JP4803483B2

JP4803483B2 - インサートナットの螺入方法及びインサートナット螺入装置

Info

Publication number: JP4803483B2
Application number: JP2005186650A
Authority: JP
Inventors: 明中野
Original assignee: Niigata Machine Techno Co Ltd
Current assignee: Niigata Machine Techno Co Ltd
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2025-06-27
Also published as: JP2007000990A

Description

この発明は、インサートナットを自動的に被工作物に螺入させるインサートナットの螺入方法及びインサートナット螺入装置に関する。

内周面に内ねじが形成され、外周面に外ねじが形成されているインサートナットは、従来から、専用の挿入工具を使用して、被工作物のねじ穴に螺入していた。専用の挿入工具としては、例えば図９に示すように、先端部５１ａに、インサートナット４０の内周面４０ａの内ねじ４１に対応するおねじ５２が形成された軸体５１と、軸体５１の外周を覆い、軸体５１の軸回りに回転可能なシェル５３とで構成された挿入工具５０が提案されている。より詳しくは、シェル５３の基端部５３ａには切欠き５４が設けられていて、対応する位置において軸体５１から係止ピン５５が突設している。軸体５１とシェル５３とは、係止ピン５５が切欠き５４の一端５４ａから他端５４ｂの間で移動する範囲において、相対回転可能となっている。図９に示すとおり、供給部５６に収容されたインサートナット４０は、挿入工具５０のおねじ５２をインサートナット４０の内ねじ４１に螺入させることによって、挿入工具５０と一体となって、取り出すことが可能となる。次に、図１０に示すように、挿入工具５０に螺入されたインサートナット４０は、被工作物５７の螺入位置５８の予めタッピング加工された穴５９に、挿入工具５０とともに締付方向であるＰ方向に回転させ、外周面４０ｂの外ねじ４２が穴５９のめねじを成形あるいは切削し、螺入される。そして、図１１に示すとおり、インサートナット４０の基端部４０ｃまで、インサートナット４０を被工作物５７に螺入させた後、挿入工具５０の回転方向をＱ方向に反転させて、挿入工具５０をインサートナット４０から取り外す。

このような挿入工具５０の他にも、インサートナットを螺入させる挿入工具、方法としては次のようなものが提案されている。例えば、専用の突起を有する回転冶具と、これに対応する係合用欠切部が設けられたインサートナットを組み合わせることで、被工作物に螺入させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。より詳しくは、専用の回転冶具は、インサートナットに挿入される挿入体と、その外周に段付き状に後退して、その外周先端に突起が設けられた回転体と、挿入体の側面に、押圧により内部に引っ込むように設けられる弾発ピンとを備えている。また、対応するインサートナットには、回転冶具を挿入する一端部に回転冶具の回転体に設けられた突起と係合することが可能な係合用欠切部が設けられている。このインサートナットに専用の回転冶具を挿入し、回転冶具の突起とインサートナットの係合用欠切部とが係合し、インサートナットの内ねじに弾発ピンが係合することで、回転冶具とインサートナットが一体となり、被工作物に螺入可能となっている。
特開平９−９６３０８号公報

