(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に設けられたソケットを締付け対象のボルト頭部に嵌着してフランジ付きボルトを締め付けるナットランナーにおいて、ソケットにソケット軸方向に相対移動可能に嵌挿され、ソケットがボルト頭部に嵌着されてソケット天面とボルト頭部との間に隙間が介在した状態でボルト頭部のフランジに当接して、ボルト頭部の軸方向形状が異なる複数種類のボルトについてその種類ごとにソケットとの相対位置が変位するボルト形状検知手段と、このボルト形状検知手段のソケットに対する相対位置の変位からボルト頭部の軸方向形状に基づくボルトの種類をボルト締め直前に検出するボルト種類検出手段を具備したことを特徴とするナットランナー。
【請求項２】
上記ボルト形状検知手段が、ソケットに嵌着されたボルト頭部の異なる軸方向形状ごとにソケットに対する相対位置が変位する形状検知軸を有することを特徴とする請求項１記載のナットランナー。
【請求項３】
上記ボルト種類検出手段が、ボルト形状検知手段のソケットに対する相対位置の変位を光学的に検出する光電センサーを有することを特徴とする請求項１記載のナットランナー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１種類のソケットで呼び寸法が同じ複数種類のボルトを締め付けるナットランナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の締付座標に在る複数のボルトをナットランナーで自動的に締め付ける自動締付装置として、▲１▼全数のボルトを単機のナットランナーで順に締め付けていくものと、▲２▼複数のボルトよりも少ない軸数のナットランナーで順にボルトを締め付けていくものと、▲３▼複数のボルトと同数のナットランナーを使用して各ボルトを同時に締め付けていくものがある。▲１▼▲２▼の場合、複数の各ボルトは単機のナットランナーのソケットに嵌着される呼び寸法が同一のボルト頭部を有するものが使用される。▲３▼の場合、各ボルトの頭部の呼び寸法は同一でなくてもよいが、通常は同一の呼び寸法の頭部を有するボルトを使用して同一種類のソケットを備えたナットランナーで同時に締め付けるようにしている。
【０００３】
また、複数の締付座標に設置された複数のボルトの種類が複数在って、種類毎に最終締付トルク或いは最終締付角度が相違する場合は、各ボルトが設置されている締付座標毎に最終締付トルク或いは最終締付角度のデータをナットランナー駆動制御系にプログラミング等するようにしている。例えば、第１〜第４の締付座標の各ボルトがＡボルトとＢボルトの２種類あり、第１と第３の締付座標がＡボルトで、第２と第４の締付座標がＢボルトであり、この２種４本の各ボルトを単機のナットランナーでボルト種類毎に異なる締付トルクで順にトルク締めする場合は、次のように行われている。
【０００４】
第１と第３の締付座標での締付トルクのデータＤａと、第２と第４の締付座標での締付トルクのデータＤｂをナットランナー駆動制御系にプログラミングしておいて、まず、ナットランナーで第１締付座標のボルトをデータＤａの締付トルクで締付ける。次に、ナットランナーで第２締付座標のボルトをデータＤｂの締付トルクで締め付け、次に、第３締付座標のボルトをデータＤａの締付トルクで締付け、最後に第４締付座標のボルトをデータＤｂの締付トルクで締め付ける。このような複数の各締付座標にプログラミングされたデータに基づくボルト締め動作は、各締付座標でのボルトの種類が間違っていないことを前提として行われる信頼動作である。
【０００５】
また、複数の締付座標の各ボルトが複数種類在って、複数のナットランナーで各ボルトを種類毎に異なる締付トルクで同時に締め付ける場合も、複数の各締付座標における最終締付トルクを各ナットランナーの駆動制御系にプログラミングしている。この場合も、各締付座標でのボルトの種類が間違っていないことを前提にして、各ナットランナーでボルトを同時に締め付ける信頼動作でもって行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような複数の締付座標に設置された複数種類のボルトをナットランナーの信頼動作でもって締め付ける場合、任意の締付座標におけるボルトの種類が予め決められている種類と相違していると、この締付座標のボルトが異なる種類のボルトに設定された締付トルク或いは締付角度で締め付けられる不具合が発生する。このような不具合発生は、ボルト種類による締付トルクや締付角度が大きく相違していればナットランナー駆動制御系で検知することもできるが、ボルトを締め付けた後の検知であるので、締め付け過ぎによるボルト破損等のトラブル発生が回避できない。
