を介してサブ架台１１６上に支持されている。ホルダ搬送装置１２６は、制御装置１６０に制御されてボルトホルダ１２１を図示Ｘ軸方向に往復変位させるリニアスライド機構によって構成されている。この場合、ボルトホルダ１２１が図示Ｘ軸方向に往復変位される一方の端部がボルト挿入装置１００に対向する位置であり、他方の端部がボルト供給装置１２７に対向する位置である。

【0039】

ボルト供給装置１２７は、ボルトホルダ１２１のホルダ本体１２２の８つの引掛け部１２３にそれぞれボルト２０を供給して保持させる機械装置であり、制御装置１６０によって作動が制御される。本実施形態においては、ボルト供給装置１２７は、箱状に形成されており、この内部にホルダ搬送装置１２６によって搬送されるボルトホルダ１２１に対してボルト２０の供給を行う。このボルト供給装置１２７はメイン架台１１５上において、ボルト搬送装置１１０に隣接する位置に支持されている。

【0040】

油槽１３０は、ボルトホルダ１２１に保持されたボルト２０の雄ネジ部２１に付着させる潤滑油１３１を貯留する槽であり、金属板を上方が開口する箱状に形成して構成されている。この油槽１３０は、ボルト準備装置１２０とワーク搬送装置１５０との間のメイン架台１１５上に支持されている。

【0041】

宛がい体装置１４０は、ワーク搬送装置１５０によって位置決めされるワーク１０の環状開口部１４の一部に宛がい体１４１を宛がうための機械装置であり、主として、宛がい体１４１と宛がい体駆動装置１４６とを備えて構成されている。

【0042】

宛がい体１４１は、ワーク１０の環状開口部１４上に宛がわれる部品であり、金属材を平板状に形成して構成されている。より具体的には、宛がい体１４１は、本体部１４２と延長部１４３ａ，１４３ｂとが一体的に形成されている。本体部１４２は、ワーク１０の長手方向（図示Ｘ軸方向）に延びる平板状に形成されている。また、延長部１４３ａ，１４３ｂは、本体部１４２の両端部に図示Ｙ軸方向（ボルト搬送装置１１０側）にそれぞれ延びる平板状に形成されている。この宛がい体１４１には、当接部１４４ａ，１４４ｂおよび傾き特定用被写体１４５がそれぞれ取り付けられている。

【0043】

当接部１４４ａ，１４４ｂは、環状開口部１４の表面に突き当てられる部分であり、金属材を直方体状の棒状に形成して構成されている。これらの当接部１４４ａ，１４４ｂのうち、当接部１４４ａは延長部１４３ａの下面（図示下方の面）に取り付けられている。また、当接部１４４ｂは、本体部１４２の下面（図示下方の面）に取り付けられている。この場合、当接部１４４ｂは、本体部１４２に対して図示Ｙ軸方向（ボルト搬送装置１１０側）に張り出した状態で設けられている。

【0044】

傾き特定用被写体１４５は、ワーク１０の水平面に対する傾きを測定するための部品であり、樹脂製の板状体の表面に傾きを測定するための二次元平面画像が形成されている。この傾き特定用被写体１４５は、本体部１４２の上面（図示上側の面）における長手方向中央部に取り付けられている。

【0045】

この宛がい体１４１は、宛がい体駆動装置１４６を介してサブ架台１１６によって支持されている。この場合、宛がい体１４１は、ワーク搬送装置１５０によって位置決めされるワーク１０に対して本体部１４２および延長部１４３ｂが環状開口部１４の外側に位置するとともに、延長部１４３ａが環状開口部１４上に位置するように支持されている。

【0046】

より具体的には、宛がい体１４１は、本体部１４２がワーク１０の環状開口部１４における２つの長辺のうちの一方（ボルト挿入装置１００の外側側）の長辺に対してワーク１０の外側（ボルト挿入装置１００の外側側）に位置する位置で、かつ延長部１４３ｂが環状開口部１４における２つの短辺のうちの一方（図示左側）の短辺に対してワーク１０の外側（図示左側）に位置する位置で、かつ延長部１４３ａが環状開口部１４における２つの短辺のうちの一方（図示右側）の短辺上に位置する位置で配置されている。

