JP2021070113A - ナット締め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】右ねじのナットと左ねじのナットの両方を締結可能に構成されたナット締め装置を提供する。【解決手段】回転駆動源の駆動を受けて回転可能に構成されたビット軸４と、このビット軸４に連結され、ナットＮと係合可能なナット係合部５１が形成されたボックスビット５とを備え、前記ビット軸４とボックスビット５の相対する端部には、その何れか一方に非円形の係合凹部５３が形成され、他方に当該係合凹部５３に合致係合する係合凸部４２が形成されているナット締め装置１。これにより、回転駆動源が正転駆動および逆転駆動のいずれに駆動してもボックスビット５がビット軸４から脱落することがなく、右ねじのナットＮと左ねじのナットＮの両方を締結可能となる。【選択図】図２

Description

本発明は、ナットをワークに締結するナット締め装置に関する。

従来のナット締め装置としては、特許文献１に示すようなナット締め装置が知られている。このナット締め装置は、回転駆動源の駆動を受けて回転可能に構成されたビット軸と、このビット軸に連結され、ナットと係合可能なナット係合部が形成されたボックスビットと、このボックスビットのナット係合部内の空気を吸引可能に構成される吸気手段とを備えるドライバユニットと、このドライバユニットをビットの軸方向に直動させる位置制御機構とからなり、ボックスビットは、その内部が吸気手段により負圧になるため、ナットを吸着保持可能に構成されている。このような吸気手段を用いたナット締め装置は、磁力によりボックスビット内にナットを吸着保持可能なナット締め装置で問題となる、電子部品に磁石が接近することおよび、吸着保持されたナットが磁化されることがない。このため、磁気を嫌う電子部品等の組み付け作業が可能という利点や、非磁性材料から構成されるナットの締付が可能となる利点があった。

実開昭６０−１４３６６４号公報

しかしながら、従来のナット締め装置では、ボックスビットとビット軸とが螺合していたため、右ねじ用のナット締め装置で左ねじのナットを締結すると、ボックスビットとビット軸との螺合が緩み、ボックスビットが脱落する等の問題があった。その結果、従来のナット締め装置では、右ねじのナット、左ねじのナットのどちらか一方しか締結できず、一方の締結後にボックスビットおよびビット軸を交換するまたは、ナット締め装置を複数用意する必要があった。

本発明は、上記課題に鑑みて創生されたものであり、回転駆動源の駆動を受けて回転可能に構成されたビット軸と、このビット軸に連結され、ナットと係合可能なナット係合部が形成されたボックスビットとを備えたナット締め装置において、前記ビット軸とボックスビットの相対する端部には、その何れか一方に非円形の係合凹部が形成され、他方に当該係合凹部に合致係合する係合凸部が形成されていることを特徴とするナット締め装置。これにより、回転駆動源が正転駆動および逆転駆動のいずれに駆動してもボックスビットがビット軸から脱落することない。

なお、前記係合凸部および前記係合凹部には、その軸方向に直交して連通するピン穴が形成され、このピン穴には、係合凸部および係合凹部を貫いて連結ピンが挿通されていることが好ましい。これにより、連結ピンを抜くことで、ボックスビットを外すことが可能となる。また、前記ビット軸には、吸気手段と連続可能な貫通穴がその軸方向に形成されており、前記ボックスビットには、ビット軸の貫通穴と前記ナット係合部とを連通させる空気穴が形成されていることが好ましい。これにより、ナット係合部と吸気手段が連続する。さらに、前記連結ピンは、前記貫通穴の穴径より細く構成されていることが好ましい。これにより、貫通穴と連結ピンとの間に隙間が形成される。しかも、前記係合凹部に形成されるピン穴は、前記連結ピンと同径に構成されていることが好ましい。これにより、係合凹部に形成されるピン穴が封止される。また、前記係合凸部に形成されるピン穴は、前記連結ピンより大径に構成されていることが好ましい。これにより、係合凸部は、連結ピンとの間に隙間を有する。さらに、前記ビット軸は、前記回転駆動源に接続される保持軸と、この保持軸および前記ボックスビットと係合可能な接続部材とから構成されていることが好ましい。これにより、ビット軸は、ボックスビットの形状に合わせ接続部材の形状を変更可能となる。

