JP6721474B2 - チャックユニット - Google Patents

Description

本発明は、外部から供給されたナットをボックスビットの移動経路上に保持してボックスビットに受け渡し可能なチャックユニットに関する。

従来のチャックユニットは、特許文献１に示すように、回転自在なボックスビットを通過可能なチャック本体と、このチャック本体の先端に揺動自在に配された一対の爪と、前記チャック本体に固定され外部から供給されるナットを通過可能な案内路を形成した案内ブロックと、この案内ブロックに取り付けられ前記案内路を通過したナットを前記爪へ押し込む押し込みシリンダとを備えて成る。前記爪は、ばねにより常時閉じる方向へ付勢されており、前記ボックスビットの下降によって開く方向へ揺動するように構成されている。

一方、特許文献２に示す従来のチャックユニットは、前記爪の開閉動作を可能にする爪開閉エアシリンダを備えて成る。前記爪開閉エアシリンダは、前記爪に係合する操作部材を接続しており、操作部材には、それぞれの爪を開く方向あるいは閉じる方向へ案内する溝が形成されている。これにより、前記爪は、前述のようなボックスビットの下降によって押し開らかれるのではなく、前記爪開閉シリンダの作動によって開かれ、あるいは複動によって閉じられるようになっている。

特開平10-263951号公報 特許第3718349号

しかしながら、従来のチャックユニットは、ボックスビットの下降開始からナット締結後の上昇完了までの昇降時間と、外部から閉じた爪内へ供給される次のナットの供給時間と、前記押し込みシリンダの動作時間との和がサイクルタイムになるので、例えば前記爪から前記案内ブロックを介して当該ナットを供給する外部装置までの距離が長い場合、ボックスビットの昇降時間およびシリンダの動作時間を幾ら短縮しても前述のナット供給時間が長くなる。よって、従来のチャックユニットは、ボックスビットの動作開始から次の動作開始直前までのサイクルタイムが長く生産性が低いという問題があった。

また、従来のチャックユニットは、前記外部装置の誤動作により次のナットの供給タイミングが早まり、例えばボックスビットの下降中やナットの螺入中などになされる可能性もある。このような誤動作により供給された次のナットが前記案内路を通過するなどの問題もあった。

本発明は、ナットに嵌合可能なボックスビットと、このボックスビットを挿通可能な本体と、この本体の先端に揺動自在に配され常時は閉じた状態の一対の爪と、外部から供給されるナットを閉じた爪内へ案内する案内路を備えたナット流入ブロックとを備えて成るチャックユニットにおいて、前記爪に係合しこれら一対の爪を開く方向および閉じる方向へ往復揺動する爪揺動手段を備え、前記爪揺動手段は、前記ボックスビットの延びる方向に沿って往復移動する爪開閉板を備えて成り、前記爪開閉板は、前記爪を開く方向へ揺動する時には、その先端を前記案内路へ侵入させ当該案内路を塞ぐ一方、前記爪を閉じる方向へ揺動する時には、その先端を前記案内路外へ復帰させ当該案内路を開放するよう構成したことを特徴とする。なお、前記ナット流入ブロックには、前記案内路に留まったナットを前記爪内へ押し込む押し込み手段が備えられていることが好ましい。また、前記爪の内側には、常時閉じる方向へ付勢された一対のナット押え爪が前記爪の揺動方向に沿って揺動自在に配置されており、前記ナット押え爪は、その先端によって前記爪内の前記ナットの傾きを規制して当該ナットを爪内で回転しないように構成することが望ましい。さらに、前記ボックスビットは、前記爪内の前記ナットのめねじに挿通可能なガイドピンを備えて成り、前記ガイドピンは、その先端が前記ボックスビットの先端から突出しており、ボックスビットとナットとの嵌合前に前記めねじへ挿通できる長さに設定することが望ましい。

本発明のチャックユニットは、一対の前記爪に係合し、かつ、当該爪の開閉に連動して前記案内路を開閉可能な爪開閉板を有する爪揺動手段を備えるため、ボックスビットが下降して爪内のナットに嵌合すれば前記爪開閉板の移動によって前記爪が開かれるとともに前記案内路が閉じられる。よって、ボックスビットの下降中あるいはナットの螺入中のように前記爪が開いている状態であっても次のナットを供給して前記案内路内に留めることができる。これにより、本発明のチャックユニットは、従来のボックスビットの昇降時間とナットの供給時間とをオーバーラップさせることができるので、従来に比べてサイクルタイムを大幅に短縮できるという利点がある。

