特許 6623975 車両組立装置、ロボット用補強治具

(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】6623975

(24)【登録日】2019年12月6日

(45)【発行日】2019年12月25日

(54)【発明の名称】車両組立装置、ロボット用補強治具

(51)【国際特許分類】

   B25J 17/02 20060101AFI20191216BHJP

   B23P 19/04 20060101ALI20191216BHJP

   B62D 65/00 20060101ALN20191216BHJP

   B23P 21/00 20060101ALN20191216BHJP

【ＦＩ】

   B25J17/02 A

   B23P19/04 D

   !B62D65/00 Q

   !B23P21/00 303A

【請求項の数】12

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-163979(P2016-163979)

(22)【出願日】2016年8月24日

(65)【公開番号】特開2018-30197(P2018-30197A)

(43)【公開日】2018年3月1日

【審査請求日】2018年10月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000110321

【氏名又は名称】トヨタ車体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 修平

【審査官】 貞光 大樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２４１８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−６６４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１４２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−７６０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１５４９３２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００ − ２１／０２

Ｂ２３Ｐ １９／００ − ２１／００

Ｂ６２Ｄ ４１／００ − ６７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両を組立てるための車両組立装置であって、
回転工具を有するツールユニットを駆動するロボットと、
上記ロボットを補強する補強部材と、
を備え、
上記ロボットは、上記ツールユニットに固定される出力軸を有する出力アームと、上記出力軸に垂直な前段軸を有し上記前段軸を介して上記出力アームに回動可能に連結された前段アームと、を備え、
上記補強部材は、上記ロボットの補強のために上記前段アームのうち上記前段軸の軸線上の両側面を挟むように上記前段アームに取付けられている、車両組立装置。

【請求項2】

上記補強部材は、上記前段アームの上記両側面のそれぞれに設けられた被係合部にそれぞれが摺動可能に係合する一対の第１補強部と、上記ロボットの上記出力アームに固定される第２補強部と、を備え、上記出力アームが上記前段アームに対して上記前段軸を中心に回動するときに上記第２補強部が上記第１補強部を中心に上記出力アームとともに回動するように構成されている、請求項１に記載の車両組立装置。

【請求項3】

上記補強部材の上記第１補強部は、上記被係合部に球状凸面が設けられているときにこの球状凸面に係合する球状凹面を備え、上記被係合部に球状凹面が設けられているときにこの球状凹面に係合する球状凸面を備える、請求項２に記載の車両組立装置。

【請求項4】

上記補強部材の上記第１補強部は、連結部材が挿入可能な貫通穴を備え、上記貫通穴に挿入された上記連結部材が上記被係合部に設けられた連結穴に係合することによって上記被係合部に連結されるように構成されている、請求項２又は３に記載の車両組立装置。

【請求項5】

上記補強部材の上記第１補強部は、上記前段軸の軸線上であり且つ上記被係合部の上記連結穴に連通する位置に上記貫通穴を備えている、請求項４に記載の車両組立装置。

【請求項6】

上記補強部材は、上記第２補強部において分割可能であり、上記連結部材としてのボルト部材が上記連結穴に螺合することによって上記前段アームに取付けられる一方で、上記ボルト部材が上記連結穴との螺合を解除することによって上記第２補強部において分割されつつ上記前段アームから取外されるように構成されている、請求項４または５に記載の車両組立装置。

【請求項7】

回転工具を有するツールユニットを駆動するロボットを補強するためのロボット用補強治具であって、
上記ロボットは、上記ツールユニットに固定される出力軸を有する出力アームと、上記出力軸に垂直な前段軸を有し上記前段軸を介して上記出力アームに回動可能に連結された前段アームと、を備え、
上記ロボットの補強のために上記前段アームのうち上記前段軸の軸線上の両側面を挟むように前段アームに取付けられる、ロボット用補強治具。

【請求項8】

上記前段アームの上記両側面のそれぞれに設けられた被係合部にそれぞれが摺動可能に係合する一対の第１補強部と、上記ロボットの上記出力アームに固定される第２補強部と、を備え、上記出力アームが上記前段アームに対して上記前段軸を中心に回動するときに上記第２補強部が上記第１補強部を中心に上記出力アームとともに回動するように構成されている、請求項７に記載のロボット用補強治具。

【請求項9】

上記第１補強部は、上記被係合部に球状凸面が設けられているときにこの球状凸面に係合する球状凹面を備え、上記被係合部に球状凹面が設けられているときにこの球状凹面に係合する球状凸面を備える、請求項８に記載のロボット用補強治具。

【請求項10】

上記第１補強部は、連結部材が挿入可能な貫通穴を備え、上記貫通穴に挿入された上記連結部材が上記被係合部に設けられた連結穴に係合することによって上記被係合部に連結されるように構成されている、請求項８または９に記載のロボット用補強治具。

