JPH0691450A - ねじ締め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一つのワークのボルト締め作業時間を短くす
る。 【構成】 ワークＷの上方にフィクスチャプレート６を
設けるとともに、フィクスチャプレート６には、ロケー
トピンとロケート孔１８ａ，１８ｂ〜３１ａ，３１ｂと
の嵌合により二台のナットランナー８Ａ，８Ｂを着脱可
能に装着する。一つのナットランナー８Ａがボルト締め
作業を行っている間に、他方のナットランナー８Ｂをハ
ンドリングロボット１３で次のボルト締め作業部位に移
動させ、このような動作を各ナットランナー８Ａ，８Ｂ
について交互に繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ねじ締め作業の対象と
なるワークのうち同一平面上の多数のねじ締め作業部位
についてそれぞれにねじ締め作業を施すねじ締め装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば図７に示すように、自動車のトラ
ンスアクスルケースの自動組立の一環としてロボットに
よるボルト締め作業が試られている。これは、関節型の
ロボット５１のアーム５２先端にナットランナー５３を
支持させるとともに、このナットランナー５３に対して
パーツフィーダ５４からホース５５を介してボルトＢを
供給し、コンベア５６によって搬送されてきたトランス
アクスルケース（ワーク）Ｗに対しそのケース本体Ｍと
カバーＳとの結合部の全周について十数本のボルト締め
を自動的に行うようにしたものである。なお、前記トラ
ンスアクスルケースＷは予めパレット５７に固定されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のねじ締め装置においては、単一のナットラ
ンナー５３を用いて十数本のボルトＢを一本ずつ締め付
けてゆく方式であるため、一つのワークＷについてその
全てのボルト締めが完了するまでに長時間を要し、組立
ラインのサイクルタイムが長くなって好ましくない。

【０００４】また、前記ボルトＢの締め込みに伴う回転
方向の反力はロボット５１のアーム５２，５８が受ける
ことになるため、ロボット５１自体の剛性を考慮すると
前記ボルトＢの締付トルクを高くすることができず締付
トルクそのものが制約されてしまう。

【０００５】さらに、図７に示したようにカバーＳの全
周について単一のナットランナー５３にてボルト締めを
行う場合に、前記ナットランナー５３の軸心を中心とし
た該ナットランナー５３の円周方向の姿勢が一定である
と、ボルト締め作業部位によっては、前記ナットランナ
ー５３とパーツフィーダ５４とを接続しているボルト供
給用のホース５５のうちナットランナー５３側の根元部
がカバーＳと干渉してボルトＢの自動供給が困難となる
ことがある。そして、このようなトラブルを回避するた
めには、ボルト締め作業部位に応じて前記ナットランナ
ー５３の円周方向の姿勢を変化させるためのアクチュエ
ータを設けなければならず、ねじ締め設備の複雑化とコ
ストアップを招く結果となる。

【０００６】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、多数のねじ締め作業部位のねじ締めに要す
る時間を短くするとともに締付トルクの制限をなくし、
併せてねじ供給用のホースとワークとの干渉を回避した
ねじ締め装置を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、多数のねじ締
め作業部位についてそれぞれにねじ締め作業を施す装置
において、前記ワークの上方に固定配置されたフィクス
チャプレートと、このフィクスチャプレートに前記多数
のねじ締め作業部位ごとに個別に形成された位置決め基
準部と、前記位置決め基準部と嵌合可能な位置決め嵌合
部を有して、ねじ締め作業を行うべきねじ締め作業部位
に応じて前記位置決め嵌合部をいずれかの位置決め基準
部に嵌合させることによって前記フィクスチャプレート
に着脱可能に装着される複数のナットランナーと、前記
ナットランナーを把持するハンドを有して、ねじ締め作
業を行うべきねじ締め作業部位に応じて前記ナットラン
ナーを多数の位置決め基準部の間で移動させるハンドリ
ング手段とから構成される。

【０００８】そして、各ナットランナーが受け持つべき
ねじ締め作業部位をナットランナーごとに予め特定して
おく。例えば先に例示したトランスアクスルケースの例
では、ケース本体とカバーとの結合部の全周のボルト締
め作業を二台のナットランナーで行う場合に、カバーの
半周分のボルト締め作業を一方のナットランナーに行わ
せ、残り半周分のボルト締め作業を他方のナットランナ
ーに行わせるものとする。