ところで、前者の挿入工具５０について、シェル５３は軸体５１に対して回転可能であるが、シェル５３を固定させて軸体５１を回転させないと、係止ピン５５は切欠き５４の内部でシェル５３の挙動によって不確定に移動してしまう。例えば、図１１に示すように、挿入工具５０をインサートナット４０に螺入させた時に、他端５４ｂに当接した位置Ｃになる場合がある。この場合、挿入工具５０をインサートナット４０から取り外す際、挿入工具５０の軸体５１をＱ方向に回転させると、係止ピン５５によってシェル５３はＱ方向側に係止されているので、シェル５３は軸体５１とともにＱ方向に回転する。また、シェル５３の先端部５３ｂは、インサートナット４０の基端部４０ｃと当接し、互いを摩擦によって拘束した状態にある。このため、挿入工具５０とともにインサートナット４０も回転してしまい、結果的に、被工作物５７からインサートナット４０が再び抜け出てしまう。また、係止ピン５５の位置が切欠き５４の中間位置である位置Ｄにある場合、軸体５１がＱ方向に回転すると、係止ピン５５が軸体５１とともに回転し位置Ｃに移動するまで、シェル５３は軸体５１と供に回転しない。この場合、係止ピン５５が位置Ｄから位置Ｃまで移動する間、シェル５３とインサートナット４０とは互いに拘束した状態であるので、軸体５１のみが回転し、軸体５１はおねじ５２のピッチに従い僅かに後退する。また、これに伴いシェル５３も不回転のまま後退し、シェル５３とインサートナット４０との摩擦による拘束力は小さくなるが、係止ピン５５が位置Ｃに達した段階で、シェル５３とインサートナット４０との拘束力が無くなった状態になっていないと、結局インサートナット４０が挿入工具５０と供回りしてしまう。このように、挿入工具５０においては、切欠き５４に対して係止ピン５５の位置が不確定であると、インサートナット４０から挿入工具５０を取り外す際に、シェル５３とインサートナット４０の拘束状態が解除されず、挿入工具５０とインサートナット４０が供回りしてしまう恐れがあった。また、このような供回りが発生すると、インサートナット４０の外ねじ４２が再び穴５９のめねじを切削してしまうことで、被工作物５７が損傷してしまい、再び同位置にインサートナット４０を螺入させることができなくなってしまう場合もあった。挿入工具５０を用いたインサートナット螺入装置において、インサートナットを自動的に被工作物に螺入させ、インサートナットを供回りさせずに挿入工具を取り外すには、挿入工具５０の係止ピン５５の位置を自動的に確定させておく必要があった。

また、後者の特許文献１の方法では、インサートナットを装着する際は、回転冶具の突起とインサートナットの係合用欠切部との向きを調整して、挿入する必要があり、インサートナットの螺入作業を自動化するという点では、むしろ難しくなってしまう。また、被工作物に螺入する際、特に被工作物の強度が大きく回転抵抗が大きい場合、回転冶具の挿入体と、インサートナットの内周面の内ねじとは、互いに噛み合った状態では無く、当接した状態にあるので、内ねじが損傷してしまう恐れがあった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、挿入工具とインサートナットとの供回りに起因する被工作物の損傷の恐れがなく、自動的に、インサートナットを取り出して被工作物に螺入させることが可能なインサートナットの螺入方法及びインサートナット螺入装置を提供する。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、軸体と、該軸体の軸回りに回転可能なシェルとで構成される２重構造で、前記軸体と前記シェルとの一方に係止ピンを設け、他方に該係止ピンと当接し係合可能な第一の係止位置と第二の係止位置を有する切欠きを設けた挿入工具を、内周面に内ねじが形成され、外周面に外ねじが形成されるインサートナットに螺入して、被工作物に螺入させ、挿入回転時は前記係止ピンが前記第一の係止位置に当接して、前記軸体と前記シェルとが一体回転し、抜き取り回転時には、前記係止ピンが前記第一の係止位置から前記第二の係止位置に移動し当接するまで、前記シェルは前記軸体とともに一体となって回転せずに軸方向のみに一体となって移動するようにしたインサートナットの螺入方法であって、前記シェルに対して前記軸体を相対的に回転させることが可能な調節パッドを、前記シェルに当接して前記軸体を回転させることで、前記係止ピンを前記第一の係止位置に位置決めして、前記被工作物に前記インサートナットを螺入させることを特徴としている。

請求項２に係る発明は、軸体と、該軸体の軸回りに回転可能なシェルとで構成される２重構造で、前記軸体と前記シェルとの一方に係止ピンを設け、他方に該係止ピンと当接し係合可能な第一の係止位置と第二の係止位置を有する切欠きを設けた挿入工具を、内周面に内ねじが形成され、外周面に外ねじが形成されるインサートナットに螺入して、被工作物に螺入させ、挿入回転時は前記係止ピンが前記第一の係止位置に当接して、前記軸体と前記シェルとが一体回転し、抜き取り回転時には、前記係止ピンが前記第一の係止位置から前記第二の係止位置に移動し当接するまで、前記シェルは前記軸体とともに一体となって回転せずに軸方向のみに一体となって移動するようにしたインサートナット螺入装置であって、前記シェルに当接して、前記第一の係止位置に当接するまで前記シェルに対して前記軸体を相対的に回転させる調節パッドを備え、締め付け時は該調節パッドに前記シェルを当接させて前記シェルに対して前記軸体を回転させて、前記係止ピンを前記第一の係止位置に位置決めするようにしたことを特徴としている。

