JP2762261B2 - 自動ねじ締め機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カム溝を形成した
回転ローラの回転によってねじの締付けを行うドライバ
ビットの往復動作を制御する自動ねじ締め機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転駆動源の駆動を受けて回転す
るドライバビットおよび、このドライバビットの移動路
上にねじを保持可能に構成されたチャックユニットの各
往復動作のタイミングをとるためにカムを利用した自動
ねじ締め機が一般に知られている。この自動ねじ締め機
は、特公平７−６１５８４号に開示されるように、コラ
ムに沿って移動自在なドライバ台とチャック台とを設
け、ドライバ台には、モータの駆動により回転可能なド
ライバビットを取り付け、また、前記チャック台にはド
ライバビットの移動路上にねじを保持可能なチャックユ
ニットを一体に取り付けて構成されている。前記コラム
内にはワークを一定速度で搬送する搬送装置の駆動源の
駆動を受けて回転可能なローラ軸が、前記ドライバビッ
トと軸線平行に延びて配置されており、このローラ軸に
は、前記ドライバ台、チャック台それぞれに対応して回
転ローラが一体に回転可能に設けられている。これら各
回転ローラの円周面には所定下降ストロークを持つ下降
曲線と、所定上昇ストロークを持つ上昇曲線と、これら
下降曲線と上昇曲線を結ぶ直線部とからなるカム溝がそ
れぞれ削設されており、これらカム溝には、それぞれ前
記ドライバ台、チャック台に配置されるカムフォロアが
常時嵌合するように構成されている。前記ドライバ台、
チャック台は、カムフォロアが各回転ローラのカム溝の
上昇曲線、下降曲線に沿って転動すると昇降し、カムフ
ォロアがカム溝の直線部に沿って転動すると下降した位
置に停止するように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の自
動ねじ締め機のローラ軸は、搬送装置の駆動源により常
に一定速度で回転駆動されることになる。これにより、
ドライバ台、チャック台が下降した位置で停止する時間
（ドライバビットにより締付け作業が行われる時間）は
常に一定になってしまい、ねじ部の長さが異なるねじの
締付けに対応できない等の問題が発生している。このよ
うな問題を解決するため、回転ローラのカム溝形状の改
良も行われているが、締付けの対象となるねじの中で
も、最長のねじ部のものに合わせてカム溝の直線部を設
定しておくと、必然的にカム溝全長が長くなり、その分
回転ローラの外径を大きくする必要があるため、装置の
大型化を招くばかりか、カム溝の加工に多大な費用を要
する等の問題が発生している。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の自動ねじ締め機
は、コラムに沿ってドライバ台とチャック台とが所定間
隔をおいて移動自在に案内されており、ドライバ台には
回転駆動源の駆動を受けて回転するドライバビットが取
り付けられ、また、前記チャック台には前記ドライバビ
ットが挿通するチャック本体とこれに回動自在に取り付
けられかつばねにより常時先端を閉じるように付勢され
た一対のチャック爪とを有してなるチャックユニットが
固定されている。また、前記コラムには、前記ドライバ
ビットと平行に延びるローラ軸が回転自在に配置されて
おり、このローラ軸には前記ドライバ台、チャック台そ
れぞれに対応して回転ローラが一体に回転するよう配置
されている。前記各回転ローラの外周には、所定下降ス
トロークを持つ下降曲線と所定上昇ストロークを持つ上
昇曲線とを具備する円周カム溝が形成されており、を前
記ドライバ台側およびチャック台側には、これら円周カ
ム溝それぞれに嵌合するカムフォロアがそれぞれ取り付
けらている。

