JP4309031B2 - ボルト・ナット供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボルト・ナットを、締め付けシャフトに装着されるソケットに対して自動供給するボルト・ナット供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば自動車の組み立てラインにおいて、車軸回りの部品をボルト・ナットで締結する工程では、台車上に締結位置に対応する複数の締め付けシャフト（ナットランナ）を配設し、車体をハンガコンベアによって台車上に搬送した後、車体と台車とを同期させた状態で移動させながらボルト・ナットの締結作業を行っている。
【０００３】
締め付けシャフトの先端には、予め設定されたサイズのボルト・ナットを保持するソケットが装着されており、締結作業の際には、各ソケットに対して、対応するサイズのボルト・ナットを予め供給しておく。
【０００４】
一般に、ソケットに対するボルト・ナットの供給は、作業者が手作業で行っている場合が多く、ボルト・ナットの供給忘れや、誤ったサイズのものを供給してしまう場合もあり、品質管理が煩雑であった。
【０００５】
そのため、最近では、ソケットに対しボルト・ナットを自動的に供給するボルト・ナット供給装置が種々提案されている。
【０００６】
例えば特許第２５１９３０３号公報には、回転軸に対して対称な一対のボルトセット部を備え、一方のボルトセット部でボルトを受取り、同時に他方のボルトセット部では既に受取ったボルトをソケットに受渡し、次いで、この両ボルトセット部を回転軸を中心に半回転させ、受渡し後の空のボルトセット部で新たなボルトを受取り、一方ボルトを受取った側のボルトセット部をソケットの直上に対峙させてボルトを供給する技術が開示されている。
【０００７】
この先行技術では、一対のボルトセット部を半回転させながらボルトの受取りと供給とを同時に行うことで、作業効率の向上を図っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した先行技術では、ボルトセット部に設けられているボルト受け部は、予め特定されている仕様にのみ対応するように設定されているため、複数の仕様のボルト（或いはナット）の供給が必要な場合には、その仕様の数だけ供給装置が必要となり、仕様変更、或いは仕様の増加に対して柔軟に対応することができない。
【０００９】
又、ボルトをソケットに受け渡す際に、ボルトセット部をソケットの直上に正確に対峙させなければならないので、ソケットを支持するパレットがスキッド台車に載置されている場合等、ソケットが不安定な状態で支持されている状態では、確実に受け渡すことができない不都合がある。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、ボルト・ナットの仕様変更、或いは仕様の増加に対して柔軟に対応することができるばかりでなく、ソケットの停止位置が不安定な場合であってもボルト・ナットを確実に受け渡すことのできるボルト・ナット供給装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による第１のボルト・ナット供給装置は、先端に設けたボルト・ナットクランプ部材を動作させてボルト又はナットを把持させるボルト・ナット保持用チャックと、上記ソケット保持部材を動作させて上記ボルト又はナットが受け渡されるソケットを把持させるソケット保持用チャックと、上記ソケット保持部材による上記ソケットの把持によって、上記ボルト・ナットクランプ部材に把持される上記ボルト又はナットと上記ソケット保持部材で把持される上記ソケットとの軸心を一致させるフローティング機構とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
このような構成では、ボルト・ナット保持用チャックに連動するボルト・ナットクランプ部材で把持したボルト又はナットをソケットに受け渡す際に、ソケット保持用チャックを動作させて、ソケット保持部材にてソケットを把持する。すると、フローティング機構が動作し、ソケット保持部材の軸心とソケットの軸心とが一致されて、ボルト・ナットの軸心とソケットの軸心とのずれが修正される。
【００１３】
第２のボルト・ナット供給装置は、第１のボルト・ナット供給装置において、上記ボルト・ナットクランプ部材と上記ソケット保持部材とが同軸線を中心として相対回転自在に配設されていることを特徴とする。
