JP7461256B2 - チャックユニット - Google Patents

Description

本発明は、供給された締結部品を保持するチャックユニットに関する。

従来、ねじ締め機等に用いられるチャックユニットとして、先行特許１に開示されたものが知られている。このチャックユニットは、ねじに係合するビットと、このビットを内包する吸着パイプと、この吸着パイプを挿通可能なチャック本体と、このチャック本体の一端に揺動自在に配された一対のチャック爪とを有する。また、前記吸着パイプは、エアを吸引可能な吸引装置に接続されており、前記ねじを吸着保持可能に構成されている。さらに、ビットは、その一端が前記吸着パイプの一端に対して奥方に配されるとともに、前記吸着パイプの上方に配されたクッションばねの作用を受けて前記吸着パイプの一端から突出可能に構成されている。このため、吸着パイプがワークの表面と当接し、前記クッションばねが撓んで前記ビットのみが前進することで、吸着パイプに吸着保持されたねじとビットが嵌合できる。しかしながら、先行特許１に示されるチャックユニットは、外部の供給装置からエア圧送されるねじがチャック爪を押し開けて外部に飛び出さないよう爪ばねが強く設定されていた。このため、吸着パイプがチャック爪を押し開ける課程でスクリューガイドを付勢するクッションばねが撓み、ビットの一端がスクリューガイドから突出することがあった。これにより、ねじがビットに押し出され、脱落する等の問題が生じていた。

そのため、特許文献２に示されるチャックユニット１０が知られている。このチャックユニット１０は、図６および図７に示すように、前記供給パイプ１０１の回動に連動し、チャック爪１０２の揺動を規制する揺動板１０４を備える。これにより、チャックユニット１０は、揺動板１０４により圧送されたねじがチャック爪１０２から飛び出すことが防止されるため、チャック爪１０２を付勢する爪ばねを弱くすることができる。また、揺動板１０４は、供給パイプ１０１と連動してチャック爪１０２から外れるため、吸着パイプ１０５がチャック爪１０２を押し開ける課程で抵抗とならない。このため、吸着パイプ１０５がチャック爪１０２を押し開ける課程で前記クッションばねの撓みを最低限に抑えることが可能であり、ビットの一端が吸着パイプ１０５から突出することが防止可能という利点があった。さらに、チャックユニット１０は、そのチャック本体１０６に前記チャック爪１０２の厚さとほぼ同寸の溝幅を有する支持溝１０７が形成されており、チャック爪１０２は、この支持溝１０７に収容されていた。これにより、チャック爪１０２は、支持溝の壁面に沿って摺動する。このため、吸着パイプ１０５の移動経路上に前記保持穴１０３を精度良く形成可能であり、保持穴１０３は、圧送されてきたねじを正しい姿勢で保持可能となる。このため、吸着パイプ１０５は、ねじを正しい姿勢で吸着保持可能という利点があった。

特許３４３１８１５号公報 特許５８７３３０５号公報

しかしながら、従来のチャックユニット１０は、前記支持溝１０７とチャック爪１０２との摺動面に発生した傷等により、当該摺動面の摩擦が大きくなるとチャック爪１０２が円滑に揺動しなくなることがあった。このため、チャック爪１０２を押し開ける課程で前記クッションばねが撓み、吸着パイプ１０５の一端からビットが突出して、ねじを脱落させる等の問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みて創生されたものであり、チャック爪が円滑に揺動可能なチャックユニットを提供する。その目的を達成するために本発明は、締結部品を吸着保持する吸着パイプを案内する案内穴およびこの案内穴と平行に延びる一対の支持溝が形成されたチャック本体と、前記チャック本体の支持溝に揺動可能に支持され、その対向面が閉じる方向に常時付勢されている一対のチャック爪と、前記支持溝に設けられ、前記チャック爪の支軸となる取付部品とを備え、前記チャック爪の対向面には、前記吸着パイプの移動経路上に締結部品を保持する保持穴が形成されているチャックユニットにおいて、前記支持溝は、その溝幅が前記チャック爪の厚さ寸法より大きく構成されるとともに、前記取付部品と直交する溝壁には、前記チャック爪に当接し、揺動面と直交方向を規制可能なガイド部が突設されていることを特徴とする。これにより、ガイド部がチャック爪の揺動面と直交方向へのがたつきを規制可能かつ、前記支持溝とチャック爪との間に隙間が形成され、接触面積が減少するため、摩擦抵抗が小さくなる。なお、前記ガイド部は、前記チャック爪と常時当接する部分を有することが好ましい。これにより、チャック爪が閉じる課程でガイド部の縁に引っかかること等が防止される。また、前記ガイド部は、前記取付部品の設置位置より前記案内穴側に設けられていることが好ましい。これにより、支持溝の壁面がチャック爪側に湾曲した場合であってもチャック爪が固定されることが防止される。さらに、前記吸着パイプは、前記締結部品を吸着する小径部と、この小径部に連続するテーパ部と、このテーパ部に連続し、前記小径部より大きい径に構成される大径部とを有しており、前記ガイド部は、小径部がチャック爪から突出後かつ大径部がチャック爪に接触する前の所定のタイミングにおいて、前記揺動面と直交方向への規制を解くように設定されていることが好ましい。これにより、チャック爪は、吸着パイプがねじを吸着保持した後に支持溝に対して遊嵌することとなる。

