JP5569145B2 - ネジ締め機およびネジ締め方法 - Google Patents

Description

本発明は、ドライバビットの軸上にネジを供給するネジ供給機構を備えたネジ締め機の技術に関するものである。

電子機器等の組立製造ラインに用いられるネジ締め機には、ドライバビットにネジを供給するネジ供給機構を備えたものがある。このネジ供給機構において、ネジをネジカセットからネジ締め機のビットの軸上にまで搬送する方式として、圧縮空気を用いてホース内に置かれたネジを搬送する圧送方式やシュートにネジを乗せて滑らして搬送するシュート方式等がある。

図７は圧送方式の例を示し、ネジ１０をネジカセット（図示せず）からホース３１を介してチャック３０に矢印で示す圧縮空気により搬送する構造を成している。搬送されたネジ１１は、チャック３０のネジ受け部３２で図７（ａ）に示すように座面（ネジの首下の部分）で支持され、この状態でドライバビット２０を下降させてドライバビット２０の先端部とネジ１１のリセスとを嵌合させるものである。嵌合後は、さらにドライバビット２０を下降させるとネジ受け部３２の下部が開き、ネジ締めを行うことができる（例えば、特許文献１）。

図８はシュート方式の例を示し、ネジ１３はネジカセット６０からガイドシュート６１を所定位置まで滑り、そこから後押し機構５０によりチャック７０まで搬送する。後押し機構５０の動きは、ドライバビット４０を上下に動かすことにより上下駒４３と押し上げ駒４２が後押し機構５０に連なるカム５１に当接し、後押し機構５０をガイドシュート５０の所定位置（図８（ａ）の位置）からチャック７０の位置（図８（ｂ）の位置）までネジ１３を抱えて移動する。図８（ｂ）に示すように、ネジ１４が後押し機構５０によって押されてチャック７０で支持された状態でドライバビット４０を下降させると、ドライバビット４０の先端を覆ったコレット４１がネジ１４の頭部を把持し、更にドライバビット４０を下降させてネジ締めを行うことができる（例えば、特許文献２）。

実開平０５−１２０４９号公報 特開平０９−２５４０４４号公報

上記した図７に示される圧送方式ではネジを圧気により押し出すのでホース内での搬送は良好に行なわれるが、ネジがチャックに落としこまれる際にネジの姿勢を制御できないためネジが正しくチャックに収まらず図７（ｂ）に示すようにネジ詰まりを起こす場合がある。

図８に示されるシュート方式では、後押し機構によりガイドシュート６１からチャックにネジが略水平の状態で受け渡しされるため受け渡し時にネジの姿勢が変わることはなく、ネジ詰まりは殆ど起こることはない。しかしながら、後押し機構という搬送を補助する機構が必要となり、ネジ締め機としての機構が複雑化するとともにコストが上昇する、という問題がある。

このため、ネジ締め機がネジ詰まりがなく、簡単な構造で低コストのネジ供給機構を備えることが課題となっていた。

本発明は、上述した課題を解決するために成されるもので、簡単な構造でネジ詰まりが起こり難いネジ締め機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明のネジ締め機は、ドライバビットの軸上にネジを供給するネジ供給機構を備えたものでありドライバビットとネジシュート、チャックとで構成する。

ドライバビットは上下作動可能であり、ネジシュートは水平に対する第１の傾斜角度の滑降面を持ち、該滑降面を前記ネジの座面で滑降させるものである。チャックは、水平に対する第２の傾斜角度を有してネジの座面を支持するネジ支持面と、そのネジ支持面の上方位置に支軸を有し、支軸を中心に回転可能とするものである。

そして、チャックは、ネジ支持面の中心が前記ドライバビットの軸上にあり、ネジ支持面の端部の面とネジシュート下端の滑降面とを近接して配置した第１の状態と、ネジ支持面が水平となる第２の状態と、ドライバビットの軸上からネジ支持面を退避した第３の状態とを有する、ことを特徴とする。

