WO2016181629A1 - ナットランナシステム - Google Patents

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WO2016181629A1
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bit
bits
engagement
actuator
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山根　秀士
潤 竹林
修平 倉岡
裕之 水本
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川崎重工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/26—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle
    • B23B31/261—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle clamping the end of the toolholder shank
    • B23B31/263—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle clamping the end of the toolholder shank by means of balls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/0007—Connections or joints between tool parts
    • B25B23/0035—Connection means between socket or screwdriver bit and tool

Definitions

  • the present invention relates to a nutrunner system for tightening screws.
  • Patent Literature 1 discloses a nutrunner system that can mechanically equip a nutrunner body attached to a wrist portion of a robot arm with one of a plurality of bits.
  • the nutrunner main body 100 is mounted with one of a plurality of bits 160 held on a holding base 170 (see FIG. 11).
  • the bit changer 110 is included.
  • the bit changer 110 includes a hollow shaft 120, an inner sliding member 130 disposed inside the hollow shaft 120, and an outer sliding member 140 disposed outside the hollow shaft 120.
  • the hollow shaft 120 is provided with a plurality of notches 121 at appropriate positions, and balls 150 are arranged in these notches 121.
  • the outer sliding member 140 is provided with a recess 141 into which the ball 150 is fitted.
  • each bit 160 On the other hand, at the upper part of each bit 160, a recess 161 that opens radially outward is provided.
  • the inner sliding member 130 is pushed by the bit 160 and moves upward.
  • the ball 150 is fitted into the recess 161, and the outer sliding member 140 moves downward.
  • the bit 160 is attached to the bit changer 110.
  • the outer sliding member 140 is moved upward.
  • the ball 150 is fitted into the recess 141 of the outer sliding member 140, and the bit 160 can be pulled out from the hollow shaft 120.
  • the holding base 170 is provided with a protrusion 171 for moving the outer sliding member 140 upward.
  • the position where the protrusion 171 of the holding base 170 is not located is the mounting position P1 of the bit 160
  • the position where the protrusion 171 is located is the removal position of the bit 160. P2. Therefore, in order to repeatedly use the same bit 160, when removing the bit 160 from the bit changer 110, the robot keeps the bit 160 in a state where it can be pulled out into the hollow shaft 120 from the removal position P2 to the mounting position P1. Need to move up.
  • an object of the present invention is to provide a nutrunner system in which a bit can be mounted and removed at the same position on a holding table.
  • a nutrunner system includes a holding base for holding a plurality of bits each having a tightening shaft at one end and a coupling portion at the other end, and a support connected to the wrist of the robot arm.
  • a nut runner body including a rotation shaft supported by the support and a bit changer connected to the rotation shaft and mounted with one of the plurality of bits.
  • Each of the coupling portions has an engagement hole coaxially with the fastening shaft, and an annular protrusion that is continuous in the circumferential direction is provided on the inner peripheral surface of the engagement hole.
  • An engagement shaft to be inserted into the engagement hole, and an operating piece provided on the engagement shaft, the engagement position projecting radially outward from the inner peripheral edge of the annular protrusion, and the inside of the annular protrusion Radially inward from the periphery It includes an actuator having an actuating piece, which moves between a retracted position retracted, characterized in that.
  • the bit can be attached to the bit changer by moving the operating piece radially outward in a state where the engagement shaft of the actuator included in the bit changer is inserted into the engagement hole of the bit. it can. On the other hand, if the operating piece is moved radially inward, the bit can be removed from the bit changer. Therefore, the bit can be mounted and removed at the same position on the holding table.
  • the actuator may be driven by fluid pressure
  • the rotating shaft may be tubular
  • a tube that supplies fluid pressure to the actuator may be routed in the rotating shaft. According to this configuration, the tube for the actuator driven by the fluid pressure can be hidden in the tubular rotating shaft in the vicinity of the bit changer.
  • the actuator maintains the operating piece in the engagement position when fluid pressure is not supplied to the actuator through the tube, and moves the operating piece to the retracted position when fluid pressure is supplied to the actuator through the tube. It may be configured to move to. According to this configuration, even if fluid pressure is no longer supplied to the actuator due to a power failure or the like, it is possible to prevent the bit from dropping from the bit changer.
  • the nut runner body is non-rotatably fitted to the rotary shaft and supports the rotary shaft so as to be slidable in the axial direction, a driven gear fixed to the guide, and a drive meshing with the driven gear A gear and a spring that urges the rotating shaft toward the bit changer may be included. According to this configuration, it is possible to prevent the tightening shaft of the bit from being pressed against the tightening target screw with an excessively strong force.
