JP5064355B2 - ソケット着脱装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ソケットアッシーのソケットをソケットホルダに装着するためのソケット着脱装置に関する。
ソケット着脱装置は、ソケットアッシーの出力軸に取付けられたソケットホルダに、締め付け対象物(例えばナット)と嵌合するソケットを装着あるいは離脱するための装置である(例えば特許文献1参照)。
特開2000−246559号公報
このようなソケット着脱装置では、ソケットを着脱した後、ソケットが正常に装着しているか、あるいはソケットがソケットホルダから確実に分離されたかを確認することが好ましい。しかし、特許文献1のソケット着脱装置には、ソケットの装着を確認する手段は設けられていないため、ソケットが正常に装着されない状態でボルト締め付け作業が行われたり、ソケットが完全に離脱されない状態で新たなソケットの装着作業が行われたりする恐れがあった。
本発明の解決すべき課題は、ソケットの着脱が正常に行われたか否かを確認することができるソケット着脱装置を提供することにある。
前記課題を解決するために、本発明は、ソケットとソケットホルダとを着脱するためのソケット着脱装置であって、ソケットと嵌合し、ソケットと共に回転可能な装着確認部材と、装着確認部材の回転を妨げるトルク増大手段と、ソケットホルダの回転トルクを検出するトルク検出部と、トルク検出部により検出されたトルク値が基準値以上であるか否かを判別する判別部とを備える。
このように、ソケットと嵌合する装着確認部材と、ソケットホルダの回転トルクを検出するトルク検出部とを設ければ、ソケットがソケットホルダに正常に装着されているか、あるいはソケットとソケットホルダとが完全に分離しているかを確認することができる。すなわち、ソケットに装着確認部材を嵌合させた状態でソケットホルダを回転させたとき、ソケットがソケットホルダに装着されていればソケットホルダと共にソケット及び装着確認部材も回転するため、トルク検出部により検出されるトルク値は比較的大きくなる。従って、ソケットホルダを回転させたときのトルク値が基準値以上であれば、ソケットがソケットホルダに正常に装着されたと判別することができる。一方、ソケットがソケットホルダから離脱していれば、ソケットホルダは単体で回転するため、トルク検出部により検出される回転トルクは比較的小さくなる。従って、ソケットホルダを回転させたときのトルク値が基準値に満たなければ、ソケットがソケットホルダから離脱していると判別することができる。このとき、装着確認部材の回転を妨げるトルク増大手段を設ければ、ソケットホルダがソケット及び装着確認部材と共に回転する場合の回転トルクと、ソケットが装着されずにソケットホルダ単体で回転する場合の回転トルクとの差が大きくなり、ソケットの装着状態を判別しやすくなる。
例えば、装着確認部材と摺動する摺動部材を設け、装着確認部材と摺動部材との摺動により、装着確認部材の回転トルクを増大することができる。この場合、摺動部材を装着確認部材に押し付ける付勢手段を設ければ、付勢手段の付勢力を調整することにより、装着確認部材と摺動部材との摺動抵抗、すなわち装着確認部材の回転トルクを調整することができる。
以上のように、本発明のソケット着脱装置によれば、ソケットの着脱が正常に行われたか否かを確認することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に、ソケットアッシーの一構成例を示す。ソケットアッシー1は、本体部10と、本体部10に対して回転可能に取り付けられた出力軸11、ソケットホルダ20、ソケット30、及びロック部材40とを備える。尚、以下では、説明の便宜上、出力軸11の回転軸方向(すなわち図1における上下方向)を上下方向と言う。
