JPH0621628Y2 - ボルト自動締付装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はボルト自動締付装置に関するものであり、更に
詳しくは、ソケットの作動位置から離れた待機位置にあ
るボルト受け部材上へ供給されたボルトを、ナットラン
ナ本体の下端に装置されたソケットのボルト嵌挿支持穴
内へ自動的に送り出すボルトの自動受渡し機構を具えた
ボルト自動締付装置に関するものである。

〔従来の技術〕

ワークをボルト締めする場合、例えば自動車用エンジン
の本体下部に潤滑油の収納器体（オイルパン）をボルト
締め方式で固着する場合、予め設定された締付トルクで
ボルトを自動的に締付けるナットランナが使用されてい
る。

第４図および第５図は従来のナットランナの構造を例示
する一部分を断面にした正面図および側面図である。こ
れらの図面において、（１）は所定部位に穴（２）を有
し、かつ、適当な駆動手段で昇降運動を繰返す平板状の
支持部材、（３）は支持部材（１）の下面の穴（２）の
周囲に固着された案内筒であり、この案内筒（３）の下
部側壁面にはボルト供給用の傾斜した供給孔（４）が設
けられている。（５）は上記案内筒（３）の両側対称位
置に形成された溝状の凹部（６）内にその中間部分をピ
ン（７）によって揺動可能に軸支してなる一対の把持
棒、（８）は上記把持棒（５）の下端に固設された先細
形状の把持爪であり、この把持爪（８）は、案内筒
（３）の下部で前記供給孔（４）から案内筒（３）内へ
気送されたボルト(13)に対してチャック式の挟持部材と
して機能している。更に詳しく説明すると、（９）は把
持棒（５）の上端内面に形成された凹部（１０）と案内
筒（３）の外周面との間に配設された加圧スプリング
で、この加圧スプリング（９）のバネ力によって把持棒
（５）の先端に装着された前記把持爪（８）は、常時閉
方向に付勢されている。また、(11)は案内筒（３）の供
給孔（４）に接続されたボルト(13)の供給パイプ、(12)
は下端部にボルト(13)の頭部が嵌入する角穴(12a)を有
し、かつ、図示しないロータリソレノイドあるいは油圧
モータ等の適当な駆動手段によって回転駆動され、これ
によってボルト(13)に締付トルクを伝達するソケット兼
用の出力軸である。

ワーク（ａ）をワーク本体（ｂ）にボルト締め方式で固
定する場合、先ず支持部材（１）を下降させて把持爪
（８）をワーク（ａ）のボルト結合部位に接近させた
後、系外の供給源から供給パイプ(11)および案内筒
（３）を介して気送されたボルト(13)を把持爪（８）上
に落下させる。この状態でボルト(13)は、第５図に示す
ように、加圧スプリング（９）のバネ力により常時閉方
向に付勢されているチャック式の把持爪（８）によって
ネジの軸部を挟持する。この後、ソケット兼用の出力軸
(12)が下降し、その下端に形成されている前記軸穴(12
a)内にボルト(13)の頭部を嵌め込む。このままの状態で
出力軸(12)はネジ締付方向に回転しつつ更に下降し、前
記把持爪（８）を加圧スプリング（９）の付勢に抗して
拡開させながらボルト(13)をワーク側にネジ込み、これ
によってワーク（ａ）とワーク本体（ｂ）とを一体構造
にボルト結合する。ボルト(13)の締付が終了すると、支
持部材（１）、案内筒（３）ならびに出力軸(12)は上昇
し、元位置に復帰して次のボルトの供給を持つ。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記従来のナットランナは、案内筒（３）の下端部に、
軸線方向が傾斜したボルト供給孔（４）を接続している
ため、この分だけ案内筒（３）の下端部の幅寸法が大き
くなる。このため案内筒（３）とワーク（ａ）（ｂ）と
の干渉を避けるためには把持爪（８）（８）の外周縁の
直径よりも大きな案内筒（３）の作動スペースを確保し
なければならない。ワーク（ａ）が平坦なボルト締付面
をもっている場合には上記作動スペースの確保は比較的
容易であるが、例えば自動車エンジン本体の下面に潤滑
油収納用のオイルパンをボルト締め方式で固着するよう
な場合には、案内筒（３）の進入寸法に沿って狭い溝状
空間が残されているに過ぎないため、エンジン本体との
干渉等によって上記案内筒（３）の作動スペースの確保
が実質上不可能になる。この結果、ナットランナの使用
が不可能となる欠点があった。

