JP6516505B2 - 締結工具及び組み付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、締結工具及びこの締結工具を使用し車体にサスペンションを組み付ける組み付け方法に関する。

ねじ等の締結部材を締結する締結工具として、締結部材を吸着により把持して被締結部に締結する技術が知られている（例えば、特許文献１（図１、図２）参照。）。

図１２（ａ）は従来の締結工具を説明する図であり、締結工具１００は、筒状の第１スリーブ１０１と、この第１スリーブ１０１内に設けられる筒状の第２スリーブ１０２と、この第２スリーブ１０２内に設けられるスクリューガイド１０３とを備えている。スクリューガイド１０３内には、ねじ締め機から延びるドライバビット１０４が回転可能に挿通されている。

第１スリーブ１０１の基端側には、エア吸引穴１０５が形成されており、このエア吸引穴１０５から吸引することで、スクリューガイド１０３内も吸引される。また、スクリューガイド１０３には、磁石１０６が設けられており、スクリューガイド１０３は、磁石１０６の磁力によって磁化されている。

図１２（ｂ）は従来の締結工具の要部を説明する図であり、締結工具１００において、ドライバビット１０４の先端は、スクリューガイド１０３の先端部に達している。締結時、エア吸引穴１０５からスクリューガイド１０３内のエアを吸引することで、ねじ（締結部材）１０７の頭がスクリューガイド１０３の先端に吸着される。また、磁力によっても、ねじ１０７がスクリューガイド１０３の先端に吸着される。このように、エアの吸引と、磁石によって、１つのねじ１０７が締結工具に把持され、ドライバビット１０４を回転させることで、ねじ１０７が被締結部に締結される。

ところで、締結部材を被締結部に締結する際は、締結部材と被締結部との間に、ワッシャや、通孔を有する部材を挟んで締結部材を締結することがある。しかし、従来の締結工具１００では、１つのねじしか把持することができず、通孔を有する部材、ワッシャ及びねじを一括して把持し、ねじを被締結部に締結することができない。このため、通孔を有する少なくとも１個の部材と締結部材とを一括して把持し、締結部材を被締結部に締結することができる技術が求められている。

特開平８−１５３３公報

本発明は、通孔を有する少なくとも１個の部材と締結部材とを一括して把持し、締結部材を被締結部に締結することができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ねじ部が上になるように縦に配置した棒状材へ、通孔を有する少なくとも１個の部材を上から嵌め、この部材より小径のナットを前記ねじ部にねじ込む締結工具であって、締結前には、前記部材に前記ナットが載せられており、前記締結工具は、ロボットのアームで支持され略水平方向に延在する基板及び前記基板に支持されるケースを備え、前記ナットと前記部材の前記通孔へ貫通して前記ナット及び前記部材の水平位置を決めるセンタリングピンと、前記ナットが載っている状態で前記部材を吸着する吸着手段と、駆動源からの回転駆動力が水平方向に並べられたギア列よって伝達され前記ナットをねじ込む回転手段とを備え、前記センタリングピンと前記吸着手段と前記回転手段とは、前記基板及び前記ケースにより一括して支えられ、前記センタリングピンは、前記基板に進退可能に設けられるとともに付勢手段により進入方向に付勢され、前記回転手段の下面は、前記基板の下面よりも上方の高さに位置していることを特徴する。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の締結工具を使用して自動車の車体にサスペンションを組み付ける組み付け方法において、部品パレットに皿状の通孔を有する部材を載せ、この部材に部材より小径のワッシャを載せ、このワッシャにナットを載せたものを準備する締結部材準備工程と、サスペンションを車体に下方から接近させるサスペンション準備工程と、サスペンションのダンパ先端部をダンパハウジングの開口部に挿入させるダンパ先端部挿入工程と、締結工具を部品パレットに移動させ、センタリングピンをナット、ワッシャ及び部材の通孔にこの順で挿通する挿通工程と、吸着手段で部材を吸着する把持工程と、把持された部材及びこの部材に載っているワッシャ及びナットを、ねじ部を有するダンパ先端部上に移動させる締結部材移動工程と、ダンパ先端部を、緩衝部材の通孔、ワッシャ及びナットに下方から挿通するとともに、ダンパ先端部でセンタリングピンを上方へ押し出す、ダンパ先端部挿通工程と、回転手段で、ナットをダンパ先端部にねじ込む締め付け工程とを備えることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、締結工具は、ナットと部材の通孔へ貫通してナット及び部材の水平位置を決めるセンタリングピンと、ナットが載っている状態で部材を吸着する吸着手段と、ナットをねじ込む回転手段とを備えている。締結前には、通孔を有する部材にナットが載せられており、センタリングピンをナットと部材の通孔へ貫通させるので、ナット及び部材の水平位置を決めることができる。さらに、ナットの下に配置されたナットよりも大径の部材の外周部を吸着するので、ナットと部材を一括して把持することができる。さらに、センタリングピンをナットと部材に挿通した状態で、ナットを被締結部に締結するので、ナットと部材を位置決めした状態で、部材を組み付けるとともにナットを締結することができる。
また、回転手段は、駆動源からの回転駆動力が水平方向に並べられたギア列よって伝達される。被締結部の上方に他の部材があり、高さ方向に余裕のないスペースであっても、このスペースに側方から締結工具を進入させナットを締結することができる。

