JP5443016B2 - ナットランナー - Google Patents

Description

本発明は、ナットランナーの改良に関する。

従来、後端部に対し、先端部が首振り可能に設けられているナットランナーが知られている（例えば、特許文献１（図１０）参照。）。
特許文献１を次図に基づいて説明する。

図９は従来の技術の基本構成を説明する図であり、ナットランナー２００には、作業者がつかむつかみ部を含む第１収納体２０１と、この第１収納体２０１に対して首振り可能に設けた第２収納体２０２と、が備えられ、この第２収納体２０２に、ソケットなどのツールを接続可能にするワーク接続部２０３が突設されている。

第１収納体２０１と第２収納体２０２とは、第１収納体２０１の側に設けたベベルギヤ２０５と、第２収納体２０２側に設けたベベルギヤ２０６とが噛み合うようにして連結されている。そして、ワーク接続部２０３を、握り部としての第２収納体２０２に首振り可能にしつつ回転力をワーク接続部２０３に伝達するようにした。

しかし、特許文献１の技術では、ワーク接続部２０３の軸方向において、ナットランナー２００の厚さは、少なくとも、ベベルギヤ２０５の外径（Ｔ）よりも厚くならざるを得ない。かかる構造をもつナットランナー２００を、例えば、自動車の車体本体とドアとの間を締結するボルトなどの着脱に利用する際、ナットランナー２００の厚さが大きくなるにしたがって、車体本体との干渉を起こすことなく、締結部にワーク接続部２０３を差し込むことが難しくなる。
ナットランナーの厚さを薄くすることができる技術があれば好適である。

特開平１０−１５８４１号公報

本発明は、工具回転軸方向の厚さを薄くすることが可能なナットランナーを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、駆動源で第１歯車を駆動し、この第１歯車に噛み合っている第２歯車を第１歯車で駆動し、この第２歯車と噛み合っている第３歯車を第２歯車で駆動し、第３歯車で駆動されるソケットに、ボルトまたはナットを取り付け、駆動源の駆動力によりボルトまたはナットを回転させるようにしたナットランナーであって、第１歯車、第２歯車及び第３歯車は、ハウジングに設けられ、このハウジングは、第１歯車に対応する位置からソケットに対応する位置まで緩やかに曲がるように延びており、第２歯車は、断面が台形形状を呈し、駆動源に対して、第３歯車は、首振り自在に接続され、ナットランナーは、多関節ロボットのアーム先端部に装着されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、第１歯車と噛み合う第２歯車は、断面が台形形状を呈しているので、この第２歯車と噛み合うように配置しソケットなどの工具に回転量を与える第３歯車の軸方向は、第１歯車の軸方向に対し傾斜させることが可能になる。つまり、工具の回転軸方向と同一の軸方向である第３歯車の軸方向が第１歯車の軸方向に対し傾斜可能になる。
この場合に、工具の回転軸方向におけるナットランナーの先端部の厚さは、第１歯車から第３歯車の厚さに依存するものとなる。

本発明によれば、第１歯車から第３歯車の各々の歯車の厚さを、薄くすることで、ナットランナーの先端部の厚さを薄くすることができる。
工具の回転軸方向において、ナットランナーを薄くすることができるので、ワーク同士の間など狭い空間に締結されているボルト、ナットへ、ワークに干渉することなく、容易にナットランナーを接近させ、ボルトまたはナットを締結し、または緩めることが可能になる。

また、駆動源に対して、第３歯車は、首振り自在に接続されている。第３歯車はソケットに連結されており、このソケットに近い場所で、駆動源にソケットを首振り可能に構成したので、ボルトナットの位置合わせが容易に行え、位置合わせに要する時間を短縮することが可能になる。加えて、締結部材への位置合わせ精度を高めることができる。

さらに、ナットランナーは、多関節ロボットのアーム先端部に装着されている。
従来、例えば、車体本体とドアの間に設けられているボルトまたはナットの着脱は、狭い場所で行われるため、ナットランナーとワークとの干渉が起こり易い。この場合に、従来のナットランナーでは、工具軸方向の厚さを薄くしつつ先端部を後端部に対し傾斜させて形成することは困難であった。このため、通常は、ワークとナットランナーの干渉が発生していた。この場合に、ワークに傷などが付かないようにするため、作業は通常、人手で行われる場合が多かった。

