JP2012000713A - スタッド組付装置のソケット交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一台のナットランナにより径の異なる二種類のスタッドボルトの組付作業を行えるようにした。
【解決手段】ワーク２，２ａを取付けて平面上の一方向に移動可能な第１移動台３と、該第１移動台の上方で第１移動台の移動方向と直交する方向に移動可能な第２移動台４と、該第２移動台に上下方向に移動可能に設けられ、前記第１移動台上のワークに組付けられるネジ径の異なるスタッドボルトに対応する二種類のソケットを脱着可能なソケットホルダ７を有するナットランナ８とを備えたスタッド組付装置１において、前記各ソケットを前記ナットランナ８によりネジ込んで保持しておくための受けボルトを有するソケット置き台と、前記ナットランナのソケットホルダを受けるホルダ受け部と、ソケットホルダによるソケットの解放又は拘束を行うソケット脱着機構とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ネジ径の異なる少なくとも二種類のスタッドボルトの組付作業を一台のナットランナにより行えるようにしたスタッド組付装置のソケット交換装置に関するものである。

例えばエンジンのインレットカバーにスタッドボルトを組付ける工程では、ナットランナを用いてスタッドボルトを組付けるスタッド組付装置が用いられている。このスタッド組付装置によれば、スタッドボルトの組付作業の自動化が図れ、作業効率の向上が図れる。

ところで、インレットカバーとしては、ネジ径の異なる二種類のスタッドボルトの組付けを必要とするものも提案されている。

特開２００３−３９２５９号公報

しかしながら、前記スタッド組付装置は、一種類のネジ径のスタッドボルトの組付けを行うように設計されているため、ネジ径の異なる二種類のスタッドボルトの組付けを行うことは難しい。前記スタッド組付装置を用いて二種類のスタッドボルトの組付けを行えるようにするには、各スタッドボルトのネジ径に合ったソケットを持つナットランナが二台必要となり、装置の大型化及びコストの上昇を招くという問題がある。

なお、関連する技術としては、二台のナットランナを備えた２軸締付装置が知られている（特許文献１参照）。

一方、前記スタッド組付装置を用いて二種類のネジ径のスタッドボルトの組付けを行えるようにするには、ナットランナに対して各スタッドボルトのネジ径に合った二種類のソケットを用意し、ソケットの付け替え作業を行うようにすることも考えられるが、その都度装置を停止して、ソケットの付け替え作業を手作業で行わなければならない。

本発明は、前記事情を考慮してなされたものであり、一台のナットランナにより径の異なる少なくとも二種類のスタッドボルトの組付作業を行うことができ、作業効率の向上及びコストの低減が図れるスタッド組付装置のソケット交換装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、ワークを取付けて平面上の一方向に移動可能な第１移動台と、該第１移動台の上方で第１移動台の移動方向と直交する方向に移動可能な第２移動台と、該第２移動台に上下方向に移動可能に設けられ、前記第１移動台上のワークに組付けられるネジ径の異なるスタッドボルトに対応する少なくとも二種類のソケットを脱着可能なソケットホルダを有するナットランナとを備えたスタッド組付装置において、前記第１移動台と干渉しない前記ナットランナの作業領域内に設けられ、前記各ソケットを前記ナットランナによりネジ込んで保持しておくための受けボルトを有するソケット置き台と、これらソケット置き台に対応して設けられ、前記ナットランナのソケットホルダを受けるホルダ受け部と、該ホルダ受け部を前記ソケットホルダに対して押圧又は押圧解除することによりソケットホルダによるソケットの解放又は拘束を行うソケット脱着機構とを備えたスタッド組付装置のソケット交換装置である。

前記ソケット脱着機構が、隣り合う少なくとも二つのホルダ受け部を回転可能に支持する支持枠と、前記ホルダ受け部を前記ソケットホルダに対して押圧又は押圧解除すべく前記支持枠を上昇又は下降させる流体圧シリンダとを有していることが好ましい。

前記ソケットホルダが、ナットランナの回転軸の先端部に設けられ、ソケットの基部を嵌合する嵌合穴を有するホルダ本体と、該ホルダ本体の外周に摺動可能に装着されると共にバネにより上方の解放位置から下方の拘束位置に付勢された筒状の操作部と、前記ホルダ本体の外周に形成された複数の孔部に挿入された球体と、前記操作部の内周に設けられ、該操作部が解放位置から拘束位置に移動する際に前記球体を径方向内方に付勢して前記ソケットの基部外周の溝に係合させる傾斜部とを備えていることが好ましい。

