JPH0735006B2 - 自動ねじ締め機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、自動ねじ締め機に関し、さらに詳しくは、ワ
ークのねじ位置にビットを移動させて自動的にねじ締め
を行う自動ねじ締め機に関する。

「従来技術およびその問題点」 自動ねじ締め機の一般的な動作はワークから離れた待機
位置からワークに向かってビットを進行させ、ビットを
回転させてワークにねじ締めを行ない、ねじ締めの終了
後、ビットを元の待機位置に復帰するものである。

かかるビットの移動は複動式エアシリンダによるのが従
来一般的で、その移動速度はエアの流量によって調整さ
れる。

ところで、この移動速度を高速にすると、ビットに保持
されたねじの先端がワークのねじ孔に嵌入されるとき
に、あるいはワークにゆるく螺合されたねじれの頭部に
ビットの先端が当たるときに、衝撃を与え、ねじやねじ
孔などの破壊を招くことがあるという問題点がある。

一方、ビットの移動速度を低速にすれば、上記のような
問題点はなく安全・確実となるが、作業能率が低下する
という問題点がある。

「発明の目的」 本発明の目的とするところは、ねじ締め時には低速でビ
ットを移動し、それ以外のときは高速でビットを移動す
るように、ビットの移動速度を自動切換し、ねじ締め作
業の安全・確実性と、高作業能率とを両立させることが
できる自動ねじ締め機を提供することにある。

「発明の構成」 本発明の自動ねじ締め機は、ワークから離れた待機位置
からワークへ向ってビットを進行させ、ビットを回転さ
せてワークにねじ締めを行い、ねじ締め終了後、ビット
を元の待機位置に復帰する自動ねじ締め機において、ビ
ットの移動を比較的高速で行う複動式エアシリンダ、前
記複動式エアシリンダのピストンロッドを把持して圧油
の押出し抵抗により減速し、ビットの移動を比較的低速
で行うブレーキ手段、ビットがワークに接近してねじ締
め開始位置近傍の所定位置に到達したことを、該ビット
先端にねじを真空吸着させるための吸着パイプの先端が
該ねじに先立ってワークへ当接することにより検知して
到達信号を出力する到達検知手段、および前記複動式エ
アシリンダを作動すると共に前記ブレーキ手段を解除し
てビットを比較的高速で待機位置からワークに向かって
進行させて、前記到達信号が出力されると前記ブレーキ
手段を作動してビットを比較的低速でワークへ向かって
更に進行させ、ねじ締めの終了後は再び前記複動式エア
シリンダを作動すると共に前記ブレーキ手段を解除して
ビットを比較的高速で待機位置へ復帰させる移動速度制
御手段を具備したことを構成上の特徴とするものであ
る。

「実施例」 以下、図に示す実施例に基づいて本発明をさらに詳しく
説明する。ここに第１図は本発明の一実施例の自動ねじ
締め機の斜視図、第２図は第１図に示す自動ねじ締め機
の吸着パイプ周辺部分の模式的端面図、第３図は第１図
に示す自動ねじ締め機のブレーキ手段の模式的断面図、
第４図は第１図に示す自動ねじ締め機のエア流路および
圧油流路の構成説明図、第５図は本発明の他の実施例の
第４図相当図である。なお、これらの実施例により本発
明が限定されるものではない。

第１図に示す自動ねじ締め機１において、ビット（第２
図に示す７）は吸着パイプ２の内部にあり、モータ３に
より回転される。

ビット，吸着パイプ２およびモータ３はホルダ４で保持
され、そのホルダ４は複動式エアシリンダ５によって上
下に移動される。ねじはホッパー６から送り出され、吸
着パイプ２の先端2aに吸い込まれ、ビット先端に吸着さ
れる。

複動式エアシリンダ５はホルダ４を下降させ、ビット先
端に保持したねじをワークのねじ孔に嵌入し、モータ３
によりビットを回転してねじを螺合する。

ねじを締め終わると、モータ３において所要トルクが上
昇するから、それを検出すると、複動式エアシリンダ５
によりホルダ４を引き上げる。

上記基本的な構成および動作は、従来公知の自動ねじ締
め機と変わるところはない。

この自動ねじ締め機１が従来と異なる点は、吸着パイプ
２がワークに当接したことを検出するマイクロスイッチ
10が設けられ、また、そのマイクロスイッチ10で作動さ
れるブレーキ手段20が設けられていることである。

第２図は、マイクロスイッチ10の働きを説明するもの
で、吸着パイプ２の周辺部分の模式的端面図である。

マイクロスイッチ10は、ホルダ４に対して固定的位置に
取り付けられている。また、吸着パイプ２を保持するた
めの円筒カバー31はホルダ４に対して固定的位置に取り
付けられている。そこで、第２図では、マイクロスイッ
チ10が円筒カバー31に取り付けられているように模式的
に示してある。

