JPH11514591A - ２つの部材の自動的なねじ結合方法及びこの方法を実施するための植込みボルト及びユニオンナツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、トルクを制御される締め方法を使用して２つの部材を自動的にねじ結合する方法、及びこの方法を実施するための植込みボルト又はユニオンナツトに関する。更に自動組立て機及び２つの部材をねじ結合する結合素子も設けられている。ねじ結合過程を速やかに実施できかつ両部材の確実な結合部を得るため、本方法によれば、まず回転角を制御されて結合素子を予備締めし、続いてトルクを制御されて固定締めすることが意図され、その際結合素子が異なるピツチで同じ巻き方向の２つのねじ部分を持ち、各ねじ部分がそれぞれ１つの部材にねじ結合される。方法を実施するための植込みボルトは、植込みボルトの角度位置を特徴づける標識を設けられている適当な組立て工具を係合させるためのボルト頭部を持つている。方法を実施するためのユニオンナツトは、ユニオンナツトの最大でほぼ半分の長さにわたつて延びかつ内面ねじとして構成される第１のねじ部分を持ち、この第１のねじ部分にねじのない内面部分が続いている。

Description

【発明の詳細な説明】 ２つの部材の自動的なねじ結合方法及びこの方法を 実施するための植込みボルト及びユニオンナツト 本発明は、請求項１、10及び18に記載の２つの部材の自動的なねじ結合方法及 びこの方法を実施するための植込みボルト及びユニオンナツトに関する。 ″Technische Rundschau ″89／85に公表されているA．Stapelの ″Die Flexi bilisierung der Schraubmontage ″から、自動的なねじ組立て方法が公知であ る。まず所定の予備締めトルクに達するまで結合すべき両部材をねじ結合し、続 いてトルク最終値に達するまで締めることによつて、この方法が自動組立て機に より２つの段階で実施される。両方の組立て段階において、締めトルクを常に監 視し、それぞれ所定の限界値に達すると締め過程を中断せねばならない。２つの 部材を複数のボルトを介して結合せねばならない場合、各ボルトの締めトルクを 監視することが必要で、それにより監視のための技術的費用が非常に高くなる。 部材の表面の不均一性のため又は落ち着きのため、組立て段階後毎にボルトが異 なる角度位置にあることが起こり得る。これは、新しい組立て段階の始めに又は ねじ結合部をゆるめるために、組立て工具を問題なく速やかに当てるのを困難に する。更に欠点として、普通のボルトを使用すると、大きいねじ力を伝達するた めに、自動組立て機の適当な寸法設定に加えて大きいねじり力及び縦方向力を吸 収するため充分安定に構成されている適当なボルトの使用によつても必要となる 大きい締めトルクを加えねばならない。 本発明の基礎になつている課題は、ねじ結合過程を速やかに実行できかつ両部 材の確実な結合を行う、トルクを制御される 締め方法を使用して２つの部材を自動的にねじ結合する方法、この方法において 使用するための植込みボルト及びユニオンナツトを提示することである。 この課題は、方法に関して請求項１の特徴により、また植込みボルト及びユニ オンナツトに関して請求項10及び18の特徴によつて解決される。 第１の組立て段階中におけるボルトの回転角を制御される予備締めは、今まで 普通トルクを制御される予備締めに比べて著しく大きい角速度で行うことができ る。なぜならば、今や継続的なトルク監視がなくなるからである。回転角を制御 される予備締めでは、自動組立て機において設定可能な特定の角度だけボルトが 回される。トルクを制御される方法とは異なり、全締め過程の間結合を監視する 必要がないので、トルクの監視なしに僅かな費用で速やかに第１の組立て段階を 実施することができる。 予備締め中に結合すべき両部材は互いに近づき、その際第１の組立て段階の最 終位置へ達すると、結合すべき部材の互いに向き合う表面が互いに接触するのが 有効である。異なるピツチで同じ巻き方向の２つのねじ部分を持つ結合素子の使 用により、部材が徐々に接近し、接近速度は両方のねじ部分のねじピツチの差に 関係している。その際、それぞれのねじピツチの差だけが両部材の接近速度の尺 度であるので、非常に荒いねじを使用することが可能である。この場合ねじピツ チの僅かな差は、ねじ結合過程において部材が僅かな速度で接近することを意味 する。荒いねじ山を持つこのような結合素子は安価に製造され、大きい力を吸収 することができる。 低い接近速度は、所定の角度最終値に達する際部材が望まし くないほど大きい力で互いに押付けられる、という危険を少なくする。例えば部 材の表面仕上げの僅かな相違は、ボルトの１回転当たり僅かな軸線方向行程のた め、部材を誤つて破壊させることがない。即ち第１の組立て段階後互いに接する 部材の接触面は、小さいトルクによつてのみ互いに押付けられ、第２の組立て段 階において所定のトルク最終値に達する際いずれにせよ通常のように超過される 小さいトルクによつてのみ互いに押付けられるので、結合部が誤つて過度に強く 締められる、という危険が少なくされる。 第１の組立て段階の終了後、結合素子は自動組立て機には既知の全く特定の角 度位置にあるので、例えば工具交換後組立て工具は問題なく結合素子のスパナ用 付加部へはまることができる。 第２の組立て段階において、結合部のトルクを制御される固定締めが所定のト ルク最終値に達するまで行われる。これにより結合部がそのつどの要求に合わさ れる保持力を持つのを保証され、例えば過大な伸びによる材料の損傷が回避され る。同じ巻き方向の２つのねじ部分を持つ結合素子の使用は、僅かなねじ締めト ルクで大きいねじ力を得るのを可能にする。 