【請求項11】

上記第１補強部は、上記前段軸の軸線上であり且つ上記被係合部の上記連結穴に連通する位置に上記貫通穴を備えている、請求項１０に記載のロボット用補強治具。

【請求項12】

上記第２補強部において分割可能であり、上記連結部材としてのボルト部材が上記連結穴に螺合することによって上記前段アームに取付けられる一方で、上記ボルト部材が上記連結穴との螺合を解除することによって上記第２補強部において分割されつつ上記前段アームから取外されるように構成されている、請求項１０または１１に記載のロボット用補強治具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両を組立てる車両組立装置においてロボットを補強する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両の組立ラインにおいては、車両への部品の取付けなどの作業を自動で行うためのロボットを備えた組立装置が採用されている。この種の組立装置の一例であるタイヤ組み付け装置が、下記の特許文献１に開示されている。

【0003】

このタイヤ組み付け装置は、アーム先端にナットランナーが取付けられるナット締め付けロボット（以下、単に「ロボット」という。）を備えている。ナットランナーは、回転工具を有するツールユニットであって、ロボットによって予め設定された位置まで駆動された状態で回転工具が作動して、車輪のハブボルトにナットを締め付けるように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−１７８８２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記のタイヤ組み付け装置において、ロボットはナットランナーの回転工具の作動時にこのナットランナーからトルク反力を受ける。そこで、この種の装置の設計に際しては、ロボット剛性をナットランナーから受けるトルク反力に対抗できるように設定する必要がある。特に、回転工具による締付トルクが大きいと、締付トルクに応じてトルク反力も大きくなるため、全体としてロボット剛性の高い大型のロボットを使用することができる。

【0006】

しかしながら、大型のロボットを使用した場合には、トルク反力に対抗し得る剛性を確保することが可能になる一方で、ロボット自体が高価であり、また装置全体の大型化によって広い配置スペースを確保する必要があるため不利である。

【0007】

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、回転工具を有するツールユニットを駆動するロボットを大型化することなくその剛性を高めるのに有効な技術を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、
車両を組立てるための車両組立装置であって、
回転工具を有するツールユニットを駆動するロボットと、
上記ロボットを補強する補強部材と、
を備え、
上記ロボットは、上記ツールユニットに固定される出力軸を有する出力アームと、上記出力軸に垂直な前段軸を有し上記前段軸を介して上記出力アームに回動可能に連結された前段アームと、を備え、
上記補強部材は、上記ロボットの補強のために上記前段アームのうち上記前段軸の軸線上の両側面を挟むように上記前段アームに取付けられている、車両組立装置にある。

【0009】

また、本発明の別の態様は、
回転工具を有するツールユニットを駆動するロボットを補強するためのロボット用補強治具であって、
上記ロボットは、上記ツールユニットに固定される出力軸を有する出力アームと、上記出力軸に垂直な前段軸を有し上記前段軸を介して上記出力アームに回動可能に連結された前段アームと、を備え、
上記ロボットの補強のために上記前段アームのうち上記前段軸の軸線上の両側面を挟むように前段アームに取付けられる、ロボット用補強治具にある。

【発明の効果】

【0010】

上記の各態様において、ツールユニットの回転工具の作動時に生じるトルク反力（「締め付け反力」ともいう。）は、ツールユニットから先ず出力軸を介して出力アームに伝達する。その後、このトルク反力は、出力アームから前段軸を介して前段アームに伝達する。即ち、トルク反力が伝達する伝達経路上に出力軸及び前段軸の双方が配置されている。

【0011】

ここで、ツールユニットから伝達したトルク反力によって受ける影響は、出力軸に比べて前段軸の方が大きい。その理由の１つとして、トルク反力によって出力軸が軸周り方向の荷重を受けるのに対して、出力軸と垂直に延びる前段軸はその軸線と交差する方向にねじり荷重を受けるため前段軸の負荷が高いことが挙げられる。従って、前段軸を支持する前段アームの剛性を特に強化する必要がある。

【0012】

そこで、前段アームに補強部材或いはロボット用補強治具が取付けられる。この場合、補強部材或いはロボット用補強治具は、前段アームのうち前段軸の軸線上の両側面を挟むように構成されている。本構成によれば、前段アームのうち特に前段軸に近い部位の剛性を強化するようにロボットの補強を行うことができる。これにより、ねじり荷重に耐え得る前段軸の強度が確保される。このとき、補強部材或いはロボット用補強治具は、ツールユニットの回転工具の作動時に出力アームから前段アームに伝達したトルク反力の一部を前段軸の軸線方向の外方へ逃がすことで、トルク反力を前段アームと分担して受けることができる。これにより、前段軸及び前段アームが受けるトルク反力を軽減できる。従って、前段アーム自体の構造を変更することなく、トルク反力に耐え得るロボット剛性を確保できる。即ち、前段アームの剛性を高めるためにロボット自体を大型化する必要がない。

