JPH0283123A - 締結部材の締付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばナツトなどの締結部材をソケットで回
転不能に保持した状態でこのソケットを回転することに
より、上記ナツトを同じく締結部材であるボルトに締め
付けて、これら締結部材間に介在されるいくつかの部材
同士を互いに固着すると共に、上記締結部材における締
結状態の良否をも判別できるようにした締結部材の締付
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

締結部材の締付装置は、例えば自動車ボディーに対して
サスペンシラン等の足回り部品等を組み付けるラインに
おいて、これら自動車ボディーと足回り部品等とを互い
に固着するのに使用されている。即ち、組み立てライン
上で搬送される自動車ボディーには、ボルトまたはナツ
トが予め固設される一方、足回り部品等にはボルト挿通
孔が予め形成されていて、両者の配置合わせを行った状
態で、ソケットに保持されたボルト又はナツトを自動車
ボディー側のボルトまたはナツトにねじ込ませることに
より、足回り部品等が自動車ボディーに締結固定される
。

ところで、このような部材同士の組み付はラインでは自
動化が著しく進んでおり、例えば、ナ・ノドをソケット
に保持させる作業、ソケットを移動操作して保持された
ナツトをボルトの先端に当接させる作業、ソケットを回
転してナツトをボルトにねじ込む作業等の一連の作業は
自動的に行われている。一方、これら作業を滞りなく進
めるためには、不具合が生じた時点で速やかにその不具
合を検知することが必要となってくる。

上記のナツトをソケットに保持させる作業が適正に行わ
れたか否かを判別するものとして、実開昭６１−１３７
０号公報にボルト締付装置が開示されている。勿論、こ
のような装置だけでは不十分であり、ソケットを回転し
てナツトをボルトにねじ込む作業が適正に行われたか否
かを判別する手段が必要である。このような判別を行う
手段としては、ナツトのねじ込みによる締結が完了する
時点でソケットの駆動トルクが大きくなることに着目し
、ソケットの駆動トルクの検出情報に基づいて、ねじ込
みの完了を検出することが考えられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記の自動車ボディーにボルトを予め溶接に
て固着してお（場合、このボルトの螺子部に溶接時のス
パッタが付着している場合があり、このボルトにねじ込
まれるナツトは上記スパッタのところでその回転を阻止
され、その結果ソケットの駆動トルクが大きくなること
がある。従って、上記の判別手段では、ナラ・トによる
部材の締め付けがなされていないのに、締結が完了した
と誤った判断を下してしまう虞れがある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る締結部材の締付装置は、上記の課題を解決
するために、締結部材を回転不能に保持すると共に、上
記締結部材のねじ込み方向に移動可能であり、且つ、回
転駆動手段にて回転駆動されるように設けられたソケッ
ト装置と、このソケット装置の側面に配され、上記ねじ
込み方向に一定の間隔で並ぶ被検知体群と、上記ソケッ
ト装置が締結部材をねじ込みながらこのねじ込み方向に
移動するときには固定状態を保持して上記移動するソケ
ット装置との相対位置を変化させ、上記の被検知体群に
基づくＯＮ−ＯＦ・Ｆ信号を出力するセンサー手段と、
このセンサー手段からのＯＮ−０４Ｆ信号に基づいて、
上記締結部材における締結状態の良否を判別する判別手
段とを備えていることを特徴としている。

〔作　用〕

上記の構成によれば、例えば、ナツトがボルトに適正に
ねじ込まれると、ソケット装置もこれに応じてねじ込み
方向にスムーズに移動することになり、センサー手段か
らの信号も整然としたＯＮ−ＯＦＦを繰り返すことにな
る。一方、例えば、ボルトの螺子部に溶接時のスパッタ
が付着していて、このスパッタのところでナツトが回転
を阻止されると、ソケット装置もこれに応じて停滞する
ため、それ以降のセンサー手段からの信号はＯＮ又はＯ
ＦＦ信号だけとなり、この変化によって判別手段は締結
状態が不良であると判断することになる。さらに、例え
ば、ボルトにナツトをねじ込んでいる最中に自動車ボデ
ィーに固着されているボルトが万が−０動車ボデイーか
ら外れた場合には、ソケット装置は抵抗を失って急激に
ねじ込み方向に移動することになるが、この場合には、
センサー手段からの信号のＯＮ−ＯＦＦ間隔が異常に短
くなるので、この場合も締結状態の不良を判別すること
ができる。

