JP7259155B2 - シールテープ巻付装置 - Google Patents

Description

本発明は、一端部にネジ部を形成した中空状ワークのネジ部にシールテープを巻き付けるシールテープ巻付装置に関する。

本出願人は、中空状のワーク、例えば管用のテーパネジ継手の雄ネジ部にシールテープを巻き付けるシールテープの自動巻付機を開発し、手動によるシールテープの巻き付け作業の省力化と手作業による巻き付け品質のばらつきの低減を図ってきた。

また、本出願人がが開発したシールテープの自動巻付機は、図５に示すように、中空筒状ワークＷのネジ部Ｗａを、駆動ローラ１０と押圧ローラ１１、１１間の作業空間に位置させ、駆動ローラ１０との間にシールテープＴが介在するように押圧ローラ１１、１１で押圧する。そして、ネジ部Ｗａが駆動ローラ１０に押しつけられることで駆動ローラ１０の回転に伴ってネジ部Ｗａが従動回転する。これによって駆動ローラ１０とネジ部Ｗａの間に送出されるシールテープＴがワークＷのネジ部Ｗａに巻付けられる。

しかし、このシールテープの自動巻付機は、シールテープの巻き付け自体は駆動ローラと押圧ローラ間の作業空間で、自動で行われるものの、ワークを作業空間へ位置させるために図６に示すように作業者がワークを掴んで作業空間Ｓまで運ぶ必要があった。作業者がワークを掴んでいることから作業中にワークを落下させてしまう等の問題があった。係る点に鑑み、出願人が提案するシールテープ巻付機では、ワークをアタッチメントのワーク保持部に取り付け、アタッチメント毎駆動ローラと押圧ローラの間の作業空間に移動させるワークローダを備えることでワークを人手によって作業空間まで運ぶ作業を解消するようにしている。

特公昭５５－１８２３３号公報

しかし、このシールテープ巻付機は、ワークを１個ずつアタッチメントのワーク保持部に取り付ける作業を人手によって行わなければならず、一人の作業者が装置に張り付くこととなり、完全な自動化を行うことができないという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、人手を介在させることなくシールテープを巻き付ける作業空間にワークを連続して供給することのできるシールテープ巻付装置を提供することにある。

上記課題を解決するためになされた本発明に係るテープ巻付装置は、少なくとも一端にネジ部を形成した中空筒状ワークのネジ部を、駆動ローラと押圧ローラ間の作業空間に位置させ駆動ローラとの間にシールテープが介在するように押圧し、駆動ローラの回転に伴って従動回転させることで送出されるシールテープをネジ部に巻付けるシールテープ巻付装置において、
ワークの軸心を前記駆動ローラの軸心と略平行となるように鉛直方向に積み重ねて収納するワークホルダと、
駆動ローラの軸心と略直交する方向に移動する対となる爪部を備えたワーク挟持機構と、
ワーク挟持機構に挟持されたワークを作業空間まで移動させる、先端にワーク挿入ピンを配備したワーク押出機構とを備え、
ワークホルダは、下端部にワークを排出する排出口及びこの排出口の対面にワーク挟持機構の切出爪部の通過を許容する挿通口を形成し、
ワーク挟持機構は、切出爪部及びこの切出爪部と対向する位置から排出口に向かって移動しワークを保持する保持爪部を備え、挟持したワークの軸心とワーク挿入ピンの軸心とが略一致する位置まで移動させ、
ワーク押出機構は、ワーク挿入ピンを、ワークに挿通するとともに、ワークと共に駆動ローラの軸心と略平行方向に作業空間まで移動させる移動機構を備えている。

このテープ巻付装置は、ワークホルダに積み重ねられたワークを、人手によることなく順に作業空間に移動させる。

この場合において、ワークホルダは、ワーク長手方向の端面に当接する調整板と該調整板の位置を調整する調整手段を備えることができる。

また、ワークホルダの排出口には、ワークの排出を規制する規制板を備え、該規制板はワーク挟持機構の動作と連動して前記排出口を開閉できる。

さらに、規制板は、前記保持爪部が排出口近傍に移動したことを検知する検知手段によって作動させることができる。

本発明によれば、シールテープ巻付装置の前に作業者が常駐することなく連続してワークにシールテープを巻き付ける作業を行うことができる。また、ワークホルダに調整板と調整手段を備えることで複数のワークサイズに対応することができる。更に、ワークホルダの排出口に規制板を設けることで自重により落下するワークが排出口に詰まることを防止する。

