ボルト又はナットの緩め方法及び装置
【課題】ボルトの緩め作業の際に、ねじ切り口を潰してしまう不具合を回避する。
【解決手段】ロボット１２のアームに支持されたナットランナ１６とによって、ボルト２２のねじ頭に対するソケット１８の位置合わせ、ソケット１８のボルト２２への押付け、ソケット１８の回転駆動が、自動的かつ正確に行われる。又、振動センサ２０は、ナットランナ１６を介して、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動を検出する。おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向にボルト２２を回転させる。この緩め作業が進行して、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動の発生を受けて、緩め作業の完了を正確に把握する。そして、おねじとめねじとの相対回転を、直ちに停止することにより、ねじ切り口を潰してしまうことなく、ボルト２２の緩め作業を確実に行うことができる。
【解決手段】ロボット１２のアームに支持されたナットランナ１６とによって、ボルト２２のねじ頭に対するソケット１８の位置合わせ、ソケット１８のボルト２２への押付け、ソケット１８の回転駆動が、自動的かつ正確に行われる。又、振動センサ２０は、ナットランナ１６を介して、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動を検出する。おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向にボルト２２を回転させる。この緩め作業が進行して、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動の発生を受けて、緩め作業の完了を正確に把握する。そして、おねじとめねじとの相対回転を、直ちに停止することにより、ねじ切り口を潰してしまうことなく、ボルト２２の緩め作業を確実に行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルト又はナットの緩め方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ボルトやナット等のねじ部材の締付作業のみならず、ねじ部材を緩める作業についても、ナットランナやインパクトレンチ等が用いられている。そして、ねじ部材を緩める作業の自動化を促進するために、緩め作業時のナットランナやインパクトレンチの回転停止のタイミングを計るための技術が開発されている。かかる技術は、ねじ部材の締込長さと、ねじピッチとから、緩め作業に必要な回転数を計算し、なおかつ、ねじ部材の緩めが不十分になることを防ぐために、計算された回転数に回転余裕分を加えて、ねじ部材を緩めるものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−８０８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、ねじ部材を緩める作業において、ナットランナやインパクトレンチに装着されたソケットとねじ部材との係合が外れてしまうことを防ぐために、ボルト又はナットにソケットを押付けて緩め作業が行われる。ところが、上記従来の技術では、計算された回転数に回転余裕分を加えて緩め作業を行うことから、おねじとめねじとが軸方向に押圧された状態で余分に相対回転することにより、ねじ部材の互いのねじ切り口（おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部）が何度も衝突し、それによってねじ切り口を潰してしまう虞がある。そして、ねじ部材のねじ切り口を潰してしまうと、再度の締付時に正常な締付を行うことかできないことから、ねじ部材の交換を余儀なくされる場合もある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ボルト又はナットの緩め作業の自動化を促進しつつ、ねじ切り口を潰してしまうという不具合を回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のボルト又はナットの緩め方法は、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットを緩め、この際に、緩め作業の完了を、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動から正確に把握することにより、回転数が不足することでねじの緩めが不十分となることなく、かつ、余分に回転させて何回もおねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突することによりねじ切り口を潰してしまうという不具合を回避し、ボルト又はナットの緩め作業を確実に行うものである。
又、本発明のボルト又はナットの緩め装置は、ボルト頭部又はナットにソケットを係合させて、ソケットをボルト又はナットに押付け、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットを緩める際に、緩め作業の完了を、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動から正確に把握し、適切なタイミングでソケットの回転を停止させるための、各手段を備えるものである。
【０００６】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００７】
（１）締結されたボルト又はナットの緩め方法であって、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットを緩め、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動の発生を受けて、おねじとめねじとの相対回転を停止するボルト又はナットの緩め方法（請求項１）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め方法は、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットを緩め、この緩め作業が進行して、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動の発生を受けて、緩め作業の完了を正確に把握する。そして、おねじとめねじとの相対回転を、直ちに停止することにより、ねじ切り口を潰してしまうことなく、ボルト又はナットの緩め作業を確実に行うものである。
【０００８】
（２）前記おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットをゆるめる際に、締結されたボルトのねじ頭又はナットにソケットを押付け、比較的低トルクにてソケットを回転させて、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させ、続いて、比較的高トルクにてソケットを回転させるボルト又はナットの緩め方法（請求項２）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め方法は、締結されたボルトのねじ頭又はナットにソケットを押付け、比較的低トルクにてソケットを回転させて、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させることにより、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合を確実に行うものである。そして、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させた後に、比較的高トルクにてソケットを回転させることで、ボルト又はナットの緩め作業を開始するものである。
【０００９】
（３）前記比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、前記ソケットを締付方向へと回転させるボルト又はナットの緩め方法（請求項３）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め方法は、比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、ソケットを締付方向へと回転させることで、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合を行うものである。この際、一旦締付方向にソケットを回転させることで、ボルト又はナットの実際の締付トルクの如何に係わらず、ソケットの回転が停止することを以って、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合が確実に行われたことを把握するものである。
【００１０】
（４）前記比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、設定された比較的低トルクでのソケットの回転が停止した時点で、比較的高トルクにてソケットを回転させるボルト又はナットの緩め方法（請求項４）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め方法は、比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、設定された比較的低トルクで、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合を行うことで、ボルトのねじ頭又はナットにソケットによるかじりを生じることなく、確実に係合を行うものである。そして、設定された比較的低トルクでのソケットの回転が停止された時点、すなわちソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合を完了した時点で、比較的高トルクにてソケットを回転させることにより、ボルト又はナットの緩め作業を開始するものである。