本発明によれば、一台のナットランナにより径の異なる少なくとも二種類のスタッドボルトの組付作業を行うことができ、作業効率の向上及びコストの低減が図れる。

本発明の実施形態に係るソケット交換装置を備えたスタッド組付装置を概略的に示す正面図である。 同スタッド組付装置の概略的側面図である。 ソケット交換装置を概略的に示す一部断面正面図である。 同ソケット交換装置によるソケットの交換動作を説明するための図３のＡ−Ａ矢視断面説明図である。 ナットランナに対するソケットの脱着を説明する説明図である。 ネジ径の異なるスタッドボルトを示す図である。

以下に、本発明を実施するための形態を添付図面に基いて詳述する。

図１ないし図２において、１はスタッド組付装置であり、このスタッド組付装置１は、ワークであるインレットカバー２を取付けて平面上の一方向（Ｙ軸方向）に移動可能なワーク取付台である第１移動台３と、この第１移動台３の上方で第１移動台３の移動方向と直交する方向（Ｘ軸方向）に移動可能な第２移動台４と、この第２移動台４に上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられ、前記第１移動台３上のワーク２に組付けられる図６（ａ），（ｂ）に示すようなネジ径の異なるスタッドボルト５ａ，５ｂに対応する少なくとも二種類のソケット６ａ，６ｂを脱着可能なソケットホルダ7を有するナットランナ８とを備えている（図１、図３参照）。

前記第１移動台３は、第１基台９上の第１ベースプレート１０上にＹ軸方向のＬＭ（リニアモーション）ガイド１１及び第１モータ１２を有するボールネジ機構１３を介してＹ軸方向に移動可能に設けられている。図示例の第１移動台３上にはインレットカバー２を取付けるための第１基準プレート１４と、インレットカバーアウター２ａを取付けるための第２基準プレート１４ａが設けられている。

前記第２移動台４は、前記第１ベースプレート１０上に支持脚１５を介して設けられた第２ベースプレート１６上にＸ軸方向のＬＭガイド１７及び第２モータ１８を有するボールネジ機構１９を介してＸ軸方向に移動可能に設けられている。前記第２移動台４上には直角治具２０を介して垂直ガイドベース２１が設けられ、この垂直ガイドベース２１にはＺ軸方向のＬＭガイド２２及び第３モータ２３を有するボールネジ機構２４を介して昇降プレート２５がＺ軸方向に移動可能に設けられ、この昇降プレート２５に前記ナットランナ８がブラケット２６を介して設けられている。

前記ナットランナ８は、モータ８ａにより回転駆動される垂直の回転軸８ｂを有し、この回転軸８ｂの先端部にはスタッドボルト５ａ又は５ｂの一端を螺合保持するソケット６ａ又は６ｂを着脱可能に装着するためのソケットホルダ７が設けられている。本実施形態のスタッド組付装置１では、ネジ径の異なる二種類のスタッドボルト５ａ，５ｂの組付けを行うために、二種類（例えばＭ８用とＭ６用）のソケット６ａ，６ｂが用いられている。

ソケットホルダ７は、図５に示すようにナットランナ８の回転軸８ｂの先端部に設けられ、ソケット６ａの基部（図示例ではソケットカプラ６ｃ）を嵌合する嵌合穴２７を有するホルダ本体７ａと、このホルダ本体７ａの外周に軸方向に摺動可能に装着されると共にバネ２８により上方の解放位置から下方の拘束位置に付勢された筒状の操作部７ｂと、前記ホルダ本体７ａの外周に形成された複数の孔部２９に挿入された球体である例えば鋼球３０と、前記操作部７ｂの内周に設けられ、この操作部７ｂが解放位置から拘束位置に移動する際に前記鋼球３０を径方向内方に付勢して前記ソケット６ａの基部外周の溝３１に係合させるための下方に向かって拡開（拡径）した傾斜部（テーパー部）３２とを備えている。

