JPH0526232U - ナツトランナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボルト締め不良発生の皆無な高信頼度のナッ
トランナを実現。 【構成】 一対の開閉するチャック（４）でボルト
（１）をその頭部（１ａ）を上にして保持し、ボルト
（１）の真上から回転降下する駆動シャフト（５）のソ
ケット（６）をボルト頭部（１ａ）に押圧嵌挿し、この
ときの押圧力でチャック（４）を押し広げ、ボルト
（１）を下方定位置の被締付物（２）に締付けるナット
ランナに、降下するソケット（６）がボルト頭部（１
ａ）を正常な定位置まで嵌挿したときの高さ位置を検出
する近接スイッチ（７）と、チャック（４）をボルト保
持の閉成位置に適宜ロックする回転式ストッパ（８）
と、スイッチ（７）からの検出信号に基づいてストッパ
（８）を回転させてチャック（４）から離すシリンダ
（９）を付設する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動車のボディの自動ボルト締めなどに使用されるナットランナに 関する。

【０００２】

【従来の技術】

自動車のボディなどの自動組立生産ラインに配置されるナットランナの具体的 一例を、図７及び図８より説明する。同図のナットランナは、所定位置に搬入さ れた被締付物（２）のネジ穴（２ａ）の真上に固定配置された筒状本体（３）と 、本体（３）の下端部に装着された一対のチャック（４）と、本体（３）内を回 転しながら上下動する駆動シャフト（５）と、その回転上下駆動部（１１）とを 備える。本体（３）内に自動供給されたボルト（１）はチャック（４）で保持さ れ、駆動シャフト（５）の回転降下でもって被締付物（２）のネジ穴（２ａ）に 締付けられる。

【０００３】 本体（３）にはボルト供給用エアーシュート（図示せず）が連結され、ここか らボルト（１）がチャック（４）へと自動供給される。一対のチャック（４）は 、本体（３）の開口下部の両側に支軸（１２）にて左右開閉可能に連結される。 チャック（４）と本体（３）の間に、チャック（４）を閉じる方向にバネ力を常 時付勢するバネ材（図示せず）が取付けられる。チャック（４）の下部（４ａ） は、本体（３）の下端から突出させてある。この下部（４ａ）は、チャック閉成 時に上方から供給されたボルト（１）の頭部（１ａ）を、逆円錐状のテーパ面（ ｍ）で保持する形状にしてある。駆動シャフト（５）の下端にはボルト締付け用 ソケット（６）が固定される。ソケット（６）は下面に、ボルト（１）の六角の 頭部（１ａ）が嵌挿される凹部（６ａ）を有する。駆動シャフト（５）は、チャ ック（４）で保持されたボルト（１）の軸線で上下動する。回転上下駆動部（１ １）は、図示しないが駆動シャフト（５）を回転させるモータと、駆動シャフト （５）を所定ストローク上下動させるシリンダを組合わせたものである。

【０００４】 図７に示すように、閉成位置のチャック（４）でボルト（１）が保持された状 態で、駆動シャフト（５）を回転させながら降下させる。駆動シャフト（５）が 定ストロークＡだけ降下すると、ソケット（６）の下面がボルト（１）の頭部（ １ａ）に当る。この位置で凹部（６ａ）と頭部（１ａ）が合っていると、ソケッ ト（６）はそのまま降下して凹部（６ａ）に頭部（１ａ）が挿入される。前述降 下位置で凹部（６ａ）と頭部（１ａ）が合っていないと、ソケット（６）は頭部 （１ａ）に当たって降下せず回転だけし、凹部（６ａ）と頭部（１ａ）が合った 時点で降下し、凹部（６ａ）に頭部（１ａ）が嵌挿される。凹部（６ａ）に頭部 （１ａ）が十分に嵌挿した位置から駆動シャフト（５）が更に降下すると、ボル ト（１）の頭部（１ａ）が一対のチャック（４）のテーパ面（ｍ）を下に押圧し て、チャック（４）を押し広げる。而して、図８の（イ）に示すように、駆動シ ャフト（５）は更に回転降下して、ソケット（６）に嵌挿されたボルト（１）を 、その真下の被締付物（２）のネジ穴（２ａ）に締付ける。ボルト締めが完了す ると、駆動シャフト（５）は回転せずに元の上限位置まで上昇する。一対のチャ ック（４）は、内蔵したバネの力で閉成位置に自動復帰し、ここに次のボルト（ １）が自動供給される。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

