特開 2023-110745 ねじ締め機

(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】P2023110745

(43)【公開日】2023-08-09

(54)【発明の名称】ねじ締め機

(51)【国際特許分類】

   B23P 19/06 20060101AFI20230802BHJP

   B25B 23/10 20060101ALN20230802BHJP

   B25B 21/00 20060101ALN20230802BHJP

【ＦＩ】

B23P19/06 E

B25B23/10 E

B25B21/00 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022012357

(22)【出願日】2022-01-28

(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】安積 慶一

【テーマコード（参考）】

3C038

【Ｆターム（参考）】

3C038AA01

3C038BB01

3C038BC04

3C038EA00

(57)【要約】

【課題】本発明は、ツール交換成しに複数種類のねじを締め付けることが可能なねじ締め機を提供する。
【解決手段】
回転駆動源３４の駆動を受けて回転可能に構成されたドライバビット３８およびこのドライバビット３８と一体に回転可能かつ当該ドライバビット３８に対して軸方向に相対移動可能に構成されたボックスビット３９を備えることを特徴とするねじ締め機１０による。これにより、駆動穴を有するねじＮ１と駆動部を有するねじＮ２の両方をツール交換なしで締付け可能となる。また、前記ボックスビット３９は、ドライバビット３８に吊り下げ支持されており、ドライバビット３８の下端を内包可能な所定の深さの嵌合穴３９１を備えていることが好ましい。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転駆動源の駆動を受けて回転可能に構成されたドライバビットおよびこのドライバビットと一体に回転可能かつ当該ドライバビットに対して軸方向に相対移動可能に構成されたボックスビットを備えることを特徴とするねじ締め機。

【請求項2】

前記ボックスビットは、ドライバビットに吊り下げ支持されており、ドライバビットの下端を内包可能な所定の深さの嵌合穴を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載のねじ締め機。

【請求項3】

前記ドライバビットおよびボックスビットを内包するスクリューガイドを備えており、
このスクリューガイドには、吸気手段が接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のねじ締め機。

【請求項4】

前記ボックスビットは、その外径が前記スクリューガイドの内径とほぼ同径に構成されており、
前記嵌合穴の底面には、前記吸気手段側の端面まで貫通する吸気経路が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のねじ締め機。

【請求項5】

前記ボックスビットの吸気手段側端面には、前記駆動穴側に向かうに連れて徐々に小径となるテーパ面が形成されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のねじ締め機。

【請求項6】

前記スクリューガイドを回転駆動源側に引き上げる引き上げ手段を備えていることを特徴とする請求項３ないし請求項５の何れかに記載のねじ締め機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ねじをワークに締結するねじ締め機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１および特許文献２に示すように、ねじと嵌合する締結工具としてボックスビットやドライバビットを備えたねじ締め機が知られている。これらねじ締め機の締結工具は、回転駆動源に連結されており、所定のトルクでねじをワークに締め付けることが可能に構成されていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０９－１７４３５１号公報

【特許文献2】特開平１０－３２８９４６号広報

【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、従来のねじ締め機は、ボックスビットまたはドライバビットどちらか一方しか装着できないため、頭部形状が異なるねじを締め付ける場合、締結工具を取り替えるか、ねじ締め機をもう一台用意する必要がある等の問題があった。

【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、一台で複数のねじを締付可能なねじ締め機の提供を目的とする。この目的を達成するため、本発明は、回転駆動源の駆動を受けて回転可能に構成されたドライバビットおよびこのドライバビットと一体に回転可能かつ当該ドライバビットに対して軸方向に相対移動可能に構成されたボックスビットを備えることを特徴とする。なお、前記ボックスビットは、ドライバビットに吊り下げ支持されており、ドライバビットの下端を内包可能な所定の深さの嵌合穴を備えていることが好ましい。また、前記ドライバビットおよびボックスビットを内包するスクリューガイドを備えており、このスクリューガイドには、吸気手段が接続されていることが好ましい。さらに、前記ボックスビットは、その外径が前記スクリューガイドの内径とほぼ同径に構成されており、前記嵌合穴の底面には、前記吸気手段側の端面まで貫通する吸気経路が形成されていることが好ましい。また、前記ボックスビットの吸気手段側端面には、前記駆動穴側に向かうに連れて徐々に小径となるテーパ面が形成されていることが好ましい。さらに、前記スクリューガイドを回転駆動源側に引き上げる引き上げ手段を備えていることが好ましい。