一方（Ｍ８用）のソケット（第１ソケットという）６ａの先端部には一方の種類（Ｍ８用）のスタッドボルト５ａの一端に螺合する雌ネジ部６ｄが設けられている。他方（Ｍ６用）のソケット（第２ソケットという）６ｂの先端部には他方の種類（Ｍ６用）のスタッドボルト５ｂの一端に螺合する雌ネジ部６ｅが設けられている（図３参照）。

前記ホルダ本体７ａに形成された孔部２９は、外周側よりも内周側（嵌合穴２７の内壁面側）が小孔２９ａになっているため、操作部７ｂの傾斜部３２で径方向内方へ付勢されても小孔２９ａから鋼球３０の一部が内方へ突出するだけで、鋼球３０が内方に脱落しないようになっている。操作部７ｂがバネ２８の付勢力で押し下げられると、操作部７ｂの内周の傾斜部３２により径方向内方に付勢されて小孔２９ａから突出した鋼球３０の一部がソケット６ａの基部の環状の溝３１に係合することにより、ソケット６ａがソケットホルダ７に拘束されて保持され、ナットランナ８の回転軸８ｂの回転力をソケット６ａに伝達することができる。また、操作部７ｂをバネ２８の付勢力に抗して押し上げると、傾斜部３２による拘束が解除されることにより、鋼球３０が径方向外方へ移動可能となり、ソケット６ａをソケットホルダ７のホルダ本体７ａの嵌合穴２７から離脱することができる。

図１ないし図２に示すように、前記第１ベースプレート１０上における前記ワーク取付台である第１移動台３と干渉しない前記ナットランナ８の作業領域内には、一方の第１ソケット６ａと他方の第２ソケット６ｂの交換を行うためのソケット交換装置３３が設けられている。このソケット交換装置３３は、図３ないし図４に示すように、前記ソケットを前記ナットランナ８によりネジ込んで保持しておくための受けボルト３４ａ，３４ｂを有する左右二つのソケット置き台３５ａ，３５ｂと、これらソケット置き台３５ａ，３５ｂに対応して設けられ、前記ナットランナ８のソケットホルダ７を受けるホルダ受け部３６ａ，３６ｂと、各ホルダ受け部３６ａ，３６ｂを前記ソケットホルダ７の操作部７ｂに対して押圧又は押圧解除することによりソケットホルダ７によるソケット６ａ，６ｂの解放又は拘束を行うソケット脱着機構３７とを備えている。

前記ソケット脱着機構３７は、隣り合う二つのホルダ受け部３６ａ，３６ｂを回転可能に支持する共通の支持枠３８と、前記ホルダ受け部３６ａ，３６ｂを前記ソケットホルダ７に対して押圧又は押圧解除すべく前記支持枠３８を上昇又は下降させる流体圧シリンダである例えばエアシリンダ３９とを有している。前記ホルダ受け部３６ａ，３６ｂは、その中央にソケット６ａ又は６ｂを挿通し得るように環状に形成されている。前記支持枠３８には、ホルダ受け部３６ａ，３６ｂを取付けるための左右一対の開口部４０が設けられていると共に、各開口部４０の周縁部に配置したベアリング４１を介してホルダ受け部３６ａ，３６ｂが回転可能に取付けられている。このホルダ受け部３６ａ，３６ｂの上端部にソケットホルダ７の操作部７ｂの先端部（下端部）が当接されるようになっている。

前記ソケット脱着機構３７は、底板４２と、この底板４２の四隅に立設した支柱４３を介して支持された上板４４とを有し、この上板４４に前記ソケット置き台３５ａ，３５ｂが取付けられている。前記底板４２上には前記エアシリンダ３９が起立状態で設置され、その上方に突出したピストンロッド３９ａの先端部に前記支持枠３８が取付けられている。前記上板４４にはピストンロッド３９ａを挿通する開口部４２ａが形成されている。

前記支持枠３８上の一方のホルダ受け部３６ａ又は３６ｂにナットランナ８のソケットホルダ７の先端部が当接することにより支持枠３８には偏荷重がかかるため、支持枠３８が傾かないように水平に維持して上下方向に平行移動可能に支持する必要がある。そこで、支持枠３８の四隅には下方に向けてガイドロッド４５が突設され、前記上板４４にはガイドロッド４５を摺動可能に支持するスリーブ４６が貫通した状態で設けられ、ガイドロッド４５の下端部同士が連結板４７で連結されている。この連結板４７にはエアシリンダ３９を挿通する開口部４７ａが形成されている。

