JPH0592332A

JPH0592332A - ビス締め装置

Info

Publication number: JPH0592332A
Application number: JP27662991A
Authority: JP
Inventors: Yorito Uematsu; 偉人植松; Shinichi Hirose; 信一広瀬; Masahiro Taki; 正弘滝; Harumi Ajiki; 治美安食; Tadanori Suzuki; 忠則鈴木
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd; Toyota Motor Corp; Fanuc Corp
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd; Toyota Motor Corp; Fanuc Corp
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1993-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】ビスの向きにかかわらず、ビスを安定よく保
持することができ、もって産業用ロボットに適応できる
ようにする。【構成】回転駆動部８によって回転させられる回転軸
１０に、回転力伝達部１２がその軸方向に関し伸縮自在
に支持される。回転力伝達部１２がスプリング３によっ
て伸び方向に付勢される。回転力伝達部１２には、ビス
５の頭部と係合する係合部を先端部にもつ締付部４が設
けられる。またスプリング３の圧縮状態で前記締付部４
に係合したビス５の軸部を把持可能なグリップ２が備え
られる。ビス５の軸部がグリップ２で把持されるととも
に、そのビス５の頭部に締付部４がスプリング３の付勢
力によって押し付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば産業用ロボット
やその他の組付装置に装備されて、ビス（ボルト類を含
む）の自動締め付けを行うビス締め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のビス締め装置において、ビスの頭
部と係合する係合部を先端部にもつ締付部にビスを保持
する場合、チャック爪、エアの負圧力あるいは磁石の磁
力等の保持手段を利用して保持するものがある。なおビ
ス締め装置としては、例えば実開昭５８−５１９７２号
公報に開示されたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のも
のにおいては、いずれも上方から下方へ向けてのビスの
締め付けを対象としたものであり、下向き以外の方向、
特に横方向や上方へ向けてのビスの締め付けを考慮した
ものでなかった。このため、従来のものを使用して、例
えば横方向へ向けてのビスの締め付けを行おうとした場
合、ビスが重力の影響を受けることにより不安定とな
り、このためビスが垂れ下がったり、落下したりして、
締め付け不良やビス締めができないといった不具合が発
生する。従って、従来のものを産業用ロボットのハンド
に装備して自動締め付けを行いたい場合でも、前記ハン
ドが多方向、例えば６方向（前後、左右、上下、ピッチ
ング、ヨーイング、ローリング）に多様に動作すること
から、従来装置では前記不具合の発生が懸念されその適
用が困難である。このような理由から、産業用ロボット
に適応することのできるねじ締め装置が要望されてい
る。

【０００４】そこで本発明は、前記した問題点を解決す
るためになされたものであり、その目的はビスの向きに
かかわらず、ビスを安定よく保持することができ、もっ
て産業用ロボットに適応できるビス締め装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明のビス締め装置は、回転駆動部によって回転させられ
る回転軸と、前記回転軸にその軸方向に関し伸縮自在に
支持されかつスプリングによって伸び方向に付勢された
回転力伝達部と、前記回転力伝達部に設けられかつビス
の頭部と係合する係合部を先端部にもつ締付部と、前記
スプリングの圧縮状態で前記締付部に係合したビスの軸
部を把持可能なグリップとを備えている。また、前記回
転力伝達部と締付部との間には自在継手が介在されると
よい。

【０００６】

【作用】前記手段によれば、締付部の係合部にビスを係
合させるとともにスプリングを圧縮させた状態におい
て、グリップを閉じることで前記ビスの軸部が把持され
るとともに、そのビスの頭部に締付部が前記スプリング
の付勢力によって押し付けられる。これによりビスは前
記グリップによる把持とスプリングによる付勢との協動
によって安定よく保持される。この状態で前記ビスが締
付部位へと移動され、当該締付穴にビスの軸端を押し当
てた状態でグリップを開くことで前記ビスの把持が開放
される。そして、スプリングによってビスが締付穴に向
けて押し付けられながら、回転駆動部によって回転軸が
回転させられるに伴い前記回転力伝達部とともに締付部
が回転させられることにより、前記ビスが前記締付穴に
締め付けられる。また、前記回転力伝達部と締付部との
間に自在継手が介在されたものでは、ビスの締め付けに
際し締付穴と前記回転力伝達部との間に位置ずれ（芯ず
れ）があった場合でも、前記自在継手によって締付部が
傾いた状態で回転力を伝達することができ、このため前
記位置ずれを吸収しながらビスの締め付けが行える。

【０００７】

【実施例】本発明の一実施例を図面にしたがって説明す
る。図１にビス締め装置が断面図で示されている。なお
図１の上半部はビス保持状態またその下半部はビス締付
状態がそれぞれ示している。回転駆動部としてのナット
ランナー８は、その本体９の前面に突出する出力軸８ａ
を有している。このナットランナー８は、図示しない産
業用ロボットのハンドに装備される。また前記出力軸８
ａには、それと同一軸線をなす回転軸１０が係合によっ
て連動可能に連結されている。なおナットランナー８
は、電動モーターに代えることもできる。

