特許 6568394 ナットランナシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6568394

(24)【登録日】2019年8月9日

(45)【発行日】2019年8月28日

(54)【発明の名称】ナットランナシステム

(51)【国際特許分類】

   B23P 19/06 20060101AFI20190819BHJP

【ＦＩ】

   B23P19/06 Q

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-96180(P2015-96180)

(22)【出願日】2015年5月11日

(65)【公開番号】特開2016-209960(P2016-209960A)

(43)【公開日】2016年12月15日

【審査請求日】2018年4月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山根 秀士

(72)【発明者】

【氏名】竹林 潤

(72)【発明者】

【氏名】倉岡 修平

(72)【発明者】

【氏名】水本 裕之

【審査官】 羽月 竜治

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１３９３７５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０４−１８３５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３６０７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１３７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１７３６２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｐ １９／００−２１／００

Ｂ２３Ｑ １１／００−１３／００

Ｂ２５Ｂ ２３／００−２３／１８

Ｂ２５Ｈ １／００− ５／００

Ｂ２５Ｊ １／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端に締め付け軸を有し他端に結合部を有する複数のビットを保持する保持台と、
ロボットアームの手首部に連結される支持体、前記支持体に支持された回転軸、および前記回転軸に連結された、前記複数のビットのうちの１つが装着されるビットチェンジャ、を含む、ナットランナ本体と、を備え、
前記複数のビットのそれぞれの前記結合部は、前記締め付け軸と同軸上に係合穴を有し、前記係合穴の内周面には、周方向に連続する環状突起が設けられており、
前記ビットチェンジャは、前記係合穴に挿入される係合軸、および前記係合軸に設けられた作動片であって、前記環状突起の内周縁よりも径方向外側に張り出す係合位置と前記環状突起の内周縁よりも径方向内側に後退する後退位置との間で移動する作動片、を有するアクチュエータを含み、
前記回転軸の前記ビットチェンジャと反対側の端部には、ストッパ部材が固定されており、
前記ナットランナ本体は、前記回転軸と回転不能に嵌合し、かつ、前記回転軸を軸方向に摺動可能に支持するガイドと、前記ガイドに固定された従動ギアと、前記従動ギアと噛み合う駆動ギアと、前記回転軸を前記ビットチェンジャに向かって付勢するスプリングと、前記支持体に固定され、かつ、前記回転軸に挿通されたスリーブと、前記スリーブに軸受を介して回転可能に支持された、前記ストッパ部材と当接するカラーを含む、ナットランナシステム。

【請求項2】

前記アクチュエータは、流体圧によって駆動されるものであり、
前記回転軸は、管状であり、前記回転軸内に、前記アクチュエータへ流体圧を供給するチューブが配索されている、請求項１に記載のナットランナシステム。

【請求項3】

前記アクチュエータは、前記チューブを通じて前記アクチュエータへ流体圧が供給されないときは前記作動片を前記係合位置に維持し、前記チューブを通じて前記アクチュエータへ流体圧が供給されたときに前記作動片を前記後退位置に移動するように構成されている、請求項２に記載のナットランナシステム。

【請求項4】

前記複数のビットのそれぞれの前記結合部は、前記係合穴と平行な回り止め穴を有し、
前記ビットチェンジャは、前記回り止め穴に挿入される回り止めピンを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のナットランナシステム。

【請求項5】

前記保持台は、前記複数のビットが挿入される保持穴を有していて、前記複数のビットの前記結合部が載置されるように構成されており、
前記複数のビットの結合部は円盤状をなしており、これらの結合部の外周面には、互いに異なる位置に少なくとも２つの位置決め溝がそれぞれ設けられており、
前記保持台には、前記複数のビットのそれぞれに対して、前記少なくとも２つの位置決め溝に嵌り合う少なくとも２つの位置決めピンが設けられている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のナットランナシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ネジの締め付け用のナットランナシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば各種装置の自動組み立てラインでは、ロボットを用いたネジの締め付けが行われている。例えば、特許文献１には、ロボットアームの手首部に取り付けられるナットランナ本体に、複数のビットのうちの１つを機械的に装備させることができるナットランナシステムが開示されている。

【0003】

より詳しくは、特許文献１に開示されたナットランナシステムでは、図１０に示すように、ナットランナ本体１００が、保持台１７０（図１１参照）に保持された複数のビット１６０のうちの１つが装着されるビットチェンジャ１１０を含む。