この発明に係るインサートナットの螺入方法及び螺入装置によれば、挿入工具でインサートナットを被工作物に螺入させる前に、挿入工具のシェルを調節パッドに当接させて、締め付ける方向に回転させることで、調節パッドによってシェルは拘束されているので、締め付ける方向の第一の係止位置に係止ピンを当接させて位置決めすることができる。この位置決め作業によって、挿入回転時は軸体とシェルとが一体となって回転し、抜き取り回転時は係止ピンが第一の係止位置から前記第二の係止位置に移動し当接するまで、シェルは軸体とともに一体となって回転せずに、軸方向のみに一体となって移動する。インサートナットの螺入完了後、インサートナットと挿入工具のシェルとは互いに当接し、摩擦によって拘束した状態である。しかし、挿入工具の軸体の抜き取り回転に伴い、シェルは不回転で後退し、インサートナットと挿入工具のシェルの拘束状態が解除されるので、挿入工具ととともに、インサートナットが回転することはない。このため、インサートナットが被工作物から抜け出てしまう恐れが無く、供回りに起因して被工作物を損傷させる恐れも無い。

本発明によれば、インサートナットの挿入工具の係止ピンの位置を調節パッドで位置決めすることによって、被工作物に螺入されたインサートナットから挿入工具を取り外す際の供回りを防止することができる。このため、供回りに起因する被工作物の損傷を防ぎ、インサートナットの取り出しから被工作物への螺入までを自動化することができる。

図１から図７は、この発明に係る実施形態を示している。図１はインサートナット螺入装置における被工作物にインサートナットを螺入する状態の説明図、図２はインサートナットの一部を破断した側面図、図３は挿入工具を調節パッドで調節する状態の詳細図、図４はナット検出部の詳細図、図５から図７は挿入工具でインサートナットを被工作物に螺入する工程の説明図を示している。

図２に示すように、インサートナット２０は、略円筒状で、内周面２０ａに内ねじ２１が形成され、外周面２０ｂに外ねじ２２が形成されている。図１に示すとおり、このようなインサートナット２０は、内周面２０ａの内ねじ２１に挿入工具３０を螺入することによって、挿入工具３０と一体になって、被工作物２の所定の螺入位置１２まで移送され、螺入位置１２の予めタッピングされた穴に、外周面２０ｂの外ねじ２２によって、螺入されるものである。

図１は、インサートナット螺入装置１を示している。インサートナット螺入装置１は、インサートナット２０を取り出し、螺入させる挿入工具３０と、インサートナット２０を収容する供給部３と、挿入工具３０を先端部４ａに装着可能な作業アーム４と、作業アーム４を制御する制御部５と、略板状の調節パッド６と、挿入工具３０にインサートナット２０が螺合されているかを検知するナット検出部７とを備える。

図３に示すように、挿入工具３０は、先端部３１ａにおねじ３２が形成された軸体３１と、軸体３１に設けられたベアリング３３と、軸体３１の外周面３１ｂを覆い、ベアリング３３によって軸体３１の軸回りに回転可能であるシェル３４とで構成される２重構造となっている。図５に示すように、シェル３４の先端部３４ａは、軸体３１のおねじ３２の終端３２ａに位置し、おねじ３２をインサートナット２０に螺入する際に、インサートナット２０の基端部２０ｃと、シェル３４の先端部３４ａが当接可能に設定されている。また、シェル３４の基端部３４ｂには、切欠き３５が設けられていて、対応する位置において、軸体３１の外周面３１ｂから係止ピン３６が突出している。このため、図３に示すように、軸体３１とシェル３４とは、切欠き３５の一端３５ａに係止ピン３６が当接する第一の係止位置Ａから、切欠き３５の他端３５ｂに係止ピン３６が当接する第二の係止位置Ｂまでの範囲において、相対的に回転可能となっている。ここで、第一の係止位置Ａとは、係止ピン３６が当接することによって、締め付け方向であるＰ方向に軸体３１とシェル３４とが一体となって回転することが可能となる位置であり、第二の係止位置Ｂとは、取り外す方向であるＱ方向に一体となって回転することが可能となる位置である。

