JP4169857B2 - Nut runner - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、1種類のソケットで呼び寸法が同じ複数種類のボルトを締め付けるナットランナーに関する。
【0002】
【従来の技術】
複数の締付座標に在る複数のボルトをナットランナーで自動的に締め付ける自動締付装置として、▲1▼全数のボルトを単機のナットランナーで順に締め付けていくものと、▲2▼複数のボルトよりも少ない軸数のナットランナーで順にボルトを締め付けていくものと、▲3▼複数のボルトと同数のナットランナーを使用して各ボルトを同時に締め付けていくものがある。▲1▼▲2▼の場合、複数の各ボルトは単機のナットランナーのソケットに嵌着される呼び寸法が同一のボルト頭部を有するものが使用される。▲3▼の場合、各ボルトの頭部の呼び寸法は同一でなくてもよいが、通常は同一の呼び寸法の頭部を有するボルトを使用して同一種類のソケットを備えたナットランナーで同時に締め付けるようにしている。
【0003】
また、複数の締付座標に設置された複数のボルトの種類が複数在って、種類毎に最終締付トルク或いは最終締付角度が相違する場合は、各ボルトが設置されている締付座標毎に最終締付トルク或いは最終締付角度のデータをナットランナー駆動制御系にプログラミング等するようにしている。例えば、第1〜第4の締付座標の各ボルトがAボルトとBボルトの2種類あり、第1と第3の締付座標がAボルトで、第2と第4の締付座標がBボルトであり、この2種4本の各ボルトを単機のナットランナーでボルト種類毎に異なる締付トルクで順にトルク締めする場合は、次のように行われている。
【0004】
第1と第3の締付座標での締付トルクのデータDaと、第2と第4の締付座標での締付トルクのデータDbをナットランナー駆動制御系にプログラミングしておいて、まず、ナットランナーで第1締付座標のボルトをデータDaの締付トルクで締付ける。次に、ナットランナーで第2締付座標のボルトをデータDbの締付トルクで締め付け、次に、第3締付座標のボルトをデータDaの締付トルクで締付け、最後に第4締付座標のボルトをデータDbの締付トルクで締め付ける。このような複数の各締付座標にプログラミングされたデータに基づくボルト締め動作は、各締付座標でのボルトの種類が間違っていないことを前提として行われる信頼動作である。
【0005】
また、複数の締付座標の各ボルトが複数種類在って、複数のナットランナーで各ボルトを種類毎に異なる締付トルクで同時に締め付ける場合も、複数の各締付座標における最終締付トルクを各ナットランナーの駆動制御系にプログラミングしている。この場合も、各締付座標でのボルトの種類が間違っていないことを前提にして、各ナットランナーでボルトを同時に締め付ける信頼動作でもって行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような複数の締付座標に設置された複数種類のボルトをナットランナーの信頼動作でもって締め付ける場合、任意の締付座標におけるボルトの種類が予め決められている種類と相違していると、この締付座標のボルトが異なる種類のボルトに設定された締付トルク或いは締付角度で締め付けられる不具合が発生する。このような不具合発生は、ボルト種類による締付トルクや締付角度が大きく相違していればナットランナー駆動制御系で検知することもできるが、ボルトを締め付けた後の検知であるので、締め付け過ぎによるボルト破損等のトラブル発生が回避できない。
【0007】
本発明の目的は、複数のボルトの種類を締め付け前に確認することが容易にできる信頼性の高いナットランナーを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、先端に設けられたソケットを締付け対象のボルト頭部に嵌着してフランジ付きボルトを締め付けるナットランナーにおいて、ソケットにソケット軸方向に相対移動可能に嵌挿され、ソケットがボルト頭部に嵌着されてソケット天面とボルト頭部との間に隙間が介在した状態でボルト頭部のフランジに当接して、ボルト頭部の軸方向形状が異なる複数種類のボルトについてその種類ごとにソケットとの相対位置が変位するボルト形状検知手段と、このボルト形状検知手段のソケットに対する相対位置の変位からボルト頭部の軸方向形状に基づくボルトの種類をボルト締め直前に検出するボルト種類検出手段を具備したことを特徴とする。
