JP2009090385A - ねじ浚い加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メッキなどが施された機械部品のねじ孔を正規な状態に浚い加工するねじ浚い加工装置において、浚い加工を自動化するとともに、省スペース化や加工コストの低減を図る。
【解決手段】ねじ浚い加工装置１０は、タップ５０を、軸方向には不動の状態で回転自在に支持するタップ用チャック５１と、タップ５０を正逆いずれかの方向にも回転駆動するモータ６０と、タップ５０に対向して配置されるワーク保持台２１と、このワーク保持台２１のタップ５０への対向面に揺動可能に支持され、ねじ孔５をタップ５０と略同心状に配置して機械部品１を保持するワーク保持部２５と、ワーク保持台２１を、ワーク保持部２５に保持された機械部品１がタップ５０から離間した待機位置から、ねじ孔５の一端部がタップ５０の先端に螺合し得る加工開始位置に移送する上昇シリンダ４０とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワークに形成されたねじ孔にタップを螺合させて、そのねじ孔の谷などに付着した付着物を除去するねじ浚い加工装置に関する。

昨今の多種多様な機械部品にはメッキや塗装などが施され、外観の向上や腐食の防止が図られている（特許文献１、２参照）。機械部品に施されるメッキには、クロムメッキや無電解ニッケルなど様々な種類があり、その種類の中から機械部品の用途や仕様により適宜選択される。また、機械部品には、タップによってねじ孔が形成されているものが多種多様に存在する。

ねじ孔が形成されている機械部品にメッキや塗装が施されると、ねじ孔の谷などにメッキや塗装によって残滓等の付着物がねじ孔の谷などに付着する場合がある。付着物が付着した状態で雄ねじをねじ孔に螺合すると、この付着物が障害になり、雄ねじが円滑に螺合しない場合がある。そのため、機械部品にメッキや塗装が施された後、再度タップを用いてねじ孔を浚い、付着物を除去する必要がある。ねじ孔をタップで浚うことで、ねじ孔の付着物が除去され、ねじ孔に雄ねじが円滑に螺合する。従来では、ねじ孔を浚う作業を手作業で行っていたため、非効率的であるとともに人的ミスによりねじ孔を傷付けたりするおそれがあった。

このような問題を鑑みて、産業用ロボットの先端に、タップを回転駆動させるとともに、ねじ孔の傾きやズレに対応できる装置を装着して、ねじ孔の再加工（リタップ）するものが知られている（特許文献３参照）。これによると、ねじ孔の再加工が自動化され、人的ミスを防ぐとともに作業効率の向上が図られるとされている。

特開平１０−１３７８９２号公報 登録実用新案第３０９５６７８号公報 実開平６−５３０２７号公報

しかしながら、上記特許文献３に記載されている装置を用いる場合、産業用ロボットを使用しなければならず、設備を設置する際にある程度のスペースを確保しなければならない。また、ねじ孔の傾きやズレに対応するために装置の構成が複雑になっている。産業用ロボットは比較的高価なため、上記文献の装置を用いる場合には、費用がかかってしまい加工コストの増大に繋がってしまう。また、制御コントロールが難しく、再度ねじ孔を加工してしまい、元のねじ孔を傷つけることが生じ得る。

よって本発明は、メッキや塗装などが施された機械部品のねじ孔の谷などに付着した付着物を除去するねじ浚い加工装置において、ねじ孔を浚う作業を自動化するとともに、省スペース化や加工コストの低減が図れるねじ浚い加工装置を提供することを目的とする。