本発明の方法は、なるべく平行に方向づけられる縦軸線を持つ少なくとも２つ の結合素子を使用する場合有利に適している。自動組立て機により複数の結合素 子を同時に締めることができる。第１の組立て段階の終了後すべての植込みボル トは同じ角度位置をとり、それにより組立て工具を再び当てるのが容易になる。 回転角を制御される予備締めの前に、植込みボルトはまず部材の１つにおいて 予備組立てされ、続いて更にねじ結合のため第 １の部材と共に、第２の部材の穴と一直線にされる。植込みボルトの締めは、こ の前置される段階により、部材の位置ぎめから切り離される。即ち植込みボルト は、組立てに有利な位置で、第１の部材において予備組立て可能であり、この予 備組立てされる位置で、植込みボルトは失われることなく第１の部材に保持され ている。 方法を実施するために、結合素子として植込みボルト及びユニオンナツトが適 している。 植込みボルトはこの植込みボルトの角度位置を特徴づける標識を持つている。 この標識は、なるべく植込みボルトの最大限１つの縦面に関して対称に構成され るボルト頭部の形により与えられる。別の構成によれば、ボルト頭部は全く非対 称にも構成することができる。これにより、光学手段及びセンサ手段により植込 みボルトの角度位置を直ちに知ることができるので、組立て工具を自動的にボル ト頭部と係合する位置へもたらすことができる。 植込みボルトの両端面にそれぞれボルト頭部を設けて、構造的実情に応じて植 込みボルトを異なる側から部材へねじ込むことができる。 ねじ部分のねじ始端及びねじ終端は植込みボルトの共通な縦面にあるのがよい 。従つてねじ自体も自動組立て機により確認可能な角度位置に位置ぎめされ、そ れによりそれぞれの部材においてねじ部分のねじ込み及びねじ出しが可能になる 。 方法の実施に適したユニオンナツトは、内面ねじとして構成されて最大でユニ オンナツトのほぼ半分の長さにわたつて延びる第１のねじ部分を持ち、このねじ 部分にねじのない内面部分が続いている。第１の実施態様によれば、異なるピツ チで同じ 巻き方向の第２のねじ部分も内面ねじとして構成され、ねじのない部分が両方の 内面ねじの間に設けられている。別の構成では、第２のねじ部分が外面ねじとし てユニオンナツトの外側に構成されている。この場合ユニオンナツトの部分は、 有利に外面ねじより大きい直径を持つナツト頭部として構成されている。 ユニオンナツトは２つのねじ管片のねじ結合に適している。 それ以外の利点及び有効な構成は、それ以外の請求項、以下の説明及び図面か らわかる。 図1a〜1eはクランクケース上へのシリンダヘツドの取付けを種々の方法段階で 示し、 図2a〜2cはそれぞれ２つの同じ巻き方向のねじ部分を持つ植込みボルトの種々 の構成を示し、 図3a〜3rはナツト頭部の種々の構成を示し、 図4a及び4bは結合すべき部材に関する植込みボルトの寸法を示し、 図5a〜5dはクランクケース上へのクランク軸受蓋の取付けを示し、 図6a及び6bは連接棒上への軸受蓋の取付けを示し、 図7a及び7bはクランク軸上へのはずみ車及び複数の釣合いおもりの取付けを示 し、 図8a〜8fは前もつて穴あけされた部材へのねじを形成する種々の方法を示し、 図9a〜9dは２つの同じ巻き方向の内面ねじを持つユニオンナツトによる２つの 部材のねじ結合を示し、 図10a及び10bは噴射導管の例における図９の方法を示し、 図11a〜11dは別の構成のユニオンナツトによる２つの部材のねじ結合を示し、 図12a及び12bは噴射導管の例における図11の方法を示している。 図1a〜1dにおいて、クランクケース上へのシリンダヘツドの取付けを種々の方 法段階において側面図で示している。図1eは組立ての終つたシリンダヘツドの平 面図である。図1aによる予備組立てでは、まず植込みボルト15として構成される 結合素子４が、自動組立て機１の組立て工具12により受入れられ、第１の部材２ としてのシリンダヘツド16のねじ穴９へ矢印13の方向にねじ込まれ、シリンダヘ ツド16の表面７（個々の燃焼室部分を持つシリンダヘツド底）は自動組立て機１ に面している。植込みボルト15は、この植込みボルト15の軸線方向両端の範囲に 延びる２つのねじ部分５，６を持つている。両方のねじ部分５，６はねじのない ボルト胴部14により分離されている。 予備組立てのため、植込みボルト15がシリンダヘツド16のねじ穴９へねじ込ま れ、その際植込みボルト15の第１のねじ部分５がねじ穴９のねじに係合する。予 備組立ての際図1bにより植込みボルト15は、この植込みボルト15がシリンダヘツ ド16の他方の側の表面18（制御側）から突出するように、シリンダヘツド16へね じ込まれる。それにより植込みボルト15は、シリンダヘツド16に失われないよう に保持される。予備組立ての終了後、図1b〜1dに示す最終組立てを行うことがで きる。 図1bによれば、シリンダヘツド16が植込みボルト15と共に180°だけ回されて 最終組立てに適した位置へもたらされた後、シリンダヘツド16の表面18は今や自 動組立て機１に面し、自動組立て機１は反対の側で植込みボルト15に作用する。 この ため値込みボルト15は両端にボルト頭部19，20を備えており、これらのボルト頭 部へ自動組立て機１の組立て工具12が係合でき、これらのボルト頭部によりボル ト頭部に関して方向づけられたねじ始端が可能となる。従つて自動組立て機１の 位置を変えることなしに、図1aによる予備組立て中に矢印13のねじ結合方向から 最終組立てのため図１b，１cによる矢11の方向への変更を行うことができ、その 際部材１（シリンダヘツド16）に対するねじ結合方向の変更が行われる。予備組 立ての終了後、ねじ穴の中に前もつて取付けられた植込みボルト15の縦軸線21は 、ねじ結合すべき第２の部材３即ちクランクケース17のねじ穴10へ係合するまで 、組立て方向11へ移動せしめられる。