特開 2024-55595 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】P2024055595

(43)【公開日】2024-04-18

(54)【発明の名称】ねじ締め機

(51)【国際特許分類】

   B23P 19/06 20060101AFI20240411BHJP

   B25B 23/12 20060101ALI20240411BHJP

   B25B 23/10 20060101ALI20240411BHJP

【ＦＩ】

B23P19/06 C

B25B23/12

B25B23/10 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022162658

(22)【出願日】2022-10-07

(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）】

3C038AA03

3C038BB01

3C038BB02

3C038BC04

3C038EA03

(57)【要約】

【課題】本発明は、負圧発生手段が停止してもねじの脱落を防止可能なねじ締め機を提供する。
【解決手段】
締結部品Ｓの頭部を吸引保持するボックスビット４０を回転駆動させる回転駆動源を有するドライバユニット３０と、前記ドライバユニット３０を移動させる位置制御機構２０とを備え、前記ボックスビット４０は、前記締結部品Ｓと嵌合する嵌合穴４３と、前記嵌合穴４３と負圧発生手段を連通させる連通穴４８１と、前記嵌合穴４３に嵌合した締結部品Ｓを吸着する磁石とを備えていることを特徴とするねじ締め機１０による。このように負圧発生手段および磁石４６の両方で締結部品Ｓを吸着保持することで、締結部品Ｓがボックスビット４０から脱落することを防止できる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

締結部品の頭部を吸引保持するボックスビットを回転駆動させる回転駆動源を有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を備え、
前記ボックスビットは、前記締結部品と嵌合する嵌合穴と、前記嵌合穴と負圧発生手段を連通させる連通穴と、前記嵌合穴に嵌合した締結部品を吸着する磁石とを備えてい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には、前記磁石を収容する収容穴が形成され、
前記収容穴と前記嵌合穴との間が遮断され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】

前記ボックスビットは、前記嵌合穴および前記嵌合穴と連続する前記収容穴が形成された本体と、前記収容穴に収容される環状磁石と、前記環状磁石を保持する蓋部材と、前記蓋部材を前記本体に固定する吊下ねじから構成され、
前記蓋部材には嵌合穴と磁石との間を遮断する円板部が設けられているとともに、前記吊下ねじには前記連通穴が設けられていることを特徴とする請求項２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に示すように、ねじの頭部と嵌合する嵌合穴が形成されたボックスビットを備えたねじ締め機が知られている。このねじ締め機のボックスビットは、回転駆動源が連結されており、当該回転駆動源の駆動を受けて所定のトルクで回転可能に構成されていた。また、前記ボックスビットには、外部の負圧発生手段まで連続する通気穴が貫通しており、その負圧発生手段の駆動により、嵌合穴の内部にねじの頭部を吸着保持可能であった。このため、従来のねじ締め機は、ねじを嵌合穴に吸着保持した状態で移動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】実開昭５８－１６０７７３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、従来のねじ締め機には、負圧発生手段が停止すると、ねじを脱落させてしまうという問題があった。

【0005】

そのため、本発明は、負圧発生手段が停止してもねじの脱落を防止可能なねじ締め機の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みて創生されたものであり、締結部品の頭部を吸引保持するボックスビットを回転駆動させる回転駆動源を有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を備え、前記ボックスビットは、前記締結部品と嵌合する嵌合穴と、前記嵌合穴と負圧発生手段を連通させる連通穴と、前記嵌合穴に嵌合した締結部品を吸着する磁石とを備えていることを特徴とする。なお、前記ボックスビットには、前記磁石を収容する収容穴が形成され、前記収容穴と前記嵌合穴との間が遮断されていることが好ましい。また、前記ボックスビットは、前記嵌合穴および前記嵌合穴と連続する前記収容穴が形成された本体と、前記収容穴に収容される環状磁石と、前記環状磁石を保持する蓋部材と、前記蓋部材を前記本体に固定する吊下ねじから構成され、前記前記蓋部材には嵌合穴と磁石との間を遮断する円板部が設けられているとともに、前記吊下ねじには前記連通穴が設けられていることが好ましい。

