(57)【要約】【課題】相手部品に回転工具を対向させる際や回転工具が相手部品に作用する際に、不要な挙動や振動が増大することを抑制することができ、かつ、回転工具が相手部品に接触する際に、回転工具を相手部品に確実に接触させることができる工具装置を提供する。【解決手段】工具装置１は、外部からの姿勢保持力が印加されるベース部材１０と、ｚ軸の方向に平行な第１の軸Ｃ１を回転軸としてｚ軸の方向に進退自在であってベース部材１０から偏位して配設される回転工具２２を有する工具機構２０と、ベース部材１０及び工具機構２０の間に配設される支持部材４０と、ベース部材１０及び支持部材４０の間を粘弾性的に結合するすると共に、第１のばね定数を有する粘弾性部材６０と、支持部材４０及び工具機構２０の間を弾性的に結合すると共に、第２のばね定数を有する弾性材からなる弾性部材８０と、を備え、第１のばね定数は、第２のばね定数よりも大きく設定される。【選択図】図１
2018001367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの姿勢保持力が印加されるベース部材と、
第１の方向に平行な第１の軸を回転軸としながら前記第１の方向に進退自在であって前記ベース部材から前記第１の方向で偏位して配設される回転工具を有する工具機構と、
前記ベース部材及び前記工具機構の間に配設される支持部材と、
前記ベース部材及び前記支持部材の間を粘弾性的に結合すると共に、第１のばね定数を有する粘弾性部材と、
前記支持部材及び前記工具機構の間を弾性的に結合すると共に、第２のばね定数を有する弾性材からなる弾性部材と、
を備え、
前記第１のばね定数は、前記第２のばね定数よりも大きく設定された工具装置。
【請求項２】
前記粘弾性部材は、第１の粘弾性要素と、前記第１の軸と前記第１の軸に直交する第２の軸とで画成される第１の平面について前記第１の粘弾性要素に対して面対称に配設される第２の粘弾性要素と、前記第１の軸と前記第１の軸及び前記第２の軸に直交する第３の軸で画成される第２の平面について前記第２の粘弾性要素に対して面対称に配設される第３の粘弾性要素と、前記第１の平面について前記第３の粘弾性要素に対して面対称に配設される第４の粘弾性要素と、を有する請求項１に記載の工具装置。
【請求項３】
前記工具機構が装着される装着部材を更に備え、
前記支持部材は、前記ベース部材の側に配設される第１の支持部材要素と、前記回転工具の側に配設される第２の支持部材要素と、前記第１の方向に延在すると共に前記第１の支持部材要素及び前記第２の支持部材要素を連結するシャフト部材と、を有し、
前記装着部材は、前記シャフト部材で貫通されながら前記第１の方向に移動自在な態様で、前記第１の支持部材要素及び前記第２の支持部材要素の間で前記弾性部材により弾性的に支持される請求項２に記載の工具装置。
【請求項４】
前記シャフト部材は、前記第１の軸について前記第１の粘弾性要素と前記第２の粘弾性要素とが成す角の角度範囲内で前記第１の平面及び前記第２の平面に直交する第３の平面に直交するように配設された第１のシャフト部材要素と、前記第１の軸について前記第２の粘弾性要素と前記第３の粘弾性要素とが成す角の角度範囲内で前第３の平面に直交するように配設された第２のシャフト部材要素と、前記第１の軸について前記第３の粘弾性要素と前記第１の粘弾性要素とが成す角の角度範囲内で前第３の平面に直交するように配設された第３のシャフト部材要素と、を有し、
前記弾性部材は、前記第１のシャフト部材要素の周りを巻回する第１の巻きばね要素と、前記第２のシャフト部材要素の周りを巻回する第２の巻きばね要素と、前記第３のシャフト部材要素の周りを巻回する第３の巻きばね要素と、を有する請求項３に記載の工具装置。
【請求項５】
前記第１の巻きばね要素は、前記第１の支持部材要素及び前記装着部材の間に装着される第１の上流側巻きばね要素と、前記第２の支持部材要素及び前記装着部材の間に装着される第１の下流側巻きばね要素と、を有し、前記第２の巻きばね要素は、前記第１の支持部材要素及び前記装着部材の間に装着される第２の上流側巻きばね要素と、前記第２の支持部材要素及び前記装着部材の間に装着される第２の下流側巻きばね要素と、を有し、前記第３の巻きばね要素は、前記第１の支持部材要素及び前記装着部材の間に装着される第３の上流側巻きばね要素と、前記第２の支持部材要素及び前記装着部材の間に装着される第３の下流側巻きばね要素と、を有する請求項４に記載の工具装置。
【請求項６】
前記第１の上流側巻きばね要素の装着長さを調整自在なようにその位置が可変に設定された第１のストッパ部材と、前記第２の上流側巻きばね要素の装着長さを調整自在なようにその位置が可変に設定された第２のストッパ部材と、前記第３の上流側巻きばね要素の装着長さを調整自在なようにその位置が可変に設定された第３のストッパ部材と、を更に備える請求項５に記載の工具装置。
【請求項７】
前記ベース部材は、前記第１の支持部材要素及び前記装着部材の間に延在して配設される請求項１から６のいずれか記載の工具装置。
【請求項８】
前記粘弾性材は、合成ゴム材であり、前記弾性材は、金属製のばね材である請求項１から７のいずれかに記載の工具装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具装置に関し、特に、乗り物体等の工業製品の自動化された量産ラインに適用することができる工具装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の工業製品における仕様の複雑化や仕様数の増加等に伴い、その構成部品に相手部品を締結部材で締結する必要のある締結部や固定部材で固定する必要のある固定部の箇所が極めて増加してきている状況にある。
【０００３】
このため、かかる工業製品の自動化された量産ラインにおいてその流れを阻害しないように、かかる締結部用のネジ溝の形成、修正、締結部材の締結、固定部用の孔の形成、又はそれらのための位置決め等を自動化することのできる工具装置が検討されるようになってきている。
【０００４】