【発明の効果】

【0006】

本発明のねじ締め機によれば、ドライバビットおよびこのドライバビットと一体に回転可能かつ当該軸方向に相対移動可能なボックスビットの両方を備えているため、頭部に駆動穴が形成されているねじと、頭部外形に駆動部を有するねじの両方を締結することが可能となる。これにより、ねじ締め機の交換作業を減らすことが可能となり、作業効率が向上する。なお、前記ドライバビットの下端がボックスビット内に内包されており、ねじがボックスビットと面接触するため、吸着保持したねじが傾斜し難い等の利点がある。また、前記ドライバビットおよびボックスビットがスクリューガイドに内包されており、当該スクリューガイドが吸着保持可能な頭部形状のねじであれば吸着保持できるため、より多数のねじを締付可能になる等の利点もある。さらに、前記ボックスビットの外径が前記スクリューガイドの内径とほぼ同径に構成されているため、スクリューガイドより小径のねじであっても吸着保持できる等の利点もある。また、前記ボックスビットにテーパ面が形成されているため、ねじ吸着時に吸い込んだ埃等によってボックスビットとスクリューガイドとの摩擦が増大することを防止でき、結果、締付け不良の発生を防止できる等の利点がある。さらに、引き上げ手段を備えていることにより、狭い箇所への締付けが可能になる等の利点もある。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明に係るねじ締め機の構造を示す一部断面側面図である。

【図2】（ａ）は待機状態のドライバビットの周辺構造を示す要部拡大一部断面側面図であり、（ｂ）はドライバビットがボックスビットに対して軸方向に相対移動した状態のドライバビットの周辺構造を示す要部拡大一部断面側面図である。

【図3】（ａ）は図２のＡ－Ａ線断面図であり、（ｂ）は図２のＢ－Ｂ線断面図であり、（ｃ）は図２の（ａ）の底面図である。

【図4】本発明に係るねじ締め機の動作説明図であり、（ａ）は第１のねじを吸着保持した状態を示す要部拡大一部切欠き断面側面図であり、（ｂ）は第１のねじをワークＷに締結した状態を示す要部拡大一部切欠き断面側面図である。

【図5】本発明に係るねじ締め機の動作説明図であり、（ａ）は第２のねじを吸着保持した状態を示す要部拡大一部切欠き断面側面図であり、（ｂ）は第２のねじをワークＷに締結した状態を示す要部拡大一部切欠き断面側面図である。

【図6】本発明に係るねじ締め機の動作説明図であり、（ａ）は第３のねじを吸着保持した状態を示す要部拡大一部切欠き断面側面図であり、（ｂ）は第４のねじを吸着保持した状態を示す要部拡大一部切欠き断面側面図である。

【図7】本発明に係るねじ締め機の他の実施形態を示す一部切欠き側面図であり、（ａ）は待機状態を示す一部切欠き側面図であり、（ｂ）は引き上げ手段が駆動した状態を示す一部切欠き側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１において１０は、ワークＷ（図示せず）に締結部品の一例であるねじＮ１を締結するねじ締め機である。このねじ締め機１０は、水平多関節ロボット（図示せず）の駆動を受けて水平移動する位置制御機構２０と、この位置制御機構２０の駆動を受けて昇降するドライバユニット３０とから構成されている。

