JP2015196227A - ネジ締め方法、およびネジ締め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ネジ締めツールのネジホルダから釈放して対象ワークの座グリ穴に落とし込んで傾いた締結ネジの姿勢を簡易な手段により直立姿勢に自律修正して適正にネジ締めできるように改良したネジ締め方法，およびネジ締め装置を提供する。
【解決手段】対象ワーク２０に形成した座グリ穴２３を上に向けてその上方から座グリ穴２３にネジ１１を落とし込み、この状態からネジ締めツールのドライバービット３２をネジ頭部１１ａに嵌合してネジ締めするようにしたネジ締め方法において、前記ドライバービット３２を下降してネジ頭部１１ａに嵌合させる際に、対象ワーク２０の下面側に開口したワーク２２のネジ穴２４から前記座グリ穴２３に向けてエアを圧送し、その圧送エアをネジ頭部１１ａの底面に吹きつけてネジ１１を直立姿勢に浮上，自律整定させた状態でネジ締め操作を行うようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、開閉器など各種器具製品の組立工程に適用して対象ワークをネジ締結するネジ締め方法、およびそのネジ締め方法に基づくネジ締め装置に関する。

頭記した各種器具の自動組立ラインで使用するネジ締め機は、ネジ供給からネジ締めまでの一連の操作，制御を自動で行うロボット式の自動ネジ締め機が多く採用されている。

この自動ネジ締め機は、キャリッジに搭載してＸ，Ｙ，Ｚの座標軸方向に移動するネジ締めツールにネジ供給ユニットを組み合わせ、ここから１本ずつ切り出してネジ締めツールに供給したネジを該ツールの先端側に設けたネジホルダ（チャック爪方式，あるいはバキューム吸着方式）に保持し、ツールをネジ締め対象ワークのネジ締結位置に移動したところでドライバービットを待機位置から下降してネジホルダに保持されているネジの頭部に形成した頭部穴（ドライバーの形状に適合した十字穴，すり割，六角穴など）に嵌合し、続いてドライバービットの押し込み，回転駆動操作によりネジ締めを行うようにしている（例えば、特許文献１参照）。

一方、前記のネジ締め機を使ってネジ締結する対象ワークは、製品の組立部品によっていろいろな形態があり、特に締結ネジの頭部が対象ワークである器具ケースから外方に突き出さないようにするためには、対象ワークにあらかじめ座グリ穴を形成してネジ締結したネジ頭部を埋め込むようにしており、次にその一例としてブレーカー（配線用遮断器）の組立構造を図４に示す。

図４において、１は下部ケース１ａ，中間ケース１ｂ，上部カバー１ｃの三分割構造になるブレーカーの本体ケース（モールド樹脂ケース）であり、該本体ケース１には下部ケース１ａの底部に沿って布設した固定接触子と一体化した電源側の主回路端子板２、負荷側の主回路端子板３、可動接触子４、接触子ホルダ５、バイメタル式の過電流検出装置６、引き外し用のトリップ機構７、接触子ホルダ５に連係した開閉機構８、操作ハンドル９、可動接触子４とバイメタル式の過電流検出装置６との間を接続するよう下部ケース１ａの底部に布設した主回路接続導体（バー導体）１０などの各種部品を組み込んでおり、ここで電源側の主回路端子板２，接続導体１０は下部ケース１ａの裏面側から螺合したネジ１１により締結して所定の組立位置に固着している。

ここで、下部ケース１ａに主回路端子板２，接続導体１０を締結する前記ネジ１１は主回路側の充電部と導通していることから、このネジ頭部が本体ケース１の外方に露呈していると感電のおそれがあることから、下部ケース１ａの裏面には十分な深さの座グリ穴１ａ−１，１ａ−２を形成してネジ１１の頭部を埋め込むようにしている。

特開平７−１２４８２５号公報

ところで、先記した特許文献１（段落番号：０００８）にも述べられているように、対象ワークに形成した座グリ穴の深さがネジの長さ（呼び長さ）よりも深い深座グリ穴であったりすると、自動ネジ締め機のツール先端に設けた径大なネジホルダが邪魔してネジをホルダに保持したまま座グリ穴の底部まで送り込むことができない。

