JP3041001B2 - 自動ねじ締め装置 - Google Patents

自動ねじ締め装置

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JP3041001B2 JP1217222A JP21722289A JP3041001B2 JP 3041001 B2 JP3041001 B2 JP 3041001B2 JP 1217222 A JP1217222 A JP 1217222A JP 21722289 A JP21722289 A JP 21722289A JP 3041001 B2 JP3041001 B2 JP 3041001B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電動ドライバーの先端部分にねじを自動
的に供給する機構を設けた自動ねじ締め装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の自動ねじ締め装置として、電動ドライ
バー本体と、この電動ドライバー本体によって回転され
るその先端が着磁された回転ビットと、この回転ビット
を包囲して延びる吸着ガイドと、この吸着ガイドの先端
部分を包囲するキャッチャ本体と、このキャッチャ本体
の上部に固定された外筒と、この外筒に組合う前記電動
ドライバー本体に固定した内筒と、この内筒に形成した
前記外筒内面に摺触するピストン部によって前記外筒内
に区画された第1、第2の室と、この第1、第2の室に
選択的に流体を加える機構と、前記キャッチャ本体の先
端部開口に連通したビス供給機構とを備えたものにおい
て、前記吸着ガイドを前記内筒に対しその軸方向に摺動
自在とし、前記第1、第2の室のいずれか一方を加圧し
た時に、先ず前記外筒が、前記回転ビットおよび吸着ガ
イドと共に相対的に上昇されるようにしたビス供給機構
付きドライバーが提案されている(特公昭59−37196号
公報)。
すなわち、前記従来のビス供給機構付きドライバー
は、回転ビットの先端部に供給された磁性体からなるビ
ス(小ねじ)を空気吸引力と磁力との作用により吸着
し、ねじ孔にねじ込むように構成したものである。この
場合、回転ビットの先端部すなわち吸着ガイドの先端部
分を包囲するキャッチャ本体に供給されるビスは、エア
パイプを介して空気圧により1個づつ自動供給される。
キャッチャ本体にビスが供給された時、電動ドライバー
のスイッチをオン動作すれば、回転ビットが回転すると
同時に空気圧の作用によって電動ドライバー本体に固定
した内筒および吸着ガイドと相対的に外筒が上昇し、回
転ビットの先端にビスが空気吸引力と磁力によって吸着
される。さらに、外筒が内筒および吸着ガイドと相対的
に上昇することにより、ビスを回転ビットの先端に吸着
して回転している状態で、回転ビットの先端部が吸着ガ
イドの下部管状部分の下端より十分な長さ突出する。こ
の時、ビスは回転ビットの先端に磁力の作用のみによっ
て吸着されている。従って、この状態でビスのねじ締め
作業を行うことができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述した従来のビス供給機構付きドライバーは、比較
的簡単な機構により、ビスすなわち小ねじを1個づつ適
確に供給して自動ねじ締め作業を行うことができる利点
は認められる。
しかしながら、適用するねじが磁性体でない場合、例
えばアルミ、真鍮、プラスチック、磁器等の材料からな
るねじでは、ねじの締め付け時において、回転ビットの
先端部が吸着ガイドの下部管状部分の下端より十分な長
さ突出する際に、前記回転ビットの先端部にねじを吸着
保持しておくことができず、ねじ締め作業ができない。
従って、前記従来のビス供給機構付きドライバーでは、
磁性体からなるもの以外のねじには全く使用できないと
いう不都合がある。また、磁性体のねじであっても、こ
れが回転ビットの先端に磁力の作用のみによって吸着さ
れ、しかも回転ビットは連続的に回転しているため、ね
じの保持状態が極めて不安定であり、若干の衝撃や振動
で離脱落下する惧れがある。
従って、本発明の目的は、磁性体や非磁性体等に拘ら
