JP2018199188A - 有頭部品の供給組立装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ビットの復帰中に次のねじをチャックユニットへ供給できる供給組立装置の提供。
【解決手段】ねじNを個別に排出する供給機30と、ねじNを保持するチャックユニット12a,12bと、ねじNに係合可能なビットBを備えた往復移動手段11と、供給機30および往復移動手段11へ動作指令を発する制御装置20とから成る。チャックユニット12は、ねじNを保持する一対のチャック爪12a,12bと、チャック本体12gに旋回自在に配されたスイングパイプ12dと、このスイングパイプ12dに当接し付勢するスイングパイプばね12eとを備える。制御装置20は、往復移動手段11へ作動指令を発しねじNをビットBに係合させてワークWに組み付けた後、往復移動手段11へ復帰指令を発してビットBをチャックユニット12内へ復帰させるよう制御する。さらに、この復帰指令と同時あるいは復帰するビットBが元の位置へ到達するまでの区間において供給機30へ排出指令を発する。
【選択図】図2

Description

本発明は、ねじやリベットなどの有頭部品を1本ずつチャックユニットへ供給してワークに組み付ける有頭部品の供給組立装置に関する。
従来の有頭部品の供給組立装置は、特許文献1に示されるように、有頭部品の一例であるねじを多数貯留し1本ずつエア圧送する供給機と、この供給機からエア圧送されたねじを吊下して保持可能なチャックユニットと、このチャックユニットに吊下したねじを回転駆動するビットに係合するよう当該ビットを昇降可能かつ回転自在に支持した往復移動手段とを備えて成り、前記ビットの回転駆動および往復移動によって下方にセットされたワークへ前記ねじを螺入可能に構成されている。
また、特許文献1には、前記供給機によってエア圧送されたねじがチャックユニットに到達した後も供給機から排出するエアを供給し続けて前記ねじをチャックユニット内に保持させることが開示されている。このように、従来の有頭部品の供給組立装置は、供給機から排出するエアを吹き続けるので、前記ワークのセット位置が前述とは逆の上方にセットされた場合であっても、ねじがその自重によってチャックユニットから離脱することなく保持され続ける。したがって、前記ねじは、チャックユニットに保持されビットに係合し易い垂直な姿勢を保つことになるので、傾くようなことも無くワークへ適切に締結される。
前記供給機は、一般的に前記ビットの移動開始前にねじのエア圧送を開始しており、前記エア圧送の停止は、前記ねじの先端がワークに当接してから締結完了までの範囲となるよう設定されていることが多い。また、前記供給機から前記チャックユニットまでの距離が長い場合や短い場合など設備毎にねじの圧送距離が異なるので、当該ねじがチャックユニットに到達するまでの時間も前記圧送距離に応じて異なってしまう。
したがって、圧送距離が長い場合であると、ビットを移動開始させるタイミングは、前記圧送距離を考慮した時間、すなわち圧送されたねじが確実にチャックユニットへ到達するような時間となるよう設定されており、エア圧送の開始から前記時間を空けてビットの移動開始が行われている。
特開平09-234635号公報
このように、従来の有頭部品の供給組立装置は、ビットの移動開始がエア圧送の開始から所定時間経過したタイミングに設定されているので、この遅れたタイミングだけ1サイクルに要する時間が長くなるという問題があった。
