(57)【要約】【課題】締め付け対象物の形状等に制限されずに、締め付け時に発生する反力を打ち消すことができる締付装置を提供すること。【解決手段】締付装置１は、被締付部材に係合可能な係合部２１、及び第１回転軸を中心に係合部２１を回転可能な第１回転駆動部２２を有する締付部２と、第１回転軸とは異なる第２回転軸を中心に回転可能なフライホイール４４、及び第２回転軸を中心にフライホイール４４を所定の回転速度で回転させる第２回転駆動部４５を有するジャイロ部４と、を備える。【選択図】図１
2010120094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被締付部材に係合可能な係合部、及び第１回転軸を中心に前記係合部を回転可能な第１回転駆動部を有する締付部と、
前記第１回転軸とは異なる第２回転軸を中心に回転可能なフライホイール、及び前記第２回転軸を中心に前記フライホイールを所定の回転速度で回転させる第２回転駆動部を有するジャイロ部と、を備える締付装置。
【請求項２】
前記フライホイールの姿勢を調整する調整部と、
前記締付部が受ける反力を検出する反力検出部と、
前記反力検出部により検出された前記反力の大きさに応じて、前記調整部に前記フライホイールの姿勢を調整させる制御部と、を更に備える請求項１に記載の締付装置。
【請求項３】
前記調整部は、
前記フライホイールのホイール面の前記第１回転軸を中心軸とした傾きを調整する第１サーボ機構と、
前記ホイール面の前記第１回転軸に直交する第３回転軸を中心軸とした傾きを調整する第２サーボ機構と、を備える請求項２に記載の締付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルトやナット等の被締付部材を締め付ける際に用いられる締付装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボルトやナットの締め付けは、ボルトやナットにソケットを係合させて、このソケットを回転させて行っている。これらボルトやナットの締め付け時には、ソケットに反力が生じる。この反力は、締め付けトルクの大きさに比例して大きくなるため、ナットランナ等の締付装置を使用して大きなトルクでの締め付けを行う場合には、発生する反力も大きくなる。
従って、作業者がナットランナを使用してボルトやナットの締め付けを行う場合には、反力によって作業者の手首等に大きな負担がかかってしまうという問題があった。
【０００３】
そこで、ボルトやナットを締め付けるときに発生する反力を受けるための反力受け部材を備えた締緩装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１で提案された締緩装置では、反力受け部材を、ボルトやナットを締め付ける締め付け対象物に当接させることで、発生する反力を逃がしている。
【特許文献１】特開平５−４２４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１で提案された締緩装置では、反力受け部材を締め付け対象物に当接させて使用するため、ボルトやナットの締め付け箇所が変わるたびに、反力受け部材の位置の調整を行う必要があった。また、締め付け対象物の形状や、締め付け対象物におけるボルトやナットの配置によっては、反力受け部材を当接させることができず、締緩装置の使用条件に制限があった。
【０００５】
従って、本発明は、締め付け対象物の形状等に制限されずに、締め付け時に発生する反力を打ち消すことのできる締付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】
【０００６】
本発明の締付装置は、被締付部材に係合可能な係合部、及び第１回転軸を中心に前記係合部を回転可能な第１回転駆動部を有する締付部と、前記第１回転軸とは異なる第２回転軸を中心に回転可能なフライホイール、及び前記第２回転軸を中心に前記フライホイールを所定の回転速度で回転させる第２回転駆動部を有するジャイロ部と、を備える。
【０００７】
また、締付装置は、前記フライホイールの姿勢を調整する調整部と、前記ソケットが受ける反力を検出する反力検出部と、前記反力検出部により検出された前記反力の大きさに応じて、前記調整部に前記フライホイールの姿勢を調整させる制御部と、を更に備えることが好ましい。
【０００８】
