JP7569245B2 - Automatic Fastening Device - Google Patents
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Description
本発明は、ねじ部材の自動締付装置に関するものである。 The present invention relates to an automatic tightening device for screw members.
特許文献１には、ワークに対してねじを順次締め付ける自動ねじ締め装置が開示されている。この自動ねじ締め装置は、ロボットの移動体に固着されたフレーム部と、フレーム部に配置されたエアシリンダと、エアシリンダの作動を受けて上下方向に移動可能な電動ドライバと、電動ドライバの駆動を受けて回転するドライバビットと、ドライバビットの移動路上に部品供給装置から送られるねじを保持可能に構成されたチャックユニットと、を備えている。
特許文献１に開示されるような自動締付け装置では、異なる種類のねじ部材を締め付ける場合、シャフトに取り付けられる締付ツールをねじ部材の種類に応じて交換する必要がある。このような締付ツールの交換作業に多くの時間がかかると生産性が低下するため、締付ツールの交換作業は容易に行うことが求められている。
In an automatic tightening device such as that disclosed in
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、生産性を向上させることが可能な自動締付装置を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide an automatic tightening device that can improve productivity.
本発明は、自動締付装置であって、ねじ部材に係合しねじ部材を回転させるための締付ツールと、軸線回りに回転駆動されるシャフトと、締付ツールとシャフトとを連結しシャフトの回転を締付ツールに伝達する継手部と、を備え、継手部は、締付ツール及びシャフトの一方に取り付けられるプラグと、締付ツール及びシャフトの他方に取り付けられプラグに着脱自在に係合するソケットと、を有するカプラであり、プラグは、締付ツール及びシャフトのそれぞれに対して周方向に係止されてシャフトの回転を締付ツールに伝達し、プラグには、締付ツールの端部が周方向に係止するように挿入される第１係止穴と、シャフトの端部が周方向に係止するように挿入される第２係止穴と、が形成され、締付ツールの端部と第１係止穴とは、断面が互いに対応する非円形に形成され、シャフトの端部と第２係止穴とは、断面が互いに対応する非円形に形成されることを特徴とする。 The present invention is an automatic fastening device comprising: a fastening tool for engaging with a threaded member to rotate the threaded member; a shaft that is driven to rotate about an axis; and a joint portion that connects the fastening tool and the shaft and transmits the rotation of the shaft to the fastening tool, wherein the joint portion is a coupler having a plug attached to one of the fastening tool and the shaft, and a socket attached to the other of the fastening tool and the shaft and detachably engaging with the plug, wherein the plug is circumferentially engaged with each of the fastening tool and the shaft to transmit the rotation of the shaft to the fastening tool, and the plug is formed with a first locking hole into which an end of the fastening tool is inserted so as to be locked in the circumferential direction, and a second locking hole into which an end of the shaft is inserted so as to be locked in the circumferential direction, wherein the end of the fastening tool and the first locking hole are formed in non-circular shapes that correspond to each other in cross section, and the end of the shaft and the second locking hole are formed in non-circular shapes that correspond to each other in cross section .
本発明では、締付ツールとシャフトとを連結する継手部が、互いに着脱自在に係合するソケット及びプラグを有するカプラであるため、締付ツールとシャフトとの軸を合わせて互いに近接させることで、容易に連結させることができる。よって、シャフトに取り付ける締付ツールの交換作業が容易になる。
また、この発明では、締付ツールを第１係止穴に挿入し、シャフトを第２係止穴に挿入することで、締付ツールとプラグとの係止及びシャフトとプラグとの係止を容易に行うことができる。
In the present invention, the joint that connects the tightening tool and the shaft is a coupler having a socket and a plug that can be detachably engaged with each other, so that the tightening tool and the shaft can be easily connected by aligning their axes and bringing them close to each other, which makes it easy to replace the tightening tool attached to the shaft.
In addition, in this invention, by inserting the fastening tool into the first locking hole and inserting the shaft into the second locking hole, it is possible to easily lock the fastening tool to the plug and the shaft to the plug.
また、本発明は、プラグとソケットとの係合を解除する係合解除機構をさらに備え、ソケットは、中央穴を有するソケット本体部と、中央穴に収容されるプラグに係止される係止体と、ソケット本体部の外周に設けられ、係止体を径方向内側に向けて押圧するための押圧部と、係止体を径方向内側に向けて押圧するように押圧部を付勢する付勢部材と、を有し、係合解除機構は、押圧部に係止される解除板と、解除板を通じて押圧部を付勢部材の付勢力に抗して移動させるアクチュエータと、を有することを特徴とする。 The present invention further includes a disengagement mechanism for disengaging the plug from the socket, the socket having a socket body having a central hole, a locking body that is engaged with the plug accommodated in the central hole, a pressing portion provided on the outer periphery of the socket body for pressing the locking body radially inward, and a biasing member that biases the pressing portion so as to press the locking body radially inward, and the disengagement mechanism has a release plate that is engaged with the pressing portion, and an actuator that moves the pressing portion through the release plate against the biasing force of the biasing member.
この発明では、プラグとソケットとの係合の解除も自動で行うことができるため、締付ツールの交換作業を効率化することができる。 This invention also allows the plug and socket to be disengaged automatically, making the task of replacing the fastening tool more efficient.
また、本発明は、複数の締付ツールを収納するツールストッカと、シャフトの中心軸に対する角度位置が、非円形に形成されるシャフトの端部が所定の向きとなるようなシャフト基準位置であることを検出するシャフト位置検出部と、をさらに備え、締付ツールは、中心軸に対する角度位置が、非円形に形成される締付ツールの端部が所定の向きとなるようなツール基準位置にある状態でツールストッカに収納されており、シャフトがシャフト基準位置にあって、締付ツールがツール基準位置ある状態では、ソケットが取り付けられる締付ツール及びシャフトの一方の端部の向きと、締付ツール及びシャフトの他方に取り付けられるプラグの第１係止穴及び第２係止穴の一方の向きとが、一致することを特徴とする。 The present invention further includes a tool stocker that stores multiple tightening tools, and a shaft position detection unit that detects whether the angular position of the shaft relative to the central axis is a shaft reference position where the end of the non-circularly formed shaft is in a predetermined orientation, and the tightening tools are stored in the tool stocker in a state where the angular position relative to the central axis is a tool reference position where the end of the non-circularly formed tightening tool is in a predetermined orientation, and when the shaft is in the shaft reference position and the tightening tool is in the tool reference position, the orientation of one end of the tightening tool and the shaft to which the socket is attached coincides with the orientation of one of the first locking hole and the second locking hole of the plug attached to the other of the tightening tool and the shaft.
また、本発明は、ツールストッカに設けられ締付ツールがツール基準位置にある状態でツールストッカに収納されているかを検出するツール位置検出部をさらに備えることを特徴とする。 The present invention is also characterized by further comprising a tool position detection unit that is provided in the tool stocker and detects whether the fastening tool is stored in the tool stocker while being in the tool reference position.
これらの発明では、シャフト基準位置を検出することで、ソケットが取り付けられる締付ツール及びシャフトの一方の端部の向きと、締付ツール及びシャフトの他方に取り付けられるプラグの第１係止穴及び第２係止穴の一方の向きとを一致させることができる。このため、シャフトをシャフト基準位置にしてツールストッカの締付ツールとの軸を合わせて締付ツールに近接させることで、締付ツール及びシャフトの一方の端部をプラグの第１係止穴及び第２係止穴の一方に挿入してシャフトと締付ツールとを容易に連結することができる。 In these inventions, by detecting the shaft reference position, the orientation of one end of the fastening tool and shaft to which the socket is attached can be matched with the orientation of one of the first and second locking holes of the plug attached to the other of the fastening tool and shaft. Therefore, by placing the shaft in the shaft reference position, aligning its axis with the fastening tool of the tool stocker and bringing it close to the fastening tool, it is possible to easily connect the shaft and the fastening tool by inserting one end of the fastening tool and shaft into one of the first and second locking holes of the plug.
