(57)【要約】【課題】締付部材の締め付け不良箇所を低減できる締付装置の制御方法を提供すること。【解決手段】締付装置の制御方法は、切換機構を駆動して複数の締付部のうち選択したものを所定位置に位置させる切換工程と、進退機構を駆動して駆動源を選択した締付部の回転部に連結する連結工程と、駆動源を駆動して回転部を回転させて選択した締付部のねじを締め付ける締付工程と、を、複数の締付部のそれぞれについて順番に実行する。ここで、複数の締付部のそれぞれについて、締付工程の制限時間を所定の初期値Ｔ０で設定する。そして、締付工程では、締付開始からの経過時間を計測し、経過時間がこの締付工程の制限時間に達することなくねじの締め付けが完了した場合には、この締付工程の制限時間と経過時間との差分Ｔ１を求め、この差分Ｔ１を繰り越して次回の締付工程の制限時間Ｔ０に加算して、締付工程を終了する。【選択図】図５
2010201552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
締付部材を締め付ける締付装置の制御方法であって、
前記締付装置を、複数個の締付部を有しかつ当該締付部のうちの１つを選択的に所定位置に位置させる切換機構と、回転駆動する駆動源と、当該駆動源を前記所定位置に位置する締付部に対して進退させる進退機構と、を含んで構成し、
前記複数個の締付部を、それぞれ、前記締付部材を保持する回転部と、当該回転部を回転可能に保持する保持部と、を含んで構成し、
前記切換機構を駆動して前記複数の締付部のうち選択したものを所定位置に位置させる切換工程と、
前記進退機構を駆動して前記駆動源を前記選択した締付部の回転部に連結する連結工程と、
当該駆動源を駆動して当該回転部を回転させて前記選択した締付部の締付部材を締め付ける締付工程と、
を、前記複数の締付部のそれぞれについて順番に実行し、
前記複数の締付部のそれぞれについて、前記締付工程の制限時間を所定の初期値で設定し、
前記締付工程では、締付開始からの経過時間を計測し、当該経過時間が当該締付工程の制限時間に達することなく前記締付部材の締め付けが完了した場合には、当該締付工程の制限時間と当該経過時間との差分を求め、当該差分を繰り越して次回の締付工程の制限時間に加算して、当該締付工程を終了し、
一方、前記締付部材の締め付けが完了することなく、当該経過時間が当該締付工程の制限時間に達した場合には、前記締付部材の締め付けを中止して、当該締付工程を終了することを特徴とする締付装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締付装置の制御方法に関する。詳しくは、ワークの所定箇所にねじを締め付ける締付装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車の製造工程では、ねじ締付装置を用いて、部品をねじでワークに複数箇所で固定することが行われている。例えば、このねじ締付装置は、一連の動作で６本までのねじを締め付けることが可能であり、６個の締付ソケットを有しかつこれら締付ソケットのうちの１つを選択的に所定位置に位置させるソケット切換機構と、回転駆動する締付ナットランナと、この締付ナットランナを所定位置に位置する締付ソケットに対して進退させるフィード機構と、を備える。各締付ソケットは、それぞれ、１本のねじを保持している。
そして、このねじ締付装置によれば、まず、ソケット切換機構を駆動して６個の締付ソケットの中から選択した１つを所定位置に位置させる。次に、フィード機構を駆動して締付ナットランナを選択した締付ソケットに連結する。次に、締付ナットランナを駆動して締付ソケットを回転させて、締付ソケットに保持されたねじを締め付ける。この動作を、６本のねじのそれぞれについて順番に実行する。
【０００３】
しかしながら、以上のねじ締付装置では、ねじを締付箇所に差し込んだ際、ねじが締付箇所の雌ねじ部に引っ掛かって、このねじの締め付けに時間がかかる場合がある。この場合、このねじの締め付けに時間をかけると、ねじ締付装置のサイクルタイムが長期化する、という問題がある。
【０００４】
そこで、６本のねじのそれぞれの締付工程について、その締付工程を実行するのに割り当てられる最大の時間を制限時間として設定する。この制限時間は、全ての締付部について同一である。そして、ねじを締め付ける際、締付開始からの経過時間を計測し、締付部材の締め付けが完了していなくても、経過時間が制限時間に達した場合には、このねじの締め付けを中止し、この締付工程を終了して、次のねじの締め付けに移る。そして、この締め付け不良箇所については、後工程で、人手でねじを締め付ける。