図１に示すように、供給部３は、インサートナット２０を収容可能な収容溝３ａが複数、等間隔に設けられている。インサートナット２０は、収容溝３ａの内部において、軸回りに回転規制され、挿入工具３０によって取り出し可能な状態で一つずつ収容されている。作業アーム４は、制御部５による制御の下、先端部４ａに装着された挿入工具３０の軸体３１と軸回りに一体となって回転することが可能で、また供給部３と被工作物２との間を水平、鉛直に移動可能である。制御部５には、被工作物２のインサートナットの螺入位置１２、サイズなどの情報、供給部３に収容されたインサートナット２０の数量や位置情報を入力可能で、これらの情報に従って作業アーム４を制御するものである。また、図１、図３に示すように、調節パッド６は、例えば板状で、作業アーム４の誘導で、回転する挿入工具３０のシェル３４を当接させて係止ピン３６と切欠き３５との位置決め調整を行うものであり、少なくとも当接面６ａは、ウレタン、ゴムなどの軟質材で形成されている。また、ナット検出部７は被工作物２にインサートナット２０を螺入させた後、挿入工具３０を引き抜いた時に、インサートナット２０が供回りしてしまって、挿入工具３０に螺合したままであるか否かを判別するものである。図４に示すように、ナット検出部７は、インサートナット２０が螺合された挿入工具３０の軸体３１の先端部３１ａを収容可能な収容部８と、収容部８の一側端に設けられた発光部９と、他側端に設けられた受光部１０とを備えている。発光部９から発光された光線１１は、受光部１０で検出され、その検出結果は制御部５に入力される。また、収容部８の位置情報は制御部５に予め入力されており、制御部５による制御の下、作業アーム４は挿入工具３０の先端部３１ａを、先端部３１ａにインサートナット２０が螺合されている際に、インサートナット２０が光線１１と干渉するように収容部８に収容させることができる。

次に、この発明のインサートナット螺入装置１の作用について説明する。まず、図１、図３に示すように、挿入工具３０の係止ピン３６が、第一の係止位置Ａに当接するように調節を行う。挿入工具３０のシェル３４が調節パッド６の当接面６ａに当接するように、作業アーム４を移動させる。当接させた際の押圧力は、挿入工具３０の軸体３１を回転させた時、シェル３４が当接面６ａとの摩擦力によって軸体３１とともに回転しない程度とする。この調節パッド６によって、挿入工具３０の係止ピン３６が第一の係止位置Ａに当接するまで、インサートナット２０に挿入工具３０のおねじ３２を締め込む方向であるＰ方向に軸体３１を回転させる。

次に、図１に示すように、制御部５に予め入力された供給部３に収容されたインサートナット２０の位置情報に従い、制御部５は作業アーム４を移動させて、供給部３に収容されたいずれかのインサートナット２０と挿入工具３０とを同軸上に配置させる。そして、作業アーム４は、挿入工具３０をＰ方向に回転させて、インサートナット２０の基端部２０ｃに挿入工具３０のシェル３４の先端部３４ａが当接するまで、インサートナット２０の内ねじ２１に挿入工具３０のおねじ３２を螺入させて、インサートナット２０を取り出す。次に、被工作物２の螺入位置１２まで移送して、インサートナット２０を被工作物２に螺入させる。被工作物２にインサートナット２０を螺入させる工程を図５から図７に示す。図５に示すように、挿入工具３０の係止ピン３６は第一の係止位置Ａに当接し、インサートナット２０とシェル３４とは当接し摩擦によって互いを拘束した状態にある。このため、挿入工具３０の軸体３１を締付方向であるＰ方向に回転させると、挿入工具３０の軸体３１及びシェル３４と、インサートナット２０とは一体となって回転する。そして、被工作物２の螺入位置１２に設けられた予めタッピングされた穴１３を、インサートナット２０の外ねじ２２が成形あるいは切削することで、インサートナット２０は螺入される。図６に示すように、インサートナット２０の螺入が完了したら、挿入工具３０の回転をＱ方向に反転させて、螺入されたインサートナット２０から挿入工具３０を取り外す。この際、係止ピン３６は第一の係止位置Ａから第二の係止位置Ｂに当接するまで移動するので、その間シェル３４は回転せずに、軸体３１のみが回転する。このため、軸体３１は回転とともに後退し、シェル３４は不回転のまま軸体３１とともに後退する。そして、図７に示すように、シェル３４の先端部３４ａがインサートナット２０の基端部２０ｃと離間し、インサートナット２０とシェル３４との拘束状態は解除される。その後、係止ピン３６が第二の係止位置Ｂに当接すると、シェル３４は軸体３１と一体となってＱ方向に回転しながら後退する。この時には、インサートナット２０とシェル３４との拘束状態は完全に解除されているので、インサートナット２０の供回りは発生しない。このようにして、挿入工具３０をインサートナット２０から取り外すことができる。

