JP5809597B2 - ナット供給システム - Google Patents
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Description
本発明は、ナットを所定の供給位置に供給するナット供給システムに関する。
例えば、自動車の製造ラインのタイヤ取り付けステーションにおいては、車両のハブに設けられたボルトにナットを螺着することにより車軸にタイヤが取り付けられる。当該ステーションにおけるナットの螺着作業は、ナットランナを用いて行われる。このとき用いられるナットはその軸線方向の一方が所定の締付方向とされているため、ナットを正しい締付方向に合わせてナットランナにセットする必要がある。
そこで、ナットランナへのナットのセット作業が円滑に行えるように、ナットを正しい締付方向に向けて供給するナットの供給装置が知られている（特許文献１参照）。この装置は、複数のナットを軸方向の向きを揃えて送給するシュートと、シュートの終端部に連通してナットを収容するナット供給孔を外周に備える整列リングと、ナット供給孔のナットをその軸線方向に沿って供給方向へ押し出すプッシュロッドとを備えている。
そして、ナット供給孔に収容したナットの軸線の向きが所定の締付方向を向くように整列リングを回転させてナットの姿勢を変換した後、プッシュロッドによりナット供給孔からナットを押し出す。こうすることにより、ナットを正しい締付方向に向けて供給することができる。
しかし、上記従来のものでは、シュートに沿って一列で送給されるナットに過剰な傾きが生じると、シュート内でナット詰まりが生じてナット供給孔への円滑な送給が行えないおそれがある。或いは、プッシュロッドによりナット供給孔内のナットを押し出す際にナットに傾きが生じると、ナット供給孔の内部でナット詰まりが生じて、ナットを円滑に供給できないおそれがある。
上記の点に鑑み、本発明は、ナット詰まり等が生じることなく円滑に効率良くナットを供給することができるナット供給システムを提供することを目的とする。
本発明は、ナットを所定の供給位置に供給するナット供給システムであって、投入されたナットをその軸線を上下に向けた姿勢に整合させる姿勢整合装置と、前記供給位置に設けられてナットをその軸線を上下に向けた姿勢で載置する供給載置部と、前記姿勢整合装置により前記姿勢を整合させたナットを前記供給載置部に向かって移送する移送装置とを備え、前記姿勢整合装置は、上端開口から下端開口に向かって次第に縮径する内周面を備えて上端開口から投入されたナットが下端開口へ摺接落下する摺動容器部と、該摺動容器部の下端開口から上端開口に向かって進退自在に設けられた上下に延びる棒状の進退部材と、該進退部材の進退を駆動する進退駆動手段と、前記進退部材の上端に形成されてナットの軸線方向の一端が着座可能なナット着座面と、該ナット着座面に立設されて該ナット着座面上のナットの螺子孔に挿入すると共にナットをその軸線を上下に向けた姿勢で該ナット着座面上への着座状態を維持する挿入ピンと、該挿入ピンが螺子孔に挿入されて前記ナット着座面に着座したナットを検出するナット検出手段と、該ナット検出手段がナットを検出するまで、前記進退駆動手段により前記進退部材の進退動作を繰り返し、ナット検出手段がナットを検出したとき、前記進退駆動手段により前記進退部材を介してナット着座面上のナットを前記摺動容器部の上端開口よりも上方に上昇させる整合制御手段とを備え、前記移送装置は、ナットを解除自在に保持するナット保持手段と、前記姿勢整合装置の前記進退部材によりナットが前記摺動容器部の上端開口よりも上方に上昇したとき、前記ナット保持手段により前記ナット着座面上のナットを保持し、該ナットを前記挿入ピンから脱離させて移送する移送制御手段を備えることを特徴とする。
