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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023182359
(43)【公開日】2023-12-26
(54)【発明の名称】ビス緩締装置
(51)【国際特許分類】
B23P 19/06 20060101AFI20231219BHJP
B25J 13/00 20060101ALI20231219BHJP
【ＦＩ】
B23P19/06 D
B25J13/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022095911
(22)【出願日】2022-06-14
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100132241
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 博史
(74)【代理人】
【識別番号】100091524
【弁理士】
【氏名又は名称】和田 充夫
(72)【発明者】
【氏名】内海 省吾
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707AS06
3C707BS10
3C707DS01
3C707KS03
3C707KT01
(57)【要約】
【課題】 ロボットによるビス緩締作業において、ビス頭部の駆動部中心とビットの中心がズレた場合でも、ビス位置情報の再取得又は緩締作業の繰り返しを行うことなくビスの緩締作業を可能にして、ロボットを用いたビス外し作業時間を短縮しロボット導入における省人化又は作業効率向上が実現するビス緩締装置を提供する。
【解決手段】 ビット２をビス頭部１ａの駆動部プラス溝１ｂに押し付ける動作と連動してビットをフローティング状態にすることで、ビット先端をビス頭部の駆動部プラス溝に倣わせることでビスとビットの中心ズレを吸収する機構を具備する。
【選択図】図１
【解決手段】 ビット２をビス頭部１ａの駆動部プラス溝１ｂに押し付ける動作と連動してビットをフローティング状態にすることで、ビット先端をビス頭部の駆動部プラス溝に倣わせることでビスとビットの中心ズレを吸収する機構を具備する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ビットがビスのビス頭部の駆動部に押し付けられて前記ビスの緩締を行うビス緩締装置であって、
前記ビットの同軸上に配置された円錐台形形状のビット保持カラーと、
前記ビット保持カラーの第１傾斜面の傾斜角と同じ円錐台形の傾斜角の第２傾斜面を持ち、前記ビットを前記ビットの回転軸の方向に移動可能かつ前記回転軸に対して揺動可能に保持するとともに、前記ビット保持カラーを前記ビットの前記回転軸の方向に移動可能かつ前記回転軸に対して揺動可能に内包するホルダーと、
前記ホルダーの前記第２傾斜面に前記ビット保持カラーの前記第１傾斜面を押し付けるバネとを備え、
前記ビットを前記ビス頭部の前記駆動部に着座させたときの押し付け力で前記バネを縮めることにより、前記ビット保持カラーと前記ホルダーとが離間し、前記ビットと前記ビット保持カラーとが前記ホルダーの内部でフローティング状態になることで前記ビットが前記ビス頭部の前記駆動部に倣い嵌るビス緩締装置。
前記ビットの同軸上に配置された円錐台形形状のビット保持カラーと、
前記ビット保持カラーの第１傾斜面の傾斜角と同じ円錐台形の傾斜角の第２傾斜面を持ち、前記ビットを前記ビットの回転軸の方向に移動可能かつ前記回転軸に対して揺動可能に保持するとともに、前記ビット保持カラーを前記ビットの前記回転軸の方向に移動可能かつ前記回転軸に対して揺動可能に内包するホルダーと、
前記ホルダーの前記第２傾斜面に前記ビット保持カラーの前記第１傾斜面を押し付けるバネとを備え、
