特許 7425542 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】2024-01-23

(45)【発行日】2024-01-31

(54)【発明の名称】ねじ締め機

(51)【国際特許分類】

   B23P 19/06 20060101AFI20240124BHJP

   B25B 23/04 20060101ALI20240124BHJP

   B25B 23/10 20060101ALI20240124BHJP

【ＦＩ】

B23P19/06 E

B25B23/04 A

B25B23/10 E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019086749

(22)【出願日】2019-04-26

(65)【公開番号】P2020182989

(43)【公開日】2020-11-12

【審査請求日】2022-03-04

(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

【審査官】今野 聖一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２３１０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３０９６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－０４２０３２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６０－０３１９４３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－０５９５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１３１６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０２５６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｐ １９／００ － ２１／００

Ｂ２５Ｂ ２３／００ － ２３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

別途供給されたねじが通過可能なねじ案内部と、このねじ案内部を通過したねじを保持する保持穴が形成されたチャックと、このチャックを移動させる駆動部と、前記チャックに保持されたねじを吸着可能なスクリューガイドと、このスクリューガイドに吸着されたねじと係合可能なドライバビットとを具備するねじ締め機において、
前記保持穴は、前記スクリューガイドの先端部外径より小さい孔径に構成されるとともにその底には、ねじの外径より小径の空気孔が外部まで貫通しており、
前記チャックは前記駆動部の駆動により、ねじ案内部と連続可能な位置および前記スクリューガイドと連続可能な位置を移動可能に構成されており、
前記ねじ案内部は、前記チャックと連続可能な主体部と、この主体部に固定されるホース継手からなり、
前記ホース継手は、鉛直または、鉛直から２０°以下の範囲で傾斜して固定されていることを特徴とするねじ締め機。

【請求項2】

チャックは、駆動部に接続される支持部材と、この支持部材に固定されるねじ保持部とから構成され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】

前記ねじがスクリューガイドに吸着されたかを感知する圧力センサを備え、
前記圧力センサからの信号により前記駆動部の動作を制御す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】

前記ねじは、止めねじであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のねじ締め機。

【請求項5】

前記止めねじは、その外径と軸寸法とがほぼ同寸法に構成されていることを特徴とする請求項４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、供給されたねじの反転を防止し、かつサイクルタイムの短いねじ締め機に関する

【背景技術】

【0002】

従来のねじ締め機のチャック内部において、ねじが供給されてくる通路と、この供給されてきたねじを締結するためのドライバビットを内包するスクリューガイドが挿通されている通路との合流部が部分的に拡大されている。そのため、供給されたねじがこの合流部で反転することが知られている。

【0003】

その解決手段として、特許文献１および図４、図５に示されたねじ締め機９０が知られている。このねじ締め機９０は、供給装置（図示せず）のホース９５と連通し、ねじを挿通可能に構成されたねじ案内部９１と、このねじ案内部９１を通過したねじを保持するチャック９２と、前記チャック９２に保持されたねじと係合可能なドライバビット（図示せず）と、このドライバビットを被覆するスクリューガイド９３とを具備したねじ締め機であり、前記チャック９２が、ねじ案内部９１と連通可能な角度からスクリューガイド９３が挿通可能な角度まで回動可能に構成されている。これにより、ねじが圧送されてくる通路と、スクリューガイド９３が挿通されている通路との合流部がなくその空間が拡大しないために供給されたねじの反転が防止されるよう構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】実開平７―２７７２８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１に示されたねじ締め機９０は、ねじの保持するチャック９２内にスクリューガイド９３を挿通してねじの締結を行うために、ねじの締結中に次のねじを準備することができず結果サイクルタイムが長くなるという課題があった。また、チャック９２内にスクリューガイド９３を挿通させて締付を行うため、チャック９２の内径は、スクリューガイド９３の外径以上に構成されている必要があった。このため、供給されたねじが軸寸法の短いねじ、例えばＭ３×３の六角穴付き止めねじ等の軸寸法と外径とが同寸法に構成されているねじを供給された場合では、ホース９５を通過後に、ねじ締め機９０の内部で反転するといった問題があった。