【0009】

前記位置制御機構２０は、図１に示すように鉛直方向に延びるフレーム２１を備えており、このフレーム２１の上下端部には、水平方向に延びる上板２２および下板２３が一体に固定されている。この上板２２および下板２３の間には、フレーム２１と平行に延びるガイドロッド２４が設けられており、このガイドロッド２４には、摺動自在に構成されたドライバ台２５が昇降自在に装着されている。また、前記上板２２には、昇降駆動源の一例であるＡＣサーボモータ２６（以下、昇降モータ２６という）が載置されており、この昇降モータ２６の出力軸には、ボールねじ２７が一体に回転可能に連結されている。このボールねじ２７は、前記上板２２および下板２３の間に設けられており、このボールねじ２７には、その回転によって昇降する駆動ナット（図示せず）を介して、前記ドライバ台２５が連結されている。このドライバ台２５には、前記ドライバユニット３０が連結されている。このため、昇降モータ２６の回転駆動により、前記ドライバ台２５およびこれに連結されるドライバユニット３０が昇降する。

【0010】

前記ドライバユニット３０は、前記ドライバ台２５に固定される連結プレート３１を有しており、この連結プレート３１の下面には、中空円筒状のハウジング３１１が固定されている。このハウジング３１１には、ガイドホルダ３２が上下方向相対移動可能に吊り下げ支持されており、このガイドホルダ３２の下端には、略中空円筒形状のスクリューガイド３３が固定されている。また、前記ガイドホルダ３２には、一端がスクリューガイド３３に連続するホース継手３２１が装着されており、このホース継手３２１の他端は、外部の真空発生装置等の吸気手段まで連続する吸気ホース（図示せず）が接続されている。このため、前記吸気手段が駆動すると、スクリューガイド３３の内部が負圧となり、当該スクリューガイド３３の下端開口部にねじＮ１を吸着保持可能となる。なお、前記ガイドホルダ３２は、前記ハウジング３１１の内部に封入されるガイドばね３２２により、常時下方に付勢されており、当該ガイドばね３２２が撓むことにより、ガイドホルダ３２およびスクリューガイド３３がハウジング３１１に対して軸方向に相対移動することができる。

【0011】

また、前記連結プレート３１上には、モータ台３１２が載置されており、このモータ台３１２の上方には、ねじＮ１を締結する回転駆動源の一例であるＡＣサーボモータ３４（以下、締結モータ３４という）が設置されている。この締結モータ３４は、その出力軸を下方に向けて前記モータ台３１２に固定されており、この締結モータ３４の出力軸には、モータ台３１２および前記ドライバ台２５を回転自在に貫通する接続継手３５を介してビット軸３７が接続されている。

【0012】

前記接続継手３５には、ビット軸３７が挿入される有底穴３５１が形成されており、この有底穴３５１には、これに直交し、ビット軸３７の軸方向に延びる長孔３５２が形成されている。この長孔３５２には、これに沿って昇降自在に構成される連結ピン３６１が挿通しており、この連結ピン３６１は、有底穴３５１に挿入されるビット軸３７に固定されて、これを支持している。これにより、ビット軸３７は、締結モータ３４の出力軸と一体に回転可能かつ、締結モータ３４に対してビット軸３７の軸方向に相対移動可能となる。また、有底穴３５１には、付勢部材の一例であるクッションばね３６２が封入されており、このクッションばね３６２は、ビット軸３７を常時下方に付勢している。なお、前記長孔３５２の寸法は、前記クッションばね３６２が常時ビット軸３７を付勢可能かつ、ビット軸３７が接続継手３５に対して上昇した際、クッションばね３６２が圧壊しない範囲で設定されている。

【0013】

前記ビット軸３７は、スクリューガイド３３内で回転自在かつ軸方向相対移動可能に構成された円柱形状部材であり、その下端には、ドライバビット３８が連結されている。このドライバビット３８は、図２の（ａ）に示すように前記スクリューガイド３３内を回転可能かつ軸方向相対移動可能挿通する棒状部材であり、略四角柱形状に構成された係合部３８１と、この係合部３８１の下端に連続し、平面視において係合部３８１より大きい面積を有する吊下部３８２と、この吊下部３８２の下面に連続し、六角柱形状に構成された嵌合部３８３とを有している。なお、前記係合部３８１は、図３の（ａ）に示すようにその角に前記スクリューガイド３３の内面と摺動可能な円弧形状に構成されている。このため、スクリューガイド３３内でビット軸３７およびドライバビット３８が揺動することを防止できるとともに、係合部３８１とスクリューガイド３３の内面との間に空気が通過可能な隙間ができ、スクリューガイド３３の下端にねじＮ１を吸着保持可能となる。