請求項３に係る発明では、自動車の車体にサスペンションを組み付ける組み付け方法において、センタリングピンをナット、ワッシャ及び部材の通孔にこの順で挿通する挿通工程と、吸着手段で部材を吸着する把持工程とを備える。ダンパ先端部を、緩衝部材の通孔、ワッシャ及びナットに下方から挿通するとともに、ダンパ先端部でセンタリングピンを上方へ押し出す、ダンパ先端部挿通工程と、回転手段で、ナットをダンパ先端部にねじ込む締め付け工程とを備えるので、複数の部品を一括して移動するとともに位置決めしながらナットを締結するので、工数の削減を図ることができる。さらに、従来、通孔を有する部材及びワッシャをダンパ先端部へ挿通する作業は、作業者によって行われていたところ、本発明の締結工具によれば、自動化を図ることができる。

本発明に係る締結工具を採用した組立ラインの斜視図である。 ダンパハウジング、サスペンション、ナットの組み付けを説明する分解斜視図である。 通孔を有する部材、ナットの斜視図である。 図３の４−４線断面図である。 図１の５部拡大図である。 図５の６−６線断面図である。 図６の７−７線断面図である。 図５の８矢視図である。 挿通工程、把持工程を説明する図である。 締結部材移動工程、ダンパ先端部挿通工程を説明する図である。 締結工具退避工程を説明する図である。 従来技術に係る締結工具の基本原理を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、本書において、図中、Ｆｒは前側、Ｒｒは後側、Ｌは左側、Ｒは右側、Ｕｐは上側、Ｄｗは下側を表す。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、組立ライン１０には、自動車２０の車体２１と、この車体２１に組み付けるサスペンション（棒状材）３０と、このサスペンション３０に締結されるナット（締結部材）４０と、このナット４０をサスペンション３０に締結する締結工具５０とが配置されている。

また、組立ライン１０には、レール１１が設けられ、このレール１１に移動可能に台１２が設けられている。この台１２に車体２１が載せられ、車体２１が所定の位置に搬送される。なお、台１２を移動させる手段は、台１２に設けたローラを回転させる手段、レール１１に沿って回転可能に設けられたチェーンに台１２を引っかける等、台１２が移動できれば他の一般的な移動手段であっても差し支えない。さらに、実施例では車体２１を台１２に載せたが、これに限定されず、車体２１を移動ハンガーに吊り下げて車体２１を移動させても差し支えない。

組立ライン１０には、部品テーブル１３が設けられ、この部品テーブル１３に部品パレット１４が配置さている。部品パレット１４には、複数のナット４０が所定の位置に取り出し可能に配置されている。

サスペンション３０のダンパ先端部３１は、車体２１のダンパハウジング２２に下方から挿入され、サスペンション３０は、ダンパ先端部３１が上になるように縦に配置される。ダンパ先端部３１は、エンジンルーム２３内に突出する状態となる。なお、サスペンション３０は、図示せぬ治具やサスペンション支持装置により、ダンパハウジング２２に下方からセットされる。