  • a stopper member is fixed to the end of the rotating shaft opposite to the bit changer, the nut runner body is fixed to the support, and a sleeve is inserted through the rotating shaft;
  • a collar that is rotatably supported by the sleeve via a bearing and that contacts the stopper member may be included.
  • the coupling portion of each of the plurality of bits may have a detent hole parallel to the engagement hole, and the bit changer may have a detent pin inserted into the detent hole. According to this configuration, the bit changer and the coupling portion of the bit can be formed into a simple shape in contact with each other on a flat surface.
  • the holding table has a holding hole into which the plurality of bits are inserted, and is configured such that the coupling portion of the plurality of bits is placed thereon, and the coupling portion of the plurality of bits is a disk. And at least two positioning grooves are provided at positions different from each other on the outer peripheral surface of each of the coupling portions, and the holding table has at least the at least one for each of the plurality of bits. At least two positioning pins that fit into the two positioning grooves may be provided. According to this configuration, it is possible to prevent an operator from inserting a bit into the holding hole.
  • the bit can be mounted and removed at the same position on the holding table.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2. It is sectional drawing of the upper part vicinity of a rotating shaft. It is sectional drawing of a bit changer. It is a bottom view of a bit changer.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 6. It is a top view of a holding stand.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. It is a one part enlarged view of the conventional nutrunner system. It is a side view of the holding stand in the conventional nutrunner system.
  • FIG. 1 shows a nutrunner system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • This nut runner system 1 is for fastening screws (for example, hexagon socket head cap bolts), and includes a holding base 6 that holds a plurality of bits 5 and a nut runner body 11.
  • the holding table 6 is drawn directly below the wrist 10 of the robot arm, but the exact position of the holding table 6 is below the bit changer 4 described later.
  • the nutrunner main body 11 includes a support 2 connected to the wrist 10 of the robot arm, a rotary shaft 3 supported in the vertical direction, and a bit changer 4 connected to the rotary shaft 3.
  • One of a plurality of bits 5 is attached to the bit changer 4.
  • the support 2 is fixed to the top surface of a substantially rectangular shape parallel to the horizontal plane, and the upper surface of one end side (right side in FIGS. 1 and 2) of the top plate 21.
  • a pedestal 22 for connection with the wrist 10 of the robot arm and a housing 23 fixed to the lower surface of the other end of the top plate 21 are included.
  • the rotating shaft 3 passes through the housing 23 and the top plate 21.
  • a motor 12 that rotates the rotary shaft 3 is attached to the top plate 21 via a speed reducer 13.
  • An output shaft 14 of the speed reducer 13 is located in the housing 23, and a drive gear 15 is fixed to the output shaft 14.
  • the rotary shaft 3 is configured to be movable in the axial direction with respect to the support 2.
  • a guide 31 that is fitted in the housing 23 so as to be non-rotatable and supports the rotary shaft 3 so as to be slidable in the axial direction is disposed in the housing 23.
  • the rotating shaft 3 and the guide 31 are ball splines, for example.
  • a driven gear 16 that meshes with the drive gear 15 described above is disposed above the guide 31.
  • the driven gear 16 is fixed to the guide 31 by sandwiching the guide 31 together with a cylindrical fixing member 32 that accommodates the guide 31.
  • the fixing member 32 is rotatably supported by the housing 23 via a pair of bearings 33.
  • the rotating shaft 3 is urged toward the bit changer 4 by a spring 85 disposed on the side of the motor 12.
  • a stopper member 75 is fixed to the end of the rotating shaft 3 on the side opposite to the bit changer 4.
  • the upper portion of the stopper member 75 is rotatably supported by the cylindrical member 82 via a pair of bearings 81.
  • a spring receiving plate 83 is fixed to the upper end portion of the cylindrical member 82, and a projection 84 for guiding the spring 85 is provided on the spring receiving plate 83.
  • a spring receiving plate 86 is disposed above the spring 85.
  • the spring receiving plate 86 is fixed to the top plate 21 by four support columns 87.
  • the spring receiving plate 86 is also provided with a projection for guiding the spring 85.
  • the stopper member 75 normally comes into contact with the collar 74 whose relative position with respect to the top plate 21 of the support 2 is unchanged by the biasing force of the spring 85.
  • a sleeve 71 inserted through the rotary shaft 3 is fixed to the top plate 21.
  • a cylindrical member 72 extending upward from the outer peripheral edge of the sleeve is fixed to the sleeve 71.
  • a bearing 73 is disposed between the cylindrical member 72 and the collar 74. In other words, the collar 74 is rotatably supported by the sleeve 71 via the bearing 73 and the cylindrical member 72.
