JPH0557537A - ボルト、ナツト等締結手段の供給マガジンを交換自在に備えたワーク締付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ワークに対するボルト、ネジ、ナ
ット等締結手段の締付け作業を遂行する締付け装置にお
いて、締結手段を締付け具に供給する時間を短縮し、か
つ、安定供給することにより作業能率を向上させ得るワ
ーク締付け装置を提供することにある。 【構成】 本発明は、締付け装置１０が把持した供給マ
ガジンに格納した複数の締結手段４０を締付け具１５へ
順次に供給する手渡し手段３０を具備し、各個の締結手
段４０の供給を締付け装置１０の機構内部で短時間に行
いながら、ワークＷに対する自動締付け作業を遂行し、
供給マガジン５０が空になると、所定の自動交換ステー
ション６０で新たな供給マガジン５０と交換するように
構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボルト、ナット等締結
手段の供給マガジンを交換自在に備えたワーク締付け装
置に関し、特に、産業用ロボットの手首先端にエンドエ
フェクタとして装着可能に形成され、かつ、複数の締結
手段を格納した可搬の供給マガジンから順次に各個の締
結手段の自動供給を受け、供給された各個の締結手段を
次々とワークの所望の締付け位置へボルト締め等の締付
け作業を施すことにより、自動締付け作業の高能率化を
著しく向上させることが可能なワーク締付け装置に関す
る。

【０００２】

【従来技術】ボルトやネジ（以下、両者を含めてボルト
と言う）、ナット等の締結手段をナットランナ等の締付
け装置の先端に装着し、締付け装置の回動によってボル
ト、ネジ、ナット等を用いてワークの締付けを自動遂行
することは周知である。また、ナットランナ等の締付け
装置を産業用ロボットのエンドエフェクタとしてロボッ
ト手首の先端に装着し、同締付け装置にボルト、ナット
等の締結手段を供給し、ロボット動作に応じて締付け装
置をワークの所定の締付け位置に位置決めし、その位置
決め位置で自動締付けを行うようにすることも既に実用
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述した
従来の自動締付け装置では、締付け装置がワークの自動
締付け作業を行う作業地点から離れた所定の定位置にボ
ルト、ナット等の締結手段供給装置を配置し、ロボット
動作により締付け装置をその締結手段供給装置の場所ま
で移動させ、同締結手段供給装置から各ボルトやナット
等を単品毎に供給を受ける構成が採られている。つま
り、ワークの締結手段による締付け位置が多数の場合で
も、各回毎にボルトやナットをロボット動作に従って所
定の定位置まで締付け装置が、受取りに行き、受取後に
作業地点まで戻って締付け作業を行うシステム構成が採
られている。また、これと別にエアーホースでボルト、
ナット等の締結手段を供給源からホース端までエアーで
圧送し、同ホース端からロボットが締結手段の供給を受
けるようにした自動締付け装置も提供されている。

【０００４】前者の場合には、締結物が所定の定置位置
で所定の姿勢で整列、位置決めされていることが肝要で
あり、これらが崩れると締結手段を被作業ワークに締付
ける締付け作業に失敗が多々発生したり、また、毎回、
締結手段を単品ずつ供給を受ける方式では、締付け作業
の作業効率が極めて低い欠点がある。他方、後者のエア
ーホースを用いた締結手段の供給方式による従来の自動
締付け装置では、エアーホース端をロボット先端の動き
に追従させるべく、ロボットの大きな動作範囲に対応し
てエアーホースも移動するため、ホースの曲がり部分に
おける曲率が変動する。故に、ホースの曲がりの曲率半
径が小さく成ったときに、ボルト、ナット等の締結手段
がエアーホース内部で詰まりを起こし、締付けシステム
の作用中断が発生する場合が有ると言う欠点が有る。

