JPH06277962A - ねじ締め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ねじ溝及びスプライン溝が設けられた一本の軸
によりねじを押圧しながら回転させてねじ締めする。装
置自体を小型化及び軽量化する。 【構成】軸のねじ溝にねじナット部材を、またスプライ
ン溝にスプラインナット部材を噛み合わせる。ねじナッ
ト部材に連結された第１モーター及びスプラインナット
部材に連結された第２モーターを夫々駆動制御して軸に
取り付けられたねじ締め具を、皮下移転状態での移動、
回転状態での通常送り、早送り、微速送りしてワークに
ねじを締め付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ワークに対してねじ
を押圧しながら回転させてねじ締めするねじ締め装置に
関する。

【０００２】

【従来技術】従来のねじ締め装置は、例えばフレームに
支持されたスライダーにシリンダーを連結して移動可能
にすると共に該スライダーに回転可能に支持され、ねじ
締め具を固定するチャックが取り付けられた回転軸に電
動モーターを連結して正逆方向へ回転させている。

【０００３】そしてスライダーの移動によりねじをワー
クに押し付けながら回転させることによりねじ締めを行
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来のねじ締め装置にあっては、ねじに対してねじ締め
具を押圧させる押圧機構と、該ねじ締め具を回転させる
回転機構とを別々に設ける必要があり、装置が複雑化し
て大型化及び重量化する問題を有している。 特に、ロ
ボットのアームにねじ締め装置を取り付け、該アームを
移動制御して所定の締め付け位置へ移動させることによ
りねじ締め作業を行なうシステムにあっては、ねじ締め
装置が大型化及び重量化した場合にはアームの移動応答
性が悪くなって所定の位置へ移動するのに時間がかか
り、ねじ締め作業を効率的に行なえない問題を有してい
る。また狭少スペースにアームを侵入させることが困難
になり、ねじ締め作業が可能な作業形態が限定される問
題をも有している。

【０００５】本発明は、上記した従来の欠点を解決する
ために発明されたものであり、その目的とするところ
は、小型化及び軽量化を図りながらねじを所望のトルク
で押圧しながら回転させてねじ締めすることができるね
じ締め装置を提供することにある。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】本発明は上記した従来
の欠点を解決するため、請求項１は所定の軸線長さから
なり、外周面に１条のねじ溝が所定のリード角で旋設さ
れると共に軸線方向へ延びる複数のスプライン溝がねじ
溝と交差するように形成された軸と、ステーターの中心
部にて回転可能に支持されると共に軸を挿通する中空部
を有し、所定の回転数で回転されるローターが内蔵され
た第１モーターと、ローターと同心状に取り付けられ、
軸のねじ溝に対して多数のボールを介して噛み合うねじ
ナット部材と、軸のスプライン溝に対して多数のボール
を介して噛み合うスプラインナット部材と、スプライン
ナット部材を所定の回転数で回転させる第２モーター
と、軸の一端にチャックを介して取り付けられたねじ締
め具と、第１及び第２モーターの少なくとも一方或いは
双方を正逆転駆動してねじ締め具を、非回転状態での通
常送り、回転状態での通常送り、早送り、微速送りする
ように移動制御する制御する制御装置とからなることを
特徴としている。

【０００７】また請求項２は、軸線長さが所定の長さか
らなり、外周面に１条のねじ溝が所定のリード角で旋設
されると共に軸線方向へ延びる複数のスプライン溝が交
差するように形成された軸と、ステーターの中心部にて
回転可能に支持されると共に軸を挿通する中空部を有
し、所定の回転数で回転されるローターが内蔵された第
１モーターと、ローターと同心状に取り付けられ、軸の
ねじ溝に対して多数のボールを介して噛み合うねじナッ
ト部材と、軸のスプライン溝に対して多数のボールを介
して噛み合うスプラインナット部材と、第２モーター
と、該第２モーターに連結されてスプラインナット部材
を所定の減速比で回転させる減速機構と、軸の一端に取
り付けられたねじ締め具と、第１及び第２モーターの少
なくとも一方或いは双方を正逆転駆動してねじ締め具
を、非回転状態での通常送り、回転状態での通常送り、
早送り、微速送りするように移動制御する制御装置とか
らなることを特徴としている。

