JP4533439B2 - ビス締め付けシステム - Google Patents

Description

本発明は、ビス締め付けシステムに関する。詳しくは、第１ワークの所定箇所にビスが仮締めされて仮固定された第２ワークを、第１ワークの所定箇所を含む複数箇所にビスを本締めして本固定するビス締め付けシステムに関する。

従来より、自動車の製造工程では、ドアロックなどの部品をボディに複数箇所で固定する。例えば、部品をボディの１箇所にビスで仮固定しておき、その後、ビス締め付け装置により、仮固定したビスを締め付けるとともに、残りの箇所にビスを差し込んで締め付ける。
この場合、例えば、ビスの締め付け量に応じて、嵌合部の回転速度を低速または高速で切り替えるこのビス締め付け装置が用いられる（特許文献１参照）。

このビス締め付け装置によれば、嵌合部を仮固定したビスに嵌合させ、低速回転させて、仮固定したビスを締め付ける。次に、嵌合部に新たなビスを嵌合し、嵌合部を高速回転させて、この新たなビスを締め付ける。したがって、トルクオーバーなどの締め付け不良を防止できる。
特開２０００−３０１４７４号公報

しかしながら、この手法では、ビスを１本ずつ順番に締め付けるため、部品の取り付け誤差が発生したり、特定のビスに緩みが生じたりするおそれがある。よって、ビスを均等に締め付けてゆく必要があった。
また、ビスを順番に締め付けるため、サイクルタイムが長期化するおそれがあった。

本発明は、複数のビスを均等にかつ短時間で締め付けできるビス締め付けシステムを提供することを目的とする。

本発明のビス締め付けシステム（例えば、後述のビス締め付けシステム１）は、第１ワーク（例えば、後述のドア１０）の所定箇所（例えば、後述の仮固定用ビス穴１１２Ａ）に第１ビス（例えば、後述の皿ビス１２）が仮締めされて仮固定された第２ワーク（例えば、後述のドアロック１１）を、前記第１ワークの前記所定箇所を含む複数箇所（例えば、後述のビス穴１１２）に前記第１ビスを含む複数のビスを本締めして本固定するビス締め付けシステムであって、ビス締め付け装置（例えば、後述のビス締め付け装置２）と、当該ビス締め付け装置の姿勢および３次元空間上の位置を変化させる搬送手段（例えば、後述のロボットアーム３）と、これらを制御する制御手段（例えば、後述の制御部４）と、を備え、前記ビス締め付け装置は、ビスに嵌合可能な第１嵌合部（例えば、後述の第１嵌合部２１Ａ）と、当該第１嵌合部を低速で回転させる低速回転部（例えば、後述の低速回転部２２Ａ）と、ビスに嵌合可能な第２嵌合部（例えば、後述の第２嵌合部２１Ｂ）と、当該第２嵌合部を高速で回転させる高速回転部（例えば、後述の高速回転部２２Ｂ）と、を備え、前記制御手段は、前記第２嵌合部に第２ビスが取り付けられた状態で、前記第１ビス及び前記第２ビスの本締めによる本固定が同時に完了するように各々の回転数が設定された前記高速回転部および前記低速回転部を駆動し、前記第１嵌合部を前記所定箇所のビスに接近させることによって、前記第１嵌合部に前記第１ビスを嵌合させて、前記第１ビスを低速で回転させて締め付けるとともに、前記第２嵌合部を前記複数箇所のうち前記所定箇所を除いた残り１つの箇所に接近させることによって、前記第２ビスを高速で回転させて締め付けることを特徴とする。

この発明によれば、第２嵌合部に第２ビスが取り付けられた状態で、高速回転部および低速回転部を駆動し、第１嵌合部を第１ビスに接近させるとともに、第２嵌合部を複数箇所のうち所定箇所を除いた残りに接近させる。すると、第２嵌合部に嵌合された第２ビスは、この残りの箇所に挿入され、高速で回転されて締め付けられる。同時に、第１嵌合部は、既に仮固定された第１ビスに回転しながら接近して嵌合する。この仮固定された第１ビスは、第１嵌合部により低速で回転されて締め付けられる。
よって、仮固定された第１ビスの締め付けと第２ビスの締め付けとをほぼ同時に完了させることができるので、複数のビスを均等にかつ短時間で締め付けできる。