車体２１には、エンジンルーム２３を開閉可能に覆うエンジンフード２４が設けられている。車体２１は、エンジンフード２４が開かれた状態で組立ライン１０に搬入される。

また、組立ライン１０には、ロボット１５が設けられ、このロボット１５のアーム１６に締結工具５０が支持されている。なお、組立ライン１０における、ロボット１５の配置、部品テーブル１３の配置、レール１１の配置、車体２１の向きは、実施例に限定されず、適宜変更可能である。

次に組み付け時におけるダンパハウジング２２、サスペンション３０、ナット４０の位置関係について説明する。
図２に示されるように、ダンパハウジング２２には上方に隆起する隆起部２５が形成され、この隆起部２５には中央に開口する開口部２６が形成されている。

サスペンション３０は、ダンパ部３２と、このダンパ部３２の上端に上方に延びるように設けられるダンパ先端部３１と、ダンパ部３２に下方へ進退可能に設けられるロッド３３と、ロッド３３の下部に設けられるスプリング受け部３４と、ダンパ部３２の上部とスプリング受け部３４との間に支持されるスプリング３５とを備える。

ダンパ部３２の上部には、ダンパハウジング２２の開口部２６よりも径が大きい当接部３６が設けられている。この当接部３６は、隆起部２５の裏面に当接される。ダンパ先端部３１には、雄ねじが切られたねじ部３７が形成されている。サスペンション３０は、ねじ部３７が上になるように縦に配置され、ダンパ先端部３１は、開口部２６に挿入される。

また、隆起部２５の側部は板材がテーパ状に形成され、当接部３６の側部もテーパ状に形成されているので、当接部３６を隆起部２５に当接させることで、開口部２６の中心にダンパ先端部３１が略一致する。結果、ダンパハウジング２２に対してダンパ先端部３１が位置決めされる。

ナット４０は、皿状の部材４１の上に重ねられている。部材４１の外径は、開口部２６の径よりも大きく設定されている。

次にナット４０及び部材４１等について説明する。
図３、図４に示されるように、部材４１は、いわゆるリバウンドストッパである。部材４１は、金属製で、皿形状を呈し、中央が下方に凹んだ凹み部４２を有する。この凹み部４２の中央に、ダンパ先端部３１（図２参照）の径よりも大きい径の通孔４３が形成されている。

部材４１の外周には、緩衝部材４４が設けられている。緩衝部材４４は、弾性を有し、下方に突出してダンパハウジング２２の隆起部２５（図２参照）に当接する突出部４５と、上方に露出し平面状に形成された上面部４６とを備える。平面視で、上面部４６は環状に形成されている。

凹み部４２には、ワッシャ４７が載せられている。ワッシャ４７は、部材４１より小径である。詳細には、ワッシャ４７の外径は、凹み部４２の底の径よりも小さく設定されている。ワッシャ４７の内径は、ダンパ先端部３１（図２参照）の径よりも大きく設定されている。

ワッシャ４７には、ナット４０が載せられている。ナット４０は、部材４１より小径である。詳細には、ナット４０の外径は、上面部４６の内径よりも小さく設定されている。ナット４０の雌ねじの径は、通孔４７の径よりも小さく、且つワッシャ４７の内径よりも小さい。ワッシャ４７の上部は、部材４１より上方に突出している。なお、実施例では、ナット４０はフランジ部４８を有するが、これに限定されず、フランジ部４８のないナット４０でもよく、ダンパ先端部３１のねじ部３７（図２参照）にねじ込めることができれば他の一般的なナットであっても差し支えない。

次に締結工具５０について説明する。
図１、図５に示されるように、締結工具５０は、ロボット１５のアーム１６に設けられた支持部５１と、この支持部５１に支持される基板５２と、この基板５２に支持されるケース５３とを備えている。支持部５１には駆動源５４が設けられ、この駆動源５４の回転駆動力は伝達機構５５によって伝達される。

図５〜図７に示されるように、締結工具５０は、ナット４０、ワッシャ４７及び部材４１の通孔４３（図４参照）へ貫通してナット４０、ワッシャ４７及び部材４１の水平位置を決めるセンタリングピン６１と、ワッシャ４７及びナット４０が載っている状態で部材４１を吸着する吸着手段７１と、ナット４０をねじ込む回転手段８１とを備えている。

