JPS5894938A - 自動ねじ締め機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ねじ供給ユニットから１　ｉｂずつ送られて
くるねじをドライバービットにより回転させると共に下
降させてねじを締付ける自ａねじ締め機に関する。

最近、各方面でロボットが数多く使用これており、ねじ
締め作業もロボットに取付けた自動ねじ締め機によシ行
われている。

しかし、従来のねじ締め機は、第１図に示すようにペー
ス（１）に取付けたスライドＪＩＩＩ（２）Ｋ昇降自在
に本体ケース（３）が取付けられ、この本体ケース（３
）内にはドライバービット（図示しない）を中心に収め
、これを回転させるモータ（４）が本体ケース（３）の
上端に取付けられている。又ねじを保持するチャック爪
を有するチャック本体（５）が該ドライバービットと関
連して昇降可能に取付けられている。前記本体ケース（
３）ハベース（１）に設けたシリンダ等の昇降手段（６
）により昇降可能な構成である。このようにドライ／＜
−ビットの軸心と離れて並列に昇降手段（６）及びスラ
イド軸（２）が設けられた構成であるから装置の外形及
び重諷が過大になる。したがってロボット等ニ取付けて
使用する場合には、位置決め時の行き過ぎ量を少なくす
るためにロボットの動作速度を遅くしなければならない
とか狭い所にねじ締めできない等の欠点があり、ねじ締
め作業の自動化が困難でめった。

本発明は、このような欠点を排除した自動ねじ締め機を
提供することを目的として案出されたものであり、以下
実施例を図面に基づいて説明する。尚、この説明におい
て上下方向は、モータ（４）が上方、チャック本体（５
）が下方に取付けられたものとして説明する 第２図ないし第４図において、（３）は本体ケースであ
って、ドライバービット（７）を上下動させる昇降手段
であるシリンダ外筒の一部を兼σており、しかも取付部
（８）が１体に形成されている。

この本体ケース（３）の上部には空圧を導入するための
導入孔（９）が穿設されている。そして本俸ケース（３
）内には円筒状のシリンダライナα０）が嵌合されてお
シ、この上端と本体ケース（３）との接合部にはパツキ
ンαＤが設けられている。更にシリンダライナ００）内
には昇降自在にピストン□２）が内蔵されており、シリ
ンダライナ□０）との摺動部にパツキンσ３）が設けら
、れている。

前記ピストン（１２）の中心軸方向には、ドライバービ
ット（７）に回転を伝達する回転伝達手段であるスプラ
イン筒α４）及びスプライン軸α５）が貫通して設けら
れている。このスプライン軸（１５）Ｕ　、本体ケース
（３）上部に設けられた回転源であるモータ（４）と接
続されており、スプライン軸α５）、！：本体ケース（
３）との間には前記空圧をシールするためのパツキン（
１６）が設けられている。一方、スプライン筒α４）は
軸受α７）を介して回転自在にピストンα２）に取付け
られており、スプライン筒α４）の外周とピストン（１
２）との間には、前記空圧をシールするためのパツキン
Ｑ８）が設けられている。前記スプライン軸（１５）は
、外周に軸方向に複数条のスプライン溝α９）が刻設さ
れており、スプライン筒００の中心に嵌挿されている。

そしてスプライン筒０４）に設けた複数個の孔に球体ｃ
２０）を前記スプライン溝（１９）に保合させて挿入す
ることにより、スプライン軸（１５）の回転をスプライ
ン筒（１４）に伝達可能であると共に、軸方向への相対
移動が可能となるよう構成されている。このスプライン
筒α４）の下部には、軸方向に適当深さの孔Ｃ２１）が
形成されて筒状を成し、この筒状部には互に相対向して
軸方向に長い長孔Ｇ２２）が形成されている。前記孔（
２１）には前記ドライバービット（７）の上部が上下摺
動自在に嵌挿されており、ドライバービット（７）には
軸直角方向にピンの）が圧入固定されると共にこのビン
（２３）の両端が前記長孔（（支）に上下移動可能に案
内されており、ドライバービット（７）は回転力を受け
ることが可能である。またドライバービット（７）は前
記孔Ｃ２１）に内蔵したクッションばね（２４）により
常時下方へ付勢されるよう構成されている。

