JPH1058247A - 自動ねじ締め機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ねじ締め位置の高さが頻繁に変化するワークへ
のねじ締め作業の高速化を実現する。 【解決手段】ロボット２の作動により任意の位置に移動
可能なテーブル２ｃを設け、このテーブル２ｃにシリン
ダの作動により往復移動可能なドライバ台８を配置す
る。このドライバ台８には、モータの駆動により回転す
るドライバビットを備えてなるドライバユニット３が配
置されており、ドライバ台８とともに移動するように構
成されている。また、前記テーブル２ｃはロボット２の
作動によってドライバユニット３の軸線方向に移動する
ように構成されており、このテーブル２ｃには、前記ド
ライバビットの移動路上にねじを保持するチャックユニ
ット４が一体に移動可能に取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チャックユニット
に保持したねじをワークの所定位置に自動締結する自動
ねじ締め機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワークの所定位置にねじを締結す
るに際しては、例えば、実開昭５５−８０１３６に開示
されるような自動ねじ締め機が利用されている。図６に
示すように、この自動ねじ締め機５０は、ＸＹ方向に移
動可能な移動ベース５１ａを備えた移動テーブル５１を
備えている。この移動テーブル５１の移動ベース５１ａ
にはガイドシャフト５２が立設されており、このガイド
シャフト５２にはタイミングボルト５３によって連結さ
れたドライバユニットベース５４およびフィンガ５５が
それぞれ摺動可能に挿通している。前記タイミングボル
ト５３は、一端がフィンガ５５に固定され、他端がドラ
イバユニットベース５４上面に挿通して係止するように
構成されており、フィンガ５５とドライバユニットベー
ス５４が一体に昇降し、かつフィンガ５５が所定位置ま
で下降して停止した状態でドライバユニットベース５４
のみが所定量昇降できるように構成されている。

【０００３】前記ドライバユニットベース５４には、移
動ベース５１ａに設けた昇降用シリンダ５６のロッドが
連結されるとともに、モータ５７ａの駆動により回転可
能なドライバビット５７ｂを備えたドライバユニット５
７が設置されており、昇降用シリンダ５６の作動により
ドライバユニット５７を昇降させるよう構成されてい
る。また、前記フィンガ５５には、前記ドライバビット
５７ｂの移動路上にねじを保持可能なチャックユニット
５８が連結されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記自動ねじ締め機
は、ドライバユニットおよびチャックユニットが昇降可
能ではあるが、チャックユニットはドライバユニットの
昇降動作に追従して昇降するのみである。このため、例
えば、ねじ締め位置の高さが頻繁に変化するような段差
の多いワークに、連続的にねじ締めを行うような場合、
チャックユニットがワークに干渉することを防止するた
めに、チャックユニットの停止位置を最も高いねじ締め
位置に合わせて設定しておかなければならない。従っ
て、低いねじ締め位置にねじを締め付ける場合には、チ
ャックユニットからのドライバビットの突き出し量が多
くなってしまい、その分チャックユニットとワークのね
じ締め位置との往復に長時間を要することになり、ねじ
締め作業時間の冗長を招いてしまう等の問題が発生して
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】ロボットの作動により任
意の位置に移動可能なテーブルを設け、このテーブルに
往復駆動源の作動により往復移動可能なドライバ台を配
置する。このドライバ台には、回転駆動源の駆動を受け
て回転するドライバビットを備えてなるドライバユニッ
トを配置し、ドライバ台の移動にともなってドライバユ
ニットが軸線方向に移動するように構成する。前記テー
ブルはロボットの作動によってドライバビットの軸線方
向に移動するように構成されており、このテーブルに
は、前記ドライバビットの移動路上にねじ供給装置から
送られるねじを保持可能なチャックユニットが一体に移
動可能に取り付けられている。また、前記往復駆動源は
作動流体の供給、排出により進退するロッドを備えたシ
リンダであり、このシリンダへ作動流体を常時供給して
おくか、あるいは常時排出される状態にしておくことに
よって、ねじ締め中であってもドライバビットに対して
チャックユニットを移動させることが可能なようになっ
ている。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態を説明する。図１および図２において、１は自動
ねじ締め機であり、コンベアの作業ステーションなどに
設置可能なロボット２にドライバユニット３およびチャ
ックユニット４を取り付けて構成されている。前記ロボ
ット２は、ＡＣサーボモータ（図示せず）の駆動を受け
て回転するボールねじ軸（図示せず）と、このボールね
じ軸に沿って軸線方向に移動可能な軸受部材（図示せ
ず）と、この軸受部材に一体に固定されるテーブルとか
ら成るボールねじ機構を３台、各ボールねじ軸がＸ，
Ｙ，Ｚ方向に直交して延びるよう配置して構成（以下の
説明では、ボールねじ軸の軸線方向に対応して、ボール
ねじ機構Ｘ、ボールねじ機構Ｙ、ボールねじ機構Ｚとい
う）されており、ボールねじ機構Ｘのテーブル２ａにボ
ールねじ機構Ｙを一体に移動するよう連結し、さらにボ
ールねじ機構Ｙのテーブル２ｂにボールねじ機構Ｚを一
体に移動するよう連結した直交座標型ロボットとして構
成されている。