本発明のねじ浚い加工装置は、ワークに形成したねじ孔にタップを螺合させて、そのねじ孔の谷などに付着した残滓等の付着物を除去するねじ浚い加工装置であって、タップを、軸方向には不動の状態で回転自在に支持するタップ支持部と、タップを正逆いずれかの方向にも回転駆動するタップ回転機構と、タップに対向して配置されるワーク保持台と、このワーク保持台のタップへの対向面に揺動可能に支持され、ねじ孔をタップと略同心状に配置してワークを保持するワーク保持部と、ワーク保持台を、ワーク保持部に保持されたワークがタップから離間した待機位置から、ねじ孔の一端部がタップの先端に螺合し得る加工開始位置に移送するワーク保持台移送機構とを備え、加工開始位置でワークのねじ孔の一端部が前記タップの先端に螺合した状態から、タップ回転機構によってタップを正転させることにより、前記タップに前記ねじ孔が螺合してワークがワーク保持台ごとタップ方向に推進されて、ねじ孔全域に亘り付着物の除去加工が施されることを特徴とする。

本発明のねじ浚い加工装置では、加工開始位置でワークのねじ孔の一端部にタップの先端が接触し、ワーク保持部が揺動することでワークが位置決めされる。位置決めされたワークには、回転機構により正転したタップが螺合するとともに、ワーク保持台ごとタップ方向に推進する。これによって、ねじ孔の谷などの付着物が除去される。このようにワーク保持部が揺動することで、ねじ孔の芯とタップの芯とが容易に合致し、ねじ孔とタップの強制的な螺合を防止することができる。また、回転しているタップをワークに螺合させることで、タップの回転力によりワークがタップ方向に推進する。そのため、従来のようなタップをワークに対して推進させる機構が不要になる。この結果、装置が簡素になり、低コストで構成できる。また、産業用ロボットなどの比較的大型で高価な設備を使用せずにねじ孔を浚うことができるため、省スペース化や加工コストの低減を図ることができる。

本発明のねじ浚い加工装置は、付着物の除去加工（浚い加工）が完了した時の前記ワーク保持台の位置を検出する加工完了位置センサを備え、このセンサがワーク保持台を検出した時に、タップの正転を停止させ、引き続きタップを逆転させる制御を行うことが好ましい。加工完了位置センサを用いてタップの回転を制御することで、加工が完了した最適な位置でタップの回転を自動で切り替えることができる。この結果、余剰な加工を防止し、最適な加工時間でねじ孔を浚い加工することができる。

本発明によれば、ワークを保持するワーク保持部が揺動する構成にすることで、ねじ孔の芯とタップの芯の位置を容易に合致させることができ、このため、ねじ浚い加工装置の構成を簡素にすることができる。また、産業用ロボットなどの大型の設備を使用せずに、ねじ孔を自動で浚い加工することができる。よって、省スペース化やコストの低減が図られるといった効果を奏する。

［１］機械部品
図１の符号１は、本実施形態のねじ浚い加工装置でねじ孔が浚い加工される機械部品である。この機械部品１（ワーク）には、内輪部２と、外輪部３と、複数の腕部４（図では６個）とが備わっている。機械部品１の中心には、ねじ孔５が形成されており、このねじ孔５に雄ねじが螺合する。腕部４は、周方向に等間隔をおいて配設されており、内輪部２と外輪部３とを連結している。この機械部品１は、例えば、粉末冶金法で形成される焼結機械部品である。

機械部品１には、外観の向上や腐食を防止するためにメッキが施される。メッキには、クロムメッキや無電解ニッケルなど様々な種類があり、その種類の中から機械部品１の用途や仕様により適宜選択される。機械部品１にメッキが施されると、図２（ａ）に示すように、ねじ孔５にむら６が発生する場合がある。ねじ孔５にむら６が発生していると、雄ねじが円滑に螺合しないおそれがある。そのため、むら６を除去する必要がある。メッキによってねじ孔５に発生したむら６は、図３に示すねじ浚い加工装置１０を用いて除去される。

