JP2000135636A - 自動調芯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】ボルト等の締込みを行うロボットにおいて用
いられ、ボルト等の締込みを行うソケットと回転軸との
間に設けられるユニバーサルジョイントよりなり、弾性
体にてソケットの自動復元を行う自動調芯装置におい
て、弾性体の反発力を高めることなくソケットの復元力
を高め、ソケットの回転をブレなくスムースに行えるよ
うにすると共に、ソケットと回転軸の軸心に芯ずれがあ
ってもソケットの傾きを少なくしてボルト等の締込みが
スムースに行えるようにする。 【解決手段】回転軸２２に固定される円筒状のハウジン
グ２３にユニバーサルジョイント２６を介してソケット
２５を連結し、ゴム輪よりなる弾性体２７をソケット２
５に通し、ハウジング開口端に装着する。そして弾性体
２７によりソケット２５を任意の方向に傾動できるよう
にすると共に、復元できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、装置や部品等のワ
ークにボルトやネジを捩込み、或いはワークより突設さ
れるボルトにナットを捩込んで締付ける工程で用いられ
る産業用ロボット等の自動化装置において、又はワーク
にタップ孔等の孔あけ加工を行うボール盤その他の工作
機械において用いられ、ボルト、ナット、ネジ等（以
下、単にボルト等という）を捩込んで締付ける締込み工
具又はドリル等の工具と、回転軸との間に設けられるユ
ニバーサルジョイントよりなる自動調芯装置に関する。

【０００２】

【従来技術】ボルト等の締付け工程を産業用ロボットを
用いて自動化する場合には、ワークや産業用ロボットを
所定位置に正確に位置決めする必要がある。ワークや産
業用ロボットの位置決めは通常、数値制御によって行わ
れているが、ジョイント部分のガタによってボルト等が
締付けられる箇所とボルト等との間に位置ずれ（芯ず
れ）が発生し、この状態で締付けを行うと、こじれや焼
付きなどのトラブルを生じがちである。

【０００３】従来はこの問題を締付け工具とボルト等の
ガタによって対処していたが、締付け工具と回転軸との
間にユニバーサルジョイントを設けたものもある。ユニ
バーサルジョイントを設けると、回転軸に対する工具の
姿勢（角度）を任意に変えることができるが、工具の回
転軸心を一定に保つことができず、回転が不安定となっ
たり、工具を横向きにして使用する場合、ユニバーサル
ジョイントで屈折して工具が下向きとなり使用できなく
なる。

【０００４】特開平８−１８７６５４号には、研磨具に
関するものであるが、彎曲した研磨面に対しても砥石を
良好に沿わせることができるようにするために図１に示
すように、回転軸１の先端にユニバーサルジョイント２
を介して砥石等の機能工具３を取付けると共に、ユニバ
ーサルジョイント２を包囲し、かつ回転軸１と機能工具
３との間に押圧力を作用させるコイルスプリング４を設
けて機能工具を復元させることができるようにしたもの
が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開平８−１８７６５
４号に示されるものにおいては、機能工具の姿勢変更範
囲が大きく、作業対象面の表面に良好に沿わせることが
できるうえ、コイルスプリングにより機能工具を横向き
に保持したり、復元させることができ、ボルト等の締込
み工具に適用した場合、締付け工具を横向きに保持した
り、復元させることができるが、復元力を確保するには
スプリングのコイル径を大きくするか、バネ力の大きな
スプリングを用いる必要があり、スプリングのコイル径
を大きくすることは、砥石等の機能工具では可能であっ
てもボルト等の締込み工具では限度がある。

【０００６】またバネ力の大きなスプリングを用いる
と、ヒンジ部分に作用する負荷が大となってスムースな
回転を損なったり、ヒンジ部分の摩耗が大きくなる。こ
とにボルト等の締込み工具では、芯ずれがあっても締込
みがスムースに行えるようにするためには、図２に示す
ように回転軸の軸心と工具の軸心がなす角θを小さくす
る必要があり、それには芯ずれδに対し支点ｏとボルト
等６の先端までの距離Ｌを長くする必要があり、工具の
自重に打勝って復元力を確保するにはバネ力を強くしな
ければならない。