次に、図１、図４に示すように、作業アーム４によって挿入工具３０はナット検出部７に移動され、挿入工具３０の軸体３１の先端部３１ａは、収容部８に収容される。ここで、先端部３１ａにはインサートナット２０が螺合されていないので、光線１１は遮られずに受光部１０で感知され、その結果が制御部５に入力され、インサートナット２０が先端部３１ａに螺合されていないと判定される。そして、調節パッド６の位置まで移動し、次のインサートナット２０の取り出し作業を開始する。また、仮にインサートナット２０が、供回りのために挿入工具３０の先端部３１ａに螺合された状態であるならば、受光部１０が光線１１を感知せず、その結果が制御部５に入力され、次工程は停止される。このため、インサートナット２０が挿入工具３０の先端部３１ａに螺合された状態まま、供給部３に移動して、次のインサートナット２０を取り出そうとして、インサートナット螺入装置１を損傷してしまう恐れがない。

以上のように、調節パッド６を設けることで、自動的に挿入工具３０の係止ピン３６の位置を調節することができる。このため、インサートナット２０の供回りを防止し、供回りを起因とする被工作物２の損傷を防止することができる。また、調節パッド６の当接面６ａがウレタン、ゴムなどの軟質材で形成されているので、小さい押圧力でシェル３４を効果的にかつ適度に拘束することができる。このため、係止ピン３６の位置を容易に調節することができるとともに、係止ピン３６が第一の係止位置Ａに当接した後、さらに挿入工具３０の軸体３１が回転したとしても、調節パッド６の拘束力で係止ピン３６が折損してしまうなどの恐れがない。このように、調節パッド６によって係止ピン３６の位置調整を自動的に行うことにより、インサートナット２０を取り出し、被工作物２に螺入し、インサートナット２０から挿入工具３０を取り外すまでを自動化することができる。

また、図８に本実施形態における変形例を示す。図８はこの変形例における挿入工具６０を示している。図８に示すように、挿入工具６０は、先端部６１ａにおねじ６２が形成された軸体６１と、軸体６１に設けられたベアリング６３と、軸体６１の外周面６１ｂを覆い、ベアリング６３によって軸体６１の軸回りに回転可能であるシェル６４とで構成される２重構造となっている。シェル６４の基端部６４ｂには、軸体６１側に突設する係止ピン６５が設けられていて、対応する位置において、軸体６１の外周面６１ｂは、長溝状の切欠き６６が形成されている。このため、軸体６１とシェル６４とは、切欠き６６の一端６６ａに係止ピン６５が当接する第一の係止位置Ｅから、切欠き６６の他端６６ｂに係止ピン６５が当接する第二の係止位置Ｆまでの範囲において、相対的に回転可能となっている。このような挿入工具６０においても、調節パッド６によって係止ピン６５の位置を調節し、位置決めすれば、インサートナットを取り出して、被工作物に螺入させて、インサートナットを供回りさせずに取り外すことができる。

