JP2010207957A - ねじ締め装置及びねじ締め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動化した場合であっても、設備コストの上昇を抑え、ねじを支持しつつねじ締めを行えるようにする。
【解決手段】モータ３の正回転駆動により減速機５を介してウォーム７が回転し、先端のソケット部９が回転してボルト１３を締結する。ウォーム７の回転は、ウォームホイール２３に伝達され、ウォームホイール２３の回転に伴ってねじ支持アーム２５が回転軸３１を中心に回動する。ねじ支持アーム２５は、ボルト１３の頭部１５をソケット部９に入り込ませた状態で、モータ３を逆回転させることで、先端の係止爪４５がソケット部９に接近するように回動し、溝４５ａにボルト１３の軸部を係合させる。ボルト締結時には、モータ３を正回転させることで、ねじ支持アーム２５は、係止爪４５がソケット部９から離反するように回動し、ボルト１３の支持を解除する。
【選択図】図１

Description

本発明は、支持部によりねじを支持しつつねじ締めを行うねじ締め装置及びねじ締め方法に関する。

従来、例えば下記特許文献１には、ドライバを挿入可能な筒体の先端部にＵ字形状の溝を有するねじ支持部となる係止爪を設け、この係止爪にねじの頭部を係止させた状態で、ドライバの先端をねじの頭部に押し付けることで、係止爪とドライバとで協同してねじを支持するものが記載されている。

特開２０００−７９５７３号公報

ところで、上記した従来のねじ締め装置は、係止爪が筒体の先端に一体化していることから、ねじ締め当初からそのままの状態で最後までねじ締めを行うと、係止爪も一緒に締め付けてしまうので、最後の締め付け時には、係止爪がねじの頭部から離れるように全体を傾ける必要が生じる。

このため、例えばこのねじ締め装置をロボットのアームに取り付けて自動化に適用する場合には、ねじ締め装置全体を傾斜させるなどの煩雑な制御が必要となり、採用するには設備コストの上昇を招く。

そこで、本発明は、自動化した場合であっても、設備コストの上昇を抑え、ねじを支持しつつねじ締めを行えるようにすることを目的としている。

本発明は、ソケット部がねじの頭部を受け入れた状態で、該頭部のねじ先端側の部位を先端の支持部にて支持するねじ支持アームを備え、このねじ支持アームは、支持部によりねじを支持する支持位置と、支持部によるねじの支持を解除した非支持位置との間を変位可能となるよう基端部を、装置本体に対して回動可能に取り付けたことを特徴とする。

本発明によれば、ねじの頭部をソケット部に入り込ませた状態で、支持部によりねじを支持し、ねじ締結時には、ねじ支持アームを装置本体に対して基端側を支点として回動させて支持部をねじから離反させる。これにより、装置全体としては、ねじ締め当初からそのままの状態で傾けることなくねじ締めを行うことができ、ねじ締め装置を自動化する場合であっても、ねじ支持アームを回動させるだけでよく、煩雑な制御が不要となって設備コストの上昇を抑えることができる。

本発明の第１の実施形態を示すねじ締め装置の斜視図である。 図１のねじ締め装置でボルトを支持している状態を示す斜視図である。 図１のねじ締め装置の要部を示す斜視図である。 図１のねじ締め装置のウォームホイールを支持する回転軸周辺の断面図である。 本発明の第２の実施形態を示すねじ締め装置の斜視図である。 図５のねじ締め装置でボルトを支持している状態を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態を示すねじ締め装置の斜視図である。 図７のねじ締め装置でボルトを支持している状態を示す斜視図である。 図７のねじ締め装置の図８に対応する断面図である。 図７のねじ締め装置の動作説明図である。 図７のねじ締め装置の動作説明図である。 図７のねじ締め装置の動作説明図である。 図７のねじ締め装置の動作説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

［第１の実施形態］
図１〜図３に示すように、本発明の第１の実施形態に係わるねじ締め装置は、図示しないロボットのアーム先端に、取付部１を介して取り付ける。取付部１の先端には回転駆動部としての正逆回転可能なモータ３及び減速機５を順次設けてあり、減速機５のさらに先端には、ウォーム７を回転可能に連結している。なお、モータ３は、正回転駆動でボルト１３を締結するものとする。

ウォーム７のさらに先端には、先端にソケット部９を備えるソケット軸１１を連結している。ソケット部９は、先端面にねじとしてのボルト１３の頭部１５を受け入れる六角穴９ａを備えている。

上記した構成では、モータ３の駆動により、減速機５を介してウォーム７がソケット軸１１とともに一体的に回転し、これに伴ってソケット部９に頭部１５を入り込ませた状態のボルト１３も回転することになる。すなわち、ソケット部９の回転に伴って回転するウォーム７をソケット部９の回転中心軸と同軸上に設けている。

また、減速機５のモータ３と反対側の先端側の端面には、装置本体を構成している取付板１７を固定している。取付板１７は、減速機５の外郭をなすハウジング部分に取り付けてあるものであって、モータ３の駆動によって回転するものではなく、上記ハウジング部分よりも外側に突出させ、その突出部分の下面に取付部材としての一対の取付ブラケット１９，２１を取り付けている。

