JP6146154B2 - ボルト締結方法及びボルト締結装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボルト締結方法及びボルト締結装置に関し、特に軸心方向締結側へ移動可能に付勢された押圧部材によってボルトの姿勢を矯正可能なボルト締結方法及びボルト締結装置に関する。

従来より、車両等の量産組立を行う場合、ボルトの頭部にソケット（ビットとも言う）の嵌合穴を嵌合させ、モータ等の回転駆動手段によって回転駆動されたソケットを下降させることにより、ボルトによる複数ワークの締結を行なっている。
ボルトによるワーク締結時、ネジ穴へボルトを仮置きした際、ボルトがネジ穴の軸心に対して傾斜状態で配置されることも少なくない。ボルトをネジ穴の軸心方向に対して傾斜状態のまま締結した場合、ボルトの噛りや焼き付きを生じ、締結作業性が低下する。
そこで、ボルトの傾斜締結防止を目的とした技術が種々提案されている。

特許文献１のボルト締結装置は、ソケットと、このソケットを回転可能に保持するケースと、ソケットを回転駆動する回転駆動手段とを備え、ケースに、ボルトが傾斜状態で回転するときにボルト頭部の側面に接触してボルトの傾斜を矯正する接触部材を設けている。
これにより、ボルトがソケットと共回りしても、接触部材がボルトをネジ穴の軸心方向に収束するように誘導してボルトの傾斜を矯正することができる、

特許文献２のボルト締結装置は、ソケットの嵌合穴に嵌装されたナットをボルトに押し付けた状態で、ナットを回転駆動手段により反締結（螺脱）方向に逆回転させた後、ソケットを締結方向に正回転させてナットをボルトに締結している。
これにより、反締結方向の回転でボルトとナットのうち一方の軸心を他方の軸心に一致するように補正することができ、ボルトとナットとの傾斜締結を防止している。

特開２００６−２０５３２６号公報 特開２００８−１９４７９８号公報

特許文献１のボルト締結装置は、接触部材がネジ穴の軸心に対して直交方向に延びるように設けられているため、ネジ穴がワークの比較的端部に形成されている場合には適用することができる。しかし、ワーク形状によっては、ネジ穴がワークの端部よりも内側位置に形成されていることもあり、このような場合、ワークの端部を迂回してボルト頭部に接触する接触部材を設けることは容易ではない。
しかも、特許文献１のボルト締結装置では、締結方向の正回転によりボルトをネジ穴の軸心方向へ誘導しているため、ボルトの姿勢矯正が完了する前段階でボルトとネジ穴との噛み合いが発生する可能性もあり、ボルトの噛り等を確実に防止できない虞がある。

特許文献２のボルト締結装置は、反締結方向の逆回転によりナット（またはボルト）の姿勢矯正を行うため、姿勢矯正完了の前段階においてボルトとナットとの噛み合いの発生を防止することができ、ボルトの噛り等を防止できる。
しかし、特許文献２のボルト締結装置では、予め作業者が手作業によってナット（またはボルト）をソケットの嵌合穴に嵌装する必要があるため、作業者による作業工程が増加し、締結作業性が低下する虞がある。

本発明の目的は、締結作業性を向上しつつ、ボルトの傾斜締結を確実に防止できるボルト締結方法及びボルト締結装置を提供することである。

請求項１のボルト締結方法は、ボルトの頭部に嵌合可能な嵌合穴が形成されたソケット部を有する締結装置によりワークのネジ穴に前記ボルトを締結するボルト締結方法において、予め、前記ソケット部と一体回転可能且つ軸心方向へ移動可能に案内された押圧部材であって、軸心方向締結側へ付勢された押圧部材を前記嵌合穴から突出するように前記ソケット部内部に設け、前記ネジ穴にボルトを仮置きすると共に前記ソケット部を前記ネジ穴の軸心と同軸状に配置する配置工程と、前記ソケット部を前記押圧部材が前記嵌合穴から突出した所定量よりも小さい距離だけ締結側へ移動させ、前記押圧部材の先端面により前記ボルト頭部の頂面の少なくとも一部を締結側へ付勢しながら前記ボルト頭部が前記嵌合穴に嵌合しない状態で、前記押圧部材を反締結方向に回転させることにより前記ボルトの姿勢を前記ネジ穴の軸心と略同軸となるように矯正する姿勢矯正工程と、前記姿勢矯正工程完了後、前記ソケット部を反締結方向に回転させつつ締結側へ移動させて前記ボルト頭部を前記嵌合穴に嵌合させる嵌合工程と、前記ソケット部を締結方向に回転させて前記ボルトを前記ネジ穴に締結させる締結工程とを備えたことを特徴としている。

