JP2010188442A

JP2010188442A - 締付装置

Info

Publication number: JP2010188442A
Application number: JP2009032828A
Authority: JP
Inventors: Sumio Noguchi; 純男野口; Soichi Nomura; 総一野村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2010-09-02

Abstract

【課題】フローティング機構を小型化かつ軽量化できる締付装置を提供すること。
【解決手段】締付装置は、先端側が角柱形状である軸部３４と、先端側にソケット部３５３を有しかつ基端側に軸部３４の先端側が挿入される穴部３５１が形成されたスライド部３５と、軸部３４に対してスライド部３５を前進方向に付勢するスプリング３６と、を備える。穴部３５１は、スライド部３５が軸部３４に対して軸方向に交差する方向に移動可能に遊嵌しかつ軸部３４の回転に対して従回転するように形成される。軸部３４の先端側の外周側面３４２Ａ〜３４２Ｄには、突出部３４３が形成され、スライド部３５の基端側には、突出部３４３が貫通しかつスライド部３５の軸方向に沿って拡がるカム孔３５２が形成される。カム孔３５２のスライド部３５の周方向に沿った寸法は、先端側から基端側に向かうに従って狭くなり、最も基端側では、突出部３４３の外径寸法より僅かに大きい。
【選択図】図３

Description

本発明は、締付装置に関する。詳しくは、ワークの所定箇所にねじを締め付ける締付装置に関する。

従来より、自動車の製造工程では、ねじ締付装置を用いて、部品をねじでワークに複数箇所で固定することが行われている。例えば、このねじ締付装置は、ロボットアームと、このロボットアームの先端に設けられたナットランナと、を備える（特許文献１参照）。そして、ナットランナのソケットでねじを保持しておき、部品がワークに仮固定された状態で搬送されると、ロボットアームを制御して、このナットランナに保持されたねじをワークの所定箇所に差し込む。その後、ソケットを回転させて、ねじを締め付ける（特許文献１参照）。

ところで、このようなねじ締付装置では、ナットランナとワークとの多少の相対位置のずれが生じても、ソケットをフローティングさせて、この相対位置のずれを吸収するフローティング機構が設けられている。

図８は、従来例に係るナットランナのフローティング機構１００の断面図である。
フローティング機構１００は、軸部１０１と、筒状のガイド部１０２と、このガイド部１０２の内部に設けられたスプリング１０３と、ソケット１０５を有するビット部１０４と、を備える。

ビット部１０４の基端面には穴部１０６が形成されており、このビット部１０４の基端側は、ガイド部１０２の先端側に挿入されている。
軸部１０１の先端側は、ガイド部１０２の基端側から挿入されて、さらに、ビット部１０４の穴部１０６に挿入されている。

軸部１０１の先端側の外周面とビット部１０４の穴部１０６の内周面とは、多角形の相似形であり、さらに、軸部１０１の先端側の外周面とビット部１０４の穴部１０６の内周面との間には、僅かな隙間が形成されている。
これにより、軸部１０１の先端側とビット部１０４の基端側とは、ビット部１０４が軸部１０１に対して軸方向に交差する方向に遊嵌しており、かつ、軸部１０１の回転に対して従回転するように、連結される。よって、図８中二点鎖線で示すように、ビット部１０４は、軸部１０１に対してフローティングする。

特開２００８−１４２８２４号公報

しかしながら、この従来例のフローティング機構１００では、ガイド部１０２は、軸部１０１およびスプリング１０３を覆うように設けられるため、外径が大きくなり、重量が増大する、という問題があった。その結果、自動車のボディ内部のような狭い空間での締付け作業が困難になる場合があった。