【０００５】依って、本発明の主たる目的は、このよう
な従来の締付け装置における欠点を解消をすることにあ
る。本発明の他の目的は、一度に複数個のボルト、ナッ
ト等の締結手段を格納したマガジンを締結手段の供給手
段として採用し、この締結手段の供給マガジンを着脱自
在に保持し、複数個の締結手段を順次に自動的に受取り
ながら締付け作業を遂行することによって各個毎に定値
位置で受け取る従来方式に比較して飛躍的に締結手段の
供給時間を短縮し、ひいては締付け装置の作業能率を向
上し得るようにしたボルト、ナット等締結手段の供給マ
ガジンを交換自在に備えたワーク締付け装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、産業用
ロボットの手首端等にエンドエフェクタとして装着可能
に構成され、ボルト、ナット等締結手段の自動供給を受
けてワークの締付けを行うワーク締付け装置において、
モータ駆動によって先端のソケットに保持した締結手段
を所望のワーク締付け位置に締付け作動する締付け具
と、前記締付け具のソケットへ供給する複数個のボル
ト、ナット等締結手段を格納すると共に、供給口へ各個
の締結手段を順次に送出する送出手段を備えた可搬の供
給マガジンを着脱自在に把持するために設けられた把持
手段と、前記締付け具を締付け作業位置、後退位置、締
結手段の受取位置等に移動変位させるために設けられた
締付け具移動手段と、前記把持手段によって把持された
前記締結手段の供給マガジンの供給口と前記締付け具の
締結手段受取位置との間を移動可能に設けられ、前記締
結手段の供給マガジンから締結手段を各個毎に受け取っ
て前記締付け具のソケットへ渡し作動する締結手段の受
渡し手段とを具備して構成されたことを特徴とするボル
ト、ナット等締結手段の供給マガジンを交換自在に備え
たワーク締付け装置が提供される。

【０００７】

【作用】上述の構成によれば、締付け具は、複数の締結
手段を格納した可搬の供給マガジンから複数個の締結手
段を順次に各個毎に受け取って連続的に締付け作業を遂
行でき、供給マガジン内の締結手段を使い尽くした時に
は、空になった可搬の供給マガジンを産業用ロボットの
ロボット動作で所定の交換位置へ戻しに行き、空の供給
マガジンを新しい供給マガジンにロボット動作によって
自動交換を行うことができる。従って、マガジンに格納
された複数個の締結手段を単位ロット個数にして、その
単位ロット個数における１つ１つの締結手段の受取は、
締付け装置自体の機構内で実行するため、各個の締結手
段の受取時間を大幅に短縮でき、同時に装置の機構部分
によってのみ固定動作をするため、ロボット動作は実行
中であってもよく、結果的に、締付け装置の作業効率を
著しく向上させることが可能になるのである。

【０００８】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基
づいて、更に詳細に説明する。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の１実施例に係るボルト、ナ
ット等締結手段の供給マガジンを交換自在に備えたワー
ク締付け装置の全体構成を示す斜視図、図２は同装置
が、ワークに対して締結手段の締付け作用を実行してい
る過程を示した図１と同様の斜視図、図３は、本発明に
係る締付け装置で締結手段の供給に用いられる供給マガ
ジンの構造を示す断面図、図４の（ａ）は、図３の４ａ
ー４ａ矢視方向から見た側面図、図４の（ｂ）は図３の
４ｂー４ｂ矢視方向から見た平面図、図５は供給マガジ
ンに複数の締結手段を供給すると共に空の供給マガジン
と新しい供給マガジンとを交換する交換ステージを示し
た略示斜視図である。

