JP5864296B2 - 締結部材取外し装置及び締結部材取外し方法 - Google Patents

Description

本発明は、締結部材の取外し技術の改良に関する。

ワークから取外したねじが保持されているソケットを、締結部材取外し装置に近づけ、ソケットに保持されているねじを取外す技術が知られている（例えば、特許文献１（図４〜５、図７〜９）参照。）。

特許文献１の図４〜５に示すように、締結部材取外し装置（１）（括弧付き数字は、特許文献１記載の符号を示す。以下同じ。）は、板状部材（１００）と、この板状部材（１００）に開けた複数の開口部（１０１）と、これらの開口部（１０１）に各々設けた一対の把持部材（１２０）とを主要素とする。また、搬送手段としてのロボットアーム部（２０１ａ）の先に、複数のソケット（２３１）を含む締結装置が取付けられている。

同文献の図７〜９に示すように、取り外した締結部材（Ｓ）を保持したソケット（２３１）は、上方から開口部（１０１）へ差し込まれ、開口部（１０１）に設けた一対の把持部材（１２０）で保持され、その後、ソケット（２３１）を引き上げることで、把持部材（１２０）に締結部材（Ｓ）のねじ部を引っ掛け保持させる。把持部材（１２０）に保持された締結部材（Ｓ）は、次の締結部材（Ｓ）を把持部材（１２０）に当て、把持部材（１２０）を拡げることで下方に排出される。

ところで、特許文献１の技術では、ソケット（２３１）で保持された締結部材（Ｓ）は、締結部材取外し装置（１）の上方位置まで水平に移動され、その後、締結部材（Ｓ）の軸を下向きの姿勢で下降され、締結部材取外し装置（１）の把持部材（１２０）に保持される。このように、締結部材取外し装置（１）とソケット（２３１）とは離間している。このため、ソケット（２３１）を移動させ、固定側の締結部材取外し装置（１）に近づける動作が要る。従って、ソケット（２３１）を締結部材取外し装置（１）に近づける移動時間が嵩む可能性がある。締結部材の取外し作業をより短時間に行うことで効率を高めることができる技術が求められている。

特許第４４８４８６２号公報

本発明は、締結部材の取外し作業をより短時間に行うことで、取外し作業の効率を高めることができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ねじ溝が形成された締結部材を被締結部材から取外すソケットを有し、取外した前記締結部材を前記ソケットに収納した状態で搬送する第１搬送手段と、この第１搬送手段から締結部材を受取り、保持するマガジンを有し、締結部材が入っているマガジンを所定位置まで搬送する第２搬送手段とが備えられ、マガジンに、締結部材が差し込まれる差込孔と、この差込孔に差し込まれた前記締結部材のねじ溝に掛かりマガジンに締結部材を一時保持可能な可動爪とが備えられ、可動爪は、一端に前記ねじ溝に当たる爪部と、他端に外力をかけることができる操作部と、爪部を締結部材を保持する側へ付勢するねじりばねとを有し、マガジンに設けた軸部を中心にスイング自在に支持され、操作部に外力を加えたときに、差込孔に差し込まれた締結部材の保持が解除され、マガジンの差込孔の軸線上にて、マガジンに差込孔に差し込まれた締結部材の端部を押圧し締結部材が差込孔から外れる方向に付勢する押圧機構が備えられていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、押圧機構は、締結部材を付勢する付勢軸を有し、付勢軸の端部に該付勢軸よりも大きい鍔部を有し、鍔部に近接して差込穴に締結部材が差込まれた状態を検出するセンサ部を備えていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１記載の締結部材取外し装置を用いて実施する締結部材取外し方法において、第１搬送手段を移動させ、締結部材にソケットを係合させ締結部材を取外す工程と、取り外した締結部材を保持する第１搬送手段のソケット及び／又は第２搬送手段のマガジンを移動させ、このマガジンの差込孔に締結部材を差し込んで保持する工程と、第２搬送手段のマガジンを移動させ、所定位置で締結部材を排出する工程と、を含むことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、締結部材取外し装置に、締結部材を収納可能なソケットを有する第１搬送手段と、ソケットに収納されている締結部材を受取り、保持することができるマガジンを有する第２搬送手段とが備えられている。すなわち、ソケットとマガジンは、共に、移動することができる。