駆動シャフト（５）を降下させてソケット（６）の凹部（６ａ）を、チャック （４）で保持されたボルト（１）の頭部（１ａ）に嵌挿させる際、ソケット（６ ）の下面がボルト頭部（１ａ）に当って凹部（６ａ）に頭部（１ａ）がスムーズ に入らなくても、ソケット（６）が回転している内に凹部（６ａ）に頭部（１ａ ）が嵌挿される。しかし、低い発生率ではあるが、図８の（ロ）に示すように、 回転降下するソケット（６）の下面でボルト（１）の頭部（１ａ）が押圧される と、チャック（４）のテーパ面（ｍ）でボルト頭部（１ａ）を保持するチャック 構造のため、ボルト（１）が傾いたまま下方に押し出される嵌合ミスが発生する ことがある。この嵌合ミスは、チャック（４）で保持されたボルト（１）と被締 付物（２）のネジ穴（２ａ）との距離ｇによって問題となることがある。すなわ ち、距離ｇが数mmと小さい場合は、ボルト（１）が少々傾いていても、少しの降 下でネジ穴（２ａ）に入り、その内に凹部（６ａ）に頭部（１ａ）が嵌挿されて 、結果的にボルト締めできることがあり、比較的問題はない。ところが、距離ｇ が１０mm程度以上と大きくなると、上記嵌合ミスのボルト（１）を降下させても ネジ穴（２ａ）に入らず、その周辺部に落下したりして、正常なボルト締めがで きなくなることがある。実際、被締付物（２）が自動車のボディのような大型の もののような場合、その加工誤差やボルト締め位置での位置決め精度誤差などで もって、上記距離ｇが１０mm前後で大きくばらつき、そのため、ボディに正常に ボルト締めができなくなる不都合なことがあった。

【０００６】 また、図示しないが特開平２−２２４９３３号公報に、ナットランナの上記同 様な開閉式チャックがボルトを保持すると、チャックが開かないようにチャック を一時的にロックしておいて、ボルト頭部にソケットを嵌挿させ、その後チャッ クのロックを解く技術が開示されている。すなわち、一対のチャックをボルトが 楽に挿入される間隔まで閉じておき、このチャック間にボルトが自動供給される と、チャックをさらに閉じてボルトを強く挟持させ、そのままチャックをロック する。チャックで強く挟持されたボルトの頭部に、回転降下するソケットが嵌挿 する所定のタイミングでチャックのロックを解除してチャックを開く。開いたチ ャックの間からボルトとソケットを降下させ、下方の灯締付物にボルトを締付け る。

【０００７】 このような技術の場合、ボルトを挟持してロックされたチャックがボルトを位 置決め固定し、このボルトの頭部にソケットを嵌挿させることから、ボルト頭部 とソケットの嵌合ミスが少なくなる。ところが、ロックされたチャックで固定さ れたボルトの頭部に、回転降下するソケットが常に正常に嵌挿されるとは限らず 、この両者が正常に嵌合したか否かの確認もされずに、チャックのロックが解除 されてチャックが開く。そのため、ボルト頭部にソケットが十分に嵌合していな い状態でチャックが開いて、ボルトがソケットから離脱して落下することがある 。

【０００８】 本考案は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、チャックで保持されたボル トの頭部にソケットを確実に嵌挿して、被締付物へのボルト締めを確実に行なう 信頼性の高いナットランナを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、常時閉じる方向にバネ力が付勢された一対の開閉するチャックでボ ルトをその頭部を上にして保持し、このボルトの真上から回転降下するソケット 付駆動シャフトのソケットをボルトの頭部に押圧嵌挿し、このときの押圧力でチ ャックを押し広げ、ボルトを下方定位置の被締付物に締付けるナットランナに、 次のスイッチ、ストッパ、ストッパ駆動源を付設することで、上記目的を達成す る。

【００１０】 すなわち、上記スイッチは、降下する駆動シャフトのソケットが、チャックで 保持されたボルトの頭部を正常な定位置まで嵌挿したときの駆動シャフトの高さ 位置を検出することで、ソケットとボルトの正常な嵌合を確認して駆動制御信号 を出力する近接スイッチや光電スイッチなどである。上記ストッパは、チャック をボルト保持の閉成位置に拘束するチャック固定位置と、閉成位置のチャックか ら離反するチャック解放位置との間で往復移動可能に配置されるものである。上 記スイッチ駆動源は、前記スイッチからの駆動制御信号に基づいて、チャック固 定位置にあるストッパをチャック解放位置まで移動させるシリンダなどである。