【００１０】図１において、本実施例のワーク締付け装
置１０は、産業用ロボットのアーム８の先端に設けられ
たロボット手首９にエンドエフェクタとして装着可能に
形成されている。すなわち、同装置１０は箱形の取付ブ
ラケット１１を備え、この取付ブラケット１１を介して
手首９に装着される。他方、この取付ブラケット１１は
装置ベースも構成し、同ブラケット前面１１ａにガイド
レール１２ａを備えた基板１２が設けられている。この
基板１２のガイドレール１２ａには、上下に一対のスラ
イダ１３、１３がともに摺動可能に係合され、この両ス
ライダ１３、１３を一体にするように固定する固定ブラ
ケット１４から前方に突出した支持板１４ａにナットラ
ンナから成る締付け具１５が取付けられている。この締
付け具１５は、ａ．ｃサーボモータ等からなる駆動モー
タ１５ａと締付け作業部１５ｂとを具備して構成され、
締付け作業部１５ｂ自体は市販入手可能な周知の部材
で、下端にボルト、ネジ、ナット等の締結具を保持する
マグネットソケット等から成る適宜の保持具１５ｃを備
え、この保持具１５ｃに保持された締結手段が駆動モー
タ１５ａによる回転駆動によってワークの所望の締付け
位置へねじ係合され、ワークの締付けを行うのである。

【００１１】上述した取付ブラケット１１の前面１１ａ
には、更に、上記のスライダ１３、１３の摺動動作の駆
動源としてエアーシリンダ等から成る流体シリンダ１６
が設けられ、この流体シリンダ１６の作動に応じてスラ
イダ１３、１３を介して固定ブラケット１４がガイドレ
ール１２ａに沿って図示の縦方向に移動し得るように構
成されている。従って、固定ブラケット１４の支持板１
４ａに取付けられた上記の締付け具１５も図示の縦方向
に移動可能であり、破線で示された位置まで駆動モータ
１５ａが上昇する後退位置から図示の実線による中間位
置を経て、下方に保持具１５ｃが降下した締付け作業位
置（破線で保持具１５ｃを示した位置）まで移動可能に
なっている。上記流体シリンダ１６は図示されていない
制御弁を介して作動流体源、例えば、圧力エアー源に接
続されている。

【００１２】また、上記基板１２には締付け具１５と並
設して後述する可搬性の供給マガジン５０をクランプ把
持する把持手段としてのマガジン把持ハンド１７、供給
マガジン５０に供給動作用の圧力エアーを送入して格納
したボルト等の締結手段を順次に押し出し供給させるエ
アー送入ヘッド２０が設けられている。上記マガジン把
持ハンド１７は２叉状の挟持ハンドとして形成され、ア
クチュエータ１８の駆動に従って同ハンド１７が開閉動
作することにより、供給マガジン５０の保持と解放とが
行われる。アクチュエータ１８は空圧作動型に形成さ
れ、圧力エアーで作動する周知のシリンダ装置等で構成
することができる。このアクチュエータ１８と上記エア
ー送入ヘッド２０とは適宜の制御弁（図示なし）を介し
て圧力エアー供給源へ接続され、要時に、圧力エアーの
供給を受ける構成を有し、故に、上述のように、アクチ
ュエータ１８の作動に従ってマガジン把持ハンド１７が
マガジン保持または解放を行う。

【００１３】基板１２には更に、上記の供給マガジン５
０に格納されたボルト、ネジ、ナット等の締結手段の供
給を受け、かつ、供給された締結手段を締付け具１５の
保持具１５ｃに受渡し装填するための受渡し手段３０が
締付け具１５と並設し、かつ上記のマガジン把持ハンド
１７等とは反対側に設けられている。この受渡し手段３
０は、スイングアーム３１と、同スイングアーム３１の
先端に設けられ、ボルト、ネジ、ナット等の締結手段の
１対の挟持爪３２を有した流体圧作動型チャック３３
と、上記スイングアーム３１を支点３４の回りに揺動さ
せる例えば、流体圧作動型のロータリーシリンダ３５と
を備えている。これら流体圧作動型のチャック３３及び
流体作動型のロータリーシリンダ３５の作動流体として
は、圧力エアーを用いれば良く、前述のマガジン把持ハ
ンド１７等と同様に制御弁を介して圧力エアー源に接続
される。