本発明のナット締め装置によれば、回転駆動源の正転駆動および逆転駆動どちらにも回転した際もボックスビットがビット軸から脱落することがないため、右ねじのナットおよび左ねじのナットの両方を締結可能である等の利点がある。また、連結ピンを抜くことで、ビット軸からボックスビットを外すことが可能であるため、ボックスビットの交換時の作業効率がよい等の利点がある。さらに、ナット係合部と吸気手段が連続するため、ナットの吸着保持が可能となる、ナット係合部に合わせて、空気穴の位置が調節可能となる等の利点がある。しかも、連結ピンが貫通穴より細く構成されているため、ナットを吸着保持する力の低下を防止する等の利点がある。また、係合凹部のピン穴が連結ピンにより封止され、ピン穴からの空気の流入が防止されるため、ナットを吸着保持する力の低下をさらに防止する等の利点がある。さらに、係合凸部が連結ピンとの間に隙間を有するため、締付トルクが連結ピンに伝達されることを防止し、連結ピンの破損を防止する等の利点がある。しかも、ボックスビットに合わせて接続部材を変更可能であるため、ボックスビットのみを交換する時よりも締結可能なナットが増加する等の利点がある。

本発明に係るナット締め装置の一部断面側面図である。 本発明に係るナット締め装置の要部拡大一部切り欠き断面図である。 （ａ）は、図２の要部Ａ―Ａ線断面図であり、（ｂ）は、図２の要部Ｂ―Ｂ線断面図である。 本発明に係るナット締め装置の他の実施形態の要部拡大一部切り欠き断面図である。 本発明に係るナット締め装置の他の実施形態の要部拡大一部切り欠き断面図である。 本発明に係るナット締め装置のボックスビットの他の実施形態の要部拡大底面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１ないし図３において１は、ワーク（図示せず）にナットＮを締結するためのナット締め装置である。このナット締め装置１は、ドライバユニット２と、このドライバユニット２を支持するブラケット部６と、このブラケット部６の位置を制御する位置制御機構７とを有しており、前記ドライバユニット２は、前記ブラケット部６に支持された回転駆動源の一例であるＡＣサーボモータ３（以下、締付モータ３とする）と、この締付モータ３の出力軸３１に接続されているビット軸４と、このビット軸４の下端に接続されているボックスビット５と、締付モータ３および前記位置制御機構７の駆動を制御する制御部（図示せず）とを備える。なお、本実施形態においてナットＮは、右ねじの六角ナットとする。

前記位置制御機構７は、直立する鉛直部材７１ａと、この鉛直部材７１ａの上部、下部にそれぞれ固定される上部水平部材７１ｂおよび下部水平部材７１ｃからなるコの字状のベース部材７１を備えており、上部水平部材７１ｂおよび下部水平部材７１ｃの間には、ボールねじ７２が回転自在に配置されている。上部水平部材７１ｂの上面には、昇降用ＡＣサーボモータ７３（以下、昇降モータ７３とする）が配設されており、この昇降モータ７３の出力軸には、前記ボールねじ７２が一体に回転可能に接続されている。このボールねじ７２には、ボールねじ７２の回転に従い昇降自在に構成された昇降ユニット７４が螺合しており、この昇降ユニット７４には、前記ブラケット部６が連結されている。また、前記上部水平部材７１ｂおよび下部水平部材７１ｃの間には、ボールねじ７２と平行にガイドシャフト７５が設けられており、ブラケット部６には、このガイドシャフト７５が摺動自在に挿通している。このため、ブラケット部６は、位置制御機構７の駆動に従い昇降可能に構成され、なおかつ位置制御機構７に対して傾斜することが防止されている。なお、前記ベース部材７１は、別途設けられる水平多関節ロボット等の外部の移動操作機構（図示せず）に連結されており、これにより、本ナット締め装置１は、移動操作機構により所定の位置に運搬されて位置決め可能に構成されている。