この請求項１のボルト締結方法では、予め、ソケット部と一体回転可能且つ軸心方向へ移動可能に案内された押圧部材であって、軸心方向締結側へ付勢された押圧部材を嵌合穴から突出するようにソケット部内部に設けているため、ボルトを反締結方向に回転させることによりボルトの軸心をネジ穴の軸心に一致させる姿勢矯正機能と、ボルトを反締結方向に回転させてボルト頭部とソケット部とを相対摺動回転させることによりボルト頭部をソケット部の嵌合穴に誘導して嵌合させる嵌合誘導機能との両機能を確保することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記姿勢矯正工程における前記ソケット部の回転速度は、前記締結工程における前記ソケット部の回転速度よりも低く設定されることを特徴としている。
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記締結工程は、締結トルクが予め設定された設定締結トルクに達したとき、前記ソケット部の回転を停止し、ソケット部を前記ボルトから締結解除側へ移動させることを特徴としている。

請求項４のボルト締結装置は、ボルトの頭部に嵌合可能な嵌合穴が形成されたソケット部を有し、ワークのネジ穴に前記ボルトを締結するボルト締結装置において、前記ソケット部と一体回転可能且つ軸心方向へ移動可能に案内された押圧部材であって、軸心方向締結側へ付勢されて前記嵌合穴から突出するように前記ソケット部内部に設けられた押圧部材と、前記ソケット部を締結方向及び反締結方向に回転駆動可能な回転駆動手段と、前記ソケット部を前記ネジ穴に対して締結側及び締結解除側へ移動可能に駆動する進退駆動手段と、前記ソケット部を前記押圧部材が前記嵌合穴から突出した所定量よりも小さい距離だけ締結側へ移動させ、前記押圧部材の先端面により前記ボルト頭部の頂面の少なくとも一部を締結側へ付勢しながら前記ボルト頭部が前記嵌合穴に嵌合しない状態で、前記押圧部材を反締結方向に回転させることにより前記ボルトの姿勢を前記ネジ穴の軸心と略同軸となるように矯正し、前記姿勢矯正の完了後、前記ソケット部を反締結方向に回転させつつ締結側へ移動させて前記ボルト頭部を前記嵌合穴に嵌合させ、前記ソケット部を締結方向に回転させて前記ボルトを前記ネジ穴に締結させるように前記回転駆動手段と進退駆動手段とを制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。

この請求項４のボルト締結装置では、ソケット部と一体回転可能且つ軸心方向へ移動可能に案内された押圧部材であって、軸心方向締結側へ付勢されて嵌合穴から突出するようにソケット部内部に設けられた押圧部材を備えているため、請求項１と同様に、ボルトを反締結方向に回転させることによりボルトの軸心をネジ穴の軸心に一致させる姿勢矯正機能と、ボルトを反締結方向に回転させてボルト頭部とソケット部とを相対摺動回転させることによりボルト頭部をソケット部の嵌合穴に誘導して嵌合させる嵌合誘導機能とを確保することができる。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記制御手段が、締結トルクが予め設定された設定締結トルクに達したとき、前記ソケット部の回転を停止可能な締結トルク制御手段を有することを特徴としている。
請求項６の発明は、請求項４又は５の発明において、前記ソケット部が、前記押圧部材を収容可能な収容穴を備え、前記押圧部材が、前記収容穴のうちの押圧部材に対して締結解除側に配設された付勢部材を介して締結側へ付勢されていることを特徴としている。

