JP3767266B2 - スタビライザ組付設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ボルトやナット等のねじ部材を締付けるためのねじ部材締付装置を用いたスタビライザ組付設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両のロール剛性を高めるために使用されているスタビライザは、車体側の部材（例えばクロスメンバ）とサスペンション構成部材（例えばロアアーム）との間に設けられている。例えば図８に示すように、スタビライザ１の端部１ａは、スタビライザリンクと称されるボルト２によって、ロアアーム３に連結される。
【０００３】
スタビライザ１の端部１ａは、ボルト２とロアアーム３がある程度動くことができるようにするために、ゴムブッシュ４，５を介してボルト２とナット６によって締付けられている，ボルト２のねじ部２ａにナット６が螺合され、ボルト２とナット６を締付けることにより、ゴムブッシュ４，５が圧縮される。ボルト２の軸部２ｂにはスリーブ７が設けられている。この明細書でいうボルト２の軸部２ｂは、スリーブ７を含む概念である。
【０００４】
スタビライザ１の端部１ａをロアアーム３に組付ける際に、作業員がインパクトレンチ８によってボルト２を回転させるようにしている。その締付け時にナット６が連れ回りしないようにするために、ソケット９によってナット６を保持している。そしてナット６のねじ込み量を一定に保つために、ナット６の端面６ａからボルト２の先端２ｄまでの距離Ｌが管理されていた。この管理寸法Ｌを守るために、従来は所定深さＬ１のソケット９が使用され、インパクトレンチ８によってボルト２を回転させたときに、ナット６の端面６ａからのボルト２の突出量が管理寸法Ｌに達した時点でソケット９がナット６から外れるようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように手作業によってボルト２の締付けを行なう場合、ソケット９をナット６に押付ける力に個人差がある。例えばソケット９の押付け力が弱いと、インパクトレンチ８によってボルト２をねじ込んでゆく過程で、管理寸法Ｌに達する以前にソケット９がナット６から外れてしまうことがあるなど、管理寸法Ｌにばらつきが生じる可能性があった。
【０００６】
そこでボルト２の締付作業を自動機械化することも考えられた。しかしながらスタビライザ１は長尺な鋼材を複雑な形状に曲げ成形したものであり、端部１ａの位置がある程度ばらくことが避けられないなどの理由から、自動締付機のソケットのセンターをボルト２とナット６のセンターに対して正確に位置決めすることが困難であった。
【０００７】
しかもボルト２の締付けに伴なってゴムブッシュ４，５が圧縮され、スタビライザ１の端部１ａの位置が多少なりとも変化する傾向があるため、締付け後のボルト２やナット６が自動締付機のソケットに対して傾いてしまうことがある。その場合、自動締付機のソケットにボルト２やナット６が噛み込んでしまい、ナットランナが円滑に回転できなくなったり、締付後にソケットをボルト２やナット６から外すことができなくなることがあった。
【０００８】
従ってこの発明の目的は、ボルトなどのねじ部材の位置がばらついていても問題なく締付けることができ、ソケットがねじ部材に噛み込むことも回避できるようなスタビライザ組付装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された本発明のスタビライザ組付設備においては、フローティング部材が昇降用アクチュエータによって降下する際に、ボルトの軸部が位置決め部材によって案内されつつ、位置決め部材がボルトの軸部に嵌合することにより、ボルトの位置に応じてフローティング部材が変位し、ボルトに対する回転側ソケットと固定側ソケットのセンター合わせがなされる。そののち各ソケットがボルトの頭部とナットに嵌合させられ、ナットランナの回転軸が回転することによってボルトとナットが締付けられる。ボルトの締付け後にフローティング部材が上昇すると、原位置復帰ガイド機構によって、フローティング部材が元の基準位置（中立位置）に戻る。
【００１３】
本発明のスタビライザ組付設備は、ナットランナと回転側ソケットとの間に自在継手が介在し、回り止め用の支持部材と固定側ソケットとの間にも自在継手が介在していて、各ソケットがナットランナと支持部材のセンターに対してある程度傾く（首を振る）ことができるため、ボルトの締付けに伴なってボルトやナットが傾いても、ソケットがボルトあるいはナットに噛み込んでしまうことが回避される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の一実施形態について、図１から図７に示すねじ部材締付装置１０を備えたスタビライザ組付設備１１を参照して説明する。