【0009】
ここで、ボルト頭部の軸方向形状が異なる複数種類のボルトとは、ボルト頭部の厚み(軸方向高さ)が段階的に異なることで分けられるボルト、或いは、ボルト頭部の厚みが同じで頭部の頂面が平坦か頂面中央部に凹部(ボルト種類分け用溝、ボルト締付用溝など)が在るかどうかで分けられるボルト、また、前記の凹部の深さが段階的に異なることで分けられるボルト等である。このようなボルト頭部の形状寸法に応じてボルト形状検知手段のソケットに対する相対位置の変位を相違させ、この変位の相違をボルト種類検出手段で検出することで、ボルト締め動作の直前でボルトの種類が検出される。このようにボルト締め直前にボルト種類が検出されることにより、検出されたボルトの種類が適正であればナットランナー駆動制御系にボルト締め動作を開始させること、不適正であればボルト締め動作を中断させて対処すること等の確認動作が可能となる。
【0010】
請求項2の発明は、上記ボルト形状検知手段が、ソケットに嵌着されたボルト頭部の異なる軸方向形状ごとにソケットに対する相対位置が変位する形状検知軸を有することを特徴とする。このような形状検知軸は、ソケットに摺動可能に嵌挿されて、コイルバネ等のバネ材を介してボルト頭部の頂面に弾圧接触する。
【0011】
請求項3の発明は、上記ボルト種類検出手段が、ボルト形状検知手段のソケットに対する相対位置の変位を光学的に検出する光電センサーを有することを特徴とする。かかる光電センサーは、ソケットを脱着可能に支持するソケットホルダー等に固定されて、ソケットに対するボルト形状検知手段の相対位置の変位を段階的に電気信号で検出する。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を、図1乃至図4を参照して説明すると、同図は単機のナットランナー10のソケットホルダー12に脱着可能に取り付けられたソケット20で、特定の締付座標に設置された複数、例えば2種類のボルト1a、1bのいずれかを自動締付するものである。
【0013】
図1乃至図4に示される2種類のボルト1a、1bは左右半分ずつが図示されており、図面左半分のボルト1aはその頭部2aの頂面が平坦面であり、図面右半分の断面図で示されるボルト1bはその頭部2bの頂面中央部に所定の深さtの凹部3を有する。2種類のボルト1a、1bの頭部2a、2bは、共に共通のソケット20に嵌着される同一の呼び寸法、厚さの六角頭である。また、図1及び図2はボルト締め前の原位置状態が示され、図3及び図4はボルト締め直前の作動状態が示され、この作動状態の図3及び図4の左半分が1種類のボルト1aに対応させ、右半分が他の1種類のボルト1bに対応させてある。
【0014】
上下駆動するナットランナー10から下方に突出させた出力軸11の下端部に筒状のソケットホルダー12が下向きに連結される。ソケットホルダー12の下部内に筒状のソケット20の上部が軸方向に脱着可能に嵌着される。ソケットホルダー12の筒状下部側壁に複数の係合ボール13が埋設され、この下部側壁の外周にソケット脱着筒14が軸方向摺動可能に嵌挿される。ソケットホルダー12に対してソケット脱着筒14を上下動させて、係合ボール13とソケット20の係合の脱着を操作することで、ソケットホルダー12へのソケット20の脱着操作が行われる。
【0015】
ソケット20は筒状体で、下端部に2種類のボルト頭部2a、2bのいずれかが嵌着される六角穴21を有する。ソケット20とソケットホルダー12の部所に、2種類のボルト1a、1bの頭部2a、2bの軸方向の寸法形状の相違を検出するボルト形状検知手段30と、ボルト形状検出手段30のソケット20に対する相対位置の変位に基づいて2種類のボルト1a、1bの種類を検出するボルト種類検出手段40が設置される。
【0016】
ボルト形状検知手段30は、例えばソケットホルダー12の中心軸に沿ってソケットホルダー12内に軸方向(上下方向)に摺動可能に挿通された形状検知軸31と、形状検知軸31の先端側をソケットホルダー12の先端から突出させる方向に常時弾圧力を付勢するコイル状のバネ材32を有する。形状検知軸31はソケットホルダー12の下部の中心を貫通する長さであり、ソケットホルダー12にソケット20が嵌着されると、形状検知軸31がソケット20を摺動可能に貫通して、形状検知軸31の先端部が六角穴21の天面中央から突出する。
