JP4367666B2

JP4367666B2 - ねじ締付装置

Info

Publication number: JP4367666B2
Application number: JP2007291997A
Authority: JP
Inventors: 伸治遠山; 幸治富田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2027-11-09
Also published as: JP2009113186A; EP2213408A1; CA2701803C; EP2213408A4; CA2701803A1; US20100242690A1; EP2213408B1; CN101855040B; WO2009060712A1; US8272296B2; CN101855040A

Description

本発明は、ナットランナ等の回転工具を、ワークのねじ締付位置まで自動で移動させて、ボルト、ナット等のねじを締付けることができ、しかも、該自動化を低推力にて可能にしたねじ締付装置に関するものである。

一般に、自動車の組立ラインにおいては、組立作業効率を高めるため、ナットランナ等の回転工具を用いてボルト、ナット等のねじの締付が行われる。ナットランナは、モータの回転力によって、ねじを高速で締付けることができるが、締付トルクに応じた反力が発生するため、この反力を支持する必要がある。サスペンションユニット等をボディに固定する場合等、大きな締付トルクが必要である場合、その反力を作業者が人手によって支持することは不可能である。

そこで、特許文献１には、ナットランナには、スライダの移動、平行リンクの回動及び昇降プレートの昇降により必要な自由度が与えられており、作業者がナットランナの本体部を把持して水平及び垂直方向に自由に移動させることができ、また、ナットランナからの締付トルクの反力は、平行リンクを介してスライダに伝達されることで、作業者への負担を軽減させるねじ締付装置が開示されている。
特開２００５−１７７９１０号公報

しかしながら、特許文献１の発明では、作業者により手動でナットランナをねじ締付位置に移動させて位置合わせを行うために、少なくとも１人の作業員が必要となり製造原価を削減することができない。
そのため、特許文献１の発明に係るねじ締付装置を自動化して構成しようとすると、締付トルクの反力や自重等の影響により平行リンクを回動させる駆動モータ等の性能を上げる（高トルク化）必要があり容易に自動化することができない。しかも、自動化にあたっては、車体を位置決めする位置決めユニット等も備える必要があり、特許文献１の発明に係るねじ締付装置を自動化するには、駆動モータの高トルク化や構造が複雑化する等様々な問題が有り実現することが困難であった。

また、従来の自動化されたねじ締付装置は、安全柵に囲まれて配置されるような巨大な装置であり、装置故障等には長い時間組立ラインを停止する必要があり、生産稼動への影響が大きくなる。しかも、装置が相当複雑であり、初期投資に加え、保全工数や維持管理のために多大な費用が必要とされ好ましくない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、ナットランナ等の回転工具を締付位置に自動で移動させてねじを締付けることができ、しかも、該自動化を低推力で可能としたねじ締付装置を提供することを目的とする。
なお、本明細書で述べる低推力とは、上述したような従来の、安全柵を設けて専用スペースを有する巨大なねじ締付装置の自動化に採用されるような高推力ではなく、自動車等の通常の組立ラインで、作業者が付近に配置されるような組立ライン上で使用可能な推力レベルであり、特別な仕様ではない汎用の駆動部材に採用される推力レベルである。

上記課題を解決するために、本発明のねじ締付装置は、ワークにねじを締付ける回転軸及び本体部を有する回転工具と、該回転工具を、互い直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向それぞれに沿って移動させるＸ軸直動ロボット、Ｙ軸直動ロボット及びＺ軸直動ロボットと、前記回転工具の本体部をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向それぞれに沿って移動可能に支持すると共に、該本体部の前記回転軸周りの回動を規制する反力支持部材と、前記ワークを位置決めする位置決め手段と、を備えていることを特徴としている。
これにより、ねじ締付装置の自動化を低推力で実現することができる。
なお、本発明のねじ締付装置の各種態様およびそれらの作用については、以下の発明の態様の項において詳しく説明する。

（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。なお、各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付して、必要に応じて他の項を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施の形態等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要件を付加した態様も、また、各項の態様から構成要件を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項、（２）項及び（５）項の各々が、請求項１乃至３の各々に相当する。

