JP2018058131A

JP2018058131A - 作業ツール支持ユニット

Info

Publication number: JP2018058131A
Application number: JP2016195745A
Authority: JP
Inventors: 明範野田; Akinori Noda; 俊朗寺井; Toshiaki Terai; 智史森西; Tomohito Morinishi
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2016-10-03
Filing date: 2016-10-03
Publication date: 2018-04-12

Abstract

【課題】高い操作性を有する作業ツール支持ユニットの提供。【解決手段】立設された支柱５と、支柱５に対して直交するたアームと、アームを支柱５の軸周りに旋回自在に支持する関節部と、アームの先端に取り付けられた作業ツール１０とを備える。アームは、支柱５の軸周りに旋回自在に支持される第１アーム１１と、作業ツール１０を先端側に取り付けた第２アーム１２とを備える。関節部は、第１アーム１１を旋回自在に支持する第１関節部２１と、第２アーム１２を旋回自在に支持する第２関節部２２とから構成する。第１および第２関節部は、各アームの旋回方向へ回転する軸受２５と、軸受２５に挿通されたシャフト２６とを備え、かつ、各アームの旋回抵抗を常時付与する抵抗付与手段３０とを備えて成る。よって、各アームが小さな外力で旋回し難く操作性が高い。【選択図】図１

Description

本発明は、作業者への負担を軽減できる作業ツール支持ユニットに関する。

従来の作業ツール支持ユニットは、特許文献１に示すように、支柱に固定されたアームブラケットに旋回自在に配置された第１アームと、この第１アームに旋回自在かつ上下方向へ揺動自在に配置された第２アームとを備えて成り、前記第２アームの先端側に取り付けられ所望部品をワークへ供給或いは締結などの各種作業を可能な作業ツールと取り付け可能に構成されている。

前記第１アームは、その後端側に装着された第１アーム軸受を備える一方、前記第２アームは、その後端側に装着された第２アーム軸受を備えて成る。また、前記第１アーム軸受は、前記アームブラケットから立設するよう垂直方向へ延びる第１取付軸に挿通される一方、前記第２アーム軸受は、前記第１アームの先端側から立設するよう垂直方向へ延びる第２取付軸に挿通されて成る。また、前記第２アームは、その先端側に取り付けた前記作業ツールを常時垂直に保ちつつ上下方向へ揺動自在に構成されている。

このように従来の作業ツール支持ユニットは、回転方向に少ない抵抗特性を有する第１および第２アーム軸受を備えるため、作業者の軽い力によって前記作業ツールの位置を変更できるという特徴がある。

特開平07-1347号公報

しかしながら、従来の作業ツール支持ユニットは、第１および第２アームの旋回箇所となる各関節部に回転方向の抵抗が少ない第１および第２アーム軸受を備えるため、例えば作業者が作業ツールを手放すと各関節を支点に第１および第２アームがそれぞれ旋回し易い。このため、作業ツールによる各種作業が完了してワークを取り換える場合、第１および第２アーム等が何ら姿勢を規制されず、取り換えるべき前記ワークの上空に留まることがあった。つまり、従来の作業ツール支持ユニットは、旋回方向への抵抗が極めて少ないため、姿勢が変化し易くワークの取り替えを行い易い姿勢に留め難いという問題があった。

また、従来の作業ツール支持ユニットは、前述したように各関節部の旋回抵抗が少ないが故に、前記作業ツールを所定の作業ポイントへ移動させた後も作業者は当該作業ポイントから大きく位置ズレしないよう各関節の動きを封じなければならない。つまり、従来の作業ツール支持ユニットは、第１および第２アームの各旋回を作業者によって規制する必要があるので、操作性に乏しいという問題もあった。

