WO2023136176A1

WO2023136176A1 - 回転機保持装置

Info

Publication number: WO2023136176A1
Application number: PCT/JP2022/048617
Authority: WO
Inventors: 健人西分; 裕介中西; 健浩前田
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2022-01-12
Filing date: 2022-12-28
Publication date: 2023-07-20
Also published as: JPWO2023136176A1

Abstract

回転機保持装置は、支持部と、操作部と、回転機構部と、支持フレームと、を備える。支持部は、回転機を固定する固定部を有し回転機を支持する。操作部は、支持部と連結部において連結される。回転機構部は、連結部に設けられ、固定部を操作部に対して回転機の回転方向に回転可能とする。支持フレームは、支持部を移動可能に支持する。

Description

回転機保持装置

　本開示は、回転機保持装置に関するものである。

　特許文献１は、ねじ締め付け作業を自動又は半自動で行うねじ締め装置を開示する。このねじ締め装置では、締め付けトルクによる反トルクによる反力が発生し、電動ドライバとロボットが固定されていると、ねじ締め付け時の反力は電動ドライバを保持するロボットへ伝わる。

　このため、ロボットの選定の際には、この反力に耐えうる剛性のものを選ぶ必要がある。また、ねじ締め付け時の反力が大きいとロボットを使用できない場合がある。反力を低減するために、引用文献２は、電動ドライバとそれを支持する支持アームとの間に、ショックアブソーバを備えるねじ締付け装置を開示する。

特開２０１６－９７４７４１号公報特開２０１５－１２０２１２号公報

　特許文献２に開示されたねじ締付け装置では、設備に連結された支持アームと電動ドライバとの間にショックアブソーバが設けられている。ショックアブソーバによりねじ締付け動作時に発生する反力を吸収し、設備への伝達を抑制することができる。しかし、反力は、ショックアブソーバにより抑制されるものの設備および電動ドライバの位置決めを行う操作部に伝達される。電動ドライバの反力がロボットに伝わる場合、ロボットはその反力に耐えるための力がなければ、電動ドライバの位置がずれたり、ロボットが損傷したりするおそれがある。そのため、特許文献２に開示されたねじ締付け装置では、操作部をロボットに連結した場合、ロボットにも相応の剛性が要求され、反力に耐えうることが可能な出力が大きいサーボモータと大きくて重い構造部材を用いることが必要となり、ロボットが大型化する課題がある。また、電動ドライバ以外の回転機を有する装置であっても同様の課題がある。

　本開示は、上記した課題に着目してなされたものであり、回転機の位置決めを行う操作部への反トルクの伝達を抑制することができる回転機保持装置を提供することを目的とする。

　本開示の目的を達成するため、本開示に係る回転機保持装置は、回転機を固定する固定部を有し回転機を支持する支持部と、支持部と連結部において連結された操作部と、連結部に設けられ、固定部を操作部に対して回転機の回転方向に回転可能とする回転機構部と、支持部を移動可能に支持する支持フレームと、を備える。

　本開示によれば、固定部を操作部に対して回転機の回転方向に回転可能とすることで、回転機の位置決めを行う操作部への反トルクの伝達を抑制することができる。

実施の形態１における、ねじ締め装置１００を示す正面図実施の形態１における、ねじ締め装置１００において、反トルク伝達フレーム２Ａに電動ドライバ１を固定する構成を示す斜視図実施の形態１における、ねじ締め機構部１０を示す斜視図実施の形態１における、ねじ締め機構部１０を示す正面図実施の形態１における、ねじ締め機構部１０を示す上面図実施の形態１における、ねじ締め機構部１０のローラーフォロアの配置を示す斜視図実施の形態１の変形例における、ねじ締め装置１０１を示す正面図実施の形態２における、ねじ締め機構部２０を示す上面図図８に示す断面線ＩＸ－ＩＸにおける、断面図実施の形態３における、ねじ締め機構部３０を示す上面図図１０に示す断面線ＸＩ－ＸＩにおける、断面図実施の形態４における、ねじ締め機構部４０を示す上面図図１２に示す断面線ＸＩＩＩ－ＸＩＩＩにおける、断面図実施の形態５における、課題を示す正面図実施の形態５における、ねじ締め機構部１１０を示す上面図

　以下、本開示の実施の形態に係るねじ締め装置について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
　ねじ締め装置１００は、図１に示すように、電動ドライバ１を含むねじ締め機構部１０と、ねじ締め機構部１０を支持する電動ドライバ支持部５０と、電動ドライバ１の位置決めを行う電動ドライバ操作部６０と、を備える。電動ドライバ１には、工具Ｔとして、ねじ回しが取り付けられている。電動ドライバ操作部６０は、ロボット８０に連結されている。ねじ締め機構部１０は、主な構成として、電動モータによりねじ締めを実施する電動ドライバ１、反トルク伝達フレーム２Ａの一部である電動ドライバ固定部３、電動ドライバ保持フレーム４Ａの一部である電動ドライバ保持部５および回転機構部を有する。また、反トルク伝達フレーム２Ａは電動ドライバ支持フレーム６へと接続される。なお、ねじ締め装置１００は、回転機保持装置の一例である。電動ドライバ１は、回転機の一例である。電動ドライバ支持部５０は、支持部の一例である。電動ドライバ操作部６０は、操作部の一例である。

　理解を容易にするために、相互に直交するｘｙｚ座標を設定し、適宜参照する。電動ドライバ１の回転軸方向をｚ方向、電動ドライバ支持部５０が延びる方向をｘ方向、ｚ方向およびｘ方向に垂直な方向をｙ方向、と設定する。

　電動ドライバ支持部５０は、反トルク伝達フレーム２Ａおよび電動ドライバ支持フレーム６を備える。さらに、電動ドライバ支持フレーム６は、電動ドライバ固定部３に接続されたツール接続部７と、ツール接続部７を支持する第１回転部８と、第１回転部８を支持する第２回転部９と、第２回転部９を支持し、床または作業台に固定されている支持フレーム固定部１１と、を備える。

