JPS6228133A - ボルト・ナツト自動締結装置 - 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、複数のボルト・す−／　トを順次連続的に締
結作業を行うボルト・ナンドの自動締結装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、ボルト・ナットの締結を自動的に行うためのボル
ト・ナット自動締結用ロボットは三次元的に移動可能な
アームを備え、このアーム先端にレンチ機構を配置した
構成のものが最も一般的である。

このロボットでは、ボルト・ナットの本数、配設ピッチ
及びピッチ円直径をデータとして制御系に入力すること
によって、レンチ機構をワークに対して位置決めを行っ
た後に、ボルト・す、トを締結する作業を連続して行う
ことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ボルト・ナットは直線的または円周方向に所定ピッチで
配列したもの等種々あり、ロボットはこれらの位置に対
応してレンチ機構を位置決めを行うが、制御系に入力す
る場合、円周方向配列の時は前記のようにボルト・ナッ
トの本数、配設ピッチ及びピッチ円直径をデータとして
いる。

しかし、大型の機械要素に対する締結作業においては、
ボルト・ナットのピッチ間成形誤差も大きくなり、入力
データに基づくアームの位置決めを正確に行ったとして
も、レンチ機構がボルト・ナットを把握できず、作業の
進行に支障をきたすという問題がある。

また、フランジ等のように円周方向に複数のボルト・ナ
ンドを配列した場合には、最初に仮締めして順次締め上
げる過程を必要とするが、締結量が小さいボルト・ナン
ドに浮きを生じてしまい、上記と同様にレンチ機構を入
力データに基づいて正確に位置決めしても、ボルト・ナ
ットの締結を完了まで連続して作業できない面がある。

本発明の目的は、ボルト・ナンドの配置誤差等によりレ
ンチ部分との対応が維持できない状態でも、速やかにレ
ンチ機構をボルト・ナンドに係合把握できるようにし、
締付は開始から完了まで自動的に締結作業が行えるよう
にすることである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明のボル
ト・ナット自動締結装置は、ワークに向けて直線的に進
退するフレームと、同フレームの進退軸と直交する平面
内で揺動可能に当該フレームに枢着したリンク機構と、
同リンク機構の要素に枢着した油圧シリンダと、同油圧
シリンダのアクチュエータに連係し当８亥アクチュエー
タの進退により往復回転するラチェット機構と、同ラチ
ェット機構の往復回転に連動しかつボルトまたはナツト
を着脱自在に嵌合する締結ソケットと、前記リンク機構
要素の油圧シリンダ枢着点側に固定され前記ワークの一
部に係合する反力受はソケットと、前記フレームに対し
リンク機構の揺動方向への変位を拘束する緩衝機構とを
備え、ワーク面のボルト・ナットの定位置からの偏りに
対しても締結作業を可能としたものである。

〔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・ナット自動締結装置を背
面側から観た正面図、第２図は同第１図のＩ−１線矢視
による一部切欠側面図、第３図は同■−■線矢視断面図
、第４図はリンク機構部の要部拡大正面図、第５図は同
第４図のｍ−ｍ線矢視断面図、第６図はラチェット機構
の正面図、第７図は同平面図、第８図は締結状態を示す
説明図、第９図は本発明の装置をロボットに装着した状
態の斜視図である。

ボルト・ナノ］・自動締結装置Ｍは、第９図に示すよう
に自走台車Ａを備えた自動締結ロボットに配備される。

この自走台車Ａ上には三次元的に移動匍Ｉ御されるコラ
ムＢと、これに旋回可能に連結した旋回台Ｃと、この旋
回台Ｃから伸縮する一対の第一アームＤと、関節Ｅを介
してこの第一アームＤに連結した二本の第二アームＦを
配備し、第二アームＦの先端にボルト・ナット自動締結
装置Ｍを配置した構成となっている。

第１図において、１は第二アームＦ先端に固定したフレ
ームで、内部には第２図で示すようにスライド軸２を二
本平行に配置するとともに、このスライド軸２の一例に
はストッパプレート３を摺動可能にかつ第二アームＦ方
向に圧縮コイルスプリング４によって付勢されている。

５はスライド軸２に摺動自在に嵌挿したスライドベース
で、ストッパプレート３の中央部分に摺動可能に配置し
た補助スライド軸６に連結され、かつ圧縮コイルスプリ
ング７により先端側方向へ付勢されている。

１０はスライドベース５の両側下部に第二アームＦ軸と
直交する面内で回動自在に枢着した主レバー、１１はス
ライドベース５の両側上端部分に一端を枢着されかつ型
を主レバー１０の先端部分に枢着したショックアブゾー
ハ１１である。

