JP2018034293A - 多軸ねじ締め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なくコスト低減を可能とした多軸ねじ締め装置の提供。
【解決手段】モータＭに接続された自在継手５を介して回転可能なビットＢを備えたねじ締めツール１０を複数載置しワークＷへ向かって接近あるいは離反する方向へ昇降自在な第１プレート１５と、ビットＢをそれぞれ挿通してガイドする第２プレート２０とを備え、第１プレート１５および第２プレート２０を所定の高さまで一体に下降し、その後第１プレート１５のみ下降させて締結部品ＳをワークＷへ螺入するように構成される。第２プレート２０は、ビットＢの軸線と平行な旋回軸Ａを中心にして回転自在な回転板２１と、この回転板２１を回転自在に支持する固定板２２とを備え、固定板２２は、回転板２１を予め設定した角度だけ往復旋回させる駆動源２６を備える。よって、複数のビットＢが一斉に所定角度旋回されるので、ビットＢの位置を可変できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数配置されたビットを所定角度旋回して所定のねじ締めポイントへねじを締結する多軸ねじ締め装置に関する。

従来の多軸ねじ締め装置は、特許文献１および特許文献２に示すように、エア圧送などにより供給されるねじを一時的に吊り下げて保持するチャックおよび前記チャック内に挿通したビットを回転可能なねじ締めツールを備え、これらチャックおよびねじ締めツールを複数配置した昇降プレートを昇降自在に構成される。また、この従来の多軸ねじ締め装置は、ワークの上面へチャックおよびねじ締めツールを一体に下降させ、ワーク上面から少し隙間を空けた位置で前記チャックを停止させ、このチャックに対して前記ビットを相対移動するよう下降可能に構成される。これにより、回転下降するビットは、前記チャックに保持した前記ねじをチャック内から下方へ押し出してワークへ螺入することができる。よって、従来の多軸ねじ締め装置は、複数の締付けポイントを有するワークを短時間で締結できるという特徴がある。

一方、従来の多軸ねじ締め装置は、特許文献３に示すように、異なる締付けピッチに対応できるピッチ切替え手段を備えて成る。このピッチ切替え手段は、前記ねじ締めツールを回動可能なアームの一端に取り付けるとともに、前記アームの他端に作動シリンダを連結して成り、ピッチ切替えの必要なねじ締めツールの軸数に合わせて複数設置されている。これにより、従来の多軸ねじ締め装置は、ピッチ直径の異なる締付けポイントを有するワークのねじ締めに対応可能となり、ワークの機種切り替え時のねじ締めツールの位置変更などに掛かる段替え作業時間の短縮が可能になるという特徴がある。

実開昭62-092126号公報 実開昭62-130832号公報 特開2002-036043号公報

しかしながら、従来の多軸ねじ締め装置は、前記ピッチ切替え手段をピッチ切替えが必要となるねじ締めツールの軸数に合わせて設置しなければならず、製作に掛かるコストが増大するという問題があった。

本発明は、所定の回転数および締付けトルクを発揮するモータと、このモータに接続された自在継手を介して回転可能なビットとから成るねじ締めツールを複数備え、前記ねじ締めツールをそれぞれ載置しワークへ向かって接近あるいは離反する方向へ昇降自在な第１プレートと、前記ビットをそれぞれ挿通してガイドする第２プレートとを備え、前記第１プレートおよび前記第２プレートを所定の高さまで一体に下降し、その後第１プレートのみ下降させて締結部品をワークへ螺入する多軸ねじ締め装置において、前記第２プレートは、前記ビットの軸線と平行な旋回軸を中心にして回転自在な回転板と、この回転板を回転自在に支持する固定板とを備え、前記固定板は、前記回転板を予め設定した角度だけ往復旋回させる駆動源を備え、複数の前記ビットを一斉に所定角度旋回するように構成したことを特徴とする。なお、前記回転板は、前記締結部品を適宜供給可能な部品供給装置に接続可能なチャックを複数備え、前記チャックは、前記ビットを挿通自在にガイドするビット挿通路および前記締結部品を通過可能な締結部品導入路をそれぞれ交差するように形成したチャック本体と、このチャック本体の先端に揺動自在に取り付けられた一対の爪とを備え、前記爪は、常時は閉じた状態で前記締結部品を吊下保持するように構成される一方、前記ビットの下降により締結部品を介して開くように構成され、前記締結部品を通過可能かつ前記部品供給装置と前記チャックの締結部品導入路とを接続可能な受渡部材を備え、前記受渡部材は、旋回前には前記チャックにそれぞれ接するよう固定配置され、前記チャックの旋回中あるいは旋回完了時には前記チャックから切り離されるように構成することが好ましい。また、前記駆動源は、エアシリンダであり、往復移動可能な可動部を備え、前記可動部は、これに連結した係合部材を備え、前記係合部材は、回動自在なカムフォロアであることことが好ましい。