また、締結対象にねじ部材を締め付けるための自動締付装置であって、ねじ部材に係合しねじ部材を回転させるための締付ツールと、軸線回りに回転駆動されるシャフトと、締付ツールとシャフトとを連結しシャフトの回転を締付ツールに伝達する継手部と、シャフトを軸方向に弾性支持しシャフトの軸方向の移動に伴って伸縮する弾性部材と、シャフトを締付ツールに向けて軸方向に付勢してシャフトによる弾性部材の圧縮を規制する加圧機構と、を備え、継手部は、締付ツール及びシャフトの一方に取り付けられるプラグと、締付ツール及びシャフトの他方に取り付けられプラグに着脱自在に係合するソケットと、を有するカプラであり、プラグは、締付ツール及びシャフトのそれぞれに対して周方向に係止されてシャフトの回転を締付ツールに伝達することを特徴とする。 Also, an automatic tightening device for tightening a screw member to a fastening object includes a tightening tool for engaging with and rotating the screw member, a shaft that is driven to rotate about its axis, a joint portion that connects the tightening tool and the shaft and transmits the rotation of the shaft to the tightening tool, an elastic member that elastically supports the shaft in the axial direction and expands and contracts as the shaft moves in the axial direction, and a pressure mechanism that urges the shaft in the axial direction toward the tightening tool to regulate compression of the elastic member by the shaft, wherein the joint portion is a coupler having a plug attached to one of the tightening tool and the shaft, and a socket attached to the other of the tightening tool and the shaft and removably engaging with the plug, and the plug is circumferentially engaged with each of the tightening tool and the shaft to transmit the rotation of the shaft to the tightening tool .
本発明では、締付ツールとシャフトとを連結する継手部が、互いに着脱自在に係合するソケット及びプラグを有するカプラであるため、締付ツールとシャフトとの軸を合わせて互いに近接させることで、容易に連結させることができる。よって、シャフトに取り付ける締付ツールの交換作業が容易になる。
また、この発明では、締付ツールを回転させながらねじ部材に向けて移動させて締付ツールをねじ部材に係合させる際に、締付ツール及びシャフトの軸方向の移動を弾性部材の伸縮によって吸収できる。これにより、締付ツールとねじ部材とを容易に係合させることができる。また、締付ツールの交換の際には、加圧機構によってシャフトの移動を規制することで、継手部のプラグ及びソケットの脱着を容易に行うことができる。
In the present invention, the joint that connects the tightening tool and the shaft is a coupler having a socket and a plug that can be detachably engaged with each other, so that the tightening tool and the shaft can be easily connected by aligning their axes and bringing them close to each other, which makes it easy to replace the tightening tool attached to the shaft.
In addition, in this invention, when the tightening tool is rotated and moved toward the threaded member to engage the tightening tool with the threaded member, the axial movement of the tightening tool and the shaft can be absorbed by the expansion and contraction of the elastic member. This makes it easy to engage the tightening tool with the threaded member. Furthermore, when replacing the tightening tool, the pressure mechanism restricts the movement of the shaft, making it easy to attach and detach the plug and socket of the joint.
本発明によれば、自動締付装置における生産性が向上する。 The present invention improves the productivity of automatic tightening devices.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る自動締付装置１００について説明する。
The following describes an
自動締付装置１００は、締結対象１に対して、ボルト２やナットなどのねじ部材を締結するための装置である。以下では、締結対象１に仮止めされた六角ボルト２（以下、単に「ボルト２」と称する。）を所定の締め付けトルクによって締め付ける場合を例に自動締付装置１００を説明する。また、以下では、Ｘ，Ｙ，Ｚの直交３軸を設定し、自動締付装置１００について説明する。本実施形態では、Ｚ軸は、鉛直方向に沿った軸である。
The
図１に示すように、自動締付装置１００は、締結対象１が載置されるテーブル３と、締結対象１に仮止めされたボルト２における六角状のボルトヘッド２ａに対して周方向に係合する締付ツール１０（以下、単に「ツール１０」と称する。）と、軸線周りに回転駆動されるシャフト１５と、ツール１０とシャフト１５とを連結しシャフト１５の回転をツール１０に伝達する継手部２０と、シャフト１５を回転駆動する回転駆動機構５０と、シャフト１５を移動させる移動機構５５と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
テーブル３は、ＸＹ平面に平行な載置面を有し、載置面上に締結対象１が載置される。テーブル３は、例えば、ＸＹＺ方向のいずれか又はすべてに移動可能に構成されてもよいし、Ｚ軸回りで回転可能に構成されてもよい。反対に、テーブル３は、移動及び回転不能に構成されていてもよい。
The table 3 has a support surface parallel to the XY plane, and the
図１及び図２に示すように、ツール１０は、円柱状の軸部１１と、軸部１１の一端に設けられる六角ソケット１２と、軸部１１の他端に設けられるツール係合部１３と、を有する。軸部１１、六角ソケット１２、及びツール係合部１３は、同軸的に設けられる。
As shown in Figures 1 and 2, the