かかる状況下で、特許文献１は、結合ピン位置決め機構に関し、ロボット等のアーム８に取付けられた板１と、結合ピン６の直径より大きい直径の導入穴７を有する板３と、板１と板３とを接続する４本の弾性棒４と、４本の弾性棒４の各々に弾性棒４の上半分に巻回される４本のコイルばね５ａと下半分に巻回される４本のコイルばね５ｂと、結合ピン６を取付け４本の弾性棒４が嵌合できる大きさの直径の４個の弾性棒穴９を有しコイルばね５ａと５ｂとにより上下から挟まれた板２と、結合ピン６が結合のため挿着される結合穴１０を有する結合板１１と、を備えた構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２９０３８３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、本発明者の検討によれば、特許文献１の構成においては、結合ピン６に対して、コイルばね５ａ及び５ｂとそれに対応する弾性棒４の部分とが同軸かつ実質同位置に配置されているため、これらのコイルばね５ａ及び５ｂ及び弾性棒４の部分における軸方向への弾性と軸直交方向への弾性とが干渉する場合があり、この結果、結合ピン６と結合穴１０との位置関係を適正なものへ導いて位置ずれを解消することが円滑に行えない事態が生じて改良の余地があると考えられる。
【０００７】
また、本発明者の更なる検討によれば、かかる構成においては、結合板１１が水平配置ではなく傾斜配置されている場合に、結合ピン６を斜行して結合穴１０に近づけていく必要があるが、これらのコイルばね５ａ及び５ｂ及び弾性棒４の部分には、結合ピン位置決め機構の重量に起因する軸直交方向への荷重入力成分が発生するため、その荷重入力成分による不要な変形や振動が発生し、更にかかる変形や振動を抑制し得ない事態が生じて改良の余地があると考えられる。また更に、かかる場合に結合ピン６を結合穴１０に押圧していく際にも、これらのコイルばね５ａ及び５ｂ及び弾性棒４の部分に不要な変形や振動が発生し、かかる変形や振動を抑制し得ない事態が生じて改良の余地があると考えられる。
【０００８】
また、本発明者の更なる検討によれば、かかる構成において結合ピン６の代わりに回転工具を適用する場合には重量の嵩む駆動モータを用いる必要があるため、これらのコイルばね５ａ及び５ｂ及び弾性棒４の部分に不要な変形や振動が増大してしまい、かかる変形や振動を益々抑制し得ない事態が生じる傾向があるものと考えられる。
【０００９】
つまり、本発明者の検討によれば、相手部品に回転工具を対向させる過程で工具装置の位置及び姿勢が変化させられていく際や回転工具が相手部品に作用する際に、不要な挙動や振動が増大することを抑制することができ、かつ、回転工具が相手部品に接触する際にはそれらの間の位置関係を適正化して、回転工具を相手部品に確実に接触させることができる新規な構成を有する工具装置の実現が強く求められた状況にある。
【００１０】
本発明は、以上の検討を経てなされたもので、簡便な構成で、相手部品に回転工具を対向させる過程で工具装置の位置及び姿勢が変化させられていく際や回転工具が相手部品に作用する際に、不要な挙動や振動が増大することを抑制することができ、かつ、回転工具が相手部品に接触する際にはそれらの間の位置関係を適正化して、回転工具を相手部品に確実に接触させることができる工具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】
【００１１】
以上の目的を達成すべく、本発明の第１の局面における工具装置は、外部からの姿勢保持力が印加されるベース部材と、第１の方向に平行な第１の軸を回転軸としながら前記第１の方向に進退自在であって前記ベース部材から前記第１の方向で偏位して配設される回転工具を有する工具機構と、前記ベース部材及び前記工具機構の間に配設される支持部材と、前記ベース部材及び前記支持部材の間を粘弾性的に結合すると共に、第１のばね定数を有する粘弾性部材と、前記支持部材及び前記工具機構の間を弾性的に結合すると共に、第２のばね定数を有する弾性材からなる弾性部材と、を備え、前記第１のばね定数は、前記第２のばね定数よりも大きく設定される構成を有する。
【００１２】
また、本発明は、かかる第１の局面に加え、前記粘弾性部材は、第１の粘弾性要素と、前記第１の軸と前記第１の軸に直交する第２の軸とで画成される第１の平面について前記第１の粘弾性要素に対して面対称に配設される第２の粘弾性要素と、前記第１の軸と前記第１の軸及び前記第２の軸に直交する第３の軸で画成される第２の平面について前記第２の粘弾性要素に対して面対称に配設される第３の粘弾性要素と、前記第１の平面について前記第３の粘弾性要素に対して面対称に配設される第４の粘弾性要素と、を有することを第２の曲面とする。
【００１３】
また、本発明は、かかる第２の局面に加え、前記工具機構が装着される装着部材を更に備え、前記支持部材は、前記ベース部材の側に配設される第１の支持部材要素と、前記回転工具の側に配設される第２の支持部材要素と、前記第１の方向に延在すると共に前記第１の支持部材要素及び前記第２の支持部材要素を連結するシャフト部材と、を有し、前記装着部材は、前記シャフト部材で貫通されながら前記第１の方向に移動自在な態様で、前記第１の支持部材要素及び前記第２の支持部材要素の間で前記弾性部材により弾性的に支持されることを第３の曲面とする。
【００１４】
また、本発明は、かかる第３の局面に加え、前記シャフト部材は、前記第１の軸について前記第１の粘弾性要素と前記第２の粘弾性要素とが成す角の角度範囲内で前記第１の平面及び前記第２の平面に直交する第３の平面に直交するように配設された第１のシャフト部材要素と、前記第１の軸について前記第２の粘弾性要素と前記第３の粘弾性要素とが成す角の角度範囲内で前第３の平面に直交するように配設された第２のシャフト部材要素と、前記第１の軸について前記第３の粘弾性要素と前記第１の粘弾性要素とが成す角の角度範囲内で前第３の平面に直交するように配設された第３のシャフト部材要素と、を有し、前記弾性部材は、前記第１のシャフト部材要素の周りを巻回する第１の巻きばね要素と、前記第２のシャフト部材要素の周りを巻回する第２の巻きばね要素と、前記第３のシャフト部材要素の周りを巻回する第３の巻きばね要素と、を有することを第４の曲面とする。
