JP2008142846A - Positioning device for mounting member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ネジ等の締結部材に代表される取り付け部材を所定の定められた位置に位置合わせする技術に関する。 The present invention relates to a technique for aligning an attachment member typified by a fastening member such as a screw at a predetermined position.
各種製品の組み立てにおいて、各種部材の固定にネジ等の締結部材が利用されている。また、生産ラインにおいて、生産速度を高め、また低コスト化を追究する目的で、これら締結部材の締結(締め付け)をロボットアーム等の機構を利用して自動的に行う締結手段(例えばボルトを装着し、さらに回転させて締め付ける機構)が採用されている。 In assembling various products, fastening members such as screws are used to fix various members. Also, in order to increase production speed and pursue cost reduction in the production line, fastening means (for example, bolts) that automatically perform fastening (tightening) of these fastening members using a mechanism such as a robot arm. And a mechanism for further rotating and tightening.
上述した自動化された締結手段では、(1)締結手段に締結部材を装着し、(2)締結手段を締結箇所に移動し、(3)締結部材を取り付ける(例えばネジ穴等への螺合)、といった工程が繰り返し行われる。このような技術に関しては、例えば特許文献1や2に記載されたものが知られている。 In the above-described automated fastening means, (1) a fastening member is attached to the fastening means, (2) the fastening means is moved to a fastening position, and (3) the fastening member is attached (for example, screwing into a screw hole or the like). These steps are repeated. As such a technique, for example, those described in Patent Documents 1 and 2 are known.
ところで、生産性を高くするために、上述した(1)〜(3)の工程は、できるだけ短い時間で行われるようにすることが要求される。また、(1)の締結手段への締結部材の装着は、確実にエラーなく行われるようにすることが要求される。また、上述した(1)〜(3)の工程は、長時間に亘り繰り返し行われるものであるから、長時間の繰り返しにおいて、各工程が安定して確実に行われるようにする必要がある。特に締結部材の締結手段への装着は、できるだけ短い時間でしかも確実に行われるようにする必要がある。 By the way, in order to increase productivity, it is required that the steps (1) to (3) described above be performed in as short a time as possible. Further, it is required that the fastening member is mounted on the fastening means (1) without error. In addition, since the above-described steps (1) to (3) are repeatedly performed for a long time, it is necessary to ensure that each step is stably and reliably performed for a long time. In particular, it is necessary to ensure that the fastening member is attached to the fastening means in as short a time as possible.
締結部材の締結手段への装着を自動化したシステムにおいては、締結部材を正確に所定の位置に置き、それをコンピュータ制御された締結手段が受け取る仕組みが必要となる。この際、締結部材を正確に所定の位置に置く処理を速くしかも確実に、さらに繰り返しの動作において、長時間に亘り安定して行うことが重要となる。 In a system in which the mounting of the fastening member to the fastening means is automated, a mechanism is required in which the fastening member is accurately placed at a predetermined position and received by the computer-controlled fastening means. At this time, it is important to perform the process of placing the fastening member accurately at a predetermined position quickly and reliably, and in a repeated operation, stably for a long time.
現状の技術では、この要求を満たすことは十分でない。そこで本発明は、締結部材を締結手段に装着させる技術において、締結部材を正確に所定の位置に置く処理を速くしかも確実に行うことができ、さらに繰り返しの動作において、長時間に亘り安定して動作が行われる技術の提供を目的とする。 Current technology is not sufficient to meet this requirement. Therefore, the present invention is a technique for mounting a fastening member on a fastening means, and can quickly and reliably perform the process of accurately placing the fastening member at a predetermined position, and can be stably performed over a long period of time in repeated operations. The purpose is to provide a technique for performing the operation.
本発明における取り付け部材の位置合わせ装置は、所定の軸と、前記所定の軸の位置に取り付け部材を受ける開口が形成され、前記所定の軸回りに回転可能な受け部材と、前記所定の軸の回りを回転可能な回転部材と、前記受け部材と前記回転部材との間に配置された複数のリンクカムと、前記回転部材に設けられ、前記複数のリンクカムのそれぞれに対応した複数のカム溝と、前記リンクカムのそれぞれに固定され、前記複数のカム溝のそれぞれにおいて、その溝内を移動する複数の回動ピンと、前記リンクカムを前記受け部材に対して回動可能な状態で固定する受け部材側ピンとを備え、前記所定の軸の回りにおいて、前記受け部材を前記回転部材に対して相対的に回転させることで、前記複数の回動ピンのそれぞれが、前記複数のカム溝のそれぞれの溝内を移動し、前記複数のリンクカムにより前記開口内に位置する前記取り付け部材が挟まれることを特徴とする。 In the mounting member alignment apparatus of the present invention, a predetermined shaft, an opening for receiving the mounting member at the position of the predetermined shaft is formed, a receiving member rotatable around the predetermined shaft, and the predetermined shaft A rotating member capable of rotating around, a plurality of link cams disposed between the receiving member and the rotating member, and a plurality of cam grooves provided in the rotating member and corresponding to each of the plurality of link cams Each of the plurality of cam grooves, and a plurality of rotation pins that move in the grooves, and the link cam is fixed in a state of being rotatable with respect to the receiving member. Each of the plurality of rotating pins is rotated by rotating the receiving member relative to the rotating member around the predetermined axis. The move each groove, wherein said mounting member located within said opening by said plurality of link cam is sandwiched.