【発明の効果】

【0007】

本発明のねじ締め機によれば、負圧発生手段と磁石の両方に吸着保持されるため、常時締結部品の有無確認をすることが可能であるとともに、万一負圧発生手段が停止しても締結部品が脱落することがない等の利点がある。なお、前記磁石を収容する収容穴と前記嵌合穴との間が遮断されていることにより、締結部品が磁石に衝突することがなく、磁石の破損が防止される等の利点がある。また、ボックスビットが前記嵌合穴および収容穴を有する本体と、前記収容穴に収容される環状磁石と、前記環状磁石を保持する蓋部材と、前記蓋部材を固定する吊下ねじから構成されていることにより、比較的強い磁力を有する環状磁石にて締結部品を吸着できる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【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】本発明に係るねじ締め機の要部の構造を示す要部拡大一部切欠き断面側面図である。

【図3】本発明に係るねじ締め機の要部の構造を示す要部拡大底面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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３において１０は、ワークに締結部品の一例であるねじＳを締結するねじ締め機である。このねじ締め機１０は、多関節ロボット（図示せず）の駆動を受けて水平方向に移動可能な位置制御機構２０と、この位置制御機構２０に支持されるドライバユニット３０と、これら位置制御機構２０およびドライバユニット３０の駆動を制御する制御部とを有している。

【0010】

前記ねじＳは、六角柱形状の頭部と、頭部と一体に形成された脚部と有する磁性材料から構成された六角ボルトであり、脚部の外周には、おねじが形成されている。

【0011】

前記位置制御機構２０は、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昇降用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。これら構造により、前記ドライバ台２５は、前記昇降モータ２６の回転駆動を受けて、ガイドロッド２４に沿って昇降可能となる。

【0012】

前記ドライバユニット３０は、図１に示すように前記位置制御機構２０のドライバ台２５に連結される中空筒状のハウジング３１を備えており、このハウジング３１上には、回転駆動源の一例である締結用ＡＣサーボモータ３２（以下、締結モータ３２という）がその出力軸をハウジング３１内に挿入するよう固定されている。この締結モータ３２の出力軸には、一体に回転可能な軸継手３３が連結されており、この軸継手３３の下端には、挿入穴３３１が形成されている。この挿入穴３３１には、軸方向に延びる長穴３３２が交差しており、この長穴３３２には、これに沿って昇降自在に構成された連結ピン３４が挿通されている。この連結ピン３４には、前記軸継手３３と一体に回転可能なビット軸３５が吊下されており、当該ビット軸３５の下端には、前記ねじＳと嵌合可能なボックスビット４０が装着されている。また、前記挿入穴３３１には、前記ビット軸３５を常時下方に付勢するクッションばね３６が封入されている。このクッションばね３６の付勢により、ビット軸３５は、前記連結ピン３４が長穴３３２の下端に常時当接するように押し出されてる一方、ビット軸３５が上方向に押圧されるとクッションばね３６が撓み、ビット軸３５および連結ピン３４が前記軸継手３３および締結モータ３２に対して相対移動可能となる。

【0013】

また、前記ハウジング３１には、コンプレッサー等、外部の負圧発生手段（図示せず）まで連続する吸気ホース（図示せず）が接続されるホース継手３７が装着されているとともに前記ビット軸３５には、その軸方向に貫通する通気穴３５１およびこの通気穴３５１と直交し、通気穴３５１とハウジング３１とを連続させる交差穴３５２が形成されている。このため、負圧発生手段が駆動すると前記ハウジング３１に連通するビット軸３５およびボックスビット４０の内部が負圧となる。なお、前記ハウジング３１内には、前記ホース継手３７およびビット軸３５の交差穴３５２以外から空気が出入りしないよう各種部品の間に配されたパッキン等のシール部材によって気密性が保持されている。また、前記負圧発生手段には、気圧を測定する圧力センサ（図示せず）が設けられており、当該圧力センサにより、前記ハウジング３１や、ビット軸３５およびボックスビット４０の内圧を常時測定可能に構成されている。