【０００７】前記ボールねじ機構Ｚのテーブル２ｃに
は、一体に移動可能な昇降ユニット５が取り付けられて
いる。この昇降ユニット５は、テーブル２ｃ前面にボー
ルねじ機構Ｚのボールねじ軸と平行に延びて固定される
ガイド軸７と、このガイド軸７に沿って上下に摺動自在
なドライバ台８と、往復駆動源の一例として前記テーブ
ル２ｃに設置されるシリンダ９とから構成されており、
シリンダ９のロッドは前記ドライバ台８に連結されて、
シリンダ９が作動すればボールねじ機構Ｚの作動に関係
なくドライバ台８を昇降できるように構成されている。
なお、前記シリンダ９は、電磁弁（図示せず）を備えた
エア供給制御回路（図示せず）によって、その作動を制
御されるよう構成されており、ドライバビットがねじ締
めを行っている時は、ロボット２の作動に合わせて、電
磁弁の位置切り換えにより常にロッドが伸長するように
エア供給が行われる状態、あるいはシリンダ９の全ての
エア給排口（図示せず）から自由にエアが出入りできる
状態の何れかが選択されるように構成されている。

【０００８】前記ドライバ台８は、テーブル２ｃ前方に
突出するように設けられており、その先端にはドライバ
ユニット３が設置されている。このドライバユニット３
は、回転駆動源の一例であるモータ３ａと、このモータ
３ａの出力軸とばねなどの弾性体を用いた緩衝機構６を
介して連結されるドライバビット３ｂと、このドライバ
ビット３ｂを突出可能に内包する吸引スリーブ３ｃとか
ら構成されており、前記吸引スリーブ３ｃにはエア吸引
機構（図示せず）を連結してドライバビット３ｂ移動路
上にねじを吸引保持できるように構成されている。

【０００９】また、前記テーブル２ｃ下部にはチャック
ユニット４が一体に移動するよう取り付けられている。
このチャックユニット４は、図４に示すように、前記テ
ーブル２ｃに固定されるチャック本体１０と、このチャ
ック本体１０先端に回動可能に設けられる一対のチャッ
ク爪１１と、前記チャック本体１０に回動可能に連結さ
れるねじ案内管１２とを有して構成されている。前記チ
ャック本体１０には、上下に貫通して案内穴１０ａが形
成されており、前記吸引スリーブ３ｃを案内可能に構成
されている。また、前記チャック爪１１は、前記案内穴
１０ａ前方を常時閉止するよう、ばねなどの弾性体によ
り付勢されており、その対向面には、ねじが嵌合可能な
保持穴１１ａが分割成形されている。さらに前記案内管
１２はチャック爪１１の保持穴１１ａに常時連通するよ
うばねにより付勢されており、外部のねじ供給装置（図
示せず）から送られるねじを案内可能に構成されてい
る。また、前記チャック本体１０の先端には、ねじ案内
管１２先端の回動軌跡に沿って壁部１０ｂが一体に突出
成形されており、ねじ案内管１２が回動しても、その先
端を塞ぐように構成されている。

