JPH05337752A - 自動ボルト締付け装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組み立て自動化ライン等でのロボット等の可
動体に取り付けられた自動ボルト締付け装置において、
圧縮スプリングよりなる付勢体の付勢力によるボルト締
付け作業を行う。 【構成】 摺動可能に支持されたボルト締付けビット
と、摺動可能かつボルトを吸引・吸着する吸着部と、そ
れぞれが単独に付勢体を介して支持されていることによ
りボルト締付け時に締付け方向へ適切なるスラスト荷重
を発生させ、ボルト締付けビットを追従させる自動ボル
ト締付け装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種製造業での自動組
み立てライン等において、ボルト或はビスやネジ等を吸
着し、所定の位置に設置せれれた被締付けワークまで移
送後、ボルト締めする自動ボルト締付け装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動ボルト締付け装置におい
ては、ボルトを吸引・吸着により補足した後にモータ等
の回転力を利用して被締付けワーク側のねじ穴にねじ込
み締め付ける方法が使用されている。例えば自動ボルト
締め付け装置と被締付けワークをロボット等の可動体に
より相対位置決めした後、アクチュエータ等、具体的に
はエアーシリンダー等、を用いて自動ボルト締め付け装
置をボルト締付け方向に移動させボルトを内部に吸着保
持する吸着部を被締付けワークに当接接触させる。更に
吸着部内にてボルトと締付けビットが係合回転した状態
にてアクチュエーター等による推力を用いて締付けビッ
トを移動させ、そのアクチュエータの付勢力によりボル
トの回動に応じて移動し締付けを行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の方
法では、組み立て自動化ラインにおいて各工程共に、一
定位置よりの寸法が決められている一方、ボルトを吸着
保持する吸着部の被締付けワークへの当接接触位置、締
付けビットの移動距離、締付け開始・完了位置等の締付
け工程中の各位置での確認が必要となる。このため制御
機構が複雑化し前述のアクチュエーターの速度推力の調
整設定等の問題も発生し、製作面にても装置の複雑化、
大型化、コスト増大の原因とも為っている。また前述の
各工程での位置確認が必要とされるためボルトの首下長
さの変更等に対しては再調整や改造を行わなければなら
ず使用面での不便さがある。本発明は上記従来の問題点
に鑑みてなしたものであって制御機構を複雑化すること
なく、ボルト締付け作業を確実に行う簡素な機構の自動
ボルト締付け装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、ボルト
を吸引・吸着保持するための筒状吸引・吸着部と、ボル
ト下端が被締付けワークに当接接触した際にその反力に
よって該ボルト頭部と係合するボルト締付けビット部を
有し、該ビット部は内部に付勢体を介して駆動体に連結
されており、ビット軸下部を筒状吸引・吸着部に内接・
配置されている自動ボルト締付け装置である。

【０００５】

【実施例】本発明の概略を説明すると、内部に中空部が
形成された略円筒状の本体部と本体中空内に外形をベア
リングにて保持し内径が六角穴形成された連結部材内に
ボルト締付けビットを常時付勢する圧縮スプリングより
なる付勢体を有し、装置先端に真空発生源に連結された
ボルト吸引・吸着を行う吸着部を設置し、その吸着部を
常時付勢する圧縮スプリングよりなる別の付勢手段と吸
着部内にボルトを吸着保持するエアー室を有した自動ボ
ルト締付け装置である。ボルト締付けのためにボルト締
付けビットが回転を開始するときの状態は、吸着部材内
に吸着保持されたボルトの下端と被締付けワークが当接
接触する位置より更に装置本体がボルト長さに応じた所
定の距離だけ締付け方向に相対位置しており、その結果
吸着部並びにボルト締付けビット軸がボルト頭部により
付勢力に抗して付勢手段のタワミ相当の距離ほど通常付
勢位置より押し戻されている。一方ボルト締付け動作開
始後は駆動部に連結されているボルト締付けビットによ
り被締付けワークにボルトを締めつける過程にて、締付
け量に比例して該付勢手段にてボルト締付けビットがボ
ルト頭部に係合した状態にて移動追従して締付けを行う
ことを特徴とするものである。