【０００８】前記回転軸１０には、それと同一軸線をな
す回転力伝達部１２が係合によってその軸方向に関し伸
縮自在に支持されている。詳しくは、回転軸１０の先端
部に例えば四角形断面の係合軸部１０ａが形成され、ま
た回転力伝達部１２が略筒形状をなしその基端部に形成
された係合穴１２ａが前記係合軸部１０ａに摺動可能に
係合されている。前記回転軸１０と回転力伝達部１２と
の間にはコイルスプリング３が介在されている。このス
プリング３は、回転力伝達部１２を常には伸び方向（図
示左方）へ付勢している。

【０００９】前記回転力伝達部１２の先端部には、自在
継手６の一方の軸６ａが取り付けられている。この自在
継手６には、周知のように二軸６ａ，６ｂを角度の変化
に対応しながら動力伝達を可能にするフック形自在継
手、こま形自在継手、あるいはこれに類する軸継手が採
用されている。前記自在継手６の他方の軸６ｂには、ビ
ット４が周知のチャック装置１４を介して固定されてい
る。またビット４の先端に形成した係合部４ａは、ビス
５の頭部、詳しくはその頭部の十字溝（符号省略）と係
合可能である。なおビット４は、本発明でいう締付部に
該当している。

【００１０】前記ナットランナー本体９の前面には、後
述するグリップ２を開閉するための円筒型グリップ開閉
シリンダー１が前記出力軸８ａと同一軸線をなして設け
られている。この開閉シリンダー１は、前記ナットラン
ナー本体９に固定された固定筒１５と、この固定筒１５
内に前後のベアリング１７を介して摺動可能に嵌挿され
た移動筒１６とを備えている。前記固定筒１５の内周面
には前後の環状をした壁１５ａ，１５ｂが形成され、ま
た移動筒１６の外周面には前記両壁１５ａ，１５ｂ間を
前後２つの区画室１８ａ，１８ｂに区画するピストン壁
１６ａが形成されている。前記各区画室１８ａ，１８ｂ
には図示しないエア配管がなされており、前記各室１８
ａ，１８ｂに対するエアの吸排によって移動筒１６が進
退移動させられる。なお前記回転力伝達部１２の伸び量
は、前記移動筒１６の先端部内周に突出する部分にその
伝達部１２側の当該部位（図では軸６ａのフランジ）が
当接することにより制限される。また前記移動筒１６は
固定筒１５に対し軸方向に摺動可能に係合する係合手段
によってその軸回りの回転が制限されている。

【００１１】前記移動筒１６の先端部には、一対の連結
片２０が対称状に取り付けられている。この各連結片２
０の先方位置においては、ビス把持部２ａを先端に有す
る略Ｌ字状のグリップ２が前記固定筒１５にそれぞれ支
持ピン２１を介して開閉回動可能に取り付けられてい
る。なお図では支持ピン２１の取付部位に該当する固定
筒１５の部分が省略されている。前記各グリップ２の基
端部とそれに対応する連結片２０の先端部には、連結リ
ンク２３の両端部がそれぞれピン２４，２５によって回
動可能に連結されている。従って、前記グリップ開閉シ
リンダー１の伸長作動により移動筒１６が前進すること
で、図１の上半部に示されているようにグリップ２が閉
じられ、また前記開閉シリンダー１の短縮作動により前
記移動筒１６が後退することで、図１の下半部に示され
ているようにグリップ２が開かれる。前記ビス把持部２
ａの対向面には、図５の断面図に示されているように対
称状をなすＶ字溝２ｂがそれぞれ形成されている。この
Ｖ字溝２ｂは、ビス５の軸部をその軸端が露出するよう
にして把持可能である。

【００１２】前記ビス締め装置の作動について説明す
る。なお図２にビス保持状態が断面図で示され、図３に
ビス締付状態が断面図で示されている他、図４にビス締
め装置の作動手順が略体説明図で示されている。まずビ
ス締め装置は、グリップ開閉シリンダー１の伸長作動に
よってグリップ２が閉じている。また図４の（ａ）に示
されているように、ビット４がスプリング３の付勢力に
よってグリップ２のビス把持部２ａの間を貫通した状態
にある。またビス５は、ビスマガジン２７に対し多数植
え付けられているものとする。

【００１３】この状態から、ビスマガジン２７のビス５
を取るには、産業用ロボットの作動によってハンドが移
動させられ、図４の（ａ）に示されているようにビット
４が当該ビス５とほぼ同一軸線をなすようにして、その
ビット４の係合部４ａがビス５の頭部に押し当てられ
る。このときナットランナー８の駆動によって、回転軸
１０および回転力伝達部１２とともにビット４が低速回
転させられ、その回転を利用してビット４の係合部４ａ
がビス５の十字溝に係合される。なおその後、ナットラ
ンナー８の駆動が停止される。またビス５にビット４が
係合してからナットランナー８の駆動が停止されるまで
の間、ビス５はビット４とともにビスマガジン２７上を
空転する。さらに前記ハンドの移動によって、ナットラ
ンナー８がスプリング３の弾性に抗してビスマガジン２
７に向けて押し付けられることで、ビット４がビス５の
反力で押さえられ、前記スプリング３が圧縮させられ
る。これとともに、グリップ開閉シリンダー１の短縮作
動によってグリップ２が開かれる。そして、ビス把持部
２ａがビス５の軸部に対応したところで、前記シリンダ
ー１の伸長作動によってグリップ２が閉じられる。これ
によって、そのグリップ２のビス把持部２ａにて前記ビ
ス５の軸部が把持される（図４の（ｂ）参照）。

