JP2001030121A

JP2001030121A - 締付け・圧入装置

Info

Publication number: JP2001030121A
Application number: JP11209068A
Authority: JP
Inventors: Shigenobu Komiya; 重信小宮
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2001-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成でワークに対する締結部材の締付
けと圧入部材の圧入とを同一の工程で自動的に行うこと
ができる締付け・圧入装置を提供する。【解決手段】締付け・圧入装置１は、共通のベース部
材１０に同軸方向に設けられた、エンジン本体Ｗにボル
トを締付ける締付け機構１１、および、ワークＷにオイ
ルシールを圧入する圧入機構１２と、ワークＷと着脱可
能に連結されることにより圧入機構１２による反力を受
ける反力受け機構１３と、締付け条件および圧入条件に
基づいて前記各機構１１，１２，１３をそれぞれ制御す
る制御手段と、搬送されるワークＷに対して係合する係
合手段１４と、該係合手段１４がワークＷに係合するこ
とによりワークＷの移動と同期して追従移動するよう支
持する走行ユニット１５と、ワークＷの種類に応じて締
付け機構１２を変位させる変移手段と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、締付け・圧入装置
に関し、さらに詳しくは、自動的にワークに締結部材を
締付けると共に、圧入部材を圧入する締付け・圧入装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ワークとこれに締付けられる締結部材と
しては、例えば、内燃機関（以下、エンジンという）本
体にそのチェーンケースを留めるボルトや、エンジンを
車両にマウンティングするためのマウンティングブラケ
ットを留めるボルトなどがある。通常では、これらのボ
ルトは複数あり、ボルトの配置に合わせて配設された締
付け装置としてのナットランナにより各ボルトを一度の
工程で締付けることが行われている。一般に、ナットラ
ンナは、ボルトヘッドに係合され回転駆動されるソケッ
トが下向きとなるように、カウンタバランサを備えた昇
降シリンダなどにより吊り下げられており、また、エン
ジン本体は、ソケットに係合し得るように上向きの姿勢
で支持される。そして、ナットランナはボルトに係合さ
れてソケットをその軸回りに回転駆動するための駆動源
として、電動モータやエアモータなどの回転モータが用
いられている。このようなナットランナでは、作業者が
ナットランナを元位置から下降させてその先端のソケッ
トをボルトヘッドに係合して起動する。そして、各ボル
トが設定された締付けトルクで締付けられると、ナット
ランナは自動的に締付けを完了して元位置に上昇復帰す
る。

【０００３】また、ワークとこれに圧入される圧入部材
としては、例えば、エンジン本体と、そのクランクシャ
フトからオイルが外部に漏出しないように設けられるオ
イルシールがある。このオイルシールは、正位置におい
てはクランクシャフトが横方向（水平方向）に延びてい
るため、一般に、エンジン本体の外側からクランクシャ
フトを支持しているベアリング近傍へと横方向に圧入さ
れる。オイルシールを圧入するための従来の装置は、図
１４に示すように、架台９０のコラム９１上に水平方向
に移動可能に設けられたオイルシールプッシャ９２を備
えたスライド台９３と、このスライド台９３上のオイル
シールプッシャ９２をエンジンのオイルシール収容部Ｗ
ａに圧入駆動するための油圧シリンダ９４と、油圧シリ
ンダ９４に作動油を供給するための油圧ユニット９５、
および、油圧シリンダ９４の駆動を切替え操作するバル
ブ９６と、圧入を開始させる起動ボタンなどを有する油
圧シリンダ９４の駆動を制御するための制御盤９７と、
を備えたものが一般的に用いられている。このような装
置では、オイルシールプッシャ９２の先端にオイルシー
ルＳを仮止めし、作業者が制御盤９７に設けられた起動
ボタンを押して油圧シリンダ９４を伸長駆動させること
により、搬送コンベア上のパレットなどに正位置の状態
で支持されたエンジン本体Ｗに対してオイルシールＳを
圧入する。そして、このような圧入装置では、作動油の
流量や圧力により圧入の制御を行う。

【０００４】さらに、オイルシールを圧入するための別
の装置としては、特開平９−１７４３４６号公報に開示
されているように、下方圧入ヘッドと対向するように配
設され、ワークを下方に押圧すると共に、ワークの組付
孔の外側上方からオイルシールをセット、圧入する上方
圧入ヘッドを備えたものが知られている。この圧入装置
は、特にデフケースの如き底のある箱状部材の内側か
ら、軸受等を組付孔に圧入すると共に、軸受の抜け止め
用の止め輪の装着と、オイルシール部材を同時に圧入す
ることができるようにした圧入装置に関するものでる。
ワークとしてのデフケースは、軸受を組み付ける組付孔
が下向きとなるようにセットされる。そして、軸受、こ
の軸受の抜け止め用の止め輪、および、オイルシールが
圧入された後に、軸受およびオイルシール内にデフ軸等
の軸が嵌挿され、デフ本体にデフケースを取付ける。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、図１
４に示したエンジン本体ＷにオイルシールＳを圧入する
ような圧入装置と、ボルトを締付けるためのナットラン
ナとでは、ワークの姿勢が異なり、また、その駆動源が
油圧シリンダ９４と回転モータのように全く異なる。こ
のような理由から、従来の技術にあっては、両装置を組
み合わせるような発想はすることができず、ワークへの
圧入と締付けとを一つの装置により同一の工程で行うこ
とができないという問題があった。また、駆動源が油圧
シリンダ９４である場合には、装置全体が大型となって
両装置を共通するベース部材上に組み合わせて設けるこ
とは実際にできなかった。さらに、かかる場合には、一
般に油圧シリンダ９４に作動油を供給するために、油圧
ユニット９５のアキュムレータ（図示は省略する）など
に作動油を送るための電力を必要とするが、供給された
電力により間接的に油圧シリンダ９４を駆動するために
油圧シリンダによる圧入荷重に関わりなく消費電力が大
きいなどという問題や、作動油のメンテナンスが必要で
あるという問題があった。