このショソクアプゾーバ１１は本発明における緩衝機構
を構成し、第３図で示すように、スライドベース５に枢
着する第一連結体１２と主レバー１０に接続する第二連
結体１３を同軸配置するとともに、孔１４を開設したス
プリング受け１５を介装したタイボルト１６を第二連結
体１３に一体化したもので、第一連結体１２には孔１４
を貫通する突軸１７を形成し、かつスプリング受け１５
間に圧縮コイルスプリング１８を配置した構成である。

尚、１９は第一連結体１２の抜は止めナンドである。

２０はショノクアブゾーバ１１下端と同軸上で主レバー
ｌＯに枢着したサイドレバーで、第５図のように二枚の
板状体を間隔をおいて配置し、下端には両サイドレバー
２０間を連結する反力レバー２１を枢着している。

反力レバー２１の両端は上方に向けて伸延するアーム２
２を形成し、このアーム２２は二枚のサイドレバー２０
間で変位可能な状態に重合位置している。

２３は両サイドレバー２０に設けた反力レバー復元装置
で、各サイドレバー２０の両側にタイボルト２４を固定
するとともにこのタイボルト２４に案内されて移動可能
なスプリング受け２５を配置し、かつ対向するスプリン
グ受け２５間に圧縮スプリング２６を設けた構成である
。２７はスプリング受け２５に開設した孔２８を貫通し
てアーム２２に一体化したりミントボルトである。尚、
第４図及び第５図に示した状態はアーム２２が右方向に
変位した状態で、右側の圧縮コイルスプリング２６によ
ってアーム２２は左方向に付勢され、復元機能を果たす
ことが判る。

尚、以上の主レバー１０．サイドレバー２０．アーム２
２を一体化した反力レバー２１とを要素として本発明に
おけるリンク機構を構成している。

第６図及び第７図において、３０はナンドの締結駆動源
を構成する油圧シリンダでその基端を反力レノマ−２１
に１区着し、かつアクチュエータ３１には５区動レバー
３１ａを連結している。

３２は締結ソケットで、前面側にナツトを着脱自在に嵌
合する多角形（本例では正十二角形）開口断面のナツト
嵌合部３３を形成するとともに、反力レバー２１を貫通
して回転可能に取付けられる。

締結ソケット３２の背部側には駆動レバー３１ａに形成
した駆動側ラチェット刃３４部分が嵌合し、この駆動側
ラチェット刃３４に噛合する被動側ラチェット刃３５を
配置している。この被動側ラチェット刃３５はスプリン
グ３６と押さえ仮３６ａとによって駆動側ラチェット刃
３５方向へ付勢され、アクチュエータ３１の進退動作に
基づく駆動レバー３１ａの往復回転時には駆動側及び被
動側ラチェット３４．３５とによって締結ソケット３２
を所定の方向に回転させることかできる。尚、締結ソケ
ット３２の前面側の周囲には補助ラチェット刃３７を形
成し、反力レバー２１にはこの補助ラチェット刃３７の
一方向への回転のみを規制するスプリング３８付勢され
た爪３９を設けている。

以上の駆動レバー３１ａ、駆動側ラチェット刃３４゜被
動側ラチェット刃３５等により本発明におけるラチェッ
ト機構を構成する。

さらに、４０は油圧シリンダ３０の枢着点側に固定した
反力受はソケット４０で、前面側にはナンドを着脱自在
な円形開口断面のナツト受は部４１を形成して取付は金
具４２により反力レバー２１に連結されている。尚、こ
の反力受はソケット４０は取付は金具４２の位置を変え
て反力レバー２１の任意の位置に装着することができ、
締結するボルト・ナンドのピッチやピッチ円直径等の条
件に応じた設定ができる構成である。

上記構成のボルト・ナンド自動締結機構によるボルト・
ナットの締結作業は以下の手順により連続的に行う。

まず自走台車Ａをワークの近傍まで走行させた後に停止
し、第二アームＦ先端が締結を行うボルト・ナンド方向
を指向するようにコラムＢ、旋回第Ｃ及び第一アームＤ
により位置決めを行う。

この位置決め後、コラムＢをワークＷ方向に移動させて
締結ソケット３２をナノ）Ｎ−１に嵌合するとともに反
力受はソケット４０を所定ピッチ離れたナツトＮ−２に
嵌合する。

このナツトＮ−１，Ｎ−２への嵌合は、締結ソケット３
２と反力受はソケット４０の軸間距離を連続締結するす
、ト群の軸間距離に等しくしておけば容易に行うことが
でき、各ワークＷに対して必要とするデータを制御系に
入力しておくことによって実行できる。

締結ソケット３２のナツト嵌合部３３は正十二角形断面
でかつ反力受はソケット４０のナンド受は部４１は円形
開口断面であることから、ナツトＮ−１゜２の配置ピン
チに多少の誤差がある場合でも確実に嵌合することがで
きる。

この嵌合後、油圧シリンダ３０を動作してアクチュエー
タ３１により駆動レバー３１ａを第８図のように往復回
転させることによって締結ソケット３２をラチェット機
構を利用して回転駆動し、ナツトＮ−１をボルトＢ−１
に締結することができる。