【００１４】
このような構成では、ボルト・ナットを把持するボルト・ナットクランプ部材とソケットを把持するソケット保持部材とを相対回転させることで、ボルト・ナットと、このボルト・ナットを装着するソケットの装着凹部との回転方向の位相が整合される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図１にボルト・ナット供給装置の全体構成図を示す。
【００１６】
本実施の形態で採用するボルト・ナット供給装置１は、図示しない搬送機に連設されて、ボルト・ナット取出し位置と、ボルト・ナット供給位置とを往復する。図４に示すように、ボルト・ナット取出し位置に設けられたパレット２には、ボルト３或いはナット４が頭部３ａ，４ａを下向きにした姿勢でセットされている。又、図５に示すように、ボルト・ナット供給位置に設けられたパレット５には、ナットランナ等の締め付けシャフトに（図示せず）に装着される複数のソケット６が、ボルト３或いはナット４の頭部３ａ，４ａを装着する装着凹部６ａを上方に指向させた状態で立設されている。
【００１７】
ボルト・ナット供給装置１は、搬送機に対して上部に設けられている上部フレーム１１が固設されており、この上部フレーム１１にフローティング機構１２を介して下部フレーム１３が連設されている。フローティング機構１２は上部フレーム１１に対し、下部フレーム１３の水平方向への移動を許容するもので、本実施の形態では、一対のＬＭ（リニアモーション）ガイドを水平方向へ直交に配設した構成となっている。
【００１８】
又、上部フレーム１１にフローティングロックシリンダ１４が固設され、このフローティングロックシリンダ１４から下部フレーム１３の方向へ延出するプランジャ１４ａの先端に大径のフローティングロックガイドボス１４ｂが固設されている。このフローティングロックガイドボス１４ｂは、下部フレーム１３に穿設されているロック孔１３ａに対して挿脱自在にされると共に、基部側にフローティングロックガイドボス１４ｂとプランジャ１４ａとを連設するテーパ面１４ｃが形成されている。
【００１９】
プランジャ１４ａを突出動作させると、フローティングロックガイドボス１４ｂが下部フレーム１３の下方へ突出し、下部フレーム１３はプランジャ１４ａとロック孔１３ａとの間に形成された間隙分だけ水平方向への移動が許容される。一方、プランジャ１４ａを後退させると、下部フレーム１３に穿設されているロック孔１３ａがテーパ面１４ｃに沿って次第に位置規制され、このロック孔１３ａにフローティングロックガイドボス１４ｂが係入されると、下部フレーム１３がロックされ、水平方向への移動が規制される。
【００２０】
この下部フレーム１３の下面にソケット回転用ロータリアクチュエータ１５が固設され、このソケット回転用ロータリアクチュエータ１５にソケット保持用チャックシリンダ１６が垂設されている。
【００２１】
ソケット回転用ロータリアクチュエータ１５はソケット保持用チャックシリンダ１６を角度θだけ往復回動させて、ボルト３或いはナット４の頭部３ａ，４ａと、ソケット６に形成した装着凹部６ａとの回転方向の位相を整合させるもので、少なくとも頭部３ａ，４ａとソケット６の装着凹部６ａとの最大ずれ角よりもやや大きな角度で回動するように設定されている。
【００２２】
例えば、ボルト３或いはナット４の頭部３ａ，４ａが正六角形であり、ソケット６の装着凹部６ａも正六角形である場合、最大ずれ角は６０°であるため、ソケット回転用ロータリアクチュエータ１５は、６０°よりもやや大きな角度θ（図に参照）で回動するように設定される。
【００２３】
又、ソケット保持用チャックシリンダ１６の下面に、コレットチャックを構成する３個のチャック部１６ａが円周上に等間隔に設けられており、この各チャック部１６ａにソケット保持部材１７の上端が固設されている。
【００２４】
更に、ソケット保持用チャックシリンダ１６の下面中央に上下方向フローティング回転ガイド１８が支持部材１８ａを介して垂設されている。この上下方向フローティング回転ガイド１８に支持ロッド１９が上下方向へ摺動自在に挿通されており、この支持ロッド１９の上端に形成されたフランジ１９ａが上下方向フローティング回転ガイド１８の上面に掛止されて、下方への移動が規制されている。
【００２５】