かかる点、ネジを保持したネジホルダが対象ワークの座グリ穴開口端位置まで下降したところで、いままで保持していたネジを釈放してそのまま座グリ穴の中に落とし込み、その後にドライバービットを座グリ穴の中に挿入してネジ締めする方法が考えられる。

しかしながら、前記のようにネジホルダに保持していたネジをホルダから切り離して座グリ穴の中に落とし込む（自由落下）と、落下途中での姿勢の乱れ（傾き，偏心）からネジ軸の先端が座グリ穴の底壁（段付き面）に当たってネジが傾いた姿勢に倒れてしまい、このために後から座グリ穴内に下降して来るドライバービットがネジ頭部にうまく嵌合しなくなるおそれがある。また、このネジ倒れを気づかずにドライバービットを座グリ穴に挿入して回転駆動すると、対象ワークを傷付けてしまうおそれがある。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的はネジ締めツールのネジホルダから釈放して対象ワークの座グリ穴に落とし込んで傾いたネジの姿勢を簡易な手段により直立姿勢に修正して適正にネジ締めできるように改良したネジ締め方法、およびそのネジ締め方法に基づくネジ締め装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、対象ワークに形成した座グリ穴を上に向けてその上方から座グリ穴にネジを落とし込み、この状態からネジ締めツールのドライバービットをネジ頭部に嵌合してネジ締めするようにしたネジ締め方法において、
前記ネジ締めツールのドライバービットを下降してネジ頭部に嵌合させる際に、対象ワークの下面側から前記座グリ穴に向けてエアを圧送し、その圧送エアをネジ頭部の底面に吹きつけてネジを直立姿勢に自律整定させた状態でネジ締め操作を行うようにする（請求項１）。

また、このネジ締め方法において、ネジの頭部径と座グリ穴の穴径の差が大である対象ワークに対しては、あらかじめ座グリ穴の内側にパイプ状のスペーサを挿入セットし、この状態で座グリ穴へのネジの落とし込み、およびエア圧送を行うものとする（請求項２）。

一方、前記ネジ締め方法に基づく本発明のネジ締め装置は、対象ワークを挟んでその上方側に配置したネジ締めツール、および対象ワークの下面に開口したネジ穴に向けてエアを吹き込むエア圧送手段を備え（請求項３）、ここで前記のエア圧送手段には、加圧エア供給源、および該加圧エア供給源から圧送したエアを対象ワークの下面に開口したネジ穴に吹き込むエアノズルを設ける（請求項４）。

上記した本発明のネジ締め方法、およびネジ締め装置によれば、対象ワークの座グリ穴にネジを落とし込んだ状態で、ワークの下面側から座グリ穴に向けてエアを圧送することによりエアがネジ頭部の底面に吹きつける。これにより、座グリ穴の中に落とし込んで姿勢が傾いたネジは圧送エアの風圧を受けて浮上し、座グリ穴の中心に直立するように姿勢が自律整定されるようになる。

したがって、この状態でドライバービットを座グリ穴に挿入すればドライバービットがネジ頭部へ確実に嵌合することになるので、これにより対象ワークに形成した座グリ穴の深さがネジの全長よりも深い深座グリ穴であっても、ネジホルダから釈放して対象ワークの座グリ穴に落とし込んだネジを適正にネジ締めすることができる。

また、座グリ穴の穴径（座グリ径）とネジの頭部径との差が大である対象ワークに対しては、あらかじめ座グリ穴の内側にネジ頭部の呼び径に対応したパイプ状のスペーサを挿入セットすることにより、落とし込んだネジを座グリ穴の軸中心位置に安定保持してネジ締めが行える。

本発明によるネジ締め方法の操作説明図であって、（ａ）〜（ｅ）はネジ締め操作工程の各状態を表す図である。 本発明の請求項２に対応するネジ締め方法の説明図であって、（ａ），（ｂ）はそれぞれ対象ワークの座グリ穴に予めパイプ状のスペーサを挿入セットした上で、ネジを落とし込んで加圧エアを吹き込んだ状態、（ｂ）はパイプ状スペーサを使わずに座グリ穴にネジを落とし込んだ状態を表す図。 図１のネジ締め方法に基づく本発明のネジ締め装置の構成配置図である。 本発明のネジ締め方法を適用する対象ワークの一例として挙げた配線用遮断器の組立構造図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。

