特開 2023-106801 ねじ締め装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023106801

(43)【公開日】2023-08-02

(54)【発明の名称】ねじ締め装置

(51)【国際特許分類】

   B23P 19/06 20060101AFI20230726BHJP

【ＦＩ】

B23P19/06 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022007745

(22)【出願日】2022-01-21

(71)【出願人】

【識別番号】000227467

【氏名又は名称】日東精工株式会社

(72)【発明者】

【氏名】寺井 俊明

(57)【要約】

【課題】本発明は、供給する締結部品の全長を測定可能かつ、長さに関係なく供給可能なねじ締め装置を提供する。
【解決手段】
締結部品Ｎの長さを測定する測定手段４３を備え、当該計測手段４３による長さ測定後、締結部品Ｎを所定の待機位置にて待機させるように構成されている部品供給装置３０と、前記待機位置から締結部品Ｎを取出し、所定のワークに締結するドライバユニット２０と、 前記ドライバユニット２０を移動させる位置制御機構２４と、前記計測手段４３の計測値および予め設定した設定値を比較して前記締結部品Ｎの長さを良否判定するとともに当該判定結果に基づき、位置制御機構２４の駆動を制御するよう構成された制御部５０とを備えていることを特徴とするねじ締め装置１０による。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

締結部品の長さを測定する測定手段を備え、当該計測手段による長さ測定後、締結部品を所定の待機位置にて待機させるように構成されている部品供給装置と、
前記待機位置から締結部品を取出してワークに締結するドライバユニットと、
前記ドライバユニットを移動させる位置制御機構と、
前記計測手段の計測値と予め設定した設定値とを比較して前記締結部品の長さを良否判定するとともに当該判定結果に基づき、位置制御機構の駆動を制御するよう構成された制御部とを備えていることを特徴とするねじ締め装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記締結部品の長さが良品の場合、ドライバユニットを所定の締結位置に移動させる一方、締結部品の長さが不良の場合、ドライバユニットを所定の排出位置に移動させるように前記位置制御機構の駆動を制御することを特徴とする請求項１に記載のねじ締め装置。

【請求項3】

前記部品供給装置は、前記締結部品を吊下支持する吊下部材と、この吊下部材に吊下された締結部品を下方から上方へ押し上げる押上げ手段と、この押上げ手段の上方に固定され、押上げ手段により押し上げられた締結部品を所定高さ以上押し上げられないように規制する規制蓋を備え、
前記測定手段は、規制蓋に規制された当該締結部品の全長に相当する寸法を計測し、
前記吊下部材は、計測手段による締結部品の長さ測定後、締結部品を吊下支持した状態で所定の待機位置にて待機するよう構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のねじ締め装置。

【請求項4】

前記待機位置に到達した締結部品を検出する検出センサと、この検出センサからの信号に基づき前記吊下部材を移動させる往復駆動源を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載のねじ締め装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、締結部品の全長を検査可能な部品供給装置を備えたねじ締め装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ねじと嵌合するドライバユニットと、ドライバユニットにねじを供給する部品供給装置とを備えたねじ締め装置が知られており、特に特許文献１には、ねじの全長を測定可能な部品供給装置が開示されている。この部品供給装置は、ねじを吊り下げ支持する吊下部材と、この吊下部材に吊り下げ支持されたねじの脚部を挟むように配置された一対の光電センサとを有しており、この光電センサの一方から照射されたレーザ光を他方が受光し、その際の受光量から締結部品の長さを良否判定するように構成されていた。また、この部品供給装置は、光電センサによるねじの良否判定後、ねじ供給ホース内を介して、良品のねじをドライバユニットまで圧送することが可能であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－９５３２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来のねじ締め装置は、部品供給装置がねじをドライバユニットまで圧送する構造であった。そのため、上述のように良品のねじは、ドライバユニットまで圧送することで排除可能であったものの、不良品のねじは作業者が個別に排除する必要があった。このように、作業者が不良のねじを排除するまで次段のねじを供給できないことにより、停止時間が長くなり、作業効率が悪化する等の問題があった。また、部品供給装置がねじを圧送する構造のため、部品供給装置とチャックユニットとをつなぐ供給ホース内で反転してしまう短寸ねじや、チャックユニットと衝突した際の衝撃により破損する樹脂製のねじ等、一部ねじには、使用できない等の問題もあった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みて創生されたものであり、作業効率が良いねじ締め装置の提供を目的とする。この目的を達成するために本発明は、締結部品の長さを測定する測定手段を備え、当該計測手段による長さ測定後、締結部品を所定の待機位置にて待機させるように構成されている部品供給装置と、前記待機位置から締結部品を取出してワークに締結するドライバユニットと、前記ドライバユニットを移動させる位置制御機構と、前記計測手段の計測値と予め設定した設定値とを比較して前記締結部品の長さを良否判定するとともに当該判定結果に基づき、位置制御機構の駆動を制御するよう構成された制御部とを備えていることを特徴とする。なお、前記制御部は、前記締結部品の長さが良品の場合、ドライバユニットを所定の締結位置に移動させる一方、締結部品の長さが不良の場合、ドライバユニットを所定の排出位置に移動させるように前記位置制御機構の駆動を制御することが好ましい。