本発明は、フローティング機構を小型化かつ軽量化できる締付装置を提供することを目的とする。

本発明の締付装置（例えば、後述の締付装置１）は、締付部材（例えば、後述のねじＳ）を締め付ける締付装置であって、駆動源（例えば、後述の駆動源４０）により回転され、先端側が角柱形状である軸部（例えば、後述の軸部３４）と、先端側にソケット（例えば、後述のソケット部３５３）を有しかつ基端側に前記軸部の先端側が挿入される穴部（例えば、後述の穴部３５１）が形成されたスライド部（例えば、後述のスライド部３５）と、前記軸部に対して前記スライド部を前進方向に付勢する付勢部（例えば、後述のスプリング３６）と、を備え、前記穴部は、前記スライド部が前記軸部に対して軸方向に交差する方向に移動可能に遊嵌しかつ前記軸部の回転に対して従回転するように形成され、前記軸部の先端側の外周側面（例えば、後述の外周側面３４２Ａ〜３４２Ｄ）には、突出部（例えば、後述の突出部３４３）が形成され、前記スライド部の基端側には、前記突出部が貫通しかつ前記スライド部の軸方向に沿って拡がるカム孔（例えば、後述のカム孔３５２）が形成され、当該カム孔の前記スライド部の周方向に沿った寸法は、先端側から基端側に向かうに従って狭くなり、最も基端側では、前記突出部の外径寸法より僅かに大きくなっていることを特徴とする。

この発明によれば、スライド部が軸部の回転に対して従回転するように穴部を形成したので、駆動源により軸部を回転させると、この回転力は、スライド部に伝達されて、締付部材が締め付けられる。

また、カム孔を、スライド部の軸方向に沿って拡がる形状とし、さらに、このカム孔のスライド部の周方向に沿った寸法を、先端側から基端側に向かうに従って狭くして、最も基端側では、突出部の外径寸法より僅かに大きくなるようにした。
これにより、ソケットに押圧力が作用していない初期状態では、付勢部の付勢力により、スライド部は最も前進した位置にある。この状態では、突出部は、カム孔の基端側に位置し、スライド部の周方向にほとんど移動せず、所定位置に保持されている。よって、スライド部の姿勢は、軸部に対して固定されている。

この状態から、ソケットに押圧力が作用すると、付勢部の付勢力に抵抗してスライド部が後退する。すると、突出部は、カム孔の先端側に移動し、スライド部の周方向に移動可能となる。よって、スライド部は軸部に対してフローティングする遊嵌状態となる。

その後、ソケットへの押圧力が解除されると、付勢部の復元力によりスライド部は前進して原位置に復帰して、スライド部の姿勢は、再び軸部に対して固定される。

以上より、従来のように、軸部を覆うようにガイド部を設ける必要がないので、フローティング機構を小型化かつ軽量化できる。したがって、自動車のボディ内部のような狭い空間での締付け作業が容易となる。

本発明によれば、従来のように、軸部を覆うようにガイド部を設ける必要がないので、フローティング機構を小型化かつ軽量化できる。したがって、自動車のボディ内部のような狭い空間での締付け作業が容易となる。

本発明の一実施形態に係る締付装置の概略を示す斜視図である。前記実施形態に係る締付装置の断面図である。前記実施形態に係る締付装置の締付部の断面図である。前記実施形態に係る締付部の一部の分解斜視図である。図３のＡ−Ａ断面図である。前記実施形態に係る締付部のフローティング動作を説明するための図である。前記実施形態に係る締付装置の動作を説明するための図である。従来例に係るフローティング機構の断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る締付装置１の概略を示す斜視図である。図２は、締付装置１の断面図である。
締付装置１は、締付部材としてのねじＳを締め付ける装置であり、ロボットアーム２の先端に設けられている。この締付装置１は、６個の締付部３０を有しこれら締付部３０のうちの１つを所定位置に配置する切換機構１０と、回転駆動する駆動源４０と、駆動源４０を所定位置の締付部３０に対して連結させる進退機構５０と、これらを制御する制御装置６０と、を備えている。

ロボットアーム２は、制御装置６０により制御され、締付装置１の３次元空間上の位置や姿勢を変更するものである。

切換機構１０は、取付ブラケット２０を介してロボットアーム２の先端フランジ面に支持されている。
切換機構１０は、円筒形状のホルダ１１と、このホルダ１１の外周面に配置された６個の締付部３０と、ホルダ１１の外周面に配置された１個のセンシングユニット１２と、ホルダ１１を回転させるホルダ駆動部１３と、を備えている。