【0013】

以上のごとく、上記態様によれば、回転工具を有するツールユニットを駆動するロボットを大型化することなくその剛性を高めることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態１の車両組立装置の概要を示す図。

【図2】図１の車両組立装置のロボットの側面図。

【図3】図２中のロボットを斜め後方から視た斜視図。

【図4】図３の補強部材周辺における拡大図。

【図5】図４を斜め前方から視た斜視図。

【図6】図４のVI−VI線矢視断面図。

【図7】補強部材の構造を示す分解斜視図。

【図8】補強部材の構造を示す分解斜視図。

【図9】ロボットに対する補強部材の着脱のための構造を示す分解斜視図。

【図10】図２においてトルク反力がロボットを伝達する伝達経径路を模式的に示す図。

【図11】ロボットの第５軸及び第６軸の周辺部と補強部材とのそれぞれにおいてトルク反力が伝達する様子を模式的に示す図。

【図12】実施形態２の車両組立装置の補強部材の構造を模式的に示す断面図。

【図13】実施形態３の車両組立装置の補強部材の構造を模式的に示す断面図。

【図14】実施形態４の車両組立装置の補強部材の構造を模式的に示す断面図。

【図15】実施形態５の車両組立装置の補強部材の構造を模式的に示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

上述の態様の好ましい実施形態について説明する。

【0016】

上記補強部材或いは上記ロボット用補強治具は、上記前段アームの上記両側面のそれぞれに設けられた被係合部にそれぞれが摺動可能に係合する一対の第１補強部と、上記ロボットの上記出力アームに固定される第２補強部と、を備え、上記出力アームが上記前段アームに対して上記前段軸を中心に回動するときに上記第２補強部が上記第１補強部を中心に上記出力アームとともに回動するように構成されているのが好ましい。

【0017】

本構成によれば、補強部材或いはロボット用補強治具は、第２補強部が出力アームに固定されるため、前段軸を有する前段アームに作用するトルク反力のみならず、出力軸を有する出力アームに作用するトルク反力をも受けることができる。

【0018】

上記補強部材或いは上記ロボット用補強治具において、上記第１補強部は、上記被係合部に球状凸面が設けられているときにこの球状凸面に係合する球状凹面を備え、上記被係合部に球状凹面が設けられているときにこの球状凹面に係合する球状凸面を備えるのが好ましい。要するに、第１補強部及び被係合部の一方に球状凸面が設けられ、且つ他方にこの球状凸面に係合する球状凹面が設けられている。

【0019】

本構成によれば、前段アームから第１補強部に伝達したトルク反力を、球状凸面及び球状凹面を介して放射状に均一に分散させつつ被係合部に伝達させることができる。

【0020】

上記補強部材或いは上記ロボット用補強治具において、上記第１補強部は、連結部材が挿入可能な貫通穴を備え、上記貫通穴に挿入された上記連結部材が上記被係合部に設けられた連結穴に係合することによって上記被係合部に連結されるように構成されているのが好ましい。

【0021】

本構成によれば、連結部材を使用して第１補強部を被係合部に密着させることで、被係合部に伝達したトルク反力を第１補強部によって確実に受けることができる。また、第１補強部を被係合部に連結する構造を簡素化できる。

【0022】

上記補強部材或いは上記ロボット用補強治具において、上記第１補強部は、上記前段軸の軸線上であり且つ上記被係合部の上記連結穴に連通する位置に上記貫通穴を備えているのが好ましい。

【0023】

本構成によれば、前段軸に作用するトルク反力を被係合部から連結部材に集中させて、この連結部材を通じて第１補強部へと確実に伝達させることができる。

【0024】

上記補強部材或いは上記ロボット用補強治具は、上記第２補強部において分割可能であり、上記連結部材としてのボルト部材が上記連結穴に螺合することによって上記前段アームに取付けられる一方で、上記ボルト部材が上記連結穴との螺合を解除することによって上記第２補強部において分割されつつ上記前段アームから取外されるように構成されているのが好ましい。

【0025】

本構成によれば、補強部材或いはロボット用補強治具をロボットの前段アームに容易に着脱することができる。

【0026】

（実施形態１）
以下、本実施形態の、車両組立ラインにおける車両組立装置（以下、単に「組立装置」ともいう。）について、図面を参照しつつ説明する。

【0027】

なお、本明細書の説明で参照する図面では、特に断わらない限り、車両の搬送方向である第１方向を矢印Ｘで示し、車両の搬送面の幅方向である第２方向を矢印Ｙで示し、上下方向（垂直方向）である第３方向を矢印Ｚで示している。

【0028】

図１に示されるように、組立装置１０は、車両（「車体」ともいう。）１を組立てるための装置であり、車両組立ラインＬに対して使用される。この車両組立ラインＬにおいて、車両１は、搬送台車２の搬送面２ａに固定された支柱３によって支持され、第１方向Ｘのうちの一方向である搬送方向に搬送される。

