JPH0453634A - ボルト自動供給仮締装置 - 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、ボルト自動供給締付システム及びボルト自動
供給仮締装置に関する。

（従来の技術及び解決すべき課題） 従来、例えば、エンジンの組立ラインにおいて、エンジ
ン本体にオイルパンを螺着する場合、第８図に示すよう
にベルトコンベア５０の上方所定位置に配設されたボル
ト締付機５１の各ソケット５２の先端に作業者が予めボ
ルト６０を手で取り付けておき、オイルパン５８が載置
されたエンジン本体５９が、ボルト締付機５１の真下に
搬送されて来た時に、当該ボルト締付機５１の各ソケッ
ト５２を回転させながら下降させ、各ボルト６０をオイ
ルパン５８の各ボルト孔を貫通させてエンジン本体５９
の対応する各ねじ穴に螺合させ、所定の締付トルクで同
時に締付固定するようにしている。

また、エンジン本体５９の前端面にボルトを締め付ける
場合には、作業者が予め当該エンジン本体５９の前端面
の各ねじ穴に手で予めボルト６１を取り付けて仮締めし
、ベルトコンベア５０の一側に配設されたボルト締付機
５３を自動或いは手動により操作してこれらのボルト６
１を締め付けるようにしている。

また、ベルトコンベア５０の上方及び両側には前記ボル
ト締付機５１．５３の他に、エンジンの機種に応じたボ
ルト締付機５５．５６．５７等が配設されている。

しかしながら、上記従来のボルト締付機においては、作
業者が手作業でボルト締付機の各ソケット及びワーク側
にボルトを取り付ける必要があり、特に、横方向からワ
ークにボルトを締め付ける場合には、ボルトが自重で傾
斜することを防止し、ボルト締付機のソケットに正確に
嵌合し得るようにするために作業者が手作業でワーク側
にボルトを成る程度深く仮締めしてお（ことが必要であ
る。

このため、ワークへのボルトの締付作業に手間が掛かり
作業性が悪いという問題がある。

また、第９図に示すようにソケット毎にボルト供給チャ
ック締付部６５を装着し、各ボルト供給チャック締付部
６５毎にパーツフィーダ６６を設け、これらのパーツフ
ィーダ６６から各ボルト供給・チャック締付部６５にボ
ルトを供給してワークへのボルトの締付の自動化を図る
ようにしたボルト締付機６７が提案されている。しかし
ながら、かかるボルト締付機は、多軸であるために構造
が複雑で取付場所を広く必要とする、ボルト供給の不良
率が高い（５％程度）、メンテナンスが容易でない、ワ
ークの機種毎にボルト供給・チャック及びパーツフィー
ダを装着する必要がある、極めて高価である等の多くの
問題がある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、１軸のロボ
ットによりワークの各ボルト穴にボルトを順次供給して
仮締めした後締付機により各ボルトを同士に締め付けて
自動化を図るようにしたボルト自動供給締付システム及
びボルト自動供給仮締装置を提供することを目的とする
。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明によれば、ボルト自動
供給締付システムは、組立ラインのベルトコンベアによ
り搬送されて来るワークに臨んでボルト自動供給仮締装
置を取り付けたロボットを配設し、当該ロボットを制御
して前記ワークのボルトを締め付けるべきねじ穴に順次
前記ボルト自動供給仮締装置を移動させて各ねじ穴にボ
ルトを自動供給すると共に仮締めし、前記ボルト自動供
給仮締装置の下流に前記ワークに仮締めした各ボルトに
対応したソケットを有するボルト締付機を配設し、当該
ボルト締付機により前記ワークに仮締めした全ボルトを
所定の締付トルクで且つ同時に締め付ける構成としたも
のである。

