JPH0785858B2 - 作業工具間ピッチ調整装置およびねじ締めロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、多種少量生産における部品の挿入、取出し、
組立て等に使用する汎用性に富んだ産業用ロボットの先
端部等に取付けられる２台の作業工具間のピッチを調整
する作業工具間ピッチ調整装置およびこれを備付けたね
じ締めロボットに関する。

［従来技術］および「発明が解決しようとする課題］ 最近、製品の組立て作業にあってはあらかじめ決められ
た作業位置に作業工具を移動させ、その位置であらかじ
め決められた作業を行うように制御されたティーチング
プレイバック方式のロボットが数多く利用されている
が、その利用が進むにしたがってその先端に取付ける作
業ユニットが各種開発されている。中でも、ロボットに
あっては、ワークの種類の変更があってもこれに柔軟に
対応できる点で大変優れていることもあり、これに付設
される作業ユニット自体も各種ワークに対応できる汎用
性のあるものが要望されるようになっている。

本発明は上記要望に沿って発明されたもので、２台の作
業工具間のピッチを任意に調整可能としたスタンドアロ
ーン型の機械装置にも使用可能な作業工具間ピッチ調整
装置およびこれを備付けたねじ締めロボットを提供しよ
うとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、取付け部にこれを貫通してか
つ所定間隔をおいて直立する旋回軸が配置されている。
この旋回軸それぞれにはこれを中心として回転する支持
部と係止部とが取付けられており、この支持部にはそれ
ぞれ作業工具が固定されている。

前記取付け部には水平方向に延びる駆動軸を持つモータ
が取付けられており、このモータの駆動軸には同一方向
に延びて一体に回転するボールねじシャフトが連結され
ている。このボールねじシャフトにはボールねじ軸受が
取り付けられており、このボールねじ軸受には、前記係
止部がボールねじ軸受の移動にともなって回動可能に連
結され、ボールねじ軸受の移動を旋回軸の回転運動に変
換するように構成されている。

また、ロボットの先端に旋回装置のハウジングを固定
し、このハウジングにモータの回転を受けて水平面上で
旋回するアームを配置する一方、このアームを前記取付
け部となすとともに、作業工具をねじ締め工具としても
よい。

［作用］ 上記装置では、取付け部に水平方向に取付けられたモー
タが所定回転量回転すると、それにともなってボールね
じシャフトが回転し、ボールねじ軸受を水平方向に移動
させる。このボールねじ軸受の移動を受けて係止部は旋
回軸の軸心を支点として回動し、この旋回軸の回動にと
もなって、各旋回軸および支持部はお互いに逆方向に旋
回する。支持部の旋回動作によって、それぞれの支持部
に取付けられた作業工具間のピッチが任意に変更され、
任意の作業工具間ピッチを持った装置を提供することが
できる。

また、作業工具をねじ締め工具とするとともに、ロボッ
トの先端に取付けられた旋回装置のアームを取付け部と
しておけば、ロボットの作業位置を順次選択してワーク
上のあらゆる作業位置を２か所ごと選択してねじ締め作
業を行うことができ、ロボット自体の持つ汎用性に加え
この装置の持つ汎用性によりあらゆるワークに対応でき
るばかりか、ワーク上の作業位置がどのようなピッチで
設けられていても、２か所ごとの締付け作業を行うこと
ができ、たとえばゴムパッキンがワークとワークとの間
にあるような締付け作業であっても単軸ねじ締め工具に
よる締付け作業時に発生するワークの傾き等はまったく
発生せず、したがって対向する位置のねじ締めトルクに
まったく影響を与えることがなく、すべての締付け位置
で確実に所定締付けトルクで締付け作業を行うことがで
きる。

［実施例］ 以下、実施例を図面に基づき説明する。第１図および第
２図において、１はねじ締めロボットであり、ティーチ
ングプレイバック方式のXYテーブルで構成されている。
このねじ締めロボット１の一部のＹテーブル1aの先端に
は、旋回装置２が固定されており、この旋回装置２のハ
ウジング2aの上部には駆動軸（図示せず）を下方にして
第１モータ３が固定されている。この第１モータ３の駆
動軸には減速機構（図示せず）を介して水平方向に延び
るアーム４が連結されており、第１モータ３の回転にと
もなって水平面上をアーム４が旋回するように構成され
ている。前記第１モータ３にはその回転を検出する第１
エンコーダ3aが連結されており、第１モータ３の回転量
が検出され、その回転量から第１モータ３がフィードバ
ック制御されるように構成されている。