【００１５】
また、本発明は、かかる第４の局面に加え、前記第１の巻きばね要素は、前記第１の支持部材要素及び前記装着部材の間に装着される第１の上流側巻きばね要素と、前記第２の支持部材要素及び前記装着部材の間に装着される第１の下流側巻きばね要素と、を有し、前記第２の巻きばね要素は、前記第１の支持部材要素及び前記装着部材の間に装着される第２の上流側巻きばね要素と、前記第２の支持部材要素及び前記装着部材の間に装着される第２の下流側巻きばね要素と、を有し、前記第３の巻きばね要素は、前記第１の支持部材要素及び前記装着部材の間に装着される第３の上流側巻きばね要素と、前記第２の支持部材要素及び前記装着部材の間に装着される第３の下流側巻きばね要素と、を有することを第５の曲面とする。
【００１６】
また、本発明は、かかる第５の局面に加え、前記第１の上流側巻きばね要素の装着長さを調整自在なようにその位置が可変に設定された第１のストッパ部材と、前記第２の上流側巻きばね要素の装着長さを調整自在なようにその位置が可変に設定された第２のストッパ部材と、前記第３の上流側巻きばね要素の装着長さを調整自在なようにその位置が可変に設定された第３のストッパ部材と、を更に備えることを第６の曲面とする。
【００１７】
また、本発明は、かかる第１から第６のいずれかの局面に加え、前記ベース部材は、前記第１の支持部材要素及び前記装着部材の間に延在して配設されることを第７の曲面とする。
【００１８】
また、本発明は、かかる第１から第７のいずれかの局面に加え、前記粘弾性材は、合成ゴム材であり、前記弾性材は、金属製のばね材であることを第８の曲面とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の第１の局面における構成によれば、外部からの姿勢保持力が印加されるベース部材と、第１の方向に平行な第１の軸を回転軸としながら第１の方向に進退自在であってベース部材から第１の方向で偏位して配設される回転工具を有する工具機構と、ベース部材及び工具機構の間に配設される支持部材と、ベース部材及び支持部材の間を粘弾性的に結合すると共に、第１のばね定数を有する粘弾性部材と、支持部材及び工具機構の間を弾性的に結合すると共に、第２のばね定数を有する弾性材からなる弾性部材と、を備え、第１のばね定数は、第２のばね定数よりも大きく設定されることにより、簡便な構成で、相手部品に回転工具を対向させる過程で工具装置の位置及び姿勢が変化させられていく際や回転工具が相手部品に作用する際に、不要な挙動や振動が増大することを抑制することができ、かつ、回転工具が相手部品に接触する際にはそれらの間の位置関係を適正化して、回転工具が相手部品に確実に接触することができる。
【００２０】
また、本発明の第２の局面における構成によれば、粘弾性部材が、第１の粘弾性要素と、第１の軸と第１の軸に直交する第２の軸とで画成される第１の平面について第１の粘弾性要素に対して面対称に配設される第２の粘弾性要素と、第１の軸と第１の軸及び第２の軸に直交する第３の軸で画成される第２の平面について第２の粘弾性要素に対して面対称に配設される第３の粘弾性要素と、第１の平面について第３の粘弾性要素に対して面対称に配設される第４の粘弾性要素と、を有することにより、これらのばね力及び減衰力を、回転工具を含む工具機構にバランスよく働かせることができ、この結果、工具機構に生じた不要な挙動や振動が増大することを抑制することができ、かつ、回転工具が相手部品に確実に接触するために必要な偏位を許容することができる。
【００２１】
また、本発明の第３の局面における構成によれば、工具機構が装着される装着部材を更に備え、支持部材が、ベース部材の側に配設される第１の支持部材要素と、回転工具の側に配設される第２の支持部材要素と、第１の方向に延在すると共に第１の支持部材要素及び第２の支持部材要素を連結するシャフト部材と、を有し、装着部材が、シャフト部材で貫通されながら第１の方向に移動自在な態様で、第１の支持部材要素及び第２の支持部材要素の間で弾性部材により弾性的に支持されることにより、工具装置の全体構成のサイズをコンパクトにしながら、ベース部材の存在を前提としつつ粘弾性部材及び弾性部材に各々の機能を確実に発揮させ、かつ、確実に工具機構を支持することができる。
【００２２】
また、本発明の第４の局面における構成によれば、シャフト部材が、第１の軸について第１の粘弾性要素と第２の粘弾性要素とが成す角の角度範囲内で第１の平面及び第２の平面に直交する第３の平面に直交するように配設された第１のシャフト部材要素と、第１の軸について第２の粘弾性要素と第３の粘弾性要素とが成す角の角度範囲内で第３の平面に直交するように配設された第２のシャフト部材要素と、第１の軸について第３の粘弾性要素と第１の粘弾性要素とが成す角の角度範囲内で第３の平面に直交するように配設された第３のシャフト部材要素と、を有し、弾性部材が、第１のシャフト部材要素の周りを巻回する第１の巻きばね要素と、第２のシャフト部材要素の周りを巻回する第２の巻きばね要素と、第３のシャフト部材要素の周りを巻回する第３の巻きばね要素と、を有することにより、工具装置の全体構成のサイズをコンパクトにしながら、回転工具の軸方向の必要な変位量を確保して、より確実に回転工具を相手部品に接触させることができる。
【００２３】
また、本発明の第５の局面における構成によれば、第１の巻きばね要素が、第１の支持部材要素及び装着部材の間に装着される第１の上流側巻きばね要素と、第２の支持部材要素及び装着部材の間に装着される第１の下流側巻きばね要素と、を有し、第２の巻きばね要素が、第１の支持部材要素及び装着部材の間に装着される第２の上流側巻きばね要素と、第２の支持部材要素及び装着部材の間に装着される第２の下流側巻きばね要素と、を有し、第３の巻きばね要素が、第１の支持部材要素及び装着部材の間に装着される第３の上流側巻きばね要素と、第２の支持部材要素及び装着部材の間に装着される第３の下流側巻きばね要素と、を有することにより、回転工具を含む工具機構を適切な位置に弾性支持して、より確実に回転工具を相手部品に接触させることができる。