先ず、本発明のネジ締め方法に基づくネジ締め装置の全体構成を図３に示す。図において、２０はネジ締めする対象ワーク、３０は対象ワーク２０の上方側に配置したネジ締めツール、４０はネジ締めツール３０を対象ワーク２０のネジ締め箇所に向けてＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動するキャリッジ、５０は対象ワーク２０の下方側に配したエア圧送部、６０はネジ締め装置を操作制御するコントローラである。

ここで、対象ワーク２０は、ワーク２１（図４に示した配線用遮断器の下部ケース１ａに対応）と、ワーク２１に重ね合わせたワーク２２（図４における主回路端子板２，接続導体１０に対応）からなり、ワーク２１には座グリ穴２３が形成され、またワーク２２には前記座グリ穴２３に対向するネジ穴２４が形成されている。なお、図示例の対象ワーク２０は、ネジ締結した状態でネジ１１の頭部１１ａがワーク２１の座グリ穴２３から外側にはみ出さないようにするために、座グリ穴２３の座グリ深さＨはネジ１１の長さ（呼び長さ）Ｌよりも大（Ｈ＞Ｌ）に設定されている。

そして、対象ワーク２０をネジ締めする工程では、図示のように前記座グリ穴２３を上に向け（図４における下部ケース１ａを裏返しにする）、ワーク２１と２２をその上下に配したネジ締め作業台の押さえ治具（不図示）の間に挟持して保持する。

一方、ネジ締めツール３０は、駆動モータを内蔵した駆動部３１、駆動モータに連結したドライバービット３２、ドライバービット３２のガイドパイプ３３、ガイドパイプ３３の先端に取付けてネジ１１を保持するネジホルダ３４からなる。

また、エア圧送部５０は加圧エア源５１（例えば、ブロアー）と、その送風管路に配した開閉バルブ５２と、前記ワーク２２の下方側からネジ穴２４にアクセスしてワーク２１の座グリ穴２３に向けエアを吹き出すエアノズル５３からなる。

そして、前記のネジ締めツール３０，キャリッジ４０，およびエア圧送部５０は、コントローラ６０からの制御指令で後記のように動作し、対象ワーク２０をネジ締めする。

次に、図３のネジ締め装置を使って行う対象ワーク２０のネジ締めの工程を図１（ａ）〜（ｅ）で説明する。

まず、ネジ締めツールのネジホルダ３４（図示例のネジホルダはバキューム吸引方式）がネジ１１を吸引保持したキャッチ状態で、ネジ締めツール３０（図３参照）を対象ワーク２１に形成した座グリ穴２３の上方位置に移動する（図１（ａ）参照）。続いてネジ締めツールを下降してネジホルダ３４をワーク２１の上に着地させ（図１（ｂ）参照）、次いでネジ締めツールのドライバービット３２を若干下降してネジホルダ３４に保持されているネジ１１を突き出して座グリ穴２３の中に落とし込む（図１（ｃ）参照）。この場合に、座グリ穴２３の中を自由落下するネジ１１は、その落下姿勢の乱れからネジ１１の先端が座グリ穴２３の底面（段付き面）に当たって図示のように傾いた姿勢に倒れることがあり、このままでは先述のようにネジ締め操作が適正に行えなくなるおそれがある。

そこで、本発明では前記のネジ落とし込み工程に続いて図３に示したエア圧送部５０のエアノズル５３をワーク２２の下面に開口しているネジ穴２４にアクセスした上で、開閉バルブ５２を開いて加圧エア源５１の加圧エアを座グリ穴２３に圧送する（図１（ｄ）参照）。これにより、図示矢印のようにエアノズル５３から吹き込まれた加圧エアがネジ頭部１１ａの底面全域に分散して吹きつけ、この風圧を受けたネジ１１は直立姿勢に自律整定されて座グリ穴２３の中を浮上するようになる。