  • the bit changer 4 described above includes a columnar bit changer main body 41 extending in the vertical direction and an actuator 9 attached to the lower surface of the bit changer main body 41.
  • a recess 46 into which the lower part of the rotary shaft 3 is inserted is provided on the upper surface of the bit changer body 41.
  • the actuator 9 includes a main body 91 embedded in the bit changer main body 41, an engagement shaft 92 projecting downward from the main body 91, and a plurality of (three in the illustrated example, 2 One or four or more actuating pieces 93.
  • the actuator 9 is driven by fluid pressure (may be pneumatic or hydraulic).
  • the rotating shaft 3 is tubular, and a tube 35 for supplying fluid pressure to the actuator 9 is routed in the rotating shaft 3.
  • a flow path 42 for the working fluid having the above-described fluid pressure is formed from the actuator 9 to the bottom surface of the recess 46, and a joint 43 is provided at the upper end of the flow path 42. ing. The lower end of the tube 35 is connected to the joint 43.
  • the stopper member 75 also has a working fluid channel 76 formed on the center line of the stopper member 75, and joints 77 and 78 are provided at the lower and upper ends of the channel 76, respectively. It has been.
  • the upper end of the tube 35 is connected to the lower joint 77, and the upper joint 78 is connected to an unillustrated tube that penetrates the cylindrical member 82.
  • the operating piece 93 is a ball.
  • the actuator 9 may have only one ring-shaped operating piece.
  • the operating piece 93 moves in the radial direction between a retracted position that fits within the engaging shaft 92 and an engaging position that protrudes from the engaging shaft 92.
  • the actuator 9 maintains the operating piece 93 in the engaged position when the fluid pressure is not supplied to the actuator 9 through the tube 35, and operates when the fluid pressure is supplied to the actuator 9 through the tube 35.
  • the piece 93 is configured to move to the retracted position.
  • the main body 91 and the engagement shaft 92 are hollow, and a pressure receiving member 94 is disposed inside the main body 91 and the engagement shaft 92.
  • the pressure receiving member 94 has a tip end portion 94a for maintaining the operating piece 93 in the engaged position, and a concave portion 94b for moving the operating piece 93 to the retracted position.
  • the pressure receiving member 94 is normally pressed against the bit changer main body 41 by a spring 95, whereby the tip end portion 94 a comes into contact with the operating piece 93.
  • the pressure receiving member 94 rises and the operating piece 93 is fitted into the recess 94b.
  • each bit 5 described above has a fastening shaft 51 at one end (lower end), a coupling portion 52 at the other end (upper end), and a main body portion 58 at the center.
  • the coupling portion 52 has a disk shape with a larger diameter than the main body portion 58.
  • the holding table 6 described above is provided with a holding hole 61 into which a plurality of bits 5 are inserted.
  • the diameter of the holding hole 61 is smaller than the diameter of the coupling portion 52. For this reason, a plurality of coupling parts 52 of the bits 5 are placed on the holding table 6.
  • At least two (three in the illustrated example) positioning grooves 56 are provided at different positions on the outer peripheral surface of the coupling portion 52 of the plurality of bits 5.
  • the holding base 6 is provided with at least two (three in the illustrated example) positioning pins 62 that fit into the positioning grooves 56 for each bit 5. For this reason, it is possible to prevent the operator from mistakenly inserting the bit 5 into the holding hole 61.
  • the total number of positioning pins 62 is seven instead of nine.
  • an engagement hole 53 is provided coaxially with the fastening shaft 51.
  • An annular protrusion 54 that is continuous in the circumferential direction is provided on the inner peripheral surface of the engagement hole 53.
  • the engagement shaft 92 of the actuator 9 described above is inserted into the engagement hole 53.
  • the above-described engagement position relating to the operating piece 93 is a position where the operating piece 93 projects radially outward from the inner peripheral edge of the annular protrusion 54, and the above-described retracted position refers to the above-described retracted position. It is a position which retreats to the inner side in the radial direction from the inner peripheral edge.
  • each bit 5 is provided with two detent holes 55 parallel to the engagement holes 53.
  • only one anti-rotation hole 55 may be provided.
  • two detent pins 45 inserted into the detent holes 55 are provided on the lower surface of the bit changer body 41.
  • a screw shaft 57 is integrally formed in the coupling portion 52 of each bit 5, and the main body portion 58 is screwed to the screw shaft 57. Further, a fixing nut 59 for fixing the main body portion 58 is screwed onto the screw shaft 57.