ず、どのような材料からなるねじに対しても、ねじの供
給からその締め付け作業に至るまでねじを確実に保持す
ることができると共に、ねじの供給からねじをビットの
先端部に適正に保持してねじ締め作業を開始し得る状態
までの所定の動作をシーケンシャルに行い、これらの動
作が完了した時点で電動ドライバーを始動させることに
より、ねじ締め作業の円滑化と安定化を達成し、その作
業効率を著しく改善することができる自動ねじ締め装置
を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、駆動モータ及び該モータにより回転駆動さ
れる回転出力軸を有する電動ドライバー本体と、この電
動ドライバー本体から突出する前記回転出力軸の先端に
装着されたビットと、このビットの周囲に吸引路を画成
する管状の吸着ガイドと、この吸着ガイドの前方にねじ
を供給して保持するねじ供給保持体と、このねじ供給保
持体の後端から前記電動ドライバー本体に向けて延設さ
れたシリンダと、前記電動ドライバー本体から前記シリ
ンダの内側に向けて延設されたピストンとを具備してな
る自動ねじ締め装置において、前記ピストンの前端に前
記吸着ガイドの後端部を前記回転出力軸の軸方向に移動
可能に保持する円筒状の吸着ガイド保持体を設け、この
吸着ガイド保持体の前端部にストッパを設けるととも
に、前記吸着ガイド保持体内に前記吸着ガイドの後端部
を前記ストッパに押し当てるばねを設け、かつ前記ねじ
供給保持体に前記吸着ガイド保持体の外周面と摺接する
内筒を設け、この内筒の内側に前記吸着ガイドの内部と
連通する連通室を画成するとともに、前記ねじ供給保持
体に前記連通室内を吸気する吸気管を設けたことを特徴
とする。
〔作用〕
本発明に係る自動ねじ締め装置によれば、ねじ供給保
持体を後退させてビット及び吸着ガイドの先端部をねじ
供給保持体から突出させた後、駆動モータにより回転出
力軸を回転させながらビットの先端に吸引保持されたね
じを例えばねじ孔に差し込むと、ビットの先端に吸引保
持されたねじがねじ孔にねじ込まれるとともに、吸着ガ
イドの先端がねじ孔の周縁部に当接することによって吸
着ガイドがばねの弾力に抗して後方へ移動するので、吸
着ガイドの先端がビットの先端より突出していても障害
となることがなく、これによりいかなる材質のねじであ
ってもねじ締め作業を行うことができる。
また、本発明に係る自動ねじ締め装置によれば、ねじ
供給保持体に吸着ガイド保持体の外周面と摺接する内筒
を設け、この内筒の内側に吸着ガイドの内部と連通する
連通室を画成するとともに、ねじ供給保持体に連通室内
を吸気する吸気管を設けたことにより、吸気管から吸着
ガイドの先端までの吸引経路の距離が吸気管を電動ドラ
イバー本体に設けたものに比べて短くなるので、吸着ガ
イドの先端において所望の吸引力を得ることができ、こ
れによりねじ供給保持体に供給保持されたねじを吸着ガ
イドの吸引作用によってビットの先端に確実に吸引保持
することができる。
〔実施例〕
次に、本発明に係る自動ねじ締め装置の実施例につ
き、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
第1図ないし第3図は、本発明に係る自動ねじ締め装
置の一実施例を示すものである。そこで、第1図および
第2図において、参照符号10は電動ドライバー本体を示
し、この電動ドライバー本体10の内部に設けた駆動モー
タ部(図示せず)側より突出する回転出力軸12の先端部
には、ドライバー工具としてのビット14が着脱自在に装
着されている。また、前記ビット14の全体を囲繞するよ
うに、円筒状の吸着ガイド16が設けられ、この吸着ガイ
ド16の後端部は円筒状に形成された吸着ガイド保持体20
内に同保持体の長手方向に移動可能に収容されている。
この吸着ガイド保持体20は前記出力軸12をベアリング18
を介して支承するベアリングハウジングと一体に形成さ
れていて、その内部には吸着ガイド16の後端部を吸着ガ
イド保持体20の前端部に設けられたストッパ21に当接さ
せるコイルばね22が収容されている。なお、前記吸着ガ
イド保持体20は、電動ドライバー本体10の外ケース24に
