JP2536533B2 - 自動締付装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被締結部材に挿通され仮止めされたボル
ト、ナットを自動的に増締めする自動締付装置に関す
る。

［従来の技術］ 本発明に関連する先行技術として、特開昭61−76233
号公報が知られている。第６図は、上記公報に開示され
ている自動示結装置に示している。自動示結装置は、図
に示すように、ボルト１をその頭部において把持するボ
ルト把持手段２と、ボルト１に対して同軸的となるよう
にナット３を把持しナットライナ４により回転させられ
るソケット５と、ソケット５の中心腺に沿って延びナッ
ト３のボルト穴に挿通される棒７と、棒７が被締結部材
６、８のボルト挿通孔９を貫通するまで棒７をその軸線
方向へ移動させる移動手段10と、ボルト１の軸部を棒７
に倣わせながら被締結部材６、８のボルト挿通孔９に通
るようにボルト把持手段２を移動させるアクチュエータ
11とを有している。

この自動締付装置においては、棒７が被締結部材のボ
ルト挿通孔９に通されることにより、ボルト１の軸部が
被締結部材６、８のボルト挿通孔９に対して同軸的にさ
れる。そして、ボルト１の軸部は、棒７に倣いつつ被締
結部材のボルト挿通孔９に通されるので、ボルト１の軸
部は被締結部位のボルト挿通孔に当たることなく、円滑
にボルト挿通孔９に通される。したがって、ボルト１の
ねじ山の損傷が回避され、ナット３との締回しに支障が
生ずるのを防止することができる。また、これにより、
ボルト把持手段２の移動に必要な力が小さくて済むの
で、アクチュエータも小型にすることができる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、被締結物にあらかじめ仮止めされたボル
ト、ナットを所定トルクに自動で増締めする場合、従来
技術においては、以下の問題がある。つまり、従来構造
では、回り止めをボルトあるいはナットの頭部に挿入す
る場合、必ずボルト（ナット）の軸芯と回り止めのボル
ト（ナット）頭収納孔の軸芯を一旦一致させた上で、軸
芯方向に移動させる手段が必要となり、被締結物に対し
てはそのためのスペースが不可欠となる。

すなわち、従来では、被締結物に回り止めを軸芯方向
に移動させる手段を収納するスペースが確保できない場
合は、ボルト、ナットの増締めの作業を自動化すること
が、非常に難しい。言い換えれば、従来装置による非常
に狭いスペースでのベルト、ナットの増締め作業の自動
化は困難である。

また、上述の特開昭61−76233号公報の自動締結装置
においては、締付工具の反力受けストッパとして、弾性
部材を用いているため、締付トルクのバラツキが生じる
という問題がある。

さらに、ボルトおよびナットの二面幅を単にスパナの
ような形状をした回り止め具で押えて回り止めしようと
すると、増締め時に連れ回りトルクによってボルトおよ
びナットが回り止め具に食い付き易くなり、回り止め具
を簡単に外すことが難しくなる。

本発明は、上記の問題に着目し、被締結物における作
業スペースが狭い場合でも、ボルト、ナットを自動で増
締めすることができ、しかも、その締付トルクを均一す
るとともに、ボルトおよびナットが回り止めに食い付い
た場合でも、その食い付きを容易に解除することができ
るボルト、ナットの自動締付装置を提供することを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］ この目的に沿う本発明の自動締付装置は、 一端が揺動自在に支持され被締結部材を仮止めするナ
ットまたはボルトの二面幅を把持可能な一対の把持爪
と、該把持爪の外側に位置し把持爪を摺動可能に保持す
るとともにボルトまたはナットの増締め時に把持爪の側
面傾斜部を挟持し把持爪が開くのを防止するホルダー
と、前記把持爪の側面傾斜部をホルダーの傾斜部に当接
させる第１の付勢手段と、前記ホルダーを摺動可能に保
持する支持部と、前記ホルダーをナットまたはボルト側
に付勢する第２の付勢手段とを有する回り止め機構部
と、 前記ボルトまたはナットに嵌合可能なソケットと、該
ソケットに連結され前記ボルトまたはナット回転駆動さ
せる回転駆動手段と、前記ソケットをボルトおよびナッ
トの軸心に沿って移動させる移動部とを有する締付け機
構部と、 前記回り止め機構部と締付け機構部とが固定され回り
止め機構部と締付け機構部とをボルトおよびナットの軸
心に対して直角方向に移動させる移動機構部と、から成
る。

