JP4984301B2

JP4984301B2 - ボルト締付け方法及び装置

Info

Publication number: JP4984301B2
Application number: JP2008064041A
Authority: JP
Inventors: 忍小林; 哲夫石井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2028-03-13
Also published as: JP2009220185A

Description

本発明は、ワークに複数のボルトを締付けるボルト締付け方法及びこの方法の実施に用いるボルト締付け装置に関する。

従来、１個のナットランナを搭載した締付けヘッドを用いてワークに複数のボルトを締付ける場合は、締付けヘッドをボルト供給場所に移動させて、ナットランナの出力軸に連結されているソケットの先端のボルト保持部にボルトを供給する工程と、締付けヘッドをワーク側に移動させて、ボルト保持部に保持されるボルトをワークに締付ける工程とを繰り返している。これでは、１個のボルトを締付ける度に締付けヘッドをワーク側からボルト供給場所まで往復動させなければならず、能率が悪くなる。尚、締付けヘッドに複数のナットランナを搭載して、能率アップを図ることも可能であるが、これでは設備費が増大してしまう。

また、従来、ナットランナをワーク方向に進退自在に搭載した締付けヘッドに、ナットランナと共にワーク方向に前進し、所定位置に前進したところで停止するスライダと、スライダに回動自在に支持されるボルトキャッチャとを設けたボルト締付け装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、ボルトキャッチャに上方からパイプを介してボルトを落とし込み、次に、ボルトキャッチャをボルトがナットランナのソケットと同心になるように回動させ、この状態でナットランナをワーク方向に前進させることにより、ボルトキャッチャにソケットを進入させて、ボルトをソケットに受け渡すようにしている。

このようなボルト締付け装置を用いれば、ボルト締付け後にナットランナをワークから離れたボルト供給場所まで移動させずに済み、能率アップを図れる。然し、このものでは、ナットランナのソケットの先端近傍にスライダ及びボルトキャッチャから成るボルト供給のための付帯設備が配置されるため、この付帯設備がワークに干渉してボルト締めが行えなくなることがある。
特開昭６４−７８７３０号公報

本発明は、以上の点に鑑み、ナットランナのソケットの先端近傍にボルト供給のための付帯設備を配置せずに、能率良くボルト締め作業を行うことができるようにしたボルト締付け方法及びこの方法に実施に用いられるボルト締付け装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、ナットランナを搭載した締付けヘッドを用いて、ワークに複数のボルトを締付けるボルト締付け方法であって、ナットランナの出力軸に連結されていたソケットとナットランナの出力軸との連結を解除して、ソケットをソケット先端のボルト保持部が上方を向く上向き姿勢に姿勢変化させるボルト供給準備工程と、締付けヘッドに搭載したボルトマガジンに保持される複数のボルトの１つを締付けヘッドに搭載したボルト把持手段により把持し、ボルト供給準備工程完了後に、ソケットのボルト保持部にボルト把持手段により上方からボルトを挿入するボルト供給工程と、ボルト供給工程完了後に、ソケットをナットランナの出力軸の軸線に沿う締付け姿勢に姿勢変化させて、ナットランナの出力軸にソケットを連結するボルト締付け準備工程と、ボルト締付け準備工程完了後に、ナットランナによりソケットを回転させて、このソケットのボルト保持部に保持されるボルトをワークに締付けるボルト締付け工程とを有することを特徴とする。

上記本発明方法によれば、締付けヘッドに搭載したボルトマガジンにワークに締付けるべき複数のボルトを保持し、ボルトマガジンからソケットにボルトを供給するため、ボルト締付け工程後に締付けヘッドをボルト供給場所まで移動させて、ソケットにボルトを供給する必要がない。従って、締付けヘッドをワーク側に位置させたまま締付け作業を継続することができ、複数のボルトを能率良くワークに締付けることができる。

また、締付け姿勢が、ソケット先端のボルト保持部へのボルトの安定供給が困難な水平や下向きの姿勢であっても、ソケットを上向き姿勢に姿勢変化させることで、ソケット先端のボルト保持部に上方から安定してボルトを挿入でき、ボルト供給ミスによるタイムロスを低減することができる。更に、ナットランナの出力軸に連結されるソケットの先端近傍にはボルト供給のための付帯設備を配置せずに済み、ワークへの付帯設備の干渉でボルト締めが実行不能になることを回避できる。

また、本発明のボルト締付け装置は、ナットランナを搭載した締付けヘッドに、ナットランナにより回転されてボルトの締付けを行うソケットをナットランナの出力軸に着脱自在に連結する着脱機構と、ナットランナの出力軸との連結を解除したソケットを、ソケット先端のボルト保持部が上方を向く上向き姿勢と、ナットランナの出力軸の軸線に沿う締付け姿勢とに姿勢変化させる姿勢変更機構と、複数のボルトを保持するボルトマガジンと、ボルトマガジンに保持されるボルトの１つを把持して、上向き姿勢のソケットのボルト保持部に上方からボルトを挿入するボルト把持手段とから成るボルト供給機構とが設けられることを特徴とする。

本発明装置によれば、着脱機構と姿勢変更機構とにより上記本発明方法のボルト供給準備工程とボルト締付け準備工程とを行い、ボルト供給機構により上記本発明のボルト供給工程とを行うことができる。従って、上記本発明方法を確実に実施できる。

