JPH0645301Y2 - ボルト・ナット締付装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、ソケットにボルトの頭部もしくはナットを
挿入して、このボルトもしくはナットをワーク所望位置
に締付けるボルト・ナット締付装置に関するものであ
る。

従来の技術 ナットあるいはボルトの頭部を挿入するソケットの部分
に、ナットもしくはボルトのチャック機構を備えたこの
種の従来のボルト・ナット締付装置としては、例えば実
開昭62−195471号公報に記載されているものがある。

この従来のボルト・ナット締付装置１は、第５図に示す
ように、六角ボルトの頭部もしくは六角ナットに合致す
る六角形の嵌入孔2aを先端部に形成した筒状のソケット
２の内部に、保持部材３が相対回転可能に内挿されてお
り、この保持部材３の先端に、前記嵌入孔2aに嵌め込ま
れた六角ボルトの頭部もしくは六角ナットの一部と係合
する係合部3aが形成されている。そして、このソケット
２は、コンプライアンス機構４によって傾斜および若干
の平行移動が許容されるように支持されるとともに、こ
のボルト・ナット締付装置１の下部のナットランナのア
ウトシャフト５の回転を、ユニバーサルジョイント６お
よびケース７内にスラストワッシャ8,9を介して回動自
在に収容されたシリンダ10とそのキャップ11を介して伝
達されて回転駆動されるようになっている。また、ソケ
ット２の嵌入孔2aへのボルト・ナットの保持は、シリン
ダ10にエアを給排気ポート10aから給排気することによ
り行ない、シリンダ10のピストン10bを上昇させて保持
部材３を若干回動させ、その先端の係合部3aをボルト・
ナットの下端側に係合させ、ボルト・ナットを回転させ
てソケット２の六角形の嵌入孔2aの六角穴との位相をず
らして強固に保持するようになっている。また、締付け
完了時には、シリンダ10のピストンを下降させると、保
持部材３が逆方向に回動しながら下降してボルト・ナッ
トの保持が解除され、ソケット２をボルトの頭部あるい
はナットから外せるようになっている。

考案が解決しようとする課題 しかし、前述した従来のボルト・ナット締付装置１にお
いては、筒状のソケット２に内挿された保持部材３をシ
リンダ10で操作してボルト等をチャッキングさせる構造
のため、シリンダ10をソケット２と同軸上に設ける必要
があった。

したがって、ナットランナの締付けトルクは、シリンダ
10,キャップ11およびソケット２を伝わってボルトある
いはナットを締付けることになるが、これらシリンダ1
0,キャップ11およびソケット２の３つの部品を介して伝
わっていくことから、これら３つの部品の相互の連結部
への大きな負荷がかかるという問題があった。

そのため、高いトルク（例えば約2000kg・cm以上）で締
付けを行なった場合の耐久性が低下してしまい、締付装
置としての信頼性が充分とはいえなかった。

また、シリンダ10に給排気ポート10aよりエアを供給し
た場合に、シリンダ10をガイドしているケース７および
スラストワッシャ8,9の部分がメタルタッチのシール構
造のため、エア洩れが発生し易いという問題があった。
したがって、従来においてはこの部分のエア洩れを極力
押えるために、ケース７、スラストワッシャ8,9および
シリンダ10の各シール部の摺り合わせを行なうことによ
って面精度を確保する必要があり、この作業がコストア
ップの原因となっていた。

この考案は上記事情に鑑みなされたもので、ナットラン
ナの回転力をソケットに伝達する伝達部材の機械的強度
を確保して耐久性の向上を図るとともに、シリンダのシ
ール性の維持の容易化を図ったボルト・ナット締付装置
を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段 この考案のボルト・ナット締付装置は、上記の目的を達
成するために、ボルトの頭部もしくはナットの形状に合
致する開口形状の嵌入孔を先端部に備え、基端側が継手
を介して駆動軸に連結されて回転駆動されるソケットシ
ャフトと、このソケットシャフトの外側に配設され、有
底円筒状でその先端底部に前記嵌入孔とほぼ同一形状の
開口を備えるとともに、ソケットシャフトの外周および
先端を覆いかつソケットシャフトと相対回転自在に配設
されたスリーブとを有する回転部と、シリンダに配設さ
れたピストンロッドの移動により前記スリーブと前記ソ
ケットシャフトとを相対回転させる相対回転手段と、前
記ソケットシャフトの回転力を前記スリーブに伝える回
転力伝達手段とを備えたボルト・ナット締付装置におい
て、前記ピストンロッドと前記回転部とは、前記ピスト
ンロッドの移動は前記回転部に伝達されるが、前記回転
部の回転力は前記ピストンロッドに伝達されない構造と
なっていることを特徴としている。