［作用］ このように構成された自動締付装置においては、ナッ
トまたはボルトの二面幅を把持可能な把持爪がホルダー
に保持され、ホルダーを保持する支持部が移動機構部に
固定されている。移動機構部は、ボルトおよびナットの
軸心に対して直角方向に移動可能となっているので、把
持爪によってナットまたはボルトの二面幅をボルトおよ
びナットの軸心に対して直角方向から把持することが可
能となる。すなわち、ナットまたはボルトを回り止めす
るのに必要なスペースは、把持爪の幅よりも多少大きけ
ればよいことになり、被締結部材に大きなスペースが確
保されていない場合でも、ボルト、ナットの増締め作業
の自動化を容易に達成することができる。

また、ボルトまたはナットは、移動部が移動すること
によりソケットに嵌合される。そして、ソケットが、回
転駆動手段によって回転させられると、ボルトまたはナ
ットの増締めが行なわれ、被締結部材が所定のトルクで
締結される。この場合、ナットまたはボルトを把持する
把持爪は、ホルダーの挾持によって開きが防止されてい
るので、従来構造のように締付け時の反力受けストッパ
として弾性部材を用いたものに比べ、締付トルクにバラ
ツキを生じない。

また、把持爪はスパナのようにナットまたはボルトを
把持するため、増締め中にナットまたはボルトが把持爪
に食い付いてしまうおそれがあるが、増締め終了後は、
ホルダーが後退してから把持爪が後退するようになるの
で、把持爪が開き防止が解除されナットまたはボルトと
の食い付きが防止される。すなわち、把持爪の側面傾斜
部は第１の付勢手段によってホルダーの傾斜部に当接さ
れるようになっているので、ナットまたはボルトと把持
爪が食い付いた場合は、ホルダーが後退することによ
り、第１の付勢手段が押し縮められ、ホルダーの後退動
作は把持爪よりも先行する。ホルダーの後退動作が先行
すると、ホルダーと把持爪の当接部分が傾斜となってい
るので、ホルダーの後退にしたがって把持爪の開度が大
となり、上述したようにナットまたはボルトと把持爪と
の食い付きが防止される。

さらに、把持爪のナットまたはボルトを把持する部分
の幅は、ナットまたはボルトの二面幅よりも著しく大き
くすることは不可能であるので、把持爪をナットまたは
ボルトの二面幅に入れることが難かしくなる。しかし、
ホルダーを第２の付勢手段によってナットまたはボルト
側に付勢させることにより、当初ナットまたはボルトの
二面幅の向きと把持爪の把持部分との向きが一致しなく
とも、たとえばボルトの回転によるナットへの連れ回り
トルクにより、ナットが回転するので、ナットの二面幅
の挾持爪の把持部分との向きが一致したときに、ホルダ
ーが第２の付勢手段によりナット側に移動し、ナットは
把持爪によって確実に把持される。

［実 施 例］ 以下に、本発明に係る自動締付装置が望ましい実施例
を、図面を参照して説明する。

第１図ないし第５図は、本発明の一実施例を示してい
る。第１図において、図中21は自動車フレーム本体を示
しており、22はフレーム本体21から下方に突出している
一対のブラケットを示している。23は一対のブラケット
22間に配置されたリヤサスペンションアームのボスを示
している。本実施例においては、ブラケット22とボス23
とが被締結部材とされている。ブラケット22およびボス
23には、ボルト24が挿通されるボルト挿通孔22a、23aと
が形成されている。ブラケット22およびボス23の各ボル
ト挿通孔22a、23aに挿通されたボルト24の端部には、座
金付きのナット25が螺合されている。ナット25は、所定
トルク以下で締付けられており、ブラケット22とボス23
とは、ボルト24とナット25によって仮止めされた状態と
なっている。

