JP2005088168A - ネジ締め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ビットの交換を機械的に行うことができるネジ締め装置を提供する。
【解決手段】ビットチェンジャーとビットチェンジャー架台２とからなり、ビットチェンジャーは、ビットチェンジャー本体と、ビット４とからなり、さらに、ビットチェンジャー本体は、ロボットのアームの先端の手首部５に取り付けられた装置支持体６と、装置支持体６に取り付けられたビット支持体１０を有し、さらにビットチェンジャー架台２は、ビット収納穴２６と突出部２７を設けて構成する。
【選択図】図７

Description

本発明は、着脱式のビットを有するネジ締め装置に関するものである。

たとえば組立用の産業ロボットにおいては、アーム先端の手首部にネジ締め装置を取り付けて、部品の組み立て等を行っている（例えば、特許文献１）。ネジ締め装置は、ビットを交換できるようになっており、作業者がネジの種類に応じてビットを交換している。
特開平６−７１５２７号公報

しかしながら、このような従来技術においては、ビットの交換を人手に頼っているため、組立作業の効率が悪いばかりでなく、交換の際にビットを間違えるおそれがあるという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ビットの交換を機械的に行うことができるネジ締め装置を提供することを目的とするものである。

上記問題を解決するため、本発明のネジ締め装置は、つぎのように構成したものである。
すなわち、本発明のネジ締め装置は、ビットチェンジャーとビットチェンジャー架台とからなり、前記ビットチェンジャーは、ビットチェンジャー本体と、ビットとからなり、さらに、前記ビットチェンジャー本体は、ロボットのアームの先端の手首部に取り付けられるとともに、前記手首部に取り付けられた装置支持体と、前記装置支持体に取り付けられた駆動モータと、前記駆動モータの出力軸と、前記装置支持体６に取り付けられたビット支持体と、円筒形状をしているビット支持体の固定部と、前記ビット支持体の固定部の内周面に取り付けられた軸受と、前記出力軸に連結されるとともに、前記軸受を介して回転自在に支持されたビット支持体の回転部と、前記回転部の先端に上下動可能に取り付けられ、かつ、下端部の外周部につば部を設けるとともに、内周部にビットロック用の複数個のボールを有している円筒状のコマとからなり前記ビットは、上端部分の外周面に、前記コマ１４の複数個のボールに対応するように凹部を形成するとともに、中ごろあたりにつば部を形成しており、前記ビットチェンジャー架台は、前記ビットのつば部の外径よりも小さな寸法で、かつ長穴形状の複数個のビット収納穴を有するとともに、ビット収納穴の一方側の両側に、前記コマのつば部と対応する突出部を設けて構成している。

本発明のネジ締め装置によれば、次のような効果がある。
(1)ビットの交換を機械的に行うことができ、したがって組立作業の効率を向上するこ とができるとともに、確実に適切なビットに交換できるので作業の信頼性も向上する 。
(2)ビットの凹部がえくぼ状をしているので、ボールがスムーズに出入りしやすく、ま た傷がつきにくい。
(3)ボールが軸方向に複数個配置されているもで、ビットの安定がよい。

