JP5281380B2 - ナットランナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、多軸ナットランナを複数有するナットランナ装置において、ナットランナの干渉を防止する技術に関する。

特許文献１には、複数のナットランナを移動させるブレーキ付きシリンダを設け、装置固定部には調整位置に移動されるナットランナの取り付け位置を調整する位置決め手段を有する構成が開示されている。これによれば、干渉することのない位置にナットランナを位置決めできる。
しかしながら、特許文献１に開示される位置決め手段による位置決めは人手によるものであるため、組立ライン等に用いられている、自動制御による位置決め、締付及び上昇を行う吊下げ型のナットランナ（いわゆる「ながらナットランナ」）としては不適であった。

また、ナットランナの多機種対応のために、ナットランナを多軸（位置可変）とし、かつ、各ナットランナの軸間ピッチを自由に変えられる構成とした場合、各ユニットの境界付近（干渉領域）において、隣接するユニットとの干渉の可能性がある。さらに、ナットランナのサイクルタイムを考慮した場合、ナットランナの動作を自動制御するコントローラにて干渉防止を図るにあたって、できるだけシンプルな制御が求められている。
特開平９−１０８９６２号公報

本発明は、シンプルな制御によってナットランナの干渉を防止することが可能なナットランナ装置を提供することを課題とする。

本発明のナットランナ装置は、ナットランナを有し、当該ナットランナの位置を変更可能に構成され、互いに並設される複数の位置可変ユニットと、前記各位置可変ユニットにおけるナットランナの位置移動を制御し、当該ナットランナの干渉を防止するコントローラと、前記各位置可変ユニットにおけるナットランナの移動目標位置、及び干渉領域を設定するパーソナルコンピュータと、を具備し、前記コントローラは、前記複数のナットランナにおける一のナットランナおよび当該一のナットランナに隣接する他のナットランナの移動目標位置が前記干渉領域外のときには、前記一のナットランナ、および他のナットランナの領域監視を行わず、前記一のナットランナ、および当該一のナットランナに隣接する他のナットランナの移動目標位置が前記干渉領域内にあるときに、前記一のナットランナおよび他のナットランナの領域監視を行い、前記領域監視では、前記一のナットランナおよび他のナットランナの両方が前記干渉領域外にあるときには、前記一のナットランナおよび他のナットランナを移動可能に制御し、前記一のナットランナおよび他のナットランナの両方が、前記干渉領域外から干渉領域内へ向けて移動している際に、前記一のナットランナが前記干渉領域外にあって、他のナットランナが前記干渉領域内に入った状態となったときに、前記他のナットランナの移動を許容し、一のナットランナを移動させないように制御する。

本発明のナットランナ装置によれば、シンプルな制御によってナットランナの干渉を防止できる。

以下では、図１及び図２を参照して、本発明に係るナットランナ装置の一実施形態であるナットランナ装置１について説明する。ナットランナ装置１は、ワークにナットを締め付けるための装置であり、自動車組立ラインに用いられる、いわゆる「ながらナットランナ」である。ナットランナ装置１は、多軸のナットランナを複数有し、それらの軸間ピッチを自由に変更可能に構成されている。
ナットランナ装置１は、図１〜図３に示すように、移動装置２、昇降架台３、複数（本実施形態では四つ）の位置可変ユニット１０・１０・・・等を具備し、それらの制御手段として、コントローラ４、パーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」と記す。）５を具備する。
なお、説明の便宜上、図面に示すＸ・Ｙ・Ｚ軸方向を本明細書におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向とする。