作用 上記のように構成することにより、ボルトもしくはナッ
トをソケットシャフトの先端に保持させる際には、相対
回転させるシリンダによってスリーブを相対回転させ、
スリーブの開口とソケットシャフトの嵌入孔との位相を
一致させ、この状態で嵌入孔内にボルトの頭部またはナ
ットを挿入する。また挿入したボルト等のチャッキング
は、前記相対回転させるシリンダによってスリーブを正
逆いずれかの方向に回転させると、開口と嵌入孔との位
相がずれて、ボルトの頭部またはナットがソケットシャ
フトの嵌入孔とスリーブの開口との両方と係合すること
によって確実に保持される。

そして、駆動軸の回転は、オルダム継手やユニバーサル
ジョイント等の機械的強度の優れた継手構造を介してソ
ケットシャフトに直接伝達され、前記スリーブはこのソ
ケットシャフトと一体に回転し、嵌入孔に保持されたボ
ルトもしくはナットはワークの所望の位置に締付けられ
る。このとき、前記相対回転させるシリンダのピストン
ロッドは、ソケットシャフトとスリーブとからなる回転
部の回転が伝達されないように設けられているため回転
せず、前記シリンダを駆動する流体のシールが容易とな
る。

また、締付け完了後は、前記相対回転させるシリンダに
よりスリーブをチャッキング時の逆の方向に回転させる
と、このスリーブの開口とソケットシャフトの嵌入孔と
の位相が一致してボルトもしくはナットの保持が緩み、
ボルト・ナット締付装置を容易に離脱可能とする。

実施例 以下、この考案の一実施例を第１図ないし第４図に基づ
いて説明する。

第１図および第２図において符号21はボルト・ナット締
付装置であり、このボルト・ナット締付装置21は、六角
ボルトBTの頭部もしくは六角ナットに合致する六角形の
嵌入孔22aを先端（第１図において上端）に形成した円
筒状のソケットシャフト22を備えており、このソケット
シャフト22の基端側（第１図において下側）は、オルダ
ム継手23,24を介して駆動手段であるナットランナの出
力軸25aに回転伝達可能に連結されている。

またソケットシャフト22の外側には、有底円筒状でその
先端底部に前記嵌入孔22aとほぼ同一形状の開口26aを備
えたスリーブ26が、ソケットシャフト22の外周および先
端を覆いかつソケットシャフト22に対して相対回転が許
容された状態でかつ先端の開口26aがソケットシャフト2
2の嵌入孔22aの位置に一致するように被着されている。

またソケットシャフト22には、スリーブ26の軸方向の移
動を規制する浮上り規制ピン27を挿着するピン孔22b
が、回転軸に垂直に交わりかつ裏側へ貫通するように形
成されるとともに、このピン孔22bの形成位置より基端
側の所定の位置（第２図においてピン孔22bの真下）に
は、回動案内ピン28を回転軸方向に移動可能に挿着する
縦長ピン孔22c,22cが回転軸と平行な方向に長く、かつ
回転軸を対称軸として互いに対称となるように形成され
ている。一方、ソケットシャフト22の外周に被着された
スリーブ26には、ソケットシャフト22のピン孔22bと対
応する位置に、回転軸に垂直な方向に長い横長ピン孔26
b,26bが回転軸上の一点を対称点として互いに点対称と
なるように形成されるとともに、このスリーブ26の基端
近傍で、かつソケットシャフト22の縦長ピン孔22cに対
応する位置には、円周方向に角度θに傾斜させた斜長ピ
ン孔26c,26cが回転軸上の一点を対称点として互いに点
対称となるように形成されている。さらに、スリーブ26
の外周面の前記斜長ピン孔26c,26cの外側にはそれぞれ
ガイド突条26d,26dが各斜長ピン孔26cを囲むように形成
されている。