本発明の実施の形態に係るシールテープ巻付装置の概略を正面から見た概略図である。 同シールテープ巻付装置のワーク挟持機構の動作を説明する正面図で、（ａ）は保持爪部の先端が排出口からワークホルダ２内に侵入した状態を、（ｂ）は（ａ）の状態から切出爪部が挿通口から侵入し、保持爪部との間にワークを挟持した状態を、（ｃ）は（ｂ）の状態からさらに切出爪部が前進するとともに、保持爪部が後退しワークの軸心とワーク挿入ピンの軸心が略一致した状態をそれぞれ示す。 同シールテープ巻付装置のワーク挟持機構及びワーク押出機構を示す一部切欠きの平面図である。 同シールテープ巻付装置のワークホルダの説明図、（ａ）は調整手段部分で切断した断面図、（ｂ）は排出口及び挿通口の位置で切欠いた斜視図である。 シールテープの巻き付けを説明するための斜視図である。 従来、シールテープ巻付装置でワークにテープを巻き付ける際の説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

＜実施形態１＞
図１～図３に、本発明の実施形態１を示す。

このテープ巻付装置１は、少なくとも一端にネジ部Ｗａを形成した中空筒状ワークＷのネジ部Ｗａを、駆動ローラ１０と押圧ローラ１１間の作業空間Ｓに位置させ駆動ローラ１０との間にシールテープＴが介在するように押圧ローラ１１によって押圧し、駆動ローラ１０の回転に伴って従動回転させることで送出されるシールテープＴをネジ部Ｗａに巻付けるもので、ワークＷの軸心ＳＣ０を駆動ローラ１０の軸心ＳＣ１と略平行となるように鉛直方向に積み重ねて収納するワークホルダ２と、駆動ローラ１０の軸心ＳＣ１と略直交する方向に移動する対となる爪部を備えたワーク挟持機構３と、ワーク挟持機構３に挟持されたワークＷを作業空間Ｓまで移動させる、先端にワーク挿入ピン４０を配備したワーク押出機構４とを備えている。そして、ワークホルダ２は、下端部にワークを排出する排出口２０及びこの排出口２０の対面にワーク挟持機構３の切出爪部３１の通過を許容する挿通口２１を形成する。ワーク挟持機構３は、切出爪部３１及び切出爪部３１と対向する位置から排出口２０に向かって移動しワークを保持する保持爪部３２を備え、挟持したワークＷの軸心ＳＣ０とワーク挿入ピン４０の軸心ＳＣ２とが略一致する位置まで移動させる移動機構を有している。ワーク押出機構４は、ワーク挿入ピン４０を、ワークＷに挿通させるとともに、ワークＷと共に駆動ローラ１０の軸心ＳＣ１と略平行方向に作業空間Ｓまで移動させる移動機構４１を備えている。

中空筒状ワークＷは、例えば、Ｒ１／８～Ｒ３／４の管用のテーパ雄ネジである。通常両端にネジ部を有するが、一方がテーパのネジ部Ｗａであれば他方は平行ネジ部であっても平行ネジ部にナットが取り付いた状態のものであっても構わない。また、一端にシールテープＴを巻き付ける雄ネジ部を形成しておれば、他端側は雌ネジが形成されたアダプタであっても構わない。

駆動ローラ１０は、その材質は特に限定するものではないが、本実施形態では駆動ローラ１０を駆動させる駆動手段（例えば、電動モータ等）の駆動軸又は駆動軸の先端と繋がる金属製の回転軸の周面に嵌合された弾性部材（例えば、環状のウレタンゴム）で構成されている。