【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、ねじ供給装置等から供給されたねじの反転を防止し、かつサイクルタイムが短い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に本発明は別途供給されたねじが通過可能なねじ案内部と、このねじ案内部を通過したねじを保持する保持穴が形成されたチャックと、このチャックを移動させる駆動部と、前記チャックに保持されたねじを吸着可能なスクリューガイドと、このスクリューガイドに吸着されたねじと係合可能なドライバビットとを具備するねじ締め機において、前記保持穴は、前記スクリューガイドの先端部外径より小さい孔径に構成され、前記チャックは前記駆動部の駆動により、ねじ案内部と連続可能な位置および前記スクリューガイドと連続可能な位置を移動可能に構成されており、前記ねじ案内部は、前記チャックと連続可能な主体部と、この主体部に固定されるホース継手からなり、前記ホース継手は、鉛直または、鉛直から２０°以下の範囲で傾斜して固定されていることを特徴とする。これにより、ねじ締め動作時にチャックがねじ案内部と連続することが可能となるため、ねじ締め動作中に次のねじの準備が可能となる。また、チャックは、スクリュウガイドに挿通されることがないため、チャックのねじを保持する保持穴をねじの外径より若干大経に構成することが可能となる。

【0007】

また、前記ホース継手には、ねじが通過可能な貫通孔が形成されており、前記主体部は、この貫通孔と連続する傾斜孔と、この傾斜孔に連続する鉛直孔が形成されており、ホース継手の貫通孔は、主体部の傾斜孔より小径に構成されていることが好ましい。また、前記ねじがチャックの内部に存在するかを感知するセンサが備えられており、前記センサからの信号により前記駆動部の動作を制御することが好ましい。さらに、チャックは、駆動部に接続される支持部材と、この支持部材に固定されるねじ保持部とから構成されることが好ましい。また、前記ねじがスクリューガイドに吸着されたかを感知する圧力センサを備え、前記圧力センサからの信号により前記駆動部の動作を制御することが好ましい。前記ねじは、止めねじであることが好ましい。さらに、前記止めねじは、その外径と軸寸法とがほぼ同寸法に構成されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ねじ締め動作時にチャックがねじ案内部と連続することが可能となるため、ねじ締め動作中に次のねじの準備が可能となるため、サイクルタイムが短縮される。しかも、チャックの保持穴が供給されるねじの外径より若干大経に構成可能となるため、軸寸法の短いねじであっても、反転が防止される等の利点がある。また、ホース継手の傾斜角度が鉛直から２０°以下の範囲に構成されているため、ねじ案内部の穴径が過度に拡大されない。これにより、ねじ案内部の傾斜孔および鉛直孔を通過する時、ねじは、進行方向に対して大きく傾斜せず、反転がより防止される等の利点がある。しかも、ホース継手の貫通孔が傾斜孔より小径に構成されており、貫通孔を通過中にねじの進行方向に対する傾斜が小さくなるため、ねじ案内部でねじの反転がさらに防止される等の利点がある。

【0009】

また、センサにより、チャック内部のねじの有無を感知可能に構成されているため、ねじが供給される前にねじ締め動作を開始することを防止する等の利点がある。また、チャックは、駆動部に接続されるチャック固定部と、このチャック固定部に固定されるねじ保持部とから構成されるため、チャック交換時の微調整が必要なくなる等の利点がある。さらに、ねじがスクリューガイドに吸着されたかを感知する圧力センサを備えるため、チャックに保持されたねじがスクリュウガイドに吸着された後すぐに次の動作へ移行でき、サイクルタイムを短縮できる等の利点がある。また、ねじが、軸部のみで構成されているため、頭部を有するねじ、例えば皿ねじと比して傾斜し難い。しかも、ねじの軸寸法がその外径とほぼ同じ寸法に構成されているため、ホース内で反転することなく供給可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係るねじ締め機の側面図

【図2】本発明に係るねじ締め機の伸長動作を示す要部拡大一部切欠断面図

【図3】本発明に係るねじ締め機の収縮動作を示す要部拡大一部切欠断面図

【図4】従来のねじ締め機の動作を示す要部拡大一部切欠断面図

【図5】従来のねじ締め機の動作を示す要部拡大一部切欠断面図

【発明を実施するための形態】

【0011】

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１は、供給装置（図示せず）等から供給されるねじＮを被締結物（図示せず）に締結するねじ締め機である。このねじ締め機１は、任意の場所に移動するための移動手段に支持されているドライバユニット２と、このドライバユニット２より前方に配され、供給装置から供給されるねじＮが通過可能なねじ案内部３と、このねじ案内部３を通過したねじＮを保持するチャック４と、このチャック４を前後に水平移動させる駆動部５と、各部の駆動を制御する制御部（図示せず）を具備する。なお、本実施形態においてねじＮは、軸部のみで構成されており、軸寸法が外径とほぼ同じ寸法に構成されているＭ３×３の六角穴付き止めねじである。