【００１０】上記自動ねじ締め機１において、最初、図
３（ａ）に示すようにテーブル２ｃおよびドライバ台８
が上昇した位置にある時、ねじ供給装置（図示せず）が
作動してねじがエア圧送され、このねじは、図５（ａ）
に示すように、ねじ案内管１２を通じてチャック爪１１
の保持穴１１ａに至って嵌合保持される。このようにし
てチャックユニット４にねじが保持されると、図３
（ｂ）に示すように、ボールねじ機構Ｘ，Ｙ，Ｚがそれ
ぞれ作動し、ドライバユニット３、チャックユニット４
および昇降ユニット５をワーク上方の所定位置まで移動
させる。この結果、ドライバビット３ｂはワークのねじ
締め位置の垂直上方に位置決めされる。

【００１１】前述のようにドライバビット３ｂの位置決
めが完了すると、図３（ｃ）に示すように、シリンダ９
が作動してドライバ台８をガイド軸７に沿って下降さ
せ、チャックユニット４に対してドライバユニット３を
下降させる。この時、吸引スリーブ３ｃ先端からはエア
が吸引されているため、チャック爪１１に保持されてい
るねじは吸引スリーブ３ｃ内に吸入保持される。その
後、ねじは吸引スリーブ３ｃと一体にチャックユニット
４前方へ突出し、モータ３ａの駆動を受けて回転するド
ライバビット３ｂによってワークのねじ締め位置に締め
付けられる。この時、ねじ案内管１２は図５（ｂ）に示
すように、吸引スリーブ３ｃに押されてチャック本体１
０外側に回動しているが、その先端はチャック本体１０
の壁部１０ｂによって塞がれている。このことによっ
て、ねじ案内管１２が回動した状態にあってもねじ供給
が可能であり、次に締め付けるねじをねじ案内管１２の
先端において壁部１０ｂにより脱落を阻止して待機させ
ておくことができる。

【００１２】本自動ねじ締め機１では、複数設定された
ねじ締め位置の高さが一定でないワーク、すなわち段差
の多いワークに対して連続的にねじ締めを行う場合、昇
降ユニット５のシリンダ９が作動するのと同時にボール
ねじ機構Ｚが作動してドライバユニット３とチャックユ
ニット４とを同時に昇降させることが可能である。した
がって、チャックユニット４を常にワークに接近させる
ことができ、ねじ締め作業時の吸引スリーブ３ｃおよび
ドライバビット３ｂの移動量を少なくして、ねじ締め作
業に要するサイクルタイムを短縮し、作業を高速化する
ことかできる。