そして、ソケットシャフト22のピン孔22bには浮上り規
制ピン27が挿着され、この浮上り規制ピン27の両端が、
スリーブ26の横長ピン孔26b,26bにそれぞれ係合して、
スリーブ26のソケットシャフト22に対する浮上り防止の
役目を果し、また、縦長ピン孔22cには回動案内ピン28
が回転軸と平行な方向に移動可能に挿着されるととも
に、この回動案内ピン28の両端側はスリーブ26の斜長ピ
ン孔26c,26cにそれぞれ係合し、さらに斜長ピン孔26cか
ら延出された各端部にはローラベアリング28aがそれぞ
れ取付けられ、各斜長ピン孔26c,26cをそれぞれ囲むよ
うに形成されたガイド突条26dの内側を円滑に移動する
ようになっている。

さらに、スリーブ26の外周でかつこのスリーブ26とソケ
ットシャフト22に貫挿された浮上り規制ピン27と回動案
内ピン28との中間には、一対の環状のスプリング押え2
9,30が、両者間にスプリング31を圧縮して納めて互いに
離隔する方向に付勢するとともに、スリーブ26の外側に
突出させた浮上り規制ピン27と回動案内ピン28の各延出
端に係合させることにより、浮上り規制ピン27および回
動案内ピン28をそれぞれ抜け止めするとともに、ソケッ
トシャフト22の縦長ピン孔22cとスリーブ26の斜長ピン
孔26cに挿着された回動案内ピン28を基端側へ弾性付勢
するように配設されている。

また、ソケットシャフト22の最も基端側の外周には、断
面形状が第１図において上方に開放したほぼコ字状でか
つ環状の復動式シリンダ32が、ソケットシャフト22の外
周面間に軸受けとなるブッシュ33を介装するとともにス
リーブ26の基端間にブッシュ34を介在させて設けられて
いる。さらに、このシリンダ32は、非回転部に取付けプ
レート35を介して取付けられたコンプライアンス機構36
にボルト締付されて非回転状態に取付けられ、また取付
けプレート35は軸受けとなるブッシュ37を介し、ソケッ
トシャフト22の基端に連結されたオルダム継手23,24の
外周に配設されて、このオルダム継手23,24の回転時の
ブレを抑制している。

そして、環状のシリンダ32内には、断面Ｌ形で環状のピ
ストン39が、同じく環状のシリンダ32の内周面との各摺
接部にシール材40をそれぞれ設けて、ソケットシャフト
22の軸方向に気密に摺動可能に収容されている。またピ
ストン39は、第１図において上端側をシリンダ32の上部
を閉塞するキャップ41からシール材40を介して気密に延
出されるとともに、シリンダ32の底部とキャップ41にそ
れぞれ形成された給排気ポート42,43のいずれか一方か
らエアが供給されて、第１図において上方または下方に
摺動するようになっている。

また、コンプライアンス機構36が取付けられている取付
けプレート35には、ブラケット38を介してピン内蔵シリ
ンダ44が取付けられており、このピン内蔵シリンダ44の
ピン44aを第４図に示すようにオルダム継手24の外周に
形成した段部24aに係合すると、ソケットシャフト22の
嵌入孔22aとボルト供給装置（図示せず）との位相が一
致するようになっている。

また前記環状のシリンダ32の両給排気ポート42,43に
は、第２図に示すようにエアコンプレッサ等のエア圧源
（図示せず）との間にソレノイドバルブ45を介設したエ
アホース46,47が接続され、またピン内蔵シリンダ44の
各ポート（図示せず）にも同様にソレノイドバルブ48を
介設したエアホース49,50が接続されている。なお第１
図の符号Ｗは、六角ボルトBTを締付ける相手となるワー
クである。

次に、上記のように構成されるこの実施例の作用を説明
する。

ソケットシャフト22の外周に相対回転可能に被着された
スリーブ26は、常態においては、スプリング31の弾性力
によって、一対のスプリング押え29,30が互いに離隔す
る方向に付勢されていることから、ソケットシャフト22
の縦長ピン孔22cに移動可能に設けられている回動案内
ピン28が、この縦長ピン孔22cの最も基端側（第２図に
おいて下端）に押し付けられる。その結果、回動案内ピ
ン28の端部は斜長ピン孔26cの基端（第２図において下
端）に位置することとなり、またソケットシャフト22の
ピン孔22aに挿着された浮上り規制ピン27の端部は、ス
リーブ26の横長ピン孔26bの一方の端部（第２図におい
て左端）に位置している。この状態においてはスリーブ
26は、スプリング31に付勢されて回動した結果、先端の
開口26aとソケットシャフト22の先端の嵌入孔22aとの位
相のずれが最大となり、この状態での六角ボルトBTの挿
入は不可能である。