マガジンが一箇所に固定され、ソケットのみが移動する場合には、締結部材が保持されているソケットを、締結部材取外し装置まで移動し、ソケットと締結部材取外し装置とを対向する位置に向ける必要があった。締結部材取外し装置までの移動距離や向きによっては、締結部材の取外しにかかる時間が嵩む可能性があった。

この点、本発明では、第１搬送手段と第２搬送手段とを近接配置すると共に、相対移動可能に配置することで、移動距離が短縮される。また、第２搬送手段を、あらかじめ、ソケットと対向する位置に配置しておけば、第１搬送手段のソケットの向きを変える手間もなくなる。結果、締結部材の取外し作業をより短時間に行うことができるようになる。

また本発明では、可動爪は爪部と操作部とねじりばねとを有し、操作部に外力を加えたときに、差込孔に差し込まれた締結部材の保持が解除されるようにした。操作部に外力を加えると、締結部材を保持する可動爪がスイングし、締結部材の保持を解除する。結果、ソケット内の締結部材を締結部材取外し装置のマガジンへ容易に保持されると共に、必要時に、マガジンから容易に取外すことが可能になる。

さらに本発明では、可動爪の操作部に外力がかかり、締結部材の保持が解除されたときに、締結部材が差込孔から外れる方向に付勢する押圧機構がマガジンに備えられている。差込孔へ差し込まれた締結部材には、差込孔から外れる方向に付勢されているので、締結部材の保持が外されたときに、差込孔に差し込まれた締結部材をマガジンから自在に取外すことが可能になる。第２搬送手段を所定の場所まで移動させ、操作部に外力を加えるだけで、マガジンの差込孔に保持されている締結部材を自動でマガジンから外すことができるようになる。結果、取外しに係る効率を一層高めることができる。

請求項３に係る発明では、請求項１記載の締結部材取外し装置を用いて実施する締結部材取外し方法に、取り外した締結部材を保持する第１搬送手段のソケット及び／又は第２搬送手段のマガジンを移動させ、このマガジンの差込孔に締結部材を差し込んで保持する工程が備えられている。第１搬送手段のソケット及び／又は第２搬送手段のマガジンを移動させ、マガジンの差込孔に締結部材を保持するようにすることで、締結部材取外し作業を人手を介することなく短時間で効率良く実施できるようになる。従って、本発明によれば、従来では、タクトタイムの点で制約が大きく、適用することが困難であった車両組立ラインに適用することができるようになる。

締結部材取外し方法を説明する図（図１（ａ）は第１搬送手段のソケットを近づけ締結部材を被締結部材から取外す図、図１（ｂ）はソケットに保持された締結部材を第２搬送手段のマガジンに受け渡す図、図１（ｃ）はマガジンに保持された締結部材を排出する図）である。 締結部材取外し装置の平面図である。 締結部材取外し装置の側面図である。 締結部材取外し装置の斜視図である。 可動爪の爪部の形状を説明する図である。 可動爪の構造を説明する図である。 締結部材取外し装置の作用説明図（図７（ａ）は締結部材が収納されたソケットをマガジンに近づける図、図７（ｂ）は締結部材をマガジンに差し込む図）である。 締結部材取外し装置の作用説明図（図８（ａ）は締結部材が保持されたマガジンを排出バスケットまで移動させる図、図８（ｂ）は可動爪の操作部に外力を加えボルトを外す図）である。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。先ず、本発明の理解を容易にするために、図１にて締結部材取外し装置及び締結部材取外し工程の概要を説明する。
図１（ａ）に示すように、締結部材取外し装置１０は、先端が各々上下左右に自由に移動自在な第１搬送手段（第１腕１１）及び第２搬送手段（第２腕１２）を含む双腕ロボット１３と、第１腕の先端１１ａに取付けられ、所定寸法の締結部材２１を締付け又は緩めることができるナットランナ１６と、第２腕の先端１２ａに取付けられナットランナ１６から締結部材２１を受け取り、一時的に保持するマガジン２０とからなる。ナットランナ１６の先に締結部材を保持するソケット１５が取付けられている。

