JP2006142413A - Screw member-feeding/tightening device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転軸の先端に螺子部材を装着して締め付けを行う螺子部材締付装置に螺子部材を供給する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for supplying a screw member to a screw member tightening device that performs tightening by attaching a screw member to the tip of a rotating shaft.
螺子部材締付装置に螺子部材を供給する装置が特許文献1に記載されている。この装置は、多数のビスが貼り付けられたテープをテープカセットに収納し、このテープカセットを螺子部材締付装置の側方に配置してある。そして、テープカセットから螺子部材締付装置のビットの下方にテープを引き出し、ビットを降下させてその先端をビスの頭部に係合して、ビスの締め付けを行っている。
しかし、この装置は、その周囲にテープカセットの配置スペースを確保する必要があり、装置の大型化が避けられない。つまり、作業中に他の装置との干渉を避けるために動作が制約され、小型の螺子部材を使用する場合以外には、適用が困難であり、汎用性に問題がある。 However, this apparatus needs to secure an arrangement space for the tape cassette around it, and the size of the apparatus cannot be avoided. That is, the operation is restricted in order to avoid interference with other devices during work, and it is difficult to apply except when a small screw member is used, and there is a problem in versatility.
本発明は、このような事情に鑑み、装置の大型化を防止して汎用性を高めた螺子部材供給締付装置を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a screw member supply and tightening device that prevents an increase in size of the device and improves versatility.
上記課題を解決するための本発明は、駆動手段に連結された回転軸先端の係合部に螺子部材を装着し、該螺子部材を上記回転軸をワーク側へ移動させてワークの螺子部にねじ込む螺子部材締付手段と、該螺子部材締付手段に上記螺子部材を供給する螺子部材供給手段とからなる螺子部材供給締付装置において、上記螺子部材を保持するチャック機構を複数個備えた回転部材を上記螺子部材締付手段に設け、上記回転軸をワーク側へ移動させた際、その係合部が上記螺子部材と係合して、該螺子部材が上記回転軸に受け渡される位置で上記各チャック機構が順次停止するように上記回転部材をステップ回転させる螺子部材保持手段と、上記螺子部材供給手段に設けられ、上記螺子部材保持手段の各チャック機構に対して上記螺子部材を受け渡し可能な状態で保持する螺子部材供給準備手段とを備えたことを特徴とする。 According to the present invention for solving the above-described problem, a screw member is attached to the engaging portion at the tip of the rotating shaft connected to the driving means, and the screw member is moved to the workpiece side by moving the rotating shaft toward the workpiece. A screw member supply and tightening device comprising: a screw member tightening means for screwing; and a screw member supply means for supplying the screw member to the screw member tightening means. A rotation provided with a plurality of chuck mechanisms for holding the screw members. When a member is provided on the screw member fastening means and the rotating shaft is moved to the workpiece side, the engaging portion engages with the screw member, and the screw member is transferred to the rotating shaft. Screw member holding means for stepwise rotating the rotating member so that the chuck mechanisms stop sequentially, and the screw member supply means, and deliver the screw member to each chuck mechanism of the screw member holding means. Characterized by comprising a screw member supply ready means for holding in a potential state.
かかる構成によれば、螺子部材締付手段に螺子部材供給手段から螺子部材を供給する際には、螺子部材保持手段を螺子部材供給準備手段に接近させ、その各チャック機構で螺子部材を保持して螺子部材保持手段に移載する。次いで、回転軸をワーク側へ移動させると、その先端の係合部が螺子部材に係合し、螺子部材が回転軸に保持される。螺子部材のねじ込みが完了した段階で回転軸を一旦後退させ、次の螺子部材が回転軸の延長線上の受け渡し位置に来るまで回転部材を回転させる。 According to such a configuration, when the screw member is supplied from the screw member supply means to the screw member tightening means, the screw member holding means is brought close to the screw member supply preparation means, and the screw members are held by the respective chuck mechanisms. To the screw member holding means. Next, when the rotating shaft is moved to the work side, the engaging portion at the tip thereof is engaged with the screw member, and the screw member is held by the rotating shaft. When the screwing of the screw member is completed, the rotating shaft is temporarily retracted, and the rotating member is rotated until the next screw member comes to the delivery position on the extension line of the rotating shaft.