また、前記調整部は、前記フライホイールのホイール面の前記第１回転軸を中心軸とした傾きを調整する第１サーボ機構と、前記ホイール面の前記第１回転軸に直交する第３回転軸を中心軸とした傾きを調整する第２サーボ機構と、を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の締付装置によれば、締め付け対象物の形状等に制限されずに、締め付け時に発生する反力を打ち消すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の締付装置の好ましい一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の締付装置１を示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ矢視図である。図３は、ジャイロ部４を示す斜視図である。図４は、図３のＩＶ矢視図であり、図５は、図３のＶ矢視図である。
【００１１】
本実施形態の締付装置１は、図１に示すように、締付部材であるボルトＢ又はナットを締め付け対象物に締め付ける締付部としてのナットランナ２と、このナットランナ２がボルトＢ又はナットを締め付けるときに受ける反力を検出する反力検出部３と、ナットランナ２に所定のジャイロモーメントを与えるジャイロ部４と、これらを制御する制御部５と、を備える。
【００１２】
ナットランナ２は、図１及び図２に示すように、係合部としてのソケット２１と、このソケット２１に連結され第１回転軸としてのＺ軸を中心にソケット２１を回転可能な第１回転駆動部としてのソケット回転駆動部２２と、を備える。
ソケット２１は、ボルトＢ又はナット（図示せず）に係合して、ボルトＢ又はナットを締め付け対象物に締め付ける。このソケット２１の先端部には図示しない凹部（例えば、六角柱状の凹部）が形成されており、この凹部にボルトＢの頭部が係合するよう構成されている。
【００１３】
ソケット回転駆動部２２は、ソケット２１の基端側に連結されており、円柱状の筐体２２１と、この筐体２２１の内部に収容される駆動モータ（図示せず）と、この駆動モータに連結されＺ軸を中心に回転可能な回転出力軸（図示せず）と、を備える。ソケット２１は、回転出力軸の先端側に連結されている。ソケット回転駆動部２２は、駆動モータにより回転出力軸を回転させることによりソケット２１を回転駆動させる。
尚、ソケット２１が回転しても筐体２２１は回転しないように構成されている。
【００１４】
ジャイロ部４は、図１及び図２に示すように、ナットランナ２の基端側に連結される。このジャイロ部４は、図１及び図３に示すように、第１枠体４１と、この第１枠体４１の内側に配置される第２枠体４２と、この第２枠体４２の内側に配置される第３枠体４３と、この第３枠体４３の内側に配置されるフライホイール４４と、このフライホイール４４を回転駆動させる第２回転駆動部としてのフライホイール駆動モータ４５と、フライホイール４４の姿勢を調整する調整部６と、を備える。
【００１５】
第１枠体４１は、略コの字形状を有しており（図４参照）、ソケット回転駆動部２２の基端側に連結される。この第１枠体４１は、略コの字形状における一対の先端部がＺ軸上に位置するように配置されている。
【００１６】
第２枠体４２は、略ロの字形状を有しており（図５参照）、Ｚ軸を中心として第１枠体４１に対して回動自在に支持される。この第２枠体４２は、対向する一対の枠部それぞれの中心がＺ軸上に位置するように配置されている。
【００１７】
第３枠体４３は、略ロの字形状を有しており、Ｚ軸に直交する第３回転軸としてのＹ軸を中心として第２枠体４２に対して回動自在に支持される。この第３枠体４３は、対向する一対の枠部それぞれの中心（第３枠体４３を構成している４つの枠部のうちで対向している短い方の一対の枠部の各中心）がＹ軸上に位置するように配置されている。
【００１８】
フライホイール４４は、円板状であり、軸部材４４１を介して第３枠体４３の内側でこの第３枠体４３に支持されている。このフライホイール４４は、Ｙ軸に直交する第２回転軸としてのＸ軸を中心にして第３枠体４３に対し回転自在に連結されている。
軸部材４４１は、第３枠体４３の中心（第３枠体４３を構成している４つの枠部のうちで対向している長い方の一対の平板状部位の各中心）を通っており、Ｘ軸上に位置するように配置されている。
【００１９】
フライホイール駆動モータ４５は、第３枠体４３の外側に配置されており、軸部材４４１及びフライホイール４４を所定方向に回転させる。
【００２０】
