JP7518751B2

JP7518751B2 - 調芯機構および同機構を備えた自動締結機

Info

Publication number: JP7518751B2
Application number: JP2020210006A
Authority: JP
Inventors: 慶一安積
Original assignee: Nittoseiko Co Ltd
Current assignee: Nittoseiko Co Ltd
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2024-07-18
Anticipated expiration: 2040-12-18
Also published as: JP2022096809A

Description

本発明は、工具を調芯する調芯機構および同機構を備える自動締結機に関する。

従来、ドライバビットやボックスビット等を所定の位置に調芯する調芯機構としては、特許文献１に示されたものが知られている。この調芯機構は、挿通穴の底に締め付けられたねじを外すねじ緩め機に適用されているものであり、ねじ緩め装置のドライバビットが挿通する略円錐状のリング部を有している。このリング部は、前記ドライバビットを挿通穴に挿入した際、この挿通穴の開口部に嵌合可能に構成されており、このリング部が挿通穴に嵌合することにより、ドライバビットの振動を防止して、挿通穴およびねじに調芯している。

特開２０１４－１３３２６８号公報

しかしながら、従来の調芯機構は、前記リング部を挿通穴に嵌合させる必要があった。そのため、挿通穴を有さない平坦なワークに締結されたねじを外す場合等、リング部が嵌合していない状態では、ドライバビットの振動を防止できず、ドライバビットをねじに調芯することができないという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みて創生されたものであり、ワークの形状に関係なく工具を所定の作業位置に調芯可能な調芯機構の提供を目的とする。この目的を達成するため、本発明は、回転駆動源の駆動を受けて回転する工具の外径より大きい保持穴が形成された保持ブロックと、この保持ブロックの保持穴に内接している弾性保持部と、この弾性保持部に保持され、前記工具を案内するガイド部とから構成されており、前記ガイド部は、前記弾性保持部に前記保持穴の中心に向かって付勢されていることを特徴とする。これにより、前記工具は、ガイド部を介して常時弾性保持部により付勢されているため、回転時の振動が防止される。また、ガイド部を保持する弾性保持部が変形することにより、ガイド部および工具が傾斜あるいは移動可能となる。なお、前記ガイド部は、前記工具を昇降自在に案内する滑り軸受と、この滑り軸受を回転自在に保持する転がり軸受けとからなる２層構造であることが好ましい。これにより、ガイド部は、工具を回転自在および昇降自在に案内する。また、前記保持穴の内壁には、環状突起が設けられており、前記弾性保持部はこの環状突起を挟むように設けられた一対のゴム製リングから構成され、前記ガイド部の外周には、前記ゴム製リングを前記環状突起に向かい押圧する押圧部が形成されていることが好ましい。これにより、ガイド部は、ゴム製リングを介して保持穴内の環状突起を挟持して固定される。このため、長期間使用しても保持ブロックから外れることがない。

本発明のもう一つは、締結部品に係合可能な締付工具を回転駆動させるドライバユニットと、このドライバユニットを移動させる位置制御機構とを備えた自動締結機において、締付工具の外径より大きい保持穴が形成された保持ブロックと、この保持ブロックの保持穴に内接している環状の弾性保持部と、この弾性保持部に内接し、前記締付工具を案内するガイド部とから構成されており、前記ガイド部は、前記弾性保持部に保持穴の中心に向かって付勢されていることを特徴とする自動締結機である。この構成によれば、締結工具の回転時の振動を防止するとともに、締結時、締結工具およびガイド部が締結部品に従動可能となる。

本発明の調芯機構によれば、ガイド部が常時弾性保持部に付勢されており、工具の振動を防止されるとともに、弾性保持部が変形可能な範囲でガイド部および工具の傾斜等が許容されるため、ワークの形状に影響されることなく、工具を所定の作業位置に調芯可能等という利点がある。また、弾性保持部が変形することにより、ガイド部および工具の破損を防止可能等の利点もある。また、ガイド部が工具を回転自在および昇降自在に案内するため、工具とガイド部との接触抵抗が減少する。これにより、回転駆動源が発した回転トルクを所定の作業対象にまで効率よく伝達可能となる等の利点がある。さらに、ガイド部がゴム製リングを介して保持穴内の環状突起を挟持するため、ガイド部が保持ブロックから外れることがなく、長期間使用可能等の利点がある。