【0047】

宛がい体駆動装置１４６は、宛がい体１４１を昇降させてワーク１０の環状開口部１４に対して接触または離隔させるためのアクチュエータである。本実施形態においては、宛がい体駆動装置１４６は、制御装置１６０によって作動が制御されるエアシリンダによって構成されている。この宛がい体駆動装置１４６は、サブ架台１１６の図示Ｙ軸方向の先端部における図示Ｘ軸方向の両端部の上面にそれぞれ配置されて各ピストンロッドがサブ架台１１６を図示下方に貫通した状態で設けられている。そして、宛がい体駆動装置１４６は、各ピストンロッドが宛がい体１４１の延長部１４３ａ，１４３ｂにそれぞれユニバーサルジョイント１４７を介して連結されている。

【0048】

ユニバーサルジョイント１４７は、宛がい体駆動装置１４６のピストンロッドに対して宛がい体１４１の姿勢を水平面に対して所定の範囲内で自由に変化させることができる連結部品である。

【0049】

ワーク搬送装置１５０は、ボルト挿入装置１００に対してワーク１０を所定の位置に位置決めするとともに、ボルト２０が挿入されたワーク１０をボルト挿入装置１００から退避させるための機械装置である。本実施形態においては、ワーク搬送装置１５０は、ワーク１０を図示Ｘ軸方向に沿って搬送するコンベアによって構成されている。なお、このワーク搬送装置１５０は、制御装置１６０と連携する制御装置によって作動が制御される。

【0050】

制御装置１６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、ボルト挿入装置１００の全体の作動を総合的に制御するとともに、ＲＯＭなどの記憶装置に予め記憶されるボルト挿入プログラムを実行することによってボルト２０をワーク１０のボルト挿入孔１３内に挿入する処理を実行する。具体的には、制御装置１６０は、ボルト搬送装置１１０、ボルト準備装置１２０および宛がい体装置１４０の各作動を制御することでボルト把持具１１２で把持した８つのボルト２０をワーク１０内に形成された８つのボルト挿入孔１３に挿入する。

【0051】

この制御装置１６０には、作業者からの指示を入力するとともに制御装置１６０の作動状態を表示するための液晶のタッチディスプレイからなる操作パネル１６１を備えている。なお、制御装置１６０は、外部電源から電力を受けて電力を必要とする各設備に供給する電源部を備えているが本発明に直接関わらないため、その説明は省略する。

【0052】

（ボルト挿入装置１００の作動）
次に、上記のように構成したボルト挿入装置１００の作動について図４ないし図１０を参照しながら説明する。なお、図４ないし図１０においては、ボルト挿入装置１００の作動説明に直接必要な構成のみ図示して作動説明に直接関らない構成については図示を適宜省略している。このボルト挿入装置１００は、エンジンの組み立てライン上に配置されている。

【0053】

作業者は、ボルト挿入装置１００における図示しない電源スイッチをＯＮにすることにより制御装置１６０を起動させる。これにより、制御装置１６０は、ＲＯＭなどの記憶装置に予め記憶された制御プログラムを実行することによって作動を開始して作業者からの指示を待つ待機状態となる。次に、作業者は、操作パネル１６１を操作してボルト２０の挿入作業の開始を制御装置１６０に指示する。この指示に応答して、制御装置１６０は、ボルト挿入プログラム（図示せず）を実行することにより、ワーク１０のボルト挿入孔１３にボルト２０を挿入する一連の処理を開始する。

【0054】

まず、制御装置１６０は、ボルトホルダ１２１に８つのボルト２０を保持させるボルト準備処理を実行する。具体的には、制御装置１６０は、ホルダ搬送装置１２６の作動を制御してボルトホルダ１２１をボルト供給装置１２７に位置決めする。ボルト供給装置１２７は、制御装置１６０に制御されてボルトホルダ１２１の８つの各引掛け部１２３および位置決め切欠き部１２５にそれぞれボルト２０を挿入する。

【0055】

この場合、ボルト２０は、位置決め切欠き部１２５の最奥部に突き当たることで引掛け部１２３内における図示Ｙ軸方向での位置が規定される。そして、ホルダ搬送装置１２６は、ボルトホルダ１２１を元の位置、すなわち、ボルト搬送装置１１０の作業エリア内に位置決めする。