本体部10は、図示しない昇降手段により昇降可能に設けられ、本体部10の昇降に伴って出力軸11、ソケットホルダ20、ソケット30、及びロック部材40が一体に昇降する。本体部10の内周には、ベアリング12を介して回転可能に設けられた円筒部13が設けられ、この円筒部13の断面矩形状の内周面と角柱状の出力軸11が隙間嵌めの状態で嵌合している。これにより、出力軸11は、円筒部13にトルク伝達可能に連結されると共に、円筒部13に対して摺動可能に設けられる。本体部10とソケットホルダ20との間には、第1スプリング51が上下方向に圧縮状態で配され、この第1スプリング51によりソケットホルダ20及び出力軸11が本体部10に対して下方に付勢される。
ソケットホルダ20は、出力軸11の下端に固定され、出力軸11と同一軸線上で下方に延びている。具体的には、ソケットホルダ20の上端に設けられた角穴20aと断面矩形の出力軸11とが角穴嵌合している。ソケットホルダ20は略円筒状に形成され、外周面には、小径外周面22と、小径外周面22の上方に設けられた大径外周面23、及びこれらの間に形成された肩面24が形成される。ソケットホルダ20の下端部には、ソケット30を外周から保持するソケット保持部21が設けられる。ソケット保持部21の下端部には、図2に拡大して示すように、外径へ向けて突出した係止部25が設けられる。本実施形態では、ソケットホルダ20の小径外周面22に設けられた環状溝22aに、環状の係止部材25aを装着することにより、係止部25が構成されている。
ソケット30は、締め付け対象物(例えばナット)と嵌合する嵌合面31aを有する本体部31と、本体部31から上方に延び、ソケットホルダ20のソケット保持部21の内周面と嵌合する支持部32とを有する。支持部32の外周面には環状溝32aが形成される。支持部32には、ソケットホルダ20及びロック部材40の下端部が当接する第1肩面32bと、ソケット着脱時にソケット30を上方から押さえて固定するための第2肩面32cとが形成される。
ロック部材40は、ソケットホルダ20とソケット30とをロックするためのものであり、略円筒状をなし、ソケットホルダ20の外周に配される。ロック部材40の上端には、外径へ向けて突出したフランジ部46が設けられる。ロック部材40の内周面には、図2に示すように、上端部に設けられた大径内周面41と、大径内周面41の下方に設けられた小径内周面42と、これらの間に形成された肩面43と、小径内周面42の下方に設けられ、小径内周面42よりも大径な逃げ部44とを有する。小径内周面42はソケットホルダ20の小径外周面22と嵌合している。小径内周面42と逃げ部44との径差δは、ソケット30の支持部32に形成された環状溝32aの溝深さδよりも僅かに大きく設定される(δ>δ)。逃げ部44の下方には小径内周面42と同径の支持部45が形成され、小径内周面42及び支持部45がソケットホルダ20と嵌合することにより、ロック部材40とソケットホルダ20との芯出し精度を高めている。
ソケットホルダ20のソケット保持部21には、水平方向に貫通した貫通穴21aが、円周方向等間隔の複数箇所に設けられる。各貫通穴21aの内部にはボール60が配される。図2に示す状態では、ソケットホルダ20の貫通穴21aに配されたボール60が、ソケット30の支持部32の外周面に設けられた環状溝32aに嵌合し、且つ、ロック部材40の小径内周面42でボール60が外周から保持されている。これにより、ソケットホルダ20とソケット30とがボール60を介して上下方向に係合可能な状態でロックされ、両者を一体に昇降させることができる。
ソケットホルダ20の肩面24とロック部材40の肩面43との間には第2スプリング52が上下方向に圧縮状態で配される。この第2スプリング52により、ロック部材40がソケットホルダ20に対して下方に付勢される。第2スプリング52とソケットホルダ20との間にはスプリング受け70が配される。スプリング受け70は、ソケットホルダ20に固定されておらず、ソケットホルダ20に対して上下方向に摺動可能に設けられる。スプリング受け70は、ソケットホルダ20の小径外周面22に嵌合した円筒部71と、円筒部71の上端部から外径へ向けて突出したフランジ部72とを一体に有する。図2に示す状態では、フランジ部72の下側端面に第2スプリング52が当接してスプリング受け70が上方に付勢されると共に、フランジ部72の上側端面がソケットホルダ20の肩面24と当接することによりスプリング受け70が係止されている。