これら一対の取付ブラケット１９，２１は、板状の部材で構成してあり、取付板１７への取付部と反対側の先端側を、取付板１７から側方に突出させ、該突出させた先端部相互間に、ウォームホイール２３及びねじ支持アーム２５を回転可能に取り付けている。

図４は、上記したウォームホイール２３及びねじ支持アーム２５の取付部の断面図で、前記した一対の取付ブラケット１９，２１には、軸受２７，２９を介して回転軸３１を回転可能に取り付けている。この回転軸３１の軸受２７側にはウォームホイール２３を固定し、軸受２９側にはねじ支持アーム２５を回転可能に取り付けている。

また、ウォームホイール２３とねじ支持アーム２５との間には、接続手段としての例えば皿バネからなる押付手段３３を介装して、これらウォームホイール２３とねじ支持アーム２５とを互いに離反する方向に押し付けている。さらに、ねじ支持アーム２５と軸受２９側の取付ブラケット２１との間には、スラスト軸受３５を設けてあり、このスラスト軸受３５にねじ支持アーム２５が押付手段３３により押し付けられることになる。

一方、取付ブラケット１９側の軸受２７の内輪２７ａの側面には、ウォームホイール２３側に向けて突出する突出部３７を設けてあり、この突出部３７により、ウォームホイール２３と取付ブラケット１９との間に隙間を形成してウォームホイール２３の回転を容易にしている。

上記した図４の構成において、ウォームホイール２３が回転軸３１とともに回転すると、この回転に伴ってねじ支持アーム２５も押付手段３３とともに回転する。したがって、上記した軸受２７及びスラスト軸受３５は、ウォームホイール２３及びねじ支持アーム２５を回転可能に支持する軸受部を構成しており、これら軸受２７及びスラスト軸受３５は、ウォームホイール２３及びねじ支持アーム２５の押付手段３３と反対側に設けてある。

支持アーム２５は、図１，図２に示すように、全体として帯状の板部材を折曲形成したもので、図４に示す回転軸３１に取り付けてある基端部となる取付部３９を、取付ブラケット１９，２１と平行に形成してあり、この取付部３９からウォームホイール２３の側部を覆うようにして９０度折曲した第１折曲部４１を形成している。

第１折曲部４１は、大略直角三角形状を呈しており、その一方の斜辺部を上記した取付部３９に接続しており、他方の斜辺部からは、取付部３９と反対の方向に９０度折曲して第２折曲部４３を形成している。したがって、この第２折曲部４３は、取付部３９に対してほぼ９０度変位した状態となる。

上記第２折曲部４３は長方形状を呈しており、この第２折曲部４３の先端部からはさらに第１折曲部４１と反対の方向に９０度折曲して支持部となる係止爪４５を形成している。係止爪４５は、ほぼ正方形の板状部分の上記折曲部位と反対側の先端側に、Ｕ字形状の溝４５ａを設けてある。

この溝４５ａは、図２に示すように、ねじ支持アーム２５が、図１に対して係止爪４５がソケット部９に接近する方向に回動した状態で、ソケット部９に頭部１５を入り込ませた状態のボルト１３の軸部の頭部１５近傍を挟むようにして支持する。すなわち、ねじ支持アーム２５は、ボルト１３における頭部１５のねじ先端側の部位を、先端の支持部である係止爪４５にて支持することになり、したがって、図２に示す状態が係止爪４５によりボルト１３を支持する支持位置となる。一方、図１に示す状態は係止爪４５によるボルト１３の支持を解除した非支持位置となる。

上記したねじ支持アーム２５は、モータ３の正転駆動により、図２の支持位置から図１の非支持位置へ回動するものとする。

また、図３に示すように、ねじ支持アーム２５を取り付けた側の取付ブラケット２１の上方傾斜部２１ａには、ねじ支持アーム２５が図１の非支持位置となったときの、さらなる開き方向の回動（支持位置から非支持位置への回動）を規制するための規制部としてのストッパ部４７を設けている。

次に、第１の実施形態の作用を説明する。図示しないロボットを作動させてそのアーム先端に取り付けてあるねじ締め装置を、多数のボルト１３をその頭部１５を上部として直立させた状態で格納してある図示しない部品ラックに接近させる。このときねじ支持アーム２５は、図１の非支持位置にあるものとする。

そして、部品ラックにある１本のボルト１３の頭部１５にソケット部９を押し当てつつ、モータ３を正転駆動（ねじ締め方向の回転）することで、減速機５，ウォーム７及びソケット軸１１を回転させ、ソケット部９の六角穴９ａにボルト１３の頭部１５を整合させる。

上記したソケット部９の六角穴９ａにボルト１３の頭部１５を整合させる際には、モータ３の上記正転駆動に伴うウォーム７の回転によってウォームホイール２３が回転し、この回転力は、図４に示したように、押付手段３３を介してねじ支持アーム２５に伝達される。このねじ支持アーム２５への回転力は、図１の非支持位置側に向かう開き方向であるが、このときねじ支持アーム２５は、その取付部３９の上縁がストッパ部４７の下端に当接して回転動作が規制され、図４に示す構造によって回転軸３１に対して空回りするようにして回転が阻止され、図１の状態が維持される。