【０００９】

【作用】この構造によると、特定のナットランナーのね
じ締め作業中に、他のナットランナーをねじ締め作業が
完了したねじ締め作業部位から次のねじ締め作業部位に
ハンドリング手段にて移動させ、このような動作を各ナ
ットランナーごとに交互に繰り返す。その結果、特定の
ナットランナーのねじ締め作業と他のナットランナーの
移動動作とを併行して行うことができ、一つのワークに
ついて全てのねじ締め作業が完了するまでのサイクルタ
イムを短くすることができるようになる。

【００１０】

【実施例】図１，２，３は本発明の一実施例を示す図
で、図７と同様に自動車のトランスアクスルケースをね
じ締め作業対象ワークとするねじ締め装置の例を示して
いる。

【００１１】図１に示すように、予めパレット１に固定
されているトランスアクスルケース（ワーク）Ｗはコン
ベア２によりねじ締め作業ステーションＳ_Tまで搬送さ
れて一旦停止するようになっており、このねじ締め作業
ステーションＳ_TにおいてワークＷのケース本体Ｍとカ
バーＳとの結合部の全周の多数（ここでは、１４箇所と
する）のボルト締め作業部位Ｐ₁〜Ｐ₁₄についてそれぞ
れボルト締めが施される。

【００１２】前記コンベア２の側部には架台３とパーツ
フィーダ４とが並設されており、架台３からコンベア２
側に延設したアーム部５には、前記カバーＳの真上に位
置するフィクスチャプレート６がボルト７により着脱可
能に固定されている。そして、このフィクスチャプレー
ト６には、二台のナットランナー８Ａ，８Ｂが着脱可能
に装着されるようになっており、各ナットランナー８
Ａ，８Ｂには前記パーツフィーダ４からボルト供給用の
ホース９を介して所定のボルトＢが供給される。

【００１３】一方、各ナットランナー８Ａ，８Ｂの上部
のフランジ部１０には、図３にも示すように位置決め嵌
合部として一対のロケートピン１１が下向きに突設され
ているとともに、各ナットランナー８Ａ，８Ｂの胴部に
はその一部が切除されて平坦面１２が形成されている。

【００１４】また、前記架台３上には、ハンドリング手
段として直交座標型のハンドリングロボット１３が設け
られている。このハンドリングロボット１３のアーム１
４の先端には、図３に示すように各ナットランナー８
Ａ，８Ｂの首部１５を把持するためのハンド１６が設け
られており、前記ハンドリングロボット１３としてはボ
ルト締めを施すべき部位に応じて前記各ナットランナー
８Ａ，８Ｂをフィクスチャプレート６上で移動させる機
能を有している。

【００１５】前記フィクスチャプレート６は、図２にも
示すように、把手部１７が一体に形成された板カム状の
もので、その輪郭形状は、ワークＷの平面視において多
数のボルト締め作業部位Ｐ₁〜Ｐ₁₄の中心をそれぞれ直
線で結んだ時に形成される形状と相似形に形成されてい
る。

【００１６】また、前記フィクスチャプレート６には、
多数のボルト締め作業部位Ｐ₁〜Ｐ₁₄のそれぞれについ
て二つ一組の割合で、前記ナットランナー８Ａ，８Ｂ側
のロケートピン１１と対応・嵌合する位置決め基準部と
して多数のロケート孔１８ａ，１８ｂ〜３１ａ，３１ｂ
が形成されている。これらのロケート孔１８ａ，１８ｂ
〜３１ａ，３１ｂは、前記ナットランナー８Ａ，８Ｂ側
のロケートピン１１と嵌合させた場合に、いずれのボル
ト締め作業部位Ｐ₁〜Ｐ₁₄においてもそのナットランナ
ー８Ａまたは８Ｂの軸心と該当するボルト締め作業部位
の中心とが一致するように設定され、なおかつ前記ナッ
トランナー８Ａ，８Ｂの胴部の平坦面１２が前記フィク
スチャプレート６の外周面に接触するように設定されて
いる。