【0017】
形状検知軸31の上端部はソケットホルダー12の筒状上部内に達して、この上端部に直交方向に横軸33の中央部が固定され、横軸33の両端部がソケットホルダー12の上部側壁に形成したガイド穴34を貫通する。横軸33と出力軸11の先端の間にバネ材32が圧縮状態で配置されて、横軸33を介して形状検知軸31に弾圧力を常時付勢する。図1及び図2の原位置状態において、バネ材32が横軸33をガイド穴34の下端面に弾圧係止させた状態で、形状検知軸31が静止状態に保持される。このとき、形状検知軸31の下端部は、ソケット20の六角穴21の天面中央から六角穴21の深さの略半分程度の突出長で突出する。
【0018】
ボルト種類検出手段40は、ソケットホルダー12に嵌着されたソケット20に対する形状検知軸31の軸方向の相対位置の変位を検出するもので、例えば光電センサー41と検出ドッグ42を有する。検出ドッグ42はソケットホルダー12の上部外周に軸方向摺動可能に設置され、ガイド穴34から突出する横軸33の両端部に固定される。検出ドッグ42の外周面一部に横方向にスリット43が形成される。光電センサー41は、例えば一対の投光センサー41aと受光センサー41bで構成される透過型で、投光センサー41aと受光センサー41bの一対が検出ドッグ42のスリット43の両側方の定位置に双方の光軸を一致させて対向配置される。投光センサー41aと受光センサー41bは、ソケットホルダー12の上部側壁外周から延在する支持アーム44に固定され、この両者の取付位置は図3及び図4の作動状態で説明するように2種類のボルト1a、1bの種類を検出できるように設定される。
【0019】
図1及び図2に示す原位置状態において、ナットランナー10が所定の締付座標に在るボルト1a又は1bを締め付けるように作動を開始して、ソケット20の六角穴21に2種類のボルト1a、1bの頭部2a、2bのいずれかが嵌着される。締付座標にあるボルトが一方の種類のボルト1aの場合、図3及び図4の左半分に示すようにソケット20の六角穴21にボルト頭部2aが嵌着され、この頭部2aの平坦な頂面で形状検知軸31がバネ材32のバネ力に抗して押し上げられて、形状検知軸31とこれと一体の横軸33と検出ドッグ42がソケット20とソケットホルダー12に対して相対上昇移動する。また、締付座標にあるボルトが別の種類のボルト1bの場合、図3及び図4の右半分に示すようにソケット20の六角穴21に頂面中央に凹部3を有するボルト頭部2bが嵌着され、この頭部2aの頂面より低い位置にある凹部3の底面で形状検知軸31がバネ材32のバネ力に抗して押し上げられて、形状検知軸31とこれと一体の横軸33と検出ドッグ42がソケット20とソケットホルダー12に対して相対上昇移動する。
【0020】
このようにソケット20との相対位置が変位する形状検知軸31の図4左半分と図4右半分の軸方向の変位は、凹部3の深さtだけ相違する。この変位差tは、形状検知軸31と一体に上下に変位する横軸33と検出ドッグ42の変位差となり、検出ドッグ42のスリット43の高さの差となる。ここで、例えば一方の種類のボルト1aによる形状検知軸31の変位では光電センサー41の光軸からスリット43が外れ、他方のボルト1bによる形状検知軸31の変位で光電センサー41の光軸の位置にスリット43が移動するように設定する。
【0021】
すると、ソケット20にボルト1aが嵌着されたときは、図4左半分に示すように光電センサー41の光軸から上方にスリット43が外れ、投光センサー41aの光が検出ドッグ42で遮光されて受光センサー41bに達しない。また、ソケット20に別の種類のボルト1bが嵌着されたときは、図4右半分に示すように光電センサー41の光軸にスリット43が一致して、投光センサー41aの光がスリット43を透過して受光センサー41bで受光される。この受光センサー41bの受光の有無でソケット20に嵌着されたボルト頭部の種類が検出されて、締付座標で締め付けられるボルトの種類が検出される。
【0022】
以上のボルト種類検出は、ナットランナー10が任意或いは特定の締付座標でボルト締め動作を開始する直前に行われ、検出されたボルト種類のデータが例えばナットランナー駆動制御系に出力されて、次の確認動作に利用される。
【0023】
