JPH10315071A - 自動ねじ締め機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ねじを正しい姿勢でワークに締結することので
きる自動ねじ締め機を提供する。 【解決手段】本発明は、往復移動可能なドライバ台４
と、このドライバ台に設けた回転可能なドライバビット
１３と、このドライバビットを軸線方向へ付勢するばね
１２と、このばねが僅かに縮む位置でドライバ台を停止
させるストッパ手段としてシリンダ７を有している。ね
じ締めに際しては、まずシリンダ７によりドライバ台４
が停止する時点でドライバビット１３がねじの締め付け
方向と逆方向に低速で回転し、次にドライバビットがね
じの締め付け方向に低速で回転し、次にドライバ台が移
動可能になるようシリンダを作動させるとともにドライ
バビットがねじの締め付け方向に高速で回転するよう制
御手段２０によって制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ねじを正しい姿勢
でめねじに一致させてから締め付ける自動ねじ締め機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワークにねじを締結するには、図
３に示すように、モータなどの回転駆動源７１の駆動を
受けて回転するドライバビット７２を備えた自動ねじ締
め機７０が一般に広く使用されている。この自動ねじ締
め機７０において、ドライバビット７２はシリンダなど
の往復駆動源７３の作動を受けて軸線方向に往復移動可
能に構成されており、その移動路上にはねじ供給装置か
ら送られるねじを保持可能なチャックユニット７４が配
置される。また、ドライバビット７２はばね７５によっ
て常時先端方向に付勢されるように構成されており、こ
のばね７５の伸縮に応じて軸線方向への移動が可能とな
っている。ねじ締め作業にあっては、まず前記ドライバ
ビット７２によってチャックユニット７４からねじを押
し出してワークのめねじ位置に当接させ、続いてばね７
５が縮んで往復駆動源７３の推力、あるいはばね７５の
推力がねじに作用するまでドライバビット７２を移動さ
せる。この状態で、回転駆動源７１が駆動してドライバ
ビット７２を回転させると、ドライバビット７２はばね
７５の付勢よってねじの螺入量に追従し、めねじにねじ
を締め付けることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の自
動ねじ締め機では、ばねが縮んでシリンダの推力が直接
ねじに作用する状態からモータを駆動してねじ締めを行
っているため、例えばねじが締め付け位置から外れてい
る場合などシリンダの推力あるいはばねの推力がワーク
に及んでワークを損傷してしまう等の問題が発生してい
る。また、ワークのめねじに傾斜して供給されてしまっ
た場合など、ドライバビットの回転トルクでめねじを破
壊してしまう等の問題も発生している。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
て創成されたものであり、ねじを正しい姿勢でワークに
締結することのできる自動ねじ締め機を提供することを
目的とする。本発明は、往復駆動源の駆動により往復移
動可能なドライバ台と、このドライバ台に配置される回
転駆動源と、この回転駆動源の駆動を受けて回転可能か
つねじに係合可能な先端部を有するドライバビットと、
前記ドライバビットの移動路上にねじを一旦保持可能な
チャック爪とを備えて構成されている。前記ドライバビ
ットはばねにより軸線方向へ付勢されている。また、こ
のばねが僅かに縮んでドライバビットにばねの力が作用
する位置でドライバ台の移動を停止させるよう作動する
ストッパ手段を有している。前記回転駆動源およびスト
ッパ手段は、制御手段によって制御されるものであり、
この制御手段は、まず前記ドライバビットに僅かに縮ん
だばねの力が作用する位置でドライバビットがねじの締
め付け方向とは逆方向に低速で回転しているよう回転駆
動源を駆動し、次にドライバビットがねじの締め付け方
向に低速で回転するよう回転駆動源を駆動し、次にドラ
イバ台が移動可能になるようストッパ手段を作動させる
とともにドライバビットがねじの締め付け方向に高速で
回転するよう回転駆動源を駆動するものである。なお、
低速回転時のドライバビットの回転トルクは、ねじを締
め付ける際の異常な締め付け開始トルクよりも小さく設
定することが好ましく、また、前記ストッパ手段は、ば
ねが２〜３ｍｍ縮んだ時にドライバ台を停止させるよう
作動することが望ましい。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１および図２において、１は自
動ねじ締め機であり、ベース２前面側にガイド軸３をそ
の軸線方向に往復移動自在に有しており、このガイド軸
３には、ドライバ台４が摺動自在に案内されている。こ
のドライバ台４は、ベース２上部に取り付けた往復駆動
源の一例であるシリンダ５のロッド５ａに連結されてお
り、このロッド５ａの伸縮により往復移動するように構
成されている。また、このドライバ台４は、前記ガイド
軸３と引張ばね６によって連結されており、ガイド軸３
を一体に移動させることが可能なように構成されてい
る。さらに、前記ベース２の下部には、前記シリンダ５
と相対向してシリンダ７が配置されている。このシリン
ダ７は、そのロッド７ａをシリンダ５のロッド５ａと反
対方向に伸長するよう作動するものであり、シリンダ５
のロッド５ａを伸長途中で止めてドライバ台４を停止さ
せるストッパ手段の役割を果たすよう構成されている。