このように本発明に係る締結部材の締付装置によれば、
極めて簡単な構造、お・よび、簡素な判断制御でもって
ナツトやボルトなどの締結部材の締結状態の良否を確実
に判別できる。

〔実施例１〕 本発明の一実施例を第１図および第２図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

第１図（ａ）に示すように、シリンダからなる昇降装置
ｌは、そのピストンロッド１ａを上下方向に進退駆動で
きるように構成されたものであり、上記ピストンロッド
１ａの上端に固設された支持ベース２を昇降駆動するよ
うになっている。支持ベース２の下面には回転駆動手段
としてのモータ３が配設されており、このモータ３はそ
の回転駆動軸３ａを上記支持ベース２に形成されている
貫通孔２ａを通して支持ベース２上に突設させている。

上記の回転駆動軸３ａの上端にはソケ・ント支持部材４
が固設されており、このソケット支持部材４における中
心部には上記回転駆動軸３ａと同心状にスプライン嵌合
穴４ａが形成されている。スプライン嵌合穴４ａには、
ソケット５の下部に垂下されているスプライン嵌合軸５
ａが嵌合されている。これにより、ソケット５は、ソケ
ット支持部材４と同体的に回転できるとともに、ソケッ
ト支持部材４に対し別体的に上下方向に移動自在となっ
ている。また、前記のスプライン嵌合穴４ａにはコイル
ばね６が収容されており、このコイルばね６によってソ
ケット５は上方向（ねじ込み方向）に付勢されている。

また、ソケット５の上端部には、締結部材であるナツト
７を回転不能に保持する角穴状のナツト保持部５ｂが前
記のスプライン嵌合軸５ａと同心状に形成されている。

さらに、上記ナツト保持部５ｂの下部には、上記す・ン
ト７が同じ（締結部材であるボルト８にねじ込まれたと
きにこのボルト８を回避するためのボルト回避穴５Ｃが
形成されている。上記のソケット支持部材４、ソケット
５、およびコイルばね６によってソケット装置１５が構
成されている。

また、上記のソケット５の側面には、上記のねじ込み方
向に一定間隔で並ぶ被検知体群９が配設されている。各
被検知体９ａはソケット５の側面に沿って形成されたリ
ング状の部材であり、ソケット５の側面から外方に一定
量だけ突出されている。一方、前記の支持ベース２上に
は支柱１１が固設されており、この支柱１１の上端部に
は近接センサーからなるセンサー手段１０が配設されて
いる。センサー手段１０は、支柱１１の上端で固定状態
に設けられており、前記ソケット５がナツト７をねじ込
みながらこのねじ込み方向に移動するときにこの移動す
るソケット５との相対位置を変化させ、上記の被検知体
群９に基づ（ＯＮ−ＯＦＦ信号を出力するようになって
いる。なお、同図（ｂ）に示すように、ソケット５で保
持されたナツト７がボルト８に当接してソケット５がナ
ツト７のねじ込みに必要な分だけ下方に後退してねじ込
み開始状態となった時点で、センサー手段ＩＯが前記被
検知体群９における最上位置の被検知体９ａと対峙する
ようにセンサー手段ｌＯの高さ位置等が設定されている
。また、上記のセンサー手段１０には、このセンサー手
段１０からのＯＮＯＦＦ信号に基づいて、上記ナツト７
における締結状態の良否を判別する判別手段（図示せず
）が接続されている。