【0029】

組立装置１０は、本体ベース１１と、車両組立用のツールユニット２０を駆動するロボット３０と、ロボット３０を補強する補強部材５０と、制御装置６０を備えている。

【0030】

本体ベース１１にはロボット３０が設けられている。本体ベース１１は、車輪１２と、搬送台車２の搬送面２ａから突出したブロック２ｂに係合可能な係合部１３と、を備えている。係合部１３は、予め設定された同期期間の開始時に、即ちブロック２ｂの位置に到達したときに、このブロック２ｂに係合するように動作する。一方で、係合部１３は、同期期間の終了時にブロック２ｂとの係合を解除するように動作する。

【0031】

このため、本体ベース１１は、同期期間に係合部１３においてブロック２ｂに係合し搬送面２ａに沿って延びる並走面４を車両１と同期して並走する。また、本体ベース１１は、ガイド機構（図示省略）によって第１方向Ｘに沿ってガイドされている。このガイド機構によれば、本体ベース１１は、並走時に並走面４から脱落するのが阻止されている。

【0032】

ツールユニット２０は、車両１に仮止めされたナットＷ（ワーク）を増し締めするためのナットランナーとして構成されている。即ち、このツールユニット２０は、ワークであるナットＷの締め付けを行う締め付け装置である。

【0033】

なお、このツールユニット２０は、組立装置１０の一構成要素であってもよいし、或いは組立装置１０の構成要素とは別の要素とされてもよい。即ち、組立装置１０は、少なくともロボット３０及び補強部材５０を備えていればよい。

【0034】

図２に示されるように、ツールユニット２０は、回転工具２１を有する。この回転工具２１は、電動式の工具であり、その作動時に回転軸線Ａ１のまわりに回転するように構成されている。この回転工具２１は、ナットＷの形状に相当する係合凹部２１ａを有する。従って、この回転工具２１は、係合凹部２１ａにおいてナットＷに係合可能なソケットとして構成されている。

【0035】

なお、回転工具２１が係合するワークは、ナット以外にボルトであってもよい。また、回転工具２１は、ソケットに代えてビットであってもよい。

【0036】

ロボット３０は、ツールユニット２０を車両１に対して駆動する機能を有する。このロボット３０は、６つの軸（第１軸４１から第６軸４６までの軸）を有する多関節ロボットとして構成されている。特に図示しないものの、各軸には、制御装置６０によって制御される、アクチュエータとしての電動モータが設けられている。

【0037】

このロボット３０において、アーム３２は、第１軸４１を介してロボットベース３１に連結されている。第１軸４１は、垂直方向に延びる軸であり、ロボット３０全体を水平旋回させるための駆動軸（「Ｓ軸」ともいう。）である。

【0038】

アーム３３は、第２軸４２を介してアーム３２に連結されている。第２軸４２は、水平方向に延びる軸であり、ロボット３０全体を前後に動かすための駆動軸（「Ｌ軸」ともいう。）である。

【0039】

アーム３４は、第３軸４３を介してアーム３３に連結されている。第３軸４３は、水平方向に延びる軸であり、ロボット３０の上部を上下に動かすための駆動軸（「Ｕ軸」ともいう。）である。

【0040】

アーム３５は、第４軸４４を介してアーム３４に連結されている。このアーム３５は、アーム３６の前段に位置する前段アームである。第４軸４４は、ロボット３０の上部を回転させるための駆動軸（「Ｒ軸」ともいう。）である。

【0041】

このアーム３５は、第６軸４６の前段に位置する前段軸である２つの第５軸４５，４５を介してアーム３６に回動可能に連結されている。一方の第５軸４５は、水平方向に延びる軸であり、ロボット３０の先端を上下に動かすための駆動軸（「Ｂ軸」ともいう。）である。他方の第５軸４５は、アーム３５に対してアーム３６を回動可能に支持するための支持軸である。

【0042】

アーム３６は、ツールユニット２０に固定される出力軸としての第６軸４６を有する出力アームである。この第６軸４６は、ロボット３０の先端を回転させるための駆動軸（「Ｔ軸」ともいう。）である。

【0043】

第６軸４６は、第５軸４５に垂直である。即ち、第６軸４６の軸線Ａ２と第５軸４５の軸線Ａ３とが互いに直交している。この第６軸４６の軸線Ａ２は、回転工具２１の回転軸線Ａ１と平行である。

【0044】

制御装置６０は、ツールユニット２０を駆動するために、ロボット３０の６つの駆動軸を制御する。この場合、制御装置６０は、ツールユニット２０の駆動のために予め教示された或いは記憶された複数の移動軌跡の中から選択された所定の移動軌跡（移動経路）を使用し、この移動軌跡に基づいてロボット３０の６つの駆動軸のそれぞれのアクチュエータに制御信号を出力する。この場合、制御装置６０は、６つの駆動軸のそれぞれの実際の回転位置を検出し、この回転位置と目標回転位置とに基づいて６つの駆動軸のそれぞれをフィードバック制御するのが好ましい。