ホルダ駆動部１３は、取付ブラケット２０に固定されて、制御装置６０により駆動制御される。
ホルダ１１は、ホルダ駆動部１３の駆動軸に取り付けられている。ホルダ駆動部１３を駆動することにより、ホルダ１１は、中心軸を回転中心として矢印Ａ方向または矢印Ｂ方向に回転し、締付部３０およびセンシングユニット１２を移動させる。

センシングユニット１２は、ＣＣＤカメラを備えており、制御装置６０に接続される。このセンシングユニット１２は、ＣＣＤカメラで撮影した画像を制御装置６０に送信する。

締付部３０は、回転軸Ｚを回転中心としてホルダ１１に回転可能に支持されている。この締付部３０は、ホルダ１１に固定された保持部３１と、この保持部３１に回転可能に保持されてねじＳを保持する棒状の回転部３２と、保持部３１と回転部３２との間に介装されたスプリング３３と、を備える。

保持部３１は、円筒形状であり、この保持部３１の内部には、ボールスプライン３１１が設けられている。回転部３２は、この保持部３１に挿通されて、ボールスプライン３１１により、回転可能かつ進退可能に支持される。
スプリング３３は、保持部３１の基端面と回転部３２の基端側との間に介装されており、このスプリング３３により、回転部３２は後退方向に付勢されている。

駆動源４０は、ホルダ１１の後方（図１中右方向）に配置され、回転駆動部４１を備えている。回転駆動部４１の先端は、回転部３２の基端側に嵌合可能な形状となっている。この回転駆動部４１の回転軸Ｘは、ホルダ１１の回転軸に略平行である。

進退機構５０は、取付ブラケット２０に設けられており、制御装置６０により制御されて、駆動源４０を回転軸Ｘに沿って前進あるいは後退させる。この進退機構５０は、一対のシリンダ機構５１と、一対のスライドガイド５２と、を備える。

一対のシリンダ機構５１は、駆動源４０に取り付けられたピストンロッド５１１と、取付ブラケット２０に設けられてピストンロッド５１１を進退させるシリンダ５１２と、を備える。

一対のスライドガイド５２は、駆動源４０に取り付けられたスライドビーム５２１と、取付ブラケット２０に設けられてスライドビーム５２１が挿通されるスライドガイド５２２と、を備える。一対のスライドガイド５２は、スライドビーム５２１がスライドガイド５２２内を摺動することで、駆動源４０の進退移動を案内する。

この進退機構５０によれば、一対のシリンダ機構５１を駆動することにより、駆動源４０は回転駆動部４１の回転軸Ｘに沿って進退させる。

したがって、進退機構５０を駆動して駆動源４０を前進させると、この駆動源４０は回転部３２の基端側に連結される。そして、駆動源４０をさらに前進させると、スプリング３３の付勢力に抵抗して、回転部３２が前進する。
次に、駆動源４０を回転駆動すると、回転部３２が回転するので、ねじＳが締め付けられる。
その後、進退機構５０を駆動して駆動源４０を後退させると、スプリング３３の復元力により、回転部３２が後退して、原位置に復帰する。そして、駆動源４０をさらに後退させると、駆動源４０と回転部３２との連結が解除される。

図３は、締付部３０の断面図である。図４は、締付部３０の軸部３４とスライド部３５の接続部分の分解斜視図である。図５は、図３のＡ−Ａ断面図である。
上述の回転部３２は、軸部３４と、スライド部３５と、スプリング３６と、を備える。
軸部３４の基端側には、ジョイント部３４１が設けられている（図２参照）。このジョイント部３４１には、上述の駆動源４０が連結可能となっている。