　電動ドライバ支持フレーム６は、第１回転部８と第２回転部９とが連動して角度を変化することにより、ツール接続部７の向きを変えずに位置を移動することができる。これにより、電動ドライバ支持フレーム６は、電動ドライバ操作部６０の移動に応じて、電動ドライバ１の回転軸方向を維持したまま電動ドライバ１の位置を移動することができる。また、電動ドライバ支持フレーム６は、反トルク伝達フレーム２Ａからツール接続部７に伝達される電動ドライバ１で発生する反トルクを受け止めることができる。すなわち、電動ドライバ支持部５０である反トルク伝達フレーム２Ａおよび電動ドライバ支持フレーム６により、電動ドライバ１で発生する反トルクを受け止めることができる。

　電動ドライバ保持フレーム４Ａは、電動ドライバ１を保持する電動ドライバ保持部５を有する。また、電動ドライバ保持フレーム４Ａは、ロボット８０のハンド先端部８１に接続されており、ロボット８０により電動ドライバ１を任意の位置へ移動させることができる。ここで、ロボット８０は、ロボット固定部８２により床または作業台に固定される。実施の形態１では、電動ドライバ保持フレーム４Ａは、電動ドライバ操作部６０の機能を有する。

　電動ドライバ１は、反トルク伝達フレーム２Ａに固定されている。また、反トルク伝達フレーム２Ａは、電動ドライバ１を固定する電動ドライバ固定部３を有する。電動ドライバ固定部３は、電動ドライバ１の回転軸方向であるＺ方向から見て中心近傍に電動ドライバ１が固定されており、Ｚ方向から見て最外周の一部が円形形状を有している。また、電動ドライバ固定部３は、電動ドライバ１のＺ方向における一部の周囲を囲んで電動ドライバ１を固定する。

　電動ドライバ固定部３は、図２に示すように、この例では、２つに分割された電動ドライバ固定部材３Ａ、３Ｂの間に電動ドライバ１が配置され、ねじ１２を用いて締め付けることで電動ドライバ１の固定を行う構成を有する。なお、電動ドライバ固定部３の構成はこの構成に限定されず、電動ドライバ固定部３が電動ドライバ１を固定可能な構成であればよい。

　ねじ締め機構部１０は、図３から図５に示すように、電動ドライバ１と、反トルク伝達フレーム２Ａの一部である電動ドライバ固定部３と、電動ドライバ保持フレーム４Ａの一部である電動ドライバ保持部５と、固定フレーム１３と、第１ローラである複数の円周用ローラーフォロア１４および第２ローラである複数の上下用ローラーフォロア１６を有する回転機構部と、を備える。

　回転機構部に含まれる円周用ローラーフォロア１４は、電動ドライバ保持部５と固定フレーム１３とを連結するローラーフォロア回転軸１５に回転可能に軸止されている。また、電動ドライバ保持部５と固定フレーム１３はローラーフォロア回転軸１５により固定されている。また、上下用ローラーフォロア１６は、電動ドライバ保持部５および固定フレーム１３の各々に設けられたローラーフォロア回転軸１７に回転可能に軸止されている。ここで、固定フレーム１３は、ねじなどの固定部材により電動ドライバ保持部５に固定されてもよい。

　次に、図６を用いて、電動ドライバ固定部３、回転機構部に含まれる円周用ローラーフォロア１４および上下用ローラーフォロア１６の関係を説明する。円周用ローラーフォロア１４は、Ｚ方向から見て最外周の一部が円形形状を有する電動ドライバ固定部３の外周に接するよう設けられることにより、電動ドライバ１の回転軸方向に対して垂直なｘ方向またはｙ方向への電動ドライバ１および電動ドライバ固定部３の移動を制限する。

　また、上下用ローラーフォロア１６は、電動ドライバ固定部３の上下面の各々に接するよう設けられる。言い換えると、上下用ローラーフォロア１６は、電動ドライバ固定部３における電動ドライバ保持部５および固定フレーム１３と対向する面の各々に接して設けられる。これにより、電動ドライバ１および電動ドライバ固定部３の回転軸方向であるｚ方向への移動を制限する。このように、回転機構部に含まれる円周用ローラーフォロア１４と上下用ローラーフォロア１６によって、電動ドライバ１の回転軸方向に垂直な方向であるＸＹ方向および回転軸方向であるＺ方向の移動を制限することができる。

　さらに、回転機構部である円周用ローラーフォロア１４および上下用ローラーフォロア１６は、図３から図５に示すように、電動ドライバ保持フレーム４Ａに固定される。そのため、電動ドライバ１および反トルク伝達フレーム２Ａは、電動ドライバ保持フレーム４Ａに対して電動ドライバ１の回転軸を中心とした回転のみ可能な構成となる。言い換えると、ねじ締め機構部１０は、電動ドライバ１および電動ドライバ固定部３を、電動ドライバ保持フレーム４Ａに対して電動ドライバ１の回転方向に回転可能に接続し、電動ドライバ支持部５０と電動ドライバ操作部６０を連結する連結部として機能する。これにより、電動ドライバ１から反トルクが発生した場合、反トルクによる回転力は反トルク伝達フレーム２Ａへ伝達される。これに対して、電動ドライバ保持フレーム４Ａは、反トルク伝達フレーム２に対して、電動ドライバ１の回転軸を中心として回転可能であるため、電動ドライバ１の回転により発生する反力は、電動ドライバ保持フレーム４Ａへは伝達されない。

　次に、実施の形態１におけるねじ締め装置１００の効果について説明する。まず、電動ドライバ１の工具Ｔにねじを吸着し、電動ドライバ操作部６０に連結されたロボット８０により、電動ドライバ１の位置決めを行う。次に、電動ドライバ１を回転させねじ締めを実施する。この時、電動ドライバ１から発生した反トルクによる回転力は、ねじ締め機構部１０の構成により電動ドライバ保持フレーム４Ａへ伝達されず、反トルク伝達フレーム２Ａへ伝達される。また、電動ドライバ支持フレーム６が、反トルク伝達フレーム２Ａへ伝達された反トルクを受けることにより、電動ドライバ保持フレーム４Ａの一部である電動ドライバ操作部６０と連結されたロボット８０へ掛かる負荷を軽減することができる。

