JP2021104559A5 - - Google Patents

Description

本発明は、供給されたねじをチャックで保持可能なねじ締め機に関する。

従来のねじ締め機として、特許文献１には、側面に円柱状の突起が形成されたチャック爪と、チャック爪の突起に噛み合う八の字状の穴が形成された操作板と、この操作板を上下させるエアシリンダとが備えられたチャックユニットを有した自動ねじ締め機が開示されている。このようなねじ締め機のチャックユニットは、シリンダの駆動を受けて、操作板が上下することで、チャック爪が開閉するように構成されており、このチャック爪の開閉によりねじを保持可能に構成されている。

特許３７１８３４９号公報

しかしながら、従来のねじ締め機は、チャックユニットの開閉駆動にシリンダを用いていたため、チャックユニット付近にシリンダ等の開閉手段が必要であり、狭いところへの締付が困難になる等の問題があった。また、シリンダの配管等をチャックユニットの作動に配慮して設置する必要があるとともに、シリンダの駆動制御が必要となる等、シリンダ設置に伴ってねじ締め機組立てに要する工数が増加してしまう等の問題もあった。

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かつ位置制御機構の駆動を受けて移動可能なドライバビットと、このドライバビットの移動路上に回動自在、かつ常時閉じた状態に付勢して配置され、供給装置から供給されるねじを一旦保持可能な一対のチャック爪と、このチャック爪それぞれに設けられ、チャック爪の回動面と直交する方向に突出する開閉突起と、開閉突起の間に挟入可能に構成された開閉部材とを備え、前記チャック爪は、前記開閉部材に対して前記ドライバビットの軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする。これにより、開閉ロッドが開閉突起の間に挟入されている時、チャック爪が拡開する。また、前記チャック爪の対向する面には、ねじを保持可能な保持穴が分割形成されており、この保持穴の先端部は、供給されるねじの軸部より狭く構成されていることが好ましい。これにより、チャック爪がねじを挟持可能となる。さらに、前記開閉部材は、開閉突起の間に挟入される寸法が調節可能に構成されていることが好ましい。これにより、チャック爪の拡開する開度が調節可能となる。しかも、前記位置制御機構は、前記ドライバビットを被締結物側に前進させる主駆動源と、前記チャック爪をドライバビットに対して後退させる副駆動源を有し、前記回転駆動源が予め設定された所定のトルクを出力すると、前記副駆動源は、チャック爪をドライバビットに対して後退させるように構成されていることが好ましい。これにより、前記チャック爪内に残留したねじを排出可能な重複防止機能を備える。

本発明のねじ締め機によれば、開閉突起の間に開閉ロッドが挟入されることでチャック爪の拡開が可能であるため、従来のようにチャック爪の付近に操作板およびシリンダを配さずともよい。このため、チャック爪の周囲が比較的コンパクトとなり、狭いところにもねじの締付けが可能となるとともに、チャックユニット付近にシリンダの配管、配線等がなく組み立て時の作業効率が良くなる等の利点がある。また、チャック爪がねじを挟持するため、ねじが傾斜することを防止し、ねじとドライバビット等との係合ミスを防止する等の利点がある。さらに開閉ロッドが挟入される量によりチャック爪の拡開する開度が調節可能であるため、供給されるねじに合わせた最適な開度を設定可能となる等の利点がある。しかも、チャック爪内でのねじの重複が防止されるため、重複による誤作動、破損等の不具合が防止される等の利点がある。