対して固定された中空ピストンである固定内筒26の前端
に取り付けられている。さらに、前記固定内筒26の外側
に外ケース24に固定された固定外筒28が設けられてい
る。
しかるに、前記吸着ガイド16を囲繞するように、ねじ
の供給とその吸着保持とを行うねじ供給保持体30を、電
動ドライバー本体10の固定内筒26と固定外筒28との間に
摺動自在に嵌合装着する。そこで、前記ねじ供給保持体
30は、前記固定内筒26と固定外筒28との間に嵌合される
シリンダである外筒32と、前記固定内筒26の前端に設け
られた吸着ガイド保持体20の外周面に摺接する内筒34と
を備え、前記吸着ガイド16の先端部側にねじの一時的保
持を行う開閉爪36,36がスプリングの弾力を利用して開
閉自在に設けられ、さらにこの開閉爪36,36の内側にね
じ案内通路38および吸着ガイド16の挿通路40に対しねじ
を適正位置に案内する作用をする揺動爪42がスプリング
の弾力を利用して開閉自在にそれぞれ設けられている。
すなわち、この揺動爪42は、第1図ないし第3図に示す
ように、その閉塞状態において、ねじ案内通路38に面す
る開閉端部にねじ案内溝Aを形成し、その他端部を枢支
ピンBでねじ供給保持体30に枢支する。そして、前記揺
動爪42の他端部において、前記枢支ピンBと隣接してコ
イルスプリングCを設け、吸着ガイド16の下降に際しそ
の先端が揺動爪42の一部に当接して、揺動爪42は枢支ピ
ンBを支点としてコイルスプリングCの弾力に抗して強
制開放されるよう構成されている。なお、前記ねじ案内
通路38には、ねじを外部から供給するためのねじ供給管
44が接続配置されている。また、ねじ供給保持体30に
は、外筒32と内筒34との間に第1の流体室48を形成し、
この第1の流体室48と連通する第1の通気管50を前記外
筒32の一部に設けて、外部から空気圧を供給するよう構
成する。さらに、前記外筒32の一部に通気路46を設け、
この通気路46を前記電動ドライバー本体10の固定内筒26
と前記外筒32との間に気密に形成される第2の流体室52
と連通し、一方前記通気路46と連通する第2の通気管54
を前記外筒32の一部に設けて、外部から空気圧を供給す
るよう構成する。つまり、前記外筒32と固定内筒26は、
ねじ供給保持体30を回転出力軸12の軸方向に進退駆動す
るエアーシリンダ機構を構成している。さらにまた、前
記内筒34と吸着ガイド16との間には第3の流体室(連通
室)56を形成し、この第3の流体室56と吸気路58を介し
て連通する吸気管60をねじ供給保持体30に設ける。この
場合、前記吸着ガイド16の取付基部側に開口62を設け、
前記第3の流体室56と吸着ガイド16の内部とを相互に連
通する。
このように構成したねじ供給保持体30は、前記第1の
通気管50に空気圧を供給すれば、第1の流体室48の容積
が次第に拡大されることになり、この結果ねじ供給保持
体30は電動ドライバー本体10の固定外筒28から退出移動
する(第1図参照)。この場合、吸着ガイド16の先端部
は、ねじ供給保持体30の内部に後退し収納される。ま
た、前記第2の通気管54に空気圧を供給すれば、第2の
流体室52の容積が次第に拡大されることになり、この結
果、ねじ供給保持体30は電動ドライバー本体10の固定外
筒28の内部に進入移動する(第2図参照)。この場合、
吸着ガイド16の先端部は、ねじ供給保持体30の揺動爪42
および開閉爪36,36をそれぞれスプリングの弾力に抗し
て押し開いて、外部に突出する。さらに、前記第3の通
気管60より真空吸引すれば、第3の流体室56は減圧さ
れ、この流体室56と連通する吸着ガイド16の内部にはそ
の先端開口部側に対し、常時真空吸引作用を生じさせる
ことができる。
次に、このような構成からなる自動ねじ締め装置の制
御につき説明する。第4図は、前述した自動ねじ締め装
置の制御回路の一実施例を示すものである。第4図にお
いて、参照符号64は第1フリップフロップ、66は第2フ
リップフロップ、68は第3フリップフロップ、70は第4
フリップフロップ、72は第5フリップフロップをそれぞ
れ示す。これらのフリップフロップ64〜72には、それぞ
れタイマT64,T66,T68,T70,T72が設けられ、これらのタ