軸部３４の先端側は、４つの外周側面３４２Ａ〜３４２Ｄを有する四角柱形状の角柱部３４２となっている。これら外周側面３４２Ａ〜３４２Ｄのうち、外周側面３４２Ａと外周側面３４２Ｃとは、互いに背中合わせであり、外周側面３４２Ｂと外周側面３４２Ｄとは、互いに背中合わせである。
また、これら外周側面３４２Ａ〜３４２Ｄには、それぞれ、円柱形状の突出部３４３が形成されている。このうち、外周側面３４２Ａ、３４２Ｃに形成された突出部３４３は、外周側面３４２Ｂ、３４２Ｄに形成された突出部３４３よりも、角柱部３４２の先端寄りに設けられる。

スライド部３５の基端面には、軸部３４の角柱部３４２が挿入される四角柱形状の穴部３５１が形成されている。これにより、スライド部３５の基端側は、筒形状となっている。
このスライド部３５の穴部３５１の内周面と軸部３４の角柱部３４２の外周面とは、四角形の相似形であり、この穴部３５１の内周面と角柱部３４２の外周側面３４２Ａ〜３４２Ｄとの間には、僅かな隙間が形成されている。

スライド部３５の基端側には、穴部３５１に連通する４つのカム孔３５２が形成されている。これら４つのカム孔３５２には、軸部３４の突出部３４３が貫通している。

各カム孔３５２は、スライド部３５の軸方向に沿って拡がっている。また、各カム孔３５２のスライド部３５の周方向に沿った寸法は、先端側から基端側に向かうに従って狭くなり、最も基端側では、突出部３４３の外径寸法より僅かに大きくなっている。

スライド部３５の先端側には、ソケット部３５３が形成され、このソケット部３５３には、ねじＳが嵌合している。ソケット部３５３の先端面は磁石になっており、この磁石の磁力により、ねじＳを保持する。

スプリング３６は、軸部３４の角柱部３４２の周囲に配置され、スライド部３５を軸部３４に対して前進方向に付勢する。

以上より、軸部３４が回転すると、スライド部３５は、この軸部３４の回転に対して従回転する。

また、ソケット部３５３に軸方向の押圧力が作用していない初期状態では、スプリング３６の付勢力により、スライド部３５は最も前進した位置にある（図３に示す状態）。この状態では、突出部３４３は、カム孔３５２の最も基端側に位置し、スライド部３５の周方向にほとんど移動せず、所定位置に保持されている。よって、スライド部３５の中心軸は、軸部３４の中心軸に一致している。

この状態から、ソケット部３５３に軸方向の押圧力が作用すると、図６に示すように、スプリング３６の付勢力に抵抗して、スライド部３５が後退する。すると、突出部３４３は、カム孔３５２の先端側に移動し、スライド部３５の周方向に移動可能となる。よって、スライド部３５は軸部３４に対してフローティングする遊嵌状態となる。

その後、ソケット部３５３への軸方向の押圧力が解除されると、スプリング３６の復元力によりスライド部３５は前進し、原位置に復帰して、スライド部３５の中心軸は、再び軸部３４の中心軸に一致する。

次に、上述の締付装置１の動作について説明する。
初期設定として、図１に示すように、駆動源４０の回転軸Ｘ上には、センシングユニット１２が位置している。
以下の説明において、センシングユニット１２の矢印Ｂ方向に隣接する締付部３０を、締付部３０Ａとする。
まず、制御装置によりロボットアーム２を制御して、障害物を避けて、締付装置１をねじＳの第１の取り付け位置付近まで移動し、センシングユニット１２により、第１の取り付け位置を撮影し、制御装置６０に出力する。

次に、制御装置６０により、センシングユニット１２の検出結果に基づいてロボットアーム２を制御して、締付装置１の位置を補正する。
具体的には、センシングユニット１２により検出された第１の取り付け位置の位置データと回転軸Ｘの位置データとを比較して補正値を求め、この補正値に基づいて、回転軸Ｘ上にねじＳの取り付け位置が位置するように、ロボットアーム２を制御する。
この位置補正の期間、ホルダ駆動部１３を駆動して、ホルダ１１を矢印Ａ方向に回転させ、センシングユニット１２に隣接する締付部３０Ａを、駆動源４０の回転軸Ｘ上に位置させる。