本発明は、上述した課題を解決することを目的としており、多数貯留した有頭部品を個別に排出する供給機と、この供給機から排出された有頭部品を一時的に保持するチャックユニットと、このチャックユニットに保持された有頭部品に係合可能なビットを備え当該ビットをチャックユニット内へ挿通し有頭部品をチャックユニットから突出させてワークへ組み付け可能な往復移動手段と、前記供給機および前記往復移動手段へ動作指令を発して制御する制御装置とを備えた有頭部品の供給組立装置において、前記チャックユニットは、前記有頭部品を保持するため常時は閉じる方向に付勢された一対のチャック爪と、このチャック爪をそれぞれ離反する方向へ揺動自在に支持するとともに前記ビットを挿通するビット挿通路を備えて成るチャック本体と、このチャック本体に旋回自在に配され前記有頭部品を通過する通過穴を備えたスイングパイプと、このスイングパイプに当接し常時は閉じた一対のチャック爪に前記通過穴を連通するよう付勢するスイングパイプばねとから構成され、前記制御装置は、前記往復移動手段へ作動指令を発して前記チャック爪に保持した有頭部品を前記ワークへ向かって移動するビットに係合させてワークに組み付けた後、前記往復移動手段へ復帰指令を発して前記ビットをチャックユニット内へ復帰させるとともに、この復帰指令と同時あるいは復帰するビットが元の位置へ到達するまでの区間に前記供給機へ排出指令を発し次の有頭部品を供給制御することを特徴とする。なお、前記供給機は、前記有頭部品を挿通可能なホースと、このホース内へ圧縮空気を供給および遮断する電磁弁とを備え、前記ホースは、前記供給機およびチャックユニットを接続して成り、前記電磁弁は、前記制御装置の前記排出指令に基づいて前記圧縮空気の供給あるいは遮断を制御して成ることが好ましい。また、前記往復移動手段は、前記ビットを回転駆動可能なビット回転モータと、前記ビットを常時は内包するように付勢されビットに対して相対移動可能なスクリューガイドと、このスクリューガイドの先端からエアを吸引し有頭部品を吸着保持するエア吸引手段とを備えて成り、当該有頭部品をワークへ螺入するよう構成してもよく、さらに前記ビット報復移動手段は、一端をACサーボモータに接続されたボールねじ軸と、このボールねじ軸に螺合した可動ナットと、この可動ナットを回転自在に支持しボールねじ軸に沿って前記ビットとともに往復移動する可動板とを備えて成り、前記制御装置は、前記ACサーボモータから発せられる回転量および前記ボールねじ軸のリードに基づいて旋回状態にあるスイングパイプから旋回状態に無いスイングパイプへ復帰したことを判断し、前記供給機へ排出指令を発して成る構成であってもよい。また、前記往復移動手段は、前記ビットを水平面に対して平行に往復移動する水平移動させるか、あるいは前記ビットを下方から上方へ向かって垂直移動させて有頭部品をワークに組み付けるよう動作するよう構成してもよい。さらに、前記チャックユニットは、旋回した状態の前記スイングパイプの前記通過穴を塞ぐストッパを備えて成るよう構成してもよい。
以上説明したように本発明に係る有頭部品の供給組立装置は、ビットの復帰中に次の有頭部品をチャックユニットへ供給し始めるので、次のビットの移動開始のタイミングを従来のように遅らせる必要が無く、1サイクルに要する時間を短縮できるという利点がある。また、本発明に係る有頭部品の供給組立装置は、電磁弁を備えた供給機であるので、圧縮空気を供給し続けることができ、有頭部品を下方から上方へ向かって組み付けるような場合にもチャックユニット内に有頭部品を保持し続けることができるという利点もある。さらに、本発明に係る有頭部品の供給組立装置は、前記ビットを内包するスクリューガイドを備えるので、前記チャックユニットに保持した有頭部品をスクリューガイド内に吸着し、このスクリューガイドをチャックユニットから突出させてワークに接近させることができる。よって、チャックユニットよりも小径のスクリューガイドがワークに接近するので、例えば段差の多いワークであっても有頭部品をガイドして移動させ良好にワークへ組み付けることができるという利点もある。また、本発明に係る有頭部品の供給組立装置は、ビットを往復移動するためのACサーボモータおよびボールねじ軸、このボールねじ軸に螺合した可動ナットを備えるので、ビットの移動距離をACサーボモータから発せられる回転量に基づいて算出できる。このビットの移動距離の算出を制御装置によって行い、旋回するスイングパイプの状態を算出した前記移動距離から判断するとともにスイングパイプとチャックユニットとの連通をもって次の有頭部品の供給を指令している。これにより、スイングパイプが旋回状態の時には有頭部品の供給が行われないので供給された有頭部品がスイングパイプの先端から飛び出してチャックユニット外へ抜け出るようなことがないという利点もある。