JP5210143B2

JP5210143B2 - 締付部材装填方法

Info

Publication number: JP5210143B2
Application number: JP2008321054A
Authority: JP
Inventors: 健一大野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2028-12-17
Also published as: JP2010142888A

Description

本発明は、締付部材装填方法に関する。詳しくは、締付装置のマガジンにボルトやねじなどの締付部材を装填する締付部材装填方法に関する。

従来より、自動車の製造工程では、締付装置を用いて、部品をボルトや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、このナットランナの近傍に設けられたマガジンと、を備える（特許文献１参照）。この締付装置によれば、マガジンにボルトを装填しておき、ナットランナにより、マガジンからボルトを順次受け取って、この受け取ったボルト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、ボルトを締め付ける。
特許第２９２９８７９号公報

ところで、近年、１つのラインで複数種類の車種を製造しており、そのため、１台の締付装置で複数種類のボルトを締め付けることが要請されている。
しかしながら、上述の構成では、マガジンに装填されるボルトは一種類であるため、複数種類のボルトを締め付けることはできない、という問題があった。

本発明は、マガジンに複数種類の締付部材を装填できる締付部材装填方法を提供することを目的とする。

本発明の締付部材装填方法は、マガジン（例えば、後述のマガジン１０）に保持された複数のヘッド（例えば、後述のヘッド２０、２０Ａ）に締付部材（例えば、後述のボルトＢ）を装填する締付部材装填方法であって、前記ヘッドを保持可能なソケット（例えば、後述のソケット４１）を用いて、当該ソケットで前記複数のヘッドのうちの１つを保持する手順と、前記ソケットを移動させて、前記ヘッドで前記締付部材を保持する手順と、前記ソケットを移動させて、前記締付部材を保持したヘッドを前記マガジンに再び保持させる手順と、を備えることを特徴とする。

本発明の締付部材装填方法は、マガジンに保持された複数のヘッドに締付部材を装填する締付部材装填方法であって、前記ヘッドを保持可能なソケットを用意し、前記複数のヘッドのうちの１つを選択して、当該選択したヘッドを前記ソケットと前記締付部材との間に配置する手順と、前記ソケットを前記締付部材に向かって前進させて、当該ソケットで前記選択したヘッドを保持する手順と、さらに前記ソケットを前進させて、前記ヘッドを前記マガジンから脱離させる手順と、前記ヘッドに前記締付部材を嵌合させることで、前記ヘッドで前記締付部材を保持する手順と、前記ソケットを後退させて、前記締付部材を保持したヘッドを前記マガジンに再び保持させる手順と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、マガジンに複数種類のヘッドを設けて、これらヘッドのそれぞれに種類に応じた締付部材を嵌合することで、マガジンに複数種類の締付部材を装填できる。

また、各ヘッドに締付部材を嵌合させる動作を繰り返すことで、マガジンに保持した全てのヘッドに締付部材を装填する。よって、マガジンに保持した全てのヘッドに対して同時に締付部材を装填する場合に比べて、１回の動作で１つのヘッドの位相と１つの締付部材の位相とを一致させるだけでよいので、締付部材をマガジンにより確実に装填できる。

この場合、前記締付部材を保持する手順では、前記ソケットを前進させながら回転させるとともに、前記ヘッドの前記締付部材に対する相対距離を監視し、当該相対距離が所定値以下になった場合には、前記ヘッドに前記締付部材が嵌合したと判定することが好ましい。

この発明によれば、ヘッドで締付部材を保持する際に、ソケットを前進させながら回転させて、ヘッドを締付部材に押し付けつつ回転させるとともに、このヘッドの締付部材に対する相対距離を監視する。ヘッドの位相が締付部材の位相に一致すると、締付部材がヘッドに嵌合するため、ヘッドの締付部材に対する相対距離が小さくなる。そこで、ヘッドの締付部材に対する相対距離が所定値以下になった場合には、ヘッドに締付部材が嵌合したと判定する。
よって、ヘッドが締付部材を保持したことを簡単に判定できるので、締付部材をヘッドに保持させる際の装置の誤動作を低減できる。

また、ヘッドで締付部材を保持する際に、ソケットの直線運動および回転運動のみで締付部材をヘッドに保持させるので、ヘッドの動作が簡素化されるから、締付部材をヘッドに確実に保持させることができる。