上記の構成によれば、ネジ等の取り付け部材を受け部材の開口内に位置させた状態において、受け部材と回転部材とを相対的に回転させると、回動ピンがカム溝内をスライドし、複数のリンクカムが所定の軸中心の方向に同時に回動する。これにより、ネジ等の取り付け部材がその軸の周方向から軸中心方向へと複数のリンクカムにより挟まれるように押され、当該取り付け部材の軸を装置における所定の軸に一致させることができる。この動作は、部材の回転を駆動力として行われるので、短い時間で且つ確実に行われる。また、シンプルな構成のメカ機構により取り付け部材の軸位置を合わせる処理が行われるので、故障し難く、確実な処理を長期に亘り安定して行うことができる。 According to the above configuration, when the attachment member such as a screw is positioned in the opening of the receiving member, when the receiving member and the rotating member are relatively rotated, the rotation pin slides in the cam groove, A plurality of link cams rotate simultaneously in the direction of a predetermined axis center. Accordingly, the attachment member such as a screw is pushed so as to be sandwiched by the plurality of link cams from the circumferential direction of the shaft to the axial center direction, and the shaft of the attachment member can coincide with a predetermined axis in the apparatus. Since this operation is performed using the rotation of the member as a driving force, it is reliably performed in a short time. In addition, since the process of aligning the shaft position of the mounting member is performed by a mechanical mechanism with a simple configuration, it is difficult to break down and a reliable process can be performed stably over a long period of time.
本発明において、受け部材の回転を制動する制動手段と、回転部を回転させる回転手段とをさらに備えることが望ましい。この態様によれば、受け部材に働く制動力と回転部材に働く回転力とによって、リンクカムを回動させる力を効果的に発生させることができる。 In the present invention, it is desirable to further include a braking means for braking the rotation of the receiving member and a rotating means for rotating the rotating portion. According to this aspect, the force for rotating the link cam can be effectively generated by the braking force acting on the receiving member and the rotational force acting on the rotating member.
本発明において、取り付け部材がネジ部材であることが望ましい。この態様によれば、ネジの軸位置の調整を簡単に行うことができ、ネジの締め付け工程の効率化を計ることができる。ネジ部材としては、ボルト、ビス、タッピングビス等を挙げることができる。 In the present invention, it is desirable that the attachment member is a screw member. According to this aspect, the axial position of the screw can be easily adjusted, and the efficiency of the screw tightening process can be improved. Examples of the screw member include a bolt, a screw, and a tapping screw.
またこの態様において、リンクカムの個数は、3個であり、これらリンクカムがネジ部材に対して3方向から回動して近付くことで、ネジ部材の軸を所定の軸に一致させる構成とすることが望ましい。この態様によれば、シンプルで信頼性の高いネジ部材の軸合わせ機構を得ることができる。 Further, in this aspect, the number of link cams is three, and the link cams rotate and approach the screw members from three directions so that the shafts of the screw members coincide with the predetermined axes. It is desirable. According to this aspect, it is possible to obtain a simple and reliable shaft member alignment mechanism.
また本発明において、受け部材に設けられた開口は、外側に向かって径が拡がる拡径構造を有することが望ましい。この態様によれば、開口が外側に向かってテーパ形状を有した構造となるので、開口への取り付け部材の位置決めの精度が多少悪くても、所定の位置に取り付け部材が誘導され、確実に開口内に取り付け部材を位置させることができる。 Moreover, in this invention, it is desirable for the opening provided in the receiving member to have a diameter expanding structure in which the diameter increases toward the outside. According to this aspect, since the opening has a structure having a taper shape toward the outside, the mounting member is guided to a predetermined position even if the positioning accuracy of the mounting member to the opening is somewhat bad, and the opening is surely performed. An attachment member can be positioned within the interior.
本発明によれば、締結部材を締結手段に装着させる技術において、締結部材を正確に所定の位置に置く処理を速くしかも確実に行うことができ、さらに繰り返しの動作において、長時間に亘り安定した動作が行われる技術を提供することができる。 According to the present invention, in the technique of attaching the fastening member to the fastening means, the process of accurately placing the fastening member at a predetermined position can be performed quickly and reliably, and further, it is stable over a long time in repeated operations. A technique for performing the operation can be provided.
