JP3293302B2 - ねじ締め装置 - Google Patents

ねじ締め装置

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JP3293302B2
JP3293302B2 JP01678994A JP1678994A JP3293302B2 JP 3293302 B2 JP3293302 B2 JP 3293302B2 JP 01678994 A JP01678994 A JP 01678994A JP 1678994 A JP1678994 A JP 1678994A JP 3293302 B2 JP3293302 B2 JP 3293302B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、生産ラインの組立工程
等で使用され、パーツフィーダ等から送られたねじを、
自動的に被締付物のねじ孔にねじ込み、締付けるねじ締
め装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のねじ締め装置として、エ
アシリンダにより昇降可能な回転軸を下降させ、回転軸
先端に取付けたドライバビットをねじの頭部に当て、回
転軸を回転・下降させながら、ねじを被締付物にねじ込
み締付けるねじ締め装置が、使用されている。
【0003】ねじ締め動作は、一般に、ねじ締め初期に
ねじの押え力を弱くし、ねじ締め終期に押え力を強くす
ることが、ねじの締付成功率を高くする点で有効である
ことが知られている。このため、図4に示すように、回
転軸41とドライバビット42との間にコイルばね43
を介在させ、コイルばね43のばね力を利用して、被締
付物44、45にねじ46をねじ込む装置がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この種のねじ
締め装置は、図5に示すように、ねじ46の先端が被締
付物44に引っ掛かった場合、コイルばね43が圧縮さ
れる。そして、その後、先端の滑りなどにより、ねじ4
6がねじ孔に滑り込むと、コイルばね43の強力なばね
力によって、ねじ46がねじ孔に進入することになり、
このとき、ねじ46の先端が下側の被締付物45に衝突
し、被締付物が破損する恐れがあった。
【0005】また、このようなコイルばね43を使用し
た装置では、図6に示すように、ねじ46が被締付物4
5に対し不完全に締付けられた場合でも、コイルばね4
3のばね力により、ねじ46が上側の被締付物44には
完全に差し込まれることになる。このため、被締付物4
4とドライバビット46間の距離を計測してねじ締め完
了状態を検出する検出器47が、不完全なねじ締めにも
拘らず、ねじ締め完了を誤検出する問題があった。
【0006】さらに、従来、図7に示すように、コイル
ばねを使用せずに、エアシリンダ47によって直接ドラ
イバビット46を押し下げるねじ締め装置も使用されて
いる。しかし、この装置で使用されるエアシリンダ47
は、ピストンの外周等の摺動部分にゴムパッキン等のシ
ール部材が配設されるため、上記と同様に、ねじ46が
被締付物45に対し不完全に締付けられた場合、締付終
了後に、エアシリンダ47のエア圧が開放されたときで
も、シール部材の摺動抵抗が大きいために、ドライバビ
ットが上方位置に戻らず、被締付物45が変形したまま
となる。
【0007】このため、上記と同様に、ねじ46が被締
付物45に対し不完全に締付けられた場合でも、ねじ4
6が上側の被締付物44には完全に差し込まれることに
なり、被締付物44とドライバビット46間の距離を計
測してねじ締め完了状態を検出する検出器47が、不完
全なねじ締めにも拘らず、ねじ締め完了を誤検出する問
題があった。
【0008】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、ねじを被締付物に対し良好にねじ締めできると共
に、ねじ締め完了状態を検出する検出器の誤検出を防止
し得るねじ締め装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のねじ締め装置は、フレームに取付けられた
エアシリンダと、エアシリンダのピストンロッドの先端
に回転可能に連結された回転軸と、回転軸の軸方向への