前記ブラケット部６は、その上面に前記ドライバユニット２の締付モータ３がその出力軸３１を下方に向けて載置される支持部６１を備えている。この支持部６１には、前記位置制御機構７の昇降ユニット７４と一体に連結する連結部６２が形成されており、この連結部６２には、前記ガイドシャフト７５が摺動自在に挿通している。この支持部６１には、前記締付モータ３の出力軸３１およびこの出力軸３１に連続するビット軸４が回転自在に挿通している。また、支持部６１の下面には、中空円筒状のガイド部材６３が固定されており、このガイド部材６３には、ビット軸４が回転自在に貫通している。このガイド部材６３には、内方に突出する円環状の摺動部６４が形成されている。この摺動部６４は、その内径がビット軸４の外径より若干大径に構成されており、この摺動部６４の内周面には、軸芯側に開口する空気溝６５が形成されている。ガイド部材６３の外周には、端部がこの空気溝６５まで達するホース接手６６が取り付けられており、このホース接手６６に接続されるホース（図示せず）は、コンプレッサ等の吸気手段（図示せず）に接続されている。さらに、摺動部６４には、空気溝６５の上下にビット軸４の回転を許容し、摺動部６４とビット軸４との隙間を封止可能な環状のシール構造体（図示せず）が取り付けられている。このため、ガイド部材６３は、ビット軸４を回転自在に支持可能かつ、摺動部６４とビット軸４との隙間からの空気の流入を防止可能となる。

ビット軸４は、軸方向に貫通穴４１が形成された中空円筒状に構成されており、この貫通穴４１には、前記ガイド部材６３の空気溝６５と常時連通する高さに吸引穴４１ａが形成されている。また、ビット軸４は、その下端に前記ボックスビット５側に向けて延びる略四角柱形状の係合部４２が形成されている。この係合部４２は、係合凸部の一例であり、前記ボックスビット５に係合している。

前記ボックスビット５は、その下面にナットＮとほぼ同形の六角形状に構成されたナット係合部５１を有する略円柱状部材であり、このナット係合部５１には、同心上に挿通凹部５２が形成されている。この挿通凹部５２は、ナットＮのめねじよりも大径、かつナットＮが螺合するおねじ（図示せず）を逃がせる深さに構成されている。また、ボックスビット５の前記ビット軸４側には、係合凹部の一例である有底穴５３が前記ビット軸４の係合部４２とほぼ同形に形成されており、この有底穴５３の底面５３ａには、前記ナット係合部５１まで貫通する空気穴５４、５４が形成されている。この空気穴５４は、図３（ｂ）に示すように、前記挿通凹部５２に通じないよう挿通凹部５２よりも外周側に設けられ、ボックスビット５の軸線周りに６つ、放射状に等分配置されている。この空気穴５４を介してナット係合部５１と貫通穴４１とが連続するため、前記吸気手段が作動すると、ナット係合部５１内は負圧になり、ナットＮを吸着保持可能となる。また、前記有底穴５３は、前記係合部４２の軸方向寸法より深く構成されており、その底面５３ａに係合部４２が接触しないように設定されている。さらに、ボックスビット５および係合部４２には、貫通穴４１に直交するピン穴５ａ、４２ａが連通して形成されており、このピン穴５ａ、４２ａには、ボックスビット５とビット軸４とを連結する連結ピン５５が挿入されている。この連結ピン５５は、直交する貫通穴４１の穴径より細く構成されており、図３（ａ）に示すように貫通穴４１と、これに直交する連結ピン５５との間に空気が流動可能な範囲４１ａ（以下、空気経路４１ａという）を形成するように構成されている。ボックスビット５の外周には、このピン穴５ａを塞ぎ、連結ピン５５を抜け止め固定するＯリング５６が装着されている。なお、ボックスビット５のピン穴５ａは、連結ピン５５と同径に構成され、係合部４２のピン穴４２ａは連結ピン５５より若干大径に構成されている。これにより、連結ピン５５は、ピン穴５ａを封止可能かつ、ピン穴４２ａとの間に若干の隙間を有する。

前記制御部は、前記吸気手段と、締付モータ３および昇降モータ７３に接続され、各種入力信号に基づきの駆動を制御する駆動制御部と、ナット締め装置１の動作に不可欠な制御データを記憶する記憶部とを備える。また、制御部は、前記移動操作機構等別途設けられる外部装置とも接続されており、これらの駆動も制御可能に構成されている。なお、締付モータ３の正転駆動は右ねじのナットＮが締結される方向、逆転駆動は、左ねじのナット（図示せず、以下左ナット）を締結される方向に設定されている。

