特許 7025826 自動ねじ締め機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-16

(45)【発行日】2022-02-25

(54)【発明の名称】自動ねじ締め機

(51)【国際特許分類】

   B23P 19/06 20060101AFI20220217BHJP

   B25B 23/04 20060101ALI20220217BHJP

【ＦＩ】

B23P19/06 A

B23P19/06 E

B25B23/04 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018035779

(22)【出願日】2018-02-28

(65)【公開番号】P2019150896

(43)【公開日】2019-09-12

【審査請求日】2021-01-15

(73)【特許権者】

【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

(72)【発明者】

【氏名】大塚 康平

【審査官】八板 直人

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－１３１６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０５９５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２８５９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１２３６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０７７６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２０９９６６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｐ １９／０６

Ｂ２５Ｂ ２３／０４

Ｂ６５Ｇ ４７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

別途供給されるねじを通過可能な送通部材と、この送通部材の一端から排出されたねじを受け取って吊下支持可能なチャックと、このチャックから前記ねじを吸着して保持可能なスクリューガイドと、このスクリューガイド内を挿通自在かつ回転自在に配され前記ねじに係合するビットとを備えた自動ねじ締め機において、
前記チャックは、その下部に配されエアを吸引し吊下したねじの付着物を回収する清浄ユニットと、前記送通部材の一端側から前記スクリューガイドの先端側へ往復移動自在な移載手段とねじの頭部座面に接するすり鉢状の傾斜面および前記傾斜面の下端に接続され当該ねじの軸部を挿通しガイドする貫通穴とを一体に備えて成る吊下穴とを備えて成り、
前記貫通穴には、通気可能な穴が交差していることを特徴とする自動ねじ締め機。

【請求項2】

前記チャックは、これに支持したねじの存在を検知するセンサを具備して成り、
前記移載手段は、前記センサの検出信号に基づいて前記チャックを移載して成ることを特徴とする請求項１に記載の自動ねじ締め機。

【請求項3】

前記移載手段は、直動するエアシリンダであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動ねじ締め機。

【請求項4】

前記移載手段は、前記チャックに支持されたねじをスクリューガイド内に保持したことを確認するセンサから出力される信号に基づいて当該チャックを前記送通部材へ移載して成ることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の自動ねじ締め機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、別途供給されるねじに付着している付着物を吸引して取り除き、清浄された当該ねじをワークへ螺入し締結する自動ねじ締め機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の自動ねじ締め機は、特許文献１に示されるように、締結部品の一例であるねじに係合可能なビットに連結され当該ビットを回転駆動するモータと、前記ビットの先端側に配置され別途供給される前記ねじを吊下支持可能なチャックと、このチャックとホースにより接続され前記ねじをチャック内へエア圧送可能なねじ供給機と、前記チャックへ供給されたねじを前記ビットの先端へ吸着保持可能な吸着機構と、前記チャックを囲うように配置されエア圧送によりチャック外へ排出される余剰なエアを全量吸引可能な吸引ダクトとを備えて成る。

【0003】

前記吸着機構は、前記ビットおよびねじを挿通可能な内径に設定されたスクリューガイドと、このスクリューガイドの内部に接続されビットの挿通経路を負圧にするよう作動するエア吸引手段とを備えて成る。前記スクリューガイドは、常時ばねに当接しており前記ビットを内包して成る。これにより、スクリューガイドの先端がモータ側へ押されることで前記ばねが撓む。よって、前記ビットは、これまで内包されていたスクリューガイドから突出するよう相対移動することができる。また、このビットおよびスクリューガイドは、前記チャックの下方に配置されたワークへ向かって一体に下降するように構成されている。前記吸引ダクトは、常時は前記チャックの下方に位置するものの、この位置から９０度水平旋回可能に構成されている。