また、本発明の自動締結機によれば、締結工具が予め所定の位置に固定されている保持ブロックにガイドされているため、締結個所の形状に関係なく常時締結工具の振れを防止でき、締結工具を締結個所に調芯可能等の利点がある。また、弾性保持部が変形することにより、締付工具とガイド部との間で接触抵抗が生じ難く、回転駆動源が出力した締付トルクを締結部品まで円滑に伝達可能となる。このため、適正な締付トルクでの締付が可能となり、締付不良を防止できる等の利点がある。

本発明に係る調芯機構の要部を示す概略斜視図である。本発明に係るねじ締め機を示す全体図である。図２のＡ－Ａ線に沿った要部拡大断面図である。図３から次の状態に移る動作図であり、（ａ）は、ガイド部がビット軸に従い移動している状態を示す要部拡大断面図であり、（ｂ）は、ガイド部がビット軸に従い傾斜している状態を示す要部拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る調芯機構４および当該機構が付設される作業機の一例である自動締付機、特に、ワークＷに仮止めされたボルトＢを増し締めするボルト締結機１について、図面に基づき説明する。このボルト締結機１は、別途設けられる水平多関節ロボット等の移動操作機構の駆動を受け、前記ボルトＢの上方まで搬送されるものであり、図２に示すように移動操作機構に連結される位置制御機構２と、この位置制御機構２の駆動を受けて昇降可能に構成されるドライバユニット３とを備えている。

前記位置制御機構２は、前記移動操作機構に支持される基台２１を有しており、この基台２１は、鉛直方向に延びる鉛直部材２１１と、この鉛直部材２１１の上下端それぞれに固定される上板２１２および下板２１３とからなるコの字状に構成されている。この基台２１の上板２１２および下板２１３の間には、ボールねじ２２が回転自在に支持されているとともに、上板２１２上には、ボールねじ２２を回転駆動させる昇降モータ２３が載置されている。また、前記ボールねじ２２には、当該ボールねじ２２の回転により昇降ブロック２４が螺合しており、この昇降ブロック２４には、ガイドシャフト２５が貫通している。このガイドシャフト２５は、前記基台２１の上板２１２および下板２１３の間に設けられる棒状部材であり、前記昇降ブロック２４が軸方向の摺動自在に構成されている。これにより、前記昇降ブロック２４が位置制御機構２に対して、傾斜することが防止される。さらに、前記昇降ブロック２４には、前記ドライバユニット３が一体に連結されている。このため、ドライバユニット３は、前記移動操作機構の駆動を受け、ボルトＢの上方まで搬送されるとともに、これら位置制御機構２の駆動を受け、ボルトＢの上方で昇降可能となる。

前記ドライバユニット３は、回転駆動源の一例として、ＡＣサーボモータ３１（以下、締付モータ３１という）を備えており、この締付モータ３１は、前記位置制御機構２の昇降ブロック２４に固定される中空状のハウジング３２上に設置されている。このハウジング３２の内部には、締付モータ３１の出力軸３１１が連結する接続継手３３が回転自在に内包されており、この接続継手３３には、下方に向かい延びるビット軸３４が連結されている。このビット軸３４は、その下端にボックスビット３５が連結されており、このボックスビット３５の下面には、ボルトＢの頭部と嵌合可能な嵌合部３５１が形成されている。また、接続継手３３とビット軸３４との連結個所には、ビット軸３４を常時下方に向かい付勢するクッションばね３６が設けられており、ビット軸３４は、締付モータ３１に対して軸方向に相対移動可能に構成されている。さらに、前記ビット軸３４は、前記基台２１の下板２１３に貫通形成された保持穴２１４を通過して下方に向かって延びており、この保持穴２１４には、本発明の要部である調芯機構４が設けられている。

