JPS62157737A - ボルト・ナツト締結用ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボルト・ナットを自動的に締結する多関節ロ
ボットに関する。

〔従来の技術〕

従来、蒸気発電所における大型熱交換器等の鏡板やフラ
ンジを熱交換器本体の胴部に連結する場合、この作業は
通常ボルト・ナット締結により行っている。

この締結作業は、吊り具やクレーン等によって油圧駆動
または手作業によるレンチを空中に吊り下げ、ボルトま
たはナツトへの嵌合部を一本毎に目視で確認しながらレ
ンチを嵌合し、油圧または手作業によって両者を螺合す
る過程を必要としている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来の方法では、一本づつの締結作業である
ために時間を必要とし、また原子炉内での作業のように
作業環境が劣悪であっても人力によらなければならず、
危険を伴うとともに作業能率の向上が不可能であった。

また、多数のボルト・ナットを締結する場合には、締付
はトルクを均一化することが必須の条件であり、１作な
る油圧構成では制御系に誤差を生しることも多々あり、
信頼性の面でも問題がある。

本発明の目的は、ボルト・ナットの締結作業の開始から
完了まで全て°自動的に行え、しかも一定トルクでの締
結を確実に実行できるロボットを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明のボル
ト・ナット締結用ロボットは、その締付は作業に際し、
予めボルト・ナットのピッチ、ピッチ円直径、本数、締
付はトルク、回動回数等をセットし、これに応じてロボ
ットのアーム先端に設けたレンチ部分により自動的に連
続して締結作業を行うものである。

〔実施例〕

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図は本発明に係るボルト・ナット締結用ロボットの
斜視図である。

図中、１はメインベッドでその両側にはゴムを素材とす
るクローラ２０を設け、このクローラ２０をメインベッ
ド１に搭載した油圧駆動装置（図示せず）により駆動す
ることにより自走可能である。

メインベッド１上には第一ヘッド２、及びこの第一ヘッ
ド２の上には第二ベッド３が配置されている。第一ヘッ
ド２はメインベッドｌとの間にボールネジを備え、油圧
駆動のモータにより図示のＸ−Ｘ方向に移動可能であり
、第二ベンド３も同様にモータによってＸ−Ｘ軸に直交
するＹ−Ｙ方向に移動可能である。

４は第二ベッド３上に鉛直方向に立設配置したコラムで
、ラック・ビニオン機構（図示せず）によりθで示すよ
うに鉛直軸周りに旋回することができる。

さらに、５はコラム４に上下方向にう・ツク・ビニオン
機構（図示せず）により２−２方向に昇降しかつＲ−Ｒ
方向の角度α方向に回転可能に駆動系に連係した旋回台
、６．７はこの旋回台５に左右方向にそれぞれ独立して
進退する一対の第一アームで、この第一アーム６．７の
先端には回転可能な関節８．９を備えた第二アーム１０
．１１を連結している。

この第二アーム１０．１１間の距離＋Ｂ〜−Ｂは、第一
アーム６．７をラック・ビニオン機構等により操作して
任意に変えることができる。

また、この第二アーム１０．１１の振り上げ及び振り落
とし角β１〜β２の’／ｒｆｉｌ　？ｉｌは、トルクア
クチュエータ（図示せず）により行われ、かつ同第二ア
ーム１０．１１の先端にはボルト・ナット締結のための
レンチ部１２．１３を設けている。

さらに、１５〜１７はメインベッドｌの前後に設けた前
アウトリガ及び後アウトリガで、それぞれの上下方向＋
Ｖ〜−■に動作させることによって、コラム４の前倒れ
角φを制御するとともに、装置本体を目的地に走行させ
た後に定位置に固定する機能も果たすものである。

第２図は装置に配備した各駆動装置の駆動系を操作する
ための操作盤１００の正面図で、この操作！１００はメ
インヘッド１上に配置されるか、またはリモートコント
ロールの場合には系外に配置することもできる。

この操作盤１００には、手動速度切り換えスイッチ１０
１　と各運転モードを決定するモード切り換えスイッチ
１０２を配置し、この手動速度切り換えスイッチ１０１
　は高速及び低速の二種類を備え、またモード切り換え
スイッチ１０２はレンチ部１２．１３の締付け、位置決
め等の操作を手動に切り換えるためのものである。尚、
１０３．１０４は自動スタートボタン及び一時停止ボタ
ンである。