前記ビットを前記ビス頭部の前記駆動部に着座させたときの押し付け力で前記バネを縮めることにより、前記ビット保持カラーと前記ホルダーとが離間し、前記ビットと前記ビット保持カラーとが前記ホルダーの内部でフローティング状態になることで前記ビットが前記ビス頭部の前記駆動部に倣い嵌るビス緩締装置。
【請求項2】
前記ビット保持カラーが前記ホルダー内でフローティング状態になったときの前記ビット保持カラーの前記第１傾斜面と前記ホルダーの前記第２傾斜面のクリアランスが、
ビス頭部駆動部の内接円直径＜クリアランス＜ビス頭部の前記駆動部の長さ
である請求項１に記載のビス緩締装置。
ビス頭部駆動部の内接円直径＜クリアランス＜ビス頭部の前記駆動部の長さ
である請求項１に記載のビス緩締装置。
【請求項3】
前記ビット保持カラーと前記ホルダーが接合する前記円錐台形の母線と前記ビットの前記回転軸が成す傾斜角が、４５°＜傾斜角＜６０° である請求項１に記載のビス緩締装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、締め込まれた状態のビスをロボットアームに持たせたビス緩め用工具を用いて緩めて取り外す作業、又は、ビスによる部品同士の締結作業において、ビス頭部の駆動部（例えばプラス溝）の中心と、ビス緩め用工具先端のビットの中心とが合致しない状態でビットがビスの頭部に着座した状態でも、ビットがビス駆動部のプラス溝に倣うように移動することでビットがビス駆動部に嵌り込み、緩締作業を行うビス緩締装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ビスを緩めて外すという作業は、組立て作業、又は解体作業において使用頻度の高い作業であり、作業の効率化、及び高速化のために、ロボットを用いた自動化が進んでいる。ロボットを用いてビスを緩める方法として、ロボットアームに電動ドライバ又はエアーインパクトドライバ等のビス緩め工具を保持させ、画像認識カメラで撮像した画像情報から位置情報を算出する。または、ビスの位置情報をティーチングすることで位置合わせを行い、ビスを緩め方向に回転させてビスを緩めるという方法が一般的である。
【0003】
図１３Ａは、ビス１により板状部材３が固定部４に対して締結された状態からビット２をビス１の頭部１ａの駆動部１ｂに差し込んでビス１を緩める作業の状態を示した図である。図１３Ａのように、ビット２の中心とビス１の中心が合致し、ビット２の先端がビス１の頭部１ａの駆動部１ｂに深く嵌ることにより、ビット２は空回りすることなくビス１を緩めて取り外すことにより、板状部材３と固定部４の分離が可能となる。
【0004】
図１３Ｂは、ビット２の中心とビス１の駆動部１ｂの中心が合致せずズレた状態を示す図である。このような中心ズレは、画像認識カメラにて撮像した画像情報からビス１駆動部１ｂの中心位置を算出し、その結果をロボット側の演算装置へ変換して受け渡す際に発生する計算の誤差、ロボットアームの停止位置のバラつき、それらが累積されることにより発生する。このように、ビス１の駆動部１ｂの中心とビット２の中心がズレた状態では、ビット２がビス１の駆動部１ｂに嵌らないためビス１を緩めることができない。また、図１３Ｃのように、ビット２に対してビス１が傾斜した場合もビット２はビス１駆動部１ｂのプラス溝に嵌らないためビス１を緩めることができない。
【0005】
このように、ビス１の駆動部１ｂとビット２の中心ズレが発生した場合、画像認識によるビス位置の取得と演算処理を、ビス１の駆動部１ｂにビット２が嵌り込むまで繰り返し行い、ビス１の緩め作業を行うことになるため自動化における作業時間の短縮に対して課題となる。分解能の高い画像認識カメラを用い、ビス１の正面からだけではなく、左右上下の複数方向から撮像して画像情報を取得し高精度にビス１の駆動部１ｂの中心位置を算出することで、中心ズレは低減されるが、作業時間の長時間化、設備コスト増大に繋がるため生産現場への導入には課題がある。
【0006】