ネジの座面（ネジの首下の面）を滑降面に滑らせ、ネジ支持面で支持するように同じ懸垂姿勢でネジシュートからチャックに受け渡すようにしたこと、および第１の傾斜角度から第２の傾斜角度に少ない角度変化にしてネジの受け渡しをすることで、ネジ詰まりの発生を抑制できる。また、ネジをチャックにおいて所定角度（第２の傾斜角度）で支持されている状態からチャックを回転させて水平（角度０°）に支持される状態にしてドライバビットとリセスとを嵌合するようにしたので、嵌合を円滑に行なうことができる。更に、後押し機構等の補助機構を必要としないのでシンプルな構造のネジ供給機構を備えたネジ締め機の提供ができる。

本発明によるネジ供給機構を備えたネジ締め機の構造例である。 チャックの構造例である。 チャックの取付例である。 ネジのネジシュートからチャックへの受け渡し例である。 ネジ押さえ板の構造例である。 ネジ締め機の動作シーケンスである。 圧送によるネジ搬送例である。 シュートによるネジ搬送例である。

本発明のネジ供給機構を図１〜図６を用いて説明する。

まず、本発明のネジ供給機構を備えたネジ締め機の構成例を図１を用いて説明する。図１の左の図はネジ締め機１００を正面から見た図であり、右の図は側面から見た図を示している。ネジ締め機１００は、ハウジング２００、スライド部材３００、ドライバビット４００、接続体５００、チャック６００およびネジシュート７００で構成する。

ハウジング２００は円筒形を成しており、そのその上部内壁にスライド部材３００が挿入される。スライド部材３００はドライバビット４００を連結し、図に示すようにドライバビット４００を囲むようにスライド部材３００を上下に伸縮するコイルバネ３１０を配置している。また、ドライバビット４００の回転軸には、その先端部を露出した状態でスリーブ４１０を被覆している。

ハウジング２００の下部には接続体５００を配置し、接続体５００にはチャック６００が図示しない取付部材を介して取り付けられている。また、ドライバビット４００の先端の軸上にネジ１０を搬送するネジシュート７００を配置している。ネジシュート７００にはネジ１０が図示しないネジカセットから懸垂姿勢で搬送される。図１ではネジシュート７００上に３個のネジ１０、チャック１００上に１個のネジ１０を示しているが、ネジシュート７００上にはネジカセットから連なっており、チャック１００上のネジ１０が使用される毎にネジカセットからネジシュート７００上に送り出される。ネジシュート７００の上方には、懸垂姿勢のネジ１０のネジ頭に重なりが生じないようにネジ頭を押さえるネジ押さえ板７２０を配置している。

次に、ネジを供給する部材をより詳細に説明する。

図２は、チャック６００の構造を斜視図で示したものである。チャック６００は、ネジシュート７００からネジ１０を受け取り、受け取ったネジ１０をドライバビット４００の軸上に懸垂姿勢で支持してドライバビット４００を待ち受ける役割を持つものである。チャック６００は図２に示すようにネジ支持面６１０、突起部６２０、支軸用穴６３０およびコイルバネ押さえ穴６４０から構成する。

ネジ支持面６１０はネジシュート７００からが受け渡されたネジ１０の座面を支持する面である。図２に示す２つのネジ支持面６１０の間の切れ込み６１１にネジ１０の軸部分を挟み、ネジ１０を懸垂支持する。

突起部６２０は、ネジ支持面６１０の上方に形成され、チャック６００が図１に示すように接続体５００に取り付けられた状態で、この突起部６２０は水平に突き出た状態になる。ドライバビット４００を下降させたとき、ドライバビット４００のスリーブ４１０の端部がこの突起部６２０を押し、チャック６００を垂直方向に回転させ、傾かせる。

支軸用穴６３０は、図示しない取付部材に支軸を介して連結し、支軸を回転中心としてチャック６００を回転可能にする。

コイルバネ押さえ穴６４０は、コイルバネの一端を収容する穴（凹部）である。コイルバネの他端は接続体５００に同様に形成したコイルバネ取付穴５２０に収容され、後述するがドライバビット４００が一端下降してネジ締めを終了し、ドライバビット４００を上昇させたとき、このコイルバネによりチャック６００が回転して傾斜した姿勢を元の状態に復帰させる役割を成す。