調整部６は、図３〜図５に示すように、Ｚ軸を中心として第２枠体４２を回動させる第１サーボ機構６１と、Ｙ軸を中心として第３枠体４３を回動させる第２サーボ機構６２と、を備える。
【００２１】
第１サーボ機構６１は、図３及び図４に示すように、第１サーボモータ６１１と、この第１サーボモータ６１１の駆動軸６１２に連結された小歯車６１３と、この小歯車６１３に噛合すると共に第２枠体４２に連結される大歯車６１４と、を備える。
第１サーボ機構６１は、第１サーボモータ６１１を駆動させることにより、小歯車、及びこの小歯車に噛合する大歯車を回転させ、この大歯車の回転によりＺ軸を中心として第２枠体を回動させる。これにより、フライホイール４４のホイール面４４２のＺ軸を中心軸とした傾きが調整される。
【００２２】
第２サーボ機構６２は、図３及び図５に示すように、第２サーボモータ６２１と、この第２サーボモータ６２１の駆動軸６２２に連結された小歯車６２３と、この小歯車６２３に噛合すると共に第３枠体４３に連結される大歯車６２４と、を備える。
第２サーボ機構６２は、第２サーボモータ６２１を駆動させることにより、小歯車６２３、及びこの小歯車６２３に噛合する大歯車６２４を回転させ、この大歯車６２４の回転によりＹ軸を中心として第３枠体４３を回動させる。これにより、ホイール面４４２のＹ軸を中心軸とした傾きが調整される。
【００２３】
以上のジャイロ部４は、フライホイール４４を回転させることにより、所定方向にジャイロモーメントを発生させる。また、第１サーボ機構６１及び第２サーボ機構６２によってフライホイール４４の姿勢を調整することで、ジャイロモーメントの大きさ及び向きを調整できる。
【００２４】
反力検出部３は、図１及び図２に示すように、第１板状部材３１と、第２板状部材３２と、一対のロードセル３３と、を備える。
第１板状部材３１及び第２板状部材３２は、互いに所定間隔をあけて積層されており、これら第１板状部材３１及び第２板状部材３２には、ソケット回転駆動部２２が厚さ方向に挿通されている。
第１板状部材３１は、ソケット回転駆動部２２に固定されている。第２板状部材３２は、図２に示すように、ベアリング３４を介してソケット回転駆動部２２を支持している。この第２板状部材３２は、図１に示すように、締付装置１が設置される架台１０に支持されている。
第１板状部材３１には、平面方向に突出する第１凸状部３１１が形成されている。第２板状部材３２には、厚さ方向における第１板状部材３１側に突出する一対の第２凸状部３２１が形成されている。一対の第２凸状部３２１は、第１凸状部３１１を挟み込むように設けられている。
【００２５】
一対のロードセル３３は、第１凸状部３１１と一対の第２凸状部３２１との間に形成された隙間にそれぞれ配置されている。
【００２６】
以上の反力検出部３では、第１板状部材３１は、ソケット回転駆動部２２の筐体２２１に固定されている。そのため、ナットランナ２が受ける反力により筐体２２１が回転すると、この筐体２２１の回転に伴い第１板状部材３１も回転する。
一方、第２板状部材３２は、ベアリング３４を介してソケット回転駆動部２２の筐体２２１を支持している。そのため、筐体２２１が回転しても第２板状部材３２は回転しない。
これにより、筐体２２１がＺ軸まわりのトルク（締め付け反力）を受けると、一対のロードセル３３のうちの一方のロードセル３３が第１板状部材３１により押圧されて、トルクの大きさと向きとが検出される。
【００２７】
制御部５は、図６に示すように、第１サーボモータ６１１、第２サーボモータ６２１及びフライホイール駆動モータ４５を制御して、ジャイロモーメントの大きさ及び向きを決定すると共に、ナットランナ２のソケット回転駆動部２２を制御する。
具体的には、制御部５は、反力検出部３で検出された締め付け反力に応じて、第１サーボモータ６１１によりフライホイール４４のＺ軸に所定の角速度を与えてホイール面４４２のＺ軸を中心軸とした傾きを制御すると共に、第２サーボモータ６２１により、フライホイール４４のＹ軸に所定の角速度を与えてホイール面４４２のＹ軸を中心軸とした傾きを制御する。また、フライホイール駆動モータ４５によりフライホイール４４の回転数を制御する。
これにより、反力検出部３で検出された締め付け反力を打ち消す方向及び大きさのジャイロモーメントを発生させる。
【００２８】
次に、締付装置１の動作について説明する。
【００２９】