【００１７】このように構成されたねじ締め装置におい
ては、例えば図２に示すように、ワークＷのケース本体
ＭのカバーＳとの結合部の全周について１４箇所のボル
ト締め作業を行う場合に、その半分のボルト締め作業部
位Ｐ₁〜Ｐ₇のボルト締めを一方のナットランナー８Ａに
受け持たせ、残り半分のボルト締め作業部位Ｐ₈〜Ｐ₁₄
のボルト締めを他方のナットランナー８Ｂに受け持たせ
るように、前記ハンドリングロボット１３の移動軌跡等
を予め設定しておく。

【００１８】そして、コンベア２により搬送されてきた
ワークＷがボルト締め作業ステーションＳ_Tに位置決め
されたならば、図示外の待機位置にあるナットランナー
８Ａ，８Ｂの首部１５をハンドリングロボット１３のハ
ンド１６で把持してフィクスチャプレート６上に順次位
置決めする。すなわち、一方のナットランナー８Ａをハ
ンドリングロボット１３によりボルト締め作業部位Ｐ₁
まで移動させ、そのロケートピン１１を対応するロケー
ト孔１８ａ，１８ｂに嵌合させて位置決めした上で前記
一方のナットランナー８Ａを前記ハンド１６から解放す
る。同様に他方のナットランナー８Ｂをボルト締め作業
部位Ｐ₈まで移動させて位置決めする。

【００１９】こうして、各ボルト締め作業部位Ｐ₁，Ｐ₈
にナットランナー８Ａもしくは８Ｂが位置決めされる
と、各ナットランナー８Ａ，８Ｂには図１に示すパーツ
フィーダ４から所定のボルトＢが供給されて、双方のボ
ルト締め作業部位Ｐ₁，Ｐ₈において併行してボルト締め
作業が行われる。この時、各ナットランナー８Ａ，８Ｂ
によるボルトＢの締め込みに伴う回転方向の反力は、ロ
ケートピン１１を介してフィクスチャプレート６に伝え
られてこれら定置固定式のフィクスチャプレート６およ
び架台３で受けることになるために、ボルトＢの締付ト
ルクが特に制限されることはない。

【００２０】上記のようにボルト締め作業部位Ｐ₁，Ｐ₈
でのボルト締めが行われている間に、ハンドリングロボ
ット１３は、そのハンド１６をボルト締め作用部位Ｐ₁
のボルト締めを行っているナットランナー８Ａの上方に
移動させて待機させる。

【００２１】前記ボルト締め作業部位Ｐ₁，Ｐ₈でのボル
ト締めが終了すると、ハンドリングロボット１３はボル
ト締め作業部位Ｐ₁でのボルト締めを終えた一方のナッ
トランナー８Ａを把持してその隣りのボルト締め作業部
位Ｐ₂に移動させて位置決めする。こうして、次のボル
ト締め作業部位Ｐ₂に一方のナットランナー８Ａが位置
決めされると、該ナットランナー８Ａにはパーツフィー
ダ４からボルトＢが供給されて上記と同様にボルト締め
作業が行われる。

【００２２】一方のナットランナー８Ａがボルト締め作
業部位Ｐ₂でのボルト締めを行っている間に、ハンドリ
ングロボット１３は先にボルト締めが終了しているボル
ト締め作業部位Ｐ₈の他方のナットランナー８Ｂを把持
してその隣りのボルト締め作業部位Ｐ₉に移動させて位
置決めする。そして、この他方のナットランナー８Ｂが
位置決めされると直ちにパーツフィーダ４からボルトＢ
が供給されて、該他方のナットランナー８Ｂは同様にボ
ルト締めを実行する。

【００２３】このように、二つのナットランナー８Ａ，
８Ｂのうち、いずれか一方のナットランナーがボルト締
め作業を行っている間に他方のナットランナーをボルト
締めが終了した位置から次のボルト締め作業部位に移動
させる動作を各ナットランナー８Ａ，８Ｂごとに交互に
繰り返すことにより、前記一方のナットランナー８Ａは
ボルト締め作業部位Ｐ₁からボルト締め作業部位Ｐ₇まで
のボルト締めを行い、同様に他方のナットランナー８Ｂ
はボルト締め作業部位Ｐ₈からボルト締め作業部位Ｐ₁₄
までのボルト締めを行うことになる。

