JP2009023028A - 吸着ソケット及びこれを用いたボルト搬送挿入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フランジ付きボルトを吸着ソケットで確実に吸着し、かつ、吸着したボルトの軸線が吸着ソケットの軸線とずれるのを抑える。
【解決手段】吸着ソケット２０は、ボルト９のヘッド部９ｈを収容するすり鉢形状の収容部２１ａを吸着側端部に有する円筒部材２１と、吸着側の開放端２３ａを収容部２１ａ内に突出させた状態で円筒部材２１内に配置される変形可能な真空パッド２３と、真空パッド２３内に負圧を導入する負圧導入管２２と、を備え、収容部２１ａの斜面２１ｓの傾斜が、ボルト９のヘッド部上端の最大外径位置Ｓ₁とフランジ部９ｆの外周端Ｓ₂を通る面の傾斜と等しい（α≒β）。
【選択図】図３

Description

本発明は、ボルトを吸着し、所望の位置でボルトを切り離す技術に関する。

機械部品の組立てラインにおいては、組付けミスの低減、作業者の負担軽減を目的として、ボルトを作業者が直接ボルト穴に手で挿入する代わりに、ボルトを吸着ソケットで吸着して吊り上げ、吸着ソケットごとボルトをボルト穴まで搬送し、ボルトをボルト穴に挿入することが行われている。

ボルトを吸着する方法としては、特許文献１に開示されるように、真空ポンプで発生させた負圧で吸着する方法、特許文献２に開示されるように、ソケット内部に設けたマグネットの磁力で吸着する方法が知られている。
特開平８−９９２８３号公報 実開平７−４００４３号公報

負圧を用いる方法では、ボルトをボルト穴に挿入した後、負圧の供給を停止するだけでボルトを容易にソケットから切り離すことができる利点があるが、吸着力が弱いため、搬送途中でボルトが落下しやすいという問題があった。ソケット内部に真空パッドを入れてボルトとの密着性を高め、吸着力を高めることは可能であるが、吸着時に真空パッドが変形するとボルトの軸線が所望の方向からずれ、ボルトをボルト穴に挿入するのが難しくなってしまう。

一方、磁力を用いる方法では、吸着したボルトの切り離しが容易でないという問題があった。さらに、ボルト等に付着していた金属粉が磁力によってソケット内に吸着され、その量が増えると、ボルトの軸線がずれてしまうという問題もあった。

本発明は、このような従来技術の技術的課題に着目してなされたもので、フランジ付きボルトを吸着ソケットで確実に吸着し、かつ、吸着したボルトの軸線が吸着ソケットの軸線とずれるのを抑えることを目的とする。

本発明に係るフランジ付きボルトを吸着する吸着ソケットは、前記ボルトのヘッド部を収容するすり鉢形状の収容部を吸着側端部に有する円筒部材と、吸着側の開放端が前記収容部内に突出する変形可能な真空パッドと、前記真空パッド内に負圧を導入する負圧導入手段と、を備え、前記収容部の斜面の傾斜が、前記ボルトのヘッド部上端の最大外径位置とフランジ部外周端を通る面の傾斜と等しい。

本発明によれば、真空パッドによってボルトのヘッド部との密着性を高める一方で、吸着時にボルトのヘッド部上端の最大外径位置とフランジ部外周端が収容部の斜面に接触してボルトの姿勢を安定させる。これにより、強い吸着力を持たせつつ、ボルトの軸線が吸着ソケットの軸線からずれるのを防止でき、搬送途中のボルト落下やボルトの挿入ミスを減らして作業性を向上させることができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明に係る吸着ソケットを用いたボルト搬送挿入装置１の全体構成を示している。

装置１は、大きく分けて、ボルトフィーダ２と、ボルトフィーダ２から延びるシュート３と、シュート３の下流側に配置される回転テーブル４と、フレーム５の上端に取り付けられるスライドレール６と、スライドレール６から垂下する吊上げ部７と、図示しない真空ポンプ（負圧源）とで構成される。

装置１は、回転テーブル４上に周方向に等間隔に整列された８本のフランジ付き六角ボルト９（以下、単に「ボルト」という。）を８つの吸着ソケット２０で吸着して吊り上げ、ローラーコンベア１０を流れるパレット１１上に載置されたトランスミッションケース１２のコンバータハウジング１３の真上まで搬送し、コンバータハウジング１３の内側に鉛直方向に形成される８つのボルト穴１４に挿入するのに用いられる。

各構成部品について説明すると、ボルトフィーダ２は、ボックス内のボルト９を六角形のヘッド部９ｈを上にした状態に整列し、整列したボルト９をシュート３の上流側に載置する。シュート３は傾斜しており、シュート３の上流側に載置されたボルト９は、自重によって回転テーブル４の手前まで移動し待機する。