【0014】

前記ボックスビット４０は、図２に示すようにその上面にビット軸３５の下端に連結される本体４１を有する。この本体４１は、その上端部に前記ビット軸３５と嵌合する接続部４２が形成されている一方、下面には、前記ねじＳの頭部と嵌合可能な嵌合穴４３が形成されている。前記嵌合穴４３は、図３に示すように当該ボックスビット４０の軸芯を中心とする円弧形状の嵌合凹部４３１と、この嵌合凹部４３１に連続し、径方向内側に突き出す嵌合凸部４３２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。この嵌合穴４３は、その嵌合凹部４３１が前記ねじＳの頭部の外接円より若干大きい径に設定されている一方、前記嵌合凸部４３２が前記ねじＳの頭部の内接円より若干外側となる位置に尖端部４３３が位置するように設定されている。また、ボックスビット４０の一端には、呼び込み面４３４が形成されている。この呼び込み面４３４は、嵌合穴４３の開口縁部から奥方へ向かうに連れて縮径する傾斜面であり、その最大径部が前記嵌合凹部４３１の円弧形状と同径に設定されている。

【0015】

また、図２に示すように前記嵌合穴４３の奥方には、円柱形状の収容穴４４と、この収容穴４４より小径で前記接続部４２まで貫通するねじ通過穴４５が形成されている。前記収容穴４４には、磁石４６および非磁性体からなる蓋部材４７が収容されており、磁石４６は、その外径が収容穴４４の内径と同じ寸法かつその穴径が前記ねじ通過穴４５より大きい円環形状に構成されている。一方、蓋部材４７は、磁石４６を貫通する筒部４７１および磁石４６の下面と当接する円板部４７２とが一体形成されたフランジ形状に構成されており、前記筒部４７１の長さおよび円板部４７２の外径がそれぞれ前記収容穴４４の深さおよび穴径とほぼ同寸に構成されている。これにより、前記磁石４６は、その上面および外周面は収容穴４４に、その下面および内周面は蓋部材４７に覆われることとなる。また、前記蓋部材４７の筒部４７１は、その内周にめねじが形成されており、当該めねじには、前記ねじ通過穴４５に挿通される固定ねじ４８が螺合している。この固定ねじ４８は、前記接続部４２の上面に係止する頭部と、前記蓋部材４７のめねじと螺合する脚部とが一体形成されている。さらに、固定ねじ４８は、その軸方向に前記ビット軸３５の通気穴３５１と前記本体４１の嵌合穴４３とを連通させる連通穴４８１が貫通している。

【0016】

前記制御部には、前記多関節ロボットや、前記位置制御機構２０の昇降モータ２６および前記ドライバユニット３０の締結モータ３２、外部の負圧発生手段および部品供給装置（図示せず）等が接続されており、これらの駆動を制御可能に構成されている。なお、前記部品供給装置は、前記ねじＳを所定のねじ供給位置まで供給するように構成されており、前記多関節ロボットは、前記ボックスビット４０を当該ねじ供給位置の上方および所定の締結位置の上方の間で往復移動させるように構成されている。

【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。
駆動信号が入力されると、制御部は、前記部品供給装置および多関節ロボットを駆動させて前記ねじＳを所定のねじ供給位置まで供給するとともに前記ホース継手３７が当該ねじ供給位置の上方に位置するようねじ締め機１０を移動させる。ねじＳがねじ供給位置に供給されるとともにホース継手３７がねじＳの延長線上に到達すると、制御部は、前記位置制御機構２０を駆動させてドライバユニット３０をねじＳに向けて下降させる。ホース継手３７が下降し始めると制御部は、前記締結モータ３２を駆動させて、ホース継手３７を回転させる。このように回転しながら移動するボックスビット４０の下端がねじＳの頭部端面に達した際、前記嵌合穴４３の嵌合凹部４３１がねじＳの頭部の頂点に重なれば、ボックスビット４０は、その端面にねじＳの頭部端面を当接させることなく嵌合穴４３内に収容する。この時、前述の様に嵌合凹部４３１が円弧状に構成されているため、ボックスビット４０と多少位相が異なっていても嵌合凹部４３１をねじＳの頭部の頂点に重ねることができ、比較的円滑にねじＳと嵌合することができる。一方、前記嵌合穴４３の嵌合凸部４３２がねじＳの頭部の頂点に重なれば、前記呼び込み面４３４がねじＳの頭部端面に当接する。この時、呼び込み面４３４が径方向内側に向かうにつれて徐々に嵌合穴４３の奥方に向かうように傾斜しているため、呼び込み面４３４は、ねじＳの頭部の頂点あるいはその付近のみと当接可能となる。これにより、呼び込み面４３４とねじＳとの接触面積が比較的小さく、これらの間に生じる摩擦抵抗が小さくなるため、ねじＳがボックスビット４０との間に生じる摩擦によって供回りし始めるより前に、呼び込み面４３４がねじＳの頭部から外れて嵌合凹部４３１に収容される。