【００２４】そして、各ボルト締め作業部位Ｐ₁〜Ｐ₁₄
でのナットランナー８Ａ，８Ｂによるボルト締めに際し
て、図３，４に示すように、ナットランナー８Ａ，８Ｂ
側のボルト供給用のホース９の根元部のボルト供給口３
２が常にフィクスチャプレート６の外側を指向するよう
に各ナットランナー８Ａ，８Ｂの姿勢を予め設定してお
くことにより、前記ボルト供給用のホース９とワークＷ
との干渉を回避することができる。

【００２５】また、上記のようにナットランナー８Ａ，
８Ｂを移動させる際に、そのナットランナー８Ａ，８Ｂ
の平坦面１２をフィクスチャプレート６の外周端面１０
０（図３参照）に摺接させながら移動させることによ
り、その移動中のナットランナー８Ａ，８Ｂが傾いたり
あるいは鉛直軸回りに回転するのを防止してその姿勢が
最適姿勢となるように規制することができる。これによ
り、ボルト供給用のホース９が特定の方向を指向するよ
うに制御して、そのホース９とワークＷ等との干渉や捩
れを防止できるほか、ロケートピン１１とロケート孔１
８ａ，１８ｂ〜３１ａ，３１ｂとの挿入嵌合を容易に行
うことができる。

【００２６】上記のようにボルト締め作業部位Ｐ₁〜Ｐ
₁₄での全てについてのボルト締めが完了すると、各ナッ
トランナー８Ａ，８Ｂはハンドリングロボット１３によ
り図示外の原点位置に戻され、その間にボルト締め作業
ステーションＳ_TでのワークＷの入れ換えが行われる。

【００２７】このように、本実施例によれば、一台のハ
ンドリングロボット１３で複数のナットランナー８Ａ，
８Ｂを動かしながらボルト締め作業を行うことにより、
多数のボルト締め作業を能率的に行うことができる。

【００２８】ここで、前記ボルト締め作業の対象となる
ワーク（トランスアクスルケース）Ｗが他の仕様のもの
に変更になった場合には、ハンドリングロボット１３の
軌跡データの変更と併せて、前記フィクスチャプレート
６を交換することで対処する。 なお、本実施例にあっ
ては、締付対象となる複数のボルト位置が全て同一平面
上にある場合の例を説明したが、本発明は必ずしもこれ
のみに限定されるものではなく、ボルト同士が多少上下
方向にオフセットしている場合にも同様に適用できる。

【００２９】上記のようにケース本体ＭとカバーＳとの
ボルト締めが施されたワーク（トランスアクスルケー
ス）Ｗは、図４に示すように後工程においてその接合面
３３（図７参照）で相手側部品Ｃと突き合わされた上
で、ボルト受容部３４（図７参照）から挿入される四本
のボルト３５により前記相手側部品Ｃと締結されて一体
化されることになるが、前記ボルト受容部３４の空間が
小さい故に狭所作業となって市販のエア駆動式のラチェ
ットレンチＷ_Rによるボルト締め作業が面倒であるの
で、図５，６に示すような自動締付装置を用いてボルト
締め作業を行うものとする。

【００３０】すなわち、前記自動締付装置は、略弓形状
のフィクスチャ３６にロケートピン３７を介して四つの
フレーム３８を放射状に固定するとともに、各フレーム
３８に市販のラチェットレンチＷ_Rとロッドレスタイプ
のエアシリンダ３９とを個別に設けたもので、前記各ラ
チェットレンチＷ_Rはエアシリンダ３９のスライダ４０
に連結されている。そして、各ラチェットレンチＷ
_Rは、ラチェット歯車４１の支点部を回転中心としてガ
イドローラ４２とガイド溝４３とに案内されながら回転
できるようになっている。なお、前記ラチェットレンチ
Ｗ_Rは、矢印ａ方向には空転して矢印ｂ方向の回転時に
のみ所定の締付作業が行われる。

【００３１】このように構成された自動締付装置を用い
てボルト締め作業を行うには、先ず、図示外のバランサ
ーのワイヤ４４にて吊り下げられたハンドル４５を引き
降ろして、前記フィクスチャ３６を支持体４５との間の
支点部４６を回転中心として下方に降ろしながらそのロ
ケートピン４７を固定式のガイド４８にはめ合わせる。
なお、前記ハンドル４５は予めフィクスチャ３６に固定
されている。