ソケット30がソケットホルダ20にロックされた状態、すなわちソケットアッシー1の通常の使用状態では、図1及び図2に示すように、第1スプリング51により下向きに付勢されたソケットホルダ20の下端部が、ソケット30の支持部32の第1肩面32bと当接している。また、第2スプリング52により下向きに付勢されたロック部材40の下端部が、同様にソケット30の支持部32の第1肩面32bと当接している。このとき、第2スプリング52の上端に設けられたスプリング受け70のフランジ部72の上側端面は、ソケットホルダ20の肩面24に下方から当接している。
ソケットホルダ20及びソケット30の内周には、ソケット30に嵌合するナット等の大きさを確認するための検出手段が配されている。具体的には、ソケットホルダ20の内周に第1検出軸26が挿入されると共に、ソケット30の内周に第2検出軸33が挿入される。第1検出軸26はスプリング27により上向きに付勢され、第2検出軸33はスプリング34により上向きに付勢される。第2検出軸33の下端は、ソケット30の嵌合面31aの内周の空間に突出している。ソケット30がナットに嵌合すると、第2検出軸33の下端がナットに当接し、これにより第1検出軸26及び第2検出軸33が、ソケットホルダ20及びソケット30に対して相対的に上昇する。この上昇量を図示しない検知手段で検知することで、ナットの大きさを検出することができる。
以下、上記のソケットアッシー1のソケット30を着脱するソケット着脱装置100について、図3を用いて説明する。尚、図面の簡略化のため、以下の図では、ソケットホルダ20及びソケット30の内周の検出手段(第1検出軸26、第2検出軸33等)を省略する。
ソケット着脱装置100は、ソケット30を固定する固定部110と、ロック部材40を上方へ押し上げる一対の第1アーム120と、スプリング受け70を下方へ押し下げる一対の第2アーム130とを有する。また、ソケット着脱装置100は、図4に示すように、ソケットホルダ20の回転トルクを検出するためのトルク検出部150と、トルク検出部150の検出結果に基づいてソケット30とソケットホルダ20との装着状態を判別する判別部160と、判別部160による判別結果を表示する表示部170とを有する。尚、トルク検出部150は、ソケット着脱装置100に設けても良いし、ソケットアッシー1に組み込まれ、ナットの締め付けトルクを検出するトルクセンサ(図示省略)を利用しても良い。
固定部110は、ソケット30が挿入されるソケット受け部111と、ソケット受け部111に挿入されたソケット30を上方から押さえる固定アーム112とを有する。ソケット受け部111の内周には装着確認部材としてのボルト113及びナット116が設けられる。固定アーム112は、固定シリンダ115の伸縮によりピン114を介して回転可能に設けられる。図3に、ソケット30を固定した状態の固定アーム112を実線で示し、ソケット30の固定を解除した状態の固定アーム112を二点鎖線で示す。固定状態では、ソケット30がソケット受け部111の内周に配され、嵌合面31aがボルト113と嵌合し、第2肩面32cが固定アーム112の先端部で下方に押さえられている。
ボルト113は、固定台117を貫通して設けられ、その下端部にナット116がねじ結合している。ナット116と固定台117との軸方向間には、ボルト113の外周にスプリング118が圧縮状態で配される。スプリング118と固定台117及びナット116との間には、それぞれスプリングシート119a及び119bが装着される。スプリングシート119a及び119bはリング状に形成され、その外径端には、互いへ向けて軸方向に突出した凸部119a1及び119b1が形成される。ボルト113及びナット116が回転すると、下側のスプリングシート119bはナット116と摺動する摺動部材として機能する。
一対の第1アーム120は、ピン122を中心に一体に回転可能に設けられ、各第1アーム120の先端部には、内側に向けて突出した係止ピン121が設けられる。各第1アーム120の係止ピン121がロック部材40のフランジ部46に下方から当接することにより、ロック部材40を押し上げることができる。また、一対の第2アーム130は、ピン132を中心に一体に回転可能に設けられ、各第2アーム130の先端部には、内側へ向けて突出した係止ピン131が設けられる。各第2アーム130の係止ピン131がスプリング受け70のフランジ部72に上方から当接することにより、スプリング受け70を押し下げることができる。
