特開 2024-91007 チャックユニット

(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】P2024091007

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】チャックユニット

(51)【国際特許分類】

   B23P 19/06 20060101AFI20240627BHJP

   B25B 23/10 20060101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

B23P19/06 C

B23P19/06 A

B25B23/10 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022207254

(22)【出願日】2022-12-23

(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】吉竹 雅彦

【テーマコード（参考）】

3C038

【Ｆターム（参考）】

3C038AA02

3C038BA02

3C038BB03

3C038BB08

3C038EA01

(57)【要約】

【課題】本発明は、閉鎖部材が位置ずれしないチャックユニットの提供をする。
【解決手段】
所定の締結工具が挿通されるチャック本体と、前記チャック本体に揺動自在に装着されるとともに、前記締結工具の軸線上に締結部品を保持可能な保持孔が分割形成された一対のチャック爪を備えるチャックユニットにおいて、前記保持孔は、締結部品の頭部外径より大きい穴径に構成されており、その先端に締結部品の頭部外径より小さく脚部外径より大きい穴径のガイド孔が連続しているとともに、前記締結部品の脚部がガイド孔の先端から突出した寸法を測定可能な長さ測定手段を備えることを特徴とするチャックユニットによる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の締結工具が挿通されるチャック本体と、
前記チャック本体に揺動自在に装着されるとともに、前記締結工具の軸線上に締結部品を保持可能な保持孔が分割形成された一対のチャック爪を備えるチャックユニットにおいて、
前記保持孔は、締結部品の頭部外径より大きい穴径に構成されており、その先端に締結部品の頭部外径より小さく脚部外径より大きい穴径のガイド孔が連続しているとともに、前記締結部品の脚部がガイド孔の先端から突出した寸法を測定可能な長さ測定手段を備えることを特徴とするチャックユニット。

【請求項2】

前記長さ測定手段は、ガイド孔の延長線上にレーザ光を投光する光学センサを備えていることを特徴とする請求項１に記載のチャックユニット。

【請求項3】

前記光学センサが複数個設けられていることを特徴とする請求項２に記載のチャックユニット。

【請求項4】

前記光学センサは、複数本のレーザ光を所定の間隔毎に投光可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載のチャックユニット。

【請求項5】

前記チャック爪の先端部には、前記ガイド孔に直交する切欠き溝が形成されており、前記光学センサから投光されたレーザ光の内少なくとも一本が前記切欠き溝を通過していることを特徴とする請求項２に記載のチャックユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、供給された締結部品を締結工具の軸線上に一旦保持するチャックユニットに関する

【背景技術】

【0002】

従来、所定の部品供給装置から圧送されたねじを作業機の締結工具の移動経路上に保持するチャックユニットとして特許文献１に開示されるものが知られている。このようなチャックユニットは、締結工具の移動経路上に配置されるチャック本体と、このチャック本体に揺動自在に保持された一対のチャック爪と、チャック爪にねじを供給するスイングパイプを備えており、前記スイングパイプには、外部の部品供給手段まで連続する部品ねじ供給ホースが連続していた。また、前記スイングパイプは、チャック爪の揺動面から離反する方向に旋回可能に構成されていた。これら構造により、外部の部品供給装置から圧送されたねじがスイングパイプを通り、チャック爪まで供給された後、前記締結工具が前進してスイングパイプを旋回させることにより、チャック爪に保持された締結工具がねじと接触することが可能であった。その後、さらに前進した締結部品がチャック爪を揺動させることにより、ねじを被締結部材に締結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２０１３－１０７１５９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、前記チャックユニット２００は、部品供給装置から供給された締結部品を締結工具の軸線上に保持するのみであった。このため、不良品の締結部品が供給されたり、異なる長さの締結部品に段替えした直後、前記部品ねじ供給ホース内に残留していた前段の締結部品が供給されたり等、チャックユニットに異常な長さの締結部品が供給されてもこれを検出できず、締結不良等を防止できないという問題があった。