【0004】

ビットチェンジャ１１０は、中空軸１２０と、中空軸１２０の内側に配置された内側摺動部材１３０と中空軸１２０の外側に配置された外側摺動部材１４０を含む。中空軸１２０には、適所に複数の切欠き１２１が設けられており、これらの切欠き１２１内にボール１５０が配置されている。また、外側摺動部材１４０には、ボール１５０が嵌まり込む凹部１４１が設けられている。

【0005】

一方、各ビット１６０の上部には、径方向外向きに開口する凹部１６１が設けられている。ビット１６０の上部がビットチェンジャ１１０の中空軸１２０内に挿入されると、内側摺動部材１３０がビット１６０に押されて上方に移動する。そうすると、ボール１５０が凹部１６１に嵌まり込み、外側摺動部材１４０が下方に移動する。これにより、ビットチェンジャ１１０へのビット１６０の装着が行われる。

【0006】

ビット１６０をビットチェンジャ１１０から取り外すには、外側摺動部材１４０を上方に移動する。そうすると、ボール１５０が外側摺動部材１４０の凹部１４１に嵌まり込み、ビット１６０が中空軸１２０内から抜け出し可能となる。図１１に示すように、保持台１７０には、外側摺動部材１４０を上方に移動させるための突起１７１が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００５−８８１６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に開示されたナットランナシステムでは、図１１に示すように、保持台１７０の突起１７１がない位置がビット１６０の装着位置Ｐ１であり、突起１７１がある位置がビット１６０の取り外し位置Ｐ２である。従って、同一のビット１６０を繰り返し使用するためには、ビット１６０をビットチェンジャ１１０から取り外す際に、ロボットによってビット１６０を中空軸１２０内に抜け出し可能な状態に維持したまま取り外し位置Ｐ２から装着位置Ｐ１まで移動する必要がある。

【0009】

そこで、本発明は、保持台上の同じ位置でビットを装着および取り外しすることができるナットランナシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記課題を解決するために、本発明のナットランナシステムは、一端に締め付け軸を有し他端に結合部を有する複数のビットを保持する保持台と、ロボットアームの手首部に連結される支持体、前記支持体に支持された回転軸、および前記回転軸に連結された、前記複数のビットのうちの１つが装着されるビットチェンジャ、を含む、ナットランナ本体と、を備え、前記複数のビットのそれぞれの前記結合部は、前記締め付け軸と同軸上に係合穴を有し、前記係合穴の内周面には、周方向に連続する環状突起が設けられており、前記ビットチェンジャは、前記係合穴に挿入される係合軸、および前記係合軸に設けられた作動片であって、前記環状突起の内周縁よりも径方向外側に張り出す係合位置と前記環状突起の内周縁よりも径方向内側に後退する後退位置との間で移動する作動片、を有するアクチュエータを含む、ことを特徴とする。

【0011】

上記の構成によれば、ビットチェンジャに含まれるアクチュエータの係合軸をビットの係合穴内に挿入した状態で、作動片を径方向外側に移動させれば、ビットチェンジャにビットを装着することができる。一方、作動片を径方向内側に移動させれば、ビットチェンジャからビットを取り外すことができる。従って、ビットを保持台上の同じ位置で装着および取り外しすることができる。

【0012】

前記アクチュエータは、流体圧によって駆動されるものであり、前記回転軸は、管状であり、前記回転軸内に、前記アクチュエータへ流体圧を供給するチューブが配索されていてもよい。この構成によれば、流体圧によって駆動されるアクチュエータ用のチューブを、ビットチェンジャの近傍では管状の回転軸内に隠すことができる。

【0013】

前記アクチュエータは、前記チューブを通じて前記アクチュエータへ流体圧が供給されないときは前記作動片を前記係合位置に維持し、前記チューブを通じて前記アクチュエータへ流体圧が供給されたときに前記作動片を前記後退位置に移動するように構成されていてもよい。この構成によれば、停電などによってアクチュエータへ流体圧が供給されなくなったとしても、ビットチェンジャからのビットの落下を防止することができる。

【0014】

前記ナットランナ本体は、前記回転軸と回転不能に嵌合し、かつ、前記回転軸を軸方向に摺動可能に支持するガイドと、前記ガイドに固定された従動ギアと、前記従動ギアと噛み合う駆動ギアと、前記回転軸を前記ビットチェンジャに向かって付勢するスプリングを含んでもよい。この構成によれば、ビットの締め付け軸が締め付け対象ネジに過度に強い力で押し付けられることを防止することができる。