１０５〜１０８はレンチ部１２．１３の手動用制御スイ
ッチグループ、１０９〜１１２はコラム４のＸ、Ｙ。

Ｚ、θ方向の手動用制御スイッチグループ、及び１１３
．１１４は第二アーム１０．１１の手動用制御スイッチ
である。

また、１１５はアウトリガ１５〜１７の動作を指定する
切り換えスイッチで、各アウトリガ１５〜１７のＹ方向
の移動量をアウトリガスイッチ１２０で設定する。

さらに、ボルト・ナット締結作業に関する所定のデータ
は切り換えスイッチ３００により、作業対象となるフラ
ンジ径３０１、フランジのピッチ円直径３０２、ボルト
本数３０３、締付はトルク３０５、締付は回数３０７、
及び第一スタートボタン３０８の順に切り換えられ、ラ
ンキー３１０から順次制御系に入力される。

これらの各データ３０１〜３０７の内、締付はトルり３
０５及びボルト本数３０３は表示器１１６と１１８に表
示され、かつ作業中の過渡段階の締付はトルクは表示器
１１７によりまた作業中を含む締付は完了のボルト本数
は表示器１１９により指示される。

第３図と第４図は電気系及び油圧駆動系を示すブロック
図で、制御系にはＣＰＵ装置５１と前記の用に入力され
た所定のデータを記憶するメモリ５２を備え、第一、第
二ベッド２．３及び旋回台５のＸ、　Ｙ、　　Ｚ方向の
駆動を行うサーボ駆動装置２０１゜２０２．２０３　、
コラム４のθ方向回転を駆動するサーボ駆動装置２０４
、第一アーム６．７のＢ方向の駆動を行うサーボ駆動装
置２０５、及び第二アーム１０゜１１のβ方向の回転を
駆動するサーボ駆動装置２０６を系内に含むとともに各
可動部材の位置を知るための泣面検出センサ２１〜２６
を備えている。

また、油圧駆動系には前後アウトリガ−１５〜１７の伸
縮、旋回台５のα方向回転、レンチ部１２．１３の駆動
を行う油圧ポンプ３１〜３４を備え、さらにクローラ２
０を駆動する油圧ポンプ４０を配備し、作動油の給排を
エンジン４１により行う構成である。

以下、本装置によるボルト・ナット締結作業をｊ頃に説
明する。

まず、ロボット本体を被締付は部（以下、ワークと記す
）の近傍位置までクローラ２０により走行させて待機さ
せ、モード切り換えスイッチ１０２により位置決め過程
にセットし、さらに自動スタートボタン１０３をオンす
ることにより、次の要領で自動位置決めを行う。

第一、第二ヘッド２．３のそれぞれのＸ、　Ｙ軸方向へ
の移動は第３図に示すサーボ駆動装置２０１゜２０２に
よってそれぞれ動作を開始し、位置検出センサ２１．２
２によって正しい位置に設定されるまで移動を継続した
後に停止する。

次に、サーボ駆動装置２０３によって旋回台５がコラム
４に沿って昇降するとともにサーボ駆動装置２０６によ
り−Ｒ〜＋Ｒ方向へ角度β旋回させ、昇降量及び旋回角
度を位置検出センサ２３，２６により検出して設定位置
に停止させる。

さらに、コラム４の旋回角θは第二アーム１１先端に設
けた位置検出センサ２４により制御されながら旋回して
設定され、両筒ニアーム１１間の距ＭＢは予め制御系に
入力されたボルト・ナットのピンチ円直径のデータに基
づいて自動的にＣＰＵ装置５１により計算され、最適値
が与えられる。

なお、以上の駆動系の位置制御は手動によっても行うこ
とができ、コラム４のＸ、Ｙ、Ｚの各軸及び角度θの移
動量は前述の手動制御用スイッチグループ１０５〜１０
Ｂを切り換えてそれぞれを移動可能な状態とし、かつ移
動量の増減を押しボタン式の設定スイッチ１２２を押す
時間により変えることのできる構成である。

また、第一アーム１０の位置制御は、手動用制御スイッ
チ１１３によってＢ方向の設定及びスイッチ１１４によ
り旋回角βを手動でそれぞれ設定することができる。

第５図はＹ軸制御のフローチャートで、５１０１は外径
センサを用いてワークに向かって右端を、及び５１０２
は向かって左端を知るものである。このフローチャトに
おいて、まず第一アーム６．７は旋回台５方向に後退し
ている状態からスタートする。

