JP2582831B2 - 締付装置におけるねじ込み開始検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボルト又はナットからなる固定側の被締付
具に締付けるナット又はボルトからなる締付具を相対回
転不能に保持するホルダが設けられ、前記締付具が前記
被締付具に接当する締付開始状態に操作するように、前
記ホルダを移動操作するホルダ操作手段が設けられ、前
記ホルダは、前記締付具の前記被締付具へのねじ込みに
伴って前記被締付具側へ移動される状態で、且つ、回転
自在な状態で前記ホルダ操作手段に支持され、前記ホル
ダを回転駆動する回転駆動手段が設けられた締付装置に
おけるねじ込み開始検出装置に関する。

〔従来の技術〕

上記締付装置は、例えば自動車ボディーに下回り部材
を組付けるラインにおいて、セッティングされた自動車
ボディーと下回り部材とを締付固定するのに使用される
等、主として、各種の組立ラインにおいて使用されるこ
とになる。

つまり、下回り部材等の組付け対象物品が組付けられ
る自動車ボディー等の本体側には、固定側の被締付具と
してのボルト又はナットが予め付設され、組付け対象物
品には、ボルト挿通孔が予め形成されることになる。そ
して、本体と組付け対象物品とを組付けに適する状態に
セッティングしたのち、ホルダに保持させた締付具とし
てのナット又はボルトを被締付具にねじ込ませることに
なり、そのねじ込みの具体的な手順は次の通りである。

先ず、ホルダ操作手段によってホルダを移動操作し
て、締付具が被締付具に接当する締付開始状態にする。

次に、回転駆動手段によってホルダを回転操作して、
締付具を被締付具にねじ込ませることになる。

ところで、このような締付装置においては、ホルダの
回転駆動に伴って、締付具の被締付具へのねじ込みが適
正通り開始されたことを検出することが望まれる。つま
り、ホルダによる締付具の保持姿勢が適正姿勢から外れ
ていたり、締付具や被締付具が不良品であると、締付具
を回動させても、ねじ込み開始が適正通り行われないこ
とがあり、それを検出したい要望がある。

かかる要望を満足させる手段として、ねじ込みが開始
されると、ホルダの駆動トルクが大になることを予想し
て、ホルダの駆動トルクの検出情報に基づいてねじ込み
開始を検出させることが考えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ホルダの駆動トルクは、ネジ込み開始に伴って増大す
る傾向にあるものの、適正なねじ込み開始時にはその増
大量は極めて微少なものである。そして、ねじ込みが適
正に開始されない状態においても、締付具を被締付具に
接触させながらホルダを回転させるのに、かなりの駆動
トルクを要することがある。

従って、ホルダの駆動トルクを検出して、その検出情
報に基づいてねじ込み開始を検出させようとすると、誤
検出を多発する虞れがあり、適確な検出を行えないもの
となる。

本発明は、上記実情に鑑み為されたものであって、そ
の目的は、ねじ込み開始を適確に検出できるようにする
点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による締付装置におけるねじ込み開始検出装置
の特徴構成は、前記締付開始状態に操作された前記ホル
ダの前記被締付具側への移動量を検出する移動検出手段
と、前記回転駆動手段によるホルダの回転数を検出する
回転数検出センサと、前記回転駆動手段の作動を制御す
るコントローラとが設けられ、前記コントローラが、前
記回転数検出センサによる前記ホルダの検出回転数が設
定回転数に達する前に前記移動検出手段による前記ホル
ダの検出移動量が設定量になるに伴って、前記被締付具
に対する締付具のねじ込みが適正に開始されたものと判
断するように構成した点にあり、さらに、前記回転駆動
手段による前記ホルダの回転駆動に要する駆動トルクを
検出するトルク検出センサが設けられ、前記コントロー
ラが、前記被締付具に対する締付具のねじ込みが適正に
開始された後において前記トルク検出センサによる検出
トルクが設定値になるに伴って、トラブルの発生である
と判断するように構成した点にもあり、その作用・効果
は次の通りである。

〔作 用〕

すなわち、締付具が被締付具に接当した場合、締付具
を保持するホルダを回転駆動手段によって回転駆動した
際、移動検出手段がホルダの被締付具側への移動量を検
出し、且つ、回転数検出センサがホルダの回転数を検出
することになる。そして、回転駆動手段の作動を制御す
るコントローラが、回転数検出センサによるホルダの検
出回転数が設定回転数に達する前に移動検出手段による
ホルダの検出移動量が設定量になるに伴って、被締付具
に対する締付具のねじ込みが適正に開始されたものと判
断するものであるから、ねじ込みが適正に開始されるに
要するホルダの回転数と移動量とを予め設定しておくこ
とにより、被締付具に対する締付具の適正なねじ込み開
始を確実に検出することができる。