本発明に係るねじ締め機の構造を示す側面図である。 本発明に係るねじ締め機のチャックユニットの構造を示す要部拡大図であり、（ａ）は、要部拡大一部切欠側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ―Ａ線断面図である。 図１の状態から次の状態へ以降する動作を示す一部断面側面図である。 チャックユニットの動作を示す動作説明図であり、（ａ）は、図１の要部拡大底面図であり、（ｂ）は、図３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４において１は、直立するワークＷに対してねじＮを軸線水平にして締結するいわゆる横締め式のねじ締め機である。このねじ締め機１は、前後方向に往復駆動する位置制御機構２と、この位置制御機構２に支持されるドライバ支持部３と、このドライバ支持部３に支持され、回転駆動源の一例であるＡＣサーボモータ４１（以下、モータ４１とする）およびこのモータ４１の駆動受け回転可能なドライバビット４２を有するドライバユニット４と、前記ドライバビット４２の軸線上に配置されているチャックユニット５と、モータ４１および前記位置制御機構２の駆動を制御する制御部（図示せず）とを備える。

前記位置制御機構２は、前後方向に延びる板状の水平部材２１ａと、この水平部材２１ａの前方端、後方端にそれぞれ立設される前方鉛直部材２１ｂおよび後方鉛直部材２１ｃからなるベース部材２１を備えている。後方鉛直部材２１ｃには、シリンダロッド２２ａを前方に向かって伸長するように配された主シリンダ２２と、シリンダロッド２３ａを後方に向かって伸長するように配された副シリンダ２３とを有しており、主シリンダ２２のシリンダロッド２２ａには、ブラケット部２４が取り付けられている。このブラケット部２４には、前記ドライバ支持部３が一体に連結されている。これにより、主シリンダ２２がシリンダロッド２２ａを伸縮させることにより、ドライバ支持部３およびドライバユニット４は、前後方向に移動可能となる。なお、前記ベース部材２１は、水平多関節ロボット（図示せず）等に支持されており、ねじ締め作業を行う際には所定の位置に位置決め固定される。

また、位置制御機構２は、前記ブラケット部２４を追動可能な追動ユニット２５を有しており、この追動ユニット２５は、ブラケット部２４を摺動自在に貫通する貫通ロッド２５ａを有する。この貫通ロッド２５ａは、前記主シリンダ２２のシリンダロッド２２ａと平行に配設されており、前記ベース部材２１の前方鉛直部材２１ｂおよび後方鉛直部材２１ｃを摺動自在に貫通している。この貫通ロッド２５ａには、その前端に前記チャックユニット５を支持するチャック台２５ｂが連結されており、貫通ロッド２５ａの後端には、副シリンダ２３のシリンダロッド２３ａと当接可能に構成される停止部材２５ｃが連結されている。この停止部材２５ｃは、前記ブラケット部２４と付勢手段の一例である引張りばね２５ｄで連結されており、この引張りばね２５ｄにより常時ブラケット部２４側に付勢されている。また、前記貫通ロッド２５ａの所定の位置には、ブラケット部２４の後側に当接する当接部材２５ｅが固定されており、この当接部材２５ｅは、引張りばね２５ｄが常時一定量伸長した状態（張力を有した状態）に保たれるよう位置決めされている。この当接部材２５ｅおよび引張りばね２５ｄにより、追動ユニット２５は、ブラケット部２４に対して所定の位置を維持して追動可能となる。なお、前記副シリンダ２３は、シリンダロッド２３ａの伸長する速度が前記主シリンダ２２のシリンダロッド２２ａが収縮する速度より速く構成されており、そのストロークは、主シリンダ２２のストロークより短く構成されている。さらに、副シリンダ２３は、チャックユニット５に保持されたねじＮがワークＷに当接する直前に、収縮している状態のシリンダロッド２３ａと前記停止部材２５ｃとが当接するよう位置決めされており、その位置は、ワークＷの形状・位置、ねじＮの寸法等に応じて定められている。

前記ドライバ支持部３は、前記位置制御機構２のブラケット部２４に連結された中空部材であり、このドライバ支持部３の後方側には、前記ドライバユニット４のモータ４１が取り付けられている。このモータ４１は、出力軸（図示せず）が前方を向くように配設されており、モータ４１の出力軸およびこの出力軸に連結される前記ドライバビット４２は、ドライバ支持部３を回転自在に挿通している。ドライバビット４２の先端には、ねじＮと係合可能な係合部４２ａが形成されており、この係合部４２ａは、チャックユニット５に内包されている。