イマは、後述するようにねじの供給開始指令からねじを
ねじ供給保持体30(第1図ないし第3図参照)へ移送し
てこれを吸着ガイド16の先端部に保持させ、ねじの締付
け作業を行う待機状態に至るまでの各動作の制御時間を
規定するものである。しかるに、前記フリップフロップ
64〜72は、各タイマT64〜T72の設定時間に合わせて順次
動作し、電動ドライバーの動作を可能とするための制御
回路が設けられている。すなわち、第4図においては、
電源入力制御部74とその制御器76,78およびフリップフ
ロップ80,82、タイマのリセット用フリップフロップ8
4、電動ドライバーの正転駆動用制御器86,88,90および
逆転駆動用制御器92がそれぞれ設けられている。なお、
第4図において、IFORはドライバー正転駆動指令入力
端、IREVはドライバー逆転駆動指令入力端、OFORはドラ
イバー正転駆動指令出力端、OREVはドライバー逆転駆動
指定出力端、P1は第1の流体室への空気圧指令出力端、
P2は第2の流体室への空気圧指令出力端、BRはビット回
転指令出力端をそれぞれ示す。
次に、前記制御回路の動作を第5図に示す動作タイミ
ングチャートを参照しながら説明する。
まず、電源入力制御部74をON動作すると、第1フリ
ップフロップ64へリセット信号が供給されて、第1のタ
イマT64がリセットされる。この時、制御器76,78は動作
しない。次いで、ドライバー正転駆動指令入力端IFOR
所要の指令信号が入力されると、フリップフロップ80が
作動し、前記第1フリップフロップ64へ動作信号を出力
し第1のタイマT64の作動を開始する〔第5図(1)参
照〕。これと同時に、フリップフロップ80は、第2〜第
5フリップフロップ66〜72およびリセット用フリップフ
ロップ84に対し、リセット信号を供給する。なお、この
第1のタイマT64がタイムアップすると、フリップフロ
ップ82からねじ供給保持体30の第1の流体室48への空気
圧指令出力端P1に対し、所要の動作信号(第1の流体室
48へ空気圧を供給する指令)が出力される。従って、こ
の場合、前記第1のタイマT64は、前記第1の流体室48
へ空気圧を供給している間のタイミング調整時間t1を設
定している。
そこで、前記第1のタイマT64がタイムアップする
と、第1フリップフロップ64から第2フリップフロップ
66へ動作信号が出力され、第2のタイマT66が作動を開
始する〔第5図(2)参照〕。すなわち、この第2のタ
イマT66は第1図に示す状態に保持される。従って、前
記第2のタイマT66は、ねじ供給保持体30をビット14に
対し前進させるに要する時間t2を設定している。
その後、前記第2のタイマT66がタイムアップする
と、第2フリップフロップ66から第3フリップフロップ
68へ動作信号が出力され、第3のタイマT68が作動を開
始する〔第5図(3)参照〕。この第3のタイマT68が
作動する間に、ねじSがねじ供給源(図示せず)から空
気圧により、ねじ供給管44を介してねじ供給保持体30の
ねじ案内通路38に圧送され、次いで揺動爪42のねじ案内
溝Aを経て、さらにその先端部に設けた開閉爪36,36に
保持されて待機する。従って、前記第3のタイマT68
は、前記ねじSの圧送に要する時間t3を設定している。
さらに、前記第3のタイマT68がタイムアップする
と、第3フリップフロップ68から第4フリップフロップ
70へ動作信号が出力され、第4のタイマT70が作動を開
始する〔第5図(4)参照〕。これと同時に、第3フリ
ップフロップ68は、ねじ供給保持体30の第2の流体室52
への空気圧指令出力端P2に対し所要の動作信号(第2の
流体室52へ空気圧を供給する指令)を出力する。この第
4のタイマT70が作動する間に第2の流体室52へ空気圧
が供給されて、ねじ供給保持体30は第2図に示す状態に
保持される。従って、前記第4のタイマT70は、ねじ供
給保持体30をビット14に対し後退させるに要する時間t4
を設定している。
そして、前記第4のタイマT70がタイムアップする
と、第4フリップフロップ70から第5フリップフロップ
72へ動作信号が出力され、第5のタイマT72が作動を開