【００１１】
（５）締結されたボルト又はナットの緩め装置であって、ボルト頭部又はナットに係合するソケットと、該ソケットを回転駆動する駆動手段と、前記ソケットをボルト又はナットに押付け、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットを緩めることにより、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動を検出する振動センサと、該振動センサの検出信号を受けて、前記駆動手段を停止させる制御手段とを備えるボルト又はナットの緩め装置。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、ソケットがボルト頭部又はナットに係合され、ソケットがボルト又はナットに押付けられることによって、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で、駆動手段により、緩め方向に相対回転させてボルト又はナットを緩める。そして、緩め作業が進行し、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突する際に発生する振動の発生が、振動センサにより検出され、振動センサの検出信号を制御手段によって受けることによって、緩め作業の完了が正確に把握される。そして制御手段によって駆動手段が停止され、おねじとめねじとの相対回転を直ちに停止することにより、ねじ切り口を潰してしまうことなく、ボルト又はナットの緩め作業を確実に行うものである。
【００１２】
（６）前記制御手段には、前記ソケットをボルト又はナットに押付け、前記おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットをゆるめる際に、前記駆動手段により、比較的低トルクにてソケットを回転させ、続いて、比較的高トルクにてソケットを回転させる制御ロジックが含まれるボルト又はナットの緩め装置（請求項６）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、ソケットをボルト又はナットに押付け、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットをゆるめる際に、制御手段から駆動手段への指令により、ソケットは比較的低トルクにて回転駆動され、この際、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合が確実に行われる。そして、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとが係合した後に、制御手段から駆動手段への指令により、比較的高トルクにてソケットを回転駆動されることで、ボルト又はナットの緩め作業が開始されるものである。
【００１３】
（７）前記制御手段には、比較的低トルクにてソケットを回転させる際に、前記駆動手段により、前記ソケットを締付方向へと回転させる制御ロジックが含まれるボルト又はナットの緩め装置（請求項７）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、制御手段から駆動手段への指令により、ソケットが比較的低トルクにて回転駆動され、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとが係合する際に、一旦締付方向にソケットを回転させることにより、ボルト又はナットの実際の締付トルクの如何に係わらず、ソケットの回転が停止することを以って、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合が確実に行われたことが把握されるものである。
【００１４】
（８）前記制御手段には、前記比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、設定された比較的低トルクでのソケットの回転が停止したことを前記駆動手段から把握した時点で、比較的高トルクにてソケットを回転させる制御ロジックが含まれるボルト又はナットの緩め装置（請求項８）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、設定された比較的低トルクで、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合を行うことで、ボルトのねじ頭又はナットにソケットによるかじりを生じることなく、確実に係合を行うものである。そして、設定された比較的低トルクでのソケットの回転が停止した時点、すなわちソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合を完了した時点で、制御手段からの指令を受けて、駆動手段により、比較的高トルクにてソケットが回転駆動されることにより、ボルト又はナットの緩め作業が開始されるものである。
【００１５】
（９）前記駆動手段は、ロボットのアームに支持されたナットランナであり、前記振動センサは、前記ナットランナを介しておねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動を検出するに適した位置に設けられているボルト又はナットの緩め装置（請求項９）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、ロボットのアームに支持されたナットランナによって、ボルトのねじ頭又はナットに対するソケットの位置合わせ、前記ソケットのボルト又はナットへの押付け、ソケットの回転駆動が行われるものである。又、前記振動センサは、前記ナットランナを介しておねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動を検出するものである。
【００１６】
（１０）前記ソケットは、前記ナットランナの回転軸に対し突出方向へと付勢されるように、ばねを介して装着されているボルト又はナットの緩め装置（請求項１０）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、ばねの弾性力によって、ソケットをボルトのねじ頭又はナットに押付け、おねじとめねじとを軸方向に押圧するものである。
【００１７】
（１１）上記（９）、（１０）項において、ボルト又はナットによって組み付けられたワークアセンブリを載置する載置治具と、該治具に前記ワークアセンブリを固定するクランプ治具とを備えるボルト又はナットの緩め装置。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、載置治具にワークアセンブリを載置することで、緩め作業に係るボルト又はナットの位置を正確に位置決めし、かつ、クランプ治具によって、載置治具に対しワークアセンブリを確実に固定するものである。
【００１８】
（１２）上記（１１）項において、前記制御手段には、振動センサコントローラと、ナットランナコントローラと、ロボットコントローラと、これらの各コントローラ及び前記クランプ治具を制御するメインコントローラとが含まれるボルト又はナットの緩め装置。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、振動センサコントローラにより、振動センサの振動検知レベルの設定や、振動検出信号のメインコントローラへの出力がなされるものである。又、ナットランナコントローラにより、ナットランナの回転方向、回転速度、回転トルク、回転角の制御がなされるものである。又、ロボットコントローラにより、ロボットのアーム作動制御がなされるものである。更に、これらの各コントローラ及びクランプ治具は、メインコントローラにより制御されるものである。
【００１９】
（１３）上記（５）項において、前記駆動手段はインパクトレンチであり、前記振動センサは、前記インパクトレンチに固定されているボルト又はナットの緩め装置（請求項１１）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、ボルトのねじ頭又はナットに対するソケットの位置合わせ、前記ソケットのボルト又はナットへの押付けは、インパクトレンチを操作する作業者によって行われ、ナットの回転駆動は、インパクトレンチによって行われるものである。又、振動センサは、インパクトレンチを介しておねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動を検出するものである。
【００２０】
（１４）上記（１３）項において、前記制御手段には、振動センサコントローラと、インパクトレンチコントローラと、これらの各コントローラを制御するメインコントローラとが含まれるボルト又はナットの緩め装置。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、振動センサコントローラにより、振動センサの振動検知レベルの設定や、振動検出信号のメインコントローラへの出力がなされるものである。又、インパクトレンチコントローラにより、インパクトレンチの回転方向、回転速度、回転トルク、回転角の制御がなされるものである。更に、これらの各コントローラは、メインコントローラにより制御されるものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明はこのように構成したので、ボルト又はナットの緩め作業の自動化を促進しつつ、ねじ切り口を潰してしまうという不具合を回避することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の第１の実施の形態に係る、ボルト又はナットの緩め装置１０は、図１に示されるように、ロボット１２のアーム先端に、ブラケット１４を介して駆動手段であるナットランナ１６が支持され、ナットランナ１６の回転軸１６ａにソケット１８が装着されている。又、ナットランナ１６の回転軸１６ａには、ばね１９が設けられており、ソケット１８は、ばね１９を介して、突出方向（図１の下方）へと付勢されるように、回転軸１６ａに装着されている。