【０００６】さらに、上記理由から、ワークへの圧入部
材の圧入を行うための圧入装置と締結部材の締付けを行
うための締付け装置とを個別に必要とし、さらに、両装
置間でワークを搬送するための搬送装置も必要となる。
そして、これらの装置をそれぞれ設置するためにはコス
トがかかるという問題や、また、各装置を設置するため
のスペースが必要となるという問題があった。そして、
各装置により別工程で圧入と締付けとを行うため、工程
数が多くなり煩雑となることはもちろんのこと、各工程
を完了したときに各装置が自動的に終了・復帰させるこ
とができたとしても、各装置を起動させるなどの開始作
業を行うための作業者も多く必要となるという問題があ
った。

【０００７】また、図１４に示したような駆動源に油圧
シリンダ９４を用いた圧入装置にあっては、作動油の流
量や圧力によって制御するため、ワークに対する圧入部
材の圧入精度の向上を望むことができなかった。また、
圧入部材が上述したオイルシールのような場合に、オイ
ルシールプッシャとワークの圧入部の周辺とに間にオイ
ルシールの咬み込みが生じたり所謂めくれが生じたよう
なときに、その検出を行うことができないという問題が
あった。

【０００８】さらに、特開平９−１７４３４６号公報に
開示された圧入装置のように、デフケースなどのワーク
にオイルシールを圧入してから、オイルシール内に軸を
嵌挿して、ワークをその取付けるべきデフ本体などの本
体にさらに取付けるような場合には、ワークを自由な姿
勢にすることができるものの、工程数が多くなるばかり
でなく、オイルシール内に軸が嵌合されたワークの、取
付けるべき本体に対する位置決めが困難となるという問
題もあった。

【０００９】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、簡単な構成でワークに対する締結部材の締付けと圧
入部材の圧入とを同一の工程で自動的に行うことができ
る締付け・圧入装置を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、消費電力が少なく、メンテナンスが容易
な締付け・圧入装置を提供することを目的とする。さら
に、本発明は、簡単な構成でワークに対する締結部材の
締付けと圧入部材の圧入とを精度よく行うことができる
締付け・圧入装置を提供することを目的とする。本発明
の別の目的は、順次搬送されるワークに対して繰り返し
自動的に締結部材の締付けと圧入部材の圧入とを行うこ
とができる締付け・圧入装置を提供することにある。本
発明のさらに別の目的は、ワークの種類によって締結部
材の位置が異なる場合にも対応することができる締付け
・圧入装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の締付け・圧入
装置に係る発明は、上記目的を達成するため、ワークに
締結部材を締付けると共に、圧入部材を圧入する締付け
・圧入装置であって、共通のベース部材に同軸方向に設
けられた、ワークに締結部材を締付ける締付け機構、お
よび、ワークに圧入部材を圧入する圧入機構と、ワーク
と着脱可能に連結されることにより圧入機構による反力
を受ける反力受け機構と、締付け条件および圧入条件に
基づいて前記各機構をそれぞれ制御する制御手段と、を
備えてなることを特徴とするものである。

【００１１】請求項２の締付け・圧入装置に係る発明
は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に
おいて、圧入機構が、軸方向に移動可能に支持され圧入
部材を押圧することにより圧入動作を行うラムと、該ラ
ムをその軸方向に駆動するための、回転モータおよび該
モータの回転をラムの軸方向の移動に変換させる変換手
段と、を備えてなることを特徴とするものである。

【００１２】請求項３の締付け・圧入装置に係る発明
は、上記目的を達成するため、請求項２に記載の発明に
おいて、圧入機構が、回転モータの駆動による圧入スト
ロークを検出するストローク検出手段と、圧入荷重を検
出する荷重検出手段と、の少なくとも一方を含むことを
特徴とするものである。

【００１３】請求項４の締付け・圧入装置に係る発明
は、上記目的を達成するため、請求項１〜３のいずれか
に記載の発明において、搬送されるワークに対して係合
する係合手段と、該係合手段がワークに係合することに
よりワークの移動と同期して移動するよう支持する移動
支持手段と、を備えたことを特徴とするものである。

【００１４】請求項５の締付け・圧入装置に係る発明
は、上記目的を達成するため、請求項１〜４のいずれか
に記載の発明において、ワークの種類に応じて締付け機
構を変位させる変移手段を備えたことを特徴とするもの
である。

【００１５】請求項１の発明では、制御手段により、締
付け機構と圧入機構とが同軸方向に設けられた共通のベ
ース部材をワークに近づけ、反力受け機構によりワーク
と連結した状態で、ワークに自動的に締結部材を適切に
締付けると同時に圧入部材を適切に圧入するよう制御す
る。

【００１６】請求項２の発明では、請求項１に記載の発
明において、圧入機構は、回転モータの回転を変換手段
により変換してラムを軸方向に移動させる。圧入機構の
小型化を図ることができるために、締付け機構と共通の
ベース部材に同軸方向に設けることが容易となると共
に、消費電力が少なく、メンテナンスが容易である。

【００１７】請求項３の発明では、請求項２に記載の発
明において、圧入機構により圧入部材を圧入する際に、
ストローク検出手段によって回転モータの駆動による圧
入ストロークを検出し、および／または、荷重検出手段
によって圧入荷重を検出するため、圧入精度が向上す
る。