【0006】

また、前記部品供給装置は、前記締結部品を吊下支持する吊下部材と、この吊下部材に吊下された締結部品を下方から上方へ押し上げる押上げ手段と、この押上げ手段の上方に固定され、押上げ手段により押し上げられた締結部品を所定高さ以上押し上げられないように規制する規制蓋を備え、前記測定手段は、規制蓋に規制された当該締結部品の全長に相当する寸法を計測し、前記吊下部材は、計測手段による締結部品の長さ測定後、締結部品を吊下支持した状態で所定の待機位置にて待機するよう構成されていることが好ましい。さらに、前記待機位置に到達した締結部品を検出する検出センサと、この検出センサからの信号に基づき前記吊下部材を移動させる往復駆動源を備えることが好ましい。

【発明の効果】

【0007】

上記発明によれば、部品供給装置が待機位置まで搬送した締結部品をドライバユニットが取出して所定の位置まで移動させるように構成されており、ねじを圧送しないため、短寸ねじや樹脂ねじ等圧送することが難しいねじの供給にも使用できる等の利点がある。また、制御部が締結部品の長さの良否判定を行い、当該判定結果に基づき、位置制御機構の駆動を制御するよう構成されているため、作業者がねじを抜きとるまで、ねじ締め装置が待機している必要がなく、作業効率が向上する等の利点がある。なお、前記制御部は、良品のねじは、所定の締結位置まで搬送する一方、不良のねじは、所定の排出位置に排出するように構成されているため、不良のねじが混入しても円滑に排除可能となる等の利点がある。

【0008】

また、測定手段が締結部品の全長を測定するように構成されているため、頭部の高さが異なる異品の検出が可能となる等の利点がある。さらに、ねじが所定の待機位置に到達したことを検出可能な検出センサを備えるため、ねじが吊下部材に支持されていないことを即座に検出可能となり、サイクルタイムを短くできる等の利点もある。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係るねじ締め装置を示す側面図である。

【図2】本発明に係るねじ締め装置を示す平面図である。

【図3】本発明に係る部品供給装置の動作を示す要部拡大図であり、（ａ）は吊下部材が受取位置に位置する状態を示す平面図であり、（ｂ）は吊下部材が検査位置に位置する状態を示す平面図であり、（ｃ）は吊下部材が待機位置に位置する状態を示す平面図である。

【図4】本発明に係る部品供給装置の動作を示す要部拡大図であり、（ａ）は図３のＡ－Ａ線断面側面図であり、（ｂ）は図３のＢ－Ｂ線断面側面図であり、（ｃ）は（ｂ）の状態から次の状態へ移行する動作を説明するための図３のＢ－Ｂ線断面側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１ないし図４において１０は、締結部品の一例であるねじＮを所定のワークに締結するねじ締め装置であり、ねじＮを締結するドライバユニット２０と、このドライバユニット２０を移動させる位置制御機構２４と、ドライバユニット２０にねじＮを供給する部品供給装置３０と、これらの駆動を制御する制御部５０とを有している。