【0005】

そのため、本発明は、部品供給装置から供給された締結部品の長さを測定可能なチャックユニット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、所定の締結工具が挿通されるチャック本体と、前記チャック本体に揺動自在に装着されるとともに、前記締結工具の軸線上に締結部品を保持可能な保持孔が分割形成された一対のチャック爪を備えるチャックユニットにおいて、前記保持孔は、締結部品の頭部外径より大きい穴径に構成されており、その先端に締結部品の頭部外径より小さく脚部外径より大きい穴径のガイド孔が連続しているとともに、前記締結部品の脚部がガイド孔の先端から突出した寸法を測定可能な長さ測定手段を備えることを特徴とする。なお、前記長さ測定手段は、ガイド孔の延長線上にレーザ光を投光する光学センサを備えていることが好ましい。また、前記光学センサが複数個設けられていることが好ましい。さらに、前記光学センサは、複数本のレーザ光を所定の間隔毎に投光可能に構成されていることが好ましい。しかも、前記チャック爪の先端部には、前記ガイド孔に直交する切欠き溝が形成されており、前記光学センサから投光されたレーザ光の内少なくとも一本が前記切欠き溝を通過していることが好ましい。

【発明の効果】

【0007】

本発明のチャックユニットは、供給されたねじの長さを測定する長さ測定手段を有している。このため、混入した長さの異なるねじを締結することが防止可能等の利点を有する。なお、前記長さ測定手段がレーザ光を投光する光学センサから構成されるため、従来既知のチャックユニットから大きく構造を変化させる必要なく、既に工場等で使用されているチャックユニットにも容易に後付けすることが可能等の利点もある。また、前記光学センサが複数個設けられている場合や、光学センサが複数本のレーザ光を所定の間隔毎に投光可能な構成である場合、ねじがレーザ光を遮断した本数から正確な締結部品の長さを測定可能等の利点を有する。しかも、チャック爪の先端部にガイド孔に直交する切欠き溝が形成されており、前記光学センサから投光されたレーザ光の内少なくとも一本が前記切欠き溝を通過しているため、ガイド孔より短いねじであっても長さ測定可能等の利点も有する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係るねじ締め装置の構造を示す側面図である。

【図2】本発明に係るチャックユニットの構造を示す側面図である。

【図3】本発明に係るチャックユニットの構造を示す一部断面側面図である。

【図4】本発明に係るチャックユニットの構造を示す図３のＡ―Ａ線断面正面図

【図5】本発明に係るチャックユニットの他の実施形態本発明を示す一部断面正面図

【図6】本発明に係るチャックユニットの他の実施形態本発明を示す一部断面正面図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。図１ないし図４において１０は、作業機の一例であるねじ締め機１００に用いられるチャックユニットである。このチャックユニット１０のほとんどは、前記特許文献１に記載のチャックユニットと同様に構成されている。すなわち、本発明のチャックユニット１０は、上下方向に伸びる締結工具１１０の移動経路上に設置されるチャック本体２０と、このチャック本体２０に揺動自在に支持される一対のチャック爪３０，３０と、チャック爪３０，３０と外部の部品供給装置（図示せず）とを連通させるスイングパイプ２３とから構成されている。なお、前記部品供給装置は、特開平９－２３４６３５号公報等に記載された従来既知の部品供給装置であり、締結部品の一例であるねじＳをチャックユニット１０まで伸びるねじ供給ホース２００を通じて圧送するように構成されている。また、ねじＳは、脚部の長さが１２ｍｍの小ねじとする。

【0010】

本実施形態において、ねじ締め機１００は、前記締結工具１１０の一例として、略円筒形状に構成されたスクリューガイド１１１および当該スクリューガイド１１１内に収容されるドライバビット１１２を備えたツールユニット１１３と、このツールユニット１１３を前記締結工具１１０の軸線方向に移動させる位置制御機構１１４と、これらツールユニット１１３および位置制御機構１１４の駆動を制御する制御部（図示せず）を備えており、制御部には、後述する負圧発生手段や部品供給装置等の外部装置が接続されている。