又、ブラケット１４には、振動センサ２０（加速度検出型、速度検出型等）が固定されている。この振動センサ２０は、後述のように、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動を、ナットランナ１６を介して検出するものである。又、ボルト又はナットの緩め装置１０は、ボルト２２によって組み付けられたワークアセンブリ２４を載置する載置治具２６と、載置治具２６にワークアセンブリ２４を固定するクランプ治具２８とを備えている。
【００２３】
更に、制御手段として、メインコントローラ３０と、振動センサコントローラ３２と、ナットランナコントローラ３４と、ロボットコントローラ３６とを備えている。これらのコントローラは、パーソナルコンピュータ等の電子計算機によって構成されるものであるが、特にメインコントローラ３０に関しては、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）が用いられている。
メインコントローラ３０は、各コントローラ３２、３４、３６及びクランプ治具２８の駆動シリンダ２８ａの動作を制御するものである。又、振動センサコントローラ３２は、振動センサ２０の振動検知レベルの設定や、振動検出信号のメインコントローラ３０への出力を行うものである。又、ナットランナコントローラ３４は、ナットランナ１６の回転軸１６ａの回転方向、回転速度、回転トルク、回転角の制御を行うものである。又、ロボットコントローラ３６は、ロボット１２のアームの作動制御を行うものである。
【００２４】
又、制御手段を構成するメインコントローラ３０ないしナットランナコントローラ３４には、後述のように、ボルト２２の緩め作業時に、ナットランナ１６により、最初に、比較的低トルクにてソケット１８を回転させ、続いて、比較的高トルクにてソケットを回転させる制御ロジックが含まれる。
又、メインコントローラ３０ないしナットランナコントローラ３４には、比較的低トルクにてソケットを回転させる際に、ナットランナ１６により、ソケット１８を締付方向へと回転させる制御ロジックが含まれる。
更に、メインコントローラ３０ないしナットランナコントローラ３４には、比較的低トルクにてソケット１８を回転させる際に、設定された比較的低トルクでのソケット１８の回転が停止したことを、ナットランナ１６の回転角センサ、トルクセンサ等から把握した時点で、比較的高トルクにてソケット１８を回転させる制御ロジックが含まれる。
【００２５】
ここで、図２を参照しながら、ボルト又はナットの緩め装置１０によるボルト２２の緩め作業の手順を説明する。
Ｓ１０：まず、搬送ロボット等によって、ワークアセンブリ２４が載置治具１１上にセットされる。そして、メインコントローラ３０からの指令により、クランプ治具２８の駆動シリンダ２８ａが作動して、クランプ治具２８により、載置治具１１にワークアセンブリ２４が固定される。
Ｓ２０：メインコントローラ３０からの作業開始指令を受けて、ロボットコントローラ３６は、ロボット１２のアームを作動させ、ナットランナ１６の回転軸１６ａに装着されたソケット１８を、ボルト２２のねじ頭に位置合わせして押付ける。
Ｓ３０：メインコントローラ３０からの、ボルト２２のねじ頭に対するソケット１８の挿入指令を受けて、ナットランナコントローラ３４は、ナットランナ１６の回転軸１６ａを、締付方向へと、予め設定された低速・低トルクで回転させる。すると、ボルト２２のねじ頭の六角とソケット１８の六角穴との位相が一致するタイミングで、ばね１９の弾性力を受けて、ソケット１８の六角穴にボルト２２のねじ頭が係合する。この際の回転トルクは、ボルト２２の締付トルクの指定値の１／１０程度に設定されている。よって、ソケット１８の六角穴にボルト２２のねじ頭が係合した後も、ソケット１８によりボルト２２のねじ頭を締付ける方向の力が加えられるが、ボルト２２は回転することはなく、ナットランナ１６のトルクは増大する。
Ｓ４０：ナットランナコントローラ３４は、ナットランナ１６のトルクの増加を監視し、設定トルクに達した時点で、ナットランナ１６の回転軸１６ａを停止させる。そして、ナットランナコントローラ３４から、メインコントローラ３０に対し、ソケット１８の挿入完了信号を出力する。メインコントローラ３０は、ナットランナコントローラ３４からの挿入完了信号を受けて、ソケット１８とボルト２２のねじ頭との係合が確実に行われたことを把握する。
【００２６】
Ｓ５０：メインコントローラ３０は、ナットランナコントローラ３４に対し、緩め動作指令を出力する。ナットランナコントローラ３４は、かかる緩め動作指令を受けて、ナットランナ１６の回転軸１６ａを、ボルト２２の緩め方向へと、ボルト２２を緩めることが可能な高トルクで回転させる。
Ｓ６０：ボルト２２の緩め作業が進行し、図３の左図のように、ボルト２２のおねじのねじ山端部２２ａが、ワークアセンブリ２４側に形成されためねじのねじ山端部２４ａを通過すると、ソケット１８を介してばね１９の弾性力がボルト２２に作用していることから、図３の右図のように、ねじ山のピッチの半分（１／２Ｐ）程度、おねじのねじ山端部２２ａが再びめねじのねじ溝に落ち込み、おねじのねじ山端部２２ａとめねじのねじ山端部２４ａとが衝突する。この際に発生する振動が、図４に示されるような３６０°間隔の波形Ｇとして、振動センサ２０により検出される。
Ｓ７０：メインコントローラ３０は、振動センサコントローラ３２からの、おねじのねじ山端部２２ａとめねじのねじ山端部２４ａとが衝突して発生する振動の検出信号の有無を監視する。
Ｓ８０：メインコントローラ３０は、振動センサコントローラ３２からの振動検出信号を受けて、ナットランナコントローラ３４に対し、緩め動作終了信号を出力する。ナットランナコントローラ３４は、かかる緩め動作終了指令を受けて、ナットランナ１６の回転軸１６ａを、直ちに停止させる。
Ｓ９０：メインコントローラ３０からの作業終了指令を受けて、ロボットコントローラ３６は、ロボット１２のアームを作動させ、ナットランナ１６を待機位置へと復帰させる。又、メインコントローラ３０からの指令により、クランプ治具２８の駆動シリンダ２８ａが作動して、クランプ治具２８による載置治具１１へのワークアセンブリ２４の固定が解除される。更に、搬送ロボット等によって、載置治具１１上からワークアセンブリ２４が搬出される。
【００２７】
上記構成をなす、本発明の第１の実施の形態により得られる作用効果は、以下の通りである。
まず、ボルト又はナットの緩め装置１０は、ロボット１２と、ロボット１２のアームに支持されたナットランナ１６とによって、ボルト２２のねじ頭に対するソケット１８の位置合わせ、ソケット１８のボルト２２への押付け、ソケット１８の回転駆動が、自動的かつ正確に行われるものである。又、振動センサ２０は、ロボット１２のアーム先端にナットランナ１６を固定するブラケット１４に取付けられていることから、ナットランナ１６を介して、おねじのねじ山端部２２ａとめねじのねじ山端部２４ａとが衝突して発生する振動を検出することができる。
【００２８】
又、ナットランナ１６の回転軸１６ａには、ソケット１８がばね１９を介して突出方向へと付勢されるように装着されていることから、ばね１９の弾性力によって、ソケット１８をボルト２２のねじ頭に押付け、おねじとめねじとを軸方向に押圧することができる。
又、載置治具２６にワークアセンブリ２４を載置することで、緩め作業に係るボルト２２の位置を正確に位置決めし、かつ、クランプ治具２８によって、載置治具２６に対しワークアセンブリ２４を確実に固定することで、ロボット１２のアームに支持されたナットランナ１６に装着されたソケット１８を、ボルト２２のねじ頭に対し、正確に位置合わせし、ボルト２２の緩め作業を円滑に行うことが可能となる。
【００２９】
又、ボルト又はナットの緩め装置１０は、振動センサコントローラ３２により、振動センサ２０の振動検知レベルの設定や、振動検出信号のメインコントローラ３０への出力がなされるものである。又、ナットランナコントローラ３４により、ナットランナ１６の回転方向、回転速度、回転トルク、回転角の制御がなされるものである。又、ロボットコントローラ３６により、ロボット１２のアーム作動制御がなされるものである。更に、これらの各コントローラ３２、３４、３６及びクランプ治具２８は、メインコントローラ３０により制御されることで、ボルト２２の緩め作業が円滑かつ正確に行われるものである。
【００３０】
そして、本発明の実施の形態では、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト２２を緩め（Ｓ５０）、この緩め作業が進行して、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動の発生を受けて、緩め作業の完了を正確に把握する（Ｓ７０）。そして、おねじとめねじとの相対回転を、直ちに停止することにより（Ｓ８０）、ねじ切り口を潰してしまうことなく、ボルト２２の緩め作業を確実に行うことができる。
【００３１】
又、締結されたボルト２２のねじ頭にソケット１８を押付け、比較的低トルクにてソケットを回転させて、ソケット１８とボルト２２のねじ頭とを係合させることにより（Ｓ３０）、ソケット１８とボルト２２のねじ頭との係合を確実に行うものである。そして、ソケット１８とボルト２２のねじ頭とを係合させた後に（Ｓ４０）、比較的高トルクにてソケット１８を回転させることで（Ｓ５０）、ボルト２２の緩め作業を開始するものである。
【００３２】
しかも、比較的低トルクにてソケット１８を回転させてソケット１８とボルトのねじ頭とを係合させる際に、ソケット１８を締付方向へと回転させることで（Ｓ３０）、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合を行うものである。この際、一旦締付方向にソケット１８を回転させることで、ボルト２２の実際の締付トルクの如何に係わらずソケット１８の回転が停止することを以って、ソケット１８とボルト２２のねじ頭との係合が確実に行われたことを把握するものである（Ｓ４０）。