【0012】

前記供給装置（図示せず）は、ねじＮが通過可能なホースＨを備えており、後述するドライバビット２４と係合可能な向きにねじＮを１個ずつ供給する手段を備える。この供給装置のホースＨの内径は、前記ねじＮの外径のより若干大径に構成されており、ホースＨが湾曲していてもその内部でねじＮが軸方向に移動可能であり、かつその移動方向に対してねじＮが反転しないように構成されている。なお、本実施形態においてホースＨの内径は、ねじＮの外径の１．０６倍（３．１８ｍｍ若しくは１/８インチ）に構成されている。

【0013】

前記移動手段は、回転駆動源の一例であるＡＣサーボモータ（以下昇降用モータという）（図示せず）を備えた昇降機構であり、この昇降用モータの下方には、これの回転駆動を受けて回転可能なボールねじ６１が連接されている。このボールねじ６１には、このボールねじ６１の回転に従い昇降自在な昇降部が係合しており、この昇降部には、前記ドライバユニット２が支持されている。また、前記ボールねじ６１はその下端がベース部材６に回転自在に支持されている。このベース部材６には、ドライバユニット２の直下に後述するスクリューガイド２２が挿通自在に構成された孔が上下方向に貫通形成されており、このスクリューガイド２２より前方には前記ねじ案内部３が固定されている。なお、移動手段は、後述するスクリュウガイド２２の下端が後述するねじ案内部３の下端面３２と同程度の高さになるよう前記ドライバユニット２を支持しており、そのスクリュウガイド２２の下端が被締結物に当接するまで昇降部を降下可能に構成されている。

【0014】

前記ドライバユニット２は、回転駆動源の一例であるモータ２１を備えており、このモータ２１の下方には、筒状のスクリューガイド２２が配されている。このスクリューガイド２２には、ねじＮの係合部と係合可能なドライバビット２４が回転可能かつ昇降自在に内包されており、このドライバビット２４は、モータ２１の駆動を受けて回転可能に構成されている。また、前記スクリューガイド２２は、その上部に吸引手段の一例である真空発生器（図示せず）が接続される配管継手を備えており、スクリューガイド２２は、内包するドライバビット２４との隙間を通じてその下端からエア吸着可能に構成されている。このスクリューガイド２２は、その下端に後述するチャック４の保持穴４１の内径とほぼ同径に構成された収容部２３が形成されている。

【0015】

前記ねじ案内部３の主体部３１は、前記ベース部材６に取り付けられており、この主体部３１の上方には、ホース継手３５が前方に１５度傾斜して固定されている。このホース継手３５は、一端に前記供給装置のホースＨが挿入されており、このホースＨに連続する貫通孔３６が他端まで形成されている。この貫通孔３６は、ねじＮの外径より若干大径に形成されており、本実施形態において、ねじＮの外径より０．１ｍｍ大径に形成されている。また、このホース継手３５を固定する主体部３１には、貫通孔３６に連続する傾斜孔３３と、この傾斜孔３３に連続する鉛直孔３４が形成されており、鉛直孔３４は、主体部３１の下端面３２まで貫通形成されている。この主体部３１に形成された傾斜孔３３、鉛直孔３４は、前記貫通孔３６より若干大径で形成されており、本実施形態において、ねじＮの外径より０．２ｍｍ大径に形成されている。また、前記主体部３１は、その下端面３２が前記ベース部材６より下側に来るように構成されている。なお、前記ホース継手３５の傾斜は、後述するねじ締め動作時のドライバユニット２が、このホース継手３５に接続されているホースＨに接触しないように構成され、なおかつ後述するねじＮの供給時にねじ案内部３内で、ねじＮが反転しないよう鉛直から２０°以下の範囲になるよう構成されており、供給されるねじＮ、ドライバユニット２の形状等により決定されている。

