JP2003311555A

JP2003311555A - ネジ締め装置

Info

Publication number: JP2003311555A
Application number: JP2002124787A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Shibata; 英孝柴田
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2003-11-05
Also published as: DE10318627A1; US20040052629A1; US6973856B2

Abstract

(57)【要約】【課題】全体として合理的で簡素な構成とすることに
より、省スペースかつ低コストであるネジ締め装置を提
供する。【解決手段】ネジ締め装置Ｍには、穴付ボルトをワー
ク１０へ締付けるナットランナ１を保持するロボット５
と、ナットランナ１を、互いに直交する３つの軸方向に
変位可能に支持する支持体２，３，４とが設けられてい
る。また、支持体２には、ナットランナ１または支持体
２，３，４の重量を支持するエアシリンダが接続され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボルトやナットを
始めとするネジをワークへ締付けるネジ締め装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動的にネジ締めを行うネジ締め装置と
して、多関節ロボットのアーム先端部にナットランナを
適用したものが知られている。ナットランナは、通常、
駆動モータと、その駆動軸に固着されたビット部とを備
えており、ビット部にボルトやナットを嵌合させた状態
で駆動モータを回転することにより、ボルト等の締付け
を高速かつ容易に行うものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のネ
ジ締め装置において、ナットランナを支持するロボット
は、ナットランナを介してボルト等の締付けに対する作
用力（反力）を受けるため、先端部においても反力に耐
えうるようにアームを高剛性としなければならず、従っ
て大型のロボットを用いる必要があり、スペースやコス
トを要するものとなっていた。

【０００４】そこで、請求項１に記載の発明は、全体と
して合理的で簡素な構成とすることにより、省スペース
かつ低コストであるネジ締め装置を提供することを目的
としたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、ネジを締付けるナットラ
ンナを保持するロボットと、ナットランナを、互いに直
交する３つの軸方向に変位可能に支持する支持機構とが
設けられていることを特徴とするものである。

【０００６】請求項２に記載の発明は、上記目的に加え
て、より一層省スペースかつ低コストとする目的を達成
するため、上記発明において、支持機構に、ナットラン
ナまたは支持機構の重量を支持するバランサ機構が接続
されていることを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明に係るネジ締め装置
の全体図であって、ネジ締め装置Ｍは、ナットランナ
１、支持機構を構成する支持体２，３，４、ならびに小
型のロボット５、ワーク台５ａ、およびこれらを支持す
るフレーム５ｂを含む。なお、図１に示すように、ロボ
ット５から見て左右方向をＸ軸、前後方向をＹ軸、上下
方向をＺ軸とする。これら３軸は互いに直交し、Ｘ軸、
Ｙ軸は水平で、Ｚ軸は鉛直である。各軸においては、
右、前、上を正とする。

【０００８】図２は、ナットランナ１周辺の拡大図であ
って、ロボット５先端側に配置した把持部６に、ナット
ランナ１が把持されている。ナットランナ１は、筒状部
１ａと、把持される把持体１ｂと、そのベース１ｃとを
含むものであって、筒状部１ａの下端側に、六角柱部７
ａを有するビット部７が装着されている。

【０００９】ビット部７の六角柱部７ａは、締付けよう
とする穴付ボルト８の六角穴８ａに適合する。また、ビ
ット部７は、穴付ボルト８の締付け方向９に回転可能で
ある。穴付ボルト８は、ワーク台５ａ上におけるワーク
１０の所定の締付け穴１０ａに配置可能である。なお、
ロボット５は多関節を有し、把持部６について各軸独立
した位置決めが可能となっている。

【００１０】一方、支持体２は、ロボット５と対向して
配置された、Ｙ軸を法線とする板状体であって、Ｙ軸正
側の面において、支持体３と一体に設けられた２本のＺ
軸方向の溝３ａに対するレール２ａを備えており、レー
ル２ａを移動可能に溝３ａに嵌め込むことにより、Ｚ軸
に沿った移動を可能として連結されている。又、支持体
２には、Ｙ軸正の側の面において、ナットランナ１のベ
ース１ｃが固定されている。

【００１１】また、支持体３は、断面Ｌ字状のブロック
体であって、一方の部分におけるＹ軸負側の面において
上記溝３ａを有するとともに、Ｙ軸正側となる他方の部
分であって、Ｘ軸正側の面に、支持体４のレール４ａを
移動可能に受入れる溝（図示せず）を備えている。加え
て、支持体４は、同様なブロック体であって、一方の部
分のＸ軸負側の面に、Ｙ軸に沿う２本のレール４ａを有
するとともに、他方の部分の下側に、フレーム５ｂにお
いてＸ軸に沿うように固定された２本のレール５ｃを１
本ずつ受入れる２本の溝４ｂを備えている。

【００１２】このようなネジ締め装置Ｍにおける締付け
において、ロボット５は、図示しない制御装置の指令に
従い、把持部６を介したナットランナ１の制御をする。
ロボット５は、まず、ナットランナ１において、ビット
部７への穴付ボルト８の供給を受ける。次に、ロボット
５は、ビット部７の先端における穴付ボルト８をワーク
１０の所定の締付け穴１０ａに挿入し、穴付ボルト８を
締付け穴１０ａに位置させる。このとき、ナットランナ
１は、移動とともに、ベース１ｃを介して、支持体２，
３，４を、Ｚ軸，Ｙ軸，Ｘ軸に沿うように移動させる。