【０００６】前記ドライバ台４には、モータなどの回転
駆動源８が配置されており、この回転駆動源８には回転
伝達機構９が連結されている。この回転伝達機構９は、
前記回転駆動源８の出力軸に連結されるとともに先端側
中空に形成された主動軸１０と、この主動軸１０の中空
部分に摺動可能に挿入される摺動軸１１と、この摺動軸
１１を主動軸１０先端側に付勢するよう主動軸１０内に
収納されるばね１２とを備えて構成されている。前記主
動軸１０と摺動軸１１は、主動軸１０に設けた長穴１０
ａに摺動軸１１に固定したピン１１ａを嵌合することで
連結されており、主動軸１０から摺動軸１１への回転伝
達が可能であるとともに、摺動軸１１の摺動が可能にな
っている。

【０００７】また、前記摺動軸１１には、ねじ頭部の十
字様の駆動穴に係合可能な先端部を有するドライバビッ
ト１３が一体に回転するよう連結されている。このドラ
イバビット１３は、摺動軸１１に配置される鋼球によっ
て保持されるようになっており、その先端部分は、後記
するチャックユニット１４内に常時位置するよう構成さ
れている。

【０００８】一方、前記ガイド軸３の下端には、チャッ
クユニット１４が取り付けられている。このチャックユ
ニット１４は、前記ドライバビット１３を案内可能に構
成されたチャック本体１５を有し、このチャック本体１
５の先端には一対のチャック爪１６が回動可能に連結さ
れている。このチャック爪１６は、ばね（図示せず）に
より常時閉じるように付勢されており、その対向面に
は、ドライバビット１３の移動路上に位置して保持穴１
６ａが分割形成されている。また、前記チャック本体１
５には、ねじ供給装置（図示せず）から延びるねじ給送
用のホース（図示せず）を接続可能なホース連結具１７
が固定されており、このホース連結具１７を通じて前記
保持穴１６ａまでねじを案内可能なように構成されてい
る。

【０００９】また、本自動ねじ締め機は、前記回転駆動
源８、シリンダ５，７を制御するための制御手段２０を
有している。この制御手段２０は、スタートスイッチな
どからのスタート信号の入力を受けて所定時間をカウン
トするタイマ２２と、摺動軸１１の先端部分が所定の位
置に達したことを検出可能なセンサ２４と、前記タイマ
２２のタイムアップを受けて回転駆動源８を低速で逆転
駆動するとともに前記タイマ２３のタイムアップを受け
て回転駆動源８を低速で正転駆動し、さらに前記センサ
２４の検出信号を受けて回転駆動源８を高速で正転駆動
するモータ制御部２５と、前記センサ２４の信号状態に
応じてシリンダ７へのエア供給を切り換えるエア供給部
２６とを備えて構成されている。

【００１０】上記自動ねじ締め機１では、ねじ供給装置
（図示せず）からエア圧送により送られてきたねじは、
給送ホース（図示せず）からホース連結具１７を通じて
チャック爪１６の保持穴１６ａに供給され、そこで嵌合
保持される。この状態からスタートスイッチなどにより
スタート信号が入力されると、タイマ２２がカウントを
開始すると同時に、回転駆動源８が低速で逆転駆動して
ドライバビット１３をねじの締め付け方向とは逆方向に
低速回転させるとともに、シリンダ５が作動してドライ
バ台４とチャックユニット１４とを一体に下降させる。
そしてチャックユニット１４がストッパ（図示せず）に
当接して停止すると、ドライバビット１３がねじをワー
クのめねじ位置に到達させるようチャック爪１６から押
し出す。この時、シリンダ７のロッド７ａは最も伸長し
た状態に保たれている。

【００１１】前述のようにして、ねじ先端がめねじに到
達すると、ドライバビット１３はそれ以上下降できなく
なるため、摺動軸１１がばね１２の付勢に逆らって主動
軸１０内へ後退する。この時、２〜３ｍｍばね１２が縮
むよう僅かに摺動軸１１が後退した時点で、シリンダ５
のロッド５ａがシリンダ７のロッド７ａに当接して、ド
ライバ台４の移動を停止させる。このため、ねじには僅
かに縮んでいるばね１２のばね力のみが推力として作用
する。またこの時、ドライバビット１３はねじの締め付
け方向とは逆方向に低速回転しているため、めねじ入口
でねじを螺入することなく回転させ、ねじをめねじに馴
染ませて正しい姿勢に矯正することができる。