更に、ボルト自動供給仮締装置は、第１のシリンダのピ
ストンに基端が固定され、先端面にフランジボルトの頭
部及びフランジが着脱可能に嵌合する穴と当該ボルトの
頭部を吸着保持するマグネットとが設けられた進退可能
なソケットと、前記第１のシリンダの基端に配設され前
記ソケットに連結されて当該ソケットを回転駆動するア
クチュエータと、前記ソケットが進退可能に挿通ずる第
１の孔及び一端が当該第１の孔の先端に合流し他端がパ
ーツフィーダに接続される第２の孔が設けられ前記パー
ツフィーダから前記第１の孔に前記フランジボルトが供
給されるボルトシュータと、前記第１のシリンダに並設
固定されロッドの先端に前記ボルトシュータが固定され
て当該ボルトシュータを進退可能に指示する第２のシリ
ンダと、前記ボルトシュータの第１の孔の先端に開閉可
能に取り付けられ、ばね力により閉じたときに前記パー
ツフィーダから供給されたフランジボルトの軸部をクラ
ンプし、前記第２のシリンダの退縮時に当該クランプし
たフランジボルトを前記ソケットの先端に嵌合させ、前
記ソケットの前進時に当該ソケットにより押し開かれる
チャックとを備えた構成としたものである。

（作用） ボルト自動供給締付システムにおいて、ベルトコンベア
により搬送されて来るワークに臨んで配設されたロボッ
トは、ボルト自動供給仮締装置を、ワークのボルトを締
め付けるべきねじ穴に向けて移動させる。ボルト自動供
給仮締装置は、当該ねじ穴にボルトを自動供給し、且つ
振らつかない程度に仮締めする。かかる操作を前記ワー
クの各ねじ穴毎に順次繰り返して行なう。

全てのボルトの仮締め操作が終了した後、前記ボルト自
動供給仮締装置の下流に配設されたボルト締付機により
前記全ての仮締めしたボルトを所定の締付トルクで同時
に締め付ける。

また、ボルト自動供給仮締装置のチャックは、ボルトシ
ュータから供給されたフランジボルトの軸部をクランプ
して保持し、第２のシリンダの短縮時に当該クランプし
ているフランジボルトの頭部及びフランジをソケットの
先端面に設けられた穴に嵌合させる。このとき、当該ソ
ケットの先端に設けられたマグネットが前記嵌合させる
フランジボルトの頭部の端面を吸着して保持する。これ
により当該フランジボルトは、ソケットの先端に保持さ
れる。

次に、第１のシリンダが伸長するとこれに伴いソケット
が前進して前記フランジボルトを保持したままその先端
で前記チャックを押し広げて挿通する。同時にアクチュ
エータが回転してソケットを回転させる。そして、ソケ
ットは、前進しながら回転して、その先端に保持したフ
ランジボルトをワークのねじ穴に螺合させて仮締めする
。この仮締めは、前記フランジボルトが振らつかない程
度とされる。ソケットは、前記仮締めの後第１のシリン
ダの退縮に伴い後退して再びチャックの後方に戻り待機
する。

（実施例） 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

第１図は本発明に係るボルト自動供給締付システムの概
要を示し、ベルトコンベアｌの上方及び側方の各所定位
置にはボルト自動供給仮締装置２．３が配設されており
、これらのボルト自動供給仮締装置２．３の下流側上方
及び側方位置にはボルト自動締付機４．５が配設されて
いる。尚、ボルト自動締付機６〜８等は、ワークの機種
に応じて選択的に使用するものである。

ボルト自動供給仮締装置２．３は、ｌ軸のロボット１０
．１１のアーム１０ａ、ｌｌａに装着されており、ボル
ト自動供給仮締装置２は、ワーク例えば、エンジン本体
５９に取り付けるオイルパン５８にフランジボルトを供
給して仮締めし、ボルト自動供給仮締装置３は、エンジ
ン本体５９の前端面にボルトを供給して仮締めする。そ
して、ロボットｌ０１１１は、各ボルト自動供給仮締装
置２．３を、エンジン本体５９の各ボルト穴の位置に順
次移動させる。尚、ボルト自動締付機４〜８は、従来の
ものと同じである。

次に、ボルト自動供給仮締装置２に付いて説明する。

ボルト自動供給仮締装置２は、第２図乃至第５図に示す
ように本体２０、当該本体２０内に進退自在に嵌挿され
たソケット２１．ソケット２１の先端に装着されたチャ
ック取付部２２、当該チャック取付部２２に装着された
チャック２３、本体２０の後端に装着され且つソケット
２１の後端に連結されて当該ソケット２１を回転させる
アクチュエータ例えば、−ナツトランナ２４及び前記本
体２０に並設固定されてチャツク２２を進退させるシリ
ンダ２５等により構成されている。