（１）ワークにねじを締付ける回転軸及び本体部を有する回転工具と、該回転工具を互い直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向それぞれに沿って移動させるＸ軸直動ロボット、Ｙ軸直動ロボット及びＺ軸直動ロボットを互いに連結して構成される直動ロボットユニットと、前記回転工具の本体部をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向それぞれに沿って移動可能に支持すると共に、該本体部の前記回転軸周りの回動を規制するべく、前記回転工具の本体部の前記回転軸周りの回動を規制する支持部材と、前記回転工具の回転軸に略直交する平面上に配置されて、前記回転工具の本体部と前記支持部材とを連結する平行リンクとからなる反力支持部材と、前記ワークを位置決めする位置決め手段と、前記直動ロボットユニット及び前記位置決め手段が連結され、前記回転工具の回転軸に略直交する平面に沿って移動自在なフローティングテーブルと、を備えていることを特徴とするねじ締付装置。
従って、（１）項のねじ締付装置では、ワークを位置決め手段により位置決めした後、ナットランナ等の回転工具が、Ｘ軸直動ロボット、Ｙ軸直動ロボット及びＺ軸直動ロボットによりＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向それぞれに沿って自動で移動されて、回転工具によりボルト、ナット等のねじを締付けることができる。また、回転工具の締付トルクの反力は反力支持部材により支持されるので、Ｘ軸直動ロボット、Ｙ軸直動ロボット及びＺ軸直動ロボットに締付トルクの反力が作用することはない。そのため、低推力で駆動する汎用のＸ軸直動ロボット、Ｙ軸直動ロボット及びＺ軸直動ロボットを採用することが可能になる。
また、締付トルクの反力（回転軸周りの回転力）は、回転工具の本体部から平行リンクを介して支持部材に伝達され、該支持部材により支持される。しかも、回転工具と支持部材との間に平行リンクを配置したので、回転工具の本体部に付与される回転力（荷重）が大幅に低減されて支持部材に伝達される。
さらに、回転工具の本体部に、Ｘ軸直動ロボット、Ｙ軸直動ロボットまたはＺ軸直動ロボットの内いずれか一つの直動ロボットが連結されれば、回転工具が、Ｘ軸直動ロボット、Ｙ軸直動ロボット及びＺ軸直動ロボットによりＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に沿って自動で移動可能になり、構造が複雑になることはない。
さらにまた、位置決め手段によりワークを位置決めした後、ワークの微小な揺れ等をフローティングテーブルにより吸収することができる。

（２）前記直動ロボットユニットと、前記回転工具とは着脱自在に連結されることを特徴とする（１）項に記載のねじ締付装置。
従って、（２）項のねじ締付装置では、Ｘ軸直動ロボット、Ｙ軸直動ロボットまたはＺ軸直動ロボットの内いずれか一つの直動ロボットが、故障等により作動不能になった場合には、作業者が、直動ロボットユニットと回転工具との連結を解除し、回転工具の本体部を把持して締付位置に順次移動させてねじを締付けることが可能となる。また、この場合も、ねじ締付けの際の締付トルクの反力は、反力支持部材により支持されるので、作業者が締付トルクの反力を受けることなく、容易に締付作業を行うことができる。

（３）前記回転工具の本体部に連結され前記回転軸の軸方向に延びるロッドの下端に前記直動ロボットユニットが着脱自在に連結されると共に、前記ロッドを前記回転軸の軸方向にスライド自在に支持するガイド体に、前記回転軸と略直交する平面に沿って移動自在とした前記平行リンクが固定されることを特徴とする（１）項または（２）項に記載のねじ締付装置。
従って、（３）項のねじ締付装置では、締付トルクの反力を支持する反力支持部材は、その構造を複雑化することなく、直動ロボットユニットによる回転工具のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向への移動を許容することができる。

（４）前記位置決め手段は、係合ピンを、前記回転工具の回転軸の軸方向に自動で進退動させてワークまたはワークの周辺部材に係合する係合ピンユニットを複数設けて構成されることを特徴とする（１）項〜（３）項のいずれかに記載のねじ締付装置。
従って、（４）項のねじ締付装置では、ワークをフローティングテーブルに対して正確に位置決めすることができる。

（５）前記ワークと同期走行する締付台車に、前記回転工具と、前記Ｘ軸直動ロボット、Ｙ軸直動ロボット及びＺ軸直動ロボットと、前記反力支持部材と、前記位置決め手段とが備えられていることを特徴とする（１）項〜（４）項のいずれかに記載のねじ締付装置。
従って、（５）項のねじ締付装置は、一定速度で進行するオーバーヘッドコンベアのハンガに吊下げられた状態で搬送されるワークのねじ締付け作業に非常に効果的である。