  • the bit 5 can be attached to the bit changer 4.
  • the bit 5 can be removed from the bit changer 4 by moving the operating piece 93 radially inward. Accordingly, the bit 5 can be mounted and removed at the same position on the holding table 6.
  • the operating piece 93 moves from the engagement position to the retracted position when the fluid pressure is supplied to the actuator 9, even if the fluid pressure is not supplied to the actuator 9 due to a power failure or the like, the bit The fall of the bit 5 from the changer 4 can be prevented.
  • the rotary shaft 3 is not necessarily configured to be movable in the axial direction with respect to the support 2, and the relative position between the rotary shaft 3 and the support 2 in the axial direction of the rotary shaft 3 is fixed. May be.
  • the detent structure of the bit 5 with respect to the bit changer 4 does not necessarily need to be the detent hole 55 and the detent pin 45.
  • the upper surface of the coupling portion 52 of the bit 5 and the lower surface of the bit changer body 41 may be shaped so as to be non-rotatably engaged with each other.
  • the anti-rotation hole 55 and the anti-rotation pin 45 are used like the said embodiment, the bit changer main body 41 and the coupling
  • the actuator 9 is not necessarily driven by fluid pressure, and may be driven by a solenoid, for example.

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Abstract

ナットランナシステムは、一端に締め付け軸を有し他端に結合部を有する複数のビットを保持する保持台と、ロボットアームの手首部に連結される支持体、支持体に支持された回転軸、および回転軸に連結された、複数のビットのうちの１つが装着されるビットチェンジャ、を含む、ナットランナ本体と、を備え、各ビットの結合部は、締め付け軸と同軸上に係合穴を有し、係合穴の内周面には、周方向に連続する環状突起が設けられており、ビットチェンジャは、係合穴に挿入される係合軸、および係合軸に設けられた作動片であって、環状突起の内周縁よりも径方向外側に張り出す係合位置と環状突起の内周縁よりも径方向内側に後退する後退位置との間で移動する作動片、を有するアクチュエータを含む。

Description

ナットランナシステム
　本発明は、ネジの締め付け用のナットランナシステムに関する。
　従来から、例えば各種装置の自動組み立てラインでは、ロボットを用いたネジの締め付けが行われている。例えば、特許文献１には、ロボットアームの手首部に取り付けられるナットランナ本体に、複数のビットのうちの１つを機械的に装備させることができるナットランナシステムが開示されている。
　より詳しくは、特許文献１に開示されたナットランナシステムでは、図１０に示すように、ナットランナ本体１００が、保持台１７０（図１１参照）に保持された複数のビット１６０のうちの１つが装着されるビットチェンジャ１１０を含む。
　ビットチェンジャ１１０は、中空軸１２０と、中空軸１２０の内側に配置された内側摺動部材１３０と中空軸１２０の外側に配置された外側摺動部材１４０を含む。中空軸１２０には、適所に複数の切欠き１２１が設けられており、これらの切欠き１２１内にボール１５０が配置されている。また、外側摺動部材１４０には、ボール１５０が嵌まり込む凹部１４１が設けられている。