　以上のように、本実施の形態のねじ締め装置１００によれば、電動ドライバ支持部５０が反トルクを受けることで、電動ドライバ操作部６０への反トルクの伝達を抑制し、連結されたロボット８０へ掛かる負荷を軽減することができる。詳細には、電動ドライバ１とロボット８０との接続部に従動回転機構を設け、電動ドライバ１を用いたねじ締め付け動作時に発生する反トルクをロボット８０とは別に設けた反トルクを受け止める電動ドライバ支持部５０に伝達させ、ロボット８０が連結される電動ドライバ操作部６０への反トルクの伝達を抑制することができる。これにより、ねじ締め装置１００の操作に用いるロボット８０は、反トルクの影響を受けないため、出力の大きいサーボモータまたは大きくて重い構造部材が不要となり、より小型なロボットを選定することが可能となり、ロボットにかかるコストも低減できる。

（実施の形態１の変形例）
　次に、図７に示す実施の形態１の変形例におけるねじ締め装置１０１について説明する。なお、実施の形態１の変形例においては、実施の形態１との構成の異なる部分のみを説明する。また、実施の形態１と同一または対応する構成については、同一の符号を用い、その説明を省略する。

　実施の形態１では、図１に示すように、電動ドライバ１の位置決めをロボット８０が行う。そのため、電動ドライバ操作部６０である電動ドライバ保持フレーム４Ａが、ハンド先端部８１を介してロボット８０へ連結される。

　一方、実施の形態１の変形例では、図７に示すように、電動ドライバ１の位置決めを作業者９０が行う。そのため、電動ドライバ操作部６０は、電動ドライバ保持フレーム４Ａにおける電動ドライバ１とは反対側の端部に、操作レバー１８を備えている。これにより、作業者９０が手で操作レバー１８を握り、電動ドライバ１の先端位置を調節することでねじ締め付けを行うことができる。すなわち、電動ドライバ保持フレーム４Ａおよび操作レバー１８により、作業者９０が電動ドライバ１をｘ方向、ｙ方向およびｚ方向の任意の位置へ移動させることができる。実施の形態１の変形例では、電動ドライバ保持フレーム４Ａおよび操作レバー１８が、電動ドライバ操作部７０である。なお、操作レバー１８は、作業者９０により操作されればよく、作業者９０の手以外に足などで操作されてもよい。

　次に、実施の形態１の変形例におけるねじ締め装置１０１の効果について説明する。電動ドライバ１から発生した反トルクによる回転力は、ねじ締め機構部１０の構成により電動ドライバ保持フレーム４Ａへ伝達されず、反トルク伝達フレーム２Ａへ伝達される。また、電動ドライバ支持フレーム６が、反トルク伝達フレーム２Ａへ伝達された反トルクを受ける。

　以上のように、実施の形態１の変形例のねじ締め装置１０１によれば、電動ドライバ支持部５０により電動ドライバ１から発生した反トルクを受けることで、電動ドライバ操作部７０への反トルクの伝達を抑制し、作業者９０へ掛かる負荷を軽減することができる。これにより、大きな反トルクが発生する大型の電動ドライバ１を用いる場合においても、作業者９０への反トルクの伝達を抑制し、作業者９０への負担を軽減できる。

（実施の形態２）
　次に、実施の形態２におけるねじ締め装置について説明する。なお、実施の形態２においては、実施の形態１との構成の異なる部分のみを説明する。また、実施の形態１と同一または対応する構成については、同一の符号を用い、その説明を省略する。ここで、ねじ締め装置は、ねじ締め装置１００におけるねじ締め機構部１０に代わり、ねじ締め機構部２０を有することのみ異なる。そのため、ねじ締め装置の外観全体を示す図は省略する。

　ねじ締め装置は、電動ドライバ１を含むねじ締め機構部２０と、電動ドライバ支持部５０と、電動ドライバ操作部６０と、を備える。ねじ締め機構部２０は、図８および図９に示すように、主な構成として、電動ドライバ１と、反トルク伝達フレーム２Ｂの一部である電動ドライバ固定部２１と、電動ドライバ保持フレーム４Ｂの一部である電動ドライバ保持部２２および回転機構部と、を有する。

　また、電動ドライバ支持部５０は、図１に示す実施の形態１の電動ドライバ支持部５０と同様に、反トルク伝達フレーム２Ｂおよび電動ドライバ支持フレーム６を備える。さらに、電動ドライバ支持フレーム６は、ツール接続部７、第１回転部８および第２回転部９により構成されており、支持フレーム固定部１１により床または作業台に固定されている。このように、電動ドライバ支持部５０である、反トルク伝達フレーム２Ｂおよび電動ドライバ支持フレーム６により、電動ドライバ１で発生する反トルクを受け止めることができる。

　電動ドライバ保持フレーム４Ｂは、図９に示すように、電動ドライバ１を保持する電動ドライバ保持部２２を有する。また、電動ドライバ保持フレーム４Ｂは、図示しないロボット８０のハンド先端部８１に接続されており、ロボット８０により電動ドライバ１を任意の位置へ移動させることができる。ここで、ロボット８０は、ロボット固定部８２により床または作業台に固定される。実施の形態２では、電動ドライバ保持フレーム４Ｂが、電動ドライバ操作部６０である。

　また、図７に示す実施の形態１の変形例と同様に、電動ドライバ保持フレーム４Ｂにおける電動ドライバ１とは反対側の端部に操作レバー１８を備えたねじ締め装置２０１において、作業者９０が電動ドライバ１の先端位置を調節可能にしてもよい。すなわち、電動ドライバ操作部７０である電動ドライバ保持フレーム４Ｂおよび操作レバー１８により、作業者９０が電動ドライバ１を任意の位置へ移動させることができる。ここで、ねじ締め装置２０１は、ねじ締め装置１０１におけるねじ締め機構部１０に代わり、ねじ締め機構部２０を用いることのみ異なる。そのため、ねじ締め装置２０１の外観全体を示す図は省略する。

　図８および図９は、ねじ締め機構部２０における、電動ドライバ１、反トルク伝達フレーム２Ｂの一部であって電動ドライバ１を固定する電動ドライバ固定部２１、電動ドライバ保持フレーム４Ｂの一部である電動ドライバ保持部２２、回転機構部であって第１転動体である球体転動体２３Ａ、第２転動体である球体転動体２３Ｂおよび固定フレーム２４との配置関係を示している。

