JP7468369B2 - 締結装置 - Google Patents

Description

本発明は、締結装置に関する。

従来、ボルト等のネジの自動装填に関する技術において、ネジを１つずつ保持して移動させ、締結用の回転軸の上方でネジを解放することにより、ネジを落下させて回転軸の先端に供給する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

上述の技術においては、ネジを移動させるための動力と、締結用の回転軸を移動させるための動力とを、個々に備えている。また、ネジを保持してから解放するまでの間に、ネジを三次元的に移動させている。

特開２０１９－０７２７８２号公報

近接した駆動部に複数の駆動源を要し、またネジを三次元的に移動させる必要がある構成は、装置を複雑化させ、小型化を困難にしてしまう。また。ネジを三次元的に移動させる必要があると、その工程に要する時間が長くなりがちである。これらの点において、従来の構成には改善の余地がある。

本発明は、ネジを移動させるための動力を、締結用の回転軸を移動させるための動力と兼用でき、且つ、ネジの把持から解放までの動きを単純にした締結装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の締結装置は、ネジを把持可能な把持部と、案内部と、締結部と、伝達部と、を備える。案内部は、前記把持部を直線的に往復可能に案内し、前記把持部が把持しているネジを第１位置にて１つずつ解放する。締結部は、前記第１位置の下方に位置する第２位置と当該第２位置より高い第３位置との間で昇降可能であって、前記第２位置にて前記第１位置から落下するネジを受け止め、前記第３位置にてネジを対象に締結する回転軸を有する。伝達部は、前記締結部の昇降動作をリンク機構で伝達して前記把持部を往復移動させる。

本発明によれば、ネジを移動させるための動力を、締結用の回転軸を移動させるための動力と兼用でき、且つ、ネジの把持から解放までの動きを単純にした締結装置を提供することができる。

図１は、実施形態の締結装置が備える把持部および案内部の外観および構造を主に示す斜視図である。 図２は、把持部の構造を示す正面図である。 図３は、把持部および案内部の構成や動作を概略的に示す平面図である。 図４は、把持部および案内部の構成や動作を概略的に示す平面図である。 図５は、把持部および案内部の構成や動作を概略的に示す平面図である。 図６は、案内部、締結部および伝達部の構成や動作を概略的に示す側面図である。 図７は、案内部、締結部および伝達部の構成や動作を概略的に示す側面図である。 図８は、案内部、締結部および伝達部の構成や動作を概略的に示す側面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る締結装置の実施形態を詳細に説明する。図１は、実施形態の締結装置１が備える把持部１０および案内部２０の外観および構造を主に示す斜視図である。なお、以下の説明の便宜のため、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸から構成される直交座標系を図に添える。図中、矢印の指し示す方向が正方向で、その逆が負方向である。Ｘ軸方向は、締結装置１の前後方向である。Ｙ軸方向は、締結装置１の幅方向である。Ｚ軸方向は、締結装置１の高さ方向である。

締結装置１は、不図示のハンガに吊り下げられた車体（ボディ）に部品を組み付ける際に、車体の下方から、ネジの一例であるナット（またはボルト）を締め付けるために用いられる装置である。締結装置１は、把持部１０、案内部２０、締結部５０、供給部４０、伝達部６０などを備えている。

供給部４０は、複数のナット９０を、そのネジ部の軸方向がＺ軸方向に略沿う向きに、Ｘ軸方向に略沿って並んだ状態で保持し、Ｘ軸の正方向に向かって順次繰り出す。把持部１０は、供給部４０から繰り出されたナット９１，９２を、その外周面から挟むことで把持する。案内部２０は、把持部１０を、Ｘ軸方向に略沿って往復移動可能に、案内する。締結部５０は、把持部１０が落下させたナット９１を受け止め、対象に締結する。伝達部６０は、締結部５０の昇降動作を、リンク機構で伝達することにより、把持部１０を矢印Ａが示す方向に往復移動させる。

このような構成の締結装置１において、把持部１０は、案内部２０の案内によりＸ軸方向に往復移動可能であって、締結部５０の動作が伝達部６０を介して伝達されることにより、締結部５０の動作に連動して移動する。また、把持部１０は、Ｘ軸正方向の移動の最下流位置（第１位置）において、把持しているうち最も下流側のナット９１を解放する。

これにより、供給部４０が繰り出したナット９０は、把持部１０で把持されて、締結部５０の下降動作に伴い第１位置に搬送される。また、把持部１０は、締結部５０の上昇動作に伴い第１位置から退避すなわちＸ軸負方向に沿って移動して、供給部４０からナット９０を受け取る。