【0004】

このように構成された従来の自動ねじ締め機は、前記吸引ダクトを水平方向へ９０度旋回させた後、ビットを下降させてねじ締めするので、当該ビットの下降経路上から吸引ダクトを排除することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特公平07-110454号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来の自動ねじ締め機は、ビットの下降前に吸引ダクトを水平旋回しなければならないので、この旋回に係る時間だけ１サイクル当たりの作業時間が長くなってしまうという問題があった。また、従来の自動ねじ締め機は、前記チャックが下降するビットの通過経路上に固定配置されているので、ワークへねじを締結している間は、当該ビットがチャック内に挿通された状態となっている。よって、ねじの締結中に次のねじをチャックに供給できないので、１サイクル当たりの作業時間を大幅に短縮できないという問題もあった。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、別途供給されるねじを通過可能な送通部材と、この送通部材の一端から排出されたねじを受け取って吊下支持可能なチャックと、このチャックから前記ねじを吸着して保持可能なスクリューガイドと、このスクリューガイド内を挿通自在かつ回転自在に配され前記ねじに係合するビットとを備えた自動ねじ締め機において、前記チャックは、その下部に配されエアを吸引し吊下したねじの付着物を回収する清浄ユニットと、前記送通部材の一端側から前記スクリューガイドの先端側へ往復移動自在な移載手段とねじの頭部座面に接するすり鉢状の傾斜面および前記傾斜面の下端に接続され当該ねじの軸部を挿通しガイドする貫通穴とを一体に備えて成る吊下穴とを備えて成り、前記貫通穴には、通気可能な穴が交差していることを特徴とする。なお、前記チャックは、これに支持したねじの存在を検知するセンサを具備して成り、前記移載手段は、前記センサの検出信号に基づいて前記チャックを移載して成ることが望ましい。また、前記移載手段は、直動するエアシリンダであることが望ましい。さらに、前記移載手段は、前記チャックに支持されたねじをスクリューガイド内に保持したことを確認するセンサから出力される信号に基づいて当該チャックを前記送通部材へ移載して成ることが望ましい。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る自動ねじ締め機は、ねじを吊下げ支持することで狭く閉ざされた空間を構成する前記チャックを備え、かつ当該チャックの下方に清浄ユニットを配置しているので、前記ねじの付着物を効率的に清浄ユニット内へ回収できるという利点がある。また、本発明に係る自動ねじ締め機は、チャックに支持したねじをスクリューガイド内に吸着すると即座に移載手段が作動するので、この後のスクリューガイドの下降動作およびビットによるワークへのねじ締め動作中に当該チャックへ次のねじを供給できる。つまり、本発明に係る自動ねじ締め機は、ねじ締め作業中に次のねじを供給できるので、１サイクル当たりの作業時間を短縮できるという利点がある。また、本発明に係る自動ねじ締め機は、チャックに支持したねじの有無を検出可能なセンサを具備するので、スクリューガイド内にねじが吸着されたと判断できるのみならず、次のねじがチャック内に到達したタイミングも明らかとなる。よって、前記移載手段の作動タイミングを最適に設定できるので、１サイクル当たりの作業時間を極限まで短縮できるという利点もある。さらに、本発明に係る自動ねじ締め機は、前記移載手段をエアシリンダとするので、電磁弁を切り替えることでチャックを送通部材の一端側またはスクリューガイドの先端側へ往復移動できる。つまり、簡単な制御によりチャックを所定の位置へ移載できるという利点もある。また、すり鉢状の傾斜面とこの傾斜面に接続された貫通穴とから成る吊下穴を具備するチャックを採用しているので、対称に回動する一対の爪に比べて加工が容易であり製作に係るコストを低減できるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係る自動ねじ締め機を示す一部切欠き側面図である。

【図2】本発明に係る自動ねじ締め機の動作を説明するための断面図である。（ａ）は動作前の位置関係を示す要部一部切欠き断面図であり、（ｂ）は図２（ａ）の状態から動作が進みチャックに支持したねじをスクリューガイドへ吸着保持する時点を示す要部一部切欠き断面図である。

【図3】本発明に係る自動ねじ締め機の動作を説明するための断面図である。（ａ）は図２（ｂ）の状態から動作が進みチャックを送通部材側へ移載した時点を示す要部一部切欠き断面図であり、（ｂ）は図３（ａ）の状態から動作が進みビットを回転下降させてねじ締め作業を行うとともにチャックへ次のねじを供給する状態を示す要部一部切欠き断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明に係る自動ねじ締め機１は、図１ないし図３に示すように、締結部品の一例である頭部および軸部を具備したねじＮを通過可能な送通部材１０と、この送通部材１０の一端から排出されたねじＮを受け取って吊下支持可能なチャック２０と、このチャック２０の下部からエアを吸引して吊下された前記ねじＮに付着している付着物を除去する清浄ユニットと、前記チャック２０から前記ねじＮを吸い上げて内部に保持可能なスクリューガイド３０と、このスクリューガイド３０内を挿通自在かつ回転自在に配され前記ねじＮに係合するビットＢとを備えて成る。

【0011】

前記送通部材１０は、前記スクリューガイド３０の前方へ位置するよう配されており、前記ねじＮを給送する部品供給機（図示せず）に接続されている。また、この送通部材１０は、前記部品供給機から延びる樹脂ホース（図示せず）を接続可能なホース接手１１と、このホース接手１１を傾斜させて固定可能なベース１２とから構成される。前記部品供給機は、前記樹脂ホース内へねじＮを単に１個づつ下方へ滑落させて排出したり、あるいは当該ねじＮを強制的に圧縮エアにより圧送したり何れの構成であってもよい。