したがって、この状態からネジ締めツールのドライバービット３２を下降すると、図１（ｅ）で示すようにドライバービット３２の先端がネジ頭部１１ａの十字溝に嵌合してネジ１１を押し下げ、続くドライバービット３２の回転駆動により、ネジ１１がワーク２２のネジ穴２４に螺合して対象ワーク２０が適正にネジ締め締結されることになる。

次に、本発明の請求項２に対応する対象ワークのネジ締め方法を図２（ａ），（ｂ）で説明する。すなわち、図４に示したブレーカーなどの器具製品は、その仕様（フレームサイズ）によって本体ケース１の下部ケース１ａに形成した座グリ穴の穴径、およびこの下部ケース１ａの底部に配した主回路端子板２，接続導体１０の締結に使用するネジ１１のサイズ（ネジの呼び）が異なる。例えば図２（ｂ）で示すように、ワーク２１（ブレーカーの下部ケース１ａに対応）に形成した座グリ穴２３の穴径Ｄと対象ワーク２０（端子板２，接続導体１０に対応）のネジを締結に使用するネジ１１の頭部径ｄとの差が大であるケースでは、このままワーク２２の下面側からワーク２１の座グリ穴２３に向けてエアを圧送しても、座グリ穴２３の内周面とネジ頭部の外周との間に残る大きな隙間を通じて圧送エアの大半が座グリ穴の外方に漏出してしまい、このために図示のように座グリ穴２３の中に傾倒しているネジ１１の姿勢を直立姿勢に修正することが難しくなる。

そこで、このようなケースの対策として本発明では、図２（ａ）で示すようにパイプ状のスペーサ７０をネジ締め治具として座グリ穴２３の内側に予め嵌入セットし、ネジ１１の頭部１１ａとの間の隙間を最小に抑えて圧送エアの漏出を防ぐようにしている。

このスペーサ７０を併用することにより、座グリ穴２３の穴径Ｄに対して締結ネジ１１の頭部径ｄとの差が大きい場合でも、座グリ穴２３の中に落とし込んだネジ１１の姿勢を図１（ｄ）で述べたのと同様に直立姿勢に修正してネジ締め操作を適正に行うことができる。なお、このパイプ状スペーサ７０は、その外径、肉厚を対象ワーク２０の仕様に合わせて作製し、ネジ締め工程では対象ワークを所定位置に押さえ込む治具に予め取付けておくようにする。

１１ ネジ
１１ａ ネジ頭部
２０ 対象ワーク
２１，２２ ワーク
２３ 座グリ穴
２４ ネジ穴
３０ ネジ締めツール
３２ ドライバービット
３４ ネジホルダ
５０ エア圧送部
５１ 加圧エア源
５３ エアノズル
７０ パイプ状スペーサ

Claims (4)

1. ネジ締めツールを用いて座グリ穴付きの対象ワークをネジ締結するネジ締め方法であって、前記対象ワークに形成した座グリ穴を上に向けてその上方から座グリ穴にネジを落とし込み、この状態からネジ締めツールのドライバービットをネジ頭部に嵌合してネジ締めするようにしたものにおいて、
   前記ネジ締めツールのドライバービットを下降してネジ頭部に嵌合させる際に、対象ワークの下面側から前記座グリ穴に向けてエアを圧送し、その圧送エアをネジ頭部の底面に吹きつけてネジを直立姿勢に自律整定させた状態でネジ締め操作を行うようにしたことを特徴とするネジ締め方法。
2. 請求項１に記載のネジ締め方法において、ネジの頭部径と座グリ穴の穴径の差が大である対象ワークに対しては、あらかじめ座グリ穴の内側にパイプ状のスペーサを挿入セットし、この状態で座グリ穴へのネジの落とし込み、およびエア圧送を行うことを特徴とするネジ締め方法。
3. 請求項１に記載のネジ締め方法に基づくネジ締め装置であって、対象ワークを挟んでその上方側に配置したネジ締めツール、および対象ワークの下面に開口したネジ穴に向けてエアを吹き込むエア圧送手段を備えたことを特徴とするネジ締め装置。
4. 請求項３に記載のネジ締め装置において、前記エア圧送手段には、加圧エア供給源、および該加圧エア供給源から圧送したエアを対象ワークの下面に開口したネジ穴に吹き込むエアノズルを設けたことを特徴とするネジ締め装置。