【００１１】 以上のナットランナにおいて、その安全性を高める目的で、駆動シャフトの上 下駆動源に、降下時の駆動シャフトのソケットが、チャックで保持されたボルト の頭部の略中間位置まで嵌挿された位置で、駆動シャフトの降下を一時停止させ て再度降下させる２段シリンダを使用することが望ましい。

【００１２】

【作用】

ボルトを保持したチャックの閉成位置をストッパで拘束しておき、ボルトの頭 部に駆動シャフトのソケットが正常に嵌挿されたことをスイッチで検出して、こ の検出信号でストッパをチャックから離反させると、駆動シャフトの降下による 押圧力でボルトがチャックを押し広げ、ソケットに正常に嵌合したボルトが被締 付物に締付けられる。この一連の動作において、駆動シャフトのソケットがボル ト頭部に正確に嵌挿しない場合は、スイッチが動作せず、従って、ストッパがチ ャックから離反せず、チャックが開かない。このチャック閉成位置の拘束は、回 転するソケットがボルト頭部に嵌挿されるまで続き、ボルトがソケットに常に正 常に嵌挿された状態で、被締付物に確実に締付けられることを保障する。

【００１３】

【実施例】

一実施例について、図１乃至図６を参照して説明する。なお、同図のナットラ ンナは、図７のナットランナに適用したもので、図７と同一相当部分には同一符 号を付して、詳細説明は省略する。相違点は、駆動シャフト（５）の所定高さ位 置を検出するスイッチ（７）と、一対のチャック（４）の下部外周に可動に配置 されたストッパ（８）と、その駆動源（９）を追加設置したことであり、この追 加設置に伴い、駆動シャフト（５）の上下駆動源に、駆動シャフト（５）を２段 モーションで降下させる２段シリンダ（１０）を使用したことである。

【００１４】 駆動シャフト（５）の回転上下駆動部（１１）は、モータ（１３）と前記２段 シリンダ（１０）を備え、これらは固定台（２０）に固定配置される。モータ（ １３）の回転軸（１４）は、駆動シャフト（５）に軸方向スライド可能に挿入さ れて、駆動シャフト（５）に回転力を付勢する。駆動シャフト（５）の上端部に 直交させて連結板（１５）が固定される。２段シリンダ（１０）のピストン（１ ６）は、スプリング（１７）を介して連結板（１５）に連結される。２段シリン ダ（１０）でピストン（１６）を上下動させ、連結板（１５）を介し駆動シャフ ト（５）を所定ストローク上下動させる。２段シリンダ（１０）はピストン（１ ６）を、駆動シャフト（５）のソケット（６）が図６（ロ）に示す位置まで降下 させたとき一時停止させて、再度降下させる２段モーションの動作を行なう。こ の降下動作の目的、内容は後述する。

【００１５】 スイッチ（７）は、例えば近接スイッチで、駆動シャフト（５）のソケット（ ６）がチャック（４）で保持されたボルト（１）の頭部（１ａ）に、ボルト締付 けに十分な正常位置まで嵌挿された時点を検出するよう配置される。例えば、図 ４に示すように、ソケット（６）がボルト頭部（１ａ）に正常に嵌挿されたとき の高さの連結板（１５）で近接スイッチ（７）が作動するようにしてある。近接 スイッチ（７）は作動すると、ストッパ（８）の駆動制御信号をストッパ駆動源 （９）の駆動制御回路（図示せず）に出力する。

【００１６】 ストッパ（８）は、図１乃至図３に示すように、一対のチャック（４）の下部 両側を挟持するコ字状ロック部（８ａ）と、ロック部（８ａ）の中央から上方に 延びる支持部（８ｂ）を有する枠体で、チャック（４）を支持する筒状本体（３ ）の下端部に振り子回転可能に配置される。ストッパ（８）は、そのロック部（ ８ａ）が一対のチャック（４）を閉成位置に拘束する、つまり、チャック（４） が開かないようにロックするチャック固定位置（図２実線位置）と、チャック（ ４）が自由に開くようにチャック（４）から離反するチャック解放位置（図２鎖 線位置）の間で回動する。ストッパ（８）の支持部（８ｂ）が、本体（３）の側 方に固定された支軸（１８）に支持され、支軸（１８）を支点にストッパ（８） は往復回動する。この回動を制御するストッパ駆動源（９）は、例えばシリンダ で、これは本体（３）の側方に固定され、そのピストン（１９）がストッパ（８ ）の支持部（８ａ）に連結される。シリンダ（９）は、近接スイッチ（７）が連 結板（１５）を検出したときの信号で作動して、ストッパ（８）をチャック固定 位置からチャック解放位置まで回動させ、その状態を維持させる。