　電動ドライバ固定部２１は、電動ドライバ１の回転軸方向であるＺ方向から見て中心部に電動ドライバ１が固定されており、Ｚ方向から見て最外周の一部が円形形状を有している。第１転動体である複数の球体転動体２３Ａは、電動ドライバ固定部２１と電動ドライバ保持部２２の間に挟み込んで設けられ、図示しない保持器により間隔が保たれる。

　また、電動ドライバ固定部２１と電動ドライバ保持部２２が互いに対向する面の各々に、球体転動体２３Ａに曲率を合わせた一対のリング状溝２６Ａと２６Ｂが互いに対向して設けられる。以後、一対のリング状溝２６Ａと２６Ｂを第１リング状溝対と呼ぶ。そして、複数の球体転動体２３Ａは、電動ドライバ固定部２１と電動ドライバ保持部２２に設けられた第１リング状溝対を転動する。ここで、リング状溝２６Ａおよびリング状溝２６Ｂの溝各々の深さは、球体転動体２３Ａの半径よりも小さい。

　第２転動体である複数の球体転動体２３Ｂは、電動ドライバ固定部２１と固定フレーム２４の間に挟み込んで設けられ、図示しない保持器により間隔が保たれる。電動ドライバ固定部２１と固定フレーム２４が互いに対向する面の各々に、球体転動体２３Ｂに曲率を合わせた一対のリング状溝２６Ｃおよび２６Ｄが互いに対向して設けられる。以後、一対のリング状溝２６Ｃおよび２６Ｄを第２リング状溝対と呼ぶ。

　そして、複数の球体転動体２３Ｂは、電動ドライバ固定部２１と固定フレーム２４に設けられた第２リング状溝対を転動する。ここで、リング状溝２６Ｃおよびリング状溝２６Ｄの溝各々の深さは、球体転動体２３Ｂの半径よりも小さい。さらに、電動ドライバ固定部２１および複数の球体転動体２３を、電動ドライバ保持部２２と固定フレーム２４で挟み込んで、固定フレーム２４はねじを含む固定部材２５により電動ドライバ保持部２２へ固定されている。

　このように、電動ドライバ固定部２１が、電動ドライバ保持部２２と固定フレーム２４により複数の球体転動体２３Ａおよび球体転動体２３Ｂを介して挟み込まれて固定することにより、電動ドライバ１の回転軸方向であるＺ方向の移動を制限することができる。さらに、複数の球体転動体２３Ａの各々が、リング状溝２６Ａおよび２６Ｂを転がること、およびリング状溝２６Ｃおよび２６Ｄを転がることで、電動ドライバ固定部２１および電動ドライバ１の回転軸方向と垂直な方向であるＸＹ方向への移動を制限することができる。

　電動ドライバ固定部２１は、複数の球体転動体２３Ａ、２３Ｂを介して電動ドライバ保持フレーム４Ｂを基準として固定される。そのため、電動ドライバ１および反トルク伝達フレーム２Ｂは、電動ドライバ保持フレーム４Ｂに対して電動ドライバ１の回転軸を中心とした回転のみ可能な構成となる。言い換えると、連結部であるねじ締め機構部２０において、電動ドライバ１および電動ドライバ固定部２１は、電動ドライバ保持フレーム４Ｂに対して電動ドライバ１の回転方向に回転可能に接続される。これにより、電動ドライバ１から反トルクが発生した場合、反トルクによる回転力は電動ドライバ保持フレーム４Ｂへは伝達されず、反トルク伝達フレーム２Ｂへ伝達される。

　次に、実施の形態２におけるねじ締め装置の効果について説明する。電動ドライバ１から発生した反トルクによる回転力は、ねじ締め機構部２０の構成により電動ドライバ保持フレーム４Ｂへ伝達されず、反トルク伝達フレーム２Ｂへ伝達される。また、電動ドライバ支持フレーム６が、反トルク伝達フレーム２Ｂへ伝達された反トルクを受けることにより、電動ドライバ操作部６０と連結されたロボット８０へ掛かる負荷を軽減することができる。

　すなわち、電動ドライバ支持部５０により反トルクを受けることで、電動ドライバ操作部６０への反トルクの伝達を抑制し、連結されたロボット８０へ掛かる負荷を軽減することができる。

　また、図７に示す実施の形態１の変形例のように、操作レバー１８を備えるねじ締め装置２０１において、作業者９０が電動ドライバ１の先端位置を調節する場合に、電動ドライバ支持フレーム６が反トルク伝達フレーム２Ｂへ伝達された反トルクを受けることで、作業者９０へ掛かる負荷を軽減することができる。

　すなわち、電動ドライバ支持部５０が反トルクを受けることにより、電動ドライバ操作部７０への反トルクの伝達を抑制し、作業者９０へ掛かる負荷を軽減することができる。これにより、大きな反トルクが発生する大型の電動ドライバ１を用いる場合においても、作業者９０への反トルクの伝達を抑制し、作業者９０への負担が軽減できる。

（実施の形態３）
　次に、実施の形態３におけるねじ締め装置について説明する。なお、実施の形態３においては、実施の形態１との構成の異なる部分のみを説明する。また、実施の形態１と同一または対応する構成については、同一の符号を用い、その説明を省略する。ここで、ねじ締め装置は、ねじ締め装置１００におけるねじ締め機構部１０に代わり、ねじ締め機構部３０を用いることのみ異なる。そのため、ねじ締め装置の外観全体を示す図は省略する。

　ねじ締め装置は、電動ドライバ１を含むねじ締め機構部３０、電動ドライバ支持部５０、電動ドライバ操作部６０を備える。ねじ締め機構部３０は、主な構成として、電動ドライバ１、反トルク伝達フレーム２Ｃの一部である電動ドライバ固定部３１、電動ドライバ保持フレーム４Ｃの一部である電動ドライバ保持部３２および回転機構部を有する。