移動装置２は、ナットランナ装置１全体を、自動車組立ライン上を搬送されるワークに沿って移動させる装置であり、レール・滑車式の移動機構２ａを有する。
昇降架台３は、複数の位置可変ユニット１０・１０・１０・１０を吊り下げて支持するための部材であり、移動装置２に支持されている。昇降架台３は、複数のベース板３ａ・３ａ及び側板３ｂ・３ｂ・・・、昇降部３ｃ、接続部３ｄ等を有する構造体である。昇降部３ｃにより昇降架台３に吊下げ支持される位置可変ユニット１０・１０・１０・１０をワークに対して昇降させている。また、接続部３ｄに複数の位置可変ユニット１０・１０・・・を接続可能である。本実施形態では、Ｘ軸方向に二列、Ｙ軸方向に二列の合計四つの位置可変ユニット１０・１０・１０・１０が接続部３ｄに並設されて接続されている。
なお、昇降架台３に接続する位置可変ユニット１０の個数は、ワークにおけるナット締付面の形状、ナットの個数等に応じて変更可能であり、位置可変ユニット１０の接続位置についても、適宜変更可能である。

図１及び図２に示すように、位置可変ユニット１０は、ナットランナ本体２０を有し、そのナットランナ本体２０を位置可変に支持するＸ軸位置決め装置３０、Ｙ軸位置決め装置４０を有する。つまり、位置可変ユニット１０はナットランナ本体２０をＸ軸方向とＹ軸方向とに移動可能な二軸可変のユニットに構成されている。また、各位置可変ユニット１０のナットランナ本体２０をＸ・Ｙ軸方向に移動することで、各ナットランナ本体２０の軸間ピッチは自由に変更可能である。

ナットランナ本体２０は、ワークにナットを締め付ける装置であり、電動ナットランナ２１、ソケットユニット２２等を有する。ナットランナ本体２０は、ブラケット２３・４９及び取り付け部材２４を介して、Ｘ軸位置決め装置３０及びＹ軸位置決め装置４０に支持されている。
電動ナットランナ２１は、ソケットユニット２２を回転駆動させるための駆動部材であり、適宜の配線等を介して接続されるコントローラ４によってその動作が制御されている。つまり、コントローラ４によって、ナットランナ本体２０による締付（締付量、回転方向、締付トルク等）が制御されている。
ソケットユニット２２は、基端部側が電動ナットランナ２１に接続されており、先端にはソケット部２２ａが取り付けられている。ソケット部２２ａは、ソケットユニット２２に対して着脱自在であり、ワークに締め付けるナットの種類等に応じた他のソケット部に適宜交換可能である。

Ｘ軸位置決め装置３０は、ナットランナ本体２０をＸ軸方向に移動する装置であり、適宜の配線等を介して接続されるコントローラ４によってその動作が制御されている。Ｘ軸位置決め装置３０は、図示せぬブラケットを介して昇降架台３に取り付けられている、つまり、吊下げ型に構成される位置可変ユニット１０の最上端に配置されている。
Ｘ軸位置決め装置３０は、モータ３１、ボールネジ３２、スライダ３３、リニアガイド３４等を含む。モータ３１は、Ｘ軸位置決め装置３０を駆動させるための駆動源であり、ボールネジ３２を回転駆動させる。ボールネジ３２は、Ｘ軸方向に延びるネジ部材であり、モータ３１の回転駆動を受けて回転する。スライダ３３は、リニアガイド３４に沿って摺動可能であり、ボールネジ３２と螺合した状態でＸ軸位置決め装置３０より下方に配置される部材を支持している。リニアガイド３４は、Ｘ軸方向に伸びるガイド部材であり、ボールネジ３２と並行して設けられている。
以上のように構成されるＸ軸位置決め装置３０では、コントローラ４によってモータ３１を適宜の回転方向に向けて回転駆動することによって、ボールネジ３２が回転され、スライダ３３が移動する。このスライダ３３の移動は、リニアガイド３４によってガイドされ、スライダ３３によって支持される部材をＸ軸方向に移動する。