把持部１０は、一対の搖動部１１、回動軸１２、摺動軸１３、チャック爪１４、２面保持ブロック１４１（図２参照）、ブロック１５等を備えている。ここで、図２は、把持部１０の構造を示す正面図である。第１位置における一対のブロック１５は、締結部５０のソケット５１１をＹ軸方向両側部から挟む位置に位置する。

一対の搖動部１１は、緩いＳ字型の輪郭を有する平板であって、平面をＸＹ平面に沿わせた状態で中央部を回動軸１２で支持されて、搖動自在である。また、一対の搖動部１１は、Ｘ軸方向下流側の端部（先端部）が互いに近接し、上流側の端部（後端部）で互いに離れるように、Ｘ軸対称に配置されている。

さらに、搖動部１１の後端部には摺動軸１３が、設けられている。また、先端部の上面にはチャック爪１４が、先端部の下面には２面保持ブロック１４１が、取り付けられている。また、搖動部１１は、バネ等の付勢部材によって、チャック爪１４が互いに近接し摺動軸１３が互いに離間する方向に、付勢されている。

図２に示すように、２面保持ブロック１４１は、２面幅部を挟んでネジを保持する。一対の２面保持ブロック１４１は、一対のチャック爪１４と協働して、ナット９１を、その外周面から挟むことで把持する。把持および把持解除で移動する２面保持ブロック１４１およびチャック爪１４の移動方向は、矢印Ｂが示す方向である。２面保持ブロック１４１およびチャック爪１４による把持が解除されて解放されたナット９１は、矢印Ｃで示すように落下する。

ナット９１の落下先には、締結部５０が備える回転軸５１の先端に設けられたソケット５１１が位置している。ソケット５１１は、ナット９１の外形に対応した内周面形状を有する孔である。回転軸５１は、Ｚ軸方向に略平行に設けられている。締結部５０は、ソケット５１１に嵌り込んだナット９１を、回転軸５１を回転させることによりＺ軸周りに回転させて、対象の目的箇所へ締め付ける。

図１に戻り、案内部２０は、摺動軸１３が摺動する一対の枠部２１や、一対のアーム２２、スリーブ２３が出入可能な一対のスリーブ２３等を備えている。アーム２２およびスリーブ２３は、長手方向をＸ軸方向に沿わせ配置されている。

また、両スリーブ２３は、供給部４０を挟んで互いに平行に配置され、ブラケット２４で連結されている。アーム２２は、回動軸１２が固定されたブロック１５に連結されており、アーム２２のスリーブ２３に対する出入動作によって、ブロック１５の移動可能方向がＸ軸方向に規制され、つまり、把持部１０の移動可能方向が矢印Ａ方向に規制される。

図３～図５は、把持部１０および案内部２０の構成や動作を概略的に示す平面図である。なおここではＸＹ平面視が締結装置１の上面視である。また、図３は、把持部１０が締結部５０から最も遠い位置に位置し、供給部４０からナット９０の供給を受けている状態を示す図である。図４は、ナット９１，９２を把持した把持部１０が締結部５０に近づいていく途中経過を示す図である。そして図５は、把持部１０が第１位置に到達してナット９１を解放した状態を示す図である。

図３に示す状態において、供給部４０内に並ぶ複数のナット９０と、把持部１０が把持するナット９１，９２とは、連続する一列をなす。把持部１０が、図５に示す状態でナット９１を解放してから図３に示す位置に戻った後、供給部４０がナット９０をＸ軸方向に搬送して押し出すことにより、把持部１０に新たにナット９０が供給される。当該新たに供給されたナット９０は、ナット９２をナット９１の位置に押し出し、自身がナット９２に取って代わる。

枠部２１は、往復する把持部１０に対し、第１位置にて、ナット９１の把持を解除させる向きの外力を付与する形状に形成されたものである。図４に示す状態から図５に示す状態に至るまでに、摺動軸１３は、Ｘ軸を挟んで対向する一対の枠部２１の内側面２１１（図１参照）に摺動しながら当該内側面２１１に沿って移動する。枠部２１は、対向する内側面２１１間の距離が、Ｘ軸方向下流側ほど狭くなるように設けられている。これにより、把持部１０が第１位置に近づくにつれて、両摺動軸１３間の距離が狭まり、チャック爪１４間の距離が開く。これにより、チャック爪１４によるナット９１の把持が解除され、ナット９１は解放されて落下する。

ここで、搖動部１１の回動軸１２で支持されている辺りは、搖動によらず、ナット９０（９１，９２）の頭部の直径に対応する間隔で対向するよう構成されている。これにより、搖動部１１は、揺動によらず２番目のナット９２の頭部の把持を継続する。