【0012】

前記樹脂ホースは、ねじＮの頭部よりも若干大径に設定された内径寸法の内部経路を成形されて成り、頭部側を後に軸部側を前にして当該ねじＮを通過可能にする。つまり、この樹脂ホース内を通過するねじＮは、その頭部と軸部とが前後に入れ替わるような回転をすることがない。

【0013】

前記ホース接手１１は、その全長に渡って延び前述した樹脂ホースと同様にねじＮを通過可能にする通過穴１１ａを具備して成り、その一端側の外周に前記樹脂ホースを差し込み可能とする一方、他端側の外周にはおねじを備える。前記ベース１２は、前記ホース接手１１のおねじに螺合する螺着部と、この螺着部に連通しかつ前記ホース接手１１の通過穴１１ａに連通する連通穴１２ａとを備えて成る。前記連通穴１２ａは、前記ホース接手１１の取付角度と同様の傾斜角度で成形された傾斜穴と、この傾斜穴から垂直方向へ延びる垂直穴とから構成される。これにより、前記ベース１２は、ホース接手１１の通過穴１１ａから前記ねじＮを前記傾斜穴、垂直穴の順に案内し、当該ねじＮの軸部側から下方へ滑落可能に構成される。

【0014】

前記チャック２０は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、前記ねじＮの頭部を上にし軸部を下にして吊下支持可能な吊下穴２０ａを備える。この吊下穴２０ａは、ねじＮの頭部座面に接するすり鉢状の傾斜面と、当該傾斜面の下端に接続されねじＮの軸部を挿通可能な貫通穴と、この貫通穴に連通するように配されためねじ部２０ｂとから構成される。また、前記チャック２０は、水平方向へ往復移動可能な移載手段４０に取り付けられいる。

【0015】

前記めねじ部２０ｂには、図示しないエア配管を接続可能な配管継手２１が取り付けられており、この配管継手２１に接続されているエア配管を介して前記清浄ユニット（図示せず）が接続されている。これにより、前記吊下穴２０ａに支持されたねじＮは、清浄ユニットのエア吸引によって下方へ付勢されるとともに当該ねじＮに付着していた付着物が前記エア配管を通じて除去される。

【0016】

前記貫通穴には、チャック２０の側面に対向配置されたセンサ５０から発せられる光を通過可能なセンサ光穴２０ｃが貫通穴に対して直交に配されている。これにより、前記光は、図２（ａ）に示すようなチャック２０内にねじＮが吊下されている時には、当該ねじＮの軸部で遮られる一方、図２（ｂ）、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すようなチャック２０内にねじＮが支持されていない時には、センサ光穴２０ｃを通過して他方のセンサ５０によって受光される。

【0017】

前記移載手段４０は、往復直動可能な可動部４２と、この可動部４２に取り付けられたプレート４１とを備えて成り、前記プレート４１の先端にチャック２０が固定されている。よって、チャック２０は、ベース１２の下方または後述するスクリューガイド３０の先端の２位置へ水平移動するよう構成される。また、前記移載手段４０は、エアを外部から供給されることで前記可動部４２が前方へ伸長するエアシリンダで構成される。

【0018】

前記プレート４１は、前記スクリューガイド３０を挿通可能な抜き穴４１ａを備えて成る。また、前記抜き穴４１ａは、前記チャック２０と可動部４２との間に配されており、前記連通穴１２ａと吊下穴２０ａとが連通している位置であると前記スクリューガイド３０を通過可能な位置になるよう成形されている。

【0019】

前記スクリューガイド３０は、前記ねじＮの頭部に係合可能な先端形状を具備したビットＢを回転かつ昇降自在に内包して成り、その内径は、ねじＮの頭部直径とほぼ同等の寸法に設定されている。また、このスクリューガイド３０の上端には、前記チャック２０に取り付けられている前記配管継手２１と同様の配管継手３１が配されており、この配管継手３１に接続されたエア配管（図示せず）を介してエア吸引する吸引手段（図示せず）が設置されている。これにより、前記吸引手段が作動すると前記ビットＢおよびスクリューガイド３０の隙間を通じてエア吸引される。また、前記スクリューガイド３０は、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）に示すようにベース１２の下面とほぼ同等の高さに常時は待機しているので、チャック２０に支持したねじＮを図２（ａ）から図２（ｂ）に示すようにスクリューガイド３０へ即座に受け渡すことができる。

【0020】

前記ビットＢは、その上方に配置されたモータＭに直結されており、このモータＭの回転駆動を受けて所定の回転数およびトルクを発揮するよう回転可能に構成されている。また、このビットＢは、前記スクリューガイド３０に対して相対移動可能に構成されており、当該スクリューガイド３０から突出可能に構成される。これにより、スクリューガイド３０の先端がワークＷの表面に当接すると、この後、回転するビットＢは、相対移動を始めて前記ねじＮをワークＷのタップ穴Ｗａへ螺入する。