前記アーム４は作業工具間ピッチ調整装置５の取付け部
をなしており、この作業工具間ピッチ調整装置５はアー
ム４の側面に水平に延びるように固定された第２モータ
６を有している。前記第２モータの駆動軸（図示せず）
には直交方向回転切換え機構７の一部をなすボールねじ
シャフト7aが同一中心線上に位置して回転自在に配置さ
れている。前記第２モータ６にはその回転を検出する第
２エンコーダ８が連結されており、第２モータ６の回転
量が検出され、その回転量から第２モータ６がフィード
バック制御されるように構成されている。また、前記ボ
ールねじシャフト7aにはボールねじ軸受7bが直線往復移
動自在に螺合しており、ボールねじシャフト7aの回転に
ともなってボールねじ軸受7bが直線往復移動するように
構成されている。このボールねじ軸受7bはその両側に突
出する突出部7cを有しており、この突出部7cには後記す
る係止部10aに固定されたピン10bが係合する長穴7dが穿
設され、ボールねじ軸受7bの前進後退により係止部10a
が旋回可能に構成されている。

また、前記アーム４にはこれを貫通してかつ前記ボール
ねじシャフト7aを挟んでその両側で直立して旋回軸9,9
が回転自在に配置されており、これら旋回軸9,9上端に
はこれを中心として一体に回転する支持部10,10が水平
方向に延びるように取付けられている。また、前記旋回
軸9,9の下端には前記アーム４の両側部に穿設された開
口部4a,4aに突出する係止部10a,10aが固定されており、
しかもこの係止部10a,10aには前記ボールねじ軸受7bの
突出部7cに穿設された長穴7dに係合するピン10bが固定
され、前記第２モータ６の垂直方向の回転が係止部10a
の水平方向の回転に切り換えられるように直交方向回転
切換え機構が構成されている。

前記支持部10には、それぞれ作業工具の一例のねじ締め
工具11が取付けられている。（以下、一方のねじ締め工
具11について説明する。）このねじ締め工具11は支持部
10に直立する方向に延びかつこれに固定されたスプライ
ンシャフト12を有し、このスプラインシャフト12にはそ
の両端に位置して水平方向に延びる上ブラケット13a、
下ブラケット13bがそれぞれ固定されており、その上ブ
ラケット13aには直立する方向に延びるシリンダ14がそ
のロッド14aを下方にして固定されている。また、前記
スプラインシャフト12にはドライバ台15が上下方向のみ
移動可能に嵌合しており、このドライバ台15の一端には
前記シリンダ14のロッド14aが連結され、シリンダ14の
作動によりドライバ台15が移動するように構成されてい
る。前記ドライバ台15にはモータ台16を介してねじ締め
モータ17がその駆動軸（図示せず）を下方にして固定さ
れており、その駆動軸（図示せず）にはその回転を受け
て回転するドライバビット（図示せず）が一体に回転す
るように構成されている。また、前記ドライバビットの
周囲には吸引スリーブ18がこれに沿って後退可能に配置
されており、ドライバ台15の下降により吸引スリーブ18
の先端がワーク（図示せず）に当接すると、ドライバビ
ットに対して相対的に後退するように構成されている。
さらに、前記下ブラケット13bには前記ドライバビット
および吸引スリーブ18の下方に位置してチャックユニッ
ト19が取付けられており、これらの先端がそのチャック
ユニット19内に位置して貫通可能に構成されている。ま
た、前記チャックユニット19は前記吸引スリーブ18およ
びドライバビットの移動路上に所望ねじ（図示せず）を
保持する開閉自在な一対のチャック爪19aを有してお
り、吸引スリーブ18およびドライバビットの通過により
押し開かれるように構成されている。

上記ねじ締めロボットにおいて、２か所の所望ねじ締め
位置とその間の距離とから各テーブルおよび旋回装置２
に指令値が与えられてこれらの位置決めが完了して後、
第２モータ６に前記２か所のねじ締め位置間の距離に応
じた回転指令値が与えられ、第２モータ６が所定回転量
回転する。この第２モータ６の垂直方向の回転がボール
ねじシャフト7aを介してボールねじ軸受7bの直線移動距
離に変換され、さらに係止部10aの水平方向の回転に変
換される。そのため、旋回軸９も一体に回転し、その上
端に固定された支持部10は水平面上でお互いに逆方向す
なわち開く方向に旋回する。支持部10の旋回にともなっ
て、その先端のねじ締め工具11も開く方向に旋回し、第
３図および第４図に示すようにそのドライバビット間の
ピッチが所定距離に達する。そのため、前記ドライバビ
ットそれぞれが所望ねじ締め位置に一致し、２台のねじ
締め工具11,11の位置決めが完了する。

その後、シリンダ14が作動するとともに、ねじ締めモー
タ17が回転し、チャック爪19aに保持されたねじを吸引
スリーブ18内に吸引して後、チャック爪19aを押し開
き、ねじを所定ねじ締め位置に締付けることができる。

前記ねじ締めロボット１において、作業工具間ピッチ調
整装置５における各旋回軸9,9を駆動するためのモータ
は第２モータ６のみであるため、ねじ締めロボット１の
作業ユニットとなる作業工具間ピッチ調整装置５を小型
軽量化することが可能で、より狭い位置へのねじ締め作
業が可能となり、しかも、作業工具間ピッチ調整装置５
の軽量化にともなってねじ締めロボット１のアームに作
用するモーメントの軽減を果たすことも可能である。