この支持ロッドの下端にボルト・ナットクランプ用チャックシリンダ２０が固設されている。更に、このボルト・ナットクランプ用チャックシリンダ２０の上面にブラケット２１が固設され、このブラケット２１のボルト・ナットクランプ用チャックシリンダ２０の径方向へ突出する一端が、下部フレーム１３から垂設されている回転規制ロッド２２に対し、摺動自在に支持されている。従って、ボルト・ナットクランプ用チャックシリンダ２０は下部フレーム１３に対し、上下方向への移動が許容され、回転方向への移動が規制された状態で連設されている。
【００２６】
又、ボルト・ナットクランプ用チャックシリンダ２０の下面に、コレットチャックを構成する３個のチャック部２０ａが円周上に等間隔に設けられており、この各チャック部２０ａにボルト・ナットクランプ部材２３が固設されている。
【００２７】
図４に示すように、この各ボルト・ナットクランプ部材２３の下部に、ボルトクランプ部２３ａとナットクランプ爪２３ｂとが形成されている。同図（ａ）に示すように、ボルトクランプ部２３ａは、ボルト３の軸部３ｂを把持し、又その下部に形成されているナットクランプ爪２３ｂの下端がフランジ部３ｃの背面に当接される。
【００２８】
一方、同図（ｂ）に示すように、ナットクランプ爪２３ｂはナット４のフランジ部４ｂを把持するもので、その内面はフランジ部４ｂを掛止し易いように上方へ拡開するテーパ状に形成されている。このナットクランプ爪２３ｂでナット４のフランジ部４ｂを把持すると、このフランジ部４ｂの背面がボルトクランプ部２３ａとの段部に掛止される。
【００２９】
又、図１に示すように、ボルト・ナットクランプ部材２３の下端外周に、ソケット保持部材１７の下端に形成された保持爪１７ａが対設されている。この保持爪１７ａは軸心方向へＬ字状に曲げ形成されており、図５に示すように、ボルト・ナット供給位置に設けられたパレット５に立設されているソケット６の先端部外周を把持する。
【００３０】
次に、上記構成による本実施の形態の作用について説明する。
先ず、図示しない搬送機を動作させてボルト・ナット供給装置１を、ボルト・ナット取出し位置へ移動させた後、このボルト・ナット供給装置１を下降させ、ボルト・ナットクランプ部材２３により、ボルト３或いはナット４を把持する。
【００３１】
ボルト３、及びナット４はボルト・ナット取出し位置に設けられているパレット２に頭部３ａ，４ａを下方にした姿勢でセットされており、ボルト・ナット供給装置１が、これらを把持すべく下降する際には、同軸線上に配設されているソケット保持用チャックシリンダ１６とナットクランプ用チャックシリンダ２０との双方に設けられている各３個のチャック部１６ａ，２０ａを拡開させ、この両チャック部１６ａ，２０ａに上端を固設するソケット保持部材１７とボルト・ナットクランプ部材２３とを拡開させておく。
【００３２】
そして、ボルト３を取出す場合は、図４（ａ）に示すように、軸部３ｂをボルト・ナットクランプ部材２３に設けたボルトクランプ部２３ａの内側面で把持し、一方、ナット４を取り出す場合は、同図（ｂ）に示すように、先端に形成されたナットクランプ爪２３ｂの内面で引っかけるように把持する。
【００３３】
ボルト・ナットクランプ部材２３はボルト・ナットクランプ用チャックシリンダ２０のコレットチャックを構成する３個のチャック部２０ａに各々固設されているため、サイズの異なるボルト３、或いはナット４を把持した場合であっても、常にボルト３或いはナット４の軸心をボルト・ナット供給装置１の軸心に一致させることができる。
【００３４】
尚、各チャックシリンダ１６，２０は、例えばエアシリンダであり、ボルト・ナットに対する把持圧は一定圧となるように予め設定されている。この場合、把持するボルト３の軸径、或いはナット４のフランジ径を予め記憶しておき、ボルト・ナットクランプ部材２３を、被把持部材であるボルト３或いはナット４のサイズに応じた把持位置で停止させるように設定しても良い。
【００３５】
そして、ボルト３或いはナット４を所定にクランプした後、ボルト・ナット供給装置１全体を上昇させ、ボルト・ナット供給位置へ搬送する。その後、ボルト・ナット供給装置１に把持されたボルト３、或いはナット４が、ボルト・ナット供給位置に配設されているパレット５に立設されているソケット６上に臨まされたとき、このボルト・ナット供給装置１を下降動作させ、ボルト３或いはナット４を、ソケット６の上端に近接させる。
【００３６】