基板５２及びケース５３には、水平方向に並べられたギア列５６が設けられている。このギア列５６には、駆動源５４からの回転駆動力が伝達機構５５を介して伝達される。ギア列５６は、第１歯車５７と、この第１歯車５７に噛み合う第２歯車５８と、この第２歯車５８に噛み合う第３歯車５９とからなる。

ケース５３に第１軸受５７ａが設けられ、この第１軸受５７ａの内輪に第１歯車５７が回転可能に支持されている。第１歯車５７は、伝達機構５５の回転軸５５ａにスプライン結合されている。第１歯車５７の上部は、クリップ５７ｂで第１軸受５７ａに留められている。第１軸受５７ａの上部は、ケース５３にボルト５３ａで締結されたカバー５３ｂによって覆われている。

ケース５３及び基板５２にピン５８ａが設けられ、このピン５８ａに第２軸受５８ｂを介して第２歯車５８が回転可能に支持されている。ケース５３及び基板５２にピン５９ａが設けられ、このピン５９ａに第３軸受５９ｂを介して第３歯車５９が回転可能に支持されている。

ケース５３及び基板５２に第４軸受８２が設けられ、この第４軸受８２の内輪に回転手段８１が回転可能に支持されている。回転手段８１は、本体部８３と、この本体部８３の外径側に形成され第３歯車５９に噛み合う歯車部８４と、本体部８３の中心に貫通するように形成される貫通穴８５と、本体部８３の下端部中心に形成されるソケット部８６とを備えている。

本体部８３には、貫通穴８５に嵌るブッシュ８７が設けられている。このブッシュ８７に、センタリングピン６１が進退可能に支持されている。センタリングピン６１は、上端にブッシュ８７の穴の径よりも大径の頭部６１ａを有する。ブッシュ８７は、ボルト８８で本体部８３に締結されている。ソケット部８６は、ナット４１（図３参照）に嵌る形状を呈している。

ケース５３には、センタリングピン６１を進入方向に付勢する付勢手段６２が設けられている。付勢手段６２は、ケース５３にボルト６３で締結される台６４と、この台６４に支持される軸６５と、この軸に揺動可能に支持される押し板６６と、軸６５に設けられ押し板６６を付勢する付勢部材６７とを備える。付勢部材６７は、トーションばねであり、一端が押し板６６の上面に掛けられ、他端がケース５３の引っかけ部５３ｃに掛けられている。

センタリングピン６１の頭部６１ａは、付勢部材６７によって押し板６６を介して付勢され、常時、センタリングピン６１が進入方向に付勢される。このように、付勢手段６２は、簡易な機構とすることができる。また、軸６５に設けた押し板６６によって、センタリングピン６１を、側方にぶれないようにして真っ直ぐに進入方向へ付勢することができる。

なお、実施例では、押し板６６を設けたが、これを使用せずに、付勢部材６７で直接センタリングピン６１を付勢しても差し支えない。付勢部材６７で直接センタリングピン６１を付勢することで、部品点数を削減することができる。また、実施例では、付勢部材６７をトーションばねとしたが、これに限定されず、圧縮ばね等でもよく、センタリングピン６１を付勢できれば部材は問わない。さらには、実施例では、付勢手段６２は付勢部材６７を備えているが、付勢部材６７を使用せずに、センタリングピン６１の自重でセンタリングピン６１を進入方向に付勢しても差し支えない。

また、回転手段８１の内部にセンタリングピン６１を設けることで、複数の機能を一カ所に集中させ、締結工具５０の小型化を図ることができ、締結工具５０を狭いスペースに進入させることができる。

特に、図１に示されるように、ダンパハウジング２２の上方にエンジンフード２４が位置する場合、ダンパハウジング２２の上方のスペースは小さいため、工具の進入スペースの確保が難しい。この点、水平方向に並べられたギア列５５の先端部に回転手段８１を設けたので、車体２１の側方から、ダンパハウジング２２の上方へ締結工具５０を進入させることができる。すなわり、被締結部の上方に他の部材があり、高さ方向に余裕のないスペースであっても、このスペースに側方から締結工具を進入させることができる。