【０００７】
本発明の目的は、複数のボルトの種類を締め付け前に確認することが容易にできる信頼性の高いナットランナーを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、先端に設けられたソケットを締付け対象のボルト頭部に嵌着してフランジ付きボルトを締め付けるナットランナーにおいて、ソケットにソケット軸方向に相対移動可能に嵌挿され、ソケットがボルト頭部に嵌着されてソケット天面とボルト頭部との間に隙間が介在した状態でボルト頭部のフランジに当接して、ボルト頭部の軸方向形状が異なる複数種類のボルトについてその種類ごとにソケットとの相対位置が変位するボルト形状検知手段と、このボルト形状検知手段のソケットに対する相対位置の変位からボルト頭部の軸方向形状に基づくボルトの種類をボルト締め直前に検出するボルト種類検出手段を具備したことを特徴とする。
【０００９】
ここで、ボルト頭部の軸方向形状が異なる複数種類のボルトとは、ボルト頭部の厚み（軸方向高さ）が段階的に異なることで分けられるボルト、或いは、ボルト頭部の厚みが同じで頭部の頂面が平坦か頂面中央部に凹部（ボルト種類分け用溝、ボルト締付用溝など）が在るかどうかで分けられるボルト、また、前記の凹部の深さが段階的に異なることで分けられるボルト等である。このようなボルト頭部の形状寸法に応じてボルト形状検知手段のソケットに対する相対位置の変位を相違させ、この変位の相違をボルト種類検出手段で検出することで、ボルト締め動作の直前でボルトの種類が検出される。このようにボルト締め直前にボルト種類が検出されることにより、検出されたボルトの種類が適正であればナットランナー駆動制御系にボルト締め動作を開始させること、不適正であればボルト締め動作を中断させて対処すること等の確認動作が可能となる。
【００１０】
請求項２の発明は、上記ボルト形状検知手段が、ソケットに嵌着されたボルト頭部の異なる軸方向形状ごとにソケットに対する相対位置が変位する形状検知軸を有することを特徴とする。このような形状検知軸は、ソケットに摺動可能に嵌挿されて、コイルバネ等のバネ材を介してボルト頭部の頂面に弾圧接触する。
【００１１】
請求項３の発明は、上記ボルト種類検出手段が、ボルト形状検知手段のソケットに対する相対位置の変位を光学的に検出する光電センサーを有することを特徴とする。かかる光電センサーは、ソケットを脱着可能に支持するソケットホルダー等に固定されて、ソケットに対するボルト形状検知手段の相対位置の変位を段階的に電気信号で検出する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を、図１乃至図４を参照して説明すると、同図は単機のナットランナー１０のソケットホルダー１２に脱着可能に取り付けられたソケット２０で、特定の締付座標に設置された複数、例えば２種類のボルト１ａ、１ｂのいずれかを自動締付するものである。
【００１３】
図１乃至図４に示される２種類のボルト１ａ、１ｂは左右半分ずつが図示されており、図面左半分のボルト１ａはその頭部２ａの頂面が平坦面であり、図面右半分の断面図で示されるボルト１ｂはその頭部２ｂの頂面中央部に所定の深さｔの凹部３を有する。２種類のボルト１ａ、１ｂの頭部２ａ、２ｂは、共に共通のソケット２０に嵌着される同一の呼び寸法、厚さの六角頭である。また、図１及び図２はボルト締め前の原位置状態が示され、図３及び図４はボルト締め直前の作動状態が示され、この作動状態の図３及び図４の左半分が１種類のボルト１ａに対応させ、右半分が他の１種類のボルト１ｂに対応させてある。
【００１４】
上下駆動するナットランナー１０から下方に突出させた出力軸１１の下端部に筒状のソケットホルダー１２が下向きに連結される。ソケットホルダー１２の下部内に筒状のソケット２０の上部が軸方向に脱着可能に嵌着される。ソケットホルダー１２の筒状下部側壁に複数の係合ボール１３が埋設され、この下部側壁の外周にソケット脱着筒１４が軸方向摺動可能に嵌挿される。ソケットホルダー１２に対してソケット脱着筒１４を上下動させて、係合ボール１３とソケット２０の係合の脱着を操作することで、ソケットホルダー１２へのソケット２０の脱着操作が行われる。
【００１５】
ソケット２０は筒状体で、下端部に２種類のボルト頭部２ａ、２ｂのいずれかが嵌着される六角穴２１を有する。ソケット２０とソケットホルダー１２の部所に、２種類のボルト１ａ、１ｂの頭部２ａ、２ｂの軸方向の寸法形状の相違を検出するボルト形状検知手段３０と、ボルト形状検出手段３０のソケット２０に対する相対位置の変位に基づいて２種類のボルト１ａ、１ｂの種類を検出するボルト種類検出手段４０が設置される。