次に、図７に示すように、進退機構５０を駆動して、駆動源４０を前進させて、駆動源４０の回転駆動部４１を、締付部３０Ａの回転部３２に連結する。

続いて、スプリング３３の付勢力に抵抗して、駆動源４０をさらに前進させて、締付部３０Ａに保持されたねじＳを締付装置１の前面から突出させて、このねじＳを第１の取り付け位置まで押し出す。
同時に、駆動源４０の回転駆動部４１を駆動する。すると、この回転駆動部４１の回転力は、締付部３０Ａに伝達されて、回転部３２が回転する。これにより、第１の取り付け位置にねじＳを締め付ける。
ここで、回転駆動部４１により、締付トルクが所定値以上になるまで、ねじＳを締め付ける。また、締め付けを開始してから一定の時間が経過した場合には、締付トルクが所定値以上に到達しなくても、ねじＳの締め付け動作を完了する。

次に、進退機構５０を駆動して、駆動源４０の回転駆動部４１を後退させる。すると、スプリング３３の復元力により、回転部３２が後退し、締付部３０Ａは原位置に復帰する。続いて、駆動源４０をさらに後退させて、駆動源４０の回転駆動部４１を、締付部３０Ａの回転部３２から離間させる。
次に、ホルダ駆動部１３を駆動して、ホルダ１１を矢印Ｂ方向に回転させて、再び、センシングユニット１２を、駆動源４０の回転駆動部４１の回転軸Ｘ上に配置する。

その後、制御装置により、ロボットアーム２を制御して、障害物を避けて、締付装置１を、ねじＳの第２の取り付け位置付近まで移動し、上述の動作と同じ動作を繰り返す。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）スライド部３５が軸部３４の回転に対して従回転するように穴部３５１を形成したので、駆動源４０により軸部３４を回転させると、この回転力は、スライド部３５に伝達されて、ねじＳが締め付けられる。
また、カム孔３５２を、スライド部３５の軸方向に沿って拡がる形状とした。さらに、このカム孔３５２のスライド部３５の周方向に沿った寸法を、先端側から基端側に向かうに従って狭くして、最も基端側では、突出部３４３の外径寸法より僅かに大きくなるようにした。よって、ソケット部３５３に押圧力が作用すると、スプリング３６の付勢力に抵抗してスライド部３５が後退する。すると、突出部３４３は、カム孔３５２の先端側に移動し、スライド部３５の周方向に移動可能となる。よって、スライド部３５は軸部３４に対してフローティングする遊嵌状態となる。
以上より、従来のように、軸部を覆うようにガイド部を設ける必要がないので、フローティング機構を小型化かつ軽量化できる。したがって、自動車のボディ内部のような狭い空間での締付け作業が容易となる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

Ｓねじ（締付部材）
１締付装置
３４軸部
３５スライド部
３６スプリング
４０駆動源
３４２Ａ〜３４２Ｄ外周側面
３４３突出部
３５１穴部
３５２カム孔
３５３ソケット部（ソケット）

Claims

締付部材を締め付ける締付装置であって、
駆動源により回転され、先端側が角柱形状である軸部と、
先端側にソケットを有しかつ基端側に前記軸部の先端側が挿入される穴部が形成されたスライド部と、
前記軸部に対して前記スライド部を前進方向に付勢する付勢部と、を備え、
前記穴部は、前記スライド部が前記軸部に対して軸方向に交差する方向に移動可能に遊嵌しかつ前記軸部の回転に対して従回転するように形成され、
前記軸部の先端側の外周側面には、突出部が形成され、
前記スライド部の基端側には、前記突出部が貫通しかつ前記スライド部の軸方向に沿って拡がるカム孔が形成され、
当該カム孔の前記スライド部の周方向に沿った寸法は、先端側から基端側に向かうに従って狭くなり、最も基端側では、前記突出部の外径寸法より僅かに大きくなっていることを特徴とする締付装置。