六角ソケット１２には、ボルト２のボルトヘッド２ａの六角形状に対応するように断面が六角形状に形成された凹部１２ａが形成される。凹部１２ａにボルト２のボルトヘッド２ａが挿入されることで、六角ソケット１２はボルトヘッド２ａに対してツール１０の周方向に係止される。なお、本実施形態では、軸部１１と六角ソケット１２とは、一体形成される。これに対し、軸部１１と六角ソケット１２とは、互いに別体に形成され、中心軸周りに一体的に回転するように連結される構成でもよい。
The
ツール係合部１３は、ツール１０の中心軸に垂直な断面形状が非円形に形成され、後述するプラグ２１の第１係止穴２２に挿入される。本実施形態では、ツール係合部１３の断面形状は、略四角形状に形成される（図４参照）。なお、本実施形態における非円形とは、多角形状や、平面と曲面とを組み合わせた形状（例えば長円形状）など、円形を除く種々の形状を含む意味である。また、ここでいう円形とは、主として真円の意味であり、真円に加工する際に加工誤差などの影響によって真円からわずかにずれた円形を含む意味である。つまり、本実施形態における非円形には、楕円なども含まれる。
The
図１及び図３に示すように、シャフト１５は、中心軸がＸ軸方向に沿うようにして設けられ、一部がハウジング２５に収容される。シャフト１５は、ハウジング２５に回転自在に支持されるシャフト本体部１６と、シャフト本体部１６の先端側に設けられシャフト本体部１６よりも外径が小さく形成される小径部１７と、小径部１７の先端部に設けられるシャフト係合部１８と、を有する。シャフト本体部１６、小径部１７、及びシャフト係合部１８は、同軸的に設けられる。
As shown in Figures 1 and 3, the
シャフト本体部１６は、円柱状に形成され、その基端部には、後述する回転駆動機構５０の伝達シャフト５２が相対回転不能に挿入されるシャフト穴１６ａが形成される。伝達シャフト５２がシャフト穴１６ａに対して周方向に係止されることで、回転駆動機構５０の駆動力が伝達シャフト５２を通じてシャフト１５に伝達される。これにより、シャフト１５は、その中心軸（軸線）回りに回転する。
The
また、シャフト本体部１６と伝達シャフト５２との間には、シャフト１５をツール１０に向けて軸方向に付勢して弾性支持する弾性部材としての第１スプリング５３が圧縮状態で設けられる。第１スプリング５３は、シャフト１５の軸方向の移動に伴って伸縮する。
A
小径部１７の外周には、後述するソケット３０のソケット本体部３１が螺合するねじ部１７ａが形成される。
A threaded
シャフト係合部１８は、ツール１０のツール係合部１３と同様に、略四角形状（非円形状）の断面を有し、後述するプラグ２１の第２係止穴２３に挿入される（図５参照）。
The
継手部２０は、ツール１０に取り付けられるプラグ２１と、シャフト１５に取り付けられプラグ２１に着脱自在に係合するソケット３０と、を有するカプラである。継手部２０は、プラグ２１がオスカプラ、ソケット３０がメスカプラである、いわゆるワンタッチカプラである。
The
図１及び図２に示すように、プラグ２１は、略円柱状の部材であって、その一端面にはツール１０のツール係合部１３が挿入される第１係止穴２２が形成され、他端面にはシャフト１５のシャフト係合部１８が挿入される第２係止穴２３が形成される。第１係止穴２２及び第２係止穴２３は、それぞれ有底の穴として形成されており、第１係止穴２２の底部と第２係止穴２３の底部とに開口するように貫通孔２１ａが形成されている。
As shown in Figures 1 and 2, the
図４に示すように、第１係止穴２２の断面形状は、ツール１０のツール係合部１３の断面形状に対応する略四角形状（非円形状）に形成される。図５に示すように、第２係止穴２３の断面形状は、シャフト１５のシャフト係合部１８の断面形状に対応する略四角形状（非円形状）に形成される。よって、プラグ２１は、第１係止穴２２にツール１０のツール係合部１３が挿入されることでツール１０に対して周方向に係止され、第２係止穴２３にシャフト１５のツール係合部１３が挿入されることでシャフト１５に対して周方向に係止される。これにより、シャフト１５の回転がプラグ２１によってツール１０に伝達される。
As shown in FIG. 4, the cross-sectional shape of the
プラグ２１には、図４に示すように、第１係止穴２２に連通し外周面に開口するように径方向に延びる横孔２４ａが形成される。ツール１０のツール係合部１３には、第１係止穴２２に挿入された状態で横孔２４ａに臨むように設けられる連結孔１３ａが形成される。プラグ２１の第１係止穴２２にツール１０のツール係合部１３が挿入された状態で、プラグ２１の横孔２４ａとツール１０の連結孔１３ａとにわたって係止ピン２６が挿入されることで、プラグ２１は、ツール１０と共に回転するようにツール１０に対して取り付けられる。
As shown in FIG. 4, the
また、図１及び図２に示すように、プラグ２１の外周には、ソケット３０と係合するための係止溝２４ｂと、後述するツールストッカ７０の一対の爪部７２ａ，７２ｂに係止する支持溝２４ｃと、がそれぞれ周方向に延びるように環状に形成される。さらに、プラグ２１の外周面の一部には、ツール１０が正しい姿勢で後述するツールストッカ７０の台座７１に収容されているかを検出するための検出ピン９６の一部が収容されるピン収容凹部２４ｄ（図１参照）が形成される。
1 and 2, the outer periphery of the
図１及び図３に示すように、ソケット３０は、プラグ２１が挿入される中央穴３１ａを有する円筒状のソケット本体部３１と、ソケット本体部３１に形成される通過孔３１ｂを通じてプラグ２１に係止される係止体としてのボール体３３と、ソケット本体部３１を囲うようにソケット本体部３１の外周に設けられ、ボール体３３を径方向内側に向けて押圧するための押圧部３５と、ボール体３３を径方向内側に向けて押圧するように押圧部３５を付勢する付勢部材としての第２スプリング３８と、プラグ２１が係合していない状態でボール体３３を支持するための支持スライダ部４０と、を有する。
As shown in Figures 1 and 3, the
ソケット本体部３１は、シャフト１５の小径部１７の外周に形成されたねじ部１７ａに螺合し、端部がシャフト１５のシャフト本体部１６と小径部１７との間の段差面１７ｂに着座した状態で、所定のトルクでねじ締結される。これにより、ソケット３０が、シャフト１５に取り付けられる。ソケット本体部３１には、中央穴３１ａに連通し外周面に開口するようにソケット本体部３１の径方向に貫通する通過孔３１ｂが周方向に間隔を空けて複数形成される。各通過孔３１ｂにはボール体３３が収容され、プラグ２１とソケット３０とが係合した状態では、ボール体３３の一部は、プラグ２１の外周の係止溝２４ｂに収容される。これにより、ボール体３３によってプラグ２１とソケット３０とが軸方向に係止される。
The
押圧部３５は、ソケット本体部３１の外周をソケット本体部３１の軸方向に沿って摺動する筒状部材である。押圧部３５の内周には、径方向の内側に突出する突起部３６が形成される。ソケット３０の開口部側（図中左側）の突起部３６の側面は、テーパ面３６ａとして形成される。押圧部３５の外周には、後述する解除機構の解除板７７が係止するための環状の係止凹部３５ａが形成される。また、押圧部３５の外周には、径方向外側に向けて突出し、プラグ２１とソケット３０とが係合した状態かを検知するための環状のフランジ部３７が設けられる。
The
ソケット本体部３１の外周には、ソケット本体部３１の一端からの押圧部３５の抜けを規制する抜け止め部３２と、押圧部３５の突起部３６と共に第２スプリング３８を挟持する段差部３１ｃと、が設けられる。第２スプリング３８は、ソケット本体部３１の段差部３１ｃと押圧部３５の突起部３６との間で圧縮された状態で、ソケット本体部３１の外周に設けられる。
On the outer periphery of the
支持スライダ部４０は、ソケット本体部３１の内側に設けられるスライダ４１と、スライダ４１とシャフト１５の小径部１７の端面との間で圧縮されて設けられる付勢部材としての第３スプリング４２と、を有する。
The
スライダ４１は、シャフト１５のシャフト係合部１８の外周に摺動自在に設けられる円筒状の筒部４１ａと、筒部４１ａの端部から径方向外側に延び外周がソケット本体部３１の内周に摺接する環状の摺接部４１ｂと、摺接部４１ｂから軸方向（Ｘ軸方向）に延び径方向内側からボール体３３を支持する円筒状の支持部４１ｃと、を有する。
The