Ｙ軸位置決め装置４０は、ナットランナ本体２０をＹ軸方向に移動する装置であり、適宜の配線を介して接続されるコントローラ４によってその動作が制御されている。Ｙ軸位置決め装置４０は、Ｘ軸位置決め装置３０と略直交する方向に向けて設けられており、ブラケット３９を介してＸ軸位置決め装置３０のスライダ３３に支持されている。つまり、位置可変ユニット１０において、Ｘ軸位置決め装置３０の下方側に配置されている。
Ｙ軸位置決め装置４０は、モータ４１、ボールネジ４２、スライダ４３、リニアガイド４４を含み、その構成は、Ｘ軸位置決め装置３０と同様であり、主としてそれらの軸方向が異なるのみであるため、詳細は省略する。
Ｙ軸位置決め装置４０においても、Ｘ軸位置決め装置３０と同様に、コントローラ４によってモータ４１を適宜の回転方向に向けて回転駆動することによって、ボールネジ４２が回転され、スライダ４３が移動する。このスライダ４３の移動は、リニアガイド４４によってガイドされ、スライダ４３によって支持される部材をＹ軸方向に移動する。

以上のように、位置可変ユニット１０は、Ｘ軸位置決め装置３０及びＹ軸位置決め装置４０によってナットランナ本体２０をＸ・Ｙ軸の二軸方向にそれぞれ独立して位置変更可能に構成されている。言い換えれば、ナットランナ本体２０に備わるソケットユニット２２のソケット部２２ａのＸ・Ｙ軸方向位置が可変に構成されている。
なお、本実施形態では、位置可変ユニット１０による位置可変軸をＸ・Ｙ軸の二軸としたが、Ｚ軸、又はＸ軸回り、Ｙ軸回り等の回転軸を追加する構成としても良い。

図３及び図４に示すように、コントローラ４は、ナットランナ装置１を制御するための装置であり、位置可変ユニット１０・１０・１０・１０におけるナットランナ本体２０・２０・２０・２０の位置決め、締付、干渉防止等を制御する装置である。なお、コントローラ４は、ナットランナ装置１に対して所定の制御信号を送信可能であれば良く、装置構成等は限定されない。
図３に示すように、コントローラ４によって、ナットランナ本体２０を移動させるＸ軸位置決め装置３０及びＹ軸位置決め装置４０の移動量を制御し、ナットランナ本体２０のＸ・Ｙ軸方向の位置（Ｘ・Ｙ座標）を制御する。また、コントローラ４によって、ナットランナ本体２０の電動ナットランナ２１の動作を制御し、ソケットユニット２２の駆動を制御する。
図３及び図４に示すように、隣接する位置可変ユニット１０・１０・１０・１０におけるナットランナ本体２０・２０・２０・２０が互いに干渉し得る干渉領域Ｒ・ＲがそれぞれＸ軸方向・Ｙ軸方向に沿って設定されている。コントローラ４にはこれらの干渉領域Ｒ・Ｒが記憶されており、位置可変ユニット１０におけるナットランナ本体２０の次の移動先（目標座標）が干渉領域Ｒ・Ｒ内であれば、所在位置から当該次の移動先まで移動する間、領域監視を行うことにより、ナットランナ本体２０・２０・２０・２０の干渉を防止している。

図３及び図４に示すように、パソコン５は、ナットランナ装置１の各種動作パラメータを設定するための装置であり、位置可変ユニット１０・１０・１０・１０におけるナットランナ本体２０・２０・２０・２０の位置決め（移動量、移動速度、目標座標等）、締付（締付量、回転方向、締付トルク、締付対象等）、干渉領域Ｒ・Ｒ、領域監視プログラム等を設定する装置である。パソコン５は、コントローラ４と接続されており、ナットランナ本体２０・２０・２０・２０の動作パラメータ、つまり、コントローラ４の制御パラメータを設定する。なお、パソコン５は、コントローラ４と接続可能であり、かつ、コントローラ４に対して所定の設定、所定の制御プログラムの組み込み等を行えるものであれば良く、装置構成等は限定されない。
図３に示すように、自動車組立ラインにおいて、所定のワークに所定のナットを締め付ける一連の工程に対して、一連の位置可変ユニット１０・１０・１０・１０の動作パラメータ（Ｘ軸位置決め装置３０及びＹ軸位置決め装置４０によるナットランナ本体２０の位置決め、ナットランナ本体２０による締付、コントローラ４による領域監視の有無等）が設定されている。

