JP4175235B2 - 締結装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車のシリンダーブロックにボルト等を締結するナットランナーを備えた締結装置に関する。

従来、自動車のシリンダーブロックには、上部カバーやチェーンケース等を多数のボルトを介して締結しているが、これらのボルトは、一般にナットランナーを用いて締結される。

このナットランナーには、ボルト頭に係合され回転駆動されるソケットが設けられていおり、該ソケットが下向きになるようにカウンタバランスを備えた昇降シリンダー等によって吊り下げられている。また、シリンダーブロックは、ソケットに係合しうるように上向きの姿勢で支持されたまま、ボルト締結される。なお、ナットランナーのソケットを回転駆動させる駆動源としては、電動モーターやエアモーター等の回転モーターが用いられている。

このようなナットランナーとしては、シリンダーブロックに用いられる大部分のボルトを同時に締結させる多軸ナットランナーなどが採用されている。この多軸ナットランナーには、複数のナットランナーから構成されると共に、これらの各ナットランナー同士のピッチを可変自在にしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２３９８５３公報

しかしながら、前記従来例では、各々のナットランナー間隔の可変量には制限があり、また、ボルトの締結方向も締結部位によって様々な角度に設定されているため、一つのナットランナーによって多種類のエンジンの締結作業を行うのは困難であった。

そこで、本発明は、締結方向が異なる多種類の被締結部材に締結具の締結作業を行うことができる締結装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明に係る締結装置は、エンジンのシリンダーブロックを保持した状態で所定角度まで回動させる回動手段と、該回動手段に保持されたシリンダーブロックに締結具を締結する締結手段と、前記シリンダーブロックのクランクシャフトを所定角度まで回動させるクランクシャフト回動手段とを備え、前記締結手段を、前記シリンダーブロック対して３軸方向に移動自在に構成し、前記回動手段は、前記シリンダーブロックを回動可能に保持する回動装置と、前記シリンダーブロックを回転駆動させる駆動装置とからなり、前記クランクシャフト回動手段と駆動装置とを所定間隔をおいて対向して配置すると共に、これらのクランクシャフト回動手段と駆動装置との間を、前記回動装置が移動可能に構成している。

本発明に係る締結装置によれば、シリンダーブロックを所定角度まで回動させることができるため、締結作業に適した回動角度にシリンダーブロックを回動させることができる。また、締結手段を、前記シリンダーブロックに対して３軸方向に移動自在にしたため、締結部位が変わった場合にも締結作業を行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１は、本発明の実施形態による締結装置１の全体を示す斜視図である。なお、以下においては、被締結部材としてエンジンのシリンダーブロック３を用いた形態について説明する。

本実施形態による締結装置１は、図１に示すように、大まかには、シリンダーブロック３を保持して回動させる回動手段５と、該回動手段５に保持されたシリンダーブロック３にボルトを締結させる締結手段であるナットランナー７と、前記シリンダーブロック３のクランクシャフト（図示せず）を回動させるクランクシャフト回動手段９と、前記ナットランナー７の先端に取り付けるソケット１１，１３を載置するソケット載置台１５とを備えている。

前記回動手段５は、フロアＦに敷設されたコンベア１７上を走行自在に構成された回動装置１９と、フロアＦ上に固定された駆動装置２１とを備えている。

図２は、本実施形態による回動装置１９を示す斜視図、図３は、本実施形態による回動装置１９と駆動装置２１とからなる回動手段５を拡大して示す正面図である。

前記回動装置１９は、図２及び図３に示すように、下部側の支持台２３と、該支持台２３上に取り付けられた回動装置本体２５と、該回動装置本体２５に支軸２７を介して回動自在に軸支された保持部材２９と、該保持部材２９に穿設された複数の係止孔３３に抜き差し自在に支持されたピン状部材３５とを備えている。