【0011】

前記スクリューガイド１１１は、その下方開口部１１５がねじＳを収容可能な大きさに構成されている一方、上端部には、エアホース継手１１６が接続されており、このエアホース継手１１６は、真空ポンプ等の負圧発生手段（図示せず）が連続している。このため、当該負圧発生手段が駆動することにより、下方開口部１１５からエア吸引可能に構成され、下方開口部１１５内にねじＳを吸引して、吸着保持することが可能となる。また、スクリューガイド１１１は、クッションばねによって常時下方に付勢されており、当該クッションばね（図示せず）が撓むことでドライバビット１１２に対して相対移動可能に構成されている。このため、ドライバビット１１２は、スクリューガイド１１１の内部に常時収容されているとともにスクリューガイド１１１が上側に押圧されると、スクリューガイド１１１内部で相対的に下降してねじＳと嵌合可能となる。しかも、前記ドライバビット１１２は、回転駆動源１１７の駆動を受けて回転可能に構成されており、所定の締付けトルクでねじＳを締結可能に構成されている。

【0012】

本発明の要部である前記チャックユニット１０は、前記ねじ締め機１００の締結工具１１０の軸線上に固定されており、当該締結工具１１０の移動経路上に設置される前記チャック本体２０には、図３に示すように前記締結工具１１０の最大径より大きい穴径を有する案内孔２１が貫通形成されている。このチャック本体２０の両側面には、前記案内孔２１を挟むように一対の前記チャック爪３０，３０が揺動自在に装着されており、これらチャック爪３０，３０は、チャック本体２０との間に挟設された爪ばね３１，３１によって常時下側端部が閉じるよう付勢されており、当該爪ばね３１，３１によって、チャック爪３０，３０は、案内孔２１の延長線上に保持孔３２を常時形成しているとともに前記締結工具１１０によって押圧されると図４の二点鎖線に示すように揺動する。このチャック爪３０，３０の対向面には、前記案内孔２１の延長線上に保持孔３２が分割形成されており、この保持孔３２は、前記ねじＳの頭部径より大きい穴径に形成されている。この保持孔３２の下方には、ねじＳの首部径より大きくかつ頭部径より小さい穴径のガイド孔３３が連続しており、ねじＳの頭部座面を保持孔３２とガイド孔３３との境界部分に吊下して保持可能に構成されている。前記チャック爪３０，３０の下端部には、チャック爪３０，３０の揺動面と平行かつ前記ガイド孔３３と直交する方向に伸びる切欠き溝３４が形成されている。

【0013】

また、前記チャックユニット１０には、チャック爪３０，３０に到達したねじＳの長さを測定する長さ測定手段４０が設けられている。この長さ測定手段４０は、前記切欠き溝３４を通過するようにレーザ光４１１を投光する第一の光学センサ４１と、この第一の光学センサ４１から前記ガイド孔３３の軸線上に所定の寸法離れてレーザ光４２１を投光する第二の光学センサ４２を有しており、これら光学センサは、前記チャック本体２０に固定されるセンサ支持部材４３によって、チャック爪３０，３０が揺動した際に接触しない位置に配置されている。なお、本実施形態において、第一の光学センサ４１は、前記保持孔３２とガイド孔３３との境界部分から３ｍｍ離れた位置にレーザ光４１１を投光するよう配置されており、第二の光学センサ４２は、前記保持孔３２とガイド孔３３との境界部分から１０ｍｍ離れた位置にレーザ光４２１配置されている。