なお、緩め作業に係るボルト２２が、規定トルクで締付けられていることが保証されているような場合には、比較的低トルクにてソケット１８を回転させてソケット１８とボルトのねじ頭とを係合させる際に、ソケット１８を緩め方向へと回転させることしてもよい。この場合、ソケット１８の六角穴にボルト２２のねじ頭が係合することで、ボルト２２は回転することなくナットランナ１６のトルクは増大し、係合完了を把握することとなるので、締付方向への回転を行う場合と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００３３】
又、比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に（Ｓ４０）、設定された比較的低トルクで、ソケット１８とボルト２２のねじ頭との係合（位相合わせ）を行うことで、ボルト２２のねじ頭に、ソケット１８によるかじりを生じることなく、確実に係合を行うことができる。そして、設定された比較的低トルクでのソケット１８の回転が停止された時点、すなわちソケット１８とボルト２２のねじ頭との係合を完了した時点で（Ｓ４０）、比較的高トルクにてソケット１８を回転させることにより、ボルト２２の緩め作業を開始するものである（Ｓ５０）。
【００３４】
続いて、図５を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係るボルト又はナットの緩め装置３８についての説明を行う。なお、本発明の第１の実施の形態と同一部分、若しくは相当する部分には同一符号を付し、詳しい説明を省略する。
本発明の第２の実施の形態に係るボルト又はナットの緩め装置３８は、図５に示されるように、インパクトレンチ４０に振動センサ２０が取付けられた構成を有している。又、制御手段として、振動センサコントローラ３２と、インパクトレンチコントローラ４２と、これらの各コントローラを制御するメインコントローラ３０とが含まれる。インパクトレンチコントローラ４２は、インパクトレンチ４０の回転停止制御を行うものである。これらのコントローラは、パーソナルコンピュータ等の電子計算機によって構成されるものであるが、本実施の形態に係るメインコントローラ３０に関しては、必ずしもＰＬＣが用いられる必要は無く、より簡易のコントローラとすることも可能である。
【００３５】
又、ボルト又はナットの緩め装置３８によるボルト２２の緩め作業の手順は、以下の通りである。
まず、作業者がインパクトレンチ４０を手で持ち、ボルト２２のねじ頭にソケット１８を係合させる。このとき、作業者はソケット１８を、インパクトレンチ４０を持っていない手の指で回して、ソケット１８をボルト２２のねじ頭の六角と係合させる。そして、スイッチ４０ｂを押すと、インパクトレンチ４０自身が緩め方向に回転し、ボルト２２の緩め作業が開始される。この際、作業者は、インパクトレンチ４０の回転軸４０ａに装着されたソケット１８とボルト２２のねじ頭との係合が外れることを防ぐために、ソケット１８をボルト２２のねじ頭に押付けるように操作する。
【００３６】
そして、ボルト２２の緩め作業が進行し、図３の左図のように、ボルト２２のおねじのねじ山端部２２ａが、ワークアセンブリ２４側に形成されためねじのねじ山端部２４ａを通過すると、ソケット１８を介してばね１９の弾性力がボルト２２に作用していることから、図３の右図のように、ねじ山のピッチの半分（１／２Ｐ）程度、おねじのねじ山端部２２ａが再びめねじのねじ溝に落ち込み、おねじのねじ山端部２２ａとめねじのねじ山端部２４ａとが衝突する。この際に発生する振動が、図４に示されるような３６０°間隔の波形Ｇとして、振動センサ２０により検出される。
【００３７】
メインコントローラ３０は、振動センサコントローラ３２からの、おねじのねじ山端部２２ａとめねじのねじ山端部２４ａとが衝突して発生する振動の検出信号の有無を監視しており、かかる振動検出信号を受けて、インパクトレンチコントローラ４２に対し、緩め動作終了信号を出力する。インパクトレンチコントローラ４２は、かかる緩め動作終了指令を受けて、インパクトレンチ４０の回転軸４０ａを、直ちに停止させる。
すなわち、通常のインパクトレンチ４０では、押したスイッチ４０ｂを離すことにより、回転軸４０ａの回転が停止するが、本発明の第２の実施の形態に係るボルト又はナットの緩め装置３８においては、スイッチ４０ｂを押した状態でも、緩め動作終了を検知すると、回転軸４０ａの回転が、直ちに停止するものである。
【００３８】
以上のように構成されていることから、本発明の第２の実施の形態に係るボルト又はナットの緩め装置３８においても、本発明の第１の実施の形態に係るボルト又はナットの緩め装置１０と同様に、ねじ切り口を潰してしまうことなく、ボルト２２の緩め作業を確実に行うことができる。
なお、インパクトレンチ４０は、作業者が手に持ってボルト２２の操作を行うものであることから、高トルクが必要な緩め作業の初期段階では、比較的大きな振動が発生する。しかしながら、ある程度ボルト２２が緩んでしまえば、ボルト２２を緩め回転させることによる振動は無くなる。したがって、本発明の第２の実施の形態の場合には、メインコントローラ３０ないし振動センサコントローラ３２において、緩め作業の初期段階の振動を検出しないような制御ロジックを構成することで、ノイズの混入を防ぎ、より円滑な緩め作業を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るボルト又はナットの緩め装置の概略図である。
【図２】図１に示されるボルト又はナットの緩め装置による、ボルトの緩め作業の手順を示すフローチャートである。
【図３】図１に示されるボルト又はナットの緩め装置による、ボルトの緩め作業が進行し、おねじのねじ山端部がめねじのねじ山端部を通過する様子を左側に、おねじのねじ山端部が再びめねじのねじ溝に落ち込み、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突する様子を右側に示した図である。
【図４】図１に示されるボルト又はナットの緩め装置の、振動センサにより検出される振動波形を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るボルト又はナットの緩め装置の概略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０、３８：ボルト又はナットの緩め装置、 １２：ロボット、１６：ナットランナ、 １８：ソケット、１９：ばね、２０：振動センサ、２２：ボルト、２４：ワークアセンブリ、３０：メインコントローラ、３２：振動センサコントローラ、３４：ナットランナコントローラ、３６：ロボットコントローラ、４０：インパクトレンチ、４２：インパクトレンチコントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルト又はナットの緩め方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ボルトやナット等のねじ部材の締付作業のみならず、ねじ部材を緩める作業についても、ナットランナやインパクトレンチ等が用いられている。そして、ねじ部材を緩める作業の自動化を促進するために、緩め作業時のナットランナやインパクトレンチの回転停止のタイミングを計るための技術が開発されている。かかる技術は、ねじ部材の締込長さと、ねじピッチとから、緩め作業に必要な回転数を計算し、なおかつ、ねじ部材の緩めが不十分になることを防ぐために、計算された回転数に回転余裕分を加えて、ねじ部材を緩めるものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−８０８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、ねじ部材を緩める作業において、ナットランナやインパクトレンチに装着されたソケットとねじ部材との係合が外れてしまうことを防ぐために、ボルト又はナットにソケットを押付けて緩め作業が行われる。ところが、上記従来の技術では、計算された回転数に回転余裕分を加えて緩め作業を行うことから、おねじとめねじとが軸方向に押圧された状態で余分に相対回転することにより、ねじ部材の互いのねじ切り口（おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部）が何度も衝突し、それによってねじ切り口を潰してしまう虞がある。そして、ねじ部材のねじ切り口を潰してしまうと、再度の締付時に正常な締付を行うことかできないことから、ねじ部材の交換を余儀なくされる場合もある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ボルト又はナットの緩め作業の自動化を促進しつつ、ねじ切り口を潰してしまうという不具合を回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のボルト又はナットの緩め方法は、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットを緩め、この際に、緩め作業の完了を、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動から正確に把握することにより、回転数が不足することでねじの緩めが不十分となることなく、かつ、余分に回転させて何回もおねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突することによりねじ切り口を潰してしまうという不具合を回避し、ボルト又はナットの緩め作業を確実に行うものである。
又、本発明のボルト又はナットの緩め装置は、ボルト頭部又はナットにソケットを係合させて、ソケットをボルト又はナットに押付け、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットを緩める際に、緩め作業の完了を、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動から正確に把握し、適切なタイミングでソケットの回転を停止させるための、各手段を備えるものである。