図１に示されたねじ部材締付装置１０は、上下方向に延びるフレーム１２等を有する基体１３を備えている。ねじ部材締付装置１０の側方にワーク保持部１４が配置されている。ワーク保持部１４は、車両のサスペンション機構を構成するスタビライザ１と、ロアアーム３と、車体の一部を構成するクロスメンバ１５などを所定位置に保持するようになっている。
【００１５】
ねじ部材締付装置１０は、フレーム１２の上部に設けた昇降用アクチュエータ２０と、このアクチュエータ２０の出力端であるロッド２１の下端に連結された昇降体２２と、昇降体２２に取付けられたフローティング機構２３と、フローティング機構２３によって支持された締付ユニット２４と、原位置復帰ガイド機構２５などを備えている。
【００１６】
昇降用アクチュエータ２０は、例えばエア圧によって駆動されるエアシリンダが採用される。このアクチュエータ２０は、駆動源としての圧縮エアが供給されるシリンダ本体２０ａと、シリンダ本体２０ａの下方に延出するロッド２１を有し、シリンダ本体２０ａに供給されたエア圧によってロッド２１が上下方向に移動するようになっている。しかもこのアクチュエータ２０は、ロッド２１が上下方向に移動する際に、設定値を越える抵抗力を受けるとその高さでロッド２１が停止するようにエア圧が制御される、いわゆるバランスシリンダである。
【００１７】
図２に示すように、フローティング機構２３は、昇降体２２に設けた旋回部材３０と、旋回部材３０の下側に設けた水平方向のリニアガイド（直動案内機構）３１と、このリニアガイド３１によって水平方向に変位自在に支持されたフローティング部材３２などを備えている。旋回部材３０はベアリング３３によって垂直軸Ｘ回りに、ある程度の角度範囲で回動できるように支持されている。
【００１８】
フローティング部材３２の下面側に位置決め部材４０が取付けられている。この位置決め部材４０に、下面側が逆Ｖ形に開口する凹部４１が形成されている。凹部４１の両側は上方に向うにつれて次第に幅が狭くなるような案内斜面４２を構成している。案内斜面４２の上部側は上下方向に延びる位置決め溝４３に連通している。位置決め溝４３の溝幅は、前記ボルト２のスリーブ７が丁度嵌合できるように、スリーブ７の外径よりも僅かに大きい寸法としている。位置決め溝４３の上端近傍に、スリーブ７が位置決め溝４３の上端まで完全に入り込んだか否かを判断するためのセンサ４４が設けられている。
【００１９】
フローティング部材３２の背面側にカムフォロア５０が設けられている。カムフォロア５０は、水平方向に延びる円柱状の第１の被案内部５１と、第１の被案内部５１の両側に設けたローラ等からなる第２の被案内部５２を備えている。このカムフォロア５０は、以下に説明するガイドユニット５３と共に原位置復帰ガイド機構２５を構成している。
【００２０】
図３に示すように、ガイドユニット５３は前後一対のガイド部材５５，５６を有している。これらガイド部材５５，５６の相互対向面に、上方に向って間隔が次第に狭くなる第１のガイド面５７が形成されている。第１のガイド面５７にカムフォロア５０の第２の被案内部５２が転接することができる。第１のガイド面５７の上部側の間隔Ｗ１は、被案内部５２の水平方向（図３中に矢印Ａ１で示す方向）の位置を規制できる寸法に設定され、カムフォロア５０が上昇端まで移動したときにカムフォロア５０を所定の基準位置（中立位置）まで案内できるようにしている。
【００２１】
これら一対のガイド部材５５，５６は、それぞれ上部に設けた支軸５８を中心に互いに開閉する方向に移動可能であり、引張りばね５９によって互いに閉じる方向に付勢されているとともに、ストッパ６０によって前記間隔Ｗ１を確保している。
【００２２】
図４に示すように一方のガイド部材５５は、左右一対のプレート５５ａ，５５ｂに分かれていて、これらプレート５５ａ，５５ｂの相互対向面に、上下方向に延びる一対の第２のガイド面６２が形成されている。第２のガイド面６２にはカムフォロア５０の第１の被案内部５１が接することができる。これら第２のガイド面６２は上方に向って互いの間隔が次第に狭くなっていて、その上部側の間隔Ｗ２は、被案内部５１の左右方向の位置を規制可能な寸法に設定され、カムフォロア５０が上昇端まで移動したとき（図４に２点鎖線で示す位置まで上昇したとき）に、カムフォロア５０を所定の基準位置に移動させることにより、フローティング部材３２が旋回中立位置に復帰できるようにしている。
【００２３】