【００１７】 次に、上記実施例によるボルト締め動作を説明する。図２に示すように、本体 （３）の側壁一部にエアーシュート（２１）を結合し、エアーシュート（２１） からボルト（１）を本体（３）内に自動供給する。このときのチャック（４）は 閉成位置にあり、ストッパ（８）はこれを拘束する位置にある。自動供給された ボルト（１）は頭部（１ａ）を上にしてチャック（４）で保持される。この状態 で回転上下駆動部（１１）のモータ（１３）と２段シリンダ（１０）を作動させ 、駆動シャフト（５）を回転降下させる。駆動シャフト（５）が定ストロークＡ だけ降下したとき、図６（イ）に示すように、ソケット（６）の下面がボルト（ １）の頭部（１ａ）に当たる位置となる。

【００１８】 この位置でソケット（６）の凹部（６ａ）がボルト頭部（１ａ）に合っている と、凹部（６ａ）に頭部（１ａ）がスムーズに挿入され、２段シリンダ（１０） のピストン（１６）と連結板（１５）の間のスプリング（１７）は、ほとんど圧 縮されずに駆動シャフト（５）を降下させる。そして、図６（ロ）に示すように 、ソケット（６）がボルト頭部（１ａ）の上面から略中間位置までの定ストロー クＢだけ降下すると、ここでピストン（）の降下が一時停止する。短時間後、ピ ストン（１６）は再度降下し、更に定ストロークＣだけ降下したところで、図６ （ハ）に示すように、ソケット（６）の凹部（６ａ）にボルト（１）の頭部（１ ａ）が正常な位置まで嵌挿される。この間、チャック（４）はストッパ（８）で ロックされた状態にあり、ボルト（１）は定位置に保持されたままである。図６ （ハ）の状態になった時点で、駆動シャフト（５）の連結板（１５）が近接スイ ッチ（７）に当り、近接スイッチ（７）が作動する。

【００１９】 また、駆動シャフト（５）が定ストロークＡだけ降下した図６（イ）のとき、 凹部（６ａ）と頭部（１ａ）が合っていないと、ソケット（６）の下面が頭部（ １ａ）上に当り、降下せず回転だけする。一方、２段シリンダ（１０）のピスト ン（１６）は降下を続け、スプリング（１７）を圧縮しながら定ストロークＢだ け降下して一時停止する。ピストン（１６）が定ストロークＢだけ降下する間に 、ボルト頭部（１ａ）上で回転するソケット（６）の凹部（６ａ）が頭部（１ａ ）に合い、頭部（１ａ）に挿入されて、駆動シャフト（５）とソケット（６）が スプリング（１７）のバネ力で降下し、図６（ロ）の状態となる。ピストン（１ ６）が再度降下を始めて、図６（ハ）の状態となり、近接スイッチ（７）が作動 する。

【００２０】 近接スイッチ（７）の作動でストッパ（８）のシリンダ（９）が作動し、スト ッパ（８）を開く。つまり、駆動シャフト（５）のソケット（６）がボルト（１ ）の頭部（１ａ）に正常に、正確に嵌挿されて始めてストッパ（８）が開き、一 対のチャック（４）のロック解除が行なわれる。ロック解除とほぼ同時に、降下 する駆動シャフト（５）のソケット（６）に嵌挿されたボルト（１）がチャック （４）を押し広げる。ボルト（１）はソケット（６）に嵌挿されて姿勢規制され たまま、ソケット（６）と共に降下して、図５に示すように、真下の被締付物（ ２）に締付けられる。この締付けは、被締付物（２）との距離ｇの大小バラツキ に影響されること無く、確実に行なわれる。ボルト締付けが完了すると、駆動シ ャフト（５）が元の上限位置まで上昇し、チャック（４）が閉成位置まで自動復 帰し、この復帰の確認信号でストッパ（８）のシリンダ（９）が作動して、スト ッパ（８）をチャック固定位置まで回動させる。