第2アーム130の基端部(反先端側の端部)にはクランプシリンダ133が連結され、クランプシリンダ133の伸縮により第2アーム130がピン132を中心に回転する。クランプシリンダ133を上昇(伸長)させると、第2アーム130が先端部を下げる方向に回転し、これと同時に第2アーム130とリンク機構140を介して連結された第1アーム120が先端部を上げる方向に回転する。すなわち、クランプシリンダ133を上昇させると、第1アーム120及び第2アーム130の先端部同士が接近する方向に回転し、両アームでロック部材40のフランジ部46及びスプリング受け70を上下両側からクランプする構成となっている。尚、図3は、シリンダ133を最も退入させた状態、すなわち第1アーム120及び第2アーム130の先端部同士が最も離隔した状態(開いた状態)である。
次に、ソケット着脱装置100により、ソケット30をソケットホルダ20から取り外す工程を順に説明する。この工程は、ソケット30の固定(図3参照)、ソケットホルダ20とソケット30のロックの解除(図7参照)、ソケットホルダ20のソケット30からの離脱(図8及び図9参照)を経て行われる。
まず、図3に示すように、ソケットアッシー1の本体部10、出力軸11、ソケットホルダ20、及びソケット30を一体に降下させ、ソケット30をソケット受け部111の内周に挿入する。このとき、通常は、ソケット30の嵌合面31aとボルト113の頭部113aの外周面113a1との円周方向位置が合っていないため、ソケット30の下端面30aとボルト113の上端面113a2とが当接する(図5参照)。この状態でソケットホルダ20及びソケット30を回転し、ソケット30の嵌合面31aとボルト113の頭部113aの外周面113a1との円周方向位置が合うと、ソケット30が降下してボルト113の頭部113aと嵌合する(図6参照)。もし、ソケット30を回転させたときに、ソケット30とボルト113の端面同士の摩擦により両者が共に回転すると、ソケット30の嵌合面31aとボルト113の外周面113a1との円周方向位置がいつまでたっても合わず、両者を嵌合させることができない。本発明では、上記のように、トルク増大手段(本実施形態では、スプリング118及びスプリングシート119b)によりボルト113及びナット116に適度なトルクが負荷され、その回転が妨げられているため、ソケット30との摩擦によりボルト113が回転することはなく、ソケット30とボルト113とを確実に嵌合することができる。
ソケット30がボルト113と嵌合したら、シリンダ115を上昇(伸長)させ、固定アーム112を回転させることにより、固定アーム112の先端部でソケット30の第2肩面32cを下方へ押さえ、ソケット30をソケット着脱装置100に固定する。
次に、図7に示すように、クランプシリンダ133を上昇(伸長)させ、第1アーム120及び第2アーム130を回転させる。第1アーム120が回転することにより、第1アーム120の係止ピン121でロック部材40のフランジ部46が上方へ押し上げられる。これにより、ボール60の外周にロック部材40の逃げ部44が配され、ボール60が外径側へ移動可能な状態となり、ソケットホルダ20とソケット30とのロックが解除される。
ソケットホルダ20とソケット30とのロックが解除されたら、第1アーム120及び第2アーム130でロック部材40及びスプリング受け70をクリンプした状態のまま、ソケットホルダ20を上昇させる(図8参照)。これにより、ソケットホルダ20の貫通穴21aに保持されたボール60が、外周側(すなわちロック部材40の逃げ部44側)へ逃げながら上昇し、ソケット30の環状溝32aから外れる。その後、さらにソケットホルダ20を上昇させながら、クランプシリンダ133を下降(退入)させ、第1アーム120及び第2アーム130を回転させ、両アームによるロック部材40及びスプリング受け70のクリンプを解除する(図9参照)。このとき、第2スプリング52の弾性反力により、ロック部材40が押し下げられてソケットホルダ20の係止部25と係合すると共に、スプリング受け70が押し上げられて、ソケットホルダ20の肩面24と係合する。