次に、上記のように構成されたナット締め装置１の作用を説明する。
前記制御部は移動操作機構を作動させ、別途設けられる供給装置（図示せず）により所定の位置に配されたナットＮにボックスビット５のナット係合部５１を係合させる。この時、制御部は、前記吸気手段を作動させ、ボックスビット５のナット係合部５１内にナットＮを吸着保持する。この時、連結ピン５５がボックスビット５のピン穴５ａを封止しているため、ピン穴５ａからの空気の流入が抑制される。これにより、ナット係合部５１の吸着保持力が向上するため、ナットＮを確実に吸着保持可能となる。その後、前記制御部は、再度移動操作機構を作動させ、ナット締め装置１をワーク（図示せず）から突出するおねじ（図示せず）の上方に移動させる。ナット締め装置１が所定の位置に達すると、制御部は、前記位置制御機構７を作動させてボックスビット５を降下させるとともに、締付モータ３へ正転駆動指令を送り、所定の回転数および締付トルクで正転駆動させ、締結動作を開始する。この時、ビット軸４の係合部４２とボックスビット５の有底穴５３とが係合しており、係合部４２が有底穴５３を押圧するため、締付トルクがボックスビット５に伝達される。またこの時、係合部４２のピン穴４２ａが連結ピン５５との間に隙間を有するため、係合部４２から連結ピン５５には締付トルクが伝達されず、連結ピン５５の破損が防止されている。その後、締付モータ３の出力トルクが所定の締付トルクに達すると、制御部は、締結動作を終了させ、ナット締め装置１を所定の位置に復帰させる。

また、左ナットを締結する際、制御部は、締付モータ３に逆転駆動指令を出力して、締結動作を行う。この時、係合部４２と有底穴５３とが係合していることによりビット軸４とボックスビット５とが一体に連結されているため、従来のナット締め装置のようにボックスビットとビット軸との螺合が緩み、ボックスビットが脱落する等が生じない。そのため、左ナットであっても、所定の締付トルクでのナット締結が可能となる。このように、本発明に係るナット締め装置１は、右ねじのナットＮ、左ねじのナットの両方を締結可能であり、ナットＮに合わせてビット軸４と交換するといった作業が不要となる。また、締結動作だけでなく、ナットＮとおねじとの螺合状態を解除する緩め動作時も同様にビット軸４の交換する必要がない。さらに、ボックスビット５が連結ピン５５によりビット軸４と連結しているため、当該連結ピン５５を抜くのだけでボックスビット５を交換できる。そのため、異なる大きさのナットを締結する際に生じるボックスビット５の交換作業が比較的容易となる等の利点がある。

以下、本発明のビット軸４の他の実施形態であるビット軸９を図４に基づいて説明する。
このビット軸９は、締付モータ３に接続される保持軸９１と、この保持軸９１および前記ボックスビット５に連結される略四角柱状の接続部材９２とから構成されており、ビット軸９には、その軸方向に貫通穴９３が形成されている。この貫通穴９３は、保持軸９１に形成された中空穴９３ａと、この中空穴９３ａに連続するよう前記接続部材９２に形成された連続穴９３ｂとから成り、中空穴９３ａの上部は、前記ビット軸４の吸引穴４１ａと同様の吸引穴（図示せず）に連通している。また、中空穴９３ａの下部は、前記接続部材９２が係合可能な横断面四角形の挿入部９３ｃになっており、接続部材９２は、この挿入部９３ｃに挿入して係合している。前記接続部材９２は、その下端から所定の寸法が挿入部９３ｃから突出して固定されており、接続部材９２の挿入部９３ｃから突出する部分９２ａ（以下、突出部９２ａとする）は、係合凸部の一例であり、前記ボックスビット５の有底穴５３に係合している。この突出部９２ａには、前記ビット軸４の係合部４２のピン穴４２ａと同径のピン穴９２ｂが形成されており、このピン穴９２ｂには、ボックスビット５と接続部材９２とを連結する連結ピン５５が挿通されている。一方、保持軸９１および接続部材９２には、それぞれピン穴９１ａ、９２ｃが貫通しており、このピン穴９１ａ、９２ｃには、保持軸９１と接続部材９２とを一体に連結する連結ピン９４が挿通している。保持軸９１のピン穴９１ａは、連結ピン９４と同径に構成されており、接続部材９２のピン穴９２ｃは、連結ピン９４より若干大径に構成されている。このような構成により、上述のピン穴５ａ，４２ａおよび連通ピン５５と同様、ピン穴９１ａからの空気の流入が防止されるとともに連結ピン９４の破損が防止される。保持軸９１の外周には、このピン穴９１ａを塞ぎ、連結ピン９４を抜け止め固定するＯリング９５が装着されている。なお、前記接続部材９２の連続穴９３ｂの穴径は、前記連結ピン５５，９４の外径より大径に構成されており、これら連結ピン９４，５５との間に空気経路（図示せず）を形成するよう構成されている。