摺接部４１ｂの一方の端面には、第３スプリング４２の一端が着座する。摺接部４１ｂの他方の端面に支持部４１ｃが設けられる。支持部４１ｃの外径は、摺接部４１ｂの外径よりも小さく形成され、支持部４１ｃと摺接部４１ｂとの間には段差面４１ｄが形成される。支持部４１ｃの内周は、摺接部４１ｂに向かうにつれて内径が小さくなるテーパ面として形成され、プラグ２１との係合の際にプラグ２１の端部が挿入される。
One end of the
プラグ２１とソケット３０とが係合していない状態では、押圧部３５は、第２スプリング３８の付勢力を受け、テーパ面３６ａがボール体３３の外周面に当接するように押し付けられる。また、押圧部３５のテーパ面３６ａと抜け止め部３２との間の隙間は、ボール体３３の直径よりも小さく設定される。よって、ボール体３３が押圧部３５によって径方向外側から押さえられることで、径方向外側への通過孔３１ｂからのボール体３３の脱落が防止される。
When the
また、スライダ４１は第３スプリング４２の付勢力を受けて、摺接部４１ｂと支持部４１ｃとの間の段差面４１ｄがソケット本体部３１の内周の段差面３１ｄに押し付けられる。この状態では、ボール体３３は、支持部４１ｃによって径方向内側から支持され、径方向内側へ向けた通過孔３１ｂからのボール体３３の脱落が防止される。
The
プラグ２１とソケット３０とは、互いに軸を一致させ、プラグ２１をソケット３０の中央穴３１ａに挿入することで係合する。具体的には、プラグ２１がソケット３０の中央穴３１ａに挿入されるのに伴い、第３スプリング４２を圧縮するようにしてスライダ４１がプラグ２１によって押圧される。これにより、ボール体３３は、スライダ４１の支持部４１ｃによって径方向内側から支持される状態から、プラグ２１の外周面によって支持されるようになる。
The
プラグ２１の係止溝２４ｂがボール体３３に臨むまでプラグ２１がソケット３０に挿入されると、押圧部３５を通じて第２スプリング３８の付勢力を受けたボール体３３の一部が係止溝２４ｂに収容されるように径方向内側へ移動する。また、押圧部３５は、第２スプリング３８の付勢力によって突起部３６が抜け止め部３２に対して押し付けられるように移動する。これにより、ボール体３３の径方向外側へ向かう移動が突起部３６によって規制されるので、ボール体３３がプラグ２１の係止溝２４ｂから脱落せずに係止溝２４ｂに係止されて、ソケット３０とプラグ２１とが離脱しないよう係合される。
When the
図１に示すように、回転駆動機構５０は、回転駆動源としての電動モータ５１と、電動モータ５１の回転をシャフト１５の基端部に伝達する伝達シャフト５２を有する伝達機構（図示省略）と、を有する。電動モータ５１は、たとえばサーボモータである。伝達機構は、公知の構成を採用できるため、詳細な説明及び図示を省略するが、例えば、複数の歯車によって構成される歯車機構によって電動モータ５１の回転を減速して伝達シャフト５２を通じて出力する。
As shown in FIG. 1, the
移動機構５５は、回転駆動機構５０と共にシャフト１５をＸ，Ｙ，Ｚの直交３軸方向に移動させる。移動機構５５は、公知の構成を採用できるため具体的な説明及び図示は省略するが、例えば、シャフト１５をＸ軸方向に沿って移動させるＸ軸移動機構と、シャフト１５をＹ軸方向に沿って移動させるＹ軸移動機構と、シャフト１５をＺ軸方向に沿って移動させるＺ軸移動機構と、を有する。Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構、及びＺ軸移動機構は、例えば、それぞれサーボモータとサーボモータの回転を直線運動に変換するボールねじ機構とを有する直動機構である。
The
自動締付装置１００は、複数のツール１０を収納するツールストッカ７０と、プラグ２１とソケット３０との係合を解除する係合解除機構７５と、シャフト１５をツール１０に向けて軸方向（Ｘ軸方向）に向けて付勢してシャフト１５による第１スプリング５３の圧縮を規制する加圧機構８０と、自動締付装置１００の作動を制御するコントローラ８５と、をさらに備える。
The
図１及び図６に示すように、ツールストッカ７０は、複数のツール１０をＸ軸方向に延びるような姿勢で鉛直方向（Ｚ軸方向）に並んで収納する。つまり、ツールストッカ７０に収納されるツール１０の収納位置は、鉛直方向において異なっている。ツールストッカ７０は、ツール１０をそれぞれ支持する台座７１と、ツール１０に係止される一対の爪部７２ａ，７２ｂと、を有する。なお、図１では、一対の爪部７２ａ，７２ｂの図示を省略している。また、図６では、プラグ２１を簡略化して図示している。
As shown in Figures 1 and 6, the
図６に示すように、台座７１には、ツール１０を収容する複数の収容凹部７１ａが形成される。収容凹部７１ａは、Ｘ軸方向に延びる空間であり、Ｙ軸方向の一方側（図６中右側）に開口している。
As shown in FIG. 6, the
一対の爪部７２ａ，７２ｂは、収容凹部７１ａと同様にＹ軸方向の一方側に開口するようにＺ軸方向に並んで設けられる。一対の爪部７２ａ，７２ｂは、Ｚ軸方向に沿って開閉可能であり、スプリング（図示省略）によって閉じ方向に付勢されている。ツール１０をＹ軸方向に沿って図中右側から左側へ向けて移動させることで、ツール１０は、一対の爪部７２ａ，７２ｂをスプリングに抗して押し広げながら台座７１の収容凹部７１ａ内に収容される。ツール１０を収容凹部７１ａに収容する過程で押し広げられた一対の爪部７２ａ，７２ｂは、ツール１０が収容凹部７１ａに収容されるとスプリングの付勢力によって閉じられてツール１０に取り付けられるプラグ２１の支持溝２４ｃに係止される。台座７１に収納されたツール１０は、プラグ２１を通じて一対の爪部７２ａ，７２ｂに係止されることで、Ｘ軸方向への移動が規制される。
The pair of
図１に示すように、係合解除機構７５は、ソケット３０の押圧部３５の外周の係止凹部３５ａに係止される解除板７７と、解除板７７をシャフト１５の軸方向（Ｘ軸方向）に沿って移動させるアクチュエータとしてのエアシリンダ７６と、を有する。
As shown in FIG. 1, the
解除板７７は、エアシリンダ７６のピストンロッド７６ａの先端に取り付けられる板部材である。エアシリンダ７６の作動は、コントローラ８５によって制御される。
The
解除板７７がソケット３０の押圧部３５の係止凹部３５ａに挿入された状態で、解除板７７をシャフト１５の軸方向に沿ってツール１０から離間する方向（図中右方向）に移動させると、解除板７７が押圧部３５に係止される。この状態からさらに解除板７７をツール１０から離間する方向に移動させると、解除板７７と共にソケット３０の押圧部３５が第２スプリング３８の付勢力に抗してツール１０から離間する方向へ移動する。これにより、ボール体３３が径方向外側へ向けて移動可能となり、プラグ２１の外周の係止溝２４ｂから脱落する。これによって、プラグ２１とソケット３０との係合が解除される。
When the
解除板７７は、鉛直方向に延びており、鉛直方向の位置が異なる複数の収納位置でのツール交換において利用可能である。解除板７７は、ツール１０の数（収納位置の数）に応じて、複数設けられてもよい。
The
加圧機構８０は、加圧したエアを供給するエア供給源８１と、エア供給源８１から供給されるエアをハウジング２５の内部に供給するエア配管８２と、を有する。
The
ハウジング２５の内部において、シャフト１５と伝達シャフト５２との間には、密封された内部空間２５ａが形成される。内部空間２５ａには、加圧機構８０からエアが供給される。内部空間２５ａにエアが供給されることにより上昇する内部空間２５ａの内圧によって、シャフト１５はツール１０へ向けて付勢される。つまり、加圧機構８０によってツール１０へ向けてシャフト１５を付勢するエアシリンダ機能が発揮される。加圧機構８０は、第１スプリング５３が発揮する付勢力と同方向に付勢力を発揮する。加圧機構８０の作動は、コントローラ８５によって制御される。
A sealed
また、自動締付装置１００は、シャフト１５の中心軸に対する角度位置（回転位置）の基準となる位置（以下、「シャフト基準位置」と称する。）を検出するための検出リング９５及びシャフト位置検出部としての第１検出センサ９０と、プラグ２１とソケット３０との係合を検出するための第２検出センサ９１と、ツール１０の中心軸に対する角度位置の基準となる位置（以下、「ツール基準位置」と称する。）を検出するための検出ピン９６及びツール位置検出部としての第３検出センサ９２と、をさらに備える。
The
検出リング９５は、シャフト１５の外周に取り付けられており、シャフト１５の外周から径方向外側に突出するリブ９５ａを有している。リブ９５ａは、シャフト１５の周方向の一部に延びるように、周方向に所定の長さを有する突起である。