本発明のチャックユニットによれば、ガイド部によりがたつきが規制されるため、保持穴を精度良く形成できる。また、支持溝とチャック爪との摩擦が減少するため、従来のものより円滑に揺動可能となる等の利点がある。結果、ねじが正しい姿勢で吸着パイプに保持されるとともに途中で脱落することがない等の利点がある。また、チャック爪が閉じる課程でガイド部の縁に引っかかること等が防止されているため、チャック爪が円滑に閉じることが可能となる等の利点がある。さらに、支持溝の壁面がチャック爪側に湾曲した場合であってもチャック爪が固定されることがなく、円滑に揺動可能等の利点がある。しかも、チャック爪および支持溝が前記取付部品より吸着パイプ側の所定箇所で常時当接しているため、閉じる課程で嵌合部と遊嵌部の境界部分に引っかかること等が防止される。結果、チャック爪が円滑に閉じることが可能となる等の利点がある。

本発明に係るチャックユニットの構造を示す正面図である。 本発明に係るチャックユニットの構造を示す側面図である。 本発明に係るチャックユニットの構造を示す一部断面平面図である。 図３の状態から次の状態へ以降する動作を示す一部断面平面図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明に係るチャックユニットの他の実施形態を示す一部切欠き断面平面図である。 従来のチャックユニットの構造を示す斜視図である。 従来のチャックユニットの構造を示す斜視図である。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。図１ないし図４において１は、供給装置（図示せず）から供給される締結部品の一例であるねじＳを一旦保持するチャックユニットであり、本発明に係るチャックユニット１のほとんどは、前記先行技術文献２に記載のチャックユニット１０と同様の構成である。すなわち、本発明のチャックユニット１は、吸着パイプ５の移動経路上に固定されるチャック本体２を有しており、このチャック本体２には、吸着パイプ５の移動経路上にねじＳを保持する一対のチャック爪３，３と、このチャック爪３，３にねじＳを供給する供給パイプ４とが装着されている。

前記吸着パイプ５は、前記ねじＳと嵌合可能なビット等（図示せず）を内包する略円筒状の中空部材であり、その一端側に設けられ、内部にねじＳを吸着保持する小径部５１と、この小径部５１の他端に連続し、他端側に向かうにつれ徐々に径が大きくなるテーパ部５２と、このテーパ部５２の他端に連続する大径部５３とを有する。この大径部５３には、吸引装置（図示せず）が連続しており、この吸引装置の駆動により小径部５１内にねじＳを吸着保持可能となる。また、前記ビットおよび吸着パイプ５は、往復駆動源（図示せず）に連結されており、軸方向に往復移動可能に構成されている。さらに吸着パイプ５は、クッションばね（図示せず）により常時一端側に付勢されている。前記吸着パイプ５は、このクッションばねが撓むことでビットに対して軸方向の相対移動可能であり、前記ビットが吸着パイプ５の一端から突出可能となる。なお、前記ビットは、回転駆動源（図示せず）に連結されており、吸着パイプ５の内部で回転自在に構成されている。

