JP5351589B2 - 部材着脱装置および部材着脱方法 - Google Patents

Description

本発明は、部材着脱装置および部材着脱方法に関する。詳しくは、所定箇所に部材を取り付ける部材着脱装置および部材着脱方法に関する。

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、一連の動作で６本までのねじを締め付けることが可能であり、６個の締付ソケットを有しかつこれら締付ソケットのうちの１つを選択的に所定位置に位置させるソケット切換機構と、回転駆動する締付ナットランナと、この締付ナットランナを所定位置に位置する締付ソケットに対して進退させるフィード機構と、を備える。各締付ソケットは、それぞれ、１本のねじを保持している。
そして、このねじ締付装置によれば、まず、ソケット切換機構を駆動して６個の締付ソケットの中から選択した１つを所定位置に位置させる。次に、フィード機構を駆動して締付ナットランナを選択した締付ソケットに連結する。次に、締付ナットランナを駆動して締付ソケットを回転させて、締付ソケットに保持されたねじを締め付ける。この動作を、６本のねじのそれぞれについて順番に実行する。

特開２００８−１４２８２４号公報

しかしながら、以上のねじ締付装置では、締付ナットランナは進退移動するのみであるため、締付ナットランナを締付ソケットに連結すると、この締付ソケットを回転移動することはできない。
よって、ねじを締付箇所に差し込む際、ねじを保持した状態での動きが制限されるため、ねじの締付箇所に対する相対位置を微調整できず、正確な位置合わせができない場合がある。

本発明は、部材を保持した状態での動きの自由度が高い部材着脱装置および部材着脱方法を提供することを目的とする。

本発明の部材着脱装置（例えば、後述の締付装置１）は、部材（例えば、後述のねじＳ）が着脱可能な部材着脱手段（例えば、後述の締付部３０）と、当該部材着脱手段を所定軸（例えば、後述の所定軸Ｘ）に沿った方向に進退させる進退手段（例えば、後述の進退機構２０）と、当該進退手段を回転させることで、前記部材着脱手段を前記所定軸上に移動する切替手段（例えば、後述のアーム１０の先端フランジ部１２）と、当該切替手段を移動する移動手段（例えば、後述のアーム１０）と、当該移動手段に回転可能に設けられ、前記部材着脱手段に接続可能な押出手段（例えば、後述の押出部４０）と、当該押出手段が前記所定軸上に位置した状態で、当該押出手段を前記移動手段に固定可能なロック手段（例えば、後述のロック機構５０）と、を備え、前記ロック手段により前記押出手段を前記移動手段に固定するとともに、前記切替手段により前記部材着脱手段を前記所定軸上に配置し、次に、前記進退手段により前記部材着脱手段を前記所定軸に沿って後退させて、当該部材着脱手段を前記押出手段に接続し、次に、前記ロック手段を解除するとともに、前記進退手段により前記部材着脱手段をさらに後退させて、前記押出手段で前記部材着脱手段を押し出すことを特徴とする。

この発明によれば、部材着脱手段を押出手段に接続した後、ロック手段を解除した。すると、押出手段が回転可能となるので、切替手段により進退手段を回転させると、この回転に伴って、部材着脱手段および押出手段も回転することになる。
よって、部材を取付箇所に取り付ける際に、切替手段により部材着脱手段および押出手段を回転させることで、部材を保持した状態での動きの自由度が高くなるので、部材の取付箇所に対する位置を微調整でき、部材の正確な位置合わせが可能となる。

この場合、前記部材着脱手段を複数備え、当該複数の部材着脱手段は、前記所定軸を通る円の円周上に配置されていることが好ましい。

この発明によれば、複数の部材着脱手段を、所定軸を通る円の円周上に配置した。よって、切替手段により進退手段を回転させるだけで、複数の部材着脱手段のうちの選択した１つを、容易に所定軸上に位置させて、この選択した部材着脱手段で保持した部材を取り付けできる。

この場合、前記部材は、ねじ構造を有し、前記部材着脱手段は、前記部材を保持して回転可能な回転手段（例えば、後述の回転部３２）を有し、前記押出手段は、前記回転手段を回転させることで、前記部材を締め付ける回転駆動手段（例えば、後述の回転駆動部４２）を有することが好ましい。

