(57)【要約】【課題】  回転動力と遊星歯車を組み合わせることにより、目的物を２点間で往復運動させるアームの作業占有範囲を小さくし、ひいては機械設備の小型化を達成する。【解決手段】  アーム回動機構において、同軸上に太陽歯車が固着された固定シャフトと、該固定シャフトに回動自在に取り付けられたジョイント部材と、当該ジョイント部材に回転自在に保持される１以上の歯車であって少なくとも１つが前記太陽歯車と歯合する遊星歯車と、前記遊星歯車の１つと一体的に回転するアームとを具え、前記ジョイント部材を固定シャフトの周囲で回動させることにより、前記遊星歯車が前記太陽歯車の周囲で自転しながら前記固定シャフトを中心に公転し、前記アームの先端が２点間で移動するよう構成する。【選択図】  図２
2006234076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転運動を利用してアームに取り付けた目的物を２点間で移動させるアーム回動機構であって、同軸上に太陽歯車が固着された固定シャフトと、該固定シャフトに回動自在に取り付けられたジョイント部材と、当該ジョイント部材に回転自在に保持される１以上の遊星歯車であって少なくとも１つが前記太陽歯車と歯合する遊星歯車と、前記遊星歯車の１つと一体的に回転するアームとを具え、前記ジョイント部材を固定シャフトの周囲で回動させることにより、前記遊星歯車が前記太陽歯車の周囲で自転しながら前記固定シャフトを中心に公転し、前記アームの先端が２点間で移動することを特徴とするアーム回動機構。
【請求項２】
請求項１に記載のアーム回動機構において、前記遊星歯車が、隣接する歯車と互いに歯合する複数の遊星歯車で構成されていることを特徴とするアーム回動機構。
【請求項３】
請求項２に記載のアーム回動機構において、各遊星歯車および太陽歯車の中心が同一線上にあることを特徴とするアーム回動機構。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のアーム回動機構において、往復回転運動を行う回転動力を備え、該回転動力が前記ジョイント部材を固定シャフトを中心に回動させるよう構成されていることを特徴とするアーム回動機構。
【請求項５】
回転運動を利用してアーム先端に取り付けた目的物を２点間で移動させる工作機械であって、同軸上に太陽歯車が固着された固定シャフトと、該固定シャフトに回動自在に取り付けられたジョイント部材と、当該ジョイント部材を前記シャフトを中心軸として回動させる回転動力と、当該ジョイント部材に回転自在に保持された１以上の遊星歯車であって少なくとも１つが前記太陽歯車と歯合する遊星歯車と、前記遊星歯車の１つと一体的に回転するアームとを具え、前記ジョイント部材を固定シャフトの周囲で回動させることにより、前記遊星歯車が前記太陽歯車の周囲で自転しながら前記固定シャフトを中心に公転し、前記アームの先端部が移動することを特徴とする工作機械。
【請求項６】
請求項５に記載の工作機械において、前記遊星歯車が、隣接する歯車と互いに歯合する複数の遊星歯車で構成されていることを特徴とする工作機械。
【請求項７】
請求項５または６に記載の工作機械において、当該機械がねじ締め装置、貼り付け装置、組み込み装置、搬送装置のいずれかであることを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアーム回動機構およびこれを用いた工作機械に関し、特に、回転動力と遊星歯車機構とを組み合わせることにより、作業範囲を狭幅化させ省スペース化を達成する機械設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば従来の自動式ねじ締め装置は、先端に電動ドライバを取り付けた回動アームを備えるとともに、作業対象となるワークの供給位置とねじの供給設備が前記アームの回転軸を挟んで正反対の場所に配備されており、アームを１８０°往復回動させることにより電動ドライバをワークとねじ供給設備との間で往復運動させ、ねじを拾い上げワークに締め付ける連続作業を達成していた（図５参照）。
【０００３】
一方、遊星歯車を用いる機械設備の例が過去にいくつか開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。これらは内歯歯車に遊星歯車を歯合させて目的別に所望の動作を得んとするものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９２３号公報
【特許文献２】特開平９−２０１７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のねじ締め装置の場合、少なくとも先端に電動ドライバを取り付けたアームの回転半径以上の作業範囲が必要となり、設備の小型化が達成できないものであった。特に、アームの先端が往復する２点間の距離が離れるほど装置の作業範囲を大きく取る必要があり、現在多くの生産現場で採用されている「省スペースで高生産効率」なる生産ラインの実現が困難となっていた。