この場合、前記締付部材を保持する手順では、所定時間に亘って当該相対距離が所定値以下にならない場合には、前記ヘッドに前記締付部材が嵌合していないと判定し、前記ソケットを後退させて前記ヘッドを前記締付部材から離した後、再び前記ソケットを前進させながら回転させるリトライを行うことが好ましい。

締付部材を保持する際、ヘッドを締付部材に押し付けつつ回転させるが、このようにしても、ヘッドと締付部材とが嵌合せずに噛み合ってしまい、ヘッドの位相が締付部材の位相に一致しない場合がある。
そこで、この発明によれば、締付部材を保持する際、所定時間に亘って当該相対距離が所定値以下にならない場合には、リトライを行う。このリトライにより、ヘッドに締付部材が嵌合する確率が高くなり、締付部材をヘッドにさらに確実に保持させることができる。

本発明のヘッドは、マガジンに保持されて、ボルトが嵌合可能であり、かつ、ソケットが着脱可能であることを特徴とする。

本発明のマガジンは、複数のヘッドを保持するマガジンであって、前記複数のヘッドには、複数種類の締付部材が嵌合することを特徴とする。

本発明によれば、マガジンに複数種類のヘッドを設けて、これらヘッドのそれぞれに種類に応じた締付部材を嵌合することで、マガジンに複数種類の締付部材を装填できる。また、各ヘッドに締付部材を嵌合させる動作を繰り返すことで、マガジンに保持した全てのヘッドに締付部材を装填する。よって、マガジンに保持した全てのヘッドに対して同時に締付部材を装填する場合に比べて、１回の動作で１つのヘッドの位相と１つの締付部材の位相とを一致させるだけでよいので、締付部材をマガジンにより確実に装填できる。

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部材装填方法が適用されたボルト装填装置１の概略を示す斜視図である。
このボルト装填装置１は、マガジン１０にボルトＢを装填する装置であり、ボルトＢが載置されたボルト載置テーブル２と、マガジン１０が載置された４つのマガジン載置テーブル３と、マガジン載置テーブル３でマガジン１０を保持し、このマガジン１０にボルト載置テーブル２に載置されたボルトＢを装着する一対のボルト装着部４Ａ、４Ｂと、これらを制御する制御装置５と、を備える。

ボルト載置テーブル２には、上方が開放された箱状のボルト収納ケース６０が複数載置されている。これらボルト収納ケース６０には、ボルトＢが種類毎に整理されて収納されている。つまり、１つのボルト収納ケース６０には、１種類のボルトＢが収納される。

ボルト装着部４Ａは、図１中左手前側の２つのマガジン載置テーブル３のマガジン１０にボルトを装着し、ボルト装着部４Ｂは、図１中右奥側の２つのマガジン載置テーブル３のマガジン１０にボルトを装着する。

以下、ボルト装着部４Ａについて説明するが、ボルト装着部４Ｂについても、同様の構成である。
ボルト装着部４Ａは、マガジン１０を保持し、直下に位置するボルトＢをマガジン１０に装着するボルト装着機構７０と、ボルト装着機構７０を上下に移動させる第１移動機構７１と、この第１移動機構７１を水平な所定方向に移動させる第２移動機構７２と、この第２移動機構７２を水平かつ所定方向に交差する方向に移動させる第３移動機構７３と、を備える。

第１移動機構７１は、略鉛直に延びるスライドレール７１１と、このスライドレール７１１に沿ってボルト装着機構７０をスライドさせるスライド機構７１２と、を備える。
第１移動機構７１によれば、スライド機構７１２を駆動することで、ボルト装着機構７０をスライドレール７１１に沿って上下に移動できる。

第２移動機構７２は、水平な所定方向に延びるスライドレール７２１と、このスライドレール７２１に沿って第１移動機構７１をスライドさせるスライド機構７２２と、を備える。
第２移動機構７２によれば、スライド機構７２２を駆動することで、ボルト装着機構７０をスライドレール７２１に沿って水平な所定方向に移動できる。

第３移動機構７３は、水平かつ所定方向に交差する方向に延びるスライドレール７３１と、第２移動機構７２をスライドレール７３１に沿ってスライドさせるスライド機構７３２と、マガジン載置テーブル３を挟んで設けられてスライドレール７３１を支持する一対の支持柱７３３と、を備える。
このスライドレール７３１は、ボルト装着部４Ａとボルト装着部４Ｂとで共通となっている。
第３移動機構７３によれば、スライド機構７３２を駆動することで、ボルト装着機構７０をスライドレール７３１に沿って水平かつ所定方向に交差する方向に移動できる。