本体２０は、複動型のエアシリンダで、基端２０ａ及び
先端２０ｂにはポート２０ｃ　、２０ｄが設けられてお
り、これらの各ポート２０ｃ　、　２０ｄは図示しない
エア源に接続される。ソケット２１は、第３図及び第４
図に示すようにロッド状をなし基端２１ａの端面の軸心
には全長の略２／３程度の穴２１ｃが穿設されており、
且つ当該穴２１ｃの基端２１ａ側開口端２１ｄ（第４図
）は、穴２１ｃよりも僅かに小さい四角い孔とされてい
る。そして、このソケット２１の基端２１ａにはピスト
ン２６が外嵌固定されている。

また、このソケット２１の先端２１ｂの端面の軸心には
丸穴２１ｅ〜２１ｇが同心的に穿設されている。そして
、穴２１ｅには、フランジボルト６０のフランジ６０ｂ
が、穴２１ｆには頭部６０ａが、夫々嵌合可能とされて
いる。また、最も奥の小径の穴２１ｇには、マグネット
３０が嵌挿されており、穴２１ｆに嵌挿されたボルト頭
部６０ａの端面を吸着して保持するようになっている。

このマグネット３０の外周面の直径上の両端にはピン３
１３１が植設されており、これらのピン３１．３１は、
ソケット２１の外周面にピン３１゜３１に対応して穿設
された軸方向に沿う長孔２１ｈ１２１ｈに摺動可能に嵌
合されている。更に、マグネット３０は、スプリング３
２を介して穴２１ｇに嵌挿されている。これによりマグ
ネット３０は、ソケット２１に逸脱不能、軸方向に摺動
可能、且つその先端が穴２１ｇに人出可能とされている
。

尚、ソケット２１は、フランジボルト６０のフランジ６
０ｂの外径よりも僅かに大径であれば良く、同様に本体
２０もソケット２１よりも僅かに大径であればよく、従
って、本体２０を可成り小径に構成することが可能であ
る。

ソケット２１は、基端２１ａがピストン２６を介して本
体２０内に回転可能、且つ軸方向に摺動可能に嵌挿され
、先端２１ｂが本体２０の先端２０ｂに内嵌固定された
シール２７を気密に貫通して本体２０の外方に突出して
いる。

ナツトランナ２４は、本体２０の基端２０ａに取付部材
２８により装着固定されており、回転軸３３は、当該本
体２０内に且つ細心に位置しており、前端３３ａが断面
四角形とされている。このナツトランナ２４は、ソケッ
ト２１を回転させるためのもので、その回転軸３３は、
駆動軸３４を介してソケット２１の基端２１ａに連結さ
れている。このナツトランナ２４は前記エア源に接続さ
れて回転駆動される。

駆動軸３４は、第３図及び第４図に示すように基端３４
ａが円柱状をなし、前端３４ｂが四角柱状をなしており
、基端３４ａの端面軸心には前記ナツトランナ２４の回
転軸３３の前端３３ａと嵌合可能な四角穴３４ｃが穿設
されている。駆動軸３４の基端３４ａは、シール３５を
介して本体２０の基端２０ａに気密に、軸方向に移動不
能、且つ回転可能に内嵌されており、先端３４ｂは、ソ
ケット２１の基端に穿設された角孔２１ｄを挿通して穴
２１ｃに僅かなギャップで遊嵌しており、基端３４ｂの
角穴３４ｃにはナツトランナ２４の回転軸３３の先端３
３ａが嵌合している。このようにして駆動軸３４は、ソ
ケット２１とナツトランナ２４の回転軸３３とを相互に
回転不能に、且つソケット２１を軸方向に摺動可能に連
結する。