盲穴として構成されているねじ穴10はその 穴底に近い部分のみにねじを備えているので、それぞれのねじが係合し始めるま で、植込みボルト15の第２のねじ部分６がねじ穴10へ入り込む。 図1cによれば、予め植込みボルト15を取付けられたシリンダヘツド16は、植込 みボルト15の第２のねじ部分６がクランクケース17のねじ穴10のねじへちようど 係合し始めるまで、矢印11の方向にクランクケース17へ近づけられる。この位置 でシリンダヘツド16及びクランクケース17の互いに向き合う表面７及び８が、僅 かな間隔ｌを持つている。 植込みボルト15のボルト頭部へはまる自動組立て機１の組立て工具12は、今や 回転方向23へ回転し始めるので、植込みボルト15の第２のねじ部分６がクランク ケース17のねじ穴10のねじへねじ込まれる。植込みボルト15の差ねじにより、シ リンダヘツド16がクランクケース17へ接近する。ねじ穴及び植込みボルト15の対 応する第２のねじ部分６は、植込みボルト 15の第１のねじ部分５及びシリンダヘツド16にある対応するねじより大きいピツ チの荒いねじを持つている。植込みボルト15の１回転毎にねじ部分６は、ねじ部 分５がシリンダヘツド16の対応するねじにより動かされるより深く、クランクケ ース17のねじへねじ込まれる。即ち両方のねじ部分５，６のピツチの差は、ボル トの１回転当たりクランクケース17へのシリンダヘツド16の軸線方向移動量又は 接近に相当している。両方の部材の間隔ｌは、ボルトの１回転毎に連続的に減少 し、遂にｎ回転後両部材は互いに直接接するので、表面７，８が接触する。 互いに向き合う表面の接触が行われるまで有効に行われる両部材の接近は、第 １の組立て段階において、回転角を制御される締め方法により予備締めとして行 われる。この場合組立て工具12は、前もつて設定される特定の角度だけ回される 。この場合締めトルクの継続的な監視は行う必要がないので、第１の組立て段階 における予備締めは高い回転速度で行うことができる。 これに続く第２の組立て段階では、所定のトルク最終値に達するまで植込みボ ルト15がねじ込まれる。この第２の組立て段階は、同じ組立て工具12で、又は組 立て工具の交換後トルク監視素子を備えた別の工具で行うことができる。交換の 際にも組立て工具は、問題なく植込みボルト15のボルト頭部へはめることができ る。なぜならばボルト頭部の角度位置は、第１の組立て段階後わかつており、す べてのボルト頭部が有効に同じ角度位置にあるからである。この角度位置から始 まつて、今や各植込みボルト15はトルク最終値に達するまでねじ込まれ、ねじ込 み過程の終了後に各植込みボルト15は、異なる角度位置 にあつてもよい。トルク最終値の規定により、部材が許容程度を越えてクランク ケース17へねじ込まれないようにすることができる。 ねじ込み過程の終了後に両部材16，17は互いに固定的にねじ結合され、自動組 立て機１は図1dに示すようにシリンダヘツド16から矢印24の方向に遠ざけられる 。ねじ込み過程の終了後に植込みボルト15は有利に完全にシリンダヘツド16へね じ込まれているので、植込みボルト15の軸線方向端面はシリンダヘツド16の表面 18から突出しない。 図1eの平面図からわかるように、複数の植込みボルト15がシリンダヘツド16の 表面18の面に前後して、特にシリンダヘツド16のシリンダを覆う燃焼室範囲の周 囲の周りに設けられている。図1eの平面図において植込みボルト15は、すべて同 じ角度方位を持つており、このような角度方位は第１の組立て段階後に得られる 。すべての植込みボルト15の同じ角度方位は、組立て工臭の同時係合及びすべて の植込みボルト15の同時締めを容易にする。 図2a〜2cはそれぞれ異なる構成の植込みボルト15を示している。植込みボルト 15はそれぞれ側面図及び平面図で示されている。 図2aによれば、植込みボルト15の第１のねじ部分５は直径d2の第２のねじ部分 ６より大きい直径d1を持つている。同じ向きのピツチを持つ２つのねじ部分５， ６は、第２のねじ部分６より僅か小さい直径を持つねじのないボルト胴部14によ り互いに分離されている。種々の組立て段階は矢印25，26の方向に行われ、予備 組立て即ち第１の部材への植込みボルト15の前もつての取付けは、矢印25に従つ て、最終組立て即ち回転 角を制御される予備締め及びトルクを制御される固定締めと同じ方向に、矢印26 の方向に行われる。予備組立てのため植込みボルト15は、まず小さい直径を持つ 第２のねじ部分６を、第１のねじ部分５が第１の部材のねじへ係合するまで、第 １のねじ部分５の貫通するねじ穴へ通される。続いて最終組立てが同じ組立て方 向に行われ、第１のねじ部分５より大きいピツチを持つ第２のねじ部分６が、第 ２の部材の対応するねじへ係合する。予備組立て及び最終組立ては同じ方向に行 われるので、第１のねじ部分５に隣接する端面の範囲に設けられているボルト頭 部19を植込みボルト15に設ければ充分である。 標識をつけられた点5a，6aは各ねじ部分５，６のねじ始端をそれぞれ示し、点 5b，6bは各ねじ部分のねじ終端を示している。図2aからわかるように、すべての 点5a，5b，6a，6bは植込みボルト15の共通な縦面27にある。図2aの平面図からわ かるように、ボルト頭部19はこの縦面27に対して対称に構成されている。ねじ始 端又はねじ終端及びボルト頭部の共通な方向への方向づけは、それぞれの部材の 対応するねじ穴へのねじの精確で前もつて決定すべき係合を可能にする。 図2bによれば、植込みボルト15の２つのねじ部分５及び６が同じ直径を持つて いる。同じ直径のねじ部分を持つこのような植込みボルト15は、図1a〜1eによる 例で説明した方法で使用されている。