また、本発明のチャックユニットは、上述のように次のナットを事前に案内路内へ供給するような方式でなく、ボックスビットの上昇動作完了を受けて次のナットを供給する方式であると、従来のような外部装置の誤動作によるナットの供給タイミングが早まったとしても、前記爪を開いている時には、前記爪開閉板が案内路を塞いでいるので、誤動作による次のナットを案内路から排出してしまうという問題も解決できる。さらに、ナット流入ブロックに押し込み手段が設けられているため、外部装置による供給で爪内に嵌り込まなかったナットや、前記爪開閉板が案内路を塞いでいる時に供給されて案内路内に留まっているナットにおいても、確実に爪内に移動させることが可能となる等の利点がある。

さらに、本発明のチャックユニットは、前記爪の内側に揺動自在に配された前記ナット押え爪を備え、さらにこのナット押え爪により、爪内のナットを大きく傾かせないようにかつこの傾き方向へさらに回転させることを防止できる。これにより、前記爪内において、保持されたナットが螺入できないような方向へ向きを変え回転することがないので、ボックスビットとナットとの嵌合やワークへのナットの螺入を安定的に確保できるという利点もある。

また、本発明のチャックユニットは、前記ボックスビットの先端側から突出するガイドピンを備えるので、ボックスビットにナットが嵌合するまでに当該ナットのめねじにガイドピンが挿入される。つまり、前記ガイドピンは、前記爪内の当該ナットを大きく傾かせることなく、しかも、ボックスビットの軸線とナットの軸線とをほぼ一致させて位置決めする。よって、本発明のチャックユニットは、前記ボックスビットと当該ナットとを早期に嵌合できるので、この嵌合に要する時間を短縮できるという利点もある。

本発明に係る一実施形態を示すチャックユニットの概略説明図である。また、（ａ）は正面から見た断面図であり、（ｂ）は側方から見た一部切欠き断面図であり、（ｃ）は背面図である。 図１からボックスビットを下降させナット押え爪を開き、爪で保持したナットに当該ボックスビットを嵌合させた状態を示す動作説明図である。また、（ａ）は正面から見た断面図であり、（ｂ）は側方から見た一部切欠き断面図であり、（ｃ）は背面図である。 図２の嵌合状態となったボックスビットに当該ナットを吸着させた後、爪揺動手段を作動させて一対の爪を強制的に開く動作を示す動作説明図である。また、（ａ）は正面から見た断面図であり、（ｂ）は側方から見た一部切欠き断面図であり、（ｃ）は背面図である。

以下、本発明の一実施形態を示すチャックユニットを図１ないし図３に基づき説明する。本発明のチャックユニット１は、図示しないワークに締結するナットＮを一時的に保持するよう構成されており、前記ナットＮに嵌合する嵌合部Ｂ１を先端に形成したボックスビットＢと、このボックスビットＢを内包し挿通自在にガイドする本体５と、この本体５の先端に揺動自在に配された一対の爪１０と、この爪１０に覆われるように配置されかつ前記本体５に揺動自在に取り付けられた一対のナット押え爪２０と、前記爪１１，１２を同時に開く方向あるいは閉じる方向へ強制的に揺動可能な爪揺動手段３０と、外部から供給されるナットＮを前記爪内へ案内する案内路４１を形成して成るナット流入ブロック４０と、このナット流入ブロック４０の端面に取り付けられた押し込みシリンダ５１およびこの押し込みシリンダ５１の可動ロッド５１ａに固定されたナット押し込み板５２から成る押し込み手段５０とから構成される。

前記ボックスビットＢは、図示しないモータに接続されており、その先端に前記嵌合部Ｂ１を備えて成る。また、このボックスビットＢは、前記本体５に対して相対移動可能な昇降手段（図示せず）に回転自在に支持されており、昇降手段の作動に伴い本体５内を移動可能に構成されている。前記嵌合部Ｂ１は、前記ナットＮの外形に嵌合可能に成形されており、本実施形態においては、外形が六角形状のナットＮへ嵌り込む多角形穴に成形されている。

