JP2021065984A

JP2021065984A - ねじ締め機

Info

Publication number: JP2021065984A
Application number: JP2019193910A
Authority: JP
Inventors: 俊朗寺井; Toshiaki Terai
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2021-04-30

Abstract

【課題】トルクの伝達効率を向上できるねじ締め機の提供。【解決手段】本発明に係るねじ締め機１は、回転駆動するモータＭと、このモータＭに連結され軸方向へ摺動自在に配されたビットＢと、このビットＢを一端から突出させ摺動自在かつ回転自在に支持して成るケーシングユニット１０と、このケーシングユニット１０に内包され前記ビットＢを軸方向へ付勢する圧縮ばね３０とを備えて成る。前記ケーシング１０は、ビットＢの回転および摺動に伴って回動する鋼球２２を配置した軸受部材２０を備えて成ることを特徴とする。これにより、ビットＢに接する鋼球２２が当該ビットＢの回転抵抗および摺動抵抗を低減させるので、モータＭが発揮する回転力をビットＢに高効率で出力できるという利点がある。【選択図】図２

Description

本発明は、ねじに係合するビットを回転自在かつ軸方向へ摺動自在に備えたねじ締め機に関する。

従来のねじ締め機は、特許文献１に開示されており、回転駆動するモータと、このモータに連結され軸方向へ摺動自在に配されたビットと、このビットを一端から突出させ摺動自在かつ回転自在に支持して成るケーシングと、このケーシングに内包され前記ビットを軸方向へ付勢する圧縮ばねとを具備して成る。

このように構成された従来のねじ締め機は、前記モータを回転駆動させつつワークへ向かって下降する。この時、前記ビットは、これに係合したねじと一体に回転するとともに前記圧縮ばねを撓ませて軸方向へ摺動するので、ねじとの係合時に生じる軸方向の衝撃が軽減される。

特開平07-001263号公報

しかしながら、従来のねじ締め機は、摺動自在かつ回転自在なビットをケーシングによりガイドする構成のため、ビットの外周面とケーシングの内周面とが接触する。これにより、モータの回転力が接触箇所で減じられるため、ねじへのトルク伝達効率が低減するという問題があった。また、このビットとケーシングとの接触は、毎回のねじ締め時に起こるので、使用期間が長期になれば接触箇所となるビットおよびケーシングの摩耗を生じ易いという問題もあった。

本発明は、回転駆動するモータと、このモータに連結され軸方向へ摺動自在に配されたビットと、このビットを一端から突出させ摺動自在かつ回転自在に支持して成るケーシングユニットと、このケーシングユニットに内包され前記ビットを軸方向へ付勢する圧縮ばねとを備えて成るねじ締め機であって、前記ケーシングユニットは、ビットの回転および摺動に伴って回動する鋼球を配置した軸受部材を備えて成ることを特徴とする。なお、前記軸受部材は、これに挿通した前記ビットの外周に前記鋼球を複数個の接触するよう配されて成り、当該ビットの回転および摺動に伴う抵抗を低減するスライドロータリーブッシュを備えて成ることが望ましい。また、前記軸受部材は、前記圧縮ばねの付勢によるビットのスラスト荷重を軽減するスラスト軸受を備えて成ることが望ましい。さらに、前記軸受部材は、これに挿通されガイドされるビットの直径（Ｄ１）に対して２倍以上のガイド代（Ｌ１）を備えて成ることが望ましい。

本発明に係るねじ締め機は、前記ケーシングユニットに対して軸方向に摺動し回転するビットを鋼球によりガイドする軸受部材を具備するので、回転および摺動するビットと前記ケーシングユニットとの接触抵抗を低減できるという利点がある。また、前記軸受部材の鋼球を複数配置して当該鋼球を複数個ビットの外周に接触させ軸方向にガイドするので、軸線に対するビットの傾きが抑制されるという利点もある。さらに、軸受部材は、スラスト軸受を配しているので、前記圧縮ばねの付勢によるビットのスラスト荷重がスライドロータリーブッシュの端面に伝達され難い。これにより、スライドロータリーブッシュが変形し難いので、前記ビットに接触する鋼球が常時滑らかに回動できるという利点もある。また、軸受部材によりビットを軸方向にガイドするガイド代（Ｌ１）は、当該ビットの直径（Ｄ１）の２倍以上の寸法にしているので、よりビットの軸方向の傾きを小さく抑えることができるという利点もある。