前記チャックユニット５は、先行技術文献１に記載のチャックユニットの構造と同様のものである。すなわち、このチャックユニット５は、前記位置制御機構２のチャック台２５ｂを貫通して固定されるのチャック本体５１を備える。このチャック本体５１には、前記ドライバビット４２の軸線上にビット案内孔５１ａが貫通形成されており、このビット案内孔５１ａには、前記ドライバビット４２が回転自在かつ摺動自在に貫通している。また、チャック本体５１には、筒状の接続具５２が斜設されている。この接続具５２の一端には、供給装置（図示せず）から延びるねじ供給用のホース（図示せず）が接続されており、他端には、筒状の回動パイプ５３が回動可能に連結されている。この回動パイプ５３は、図２（ａ）に示すように常時接続具５２に連通し、なおかつその先端部が常時前記ビット案内孔５１ａの前方に位置して当該ビット案内孔５１ａを閉塞するよう付勢されている。さらに、前記チャック本体５１には、一対のチャック爪５４，５４が対向して取り付けられている。このチャック爪５４，５４は、図２（ｂ）に示すように回動自在に構成されており、このチャック爪５４，５４の対向面には、前記ドライバビット４２の軸線上にあり、常時回動パイプ５３に連通する保持穴５４ａが分割形成されている。この保持穴５４ａの前端部５４ｂ（以下ねじ挟持部５４ｂとする）の幅は、ねじＮの外径より若干小さい寸法に構成されており、ここでねじＮを挟持可能に構成されている。なお、チャック爪５４，５４は、チャック本体５１との間に介在する圧縮ばね５５により常時前端が閉じる方向に付勢されており、この圧縮ばね５５は、供給装置から圧送されるねじＮがチャック爪５４，５４を押し開け、保持穴５４ａから飛び出さないよう、所定の強さでチャック爪５４，５４を付勢している。

前記チャック爪５４，５４の下面には、チャック爪５４，５４の回動面と直交する方向に突出する円柱状の開閉突起５６，５６が形成されており、この開閉突起５６，５６は、その間に所定の隙間を有している。この開閉突起５６，５６の隙間には、当該隙間に挟入される開閉部材の一例として、棒材の開閉ロッド２６の先端テーパ部が位置しており、この開閉ロッド２６は、前記ベース部材２１の前方鉛直部材２１ｂに固定された支持部２７に固定されている。上記構成により、図１に示すように主シリンダ２２がシリンダロッド２２ａを収縮させている時、図４（ａ）に示すように開閉突起５６，５６の間に開閉ロッド２６が挟入され、前記チャック爪５４，５４が拡開する。一方、図３に示すように主シリンダ２２がシリンダロッド２２ａを伸張させている時、前記チャック爪５４，５４は図４（ｂ）に示すように前記圧縮ばね５５の付勢を受けて閉じる。なお、前記開閉ロッド２６の外周には、おねじ（図示せず）が形成され、前記支持部２７には、開閉ロッド２６のおねじと螺合するめねじ（図示せず）が形成されている。このため、開閉ロッド２６を回転させることにより、開閉ロッド２６が支持部２７に対して前後方向に移動可能となり、開閉ロッド２６が支持部２７から突出する寸法を調節可能となる。これにより、開閉突起５６，５６の間に開閉ロッド２６が挟入される寸法、すなわち開閉ロッド２６によりチャック爪５４，５４が拡開する寸法が調節可能となる。このチャック爪５４，５４が拡開する寸法は、供給されるねじＮの呼び径等に合わせて適宜調節されており、チャック爪５４，５４が拡開した時、ねじ挟持部５４ｂをねじＮの軸部が通過可能に設定されている。