また、本発明のボルト締付け方法においては、締付けヘッドにナットランナの出力軸に交換自在に連結される少なくとも２個のソケットが設けられ、ボルト供給準備工程とボルト供給工程とボルト締付け準備工程とボルト締付け工程とから成る１サイクルの作業工程を各ソケットに対して順に実行するようにし、各ソケットに対するボルト供給準備工程では、各ソケットをナットランナの出力軸の軸線から離隔した待機位置に移動させつつ上向き姿勢に姿勢変化させ、各ソケットに対するボルト締付け準備工程では、各ソケットを待機位置からナットランナの出力軸の軸線に合致する使用位置に移動させつつ締付け姿勢に姿勢変化させ、１つのソケットに対するボルト供給準備工程と、他の１つのソケットに対するボルト締付け準備工程とを同時に実行することが望ましい。

これによれば、ナットランナの出力軸に連結したソケットに保持されるボルトをワークに締付けるボルト締付け工程中に、待機位置に存する他のソケットにボルトを供給することができ、更に、ボルト締付け工程完了後に、ナットランナの出力軸に連結されていたソケットを使用位置から待機位置に移動させるのと同時に他のソケットを待機位置から使用位置に移動させるため、ソケット交換作業を能率良く行うことができる。これにより、ボルト１個当りの締付けサイクルタイムを短縮して、複数のボルトを一層高能率でワークに締付けることができる。

この方法を実施するため、本発明装置は、締付けヘッドに、ナットランナの出力軸に交換自在に連結される少なくとも２個のソケットと、各ソケットをナットランナの出力軸の軸線に合致する使用位置と該軸線から離隔した待機位置とに移動させる移動機構と前記姿勢変更機構とを具備し、姿勢変更機構により各ソケットを待機位置への移動時に前記上向き姿勢に姿勢変化させ、使用位置への移動時に前記締付け姿勢に姿勢変化させるソケット交換機構が設けられ、前記着脱機構は、使用位置に存するソケットとナットランナの出力軸とを着脱自在に連結するように構成され、前記ボルト把持手段は、待機位置に存するソケットのボルト保持部に上方からボルトを挿入するように構成され、ソケット交換機構は、１つのソケットを待機位置に移動させるのと同時に他の１つのソケットを使用位置に移動させるように構成されることが望ましい。

また、上記の如く少なくとも２個のソケットが設けられ、待機位置がソケット毎に異なる場合は、締付けヘッドにソケット毎に各別のボルトマガジンとボルト把持手段とが設けられ、各ソケットに対するボルト供給工程は、各ソケットに対応する各ボルトマガジンを、当該マガジンに保持される複数のボルトの１つを各ソケットに対応する各ボルト把持手段で把持可能なボルト受け渡し位置に移動させるボルト把持準備工程と、各ボルト把持手段でボルトを把持するボルト把持工程と、各ボルトマガジンを各ボルト把持手段の下方への移動軌跡から外れた退避位置に移動させるマガジン退避工程と、各ボルト把持手段を下方に移動させて各待機位置に存する各ソケットのボルト保持部にボルトを挿入するボルト挿入工程とから成ることが望ましい。

これによれば、各ボルト把持手段を上下方向に直線移動するだけで、各ボルトマガジンとの干渉を生ずることなく、各ソケットのボルト保持部にボルトを挿入できる。従って、ボルトマガジンを回避するようにボルト把持手段を上下方向以外の方向にも移動させる場合に比し、ボルト把持手段の位置精度を確保し易くなり、ソケットに安定して確実にボルトを供給できる。

この方法を実施するため、本発明装置において、ソケット交換機構が、各ソケットをソケット毎に異なる待機位置に移動させるように構成されている場合は、ソケット毎に各別のボルトマガジンとボルト把持手段とが設けられ、各ボルト把持手段は、対応するソケットが待機位置に存するときのソケットの軸線と同一線上で上下方向に直線移動自在であり、各ボルトマガジンは、当該マガジンに保持される複数のボルトの１つを対応するボルト把持手段で把持可能なボルト受け渡し位置と、対応するボルト把持手段の下方への移動軌跡から外れた退避位置とに移動自在であることが望ましい。

また、この方法においては、１つのソケットに対するボルト供給工程のボルト把持準備工程と、他の１つのソケットに対するボルト供給工程のマガジン退避工程とが同時に実行され、更には、１つのソケットに対するボルト供給工程のボルト把持工程と、他の１つのソケットに対するボルト供給工程のボルト挿入工程とが同時に実行されることが望ましい。これによれば、締付け作業のサイクルタイムを一層短縮できる。

本発明装置において、上記の如くソケット毎に各別のボルトマガジンを設ける場合、各ボルトマガジンが互いに連結され、１つのボルトマガジンをボルト受け渡し位置に移動させるときに、他の１つのボルトマガジンが退避位置に移動するように構成すれば、１つのソケットに対するボルト供給工程のボルト把持準備工程と、他の１つのソケットに対するボルト供給工程のマガジン退避工程とを簡単な構造で同時に実行できる。

図１は、トランスミッションケース等のワークＷにチェックボルト等の複数のボルトＢ（図２、図４参照）を締付ける作業ステーションを示している。このステーションの側部にはロボットＲが配置されている。そして、ロボットＲの動作端、即ち、ロボットアームＲａの先端の手首Ｒｂに、ボルト締付け装置の本体となる締付けヘッド１が搭載されている。