【００２４】
また、本発明の第６の局面における構成によれば、第１の上流側巻きばね要素の装着長さを調整自在なようにその位置が可変に設定された第１のストッパ部材と、第２の上流側巻きばね要素の装着長さを調整自在なようにその位置が可変に設定された第２のストッパ部材と、第３の上流側巻きばね要素の装着長さを調整自在なようにその位置が可変に設定された第３のストッパ部材と、を更に備えることにより、第１の巻きばね要素、第２の巻きばね要素及び第３の巻きばね要素の第１の支持部材要素側の端部の位置で対応して拘束することにより、これらの装着長さが調整自在なので、回転工具の軸方向の必要な変位量を確保すると共に、これらのばね力を適切な初期値に設定して、より確実に回転工具を相手部品に接触させることができる。
【００２５】
また、本発明の第７の局面における構成によれば、ベース部材が、第１の支持部材要素及び装着部材の間に延在して配設されることにより、工具装置の全体構成のサイズをコンパクトにすることができると共に、回転工具及び粘弾性部材間の距離を回転工具及び弾性部材間の距離よりも増大して、粘弾性部材に対して回転工具等を介して印加される外力の大きさを小さくすることができるため、工具機構に生じた不要な挙動や振動が増大することを抑制し、かつ、回転工具の必要な偏位を許容するように変形するといった機能を発揮するための粘弾性の設定が実用的に可能なものとなる。
【００２６】
また、本発明の第８の局面における構成によれば、粘弾性材が、合成ゴム材であり、弾性材が、金属製のばね材であることにより、粘弾性部材のばね特性及び減衰特性を所要のものとして確実に得ることができると共に、弾性部材のばね特性を所要のものとして確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態における工具装置の構成を示す側面図である。
【図２】本実施形態における工具装置の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図１及び図２を適宜参照して、本発明の実施形態における工具装置につき詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系を成す。また、ｚ軸の方向が、鉛直方向に相当するものとする。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態における工具装置の構成を示す側面図であり、図２は、本実施形態における工具装置の構成を示す平面図である。なお、図中では、説明の便宜上、手前の構成要素で隠れてしまうその背後の構成要素の一部や部分的に重複してしまう構成要素同士の一部を括弧書きの符号で併せて示している。
【００３０】
図１及び図２に示すように、工具装置１は、外部からの姿勢保持力が印加されるベース部材１０と、ｚ軸の方向に平行な第１の軸Ｃ１を回転軸（回転軸Ｃ１）としながらｚ軸の方向に進退自在であってベース部材１０からｚ軸の方向で偏位して配設される回転工具２２を有する工具機構２０と、ベース部材１０及び工具機構２０の間に配設される支持部材４０と、ベース部材１０及び支持部材４０の間を粘弾性的に結合すると共に、所定のばね定数を有する粘弾性部材６０と、支持部材４０及び工具機構２０の間を弾性的に結合すると共に、所定のばね定数を有する弾性材からなる弾性部材８０と、を備える。
【００３１】
ここで、粘弾性部材６０及び弾性部材８０は、ベース部材１０と工具機構２０との間に支持部材４０を介して直列的に配設されており、粘弾性部材６０及び弾性部材８０以外のベース部材１０等の他の構成要素は、粘弾性部材６０の粘弾性や弾性部材８０の弾性に対しては剛体であると考えてよい。
【００３２】
粘弾性部材６０は、回転工具２２に対してｚ軸の負方向側に水平配置又は傾斜配置されると共に図示を省略する相手部品に回転工具２２を対向させる過程で工具装置１の位置及び姿勢が変化させられていく際に工具機構２０に生じた不要な挙動や振動が増大することを抑制する減衰機能を発揮することにより、回転工具２２が相手部品との対向位置に制御性よく移動されることに寄与し、回転工具２２が相手部品に接触する際には圧縮方向や剪断方向に変形する弾性機能を発揮することにより、回転工具２２が第１の軸Ｃ１に交差する方向に偏位することを許容して相手部品に回転工具２２が確実に接触することに寄与し、回転工具２２が相手部品に作用する際には工具機構２０に生じた不要な挙動や振動が増大することを抑制する減衰機能を発揮して、回転工具２２が相手部品に良好に追従することに寄与する。弾性部材８０は、回転工具２２が相手部品に作用する際に圧縮方向に変形して、そのばね反力で回転工具２２が相手部品に良好に接触され続けることに寄与する。かかる観点から、粘弾性部材６０のばね定数は、弾性部材８０のばね定数よりも大きく設定されている。実用上は、粘弾性部材６０のばね定数及び弾性部材８０のばね定数は、各々、常用域で実質線形になるように設定され、かつ、それらの圧縮方向のばね定数と引っ張り方向のばね定数とは常用域で実質等しく設定されていることが好ましい。また、弾性部材８０の両端部を各々固定端とすれば、圧縮ばねのみならず引っ張りばねとしても機能するため工具機構２０の重量を受けて引っ張り変形することも可能となり、工具機構２０を弾性支持することになる。
【００３３】
より詳しくは、ベース部材１０は、工具装置１に対する外部からの姿勢保持力がその姿勢保持力印加部１２に印加されるインタフェース部材であり、そのために必要な強度を有するように典型的には金属製の部材である。ベース部材１０の姿勢保持力印加部１２には、典型的には図示を省略する産業用ロボットの可動アームが連結されている。工具装置１の姿勢保持力としては、産業用ロボットの可動アームを介して姿勢保持力印加部１２に印加される印加力が挙げられるが、必要に応じて、作業者が姿勢保持力印加部１２を把持した状態でそこに印加する人力を、かかる姿勢保持力として適用してもよい。