1.第1の実施形態
(実施形態の構成)
図1は、本発明を利用した締結部材の位置合わせ装置の一例を示す断面図であり、図2は、その一部を示す斜視分解図であり、図3は、その動作を説明する概念図である。図1には、締結部材の位置合わせ装置の一例であるボルト軸合わせ装置100が示されている。
1. First embodiment (configuration of the embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a fastening member alignment apparatus using the present invention, FIG. 2 is a perspective exploded view showing a part thereof, and FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the operation thereof. It is. FIG. 1 shows a bolt
ボルト軸合わせ装置100は、回転軸101を備えている。回転軸101は、軸支持部102に回転自在な状態で支持されている。軸支持部102は、ボルト軸合わせ装置100を支持する筐体(図示省略)に固定されている。回転軸101の下部には、プーリ103が固定され、このプーリ103は、駆動ベルト104によって駆動される構造とされている。駆動ベルト104は、図示省略された駆動モータにより駆動される。
The bolt
図2には、回転軸101の上部付近の分解構造が示されている。なお、図2では、図1に示す軸支持部102より下の部分の記載が省略されている。回転軸101の上部は、円板部106を有している。円板部106には、3つのカム溝106a〜106cが設けられている。カム溝106a〜106cは、回転軸を中心に配置され、またそれぞれ斜めに延在する形状を有している。
FIG. 2 shows an exploded structure near the upper portion of the rotating
図2に示すように、カム溝106aに回動ピンである回転軸側ピン22が遊嵌され(緩く嵌め込まれ)、回転軸側ピン22がカム溝106aの長手方向にスライド可能とされている。回転軸側ピン22は、リンクカム21の一方の端部に設けられたピン穴21aに嵌め込まれ固定されている。リンクカム21の他方の端部には、ピン穴21bが設けられ、そこにボルト受け部材側ピン23が回転自在な状態で嵌め込まれている。ボルト受け部材側ピン23は、ボルト受け部材109に設けられたピン穴109aに嵌め込まれ固定されている。
As shown in FIG. 2, the rotating
図2に示すように、ボルト受け部材109は、円板形状を有し、中央にボルト(図1に符号110で記載)を受けるための開口111を備えている。図1に示すように開口111の上部における垂直断面の形状は、上方に向かってその内径が漸次大きくなる拡径構造(すり鉢状の構造)とされている。このような形状とすることで、上方から開口111に落下するボルトを開口111内に確実に落とし込む案内ガイドとして拡径部分を機能させることができる。また開口111の内部の最小径は、利用するボルトの軸径の最大径よりも少し大きな値とされている。
As shown in FIG. 2, the
図2には、リンクカム21、回転軸側ピン22およびボルト受け部材側ピン23の組が一つ示されているが、同様な構成の組は、他に2つ用意され、それぞれ回転軸側ピンおよびボルト受け部材側ピンが配置されている。つまり図2では図示省略されている他の1つのリンクカムの一端には、回転軸側ピンが固定され、その回転軸側ピンはカム溝106bに遊嵌している。また、このリンクカムの他端には、ボルト受け部材側ピンの一端が回転自在な状態で固定され、このボルト受け部材側ピンの他端は、ピン穴109bに嵌め込まれて固定されている。さらに図2では図示省略されている他のもう1つのリンクカムの一端には、回転軸側ピンが固定され、その回転軸側ピンはカム溝106cに遊嵌している。また、このリンクカムの他端には、ボルト受け部材側ピンの一端が回転自在な状態で固定され、このボルト受け部材側ピンの他端は、ピン穴109cに嵌め込まれて固定されている。
FIG. 2 shows one set of the
つまり、回転軸101とボルト受け部材109とは、3つのリンクカム(図2には、符号201のリンクカムだけが図示)によって互いに係合している。そして回転軸101とボルト受け部材109とが係合した状態で、ボルト受け部材109は、外側円筒部材112に固定されている。外側円筒部材112の下部には、図1に示す円板ギア113が固定され、外側円筒部材112が回転すると、円板ギア113が回転する。円板ギア113は、円板ギア114に噛み合っており、円板ギア114の回転軸には、ロータリダンパ115が接続されている。
That is, the
ロータリダンパ115は、内部に粘度の高いオイルが充填され、その内部を回転軸に取り付けられた羽根が動く構造を有している。ロータリダンパ115に駆動力を伝えると、オイルの粘性により、ロータリダンパ115の回転軸を駆動し難くする抵抗力が発生する。
The
(実施形態の動作)
図3は、図1のA−A’の平面で切った断面構造を上方から見た状態を示す概念図である。図3には、図1に示すボルト軸合わせ装置100の動作が段階的に示されている。図3には、カム溝106aに遊嵌した回転軸側ピン22、この回転軸側ピン22が一端に固定されたリンクカム21、リンクカム21の他端に回転自在に固定され、また図2のピン穴109aに固定されたボルト受け部材側ピン23が示されている。また図3には、カム溝106bに遊嵌した回動ピンである回転軸側ピン32、この回転軸側ピン32が一端に固定されたリンクカム31、リンクカム31の他端に回転自在に固定され、また図2のピン穴109bに固定されたボルト受け部材側ピン33が示されている。また図3には、カム溝106cに遊嵌した回動ピンである回転軸側ピン42、この回転軸側ピン42が一端に固定されたリンクカム41、リンクカム41の他端に回転自在に固定され、また図2のピン穴109cに固定されたボルト受け部材側ピン43が示されている。
(Operation of the embodiment)
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a cross-sectional structure taken along the plane AA ′ in FIG. 1 as viewed from above. FIG. 3 shows the operation of the
以下、図1に示すボルト軸合わせ装置100の上方に、後述するボルト供給フィーダが配置され、そこからボルト110が落下されてボルト受け部材109で受け止められ、その後にボルト110の位置合わせ(軸位置を合わる作業)が行われ、位置合わせの後、ボルト110を締結手段(ボルト締め付け装置)に装着させる工程について、順を追って説明する。
Hereinafter, a bolt supply feeder, which will be described later, is arranged above the bolt
まず、図3(A)には、ボルト110(図1参照)が開口111に落下した後の状態が示されている。開口111の内径は、ボルト110よりもやや大きな寸法とされているので、この段階において、ボルト軸合わせ装置100に対するボルト110の軸中心の位置合わせは正確に行われていない。
First, FIG. 3A shows a state after the bolt 110 (see FIG. 1) has dropped into the