上記の構成において、同図（ａ）に示すように、ソケッ
ト５に保持されているナツト７をボルト８にねじ込んで
、このボルト８が固着されている組付本体１３に組付部
材１２を固定するには、昇降装置１のピストンロッドｌ
ａを前進させて支持ベース２を上昇させる。そして、同
図（ｂ）に示すように、ソケット５で保持されたナツト
７がボルト８に当接すると共にソケット５がナツト７の
ねじ込みに必要な分だけ下方に後退してねじ込み開始状
態となったら、上記支持ベース２の上昇を止める。この
状態では、センサー手段１０が前記の被検知体群９にお
ける最上位置の被検知体９ａと対峙することになる。ま
た、ソケット５はコイルばね６によってねじ込み方向に
付勢されることになる。

そして、かかる状態においてモータ３を駆動してソケッ
ト支持部材４を回転させると、ソケット支持部材４と同
体的にソケット５が回転し、同図（Ｃ）に示すように、
上記のコイルばね６に付勢されるソケット５のみがねじ
込み方向に移動してナツト７をボルト８にねじ込むこと
になる。

ナツト７がボルト８に適正にねじ込まれた場合には、セ
ンサー手段１０に対し被検知体群９が相対的に一定速度
で移動することになるので、第２図（ａ）に示すように
、センサー手段１０からの出力信号は、等間隔でＯＮ−
ＯＦＦを繰り返す信号となって出力されることになる。

前記の判別手段は一定時間の内に上記のＯＮ−ＯＦＦ信
号をサンプリングしてＯＮの回数をカウントし、これが
予め記憶している適正回数と合致したときに締結状態を
良好と判断することになる。

一方、ナツト７がボルト８に全くねじ込まれずに初期ス
リップを起こした場合には、ソケット５は前進移動でき
ず、センサー手段１０からの出力信号は、同図（ｂ）に
示すように、ＯＮ−ＯＦＦ変化を示さない一定電圧の信
号となり、ＯＮ回数はＯとなるので判別手段は締結状態
不良と判断する。

また、例えば、ボルト８の螺子部に溶接時のスパッタが
付着していて、このスパッタのところでナツト７の回転
が阻止されると、ソケット５もこれに応じて停滞するた
め、それ以降のセンサー手段１０からの信号は、同図（
ｃ）に示すように、ＯＮ（又は０ＦＦ）信号だけとなり
、この特異な変化、並びにＯＮ回数の不足により判別手
段は締結状態不良と判断することになる。

さらに、例えば、ボルト８の螺子山部分に打痕があった
り、塗料が付着していて、この打痕や塗料付着箇所でナ
ツト７の回転が一時的に阻害されるような場合には、同
図（ｄ）に示すように、信号のＯＮとＯＦＦとの間隔が
変化してばらつくことになるので、この特異な変化並び
にＯＮ回数の不足等により判別手段は締結状態が不良と
判断することになる。

また、ボルト８にナツト７をねじ込んでいる最中に組付
本体１３に固着されているボルト８が万が−この組付本
体１３から外れた場合には、ソケット５は抵抗を失って
急激にねじ込み方向に移動することになるが、この場合
には、同図（ｅ）に示すように、センサー手段１０から
の信号のＯＮ−ＯＦＦ間隔が異常に短くなるので、たと
え信号のＯＮ回数が適正回数と合致した場合でも、締結
状態の不良を判別することができる。

このように本発明の締結部材の締付装置によれば、極め
て簡単な構造、および、簡素な判断制御でもってナツト
やボルト等の締結部材の締結状態の良否を確実に判別で
きる。

〔実施例２〕 本発明の他の実施例を第３図ないし第７図に基づいて説
明する。なお上記実施例と同様の機能を有する部材には
同一の符号を付記してその説明を簡略している。