特許文献１に傾斜した部材に加工された雌ネジ穴に対してビス締めを行うための傾き吸収機構が記載されているが、ビス１の駆動部１ｂとビットの中心ズレを吸収する手段を持たない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平５―５７５４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ロボットアームを用いてビスの緩締作業を行う場合、対象物の傾斜を吸収してビス締めを自動化する手段には、上記特許文献１の手法を適用することで可能ではあるが、ビス１の駆動部１ｂの中心とビット２の中心がズレた状態から、両者の中心を合致させて、ビス１の緩締作業を行うためには、ビス１の位置情報の再取得と緩締作業の繰り返しが必要となり自動化における作業時間の短縮に対して課題が残る。
【0009】
そこで、本発明は、ビスの位置情報の再取得と緩締作業を繰り返さずに、ビス駆動部の中心とビットの中心を合致させて、ロボットを用いたビス外し作業時間を短縮しロボット導入における省人化又は作業効率向上が可能なビス緩締装置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】
すなわち、本発明の一つの態様にかかるビス緩締装置は、ビットがビスのビス頭部の駆動部に押し付けられて前記ビスの緩締を行うビス緩締装置であって、
前記ビットの同軸上に配置された円錐台形形状のビット保持カラーと、
前記ビット保持カラーの第１傾斜面の傾斜角と同じ円錐台形の傾斜角の第２傾斜面を持ち、前記ビットを前記ビットの回転軸の方向に移動可能かつ前記回転軸に対して揺動可能に保持するとともに、前記ビット保持カラーを前記ビットの前記回転軸の方向に移動可能かつ前記回転軸に対して揺動可能に内包するホルダーと、
前記ホルダーの前記第２傾斜面に前記ビット保持カラーの前記第１傾斜面を押し付けるバネとを備え、
前記ビットを前記ビス頭部の前記駆動部に着座させたときの押し付け力で前記バネを縮めることにより、前記ビット保持カラーと前記ホルダーとが離間し、前記ビットと前記ビット保持カラーとが前記ホルダーの内部でフローティング状態になることで前記ビットが前記ビス頭部の前記駆動部に倣い嵌る。
前記ビットの同軸上に配置された円錐台形形状のビット保持カラーと、
前記ビット保持カラーの第１傾斜面の傾斜角と同じ円錐台形の傾斜角の第２傾斜面を持ち、前記ビットを前記ビットの回転軸の方向に移動可能かつ前記回転軸に対して揺動可能に保持するとともに、前記ビット保持カラーを前記ビットの前記回転軸の方向に移動可能かつ前記回転軸に対して揺動可能に内包するホルダーと、
前記ホルダーの前記第２傾斜面に前記ビット保持カラーの前記第１傾斜面を押し付けるバネとを備え、
前記ビットを前記ビス頭部の前記駆動部に着座させたときの押し付け力で前記バネを縮めることにより、前記ビット保持カラーと前記ホルダーとが離間し、前記ビットと前記ビット保持カラーとが前記ホルダーの内部でフローティング状態になることで前記ビットが前記ビス頭部の前記駆動部に倣い嵌る。
【発明の効果】
【0011】
本発明の前記態様にかかるビス緩締装置によれば、前記ビットと前記ビット保持カラーが前記ホルダー内部でフローティング状態になることで前記ビットが前記ビス頭部の駆動部に倣い嵌ることができる。この結果、ビス頭部の駆動部中心とビットの中心がズレた場合でも、ビス位置情報の再取得又は緩締作業の繰り返しを行うことなく、ビス駆動部の中心とビットの中心を合致させてビスの緩締作業が可能になり、例えばロボットを用いたビス外し作業時間を短縮しロボット導入における省人化又は作業効率向上が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施の形態におけるビス緩締装置の図
【図2】本発明の実施の形態におけるビス緩締装置の構成を示す図
【図3】本発明の実施の形態におけるビス緩締装置にてビットがビスに着座した図
【図4】本発明の実施の形態におけるビス緩締装置にてビットをビスに押し付け初期状態の図
【図5】本発明の実施の形態におけるビス緩締装置にてビット保持カラーがフローティング状態に遷移した図
【図6A】本発明の実施の形態におけるビス緩締装置にてビットがビス頭部の駆動部に倣って嵌った状態の図