本発明によれば、第２嵌合部に第２ビスが取り付けられた状態で、高速回転部および低速回転部を駆動し、第１嵌合部を第１ビスに接近させるとともに、第２嵌合部を複数箇所のうち所定箇所を除いた残りに接近させる。すると、第２嵌合部に嵌合された第２ビスは、この残りの箇所に挿入され、高速で回転されて締め付けられる。同時に、第１嵌合部は、既に仮固定された第１ビスに回転しながら接近して嵌合する。この仮固定された第１ビスは、第１嵌合部により低速で回転されて締め付けられる。
よって、仮固定された第１ビスの締め付けと第２ビスの締め付けとをほぼ同時に完了させることができるので、複数のビスを均等にかつ短時間で締め付けできる。

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ビス締め付けシステムの第１ワークとしてのドア１０および第２ワークとしてのドアロック１１の斜視図および分解斜視図である。

ドア１０の長さ方向一端側の角部には、ドアロック１１が仮固定されている。
具体的には、ドアロック１１には、３箇所に貫通孔１１１が形成されている。
ドア１０には、複数箇所としての３箇所にビス穴１１２が形成されている。ここで、これら３箇所のビス穴１１２のうち１つを所定箇所としての仮固定用ビス穴１１２Ａとし、残りを本固定用ビス穴１１２Ｂとする。仮固定用ビス穴１１２Ａには、ドアロック１１の貫通孔を通して皿ビス１２が仮締めされており、これにより、ドアロック１１は、ドア１０に仮固定されている。

図２および図３は、ビス締め付けシステム１の平面図および側面図である。
ビス締め付けシステム１は、このドア１０に仮固定されたドアロック１１を、ドア１０の既に仮固定された１箇所を含む２箇所に皿ビス１２を本締めして本固定するものである。
このビス締め付けシステム１は、ビス締め付け装置２と、このビス締め付け装置２の姿勢および３次元空間上の位置を変化させる搬送手段としての７軸のロボットアーム３と、これらを制御する制御手段としての制御部４と、を備える。

ビス締め付け装置２は、第１嵌合部２１Ａを低速で回転させる低速ビス締め付け装置２０Ａと、第２嵌合部２１Ｂを高速で回転させる高速ビス締め付け装置２０Ｂと、ロボットアーム３に取り付けられて低速ビス締め付け装置２０Ａおよび高速ビス締め付け装置２０Ｂを支持する支持具２３と、で構成される。

低速ビス締め付け装置２０Ａは、皿ビス１２に嵌合可能な第１嵌合部２１Ａと、この第１嵌合部２１Ａを低速で回転させる低速回転部２２Ａと、を備える。
高速ビス締め付け装置２０Ｂは、皿ビス１２に嵌合可能な第２嵌合部２１Ｂと、この第２嵌合部２１Ｂを高速で回転させる高速回転部２２Ｂと、を備える。
低速回転部２２Ａおよび高速回転部２２Ｂは、それぞれ、第１嵌合部２１Ａおよび第２嵌合部２１Ｂを進退可能に支持する軸部２２１と、この軸部２２１を回転させる駆動部２２２と、第１嵌合部２１Ａおよび第２嵌合部２１Ｂを前進方向に付勢するコイルスプリング２２３と、を備える。

第１嵌合部２１Ａの先端面と第２嵌合部２１Ｂの先端面とは、同一平面Ｐ上に位置している。また、第１嵌合部２１Ａの軸部２２１の回転軸ＲＡと第２嵌合部２１Ｂの軸部２２１の回転軸ＲＢとは、平行になっている。
また、これら第１嵌合部２１Ａおよび第２嵌合部２１Ｂは、フローティング可能であり、外力が加わると、コイルスプリング２２３が変形して後退する。