　また、電動ドライバ支持部５０は、反トルク伝達フレーム２Ｃおよび電動ドライバ支持フレーム６を備える。さらに、電動ドライバ支持フレーム６は、ツール接続部７、第１回転部８および第２回転部９により構成されており、支持フレーム固定部１１により床または作業台に固定されている。これにより、電動ドライバ支持部５０である、反トルク伝達フレーム２Ｃおよび電動ドライバ支持フレーム６により、電動ドライバ１で発生する反トルクを受け止めることができる。

　電動ドライバ保持フレーム４Ｃは、電動ドライバ１を保持する電動ドライバ保持部３２を有する。また、電動ドライバ保持フレーム４Ｃは、ロボット８０のハンド先端部８１に接続されており、ロボット８０により電動ドライバ１を任意の位置へ移動させることができる。ここで、ロボット８０は、ロボット固定部８２により床または作業台に固定される。実施の形態３では、電動ドライバ保持フレーム４Ｃが、電動ドライバ操作部６０である。

　また、図７に示す実施の形態１の変形例のように、電動ドライバ保持フレーム４Ｃにおける電動ドライバ１とは反対側の端部に操作レバー１８を備えたねじ締め装置３０１において、作業者９０が電動ドライバ１の先端位置を調節可能にしてもよい。すなわち、電動ドライバ操作部７０である電動ドライバ保持フレーム４Ｃおよび操作レバー１８により、作業者９０が電動ドライバ１を任意の位置へ移動させることができる。ここで、ねじ締め装置３０１は、ねじ締め装置１０１におけるねじ締め機構部１０に代わり、ねじ締め機構部３０を用いることのみ異なる。そのため、ねじ締め装置３０１の外観全体を示す図は省略する。

　図１０および図１１は、ねじ締め機構部３０における、電動ドライバ１、反トルク伝達フレーム２Ｃの一部であって電動ドライバ１を固定する電動ドライバ固定部３１、電動ドライバ保持フレーム４Ｃの一部である電動ドライバ保持部３２、回転機構部であって第３転動体である球体転動体３３および固定フレーム３４の配置関係を示している。

　電動ドライバ固定部３１は、電動ドライバ１の回転軸方向であるＺ方向から見て中心部に電動ドライバ１が固定されており、Ｚ方向から見て外周の一部が円形形状を有している。第３転動体である複数の球体転動体３３は、電動ドライバ固定部３１と固定フレーム３４の間に挟み込んで設けられる。複数の球体転動体３３は、図示しない保持器により間隔が保たれる。

　電動ドライバ固定部３１の外周と固定フレーム３４が互いに対向する面の各々に、球体転動体３３に曲率を合わせた一対のリング状溝３５Ａおよび３５Ｂが互いに対向して設けられる。以後、一対のリング状溝３５Ａおよび３５Ｂを第３リング状溝対と呼ぶ。そして、電動ドライバ固定部３１と固定フレーム３４に設けられた第３リング状溝対であるリング状溝３５Ａおよび３５Ｂを複数の球体転動体３３が転動可能に構成されている。また、固定フレーム３４はねじなどの固定部材３６により電動ドライバ保持部３２に固定されている。ここで、リング状溝３５Ａおよび３５Ｂの溝各々の深さは、球体転動体３３の半径よりも小さい。

　このように、電動ドライバ固定部３１の外周に設けたリング状溝３５Ａと、それと対向して固定フレーム３４に設けたリング状溝３５Ｂと、の間に複数の球体転動体３３が挟み込まれて、固定フレーム３４が電動ドライバ固定部３１に固定することにより、電動ドライバ１の回転軸方向であるＺ方向および電動ドライバ１の回転軸方向と垂直な方向であるＸＹ方向への移動を制限することができる。

　電動ドライバ固定部３１は、複数の球体転動体３３を介して電動ドライバ保持フレーム４Ｃに固定される。そのため、電動ドライバ１および反トルク伝達フレーム２Ｃは、電動ドライバ保持フレーム４Ｃに対して電動ドライバ１の回転軸を中心とした回転のみ可能な構成となる。言い換えると、連結部であるねじ締め機構部３０において、電動ドライバ１および電動ドライバ固定部３１は、電動ドライバ保持フレーム４Ｃに対して電動ドライバ１の回転方向に回転可能に接続される。これにより、電動ドライバ１から反トルクが発生した場合、反トルクによる回転力は電動ドライバ保持フレーム４Ｃへは伝達されず、反トルク伝達フレーム２Ｃへ伝達される。

　次に、実施の形態３におけるねじ締め装置の効果について説明する。電動ドライバ１から発生した反トルクによる回転力は、ねじ締め機構部３０の構成により電動ドライバ保持フレーム４Ｃへ伝達されず、反トルク伝達フレーム２Ｃへ伝達される。また、電動ドライバ支持フレーム６が、反トルク伝達フレーム２Ｃへ伝達された反トルクを受けることにより、電動ドライバ操作部６０と連結されたロボット８０へ掛かる負荷を軽減することができる。

　すなわち、電動ドライバ支持部５０により反トルクを受けることで、電動ドライバ操作部６０への反トルクの伝達を抑制し、連結されたロボット８０へ掛かる負荷を軽減することができる。これにより、ねじ締め装置の操作に用いるロボット８０は、実施の形態１に比べより少ない部品点数において、より小型なロボットを選定することが可能となり、ロボットにかかるコストも低減できる。

　また、図７に示す実施の形態１の変形例のように、操作レバー１８を備えるねじ締め装置において、作業者９０が電動ドライバ１の先端位置を調節する場合に、電動ドライバ支持フレーム６が、反トルク伝達フレーム２Ｃへ伝達された反トルクを受けることで、作業者９０へ掛かる負荷を軽減することができる。

（実施の形態４）
　次に、実施の形態４におけるねじ締め装置について説明する。なお、実施の形態４においては、実施の形態１との構成の異なる部分のみを説明する。また、実施の形態１と同一または対応する構成については、同一の符号を用い、その説明を省略する。ここで、ねじ締め装置は、ねじ締め装置１００におけるねじ締め機構部１０に代わり、ねじ締め機構部４０を用いることのみ異なる。そのため、ねじ締め装置の外観全体を示す図は省略する。