【００１８】請求項４の発明では、請求項１〜３のいず
れか記載の発明において、締付け・圧入装置は、移動支
持手段により移動可能に支持されており、ワークは搬送
可能に支持されている。そして、係合手段が搬送される
ワークに係合されると、締付け・圧入装置は、ワークの
移動と同期して移動する。

【００１９】請求項５の発明では、請求項１〜４のいず
れか記載の発明において、ワークの種類に応じて位置が
異なる締結部材に対応するように、変移手段が締付け機
構を変位させる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の締付け・圧入装置の第一
の実施の形態を、ワークがエンジン本体Ｗであり、締結
部材がエンジンにマウンティングブラケット（図示は省
略する）を取付けるためのボルトＢであり、圧入部材が
クランクシャフトＣＲのオイルシールＳである場合によ
り、図１〜図６に基づいて詳細に説明する。図において
同一符号は同一部分または相当部分とする。

【００２１】本発明の締付け・圧入装置１は、概略、ワ
ークＷに締結部材Ｂを自動的に締付けると共に、圧入部
材Ｓを自動的に圧入するためのものであって、共通のベ
ース部材１０に同軸方向に設けられた、ワーク（エンジ
ン本体）Ｗに締結部材（ボルト）Ｂを締付ける締付け機
構１１、および、ワークＷに圧入部材（オイルシール）
Ｓを圧入する圧入機構１２と、ワークＷと着脱可能に連
結されることにより圧入機構１２による反力を受ける反
力受け機構１３と、締付け条件および圧入条件に基づい
て前記各機構１１，１２，１３をそれぞれ制御する制御
手段（図示は省略するが、その制御内容については後述
する）と、搬送されるワークＷに対して係合する係合手
段１４と、該係合手段１４がワークＷに係合することに
よりワークＷの移動と同期して追従移動するよう支持す
る移動支持手段１５と、ワークＷの種類に応じて締付け
機構１２を変位させる変移手段１６を備えている。

【００２２】そして、圧入機構１２が、軸方向に移動可
能に支持され圧入部材Ｓを押圧することにより圧入動作
を行うラム２０と、該ラム２０をその軸方向に駆動する
ための、回転モータ２１および該回転モータ２１の回転
をラム２０の軸方向の移動に変換させる変換手段２２
と、回転モータ２１の駆動による圧入ストロークを検出
するストローク検出手段２３と、圧入荷重（負荷）を検
出する荷重検出手段２４と、を備えてなる。

【００２３】図１および図７〜図９に示すように、本発
明の締付け・圧入装置１は、その上方に配設されたレー
ル３０に吊り下げられており、レール３０の下方には、
エンジン本体Ｗを支持するための治具２を備えた搬送ス
キッド３が、レール３０と平行に移動可能に配設されて
いる。レール３０は、断面が略Ｉ型またはＨ型に形成さ
れてなるもので、図示は省略するが搬送方向に向かって
左右に（すなわち、図１および図７〜図９の表面におけ
る手前と奥に）一対で配置されている。搬送スキッド３
の治具２は、エンジン本体Ｗを支持するフレーム２ａ
と、このフレーム２ａを回動可能に且つ所定の位置で停
止可能に枢支するアーム２ｂとを備え、フレーム２ａの
回動軸線Ｃはエンジン本体Ｗの重心とほぼ整合するよう
に設定されてなる。そして、治具２は、搬送スキッド３
が移動されるライン上の工程に応じて、床面からの高さ
を自動的に変化することができるように昇降可能となっ
ている。なお、この実施の形態では、搬送スキッド３に
支持されたエンジン本体Ｗは、図１および図７〜図９に
おいて右方から左方に向かって搬送される。また、図１
および図７〜図９では、エンジン本体Ｗがそのフロント
を上方に向けられるような（すなわち、クランクシャフ
トＣＲの周囲のフロント側オイルシール収容部Ｗａが上
方に位置するような）姿勢で保持された状態を示してい
る。

【００２４】締付け・圧入装置１の上方には、搬送され
るエンジン本体Ｗの移動と同期して移動するよう支持す
る移動支持手段としての走行ユニット１５が配置されて
いる。走行ユニット１５は、各レール３０の下方のフラ
ンジ上をそれぞれ走行移動することが可能なトロリ３１
と、各トロリ３１に支持される略矩形の上部走行フレー
ム３２と、上部走行フレーム３２の下方に所定の間隔を
おいて配置される略矩形の下部走行フレーム３３と、両
走行フレーム３２，３３の角隅部に挿通され端部に形成
されたねじ部にナットが螺合された支持ロッド３４とを
備えてなる。下部走行フレーム３３の上部走行フレーム
３２に対する間隔は、支持ロッド３４の両端部に螺合さ
れたナットを回転させることにより調節することができ
る。レール３０の搬送方向前方（図１の左方）および後
方（図１の左方）には、締付け・圧入装置１が前進限お
よび原点に位置したかを検出するためのセンサ３５，３
６がそれぞれ設けられており、上部走行フレーム３２の
搬送方向前方および後方には、締付け・圧入装置１が所
定の位置に達したときにセンサ３５，３６の接触子に当
接する当接部材３７，３８がそれぞれ設けられている。
さらに、上部走行フレーム３２には、後述するようにエ
ンジン本体Ｗの移動と同期して前進移動される状態から
解放されたときに、次に搬送されてくるエンジン本体Ｗ
にボルトＢの締付けとオイルシールＳの圧入とを行うべ
く、レール３０の後方に設けられた締付け・圧入装置１
を後方に戻すように付勢するための戻し用バランサ３９
が接続されている。