【０００５】一方、前記ローラ軸はＡＣサーボモータの
駆動を受けて回転するように構成されており、前記回転
ローラが回転してカムフォロアが円周カム溝の所定位置
を転動する時、前記ＡＣサーボモータの駆動軸の回転速
度を変更するように制御手段が設けられている。この制
御手段は、あらかじめ設定された設定時間を計測するタ
イマ部と、このタイマ部による設定時間経過ごとにＡＣ
サーボモータの駆動軸の回転速度を変更する回転速度制
御部とを有する構成でも良いし、あるいは、ＡＣサーボ
モータの駆動軸の回転角度を検出する回転角度検出部
と、この回転角度検出部の検出値に応じてＡＣサーボモ
ータの駆動軸の回転速度を変更する回転速度制御部とを
有する構成であっても良い。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態を説明する。図１および図２において、１は自動
ねじ締め機であって、コンベア（図示せず）のパレット
（図示せず）停止位置に設定される作業ステーション
（図示せず）などの基台（図示せず）に固定可能なコラ
ム２を有している。このコラム２には、その直立面に沿
って２本のスライドシャフト３，３が平行に延びて固定
されている。このスライドシャフト３，３には、第１ス
ライダ３ａ，３ａが往復移動自在に取り付けられてお
り、これら第１スライダ３ａ，３ａには前記コラム２の
直立面と直交する方向に突出するドライバ台４が一体に
移動するよう固定されている。また、スライドシャフト
３，３には第１スライダ３ａ，３ａの下方に位置して第
２スライダ３ｂ，３ｂが設けられており、これら第２ス
ライダ３ｂ，３ｂには、前記ドライバ台４下方に延びて
位置するチャック台５が一体に移動するよう固定されて
いる。

【０００７】前記ドライバ台４には、駆動モータ６がそ
の駆動軸６ａを下方にして設置されており、この駆動モ
ータ６の駆動軸６ａには、駆動モータ６の回転数を減速
する減速機構７を介して前記スライドシャフト３，３と
軸線平行に延びるドライバビット８が連結されている。
また、前記チャック台５には前記ドライバビット８が挿
通可能な穴５ａが設けられており、その下面には、取付
板５ｂを介してチャックユニット９が固定されている。

【０００８】前記チャックユニット９は、前記ドライバ
ビット８が挿通自在なチャック本体９ａと、このチャッ
ク本体９ａに回動自在に取り付けられ、常時はばね（図
示せず）の付勢によりドライバビット８の移動路を封鎖
するよう閉じて設けられる一対のチャック爪９ｂ，９ｂ
とを有して構成されており、チャック爪９ｂ，９ｂに形
成されるねじ保持穴（図示せず）に供給ホースからねじ
が１個エア供給されるように構成されている。さらに、
前記ドライバ台４、チャック台５は、共に前記コラム２
の直立面に形成された切欠窓２ａからコラム２内部に突
出するように構成されており、その突出端には、後記す
る回転ローラ１４，１５の円周カム溝１６，１７に嵌合
するカムフォロア１０，１１が支持具４ａ，５ｃを介し
て回転自在に連結されている。

【０００９】前記コラム２上面には、コラム２内部に駆
動軸１２ａが突出するＡＣサーボモータ１２が設置され
ており、このＡＣサーボモータ１２の駆動軸１２ａには
連結具を介して前記スライドシャフト３，３と平行に直
立して延びるローラ軸１３が連結されている。このロー
ラ軸１３はコラム２上下端でそれぞれ回転自在に支持さ
れて、前記ＡＣサーボモータ１２の駆動を受けて回転す
るように構成されており、その途中位置には、前記ドラ
イバ台４、チャック台５それぞれに対応して回転ローラ
１４，１５が一体に回転するように設けられている。

【００１０】ドライバ台４側の回転ローラ１４の外周面
には、図２に示すように、所定下降ストロークを持つ下
降曲線部１６ａと、所定長さの直線部１６ｂと、所定上
昇ストロークを持つ上昇曲線部１６ｃとが連続する円周
カム溝１６が削設されている。この円周カム溝１６に
は、前記ドライバ台４のカムフォロア１０が常時嵌合し
ており、回転ローラ１４の回転にともなって下降曲線部
１６ａに沿ってカムフォロア１０が転動する時には、ド
ライバ台４が押し下げられ、上昇曲線部１６ｃに沿って
カムフォロア１０が転動する時には、ドライバ台４が押
し上げられるように構成されている。この円周カム溝１
６の下降曲線部１６ａの下降ストロークは、後記するチ
ャック台５側のものよりも十分に長く設定されており、
ドライバ台４と一体に下降するドライバビット８がチャ
ックユニット９から突出可能に構成されている。また、
下降曲線部１６ａに連続する直線部１６ｂは、前記ドラ
イバビット８によるねじ締めが完了するまでドライバ台
４を最も下降した位置に保持するように設けられてい
る。