【0056】

次に、制御装置１６０は、ボルト搬送装置１１０にボルト２０を把持させるボルト把持処理を実行する。具体的には、制御装置１６０は、図４に示すように、ボルト搬送装置１１０の作動を制御してボルト把持具１１２をボルトホルダ１２１上に位置決めした後、ボルトホルダ１２１に保持されているボルト２０をハンド１１４の作動を制御して把持する。この場合、制御装置１６０は、ボルト把持具１１２が把持している８つのボルト２０のうちの４つのボルト２０を図示Ｙ軸方向に４つずつ２列で配置された一方（例えば、油槽１３０側）の列の４つのハンド１１４で把持させる。

【0057】

次いで、制御装置１６０は、ボルト把持具１１２を図示Ｙ軸方向および図示Ｘ軸方向にそれぞれ変位させた後、ボルト把持具１１２が把持している残余の４つのボルト２０を前記２列で配置された他方（例えば、ボルト搬送装置１１０側）の列の４つのハンド１１４で把持させる。これにより、ボルト把持具１１２は、図５に示すように、８つのボルト２０をそれぞれ鉛直方向に下垂した状態で把持する。

【0058】

次に、制御装置１６０は、図６に示すように、ボルト把持具１１２が把持している８つのボルト２０に潤滑油１３１を付着させる。具体的には、制御装置１６０は、ボルト搬送装置１１０の作動を制御することによりボルト把持具１１２を油槽１３０上に位置決めした後、このボルト把持具１１２を下降させてボルト２０の雄ネジ部２１の下部部分を油槽１３０内の潤滑油１３１内に浸ける。その後、制御装置１６０は、ボルト把持具１１２を上昇させる。

【0059】

次に、制御装置１６０は、ワーク１０を固定するワーク固定処理を実行する。この場合、制御装置１６０は、ワーク搬送装置１５０によってワーク１０がボルト搬送装置１１０の作業エリア内における所定の位置に位置決めされていることを確認した後、ワーク固定処理を実行する。この場合、所定の位置とは、ボルト２０の挿入作業を実行する位置であって、宛がい体１４１の下方の位置である。

【0060】

具体的には、制御装置１６０は、図７に示すように、宛がい体駆動装置１４６の作動を制御して宛がい体１４１をワーク１０に向けて下降させて押し付ける。この場合、宛がい体１４１は、２つの当接部１４４ａ，１４４ｂがワーク１０の環状開口部１４に押し付けられる。これにより、宛がい体１４１の姿勢は、環状開口部１４の傾きに応じた傾きに変化する。

【0061】

次に、制御装置１６０は、ワーク１０の傾きを測定する傾き測定処理を実行する。この傾き測定処理は、ワーク１０をワーク搬送装置１５０に取り付けた際におけるワーク１０の取り付け時の傾きまたはワーク搬送装置１５０におけるワーク１０を保持する部分自体の傾きを測定するものである。

【0062】

具体的には、制御装置１６０は、図８に示すように、ボルト搬送装置１１０の作動を制御して撮像装置１１１を宛がい体１４１の上面に形成されている傾き特定用被写体１４５を撮像できる位置に位置決めする。次に、制御装置１６０は、撮像装置１１１の作動を制御して傾き特定用被写体１４５を撮像して撮像画像情報を取得する。次に、制御装置１６０は、取得した撮像画像情報に基づいて傾き特定用被写体１４５の水平面に対する傾きを環状開口部１４の傾きとして算出する。この傾きを算出する処理は、公知の画像処理技術であるためその説明は省略する。なお、図８においては、撮像装置１１１の撮像範囲を破線で示している。

【0063】

次に、制御装置１６０は、ボルト把持具１１２の傾きを補正する傾き補正処理を実行する。ここで、ボルト把持具１１２の傾きの補正とは、ボルト把持具１１２が把持する８つのボルト２０の軸線がワーク１０に形成されている８つのボルト挿入孔１３に対して平行になるようにボルト把持具１１２の姿勢を変化させることである。また、制御装置１６０には、環状開口部１４に対する８つのボルト挿入孔１３の軸線の傾き（本実施形態においては直角）が予め設定されている。