【０００６】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００７】
（１）締結されたボルト又はナットの緩め方法であって、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットを緩め、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動の発生を受けて、おねじとめねじとの相対回転を停止するボルト又はナットの緩め方法（請求項１）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め方法は、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットを緩め、この緩め作業が進行して、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動の発生を受けて、緩め作業の完了を正確に把握する。そして、おねじとめねじとの相対回転を、直ちに停止することにより、ねじ切り口を潰してしまうことなく、ボルト又はナットの緩め作業を確実に行うものである。
【０００８】
（２）前記おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットをゆるめる際に、締結されたボルトのねじ頭又はナットにソケットを押付け、比較的低トルクにてソケットを回転させて、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させ、続いて、比較的高トルクにてソケットを回転させるボルト又はナットの緩め方法（請求項２）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め方法は、締結されたボルトのねじ頭又はナットにソケットを押付け、比較的低トルクにてソケットを回転させて、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させることにより、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合を確実に行うものである。そして、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させた後に、比較的高トルクにてソケットを回転させることで、ボルト又はナットの緩め作業を開始するものである。
【０００９】
（３）前記比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、前記ソケットを締付方向へと回転させるボルト又はナットの緩め方法（請求項３）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め方法は、比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、ソケットを締付方向へと回転させることで、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合を行うものである。この際、一旦締付方向にソケットを回転させることで、ボルト又はナットの実際の締付トルクの如何に係わらず、ソケットの回転が停止することを以って、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合が確実に行われたことを把握するものである。
【００１０】
（４）前記比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、設定された比較的低トルクでのソケットの回転が停止した時点で、比較的高トルクにてソケットを回転させるボルト又はナットの緩め方法（請求項４）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め方法は、比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、設定された比較的低トルクで、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合を行うことで、ボルトのねじ頭又はナットにソケットによるかじりを生じることなく、確実に係合を行うものである。そして、設定された比較的低トルクでのソケットの回転が停止された時点、すなわちソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合を完了した時点で、比較的高トルクにてソケットを回転させることにより、ボルト又はナットの緩め作業を開始するものである。
【００１１】
（５）締結されたボルト又はナットの緩め装置であって、ボルト頭部又はナットに係合するソケットと、該ソケットを回転駆動する駆動手段と、前記ソケットをボルト又はナットに押付け、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットを緩めることにより、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動を検出する振動センサと、該振動センサの検出信号を受けて、前記駆動手段を停止させる制御手段とを備えるボルト又はナットの緩め装置。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、ソケットがボルト頭部又はナットに係合され、ソケットがボルト又はナットに押付けられることによって、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で、駆動手段により、緩め方向に相対回転させてボルト又はナットを緩める。そして、緩め作業が進行し、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突する際に発生する振動の発生が、振動センサにより検出され、振動センサの検出信号を制御手段によって受けることによって、緩め作業の完了が正確に把握される。そして制御手段によって駆動手段が停止され、おねじとめねじとの相対回転を直ちに停止することにより、ねじ切り口を潰してしまうことなく、ボルト又はナットの緩め作業を確実に行うものである。
【００１２】
（６）前記制御手段には、前記ソケットをボルト又はナットに押付け、前記おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットをゆるめる際に、前記駆動手段により、比較的低トルクにてソケットを回転させ、続いて、比較的高トルクにてソケットを回転させる制御ロジックが含まれるボルト又はナットの緩め装置（請求項６）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、ソケットをボルト又はナットに押付け、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットをゆるめる際に、制御手段から駆動手段への指令により、ソケットは比較的低トルクにて回転駆動され、この際、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合が確実に行われる。そして、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとが係合した後に、制御手段から駆動手段への指令により、比較的高トルクにてソケットを回転駆動されることで、ボルト又はナットの緩め作業が開始されるものである。
【００１３】
（７）前記制御手段には、比較的低トルクにてソケットを回転させる際に、前記駆動手段により、前記ソケットを締付方向へと回転させる制御ロジックが含まれるボルト又はナットの緩め装置（請求項７）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、制御手段から駆動手段への指令により、ソケットが比較的低トルクにて回転駆動され、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとが係合する際に、一旦締付方向にソケットを回転させることにより、ボルト又はナットの実際の締付トルクの如何に係わらず、ソケットの回転が停止することを以って、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合が確実に行われたことが把握されるものである。
【００１４】
（８）前記制御手段には、前記比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、設定された比較的低トルクでのソケットの回転が停止したことを前記駆動手段から把握した時点で、比較的高トルクにてソケットを回転させる制御ロジックが含まれるボルト又はナットの緩め装置（請求項８）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、設定された比較的低トルクで、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合を行うことで、ボルトのねじ頭又はナットにソケットによるかじりを生じることなく、確実に係合を行うものである。そして、設定された比較的低トルクでのソケットの回転が停止した時点、すなわちソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合を完了した時点で、制御手段からの指令を受けて、駆動手段により、比較的高トルクにてソケットが回転駆動されることにより、ボルト又はナットの緩め作業が開始されるものである。
【００１５】