本考案の主要な目的は、ナットランナの案内筒や出力軸
の進入方向に沿って狭い空間しか残されていない場合に
好適で、かつ、簡単な構成のボルトの自動受渡し機構を
具えたボルト自動締付装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的の達成手段として本考案は、下端に吸着機能付
きのソケットを装着したナットランナ本体と、このナッ
トランナ本体を上昇下降自在に支持するベース部材と、
このベース部材に軸線の方向を前記ナットランナ本体の
上昇・下降方向と直交させて装着された回転駆動軸と、
この回転駆動軸に固着され、約180°の範囲で往復回転
を繰返す円筒カムおよびクランクアームと、前記円筒カ
ムのカム溝内に嵌り込んだカム従動子ならびにこのカム
従動子に連設されて前記ナットランナ本体の直下位置と
待機位置との間を往復運動するボルト受け部材と、前記
クランクアームの先端部とナットランナ本体との間にナ
ットランナ本体への上昇下降運動の伝達部材としてピン
接合され、かつ、上昇行程の終端でのクランクアームと
の接合点の初期位相を、ナットランナ本体への接合とク
ランクアームの回転中心とを結ぶ直線上より、クランク
アームの上昇方向回転側へオーバーランした位置に設定
したコネクティングロッドと、待機位置に到達した前記
ボルト受け部材上へ前記ソケットの上昇および下降運動
に応動して系外の供給源からボルトを１本ずつ供給する
気送管路とによってボルトの自動受渡し機構を構成した
ことを特徴とするボルト自動締付装置を提供するもので
ある。

〔作用〕

ナットランナ本体が上昇行程の終端にあるとき、ボルト
受け部材は、１本のボルトを支持してナットランナ本体
の直下位置に待機せしめられている。この時のナットラ
ンナ本体は、上昇端より若干下降した位置にあり、ソケ
ットは、ボルト受け部材上に支持されているボルトの頭
部を吸着している。

組立装置側のワークが１ピッチ移動して次のボルト孔が
ナットランナ本体の直下位置に位置決めされると、ナッ
トランナ本体に下降指令が出る。

これにより、回転駆動軸は、下降方向側への回転を開始
し、クランクアーム及びコネクティングロッドを介して
ナットランナ本体を一旦上昇させた後、下降端まで下降
させる。

ナットランナ本体の下降行程の初期に、一旦上昇させる
ことによって、ボルト受け部材上のボルトをソケットで
吸着してボルト受け部材から抜き出すのである。

ボルト受け部材からボルトを抜き出すと、円筒カムによ
り、カム従動子を介してボルト受け部材が急速にナット
ランナ本体の直下位置から退避せしめられ、気送管路の
出口へ移動し、次のボルトを受け取る。

ボルト受け部材がナットランナ本体の直下位置から退避
せしめられると、ナットランナ本体は下降端に向けて下
降し、その下降端で、ソケットで吸着しているボルトを
ワークのボルト孔に適合させ同時に、ナットランナ本体
は、ソケットを回転させ、締付トルクの検出手段及び締
付トルク制御手段により、当該ボルトを所定の締付トル
クで締付ける。

ナットランナ本体によるボルトの締付けが終了すると、
ナットランナ本体に上昇指令が出され、回転駆動軸は上
昇方向に回転し、クランクアーム及びコネクティングロ
ッドを介してナットランナ本体を上昇させ、かつ、円筒
カムによりカム従動子を介してボルト受け部材をナット
ランナ本体の直下位置へ移動させる。

この間にワークが１ピッチ移動して次のボルト孔をナッ
トランナ本体の直下位置へ位置決めし、ナットランナ本
体に再び下降指令が出され、以後、前記動作を反復す
る。

〔実施例〕

第１図は本考案装置の一具体例を一部分を断面にした状
態で示す正面図、第２図はその側面図、第３図はソケッ
トの昇降ストロークとクランクアームの回転角の関係を
例示する説明図である。

上記第１図乃至第３図において、ナットランナの本体(2
0)には、正方形の横断面形状を具えたその出力軸(21)の
先端に、同様の正方形の横断面形状を具えた嵌着孔を利
用して着脱自在に装着されているソケット(22)に対して
所定の締付トルクを伝達するためのモータと減速機が組
込まれている。前記ソケット(22)の下端には、ボルト(2
3)の嵌装支持穴(24)が下端開口状態で形成されており、
このボルト(23)用の嵌装支持穴(24)の上部には、ボルト
(23)の吸着保持部材としてマグネット(25)が嵌込まれて
いる。なお、(26)は、出力軸(21)上に嵌装されたソケッ
ト(22)に対して常時押圧力を作用させ、これによってボ
ルト(23)の締付時、ソケット(22)をワーク側に圧接させ
るコイル状の加圧スプリングである。ナットランナの本
体(20)は、ガイドレール(27)付のベース部材(28)上に昇
降自在に支持されており、前記ソケット(22)は軸線の方
向をナットランナ本体(20)の上昇・下降方向と直交させ
た状態で前記ベース部材(28)上に略水平に軸支されてい
る回転駆動軸(29)の起動によって、クランクアーム(31)
及びコネクティングロッド(38)を介して前記ガイドレー
ル(27)の長手方向、即ち、鉛直方向に沿って上下動し得
るように構成されている。即ち、クランクアーム(31)は
回転駆動軸(29)に固定され、この先端とナットランナ本
体(20)の一部(41)とにコネクティングロッド(38)の両端
がピン(39)(40)を介して連結してある。