次に、図２で説明したチャック６００の接続体５００への取り付け構造を説明する。図３（ａ）には、取付部材６５０に支軸６７０を通して連結したチャック６００と、ハウジング２００の底部に取り付けた接続体５００とを示している。

接続体５００の下部は、図３（ａ）に示すように前面から背面に向かって「凸」を逆さにした形状にくり抜きを行い（くり抜き部５１０）、その上部には先に説明したコイルバネ取付穴５２０を形成している。側面には取付部材をネジ固定するネジ穴５３０を形成している。また、図示していないが、接続体５００の軸方向の中心にドライバビット４００を通す貫通穴を形成している。

チャック６００の取付は、取付部材６５０に形成した取付穴６６０を接続体５００に形成したネジ穴５３０に合わせ（点線の矢印）、ネジ留めする。図３（ｂ）は、このようにしてチャック６００を接続体５００に取り付けた状態を示している。図３（ｂ）に示されるように、チャック６００のネジ支持面６１０や突起部６２０はくり抜き部５１０に入り込んだ状態になる。

次に、ネジ１０がネジシュート７００からチャック６００に受け渡される状態について説明する。図４は、受け渡されるネジ１０が良く見えるようにハウジング２００や接続体５００、ネジ押さえ板７２０を外した状態を示したものである。図４に示すように、ネジシュート７００の滑降面７１０はネジ１０の座面を滑降させると共に支持するが、その水平に対する傾斜角度γはネジ１０が滑降面７１０を自重で滑り降りるために必要な角度である（図４に示す傾斜角度γの下の補助線は水平を示している）。この傾斜角度γはネジの大きさにより異なるが、ここではネジ頭５ｍｍφ、ネジ部の長さ８ｍｍのネジにおいて傾斜角度γを３０°としている。

また、ネジシュート７００下端の滑降面７１０とチャック６００のネジ支持面６１０とは近接配置（例えば、０．３ｍｍ程度離して配置）し、ネジが滑降面７１０からネジ支持面６１０に円滑に滑り移るようにしている。このため、ネジシュート７００下端にあるネジ１０は、その上方に整列した複数のネジ１０の重量に押されてチャック６００のネジ支持面６１０に滑り移るが、ネジ支持面６１０の水平に対する傾斜角度θは滑降面７１０の傾斜角度γより浅い角度としている（ここでは、１５°としている）。従って、ネジ支持面６１０に移ったネジ１０は１５°の角度の懸垂姿勢で支持されることになる。

ネジ支持面６１０の傾斜角度θを滑降面７１０の傾斜角度γと等しくした場合（即ち３０°とした場合）、ネジシュート７００からネジ支持面６１０への受け渡しは最も円滑に行なわれるが、ドライバビット４００を下降させたときネジ支持面６１０上に支持されたネジ１０は傾斜角度γの懸垂姿勢となっており、この大きな傾斜のためドライバビット４００の先端がネジ１０のリセスに滑らかに入らず（先端がリセスの縁部に当たる）不具合を生ずることがある。このため、ネジ支持面６１０の傾斜角度θは滑降面７１０の傾斜角度γより浅く（小さく）している。逆に傾斜角度θを水平（角度０°）とすると、滑降面７１０の傾斜角度γとネジ支持面６１０の傾斜角度θの角度差が大きいため、ネジシュート７００からの受け渡し時にネジ支持面６１０にネジ１０の頭の部分が引っ掛かり、ネジ詰まりを生ずる場合がある。この引っ掛かりを防止するためネジ支持面６１０の傾斜角度θはネジシュート７００の傾斜角度γとの兼ね合いで定まり、ここでは傾斜角度γの３０°に対し傾斜角度θを１５°としている。