例えば、ホルダの回転数が設定回転数に達しているに
もかかわらず、ホルダの移動量が設定量に達していない
場合には、被締付具に対する締付具の相対姿勢が適正で
なくて締付具が空回りしていたり、締付具や被締付具が
不良品である等の原因が考えられ、そのような場合に
は、前記コントローラが、ねじ込み開始が適正であると
判断しないことになる。このようにして、予め設定され
たホルダの回転数と移動量との両面からねじ込み開始を
判断するものであるから、適正なねじ込み開始を確実に
検出することができる。

それに加えて、前記回転駆動手段によるホルダの回転
駆動に要する駆動トルクを検出するトルク検出センサを
設け、前記コントローラが、被締付具に対する締付具の
ねじ込みが適正に開始された後においてトルク検出セン
サによる検出トルクが設定値になるに伴って、トラブル
の発生であると判断するように構成する場合には、ねじ
込み適正開始後における異物の咬み込み等のトラブルを
も検出することができる。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように、締付具が被締付具に接当した
後、締付具を保持するホルダを回転駆動手段により回転
駆動して、ホルダの回転数と移動量との両面からねじ込
み開始を判断するものであるから、適正なねじ込み開始
を確実に検出することができる。

さらに、ホルダの駆動トルクを検出するトルク検出セ
ンサを設ける場合には、ねじ込み適正開始後における異
物の咬み込み等のトラブルをも検出することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に示すように、基台（１）の上部に、組付対象
物品（ａ）が載置され、その組付対象物品（ａ）の上部
には、その組付対象物品（ａ）が組付けられる本体
（Ａ）が載置されている。

第１図（イ），（ロ），（ハ）にも示すように、組付
対象物品（ａ）には、ボルト挿通孔（２）が形成され、
前記本体（Ａ）には、固定側の被締付具としてのボルト
（３）が止着されてある。尚、ボルト（３）の先端部に
は、先細り状のナット案内部（Ｓ）が形成されている。

次に、締付具としてのナット（４）を前記ボルト
（３）に締付ける締付装置について詳述する。

締付装置は、ナット（４）を相対回転不能に保持する
ホルダ（５）と、ナット（４）が前記ボルト（３）に接
当する締付開始状態に操作するように、ホルダ（５）を
移動操作するホルダ操作手段（Ｂ）と、ホルダ（５）を
回転駆動する回転駆動手段（Ｃ）とを備えている。

前記ホルダ（５）は、前記ボルト（３）に対する遠近
方向に沿って、前記基台（１）に付設の筒状部（６）に
スライド自在に支持されるナット保持部（5A）と、ボル
ト（３）に対する遠近方向にスライド自在に、且つ、接
近側に付勢された状態で、及び、回転自在な状態で前記
ホルダ操作手段（Ｂ）に支持されるホルダ基部（5B）と
からなる。そして、第５図にも示すように、ナット保持
部（5A）の下端部には、角軸状の嵌合部（Ua）が形成さ
れると共に、ホルダ基部（5B）の上端部には、前記嵌合
部（Ua）に相対回転不能に嵌合する筒状の嵌合部（Ub）
が形成されている。

尚、第１図（イ），（ロ），（ハ）においては、ホル
ダ（５）を一体物として例示してある。又、図中（4a）
は、座金である。

前記ホルダ操作手段（Ｂ）は、板状のホルダ支持枠
（７）を昇降用シリンダ（８）によって上昇移動させる
ことによって、前記締付開始状態に操作するものであ
り、詳しくは、ホルダ支持枠（７）に付設した一対のス
ライド棒（９）が、基台（１）に付設の筒状案内体（1
0）に昇降自在に挿入され、昇降用シリンダ（８）のシ
リンダチューブが、基台（１）に止着され、昇降用シリ
ンダ（８）のピストンロッドが、ホルダ支持枠（７）に
連結されている。

前記回転駆動手段（Ｃ）は、前記ホルダ支持枠（７）
に付設される回転用モータ（11）を主要部として構成さ
れるものであって、その電動回転用モータ（11）の出力
軸（11a）が、前記ホルダ基部（5B）の下端部に、一体
回転するように嵌合連結されている。