ビット７およびビットホルダ32はモータ３に対して固定
的位置にあり、そのモータ３はホルダ４に固定されてい
るから、ビット７およびビットホルダ32はホルダ４に対
して固定的位置にある。

そこで、結局のところマイクロスイッチ10,円筒ホルダ3
1,ビット７およびビットホルダ32は、ホルダ４の移動に
より同時に一体的に移動する。

円筒カバー31の内周には、取付リング33が螺合され、そ
の取付リング33の内周に外リング34が上下にスライド可
能に嵌合され、その外リング34の上部に内リング35が螺
合され、かつ下部に吸着パイプ２が圧入等により固着さ
れている。内リング35は、スプリング36で下方に付勢さ
れている。さらに、圧空供給パイプ37が、円筒カバー31
の長孔31aおよび取付リング33の長孔33aを貫通して、外
リング34に螺合されている。

そこで、吸着パイプ２の先端２がワークに当接していな
いときは、スプリング36の付勢力によって吸着パイプ２
は下側に押されており、第２図に示す位置にある。この
位置では、吸着パイプ２に設けられた凸部2bがマイクロ
スイッチ10を作動させていない。

ホルダ４が下降され、吸着パイプ２の先端2aがねじ40の
先端に先立ってワークに当接すると、ホルダ４の下降に
もかかわらず吸着パイプ２が下降できなくなる。そこ
で、ホルダ４の下降を伝達するスプリング36の付勢力に
抗して吸着パイプ２が停止し、その停止している吸着パ
イプ２の前記凸部2bにより、下降するマイクロスイッチ
10が作動される。

つまり、マイクロスイッチ10が作動されたときが、ワー
クに吸着パイプ２が当接したときであると検知できる。

その後、ねじ40がワークのねじ孔に締め込まれていく
と、ビット７は下降するが、吸着パイプ２はワークに当
接していて下降できないので、マイクロスイッチ10は、
吸着パイプ２の凸部2bで作動されたまま第２図において
下方へ移動する。

ねじ40の締め代だけビット７が下降すると、それに対応
して長さを定められている凸部2bからマイクロスイッチ
10が外れ、マイクロスイッチ10は作動されなくなる。

そこで、マイクロスイッチ10は、ねじ40が十分な長さだ
けワーク内に締め込まれたか否かを検出する手段として
の機能（いわゆるねじ浮き検出機能）を有する。

なお、外リング34,内リング35,吸着パイプ２および圧空
供給パイプ37は、エゼクタ装置を形成し、高速ジェット
の巻き込み流により吸着パイプ２の先端2aにねじ40を真
空吸引するものである。

複動式エアシリンダ５によるホルダ４の移動は、基本的
に従来と同様である。ただし、従来に比べて、ピストン
ロッドの移動速度が高速化されている。この高速化によ
り、作業効率を向上できるのである。

しかし、ホルダ４の移動速度を高速化するだけでは、ね
じ締め時におけるビット７の下降速度が速過ぎて、ねじ
の螺合速度と適合せず、ねじ孔に損傷を与えるなどの不
都合を生じる。そこで、ねじ締め時にはホルダ４の下降
速度を低速化しなければならない。

このような低速化は、複動式エアシリンダ５のピストン
ロッドの移動速度に制動をかけることにより行われる。
第３図はその制動を与えるブレーキ手段20を詳細に示す
ものである。

すなわち第３図に示すように、ブレーキ手段20は、基本
的には、エアによりピストンロッド5aに対し離合するク
ラッチ部21と、油圧ダンパー部22とからなっている。

クラッチ部21は、スプリング23で支持されているピスト
ン24と、鋼球25を保持するリテーナ26と、コレット27
と、ブレーキメタル29とを具備してなっている。

エア供給口30から圧空が供給されないときは、スプリン
グ23によりピストン24が押し上げられ、リテーナ26はそ
の弾性力で径を広げ、コレット27は拡がり、ブレーメタ
ル29はピストンロッド5aを把持しない。このため、ピス
トンロッド5aはクラッチ部21と関係なく移動しうる。

エア供給口30から圧空が供給されると、ピストン24がス
プリング23の力に抗して押し下げられ、リテーナ26の鋼
球25を介して、コレット27を押さえ、コレット27はブレ
ーキメタル29によりピストンロッド5aを把持する。かく
してブレーキメタル29およびコレット27はピストンロッ
ド5aに一体化されるので、ピストンロッド5aが下方へ移
動しようとすると、コレット27も下方へ移動し、油圧ダ
ンパー部22の第１ピストン41を押し下げることとなる。