【０００６】
本発明のアーム回動機構は、このような機械設備において回転動力と遊星歯車を組み合わせることにより、目的物を２点間で往復運動させるアームの作業占有範囲を小さくし、ひいては機械設備の小型化を達成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく本発明は、回転運動を利用してアーム先端に取り付けた目的物を２点間で移動させるアーム回動機構であって、同軸上に太陽歯車が固着された固定シャフトと、該固定シャフトに回動自在に取り付けられたジョイント部材と、当該ジョイント部材に回転自在に保持される１以上の遊星歯車であって少なくとも１つが前記太陽歯車と歯合する遊星歯車と、前記遊星歯車の１つと一体的に回転するアームとを具え、前記ジョイント部材を固定シャフトの周囲で回動させることにより、前記遊星歯車が前記太陽歯車の周囲で自転しながら前記固定シャフトを中心に公転し、前記アームの先端が２点間で移動することを最も主要な特徴とする。
【０００８】
好適な実施例では、前記遊星歯車が、隣接する歯車と互いに歯合する複数の遊星歯車で構成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、各遊星歯車および太陽歯車の中心が同一線上にあることが有効である。
【００１０】
また、往復回転運動を行う回転動力を備え、該回転動力が前記ジョイント部材を固定シャフトを中心に回動させるよう構成されていることが有効である。
【００１１】
本発明にかかる工作機械は、回転運動を利用してアーム先端に取り付けた目的物を２点間で移動させる工作機械であって、同軸上に太陽歯車が固着された固定シャフトと、該固定シャフトに回動自在に取り付けられたジョイント部材と、当該ジョイント部材を前記シャフトを中心軸として回動させる回転動力と、当該ジョイント部材に回転自在に保持される１以上の遊星歯車であって少なくとも１つが前記太陽歯車と歯合する遊星歯車と、前記遊星歯車の１つと一体的に回転するアームとを具え、前記ジョイント部材を固定シャフトの周囲で回動させることにより、前記遊星歯車が前記太陽歯車の周囲で自転しながら前記固定シャフトを中心に公転し、前記アームの先端部が移動することを特徴とする。
【００１２】
好適な実施例では、前記機械がねじ締め装置、貼り付け装置、組み込み装置、搬送装置のいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
固定式の太陽歯車と、その周りを自転しながら公転する遊星歯車とを組み合わせ、遊星歯車にアームを取り付けるようにしたため、アーム先端の移動軌跡が楕円軌跡となり、アームを固定軸を中心に回動させる場合よりも作業範囲を狭幅化することができる（図５参照）。これにより、装置の小型化および生産ラインの省スペース化と高効率化を実現することができる。
【００１４】
また、２以上の遊星歯車を同一線上に配置し、最も外側の遊星歯車にアームを取り付けることにより、最も効率よく作業範囲の狭幅化を達成することができる。
【００１５】
また、アームを往復回動させる回転動力を設けることにより、生産ラインにおける装置の自動化を達成することができる。
【００１６】
上記のアーム回動機構を適用した工作機械をねじ締め装置、貼り付け装置、組み込み装置、搬送装置に用いることにより、生産ラインにおける省スペース化と高効率化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の実施形態では、本願発明をねじ締め装置に適用した例を説明するが、本願発明は後述するようにねじ締め装置のみならず他の工作機械に用いることができる。
【００１８】
図１は、本発明のアーム回動機構を適用したねじ締め装置の構成を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が本体部１００の立面図、（ｃ）が本体部１００がねじ供給位置にある正面図である。図１（ａ）に示すように、本体ベース１の上に、ねじ締め装置本体部１００と、ねじを締める対象となるワーク２を保持するための治具２ａと、ねじを供給するための供給部３が取り付けられている。本実施例のねじ締め装置において、ワーク２とねじ供給部３とは本体部１００を挟んでちょうど正反対の位置に配備されており、本体部１００の電動ドライバ２１が供給部３とワーク２との間を往復移動することにより、図１（ｃ）に示す位置でねじを拾い上げ、図１（ａ）に示す位置でワーク２にねじ締めを行うという連続動作を達成するよう構成されている。ねじ供給部３は複数のねじを順番にその抽出位置に送り出す装置であり、これ自体は公知であるためこれ以上の詳細な説明は省略する。
【００１９】