前記本体ケース（３）の下部には、シリンダライナ００
）を上方へ押付けてスリーブ（至）が螺着さ几、ナラ）
（２６）で固定されている。このスリーブノ）ハ中心軸
方向に貫通孔（２７）が形成された円筒状を成しており
、この円筒胴部には相対して軸方向に長い案内孔部）が
形成されている。またスリーブの）の外周には、回転自
在に円筒カムＣ２９）が嵌合されており、この円筒カム
（２９）の下端面はスリーブＣ２５）に螺着されたナツ
ト印）で受止され、且つ上方向への移動はスリーブＣ２
６）の外周及び円筒カム（２９）の内周に形成された段
付部Ｃ３１）Ｋよって受止されている。更に円筒カム（
２））の上端部には、回転方向に対して軸方向に変位す
る螺旋状の斜面（３２）が形成されている。尚、円筒カ
ム（２９）下部外周にはタイミングプーリ０３）が固着
されており、これに掛るタイミングベルト自）を駆動す
ることにより円筒カムい）は回転可能となるよう構成さ
れている。前記スリーブ（２５）の貫通孔ガ）には前記
ビストンα２）が上下摺動自在に案内されると共に、上
下摺動自在にビット案内管（３５）が嵌挿されている。

ビット案内管（３５）の中心には貫通孔（３６）が形成
されており、これにはドライバービット（７）が上下相
一対移動可能で、且つ回転可能に嵌挿されている。

このビット案内管（３５）の下部には適用ねじ頭径より
わずかに大径の孔（４１）を有する筒状のビットガイド
Ｃ３７）が螺着されている。そしてビット案内管（３５
］の上部には、前記スリーブの）内を摺動可能である大
径部（３８）が形成されている。この大径部Ｃ３８）に
は１対のピン状の係止部材ｃ３９）が突設してあり、い
ずれか一方の係止部材■）には、空気排出孔（４０）が
ビット案内管Ｃ３５）の貫通孔（３６）へ通じており、
更にビットガイド（３７）下端の孔（４１）へ通じてい
る。この係止部材０９）は前記スリーブ（２５り案内孔
（至）に摺動可能に案内されると共に更に外側へ突出し
ており、前記円筒カムＣ２ｇ）の斜面（３２）Ｋ当接可
能である。

前記スリーブ（２５）の下端には、ビット案内管ｃ３５
）全上下摺動自在に案内するチャック本体（５）が螺着
され、且つ、ロックナラ）（４３）で固定されている。

このチャック本体（５）下部には、先端が開閉可能な１
対のチャック爪（４４）が軸着され、常時先端が閉状態
になるようばね（図示しない）にて付勢されている。こ
の１対のチャック爪（４４）が互に接合する個所にはね
じを保持するための保持穴（４５）が形成されている。

前記チャック本体（５）の側面には、斜上方向にねじ送
りホース（４６）が取付けてあり、このホース（４６）
の孔はスイングパイプ（４７）に通じておシ、空圧によ
シねじの供給が可能である。スイングパイプ（４７）の
基部は軸（４２）によりチャック本体（５）に軸支され
ており、想像線で図示するように揺動可能であり、スイ
ングパイプ（４７）の先端は、常時前記保持穴（４５）
に対向するようにばね（図示しない）により付勢されて
いる。

前記ビット案内管（３５）の上部大径部Ｃ３８）の下面
とチャック本体（５）上端面との間には、ばね（４８）
が巻設されており、ビット案内管０５）は常時上方へ付
勢されている。一方、前記ピストンα２）下部には円筒
孔（４９）が形成されており、この円筒孔（４９）の上
面には座金（５０）が挿入され、上端外周及び下端内周
につばを有する移動筒Ｃ５１）が円筒孔（４９）に上下
摺動自在に挿入されると共に、円筒孔（４９）の下端に
螺着されたナラ）（５２）により移動筒６１）外周のつ
ばが係止されている。また移動筒（５１）内周のつばの
上面と前記座金（１）０）との間に巻設されたばね（５
３）により移動筒（５１）ｌｄ常時下方へ付勢されてい
る。このばねＣ５３）は前記ばね（４８）より剛性が大
きく作られている。そして移動筒Ｃ５１）の下端面は前
記ビット案内管Ｃ３５）上端面と当接している。