第２図に戻り、チャック取付部２２は、中心にソケット
２１の先端が嵌挿可能な孔２２ａが穿設されており、−
側には先端が、当該孔２２ａの先端において所定の角度
で合流して連通ずる孔２２ｂが穿設されている。そして
、孔２２ｂの後端は、継手４５及び可撓性を有するホー
ス４６を介してパーツフィーダ１２（第１図）に接続さ
れている。これらのチャック取付部２２、継手４５及び
ホース４６によりボルトシュータが構成されている。ま
た、このチャック取付部２２の後端に形成されたフラン
ジ２２ｃはシリンダ２５のロッド２５ａに連結されてお
り、進退可能とされている。このシリンダ２５は、複動
型のエアシリンダで、前記エア源に接続されている。

チャック２３は、第２図、第３図及び第５図に示すよう
に２個の把持部３５．３６により構成された半割タイプ
のものでチャック取付部２２の先端に、且つ孔２２ａの
両側にこれら両者間をソケット２１が挿通可能に離隔対
向して配置され、ピン３７．３８を介して先端が開閉可
能に取り付けられている。これらの把持部３５．３６は
、先端３５ａ　、　３６ａが縮径されており、閉じた状
態においてボルト６０の軸部６０ｃをクランプ可能とさ
れ、各後端３５ｂ　、　３６ｂとチャック取付部２２の
フランジ２２ｃとの間にはスプリング３９．４０（第３
図）が縮設されている。これらのスプリング３９．４０
は、把持部３５．３６に各先端３５ａ１３６ａを閉じる
ようなばね力を付与している。

かかる構成のボルト自動供給仮締装置２は、第３図に示
すように本体２０の前後両端に取付られた支持部材４Ｌ
　４２及び取付ベース４３により第１図に示すロボット
ｌＯのアーム１０ａに取付られる。他のボルト自動供給
仮締装置３もボルト自動供給仮締装置２と同様に構成さ
れており、ロボット１１のアームｌｌａに取付られてい
る。

以下に作用を説明する。

第１図に示すようにベルトコンベアｌにより搬送されて
来るエンジン本体５９にオイルパン５８を螺着する場合
について説明する。

先ず、ロボットｌＯのアーム１０ａは、最初にボルトを
仮締めする位置に移動している。そして、ボルト自動供
給仮締装置２は、第２図及び第３図に示すような初期状
態にある。即ち、本体２０の先端のポート２０ｄからエ
アが供給され、ピストン２６が後退してソケット２１が
本体２０に収納されて短縮している。また、ピストン２
５は伸長してチャック取付部２２を前進させている。そ
して、チャック２３は閉じた状態になっている。

次に、フランジボルト６０が、パーツフィーダ１２（第
１図）からホース４６、チャック取付部２２を経てチャ
ック２３にエアにより圧送される。このフランジボルト
６０は、軸部６０ｃの先端が僅かに当該チャック２３の
先端即ち、把持部３５．３６の先端３５ａ、３６ａから
突出してクランプされ、フランジ６０ｂがこれらの各把
持部３５．３６の先端３５ａ　、　３６ａにより係止さ
れた状態に保持される。

次いで、シリンダ２５が短縮してチャック取付部２２及
びチャック２３を第２図の矢印Ｒ方向に２点鎖線で示す
位置まで後退させる。このとき、チャック２３に把持さ
れたフランジボルト６０は、第６図に示すように頭部６
０ａ、フランジ６０ｂが、ソケット２１の先端の孔２１
ｆ　、　２１ｅに嵌合し、且つ頭部６０ａの端面がマグ
ネット３０に吸着される。また、マグネット３０は、ス
プリング３２のばね力によりフランジボルト６０の頭部
６０ａに程よく圧接する。これによりフランジボルト６
０は、その軸心がソケット２１の軸心と一致した状態に
保持される。尚、このときにはフランジボルト６０の軸
部６０ｃの先端は未だチャック２３の先端にクランプさ
れている。

次に、本体２０の後端のポート２０ｃからエアが供給さ
れると、ピストン２６が前進し、これと共にソケット２
１が第７図に矢印Ｆ方向に前進し、その先端２１ｂがチ
ャック２３の各把持部３５．３６のスプリング３９．４
０のばね力に抗して先端３５ａ　、　３６ａを押し広げ
ながら前進して、チャック２３から突出する。