前記回動装置本体２５の長手方向には、前述のように、支軸２７とピン状部材３５とが貫通して配設されており、図３に示すように、支軸２７の右側の端部は回動装置本体２５から突出してアーム３７を貫通し、その先端に嵌合部材３９が固定されている。該嵌合部材３９の側面には、上下方向に間隔を隔てて２つの嵌合溝４１，４１が形成されている。また、前記アーム３７には支軸２７が貫通し、この状態でアーム３７は支軸２７に揺動自在に軸支され、該アーム３７の下端部には、ピン状部材３５が揺動自在に支持されている。従って、アーム３７の上端部に設けられたハンドル４３を把持して図３の矢印方向（左方向）に押し込むと、アーム３７は支点４５を中心に回動し、アーム３７の上部側が左方向に揺動すると共にアーム３７の下部側が右方向に揺動し、ピン状部材３５も右方向に移動するように構成されている。さらに、図３における支軸２７の左側の端部は保持部材２９に固定されており、嵌合部材３９が回動すると、支軸２７を介して保持部材２９も同時に回動し、更にこの保持部材２９に固定されているシリンダーブロック（二点鎖線で示す）３も同期して回動する。なお、前記保持部材２９の下端には、該保持部材２９を下方位置に保持させるバランスウェイト３１が取り付けられており、アーム３７の下端部には、図示しないが、該下端部を図３の左方向に付勢する付勢手段が配設されている。

また、前記駆動装置２１は、図１と図３に示すように、フロアＦ上に固定された基台４７と、該基台４７上に取り付けられ、回動装置１９側に進退自在でかつその周方向に回動自在に構成されたスライド軸４９と、該スライド軸４９の先端に取り付けられた係止部材５１と、スライド軸４９の上方に配設されて、回動装置１９側に進退自在に支持された当接部材５３と、前記スライド軸４９を回動させる回転駆動部５５とからなる。

前記スライド軸４９は、横方向に細長く延びる円柱状に形成されており、図３の左右方向に摺動すると共に回転駆動をする。そして、係止部材５１の先端には突片５７，５７が互いに間隔を隔てて配置されており、これらの突片５７，５７は、前記回動装置１９の嵌合部材３９の嵌合溝４１に嵌合するように形成されている。そして、当接部材５３はその先端が前記アーム３７の上端に突き当たり、アーム３７の下部側が右方向に回動するように構成されている。

図４は、ナットランナー７を拡大して示す斜視図である。このナットランナー７は、大きな回転トルクを必要とする大トルク用ナットランナー５９と、該大トルク用ナットランナー５９よりも小さな回転トルクで締結できる小トルク用ナットランナー６１とが一対に対向配置されたものであり、図１に示すように、締結装置１の左右前後方向の端部に４箇所、設置されている。また、これらの大トルク用ナットランナー５９と小トルク用ナットランナー６１は、走行レール８３上を一軸方向に相対移動可能に支持されている。

大トルク用ナットランナー５９は、大トルク用シリンダー６３と昇降シリンダー６５によってソケット１１がｚ方向（上下方向）に移動自在に構成されている。大トルク用ナットランナー５９は、断面Ｌ字状に形成された第１支持板６９に固定され、該第１支持板６９は昇降シリンダー６５のロッド先端に取り付けられている。この第１支持板６９は、レール部材７１を介して第２支持板７３にｚ方向に摺動自在に支持されている。また、この第２支持板７３には、前記昇降シリンダ６５が取り付けられており、この第２支持板７３はレール部材７１を介して第３支持板７５に対してｙ方向（左右方向）に摺動自在に支持され、該第３支持板７５は第４支持板７７に固定されている。さらに、この第４支持板７７は、レール部材７１を介して走行レール材８３にｘ方向にスライド自在に支持されている。

ここで、第４支持板７７の走行レール材８３のレール部材７１に対する支持構造を簡単に説明するが、第４支持板７７以外の第１支持板６９、第２支持板７３及び第３支持板７５等も同様の構造に構成されている。