本実施例に係る締結部材の締付装置は、第３図に示すよ
うに、アームロボット本体２０と一体的に構成されて目
的位置に自在に移動し得るようになっている。アームロ
ボット本体２０には第１回転部２１が固設されており、
この第１回転部２１に内蔵された回転駆動機構および回
転軸２１ａにより第１アーム２２が水平旋回自在に設け
られている。第１アーム２２の先端部には第２回転部２
３が固設されており、この第２回転部２３に内蔵された
回転駆動機構および回転軸２３ａにより第２アーム２４
は水平旋回自在に設けられている。

第２アーム２４の先端部にはシリンダからなる昇降装置
１が固設されている。昇降装置１はその図示しないピス
トンロンドの進退動作にて支持ベース２をガイドロッド
２５に沿って昇降動作させるようになっている。支持ベ
ース２の下面には、第４図に示すように、回転駆動手段
としてのナツトランナ３′がその外筒３’　　ｂにて固
設されている。そして、ナツトランナ３′の回転軸に固
設されたソケット支持部材４における中心部には、スプ
ライン嵌合穴４ａが形成され、このスプライン嵌合穴４
ａには、ソケット５のスプライン嵌合軸５ａが嵌合され
ている。これにより、ソケット５は、ソケット支持部材
４と同体的に回転できるとともに、ソケット支持部材４
に対し別体的に上下方向に移動自在となっている。また
、前記のスプライン嵌合穴４ａにはコイルばね６が収容
されており、このコイルばね６によってソケット５は上
方向（ねじ込み方向）に付勢され、後述するパレット側
ソケット２６との位置のばらつきを吸収できるようにな
っている。そして、ソケット５の上端部には、パレット
側ソケット２６を回転不能に角穴嵌合するソケット保持
部５ｂ’が形成されている。また、ソケット５の側面側
には被検知体群９が配設される一方、支持ベース２上の
支柱１１にはセンサー手段１０が被検知体群９に対し一
定の関係を充たすように配設されている。

上記のパレット側ソケット２６は、第５図に示すように
、例えば、サブフレーム２８を載置するためのパレット
２７の両脇に設けられており、支持体３１・３１にて軸
心回りに回転自在に、且つ、ナツトねじ込み方向に移動
可能に支持されている。また、パレット側ソケット２６
の下端側には前記のソケット保持部５ｂ’に角穴嵌合す
る角軸２６　ａ　、５＜、上端側には締結部材であるナ
ツトを回転不能に保持するナツト保持部２６ｂがそれぞ
れ形成されている。なお、ソケット５におけるソケット
保持部５ｂ’　とパレット側ソケット２６の角軸２６ａ
とが確実に嵌合するように、前記のナツトランナ３′が
上昇してソケット保持部５ｂ’が角軸２６ａに当接した
時点で、仮に角軸２６ａの形状が六角形の場合、ナツト
ランナ３′を締結方向と逆方向に６０’以内の回転を与
えて両者の嵌合の確実化を図っている。

パレット２７は、第６図（ａ）（ｂ）および第７図に示
すように、自動車の組み立てラインを構成するレール３
０・３０上、を移送されてくるものであり、一方、前述
のようにアームロボット本体２０に一体化に設けられた
締結部材の締付装置は、上記のレール３０・３０下に配
設される。そして、パレット２７が所定の位置に停止す
ると、第１アーム２２および第２アーム２４は図のよう
な範囲で旋回して、ソケット保持部５ｂ’を角軸２６ａ
の下位置に合わせてナツトランナ３′を上昇させる。ナ
ツトランナ３′が上昇してソケット保持部５ｂ’が角軸
２６ａに嵌合し、さらにナツト保持部２６ｂで保持され
ているナツトがボルトに当接したら、ナツトランナ３′
を駆動して締結動作を開始する。

本実施例で示したように、本発明に係る締結部材の締付
装置は、ロボット本体２ｏと容易に一体構成化できる等
、他の装置への取り付けの自由度が高く、多種少量生産
にも容易に対処できるという利点がある。