上記のようにしてソケット部９の六角穴９ａにボルト１３の頭部１５を整合させた状態で、今度はモータ３を逆転駆動することで、この回転力が、減速機５及びウォーム７を介してウォームホイール２３に前記とは逆方向に伝達され、この逆方向の回転力により押付手段３３を介してねじ支持アーム２５が、図１に示す非支持位置から図２に示す支持位置となるよう回動する。

図２に示す支持位置では、係止爪４５の溝４５ａ内にボルト１３の軸部が入り込み、その軸部が溝４５ａの底部に当接することで、ねじ支持アーム２５の回転動作が規制され、ねじ支持アーム２５は、図４に示す構造によって回転状態の回転軸３１に対して空回りするようにして回転が阻止され、その後モータ３の逆転駆動を停止する。すなわち、モータ３の逆回転動作時でのねじ支持アーム２５の回転動作を規制する規制部は、ボルト１３の軸部となる。

なお、上記モータ３の逆転駆動時にも、ウォーム７と一体のソケット軸１１が回転し、したがってボルト１３も回転することになる。

上記図２の支持位置では、係止爪４５によってボルト１３の頭部１５を支持しており、この支持状態で、ロボットを再度作動させてそのアーム先端のねじ締め装置を、ボルト１３を締結する作業位置まで移動させる。このとき、ボルト１３の先端を図示しないねじ孔に押し当て、この状態でモータ３を再度正転駆動することで、減速機５，ウォーム７及びソケット軸１１をソケット部９とともに回転させ、ボルト１３をねじ孔にねじ込む。

これとともに、モータ３の正転駆動に伴うウォーム７の回転によって、ウォームホイール２３が、前記したソケット部９をボルト頭部１５に整合させたときと同方向に回転し、この回転力は、図４に示したように、押付手段３３を介してねじ支持アーム２５に伝達されて該ねじ支持アーム２５が図２の支持位置から図１の非支持位置に回動変位する。

図１の非支持位置では、前述したように、ねじ支持アーム２５が、その取付部３９の上縁がストッパ部４７の下端に当接して回転動作が規制され、図４に示す構造によって回転軸３１に対して空回りするようにして回転が阻止される。この空回り状態は、ボルト１３をねじ孔に締結完了するまで継続するので、係止爪４５を挟むことなく、ボルト１３を最後まで締結することができる。

ボルト１３締結後は、ロボットを再度作動させて、そのアーム先端に取り付けてあるねじ締め装置を、再度多数のボルト１３を格納してある部品ラックに接近させて、上記した動作を繰り返す。

以上のように、本実施形態によれば、ボルト１３の頭部１５をソケット部９の六角穴９ａに入り込ませた状態で、係止爪４５によりボルト１３を支持し、ボルト締結時には、ねじ支持アーム２５を装置本体に対して基端側を支点として回動させて係止爪４５をボルト１３から離反させるようにしている。

このため、ボルト締結当初からそのままの状態で、最後まで装置全体を傾けることなくボルト締結を行うことができ、ねじ締め装置を自動化する場合であっても、ねじ支持アーム２５を回動変位させるだけでよく、煩雑な制御が不要となって設備コストの上昇を抑えることができる。

そして、ねじ支持アーム２５を回動変位させる際には、他のアクチュエータを使用することなく、ボルト１３を締結する際に回転駆動するモータ３を使用しているので、設備コストの上昇をより一層抑えることができる。

また、本実施形態では、ソケット部９の回転中心軸と同軸上に設けたウォーム７に噛み合うウォームホイール２３を設け、このウォームホイール２３とともに同一回転軸上にて回動可能で、かつ、その回動方向の移動を規制部により規制されたときに、ウォームホイール２３に対して相対的に回動するよう、その取付部３９が押付手段３３を介してウォームホイール２３に接続されている。

このため、ねじ支持アーム２５を、支持位置となるよう回動させてその係止爪４５によりボルト１３を支持する際や、支持位置からボルト１３を締結して非支持位置となるよう回動させる際には、ねじ支持アーム２５が回転を規制された後に空回りするので、これら各作業が完了するまで、モータ３の回転を継続することができ、各作業を容易に実施することができる。

また、本実施形態では、接続手段を、ウォームホイール２３とねじ支持アーム２５とを互いに離反する方向に弾性的に押し付ける押付手段３３で構成し、ウォームホイール２３及びねじ支持アーム２５の押付手段３３と反対側に、これらウォームホイール２３及びねじ支持アーム２５を回転可能に支持する軸受２７及びスラスト軸受３５を設けている。

このため、押付手段３３によって、ウォームホイール２３及びねじ支持アーム２５が互いに離反する方向に押し付けられていたとしても、その押し付け方向に位置する軸受２７及びスラスト軸受３５が、ウォームホイール２３とねじ支持アーム２５との相対回転動作をスムーズなものとし、ねじ支持アーム２５の回転規制をより確実に実施することが可能となる。

［第２の実施形態］
図５，図６に示すように、本発明の第２の実施形態に係わるねじ締め装置は、前記した第１の実施形態と同様に、図示しないロボットのアーム先端に取付部１を介して取り付けるもので、取付部１の先端にはモータ３及び減速機５を順次設けてある。
減速機５のさらに先端側には、先端にソケット部４９を備えるソケット軸５１を連結してあり、このソケット軸５１の減速機５近傍には、円周方向に凹凸が繰り返し形成される歯車形状の凹凸回転部５３を一体化して設けてある。なお、上記したソケット部４９にも、先端側の端面にボルト１３の頭部１５を受け入れる六角穴４９ａを備えている。