【0064】

したがって、制御装置１６０は、前記した傾き測定処理にて算出したボルト把持具１１２の傾きに基づいてボルト把持具１１２の傾きの補正量を算出して、この補正量に基づいてボルト把持具１１２が把持する８つのボルト２０の軸線がワーク１０に形成されている８つのボルト挿入孔１３に対して平行になるようにボルト把持具１１２の姿勢を変化させる。すなわち、これらの制御装置１６０およびボルト搬送装置１１０が、本発明に係る傾き補正手段に相当する。

【0065】

次に、制御装置１６０は、ワーク１０におけるボルト挿入孔１３の位置を特定する挿入孔位置特定処理を実行する。具体的には、制御装置１６０は、図９に示すように、ボルト搬送装置１１０の作動を制御して撮像装置１１１が８つのボルト挿入孔１３を撮像できる位置に位置決めする。この場合、撮像装置１１１が８つのボルト挿入孔１３を撮像できる位置は、撮像装置１１１の撮像視野が広い場合には傾き特定用被写体１４５を撮像できる位置と一致する場合があるとともに、撮像装置１１１の撮像視野が狭い場合にはその撮像視野に応じて撮像位置が予め制御装置１６０に設定されている。

【0066】

次に、制御装置１６０は、撮像装置１１１の作動を制御して８つのボルト挿入孔１３を撮像して撮像画像情報を取得する。次に、制御装置１６０は、取得した撮像画像情報に基づいて８つのボルト挿入孔１３の軸線の位置を算出する。このボルト挿入孔１３の位置の算出処理は、公知の画像処理技術であるためその説明は省略する。

【0067】

次に、制御装置１６０は、ボルト把持具１１２の位置決め処理を実行する。具体的には、制御装置１６０は、ボルト把持具１１２が把持する８つのボルト２０の各軸線が前記挿入孔位置特定処理にて算出した８つのボルト挿入孔１３の位置の真上に位置するようにボルト搬送装置１１０の作動を制御する。

【0068】

次に、制御装置１６０は、ボルト２０の挿入処理を実行する。具体的には、制御装置１６０は、図１０に示すように、ボルト搬送装置１１０の作動を制御してボルト把持具１１２を下降させてワーク１０に接近させるとともに、ハンド１１４の作動を制御して把持している８つのボルト２０を手放す。これにより、８つのボルト２０は、ボルト挿入孔１３に向かって自由落下して挿入される。

【0069】

次に、制御装置１６０は、ボルト把持具１１２を元の待機位置に位置決めする。この場合、元の位置とは、ボルトホルダ１２１が８つのボルト２０を保持するボルト準備処理を実行する際のボルト把持具１１２の待機位置である。したがって、制御装置１６０は、ボルト搬送装置１１０の作動を制御してボルト把持具１１２を待機位置に位置決めする。また、制御装置１６０は、前記傾き補正処理にて補正したボルト把持具１１２の傾きを補正前の傾き（ボルト２０の軸線が鉛直した向き）に戻す。これらにより、ボルト挿入装置１００は、ボルト２０の挿入作業を終了することができるとともに、次の新たなボルト２０の挿入処理を繰り返し行うことができる。

【0070】

なお、制御装置１６０は、ボルト把持具１１２がボルト２０を把持した後ボルト準備処理を実行し終えるまでの間に、次の新たなボルト２０の挿入作業に備えてこの新たなボルト２０をボルトホルダ１２１に保持させるボルト準備処理を実行することで、ボルト挿入作業タクトタイムを短縮することができる。

【0071】

また、ワーク搬送装置１５０は、制御装置１６０からのボルト挿入処理の実行完了を表す信号を受けて８つのボルト２０が挿入されたワーク１０を次の工程に搬送するとともに、次の新たなワーク１０が存在する場合にはこの新たなワーク１０をボルト挿入装置１００に位置決めする。