請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記ソケット部が、前記収容穴を横断するように延びるピン部材を備え、前記押圧部材が、軸心直交方向に形成され且つ前記ピン部材を挿通させた状態で押圧部材の軸心方向への移動を許容するガイド穴を備えたことを特徴としている。
請求項８の発明は、請求項４〜７の発明に何れか１項において、前記回転駆動手段と進退駆動手段とが夫々電動モータを備えていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、姿勢矯正工程を備えているため、締結工程の前段階でボルトの軸心をネジ穴の軸心に一致させることができ、ボルトの噛りや焼き付きを生じることなく、ボルトの傾斜締結を確実に防止することができる。
また、押圧部材による姿勢矯正動作が完了した後、ボルト頭部をボルトの嵌合穴へ誘導する嵌合工程を備えているため、作業者による嵌合穴へのボルトの嵌装作業を省略でき、締結作業性を向上することができる。

請求項２の発明によれば、傾斜配置されたボルトの姿勢をネジ穴やネジ山の螺旋形状を利用して確実に矯正することができる。
請求項３の発明によれば、締結トルクを精度良く管理でき、締結作業性を向上することができる。

請求項４の発明によれば、基本的に請求項１の発明と同様の効果を奏することができる。
請求項５の発明によれば、基本的に請求項３の発明と同様の効果を奏することができる。
請求項６の発明によれば、押圧手段の機能を維持しつつ、コンパクト化と構造の簡単化とを図ることができる。

請求項７の発明によれば、押圧部材の軸心方向締結側への付勢と、押圧部材とソケット部との同期回転とを簡単な構造で両立することができる。
請求項８の発明によれば、回転駆動手段と進退駆動手段とを夫々電動モータを駆動源として作動させることができる。

本発明の実施例１に係るボルト締結装置とワークとを側方から視た部分断面図である。 ボルト締結装置の要部縦断面図である。 ソケット部の縦断面図である。 ソケット部を下から視た図である。 ソケット部を上から視た図である。 制御盤による制御処理のフローチャートである。 制御盤による制御処理のタイムチャートである。 各工程を示す図であって、（ａ）は姿勢矯正工程の前段階の図、（ｂ）は姿勢矯正工程の完了図、（ｃ）は嵌合工程の前段階の図、（ｄ）は嵌合工程の完了図、（ｅ）は締結工程の図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

以下、本発明の実施例１について図１〜図８に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施例では、第１受台３に載置されたデファレンシャルユニットのリングギヤ５と第２受台４に載置されたギヤケース６とを８本のボルト２によって締結するボルト締結装置１を例として説明する。尚、以下の説明は、ボルト締結方法の説明を含むものである。

第１受台３の上端部には、リングギヤ５が載置されている。この載置されたリングギヤ５は、第１受台３の上端部の外周面に外嵌され、第１受台３と同心状に配置されている。このリングギヤ５の中心部には、ギヤケース６が圧入される圧入口５ａが形成され、上面周縁部には、８個のネジ穴５ｂが平面視にて同一円状に略等間隔を空けて形成されている。これらのネジ穴５ｂは、ギヤケース６に設けられた複数のボルト穴６ａと夫々重合配置され、リングギヤ５とギヤケース６とを締結するためのボルト２が夫々螺合可能に形成されている。

次に、ボルト締結装置１について説明する。
図１，図２に示すように、ボルト締結装置１は、進退駆動モータ１１（進退駆動手段）と、回転駆動モータ１２（回転駆動手段）と、ソケット部１３と、振れ止め部材１４と、進退駆動モータ１１と回転駆動モータ１２とを協調制御する制御盤１５（制御手段）等を備えている。

進退駆動モータ１１は、第１受台３に固定されたベース７に設置され、制御盤１５に電気的に接続された電動モータである。この進退駆動モータ１１の駆動軸は、下方へ延びる回動部材１１ａに連結され、この回動部材１１ａには、進退駆動モータ１１の回転に応じて昇降移動可能なスライダ８が設けられている。このスライダ８は、ベース７に形成されたガイドレール７ａに沿ってスライド可能にカイドされている。
スライダ８には、支持部材８ａを介して回転駆動モータ１２が設置されている。
回転駆動モータ１２は、制御盤１５に電気的に接続された電動モータである。この回転駆動モータ１２は、駆動軸に連なるナットランナ軸（以下、Ｎ／Ｒ軸という）１２ａを備えている。Ｎ／Ｒ軸１２ａは、四角柱状の連結部１２ｂを介してソケット部１３と一体的に連結されている。