【００１３】続いて、制御装置は、ナットランナ１を回
転駆動し、ビット部７を締付け方向９に回転させる。こ
れにより、ビット部７の穴付ボルト８は、ワーク１０の
締付け穴１０ａにねじ込まれる。このとき、ナットラン
ナ１が、締付け力に対する作用力（反力）を、締付け方
向９と逆の方向１１において受け、締付けトルクと逆の
方向１１における反トルクに耐えることとなるが、反力
あるいは反トルクは、支持体２，３，４、レール５ｃ、
またはフレーム５ｂにおいて支持されるため、ロボット
５は、反力あるいは反トルクの影響を受けず、ないしは
その影響を抑制された状態で受けることとなる。

【００１４】制御装置は、ねじ込み量ないしは反トルク
量が一定値以上となる等すると、当該ねじ込みを完了す
る。そして、制御装置は、適宜、このような動作を繰返
し、あるいはワーク１０を交換して更に繰返し、ネジ締
め装置Ｍによる自動化されたネジ締めを行っていく。

【００１５】以上のようなネジ締め装置Ｍでは、締付け
によりナットランナ１に発生する反力あるいは反トルク
を支持体２，３，４で支持するため、ロボット５におけ
る剛性は比較的に低いもので十分である。従って、ネジ
締め装置Ｍにおいて、ロボット５は小型ないしは小容量
のもので済み、ローコスト化、省スペース化を図ること
ができる。

【００１６】なお、支持体２，３，４が直交３軸におい
て移動するため、ナットランナ１の動作を阻害せずに支
持する機構をシンプルに構成することができる。また、
支持体２，３，４は各軸毎に設けられているため、一層
簡素で合理的な構成とすることができる。更に、支持体
２，３，４はロボット５に対向して設けられているた
め、ナットランナ１やロボット５に干渉しない状態で簡
単に配置することができる。

【００１７】また、ロボット５が小型化されるため、対
応するフレーム５ｂも小型化可能であり、ネジ締め装置
Ｍにおいて一層ローコスト化、省スペース化を図ること
ができる。更に、ネジ締め装置Ｍにおいて、支持体２，
３，４やそのためのフレーム部分５ｂが追加されたとし
ても、移動するブロック体や棒状体といった要素の追加
であるためにさほどコスト増やスペース増とならず、ロ
ボット５の小型化によるコストまたはスペースの低減が
これを十分に補って余りあるものとなる。

【００１８】なお、本発明は、以上の形態に限定される
ものではなく、次に例示するように様々に変更可能であ
る。

【００１９】上記形態において、支持体２に、バランサ
機構としてのエアシリンダを更に接続しても良い。この
エアシリンダは、フレーム５ｂに設けられているもので
あり、移動に係るナットランナ１あるいは支持体２，
３，４の重量を支持する。このようなバランサ機構によ
り、ロボット５はナットランナ１あるいは支持体２，
３，４をほぼ無重量で移動させることができ、この結
果、より一層小型のロボット５を配置して、更にローコ
ストで省スペースなネジ締め装置を提供することができ
る。なお、エアシリンダは、他の支持体に接続したり、
他の箇所に設けたりして良く、複数設けても良いし、制
御装置により制御されても良い。また、エアシリンダの
代りに、他のシリンダやリンク機構等を配することがで
きる。

【００２０】支持体は、ブロック状ではなく、棒状等と
することができる。レールあるいは溝は形状、寸法、本
数等を様々に変更できるし、支持体同士は、リンク機構
等により連結されて良い。支持機構は、ナットランナか
らフレームにかけて上記以外の順番で各軸に係る支持体
を連結したものとすることができるし、各軸における支
持体の集合ではなく、直交３軸における移動自在である
１つまたは複数の支持体とすることもできる。

【００２１】ロボットは、ナットランナを直接把持する
ものや、ナットランナを通して固定するものとすること
ができる。あるいは、ナットランナは、把持体等を省略
して良い。ナットランナは、ナットを受入れてボルトに
ねじ込むものや、他のネジをねじ込むものであって良
い。また、締付け方向は、上記と逆方向等とすることが
できる。

【００２２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、ネジ締
め装置において、ネジを締付けるナットランナを保持す
るロボットと、ナットランナを、互いに直交する３つの
軸方向に変位可能に支持する支持機構とが設けられてい
る。よって、シンプルな支持機構によりナットランナに
作用する反力を受けることができ、比較的に高コストで
あるロボットを小型化可能とし、ネジ締め装置全体を合
理的な構成として、コストや設置スペースの十分な低減
を図ることができる、という効果を奏する。

【００２３】請求項２に記載の発明によれば、支持機構
に、ナットランナまたは支持機構の重量を支持するバラ
ンサ機構が接続されることで、ロボットに対して支持機
構等の影響を抑えることができ、更にロボットが小型化
可能となる合理的な構成によって、より一層コストや設
置スペースの十分な低減を図ることができる、という効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るネジ締め装置の斜視説明図であ
る。

【図２】図１のネジ締め装置におけるナットランナ付近
の拡大斜視図である。

【符号の説明】

Ｍ・・ネジ締め装置、１・・ナットランナ、１ｃ・・ベ
ース部、２，３，４・・支持体、５・・ロボット、５ｂ
・・フレーム、６・・把持部、７・・ビット部、１０・
・ワーク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ネジを締付けるナットランナを保持する
ロボットと、ナットランナを、互いに直交する３つの軸方向に変位可
能に支持する支持機構とが設けられていることを特徴と
するネジ締め装置。
【請求項２】支持機構に、ナットランナまたは支持機
構の重量を支持するバランサ機構が接続されていること
を特徴とする請求項１に記載のネジ締め装置。