本発明によれば、簡易な構成で、ナットランナ等の回転工具を締付位置に自動で移動させてねじを締付けることができ、しかも、該自動化を低推力で可能としたねじ締付装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図１〜図４に基いて詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係るねじ締付装置１は、図１に示すように、自動車の組立ラインにおいて、連続的に一定速度で進行するオーバーヘッドコンベアのハンガ３に吊下げられた状態で搬送されるボディ２（ワーク）に部品を組み付ける際、ボディ２の下方からボルト、ナット等のねじを締付けるために用いられるものである。

本ねじ締付装置１は、図１〜図３に示すように、ボディ２にねじを締付ける回転軸６及び本体部５を有するナットランナ（回転工具）４と、該ナットランナ４を、互い直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向それぞれに沿って移動させるＸ軸直動ロボット８、Ｙ軸直動ロボット９及びＺ軸直動ロボット１０と、ナットランナ４の本体部５を、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向それぞれに沿って移動可能に支持すると共に、該本体部５の回転軸６周りの回動を規制する反力支持部材１５と、ボディ２を位置決めする位置決め手段１６と、ナットランナ４、Ｘ軸直動ロボット８、Ｙ軸直動ロボット９、Ｚ軸直動ロボット１０、反力支持部材１５及び位置決め手段１６を搭載し、床面Ｆに敷設された一対のレール１２、１２上をハンガ３と同期走行する締付台車７と、から構成されている。
なお、本実施の形態では、図１において、Ｘ軸方向は、図１に対して直交する方向であり、Ｙ軸方向は、図１の左右方向であり、Ｚ軸方向は、図１の上下方向である。

レール１２、１２は、床面Ｆにボディ２を搬送するハンガ３の搬送ライン（Ｘ軸方向）に沿って左右一対敷設されている。締付台車７は、底板１７の下面の４隅に備えられた各車輪１３によって各レール１２上を移動することができる。また、締付台車７には、同期装置が設けられており、所定の作業区間において、ハンガ３によって搬送されるボディ２に追従して移動することができ、作業終了後は、原位置に復帰することができる。同期装置は、例えば、作業区間において、締付台車７をハンガ３と機械的に連結するもの、締付台車７に駆動手段を設けて、これをハンガ３と電気的に連動させるものがある。

ナットランナ４は、本体部５と回転軸６とからなり、本体部５内の電動モータから伝達される回転軸６の回転力によってボルト、ナット等を締付ける１軸ナットランナである。ナットランナ４は、締付位置に移動されるとその回転軸６が自動で回転駆動するように制御されており、サーボ手段によって回転速度及び締付トルクを適宜制御することができる。また、回転軸６に嵌合されるソケット１４を交換することによって、異なる寸法のボルト、ナットを締付けることができる。
また、ナットランナ４の本体部５の上部には、Ｙ軸方向に延びる本体プレート２０が固定されている。この本体プレート２０に後述する昇降ロッド４１の上端が固定されると共に、エアシリンダ７０からのバランスロッド（シリンダロッド）７１の上面が当接される。

反力支持部材１５は、図１及び図４に示すように、ナットランナ４の本体部５の回転軸６周りの回動（図４のＡ方向）を規制するスライダ２１（支持部材）と、ナットランナ４の回転軸６に略直交する平面上（Ｘ−Ｙ平面上）に配置されて、ナットランナ４の本体部５とスライダ２１とを連結する平行リンク２２とから構成される。

締付台車７の天板３１には、図４に示すように、一対のガイドレール２５、２５が備えられ、各ガイドレール２５、２５は、床面Ｆに平行で、締付台車７の走行方向（Ｘ軸方向）に対して直交する方向（Ｙ軸方向）に延びている。
スライダ２１は、図１及び図４に示すように、底板２６と、各ガイドレール２５と直交する方向（Ｘ軸方向）に延びる縦板２７と、縦板２７の一側面から延びる補強リブ２８と、縦板２７の他側面から突設される、平行リンク２２との係合ブロック２９とから構成されている。また、スライダ２１の底板２６には、各ガイドレール２５上をスライドする一対のスライドコマ３０が２組固定されている。
そして、スライダ２１は、各ガイドレール２５により、締付台車７の天板３１上を締付台車７の走行方向と直交する方向（Ｙ軸方向）にスライド可能に支持され、また、スライダ２１は、各ガイドレール２５により、ナットランナ４の本体部５の回転軸６周りの回動が規制されて支持される。