本体部１００において、本体ベース１から垂直方向に延在する固定シャフト７にジョイント部材９（回転アーム）が軸支されており、このジョイント部材９の外側端部から垂直方向に延在する回転軸１４にアーム１７が回動可能に取り付けられている。アーム１７の外側端部にはＺ軸ベース１８を介してスライドガイド１９およびホルダ２０が設けられており、このホルダ２０にねじを締めこむための電動ドライバ２１が下向きに保持される。また、アーム１７とホルダ２０とはシリンダ２２で連結されており、このシリンダ２２を動作させることにより、ホルダ２０とスライドガイド１９を介して電動ドライバ２１がＺ軸ベース１８に対して上下動するよう構成されている。電動ドライバ２１の先端（図１における下端部）は磁化されており、ねじ供給部３にて送り出されたねじを磁着して拾い上げられるよう構成されている。
【００２０】
図２は、本体部１００の詳細を説明するための部分断面図である。図２に示すように、本体ベース１に回転動力４が取り付けられており、その上端部にモータ歯車５が固定されている。本体ベース１から延在するシャフト７は本体ベース１に固定されており、その上端部には太陽歯車１０が固定されている。この固定シャフト７および太陽歯車１０はそれ自体回転しない。シャフト７には、軸受け８を介してジョイント部材９が回転自在に取り付けられている。このジョイント部材９の下端部にはジョイント歯車６がシャフト７と同軸上に固定されており、このジョイント歯車６は前記モータ歯車５と歯合している。
【００２１】
さらにジョイント部材９には、軸受け１２を介して第１の回転軸１１が、軸受け１５を介して第２の回転軸１４が、それぞれジョイント部材９に対して回転自在に保持されている。この第１および第２の回転軸１１、１４にはそれぞれ第１の遊星歯車１３と第２の遊星歯車１６とが同じ高さで固定されており、第１の遊星歯車１３は前記太陽歯車１０と歯合し、第２の遊星歯車１６は第１の遊星歯車１３と歯合している。図１（ｂ）に示すように、固定シャフト７、第１の回転軸１１、第２の回転軸１４は一直線上に配置されており、それぞれに設けられた太陽歯車１０、第１の遊星歯車１３、第２の遊星歯車１６が各々隣接する歯車とかみ合っている状態である。ここで太陽歯車１０は上述したように回転せず、ラックとしての役割を果たす。本実施例では、太陽歯車１０と第１および第２の遊星歯車１３、１６の歯数の比は２：１：１となっている。電動ドライバを保持するアーム１７は、第２の回転軸１４に固定されている。
【００２２】
このように構成したねじ締め装置の動作を以下に説明する。図２において、回転動力４がモータ歯車５を回転させると、モータ歯車５と歯合しているジョイント歯車６が回転する。この歯車６はジョイント部材９に固定されており、ジョイント部材９はシャフト７に対し回転自在であるため、歯車６と一体的にジョイント部材９がシャフト７を中心に回転運動を行う。図３は、回転運動するジョイント部材９を上から見た状態を示す図であり、太陽歯車１０を中心に第１および第２の遊星歯車１３、１６の動作の様子を表した図である。本図において、ジョイント部材９は左端Ａの位置から右端Ｂの位置までシャフト７を中心に回動するものとする。
【００２３】
装置を上から見た場合に、回転動力４のモータ歯車５が反時計回りに回転した場合を考えると、これに歯合するジョイント歯車６は反対方向の時計回りに回転する。これに伴ってジョイント部材９もシャフト７を中心に左端Ａの位置から右端Ｂの位置まで時計回りに公転運動を行う。このとき、第１の遊星歯車１３は、固定シャフト７に固定されて回転しない太陽歯車１０とかみ合っているため、太陽歯車１０がラックの働きをすることで、遊星歯車１３は太陽歯車１０の周囲で時計回りに時点しながら、シャフト７の周囲を公転して、１８０°反対の位置へ移動していく。
【００２４】
さらに、第２の遊星歯車１６は、第１の遊星歯車１３とかみ合っているため、第１の遊星歯車１３の自転により反時計回りに自転しながら、シャフト７の周囲を公転して、１８０°反対側の位置へ移動していく。アーム１７は第２の回転軸１４に固定されており、第２の遊星歯車１６に伴って回転移動する。したがって、回転動力４の作用により、アーム１７は図４に示すＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅの軌跡を辿って、１８０°回転した位置へ移動することとなる。なお、本図では理解の容易のためアーム１７および電動ドライバ２１の形を省略して、その延在範囲が分かるように直線を以て示している。図４に示すように、アーム１７ないし電動ドライバ２１の先端部は楕円軌道を描いて１８０°反対側の位置へ移動していく動作となる。
【００２５】