【００１４】上記の受渡し手段３０のスイングアーム３
１は、支点３４を中心にして揺動することにより、図示
の中間位置に停止した締付け具１５の保持具１５ｃに隣
接した位置と、マガジン把持ハンド１７で把持された供
給マガジン５０の下端の締結手段供給口（後述する）へ
接近して締結手段の供給を受ける供給位置との２位置間
を移動可能に構成されており、同揺動動作は、ロータリ
ーシリンダ３５によって作動される。また、チャック３
３の１対の把持爪３２は、締結手段の供給時に開閉動作
して締結手段の挟持と解放とを行うように構成され、チ
ャック３３が所定の指令信号を受けて作動制御されるこ
とにより、上記２位置で把持、又は解放動作を行うこと
ができる。

【００１５】図２は、上述した実施例に係るワーク締付
け装置１０が産業用ロボットのアーム８、手首９等のロ
ボット動作によってワークＷの所定の締付け作業位置Ｗ
ａに位置決めされ、ボルト等の締結手段４０を締付け具
１５で締付け作動する状態を示している。なお、産業用
ロボットのアーム８、手首９等は図示されていないロボ
ット制御装置の教示指令に応じてロボット動作すること
は言うまでもない。

【００１６】なお、図２に明示されるように、締付け具
１５が締付け作業位置に降下した状態では、手渡し手段
３０が、同締付け具１５の背後で供給マガジン５０側へ
支点３４を中心に揺動し、次の締付け作業に用いる次の
締結手段４０を供給マガジン５０から供給されるように
成っている。つまり、締付け作業の工程で次の締結手段
の供給を受けることができるので、締付け具１５が行う
締付け作業サイクルタイムを短縮し、作業能率に向上を
得ることができるのである。

【００１７】次に、図３及び図４（ａ）、（ｂ）を参照
すると、上述した可搬性の供給マガジン５０の構造が示
されている。この供給マガジン５０はマガジン室５１を
内部に有した可搬性の箱形マガジンケーシング５２と蓋
５３とを有し、上記マガジン室５１内には複数個のボル
ト、ネジ又はナット等の締結手段４０を一定の配列で格
納可能に形成されている。これらの複数の締結手段４０
はマガジン室５１に適宜のガイド溝等を設けることによ
り、常に、一列に整列して格納されると共に、室内端５
１ａ側から反対側の外部に連通した供給口５１ｂ側へ円
滑に摺動して移動できるように格納され、室内端５１ａ
側に装入された摺動性の送出手段、即ち、ピストン駒５
４を供給口５１ｂ側へ向けて押し出し移動させることに
より、供給口５１ｂに接近した締結手段４０から順次に
同供給口５１ｂに位置決め、停止されるように構成され
ている。つまり、ピストン駒５４はマガジンケーシング
５２と蓋５３との内部に形成された圧力エアー通路５５
から圧力エアーが供給されると、格納された締結手段４
０を内端側から押し出すように作動し、供給口５１ｂ側
に最も近い締結手段４０が弾性停止駒５６で弾性的に停
止されることにより、供給口５１ｂで停止、位置決めさ
れる構成に成っている。なお、図示の弾性停止駒５６は
ばね棒５６ａをピン５６ｂ、５６ｂに係止し、一方のピ
ン５６ｂを中心にして常に供給口５１側へ突出、付勢し
て格納した締結手段４０を停止させる状態に設けた構成
のものを示しているが、図示とは異なり、弾性停止駒５
６を対向配置で１対にした構成で設けるようにしても良
く、また、ばね棒５６ａと代えて爪形状に形成した停止
駒を弾性材料で形成してマガジンケーシング５２に枢着
し、爪先端で弾性的に格納した締結手段４０を停止、位
置決めするように構成することも可能である。

【００１８】なお、供給マガジン５０の上記供給口５１
ｂでは、弾性停止駒５６で停止、位置決めされた最先端
の締結手段４０が停止、位置決めされ、この締結手段４
０の一部、例えば、ボルトの頭部、ナット胴部を図１、
２に示した受渡し手段３０のチャック３３が具備する１
対の把持爪３２で挟持、把持しとき、供給マガジン５０
側からチャック３３側へ締結手段の受渡しが行われる。
受渡しは、供給マガジン５０のピストン駒５４を作動さ
せて押し出しても良く、或いは、手渡し手段３０のスイ
ングアーム３１を揺動させて供給マガジン５０の供給口
５１ｂから引き出すようにしても良い。