本発明の作業ツール支持ユニットは、上記課題に鑑みて創成されたものであり、ベース面に立設された支柱と、この支柱の延びる方向に対して直交するよう配したアームと、このアームを前記支柱の軸周りに旋回自在に支持する関節部と、前記アームの先端に取り付けられた作業ツールとを備える作業ツール支持ユニットにおいて、前記アームは、前記支柱の軸周りに旋回自在に支持されて成る第１アームと、前記作業ツールを先端側に取り付けた第２アームとから構成され、前記関節部は、前記第１アームの後端側を挿通し第１アームを旋回自在に支持する第１関節部と、前記第１アームの先端側と前記第２アームの後端側とを連結し前記第２アームを旋回自在に支持する第２関節部とから構成され、これら第１および第２関節部は、前記第１および第２アームの旋回方向へ回転する軸受と、この軸受に挿通されてそれぞれの旋回中心軸を成すシャフトとを備え、かつ、当該第１および第２アームの旋回抵抗を常時付与する抵抗付与手段とを備えて成ることを特徴とする。なお、前記抵抗付与手段は、前記軸受の下面側に配置された座金と、この座金の下方に配され前記シャフトを常時内包する圧縮ばねと、この圧縮ばねの下方に配され前記シャフトに螺合する可動ナットとを備え、前記可動ナットの位置調整により前記圧縮ばねの撓み量を調整することで前記第１アームおよび前記第２アームの旋回抵抗を設定可能に構成することが好ましい。また、前記抵抗付与手段は、前記シャフトの外周を取り巻くように配置されたブレーキ材と、このブレーキ材を取付軸の外周に当接するよう位置変更するブレーキ材移動手段とを備え、前記第１アームおよび前記第２アームの旋回抵抗を予め設定するよう構成してもよい。

本発明の作業ツール支持ユニットは、前記第１および第２関節部にそれぞれ抵抗付与手段を配置して成るので、前記第１および第２アームがそれぞれ程よい渋さを常時発揮して旋回する。したがって、当該ワークへねじ締め作業など所定の作業を終えた作業者がワークの取り換え時に支障無きようアームの姿勢を変化させて作業ツールから手を離せば、前記第１および第２アームは手を離した際の姿勢を維持し続ける。よって、本発明の作業ツール支持ユニットは、作業者の意図する第１および第２アームの姿勢を作業者が操作することなく維持できるので、ワークの取り換え作業が行い易く、生産性が向上するという利点がある。また、本発明の作業ツール支持ユニットは、従来に比べ前記第１および第２アームを旋回させる際の旋回抵抗が高いので、目的の作業ポイント上空に前記作業ツールを効率よく移動できる。つまり、従来のように作業者が所定の作業ポイントから位置ズレしないよう前記第１および第２アームの旋回動作を規制する必要が無いので、作業者の負担を軽減できるとともに第１および第２アームの操作性が高いという利点もある。

さらに、本発明の作業ツール支持ユニットは、前記可動ナットを回し各圧縮ばねの撓み量を調整することで前記第１および第２アームの旋回抵抗を個別に設定できるという利点もある。

また、本発明の作業ツール支持ユニットは、前記ブレーキ材およびブレーキ材移動手段を備えるため、第１および第２アームの旋回抵抗を予め設定することができる。また、前記ブレーキ材を前記シャフトの長さに併せて長く設定することで、前記座金と前記軸受との接触面積よりも広い把持面積を設定することができる。したがって、前記可動ナットおよび座金を用いる抵抗付与手段に比べ大きな旋回抵抗を付与することができるという利点もある。

本発明に係る一実施形態を示す概略説明図である。関節部の一実施形態を示す一部切欠き拡大断面図である。別の関節部を示す概略説明図である。

以下、本発明の作業ツール支持ユニットを図１ないし図３に基づき説明する。本発明の作業ツール支持ユニット１は、ベースに立設した支柱５から水平方向へ延びるアームと、このアームを旋回自在に支持する関節部とを備えて成り、ワークＷへのねじ締めやドリル加工などの各種作業を可能とする作業ツール１０を前記アームの先端に取り付け可能に構成されている。

前記アームは、前記作業ツール１０を先端側に取り付けて成る第２アーム１２と、この第２アーム１２を前記関節部により水平方向へ旋回自在に連結した第１アーム１１との２本に分割され構成される。

前記支柱５には、当該支柱５の延びる方向に沿って摺動自在な昇降部８と、この昇降部８を常時上方へ付勢する昇降用圧縮ばね９とが配置されている。また、前記昇降部８は、その側方へ張り出した前記関節部を備えている。