さらに、ショックアブゾーバ１１と反力レバー復元装置
２３とを設けたことにより、反力レバー２１は剛的支持
ではなく第８図で示すように締結ソケット３２軸線と直
交する面内で揺動可能である。

即ち、ナフトＮ−１，Ｎ−２間の距離がピッチ誤差によ
って変動しても、主レバー１０がショックアブゾーバ１
１に弾性支持されていること及び反力レバー２１のアー
ム２２が反力レバー復元装置２３により弾性支持されて
いることから、この主レバー１０とアーム２２の合成変
位により反力レバー２１は自在に変位可能である。

第８図でこれをさらに説明すると、変位していないとき
の締結ソケット３２と反力受はソケット４０の軸をそれ
ぞれＳｏ、Ｒｏとした場合、上記の合成変位量により各
軸はＳ、〜Ｓ２及びＲ，−Ｒ１間の域に変化できる。

以上により、ロボットを用いて自動的に複数のボルト・
ナンドを締結してゆく場合、ボルト・ナットにピッチ誤
差があったとしても同等装置を停止することなく連続的
に作業を行うことができ、作業効率の向上が可能となる
。

また・油圧シリンダ３０を利用した静荷重的な締付は方
法であるため、インパクト締付けとは異なりボルトＢ−
１に負荷されるトルク反力を反力受はソケット４０にナ
ラ１−Ｎ−２を介して係合するポル）Ｂ−２で受ける必
要があるが、以上のように確実に嵌合できるので問題な
く作業を継続できる。

ここで、ボルト及びナツトの形状は六角形で締結ソケッ
ト３２のナツト嵌合部３３は十三角形であるために、締
結ソケット３２とナンドとの相対位置によっては干渉を
生じて嵌合できない事態が作業中に起きることがある。

この問題に対しては以下の手段により作業の連続化を図
ることができる。

即ち、締結ソケット３２の先端がナラ）Ｎ−１面に当接
して嵌合不可の状態であれば、スライドベース５は圧縮
コイルスプリング７に抗して後退する。この時油圧シリ
ンダ３０を動作して締結ソケット３２を回転させてナフ
トＮ−１を嵌合可能なようにナツト嵌合部３３の位置を
設定すると、圧縮コイ。

ルスプリング７の復元力によってスライドベース５は再
び前進し、締結ソケット３２はナツトＮ−１を嵌合する
ことができる。

この過程では、油圧シリンダ３０の圧力を解除すること
によって、締結ソケット３２と反力受はソケット４０間
の反力不可が零となり、第二アームＦが後退するとスラ
イドベース５がストッパプレート３とともに後退するこ
とによって実行されるものである。

〔発明の効果〕

本発明は、複数のボルト・ナットを締結する際の位置決
め自由度を備えた構成なので、ボルト・ナンドの設置誤
差等の影響を受けることなく連続して作業が行え、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・ナット自動締結装置を背
面側から観た正面図、第２図は同第１図のｒ　−ｒ線矢
視による一部切欠側面図、第３図は同■−■線矢視断面
図、第４図はリンク機構部の要部拡大正面図、第５図は
同第４図のｍ−ｍ線矢視断面図、第６図はラチェット機
構の正面図、第７図は同平面図、第８図は締結状態を示
す説明図、第９図は本発明の装置をロボットに装着した
状態の斜視図である。 ｔｉｔフレーム　　　　　（２）スライド軸（５）スラ
イドベース　　０〔主レバー（１１）ショックアブゾー
バ（緩衝機構）（２０）サイドレバー　（２１）反力レ
バー（２２）アーム （２３）反力レバー復元装置 （３０）油圧シリンダ　（３１）アクチュエータ（３２
）締結ソケット　（３３）ナツト嵌合部（３４）駆動側
ラチェット刃 （３５）被動側ラチェント刃 （４０）反力受はソケット 特許出願人　　　　　株式会社　西　圧代理人　　小児
　益（ほか２名） 第９図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ワークに向けて直線的に進退するフレームと、同フ
   レームの進退軸と直交する平面内で揺動可能に当該フレ
   ームに枢着したリンク機構と、同リンク機構の要素に枢
   着した油圧シリンダと、同油圧シリンダのアクチュエー
   タに連係し当該アクチュエータの進退により往復回転す
   るラチェット機構と、同ラチェット機構の往復回転に連
   動しかつボルトまたはナットを着脱自在に嵌合する締結
   ソケットと、前記リンク機構要素の油圧シリンダ枢着点
   側に固定され前記ワークの一部に係合する反力受けソケ
   ットと、前記フレームに対しリンク機構の揺動方向への
   変位を拘束する緩衝機構とを備えてなるボルト・ナット
   自動締結装置。