本発明の多軸ねじ締め装置は、複数のビットをガイドしている回転板を１つの駆動源によって所定角度旋回できるため、従来のようにビットの配置数に対応した数の駆動源を配置する必要が無い。よって、本発明の多軸ねじ締め装置は、従来に比べてビットの位置変更を行うための駆動源の配置数を削減できるので、コスト低減が可能になるという利点がある。

また、本発明の多軸ねじ締め装置は、前記回転板に複数のチャックを取り付けているため、外部から供給される前記締結部品を一時的に保持することが可能となる。したがって、本発明の多軸ねじ締め装置は、ワークに仮止めされた複数のボルトを増し締め作業できるだけに留まらず、タッピンねじなどの締結部品を都度チャックに供給してワークへ螺入する供給締付けにも対応できるという利点もある。さらに、本発明の多軸ねじ締め装置は、所定角度旋回する前記チャックと同数の前記受渡部材を固定配置しており、チャックの旋回動作完了位置に配置していない。これにより、前記回転板および前記チャックが旋回しても前記受渡部材は旋回しないので、前記受渡部材が例えば樹脂製のホースであれば、前述の旋回によって引っ張られたりあるいは弛むことが起こり難い。よって、本発明の多軸ねじ締め装置は、前記チャックまでの受渡部材の形状変化が起こりにくいので、前記部品供給装置から供給される締結部品を受渡部材内で詰まらせるなどの問題が生じ難いという利点もある。

さらに、本発明の多軸ねじ締め装置は、前記駆動源をエアシリンダとし、さらにこのエアシリンダの可動部に回動自在なカムフォロアを備えた係合部材として成るため、角度制御を要する高価なＡＣサーボモータを用いた装置に比べて安価に構成できるという利点もある。

本発明に係る多軸ねじ締め装置の概略図である。 図１の要部を示す一部切欠き斜視図である。

以下、本発明の一実施形態を示す多軸ねじ締め装置について、図１および図２に基づき説明する。本発明の多軸ねじ締め装置１は、モータＭの回転駆動に伴って一体に回転するビットＢを備えたねじ締めツール１０と、このねじ締めツール１０を複数搭載して前記ビットＢをワークＷに向かって接近あるいは離反する方向へ移動可能な昇降手段と、前記ワークＷへ螺入するねじＳを適宜供給可能なねじ供給装置Ｆとを備えて成る。

前記ねじ締めツール１０は、所定の回転数およびトルクを発揮するモータＭと、このモータＭの出力軸に連結された自在継手５を介して回転するビットＢとを備えて成り、前記ビットＢは、ワークＷへ螺入するねじＳに嵌合可能な嵌合部を備えて成る。

また、前記多軸ねじ締め装置１は、前記ワークＷをクランプ可能な治具Ｇを固定したベース３と、このベース３に立設されたコラム４とを備えて成り、前記コラム４は、その延びる方向へ伸縮可能な昇降用エアシリンダ１６が配置されている。

前記昇降用エアシリンダ１６は、その先端に第１プレート１５を接続して成り、この第１プレート１５に前記モータＭが複数固定配置されている。よって、前記昇降用エアシリンダ１６が上述した昇降手段に相当する。

前記第１プレート１５は、前記昇降用エアシリンダ１６の伸縮動作に併せて前記ねじ締めツール１０を昇降自在に支持して成り、前記コラム４と平行に配置されたスライドシャフト６に挿通されて摺動自在に構成される。また、第１プレート１５は、前記スライドシャフト６と平行に配置されたねじ軸７を図１に示す上部ナット７ａにより抜け止めし吊下げて成り、この第１プレート１５の下方には、所定の距離を空けて配置された第２プレート２０が位置する。