【0021】

また、本発明に係る自動ねじ締め機１は、図示しない制御手段を備えており、この制御手段は、前記部品供給機、前記モータＭ、前記移載手段４０、前記センサ５０を始めとする各ユニットに配線接続されており、各ユニットから各種信号を取込みむとともにこれら信号に基づいて各ユニットの動作を制御可能に構成される。

【0022】

このように構成された本発明に係る自動ねじ締め機１は、前記制御手段の指令を受けて部品供給機および清浄ユニットが同時に作動する。これにより、前記部品供給機は、前記樹脂ホースへ前記圧縮エアおよび前記ねじＮを供給する一方、前記清浄ユニットは、エア吸引を開始して、前記樹脂ホース、通過穴１１ａ、連通穴１２ａを順に通過する前記ねじＮおよび圧縮エアをめねじ部２０ｂ側から下方へ吸引し続ける。やがて、前記ねじＮが、連通穴１２ａから吊下穴２０ａへ受け渡されると、他方のセンサ５０で検知されていた前記光が当該ねじＮの軸部で遮られる。

【0023】

これにより、センサ５０は、チャック２０内にねじＮが存在している旨の検出信号を制御手段へ出力するので、これを受けた制御手段は、前記部品供給機へ圧縮エア供給停止指令を発する。よって、部品供給機は、圧縮エアの供給を中断するものの前記清浄ユニットは、エア吸引をし続けているので、チャック２０に吊り下げられたねじＮは、清浄ユニットのエア吸引によって下方へ吸引され続けている。したがって、ねじＮの軸部や頭部座面などに付着してる付着物は、この清浄ユニットに回収される。

【0024】

次に、制御手段は、上述したセンサ５０から発せられた前記検出信号を受けると、前記チャック２０をスクリューガイド３０側へ移載するために前記移載手段４０へ復動指令を発する。これにより、移載手段４０は、前記可動部４２を引き込んでチャック２０をスクリューガイド３０の先端側へ移載する。前記移載手段４０は、前記吊下穴２０ａとスクリューガイド３０とが同軸上に位置した旨の信号を図示しないシリンダスイッチから発し、これを制御手段へ伝達する。

【0025】

これにより、制御手段は、前記清浄ユニットへエア吸引停止指令を発するとともに、スクリューガイド３０に接続されている前記吸引手段へエア吸引開始指令を発する。よって、チャック２０に支持されていたねじＮは、図２（ｂ）に示すようにビットＢ側へ吸引されるエアによって吸い上げられスクリューガイド３０内へ受け渡される。また、この受け渡しによってセンサ５０は再び受光し始めるので、チャック２０にねじＮが存在していない旨の検出信号を制御手段へ発する。

【0026】

制御手段は、前述のねじＮが存在していない旨の検出信号を受けて例えば０．５秒等の予め設定された設定時間が経過すると、前記移載手段４０へ作動指令を発するとともに前記モータＭへ回転駆動指令を発する。

【0027】

これにより、前記チャック２０は、図３（ａ）に示すように前方へ移載され、前記スクリューガイド３０の先端側から前記吊下穴２０ａおよび連通穴１２ａが連通する位置へと移動する。また、このチャック２０の位置へ移動完了したことは、前記移載手段４０に別途配置されているシリンダスイッチ（図示せず）の信号を取込み前記制御手段によって判断される。

【0028】

次に、制御手段は、上述の判断を行うと前記スクリューガイド３０および回転するビットＢを図３（ｂ）に示すように下降させるよう指令するので、前記スクリューガイド３０は、前記抜き穴４１ａを通過してワークＷの表面に当接する。この当接後には、ビットＢは、スクリューガイド３０に対して相対移動し始めるとともにこれと係合し一体になって回転するねじＮを前記タップ穴Ｗａへ螺入する。

【0029】

また、制御手段は、前述したスクリューガイド３０の下降指令を発するタイミングと同時に部品供給機へ作動指令を送り次のねじを圧送するよう制御する。よって、スクリューガイド３０内へ受け渡されたねじＮがワークＷへ締結されている間に次のねじをチャック２０へ供給できる。つまり、ワークＷへのねじＮの螺入作業とチャック２０へのねじ送り作業とを同時に処理できるので、部品供給機からチャック２０までの距離が長いねじ締め作業であっても１サイクルに要する作業時間を短縮できる。

【符号の説明】

【0030】

１ … 自動ねじ締め機
１０ … 送通部材
２０ … チャック
３０ … スクリューガイド
４０ … 移載手段
５０ … センサ
Ｂ … ビット
Ｎ … ねじ

【図1】

【図2】

【図3】