前記姿勢整合装置の摺動容器部にナットが投入されると、ナットは摺動容器部の内周面に案内されて下端開口に向かって自重で滑り落ちる。摺動容器部の内部では、整合制御手段が進退駆動手段により進退部材の進退が繰り返されることにより、ナットが進退部材に突き上げられ、ナットの姿勢が常に変化する。そして、進退部材が進退動作を繰り返すうちに進退部材の上端部の挿入ピンがナットの螺子孔に挿入される。これに伴い、ナットは、挿入ピンが螺子孔に挿入された状態でナット着座面に着座する。ナット着座面に着座したナットは、その軸線を上下に向けた姿勢に整合された状態となって、進退部材の先端部に保持される。
次いで、進退部材の先端部に保持されたナットが、前記ナット検出手段により検出されると、姿勢整合装置の整合制御手段が進退部材を上方に伸長させ、ナット着座面上のナットを摺動容器部の上端開口よりも上方に上昇させる。そして、ナットが上昇されると、移送装置の移送制御手段の制御によりナット保持手段がナットを保持して供給載置部に向かって移送する。このとき、移送装置がナット保持手段によってナット着座面上のナットの姿勢を維持して移送することにより、ナットをその軸線を上下に向けた姿勢で供給載置部に載置することができる。
以上のように本発明によれば、従来のようなシュートやナット供給孔を通過させることなくナットの供給が行えるので、ナット詰まり等が生じることなく、軸線を上下に向けた姿勢のナットを円滑に効率良く供給することができる。
また、本発明において、前記姿勢整合装置は、前記ナット着座面上の前記挿入ピンから離間した位置に、前記挿入ピンより高さ寸法が小さい突起を備えることが好ましい。
これによれば、進退部材が進退動作を繰り返すとき、前記突起にナットが当接してナットの姿勢変更が促され、ナットの螺子孔への挿入ピンの挿入が早期に行われるようにすることができる。
また、本発明において、前記供給載置部と異なる位置に、複数のナットをその軸線を上下に向けた姿勢で載置して貯留する貯留載置部を備え、前記移送装置は、前記姿勢整合装置の前記ナット着座面上のナットと、前記貯留載置部に載置されたナットとの何れか一方を選択的に前記ナット保持手段により保持して前記供給載置部に向かって移送することが好ましい。
これによれば、例えば、姿勢整合装置において摺動容器部の内部で進退部材の進退が繰り返されている間に、移送装置のナット保持手段が貯留載置部のナットを保持して供給載置部に移送することが可能となるので、供給載置部へのナットの移送を滞り無く行ってナットの供給を効率良く行うことができる。
また、本発明において、前記移送装置は、前記ナットの軸線を上下に向けた姿勢として該ナットを移送する際に前記ナット保持手段を介して該ナットの上下を反転させる反転手段と、前記進退部材により前記摺動容器部の上端開口よりも上方に上昇したナットの形状を検出して該ナットの軸線を上下に向けた姿勢が該ナットにおける所定の締付方向に合致しているか否かを判定する締付方向判定手段とを備え、前記移送制御手段は、前記締付方向判定手段により前記ナットの前記姿勢が締付方向に合致していないと判定されたとき、前記反転手段により該ナットの上下を反転させることを特徴とする。
ナットの種類として、螺子孔の一端が閉塞された所謂袋ナットや、軸線に沿って螺子孔が貫通するナットがある。そして、螺子孔が貫通するナットであっても、軸線方向の一端部の形状と他端部の形状とが異なっており、所定の締付方向を有するものがある。
螺子孔が貫通し且つ所定の締付方向を有するナットを、前記姿勢整合装置により軸線を上下に向けた姿勢に整合させるとき、前記挿入ピンは螺子孔の両端側の何れからも挿入可能であるため、前記ナット着座面に着座したナットが所定の締付方向を向けた姿勢に合致しない場合がある。