図６～図８は、案内部２０、締結部５０および伝達部６０の構成や動作を概略的に示す側面図であって、図６は図３に対応する状態、図７は図４に対応する状態、図８は図５に対応する状態を示す図である。締結部５０は、第１位置の下方に位置する第２位置と当該第２位置より高い第３位置との間で昇降可能であって、第２位置（図８参照）にて第１位置から落下するネジを受け止め、第３位置（図６参照）にてネジを対象に締結する。

伝達部６０は、Ｌ字アーム６１、横スライダ６２、縦スライダ６３等を備えている。Ｌ字アーム６１、横スライダ６２および縦スライダ６３は、リンク機構の一例を構成する。Ｌ字アーム６１は、例えば板金製の、屈曲部を有するＬ字型の部材であって、両端部に長孔６１１，６１２を有し、屈曲部を、Ｙ軸方向に略平行な回動軸６１３で回動自在に支持されている。これにより、Ｌ字アーム６１は、ＺＸ平面内で回動自在である。

横スライダ６２は、図１に示す連結部材３１により、把持部１０のブロック１５に連結されている。また、横スライダ６２は、一端部に突起６２１を有している。突起６２１は、Ｌ字アーム６１の長孔６１１に嵌り込み、長孔６１１内をスライド移動自在である。

また、Ｌ字アーム６１の屈曲部と長孔６１１との間の位置には、引張弦巻ばね３２の一端が取り付けられている。引張弦巻ばね３２の他端は、図１等に示すスリーブ２３に対して不動のフレーム３３に取り付けられている。これにより、Ｌ字アーム６１は、引張弦巻ばね３２以外の外力が作用しない状態においては、横スライダ６２をＸ軸負方向に引っ張る。

縦スライダ６３は、Ｚ軸方向に沿って立てられた支柱８１によって、昇降自在に支持されている。また、縦スライダ６３は、上端部に、突起６３２を有している。突起６３２は、Ｌ字アーム６１の長孔６１２に、スライド自在に嵌り込んでいる。これにより、縦スライダ６３の昇降動作に連動して、Ｌ字アーム６１が、回動軸６１３周りに回動する。

ここで、図６に示される締結部５０は、回転軸５１の先端に保持したナット９０を対象１００に締め付け可能な第３位置に位置している。このとき、Ｌ字アーム６１には、引張弦巻ばね３２以外の外力が作用していない。

締結部５０は、不図示のアクチュエータにより昇降されるロッド５２の先端部に設けられた支持部５３によって、支持されている。これにより、締結部５０は、アクチュエータを駆動源として昇降可能となっている。

ロッド５２は、支柱８１によって、昇降時の移動方向を規制されている。より詳しくは、支柱８１に設けられた円筒部８１２内を、ロッド５２が貫通している。円筒部８１２の軸方向は、支柱８１の長手方向に一致している。ロッド５２は、円筒部８１２をスライド移動自在に貫通しており、支柱８１の長手方向に沿って移動自在（昇降自在）である。

また、円筒部８１２は、支柱８１に対して位置固定であるので、支持部５３の最下降位置を規制するストッパとして機能する。

支持部５３は、締結部５０の下降を縦スライダ６３に伝達するためのブロック５３１を備えている。また、縦スライダ６３は、下端部に、下降するブロック５３１から押下げ方向の力を受け取るための突出部６３１を備えている。ブロック５３１は、縦スライダ６３側へ突出し、突出部６３１は支持部５３側へ突出した形状に形成されている。つまり、ブロック５３１と突出部６３１とは、上下方向に重なる部分を有している。これにより、縦スライダ６３は、支持部５３の下降（つまり締結部５０の下降）に伴って下降する。

なお、Ｌ字アーム６１が図６に示す状態にあるときの位置が、縦スライダ６３の最上昇位置であるが、このときの突出部６３１よりも上にブロック５３１が位置するとき、縦スライダ６３は押下げ力を受けず、フリーの状態である。

ところで、ブロック５３１は、支持部５３に対して着脱自在に構成されている。支持部５３からブロック５３１が取り外されると、締結部５０の昇降動作が伝達部６０（Ｌ字アーム６１、横スライダ６２および縦スライダ６３）に伝わらなくなり、締結部５０と把持部１０とが連動しなくなる。つまり、ブロック５３１の着脱により、締結部５０と把持部１０との連動状態を変更することが可能となる。例えば、手作業による締付や、仮締め後の本締付などのように、把持部１０によるネジ供給を伴わずに締結部５０を使用したい場合には、ブロック５３１を支持部５３から取り外すことで、締結部５０に把持部１０を連動させず、締結部５０を単独で稼働させることが可能となる。

