JP2000343347A - 自動ねじ締め機におけるねじ締め高さ検出ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ねじの螺入状態を確実に検出でき、また、セン
サが配置される部材が交換される場合にも各部材にセン
サを設けておく必要のないねじ締め高さ検出ユニットを
提供する。 【解決手段】本発明は、ドライバビット９と一体に往復
移動可能に設けられたフランジ部材２１と、このフラン
ジ部材２１の移動路上にあって前記ドライバビット９の
軸線方向に移動可能であるとともに常時はフランジ部材
２１側に付勢して配置された被検出部材２６と、この被
検出部材２６の接近、離反を検出可能に配置されたセン
サ２４とを備えている。センサ２４は、支持部材２３に
ワンタッチで着脱自在に配置されたアングル２５に取り
付けられ、着脱が極めて容易に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークにねじを締
め付ける自動ねじ締め機において、ドライバビットの移
動を検出してねじ締め高さを検出するねじ締め高さ検出
ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】図８及び図９は従来の自動ねじ締め機５
０を示し、この自動ねじ締め機５０はエアシリンダ５１
の作動を受けて往復移動可能なドライバ台５２と、この
ドライバ台５２に取り付けられた電動ドライバ５３と、
この電動ドライバ５３に具備されたモータ５３ａの駆動
を受けて軸線回りに回転するよう構成されたドライバビ
ット５４とを備えている。前記ドライバビット５４は、
電動ドライバ５３とジョイント５５を介して連結されて
おり、前記ドライバ台５２の下方に配置されるチャック
台５６を挿通し、チャック台５６に取り付けられたねじ
保持用のチャックユニット５７内に先端を置くように設
けられている。また、前記電動ドライバ５３にはトルク
センサ（図示せず）が内蔵されており、ねじの締付け時
にドライバビット５４に作用する軸トルクを検出できる
ように構成されている。

【０００３】一方、前述のチャック台５６には、ブラケ
ット５８を介して近接センサ５９が取り付けられてい
る。この近接センサ５９は、検出面をドライバビット５
４の軸線に直交する方向に向けて配置されており、この
近接センサ５９に対応して前記ジョイント５５の下部に
は被検出部材６０が取り付けられている。一般に、前述
のような近接センサ５９は自動ねじ締め機のフレーム等
に設置されるアンプ（図示せず）とセットになってお
り、このアンプに設けられた設定機能を操作して予め感
度調節がなされている。

【０００４】この従来の自動ねじ締め機５０では、ねじ
の締め付けに際してチャックユニット５７にねじが供給
保持され、エアシリンダ５１の駆動を受けてドライバビ
ット５４が前進する。チャックユニット５７に保持され
たねじは、ドライバビット５４によりワーク（図示せ
ず）上に押し出され、ドライバビット５４が電動ドライ
バ５３のモータ５３ａの駆動を受けて回転することでワ
ークに締め付けられる。この時ドライバビット５４に作
用する軸トルクはトルクセンサによって検出され、これ
が予め設定された所定の値に達するとモータ５３ａの駆
動は停止し、ねじの締付け作業を完了する。この時、ね
じが正しく螺入されたならば、被検出体６０が近接セン
サ５９の前方検出範囲に到達して検出され、この近接セ
ンサ５９の信号を受けて制御手段ではねじの締付けが良
好に完了した旨の判定がなされる。一方、ワークのめね
じ成形不良あるいはねじの斜め締付けなどにより、ねじ
が螺入途中であるにも関わらず作業が完了してしまい、
所謂ねじ浮きが発生している場合には、被検出体６０が
近接センサ５９の検出範囲に到達せず、これにより制御
手段ではねじの締付けが異常である旨の判定がなされ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の自
動ねじ締め機では、感度の問題で近接センサが正確に反
応せず、ねじの螺入状態を正しく知ることができなかっ
た。また、自動ねじ締め機の中にはチャックユニットの
交換が必要になった場合に近接センサが取り付けられて
いるチャック台ごと取り外して交換するタイプのものが
あるが、そのような自動ねじ締め機においては、近接セ
ンサとアンプの互換性の問題から、チャック台それぞれ
にセンサとアンプユニットとを配置しておかなければな
らず、装置が構造複雑にして高価なものとなっている等
の問題が発生している。しかも、交換用のチャック台に
それぞれ近接センサ及びアンプが設けられているもので
は、チャック台の交換の度にアンプと制御ユニットとの
再結線が必要になり、作業者の負担が大きくなっている
等の問題も指摘されている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
て創成されたものであり、ねじの螺入状態を確実に検出
できるねじ締め高さ検出ユニットの提供を第一の目的と
し、センサが配置される部材が交換される場合にも各部
材にセンサを設けておかずともよいねじ締め高さ検出ユ
ニットの提供を第二の目的とする。