図５は、ねじ締め装置を上から見たときの、シャフト７の中心Ｐ、電動ドライバ２１の作用点（中心点）の移動軌跡Ａ’〜Ｇ’、第２の回転軸１４の移動軌跡ａ〜ｇ、および、仮にＡ’Ｐの長さを持つアームが点Ｐを中心に円運動した場合の移動軌跡Ａ’’〜Ｇ’’を表した図である。ねじ締め作業を行う点Ａ’とねじが供給される点Ｇ’との２点間で、回転運動を利用して目的物（本実施形態では電動ドライバ）を往復移動させる場合に、本発明のアーム回動機構を利用することにより、同じ回動中心点Ｐを軸に円運動するだけの装置よりも作業に要する範囲を狭くすることができることが分かる。したがって、本発明によれば作業占有範囲が狭幅化され、装置の小型化ひいては設備の小型化を達成することができ、省スペース化および高効率化を実現することができる。
【００２６】
以上に本発明のアーム回動機構およびこれを用いた工作機械の一実施形態について説明したが、本願発明のアーム回動機構はねじ締め装置に限らず、２点間の往復動作を必要とする他の様々な工作機械に適用することができる。例えば、連続的に供給される部品を吸い上げてワークに貼り付ける貼り付け装置、供給される部品を掴んでワークへ組み込む組み込み装置、２点間でワークを移動・移載させる搬送装置、流れてくる製品のうち不良品を所定の場所へはじき出す検査装置などである。これらに本発明のアーム回動機構を適用することにより作業範囲の狭幅化および小型化を達成することができる。
【００２７】
また、上記実施形態にかかるアーム回動機構も、上記の構成に限らず他の様々な実施例として実現することができる。例えば、太陽歯車１０の周囲に配置する遊星歯車の数は２個に限るものではなく、１個であってもよいし３個以上であってもよい。例えば、図６（ａ）に示すように、太陽歯車１０の周囲に４個の遊星歯車３２ａ〜３２ｄを配置するようにしても、同様の動作を実現することができる。また、図６（ｂ）に示すように、太陽歯車と遊星歯車の中心点は同一直線上に整列して配置されていなくてもよい。この場合、アーム１７の回動軸（すなわち、中心軸１４）と固定シャフト７との距離をとる方が装置の作用点（すなわち、電動ドライバ２１の中心）の楕円軌跡の幅を狭幅化できるため、遊星歯車を複数設けるとともにその中心軸を同一直線上とするのが最も効率的に省スペース化を図ることができる。
【００２８】
さらに、上記実施例では太陽歯車と遊星歯車の歯数比率を２：１としているが、これもこの例に限らず、他の比率を適用してもよい。歯数の比を２：１以外にすることで、アームの回動範囲が１８０°以外の装置とすることができる。また、回転動力４は電動モータやシリンダなど、回転動作が得られるものであれば特に制限はなく、その他、アーム１７の先端で工作機械を保持する機構など細かい構成は適用する機械の寸法や形状等の実施環境に応じて適宜変更されるものとする。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、回転運動を利用して２点間での往復運動を実現する際の作業範囲の狭幅化を実現するものであり、工作機械を用いる製造業に特に有効に適用することができる。。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のアーム回動機構を用いたねじ締め装置の構成を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が本体部１００の立面図である。
【図２】図１に示す本体部１００の部分断面図である。
【図３】ジョイント部材９を上から見たときの第１および第２の遊星歯車の動作および移動軌跡を示す図である。
【図４】ジョイント部材９を上から見たときの第２の遊星歯車１６およびアーム１７の動作および移動軌跡を示す図である。
【図５】本体部１００を上から見たときの第２の回転軸１４および電動ドライバ２１の移動軌跡と、円運動を利用した場合の電動ドライバ２１の移動軌跡を示す図である。
【図６】本発明に係るアーム回動機構の別の実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００    本体部
１        本体ベース
２        ワーク
２ａ      治具
３        ねじ供給部
４        回転動力
５        モータ歯車
６        アーム歯車
７        シャフト
８        軸受け
９        ジョイント部材
１０      太陽歯車
１１      第１の回転軸
１２      軸受け
１３      第１の遊星歯車
１４      第２の回転軸
１５      軸受け
１６      第２の遊星歯車
１７      アーム
１８      Ｚ軸ベース
１９      スライドガイド
２０      ホルダ
２１      電動ドライバ
２２      シリンダ
【図１】
2006234076.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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