JP2010012555A - 自動ネジ締め装置用治具 - Google Patents

Abstract

【課題】共回りを防止するためにワーク１に設けられているトルク伝達部分３（例えば六角柱形状）を、これと嵌合するソケット１２に回転方向の位相を合わせてロボットで容易に嵌合することができ、これにより、ワークのネジ部２に螺合したナット４を締め付ける際に、トルク伝達部分３の共回りを容易かつ確実に防止することができる自動ネジ締め装置用治具を提供する。
【解決手段】ワーク１のトルク伝達部分３と嵌合してトルク伝達部分の回転を停止させる嵌合穴１３を有するソケット１２と、ソケットを嵌合穴の軸心まわりの回転を阻止しながら軸心に沿って移動可能に案内するリニアガイド１４と、ソケットをトルク伝達部分に向けて付勢する付勢装置１６とを備える。ワークは、ロボットによりトルク伝達部分３をソケットの嵌合穴１３に向けて同心に移動され、かつトルク伝達部分３がソケット１２と当接した状態で、ロボットにより雄ネジ部分に螺合したナット４を所定のトルクで回転駆動される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ワークに設けられたネジ部にナットを螺合して締め付ける際に、ワークの共回りを防止するための自動ネジ締め装置用治具に関する。

例えば、自動二輪車等のベルト式トルク伝達機構の構成部品であるドリブンプーリを締結する締付装置として、特許文献１が提案されている。

特許文献１は、回動自在なドリブン軸にドリブンプーリを相対回転不能に嵌合させて、ドリブンプーリを回動不能に保持しつつ、ドリブン軸端部にボルトまたはナットを締め付ける装置において、ドリブンプーリの機種に拘わらず適用出来ることを目的とする。

そのため、この装置は、図５に示す締付装置５１の治具ブロック５４に、ボルト等を締め付けるソケットレンチ５５と、図６に示すドリブンプーリＰの切欠き凹所ｇに挿入されて回転を阻止する複数の係止ピン５６を設け、各係止ピン５６を治具ブロック５４内の圧縮バネによって前方に付勢するとともに、前方から押圧力を受けると治具ブロック５４内に没入するようにする。また係止ピン５６の位置は、ドリブンプーリＰの複数機種の切欠き凹所ｇの位置に対応した位置に配設するものである。

特開２００１−４７３７４号公報、「締付装置」

上述した特許文献１のように、ドリブンプーリＰとボルトが相対回転できないようになっており，かつドリブンプーリＰに回転防止のひっかかり（切欠き凹所ｇ）を設けられる場合には，特許文献１のソケットレンチ５５で上部から締め付けることが可能である。

一方、一般的に、あるワークに設けられたネジ部にナットを螺合して締め付ける際には、締め付けトルクがワークに作用するため、ワークの共回りを防止する必要がある。

この場合、ワークの共回りを防止するためにワークにボルトの頭部のようなトルク伝達部分（例えば六角柱形状）が通常設けられる。しかし、ロボット等でワークを搬送し、このトルク伝達部分をこれと嵌合するソケットに、回転方向の位相（例えば多角形の各面）を合わせて挿入することは、非常に困難であり、ロボットを用いた自動締付の障害となっていた。

本発明は上述した従来の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、共回りを防止するためにワークに設けられているトルク伝達部分（例えば六角柱形状）を、これと嵌合するソケットに回転方向の位相を合わせてロボットで容易に嵌合することができ、これにより、ワークのネジ部に螺合したナットを締め付ける際に、トルク伝達部分の共回りを容易かつ確実に防止することができる自動ネジ締め装置用治具を提供することにある。

本発明によれば、ワークが同軸上に雄ネジ部分とトルク伝達部分とを有し、前記雄ネジ部分に螺合したナットを締め付ける際に前記トルク伝達部分の共回りを防止する自動ネジ締め装置用治具であって、
前記トルク伝達部分と嵌合してトルク伝達部分の回転を停止させる嵌合穴を有するソケットと、
該ソケットを嵌合穴の軸心まわりの回転を阻止しながら軸心に沿って移動可能に案内するリニアガイドと、
前記ソケットを前記トルク伝達部分に向けて付勢する付勢装置とを備える、ことを特徴とする自動ネジ締め装置用治具具が提供される。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記ワークのトルク伝達部分をソケットの嵌合穴と同心に案内するワークガイドを備える。

また前記ソケットは、前記嵌合穴の内側を嵌合穴の軸心に沿って延びる貫通穴を有し、
さらに、前記トルク伝達部分が嵌合穴に嵌合しないときに、トルク伝達部分と当接してそのソケット側への移動を阻止するワーク支持ピンを備える。

