JPS60232837A - ねじ締め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ねじ締めロボット等のねじ締め装置に関する
ものである。

従来技術 ねじ締め装置１例えば第９図に示すねじ締めロボットは
本体αに対して第１７−ムｂが、またこの第１アームｂ
に対して第２アームＣがそれぞれ回動自在に連結されて
おり、第２アームＣの先端にねじ締め機ｄが装着しであ
る。そして上記第１．第２アームｂ、Ｃはそれぞれの回
動基端に設けたに勤装置ｅ、ｆにて回動されて上記ねじ
締め機ｒＬ２広い範囲にわたって移動できるようになっ
ている。

発明が解決しようとする問題点 このような従来のねじ締めロボットにあっては、その作
業時に各アームｂ、Ｃにねじ締めによるトルク反力が作
用するため１その′トルクを吸収するためのブレーキが
必要であり、このブレーキは上記各駆動装置ｇ、ｆに組
込まれてい乙。

ところが上記従来のねじ締めロボットに６つてはそれぞ
れの駆動装置ｇ、ｆのブレーキはサーボモータに装着さ
れており、このブレーキとアームとの間に減速機が介在
されているため、ブレーキを作動し定状態であっても大
きなトルクが作用すると、この減速機の剛性不足により
各アームｂ、ｃはブレーキに対して着千回動してしまう
という現象が生じる。

従ってねじ締め機ｄの先端に装着したソケットレンチ等
のねじ把持具に所定のトルクを作用すべく駆動すると、
ねじ締め機ｄは上記第９図で示すねじ締めロボットの場
合で、第１アームｂのスパンｔ、が７００ｍ、第２アー
ムＣのスパンｔ、が５５０＋ｕである場合に、ねじ締め
機ｄは横方向に２〜６ｗ移動してしまう。

このような従来のねじ締めロボットでねじ締め作業を行
なう場合、ねじの位置は不動であるから、上記ねじ締め
機ｄの横方向の移動はねじとねじ締め機ｄとの保合によ
って阻止されることになる。

このため締め付けられるねじには締付はトルクのほかに
ねじ締めロボットの関節系の上記変位を阻止するに必要
な横荷重が作用することになり、ねじまたはねじが締付
けられる部材が横方向に変形してしまうという問題が生
じる。

第９図、第１０図はねじ締め機による締付は時の横方向
の反力Ｆを示すもので、第１アームｂ　（Ｄ　スｉ：　
ンＬ　１　カ６３０　ｍ　１１　第２アームＣのスパン
ｔ！が４００闘の場合で、第１アームｂに対する第２ア
ームｂの角度１＆：Ｏで、第２アームＣの先端に装着し
たねじ締め機ｄに６異なるトルクＴを作用させた場合を
示す。両図において。

第１０図は角度θの変化に対する反力Ｆの変化を示し、
第１１図はねじ締め位置までのスパンＬの変化に対する
反力の変化を示す。なお両回における反力Ｆは以下の式
でめられる。

Ｔ　−Ｆ　−Ｒ，癲θ 上記両図から明らかなように、第１．第２アームｂ、ｃ
のなす角度θが小さくなると極めて大きな反力がねじ締
め機ｄがらねじに作用することになり、これにより被締
め付は材に大きな悪影ｇを与えることになる。

このため従来のねじ締めロボットではあまり大きなトル
クを必要とするねじを締め付ける仁とができなかった。

第１１囚中に示すように。

ＭＩＯのねじではトルクＴは１０９・ｍでよいが。

Ｍ２４になるとトルクＴは１００　ＫＰ−ｍ必要となり
。

従来のねじ締めロボットではＭ６〜ＭＩＯ程度にしか用
いることができなかった。

上記従来の構造のねじ締めロボットでさらに大きなねじ
を締付けるためのねじ締め装置として使用する場合、第
９囚で仮想線で示すように。

各アームｂ、ｃの回動基部にブレーキ＾、Ｌを追加しな
ければならず、この場合、極めて大きな容量のブレーキ
が必要であり、その上このブレーキｈ、ｉでは各アーム
ｂ、ｃの変形に対しては効果がないため、各アームｂ、
Ｃの剛性を大幅に高いものにする必要があるが、いずれ
にしても完全な効果とはならなかった。