ソケット部１３は、本体筒部２１と、この本体筒部２１に収容された押圧部材２２と、この押圧部材２２を付勢可能な圧縮スプリング２３等を備え、共通の軸心Ｘを有している。
まず、本体筒部２１について説明する。
本体筒部２１は、嵌合穴２１ａと、この嵌合穴２１ａの上側に設けられた収容穴２１ｂと、この収容穴２１ｂの上側に設けられた被連結穴２１ｃと、ピン部材２１ｄ等を一体的に有している。

図２，図３，図４に示すように、嵌合穴２１ａは、本体筒部２１の下端部分に同軸状に設けられ、ボルト２の頭部２ａに嵌合可能な凹入形状に形成されている。
尚、嵌合穴２１ａの平面視形状は、ボルト頭部２ａに嵌合できれば良く、ボルト頭部２ａが一般的な６角形の場合、嵌合穴２１ａは６角形状の凹入部で良い。
収容穴２１ｂは、本体筒部２１の中段部分に同軸円柱状に設けられ、嵌合穴２１ａに連なるように形成されている。この収容穴２１ｂは、押圧部材２２をソケット部１３の軸心方向へ移動可能に収容している。収容穴２１ｂの中段部には、収容穴２１ｂを軸心Ｘに対して直交状に横断するピン部材２１ｄが配設されている。

図２，図３，図５に示すように、被連結穴２１ｃは、本体筒部２１の上端部分に同軸状に設けられ、Ｎ／Ｒ軸１２ａの連結部１２ｂに外嵌可能な凹入形状に形成されている。
被連結穴２１ｃ（連結部１２ｂ）に対応した本体筒部２１の上端部分外周を覆うように振れ止め部材１４が設けられている。この振れ止め部材１４は、筒状に形成され、Ｎ／Ｒ軸１２ａと本体筒部２１とに一体回転可能に連結されている。
振れ止め部材１４は、ソケット部１３が回転駆動されたとき、内周面によってソケット部１３の先端部に生じる振動を抑制している。

次に、押圧部材２２について説明する。
押圧部材２２は、収容穴２１ｂ内部に上下方向へ摺動可能に収容され、ソケット部１３と一体回転可能且つ軸心Ｘ方向へ相対移動可能に案内されている。この押圧部材２２には、移動ガイド用のピン穴２２ａ（ガイド穴）と、平坦状の先端面２２ｂとが形成されている。
先端面２２ｂに上方（軸心Ｘ方向締結解除側）に向かう荷重が作用しないとき、押圧部材２２は、圧縮スプリング２３によって下方（軸心Ｘ方向締結側）へ付勢されているため、先端面２２ｂが嵌合穴２１ａの先端部から所定量下方へ突出するように配設されている。

押圧部材２２は、円柱状に形成され、その中段部分に軸心Ｘに対して直交方向に貫通した断面長穴状のピン穴２２ａが形成されている。このピン穴２２ａには、ピン部材２１ｄが挿通されている。それ故、ピン部材２１ｄがピン穴２２ａの上端部に当接したとき、押圧部材２２の先端面２２ｂは嵌合穴２１ａの先端部から下方へ最も離隔し、ピン部材２１ｄがピン穴２２ａの下端部に当接したとき、押圧部材２２の先端面２２ｂは嵌合穴２１ａの先端部から上方へ最も離隔している。

次に、圧縮スプリング２３について説明する。
圧縮スプリング２３は、収容穴２１ｂのうちの押圧部材２２に対して上方位置に配設され、押圧部材２２を下方に向けて所定の付勢力で付勢している。
この圧縮スプリング２３の付勢力は、押圧部材２２の先端面２２ｂが傾斜状態のボルト頭部２ａを付勢しながら回転したとき、先端面２２ｂとボルト頭部２ａとの間に生じた摩擦力でボルト２を回転駆動可能な付勢力に設定されている。