油圧ダンパー部22は、第１ピストン41が移動する第１油
圧室43と、第２ピストン42が移動する第２油圧室44から
なっている。第１ピストン41と第２ピストン42は一体で
あり、スプリング45によって上方に付勢されている。

クラッチ部21がピストンロッド5aを把持していないとき
は、第１ピストン41および第２ピストン42は、スプリン
グ45の付勢力により、第３図に示す如き上方の位置に保
持されている。

エア供給口30から圧空が供給され、クラッチ部21がピス
トンロッド5aを把持すると、ピストンロッド5aが下降す
るとき、第１ピストン41および第２ピストン42を押し下
げることになり、そのとき油圧室43からの圧油の押し出
し時の抵抗がピストンロッド5aの下降速度を減速する制
動力となる。

第４図は自動ねじ締め機１のエアおよび圧油の流路構成
を示すものである。

複動式エアシリンダ５の制御は、５ポート２位置切換弁
51により行われ、ピストンロッド5aの移動速度の調整
は、可変絞り弁52,53により行われる。

ブレーキ手段20におけるクラッチ部21の制御は、３ポー
ト２位置切換弁55により行われ、油圧ダンパー部22の制
動力の調整は、可変絞り弁56により行われる。

次に、第４図を参照して、この自動ねじ締め機１の作動
を説明する。

まず、マイクロコンピュータの如き制御回路60は、作動
のはじめはビット７を待機位置に置くため、５ポート２
位置切換弁51および３ポート２位置切換弁55を第４に示
す如き流路位置に設定する。

この流路位置では、複動式エアシリンダ５のピストン5b
は上方へ押し上げられるから、ビット７は上方に引き上
げられ、待機位置となる。また、クラッチ部21は圧空を
供給されないから、ピストンロッド5aを把持しておら
ず、油圧ダンパー部22のピストン41,42は上方にスプリ
ング45で押し上げられている。

上記待機位置で、ねじ40をビット７の先端に保持する
と、ねじ締めのためにワークへ向けてビット７を下降さ
せるべく、制御回路60は、５ポート２位置切換弁51の流
路位置を切換える。

そうすると、エアにより複動式ピストン５のピストン5b
が押し下げられ、ピストンロッド5aは下方へ移動する。
そこで、ホルダ４も下方へ移動し、吸着パイプ2,ビット
７等が下方へ移動する。

このとき、クラッチ部21はピストンロッド5aを把持して
いないから、ピストンロッド5aは何ら制動力を受けず、
高速で下降する。

下降することによって、吸着パイプ２の先端2aがワーク
に当接すると、第２図を参照して説明したように、マイ
クロスイッチ10が作動する。

制御回路60は、マイクロスイッチ10の作動を検知する
と、３ポート２位置切換弁55の流路位置を切換える。

そうすると、圧空がクラッチ部21に供給されるため、ク
ラッチ部21がピストンロッド5aを把持し、ピストンロッ
ド5aの下降と共に油圧ダンパー部22のピストン41,42を
押し下げる。

第１ピストン41が押し下げられると、第１油圧室43の圧
油が可変絞り弁56を介して流量を制限されながら流出す
る。流出した圧油は第２油圧室44のピストン42の上方に
流入する。また、一部は圧油貯留用シリンダ58へ流入す
る。

かかる圧油の流量が可変絞り弁56で規制されるため、ピ
ストン41,42の移動速度は規制され、結局、ピストンロ
ッド5aの下降速度は制動を受けて低速化される。

かくして、吸着パイプ２の先端2aがワークに当接する位
置まで下降すると、下降速度が低速に切換わる。したが
ってワークのねじ締めは余裕をもって着実に行われ、ね
じやねじ孔等を破損することがない。

ねじ締めが正常に行われれば、ねじ締めの完了時に、モ
ータ３の所要トルクが上昇し、また前述のようにマイク
ロスイッチ10の作動が停止する。

これらを検出すると、制御回路60は、５ポート２位置切
換弁51および３ポート２位置切換弁55の位置を第４図に
示す如き位置に切換える。

これにより、クラッチ部21はピストンロッド5aを把持し
なくなり、ピストンロッド5aは高速で上昇し、ビット７
等は迅速に基の待機位置に復帰する。

一方、ピストン41,42はスプリング45で上方へ押し上げ
られる。このとき、第２油圧室44のピストン42の上方の
圧油は一方向弁57を介して速やかに第１油圧室43に復帰
する。

かくして、この自動ねじ締め機１によれば、ねじ締め時
はビット７の下降が低速で行われるから円滑かつ着実に
ねじ締めを行うことができ、一方、ねじ締め時以外は高
速でビット７が移動するから所要時間は短縮され、作業
能率が向上するのである。