また上記従来例のほかに、ねじ締め機をサーボモータに
て所定の位置に停止するようにし。

ねじ締め機ｄに作用する反力をブレーキによることなく
上記サーボモータの駆動力にて保持するようにしたもの
もあるが、この場合もアーム及びその他の結合部材のた
わみ等により上記従来例と同様な現象づぶ生じてしまう
。

問題を解決するための手段及び作用 本発明は上記のことにかんがみなされたものであ？て、
支枠に対して回転自在に支持され。

かつ駆動装置にて回転駆動されるアームの先端にねじ締
め機を設けたねじ締め装置において。

上記アームと、ねじ締め機に取付けるソケットレンチ等
のねじ把持具との間に、外力によってねじ締め機の回転
軸と直角方向に変形可能にした従動部材を介装し、ねじ
締め機による締付は駆動時に生じる反力により上記ねじ
締め機を設けたアームが回動方向に変形した場合、この
変形を従動部材にて吸収できるようになっている。

実施例 本発明の実施例を第１囚から第８因に基づいて説明する
。

図中１はねじ締めロボットであり、１αはその支枠、２
はこの支枠１αに対して上下方向に移動可能に支持した
本体、３はこの本体２を上下動するねじ杆で、とのねじ
杆３は図示しない駆動装置に連結しである。″４Ｆｉ本
体２に対して水平方向に回動自在に支持された第１アー
ム。

５は第１アーム４の先端に同じく水平方向に回動自在に
支持された第２アームで、この両アーム４，５のそれぞ
れの回動基部は本体２．第１アーム４に設けられ、かつ
ブレーキを内蔵した駆動装置６，７に連結されている。

また第２７−ム５の先端には下端にレンチ駆動軸ｇを有
するねじ締め機９が固着されている。

１０は従動継手であり、この従動継手１０の基端がねじ
締め機９のレンチ駆動軸８に係脱自在に連結され、また
先端にソケットレンチ１１が同じく係脱自在に連結され
るようになっている。

上記従動継手１０は第２図に示すようになっていて、１
２は連結筒、１３はレンチ駆動軸８に連結される入力部
材、１４はソケットレンチ１１に連結される出力部材で
ある。この入力部材１３と出力部材１４は連結筒１２に
対して断面四角形にした保合部にて若干の隙間１５を有
して軸方向に移動自在に、かつ回転方向に若干ガタがあ
るように嵌合されている。そして両部材１３．１４は連
結筒■２の中間部に設は定ばね受座１２αに一端を支持
したばね１６．１７にて互いに離れる方向にばね付勢さ
れている。１８゜１９は上記各部材１３．１４が連結筒
１２より抜は出るのを防止する蓋体であり、との各蓋体
１８．１９と各部材１３．１４との嵌合部はテーパ形状
になっていて、ばね１６．１７にて付勢された入力部材
１３と出力部材１４はそれぞれ連結筒１２に対して同心
状になるようになっている。上記連結筒１２に対する入
力部材１３゜出力部材１４のガタは、出力部材１４の先
端がレンチ駆動軸８に対してレンチ駆動軸８と直角方向
に２〜１０藺変位するようにしである。

上記構成において、レンチ駆動軸ｇの先端に従動継手１
０を連結してこの従動継手１０の出力部材１４に連結し
たソケットレンチＩＩにてねじを締めるときの作用を以
下に説明する。

まずねじ締めロボット１０両アーム４，５をそれぞれの
駆動装置６，７にて回動して従動継手１０の出力部材１
４に連結したソケットレンチＩｌｔ締め付けようとする
ねじの位置の直上に移動し、ついでねじ杆３にてアーム
全体を下降させてソケットレンチ１１をねじに係合する
。

このとき従動継手１０の入力部材＋３と出力部材１４と
はばね１６．１７にて付勢されて連結筒１２に支持され
ていて、初期剛性を有しているので、ねじ締めロボット
１のレンチ駆動軸８とソケットレンチ１１とは同心状に
なっている。