この状態から、ソケットシャフト22の先端の嵌入孔22a
に六角ボルトBTを保持させる際には、ソレノイドバルブ
45を切換えてエアホース47側にエアを流すと、シリンダ
32に供給されるエアによりピストン39が前進（第１図に
おいて上昇）し、その先端が回動案内ピン28を第１図に
おいて上方へ押動する。上方に押動された回動案内ピン
28は、縦長ピン孔22cおよび斜長ピン孔26cに沿って押し
上げられる。このとき、回動案内ピン28の端部にローラ
ベアリング28aが設けられていることから、このローラ
ベアリング28aがガイド突条26dの内側の斜面を転動する
ことにより円滑に移動するようになっている。

そして、ソケットシャフト22の外周に回動可能に装着さ
れたスリーブ26は、斜長ピン孔26cが傾斜して形成され
ているため回動案内ピン28の上昇に伴って、第２図にお
いて矢印Ａ方向に回転駆動され、回動案内ピン28の端部
が斜長ピン孔26cの上方端に当接して回動が規制される
とともに、反弾性付勢方向の回動限となり、この状態に
おいてスリーブ26の開口26aとソケットシャフト22の嵌
入孔22aとの位相が一致し、嵌入孔22aへの六角ボルトBT
の頭部の挿入が可能となる。

そして、図示していないボルト供給装置によって自動的
に六角ボルトBTがソケットシャフト22の先端側に供給さ
れ、嵌入孔22aに六角ボルトBTの頭部を嵌入すると、再
びソレノイドバルブ45が切換えられ、エアホース46側に
エアが流れてピストン39が後退（第１図において下降）
し、ピストン39の先端が回動案内ピン28から離れる。そ
の結果、回動案内ピン28はスプリング31の弾性力によっ
て縦長ピン孔22cに沿って下方に押動されるとともに、
斜長ピン孔26cに沿って下降することによりスリーブ26
が第２図において矢印Ｂ方向に回動して、スリーブ26の
開口26aとソケットシャフト22の嵌入孔22aとの位相が再
びずれを生じ（第３図参照）、嵌入孔22aに挿入された
六角ボルトBTの頭部が開口26aと嵌入孔22aの双方と係合
することにより、スプリング31の弾性力により確実にチ
ャッキングされる。このとき、ピストン39の先端と回動
案内ピン28との間には充分な間隙が確保され、締付け時
にソケットシャフト22と共に回動案内ピン28が回転して
もピストン39と緩衝しないようになっている。

嵌入孔22aに六角ボルトBTが保持されると、このボルト
・ナット締付装置21全体がロボット等の昇降手段（図示
せず）により上昇させられ、六角ボルトBTの先端がワー
クＷの所定のネジ孔に位置合せされた後、ナットランナ
25が回転駆動され、オルダム継手24,23を介してソケッ
トシャフト22が、第２図において矢印Ｂ方向に回転す
る。このとき、ピン内蔵シリンダ44は、ピン44aが後退
した状態で、オルダム継手24の段部24aと係合しないよ
うになっている。

そして、締付けが完了すると、ナットランナ25の出力軸
25aにかかるトルクの増大等の締付け完了信号によりナ
ットランナ25が停止し、続いてソレノイドバルブ45が切
換えられてエアホース47にエアが供給され、シリンダ32
のピストン39が前進方向（第１図において上昇方向）に
駆動され、ピストン39の先端が回動案内ピン28を押動し
て、スリーブ26を反弾性付勢方向に回動させて六角ボル
トBTのチャッキングが解除される。

そして、ボルト・ナット締付装置21の全体が、ロボット
等の昇降手段によって下降すると、ワークＷ側に締付け
られた六角ボルトBTの頭部からソケットシャフト22の先
端が離脱し、次の六角ボルトBTを保持する準備に移る。
準備として先ず、ソレノイドバルブ48が切換えられてピ
ン内蔵シリンダ44のピンを前進させ、次にナットランナ
25を低速で、最大で１回転するまで回転させて、段部24
aにピン44aを係合させる（第４図参照）。この状態でソ
ケットシャフト22の嵌入孔22aとスリーブ26の開口26aと
の位相が一致した状態で、ボルト供給装置から供給され
る六角ボルトの位相とを合わせた位置となり、供給され
る六角ボルトBTを受け取った後は、ソレノイドバルブ48
を再び切換えてピン44aを後退させてオルダム継手24の
段部24aとの係合を解除し、次の締付け工程を行なう。