始する〔第5図(5)参照〕。この第5のタイマT72が
作動する間に、制御器78,88に所要の動作信号が供給さ
れ、前記制御器78の動作によりフリップフロップ82がリ
セットされ、また制御器88の動作によりビット回転指定
出力端BRより電動ドライバー本体10に対し、ビット14を
回転させる信号を出力する。従って、前記第5のタイマ
T72は、ビット14を回転させておく時間t5を設定してい
る。
なお、本発明において、第3の流体室56に対しては、
前記制御動作とは無関係に連続的に真空吸引指令P3を出
力して真空吸引を行うことにより〔第5図(6)参
照〕、ビット14の先端に位置するねじSは、吸着ガイド
16に囲繞されてそこに発生する真空吸引力により安定に
保持される。従って、この間にねじSの頭部に形成した
溝部とビット14の先端とが瞬時に嵌合し、適正なねじS
の締付け待機状態となる。すなわち、前記第5のタイマ
T72は、前記ねじSとビット14との嵌合に要する時間を
設定している。また、この状態において、制御器90は作
動状態となり、ドライバー正転駆動指令出力端OFORより
電動ドライバー本体10に対し、ビット14を回転させる信
号を出力して何時でもねじSの締付けを行える状態とな
る。
このようにして、前記第5のタイマT72がタイムアッ
プすると、第5フリップフロップ72からリセット用フリ
ップフロップ84へ動作信号が出力され、このリセット用
フリップフロップ84からリセット信号が出力され、この
リセット信号が制御器76に供給されてフリップフロップ
80をリセットし、この結果フリップフロップ80より出力
される信号が前記第2〜第5フリップフロップ66〜72お
よびリセット用フリップフロップ84に対しリセット信号
として供給される。これにより、前記第2〜第5フリッ
プフロップ66〜72およびリセット用フリップフロップ84
が全てリセットされて、次のねじ締付け動作の待機状態
となる。
また、必要に応じて、ねじの取外しを行う際には、電
動ドライバーを逆転駆動することにより直ちに達成され
る。この場合、ドライバー逆転駆動指令入力端IREVに信
号を供給することにより、制御器92を介してドライバー
逆転駆動指令出力端OREVから電動ドライバーを逆転駆動
する信号が出力される。なお、このような電動ドライバ
ーを逆転駆動する操作は、前述した一連のねじ自動供給
制御動作中に行っても、これによって一連のねじ自動供
給制御動作に悪影響を与えないよう制御回路が構成され
ている。すなわち、ドライバー正転駆動指令入力端IFOR
に信号が供給されると、この信号がフリップフロップ80
に入力されてその出力信号が前記制御器92へ供給される
ことにより、一連のねじ自動供給制御動作が完了するま
で前記制御器92をインターロックする。同様に、前記フ
リップフロップ80の出力信号は、制御器86にも供給され
ており、これにより一連のねじ自動供給制御動作が完了
するまで前記制御器86をインターロックして、再度のド
ライバー正転駆動指令の入力を拒否するよう構成されて
いる。
第2図は、ねじ供給保持体30を後退させてビット14お
よび吸着ガイド16の先端部をねじ供給保持体30から突出
させたときの自動ねじ締め装置を示している。同図に示
す状態において、駆動モータにより回転出力軸12を回転
させながらビット14の先端に吸引保持されたねじSを例
えばねじ孔に差し込むと、ビット14の先端に吸引保持さ
れたねじSがねじ孔にねじ込まれるとともに、吸着ガイ
ド16の先端がねじ孔の周縁部に当接することによって吸
着ガイド16がばね22の弾力に抗して後方へ移動する。し
たがって、吸着ガイド16の先端がビット14の先端より突
出していても障害となることがなく、これによりいかな
る材質のねじであってもねじ締め作業を行うことができ
る。
また、本実施例では、ねじ供給保持体30に吸着ガイド
保持体20の外周面と摺接する内筒34を設け、この内筒34
の内側に吸着ガイド16の内部と連通する連通室56を画成
するとともに、ねじ供給保持体30に連通室56内を吸気す
る吸気管60を設けたことにより、吸気管60から吸着ガイ
ド16の先端までの吸引経路の距離が吸気管を電動ドライ
バー本体に設けたものに比べて短くなるので、吸着ガイ
