JP2006142415A - 螺子部材供給締付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を防止して汎用性を高める。
【解決手段】ボルト保持手段２０は、回転軸８の延長線上でボルトＢを回転軸８に受け渡し可能な状態で保持するチャック機構２７と、外部の部材と摺接してチャック機構２７を開成すべく爪部材２９に設けたカム部２９ａとを備えている。継手機構４のハウジング４ａには、爪部材２９のカム部に係合するローラ３４を設ける。ボルト供給装置には、爪部材２９のカム部に係合するローラを設ける。
【選択図】図１

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。

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するとともに、ビットの下方にチャック機構を設け、このチャック機構をコントロールケーブルを介してビット昇降機構と連係してある。そして、テープカセットからビットの下方にテープを引き出してチャック機構でビスを保持し、ビットを降下させてビスを締め付けている。
特開平２−２０５４２２号公報（第１図）

しかし、この装置は、テープカセットやチャック機構を開閉する機構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。

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。

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、上記回転軸を駆動手段とともにワーク側へ移動させて上記螺子部材を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、上記回転軸の延長線上で上記螺子部材を回転軸に受け渡し可能な状態で保持すべく上記螺子部材締付手段に設けたチャック機構と、外部の部材と摺接して上記チャック機構を開成すべく上記チャック機構に設けたカム部とを備えてなる螺子部材保持手段と、上記駆動手段のワーク側への移動に際し、上記カム部に係合して上記チャック機構による螺子部材の保持を解除すべく上記駆動手段に設けた第１の解除手段と、上記螺子部材保持手段に対する螺子部材の供給に際し、上記カム部に係合して上記チャック機構を開成すべく上記螺子部材供給手段に設けた第２の解除手段とを備えたことを特徴とする。

かかる構成によれば、螺子部材保持手段のチャック機構によって螺子部材を保持し、回転軸を駆動手段とともにワーク側へ移動させると、回転軸の先端の係合部が螺子部材に係合するとともに、駆動手段に設けた第１の解除手段がチャック機構のカム部と係合し、チャック機構による螺子部材の保持が解除される。このため、螺子部材が回転軸に保持されてワーク側へ移動し、ワークの螺子部にねじ込まれる。螺子部材保持手段に螺子部材を供給する際には、螺子部材供給手段に設けた第２の解除手段をチャック機構のカム部に係合させて上記チャック機構を開成させる。

本発明によれば、第１又は第２の解除手段がチャック機構のカム部と係合してチャック機構を開成させるので、チャック機構を開成させる機構を螺子部材保持手段に設ける必要がなく、螺子部材保持手段をコンパクトにすることができる。このため、螺子部材保持手段を螺子部材の複数保持が可能な回転式のマガジンで構成した場合でも、使用する螺子部材の大きさにかかわらず、装置の大型化を抑制でき、汎用性が向上する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の螺子部材締付装置の全体を示す斜視図。 図１のボルト保持手段を拡大して示す図。 図２のボルト保持手段を裏側から見た図。 図２の爪部材によるボルトの保持状態を示す断面図。 図１の減速機と継手機構のハウジングを切欠して示す拡大図。 継手機構の動作を説明する図。 回転軸の支持構造を示す断面斜視図。 ボルトの締付状態を説明する図。 本発明の螺子部材締付装置に対するボルトの供給装置を示す斜視図。 図９のボルト供給装置から図２のボルト保持手段にボルトを受け渡す状態を示す斜視図。

符号の説明

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
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
３３ アーム
３４ ローラ
８７ ソケット部
１０２ チャック装置
１０７ 開成手段
１０８ アクチュエータ
１０８ａ 出力ロッド
１０９ ローラ
Ｂ ボルト
Ｎ ナット

Claims (1)

1. 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、上記回転軸を駆動手段とともにワーク側へ移動させて上記螺子部材を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、
   上記回転軸の延長線上で上記螺子部材を回転軸に受け渡し可能な状態で保持すべく上記螺子部材締付手段に設けたチャック機構と、外部の部材と摺接して上記チャック機構を開成すべく上記チャック機構に設けたカム部とを備えてなる螺子部材保持手段と、
   上記駆動手段のワーク側への移動に際し、上記カム部に係合して上記チャック機構による螺子部材の保持を解除すべく上記駆動手段に設けた第１の解除手段と、
   上記螺子部材保持手段に対する螺子部材の供給に際し、上記カム部に係合して上記チャック機構を開成すべく上記螺子部材供給手段に設けた第２の解除手段と、
   を備えたことを特徴とする螺子部材供給締付装置。
   
   

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