図５にはボルト・ナット供給装置１によりボルト３をソケット６に供給する状態が示されている。ボルト・ナット供給装置１が下降すると、ボルト・ナットクランプ部材２３のボルトクランプ部２３ａに軸部３ｂを把持するボルト３の頭部３ａが、ソケット６の先端部に当接する。
【００３７】
このとき、頭部３ａとソケット６の先端に形成されている装着凹部６ａとの回転方向の位相、或いは軸心がずれている場合、この頭部３ａはソケット６の上端に掛止し、ボルト・ナット供給装置１の下降動作に伴い、頭部３ａに形成したフランジ部３ｃの背面が、ナットクランプ爪２３ｂの下端を上方へ相対的に押圧する。
【００３８】
すると、ボルト・ナットクランプ部材２３を固設するボルト・ナットクランプ用チャックシリンダ２０の上面に立設されている支持ロッド１９が、上下方向フローティング回転ガイド１８に支持されて、相対的に上昇すると共に、ボルト・ナットクランプ用チャックシリンダ２０の上面に固設されているブラケット２１が、回転規制ロッド２２に沿って上昇する。
【００３９】
一方、ソケット保持部材１７は、ソケット保持用チャックシリンダ１６の、コレットチャックを構成する３個のチャック部１６ａに連設されて拡開された状態にあり、このソケット保持部１７の下端に形成されている保持爪１７ａは、ボルト・ナット供給装置１のフローティング回転ガイド１８、及び支持ロッド１９による上下フローティング範囲内にティーチングされた位置への下降動作に伴いソケット６の外周に臨まされる。
【００４０】
そして、ソケット６の外周に保持爪１７ａが所定に臨まされると、ボルト・ナット供給装置１の下降動作が停止し、次いで、上部フレーム１１に固設されているフローティングシリンダ１４がプランジャ１４ａを下方へ突出動作させる。すると、このプランジャ１４ａの下端に形成されているフローティングロックガイドボス１４ｂが、下部フレーム１３に穿設されているロック孔１３ａから抜ける。
【００４１】
その結果、図１に示すように、フローティング機構１２のロックが解除され、下部フレーム１３は、このフローティング機構１２により、ロック孔１３ａとプランジャ１４ａとの間に形成された間隙分だけ、水平方向への移動が許容される。
【００４２】
その後、ソケット保持用チャックシリンダ１６が、コレットチャックを構成する３個のチャック部１６ａを閉じる方向へ動作させ、この各チャック部１６ａに固設されているソケット保持部１７の先端に形成されている保持爪１７ａがソケット６の外周を把持する。すると、下部フレーム１３に垂設されている部材が、フローティング機構１２に支持された状態で、水平へ方向へ移動し、ソケット６の軸心とボルト３の軸心とが一致される。
【００４３】
このとき、ソケット保持部１７は、ソケット保持用チャックシリンダ１６のコレットチャックを構成する３個のチャック部１６ａに各々固設されているため、異なる径のソケット６を把持した場合であっても、常にソケット６の軸心を、ボルト・ナットクランプ部材２３に把持されているボルト３（或いはナット４）の軸心に一致させることができる。
【００４４】
次いで、ソケット回転用ロータリアクチュエータ１５を駆動させて、ソケット保持用チャックシリンダ１６を、角度θ（図２参照）の範囲で往復回動させる。すると、このソケット保持用チャックシリンダ１６に連設するソケット保持部材１７が往復回転運動し、このソケット保持部材１７の保持爪１７ａに把持されているソケット６が同方向へ回動する。
【００４５】
このとき、ボルト・ナットクランプ用チャックシリンダ２０は、その上面に固設されているブラケット２１が回転規制ロッド２２を介して下部フレーム１３に支持されているため回転せず、停止された状態が維持されており、ソケット６の回転により、このソケット６に形成した装着凹部６ａと頭部３ａとの回転方向の位相合せが行われる。
【００４６】
そして、このソケット６に形成した装着凹部６ａと頭部３ａとの位相が一致すると、この頭部３ａが装着凹部６ａに嵌入され、ボルト・ナットクランプ用チャックシリンダ２０は、その上面に突設されている支持ロッド１９が上下方向フローティング回転ガイド１８に支持されながら下降される。
【００４７】
この上下方向フローティング回転ガイド１８にはフローティング検知センサ（図示せず）が設けられており、支持ロッド１９の下降動作の停止を検出したとき、ボルト３の装着が完了したと判断し、ソケット回転用ロータリアクチュエータ１５の往復回動を停止させる。
【００４８】