ボルト110が開口111内に落下したら、駆動ベルト104(図1参照)より駆動力を伝えてプーリ103を上方から見て反時計回りに回転させる。ボルト受け部109は、外側円筒部材112に一体化されており、外側円筒部材112は、円板ギア113および114を介してロータリダンパ115に接続されているので、ボルト受け部109は、回転させようとする力に対して抵抗を示す。したがって、上方から見て円板部106をボルト受け部109(およびそれと一体とされている外側円筒部材112)に対して相対的に反時計回りに回転させると、この抵抗力に起因して、回転軸側ピン22、32および42のそれぞれが、カム溝106a〜106c内を移動する。
When the
ところで、カム溝106a〜106cは、回転軸に向かって斜めに延在する形状を有し、またボルト受け部材側ピン23、33および43のそれぞれは、ボルト受け部材109(図1または図3参照)に固定されている。したがって、上述した回転軸側ピン22、32および42それぞれのカム溝106a〜b内での動きに従って、リンクカム21、31および41のそれぞれは、ボルト受け部材側ピン23、33および43を軸として、カム溝側が首を振るように内側に回動する。図3(B)には、この様子が示されている。
Incidentally, the
このリンクカム21、31および41の回動によって、リンクカム21、31および41のそれぞれが、ボルト110の軸をその周囲から軸中心の方向に3方から締め付ける力が発生する(図3(C)参照)。この3つのリンクカムから働く力によって、ボルト110の軸は、円板部106の回転軸(回転軸101の軸中心)に一致するように位置調整が行われる。すなわち、図1の回転軸101を回転させることで、開口111に遊びがある状態で保持されたボルト110のボルト軸合わせ装置100に対する軸合わせを行うことができる。
By the rotation of the
この軸合わせが終了したら、図示省略した多関節駆動等により移動するボルト締結手段(ボルトを回し、所定のネジ穴を利用しての締結を行う手段)を軸合わせが行われたボルト110の位置に移動させ、そのボルト保持部にボルトの頭を接触させる。この際、ボルト110の軸と図示省略したボルト締結手段の軸を正確に合わせることができる。この状態において、図示省略したボルト締結手段を少しボルト110の方向に押した状態でボルトを少し回転させると、ボルト締結手段側のボルト保持部(例えば六角の凹型)とボルトの頭(例えば六角形状部分)との位相が合った段階で両者の結合(つまり、ボルト保持部へのボルトの装着)が行われる。
When this axial alignment is completed, the position of the
その後、図3(D)に示すように、回転軸101(図1参照)を時計回りに回転させる。すると、図3(C)の場合と逆の作用により、リンクカム21、31および41からボルトに働く力が緩む。この際もロータリダンパ115による抵抗力により、回転軸101と一体となった円板部106の時計回り方向への回転に伴う外側円筒部材112の反時計回り方向に働く反力(時計回り方向に回ろうとする力に抗する力)が発生し、リンクカム21、31および41が図3(C)の場合と逆の動きをする。つまり、リンクカム21、31および41のカム溝106a〜c側の端部が、ボルト110から離れるように回動する。そして、この回動が終了した時点で図3(A)に示す状態に戻る。
Thereafter, as shown in FIG. 3D, the rotating shaft 101 (see FIG. 1) is rotated clockwise. Then, the force acting on the bolt from the
そして、上述した図示省略したボルト締結手段を上方に引き上げることでボルト110をボルト軸合わせ装置100から引き離すことができる。その後、図3(A)の状態に戻り、次のボルトの軸の合わせ作業を行うことができる。以上の動作を繰り返すことで、ボルトの軸位置を合わせ、その後にボルトを締結手段に保持させることができる。
The
(実施形態の優位性)
上述した構成によれば、予め設定された位置に正確にボルトを位置させることができるので、コンピュータ制御された締結手段によるボルトの保持を確実に行うことができる。また軸合わせの精度は、リンクカムに関係する部材の寸法精度や組み立て精度によって決まるので、高い精度を確保することができる。また、リンクカムの動きによる機械的な位置合わせであるので、長時間の繰り返し作業における不良が発生し難く、また部品点数も少なくシンプルな構造であるので、低コストで装置を得ることができる。また、開口111へのボルト110の落とし込み位置の精度は、ある程度の幅があるので、複雑な制御が必要とされず、その点で生産ラインの設備コストを抑えることができる。
(Advantages of the embodiment)
According to the configuration described above, the bolt can be accurately positioned at a preset position, so that the bolt can be reliably held by the computer-controlled fastening means. Moreover, since the accuracy of axis alignment is determined by the dimensional accuracy and assembly accuracy of the members related to the link cam, high accuracy can be ensured. In addition, since the mechanical alignment is performed by the movement of the link cam, it is difficult for a defect to occur in a long-time repetitive operation, and since the number of parts is simple and the structure is simple, an apparatus can be obtained at low cost. In addition, since the accuracy of the position where the
特にリンクカムを3個配置する構造は、シンプルな構成で軸出しの作用を効果的に得ることができる。また、開口111の奧の部分の内径をボルト110の軸径よりも少し大きくすることができるので、ボルト110の軸径として複数種類のものを用いることができる。例えば、連続したボルトの締め付け工程において、ある箇所は5mm径のボルト、他の箇所は6mm径のボルトといった場合を想定する。この場合、開口111が6mm径のボルトに対応したものであり、またすり鉢状に広がった部分の形状および寸法が5mm径のボルトも保持できる構造とする。そうすれば、ボルト締結手段に供給するボルトが5mm径であってもあるいは6mm径であっても、図3(A)〜(D)で示す軸合わせの機能が働き、軸径に関係なく回転軸101(図1参照)の軸線上にボルト110の軸を合わせることができる。すなわち、複雑な制御機構を必要とせずに異なる軸径に対応する汎用性を得ることができる。
In particular, the structure in which three link cams are arranged can effectively obtain a pivoting action with a simple configuration. Further, since the inner diameter of the flange portion of the
(実施形態の変形)
上述した例では、開口111にボルト110を落下させ、そこにボルト110を保持させ、その後に軸合わせを行う例を説明したが、ボルト110をロボット機構によって、開口111に保持させる構成とすることもできる。また、ここでは締結部材としてボルトを利用する場合の例を説明したが、締結部材としては、ビス、タッピングビス等の他のネジ部材、あるいはリベット等を利用することもできる。また、リンクカムの数は、2個あるいは4個以上であってもよい。
(Modification of embodiment)
In the example described above, the example in which the
2.第2の実施形態
(実施形態の構成)
図1に示すボルト軸合わせ装置100を生産ライン上で利用される工作機械に適用した場合の一例を説明する。図4は、本発明を利用した工作機械の一例を示す概念図である。図4には、多関節機構を備えたロボットアームを用いて、組み立て途中の製品にボルトを締め付けてゆく機能を有する工作機械を上方から見た概念図が示されている。