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

図１は本発明の実施例におけるビットチェンジャーを示す側断面図である。図２はビットチェンジャーの拡大断面図である。図３はビットチェンジャー架台を示す図で、（ａ）は平面図（わかりやすいようにビットは省略している）、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。図４〜図７は、ビットの交換を説明する断面図である。
図１ないし図３に示すように、本発明のネジ締め装置は、ビットチェンジャー１とビットチェンジャー架台２とからなっている。
また、ビットチェンジャー１はビットチェンジャー本体３と、ビット４とからなっている。
前記ビットチェンジャー本体３は、ロボットのアームの先端の手首部５に取り付けられており、次のような構成になっている。
図１および図２において、６は前記手首部５に取り付けられた断面Ｌ字状の装置支持体、７は前記装置支持体に取り付けられた駆動モータ、８は前記駆動モータの出力軸、１０は前記装置支持体６に取り付けられたビット支持体、１１はビット支持体の固定部で円筒形状をしている。１２は前記ビット支持体１０の固定部１１の内周面に取り付けられた軸受、１３は前記出力軸８に連結されるとともに、前記軸受１２を介して回転自在に支持されたビット支持体の回転部である。
前記ビット支持体の回転部１３は次のような構成をしている。
前記駆動モータ７の出力軸８に、カップ状の軸９を連結するとともに、この軸９のほぼ中央部に周方向に例えば４個所ボール収納穴１４を設け、これらのボール収納穴１４に軸方向に複数個、例えば２個ずつボール１５を収納している。１６は前記軸９の先端部の外周面に取付けられたトメワである。１７は前記軸９の外周面に上下動可能に取付けられた円筒状のコマである。前記コマ１７は、下端部の外周部につば部１８を設けるとともに、先端部の内周面にボール係合凹部１９を設けている。２０は第１のコイルバネで、前記コマ１７を押圧するように前記軸９の外周部とコマ１７の内周部との間に取付けられている。２１はカラーで、ショルダーボルト２２によって前記軸９の内部に取付けられている。２３は第２のコイルバネで、前記カラー２１を押圧するように前記軸９とカラー２１との間に取付けられている。
また、各ビット４ａ，４ｂ，４ｃは、上端部分の外周面に、前記軸９の複数個のボール１５に対応するように、複数個のえくぼ状の凹部２４を形成するとともに、中ごろあたりにつば部２５を形成している。
前記ビット４は、図３（ｂ）に示すように、ネジの大きさや種類に応じた数だけ用意され、ビットチェンジャー架台２に収納されている。本実施例においては、第１ビット４ａ、第２ビット４ｂ、および第３ビット４ｃの３種類のビットが用意されている。前記ビットチェンジャー架台２は、前記ビット４のつば部２５の外径よりも小さな寸法で、かつ長穴形状の複数個のビット収納穴２６を有するとともに、ビット収納穴２６の一方側の両側に、前記コマ１７のつば部１８と対応する突出部２７を設けて構成している。前記ビット収納穴２６の前記突出部２７の傍らの部分がビットの脱ポイントになり、その反対側、つまりビット収納穴２６の前記突出部２７のない部分がビットの装着ポイントになる。
このような構成のネジ締め装置におけるビット支持体１０の回転部１３へのビット４の着脱を以下に説明する。
図３（ｃ）に示すように、前記ビットチェンジャー架台２には、ビット収納穴２６の装着ポイントに、第１ビット４ａ、第２ビット４ｂ、および第３ビット４ｃを、凹部２４（図示していない）が所定の位置になるようにして収納している。ビットの交換は、第１ビット４ａから第２ビット４ｂへ、さらに第３ビット４ｃへと順番になされていく。
ビット支持体１０の回転部１３への第１ビット４ａの取付けは、次のようにして行う。
まず、図４に示すように、ロボットの手首部５等を動かしてビット支持体１０の回転部１３の中心を、ビットチェンジャー架台２のビット収納穴２６の装着ポイントに収納されている第１ビット４ａの中心に合わせる。
次に、この状態からロボットの手首部５等を動かしてビット支持体１０の回転部１３を下降させる。
ビット支持体１０の回転部１３が下降すると、図５に示すように、第１ビット４ａの上端部が軸９の内部に入っていきカラー２１と当接する。なおも、ビット支持体１０の回転部１３が下降すると、第１ビット４ａの上端部がカラー２１を、第２のコイルバネ２３に抗して押し上げる。カラー２１はショルダーボルト２２に沿って上がり、ボール１５がフリーになる。ボール１５がフリーになると、第１のコイルバネ２０で押されたコマ１７が、ボール係合凹部１９からボール１５を内側に押し出すようにして下がる。ボール１５には内向きの力が加えられ、コマ１７は、先端部がトメワ１６に当接して止まる。内向きの力が加えられたボール１５は、第１ビット４ａの凹部２４に入り込み、第１ビット４ａを軸９にクランプする。この際、第１ビット４ａの凹部２４はえくぼ状をしているので、コマ１７のボール１５が入り込むことによって、第１ビット４ａは、ビット支持体１０の回転部１３の軸９に上下方向のみでなく、周方向にも固定される。つまり、回り止めも施されることになる。
第１ビット４ａが軸９にクランプされると、図６に示すように、ロボットは手首部５を上昇させ、ネジ締め作業場所へと移動させネジ締め作業を行う。
所定のネジ締め作業が終わり、第１ビット４ａを第２ビット４ｂに交換する場合は、次のようにして行う。
まず、ロボットの手首部５等を動かして、ビット支持体１０の軸９にクランプされている第１ビット４ａの回転中心を、ビットチェンジャー架台２のビット収納穴２６の脱ポイントの中心に合わせる。
次に、この状態からロボットの手首部５等を動かしてビット支持体１０の回転部１３とともに第１ビット４ａを下降させる。
第１ビット４ａがビット支持体１０の回転部１３とともに下降すると、図７に示すように、コマ１７のつば部１８が、ビットチェンジャー架台２の突出部２７の上面に当接する。なおも、ビット支持体１０の回転部１３が下降すると、コマ１７が第１のコイルバネ２０に抗して、軸９の外周面上を上がっていく。コマ１７が上がっていくとボール係合凹部１９がボール１５のすぐ横まで位置することになり、このときボール１５はフリーの状態となる。ボール１５がフリーの状態になると、ボール１５が第１ビット４ａの凹部２４から抜け、軸９と第１ビット４ａのクランプがはずれる。クランプがはずれると、第２のコイルバネ２３によって、第１ビット４ａがカラー２１とともに押し下げられる。カラー２１は、コマ１７のボール係合凹部１９の位置で止まり、ボール１５がコマ１７を押してコマ１７の位置が保持される。このとき、第１ビット４ａの上部はまだ軸９の内部に納まっており、この状態で、ロボットの手首部５を水平移動させて、第１ビット４ａをビットチェンジャー架台２の脱ポイントから装着ポイントへ移す。第１ビット４ａが、ビット収納穴２６の装着ポイントにきちんと納まると、ロボットの手首部５等を上昇させてビット支持体１０の軸９から第１ビット４ａを完全に抜き取る。そして、図４に示す状態に復帰し、再びロボットの手首部５等を動かしてビット支持体１０の回転部１３の中心を、ビットチェンジャー架台２のビット収納穴２６の装着ポイントに収納されている第２ビット４ｂの中心に合わせ前述したビットの着脱動作を繰り返していく。
このように、ビットの交換は機械的に行なわれるので、組立作業の効率は大きく向上する。また、ビットも確実に適切なものに交換できるので作業の信頼性も向上する。