また、前記ボックスビットＢは、その軸線と同一線上に配置され嵌合部Ｂ１から常時突出する方向へ付勢されているガイドピンＧを備える。このガイドピンＧは、前記ナットＮのめねじに挿通可能な外径に寸法設定され、かつ、嵌合部Ｂ１がナットＮに嵌合し始める前に前記めねじに挿入される長さに寸法設定されている。よって、ナットＮに向かって下降するガイドピンＧの先端は、嵌合部Ｂ１の先端がナットＮの上面に接触するまでに当該ナットＮのめねじに挿通される。これにより、ボックスビットＢは、ナットＮの軸線を嵌合前にボックスビットＢの軸線に一致するよう修正することができる。

さらに、前記ボックスビットＢは、図示しないエア吸引手段に接続されており、前記嵌合部Ｂ１からエア吸引可能に構成されている。これにより、ボックスビットＢは、前記嵌合部Ｂ１にナットＮを嵌合させた状態で吸引保持することができる。

前記チャック本体５は、前記ボックスビットＢを挿通可能に構成されており、その両側面に前記爪１０およびこの爪１０に覆われるよう配置された前記ナット押え爪２０をねじＳによってそれぞれ揺動自在に取り付けて成る。

前記爪１０は、対称な形状を成した一対の爪１１，１２であり、これら爪１１，１２は、それぞれに対応する前記ねじＳの軸線ＳＦを支点に揺動可能に構成されている。また、これら爪１１，１２が図１（ａ）のように閉じた状態であると、その先端部には、前記ナットＮを若干落とし込んで保持する空間１０ａが形成される。つまり、閉じた状態の前記爪１０は、その内部でナットＮの底面を支持可能に構成されている。

また、前記爪１１，１２は、前記本体５から張り出すように配置されたシャフト１４をそれぞれ取り付けて成り、このシャフト１４に回転自在なローラ１３が取り付けられている。

前記ナット押え爪２０は、前記爪１０と同様に対称な形状を成しており、前述した爪１１，１２を揺動自在にする前記ねじＳに挿通され前記軸線ＳＦを支点にナット押え爪２１，２２が本体５に揺動自在に配置されている。また、このナット押え爪２１，２２は、それぞれ弾性部材の一例であるばね２１ａ，２２ａにより常時閉じる方向へ付勢されており、閉じた状態から前記ボックスビットＢの移動によって押し広げられ開く方向へ揺動する。また、ナット押え爪２１，２２は、その先端が前述した閉じた状態の前記爪１１，１２の前記空間１０ａの上部に位置しており、閉じた状態の爪１０で支持した前記ナットＮを大きく傾かないように規制して成る。つまり、ナット押え爪２１，２２は、前記爪１０内のナットＮが天地逆転するような回転を防止するできるよう設定されている。

前記ナット流入ブロック４０は、図示しないナット供給機から供給されるナットＮを前記爪１０内へ案内する案内路４１と、この案内路４１に連通するよう形成された板導入路４２と、前記案内路４１に連通し往復移動する後記爪開閉板３３を進入可能な進入路４３とを備えて成る。また、ナット流入ブロック４０は、閉じた状態の前記爪１０の空間１０ａに前記案内路４１が常時は連通するよう前記本体５にねじ止めされており、前記案内路４１の一端がナットＮを通過可能なホースＨを介して前記ナット供給機に接続されている。

これにより、ナットＮは、ナット供給機からホースＨを介して案内路４１へ流入し前記爪１０の空間１０ａに嵌り込むことができる。しかしながら、前記ナット供給機のエア圧送力が弱く当該ナットＮが案内路４１に留まって前記空間１０ａに嵌り込まない事態や、逆に前記エア圧送力が強く当該ナットＮが爪１０内に一旦入り込み爪１１，１２の内壁面に勢いよく衝突して案内路４１内へ跳ね返る事態に陥ることがある。このように、ナット供給機により圧送されたナットＮが圧送のみによって前記空間１０ａに嵌り込まなかった場合であっても、当該ナットＮを前記空間１０ａへ押し込むのが前記押し込み手段５０である。

前記押し込み手段５０は、前記ナット流入ブロック４０の板導入路４２にガイドされたナット押し込み板５２と、このナット押し込み板５２を前記空間１０ａへ向かって押し出す押し込みシリンダ５１とから構成される。よって、この押し込み手段５０は、上述のようにナットＮが案内路４１に留まって前記空間１０ａに嵌り込んでいない場合であっても、前記押し込みシリンダ５１を作動させることで、前記ナットＮを案内路４１から前記空間１０ａへ確実に移動させることができる。