The
第１検出センサ９０は、シャフト１５の軸方向における位置（Ｘ軸方向の位置）が検出リング９５のリブ９５ａと略一致するように、シャフト１５のハウジング２５に取り付けられる。第１検出センサ９０は、例えば、光電センサであり、第１検出センサ９０の検出結果はコントローラ８５に入力される。シャフト１５の回転に伴って検出リング９５のリブ９５ａが第１検出センサ９０に対向する（図１に示す状態となる）と、第１検出センサ９０がＯＮされる。検出リング９５のリブ９５ａが第１検出センサ９０に対向せず、周方向に離間すると、第１検出センサ９０はＯＦＦされる。リブ９５ａが第１検出センサ９０に対向し、第１検出センサ９０がＯＮする状態におけるシャフト１５の角度位置が「シャフト基準位置」に相当する。
The
第２検出センサ９１は、プラグ２１とソケット３０とが係合した状態（言い換えると、シャフト１５とツール１０とが連結した状態）で、ソケット３０の押圧部３５のフランジ部３７に対向する位置に設けられる。第２検出センサ９１は、例えば、光電センサであり、その検出結果はコントローラ８５に入力される。第２検出センサ９１は、フランジ部３７が対向するとＯＮされ、後述するようにプラグ２１とソケット３０との係合を解除する際に押圧部３５が軸方向に移動してフランジ部３７が対向しなくなるとＯＦＦされる。よって、第２検出センサ９１の検出結果によって、プラグ２１とソケット３０が係合しているのか、係合を解除している過程であるのか、を検出することができる。
The
検出ピン９６は、一部が台座７１の収容凹部７１ａに突出するようにＹ軸方向に延びて台座７１に取り付けられる。
The
第３検出センサ９２は、例えば、光電センサであり、台座７１の収容凹部７１ａにツール１０が収納されているかを検出する。第３検出センサ９２は、各収容凹部７１ａに臨むように台座７１に形成される取付孔７１ｂに取り付けられる。第３検出センサ９２は、台座７１にツール１０が収納されるとＯＮとなり、台座７１にツール１０が収納されていない状態ではＯＦＦとなる。検出センサの検出信号は、コントローラ８５に入力される。
The
検出ピン９６の一部がプラグ２１のピン収容凹部２４ｄに収容されると、第３検出センサ９２がＯＮとなり、ツール１０が台座７１に正しい姿勢で収納されたことを検出する。つまり、検出ピン９６の一部がプラグ２１のピン収容凹部２４ｄに収容された状態が、ツール１０の台座７１への正しい収納の姿勢である。
When a portion of the
一方、ツール１０の周方向の位置（回転位置）、より具体的には、中心軸に対するピン収容凹部２４ｄの角度位置が正しくない状態では、検出ピン９６がピン収容凹部２４ｄに収容されない。この状態では、検出ピン９６がプラグ２１の外周面に当接し、プラグ２１（ツール１０）の全体を収容凹部７１ａに収容できなくなる。このため、第３検出センサ９２は、ツール１０（プラグ２１）の端面に対向せずＯＦＦとなる。よって、第３検出センサ９２により、ツール１０が正しい姿勢で台座７１に収納されているかを検出することができる。このように、第３検出センサ９２は、ツール１０がツール基準位置にある状態でツールストッカ７０に収納されているか、言い換えれば、ツール１０が台座７１に正しい姿勢で収納されているかを検出する。
On the other hand, when the circumferential position (rotational position) of the
コントローラ８５は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。コントローラ８５は、少なくとも、本実施形態や変形例に係る制御を実行するために必要な処理を実行可能にプログラムされている。なお、コントローラ８５は一つの装置として構成されていても良いし、複数の装置に分けられ、各制御を当該複数の装置で分散処理するように構成されていてもよい。
The
次に、自動締付装置１００によるねじ部材の締付方法について説明する。
Next, we will explain how to tighten a screw member using the
［段取り工程］
段取り工程では、締結対象１をテーブル３上に載置して、複数のボルト２を締結対象１に仮止めする。ボルト２の位置をＸＹＺの座標値としてコントローラ８５に入力して記憶させて、各位置においてボルト２の仮止めを実行する。なお、ボルト２の位置は、座標値としてコントローラ８５に入力するものに限定されず、ティーチングによってコントローラ８５に記憶させるものでもよい。
[Setup process]
In the setup process, the
シャフト１５には、後述する締付工程において、最初に締め付けられるボルト２に対応するツール１０が取り付けられる。また、ツールストッカ７０には、締結対象１に締め付けるボルト２の種類に対応したツール１０が予め収納される。ツール１０は、その中心軸に対する角度位置がツール基準位置となる状態でツールストッカ７０に収納される。
A
［締付工程］
次に、テーブル３上の締結対象１に仮止めされた複数のボルト２を実際に締め付ける締付工程について説明する。なお、締付工程及び後述するツール交換工程は、締結対象１に応じて作成されコントローラ８５に予め記憶されるプログラムに基づいて実行される。つまり、コントローラ８５は、プログラムに基づいて自動締付装置１００における各構成の作動を制御して、締付工程及びツール交換工程を実行する。
[Tightening process]
Next, a description will be given of the fastening process for actually fastening the
締付工程では、まず、締付けを行うボルト２の中心軸とツール１０の中心軸とが一致する位置まで、移動機構５５によってシャフト１５及びツール１０を移動させる。この際、ボルト２とツール１０とは、Ｘ軸方向において所定距離だけ離間している。以下、この際のシャフト１５の位置を「準備位置」と称する。
In the tightening process, first, the
次に、移動機構５５によって、ツール１０及びシャフト１５をＸ軸方向に沿ってボルト２に向けて近接させ、ボルト２をツール１０の六角ソケット１２の凹部１２ａに係止させる。
Next, the moving
具体的には、シャフト１５を低速で回転させながら、シャフト１５及びツール１０を低速でボルト２に近接させる。この際、六角ソケット１２の凹部１２ａとボルト２のボルトヘッド２ａの向きとは一致しないことが一般的であるので、やがてツール１０の六角ソケット１２の端面とボルト２の端面とが当接する。ツール１０の六角ソケット１２の端面とボルト２の端面とが当接すると、ツール１０は回転しつつもＸ軸方向には移動せず、ハウジング２５がＸ軸方向に移動して第１スプリング５３が圧縮される。ツール１０の回転に伴って六角ソケット１２の凹部１２ａとボルトヘッド２ａとの向きが一致すると、圧縮した第１スプリング５３の付勢力によってツール１０及びシャフト１５は、ボルト２へ向けてＸ軸方向に移動する。これにより、ボルトヘッド２ａが六角ソケット１２の凹部１２ａに挿入されて係止される。
Specifically, while rotating the
このようにして、ツール１０がボルト２に係止されると、シャフト１５及びツール１０が回転駆動機構５０によってボルト２を所定の締め付けトルクで締め付けるように回転される。ボルト２の締め付けが完了すると、移動機構５５によってツール１０及びボルト２を準備位置まで移動させる。
In this way, when the
以上により、締付工程が完了する。締付工程が完了すると、現在シャフト１５に取り付いているツール１０によって締め付けが可能な他のボルト２に対して再び締付工程によって締め付けが行われる。シャフト１５に取り付けられているツール１０によって締め付けることができるボルト２のすべての締め付けが完了すると、現在取り付けられているツール１０を、締め付けられていないボルト２を締め付けるための別のツール１０に交換するツール交換工程が行われる。
With the above, the tightening process is completed. Once the tightening process is completed, the
［ツール交換工程］
次に、ツール交換工程について説明する。
[Tool replacement process]
Next, the tool changing process will be described.