次に、制御盤１５について説明する。
制御盤１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、複数の動作制御釦等によって構成され（何れも図示略）、姿勢矯正機能と、嵌合誘導機能と、締結機能とを実行可能に構成され、進退駆動モータと回転駆動モータとを協調制御している。
姿勢矯正機能は、ネジ穴５ｂに仮置きされたボルト２を逆回転（反締結方向回転）させることによって、ボルト２のネジ山とネジ穴５ｂのネジ山との螺旋形状を利用してボルト２を軸心方向へ移動させることができ、このボルト２の移動状態を利用して押圧部材２２の先端面２２ｂにボルト頭部２ａの頂面を沿わせるように頂面の一部を付勢することにより、ボルト２の姿勢を押圧部材２２の先端面２２ｂを介してネジ穴５ｂの軸心と一致した鉛直状態に矯正する機能である。

嵌合誘導機能は、姿勢矯正後のボルト頭部２ａの頂面と嵌合穴２１ａの先端部とを相対摺動回転させることによって、ボルト頭部２ａの平面視形状と嵌合穴２１ａの平面視形状とを略一致させることができ、このボルト頭部２ａの平面視形状とボルト頭部２ａの平面視形状とが略一致した状態でソケット部１３を下方に移動させることにより、ボルト頭部２ａと嵌合穴２１ａとの嵌合を誘導する機能である。
締結機能は、嵌合穴２１ａに嵌合されたボルト２を正回転（締結方向回転）させてネジ穴５ｂに締結する機能である。

制御盤１５は、締結トルク制御部１６（締結トルク制御手段）を備えている。
締結トルク制御部１６は、回転駆動モータ１２の回転抵抗負荷を検出することによってボルト２の締結トルクを検出し、ボルト２の締結トルクが予め設定された設定締結トルクに達したとき、ソケット部１３の回転を停止している。
制御盤１５は、ソケット部１３の逆回転開始と同時に、ソケット部１３の下方移動を停止し、ソケット部１３の正回転停止と同時に、ソケット部１３の上方移動を開始するように進退駆動モータ１１を制御している。

次に、図６のフローチャート、図７のタイムチャート及び図８（ａ）〜図８（ｅ）の工程図に基づき、制御盤１５による制御処理を説明する。なお、図８では、図１に示したギアケース６を省略している。
まず、リングギヤ５の複数のネジ穴５ｂとギヤケース６の複数のボルト穴６ａとを夫々重合させた状態でリングギヤ５とギヤケース６とを第１，第２受台３，４に位置決めした後、ネジ穴５ｂにボルト２を仮置きする（Ｓ１）。このボルト２の仮置き作業は、作業員が行なっても良く、また、ネジ穴５ｂにボルト２を供給可能なボルト自動供給装置（図示略）を用いてボルト２を仮置きしても良いが、ボルト頭部２ａが押圧部材２２の先端面２２ｂと当接できる範囲の傾き（例えば、軸中心に対して傾斜角度が１０°以内の範囲）に仮置きするのが好ましい。

次に、ソケット部１３を締結作業開始位置である初期位置に移動し（Ｓ２）、ソケット部１３の軸心Ｘとネジ穴５ｂの軸心とが一致したか否かを判定する（Ｓ３）。Ｓ３の判定の結果、ソケット部１３の軸心Ｘとネジ穴５ｂの軸心とが一致した場合（図７のｔ０時点）、Ｓ４へ移行し、ソケット部１３の下降移動を開始する（図８（ａ）参照）。上記Ｓ１，Ｓ２が、本発明の配置工程に相当している。

Ｓ３の判定の結果、ソケット部１３の軸心Ｘとネジ穴５ｂの軸心とが一致していない場合、ソケット部１３の移動を継続する。本実施例では、ソケット部１３と第１，第２受台３，４との位置が予め設定されているため、ソケット部１３が最も上昇した位置が初期位置に相当している。

ソケット部１３の下降移動開始後、押圧部材２２の先端面２２ｂがボルト頭部２ａの頂部に当接したか否か判定する（Ｓ５）。
Ｓ５の判定の結果、押圧部材２２の先端面２２ｂがボルト頭部２ａの頂部に当接した場合（図７のｔ１時点）、Ｓ６に移行し、予め設定した所定距離更に下降移動して停止する（図８（ｂ）参照）。この予め設定した所定距離は、押圧部材２２が嵌合穴２１ａの先端部から突出した所定量よりも小さい値に設定されている。
Ｓ５の判定の結果、押圧部材２２の先端面２２ｂがボルト頭部２ａの頂部に当接していない場合、ソケット部１３の下降移動を継続する。