前記爪揺動手段３０は、前記本体５に固定されたプレート３１を介して配置したエアシリンダ３２と、このエアシリンダ３２のロッド３２ａに連結された略Ｌ字状の爪開閉板３３とを備えて成る。前記爪開閉板３３は、前記爪１１，１２に配された前記ローラ１３，１３に係合する長穴３３ａ，３３ｂを備えており、この長穴３３ａ，３３ｂは、所定の角度に傾斜して対称な形状となっている。また、爪開閉板３３は、前記長穴３３ａ，３３ｂを形成した面を前記本体５の端面に沿うように配置され、前記エアシリンダ３２の作動をに伴い往復移動可能に構成されている。よって、前記爪開閉板３３は、エアシリンダ３２の作動を受けて前記爪１０の先端側へ向かって移動するので、前記ローラ１３，１３が前記長穴３３ａ，３３ｂにガイドされ図１（ｃ）に示す位置から図２（ｃ）に示す位置へ案内される。これにより、前記爪１１，１２は、軸線ＳＦ，ＳＦを中心に旋回してその先端を閉じた状態から開いた状態に変化することになる。

前記爪開閉板３３は、その先端を前記ナット流入ブロック４０の前記進入路４３内に常時は位置するよう配置されており、前記エアシリンダ３２の作動によって爪開閉板３３の先端が、前記案内路４１内へ侵入する。つまり、前記爪開閉板３３は、前記エアシリンダ３２の作動・複動によって、前記爪１０を開閉させるとともに前記案内路４１を閉開させるように構成されている。これにより、前記爪１０が閉じている状態であると前記案内路４１が前記空間１０ａに連通して開いた状態になる一方、前記爪１０が開いている状態であると前記案内路４１が前記空間１０ａに連通せずに閉じた状態になる。

このように構成された本発明のチャックユニット１の作用について説明する。まず、前記ナット供給機が作動することにより、前記ナットＮが前記ホースＨを介して案内路４１に供給される。しかし、前記ナットＮは、図１（ａ）ないし図１（ｃ）に示すように閉じた状態の爪１０（１１，１２）の空間１０ａに嵌り込む場合や、上述したようにナットＮが前記空間１０ａに嵌り込まず案内路４１に留まる場合がある。そこで、ナットＮを確実に前記空間１０ａへ嵌め込む必要があるので、ナット供給機が作動してから所定時間経過した後に前記押し込みシリンダ５１を作動させている。これにより、当該ナットＮは、前述した何れの場合であっても、前記空間１０ａに向かって移動する前記ナット押し込み板５２によって押されるので、確実に空間１０ａに嵌り込む。

このように、ナットＮが前記空間１０ａへ確実に供給されると、前記昇降手段、前記モータ、前記エア吸引手段がそれぞれ作動する。よって、前記ボックスビットＢは、図１（ａ）ないし図１（ｃ）に示す位置から図２（ａ）ないし図２（ｃ）に示す位置へ下降しつつ回転しかつエア吸引する。

また、このように回転下降かつエア吸引するボックスビットＢは、閉じた状態の前記ナット押え爪２０（２１，２２）に当接して押し広げる。これにより、前記爪２１，２２は、前記軸線ＳＦ，ＳＦを中心にそれぞれ揺動して、前記ばね２１ａ，２２ａが圧縮する方向へ押される。

この後もボックスビットＢは、下降するので前記嵌合部Ｂ１から突出させた前記ガイドピンＧの先端が閉じた状態の前記爪１０（１１，１２）に保持しているナットＮのめねじへ挿通される。よって、前記ボックスビットＢは、当該ナットＮに嵌合する前にナットＮの軸線をボックスビットＢの軸線に一致させることができる。これにより、嵌合部Ｂ１とナットＮとの位相が一致すれば、嵌合部Ｂ１が当該ナットＮと即座に嵌合することができる。

前記昇降手段は、ボックスビットＢにナットＮを嵌合させる時には、当該ボックスビットＢの位置を図２（ａ）ないし（ｃ）に示す位置まで下降するよう制御されており、前記嵌合部Ｂ１がナットＮに嵌合すると前記エア吸引手段のエア吸引圧力が一気に負圧に変化する。よって、ナットＮがボックスビットＢに確実に嵌合していることをこのエア吸引圧力の変化に基づき検出できる。