前記第２プレート２０は、前記第１プレート１５と同様に前記スライドシャフト６および前記ねじ軸７が挿通されており、前記ねじ軸７に螺合した下部ナット７ｂによって常時は前記第１プレート１５と所定の距離を空けて位置するように構成される。また、前記第２プレート２０は、前記ねじ締めツール１０のビットＢをそれぞれ挿通する回転板２１と、この回転板２１を旋回軸Ａを中心に旋回自在に支持するとともに前記スライドシャフト６およびねじ軸７を挿通した固定板２２を備えて成る。

前記回転板２１は、これに挿通したビットＢの数に併せて配置した複数の挿通穴を備えて成り、この挿通穴にはそれぞれ前記ビットＢを挿通しガイドするチャック３０を吊下して成る。また、この回転板２１の上面には、図２に示すようなストッパレバー２８が固定されており、このストッパレバー２８は、後記固定板２２側へ一部張り出すように配置されている。

前記固定板２２は、図２に示すようにその上面に直動可能な駆動源の一例であるピッチ切替用エアシリンダ２６と、前記ストッパレバー２８に当接するストッパ２９ａ，２９ｂとを備えて成る。

前記ピッチ切替用エアシリンダ２６は、固定板２２の上面に沿って平行に摺動する可動部２６ａを備えて成る。この可動部２６ａには、その摺動方向に対して直交する方向に突出し前記回転板２１に係合する係合部材２７が固定されている。前記係合部材２７は、前記回転板２１を図２の矢印Ｃ方向へ旋回させるために配されており、前記ピッチ切替用エアシリンダ２６の作動により回転板２１を所定角度旋回可能にしている。また、係合部材２７は、前記回転板２１と当接する箇所をカムフォロアとしている。

前記ストッパ２９ａ，２９ｂは、前記回転板２１の旋回を所定の角度に規制するものであり、前記固定板２２の上面にそれぞれ固定されている。本実施形態において、ストッパ２９ａとストッパ２９ｂとは、回転板２１が９０度旋回できる間隔に配置されている。

前記チャック３０は、前記挿通穴に挿通され回転板２１に固定されたガイド部材３３と、このガイド部材３３の先端に取り付けられたチャック本体３１と、チャック本体３１の先端に揺動自在に配され前記ねじＳを保持可能な一対の爪３２とから構成される。

前記ガイド部材３３は、これに挿通した前記ビットＢを挿通可能に構成されており、ビットＢの回転の妨げとならないようなパイプ状の部材である。

前記チャック本体３１は、前記ビットＢの嵌合部を常時は内包しているビット挿通路３１ｂと、このビット挿通路３１ｂに対して傾斜し前記ねじ供給機Ｆから供給されるねじＳを閉じた状態の前記爪３２へ受け渡す締結部品導入路３１ａとを備えて成る。また、前記ビット挿通路３１ｂが常時前記ガイド部材３３の穴に連通するよう前記ガイド部材３３に固定されている。

前記爪３２は、その上部に前記ねじＳの頭部を通過可能な幅広溝と、この幅広溝から徐々に狭く形成された幅狭溝とを備え、前記チャック本体３１に先端に揺動自在に取り付けられている。この爪３２は、図示しないばねによって常時は互いに閉じる方向に付勢されて成り、前記ねじＳの頭部を前記幅広溝により内包し、頭部よりも小径のねじ部を前記幅狭溝にガイドされ一部下方から突出させて保持可能に構成されている。

前記ねじ供給機Ｆは、これに接続されたホースＨを介してねじＳを前方へ供給可能に構成されており、ねじＳの先端を前方へ向けて１本づつエア圧送可能に構成されている。また、前記ホースＨは、パイプ状に形成された受渡部材４０に接続されている。

前記受渡部材４０は、前記ねじＳの頭部径より大きく前記締結部品導入路３１ａとほぼ同程度の内径を備えており、前記ベース３から立設した取付支柱４１に固定されている。また、受渡部材４０は、常時は前記締結部品導入路３１ａに連通するよう配置されており、上述した旋回自在なチャック３０に対して常時固定された状態となっている。