図５に示すように、フローティング部材３２の図示右側に第１の取付ベース６５が設けられていて、この取付ベース６５に回転側ソケット機構６６が装備されている。フローティング部材３２の図示左側に第２の取付ベース６７が設けられていて、この取付ベース６７に固定側ソケット機構６８が装備されている。これらソケット機構６６，６８は締付ユニット２４を構成している。
【００２４】
回転側ソケット機構６６は、水平方向に延びるリニアガイド７０によって水平方向に移動自在に支持された可動ベース７１と、可動ベース７１を水平方向に移動させる第１のアクチュエータ７２と、ナットランナ７３と、ナットランナ７３の回転軸７４によって回転駆動される回転側ソケット７５などを備えている。
【００２５】
さらに詳しくは、図６に示すようにソケット７５は、ベース７１に設けられたソケットホルダ７６に対して回転自在なソケットベース７７に連結されている。ソケットベース７７とナットランナ７３の回転軸７４との間に、自在継手（ユニバーサルジョイント）８０が設けられている。この自在継手８０は、回転軸７４に対して軸線方向に移動自在でかつ相対回転しないように嵌合された第１部材８１と、ソケットベース７７と一体に回転する第２部材８２と、第１部材８１と第２部材８２との間に設けられかつ全方向に屈折可能な接続部材８３と、この接続部材８３が過剰に屈折することを規制するための外筒８４と、ソケットホルダ７６を矢印Ｅで示す方向に付勢する圧縮ばね８５などを備えている。
【００２６】
ソケット７５の先端部には、ボルト２の頭部２ｃに嵌合可能な形状の穴８６が形成されている。このソケット機構６６は、前記位置決め部材４０がボルト２に向って降下して位置決め溝４３の上端壁にスリーブ７が当接して停止した状態において、ソケット７５のセンターＰがボルト２の中心線と一致するようにしている。
【００２７】
ソケットホルダ７６とソケットベース７７とが互いに接触する箇所に、それぞれ円錐形状のテーパ面８７，８８が形成されている。これらテーパ面８７，８８は、第１のアクチュエータ７２によってソケット機構６６が矢印Ｅ方向に押されてソケット７５がボルト２の頭部２ｃに嵌合したときに、ソケットホルダ７６に対してソケットベース７７が相対的に少し後退することにより、テーパ面８７，８８間に１ｍｍ〜数ｍｍ程度の隙間が生じるようにしている。この隙間が生じることによって、自在継手８０が全方向に曲がることができるようになり、ソケット７５がある程度の角度分だけ首を振ることが可能となる。
【００２８】
図６に示すようにソケット７５がボルト２の頭部２ｃから離れた状態では、ばね８５の弾力によってテーパ面８７，８８が互いに密接するため、ソケットホルダ７６に対するソケットベース７７の中心合わせ（センタリング）が自動的になされることになる。
【００２９】
一方、図５と図７に示す固定側ソケット機構６８は、水平方向に延びるリニアガイド９０によって水平方向に移動自在に支持された可動ベース９１と、可動ベース９１を水平方向に移動させるための第２のアクチュエータ９２と、可動ベース９１の縦壁９３に形成された貫通孔９４に対して回転不能にかつ軸線方向に移動自在に挿入されたロッド状の支持部材９５と、回り止め用のソケット９６などを備えている。
【００３０】
さらに詳しくは、図７に示すように、ソケット９６は、ベース９１に設けられたソケットホルダ１００によって支持されるソケットベース１０１に連結されている。ソケットベース１０１と支持部材９５との間に自在継手１１０が設けられている。自在継手１１０は、支持部材９５に固定された第１部材１１１と、ソケットベース１０１に固定された第２部材１１２と、第１部材１１１と第２部材１１２との間に設けられかつ全方向に屈折可能な接続部材１１３と、接続部材１１３が過剰に屈折することを規制するための外筒１１４と、ソケットベース１０１を矢印Ｇで示す方向に付勢する圧縮ばね１１５などを備えている。
【００３１】
ソケット９６の先端部には、ナット６が嵌合可能な形状の穴１１６が形成されている。このソケット機構６８は、前記位置決め部材４０がボルト２に向って降下してその位置決め溝４３の上端壁にスリーブ７が当接して停止した状態において、ソケット９６のセンターがナット６の中心線と一致するようにしている。
【００３２】
ソケット９６の側面に窓部１２０が開口し、この窓部１２０の内部を臨むセンサ１２１が取付けられている。センサ１２１は近接スイッチ等を用いたもので、ソケット９６の穴１１６に対してボルト２の先端２ｄが所定深さまで進入したとき、つまりナット６の端面６ａからのボルト２の出しろが所定値に達したとき、ボルト２の先端２ｄを検出できるように構成されている。
【００３３】