この点、前記ナットランナーを多関節ロボットに装着することで、自動車の車体本体とドアの間にナットランナーを差し込めるようになり、締結されるボルトまたはナットの着脱を自動化することができる。自動化により、省人化を図ることが可能になる。

本発明に係るナットランナーを、自動車の車体本体とドアとを締結する締結部材を取り外すことを説明する斜視図である。 本発明に係るナットランナーの斜視図である。 本発明に係るナットランナーの側面図である。 本発明に係るナットランナーの正面図である。 本発明に係るナットランナーの要部断面図である。 本発明に係るナットランナーの作用説明図である。 図６の７矢視図である。 本発明に係るナットランナーの実施例図および比較例図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

自動車の製造ラインでは、塗装ラインから塗装が完了した塗装済の車体本体に取り付けられているドアは、いわゆる総組立ラインに入る前に、一旦、取り外される場合がある。車体本体からドアが取り外される主な理由は、ドアへガラス、内装材、モール、その他のぎ装部品の取り付けにおいて、ドアを車体本体から取り外して行った方が、ドアを車体本体から取り外して行なわない場合に較べて取り付けに係る作業性が高いためである。

この場合に、車体本体からドアを取り外す作業が必要になる。車体本体からドアを取り外すためには、車体本体とドアの間の隙間に工具を差し込み車体本体とドアとの間を締結している締結部材を取り外す必要がある。
以下、本発明のナットランナー利用して、車体本体からドアを取り外す作業について説明する。

図１において、ナットランナー１０は、多関節ロボットのアーム先端部１１に装着されている。そして、アーム先端部１１に装着されているナットランナー１０を車体本体１２とドア１３との間に差し込み、ボルトを緩める。

図中、先ず、実線で示されているように、ドア１３の上部支持部にナットランナー１０を差し込み締結部材を緩め、取り外した後、図想像線で示されているように、ドア１３の下部支持部にナットランナー１０を移動させ、締結部材を緩め、取り外すことで、ドア１３を車体本体１２から取り外すことが可能になる。
以下、かかるボルト取り外し作業を可能にするナットランナー１０の構造につき、詳しく説明する。

図２において、ナットランナー１０には、ロボットのアーム先端部１１に水平方向に首振り可能に第１ハウジング２１が設けられ、この第１ハウジング２１に回動可能に第２ハウジング２２が延びており、この第２ハウジング２２から先端部にボルトまたはナットに係合され回転させるソケット２４を備えた第３ハウジング２３が延びている。ソケット２４は、ナットランナーの先端部２６に配置されている。次図以降で、ナットランナー１０の回転力伝達機構について説明する。

図３〜図４において、ロボットのアーム先端部１１に、駆動源２９が設けられ、この駆動源２９から駆動側の第１軸３１が延びており、この第１軸３１の先端に第１ギヤ４１が取り付けられ、この第１ギヤ４１と直角に配置され第１ギヤ４１と噛み合う第２ギヤ４２およびその回転軸としての第２軸３２が設けられ、第２ギヤ４２と直角に配置され第２ギヤ４２と噛み合う前第３ギヤ４３およびその回転軸としての第３軸３３が設けられ、この第３軸３３の先端部に後第３ギヤ４４が取り付けられ、この後第３ギヤ４４と直角に配置され噛み合う前第４ギヤ４５およびその回転軸としての第４軸３４が設けられ、この第４軸３４に取り付けた後第４ギヤ４６およびこの後第４ギヤ４６と噛み合い、後第４ギヤ４６に対しナットランナーの先端部２６の側に配置した第５ギヤ４７およびその回転軸としての第５軸３５が設けられ、第５ギヤ４７と噛み合い第５ギヤ４７に対しナットランナーの先端部２６の側に第６ギヤ４８およびその回転軸としての第６軸３６が配置され、この第６ギヤ４８と噛み合い、第３ハウジング２３に収納されるとともにナットランナーの先端部２６に向け順に歯車列としての第１歯車５１、第２歯車５２、第３歯車５３が配置され、第３歯車５３にボルトの頭を係合可能にしたソケット２４が配置されている。