前記制御部は、モータ４１と、主シリンダ２２と、副シリンダ２３とに接続されており、各種入力信号に基づきの駆動を制御する駆動制御部と、ねじ締め機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、前記供給装置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。

次に、上記のように構成されたねじ締め機１の作用を説明する。
前記制御部は、別途設けられる供給装置を起動させ、チャックユニット５の保持穴５４ａにねじＮを供給する。この時、主シリンダ２２のシリンダロッド２２ａが収縮しているため、チャック爪５４，５４の開閉突起５６，５６の間に開閉ロッド２６が挟入されている。このため、図４（ａ）に示すようにチャック爪５４，５４がねじＮの軸部がねじ挟持部５４ｂを通過可能な程度に拡開されており、ねじＮは、座面がねじ挟持部５４ｂに当接する状態まで円滑に供給される。ねじＮが供給されると、制御部はモータ４１を回転駆動させるとともに主シリンダ２２のシリンダロッド２２ａを伸張させ、ねじ締め動作を開始する。この時、前記引張りばね２５ｄにより、ブラケット部２４に追動して追動ユニット２５が前進するため、追動ユニット２５のチャック台２５ｂと一体に連動してチャックユニット５が開閉ロッド２６に対し前進する。このため、開閉突起５６，５６の間から開閉ロッド２６が抜け、チャック爪５４，５４が閉じる。この時、ねじ挟持部５４ｂの幅がねじＮの外径より小さい寸法に構成されていて、図４（ｂ）に示すようにチャック爪５４，５４がねじＮを挟持するため、ねじＮはドライバビット４２に対して傾斜することなく保持される。

上記ねじ締め動作時、図３に示すようにねじＮがワークＷに当接する直前で、停止部材２５ｃが前記副シリンダ２３のシリンダロッド２３ａに当接する。これにより、追動ユニット２５およびこの追動ユニット２５に連動するチャックユニット５が停止する。一方、ブラケット部２４およびドライバユニット４は、引張りばね２５ｄを伸長させながら前進する。これにより、ドライバビット４２の先端は、図２（ａ）の二点鎖線に示すように前記回動パイプ５３を回動させ、チャック爪５４，５４に保持されたねじＮに係合する。その後、ねじＮは、チャック爪５４，５４を拡開しながらワークＷ上へ押し出されるとともに、ドライバビット４２の回転を受けてワークＷのめねじに締結される。このようなねじ締め動作時において、前述のようにねじＮは、ドライバビット４２に対しての傾斜が防止されているため、ねじＮとドライバビット４２との係合ミスおよび、ねじＮとワークＷに形成されるめねじ（図示せず）との螺合ミスが防止される。このような効果は、本実施形態で示した横締め式のねじ締め機において、特に有効である。また、従来のねじ締め機のようにチャックユニットの周辺にチャック爪５４，５４の開閉を行うシリンダ（以下、開閉シリンダとする）を設置する必要がないため、比較的狭い環境でも使用可能となる。

上記ねじ締め動作時、制御部は、モータ４１が予め設定された所定のトルクに達すると、主シリンダ２２のシリンダロッド２２ａを収縮させるとともに副シリンダ２３のシリンダロッド２３ａを伸張させ、復帰動作を開始する。この時、副シリンダ２３がシリンダロッド２３ａを伸張させる速度は、主シリンダ２２がシリンダロッド２２ａを収縮させる速度より速く構成されているため、副シリンダ２３のストローク分において、追動ユニット２５およびチャックユニット５はブラケット部２４およびドライバユニット４より素早く後退する。これにより、当該、副シリンダの副シリンダ２３のストローク分において、チャックユニット５は、ドライバビット４２の係合部４２ａをチャック爪５４，５４の前端から突出させながら後退し、万一、上記ねじ締め動作時にねじＮとワークＷのめねじとの螺合ミス等により、ねじＮが締結されずに残留している場合にも、当該ねじＮを保持穴５４ａの外部に排出可能となる。このため、次のねじＮが供給される際、保持穴５４ａ内に以前のねじＮが残留していることがなくなり、ねじＮが保持穴５４ａ内に複数存在して締結ミスを連発してしまうことを防止できる。その後、制御部は、副シリンダ２３のシリンダロッド２３ａを収縮させ、副シリンダ２３を当初状態に復帰させる。この副シリンダ２３の復帰動作の途中、当接部材２５ｅは、後退してきたブラケット部２４に当接する。このため、追動ユニット２５は、ブラケット部２４と共に後退し、図１に示す当初位置まで復帰する。この時、開閉突起５６の間に再度開閉ロッド２６が挟入されるため、チャック爪５４、５４が前述のように拡開し、次のねじＮが供給可能となる。