2. Second Embodiment (Configuration of Embodiment)
An example when the
図4に示す工作機械は、固定台401を備えている。固定台401は、図4に示す工作機械が設置されている床面に固定されている。固定台401上には、ボルト供給機構402Aが配置されている。ボルト供給機構402Aは、パーツフィーダ402、ボルト供給ライン403、およびボルトスライド機構405を備えている。パーツフィーダ402には、ボルト404が多数個収納されており、ボルト404は、ボルト供給ライン403およびボルトスライド機構405を介して、プリセットユニット406に供給される。すなわち、ボルト供給ライン403は、パーツフィーダ402から送りだされたボルト404を順次ボルトスライド機構405に送りだす。ボルトスライド機構405は、ボルトを図示省略したスライド機構で一つずつスライドさせ、最終的にその下方に位置するプリセットユニット406に所定のタイミングで落下させる。
The machine tool shown in FIG. The fixed
プリセットユニット406は、回転可能な円板形状であり、可動台座407上に設置されている。またプリセットユニット406は、6個のボルト保持手段408を備えている。ボルト保持手段408は、漏斗形状を有し、ボルトスライド機構405の端部から落下してきたボルトを受け取り、一時的に保持する機能、およびこの保持状態を解除し、ボルトを下方に更に落下させる機能を備えている。
The
可動台座407は、固定台401に対して、移動機構430により図の上下方向に移動可能とされている。すなわち移動機構430は、シリンダ432およびピストン434を備えている。ピストン434は、油圧により駆動されシリンダ432に対して、図の上下方向に移動する。
The
図5は、移動機構430の概要を示す側面図である。図5には、図4(A)に示す状態における移動機構430の概要が示されている。図5に示すように、シリンダ432は、本体端部の固定部433が、ピン431aによりブラケット431に固定されている。ブラケット431は、固定台401に固定された固定部材436に固定され、ピン431aを貫通させるための孔を備えている。また、ピストン434の先端は、固定部材435aおよびbを介して支持部材409aおよび409bに固定されている。支持部材409aおよびbは、コの字形状の枠構造を構成し、その先端部分(図の上方端部の付近)は可動台座407の下部を支えている。また、支持部材409aおよびbは、固定台側支持部材415aおよび415bに図の上下方向に移動可能な状態で支持されている。この支持構造は、ボールスライド機構によって実現されている。これらの構造により、可動台座407は、固定台401に対して、図の上下方向に移動可能な状態とされている。
FIG. 5 is a side view showing an outline of the moving
図5に示すように、支持部材409aの下部にレール437が固定されている。このレール437は、ボールスライド機構により、その延長方向に沿ってスライド可能な状態で固定台側支持部材415aに支持されている。またピストン434の先端には、固定部材435aが固定され、固定部材435aには固定部材435bが固定されている。また、固定部材435bは支持部材409aおよびbの内側に固定されている。
As shown in FIG. 5, a
図4および図5に示す構成において、シリンダ432に対してピストン434が出入りすると、可動台座407が固定台401に対して図4の上下方向に移動する。一例として、図4(A)には、ピストン434がシリンダ432内に収容され、可動台座407が固定台401上に位置した状態示されている。また図4(B)には、図4(A)に示す状態からピストン434がシリンダ432に対して図の上方向に向かって延び、それに伴って可動台座407が後述する移相合わせユニット421に重なる位置に移動した状態が示されている。
In the configuration shown in FIGS. 4 and 5, when the
また、固定台401上には、ボルト供給機構410Aが配置されている。ボルト供給機構410Aは、パーツフィーダ410、ボルト供給ライン411、およびボルトスライド機構412を備えている。また、可動台座407上にプリセットユニット413が配置され、プリセットユニット413上に6個のボルト保持手段414が配置されている。これらは、上述したボルト供給機構402Aおよびプリセットユニット406と同じ構成であるので説明は省略する。
A
また、可動台座407は、軸407aを軸として180度回転可能とされている。この機構によれば、例えば、ボルト供給機構402Aから6mm径のボルトが供給され、ボルト供給機構410Aから5mm径のボルトが供給されるような場合に、軸407aを軸として可動台座407を適宜180度回動させて、プリセットユニット406および413にボルトの供給を行うことで、各プリセットユニットに径の異なるボルトを混ぜて保持させることができる。
The
また図4に示す工作機械は、ロボット台車420を備えている。ロボット台車420は、位相合わせユニット421と一体化され、レール422aおよび422b上を移動可能とされている。ロボット台車420上には、ロボット423および424が配置されている。ロボット423および424の詳細については後述する。
The machine tool shown in FIG. 4 includes a
位相合わせユニット421は、可動台座407の下方に位置するように両者の位置関係が設定されている。位相合わせユニット421には、図1に示す構造を有する6個のボルト軸合わせ装置425と6個のボルト取り外し装置426とが配置されている。ボルト軸合わせ装置425は、図1および図2に示す構造を有し、また図3に示す基本動作を行う。
The positional relationship between the
ボルト取り外し装置426は、蝶番形状の2枚の板材の隙間にボルトのネジ山部分を引っ掛けることで、後述するボルトを締め付けるホルダに保持されたボルトを除去することができる。ボルト取り外し装置426は、例えば、ボルトの締結に不良等があり、ボルトを締め付けるホルダにボルトが残った場合に、その除去に利用される。
The
また、位相合わせユニット421には、6個のボルト軸合わせ装置427と6個のボルト取り外し装置428とが配置されている。ボルト軸合わせ装置427は、ボルト軸合わせ装置425と同じものであり、ボルト取り外し装置428は、ボルト取り外し装置426と同じものである。
The
以下、ロボット423および424の詳細について説明する。図6は、ロボット423および424の先端(手先の部分)に取り付けられたボルト締め付け装置1の概要を示す斜視図である。図7は、図6に示す構成の一部の概要を示す側面図である。図6に示すボルト締め付け装置1は、多関節機構10、ソケット切換機構200、フィード機構300および締付ナットランナー500を備えている。なお、多関節機構10は、図示する以外に複数の関節機構を備えているが、図6ではそれらは記載が省略されている。
Details of the
多関節機構10は、ロボットアーム部11を備え、その先端には取り付けブラケット12が取り付けられている。多関節機構10は、図示省略した複数の棒状部材と複数の関節を備えており、ボルト締め付け装置1を目標位置に誘導することができる。取り付けブラケット12には、ソケット切換機構200およびフィード機構300が取り付けられている。
The
ソケット切換機構200は、取り付けブラケット12を介してロボットアーム部11の先端部分に取り付けられており、ソケット切換用モータ210、ソケットフォルダ220を備えている。ソケット切換用モータ210は、取り付けブラケット12に固定されており、その回転軸にソケットフォルダ220が接続されている。ソケットフォルダ220は、略円筒体に形成されており、ソケット切換用モータ210によって矢印A方向または矢印B方向に回転可能とされている。
The