図２乃至図４を参照して、締付けヘッド１は、ロボットＲの手首Ｒｂに固定される上下方向に長手の基盤２を備えており、基盤２の背面にナットランナ３が取り付けられている。ナットランナ３は、下端部に水平姿勢の出力軸３ａを備えている（図５参照）。また、締付けヘッド１には、第１と第２の２個のソケット４_１，４_２と、後述する使用位置に存するソケット４_１，４_２とナットランナ３の出力軸３ａとを着脱自在に連結する着脱機構５と、ソケット交換機構６と、ソケット４_１，４_２にボルトＢを供給するボルト供給機構７とが設けられている。

各ソケット４_１，４_２は、図５に示す如く、スリーブ４１と、スリーブ４１内に軸支した回転軸４２と、スリーブ４１から突出する回転軸４２の先端部にクロスピン４３ａで相対回転不能に連結したソケット本体４３とを備えている。ソケット本体４３の先端には、ボルトＢの頭部Ｂａを受け入れる角形の凹孔から成るボルト保持部４４が形成されている。ボルト保持部４４の底部には、ボルトＢを吸着する磁石４４ａが埋設されている。また、回転軸４２は、基端側の軸部４２ａと、該軸部４２ａにバネ４２ｂで軸方向先方に付勢した状態で相対回転不能に嵌合する先端側の軸部４２ｃとから成る伸縮自在な軸で構成される。また、回転軸４２の基端部には、スリーブ４１の基端部内周に周方向の間隔を存して形成した窪み４１ａに係合して、回転軸４２に軽い制止力を付与するボールプランジャ４５が取り付けられている。

着脱機構５は、図５に示す如く、ナットランナ３の出力軸３ａに相対回転不能で軸方向に摺動自在に外嵌し、回転軸４２の基端に軸方向から係合可能なドグクラッチ５１を備えている。ドグクラッチ５１は、基盤２の下端部背面に突設したガイドピン５２（図３、図４参照）により出力軸３ａの軸方向に移動自在に支持されるクラッチホルダ５３に軸支されている。クラッチホルダ５３には、上方に向かって後方に傾斜するカム溝５４が設けられており、このカム溝５４に、基盤２の背面に取付けたシリンダ５５により上下動されるロッド５５ａの下端に取付けたローラ５６を係合させている。かくして、ローラ５６を上動させたとき、カム溝５４を介してクラッチホルダ５３が前進し、ドグクラッチ５１がソケット４_１，４_２の回転軸４２に係合して（図５の上半部に示す状態）、ソケット４_１，４_２とナットランナ３の出力軸３ａとが連結され、ローラ５６を下動させたとき、クラッチホルダ５３が後退し、ドグクラッチ５１がソケット４_１，４_２の回転軸４２から離脱して（図５の下半部に示す状態）、ソケット４_１，４_２とナットランナ３の出力軸３ａとの連結が解除される。尚、クラッチホルダ５３を前進させる際は、ナットランナ３の出力軸３ａを低速回転させる。これにより、ドグクラッチ５１がボールプランジャ４５で制止される回転軸４２に対し相対回転して位相合わせされ、所定の係合位相になったところでドグクラッチ５１が回転軸４２に係合する。

ソケット交換機構６は、各ソケット４_１，４_２をナットランナ３の出力軸３ａの軸線に合致する使用位置と該軸線から離隔した待機位置とに移動させる移動機構と、各ソケット４_１，４_２を待機位置への移動時にボルト保持部４４が上方を向く上向き姿勢に姿勢変化させ、使用位置への移動時にナットランナ３の出力軸３ａの軸線に沿う締付け姿勢に姿勢変化させる姿勢変更機構とで構成される。本実施形態では、移動機構の構成要素となる移動テーブル６１を、基盤２の前面に、これに固定したガイドレール６１ａに沿ってナットランナ３の出力軸３ａの軸線と直交する横方向に往復動自在に支持させている。そして、移動テーブル６１に、各ソケット４_１，４_２を該各ソケット４_１，４_２のスリーブ４１の基端部に設けたヒンジ軸４６において上向き姿勢と締付け姿勢とに揺動自在に軸支している。

移動テーブル６１の背面には、図３に示す如く、横方向に傾斜して上下方向にのびるカム溝６１ｂが形成されている。また、基盤２の背面に、これに固定したガイドレール６２ａに沿って上下方向に移動自在なスライダ６２と、スライダ６２を上下動させるシリンダ６３とを設けている。スライダ６２には、基盤２に形成した上下方向の長孔２ａを通してカム溝６１ｂに係合するピン６２ｂが固定されている。かくして、スライダ６２を下動させると、ピン６２ｂ及びカム溝６１ｂを介して移動テーブル６１が横方向一方（図２の左方）に往動し、スライダ６２を上動させると、移動テーブル６１が横方向他方（図２の右方）に復動する。そして、移動テーブル６１の往動により、第１ソケット４_１がナットランナ３の出力軸３ａの軸線から一側方（左方）に離隔した待機位置に移動すると共に、第２ソケット４_２が使用位置に移動し、移動テーブル６１の復動により、第１ソケット４_１が使用位置に移動すると共に、第２ソケット４_２がナットランナ３の出力軸３ａの軸線から他側方（右方）に離隔した待機位置（図２に示す位置）に移動する。本実施形態では、移動テーブル６１とスライダ６２とシリンダ６３とで移動機構が構成される。