　ねじ締め装置は、電動ドライバ１を含むねじ締め機構部４０と、電動ドライバ支持部５０と、電動ドライバ操作部６０と、を備える。ねじ締め機構部４０は、図１２および図１３に示すように、主な構成として、電動ドライバ１と、反トルク伝達フレーム２Ｄの一部である電動ドライバ固定部４１と、電動ドライバ保持フレーム４Ｄの一部である電動ドライバ保持部４２および回転機構部と、を有する。

　また、反トルク伝達フレーム２Ｄは電動ドライバ支持フレーム６へと接続される。このように、電動ドライバ支持部５０である、反トルク伝達フレーム２Ｄおよび電動ドライバ支持フレーム６により、電動ドライバ１で発生する反トルクを受け止める。ここで、電動ドライバ支持フレーム６は、ツール接続部７、第１回転部８および第２回転部９を有し、支持フレーム固定部１１により床または作業台に固定されている。

　また、電動ドライバ支持部５０は、反トルク伝達フレーム２Ｄおよび電動ドライバ支持フレーム６を備える。さらに、電動ドライバ支持フレーム６は、ツール接続部７、第１回転部８および第２回転部９により構成されており、支持フレーム固定部１１により床または作業台に固定されている。このように、電動ドライバ支持部５０である、反トルク伝達フレーム２Ｄおよび電動ドライバ支持フレーム６により、電動ドライバ１で発生する反トルクを受け止めることができる。

　電動ドライバ保持フレーム４Ｄは、電動ドライバ１を保持する電動ドライバ保持部４２を有する。また、電動ドライバ保持フレーム４Ｄは、ロボット８０のハンド先端部８１に接続されており、ロボット８０により電動ドライバ１を任意の位置へ移動させることができる。ここで、ロボット８０は、ロボット固定部８２により床または作業台に固定される。実施の形態４では、電動ドライバ保持フレーム４Ｄが、電動ドライバ操作部６０である。

　また、図７に示す実施の形態１の変形例のように、操作レバー１８を備えたねじ締め装置４０１において、作業者９０が電動ドライバ１の先端位置を調節可能にしてもよい。すなわち、電動ドライバ操作部７０である電動ドライバ保持フレーム４Ｄおよび操作レバー１８により、作業者９０が電動ドライバ１を任意の位置へ移動させることができる。ここで、ねじ締め装置は、ねじ締め装置１０１におけるねじ締め機構部１０に代わり、ねじ締め機構部４０を用いることのみ異なる。そのため、ねじ締め装置４０１の外観全体を示す図は省略する。

　図１２および図１３は、ねじ締め機構部４０における、電動ドライバ１、反トルク伝達フレーム２Ｄの一部であって電動ドライバ１を固定する電動ドライバ固定部４１、電動ドライバ保持フレーム４Ｄの一部である電動ドライバ保持部４２、固定フレーム４３、回転機構部であって第３ローラであるローラーフォロア４５Ａおよび第４ローラであるローラーフォロア４５Ｂとの配置関係を示している。

　電動ドライバ固定部４１は、電動ドライバ１の回転軸方向であるＺ方向から見て中心近傍に電動ドライバ１が固定されており、Ｚ方向から見て最外周の一部が円形形状を有している。また、Ｚ方向から見て、電動ドライバ固定部４１の中心方向から外周に向けて、電動ドライバ固定部４１の上下面において、電動ドライバ固定部４１のＺ方向の厚さが薄くなる傾斜を有する円形状傾斜部４６を有している。言い換えると、電動ドライバ固定部４１は、電動ドライバ保持部４２および固定フレーム４３と対向する面の各々が、外周に向けて厚みが薄くなる傾斜する円形状傾斜部４６を有している。

　回転機構部であるローラーフォロア４５Ａは電動ドライバ保持部４２にローラーフォロア回転軸４４Ａを固定されている。また、ローラーフォロア４５Ｂは固定フレーム４３にローラーフォロア回転軸４４Ｂを固定されている。さらに、電動ドライバ固定部４１を電動ドライバ保持部４２と固定フレーム４３で挟み込んで、固定フレーム４３はねじを含む固定部材４７により電動ドライバ保持部４２に固定されている。

　実施の形態４におけるねじ締め機構部４０におけるローラーフォロア４５Ａおよびローラーフォロア４５Ｂの配置を示す図１３を用いて、電動ドライバ固定部４１とローラーフォロア４５Ａおよびローラーフォロア４５Ｂの関係を説明する。ローラーフォロア４５Ａおよびローラーフォロア４５Ｂは、電動ドライバ固定部４１に設けられた円形状傾斜部４６に接して設けられる。

　また、ローラーフォロア４５Ａおよびローラーフォロア４５Ｂは、電動ドライバ固定部４１を互いに挟み込んで設けられる。これにより、電動ドライバ１の回転軸方向であるＺ方向および電動ドライバ１の回転軸方向に対して垂直な方向であるＸＹ方向における電動ドライバ１および電動ドライバ固定部４１の移動を制限する。

　このように、電動ドライバ固定部４１は、ローラーフォロア４５Ａおよびローラーフォロア４５Ｂを介して電動ドライバ保持フレーム４Ｄを基準として固定される。そのため、電動ドライバ１および反トルク伝達フレーム２Ｄは、電動ドライバ保持フレーム４Ｄに対して電動ドライバ１の回転軸を中心とした回転のみ可能な構成となる。言い換えると、電動ドライバ１および電動ドライバ固定部４１は、電動ドライバ保持フレーム４Ｄに対して電動ドライバ１の回転軸を中心に回転可能に接続される。これにより、電動ドライバ１から反トルクが発生した場合、反トルクによる回転力は電動ドライバ保持フレーム４Ｄへは伝達されず、反トルク伝達フレーム２Ｄへ伝達される。

　次に、実施の形態４におけるねじ締め装置の効果について説明する。電動ドライバ１から発生した反トルクによる回転力は、ねじ締め機構部４０の構成により電動ドライバ保持フレーム４Ｄへ伝達されず、反トルク伝達フレーム２Ｄへ伝達される。また、電動ドライバ支持フレーム６が、反トルク伝達フレーム２Ｄへ伝達された反トルクを受けることにより、電動ドライバ操作部６０に連結されたロボット８０へ掛かる負荷を軽減することができる。