（９）前記駆動手段は、ロボットのアームに支持されたナットランナであり、前記振動センサは、前記ナットランナを介しておねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動を検出するに適した位置に設けられているボルト又はナットの緩め装置（請求項９）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、ロボットのアームに支持されたナットランナによって、ボルトのねじ頭又はナットに対するソケットの位置合わせ、前記ソケットのボルト又はナットへの押付け、ソケットの回転駆動が行われるものである。又、前記振動センサは、前記ナットランナを介しておねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動を検出するものである。
【００１６】
（１０）前記ソケットは、前記ナットランナの回転軸に対し突出方向へと付勢されるように、ばねを介して装着されているボルト又はナットの緩め装置（請求項１０）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、ばねの弾性力によって、ソケットをボルトのねじ頭又はナットに押付け、おねじとめねじとを軸方向に押圧するものである。
【００１７】
（１１）上記（９）、（１０）項において、ボルト又はナットによって組み付けられたワークアセンブリを載置する載置治具と、該治具に前記ワークアセンブリを固定するクランプ治具とを備えるボルト又はナットの緩め装置。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、載置治具にワークアセンブリを載置することで、緩め作業に係るボルト又はナットの位置を正確に位置決めし、かつ、クランプ治具によって、載置治具に対しワークアセンブリを確実に固定するものである。
【００１８】
（１２）上記（１１）項において、前記制御手段には、振動センサコントローラと、ナットランナコントローラと、ロボットコントローラと、これらの各コントローラ及び前記クランプ治具を制御するメインコントローラとが含まれるボルト又はナットの緩め装置。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、振動センサコントローラにより、振動センサの振動検知レベルの設定や、振動検出信号のメインコントローラへの出力がなされるものである。又、ナットランナコントローラにより、ナットランナの回転方向、回転速度、回転トルク、回転角の制御がなされるものである。又、ロボットコントローラにより、ロボットのアーム作動制御がなされるものである。更に、これらの各コントローラ及びクランプ治具は、メインコントローラにより制御されるものである。
【００１９】
（１３）上記（５）項において、前記駆動手段はインパクトレンチであり、前記振動センサは、前記インパクトレンチに固定されているボルト又はナットの緩め装置（請求項１１）。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、ボルトのねじ頭又はナットに対するソケットの位置合わせ、前記ソケットのボルト又はナットへの押付けは、インパクトレンチを操作する作業者によって行われ、ナットの回転駆動は、インパクトレンチによって行われるものである。又、振動センサは、インパクトレンチを介しておねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動を検出するものである。
【００２０】
（１４）上記（１３）項において、前記制御手段には、振動センサコントローラと、インパクトレンチコントローラと、これらの各コントローラを制御するメインコントローラとが含まれるボルト又はナットの緩め装置。
本項に記載のボルト又はナットの緩め装置は、振動センサコントローラにより、振動センサの振動検知レベルの設定や、振動検出信号のメインコントローラへの出力がなされるものである。又、インパクトレンチコントローラにより、インパクトレンチの回転方向、回転速度、回転トルク、回転角の制御がなされるものである。更に、これらの各コントローラは、メインコントローラにより制御されるものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明はこのように構成したので、ボルト又はナットの緩め作業の自動化を促進しつつ、ねじ切り口を潰してしまうという不具合を回避することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の第１の実施の形態に係る、ボルト又はナットの緩め装置１０は、図１に示されるように、ロボット１２のアーム先端に、ブラケット１４を介して駆動手段であるナットランナ１６が支持され、ナットランナ１６の回転軸１６ａにソケット１８が装着されている。又、ナットランナ１６の回転軸１６ａには、ばね１９が設けられており、ソケット１８は、ばね１９を介して、突出方向（図１の下方）へと付勢されるように、回転軸１６ａに装着されている。
又、ブラケット１４には、振動センサ２０（加速度検出型、速度検出型等）が固定されている。この振動センサ２０は、後述のように、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動を、ナットランナ１６を介して検出するものである。又、ボルト又はナットの緩め装置１０は、ボルト２２によって組み付けられたワークアセンブリ２４を載置する載置治具２６と、載置治具２６にワークアセンブリ２４を固定するクランプ治具２８とを備えている。
【００２３】
更に、制御手段として、メインコントローラ３０と、振動センサコントローラ３２と、ナットランナコントローラ３４と、ロボットコントローラ３６とを備えている。これらのコントローラは、パーソナルコンピュータ等の電子計算機によって構成されるものであるが、特にメインコントローラ３０に関しては、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）が用いられている。
メインコントローラ３０は、各コントローラ３２、３４、３６及びクランプ治具２８の駆動シリンダ２８ａの動作を制御するものである。又、振動センサコントローラ３２は、振動センサ２０の振動検知レベルの設定や、振動検出信号のメインコントローラ３０への出力を行うものである。又、ナットランナコントローラ３４は、ナットランナ１６の回転軸１６ａの回転方向、回転速度、回転トルク、回転角の制御を行うものである。又、ロボットコントローラ３６は、ロボット１２のアームの作動制御を行うものである。
【００２４】
又、制御手段を構成するメインコントローラ３０ないしナットランナコントローラ３４には、後述のように、ボルト２２の緩め作業時に、ナットランナ１６により、最初に、比較的低トルクにてソケット１８を回転させ、続いて、比較的高トルクにてソケットを回転させる制御ロジックが含まれる。
又、メインコントローラ３０ないしナットランナコントローラ３４には、比較的低トルクにてソケットを回転させる際に、ナットランナ１６により、ソケット１８を締付方向へと回転させる制御ロジックが含まれる。
更に、メインコントローラ３０ないしナットランナコントローラ３４には、比較的低トルクにてソケット１８を回転させる際に、設定された比較的低トルクでのソケット１８の回転が停止したことを、ナットランナ１６の回転角センサ、トルクセンサ等から把握した時点で、比較的高トルクにてソケット１８を回転させる制御ロジックが含まれる。
【００２５】
ここで、図２を参照しながら、ボルト又はナットの緩め装置１０によるボルト２２の緩め作業の手順を説明する。
Ｓ１０：まず、搬送ロボット等によって、ワークアセンブリ２４が載置治具１１上にセットされる。そして、メインコントローラ３０からの指令により、クランプ治具２８の駆動シリンダ２８ａが作動して、クランプ治具２８により、載置治具１１にワークアセンブリ２４が固定される。
Ｓ２０：メインコントローラ３０からの作業開始指令を受けて、ロボットコントローラ３６は、ロボット１２のアームを作動させ、ナットランナ１６の回転軸１６ａに装着されたソケット１８を、ボルト２２のねじ頭に位置合わせして押付ける。
Ｓ３０：メインコントローラ３０からの、ボルト２２のねじ頭に対するソケット１８の挿入指令を受けて、ナットランナコントローラ３４は、ナットランナ１６の回転軸１６ａを、締付方向へと、予め設定された低速・低トルクで回転させる。すると、ボルト２２のねじ頭の六角とソケット１８の六角穴との位相が一致するタイミングで、ばね１９の弾性力を受けて、ソケット１８の六角穴にボルト２２のねじ頭が係合する。この際の回転トルクは、ボルト２２の締付トルクの指定値の１／１０程度に設定されている。よって、ソケット１８の六角穴にボルト２２のねじ頭が係合した後も、ソケット１８によりボルト２２のねじ頭を締付ける方向の力が加えられるが、ボルト２２は回転することはなく、ナットランナ１６のトルクは増大する。
Ｓ４０：ナットランナコントローラ３４は、ナットランナ１６のトルクの増加を監視し、設定トルクに達した時点で、ナットランナ１６の回転軸１６ａを停止させる。そして、ナットランナコントローラ３４から、メインコントローラ３０に対し、ソケット１８の挿入完了信号を出力する。メインコントローラ３０は、ナットランナコントローラ３４からの挿入完了信号を受けて、ソケット１８とボルト２２のねじ頭との係合が確実に行われたことを把握する。
【００２６】
Ｓ５０：メインコントローラ３０は、ナットランナコントローラ３４に対し、緩め動作指令を出力する。ナットランナコントローラ３４は、かかる緩め動作指令を受けて、ナットランナ１６の回転軸１６ａを、ボルト２２の緩め方向へと、ボルト２２を緩めることが可能な高トルクで回転させる。
Ｓ６０：ボルト２２の緩め作業が進行し、図３の左図のように、ボルト２２のおねじのねじ山端部２２ａが、ワークアセンブリ２４側に形成されためねじのねじ山端部２４ａを通過すると、ソケット１８を介してばね１９の弾性力がボルト２２に作用していることから、図３の右図のように、ねじ山のピッチの半分（１／２Ｐ）程度、おねじのねじ山端部２２ａが再びめねじのねじ溝に落ち込み、おねじのねじ山端部２２ａとめねじのねじ山端部２４ａとが衝突する。この際に発生する振動が、図４に示されるような３６０°間隔の波形Ｇとして、振動センサ２０により検出される。
Ｓ７０：メインコントローラ３０は、振動センサコントローラ３２からの、おねじのねじ山端部２２ａとめねじのねじ山端部２４ａとが衝突して発生する振動の検出信号の有無を監視する。