【００１６】
ボルト形状検知手段３０は、例えばソケットホルダー１２の中心軸に沿ってソケットホルダー１２内に軸方向（上下方向）に摺動可能に挿通された形状検知軸３１と、形状検知軸３１の先端側をソケットホルダー１２の先端から突出させる方向に常時弾圧力を付勢するコイル状のバネ材３２を有する。形状検知軸３１はソケットホルダー１２の下部の中心を貫通する長さであり、ソケットホルダー１２にソケット２０が嵌着されると、形状検知軸３１がソケット２０を摺動可能に貫通して、形状検知軸３１の先端部が六角穴２１の天面中央から突出する。
【００１７】
形状検知軸３１の上端部はソケットホルダー１２の筒状上部内に達して、この上端部に直交方向に横軸３３の中央部が固定され、横軸３３の両端部がソケットホルダー１２の上部側壁に形成したガイド穴３４を貫通する。横軸３３と出力軸１１の先端の間にバネ材３２が圧縮状態で配置されて、横軸３３を介して形状検知軸３１に弾圧力を常時付勢する。図１及び図２の原位置状態において、バネ材３２が横軸３３をガイド穴３４の下端面に弾圧係止させた状態で、形状検知軸３１が静止状態に保持される。このとき、形状検知軸３１の下端部は、ソケット２０の六角穴２１の天面中央から六角穴２１の深さの略半分程度の突出長で突出する。
【００１８】
ボルト種類検出手段４０は、ソケットホルダー１２に嵌着されたソケット２０に対する形状検知軸３１の軸方向の相対位置の変位を検出するもので、例えば光電センサー４１と検出ドッグ４２を有する。検出ドッグ４２はソケットホルダー１２の上部外周に軸方向摺動可能に設置され、ガイド穴３４から突出する横軸３３の両端部に固定される。検出ドッグ４２の外周面一部に横方向にスリット４３が形成される。光電センサー４１は、例えば一対の投光センサー４１ａと受光センサー４１ｂで構成される透過型で、投光センサー４１ａと受光センサー４１ｂの一対が検出ドッグ４２のスリット４３の両側方の定位置に双方の光軸を一致させて対向配置される。投光センサー４１ａと受光センサー４１ｂは、ソケットホルダー１２の上部側壁外周から延在する支持アーム４４に固定され、この両者の取付位置は図３及び図４の作動状態で説明するように２種類のボルト１ａ、１ｂの種類を検出できるように設定される。
【００１９】
図１及び図２に示す原位置状態において、ナットランナー１０が所定の締付座標に在るボルト１ａ又は１ｂを締め付けるように作動を開始して、ソケット２０の六角穴２１に２種類のボルト１ａ、１ｂの頭部２ａ、２ｂのいずれかが嵌着される。締付座標にあるボルトが一方の種類のボルト１ａの場合、図３及び図４の左半分に示すようにソケット２０の六角穴２１にボルト頭部２ａが嵌着され、この頭部２ａの平坦な頂面で形状検知軸３１がバネ材３２のバネ力に抗して押し上げられて、形状検知軸３１とこれと一体の横軸３３と検出ドッグ４２がソケット２０とソケットホルダー１２に対して相対上昇移動する。また、締付座標にあるボルトが別の種類のボルト１ｂの場合、図３及び図４の右半分に示すようにソケット２０の六角穴２１に頂面中央に凹部３を有するボルト頭部２ｂが嵌着され、この頭部２ａの頂面より低い位置にある凹部３の底面で形状検知軸３１がバネ材３２のバネ力に抗して押し上げられて、形状検知軸３１とこれと一体の横軸３３と検出ドッグ４２がソケット２０とソケットホルダー１２に対して相対上昇移動する。
【００２０】
このようにソケット２０との相対位置が変位する形状検知軸３１の図４左半分と図４右半分の軸方向の変位は、凹部３の深さｔだけ相違する。この変位差ｔは、形状検知軸３１と一体に上下に変位する横軸３３と検出ドッグ４２の変位差となり、検出ドッグ４２のスリット４３の高さの差となる。ここで、例えば一方の種類のボルト１ａによる形状検知軸３１の変位では光電センサー４１の光軸からスリット４３が外れ、他方のボルト１ｂによる形状検知軸３１の変位で光電センサー４１の光軸の位置にスリット４３が移動するように設定する。
【００２１】
すると、ソケット２０にボルト１ａが嵌着されたときは、図４左半分に示すように光電センサー４１の光軸から上方にスリット４３が外れ、投光センサー４１ａの光が検出ドッグ４２で遮光されて受光センサー４１ｂに達しない。また、ソケット２０に別の種類のボルト１ｂが嵌着されたときは、図４右半分に示すように光電センサー４１の光軸にスリット４３が一致して、投光センサー４１ａの光がスリット４３を透過して受光センサー４１ｂで受光される。この受光センサー４１ｂの受光の有無でソケット２０に嵌着されたボルト頭部の種類が検出されて、締付座標で締め付けられるボルトの種類が検出される。