　一方、各ビット１６０の上部には、径方向外向きに開口する凹部１６１が設けられている。ビット１６０の上部がビットチェンジャ１１０の中空軸１２０内に挿入されると、内側摺動部材１３０がビット１６０に押されて上方に移動する。そうすると、ボール１５０が凹部１６１に嵌まり込み、外側摺動部材１４０が下方に移動する。これにより、ビットチェンジャ１１０へのビット１６０の装着が行われる。
　ビット１６０をビットチェンジャ１１０から取り外すには、外側摺動部材１４０を上方に移動する。そうすると、ボール１５０が外側摺動部材１４０の凹部１４１に嵌まり込み、ビット１６０が中空軸１２０内から抜け出し可能となる。図１１に示すように、保持台１７０には、外側摺動部材１４０を上方に移動させるための突起１７１が設けられている。
特開２００５－８８１６８号公報
　しかしながら、特許文献１に開示されたナットランナシステムでは、図１１に示すように、保持台１７０の突起１７１がない位置がビット１６０の装着位置Ｐ１であり、突起１７１がある位置がビット１６０の取り外し位置Ｐ２である。従って、同一のビット１６０を繰り返し使用するためには、ビット１６０をビットチェンジャ１１０から取り外す際に、ロボットによってビット１６０を中空軸１２０内に抜け出し可能な状態に維持したまま取り外し位置Ｐ２から装着位置Ｐ１まで移動する必要がある。
　そこで、本発明は、保持台上の同じ位置でビットを装着および取り外しすることができるナットランナシステムを提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明のナットランナシステムは、一端に締め付け軸を有し他端に結合部を有する複数のビットを保持する保持台と、ロボットアームの手首部に連結される支持体、前記支持体に支持された回転軸、および前記回転軸に連結された、前記複数のビットのうちの１つが装着されるビットチェンジャ、を含む、ナットランナ本体と、を備え、前記複数のビットのそれぞれの前記結合部は、前記締め付け軸と同軸上に係合穴を有し、前記係合穴の内周面には、周方向に連続する環状突起が設けられており、前記ビットチェンジャは、前記係合穴に挿入される係合軸、および前記係合軸に設けられた作動片であって、前記環状突起の内周縁よりも径方向外側に張り出す係合位置と前記環状突起の内周縁よりも径方向内側に後退する後退位置との間で移動する作動片、を有するアクチュエータを含む、ことを特徴とする。
　上記の構成によれば、ビットチェンジャに含まれるアクチュエータの係合軸をビットの係合穴内に挿入した状態で、作動片を径方向外側に移動させれば、ビットチェンジャにビットを装着することができる。一方、作動片を径方向内側に移動させれば、ビットチェンジャからビットを取り外すことができる。従って、ビットを保持台上の同じ位置で装着および取り外しすることができる。
　前記アクチュエータは、流体圧によって駆動されるものであり、前記回転軸は、管状であり、前記回転軸内に、前記アクチュエータへ流体圧を供給するチューブが配索されていてもよい。この構成によれば、流体圧によって駆動されるアクチュエータ用のチューブを、ビットチェンジャの近傍では管状の回転軸内に隠すことができる。
　前記アクチュエータは、前記チューブを通じて前記アクチュエータへ流体圧が供給されないときは前記作動片を前記係合位置に維持し、前記チューブを通じて前記アクチュエータへ流体圧が供給されたときに前記作動片を前記後退位置に移動するように構成されていてもよい。この構成によれば、停電などによってアクチュエータへ流体圧が供給されなくなったとしても、ビットチェンジャからのビットの落下を防止することができる。
　前記ナットランナ本体は、前記回転軸と回転不能に嵌合し、かつ、前記回転軸を軸方向に摺動可能に支持するガイドと、前記ガイドに固定された従動ギアと、前記従動ギアと噛み合う駆動ギアと、前記回転軸を前記ビットチェンジャに向かって付勢するスプリングを含んでもよい。この構成によれば、ビットの締め付け軸が締め付け対象ネジに過度に強い力で押し付けられることを防止することができる。
　例えば、前記回転軸の前記ビットチェンジャと反対側の端部には、ストッパ部材が固定されており、前記ナットランナ本体は、前記支持体に固定され、かつ、前記回転軸に挿通されたスリーブと、前記スリーブに軸受を介して回転可能に支持された、前記ストッパ部材と当接するカラーを含んでもよい。
　前記複数のビットのそれぞれの前記結合部は、前記係合穴と平行な回り止め穴を有し、前記ビットチェンジャは、前記回り止め穴に挿入される回り止めピンを有してもよい。この構成によれば、ビットチェンジャおよびビットの結合部をフラットな面で互いに接触する単純な形状とすることができる。