ナット25が位置する自動車フレーム本体21近傍のスペ
ースＡは各ブラケット22間の幅よりも小となっている。
ボルト24の頭部24aが位置する自動車フレーム本体21近
傍のスペースＢは、ボルト24、ナット25の軸心Ｃ方向に
大となっている。

第１図において、自動車フレーム本体21の図の下方に
はボルト24、ナット25を自動的に増締めする自動締付装
置31が位置している。自動締付装置31は、大別すると、
ボルト24を締付ける締付け機構部32と、ナット25が回転
するのを防止する回り止め機構部33と、締付け機構部32
と回り止め機構部33の両者をフレーム本体21に対して進
退可能にする移動機構部34とから構成されている。

回り止め機構部33は、把持爪35、ホルダー36、第１の
付勢手段37、支持部38、第２の付勢手段39とから構成さ
れている。把持爪35は、第２図および第４図に示すよう
に、左右対称に形成された爪であり、各爪の一端（下
端）がピン39によって支持具40に揺動自在に支持されて
いる。把持爪35の各爪は互に当接可能となっており、各
爪が当接した状態で把持爪35は略Ｙ字状に形成される。
つまり把持爪35の上部には上方に開口する開口部が形成
されこの開口部の鉛直方向に延びる各内壁部35aがナッ
ト25の二面幅を把持する把持部分となる。この各内壁部
35aの間隔は、ナット25の二面幅よりも若干大となって
いる。把持爪35の頂部近傍は、上方にいくにしたがって
外方に傾斜する傾斜部35bとなっている。これは、ナッ
ト25を案内するためのガイド部として作用する。把持爪
35の各爪の外側の側面には、後述するホルダー36の傾斜
部36bと当接可能な側面傾斜部35cが形成されている。側
面傾斜部35cは、下方にいくにしたがって内方に傾斜す
るように形成されており、この側面傾斜部35cは上述の
内壁部35a近傍に位置している。

把持爪35の外側には、ホルダー36が位置している。ホ
ルダー36には、把持爪35がナット25を把持したときに把
持爪35が開くのを防止する挾持部36aがそれぞれ形成さ
れている。各把持部36aは、把持爪35に沿って上方に延
び、その先端はナット25の中心とほぼ一致している。各
挾持部36aの先端の内側には、把持爪35の側面傾斜部35c
と当接可能な傾斜部36bが形成されている。

把持爪35が揺動自在に支持される支持具40は、ホルダ
ー36の各挾持部36aの間に位置する凹部36cに配設されて
いる。ホルダー36には、凹部36cと下端面36dとを貫通す
る孔36eが穿設されている。孔36eには、ロッド41が挿通
されており、ロッド41の上端が把持爪35を支持する支持
具40に連結されている。ロッド41の下端近傍には、座42
が取付けられており、座42とホルダー36の下端面36dと
の間には、ロッド41に挿通された第１の付勢手段として
のスプリング37が介装されている。これにより、把持爪
35は、ホルダー36に対して摺動可能に保持され、かつス
プリング37によって下方に付勢されている。

支持具40の下端面40aが、ホルダー36の凹36cの下端面
に当接している状態では、把持爪35の各爪は互に当接し
ており、ナット25の二面幅がほぼガタなく挾持爪35の内
壁面部35aに把持されるようになっている。

ホルダー36は、支持部38に摺動可能に保持されてい
る。支持部38は、結合板46、ロッド47、支持台48、ガイ
ド49、座50から構成されている。ロッド47の先端には結
合板46が取付けられており、この結合板46とホルダー36
とがボルト51によって連結されている。ロッド46は支持
台48に取付けられたガイド49に挿通されている。座50は
ロッド47の下端に設けられており、ロッド47がガイド49
から抜け出せるのを防止している。結合板46と支持台48
との間にはロッド47に挿通され、ホルダー36をナット25
側に付勢する第２の付勢手段としてのスプリング39が介
装されている。支持台48は、後述する移動機構部34の移
動架台53に固定されている。