前記ビット案内管ｃ３５）の上部内周とスプライン筒（
１４）との間にはパツキンＣ５４）が設けてあり、前記
係止部材Ｃ３９）の空気排出孔（４０）から真空装置（
図示しない）で空気を吸引することにより、前記保持穴
（４５）に保持きれているねじをビットガイド（３Ｔ）
下部孔（４１）内に空気と共に吸引用能にする構成であ
る。尚、ビット案内管印）の上昇及び下降位置が検出可
能であるリミットスイッチ（図示しない）が前記本体ケ
ーク（３）に取付けられている。

以上のように構成された自動ねじ締め機について動作を
説明すると、ねじ締め対象部品（図示しない）がチャッ
ク本体（５）の真下に移送されると、予め別に設けた部
品高さ検出装置からの信号により対象部品の高さに応じ
た回転角度だけ、タイミングベルトｃ３４）が駆動され
、円筒カム０３）が所定の角度回転される。この間にね
じ供給ユニット（図示しない）により１個ずつ供給され
たねじは、ねじ送りホース（４ω及びスイングパイプ（
４７）を通ってチャック爪（４４）の保持穴（４５）に
給送される。次にモータ（４）を回転させると共に空気
の導入孔（９）に圧縮空気を送る。すると前記回転伝達
手段によりドライバービット（７）が回転すると共に、
昇降手段であるピストンα２）が下降し、移動筒（５１
）はビット案内管０５）を下方へ押しながらこれらは一
緒に下降する。ビットガイドｃ３７）の下部孔（４１）
がねじ頭にかぶＺと真空吸引によりねじは下部孔（４１
）内に吸上げられてドライバービット（７）の先端に当
接する。更に下降しビット案内管（３５）に固定された
係止部材ｃ３９）が円筒カムＣ２９）の斜面（３２）に
当接した位置でビット案内管（３５）は下降停止する。

このときビットガイド（３７Ｘ／）下端は対象部品に対
して適当な間隔にある。更にピストンαりは、移動筒（
５１）内のばねＣ５３）を圧縮し、クッションば７２（
２４）を介してドライバービット（７）に推力ヲ加えて
ねじを押し付けると共に回転させて締付ける。締付けが
完了すると、前記空気導入孔（９）から空気を排出する
。するとげね（至）及びばねＣ５３）は共に伸長して、
ビット案内管Ｏω、ドライバービット（７）及びピスト
ンα２）は上昇して元位置に復帰してビット案内管（３
５）が復帰したことを前記リミットスイッチ（図示しな
い）で検出してねじ締め作業の１サイクルが完了する。

そして再び次の対象部品が移送されて来る。この対象部
品の高さが＠回と異なる場合には、前記説明のように円
筒カム（２９）が回転されてビットガイドｃ３７）の下
端が適当な位＠（高さ）に調節される。そして続けてね
じ締め作業が行われる。

以上のようにドライバービット（７）と同軸線上に回転
伝達手段及び昇降手段を設けることにより、ねじ締め機
は小型且つ軽量になり、狭い所でもねじ締め作業が可能
になる。