この発明によれば、部材着脱手段に回転手段を設け、押出手段に回転駆動手段を設けて、この回転駆動手段により回転手段を回転させることで、部材を締め付けた。よって、部材着脱装置により、ねじを締め付けることができる。

本発明の部材着脱方法は、部材が着脱可能な部材着脱手段と、当該部材着脱手段を所定軸に沿った方向に進退させる進退手段と、当該進退手段を回転させることで、前記部材着脱手段を前記所定軸上に移動する切替手段と、当該切替手段を移動する移動手段と、当該移動手段に回転可能に設けられ、前記部材着脱手段に接続可能な押出手段と、当該押出手段が前記所定軸上に位置した状態で、当該押出手段を前記移動手段に固定可能なロック手段と、を設け、前記ロック手段により前記押出手段を前記移動手段に固定するとともに、前記切替手段により前記部材着脱手段を前記所定軸上に配置する工程と、前記進退手段により前記部材着脱手段を前記所定軸に沿って後退させて、当該部材着脱手段を前記押出手段に接続する工程と、前記進退手段により前記部材着脱手段をさらに後退させて、前記押出手段で前記部材着脱手段を押し出す工程と、前記ロック手段を解除する工程と、を有することを特徴とする。

この場合、前記部材は、ねじ構造を有し、前記部材着脱手段は、前記部材を保持して回転可能な回転手段を有し、前記押出手段は、前記回転手段を回転させることで、前記部材を締め付ける回転駆動手段を有し、前記押出手段で前記部材着脱手段を押し出す工程では、前記回転駆動手段により、前記回転手段を押し出し、前記ロック手段を解除する工程の後に、前記回転駆動手段を駆動して、前記回転手段を回転させて、前記部材を締め付ける工程をさらに備えることが好ましい。

本発明によれば、部材着脱手段を押出手段に接続した後、ロック手段を解除した。すると、押出手段が回転可能となるので、切替手段により進退手段を回転させると、この回転に伴って、部材着脱手段および押出手段も回転することになる。よって、部材を取付箇所に取り付ける際に、切替手段により部材着脱手段および押出手段を回転させることで、部材の取付箇所に対する位置を微調整できるので、部材を短時間で取り付けできる。

本発明の一実施形態に係る部材着脱装置の概略を示す斜視図である。 前記実施形態に係る部材着脱装置のロック手段の断面図である。 前記実施形態に係る部材着脱装置の動作を説明するための斜視図（その１）である。 前記実施形態に係る部材着脱装置の動作を説明するための斜視図（その２）である。 前記実施形態に係る部材着脱装置の動作を説明するための斜視図（その３）である。 前記実施形態に係る部材着脱装置の動作を説明するための斜視図（その４）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部材着脱装置としての締付装置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、ねじ構造を有する部材としてのねじＳを締め付ける装置である。

この締付装置１は、ねじＳが着脱可能な５個の部材着脱手段としての締付部３０と、これら締付部３０を所定軸Ｘに沿って進退させる進退手段としての進退機構２０と、進退機構２０を回転させることで、締付部３０を所定軸Ｘ上に移動させる切替手段としてのアーム１０と、このアーム１０の最先端の腕部１１に回転可能に設けられ、締付部３０に接続可能な押出手段としての押出部４０と、この押出部４０をアーム１０の最先端の腕部１１に固定可能なロック手段としてのロック機構５０と、これらを制御する制御装置６０と、を備えている。

アーム１０は、多軸アームであり、互いに関節で連結された複数の腕部により構成されて、制御装置６０により制御される。
このアーム１０の最先端の腕部１１は、先端フランジ部１２を有しており、この先端フランジ部１２を回転軸Ｙで回転させる。所定軸Ｘは、この回転軸Ｙに対して平行である。さらに、このアーム１０は、関節を制御することにより、先端フランジ部１２を３次元空間上の任意の位置に移動する。