　前記保持台は、前記複数のビットが挿入される保持穴を有していて、前記複数のビットの前記結合部が載置されるように構成されており、前記複数のビットの結合部は円盤状をなしており、これらの結合部の外周面には、互いに異なる位置に少なくとも２つの位置決め溝がそれぞれ設けられており、前記保持台には、前記複数のビットのそれぞれに対して、前記少なくとも２つの位置決め溝に嵌り合う少なくとも２つの位置決めピンが設けられていてもよい。この構成によれば、作業者による保持穴へのビットの入れ間違いを防止することができる。
　本発明によれば、保持台上の同じ位置でビットを装着および取り外しすることができる。
本発明の一実施形態に係るナットランナシステムにおけるナットランナ本体の側面図および保持台の断面図である。 ナットランナ本体の平面図である。 図２のIII－III線に沿った断面図である。 回転軸の上部付近の断面図である。 ビットチェンジャの断面図である。 ビットチェンジャの下面図である。 図６のVII－VII線に沿った断面図である。 保持台の平面図である。 図８のIX－IX線に沿った断面図である。 従来のナットランナシステムの一部の拡大図である。 従来のナットランナシステムにおける保持台の側面図である。
　図１に、本発明の一実施形態に係るナットランナシステム１を示す。このナットランナシステム１は、ネジ（例えば、六角穴付ボルト）の締め付け用のものであり、複数のビット５を保持する保持台６と、ナットランナ本体１１を含む。なお、図１では、作図の便宜上、保持台６をロボットアームの手首部１０の真下に描いているが、保持台６の正確な位置は、後述するビットチェンジャ４の下方である。
　ナットランナ本体１１は、ロボットアームの手首部１０に連結される支持体２と、支持体２に支持された、上下方向に延びる回転軸３と、回転軸３に連結されたビットチェンジャ４を含む。ビットチェンジャ４には、複数のビット５のうちの１つが装着される。
　図１～図３に示すように、支持体２は、水平面と平行な略長方形状の天板２１と、天板２１の一端側（図１および図２では右側）の上面に固定された、ロボットアームの手首部１０との連結用の台座２２と、天板２１の他端側の下面に固定されたハウジング２３を含む。回転軸３は、ハウジング２３および天板２１を貫通している。
　天板２１には、回転軸３を回転させるモータ１２が、減速機１３を介して取り付けられている。減速機１３の出力軸１４はハウジング２３内に位置しており、この出力軸１４には駆動ギア１５が固定されている。
　本実施形態では、回転軸３が支持体２に対して軸方向に移動可能に構成されている。具体的には、ハウジング２３内に、回転軸３と回転不能に嵌合し、かつ、回転軸３を軸方向に摺動可能に支持するガイド３１が配置されている。回転軸３およびガイド３１は、例えばボールスプラインである。
　ガイド３１の上方には、上述した駆動ギア１５と噛み合う従動ギア１６が配置されている。従動ギア１６は、ガイド３１を収容する筒状の固定部材３２と共にガイド３１を挟み込むことによって、ガイド３１に固定されている。固定部材３２は、一対の軸受３３を介してハウジング２３に回転可能に支持されている。
　さらに、本実施形態では、回転軸３が、モータ１２の脇に配置されたスプリング８５によってビットチェンジャ４に向かって付勢されている。図４に示すように、回転軸３のビットチェンジャ４と反対側の端部には、ストッパ部材７５が固定されている。このストッパ部材７５の上部は、一対の軸受８１を介して筒状部材８２に回転可能に支持されている。筒状部材８２の上端部には、スプリング受け板８３が固定されており、このスプリング受け板８３には、スプリング８５をガイドする突起８４が設けられている。一方、スプリング８５の上方には、スプリング受け板８６が配置されている。このスプリング受け板８６は、４本の支柱８７によって天板２１に固定されている。なお、図示は省略するが、スプリング受け板８６にも、スプリング８５をガイドする突起が設けられている。
　ストッパ部材７５は、通常は、スプリング８５の付勢力によって、支持体２の天板２１との相対位置が不変のカラー７４と当接する。天板２１には、回転軸３に挿通されたスリーブ７１が固定されている。このスリーブ７１には、当該スリーブの外周縁部から上方に延びる筒状部材７２が固定されている。そして、筒状部材７２とカラー７４の間に軸受７３が配置されている。換言すれば、カラー７４は、スリーブ７１に軸受７３および筒状部材７２を介して回転可能に支持されている。
　上述したビットチェンジャ４は、図５および図６に示すように、上下方向に延びる円柱状のビットチェンジャ本体４１と、このビットチェンジャ本体４１の下面に取り付けられたアクチュエータ９を含む。ビットチェンジャ本体４１の上面には、回転軸３の下部が挿入される凹部４６が設けられている。
　アクチュエータ９は、ビットチェンジャ本体４１に埋め込まれる本体部９１と、本体部９１から下方に突出する係合軸９２と、係合軸９２に設けられた複数（図例では３つであるが、２つまたは４つ以上であってもよい）の作動片９３を有する。本実施形態では、アクチュエータ９が流体圧（空圧であってもよいし油圧であってもよい）によって駆動されるものである。このため、回転軸３が管状であり、回転軸３内に、アクチュエータ９へ流体圧を供給するチューブ３５が配索されている。