前記ソケット交換装置３３の駆動部は、エアシリンダ３９とエアの給排を行う図示しない電磁弁により構成され、スタッド組付装置１の駆動部は、ＬＭガイド１１，１７，２２とボールネジ機構１３，１９，２４の組み合わせによるユニット３軸と１軸のナットランナ８により構成され、ユニットの位置決めはＮＣ装置で制御されるようになっている。

次に、以上の構成からなるスタッド組付装置１のソケット交換装置３３の作用を述べる。本実施形態によれば、スタッド組付装置１のナットランナ８にネジ径別のソケット６ａ，６ｂを自動で準備することで、一つのワークにおいて、二種類のネジ径の異なるスタッドボルト５ａ，５ｂの締付けが一本のナットランナ８で対応可能となる。

ナットランナ８は、図５（ａ）に示すようにナットランナ８の回転軸８ｂにソケットホルダ７を介して装着された第１ソケット６ａを図３に示すソケット交換装置３３の第１ソケット置き台３５ａの真上に移動してから、第１ソケット６ａを時計方向に回転させながら下降することにより、この第１ソケット６ａを第１ソケット置き台３５ａ上の第１受けボルト３４ａに対して螺着する（図４参照）。

次に、ソケット脱着機構３７のエアシリンダ３９の伸長動作によるホルダ受け部３６ａ，３６ｂの上昇によりナットランナ８のソケットホルダ７の操作部７ｂをバネ２８の付勢力に抗して押し上げ、これにより図５（ｂ）に示すようにソケット固定用の鋼球３０が径方向外方へ逃げ、第１ソケット６ａの固定が解除される。そして、ナットランナ８が上昇することで、ナットランナ８のソケットホルダ７から第１ソケット６ａが分離される。

次に、ナットランナ８は、前記ソケット交換装置３３の第２ソケット置き台３５ｂの真上に移動してから、下降することでソケットホルダ７を第２ソケット置き台３５ｂ上の第２ソケット６ｂに接続する。この場合、前記ホルダ受け部３６ｂ上にソケットホルダ７の操作部７ｂが当接し、この操作部７ｂがバネ２８の付勢力に抗して押し上げられることにより、鋼球３０が径方向外方へ逃げ、ソケットホルダ７に対する第２ソケット６ｂの装着を許容する。次いで、ソケット脱着機構３７のエアシリンダ３９の収縮動作によるホルダ受け部３６ｂの下降によりナットランナ８のソケットホルダ７の操作部７ｂがバネ２８の付勢力で押し下げられ、これによりソケット固定用の球体３０が径方向内方へ移動し、ソケットホルダ７に対する第２ソケット６ｂの装着が完了する。

次に、ナットランナ８は、前記第２ソケット６ｂを逆方向（反時計方向）に回転させながら上昇することにより、この第２ソケット６ｂを第２ソケット置き台３５ｂ上の第２受けボルト３４ｂから離脱する。以上により一連のソケット交換動作が完了する。

このように本実施形態のスタッド組付装置１のソケット交換装置３３によれば、前記ワーク取付台である第１移動台３と干渉しない前記ナットランナ８の作業領域内に設けられ、前記各ソケット６ａ，６ｂを前記ナットランナ８によりネジ込んで保持しておくための受けボルト３４ａ，３４ｂを有するソケット置き台３５ａ，３５ｂと、これらソケット置き台３５ａ，３５ｂに対応して設けられ、前記ナットランナ８のソケットホルダ７を受けるホルダ受け部３６ａ，３６ｂと、該ホルダ受け部３６ａ，３６ｂを前記ソケットホルダ７に対して押圧又は押圧解除することによりソケットホルダ７によるソケット６ａ，６ｂの解放又は拘束を行うソケット脱着機構３７とを備えているため、一台のナットランナ８により径の異なる少なくとも二種類のスタッドボルト５ａ，５ｂの組付作業を行うことができ、作業効率の向上及びコストの低減が図れる。