【００２２】
以上のボルト種類検出は、ナットランナー１０が任意或いは特定の締付座標でボルト締め動作を開始する直前に行われ、検出されたボルト種類のデータが例えばナットランナー駆動制御系に出力されて、次の確認動作に利用される。
【００２３】
ナットランナー１０が締付座標のボルトを締め付ける前に、光電センサー４１で検出されたボルト種類と予め設定された締付座標に設置されるボルト種類が一致するか否かが判定され、一致すると確認されると、そのボルト種類に対応した締付トルク或いは締付角度でナットランナー１０がソケット２０に嵌着されたボルトを締め付ける。また、光電センサー４１で検出されたボルト種類と予め設定された締付座標に設置されるボルト種類が一致しないと判定されると、この不一致が確認されてナットランナー１０によるボルト締め動作を中断させる制御系が作動し、締付座標のボルトの種類が間違っている情報表示等が行われる。このようなボルト種類の確認動作は、複数の締付座標で行われて各締付座標での複数種類のボルト締め動作を常に正確なものにし、締め過ぎによるボルト破損等のトラブル発生を低減させる。
【００２４】
上記実施形態で適用されるボルト形状は限定されるものではなく、例えば図５乃至図７に示すボルトにも本発明の対応が可能である。
【００２５】
図５に示される２種類のボルト１ｃ、１ｄは呼び寸法が同じボルト頭部２ｃ、２ｄの厚さを所定の値ｔで相違させたものである。このボルト頭部２ｃ、２ｄの頂面は平坦であり、厚さの差ｔで上記実施形態と同様にしてボルト頭部形状、ボルト種類が検出される。
【００２６】
図６に示される２種類のボルト１ｅ、１ｆは呼び寸法と厚さが同じボルト頭部２ｅ、２ｆの帳面中央部に深さが所定の値ｔで相違させた凹部３ｅ、３ｆを形成したものである。このボルト頭部２ｅ、２ｆの深さ３ｅ、３ｆの差ｔで上記実施形態と同様にしてボルト頭部形状、ボルト種類が検出される。
【００２７】
図７の２種類のボルト１ｇ、１ｈは呼び寸法と厚さが同じボルト頭部２ｇ、２ｈの一方の頂面は平坦で、他方の頂面は中央部に厚さｔの凸部４を有する。この凸部４の厚さｔが両ボルト頭部２ｇ、２ｈの実質上の厚さの差となって、上記実施形態と同様にしてボルト頭部形状、ボルト種類が検出される。
【００２８】
また、上記実施形態は２種類のボルトに対応させたものであるが、本発明は２種類以上のボルトにも対応可能である。例えば、図５のボルト１ｃと図６のボルト１ｅと図７のボルト１ｇで、呼び寸法が同じボルト頭部の頂面中央部のボルト軸方向厚さ（高さ）を３段階に相違させた３種類のボルトであっても、本発明は容易に適用される。
【００２９】
また、本発明におけるボルト形状検知手段は、形状検知軸のような軸状部材が構造簡単で既存のナットランナーに適用が容易であることから望ましいが、他のスイッチ類であってもよい。また、ボルト種類検出手段も光電センサー類が既存のナットランナーに適用が容易であることから望ましいが、他のスイッチ類であってもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、ナットランナーのソケットに締付座標のボルト頭部を嵌着してボルト締めする直前に、ソケットに装着したボルト形状検知手段を介してボルトの種類が検出されるので、締付座標のボルトの種類が適正か否かの判断をしてボルト締めを開始するか否かの確認動作が可能となり、複数の締付座標に複数種類のボルトを常に適正な締付トルク或いは締付角度で締め付けることのできる信頼性の高いナットランナーが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すナットランナーの原位置状態での縦断面図
【図２】図１の要部の拡大図
【図３】図１のナットランナーの作動状態での縦断面図で、左半分と右半分の作動状態が相違する
【図４】図４の要部の拡大図
【図５】２種類のボルトの部分断面を含む部分正面図
【図６】２種類のボルトの部分断面を含む部分正面図
【図７】２種類のボルトの部分断面を含む部分正面図
【符号の説明】
１ａ〜１ｈ    ボルト
２ａ〜２ｈ    ボルト頭部
１０    ナットランナー
１１    出力軸
１２    ソケットホルダー
２０    ソケット
３０    ボルト形状検知手段
３１    形状検知軸
４０    ボルト種類検出手段
４１    光電センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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