なお、挿入工具３０の係止ピン３６の位置を調節パッド６で調節する作業は、挿入工具３０を供給部３に収容されたインサートナット２０に螺入する前工程としたが、これに限ることはない。少なくとも、調節パッド６の当接面６ａにシェル３４を当接させて、軸体３１を回転させることによって、係止ピン３６が第一の係止位置Ａとなれば良く、インサートナット２０を被工作物２に螺入させる前であれば良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

この発明の実施形態のインサートナット螺入装置の全体図である。インサートナットの一部を破断した側面図である。挿入工具の係止ピンを調節パッドで位置決めする状態を示す詳細図である。この発明の実施形態のナット検出部の詳細図である。挿入工具でインサートナットを螺入する状態を示す詳細図である。挿入工具でインサートナットを螺入する状態を示す詳細図である。挿入工具でインサートナットを螺入する状態を示す詳細図である。この発明の実施形態の変形例の挿入工具の側面図である。従来の挿入工具でインサートナットを螺入する状態を示す詳細図である。従来の挿入工具でインサートナットを螺入する状態を示す詳細図である。従来の挿入工具でインサートナットを螺入する状態を示す詳細図である。

符号の説明

１インサートナット螺入装置
２被工作物
３供給部
４作業アーム
６調節パッド
６ａ当接面
２０インサートナット
２０ａ内周面
２０ｂ外周面
２０ｃ基端部
２１内ねじ
２２外ねじ
３０、６０挿入工具
３１、６１軸体
３１ａ、６１ａ先端部
３１ｂ、６１ｂ外周面
３２、６２おねじ
３２ａ終端
３３、６３ベアリング
３４、６４シェル
３４ａ先端部
３４ｂ、６４ｂ基端部
３５、６６切欠き
３５ａ、６６ａ一端
３５ｂ、６６ｂ他端
３６、６５係止ピン
Ａ、Ｅ第一の係止位置
Ｂ、Ｆ第二の係止位置
Ｐ締め付け方向
Ｑ取り外す方向

Claims

軸体と、該軸体の軸回りに回転可能なシェルとで構成される２重構造で、前記軸体と前記シェルとの一方に係止ピンを設け、他方に該係止ピンと当接し係合可能な第一の係止位置と第二の係止位置を有する切欠きを設けた挿入工具を、内周面に内ねじが形成され、外周面に外ねじが形成されるインサートナットに螺入して、被工作物に螺入させ、挿入回転時は前記係止ピンが前記第一の係止位置に当接して、前記軸体と前記シェルとが一体回転し、抜き取り回転時には、前記係止ピンが前記第一の係止位置から前記第二の係止位置に移動し当接するまで、前記シェルは前記軸体とともに一体となって回転せずに軸方向のみに一体となって移動するようにしたインサートナットの螺入方法であって、
前記シェルに対して前記軸体を相対的に回転させることが可能な調節パッドを、前記シェルに当接して前記軸体を回転させることで、前記係止ピンを前記第一の係止位置に位置決めして、前記被工作物に前記インサートナットを螺入させることを特徴とするインサートナットの螺入方法。
軸体と、該軸体の軸回りに回転可能なシェルとで構成される２重構造で、前記軸体と前記シェルとの一方に係止ピンを設け、他方に該係止ピンと当接し係合可能な第一の係止位置と第二の係止位置を有する切欠きを設けた挿入工具を、内周面に内ねじが形成され、外周面に外ねじが形成されるインサートナットに螺入して、被工作物に螺入させ、挿入回転時は前記係止ピンが前記第一の係止位置に当接して、前記軸体と前記シェルとが一体回転し、抜き取り回転時には、前記係止ピンが前記第一の係止位置から前記第二の係止位置に移動し当接するまで、前記シェルは前記軸体とともに一体となって回転せずに軸方向のみに一体となって移動するようにしたインサートナット螺入装置であって、
前記シェルに当接して、前記第一の係止位置に当接するまで前記シェルに対して前記軸体を相対的に回転させる調節パッドを備え、締め付け時は該調節パッドに前記シェルを当接させて前記シェルに対して前記軸体を回転させて、前記係止ピンを前記第一の係止位置に位置決めするようにしたことを特徴とするインサートナット螺入装置。