【００２５】下部走行フレーム３３には、ピストンロッ
ド４０ａを下方に延ばすように配置された昇降シリンダ
４０が設けられており、ピストンロッド４０ａの先端は
昇降フレーム４１が接続されている。昇降フレーム４１
には、ガイドロッド４２が上方に延びるように立設され
ており、ガイドロッド４２はその移動が案内されるよう
に下部走行フレーム３３に設けられたガイド４３に嵌挿
されている。さらに、昇降フレーム４１には、その上面
の角隅部にアイボルト４４が設けられており、上部走行
フレーム３２には、昇降シリンダ４０による昇降フレー
ム４１の昇降移動を補助するための昇降サポートバラン
サ４５が吊設されており、昇降サポートバランサ４５は
昇降フレーム４１のアイボルト４４に接続されている。

【００２６】昇降フレーム４１の下方には、上述した支
持ロッド３４と同様の支持ロッド４６を介して中間フレ
ーム４７が吊設されており、中間フレーム４７の下方に
は上述した支持ロッド３４，４６と同様の支持ロッド４
８を介してベース部材としてのベースフレーム１０が吊
設されている。なお、ベースフレーム１０は、中間フレ
ーム４７を介することなく、支持ロッド４８（４６）に
より、昇降フレーム４１に吊設することもできる。ベー
スフレーム１０には締付け機構としてのナットランナ１
１が複数設けられており、この共通のベースフレーム１
０に圧入機構１２が各ナットランナ１１と同軸方向に設
けられている。図２および図３に示すように、この実施
の形態の場合、４本のナットランナ１１がベースフレー
ム１０に配置されており、図３および図４に示すよう
に、これらのナットランナ１１のうち１本１１Ａは、後
述するように、エンジン本体Ｗの種類に応じて変位する
ことができるように変移手段１６に支持されている。

【００２７】各ナットランナ１１は、締付けるボルトＢ
のヘッドと係合可能なソケット１１ａと、ソケット１１
ａを軸回りに回転駆動する電動モータなどの駆動手段
（図示は省略する）と、ボルトＢの締付け力を検知する
トルクセンサ（図示は省略する）とを備えており、トル
クセンサにより検知された信号は制御手段に出力され
る。制御手段では、ボルトＢの締付けが設定されたトル
クに達すると、ナットランナ１１の駆動手段を自動的に
停止させるよう制御する。また、各ナットランナ１１の
ソケット１１ａは、ボルトＢが締付けられることにより
変化するそのヘッドの高さ方向の位置に追従して、軸方
向に伸長・退縮するように移動可能となっている。

【００２８】この実施の形態におけるワークとしてのエ
ンジン本体Ｗは、その排気量など仕様の異なる種類が混
在した状態でそれぞれ搬送スキッド３の治具２に支持さ
れ搬送される。そして、図示は省略するが、搬送スキッ
ド３にはエンジン本体Ｗの種類などを書き込むことが可
能なＲＡＭなどの記憶装置が設けられており、制御手段
は搬送スキッド３が搬送されてきて近づいたときにその
搬送スキッド３に支持されたエンジン本体Ｗの書き込ま
れた情報をＲＡＭから読み取る。この実施の形態では、
エンジンを車両にマウンティングするための図示しない
マウンティングブラケットを留めるために４本のボルト
Ｂがエンジン本体Ｗに締付けられるが、そのうちの３本
のボルトＢの位置は各エンジン本体Ｗの種類に関係なく
共通しており、１本のボルトＢの位置がエンジン本体Ｗ
の種類によってわずかに異なっている（図２の鎖線を参
照）。そこで、本発明の締付け・圧入装置１では、制御
手段がＲＡＭに書き込まれた情報を読み取ってエンジン
本体Ｗの種類を判別し、そのエンジン本体Ｗの種類に応
じて変位手段１６を制御してナットランナ１１Ａの位置
を変位させる。

【００２９】変位手段１６は、図３および図４に示すよ
うに、変位させるナットランナ１１Ａを支持してベース
フレーム１０上を摺動移動する変位プレート５０と、ベ
ースフレーム１０上にナットランナ１１Ａの変位させる
方向と平行にピストンロッドが伸長・退縮する変位駆動
手段としてのシリンダ５１とを備え、そのピストンロッ
ドが変位プレート５０上に設けられたブラケット５２に
接続されてなるものである。さらに、変位プレート５０
には変位させる方向に延びるドグ５３が設けられてお
り、ベースフレーム１０には接触子がドグ５３と接触す
ることによりナットランナ１１Ａの変位を確認すること
ができるセンサ５４，５５が設けられている。

【００３０】一方、圧入機構１２は、図５および図６に
示すように、ベースフレーム１０上に設けられた支持台
６０に支持されており、圧入治具６１が先端に取付けら
れ中間部から後端にわたってスクリュ２０ａが形成され
たラムシャフト２０と、回転モータとしてのサーボモー
タ２１と、このサーボモータ２１の回転を所定の比の回
転に減速する減速ギヤ群２５と、スクリュ２０ａと螺合
されサーボモータ２１の回転駆動によって減速ギヤ群２
５を介して回転されサーボモータ２１の回転をラムシャ
フト２０の軸方向の移動に変換させる変換手段としての
ナット部２２とを備え、さらに、サーボモータ２１の回
転量からラムシャフト２０のストローク量を検知するた
めのストローク検出手段としてのロータリエンコーダ２
３と、ラムシャフト２０の圧入荷重を検出するための荷
重検出手段としてのロードセル２４とを備えている。ラ
ムシャフト２０は、ラムガイド２６内に摺動可能に支持
されており、その軸方向の移動を案内される。さらに、
圧入機構１２には、必要に応じてラムシャフト２０の軸
方向の移動を任意に停止させるためのブレーキ２７が設
けられている。