そこで、本発明においては、前記反転手段と前記締付方向判定手段とを設け、螺子孔が貫通し且つ所定の締付方向を有するナットであっても、所定の締付方向に合致する姿勢に整合させることができる。即ち、先ず、締付方向判定手段により前記進退部材の先端部に保持されたナットが所定の締付方向に合致しているか否かを判定する。そして、締付方向判定手段によりナットの姿勢が所定の締付方向に合致していないと判定されたときには、移送制御手段が反転手段によりナット保持手段が保持したナットの上下を反転させる。これによれば、姿勢整合装置によって軸線を上下に向けた姿勢とされたナットが所定の締付方向に合致していなくても、移送手段により供給載置部に向かって移送する際にナットを反転させて所定の締付方向に合致させることができる。
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態のナット供給システムは、自動車の車体にタイヤを取り付けるタイヤ取り付けステーションにタイヤ取り付け用のナットを供給するものである。
図１に示すように、ナット供給システム１は、ナットＮを後述する所定の姿勢に整合させる姿勢整合装置２と、姿勢整合装置２からナットＮを取り出して移送する移送装置３と、姿勢整合装置２及び移送装置３を制御するコントローラ４と、ナットＮの供給位置Ｓに設けられた供給載置部５と、複数のナットＮを一時的に貯留する貯留載置部６と、タイヤ取り付けステーションで使用されない異種ナットを排出する異種ナット排出部７とを備えている。また、姿勢整合装置２を臨む位置には、撮像手段８が設けられている。
姿勢整合装置２は、図２に示すように、フレーム９の上部に所定間隔を存して並設された複数（本実施形態では３つ）の摺動容器部１０と、各摺動容器部１０の中央部を貫通して上下方向に進退自在の進退ロッド１１（進退部材）と、各摺動容器部１０の下方に配設されて各進退ロッド１１を進退駆動するシリンダ１２（進退駆動手段）とを備えている。
摺動容器部１０は、図３（ａ）に示すように、上端開口１３から下端開口１４にかけて次第に縮径する漏斗状に形成された内周面１５を備えている。また、摺動容器部１０は、下端開口１４から下方に延びるナット収容部１６を備えている。更に、ナット収容部１６の周壁には、図４（ａ）に示すように、ナットＮがナット収容部１６に収容されたとき、ナット収容部１６のナットＮを検出するナット検出センサ１７（ナット検出手段）が設けられている。ナット検出センサ１７は、近接センサ又は光センサ等が採用され、前記コントローラ４（図１）に接続されている。
進退ロッド１１は、図２及び図３（ａ）に示すように、上下方向に長手の棒状に形成されている。進退ロッド１１の上端には、ナットＮを着座させるナット着座面１８が設けられている。また、ナット着座面１８の中央部には先端を上方に向けた挿入ピン１９が立設されている。挿入ピン１９は、図５（ａ）に示すように、ナットＮの螺子孔ｈに挿入する。これにより、ナットＮは、その軸線（螺子孔ｈの中心に沿った方向）を上下に向けた姿勢でナット着座面１８上に着座する。
図１に示すように、移送装置３は、姿勢整合装置２の摺動容器部１０の配列方向に沿って延びるレール２０と、レール２０の長手方向に沿って摺動する摺動部材２１と、摺動部材２１に設けられたアーム２２とを備えている。アーム２２の先端には、ナットを把持するナットクランパ２３（ナット保持手段）が設けられている。
アーム２２は、図４（ｂ）に示すように、屈曲軸２４を介して屈曲自在に構成されており、ナットクランパ２３はアーム２２の先端に回転軸２５を介して連結されている。この回転軸２５は、本発明の反転手段として機能する。
図１に示すように、供給載置部５は、複数（本実施形態では４つ）のナットＮを載置する載置台２６を２つ備えている。各載置台２６には、図６に示すように、４本の支持柱２７が立設されている。各支持柱２７の頂部には、ナットＮを解除自在に固定する図示しないチャック手段が設けられており、各支持柱２７の頂部にナットＮをその軸線を上下に向けた姿勢で載置するようになっている。なお、本実施形態における各載置台２６には夫々４つのナットＮが支持されるが、各載置台２６が支持するナットＮの数は、図示しない自動車車体のタイヤ取り付け部に設けられたハブボルトの数に対応している。従って、例えば図示しない自動車車体のタイヤ取り付け部に設けられたハブボルトの数が５つである場合には、５本の支持柱２７を備える載置台が設けられる。