【図7】本発明の実施の形態におけるビス緩締装置にてビットが傾斜したビス頭部の駆動部に倣って嵌った状態の図
【図8】本発明の実施の形態におけるビス緩締装置にてビット保持カラーのクリアランス範囲を示す図
【図9】本発明の実施の形態におけるビス緩締装置にてビットの押込み量とビット保持カラーとクリアランスの関係を示す図
【図10A】本発明の実施の形態におけるビス緩締装置にて６０°の傾斜角を持つビット保持カラーとクリアランスの関係を示す図
【図10B】本発明の実施の形態におけるビス緩締装置にて８０°の傾斜角を持つビット保持カラーとクリアランスの関係を示す図
【図10C】本発明の実施の形態におけるビス緩締装置にて３０°の傾斜角を持つビット保持カラーとクリアランスの関係を示す図
【図11】本発明の実施の形態におけるビス緩締装置にてビスを緩めている状態の図
【図12A】本発明の実施の形態におけるビス緩締装置のツールオフセットの説明図
【図13A】ビスによる部材締結状態の図
【図13B】ビス頭部の駆動部中心とビットの中心がズレた状態の図
【図13C】傾斜した締結部材にビットが着座した状態の図
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0014】
図１は、本発明の実施の形態におけるビス緩締装置５０の図である。
【0015】
ビス緩締装置５０の全体は、ロボットアーム１３の先端に取り付けられたホルダー６に取り付けられている。ビス１を緩締するためにビット２を正逆回転させる手段又は装置の例として、エアーインパクトドライバ１０を使用している。本発明の実施の形態では、圧縮空気を動力とする、エアーインパクトドライバ１０を使用しているが、緩締の時に、ビット２の回転速度又はトルクを細かく微調整する必要がある場合は、サーボモータを動力源とする電動式ドライバを使用してもよい。エアーインパクトドライバ１０の先端に差し込まれているビット２は、締緩するビス１の頭部１ａの駆動部１ｂ形状に合致した、例えばプラス溝形状のビット２が使用される。ビット２は使用中の折損、又は長時間の使用によるビス頭部１ａと駆動部１ｂとの接触により摩耗するため、交換が容易、且つ、交換後のビット２先端のツールオフセットに再現性のある取付け方式であることが望ましい。ツールオフセットについては後述する。
【0016】
ビス緩締装置５０は、ビット２がビス１のビス頭部１ａの駆動部１ｂに押し付けられてビス１の緩締を行う装置であって、ビット保持カラー５と、ホルダー６と、バネ８とを備えている。
【0017】
ビット保持カラー５は、ビット２の中間部の同軸上に係合して固定配置されて一体化された円錐台形形状の部材である。
【0018】
ホルダー６は、ビット２を、その直径よりも大きな内径を持ち、かつ、その回転軸Ｃ２の方向に移動可能かつ回転軸Ｃ２に対して揺動可能な貫通穴６ｃ内に保持している。また、ホルダー６は、貫通穴６ｃの中間に、ビット保持カラー５の直径よりも大きな内径を持ち、かつ、ビット保持カラー５をビット２の回転軸Ｃ２の方向に移動可能かつ回転軸Ｃ２に対して揺動可能に保持する凹部６ｂを有してビット保持カラー５を内包している。凹部６ｂ内には、ビット保持カラー５の第１傾斜面５ａの傾斜角と同じ円錐台形の傾斜角の第２傾斜面６ａを持ち、第１傾斜面５ａと第２傾斜面６ａとは互いに接離可能に対向して配置されている。よって、ビット２とビット保持カラー５とが貫通穴６ｃと凹部６ｂ内でフローティング状態に保持可能となっている。
【0019】
バネ８は、ホルダー６の第２傾斜面６ａにビット保持カラー５の第１傾斜面５ａを押し付ける。具体的には、ビット保持カラー５の第１傾斜面５ａは、複数のバネ８によりホルダー６から押し出された複数のピン７により、ホルダー６の第２傾斜面６ａに押し付けられている。バネ８とピン７との数は、ビット２をビス１の頭部駆動部１ｂに倣わせて嵌め込むために必要な押し付け力に応じて決めればよいが、ビット２の回転軸に対して、対称に配置する必要がある。その理由は、ビット保持カラー５の第１傾斜面５ａをホルダー６の第２傾斜面６ａに押し付けるときに、ビット保持カラー５の回転軸とビット２の回転軸とが傾斜した状態で、ビット保持カラー５の第１傾斜面５ａをホルダー６の第２傾斜面６ａに押し付けられることを防ぐためである。