第５図は、本発明の変形例を示すもので（３）Ｆ１本体
ケースであって、この内部には、下端内周Ｋ　ｔ＜ツキ
ンＣ５５）を有するシリンダライナ（１０）カ嵌合され
ている。シリンダライナ（１０）内にはピストン（１２
）が摺動自在に設けられており、この摺動部にＩｄ、ｔ
＜ツキン（１３）が設けられている。ビス）　ン（１２
）の中心には、軸受部材（５６）が貫通し、且つピスト
ン（１２）の摺動を可能にして設けられており、両者間
の摺動部にはパツキン（５７）が設けられている。軸受
部材（５６）の上端は大径部（５８）を成し、この下面
と前記シリンダライナ（１０）との間にはパツキン（５
９）が設けてあり、大径部Ｃ５８）の上端は本体ケース
（３）と当接して収められている。また大径部（５８）
には、前記ピストン（１２）部へ圧縮空気を導入するた
めの空気導入孔（９）が設けられている。前記軸受部材
６６）の中心に貫通して設けられたスプライン筒０４）
は軸受（１７）を介して回転自在に軸受部材６６）に取
付けられると共に回転源のモータ（４）に接続されてい
る。スプライン筒α４）の軸心にはスプライン軸（１５
）が、回転の伝達が可能であり、軸方向に相対移動可能
となるように嵌挿されている。そしてスプライン軸０５
）の下端にはドライバービット（７）が取付けられてい
る。上記スプライン筒α４）トスプライン軸αωとの構
成及びドライバービット（７）とスプライン軸（１５）
との取付部の構成は前記実施例の構成と同様である。こ
のスプライン軸（１５）は中程に嵌合された軸受（６０
）を介して回転自在に支持部材（６１）に支持されてお
り、この支持部材（６１）は前記ピストン（１２）の下
端に螺着されている。支持部材（６１）の外周には上下
摺動可能であると共にスリーブＣ２５）の内周に上下摺
動可能に移動筒（５１）が設けられている。この移動筒
Ｃ５１）の胴部には相対して軸方向に長い長孔（６２）
が設けてあり、これに案内されるようにピン（６３が前
記支持部材（６１）に固定されている。また移動筒（５
１）の下部内周にはっばを有しており、このつばの上面
と支持部材（６１］の下端面との間にはばねＣ５３）が
巻設されて移動筒（５１）を常時下方へ付勢している。

その他Ｆｉ前記突施例と同様に構成されている。

以上のように構成された本発明の変形例の動作を説明す
ると、前記実施例と比べて、スプライン軸０５）とスプ
ライン筒α４）とが入れ代り、ピストンα２）の内側に
軸受部材ａ５６）が設けられただけであり動作について
は前記実施例と同様である。

この変形例は、前記実施例について説明した効果に加え
て更に次のような利点を有している。

それは、回転する部材とパツキンとの接触個所が少ない
ので回転抵抗が小さい。即ち前記実施例においては、パ
ツキン（１６１８）０５４）の３個所で接触して回転し
ている。このパツキン（１６Ｘ１８）には空気圧（４〜
５ｋｇ／ａｎ’）が負荷されるのでこれに相当する回転
抵抗が発生する。これに比べて本変形例においては、パ
ツキン（５４）だけが接触しており、このパツキン（５
４）は空気を吸引するときの圧力が負荷されるだけであ
り、圧力が低く、負荷時間も短時間であるので回転抵抗
が小さくパツキンの寿爺も長くなる。

第６図は、本発明の自動ねじ締め機をロボットに取付け
た実施例であって、このロボットは特開昭５５−１１２
７８（１号公報と同様の多関節ロボットであり、支柱（
６４）を中心として回転する第１アーム（６５）の先端
に、第２アーム（６６）が取付けられた第２アーム軸（
６７）を回転自在に取付けた構造のロボットである。こ
の第２アーム（６６）の先端に前記自動ねじ締め機を取
付けたものである。

そして円筒カム（２９）の回転手段として、第２アーム
軸（６７）の下端には回転自在に上下２段にぺ／ｌ／ｌ
／上掛能なタイミングプーリ■）を取付け、更に支柱（
６４）には上下２段にベルト掛は可能かタイミングプー
リ（６９）を回転自在に取付けると共に、取付金具によ
り駆動モータσ０）を取付けている。この駆動モータσ
Ｏ）の回転軸に取付けたタイミングプーリσ１）とタイ
ミンクプーリ（６９）との間にタイミングベルトσ２）
を掛け、タイミングプーリ（６９）とタイミンクプーリ
（６８）との間にタイミングベルトσ３）を掛け、タイ
ミングプーリ□）と円筒カム（２９）に取付けたタイミ
ングプーリ（３３）との間にタイミングベルト０４）を
掛けた構成である。