次に、締結部材取外し装置が適用される締結部材取外し工程について説明する。
図の矢印ａ１方向に、ソケット１５を被締結部材（ワークＷ）に締結されている締結部材２１に近づけて保持し、図矢印ａ２方向にソケット１５を回し締結部材２１を取外す。

次に、図１（ｂ）に示すように、第１腕１１のソケット１５の向きと、第２腕の先端１２ａに取付けたマガジン２０とを相互に移動させ、締結部材の軸線と差込孔の軸線とが一致するように相互に対向配置した後、ソケット１５とマガジン２０とを近づけ、図矢印ｂ方向へ締結部材２１が保持されているソケット１５をマガジン２０に差し込み、ソケット１５に保持されている締結部材２１を第２腕１２のマガジン２０に受け渡す。

次に、図１（ｃ）に示すように、締結部材２１が保持されているマガジン２０を移動させ、排出トレイ２９に近づけた後、ソケット１５に保持されている締結部材２１を排出トレイ２９に排出する。次図以降で、上記締結部材取外し作業に用いられる締結部材取外し装置のうちのマガジンの構造について詳細に説明する。

以下、マガジンの構造について説明する。
図２に示すように、マガジン２０は、第２腕の先端（図１、符号１２ａ）に複数のねじ２４を介して締結される基板２５と、この基板２５に取付けられソケット（図１、符号１５）でワークＷから取外された締結部材２１が差し込まれる差込孔２６を有するマガジン本体部２７と、このマガジン本体部２７に支持される軸部２８と、この軸部２８に挿入されこの軸部２８を中心に揺動可能に支持される可動爪３１と、差込孔２６の軸方向と同軸に延びており締結部材の先に当接する付勢軸３６と、この付勢軸３６を摺動自在に支持する付勢ホルダ３７及びガイド３８と、付勢軸３６と付勢ホルダ３７との間に介在され締結部材２１を差込孔２６から開放する方向へ付勢する付勢ばね３９と、付勢軸３６の他端に臨むようにステー４１に取付けられ、差込孔２６に締結部材２１が差し込まれ、付勢軸３６が締結部材２１を付勢していることを検出するセンサ部４２とからなる。可動爪３１は、差込孔２６に挿入された締結部材２１のねじ溝２２に掛かり差込孔２６に挿入された締結部材２１をマガジン２０に一時保持可能にするものである。

押圧機構５０は、マガジンの差込孔の軸線２６Ｊ上にて、マガジン２０の付勢ホルダ３７に、差込孔２６に差し込まれた締結部材２１の端部２１ｂを締結部材２１が差込孔２６から外れる方向に付勢するものであり、付勢ホルダ３７及び付勢ガイド３８と、付勢ホルダ３７及び付勢ガイド３８に摺動可能に支持される付勢軸３６と、この付勢軸に形成した鍔部５１及び第２の鍔部５２と、第２の鍔部５２と付勢ホルダ３７の間に介在させたばね３９とからなる。図中、前後、左右は、マガジンを上方から見たときの方向である。

図３に示すように、マガジン２０は、マガジン本体部２７に設けられる上下２つの差込孔２６、６６と、付勢ホルダ３７に設けられ前記２つの差込孔２６、６６に対応する上下の付勢軸３６、４６と、上下の付勢軸３６、４６と付勢ホルダ３７に形成した上下の第２鍔部５２、６２の間に各々介在され差込孔２６、６６に差し込まれた締結部材２１、３２を上下差込孔から各々出す方向へ付勢する上下の付勢ばね３９、４９と、締結部材２１、３２が各々上下の差込孔２６、６６に差し込まれた状態を検出可能な上下のセンサ部４２、４３とを有する。図中、前後、上下は、マガジンを側方から見たときの方向である。なお、本実施例では、マガジン本体に差込孔２６、６６は上下２つ開けられているが、３つ、４つ又はそれ以上の任意の個数で差し支えない。