ツール交換工程では、まず、シャフト１５の角度位置の原点出しが行われる。原点出しとは、シャフト１５の角度位置をシャフト基準位置にすることである。具体的には、ツール１０とボルト２とが係止していない状態（例えば、ツール１０及びシャフト１５が準備位置にある状態）でシャフト１５を回転させ、第１検出センサ９０がＯＮした状態でシャフト１５の回転を停止する。これにより、シャフト１５の角度位置が、第１検出センサ９０がＯＮとなるシャフト基準位置に調整される。なお、ツール交換工程を開始する際、すでにシャフト１５がシャフト基準位置にある（第１検出センサ９０がＯＮしている）場合には、シャフト１５の角度位置の原点だしの工程は省略してもよい。
In the tool replacement process, first, the angular position of the
シャフト１５の角度位置がシャフト基準位置の状態では、シャフト１５に取り付けられるツール１０の角度位置は、ツール基準位置となる。この状態で、現在シャフト１５に取り付けられているツール１０を当該ツール１０が収納される台座７１の収容凹部７１ａまで移動機構５５によって移動させる。ツール１０が収納される収容凹部７１ａの収納位置（ＸＹＺ方向の座標位置）は予めコントローラ８５に記憶されている。
When the angular position of the
具体的には、まず、図６中破線で示すように、ツール１０と台座７１の収容凹部７１ａとのＸ軸方向及びＺ軸方向の位置とが一致するようにツール１０を移動させる。この状態で、台座７１に向けてＹ軸方向にツール１０を移動させる（図６中矢印参照）ことで、ツール１０は収容凹部７１ａ内に収容されて台座７１上に位置される。このようにツール１０を収容凹部７１ａ内に収容する過程で、係合解除機構７５の解除板７７の一部が、シャフト１５のソケット３０における係止凹部３５ａ内に挿入される（図１参照）。また、ツール１０は、ツール基準位置にある状態でシャフト１５に取り付けられるため、台座７１の収容凹部７１ａ内に収容される過程で、検出ピン９６がピン収容凹部２４ｄに挿入される。
Specifically, first, as shown by the dashed line in Fig. 6, the
次に、ツール１０とシャフト１５との係合を解除する。具体的には、ツール１０が台座７１の収容凹部７１ａに収容された状態で、係合解除機構７５のエアシリンダ７６を駆動して、ツール１０側からシャフト１５側に向かうようにＸ軸方向に沿って解除板７７を移動させる。これにより、解除板７７と共にソケット３０の押圧部３５がスプリングの付勢力に抗してツール１０から離間する方向へ移動し、ボール体３３が突起部３６のテーパ面３６ａに対向するようになって径方向外側へ向けて移動可能となる。この状態で移動機構５５によってシャフト１５がツール１０から離間するようにＸ軸方向に沿って移動させることで、プラグ２１がソケット３０の中央穴３１ａから引き抜かれ、ボール体３３はプラグ２１の外周面によって案内されて径方向外側へ移動する。これにより、ボール体３３が係止溝２４ｂから脱落する。
Next, the
なお、解除板７７をツール１０側からシャフト１５側に向けてＸ軸方向（図中右方向）へ移動させる際には、加圧機構８０によってハウジング２５の内部空間２５ａが加圧される。ハウジング２５の内部空間２５ａが加圧された状態で解除板７７を移動させることにより、解除板７７の移動に伴って押圧部３５が移動するよりも先にシャフト１５が第１スプリング５３を圧縮することが防止される。よって、ツール１０とシャフト１５との係合の解除を確実に行うことができる。ツール１０側からシャフト１５側に向けた解除板７７の移動が停止すると、加圧機構８０による内部空間２５ａの加圧が解除される。
When the
また、プラグ２１がソケット３０の中央穴３１ａから引き抜かれるのに伴い、支持スライダ部４０のスライダ４１が第３スプリング４２の付勢力を受けてプラグ２１に追従し、ボール体３３はプラグ２１の外周面からスライダ４１の支持部４１ｃの外周面によって支持される。このようにして、ツール１０のプラグ２１とシャフト１５のソケット３０との係合が解除されて、ツール１０とシャフト１５との連結が解除される。ツール１０とシャフト１５との連結が解除されると、ツール１０はツール基準位置にある状態で台座７１上に載置される。ツール１０とシャフト１５との連結が解除されると、シャフト１５は、移動機構５５によってツール１０から離間するようＹ軸方向へと移動する。
As the
次に、シャフト１５に新たなツール１０を取り付ける。新たなツール１０を取り付けるには、まず、シャフト１５を取り付けるツール１０と同じＺ軸方向の位置までＺ軸方向に移動する。そして、ツール１０に近接するようにＹ軸方向へと移動させて、台座７１上のツール１０とシャフト１５との中心軸を一致させる。この状態で、シャフト１５をツール１０に近接させるようにＸ軸方向に移動させると、ツール１０のプラグ２１が、第３スプリング４２を圧縮するようにして支持スライダ部４０のスライダ４１を移動させながら、ソケット３０のソケット本体部３１の中央穴３１ａに挿入される。このようにしてシャフト１５のソケット３０に挿入されるのに伴い、ソケット３０のボール体３３がプラグ２１の係止溝２４ｂに係止されて、ツール１０とシャフト１５が連結する。シャフト１５をツール１０に近接させるようにＸ軸方向に移動させる過程では、プラグ２１がソケット３０に挿入されることに伴ってシャフト１５が第１スプリング５３を圧縮しないように、加圧機構８０によってハウジング２５の内部が加圧される。これにより、プラグ２１とソケット３０とを確実に係合させることができる。
Next, a
なお、シャフト１５をＹ軸方向へ移動させてツール１０と中心軸を一致させる過程において、解除板７７が再び係止凹部３５ａに収容される。よって、解除板７７がソケット３０へのプラグ２１の挿入を阻害しないように、プラグ２１をソケット３０に挿入させるシャフト１５のＸ軸方向への移動と同期させて、エアシリンダ７６によって解除板７７をツール１０に向けてＸ軸方向に移動させる。
In the process of moving the
その後、シャフト１５及びツール１０をＹ軸方向に移動させて、ツール１０を台座７１上から退避させて、ツール交換工程が完了する。その後、ツール１０及びシャフト１５は、次の締付工程の退避位置まで移動された後、次の締付工程が行われる。
Then, the
以上のように、締結対象１にすべてのボルト２を締め付けるまで、締付工程とツール交換工程を繰り返す。これにより、締結対象１に対して複数種類のボルト２を自動で締め付けることができる。
As described above, the tightening process and tool replacement process are repeated until all
以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。 The above embodiment provides the following effects:
自動締付装置１００では、ツール１０とシャフト１５とは、カプラである継手部２０によって連結される。カプラは、ソケット３０の中央穴３１ａにプラグ２１を軸方向から挿入することで容易に連結でき、ソケット３０の押圧部３５をプラグ２１から離間する方向へ移動させることでソケット３０とプラグ２１との係止を解除できるため、着脱が容易である。よって、シャフト１５に取り付けるツール１０の交換作業を容易に行うことができ、生産性を向上できる。また、係合解除機構７５を備えることで、ツール１０交換作業を自動化することができ、より一層生産性が向上する。
In the
また、継手部２０のプラグ２１及びソケット３０は、それぞれツール１０及びシャフト１５とは別体に形成される。このため、継手部２０は、流体用継手として利用される既製品のカプラを加工することで、既製品を流用することができる。また、流体用の継手として利用されるカプラは、流路となる穴を有している。ツール１０及びシャフト１５とプラグ２１との係合は、プラグ２１の第１係止穴２２及び第２係止穴２３にツール１０及びシャフト１５の端部を挿入する構成であるため、流路となる穴を加工することで、第１係止穴２２及び第２係止穴２３を形成することができる。これらの構成により、自動締付装置１００の製造コストを低減できる。
The
また、ツール１０の中心軸が鉛直方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な場合、重力によってツール１０の先端側（六角ソケット１２側）が中心軸よりも鉛直方向下方へ下がる（言い換えると、いわゆる先端の「垂れ」が生じる）おそれがある。特に、ツール１０と継手部２０のプラグ２１とが一体に形成されると、プラグ２１とソケット３０との間の径方向隙間に起因して垂れが生じやすくなる。このような垂れが生じるとツール１０とボルト２との係合が阻害されるおそれがある。これに対し、本実施形態では、ツール１０とプラグ２１とは別体であり、ツール１０の端部がプラグ２１の第１係止穴２２に挿入される構成である。このため、第１係止穴２２へのツール１０の端部の挿入長さ、言い換えると、ツール１０の端部と第１係止穴２２のオーバーラップ長を確保することで、ツール１０を安定した姿勢で支持することができ垂れの発生を抑制することができる。
In addition, when the central axis of the
また、自動締付装置１００では、シャフト１５のシャフト基準位置を検出する第１検出センサ９０と、台座７１に収納されたツール１０のツール基準位置を検出する第３検出センサ９２と、を備える。このため、ツール１０を台座７１に収納する際には、常にツール１０がツール基準位置にある状態で収納することができる。また、新たなツール１０をシャフト１５に取り付ける際には、ツール１０に取り付けられるプラグ２１の第２係止穴２３の四角形状の向きと、シャフト１５の端部の四角形状の向きとを容易に合わせることができる。これにより、ツール１０とシャフト１５の中心軸を一致させツール１０とシャフト１５とを近接させることで、ツール１０とシャフト１５とを容易に連結することができる。
The
次に、本実施形態の変形例について説明する。以下のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。 Next, modified examples of this embodiment will be described. The following modified examples are also within the scope of the present invention, and it is possible to combine the configuration shown in the modified example with the configuration described in the above embodiment, or to combine the configurations described in the different modified examples below.