進退機構２０は、アーム１０の先端フランジ部１２に設けられており、制御装置６０により制御される。
この進退機構２０は、円筒形状のホルダ２１と、このホルダ２１を所定軸Ｘに沿って進退させるシリンダ機構２２と、ホルダ２１の進退移動を案内する一対のスライドガイド２３と、を備える。

ホルダ２１の中心軸は、回転軸Ｙに一致している。上述の５個の締付部３０は、このホルダ２１の外周面に沿って所定間隔おきに配置される。つまり、回転軸Ｙを中心としかつ所定軸Ｘ上を通る円の円周上に配置される。
よって、アーム１０の先端フランジ部１２が回転軸Ｙで回転することで、ホルダ２１が回転し、回転軸Ｙを中心としかつ所定軸Ｘ上を通る円の円周に沿って、５個の締付部３０が移動する。これにより、５個の締付部３０のうちの１つを選択的に所定軸Ｘ上に移動できる。

シリンダ機構２２は、ホルダ２１に取り付けられたピストンロッド２２１と、アーム１０の先端フランジ部１２に設けられてピストンロッド２２１を進退させるシリンダ２２２と、を備える。

一対のスライドガイド２３は、ホルダ２１に取り付けられたスライドビーム２３１と、シリンダ機構２２のシリンダ２２２に設けられてスライドビーム２３１が収納されるスライドガイド２３２と、を備える。
一対のスライドガイド２３は、スライドビーム２３１がスライドガイド２３２内を摺動することで、ホルダ２１の進退移動を案内する。

この進退機構２０によれば、シリンダ機構２２を駆動することにより、ホルダ２１を所定軸Ｘに沿った方向に進退できる。

５個の締付部３０は、それぞれ、所定軸Ｘに略平行に延びており、ホルダ２１に回転可能に支持されている。この締付部３０は、ホルダ２１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。

回転部３２は、軸部３４と、ガイド部３５と、ビット部３６と、スプリング３７と、を備える。
軸部３４の基端側には、上述の押出部４０が連結可能となっている。

ガイド部３５は、円筒形状であり、このガイド部３５の基端側には、軸部３４の先端側が連結されている。これにより、軸部３４の回転力は、このガイド部３５に伝達される。

ビット部３６の基端側は、ガイド部３５の先端側に遊嵌状態で連結され、フローティング可能となっている。このビット部３６は、このガイド部３５の回転に対して従回転する。

ビット部３６の先端側には、凹部が形成されており、この凹部は、ねじＳを保持するソケット３６１となっている。このソケット３６１の底面には、磁石が設けられている。
ねじＳは、ソケット３６１に嵌合して、磁石の磁力により保持される。これにより、ねじＳは、ソケット３６１に着脱自在となっている。

スプリング３７は、ガイド部３５の外周面に設けられ、ビット部３６をガイド部３５に対して前進方向に付勢する。

この回転部３２では、ソケット３６１に軸方向の押圧力が作用しても、ビット部３６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。そして、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３６は原位置に復帰する。

押出部４０は、ホルダ２１の後方（図１中下方）に配置され、腕部１１に回転自在に設けられた押出部本体４１と、この押出部本体４１に設けられた回転駆動部４２と、を備えている。
押出部本体４１は、回転軸Ｙで回転可能であり、これにより、回転駆動部４２は、回転軸Ｙを中心としかつ所定軸Ｘ上を通る円の円周に沿って移動する。
回転駆動部４２は、締付部３０の回転部３２の基端側に接続可能な形状となっている。回転駆動部４２の回転軸は、ホルダ２１の回転軸である回転軸Ｙに略平行である。この回転駆動部４２は、締付部３０の回転部３２に接続した状態で駆動されることにより、回転部３２を回転させて、ねじＳを締め付ける。

図２は、ロック機構５０の断面図である。
ロック機構５０は、押出部４０をアーム１０の最先端の腕部１１に対して固定可能である。このロック機構５０は、押出部４０の押出部本体４１に設けられてピストン５１を進退させるシリンダ機構５２と、腕部１１に設けられてピストン５１の先端が嵌合する嵌合部５３と、を備える。
ロック機構５０によれば、押出部４０の回転駆動部４２が所定軸Ｘ上に位置した状態で、シリンダ機構５２を駆動してピストン５１を前進させると、このピストン５１の先端が嵌合部５３に嵌合して、これにより、押出部４０の押出部本体４１を腕部１１に対して固定できる。