この状態でねじ締め機９を、駆動してレンチ駆動軸８を
回転すると、このレンチ駆動軸８にねじ締めによる反力
が作用する。このレンチ駆動軸８に作用した反力は最終
的には支枠１αに支持されるわけであるが、レンチ駆動
軸８と支枠１αとの間にたわみがあると、すなわち、上
記従、米例の部分で説明したように、各アーム１３゜１
４ｆ：回動駆動する駆動装置６，７及び各アーム４，５
に回動方向にたわみが生じると、第２アーム５の先端は
上記締め付は反力の大きさに応じた量だけ直角方向に移
動して静止する。

ところが、レンチ駆動軸８に連結した従動継手１０には
横方向にたわみ性を有しているので。

上記ねじ締め機９の駆動時における第２アーム５の回動
方向の変位は従動継手１０にて吸収され、ソケットレン
チ１１に係合したねじには横方向の力が作用されない。

ねじ締め機９の駆動に従って従動継手１０は横方向にた
わみながら回転し、ねじ締めが行なわれる。

第５図、第６図は上記従動継手１０の他側を示すもので
、第５図に示すものは第２図に示す連結筒１２のばね受
座１２αがない構成で入力部材１３、出力部材１４はた
がいに１個のばね２０にて付勢されている。

第６図に示すものは入力部材１３′は連結部材２１に軸
方向に摺動自在に、かつ回転方向に係合して嵌合してあ
り、この連結部材２１に自在係合部材２２を介して出力
部材１４′が首振り自在に連結されている。この自在係
合部材２２は両端部に稜線部が軸方向に円弧状になった
六角形状になっていて、この部分が連結部材２２と出力
部材＋　４’に回転方向に係合する構成となっている。

２３は上記入力、出力部材１３’、＋４’及び連結部材
２２を収納する保持筒であり、この保持筒２３はレンチ
駆動軸８に固着されている。また上記出力部材１４′は
この保持筒２３の先端にテーパ嵌合して調心保持される
ようになっている。

上記各実施例ではねじ締め機９のレンチ駆動軸ｇとソケ
ットレンチ＋１との間に従動継手１０を介装した例を示
したが、第８図に示すようにねじ締め機９を装着する第
２アーム５′を長さ方・向に２分割し、この両アーム部
材５α、５ｂｔゴム等弾性を有する従動継手１０′を介
して接続するようにしてもよい。この場合、ねじ締め機
９のレンチ駆動軸８にソケットレンチＩ１１直接連結す
る。

なお上記いずれの実施例においても、各従動継手は初期
状態への復帰性を有しており、ソケットレンチ１１等の
ねじ把持具の位置決め制御時に上記各従動継手の影響が
ないようになっている。