ソケットフォルダ220の円筒体の外側の同一円周上には、6個の締付ソケット230および1個のセンシングユニット240が等間隔に取り付けられている。締付ソケット230は、ソケット231を先端に取り付けたソケット軸を232備えている。ソケット軸232は、締め付けソケット230に、その軸方向に移動可能で且つその軸回りに回転可能な状態で保持されている。締め付けソケット230は、そのベース部分230aがソケットフォルダ220に固定されている。
On the same circumference outside the cylindrical body of the
ソケット軸232は、バネ部材により前方に付勢されており、ソケット231を適当な部材に押し付けると弾性的にソケット231が後退し、同時にこの部材を弾性的に押し付ける力が働くようにされている。すなわち、図7に示すように、ソケット軸232は、フローティング機構233によって締め付けソケット230のベース部分230aに弾性的に支持されている。フローティング機構233は、スプリング233aを備えており、ソケット231を前方に押し付けるとともに、フィード機構300に押されることによるねじSへの過負荷を吸収する。また、ソケット軸232に対して回転軸237が同軸状に配置されている。回転軸237は、図示省略した噛み合わせ構造によりソケット軸232に回転力を伝え、またソケット軸232に対してその軸方向に移動可能な構造とされている。回転軸237は、ボールスプライン234aを備えたソケットフィード機構234によって、軸方向に移動可能、且つ回転可能な状態で、ソケットフォルダ220に固定されている。またソケット231は、ボルトS頭の六角部分に対応した六角形の窪みを備え、さらに磁気を帯びている。この六角形の窪みの部分に磁気により鉄成分を含むボルトSの頭(六角の部分)を吸着させることで、ソケット231にボルトSが保持(装着)される。
The
また、図7に示すように、締め付けソケット230は、ソケットリターン機構235を備えている。ソケットリターン機構235は、スプリング235aを備えており、ねじSを締め付けた後、フィード機構300の作用により締付ナットランナー500が後退すると、それに伴ってソケット231を後退させる。なお、図6では、スプリング235aを省略して図示している。また、回転軸237の後端には、ジョイント部236が配置されている。ジョイント部236は、その先端が4つに分かれ、その分かれた先端は、テーパ形状を有した略凸形状に成形されている。
As shown in FIG. 7, the
図6に戻り、センシングユニット240は、CCDカメラであり、その撮像画像が図示省略した画像解析装置によって画像解析されることでボルトSの取り付け位置が光学的に検出される。フィード機構300は、取り付けブラケット12に固定されており、フィード機構300に取り付けられている締付ナットランナー500を前方(図1左方向)または後方(図1右方向)に移動させる。この機構により、フィード機構300は、締付ナットランナー500を介してソケット231を前方に押し出すことができる。
Returning to FIG. 6, the
図7に示すように、フィード機構300は、一対のフィードシリンダー310および一対のスライドガイド320を備えている。一対のフィードシリンダー310の一方は、フィードシリンダー310の右側部がねじ締め付け装置1の前方(図1左方向)から見て締付ナットランナー500の右側の取り付けブラケット12の側面に固定されている。また、一対のフィードシリンダー310の他方は、フィードシリンダー310の左側部がねじ締め付け装置1の前方(図1左方向)から見て締付ナットランナー500の左側の取り付けブラケット12の側面に固定されている。すなわち、一対の取り付けブラケット12の対向する側面にそれぞれフィードシリンダー310が固定されている。
As shown in FIG. 7, the
一対のフィードシリンダー310は、それぞれがピストン311を備えており、ピストン311を前後に移動させることができる。ピストン311が前後に移動することにより、フィード機構300に設けられている締付ナットランナー500が前後に移動する。
Each of the pair of
一対のスライドガイド320は、一対のフィードシリンダー310と同様の位置、すなわち、一対の取り付けブラケット12の対向する側面にそれぞれスライドガイド320が固定されている。一対のスライドガイド320は、それぞれのスライドガイド320がスライド支柱321を備え、開口部322(図6参照)を備えている。そして、スライド支柱321がスライドガイド320の開口部322に挿入され前後に摺動することで、フィード機構300に設けられている締付ナットランナー500が前後に移動する動作を補助する。
The pair of slide guides 320 are fixed to the same positions as the pair of
締付ナットランナー500は、フィード機構300に取り付けられており、また回転部510を備えている。回転部510の先端は、ジョイント部236と同様にその先端が4つに分かれ、その分かれた先端は、テーパ形状を有した略凸形状に成形されている。ジョイント部236と回転部510先端の形状は、両者を対向させ互いに押し付けた際、両者が噛み合い結合する形状とされている。
The tightening
また図7には、ソケット切換用モータ210が示されている。ソケット切換用モータ210は、ソケット切換用モータ210の下面がフィードシリンダー310に固定されている。すなわち、ソケット切換用モータ210は、フィードシリンダー310を介して取り付けブラケット12に固定されている。ソケット切換用モータ210は、サーボモータ211および減速機212を備えている。減速機212の出力軸212aは、ソケットフォルダ220の回転中心部分に接続されている。サーボモータ211は、図示省略したサーボ機構の制御信号に従って動力を発生し、減速機211を介してソケットフォルダ220を右回りまたは左回りに回転させる。
FIG. 7 shows a
図6に示す状態において、センシングユニット240の光軸と回転部510の回転軸とは一致している。図6に示す状態からソケットフォルダ220が回転し、任意のソケットフォルダ230のソケット軸232と回転部510の回転軸とを一致させた状態において、フィード機構300の作用により回転部510を前進させると、回転部510の先端が、締め付けソケット230のジョイント部236に結合する。この状態において、回転部510を回転させるとボルトSが回転する。締付ナットランナー500は、ボルトSを締め付けているときに、締付トルクが所定の値以上になると、回転部510の回転を止める構成とされ、また締付トルクが所定の値以上にならず一定の時間が経過すると、ボルトSの締め付け動作を終了する設定とされている。
In the state shown in FIG. 6, the optical axis of the
(実施形態の動作)
以下、図4に示す工作機械の動作の一例を説明する。図4には、図示省略した生産ライン上を製品(例えば自動車)が図の右から左の方向に動き、その過程において、ロボット423と424が、製品にボルトを取り付けていく状態の例が示されている。この例では、ロボット423と424は、それぞれ6個のボルトを取り付けることができるので、計12個のボルトを製品に取り付けることができる。
(Operation of the embodiment)
Hereinafter, an example of the operation of the machine tool shown in FIG. 4 will be described. FIG. 4 shows an example of a state in which a product (for example, an automobile) moves on the production line (not shown) from the right to the left in the drawing, and the
ここで、図4(A)には、図示省略した製品へのボルトの取り付けが終わり、ロボット423と424が、レール422aおよび422b上を右方向に戻る直前の状態が示されている。この段階に至る過程(つまり、前段階のボルトの取り付けが行われている間)において、パーツフィーダ402からボルト供給ライン404、ボルトスライド機構405を介して、ボルト保持手段408にボルトが供給される。この際、プリセットユニット406は、ボルトスライド機構405からのボルトの供給タイミングに合わせて間欠的に回転し、6個のボルト保持手段408に順次、ボルトの保持が行われる。この動作は、プリセットユニット413側においても同時に行われる。
