JP4939501B2

JP4939501B2 - 締付装置

Info

Publication number: JP4939501B2
Application number: JP2008225167A
Authority: JP
Inventors: 純男野口; 聡一野村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-09-02
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2028-09-02
Also published as: JP2010058208A

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７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付勢部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７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。

このフローティング機構１００によれば、ビット部１０４に軸方向の押圧力が作用しても、ビット部１０４が付勢部１０３の付勢力に抵抗して後退することで、この押圧力を緩和する。その後、この押圧力が解除されると、付勢部１０３によりビット部１０４は原位置に復帰する。
特開２００６−３１５０９７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、ビット部１０４に作用する押圧力を緩和するために付勢部１０３を設けたので、ナットランナの軸方向の長さが長くなる。よって、例えば、このナットランナを有する２台のロボットが製造ラインの両側に配置され、製造ライン上を自動車のボディが搬送される場合に、これらのロボットにより、このボディ内部のような狭い空間で同時に部品を締め付けようとすると、ナットランナ同士が干渉するおそれがあった。

本発明は、軸方向の長さを短く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、所定軸（例えば、後述の回転軸Ｘ）を回転軸として回転駆動する駆動源（例えば、後述の駆動源４０）と、当該駆動源を前記所定軸に沿って進退させる進退手段（例えば、後述の進退機構５０）と、締付部材（例えば、後述のねじＳ）を保持するソケット（例えば、後述のソケット３５）を先端に備える回転部（例えば、後述の軸部３２、ガイド部３３、およびビット部３４）、および当該回転部を回転自在かつ進退自在に支持する保持部（例えば、後述の保持部３１）をそれぞれ備える複数の締付手段（例えば、後述の締付部３０）と、前記複数の締付手段のそれぞれを前記所定軸上に配置可能な切替手段（例えば、後述の切換機構１０）と、を備え、前記切替手段により前記複数の締付手段のうちの１つを所定軸上に配置し、次に、前記進退手段により前記駆動源を前進させて、当該駆動源を前記所定軸上の締付手段の回転部の基端側に連結し、さらに、前記駆動源を駆動して、前記回転部を回転させるとともに、前記駆動源を前記回転部に連結する際、当該回転部に後退方向の外力が作用すると当該回転部が後退可能となるような圧力で、前記進退手段を駆動することを特徴とする締付装置。

この発明によれば、駆動源を回転部に連結する際、回転部に後退方向の外力が作用するとこの回動部が後退可能となるような圧力で、進退手段を駆動する。つまり、進退手段にダンパ機能を持たせて、適度に弱い圧力となるように進退機構を駆動する。よって、従来に比べて、フローティング機構を小型化できるから、軸方向の長さを短くできる。

本発明によれば、駆動源を回転部に連結する際、回転部に後退方向の外力が作用するとこの回動部が後退可能となるような圧力で、進退手段を駆動する。つまり、駆動源を回転部に連結する際に、進退手段にダンパ機能を持たせる。よって、従来に比べて、フローティング機構を小型化できるから、軸方向の長さを短くできる。

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締付装置１の概略を示す斜視図である。
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個の締付手段としての締付部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手段としての切換機構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手段としての進退機構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上述の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により駆動される。
ホルダ１１は、円筒形状であり、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。

図２は、締付装置１の断面図であり、図３は、締付部３０の断面図である。図４は、締付部３０の先端側の拡大断面図である。図５は、図３のＡ−Ａ断面図である。
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、保持部３１と、回転部としての軸部３２と、回転部としてのガイド部３３と、ソケット３５を有する回転部としてのビット部３４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。軸部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。

軸部３２の基端側には、ジョイント部３２１が設けられている。このジョイント部３２１には、駆動源４０が連結可能である。
また、軸部３２のジョイント部３２１と保持部３１の基端面との間には、スプリング３６が介装されている。

ガイド部３３は、円筒形状であり、軸部３２は、ピン３３１により、このガイド部３３の基端側に連結されている。これにより、軸部３２の回転力は、このガイド部３３に伝達される。

ビット部３４の基端側は、ガイド部３３の先端側に挿入されている。このビット部３４の基端側の外周面とガイド部３３の内周面とは、図５に示すように、六角形の相似形であり、さらに、ビット部３４の基端側の外周面とガイド部３３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、ビット部３４は、ガイド部３３に対して軸方向に交差する方向に移動可能かつガイド部３３に対して軸方向に摺動可能に遊嵌し、図３中二点鎖線で示すように、フローティング可能である。また、ガイド部３３が回転すると、ビット部３４は、このガイド部３３の回転に対して従回転する。
また、このビット部３４の基端側には、軸部３２が挿入されている。

ガイド部３３には、付勢部としてのスプリング３７が内蔵されている。スプリング３７は、軸部３２に沿って配置され、このスプリング３７の先端側は、図４に示すように、ビット部３４の基端側に収納され、ビット部３４を先端側に向かって付勢する。
ソケット３５は、ねじＳを保持する。このソケット３５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。