【００１１】また、チャック台５側の回転ローラ１５の
外周面には、図３に示すように、所定下降ストロークを
持つ下降曲線部１７ａと、所定長さの直線部１７ｂと、
所定上昇ストロークを持つ上昇曲線部１７ｃとが連続す
る円周カム溝１７が削設されている。この円周カム溝１
７には、前記チャック台５のカムフォロア１１が常時嵌
合しており、回転ローラ１５の回転にともなって下降曲
線部１７ａに沿ってカムフォロア１１が転動する時に
は、チャック台５が押し下げられ、上昇曲線部１７ｃに
沿ってカムフォロア１１が転動する時には、チャック台
５が押し上げられるように構成されている。この円周カ
ム溝１７の下降曲線部１７ａの下降ストロークは、チャ
ック台５をチャックユニット９先端がワークに接近する
位置まで下降させる長さに設定されており、この下降曲
線部１７ａに連続する直線部１７ｂは、ドライバビット
８によるねじ締めが完了するまでチャック台５を下降し
た位置で保つ長さに設定されている。

【００１２】一方、前記ＡＣサーボモータ１２は、制御
手段１８と接続されて、この制御手段１８によってその
駆動を制御されるように構成されている。この制御手段
１８は、あらかじめ設定された設定時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ
３をそれぞれカウントするタイマ部１９と、前記ＡＣサ
ーボモータ１２へ供給する電圧レベルを調整する回転速
度制御部２０とを備えている。

【００１３】前記タイマ部１９における時間Ｔ１，Ｔ
２，Ｔ３は、全てＡＣサーボモータ１２の駆動開始から
計測が開始されるようになっており、Ｔ１はドライバ台
４のカムフォロア１０が円周カム溝１６の下降曲線部１
６ａを通過して直線部１６ｂへ移って直後、Ｔ２はドラ
イバ台４のカムフォロア１０が円周カム溝１６の直線部
１６ｂの終点、すなわち直線部１６ｂと上昇曲線部１６
ｃとの境界部分に接近する時にそれぞれタイムアップす
るように設定されている。また、Ｔ３はドライバ台４の
カムフォロア１０が円周カム溝１６の上昇曲線部１６ｃ
を転動し終わって後にタイムアップするように設定され
ている。

【００１４】また、前記回転速度制御部２０は、前記タ
イマ部１９で設定時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３がタイムアップ
するごとに、ＡＣサーボモータ１２へ供給する電圧のレ
ベルを変更するように構成されており、このことによっ
てＡＣサーボモータ１２の駆動軸１２ａの回転速度を高
速から低速へ、あるいは低速から高速へ切り換えるよう
に構成されている。

【００１５】上記構成の自動ねじ締め機では、供給ホー
スを通じてチャック爪９ｂ，９ｂのねじ保持穴（図示せ
ず）にねじが供給、保持されると、制御手段１８よりＡ
Ｃサーボモータ１２の駆動信号が発せられＡＣサーボモ
ータ１２が駆動してローラ軸１３を回転させる。する
と、ローラ軸１３と一体に各回転ローラ１４，１５も回
転するため、ドライバ台４、チャック台５それぞれのカ
ムフォロア１０，１１は、各回転ローラ１４，１５の円
周カム溝１６，１７の下降曲線部１６ａ，１７ａに沿っ
て転動し、これによってドライバ台４、チャック台５は
所定の間隔のまま一体的に下降する。

【００１６】そして、まずチャック台５側のカムフォロ
ア１１が円周カム溝１７の直線部１７ｂに嵌合するた
め、チャックユニット９がワークに接近した位置で停止
する。この時、ドライバ台４側のカムフォロア１０は、
依然下降曲線部１６ａに沿って転動しているため、停止
したチャック台５に対してドライバ台４が下降し、この
ことによって、ドライバビット８はチャック爪９ｂ，９
ｂに保持されたねじに当接し、これをワーク上へ押し出
す。