本発明に係るねじ締め機を示す一部切欠き断面図である。図１のねじ締め機によりねじをワークへ螺入している動作状態を示す一部切欠き断面図である。

本発明に係るねじ締め機１は、所謂多関節ロボットなどに搭載されねじＮをワークＷに螺入可能に構成されており、図１および図２に基づき説明する。本発明に係るねじ締め機１は、回転駆動するモータＭと、このモータＭをその一端に取り付けたケーシングユニット１０と、このケーシングユニット１０に一部内包され前記モータＭの回転駆動を受けて回転するビットＢとを備えて成る。

前記モータＭは、図示しないコントローラに予め設定されている回転速度および回転トルクに基づいて回転駆動可能に構成されており、回転駆動し先端が角柱形状を成すモータ出力軸Ｍａと、このモータ出力軸Ｍａに連結される連結軸Ｍｂとを具備して成る。

前記連結軸Ｍｂは、モータ出力軸Ｍａに嵌合しかつ係合可能な四角穴Ｍｂ２と、この四角穴Ｍｂ２の開口側端部に位置する大径の開口鍔部Ｍｂ３と、その先端側に形成された六角柱Ｍｂ１とを備えて成る。また、この連結軸Ｍｂおよび前記モータ出力軸Ｍａは、１本のピンＰにより連結されており、これらが一体に回転するよう構成されている。

前記ケーシングユニット１０は、所定の位置へ移載可能に構成された前記多関節ロボットなどに取り付けられており、前記連結軸Ｍｂを回転自在に内包する筒状のカバー部材１１と、このカバー部材１１の下端側に配され前記ビットＢをガイドする軸受部材２０とを備えて成る。

前記軸受部材２０は、これに挿通したビットＢの回転および軸方向の摺動を滑らかにするスライドロータリーブッシュ２１と、このスライドロータリーブッシュ２１の一端に接するよう配置されたスラスト軸受２５と、スライドロータリーブッシュ２１の他端に配され外部から侵入する異物をスライドロータリーブッシュ２１内へ入らないように防ぐシール部材２６とを備える。

前記スライドロータリーブッシュ２１は、前記ビットＢを挿通可能な挿通穴２１ａと、この挿通穴２１ａの内周面から抜け出さないよう一部突出しかつ回動自在な鋼球２２とを具備して成る。前記鋼球２２は、複数個軸方向に並ぶように配列されており、これら複数個の鋼球２２によりビットＢを軸方向にガイドしている。このビットＢを軸方向にガイドしているガイド代Ｌ１は、軸方向に摺動するビットＢの直径Ｄ１に対して２倍以上となるように寸法設定されている。

前記ビットＢは、その一端にねじＮの頭部と係合可能な係合部Ｂ１ａを備えたビット本体Ｂ１と、このビット本体Ｂ１を脱着可能なビット軸Ｂ２とから成り、前記ビット軸Ｂ２に装着されたビット本体Ｂ１は、当該ビット軸Ｂ２とともに一体に回転する。

前記ビット軸Ｂ２は、その一端にビット本体Ｂ１を脱着可能な脱着部Ｂ２ｂと、他端に前記連結軸Ｍｂの六角柱Ｍｂ１に嵌合し当該六角柱Ｍｂ１の全長を超える深さに形成された六角穴Ｂ２ａと、前記連結軸Ｍｂの開口鍔部Ｍｂ３と同様の鍔部Ｂ２ｃとを備えて成る。前記六角穴Ｂ２ａは、前記六角柱Ｍｂ１に嵌合しているので、ビットＢは、当該六角柱Ｍｂ１に沿って摺動可能に構成される。