回り止め機構部33と対向する位置には、ボルト24を回
転させて締付ける締付け機構部32が位置している。締付
け機構部32には、ソケット61、回転駆動手段62、移動部
63とから構成されている。ソケット61は、ボルト24の頭
部24aと嵌合可能な六角孔61aを有している。ソケット61
の六角孔61aの中心と前記把持爪35の二面幅を把持する
部分の中心とは同一軸線上に位置している。ソケット61
は、回転駆動手段としての締付工具62と連結されてい
る。ソケット61および締付工具62は、移動部63の支持ア
タッチメント69に取付けられている。移動部63は、ソケ
ット61をボルト24およびナット25の軸心ｃに沿って移動
させる移動手段64を有している。移動手段64は、エアシ
リンダ65、リニアベアリング66、案内レール67、支持台
68から構成されている。エアシリンダ65の本体は、支持
台68に固定され、ロッド65aが支持アタッチメント69に
取付けられた連通部材70と連結されている。リニアベア
リング66は、支持アタッチメント69の下面に取付けられ
ている。案内レール67は支持台68に固定されており、リ
ニアベアリング66が案内レール67に摺動自在に装着され
ている。これにより、エアシリンダ65の作動により、リ
ニアベアリング66が案内レール67上を摺動し、ソケット
61がボルト24およびナット25の軸心Ｃに沿って移動可能
になっている。支持台68は移動構成部34の移動架台53に
固定されている。

移動機構部34は、移動架台53と、図示されない駆動手
段とからなっている。駆動手段は、たとえば上述のエア
シリンダ、リニアベアリング、案内レール等の組合せか
らなっており、任意の位置に移動架台53を移動させるも
のである。すなわち、移動機構部34は、第１図に示すよ
うに、矢印Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能となっている。こ
れにより、締付け機構部32と回り止め機構部33とが、少
なくともボルト24およびナット25の軸心ｃに対して直角
方向（矢印Ｚ方向）に移動可能となっている。第１図
は、移動機構部34が上昇した状態を示しており、この状
態で、ボルト24およびナット25の軸心ｃと把持爪35の把
持部分の中心およびソケット61の中心とが一致されてい
る。

つぎに、上述の自動締付装置における作用について説
明する。

自動締付装置31の移動機構部34は、増締め作業が終了
すると下降し、次の自動車フレーム本体21が所定の位置
に搬送されてくるまで、その位置で待機する。自動車フ
レーム本体21が所定の位置に位置決めされると、移動機
構部34の移動架台53が上方（矢印Ｚ方向）に移動して、
第１図に示すようにボルト24の軸心ｃとソケット61の軸
心とが一致し、回り止め機構部33の把持爪35がナット25
の二面幅に挿入される。ここで、ナット25の二面幅方向
が鉛直方向に向いていない場合は、把持爪35の頂部近傍
の傾斜部35bがナット25の下面側に当接し、ナット25の
二面幅は把持爪35に挾持されないが、スプリング39が圧
縮された状態となるので、把持爪35はスプリング39によ
ってナット25側に付勢されたままとなる。

つづいて、締付工具62が回転し、ソケット61が回転を
始めると、エアシリンダ65によりソケット61と締付工具
62とが回り止め機構部33側へ移動し、ソケット61の六角
孔61aにボルト24の頭部24aが嵌合される。ボルト24がソ
ケット61の回転によって所定トルク近くに締回される
と、ボルト24の回転によるナット25への連れ回りトルク
のため、ナット25は第１図において、左方から見ると左
回りに回転する。ここで、当初、ナット25の二面幅が鉛
直方向に向いていない場合でも、連れ回りトルクによっ
てナット25が一時的に鉛直方向となるため、スプリング
52によって付勢されていた把持爪35が、ナット25の二面
幅に挿入される。その後、ボルト24の回転によるナット
25への連れ回りトルクにより、把持爪35には左回りのト
ルクが作用するが、この状態では把持爪35の側面傾斜部
35cとホルダー35の傾斜部36bとが当接しているので、把
持爪35がそのトルクによって開かれるのが防止される。
したがって、ナット25の回転方向の逃げがなくなり、締
付けトルクは均一化される。