【0045】

図３に示されるように、補強部材５０は、ロボット補強用治具としてロボット３０に取付けられる。なお、補強部材５０が取付けられた状態のロボット３０を、「ロボット」ということもできる。

【0046】

ここで、回転工具２１が回転軸線Ａ１を中心に矢印Ｄ１方向に回転駆動すると、ツールユニット２０は第６軸４６を中心に矢印Ｄ２方向のトルク反力を受ける。このトルク反力は、ロボット３０の第６軸４６を介してアーム３６及び第５軸４５に伝達する。このとき、第６軸４６は、軸周方向に荷重を受ける一方で、第６軸４６に垂直な第５軸４５は、軸周方向とは異なる方向に荷重を受ける。このため、第５軸４５は、第６軸４６に比べてトルク反力による影響が大きい。

【0047】

そこで、補強部材５０は、ロボット３０の補強のためにアーム３５のうち第５軸４５，４５の軸線Ａ３上の両側面３５ａ，３５ａを挟むようにアーム３５に取付けられている。これにより、補強部材５０は、ロボット３０の剛性を高める機能を発揮し、ロボット３０の第５軸４５がツールユニット２０から受けるトルク反力の影響を低く抑えることができる。

【0048】

図４及び図５に示されるように、アーム３５は、第５軸４５の軸線Ａ３の方向について空間３５ｃを隔てて互いに離間した一対の延出部３５ｂ，３５ｂを備えている。一方で、アーム３６は、空間３５ｃに配置される一対の延出部３６ａ，３６ａと、一対の延出部３６ａ，３６ａを連結する連結部３６ｂと、を備えている。アーム３５の一方の延出部３５ｂとアーム３６の一方の延出部３６ａとが一方の第５軸４５を介して連結されている。同様に、アーム３５の他方の延出部３５ｂとアーム３６の他方の延出部３６ａとが他方の第５軸４５を介して連結されている。連結部３６ｂには、第６軸４６が収容されている。

【0049】

図６に示されるように、補強部材５０は、一対の分割フレーム５１，５１と、一対の被係合部材（「被係合部」ともいう。）５４，５４と、を備えている。

【0050】

各分割フレーム５１は、アーム３５の一対の延出部３５ｂ，３５ｂのうち対応する延出部３５ｂの外方に対向配置される第１補強部５２と、この第１補強部５２からアーム３６の連結部３６ｂに向けて延出する第２補強部５３と、を備えている。第１補強部５２は、アーム３５を補強する機能を有する。一方で、第２補強部５３は、アーム３６を補強する機能を有する。

【0051】

一方の被係合部材５４は、アーム３５の一方の側面３５ａに固定されている。一方の分割フレーム５１の第１補強部５２は、この被係合部材５４に摺動可能に係合するように構成されている。この被係合部材５４は、ボルト部材５５による締結によって一方の分割フレーム５１に連結されるように構成されている。

【0052】

同様に、他方の被係合部材５４は、アーム３５の他方の側面３５ａに固定されている。他方の分割フレーム５１の第１補強部５２は、この被係合部材５４に摺動可能に係合するように構成されている。この被係合部材５４は、ボルト部材５５によって他方の分割フレーム５１に連結されるように構成されている。

【0053】

補強部材５０の２つの第１補強部５２，５２は、被係合部材５４，５４においてアーム３５の両側面３５ａ，３５ａ、即ち一対の延出部３５ｂ，３５ｂを両側から挟み込むように構成されている。これに対して、補強部材５０の２つの第２補強部５３，５３は、アーム３６の筒状の連結部３６ｂを両側から挟み込むように固定されている。これによりアーム３６がアーム３５に対して第５軸４５を中心に回動するときに第２補強部５３，５３が第１補強部５２，５２（被係合部材５４，５４）を中心にアーム３６とともに回動するように構成されている。

【0054】

図７に示されるように、補強部材５０の各分割フレーム５１の第１補強部５２は、第５軸４５の軸線Ａ３上であり且つ被係合部材５４の連結穴５４ａに連通する位置に、連結部材としてのボルト部材５５の軸部５５ａが挿入可能な貫通穴５２ａを備えている。即ち、第５軸４５の軸線Ａ３上に、ボルト部材５５の軸部５５ａ、貫通穴５２ａ及び連結穴５４ａが配置されている。貫通穴５２ａの内径は、ボルト部材５５の軸部５５ａの外径を若干上回るように寸法設定されている。ボルト部材５５の軸部５５ａに雄ネジが形成されている。

【0055】

一方で、各被係合部材５４は、連結穴５４ａを備えている。この連結穴５４ａには、ボルト部材５５の軸部５５ａが螺合可能（係合可能）な雌ネジが形成されている。これにより、補強部材５０は、貫通穴５２ａに挿入されたボルト部材５５の軸部５５ａが被係合部材５４に設けられた連結穴５４ａに螺合することによって被係合部材５４に連結されるように構成されている。