先ず、図１に示す状態から締付装置１を下降させてソケット２１をボルトＢの頭部に係合させる。次に、ソケット２１を矢印Ａ１方向に回転させて、ボルトＢを締め付け対象物に締め付ける。すると、ナットランナ２のソケット回転駆動部２２は、矢印Ａ１で示す方向の締め付け反力を受ける。
【００３０】
このソケット回転駆動部２２が受ける締め付け反力は、反力検出部３において検出される。すると、制御部５は、反力検出部３において検出された締め付け反力の向き及び大きさに応じて、フライホイール４４の姿勢を調整して、反力検出部３で検出された締め付け反力を打ち消す方向（図１に示すＡ３方向）及び大きさのジャイロモーメントを発生させる。
具体的には、制御部５は、反力検出部３で検出された締め付け反力に応じて、第１サーボモータ６１１によりフライホイール４４のＺ軸に所定の角速度を与えてホイール面４４２のＺ軸を中心軸とした傾きを制御すると共に、第２サーボモータ６２１により、フライホイール４４のＹ軸に所定の角速度を与えてホイール面４４２のＹ軸を中心軸とした傾きを制御する。また、制御部は、フライホイール駆動モータ４５によりフライホイール４４を所定の回転数で所定方向（この場合では、図１及び図３に示す矢印Ａ２方向）に回転させる。
【００３１】
次に、第１サーボモータ６１１及び第２サーボモータ６２１を駆動しているにもかかわらず、反力検出部３が検出するトルクの値が所定の閾値に達したときには、制御部５は、ボルトＢの締め付けが終了したものとして、第１サーボモータ６１１、第２サーボモータ６２１及びフライホイール駆動モータ４５を停止させる。また、制御部５は、ソケット回転駆動部２２の駆動モータを停止させ、ソケット２１の回転を停止させる。
【００３２】
以上の締付装置１によれば、以下のような効果を奏する。
ジャイロ部４を用いてナットランナ２が受ける反力を低減した。これにより、締め付けるボルトＢの位置が異なっても、反力受け部材の多様な支持形態に対応する必要がなくなり、多品種少量生産に容易に対応できる。また、反力受け部材を設置する箇所が存在しない場合でも使用することができる。つまり、締め付け対象物の形状等に制限されずに、締め付け時に発生する反力を打ち消すことができる。
その結果、ボルトＢやナットの締め付け作業に係る負荷を軽減できる。
【００３３】
また、別途設置を必要とする反力受け部材を用いていないので、装置の構成が簡素化されており製造コストを低減できる。
【００３４】
また、制御部５に、反力検出部３が検出した反力の値に応じてフライホイール４４の姿勢を調整させた。これにより、ボルトＢを締めるときにナットランナ２が受ける反力を正確に軽減できる。
【００３５】
また、第１サーボ機構６１及び第２サーボ機構６２により、フライホイール４４の姿勢を調整した。これにより、Ｚ軸まわりに発生した反力を打ち消すためのジャイロモーメントを正確に発生させることができ、ナットランナ２に不必要な方向のトルクが発生することを防止できる。
【００３６】
以上、本発明の好ましい一実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、本発明をボルトＢの締め付けに適用したが、これに限らない。即ち、本発明をナットやネジの締め付けに適用してもよい。また、本発明をボルト、ナット又はネジを緩める場合に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の締付装置を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ矢視図である。
【図３】ジャイロ部を示す斜視図である。
【図４】図３のＩＶ矢視図である。
【図５】図３のＶ矢視図である。
【図６】制御部による制御動作を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  締付装置
２  ナットランナ（締付部）
３  反力検出部
４  ジャイロ部
５  制御部
６  調整部
２１  ソケット（係合部）
２２  ソケット回転駆動部（第１回転駆動部）
４４  フライホイール
４５  フライホイール駆動モータ（第２回転駆動部）
６１  第１サーボ機構
６２  第２サーボ機構
４４２  ホイール面
【図１】
2010120094.tif 000003
【図２】
2010120094.tif 000004
【図３】
2010120094.tif 000005
【図４】
2010120094.tif 000006
【図５】
2010120094.tif 000007
【図６】
2010120094.tif 000008