第１のねじ部分５はまず矢印25の方向に第 １の部材に前もつて取付けられ、続いて最終組立てのため矢印26の逆方向にねじ 結合される。個々の組立て段階の互いに逆の組立て方向は、植込みボルト15の互 いに逆の軸線方向端面にあるボルト頭部19，20を必要とする。両方のボルト頭部 19，20は外側稜を持つスパナ用付加部として構成されている。両方 のねじ部分のねじ始端及びねじ終端は再び植込みボルト15の共通な縦面27にあり 、両方のねじ部分のねじ始端及びねじ終端は植込みボルト15の異なる側にある。 ボルト頭部の幅の狭い側面は縦面27に対して90°の角をなした方向にある。 図2cによれば、第２のねじ部分６が直径d1の第１のねじ部分５より大きい直径 を持つている。組立て方向は、図2bの例におけるように、予備組立てのため矢印 25の方向にあり、組立て工具は反対側のボルト頭部20に係合する。予備組立ての 終了後に最終組立てが矢印26による逆の方向に行われ、組立て工具は今や第１の ねじ部分５に隣接するボルト頭部19に係合する。第１のボルト頭部は外側稜を持 つスパナ用付加部として構成され、第２のボルト頭部20は内側稜を持つスパナ用 付加部として構成されている。補完的に形成されるスパナにより操作される内側 稜を持つスパナ用付加部は、場所を節約する構造としてすぐれている。すべての ねじ始端及びねじ終端は再び共通な縦面27にあり、第１のねじ部分５のねじ始端 5a及びねじ終端5bは共に植込みボルト15の一方の側に設けられ、第２のねじ部分 ６のねじ始端6a及びねじ終端6bは植込みボルト１５の直径上で反対の側に設けら れている。 図３はボルト頭部19又は20の種々の構成を示している。それぞれのボルト頭部 のスパナ用付加部が最大限植込みボルトの縦面27に対して対称に構成されている という点で、すべての構成は共通である。これによりスパナ用付加部に対するね じ部分の方向づけられたねじ始端が有利に得られる。若干の構成は全く非対称で ある。それにより、植込みボルトの現在の角度位置を求めるのが容易に可能であ る。すべてのボルト頭部は内側稜を持つスパナ用付加部又は外側稜を持つスパナ 用付加部とし て構成することができる。 図3aによれば、ボルト頭部は植込みボルトの縦面27に対して対称である。ボル ト頭部は直径上で対向する異なる大きさの半径の２つの円弧状部分を持ち、大き い半径を持つ部分は、先細となるように近づく辺を介して小さい半径を持つ部分 に結合されている。 図3bによるボルト頭部の外側形状は図1aのそれに一致しており、縦面27に沿つ て延びる溝27が付加的に設けられている。 同様に縦面に関して対称に構成される図3cのボルト頭部は、異なる半径の２つ の円弧状部分を持ち、両方の円弧状部分の間の移行部は同様に円弧状の辺を介し て実現されている。 図3cによるボルト頭部は、半径方向外方へ向きかつ周囲にわたつて均一に分布 して設けられる８つの歯を持つている。対称面に延びかつボルト頭部の半径より 少し長い溝状切込みが設けられている。 図3eによるボルト頭部は互いに角をなして設けられる５つの直線辺から成り、 隣接する２つの辺は円弧状部分を介して結合されている。 縦面に関して対称な図3fによるボルト頭部は円弧状部分を持ち、この部分から ２つの直線辺が広がるように延びている。直線辺は、円弧状部分とは反対の側で 、丸められる部分により互いに結合され、この部分はほぼ半円形の凹所を持つて いる。 図3gによるボルト頭部は、従来の六角ボルト頭部として構成され、２つの半円 形部分を持つ偏心凹所が設けられている。 図3hによるボルト頭部は図3gのボルト頭部に類似な構成を持ち、凹所は円形断 面を持つている。 図3iによるボルト頭部は、図3dによるボルト頭部のように 半径方向外方へ向く歯を備えており、対称面の両側にそれぞれ１つの歯がない。 歯のない個所は、ボルト頭部の一方の側に４つの歯があり、ボルト頭部の反対側 に２つの歯があるように、設けられている。 図3jによるボルト頭部は円形断面を持ち、互いに直角な２つの溝が設けられ、 これらの溝の１つが植込みボルトの縦面外にある。 図3kによるボルト頭部も同様に円形断面を持ち、更に異なる半径の偏心した２ つの円形凹所が設けられている。 図3lによるボルト頭部も同様に円形断面を持ち、ほぼ数字″７″の断面形状を 持つ溝状凹所が設けられ、溝の長い脚辺はボルト頭部の外側輪郭を突き破つてい る。図31によるボルト頭部は完全に非対称な断面を持つている。 図3mによるボルト頭部は正方形断面を持ち、この正方形の１つの辺は半円形の 凹所を持つている。 図3nによるボルト頭部は、内部に不規則な凹所のある円形断面を持ち、それに よりボルト頭部は非対称な断面形状を持つている。 図3oによるボルト頭部は、図3d，3iのボルト頭部のように半径方向外方へ向く 歯を持ち、１つの歯がなく、この歯のない個所に三角形の凹所が設けられている 。 図3pによるボルト頭部は五角形に構成され、更に対称面外にある連結溝が設け られている。 図3qによるボルト頭部は円形断面形状を持ち、直径上で対向する側に異なる大 きさの半径の２つの円弧状凹所が設けられている。 図3rによるボルト頭部は台形状断面を持つている。 ボルト頭部の種々の形状は植込みボルトの角度位置の明白な特徴づけを可能に する。ボルト頭部の非対称な形状又は縦面に関してのみ対称な形状は、従つて植 込みボルトのそれぞれの角度位置の標識を示すか、又はこれによりボルト頭部に 対するねじ部分のねじ始端の明白な方向づけを行うことができる。 図4a及び4bには、ねじ結合すべき２つの部材にある所定の比率のねじ穴におけ る植込みボルトの適切な寸法設定の例が示されている。 植込みボルト15は部材２及び３のねじ穴９及び10へねじ込まれている。