前記チャック本体２には、前記吸着パイプ５の移動経路上に案内穴２１が貫通形成されている。この案内穴２１は、前記吸着パイプ５の大径部５３より若干大きい穴径に構成されており、吸着パイプ５は、軸方向に挿通自在に構成されている。また、チャック本体２の両側面には、案内穴２１を挟むように一対の支持溝２２，２２が形成されており、この支持溝２２，２２には、前記チャック爪３，３がそれぞれ揺動自在に支持されている。さらに、チャック本体２には、案内穴２１に対して傾斜し、それぞれの延長線が交差する傾斜穴（図示せず）が形成されており、この傾斜穴には、前記供給装置から伸びるねじ供給ホース（図示せず）との接続部材２３が設置されている。この接続部材２３は、ねじＳが通過可能な筒状に構成されており、この接続部２３には、前記供給パイプ４が揺動自在に連結されている。

前記チャック爪３，３は、前記チャック本体２の支持溝２２を貫通する取付けねじ２４を支軸として揺動しており、チャック本体２との間に挟設された爪ばね３３により、常時一端側が閉じるよう付勢されている。このチャック爪３，３の対向面には、前記吸着パイプ５の案内穴２１の延長線上に保持穴３１が分割形成されている。この保持穴３１は、前記吸着パイプ５の小径部５１の外径より大きい穴径に形成されており、その一端には、ガイド穴３２が連続している。このガイド穴３２は、ねじＳの頭部径より小さく、ねじＳの首部径より大きい径に構成されている。このため、供給パイプ４を経由して供給されたねじＳは、図３示すようにその頭部が前記保持穴３１とガイド穴３２との境界部分に当接して保持される。また、前記保持穴３１は、その軸方向寸法が小径部５１の軸方向寸法より短寸に構成されている。このため、後述の駆動時、吸着パイプ５のテーパ部５２がチャック爪３，３に接触する前に小径部５１が前記保持穴３１と前記ガイド穴３２との境界部分に当接する。なお、チャック爪３，３は、図２に示すように他端部が円弧状に形成されており、支持溝２２と接触しないように構成されている。

前記支持溝２２は、前記チャック爪３の厚さ寸法より広い溝幅に構成された多段の切欠き溝であり、その溝壁には、その両面にチャック爪３に向かい突設するガイド部２２ａが形成されている。このガイド部２２ａは、前記チャック爪３の厚さ寸法とほぼ同寸の溝幅に形成されており、チャック爪３が揺動面と直交する方向へがたつくことを規制している。また、ガイド部２２ａは、前記取付けねじ２４より案内穴２１側に形成されている。このため、チャック爪３，３とガイド部２２ａとの当接箇所２２ｂは、当該チャック爪３，３が閉じている場合、長く広い面積となり、チャック爪３，３が開くにつれ徐々に短く小さい面積となる。これにより、チャック爪３，３は、閉じている時、ガイド部２２ａに揺動面に対して傾斜する方向への動きが規制される一方、所定の角度開くと前記規制が解除され、がたつき可能な遊嵌状態となる。このように遊嵌状態のチャック爪３，３は、支持溝２２との当接箇所２２ｂが小さく摩擦抵抗が小さいため、円滑に揺動することが可能となる。なお、前記ガイド部２２ａの形状および位置は、供給される締結部品の種類毎に変更されるチャック爪３，３およびこのチャック爪３，３を押し開ける吸着パイプ５の形状等に合わせて適宜設定されており、本実施形態においては、小径部５１の一端がチャック爪３，３から突出後かつ前記大径部５３がチャック爪３，３と接触する前の所定のタイミングで前記規制が解除され、チャック爪３が前記揺動面に対して遊嵌するように設定されている。

前記供給パイプ４は、その軸方向にねじＳが通過可能な貫通穴が形成された筒状部材である。この供給パイプ４は、前記接続部材２３との連結個所を支点として揺動可能に構成されており、常時接続部材２３に連通可能かつ先端がチャック爪３，３の保持穴３１の他端に連続し、前記案内穴２１の延長線上に位置するようコイルばね４１により付勢されている。このコイルばね４１には、供給パイプ４と連動して揺動可能な揺動板４２が常時当接しており、この揺動板４２の一端には、規制部４３，４３が形成されている。この規制部４３，４３は、供給パイプ４が前記案内穴２１の延長線上に位置する時、チャック爪３，３と嵌合するよう構成されており、チャック爪３，３が開くことを強制的に規制可能に構成されている。