図２は、マガジン１０の側面図および平面図である。
マガジン１０は、円盤形状の基部１１と、この基部１１の背面側の中央に設けられた着脱部１２と、基部１１の外周面に沿って配置された上述の８個のヘッド２０と、を備える。
基部１１には、８個の貫通孔が外周に沿って所定間隔置きに形成されており、これら貫通孔は、それぞれ、ヘッド収納部１１１となっている。

各ヘッド２０は、ソケット４１の前進方向に移動するとマガジン１０から脱離するように、ヘッド収納部１１１に収納されて保持されている。これらヘッド２０には、ボルトＢが保持される（図３参照）。
着脱部１２は、いわゆるオートツールチェンジャである。

図３は、ボルト装着機構７０の側面図である。
ボルト装着機構７０は、ソケット４１を回転駆動する回転駆動部４０と、回転駆動部４０のソケット４１を回転軸に沿って進退させる進退駆動部５０と、マガジン１０を回転させてヘッド２０のうちの１つを選択的にソケット４１の回転軸上に位置させる切換部３０と、を備えている。

切換部３０は、回転駆動するマガジン駆動部３１と、このマガジン駆動部３１の回転軸の先端に設けられた着脱部３２と、を備えている。
マガジン駆動部３１は、上述のように、第１移動機構７１のスライドレール７１１にスライド可能に支持されている。

着脱部３２は、いわゆるオートツールチェンジャであり、マガジン１０の着脱部１２が着脱される。
切換部３０によれば、マガジン１０の着脱部１２を切換部３０の着脱部３２に装着して、マガジン駆動部３１を駆動することにより、マガジン１０が中心を回転軸Ｙとして回転し、ヘッド２０を移動させる。

回転駆動部４０は、ソケット４１と、ソケット４１の中心軸に連結された棒状の軸部４２と、軸部４２を回転させる駆動部４３と、を備える。
駆動部４３とソケット４１との間には、ソケット４１をフローティングさせるためのスプリング４４が介装されている。
この回転駆動部４０の回転軸Ｘは、マガジン１０の回転軸Ｙに略平行となっている。

進退駆動部５０は、切換部３０に設けられ、回転駆動部４０を回転軸Ｘに沿って前進あるいは後退させる。
この進退駆動部５０は、マガジン駆動部３１に略鉛直に設けられて回転駆動部４０を案内するスライドガイド５２と、このスライドガイド５２に沿って回転駆動部４０を進退させるシリンダ機構５１と、を備える。

図４は、マガジン１０のヘッド２０が収納される部分の拡大平面図であり、図５は、マガジン１０のヘッド２０が収納される部分の拡大断面図である。この図５は、マガジン１０のヘッド収納部１１１にソケット４１が挿入された状態を示す。
マガジン１０のヘッド収納部１１１の内周面のうち正面側の３箇所には、突没可能なボール１１３を有するプランジャ１１２が設けられている。ボール１１３は、図示しないばねにより、ヘッド収納部１１１の内周面から突出する方向に付勢されている。
ヘッド収納部１１１の内周面のうちマガジン１０の背面側の位置には、ピン１１４が突出している。

ヘッド２０は、円柱形状のヘッド本体２１と、このヘッド本体２１の先端側に形成されてヘッド本体２１よりも大きな外径を有する円盤状の鍔部２２と、を備える。
ヘッド２０の先端面には、六画形状の凹部が形成されており、この凹部は、ボルトＢの頭部が嵌合するボルト保持部２３となっている。このボルト保持部２３の底面には、磁石２４が取り付けられており、この磁石２４の磁力により、ボルトＢを保持する。

鍔部２２の外周面の３箇所には、上述のプランジャ１１２のボール１１３が係合する凹部２２１が形成されている。
この凹部２２１のヘッド２０の先端側の壁面は、ヘッド２０の軸方向に略垂直な垂直面２２２であり、凹部２２１のヘッド２０の基端側の壁面は、ヘッド２０の軸方向に対して傾斜したテーパ面２２３である。

ヘッド本体２１の外周面の３箇所には、突没可能なボール２１２を有するプランジャ２１１が設けられている。ボール２１２は、図示しないばねにより、ヘッド本体２１の外周面から突出する方向に付勢されている。