前記ワークは、ロボットによりトルク伝達部分をソケットの嵌合穴に向けて同心に移動され、かつトルク伝達部分がソケットと当接した状態で、ロボットにより雄ネジ部分に螺合したナットを所定のトルクで回転駆動される。

上記本発明の構成によれば、ソケットが、リニアガイドにより嵌合穴の軸心まわりの回転を阻止しながら軸心に沿って移動可能に案内され、かつ付勢装置によりトルク伝達部分に向けて付勢されているので、ロボットによりワークのトルク伝達部分をソケットの嵌合穴に向けて同心に移動することにより、トルク伝達部分と嵌合穴の周方向位置（位相）が一致していれば、トルク伝達部分が嵌合穴に嵌合し、軸心まわりに回転しないソケットにより、トルク伝達部分の共回りを停止させることができる。

また、トルク伝達部分と嵌合穴の周方向位置（位相）が一致していない場合には、トルク伝達部分がソケットに当接して移動し、ソケットを付勢装置の付勢力に抗して後退させながら、同時にトルク伝達部分がナットと共回りするので、トルク伝達部分と嵌合穴の周方向位置（位相）が一致した瞬間に、トルク伝達部分に嵌合穴が付勢力で嵌合し、ソケットによりトルク伝達部分の共回りを停止させることができる。

また、ワークのトルク伝達部分をソケットの嵌合穴と同心に案内するワークガイドを備えることにより、ワークのトルク伝達部分とソケットの嵌合穴を容易に同心に案内し保持することができる。

さらに、ソケットが、嵌合穴の軸心に沿って延びる貫通穴を有し、さらに、前記トルク伝達部分が嵌合穴に嵌合しないときに、トルク伝達部分と当接してそのソケット側への移動を阻止するワーク支持ピンを備えることにより、トルク伝達部分がソケットに当接して移動する距離を制限し、その位置でトルク伝達部分の共回りを継続させて、トルク伝達部分と嵌合穴の周方向位置（位相）が一致する頻度を高め、確実にトルク伝達部分に嵌合穴を付勢力で嵌合させて、ソケットによりトルク伝達部分の共回りを停止させることができる。

従って、共回りを防止するためにワークに設けられているトルク伝達部分（例えば六角柱形状）を、これと嵌合する嵌合穴を有するソケットに回転方向の位相（例えば多角形の各面）を合わせてロボットで容易に嵌合することができ、これにより、ワークのネジ部に螺合したナットを締め付ける際に、ワークに作用する締め付けトルクによりトルク伝達部分の共回りを容易かつ確実に防止して、確実な締結を実現することができる。

以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明の自動ネジ締め装置用治具を適用するワークの構成図である。
この図において、ワーク１は、同軸Ｘ−Ｘ上に雄ネジ部分２とトルク伝達部分３とを有し、雄ネジ部分２に螺合したナット４を締め付けて、ワーク１の締結を行うようになっている。

この例でワーク１は電動機（モータ）であり、モータ回転子５ａが回転軸５ｂと一体に形成され、回転軸５ｂの頂部（図で下端）にトルク伝達部分３（この例では六角柱形状）が一体成形され、回転軸５ｂの末端部（図で上端部）の外面に雄ネジ部分２が形成されている。
またこの図で６はモータ固定子、７はプーリまたはギヤであり、回転軸５ｂにモータ固定子６とプーリまたはギヤ７を挿入した状態で、雄ネジ部分２にナット４を螺合させて、モータ全体の組立を実施する。この組立状態は、ナット４はプーリまたはギヤ７を留めているが、ナット４は所定のトルクで締め付けられてはいない状態である。

なお、本発明は上述したワークに限定されず、同軸上に雄ネジ部分２とトルク伝達部分３を有し、雄ネジ部分２に螺合したナット４を締め付ける限りで、その他のワークであってもよい。

本発明において、図示しないロボットのロボットハンド８，９によりワーク１を、この例ではトルク伝達部分３（この例では六角柱形状）を下に向け、軸線Ｘを鉛直に保持して搬送する。
なお、本発明は、この構成に限定されず、軸線Ｘを鉛直以外の水平又は斜めに保持して搬送してもよい。
また、ロボットで搬送することに限られず、人手で搬送してもよい。人が搬送する場合でも、人が回転軸頂部の六角をソケットにあわせる手間を省くことができるため有効である。

さらに、ロボットは、ワーク１のトルク伝達部分３を後述する本発明のソケット１２の嵌合穴１３に向けて同心を保持して移動し、かつトルク伝達部分３がソケット１２と当接した状態で、ロボットハンド９により雄ネジ部分２に螺合したナット４を所定のトルクで回転駆動するようになっている。

図２は、本発明による自動ネジ締め装置用治具の全体構成図である。
この図において、本発明の自動ネジ締め装置用治具１０は、ソケット１２、リニアガイド１４、付勢装置１６、ワークガイド１８、およびワーク支持ピン２０を備える。