さらに、本発明に係る有頭部品の供給組立装置は、前記ビットを水平方向または垂直方向へそれぞれ往復移動可能であるため、下方から上方へ向かって有頭部品を組み付けるのみならず様々な方向から有頭部品を組み付けることができるという利点もある。また、本発明に係る有頭部品の供給組立装置は、前記スイングパイプの通過穴を塞ぐストッパをチャックユニットに配置しているので、ビットまたはスクリューガイドに押されて旋回状態にあるスイングパイプであっても次の有頭部品を供給機により供給しておくことが可能となる。これにより、ワークに有頭部品を組み付けた直後でビットが復帰を開始するまでの段階であっても次の有頭部品を供給できるという利点もある。
本発明に係る有頭部品の供給組立装置の概略説明図である。 本発明に係る動作説明図であり、(a)は待機時の状態を示し、(b)はねじ螺入中の状態を示し、(c)は次のねじを供給している状態を示す。
以下、本発明に係る有頭部品の供給組立装置の一実施形態について、図1および図2に基づき説明する。本発明の供給組立装置1は、ワークWへ螺入する有頭部品の一例であるねじNを多数貯留し前方へ供給可能な供給機30と、前記ねじNに係合可能なビットBを備えたねじ締めツール10と、このねじ締めツール10の先端部に配され前記供給機30からねじNを受け取り一時的に保持可能なチャックユニット12と、このチャックユニット12を一端に配し前記ねじ締めツール10を前記ビットBの延びる方向へ往復移動自在に支持して成る往復移動手段11と、この往復移動手段11を水平移動自在に支持した水平移動手段5と、これら水平移動手段5,前記往復移動手段11,供給機30をそれぞれ制御可能な制御装置20とから構成される。
前記ワークWは、前記ねじNのおねじに螺合可能なめねじを配設した締結物と、このめねじよりも大径かつねじNの前記ねじNの頭部よりも小径の下穴を配設した被締結物とから成り、前記ねじNが下穴へ挿通され前記おねじへ螺入され所定の締付けトルクによって締結される構成である。
前記供給機30は、予めねじNを多数貯留可能に構成されており、前記ねじNを1本ずつ分離して排出可能に構成される。また、供給機30は、これに接続したホース30内へ前記ねじNを1本ずつ排出するよう構成されており、別途供給される圧縮エアを適宜ホース30内へ供給する電磁弁(図示せず)を備えて成る。前記ホース30の他端は、前記チャックユニット12に接続されており、前記ホース30内へ排出された前記ねじNは、前記圧縮エアの供給によってチャックユニット12内へエア圧送される。
前記ねじ締めツール10は、前記ビットBを内包して成るスクリューガイドSGと、前記ビットBを回転自在に支持するとともに前記スクリューガイドSGをビットBに対して相対移動自在に支持して成るフランジ11aと、このフランジ11aに取り付けられ前記ビットBを連結したビット回転モータBMとを備えて成る。また、前記スクリューガイドSGは、圧縮エアの供給によりエアを吸引可能なエア吸引手段18に接続され、当該エア吸引手段18のエア吸引動作によって先端から適宜エアを吸引するよう構成される。
前記チャックユニット12は、前記ホース30の他端を接続するホース接手12cと、このホース接手12cに旋回自在に配され前記ねじNを挿通可能な通過穴を備えたスイングパイプ12dと、このスイングパイプ12dを常時付勢して成るスイングパイプばね12eと、旋回状態の前記スイングパイプ12dを塞いで成るストッパ12fと、その先端に揺動自在に配された一対のチャック爪12a,12b(12bは図示せず)と、このチャック爪12a,12bおよび前記ホース接手12cを取り付け前記スクリューガイドSGを挿通可能なチャック本体12gとを備えて成る。
前記チャック爪12a,12bは、常時は閉じる方向に付勢され前記供給機30からねじNを受け取り一時的に保持可能に構成される一方、ここを通過するスクリューガイドSGによって互いに離反する方向へ揺動可能に構成される。