【0015】

例えば、前記回転軸の前記ビットチェンジャと反対側の端部には、ストッパ部材が固定されており、前記ナットランナ本体は、前記支持体に固定され、かつ、前記回転軸に挿通されたスリーブと、前記スリーブに軸受を介して回転可能に支持された、前記ストッパ部材と当接するカラーを含んでもよい。

【0016】

前記複数のビットのそれぞれの前記結合部は、前記係合穴と平行な回り止め穴を有し、前記ビットチェンジャは、前記回り止め穴に挿入される回り止めピンを有してもよい。この構成によれば、ビットチェンジャおよびビットの結合部をフラットな面で互いに接触する単純な形状とすることができる。

【0017】

前記保持台は、前記複数のビットが挿入される保持穴を有していて、前記複数のビットの前記結合部が載置されるように構成されており、前記複数のビットの結合部は円盤状をなしており、これらの結合部の外周面には、互いに異なる位置に少なくとも２つの位置決め溝がそれぞれ設けられており、前記保持台には、前記複数のビットのそれぞれに対して、前記少なくとも２つの位置決め溝に嵌り合う少なくとも２つの位置決めピンが設けられていてもよい。この構成によれば、作業者による保持穴へのビットの入れ間違いを防止することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、保持台上の同じ位置でビットを装着および取り外しすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係るナットランナシステムにおけるナットランナ本体の側面図および保持台の断面図である。

【図2】ナットランナ本体の平面図である。

【図3】図２のIII−III線に沿った断面図である。

【図4】回転軸の上部付近の断面図である。

【図5】ビットチェンジャの断面図である。

【図6】ビットチェンジャの下面図である。

【図7】図６のVII−VII線に沿った断面図である。

【図8】保持台の平面図である。

【図9】図８のIX−IX線に沿った断面図である。

【図10】従来のナットランナシステムの一部の拡大図である。

【図11】従来のナットランナシステムにおける保持台の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１に、本発明の一実施形態に係るナットランナシステム１を示す。このナットランナシステム１は、ネジ（例えば、六角穴付ボルト）の締め付け用のものであり、複数のビット５を保持する保持台６と、ナットランナ本体１１を含む。なお、図１では、作図の便宜上、保持台６をロボットアームの手首部１０の真下に描いているが、保持台６の正確な位置は、後述するビットチェンジャ４の下方である。

【0021】

ナットランナ本体１１は、ロボットアームの手首部１０に連結される支持体２と、支持体２に支持された、上下方向に延びる回転軸３と、回転軸３に連結されたビットチェンジャ４を含む。ビットチェンジャ４には、複数のビット５のうちの１つが装着される。

【0022】

図１〜図３に示すように、支持体２は、水平面と平行な略長方形状の天板２１と、天板２１の一端側（図１および図２では右側）の上面に固定された、ロボットアームの手首部１０との連結用の台座２２と、天板２１の他端側の下面に固定されたハウジング２３を含む。回転軸３は、ハウジング２３および天板２１を貫通している。

【0023】

天板２１には、回転軸３を回転させるモータ１２が、減速機１３を介して取り付けられている。減速機１３の出力軸１４はハウジング２３内に位置しており、この出力軸１４には駆動ギア１５が固定されている。

【0024】

本実施形態では、回転軸３が支持体２に対して軸方向に移動可能に構成されている。具体的には、ハウジング２３内に、回転軸３と回転不能に嵌合し、かつ、回転軸３を軸方向に摺動可能に支持するガイド３１が配置されている。回転軸３およびガイド３１は、例えばボールスプラインである。

【0025】

ガイド３１の上方には、上述した駆動ギア１５と噛み合う従動ギア１６が配置されている。従動ギア１６は、ガイド３１を収容する筒状の固定部材３２と共にガイド３１を挟み込むことによって、ガイド３１に固定されている。固定部材３２は、一対の軸受３３を介してハウジング２３に回転可能に支持されている。