植込み ボルト15は異なる直径d1，d2の２つのねじ部分５，６を持ち、第１のねじ部分５ は大きいピツチの第２のねじ部分６より小さいピツチを持つている（図4a参照） 。ねじ部分５は長さl1を持ち、ねじ部分６は長さl2を持つている。両方のねじ部 分は、長さl3を持つねじのないボルト胴部14により分離されている。第１のねじ 部分５に隣接してボルト頭部19が設けられている。 図4bは部材２，３へねじ込まれている植込みボルト15を２つの異なる位置で示 している。図4bの左半分では植込みボルト15が部材２の第１のねじ穴９のねじの みとねじ結合され、植込みボルト15の第２のねじ部分６が部材３の第２のねじ穴 10のねじにちようど係合し始めている。部材２及び３の互いに向き合う表面７及 び８は、相互間隔ｌに打勝つように、この間隔ｌが選ばれている。従つてこの間 隔ｌは、ねじピツチの差と回転の数ｎとの積から計算される。 図4bの右半分では、植込みボルト15が部材２及び３のねじ穴９及び10へ完全に ねじ込まれているので、部材２，３の表面７，８は接触している。 長さL1を持つ部材２にあるねじ穴９に、第２の部材３の方へ、長さt1のねじの ない部分が続いている。部材３に凹所も適当に構成されている。即ち部材２に面 してまず長さt2のねじのない部分29が設けられ、この部分に長さL2のねじ穴10が 続いている。部材２にある凹所は貫通穴として構成され、部材３にある凹所は盲 穴として構成されている。 部材２，３を問題なくねじ結合できるように、植込みボルト15の比率を定める ため、植込みボルト15の第１のねじ部分５の長さl1を、特定の寸法Δlだけ、部 材２のこのねじ部分を受入れるねじ穴９の長さL1より大きく構成してある。その 際植込みボルト15のねじのないボルト胴部14の長さl3は、部材２及び３にあるね じのない両方の部分28及び29の長さt1及びt2から寸法Δlだけ差引いたものに等 しい。換言すれば、第１のねじ部分５及び植込みボルト15のボルト胴部14の長さ は、ねじのない両方の部分28，29を含む部材２のねじ穴９の長さとほぼ同じであ り、ねじのない部分に対するねじ部分の長さ比のみが変化されている。この利点 として、部材２にある対応するねじ穴９より長く構成されている植込みボルト15 の第１のねじ部分５は、予備組立て中に既に一部ねじ穴９へねじ込まれることが でき、それにより部材２に失われないように保持されている。最終組立てのため 部材２中の植込みボルト15が第２の部材３にあるねじ穴10と一直線にされ、植込 みボルト15の第２のねじ部分６のねじがねじ穴10のねじ始端にちようど接してい る。その際両方の部材２，３が所定の数ｎの回転後打勝たれる特定の間隔ｌをも つて位置するように、植込みボルト15が第１のねじ穴９へねじ込まれている。 有効な発展によれば、第２のねじ部分６の長さl2が長さL2 を持つ第２の部材３のこのねじ部分を受入れるねじ穴10より長くない。完全にね じ込まれる位置で植込みボルト15の第２のねじ部分６は、第２の部材３のねじ穴 10に完全に受入れられている。第１のねじ部分５も第１のねじ穴へ完全にねじ込 まれており、その際植込みボルト15のねじのない部分14は両方の部材２，３のね じのない部分28，29の範囲にある。 ねじ結合すべき部材の比率に応じる植込みボルトの寸法設定は、データ処理装 置においてアルゴリズムの形で適切に行われる。 図5a〜5dには、クランクケース17上へのクランク軸受蓋30の取付けについて別 実施例を示している。図5aによれば、２つの平行な植込みボルト15が、自動組立 て機１により組立て工具12を介してクランク軸受蓋30及びクランクケース17のね じ穴へねじ込まれる。図5aは回転角を制御される予備締めの始めにおける装置を 示している。この位置でクランクケース17とクランク軸受蓋70との間に幅ｌの間 隙がある。図5bによれば、異なる直径（ねじ部分５が大きい方の直径を持つてい る）の２つのねじ部分５，６を持つ植込みボルト15が使用される。この植込みボ ルト15は同じ組立て方向で予備組立て及び最終組立てを行うのに適している。ボ ルト頭部19は内側稜を持つスパナ用付加部として構成されている。 図5c及び5dは、締め過程の種々の段階におけるクランク軸受蓋30を示している 。図5cには、組立て過程の始め又は回転角を制御される予備締めの終了後の植込 みボルトが示されている。植込みボルトのボルト頭部19は同じ方向に向けられて いる。トルクを制御される固定締め後、共通な所定のトルク最終値に達した後、 植込みボルトは個々の角度位置を持つている。 各植込みボルトが個々の締めトルクで固定締めされることによつても、異なる角 度位置が生じることがある。 図6a及び6bには、連接棒32上への軸受蓋31の取付けが示されている。植込みボ ルト15のねじ部分は再び異なる直径を持ち、ボルト頭部19は内側稜スパナ用付加 部として構成されている。植込みボルト15は完全に部材31，32へ埋込まれ、それ により全体の大きさが減少される。同じ巻き方向の差ねじのため、植込みボルト 15は僅かな締めトルクで固定締めされるが、部材間には大きいねじ力が作用する 。ねじ部分に同じ直径を持つ植込みボルト15を使用することも考えられる。軸受 蓋31は破壊（いわゆる破裂）又は引張りにより連接棒から分離される。しかし連 接棒にあるねじ穴は破壊（破裂）前に形成される。軸受蓋31には、大きい直径及 び小さいねじピツチを持つねじ部分が設けられている。小さい直径及び大きいね じピツチを持つねじ部分は連接棒にあり、両方のねじ部分はねじなしの部分によ り分離され、このねじなし部分の面に、連接棒と軸受蓋との間の破壊面も位置し ている。軸受蓋31及び連接棒32の予備組立て状態では、植込みボルト15により常 にあらゆる方向に作用するはまり合い結合が行われ、固定組立て状態では、同様 にあらゆる方向に作用するはまり合い結合及び摩擦結合が行われる。