前記スイングパイプ12dは、前記チャック本体12g内を通過するスクリューガイドSGの外形に当接することでその先端を前記ストッパ12fに塞がれる方向に旋回する一方、常時は前記スイングパイプばね12eによって付勢され閉じた状態のチャック爪12a,12bへ連通するよう構成されている。
前記往復移動手段11は、前記ビットBに対して平行に配置されたボールねじ軸BSと、このボールねじ軸BSを回転自在に接続したACサーボモータZMと、前記ボールねじ軸BSに螺合しボールねじ軸BSの延びる方向に沿って可動可能な可動ナット11bと、この可動ナット11bを回転自在に支持するとともにこれに固定した前記ビット回転モータBMをボールねじ軸BSの延びる方向へ移動可能なフランジ11aとを備えて成り、この一端に前記チャックユニット12を取り付けて成る。これにより、ビットBは、前記ACサーボモータZMの回転駆動によってその延びる方向へ直線的に移動可能である。
前記水平移動手段5は、前記往復移動手段11に連結された連結板4aを水平方向へ往復移動可能なY軸4と、このY軸4の一端を固定し当該Y軸4に対して直交する方向へ移動可能なL板3aを備えたX軸3とから構成される。これらX軸3およびY軸4は、何れも前記往復移動手段11と同様のACサーボモータ、ボールねじ軸、可動ナット(図示せず)を備えており、前記ねじ締めツール10を水平方向へ移動可能に構成する。
前記制御装置20は、前記水平移動手段5および往復移動手段11の各ACサーボモータ、前記ねじ締めツール10のビット回転モータBMへ動作指令を送るよう構成されている。また、制御装置20は、供給機30へ動作指令である排出指令を送信可能とする一方、前記エア吸引手段18へエア吸引指令を送信可能に構成されている。さらに、制御装置20は、前記動作指令を発するタイミングや前記ACサーボモータおよびビット回転モータBMの回転数などの各種パラメータを入力可能なペンダント21を接続して成る。これにより、制御装置20は、予め設定されたボールねじ軸のリードなどを含む前記パラメータや動作プログラムに基づいてワークWへのねじ締め作業を制御可能に構成される。また、上述した供給組立装置1は、前記ビットBを下方から上方へ向かって移動して前記ねじNをワークWへ螺入するよう構成されている。なお、制御装置20は、前記往復移動手段11のACサーボモータZMへ送る動作指令を正転とする作動指令と、逆転とする復帰指令とに分けて発している。
次に、本発明の有頭部品の供給組立装置1の作用について説明する。前記ペンダント21に表示されたスタートボタン(図示せず)が作業者により押されると、制御装置20は、前記排出指令および前記水平移動手段5の各ACサーボモータへ回転駆動指令を発する。供給機30は、前記排出指令を受けてこれに内蔵した電磁弁の経路を切り替え予め前記ホース31内に排出されていたねじNを図2(a)に示すように閉じた状態のチャック爪12a,12bへ供給する。また、これと同時に前記X軸3およびY軸4は、前記パラメータと動作プログラムに基づき前記ねじ締めツール10をワークWのねじ締め箇所へ移動させる。次に、制御装置20は、前述の電磁弁の経路切替後、所定の時間が経過すると前記エア吸引指令を発するとともに前記ビット回転モータBMを回転駆動し、前記往復移動手段11のACサーボモータZMへ作動指令を発する。これにより、前記ビットBは、ねじNをワークWへ螺入する方向へ回転し、当該ビットBおよび前記スクリューガイドSGがワークWへ接近する方向へ移動する。加えて、前記エア吸引手段18は、前記エア吸引指令に基づきスクリューガイドSGの先端からエアを吸引し続ける。
これにより、前記スイングパイプ12dは、図2(b)に示すようにスクリューガイドSGと当接してその先端を前記ストッパ12fによって閉じられる位置まで徐々に旋回する。また、チャックユニット12内を移動する前記スクリューガイドSGの先端は、閉じた状態のチャック爪12a,12bへ入り込み、吸引するエアによって前記ねじNをスクリューガイドSG内へ吸引する。さらに、スクリューガイドSGは、ワークWへ向かって移動するので、これが閉じた状態のチャック爪12a,12bに当接し当該チャック爪12a,12bをそれぞれ離反する方向へ押し広げる。これにより、前記ねじNは、スクリューガイドSG内に受け渡されてワークWへ向かって進み、スクリューガイドSGの先端が図2(b)に示すようにワークWの前記被締結物の表面に当接する。よって、前記ビットBは、スクリューガイドSGの先端から突出する方向へ移動しスクリューガイドSGに対して相対移動する。