以上の締付装置１は、以下のように動作する。
初期状態では、図１に示すように、５個の締付部３０のうちの１つここでは締付部３０Ａで保持したねじＳの締め付け作業が完了した状態とする。
この状態では、押出部４０の回転駆動部４２が所定軸Ｘ上に位置しており、ロック機構５０により、この押出部４０は、腕部１１に対して固定されている。
また、締付部３０Ａが所定軸Ｘ上に位置して、進退機構２０によりホルダ２１が後退して、押出部４０の回転駆動部４２が締付部３０Ａの回転部３２に連結され、締付部３０Ａは、この回転駆動部４２により押し出されている。

まず、図３に示すように、進退機構２０のシリンダ機構２２を駆動してホルダ２１を前進させる。すると、スプリング３３の復元力により、回転部３２が後退して、原位置に復帰する。そして、さらにホルダ２１をさらに前進させる。すると、押出部４０の回転駆動部４２と回転部３２との連結が解除される。

次に、図４に示すように、アーム１０の先端フランジ部１２を回転させて、回転軸Ｙを中心としてホルダ２１を回転させ、図５に示すように、締付部３０Ａに隣接する締付部３０Ｂを所定軸Ｘ上に位置させる。

次に、図６に示すように、進退機構２０を駆動してホルダ２１を後退させることで、締付部３０Ｂを所定軸Ｘに沿って後退させ、締付部３０Ｂの回転部３２を押出部４０の回転駆動部４２に接続する。そして、ホルダ２１をさらに後退させる。すると、押出部４０の回転駆動部４２によって回転部３２が押し出され、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、ロック機構５０による押出部４０の腕部１１に対する固定を解除する。すると、押出部４０の回転駆動部４２は、締付部３０Ｂとともに、回転軸Ｙを中心とする円の円周に沿って移動自在となる。

次に、アーム１０を制御して締付部３０Ｂを締付箇所に接近させ、締付部３０Ｂで保持したねじＳを締付箇所に当てて、回転駆動部４２を回転駆動して、締付部３０Ｂの回転部３２を回転させて、ねじＳを締め付ける。
このとき、アーム１０の先端フランジ部１２を僅かに回転させて、図６中白矢印で示すように、締付部３０Ｂの位置を僅かに移動することで、ねじＳの締付箇所に対する相対位置を調整する。

このように締付部３０Ｂで保持したねじＳを締め付けた状態では、回転駆動部４２および締付部３０Ｂは、所定軸Ｘ上から外れている場合がある。
そこで、次に、押出部４０の回転駆動部４２を回転駆動して、締付部３０Ｂの回転部３２を回転させて、回転駆動部４２および締付部３０Ｂを所定軸Ｘ上に再び配置する。
そして、ロック機構５０により、この押出部４０を腕部１１に固定する。

以上の動作を繰り返すことにより、５個の締付部３０に保持した全てのねじＳを、締付箇所に締め付ける。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）締付部３０を押出部４０に接続した後、ロック機構５０を解除した。すると、押出部４０が回転可能となるので、アーム１０の先端フランジ部１２により進退機構２０を回転させると、この回転に伴って、締付部３０および押出部４０も回転することになる。
よって、ねじＳを締付箇所に締め付ける際に、アーム１０の先端フランジ部１２により締付部３０および押出部４０を回転させることで、ねじＳを保持した状態での動きの自由度が高くなるので、ねじＳの締付箇所に対する位置を微調整でき、ねじＳの正確な位置合わせが可能となる。よって、信頼性の高い締め付けができる。

（２）複数の締付部３０を、所定軸Ｘを通る円の円周上に配置した。よって、アーム１０の先端フランジ部１２により進退機構２０を回転させるだけで、複数の締付部３０のうちの選択した１つを、容易に所定軸Ｘ上に位置させて、この選択した締付部３０で保持したねじＳを締め付けることができる。