ボルト24およびナット25による被締結部材（ブラケッ
ト22としボス23）の締結が終了すると、締付工具62が回
転停止され、ソケット61と締付工具62とがエアシリンダ
65によって後退される。ソケット61と締付工具62が所定
の位置まで戻されると、移動機構部34の移動架台53が下
降し、ナット25を把持していた把持爪35がナット25から
外される。ここで、ナット25が把持爪35に連れ回りトル
クによって食い付いている状態となっている場合は、第
５図に示すように、移動架台35の下降時にはホルダー36
のみが下降に移動し、把持爪35はそのままの位置を保っ
ている。すなわち、把持爪35の動きはスプリング37が圧
縮される分だけホルダー36より遅れる。そして、把持爪
35の側面傾斜部35cが下方にいくにしたがって内方に傾
斜するように形成されているので、ホルダー36の下降に
伴なって把持爪35は左右方向に開くことが可能となる。
したがって、ナット25の把持爪35への食い付きが解除さ
れ、その後、把持爪35は、スプリング37によって再び元
の位置に戻される。

なお、本実施例では、把持爪35でナット25を把持し、
ソケット61でボルト24を回転させるようにしたが、逆に
把持爪35でボルト24の頭部24aを把持し、ソケット61で
ナット24を回転させることも可能であることは勿論であ
る。また、移動機構部34は、矢印Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動
可能となっているので、自転車フレーム本体21の各締付
け部の増締め作業を一台の装置で行なうことも可能とな
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の自動締付装置によると
きは、下記の効果が得られる。

（イ）仮止め状態で取付けられたナットまたはボルトの
二面幅を一対の挾持爪によりボルト、ナットの軸心と直
角方向から把持させるようにしたので、従来構造のよう
なボルト、ナットの軸心の動作機構が不要となり、ナッ
トの回り止めを行なう作業スペースが非常に狭い場合で
も、増締めの自動化か可能となる。したがって、増締め
のための作業者が不要となり、ボルト、ナットの増締め
工数を大幅に低減することができる。

（ロ）ナットまたはボルトを把持する把持爪は、増締め
時にはホルダーによって開くのが防止されるので、ナッ
トまたはボルトの回転方向の逃げがなくなり、締付けト
ルクを均一にすることができる。

（ハ）把持爪は、締付完了後、ホルダーの下降によって
開くようになるので、ナットまたはボルトの連れ回りト
ルクに起因するナットまたはボルトの把持爪への食い付
きを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る自動締付装置の正面
図、 第２図は第１図の装置における回り止め機構部の断面
図、 第３図は第２図の側面図、 第４図は第２図をIV−IV線方向からみた矢視図、 第５図は第４図におけるホルダーが下降した時の状態を
示す正面図、 第６図は特開昭61−76233号公報に開示されている自動
締付装置の断面図、 である。 22……ブラケット（被締結部材） 23……ボス（被締結部材） 24……ボルト 25……ナット 31……自動締付装置 32……締付け機構部 33……回り止め機構部 34……移動機構部 35……把持爪 36……ホルダー 37……第１の付勢手段 38……支持部 39……第２の付勢手段 53……移動架台 61……ソケット 62……回転駆動手段 63……移動部 ｃ……ボルトおよびナットの軸心

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端が揺動自在に支持され被締結部材を仮
   止めするナットまたはボルトの二面幅を把持可能な一対
   の把持爪と、該把持爪の外側に位置し把持爪を摺動可能
   に保持するとともにボルトまたはナットの増締め時に把
   持爪の側面傾斜部を挟持し把持爪が開くのを防止するホ
   ルダーと、前記把持爪の側面傾斜部をホルダーの傾斜部
   に当接させる第１の付勢手段と、前記ホルダーを摺動可
   能に保持する支持部と、前記ホルダーをナットまたはボ
   ルト側に付勢する第２の付勢手段とを有する回り止め機
   構部と、 前記ボルトまたはナットに嵌合可能なソケットと、該ソ
   ケットに連結され前記ボルトまたはナットを回転駆動さ
   せる回転駆動手段と、前記ソケットをボルトおよびナッ
   トの軸心に沿って移動させる移動部とを有する締付け機
   構部と、 前記回り止め機構部と締付け機構部とが固定され回り止
   め機構部と締付け機構部とをボルトおよびナットの軸心
   に対して直角方向に移動させる移動機構部と、から成る
   自動締付装置。