また、ケース５３の先端部には、カメラ９１が備えられている。詳細には、ケース５３の先端部にカメラ支持部９２が設けられ、このカメラ支持部９２にカメラ９１が支持されている。回転手段８１をナット４０上に移動させる際、カメラ９１によってナット４０の位置を計測し、回転手段の位置を微調整することができる。結果、円滑に締結作業を行うことができる。

ケース５３の基端側には、メンテナンス用連通路５３ｄが形成され、栓５３で塞がれている。

次に吸着手段７１について説明する。
図８に示されるように、回転手段８１の下方において、基板５２は回転手段８１より大径のフランジ部５２ａを有する。このフランジ部５２ａには、回転手段８１を囲うように把持部７０が設けられている。

把持部７０は、部材４１の緩衝部材４４（図４参照）に吸着する吸着手段７１と、部材４１を磁力によって引き付ける磁石７２とを備えている。吸着手段７１は、複数の吸着パッド７３を有する。吸着パッド７３は、図示せぬ吸引管に接続されて吸引される。

なお、吸着パッド７３は、吸引と吸引停止を切り換え制御しても差し支えない。また、実施例では、磁石７２を永久磁石としたが、これに限定されず、電磁石として励磁と励磁停止を切り換え制御しても差し支えない。また、ケース５３は、ねじ７４で基板５２に締結されている。

以上に述べた締結工具５０の作用を次に述べる。
図１に示されるように、自動車２０の車体１１には、エンジンフード２４が組み付け済みである。このエンジンフード２４が開いた状態の車体に、サスペンション３０を組み付ける組み付け方法である。

図１、図９（ａ）に示されるように、部品テーブル１３上の部品パレット１４に皿上の部材４１を載せ、この部材４１にワッシャ４７を載せ、このワッシャ４７にナット４０を載せたものを準備する（締結部材準備工程）。
サスペンション３０を車体２１に下方から接近させる（サスペンション準備工程）。

図２に示されるように、サスペンション３０のダンパ先端部３１を、ダンパハウジング２２の開口部２６に挿通する（ダンパ先端部挿入工程）。

図１、図９（ａ）に示されるように、締結工具５０を部品パレット１４の上方に矢印（１）のように移動させ、センタリングピン６１を前記ナット４０、ワッシャ４７及び材４１の通孔４３にこの順で矢印（２）のように挿通する（挿通工程）。
このように、センタリングピン６１を、ナット４０、ワッシャ４７及び部材４１の通孔４３へ貫通させるので、ナット４０、ワッシャ４７及び部材４１の水平位置を決めることができる。

図９（ｂ）に示されるように、吸着手段７１で部材４１に設けられた緩衝部材４４を矢印（３）のように吸着するとともに、磁石７２で部材４１を引き付ける。結果、把持部７０で部材４１を把持し、部材４１、ワッシャ４７及びナット４０を一括して持ち上げる（把持工程）。
締結工具５０を矢印（４）のように移動させる。

図１、図１０（ａ）に示されるように、部材４１等を把持した状態で、締結工具５０を車体２１とエンジンフード２４の間に移動させる。さらに、カメラ９１でダンパ先端部３１の位置を計測し、締結工具５０を矢印（５）のように移動させ位置を調整する。結果、把持された部材４１及びこの部材４１に載っているワッシャ４７及びナット４０が、ねじ部３７を有する前記ダンパ先端部３１上に移動される（締結部材移動工程）。
センタリングピン６１の軸は、ダンパ先端部３１の軸に一致する。
締結工具５０を矢印（６）のように移動させる。

図１０（ｂ）に示されるように、締結工具５０をさらに降下させると、ダンパ先端部３１がセンタリングピン６１に当接し、ダンパ先端部３１によってセンタリングピン６１が矢印（７）のように押し上げられる。センタリングピン６１が上方へ押し出されるのに伴い、押し板６６が矢印（８）のように移動する。ダンパ先端部３１は、部材４１の通孔４３、ワッシャ４７及びナット４０に挿通される（ダンパ先端部挿通工程）。