平行リンク２２は、図４に示すように、ナットランナ４の回転軸６と略直交する平面上（Ｘ−Ｙ平面上）に配置され、互いに平行に配置され等しい長さの一対のリンク２２ａ、２２ｂで構成されている。各リンク２２ａ、２２ｂは、その基端部が各ピン３２、３３によってスライダ２１の係合ブロック２９に回動自在に連結されると共に、各リンク２２ａ、２２ｂの先端部は、各ピン３４、３５によって連結プレート４０の一端部に回動自在に連結されている。連結プレート４０の他端部は、図１に示すように、後述する昇降ロッド４１を昇降自在（Ｚ軸方向に移動自在）に支持するガイド体４２に固定されている。

図１〜図３に示すように、ナットランナ４の本体部５から延びる本体プレート２０の下面には、昇降ロッド４１の上端が固定されている。この昇降ロッド４１は、ガイド体４２により昇降自在（Ｚ軸方向に移動自在）に支持される。このガイド体４２に、平行リンク２２の各リンク２２ａ、２２ｂを回動自在に支持する連結プレート４０の他端部が固定されている。なお、ガイド体４２と昇降ロッド４１との間に、昇降ロッド４１の上下方向（Ｚ軸方向）への移動を可能にし、また、昇降ロッド４１の軸周りの回転を規制するボールスプライン構造を採用してもよい。そして、この昇降ロッド４１の下端が、後述する直動ロボットユニット１１を構成するＺ軸直動ロボット１０のＺ軸ロボット結合部６７に着脱自在に連結される。

以上説明したナットランナ４の反力支持部材１５による支持形態、すなわち、ナットランナ４は、その本体部５に本体プレート２０を介して連結された昇降ロッド４１が、ガイド体４２により昇降自在（Ｚ軸方向に移動自在）に支持されると共に、ガイド体４２が、平行リンク２２によりスライダ２１の係合ブロック２９を支点に回動自在（Ｘ軸方向に移動自在）に支持され、さらに、平行リンク２２が、スライダ２１により締付台車７の走行方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に移動自在に支持されるので、ナットランナ４は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向のそれぞれへ移動自在に、且つその本体部５の回転軸６周りの回動が規制されて締付台車７に支持される。

また、本ねじ締付装置１は、図１及び図３に示すように、昇降ロッド４１の近傍に、ナットランナ４の本体部５から延びる本体プレート２０の上下方向のバランスを保持するためのエアシリンダ７０が上下方向に沿って配置されており、エアシリンダ７０の本体部の上部がガイド体４２に支持されている。
そして、ナットランナ４の本体部５から延びる本体プレート２０の下面にエアシリンダ７０からのバランスロッド（シリンダロッド）７１の上面が当接される。

図１〜図３に示すように、締付台車７の上下方向略中間に配置される中間板４５の上方には、その４隅に、ボールローラ４４、４４が上下一対備えられている。これら４隅の上下一対のボールローラ４４、４４間にフローティングテーブル５０が介装され、フローティングテーブル５０は、ナットランナ４の回転軸６と略直交する平面（Ｘ−Ｙ平面）に沿って移動自在になる。

図２に示すように、フローティングテーブル５０の締付台車７の走行方向（Ｘ軸方向）両端には、ボディ２の位置決め手段１６である、ボディ側係合ピンユニット５１と、ハンガ側係合ピンユニット５２とが取付ブラケット５３、５３を介してそれぞれ固定されている。また、ボディ側係合ピンユニット５１が締付台車７に対して進行方向前部に、ハンガ側係合ピンユニット５２が締付台車７に対して進行方向後部に備えられている。

ハンガ側係合ピンユニット５２は、取付ブラケット５３に固定されると共にエアシリンダ５５を支持する筒状の係合ブロック５４と、該係合ブロック５４に昇降自在（Ｚ軸方向に移動自在）に支持され、エアシリンダ５５からのシリンダロッドが連結されるロッド５６と、該ロッド５６の上端に一体的に設けられるハンガ側係合ピン５７とから構成されている。
一方、ボディ側係合ピンユニット５１は、ハンガ側係合ピンユニット５２の構成と基本的に同じであり、上端のボディ側係合ピン５８がハンガ側係合ピン５７よりも小径に形成されることから、全体の構成部品がハンガ側係合ピンユニット５２の構成部品よりも若干小径に形成されている。