以上のように、この実施例のボルト・ナット締付装置21
は、六角ボルトBTのチャッキングを解除するアクチュエ
ータであるシリンダ32を、ソケットシャフト22の外周に
非回転状態に配設してシール部を直線摺動のみの非回転
構造とするとともに、シリンダ32とピストン39との各摺
接部にシール部材40をそれぞれ設けたので、装置の構造
が単純化されるとともに、気密性を大幅に向上させる等
の効果を有する。

なお、上記実施例においては六角ボルトBTの締付けを行
なう場合について説明したが、六角ナット等の締付けを
行なう場合にも同様に実施することができる。

考案の効果 以上説明したようにこの考案のボルト・ナット締付装置
は、ボルトの頭部もしくはナットの形状に合致する開口
形状の嵌入孔を先端部に備え、基端側が継手を介して駆
動軸に連結されて回転駆動されるソケットシャフトと、
このソケットシャフトの外側に配設され、有底円筒状で
その先端底部に前記嵌入孔とほぼ同一形状の開口を備え
るとともに、ソケットシャフトの外周および先端を覆い
かつソケットシャフトと相対回転自在に配設されたスリ
ーブとを有する回転部と、シリンダに配設されたピスト
ンロッドの移動により前記スリーブと前記ソケットシャ
フトとを相対回転させる相対回転手段と、前記ソケット
シャフトの回転力を前記スリーブに伝える回転力伝達手
段とを備えたボルト・ナット締付装置において、前記ピ
ストンロッドと前記回転部とは、前記ピストンロッドの
移動は前記回転部に伝達されるが、前記回転部の回転力
は前記ピストンロッドに伝達されない構造としたので、
構造を簡素化できるとともにコストダウンが図れ、また
駆動力伝達系の機械的強度がアップして装置の信頼性の
向上を図ることができ、さらにシリンダを駆動する流体
のシール性を高めることができる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの考案の一実施例を示すもの
で、第１図はボルト・ナット締付装置の断面正面図、第
２図は同じく一部断面側面図、第３図はボルト頭部のチ
ャッキング状態を示す説明図、第４図はボルト供給装置
との位相合せ機構を示す第１図のIV−IV線断面図、第５
図は従来のボルト・ナット締付装置を示す断面正面図で
ある。 21……ボルト・ナット締付装置、22……ソケットシャフ
ト、22a……嵌入孔、22b……ピン孔、22c……縦長ピン
孔、23,24……オルダム継手、25……ナットランナ、26
……スリーブ、26a……開口、26b……横長ピン孔、26c
……斜長ピン孔、27……浮上り規制ピン、28……回動案
内ピン、29,30……スプリング押え、31……スプリン
グ、32……シリンダ、33,34,37……ブッシュ、36……コ
ンプライアンス機構、39……ピストン、40……シール
材、41……キャップ、44……ピン内蔵シリンダ、45,48
……ソレノイドバルブ、BT……六角ボルト、Ｗ……ワー
ク。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ボルトの頭部もしくはナットの形状に合致
   する開口形状の嵌入孔を先端部に備え、基端側が継手を
   介して駆動軸に連結されて回転駆動されるソケットシャ
   フトと、このソケットシャフトの外側に配設され、有底
   円筒状でその先端底部に前記嵌入孔とほぼ同一形状の開
   口を備えるとともに、ソケットシャフトの外周および先
   端を覆いかつソケットシャフトと相対回転自在に配設さ
   れたスリーブとを有する回転部と、シリンダに配設され
   たピストンロッドの移動により前記スリーブと前記ソケ
   ットシャフトとを相対回転させる相対回転手段と、前記
   ソケットシャフトの回転力を前記スリーブに伝える回転
   力伝達手段とを備えたボルト・ナット締付装置におい
   て、前記ピストンロッドと前記回転部とは、前記ピスト
   ンロッドの移動は前記回転部に伝達されるが、前記回転
   部の回転力は前記ピストンロッドに伝達されない構造と
   なっていることを特徴とするボルト・ナット締付装置。