【0020】
ビット保持カラー５と一体化されたビット２の後端は、カップリング継手９を介して、エアーインパクトドライバ１０と連結されている。
【0021】
カップリング継手９は、ビット２がビス１の頭部１ａの駆動部１ｂに倣って嵌り込むときに、ビス１の回転軸Ｃ１に対してビット２の回転軸Ｃ２が傾斜した状態でも回転力をビット２からビス１に伝達することができるように、ゴム又は金属ばねのような弾性体が内部に組み込まれている。
【0022】
エアーインパクトドライバ１０は、ビット２の回転軸方向と平行なホルダー６のガイドレール１１に係合されており、ビット２の回転軸方向に移動することが可能である。
【0023】
ガイドレール１１は、ホルダー６に取り付けられている。
【0024】
圧縮空気を動力源とするエアーシリンダ１２は、ビット２を交換するときに使用され、エアーインパクトドライバ１０の位置が後退しないようにエアーインパクトドライバ１０の後端を押す。
【0025】
このような構成のビス緩締装置５０によれば、ロボットアーム１３などの押し付け装置又は人手で、ビス緩締装置５０のビット２をビス１のビス頭部１ａの駆動部１ｂに押し付けて、ビット２をビス頭部１ａの駆動部１ｂに着座させる。このときの押し付け力でバネ８を縮めることにより、ビット保持カラー５とホルダー６とが離間し、ビット２とビット保持カラー５とがホルダー６の内部でフローティング状態になることでビット２がビス頭部１ａの駆動部１ｂに倣い嵌るようにしている。以下、これについて詳しく説明する。
【0026】
ビス１の緩締作業は、ビス緩締装置５０全体と共にビット２をビス１の頭部１ａに押し付けることで、ビット２と同軸上に配置されたエアーインパクトドライバ１０も、ガイドレール１１に沿って後退するため、エアーシリンダ１２のピストン１２ａは後退した状態である。
【0027】
図２は、本発明の実施の形態におけるビス緩締装置５０とその周囲の構成を示す図である。
【0028】
図１にて説明したビス緩締装置５０は、例えばロボットアーム１３の先端に取り付けられる。ロボットアーム１３は、ワーク２４の正面、側面、及び上面に配置されたビス１の緩締を行うために、垂直多関節を有するロボットが使用されている。
【0029】
また、ワーク２４は、回転機構を有するワーク設置台２５の上に固定されているため、ビスのある面をロボットアーム１３に対して対向させるようにワーク２４の向きを変えることで、左右側面及び背面のビス１の緩締を行うことが可能である。ビス１の緩締作業を実施するときには、ビス１の頭部駆動部１ｂの中心と、ビス緩締装置５０のビット２の中心を合致させる必要がある。その方法は、ワーク２４を９０度ずつ回転させて、正面、左右側面、背面、及び上方からの平面を画像認識用カメラ２６でそれぞれ撮像する。撮像した画像情報からビス１の座標を演算処理することで、ビス１の位置を割り出すことが可能である。例えば、ワーク２４が、薄い板金部材で構成される筐体構造の場合、ビス１の取り外しが進むにつれて筐体としての剛性が低下して取外し時の衝撃又は振動により筐体の形状が変化して、ビス１の位置が画像認識用カメラ２６で撮像したときの位置から変化することがある。このため、筐体の形状変化に合わせて、適宜、ビス位置確認撮像を実施することが望ましい。
【0030】
ビット２をビス１の頭部駆動部１ｂに倣わせて嵌め込む手順について説明する。
【0031】
図３は、本発明の実施の形態におけるビス緩締装置５０にてビット２がビス１の頭部駆動部１ｂに着座した図である。図２にて説明した、画像認識用カメラ２６にてビス１の頭部駆動部１ｂの中心位置情報に従い、ロボットアーム１３の先端に取り付けられたビス緩締装置５０を移動させて、ビット２の先端をビス１の頭部駆動部１ｂに着座させる。このとき、図１３Ｂで説明した、ビス１の駆動部１ｂの中心とビット２の中心が合致しない中心ズレの状態で着座している。
【0032】