移動を許容しながら回転軸を回転駆動する回転駆動機
構と、回転軸の先端に固定されたドライバビットと、を
備えてなるねじ締め装置において、エアシリンダのピス
トンの外周部とシリンダ内周面との間にシール部材が設
けられず、エアシリンダのピストンの外周部に、シリン
ダ内に供給された圧力空気をシリンダ内周面に噴出して
静圧軸受を形成する静圧軸受部が設けられて構成され
る。
【0010】
【0011】ここで、静圧軸受部は、ピストン外周部に
凹部が形成され、凹部にシリンダ内の空気を絞り孔を通
して流す通気路を有して構成される。エアシリンダのピ
ストンロッドに、静圧軸受部から噴出した空気を排出す
る排気通路を設けると効果的である。また、エアシリン
ダのピストンロッドの軸受部に、シリンダ内に供給され
た圧力空気をピストンロッド外周面に噴出して静圧軸受
を形成する静圧軸受部を設けることが好ましい。
【0012】
【作用・効果】このような構成のねじ締め装置では、エ
アシリンダがそのピストンロッドを押出し作動し、ドラ
イバビットの先端位置にねじの頭部を当接された状態
で、回転駆動機構が作動して回転軸を回転駆動し、それ
によって、回転軸及びトライバビットが回転しながら下
降し、ねじを被締付物のねじ孔にねじ込み、ねじ締めが
行われる。
【0013】この装置のエアシリンダは、ピストンとシ
リンダ間のシール部材をなくすこにより、また、ピスト
ン外周部に静圧軸受部を設けることにより、ピストンの
摺動抵抗が非常に小さくなるため、低推力でも高速でピ
ストンを作動させることができる。このため、ねじ締め
初期にはエアシリンダの推力を充分低く設定して動作さ
せることができる。
【0014】したがって、図5のように、ねじの先端が
被締付物上に引っ掛かった場合でも、過大な押え力が被
締付物に印加されることがなく、被締付物の破損を防止
することができる。
【0015】さらに、エアシリンダのピストン及びピス
トンロッドを静圧軸受で支持するため、それらを軽量な
合成樹脂等で製作できると共に、それらの摺動部分のシ
ール部材が不必要となり、その摺動抵抗は非常に小さく
なる。
【0016】このため、被締付物が図6、図7のように
変形した場合でも、シリンダ内の空気圧が開放されれ
ば、ピストン、ピストンロッドは比較的軽い力で移動可
能となり、被締付物はその弾性力により、ドライバビッ
ト、回転軸、ピストン及びピストンロッドを押し上げて
容易に復元することができる。したがって、被締付物が
正常な形状に復元した状態では、ねじの頭部の位置が正
常より上に位置するため、検出器によってねじ締めの不
良が確実に検出され、誤検出は防止できる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0018】図1はねじ締め装置の断面図を示してい
る。1はねじ締め装置のフレームであり、フレーム1上
にエアシリンダ2が下向きに取付けられる。
【0019】エアシリンダ2のピストンロッドの先端に
は、回転軸5がベアリング6を介して回転自在に連結さ
れる。スプライン軸である回転軸5の外周部にはスプラ
イン軸受7が係合し、スプライン軸受7の外周部にはプ
ーリ8が設けられ、プーリ8はフレーム1に対しベアリ
ングを介して回転自在に支持される。
【0020】一方、フレーム1上の左側にはモータ9が
下向きに取付けられ、モータ9の主軸に取付けられたプ
ーリ11と上記プーリ8間にベルト10が掛けられ、モ
ータ9の回転により回転軸5は、上下動を許容して回転
駆動される。回転軸5の先端にはドライバビット12が
固定される。13はエアシリンダ2の側方に取付けられ
たねじ締め完了状態を検出する検出器であり、エアシリ
ンダ2のピストンロッド23の押出し長さ、つまりねじ
の頭部の位置を測定し、その長さからねじ締付め完了状
態を検出する。
【0021】上記エアシリンダ2は、両端を閉鎖したシ
リンダ21内に、ピストン22が移動可能に嵌挿され、
ピストン22とピストンロッド23は合成樹脂により一
体成形され、ピストンロッド23の先端はシリンダ21
の下部から突出する。
【0022】ピストン22の外周部の上部と下部には、
図3に示すように、各々約90°の円周間隔で4個の凹
部24、25がシリンダ21の内周面に対向して各々形
成される。さらに、ピストン22の上端と下端には、4
本づつの通気路26、27がシリンダ内に連通して設け