本発明によれば、螺子部材供給手段から作業に必要な本数の螺子部材が螺子部材保持手段に供給されるので、使用する螺子部材が大きくても、螺子部材保持手段をあまり大きくする必要はなく、装置の大型化が抑制でき、汎用性の向上に役立つ。 According to the present invention, since the number of screw members necessary for the work is supplied from the screw member supply means to the screw member holding means, even if the screw member to be used is large, it is not necessary to make the screw member holding means too large. The increase in the size of the device can be suppressed, which helps improve versatility.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の螺子部材締付装置の全体を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing the entire screw member fastening device of the present invention.
この螺子部材締付装置1は、モータ2と軸受機構3と継手機構4を一体化して回転駆動ユニット5を構成し、この回転駆動ユニット5をガイドレール6に沿って移動自在な状態でベースプレート7に組み付けてある。ガイドレール6はベースプレート7の長手方向に沿って配置してある。モータ2の出力軸(図示せず)は減速機3と継手機構4を介して回転軸8に連結されている。この回転軸8は継手機構4のハウジング4aから突出してベースプレート7の長手方向に沿って延びている。
In this screw member fastening device 1, a
ベースプレート7には、回転軸8に沿って延びるボールネジ9が支持部材10,10を用いて取り付けてある。そして、このボールネジ9をステッピングモータ11に連結するとともに、ボールネジ9に螺合する移動体12を回転駆動ユニット5に連結することによって、回転駆動ユニット5をステッピングモータ11で駆動してガイドレール6に沿って移動させるように構成してある。
A
図2は図1のボルト保持手段を拡大して示す図、図3は図2のボルト保持手段を裏側から見た図、図4は爪部材がボルトを保持した状態を示す断面図である。 2 is an enlarged view of the bolt holding means of FIG. 1, FIG. 3 is a view of the bolt holding means of FIG. 2 viewed from the back side, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where the claw member holds the bolt.
ベースプレート7には、回転軸8の先端側の端部にボルト保持手段20を設置してある。このボルト保持手段20は、ベースプレート7に立設したブラケット21に回転部材22を回動自在に支持してある。回転部材22の回転軸22aには、ブラケット21の裏側に突出する部分にプーリ23を取り付けてある(図3参照)。そして、ベースプレート7に立設したブラケット24にステッピングモータ25を取り付けるとともに、ステッピングモータ25の出力軸25aにプーリ26を取り付け、このプーリ26と回転部材22側のプーリ23の間にタイミングベルト37を架設することによって、回転部材22をステッピングモータ25によって回転駆動するように構成してある。
The
回転部材22にはチャック機構27が周方向の4等分箇所に配設してある。このチャック機構27は、回転部材22に固設したチャック本体28と、ボルトBを挟持すべくチャック本体28に設けた一対の爪部材29,29とで構成してある。この回転部材22は、チャック機構27に保持された4本のボルトBが回転軸8の延長線と一致する位置で順次停止するように90度ステップで回転する。チャック本体28は、回転部材22にボルト30で締結固定した保持部28aと、この保持部28aと対向配置した他の保持部28bと、これら保持部28a,28bの裏側に一体成形した円筒部28cとからなる(図3参照)。
A
そして、一対の爪部材29,29をチャック本体28の保持部28a,28bの間に収め、各爪部材29,29の基端部をピン31で枢支結合する一方、各爪部材29,29の基端部と円筒部28cとの間にスプリング32を介装して各爪部材29,29を閉成方向に付勢してある。爪部材29の基端部にはカム部29aを形成してある。さらに、爪部材29の裏面には周回溝29bが形成してあり、爪部材29を閉じると、この周回溝29bがボルトBのフランジ部fに係合してボルトBを挟持することになる(図4,図10参照)。爪部材29に先端には、ボルトBの軸部jを通す孔29cを形成してある。