第一アーム６を移動させ第二アーム１０先端のレンチ部
１２に設けたタッチセンサＴＳ−３がワークに接触して
オンすると第一アーム６は停止し、このとき第一アーム
６の零点からの移動１　ｈ　＋を記憶させる。

同時に他側の第一アーム７も同様にレンチ部１３先端に
設けたタッチセンサＴＳ−４のオン信号により定位置に
停止してその移動Ｍｈｚを記憶する。

次に、両第ニアームｔＯ，Ｕの先端がワークセットされ
るように第二ベッド３をＹ軸方向にシフトしてこれを停
止させ、前記過程で記憶した両第−アーム６．７の平均
値を３１０３で算出する。

さらに、この平均値に基づいて第一アーム６゜７を移動
させ、設定値に達した時点で停止させることによりＹ軸
方向の位置決め制御を完了する。

第６図はＸ軸制御のフローチャートで、５２０１は面タ
ッチセンサにより右側の第二アーム１０先端のレンチ部
１２とワークまでの距離を検出し、次いで５２０２によ
り左側の第二アーム１１先端のレンチ部１３とワークま
での距離を検出し、両者の差からコラム４の振れの角θ
を３２０３で計算し、正常位置決めを行おうとするもの
である。

即ち、右側の第二アーム１１先端のレンチ部１２のタッ
チセンサＴＳ−１がワークに接触してオンすると、Ｘ軸
方向への第二ベッド３の移動を停止し、この間の移動路
Ｈｌ＋を記憶させる。同様に他方の第二アーム１１先端
のレンチ部１３がワークに接触するとこれに配備したタ
ッチセンサＴＳ−２がオンしこの間の移動路＃１２を記
憶する。

次に、各移動距離１．．Ｉｔ２の差によりコラム４の旋
回角度θを計算して正確な位置決めを行った後、締付は
過程に移行する。

第７図は締付は作業のフローチャートで、タイマで予め
締付は作業時間をセットし、所定トルクまでボルト・ナ
ットの締結を行い、締付はトルクが入力トルクより大き
くなったことを判断した後に、次の過程へ移行する。

この移行過程は、第一ベッド２を後退させた後に旋回台
５をボルト・ナットのピッチ角分だけ回転させ、前記と
同様の位置決め制御によって締結作業を行い、締付は本
数を確認した全ての締結作業が完了すると装置全体をセ
ント前の状態に戻して作業を終了する。尚、タイマの設
定時間内に作業が完了しない時には一時停止して、異常
を除去した後に作業を再開する。

〔発明の効果〕

本発明は、円周方向に配置されたボルト・ナット群を１
順次一定の締付はトルクで自動的に締付けることができ
、作業能率の向上が図れるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るボルト・ナット締結用ロボットの
斜視図、第２図は操作盤の正面図、第３図は制御系のブ
ロック図、第４図は油圧回路図、第５図はＹ軸の位置決
め制御フローチャート、第６図はＸ軸の位置決め制御フ
ローチャート、第７図はボルト締付けの制御フローチャ
ートである。 （１）メインベッド　　　（２）第一ベッド（３）第二
ベッド　　　　（４）コラム（５）旋回台　　　　　　
（６１，ｆｉ＋第一アームｆｉｌ、　＋９１関節８　　
　　αｌ、　　（１１）第二アーム（１２）、　　（１
３）レンチ部 （１５）　、　　（１６）　、　　（１７）アウトリガ
（２０）クローラ 特許出願人　　　　株式会社　西　圧 代理人　　小児　益（ばか２名） 第１図 第２図 第　３　図 第　４１で

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、台車上に配置して二次元的に移動するコラムと、同
   コラムに沿い昇降可能に配置されかつコラム軸に略直交
   する軸線周りに旋回可能な旋回台と、同旋回台に接続さ
   れ旋回円の半径方向に進退する第一アームと、同第一ア
   ームの先端に関節を介して連結した第二アームと、同第
   二アームの先端に装着されボルト・ナットを嵌合しかつ
   回転締結するレンチ部とを備えてなることを特徴とする
   ボルト・ナット締結用ロボット。