前記ホルダ基部（5B）について説明を加えると、第５
図に示すように、上方側の筒部（12）と、それにスライ
ド自在に挿入される軸状部（13）と、それらを伸長側に
付勢するスプリング（14）とが設けられており、もっ
て、ホルダ（５）全体の前記ボルト（３）に対する遠近
方向のスライドが、筒部（12）の軸状部（13）に対する
スライドにて許容され、そして、ナット（４）のボルト
（３）へのねじ込みに伴う、ホルダ（５）全体の前記ボ
ルト（３）に対する接近側への移動が、スプリング（1
4）によって筒部（12）を付勢することによって行わ
れ、さらには、軸状部（13）が前記出力軸（11a）に連
結されることによって、ホルダ（５）全体がホルダ操作
手段（Ｂ）に支持されることになる。

尚、前記筒部（12）に長孔（15）が形成されると共
に、その長孔（15）に係入するピン（16）が、軸状部
（13）に取付けられており、これにより、筒部（12）の
スライド範囲が一定範囲に規制されている。

又、前記ナット保持部（5A）の長手方向２箇所には、
スプリングによって伸長側に復帰付勢された屈折部
（Ｋ）が設けられており、その屈折部（Ｋ）の屈折作用
によって、ボルト（３）とナット（４）との芯ずれを吸
収するようになっている。

締付装置は以上の様に構成されるものであって、次
に、締付作業手順を説明する。

先ず、昇降用シリンダ（８）によってホルダ支持枠
（７）を上昇移動させて、ナット（４）がボルト（３）
に接当する締付開始状態に操作する。（第１図（イ），
（ロ）参照） 但し、ホルダ支持枠（７）の上昇移動に伴って、先ず
ホルダ基部（5B）が上昇移動してナット保持部（5A）に
嵌合し、そののちは、ホルダ基部（5B）とナット保持部
（5A）とが一体となって上昇移動することになる。ちな
みに、ホルダ基部（5B）を上昇移動させた際に、ナット
保持部（5A）の嵌合部（Ua）とホルダ基部（5B）の嵌合
部（Ub）とが、適正回転位相から外れていると、ホルダ
基部（5B）とナット保持部（5A）とは、接当状態で上昇
移動することになる。

次に、回転用モータ（11）によってホルダ（５）を
回転駆動させて、ナット（４）をボルト（３）に締付け
ることになる。（第１図（ハ）参照） 但し、上述の如く、ナット保持部（5A）の嵌合部（U
a）とホルダ基部（5B）の嵌合部（Ub）とが嵌合してい
ない場合には、回転用モータ（11）にてホルダ基部（5
B）が回転されるに伴って、先ず両嵌合部（Ua），（U
b）が嵌合し、次に、ナット保持部（5A）がホルダ基部
（5B）と一体回転することになる。

ちなみに、上記締付開始状態においては、ホルダ
（５）のホルダ基部（5B）が付勢力に抗して短縮された
状態となっており、その復帰付勢力が、ナット（Ｂ）の
締付けに伴うホルダ（５）のボルト側への移動操作や、
上述の如くホルダ基部（5B）の回転に伴って両嵌合部
（Ua），（Ub）を嵌合させる際の移動操作を行うことに
なる。次に、前記ナット（４）のボルト（３）に対する
ねじ込み開始を検出するねじ込み開始検出装置について
説明する。

このねじ込み開始検出装置は、前記締付開始状態に操
作されたホルダ（５）がボルト（３）側へ設定量（例え
ば１〜2mm）移動したことを検出する移動検出手段
（Ｄ）によって構成されている。

この移動検出手段（Ｄ）は、第３図及び第４図にも示
すように、前記ホルダ支持枠（７）に付設の筒状ガイド
（17）にスライド自在に挿入され、且つ、スプリング
（18）によって突出付勢されたセンサロッド（19）と、
そのセンサロッド（19）の先端部に付設のブラケット
（20）に支承された高周波発振式の近接センサ（21）
と、前記ナット保持部（5A）の下端部に付設した金属製
検出片（22）と、センサロッド（19）をスプリングの付
勢力に抗して押圧保持するロック手段としてのロックシ
リンダ（23）とからなる。