ソケットホルダ１００とソケットベース１０１とが互いに接触する箇所に、それぞれ円錐形状のテーパ面１３０，１３１が形成されている。これらのテーパ面１３０，１３１は、第２のアクチュエータ９２によってソケット機構６８が矢印Ｇ方向に押されてソケット９６がナット６に嵌合したときに、ソケットホルダ１００に対してソケットベース１０１が相対的に少し後退することにより、テーパ面１３０，１３１間に１ｍｍ〜数ｍｍ程度の隙間Ｓが生じるようにしている。
【００３４】
この隙間Ｓが生じることにより、自在継手１１０が全方向に自由に曲がることができるようになるため、ソケット９６がある程度の角度分だけ傾くことが可能となる。なお、ソケット９６がナット６から離れると、ばね１１５の弾力によってテーパ面１３０，１３１が互いに密接するため、ソケットホルダ１００に対するソケットベース１０１の中心合わせ（センタリング）が自動的になされることになる。
【００３５】
次に、上記構成のねじ部材締付装置１０の作用について説明する。
図１および図５等に示すように、スタビライザ１とロアアーム３とクロスメンバ１５などがワーク保持部１４によって所定位置に保持された状態で、これらのワークがねじ部材締付装置１０の所定の作業ステージに停止する。
【００３６】
作業員がボルト２をロアアーム３の取付孔３ａ（図８に示す）とスタビライザ１の孔１ｂに通し、その際にゴムブッシュ４，５とスリーブ７などもボルト２に外挿し、さらにボルト２のねじ部２ａにナット６を僅かに螺合させておく。このナット６は、弛み止め機能を有するいわゆる「かしめナット」である。
【００３７】
昇降用アクチュエータ２０のロッド２１が延び側に移動することにより、昇降体２２が降下する。これに伴ない、フローティング部材３２が降下し、位置決め部材４０がボルト２の軸部２ｂに向って降下する。このとき、位置決め溝４３の真下にボルト２が位置していなくても、位置決め部材４０の案内斜面４２がボルト２のスリーブ７に接しつつ降下することにより、ボルト２の水平方向の位置ばらつきに応じて、フローティング部材３２が図１中の矢印Ａ方向に変位する。そして位置決め溝４３にスリーブ７が入り込む。フローティング部材３２がさらに降下することによって、位置決め溝４３の上端壁にスリーブ７が突き当たり、その状態がセンサ４４によって検出される。
【００３８】
こうして位置決め部材４０がスリーブ７に突き当たると、昇降用アクチュエータ２０のロッド２１がそれ以上伸び側に移動しないようにエア圧が制御されることにより、フローティング部材３２の降下が止まる。このためボルト２の高さにばらつきがあっても、そのばらつきを吸収するようにしてフローティング部材３２がボルト２の高さに応じた高さで停止することになり、矢印Ｂで示す上下方向の位置決めがなされる。さらに、スリーブ７が位置決め溝４３に嵌合することにより、垂直軸Ｘまわりのボルト２のねじれ角度に応じて、旋回部材３０が矢印Ｃ方向に回転することにより、ボルト２に対するフローティング部材３２の垂直軸Ｘ回りの位置決めがなされる。
【００３９】
こうして位置決めがなされると、図５に示すようにボルト２の頭部２ｃのセンターと回転側ソケット７５のセンターが合い、かつ、ナット６のセンターと固定側ソケット９６のセンターも合うようになる。そののち第１のアクチュエータ７２と第２のアクチュエータ９２が駆動され、回転側ソケット機構６６がボルト２の頭部２ｃに向って矢印Ｅ方向に前進するとともに、固定側ソケット機構６８がナット６に向って矢印Ｇ方向に前進する。
【００４０】
このため回転側ソケット７５の穴８６にボルト２の頭部２ｃが嵌合するとともに、ばね８５が第１のアクチュエータ７２のエア圧に負けて少し圧縮され、ばね８５の反発力とアクチュエータ７２のエア圧とがバランスする位置までソケット７５が移動することによって、テーパ面８７，８８間に１ｍｍ程度の隙間が生じる。
【００４１】
また、図７に示すように固定側ソケット９６がナット６に嵌合し、ばね１１５が第２のアクチュエータ９２のエア圧に負けて少し圧縮され、ばね１１５の反発力とアクチュエータ９２のエア圧とがバランスする位置までソケット９６が移動することにより、テーパ面１３０，１３１間に１ｍｍ程度の隙間Ｓが生じる。
【００４２】
こうしてナット６が固定側ソケット９６によって回り止めがなされた状態で、ナットランナ７３の回転軸７４が回転してボルト２を回転させることにより、ボルト２がナット６に向って螺進してゆく。そしてボルト２が所定量ねじ込まれたときに、センサ１２１によってボルト２の先端２ｄが検出され、ナットランナ７３の回転軸７４を停止させる信号が出力され、回転軸７４が止まる。そののち、第１のアクチュエータ７２と第２のアクチュエータ９２が初期位置に復帰することにより、回転側ソケット７５がボルト２の頭部２ｃから離れるとともに、固定側ソケット９６がナット６から離れる。