そして、第２の実施形態では、減速機５のモータ３と反対側の先端側の端面には、装置本体を構成している取付板５５を固定している。取付板５５は、第１の実施形態における取付板１７と同様に、減速機５の外郭をなすハウジング部分に取り付けてあるものであって、モータ３の駆動によって回転するものではなく、上記ハウジング部分よりも外側に突出させている。この取付板５５の突出部分の下面に取付ブラケット５７の一端（上端）を固定し、取付ブラケット５７の他端（下端）には、ねじ支持アーム５９の基端部６６を、回転支持部となる回転支持軸６１を介して回転可能に連結している。

上記した取付ブラケット５７の他端付近は、凹凸回転部５３にほぼ対応した位置にあり、この他端に取り付けてあるねじ支持アーム５９は、先端に第１の実施形態と同様なＵ字形状の溝６３ａを備える係止爪６３を設けてある。係止爪６３に対し９０度折曲して取付ブラケット５７側に向けて平板状のアーム部６５が延び、アーム部６５の係止爪６３と反対の基端部６６には、回転支持軸６１よりも係止爪６３側にて凹凸回転部５３側に突出する押圧部としての押圧突部６７を設けている。

また、回転支持軸６１には、上記した押圧突部６７を凹凸回転部５３の外周部に対して押し付ける弾性手段としてのねじりコイルスプリング６９を設けてある。すなわち、このねじりコイルスプリング６９の一端を取付ブラケット５７に係止させた状態で、他端をアーム部６５の外側の面に押し付けるように取り付けている。

ここで、本実施形態では、押圧突部６７が、凹凸回転部５３の外周の凹凸部の凸部５３ａに接触している状態では、図５に示すように、凹凸回転部５３側の凸部５３ａによって押圧突部６７が外側に向けて押圧変位され、これに伴い係止爪６３がボルト１３から離反した状態となる。すなわち、このときねじ支持アーム５９は、係止爪６３によるボルト１３の支持を解除した非支持位置となる。

一方、押圧突部６７が、凹凸回転部５３の外周の凹凸部の凹部５３ｂに接触している状態では、図６に示すように、ねじ支持アーム５９は係止爪６３がソケット部４９に接近する方向に回動変位し、溝６３ａにボルト１３の軸部が入り込み、ボルト１３を支持した支持位置となる。

次に、第２の実施形態の作用を説明する。第１の実施形態と同様に、図示しないロボットを作動させてそのアーム先端のねじ締め装置を、多数のボルト１３を格納してある図示しない部品ラックに接近させる。このときねじ支持アーム５９は、図６の支持位置にあるものとする。

上記図６の支持位置の状態で、モータ３をねじ締め方向と同に回転駆動し、これに伴って凹凸回転部５３及びソケット軸５１も一体的に回転する。

ここで、凹凸回転部５３が回転する際に、その凸部５３ａにねじ支持アーム５９の押圧突部６７が乗り上げたときに、図５の非支持位置となるが、凹凸回転部５３の回転速度をある一定以上に高めると、円周方向に沿って連続する凸部５３ａの作用によって常に図５の非支持位置とすることができる。

このような非支持位置となるようにモータ３を駆動し、この状態で、部品ラックにある１本のボルト１３の頭部１５にソケット部４９を押し当てることで、ソケット部４９の六角穴９ａにボルト１３の頭部１５を整合させる。

整合後に、モータ３を停止させて凹凸回転部５３の回転も停止させ、この際押圧突部６７が、凹凸回転部５３の凸部５３ａの傾斜に沿って凹部５３ｂに入り込んだ状態となることで、係止爪６３がボルト１３に接近するようにねじ支持アーム５９が回動変位して図６の支持位置となる。

そして、上記図６の支持位置となってボルト１３を支持した状態で、第１の実施形態と同様に、ロボットを再度作動させてそのアーム先端のねじ締め装置を、ボルト１３を締結する作業位置まで移動させる。その後、ボルト１３の先端を図示しないねじ孔に押し当て、この状態でモータ３を再度上記と同方向に駆動することで、ソケット軸５１をソケット部４９とともに回転させ、ボルト１３をねじ孔にねじ込む。

このボルト締結時には、モータ３の駆動に伴う凹凸回転部５３の前記した一定回転速度以上の回転によって、ねじ支持アーム５９が、図５の非支持位置となり、この状態でモータ３を継続して駆動してソケット部４９を回転させることで、ボルト１３を、係止爪６３を挟むことなく最後まで締結することができる。

このため、第２の実施形態においても、ボルト締結当初からそのままの状態で、最後まで装置全体を傾けることなくボルト締結を行うことができ、ねじ締め装置を自動化する場合であっても、ねじ支持アーム５９を回動変位させるだけでよく、煩雑な制御が不要となって設備コストの上昇を抑えることができる。

そして、ねじ支持アーム５９を回動変位させる際には、他のアクチュエータを使用することなく、ボルト１３を締結する際に回転駆動するモータ３を使用しているので、設備コストの上昇をより一層抑えることができる。