後述するが、ネジ支持面６１０にネジ１０が傾斜角度θで懸垂支持されている状態で、ドライバビット４００を下降させ、スリーブ４１０の端部で突起部６２０を押すことを行なう。図４（ｂ）はそのときの状態を示しており、スリーブ４１０の端部からドライバビット４００の先端までの長さを露出長ｄとする。図４（ｂ）の状態で、ドライバビット４００の先端がネジ１０の頭に接触しない状態にあることが求められる。一方で、ドライバビット４００の先端をネジ１０のリセスに確実に嵌合させるためには、露出長ｄは少なくともネジ１０のリセスの深さ以上の長さを必要とする。従って、露出長ｄは突起部６２０、ネジ支持面６１０、ネジ頭の各高さ位置、傾斜角度θおよびドライバビット４００の先端形状の寸法に基づいて決められる。露出長ｄと、ドライバビット４００の軸上のネジ支持面６１０からの突起部６２０の上面高さｅとの関係でみると、露出長ｄは少なくとも突起部６２０の上面高さｅより短かくあることが必要である。

次に、ネジシュート７００の上方に配置するネジ押さえ板７２０について説明する。図５は、ネジ押さえ板７２０とスリーブ４１０を被覆したドライバビット４００およびチャック６００のネジ支持面６１０上のネジ１０（チャック６００とネジ支持面６１０は不図示）との配置関係を示した図である。ネジ押さえ板７２０は前述のようにネジシュート７００の滑降面７１０上のネジ１０の重なりを防止するために上方からネジ頭の飛び出しを押さえる作用を成すものであるが、チャック６００のネジ支持面６１０の上方に配置し、ネジ押さえ板７２０の端部には図に示すようにＵ字形状の切欠き７２１を形成してある。このＵ字形状の開口の幅はネジ頭の径より小さく、ドライバビット４００に被覆したスリーブ４１０の径より大きい寸法である。これにより、ネジ１０がネジシュート７００からチャック６００のネジ支持面６１０に受け渡されるとき、ネジ頭が上方に飛び出すことを制限し、安定した姿勢で受け渡しが行なわれる。ネジ１０がネジ支持面６１０上に置かれた後にドライバビット４００が下降するが（後述）、このときＵ字形状の切欠き７２１はドライバビット４００の下降を妨げない。

次に、ネジ締め機のシーケンスを説明する。図６は、チャック６００のネジ支持面６１０上に置かれたネジ１０がドライバビット４００に嵌合し、嵌合した状態でネジ１０を取り出すまでの状態を断面図で示したものである。

図６（ａ）は、ネジ支持面６１０上にネジシュート７００の滑降面７１０を滑降してきたネジ１０が懸垂支持された状態を示している。ネジ支持面６１０は前述したように水平に対し１５°の傾斜角度を有しているため、ネジ１０は１５°の角度で懸垂支持されていることになる。なお、ドライバビット４００は図に示すように上昇した位置にある。

図６（ａ）に示す位置からドライバビット４００を下降させると、ドライバビット４００の回転軸に被覆したスリーブ４１０の端部がチャック６００に形成した突起部６２０に当たる。図６（ｂ）は、スリーブ４１０が突起部６２０に当った状態（接触した状態）を示している。図６（ａ）および図６（ｂ）のチャックの状態は、前述した（課題を解決するための手段で述べた）第１の状態である。

図６（ｂ）からドライバビット４００を更に下降させて突起部６２０を押し下げ、ネジ支持面６１０を水平にした状態が図６（ｃ）である。ドライバビット４００の先端の一部がネジ１０のリセスに入っているが嵌合されるまでには至っていない。ネジ支持面６１０が水平になったことでネジ１０は垂直懸垂となり、ドライバビット４００のさらなる下降により図６（ｄ）に示すようにドライバビット４００の先端はリセスと嵌合する。図６（ｃ）のチャック６００の状態（ネジ支持面６１０が水平となった状態）が前述の第２の状態である。

