JP2531986B2 - 自動ねじ締付機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は自動ねじ締付機に係り、特に真空発生機によ
る空気吸引力によりビスを吸着パイプに保持し、ビスを
ワークのビス締付部に締付けるよう構成した自動ねじ締
付機に関する。

従来の技術 従来の自動ねじ締付機としては、例えば第８図に示す
ものがある。第８図中、自動ねじ締付機はモータ１によ
りシャフト２が回転駆動されることによりシャフト２の
先端に係合するビス３をワーク４のねじ孔4aにねじ込
む。シャフト２は吸着パイプ５の通路5a内に挿通されて
おり、吸着パイプ５はブラケット６にシャフト２に沿う
矢印Ｘ方向に摺動自在に保持されている。吸着パイプ５
の上端には吸着ホルダ5bが取付けられており、吸着ホル
ダ5bには真空発生機７に接続された吸気孔5cが突設され
ている。そして、真空発生機７により吸着パイプ５の通
路5aの空気が吸引されると、吸着パイプ５の先端開口部
5dより空気が通路5a内に吸込まれるとともにビス供給装
置（図示せず）から供給されたビス３を先端開口部5dに
吸込む。このようにして、ビス３を保持する吸着パイプ
５はワーク４のねじ孔4aに移動し、ビス３は上記の如く
モータ１の駆動によりねじ孔4aに螺入する。尚、ビス３
がねじ孔4aに螺入するにつれてシャフト2,モータ1,ブラ
ケット６がビス螺入方向（下方向）に移動し、吸着パイ
プ２は相対的にシャフト２に沿って上動する。

ビス締付完了時吸着ホルダ5bに設けられたマグネット
5eがブラケット６に設けられたリードスイッチ８に近接
する。よって、ビス締付位置はリードスイッチ８の閉成
により検出され、この検出信号によりモータ１は停止す
るようになっている。

又、別の従来の自動ねじ締付機は第９図に示す如く、
マイクロスイッチ９がブラケット６の支持部6aに設けら
れており、吸着ホルダ5bがマイクロスイッチ９の接片9a
に当接することによりビス締付位置が検出されるように
なっている。

発明が解決しようとする課題 上記従来の自動ねじ締付機では、シャフト２と吸着ホ
ルダ5bとの間をシール部材5fに例えばオイルシール又は
０リング等が使用されており、シール部材5fにオイルを
給油したりあるいはグリースを塗布する等のメンテナン
スが必要であるばかりか、オイルやグリースにより塵埃
等がシール部材5fに付着しやすいため、シール部材5fを
クリーニングするのに時間がかかるといった課題があ
る。さらには、シール部材5fに０リングを使用した場
合、シャフト２との摩擦力が大きくビス３を締付けると
きの締付トルクのバラツキが生じていた。

そこで、本発明は上記課題を解決した自動ねじ締付機
を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、先端にビスの頭部に係合する係合部を有
し、ビス締付時回転駆動されるシャフトと、内部に該シ
ャフトが挿通される通路を有し、前記シャフトに沿って
摺動自在に設けられ、前記ビス締付時先端が該ビスが螺
入されるワークに当接し前記シャフトのビス螺入方向へ
の移動に伴い相対的に摺動する吸着パイプと、該吸着パ
イプの通路内の空気を吸引し前記ビスを該吸着パイプの
先端開口部内に吸着する真空発生機と、前記シャフトを
摺動自在に軸承する軸受と、前記吸着パイプと一体的に
設けられ、前記軸受を保持するホルダと、を有する自動
ねじ締付機において、シャフトを摺動自在に軸承する軸
受は、シャフトが挿通される筒状の軸承部と、軸承部よ
り外周に突出しホルダと吸着パイプとの間で挟持される
鍔部とを有し、合成樹脂により成形されてなる。

作用 本発明によれば、合成樹脂製の軸受によりシャフトを
低摩擦で軸承できるとともにシール効果も得られるので
オイルやグリースが不要になりクリーン化が図られ、同
時にねじ締付トルクの安定化が図られる。

実施例 第１図乃至第４図に本発明になる自動ねじ締付機の一
実施例を示す。

第１図において、自動ねじ締付機11は、ビス12を自動
的に供給するビス供給装置13と、ビス供給装置13から供
給されたビス12を締付けるドライバユニット14と、ドラ
イバユニット14を昇降させる昇降機構15と、ビス12を空
気とともに後述するように吸引する真空発生機16と、こ
れらを制御するシーケンサ17とより大略構成されてい
る。

まず、上記自動ねじ締付機11の概略構成につき説明す
る。第１図及び第２図に示す如く、ビス供給装置13は傾
斜したビス供給レール18の溝18aにビス12を一定方向の
向きにして自動的に供給する装置であり、溝18aの途中
に設けられたビス検知センサ13aによりビス12が無くな
ったことが検知されるとビス12を供給する。