図４および図５は、嵌合部２１Ａ、２１Ｂの側面図および分解斜視図である。
嵌合部２１Ａ、２１Ｂは、回転部２２Ａ、２２Ｂの回転軸に取り付けられる嵌合部本体３１と、この嵌合部本体３１の先端側に取り付けられる円筒状の磁石３２と、この磁石３２に挿通されて嵌合部本体３１に取り付けられるプラスビット３３と、を備える。

嵌合部本体３１は、平坦な先端面３１Ａを有しており、この先端面３１Ａには、回転軸ＲＡ、ＲＢに沿って凹部３１１が形成されている。この凹部３１１の底部側は、プラスビット３３の基端側が嵌合する断面六角形状のビット収容部３１１Ａであり、凹部３１１の開口部側は、磁石３２が嵌合する断面円形状の磁石収容部３１１Ｂとなっている。
また、嵌合部本体３１の外周面には、ビット収容部３１１Ａに至る雌ねじ部３１２が形成され、この雌ねじ部３１２には、いもねじ３１３が螺合される。

磁石３２は、平坦な先端面３２Ａを有しており、磁石３２が嵌合部本体３１の磁石収容部３１１Ｂに嵌合した状態では、磁石３２の先端面３２Ａは、嵌合部本体３１の先端面３１Ａよりも僅かに突出している。

プラスビット３３は、磁石３２の先端面３２Ａから回転軸ＲＡ、ＲＢに沿って突出し、このプラスビット３３の先端側は、皿ビス１２の頭部の溝に嵌合可能となっている。
皿ビス１２がプラスビット３３に嵌合すると、図４中破線で示すように、皿ビス１２の頭部は、磁石３２の先端面３２Ａに吸引されて密着し、嵌合部本体３１の先端面３１Ａから離れた状態となる。これにより、皿ビス１２が嵌合部２１Ａ、２１Ｂに安定した状態で保持される。

図２に戻って、支持具２３は、ロボットアーム３の先端フランジ面３Ａに設けられて高速ビス締め付け装置２０Ｂを支持する基部２３１と、この基部２３１に設けられて低速ビス締め付け装置２０Ａを支持するスライド部２３２と、このスライド部２３２を先端フランジ面３Ａに平行にスライドさせるシリンダ機構２３３と、を備える。
このシリンダ機構２３３を駆動することにより、低速ビス締め付け装置２０Ａは、図２中矢印方向にスライドする。

制御部４は、ロボットアーム３、シリンダ機構２３３、低速ビス締め付け装置２０Ａの低速回転部２２Ａ、および、高速ビス締め付け装置２０Ｂの高速回転部２２Ｂを制御する。

以上のビス締め付けシステムの動作は、以下のようになる。
まず、第２嵌合部２１Ｂに本固定用の皿ビス１２を嵌合させる。
次に、低速回転部２２Ａおよび高速回転部２２Ｂを駆動し、この状態で、ロボットアーム３を駆動して、図６に示すように、ビス締め付け装置２０Ａ、２０Ｂをドアロック１１に接近させる。すると、第１嵌合部２１Ａが仮固定用ビス穴１１２Ａの皿ビス１２に接近するとともに、第２嵌合部２１Ｂが本固定用ビス穴１１２Ｂに接近する。
第１嵌合部２１Ａの先端面と第２嵌合部２１Ｂの先端面とは、同一平面上に位置しているので、第２嵌合部２１Ｂに嵌合された本固定用の皿ビス１２は、本固定用ビス穴１１２Ｂに挿入され、高速で回転されて締め付けられる。同時に、第１嵌合部２１Ａは、既に仮固定された皿ビス１２に回転しながら接近して嵌合する。すると、この仮固定された皿ビス１２は、第１嵌合部２１Ａにより低速で回転されて締め付けられる。