図１に示すように、貯留載置部６は、複数のナットＮを複数列で保持するようになっており、詳しくは図示しないが、貯留載置部６上の各ナットＮも、その軸線を上下に向けた姿勢で載置されている。
ここで、図５（ａ）を参照してナットＮについて説明すれば、ナットＮは、螺子孔ｈの一方端が開放され、螺子孔ｈの他方端が閉塞された所謂袋ナットである。この種のナットＮは、螺子孔ｈをその開放された側からボルトに螺着させる。よって、進退ロッド１１の先端の挿入ピン１９は、ナットＮの締付方向に沿って螺子孔ｈに挿入されるから、ナット着座面１８に着座したとき、ナットＮは必ず締付方向を下方に向けた姿勢となる。
次に、以上の構成によるナット供給システム１の作動を説明する。先ず、図１に示す３つの摺動容器部１０の夫々に、図示しない投入装置によりナットＮが投入される。図３（ａ）に示すように、摺動容器部１０の上端開口１３から投入されたナットＮは、自重により摺動容器部１０の内周面１５を滑り落ちる。このとき、コントローラ４は本発明の整合制御手段として機能し、姿勢整合装置２のシリンダ１２を制御して、進退ロッド１１の進退（上下方向の往復動）を所定の速度で繰り返す。これにより、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、ナットＮは、摺動容器部１０の内部で進退ロッド１１による突き上げと落下との繰り返しにより、その姿勢を常に変化させる。そして、図３（ｃ）に示すように、ナットＮが締付方向を下方に向けた姿勢になると、螺子孔ｈに挿入ピン１９が挿入する。
ナットＮの螺子孔ｈに挿入ピン１９が挿入し、ナット着座面１８に着座した状態で進退ロッド１１が最下位置に下降すると、図４（ａ）に示すように、ナットＮがナット収容部１６に収納される。このときのナットＮは、その軸線を上下に向け且つ締付方向を下方に向けた姿勢となる。
ナットＮがナット収容部１６に収納されると、そのナットＮをナット検出センサ１７が検出する。そして、コントローラ４は、ナット検出センサ１７から検出信号を受け取り、シリンダ１２を駆動して進退ロッド１１を伸長させ、図４（ｂ）に示すように、ナット着座面１８上のナットＮを摺動容器部１０の上端開口１３よりも上方に上昇させる。
以上のようにして、ナットＮは、その軸線を上下に向けた姿勢に整合される。このとき、姿勢整合装置２は３つの摺動容器部１０及び進退ロッド１１を備えることにより、各摺動容器部１０の夫々で効率良くナットＮを上記姿勢に整合させることができる。
一方、進退ロッド１１により上昇されたナットＮは、撮像手段８により撮像され、その画像データがコントローラ４に送られる。コントローラ４は、前記画像データに基づき、ナットＮの形状、姿勢、及び種類の正否を判定する。
次いで、コントローラ４は本発明の移送制御手段として機能し、前記画像データに基づく判定結果に応じて移送装置３を制御する。即ち、図５（ａ）に示すように、挿入ピン１９が螺子孔ｈに挿入されナット着座面１８に着座した状態で進退ロッド１１により摺動容器部１０の上方に位置されたナットＮを、図５（ｂ）に示すように、ナットクランパ２３により把持して、進退ロッド１１から脱離させる。続いて、コントローラ４は、図６に示すように、アーム２２によって供給載置部５の載置台２６上にナットＮを移送し、支持柱２７上にナットＮを載置する。このとき、ナットＮは、姿勢整合装置２により軸線を上下に向け且つ締付方向を下方に向けた姿勢に整合された状態が維持されて支持柱２７上に載置される。
そして、４つの支持柱２７上にナットＮが載置されると、図示しないタイヤ取り付けステーションに設置されたロボット等が備えるナットランナーのソケットにより支持柱２７からナットＮが取り出され、タイヤの取り付け作業が行われる。