【００３２】そして、図４に示したボルト受容部３４に
予め仮挿入されているボルト３５の頭部に各ラチェット
レンチＷ_Rのラチェット歯車４１をはめ合わせ、両者が
完全に嵌合するようにそれぞれのラチェットレンチＷ_R
をわずかに駆動させる。この時、各ラチェットレンチＷ
_Rは、フレーム３８に対し図６の仮想線で示す位置にあ
る。

【００３３】上記のようにボルト３５とラチェット歯車
４１とが確実に嵌合したならば、各ラチェットレンチＷ
_Rを一斉に駆動させて各ボルト３５を締め付ける。ボル
ト３５の締め付けを開始してから所定時間が経過する
と、各エアシリンダ３９が作動し、各ラチェットレンチ
Ｗ_Rを図６の仮想線位置から実線位置に向けて一斉に回
転させる。これにより、各ラチェットレンチＷ_Rのラチ
ェット歯車４１が各ボルト３５を規定トルクまで増し締
めする。その結果として、ボルト３５の締付作業とその
締付トルク管理とを効率よく行うことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ねじ締め
作業部位に応じてナットランナーを移動させるハンドリ
ング手段が一台でありながら複数のナットランナーを用
いてねじ締め作業を行うことにより、一つのワークのね
じ締め作業に必要なねじ締め作業時間が短くて済み、特
に自動化された組立ラインではそのサイクルタイムを短
縮できる。

【００３５】また、各ナットランナーによるねじ締め作
業に伴って発生する回転方向の反力は剛性の高い固定式
のフィクスチャプレートが受けることになるので、ねじ
締めトルクを高くすることができ、従来のようにロボッ
トに持たせたナットランナーでねじ締め作業を行う場合
と比べて締付トルクが制限されることがない。

【００３６】さらに、ねじ締め作業の対象となるワーク
の全周の多数のねじ締め作業部位についてねじ締め作業
を行うにあたり、ねじ供給用のホースを介してナットラ
ンナーにその都度ねじ部材を供給する場合でも、複数の
ナットランナーを用いることにより、ナットランナーと
ねじ供給用のホースとの接続部をワークの外側を指向さ
せることができるので、ワークとねじ供給用のホースと
の干渉を無理なく回避できるようになって、従来のよう
にワークとねじ供給ホースとの干渉を回避するべくナッ
トランナーの姿勢を変更するためのアクチュエータを必
要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成説明図。

【図２】図１に示すフィクスチャプレートの拡大平面
図。

【図３】図１に示すナットランナーとフィクスチャプレ
ートとの関係を示す要部拡大断面図。

【図４】（Ａ）はねじ締め作業完了後のワークと相手側
部品との関係を示す説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の平面
説明図。

【図５】図４に示すワークと相手側部品とのボルト締め
を司る自動組付装置の構成説明図。

【図６】図５の要部拡大図。

【図７】従来のねじ締め装置の一例を示す構成説明図。

【符号の説明】

６…フィクスチャプレート ８Ａ，８Ｂ…ナットランナー １１…ロケートピン（位置決め嵌合部） １３…ハンドリングロボット（ハンドリング手段） １６…ハンド １８ａ，１８ｂ〜３１ａ，３１ｂ…ロケート孔（位置決
め基準部） Ｂ…ボルト Ｐ₁〜Ｐ₁₄…ボルト締め作業部位（ねじ締め作業部位） Ｗ…トランスアクスルケース（ワーク）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数のねじ締め作業部位についてそれぞ
   れにねじ締め作業を施す装置において、 前記ワークの上方に固定配置されたフィクスチャプレー
   トと、 このフィクスチャプレートに前記多数のねじ締め作業部
   位ごとに個別に形成された位置決め基準部と、 前記位置決め基準部と嵌合可能な位置決め嵌合部を有し
   て、ねじ締め作業を行うべきねじ締め作業部位に応じて
   前記位置決め嵌合部をいずれかの位置決め基準部に嵌合
   させることによって前記フィクスチャプレートに着脱可
   能に装着される複数のナットランナーと、 前記ナットランナーを把持するハンドを有して、ねじ締
   め作業を行うべきねじ締め作業部位に応じて前記ナット
   ランナーを多数の位置決め基準部の間で移動させるハン
   ドリング手段、 とを備えたことを特徴とするねじ締め装置。