【００１７】そして、カムフォロア１０が直線部１６ｂ
に沿って転動する間、ドライバビット８は最も下降した
位置において一定時間保持され、この間に駆動モータ６
が駆動してドライバビット８を回転させ、ワークにねじ
を締め付ける。このようにしてねじの締め付けが完了す
ると、ドライバ台４、チャック台５それぞれのカムフォ
ロア１０，１１は各円周カム溝１６，１７の上昇曲線部
１６ｃ，１７ｃに沿って転動するため、ドライバ台４、
チャック台５は上昇し、チャックユニット９、ドライバ
ビット８をそれぞれ原位置に復帰させて、次のねじ締め
作業に備えることができる。

【００１８】この一連のねじ締め作業中、ＡＣサーボモ
ータ１２の駆動は制御手段１８により制御されている。
すなわち、図４に示すように、最初ドライバ台４側のカ
ムフォロア１０が下降曲線部１６ａに沿って転動してい
る時には、ＡＣサーボモータ１２は、駆動軸１２ａが回
転速度Ｖ１で高速回転するように駆動し、ドライバ台
４、チャック台５を速やかに下降させる。

【００１９】続いて、カムフォロア１０が直線部１６ｂ
へ移ると、タイマ部１９でＴ１がタイムアップするた
め、回転速度制御部２０では、ＡＣサーボモータ１２へ
の供給電圧のレベルが下げられる。このため、ＡＣサー
ボモータ１２は駆動軸１２ａが回転速度Ｖ２で低速回転
するように駆動する。この回転速度Ｖ２は、ワークに締
付けられるねじのねじ部の長さによって設定されるもの
であり、ねじ部が長い場合はより低速に、ねじ部が短い
場合はより高速になるよう設定される。これにより、カ
ムフォロア１０が直線部１６ｂに沿って転動する時間の
無駄をなくすことができ、ドライバビット８によるねじ
締めが完了すれば、直ちに次の動作に移行することが可
能となっている。

【００２０】このようにして、カムフォロア１０が直線
部１６ｂを転動し、その終点に接近すると、続いてタイ
マ部１９ではＴ２がタイムアップし、これを受けて回転
速度制御部２０では、ＡＣサーボモータ１２への供給電
圧のレベルが上げられる。このため、ＡＣサーボモータ
１２は駆動軸１２ａが再度回転速度Ｖ１で高速回転する
ように駆動し、このことによって、回転ローラ１６は高
速で回転するためドライバ台４、チャック台５を迅速に
上昇復帰させることが可能である。

【００２１】その後、カムフォロア１０が上昇曲線部１
６ｃを通過し終わると、タイマ部１９でＴ３がタイムア
ップするため、これを受けて回転速度制御部２０ではＡ
Ｃサーボモータ１２への供給電圧のレベルが下げられ
る。このため、ＡＣサーボモータ１２は駆動軸１２ａが
再度回転速度Ｖ２で低速回転するよう駆動する。このた
め、ＡＣサーボモータ１２を速やかに停止させることが
でき、これによりドライバ台４、チャック台５を滑らか
に停止させることができる。

【００２２】なお、タイマ部１９の設定時間は、上記し
た以上に細かく設定できるものであり、より綿密にＡＣ
サーボモータ１２の駆動軸１２ａの回転速度を変更する
ことができ、また、それに合わせてＡＣサーボモータ１
２の駆動軸１２ａの回転速度の設定値も増加することが
できるものである。さらに、チャック台５の動作に対応
してタイマ部１９の設定時間を設定し、この設定時間の
タイムアップによりＡＣサーボモータ１２の駆動軸１２
ａの回転速度を変更することもでき、このことによっ
て、ドライバ台４、チャック台５を要所要所で滑らかに
動作させ、ドライバビット８、チャックユニット９など
各部に作用する衝撃を緩和することができる。