【０００７】上記第一の目的は、往復駆動源の作動を受
けて往復移動可能なドライバ台と、このドライバ台に配
置される回転駆動源と、この回転駆動源の駆動を受けて
軸線回りに回転可能かつねじの駆動穴に係合可能なドラ
イバビットとを備えた自動ねじ締め機において、ドライ
バビットと一体に往復移動可能に設けられた移動部材
と、この移動部材の移動路上にあって前記ドライバビッ
トの軸線方向に移動可能であるとともに常時は移動部材
側に付勢して配置された被検出部材と、この被検出部材
の接近、離反を検出可能に配置されたセンサなどの検出
手段とを備えることにより達成される。

【０００８】また、上記第二の目的は、前述の構成に加
え、ドライバビットに対し固定して設けられる支持部材
と、この支持部材に着脱自在に配置されるとともに前記
検出手段が取り付けられたアングルと、このアングルと
支持部材との着脱操作にともなってアングルをワンタッ
チで固定または固定解除する係止手段とを備えることに
より達成される。また、上記第一の目的はこの第二の目
的を達成するための構成によっても達成される。なお、
第一、第二の目的を達成する上で、前記検出手段は被検
出部材との距離が所定の範囲内にある時、被検出部材を
検出可能な変位センサであることが望ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１乃至図７において、１は自動
ねじ締め機であり、生産ラインの作業ステーションなど
に設置可能なベース２を有し、このベース２には、案内
軸３，３に沿ってスライド自在なドライバ台４、チャッ
ク台５が配置されている。

【００１０】前記ドライバ台４は、ベース２上部に配置
されたエアシリンダ６のピストンロッド６ａ（以下、単
にロッド６ａという）に連結されており、上面には電動
ドライバ７，７が配置されている。この電動ドライバ７
はモータ７ａの駆動により回転する出力軸７ｂを有し、
この出力軸７ｂにはユニバーサルジョイント８を介して
ドライバビット９が連結されている。このドライバビッ
ト９は、先端にねじの駆動穴に嵌合可能な係合部９ａが
一体成形されたものであり、前記電動ドライバ７のモー
タ７ａが駆動するのを受けて軸線回りに回転するように
構成されている。また、電動ドライバ７にはトルクセン
サ（図示せず）が内蔵されており、このトルクセンサに
よって前記ドライバビット９に作用する軸トルクを検出
できるように構成されている。

【００１１】前記チャック台５は前記ドライバ台４から
延びる棒状のハンガ１０によって吊り下げ支持されてい
るもので、このチャック台５には前方に延びてレール材
１１，１１が取り付けられ、このレール材１１，１１に
は交換ユニット１２が着脱可能に保持されている。この
交換ユニット１２は、レール材１１，１１の案内溝１１
ａ，１１ａに嵌合保持されたチャックプレート１３と、
このチャックプレート１３に取り付けられた２個のチャ
ックユニット１４，１４とを備えており、各チャックユ
ニット１４には対応するドライバビット９が常時挿通す
るように構成されている。また、各チャックユニット１
４は拡開可能な保持爪１４ａを有し、この保持爪１４ａ
により、前記ドライバビット９の移動路上にねじを一旦
保持できるよう構成されている。

【００１２】２０はねじ締め高さ検出ユニット（以下、
単に高さ検出ユニットという）であり、前記移動部材の
一例としてドライバビット９と一体に移動可能なジョイ
ント８端部に取り付けられたフランジ部材２１と、前記
チャックプレート１３に配置された検出ユニット２２と
から構成されている。検出ユニット２２は、チャックプ
レート１３上にブラケット２３ａを介して取り付けられ
た支持部材２３を有しており、この支持部材２３には、
検出手段の一例であるセンサ２４が取り付けられたアン
グル２５及び前記フランジ部材２１の移動路上に一部を
置く被検出部材２６が配置されている。

【００１３】ブラケット２３ａに支持部材２３を取り付
ける止着ねじ２３ｂ，２３ｂは、ブラケット２３ａの長
穴２３ｃに挿通して支持部材２３に螺合されるようにな
っており、この止着ねじ２３ｂ，２３ｂを緩めれば支持
部材２３の高さ調整を行うことが可能になる。また、チ
ャックプレート１３には支持ボルト１３ａが螺合されて
おり、支持部材２３を支えるように構成されている。