ビス12はドライバ溝（十字溝）を有する頭部12aが上
になり、ねじ部12bが溝18a内に嵌入する向きでビス供給
レール18を滑降する。そして、ビス供給レール18の下部
には両側の長孔18bより溝18a内に突出する爪19a,19bが
ビス12を係止する。又、ビス供給レール18の下方にはビ
ス受け20が矢印Ａ方向に回動自在に支承されており、ビ
ス受け20はコイルバネ21の引張力により水平状態に支持
されている。従って、爪19aが溝18aより抜ける方向に変
位すると、それまで爪19aに軽視されていたビス12はビ
ス受け20の係止溝20a内に落下する。このビス受け20の
上方には第３図及び第４図に示すドライバユニット14が
昇降自在に支持されている。尚、ドライバユニット14の
詳細については後述することにする。

昇降機構15は、支柱22の上部に固定された空気圧シリ
ンダ23と、空気圧シリンダ23に圧縮空気を供給する空気
源24と、空気源24と空気シリンダ23とを接続する空気配
管途中に設けられ空気源24からの圧縮空気を切換える切
換弁24aとよりなる。空気圧シリンダ23のロッド23aはド
ライバユニット14の支持部14aに連結され、圧縮空気の
供給により矢印Ｘ方向に摺動しドライバユニット14を昇
降させる。

尚、ビス締付動作前、ロッド23aは空気圧シリンダ23
内に上動しドライバユニット14を上昇位置に支持してい
る。

真空発生機16は空気源26′からの高圧気体が噴出する
際の巻き込み作用により低圧気体を吸引するエジェクタ
真空ポンプであり、フレキシブル配管16aを介して後述
する吸着パイプ25と接続され、吸着パイプ25内の空気を
吸引する。上記空気源26′と真空発生機16とを接続する
配管16bの途中には空気源26′からの高圧気体供給をオ
ン，オフする開閉弁26が配設されている。この開閉弁26
は電磁弁よりなり、シーケンサ17からの開弁信号が通電
されると開弁する構成となっている。

従って、真空発生機16は開閉弁26の開弁により、高圧
気体が供給されて吸着パイプ25内の空気吸引を開始し、
開閉弁26の閉弁により吸着パイプ25内の空気吸引を停止
する。

ここで、本発明の要部であるドライバユニット14の構
成について、第３図及び第４図を参照して説明する。

ドライバユニット14は、上記支持部14aに固定された
箱状のブラケット14bの上部にモータ27が取付けられ、
ブラケット14bの下部には前記吸着パイプ25が昇降自在
に組付けられている。この吸着パイプ25は内部を貫通す
る通路25aを有する円筒状に形成され、ブラケット14bの
底部に設けられた樹脂製のガイド28により矢印Ｘ方向に
摺動自在に保持されている。

29は吸着ホルダで、内部に挿入された吸着パイプ25の
上端がロックビス29bにより固定されており、ブラケッ
ト14bの内壁に設けられたガイド部14cに嵌合し、矢印Ｘ
方向のみ摺動自在に取付けられている。又、吸着ホルダ
29は前記フレキシブル配管16aが接続される吸気口29aを
有し、吸着パイプ25の通路25aは吸気口29a及びフレキシ
ブル配管16aを介して真空発生機16に接続される。

30はビス締付用のシャフトで、ジョイント31を介して
モータ27の出力軸27aと一体的に結合されている。シャ
フト30は先端に前記ビス12の頭部12aに係合する係合部3
0aを有し、吸着パイプ25の通路25a内に挿通されてい
る。尚、シャフト30の係合部30aは吸着パイプ25の先端
開口部25bよりも上方に位置しており、先端開口部25bに
はビス12を収納するためのスペースが確保されている。

又、シャフト30の上部はブラケット14bより突出する
支持部32に保持された第１の軸受33により軸承され、シ
ャフト30の中間部は吸着パイプ25の上端に設けられた第
２の軸受34により軸承されている。この第２の軸受34は
耐摩耗性及び低摩擦に優れた合成樹脂製であり、シャフ
ト30が挿通される筒状の軸承部34aと、軸承部34aより外
周に突出し軸承部34aより外周に突出し吸着ホルダ29と
吸着ピイプ25との間で挟持される鍔部34bとよりなる。
又、軸受34は吸着パイプ25の上部開口からの空気漏れを
防止するためのシール部材としての役目を有しており、
これにより吸着パイプ25の先端開口部25bにおける吸引
効果が確保される。さらに、軸受34はオイル又はグリー
ス等の潤滑油が不要であるので、塵埃等が付着しにくく
クリーンであり、メンテナンスが容易に行なえるととも
に、シャフト30に対する抵抗が増大せず、シャフト30の
ビス締付トルクを一定にしうる。