図４は、本発明の実施の形態におけるビス緩締装置５０にてビット２をビス１の頭部駆動部１ｂに押し付けた初期状態の図である。ロボットアーム１３を前進させて、更に、ビット２をビス１の頭部駆動部１ｂに押し付けると、その押し付け力によりバネ８が縮み始める。バネ８のバネ定数は、ビット２をビス１の頭部駆動部１ｂに押し付けてビット２をビス１の頭部駆動部１ｂに倣わせて嵌め込むための押し付け力より、弱い力で縮むようなバネ定数を選定する必要がある。ビット２をビス１の頭部駆動部１ｂに倣わせて嵌め込む押し付け力は、ビス１の呼び径、ビス１の材質、又はビス１の頭部駆動部の大きさにより異なる。バネ８が縮むことにより、ビット保持カラー５の第１傾斜面５ａとホルダー６の第２傾斜面６ａとが離間し、両傾斜面間にクリアランス１８が発生する。
【0033】
図５は、本発明の実施の形態におけるビス緩締装置５０にてビット保持カラー５がフローティング状態に遷移した図を示す。ここで、フローティング状態とは、ビット２の先端がビス１の頭部駆動部１ｂの溝に倣って横滑りするように、ビット２とビット保持カラー５とがホルダー６の貫通穴６ｃと凹部６ｂ内でビット２の回転軸Ｃ２の方向に移動可能かつ回転軸Ｃ２に対して揺動可能な状態を意味する。図４で説明したように、ビット保持カラー５とホルダー６とが離間し始めた状態から、更にビット２をビス１の頭部駆動部１ｂに押し付けることで、ビット保持カラー５とホルダー６とのクリアランス１８は、ビット２の押込み量に比例して大きくなり、ビット２はビス１との着座点と、ピン７とビット保持カラー５の接触点で保持され、ホルダー６の内部でフローティング状態に遷移する。
【0034】
図６Ａは、本発明の実施の形態におけるビス緩締装置５０にてビット２がビス１の頭部駆動部１ｂに倣って嵌った状態の図である。図５の状態から、更にビット２をビス１の頭部駆動部１ｂに押し付けると、ビット２とビット保持カラー５は、ホルダー６の内部でフローティング状態にあるため、ビット２の先端は、ビス１の頭部駆動部１ｂの溝に倣って横滑りを始めビス１の頭部駆動部１ｂの溝に嵌り込む状態になる。
【0035】
【0036】
図６Ａにて、ビット２の先端がビス１の頭部駆動部１ｂの溝に倣って横滑りすると記述したが、図６Ｂに示すように、ビット２の先端部のプラス形状と、ビス１の頭部駆動部１ｂのプラス溝が重なる状態で、ビット２をビス１の頭部駆動部１ｂに押し付けた場合は、ビット２の押し付け量を増やしていくことで、ビット２の先端は横滑りを始め、最終的には図６Ａに示すようにビット２がビス１の頭部駆動部１ｂに嵌り込む状態になる。
【0037】
図６Ｃに示すように、ビット２の先端部のプラス形状と、ビス１の頭部駆動部１ｂのプラス溝の角度が異なり、ビット２を押し付けるだけではビット２の横滑りが発生しないような状態であっても、ビス１を緩めるためにビット２を回転させると、両者の角度が合致しプラス形状が重なった時点で、ビット２はビス１の頭部駆動部１ｂに倣いながら嵌り込む。
【0038】
図７は、本発明の実施の形態におけるビス緩締装置５０にてビット２が傾斜したビス頭部１ａの駆動部１ｂに倣って嵌った状態の図である。ビット保持カラー５はビット２の回転軸Ｃ２に対して揺動方向に対しても移動することが可能なので、ビス１が傾斜した締結状態にあっても図６Ａで記述したようにビット２の先端はビス１の頭部駆動部１ｂに倣って嵌り込むことが可能である。
【0039】
図８は、本発明の実施の形態におけるビス緩締装置５０にてビット保持カラー５とホルダー６とのクリアランス１８の範囲を示す図である。ビス１の頭部駆動部１ｂは、図８に示すようなプラス形状をしている。ビット２がビス１の頭部１ａに着座して駆動部１ｂに嵌るためには、ビス１の頭部駆動部（プラス溝）１ｂの長さ１４の内側のハッチング領域５２に着座する必要がある。この領域外に着座した場合は、ビット２をビス１に押し付けてもビット２がビス１の頭部駆動部１ｂに倣うことはないため、画像認識用カメラ２６にて、再度、ビス１の位置情報を取得して中心合わせ動作を繰り返すことになる。このことから、ビット保持カラー５とホルダー６とのクリアランス１８は、ビス１の頭部駆動部（プラス溝）１ｂの長さ１４以下とする必要がある。