【0018】

また、前記ボックスビット４０の下降途中にて制御部は、前記負圧発生手段を作動させる。このため、ボックスビット４０と嵌合したねじＳは、負圧発生手段の駆動を受けて吸着保持される。この時、ねじＳの頭部によって前記連通穴４８１と嵌合穴４３との境界部分が封鎖され、ビット軸３５およびハウジング３１内の気圧が低下する。このように気圧が低下すると、前記圧力センサがこれを検出して制御部にねじＳの吸着保持完了を通知する。また、嵌合穴４３と嵌合したねじＳは、前記磁石４６の磁力によっても保持されることとなる。この時、円板部４７２によって嵌合穴４３と収容穴４４とが区切られているため、ねじＳが磁石４６に衝突することがなく、磁石４６の破損が防止される。

【0019】

前記圧力センサからの信号を受信した制御部は、前記位置制御機構２０を駆動させてドライバユニット３０を引き上げる。その後、制御部は、多関節ロボットを駆動させてねじ締め機１０を前記締結位置の上方に移動させる。この時、ねじＳが負圧発生手段により吸気保持されており、前記圧力センサがねじＳの有無を常時確認しているため、万一ねじＳが搬送経路上で何らかの部材と接触して脱落しても即座に検出することができる。一方、前記磁石４６もねじＳを吸着保持しているため、万一搬送途中で前記負圧発生手段が停止してもねじＳが脱落することがない。このように負圧発生手段と磁石４６の両方でねじＳを吸着保持することでねじＳを確実に締結箇所まで搬送することができる。その後、ホース継手３７がワークに形成されためねじの延長線上に到達すると、制御部は、前記位置制御機構２０を再度駆動させてドライバユニット３０を下降させるとともに前記締結モータ３２を駆動させてホース継手３７およびねじＳを回転させる。これにより、ねじＳがワークに所定の所定の締付トルクにて締結されると、制御部は、締結モータ３２および負圧発生手段を停止させる。その後、制御部は、前記位置制御機構２０および多関節ロボットを駆動させてねじ締め機１０を当初待機位置まで復帰させる。

【0020】

上述のように構成されたねじ締め機１０は、前述のように固定ねじ４８によって固定される蓋部材４７によって磁石４６を収容する構造であるため、磁石４６を接着材等で固定する必要なく容易に取り外しや交換が可能であるとともに、接着剤の劣化により磁石４６が脱落すること恐れもない。また、万一磁石４６が破損した場合であっても破損した磁石４６の欠片が嵌合穴４３から脱落することもない。このため、電子基板等、脱落した磁石４６が悪影響を及ぼすワークであっても安全に利用することが可能となる。

【0021】

なお、本発明に係るボックスビット４０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、嵌合穴４３の形状は、略花弁形状に限らずねじＳの頭部形状に合わせて適宜変更可能である。また、前記ボックスビット４０の円板部４７２は、ねじＳが衝突した際に破損せず、なおかつ嵌合穴４３と嵌合したねじＳを保持するのに十分な強さの磁力を発揮することができるように０．２ｍｍ以上かつ、１ｍｍ以下に設定されており、特に０．５ｍｍ以下に設定されていれば、ボックスビット３７が万一大きく揺れた場合であってもねじＳの脱落を防止できる。

【符号の説明】

【0022】

１０ … ねじ締め機
２０ … 位置制御機構
３０ … ドライバユニット
４０ … ボックスビット
４１ … 本体
４２ … 接続部
４３ … 嵌合穴
４３１… 嵌合凹部
４３２… 嵌合凸部
４３３… 尖端部
４３４… 逃がし面
４４ … 収容穴
４５ … ねじ通過穴
４６ … 磁石
４７ … 蓋部材
４７１… 筒部
４７２… 円板部
４８ … 固定ねじ
４８１… 連通穴
Ｓ … ねじ

【図1】

【図2】

【図3】