35はコイルバネで、支持部26bと吸着ホルダ29との間
に介在し、吸着ホルダ29を下方に押圧している。

第４図に示す如く、上記支持部32と吸着ホルダ29との
間には、ドライバユニット14がねじ締付開始位置（第６
図に示す）に降下したことを検出する第１の変異検出機
構36と、ドライバユニット14がビス12の締付完了位置
（第７図に示す）に降下したことを検出する第１の位置
検出機構37とが設けられている。この第２の位置検出機
構36は吸着ホルダ29の鍔部29bに螺入する調整ねじ38
と、調整ねじ38と同軸上で対向し支持部32に矢印Ｘ方向
に摺動自在に設けられた検出ピン39とを有する。この調
整ねじ38と検出ピン39は夫々導電性材により形成され、
位置検出スイッチとして機能する。

一方の調整ねじ38は頭部38aが下側となる向きで吸着
ホルダ29に螺着しており、ブラケット14bの下部に穿設
された孔14dより挿入されたドライバ41により矢印Ｘ方
向の突出寸法、すなわち検出位置が容易に調整される。
又、調整ねじ38はアース側に接続され、コイルバネ40の
押圧力によりガタツキ防止されて上記調整位置のずれも
防止される。

他方の検出ピン39は絶縁性の樹脂材により成形された
筒状ガイド42を摺動自在に貫通しており、上部にストッ
パとしての鍔部39aを有する。又、検出ピン39の下部に
は止め輪43が係止され、この止め輪43と支持部32との間
にはコイルバネ44が介在する。尚、コイルバネ44は直接
支持部32に当接せず、コイルバネ44の上端と支持部32と
の間には絶縁性材よりなるワッシャ44aが介在してい
る。よって、検出ピン39にコイルバネ44の押圧力により
下方に附勢されている。又、検出ピン39は前記シーケン
サ17に接続されており、後述するように調整ねじ38との
接触によりアース側に導通する。

第２の位置検出機構37は上記構成の第１の位置検出機
構36と全く同一構成であるので、ここではその説明を省
略する。又、料機構36,37の調整ねじ38,38′は夫々鍔部
29bからの突出長さを各検出位置に応じて調整されてい
る。

上記構成になる自動ねじ締付機11はシーケンサ17によ
り制御されて自動的にビス12の締付動作を行なう。ここ
で、第５図乃至第７図を併せ参照して自動ねじ締付部11
の動作につき説明する。

シーケンサ17は電源投入とともに第５図に示す処理を
実行する。

第５図において、ビス供給装置13の爪19aをビス供給
レール18より離間する方向に変位させ、ビス12をビス受
け20（第２図に示す）の係止溝20aに供給する（ステッ
プS1）。次に開閉弁26を開弁し、吸着パイプ25の通路25
aと真空発生機16とを連通する。（ステップS2）。これ
により通路25a内の空気が吸引されるとともに先端開口
部25bより吸込まれた空気が通路25a内を通って真空発生
機16側へ流れる。

続いて、切換弁24aを切換えて空気圧シリンダ23のロ
ッド23aを降下させ、ドライバユニット14全体が降下す
る（ステップS3）。このようにドライバユニット14が降
下する過程で吸着パイプ25の先端が上記ビス受け20に当
接し、同時に係止溝20aに係止されたビス12が先端開口
部25b内に吸込まれる。そして、ビス12の頭部12aがシャ
フト30の係合部30aに係合する。さらにドライバユニッ
ト14の降下によりビス受け20が吸着パイプ25により押下
げられ、ビス受け20は第１図中１点鎖線で示すように矢
印Ａ方向に回動する。そして、吸着パイプ25の先端はビ
ス受け20の下方に載置されたワーク45に当接する。

さらに、ドライバユニット14が降下し続けると吸着パ
イプ25が相対的にブラケット14b内に上動し、やがて吸
着パイプ25の先端開口部25b内に吸込まれたビス12のね
じ部12b端部がワーク45のねじ孔45aに当接する。同時
に、第６図に示す如く吸着ホルダ29に設けられた調整ね
じ38が検出ピン39に当接する。すなわち、第１のスイッ
チとしての位置検出機構36が閉成し、締付開始位置が検
出される（ステップS4）。

ステップS4において、締付開始位置が検出されると開
閉弁26を閉弁せしめ、吸着パイプ25内の空気吸引が停止
される（ステップS5）。続いて、モータ27が起動し、シ
ャフト30が回転駆動される。そのため、吸着パイプ25内
のビス12が回転し、ねじ部12bがねじ孔45aに螺入し締付
けられる（ステップS6）。