　また、図７に示す実施の形態１の変形例のように、操作レバー１８を備えるねじ締め装置において、作業者９０が電動ドライバ１の先端位置を調節する場合に、電動ドライバ支持フレーム６が、反トルク伝達フレーム２Ｄへ伝達された反トルクを受けることにより、作業者９０へ掛かる負荷を軽減することができる。

　すなわち、電動ドライバ支持部５０が反トルクを受けることにより、電動ドライバ操作部７０への反トルクの伝達を抑制し、作業者９０へ掛かる負荷を軽減することができる。そのため、大きな反トルクが発生する大型の電動ドライバ１を用いる場合においても、作業者９０への反トルクの伝達を抑制し、作業者９０への負担が軽減できる。

（実施の形態５）
　次に、実施の形態５におけるねじ締め装置５００について説明する。なお、実施の形態５においては、実施の形態１との構成の異なる部分のみを説明する。また、実施の形態１と同一または対応する構成については、同一の符号を用い、その説明を省略する。ここで、ねじ締め装置５００は、ねじ締め装置１００におけるねじ締め機構部１０に代わり、ねじ締め機構部１１０を用いることのみ異なる。そのため、ねじ締め装置５００の外観全体を示す図は省略する。

　実施の形態５によるねじ締め動作は、図１４に示すように、電動ドライバ１の先端にねじ５１を吸着し、ねじ穴５２に挿入することでねじ締め動作を実施する。ロボットによってねじ締めを実施する場合、予めねじ穴位置５３をティーチングしておき、ねじ締め時にはティーチングした位置情報を元に電動ドライバを移動させる必要がある。しかし、ねじ穴位置５３は加工によりティーチング位置５４からずれる可能性がある。このような場合はねじ穴５２の開口部に面取りを含む誘い形状を設けることで、位置ずれを許容することができる。しかし穴位置がずれているためにねじ締めの回転が偏心するため、ねじ５１とねじ穴５２に負荷がかかって破損する恐れがある。

上記の課題に対して、ねじ締め装置５００は、ねじ５１とねじ穴５２に負荷をかけることなく位置ずれに対応することができる。ねじ締め装置５００は、図１５に示すように、電動ドライバ１を含むねじ締め機構部１１０、電動ドライバ支持部１２０、電動ドライバ操作部１３０と、を備える。ねじ締め機構部１１０は、主な構成として電動ドライバ１、電動ドライバ１を固定するフローティング部５５、ダンパ５６および弾性体５７によりフローティング部５５を保持し、反トルク伝達フレーム２Ｅの一部であるフローティング保持部５８、電動ドライバ保持フレーム４Ｅの一部である電動ドライバ保持部４２および回転機構部を有する。この例では、フローティング部５５は、電動ドライバ１を固定する電動ドライバ固定部の一例である。フローティング保持部５８は、フローティング部５５を、フローティング部５５の回転軸方向に垂直な方向に移動可能に保持する保持部の一例である。

フローティング部５５は、その中央に電動ドライバ１を固定しており、またフローティング保持部５８に対して、複数本のダンパ５６および弾性体５７により接続されている。ダンパ５６および弾性体５７はそれぞれ、フローティング部５５の中心から法線方向に向かって配置されている。

フローティング保持部５８は、電動ドライバ１のｘ方向およびｙ方向の位置の誤差を吸収するために、フローティング部５５をフローティング保持部５８の周囲には、実施の形態１と同様に円周用ローラーフォロア１４および上下用ローラーフォロア１６を配置することにより、ねじ締め軸回転以外の移動を制限している。

ダンパ５６は、フローティング部５５とフローティング保持部５８を繋いで設置される。ダンパ５６はその軸方向に伸縮するが、伸縮する速度に比例した反力を伸縮方向と逆方向に発揮する機能を有する。

弾性体５７は、スプリングまたはゴムを含み、フローティング部５５とフローティング保持部５８を繋いで設置される。弾性体５７はその軸方向に伸縮するが、伸縮量に比例した反力を伸縮方向と逆方向に発揮する機能を有する。

次に、実施の形態５におけるねじ締め装置５００の効果について説明する。電動ドライバ１から発生した反トルクによる回転力は、ねじ締め機構部１１０の構成により電動ドライバ保持フレーム４Ｅへ伝達されず、反トルク伝達フレーム２Ｅへ伝達される。また電動ドライバ支持フレーム６が、反トルク伝達フレーム２Ｅへ伝達された反トルクを受けることにより、電動ドライバ操作部１３０に連結されたロボットへ掛かる負担を軽減することができる。

すなわち、電動ドライバ支持部１２０により反トルクを受けることで、電動ドライバ操作部１３０への反トルクの伝達を抑制し、連結されたロボットへ掛かる負荷を軽減することができる。これにより、ねじ締め装置５００の操作に用いるロボットは、実施の形態１に比べより少ない部品点数において、より小型なロボットを選定することが可能となり、ロボットにかかるコストも低減できる。

また、フローティング部５５をダンパ５６と弾性体５７を介して固定することにより、ねじ締めの際にねじ穴位置５３とティーチング位置５４のずれに合わせてフローティング部５５が水平方向に移動することができる。この際、ダンパ５６と弾性体５７は追従して伸縮する。

ねじ締めが完了して電動ドライバ１がねじ５１から離れた時、複数設置された弾性体５７が伸縮量に応じて反力を生じることで、対向する弾性体５７が釣り合うことで、フローティング部５５がフローティング保持部５８に対して中央に移動する。

また、ねじ締め動作により反力が発生した時には短い時間で反力が発生するため、ダンパ５６に反力が伝達された際の伸縮速度が大きくなり、ダンパによる伸縮反力も大きくなる。このためねじ締め反力が発生した際にはダンパはほとんど伸縮しない。

すなわち、フローティング部５５とフローティング保持部５８をダンパ５６および弾性体５７によって接続することにより、ロボットへの反トルクの伝達を抑制して負荷を軽減するとともに、ねじ穴位置５３とティーチング位置５４のずれに応じて電動ドライバ１の位置を追従させることが可能となる。上述の説明では、フローティング保持部５８がフローティング部５５をダンパ５６および弾性体５７により保持する例について説明したが、フローティング保持部５８は、フローティング部５５をダンパ５６または弾性体５７のいずれかにより保持してもよい。このようにしても、ロボットへの反トルクの伝達を抑制して負荷を軽減するとともに、ねじ穴位置５３とティーチング位置５４のずれに応じて電動ドライバ１の位置を追従させることが可能となる。