また、本実施形態では、ソケット部４９の回転に伴う凹凸回転部５３の回転時に、該凹凸回転部５３外周の凹凸部の凸部５３ａに押圧突部６７が押圧されて、係止爪６３によるボルト１３の支持を解除した非支持位置となるようねじ支持アーム５９が回動する。このため、凹凸回転部５３を一体に備えるソケット部４９を単に回転させるという簡単な作業で、ボルト１３を支持する支持位置から非支持位置に容易に変位させることができ、設備コスト抑制に極めて有効である。

［第３の実施形態］
図７〜図９に示すように、本発明の第３の実施形態に係わるねじ締め装置は、前記した第１の実施形態と同様に、図示しないロボットのアーム先端に、取付部１を介して取り付けるもので、取付部１の先端にはモータ３及び減速機５を順次設ける。

減速機５のさらに先端には、ばね受け部を兼用するガイド軸部７１を一体的に設け、ガイド軸７１の先端部（下端部）には、軸方向移動体となる可動軸部７３の基端部（上端部）の連結軸部７５を軸方向に移動可能に挿入して連結している。連結軸部７５は、ガイド軸部７１よりも小径としてあり、この連結軸部７５のガイド軸部７１と反対側の端部には、ガイド軸部７１とほぼ同径のばね受けフランジ７７を設けている。そして、このばね受けフランジ７７とガイド軸部７１との間には、可動軸部７３がガイド軸部７１から離れる方向に押し付ける押圧手段としての押圧スプリング７９を介装している。

なお、連結軸部７５のガイド軸部７１内における先端部及び、ガイド軸部７１の内部には、押圧スプリング７９により可動軸部７３が押圧されて図９のように最下端に位置する状態で、可動軸部７３がガイド軸部７１から抜け落ちるのを規制する規制部を設けてある。規制部としては、例えば、連結軸部７５側に円板状のフランジを設ける一方、ガイド軸部７１の中空とした部分の内周壁に環状のフランジを形成し、この環状のフランジに連結軸部７５側の円板状のフランジを係止させればよい。この際、ガイド軸部７１側の環状のフランジは、連結軸部７５をガイド軸部７１内に挿入後に別部材として取り付ける。

また、ガイド軸部７１と連結軸部７５とは、相対回転せずに、一体的に回転するよう両者を互いに係止固定する図示しない固定部を設けてある。したがって、モータ３から減速機５に伝達された回転力は、ガイド軸部７１を経て可動軸部７３に伝達される。

前記したばね受けフランジ７７の連結軸部７５と反対側には、連結軸部７５とほぼ同径の小径部８１を形成し、小径部８１のさらに先端側には、小径部８１よりも大径の大径部８３を形成している。小径部８１と大径部８３との間には、上方傾斜部８５を形成し、大径部８３の小径部８１と反対の先端側には、下方傾斜部８７を介してソケット軸８９を設けている。そして、このソケット軸８９の先端のソケット部９１の先端面には、ボルト１３の頭部１５が入り込む六角穴９１ａを設けている。

したがって、本実施形態では、ソケット部９１と同軸上に、大径部８３及び小径部８１を軸方向に沿って連設し、これら大径部８３及び小径部８１をソケット部９１とともに軸方向移動体として、装置本体を構成する後述する取付板５５に対して軸方向に移動可能に設けるとともに、該軸方向移動体を装置本体から軸方向に離れる側に弾性的に押圧する押圧スプリング７９を設けている。

前記した減速機５のモータ３と反対側の先端側の端面には、第２の実施形態と同様な取付板５５を固定している。本実施形態では、この取付板５５の突出部分の下面に取付ブラケット９３の一端（上端）を固定している。取付ブラケット９３は、板状部材で構成してあって、可動軸部７３にその板面が対向するように取付板５５に取り付けている。この取付ブラケット９３の他端（下端）の内側（可動軸部７３側）には、回転支持軸９５を介してねじ支持アーム９７を連結している。

ねじ支持アーム９７は、板状部材で構成してあって、取付ブラケット９３に対して平行な基端部９９と、基端部９９から可動軸部７３に接近する方向に屈曲する傾斜部１０１と、傾斜部１０１から基端部９９と平行に下方に向けて延び、図８の支持位置にてソケット部９１にほぼ近接する先端延長部１０３と、先端延長部１０３から可動軸部７３側に向けて９０度屈曲する係止爪１０５とを備えている。

係止爪１０５は、図９の支持位置では、ソケット部９１の下面に位置し、このとき一方の側縁にＵ字形状の溝１０５ａを設けており、この溝１０５ａにボルト１３の軸部が入り込む。なお、ねじ支持アーム９７は、前記した回転支持軸９５に設けた図示しないねじりコイルスプリングにより、係止爪１０５の溝１０５ａがボルト１３にはまり込む方向に常時押し付けられている。

また、上記したねじ支持アーム９７の基端部９９は、先端延長部１０３に対して垂直で一方の端部にて回転支持軸９５が取り付けられる上辺部９９ａと、傾斜部１０１側に連続して上辺部９９ａと平行な下辺部９９ｂと、上辺部９９ａの他端部と下辺部９９ｂの同じ側の端部とを連結して先端延長部１０３と平行な側辺部９９ｃとを備えている。