【0016】

前記ベース部材６の下方には、駆動部５が設けられている。この駆動部５は、駆動源の一例である複動型のエアシリンダ５１が備えており、このエアシリンダ５１は、ピストンロッド等からなる可動部５２が前方に向かって伸長するよう構成されている。この可動部５２の下方には、板状部材５３が前方に突き出るように取り付けられており、この板状部材５３には、可動部５２の伸長時に前記スクリューガイド２２の直下となる箇所にスクリューガイド２２が挿通可能な孔５４が貫通形成されている。この板状部材５３は、その前端に前記チャック４が取り付けられており、このチャック４は、可動部５２と連動して水平移動可能に構成されている。このチャック４は、上端面が前記ねじ案内部３の下端面３２に沿って平行に摺動するよう構成されており、その上端面には、保持穴４１が設けられている。この保持穴４１は、その内径がねじＮの外径より若干大径に構成されており、保持穴４１内でねじＮが軸方向に移動可能で、なおかつねじＮが傾斜しないように構成されている。この保持穴４１は、その上下方向寸法がねじＮの軸寸法より長く構成されており、この保持穴４１の底には、ねじＮの外径より小径の空気孔がチャック４の下端まで貫通形成されている。このチャック４の側面には、保持穴４１と直交して光通過孔４２が貫通形成されており、この光通過孔４２の両端の開口部には、これを塞ぐようにセンサ４３が対向して取り付けられている。このセンサ４３は、対向して配置されている一方から他方に向けて光を投光する光学センサ等であり、この投光される光が保持穴４１内のねじＮに遮断されることで、保持穴４１内にねじＮが保持されていることを感知するよう構成されている。また、前記駆動部５は、動力源として前記エアシリンダ５１に接続されるコンプレッサ（図示せず）と、このコンプレッサとエアシリンダ５１との間に設けられ、エアシリンダ５１の駆動を制御可能な電磁弁（図示せず）と、可動部５２の伸長および収縮の端部を検出するシリンダスイッチ（図示せず）を備えており、これらは、前記制御部に接続されている。なお、エアシリンダ５１のストロークは、可動部５２が伸長した時、チャック４の保持穴４１がねじ案内部３の鉛直孔３４に連続し、可動部５２が収縮した時、チャック４の保持穴４１が前記スクリューガイド２２の収容部２３と連続する寸法で構成されている。

【0017】

前記制御部は、前記移動手段の昇降用モータ、前記ドライバユニット２のモータ２１、前記チャック４のセンサ４３、前記駆動部５の電磁弁およびシリンダスイッチ、ドライバユニット２に接続される真空発生器、駆動部５に接続されるコンプレッサ、前記供給装置等と接続されており、この制御部は、各ユニットからの各種信号を受信し、その信号に基づいて各ユニットの動作を制御するように構成されている。

【0018】

次に、上記のように構成されたねじ締め機１の作用を説明する。
前記制御部は、前記チャック４内にねじＮが存在しない状態のねじ締め機１の前記駆動部５の可動部５２が図２に示すように伸長した際、前記供給装置を作動させ、ねじＮを供給させる。この時、供給装置のホースＨの内径が、前述の寸法に構成されているため、ねじＮは、ホースＨ内で反転せずねじ案内部３に到達する。この時、ねじＮが軸部のみで構成されているため、頭部を有するねじ、例えば皿ねじと比して進行方向に対する傾斜が小さくなる。さらに、ねじＮの軸寸法がその外径以上に構成されているため、短寸なねじであってもホースＨ内での反転することが無い。このねじ案内部３は、傾斜孔３３と鉛直孔３４との接続部でねじＮが進行方向を変更できるように、傾斜孔３３と鉛直孔３４の径が大きく構成される。しかし、ホース継手３５および傾斜孔３３が前述の角度に構成されているため、傾斜孔３３と鉛直孔３４の径を過度に大きくする必要がなく、ねじＮの反転が防止される。また、ホース継手３５の貫通孔３６がホースＨおよび傾斜孔３３の内径より小径に構成されているため、貫通孔３６を通過中にねじＮの進行方向に対する傾斜が小さくなる。これにより、貫通孔３６に連続する傾斜孔３３および傾斜孔３３に連続する鉛直孔３４でのねじＮの反転がさらに起こり難い。ねじＮは、上記理由により反転することなく進行方向を鉛直下向きに変更しでき、チャック４の保持穴４１まで供給される。この時、制御部は、保持穴４１内のねじＮによってセンサ４３の一方が発する光が遮断されるため、ねじＮが保持穴４１に保持されたことを感知する。