【００３４】
ベース部材１０の形状としては、図示する矩形板状の他に棒状及びブロック状等の任意のもの又はこれらの組み合わせ形状を設定することができる。但し、ベース部材１０の形状をいずれのものとしても、工具装置１の全体構成のサイズをコンパクトにする観点からは、ベース部材１０の姿勢保持力印加部１２をｘ軸の負方向側においてｚ軸の方向から見て支持部材４０と重複しないように、ベース部材１０と支持部材４０との重複領域外に配置すると共に、ベース部材１０の奥部１４をｘ軸の正方向側においてｚ軸の方向から見て支持部材４０と重複するように、かかる重複領域内に配置する態様で、ベース部材１０がｘ軸の方向に延在していることが好ましい。
【００３５】
ベース部材１０において、ｚ軸の方向で互いに対向する第１の面１６及び第２の面１７のいずれかには、粘弾性部材６０の一端部が装着される（図中では、粘弾性部材６０がｚ軸の正方向側の第１の面１６に装着された例を示す）。また、ベース部材１０においては、工具機構２０のレイアウトを簡便にしながら工具装置１の全体構成のサイズをコンパクトにする観点から、第１の面１６及び第２の面１７間を貫通する貫通孔１８が設けられていることが好ましい。
【００３６】
工具機構２０は、典型的には、図示を省略したエアモータや電動モータ等のモータを内蔵する駆動部２４を有し、かかるモータの出力軸は、ジョイント部２６等を介して回転工具２２に連結される。回転工具２２は、工具装置１の位置及び姿勢を調整することにより相手部品にｚ軸の方向で対向された後、モータの出力軸の回転に伴って回転軸Ｃ１で回転しながらｚ軸の負方向側に移動することにより、かかる相手部品に接触して所要の作用を及ぼす。
【００３７】
回転工具２２は、典型的には、その外周面にねじ溝が形成された円柱状の雄ねじ部材であり、そのねじ溝が相手部品の孔内に侵入していくことにより相手部品の雌ねじのねじ立てやその修正等を行う。回転工具２２のその他の用途としては、それをパンチやリーマーとして用いて相手部品に孔を形成することや、回転工具２２にナット等の締結部材を保持させてその締結部材を相手部品のボルト等の締結部材に締結すること等が挙げられる。
【００３８】
駆動部２４は、工具機構２０のレイアウトを簡便にしながら工具装置１の全体構成のサイズをコンパクトにする観点からは、ｚ軸の方向に延在してベース部材１０の貫通孔１８を干渉しないように貫通していることが好ましい。なお、モータの駆動制御は、典型的には図示を省略するコントローラを用いて自動で行うものであるが、必要に応じて、作業者が手動で行ってもよい。
【００３９】
支持部材４０は、工具装置１の全体構成のサイズをコンパクトにしながら、ベース部材１０の存在を前提としつつ粘弾性部材６０及び弾性部材８０に各々の機能を確実に発揮させ、かつ、確実に工具機構２０を支持する観点から、ベース部材１０の側に配設される第１の支持部材要素４２と、回転工具２２の側に配設される第２の支持部材要素４６と、ｚ軸の方向に延在すると共に第１の支持部材要素４２及び第２の支持部材要素４６を連結するシャフト部材５０と、を有することが好ましい。第１の支持部材要素４２、第２の支持部材要素４６及びシャフト部材５０は、各々、所要の強度を有するように典型的には金属製である。
【００４０】
第１の支持部材要素４２と第２の支持部材要素４６との位置関係としては、第２の支持部材要素４６に対して第１の支持部材要素４２がｚ軸の正方向側に配設されることが好ましく、第１の支持部材要素４２に対するベース部材１０の位置的な関係としては、第１の支持部材要素４２のｚ軸の負方向側にベース部材１０が配置されることが好ましい。これは、工具装置１の全体構成のサイズをコンパクトにすることに加え、回転工具２２及び粘弾性部材６０間の距離を回転工具２２及び弾性部材８０間の距離よりも増大することに寄与するものであり、この結果、粘弾性部材６０に対して回転工具２２等を介して印加される外力の大きさを小さくすることができるため、工具機構２０に生じた不要な挙動や振動が増大することを抑制し、かつ、回転工具２２の必要な偏位を許容するように変形するといった機能を発揮するための粘弾性の設定が実用的に可能なものとなる。また、かかる場合、第１の支持部材要素４２において、ｚ軸の方向で互いに対向する第１の面４３及び第２の面４４の内でｚ軸の負方向側の第２の面４４とベース部材１０の第１の面１６とに対応して、粘弾性部材６０のｚ軸の方向で対向する両端部が装着される。以降、説明の便宜上、かかるベース部材１０、第１の支持部材要素４２及び第２の支持部材要素４６間の位置関係を前提として説明を進める。
【００４１】
第１の支持部材要素４２及び第２の支持部材要素４６は、シャフト部材５０、粘弾性部材６０及び弾性部材８０のレイアウトを簡便にして工具装置１の全体構成のサイズをコンパクトにしながら、粘弾性部材６０及び弾性部材８０を各々の機能を確実に発揮させる観点から、各々、それらのｘ軸の正方向側の端部がベース部材１０の奥部１４よりもｘ軸の正方向側に位置し、それらのｙ軸の正方向側の端部がベース部材１０のｙ軸の正方向側の端部よりもｙ軸の正方向側に位置し、かつ、それらのｙ軸の負方向側の端部がベース部材１０のｙ軸の負方向側の端部よりもｙ軸の負方向側に位置するような外輪郭形状を有することが好ましく、この結果、第１の支持部材要素４２及び第２の支持部材要素４６間の内部空間には、ベース部材１０が侵入してその奥部１４がかかる内部空間のｘ軸の正方向側の奥部に配置されることになる。
【００４２】
工具機構２０のレイアウトを簡便にしながら工具装置１の全体構成のサイズをコンパクトにする観点からは、第１の支持部材要素４２は、ｚ軸の方向で互いに対向する第１の面４３及び第２の面４４間を貫通する貫通孔４５を有し、かつ、第２の支持部材要素４６は、ｚ軸の方向で互いに対向する第１の面４７及び第２の面４８間を貫通する貫通する貫通孔４９を有することが好ましく、かかる場合には、工具機構２０の駆動部２４は、ベース部材１０の貫通孔１８に加え貫通孔４５を干渉しないように貫通していることが好ましく、工具機構２０のジョイント部２６は、貫通孔４９を干渉しないように貫通していることが好ましい。