【0014】

また、ドライバビット３８は、これと一体に回転可能に構成されたボックスビット３９が吊下支持されている。このボックスビット３９は、図３の（ｂ）に示すようにその直径が前記スクリューガイド３３の穴径とほぼ同径に構成されており、常時スクリューガイド３３の内部に収容されている。このボックスビット３９の下面には、後述するねじＮ２の頭部と嵌合可能な嵌合穴３９１が形成されており、この嵌合穴３９１の底面には、前記ドライバビット３８の係合部３８１と同形の係合穴３９２がボックスビット３９の上面まで貫通している。上記構成のボックスビット３９は、その係合穴３９２に前記ドライバビット３８の係合部３８１を挿通させ、前記嵌合穴３９１の底面が吊下部３８２に当接した状態で吊下支持されるため、ドライバビット３８と一体に回転可能かつ、図２の（ｂ）に示すように軸方向に相対移動可能となる。なお、前記嵌合穴３９１は、前記ドライバビット３８の吊下部３８２および嵌合部３８３の軸方向寸法より、深く構成されており、常時、その嵌合穴３９１内に吊下部３８２および嵌合部３８３を収容可能に構成されている。さらに嵌合穴３９１には、ボックスビット３９の上面まで貫通する複数個の通気穴３９３が形成されている。さらに、ボックスビット３９は、ドライバビット３８に装着された付勢ばね３８４により、常時可能に付勢されている。しかも、図２に示すようにボックスビット３９の上面には、下方に向かうにつれ徐々に縮径するテーパ面３９４が形成されている。

【0015】

また、前記嵌合穴３９１は、図３の（ｃ）に示すように当該ボックスビット３９の軸芯を中心とする円弧形状の嵌合凹部３９１１と、この嵌合凹部３９１１に連続し、径方向内側に突き出す嵌合凸部３９１２とが６個ずつ周方向交互に形成された略花弁形状に構成されている。さらに、ボックスビット３９の一端には、に示すよう呼び込み面３９１３が形成されている。この呼び込み面３９１３は、嵌合穴３９１の開口縁部から奥方へ向かうに連れて縮径しながら傾斜するよう構成されており、その最大径部が前記嵌合凹部３９１１の円弧形状と同径に設定されている。なお、前記通気穴３９３は、嵌合凹部３９１１毎に周方向等間隔６個形成されている。

【0016】

なお、前記ねじＮ１は、頭部および軸部が一体形成された締結部品であり、それぞれ異なる形状の頭部を有している。このねじＮ１は、頭部に平面視六角形状の駆動穴（図示せず）が形成されており、その頭部座面には、外周方向に突き出す拡径部が形成されている。この拡径部は、前記スクリューガイド３３の穴径とほぼ同径に構成されており、図４の（ａ）に示すように頭部上面を前記ボックスビット３９の下面に当接させた状態にて吸着保持されるように設計されている。

【0017】

次に、上記のように構成されたねじ締め機１０の作用を説明する。
外部の搬送手段（図示せず）によってワークＷが所定のねじ締め地点まで搬送されると、制御部がねじ締め機１０に駆動信号を出力する。この駆動信号を受信したねじ締め機１０は、前記水平多関節ロボットを駆動させて前記ドライバユニット３０を外部の供給装置（図示せず）上まで移動させる。その後、ドライバビット３８が供給装置上に待機するねじＮ１の軸線上に達すると、前記前記位置制御機構２０が駆動してドライバユニット３０をねじＮ１に向けて下降させる。