押圧ローラ１１は、本実施形態においては図に示すように正面視して上下に２個配設される。押圧ローラ１１は、スライドユニット１４によって駆動ローラ１０の軸心ＳＣ１と略直交方向に移動する。スライドユニット１４は、押圧ローラ１０によってワークＷのネジ部Ｗａを駆動ローラに押し付けるだけの押圧力を発揮するものであれば特に限定するものではなく、本実施形態ではガイド付きのエアシリンダを使用している。

この押圧ローラ１１は、シールテープＴを巻き付けるワークＷのサイズに応じて、外径、押圧ローラ間の距離が異なるように複数用意することが好ましい。例えば、Ｒ１／８用、Ｒ１／４とＲ３／８、Ｒ１／２とＲ３／４は兼用の３種類の押圧ローラ構造体１３（押圧ローラ１１と押圧ローラ取付体１２）とすることができる。本発明者らの実験によると、押圧ローラ１１の周面には対応するワークＷのネジ部Ｗａに合わせたネジ部を形成してワークＷを駆動ローラ１０に押圧することで、押圧ローラ１１の回転に伴う軸方向の移動を抑制することができるため各ワークＷのサイズＲ１／８～Ｒ３／４に合わせ、５種類の押圧ローラ構造体１３を用意することが好ましいことが分かった。

駆動ローラ１０と２つの押圧ローラ１１、１１の周面近接部で結ばれた三角の領域がシールテープＴを巻き付ける作業空間Ｓとなる。

そして、本実施形態のテープ巻付装置１は、この作業空間ＳにワークＷのネジ部Ｗａを位置させるワーク押出機構４に連続的にワークＷを供給するワークホルダ２とワーク挟持機構３とを備えている。

［ワークホルダ］
ワークホルダ２は、内部にワークＷの最大サイズであるＲ３／４の継手が収納できる空間を有し、ワークを縦積みできるように構成されている。具体的には、排出口２０を下端部に備えた前板２２、前板２２に連なる側板２３、２３、両側板２３、２３に連なる後板２４から構成され、後板２４の下端部の排出口２０に対向する位置に、後述するワーク挟持機構３の切出爪部３１の通過を許容する挿通口２１が開口されている。

そして、両側板２３、２３には、ワーク長手方向の端面に当接する調整板２５の位置を調整する調整手段２６が配設される。調整板２５は側板２３と略同一の長さ（下端部が排出口２０及び挿通口２１に到達しない長さ）を有し、両側板２３、２３に合わせて対向するように２枚配設されワークホルダ２の内部空間の側板２３、２３間の距離を規制する。

調整板２５の位置を調整する調整手段２６は、その構成は特に限定するものではなく、また、その配設位置も特に限定するものではないが、本実施形態においては、上端下端の２箇所に配設する。本実施形態の調整手段２６は、調整板２５に皿ビス等の固着手段で取り付けられる移動板２６Ａと、移動板２６Ａに対して回動自在に、かつ、先端が止め輪等によって抜け防止され、側板２３に形成された雌ネジ部（本実施形態ではナット２６Ｂを溶接して形成する。）に螺合する雄ネジ部を備えた先端を特殊加工したボルト２６Ｃを使用している。

調整手段２６のボルト２６Ｃを捻じ込むことでワークホルダ２の内部空間の側板２３、２３間の距離が短くなり、Ｒ１／８のサイズに対応し、反対に回すことでＲ３／４のサイズにも対応する。また、図に示すように、ワークの長手方向だけでなく、径方向についても調整板２５とワークホルダ２の後板２４に同様の構成の調整手段２６を配設することが好ましい。この径方向の調整では、ワークＷは調整板２５と前板２２の内面でその位置が規制される。

ワークＷの径方向の規制は、調整板２５に後板２４を貫通する軸を配設するとともに、軸にコイルばねを嵌挿させ、常時、調整板２５を前板２２側に付勢するように構成することもできる。

ワークホルダ２内のワークＷは、ワーク挟持機構３にワークＷが挟持されて移動している間はワーク挟持機構３の切出爪部３１上に載置された状態である。この状態から切出爪部３１が挿通口２１側に移動する際に積み上がったワーク全体がワークＷの１個分の高さだけ自重により落下する。その際、一番下に位置するワークＷは排出口２０側に転がり積み上がった状態が崩れ、排出口前でワークが詰まることが想定される。このようにワークＷが意図せず排出口２０側に転がり出るとワーク挟持機構３によるワークＷの挟持ができない。そのため本実施形態においては、ワークホルダ２の排出口２０には、ワークＷの排出を規制する規制板を配設するようにしている。この規制板は、ワーク挟持機構３の動作と連動して排出口２０を開閉するようにしている。