【０００８】

【発明の作用】上記のように構成された請求項１は、第
２モーターの駆動を停止した状態で第１モーターが所定
の回転数で駆動されると、軸のねじ溝に噛み合うねじナ
ット部材の回転に伴ってねじ締め具が、装置の下方に配
置された支持台上のワークに近接される。次に、第１モ
ーターの駆動状態を保った状態で第２モーターが所定の
回転数で駆動されると、ねじ締め具は軸のスプライン溝
に噛み合うスプラインナット部材の回転に伴って所定の
回転数で逆回転されながら第１モーターの回転数に応じ
た軸の移動ストロークと第２モーターの回転数に応じた
軸の移動ストロークとの差の移動量で移動してねじをワ
ークにねじ締めする。

【０００９】そしてねじ締め作業が終了した後において
第１及び第２モーターが夫々逆回転されると、ねじ締め
具は第１及び第２モーターの回転数に応じた軸の夫々の
移動ストロークの移動量で移動して原位置へ復帰され
る。

【００１０】また請求項２は、第２モーターの駆動に伴
ってスプラインナット部材を所定の回転数に対して所定
の減速比で回転させて軸、従ってねじ締め具を該減速比
に応じた回転数で回転させると共に軸線方向へ移動させ
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従って説明
する。

【００１２】請求項２ ねじ締め装置１のフレーム３には数値制御可能な第１モ
ーター５が上下方向に軸線を有するように取り付けら
れ、該第１モーター５のモータハウジング７内にはほぼ
円筒形状のステーター９が内蔵されている。該ステータ
ー９の中空部内には中心に貫通孔１１ａを有したロータ
ー１１がステーター９の中空部内周面と微少間隔を有し
た状態で軸受１５により回転可能に支持されている。そ
してモータハウジング７から突出したローター１１の下
部にはねじナット１７が、該ローター１１と同心状に取
り付けられている。また、モータハウジング７の上方へ
突出したローター１１にはロータリーエンコーダー等の
第１回転量検出装置１８が取り付けられている。

【００１３】第１モーター５には軸１９が、ローター１
１の貫通孔１１ａを挿通し、かつねじナット１７と噛み
合うように取り付けられている。該軸１９の外周面には
一条のねじ溝１９ａが、所定のリード角で旋設されてい
ると共に複数のスプライン溝１９ｂが軸線方向へねじ溝
１９ａと交差するように形成され、ねじナット１７は軸
１９のねじ溝１９ａに対し、転動可能に装着された多数
のボール１７ａを介して噛み合わされている。

【００１４】上記ねじナット１７の下方に位置する軸１
９にはスプラインナット２１が同心状に噛み合わされて
いる。該スプラインナット２１は軸１９のスプライン溝
１９ｂに対し、転動可能に装着された多数のボール２１
ａを介して噛み合わされている。該スプラインナット２
１の下部には歯付きプーリー２３が同心状に取り付けら
れ、該歯付きプーリー２３にはフレーム３に取り付けら
れた数値制御可能な第２モーター２５が、歯付きベルト
２７を介して連結されている。

【００１５】該第２モーター２５は、例えばハーモニッ
ク減速機構或いは多数の歯車を組み合わせた減速機構２
８が内蔵され、第２モーター２５の回転数に対して所望
の減速比（１／α）で、歯付きベルト２７が張設される
歯付きプーリー２９、従ってスプラインナット２１を回
転させる。

【００１６】尚、第２モーター２５には、例えばロータ
リーエンコーダー等の第２回転量検出装置２６が取り付
けられている。

【００１７】軸１９の下端部には具固定部材としてのチ
ャックコレット３１が取り付けられ、該チャックコレッ
ト３１にはねじ締め具としてのドライバー３３が交換可
能に取り付けられている。

【００１８】また、フレーム３の上部には、例えば近接
スイッチからなる原点検出器３５が、軸１９の軸線方向
上端に取り付けられた永久磁石３７と相対するように取
り付けられている。