図４に示すように、マガジン２０に締結部材２１が差し込まれ、締結部材２１のねじ溝２２に可動爪３１の爪部３３が掛かると共に、締結部材の端部２１ｂに付勢軸の一端３６ａが当接して差込孔２６に差し込まれた締結部材２１を上の付勢軸３６によって差込孔２６から外れる方向に付勢している。

上の付勢軸３６の他端３６ｂには、上の付勢軸の軸径よりも大きな上の鍔部５１が形成され、上の鍔部５１が近接したことを上のセンサ部４２で検出するようにした。上の鍔部５１は、締結部材２１が差込孔２６に差し込まれていないときに、上の付勢軸３６が付勢ホルダ３７から抜けないように保持する機能を有する。図中、下の差込孔（図３、符号６６）には、締結部材は差し込まれていない。

次に、可動爪の一端に形成した爪部について説明する。
図５に示すように、可動爪３１の先端部を構成する爪部３３は、締結部材のねじ溝２２を係止可能に締結部材のねじ溝２２の径よりも多少大きな内径の円弧状を呈している。

次に、可動爪の支持構造等について説明する。
図６に示すように、可動爪３１は、一端３１ａにねじ溝２２に当たる爪部３３と、他端３１ｂに外力をかけることができる操作部３４と、爪部３３を締結部材２１を保持するようにマガジン本体部２７の側へ付勢するねじりばね３５とを有し、マガジン本体部２７に支持される軸部２８を中心にスイング自在に支持され、操作部３４に外力を加えたときに、差込孔２６に差し込まれた締結部材２１の保持が解除されるようにしたものである。差込孔２６は、締結部材２１のねじ先を案内するテーパ部８２を有する。

以上に述べた締結部材取外し装置の作用を次に述べる。
図７（ａ）に示すように、ソケット１５に保持されワークから取り外された締結部材２１のねじ溝２２を本体部の差込孔２６に図矢印ａ方向に近づける。

図７（ｂ）に示すように、締結部材２１を本体部の差込孔２６に差し込む。差込孔２６に締結部材２１を差し込んだとき、ねじ溝２２が可動爪３１の爪部３３に掛かると共に、締結部材の端部２１ｂが付勢軸３６を押し、締結部材２１がマガジン２０に保持される。

図８（ａ）に示すように、先端にマガジン２０が取付けられる第２腕（図１、符号１２）を保持した状態にし、図８（ｂ）に示すように、排出トレイ２９まで移動させた後、操作部３４に図矢印ｆ方向に外力を加え、差込孔２６に差し込まれた締結部材２１の保持を解除する。操作部３４に図ｆ方向に外力を加えると、締結部材２１を保持する可動爪３１がスイングし、締結部材２１の保持を解除する。結果、締結部材取外し装置のマガジン２０へ保持された締結部材２１を、マガジン２０から容易に取外すことが可能になる。

図４を併せて参照し、可動爪の操作部３４に外力がかかり、締結部材２１の保持が解除されたときに、締結部材２１が差込孔２６から外れる方向に付勢する押圧機構５０がマガジン２０に備えられている。差込孔２６へ差し込まれた締結部材２１に、差込孔２６から外れる方向に付勢されているので、締結部材２１の保持が外されたときに、差込孔２６に差し込まれた締結部材２１に力が掛かり、締結部材２１をマガジン２０から自在に排出させることが可能になる。

すなわち、マガジン２０が取付けられている第２搬送手段（第２腕１２）を所定の場所まで移動させ、操作部３４に外力を加えるだけで、マガジン２０の差込孔２６に保持されている締結部材２１を自動でマガジン２０から外すことができるようになる。結果、取外しに係る効率を一層高めることができる。

図１にて、締結部材取外し装置１０に、締結部材２１を収納可能なソケット１５を有する第１腕１１と、ソケット１５に収納されている締結部材２１を受取り、保持することができるマガジン２０を有する第２腕１２とが備えられている。すなわち、ソケット１５とマガジン２０は、共に、移動することができる。