上述のような、本ねじ締め機１は、従来のねじ締め機のように開閉シリンダが必要ないため、制御部の簡易化が可能となる。また、開閉シリンダのエア供給用の配管およびシリンダセンサ等の電気配線等が不用であるため、組み立て時の作業効率が向上するとともに、チャックユニットの移動時に開閉シリンダの配管、配線が絡むこと等が無いため、誤作動や故障が低減する。

なお、本発明に係るねじ締め機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、ねじ締め機１は、停止部材２５ｃと当接し、追動ユニット２５の前進を規制する規制部材の一例かつ保持穴５４ａに残った未締結ねじを排除する重複防止機構の副駆動源の一例として、副シリンダ２３を備えていたが、規制部材のみを有する構成であったり、他に排出機構を有する構成であったりしても何ら問題はない。もちろん主シリンダ２２は、前記ドライバユニット４を移動させる主駆動源の一例であり、ボールねじ機構等でも何ら問題ない。また、本実施形態において、開閉突起５６，５６の間に挟入可能な開閉部材の一例として、先端がテーパ状に構成された開閉ロッド２６を備えていたが、この開閉部材は、開閉突起５６，５６を拡開可能であれば、くさび形状等他の形状であっても何ら問題ない。また、開閉突起５６，５６は、円柱形状に限定されず他の形状であってもよく、ベアリングを備えたカムフォロア等であっても良い。

１ … ねじ締め機
２ … 位置制御機構
２６ … 開閉ロッド
４１ … モータ
４２ … ドライバビット
５ … チャックユニット
５４ … チャック爪
５４ａ… 開閉突起

Claims (4)

1. 回転駆動源の駆動を受けて回転可能かつ位置制御機構の駆動を受けて移動可能なドライバビットと、このドライバビットの移動路上に回動自在かつ常時閉じた状態に付勢して配置され、供給装置から供給されるねじを一旦保持可能な一対のチャック爪と、このチャック爪それぞれに設けられ、チャック爪の回動面と直交する方向に突出する開閉突起と、開閉突起の間に挟入可能に構成された開閉部材とを備え、
   前記チャック爪は、前記開閉部材が前記開閉突起の間に挟入し、または開閉部材が開閉突起の間から退去し得るよう前記開閉部材に対して往復移動可能に構成されていることを特徴とするねじ締め機。
2. 前記チャック爪の対向する面には、ねじを保持可能な保持穴が分割形成されており、
   この保持穴の先端部は、供給されるねじの軸部より狭く構成されていることを特徴とする請求項１に記載のねじ締め機。
3. 前記開閉部材は、開閉突起の間に挟入される寸法が調節可能に構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に記載のねじ締め機。
4. 前記位置制御機構は、前記ドライバビットを被締結物側に前進させる主駆動源と、前記チャック爪をドライバビットに対して後退させる副駆動源を有し、
   前記回転駆動源が予め設定された所定のトルクを出力すると、
   前記副駆動源は、チャック爪をドライバビットに対して後退させるように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３のいずれかに記載のねじ締め機。