【0040】
また、ビス１のビス頭部駆動部（プラス溝）１ｂの内接円直径１５の内側に着座したビット２がビス１の頭部駆動部１ｂに倣って嵌り込むためには、ビス１のビス頭部駆動部（プラス溝）１ｂの内接円直径１５以上のクリアランス１８が必要である。
【0041】
図９は、本発明の実施の形態におけるビス緩締装置５０にてビット２の回転軸方向の押込み量１７とビット２の回転軸方向と直交方向のクリアランス１８との関係を示す図である。
【0042】
ビット２をビス１の頭部駆動部１ｂに着座させ、更にビット２を押し込むことでビット保持カラー５とホルダー６とが離間してクリアランス１８が発生する。図９に示すようにビット保持カラー５の第１傾斜面５ａとビット２の回転軸Ｃ２とが成す傾斜角１６が４５°の場合、ビット２の回転軸方向の押込み量１７とビット２の回転軸方向と直交方向のクリアランス１８の寸法は、同じ大きさになる。
【0043】
図１０Ａは、本発明の実施の形態におけるビス緩締装置５０にて６０°の傾斜角１６を持つビット保持カラー５とクリアランス１８の関係を示す図であり、ビット２の回転軸方向の押込み量１７とビット２の回転軸方向と直交方向のクリアランス１８の寸法の関係は、クリアランス１８＝１．５×押込み量１７となり、ビット２がビス１の頭部駆動部１ｂに着座した初期の段階で、ビット２がビス１頭部駆動部１ｂに倣うために必要なクリアランス１８を確保することが可能である。ビット２がビス１頭部駆動部１ｂに着座して押込み量１７が増えると、バネ８の反力も比例して増加するため、ビット２がビス１との着座点とバネ８に係合されたピン７との間で突っ張った状態になるとビット２がビス１頭部駆動部１ｂに倣うための横滑りが起こりにくくなるため、ビット２がビス１の頭部駆動部１ｂに着座して押込み動作を開始する初期の段階で、クリアランス１８の寸法を押込み量１７に対して大きく増加させることが望ましい。
【0044】
図１０Ｂは、本発明の実施の形態におけるビス緩締装置５０にて８０°の傾斜角１６を持つビット保持カラー５とクリアランス１８の関係を示す図であり、ビット２の回転軸方向の押込み量１７とビット２の回転軸方向と直交方向のクリアランス１８の寸法の関係は、クリアランス１８＝５．６７×押込み量１７となり、先述した図１０Ａの６０°の傾斜角を持つビット保持カラー５よりも、更に押込みの初期段階で大きなクリアランス１８を確保することが可能であるが、ビット保持カラー５とビット２の自重を支えてホルダー６に押し付けた状態を維持するためには、バネ８のバネ定数を大きくする必要がある。しかしながら、ビット２をビス１の頭部駆動部１ｂに着座させて、ビット保持カラー５をフローティング状態に遷移させるためには、ビット２の押し付け力よりバネ８の反力を弱くする必要があるため、押し付け力の設定によってはバネ８の反力が強くて、ビット２を押し付けてもフローティング状態に遷移しない状態が発生する可能性があるため、傾斜角１６は、６０°未満が望ましい。
【0045】
図１０Ｃは、本発明の実施の形態におけるビス緩締装置５０にて３０°の傾斜角１６を持つビット保持カラー５とクリアランス１８の関係を示す図であり、ビット２の回転軸方向の押込み量１７とビット２の回転軸方向と直交方向のクリアランス１８の寸法の関係は、クリアランス１８＝０．５８×押込み量１７となり、押し込みの初期段階で、クリアランス１８を大きく確保することができないため、ビット保持カラー５のフローティングによるビット２の嵌り込みを阻害する可能性がある。
【0046】
以上の説明から、ビット保持カラー５とホルダー６が隣接する円錐台形の母線（第１傾斜面５ａ又は第２傾斜面６ａ）とビット２の回転軸Ｃ２が成す傾斜角１６は、４５°＜傾斜角＜６０°の範囲が望ましい。
【0047】
図１１は、本発明の実施の形態におけるビス緩締装置５０にてビス１を緩めている状態の図である。図１１に示されるように、ビット２がビス１の頭部駆動部１ｂに、深く嵌り込んだ状態で、ビット２を緩め方向に回転させることで、ビス１を、固定部４から取り外すことが可能になる。