前記調芯機構４は、図１および図３に示すように保持穴２１４が形成された下板２１３と、この下板２１３の保持穴２１４に内接している一対のゴム製リング４１，４１と、このゴム製リング４１，４１に内接し、ビット軸３４を案内するガイド部４２とから構成されており、このガイド部４２は、ゴム製リング４１，４１によって常時保持穴２１４の中心に向かって付勢されている。また、ガイド部４２は、前記ビット軸３４を昇降自在に挿通させる滑り軸受４３と、この滑り軸受４３を回転自在に保持する転がり軸受４４，４４とからなる２層構造に構成されている。これら構造により、ガイド部４２は、ビット軸３４を回転自在および昇降自在に案内するとともに、その外周に位置する前記ゴム製リング４１，４１が許容する範囲で移動および傾斜することが可能となる。

なお、本実施形態において、前記保持穴２１４は、その内周面の高さ方向中央に環状突起２１５が形成されており、前記ゴム製リング４１，４１は、この環状突起２１５を上下に挟むよう設けられている。また、前記転がり軸受４４，４４の外周には、その上端部あるいは下端部に環状の押圧部４５，４５が設けられており、この押圧部４５，４５は、前記ゴム製リング４１，４１を前記環状突起２１５に向かって常時押圧している。さらに、前記滑り軸受４３は、その上端部に径方向外側に向かい延びるフランジ部４３１が形成されるとともにその下端部にＣリング４３２が装着されており、これらフランジ部４３１およびＣリング４３２によって前記転がり軸受４４，４４を挟持している。これら構造により、ガイド部４２は、ゴム製リング４１を介して環状突起を挟持するため、長期間使用しても、ゴム製リング４１およびガイド部４２が下板２１３から脱落することがない。なお、前記押圧部４５は、その断面が前記環状突起２１５と対向する斜辺を有する直角三角形状に構成されている。

次に上記のように構成された調芯機構４およびボルト締結機１の作用を説明する。
前記ボルト締結機１は、前記移動操作機構が駆動して、図２に示すようにドライバユニット３をボックスビット３５がワークＷに仮止めされたボルトＢと同軸上となる位置に移動する。この移動後、昇降モータ２３が正転駆動を行いドライバユニット３がねじに向かって降下するとともに、前記締付モータ３１が正転駆動を行い、ビット軸３４をボルトＢの締付方向に回転駆動させる。この時、前記ビット軸３４は、図３に示すように調芯機構４により保持穴２１４の中心に向かい付勢されている。このため、前記締付モータ３１の出力軸３１１と接続継手３３との間あるいは接続継手３３とビット軸３４との間に設けられる若干のクリアランスや、ビット軸３４の加工段階に生じた微少な反り等によって、ビット軸３４が回転振動することが防止され、前記ボックスビット３５の嵌合部３５１と、前記ボルトＢの頭部とが円滑に嵌合可能となる。この時、ビット軸３４を付勢しているクッションばね３６が撓み、当接時の衝撃を吸収するため、ワークＷやボルトＢ等の破損が防止される。その後、ボックスビット３５が締付モータ３１の駆動を受けて、回転駆動することで、ワークＷにボルトＢが締結される。なお、調芯機構４は、ボルト締結機１の下板２１３に配設されている。このため、ワークＷの締付個所周辺の形状に影響されることなくビット軸３４の振動を防止可能となる。