第１ギヤ４１〜第２ギヤ４２は、各々べべルギヤを利用して噛み合わせることで、ロボットのアーム先端部１１に対して第１ハウジング２１は水平方向に首振り可能となっている。加えて、後第３ギヤ４４と前第４ギヤ４５は、各々べべルギヤを利用して噛み合わせることで、第１ハウジング２１に対して第２ハウジング２２は第３軸３３周りに回動可能となっている。

したがって、上記構成により、ナットランナーの先端部２６に配置されている第３歯車５３は、駆動源２９に対して首振り自在に接続されていることになる。
図中、５５ａ〜５５ｃは軸受部、５６は第１ハウジング２１に設けられ第２ハウジング２２と摺動する摺動面である。

図５において、ナットランナーの先端部２６を構成する第３ハウジング２３の断面が示されており、第３ハウジング２３は、歯車が収納されるホルダ部６１と、このホルダ部６１に蓋をする蓋部６２と、からなる。

ホルダ部６１に、ナットランナーの先端部２６に向け、この順に、第６ギヤ４８の回転中心となるギヤ支軸６９と、第１歯車５１の回転中心となる第１支軸７１と、第２歯車５２の回転中心となる第２支軸７２とが配置され、第３歯車の一端７３を回転自在に支持する一方の回転支持部７５が設けられている。

ホルダ部の底面７８に、ナットランナーの先端部２６に向け、この順に、前凹部７９と第１凹部８１と第２凹部８２と、が形成されており、前凹部７９にギヤ支軸６９の一端が係合され、第１凹部８１に第１支軸７１の一端が係合され、第２凹部８２に第２支軸７２の一端が係合され、一方の回転支持部７５に第３歯車５３が係合されている。

蓋部６２の内側を形成している内面８３に、ナットランナーの先端部２６に向け、この順に、前蓋凹部８５と第１蓋凹部８６と第２蓋凹部８７と、が形成されており、前蓋凹部８５にギヤ支軸６９の他端が係合され、第１蓋凹部８６に第１支軸７１の他端が係合され、第２蓋凹部８７に第２支軸７２の他端が係合され、他方の回転支持部７６に第３歯車５３の他端が係合されている。

図中、８８ａ〜８８ｄはニードルベアリングである。上記各歯車、ギヤ、支軸およびニードルベアリングは、ホルダ部６１内に収納され、蓋部６２によって蓋をされることで収納されている。

第３歯車５３には、ボルトの頭などの締結部材１１７が係合可能なソケット２４が形成されており、このソケット２４にボルトなどを係合して回転可能なように構成した。
第２歯車５２は、断面が台形形状を呈している部材であって、台形形状を呈する第２歯車５２と駆動側歯車である第１歯車５１の噛み合い状態と、第２歯車５２によって駆動される第１歯車５１の噛み合い状態は、いずれも点接触となる。

第２歯車５２と噛み合う歯車との噛み合い状態が問題となるが、このような台形形状を呈する歯車を有しているナットランナーを、上述したドアを取り外すために利用するときは、ボルトをゆるめる作業となる。ボルトをゆるめる作業では、一時的に歯車に力がかかるだけであり、第１歯車５１〜第３歯車５３の耐久性の点で支障はない。

図３に戻って、第２歯車５２は、断面が台形形状を呈している。第１歯車の軸１１１と第３歯車の軸１１３とのなす曲がり角の値（θ）は、１５°である。
本実施例において、曲がり角の値（θ）は、１５°であるが、１５°以外の角度に設定することは差し支えない。

以上に述べたナットランナーの作用を次に述べる。
図６および図７において、ナットランナーの先端部２６が車体本体１２とドア１３の間に形成される空間１１４に、ドア１３と車体本体１２の双方に干渉することなく差し込むことができ、ドアヒンジ１１６とドア１３との間を締結する締結部材１１７と係合可能であり、且つ、締結部材１１７を緩め、この締結部材１１７を締付穴１１９から抜き、車体本体１２とナットランナー１０が干渉することなく、締付穴１１９からナットランナーの先端部２６を離間させることができる。

また、ナットランナー１０の幅方向長さ（Ｗ）は、第３歯車（図５の符号５３）の外径（Ｄ）と大きく変わるものではないので、第３歯車の外径（Ｄ）を所定の値に選択することで、ヒンジ部に設けた上部材の上面１２１にナットランナーの側面１２３が干渉することなく締結部材１１７にナットランナー１０をセットすることができる。