Ｓ８０：メインコントローラ３０は、振動センサコントローラ３２からの振動検出信号を受けて、ナットランナコントローラ３４に対し、緩め動作終了信号を出力する。ナットランナコントローラ３４は、かかる緩め動作終了指令を受けて、ナットランナ１６の回転軸１６ａを、直ちに停止させる。
Ｓ９０：メインコントローラ３０からの作業終了指令を受けて、ロボットコントローラ３６は、ロボット１２のアームを作動させ、ナットランナ１６を待機位置へと復帰させる。又、メインコントローラ３０からの指令により、クランプ治具２８の駆動シリンダ２８ａが作動して、クランプ治具２８による載置治具１１へのワークアセンブリ２４の固定が解除される。更に、搬送ロボット等によって、載置治具１１上からワークアセンブリ２４が搬出される。
【００２７】
上記構成をなす、本発明の第１の実施の形態により得られる作用効果は、以下の通りである。
まず、ボルト又はナットの緩め装置１０は、ロボット１２と、ロボット１２のアームに支持されたナットランナ１６とによって、ボルト２２のねじ頭に対するソケット１８の位置合わせ、ソケット１８のボルト２２への押付け、ソケット１８の回転駆動が、自動的かつ正確に行われるものである。又、振動センサ２０は、ロボット１２のアーム先端にナットランナ１６を固定するブラケット１４に取付けられていることから、ナットランナ１６を介して、おねじのねじ山端部２２ａとめねじのねじ山端部２４ａとが衝突して発生する振動を検出することができる。
【００２８】
又、ナットランナ１６の回転軸１６ａには、ソケット１８がばね１９を介して突出方向へと付勢されるように装着されていることから、ばね１９の弾性力によって、ソケット１８をボルト２２のねじ頭に押付け、おねじとめねじとを軸方向に押圧することができる。
又、載置治具２６にワークアセンブリ２４を載置することで、緩め作業に係るボルト２２の位置を正確に位置決めし、かつ、クランプ治具２８によって、載置治具２６に対しワークアセンブリ２４を確実に固定することで、ロボット１２のアームに支持されたナットランナ１６に装着されたソケット１８を、ボルト２２のねじ頭に対し、正確に位置合わせし、ボルト２２の緩め作業を円滑に行うことが可能となる。
【００２９】
又、ボルト又はナットの緩め装置１０は、振動センサコントローラ３２により、振動センサ２０の振動検知レベルの設定や、振動検出信号のメインコントローラ３０への出力がなされるものである。又、ナットランナコントローラ３４により、ナットランナ１６の回転方向、回転速度、回転トルク、回転角の制御がなされるものである。又、ロボットコントローラ３６により、ロボット１２のアーム作動制御がなされるものである。更に、これらの各コントローラ３２、３４、３６及びクランプ治具２８は、メインコントローラ３０により制御されることで、ボルト２２の緩め作業が円滑かつ正確に行われるものである。
【００３０】
そして、本発明の実施の形態では、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト２２を緩め（Ｓ５０）、この緩め作業が進行して、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動の発生を受けて、緩め作業の完了を正確に把握する（Ｓ７０）。そして、おねじとめねじとの相対回転を、直ちに停止することにより（Ｓ８０）、ねじ切り口を潰してしまうことなく、ボルト２２の緩め作業を確実に行うことができる。
【００３１】
又、締結されたボルト２２のねじ頭にソケット１８を押付け、比較的低トルクにてソケットを回転させて、ソケット１８とボルト２２のねじ頭とを係合させることにより（Ｓ３０）、ソケット１８とボルト２２のねじ頭との係合を確実に行うものである。そして、ソケット１８とボルト２２のねじ頭とを係合させた後に（Ｓ４０）、比較的高トルクにてソケット１８を回転させることで（Ｓ５０）、ボルト２２の緩め作業を開始するものである。
【００３２】
しかも、比較的低トルクにてソケット１８を回転させてソケット１８とボルトのねじ頭とを係合させる際に、ソケット１８を締付方向へと回転させることで（Ｓ３０）、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとの係合を行うものである。この際、一旦締付方向にソケット１８を回転させることで、ボルト２２の実際の締付トルクの如何に係わらずソケット１８の回転が停止することを以って、ソケット１８とボルト２２のねじ頭との係合が確実に行われたことを把握するものである（Ｓ４０）。
なお、緩め作業に係るボルト２２が、規定トルクで締付けられていることが保証されているような場合には、比較的低トルクにてソケット１８を回転させてソケット１８とボルトのねじ頭とを係合させる際に、ソケット１８を緩め方向へと回転させることしてもよい。この場合、ソケット１８の六角穴にボルト２２のねじ頭が係合することで、ボルト２２は回転することなくナットランナ１６のトルクは増大し、係合完了を把握することとなるので、締付方向への回転を行う場合と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００３３】
又、比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に（Ｓ４０）、設定された比較的低トルクで、ソケット１８とボルト２２のねじ頭との係合（位相合わせ）を行うことで、ボルト２２のねじ頭に、ソケット１８によるかじりを生じることなく、確実に係合を行うことができる。そして、設定された比較的低トルクでのソケット１８の回転が停止された時点、すなわちソケット１８とボルト２２のねじ頭との係合を完了した時点で（Ｓ４０）、比較的高トルクにてソケット１８を回転させることにより、ボルト２２の緩め作業を開始するものである（Ｓ５０）。
【００３４】
続いて、図５を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係るボルト又はナットの緩め装置３８についての説明を行う。なお、本発明の第１の実施の形態と同一部分、若しくは相当する部分には同一符号を付し、詳しい説明を省略する。
本発明の第２の実施の形態に係るボルト又はナットの緩め装置３８は、図５に示されるように、インパクトレンチ４０に振動センサ２０が取付けられた構成を有している。又、制御手段として、振動センサコントローラ３２と、インパクトレンチコントローラ４２と、これらの各コントローラを制御するメインコントローラ３０とが含まれる。インパクトレンチコントローラ４２は、インパクトレンチ４０の回転停止制御を行うものである。これらのコントローラは、パーソナルコンピュータ等の電子計算機によって構成されるものであるが、本実施の形態に係るメインコントローラ３０に関しては、必ずしもＰＬＣが用いられる必要は無く、より簡易のコントローラとすることも可能である。
【００３５】
又、ボルト又はナットの緩め装置３８によるボルト２２の緩め作業の手順は、以下の通りである。
まず、作業者がインパクトレンチ４０を手で持ち、ボルト２２のねじ頭にソケット１８を係合させる。このとき、作業者はソケット１８を、インパクトレンチ４０を持っていない手の指で回して、ソケット１８をボルト２２のねじ頭の六角と係合させる。そして、スイッチ４０ｂを押すと、インパクトレンチ４０自身が緩め方向に回転し、ボルト２２の緩め作業が開始される。この際、作業者は、インパクトレンチ４０の回転軸４０ａに装着されたソケット１８とボルト２２のねじ頭との係合が外れることを防ぐために、ソケット１８をボルト２２のねじ頭に押付けるように操作する。
【００３６】
そして、ボルト２２の緩め作業が進行し、図３の左図のように、ボルト２２のおねじのねじ山端部２２ａが、ワークアセンブリ２４側に形成されためねじのねじ山端部２４ａを通過すると、ソケット１８を介してばね１９の弾性力がボルト２２に作用していることから、図３の右図のように、ねじ山のピッチの半分（１／２Ｐ）程度、おねじのねじ山端部２２ａが再びめねじのねじ溝に落ち込み、おねじのねじ山端部２２ａとめねじのねじ山端部２４ａとが衝突する。この際に発生する振動が、図４に示されるような３６０°間隔の波形Ｇとして、振動センサ２０により検出される。
【００３７】
メインコントローラ３０は、振動センサコントローラ３２からの、おねじのねじ山端部２２ａとめねじのねじ山端部２４ａとが衝突して発生する振動の検出信号の有無を監視しており、かかる振動検出信号を受けて、インパクトレンチコントローラ４２に対し、緩め動作終了信号を出力する。インパクトレンチコントローラ４２は、かかる緩め動作終了指令を受けて、インパクトレンチ４０の回転軸４０ａを、直ちに停止させる。
すなわち、通常のインパクトレンチ４０では、押したスイッチ４０ｂを離すことにより、回転軸４０ａの回転が停止するが、本発明の第２の実施の形態に係るボルト又はナットの緩め装置３８においては、スイッチ４０ｂを押した状態でも、緩め動作終了を検知すると、回転軸４０ａの回転が、直ちに停止するものである。
【００３８】
以上のように構成されていることから、本発明の第２の実施の形態に係るボルト又はナットの緩め装置３８においても、本発明の第１の実施の形態に係るボルト又はナットの緩め装置１０と同様に、ねじ切り口を潰してしまうことなく、ボルト２２の緩め作業を確実に行うことができる。
なお、インパクトレンチ４０は、作業者が手に持ってボルト２２の操作を行うものであることから、高トルクが必要な緩め作業の初期段階では、比較的大きな振動が発生する。しかしながら、ある程度ボルト２２が緩んでしまえば、ボルト２２を緩め回転させることによる振動は無くなる。したがって、本発明の第２の実施の形態の場合には、メインコントローラ３０ないし振動センサコントローラ３２において、緩め作業の初期段階の振動を検出しないような制御ロジックを構成することで、ノイズの混入を防ぎ、より円滑な緩め作業を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るボルト又はナットの緩め装置の概略図である。