次に、図４（ｂ）を参照して、一つの位置可変ユニット１０に対する制御パラメータ設定の一実施形態について説明する。なお、ここでは一つの位置可変ユニット１０に対する設定のみを説明するが、他の位置可変ユニット１０・１０・１０についても同様の設定が行われているものとする。
図４（ｂ）に示すように、初期位置Ｐ０から位置Ｐ１に移動してナットＮ１を締め付ける場合、位置Ｐ１の座標（Ｘ１、Ｙ１）（又は初期位置Ｐ０から位置Ｐ１までのＸ軸方向・Ｙ軸方向への移動量Ｘ１・Ｙ１）と、締付対象であるナットＮ１に対するナットランナ本体２０の締付プログラム（回転→仮締→逆転→本締のアルゴリズム）とを予め設定する。
同様に、位置Ｐ２の座標（Ｘ２、Ｙ２）、位置Ｐ３の座標（Ｘ３、Ｙ３）、位置Ｐ４の座標（Ｘ４、Ｙ４）、並びに位置Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４におけるナットランナ本体２０の締付プログラムを予め設定する。
このように設定された目標座標（Ｘ１、Ｙ１）〜（Ｘ４、Ｙ４）及び各締付プログラムに応じてＸ軸位置決め装置３０及びＹ軸位置決め装置４０が駆動され、位置可変ユニット１０のナットランナ本体２０が位置Ｐ１〜Ｐ４に移動し、ナットＮ１〜Ｎ４の締付が行われる。
また、図５に示すように、干渉領域Ｒ・Ｒの座標領域（図５中、点線で囲まれる領域Ｒ・Ｒ）を設定する。

このとき、一つの位置可変ユニットにおけるナットランナ本体（例えば位置可変ユニット１０におけるナットランナ本体２０）の次の移動目標位置（目標座標）が、他の位置可変ユニットにおけるナットランナ本体（例えば位置可変ユニット１０・１０・１０におけるナットランナ本体２０・２０・２０）と干渉し得る干渉領域Ｒ・Ｒ内である場合に限り領域監視を行うように、領域監視プログラムとして設定している。この領域監視プログラムでは、先に干渉領域Ｒ・Ｒ内に進入しているナットランナ本体を有する位置可変ユニットを優先し、ナットランナ本体の次の移動先がその干渉領域Ｒ・Ｒ内である位置可変ユニットは待機するように設定している。

以上のように、パソコン５によって、ナットランナ装置１による締付対象である一つのワークに対して、一対一対応の動作パラメータが設定され、この動作パラメータに応じてコントローラ４による制御が行われている。また、パソコン５によって予め設定される動作パラメータに応じて、位置可変ユニット１０・１０・１０・１０がそれぞれ制御されることにより、ナットランナ本体２０・２０・２０・２０の干渉が防止されている。
また、本実施形態では、ナットランナ装置１における締付位置の位置決め、締付、干渉防止について各々動作パラメータをパソコン５によって設定し、コントローラ４により自動制御している。このようにシンプルな制御によるナットランナ本体２０・２０・２０・２０の干渉防止を実現している。

以下では、図５及び図６を参照して、隣接する二つの位置可変ユニット１０Ａ・１０Ｂに備わるナットランナ本体２０・２０の干渉を防止する制御の一実施形態について説明する。
なお、ここでは、説明の便宜上、本実施形態に係る「位置可変ユニット１０」の符号を１０Ａ・１０Ｂとしているが、これら位置可変ユニット１０Ａ・１０Ｂの装置構成等は位置可変ユニット１０と同じである。