姿勢変更機構は、基盤２の前面下部に固定された、第１と第２の両ソケット４_１，４_２に対応する第１と第２の一対のカム６５_１，６５_２と、各ソケット４_１，４_２のスリーブ４１の基端部に連結された、各カム６５_１，６５_２に係合するカムフォロア６６とから成るカム機構６４で構成される。各カム６５_１，６５_２は、各ソケット４_１，４_２のヒンジ軸４６を中心とする仮想円筒面に沿って横方向に螺旋状にのびるレール６５ａを有している。レール６５ａは、横方向内方端では仮想円筒面から下方に張り出し、横方向外方端では仮想円筒面から前方に張り出す。また、カムフォロア６６は、レール６５ａを挟み込むようにしてカム６５に係合する一対のローラで構成される。そして、仮想円筒面から下方に張り出すレール６５ａの部分をカムフォロア６６が挟んだときに、各ソケット４_１，４_２が締付け姿勢となり、仮想円筒面から前方に張り出すレール６５ａの部分をカムフォロア６６が挟んだときに、各ソケット４_１，４_２が上向き姿勢になる。かくして、移動テーブル６１を図２で左方に往動させると、第１ソケット４_１が使用位置から左方の待機位置に移動しつつ、第１カム６５_１により締付け姿勢から上向き姿勢に姿勢変化すると共に、第２ソケット４_２が右方の待機位置から使用位置に移動しつつ、第２カム６５_２により上向き姿勢から締付け姿勢に姿勢変化する。また、移動テーブル６１を図２で右方に移動させると、第１ソケット４_１が左方の待機位置から使用位置に移動しつつ、第１カム６５_１により上向き姿勢から締付け姿勢に姿勢変化すると共に、第２ソケット４_２が使用位置から右方の待機位置に移動しつつ、第２カム６５_２により締付け姿勢から上向き姿勢に姿勢変化する。

ボルト供給機構７は、第１と第２の両ソケット４_１，４_２に対応する第１と第２の一対のボルトマガジン８_１，８_２と、第１と第２の一対のボルト把持手段９_１，９_２とで構成されている。移動テーブル６１の前面には、これに固定のガイドレール８１ａに沿ってシリンダ８１ｂにより横方向に往復動されるスライド板８１が設けられている。そして、両ボルトマガジン８_１，８_２は、上向き姿勢のソケット４_１，４_２のボルト保持部４４よりも高所で、スライド板８１に横方向に所定の間隔を存して取り付けられている。

各ボルトマガジン８_１，８_２は、図６に示す如く、複数（図示例では３個）のボルトＢを横１列で保持可能に構成されている。各ボルトマガジン８_１，８_２には、横方向内方の切り出し爪８２と、横方向外方の押し込み爪８３とが設けられている。切り出し爪８２と押し込み爪８３は夫々軸８２ａ，８３ａを支点にして横方向に揺動自在である。また、両ボルトマガジン８_１，８_２の切り出し爪８２，８２間には引張りバネ８４が張設されている。そして、この引張りバネ８４により切り出し爪８２をストッパピン８６で規制される閉じ位置に付勢保持し、ボルトＢが各ボルトマガジン８_１，８_２から横方向内方に脱落することを切り出し爪８２で防止している。切り出し爪８２に当接する横方向最内側のボルトＢを後述する如くボルト把持手段９_１，９_２により把持した状態で、各ボルトマガジン８_１，８_２を横方向外方に移動させると、このボルトＢが切り出し爪８２を横方向内方に押し開きつつ各ボルトマガジン８_１，８_２から横方向内方に引き出される。

押し込み爪８３は、これに立設したピン８５ａと各ボルトマガジン８_１，８_２の上板部に立設したピン８５ｂとの間に張設する引張りバネ８５により横方向内方に揺動付勢されている。各ボルトマガジン８_１，８_２の横方向最内側のボルトＢが引き出されると、各ボルトマガジン８_１，８_２上のボルトＢが閉じ位置に揺動復帰する切り出し爪８２に当接する位置まで押し込み爪８３により横方向内方に押される。また、押し込み爪８３には操作ピン８３ｂが立設されている。そして、ワークＷに複数のボルトＢを締付けた後、ロボットＲの動作で締付けヘッド１を所定のボルト供給場所に移動させたとき、操作ピン８３ｂを介して押し込み爪８３を横方向外方の開き位置に揺動させ、この状態で各ボルトマガジン８_１，８_２にパーツフィーダ（図示せず）から複数のボルトＢを供給するようにしている。

図２、図４、図７を参照して、第１と第２の各ボルト把持手段９_１，９_２は、ボルトＢの軸部Ｂｂを把持可能な一対の把持爪９１，９１と、把持爪９１，９１を開閉動作及び低速回転させるアクチュエータ９２とを備えている。また、移動テーブル６１の前面上部の左右両側部に固定した各ガイドレール９３ａに沿って各シリンダ９３ｂにより上下動される一対の昇降枠９３，９３を設け、各昇降枠９３に各ボルト把持手段９_１，９_２を取り付けている。そして、移動テーブル６１に対し第１ソケット４_１と横方向同一位置で第１ボルト把持手段９_１が上下動し、移動テーブル６１に対し第２ソケット４_２と横方向同一位置で第２ボルト把持手段９_２が上下動するようにしている。かくして、移動テーブル６１の図２で左方への往動により、第１ソケット４_１を左方の待機位置に移動させて上向き姿勢にしたとき、第１ボルト把持手段９_１は、その把持爪９１，９１間の中心（把持中心）を第１ソケット４_１の軸線と同一線上に位置させた状態で上下方向に直線移動することになる。また、移動テーブル６１の図２で右方への復動により、第２ソケット４_２を右方の待機位置に移動させて上向き姿勢にしたとき、第２ボルト把持手段９_２は、その把持爪９１，９１間の中心（把持中心）を第２ソケット４_２の軸線と同一線上に位置させた状態で上下方向に直線移動することになる。