規制板（図示省略）は、弾性の板状部材を、排出口２０の一部を覆うように配設し、自重による落下程度の衝撃で当たっても撓むことがなく、切出爪３１の押圧によっては撓んでワークＷの通過を許容する程度に厚みを調整することでその機能を果たすことができる。

また、規制板は機械的なシャッタ式として、排出口２０側からワークＷを保持する保持爪部３２が排出口２０に近づいたことを検知して排出口２０を開放するように構成することができる。保持爪部３２の検知は近接センサ等の電気的手段により検知し、シャッタ式の規制板を電気的に上方に引き上げるようにすることができる。

また、検知手段は、保持爪部３２又は切出爪部３１の下面が摺動する排出口２０の近傍に機械的な突出部を設け、保持爪部３２が排出部２０に近接し、突起部を押し下げることによって機械的に排出口２０を覆うシャッタ式の規制板が上方に引き上がるように構成しても構わない。

［ワーク挟持機構］
ワーク挟持機構３は、ワークホルダ２の排出口２０側から積み上がったワークＷの一番下にあるワークＷの長手方向側面に当接する保持爪部３２と、挿通口２１側から同じくワークＷの長手方向側面に当接する切出爪部３１とそれぞれの爪部を駆動ローラ１０の軸心ＳＣ１と直交する方向に移動させる移動機構３４、３３とから構成されている。

移動機構３３、３４は、爪部でワークＷを挟持する程度の挟持力があれば特に限定するものではなく、本実施形態においては空圧のガイド付きシリンダを使用する。また、ワーク押出機構４の移動機構４１も同様のシリンダを使用するようにしている。

切出爪部３１及び保持爪部３２の原点位置は、図１に示すように、切出爪部３１は挿入孔２１から若干離れた位置、保持爪部３２はワークＷを挟持したとき、ワークＷの軸心ＳＣ０が、ワーク押出機構４のワーク挿入ピン４０の軸心ＳＣ０２と一致する位置である。この位置はワークＷのサイズによって若干異なるため、保持爪部３２は、ワークＷの軸心ＳＣ０と直交する方向に微調整可能に移動機構３４に取り付けられる。また、移動機構３４を、ワークＷの軸心ＳＣ０と直交する方向に微調整可能に架体（ベースプレート）に取り付けるようにしても構わない。

切出爪部３１及び保持爪部３２の動作順を、図２（ａ）～図２（ｃ）に示す。まず、保持爪部３２が原点位置からワークホルダ２に向かって移動し、先端が排出口２０からワークホルダ２内に侵入する。この際、ワークＷのサイズによって、ワークＷと保持爪部３２とが当接する場合と当接しない場合がある。本実施形態では、ワークＷのサイズが比較的小さいとき（Ｒ１／８やＲ１／４）の例を示し、保持爪部３２はワークＷから若干離れた状態である（図２（ａ）参照）。但し、爪部を各ワークサイズに合致させ取り替えるようにすることでワークＷと爪部の位置を合致させることは可能である。

次いで、切出爪部３１が、挿入孔２１を通過し、ワークＷの長手方向側面に当接し、さらにワークＷの反対側の長手方向側面が保持爪部３２に当接するまで移動する（図２（ｂ）参照）。

この際、搬送されるワークホルダ２内の一番下のワークＷは、両爪部の傾斜した切欠き部（本実施形態では、ワークＷの六角部に合わせた１２０°の鈍角で構成されている。）にワークＷの六角部が当接し、底面から若干持ち上がり、搬送されるワークＷより上のワークＷも全体に持ち上がり、切出爪部３１の上面に位置することとなる。このワークＷの上側への移動は、ワークＷのサイズ、爪部の厚みによって異なり、上述したように爪部もワークＷに応じて取り替えることもできる。