前記関節部は、前記昇降部８に配置され第１アーム１１の後端側を旋回自在に支持する第１関節部２１と、前記第２アーム１２を旋回自在に連結する第２関節部２２とから構成される。これにより、前記第１アーム１１および第２アーム１２は、上方から見るとＬ字状やＶ字状など様々な角度に姿勢を変えてそれぞれ旋回自在に構成されている。

また、これら第１関節部２１および第２関節部２２は、何れも同様の部品構成であることから第１関節部２１のみ図２を用いて説明する。前記第１関節部２１は、前記支柱５の延びる方向と平行に配置されたシャフト２６と、このシャフト２６に挿通された軸受２５とから構成される。また、前記軸受２５の外輪は、前記昇降部８に嵌め込まれ配置される一方、軸受２５の内輪は、前記第１アーム１１を貫挿するよう配された前記シャフト２６を挿通して成る。これにより、第１関節部２１は、前記シャフト２６の軸線を中心にして第１アーム１１を旋回自在に支持している。さらに、この第１関節部２１は、前記軸受２５の内輪が回転する回転抵抗、つまり、前記第１アーム１１の旋回抵抗を調整する抵抗付与手段３０を備えて成る。

前記抵抗付与手段３０は、図２および図３に示すようにそれぞれ異なる構成となっている。まず、図２に示す抵抗付与手段３０は、前記軸受２５の下面側に配置され前記内輪および外輪並びに昇降部８に常時当接するように配置された座金３１と、この座金３１を前記軸受２５の下面側へ付勢可能な圧縮ばね３２と、この圧縮ばね３２の撓み量を調整可能な可動ナット３３とを備えて成る。前記可動ナット３３は、前記シャフト２６に形成されたねじ部に螺合可能に構成されており、前記シャフト２６の延びる方向へ移動することができる。これにより、抵抗付与手段３０は、作業者等が前記可動ナット３３を回すことで前記圧縮ばね３２の撓み量を調整し、座金３１の上面を前記軸受２５や昇降部８へ押し当てて前記旋回抵抗を調整することができる。

次に、図３に示す抵抗付与手段３０は、前記シャフト２６の外周を取り巻くように配置されたブレーキ材３５と、このブレーキ材３５を前記シャフト２６の外周へ当接させる方向に往復移動可能なブレーキ材移動手段３６とから構成される。また、前記ブレーキ材３５は、摩擦抵抗の高い樹脂材や弾性変形し易い弾性部材とし、前記ブレーキ材移動手段３６の作動によってシャフト２６との接触状態が調整される。したがって、図３に示す抵抗付与手段３０は、前述した図２の抵抗付与手段と同様に前記旋回抵抗を調整することができる。

前記作業ツール１０は、図１に示すように図示しないねじに嵌合可能かつ磁石等により当該ねじを吸着可能なビットＢと、このビットＢを回転自在に支持して作業者が把持可能な把持部１５と、この把持部１５の上方に配置され前記ビットＢに回転を付与する回転駆動源１６とを備えて成る。前記回転駆動源１６は、ＡＣサーボモータであり、所定のトルクおよび回転数をその出力軸（図示せず）に付与することができる。また、このＡＣサーボモータの出力軸は、ギアユニット１６ａに連結されており、このギアユニット１６ａは、前記ビットＢを連結している。さらに、前記把持部１５は、その外周が作業者の手にフィットし易い曲線となっており、前記ビットＢに対して下方へ若干相対移動して摺動するよう構成されている。この把持部１５の内部には、前記ＡＣサーボモータの回転を起動するスイッチが組み込まれており、前述した把持部１５の摺動により、前記スイッチがＯＮされ、ＡＣサーボモータが予め設定されているトルクおよび回転数に基づいて回転駆動するよう構成されている。

このように構成された作業ツール支持ユニット１は、図１に示すように昇降部８が前記昇降用圧縮ばね９に付勢されているので、前記ビットＢの先端がワークＷの上面より情報に位置する。作業者は、図示しないねじを前記ビットＢの先端に嵌合させて前記把持部１５を把持する。これにより、ねじを吸着した状態の作業ツール１０は、作業者によって前記第１アーム１１および前記第２アーム１２をそれぞれ旋回移動され水平方向に移動することができる。また、前記第１関節部２１および前記第２関節部２２にそれぞれ配置された前記抵抗付与手段３０は、前記可動ナット３３あるいは前記ブレーキ材移動手段３６によって前記第１アーム１１および前記第２アーム１２の旋回抵抗を予め設定することができるので、作業者は程よい旋回方向の抵抗を受けながら作業ツール１０を水平方向へ旋回移動できる。これにより、作業者が把持部１５から手を離せば、この手を離した時点の前記第１アーム１１および第２アーム１２の旋回姿勢が保たれ、それぞれの旋回角度が従来のように自然に変化するようなことが起こり難い。