その後、ソケットホルダ20を回転駆動し、このときのソケットホルダ20の回転トルクをトルク検出部150で検出することで、ソケット30とソケットホルダ20とが完全に分離されたか否かを確認する。すなわち、トルク検出部150による検出値が基準値に満たなければ、判別部160によりソケット30とソケットホルダ20とが分離していると判別され、その判別結果が表示部170に表示される。このとき、判別部160の判別基準となるトルクの基準値Tは、ソケットホルダ20のみを回転させたときのトルク値Tと、ソケットホルダ20とソケット30とを装着してボルト113を回転させたときのトルク値Tとの間の範囲に設定される(T<T<T)。本発明では、ボルト113にトルク負荷手段を設けることで、ボルト113のトルク値を増大させ、これにより上限トルク値Tを大きくすることができる。従って、基準値Tの設定可能範囲が広がると共に、トルク検出部150により検出されたトルク値と基準値Tとの差が大きくなり、判別部160による判別が容易になる。
また、本実施形態では、トルク負荷手段をスプリング118及びスプリングシート119bで構成しているため、ナット116の位置を移動させてスプリング118の圧縮状態を変えることで、ボルト113の回転トルクを容易に調整することができる。すなわち、ナット116を上方に移動させてスプリング118を圧縮すると、スプリングシート119bがナット116により強く押し付けられ、両者の摺動抵抗が増大し、ボルト113の回転トルクが増大する。逆に、ナット116を下方に移動させてスプリング118の圧縮を緩和すれば、スプリングシート119bとナット116との摺動抵抗が軽減され、ボルト113の回転トルクが低減される。ボルト113の回転トルクは、小さすぎるとソケット30との端面同士の摩擦力により連れ回りしてしまい、大きすぎるとソケットホルダ20に過剰なトルク負荷が加わるため、これらの不具合が生じない範囲内で適宜調整される。
次に、ソケット着脱装置100により、ソケット30をソケットホルダ20に装着する工程を順に説明する。この工程は、基本的に上記の取り外し工程と逆の手順を経ることにより行われる。
まず、図10に示すように、ソケット30をソケット受け111の内周に配し、ボルト113と嵌合させ、固定アーム112で上方から押さえて固定する。この状態で、本体部10、出力軸11、ソケットホルダ20、ロック部材40を一体に降下させて、ソケットホルダ20のソケット保持部21の内周面をソケット30の支持部32の外周面に嵌合させる(図10は嵌合開始直前の様子)。これと同時に、クランプシリンダを上昇(伸長)させ、第1アーム120及び第2アーム130の先端部同士を接近させる。図10は、第1アーム120及び第2アーム130の先端部同士が最も接近した状態を示しており、このとき、ロック部材40はソケットホルダ20の下端部の係止部25で係止され、スプリング受け70は第2アーム130により上方から押し下げられて、ソケットホルダ20の肩面24から離隔している。
さらにソケットホルダ20を降下させると、図11に示すように、ソケットホルダ20のソケット保持部21とソケット30の支持部32との嵌合が進む。このとき、ロック部材40は第1アーム120の係止ピン121により下方から支持され、ソケットホルダ20の係止部25から離隔している。また、スプリング受け70は第2アーム130で押し下げられ、ソケットホルダ20の肩面24から離隔した状態を維持している。