［２］ねじ浚い加工装置の構成
次に、図３〜図６を参照して、本発明のねじ浚い加工装置を説明する。図３（ａ）はそのねじ浚い加工装置１０の正面図、（ｂ）は側面図である。ねじ浚い加工装置１０は、基台１１を有している。基台１１の上部には、ねじ孔５の浚い加工の作業を行う作業スペース１１ａが設けられている。基台１１は、基台１１の底面の四隅に配設されたアジャストパッド１２によって支持されている。ねじ浚い加工装置１０には、ねじ孔５に浚い加工を施すねじ浚い機構１０ａが左右一対の状態で設けられている。基台１１の両側面には、ねじ浚い加工装置１０の動作を開始するスイッチ１３が配設されている。スイッチ１３は、図示せぬ制御装置に接続されており、両側面のスイッチ１３を同時に押すことで、ねじ浚い機構１０ａの動作が開始される。

作業スペース１１ａの下部には、上昇シリンダ４０（ワーク保持台移送機構）が配設されている。この上昇シリンダ４０の支持板４１の上面には、機械部品１が保持されるワーク保持手段２０が配置されている。図４に示すように、ワーク保持手段２０は、支持板４１に立設されている４本のガイド４２に沿って摺動自在に取り付けられている。このワーク保持手段２０は、開口部２１ａを有する箱状のワーク保持台２１と、このワーク保持台２１内に、上部２５ａが露出するように収納されるワーク保持部２５とで構成されている。上昇シリンダ４０は、ロッド４３を上昇させることにより、支持板４１に配置されるワーク保持手段２０を、機械部品１を着脱する待機位置から、ねじ孔５の一端部がタップ５０の先端に螺合し得る加工開始位置まで移送させる。

図５に示すように、ワーク保持台２１の開口部２１ａの長手方向の両端には、緩衝材２２が配設されている。緩衝材２２は、例えばウレタンなどで形成されており、ワーク保持台２１内に収納されるワーク保持部２５の揺動を可能とするとともに、衝撃を吸収する。ワーク保持台２１の長手方向の側面の一端には、空気を吸引する吸引装置（図示省略）へ繋がっているパイプ２３が装着されている。吸引装置は、パイプ２３を通じてワーク保持台２１内の空気を吸引し、ねじ孔５の浚い加工によって発生する屑やほこり等を吸引する。ワーク保持台２１の底面２１ｂの４箇所にはガイド４２に対応する摺動孔２４が形成されている。

図６に示すように、ワーク保持部２５は、機械部品１を保持する上部２５ａと、上部２５ａを支持する下部２５ｂによって構成されている。下部２５ｂは、ワーク保持台２１に固定される下板２６と、下板２６から立設する４本のガイドシャフト２７と、このガイドシャフト２７の外周に設けられたコイル状のばね２８と、ガイドシャフト２７に沿って摺動自在に取り付けられる上板２９とで構成されている。ばね２８は、上板２９をガイドシャフト２７に沿って上方に付勢している。そのため、上板２９は、ばね２８によって揺動可能に支持されている。上部２５ａは、上板２９の中央部に設置される台３０と、台３０を取り囲むように上板２９に配設される４枚の外周板３１と、機械部品１を保持するチャック３２と、チャック３２を水平方向に移動させる２個のチャック用シリンダ３３とで構成されている。チャック３２は、チャック用シリンダ３３から延びるロッド３３ａの先端に取り付けられており、チャック用シリンダ３３によって互いに近付いたり離れたりするようにリンクしながら、台３０上を移動する。この動作によって、機械部品１はチャック３２に挟み込まれ、ワーク保持部２５に保持される。

図３に示すように、ワーク保持手段２０の直上には、タップ５０が装着されるタップ用チャック５１（タップ支持部）が配設されている。タップ用チャック５１は、基台１１の上部１１ｂを貫通するシャフト５２を介してプーリ５３に接続されており、シャフト５２およびプーリ５３によって回転自在に支持されている。タップ用チャック５１の両側には、それぞれエアノズル５４と、センサ５５が配設されている。エアノズル５４は、図示せぬエアブロー装置に接続されており、ねじ孔５の浚い加工時に、ワーク保持部２５の表面へ空気を噴射し、ねじ孔５の浚い加工時に発生する屑をワーク保持部２５の表面から除去する。センサ５５は、先端５５ａに対象物が接触することで探知する接触式のものであり、制御装置に接続されている。このセンサ５５により、先端５５ａにワーク保持部２５の外周板３１が接触することで、ねじ孔５の浚い加工が完了した位置が把握される。センサ５５の先端５５ａの位置は、上下左右に調整が可能であり、予め最適な位置に設定されている。なお、本実施形態では、接触式のセンサを用いたが、ねじ孔５の浚い加工が完了する位置を把握することができるセンサであれば非接触式のものでも構わない。