【００４３】
以上の動作によってボルト２とナット６が締付けられると、ゴムブッシュ４，５が圧縮されるため、ボルト２とナット６が締付前の状態から多少傾くことがある。しかしこの実施形態では、自在継手８０，１１０を介してソケット７５，９６が全方向に傾動自在な状態でボルト２の締付けが行なわれるから、ボルト２とナット６がソケット機構６６，６８のセンターに対して傾いても、ソケット７５にボルト２の頭部２ｃが噛み込んでしまったり、ソケット９６がナット６に噛み込んでしまうことが回避される。このため、ボルト２を回転させる途中でナットランナ７３が回転しにくくなることが回避されるとともに、ソケット７５，９６をボルト２とナット６から離脱させることができなくなってしまうことも回避される。
【００４４】
ソケット７５，９６がボルト２の頭部２ｃとナット６から離れたのち、昇降用アクチュエータ２０が上昇側に作動することにより、フローティング部材３２が初期位置（上昇端）まで移動する。この移動に伴ない、カムフォロア５０がガイドユニット５３の第１のガイド面５７と第２のガイド面６２とによって、基準位置（中立位置）まで案内されつつ、フローティング部材３２が上昇するため、フローティング部材３２が元の基準位置に正確に復帰することができる。
【００４５】
なおこの発明を実施するに当たって、ねじ部材の一例としてのボルトおよびナットや、フローティング機構、締付ユニット、原位置復帰ガイド機構の形態をはじめとして、自在継手、ナットランナ、ソケットなど、この発明を構成する各要素を、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施できることは言うまでもない。また前記実施形態では回転側ソケットによってボルトを回転させているが、回転側ソケットによってナットを回転させるようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、スタビライザの端部に設けるボルトのように位置がばらつきやすいねじ部材に対しても、そのばらつきをフローティング機構によって吸収できるとともに、ねじ部材の締付けに伴なうソケットとねじ部材との噛み込みを自在継手によって回避できるため、ねじ部材締付装置による作業の自動化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を示すねじ部材締付装置を備えたスタビライザ組付設備の側面図。
【図２】 図１に示されたねじ部材締付装置の一部を断面で示す拡大図。
【図３】 図１に示されたねじ部材締付装置の原位置復帰ガイド機構を示す側面図。
【図４】 図３中のＦ４−Ｆ４線に沿う断面図。
【図５】 図１に示されたねじ部材締付装置の一部の正面図。
【図６】 図５中のＦ６−Ｆ６線に沿う断面図。
【図７】 図５中のＦ７−Ｆ７線に沿う断面図。
【図８】 スタビライザの一部とボルト等を示す断面図。
【符号の説明】
１…スタビライザ
２…ボルト（ねじ部材）
６…ナット（ねじ部材）
１０…ねじ部材締付装置
２０…昇降用アクチュエータ
２３…フローティング機構
２４…締付ユニット
２５…原位置復帰ガイド機構
３２…フローティング部材
４０…位置決め部材
６６…回転側ソケット機構
６８…固定側ソケット機構
８０，１１０…自在継手
１２１…センサ

Claims (1)

1. スタビライザの端部に締付けられるボルトに対して鉛直方向と水平方向とに変位可能でかつ鉛直な垂直軸回りに旋回自在なフローティング部材を有するフローティング機構と、
   前記フローティング部材を昇降させる昇降用アクチュエータと、
   前記フローティング部材が上昇した状態において前記フローティング部材を基準位置まで変位させる原位置復帰ガイド機構と、
   前記フローティング部材が降下した状態において前記ボルトの軸部に嵌合することにより前記ボルトに対するフローティング部材の位置決めをなす位置決め部材と、
   前記フローティング部材に装備されて前記ボルトの頭部またはナットのいずれか一方に嵌合させられる回転側ソケットと、
   前記回転側ソケットを回転させるナットランナと、
   前記ナットランナの回転軸と前記回転側ソケットとの間に設けられた自在継手と、
   前記フローティング部材に装備されて前記ボルトの頭部またはナットのいずれか他方に嵌合させられる固定側ソケットと、
   前記固定側ソケットと回り止め用の支持部材との間に設けた自在継手と、
   を具備したことを特徴とするスタビライザ組付設備。

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