The pair of
継手機構4のハウジング4aには、一対のアーム部材33が回転軸8を挟むように取り付けてあり、これらアーム部材33,33の先端にローラ34をそれぞれ設置してある。そして、このローラ34が回転駆動ユニット5の前進にともなって爪部材29のカム部29aに乗り上げて爪部材29を開成することになる。
A pair of
図5は図1の軸受機構3と継手機構4のハウジング3a,4aを切欠して示す拡大斜視図、図6は継手機構4の動作を説明する図である。
FIG. 5 is an enlarged perspective view showing the
継手機構4は、互いに垂直な一対の回転軸50,51を有するユニバーサルジョイントによって構成されている。すなわち、第1連結部材52は第2連結部材53に対して回転軸50の回りに回動自在に支持してある。第3連結部材54は第2連結部材53に対して回転軸51の回りに回動自在に支持してある。
The joint mechanism 4 is configured by a universal joint having a pair of rotating
第1連結部材52は断面略コ字型の形状を有し、本体部52aを軸受機構3の出力軸(図示せず)の先端に結合するとともに、一対の支持部52b,52bの間に第2連結部材53を収めてピン(回転軸)50で枢支結合してある(図6参照)。第2連結部材53は、2つのピン50,51が挿通される本体部53aと、本体部53aの両端からピン50,51に沿ってそれぞれ延出する係止部53b,53cとを備えている。第3連結部材54は断面略コ字型の形状を有し、本体部54aを回転軸8の基端に結合するとともに、一対の支持部54b,54bの間に第2連結部材53を収めてピン(回転軸)51で枢支結合してある。
The first connecting
この継手機構4には、後述のように回転軸8の軸芯をワーク側の螺子部材の軸芯と一致させるセンタリング手段を設けてある。
As will be described later, the joint mechanism 4 is provided with centering means for aligning the axis of the
すなわち、ピン50には、小径部50aが大径部50bに挟まれるように形成され、この小径部50aが第2連結部材53の本体部53aに挿通されている(図6参照)。このため、第2連結部材53は大径部50bによって係止される範囲で小径部50aに沿って移動することができる。さらに、第1連結部材52の両支持部52b,52bと第2連結部材53の本体部53aとの間にはスプリング55が介装されている。第2連結部材53はこれらのスプリング55,55で付勢されて、常時は第1連結部材52の両支持部52b,52b間の中央に位置している。
That is, the
一方、第2連結部材53と第3連結部材54との間にも、これと同様の構造(図示せず)を採用することによって、第3連結部材54をピン51に沿って移動可能に構成してある。つまり、第3連結部材54が直交する2方向に対して移動可能な状態で第1連結部材52に連結されているので、回転軸8が軸受機構3の出力軸に対して芯ずれしていても、軸受機構3から回転軸8への動力伝達が円滑に行われる。
On the other hand, between the second connecting
第2連結部材53の係止部53cの両端には、第1連結部材52の本体部52aに当接して、第2連結部材53の回転軸50回りの回動を規制するストッパーボルト56が植設されている。一方、第3連結部材54の本体部54aの両端には、第2連結部材53の係止部53bに当接して、第3連結部材54の回転軸51回りの回動を規制するストッパーボルト57が植設されている。
図7は回転軸8の支持構造を示す断面斜視図である。
FIG. 7 is a cross-sectional perspective view showing the support structure of the
回転軸8は、継手機構4のハウジング4a内に収容される駆動部80と、継手機構4のハウジング4aから外部に突出する本体部81とから構成されている。駆動部80は、基端部のフランジ82を第3連結部材54の本体部54aに螺子結合してある。駆動部80には、中間部から先端に亘って断面略四角形のスプライン部82aが形成されている。回転軸8は、駆動部80のスプライン部82aを本体部81の孔83に嵌入することで伸縮自在に構成してある。
The
本体部81の基端部にはテーパー部84が成されている。このテーパー部84は、駆動部80のフランジ82との間に介装されたスプリング85に付勢されてハウジング4aの軸受部86に押し付けられている。本体部81の先端には、係合部としてのソケット部87が形成されるとともに、ボルトBを吸着保持するためのマグネット88がソケット部87に埋設されている。
A
図9は螺子部材締付装置1に対するボルトの供給装置を示している。 FIG. 9 shows a bolt supply device for the screw member fastening device 1.