Here, FIG. 4A shows a state immediately before the bolts are attached to the products not shown and the
ボルト保持手段408および414の全てにボルトを保持させたら、可動台座407を図の上方に移動させる。また、そのタイミングでロボット台車および位相合わせユニット421を図4(B)の位置に移動させる。そして、可動台座407と位相合わせユニット421との相対位置を調整し、ボルト保持手段408とボルト軸合わせ装置425との位置、および、ボルト保持手段414とボルト軸合わせ装置427との位置を合わせる。図4(B)には、この状態が示されている。
When all the bolt holding means 408 and 414 hold the bolt, the
次にボルト保持手段408およびボルト保持手段414のボルトを保持する機構を解除し、ボルトを下に落下させる。この結果、プリセットユニット406およびプリセットユニット413に保持されていた各6個のボルトは、その下方にある6個のボルト軸合わせ装置425および6個のボルト軸合わせ装置427に向けて落下する。その後、ボルト軸合わせ装置425および427におけるボルト軸の軸合わせ調整が、図3を用いて説明した仕組みによって行われる。すなわち、各軸合わせ装置における円板部106(図1または図3参照)を図3(C)に示す状態で回転させることで各ボルトの軸位置の調整が行われる。この際、計12個のボルトの軸位置を合わせる作業は、同時に行われる。
Next, the mechanism for holding the bolts of the bolt holding means 408 and the bolt holding means 414 is released, and the bolts are dropped down. As a result, each of the six bolts held in the
ボルト軸合わせ装置425および427に対するボルトの軸位置を合わせる作業が終了したら、ロボット423および424の先端部分に取り付けられたボルト締め付け装置1(図6参照)を位相合わせユニット421に近接させ、さらに予め設定しておいた位置調整を行うことで、図6に示す各締付ソケット230先端のソケット231を、ボルト軸合わせ装置425および427のそれぞれに近接させる。この際、位相合わせユニット421における各ボルトの軸の位置は、正確に定まっているので、位相合わせユニット421に対して相対的に固定されているロボット423および424は、ソケット231を正確にボルトの頭の位置に合わせることができる。
When the operation of aligning the axial positions of the bolts with respect to the
そして、図3(C)に示す円板部106(図1または図3参照)の回転状態を続行させた状態において、図6に示すソケット231を、ボルト軸合わせ装置425および427上のボルトの頭に軽く接触させる。すると、適当な回転角度位置においてボルトの頭の六角部分とソケット231の六角形状の凹部との位相が合う。ソケット231は弾性的にボルトを押しているので、この段階でソケット231にボルトが嵌合し、ソケット231内にボルトの頭が保持される。ソケット231は、磁気を帯びているので、その磁気力によってボルトがソケット231吸着され、保持された状態が維持される。このソケット231へのボルトの保持は、12個のボルト全てに対して同時に行われる。
Then, in a state in which the rotating state of the disc portion 106 (see FIG. 1 or FIG. 3) shown in FIG. 3C is continued, the
次に図3(D)に示す仕組みにより、ボルト軸合わせ装置425および427のボルト保持機能を解除し、図6に示すボルト締め付け装置1を位相合わせユニット421から離す。そして、2台のロボット423および424を用いてのボルト締め付け装置1による図示省略した製品へのボルトの締め付けが行われる。
Next, by the mechanism shown in FIG. 3D, the bolt holding function of the bolt
以下、図6に示すボルト締め付け装置1によるボルトの締め付け手順の一例を説明する。ここでは、6個のボルトを順次組み付けて行く例を説明する。まず、上述した工程を行って、ボルト締め付け装置1の全てのソケット231にボルトSを保持させる。次に多関節機構10を動かし、ボルト締め付け装置1を最初のボルト締め付け位置に移動させる。そして、締付ナットランナー500の軸線上(回転部510の軸線上)にセンシングユニット240の光軸を一致させた状態(図6の状態)で、センシングユニット240による画像の撮像を行う。そしてこの撮像画像を画像解析することで、ボルト穴(ボルトを装着する穴)の位置の正確な座標を取得し、締付ナットランナー500の軸線上にボルト穴がくるように微調整を行う。この微調整は、多関節機構10を動かすことで行われる。
Hereinafter, an example of the bolt tightening procedure by the bolt tightening device 1 shown in FIG. 6 will be described. Here, an example in which six bolts are sequentially assembled will be described. First, the steps described above are performed, and the bolts S are held in all the
次にソケットフォルダ220を回転させ、締付ナットランナー500の軸線上に一つめの締め付けソケット230を位置させる。つまり、一つめのソケット230の軸と締付ナットランナー500の軸(回転部510の軸)とが一致する位置にソケットフォルダを回転させる。次いでフィード機構300の作用により回転部510を前進させ、ジョイント部236に回転部510を結合し、さらにソケット231をボルト穴に前進させる。そして、回転部510を回転させ、ボルト穴へのボルトSの螺合を行い、ボルトSの装着を行う。所定のトルクが検出された段階で回転部510を停止させ、回転部510を後退させる。すると、図7に示すソケットリターン機構235の作用によりソケット231が後退する。この際、磁力によって保持されたボルトSがソケット231から外れる。
Next, the
こうして一つめのボルトの締め付けが行われる。次に再度多関節機構10を動かし、ボルト締め付け装置1を次のボルト締め付け位置に移動させる。そして、ソケットフォルダ220を回転させ、締付ナットランナー500の軸線上(回転部510の軸線上)にセンシングユニット240の光軸を一致させ、再度センシングを行う。以下、同じ動作を繰り返し、2つめ以降のボルトSの締め付けを順次行う。なお、図4に示す装置では、ロボットが2つあるので、2つのロボットが同時に動き、ボルトの締め付けが2本ずつ行われる。また、このボルトの締め付け工程において、図示省略したワーク(組み立て途中の製品)は、図の右から左方向に移動し、その動きに対応して、ロボット台車420も図の右から左に移動する。こうして図4(A)に示す状態に戻り、上述したのと同様な工程を再度実行することで、次のワークに対するボルトの組み付けが行われる。
Thus, the first bolt is tightened. Next, the
上述したボルトの締め付けにおいて、規定のトルクが検出できなかった場合、締め付け不良と判定される。この場合、6本のソケット231(図6参照)全てにおける締め付け動作の終了後に多関節機構10を動かし、ボルト締め付け装置1を位相合わせユニット421に移動させる。そして、各ソケット231の位置をボルト取り外し装置426(あるいは428)の位置に合わせた状態とし、各ソケット231の先端をボルト取り外し装置426(あるいは428)に近接させる。仮に、ソケット231にボルトが残っていれば、ボルト取り外し装置426(あるいは428)に残留ボルトのネジ山部分が引っ掛かり、当該ボルトのソケット231からの取り外しが行われる。この後、図4(A)に示す状態に戻り、次のワークに対する作業が行われる。