【0018】

上述のようにねじＮ１に向かい下降するドライバユニット３０のスクリューガイド３３がねじＮ３の座面あるいは部品供給装置に当接すると前記吸気手段が駆動し、ねじＮ１を図４の（ａ）に示すように吸着保持する。ねじＮ１を吸着保持すると、前記位置制御機構２０および前記水平多関節ロボットを駆動させてドライバビット３８およびねじＮ１をワークＷに形成された下穴Ｗ１の軸線上まで移動させる。ねじＮ１が下穴Ｗ１の軸線上に達すると前記位置制御機構２０が再駆動してドライバユニット３０を下穴Ｗ１に向けて下降させるとともに前記締結モータ３４を駆動させてドライバビット３８およびボックスビット３９を回転させる。

【0019】

このようなねじ締め工程において、ねじＮ１がワークＷに当接するとねじＮ１およびこれに当接するボックスビット３９の下降が停止する。しかしながら、ドライバビット３８は、前記位置制御機構２０の下向き推力を受けており、前記付勢ばね３８４を撓ませながら下降するため、図４の（ｂ）に示すようにドライバビット３８の嵌合部３８３がボックスビット３９から突出してねじＮ１の駆動穴に嵌合する。その後、ねじ締め機１０は、締結モータ３４が所定の締付トルクを出力すると、ねじ締め工程を終了し、当初位置に復帰する。なお、当該ねじ締め工程において、スクリューガイド３３の下端がワークＷに当接した際も同様に前記ガイドばね３２２が撓ませながら、ドライバビット３８がスクリューガイド３３に対して相対移動することで、ねじＮ１とドライバビット３８とが嵌合する。

【0020】

また、上述のねじ締め工程が終了すると、前記吸引手段が停止する。これにより、スクリューガイド３３内に吸引された空気中の埃等の不純物がボックスビット３９上に落下する。この時、ボックスビット３９の上面に前記テーパ面３９４が形成されており、ボックスビット３９上に落下した不純物はテーパ面３９４に沿って底側つまり径方向内側に落下するため、不純物がボックスビット３９とスクリューガイド３３との間に入り込むことを防止する。これにより、ボックスビット３９とスクリューガイド３３との間に生じる摩擦が増大することが防止され、当該摩擦によってトルクロスが発生し、ねじＮ１に適正な締付けトルクが伝達されないこと等を防止する。結果、ねじ締め不良等が発生し難くなる。

【0021】

次に、第２のねじＮ２を締結する場合について説明する。このねじＮ２は、頭部に六角柱形状に構成された駆動部を有する締結部品であり、その頭部座面には、外周方向に突き出す拡径部が形成されている。このねじＮ２の拡径部は、スクリューガイド３３の穴径とほぼ同径に構成されており、図５の（ａ）に示すように当該頭部を前記嵌合穴３９１に嵌合させた状態にて吸着保持されるように設計されている。

【0022】

上述のように吸着保持されたねじＮ２は、上述のようにねじ締め工程において、ボックスビット３９が回転することにより、図５の（ｂ）に示されるように所定のワークＷに締結される。なお、ねじ締め工程において、ボックスビット３９は、ねじＮ２の頭部上面に前記ドライバビット３８の下端が当接する状態まで後退し、ねじＮ２は、ドライバビット３８からねじ締め推力を受けることとなる。このようにドライバビット３８および当該ドライバビット３８と一体に回転可能かつ軸方向に相対移動可能に構成されたボックスビット３９を備えることにより、本件ねじ締め機１０は、頭部に駆動穴（図示せず）が形成されているねじＮ１と頭部の外形に駆動部が形成されているねじＮ２の両方を締め付けることが可能となる。結果、異なるねじを締め付ける際にビットの交換作業等が不要となり、作業効率が向上する。