この方法によれば、１箇所のねじの締め付けに時間がかかり過ぎるのを防止できるから、ねじ締付装置のサイクルタイムが長期化するのを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１４２８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この手法では、締め付け不良箇所については、後工程において人手でねじを締め付けるため、作業効率が低くなる。そのため、締め付け不良箇所を、できる限り低減することが望ましい。
【０００７】
本発明は、締付部材の締め付け不良箇所を低減できる締付装置の制御方法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】
【０００８】
本発明の締付装置（例えば、後述の締付装置１）の制御方法は、前記締付装置を、複数個の締付部（例えば、後述の締付部３０）を有しかつ当該締付部のうちの１つを選択的に所定位置に位置させる切換機構（例えば、後述の切換機構１０）と、回転駆動する駆動源（例えば、後述の駆動源４０）と、当該駆動源を前記所定位置に位置する締付部に対して進退させる進退機構（例えば、後述の進退機構５０）と、を含んで構成し、前記複数個の締付部を、それぞれ、前記締付部材（例えば、後述のねじＳ）を保持する回転部（例えば、後述の回転部３２）と、当該回転部を回転可能に保持する保持部（例えば、後述の保持部３１）と、を含んで構成し、前記切換機構を駆動して前記複数の締付部のうち選択したものを所定位置に位置させる切換工程と、前記進退機構を駆動して前記駆動源を前記選択した締付部の回転部に連結する連結工程と、当該駆動源を駆動して当該回転部を回転させて前記選択した締付部の締付部材を締め付ける締付工程と、を、前記複数の締付部のそれぞれについて順番に実行し、前記複数の締付部のそれぞれについて、前記締付工程の制限時間を所定の初期値（例えば、後述のＴ０）で設定し、前記締付工程では、締付開始からの経過時間を計測し、当該経過時間が当該締付工程の制限時間に達することなく前記締付部材の締め付けが完了した場合には、当該締付工程の制限時間と当該経過時間との差分（例えば、後述のＴ１、Ｔ２）を求め、当該差分を繰り越して次回の締付工程の制限時間に加算して、当該締付工程を終了し、一方、前記締付部材の締め付けが完了することなく、当該経過時間が当該締付工程の制限時間に達した場合には、前記締付部材の締め付けを中止して、当該締付工程を終了することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、締付工程では、締付開始からの経過時間を計測し、この経過時間が制限時間に達することなく締付部材の締め付けが完了した場合には、制限時間と経過時間との差分を求め、この差分を繰り越して次回の制限時間に加算して、締付工程を完了させる。
このように、締付部材の締め付けが完了した時点で経過時間が制限時間に達していない場合、時間に余裕があるので、この余った時間を繰り越して次回の制限時間に加算する。これにより、次回の締付工程では、この長期化した制限時間を用いるので、締付部材の締め付け作業を長時間行うことができる。
【００１０】
よって、経過時間が制限時間の初期値に達するまでには締め付けを完了できなかったが、そのまま締め付け作業を続行することで、締め付けを完了できる場合がある。よって、締付部材の締め付け不良箇所を低減できる。
また、このようにしても、締付部の締付工程を実行するのに割り当てられる合計時間は変化しないので、サイクルタイムが長期化するのを防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、経過時間が制限時間の初期値に達するまでには締め付けを完了できなかったが、そのまま締め付け作業を続行することで、締め付けを完了できる場合がある。よって、締付部材の締め付け不良箇所を低減できる。また、このようにしても、締付部の締付工程を実行するのに割り当てられる合計時間は変化しないので、サイクルタイムが長期化するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る締付装置の概略を示す斜視図である。
【図２】前記実施形態に係る締付装置の断面図である。
【図３】前記実施形態に係る締付装置の動作のフローチャートである。
【図４】前記実施形態に係る締付装置の動作を説明するための図である。
【図５】前記実施形態に係る締付装置のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る締付装置１の概略を示す斜視図である。図２は、締付装置１の断面図である。