　ビットチェンジャ本体４１には、アクチュエータ９から凹部４６の底面に至るように、上記の流体圧を持つ作動流体用の流路４２が形成されており、流路４２の上端には継手４３が設けられている。この継手４３に、チューブ３５の下端が接続されている。
　図４に示すように、ストッパ部材７５にも、作動流体用の流路７６が当該ストッパ部材７５の中心線上に形成されており、流路７６の下端および上端には継手７７，７８がそれぞれ設けられている。チューブ３５の上端は、下側の継手７７に接続され、上側の継手７８には、筒状部材８２を貫通する図略のチューブが接続されている。
　図５および図６に戻って、本実施形態では、作動片９３がボールである。ただし、アクチュエータ９は、リング状の作動片を１つだけ有していてもよい。
　作動片９３は、係合軸９２内に収まる後退位置と係合軸９２から突出する係合位置との間で径方向に移動する。本実施形態では、アクチュエータ９が、チューブ３５を通じて当該アクチュエータ９へ流体圧が供給されないときは作動片９３を係合位置に維持し、チューブ３５を通じて当該アクチュエータ９へ流体圧が供給されたときに作動片９３を後退位置に移動するように構成されている。
　具体的には、図７に示すように、本体部９１および係合軸９２は中空であり、本体部９１および係合軸９２の内部には受圧部材９４が配置されている。受圧部材９４は、作動片９３を係合位置に維持するための先端部９４ａと、作動片９３を後退位置に移動させるための凹部９４ｂを有する。受圧部材９４は、通常時はスプリング９５によってビットチェンジャ本体４１に押し付けられ、これにより先端部９４ａが作動片９３と当接する。一方、流路４２を通じて受圧部材９４の背面に流体圧が作用すると、受圧部材９４が上昇し、作動片９３が凹部９４ｂに嵌まり込む。
　上述した各ビット５は、図１に示すように、一端（下端）に締め付け軸５１を有し、他端（上端）に結合部５２を有し、中央に本体部５８を有している。本実施形態では、図８および図９に示すように、結合部５２が本体部５８よりも大径の円盤状である。
　上述した保持台６には、複数のビット５が挿入される保持穴６１が設けられている。保持穴６１の直径は、結合部５２の直径よりも小さい。このため、保持台６には、複数のビット５の結合部５２が載置される。
　複数のビット５の結合部５２の外周面には、互いに異なる位置に少なくとも２つ（図例では３つ）の位置決め溝５６がそれぞれ設けられている。一方、保持台６には、各ビット５に対して、位置決め溝５６に嵌り合う少なくとも２つ（図例では３つ）の位置決めピン６２が設けられている。このため、作業者による保持穴６１へのビット５の入れ間違いを防止することができる。なお、隣り合うビット５では、位置決めピン６２が共有されているため、位置決めピン６２の総数は９個ではなく７個である。
　各ビット５の結合部５２には、締め付け軸５１と同軸上に係合穴５３が設けられている。係合穴５３の内周面には、周方向に連続する環状突起５４が設けられている。係合穴５３には、上述したアクチュエータ９の係合軸９２が挿入される。また、作動片９３に関する上述した係合位置とは、作動片９３が環状突起５４の内周縁よりも径方向外側に張り出す位置であり、上述した後退位置とは、作動片９３が環状突起５４の内周縁よりも径方向内側に後退する位置である。
　さらに、各ビット５の結合部５２には、係合穴５３と平行な２つの回り止め穴５５が設けられている。ただし、回り止め穴５５は、１つだけ設けられていてもよい。一方、図５および図６に示すように、ビットチェンジャ本体４１の下面には、回り止め穴５５に挿入される２つの回り止めピン４５が設けられている。
　なお、図９に示すように、各ビット５の結合部５２には、ネジ軸５７が一体的に形成されており、このネジ軸５７に本体部５８が螺合している。さらに、ネジ軸５７には、本体部５８を固定する固定ナット５９が螺合している。
　本実施形態の構成によれば、ビットチェンジャ４に含まれるアクチュエータ９の係合軸９２をビット５の係合穴５３内に挿入した状態で、作動片９３を径方向外側に移動させれば、ビットチェンジャ４にビット５を装着することができる。一方、作動片９３を径方向内側に移動させれば、ビットチェンジャ４からビット５を取り外すことができる。従って、ビット５を保持台６上の同じ位置で装着および取り外しすることができる。
　また、本実施形態では、チューブ３５が管状の回転軸３内に配索されているので、流体圧によって駆動されるアクチュエータ９用のチューブ３５を、ビットチェンジャ４の近傍では回転軸３内に隠すことができる。
　さらに、本実施形態では、アクチュエータ９に流体圧が供給されたときに作動片９３が係合位置から後退位置に移動するので、停電などによってアクチュエータ９へ流体圧が供給されなくなったとしても、ビットチェンジャ４からのビット５の落下を防止することができる。