【００３１】圧入治具６１は、その下端中心に突出して
エンジン本体ＷのクランクシャフトＣＲの先端に形成さ
れたセンタ位置決め孔と係合する係合突起６２と、この
係合突起６２の周囲に配置され、クランクシャフトＣＲ
に外嵌挿入され、圧入されるオイルシールＳを押圧し得
る大きさに形成されたオイルシールプッシャ６３とを備
え、係合突起６２は、ラムシャフト２０の下降によって
クランクシャフトＣＲのセンタ位置決め孔に係合されて
からオイルプッシャ６３のさらなる下降を許容するよう
に、オイルプッシャ６３に対して軸方向に相対移動可能
に設けられている。

【００３２】また、図３および図６に示すように、ベー
スプレート１０の下面には、ベースプレート１０を下降
させたときにエンジン本体Ｗの上面に先端が当接される
ことによりエンジン本体Ｗの上面から所定の高さに保持
する高さ受けロッド６５と、先端が当接されることによ
りエンジン本体Ｗの上面から所定の高さに保持すると共
に、エンジン本体Ｗの所定の基準孔Ｗｂに係合されてエ
ンジン本体Ｗに対して締付け・圧入装置１を位置決めす
る位置決め基準ピン６６とが設けられている。

【００３３】圧入機構１２による反力を受ける反力受け
機構１３は、図２、図３、および図６に示すように、圧
入機構１２が設けられたベースフレーム１０の両端に設
けられた一対のブラケットと、中間部が各ブラケット７
０にそれぞれ枢着され下端部がエンジン本体Ｗのフラン
ジに掛止して連結し得るように鉤状に形成された一対の
クランパ７１と、各クランパ７１の上端に枢着されてク
ランパ７１の鉤状の下端を開閉駆動する一対のシリンダ
７２とを備えている。なお、両クランパ７１の開閉方向
は，平行となるように配置する必要はなく、クランパ７
１を掛止するエンジン本体Ｗのフランジの形状などに応
じて、図３に示すように、互いに斜めの方向に開閉する
ように配置することもできる。

【００３４】上述した移動支持手段としての走行ユニッ
ト１５には、搬送されるエンジン本体Ｗに対して着脱可
能に係合する係合手段１４が設けられている。係合手段
１４は、走行ユニット１５の下部走行フレーム３３に垂
下された支持部材７５と、この支持部材７５に昇降移動
可能に支持された同期バー７６と、同期バー７６を昇降
駆動する駆動手段としてのシリンダ７７と、を備えてな
る。同期バー７６は、シリンダ７７の駆動によって、支
持部材７５の下端から下方に下降して搬送されるエンジ
ン本体Ｗと係合することが可能な係合位置と、この係合
位置から上方に上昇して搬送されるエンジン本体Ｗと係
合することがない非係合位置との間で昇降移動される。
さらに、図７に示すように、同期バー７６の、係合位置
にあるときに搬送され当接されるエンジン本体Ｗと整合
する部分には、搬送されてきたエンジン本体Ｗが同期バ
ー７６に当接したことを検知し制御手段にその信号を出
力するためのセンサ７８が設けられている。

【００３５】また、ベースフレーム１０の下面には、ナ
ットランナ１１のソケット１１ａがボルトＢのヘッドに
係合しないときや、圧入機構１２の圧入治具６１がクラ
ンクシャフトＣＲに係合しないときに、作業者が手動で
ナットランナ１１のソケット１１ａにボルトＢのヘッド
を係合させ、あるいは、圧入機構１２の圧入治具６１に
クランクシャフトＣＲを係合させることができるよう
に、ハンドル８０が設けられている。さらに、下部走行
フレーム３３には、作業者が搬送されるエンジン本体の
種類などを目視により確認することができるように表示
したり、手動で締付け・圧入装置１の各機構１１，１
２，１３，１４，１６など操作などを行うための操作盤
８１が設けられている。

【００３６】次に、以上説明したように構成された本発
明の締付け・圧入装置の作動制御を、主に図７〜図１３
に基づいて説明する。なお、前工程が完了して締付け・
圧入工程が行われるエンジン本体Ｗは、搬送スキッド３
の治具２のフレーム２ａに支持され、そのフロントが上
方に向くような姿勢に保持され、図７〜図９において右
方から左方へと搬送されることとする（図中の矢印Ｈ１
を参照）。ここで、前工程では、エンジン本体Ｗに圧入
するオイルシールＳをクランクシャフトＣＲに外嵌して
仮止めすると共に、図示しないマウンティングブラケッ
トに通したボルトＢを抜け落ちない程度にエンジン本体
Ｗに螺合させるものとする。

【００３７】最初に、図７に示すように、締付け・圧入
装置１は、走行ユニット１５に接続された戻し用バラン
サ３９により原点位置に戻るよう付勢されている。この
締付け・圧入装置１が原点位置に戻されていることは、
上部走行フレーム３２に設けられた当接部材３８が接触
子に当接していることをセンサ３６が制御手段に出力す
ることにより確認される。このとき、昇降フレーム４１
が接続された昇降シリンダ４０は、共通のベースフレー
ム１０に設けられたナットランナ１１および圧入機構１
２が上昇するように、退縮駆動されている。圧入機構１
２は、ラムシャフト２０がオイルシールＳを圧入し得る
ストローク以上に退縮するようサーボモータ２１が制御
され、反力受け機構１３は、下端が鉤状に形成されたク
ランパ７１を開放するようにシリンダ７２が退縮駆動さ
れている。一方、係合手段１４の同期バー７６は、シリ
ンダ７７の駆動により係合位置に下降している。