図２に示すように、締付台車７にはハンガ同期バー６０が備えられている。締付台車７の天板３１には、締付台車７の進行方向（Ｘ軸方向）後端にＬ字状の取付ブラケット８０が補強リブと共に固設されている。取付ブラケット８０の水平部８０ｂに同期バー昇降シリンダ８１が支持されている。同期バー昇降シリンダ８１からのシリンダロッド８２がＬ字状の連結部材８３を介してハンガ同期バー６０に連結されている。なお、連結部材８３には取付ブラケット８０側にガイドレール８４が設けられ、このガイドレール８４が取付ブラケット８０の垂直部８０ａに設けたガイド８５に昇降自在に係合されている。
このハンガ同期バー６０は、締付台車７が所定の作業区間を走行し始めると、締付台車７から上昇してハンガ３の進行方向前面を引っ掛けるように係合されるもので、該ハンガ同期バー６０（連結部材８３）の下方に向かって開口された係合孔に、ハンガ側係合ピンユニット５２のハンガ側係合ピン５７が係合されるようになっている。

また、図１〜図３に示すように、フローティングテーブル５０には、Ｘ軸直動ロボット８、Ｙ軸直動ロボット９及びＺ軸直動ロボット１０が互いに連結して構成される直動ロボットユニット１１が固定されている。これらＸ軸直動ロボット８、Ｙ軸直動ロボット９及びＺ軸直動ロボット１０は、断面方形の棒状体からなるＸ軸ロボット本体部６１、Ｙ軸ロボット本体部６２及びＺ軸ロボット本体部６３と、該Ｘ軸ロボット本体部６１、Ｙ軸ロボット本体部６２及びＺ軸ロボット本体部６３の一面から突出されるＸ軸ロボット結合部６５、Ｙ軸ロボット結合部６６及びＺ軸ロボット結合部６７とから構成されている。

具体的には、図１及び図２に示すように、フローティングテーブル５０上に、Ｘ軸直動ロボット８のＸ軸ロボット本体部６１が、Ｙ軸方向一端側にＸ軸方向に沿って固定されており、Ｘ軸ロボット本体部６１の上面から突出したＸ軸ロボット結合部６５が、Ｙ軸直動ロボット９のＹ軸方向に沿って配置されるＹ軸ロボット本体部６２の下面から突出したＹ軸ロボット結合部６６に連結されている。また、Ｙ軸直動ロボット９のＹ軸ロボット本体部６２のＹ軸方向一端部が、Ｚ軸直動ロボット１０の締付台車７の外方をＺ軸方向に沿って配置されるＺ軸ロボット本体部６３の一面に連結されている。さらに、Ｚ軸ロボット本体部６３のＹ軸ロボット本体部６２が連結された面と反対側の面から突出したＺ軸ロボット結合部６７に、ナットランナ４と連結された昇降ロッド４１の下端が、例えば連結ピン等で着脱自在に連結されている。

そして、ナットランナ４をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向のそれぞれに移動させて指定の締付位置に到達させる際には、まず、Ｘ軸直動ロボット８のＸ軸ロボット結合部６１がＸ軸方向に沿ってスライドされ、Ｙ軸直動ロボット９及びＺ軸直動ロボット１０がＸ軸方向に沿って移動してＸ軸方向の設定位置に達する。続いて、Ｙ軸直動ロボット９のＹ軸ロボット本体部６２がＹ軸ロボット結合部６６を基準にＹ軸方向に沿ってスライドされ、Ｚ軸直動ロボット１０がＹ軸方向に沿って移動してＹ軸方向の設定位置に達する。続いて、Ｚ軸直動ロボット１０のＺ軸ロボット結合部６７がＺ軸方向に沿ってスライドされ、昇降ロッド４１がＺ軸方向に沿って移動してＺ軸方向の設定位置に達し、ナットランナ４が指定の締付位置に到達される。
これらＸ軸直動ロボット８、Ｙ軸直動ロボット９及びＺ軸直動ロボット１０には、フローティングテーブル５０とボディ２との相対位置が決まった後の動作が予めティーチングされている。

なお、上述しているように、ナットランナ４は、反力支持部材１５により、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向のそれぞれへ移動自在に締付台車７に支持されているので、ナットランナ４の、Ｘ軸直動ロボット８によるＸ軸方向への移動、Ｙ軸直動ロボット９によるＹ軸方向への移動及びＺ軸直動ロボット１０によるＺ軸方向への移動が反力支持部材１５により規制されることはない。