締付装置１は、締付部材としてのねじＳを締め付ける装置であり、ロボットアーム２の先端に設けられている。この締付装置１は、６個の締付部３０を有しこれら締付部３０のうちの１つを所定位置に配置する切換機構１０と、回転駆動する駆動源４０と、駆動源４０を所定位置の締付部３０に対して連結させる進退機構５０と、これらを制御する制御装置６０と、を備えている。
【００１４】
ロボットアーム２は、制御装置６０により制御され、締付装置１の３次元空間上の位置や姿勢を変更するものである。
【００１５】
切換機構１０は、取付ブラケット２０を介してロボットアーム２の先端フランジ面に支持されている。
切換機構１０は、円筒形状のホルダ１１と、このホルダ１１の外周面に配置された６個の締付部３０と、ホルダ１１の外周面に配置された１個のセンシングユニット１２と、ホルダ１１を回転させるホルダ駆動部１３と、を備えている。
【００１６】
ホルダ駆動部１３は、取付ブラケット２０に固定されて、制御装置６０により駆動される。
ホルダ１１は、ホルダ駆動部１３の駆動軸に取り付けられている。ホルダ駆動部１３を駆動することにより、ホルダ１１は、中心軸を回転中心として矢印Ａ方向または矢印Ｂ方向に回転し、締付部３０およびセンシングユニット１２を移動させる。
【００１７】
センシングユニット１２は、ＣＣＤカメラを備えており、制御装置６０に接続される。このセンシングユニット１２は、ＣＣＤカメラで撮影した画像を制御装置６０に送信する。
【００１８】
締付部３０は、回転軸Ｚを回転中心としてホルダ１１に回転可能に支持されている。この締付部３０は、ホルダ１１に固定された保持部３１と、この保持部３１に回転可能に保持されてねじＳを保持する棒状の回転部３２と、保持部３１と回転部３２との間に介装されたスプリング３３と、を備える。
【００１９】
保持部３１は、円筒形状であり、この保持部３１の内部には、ボールスプライン３１１が設けられている。回転部３２は、この保持部３１に挿通されて、ボールスプライン３１１により、回転可能かつ進退可能に支持される。
スプリング３３は、保持部３１の基端面と回転部３２の基端側との間に介装されており、このスプリング３３により、回転部３２は後退方向に付勢されている。
【００２０】
駆動源４０は、ホルダ１１の後方（図１中右方向）に配置され、回転駆動部４１を備えている。回転駆動部４１の先端は、回転部３２の基端側に嵌合可能な形状となっている。この回転駆動部４１の回転軸Ｘは、ホルダ１１の回転軸に略平行である。
【００２１】
進退機構５０は、取付ブラケット２０に設けられており、制御装置６０により制御されて、駆動源４０を回転軸Ｘに沿って前進あるいは後退させる。この進退機構５０は、一対のシリンダ機構５１と、一対のスライドガイド５２と、を備える。
【００２２】
一対のシリンダ機構５１は、駆動源４０に取り付けられたピストンロッド５１１と、取付ブラケット２０に設けられてピストンロッド５１１を進退させるシリンダ５１２と、を備える。
【００２３】
一対のスライドガイド５２は、駆動源４０に取り付けられたスライドビーム５２１と、取付ブラケット２０に設けられてスライドビーム５２１が挿通されるスライドガイド５２２と、を備える。一対のスライドガイド５２は、スライドビーム５２１がスライドガイド５２２内を摺動することで、駆動源４０の進退移動を案内する。
【００２４】
この進退機構５０によれば、一対のシリンダ機構５１を駆動することにより、駆動源４０は回転駆動部４１の回転軸Ｘに沿って進退させる。
【００２５】
したがって、進退機構５０を駆動して駆動源４０を前進させると、この駆動源４０は回転部３２の基端側に連結される。そして、駆動源４０をさらに前進させると、スプリング３３の付勢力に抵抗して、回転部３２が前進する。
次に、駆動源４０を回転駆動すると、回転部３２が回転するので、ねじＳが締め付けられる。
その後、進退機構５０を駆動して駆動源４０を後退させると、スプリング３３の復元力により、回転部３２が後退して、原位置に復帰する。そして、駆動源４０をさらに後退させると、駆動源４０と回転部３２との連結が解除される。
【００２６】
上述の回転部３２は、軸部３４と、ガイド部３５と、ビット部３６と、スプリング３７と、を備える。
軸部３４の基端側には、ジョイント部３４１が設けられている。このジョイント部３４１には、上述の駆動源４０が連結可能となっている。
【００２７】
ガイド部３５は、円筒形状であり、軸部３４の先端側は、このガイド部３５の基端側に連結されている。これにより、軸部３４の回転力は、このガイド部３５に伝達される。
【００２８】
ビット部３６の基端側は、ガイド部３５の先端側に挿入されている。このビット部３６の基端側の外周面とガイド部３５の内周面とは相似形であり、さらに、ビット部３６の基端側の外周面とガイド部３５の内周面との間には、僅かな隙間が形成されている。