【0011】

前記ドライバユニット２０は、図１に示すようにねじＮと嵌合可能なドライバビット２１と、このドライバビット２１を回転駆動させる締付けモータ２２と、前記ドライバビット２１を軸方向に往復移動可能に内包するスクリューガイド２３とを備えている。スクリューガイド２３は、クッションばね（図示せず）によってワーク側に付勢されており、このクッションばねが撓むことにより、スクリューガイド２３は、ドライバビット２１および締付けモータ２２に対して軸方向に相対移動するように構成されている。また、スクリューガイド２３には、真空発生器等の吸気手段が連続しており、この吸気手段が駆動することでその下端開口部にねじＮを吸引保持可能に構成されている。

【0012】

前記位置制御機構２４は、前後方向に直動可能な直動アーム２５と、この直動アーム２５に対して回転自在に装着された旋回アーム２６と、この旋回アーム２６の先端に取り付けられる昇降駆動部２７とから構成されており、昇降駆動部２７は、前記上下方向に延びるボールねじ２７１と、このボールねじ２７１を回転させる昇降モータ２７２と、ボールねじ２７１と螺合する駆動ナット２７３とを備えており、駆動ナット２７３には、前記ドライバユニット２０が連結されている。これら位置制御機構２４の駆動により、ドライバユニット２０は、図１の二点鎖線に示すように昇降可能かつ、図２に示す可動域２０１内を移動可能となる。

【0013】

前記部品供給装置３０は、前方にねじＮを搬送するシュートレール３１と、このシュートレール３１上の最前のねじＮを受取る切り出しユニット３２とを備え、前記切り出しユニット３２は、フレーム３３と、このフレーム３３内に配される吊下部材３６と、この吊下部材３６に支持されたねじＮを上方に押し上げる押上げ手段４０とを有する。

【0014】

前記シュートレール３１は、前後方向に延びる２本の板材から構成されており、この板材は、前記ねじＮの軸部外径より若干広く、なおかつ頭部外径より狭い所定の隙間を開けて設置されている。このため、シュートレール３１は、その上面にねじＮの頭部座面を当接させた状態にて吊り下げ支持可能となる。また、このシュートレール３１には、バイブレータ（図示せず）が接続されており、このバイブレータの振動により吊り下げ支持したねじＮを前方に搬送するように構成されている。なお、シュートレール３１の後方には、ねじＮを多数貯留可能な貯留部（図示せず）が接続されており、この貯留部は、シュートレール３１上にねじＮを一列に供給可能に構成されている。

【0015】

前記フレーム３３には、図３および図４に示すように後方に開口する供給口３３１が形成されている。この供給口３３１は、前記シュートレール３１が進入しており、その前方には、シュートレール３１に対して直交方向（以下、横方向という）に延びる切欠溝３３２が連続している。この切欠溝３３２は、その横方向両側が側壁３３４，３３５によって閉鎖されている。また、切欠溝３３２の底面には、供給口３３１より側壁３３４側の位置に上下方向に貫通する検査穴３３３が形成されている。一方、フレーム３３の上面には、前記検査穴３３３の上方に配された固定される規制蓋３４と、この規制蓋３４より側壁３３４側に配された検出センサ３５とが固定されている。規制蓋３４は、後述する押上げ手段４０がねじＮを押し上げた際、ねじＮが所定の高さ以上に上昇することを規制する板材であり、その下面には、ねじＮの頭部が通過可能に構成された通過溝３４１が貫通形成されている。さらに、検出センサ３５は、投光部から受光部へと検出光を投光する一対の光学センサであり、図３の（ｃ）に示すように投光部と受光部との間に到達したねじＮの頭部によって前記検出光を遮断される所定の高さに配設されている。なお、検出センサ３５は、前記制御部５０に接続されており、上述のようにねじＮにより検出センサ３５の光を遮断された際、制御部５０にねじＮの検出信号を出力するように構成されている。また、規制蓋３４の通過溝３４１は、頭部上端との隙間がねじの脚部寸法より短くなるように寸法設定されている。このため、後述する駆動時、押上げ手段４０により、ねじＮが押し上げられた際、当該ねじＮの脚部下端が前記吊下溝３６１から抜け出ることが防止される。