【００４３】
シャフト部材５０は、弾性部材８０のレイアウトを簡便にしつつその圧縮方向に変形する機能を確実に実現させながら、工具装置１の全体構成のサイズをコンパクトにする観点から、ｘ軸の正方向側に位置して第１の支持部材要素４２及び第２の支持部材要素４６のｘ軸の正方向側の端部同士を連結する第１のシャフト部材要素５２と、ｙ軸の正方向側に位置して第１の支持部材要素４２及び第２の支持部材要素４６のｙ軸の正方向側の端部同士を連結する第２のシャフト部材要素５４と、ｙ軸の負方向側に位置して第１の支持部材要素４２及び第２の支持部材要素４６のｙ軸の負方向側の端部同士を連結する第３のシャフト部材要素５６と、を有することが好ましい。かかる構成により、第１のシャフト部材要素５２、第２のシャフト部材要素５４及び第３のシャフト部材要素５６で囲まれる内部空間にベース部材１０が侵入して、ベース部材１０と第１のシャフト部材要素５２、第２のシャフト部材要素５４及び第３のシャフト部材要素５６とが互いに干渉することのない態様で、ベース部材１０の奥部１４がかかる内部空間のｘ軸の正方向側の奥部に配置されることになる。また、第１のシャフト部材要素５２、第２のシャフト部材要素５４及び第３のシャフト部材要素５６は、各々、典型的には円柱上の部材であり、それらの使用を簡素化する観点からは、同一仕様のものを共通して用いることが好ましい。
【００４４】
粘弾性部材６０は、工具機構２０に生じた不要な挙動や振動が増大することを抑制し、かつ、回転工具２２の必要な偏位を許容するように変形するといった機能を発揮するためのばね特性及び減衰特性を呈する粘弾性を確実に実現する観点から、各々がベース部材１０と第１の支持部材要素４２との間を各々粘弾性的に結合する第１の粘弾性要素６２、第２の粘弾性要素６４、第３の粘弾性要素６６及び第４の粘弾性要素６８を有することが好ましい。第１の粘弾性要素６２、第２の粘弾性要素６４、第３の粘弾性要素６６及び第４の粘弾性要素６８は、原理的には各々が機械的なばね機構及び減衰機構を組み合わせて構成することもできるが、簡素かつ安価な構成で実用上充分な耐久性を実現しつつ最適な粘弾性を得ることができる合成ゴムを用いることが好ましい。かかる合成ゴムをベース部材１０及び第１の支持部材要素４２に装着する利便性を考慮すれば、第１の粘弾性要素６２、第２の粘弾性要素６４、第３の粘弾性要素６６及び第４の粘弾性要素６８は、各々、かかる合成ゴムの両端部に一対の金属製の板部材を接着し、かつ、これらの一対の金属製の板部材にボルト等の締結部材を溶接等により固設した構成を有することが好ましい。
【００４５】
粘弾性部材６０のばね定数は、第１の粘弾性要素６２、第２の粘弾性要素６４、第３の粘弾性要素６６及び第４の粘弾性要素６８の各々のばね定数を加算した合成ばね定数から得られるものであるため、粘弾性部材６０のばね定数を設定する際の簡便さという観点からは、第１の粘弾性要素６２、第２の粘弾性要素６４、第３の粘弾性要素６６及び第４の粘弾性要素６８として、同一仕様の製品を共通して用いることが好ましい。なお、所望の粘弾性が得られる場合には、第１の粘弾性要素６２、第２の粘弾性要素６４、第３の粘弾性要素６６及び第４の粘弾性要素６８は、互いに独立した構成体ではなく、これらが接続要素で対応して連なる等して一体となった構成体であってもよい。
【００４６】
第１の粘弾性要素６２、第２の粘弾性要素６４、第３の粘弾性要素６６及び第４の粘弾性要素６８の位置的な関係としては、これらのばね力及び減衰力を、回転工具２２を含む工具機構２０にバランスよく働かせる観点から、第２の粘弾性要素６４は、第１の軸Ｃ１（回転軸Ｃ１）と第１の軸Ｃ１に直交する第２の軸Ｃ２とで画成される第１の平面Ｐ１について第１の粘弾性要素６２に対して面対称に配設され、第３の粘弾性要素６６は、第１の軸Ｃ１と第１の軸Ｃ１及び第２の軸Ｃ２に直交する第３の軸Ｃ３で画成される第２の平面Ｐ２について第２の粘弾性要素６４に対して面対称に配設され、かつ、第４の粘弾性要素６８は、第１の平面Ｐ１について第３の粘弾性要素６６に対して面対称に配設されることが好ましい。
【００４７】
ここで、第１の粘弾性要素６２、第２の粘弾性要素６４、第３の粘弾性要素６６及び第４の粘弾性要素６８のばね力及び減衰力を、回転工具２２を含む工具機構２０によりバランスよく働かせる観点からは、図示するように、第１の軸Ｃ１上の点を中心とする第３の平面Ｐ３上の円Ｄ１の円周上に配置されることが好ましく、かかる場合、第１の軸Ｃ１に対して第１の粘弾性要素６２、第２の粘弾性要素６４、第３の粘弾性要素６６及び第４の粘弾性要素６８の隣接するもの同士の成す角Ａ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４は、各々直角となり、第１の粘弾性要素６２、第２の粘弾性要素６４、第３の粘弾性要素６６及び第４の粘弾性要素６８の隣接するもの同士の各々の距離は、等しくなる。もちろん、必要に応じて、第１の粘弾性要素６２及び第２の粘弾性要素６４の対は、それらの距離を保ったままでｘ軸の正方向側又は負方向側に所定距離ほど偏位していてもよく、かつ、これに応じて、第３の粘弾性要素６６及び第４の粘弾性要素６８の対は、それらの距離を保ったままでｘ軸の負方向側又は正方向側に同じ所定距離ほど偏位していてもよい。なお、かかる場合における第１の粘弾性要素６２、第２の粘弾性要素６４、第３の粘弾性要素６６及び第４の粘弾性要素６８の位置的な関係を設定する際の各々の位置としては、実用上では、ｚ軸の方向に見た場合の第１の粘弾性要素６２、第２の粘弾性要素６４、第３の粘弾性要素６６及び第４の粘弾性要素６８の各々の重心位置を用いればよい。
【００４８】