上記実施形態では、ツール１０にプラグ２１が取り付けられ、シャフト１５にソケット３０が取り付けられる。ツールストッカ７０と係合解除機構７５との設置スペースを考慮すると、シャフト１５にソケット３０が設けられるほうが好ましいが、上記実施形態とは反対に、ツール１０にソケット３０が取り付けられ、シャフト１５にプラグ２１が取り付けられてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、六角ソケット１２を有するツール１０によって六角ボルト２を締め付ける場合を説明した。これに対し、ねじ部材とツール１０の組み合わせは上記実施形態に限定されない。例えば、ねじ部材は、六角孔付きボルト、ナット、ビス、ステッピングねじなどでもよい。ツール１０は、締結対象１に締め付けられるねじ部材の種類に合わせて、準備されればよく、複数種類のツール１０を準備することで、締結対象１に対する種々のねじ部材の締め付けに対応が可能である。
In the above embodiment, the
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。 The configuration, operation, and effects of the embodiment of the present invention are summarized below.
自動締付装置１００は、ボルト２に係合しボルト２を回転させるためのツール１０と、軸線回りに回転駆動されるシャフト１５と、ツール１０とシャフト１５とを連結しシャフト１５の回転をツール１０に伝達する継手部２０と、を備え、継手部２０は、ツール１０に取り付けられるプラグ２１と、シャフト１５に取り付けられプラグ２１に着脱自在に係合するソケット３０と、を有するカプラであり、プラグ２１は、ツール１０及びシャフト１５のそれぞれに対して周方向に係止されてシャフト１５の回転をツール１０に伝達する。
The
この構成では、ツール１０とシャフト１５とを連結する継手部２０が、互いに着脱自在に係合するソケット３０及びプラグ２１を有するカプラであるため、ツール１０とシャフト１５との軸を合わせて互いに近接させることで、容易に連結させることができる。よって、シャフト１５に取り付けるツール１０の交換作業が容易になる。したがって、自動締付装置１００における生産性が向上する。
In this configuration, the joint 20 that connects the
また、自動締付装置１００は、プラグ２１とソケット３０との係合を解除する係合解除機構７５をさらに備え、ソケット３０は、中央穴３１ａを有するソケット本体部３１と、中央穴３１ａに収容されるプラグ２１に係止されるボール体３３と、ソケット本体部３１の外周に設けられ、ボール体３３を径方向内側に向けて押圧するための押圧部３５と、ボール体３３を径方向内側に向けて押圧するように押圧部３５を付勢する第２スプリング３８と、を有し、係合解除機構７５は、押圧部３５に係止される解除板７７と、解除板７７を通じて押圧部３５を第２スプリング３８の付勢力に抗して移動させるエアシリンダ７６と、を有する。
The
この構成では、プラグ２１とソケット３０との係合の解除も自動で行うことができるため、ツール１０の交換作業を効率化することができる。
In this configuration, the
また、自動締付装置１００では、プラグ２１には、ツール１０のツール係合部１３が周方向に係止するように挿入される第１係止穴２２と、シャフト１５のシャフト係合部１８が周方向に係止するように挿入される第２係止穴２３と、が形成され、ツール１０のツール係合部１３と第１係止穴２２とは、断面が互いに対応する非円形に形成され、シャフト１５のシャフト係合部１８と第２係止穴２３とは、断面が互いに対応する非円形に形成される。
In addition, in the
この構成では、ツール１０を第１係止穴２２に挿入し、シャフト１５を第２係止穴２３に挿入することで、ツール１０とプラグ２１との係止及びシャフト１５とプラグ２１との係止を容易に行うことができる。
In this configuration, by inserting the
また、自動締付装置１００は、複数のツール１０を収納するツールストッカ７０と、シャフト１５の中心軸に対する角度位置が、非円形に形成されるシャフト１５のシャフト係合部１８が所定の向きとなるようなシャフト基準位置であることを検出する第１検出センサ９０をさらに備え、ツール１０は、中心軸に対する角度位置が、非円形に形成されるツール１０のツール係合部１３が所定の向きとなるようなツール基準位置にある状態でツールストッカ７０に収納されており、シャフト１５がシャフト基準位置にあって、ツール１０がツール基準位置ある状態では、ソケット３０が取り付けられるシャフト１５のシャフト係合部１８の向きと、ツール１０に取り付けられるプラグ２１の第２係止穴２３の一方の向きとが、一致する。
The
また、自動締付装置１００は、ツールストッカ７０に設けられツール１０がツール基準位置にある状態でツールストッカ７０に収納されているかを検出する第３検出センサ９２をさらに備える。
The
これらの構成では、シャフト基準位置を検出することで、ソケット３０が取り付けられるシャフト１５の端部の向きと、ツール１０に取り付けられるプラグ２１の第２係止穴２３の一方の向きとを一致させることができる。このため、シャフト１５をシャフト基準位置にしてツールストッカ７０のツール１０との軸を合わせてツール１０に近接させることで、シャフト１５の端部をプラグ２１の第２係止穴２３に挿入してシャフト１５とツール１０とを容易に連結することができる。
In these configurations, by detecting the shaft reference position, the orientation of the end of the
また、自動締付装置１００は、シャフト１５を軸方向に弾性支持しシャフト１５の軸方向の移動に伴って伸縮する第１スプリング５３と、シャフト１５をツール１０に向けて軸方向に付勢してシャフト１５による第１スプリング５３の圧縮を規制する加圧機構８０と、をさらに備える。
The
この構成では、ツール１０を回転させながらボルト２に向けて移動させてツール１０をボルト２に係合させる際に、ツール１０及びシャフト１５の軸方向の移動を第１スプリング５３の伸縮によって吸収できる。これにより、ツール１０とボルト２とを容易に係合させることができる。また、ツール１０の交換の際には、加圧機構８０によってシャフト１５の移動を規制することで、継手部２０のプラグ２１及びソケット３０の脱着を容易に行うことができる。
In this configuration, when the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show some of the application examples of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention to the specific configurations of the above embodiments.