ドライバビット４００はネジ１０を嵌合した状態で更に下降し、ネジ支持面６１０の端部が下降するスリーブ４１０の側面に摺動してネジ支持面６１０をドライバビット４００の軸上から退避させる。即ち、チャック６００は、支軸６７０を回転中心として回転移動し、チェック６００の下部が押し広げられることになる。このとき、コイルバネ６８０は圧縮する。これに伴ってドライバビット４００の先端は下方に突き出されるが、先端部を着磁しているのでネジ１０のリセスと嵌合した状態で下方に突き出される。この状態でネジ締めが行なわれる。このチャック６００の状態（図６（ｅ））の状態が前述の第３の状態である。

ネジ締めが終わり、ドライバビット４００を上昇させてスリーブ４１０の側面がネジ支持面６１０の端部から外れると、コイルバネ６８０の復元力によりチャック６００は支軸６７０を回転中心としてドライバビット４００の軸方向に回転移動し元の状態に戻る。また、ネジ１０もネジシュート７００下端からチャック６００のネジ支持面６１０に供給され、図６（ａ）の状態となる。

本実施例のドライバビット４００のネジ締め時の回転は電動で行なうが、手動で行なうものであってもよい。

１０〜１４ ネジ
２０ ドライバビット
３０ チャック
３１ ホース
３２ ネジ受け部
４０ ドライバビット
４１ コレット
４２ 押し上げ駒
４３ 上下駒
５０ 後押し機構
５１ カム
６０ ネジカセット
６１ ガイドシュート
７０ チャック
１００ ネジ締め機
２００ ハウジング
３００ スライド部材
３１０ コイルバネ
４００ ドライバビット
４１０ スリーブ
５００ 接続体
５１０ くり抜き
５２０ コイルバネ取付穴
５３０ ネジ穴
６００ チャック
６１０ ネジ支持面
６１１ 切れ込み
６２０ 突起部
６３０ 支軸用穴
６４０ コイルバネ押さえ穴
６５０ 取付部材
６６０ 取付穴
６７０ 支軸
６８０ コイルバネ
７００ ネジシュート
７１０ 滑降面
７２０ ネジ押さえ板
７２１ 切欠き

Claims (2)

1. ドライバビットの軸上にネジを供給するネジ供給機構を備えたネジ締め機であって、
   上下作動可能なドライバビットと、
   水平に対する第１の傾斜角度の滑降面を持ち、該滑降面を前記ネジの座面で滑降させるネジシュートと、
   前記第１の傾斜角度より小さい水平に対する第２の傾斜角度を有して前記ネジの座面を支持するネジ支持面と、該ネジ支持面の上方位置に支軸を有し、該支軸を中心に回転可能とするチャックとを備え、
   前記チャックは、前記ネジ支持面の中心が前記ドライバビットの軸上にあり、該ネジ支持面の端部の面と前記ネジシュート下端の滑降面とを近接して配置した第１の状態と、該ネジ支持面が水平となる第２の状態と、該軸上から該ネジ支持面を退避した第３の状態とを有する
   ことを特徴とするネジ締め機。
2. ドライバビットの軸上にネジを供給するネジ供給機構を備えたネジ締め方法であって、
   前記ネジが水平に対して第１の傾斜角度を有するネジシュートの滑降面を滑降するネジ搬送手順と、
   滑降したネジが前記ネジシュートから前記第１の傾斜角度より小さい水平に対して第２の傾斜角度を有するチャックのネジ支持面に受け渡されて支持されるネジ支持手順と、
   ドライバビットを下降し、該ドライバビットの回転軸に被覆したスリーブの端部が前記チャックを押圧して回転移動させて前記ネジ支持面を水平にし、該ドライバビットの先端部の一部を前記ネジのリセスに挿入するビット挿入手順と、
   前記ドライバビットを更に下降して該ドライバビットの先端部を前記ネジのリセスに嵌合するネジ嵌合手順と、
   前記ドライバビットを更に下降して前記スリーブにより前記チャックを回転移動させ、前記ネジ支持面を前記軸上から退避して着磁された該ドライバビットの先端に該ネジを嵌合させた状態で該チャックから突き出しネジ締めするネジ締め手順と、
   を有することを特徴とするネジ締め方法。
   

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