次に、本実施形態のボルト締付け装置によるワークＷへのボルトＢの締付け作業手順について、図２に示す状態を起点にして説明する。図２は、第１ソケット４_１による１個のボルトＢの締付け工程中であって、第２ソケット４_２が上向き姿勢で右方の待機位置に存し、第２ボルト把持手段９_２により第２ソケット４_２のボルト保持部４４にボルトＢが挿入済みの状態を示している。

第１ソケット４_１によるボルトＢの締付け工程が完了すると、第１ソケット４_１に対するボルト供給準備工程と、第２ソケット４_２に対するボルト締付け準備工程とを同時に実行する。この工程では、先ず、クラッチホルダ５３を後退させてドグクラッチ５１を第１ソケット４_１の回転軸４２から離脱させ、第１ソケット４_１とナットランナ３の出力軸３ａとの連結を解除する。次に、移動テーブル６１を図２で左方に往動させる。これによれば、第１ソケット４_１が左方の待機位置に移動しつつ上向き姿勢に姿勢変化し、同時に、第２ソケット４_２が使用位置に移動しつつ締付け姿勢に姿勢変化する。そして、第２ソケット４_２が締付け姿勢で使用位置に到達したとき、クラッチホルダ５３を前進させてドグクラッチ５１を第２ソケット４_２の回転軸４２に係合させ、第２ソケット４_２とナットランナ３の出力軸３ａとを連結する。

このようにして第２ソケット４_２に対するボルト締付け準備工程が完了すると、ナットランナ３により第２ソケット４_２を回転させて、第２ソケット４_２のボルト保持部４４に保持されるボルトＢをワークＷに締付けるボルト締付け工程を実行する。

また、上記の工程と併行して第１ソケット４_１に対するボルト供給工程を実行する。このボルト供給工程は、スライド板８１を移動テーブル６１に対し右方に移動させて、第１ボルトマガジン８_１を、当該マガジン８_１上の横方向最内側のボルトＢを第１ボルト把持手段９_１で把持可能なボルト受け渡し位置に移動させるボルト把持準備工程と、第１ボルトマガジン８_１上の横方向最内側のボルトＢを第１ボルト把持手段９_１の把持爪９１，９１で把持するボルト把持工程と、スライド板８１を移動テーブル６１に対し左方に移動させて、第１ボルトマガジン８_１を第１ボルト把持手段９_１の把持爪９１，９１の下方への移動軌跡から横方向外方（左方）に外れた退避位置に移動させるマガジン退避工程と、第１ボルト把持手段９_１を下方に移動させて、待機位置に存する上向き姿勢の第１ソケット４_１のボルト保持部４４にボルトＢの頭部Ｂａを上方から挿入するボルト挿入工程と、第１ボルト把持手段９_１の把持爪９１，９１を開いて、第１ボルト把持手段９_１を上方位置に戻す復帰工程とから成る。尚、マガジン退避工程において、第１ボルト把持手段９_１の把持爪９１，９１で把持した第１ボルトマガジン８_１上の横方向最内側のボルトＢが当該マガジン８_１から引き出される。また、ボルト挿入工程では、第１ボルト把持手段９_１の把持爪９１，９１を低速回転させ、ボルト頭部Ｂａをボルト保持部４４に位相合わせして挿入する。

ここで、ボルト把持準備工程、ボルト把持工程及びマガジン退避工程は、第１ソケット４_１によるボルト締付け工程中から第１ソケット４_１に対するボルト供給準備工程完了までの間に実行される。そして、ボルト供給準備工程完了後に直ちにボルト挿入工程を実行する。これにより、第２ソケット４_２によるボルト締付け工程の完了前に、第１ソケット４_１に確実にボルトＢを供給することができる。

第２ソケット４_２によるボルト締付け工程が完了すると、第２ソケット４_２に対するボルト供給準備工程と、第１ソケット４_１に対するボルト締付け順次工程とを同時に実行する。この工程では、先ず、クラッチホルダ５３を後退させてドグクラッチ５１を第２ソケット４_２の回転軸４２から離脱させ、第２ソケット４_２とナットランナ３の出力軸３ａとの連結を解除する。次に、移動テーブル６１を図２で右方に復動させる。これによれば、第２ソケット４_２が右方の待機位置に移動しつつ上向き姿勢に姿勢変化し、同時に、第１ソケット４_１が使用位置に移動しつつ締付け姿勢に姿勢変化する。そして、第１ソケット４_１が締付け姿勢で使用位置に到達したとき、クラッチホルダ５３を前進させてドグクラッチ５１を第１ソケット４_１の回転軸４２に係合させ、第１ソケット４_１とナットランナ３の出力軸３ａとを連結する。