このように、ボックスビットＢが空間１０ａに嵌り込んだナットＮを吸着すれば、前記エアシリンダ３２が図３（ａ）ないし図３（ｃ）に示すように作動する。これにより、前記爪開閉板３３は下方へ移動するため、前記長穴３３ａ，３３ｂの形状に合わせてこれに係合するローラ１３，１３が徐々に接近する方向へ寄せされる。これにより、爪１１，１２は、前記軸線ＳＦ，ＳＦを中心にそれぞれ旋回し爪１０を開くことになる。この時、前記爪開閉板３３の先端は、前記進入路４３を通過して前記案内路４１へ徐々に侵入する。つまり、爪開閉板３３は、前記爪１１，１２を開く方向へ動作させる役割を担うとともに、案内路４１から爪１０側へナットＮを通過させないよう塞ぐ壁の役割を担っている。

このように、前記エアシリンダ３２が作動完了すれば、前記昇降手段が再始動し回転およびナットＮを吸着しているボックスビットＢをさらに下降させ図示しないワークへナットＮを締結する。

また、このように、爪１０が開いている状態であれば、必ず前記案内路４１が爪開閉板３３によって閉じられているので、次のナットＮがナット供給機から送られても案内路４１内に留めることができる。したがって、ナットＮのワークへの締結中に次のナットＮを爪１０の手前まで供給できるので、従来に比べてサイクルタイムを大幅に短縮できる。

ワークへのナットＮの締結が完了すれば、前記モータおよびエア吸引手段が停止して前記昇降手段が作動する。これにより、ワークに締結したナットＮからボックスビットＢが離れ原位置へ復帰する。このボックスビットＢが復帰する際、ボックスビットＢの先端位置が本体５内に到達すれば、前記エアシリンダ３２を復動させ、開いた状態の爪１１，１２が閉じられるとともに、案内路４１に侵入していた爪開閉板３３が復帰する。

このエアシリンダ３２の復動が完了すれば、前記押し込みシリンダ５１上述したように前記案内路４１内に留まっている次のナットＮを前記空間１０ａへ押し込み一連の動作が完了する。

１ チャックユニット
１０ 爪
１０ａ 空間
２０ ナット押え爪
３０ 爪揺動手段
３３ 爪開閉板
４０ ナット流入ブロック
４１ 案内路
５０ 押し込み手段
Ｂ ボックスビット
Ｇ ガイドピン
Ｎ ナット

Claims (4)

1. ナットに嵌合可能なボックスビットと、このボックスビットを挿通可能な本体と、この本体の先端に揺動自在に配され常時は閉じた状態の一対の爪と、外部から供給されるナットを閉じた爪内へ案内する案内路を備えたナット流入ブロックとを備えて成るチャックユニットにおいて、
   前記爪に係合しこれら一対の爪を開く方向および閉じる方向へ往復揺動する爪揺動手段を備え、
   前記爪揺動手段は、前記ボックスビットの延びる方向に沿って往復移動する爪開閉板を備えて成り、
   前記爪開閉板は、前記爪を開く方向へ揺動する時には、その先端を前記案内路へ侵入させ当該案内路を塞ぐ一方、前記爪を閉じる方向へ揺動する時には、その先端を前記案内路外へ復帰させ当該案内路を開放するよう構成したことを特徴とするチャックユニット。
2. 前記ナット流入ブロックには、前記案内路に留まったナットを前記爪内へ押し込む押し込み手段が備えられていることを特徴とする請求項１に記載のチャックユニット。
3. 前記爪の内側には、常時閉じる方向へ付勢された一対のナット押え爪が前記爪の揺動方向に沿って揺動自在に配置されており、
   前記ナット押え爪は、その先端によって前記爪内の前記ナットの傾きを規制して当該ナットを爪内で回転しないように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のチャックユニット。
4. 前記ボックスビットは、前記爪内の前記ナットのめねじに挿通可能なガイドピンを備えて成り、
   前記ガイドピンは、その先端が前記ボックスビットの先端から突出しており、ボックスビットとナットとの嵌合前に前記めねじへ挿通できる長さに設定されていることを特徴とする請求項１ないしは請求項３の何れかに記載のチャックユニット。
   

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