回転テーブル４は、図２に示すように、複数のボルト９のヘッド部９ｈを収装する８つのＵ字状の切欠き部４１が、周方向に等間隔に形成された円盤状の部材である。回転テーブル４にはモータ４２が取り付けられている。切欠き部４１にボルト９が収装されていない状態でモータ４２を駆動して回転テーブル４を回転すると、シュート３上に待機しているボルト９が一本ずつ切欠き部４１に供給され、回転テーブル４が一回転すると、８本のボルト９がヘッド部９ｈを露出した状態で回転テーブル４上に保持される。

また、回転テーブル４の中心には位置決めピン４３が立設されている。位置決めピン４３は、ボルト９吸着時に吊上げ部７の下面に形成された位置決め用の穴７１に嵌入し、回転テーブル４と吊上げ部７との位置合わせを行う。

図１に戻り、吊上げ部７は、鉛直方向に伸縮自在な伸縮シリンダ７２と、伸縮シリンダ７２のロッド部下端にボス部７３を介して取り付けられる円盤状のソケットホルダ７４と、ソケットホルダ７４に周方向に等間隔に取り付けられる８つの吸着ソケット２０と、ボス部７３から側方に延びる操作レバー７５とで構成される。伸縮シリンダ７２は、ソケットホルダ７４を常時上方に引き上げており、作業者が操作レバー７５を押し下げることで自由に下降させることができる。

伸縮シリンダ７２のシリンダ部は、吊上げ部７が回転テーブル４上方位置とコンバータハウジング１３上方位置の間を自由に移動することができるよう、スライドレール６に対してスライド自在に取り付けられる。

また、操作レバー７５の近くにスイッチ７６が設けられており、このスイッチ７６を切り換えることで、真空ポンプから吸着ソケット２０に負圧を供給する状態と供給しない状態を切り換えることができる。

スライドレール６は、支持軸６１を中心としてフレーム５に対して揺動可能に支持されている。また、支持軸６１を挟んで吊上げ部７と反対側には、錘部材６２が取り付けられている。これにより、吊上げ部７がボルト９を吊下げていない状態では、錘部材６２の重さによってスライドレール６が図中破線の状態まで跳ね上がり、吊上げ部７が自重によって回転テーブル４上方位置まで戻るようになっている。

図３を参照しながら吸着ソケット２０の構成についてさらに説明する。

図３は吸着ソケット２０の部分断面と吸着されるボルト９を示している。吸着ソケット２０は、円筒部材２１と、円筒部材２１の内側に収装される負圧導入管２２と、負圧導入管２２の下端に接続し、途中に蛇腹部２３ｃを有するベロウ型の真空パッド２３とで構成される。

円筒部材２１の外周には、雄ねじ部２１ｍが形成されており、円筒部材２１は、この雄ねじ部２１ｍをソケットホルダ７４に形成される雌ねじ部７４ｆに螺合し、さらに、この雄ねじ部２１ｍに上端側からナット２４を螺合することによってソケットホルダ７４に固定される。

負圧導入管２２は上端部外周に形成される雄ねじ部２２ｍを、円筒部材２１の上端に形成される雌ねじ部２１ｆに螺合させ、さらに、ナット２５を雄ねじ部２２ｍに上端側から螺合することによって円筒部材２１に固定される。負圧導入管２２には上端側から図示しない真空ポンプ（負圧源）で発生した負圧が導入される。

円筒部材２１の下端には、ボルト９のヘッド部９ｈの高さｈ₁に略等しい深さｈ₂を有し、ボルト９吸着時にボルト９のヘッド部９ｈ全体を収容するすり鉢形状の収容部２１ａが形成される。

収容部２１ａの斜面２１ｓは、下端に近づくほど収容部２１ａの内径が大きくなるように傾斜しており、収容部２１ａの最上部の内径はボルト９のヘッド部上端の最大外径ｄ₁（ヘッド部９ｈの角を通る円の直径、Ｘ矢視図参照）に略等しく、最下部の内径はボルト９のフランジ部９ｆの外径ｄ₂より僅かに大きい。そして、収容部２１ａの斜面２１ｓの傾斜（傾斜角α）は、ボルト９のヘッド部上端の最大外径位置Ｓ₁（ヘッド部９ｈの角）とフランジ部９ｆの外周端Ｓ₂とを通る面の傾斜（傾斜角β）と略等しい（α≒β）。

また、真空パッド２３の吸着側の開放端２３ａが収容部２１ａ内に突出するように、また、その突出量ｈ₃は真空パッド２３の最大収縮量を超えないように、真空パッド２３の軸方向長さ、負圧導入管２２の長さ及び取り付け位置が調整される。