【図２】図１に示されるボルト又はナットの緩め装置による、ボルトの緩め作業の手順を示すフローチャートである。
【図３】図１に示されるボルト又はナットの緩め装置による、ボルトの緩め作業が進行し、おねじのねじ山端部がめねじのねじ山端部を通過する様子を左側に、おねじのねじ山端部が再びめねじのねじ溝に落ち込み、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突する様子を右側に示した図である。
【図４】図１に示されるボルト又はナットの緩め装置の、振動センサにより検出される振動波形を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るボルト又はナットの緩め装置の概略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０、３８：ボルト又はナットの緩め装置、 １２：ロボット、１６：ナットランナ、 １８：ソケット、１９：ばね、２０：振動センサ、２２：ボルト、２４：ワークアセンブリ、３０：メインコントローラ、３２：振動センサコントローラ、３４：ナットランナコントローラ、３６：ロボットコントローラ、４０：インパクトレンチ、４２：インパクトレンチコントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
締結されたボルト又はナットの緩め方法であって、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットを緩め、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動の発生を受けて、おねじとめねじとの相対回転を停止することを特徴とするボルト又はナットの緩め方法。
【請求項２】
前記おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットをゆるめる際に、締結されたボルトのねじ頭又はナットにソケットを押付け、比較的低トルクにてソケットを回転させて、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させ、続いて、比較的高トルクにてソケットを回転させることを特徴とする請求項１記載のボルト又はナットの緩め方法。
【請求項３】
前記比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、前記ソケットを締付方向へと回転させることを特徴とする請求項２記載のボルト又はナットの緩め方法。
【請求項４】
前記比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、設定された比較的低トルクでのソケットの回転が停止した時点で、比較的高トルクにてソケットを回転させることを特徴とする請求項２又は３記載のボルト又はナットの緩め方法。
【請求項５】
締結されたボルト又はナットの緩め装置であって、ボルト頭部又はナットに係合するソケットと、該ソケットを回転駆動する駆動手段と、前記ソケットをボルト又はナットに押付け、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットを緩めることにより、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動を検出する振動センサと、該振動センサの検出信号を受けて、前記駆動手段を停止させる制御手段とを備えることを特徴とするボルト又はナットの緩め装置。
【請求項６】
前記制御手段には、前記ソケットをボルト又はナットに押付け、前記おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットをゆるめる際に、前記駆動手段により、比較的低トルクにてソケットを回転させ、続いて、比較的高トルクにてソケットを回転させる制御ロジックが含まれることを特徴とする請求項５記載のボルト又はナットの緩め装置。
【請求項７】
前記制御手段には、比較的低トルクにてソケットを回転させる際に、前記駆動手段により、前記ソケットを締付方向へと回転させる制御ロジックが含まれることを特徴とする請求項６記載のボルト又はナットの緩め装置。
【請求項８】
前記制御手段には、前記比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、設定された比較的低トルクでのソケットの回転が停止したことを前記駆動手段から把握した時点で、比較的高トルクにてソケットを回転させる制御ロジックが含まれることを特徴とする請求項６又は７記載のボルト又はナットの緩め装置。
【請求項９】
前記駆動手段は、ロボットのアームに支持されたナットランナであり、前記振動センサは、前記ナットランナを介しておねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動を検出するに適した位置に設けられていることを特徴とする請求項５から８のいずれか１項記載のボルト又はナットの緩め装置。
【請求項１０】
前記ソケットは、前記ナットランナの回転軸に対し突出方向へと付勢されるように、ばねを介して装着されていることを特徴とする請求項５から８のいずれか１項記載のボルト又はナットの緩め装置。
【請求項１１】
前記駆動手段はインパクトレンチであり、前記振動センサは、前記インパクトレンチに固定されていることを特徴とする請求項５項記載のボルト又はナットの緩め装置。
【請求項１】
締結されたボルト又はナットの緩め方法であって、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットを緩め、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動の発生を受けて、おねじとめねじとの相対回転を停止することを特徴とするボルト又はナットの緩め方法。
【請求項２】
前記おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットをゆるめる際に、締結されたボルトのねじ頭又はナットにソケットを押付け、比較的低トルクにてソケットを回転させて、ソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させ、続いて、比較的高トルクにてソケットを回転させることを特徴とする請求項１記載のボルト又はナットの緩め方法。
【請求項３】
前記比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、前記ソケットを締付方向へと回転させることを特徴とする請求項２記載のボルト又はナットの緩め方法。
【請求項４】
前記比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、設定された比較的低トルクでのソケットの回転が停止した時点で、比較的高トルクにてソケットを回転させることを特徴とする請求項２又は３記載のボルト又はナットの緩め方法。
【請求項５】
締結されたボルト又はナットの緩め装置であって、ボルト頭部又はナットに係合するソケットと、該ソケットを回転駆動する駆動手段と、前記ソケットをボルト又はナットに押付け、おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットを緩めることにより、おねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動を検出する振動センサと、該振動センサの検出信号を受けて、前記駆動手段を停止させる制御手段とを備えることを特徴とするボルト又はナットの緩め装置。
【請求項６】
前記制御手段には、前記ソケットをボルト又はナットに押付け、前記おねじとめねじとを軸方向に押圧した状態で緩め方向に相対回転させてボルト又はナットをゆるめる際に、前記駆動手段により、比較的低トルクにてソケットを回転させ、続いて、比較的高トルクにてソケットを回転させる制御ロジックが含まれることを特徴とする請求項５記載のボルト又はナットの緩め装置。
【請求項７】
前記制御手段には、比較的低トルクにてソケットを回転させる際に、前記駆動手段により、前記ソケットを締付方向へと回転させる制御ロジックが含まれることを特徴とする請求項６記載のボルト又はナットの緩め装置。
【請求項８】
前記制御手段には、前記比較的低トルクにてソケットを回転させてソケットとボルトのねじ頭又はナットとを係合させる際に、設定された比較的低トルクでのソケットの回転が停止したことを前記駆動手段から把握した時点で、比較的高トルクにてソケットを回転させる制御ロジックが含まれることを特徴とする請求項６又は７記載のボルト又はナットの緩め装置。
【請求項９】
前記駆動手段は、ロボットのアームに支持されたナットランナであり、前記振動センサは、前記ナットランナを介しておねじのねじ山端部とめねじのねじ山端部とが衝突して発生する振動を検出するに適した位置に設けられていることを特徴とする請求項５から８のいずれか１項記載のボルト又はナットの緩め装置。
【請求項１０】
前記ソケットは、前記ナットランナの回転軸に対し突出方向へと付勢されるように、ばねを介して装着されていることを特徴とする請求項５から８のいずれか１項記載のボルト又はナットの緩め装置。
【請求項１１】
前記駆動手段はインパクトレンチであり、前記振動センサは、前記インパクトレンチに固定されていることを特徴とする請求項５項記載のボルト又はナットの緩め装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２９６２９１（Ｐ２００８−２９６２９１Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４１７９２（Ｐ２００７−１４１７９２）
【出願日】平成１９年５月２９日（２００７．５．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２９日（２００７．５．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]