【0072】

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、ボルト挿入装置１００は、ワーク１０におけるボルト挿入孔１３以外の部分である環状開口部１４を間接測定部としてこの間接測定部の傾きを測定することでボルト挿入孔１３の軸方向の傾きを特定しているため、ボルト挿入孔１３の形成位置に拘らずボルト挿入孔１３の軸方向の傾きを特定してボルト２０を挿入することができボルト挿入孔１３に対してボルト２０を精度良く挿入することができる。

【0073】

さらに、本発明の実施にあたっては、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

【0074】

例えば、上記実施形態においては、ボルト搬送装置１１０は、多関節ロボットで構成した。しかし、ボルト搬送装置１１０は、ボルト２０を把持してワーク１０のボルト挿入孔１３に挿入することができるように構成されていればよい。したがって、ボルト搬送装置１１０は、例えば、互いに直交する３軸方向にボルト把持具１１２を変位させることができるガイドを有する直交３軸ロボットで構成することもできる。この場合、直交３軸ロボットのエンドエフェクタとして設けられるボルト把持具１１２はチルト機構を備えることで把持しているボルト２０を軸線の向きを補正できるようにするとよい。

【0075】

また、上記実施形態においては、ボルト挿入装置１００は、ボルト搬送装置１１０を構成する多関節ロボットによってボルト２０の軸線方向の向きを変更するように構成した。しかし、ボルト搬送装置１１０は、ワーク１０の向きを変更することでボルト挿入孔１３の軸線とボルト２０の軸線とを一致させることができる。すなわち、ボルト挿入装置１０は、ワーク１０の向きを変更することができるチルト機構を備えたワーク搬送装置１５０を含めて構成することができる。

【0076】

また、上記実施形態においては、ボルト挿入装置１００は、宛がい体１４１を環状開口部１４に宛がうことでボルト挿入孔１３の傾きを測定するように構成した。すなわち、上記実施形態における環状開口部１４が、本発明に係る間接側的部に相当する。しかし、宛がい体１４１を宛がう位置である間接測定部は、ボルト挿入孔１３以外であってボルト挿入孔１３の傾きを測定できる部分であれば環状開口部１４以外の部分であってもよい。

【0077】

この場合、間接測定部は、ワーク１０における内部よりも環状開口部１４のように外表面で構成すると宛がい体１４１の宛がいおよび傾き特定用被写体１４５の測定が容易である。しかし、間接測定部は、例えば、シリンダ部１１の上面またはシリンダ部１１の周辺部分（例えば、シリンダ部１１に隣接して形成されたリブ部分）などワーク１０の内部部分であってもよい。

【0078】

また、上記実施形態においては、ボルト挿入装置１００は、傾き特定用被写体１４５の撮像画像情報に基づいてボルト挿入孔１３の傾きを測定するように構成した。すなわち、撮像装置１１１、宛がい体１４１、傾き特定用被写体１４５および制御装置１６０が、本発明に係る傾き特定手段に相当する。この場合、制御装置１６０は、本発明に係る傾き特定計算部に相当する。

【0079】

しかしながら、ボルト挿入装置１００は、傾き特定用被写体１４５の撮像画像情報以外の情報を用いてボルト挿入孔１３の傾きを測定するように構成することもできる。例えば、ボルト挿入装置１００は、撮像対象物の３次元形状を撮像できる撮像装置または測定対象物までの距離を測定することができるレーザ測定器などを用いて間接測定部の３次元形状または間接測定部までの距離に基づいてボルト挿入孔１３の傾きを測定するように構成することができる。すなわち、ボルト挿入装置１００は、傾き特定用被写体１４５を省略して構成することもできる。

【0080】

また、上記実施形態においては、傾き特定用被写体１４５は、平面的な画像で構成した。この場合、平面的な画像には、立体像を平面的に記録したもの（例えば、ホログラフィ）も含む。しかし、傾き特定用被写体１４５は、撮像画像情報を取得できるように構成されていればよい。したがって、傾き特定用被写体１４５は、凹凸を有する立体物であってもよい。

【0081】

また、上記実施形態においては、傾き特定用被写体１４５は、ワーク１０の環状開口部１４の外側に位置するように配置した。これにより、ボルト挿入装置１００は、ボルト挿入孔１３の一部、全部またはその周囲が宛がい体１４１によって覆われることがなくボルト２０の挿入作業の妨げとなることを防止することができる。しかし、傾き特定用被写体１４５は、ワーク１０の環状開口部１４の真上または同環状開口部１４の内側に位置するように配置されていてもよい。