【0014】

また、前記チャック本体２０には、前記案内孔２１に対して傾斜し、それぞれの延長線が交差するようにホース継手２２が装着されている。このホース継手２２は、ねじＳが通過可能な円筒形状に構成されており、一端には、外部の部品供給装置（図示せず）まで連続するねじ供給ホース２００が接続されている。さらに、チャックユニット１０は、前記ホース継手２２と前記チャック爪３０，３０との間に、これらを連続させる前記スイングパイプ２３が設置されている。このスイングパイプ２３は、ねじＳが通過可能に構成された略円筒形状部材であり、図２に示すようにチャック本体２０の両側面それぞれに配された止めねじ２４，２４に軸支されている。この止めねじ２４には、前記スイングパイプ２３をチャック爪３０，３０側に付勢するねじりコイルバネ２５が固定されており、当該ねじりコイルバネ２５によって、スイングパイプ２３は、その先端部がチャック爪３０，３０の保持孔３２の上端部に常時連続しているとともに前記締結工具１１０によって押圧されると図３の二点鎖線に示すようにチャック爪３０，３０の揺動面から離反する方向へ揺動することとなる。

【0015】

次に、上記のように構成されたチャックユニット１０の作用を説明する。
図３に示すように締結工具１１０がチャックユニット１０に対して上昇している待機状態で駆動信号が入力されると前記部品供給装置は、ねじＳをチャックユニット１０に向けて圧送する。この圧送されたねじＳは、前記ねじ供給ホース２００およびスイングパイプ２３を通じてチャック爪３０，３０の保持孔３２まで供給され、その頭部座面を保持孔３２とガイド孔３３との境界部分に当接させた状態に保持される。この時、ねじＳの脚部は、前記ガイド孔３３の先端から突出して、前記第一の光学センサ４１のレーザ光４１１を遮断する。このように第一の光学センサ４１のレーザ光４１１が遮断されると、制御部は、第二の光学センサ４２のレーザ光４２１が遮断されているか否かを基にねじの長さ測定を行う。この時、上述のようにねじＳは、脚部の長さが１２ｍｍに構成されているため、図４に示すように脚部が第二の光学センサ４２のレーザ光４２１の光を遮断する。このように第一の光学センサ４１および第二の光学センサ４２が共に遮断されていることにより、制御部は、ねじＳは、良品と判断する。一方、図５に示すように脚部の長さが１０ｍｍ以下の第二のねじＳ１が供給された場合、第二のねじＳ１の脚部は、第二の光学センサ４２まで届かず、そのレーザ光４２１を遮断できない。このように第一の光学センサ４１のレーザ光４１１が遮断されているのに第二の光学センサ４２のレーザ光４２１が遮断されていない場合、制御部は、供給された第二のねじＳ１は、不良品と判断するとともに図示しない表示手段等にエラー出力を行ったり、不良品の第二のねじＳ１を不良排出箇所に排出したりする等の動作を実行する。このように供給されたねじＳの長さを測定可能に構成されているため、長さの異なるねじを締結することが防止される。

【0016】

上述のようにねじＳの供給後、制御部は、前記位置制御機構１１４を駆動して前記スクリューガイド１１１およびドライバビット１１２を下降させるとともに前記負圧発生手段を駆動してスクリューガイド１１１の下方開口部１１５からエア吸引を開始する。これにより、スクリューガイド１１１は、図３の二点鎖線に示すようにスイングパイプ２３を押圧してチャック爪３０，３０から離反する方向に揺動させるとともに、その先端部を前記保持孔３２内に挿入する。これにより、保持孔３２に保持されていたねじＳが下方開口部１１５内に吸着保持される。このようにスクリューガイド１１１がねじＳを吸着保持すると、スクリューガイド１１１の下方開口部１１５がねじの頭部に閉鎖され、スクリューガイド１１１内の圧力が負圧となる。この負圧を負圧発生手段に設けられた圧力センサが感知すると、制御部は、前記位置制御機構１１４を駆動させてスクリューガイド１１１をさらに下降させる。これにより、当該スクリューガイド１１１は、前記チャック爪３０，３０に接触し、図４の二点鎖線に示すように徐々にチャック爪３０，３０を拡開させるとともにチャック爪３０，３０の間から突出して被締結部材（図示せず）に向かい下降する。このスクリューガイド１１１の下降途中で前記制御部は、前記回転駆動源１１７を駆動させてドライバビット１１２を回転させる。その後、チャック爪３０，３０から突出したスクリューガイド１１１が被締結部材（図示せず）の表面に当接すると、前記クッションばねが撓み、ドライバビット１１２がスクリューガイド１１１に対して相対移動するため、ねじＳが被締結部材に締結される。その後、ねじＳが所定の締付けトルクで被締結部材に締結されると、制御部は、前記負圧発生手段および回転駆動源１１７の駆動を停止させるとともに前記位置制御機構１１４を駆動してスクリューガイド１１１およびドライバビット１１２を当初の位置まで復帰させる。また、スクリューガイド１１１およびドライバビット１１２を当初の位置まで復帰に従い、スクリューガイド１１１に押圧されていた前記チャック爪３０，３０およびスイングパイプ２３もそれぞれ爪ばね３１およびねじりコイルバネ２５の付勢を受けて当初の位置に復帰する。これにより、スイングパイプ２３が前記保持孔３２に再度連続するため、次段のねじを供給可能となる。