【００２３】また、制御手段１８に、タイマ部１９では
なく、例えば、ＡＣサーボモータ１２の駆動軸１２ａの
回転角度をパルス数から検出する回転角度検出部を設
け、この回転角度検出部の検出値を、回転ローラの回転
角度に合わせて設定しておくことによっても、ＡＣサー
ボモータ１２の電圧レベルを変更するタイミングをとる
ことができ、このようにＡＣサーボモータ１２の駆動軸
１２ａが所定角度回転するごとに回転速度制御部２０に
おいて電圧レベルを変更するように構成しても得られる
効果は同様である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動ねじ
締め機は、回転ローラに設けた円周カム溝の所定位置を
カムフォロアが転動する時、ＡＣサーボモータの駆動軸
の回転速度を変更する制御手段を設けているため、カム
フォロアが円周カム溝の直線部を転動する時にＡＣサー
ボモータの駆動軸の回転速度を変更し、ドライバビット
が最下降した位置に停止している時間を変更することが
でき、ねじ部の長さが異なるねじであっても無駄な作業
時間を要することなく締結することが可能である等の利
点がある。また、カム溝の形状も従来のものから特に変
更する必要はないため、回転ローラ等の寸法を従来のま
まに、コンパクトかつ安価な自動ねじ締め機を提供する
ことができる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る自動ねじ締め機の一部を
切り欠いた正面図である。

【図２】図２は、本発明の係る自動ねじ締め機のドライ
バ台側の回転ローラの拡大展開図である。

【図３】図３は、本発明に係る自動ねじ締め機のチャッ
ク台側の回転ローラの拡大展開図である。

【図４】図４は、本発明に係る自動ねじ締め機のタイマ
部の設定時間とＡＣサーボモータの駆動軸の回転速度と
ドライバ台側の円周カム溝との関係を示すチャート図で
ある。

【符号の説明】

１ 自動ねじ締め機 ２ コラム ４ ドライバ台 ５ チャック台 ６ 駆動モータ ８ ドライバビット ９ チャックユニット ９ａ チャック本体 ９ｂ チャック爪 １０ カムフォロア １１ カムフォロア １２ ＡＣサーボモータ １３ ローラ軸 １４ 回転ローラ １５ 回転ローラ １６ 円周カム溝 １７ 円周カム溝 １８ 制御手段

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コラムに沿ってドライバ台とチャック台と
   を所定間隔をおいて移動自在に案内し、前記ドライバ台
   に回転駆動源の駆動を受けて回転するドライバビットを
   取り付けるとともに、前記チャック台には前記ドライバ
   ビットが挿通するチャック本体とこれに回動自在に取り
   付けられかつばねにより常時先端を閉じるように付勢さ
   れた一対のチャック爪とを有してなるチャックユニット
   を固定した自動ねじ締め機において、 前記コラムに前記ドライバビットと平行に延びるローラ
   軸を回転自在に配置し、このローラ軸に回転ローラを前
   記ドライバ台、チャック台それぞれに対応して一体に回
   転するよう配置し、各回転ローラの外周に所定下降スト
   ロークを持つ下降曲線と所定上昇ストロークを持つ上昇
   曲線とを具備する円周カム溝を形成し、これら円周カム
   溝それぞれに嵌合するカムフォロアを前記ドライバ台お
   よびチャック台に取り付ける一方、 前記ローラ軸を回転駆動するＡＣサーボモータを設け、
   前記回転ローラが回転してカムフォロアが円周カム溝の
   所定位置を転動する時、前記ＡＣサーボモータの駆動軸
   の回転速度を変更する制御手段を設けたことを特徴とす
   る自動ねじ締め機。
2. 【請求項２】制御手段は、あらかじめ設定された設定時
   間を計測するタイマ部と、このタイマ部による設定時間
   経過ごとにＡＣサーボモータの駆動軸の回転速度を変更
   する回転速度制御部とを有してなることを特徴とする請
   求項１に記載の自動ねじ締め機。
3. 【請求項３】制御手段は、ＡＣサーボモータの駆動軸の
   回転角度を検出する回転角度検出部と、この回転角度検
   出部の検出値に応じてＡＣサーボモータの駆動軸の回転
   速度を変更する回転速度制御部とを有してなることを特
   徴とする請求項１に記載の自動ねじ締め機。