ソケット部１３の下降移動停止と同時に、タイマーのカウントを開始し（Ｓ７）、Ｓ８へ移行して、締結回転速度よりも低い所定の回転速度で（例えば１０ｒｐｍ）ソケット部１３（と押圧部材２２）の逆回転を開始する（図７のｔ２時点）。
Ｓ８のソケット部１３の逆回転開始後、第１設定時間（例えば２秒）経過したか否か判定する（Ｓ９）。Ｓ９の判定の結果、２秒経過した場合（図７のｔ３時点）、図８（ｃ）に示すように、ボルト２の姿勢がネジ穴５ｂの軸心と一致した鉛直状態になっているため、Ｓ１０へ移行する。Ｓ９の判定の結果、２秒経過していない場合、ソケット部１３の逆回転とタイマーのカウントを継続する。
ここで、ｔ２からｔ３の期間が本発明の姿勢矯正工程に相当している。

Ｓ９の後、ソケット部１３の下降移動を再開し（Ｓ１０）、第２設定時間（例えば４秒）経過したか否か判定する（Ｓ１１）。尚、第１設定時間と第２設定時間は、対象ワークの種類や使用するボルトの種類に応じて、予め実験によって設定している。
Ｓ１１の判定の結果、４秒経過した場合（図７のｔ４時点）、図８（ｄ）に示すように、ボルト頭部２ａの平面視形状と嵌合穴２１ａの平面視形状とが略一致した結果、ボルト頭部２ａが嵌合穴２１ａに嵌合した状態であるため、Ｓ１２へ移行する。Ｓ１１の判定の結果、４秒経過していない場合、ソケット部１３の逆回転及び下降移動とタイマーのカウントを継続する。
ここで、ｔ３からｔ４の期間が本発明の嵌合工程に相当している。

Ｓ１１の後、ソケット部１３の逆回転を停止し（Ｓ１２）、タイマーカウントをリセット（Ｓ１３）した後、Ｓ１４へ移行する。
Ｓ１４では、図８（ｅ）に示すように、ソケット部１３の下降移動を継続した状態で、ソケット部１３による所定回転速度（例えば３０ｒｐｍ）の正回転を開始し、ボルト２の締付トルクが設定締付トルクを越えたか否か判定している（Ｓ１５）。
Ｓ１５の判定の結果、ボルト２の締付トルクが設定締付トルクを越えた場合、ソケット部１３の正回転と下降移動とを停止する（Ｓ１６）。Ｓ１５の判定の結果、ボルト２の締付トルクが設定締付トルクを越えていない場合、ソケット部１３の正回転及び下降移動を継続する。

ソケット部１３の正回転及び下降移動の停止と同時に、ソケット部１３の上昇移動を開始（Ｓ１７）し、Ｓ１８へ移行する。
Ｓ１８では、ソケット部１３が初期位置に到達したか否か判定し、初期位置に到達した場合、終了する。Ｓ１８の判定の結果、ソケット部１３が初期位置に到達していない場合、ソケット部１３の上昇移動を継続する。

次に、実施例１に係るボルト締結方法及びボルト締結装置１の作用・効果について説明する。
このボルト締結方法によれば、姿勢矯正工程を備えているため、締結工程の前段階でボルト２の軸心をネジ穴５ｂの軸心に一致させることができ、ボルト２の噛りや焼き付きを生じることなく、ボルト２の傾斜締結を確実に防止することができる。
また、押圧部材２２による姿勢矯正動作を利用してボルト頭部２ａをボルト２の嵌合穴２１ａへ誘導する嵌合工程を備えているため、作業者による嵌合穴２１ａへのボルト２の嵌装作業を省略でき、締結作業性を向上することができる。

姿勢矯正工程におけるソケット部１３の回転速度は、締結工程におけるソケット部１３の回転速度よりも低く設定されているため、傾斜配置されたボルト２の姿勢をネジ穴５ｂやネジ山の螺旋形状を利用して確実に矯正することができる。
締結工程は、締結トルクが予め設定された設定締結トルクに達したとき、ソケット部１３の回転を停止し、ソケット部１３をボルト２から上方へ移動させるため、締結トルクを精度良く管理でき、締結作業性を向上することができる。