ワークＷを、切出爪部３１及び保持爪部３２によって挟持した状態で両爪部はワークＷの軸心ＳＣ０がワーク押出機構４のワーク挿入ピン４０の軸心ＳＣ０２と一致する位置まで移動する（図２（ｃ）参照）

その後、ワーク押出機構４の移動機構４１が作動し、軸心が略一致しているワークＷの中空部にワーク挿入ピン４０が挿通させ、さらにワークＷが挿通された状態のまま移動を継続させて作業空間ＳにワークＷのネジ部Ｗａが位置させる（図３の二点鎖線参照）。

機械的スイッチ又は赤外線スイッチ等により、ワークＷが作業空間Ｓに到達したことを検知すると、スライドユニット１４が作動することで押圧ローラ１１が移動し、ワークＷを駆動ローラ１０と押圧ローラで保持するとともに、シールテープＴの送出及び駆動ローラ１０の回転が開始されネジ部Ｗａにシールテープが巻き付けられる。

駆動ローラ１０と押圧ローラ１１、１１とによってワークＷが保持された状態の時にワーク押出機構４は後退し、ワークＷからワーク挿入ピン４０は離間しており、巻き付け作業が終了し、押圧ローラ１１、１１がワークＷから離れるとワークＷは自重により作業空間Ｓから傾斜レール（図示省略）上に落下し、収納箱（図示省略）に収納される。

上述した動作を繰り返すことで、ワークホルダ２内に収納したワークＷに連続、かつ、無人でシールテープの巻き付け作業を行うことができる。

以上説明したように、本発明のシールテープ巻付装置は、新規設計のシールテープの巻付装置として好適に用いることができる他、既存のシールテープ巻付装置の改良としても好適に用いることができる。

１ シールテープ巻付装置
１０ 駆動ローラ
１１ 押圧ローラ
２ ワークホルダ
２０ 排出口
２１ 挿通口
２５ 調整板
２６ 調整手段
３ ワーク挟持機構
３１ 切出爪部
３２ 保持爪部
３３ 移動機構
３４ 移動機構
４ ワーク押出機構
４０ ワーク挿入ピン
４１ 移動機構

Claims (4)

1. 少なくとも一端にネジ部を形成した中空筒状ワークのネジ部を、駆動ローラと押圧ローラ間の作業空間に位置させ駆動ローラとの間にシールテープが介在するように押圧し、駆動ローラの回転に伴って従動回転させることで送出されるシールテープをネジ部に巻付けるシールテープ巻付装置であって、
   ワークの軸心を前記駆動ローラの軸心と略平行となるように鉛直方向に積み重ねて収納するワークホルダと、
   前記駆動ローラの軸心と略直交する方向に移動する対となる爪部を備えたワーク挟持機構と、
   該ワーク挟持機構に挟持されたワークを前記作業空間まで移動させる、先端にワーク挿入ピンを配備したワーク押出機構とを備え、
   前記ワークホルダは、下端部にワークを排出する排出口及び該排出口の対面に前記ワーク挟持機構の切出爪部の通過を許容する挿通口を形成し、
   前記ワーク挟持機構は、前記切出爪部及び該切出爪部と対向する位置から前記排出口に向かって移動しワークを保持する保持爪部を備え、挟持したワークの軸心と前記ワーク挿入ピンの軸心とが略一致する位置まで移動させる移動機構を有し、
   前記ワーク押出機構は、前記ワーク挿入ピンを、ワークに挿通するとともに、ワークと共に前記駆動ローラの軸心を略平行方向に前記作業空間まで移動させる移動機構を備えているシールテープ巻付装置。
2. 前記ワークホルダは、ワーク長手方向の端面に当接する調整板と該調整板の位置を調整する調整手段を備えた請求項１に記載のシールテープ巻付装置。
3. 前記ワークホルダの排出口には、ワークの排出を規制する規制板を備え、該規制板はワーク挟持機構の動作と連動して前記排出口を開閉する請求項１又は２に記載のシールテープ巻付装置。
4. 前記規制板は、前記保持爪部が排出口近傍に移動したことを検知する検知手段によって作動する請求項３に記載のシールテープ巻付装置。

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