そして、前記締付開始状態にホルダ（５）が操作され
るに伴って、検出片（22）との接当により付勢力に抗し
て後退移動されたセンサロッド（19）を、ロックシリン
ダ（23）の作動により保持し、前記回転用モータ（11）
の回転駆動により、ホルダ（５）が設定量移動するに伴
う検出片（22）の移動を、近接センサ（21）により検出
させるようにしてある。

次に、締付装置の制御作動について説明を加える。

第６図に示すように、マイクロコンピュータ利用のコ
ントローラ（Ｈ）が設けられ、そのコントローラ（Ｈ）
に、前記近接センサ（21）の検出情報、前記回転用モー
タ（11）にてホルダ（５）を回転駆動する際の駆動トル
クを検出するトルク検出センサ（24）の検出情報、及
び、前記回転用モータ（11）の回転数を検出する回転数
検出センサ（25）の検出情報夫々が入力されている。そ
して、コントローラ（Ｈ）は、入力される検出情報、及
び、予め記憶された情報に基づいて、昇降用シリンダ
（８）の制御弁（8A）、回転用モータ（11）の駆動回路
（11A）、ロック用シリンダ（23）の制御弁（23A）、及
び、ブザー、ランプ等の警報装置（26）の夫々に、作動
指令を出力するように構成されている。

すなわち、第７図のフローチャートに示すように、先
ず、昇降用シリンダ（８）を短縮作動させ、ロック用シ
リンダ（23）をロック解除側に作動させる等の初期設定
の処理が実行される。

次に、起動指令が与えられると、締付開始状態にすべ
く、昇降用シリンダ（８）を伸長作動させるシリンダ伸
長作動処理が実行され、引続き、ロック用シリンダ（2
3）をロック状態に作動させるロック作動処理が実行さ
れ、その合野、回転用モータ（11）の回転が開始され
る。

モータ（11）の回転開始後においては、近接センサ
（21）の検出情報がチェックされ、近接センサ（21）が
OFFでない場合、つまり、ねじ込みが適正通り開始され
ていない場合には、回転開始後の回転用モータ（11）の
回転数が設定数に達しているか否かをチェックする。そ
して、モータ（11）の回転数が設定数に達している場合
には、ねじ込みを適正通り行えないものとして、回転用
モータ（11）を停止させると共に、警報装置（26）を作
動させる処理が実行される。

上述の近接センサ（21）のチェックでOFFが判別され
た場合、つまり、ねじ込みが適正通り開始された場合に
は、駆動トルクが設定値以上であるか、並びに、ねじ込
み開始後の回転用モータ（11）の回転数がねじ込み終了
近くの設定回転数に達しているかが繰返しチェックされ
る。

駆動トルクが設定値以上であることが判別されると、
異物の咬み込み等のトラブル発生であると判断して、上
述の如く、回転用モータ（11）を停止させると共に、警
報装置（26）を作動させる処理が実行される。

上述のチェックで、ねじ込み終了近くまで回転してい
ることが判別されると、ねじ込み終了に伴う駆動トルク
の増大をチェックする。そして、駆動トルクの増大が検
出されると、回転用モータ（11）を低速で設定数回転さ
せて、増し締めを行う処理が実行される。

〔別実施例〕

上述の実施例では、ホルダ（５）をナット保持部（5
A）とホルダ基部（5B）とに分割構成する場合を例示し
たが、ホルダ（５）を一体構成して実施してもよい。ち
なみに、ホルダ（５）をナット保持部（5A）とホルダ基
部（5B）とに分割構成する場合には、１つのホルダ基部
（5B）を複数個のナット保持部（5A）のホルダ基部とし
て兼用させることができる。この場合、多関節アームや
Ｘ−Ｙテーブル等により、ホンダ基部（5B）、回転駆動
手段（Ｃ）、ホルダ操作手段（Ｂ）の夫々を、複数個の
ナット保持部（5A）に対応する箇所に移動操作させるこ
とは勿論である。

又、上述の実施例では、被締付具としてボルト（３）
を、そして、締付具としてナット（４）を例示したが、
被締付具としてナットを用い、そして、締付具としてボ
ルトを用いてもよいことは勿論である。

移動検出手段（Ｄ）の具体構成は各種変更できる。例
えば、ホルダ（５）にマークを付設し、マークの位置を
検出する光学的なセンサを設け、そして、締付開始状態
におけるマークが被締付具側へ設定量移動したことを、
センサの検出情報より判別させるようにしたり、ホルダ
（５）に相対回転自在に外嵌着したブラケットと固定枠
との間にストロークセンサを介装し、そのストロークセ
ンサの検出情報に基づいて、ホルダ（５）が被締付具側
へ設定量移動したことを判別させるようにしてもよい。