ナットランナー10が締付座標のボルトを締め付ける前に、光電センサー41で検出されたボルト種類と予め設定された締付座標に設置されるボルト種類が一致するか否かが判定され、一致すると確認されると、そのボルト種類に対応した締付トルク或いは締付角度でナットランナー10がソケット20に嵌着されたボルトを締め付ける。また、光電センサー41で検出されたボルト種類と予め設定された締付座標に設置されるボルト種類が一致しないと判定されると、この不一致が確認されてナットランナー10によるボルト締め動作を中断させる制御系が作動し、締付座標のボルトの種類が間違っている情報表示等が行われる。このようなボルト種類の確認動作は、複数の締付座標で行われて各締付座標での複数種類のボルト締め動作を常に正確なものにし、締め過ぎによるボルト破損等のトラブル発生を低減させる。
【0024】
上記実施形態で適用されるボルト形状は限定されるものではなく、例えば図5乃至図7に示すボルトにも本発明の対応が可能である。
【0025】
図5に示される2種類のボルト1c、1dは呼び寸法が同じボルト頭部2c、2dの厚さを所定の値tで相違させたものである。このボルト頭部2c、2dの頂面は平坦であり、厚さの差tで上記実施形態と同様にしてボルト頭部形状、ボルト種類が検出される。
【0026】
図6に示される2種類のボルト1e、1fは呼び寸法と厚さが同じボルト頭部2e、2fの帳面中央部に深さが所定の値tで相違させた凹部3e、3fを形成したものである。このボルト頭部2e、2fの深さ3e、3fの差tで上記実施形態と同様にしてボルト頭部形状、ボルト種類が検出される。
【0027】
図7の2種類のボルト1g、1hは呼び寸法と厚さが同じボルト頭部2g、2hの一方の頂面は平坦で、他方の頂面は中央部に厚さtの凸部4を有する。この凸部4の厚さtが両ボルト頭部2g、2hの実質上の厚さの差となって、上記実施形態と同様にしてボルト頭部形状、ボルト種類が検出される。
【0028】
また、上記実施形態は2種類のボルトに対応させたものであるが、本発明は2種類以上のボルトにも対応可能である。例えば、図5のボルト1cと図6のボルト1eと図7のボルト1gで、呼び寸法が同じボルト頭部の頂面中央部のボルト軸方向厚さ(高さ)を3段階に相違させた3種類のボルトであっても、本発明は容易に適用される。
【0029】
また、本発明におけるボルト形状検知手段は、形状検知軸のような軸状部材が構造簡単で既存のナットランナーに適用が容易であることから望ましいが、他のスイッチ類であってもよい。また、ボルト種類検出手段も光電センサー類が既存のナットランナーに適用が容易であることから望ましいが、他のスイッチ類であってもよい。
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、ナットランナーのソケットに締付座標のボルト頭部を嵌着してボルト締めする直前に、ソケットに装着したボルト形状検知手段を介してボルトの種類が検出されるので、締付座標のボルトの種類が適正か否かの判断をしてボルト締めを開始するか否かの確認動作が可能となり、複数の締付座標に複数種類のボルトを常に適正な締付トルク或いは締付角度で締め付けることのできる信頼性の高いナットランナーが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すナットランナーの原位置状態での縦断面図
【図2】図1の要部の拡大図
【図3】図1のナットランナーの作動状態での縦断面図で、左半分と右半分の作動状態が相違する
【図4】図4の要部の拡大図
【図5】2種類のボルトの部分断面を含む部分正面図
【図6】2種類のボルトの部分断面を含む部分正面図
【図7】2種類のボルトの部分断面を含む部分正面図
【符号の説明】
1a〜1h ボルト
2a〜2h ボルト頭部
10 ナットランナー
11 出力軸
12 ソケットホルダー
20 ソケット
30 ボルト形状検知手段
31 形状検知軸
40 ボルト種類検出手段
41 光電センサー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a nut runner that tightens a plurality of types of bolts having the same nominal size with a single type of socket.