【００１９】更に、上述の供給マガジン５０の圧力エア
ー通路５５は、マガジン把持ハンド１７により供給マガ
ジン５０が把持されたとき、前述した圧力エアー送入ヘ
ッド２０に接続されるように配設されている。図５は、
供給マガジン５０に複数個のボルト等締結手段を装填し
て格納させると共に空の供給マガジン５０と締結手段が
格納された新しい供給マガジン５０とを産業用ロボット
のロボット動作で自動交換を行う交換ステーションを示
している。

【００２０】締付け装置１０において、格納した締結手
段が使い尽くされて空に成った供給マガジン５０は、ロ
ボットアーム８や手首９等のロボット動作によって、予
め選定された所定の交換ステーションに搬送され、マガ
ジン把持ハンド１７による把持から解放されて、交換ス
テーション６０の載台６１上の空マガジン位置に設置さ
れる。この載台６１は、矢印で示す左右と、更に前後に
移動可能に設けられ、シュート６２から新たな締結手段
４０の供給を受けることが可能に構成されている。

【００２１】他方、空の供給マガジン５０を解放した締
付け装置１０のマガジン把持ハンド１７は、載台６１に
置かれている締結手段４０の充填済みマガジン５０を把
持して、再び、締付け装置１０の作業ステーションへ戻
る構成に成っている。上述した構成を有する本発明の実
施例に係るワーク締付け装置１０は、交換ステーション
６０で新たに締結手段の充填済み供給マガジンを受け取
ると、ワークＷに対する締付け作業域に戻り、同供給マ
ガジン５０から締結手段４０を各個毎に受領しながら、
図２に示すようにワークＷの締付け位置Ｗａに締付け作
業を実行するものである。

【００２２】なお、受渡し手段３０が供給マガジン５０
から受領した各個の締結手段４０は締付け具１５が流体
シリンダ１６の作動で図１に示した中間停止位置に達し
たとき、１対の把持爪３２から締付け具１５の下端のマ
グネットソケット１５ｃ側へ手渡しされる。つまり、マ
グネットソケット１５ｃが締結手段４０を磁気吸着保持
したとき、把持爪３２が解放されることにより、受渡し
が達成されるのである。受渡しが完了すると、一旦、締
付け具１５が後退位置に上昇し、次いで、スイングアー
ム３１の揺動によって把持爪３２、３２は供給マガジン
５０の下端の供給口５１ｂの下端位置へ移動する。この
とき、締付け具１５が再び、下降して締付け作業位置へ
位置決めされ、同位置で所定の締付け作業を遂行するの
である。他方、この間に、供給マガジン５０からはスイ
ングアーム３１の先端の把持爪３２、３２に対して新た
な締結手段４０の供給がされる。

【００２３】以上、本発明を実施例に従って説明した
が、本発明は、複数の締結手段を格納する供給マガジン
を備えることにより、締付け装置に対する締付け手段の
供給を自身が内蔵する手渡し手段を駆使して達成するこ
とにより、各個の締結手段の供給時間を著しく短縮でき
るようにしたものである。この結果、以下のような発明
の効果を奏することができるのである。

【００２４】

【発明の効果】即ち、本発明によれば、締付け装置にお
ける各個の締結手段の供給時間を短縮すると共に供給マ
ガジン内に整列して格納された締結手段を順次に供給す
ることから、供給作用の安定性が向上し、受取失敗等の
発生率を十分に低減させることができる。また、供給マ
ガジンに格納される複数個をロット単位にして締付け作
業が遂行されるので、従来の各個ごとに供給を受けてな
がら締付け作業を遂行するばあいに比較して大幅に締付
け作業能率を向上させることができる。