（３）締付部３０に回転部３２を設け、押出部４０に回転駆動部４２を設けて、この回転駆動部４２により回転部３２を回転させることで、ねじＳを締め付けた。よって、締付装置１により、ねじＳを締め付けることができる。

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。

Ｓ ねじ（部材）
Ｘ 所定軸
１ 締付装置（部材着脱装置）
１０ アーム（移動手段）
１２ 先端フランジ部（切替手段）
２０ 進退機構（進退手段）
３０、３０Ａ、３０Ｂ 締付部（部材着脱手段）
３２ 回転部（回転手段）
４０ 押出部（押出部）
４２ 回転駆動部（回転駆動手段）
５０ ロック機構（ロック手段）

Claims (5)

1. 部材が着脱可能な複数の部材着脱手段と、
   前記複数の部材着脱手段を所定軸又は前記所定軸に略平行な軸に沿った方向に進退させる進退手段と、
   当該進退手段を回転させることで、前記所定軸上に配置する部材着脱手段を切り替える切替手段と、
   当該切替手段を移動する移動手段と、
   当該移動手段に回転可能に設けられ、前記部材着脱手段に接続可能な押出手段と、
   当該押出手段が前記所定軸上に位置した状態で、当該押出手段を前記移動手段に固定可能なロック手段と、を備え、
   前記ロック手段により前記押出手段を前記移動手段に固定するとともに、前記切替手段により前記部材着脱手段を前記所定軸上に配置し、次に、前記進退手段により前記部材着脱手段を前記所定軸に沿って後退させて、当該部材着脱手段を前記押出手段に接続し、次に、前記進退手段により前記部材着脱手段をさらに後退させて、前記押出手段で前記部材着脱手段を押し出し、次に、前記ロック手段を解除することを特徴とする部材着脱装置。
2. 請求項１に記載の部材着脱装置において、
   前記部材着脱手段を複数備え、
   当該複数の部材着脱手段は、前記所定軸を通る円の円周上に配置されていることを特徴とする部材着脱装置。
3. 請求項２に記載の部材着脱装置において、
   前記部材は、ねじ構造を有し、
   前記部材着脱手段は、前記部材を保持して回転可能な回転手段を有し、
   前記押出手段は、前記回転手段を回転させることで、前記部材を締め付ける回転駆動手段を有することを特徴とする部材着脱装置。
4. 部材が着脱可能な複数の部材着脱手段と、
   前記複数の部材着脱手段を所定軸又は前記所定軸に平行な軸に沿った方向に進退させる進退手段と、
   当該進退手段を回転させることで、前記所定軸上に配置する部材着脱手段を切り替える切替手段と、
   当該切替手段を移動する移動手段と、
   当該移動手段に回転可能に設けられ、前記部材着脱手段に接続可能な押出手段と、
   当該押出手段が前記所定軸上に位置した状態で、当該押出手段を前記移動手段に固定可能なロック手段と、を設け、
   前記ロック手段により前記押出手段を前記移動手段に固定するとともに、前記切替手段により前記部材着脱手段を前記所定軸上に配置する工程と、
   前記進退手段により前記部材着脱手段を前記所定軸に沿って後退させて、当該部材着脱手段を前記押出手段に接続する工程と、
   前記進退手段により前記部材着脱手段をさらに後退させて、前記押出手段で前記部材着脱手段を押し出す工程と、
   前記ロック手段を解除する工程と、を有することを特徴とする部材着脱方法。
5. 請求項４に記載の部材着脱方法において、
   前記部材は、ねじ構造を有し、
   前記部材着脱手段は、前記部材を保持して回転可能な回転手段を有し、
   前記押出手段は、前記回転手段を回転させることで、前記部材を締め付ける回転駆動手段を有し、
   前記押出手段で前記部材着脱手段を押し出す工程では、前記回転駆動手段により、前記回転手段を押し出し、
   前記ロック手段を解除する工程の後に、前記回転駆動手段を駆動して、前記回転手段を回転させて、前記部材を締め付ける工程をさらに備えることを特徴とする部材着脱方法。
   

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