られ、各凹部24はそれらの通気路26に細い絞り孔2
8を介して連通し、同様に各凹部25は通気路27に細
い絞り孔29を介して連通する。
【0023】これらの凹部24、25、絞り孔28、2
9、及び通気路26、27から、静圧軸受部30が形成
され、作動時、ピストン22の外周部とシリンダ内周面
との間に、静圧軸受を発生させる。また、ピストン22
の外周部の中間部つまり凹部24と凹部25との間に排
気溝32が形成されると共に、ピストンロッド23から
ピストン22にかけての内部に排気通路34が形成さ
れ、排気溝32はピストン22内の連通路33を介して
その排気通路34に接続される。そして、排気通路34
は、ピストンロッド23の先端部付近に設けた孔を通し
て外部に連通する。
【0024】一方、シリンダ21の下部にも、静圧軸受
部20が形成され、4個の凹部37が約90°の間隔で
設けられると共に、各凹部37は細い絞り孔38を介し
てシリンダ室内に連通する4本の通気路39と各々接続
される。シリンダ21の上部と下部には、給排気ポート
35と36が設けられ、給排気ポート35、36には図
示しない圧力空気の給排気ホースが接続される。
【0025】シリンダ21の内周面とピストン22の外
周面との間隙は、図では誇張して作図してあるが、実際
には、約0.03mm〜0.05mm程度とすればよい。こ
のシリンダ内周面とピストン外周面との間隙(0.03
mm〜0.05mm程度)は、通常のエアシリンダに比べ大
きいが、このエアシリンダは低推力で作動させるため、
また、静圧軸受用の圧力空気をピストンロッド23内の
排気通路34を通して外部に放出するため、ピストン2
2の前後で空気の漏洩が発生したとしても、ピストン2
2の作動に影響は殆ど生じない。また、ピストンの摺動
部にパッキン等のシール部材を必要としないため、シー
ル部材によるピストン22の摺動抵抗は生じない。
【0026】このように構成されたねじ締め装置は、例
えば生産ラインにおける組立工程に設置され、そのドラ
イバビット12を被締付物14、15の上方に位置させ
ると共に、図示しないパーツフィーダ等により、ねじ1
6が被締付物14上に供給される。エアシリンダ2は、
非常に低い推力で作動できるため、ねじ締め初期のエア
の供給圧は低く設定され、低推力(低押え力)でねじ締
めを開始し、ねじ締め終期にはより高い空気圧を供給
し、高推力(高押え力)でねじ締めを終了するように動
作する。
【0027】エアシリンダ2のシリンダ上部に圧力空気
が供給されると、ピストン22の下降と共にピストンロ
ッド23が押出され、ドライバビット12の先端がねじ
16の頭部に当接してそれを押し下げ、同時にモータ9
が回転し、ベルト10、プーリ8を介してスプライン軸
受7が回転駆動され、これにより、回転軸5及びドライ
バビット12が回転し、ねじ16を被締付物14の孔か
ら被締付物15のねじ孔にねじ込んでいく。
【0028】このようなピストンロッド23の押出し作
動時、エアシリンダ2は、下部の給排気ポート35から
排気を行うと共に、上部の給排気ポート36から圧力空
気をシリンダ21内に供給し、その圧力によりピストン
22が下に押されて移動する。
【0029】このとき、シリンダ内上部の圧力空気は、
ピストン22内の通気路27から絞り孔29を通ってピ
ストン外周の凹部25に噴出するため、この部分つまり
ピストン外周面とシリンダ内周面間に静圧軸受が発生
し、これによって、その間の摺動抵抗は非常に小さくな
る。
【0030】また、ピストンロッド23の軸受部におい
ても、通気路39から絞り孔38を通って凹部37に空
気が噴出するため、この部分つまりピストンロッド外周
面とロッドカバー部の軸受面間に、静圧軸受が発生し、
これによって、その間の摺動抵抗は非常に小さくなる。
【0031】このとき、凹部25から噴出する圧力空気
は、排気溝32から連通路33及びピストンロッド3内
の排気通路34を通って外部に排気され、凹部37から
噴出する空気は、ピストンロッド外周面とロッドカバー
部の軸受面の間隙から外部に排気されるため、ピストン
前部のシリンダ21内に静圧軸受用の空気圧が印加され
ることはない。
【0032】したがって、ピストン22及びピストンロ
ッド23が静圧軸受で支持されると共に、ピストン下側