図４は吸着ソケット２０でボルト９を吸着したときの様子を示したものである。吸着ソケット２０をボルト９に近づけ、収容部２１ａにボルト９のヘッド部９ｈが挿入されると、まず、真空パッド２３の開放端２３ａがヘッド部９ｈの上面に接触する。真空パッド２３の開放端２３ａがヘッド部９ｈの上面によって閉塞されると、真空パッド２３内の負圧によってボルト９が真空パッド２３に吸い付けられる。そして、負圧によって真空パッド２３の蛇腹部２３ｃが軸方向に収縮すると、ボルト９が収容部２１ａ内に完全に引き込まれる。

真空パッド２３の収縮量が最大収縮量に達する前にヘッド部９ｈが収容部２１ａの斜面２３ｓに接触し、ボルト９の吸着が完了する。このとき、ボルト９は、ヘッド部上端の最大外径位置Ｓ₁（ヘッド部９ｈの角）及びフランジ部９ｆの外周端Ｓ₂の２箇所で収容部２１ａの斜面２１ｓに接触することで収容部２１ａ内に保持され、ボルト９の姿勢は、ボルト９の軸線と吸着ソケット２０の軸線が揃った状態で安定する。

次に、上記ボルト搬送挿入装置１の動作を図１を参照しながら説明する。

ボルトフィーダ２によって整列されたボルト９は、順次、シュート３によって回転テーブル４へと供給される。回転テーブル４では、シュート３から供給されるボルト９を８本、周方向に等間隔に整列した状態で待機する。

吊上げ部７は回転テーブル４の上方に待機しており、作業者がスイッチ７６を操作して吸着ソケット２０への負圧の供給を開始し、操作レバー７５を押し下げると、吸着ソケット２０の収容部２０ａにボルト９のヘッド部９ｈが収容され、ボルト９が吸着ソケット２０に吸着される。そして、作業者が操作レバー７５を下方に押し下げる力を緩めると、吊上げ部７が伸縮シリンダ７２によって上昇する。

次に、作業者は、操作レバー７５を水平方向に引いてコンバータハウジング１３の上方まで引き寄せる。そして、作業者は、操作レバー７５を再度押し下げて吊上げ部７を下降させ、吸着ソケット２０に吸着されているボルト９の先端をコンバータハウジング１３のボルト穴１４に挿入する。

全てのボルト９をボルト穴１４に挿入したら、作業者はスイッチ７６を操作して吸着ソケット２０への負圧の供給を停止し、ボルト９を吸着ソケット２０から切り離す。吸着ソケット２０から切り離されたボルト９はコンバータハウジング１３のボルト穴１４に残されることになる。

その後、作業者が操作レバー７５を押し下げる力を緩めると、吊上げ部７は伸縮シリンダ７２によって再び上昇する。ボルト９を切り離したことによってスライドレール６にかかる重さがボルト９の分だけ軽くなるので、スライドレール６が図中破線の状態まで跳ね上がる。そして、作業者が操作レバー７５から手を離すと、吊上げ部７は自重によってスライドレール６上を滑り、回転テーブル４の上方まで自動的に戻る。

このように、本発明に係るボルト搬送挿入装置１では、吸着ソケット２０を用いてボルト９を吸着し吊り上げるのであるが、真空パッド２３によって吸着力を高める一方で、ボルト９をヘッド部上端の最大外径位置Ｓ₁及びフランジ部９ｆの外周端Ｓ₂の２箇所で収容部２１ａの斜面２３ｓに接触させて、ボルト９の姿勢が安定するようにしたので、吸着力を高めつつ、ボルト９の軸線が吸着ソケット２０の軸線からずれるのを防止できる。これにより、搬送途中のボルト９の落下やボルト９の挿入ミスを減らし、作業性を向上させることができる。

なお、真空パッド２３としては、軸方向に変形可能なベロウ型が好適であるが、軸方向に変位可能な真空パッドであれば他の形状を用いることが可能である。

また、上記実施形態では、８つの吸着ソケット２０を用いて８本のボルトを同時に吸着し吊り上げる構成であるが、吸着ソケット２０の数はこれに限らず、これより多くても少なくてもよい。また、１つの吸着ソケット２０で１本のボルト９を吸着し吊上げる構成ももちろん可能である。

続いて本発明の第２の実施形態について説明する。

第２の実施形態は、吸着ソケット２０のソケットホルダ７４への取付け態様のみが先の実施形態と異なる。

図５Ａは、吊上げ部７の部分断面を示している。ソケットホルダ７４に保持される吸着ソケット２０の下端位置（高さ）がソケット毎に変えられており、ソケットホルダ７４の一方の側（図中左側）に近づくにつれ吸着ソケット２０の下端位置が低くなるように、すなわち、回転テーブル４ないしコンバータハウジング１３内のボルト穴１４に近くなるようになっている。