図２〜図３を併せて参照して、駆動源２９に対して、第３歯車５３は、首振り自在に接続されている。第３歯車５３はソケット２４に連結されており、このソケットに近い場所で、駆動源２９にソケット２４を首振り可能に構成したので、ボルトナットの位置合わせが容易に行え、位置合わせに要する時間を短縮することが可能になる。加えて、締結部材への位置合わせ精度を高めることができる。

図８（ａ）において、実施例が示されており、ナットランナーの先端部２６は、後端部２７に対し傾斜されている。このため、ナットランナーの側面１２３としてのホルダ部６１は、車体本体１２と干渉することなく、車体本体１２とドア１３の間に形成される空間１１４にナットランナーの先端部２６を差し込むことができ、締結部材１１７を緩め、取り外すことができる。

図８（ｂ）において、比較例が示されており、ナットランナーの先端部２６Ｂは、後端部２７Ｂに対し傾斜することなく真直ぐに配置されている。このため、図ハッチング（Ｈ）で示した部分が車体本体１２と干渉する。

図３を併せて参照して、本発明のナットランナー１０によれば、第１歯車５１と噛み合う第２歯車５２は、断面が台形形状を呈しているので、この第２歯車５２と噛み合うように配置しソケット２４などの工具に回転量を与える第３歯車５３の軸方向は、第１歯車５１の軸方向に対し傾斜させることが可能になる。

加えて、第２歯車の軸１１２に対し第３歯車の軸１１３を非平行にしたので、ナットランナー１０における工具としてのソケット２４の回転軸方向の厚さ（Ｔ１）を薄くすることができる。
ナットランナー１０を薄くすることができるので、ワークである車体本体１２やドア１３に干渉することなく、ワーク同士の間の狭い空間１１４に締結されているボルト、ナットに、容易にナットランナーの先端部２６を構成する第３ハウジング２３を接近させ、ボルトまたはナットを締結しまたは緩めることが可能になる。

本実施例では、第１歯車の軸１１１と第３歯車の軸１１３とのなす曲がり角の値（θ）は１５°に設定されている。かかる曲がり角であれば、例えば、自動車の車体本体とドアとの間に設けられ、ドアを車体本体に取り付けるボルトの締め付けまたはゆるめる作業をハウジングを車体本体とドアに干渉させることなく行うことができる。

図１を併せて参照して、ナットランナー１０は、多関節ロボットのアーム先端部１１に装着されている。
従来、例えば、車体本体とドアの間に設けられているボルトまたはナットの着脱は、狭い場所で行われるため、ナットランナーとワークとの干渉が起こり易く、通常は、人手にて行われる場合が多かった。

この点、ナットランナー１０を多関節ロボットのアーム先端部１１に装着することで、自動車の車体本体１２とドア１３の間にナットランナー１０を容易に差し込めるようになり、締結されるボルトまたはナットの着脱を自動化することができる。自動化により、省人化を図ることが可能になる。つまり、本発明に係るナットランナー１０を利用すれば、人手を介することなく自動で車体本体１２からドア１３が取り外しをすることが可能になる。

本発明のナットランナーは、自動車の製造ラインにおいて、ボディ本体からドアを取り外す作業に利用すると好適なものである。

１０…ナットランナー、１１…多関節ロボットのアーム先端部、２９…駆動源、５１…第１歯車、５２…第２歯車、５３…第３歯車。

Claims (1)

1. 駆動源で第１歯車を駆動し、この第１歯車に噛み合っている第２歯車を前記第１歯車で駆動し、この第２歯車と噛み合っている第３歯車を前記第２歯車で駆動し、前記第３歯車で駆動されるソケットに、ボルトまたはナットを取り付け、前記駆動源の駆動力により前記ボルトまたはナットを回転させるようにしたナットランナーであって、
   前記第１歯車、前記第２歯車及び前記第３歯車は、ハウジングに設けられ、
   このハウジングは、前記第１歯車に対応する位置から前記ソケットに対応する位置まで緩やかに曲がるように延びており、
   前記第２歯車は、断面が台形形状を呈し、
   前記駆動源に対して、前記第３歯車は、首振り自在に接続され、
   前記ナットランナーは、多関節ロボットのアーム先端部に装着されていることを特徴とするナットランナー。

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