ここで、万一、姿勢整合装置２におけるナットＮの整合が、タイヤ取り付けステーションにおける供給載置部５からのナットＮの取り出しに間に合わないおそれがある場合には、コントローラ４は移送装置３を制御して貯留載置部６から供給載置部５へのナットＮの移送を行う。これにより、タイヤ取り付けステーションにおけるタイヤ取り付け作業を滞りなく行うことができる。
また、コントローラ４は、進退ロッド１１により摺動容器部１０の上方に上昇されたナットが、前記画像データに基づいて異種ナットであると判定された場合には、移送装置３を制御して当該異種ナットを異種ナット排出部７（図１）に移送することにより排出する。
以上の説明においては、螺子孔ｈの一方端が開放され、螺子孔ｈの他方端が閉塞された形状のナットＮ（袋ナット）の供給動作について説明した。しかし、タイヤ取り付けステーションにおいては、袋ナットとは異なり、図７（ａ）に示すように、締付方向の先端側と後端側とで外形が異なっているものの、螺子孔ｈ´が軸方向に貫通する他のナットＮ´を供給する場合がある。そこで、他のナットＮ´を供給する場合について説明する。
姿勢整合装置２における作動は、前述のナットＮ（袋ナット）と同様である。このとき、他のナットＮ´は、図７（ａ）に示すように、締付方向を下方に向けた姿勢に正しく整合されて進退ロッド１１に支持されるのが望ましいが、螺子孔ｈ´が軸方向に貫通しているために、図７（ｂ）に示すように、締付方向を上方に向けた誤った姿勢で進退ロッド１１に支持される場合がある。
そこで、コントローラ４は、本発明の締付方向判定手段として機能する。即ち、ナット着座面１８に着座した状態で進退ロッド１１により摺動容器部１０の上方に位置された他のナットＮ´は撮像手段８により撮像され、撮像された画像データがコントローラ４に送られる。コントローラ４は、このときの画像データで示された他のナットＮ´の形状から、当該ナットＮ´が締付方向を下方に向けている姿勢であるか否かを判定する。
このとき、他のナットＮ´の姿勢が図７（ａ）に示すように正しい姿勢であると判定された場合には、コントローラ４は、上述したナットＮ（袋ナット）と同様に移送装置３を制御して姿勢整合装置２から供給載置部５へ他のナットＮ´を移送する。
また、他のナットＮ´の姿勢が図７（ｂ）に示すように誤った姿勢であると判定された場合には、コントローラ４は次のように移送装置３を制御する。即ち、図８（ａ）に示すようにナットクランパ２３により他のナットＮ´を把持して進退ロッド１１から離脱させた後に、図８（ｂ）に示すように回転軸２５を介してナットクランパ２３を１８０°回転させる。これによって、他のナットＮ´は、その上下が反転され、ナットクランパ２３に把持された状態で正しい姿勢に転換される。その後、コントローラ４は、上述したナットＮ（袋ナット）と同様に移送装置３を制御して他のナットＮ´を供給載置部５に載置供給する。
このように、本実施形態のナット供給システム１においては、螺子孔ｈの一方端が開放され、螺子孔ｈの他方端が閉塞された形状のナットＮ（袋ナット）に限らず、螺子孔ｈ´が軸方向に貫通する他のナットＮ´であっても、その軸線を上下に向け且つ締付方向を下方に向けた姿勢に整合させて、タイヤ取り付けステーションに供給することができる。
なお、姿勢整合装置２において、例えば、図９（ａ）に示すように、摺動容器部１０の下端位置でナットＮがその軸線方向を水平に向けて倒れた姿勢となったときには、進退ロッド１１を進退させても、ナットＮがその軸線回りに回転するのみとなって姿勢の変換が円滑に行われず、進退ロッド１１の進退動作回数が増加して効率が低下するおそれがある。
そこで、進退ロッド１１のナット着座面１８に突起２８を設けることが挙げられる。この突起２８は、挿入ピン１９から離間した位置に設け、挿入ピン１９より高さ寸法を小さく形成する。これにより、進退ロッド１１の進退動作に伴って、図９（ｂ）に示すようにナットＮの一部に突起２８が当接し、図９（ｃ）に示すようにナットＮの姿勢を確実に変えることができる。そして、突起２８により姿勢が変更されたナットＮは、その軸線を上下に向けた姿勢に整合され易い状態となる。よって、進退ロッド１１の進退動作回数を少なくすることができて効率が向上する。