【0048】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明の実施の形態におけるビス緩締装置５０のツールオフセットの説明図である。ツールオフセットとは、ロボットアーム基準点２２から、ツール基準点２３（本発明の実施形態におけるビット２の先端）までの相対位置関係を表す値であり、ツールオフセット（Ｚ方向）１９と、ツールオフセット（Ｘ方向）２０と、ツールオフセット（Ｙ方向）２１により規定されている。ツールオフセットは、ロボットの教示作業において基準となる値であり、ツールの交換又は形状変更によりその値が変化した場合は、再度、教示作業をやり直すことになる。ビット２の先端は、ビス１の緩締を繰り返すことで摩耗するため、定期的に新品に交換する必要がある。ビット２を交換するときは、ビット２を差し込んで固定している、カップリング継手９とエアーインパクトドライバ１０の位置が固定されている必要があるため、エアーシリンダ１２のピストン１２ａを前進させて、カップリング継手９とエアーインパクトドライバ１０が、ビット交換時に後退しないように位置を固定する。ビット２の全長を、機械加工により精度良く管理することで、ビット２を交換してもツールオフセットの再現性が確保することが可能である。
【0049】
前記実施形態によれば、ビット２とビット保持カラー５がホルダー６の内部でフローティング状態になることでビット２がビス頭部１ａの駆動部１ｂに倣い嵌ることができる。この結果、ビス頭部１ａの駆動部中心とビット２の中心がズレた場合でも、ビス位置情報の再取得又は緩締作業の繰り返しを行うことなく、ビス駆動部１ｂの中心とビット2の中心を合致させてビス１の緩締作業が可能になり、例えばロボットを用いたビス外し作業時間を短縮しロボット導入における省人化又は作業効率向上が実現できる。
【0050】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【0051】
本発明の前記態様にかかるビス緩締装置は、例えば、家電リサイクル工場等における、回収した廃家電を解体する作業において、筐体のカバーを自動で解体する工程に好適に用いられる。
【符号の説明】
【0052】
１ ビス
２ ビット
３ 板状部材
４ 固定部
５ ビット保持カラー
５ａ 第１傾斜面
６ ホルダー
６ａ 第２傾斜面
６ｂ 凹部
６ｃ 貫通穴
７ ピン
８ バネ
９ カップリング継手
１０ エアーインパクトドライバ
１１ ガイドレール
１２ エアーシリンダ
１２ａ ピストン
１３ ロボットアーム
１４ ビス頭部駆動部（プラス溝）の長さ
１５ ビス頭部駆動部（プラス溝）の内接円直径
１６ 傾斜角
１７ 押込み量
１８ クリアランス
１９ ツールオフセット（Ｚ方向）
２０ ツールオフセット（Ｘ方向）
２１ ツールオフセット（Ｙ方向）
２２ ロボットアーム基準点
２３ ツール基準点
２４ ワーク
２５ ワーク設置台
２６ 画像認識用カメラ
５０ ビス緩締装置
５２ ハッチング領域
Ｃ１ ビスの回転軸
Ｃ２ ビットの回転軸
２ ビット
３ 板状部材
４ 固定部
５ ビット保持カラー
５ａ 第１傾斜面
６ ホルダー
６ａ 第２傾斜面
６ｂ 凹部
６ｃ 貫通穴
７ ピン
８ バネ
９ カップリング継手
１０ エアーインパクトドライバ
１１ ガイドレール
１２ エアーシリンダ
１２ａ ピストン
１３ ロボットアーム
１４ ビス頭部駆動部（プラス溝）の長さ
１５ ビス頭部駆動部（プラス溝）の内接円直径
１６ 傾斜角
１７ 押込み量
１８ クリアランス
１９ ツールオフセット（Ｚ方向）
２０ ツールオフセット（Ｘ方向）
２１ ツールオフセット（Ｙ方向）
２２ ロボットアーム基準点
２３ ツール基準点
２４ ワーク
２５ ワーク設置台
２６ 画像認識用カメラ
５０ ビス緩締装置
５２ ハッチング領域
Ｃ１ ビスの回転軸
Ｃ２ ビットの回転軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図13C】