【００３８】この状態でエンジン本体Ｗを支持した搬送
スキッド３が搬送されると、制御手段は、搬送スキッド
３に設けられたＲＡＭに書き込まれた情報から搬送され
てくるエンジン本体Ｗの種類を判別して、そのエンジン
本体Ｗの種類に応じてナットランナ１１Ａのソケット１
１ａがボルトＢのヘッドに係合することができるように
変移手段１６のシリンダ５１を駆動する。エンジン本体
Ｗの種類に応じたナットランナ１１Ａの位置は、ドグ５
３が当接した接触子のセンサ５４または５５から出力さ
れる信号により確認される。エンジン本体Ｗの種類およ
びこれに応じたナットランナ１１Ａの位置は操作盤８１
に表示される。その後、係合手段１４の同期バー７６に
設けられたセンサ７８によりエンジン本体Ｗが同期バー
７６に当接したことを検知すると、制御手段は、昇降シ
リンダ４０を伸長駆動させて昇降フレーム４１と共にベ
ースフレーム１０に設けられたナットランナ１１および
圧入機構１２を下降させる。このとき、図８に矢印Ｈ２
で示すように、レール３０に走行ユニット１５のトロリ
３１が支持されている締付け・圧入装置１は、エンジン
本体Ｗに当接された同期バー７６が押されることによ
り、エンジン本体Ｗの搬送と同期して追従移動する。

【００３９】図２および図６に参照されるように、ベー
スフレーム１０に設けられた位置決め基準ピン６６がエ
ンジン本体Ｗの基準孔Ｗｂに係合すると共に、高さ受け
ロッド６５がエンジン本体Ｗの（この姿勢での）上面に
当接することにより、ベースフレーム１０はエンジン本
体Ｗの上面から所定の間隔をおいて保持される。この位
置決め基準ピン６６のエンジン本体Ｗの基準孔Ｗｂに対
する係合、および、高さ受けロッド６５のエンジン本体
Ｗの上面に対する当接は、ベースフレーム１０に設けた
センサ（図示は省略する）などにより検知し、あるい
は、昇降シリンダ４０の伸長ストロークにより検知する
ことができる。そして、このことが検知されると、制御
手段は反力受け機構１３のシリンダ７２を伸長駆動させ
る。その結果、下端が鉤状に形成されたクランパ７１
は、搬送スキッド３に支持されたエンジン本体Ｗのフラ
ンジに掛止されることが可能となる。

【００４０】また、ベースフレーム１０がエンジン本体
Ｗの上面から所定の間隔をおいて保持されたときには、
ナットランナ１１のソケット１１ａがボルトＢのヘッド
にそれぞれ係合し、圧入機構１２の圧入治具６１の係合
突起６２がクランクシャフトＣＲの位置決め孔に係合し
ている。そしてナットランナ１１のソケット１１ａは、
締付けられる前のエンジン本体Ｗから仮止めされて突出
した状態のボルトＢの高さと適合して、わずかに上昇し
ている。

【００４１】続いて、ナットランナ１１の図示しない駆
動手段および圧入機構１２のサーボモータ２１が駆動さ
れると、圧入機構１２のラムシャフト２０が伸長するこ
とにより、ベースフレーム１０がエンジン本体Ｗの上面
から離れようとする反力を受けることとなる。しかしな
がら、ベースフレーム１０に枢着されたクランパ７１が
エンジン本体Ｗのフランジを挟み込むように回動されて
いるため、その鉤状の下端がエンジン本体のフランジに
掛止することにより、ベースフレーム１０がエンジン本
体Ｗの上面から離れることはなく、ベースフレーム１０
に設けられた圧入機構１２のラムシャフト２０の伸長す
る力により、仮止めされたオイルシールＳはエンジン本
体Ｗのオイルシール収容部Ｗａに確実に圧入される。ま
た、ナットランナ１１のソケット１１ａは、ボルトＢが
エンジン本体Ｗに締付けられるのに伴って下降する。

【００４２】ここで、本発明の圧入機構１２の制御につ
いて説明する。図１０は、圧入機構１２によるストロー
クと負荷の変化を模式的に示したグラフである。ストロ
ークは圧入機構１２が備えるエンコーダ２３により、負
荷は圧入機構１２が備えるロードセル２４により、それ
ぞれ検出される。オイルシールＳを圧入する際に、通常
の状態においては、図１０に実線で示すように、ストロ
ークに対して負荷が安定して比例変化する。一方、圧入
時にオイルシールＳが何らかの理由で破壊された場合に
は、図１０に二点鎖線で示すように、ストロークに対し
て負荷が比例することなく不安定な状態で変化する。ま
た、圧入時にオイルシールＳがオイルシール収容部Ｗａ
に嵌らず圧入治具６１とエンジン本体Ｗの表面との間に
咬み込んだ場合には、図１０に一点鎖線で示すようにス
トロークに対して負荷が急激に上昇するよう変化する。
このように、オイルシールＳが破壊されたりあるいは咬
み込んだ場合など、いずれが発生した場合にも、ストロ
ークの初期の段階で、基準となる通常の状態と比較して
大きく負荷が異なることとなる。制御手段では、このよ
うに実質的にオイルシールＳがオイルシール収容部Ｗａ
に圧入される前あるいは初期の時点で、ストロークに対
して負荷が基準から大きく外れた場合に、サーボモータ
２１の回転駆動すなわち圧入を停止させると共に、操作
盤８１に異常発生を表示するなどして警告を発する。