尚、ビス12の締付時吸着パイプ25の通路25aでは空気
の吸引が行なわれていないので、ビス締付時に発生する
切粉が通路25a内に侵入することが防止される。従っ
て、切粉が吸着パイプ25の通路25a内壁とシャフト30と
の間で引っかかったりしてシャフト30の回転抵抗が増加
することを防止でき、すなわちビス締付トルクが小さく
なり締付不良が発生することが防止される。又、シャフ
ト２の外周が上記切粉により摩耗しないため、シャフト
２と軸受34との隙間より空気が吸引され通路25a内の吸
引力が弱まることが無く、さらにはフレキシブル配管16
の屈曲部分に切粉が堆積せず空気吸引力の低下が防止さ
れる。

このように、ビス12が締付けられている間もドライバ
ユニット14は降下し続けており、吸着ホルダ29も相対的
に上記検出ピン39が調整ねじ38に押圧されて上動する。
そして、ビス12の締付けが完了すると、第７図に示す如
く、第２のスイッチとしての位置検出機構37が調整ねじ
38′と検出ピン39′との接触により閉成し、締付完了位
置が検出される（ステップS7）。ステップ７において、
締付完了位置が検出されるとモータ27を停止させてビス
12の締付けを停止する（ステップS8）。次いで、切換弁
24aを切換えて空気圧シリンダ23のロッド23aを上動さ
せ、ドライバユニット14全体が第１図に示す元の位置に
上昇する（ステップS9）。

このようにして、ビス12の締付動作が終ると、締付前
の新しいワーク45が搬送され、再び上記ステップS1〜S9
の処理が繰返される。

尚、上記位置検出機構36,37は夫々調整ねじ38,39′と
検出ピン39,39′との接触により直接位置検出できるの
で、検出誤差が小さく、より精度良く締付開始位置，締
付完了位置を検出しうる。又、調整ねじ38,38′は、吸
着パイプ25の摺動方向の突出長さを調整できるので調整
作業が容易に行なえる。尚、上記位置検出構成36,37で
は、調整ねじ38,38′を吸着パイプ25側に設け、検出ピ
ン39,39′をシャフト30と一体的に支持部32に設けた
が、これとは逆に調整ねじ38,38′をシャフト30側に設
け、検出ピン39,39′を吸着パイプ25側に設けるように
しても良い。

発明の効果 上述の如く、本発明になる自動ねじ締付機は、次に挙
げる特長を有する。

本発明によれば、シャフトを軸承する軸受が合成樹脂
製であるので、無潤滑で低摩擦を保持でき、しかもクリ
ーンであるので従来のようにオイル又はグリース等の給
油作業が不要になるばかりか、オイル等に付着しやすい
塵埃を除去するクリーニング作業も不要となりメンテナ
ンスが容易になる。又、樹脂製の軸受によりシャフトの
回転時も低摩擦で軸承できるので、ビスを締付ける際の
締付トルクが安定し、ビス締付不良を無くすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる自動ねじ締付機の概略構成図、第
２図はビスが供給されるビス受け部分の斜視図、第３図
及び第４図はドライバユニットの側面図，正面図，第５
図はシーケンサが実行する処理を説明するためのフロー
チャート、第６図はビス締付開始の動作を説明するため
の正面図、第７図は締付完了時の動作を説明するための
正面図、第８図及び第９図は夫々従来の自動ねじ締付機
を説明するための正面図である。 11……自動ねじ締付機、12……ビス、13……ビス供給装
置、14……ドライバユニット、15……昇降機構、16……
真空発生機、17……シーケンサ、18……ビス供給レー
ル、20……ビス受け、23……空気圧シリンダ、24……空
気源、24a……切換弁、25……吸着パイプ、26……開閉
弁、27……モータ、29……吸着ホルダ、30……シャフ
ト、32……支持部、34……軸受、36……第１の位置検出
機構、37……第２の位置検出機構、38……調整ねじ、39
……検出ピン。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先端にビスの頭部に係合する係合部を有
   し、ビス締付時回転駆動されるシャフトと、内部に該シ
   ャフトが挿通される通路を有し、前記シャフトに沿って
   摺動自在に設けられ、前記ビス締付時先端が該ビスが螺
   入されるワークに当接し前記シャフトのビス螺入方向へ
   の移動に伴い相対的に摺動する吸着パイプと、該吸着パ
   イプの通路内の空気を吸引し前記ビスを該吸着パイプの
   先端開口部内に吸着する真空発生機と、前記シャフトを
   摺動自在に軸承する軸受と、前記吸着パイプと一体的に
   設けられ、前記軸受を保持するホルダと、を有する自動
   ねじ締付機において、 前記軸受は、前記シャフトが挿通される筒状の軸承部
   と、前記軸承部より外周に突出し前記ホルダと前記吸着
   パイプとの間で挟持される鍔部とを有し、合成樹脂によ
   り成形されてなることを特徴とする自動ねじ締付機。