また、前記把持部１５を把持した作業者は、ねじを吸着したビットＢをワークＷに設けられた作業ポイントの上空へ位置するよう操作した後、前記把持部１５を下方へ押し下げて前記スイッチをＯＮするとともにビットＢに嵌合し回転するねじを所定の作業ポイントへ螺入する。このねじの螺入時には、前記ビットＢが昇降部８の昇降に併せて垂直方向へ移動するので、例えば、ワークＷを斜め下方へ押し付けるような力を作業させることがない。

所定のトルクになれば前記回転駆動源１６が駆動停止してワークＷへのねじ締め作業が完了する。このねじ締め完了時には前記ビットＢを介して反力トルクが生じるものの、この反力トルクは、前記第１、第２アームを介して昇降部８および支柱５が受けることになり、作業者へ伝達され難くなっている。

このように、ワークＷへのねじ締め作業が完了すれば、作業者は、前記作業ツール１０をワークＷから遠ざけるよう第１アーム１１および第２アーム１２を旋回移動させるので、完成したワークＷの上空には作業ツール１０が位置していない。また、この時の第１アーム１１および第２アーム１２は、上述と同様にそれぞれ前記抵抗付与手段３０によって旋回姿勢が維持されるので、従来に比べてワークの取り替作業が効率よく行える。

なお、本実施形態において、作業ツール１０をねじ締めが可能な構成としたが、これに限定されるものでは無く、上述したドリル加工作業や、ワークＷへの部品挿入作業などを可能とするものであってもよい。

１作業ツール支持ユニット
５支柱
８昇降部
１０作業ツール
１１第１アーム
１２第２アーム
１５把持部
１６回転駆動源
２１第１関節部
２２第２関節部
２５軸受
２６シャフト
３０抵抗付与手段
３１座金
３２圧縮ばね
３３可動ナット
３５ブレーキ材
３６ブレーキ材移動手段
Ｂビット
Ｗワーク

Claims

ベース面に立設された支柱と、この支柱の延びる方向に対して直交するよう配したアームと、このアームを前記支柱の軸周りに旋回自在に支持する関節部と、前記アームの先端に取り付けられた作業ツールとを備える作業ツール支持ユニットにおいて、
前記アームは、前記支柱の軸周りに旋回自在に支持されて成る第１アームと、前記作業ツールを先端側に取り付けた第２アームとから構成され、
前記関節部は、前記第１アームの後端側を挿通し第１アームを旋回自在に支持する第１関節部と、前記第１アームの先端側と前記第２アームの後端側とを連結し前記第２アームを旋回自在に支持する第２関節部とから構成され、
これら第１および第２関節部は、前記第１および第２アームの旋回方向へ回転する軸受と、この軸受に挿通されてそれぞれの旋回中心軸を成すシャフトとを備え、かつ、当該第１および第２アームの旋回抵抗を常時付与する抵抗付与手段とを備えて成ることを特徴とする作業ツール支持ユニット。
前記抵抗付与手段は、前記軸受の下面側に配置された座金と、この座金の下方に配され前記シャフトを常時内包する圧縮ばねと、この圧縮ばねの下方に配され前記シャフトに螺合する可動ナットとを備え、前記可動ナットの位置調整により前記圧縮ばねの撓み量を調整することで前記第１アームおよび前記第２アームの旋回抵抗を設定可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の作業ツール支持ユニット。
前記抵抗付与手段は、前記シャフトの外周を取り巻くように配置されたブレーキ材と、このブレーキ材を取付軸の外周に当接するよう位置変更するブレーキ材移動手段とを備え、前記第１アームおよび前記第２アームの旋回抵抗を予め設定するよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業ツール支持ユニット。