次いで、両チャックシリンダ１６，２０を拡径動作させ、この各チャック１６ａ，２０ａに固設するソケット保持部材１７と、ボルト・ナットクランプ部材２３とを、ソケット６及びボルト３から離間させ、搬送装置（図示せず）を動作させて、ボルト・ナット供給装置１を初期位置に復帰させて、供給サイクルを終了する。
【００４９】
又、ナット４をソケット６の装着凹部６ａに装着する場合は、図６に示すように、ボルト・ナット装着装置１のフローティング回転ガイド１８、及び支持ロッド１９による上下フローティング範囲内にティーチングされた位置への下降動作に伴い、ナットクランプ爪２３ｂに把持されているナット４の頭部４ａが、ソケット６の上端に掛止すると、ボルト・ナット供給装置１の下降動作に伴い、ナット４に形成したフランジ部４ｂの背面が、ナットクランプ爪２３ｂとボルトクランプ部２３ａとの間の段部を上方へ相対的に押圧する。
【００５０】
すると、上述と同様、ボルト・ナットクランプ部材２３を介してボルト・ナットクランプ用チャックシリンダ２０を相対的に上昇させ、又、ソケット保持部材１７の保持爪１７ａはソケット６の外周に臨まされる。
【００５１】
以後は、上述したボルト３をソケット６の装着凹部６ａに装着する場合と同様の手順で、ナット４をソケット６に装着する作業が行われ、装着が完了した後は、ボルト・ナット供給装置１を初期位置に復帰させる。
【００５２】
このように、本実施の形態によれば、ボルト３或いはナット４をソケット６に装着する際に、下部フレーム１３の水平方向への移動が許容されているので、ソケット保持部材１７でソケット６を把持すると、このソケット６を基準として、ソケット６の軸心とボルト３或いはナット４の軸心とが一致されるため、ソケット６を立設するパレット５がスキッド台車に載置されている等、停止位置が不安定な状態で支持されている場合であっても、容易に軸心を一致させることができる。
【００５３】
又、ソケット６を把持するソケット保持部材１７側の回転により、ソケット６とボルト３或いはナット４との回転方向の位相を一致させるようにしたので、回転機構の連設されていないソケット６に対しても、適用することができる。
【００５４】
更に、ボルト３或いはナット４を外周から把持するようにしたので、ボルト３或いはナット４の仕様が増加し、或いは仕様変更が生じた場合でも、ひとつのボルト・ナット供給装置１で柔軟に対応することができる。同様に、ソケット６も外周から把持するようにしたので、ひとつのボルト・ナット供給装置１でサイズの異なるソケット６に対し柔軟に対応することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、ボルト・ナットの仕様変更、或いは仕様の増加に対して柔軟に対応することができるばかりでなく、ソケットの停止位置が不安定な場合であってもボルト・ナットをソケットに対して確実に受け渡すことができる等、優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボルト・ナット供給装置の全体構成図
【図２】図１のII-II断面図
【図３】図１のIII-III断面図
【図４】ボルト・ナットの把持状態を示す要部拡大図
【図５】ボルトの装着状態を示す要部拡大図
【図６】ナットの装着状態を示す要部拡大図
【符号の説明】
１ ボルト・ナット供給装置
１６ａ チャック部（ソケット保持用チャック）
１７ ソケット保持部材
２０ａ チャック部（ボルト・ナット保持用チャック）
２３ ボルト・ナットクランプ部材

Claims (2)

1. 先端に設けたボルト・ナットクランプ部材を動作させてボルト又はナットを把持させるボルト・ナット保持用チャックと、
   ソケット保持部材を動作させて上記ボルト又はナットが受け渡されるソケットを把持させるソケット保持用チャックと、
   上記ソケット保持部材による上記ソケットの把持によって、上記ボルト・ナットクランプ部材に把持される上記ボルト又はナットと上記ソケット保持部材で把持される上記ソケットとの軸心を一致させるフローティング機構と
   を備えたことを特徴とするボルト・ナット供給装置。
2. 上記ボルト・ナットクランプ部材と上記ソケット保持部材とが同軸線を中心として相対回転自在に配設されていることを特徴とする請求項１記載のボルト・ナット供給装置。

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