本発明の実施例におけるビットチェンジャーを示す側断面図である。 図１におけるビットチェンジャーの拡大断面図である。 ビットチェンジャー架台を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 第１ビットの装着にはいる状態を示す断面図である。 第１ビットをビット支持体の回転部にクランプした状態を示す断面図である。 第１ビットをビット支持体の回転部にクランプした状態でビットチェンジャー架台から取り出した状態を示す断面図である。 第１ビットのビット支持体の回転部に対するクランプを解除した状態を示す断面図である。

符号の説明

１ ビットチェンジャー
２ ビットチェンジャー架台
３ ビットチェンジャー本体
４ ビット
４ａ 第１ビット
４ｂ 第２ビット
４ｃ 第３ビット
５ 手首部
６ 装置支持体
７ 駆動モータ
８ 駆動モータの出力軸
９ 軸
１０ ビット支持体
１１ ビット支持体の固定部
１２ 軸受
１３ ビット支持体の回転部
１４ ボール収納穴
１５ ボール
１６ トメワ
１７ コマ
１８ コマのつば部
１９ ボール係合凹部
２０ 第１のコイルバネ
２１ カラー
２２ ショルダーボルト
２３ 第２のコイルバネ
２４ ビットの凹部
２５ ビットのつば部
２６ ビット収納穴
２７ 突出部

Claims (4)

1. 先端部に着脱可能なビットを有するネジ締め装置において、
   ビットチェンジャーとビットチェンジャー架台とからなり、
   前記ビットチェンジャーは、ビットチェンジャー本体と、ビットとからなり、
   さらに、前記ビットチェンジャー本体は、ロボットのアームの先端の手首部に取り付けられるとともに、前記手首部に取り付けられた装置支持体と、前記装置支持体に取り付けられた駆動モータと、前記駆動モータの出力軸と、前記装置支持体に取り付けられたビット支持体と、円筒形状をしているビット支持体の固定部と、前記ビット支持体の固定部の内周面に取り付けられた軸受と、前記出力軸に連結されるとともに、前記軸受を介して回転自在に支持されたビット支持体の回転部と、前記回転部の先端に上下動可能に取り付けられ、かつ、下端部の外周部につば部を設けるとともに、内周部にビットロック用の複数個のボールを有している円筒状のコマとからなり
   前記ビットは、上端部分の外周面に、前記コマの複数個のボールに対応するように凹部を形成するとともに、中ごろあたりにつば部を形成しており、
   前記ビットチェンジャー架台は、前記ビットのつば部の外径よりも小さな寸法で、かつ長穴形状の複数個のビット収納穴を有するとともに、ビット収納穴の一方側の両側に、前記コマのつば部と対応する突出部を設けている、
   ことを特徴とするネジ締め装置。
2. 前記装置支持体が断面Ｌ字状をしていることを特徴とする請求項１記載のネジ締め装置。
3. 前記ビットの凹部がえくぼ状をしていることを特徴とする請求項１または２に記載のネジ締め装置。
4. 前記ボールが軸方向に複数個配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載のネジ締め装置。
   
   
   

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