【００２１】 ここで２段シリンダ（１０）の２段モーション降下の意義を説明する。仮に、 ２段シリンダ（１０）のピストン（１６）を一時停止させずに連続降下させた場 合、次なる危険性がある。駆動シャフト（５）を降下させ、ソケット（６）がボ ルト（１）の頭部（１ａ）に当たって降下停止してから、ピストン（１６）を無 制限に降下させると、ピストン（１６）の降下ストロークに比例してスプリング （１７）の圧縮力が無制限に増大する。この圧縮力が限界を超えた時点で、ソケ ット（６）がボルト頭部（１ａ）に嵌挿し、駆動シャフト（５）が降下して近接 スイッチ（７）が作動し、チャック（４）のロック解除が行なわれると、圧縮ス プリング（１７）の強大な復元力がボルト（１）に一気に加わる。すると、ボル ト（１）がチャック（４）を押し広げて下方に急激に飛び出し、ボルト締めがで きなくなるし、悪くすると飛び出したボルト（１）で被締付物（２）が傷付けら れる心配がある。しかし、２段シリンダ（１０）でピストン（１６）を前述した ように一時停止させると、ソケット（６）がボルト頭部（１ａ）に嵌合しないと きのスプリング（１７）の圧縮力の最大は、ボルト頭部（１ａ）の高さの半分程 度のストロークＢに比例する大きさであり、この程度の圧縮力では上記危険性の 心配は無い。

【００２２】

【考案の効果】

本考案によれば、チャックで保持されたボルトの頭部に駆動シャフトのソケッ トが正常に嵌挿されて始めて、チャックが自由に開く状態となり、駆動シャフト の降下による押圧力でボルトがチャックを押し広げ、ボルトが被締付物に締付け られるので、ボルトとソケットの嵌合ミスによるボルト締め不良、ボルト落下な どのトラブルが無くなり、高信頼度で連続自動ボルト締めができるナットランナ が提供できる。

【００２３】 また、駆動シャフトの降下を２段シリンダで２段モーションで行なわせること により、チャックからストッパを外したときに、チャックからボルトが異常な勢 いで飛び出すようなことが防止できるなど、安全なボルト締付け動作が保障され る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す部分断面を含む側面図

【図２】図１のチャック部分での正面図

【図３】図２のチャック部分での底面図

【図４】図１の動作時での側面図

【図５】図１のボルト締め時での部分側面図

【図６】図１のボルトとソケットの嵌挿状態を段階的に
説明するもので、図６（イ）は嵌挿直前の図、図６
（ロ）は嵌挿途中での図、図６（ハ）は正常嵌挿時での
図

【図７】本考案の前提となるナットランナの要部の部分
断面を含む側面図

【図８】図７の各動作時での断面図で、図８（イ）はボ
ルト締め時の図、図８（ロ）は嵌合ミス時での図

【符号の説明】

１ ボルト ２ 被締付物 ４ チャック ５ 駆動シャフト ６ ソケット ７ スイッチ ８ ストッパ ９ ストッパ駆動源（シリンダ） １０ ２段シリンダ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 定位置に左右開閉可能に配置され、常時
   閉じる方向にバネ力が付勢された一対のチャックで、上
   方から供給されたボルトをその頭部を上に保持し、チャ
   ック上方で上下回転可能に配置されたソケット付駆動シ
   ャフトを回転降下させて、その下端のソケットを前記ボ
   ルトの頭部に押圧嵌挿し、このときの押圧力で前記チャ
   ックを押し広げて、ボルトを下方定位置の被締付物に締
   付けるナットランナにおいて、 降下する駆動シャフトのソケットが、チャックで保持さ
   れたボルトの頭部を正常な定位置まで嵌挿されたときの
   駆動シャフトの高さ位置を検出して、駆動制御信号を出
   力するスイッチと、 チャックをボルト保持の閉成位置に拘束するチャック固
   定位置と、閉成位置のチャックから離反するチャック解
   放位置との間で移動可能に配置されたストッパと、 前記スイッチからの駆動制御信号に基づいて、チャック
   固定位置にある前記ストッパをチャック解放位置まで移
   動させるストッパ駆動源とを付設したことを特徴とする
   ナットランナ。
2. 【請求項２】 駆動シャフトの上下駆動源が、降下時の
   駆動シャフトのソケットがチャックで保持されたボルト
   頭部の略中間位置まで嵌挿された位置で、駆動シャフト
   の降下を一時停止させて再度降下させる２段シリンダで
   あることを特徴とする請求項１記載のナットランナ。