１００…自動締付装置、１…締結対象、２…ボルト（ねじ部材）、１０…締付ツール、１３…ツール係合部（端部）、１５…シャフト、１８…シャフト係合部（端部）、２０…継手部、２１…プラグ、２２…第１係止穴、２３…第２係止穴、３０…ソケット、３１…ソケット本体部、３３…ボール体（係止体）、３５…押圧部、３８…第２スプリング（付勢部材）、５３…第１スプリング（弾性部材）、７０…ツールストッカ、７１…台座、７１ａ…収容凹部、７５…係合解除機構、７６…エアシリンダ（アクチュエータ）、７７…解除板、９０…第１検出センサ（シャフト位置検出部）、９２…第３検出センサ（ツール位置検出部） 100...automatic fastening device, 1...fastening object, 2...bolt (threaded member), 10...fastening tool, 13...tool engagement portion (end), 15...shaft, 18...shaft engagement portion (end), 20...joint portion, 21...plug, 22...first locking hole, 23...second locking hole, 30...socket, 31...socket body, 33...ball body (locking body), 35...pressure portion, 38...second spring (biasing member), 53...first spring (elastic member), 70...tool stocker, 71...base, 71a...accommodating recess, 75...disengagement mechanism, 76...air cylinder (actuator), 77...release plate, 90...first detection sensor (shaft position detection portion), 92...third detection sensor (tool position detection portion)
Claims (5)
前記ねじ部材に係合し前記ねじ部材を回転させるための締付ツールと、
軸線回りに回転駆動されるシャフトと、
前記締付ツールと前記シャフトとを連結し前記シャフトの回転を前記締付ツールに伝達する継手部と、を備え、
前記継手部は、前記締付ツール及び前記シャフトの一方に取り付けられるプラグと、前記締付ツール及び前記シャフトの他方に取り付けられ前記プラグに着脱自在に係合するソケットと、を有するカプラであり、
前記プラグは、前記締付ツール及び前記シャフトのそれぞれに対して周方向に係止されて前記シャフトの回転を前記締付ツールに伝達し、
前記プラグには、前記締付ツールの端部が周方向に係止するように挿入される第１係止穴と、前記シャフトの端部が周方向に係止するように挿入される第２係止穴と、が形成され、
前記締付ツールの前記端部と前記第１係止穴とは、断面が互いに対応する非円形に形成され、
前記シャフトの前記端部と前記第２係止穴とは、断面が互いに対応する非円形に形成されることを特徴とする自動締付装置。 An automatic tightening device for tightening a screw member to a fastening object, comprising:
a tightening tool for engaging and rotating the threaded member;
A shaft that is driven to rotate about an axis;
a joint portion that connects the fastening tool and the shaft and transmits rotation of the shaft to the fastening tool,
the joint portion is a coupler having a plug attached to one of the fastening tool and the shaft, and a socket attached to the other of the fastening tool and the shaft and removably engaged with the plug,
the plug is circumferentially engaged with the fastening tool and the shaft to transmit rotation of the shaft to the fastening tool ;
The plug is formed with a first locking hole into which an end of the fastening tool is inserted so as to be locked in a circumferential direction, and a second locking hole into which an end of the shaft is inserted so as to be locked in a circumferential direction,
The end of the fastening tool and the first fastening hole are formed in non-circular shapes having corresponding cross sections,
The automatic fastening device is characterized in that the end portion of the shaft and the second locking hole are formed in non-circular shapes corresponding to each other in cross section .
前記ソケットは、
前記プラグが挿入される中央穴を有するソケット本体部と、
前記ソケット本体部に形成される通過孔を通じて前記プラグに係止される係止体と、
前記ソケット本体部の外周に設けられ、前記係止体を径方向内側に向けて押圧するための押圧部と、
前記係止体を径方向内側に向けて押圧するように前記押圧部を付勢する付勢部材と、を有し、
前記係合解除機構は、
前記押圧部に係止される解除板と、
前記解除板を通じて前記押圧部を前記付勢部材の付勢力に抗して移動させるアクチュエータと、を有することを特徴とする請求項１に記載の自動締付装置。 a disengagement mechanism for disengaging the plug from the socket,
The socket is
a socket body having a central hole into which the plug is inserted;
a locking body that is locked to the plug through a through hole formed in the socket body;
a pressing portion provided on an outer periphery of the socket body for pressing the locking body radially inward;
a biasing member configured to bias the pressing portion so as to press the locking body radially inward,
The disengagement mechanism includes:
A release plate engaged with the pressing portion;
2. The automatic tightening device according to claim 1, further comprising an actuator for moving the pressing portion against the biasing force of the biasing member through the release plate.
前記シャフトの中心軸に対する角度位置が、非円形に形成される前記シャフトの前記端部が所定の向きとなるようなシャフト基準位置であることを検出するシャフト位置検出部と、をさらに備え、
前記締付ツールは、中心軸に対する角度位置が、非円形に形成される前記締付ツールの前記端部が所定の向きとなるようなツール基準位置にある状態で前記ツールストッカに収納されており、
前記シャフトが前記シャフト基準位置にあって、前記締付ツールが前記ツール基準位置にある状態では、前記ソケットが取り付けられる前記締付ツール及び前記シャフトの一方の前記端部の軸方向の向きと、前記締付ツール及び前記シャフトの他方に取り付けられる前記プラグの前記第１係止穴及び前記第２係止穴の一方の軸方向の向きとが、一致することを特徴とする請求項１に記載の自動締付装置。 a tool stocker for storing a plurality of the fastening tools;
a shaft position detection unit that detects that an angular position of the shaft with respect to a central axis is a shaft reference position where the end of the shaft formed in a non-circular shape is in a predetermined direction,
the tightening tool is stored in the tool stocker in a state where the tightening tool is in a tool reference position in which an angular position relative to a central axis of the tightening tool is such that the end portion of the tightening tool, which is formed in a non-circular shape, is oriented in a predetermined direction;
2. The automatic fastening device according to claim 1, characterized in that, when the shaft is in the shaft reference position and the fastening tool is in the tool reference position, an axial orientation of the one end of the fastening tool and the shaft to which the socket is attached coincides with an axial orientation of one of the first locking hole and the second locking hole of the plug attached to the other of the fastening tool and the shaft.
前記ねじ部材に係合し前記ねじ部材を回転させるための締付ツールと、
軸線回りに回転駆動されるシャフトと、
前記締付ツールと前記シャフトとを連結し前記シャフトの回転を前記締付ツールに伝達する継手部と、
前記シャフトを軸方向に弾性支持し前記シャフトの軸方向の移動に伴って伸縮する弾性部材と、
前記シャフトを前記締付ツールに向けて軸方向に付勢して前記シャフトによる前記弾性部材の圧縮を規制する加圧機構と、を備え、
前記継手部は、前記締付ツール及び前記シャフトの一方に取り付けられるプラグと、前記締付ツール及び前記シャフトの他方に取り付けられ前記プラグに着脱自在に係合するソケットと、を有するカプラであり、
前記プラグは、前記締付ツール及び前記シャフトのそれぞれに対して周方向に係止されて前記シャフトの回転を前記締付ツールに伝達することを特徴とする自動締付装置。 An automatic tightening device for tightening a screw member to a fastening object, comprising:
a tightening tool for engaging and rotating the threaded member;
A shaft that is driven to rotate about an axis;
a joint portion that connects the fastening tool and the shaft and transmits rotation of the shaft to the fastening tool;
an elastic member that elastically supports the shaft in the axial direction and expands and contracts in accordance with the movement of the shaft in the axial direction;
a pressure mechanism that urges the shaft in an axial direction toward the fastening tool to restrict compression of the elastic member by the shaft ,
the joint portion is a coupler having a plug attached to one of the fastening tool and the shaft, and a socket attached to the other of the fastening tool and the shaft and removably engaged with the plug,
The plug is circumferentially engaged with the tightening tool and the shaft, respectively, to transmit rotation of the shaft to the tightening tool .
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| JP2021036258A JP7569245B2 (en) | 2021-03-08 | 2021-03-08 | Automatic Fastening Device |
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