第４支持板７７は、図４に示すように、左右方向（ｙ方向）に延設される上壁部７９と、該上壁部７９の端部から下方向（ｚ方向）に延設される縦壁部８１とから断面略Ｌ字状に屈曲形成されている。その一方、前後方向（ｘ方向）には、角筒状に形成された走行レール材８３が延設されており、該走行レール材８３の上面８５には、走行レール部８７と、該走行レール部８７に沿った歯合レール部８９とが敷設され、走行レール材８３の側面には、１本の走行レール部８７が敷設されている。また、前記上壁部７９の裏面には、これらの走行レール部８７と歯合レール部８９とに係合するレール９１が配設されている。そして、第４支持板７７の上壁部７９の裏面側にはギヤ（図示せず）が配設されており、該ギヤは歯合レール部８９の歯に歯合されているため、上壁部７９に配設された駆動モーター９３を作動させると、該駆動モーター９３に結合されたギヤが回動し、第４支持板７７を走行レール材８３に対してｘ方向に走行させることができる。

また、小トルク用ナットランナー６１は、小トルク用シリンダー９５と昇降シリンダー６７によってソケット１３が上下方向に移動自在に構成されている。小トルク用ナットランナー６１は、第５支持板９７に固定されており、該第５支持板９７はレール部材７１を介して前記第４支持板７７の縦壁部８１に固定されている。

前記大トルク用ナットランナー５９の先端に取り付けられているソケット１１は、小トルク用ナットランナー６１に取り付けられているソケット１３よりも大きく形成されている。そして、ナットランナー７の先端に取り付けられたソケット１１，１３を回転させる回転駆動装置（図示せず）によるトルクは、大トルク用ナットランナー５９の方が小トルク用ナットランナー６１よりも大きく設定されている。

また、図１に示すように、４本の支柱９９の上部には、それぞれソケット載置台１５が配設されている。これらのソケット載置台１５は、ナットランナー７の移動範囲内にあって、走行レール８３上に沿って複数のソケット１１，１３を配置するものであり、４本の支柱９９の内方側に向けて配設され、前後方向に沿って５つのソケット収納穴１０１が形成されている。該ソケット収納穴１０１には、前記大トルク用ナットランナー５９のソケット１１と小トルク用ナットランナー６１のソケット１３との双方を収納させることができる。なお、大トルク用ナットランナー５９のソケット１１のみを収容するようにしても良く、小トルク用ナットランナー６１のソケット１３のみを収容するようにしても良い。

図５は、クランクシャフト回動手段９を後方から見た正面図であり、二点鎖線で上下逆に配置したシリンダーブロック３を示している。

クランクシャフト回動手段９は、シリンダーブロック３のクランクシャフト端部１０３に係止される係止部１０５と、該係止部１０５を進退させる駆動部１１１とを備えている。

前記シリンダーブロック３の下部には、側方にクランクシャフト端部１０３が突出しており、該端部１０３は、径方向の上部に突起部１０７が形成されている。一方、クランクシャフト回動手段９の係止部１０５には、クランクシャフト端部１０３に係合するキー溝１０９が形成されている。よって、図５に示すように、クランクシャフト回動手段９の係止部１０５が前進してクランクシャフト端部１０３に係合することにより、前記突起部１０７が係止部１０５に対する回り止めとなる。よって、駆動部１１１を作動させて係止部１０５を回動させることにより、クランクシャフト（図６参照）１１３も同期して回動し所定の回動角度で駆動部１１１を保持することができる。

なお、クランクシャフト端部１０３にアダプター治具を係合させ、該アダプター治具をクランクシャフト回動手段９によって回動させるようにしても良い。

シリンダーブロック３には、図６に示すように、車載状態での下部側（図６の上部側）に駆動部１１１が回動自在に支持されている。駆動部１１１は、シリンダーブロック３の下部に回動自在に支持されており、図６の左側の端部１０３は、図示しない減速機に連結されている。この駆動部１１１は、レシプロエンジンでピストンの往復運動を回転運動に変える軸であり、図７に示すように、コネクティングロッド１１５とコネクティングロッドキャップ１１７とがクランクピン１１９に回動自在に取り付けられている。