ソケット１２は、ワーク１のトルク伝達部分３と嵌合してトルク伝達部分３から伝達される締め付けトルクをメインボデイ１１ａに伝達可能な嵌合穴１３を有する。嵌合穴１３は、トルク伝達部分３が例えば六角柱形状である場合、その６つの頂角の少なくとも一部と嵌合する隅角部を有し、ワーク１のトルク伝達部分３と嵌合してその回転を止める機能を有する。
また、メインボデイ１１ａは、図示しないボルト等でその軸線Ｙ−Ｙを鉛直に保持して、固定部分に固定されている。
なお、この例と相違し、ソケット１２の上部を着脱可能に形成し、ワーク１のトルク伝達部分３の形状又は大きさに合わせてソケット１２の上部を交換するようにしてもよい。

リニアガイド１４は、この例ではソケット１２の外周面に軸方向に延びるスプラインと、メインボデイ１１ａの内面に設けられスプラインと嵌合するスプラインナットとからなる。スプラインは、ソケット１２の外周面に一体的に形成されるのがよい。また、スプラインナットは、メインボデイ１１ａの内面に着脱可能に取り付けてもよい。
なお、リニアガイド１４は、スプラインとスプラインナットに限定されず、ソケット１２を嵌合穴１３の軸心まわりの回転を阻止しながら軸心Ｙに沿って移動可能に案内できるかぎりで、その他の構成、例えば滑りキーや周知の直線ガイドでもよい。

また、この例でストッパ板１５は、リング状の中空円板であり、外周部がメインボデイ１１ａにボルトで固定され、内周部がソケット１２に設けられた肩部と接触し、ソケット１２の上限位置を設定している。なおこのストッパ板１５は、不可欠ではなく、ソケット１２をさらに上方まで移動できるようにしてもよい。

付勢装置１６は、この例ではサブボデイ１１ｂの上部とソケット１２の内部との間に圧縮状態で挟持された圧縮コイルバネであり、ソケット１２をトルク伝達部分（図で上方）に向けて付勢する。
この圧縮コイルバネのストロークは嵌合穴１３の深さより大きく、付勢力はソケット１２の自重よりは大きいが、ワーク１の自重よりは小さく設定するのがよい。

サブボデイ１１ｂは、この例では、メインボデイ１１ａの下方からボルトで同心に取り付けられている。なお、本発明はこの構成に限定されず、サブボデイ１１ｂとメインボデイ１１ａを一体に成形してもよい。

ワークガイド１８は、この例ではメインボデイ１１ａの上部に固定され、ワークの一部（この例では軸線Ｙと同心部分）を案内して、ワーク１のトルク伝達部分３をソケット１２の嵌合穴１３と同心に案内するようになっている。
なお、このワークガイド１８は不可欠ではなく、これを省略し、ロボットでワーク１のトルク伝達部分３をソケット１２の嵌合穴１３と同心に案内してもよい。また、ワークガイド１８をメインボデイ１１ａと一体に形成してもよい。

この例において、ソケット１２は、さらに嵌合穴１３の内側を嵌合穴１３の軸心Ｙに沿って延びる貫通穴１２ａを有する。

ワーク支持ピン２０は、この例では、サブボデイ１１ｂの上部に着脱可能に取り付けられ、トルク伝達部分３が嵌合穴１３に嵌合しないときに、トルク伝達部分３と当接してそのソケット側への移動を阻止するようになっている。
すなわち、この例において、ワーク支持ピン２０は貫通穴１２ａより細い鉛直な棒材であり、下端がサブボデイ１１ｂの上部に着脱可能に取り付けられ、上端面が、上限位置における嵌合穴１３の下端付近に位置する。ワーク支持ピン２０の上端面は、中央部が上方に膨らんだ凸形状に形成され、トルク伝達部分３の下面に当接してこれを支持し、かつトルク伝達部分３の回転を低抵抗で支えるようになっている。

図３は、図１の装置の作動状態を示す図であり、図４は、図１の装置の作動完了状態を示す図である。

上述した本発明の構成によれば、ソケット１２が、リニアガイド１４により嵌合穴１３の軸心Ｙまわりの回転を阻止しながら軸心Ｙに沿って移動可能に案内され、かつ付勢装置１６によりトルク伝達部分３に向けて付勢されているので、図３に示すように、ロボットのロボットハンド８，９によりワーク１のトルク伝達部分３をソケット１２の嵌合穴１３に向けて同心に移動（この例では鉛直に下降）することにより、トルク伝達部分３と嵌合穴１３の周方向位置（位相）が一致していれば、トルク伝達部分３が嵌合穴１３に嵌合し、図４に示すように、軸心まわりに回転しないソケット１２により、トルク伝達部分３の共回りを停止させることができる。