そして、これら上辺部９９ａ，下辺部９９ｂ及び側辺部９９ｃに囲まれた位置の取付ブラケット９３の内面には、ねじ支持アーム９７を、図８に示す保持位置と、図７に示す非保持位置とにそれぞれ保持する保持機構としてのオルタネート機構１０７を取り付けている。また、このオルタネート機構１０７に向けて側辺部９９ｃからは、前記した係止爪１０５の溝１０５ａの開口方向と同方向に突出する突起９９ｄを形成している。

上記したオルタネート機構１０７は、その円筒形状のハウジング１０９の端板１０９ａ（図９）を、取付ブラケット９３の図７に示す回転支持軸９５よりも先端側の内面に取り付けてあり、上記ハウジング１０９の円筒形状部の中心軸線が可動軸部７３の中心軸線に対して直交している。

オルタネート機構１０７は、上記したハウジング１０９内に、歯車１１１を回転可能かつ軸方向移動可能に収容しており、この歯車１１１は、ハウジング１０９の端板１０９ａとの間に介装したスプリング１１２によって可動軸部７３側に押圧されている。歯車１１１は、ハウジング１０９の側面に形成してある開口部１０９ａから外部に露出しており、この露出した歯車１１１に対し、前記した突起９９ｄが押圧されて接触している。この押圧動作は、前記した回転支持軸９５に設けた図示しないねじりコイルスプリングによりなされている。

上記したハウジング１０９の端板１０９ａと反対側の端部には、進退移動体としての押しピン１１３を、上記歯車１１１と同じ軸方向、換言すれば大径部８３及び小径部８１の軸方向に対して交差する直交方向に移動可能に収容している。押しピン１１３は、その円板部１１３ａを、ハウジング１０９の内周面に対して軸方向に移動可能かつ円周方向に回転不能として取り付けている。また、円板部１１３ａの中心位置にて外側に突出するピン部１１３ｂは、ハウジング１０９の先端側端板１０９ｂを移動可能に貫通させている。

このピン部１１３ｂは、半球面形状としている先端部を可動軸部７３における前記した小径部８１と大径部８３との間を接触した状態で相対移動し、この移動の際に大径部８３に接触したときに押圧されて後退するようにハウジング１０９内を移動する。

また、押しピン１１３は、円板部１１３ａの上記したピン部１１３ｂと反対側に、円板部１１３ａの周縁に沿って先端が山形状となる凹凸部１１３ｃを形成している。そして、この山形状となる凹凸部１１３ｃに対向する位置にある前記した歯車１１１の端面にも、同様の先端が山形状となる凹凸部１１５を形成している。

これら各山形状の凹凸部１１３ｃ及び凹凸部１１５は、その先端面が互いに同方向傾斜した傾斜面を備え、前記した歯車１１１を押圧するスプリング１１２によって、凹凸部１１３ｃ側の傾斜面が凹凸部１１５側の傾斜面に常時押し付けている。また、凹凸部１１５の外周面には、後述するストッパピン１１７が係止するように、上記した先端面の山形形状に対応して円周方向に沿って凹凸形状部を形成している。

ハウジング１０９には、２本の上記したストッパピン１１７を、ハウジング１０９の中心に向けて突出させて設けてあり、この中心に向けて突出させた部位で、歯車１１１側の凹凸部１１５の外周面に形成してある凹凸形状部に側方から係止して該凹凸部１１５と一体の歯車１１１の回転を規制する。なお、２本のストッパピン１１７は、図９の支持位置にあるときに、凹凸部１１５の凹凸形状部に係止している。

次に、第３の実施形態の作用を説明する。第１の実施形態と同様に、図示しないロボットを作動させてそのアーム先端のねじ締め装置を、多数のボルト１３を格納してある図示しない部品ラックに接近させる。このときねじ支持アーム９７は、図７の非支持位置にある。すなわち、ねじ支持アーム９７の突起９９ｄが歯車１１１の山部に接触し、係止爪１０５がソケット部９１から離れた状態である。なお、このとき押しピン１１３のピン部１１３ｂは、図７とは異なり図８のように小径部８１に接触しているものとする。

この状態で、部品ラックにある１本のボルト１３の頭部１５にソケット部９１を押し当て、モータ３を適宜作動させてソケット部９１を回転させることで六角穴９３ａにボルト１３の頭部１５を整合させる。整合後は、モータ３を停止させる。上記のようにソケット部９１をボルト１３の頭部１５に押し当てると、可動軸部７３が図９中の矢印Ａで示す上方に押圧スプリング７９に抗して移動し、この移動に伴って押しピン１１３のピン部１１３ｂが小径部８１に接触する位置から上方傾斜面８５を経て大径部８３に接触する位置まで移動する（図１０参照）。

これにより押しピン１１３は、図９中の矢印Ｂで示す右方向にスプリング１１２に抗して移動し、これに伴い凹凸部１１３ｃの傾斜面が凹凸部１１５側の傾斜面を押圧することで、凹凸部１１５は図９中の矢印Ｃで示す方向に移動しようとする力を受けるが、図１０の状態となるまでは、ストッパピン１１１によってその移動は阻止されている。