【０００６】以下、本発明の実施例のボルト締め方法を
添付図面にて具体的に説明する。図１は本発明に係る自
動ボルト締付け装置を示すものである。締付け装置本体
部材Ｈには電動モータ等の駆動源１とフランジ２１によ
って正しく取付けられた位置関係において、略円筒状の
内筒部材２とその先端部の内周面に嵌合してかつ同軸に
固定される略円筒部材３とから構成される。また内筒部
材２の内部に形成される中空部には略円筒状の連結部材
６が玉軸受け１０とスラスト玉軸受付針状ころ軸受１１
等により支持配置されている。この連結部材６は内径に
短軸４と同形状の六角穴を形成し短軸４を差し込むこと
により、駆動部の回動を伝達する。また内部に圧縮スプ
リングよりなる付勢体８を介して連結部材６の他端に同
様にボルト締付けビット５が連結部材６の軸線方向に摺
動可能に連結されており、ビット軸先端は吸着部材７の
エアー室、即ちボルトを吸着保持する室、の近くまで伸
びている。

【０００７】連結部材６は上部にてＣ形止め輪２２によ
り抜け止めとされており、ボルト締付けビット５はブッ
シュ（ａ）１３とその内部平面に接するカラー（ｂ）２
３により軸線上下方に抜け止めされている。このブッシ
ュ（ａ）１３は内筒部材２の内周面に嵌合して固定さ
れ、０リング１８及び１９により内接部及び外接部をシ
ールし内筒部２の上部への空気の気密性を保っている。

【０００８】内筒部材３には略円筒状の吸着部材７が内
接しており、設置されているブッシュ（ｂ）１４と吸着
部材７の外周側に設置されている圧縮スプリングよりな
る付勢体９を介して軸線方向に摺動可能に常時付勢支持
され、Ｃ形止め輪２５により抜け止めされている。また
０リング１６、Ｉ７、２０により内筒部材３の内部をシ
ールし空気の気密性を保っている。真空発生源（図示せ
ず）への接続による真空機器接続継手方向への空気は吸
着部材７の内径とボルト締付けビット５の外径の隙間よ
り吸引され、この空気の流れによりボルトの吸着保持が
なされる。また吸着部材７の内部エアー室にはボルトの
吸着保持の位置決めの為の段差が設けられている。

【０００９】以下本自動ボルト締付け装置の締付け方法
を説明すると、ロボット等の可動体（図示せず）に可動
体取付けプレート２６を介して固定支持された駆動体な
らびに本装置本体が被締付けワーク（図示せず）のネジ
穴位置に対しボルト締め方向に移動され、ボルト２７の
下端が被締付けワークに当接接触した位置より更にボル
ト締付け方向へ所定量の移動を行う。即ちこの所定量と
はボルトサイズによる首下長さプラスαの距離となる。
ボルト２７の下端が被締付けワークに当接接触した後
は、ボルト締付けビット５がボルト２７の頭部と係合し
た状態にて付勢体８の付勢力に抗して押し戻される。ま
た吸着部材７も同様に付勢体９の付勢力に抗して押し戻
される。尚、通常付勢位置においてはボルト締付けビッ
ト５とボルト２７の頭部には概略１ｍｍ程度の隙間が存
在すべく吸着部材７のエアー室内部にて規制されてい
る。

【００１０】以上のように本自動ボルト締付け装置が被
締付けワークに当接接触した位置よりボルト締め方向に
所定量移動・停止した後、モータ等の駆動源１に連結さ
れたボルト締付けビット５が回転しボルト締めを行う工
程中において、ボルト締付けビット５は付勢体８の付勢
力によりボルト締付け量に比例してボルト２７の頭部に
係合した状態にて追従移動を行いボルト締付け作業を完
了するものである。

【００１１】図２は、本自動ボルト締付け装置の先端部
分、即ち吸着部材７とビット下部軸のビット（ｂ）２９
と付勢体９と内筒部材３等をユニット化し、ワンタッチ
・カプラー３０にて着脱自在としたものを示すものであ
る。ボルト締付けビットはビット（ａ）２８とビット
（ｂ）２９に分割されており、ビット（ａ）２８の内径
とビット（ｂ）２９の外形はそれぞれ同形状の六角形を
形成しており、差し込むことにより駆動部よりの回転を
伝達するものである。

【００１２】尚、本発明は前述の実施例の要旨を変更し
ない範囲にて、変形実施することも含むものである。例
えば、付勢体８は、図２に示す通り連結部材６の内部に
位置することなくビット軸へ付勢力を与えることも可能
であり、付勢の手段としてスプリング以外の収縮する弾
性体を使用することも可能である。

【００１３】また、本発明による変形実施の例として、
回転する工具を使用して被加工物に対する加工を施す条
件において、加工工程に従って工具先端が加工物に当接
・追従することを必要とする場合、例えば穴あけ作業等
にも応用可能であることは言うまでもない。