また、トルク伝達部分３と嵌合穴１３の周方向位置（位相）が一致しない場合には、図３に示すように、トルク伝達部分３がソケット１２に当接して下方に移動し、ソケット１２を付勢装置１６の付勢力に抗して後退（下降）させながら、同時にトルク伝達部分３がナット４と共回りするので、トルク伝達部分３と嵌合穴１３の周方向位置（位相）が一致した瞬間に、図４に示すように、トルク伝達部分３に嵌合穴１３が付勢力で嵌合して上昇し、ソケット１２によりトルク伝達部分３の共回りを停止させることができる。

すなわち、ワーク１を搬入した時点で軸下端の六角柱形状３とソケット１２の位相が合っていない場合，ワーク自重により付勢装置１６（圧縮バネ）が縮み，ソケット１２は下方に移動する。ナット締めを開始すると軸が供回りし，六角柱形状３とソケット１２の位相が合ったところでソケット１２が上方に動き六角柱形状３に嵌合する。その後は軸の回転が拘束され，確実な締付が行なわれる。

また、ワーク１のトルク伝達部分３をソケット１２の嵌合穴１３と同心に案内するワークガイド１８を備えることにより、ワークのトルク伝達部分３とソケットの嵌合穴１３を容易に同心に案内し保持することができる。

さらに、上記ワーク支持ピン２０を備えることにより、トルク伝達部分３がソケット１２に当接して下方に移動する距離を制限し、その位置でトルク伝達部分３の共回りを継続させて、トルク伝達部分３と嵌合穴１３の周方向位置（位相）が一致する頻度を高め、確実にトルク伝達部分３に嵌合穴１３を付勢力で嵌合させて、ソケット１２によりトルク伝達部分３の共回りを停止させることができる。

従って、共回りを防止するためにワーク１に設けられているトルク伝達部分３（例えば六角柱形状）を、これと嵌合する嵌合穴１３を有するソケット１２に回転方向の位相を合わせてロボットで容易に嵌合することができ、これにより、ワークのネジ部に螺合したナットを締め付ける際に、ワークに作用する締め付けトルクによりトルク伝達部分の共回りを容易かつ確実に防止して、確実な締結を実現することができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

本発明の自動ネジ締め装置用治具を適用するワークの構成図である。 本発明による自動ネジ締め装置用治具の全体構成図である。 図１の装置の作動状態を示す図である。 図１の装置の作動完了状態を示す図である。 特許文献１の装置の模式図である。 特許文献１の装置を適用する対象の模式図である。

符号の説明

１ ワーク、２ 雄ネジ部分、
３ トルク伝達部分（六角柱形状）、４ ナット、
５ａ モータ回転子、５ｂ 回転軸、
６ モータ固定子、７ プーリまたはギヤ、
８，９ ロボットハンド、
１０ 自動ネジ締め装置用治具、
１１ａ メインボデイ、１１ｂ サブボデイ、
１２ ソケット、１３ 嵌合穴、
１４ リニアガイド（スプラインとスプラインナット）、
１５ ストッパ板、１６ 付勢装置（圧縮コイルバネ）、
１８ ワークガイド、２０ ワーク支持ピン

Claims (4)

1. ワークが同軸上に雄ネジ部分とトルク伝達部分とを有し、前記雄ネジ部分に螺合したナットを締め付ける際に前記トルク伝達部分の共回りを防止する自動ネジ締め装置用治具であって、
   前記トルク伝達部分と嵌合してトルク伝達部分の回転を停止させる嵌合穴を有するソケットと、
   該ソケットを嵌合穴の軸心まわりの回転を阻止しながら軸心に沿って移動可能に案内するリニアガイドと、
   前記ソケットを前記トルク伝達部分に向けて付勢する付勢装置とを備える、ことを特徴とする自動ネジ締め装置用治具。
2. 前記ワークのトルク伝達部分をソケットの嵌合穴と同心に案内するワークガイドを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の自動ネジ締め装置用治具。
3. 前記ソケットは、前記嵌合穴の内側を嵌合穴の軸心に沿って延びる貫通穴を有し、
   さらに、前記トルク伝達部分が嵌合穴に嵌合しないときに、トルク伝達部分と当接してそのソケット側への移動を阻止するワーク支持ピンを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の自動ネジ締め装置用治具。
4. 前記ワークは、ロボットによりトルク伝達部分をソケットの嵌合穴に向けて同心に移動され、かつトルク伝達部分がソケットと当接した状態で、ロボットにより雄ネジ部分に螺合したナットを所定のトルクで回転駆動される、ことを特徴とする請求項１に記載の自動ネジ締め装置用治具。

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