【００１９】次に、上記のように構成されたねじ締め装
置１の基本動作を説明する。

【００２０】第２モーター２５の駆動を中断した状態で
第１モーター５が、例えば（＋ａ）rpm ｛（＋）は軸１
９を図示する軸線下方へ移動させる際の回転方向を、ま
た（−）は軸１９を軸線上方へ移動させる際の回転方向
を示す｝の回転数で駆動されると、軸１９はねじ溝１９
ａに噛み合って回転数（＋ａ）rpm で回転するねじナッ
ト１７により移動ストロークＳａ／pulsで軸線下方へ移
動される。

【００２１】また、第１モーター５及び第２モーター２
５が、例えば（＋ａ）rpm の回転数で夫々駆動される
と、軸１９は（＋ａ）rpm の回転数で回転するねじナッ
ト１７に応じた移動ストロークＳａ／pulsと（＋ａ／
α）rpm で回転するスプラインナット２１に応じた移動
ストロークＳｂ／pulsとの和の移動量で、かつ（＋ａ／
α）rpm の回転数で回転しながら移動される。

【００２２】更に、第１モーター５が（＋ａ）rpm で駆
動されると共に第２モーター２５が（−ａ）rpm で駆動
されると、軸１９は（＋ａ）rpm の回転数で回転するね
じナット１７に応じた移動ストロークＳａ／pulsと（−
ａ／α）rpm で回転するスプラインナット２１に応じた
移動ストロークＳｂ／pulsとの差の移動量で、かつ（＋
ａ／α）rpm の回転数で回転しながら移動される。

【００２３】次に、ねじ締め作用を具体的に説明する。

【００２４】ねじ締め装置１の下方に配置された支持台
３９上にワーク４１が位置決めされた状態で載置される
と、該支持台３９に設けられた検出器（図示せず）から
の検出信号に基づいて、先ず第１モーター５が（＋ａ）
rpm の回転数で駆動される。

【００２５】これにより図３に示すように軸１９は（＋
ａ）rpm の回転数で回転するねじナット１７により、移
動ストロークＳａ／pulsの移動量で軸線下方へ移動し、
ドライバー３３に取り付けられたねじ４３をワーク４１
へ近接させる。

【００２６】そして第１回転量検出装置１８により検出
される第１モーター５の回転量に基づいて軸１９、従っ
てねじ４３がワーク４１に対して所定の近接位置へ移動
されたことが検出されると、第１モーター５の駆動状態
を維持したまま、第２モーター２５を（−ａ）rpm の回
転数で駆動させる。

【００２７】これにより図４に示すように軸１９は回転
数（＋ａ）rpm で回転するねじナット１７に応じた移動
ストロークＳａ／pulsと回転数（−ａ／α）rpm で回転
するスプラインナット２１に応じた移動ストロークＳｂ
／pulsとの差の移動量で軸線下方へ移動しながら回転数
（ａ／α）rpm で回転し、ワーク４１に対してねじ４３
をねじ締めさせる。

【００２８】そして第２モーター２５の駆動開始後に第
１及び第２回転量検出装置１８・２６から検出される夫
々の回転数に基づいてワーク４１にねじ４３がねじ締め
されたことが検出されると、第２モーター２５の回転状
態を維持しながら第１モーター５を（−ａ）rpm の回転
数に切り換える。

【００２９】これにより図５に示すように軸１９は回転
数（−ａ）rpm で回転するねじナット１７に応じた移動
ストローク−Ｓａ／pulsと回転数（−ａ／α）rpm で回
転するスプラインナット２１に応じた移動ストローク−
Ｓｂ／pulsとの和の移動量で軸線上方へ移動し、ドライ
バー３３をワーク４１にねじ締めされたねじ４３から上
方へ離間させる。尚、この復帰動作時において軸１９は
（−ａ／α）rpm の回転数で回転している。

【００３０】上記軸線上方に対する移動に伴って軸１９
の上部に取り付けられた永久磁石３７が原点検出器３５
に相対されると、該原点検出器３５からの検出信号に基
づいて第１モーター５及び第２モーター２５の駆動を中
断してねじ締め作業を終了する。

【００３１】このように本実施例は、ねじ溝１９ａ及び
スプライン溝１９ｂが設けられた１本の軸１９によりド
ライバー３３の移動と回転を行うことができ、装置自体
を小型化及び軽量化することができる。