【0056】

図８に示されるように、補強部材５０の各分割フレーム５１の第１補強部５２は、球状凹面５２ｂを備えている。この球状凹面５２ｂは、中央部分が球面にしたがって凹んだ形状をなしている。この球状凹面５２ｂによって区画される空間５２ｃに被係合部材５４が嵌め込まれる。この目的のために、被係合部材５４は、第１補強部５２の球状凹面５２ｂに係合する球状凸面５４ｂを備えている。この球状凸面５４ｂは、中央部分が球面にしたがって突出した形状であって且つ球状凹面５２ｂに倣った形状をなしている。

【0057】

また、各分割フレーム５１の第２補強部５３は、円弧状凹面５３ａを備えており、この円弧状凹面５３ａがアーム３６の筒状の連結部３６ｂの外表面に嵌り合うように構成されている。

【0058】

図９に示されるように、一対の分割フレーム５１，５１をそれぞれの第２補強部５３において互いに突き合わせることによって、全体として略Ｕ字形状をなす補強部材５０が形成される。即ち、２つの第２補強部５３，５３は、２つの円弧状凹面５３ａ，５３ａによって連結部３６ｂの外表面を両側から挟み込んだ状態で、両側の当接部５３ｂ，５３ｂが互いに当接するように突き合わされる。このため、一対の分割フレーム５１からなる補強部材５０は、第２補強部５３，５３において分割可能である。

【0059】

また、この補強部材５０は、ロボット３０のアーム３５に対して着脱可能に構成されている。

【0060】

即ち、補強部材５０の各分割フレーム５１は、ボルト部材５５が第１補強部５２の貫通穴５２ａに挿入され且つ被係合部材５４の連結穴５４ａに螺合することによってアーム３５に取付けられるように構成されている。
一方で、補強部材５０の各分割フレーム５１は、ボルト部材５５が被係合部材５４の連結穴５４ａとの螺合を解除することによって第２補強部５３において分割されつつアーム３５から取外されるように構成されている。

【0061】

次に、上記構成の組立装置１０の動作について説明する。

【0062】

この組立装置１０は、ロボット３０のアーム３５に補強部材５０が取付けられた状態で自動機として使用される。即ち、制御装置６０は、ツールユニット２０の回転工具２１の係合凹部２１ａが車両１側のナットＷに係合するようにロボット３０を制御する。この制御によれば、ロボット３０の各アームの動作によってツールユニット２０が車両１側の目標位置に向けて駆動される。

【0063】

ツールユニット２０が目標位置に到達することによって、回転工具２１の係合凹部２１ａが車両１側のナットＷに係合する。このとき、ビジョンセンサ（図示省略）等を使用して、回転工具２１の実際の位置を検知しながらナットＷに対する回転工具２１の位置補正を行うのが好ましい。その後、制御装置６０は、ナットＷの締め付け動作が行われるようにツールユニット２０の回転工具２１を制御する。

【0064】

上記の締め付け動作において、ツールユニット２０では、回転工具２１によるナットＷの締め付け力と反対方向にトルク反力が生じる。図１０に示されるように、このトルク反力は、ツールユニット２０から先ずロボット３０の第６軸４６に伝達し、更に伝達経路Ｐを通ってロボット３０内を伝達する。この伝達経路Ｐにおいて、トルク反力は、第６軸４６からアーム３６及び第５軸４５を順次経由してアーム３５に伝達する。このトルク反力は、その一部がアーム３５から補強部材５０に分岐した後に、アーム３５から第４軸４４に伝達する。このトルク反力は、更に、第４軸４４からアーム３４、第３軸４３、アーム３３、第２軸４２、アーム３２、第１軸４１を順次経路して、最終的にロボットベース３１まで伝達する。

【0065】

ここで、図１１を参照しつつ、特に第５軸４５の周辺部におけるトルク反力の伝達の様子について説明する。なお、この図１１において、補強部材５０が無い状態でのトルク反力の伝達の流れが矢印Ｐ１で示され、補強部材５０がロボット３０に取付けられた状態でのトルク反力の伝達の流れが矢印Ｐ２で示されている。

【0066】

補強部材５０が無い状態、若しくは補強部材５０がロボット３０から取外された状態では、ツールユニット２０からロボット３０の第６軸４６に伝達したトルク反力はアーム３６の連結部３６ｂに伝達する。更に、このトルク反力は連結部３６ｂから一対の延出部３６ａ，３６ａのそれぞれに分岐して伝達し、更に各延出部３６ａから第５軸４５を介してアーム３５の延出部３５ｂに伝達する。そして、このトルク反力は、アーム３５の延出部３５ｂから第４軸４４に向けて伝達する。