このように回転しつつ相対移動を始めたビットBは、スクリューガイドSGの先端からワークWへ前記ねじNを押し付けながら螺入し始め、前記パラメータに基づいて所定の締付けトルクになるまで回転しつつ前記パラメータに応じたねじ締め推力を発揮するよう制御されている。つまり、前記往復移動手段11のACサーボモータZMは、予め設定されている推力を発揮するように制御装置20に制御されており、この制御装置20は、推力のみならず前記ACサーボモータZMのエンコーダから発せられる回転パルスと前記ボールねじ軸BSのリードに基づきビットBの移動量を算出している。
このため、制御装置20は、予めねじNのおねじの長さをパラメータとして設定されていれば、当該ねじNがワークWに螺入され始めた位置を認識可能となる。これにより、ねじNが螺入され始めたタイミングで前記排出指令の停止させることができ、供給機30から圧縮エアを必要以上に供給し続けるようなことも防止できる。また、このように制御装置20が供給機30へ排出指令の停止を発すると、供給機30は、次のねじNを1本前記ホース31へ排出する。
やがて、前記締付けトルクに前記ねじNが到達すると、制御装置20は、前記ビット回転モータBMを停止させるとともに、前記排出指令を発しかつ前記ACサーボモータZMへ復帰指令を発する。
これにより、前記ホース31へ排出されていた次のねじNは、チャックユニット12へエア圧送されて図2(c)に示すように前記ストッパ12fに塞がれ旋回した状態のスイングパイプ12d内に留められる。
また、前記復帰指令によって前記ACサーボモータZMが逆転するので、回転を停止したビットBと、前記スクリューガイドSGとは再び図2(a)の状態へ戻るよう移動する。この時、旋回した状態のスイングパイプ12dは、前記スイングパイプばね12eによって付勢されているので、スクリューガイドSGの外形に倣って徐々に当初の状態へ復帰する。このスイングパイプ12dの旋回復帰によって、先ほどストッパ12fで留めていた次のねじNが閉じた状態のチャック爪12a,12bへ供給される。
このように本発明に係る有頭部品の供給組立装置1は、ビットBおよびスクリューガイドSGの復帰中に次のねじNを閉じたチャック爪12a,12bへ供給できるので、リスタートを早くできサイクルタイムを短縮できるという利点がある。
なお、本実施形態において有頭部品は、ねじNとしたがこれに限定されるものでは無く、例えばピンや釘などおねじを備えない形態であってもよい。また、本実施形態において往復移動手段11は、ACサーボモータZMおよびボールねじ軸BSなどから成る構成としたがこれに限定されるものでは無く、例えば、直動するエアシリンダ(図示せず)を用いた構成とし、前記ピンや釘をワークWへ打込むような構成であってもよい。さらに、本実施形態において有頭部品の供給機30は、エアを排出して有頭部品をエア圧送するものであるがこれに限定されるものでは無く、例えば、傾斜するレール(図示せず)に当該有頭部品の頭部を吊下げ自らの自重によって順次前方へ移動し供給されるような構成であってもよい。また、本実施形態において、供給組立装置1は、前記ビットBを下方から上方へ向かって移動してねじNをワークWに螺入する構成としたが、これに限定されるものでは無く、前記ビットBを上方から下方へ移動させるか、または、ビットBを水平に往復移動可能な構成としてもよい。さらに、本実施形態において、制御装置20は、前記復帰指令を締付けトルクの到達と同時に処理するとしたが、これに限定されるものでは無く、復帰指令を発するタイミングが前記締付けトルクの到達直後からスイングパイプ12dの旋回状態が元の状態へ復帰し終えビットBが待機位置に位置する直前までの間であればよい。
1 … 供給組立装置
10 … ねじ締めツール