また、前記カバー部材１１の内部には軸方向へ撓む圧縮ばね３０が配されている。この圧縮ばね３０は、前記連結軸Ｍｂの開口鍔部Ｍｂ３と、前記ビット軸Ｂ２の鍔部Ｂ２ｃとに当接しており、常時は図１に示すように前記鍔部Ｂ２ｃをスラスト軸受２５に当接するようにしている。

このように構成されたねじ締め機１の動作について、図１および図２に基づき説明する。前記モータＭは、前記コントローラの指令を受けて予め設定された回転速度により回転駆動し、連結軸Ｍｂを介してモータ出力軸Ｍａと一体にビットＢを回転させる。

また、このモータＭの回転駆動と同時に動作する前記多関節ロボットは、当該ねじ締め機１を所定速度でワークＷへ向かうよう接近させる。やがて、前記ビットＢに係合し回転するねじＮがワークＷの表面に到達するので、ワークＷに設けられためねじＸに螺合する。このねじＮがめねじＸに螺合し初めてから当該ねじＮの頭部がワークＷの表面に着座するまでの区間において、ねじＮおよびビットＢの下方への移動速度は、前記回転速度および当該ねじＮのピッチにより規制された螺入速度となる。一方、前記多関節ロボットに取り付けられたねじ締め機１のケーシングユニット１０は、ねじＮとめねじＸとの螺合開始以降、前記螺入速度よりも高い速度で移動するので、このケーシングユニット１０とビットＢとの下降速度に差が生じる。この下降速度の差によってビット軸Ｂ２は、前記スラスト軸受２５から離れ、連結軸Ｍｂに対して相対移動するため、圧縮ばね３０が徐々に撓む。

このように、ねじ締め機１は、前記圧縮ばね３０を配置しているので、ねじＮがワークＷに当接した際に生じる衝撃を緩和させることができる。また、ねじＮがめねじＸに螺入されている時には、前記スライドロータリーブッシュ２１の鋼球２２に回転および摺動するビット軸Ｂ２が周方向にガイドされているので、これら複数個の鋼球２２がビット軸Ｂ２の回転および摺動に伴って回動する。これにより、ビット軸Ｂ２は従来の面接触によるガイドに比べて抵抗を少なくガイドされる。

しかも、スライドロータリーブッシュ２１の内周面から一部突出する鋼球２２の最上部から最下部に位置する軸方向の距離である前記ガイド代Ｌ１は、前記ビット軸Ｂ２の直径Ｄ１の２倍以上となるよう設定されているので、ねじＮをワークＷへ螺入している際に外力が加わってもビットＢは、ねじ締め機１の軸線に対して大きく傾き難い。

１ … ねじ締め機
１０ … ケーシングユニット
１１ … ケース部材
２０ … 軸受部材
２２ … 鋼球
３０ … 圧縮ばね
Ｂ … ビット
Ｂ１… ビット本体
Ｂ２… ビット軸
Ｍ … モータ
Ｍｂ… 連結軸
Ｎ … ねじ
Ｗ … ワーク

Claims

回転駆動するモータと、このモータに連結され軸方向へ摺動自在に配されたビットと、このビットを一端から突出させ摺動自在かつ回転自在に支持して成るケーシングユニットと、このケーシングユニットに内包され前記ビットを軸方向へ付勢する圧縮ばねとを備えて成るねじ締め機であって、
前記ケーシングユニットは、ビットの回転および摺動に伴って回動する鋼球を配置した軸受部材を備えて成ることを特徴とするねじ締め機。
前記軸受部材は、これに挿通した前記ビットの外周に前記鋼球を複数個の接触するよう配され、当該ビットの回転および摺動に伴う抵抗を低減するスライドロータリーブッシュを備えて成ることを特徴とする請求項１に記載のねじ締め機。
前記軸受部材は、前記圧縮ばねの付勢によるビットのスラスト荷重を軽減するスラスト軸受を備えて成ることを特徴とする請求項２に記載のねじ締め機。
前記軸受部材は、これに挿通されガイドされるビットの直径（Ｄ１）に対して２倍以上のガイド代（Ｌ１）を備えて成ることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載のねじ締め機。