【0017】

上述のようにねじＳの締結終了後、異なる被締結部材に第二のねじＳ１を締結する場合について説明する。
上述のように部品供給装置からねじが供給され、第一の光学センサ４１のレーザ光４１１が遮断されると、制御部は、第二の光学センサ４２のレーザ光４２１が遮断されているか否かを基にねじの長さ測定を行う。この時、図５に示すように第二の光学センサ４２のレーザ光４２１が遮断されていなければ、制御部は、供給されたねじＳ１を良品と判断する一方、図４に示すように第二の光学センサ４２が遮断されていれば、制御部は、供給された部品は、供給ホースホース内に残留していたねじＳが供給されたと判断する。このように長さ測定手段４０がねじの長さを測定するため、段替え後、部品供給装置内あるは供給ホース内に前段のねじが残留していてもこれを検出でき、規定の長さ以外のねじが供給されても締結動作を行うことがない。また、一般的にねじ締め機は、サイクルタイムを短縮するため、ねじが被締結部材に当接する直前まで高速下降して、当接する直前に低速下降に速度を切替えるよう構成されている。そのため、本実施形態のようにチャックユニット１０がねじの長さを測定することにより、高速下降している途中で予想外に長いねじが被締結部材に当接することを防止でき、ねじや被締結部材等の破損を防止できる。

【0018】

なお、本発明に係るチャックユニット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、上記実施形態において、長さ測定手段４０は、２個の光学センサ４１，４２を備えていたが、これに限定されず３個以上の光学センサを備えていたり、図６に示すように複数本のレーザ光４４１を等間隔で投光可能な光学センサ４４を備え、遮断されたレーザ光４４１の本数からねじの長さを測定したりする構成であっても何ら問題ない。また、光学センサ４１，４２の配置やチャックユニット１０の各種寸法は、供給されるねじの長さに合わせて適宜調整されることが好ましい。また、チャックユニット１０は、ねじＳを被締結部材に締結するねじ締め機に用いられていたが、これに限定されず、リベットを被締結部材に打ち付けるかしめ機等、その他の作業機に用いられても何ら問題なく、締結工具１１０も、スクリューガイド１１１およびドライバビット１１２に限定されることなくその他の工具であっても何ら問題ない

【符号の説明】

【0019】

１０ … チャックユニット
１００… ねじ締め機
１１０… 締結工具
１１１… スクリューガイド
１１２… ドライバビット
１１３… ツールユニット
１１４… 位置制御機構
１１５… 下方開口部
１１６… エアホース継手
１１７… 回転駆動源
２０ … チャック本体
２１ … 案内孔
２２ … ホース継手
２３ … スイングパイプ
２４ … 止めねじ
２５ … コイルバネ
３０ … チャック爪
３１ … 爪ばね
３２ … 保持孔
３３ … ガイド孔
３４ … 切欠き溝
４０ … 長さ測定手段
４１ … 第一の光学センサ
４１１… レーザ光
４２ … 第二の光学センサ
４２１… レーザ光
４３ … センサ支持部材
４４ … 光学センサ
４４１… レーザ光
２００… ねじ供給ホース
Ｓ … ねじ
Ｓ１…第二のねじ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】