【００１３】また、シリンダ９への作動エアの供給を切
り換えることによって、ねじ締め作業中のドライバビッ
ト３ｂをそのままに、チャックユニット４のみを昇降さ
せることが可能である。すなわち、ドライバユニット３
を下方に付勢するよう、シリンダ９に常時エア供給を行
っておけば、テーブル２ｃの移動にともなってシリンダ
９が上昇しても、その分シリンダ９のロッドは伸長する
ことができるから、ねじ締め作業中のドライバビット３
ｂに対してチャックユニット４のみを上昇させることが
可能である。逆に、シリンダ９から自由にエアが排出さ
れる状態にしておけば、テーブル２ｃの移動にともなっ
てシリンダ９が下降しても、自動的にロッドは短縮され
るから、ねじ締め作業中のドライバビット３ｂに対して
チャックユニット４のみを下降させることが可能であ
る。なお、前述のようにシリンダ９からエアが排出され
る状態になっていても、シリンダ９のロッドを短縮させ
るためには、ある程度の押圧力を要するため、ロッドを
短縮させる時に、ドライバビット３ｂがねじに押し付け
られ、ねじ締めに必要な推力を得ることができる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動ねじ
締め機は、ロボットの作動により昇降可能なテーブルを
有し、このテーブルにシリンダの作動により昇降可能な
ドライバ台を配置し、このドライバ台にドライバビット
を備えたドライバユニットを設置する一方、ドライバビ
ットの移動路上にねじを保持可能なチャックユニットを
テーブルと一体に移動可能に設けているため、チャック
ユニットの停止位置をロボットの作動によって任意に設
定することが可能である。このため、特に頻繁に高さの
変化する段差の多いワークにねじを締付けるに際して、
チャックユニットを常にねじ締め位置に接近させること
が可能であり、ねじ締め時にはドライバユニットの移動
ストロークを減らして作業を高速化できる等の利点があ
る。また、シリンダへのエアの供給状態を切り換えるこ
とにより、ドライバビットの位置を変えずにチャックユ
ニットのみを昇降させることが可能であり、ねじ締め作
業中に次の締付け位置に合わせて、あらかじめチャック
ユニットの高さを調節しておくことができ、ねじ締め位
置の変化に迅速に対応できる等の利点がある。さらに、
チャックユニットのねじ案内管は、ねじ締め作業にとも
なって回動しても、その先端が常時チャック本体の壁部
によって封鎖されるため、ねじ締め作業中に次のねじを
供給しておくことが可能であり、さらなるねじ締め作業
の高速化を図ることが可能である等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動ねじ締め機の正面図である。

【図２】本発明に係る自動ねじ締め機の斜視図である。

【図３】本発明に係る自動ねじ締め機の要部を示す動作
説明図である。

【図４】本発明に係る自動ねじ締め機のチャックユニッ
トの拡大斜視図である。

【図５】本発明に係る自動ねじ締め機のチャックユニッ
ト付近を示す動作説明図である。

【図６】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１ 自動ねじ締め機 ２ ロボット ２ｃ テーブル ３ ドライバユニット ３ａ モータ ３ｂ ドライバビット ４ チャックユニット ５ 昇降ユニット ８ ドライバ台 ９ シリンダ １０ チャック本体 １０ｂ 壁部 １１ チャック爪 １２ ねじ案内管 Ｘ ボールねじ機構 Ｙ ボールねじ機構 Ｚ ボールねじ機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットの作動により任意の位置に移動可
   能なテーブルを設け、このテーブルに往復駆動源の作動
   により往復移動可能なドライバ台を配置するとともに、
   このドライバ台には回転駆動源の駆動を受けて回転する
   ドライバビットを備えてなるドライバユニットを配置
   し、ドライバ台の移動にともなってドライバユニットが
   軸線方向に移動するように構成し、また前記ドライバビ
   ット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を配置してなる自動ねじ締め
   機において、 前記テーブルをロボットの作動によりドライバビットの
   軸線方向に往復移動可能に構成し、このテーブルに前記
   チャックユニットを一体に移動するよう連結したことを
   特徴とする自動ねじ締め機。
2. 【請求項２】チャックユニットはテーブルに固定されて
   ドライバビットを案内可能なチャック本体と、 このチャック本体に常時閉じるよう付勢して設けられ、
   閉じた状態でねじが嵌合可能な形状を成す保持穴が形成
   された一対のチャック爪と、 このチャック爪の保持穴に常時連通してねじ供給装置か
   ら送られるねじを保持穴に案内するとともに、ねじ締め
   時にはドライバビットに押されて回動するねじ案内管と
   を備え、 前記チャック本体には回動したねじ案内管の先端を常時
   覆う壁部が形成される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】往復駆動源は作動流体の供給、排出により
   進退するロッドを備えたシリンダであることを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載の自動ねじ締め機。