ボルト締結装置１は、ボルト頭部２ａに嵌合可能な嵌合穴２１ａが形成されたソケット部１３を有し、リングギア５のネジ穴５ｂにボルト２を締結するボルト締結装置１において、ソケット部１３と一体回転可能且つ軸心方向へ移動可能に案内された押圧部材２２であって、下方へ付勢されて嵌合穴２１ａから突出するようにソケット部１３内部に設けられた押圧部材２２と、ソケット部１３を締結方向及び反締結方向に回転駆動可能な回転駆動モータ１２と、ソケット部１３をネジ穴５ｂに対して昇降移動可能に駆動する進退駆動モータ１１と、押圧部材２２の先端面２２ａによりボルト頭部２ａの頂面の少なくとも一部を下方へ付勢した状態で、ソケット部１３を逆回転させることによりボルト２の姿勢を矯正し、ソケット部１３を逆回転させつつ下降移動させてボルト頭部２ａを嵌合穴２１ａに嵌合させ、ソケット部１３を正回転させてボルト２をネジ穴５ｂに締結させるように回転駆動モータ１２と進退駆動モータ１１とを制御する制御盤１５とを備えている。
これにより、締結工程の前段階でボルト２の軸心をネジ穴５ｂの軸心に一致させることができ、ボルト２の噛りや焼き付きを生じることなく、ボルト２の傾斜締結を確実に防止することができる。また、作業者による嵌合穴２１ａへのボルト２の嵌装作業を省略でき、締結作業性を向上することができる。

制御盤１５が、締結トルクが予め設定された設定締結トルクに達したとき、ソケット部１３の回転を停止可能な締結トルク制御部１６を有するため、締結トルクを精度良く管理でき、締結作業性を向上することができる。
ソケット部１３が、押圧部材２２を収容可能な収容穴２１ｂを備え、押圧部材２２が、収容穴２１ｂのうちの押圧部材２２に対して上側に配設された圧縮スプリング２３を介して下方へ付勢されているため、押圧手段２２の機能を維持しつつ、コンパクト化と構造の簡単化とを図ることができる。

ソケット部１３が、収容穴２１ｂを横断するように延びるピン部材２１ｄを備え、押圧部材２２が、軸心直交方向に形成され且つピン部材２１ｄを挿通させた状態で押圧部材２２の軸心方向への移動を許容するピン穴２２ａを備えたため、押圧部材２２の下方への付勢と、押圧部材２２とソケット部１３との同期回転とを簡単な構造で両立することができる。
回転駆動モータ１２と進退駆動モータ１１とが夫々電動モータを備えているため、回転駆動モータ１２と進退駆動モータ１１とを夫々電動モータを駆動源として作動させることができる。

次に、前記実施例を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施例においては、ガイドレールを昇降移動するボルト締結装置の例を説明したが、ボルト締結装置をロボットハンド等の移動機構に装着しても良い。ロボットハンドに装着した場合、当初の待機位置からネジ穴と同軸状の初期位置へソケット部を移動した後、下降移動が開始される。

２〕前記実施例においては、進退駆動手段と回転駆動手段が電動モータの例を説明したが、駆動源としてエア圧を用いたエアモータを用いても良い。また、進退駆動手段には、流体圧を用いた流体圧シリンダを使用することも可能である。
３〕前記実施例においては、ギヤケースとリングギヤとのボルト締結の例を説明したが、少なくともネジ穴にボルトを締結するものであれば良く、部材の組み合わせは任意である。また、単に部材にボルトを締結する場合にも有効である。

４〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

本発明は、軸心方向締結側へ移動可能に付勢された押圧部材によってボルトの姿勢を矯正可能なボルト締結方法及びボルト締結装置において、締結作業性を向上しつつ、ボルトの傾斜締結を確実に防止する。

１ ボルト締結装置
２ ボルト
２ａ （ボルト）頭部
５ リングギヤ
５ｂ ネジ穴
１１ 進退駆動モータ
１２ 回転駆動モータ
１５ 制御盤
１６ 締結トルク制御部
２１ａ 嵌合穴
２１ｂ 収容穴
２１ｄ ピン部材
２２ 押圧部材
２２ａ ピン穴
２２ｂ 先端面