即ち、図７に示すように、駆動部１１１を構成するクランクピン１１９には、該クランクピン１１９を、コネクティングロッド１１５とコネクティングロッドキャップとによって上下方向から挟み込んでいる。この場合は、シリンダーブロック３を上下を逆にした状態で、下方からコネクティングロッド１１５をクランクピン１１９に押し当て、上方からコネクティングロッドキャップ１１７をクランクピン１１９に押し当て、この状態で、コネクティングロッドキャップ１１７に形成した挿通孔１２３に締結具であるボルト１２１を挿入し、コネクティングロッド１１５のボルト穴１２５に螺合させている。

前記構成を有する締結装置１を用いてシリンダーブロック３にコネクティングロッドキャップ１１７をボルト締結する手順を簡単に説明する。

まず、図１と図２に示すように、回動装置１９の保持部材２９にシリンダーブロック３を固定する。この場合は、図示しない助力装置を用いてシリンダーブロック３を車載状態の上下位置を反転させ、この状態で図１，２の回転装置の保持部材２９にシリンダーブロック３を取り付ける。

次いで、回動装置１９をコンベア１７上を前方に向けてスライドさせて、駆動装置２１とクランクシャフト回動手段９との間の位置まで移動させる。そして、図３に示すように、回動手段５の駆動装置２１を作動させて係止部材５１と当接部材５３を前進させる。

係止部材５１の突片５７が嵌合部材３９の嵌合溝４１に嵌合され、当接部材５３の先端はアーム３７の上端に突き当てられてアーム３７が矢印方向に回動すると、ピン状部材３５が保持部材２９の係止孔３３から引き抜かれて保持部材２９が回動自在になる。

こののち、駆動装置２１を駆動させて係止部材５１を回動させると、支軸２７を介して保持部材２９とシリンダーブロック３を回動させ、所定の位置で係止部材５１を止めてピン状部材３５を係止孔３３に挿入する。同時に、図１に示すように、ナットランナー７を３軸方向に移動させて、シリンダーブロック３の締結部位近傍に配置する。

そして、図５に示すように、シリンダーブロック３のクランクシャフト端部１０３をクランクシャフト回動手段９によって回動させ、所定位置にて保持させる。こののち、図７に示すように、ボルト１２１を上方から締結させることによって、コネクティングロッドキャップ１１７をコネクティングロッド１１５にボルト締結させることができる。

以下、本発明の実施形態による作用効果を説明する。

締結手段であるナットランナー７を図１のｘ，ｙ，ｚ方向（３軸方向）に移動自在に構成すると共に、回動手段５によってシリンダーブロックを所定角度に回動自在に構成したため、シリンダーブロックの様々な締結部位にボルト締結を行うことができる。

回動手段５は、回動装置１９と駆動装置２１から構成し、ピン状部材３５を保持部材２９に抜き差しして保持部材２９の保持を行うため、簡単な構造でシリンダーブロック３の回動及び所定角度での保持を行うことができる。

ナットランナー７は、シリンダーブロック３に対して対称となる締結部位に対応して、締結装置１に４箇所配置しているため、シリンダーブロック３に対して均等な締結荷重が加わり、安定した締結作業を行うことができる。

締結手段としてナットランナー７とソケット１１，１３を用いているため、簡単かつ確実にボルト締結作業を行うことができる。

締結装置１には、ソケット載置台１５を配設したため、大きさや種類の異なるソケット１１，１３を適宜交換することができる。

ナットランナー７は、大トルク用ナットランナー５９と小トルク用ナットランナー６１とを一対に、かつ、走行レール８３上を移動可能な支持部材を一軸方向に相対移動可能に支持している。このため、大きな締結トルクを必要とする部位（例えば、シリンダヘッドの締結部）には大トルク用ナットランナー５９を用いてボルト締結を行い、小さな締結トルクですむ部位（例えば、カムの軸受部）には大トルク用ナットランナー５９を用いてボルト締結を行うように、締結部位に応じて、ナットランナー７を適宜使い分けることができる。