図５及び図６に示すように、位置可変ユニット１０Ａ・１０Ｂにおけるナットランナ本体２０Ａ・２０Ｂの移動目標位置はそれぞれ位置Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ３に設定されている。なお、図５に示すように、位置Ａ２・Ｂ２は干渉領域Ｒ内に含まれている。
図６に示すように、位置可変ユニット１０Ａのナットランナ本体２０Ａは、初期位置Ａ０から位置Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の順に移動し、位置可変ユニット１０Ｂのナットランナ本体２０Ｂは、初期位置Ｂ０から位置Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の順に移動し、各位置にてナットの締付を行う。

図６に示すように、位置Ａ１、Ａ３、Ａ４、Ｂ１、Ｂ３は干渉領域Ｒ外であるため、これらの位置に移動する際は領域監視を行わず、位置Ａ２、Ｂ２は干渉領域Ｒ内であるため、位置可変ユニット１０Ａ・１０Ｂのナットランナ本体２０Ａ・２０Ｂが位置Ａ１→Ａ２、位置Ｂ１→Ｂ２に移動する際は領域監視を行う。この領域監視プログラムでは、位置可変ユニット１０Ａのナットランナ本体２０Ａが位置Ａ１から位置Ａ２に到達するタイミングが、位置可変ユニット１０Ｂのナットランナ本体２０Ｂが位置Ｂ１から位置Ｂ２に到達するタイミングよりも早いため、位置可変ユニット１０Ａのナットランナ本体２０Ａが干渉領域Ｒ内にいる間は、位置可変ユニット１０Ｂのナットランナ本体２０Ｂをその場で待機させている。
以上のようなシンプルな制御によって、隣接する二つの位置可変ユニット１０Ａ・１０Ｂにおけるナットランナ本体２０Ａ・２０Ｂの干渉を防止している。
なお、本実施形態では、隣接する二つの位置可変ユニット１０Ａ・１０Ｂのナットランナ本体２０Ａ・２０Ｂに対する干渉防止制御に限定して説明しているが、隣接し、かつ、干渉し得る領域を有する二つ以上の位置可変ユニットにおけるナットランナであれば、本発明を適用可能である。

ナットランナ装置を示す正面図である。 ナットランナ装置を示す側面図である。 ナットランナ装置を示す概略平面図である。 ナットランナ装置の制御の一実施形態を示す図である。 ナットランナ装置の制御の一実施形態を示す平面図である。 ナットランナ装置の制御の一実施形態を示す図である。

１ ナットランナ装置
２ 移動装置
３ 昇降架台
４ コントローラ
５ パソコン（パーソナルコンピュータ）
１０ 位置可変ユニット
２０ ナットランナ本体（ナットランナ）
３０ Ｘ軸位置決め装置
４０ Ｙ軸位置決め装置

Claims (1)

1. ナットランナを有し、当該ナットランナの位置を変更可能に構成され、互いに並設される複数の位置可変ユニットと、
   前記各位置可変ユニットにおけるナットランナの位置移動を制御し、当該ナットランナの干渉を防止するコントローラと、
   前記各位置可変ユニットにおけるナットランナの移動目標位置、及び干渉領域を設定するパーソナルコンピュータと、を具備し、
   前記コントローラは、
   前記複数のナットランナにおける一のナットランナおよび当該一のナットランナに隣接する他のナットランナの移動目標位置が前記干渉領域外のときには、前記一のナットランナ、および他のナットランナの領域監視を行わず、
   前記一のナットランナ、および当該一のナットランナに隣接する他のナットランナの移動目標位置が前記干渉領域内にあるときに、前記一のナットランナおよび他のナットランナの領域監視を行い、
   前記領域監視では、
   前記一のナットランナおよび他のナットランナの両方が前記干渉領域外にあるときには、前記一のナットランナおよび他のナットランナを移動可能に制御し、
   前記一のナットランナおよび他のナットランナの両方が、前記干渉領域外から干渉領域内へ向けて移動している際に、前記一のナットランナが前記干渉領域外にあって、他のナットランナが前記干渉領域内に入った状態となったときに、前記他のナットランナの移動を許容し、一のナットランナを移動させないように制御する、ナットランナ装置。

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