同時にナツトランナ２４が、当該フランジボルト６０を
締め付ける方向即ち、右に回転する。これによりソケッ
ト２１は、エンジン本体５９の所定のねじ穴に向かって
右回転しながら前進する。このとき、フランジボルト６
０は、前述したようにその軸心がソケット２１の細心と
一致した状態に保持されている。即ち、ボルト自動供給
仮締装置２にあっては垂直に、ボルト自動供給仮締装置
３にあっては水平に保持される。

これによりフランジボルト６０は、オイルパン５８のボ
ルト孔を貫通してエンジン本体５９（第１図）の所定の
ねじ孔に螺合して仮締めされる。この仮締め時における
締付トルクは極めて小さ（、従って、マグネット３０に
より吸着されたフランジボルト６０がソケット２１内で
滑ることなく当該ソケット２１と共に回転して仮締めさ
れる。

ソケット２１は、仮締め後フランジボルト６ｏが振らつ
かない程度、特に、ボルト自動供給仮締装置３にあって
は仮締めしたフランジボルト６０が水平状態を保持し得
る程度のピッチ数例えば、数ピツチ螺合させる。仮締め
後、ボルト自動供給仮締装置２のナツトランナ２４が停
止し、同時に本体２ｏの前端のポート２０ｄからエアが
供給されてソケット２１が後退し、更にシリンダ２５が
伸長してソケット２１が第２図に示す位置に復帰する。

かかる操作は数秒程度の短時間で行なわれる。

次いで、次のフランジボルト６０が、パーツフィ−ダ１
２（第１図）からチャック２３に供給される。

同時にロボット１０のアーム１０ａがエンジン本体５９
の次にフランジボルト６０を締め付ける位置に移動し、
前述と同様にして当該フランジボルト６０を仮締めする
。かかる操作を繰り返して実行し、全てのボルトを仮締
めする。このようにして仮締めされた各フランジボルト
６０は、次の本締め工程においてボルト締付機４により
所定の締付トルクで同時に締め付けられる。尚、このボ
ルト締付機４は単なるナツトランナであり、安価である
。

また、使用するフランジボルトは、その径が同じであれ
ば機種によりその長さ、ピッチ等が異なっても当該ボル
トをワーク側にセットすることができる。また、ソケッ
ト２１は、細いロッドであり、しかも、当該ソケットの
みを前進させる構造であるために狭い箇所にもボルトを
供給することが可能である。ボルト自動供給仮締装置３
についてもボルト自動供給仮締装置２と同様である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、組立ラインのベル
トコンベアにより搬送されて来るワークに臨んでボルト
自動供給仮締装置を取り付けたロボットを配設し、当該
ロボットを制御して前記ワークのボルトを締め付けるべ
きねじ穴に順次前記ボルト自動供給仮締装置を移動させ
て各ねじ穴にボルトを自動供給すると共に仮締めし、前
記ボルト自動供給仮締装置の下流に前記ワークに仮締め
した各ボルトに対応したソケットを有するボルト締付機
を配設し、当該ボルト締付機により前記ワークに仮締め
した全ボルトを所定の締付トルクで且つ同時に締め付け
るようにしたことにより、ワークの組立ラインにおいて
、ボルトの供給及び締付の自動化を図ることが可能とな
り作業性を大幅に向上させることが可能となる。しかも
、前記ボルト自動供給仮締装置は、−軸で制御すること
によりボルトの仮締め不良率を極めて小さくすることが
でき、自動組立ラインのシステムを安価に構成すること
が可能となる。