Ｎ，Ｎ´…ナット、１…ナット供給システム、２…姿勢整合装置、３…移送装置、４…コントローラ（整合制御手段、移送制御手段、締付方向判定手段）、５…供給載置部、６…貯留載置部、１０…摺動容器部、１１…進退ロッド（進退部材）、１２…シリンダ（進退駆動手段）、１７…ナット検出センサ（ナット検出手段）、１８…ナット着座面、１９…挿入ピン、２３…ナットクランパ（ナット保持手段）、２５…回転軸（反転手段）、２８…突起。
Claims (4)
- ナットを所定の供給位置に供給するナット供給システムであって、
投入されたナットをその軸線を上下に向けた姿勢に整合させる姿勢整合装置と、
前記供給位置に設けられてナットをその軸線を上下に向けた姿勢で載置する供給載置部と、前記姿勢整合装置により前記姿勢を整合させたナットを前記供給載置部に向かって移送する移送装置とを備え、
前記姿勢整合装置は、上端開口から下端開口に向かって次第に縮径する内周面を備えて上端開口から投入されたナットが下端開口へ摺接落下する摺動容器部と、該摺動容器部の下端開口から上端開口に向かって進退自在に設けられた上下に延びる棒状の進退部材と、該進退部材の進退を駆動する進退駆動手段と、前記進退部材の上端に形成されてナットの軸線方向の一端が着座可能なナット着座面と、該ナット着座面に立設されて該ナット着座面上のナットの螺子孔に挿入すると共にナットをその軸線を上下に向けた姿勢で該ナット着座面上への着座状態を維持する挿入ピンと、該挿入ピンが螺子孔に挿入されて前記ナット着座面に着座したナットを検出するナット検出手段と、該ナット検出手段がナットを検出するまで、前記進退駆動手段により前記進退部材の進退動作を繰り返し、ナット検出手段がナットを検出したとき、前記進退駆動手段により前記進退部材を介してナット着座面上のナットを前記摺動容器部の上端開口よりも上方に上昇させる整合制御手段とを備え、
前記移送装置は、ナットを解除自在に保持するナット保持手段と、前記姿勢整合装置の前記進退部材によりナットが前記摺動容器部の上端開口よりも上方に上昇したとき、前記ナット保持手段により前記ナット着座面上のナットを保持し、該ナットを前記挿入ピンから脱離させて移送する移送制御手段を備えることを特徴とするナット供給システム。 - 前記姿勢整合装置は、前記ナット着座面上の前記挿入ピンから離間した位置に、前記挿入ピンより高さ寸法が小さい突起を備えることを特徴とする請求項１記載のナット供給システム。
- 前記供給載置部と異なる位置に、複数のナットをその軸線を上下に向けた姿勢で載置して貯留する貯留載置部を備え、
前記移送装置は、前記姿勢整合装置の前記ナット着座面上のナットと、前記貯留載置部に載置されたナットとの何れか一方を選択的に前記ナット保持手段により保持して前記供給載置部に向かって移送することを特徴とする請求項１又は２記載のナット供給システム。 - 前記移送装置は、前記ナットの軸線を上下に向けた姿勢として該ナットを移送する際に前記ナット保持手段を介して該ナットの上下を反転させる反転手段と、前記進退部材により前記摺動容器部の上端開口よりも上方に上昇したナットの形状を検出して該ナットの軸線を上下に向けた姿勢が該ナットにおける所定の締付方向に合致しているか否かを判定する締付方向判定手段とを備え、
前記移送制御手段は、前記締付方向判定手段により前記ナットの前記姿勢が締付方向に合致していないと判定されたとき、前記反転手段により該ナットの上下を反転させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載のナット供給システム。
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