In the above-described bolt tightening, if a specified torque cannot be detected, it is determined that the tightening is defective. In this case, the
なお、ここでは、一つのロボットで6個のボルトを取り付ける例を示したが、取り付けるボルトの数は、5個以下であってもよい。また、複数のボルトの中に径の異なるものが含まれていても良い。また、ロボットが2台同時に動く場合を説明したが、ロボットの台数は1台でもよく、また3台以上であってよい。また、以上の例示では、円板部106を回転させ、ボルト受け部材109側が制動される構成を説明したが、円板部106を制動させ、ボルト受け部材109側を回転させる構成としてもよい。また、回転に対する反力(制動力)を発生する手段は、オイルダンパ115に限定されず、単なる重り、逆方向への回転力を発生するサーボモータ、適当な摩擦手段、バネ等の付勢手段等であってもよい。また、取り付ける部材として締結部材(この例ではボルト)の例を説明したが、締結部材以外に各種の部品(例えば電子部品等)を利用することもできる。また、ロボットとして多関節機構のものを例示したが、ボルト締め付け装置(締結手段)がX―Y平面上を移動し、ボルトの締め付けを行う構成等に本発明を適用することもできる。
Here, an example is shown in which six bolts are attached by one robot, but the number of bolts to be attached may be 5 or less. Moreover, what has a different diameter may be included in the plurality of bolts. Further, although the case where two robots move simultaneously has been described, the number of robots may be one, or may be three or more. In the above example, the configuration in which the
本発明は、ボルト、ネジ等の締結部材の締結を行うために締結手段に締結部材を供給する機構に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a mechanism that supplies a fastening member to a fastening means for fastening fastening members such as bolts and screws.
100…ボルト軸合わせ装置、101…回転軸、102…軸支持部、103…プーリ、106…円板部、106a〜106c…カム溝、109a〜109c…ピン穴、109…ボルト受け部材、110…ボルト、111…開口、112…外側円筒部材、113…円板ギア、114…円板ギア、115…ロータリダンパ、21…リンクカム、21a…ピン穴、21b…ピン穴、22…回転軸側ピン(回動ピン)、23…ボルト受け部材側ピン、31…リンクカム、32…回転軸側ピン(回動ピン)、33…ボルト受け部材側ピン、41…リンクカム、42…回転軸側ピン(回動ピン)、43…ボルト受け部材側ピン。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記所定の軸の位置に取り付け部材を受ける開口が形成され、前記所定の軸回りに回転可能な受け部材と、
前記所定の軸の回りを回転可能な回転部材と、
前記受け部材と前記回転部材との間に配置された複数のリンクカムと、
前記回転部材に設けられ、前記複数のリンクカムのそれぞれに対応した複数のカム溝と、
前記リンクカムのそれぞれに固定され、前記複数のカム溝のそれぞれにおいて、その溝内を移動する複数の回動ピンと、
前記リンクカムを前記受け部材に対して回動可能な状態で固定する受け部材側ピンと、
を備え、
前記所定の軸の回りにおいて、前記受け部材を前記回転部材に対して相対的に回転させることで、前記複数の回動ピンのそれぞれが、前記複数のカム溝のそれぞれの溝内を移動し、前記複数のリンクカムにより前記開口内に位置する前記取り付け部材が挟まれることを特徴とする取り付け部材の位置合わせ装置。 A given axis,
An opening for receiving the attachment member is formed at the position of the predetermined axis, and the receiving member is rotatable around the predetermined axis;
A rotating member rotatable around the predetermined axis;
A plurality of link cams disposed between the receiving member and the rotating member;
A plurality of cam grooves provided in the rotating member and corresponding to each of the plurality of link cams;
A plurality of pivot pins fixed to each of the link cams and moving in the grooves in each of the plurality of cam grooves;
A receiving member-side pin that fixes the link cam in a rotatable state with respect to the receiving member;
With
By rotating the receiving member relative to the rotating member around the predetermined axis, each of the plurality of rotating pins moves within each of the plurality of cam grooves, The mounting member positioning apparatus, wherein the mounting member positioned in the opening is sandwiched between the plurality of link cams.
前記回転部材を回転させる回転手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の取り付け部材の位置合わせ装置。 Braking means for braking rotation of the receiving member;
The mounting member positioning apparatus according to claim 1, further comprising: a rotating unit that rotates the rotating member.
前記3個のリンクカムが前記ネジ部材に対して3方向から回動して近付くことで、前記ネジ部材の軸を前記所定の軸に一致させることを特徴とする請求項3に記載の取り付け部材の位置合わせ装置。 The number of the plurality of link cams is three,
The attachment member according to claim 3, wherein the three link cams rotate and approach the screw member from three directions so that the axis of the screw member coincides with the predetermined axis. Alignment device.
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