このようにして第１ソケット４_１に対するボルト締付け順次工程が完了すると、ナットランナ３により第１ソケット４_１を回転させて、第１ソケット４_１のボルト保持部４４に保持されるボルトＢをワークＷに締付けるボルト締付け工程を実行する。

また、上記の工程と併行して第２ソケット４_２に対するボルト供給工程を実行する。このボルト供給工程は、スライド板８１を移動テーブル６１に対し左方に移動させて、第２ボルトマガジン８_２を、当該マガジン８_２上の横方向最内側のボルトＢを第２ボルト把持手段９_２で把持可能なボルト受け渡し位置に移動させるボルト把持準備工程と、第２ボルトマガジン８_２上の横方向最内側のボルトＢを第２ボルト把持手段９_２の把持爪９１，９１で把持するボルト把持工程と、スライド板８１を移動テーブル６１に対し右方に移動させて、第２ボルトマガジン８_２を第２ボルト把持手段９_２の把持爪９１，９１の下方への移動軌跡から横方向外方（右方）に外れた退避位置に移動させるマガジン退避工程と、第２ボルト把持手段９_２を下方に移動させて、待機位置に存する上向き姿勢の第２ソケット４_２のボルト保持部４４にボルトＢの頭部Ｂａを上方から挿入するボルト挿入工程と、第２ボルト把持手段９_２の把持爪９１，９１を開いて、第２ボルト把持手段９_２を上方位置に戻す復帰工程とから成る。

ここで、ボルト把持準備工程、ボルト把持工程及びマガジン退避工程は、第２ソケット４_２によるボルト締付け工程中から第２ソケット４_２に対するボルト供給準備工程完了までの間に実行され、ボルト供給準備工程完了後に直ちにボルト挿入工程を実行する。これにより、第１ソケット４_１によるボルト締付け工程の完了前に、第２ソケット４_２に確実にボルトＢを供給することができる。そして、以上の一連の工程を繰り返し、ワークＷに複数のボルトＢを締付ける。

本実施形態の締付け方法によれば、締付けヘッド１に搭載したボルトマガジン８_１，８_２にワークＷに締付けるべき複数のボルトＢを保持し、各ボルトマガジン８_１，８_２から各ソケット４_１，４_２にボルトＢを供給するため、１個のボルトＢの締付け工程後に締付けヘッド１をボルト供給場所まで移動させて、ソケット４_１，４_２にボルトＢを供給する必要がない。従って、締付けヘッド１をワークＷ側に位置させたまま締付け作業を継続することができ、複数のボルトＢを能率良くワークＷに締付けることができる。

また、第１と第２の両ソケット４_１，４_２の一方のソケットによるボルト締付け工程中に、他方のソケットにボルトＢを供給することができ、更に、ボルト締付け工程完了後に、ナットランナ３の出力軸３ａに連結されていた一方のソケットを使用位置から待機位置に移動させるのと同時に他方のソケットを待機位置から使用位置に移動させるため、ソケット交換作業を能率良く行うことができる。これにより、ボルト１個当りの締付けサイクルタイムを短縮して、複数のボルトＢを一層高能率でワークＷに締付けることができる。

また、締付け姿勢が、ソケット先端のボルト保持部４４へのボルトＢの安定供給が困難な水平や下向きの姿勢であっても、ソケット４_１，４_２を上向き姿勢に姿勢変化させることで、ソケット先端のボルト保持部４４に上方から安定してボルトＢを挿入でき、ボルト供給ミスによるタイムロスを低減することができる。更に、ナットランナ３の出力軸３ａに連結されるソケットの先端近傍にはボルト供給のための付帯設備を配置せずに済み、ワークＷへの付帯設備の干渉でボルト締めが実行不能になることを回避できる。

また、各ボルトマガジン８_１，８_２をボルト受け渡し位置と退避位置とに移動自在とすることにより、各ボルト把持手段９_１，９_２を上下方向に直線移動するだけで、各ボルトマガジン８_１，８_２との干渉を生ずることなく、各ソケット４_１，４_２のボルト保持部４４にボルトＢを挿入できる。従って、ボルトマガジン８_１，８_２を回避するようにボルト把持手段９_１，９_２を上下方向以外の方向にも移動させる場合に比し、ボルト把持手段９_１，９_２の位置精度を確保し易くなり、ソケット４_１，４_２に安定して確実にボルトＢを供給できる。

また、第１と第２の両ボルトマガジン８_１，８_２は、スライド板８１を介して互いに連結され、両ボルトマガジン８_１，８_２の一方がボルト受け渡し位置に移動するのと同時に他方が退避位置に移動する。即ち、第１と第２の両ソケット４_１，４_２の一方のソケットに対するボルト供給工程のボルト把持準備工程と、他方のソケットに対するボルト供給工程のマガジン退避工程とが同時に実行される。そして、これら工程を一方のソケットに対するボルト締付け準備工程及び他方のソケットに対するボルト供給準備工程の完了前に実行し、ボルト締付け準備工程及びボルト供給準備工程の完了直後に、一方のソケットに対するボルト供給工程のボルト把持工程と、他方のソケットに対するボルト供給工程のボルト挿入工程とを同時に実行することができる。これにより、締付け作業のサイクルタイムを一層短縮できる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、ボルト供給準備工程で各ソケット４_１，４_２をボルト保持部４４が鉛直方向真上を向く上向き姿勢とし、各ボルト把持手段９_１，９_２を鉛直な上下方向に直線移動自在としたが、本発明における各ソケット４_１，４_２の上向き姿勢は、ボルト保持部４４が実質的に上方を向けば足り、鉛直方向に対し傾いた姿勢であっても良い。同様に、各ボルト把持手段９_１，９_２の直線移動方向たる上下方向も、各ボルト把持手段９_１，９_２の直線移動で各ソケット４_１，４_２のボルト保持部４４にボルトＢを挿入できれば足り、鉛直方向に限定されない。また、各ソケット４_１，４_２の締付け姿勢は、上記実施形態のような水平姿勢に限らず、例えば、下向き姿勢であっても良い。