【0026】

さらに、本実施形態では、回転軸３が、モータ１２の脇に配置されたスプリング８５によってビットチェンジャ４に向かって付勢されている。図４に示すように、回転軸３のビットチェンジャ４と反対側の端部には、ストッパ部材７５が固定されている。このストッパ部材７５の上部は、一対の軸受８１を介して筒状部材８２に回転可能に支持されている。筒状部材８２の上端部には、スプリング受け板８３が固定されており、このスプリング受け板８３には、スプリング８５をガイドする突起８４が設けられている。一方、スプリング８５の上方には、スプリング受け板８６が配置されている。このスプリング受け板８６は、４本の支柱８７によって天板２１に固定されている。なお、図示は省略するが、スプリング受け板８６にも、スプリング８５をガイドする突起が設けられている。

【0027】

ストッパ部材７５は、通常は、スプリング８５の付勢力によって、支持体２の天板２１との相対位置が不変のカラー７４と当接する。天板２１には、回転軸３に挿通されたスリーブ７１が固定されている。このスリーブ７１には、当該スリーブの外周縁部から上方に延びる筒状部材７２が固定されている。そして、筒状部材７２とカラー７４の間に軸受７３が配置されている。換言すれば、カラー７４は、スリーブ７１に軸受７３および筒状部材７２を介して回転可能に支持されている。

【0028】

上述したビットチェンジャ４は、図５および図６に示すように、上下方向に延びる円柱状のビットチェンジャ本体４１と、このビットチェンジャ本体４１の下面に取り付けられたアクチュエータ９を含む。ビットチェンジャ本体４１の上面には、回転軸３の下部が挿入される凹部４６が設けられている。

【0029】

アクチュエータ９は、ビットチェンジャ本体４１に埋め込まれる本体部９１と、本体部９１から下方に突出する係合軸９２と、係合軸９２に設けられた複数（図例では３つであるが、２つまたは４つ以上であってもよい）の作動片９３を有する。本実施形態では、アクチュエータ９が流体圧（空圧であってもよいし油圧であってもよい）によって駆動されるものである。このため、回転軸３が管状であり、回転軸３内に、アクチュエータ９へ流体圧を供給するチューブ３５が配索されている。

【0030】

ビットチェンジャ本体４１には、アクチュエータ９から凹部４６の底面に至るように、上記の流体圧を持つ作動流体用の流路４２が形成されており、流路４２の上端には継手４３が設けられている。この継手４３に、チューブ３５の下端が接続されている。

【0031】

図４に示すように、ストッパ部材７５にも、作動流体用の流路７６が当該ストッパ部材７５の中心線上に形成されており、流路７６の下端および上端には継手７７，７８がそれぞれ設けられている。チューブ３５の上端は、下側の継手７７に接続され、上側の継手７８には、筒状部材８２を貫通する図略のチューブが接続されている。

【0032】

図５および図６に戻って、本実施形態では、作動片９３がボールである。ただし、アクチュエータ９は、リング状の作動片を１つだけ有していてもよい。

【0033】

作動片９３は、係合軸９２内に収まる後退位置と係合軸９２から突出する係合位置との間で径方向に移動する。本実施形態では、アクチュエータ９が、チューブ３５を通じて当該アクチュエータ９へ流体圧が供給されないときは作動片９３を係合位置に維持し、チューブ３５を通じて当該アクチュエータ９へ流体圧が供給されたときに作動片９３を後退位置に移動するように構成されている。

【0034】

具体的には、図７に示すように、本体部９１および係合軸９２は中空であり、本体部９１および係合軸９２の内部には受圧部材９４が配置されている。受圧部材９４は、作動片９３を係合位置に維持するための先端部９４ａと、作動片９３を後退位置に移動させるための凹部９４ｂを有する。受圧部材９４は、通常時はスプリング９５によってピットチェンジャ本体４１に押し付けられ、これにより先端部９４ａが作動片９３と当接する。一方、流路４２を通じて受圧部材９４の背面に流体圧が作用すると、受圧部材９４が上昇し、作動片９３が凹部９４ｂに嵌まり込む。

【0035】

上述した各ビット５は、図１に示すように、一端（下端）に締め付け軸５１を有し、他端（上端）に結合部５２を有し、中央に本体部５８を有している。本実施形態では、図８および図９に示すように、結合部５２が本体部５８よりも大径の円盤状である。

【0036】

上述した保持台６には、複数のビット５が挿入される保持穴６１が設けられている。保持穴６１の直径は、結合部５２の直径よりも小さい。このため、保持台６には、複数のビット５の結合部５２が載置される。