11 … 往復移動手段
11b … 可動ナット
12 … チャックユニット
12a,12b … チャック爪
12d … スイングパイプ
12e … スイングパイプばね
12f … ストッパ
12g … チャック本体
20 … 制御装置
30 … 供給機
31 … ホース
BM … ビット回転モータ
BS … ボールねじ軸
ZM … ACサーボモータ

Claims (6)

  1. 多数貯留した有頭部品を個別に排出する供給機と、この供給機から排出された有頭部品を一時的に保持するチャックユニットと、このチャックユニットに保持された有頭部品に係合可能なビットを備え当該ビットをチャックユニット内へ挿通し有頭部品をチャックユニットから突出させてワークへ組み付け可能な往復移動手段と、前記供給機および前記往復移動手段へ動作指令を発して制御する制御装置とを備えた有頭部品の供給組立装置において、
    前記チャックユニットは、前記有頭部品を保持するため常時は閉じる方向に付勢された一対のチャック爪と、このチャック爪をそれぞれ離反する方向へ揺動自在に支持するとともに前記ビットを挿通するビット挿通路を備えて成るチャック本体と、このチャック本体に旋回自在に配され前記有頭部品を通過する通過穴を備えたスイングパイプと、このスイングパイプに当接し常時は閉じた一対のチャック爪に前記通過穴を連通するよう付勢するスイングパイプばねとから構成され、
    前記制御装置は、前記往復移動手段へ作動指令を発して前記チャック爪に保持した有頭部品を前記ワークへ向かって移動するビットに係合させてワークに組み付けた後、前記往復移動手段へ復帰指令を発して前記ビットをチャックユニット内へ復帰させるとともに、この復帰指令と同時あるいは復帰するビットが元の位置へ到達するまでの区間に前記供給機へ排出指令を発し次の有頭部品を供給制御することを特徴とする有頭部品の供給組立装置。
  2. 前記供給機は、前記有頭部品を挿通可能なホースと、このホース内へ圧縮空気を供給および遮断する電磁弁とを備え、
    前記ホースは、前記供給機およびチャックユニットを接続して成り、
    前記電磁弁は、前記制御装置の前記排出指令に基づいて前記圧縮空気の供給あるいは遮断を制御して成ることを特徴とする請求項1に記載の有頭部品の供給組立装置。
  3. 前記往復移動手段は、前記ビットを回転駆動可能なビット回転モータと、前記ビットを常時は内包するように付勢されビットに対して相対移動可能なスクリューガイドと、このスクリューガイドの先端からエアを吸引し有頭部品を吸着保持するエア吸引手段とを備えて成り、当該有頭部品をワークへ螺入するよう構成したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の有頭部品の供給組立装置。
  4. 前記往復移動手段は、一端をACサーボモータに接続されたボールねじ軸と、このボールねじ軸に螺合した可動ナットと、この可動ナットを回転自在に支持しボールねじ軸に沿って前記ビットとともに往復移動する可動板とを備えて成り、
    前記制御装置は、前記ACサーボモータから発せられる回転量および前記ボールねじ軸のリードに基づいて旋回状態にあるスイングパイプから旋回状態に無いスイングパイプへ復帰したことを判断し、前記供給機へ排出指令を発して成ることを特徴とする請求項1ないし請求項3の何れかに記載の有頭部品の供給組立装置。
  5. 前記往復移動手段は、前記ビットを水平面に対して平行に往復移動する水平移動させるか、あるいは前記ビットを下方から上方へ向かって垂直移動させて有頭部品をワークに組み付けるよう動作することを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れかに記載の有頭部品の供給組立装置。
  6. 前記チャックユニットは、旋回した状態の前記スイングパイプの前記通過穴を塞ぐストッパを備えて成ることを特徴とする請求項1ないし請求項5の何れかに記載の有頭部品の供給組立装置。
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