基台１１の作業スペース１１ａの後方（図３（ｂ）の右側）には、モータ６０（タップ回転機構）が配設されている。モータ６０の回転軸６１の先端には、ギヤ６２が取り付けられている。このギヤ６２は回転軸６１の回転とともに、正逆の方向に回転させられる。プーリ５３とギヤ６２には、ベルト６３が巻回されており、モータ６０の回転が、ベルト６３、プーリ５３およびシャフト５２を介してタップ用チャック５１に装着されたタップ５０に伝達される。モータ６０は、制御装置により正逆の回転が制御される。基台１１の上部に設置されるプーリ５３からモータ６０を覆うようにカバー６４が設置され、作業者が回転しているプーリ５３などに直接触れないように安全が確保されている。

［３］ねじ浚い加工装置の動作
次に上記ねじ浚い加工装置１０の動作を、図７を用いて説明する。
まず最初に、待機位置に位置付けられたワーク保持手段２０のワーク保持部２５のチャック３２に機械部品１をセットする。機械部品１をセットしたら、基台１１の両側面のスイッチ１３を同時に押す。スイッチ１３が押されると、チャック用シリンダ３３が作動し、機械部品１がチャック３２によって挟み込まれ、機械部品１がワーク保持部２５の上面に固定される。次いで、図７（ａ）に示すように、モータ６０が作動し、タップ５０が正方向に回転する。

次いで、図７（ｂ）に示すように、上昇シリンダ４０がワーク保持台２１を、加工開始位置まで上昇させる。加工開始位置まで機械部品１が上昇すると、ねじ孔５の一端部がタップ５０の先端に接触し、ワーク保持部２５が揺動する。ワーク保持部２５が揺動することで、タップ５０の先端がねじ孔５に螺合可能な状態に機械部品１が位置決めされる。機械部品１が位置決めされ、ねじ孔５にタップ５０が螺合する際、機械部品１に傷が付くのを防止するためにタップ５０を半回転程度逆転させる。これにより、タップ５０がねじ孔５に円滑に螺合する。次いで、図７（ｃ）に示すように、タップ５０がねじ孔５に螺合し、タップ５の回転力によりワーク保持台２１がガイド４２に沿って上昇する。このとき、ワーク保持部２５の上部２５ａは、ばね２８により支持される。また、タップ５０はねじ孔５を浚い、ねじ孔５に発生しているむら６を除去する。上昇シリンダ４０は、浚い加工が完了してワーク保持台２１が戻ってくるまで支持板４１を支持し、加工開始位置の高さを維持する。

ワーク保持台２１が上昇し、ねじ孔５の全体を浚い加工していくと、ワーク保持部２５の外周板３１がセンサ５５の先端５５ａに接触する。この時点で、ねじ孔５の浚い加工が完了する。センサ５５の先端５５ａに外周板３１が接触すると、制御装置に浚い加工完了の信号が送られ、モータ６０の回転を反転させる。モータ６０の回転が反転し、タップ５０が逆方向に回転すると、図７（ｄ）に示すように、ワーク保持台２１がガイド４２に沿って、支持板４１まで下降する。

支持板４１までワーク保持台２５が下降すると、上昇シリンダ４０による支持板４１の支持が解除され、ワーク保持台２５が待機位置に戻される。次いで、チャック用シリンダ３３による機械部品１の固定が解除され、ねじ孔５の浚い加工が終了する。