従来、マガジンが一箇所に固定され、ソケットのみが移動する場合には、締結部材が保持されているソケットを、締結部材取外し装置まで移動し、ソケットと締結部材取外し装置とを対向する位置に向ける必要があった。締結部材取外し装置までの移動距離や向きによっては、締結部材の取外しにかかる時間が嵩む可能性があった。

この点、本発明では、第１搬送手段（第１腕１１）と第２搬送手段（第２腕１２）とを近接配置すると共に、相対移動可能に配置することで、移動距離が短縮される。また、第２腕１２を、あらかじめ、ソケット１５と対向する位置に配置しておけば、第１腕１１のソケット１５の向きを変える手間もなくなる。結果、締結部材の取外し作業をより短時間に行うことができるようになる。

また、本発明によれば、取り外した締結部材２１を保持する第１搬送手段（第１腕１１）のソケット１５及び／又は第２搬送手段（第２腕１２）のマガジン２０を移動させ、このマガジン２０の差込孔２６に締結部材２１を差し込んで保持するようにした。従って、締結部材取外し作業を人手を介することなく短時間で効率良く実施できるようになる。従って、本発明によれば、従来では、タクトタイムの点で制約が大きく、適用することが困難であった車両組立ラインに適用することができるようになる。

尚、本発明は、実施の形態ではボルトの取外し装置に適用したが、締結部材には、ねじ溝を有するおねじ一般を対象とする取外し装置に適用することは差し支えない。

本発明は、ワークに締結されたボルトを取外す締結部材取外し装置に好適である。

１０…締結部材取外し装置、１１…第１搬送手段（第１腕）、１２…第２搬送手段（第２腕）、１５…ソケット、２０…マガジン、２１…締結部材、２２…ねじ溝、２６…差込孔、２６Ｊ…差込孔の軸線、３１…可動爪、５０…押圧機構、Ｗ…被締結部材（ワーク）。

Claims (3)

1. ねじ溝が形成された締結部材を被締結部材から取外すソケットを有し、取外した前記締結部材を前記ソケットに収納した状態で搬送する第１搬送手段と、この第１搬送手段から前記締結部材を受取り、保持するマガジンを有し、前記締結部材が入っている前記マガジンを所定位置まで搬送する第２搬送手段とが備えられ、
   前記マガジンに、前記締結部材が差し込まれる差込孔と、この差込孔に差し込まれた前記締結部材のねじ溝に掛かり前記マガジンに前記締結部材を一時保持可能な可動爪とが備えられ、
   前記可動爪は、一端に前記ねじ溝に当たる爪部と、他端に外力をかけることができる操作部と、前記爪部を前記締結部材を保持する側へ付勢するねじりばねとを有し、前記マガジンに設けた軸部を中心にスイング自在に支持され、前記操作部に外力を加えたときに、前記差込孔に差し込まれた前記締結部材の保持が解除され、
   前記マガジンの差込孔の軸線上にて、前記マガジンに、前記差込孔に差し込まれた前記締結部材の端部を押圧し前記締結部材が前記差込孔から外れる方向に付勢する押圧機構が備えられている、
   ことを特徴とする締結部材取外し装置。
2. 前記押圧機構は、前記締結部材を付勢する付勢軸を有し、前記付勢軸の端部に該付勢軸よりも大きい鍔部を有し、前記鍔部に近接して前記差込穴に締結部材が差込まれた状態を検出するセンサ部を備えていることを特徴とする請求項１記載の締結部材取外し装置。
3. 請求項１記載の締結部材取外し装置を用いて実施する締結部材取外し方法において、
   前記第１搬送手段を移動させ、前記締結部材に前記ソケットを係合させ前記締結部材を取外す工程と、
   取り外した前記締結部材を保持する前記第１搬送手段のソケット及び／又は前記第２搬送手段のマガジンを移動させ、このマガジンの差込孔に前記締結部材を差し込んで保持する工程と、
   前記第２搬送手段のマガジンを移動させ、所定位置で前記締結部材を排出する工程と、
   を含むことを特徴とする締結部材取外し方法。

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