これにより、ビット部３６は、ガイド部３５に遊嵌し、フローティング可能である。また、ガイド部３５が回転すると、ビット部３６は、このガイド部３５の回転に対して従回転する。
また、このビット部３６の基端側には、軸部３４が挿入されている。
【００２９】
ビット部３６の先端側には、ねじＳを保持するソケット３６１が形成されている。ソケット３６１の底面は磁石になっており、この磁石の磁力により、ねじＳを保持する。
【００３０】
スプリング３７は、ガイド部３５に内蔵され、軸部３４に沿って配置されている。このスプリング３７の先端側は、ビット部３６の基端側に収納され、ビット部３６を前進方向に付勢する。
【００３１】
この回転部３２では、ソケット３６１に軸方向の押圧力が作用しても、ビット部３６がスプリング３７の付勢力に抵抗して後退することで、この押圧力を緩和する。そして、この押圧力が解除されると、スプリング３７の復元力によりビット部３６は原位置に復帰する。
【００３２】
次に、上述の締付装置１の動作について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。
以下の説明において、６個の締付部３０に番号を振り、これら６個の締付部３０を、第１番目から第６番目までの締付部３０で構成する。また、これら第１番目から第６番目までの締付部３０のそれぞれについて、ねじＳの締め付けについての制限時間を所定の初期値で設定する。
ＳＴ１では、初期設定として、締付部３０の番号を表す変数ｎを１とする。
【００３３】
ＳＴ２では、制御装置６０によりロボットアーム２を制御して、障害物を避けて、締付装置１をねじＳの取り付け位置付近まで移動する。
ＳＴ３では、図１に示すように、ホルダ駆動部１３を駆動してホルダ１１を回転させ、駆動源４０の回転軸Ｘ上にセンシングユニット１２を配置する。
ＳＴ４では、センシングユニット１２により、取り付け位置をセンシングし、制御装置６０に出力する。
【００３４】
ＳＴ５では、制御装置６０により、センシングユニット１２の検出結果に基づいてロボットアーム２を制御して、締付装置１の位置を補正する。
具体的には、センシングユニット１２により検出された取り付け位置の位置データと回転軸Ｘの位置データとを比較して補正値を求め、この補正値に基づいて、回転軸Ｘ上にねじＳの取り付け位置が位置するように、ロボットアーム２を制御する。
【００３５】
ＳＴ６では、この位置補正と同時に、ホルダ駆動部１３を駆動してホルダ１１を回転させ、センシングユニット１２に第ｎ番目の締付部３０を駆動源４０の回転軸Ｘ上に位置させる。
【００３６】
ＳＴ７では、図４に示すように、進退機構５０を駆動して、駆動源４０を前進させて、駆動源４０の回転駆動部４１を、第ｎ番目の締付部３０の回転部３２に連結する。
【００３７】
ＳＴ８では、スプリング３３の付勢力に抵抗して、駆動源４０をさらに前進させて、締付部３０に保持されたねじＳを締付装置１の前面から突出させて、このねじＳを取り付け位置まで押し出すとともに、駆動源４０の回転駆動部４１の駆動を開始する。すると、この回転駆動部４１の回転力により、第ｎ番目の締付部３０の回転部３２が回転し始める。
【００３８】
ＳＴ９では、ねじＳの締め付けが完了したか否かを判定する。具体的には、ねじＳの締付トルクが所定値以上であるか否かを判定する。この判定がＮＯである場合には、ＳＴ１０に移り、ＹＥＳである場合には、ＳＴ１１に移る。
【００３９】
ＳＴ１０では、ねじＳの締付開始からの経過時間を計測し、この経過時間が制限時間に達したか否かを判定する。
この判定がＮＯである場合には、ねじＳの締め付けが完了しておらず、かつ、経過時間が制限時間に達していないので、ねじＳの締め付けを続行し、ＳＴ９に戻る。一方、この判定がＹＥＳである場合には、ねじＳの締め付けが完了することなく経過時間が制限時間に達したので、ＳＴ１２に移る。
【００４０】
ＳＴ１１では、経過時間が制限時間に達することなくねじＳの締め付けが完了したので、制限時間と経過時間との差分を求め、この差分を繰り越して、次回の（第ｎ＋１）番目の締付部３０の締付工程の制限時間に加算する。つまり、ねじＳの締め付けで余った時間を、次回の締付工程の制限時間に加える。
【００４１】
ＳＴ１２では、駆動源４０の回転駆動部４１の駆動を停止して、回転部３２の回転を停止する。
【００４２】
ＳＴ１３では、進退機構５０を駆動して、駆動源４０の回転駆動部４１を後退させる。すると、スプリング３３の復元力により、回転部３２が後退し、締付部３０は原位置に復帰する。続いて、駆動源４０をさらに後退させて、駆動源４０の回転駆動部４１と締付部３０の回転部３２との連結を解除する。