また、第１のシリンダのピストンに基端が固定され、先
端面にフランジボルトの頭部及びフランジが着脱可能に
嵌合する穴と当該ボルトの頭部を吸着保持するマグネッ
トとが設けられた進退可能なソケットと、前記第１のシ
リンダの基端に配設され前記ソケットに連結されて当該
ソケットを回転駆動するアクチュエータと、前記ソケッ
トが進退可能に挿通する第１の孔及び一端が当該第１の
孔の先端に合流し他端がパーツフィーダに接続される第
２の孔が設けられ前記パーツフィーダから前記第１の孔
に前記フランジボルトが供給されるボルトシュータと、
前記第１のシリンダに並設固定されロッドの先端に前記
ボルトシュータが固定されて当該ボルトシュータを進退
可能に指示する第２のシリンダと、前記ボルトシュータ
の第１の孔の先端に開閉可能に取り付けられ、ばね力に
より閉じたときに前記パーツフィーダから供給されたフ
ランジボルトの軸部をクランプし、前記第２のシリンダ
の退縮時に当該クランプしたフランジボルトを前記ソケ
ットの先端に嵌合させ、前記ソケットの前進時に当該ソ
ケットにより押し開かれるチャックとを備えた構成とし
たことにより、前記ワークにボルトを自動的に供給し、
且つ仮締めすることができ、組立ラインのボルトの締付
工程の自動化を図ることができる。しかも、ソケットを
一軸で制御することにより、締付場所が狭い所でも使用
することができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るボルト自動供給締付システムの概
要を示す図、第２図は本発明に係るボルト自動供給仮締
装置の一実施例を示す一部断面側面図、第３図は第２図
の矢線■−■に沿う断面図、第４図は第３図の要部拡大
図、第５図は第２図の矢線Ｖ方向端面図、第６図及び第
７図は第２図のボルト自動供給仮締装置の作動を示す図
、第８図は従来のボルト自動締付機を使用した組立ライ
ンの概要を示す図、第９図は従来のボルト自動供給締付
装置を示す図である。 ｌ・・・ベルトコンベア、２．３・・・ボルト自動供給
仮締装置、４〜８・・・ボルト自動締付装置、ｌｏ、１
１・・・ロボット、１２・・・パーツフィーダ、２ｏ・
・・本体、２１・°・ソケット、２２・・・チャック取
付部、２３・・・チャック、２４・・・ナツトランナ、
２５・・・シリンダ、３０・・・マグネット、３５．３
６・・・把持部、５８・・・オイルパン、５９・・・エ
ンジン本体、６０・・・フランジボルト。 出願人　三菱自動車工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）組立ラインのベルトコンベアにより搬送されて来
   るワークに臨んでボルト自動供給仮締装置を取り付けた
   ロボットを配設し、当該ロボットを制御して前記ワーク
   のボルトを締め付けるべきねじ穴に順次前記ボルト自動
   供給仮締装置を移動させて各ねじ穴にボルトを自動供給
   すると共に仮締めし、前記ボルト自動供給仮締装置の下
   流に前記ワークに仮締めした各ボルトに対応したソケッ
   トを有するボルト締付機を配設し、当該ボルト締付機に
   より前記ワークに仮締めした全ボルトを所定の締付トル
   クで且つ同時に締め付けることを特徴とするボルト自動
   供給締付システム。
2. （２）第１のシリンダのピストンに基端が固定され、先
   端面にフランジボルトの頭部及びフランジが着脱可能に
   嵌合する穴と当該ボルトの頭部を吸着保持するマグネッ
   トとが設けられた進退可能なソケットと、前記第１のシ
   リンダの基端に配設され前記ソケットに連結されて当該
   ソケットを回転駆動するアクチュエータと、前記ソケッ
   トが進退可能に挿通する第１の孔及び一端が当該第１の
   孔の先端に合流し他端がパーツフィーダに接続される第
   ２の孔が設けられ前記パーツフィーダから前記第１の孔
   に前記フランジボルトが供給されるボルトシュータと、
   前記第１のシリンダに並設固定されロッドの先端に前記
   ボルトシュータが固定されて当該ボルトシュータを進退
   可能に支持する第２のシリンダと、前記ボルトシュータ
   の第１の孔の先端に開閉可能に取り付けられ、ばね力に
   より閉じたときに前記パーツフィーダから供給されたフ
   ランジボルトの軸部をクランプし、前記第２のシリンダ
   の退縮時に当該クランプしたフランジボルトを前記ソケ
   ットの先端に嵌合させ、前記ソケットの前進時に当該ソ
   ケットにより押し開かれるチャックとを備えたことを特
   徴とするボルト自動供給仮締装置。