続いて、ビット軸９を備えたナット締め装置（図示せず）の作用を説明する。
上述のような締結動作時、ビット軸４およびビット軸９とボックスビット５との係合箇所である係合部４２および接続部材９２は、ボックスビット５の有底穴５３に挿入可能な細さに構成されているため、急激に力がかかった場合に破損する可能性がある。しかし、ビット軸９は、保持軸９１と接続部材９２とから構成されているため、万一破損した際も、接続部材９２のみを交換すればよく、交換が容易という利点がある。また、接続部材９２のみをＳＫＳ材（合金工具鋼鋼材）等高強度材から構成する等、ビット軸４全体の強度を上昇させるのに比べ、低コストでの破損防止が可能となる利点がある。さらに、ボックスビット５に対応して接続部材９２の突出部９２ａの形状も変更可能となるため、ボックスビット５のみ変更換する場合より幅広い大きさ、形状のナットに対応可能となる利点がある。

なお、本発明に係るナット締め装置１は、前述したものに限定するものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本実施形態において、ビット軸４、９に係合凸部の一例である係合部４２、突出部９２ａが形成され、ボックスビット５に係合凹部の一例である有底穴５３が形成された構成であったが、これに限定されず図５示すように、ボックスビット５に係合凸部５３ｂが形成され、ビット軸４に、この係合凸部５３ｂと合致係合可能な係合凹部４１ｂが形成された構成等でも何ら問題がない。また、ボックスビット５の形状および、接続部材９２の形状は、ナットＮの形状等に合わせて都度変更可能である。もちろん、ナット係合部５１の形状も六角形状のみではなく、図６示すようにナットＮの多少の回転を許容し、ナットＮと係合しやすく構成された底面視略六芒星形状等、他の形状でもよい。この時、空気穴５４が、有底穴５３の底面５３ａからナット係合部５１まで貫通して形成されているため、ナット係合部５１の形状に合わせて適宜、位置や形状等の変更が可能となる。さらに、本実施形態において、締結するのは、ナットＮであったが頭部が六角形状のボルト等でも同様に締結可能である。

１ … ナット締め装置
３ … 締付モータ
４ … ビット軸
４１ … 貫通穴
４２ … 係合部
５ … ボックスビット
５１ … ナット係合部
５３ … 有底穴
５４ … 空気穴
５５、９４ … 連結ピン
９ … ビット軸
９１ … 保持軸
９２ … 接続部材
９３ … 貫通穴
９３ａ… 中空穴
９３ｂ… 連続穴

Claims (7)

1. 回転駆動源の駆動を受けて回転可能に構成されたビット軸と、
   このビット軸に連結され、ナットと係合可能なナット係合部が形成されたボックスビットとを備えたナット締め装置において、
   前記ビット軸とボックスビットの相対する端部には、その何れか一方に非円形の係合凹部が形成され、他方に当該係合凹部に合致係合する係合凸部が形成されていることを特徴とするナット締め装置。
2. 前記係合凸部および前記係合凹部には、その軸方向に直交して連通するピン穴が形成され、このピン穴には、係合凸部および係合凹部を貫いて連結ピンが挿通されていることを特徴とする請求項１に記載のナット締め装置。
3. 前記ビット軸には、吸気手段と連続可能な貫通穴がその軸方向に形成されており、
   前記ボックスビットには、ビット軸の貫通穴と前記ナット係合部とを連通させる空気穴が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のナット締め装置。
4. 前記連結ピンは、前記貫通穴の穴径より細く構成されていることを特徴とする請求項３に記載のナット締め装置。
5. 前記係合凹部に形成されるピン穴は、前記連結ピンと同径に構成されていることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のナット締め装置。
6. 前記係合凸部に形成されるピン穴は、前記連結ピンより大径に構成されていることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれかに記載のナット締め装置。
7. 前記ビット軸は、前記回転駆動源に接続される保持軸と、この保持軸および前記ボックスビットと係合可能な接続部材とから構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のナット締め装置。
   
   

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