組立てられ る部材31及び32は最終組立ての際互いに接近し、その際連接棒及び軸受蓋にある 破壊面が互いに締付けられる前に、これらの破壊面がまず接触する。このように ねじ結合される軸受蓋31は、部材相互の縦移動及び横移動又は回転に対するそれ 以外の安全素子を必要としない。 図7a及び7bは、はずみ車及び複数の釣合いおもりを取付けられるクランク軸を 示している。釣合いおもり34は植込みボ ルト15によりクランク軸33にねじ結合され、その際植込みボルト15はクランク軸 の縦軸線に対して半径方向に向けられている。更にクランク軸端部にはずみ車35 が設けられて、同様に植込みボルト15を介してクランク軸33にねじ結合されてい る。はずみ車35の植込みボルト15はクランク軸33の縦軸線に対して平行になつて いる。クランク軸33のはずみ車35とは反対の側には、別の釣合いおもり36が設け られて、同様に植込みボルト15によりクランク軸33に取付けられている。 図7bは、釣合いおもり34の正面図と共にクランク軸33の断面図を示している。 図7bの左半分には、組立て過程の始めにおける釣合いおもり34が示されている。 この釣合いおもり34は、釣合いおもりを取付けられるクランク軸33のカム37に対 してまだ間隔ｌを持つている。図7bの右半分では、釣合いおもり34がカム37へ固 定的に締められている。 図8a〜8fは前もつて穴あけされた部材へねじをはめる種々の装置及び方法を示 している。 図8a〜8cは、前もつて穴あけされた部材２，３への異なるピツチで同じ巻き方 向のねじの形成を示している。それぞれの部材２，３にあるねじ穴９，10は、ね じ切り法で形成される。その代わりに切削なしのねじ転造も可能である。 クランクケース17は、軸線方向端部の範囲に前後して設けられる２つのねじ切 りヘツド40，41を持つねじ切り工具39により行われ、第１のねじ切りヘツド40は 、ねじ切り工具39の軸線方向端面まで延びる第２のねじ切りヘツド41より大きい 直径を持つている。両方のねじ切りヘツド40，41は異なるピツチのねじを形成し 、大きい直径を持つ第１のねじ切りヘツド40は第２のねじ切りヘツド41より小さ いピツチのねじを形成 する。両方のねじ穴９，10は有利に１つの工程で矢印42の方向に形成され、その 際まずねじ穴９のねじがねじ切りヘツド40により第１の 部材２へ切込まれ、続 いて第２の部材３のねじ穴10のねじがねじ切りヘツド41により切込まれる。ねじ 穴９のねじにはねじなしの部分が続き、このねじなし部分の直径は、第１のねじ 切りヘツド40を障害なしに通すことができるように、大きさを定められている。 ねじ切り工具39の送りは、回転速度及びそれぞれのねじピツチに応じて有利に選 ばれる。 図8d及び8eは２分割構成のねじ切り工具39を示している。このねじ切り工具39 は小さい直径のねじ切りヘツド40を有するねじ棒43を持つている。このねじ棒43 は、大きい直径のねじ切りヘツド41として構成される外面ねじを持つねじスリー ブ44にあるねじ切りヘツド41より大きいピツチのねじを切るのに適している。そ れぞれのねじ切りヘツド40，41とは反対の側に、ねじ棒43及びねじスリーブ44は 係合部45を持ち、これらの係合部によりそれぞれの部材を軸線方向に固定するこ とができる。 図8eの平面図からわかるように、ねじ棒43及びその周りに係合するねじスリー ブ44は、特有の形状のねじ頭部を持ち、このねじ頭部から、ねじ棒及びねじスリ ーブが実際にどんな角度位置にあるかが明白にわかる。 図8fは、ねじ切り工具を挿入することができる受入れ装置47を備えた穴あけ装 置46を示している。この穴あけ装置46は、切るべきねじのピツチに応じて調節可 能な送り制御装置を持つている。穴あけ装置46として自動組立て装置を使用する ことができる。 図9a〜9dには結合素子４がユニオンナツト48としての構成 で示されている。よくわかるようにするため、今までの実施例におけるのと同じ 部材には同じ符号をつけてある。 ユニオンナツト48は、それぞれ円筒状ユニオンナツトの内面ねじ60，61として 構成される２つのねじ部分５，６を持つている。これらのねじ部分５，６は同じ 巻き方向で、異なるねじピツチを持つている。大きい方のピツチを持つ第２のね じ部分６は、大きい直径を持つている。ユニオンナツト48の外周は好都合なよう にスパナ用輪郭を持つているので、適当に形成される工具でユニオンナツト48を 締めたりゆるめることができる。両方のねじ部分５，６の間にねじのない内面部 分14が設けられている。第１のねじ部分５及び第２のねじ部分６は、それぞれユ ニオンナツト48のかろうじて半分の長さにわたつて延び、僅かな長さのねじのな い内面部分14により分離されている。 ユニオンナツト48は、このユニオンナツト48のねじ部分５，６に一致するねじ を備えている２つのねじ部材49，50を結合するために設けられている。これらの ねじ部材49，50はねじピン又はねじ管片として構成され、部材２，３の一部であ る。 ねじ部材49，50のねじ結合のため、図9bに従つてユニオンナツト48の小さい直 径の第１のねじ部分５が、まずねじ部材49上へ矢印51の方向にねじはめられる。 この場合注意すべきことは、第１のねじ部分５の一部がねじ部材49のねじのない 部分の範囲へ来るまで、ユニオンナツト48がねじはめられるようにすることであ る。ねじ部材49のねじのない部分に設けられて図9bに示される予備組立ての終端 位置を示すねじ部材49のストツパ53が、ねじ部材49に好都合に設けられている。 この終端位置でねじ部材49のストツパ53がユニオンナツト 48の端面に当たる。 