ここで、粘弾性部材６０の配置の自由度を不要に制限しない態様でシャフト部材５０を配設し、かつ弾性部材８０の所要な機能を実現するという観点からは、粘弾性部材６０との位置的な関係において、第１のシャフト部材要素５２は、第１の軸Ｃ１について第１の粘弾性要素６２と第２の粘弾性要素６４とが成す角の角度範囲内で第１の平面Ｐ１及び第２の平面Ｐ２に直交する第３の平面Ｐ３に直交するように配設され、第２のシャフト部材要素５４は、第１の軸Ｃ１について第２の粘弾性要素６４と第３の粘弾性要素６６とが成す角の角度範囲内で第３の平面Ｐ３に直交するように配設され、かつ、第３のシャフト部材要素５６は、第１の軸Ｃ１について第３の粘弾性要素６６と第１の粘弾性要素６２とが成す角の角度範囲内で第３の平面Ｐ３に直交するように配設されることが好ましい。
【００４９】
弾性部材８０は、簡便な構成で回転工具２２が相手部品に作用する際に圧縮方向に変形する機能を発揮するためのばね特性を呈する弾性を確実に実現する観点から、第１のシャフト部材要素５２の周りを巻回する第１の巻きばね要素８２と、第２のシャフト部材要素５４の周りを巻回する第２の巻きばね要素８５と、第３のシャフト部材要素５６の周りを巻回する第３の巻きばね要素８８と、を有することが好ましい。第１の巻きばね要素８２、第２の巻きばね要素８５及び第３の巻きばね要素８８としては、粘性（減衰性）が実質無視し得るような良好な弾性を発揮するという観点からは、金属製のコイルばねを用いることが好ましい。
【００５０】
ここで、第１のシャフト部材要素５２は、第１の軸Ｃ１について第１の粘弾性要素６２と第２の粘弾性要素６４とが成す角の角度範囲内で第１の平面Ｐ１及び第２の平面Ｐ２に直交する第３の平面Ｐ３に直交するように配設され、第２のシャフト部材要素５４は、第１の軸Ｃ１について第２の粘弾性要素６４と第３の粘弾性要素６６とが成す角の角度範囲内で前第３の平面Ｐ３に直交するように配設され、かつ、第３のシャフト部材要素５６は、第１の軸Ｃ１について第３の粘弾性要素６６と第１の粘弾性要素６２とが成す角の角度範囲内で前第３の平面Ｐ３に直交するように配設される場合には、第１の巻きばね要素８２、第２の巻きばね要素８５及び第３の巻きばね要素８８は、第１のシャフト部材要素５２、第２のシャフト部材要素５４及び第３のシャフト部材要素５６の対応するものの位置関係に倣って配置される。
【００５１】
第１の巻きばね要素８２、第２の巻きばね要素８５及び第３の巻きばね要素８８のばね力を、回転工具２２を含む工具機構２０によりバランスよく働かせる観点からは、図示するように、第１の軸Ｃ１上の点を中心とすると共に円Ｄ１と同軸の円Ｄ２の円周上に配置されることが好ましく、かかる場合、第１の軸Ｃ１に対して第１の巻きばね要素８２、第２の巻きばね要素８５及び第３の巻きばね要素８８の隣接するもの同士の成す角Ｂ１、Ｂ２及びＢ３は、各々１２０度に設定して、第１の巻きばね要素８２、第２の巻きばね要素８５及び第３の巻きばね要素８８の隣接するもの同士の各々の距離は、等しくなる。もちろん、必要に応じて、第１の巻きばね要素８２をｘ軸の正方向側又は負方向側に所定距離ほど偏位していてもよいし、第２の巻きばね要素８５及び第３の巻きばね要素８８の対は、それらの距離を保ったままでｘ軸の正方向側又は負方向側に所定距離ほど偏位していてもよい。なお、かかる場合における第１の巻きばね要素８２、第２の巻きばね要素８５及び第３の巻きばね要素８８の位置的な関係を設定する際の各々の位置としては、実用上では、ｚ軸の方向に見た場合の第１のシャフト部材要素５２、第２のシャフト部材要素５４及び第３のシャフト部材要素５６の対応するものの各々の重心位置を用いればよい。
【００５２】
弾性部材８０のばね定数は、第１の巻きばね要素８２、第２の巻きばね要素８５及び第３の巻きばね要素８８の各々のばね定数を加算した合成ばね定数から得られるものであるため、弾性部材８０のばね定数を設定する際の簡便さという観点からは、第１の巻きばね要素８２、第２の巻きばね要素８５及び第３の巻きばね要素８８として、同一仕様の巻きばねを共通して用いることが好ましい。
【００５３】
回転工具２２が相手部品に作用する際に圧縮方向に変形する機能に加え、回転工具２２が相手部品に作用していないときに工具機構２０の重量を受けて圧縮方向に変形して工具機構２０を弾性支持する機能を弾性部材８０に与えるためには、図示するように、第１の巻きばね要素８２は、第１の支持部材要素４２及び装着部材１００の間に装着される第１の上流側巻きばね要素８３と、第２の支持部材要素４６及び装着部材１００の間に装着される第１の下流側巻きばね要素８４と、を有し、第２の巻きばね要素８５は、第１の支持部材要素４２及び装着部材１００の間に装着される第２の上流側巻きばね要素８６と、第２の支持部材要素４６及び装着部材１００の間に装着される第２の下流側巻きばね要素８７と、を有し、第３の巻きばね要素８８は、第１の支持部材要素４２及び装着部材１００の間に装着される第３の上流側巻きばね要素８９と、第２の支持部材要素４６及び装着部材１００の間に装着される第３の下流側巻きばね要素９０と、を有することが好ましい。
【００５４】
装着部材１００は、典型的には、金属製の部材であり、ベース部材１０のｚ軸の負方向側であって、かつ第２の支持部材要素４６のｚ軸の正方向側でベース部材１０及び第２の支持部材要素４６間に配設されると共に、ｚ軸の方向で互いに対向する第１の面１０１及び第２の面１０２間を貫通する貫通する１０３、１０４、１０６及び１０９を有する。また、典型的には、ｚ軸の方向に見た場合の第１の支持部材要素４２、第２の支持部材要素４６及び装着部材１００の各々の外輪郭形状は、互いに等しいものになっており、これらは、ｚ軸の方向で重なることになる。
【００５５】