そして、クランクアーム(31)は、回転駆動軸(29)によ
り、始端（Ａ）から終端（Ｍ）まで約180°往復回転
し、コネクティングロッド(38)を介してナットランナ本
体(20)を昇降させる。

但し、クランクアーム(31)の始端（Ａ）は、ナットラン
ナ本体(20)の最上昇端位置（Ｐ）より若干オーバーラン
した位置に設定してある。これによって、クランクアー
ム(31)が始端（Ａ）から終端（Ｍ）に向かって回動する
とき、ナットランナ本体(20)は一旦上昇した後に下降す
る。この一旦上昇する距離は、ナットランナ本体(20)の
ソケット(22)が、ボルト受け部材(33)からボルト(23)を
上方へ抜き出すために必要な長さに設定されている。

次に、ボルト受け部材(33)は、ナットランナ本体(20)の
真下位置と、第２図に示す気送管路(37)の出口の直下位
置との間を水平方向に往復揺動可能に構成されている。

その駆動機構は、クランクアーム(31)と同軸(29)上に固
着した円筒カム(30)を駆動源とし、ベース部材(28)の一
部に回転自在に軸承した鉛直方向の枢軸(34)の上下端に
固着した第１及び第２の揺動レバー(35)(36)よりなる。
即ち、第１の揺動レバー(35)の先端はカムローラ(32)を
介して円筒カム(30)のカム溝(30a)に当接嵌合させてあ
る。この円筒カム(30)のカム溝(30a)は、第１図に示す
様に、回転駆動軸(29)の約180°回転角度範囲でカムロ
ーラ(32)及び第１・第２の揺動レバー(35)(36)を介して
ボルト受け部材(33)を前記２位置間で水平方向に往復揺
動させ得るように、回転駆動軸(29)の軸線と斜交するよ
うな螺旋形状に形成されている。

ボルト受け部材(33)は、第２の揺動レバー(36)の先端に
固設してあり、気送管路(37)から供給されるボルト(23)
を頭部を上向きにして支持するものである。ボルト受け
部材(33)の設置位置は、対象ワークのボルト締付位置に
近い位置で、しかも、対象ワークに干渉しない位置に設
定されるものである。対象ワークとして、シリンダブロ
ック(42)とオイルパン(43)との結合を例示している。

また、ボルト受け部材(33)の初期位置は、ナットランナ
本体(20)が上昇行程終端、即ち、クランクアーム(31)の
始端（Ａ）において、ナットランナ本体(20)の直下位置
にあり、ナットランナ本体(20)が下降行程を開始し始め
ると、気送管路(37)側へ退避するように設定されてい
る。

気送管路(37)は、その出口の直下位置にボルト受け部材
(33)が復帰すると、次のボルト(23)を１本だけパーツフ
ィーダ等から分離して圧搾空気により送り出すものであ
る。

本考案装置の実施例は、以上の構成からなり、次に、動
作を説明する。

第１図は、説明の便宜上、ナットランナ本体(20)が下降
端位置にあり、かつ、ボルト受け部材(33)がナットラン
ナ本体(20)の直下位置にある状態を図示しているが、実
際には、このような関係位置にない。

ナットランナ本体(20)の初期位置は、クランクアーム(3
1)の始端（Ａ）の位置（上昇行程終端位置）にあり、こ
の位置（P′）は、最上昇端位置（Ｐ）より、少なくと
も、ボルト(23)の首下長さより若干長い距離だけ下降し
た位置にある。そして、この位置（P′）でのソケット
(22)の下端は、ボルト受け部材(33)の頭部上面と同一面
か若干下方にある。