【0023】

次に第３のねじＮ３を締結する場合について説明する。このねじＮ３は、頭部にＮ１と同形の駆動穴（図示せず）が形成された締結部品であり、頭部座面に外周方向に突き出す拡径部が形成されている。このねじＮ３の拡径部は、前記スクリューガイド３３の穴径より小さい径に構成されており、図６の（ａ）に示すように頭部の上側縁部を前記ボックスビット３９の下面に形成された呼び込み面３９１３に当接させた状態にて吸着保持される。この時、ボックスビット３９の外径が前記スクリューガイド３３の穴径とほぼ同径に構成されており、ボックスビット３９の外周面とスクリューガイド３３の内周面の微少な隙間を通過可能な空気が少なく、吸引された空気のほとんどがボックスビット３９の嵌合穴３９１を通過する構造のため、ねじＮ３とスクリューガイド３３との間に隙間があってもねじＮ３は、前記ねじＮ１とほぼ同じ吸引力にてスクリューガイド３３内に吸引保持される。

【0024】

次に、第４のねじＮ４を締結する場合について説明する。このねじＮ４も頭部に平面視六角形状の駆動穴（図示せず）が形成された締結部品であり、頭部座面に外周方向に突き出す拡径部が形成されている。ねじＮ４は、拡径部が前記スクリューガイド３３の穴径より大きい径に構成されており、図６の（ｂ）に示すように拡径部を前記スクリューガイド３３の下面に当接させた状態にて吸着保持されるように設計されている。

【0025】

上述のように吸着保持されたねじＮ３およびＮ４は、前記ねじＮ１と同様にボックスビット３９から突出したドライバビット３８の嵌合部３８３と頭部に形成された駆動穴とが嵌合して所定のワークＷに締め付けられる。このようにドライバビット３８およびボックスビット３９を内包するスクリューガイド３３を備え、当該スクリューガイド３３内にねじを吸引する構造により、スクリューガイド３３にて吸着保持可能なねじであれば、吸着保持および締付け可能となる。結果、より多数のねじを締め付けることが可能となり、作業効率がさらに向上する。

【0026】

また、第２の実施形態として、前記ガイドホルダ３２を上方に引き上げる引き上げ手段４０を備えていてもよい。この引き上げ手段４０は、図７の（ａ）に示すように引き上げ駆動源の一例である引き上げシリンダ４１と、この引き上げシリンダ４１の駆動部に連結され、前記ガイドホルダ３２の下面と当接する引き上げプレート４２とを備えており、引き上げプレート４２には、スクリューガイド３３を避けるように構成されたＵ字状の溝４３が形成されている。このように構成された引き上げ手段４０が駆動すると図７の（ｂ）に示すように引き上げプレート４２に引き上げられた前記ガイドホルダ３２およびスクリューガイド３３が前記ドライバビット３８およびボックスビット３９に対して上昇するため、スクリューガイド３３の下端からボックスビット３９が突出する。これにより、ねじ締め工程において、スクリューガイド３３がワークＷに当接しなくなる。結果、ドライバユニット３０の先端部の外径が小さくなり、比較的狭い箇所に締付可能になるとともに、スクリューガイド３３を下方に付勢する前記ガイドばね３２２の反発力がワークＷに付与されないため、ワークＷに働く下向き推力が減少する等の利点がある。

【0027】

なお、本発明に係るねじ締め機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、前記ドライバビット３８の嵌合部３８３およびボックスビット３９の嵌合穴３９１の形状は、使用するねじの頭部形状に合わせて適宜変更されることが好ましく、非円形形状であれば六角形状であっても何ら問題ない。また、前記係合部３８１と係合穴３９２の断面形状も略四角柱形状に限定されることなく他の形状であっても何ら問題ない。さらに、本件ねじ締め機１０を高速低トルクにてねじを仮締めする仮締め機として使用しても良く、特に低速高トルクにてねじを締結する増し締め機の上流工程に適用されても何ら問題ない。

【符号の説明】

【0028】

１０ … ねじ締め機
３３ … スクリューガイド
３８ … ドライバビット
３９ … ボックスビット
３９１ … 嵌合穴
３９３ … 吸気経路
３９４ … テーパ面
４０ … 引き上げ手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】