次に、本発明の実施の形態に係るねじ締付装置１の作用を説明する。
部品が仮組みされたボディ２がハンガ３に吊下げられた状態で所定の作業区間に搬送されると、該作業区間に配備された本ねじ締付装置１の締付台車７がボディ２に同期して各レール１２、１２上を走行する。
すると、まず、締付台車７からハンガ同期バー６０が上昇してハンガ３の前面を引っ掛けるようにしてハンガ３に装着される。
次に、フローティングテーブル５０に固定されたボディ側係合ピンユニット５１のボディ側係合ピン５８及びハンガ側係合ピンユニット５２のハンガ側係合ピン５７がそれぞれ上昇され、ボディ２の係合孔及びハンガ同期バー６０（連結部材８３）の係合孔のそれぞれに挿通されて係合される。
なお、フローティングテーブル５０は、予め、回転軸６と略直交する平面上（Ｘ−Ｙ平面上）において、ボディ側係合ピン５８及びハンガ側係合ピン５７が、ボディ２の係合孔及びハンガ同期バー６０（連結部材８３）の係合孔のそれぞれに挿通できる所定位置に配置されている。また、フローティングテーブル５０は、ボディ２の微小な揺れや締付け時の微小な揺れを吸収するために常にＸ−Ｙ平面に沿って移動自在となっている。
また、フローティングテーブル５０は、常にＸ−Ｙ平面に沿って移動自在であるので、特に、ボディ側係合ピンユニット５１のボディ側係合ピン５８がボディ２の係合孔にうまく挿通されない場合等には、作業者がボディ側係合ピンユニット５１のＸ−Ｙ平面上での位置を微調整してボディ側係合ピン５８をボディ２の係合孔に挿通させることができる。

次に、ボディ２のフローティングテーブル５０に対する位置決めが完了すると、Ｘ軸直動ロボット８、Ｙ軸直動ロボット９及びＺ軸直動ロボット１０が、予め設定されたティーチング内容に基いて駆動され、ナットランナ４が上述したようにＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向のそれぞれに沿って自動で移動し指定の締付位置に到達する。続いて、ナットランナ４の回転軸６が駆動されてねじの締付けが行われる。なお、ナットランナ４が指定の締付位置に移動する際、Ｚ軸直動ロボット１０が作動し昇降ロッド４１が昇降する時には、これと同時にエアシリンダ７０も作動し、バランスロッド７１の昇降により本体プレート２０の上下方向のバランスを保持している。
その後、この動作が順次繰り返されて、全ての締付位置にて締付けが完了すると、ボディ側係合ピンユニット５１のボディ側係合ピン５８及びハンガ側係合ピンユニット５２のハンガ側係合ピン５７がそれぞれ下降して、ボディ２のフローティングテーブル５０に対する位置決めが解除される。これと同時に、Ｘ軸直動ロボット８、Ｙ軸直動ロボット９及びＺ軸直動ロボット１０が図１に示す原点に戻り、締付台車７が所定の作業区間の走行開始地点に復帰する。

また、ナットランナ４によるねじ締付け時には、締付トルクの反力が、回転軸６の回転方向とは反対方向の回転力としてナットランナ４の本体部５に付与され、該本体部５から本体プレート２０及び昇降ロッド４１を経由して連結プレート４０に伝達される。続いて、連結プレート４０に伝達された締付トルクの反力は、平行リンク２２の各リンク２２ａ、２２ｂを介してスライダ２１に伝達される。そこで、スライダ２１に伝達される回転力（荷重）は、ナットランナ４の本体部５から平行リンク２２の各リンク２２ａ、２２ｂを介して伝達されるので、ナットランナ４の本体部５に付与される回転力に比べて大幅に低減される。
そして、スライダ２１に伝達された締付トルクの反力は、各ガイドレール２５、２５を介して締付台車７に伝達されて、各レール１２、１２に支持された締付台車７によって受止められる。なお、一対のレール１２、１２の間の幅及び締付台車７の前後の車輪１３、１３の間の距離を充分大きくすることにより、各車輪１３に作用する力を軽減することができる。