なお、モータ３における所要トルクの上昇を検出したと
きに、マイクロスイッチ10がまだ作動しておれば、いわ
ゆるねじ浮きが生じていると検出できる。

第５図は、本発明の他の実施例の自動ねじ締め機100を
模式的に示したものである。

複動式エアシリンダ105の作動は、前記自動ねじ締め機
１と同様で、５ポート２位置切換弁151によって制御さ
れる。

ブレーキ手段120のクラッチ部121の作動も、上記自動ね
じ締め機１と同様で、マイクロスイッチ110の作動に基
づいて３ポート２位置切換弁155で制御される。

油圧ダンパー部122は、油圧室が１室のもので、ピスト
ンの上側と下側の両室で圧油の移動を行うものである。

なお、161はロック手段で、ピストンロッド105aが所定
限界を越えて下がったときやモータ103の所要トルクが
所定限界以上に上昇したとき等の異常を検出して３ポー
ト２位置切換弁162を切換え、ピストンロッド105aの移
動を強制的にロックするものである。

さらに他の実施例としては、ブレーキ手段で低速化する
代りに、複動式エアシリンダのエア流量を絞ってピスト
ンロッドの速度を低速化するものが挙げられる。

「発明の効果」 本発明によれば、ワークから離れた待機位置からワーク
へ向ってビットを進行させ、ビットを回転させてワーク
にねじ締めを行い、ねじ締め終了後、ビットを元の待機
位置に復帰する自動ねじ締め機において、ビットの移動
を比較的高速で行う複動式エアシリンダ、前記複動式エ
アシリンダのピストンロッドを把持して圧油の押出し抵
抗により減速し、ビットの移動を比較的低速で行うブレ
ーキ手段、ビットがワークに接近してねじ締め開始位置
近傍の所定位置に到達したことを、該ビット先端にねじ
を真空吸着させるための吸着パイプの先端が該ねじに先
立ってワークへ当接することにより検知して到達信号を
出力する到達検知手段、および前記複動式エアシリンダ
を作動すると共に前記ブレーキ手段を解除してビットを
比較的高速で待機位置からワークに向かって進行させ
て、前記到達信号が出力されると前記ブレーキ手段を作
動してビットを比較的低速でワークへ向かって更に進行
させ、ねじ締めの終了後は再び前記複動式エアシリンダ
を作動すると共に前記ブレーキ手段を解除してビットを
比較的高速で待機位置へ復帰させる移動速度制御手段を
具備した自動ねじ締め機が提供され、これによりねじ締
め時には低速でビットの移動を行い、それ以外の時、即
ちビットが待機位置からワークのねじ締め開始位置近傍
に達するまで及びねじの締め付け位置から元の待機位置
に復帰するまでは該ビットを高速で移動することになる
から、ねじ締めを円滑かつ着実に行えることとなると共
に、作業能率の向上をも達成できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の自動ねじ締め機の斜視図、
第２図は第１図に示す自動ねじ締め機の吸着パイプ周辺
部分の模式的端面図、第３図は第１図に示す自動ねじ締
め機のブレーキ手段の模式的断面図、第４図は第１図に
示す自動ねじ締め機のエア流路および圧油流路の構成説
明図、第５図は本発明の他の実施例の第４図相当図であ
る。 （符号の説明） 1,100……自動ねじ締め機 5,105……複動式エアシリンダ 10,110……マイクロスイッチ 20,120……ブレーキ手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークから離れた待機位置からワークへ向
   ってビットを進行させ、ビットを回転させてワークにね
   じ締めを行い、ねじ締め終了後、ビットを元の待機位置
   に復帰する自動ねじ締め機において、 ビットの移動を比較的高速で行う複動式エアシリンダ、 前記複動式エアシリンダのピストンロッドを把持して圧
   油の押出し抵抗により減速し、ビットの移動を比較的低
   速で行うブレーキ手段、 ビットがワークに接近してねじ締め開始位置近傍の所定
   位置に到達したことを、該ビット先端にねじを真空吸着
   させるための吸着パイプの先端が該ねじに先立ってワー
   クへ当接することにより検知して到達信号を出力する到
   達検知手段、および 前記複動式エアシリンダを作動すると共に前記ブレーキ
   手段を解除してビットを比較的高速で待機位置からワー
   クに向かって進行させて、前記到達信号が出力されると
   前記ブレーキ手段を作動してビットを比較的低速でワー
   クへ向かって更に進行させ、ねじ締めの終了後は再び前
   記複動式エアシリンダを作動すると共に前記ブレーキ手
   段を解除してビットを比較的高速で待機位置へ復帰させ
   る移動速度制御手段を具備したことを特徴とする自動ね
   じ締め機。