最終組立てのためユニオンナツト48が、図9c及び9dに従つて、逆方向52に第２ のねじ部材50上へねじはめられ、その際ねじ部材49のねじ部分に続く端面が円錐 状に先細になり、第２のねじ部材50にあつて補完的に形成される漏斗状凹所へ導 入可能である。 図9cは最終組立ての始めを示し、第１のねじ部材49の円錐状に先細になる端面 が、第２のねじ部材50の漏斗状凹所に対して軸線方向間隔ｌの所にある。間隔ｌ は、ユニオンナツト48のねじ部分６及び５のねじピツチの差に、間隔ｌに打勝つ ためユニオンナツト48が行わねばならない回転の数ｎを乗算したものに等しいの が、有利である。 図9dは組立ての終つた状態にある装置を示し、ねじ部材49，50は固定的に結合 されている。ねじ部材49，50は導管として構成され、内部通路54，55を持つこと ができる。ねじ部材49の円錐状構成及びねじ部材50に補完的に形成される凹所は 、この場合漏れのない結合を保証する。 図10a及び10bは、噴射導管の側においてユニオンナツト48を使用する前述の方 法を示している。部材２は、それぞれの軸線方向端部範囲にねじ部材49を持つ噴 射導管56として構成されている。両方のねじ部材49は、ユニオンナツト48により 部材３のねじ管片50上へねじはめられる。 噴射導管56は弧を描くので、端部範囲に設けられるねじ部材49は、角特に約90 °の角をなして交差している。ねじ結合過程の始めに、各ねじ部材49の軸線方向 端面は、それぞれのねじ管片50にある漏斗状の受入れ凹所に対して間隔ｌをとつ ている。まずねじ部材49のみが、矢印52の方向にユニオン ナツト48をねじ管片50上へ載せられ、噴射導管56を失われないように固定するた め、僅かだけ締められる。 図10bによれば、次の段階において、ねじ部材49が噴射導管56の反対側端部で 予備締めされるので、噴射導管56の第２の端部も部材３に結合される。それから 所定の角度位置又は所定のトルク最終値に達するまで、両方のユニオンナツト48 が順次に又は同時に固定締めされるので、液密及び圧力密な結合が行われる。 図11a〜11dは、別の構成のユニオンナツト48による２つの部材のねじ結合を示 している。ユニオンナツト48は小さいピツチの第１のねじ部分５を持ち、このね じ部分５はユニオンナツト48の内側にユニオンナツト48のほぼ半分の長さにわた つて延びている。第２のねじ部分６は大きい直径を持つユニオンナツト48の外側 57に設けられている。ねじ部分６は内面ねじとして構成される第１のねじ部分５ より大きいピツチを持ち、ユニオンナツト48の半分の長さより僅か長い。両方の ねじ部分はユニオンナツト48の同じ端面59の所まで延びている。外面ねじ62とし て構成される第２のねじ部分６に続いて、ナツト頭部58が設けられ、その直径は 外面ねじ62の直径より有利に大きい。ナツト頭部58は、組立て工具を問題なく当 てるのを可能にし更にユニオンナツト48の現在の角度位置を特徴づける輪郭を持 つている。外側57でナツト頭部58と内面ねじ62との間に、ねじのない短い部分が 設けられている。 ユニオンナツト48の外面ねじ62は、ねじ穴を持つねじ部材50へねじ込み可能で ある。ユニオンナツト48の内面ねじ60はねじ部材49にねじ結合されている。 部材をねじ結合する方法は図９による方法にほぼ相当してい る。図11bによれば、予備組立てのためユニオンナツト48がまず矢印51の方向に ねじ部材49上へねじはめられ、その際ねじ部材49のストツパ53がユニオンナツト 48のねじのない内面部分14へ入り込み、内面ねじ60の矢印52の方向へ移動せしめ られ、遂にユニオンナツト48の外面ねじ62が第２のねじ部材50のねじ穴のねじに 係合し始める。それから図11dにより、ユニオンナツト48が第２のねじ部材50の ねじ穴へねじ込まれ、遂に第１のねじ部材49の先細になる端面が、第２のねじ部 材50の補完的に形成される凹所に接触する。第２のねじ部材50へのユニオンナツ ト48のねじ込み中に、第１のねじ部材49は軸線方向操作行程ｌだけ進む。 図12a及び12bは、噴射導管56の例における構成を示している。噴射導管56はほ ぼＵ字状に構成され、軸線方向の両端部範囲にそれぞれねじ部材49を持つている 。各ねじ部材49にユニオンナツト48が予め取付けられ、図12a及び12bの左半分で はユニオンナツト48が内面ねじ及び外面ねじを備えており、右半分ではユニオン ナツト48が２つの内面ねじを備えている。両方のユニオンナツト48について締め 過程は矢印52の方向に行われ、その際ユニオンナツト48がまず第２のねじ部材50 のねじへ当てられる。各ねじ部材49の円錐状に先細になる端面は、第２のねじ部 材50にある漏斗状凹所に対して軸線方向間隔ｌをとつている。 図12bによれば、ユニオンナツト48は固定的に締められるので、ねじ部材49，5 0の間に漏れのない結合が行われ、液体は噴射導管56の液体通路を通つて損失な く導かれることができる。 複数のユニオンナツト48を使用すると、個々のねじ部分の 異なるねじピツチを設けることが可能である。