【0016】

前記吊下部材３６は、前記切欠溝３３２内に配置されており、その前後方向の厚さが前記切欠溝３３２の溝幅とほぼ同寸に構成されている。この吊下部材３６の後方面には、上下方向に貫通する略Ｕ字形状の吊下溝３６１が切欠き形成されており、この吊下溝３６１は、その溝幅が前記シュートレール３１と同様、前記ねじＮの軸部外径より若干広く、なおかつ頭部外径より狭く構成されている。これらにより、吊下部材３６は、切欠溝３３２に沿って摺動自在かつシュートレール３１から受け取ったねじＮを吊り下げ支持可能となる。

【0017】

また、側壁３３４，３３５には、吊下部材３６を切欠溝３３２に沿って往復移動させる往復シリンダ３７１，３７２が取り付けられている。往復シリンダ３７１は、側壁３３４に固定されたエアシリンダであり、そのピストンロッドが前記吊下部材３６に連結されている。この往復シリンダ３７１のストロークは、ピストンロッドが収縮した場合、図３（ａ）に示すように吊下部材３６の吊下溝３６１がシュートレール３１に連続する一方、ピストンロッドの伸張した場合、図３の（ｃ）に示すように吊下溝３６１が前記検出センサ３５の間に位置するように設計されている。つまり、吊下部材は、往復シリンダ３７１の駆動を受けて、吊下溝３６１がシュートレール３１と連続する位置（以下、受取位置という）および吊下溝３６１が検出センサ３５の受光部および投光部の間に位置する位置（以下、待機位置という）の間で往復するように構成されている。

【0018】

一方、往復シリンダ３７２は、側壁３３５に固定されたエアシリンダであり、そのピストンロッドが前記吊下部材３６と当接可能に配設されている。この往復シリンダ３７２は、前記往復シリンダ３７１より大きいシリンダ経を有しており、そのストロークが往復シリンダ３７１より短く構成されている。これにより、往復シリンダ３７１および往復シリンダ３７２の両方がそのピストンロッドを伸張させた際に、吊下部材は、往復シリンダ３７２に押し止められ、図３の（ｂ）に示すように前記受取位置と待機位置の間の所定の位置（以下、検査位置という）に停止する。なお、前記フレーム３３の検査穴３３３は、図４の（ｂ）および（ｃ）に示すように当該検査位置に到達した吊下部材３６の吊下溝３６１と連通するよう位置設定されている。

【0019】

上述のように吊下部材３６は、往復シリンダ３７１と往復シリンダ３７２の駆動を受けて前記受取位置と、待機位置と、検査位置との三点の何れかに位置することとなる。また、部品供給装置３０は、図３の（ｃ）に示すように少なくとも待機位置に到達した吊下部材３６の吊下溝３６１が前記ドライバユニット２０の可動域２０１内に位置するよう配置されている。

【0020】

また、前記フレーム３３の下面には、図４の（ａ）に示すようにねじＮを押し上げる押上げ手段４０が設けられている。この押上げ手段４０は、前記フレーム３３に固定された押上げ駆動源の一例である押上げシリンダ４１を備えており、この押上げシリンダ４１の駆動部４１１には、前記検査穴３３３の直下に配置された押上げロッド４２と、この押上げロッド４２と連動する計測手段４３とが連結されている。この押上げロッド４２は、前記検査穴３３３とほぼ同径に構成されており、図４の（ｃ）に示すように押上げシリンダ４１の駆動部４１１が上昇した際、前記吊下部材３６に吊り下げられたねじＮの下端に当接可能な長さに設定されている。一方、前記計測手段４３は、フレーム３３と接触することで縮む方向へ収縮する接触子４３１を備えた接触式センサであり、この接触子４３１の収縮量を前記制御部５０へ出力するように構成されている。