回転駆動部４０のソケット４１の先端面には、凹部が形成されており、この凹部は、ヘッド２０のヘッド本体２１が嵌合して保持されるヘッド保持部４１１となっている。
このヘッド保持部４１１の内周面には、上述のプランジャ２１１のボール２１２が係合する凹部４１２が形成されている。
この凹部４１２のソケット４１の先端側の壁面は、ソケット４１の軸方向に対して傾斜したテーパ面４１３であり、凹部４１２のソケット４１の基端側の壁面は、ソケット４１の軸方向に略垂直な垂直面４１４である。
また、ソケット４１の外周面には、マガジン１０のピン１１４が嵌合するキー溝４１５がソケット４１の回転軸に沿って形成されている。

次に、上述のボルト装填装置１の動作について説明する。
まず、図６に示すように、制御装置５により、第１移動機構７１、第２移動機構７２、第３移動機構７３を制御して、ボルト装填装置１を所定の種類のボルトＢが収納されたボルト収納ケース６０に接近させ、ボルト装填装置１のソケット４１の回転軸Ｘ上にこのボルトＢが位置するように移動する。
また、切換部３０を駆動してマガジン１０を回転させ、この所定の種類のボルトＢに応じたヘッド２０を選択的にソケット４１とボルトＢとの間に配置させておく。

次に、進退駆動部５０を駆動して、ソケット４１をマガジン１０のヘッド収納部１１１に接近させる。

そして、図７に示すように、マガジン１０のヘッド収納部１１１のピン１１４にソケット４１のキー溝４１５を嵌合させながら、ソケット４１をヘッド収納部１１１に挿入する。すると、ヘッド２０のプランジャ２１１がソケット４１の凹部４１２に係合して、ソケット４１がヘッド２０を保持する。
さらに、進退駆動部５０を駆動して、ソケット４１を前進させて、このソケット４１をヘッド収納部１１１に貫通させる。このとき、ヘッド２０の凹部２２１とマガジン１０のプランジャ１１２との係合が解除されて、ヘッド２０は、マガジン１０から脱離して、ソケット４１とともにマガジン１０の下方に移動する。

その後、進退駆動部５０を駆動してヘッド２０をボルトＢに押し付けながら、回転駆動部４０の駆動部４３を駆動してヘッド２０を回転させてヘッド２０のボルト保持部２３の位相を変化させる。このとき、制御装置５により、ヘッド２０のボルトＢに対する相対距離ｄを監視する。

そして、図８に示すように、相対距離ｄが略ゼロになった場合には、ヘッド２０のボルト保持部２３の位相がボルトＢの頭部の位相に一致し、ボルトＢの頭部がボルト保持部２３に嵌合したと判定する。このようにして、ボルトＢがヘッド２０に保持される。

なお、所定時間に亘って相対距離ｄが略ゼロにならない場合には、制御装置５は、ヘッド２０のボルト保持部２３にボルトＢの頭部が嵌合していないと判定し、ソケット４１を後退させてヘッド２０をボルトＢから離した後、再びソケット４１を前進させてヘッド２０を締付部材に接近させるリトライを行う。

ボルトＢの保持が完了した後、制御装置５は、回転駆動部４０の駆動部４３の駆動を停止して、進退駆動部５０を駆動して、今度はソケット４１を後退させる。すると、ソケット４１とともにヘッド２０が後退し、ヘッド２０の凹部２２１とマガジン１０のプランジャ１１２とが係合し、ヘッド２０がマガジン１０に再び保持される。

さらに、図９に示すように、進退駆動部５０を駆動して、ソケット４１を後退させて、このソケット４１をヘッド収納部１１１から引き抜く。このとき、ヘッド２０のプランジャ２１１とソケット４１の凹部４１２との係合が解除されて、ヘッド２０がソケット４１から脱離し、ソケット４１のみが後退する。

その後、上述の動作と同じ動作を繰り返して、全てのヘッド２０にボルトＢを装填する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）マガジン１０に複数種類のヘッド２０を設けて、これらヘッド２０のそれぞれに種類に応じたボルトＢを嵌合することで、マガジン１０に複数種類のボルトＢを装填できる。

（２）各ヘッド２０にボルトＢを嵌合させる動作を繰り返すことで、マガジン１０に保持した全てのヘッド２０にボルトＢを装填する。よって、マガジンに保持した全てのヘッドに対して同時に締付部材を装填する場合に比べて、１回の動作で、１つのヘッド２０のボルト保持部２３の位相と１つのボルトＢの頭部の位相とを一致させるだけでよいので、ボルトＢをマガジン１０により確実に装填できる。