また、上記実施形態では、２個のソケット４_１，４_２を用いたが、ソケットの数は１個であっても３個以上であっても良い。ソケットが１個である場合は、ソケットをナットランナ３の出力軸３ａの軸線から離隔した待機位置に移動させる必要がない。従って、ソケットをナットランナ３の出力軸３ａの軸線に合致する位置で締付け姿勢と上向き姿勢に姿勢変化させるだけで良い。

また、上記実施形態では、ソケット用の姿勢変更機構をカム機構６４で構成したが、各ソケット４_１，４_２のヒンジ軸４６を回転駆動する機構で姿勢変更機構を構成することも可能である。但し、この場合には、移動機構（移動テーブル６１）用の駆動源たるシリンダ６３に加えて姿勢変更機構用の駆動源を設けることが必要になる。一方、姿勢変更機構をカム機構６４で構成すれば、姿勢変更機構用の駆動源が不要になり、コストダウンを図る上で有利である。

また、上記実施形態では、第１と第２の両ボルト把持手段９_１，９_２を移動テーブル６１に設けたが、基盤２に、第１と第２の各ソケット４_１，４_２の待機位置と横方向同一位置で上下方向に直線移動するように第１と第２の各ボルト把持手段９_１，９_２を設けても良い。この場合、移動テーブル６１に第１と第２の各ボルトマガジン８_１，８_２を固定し、移動テーブル６１の左方への往動で、第１ボルトマガジン８_１が退避位置、第２ボルトマガジン８_２がボルト受け渡し位置に移動し、移動テーブル６１の右方への復動で、第１ボルトマガジン８_１がボルト受け渡し位置、第２ボルトマガジン８_２が退避位置に移動するように構成できる。

また、ソケット交換機構６の移動機構と姿勢変更機構とを一体化することも可能である。例えば、締付けヘッド１に、ナットランナ３の出力軸３ａの軸線とこれに交差する上下方向の線との間の等角二分線を中心にして回転する回転テーブルを設け、この回転テーブルに複数のソケットを、各ソケットの軸線が前記等角二分線に対しナットランナ３の出力軸３ａの軸線と前記上下方向の線との成す角度の半分の角度だけ傾斜するように取り付ければ、ナットランナ３の出力軸３ａの軸線に沿う締付け姿勢で該軸線に合致する使用位置に存するソケットを、回転テーブルの１８０°回転により、出力軸３ａの軸線から上方に離れた待機位置に上向き姿勢で移動させることができる。これによれば、回転テーブルでソケット交換機構６の移動機構と姿勢変更機構とが一体的に構成されることになる。この場合、各ソケットの待機位置が同一になり、各１個のボルトマガジン及びボルト把持手段で複数のソケットにボルトを供給できる。

また、ワークＷとしてトランスミッションケースを例示しているが、これ以外のワークに複数のボルトを締付ける場合、例えば、エンジンブロックにスタータ等の補器類を複数箇所でボルト止めする場合や、自動車車体にダンパやサスペンションアーム等の足回り部品を複数箇所でボルト止めする場合にも同様に本発明を適用できる。これらのワークのボルト締付け位置付近は空所が少ない。従って、ナットランナの出力軸に連結されるソケットの先端近傍にボルト供給のための付帯設備を配置せずに済む本発明は、これらのワークのボルト締付け作業に好適である。

本発明の実施形態のボルト締付け装置を具備する作業ステーションを示す側面図。実施形態のボルト締付け装置の正面図。実施形態のボルト締付け装置の背面図。図２のＩＶ−ＩＶ線で切断した切断側面図。図２のＶ−Ｖ線で切断した切断側面図。図２のＶＩ−ＶＩ線で切断した切断平面図。実施形態のボルト締付け装置のボルト把持手段の配置部の平面図。

符号の説明

Ｗ…ワーク、Ｂ…ボルト、１…締付けヘッド、３…ナットランナ、３ａ…出力軸、４_１，４_２…ソケット、４４…ボルト保持部、５…着脱機構、６…ソケット交換機構、６１…移動テーブル（移動機構）、６４…カム機構（姿勢変更機構）、７…ボルト供給機構、８_１，８_２…ボルトマガジン、９_１，９_２…ボルト把持手段。