のシリンダ内に空気圧が殆ど印加されないため、低推力
且つ高速度でピストン22及びピストンロッド23は移
動することができる。
【0033】そして上記のように、エアシリンダ2のピ
ストンロッド23の押出し作動と回転軸5の回転によ
り、ねじ締めが進み、ねじ16の頭部位置が被締付物1
4上に達して、ねじ締めが完了したとき、検出器13の
検出動作により、エアシリンダ2のシリンダ21内の圧
力が開放され、押し下げ動作が停止すると共に、回転が
停止する。
【0034】上記のように、ねじ締め初期にはエアシリ
ンダ2への空気圧を低く設定して低推力(低押え力)に
よりねじ締めを行うため、図5のように、ねじ16の先
端が被締付物14上に引っ掛かった場合でも、過大な押
え力が被締付物14、15に印加されることがなく、被
締付物14、15の破損を防止することができる。
【0035】さらに、被締付物15へのねじ込みが不完
全で、ねじ締め終期に被締付物15が図6、図7のよう
に変形した場合でも、以下のような理由で、検出器3が
不完全なねじ締めを誤検出することはない。
【0036】即ち、エアシリンダ2のピストン22、ピ
ストンロッド23が軽量な合成樹脂で作られており、ま
た、それらの摺動部分にシール部材がなく、ピストン2
2の摺動抵抗が非常に小さいため、被締付物15が図
6、図7のように変形した場合でも、シリンダ内の空気
圧が開放されれば、ピストン22、ピストンロッド23
は比較的軽い力で移動可能となるため、被締付物15は
その弾性力により、ドライバビット12、回転軸5、ピ
ストン22及びピストンロッド23を押し上げて容易に
復元することができるのである。
【0037】したがって、被締付物15が図1のような
正常な形状に復元した状態では、ねじ16の頭部の位置
が正常より上に位置するため、検出器13によってねじ
締の不良が確実に検出される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すねじ締め装置の断面図
である。
【図2】エアシリンダの静圧軸受部20の断面図であ
る。
【図3】エアシリンダの静圧軸受部30の断面図であ
る。
【図4】従来のねじ締め装置の先端部分の正面図であ
る。
【図5】従来のねじ締め装置の先端部分の正面図であ
る。
【図6】従来のねじ締め装置の先端部分の正面図であ
る。
【図7】従来のねじ締め装置の要部箇所の正面図であ
る。
【符号の説明】
1−フレーム、 2−エアシリンダ、 5−回転軸、 12−ドライバビット、 22−ピストン、 20、30−静圧軸受部、 23−ピストンロッド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23P 19/06

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フレームに取付けられたエアシリンダ
    と、該エアシリンダのピストンロッドの先端に回転可能
    に連結された回転軸と、該回転軸の軸方向への移動を許
    容しながら該回転軸を回転駆動する回転駆動機構と、該
    回転軸の先端に固定されたドライバビットと、を備えて
    なるねじ締め装置において、 前記エアシリンダのピストンの外周部とシリンダ内周面
    との間にシール部材が設けられず、該エアシリンダのピ
    ストンの外周部に、シリンダ内に供給された圧力空気を
    該シリンダ内周面に噴出して静圧軸受を形成する静圧軸
    受部が設けられたことを特徴とするねじ締め装置。
  2. 【請求項2】 前記静圧軸受部は、前記ピストン外周部
    に凹部が形成され、該凹部にシリンダ内の空気を絞り孔
    を通して流す通気路が設けられてなる請求項記載のね
    じ締め装置。
  3. 【請求項3】 前記エアシリンダのピストンロッドに、
    前記静圧軸受部から噴出した空気を排出する排気通路が
    設けられている請求項記載のねじ締め装置。
  4. 【請求項4】 該エアシリンダのピストンロッドの軸受
    部に、シリンダ内に供給された圧力空気を該ピストンロ
    ッド外周面に噴出して静圧軸受を形成する静圧軸受部が
    設けられている請求項記載のねじ締め装置。
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