一方、ボルト受け部材(33)の初期位置は、ナットランナ
本体(20)の直下位置にある。

この状態で、回転駆動軸(29)が第１図において、時計方
向に180°回転せしめられる。これにより、クランクア
ーム(31)が始端（Ａ）から終端（Ｍ）まで回転し、この
回転初期の段階で、ナットランナ本体(20)を一旦上昇さ
せてボルト(23)をボルト受け部材(33)から抜き出した
後、下降させる。このとき、円筒カム(30)が第１・第２
の揺動レバー(35)(36)を介してボルト受け部材(33)を気
送管路(37)側へ退避させる。続いて、ナットランナ本体
(20)が下降して下降端（Ｑ）に達する。ナットランナへ
の下降指令時又は下降途中でナットランナ本体(20)は、
モータ及び減速機を介してソケット(22)を回転させ、ボ
ルト(23)を被締付対象物であるオイルパン(43)とシリン
ダブロック(42)とのボルト孔に所定の締付トルクで締付
け固定する。この締付中、スプリング(26)は、ソケット
(22)を被締付対象物に押圧し続ける。また、この締付中
に、次のボルト(23)が気送管路(37)からボルト受け部材
(33)に供給されている。

そして、締付終了後、回転駆動軸(29)は、第１図におい
て反時計方向に約180°回転し、クランクアーム(31)を
終端（Ｍ）から始端（Ａ）に復帰させ、同時に、円筒カ
ム(30)により、ボルト受け部材(33)をナットランナ本体
(20)の直下位置に戻す。この場合、ナットランナ本体(2
0)は、上昇行程の終端直前で最上昇端位置（Ｐ）に達
し、このときに、ボルト受け部材(33)がナットランナ本
体(20)の直下位置に到達せしめられ、ナットランナ本体
(20)の方は、さらに、上昇行程を続行し、最上昇端位置
（Ｐ）を通り過ぎて若干下降した位置（P′）に到達
し、次のボルト(23)をボルト受け部材(33)からマグネッ
ト(25)で吸着してソケット(22)の支持穴(24)内に保持す
る。この間に、被締付対象物は、１ピッチ移動せしめら
れ、次のボルト孔がナットランナ本体(20)の直下位置に
位置決めされる。そして、回転駆動軸(29)が再び時計方
向に約180°回転駆動され、前記した動作を反復する。

尚、マグネットで吸着する以外にソケットに真空配管を
行いボルトをバキュームにより吸着する方式で実施して
もよい。

〔考案の効果〕

本考案装置によれば、簡単な構成でボルトをソケットに
確実に供給することができ、ソケットの挿入スペースが
狭い場合にも十分締付作業をナットランナで自動的に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の一具体例を一部分を断面にした状
態で示す正面図、第２図はその側面図、第３図はソケッ
トの昇降ストロークとクランクアームの回転角の関係を
例示する説明図である。また第４図は従来装置の一部を
断面にした正面図、第５図はその側面図である。 (20)……ナットランナ本体、 (21)……出力軸、(22)……ソケット、 (23)……ボルト、(24)……嵌装支持穴、 (27)……ガイドレール、 (28)……ベース部材、(29)……回転駆動軸、 (30)……円筒カム、(30a)……カム溝、 （Ａ）……クランクアームの始端、 （Ｐ）……ナットランナ本体の最上昇端位置、 （Ｍ）……クランクアームの終端、 (31)……クランクアーム、 (32)……カムローラ、(33)……ボルト受け部材、 (34)(35)(36)……回転レバー機構、 (37)……ボルト気送管路、 (38)……コネクティングロッド。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】下端に吸着機能付きのソケットを装着した
   ナットランナ本体と、 このナットランナ本体を上昇下降自在に支持するベース
   部材と、 このベース部材に軸線の方向を前記ナットランナ本体の
   上昇・下降方向と直交させて装着された回転駆動軸と、 この回転駆動軸に固着され、約180°の範囲で往復回転
   を繰返す円筒カムおよびクランクアームと、 前記円筒カムのカム溝内に嵌り込んだカム従動子ならび
   にこのカム従動子に連設されて前記ナットランナ本体の
   直下位置と待機位置との間を往復運動するボルト受け部
   材と、 前記クランクアームの先端部とナットランナ本体との間
   にナットランナ本体への上昇下降運動の伝達部材として
   ピン接合され、かつ、上昇行程の終端でのクランクアー
   ムとの接合点の初期位相を、ナットランナ本体への接合
   点とクランクアームの回転中心とを結ぶ直線上より、ク
   ランクアームの上昇方向回転側へオーバーランした位置
   に設定したコネクティングロッドと、 待機位置に到達した前記ボルト受け部材上へ前記ソケッ
   トの上昇および下降運動に応動して系外の供給源からボ
   ルトを１本ずつ供給する気送管路とを具備させたことを
   特徴とするボルト自動締付装置。