Claims

ナットランナを搭載した締付けヘッドを用いて、ワークに複数のボルトを締付けるボルト締付け方法であって、
ナットランナの出力軸に連結されていたソケットとナットランナの出力軸との連結を解除して、ソケットをソケット先端のボルト保持部が上方を向く上向き姿勢に姿勢変化させるボルト供給準備工程と、
締付けヘッドに搭載したボルトマガジンに保持される複数のボルトの１つを締付けヘッドに搭載したボルト把持手段により把持し、ボルト供給準備工程完了後に、ソケットのボルト保持部にボルト把持手段により上方からボルトを挿入するボルト供給工程と、
ボルト供給工程完了後に、ソケットをナットランナの出力軸の軸線に沿う締付け姿勢に姿勢変化させて、ナットランナの出力軸にソケットを連結するボルト締付け準備工程と、
ボルト締付け準備工程完了後に、ナットランナによりソケットを回転させて、このソケットのボルト保持部に保持されるボルトをワークに締付けるボルト締付け工程とを有することを特徴とするボルト締付け方法。
請求項１記載のボルト締付け方法であって、前記締付けヘッドに前記ナットランナの出力軸に交換自在に連結される少なくとも２個のソケットが設けられ、
前記ボルト供給準備工程と前記ボルト供給工程と前記ボルト締付け準備工程と前記ボルト締付け工程とから成る１サイクルの作業工程を各ソケットに対して順に実行するようにし、
各ソケットに対するボルト供給準備工程では、各ソケットをナットランナの出力軸の軸線から離隔した待機位置に移動させつつ前記上向き姿勢に姿勢変化させ、各ソケットに対する前記ボルト締付け準備工程では、各ソケットを待機位置からナットランナの出力軸の軸線に合致する使用位置に移動させつつ前記締付け姿勢に姿勢変化させ、
１つのソケットに対するボルト供給準備工程と、他の１つのソケットに対するボルト締付け準備工程とを同時に実行することを特徴とするボルト締付け方法。
請求項２記載のボルト締付け方法であって、前記待機位置がソケット毎に異なり、前記締付けヘッドにソケット毎に各別の前記ボルトマガジンと前記ボルト把持手段とが設けられ、
各ソケットに対するボルト供給工程は、各ソケットに対応する各ボルトマガジンを、当該マガジンに保持される複数のボルトの１つを各ソケットに対応する各ボルト把持手段で把持可能なボルト受け渡し位置に移動させるボルト把持準備工程と、各ボルト把持手段でボルトを把持するボルト把持工程と、各ボルトマガジンを各ボルト把持手段の下方への移動軌跡から外れた退避位置に移動させるマガジン退避工程と、各ボルト把持手段を下方に移動させて各待機位置に存する各ソケットのボルト保持部にボルトを挿入するボルト挿入工程とから成ることを特徴とするボルト締付け方法。
１つのソケットに対する前記ボルト供給工程の前記ボルト把持準備工程と、他の１つのソケットに対する前記ボルト供給工程の前記マガジン退避工程とが同時に実行されることを特徴とする請求項３記載のボルト締付け方法。
１つのソケットに対する前記ボルト供給工程の前記ボルト把持工程と、他の１つのソケットに対する前記ボルト供給工程の前記ボルト挿入工程とが同時に実行されることを特徴とする請求項４記載のボルト締付け方法。
ナットランナを搭載した締付けヘッドに、
ナットランナにより回転されてボルトの締付けを行うソケットをナットランナの出力軸に着脱自在に連結する着脱機構と、
ナットランナの出力軸との連結を解除したソケットを、ソケット先端のボルト保持部が上方を向く上向き姿勢と、ナットランナの出力軸の軸線に沿う締付け姿勢とに姿勢変化させる姿勢変更機構と、
複数のボルトを保持するボルトマガジンと、ボルトマガジンに保持されるボルトの１つを把持して、上向き姿勢のソケットのボルト保持部に上方からボルトを挿入するボルト把持手段とから成るボルト供給機構とが設けられることを特徴とするボルト締付け装置。
前記締付けヘッドに、
前記ナットランナの出力軸に交換自在に連結される少なくとも２個のソケットと、
各ソケットをナットランナの出力軸の軸線に合致する使用位置と該軸線から離隔した待機位置とに移動させる移動機構と前記姿勢変更機構とを具備し、姿勢変更機構により各ソケットを待機位置への移動時に前記上向き姿勢に姿勢変化させ、使用位置への移動時に前記締付け姿勢に姿勢変化させるソケット交換機構が設けられ、
前記着脱機構は、使用位置に存するソケットとナットランナの出力軸とを着脱自在に連結するように構成され、
前記ボルト把持手段は、待機位置に存するソケットのボルト保持部に上方からボルトを挿入するように構成され、
ソケット交換機構は、１つのソケットを待機位置に移動させるのと同時に他の１つのソケットを使用位置に移動させるように構成されることを特徴とする請求項６記載のボルト締付け装置。
請求項７記載のボルト締付け装置であって、
前記ソケット交換機構は、各ソケットをソケット毎に異なる待機位置に移動させるように構成され、
ソケット毎に各別の前記ボルトマガジンと前記ボルト把持手段とが設けられ、
各ボルト把持手段は、対応するソケットが待機位置に存するときのソケットの軸線と同一線上で上下方向に直線移動自在であり、
各ボルトマガジンは、当該マガジンに保持される複数のボルトの１つを対応するボルト把持手段で把持可能なボルト受け渡し位置と、対応するボルト把持手段の下方への移動軌跡から外れた退避位置とに移動自在であることを特徴とするボルト締付け装置。
請求項８記載のボルト締付け装置であって、
前記各ボルトマガジンが互いに連結され、１つのボルトマガジンをボルト受け渡し位置に移動させるときに、他の１つのボルトマガジンが退避位置に移動することを特徴とするボルト締付け装置。