ブロック５３１が支持部５３に取り付けられた状態では、伝達部６０の働きにより、締結部５０の昇降動作に伴って、把持部１０が往復移動する。より詳しくは、伝達部６０は、締結部５０の上昇動作に連動させて把持部１０を第１位置から退避させ、締結部５０の下降動作に連動させて把持部１０を第１位置へ向けて移動させる。

動作をさらに分割して説明する。まず、図６に示すように、第３位置に位置する締結部５０の回転軸５１が、対象１００にボルトを締結しているとき、把持部１０は、図３に示すように、第１位置から退避し、供給部４０によりナット９０の補充を受けている。なお、このとき、第１位置は、締結部５０によって占められている。

次に、図７に示すように、締結部５０が下降してくると、当該動作が伝達部６０により伝達されて、把持部１０がＸ軸正方向に移動してくる。このとき、図４に示すように、把持部１０は、１つ以上のボルト（本実施形態では２つのナット９１，９２）を把持して、移動する。

次に、図８に示すように、締結部５０が第２位置まで下降し終えると、図５に示すように、把持部１０のチャック爪１４が開き、第１位置においてナット９１が解放される。

この後、第２位置にてナット９１を受け止めた締結部５０が第３位置まで上昇する。このとき、締結部５０の上昇動作を伝達部６０により伝達された把持部１０は、第１位置から退避する。

以上に説明したように、本実施形態では、締結部５０の昇降動作と把持部１０の往復移動とが連動するように構成されているため、ネジを移動させるための動力を、締結用の回転軸５１を移動させるための動力と兼用して、動力源を兼用して従来に比べて減らすことができる。

また、従来は三次元的であった把持部１０の移動経路を、直線的にしたので、ネジの把持から解放までの動きの単純化により、ネジの把持から解放までに要する時間や空間を減らすことができる。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

上述の実施形態では、締結用の回転軸５１のソケット５１１にナット９１を供給する構成を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えばソケット５１１の先端にボルトを供給する構成とすることもできる。すなわち、把持部１０は、所定数のネジ（ナットまたはボルト）を把持可能であって、把持しているネジ（ナットまたはボルト）を第１位置へ移動させるとともに１つずつ解放し、締結部５０は、第１位置から落下するネジ（ナットまたはボルト）を第２位置で受け止め、当該受け止めたネジ（ナットまたはボルト）を第３位置で対象に締結する形態であればよい。なお、ネジがボルトである場合、把持部１０は、ボルトを、その頭部を下にし、軸部（ねじ部）を上にした状態で把持する。

１ …締結装置
１０…把持部
１１…搖動部、１２…回動軸、１３…摺動軸、１４…チャック爪、１５…ブロック
２０…案内部
２１…枠部、２２…アーム、２３…スリーブ、２４…ブラケット
３１…連結部材、３２…引張弦巻ばね、３３…フレーム
４０…供給部
５０…締結部
５１…回転軸、５１１…ソケット
５２…ロッド
５３…支持部、５３１…ブロック
６０…伝達部
６１…Ｌ字アーム、６１１…長孔、６１２…長孔、６１３…回動軸
６２…横スライダ、６２１…突起
６３…縦スライダ、６３１…突出部、６３２…突起
８１…支柱、８１２…円筒部
９０、９１、９２…ナット（ネジ）
１００…対象

Claims (3)

1. ネジを把持可能な把持部と、
   前記把持部を直線的に往復可能に案内し、前記把持部が把持しているネジを第１位置にて１つずつ解放する案内部と、
   前記第１位置の下方に位置する第２位置と当該第２位置より高い第３位置との間で昇降可能であって、前記第２位置にて前記第１位置から落下するネジを受け止め、前記第３位置にてネジを対象に締結する回転軸を有する締結部と、
   前記締結部の昇降動作をリンク機構で伝達して前記把持部を往復移動させる伝達部と、
   を備える締結装置。
2. 前記伝達部は、前記締結部の上昇動作に連動させて前記把持部を前記第１位置から退避させ、前記締結部の下降動作に連動させて前記把持部を前記第１位置へ向けて移動させる
   請求項１に記載の締結装置。
3. 前記把持部は、ネジを外周面から挟んで把持し、
   前記案内部は、往復する前記把持部に対し、前記第１位置にて、ネジの把持を解除させる向きの外力を付与する形状に形成されている
   請求項１または２に記載の締結装置。

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