（変形例）
　上述の実施の形態では、回転機保持装置の一例として、ねじ締め装置１００について説明した。また、回転機の一例として、電動モータにより工具Ｔであるねじ回しを回転する電動ドライバ１について説明した。また、電動ドライバ１は、工具Ｔとしてねじ回しを回転するものに限らず、ボルトまたはナットを締めるレンチを含む工具Ｔを回転するものであってもよく、ドリルを含む工具Ｔを回転するものであってもよく、その他の工具Ｔを回転してもよい。この場合、回転機保持装置は、ボルトまたはナット締め装置、または穴開け装置として用いられる。また、回転機は、電動モータを含むものに限定されず、エンジンを含むものであってもよい。また、回転機は、工具に限らずギアまたはプーリを回転するものであってもよい。

　本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、この開示の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、この開示の範囲内とみなされる。

　本出願は、２０２２年１月１２日に出願された、日本国特許出願特願２０２２－００２７１２号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０２２－００２７１２号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

１…電動ドライバ、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ…反トルク伝達フレーム、３，２１，３１，４１…電動ドライバ固定部、３Ａ，３Ｂ…電動ドライバ固定部材、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ…電動ドライバ保持フレーム、５，２２，３２，４２…電動ドライバ保持部、６…電動ドライバ支持フレーム、７…ツール接続部、８…第１回転部、９…第２回転部、１０，２０，３０，４０，１１０…ねじ締め機構部、１１…支持フレーム固定部、１２…ねじ、１３，２４，３４，４３…固定フレーム、１４，１６，４５Ａ，４５Ｂ…ローラーフォロア、１５，１７，４４Ａ，４４Ｂ…ローラーフォロア回転軸、１８…操作レバー、２３，２３Ａ，２３Ｂ，３３…球体転動体、２５，３６，４７…固定部材、２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄ，３５Ａ，３５Ｂ…リング状溝、４６…円形状傾斜部、５０，１２０…電動ドライバ支持部、５１…ねじ、５２…ねじ穴、５３…ねじ穴位置、５４…ティーチング位置、５５…フローティング部、５６…ダンパ、５７…弾性体、５８…フローティング保持部、６０，７０，１３０…電動ドライバ操作部、８０…ロボット、８１…ハンド先端部、８２…ロボット固定部、９０…作業者、１００，１０１，５００…ねじ締め装置、Ｔ…工具。

Claims

　回転機を固定する固定部を有し前記回転機を支持する支持部と、
　前記支持部と連結部において連結された操作部と、
　前記連結部に設けられ、前記固定部を前記操作部に対して前記回転機の回転方向に回転可能とする回転機構部と、
　前記支持部を移動可能に支持する支持フレームと、
　を備える、回転機保持装置。
　工具を回転する電動ドライバを含む前記回転機をさらに備える、
　請求項１に記載の回転機保持装置。
　前記操作部は、前記回転機の位置決めを行うロボットと連結されている、
　請求項１または２に記載の回転機保持装置。
　前記操作部は、作業者により操作される操作レバーを備える、
　請求項１または２に記載の回転機保持装置。
　前記支持フレームは、前記支持部の位置が移動する際、前記回転機の回転軸方向を維持する、
　請求項１から４のいずれか１項に記載の回転機保持装置。
　前記操作部と共に、前記固定部を挟み込んで設けられた固定フレームを備え、
　前記回転機構部は、
　前記操作部および前記固定フレームの両方に回転軸を固定された複数の第１ローラと、
　前記操作部および前記固定フレームの各々に回転軸を固定された複数の第２ローラと、を備え、
　前記複数の第１ローラは前記固定部の外周に接して設けられ、前記複数の第２ローラの各々は前記固定部における前記操作部および前記固定フレームと対向する面の各々と接して設けられた、
　請求項１から５のいずれか１項に記載の回転機保持装置。
　前記操作部と共に、前記固定部を挟み込んで設けられた固定フレームを備え、
　前記回転機構部は、
　前記固定部および前記操作部が互いに対向する面に設けられた第１リング状溝対と、
　前記固定部および前記固定フレームが互いに対向する面に設けられた第２リング状溝対と、
　前記固定部と前記操作部の間において、前記第１リング状溝対において転動可能に設けられた第１転動体と、
　前記固定部と前記固定フレームの間において、前記第２リング状溝対において転動可能に設けられた第２転動体とを備える、
　請求項１から５のいずれか１項に記載の回転機保持装置。
　前記固定部の外周と対向して設けられ、前記操作部に固定された固定フレームを備え、
　前記回転機構部は、
　前記固定部の前記外周および前記固定フレームが互いに対向する面に設けられた第３リング状溝対と、
　前記固定部と前記固定フレームの間において、前記第３リング状溝対において転動可能に設けられた第３転動体とを備える、
　請求項１から５のいずれか１項に記載の回転機保持装置。
　前記操作部と共に、前記固定部を挟み込んで設けられた固定フレームを備え、
　前記回転機構部は、
　前記操作部に回転軸を固定された第３ローラと、
　前記固定フレームに回転軸を固定された第４ローラと、を備え、
　前記固定部は、前記操作部および前記固定フレームに対して対向する面の各々が外周に向けて厚みが薄くなる傾斜を有する円形状傾斜部を有し、
　前記第３ローラおよび前記第４ローラは、前記円形状傾斜部に接して設けられ、前記第３ローラおよび前記第４ローラは前記固定部を挟み込んで設けられる、
　請求項１から５のいずれか１項に記載の回転機保持装置。
　前記支持部は、前記固定部を、前記回転機の回転軸方向に垂直な方向に移動可能に保持する保持部を備える、
　請求項１から９のいずれか１項に記載の回転機保持装置。
　前記固定部と前記保持部とを連結するダンパまたはスプリングのいずれか１つ、または両方を備える、
　請求項１０に記載の回転機保持装置。