この実施例の動作を説明すると、ねじ締め機は、ロボッ
トのアームの回転により対象部品の真上に位置決めされ
る。この場合、対象部品の高さが同一であっても、位置
決めされた位置により夫々アームの回転角度が異なるた
め、この回転角度を差引きして円筒カム（２））を回転
する必要がある。

対象部品の真上にユニットが位置決めされると、予め別
に設けた部品高さ検出装置の信号により、アームの回転
角度が差引きされて駆動モータσ０）が回転し、各タイ
ミングプーリ及びタイミングベルトが駆動され、円筒カ
ムｃ２９）が所定角度回転される。そして前記説明の通
り自動ねじ締め機が動作してねじを締付ける。締付けが
完了すると、ロボットが動作して次の対象部品の真上に
自動ねじ締め機は位置決めされる。以上の動作が繰返さ
れる。

この実施例のように、ドライバービット（７）と同軸線
上に回転伝達手段及び昇降手段を設けた自動ねじ締め機
において、更に円筒カムの）の駆動モータσＯ）を離れ
た位置に取付けることにより、ねじ締め機を小型軽量に
することができると共にねじ締め作業の自動化を容易に
実現することができる。

以上のように本発明の自動ねじ締め機は、ドライバービ
ットと同軸線上に前記昇降手段を設け、しかも昇降手段
の中心に貫通して回転伝達手段ケ設けた構成であるから
、小型且つ軽量で釣ると共に狭い所にもねじの締付けが
可能になり、ねじ締の作業の自動化を容易に実現できる
等顕著か効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自動ねじ締め機の外観正面図、第２図な
いし第４図は本発明の自動ねじ締め機の実施例であり、
第２図はその外観正面図、第３図は第２図の要部断面正
面図、第４図は第３図の側面図、第５図は本発明の自動
ねじ締め機の変形例の要部断面正面図、第６図は本発明
の自動ねじ締め機をロボットに取付けた実施例を示す全
体外観正面図である。 （３）は本体ケース、　　　（４）はモータ、（５）は
チャック本体、（７）はドライバービット、（９）は空
気導入孔、ＧＯ）はシリンダライナ、（１１）はパツキ
ン、　　　　　（１２）はピストン、（１３）はパツキ
ン、（１４）はスプライン筒、０５）はスプライン軸、
（１６）はパツキン、Ｃ７）は軸受、　　　　　　Ｃ８
）はパツキン、０９）はスプライン溝、　　＠）は球体
、Ｃ２１）は孔、　　　　　　　（２２）は長孔、（２
３）はビン、　　　　　　　（２５）はスリーブ、（３
５）はビット案内管、０７）はビットガイド、（４８）
はばね、　　　　　　（４９）は円筒孔、（５０）は座
金、　　　　　　６１）は移動筒、（５２）はナツト、
　　　　　ａ５３）はばね、（５４）はパツキン、　　
　　（５５）はパツキン、（５６）は軸受部材、　　　
　Ｃ５７）はパツキン、（５９）はパツキン、　　　　
（６０）は軸受、（６１）は支持部材、　　　　（６２
）は長孔、（６３）はビン、 特許出願人　　日東精工株式会社 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ドライバービットに回転を伝達する回転伝達手段と、該
   ドライバービットを昇降させる昇降手段とを有する自動
   ねじ締め機に於いて、前記回転手段は、スプライン筒と
   これに嵌挿されたスプライン軸とから成り、互に回転力
   の伝受が可能で且つ軸方向に相対移動可能に係合され、
   しかもスプライン筒とスプライン軸のいずれか一方が回
   転源に、他方が前記ドライバービットに夫々接続可能な
   構成とし、更に前記昇降手段はシリンダとこれに昇降自
   在に嵌合するピストンとから成り、前記回転伝達手段が
   該昇降手段の中心に貫通して配置されると共に回転自在
   に取付けられた構成であることを特徴とする自動ねじ締
   め機。