【0067】

これに対して、補強部材５０がロボット３０に取付けられた状態では、アーム３５の延出部３５ｂに伝達したトルク反力の一部はその外側に位置する、補強部材５０の被係合部材５４に伝達する。また、このトルク反力は被係合部材５４から分割フレーム５１の第１補強部５２に伝達する。このように、補強部材５０は、トルク反力が伝達する向きを外方へと変換する変換部材として構成されている。

【0068】

ここで、被係合部材５４の球状凸面５４ｂが第１補強部５２の球状凹面５２ｂに当接している。これにより、トルク反力を被係合部材５４から第１補強部５２に放射状に均一に分散させて伝達させることができる。そして、行き場の無くなったトルク反力は、第１補強部５２からアーム３５に伝達した後、このアーム３５から第４軸４４に向けて伝達する。即ち、第５軸４５を迂回したトルク反力が補強部材５０へと流れ、その後にアーム３５からロボットベース３１まで伝達する。

【0069】

上記の実施形態１によれば、以下のような作用効果が得られる。

【0070】

上記の車両組立装置１０において、ツールユニット２０の回転工具２１の作動時に生じるトルク反力（「締め付け反力」ともいう。）は、ツールユニット２０から先ず第６軸４６を介してアーム３６に伝達する。その後、このトルク反力は、アーム３６から第５軸４５を介してアーム３５に伝達する。即ち、トルク反力が伝達する伝達経路上に第６軸４６及び第５軸４５の双方が配置されている。

【0071】

ここで、ツールユニット２０から伝達したトルク反力によって受ける影響は、第６軸４６に比べて第５軸４５の方が大きい。その理由の１つとして、トルク反力によって第６軸４６が軸周り方向の荷重を受けるのに対して、第６軸４６と垂直に延びる第５軸４５はその軸線Ａ３と交差する方向にねじり荷重を受けるため第５軸４５の負荷が高いことが挙げられる。従って、第５軸４５を支持するアーム３５の剛性を特に強化する必要がある。

【0072】

そこで、本実施形態の補強部材５０は、アーム３５のうち第５軸４５の軸線Ａ３上の両側面３５ａ，３５ａを挟むように構成されている。本構成によれば、アーム３５のうち特に第５軸４５に近い部位の剛性を強化するようにロボット３０の補強を行うことができる。これにより、ねじり荷重に耐え得る第５軸４５の強度が確保される。このとき、ツールユニット２０の回転工具２１の作動時にアーム３６からアーム３５に伝達したトルク反力の一部を第５軸４５の軸線Ａ３方向の外方へ逃がすことで、このトルク反力を補強部材５０とアーム３５と分担して受けることができる。

【0073】

これにより、第５軸４５及びアーム３５が受けるトルク反力を軽減できる。従って、アーム３５自体の構造を変更することなく、トルク反力に耐え得るロボット剛性を確保できる。即ち、アーム３５の剛性を高めるためにロボット３０自体を大型化する必要がない。その結果、回転工具２１を有するツールユニット２０を駆動するロボット３０を大型化することなくその剛性を高めることが可能になる。
また、ロボット３０の小型化によって、作業者が移動するための広いスペースを確保できる。
更に、補強部材５０が取付けられていないロボット３０では駆動できなかったトルク反力の高いツールユニット２０を使用できる。

【0074】

また、本実施形態の補強部材５０によれば、ボルト部材５５を使用して各分割フレーム５１の第１補強部５２を被係合部材５４に密着させることで、被係合部材５４に伝達したトルク反力を第１補強部５２によって確実に受けることができる。また、各分割フレーム５１の第１補強部５２を被係合部材５４に連結する構造を簡素化できる。

【0075】

また、本実施形態の補強部材５０によれば、第５軸４５に作用するトルク反力を被係合部材５４からボルト部材５５に集中させて、このボルト部材５５を通じて第１補強部５２へと確実に伝達させることができる。

【0076】

また、本実施形態の補強部材５０によれば、この補強部材５０を構成する各分割フレーム５１をロボット３０のアーム３５に容易に着脱することができる。この補強部材５０は、既存のロボット３０に後付けすることができるため汎用性が高い。

【0077】

以下に、図１２〜図１５を参照しつつ、実施形態１の変更例としての実施形態について説明する。なお、これらの図面において、図６に示される要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該要素についての説明は省略する。

【0078】

（実施形態２）
図１２に示されるように、実施形態２の補強部材１５０は、アーム３５が前記の被係合部材５４に相当する部位を有するという点において、実施形態１の補強部材５０と相違している。即ち、アーム３５の一対の延出部３５ｂ，３５ｂはいずれも、前記の被係合部材５４と同形状の被係合部３５ｄを備えている。この被係合部３５ｄは、前記の球状凸面５４ｂと同形状の球状凸面３５ｅを備えている。
その他の構成は、実施形態１と同様である。