【００１４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明による自動ボ
ルト締付け装置によれば、ボルト締付け開始から完了ま
での工程にて装置内部の付勢手段を利用しているため、
ボルト締め機構が大幅に簡素化されており、従来の方法
に比して装置に推力を発生させるアクチュエータの設
置、ボルト締付け工程における被締付けワークへの当
接、締付け聞始、完了等の位置確認のための検出装置な
らびに複雑な制御機構等が不要となり、装置の簡素化、
小型化、コスト低減が可能となり、かつ操作性において
も大幅な改善となる。また前述のごとくボルト締付け工
程においてアクチュエータを使用しておらず、ボルトの
下端が被締付けワークのネジ穴部に当接接触する位置よ
り締付ける工程において、ボルト締付けビットと駆動部
短軸間の付勢体の特性によるタワミ量に比例した力を利
用しているため高トルクを必要とする締付けストローク
最終段階では駆動部軸線上のスラスト荷重が小さなもの
となり、アクチュエータの推力が直接に駆動部軸線上に
大きなスラスト荷重を発生させることにより生ずる締付
けトルクのバラツキを解消することとなり、かつ駆動部
のモータ容量等も比較的小さなものも選定可能である。
尚、本装置の運用面においてもボルト長さの変更に対し
て付勢体の弾性ストロークの範囲内においては全く装置
の調整や改造等が不要となり、調整不備によるボルト締
付け不良の発生率が大幅に改善され信頼性の向上が図れ
る。また図２に示すごとく本装置先端部をユニット化し
ワンタッチにて着脱自在とすることにより、装置全体を
改造または交換することなくボルト頭サイズ変更に対し
ても容易に対応可能となり、自動工具交換によりボルト
締付け作業の領域が飛躍的に拡大するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動ボルト締付け装置を示す概略
断面図である。

【図２】本発明に係る装置先端の吸着部ならびにボルト
締付けビット部をワンタッチ・カプラー構造にしたもの
を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１ 駆動源 ２ 内筒部材 ３ 内筒部材 ４ 短軸 ５ ボルト締付けビット ６ 連結部材 ７ 吸着部材 ８ 付勢体 ９ 付勢体 １０ 玉軸受 １１ スラスト玉軸受付針状ころ軸受 １２ 無給油軸受 １３ ブッシュ（ａ） １４ ブッシュ（ｂ） １５ カラー（ａ） １６ Ｏリング １７ Ｏリング １８ Ｏリング １９ Ｏリング ２０ Ｏリング ２１ フランジ ２２ Ｃ形止め輪 ２３ カラー（ｂ） ２４ カラー（ｃ） ２５ Ｃ形止め輸 ２６ 可動体取付けプレート ２７ 六角穴付きボルト ２８ ビット（ａ） ２９ ビット（ｂ） ３０ ワンタッチ・カプラー ３１ カプラー着脱用スプリング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 組み立て自動化ライン等にて、ロボット
   等の任意位置決め機能を有する可動体にモータ等の駆動
   体を設け、駆動体の軸線上にボルト締付け部を有するボ
   ルト締付け装置において、ボルトを吸引・吸着保持する
   ための筒状吸引・吸着部と、ボルト下端が被締付けワー
   クに当接接触した際にその反力によって該ボルト頭部と
   係合するボルト締付けビット部とを有し、該ビット部は
   内部に付勢体を介して駆動体に連結されておりビット軸
   下部を筒状吸引・吸着部に内接、配置されていることを
   特徴とする自動ボルト締付け装置。
2. 【請求項２】 筒状吸引・吸着部とボルト締付けビット
   の分割された先端部がユニット化され、本体に対し着脱
   自在に取付けられた請求項１に記載の自動ボルト締付け
   装置。
3. 【請求項３】 ボルト締付け部本体に、該ボルト頭部を
   吸引・吸着して保持するための筒状のボルト吸引・吸着
   部と、該ボルトの頭部と係合し、該ボルトを締付けるた
   めのビット部を有し、該ビット部は付勢体を介して駆動
   体に連結されており、前記本体の下動に伴い該ボルトの
   先端が被締付けワークに当接接触した後、ボルトの長さ
   に応じ相対移動させることでボルト頭部に係合し付勢力
   に抗して押し戻される第１工程と、第１工程後の該ビッ
   トの回転によるボルト締付け量に比例して相対移動する
   ボルト頭部にボルト締付けビットを係合した状態にて該
   付勢体の付勢力により移動追従させる第２工程を備えた
   ことを特徴とするボルト締付け方法。