さらに、ホルダ（５）の具体構成や、ホルダ（５）を
ホルダ操作手段（Ｂ）に支持する具体構成等、各部の具
体構成は、使用対象に合わせて各種変更できる。例え
ば、締付具（４）の被締付具（３）へのねじ込みに伴っ
て、ホルダ（５）を被締付具（３）側へ移動されるよう
に支持する構造としては、上記実施例の如く、スプリン
グ（14）の付勢力を利用する多、リリーフ弁を備えた流
体供給流路に接続された流体圧シリダを用いて、ホルダ
（５）を被締付具（３）側へ移動操作できるようにした
り、ホルダ（５）を回転駆動するに伴って、ホルダ
（５）を被締付具（３）側へ螺進移動させるように、ホ
ルダ（５）を上述実施例のホルダ支持枠（７）に螺着さ
せるようにしてもよい。尚、後者の場合には、ホルダ
（５）に、伸縮自在で且つ伸長付勢された伸縮部を備え
させることになる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるもではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る締付装置におけるねじ込み開始検出
装置の実施例を示し、第１図（イ），（ロ），（ハ）は
ねじ込み開始検出装置の原理構成を示す概略図、第２図
は締付装置の正面図、第３図はセンサロッド装着部の切
欠き正面図、第４図は近接センサ取付部の側面図、第５
図はホルダ基部の切欠き正面図、第６図は制御構成を示
すブロック図、第７図は制御動を示すフローチャートで
ある。 （３）……被締付具、（４）……締付具、（５）……ホ
ルダ、（24）……トルク検出センサ、（25）……回転数
検出センサ、（Ｂ）……ホルダ操作手段、（Ｃ）……回
転駆動手段、（Ｄ）……移動検出手段、（Ｈ）……コン
トローラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 臼井 純一 大阪府大阪市西淀川区御幣島３丁目２番 11号 株式会社ダイフク内 (72)発明者 薮田 忠己 大阪府大阪市西淀川区御幣島３丁目２番 11号 株式会社ダイフク内 (56)参考文献 特開 昭61−164737（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボルト又はナットからなる固定側の被締付
   具（３）に締付けるナット又はボルトからなる締付具
   （４）を相対回転不能に保持するホルダ（５）が設けら
   れ、前記締付具（４）が前記被締付具（３）に接当する
   締付開始状態に操作するように、前記ホルダ（５）を移
   動操作するホルダ操作手段（Ｂ）が設けられ、前記ホル
   ダ（５）は、前記締付具（４）の前記被締付具（３）へ
   のねじ込みに伴って前記被締付具（３）側へ移動される
   状態で、且つ、回転自在な状態で前記ホルダ操作手段
   （Ｂ）に支持され、前記ホルダ（５）を回転駆動する回
   転駆動手段（Ｃ）が設けられた締付装置におけるねじ込
   み開始検出装置であって、前記締付開始状態に操作され
   た前記ホルダ（５）の前記被締付具（３）側への移動量
   を検出する移動検出手段（Ｄ）と、前記回転駆動手段
   （Ｃ）によるホルダ（５）の回転数を検出する回転数検
   出センサ（25）と、前記回転駆動手段（Ｃ）の作動を制
   御するコントローラ（Ｈ）とが設けられ、前記コントロ
   ーラ（Ｈ）が、前記回転数検出センサ（25）による前記
   ホルダ（５）の検出回転数が設定回転数に達する前に前
   記移動検出手段（Ｄ）による前記ホルダ（５）の検出移
   動量が設定量になるに伴って、前記被締付具（３）に対
   する締付具（４）のねじ込みが適正に開始されたものと
   判断するように構成してある締付装置におけるねじ込み
   開始検出装置。
2. 【請求項２】前記回転駆動手段（Ｃ）による前記ホルダ
   （５）の回転駆動に要する駆動トルクを検出するトルク
   検出センサ（24）が設けられ、前記コントローラ（Ｈ）
   が、前記被締付具（３）に対する締付具（４）のねじ込
   みが適正に開始された後において前記トルク検出センサ
   （24）による検出トルクが設定値になるに伴って、トラ
   ブルの発生であると判断するように構成してある請求項
   １記載の締付装置におけるねじ込み開始検出装置。