【0019】

前記制御部は、ねじＮが保持穴４１に保持されたことを感知すると、前記駆動部５の可動部５２を図３に示すように復帰させ、保持穴４１とスクリューガイド２２とを連続させる。この時、可動部５２の移動が水平移動であるため、ねじＮが保持部４１から飛び出すことが防止されている。しかも、保持穴４１が前述の径で構成されているため、ねじＮは、保持穴４１内でほぼ傾斜しない。この時、前記移動手段によりスクリューガイド２２の下端が主体部３１の下端面３２と同程度の高さで保持されているため、チャック４の移動後すぐに真空発生器を起動させることが可能となり、ねじＮをスクリューガイド２２内に収容する際の時間が短縮できる。この時、スクリューガイド２２の収容部２３が、チャック４の保持穴４１とほぼ同径に構成されているため、ねじＮは、スクリューガイド２２内でも、ほぼ傾斜せずに吸着保持される。また、チャック４にスクリュウガイド２を挿入することが無いため、チャック４の保持穴を上述の寸法に構成することが可能となる。以上のように、本発明のねじ締め機１は、ホースＨからスクリューガイド２２に至るまで、上述の寸法に構成されるため、その内部でねじＮが反転することがない。そのためホースＨ内で反転しないねじＮであれば、被締結物への締結が可能となる。制御部は、上述のようにねじＮがスクリューガイド２２に吸着され、センサ４３の光が再度光通過穴４２を通過可能となると、保持穴４１内にねじＮが存在しないことを感知し、駆動部５の可動部５２を伸長させる。このようにセンサ４３がねじＮの有無を感知するため、複数個のねじＮが連続して供給されることおよびねじＮが供給されていないのにねじ締め動作が行われることが防止される。また、保持穴４１内のねじＮの有無を感知しすぐに次の動作へ移行できるため、サイクルタイムの短縮が可能となる。

【0020】

前記制御部は、可動部５２の伸長後、前記移動手段をスクリューガイド２２の下端が被締結物と当接するまで降下させ、ねじ締め動作を開始する。この時、前記ホース継手３５が前方に傾斜するため、下降したドライバユイット２が、ホースＨに接触しない。このため、ホースＨの破損、ホースＨが変形することによりホースＨ内でねじＮが詰まること等が防止される。しかも、制御部は、この移動手段による降下と同時に前記ドライバユニット２のモータ２１を逆転（ねじＮが被締結物に螺入しない方向に回転）させ、ねじＮをドライバビット２４と係合させる。これにより、ねじ締め機１は、ドライバユニット２の降下後に速やかにねじＮを所定の位置に締結でき、サイクルタイムの短縮が可能となる。この移動手段による降下後、前記ドライバユニット２は、モータ２１を正転（ねじＮが被締結物に螺入する方向に回転）させ、所定トルクで締結する。この締結後、移動手段によりスクリューガイド２２の下端が当初の高さになるまで上昇し、ねじ締め動作を終了する。一方、制御部は、ねじ締め動作の開始と同時に前記供給装置に次のねじＮを供給させる。これによりねじ締め動作と同時に次のねじＮの供給作業が可能となるため、サイクルタイムが短縮される。

【0021】

なお、本発明に係るねじ締め機１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、チャック４は、保持穴４１の底部がすり鉢状に形成されており、その保持穴４１に連続する空気孔が、供給されるねじの呼び径よりも若干大径に構成されていても良い。これにより頭部を有するねじ、例えば皿ねじ等が供給された場合でもねじＮの場合と同様の効果を有することが可能となる。また、チャック４は、板状部材５３と接続される支持部材と、これにねじ止め固定されるねじ保持部とから構成されていても良い。この構成によれば、ねじ保持部が支持部材にねじ止め固定されているため、支持部材を板状部材５３に接続したままでねじ保持部の交換が可能となり、チャック４の交換の度に取り付け位置の微調整をする必要がなく、比較的容易にチャック４の交換が可能となる。また、前記真空発生器とスクリューガイド２２の配管継手との間にスクリュウガイド２２内にねじＮの吸着完了した際の圧力の変化を感知可能な圧力センサを設けても良い。これにより、ねじＮがスクリューガイド２２に吸着保持されたかをセンサ４３による保持部４１内のねじＮの有無および圧力センサによるスクリューガイド２２内のねじＮの有無の２段階で判断することが可能となり、吸着完了後すぐに次の動作へ移行できるため、サイクルタイムの短縮が可能となる。また、吸着完了前にエアシリンダ５１が可動部５２を伸長されること等が防止されるため、吸着不十分による脱落等が防止される。

【符号の説明】

【0022】

１ ねじ締め機
２２ スクリュウガイド
２４ ドライバビット
３ ねじ案内部
３１ 主体部
３５ ホース継手
４ チャック
Ｎ ねじ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】