本発明のねじ浚い加工装置１０では、加工開始位置で機械部品１のねじ孔５の一端部にタップ５０の先端が接触し、ワーク保持部２５が揺動することで機械部品１が位置決めされる。位置決めされた機械部品１には、モータ６０により正転したタップ５０が螺合するとともに、ワーク保持台２１ごと上昇する。これによって、図２（ａ）に示すメッキによってねじ孔５に発生したむら６が除去され、ねじ孔５が図２（ｂ）に示すような正規な状態に形成される。このようにワーク保持部２５が揺動することで、ねじ孔５の芯とタップ５０の芯とが容易に合致し、ねじ孔５とタップ５０の強制的な螺合を防止することができる。また、上記のようにねじ浚い加工装置１０を構成することで、従来の装置より簡略化することができる。また、産業用ロボットなどの比較的大型で高価な設備を使用せずにねじ孔５を浚うことができるため、省スペース化や加工コストの低減を図ることができる。

本発明のねじ浚い加工装置１０は、浚い加工が完了した時のワーク保持台２１の位置を検出するセンサ５５を備え、このセンサ５５がワーク保持台２１を検出した時に、タップ５０の正転を停止させ、引き続きタップ５０を逆転させることでタップ５０の回転を制御している。このように、センサ５５を用いてタップ５０の回転を制御することで、加工が完了した最適な位置でタップ５の回転を自動で切り替えることができる。この結果、余剰な加工を防止し、最適な加工時間でねじ孔５を浚い加工することができる。

本発明の一実施形態のねじ浚い加工装置により浚い加工される機械部品を示す（ａ）平面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図である。 図１に示す機械部品のねじ孔の浚い加工前と浚い加工後の様子を示した断面図である。 一実施形態に係るねじ浚い加工装置を示す（ａ）正面図、（ｂ）側面図である。 図３に示すねじ浚い加工装置が備えるワーク保持手段を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。 図４に示すワーク保持手段を構成するワーク保持台を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。 図４に示すワーク保持手段を構成するワーク保持部を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図である。 図３に示すねじ浚い加工装置によって、図１に示す機械部品のねじ孔の浚い加工の動作を示した正面図である。

符号の説明

１…機械部品（ワーク）
５…ねじ孔
１０…ねじ浚い加工装置
２１…ワーク保持台
２５…ワーク保持部
４０…上昇シリンダ（ワーク保持台移送機構）
５０…タップ
５１…タップ用チャック（タップ支持部）
６０…モータ（タップ回転機構）

Claims (2)

1. ワークに形成したねじ孔にタップを螺合させてねじ孔の付着物を除去するねじ浚い加工装置であって、
   前記タップを、軸方向には不動の状態で回転自在に支持するタップ支持部と、
   前記タップを正逆いずれかの方向にも回転駆動するタップ回転機構と、
   前記タップに対向して配置されるワーク保持台と、
   このワーク保持台の前記タップへの対向面に揺動可能に支持され、ねじ孔をタップと略同心状に配置してワークを保持するワーク保持部と、
   前記ワーク保持台を、前記ワーク保持部に保持されたワークが前記タップから離間した待機位置から、ねじ孔の一端部が前記タップの先端に螺合し得る加工開始位置に移送するワーク保持台移送機構とを備え、
   前記加工開始位置でワークのねじ孔の一端部が前記タップの先端に螺合した状態から、前記タップ回転機構によってタップを正転させることにより、前記タップに前記ねじ孔が螺合してワークがワーク保持台ごとタップ方向に推進されて、ねじ孔全域に亘り付着物の除去加工が施されることを特徴とするねじ浚い加工装置。
2. 前記付着物の除去加工が完了した時の前記ワーク保持台の位置を検出する加工完了位置センサを備え、このセンサがワーク保持台を検出した時に、前記タップの正転を停止させ、引き続きタップを逆転させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のねじ浚い加工装置。

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