【0082】

また、上記実施形態においては、宛がい体１４１は、２つの当接部１４４ａ，１４４ｂを備えて２か所で環状開口部１４に接触するように構成した。しかし、宛がい体１４１は、３か所以上で環状開口部１４に接触するように構成されていてもよいし、当接部１４４ａ，１４４ｂを省略して宛がい体１４１の下面が直接環状開口部１４に接触（つまり、１か所）するように構成されていてもよい。

【0083】

また、上記実施形態においては、ボルト搬送装置１１０は、８つのボルト２０を把持するように構成した。しかし、ボルト搬送装置１１０が把持するボルト２０の数は、ワーク１０において挿入が必要なボルト２０の数に応じて適宜決定されるものである。したがって、ボルト搬送装置１１０は、少なくとも１つのボルト２０を把持するように構成されていればよい。

【0084】

また、上記実施形態においては、ボルト把持具１１２は、ボルト２０を直接把持するハンド１１４を備えて構成した。しかし、ボルト把持具１１２は、ボルト２０を保持するボルトホルダ１２１を把持する把持するなどボルト２０を間接的に把持するように構成することもできる。

【0085】

また、上記実施形態においては、ボルト準備装置１２０は、ボルトホルダ１２１にボルト供給装置１２７を用いてボルト２０を保持させるように構成した。しかし、ボルト準備装置１２０は、ボルトホルダ１２１に人手によってボルト２０をセッティングするように構成することもできる。すなわち、ボルト準備装置１２０は、ボルト供給装置１２７を省略して構成することもできる。

【0086】

また、上記実施形態においては、ボルトホルダ１２１は、ホルダ本体１２２と位置決め体１２４とで構成した。しかし、ボルトホルダ１２１は、位置決め体１２４を省略してホルダ本体１２２のみで構成することもできる。

【0087】

また、上記実施形態においては、ボルト挿入装置１００は、油槽１３０を備えて構成した。しかし、ボルト挿入装置１００は、油槽１３０を省略して構成することができる。

【0088】

また、上記実施形態においては、ボルト挿入装置１００は、挿入孔位置特定処理を実行してボルト把持具１１２が把持するボルト２０をボルト挿入孔１３に対して正確に位置決めした。しかし、ボルト挿入装置１００は、ボルト挿入孔１３の孔径がボルト２０の軸径よりも十分に大きい場合にはボルト挿入孔１３の位置をワーク１０ごとに特定することなくすべてのワーク１０で共通の位置に位置決めしてボルト２０を挿入することもできる。

【0089】

また、上記実施形態においては、ワーク１０としてエンジンにおけるシリンダヘッドを適用した。しかし、ワーク１０は、ボルト２０を挿入する必要がある対象物に広く採用することができる。例えば、ワーク１０は、家電製品の外筐を適用することができる。

【符号の説明】

【0090】

１０…ワーク、１１…シリンダ部、１２…本体部、１３…ボルト挿入孔、１４…環状開口部、
２０…ボルト、２１…雄ネジ部、２２…頭部、
１００…ボルト挿入装置、
１１０…ボルト搬送装置、１１１…撮像装置、１１２…ボルト把持具、１１３…ベース、１１４…ハンド、１１５…メイン架台、１１６…サブ架台、
１２０…ボルト準備装置、１２１…ボルトホルダ、１２２…ホルダ本体、１２３…引掛け部、１２４…位置決め体、１２５…位置決め切欠き部、１２６…ホルダ搬送装置、１２７…ボルト供給装置、
１３０…油槽、１３１…潤滑油、
１４０…宛がい体装置、１４１…宛がい体、１４２…本体部、１４３ａ，１４３ｂ…延長部、１４４ａ，１４４ｂ…当接部、１４５…傾き特定用被写体、１４６…宛がい体駆動装置、１４７…ユニバーサルジョイント、
１５０…ワーク搬送装置、
１６０…制御装置、１６１…操作パネル。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】