発明の効果 本発明によれば、ねじ締め機に作用するねじ締めトルク
によって、ねじ締め機を先端に固着したアームが、ねじ
締め機の回転軸心に対して直角方向にそのねじ締め所定
位置より若干回動したとしても、締付けようとするねじ
に横方向の力が作用することがなくなり、上記アームの
回動駆動部に特別のブレーキを追加することなしに、従
来不可能であった大きなねじ１例えばＭＩＯ以上のねじ
を締付けることができ、大きなねじを締付は可能にした
ねじ締め装置を小さなねじの締付は用と同様のコスト、
重量で製作でき、しかもその性能を著しく向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第８囚は本発明の実施例を示すもので、第１
図は全体側面図、第２囚は要部の構成を示す断面図、第
３因は第２−の■線矢視崗。 第４肉は第２囚のＷ−Ｆ線に沿う断面矢視図、第５図、
第６図は要部の他側を示す断面図、第７−は第６図の■
−■線に沿う断面矢視図、第８図は本発明のさらに異な
る実施例を示す全体側面口、第９図は従来のねじ締めロ
ボットの側面図、第１０図、第１１図はねじ締めロボッ
トのアームに作用する反力がアームの角度とスノくンの
変化によって変る様子を示す線図である。 １はねじ締めロボット、１αは支枠、４，５はアームｓ
６．７は駆動装置、８はレンチ駆動軸、９はねじ締め機
、１０，１０’は従動継手。 １１はソケットレンチ。 出願人　株式会社小松展作所 代理人　弁理士　米　原　正　章 弁理士　浜　本　忠 第８図 第９図 ＡＸ　σ） 、スバｙ’　（ｍｍｌ＋Ｌ１ 手続補正書（自発） 昭和６０年８　月５日 特許庁長官殿 １、事件の表示　特願昭　５９−０８８３８３号２発明
の名称 ねじ締め装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都港区赤坂二丁目３番６号名　称　（＋２
３）株式会社小松製作所代表者　能　川　昭　二 ４代理人 夕。 鳴桿・ 唱ネ ５、補正命令の日付 自発補正 ６補正の対象 明細書および図面 ７補正の内容 （１）明細書中筒１２頁２行目と３行目の間に下記の文
障を挿入する。 記 ［第１２図から第１７図は本発明のさらに異なる他の実
施例を示すものである。 すなわち、第１２図から第１４図に示すものは、ねじ締
めロボットの第２７−ム２５の先端に、この第２アーム
２５の回動方向と同一平面（水平）方向に自由度を有す
るリニアモーションガイド２６を介してねじ締め機９が
取付けである。 上記リニアモーションガイド２６は第１３図、第１４図
に示すようになっていて、第２アーム２５に固着された
取付部材２７上に第１従動部材２８がロー２２９を介し
て水平方向一方に移動自在に係合載置されている。また
この第１従動部材２８の上面には第２従動部材３０がロ
ーラ３１を介して上記第１従動部材２ｇとは直角方向に
移動自在に係合載置されている。そしてこの第２従動部
材３０に上記ねじ締め機９が固着されている。 ３１は取付部材２７に設けた位置決め装置であり、これ
は取付部材２７に固着したシリンダ３２とこれのピスト
ンロンドに固着したピン３３とからなり、このピン３３
が係合する穴３４が第２従動部材３０に設けである。 上記構成において、ねじ締じ作業を行なうには、まず位
置決め装置３１のピン３３を穴３４に係合してリニアモ
ーションガイド装置２６を固定した状態で第１、第２ア
ーム４゜２５を回動してねじ締め機９を所定位置に移動
してその先端の工具をねじに係合して固定する。ついで
位置決め装置３１のピン３３を穴３４からはずしてリニ
アモーションガイド装置２６をフリー状態にしてからね
じ締め槽９を駆動する。このときの締付はトルクにより
ねじ締め機９に対して第２アーム２５がリニアモーショ
ンガイド装置２６を介して変位する。 従って被締結物にはねじの締付はトルクのみが加わり、
締付はトルクによる水平方向の力は第２アーム２５の変
位により吸収される。 第１５図から第１７図に示すものは、ねじ締めロボット
の第２アーム３５とねじ締め機９を取付ける取付は部材
３６との間に従動継手を介装した構成の他側を示し、第
２アーム３５と取付は部材３６とを複数本のたわみ柱３
７（第１５図）、あるいはたわみばね３８（第１６図）
を介して接続した構成となっている。３９は第２アーム
３５と取付は部材３６とを位置決め固定する位置決め装
置であり、エアシリンダ４０を伸長動してピン４１を係
止部材４２に係合することにより両者が固定されるよう
になっている。そして締め作業時には上記位置決め固定
装置３９を解除し、位置決め時にこれを作動しておく。 また第１７図に示すものは第２７−ム４２とねじ締め機
の取付は部材４３との間に従動継手としてボールジヨイ
ント４４を介装した例を示す。４５はこのボールジヨイ
ント４４を固定したりフリー状態にする位置決め装置で
ある。ｊ （２）第１３頁７行目の「・・・・・・を示す線図であ
る。」を「・・・・・・を示す線図、第１２図以下はさ
らに具なる実施例を示すもので、第１２図は要部の側面
図、第１３図はその縦断側面図、第１４図は縦断正面図
、第１５図、第１６図、第１７図はそれぞれ異なる実施
例を示す要部の構成説明図である。」と補正する。 （３）添付図面に第１２図から第１７図を別紙の通り補
正する。 以上 ＴＡ５Ｌ’）メ１ 第１６１−又１ 箒１７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 支枠１αに対して回転自在に支持され、かつ駆動装置６
   ，７にて回転駆動されるアーム４゜５の先端にねじ締め
   機９を設けたねじ締め装置において、上記アーム４，５
   と、ねじ締め機９に取付けるソケットレンチ１１等のね
   じ把持具との間に、外力によってねじ締め機９の回転軸
   と直角方向に変形可能にした従動部材を介装し九ととを
   特徴としたねじ締め装置。