【００２５】勿論、締付け装置は、産業用ロボットのエ
ンドエフェクタとしてロボット手首の先端に装備して用
いられるので、供給マガジンの交換を自動交換方式で遂
行でき、故に、作業者の介入を極力、低減させて締付け
作業ステーションの自動化率を向上させる効果を得るこ
ともできる。然しながら、本発明に係る締付け装置は必
ずしも産業用ロボットのエンドエフェクタとしてのみ使
用することに限定するものではなく、他の組立専用機等
の先端域に装着して用いることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係るボルト、ナット等締結
手段の供給マガジンを交換自在に備えたワーク締付け装
置の全体構成を示す斜視図である。

【図２】同装置が、ワークに対して締結手段の締付け作
用を実行している過程を示した図１と同様の斜視図であ
る。

【図３】本発明に係る締付け装置で締結手段の供給に用
いられる供給マガジンの構造を示す断面図である。

【図４】（ａ）は、図３の４ａー４ａ矢視方向から見た
側面図である。 （ｂ）は図３の４ｂー４ｂ矢視方向から見た平面図であ
る。

【図５】供給マガジンに複数の締結手段を供給すると共
に空の供給マガジンと新しい供給マガジンとを交換する
交換ステージを示した略示斜視図である。

【符号の説明】

８…ロボット腕 ９…ロボット手首 １０…ワーク締付け装置 １１…取付ブラケット １５…締付け具 １６…流体シリンダ １７…マガジン把持ハンド ２０…エアー送入ヘッド ３０…受渡し手段 ３２…把持爪 ３３…チャック ４０…締結手段 ５０…供給マガジン ５１…マガジン室 ５１ｂ…供給口 ５５…エアー通路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 産業用ロボットの手首端等にエンドエフ
   ェクタとして装着可能に構成され、ボルト、ナット等締
   結手段の自動供給を受けてワークの締付けを行うワーク
   締付け装置において、 モータ駆動によって先端のソケットに保持した締結手段
   を所望のワーク締付け位置に締付け作動する締付け具
   と、 前記締付け具のソケットへ供給する複数個のボルト、ナ
   ット等締結手段を格納すると共に供給口へ各個の締結手
   段を順次に送出する送出手段を備えた可搬の供給マガジ
   ンを、着脱自在に把持するよう設けられた把持手段と、 前記締付け具を締付け作業位置、後退位置、締結手段の
   受取位置等に移動変位させるために設けられた締付け具
   移動手段と、 前記把持手段によって把持された前記締結手段供給マガ
   ジンの供給口と前記締付け具の締結手段受取位置との間
   を移動可能に設けられ、前記締結手段供給マガジンから
   各個の締結手段を受け取って前記締付け具のソケットへ
   渡し作用する締結手段の受渡し手段とを、具備して構成
   されたことを特徴とするボルト、ナット等締結手段の供
   給マガジンを交換自在に備えたワーク締付け装置。
2. 【請求項２】 前記供給マガジンを把持する把持手段
   は、該供給マガジンを挟み把持する開閉形把持ハンド
   と、把持した供給マガジンの前記送出手段を作動させる
   作動流体供給手段とを備えて構成される請求項１に記載
   のボルト、ナット等締結手段の供給マガジンを交換自在
   に備えたワーク締付け装置。
3. 【請求項３】 前記締結手段の受渡し手段は、回転シリ
   ンダ作動形の揺動アームと、該揺動アームの先端に具備
   された締結手段の掴みチャックと、該掴みチャックを開
   閉する流体作動形アクチュエータとを具備して構成され
   た請求項１に記載のボルト、ナット等締結手段の供給マ
   ガジンを交換自在に備えたワーク締付け装置。
4. 【請求項４】 前記締結手段の供給マガジンが有する前
   記送出手段は、圧力流体の供給に応じて格納した複数の
   締結手段における前記供給口に最も近い締結手段を該供
   給口へバネ圧で停止する位置まで押し出すピストンによ
   って形成されている請求項１に記載のボルト、ナット等
   締結手段の供給マガジンを交換自在に備えたワーク締付
   け装置。