Claims (8)

1. ボルトの頭部に嵌合可能な嵌合穴が形成されたソケット部を有する締結装置によりワークのネジ穴に前記ボルトを締結するボルト締結方法において、
   予め、前記ソケット部と一体回転可能且つ軸心方向へ移動可能に案内された押圧部材であって、軸心方向締結側へ付勢された押圧部材を前記嵌合穴から突出するように前記ソケット部内部に設け、
   前記ネジ穴にボルトを仮置きすると共に前記ソケット部を前記ネジ穴の軸心と同軸状に配置する配置工程と、
   前記ソケット部を前記押圧部材が前記嵌合穴から突出した所定量よりも小さい距離だけ締結側へ移動させ、前記押圧部材の先端面により前記ボルト頭部の頂面の少なくとも一部を締結側へ付勢しながら前記ボルト頭部が前記嵌合穴に嵌合しない状態で、前記押圧部材を反締結方向に回転させることにより前記ボルトの姿勢を前記ネジ穴の軸心と略同軸となるように矯正する姿勢矯正工程と、
   前記姿勢矯正工程完了後、前記ソケット部を反締結方向に回転させつつ締結側へ移動させて前記ボルト頭部を前記嵌合穴に嵌合させる嵌合工程と、
   前記ソケット部を締結方向に回転させて前記ボルトを前記ネジ穴に締結させる締結工程と、
   を備えたことを特徴とするボルト締結方法。
2. 前記姿勢矯正工程における前記ソケット部の回転速度は、前記締結工程における前記ソケット部の回転速度よりも低く設定されることを特徴とする請求項１に記載のボルト締結方法。
3. 前記締結工程は、締結トルクが予め設定された設定締結トルクに達したとき、前記ソケット部の回転を停止し、ソケット部を前記ボルトから締結解除側へ移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載のボルト締結方法。
4. ボルトの頭部に嵌合可能な嵌合穴が形成されたソケット部を有し、ワークのネジ穴に前記ボルトを締結するボルト締結装置において、
   前記ソケット部と一体回転可能且つ軸心方向へ移動可能に案内された押圧部材であって、軸心方向締結側へ付勢されて前記嵌合穴から突出するように前記ソケット部内部に設けられた押圧部材と、
   前記ソケット部を締結方向及び反締結方向に回転駆動可能な回転駆動手段と、
   前記ソケット部を前記ネジ穴に対して締結側及び締結解除側へ移動可能に駆動する進退駆動手段と、
   前記ソケット部を前記押圧部材が前記嵌合穴から突出した所定量よりも小さい距離だけ締結側へ移動させ、前記押圧部材の先端面により前記ボルト頭部の頂面の少なくとも一部を締結側へ付勢しながら前記ボルト頭部が前記嵌合穴に嵌合しない状態で、前記押圧部材を反締結方向に回転させることにより前記ボルトの姿勢を前記ネジ穴の軸心と略同軸となるように矯正し、前記姿勢矯正の完了後、前記ソケット部を反締結方向に回転させつつ締結側へ移動させて前記ボルト頭部を前記嵌合穴に嵌合させ、前記ソケット部を締結方向に回転させて前記ボルトを前記ネジ穴に締結させるように前記回転駆動手段と進退駆動手段とを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするボルト締結装置。
5. 前記制御手段が、締結トルクが予め設定された設定締結トルクに達したとき、前記ソケット部の回転を停止可能な締結トルク制御手段を有することを特徴とする請求項４に記載のボルト締結装置。
6. 前記ソケット部が、前記押圧部材を収容可能な収容穴を備え、
   前記押圧部材が、前記収容穴のうちの押圧部材に対して締結解除側に配設された付勢部材を介して締結側へ付勢されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のボルト締結装置。
7. 前記ソケット部が、前記収容穴を横断するように延びるピン部材を備え、
   前記押圧部材が、軸心直交方向に形成され且つ前記ピン部材を挿通させた状態で押圧部材の軸心方向への移動を許容するガイド穴を備えたことを特徴とする請求項６に記載のボルト締結装置。
8. 前記回転駆動手段と進退駆動手段とが夫々電動モータを備えていることを特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載のボルト締結装置。