上記図１０の状態となった時点、つまり押しピン１１３のピン部１１３ｂが大径部８３に達した時点で、ストッパピン１１１の凹凸部１１５に対する係止が解除されるので、凹凸部１１５が歯車１１１とともに例えば６０度回転する。歯車１１１が６０度回転すると、ねじ支持アーム９７の突起９９ｄが歯車１１１の山部に接触した状態から谷部に接触した状態に変位し、これに伴い係止爪１０５がソケット部９１に接近してその溝１０５ａにボルト１３の軸部が入り込み、ボルト１３を支持した支持位置となる。

次に、本ねじ締め装置を後退させて、ソケット部９１をボルト１３の頭部１５に押し当てる動作を解除すると、可動軸部７３が押圧スプリング７９に押されてガイド軸部７１に対して先端側に移動し、前記図９と同様の図１１の状態に戻る。このとき、ストッパピン１１１が凹凸部１１５の凹凸形状部に係止することになり、凹凸部１１５と一体の歯車１１１は回転が規制されて上記した支持位置が維持される。

そして、ボルト１３を支持した状態で、第１の実施形態と同様に、ロボットを再度作動させてそのアーム先端のねじ締め装置を、ボルト１３を締結する作業位置まで移動させる。

次に、上記作業位置にてボルト１３の先端を図示しないねじ孔に押し当てたときには、前記図９から図１０の状態に移行したときと同様に、図１１から図１２に示すように、可動軸部７３が図１１中の矢印Ａで示す上方に向けて移動し、この移動に伴って押しピン１１３のピン部１１３ｂが小径部８１に接触する位置から上方傾斜面８５を経て大径部８３に接触する位置まで移動する。

これにより押しピン１１３は、図１１中の矢印Ｂで示す右方向にスプリング１１２に抗して移動し、凹凸部１１３ｃの傾斜面が凹凸部１１５の傾斜面を押圧することで、凹凸部１０９は図１１中の矢印Ｃで示す方向に移動しようとする力を受けるが、前記と同様にストッパピン１１１によって移動が阻止される。

上記図１２の状態となった時点、つまり押しピン１１３のピン部１１３ｂが大径部８３に達した時点で、ストッパピン１１１の凹凸部１１５に対する係止が解除されるので、凹凸部１１５が歯車１１１とともに前記と同様にして６０度回転する。歯車１１１が６０度回転すると、ねじ支持アーム９７の突起９９ｄが歯車１１１の谷部に接触した状態から山部に接触した状態に変位し、これに伴い係止爪１０５がソケット部９１から離反してボルト１３の支持を解除した非支持位置となる。

次に、本ねじ締め装置を後退させて、ボルト１３の先端を図示しないねじ孔に押し当てる動作を解除すると、可動軸部７３が押圧スプリング７９に押されてガイド軸部７１に対して先端側に移動し、前記図１１と同様の図１３の状態となる。このとき、ストッパピン１１１が前記と同様にして凹凸部１１５の凹凸形状部に係止することになり、凹凸部１１５と一体の歯車１１１は回転が規制されて上記した非支持位置が維持される。

その後、この非支持位置でモータ３を駆動することで、ガイド軸部７１とともに可動軸部７３及びソケット軸８９が一体回転してボルト１３の締結を行い、このとき、ねじ支持アーム９７は非支持位置にあるので、係止爪１０５を挟むことなく、ボルト１３の締結を最後まで実施することができる。

なお、ボルト締結する際には、図１３の状態で行うが、このときソケット部９をボルト１３の頭部１５に押し当てる力よりも、押圧スプリング７９の弾性力を高く設定して可動軸部７３の後退移動を抑え、非保持位置をボルト締結時であっても維持するようにしている。

ボルト締結後は、ロボットを再度作動させて、そのアーム先端に取り付けてあるねじ締め装置を、多数のボルト１３を格納してある部品ラックに接近させて、上記した動作を繰り返す。

以上より、第３の実施形態においても、ボルト締結当初からそのままの状態で、最後まで装置全体を傾けることなくボルト締結を行うことができ、ねじ締め装置を自動化する場合であっても、ねじ支持アーム９７を回動変位させるだけでよく、煩雑な制御が不要となって設備コストの上昇を抑えることができる。

そして、ねじ支持アーム９７を回動変位させる際には、他のアクチュエータを使用することなく、可動軸部７３を単に前後動させるに伴って作動するオルタネート機構１０７を使用しているので、設備コストの上昇をより一層抑えることができる。

また、本実施形態では、オルタネート機構１０７を使用することで、ボルト１３を支持する支持位置と支持を解除する非支持位置との間をねじ支持アーム９７を回動させる作業として、ソケット部９１をボルト１３に押し付けるか、または、支持しているボルト１３の先端をねじ孔に押し付けるだけでよく、このときモータ３を駆動する必要がないので、省電力化することができる。

なお、上記したオルタネート機構１０７は、可動軸部７３が押圧スプリング７９に押されて前進した図１１の状態から、押圧スプリング７９に抗して後退させた図１０の状態を経て再度図１１の状態に戻る動作を１サイクルとして、この１サイクル動作を繰り返し行うことで、ねじ支持アーム９７の突起９９ｄが歯車１１１の山部に接触して図７に示す非支持位置となる状態と、突起９９ｄが歯車１１１の谷部に接触して図８に示す支持位置となる状態とが繰り返される。