[0002]
[Prior art]
As an automatic tightening device that automatically tightens a plurality of bolts at a plurality of tightening coordinates with a nut runner, (1) all bolts are tightened in turn with a single nut runner, and (2) a plurality of bolts There are the one that tightens bolts in turn with a smaller number of nut runners, and the one that tightens each bolt simultaneously using the same number of nut runners as (3) multiple bolts. In the case of (1) and (2), a plurality of bolts having bolt heads of the same nominal size that are fitted into the sockets of a single nut runner are used. In the case of (3), the nominal dimensions of the heads of the bolts may not be the same, but usually using nut runners with the same type of socket using bolts having the same nominal dimensions of the head. I try to tighten it.
[0003]
Also, if there are multiple types of multiple bolts installed at multiple tightening coordinates and the final tightening torque or final tightening angle differs for each type, the tightening coordinates at which each bolt is installed Every time, the data of the final tightening torque or the final tightening angle is programmed in the nut runner drive control system. For example, there are two types of bolts of the first to fourth tightening coordinates, A bolt and B bolt, the first and third tightening coordinates are A bolt, and the second and fourth tightening coordinates are B. In the case where the bolts of the two types are tightened in turn with different tightening torques for each bolt type using a single nut runner, the following procedure is performed.
[0004]
The nut runner drive control system is programmed with the tightening torque data Da at the first and third tightening coordinates and the tightening torque data Db at the second and fourth tightening coordinates. Using a nut runner, tighten the bolt with the first tightening coordinate with the tightening torque of data Da. Next, the bolt of the second tightening coordinate is tightened with the tightening torque of the data Db with the nut runner, then the bolt of the third tightening coordinate is tightened with the tightening torque of the data Da, and finally the fourth tightening coordinate. Tighten the bolt with the tightening torque of data Db. Such a bolting operation based on data programmed in each of the plurality of tightening coordinates is a reliable operation performed on the assumption that the type of bolt at each tightening coordinate is not wrong.
[0005]
Also, when there are multiple types of bolts with multiple tightening coordinates and each bolt is tightened simultaneously with different tightening torques for each type with multiple nut runners, the final tightening torque at each of the multiple tightening coordinates is It is programmed in the drive control system of each nut runner. Also in this case, the operation is performed with a reliable operation of simultaneously tightening the bolts with the respective nut runners on the assumption that the type of the bolt at each tightening coordinate is not wrong.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When tightening multiple types of bolts installed at multiple tightening coordinates as described above with the reliable operation of the nut runner, the type of bolt at any tightening coordinate is different from the predetermined type Therefore, there is a problem that the bolts of the tightening coordinates are tightened at a tightening torque or a tightening angle set to different types of bolts. Such a failure can be detected by the nut runner drive control system if the tightening torque or tightening angle differs greatly depending on the bolt type, but it is detected after the bolt is tightened. Troubles such as bolt breakage due to unavoidable cannot be avoided.