【0021】

制御部５０は、前記ドライバユニット２０と、位置制御機構２４と、部品供給装置３０と、吸引手段等の外部装置とに接続されており、各種駆動を制御可能に構成されている。また、制御部５０は、前記計測手段４３からの信号に基づき位置制御機構２４によるドライバユニット２０の目標位置を切替え可能に構成されており、ねじＮの長さが適正であった場合、目標位置を所定のねじ締めポイント上方に設定する一方、ねじＮの長さが不適であった場合、目標位置を所定の外部の排出位置上方に切替えるよう構成されている。

【0022】

次に上記のように構成されたねじ締め装置１０の作用を説明する。
駆動信号が入力されると制御部５０は、前記部品供給装置３０のバイブレータに駆動させるとともに、図３の（ａ）に示すように前記往復シリンダ３７１，３７２のピストンロッドを収縮させる。これにより、前記シュートレール３１が振動し、シュートレール３１上に吊り下げ支持されたねじＮが前方に振動搬送されるとともに、受入位置に達した吊下部材３６の吊下溝３６１がシュートレール３１の終端部に連続する。このため、先頭のねじＮがシュートレール３１の終端部から吊下溝３６１に受け渡される。ねじＮが吊下溝３６１に吊り下げ支持されると、制御部５０は、前記往復シリンダ３７１，３７２を駆動させ、これらのピストンロッドを伸張させる。これにより、吊下部材３６は、往復シリンダ３７１の駆動を受けて側壁３３４に向けて移動する。この時、往復シリンダ３７２もピストンロッドを伸張させているため、吊下部材３６は、図３の（ｂ）に示すように往復シリンダ３７２のピストンロッドに当接して、前記検査位置に停止する。

【0023】

上述のように吊下部材３６が検査位置に達し、図４の（ｂ）に示すように吊下溝３６１が検査穴３３３に連続すると、制御部５０は、前記押上げシリンダ４１を収縮させて押上げロッド４２および計測手段４３を上昇させる。これにより、押上げロッド４２は、その上端部が吊下部材３６に吊り下げられたねじＮの下端に当接してこれを上方に押し上げる。これにより、ねじＮは、図４の（ｃ）に示すようにその頭頂面が前記規制蓋３４に当接するまで上方へは押し上げられる。この時、前記計測手段４３も押上げロッド４２と連動して上昇しており、その接触子４３１をフレーム３３の下面に押し当てて収縮させている。これにより、計測手段４３は、接触子４３１の収縮した寸法を測定して、制御部５０に出力する。制御部５０は、計測手段４３が出力した接触子４３１の収縮した寸法と、予め設定された適正値とを比較して接触子４３１の収縮した寸法が適正値であれば、良品と判断する一方、適正値から外れていれば不良と判断する。

【0024】

上述の様に計測手段４３からの信号を受信した制御部５０は、押上げシリンダ４１を伸張させて、押上げロッド４２を吊下溝３６１から脱却させる。その後、前記往復シリンダ３７２を収縮駆動させる。これにより、往復シリンダ３７２のピストンロッドに押し止められていた吊下部材３６は、検査位置から待機位置に向かい移動する。図３の（ｃ）に示すように吊下部材３６が待機位置に到達すると、吊下溝３６１に吊下支持されたねじＮの頭部により、前記検出センサ３５の検出光が遮断される。