このような機構は、例えばノック式ボールペンにおいて、ノック部を押す動作と、この押す動作を解除する動作とを繰り返し行うことで、ペン先が、ペンボディ内から突出する状態と、ペンボディ内に入り込んだ状態とに繰り返し変位する機構と同様である。

３ モータ（回転駆動部）
７ ウォーム
９，４９，９１ ソケット部
１３ ボルト（ねじ，規制部）
１５ ボルトの頭部（ねじの頭部）
１７，５５ 取付板（装置本体）
２３ ウォームホイール
２５，５９，９７ ねじ支持アーム
２７ 軸受（軸受部）
３３ 押付手段（接続手段）
３５ スラスト軸受（軸受部）
３９，６６，９９ ねじ支持アームの取付部（基端部）
４５，６３，１０５ ねじ支持アームの係止爪（支持部）
４７ ストッパ（規制部）
５３ 凹凸回転部
５３ａ 凹凸回転部の凸部
５３ｂ 凹凸回転部の凹部
６７ 押圧突部（押圧部）
６９ ねじりコイルスプリング（弾性手段）
７３ 可動軸部（軸方向移動体）
７９ 押圧スプリング（押圧手段）
８１ 可動軸部の小径部
８３ 可動軸部の大径部
１０７ オルタネート機構（保持機構）
１１３ 押しピン（進退移動体）

Claims (6)

1. ねじの頭部を受け入れた状態でねじを回転させるソケット部と、このソケット部を回転駆動する回転駆動部と、前記ソケット部がねじの頭部を受け入れた状態で、該頭部のねじ先端側の部位を先端の支持部にて支持するねじ支持アームと、をそれぞれ備え、前記ねじ支持アームは、前記支持部によりねじを支持する支持位置と、支持部によるねじの支持を解除した非支持位置との間を変位可能となるよう基端部を、装置本体に対して回動可能に取り付けたことを特徴とするねじ締め装置。
2. 前記ソケット部と一体となって回転するウォームをソケット部の回転中心軸と同軸上に設け、前記ウォームに噛み合うウォームホイールを、前記装置本体から側方に突出させて設けた取付部材に回転可能に取り付け、前記ねじ支持アームは、前記ウォームホイールとともに同一回転軸上にて回動可能で、かつ、その回動方向の移動を規制部により規制されたときに、前記ウォームホイールに対して相対的に回動するよう、その基端部が接続手段を介してウォームホイールに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のねじ締め装置。
3. 前記接続手段を、前記ウォームホイールと前記ねじ支持アームとを互いに離反する方向に弾性的に押し付ける押付手段で構成し、前記ウォームホイール及び前記ねじ支持アームの前記押付手段と反対側に、これらウォームホイール及びねじ支持アームを回転可能に支持する軸受部を設けたことを特徴とする請求項２に記載のねじ締め装置。
4. 前記ソケット部の回転中心軸と同軸上で該ソケット部と一体となって回転し、かつ、その回転方向に沿って外周部に凹凸部を備える凹凸回転部を設け、前記ねじ支持アームは、前記凹凸回転部の外周部に対して弾性手段で押圧される押圧部を備え、前記凹凸回転部外周の凹凸部の凹部に前記押圧部が押圧されて接触した状態で、前記支持部によるねじの支持を行う支持位置となる一方、前記凹凸回転部外周の凹凸部の凸部に前記押圧部が押圧されて接触した状態で、前記支持部によるねじの支持を解除した非支持位置となるよう前記ねじ支持アームが前記装置本体に対して回動することを特徴とする請求項１に記載のねじ締め装置。
5. 前記ソケット部と同軸上に、大径部及び小径部を軸方向に沿って連設し、これら大径部及び小径部を前記ソケット部とともに軸方向移動体として前記装置本体に対して軸方向に移動可能に設けるとともに、前記軸方向移動体を装置本体から軸方向に離れる側に弾性的に押圧する押圧手段を設け、前記大径部及び小径部の軸方向に対して交差する方向に進退移動可能で、かつ、前記軸方向移動体が前記押圧手段に抗して軸方向へ移動するに伴って先端が小径部に接触する状態から大径部に接触して押圧されて後退する進退移動体を設け、この進退移動体が前記軸方向移動体の軸方向移動に伴う後退と前進を繰り返す毎に、前記ねじ支持アームが、前記支持部によりねじを支持する支持位置と、支持部によるねじの支持を解除した非支持位置とに交互に変位して、これら支持位置となる状態及び非支持位置となる状態をそれぞれ保持する保持機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載のねじ締め装置。
6. 先端のソケット部にねじの頭部を入り込ませた状態で、ねじ支持アームの先端側の支持部により前記ねじの頭部のねじ先端側の部位を支持することで、ねじを支持し、このねじ支持状態で、ねじの先端をねじ孔に整合させた後、前記ねじ支持アームを装置本体に対して基端側を支点として回動させて、前記先端側の支持部をねじから離反させてその支持を解除しつつ、前記ソケット部を回転させてねじを締結することを特徴とするねじ締め方法。

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