【００１４】前記アングル２５は、支持部材２３に形成
された溝部２３ｄに挿通し、支持部材２３に取り付けら
れたボールプランジャ２７によって所定位置に保持され
ている。このように、アングル２５はボールプランジャ
２７によって保持されているだけなので、支持部材２３
に対してワンタッチで着脱が可能である。なお、溝部２
３ｄの支持部材２３側面開口部は、支持部材２３側面に
取り付けられたカバー２８により塞がれているため、こ
こからアングル２５が脱落してしまうようなこともな
い。

【００１５】前記被検出部材２６は、支持部材２３に摺
動自在に案内された支持軸２９，２９の先端に一体に連
結されており、常時コイルスプリングＳにより前記ドラ
イバ台４に向かって突出するよう付勢されている。ま
た、この被検出部材２６の一部は、前記センサ２４の検
出面上空を覆うようになっている。

【００１６】前記センサ２４は周知の変位センサであ
り、自身の検出面と被検出部材２６との間隔が所定の範
囲内にある場合にのみ検出信号を発し、それ以外の場
合、すなわち被検出対象物との間隔が大きい場合、また
は被検出物との間隔が極端に小さい場合には検出信号を
発しないように構成されている。このセンサ２４は前記
ベース２に配置されるアンプユニット（図示せず）と一
対で構成されており、アンプユニットにより感度を調節
して検出領域の設定などを行うように構成されている。

【００１７】なお、前記交換ユニット１２は、チャック
ユニット１４，１４の種類に応じて予め複数準備されて
おり、締め付けるねじが変更された時などには、交換ユ
ニット１２を取り替えることでチャックユニット１４，
１４の交換が容易に行えるようになっている。これら各
交換ユニット１２には、それぞれ支持部材２３、被検出
部材２６などの高さ検出ユニット２０がそれぞれ配置さ
れている。

【００１８】上記自動ねじ締め機１は、コンベアなどの
作動でドライバビット９の移動路上にワーク（図示せ
ず）が位置決めされると、まず、ねじがねじ供給装置か
ら送られ、これがチャックユニットに保持される。続い
て、エアシリンダ６が作動してロッド６ａを伸長させる
と、ドライバ台４とチャック台５が一体に前進する。チ
ャック台５はチャックユニット１４の先端がワークに近
接する位置まで進むとストッパ（図示せず）に当接して
停止するが、ドライバ台４はハンガ１０がチャック台５
を挿通可能であるため前進を続ける。したがって、ドラ
イバビット９，９はチャックユニット１４，１４に保持
されているねじをワーク上に押し出すとともに、電動ド
ライバ７のモータ７ａの駆動を受けて回転し、押し出し
たねじをワークに締め付ける。このねじの締付けにとも
ない、ドライバビット９には相応の軸トルクが発生する
ため、これがトルクセンサ（図示せず）によって検出さ
れ、このトルクセンサによる検出値が予め設定された所
定の値に達する（以下、この現象をトルクアップと称す
る）とモータ７ａの駆動が停止する。

【００１９】ねじを締め付ける時、ドライバビット９は
ワークに螺入されるねじに追従して前進するため、これ
と一体にフランジ部材２１も移動し、被検出部材２６を
押し下げる。押し下げられた被検出部材２６は、トルク
アップ時にねじが正しい位置まで螺入されていればセン
サ２４の検出領域内に達し、これによりセンサ２４がＯ
Ｎになる。しかし、ワークにおけるめねじの成形不良、
ねじの斜め締め付けなどにより、トルクアップ時にねじ
が所定位置まで螺入されておらず、所謂ねじ浮きが発生
している場合には、被検出部材２６がセンサ２４の検出
領域に達せず、所定時間が経過してもセンサはＯＦＦの
ままとなる。さらに、ねじに組み合わされるべきワッシ
ャが存在しない場合など、ねじが過剰に螺入されている
場合には、被検出部材２６はセンサ２４の検出領域を越
えてセンサ２４の検出面に接近するため、センサ２４は
一旦ＯＮになって後、再度ＯＦＦに切り替わる。