ボルトBは、頭部hを上方へ向けてパーツフィーダ100上をターンテーブル101側へ搬送されてくる。ターンテーブル101にはチャック装置102が4台設置してある。ボルトBは、ボルト移載装置103のチャック104によって把持されて、パーツフィーダ100からターンテーブル101上のチャック装置102に順次移載される。ターンテーブル101は昇降自在に構成されており、その上方に配置されたプレート105の孔106からボルトBを突出させる位置までの上昇が可能になっている。
The bolt B is conveyed to the
プレート105には、螺子部材締付装置1のチャック機構27を開成させる開成手段107が設けられている。この開成手段107は、アクチュエータ108の出力ロッド108aの先端にローラ109を一対設置してなるもので、プレート105の孔106を周方向に4等分する箇所にそれぞれ配設されている。アクチュエータ108を作動させると、その出力ロッド108aが孔106の内側に向かって突出し、出力ロッド108aの先端に設けたローラ109が爪部材29のカム部29aに当接し、爪部材29を開成させることになる(図10参照)。
The
次に、本実施形態の螺子部材締付装置1の動作について説明する。 Next, the operation of the screw member fastening device 1 of the present embodiment will be described.
この螺子部材締付装置1は多関節式可動アームの先端に取り付けられて、例えば自動車のサイドドアを車体に取り付ける際のボルト締結作業に使用される。 The screw member fastening device 1 is attached to the tip of an articulated movable arm, and is used for, for example, a bolt fastening operation when attaching a side door of an automobile to a vehicle body.
ボルト保持手段20にボルトBを供給する際には、予め、回転駆動ユニット5を図1に示す始動位置まで後退させ、回転軸8の先端部をチャック本体28の円筒部28cの外に出しておく。まず、螺子部材締付装置1を図9のボルト供給装置の上方から降下させ、チャック機構27の先端部をプレート105の孔106内に入れる。次いで、アクチュエータ108の出力ロッド108aを前進させ、ローラ109を爪部材29のカム部29aに押し付けて爪部材29を開成させる。
When supplying the bolt B to the bolt holding means 20, the
この状態でターンテーブル101を上昇させてボルトBをチャック機構27の内部に進入させる(図10参照)。次いで、アクチュエータ108の出力ロッド108aを後退させ、ローラ109によるカム部29aの押圧を解除して爪部材29を閉止する。このとき、爪部材29の周回溝29bがボルトBのフランジ部fに係合し、爪部材29がボルトBを挟持することになる(図4(A)参照)。
In this state, the
螺子部材締付装置1は、以上のようにしてボルトBを4本保持した状態でワーク側のティーチング位置まで移動し、ボルト保持手段20に保持された4本のボルトBのうち、回転軸8の延長線上にあるボルトBの先端をワーク側のナットNに臨ませる。次いで、ステッピングモータ12を起動して回転駆動ユニット5を前進させて、回転軸8の先端部をチャック本体28の円筒部28c内に回転軸8を緩やかに逆回転させながら進入させ、その先端のソケット部87をボルトBの頭部hに係合させる(図4(B)参照)。ソケット部87がボルトBに係合すると、回転軸8の本体部81の孔83内に駆動部81のスプライン部82aが押し込まれていくため、回転軸8の収縮が開始する。
The screw member fastening device 1 moves to the teaching position on the workpiece side in a state where the four bolts B are held as described above, and the
回転駆動ユニット5がさらに前進すると、一対のローラ34,34が爪部材29,29のカム部29a,29aに乗り上げて爪部材29,29を開成させる。この位置で回転駆動ユニット5を停止させる。このとき、爪部材29,29によるボルトBの保持が解除されているため、回転軸8の本体部81がスプリグ85によってワーク側へ押し出され、ソケット部87に装着されたボルトBの先端がワーク側のナットNに係合する。このとき、回転軸8は本体部81のテーパー部84とハウジング4aの軸受部86との間に僅かな隙間を生じているので、後述のような継手手段4による回転軸8の揺動やセンタリング動作が許容されることになる。なお、この段階でボルトBを緩やかに逆回転させておくのは、ボルトBのナットNに対する噛合いを良くするためである。
When the