【0025】

上述のように検出センサ３５の検出光が遮断されると、制御部５０は、位置制御機構２４の直動アーム２５および旋回アーム２６を駆動させてドライバユニット２０を待機位置の上方にまで移動させる。このように検出センサ３５がねじＮを検出したら位置制御機構２４が駆動する構成であるため、万一、吊下部材３６にねじＮが支持されていない状態で待機位置に到達しても前記位置制御機構２４が駆動することを防止でき、効率がよい。また、ドライバユニット２０が待機地位置の上方に達すると制御部５０は、前記昇降駆動部２７を駆動させて、ドライバユニット２０をねじＮに向けて下降させるとともに前記吸気手段を駆動させてスクリューガイド２３の下端から吸気を行う。このため、スクリューガイド２３が吊下部材３６まで下降すると、吊下溝３６１に吊下支持されたねじＮがスクリューガイド２３内に吸着保持される。このようにスクリューガイド２３がねじＮを吸着保持すると、制御部５０は、前記昇降駆動部２７、直動アーム２５および旋回アーム２６を駆動させて所定の目標位置までドライバユニット２０を移動させる。この時、制御部５０は、前述のようにねじＮが良品である場合、目標位置を被締結物上に設けられた所定のねじ締めポイントし、ねじＮを被締結物に締結する。一方、ねじＮが不良であった場合、目標位置を外部の排出位置に切替え、ねじＮを排出させる。このように、良品、不良何れのねじＮでも部品供給装置３０から排出させることが可能となる。

【0026】

また、上述のようにスクリューガイド２３によって、吊下部材３６からねじＮが取り出されると前記検出センサ３５の検出光が再度通過可能となる。このように、検出光が再度通過可能となると、制御部５０は、往復シリンダ３７１および往復シリンダ３７２を収縮させる。これにより、吊下部材３６が受け取り位置に復帰し、前記吊下溝３６１がシュートレール３１に再度連続するため、次段のねじＮを受け取り可能となる。このように、ドライバユニット２０が吊下溝３６１からねじＮを排除する構成により、ねじＮが不良であっても作業者が不良のねじＮを排除するのを待つ必要がなくなるため、ねじ締め装置１０の駆動時間が長くなり作業効率が向上する。

【0027】

さらに、本件ねじ締め装置１０は、上述のようにドライバユニット２０が部品供給装置３０までねじＮを取りに来る構造であるため、押上げ手段４０によるねじＮの長さ測定後、ねじＮを圧送する工程が不要となる。このため、圧送用のホース内で反転する短寸ねじや、圧送時の衝撃により破損する恐れのある樹脂性のねじ等、圧送が難しいねじであってもドライバユニット２０に受け渡すことが可能となる。特に制御部５０が押上げ手段４０によるねじＮの長さ測定結果に基づきねじ締めポイントまたは、外部の排出位置に目標地点を切替え移動するよう構成されているため、長さの異なるねじが混入してもこれを締め付けることが防止されるとともに混入したねじを円滑に排出することも可能となる。

【0028】

なお、本発明に係るねじ締め装置１０は、前述したものに限定するものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、ドライバユニット２０を移動させる位置制御機構２４は、本願のように、直動アーム２５と旋回アーム２６および昇降駆動部２７に限定されず、その他の手段であっても何ら問題ない。また、上記ねじ締め装置１０は、ねじＮの長さ測定結果に基づき所定のねじ締めポイントまたは、外部の排出位置に目標地点を切替え移動するよう構成されていたが、これに限定されず、ねじの長さ毎に第一のねじ締めポイントと、第二のねじ締めポイントとを切替えるような構成であっても良く、混入したねじの長さ毎に異なる排出位置に排出する構成であっても良い。さらに、往復シリンダ３７１，３７２は、吊下部材３６を切欠溝３３２に沿って往復移動させる往復駆動源の一例であり、ボールねじ機構等他のその他の往復駆動源であっても何ら問題ない。同様に検出センサ３５も光学センサに限定されず、近接センサ等その他のセンサであっても何ら問題ない。

【符号の説明】

【0029】

１０ … ねじ締め装置
２０ … ドライバユニット
２４ … 位置制御機構
３０ … 部品供給装置
３１ … 整列搬送手段
３２ … 切り出しユニット
３３ … フレーム
３４ … 規制蓋
３５ … 検出センサ
３６ … 吊下部材
３６１… 吊下溝
３７１，３７２… 往復移動手段
４０ … 押上げ手段
４１ … 押上げ駆動源
４２ … 押上げロッド
４３ … 測定手段
５０ … 制御部
Ｎ … 締結部品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】