【0079】

実施形態２の補強部材１５０によれば、部品点数を少なく抑えることができる。
その他、実施形態１の補強部材５０と同様の作用効果を奏する。

【0080】

（実施形態３）
図１３に示されるように、実施形態３の補強部材２５０は、各分割フレーム５１が第１補強部５２を備える一方で前記の第２補強部５３を備えていないという点において、実施形態１の補強部材５０と相違している。また、一方の分割フレーム５１は、第１補強部５２から他方の分割フレーム５１に向けて延出する当接片５６を備えている。一対の分割フレーム５１，５１をそれぞれの当接片５６において互いに突き合わせることによって、全体として略Ｕ字形状をなす補強部材２５０が形成される。このとき、補強部材２５０の各分割フレーム５１は、ボルト部材５５による締結によってアーム３５に固定される。このため、当接片５６は、第５軸４５を中心としたアーム３６の回動を阻害しない位置に配置されるのが好ましい。
アーム反力に対するアーム３６の剛性を確保できる場合には、この補強部材２５０のように第２補強部５３を省略することができる。
その他の構成は、実施形態１と同様である。

【0081】

実施形態３の補強部材２５０によれば、その構造を簡素化できる。
その他、実施形態１の補強部材５０と同様の作用効果を奏する。

【0082】

（実施形態４）
図１４に示されるように、実施形態４の補強部材３５０は、被係合部材５４を備えておらず、且つ各分割フレーム５１の第１補強部５２が平板状であるという点において、実施形態３の補強部材２５０と相違している。この補強部材３５０は、一対の分割フレーム５１，５１が連結部５７によって分割不能に連結されており、全体として略Ｕ字形状をなしている。この補強部材３５０は、ボルト部材５５による締結によってアーム３５に固定される。このため、連結部５７は、第５軸４５を中心としたアーム３６の回動を阻害しない位置に配置されるのが好ましい。
その他の構成は、実施形態３と同様である。
なお、補強部材３５０をボルト部材５５に代えて接着剤等による接着によってアーム３５に固定するようにしてもよい。

【0083】

実施形態４の補強部材３５０によれば、部品点数を少なく抑えることができ且つその構造を簡素化できる。
その他、実施形態３の補強部材２５０と同様の作用効果を奏する。

【0084】

（実施形態５）
図１５に示されるように、実施形態５の補強部材４５０は、各分割フレーム５１の第１補強部５２が球状凸面５２ｄを有し、且つ被係合部材５４が球状凸面５２ｄに係合する球状凹面５４ｃを有するという点において、実施形態１の補強部材５０と相違している。即ち、この補強部材４５０は、係合部における凹凸の関係が補強部材５０と逆になっている。
その他の構成は、実施形態１と同様である。

【0085】

実施形態５の補強部材４５０によれば、実施形態１の補強部材１５０と同様の作用効果を奏する。

【0086】

本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

【0087】

上記の実施形態では、補強部材５０の各分割フレーム５１がボルト部材５５による締結によって被係合部材５４に連結される場合について例示したが、これに代えてボルト部材５５とは別の連結部材を使用することもできる。例えば、連結部材を連結穴に圧入する構造を利用して補強部材５０の各分割フレーム５１を被係合部材５４に連結することもできる。

【0088】

上記の実施形態では、第１補強部５２や被係合部材５４に設けられる凹面及び凸面が球状である場合について例示したが、この形状に代えて円錐状の凹面及び凸面や、円柱状の凹面及び凸面を使用することもできる。

【0089】

上記の実施形態では、ロボット３０の第５軸４５の軸線Ａ３上にボルト部材５５の軸部５５ａが配置される場合について例示したが、ボルト部材５５の軸部５５ａは第５軸４５の軸線Ａ３から外れた位置に配置されてもよい。また、ボルト部材５５の数は１つの限定されるものではなく、必要に応じて複数のボルト部材５５を使用して補強部材５０の第１補強部５２を被係合部材５４に連結するようにしてもよい。

【0090】

上記の実施形態では、６つの軸を有するロボット３０について例示したが、このロボット３０の軸の数は、必要に応じて変更可能である。

【0091】

上記の実施形態では、ナットランナーとしてのツールユニット２０について例示したが、このツールユニット２０に代えて、回転工具を有する別のツールユニットを使用することもできる。

【符号の説明】

【0092】

１ 車両
１０ 車両組立装置（組立装置）
２０ ツールユニット
２１ 回転工具
３０ ロボット
３５ アーム（前段アーム）
３５ａ 側面
３５ｄ 被係合部
３６ アーム（出力アーム）
４５ 第５軸（前段軸）
４６ 第６軸（出力軸）
５０ 補強部材（ロボット用補強治具）
５２ 第１補強部
５２ａ 貫通穴
５２ｂ 球状凹面
５２ｄ 球状凸面
５３ 第２補強部
５４ 被係合部材（被係合部）
５４ａ 連結穴
５４ｂ 球状凸面
５４ｃ 球状凹面
５５ ボルト部材（連結部材）
Ａ３ 軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】