【００３２】請求項１ 請求項１に係るねじ締め装置は、請求項２に係るねじ締
め装置１を構成する第２モーター２５とスプラインナッ
ト２１とを直接連結し、スプラインナット２１を該第２
モーター２５とほぼ一致する回転数で回転させるもので
あり、他の構成については同様であるため、その詳細な
説明に付いては省略する。

【００３３】上記説明は、ねじ締め装置１の下方に支持
台３９を配置して載置されたワーク４１にねじ４３を締
め付けるものとしたが、例えば多関節形式のロボットの
アーム先端にねじ締め装置を取り付け、該アームの移動
に伴ってねじ締め装置を所定の位置へ移動させた後にね
じ締め作業を行なうものであっても良いことは勿論であ
る。

【００３４】上記説明は、ねじ締め具を、先ず非回転状
態で移動させてワークに近接させ、次に微速移動させな
がら所定の回転させてねじ締めを行なった後、逆方向へ
倍速移動させて原位置へ復帰させる制御方式としたが、
本発明は上記した制御方法に制限されるものではなく、
第１及び第２モーターを正逆回転させて軸を非回転状態
での通常送り、回転状態での通常送り、早送り、微速送
りさせてねじ締め具によりねじ締めする装置であればよ
い。

【００３５】

【発明の効果】このため本発明は、小型化及び軽量化を
図りながらねじを所望のトルクで押圧しながら回転させ
てねじ締めすることができるねじ締め装置を提供するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ねじ締め装置の概略を示す全体斜視図である。

【図２】軸に対する各ナットの噛み合わせ状態を示す略
体断面図である。

【図３】ねじ締め具の移動状態を示す説明図である。

【図４】ねじ締め具の移動状態を示す説明図である。

【図５】ねじ締め具の移動状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ねじ締め装置 ５ 第１モーター ９ ステーター １１ ローター １７ ねじナット １７ａ ボール １９ 軸 １９ａ ねじ溝 １９ｂ スプライン溝 ２１ スプラインナット ２１ａ ボール ２５ 第２モーター ３３ ドライバー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の軸線長さからなり、外周面に１条の
   ねじ溝が所定のリード角で旋設されると共に軸線方向へ
   延びる複数のスプライン溝がねじ溝と交差するように形
   成された軸と、ステーターの中心部にて回転可能に支持
   されると共に軸を挿通する中空部を有し、所定の回転数
   で回転されるローターが内蔵された第１モーターと、ロ
   ーターと同心状に取り付けられ、軸のねじ溝に対して多
   数のボールを介して噛み合うねじナット部材と、軸のス
   プライン溝に対して多数のボールを介して噛み合うスプ
   ラインナット部材と、スプラインナット部材を所定の回
   転数で回転させる第２モーターと、軸の一端にチャック
   を介して取り付けられたねじ締め治具と、第１及び第２
   モーターの少なくとも一方或いは双方を正逆転駆動して
   ねじ締め具を、非回転状態での通常送り、回転状態での
   通常送り、早送り、微速送りするように移動制御する制
   御装置とからなることを特徴とするねじ締め装置。
2. 【請求項２】軸線長さが所定の長さからなり、外周面に
   １条のねじ溝が所定のリード角で旋設されると共に軸線
   方向へ延びる複数のスプライン溝が交差するように形成
   された軸と、ステーターの中心部にて回転可能に支持さ
   れると共に軸を挿通する中空部を有し、所定の回転数で
   回転されるローターが内蔵された第１モーターと、ロー
   ターと同心状に取り付けられ、軸のねじ溝に対して多数
   のボールを介して噛み合うねじナット部材と、軸のスプ
   ライン溝に対して多数のボールを介して噛み合うスプラ
   インナット部材と、第２モーターと、該第２モーターに
   連結されてスプラインナット部材を所定の減速比で回転
   させる減速機構と、軸の一端に取り付けられたねじ締め
   具と、第１及び第２モーターの少なくとも一方或いは双
   方を正逆転駆動してねじ締め具を、非回転状態での通常
   送り、回転状態での通常送り、早送り、微速送りするよ
   うに移動制御する制御装置とからなることを特徴とする
   ねじ締め装置。