ナオ、以上の実施例では、被検知体群９として凹凸をな
すリング部材を、センサー手段１０として近接スイッチ
を示したが、これに限るものではなく、被検知体群９と
して上記実施例と同様に凹凸をなすリング部材を用いる
一方、センサー手段ＩＯとして距離センサを用いる構成
、更に、被検知体群９として光反射部と非反射部とを並
べ設けたものを使用する一方、センサー手段ｌＯとして
反射型フォトインタラプタを用いる構成などがあり、そ
の具体的構成は問わないものである。

〔発明の効果〕

本発明に係る締結部材の締付装置は、以上のように、締
結部材を回転不能に保持すると共に、上記締結部材のね
じ込み方向に移動可能であり、且つ、回転駆動手段にて
回転駆動されるように設けられたソケット装置と、この
ソケット装置の側面に配され、上記ねじ込み方向に一定
の間隔で並ぶ被検知体群と、上記ソケット装置が締結部
材をねじ込みながらこのねじ込み方向に移動するときに
は固定状態を保持して上記移動するソケット装置との相
対位置を変化させ、上記の被検知体群に基づくＯＮ−Ｏ
ＦＦ信号を出力するセンサー手段と、このセンサー手段
からのＯＮ−ＯＦＦ信号に基づいて、上記締結部材にお
ける締結状態の良否を判別する判別手段とを備えている
構成である。

これにより、極めて簡単な構造、および、簡素な判断制
御でもってナツトやボルトなどの締結部材の締結状態の
良否を確実に判別することができる。さらに、ロボット
本体と容易に一体構成化できる等、他の装置への取り付
けの自由度が高く、多種少量生産にも容易に対処できる
という効果も併せて奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すものであ
って、第１図（ａ）は締結部材の締付装置の一部断面側
面図、同図（ｂ）はナツトをボルトの先端部に当接させ
た状態を示す一部断面側面図、同図（Ｃ）はナツトをボ
ルトにねじ込んだ状態を示す一部断面側面図、第２図（
ａ）は締結状態が良好であるとの判断の根拠となり得る
信号パターンを示すグラフ、同図（ｂ）ないしくｅ）は
それぞれ締結状態が不良であるとの判断の根拠となり得
る信号パターンを示すグラフ、第３図ないし第７図は他
の実施例を示すものであって、第３図はロボット本体と
一体化された締結部材の締付装置を示す側面図、第４図
は第３図における要部の拡大破断面図、第５図はパレ・
７トとパレット側ソケットとの関係を示す側面図、第６
図（ａ）は自動車組み立てラインとロボット配設位置と
の関係を示す平面図、同図（ｂ）はその要部拡大図、第
７図は第６図（ｂ）における側面図である。 ■は昇降装置、２は支持ベース、３はモータ（回転駆動
手段）、３′はナツトランナ（回転駆動手段）、４はソ
ケット支持部材、５はソケット、５ａはスプライン嵌合
軸、５ｂはナツト保持部、５ｂ′はソケット保持部、７
はナツト（締結部材）、８はボルト（締結部材）、９は
被検知体群、９ａは被検知体、１０はセンサー手段、１
２は組付部材、１３は組付本体、１５はソケット装置２
０はアームロボット本体、２６はパレット側ソケット、
２７はパレット、２８はサブフレーム３０はレールであ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、締結部材を回転不能に保持すると共に、上記締結部
   材のねじ込み方向に移動可能であり、且つ、回転駆動手
   段にて回転駆動されるように設けられたソケット装置と
   、このソケット装置の側面に配され、上記ねじ込み方向
   に一定の間隔で並ぶ被検知体群と、上記ソケット装置が
   締結部材をねじ込みながらこのねじ込み方向に移動する
   ときには固定状態を保持して上記移動するソケット装置
   との相対位置を変化させ、上記の被検知体群に基づくＯ
   Ｎ−ＯＦＦ信号を出力するセンサー手段と、このセンサ
   ー手段からのＯＮ−ＯＦＦ信号に基づいて、上記締結部
   材における締結状態の良否を判別する判別手段とを備え
   ていることを特徴とする締結部材の締付装置。