【0037】

複数のビット５の結合部５２の外周面には、互いに異なる位置に少なくとも２つ（図例では３つ）の位置決め溝５６がそれぞれ設けられている。一方、保持台６には、各ビット５に対して、位置決め溝５６に嵌り合う少なくとも２つ（図例では３つ）の位置決めピン６２が設けられている。このため、作業者による保持穴６１へのビット５の入れ間違いを防止することができる。なお、隣り合うビット５では、位置決めピン６２が共有されているため、位置決めピン６２の総数は９個ではなく７個である。

【0038】

各ビット５の結合部５２には、締め付け軸５１と同軸上に係合穴５３が設けられている。係合穴５３の内周面には、周方向に連続する環状突起５４が設けられている。係合穴５３には、上述したアクチュエータ９の係合軸９２が挿入される。また、作動片９３に関する上述した係合位置とは、作動片９３が環状突起５４の内周縁よりも径方向外側に張り出す位置であり、上述した後退位置とは、作動片９３が環状突起５４の内周縁よりも径方向内側に後退する位置である。

【0039】

さらに、各ビット５の結合部５２には、係合穴５３と平行な２つの回り止め穴５５が設けられている。ただし、回り止め穴５５は、１つだけ設けられていてもよい。一方、図５および図６に示すように、ビットチェンジャ本体４１の下面には、回り止め穴５５に挿入される２つの回り止めピン４５が設けられている。

【0040】

なお、図９に示すように、各ビット５の結合部５２には、ネジ軸５７が一体的に形成されており、このネジ軸５７に本体部５８が螺合している。さらに、ネジ軸５７には、本体部５８を固定する固定ナット５９が螺合している。

【0041】

本実施形態の構成によれば、ビットチェンジャ４に含まれるアクチュエータ９の係合軸９２をビット５の係合穴５３内に挿入した状態で、作動片９３を径方向外側に移動させれば、ビットチェンジャ４にビット５を装着することができる。一方、作動片９３を径方向内側に移動させれば、ビットチェンジャ４からビット５を取り外すことができる。従って、ビット５を保持台６上の同じ位置で装着および取り外しすることができる。

【0042】

また、本実施形態では、チューブ３５が管状の回転軸３内に配索されているので、流体圧によって駆動されるアクチュエータ９用のチューブ３５を、ビットチェンジャ４の近傍では回転軸３内に隠すことができる。

【0043】

さらに、本実施形態では、アクチュエータ９に流体圧が供給されたときに作動片９３が係合位置から後退位置に移動するので、停電などによってアクチュエータ９へ流体圧が供給されなくなったとしても、ビットチェンジャ４からのビット５の落下を防止することができる。

【0044】

また、本実施形態では、軸方向に移動可能な回転軸３がビットチェンジャ４に向かって付勢されているので、ビット５の締め付け軸５１が締め付け対象ネジに過度に強い力で押し付けられることを防止することができる。

【0045】

（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【0046】

例えば、回転軸３は、必ずしも支持体２に対して軸方向に移動可能に構成されている必要はなく、回転軸３の軸方向における回転軸３と支持体２との相対位置が固定されていてもよい。

【0047】

また、ビットチェンジャ４に対するビット５の回り止め構造は、必ずしも回り止め穴５５と回り止めピン４５である必要はない。例えば、ビット５の結合部５２の上面およびビットチェンジャ本体４１の下面を、互いに回転不能に係合するような形状にしてもよい。ただし、前記実施形態のように回り止め穴５５および回り止めピン４５を用いれば、ビットチェンジャ本体４１およびビット５の結合部５２をフラットな面で互いに接触する単純な形状とすることができる。

【0048】

また、アクチュエータ９は、必ずしも流体圧によって駆動される必要はなく、例えばソレノイドによって駆動されてもよい。

【符号の説明】

【0049】

１ ナットランナシステム
１０ ロボットアームの手首部
１１ ナットランナ本体
１２ モータ
１５ 駆動ギア
１６ 従動ギア
２ 支持体
３ 回転軸
３１ ガイド
３５ チューブ
４ ビットチェンジャ
４５ 回り止めピン
５ ビット
５１ 締め付け軸
５２ 結合部
５３ 係合穴
５４ 環状突起
５５ 回り止め穴
５６ 位置決め溝
６ 保持台
６１ 保持穴
６２ 位置決めピン
７１ スリーブ
７３ 軸受
７４ カラー
７５ ストッパ部材
８７ スプリング
９ アクチュエータ
９２ 係合軸
９３ 作動片

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】