前記ねじ締めロボット１を上述するように作動させて２
台のねじ締め工具11を順次所定位置近くまで移動させて
後、２か所のねじ締め位置を位置決めすれば、ワーク上
のあらゆるねじ締め位置で２か所ごとにねじ締め作業を
行うことができ、ワーク上のねじ締め位置が多くなって
もねじ締め作業を短時間で完了することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は２台の作業工具間のピッ
チを任意に変更可能に構成しているため、ワークの種類
が変更になってもこれに応じて簡単に作業工具間ピッチ
を調整でき、極めて汎用性の高い装置を提供することが
できる等の利点がある。また、本発明はロボットの先端
ユニットとしても使用することができ、作業工具にねじ
締め工具を使用すれば、ワーク上のあらゆる作業位置を
確実に２か所ごとに締付けることができ、あらゆるワー
クに対応してねじ締め作業が行える極めて汎用性の高い
ねじ締めロボットを提供できるばかりか、ワーク上の対
向する２か所の作業位置を選んで締付け作業を順次に行
うことができ、ワークとワークとの間にゴムパッキン等
を挟んだ状態でねじ締め作業を行うことがあっても、ワ
ークの反返り等が発生せず、確実に所望締付けトルクで
締付け作業を行うことができる等の利点があり、さらに
ボールねじシャフトにボールねじ軸受を移動自在に設
け、このボールねじ軸受の移動によって回動する係止部
を各旋回軸に一体に取付けているため、旋回軸を旋回さ
せるモータが１台でよく、したがって作業工具間ピッチ
調整装置の制御が極めて簡易に行える等の利点があると
ともに、作業工具間ピッチ調整装置の小型化を果たすこ
とができ、より狭い位置での作業を行うことが可能とな
り、しかも小型化にともなう軽量化によって、作業工具
間ピッチ調整装置をねじ締めロボットなどのアーム先端
に取付けた際に、アームに作用するモーメントを低減す
ることができ、ねじ締めロボットなどの動作速度向上を
図り、迅速に作業を行うことができるとともに、停止時
の追従性を高めて位置決め精度を向上することができる
等の利点がある。

なお、直交方向回転切換え機構としてウォームホィール
機構を使用してもよいし、ボールねじ軸受の直線移動を
ラックピニオン機構により回転運動に変換してもよい。
また、ねじ締め工具は支持部と同方向に延びているが、
これを交叉するように配置して、最小作業工具間ピッチ
を小さくしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例の要部側面図、第２図は第１図の
要部平面図、第３図は本発明の作動時の要部正面図、第
４図は第３図の一部切欠平面図である。 １……ねじ締めロボット、1a……Ｙテーブル、 ２……旋回装置、2a……ハウジング、 ３……第１モータ、3a……第１エンコーダ、 ４……アーム、4a……開口部、 ５……作業工具間ピッチ調整装置、 ６……第２モータ、７……直交方向回転切換え機構、 7a……ボールねじシャフト、7b……ボールねじ軸受、 7c……突出部、7d……長穴、 ８……第２エンコーダ、９……旋回軸、 10……支持部、10a……係止部、 10b……ピン、11……ねじ締め工具、 12……スプラインシャフト、13a……上ブラケット、 13b……下ブラケット、14……シリンダ、 14a……ロッド、15……ドライバ台、 16……モータ台、17……ねじ締めモータ、 18……吸引スリーブ、19……チャックユニット、 19a……チャック爪、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】取付け部にこれを貫通してかつ所定間隔を
   おいて直立する旋回軸を配置し、この旋回軸それぞれに
   これを中心として回転する支持部と係止部とを取付け、
   この支持部それぞれに作業工具を取付ける一方、 前記取付け部に水平方向に延びる駆動軸を持つモータを
   取付け、この駆動軸にボールねじシャフトを同方向に延
   びて一体に回転可能に連結し、このボールねじシャフト
   には、これに沿って移動可能なボールねじ軸受を取付
   け、このボールねじ軸受に前記係止部をボールねじ軸受
   の移動にともなって回動可能に連結したことを特徴とす
   る作業工具間ピッチ調整装置。
2. 【請求項２】ロボットの先端部に旋回装置のハウジング
   を固定し、このハウジングにモータの回転を受けて水平
   面上で旋回するアームを配置し、 このアームにこれを貫通してかつ所定間隔をおいて直立
   する旋回軸を配置し、この旋回軸それぞれにこれを中心
   にして回転する支持部と係止部とを取付け、この支持部
   それぞれにねじ締め工具を取付ける一方、 前記アームに水平方向に延びる駆動軸を持つモータを取
   付け、この駆動軸にボールねじシャフトを同方向に延び
   て一体に回転可能に連結し、このボールねじシャフトに
   は、これに沿って移動可能なボールねじ軸受を取付け、
   このボールねじ軸受に前記係止部をボールねじ軸受の移
   動にともなって回動可能に連結したことを特徴とするね
   じ締めロボット。