これにより個々のねじ部材の間隔 ｌの寸法を締め過程の始めに変化することができるか、又は間隔ｌに打勝つため に必要な回転の数に影響を及ぼすことができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１２月１日 【補正内容】 補正された請求項１ １ トルクを制御される締め方法を使用して、自動組立て機（１）及び部材（２ ，３）をねじ結合する結合素子（４）により２つの部材を自動的にねじ結合し、 結合素子（４）が異なるピツチ（ｓ，Ｓ）で同じ巻き方向の２つのねじ部分（５ ，６）を持ち、各ねじ部分（５，６）をそれぞれ部材（２，３）にねじ結合し、 最終組立てのため次の方法段階を持つている 結合素子（４）の回転角を制御される予備締めを行い、 結合すべき部材（２，３）の互いに向き合う表面（７，８）が接触すると、 回転角を制御される予備締めを終了し、 続いて所定のトルク最終値に達するまで、トルクを制御される固定締めを行 う ことを特徴とする、２つの部材の自動的なねじ結合方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トルクを制御される締め方法を使用して、自動組立て機（１）及び結合素子 （４）により２つの部材を自動的にねじ結合する方法において、最終組立てのた め次の方法段階を含む 結合素子（４）の回転角を制御される予備締めを行い、 続いて所定のトルク最終値に達するまでトルクを制御される固定締めを行い 、 その際結合素子（４）が異なるピツチ（ｓ，Ｓ）で同じ巻き方向の２つのねじ 部分（５，６）を持ち、各ねじ部分（５，６）をそれぞれ部材（２，３）にねじ 結合する ことを特徴とする、２つの部材の自動的なねじ結合方法。 ２ 回転角を制御される予備締めを、結合すべき部材の互いに向き合う表面（７ ，８）が接触するまで行うことを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ３ 同時に締められる少なくとも２つの結合素子（４）を設け、これらの結合素 子（４）の縦軸線をなるべく互いに平行に方向づけることを特徴とする、請求項 １又は２に記載の方法。 ４ 結合素子（４）をまず第１の部材（２）に予備組立てし、続いて第１の部材 と共に最終組立てのため、第２の部材（３）のねじ（10）と一直線にすることを 特徴とする、請求項１ないし３の１つに記載の方法。 ５ 結合素子（４）の２つのねじ部分（５，６）が異なる直径（d1，d2）を持ち 、予備組立て及び最終組立てを同じ組立て方向へ行うことを特徴とする、請求項 １ないし４の１つに記載の方法。 ６ 予備組立てのため結合素子（４）をまず第１の部材（２）のねじとねじ結合 し、それから最終組立てのため逆方向に第２の 部材（３）のねじとねじ結合することを特徴とする、請求項１ないし４の１つに 記載の方法。 ７ 予備組立ての際結合素子（４）を、第１の部材（２）にあるストッパ（53） へ達するまでねじ結合することを特徴とする、請求項１ないし６の１つに記載の 方法。 ８ 結合素子（４）として植込みボルト（15）を使用し、この植込みボルト（15 ）を２つの部材（２，３）の対応するねじ穴（９，10）へねじ込むことを特徴と する、請求項１ないし７の１つに記載の方法。 ９ 結合素子（４）としてユニオンナツト（48）を使用し、このユニオンナツト （48）を両方の部材の２つのねじ部材（49，50）とねじ結合することを特徴とす る、請求項１ないし７のに記載の方法。 10 植込みボルト（15）が適当な組立て工具（12）に係合するボルト頭部（19， 20）を持ち、植込みボルト（15）の角度位置を特徴づける標識がボルト頭部（19 ，20）に設けられていることを特徴とする、請求項８に記載の方法を実施するた めの植込みボルト。 11 ボルト頭部（19，20）が植込みボルト（15）の最大限１つの縦面（27）に関 して対称に構成されていることを特徴とする、請求項10に記載の植込みボルト。 12 ボルト頭部（19，20）が非対称に構成されていることを特徴とする、請求項 10に記載の植込みボルト。 13 植込みボルト（15）の両端面にそれぞれボルト頭部（19，20）が設けられて いることを特徴とする、請求項10ないし12の１つに記載の植込みボルト。 14 ねじ部分（５，６）のねじ始端（5a，6a）及びねじ終端（5b， 6b）が、植込みボルト（15）の共通な縦面（27）にあることを特徴とする、請求 項10ないし13の１つに記載の植込みボルト。 15 植込みボルト（15）の同じ巻き方向の両方のねじ部分（５，６）の間に、ね じのないボルト胴部（14）が設けられていることを特徴とする、請求項10ないし 14の１つに記載の植込みボルト。 16 小さいピツチ（ｓ）の第１のねじ部分（５）の長さ（l1）が、第１の部材（ ２）のこのねじ部分を受入れるねじ（９）の長さ（L1）より特定の寸法（Δl） だけ大きくされ、ねじのない部分（28，29）の長さ（t1＋t2）からこの寸法（Δ l）だけ差引いたものに等しいことを特徴とする、請求項15に記載の植込みボル ト。 17 大きいピツチ（Ｓ）の第２のねじ部分（６）の長さ（l2）が、最大で、第２ の部材（３）のこのねじ部分を受入れるねじ（10）の長さ（L2）に等しいことを 特徴とする、請求項15又は16に記載の植込みボルト。 18 ユニオンナツト（48）の第１のねじ部分（５）が、内面ねじ（60）として、 最大で、ユニオンナツト（48）のほぼ半分の長さにわたつて延び、この内面ねじ （60）にねじのない内面部分（14）が続いていることを特徴とする、請求項９に 記載の方法を実施するためのユニオンナツト。 19 異なるピツチを持つ第２の同じ巻き方向のねじ部分（６）が、別の内面ねじ （61）として、ねじのない内面部分（14）に続いていることを特徴とする、請求 項18に記載のユニオンナツト。 20 第２のねじ部分（６）が、外面ねじ（62）としてユニオン ナツト（48）の外側（57）に設けられていることを特徴とする、請求項18に記載 のユニオンナツト。 21 外側（57）で外面ねじ（62）に続いて、なるべく外面ねじ（62）より大きい 直径を持つナツト頭部（58）が設けられている請求項20に記載のユニオンナツト 。 22 内面ねじ（60）及び外面ねじ（62）がユニオンナツト（48）の同じ端面まで 延びていることを特徴とする、請求項21に記載のユニオンナツト。 23 外面ねじ（62）が内面ねじ（60）より大きいピツチを持つていることを特徴 とする、請求項20ないし22の１つに記載のユニオンナツト。