次に、上記のように構成されたチャックユニット１の作用を説明する。ねじＳは、供給装置から圧送され、供給パイプ４を通じて保持穴３１まで供給される。この時、チャック爪３，３が閉じた状態であり、支持溝２２に規制されているため、供給されたねじＳが保持穴３１に正しい姿勢で保持される。また、前記揺動板４２がチャック爪３，３に嵌合しているため、圧送された勢いでねじＳがチャック爪３，３を押し開けて外部に飛び出すことが防止される。このように保持穴にねじＳが供給されると前記回転駆動源、往復駆動源、吸引装置が作動し、前記ビットの回転動作、前記ビットおよび吸着パイプ５のねじＳに向かっての前進動作、吸着パイプ５先端からの吸引動作が開始される。前記供給パイプ４は、前進する吸着パイプ５に押され、チャック爪３，３の揺動面から離反する方向に揺動する。この時、前記揺動板４２は、前記供給パイプ４に連動してチャック爪３，３の揺動面から離反する方向に揺動するため、前記規制部４３がチャック爪３，３から外れる。このため、チャック爪３，３が揺動可能となる。その後、前記吸着パイプ５の小径部５１が前記保持穴３１内に侵入して吸着パイプ５の小径部５１にねじＳを吸着保持する。この時、吸着パイプ５の小径部５１が保持穴３１の穴径より小さい径かつ長寸に構成されており、チャック爪３，３が閉じた状態を維持できるため、ねじＳを吸着パイプ５内に吸着する前にチャック爪３，３が拡開してねじＳが落下することおよびねじＳが吸着パイプ５の移動経路上からずれることが防止される。結果、ねじＳが吸着パイプ５に正しい姿勢で保持される。

前述のようにねじＳを吸着した後、前記往復駆動源の駆動により吸着パイプ５がさらに前進する。これにより、吸着パイプ５の小径部５１は、前記保持穴３１とガイド穴３２との境界部分に当接して徐々にチャック爪３，３を拡開させ、チャック爪３，３の隙間から突出する。その後、図４に示すように吸着パイプ５のテーパ部５２がチャック爪３，３の保持穴３１の縁部に接触してさらにチャック爪３，３を拡開させる。この時、チャック爪３，３が拡開するにつれ、チャック爪３，３と支持溝２２との当接箇所２２ｂが徐々に狭くなるため、チャック爪３，３は、支持溝２２との摩擦抵抗が徐々に減少する。また、当接箇所２２ｂが狭くなるため、支持溝２２に対してがたつくことが可能な遊嵌状態となる。その後、吸着パイプ５がさらに前進して、大径部５３がチャック爪３，３と接触する。この時、チャック爪３，３は、支持溝２２に遊嵌し、円滑に揺動可能であるため、チャック爪３，３を押し開ける課程での前記クッションばねの撓みは最小限に抑えられる。この結果、吸着パイプ５の一端からビットが突出して、ねじＳを脱落させる等ことが防止される。その後、前記吸着パイプ５が図示しない被締結部材の表面に当接すると、前記クッションばねが撓み、前記ビットのみが前進する。このためビットは、吸着パイプ５内でねじＳと嵌合可能となり、ねじＳを被締結部材に締結する。

上記締付動作の終了後、往復駆動源が逆方向に駆動し、ビットおよび吸着パイプ５を当初の待機位置まで後退させる。これにより、供給パイプ４およびチャック爪３，３は、吸着パイプ５が後退するのに従って徐々に当初の位置に復帰する。この時、チャック爪３，３は、取付けねじ２４付近が常時ガイド部２２ａと当接しているため、遊嵌時にチャック爪３，３が大きくずれることが防止されている。結果、チャック爪３，３がガイド部２２ａ縁部にひっかかることなく円滑に復帰可能となる。また、当該当接箇所がチャック爪の支軸である取付けねじ２４付近であるため、小さい力でも円滑に揺動可能となる。このように復帰するに従い、徐々にチャック爪３，３と前記ガイド部２２ａの当接箇所２２ｂが広くなるため、チャック爪３，３は再度ガイド部に規制される。結果、チャック爪は、吸着パイプ５の移動経路上に保持穴３１を高精度に形成する。このように構成されている、チャックユニット１は、前記支持溝２２が、前記ガイド部２２ａのみチャック爪３と当接するように構成されているため、従来のチャックユニット１０より接触面積および摩擦抵抗が小さくなる。これにより、小さい力であっても容易に揺動することが可能であり、吸着パイプ５を付勢するクッションばねの撓みを最小限にできる。結果、ねじの脱落や、ねじの姿勢が崩れる等を防止できる。