【０００７】本発明の第１の目的は、ボルト等の捩込み
を行う自動化装置或いはボール盤その他の工作機械にお
いて、上記の問題を生ずることなく工具の復元ができる
ようにするものであり、第２の目的は芯ずれがあっても
自動化装置によるボルト等の締込みがスムーズに行え、
或いは工作機械による所定箇所への加工が確実に行える
ようにするものである。

【０００８】

【課題の解決手段】請求項１記載の発明は、第１の目的
を達成するための発明で、産業用ロボット等の自動化装
置又はボール盤その他の工作機械において用いられ、ボ
ルト等の締込みを行う締込み工具又はドリル等の工具
と、該工具を回転駆動する回転軸との間に設けられるユ
ニバーサルジョイントよりなる自動調芯装置であって、
回転軸端に固定される筒状のハウジングと、該ハウジン
グとユニバーサルジョイントを介して連結される工具と
ハウジングの間に環状に配置される弾性体よりなるもの
である。

【０００９】図３は、本発明に係わる自動調芯装置の一
態様を示すもので、回転軸１１の軸端に固着される円筒
状のハウジング１２には、ユニバーサルジョイント１３
を介して締込み工具１４が連結され、締込み工具１４が
図の上下及び前後に傾動して姿勢を変えられるようにし
てあり、ハウジング端には締込み工具１４との間の工具
の周りに弾性体１５が環状に配置され、締込み工具１４
が例えば図の矢印方向に傾動すると、その向きの弾性体
１５が圧縮され、その反発力で締込み工具１４が復元さ
れるようになっている。

【００１０】本態様によれば、工具１４の支点ｏと弾性
体１５との距離ｌを任意の長さにすることができ、距離
ｌを大きくすることにより小さな反発力でも工具１４を
回転させるモーメント（復元力）を大きくすることがで
きるうえ、工具１４の先端近くを弾性体１５で支持する
ことにより工具１４の回転がブレることなく安定する。
また工具１４の支点ｏと先端までの距離を長くすること
により、回転軸１１の軸心と工具１４の軸心がなす角
（図２のθに相当する）を小さくすることができる。

【００１１】本発明で使用される弾性体としては、例え
ば樹脂やゴム製のリング等が挙げられるが、図４に示す
ように金属若しくは樹脂製の弾力性を有するパイプ１６
を工具１４の周りに環状に配置してもよい。請求項２記
載の発明は、第２の目的を達成するための発明で、請求
項１記載の発明において、ユニバーサルジョイントより
なる自動調芯装置を複数、直列に連結してなるものであ
る。図５は、ユニバーサルジョイントよりなる自動調芯
装置１７を二個連設した例を示すもので、本態様によれ
ば、回転軸１８とボルト等１９の絞込み位置との間にδ
の芯ずれがあっても工具２０を締込み方向と合致させて
締込むことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図６は、図示省略したロボットに
設けた回転軸２２に段付き円筒状をなすハウジング２３
を固定し、ボルト２４を締込む締込み工具のソケット２
５と、ハウジング２３をユニバーサルジョイント２６を
介して連結し、ハウジング開口端にソケット２５を通し
たゴム輪よりなる弾性体２７を密嵌し、外側より弾性体
２７を押える蓋２８を閉じてなるもので、蓋２８はソケ
ット２５との間に遊びを有し、ソケット２５の傾きを許
容できるようにしてあり、またユニバーサルジョイント
２６は両側がハウジング２３に固着のピン２９にて軸支
されるコマ３０と、コマ３０より上記ピン２９と直交し
て突設されるピン３１よりなり、ピン３１にソケット基
端の二又が軸支されている。

【００１３】ソケット２５には先端に六角形の角孔３２
が形成され、角孔３２には磁石３３が埋込んで固定さ
れ、ボルト２４の締込み作業を行うときには、ソケット
２５をボルト頭部２４ａに当てゝ押込み、ボルト頭部２
４ａを磁石３３に吸着させた状態でロボット及び被締付
け部材Ａを位置制御し、ボルト先端を被締付け部材Ａの
タップ孔３４に当てる。そして回転軸２２を回転させ、
ボルト２４を捩込んで締込む。