なお、本発明の実施の形態に係るねじ締付装置１では、作動中に、Ｘ軸直動ロボット８、Ｙ軸直動ロボット９またはＺ軸直動ロボット１０が何らかの原因で作動不良を起した場合、Ｚ軸直動ロボット１０のＺ軸ロボット結合部６７と昇降ロッド４１の下端との連結を解除し、ナットランナ４と直動ロボットユニット１１との連結を解除すれば、作業員がナットランナ４の本体部５を把持して締付位置に順次移動させてねじを締め付けることができる。
この場合も、ねじ締付けの際の締付トルクの反力は、反力支持部材１５により支持されるので、作業者が締付トルクの反力を受けることなく、容易に締付作業を行うことができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るねじ締付装置１では、ナットランナ４をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向のそれぞれに沿って自動で移動させるＸ軸直動ロボット８、Ｙ軸直動ロボット９及びＺ軸直動ロボット１０を採用したので、低推力での自動化が可能になり、構造も簡素化することできた。
また、本ねじ締付装置１では、従来の自動化された巨大なねじ締付装置のように、安全柵で囲まれた専用スペースを必要としないので、組立ラインの長さを相当短縮することができ、さらに、本ねじ締付装置１は、その自動化を低推力で実現できたため、作業者が組立ライン付近で作業する場合でも安全性を確保することができる。

さらに、本ねじ締付装置１は、作業者が付近で作業している組立ライン上に配置することができるので、締付不良等が発生した場合でも作業者により速やかにバックアップすることができ、また、Ｘ軸直動ロボット８、Ｙ軸直動ロボット９またはＺ軸直動ロボット１０のいずれかに作動不良が発生した場合でも、直動ロボットユニット１１とナットランナ４との連結を解除することにより容易に手動に切換えて、組立ラインを停止することなく締付作業を続行することができる。
しかも、本ねじ締付装置１では、車種追加や締付位置の変更時でも、構造等を変更することなく、Ｘ軸直動ロボット８、Ｙ軸直動ロボット９及びＺ軸直動ロボット１０のティーチング内容を変更することにより対応できるので汎用性があり実用的である。

図１は、本発明の実施の形態に係るねじ締付装置をＸ軸方向から見た正面図である。図２は、本ねじ締付装置をＹ軸方向から見た側面図である。図３は、本ねじ締付装置でナットランナが締付位置に移動した後の状態をＸ軸方向から見た正面図である。図４は、本発明の実施の形態に係るねじ締付装置をＺ軸方向から見た上面図である。

符号の説明

１ねじ締付装置，２ボディ（ワーク），３ハンガ，４ナットランナ（回転工具），５本体部，６回転軸，７締付台車，８Ｘ軸直動ロボット，９Ｙ軸直動ロボット，１０Ｚ軸直動ロボット，１１直動ロボットユニット，１５反力支持部材，１６位置決め手段，２０本体プレート，２１スライダ（支持部材），２２平行リンク，２２ａ、２２ｂリンク，２５ガイドレール，２９係合ブロック，４０連結プレート，４１昇降ロッド，４２ガイド体，５０フローティングテーブル，５１ボディ側係合ピンユニット（位置決め手段），５２ハンガ側係合ピンユニット（位置決め手段），５７ハンガ側係合ピン，５８ボディ側係合ピン

Claims

ワークにねじを締付ける回転軸及び本体部を有する回転工具と、
該回転工具を互い直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向それぞれに沿って移動させるＸ軸直動ロボット、Ｙ軸直動ロボット及びＺ軸直動ロボットを互いに連結して構成される直動ロボットユニットと、
前記回転工具の本体部をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向それぞれに沿って移動可能に支持すると共に、該本体部の前記回転軸周りの回動を規制するべく、前記回転工具の本体部の前記回転軸周りの回動を規制する支持部材と、前記回転工具の回転軸に略直交する平面上に配置されて、前記回転工具の本体部と前記支持部材とを連結する平行リンクとからなる反力支持部材と、
前記ワークを位置決めする位置決め手段と、
前記直動ロボットユニット及び前記位置決め手段が連結され、前記回転工具の回転軸に略直交する平面に沿って移動自在なフローティングテーブルと、
を備えていることを特徴とするねじ締付装置。
前記直動ロボットユニットと、前記回転工具とは着脱自在に連結されることを特徴とする請求項１に記載のねじ締付装置。
前記ワークと同期走行する締付台車に、前記回転工具と、前記Ｘ軸直動ロボット、Ｙ軸直動ロボット及びＺ軸直動ロボットと、前記反力支持部材と、前記位置決め手段とが備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載のねじ締付装置。