また、上記チャックユニット１は、チャック爪３，３の支点となる取付けねじ２４がチャック本体２の支持溝２２を貫通して締結されている。そのため、取付けねじ２４が規定の締付トルク以上で締付された際、当該取付けねじ２４の軸力により支持溝２２の壁面がチャック爪３，３側に若干湾曲する。これにより、従来のチャックユニットでは、壁面にチャック爪３が挟まれ、固定されることがあった。しかし、本発明のチャックユニット１は、前述のようにガイド部２２ａが取付けねじ２４の貫通個所および貫通個所より底側に形成されているため、壁面が湾曲した場合でもチャック爪３，３との間に隙間が残る。このため、取付けねじ２４が規定のトルク以上で締付けられた場合でもチャック爪３，３は、壁面に挟まれることなく円滑に揺動可能となる。結果、吸着パイプ５がチャック爪３，３を押し開ける課程で前記クッションばねが撓み、吸着パイプ５の一端からビットが突出すること等が防止される。このように、取付けねじ２４を適正トルク以上で締め付けられてもねじＳの脱落等が発生し難いため、組立および設備点検等が容易となる。

さらに、吸着パイプ５の中には、前記大径部５３に組立時にレンチ等の工具を嵌合させる二面幅５４が形成されているものがある。このような吸着パイプ５は、二面幅５４が前記チャック爪３，３の揺動面に対して傾斜している場合、チャック爪３，３を押し開ける際、二面幅と保持穴の縁部に隙間が形成される。このため、大径部５３とチャック爪３，３の保持穴とが均等に接触できず、吸着パイプ５がチャック爪３，３を押し開ける力が揺動面と異なる方向に力が分散されて、結果チャック爪３，３が円滑に揺動しないことがある。しかしながら本発明のチャックユニット１は、大径部５３がチャック爪３，３に接触する前にチャック爪３，３が遊嵌し円滑に揺動可能となる。このため、前述の分散された力でも十分揺動可能となり、二面幅５４を備えた吸着パイプ５であっても問題なく使用可能となる。

なお、本発明に係るチャックユニット１は、前述したものに限定するものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、ガイド部２２ａの形状は、供給される締結部品の種類毎に変更される吸着パイプ５およびチャック爪３，３等に合わせて変更可能であり、図５の（ａ），（ｂ）に示すように長手方向に貫通しない形状や、一端に向かうにつれ徐々に幅が変化する形状であっても何ら問題がない。また、溝壁のどちらか一面のみにガイド溝が形成されている構成でも良い。さらにガイド部２２ａは、その境界部分がテーパ状に形成されていてもよい。これにより、チャック爪３，３は、当該テーパ状の境界部分に沿って正しい位置へより円滑に復帰し易くなる。

１ … チャックユニット
２ … チャック本体
２１ … 案内穴
２２ … 支持溝
２２ａ… ガイド部
２４ … 取付部品
３ … チャック爪
３１ … 保持穴
３３ … 爪ばね
５ … 吸着パイプ
５１ … 小径部
５２ … テーパ部
５３ … 大径部

Claims (4)

1. 締結部品を吸着保持する吸着パイプを案内する案内穴およびこの案内穴と平行に延びる一対の支持溝が形成されたチャック本体と、
   前記チャック本体の支持溝に揺動可能に支持され、その対向面が閉じる方向に常時付勢されている一対のチャック爪と、
   前記支持溝に設けられ、前記チャック爪の支軸となる取付部品とを備え、
   前記チャック爪の対向面には、前記吸着パイプの移動経路上に締結部品を保持する保持穴が形成されているチャックユニットにおいて、
   前記支持溝は、その溝幅が前記チャック爪の厚さ寸法より大きく構成されるとともに、前記取付部品と直交する溝壁には、前記チャック爪に当接し、揺動面と直交方向を規制可能なガイド部が突設されていることを特徴とするチャックユニット。
2. 前記ガイド部は、前記チャック爪と常時当接する部分を有す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. 前記ガイド部は、前記取付部品の設置位置より前記案内穴側に設けられている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. 前記吸着パイプは、前記締結部品を吸着する小径部と、この小径部に連続するテーパ部と、このテーパ部に連続し、前記小径部より大きい径に構成される大径部とを有しており、
   前記ガイド部は、小径部がチャック爪から突出後かつ大径部がチャック爪に接触する前の所定のタイミングにおいて、前記揺動面と直交方向への規制を解くように設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載のチャックユニット。

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