以上の締付部３０によれば、駆動源４０を軸部３２のジョイント部３２１に連結して、この駆動源４０を回転駆動することで、軸部３２が回転し、この回転力は、ガイド部３３を介してビット部３４に伝達され、ソケット３５が回転する。
また、駆動源４０で軸部３２を押圧することにより、軸部３２、ガイド部３３、およびビット部３４は、スプリング３６の付勢力に抵抗して前進するが、この駆動源４０による押圧力が解除されると、スプリング３６の復元力により、原位置に復帰する。

また、ソケット３５に軸方向の押圧力が作用しても、ビット部３４がスプリング３７の付勢力に抵抗して後退することで、この押圧力を緩和する。その後、この押圧力が解除されると、スプリング３７の復元力によりビット部３４は原位置に復帰する。

駆動源４０は、ホルダ１１の後方（図１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、締付部３０のジョイント部３２１に嵌合可能となっている。この回転駆動部４１の回転軸Ｘは、ホルダ１１の回転軸に略平行となっている。

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、このピストンロッド５１１を進退させるシリンダ５１２と、を備える。この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に沿って進退する。

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。

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、センシングユニット１２の光軸Ｙは、駆動源４０の回転駆動部４１の回転軸Ｘ上に配置されている。
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、ねじ締め付け装置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光軸Ｙの位置データとを比較し補正値を求め、その補正値に基づきねじＳの取り付け位置と、光軸Ｙすなわち駆動源４０の回転軸Ｘと、が同軸になるように、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、この締付部３０Ａの回転軸Ｚが駆動源４０の回転軸Ｘと同軸になるように、移動させる。

次に、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の軸部３２に連結する。

続いて、図６に示すように、スプリング３６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。
ここで、制御装置６０により、駆動源４０を締付部３０Ａの軸部３２に連結する際、ビット部３４に後退方向の外力が作用するとこのビット部３４が後退可能となるような圧力で、進退機構５０のシリンダ機構５１を駆動する。

次に、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、ソケット３５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３６の復元力により、ソケット３５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の軸部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の光軸Ｙを、駆動源４０の回転駆動部４１の回転軸Ｘと同軸となる位置に配置する。

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、ねじ締め付け装置１を、ねじＳの第１の取り付け位置付近まで移動し、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）駆動源４０を締付部３０Ａの軸部３２に連結する際、軸部３２に後退方向の外力が作用するとこの軸部３２が後退可能となるような圧力で、進退機構５０を駆動する。つまり、進退機構５０にダンパ機能を持たせて、適度に弱い圧力となるように進退機構５０を駆動する。よって、従来に比べて、フローティング機構を小型化できるから、軸方向の長さを短くできる。

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先端側の拡大断面図である。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。

符号の説明

Ｓねじ（締付部材）
Ｘ回転軸（所定軸）
１締付装置
１０切替機構（切替手段）
３０締付部（締付手段）
３１保持部
３２軸部（回転部）
３３ガイド部（回転部）
３４ビット部（回転部）
３５ソケット
４０駆動源
５０進退機構（進退手段）

Claims

所定軸を回転軸として回転駆動する駆動源と、
当該駆動源を前記所定軸に沿って進退させる進退手段と、
締付部材を保持するソケットを先端に備える回転部、および当該回転部を回転自在かつ進退自在に支持する保持部をそれぞれ備える複数の締付手段と、
前記複数の締付手段のそれぞれを前記所定軸上に配置可能な切替手段と、を備え、
前記切替手段により前記複数の締付手段のうちの１つを所定軸上に配置し、次に、前記進退手段により前記駆動源を前進させて、当該駆動源を前記所定軸上の締付手段の回転部の基端側に連結し、さらに、前記駆動源を駆動して、前記回転部を回転させるとともに、
前記駆動源を前記回転部に連結する際、当該回転部に後退方向の外力が作用すると当該回転部が後退可能となるような圧力で、前記進退手段を駆動するものであって、
前記締付手段は、
駆動源により回転される軸部と、
筒状のガイド部と、
ソケットを有するビット部と、を備え、
前記軸部の先端側は、前記ガイド部の基端側に連結され、
前記ビット部の基端側は、前記ガイド部の先端側に挿入され、
前記ビット部における前記ガイド部の先端側に挿入された基端側の外周面および前記ガイド部の内周面は、前記ビット部が前記ガイド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ガイド部の回転に対して従回転するように、形成され、
前記ビット部における前記ガイド部の内周面と遊嵌しかつ前記ガイド部の回転に対して従回転する前記基端側の外周面を有する部分は、前記ビット部が前記ガイド部に対して進退しても一定の軸方向長さを有することを特徴とする締付装置。