制御部４は、このように本固定用の皿ビス１２の締め付けと仮固定された皿ビス１２の締め付けとが同時に完了するように、第１嵌合部２１Ａの回転数および第２嵌合部２１Ｂの回転数を設定する。
ここで、上述のように、第１嵌合部２１Ａおよび第２嵌合部２１Ｂはフローティング可能であるため、このフローティングによる後退量を考慮する。

なお、本実施形態では、第１嵌合部２１Ａおよび第２嵌合部２１Ｂをフローティング可能な構造としたが、本固定用の皿ビス１２の締め付けと仮固定された皿ビス１２の締め付けとが同時に完了できるのであれば、これに限らず、第１嵌合部２１Ａおよび第２嵌合部２１Ｂをフローティングしない構造としてもよい。
この場合、第１嵌合部２１Ａおよび第２嵌合部２１Ｂをフローティング可能とした場合に比べて、第１嵌合部２１Ａの仮固定された皿ビス１２に接近するタイミングは遅くなる。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）第２嵌合部２１Ｂに嵌合された本固定用の皿ビス１２は、本固定用ビス穴１１２Ｂに挿入され、高速で回転されて締め付けられる。同時に、仮固定された皿ビス１２は、第１嵌合部２１Ａにより低速で回転されて締め付けられる。よって、仮固定された皿ビス１２の締め付けと本固定用の皿ビス１２の締め付けとをほぼ同時に完了させることができるので、複数のビスを均等にかつ短時間で締め付けできる。

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。

本発明の一実施形態に係るビス締め付けシステムの第１ワークおよび第２ワークの斜視図および分解斜視図である。 前記実施形態に係るビス締め付けシステムの平面図である。 前記実施形態に係るビス締め付けシステムの側面図である。 前記実施形態に係るビス締め付けシステムの嵌合部の側面図である。 前記実施形態に係るビス締め付けシステムの嵌合部の分解斜視図である。 前記実施形態に係るビス締め付けシステムの動作を説明するための図である。

符号の説明

１ ビス締め付けシステム
２ ビス締め付け装置
３ ロボットアーム（搬送手段）
４ 制御部（制御手段）
１０ ドア（第１ワーク）
１１ ドアロック（第２ワーク）
１２ 皿ビス
２０Ａ 低速ビス締め付け装置
２０Ｂ 高速ビス締め付け装置
２１Ａ 第１嵌合部
２１Ｂ 第２嵌合部
２２Ａ 低速回転部
２２Ｂ 高速回転部
１１２ ビス穴（複数箇所）
１１２Ａ 仮固定用ビス穴（所定箇所）

Claims (1)

1. 第１ワークの所定箇所に第１ビスが仮締めされて仮固定された第２ワークを、前記第１ワークの前記所定箇所を含む複数箇所に前記第１ビスを含む複数のビスを本締めして本固定するビス締め付けシステムであって、
   ナットランナと、当該ナットランナの姿勢および３次元空間上の位置を変化させる搬送手段と、これらを制御する制御手段と、を備え、
   前記ナットランナは、ビスに嵌合可能な第１嵌合部と、当該第１嵌合部を低速で回転させる低速回転部と、ビスに嵌合可能な第２嵌合部と、当該第２嵌合部を高速で回転させる高速回転部と、を備え、
   前記制御手段は、前記第２嵌合部に第２ビスが取り付けられた状態で、前記第１ビス及び前記第２ビスの本締めによる本固定が同時に完了するように各々の回転数が設定された前記高速回転部および前記低速回転部を駆動し、前記第１嵌合部を前記所定箇所に接近させることによって、前記第１嵌合部に前記第１ビスを嵌合させて、前記第１ビスを低速で回転させて締め付けるとともに、前記第２嵌合部を前記複数箇所のうち前記所定箇所を除いた残りの１つの箇所に接近させることによって、前記第２ビスを高速で回転させて締め付けることを特徴とするビス締め付けシステム。

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