上述のような締付作業において、ボルトＢがワークＷに対して傾いて仮止めされていたり、ワークＷに形成されたボルト締結用の下穴の位置が正規位置からずれていたりして、ボックスビット３５とボルトＢの軸線が一致していない場合、ビット軸３４は、前記接続継手３３を支点として若干揺動して、ボックスビット３５をボルトＢに調芯させる。これにより、ボックスビット３５がボルトＢと嵌合可能となる。この時、ビット軸３４を保持するガイド部４２の外周にゴム製リング４１，４１が設けられているため、ガイド部４２は、図４の（ａ）および図４の（ｂ）に示すようにゴム製リング４１，４１が変形可能な範囲でビット軸３４に合わせて移動あるいは傾斜する。これにより、ビット軸３４がガイド部４２を過度に押圧することがなく、滑り軸受４３、転がり軸受４４，４４およびビット軸３４等の破損が防止される。また、ビット軸３４と滑り軸受４３との間に発生する接触抵抗が低減するとともに転がり軸受４４，４４が過度に押圧されて円滑に回転出来なくなることが防止される。これにより、締付モータ３１が出力した締付トルクが接触抵抗等に消費されることがなくボルトＢまで伝達される。結果、ボルトＢを適正な締付トルクでの締め付けることができ、締付性能が向上する。また、押圧部４５の断面が前記環状突起２１５と対向する斜辺を有しているため、図４の（ｂ）に示すようにビット軸３４およびガイド部４２が傾斜した際、押圧部４５の斜面でゴム製リング４１を押圧する構造となる。このため、ゴム製リング４１に傷がつきにくくなり、長期間の使用が可能となる。

なお、本発明に係る調芯機構４およびボルト締結機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、調芯機構４は、回転駆動する工具を有していれば、ボルト締結機１に限らず、ねじ締結機等、他の作業機に適用されていてもよい。また、本実施形態において、前記ゴム製リング４１およびガイド部４２を保持する保持穴２１４が形成された保持ブロックの一例として、基台２１の下板２１３を用いたが、これに限定されず、作業機に合わせて、形状、厚さ、連結対象等が変更されても何ら問題ない。

また、前記ガイド部４２は、工具の種類、用途等に合わせて、滑り軸受４３あるいは転がり軸受４４，４４のどちらか一方のみからなる構成であってもよい。さらに、前記ゴム製リング４１，４１は、前述のようにガイド部４２を付勢する弾性保持部の一例で有り、この弾性保持部は、前記ガイド部４２を付勢可能かつ調芯機構４が下板２１３から脱落しないよう構成されていれば、その他形状であっても何ら問題ない。

１ …ボルト締結機
２ …位置制御機構
２１３…保持ブロック
２１４…保持穴
２１５…環状突起
３ …ドライバユニット
３１ …回転駆動源
３４ …工具
４ …調芯機構
４１ …弾性保持部
４２ …ガイド部
４３ …滑り軸受
４４ …転がり軸受け

Claims

回転駆動源の駆動を受けて回転する工具の外径より大きい保持穴が形成された保持ブロックと、この保持ブロックの保持穴に内接している弾性保持部と、この弾性保持部に保持され、前記工具を案内するガイド部とから構成されており、
前記ガイド部は、前記工具を昇降自在に案内する滑り軸受と、この滑り軸受を回転自在に保持する転がり軸受けとからなる２層構造であり、前記弾性保持部に前記保持穴の中心に向かって付勢されていることを特徴とする調芯機構。
前記保持穴の内壁には、環状突起が設けられており、前記弾性保持部はこの環状突起を挟むように設けられた一対のゴム製リングから構成され、
前記ガイド部の外周には、前記ゴム製リングを前記環状突起に向かい押圧する押圧部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の調芯機構。
締結部品に係合可能な締付工具を回転駆動させるドライバユニットと、このドライバユニットを移動させる位置制御機構とを備えた自動締結機において、
締付工具の外径より大きい保持穴が形成された保持ブロックと、この保持ブロックの保持穴に内接している環状の弾性保持部と、この弾性保持部に内接し、前記締付工具を案内するガイド部とから構成されており、
前記ガイド部は、前記締付工具を昇降自在に案内する滑り軸受と、この滑り軸受を回転自在に保持する転がり軸受けとからなる２層構造であり、前記弾性保持部に前記保持穴の中心に向かって付勢されていることを特徴とする自動締結機。