【００１４】その後、前記ハンドの移動によって、前記
ナットランナー８がビスマガジン２７から後退され、ビ
ス５がビスマガジン２７から抜き出された後、所望の締
付部位へと移動される。このとき、ビス５は図２に示さ
れているように前記グリップ２により把持されるととも
に、そのビス５の頭部に前記スプリング３の付勢力によ
ってビット４が押し付けられる。従ってビス５はグリッ
プ２による把持とスプリング３による付勢との協動によ
って安定よく保持される。このため前記ハンドが多方
向、例えば６方向（前後、左右、上下、ピッチング、ヨ
ーイング、ローリング）に多様に移動しても、前記ビス
５が垂れ下がったり、落下したりすることがない。

【００１５】また前記ハンドの移動によって、図４の
（ｃ）に示されているように締付部位においてビット先
端のビス５が締付物２９の締付穴２９ａとほぼ同一軸線
をなすようにして、その締付穴２９ａにビス５の軸端が
押し当てられる。そしてグリップ開閉シリンダー１の短
縮作動によってグリップ２が開かれることで、前記ビス
５の把持が開放される。さらに、ナットランナー８の駆
動によって回転軸１０および回転力伝達部１２とともに
ビット４が回転させられることで、前記ビス５が締付穴
２９ａに締め付けられる（図３、及び図４の（ｄ）参
照）。

【００１６】このとき、前記締付穴２９ａと前記回転力
伝達部１２との間に、図４の（ｄ）に符号Ｘで示される
ような位置ずれ（芯ずれ）があったとしても、前記自在
継手６によってビット４が傾いた状態で回転力を伝達す
ることができ、このため前記位置ずれを吸収しながらビ
スの締め付けが確実に行える。なおビス締付後は、ナッ
トランナー８の駆動が停止されるとともに、前記グリッ
プ開閉シリンダー１の伸長作動によってグリップ２が閉
じられた後、次のビス締めのために前記ハンドが移動す
る。このようにしてビス締め作業が繰り返される。

【００１７】前記ビス締め装置によると、ビス５をグリ
ップ２による把持とスプリング３による付勢との協動に
よって安定よく保持することができるので、ビス５の向
きにかかわらず適正な締め付けを実施でき、よって産業
用ロボットに適応することができる。また前記自在継手
６によって締付穴２９ａと回転力伝達部１２と間の位置
ずれを吸収しながらビス５の締め付けが行えるので、信
頼性の高いロボットシステムを確立できるとともに、ロ
ボットシステムによるアプリケーションが広げられる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が得ら
れる。請求項１のビス締め装置においては、ビスをグリ
ップによる把持とスプリングによる付勢との協動によっ
て安定よく保持することができるので、ビスの向きにか
かわらず適正な締め付けを実施でき、よって産業用ロボ
ットに適応することができる。なお本装置は産業用ロボ
ットに限らず、他の組付装置に採用しても差し支えな
い。請求項２のビス締め装置においては、締付穴に対す
る回転力伝達部の位置ずれを吸収することができ、その
位置ずれ時にあっても適正な締め付けが行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】ビス締め装置の断面図である。

【図２】ビス保持状態を示す断面図である。

【図３】ビス締付状態を示す断面図である。

【図４】ビス締め装置の作動手順を示す略体説明図であ
る。

【図５】グリップのビス把持部の断面図である。

【符号の説明】

２グリップ３スプリング４ビット（締付部）５ビス６自在継手８ナットランナー（回転駆動部）１０回転軸１２回転力伝達部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者植松偉人愛知県刈谷市一里山町金山100番地トヨタ車体株式会社内 (72)発明者広瀬信一愛知県刈谷市一里山町金山100番地トヨタ車体株式会社内 (72)発明者滝正弘愛知県刈谷市一里山町金山100番地トヨタ車体株式会社内 (72)発明者安食治美愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者鈴木忠則山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番地フアナツク株式会社商品開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転駆動部によって回転させられる回転
軸と、前記回転軸にその軸方向に関し伸縮自在に支持さ
れかつスプリングによって伸び方向に付勢された回転力
伝達部と、前記回転力伝達部に設けられかつビスの頭部
と係合する係合部を先端部にもつ締付部と、前記スプリ
ングの圧縮状態で前記締付部に係合したビスの軸部を把
持可能なグリップとを備えているビス締め装置。
【請求項２】前記回転力伝達部と締付部との間に自在
継手が介在されている請求項１記載のビス締め装置。