【００４３】また、制御手段では、サーボモータ２１の
駆動を以下のように制御する。すなわち、制御手段に
は、圧入の負荷およびストロークの最大制限値と、圧入
の正常・異常を判定する許容上限値および下限値が設定
されている。また、制御手段には、圧入の開始から完了
までを複数のステップに区分し、各ステップごとに圧入
するときの速度、負荷、ストローク、時間などが設定さ
れている。そして、各ステップごとに設定された圧入速
度でサーボモータ２１を駆動し、負荷、ストローク、時
間のいずれかが設定値を越えると、次のステップに進む
よう制御する。なお、この実施の形態では、制御手段が
圧入の状態を精度よく把握するために負荷とストローク
とをロードセル２４およびエンコーダ２３により検知す
ることとしているが、圧入部材Ｓが比較的高い精度を要
しない場合には、ロードセル２４またはエンコーダ２３
のいずれか一方のみを設けて、負荷とストロークとのい
ずれかを検知することもできる。制御手段は、圧入治具
６１が仮止めされたオイルシールＳに当接するまでの初
期の段階では、比較的速い速度に設定されており、圧入
治具６１がオイルシールＳに当接してからは比較的低い
速度に設定されている。そして、圧入負荷が所定値に達
すると、負荷をかけた状態を所定時間保持し、その後、
比較的高速で圧入治具６１を上昇させるように駆動制御
する。図１１に示したグラフでは圧入時間に対して、図
１２に示したグラフでは圧入ストロークに対して、それ
ぞれ実際にロードセル２４により検出された圧入負荷の
変化の一例を示している。本発明では、圧入の駆動源と
してサーボモータ２１を用いるため、その小型化を図っ
てナットランナ１１と共通のベースフレーム１０に設け
ることができるばかりでなく、図１４に示したような従
来の油圧式の圧入装置と比較して制御の応答性がよいた
めに圧入精度を向上させることができ、しかも、消費す
る電力も少なくて済む。

【００４４】図１３は、荷重に対する消費電力の変化を
示したグラフであって、本発明における圧入機構の消費
電力の変化は実線で、図１４に示したような従来の油圧
式の圧入装置の消費電力の変化は鎖線で示されている。
従来の油圧式の圧入装置では、油圧ユニット９５の図示
しないアキュムレータに作動油を供給するなどのため
に、圧入するための荷重（負荷）に関わりなく、常にほ
ぼ一定の電力（図１３に示したグラフの例の場合、約
０．７９ｋｗ）を消費している。一方、サーボモータ２
１を使用した本発明の圧入機構では、例えば、圧入する
ための最大荷重を１０００ｋｇｆとした場合に消費する
電力は０．２５ｋｗとなる。したがって、この例の場合
では、消費電力を６８パーセント削減することができ
る。なお、オイルシールを圧入するときの実際の荷重
は、２００〜５００ｋｇｆ程度に、好ましくは３００〜
４００ｋｇｆ程度に設定される。そのため、実際に消費
電力を削減できる割合はさらに向上する。

【００４５】さらに、本発明の締付け・圧入装置１で
は、単一の制御手段の制御論理に、各ナットランナ１１
がボルトＢを締付ける際にそれぞれ所定の締付けトルク
に達したかを判定することと、圧入機構１２がオイルシ
ールＳを圧入する際に所定の負荷およびストロークに達
したかを判定すること、を含めることができるため、従
来のようにボルトＢの締付けとオイルシールＳの圧入を
別の専用装置を使用する場合と比較して、設備のための
スペースや工程数、配置すべき作業者の人数など、コス
トを削減することができる。また、作業者が他の工程
（例えば、前工程でのボルトＢやオイルシールＳの仮止
めなど）をしながら、本発明の装置により締付けと圧入
の工程を同時に自動的に行わせることができる。

【００４６】ボルトＢの圧入およびオイルシールＳの圧
入は、エンジン本体Ｗの搬送と同期して移動しながら、
上部走行フレーム３２の搬送方向前方に設けられた当接
部材３７がセンサ３５の接触子に接するまで、すなわち
前進限に達するまでに行われる。また、前進限に達する
までに、制御手段は、オイルシールＳの圧入が完了する
と、圧入機構１２のサーボモータ２１を反転させて圧入
治具６１を上昇復帰させると共に、反力受け機構１３の
シリンダ７２を退縮駆動させて搬送スキッド３に支持さ
れたエンジン本体Ｗのフランジに掛止されていたクラン
パ７１を開いて解放し、その後、昇降フレーム４１に接
続された昇降シリンダ４０を退縮駆動してベースフレー
ム１０に設けられたナットランナ１１および圧入機構１
２を上昇させる。このとき、昇降フレーム４１に昇降サ
ポートバランサ４５が接続されていることにより、ナッ
トランナ１１や圧入機構１２などの重量に関わりなく、
わずかな動力で昇降シリンダ４０を退縮駆動させること
ができる。そして、係合手段１４の同期バー７６を上昇
させるようシリンダ７７を駆動させると、図９に示すよ
うに、搬送スキッド３に支持されたエンジン本体Ｗはそ
のまま搬送され（矢印Ｈ１を参照）、締付け・圧入装置
は、次に搬送されてくるエンジン本体へのボルトの締付
けとオイルシールの圧入とを行うべく、走行ユニットに
接続された戻し用バランサにより原点位置に戻される
（矢印Ｈ３を参照）。

【００４７】なお、本発明は、以上説明した実施の形態
に限定されることはなく、例えば、ナットランナ１１の
ソケット１１ａに係合される締結部材としてボルトＢの
ヘッドの他に、ナットを締付ける場合などにも用いるこ
とができ、また、圧入部材としてオイルシールＳの他に
ピンやピンリングを圧入する場合などにも用いることも
できる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、共通のベース
部材に同軸方向に設けられた、ワークに締結部材を締付
ける締付け機構、および、ワークに圧入部材を圧入する
圧入機構と、ワークと着脱可能に連結されることにより
圧入機構による反力を受ける反力受け機構と、締付け条
件および圧入条件に基づいて前記各機構をそれぞれ制御
する制御手段と、を備えたことにより、簡単な構成でワ
ークに対する締結部材の締付けと圧入部材の圧入とを同
一の工程で自動的に行うことができる締付け・圧入装置
を提供することができる。