下端位置が最も高い吸着ソケット２０は、先の実施形態と同じくソケットホルダ７４に固定されており（以下、「固定吸着ソケット２０ｓ」という。）、これよりも下端位置が低い吸着ソケット２０は、ソケットホルダ７４に対して軸方向に移動可能に取り付けられている（以下、「移動吸着ソケット２０ｍ」という。）。

移動吸着ソケット２０ｍは、移動吸着ソケット２０ｍ上端に取り付けられたナット２４とソケットホルダ７４の間に介装されるカラー２６の高さ、カラー２６の有無によって下端位置が調整され、ソケット外周に形成されるフランジ部２０ｆとソケットホルダ７４下面の間に介装されるばね２７によって、下端位置が下がった所定の位置に保持される。固定吸着ソケット２０ｓのフランジ部２０ｆとソケットホルダ７４下面の間にはばね２７に代えてカラー２８が介装される。

このように、第２の実施形態では、吸着ソケット２０の下端位置がソケット毎に異なるが、移動吸着ソケット２０ｍがソケットホルダ７４に対して軸方向に移動可能になっているので、吊下げ部７が回転テーブル４上に下降してボルト９を吸着する際には、図５Ｂに示すように、回転テーブル４に下端が接触した移動吸着ソケット２０ｍのばね２７が縮み、全ての吸着ソケット２０の下端位置が揃えられる。これにより、吊上げ部７を一回下降させるだけで、８本のボルト９を同時に吸着することができる。

ボルト９を吸着して吊上げ部７が上昇すると、図５Ｃに示すように、移動吸着ソケット２０ｍがばね２７の力及び自重によってソケットホルダ７４に対して下方に移動し、移動吸着ソケット２０ｍの下端位置が再び下がる。

作業者は、吊上げ部７をコンバータハウジング１３の上方まで引き寄せ、コンバータハウジング１３上に下降させて、ボルト９をボルト穴１４に挿入するのであるが、８本のボルト９の下端位置がソケット毎に異なっているので、作業者は、下端位置が低いボルト９から順にボルト穴１４に合わせ、ボルト穴１４に挿入していけばよい。

したがって、第２の実施形態の構成によれば、ボルト９を挿入する際に、全てのボルト９の位置を同時にボルト穴１４に合わせる必要がなくなり、ボルト９挿入時の作業性を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では吊上げたボルトを鉛直方向に延びるボルト穴に挿入しているが、ボルト穴が鉛直方向に対して傾斜している場合であっても、吊下げ部を首振り可能な構成とすればボルトをボルト穴に挿入することが可能である。

本発明に係る吸着ソケットを用いたボルト搬送挿入装置の概略構成図である。 回転テーブルの概略構成図である。 吸着ソケットの部分断面図で、ボルト吸着前の状態を示している。 吸着ソケットの部分断面図で、ボルト吸着後の状態を示している。 第２の実施形態の吊上げ部を示し、ボルト吸着前の状態を示している。 同じく第２の実施形態の吊上げ部を示し、ボルト吸着時の状態を示している。 同じく第２の実施形態の吊上げ部を示し、吸着したボルトをボルト穴に挿入するときの状態を示している。

符号の説明

２ ボルトフィーダ
４ 回転部
７ 吊下げ部
９ ボルト
１３ コンバータハウジング
１４ ボルト穴
２０ 吸着ソケット
２２ 負圧導入管
２３ 真空パッド
７４ ソケットホルダ

Claims (5)

1. フランジ付きボルトを吸着する吸着ソケットにおいて、
   前記ボルトのヘッド部を収容するすり鉢形状の収容部を吸着側端部に有する円筒部材と、
   吸着側の開放端を前記収容部内に突出させた状態で前記円筒部材内に配置される変形可能な真空パッドと、
   前記真空パッド内に負圧を導入する負圧導入手段と、
   を備え、
   前記収容部の斜面の傾斜が、前記ボルトのヘッド部上端の最大外径位置とフランジ部外周端を通る面の傾斜と等しいことを特徴とする吸着ソケット。
2. 前記真空パッドがベロウ型であることを特徴とする請求項１に記載の吸着ソケット。
3. 前記ボルトのヘッド部が多角形であり、
   前記収容部が前記ヘッド部の角と前記フランジ部外周端とで前記ボルトを保持することを特徴とする請求項１または２に記載の吸着ソケット。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の吸着ソケットを複数備えたボルト搬送挿入装置において、
   前記複数の吸着ソケットが取り付けられるソケットホルダと、
   前記ソケットホルダを移動させる移動機構と、
   を備えたことを特徴とするボルト搬送挿入装置。
5. 前記複数の吸着ソケットのうち少なくとも一つは、他の吸着ソケットと吸着側端部の位置が異なり、かつ、前記端部が押されると前記他の吸着ソケットと吸着側端部の位置が揃うまで前記ソケットホルダに対して相対変位することを特徴とする請求項４に記載のボルト搬送挿入装置。

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