【００２０】制御手段（図示せず）においては、前述の
センサ２４のＯＮ／ＯＦＦの変化により、ねじが如何な
る状態に締め付けられたかが判定され、その結果がＬＥ
Ｄなどにより表示出力される。すなわち締付けトルクが
所定の値に達した時、センサがＯＮになっていれば正
常、一度もＯＮになることなくＯＦＦのままであればね
じ浮き異常、一度ＯＮになった後に再びＯＦＦになって
いればねじの過剰螺入と判定されるのである。

【００２１】一方、ワークの変更にともなってねじが変
更された場合など、チャックユニット１４，１４の交換
が必要な場合には、それまで取り付けられていた交換ユ
ニット１２を所望のチャックユニットを備えた交換ユニ
ットに取り替える。この時、図７に示すように、センサ
２４は交換ユニット１２の取り替え前に予めアングル２
５ごと支持部材２３から抜かれ、取り替えられた交換ユ
ニットにおける支持部材２３に再度取り付けられる。す
なわち、アングル２５とセンサ２４は各交換ユニットに
おいて共有されるのであり、これによって交換ユニット
１２の取り替えにともなうセンサ２４の再配線なども必
要なくなる。また、アングル２５はボールプランジャ２
７によって支持部材２３に保持されているので、アング
ル２５の着脱はワンタッチで極めて簡単である。

【００２２】

【発明の効果】本発明のねじ締め高さ検出ユニットによ
れば、ドライバビットと一体に移動可能なフランジ部材
により押し下げられる被検出部材を設け、この被検出部
材の移動方向に対向して検出面を有するセンサを設けて
いるため、被検出部材を確実に検出することができ、ね
じの螺入状態を正確に把握することができる。また、セ
ンサは支持部材にワンタッチで着脱可能なアングルに取
り付けられているため、例えばチャック台の交換により
チャックユニットを取り替えるタイプの自動ねじ締め機
などのように、センサの取り付け場所が交換されてしま
う自動ねじ締め機においてセンサを共有することがで
き、交換時にはこれを簡単に着脱することができ、チャ
ック台などの交換ユニットを構造簡単にして安価に提供
できるとともに、チャック台交換後の再配線をなくして
作業者の負担を軽減できる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動ねじ締め機の締付け高さ検出手段の拡大斜
視図である。

【図２】自動ねじ締め機の正面図である。

【図３】自動ねじ締め機における締付け高さ検出手段付
近の要部拡大一部切欠断面図である。

【図４】自動ねじ締め機における締付け高さ検出手段付
近の要部拡大一部切欠断面図である。

【図５】自動ねじ締め機における締付け高さ検出手段付
近の要部拡大一部切欠断面図である。

【図６】自動ねじ締め機におけるチャック台付近の一部
切欠拡大斜視図である。

【図７】自動ねじ締め機におけるチャック台付近の一部
切欠拡大斜視図である。

【図８】従来例の説明図である。

【図９】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１ 自動ねじ締め機 ４ ドライバ台 ５ チャック台 ６ エアシリンダ ７ 電動ドライバ ７ａ モータ ９ ドライバビット １３ チャックプレート １４ チャックユニット ２０ ねじ締め高さ検出ユニット ２１ フランジ部材 ２３ 支持部材 ２４ センサ ２５ アングル ２６ 被検出部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】往復駆動源の作動を受けて往復移動可能な
   ドライバ台と、このドライバ台に配置される回転駆動源
   と、この回転駆動源の駆動を受けて軸線回りに回転可能
   かつねじの駆動穴に係合可能なドライバビットとを備え
   た自動ねじ締め機において、 ドライバビットと一体に往復移動可能に設けられた移動
   部材と、この移動部材の移動路上にあって前記ドライバ
   ビットの軸線方向に移動可能であるとともに常時は移動
   部材側に付勢して配置された被検出部材と、この被検出
   部材の接近、離反を検出可能に配置された検出手段とを
   備えていることを特徴とするねじ締め高さ検出ユニッ
   ト。
2. 【請求項２】ドライバビットに対して固定配置される支
   持部材と、この支持部材に着脱自在に配置されるととも
   に前記検出手段が取り付けられたアングルと、このアン
   グルと支持部材との着脱操作にともなってアングルをワ
   ンタッチで固定または固定解除する係止手段とを備えて
   いることを特徴とする請求項１に記載のねじ締め高さ検
   出ユニット。
3. 【請求項３】検出手段は被検出部材との距離が所定の範
   囲内にある時、被検出部材を検出可能な変位センサであ
   ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のね
   じ締め高さ検出ユニット。