　また、本実施形態では、軸方向に移動可能な回転軸３がビットチェンジャ４に向かって付勢されているので、ビット５の締め付け軸５１が締め付け対象ネジに過度に強い力で押し付けられることを防止することができる。
　（変形例）
　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
　例えば、回転軸３は、必ずしも支持体２に対して軸方向に移動可能に構成されている必要はなく、回転軸３の軸方向における回転軸３と支持体２との相対位置が固定されていてもよい。
　また、ビットチェンジャ４に対するビット５の回り止め構造は、必ずしも回り止め穴５５と回り止めピン４５である必要はない。例えば、ビット５の結合部５２の上面およびビットチェンジャ本体４１の下面を、互いに回転不能に係合するような形状にしてもよい。ただし、前記実施形態のように回り止め穴５５および回り止めピン４５を用いれば、ビットチェンジャ本体４１およびビット５の結合部５２をフラットな面で互いに接触する単純な形状とすることができる。
　また、アクチュエータ９は、必ずしも流体圧によって駆動される必要はなく、例えばソレノイドによって駆動されてもよい。
　１　　ナットランナシステム
　１０　ロボットアームの手首部
　１１　ナットランナ本体
　１２　モータ
　１５　駆動ギア
　１６　従動ギア
　２　　支持体
　３　　回転軸
　３１　ガイド
　３５　チューブ
　４　　ビットチェンジャ
　４５　回り止めピン
　５　　ビット
　５１　締め付け軸
　５２　結合部
　５３　係合穴
　５４　環状突起
　５５　回り止め穴
　５６　位置決め溝
　６　　保持台
　６１　保持穴
　６２　位置決めピン
　７１　スリーブ
　７３　軸受
　７４　カラー
　７５　ストッパ部材
　８７　スプリング
　９　　アクチュエータ
　９２　係合軸
　９３　作動片

Claims (7)

  1. 　一端に締め付け軸を有し他端に結合部を有する複数のビットを保持する保持台と、
    　ロボットアームの手首部に連結される支持体、前記支持体に支持された回転軸、および前記回転軸に連結された、前記複数のビットのうちの１つが装着されるビットチェンジャ、を含む、ナットランナ本体と、を備え、
    　前記複数のビットのそれぞれの前記結合部は、前記締め付け軸と同軸上に係合穴を有し、前記係合穴の内周面には、周方向に連続する環状突起が設けられており、
    　前記ビットチェンジャは、前記係合穴に挿入される係合軸、および前記係合軸に設けられた作動片であって、前記環状突起の内周縁よりも径方向外側に張り出す係合位置と前記環状突起の内周縁よりも径方向内側に後退する後退位置との間で移動する作動片、を有するアクチュエータを含む、
    ナットランナシステム。
  2. 　前記アクチュエータは、流体圧によって駆動されるものであり、
    　前記回転軸は、管状であり、前記回転軸内に、前記アクチュエータへ流体圧を供給するチューブが配索されている、請求項１に記載のナットランナシステム。
  3. 　前記アクチュエータは、前記チューブを通じて前記アクチュエータへ流体圧が供給されないときは前記作動片を前記係合位置に維持し、前記チューブを通じて前記アクチュエータへ流体圧が供給されたときに前記作動片を前記後退位置に移動するように構成されている、請求項２に記載のナットランナシステム。
  4. 　前記ナットランナ本体は、前記回転軸と回転不能に嵌合し、かつ、前記回転軸を軸方向に摺動可能に支持するガイドと、前記ガイドに固定された従動ギアと、前記従動ギアと噛み合う駆動ギアと、前記回転軸を前記ビットチェンジャに向かって付勢するスプリングを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のナットランナシステム。
  5. 　前記回転軸の前記ビットチェンジャと反対側の端部には、ストッパ部材が固定されており、
    　前記ナットランナ本体は、前記支持体に固定され、かつ、前記回転軸に挿通されたスリーブと、前記スリーブに軸受を介して回転可能に支持された、前記ストッパ部材と当接するカラーを含む、請求項４に記載のナットランナシステム。
  6. 　前記複数のビットのそれぞれの前記結合部は、前記係合穴と平行な回り止め穴を有し、
    　前記ビットチェンジャは、前記回り止め穴に挿入される回り止めピンを有する、請求項１～５のいずれか一項に記載のナットランナシステム。
  7. 　前記保持台は、前記複数のビットが挿入される保持穴を有していて、前記複数のビットの前記結合部が載置されるように構成されており、
    　前記複数のビットの結合部は円盤状をなしており、これらの結合部の外周面には、互いに異なる位置に少なくとも２つの位置決め溝がそれぞれ設けられており、
    　前記保持台には、前記複数のビットのそれぞれに対して、前記少なくとも２つの位置決め溝に嵌り合う少なくとも２つの位置決めピンが設けられている、請求項１～６のいずれか一項に記載のナットランナシステム。
     
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