回転手段８１を矢印（９）のように回転させ、ナット４０をダンパ先端部３１のねじ部３７にねじ込む。ナット４０のねじ込みに合わせて、締結工具５０を矢印（１０）のように降下させる（締め付け工程）。
センタリングピン６１を、ナット４０、ワッシャ４７及び部材４１に挿通した状態で、ナット４０をダンパ先端部３１に締結するので、ナット４０、ワッシャ４７及び部材４１を位置決めした状態で、ワッシャ４７及び部材４１を組み付けるとともにナット４０を締結することができる。

図１１（ａ）に示されるように、ナット４０の締め付け完了後、締結工具５０を矢印（１１）のように退避させる（締結工具退避工程）。押し板６６が矢印（１２）のように移動する。センタリングピン６１は、押し板６６に押されて、矢印（１３）のように移動する。

図１１（ｂ）に示されるように、ナット４０によって、サスペンション３０がダンパハウジング２２に締結される。
このように、複数の部品を一括して把持し、位置決めしながらナット４０を締結するので、工数の削減を図ることができる。さらに、締結工具５０によって、組立ラインの自動化を図ることができる。

尚、本発明の締結工具５０は、ナット４０をサスペンション３０のダンパ先端部３１に締結することに適応したが、これに限定されず、複数の部材に載せられたこの部材よりも小さいナットをねじ部にねじ込むのであれば、他の一般的な機械部品の締結に適応しても差し支えない。

本発明の締結工具は、自動車の車体にサスペンションを組み付ける際の、ナットの締結に好適である。

１０…組立ライン、１４…部品パレット、１５…ロボット、１６…アーム、２０…自動車、２１…車体、２２…ダンパハウジング、２６…開口部、３０…棒状部材（サスペンション）、３１…ダンパ先端部、３７…ねじ部、４０…ナット（締結部材）、４１…部材、４３…通孔、４４…緩衝部材、４７…ワッシャ、５０…締結工具、５２…基板、５４…駆動源、５６…ギア列、６１…センタリングピン、６２…付勢手段、７１…吸着手段、８１…回転手段。

Claims (2)

1. ねじ部が上になるように縦に配置した棒状材へ、通孔を有する少なくとも１個の部材を上から嵌め、この部材より小径のナットを前記ねじ部にねじ込む締結工具であって、
   締結前には、前記部材に前記ナットが載せられており、
   前記締結工具は、ロボットのアームで支持され略水平方向に延在する基板及び前記基板に支持されるケースを備え、
   前記ナットと前記部材の前記通孔へ貫通して前記ナット及び前記部材の水平位置を決めるセンタリングピンと、前記ナットが載っている状態で前記部材を吸着する吸着手段と、駆動源からの回転駆動力が水平方向に並べられたギア列よって伝達され前記ナットをねじ込む回転手段とを備え、
   前記センタリングピンと前記吸着手段と前記回転手段とは、前記基板及び前記ケースにより一括して支えられ、
   前記センタリングピンは、前記基板に進退可能に設けられるとともに付勢手段により進入方向に付勢され、
   前記回転手段の下面は、前記基板の下面よりも上方の高さに位置していることを特徴する締結工具。
2. 請求項１に記載の締結工具を使用して自動車の車体にサスペンションを組み付ける組み付け方法において、
   部品パレットに皿状の通孔を有する部材を載せ、この部材に前記部材より小径のワッシャを載せ、このワッシャにナットを載せたものを準備する締結部材準備工程と、
   前記サスペンションを前記車体に下方から接近させるサスペンション準備工程と、
   前記サスペンションのダンパ先端部をダンパハウジングの開口部に挿入させるダンパ先端部挿入工程と、
   前記締結工具を前記部品パレットに移動させ、前記センタリングピンを前記ナット、前記ワッシャ及び前記部材の前記通孔にこの順で挿通する挿通工程と、
   前記吸着手段で前記部材を吸着する把持工程と、
   把持された前記部材及びこの部材に載っている前記ワッシャ及び前記ナットを、ねじ部を有する前記ダンパ先端部上に移動させる締結部材移動工程と、
   前記ダンパ先端部を、前記部材の通孔、前記ワッシャ及び前記ナットに下方から挿通するとともに、前記ダンパ先端部で前記センタリングピンを上方へ押し出す、ダンパ先端部挿通工程と、
   前記回転手段で、前記ナットを前記ダンパ先端部にねじ込む締め付け工程と、
   を備えることを特徴とする組み付け方法。

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