（３）ヘッド２０でボルトＢを保持する際に、ソケット４１を前進させながら回転させて、ヘッド２０をボルトＢに押し付けつつ回転させるとともに、このヘッド２０のボルトＢに対する相対距離ｄを監視する。ヘッド２０のボルト保持部２３の位相がボルトＢの頭部の位相に一致すると、ボルトＢがヘッド２０に嵌合するため、ヘッド２０のボルトＢに対する相対距離ｄが小さくなる。そこで、ヘッド２０のボルトＢに対する相対距離ｄが略ゼロになった場合には、ヘッド２０にボルトＢが嵌合したと判定する。
よって、ヘッド２０がボルトＢを保持したことを簡単に判定できるので、ボルトＢをヘッド２０に保持させる際のボルト装填装置１の誤動作を低減できる。

（４）ヘッド２０でボルトＢを保持する際に、ソケット４１の直線運動および回転運動のみでボルトＢをヘッド２０に保持させるので、ヘッド２０の動作が簡素化されるから、ボルトＢをヘッド２０に確実に保持させることができる。

（５）ヘッド２０でボルトＢを保持する際に、所定時間に亘って相対距離ｄが略ゼロにならない場合には、リトライを行う。このリトライにより、ヘッド２０にボルトＢが嵌合する確率が高くなり、ボルトＢをヘッド２０にさらに確実に保持させることができる。

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。
例えば、本実施形態では、ヘッド２０を、ボルトＢを保持する構造としたが、これに限らず、図１０に示すように、ヘッド２０Ａを、ねじを保持する構造としてもよい。すなわち、ヘッド２０Ａの先端面には、略十字形状の突出部が形成されており、この突出部は、ねじの頭部が嵌合するねじ保持部２５となっている。また、このねじ保持部２５の周囲には、磁石２６が取り付けられており、この磁石２６の磁力により、ねじを保持する。

本発明の一実施形態に係る締付部材装填方法が適用されたボルト装填装置の斜視図である。前記実施形態に係るボルト装填装置のマガジンの側面図および正面図である。前記実施形態に係るボルト装填装置のボルト装着機構の側面図である。前記実施形態に係るマガジンのヘッドが収納される部分の拡大平面図である。前記実施形態に係るマガジンのヘッドが収納される部分の拡大断面図である。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（その１）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（その２）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（その３）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（その４）である。本発明の変形例に係るヘッドの断面図および正面図である。

符号の説明

Ｂボルト（締付部材）
１０マガジン
２０、２０Ａヘッド
４１ソケット

Claims

マガジンに保持された複数のヘッドに締付部材を装填する締付部材装填方法であって、
前記ヘッドを保持可能なソケットを用いて、当該ソケットで前記複数のヘッドのうちの１つを保持する手順と、
前記ソケットを移動させて、前記ヘッドで前記締付部材を保持する手順と、
前記ソケットを移動させて、前記締付部材を保持したヘッドを前記マガジンに再び保持させる手順と、を備えることを特徴とする締付部材装填方法。
マガジンに保持された複数のヘッドに締付部材を装填する締付部材装填方法であって、
前記ヘッドを保持可能なソケットを用意し、前記複数のヘッドのうちの１つを選択して、当該選択したヘッドを前記ソケットと前記締付部材との間に配置する手順と、
前記ソケットを前記締付部材に向かって前進させて、当該ソケットで前記選択したヘッドを保持する手順と、
さらに前記ソケットを前進させて、前記ヘッドを前記マガジンから脱離させる手順と、
前記ヘッドに前記締付部材を嵌合させることで、前記ヘッドで前記締付部材を保持する手順と、
前記ソケットを後退させて、前記締付部材を保持したヘッドを前記マガジンに再び保持させる手順と、を備えることを特徴とする締付部材装填方法。
請求項２に記載の締付部材装填方法において、
前記締付部材を保持する手順では、前記ソケットを前進させながら回転させるとともに、前記ヘッドの前記締付部材に対する相対距離を監視し、当該相対距離が所定値以下になった場合には、前記ヘッドに前記締付部材が嵌合したと判定することを特徴とする締付部材装填方法。
請求項３に記載の締付部材装填方法において、
前記締付部材を保持する手順では、所定時間に亘って当該相対距離が所定値以下にならない場合には、前記ヘッドに前記締付部材が嵌合していないと判定し、前記ソケットを後退させて前記ヘッドを前記締付部材から離した後、再び前記ソケットを前進させながら回転させるリトライを行うことを特徴とする締付部材装填方法。