第１の巻きばね要素８２、第２の巻きばね要素８５及び第３の巻きばね要素８８は、典型的には、少なくとも第１の支持部材要素４２の第２の面４４と装着部材１００の第１の面１０１との間に配設されるものであり、第１の巻きばね要素８２、第２の巻きばね要素８５及び第３の巻きばね要素８８が第１の上流側巻きばね要素８３、第１の下流側巻きばね要素８４、第２の上流側巻きばね要素８６、第２の下流側巻きばね要素８７、第３の上流側巻きばね要素８９及び第３の下流側巻きばね要素９０から構成される場合には、第１の上流側巻きばね要素８３、第２の上流側巻きばね要素８６及び第３の上流側巻きばね要素８９は、第１の支持部材要素４２の第２の面４４と装着部材１００の第１の面１０１との間に配設されると共に、第１の下流側巻きばね要素８４、第２の下流側巻きばね要素８７及び第３の下流側巻きばね要素９０は、第２の支持部材要素４６の第１の面４７と装着部材１００の第２の面１０２との間に配設されることになる。
【００５６】
装着部材１００は、図示を省略する締結部材を介して、駆動部２４を貫通孔１０４に貫通した状態で工具機構２０を装着する。装着部材１００の貫通孔１０３、１０６及び１０９には、第１のシャフト部材要素５２、第２のシャフト部材要素５４及び第３のシャフト部材要素５６の対応するものが貫通する。ここで、貫通孔１０３、１０６及び１０９の孔径は、第１のシャフト部材要素５２、第２のシャフト部材要素５４及び第３のシャフト部材要素５６の対応するものの直径よりも大きく設定されているが、かかる孔径と直径との差、つまり貫通孔１０３、１０６及び１０９の内壁と、これらに対応した第１のシャフト部材要素５２、第２のシャフト部材要素５４及び第３のシャフト部材要素５６の外壁と、の間の間隙長は、回転工具２２が相手部品に接触する際に粘弾性部材６０が圧縮方向や剪断方向に変形する機能を確実に発揮させるために、かかる粘弾性部材６０の変形量よりも小さな長さに設定されることが好ましい。
【００５７】
第１のシャフト部材要素５２、第２のシャフト部材要素５４及び第３のシャフト部材要素５６には、第１の上流側巻きばね要素８３の装着長さを調整自在なようにその位置が可変に設定された第１のストッパ部材９３と、第２の上流側巻きばね要素８６の装着長さを調整自在なようにその位置が可変に設定された第２のストッパ部材９６と、第３の上流側巻きばね要素８９の装着長さを調整自在なようにその位置が可変に設定された第３のストッパ部材９９と、が対応して装着されていることが好ましい。第１のストッパ部材９３、第２のストッパ部材９６及び第３のストッパ部材９９は、典型的には、図示を省略する締結部材が開閉されることにより、対応する第１のシャフト部材要素５２、第２のシャフト部材要素５４及び第３のシャフト部材要素５６に対する位置が可動又は固定の状態となり、対応する第１のシャフト部材要素５２、第２のシャフト部材要素５４及び第３のシャフト部材要素５６における第１の巻きばね要素８２、第２の巻きばね要素８５及び第３の巻きばね要素８８のｚ軸の正方向側の端部の位置を対応して拘束することにより、これらの装着長さを調整自在としてこれらのばね力の初期値が設定されることになるが、相手部材がナット部材等の締結部材である場合等においては、締結時に過剰なばね力が相手部材にかからないような初期値に設定されることが好ましい。
【００５８】
以上の本実施形態の工具装置１においては、外部からの姿勢保持力が印加されるベース部材１０と、ｚ軸の方向に平行な第１の軸Ｃ１を回転軸としてｚ軸の方向に進退自在であってベース部材１０から偏位して配設される回転工具２２を有する工具機構２０と、ベース部材１０及び工具機構２０の間に配設される支持部材４０と、ベース部材１０及び支持部材４０の間を粘弾性的に結合すると共に、第１のばね定数を有する粘弾性部材６０と、支持部材４０及び工具機構２０の間を弾性的に結合すると共に、第２のばね定数を有する弾性材からなる弾性部材８０と、を備え、第１のばね定数が、第２のばね定数よりも大きく設定されるものであるため、簡便な構成で、相手部品に回転工具２２を対向させる過程で工具装置１の位置及び姿勢が変化させられていく際や回転工具２２が相手部品に作用する際に、不要な挙動や振動が増大することを抑制することができ、かつ、回転工具２２が相手部品に接触する際にはそれらの間の位置ずれを吸収して、回転工具２２が相手部品に確実に接触することができる。
【００５９】
なお、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数などは前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明においては、簡便な構成で、相手部品に回転工具を対向させる過程で工具装置の位置及び姿勢が変化させられていく際や回転工具が相手部品に作用する際に、不要な挙動や振動が増大することを抑制することができ、かつ、回転工具が相手部品に接触する際にはそれらの間の位置関係を適正化して、回転工具を相手部品に確実に接触させることができる工具装置を提供することができるものであるため、その汎用普遍的な性格から広範に車両等の移動体の構成部品を製造する量産ライン等の工具装置の分野に適用され得るものと期待される。
【符号の説明】
【００６１】
１…工具装置
１０…ベース部材
１２…姿勢保持力印加部
１４…奥部
１６…第１の面
１７…第２の面
１８…貫通孔
２０…工具機構
２２…回転工具
２４…駆動部
２６…ジョイント部
４０…支持部材
４２…第１の支持部材要素
４３…第１の面
４４…第２の面
４５…貫通孔
４６…第２の支持部材要素
４７…第１の面
４８…第２の面
４９…貫通孔
５０…シャフト部材
５２…第１のシャフト部材要素
５４…第２のシャフト部材要素
５６…第３のシャフト部材要素
６０…粘弾性部材
６２…第１の粘弾性要素
６４…第２の粘弾性要素
６６…第３の粘弾性要素
６８…第４の粘弾性要素
８０…弾性部材
８２…第１の巻きばね要素
８３…第１の上流側巻きばね要素
８４…第１の下流側巻きばね要素
８５…第２の巻きばね要素
８６…第２の上流側巻きばね要素
８７…第２の下流側巻きばね要素
８８…第３の巻きばね要素
８９…第３の上流側巻きばね要素
９０…第３の下流側巻きばね要素
９３…第１のストッパ部材
９６…第２のストッパ部材
９９…第３のストッパ部材
１００…装着部材
１０１…第１の面
１０２…第２の面
１０３、１０４、１０６、１０９…貫通孔
【図１】
2018001367.tif 000003
【図２】
2018001367.tif 000004