また、前記ソケット脱着機構３７が、隣り合う少なくとも二つのホルダ受け部３６ａ，３６ｂを回転可能に支持する支持枠３８と、前記ホルダ受け部３６ａ，３６ｂを前記ソケットホルダ７に対して押圧又は押圧解除すべく前記支持枠３８を上昇又は下降させるエアシリンダ３９とを有しているため、簡単な構成で少なくとも二つのホルダ受け部３６ａ，３６ｂを上昇又は下降操作することができ、構造の簡素化及びコストの低減が図れる。

更に、前記ソケットホルダ７が、ナットランナ８の回転軸８ｂの先端部に設けられ、ソケット６ａ，６ｂの基部を嵌合する嵌合穴２７を有するホルダ本体７ａと、該ホルダ本体７ａの外周に摺動可能に装着されると共にバネ２８により上方の解放位置から下方の拘束位置に付勢された筒状の操作部７ｂと、前記ホルダ本体７ａの外周に形成された複数の孔部２９に挿入された球体である鋼球３０と、前記操作部７ｂの内周に設けられ、該操作部７ｂが解放位置から拘束位置に移動する際に前記鋼球３０を径方向内方に付勢して前記ソケット６ａ，６ｂの基部外周の溝３１に係合させる傾斜部３２とを備えているため、ソケット６ａ，６ｂの脱着を確実かつ容易に行うことができる。

以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更が可能である。図示例のソケット６ａは、基部に別体のソケットカプラ６ｃを有しているが、ソケット６ａとしては、基部に環状の溝３１を有していれば、必ずしもソケットカプラ６ｃを有していなくてもよい。

１ スタッド組付装置
２ インレットカバー（ワーク）
３ 第１移動台
４ 第２移動台
６ａ，６ｂ ソケット
７ ソケットホルダ
７ａ ホルダ本体
７ｂ 操作部
８ ナットランナ
２８ バネ
２９ 孔部
３０ 鋼球（球体）
３１ 溝
３２ 傾斜部
３３ ソケット交換装置
３４ａ，３４ｂ 受けボルト
３５ａ，３５ｂ ソケット置き台
３６ａ，３６ｂ ホルダ受け部
３７ ソケット脱着機構
３８ 支持枠
３９ エアシリンダ（流体圧シリンダ）

Claims (3)

1. ワークを取付けて平面上の一方向に移動可能な第１移動台と、該第１移動台の上方で第１移動台の移動方向と直交する方向に移動可能な第２移動台と、該第２移動台に上下方向に移動可能に設けられ、前記第１移動台上のワークに組付けられるネジ径の異なるスタッドボルトに対応する少なくとも二種類のソケットを脱着可能なソケットホルダを有するナットランナとを備えたスタッド組付装置において、前記第１移動台と干渉しない前記ナットランナの作業領域内に設けられ、前記各ソケットを前記ナットランナによりネジ込んで保持しておくための受けボルトを有するソケット置き台と、これらソケット置き台に対応して設けられ、前記ナットランナのソケットホルダを受けるホルダ受け部と、該ホルダ受け部を前記ソケットホルダに対して押圧又は押圧解除することによりソケットホルダによるソケットの解放又は拘束を行うソケット脱着機構とを備えたことを特徴とするスタッド組付装置のソケット交換装置。
2. 前記ソケット脱着機構が、隣り合う少なくとも二つのホルダ受け部を回転可能に支持する支持枠と、前記ホルダ受け部を前記ソケットホルダに対して押圧又は押圧解除すべく前記支持枠を上昇又は下降させる流体圧シリンダとを有していることを特徴とする請求項１記載のスタッド組付装置のソケット交換装置。
3. 前記ソケットホルダが、ナットランナの回転軸の先端部に設けられ、ソケットの基部を嵌合する嵌合穴を有するホルダ本体と、該ホルダ本体の外周に摺動可能に装着されると共にバネにより上方の解放位置から下方の拘束位置に付勢された筒状の操作部と、前記ホルダ本体の外周に形成された複数の孔部に挿入された球体と、前記操作部の内周に設けられ、該操作部が解放位置から拘束位置に移動する際に前記球体を径方向内方に付勢して前記ソケットの基部外周の溝に係合させる傾斜部とを備えていることを特徴とする請求項１記載のスタッド組付装置のソケット交換装置。

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