【００１２】前述のように、ドライバ台４が停止してか
ら所定時間経過後、前記タイマ２２がタイムアップし、
これを受けて回転駆動源８が低速で正転駆動するよう切
り換えられ、ドライバビット１３をねじの締め付け方向
に低速回転させる。このことによって、ねじは低速かつ
低推力（ばね１２のばね力のみ）でばね１２の収縮分
（２〜３ｍｍ）だけめねじに螺入される。この時、例え
ばねじが傾いた状態にあれば、締付開始時における負荷
トルクが大きくなるため、低速かつ低推力での螺入は不
可能になり、センサが摺動軸１１を検出することができ
ず、よって初期の段階でねじの傾きを発見してめねじの
破壊、ねじ締め不良などを防止することができる。要す
るに、回転駆動源８の低速駆動時におけるドライバビッ
ト１３の回転トルクは、ねじが傾いた場合などの異常な
締め付け開始トルクよりも小さくなるよう、およそ２ｋ
ｇｆ・ｃｍに設定されるのである。

【００１３】ねじがばね１２の収縮分（２〜３ｍｍ）正
常に螺入されると、センサ２４が摺動軸１１の先端部分
を検出し、このセンサ２４の検出信号を受けてシリンダ
７へのエア供給が切り換えられてロッド７ａが後退す
る。すると、シリンダ５のロッド５ａがさらに伸長し、
このことによってピン１１ａが長穴１０ａの上端に接す
る。このため、ねじにはシリンダ５の高推力が作用し、
同時に、回転駆動源８が高速で正転駆動してドライバビ
ット１３をねじ締め付け方向に高速回転させるため、ね
じを高速かつ高推力で速やかに締め付けることができ
る。この時、既にねじは２〜３ｍｍ程度僅かにめねじに
螺入されているため、高速、高推力をかけても倒れるこ
となく確実に螺入される。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の自動ねじ締
め機では、ねじ締め付けの初期段階において低速、低推
力でドライバビットの正逆転を行った後、高速、高推力
でドライバビットを駆動しているため、ねじをめねじに
馴染ませて正しい姿勢に矯正することができるととも
に、傾いた状態での締め付けを阻止してめねじの破壊、
ねじ締め不良などを防止することができ、その後速やか
に締結することができる等の利点がある。また、ねじ締
め付けの初期段階においてねじにはばね力による低推力
のみが作用するよう、ストッパ手段によりドライバ台を
移動途中で停止させているため、ねじにシリンダなどの
往復駆動源の推力が直接作用せず、万一めねじから外れ
たワーク表面にねじが接地しても、ワーク表面の損傷を
防ぐことができる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動ねじ締め機の一部切欠断面図
である。

【図２】本発明に係る自動ねじ締め機の一部切欠要部拡
大断面図である。

【図３】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１ 自動ねじ締め機 ４ ドライバ台 ５ シリンダ ７ シリンダ ８ 回転駆動源 １０ 主動軸 １１ 摺動軸 １２ ばね １３ ドライバビット １４ チャックユニット １６ チャック爪 ２０ 制御手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】往復駆動源の駆動により往復移動可能なド
   ライバ台と、このドライバ台に配置される回転駆動源
   と、この回転駆動源の駆動を受けて回転可能かつねじに
   係合可能な先端部を有するドライバビットと、前記ドラ
   イバビットの移動路上にねじを一旦保持可能なチャック
   爪とを備えた自動ねじ締め機において、 前記ドライバビットを軸線方向へ付勢するばねと、 このばねが僅かに縮んで前記ドライバビットにばねの力
   が作用する位置でドライバ台の移動を停止させるよう作
   動するストッパ手段と、 前記ドライバビットにばねの力が作用する位置でドライ
   バビットがねじの締め付け方向とは逆方向に低速で回転
   しているよう回転駆動源を駆動し、次にドライバビット
   がねじの締め付け方向に低速で回転するよう回転駆動源
   を駆動し、次にドライバ台が移動可能になるようストッ
   パ手段を作動させるとともにドライバビットがねじの締
   め付け方向に高速で回転するよう回転駆動源を駆動する
   制御手段とを備えて成ることを特徴とする自動ねじ締め
   機。
2. 【請求項２】低速回転時のドライバビットの回転トルク
   は、ねじを締め付ける際の異常な締め付け開始トルクよ
   りも小さいことを特徴とする請求項１に記載の自動ねじ
   締め機。
3. 【請求項３】ストッパ手段は、ばねが２〜３ｍｍ縮んだ
   時にドライバ台を停止させるよう作動することを特徴と
   する請求項１または請求項２に記載の自動ねじ締め機。