次いで、回転軸8を通常の速度で正方向に回転させて、ボルトBの締め付けを行う。ボルトBの締め付けが終了した段階でも、回転軸8のテーパー部84と軸受部86との間に僅かな隙間を確保することで、回転軸8がフローティング状態を維持するようにしてある。ボルトBの締め付けが終了すると、回転駆動ユニット5が始動位置まで一旦後退し、回転部材22が90度回転し、チャック機構27に保持された他のボルトBが回転軸8の延長線上に配置される。この状態で同様の動作が繰り返される。
Next, the
なお、ボルトBの締め付けに関しては、上記の方法とは別に、次のようにしてもよい。 In addition, regarding the tightening of the bolt B, the following may be performed separately from the above method.
すなわち、ワークのティーチング位置をワークの実際の位置よりも離れた位置に設定して、爪部材29,29によるボルトBの保持が解除された際には、ボルトBの先端がワーク側のナットNまで到達しない状態にしておく。その後、螺子部材締付装置1全体を移動させ、ボルトBの先端をワーク側のナットNに押し付けて、上記のように回転軸8をフローティング状態とし、上記方法と同様にしてボルトBの締め付けを行う。
That is, when the teaching position of the workpiece is set at a position away from the actual position of the workpiece and the holding of the bolt B by the
ところで、螺子部材締付装置1を多関節式可動アームによってティーチング位置まで移動させた際、図8(A)に示すように回転軸8の延長線上の待機位置にあるボルトBとワーク側のナットNの軸芯がずれている場合がある。この場合、継手機構4が単なるユニバーサルジョイントであると仮定すると、回転軸8の先端がピン50,51を中心として揺動し、ボルトBがワーク側のナットNに対して斜めにねじ込まれていく(同図(B)参照)。この場合、ねじ山上がりが発生する原因となる。
By the way, when the screw member tightening device 1 is moved to the teaching position by the articulated movable arm, the bolt B and the workpiece side nut at the standby position on the extension line of the
これに対して、上述のセンタリング手段を備えた継手機構4を用いると、回転軸8の回転にともなって、回転軸8が直交する2方向に対して移動し、回転軸8の軸芯がワーク側のナットNの軸芯と一致する(同図(C)参照)。この結果、ボルトBの傾きが矯正され、ボルトBが正常な姿勢でねじ込まれていくので、ねじ山上がりが発生しなくなる。
On the other hand, when the joint mechanism 4 provided with the centering means described above is used, the
さらに、この螺子部材締付装置1では、回転軸8の本体部81のテーパー部84をスプリング85でハウジング4aの軸受部86に押し付けることによって、継手手段4による回転軸8の揺動やセンタリング動作を許容する構造にしてあるので、回転軸8の軸受構造が簡単になり、コスト的に有利になる。
Furthermore, in this screw member fastening device 1, the
また、継手機構4はストッパーボルト56,57によって第2連結部材53と第3連結部材54の回動範囲を調整可能に構成してあるので、回転軸8とワーク側ナットNの軸芯ずれの想定範囲を考慮してストッパーボルト56,57を調整すればよい。このため、回転軸8の不要な揺動を抑制して軸受部の耐久性の向上を図ることができる。
Further, since the joint mechanism 4 is configured so that the rotation range of the second connecting
ところで、自動車のサイドドアを車体に組み付ける場合、上下一対のドアヒンジをそれぞれ2本のボルトBで固定するので、1つのワークに対して全部で4本のボルトBが必要になる。そこで、ボルト保持手段20のチャック機構27の数を4つとすることで、ボルト供給装置から1つのワークの作業に必要な本数のボルトBがボルト保持手段20に供給されるようにしている。さらに、ボルト保持手段20にはチャック機構27を開成させる機構を設ける必要がない。このため、使用するボルトBの大きさにかかわらず、ボルト保持手段20のコンパクト化が可能になり、汎用性が向上する。