【００４９】請求項２の発明によれば、請求項１に記載
の発明において、圧入機構が、軸方向に移動可能に支持
され圧入部材を押圧することにより圧入動作を行うラム
と、該ラムをその軸方向に駆動するための、回転モータ
および該モータの回転をラムの軸方向の移動に変換させ
る変換手段と、を備えてなることにより、消費電力が少
なく、メンテナンスが容易な締付け・圧入装置を提供す
ることができる。

【００５０】請求項３の発明によれば、請求項２に記載
の発明において、圧入機構が、回転モータの駆動によ
る圧入ストロークを検出するストローク検出手段と、圧
入荷重を検出する荷重検出手段と、の少なくとも一方を
含むことにより、簡単な構成でワークに対する締結部材
の締付けと圧入部材の圧入とを精度よく行うことができ
る締付け・圧入装置を提供することができる。

【００５１】請求項４の発明によれば、請求項１〜３の
いずれかに記載の発明において、搬送されるワークに対
して係合する係合手段と、該係合手段がワークに係合す
ることによりワークの移動と同期して移動するよう支持
する移動支持手段と、を備えたことにより、順次搬送さ
れるワークに対して繰り返し自動的に締結部材の締付け
と圧入部材の圧入とを行うことができる締付け・圧入装
置を提供することができる。

【００５２】請求項５の発明によれば、請求項１〜４の
いずれかに記載の発明において、ワークの種類に応じて
締付け機構を変位させる変移手段を備えたことにより、
ワークの種類によって締結部材の位置が異なる場合にも
対応することができる締付け・圧入装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の締付け・圧入装置の実施の一形態を示
す正面図である。

【図２】ベースフレームが下降されて、ナットランナの
ソケットがボルトのヘッドに係合し、圧入機構の圧入治
具がクランクシャフトに係合した状態を示す要部拡大側
面図である。

【図３】ベースフレーム上に設けられたナットランナ
と、圧入機構と、反力受け機構と、変移手段と、高さ受
けロッドと、位置決め基準ピン、および係合手段の配置
を説明するための平面図である。

【図４】変移手段を説明するための一部断面図である。

【図５】圧入機構の構成を説明するための説明図であ
る。

【図６】高さ受けロッドが当接すると共に位置決め基準
ピンが基準孔に係合されてベースフレームがエンジン本
体の上面から所定の間隔で保持され、クランパがエンジ
ン本体のフランジに掛止され、圧入機構の圧入治具がオ
イルシールを圧入する前の状態を示す部分説明図であ
る。

【図７】搬送されるエンジン本体に同期バーが当接する
前の状態を示す説明図である。

【図８】搬送されるエンジン本体と同期して締付・圧入
装置が追従移動する状態を示す説明図である。

【図９】締付け・圧入が完了して搬送されるエンジン本
体から締付け・圧入装置が解放されて原点位置に戻る状
態を示す説明図である。

【図１０】圧入機構によりオイルシールが圧入されると
きの通常の状態および異常が発生した状態におけるスト
ロークと負荷との変化を模式的に示すグラフである。

【図１１】実際にロードセルにより検出された圧入負荷
の圧入時間に対する変化の一例を示すグラフである。

【図１２】実際にロードセルにより検出された圧入負荷
の圧入ストロークに対する変化の一例を示すグラフであ
る。

【図１３】本発明における圧入機構と従来の圧入装置と
の荷重に対する消費電力の変化を示すグラフである。

【図１４】従来の油圧式の圧入装置を示す説明図であ
る。

【符合の説明】

Ｗエンジン本体（ワーク）Ｗａオイルシール収容部（圧入部材収容部）Ｂボルト（締結部材）Ｓオイルシール（圧入部材）１締付け・圧入装置３搬送スキッド１０ベースフレーム（ベース部材）１１ナットランナ（締付け機構）１２圧入機構１３反力受け機構１４係合手段１５走行ユニット（移動支持手段）１６変移手段２０ラムシャフト２１サーボモータ（回転モータ）２２ナット部（変換手段）２３ロータリエンコーダ（ストローク検出手段）２４ロードセル（圧入荷重検出手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークに締結部材を締付けると共に、圧
入部材を圧入する締付け・圧入装置であって、共通のベース部材に同軸方向に設けられた、ワークに締
結部材を締付ける締付け機構、および、ワークに圧入部
材を圧入する圧入機構と、ワークと着脱可能に連結されることにより圧入機構によ
る反力を受ける反力受け機構と、締付け条件および圧入条件に基づいて前記各機構をそれ
ぞれ制御する制御手段と、を備えてなることを特徴とす
る締付け・圧入装置。
【請求項２】圧入機構が、軸方向に移動可能に支持され圧入部材を押圧することに
より圧入動作を行うラムと、該ラムをその軸方向に駆動するための、回転モータおよ
び該モータの回転をラムの軸方向の移動に変換させる変
換手段と、を備えてなることを特徴とする請求項１に記
載の締付け・圧入装置。
【請求項３】圧入機構が、回転モータの駆動による圧入ストロークを検出するスト
ローク検出手段と、圧入荷重を検出する荷重検出手段と、の少なくとも一方
を含むことを特徴とする請求項２に記載の締付け・圧入
装置。
【請求項４】搬送されるワークに対して係合する係合
手段と、該係合手段がワークに係合することによりワークの移動
と同期して移動するよう支持する移動支持手段と、を備
えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
締付け・圧入装置。
【請求項５】ワークの種類に応じて締付け機構を変位
させる変移手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４
のいずれかに記載の締付け・圧入装置。