【００１４】図７は、ソケットをネジ３５を締込むため
の磁石よりなるビット３６付きの工具としたものであ
る。図８は、回転軸３８にハウジング４１とユニバーサ
ルジョイント４２と弾性体４３よりなる自動調芯用のユ
ニット４４ａ、４４ｂを直列に連結し、ユニット４４ｂ
にボルトの締込み工具４５を連結してなるもので、締込
み工具４５は、ユニット４４ｂに連結されるロッド４６
と、一側の大径部にロッド４６がスライド可能に嵌挿さ
れる段付筒状のソケット４７と、ソケット４７に差込ま
れ、ナット４８により一方向の動きを規制されるスリー
ブ１３と、ロッド４６に嵌挿されて止め具４９により一
方向の動きが規制されるバネ受け５０との間に介在する
コイルスプリング５１とよりなり、ソケット４７の大径
部とロッド４６とは、ロッド４６に形成の長孔５２に通
されるピン５３により長孔５２の範囲内で軸方向にスラ
イドできるように連結されている。

【００１５】本実施形態による場合、図５に示すものと
同様、回転軸３８とボルトの締込み位置とに芯ずれがあ
ってもソケット４７を締込み方向に合致させて締込むこ
とができる。なお、コイルスプリング５１を設けてソケ
ット４７を押出す方向に付勢したのはボルト締込み時の
衝撃緩和と、ボルトを押込みながら捩込むことができる
ようにするためである。

【００１６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、弾性体の
反発力を高めることなく、弾性体をユニバーサルジョイ
ントより遠く離して弾性体による復元力を高めることが
できること、工具の先端側を支持することができるた
め、回転時の工具のブレを少なくし、安定した作業や加
工が行えること、支点と工具先端までの長さを長くする
ことができ、これにより回転軸の軸心と締込み位置或い
は加工位置との間に芯ずれがあっても工具の傾きを少な
くし、スムースな作業或いは正確な加工が行えること、
工具を横向きにした作業或いは加工が行えること等の効
果を奏する。請求項２記載の発明によれば、工具を表面
或いは加工面に対して垂直に向けて作業或いは加工する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例の概略図。

【図２】支点と工具先端までの距離を長くした従来例の
概略図。

【図３】本発明の一態様を示す概略図。

【図４】弾性体の一態様を示す側面図。

【図５】本発明の別の態様を示す概略図。

【図６】本発明の一実施形態を示す断面図。

【図７】工具の別の態様を示す要部の断面図。

【図８】本発明の別の実施形態を示す断面図。

【符号の説明】

１１、１８、２２、３８・・回転軸 １２、２３、４１・・ハウジング １３、２６、４２・・ユニバーサルジョイント １４、２０・・工具 １５、２７、４３・・弾性体 １７・・自動調芯装置 １９・・ボルト等 ２４・・ボルト ２５、４７・・ソケット ２８・・蓋 ２９、３１、５３・・ピン ３０・・コマ ３２・・角孔 ３３・・磁石 ３４・・タップ孔 ３５・・ネジ ３６・・ビット ４４ａ、４４ｂ・・ユニット ４５・・締込み工具 ４６・・ロッド ４８・・ナット ５１・・コイルスプリング ５２・・長孔 ５３・・スリーブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】産業用ロボット等の自動化装置又はボール
   盤その他の工作機械において用いられ、ボルト等の締込
   みを行う締込み工具又はドリル等の工具と、該工具を回
   転駆動する回転軸との間に設けられるユニバーサルジョ
   イントよりなる自動調芯装置であって、回転軸端に固定
   される筒状のハウジングと、該ハウジングとユニバーサ
   ルジョイントを介して連結される工具とハウジングの間
   の工具の周りに環状に配置される弾性体よりなる自動調
   芯装置。
2. 【請求項２】ユニバーサルジョイントよりなる自動調芯
   装置を複数、直列に連結してなる請求項１記載の自動調
   芯装置。