[0007]
An object of the present invention is to provide a highly reliable nut runner that can easily confirm the types of a plurality of bolts before tightening.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a nut runner in which a socket provided at a tip is fitted to a bolt head to be tightened and a flanged bolt is fastened. The nut runner is fitted into the socket so as to be relatively movable in the socket axial direction. The bolt heads are in contact with the flange of the bolt head with a gap interposed between the socket top surface and the bolt head, and the bolt heads have different types of axial shapes. Bolt shape detecting means whose relative position is displaced with respect to the socket for each type, and a bolt for detecting the type of bolt based on the axial shape of the bolt head from the displacement of the relative position of the bolt shape detecting means with respect to the socket immediately before bolting It is characterized by comprising type detection means.
[0009]
Here, the plurality of types of bolts having different axial shapes of the bolt heads are bolts that are divided by the stepwise difference in thickness (axial height) of the bolt heads, or the bolt heads have the same thickness. The bolts can be divided according to whether the top surface of the head is flat or there is a recess (bolt type groove, bolt fastening groove, etc.) in the center of the top surface, and the depth of the recess is stepwise Bolts etc. that can be divided by different. The displacement of the relative position of the bolt shape detection means with respect to the socket is made different according to the shape of the bolt head, and the difference in displacement is detected by the bolt type detection means. The type is detected. Thus, by detecting the bolt type immediately before the bolt tightening, if the detected bolt type is appropriate, the nut runner drive control system starts the bolt tightening operation. Confirmation operations such as interrupting and handling can be performed.
[0010]
The invention of
[0011]
The invention of
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 to FIG. 4, which is a
[0013]
The left and right halves of the two types of
[0014]
A
[0015]
The
[0016]
The bolt shape detection means 30 includes, for example, a
[0017]
The upper end portion of the
[0018]
The bolt type detection means 40 detects the displacement of the relative position in the axial direction of the
[0019]
In the in-situ state shown in FIGS. 1 and 2, the
[0020]
Thus, the axial displacement of the left half of FIG. 4 and the right half of FIG. 4 of the
[0021]
Then, when the
[0022]
The above bolt type detection is performed immediately before the
[0023]
Before the
[0024]
The bolt shape applied in the above embodiment is not limited. For example, the present invention can be applied to the bolts shown in FIGS.
[0025]
The two types of
[0026]
The two types of
[0027]
The two types of
[0028]
Moreover, although the said embodiment respond | corresponds to two types of bolts, this invention can respond also to two or more types of bolts. For example, in the bolt 1c in FIG. 5, the
[0029]
The bolt shape detecting means in the present invention is desirable because a shaft-like member such as a shape detecting shaft is simple in structure and can be easily applied to an existing nut runner, but may be other switches. The bolt type detecting means is also desirable because the photoelectric sensor can be easily applied to an existing nut runner, but other switches may be used.
[0030]
【The invention's effect】
According to the present invention, the bolt type is detected via the bolt shape detecting means mounted on the socket immediately before the bolt head of the tightening coordinates is fitted to the socket of the nut runner and the bolt is tightened. It is possible to confirm whether or not to start bolt tightening by determining whether or not the type of bolt with the attached coordinates is appropriate, and always apply multiple types of bolts to multiple tightening coordinates at the appropriate tightening torque or tightening. A highly reliable nutrunner that can be tightened at an angle can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an nut runner in an in-situ state showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1. FIG. 3 is a longitudinal section of the nut runner of FIG. Fig. 4 is an enlarged view of the main part of Fig. 4. Fig. 5 is a partial front view including partial cross sections of two types of bolts. Fig. 6 Partial front view including partial cross sections of bolts [Fig. 7] Partial front view including partial cross sections of two types of bolts [Explanation of symbols]
1a to 1h
Claims (3)
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