By the way, when the side door of the automobile is assembled to the vehicle body, the pair of upper and lower door hinges are fixed with two bolts B, respectively, so that four bolts B in total are required for one work. Therefore, by setting the number of the
さらに、チャック機構27は、一対の爪部材29,29の基端部をピン31でチャック本体28a,28bに枢支結合するとともに、これら爪部材29,29の基端部にカム部29a,29aを形成し、カム部29a,29aの裏側にスプリング32を配設してあるので、簡単な機構でボルトBの保持とその保持解除とを実現することができる。また、チャック機構27から回転軸8へのボルトBの受け渡しと、供給装置側のチャック装置102からチャック機構27へのボルトBの受け渡しも簡単な機構で実現することができる。
Further, the
さらにまた、アクチュエータ108の出力ロッド108aの先端にローラ109を一対設け、これらローラ109,109を隣接する爪部材29,29のカム部29a,29aに押し付けて爪部材29,29を開成させているので(図10参照)、部品点数を省いてコストの低減を図ることができる。
Furthermore, a pair of
1 螺子部材締付装置
2 モータ
3 減速機
4 継手機構
4a ハウジング
5 回転駆動ユニット
8 回転軸
20 ボルト保持手段
22 回転部材
25 モータ
27 チャック機構
28 チャック本体
29 爪部材
29a カム部
29b 周回溝
29c 孔
31 ピン
32 スプリング
102 チャック装置
87 ソケット部
B ボルト
N ナット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Screw
Claims (1)
上記螺子部材を保持するチャック機構を複数個備えた回転部材を上記螺子部材締付手段に設け、上記回転軸をワーク側へ移動させた際、その係合部が上記螺子部材と係合して、該螺子部材が上記回転軸に受け渡される位置で上記各チャック機構が順次停止するように上記回転部材をステップ回転させる螺子部材保持手段と、
上記螺子部材供給手段に設けられ、上記螺子部材保持手段の各チャック機構に対して上記螺子部材を受け渡し可能な状態で保持する螺子部材供給準備手段と、
を備えたことを特徴とする螺子部材供給締付装置。
A screw member tightening means for attaching a screw member to an engaging portion at the tip of the rotating shaft connected to the driving means, moving the rotating shaft to the work side and screwing the screw member into the screw portion of the work, and the screw member In a screw member supply tightening device comprising screw member supply means for supplying the screw member to the tightening means,
A rotating member having a plurality of chuck mechanisms for holding the screw member is provided in the screw member tightening means, and when the rotating shaft is moved to the workpiece side, the engaging portion engages with the screw member. Screw member holding means for step-rotating the rotating member so that the chuck mechanisms are sequentially stopped at a position where the screw member is transferred to the rotating shaft;
A screw member supply preparing means which is provided in the screw member supply means and holds the screw member in a state where it can be delivered to each chuck mechanism of the screw member holding means;
A screw member supply and tightening device comprising:
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