さらにソケットホルダ20を降下させると、ボール60が外径側へ逃げながら、ソケット30の支持部32の外周面を乗り越えて環状溝32aに嵌りこみ、ソケットホルダ20の下端部がソケット30に当接する(図12参照)。このとき、スプリング受け70は未だに第2アーム130で押さえられ、ソケットホルダ20の肩面24から離隔している。その後、クランプシリンダ133を降下(退入)させ、第1アーム120及び第2アーム130を先端部同士が開く方向に回転させる(図13参照)。これにより、第1アーム120の係止ピン121で下方から支持されていたロック部材40が、第2スプリング52の弾性力により下方に押し下げられてソケット30に当接し、ロック部材40の小径内周面42でボール60を外周から保持した状態となる。また、第2アーム130の係止ピン131で上方から押さえられていたスプリング受け70が、第2スプリング52の弾性力により上方に押し上げられてソケットホルダ20の肩面24に当接し、ロック部材40を下方に付勢した状態でロックする。
その後、ソケットホルダ20を回転駆動し、このときのソケットホルダ20の回転トルクをトルク検出部150で検出することで、ソケット30とソケットホルダ20とが正常に装着されたか否かを確認する。すなわち、トルク検出部150による検出値が基準値以上であれば、判別部160はソケット30がソケットホルダ20に正常に装着していると判別し、その判別結果が表示部170に表示される。以上により、ソケット30とソケットホルダ20への装着が完了する。
ソケット30とソケットホルダ20との装着が確認されたら、固定アーム112を回転させてソケット30の固定を解除し、ソケットホルダ20を上昇させることにより、ソケットアッシー1がソケット着脱装置100から離脱される。
本発明は、上記実施形態に限られない。上記では、ソケット30とソケットホルダ20との装着時及び離脱時において、ソケットホルダ20の回転トルクを検出することにより両者の装着及び離脱を確認しているが、必ずしも両方行う必要は無く、例えば装着の確認のみを行うようにしてもよい。
また、本発明のソケット着脱装置100が適用されるソケットアッシーは上記に限らず、ソケットホルダにソケットが着脱可能に取付けられたソケットアッシーであれば良い。また、ソケット着脱装置100の構成も上記に限定されず、ソケットアッシーのソケットホルダとソケットとを着脱可能な構成であれば良い。
ソケットアッシーの断面図である。 図1の部分拡大図である。 ソケット着脱装置によりソケットを取り外す工程を示す断面図である。 ソケット着脱装置のブロック図である。 (a)はソケットとボルトとの端面同士を当接させた状態を示す縦断面図であり、(b)は同平面図である。 (a)はソケットをボルトに嵌合させた状態を示す縦断面図であり、(b)は同平面図である。 ソケット着脱装置によりソケットを取り外す工程を示す断面図である。 ソケット着脱装置によりソケットを取り外す工程を示す断面図である。 ソケット着脱装置によりソケットを取り外す工程を示す断面図である。 ソケット着脱装置によりソケットを装着する工程を示す断面図である。 ソケット着脱装置によりソケットを装着する工程を示す断面図である。 ソケット着脱装置によりソケットを装着する工程を示す断面図である。 ソケット着脱装置によりソケットを装着する工程を示す断面図である。
符号の説明
1 ソケットアッシー
10 本体部
20 ソケットホルダ
30 ソケット
40 ロック部材
60 ボール
100 ソケット着脱装置
110 固定部
113 ボルト(装着確認部材)
116 ナット(装着確認部材)
118 スプリング
119a スプリングシート
119b スプリングシート(摺動部材)
150 トルク検出部
160 判別部
170 表示部

Claims (3)

  1. ソケットとソケットホルダとを着脱するためのソケット着脱装置であって、
    ソケットと嵌合し、ソケットと共に回転可能な装着確認部材と、装着確認部材の回転を妨げるトルク増大手段と、ソケットホルダの回転トルクを検出するトルク検出部と、トルク検出部により検出されたトルク値が基準値以上であるか否かを判別する判別部とを備えたソケット着脱装置。
  2. 装着確認部材と摺動する摺動部材を設け、装着確認部材と摺動部材との摺動により前記トルク増大手段を構成した請求項1記載のソケット着脱装置。
  3. 摺動部材を装着確認部材に押し付ける付勢手段を設けた請求項2記載のソケット着脱装置。
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