シリンダーブロック３を被締結部材とすることができるため、複雑で種々の締結部位を有するエンジンの組立てを効率的に行うことができる。

クランクシャフト回動手段９を配設しているため、クランクシャフト１１３を所定の角度まで回動して保持させることができる。これによって、クランクシャフト１１３の位相を下死点近傍に配置させてコネクティングロッドキャップ１１７のボルト締結を効率的に行うことができる。

クランクシャフト回動手段９は、係止部１０５と駆動装置から構成したため、係止部１０５を駆動部１１３の端部に係合させて駆動装置によって回転させれば、駆動部１１３を所定の回動角度に回動及び保持させることができる。

本発明の実施形態による締結装置の全体を示す斜視図である。 図１の回動装置を拡大して示す斜視図である。 本実施形態による回動装置と駆動装置とからなる回動手段を拡大して示す正面図である。 図１のナットランナーを拡大して示す斜視図である。 本実施形態によるクランクシャフト回動手段を拡大して示す正面図である。 シリンダーブロックを側方から見た概略図である。 シリンダーブロックのコネクティングロッドにコネクティングロッドキャップをボルト締結する状態を拡大して示す正面図である。

符号の説明

１…締結装置
３…シリンダーブロック
５…回動手段
７…ナットランナー（締結手段）
９…クランクシャフト回動手段
１１，１３…ソケット
１５…ソケット載置台
２５…回動装置本体
２９…保持部材
３３…係止孔
３５…ピン状部材
５９…大トルク用ナットランナー
６１…小トルク用ナットランナー
１０５…係止部
１１１…駆動部
１１３…クランクシャフト
１２１…ボルト（締結具）

Claims (6)

1. エンジンのシリンダーブロックを保持した状態で所定角度まで回動させる回動手段と、該回動手段に保持されたシリンダーブロックに締結具を締結する締結手段と、前記シリンダーブロックのクランクシャフトを所定角度まで回動させるクランクシャフト回動手段とを備え、前記締結手段を、前記シリンダーブロック対して３軸方向に移動自在に構成し、
   前記回動手段は、前記シリンダーブロックを回動可能に保持する回動装置と、前記シリンダーブロックを回転駆動させる駆動装置とからなり、
   前記クランクシャフト回動手段と駆動装置とを所定間隔をおいて対向して配置すると共に、これらのクランクシャフト回動手段と駆動装置との間を、前記回動装置が移動可能に構成したことを特徴とする締結装置。
2. 前記締結手段は、ボルト又はナットの締結を行うナットランナーを備えており、該ナットランナーは、大きな締結トルクを有する大トルク用ナットランナーと、該大トルク用ナットランナーよりも小さな締結トルクを有する小トルク用ナットランナーとからなり、かつ、これらのナットランナーは、走行レール上を移動可能な支持部材に、一軸方向に互いに相対移動可能に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の締結装置。
3. 前記回動手段のうちの回動装置は、回動装置本体と、該回動装置本体に回動自在に軸支され、複数の係止孔が穿設された保持部材と、前記係止孔に挿入して保持部材の回動位置を固定する、進退自在に構成されたピン状部材と、を備え、初期状態では、ピン状部材を係止孔に挿入して保持部材を固定し、締結具を締結する時には、駆動装置を作動させて保持部材を所定角度まで回動させるように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の締結装置。
4. 前記締結手段は、ボルト又はナットの締結を行う前記ナットランナーと、該ナットランナーの先端に取り付けられるソケットとを備え、
   さらに、前記ナットランナーの移動範囲内にあって、走行レールに沿って複数のソケットを配置するソケット載置台を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の締結装置。
5. 前記クランクシャフト回動手段は、シリンダーブロックのクランクシャフトの長手方向端部に係合する係止部と、該係止部を回動させる駆動部とを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の締結装置。
6. 前記締結手段は、前記クランクシャフトに対して対称となる締結部位に対応して、少なくとも４箇所配置されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の締結装置。

Images