ド16の先端において所望の吸引力を得ることができ、こ
れによりねじ供給保持体30に供給保持されたねじを吸着
ガイド16の吸引作用によってビット14の先端に確実に吸
引保持することができる。
〔発明の効果〕
前述した実施例から明らかなように、本発明によれ
ば、いかなる材質のねじであってもねじ締め作業を行う
ことができ、適用範囲の拡大を図ることができる。ま
た、ねじ供給保持体に供給保持されたねじを吸着ガイド
の吸引作用によってビットの先端に確実に吸引保持する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明に係る自動ねじ締め装置の一
実施例を示すもので、第1図は自動ねじ締め装置の断面
図、第2図はねじ供給保持体から吸着ガイドの先端部を
突出させたときの自動ねじ締め装置の断面図、第3図は
第2図におけるねじ供給保持体の要部斜視図、第4図は
本発明に係る自動ねじ締め装置の一実施例を示すブロッ
ク制御回路図、第5図(1)〜(6)は第4図における
制御回路の動作の一例を示すタイムチャート図である。 10……電動ドライバー本体 12……回転出力軸、14……ビット 16……吸着ガイド、18……ベアリング 20……ベアリングハウジング 22……ばね、24……外ケース 26……固定内筒、28……固定外筒 30……ねじ供給保持体、32……外筒 34……内筒、36……開閉爪 38……ねじ案内通路、40……挿通路 42……揺動爪、44……ねじ供給管 46……通気路、48……第1の流体室 50……第1の通気管、52……第2の流体室 54……第2の通気管、56……第3の流体室 58……通気路、60……第3の通気管 62……開口 64……第1フリップフロップ、66……第2フリップフロ
ップ 68……第3フリップフロップ、70……第4フリップフロ
ップ 72……第5フリップフロップ、74……電源入力制御部 76,78……制御器、80,82……フリップフロップ 84……リセット用フリップフロップ、86,88,90……正転
駆動用制御器 92……逆転駆動用制御器、T66〜T72……第1〜第5のタ
イマ IFOR……ドライバー正転駆動指令入力端 IREV……ドライバー逆転駆動指令入力端 OFOR……ドライバー正転駆動指令出力端 OREV……ドライバー逆転駆動指令出力端 P1……第1の流体室への空気圧指令出力端 P2……第2の流体室への空気圧指令出力端 B2……ビット回転指令出力端 S……ねじ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B25B 23/10 B23P 19/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】駆動モータ及び該モータにより回転駆動さ
    れる回転出力軸を有する電動ドライバー本体と、この電
    動ドライバー本体から突出する前記回転出力軸の先端に
    装着されたビットと、このビットの周囲に吸引路を画成
    する管状の吸着ガイドと、この吸着ガイドの前方にねじ
    を供給して保持するねじ供給保持体と、このねじ供給保
    持体の後端から前記電動ドライバー本体に向けて延設さ
    れたシリンダと、前記電動ドライバー本体から前記シリ
    ンダの内側に向けて延設されたピストンとを具備してな
    る自動ねじ締め装置において、 前記ピストンの前端に前記吸着ガイドの後端部を前記回
    転出力軸の軸方向に移動可能に保持する円筒状の吸着ガ
    イド保持体を設け、この吸着ガイド保持体の前端部にス
    トッパを設けるとともに、前記吸着ガイド保持体内に前
    記吸着ガイドの後端部を前記ストッパに押し当てるばね
    を設け、かつ前記ねじ供給保持体に前記吸着ガイド保持
    体の外周面と摺接する内筒を設け、この内筒の内側に前
    記吸着ガイドの内部と連通する連通室を画成するととも
    に、前記ねじ供給保持体に前記連通室内を吸気する吸気
    管を設けたことを特徴とする自動ねじ締め装置。
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