【００４３】
ＳＴ１４では、ｎが６であるか否かを判定する。つまり、６番目の締付部３０の締め付けが終了したか否かを判定する。この判定がＹＥＳである場合には、終了し、ＮＯである場合には、ＳＴ１５に移る。
ＳＴ１５では、ｎの値を１増加して、ＳＴ２に戻る。
このようにして、全ての締付部３０について、ＳＴ２〜ＳＴ１３の作業を行う。
【００４４】
図５は、締付装置１のタイミングチャートである。ここで、制限時間の初期値は、全てＴ０とする。
時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間は、上述のＳＴ１〜ＳＴ３に対応している。この期間では、締付装置１を取り付け位置付近まで移動するとともに、センシングユニット１２に切り替える。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間は、上述のＳＴ４に対応している。この期間では、センシングユニット１２により取り付け位置をセンシングする。
【００４５】
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間は、上述のＳＴ５、ＳＴ６に対応している。この期間では、第１番目の締付部３０に切り替える。
時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間は、上述のＳＴ７に対応している。この期間では、駆動源４０を第１番目の締付部３０の回転部３２に連結する。
【００４６】
時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間は、上述のＳＴ８〜ＳＴ１５に対応する。この期間では、駆動源４０を駆動して、ねじＳの締め付けを行う。ねじＳの締め付けの制限時間はＴ０であるが、制限時間Ｔ０よりも短い時間でねじＳの締め付けを完了したため、制限時間Ｔ０と経過時間との差分Ｔ１を、次回の第２番目の締付部３０の制限時間Ｔ０に加算して、次回の制限時間を（Ｔ０＋Ｔ１）とする。
【００４７】
時刻ｔ５から時刻ｔ１０までの期間は、時刻ｔ０から時刻ｔ５までの期間と同様の動作を、第２番目の締付部３０について行う。
ここで、時刻ｔ９から時刻ｔ１０までの期間では、駆動源４０を駆動して、ねじＳの締め付けを行う。ねじＳの締め付けの制限時間はＴ０よりも長い（Ｔ０＋Ｔ１）であるため、経過時間がＴ０を過ぎてもねじＳの締め付けを続行し、ねじＳの締め付けを完了する。このとき、制限時間（Ｔ０＋Ｔ１）と経過時間との差分Ｔ２を、次回の制限時間Ｔ０に加算する。
【００４８】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）締付工程では、締付開始からの経過時間を計測し、この経過時間が制限時間に達することなくねじＳの締め付けが完了した場合には、制限時間と経過時間との差分を求め、この差分を繰り越して次回の制限時間に加算して、締付工程を完了させる。
このように、ねじＳの締め付けが完了した時点で経過時間が制限時間に達していない場合、時間に余裕があるので、この余った時間を繰り越して次回の制限時間に加算する。これにより、次回の締付工程では、この長期化した制限時間を用いるので、ねじＳの締め付け作業を長時間行うことができる。
【００４９】
よって、経過時間が制限時間の初期値に達するまでには締め付けを完了できなかったが、そのまま締め付け作業を続行することで、締め付けを完了できる場合があるから、ねじＳの締め付け不良箇所を低減できる。
また、このようにしても、締付部３０の締付工程を実行するのに割り当てられる合計時間は変化しないので、サイクルタイムが長期化するのを防止できる。
【００５０】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、締付部３０で保持する締付部材を単一の種類としたので、制限時間の初期値を全て同一の値Ｔ０としたが、これに限らない。すなわち、締付部３０で保持する締付部材を複数種類とした場合には、締付部材の種類に応じて、制限時間の初期値を異ならせてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
Ｓ      ねじ（締付部材）
１      締付装置
１０    切換機構
３０    締付部
３１    保持部
３２    回転部
４０    駆動源
５０    進退機構
【図１】
2010201552.tif 000003
【図２】
2010201552.tif 000004
【図３】
2010201552.tif 000005
【図４】
2010201552.tif 000006
【図５】
2010201552.tif 000007