このように構成された多軸ねじ締め装置１の作用について以下に説明する。また、ここで説明する多軸ねじ締め装置１は、２つのねじ締めツール１０を搭載した構成であり、前記ワークＷは、４ポイントのねじ締め箇所を有するものとする。

図１に示すように、それぞれのチャック３０に前記ねじＳを保持した状態となれば、図示しない制御装置の動作指令を受けて前記モータＭがそれぞれ回転するとともに前記昇降用エアシリンダ１６が作動する。

これにより、前記第１プレート１５および第２プレート２０がともに下降し始め、前記第１プレート１５および前記チャック３０が図１の二点鎖線に示す位置まで下降する。これ以降も前記昇降用エアシリンダ１６は、前記第１プレート１５を下降させるため、二点鎖線の位置で停止しているチャック３０内のビットＢは、回転しながら前記爪３２の幅広溝へ侵入して前記ねじＳに嵌合する。

これにより、前記ねじＳは、前記ビットＢによって下方へ押され爪３２を押し広げてチャック３０から抜け出る。また、ねじＳは、この時、ビットＢに嵌合しているので、所定のトルクを発揮して回転し、前記ワークＷに設けられた４ポイント内の２ポイントのねじ締め箇所にそれぞれ螺入される。

前記モータＭは、予め設定されたトルクに到達すれば、前記制御装置へトルクアップ信号を送り、１回目のねじ締め作業が完了する。この後、制御装置は、前記昇降用シリンダ１６を複動させる指令を送り、前記第１プレート１５を元の高さまで復帰させる。これにより、前記第２プレートおよび前記チャック３０もそれぞれ図１に示す元の状態となる。

この後、制御装置は、前記ねじ供給機Ｆへねじ送り信号を送り、ねじＳをそれぞれのチャック３０へ供給する。

次に、制御装置は、前記ピッチ切替用エアシリンダ２６を作動させるため、前記可動部２６ａおよび前記係合部材２７が図２に示す二点鎖線の位置までスライドする。

このスライドに伴い、前記係合部材２７に係合している回転板２１が矢印Ｃ方向へ旋回し始め、前記ストッパレバー２８が前記ストッパ２９ａから離れて前記ストッパ２９ｂに接触する。よって、回転板２１は、図２に示すように約９０度旋回するので、ビットＢも同様に９０度旋回する。これにより、ビットＢは、それぞれ前記ワークＷの残る２ポイントのねじ締め箇所の上空に位置する。

これにより、制御装置は、前記前記モータＭおよび昇降用エアシリンダ１６をそれぞれ作動させ、２回目のねじ締め作業を開始する。この２回目のねじ締め作業は、１回目と同様であるため、この説明は割愛する。

２回目のねじ締め作業が完了した状態であると、ワークＷに締結されたねじＳにそれぞれビットＢが嵌合した状態である。このため、制御装置は、前記昇降用エアシリンダ１６を複動させる指令を送り、前記第１プレート１５を元の高さまで復帰させる。

この時、前記回転板２１が９０度旋回した位置になっているので、前記チャック３０と前記受渡部材４０とが連通していない状態となっている。このため、制御装置は、前記ピッチ切替用エアシリンダ２６を複動させ、回転板２１を先ほどとは逆の−９０度旋回させる。これにより、チャック３０と受渡部材４０とがそれぞれ連通した状態となり、前記ねじ供給機Ｆから爪３２へそれぞれねじＳが供給される。

このように、本発明の多軸ねじ締め装置１は、複数のビットＢの位置を１つのピッチ切替用エアシリンダ２６によって切り替えることができるので、従来のようなビットＢの数に合わせた数の駆動源を配置する必要が無い。

なお、本実施形態において、多軸ねじ締め装置１は、所謂２軸型として説明したが、これに限定されるものではなく、ワークＷのねじ締めポイント数等に合わせて軸数を増やしてもよいことはいうまでもない。また、前記回転板２１の旋回角度は、約９０度としているがこれに限定されるものではなく、例えば、前記ストッパ２９ａ，２９ｂの設置間隔を上述したように調整することで自由に旋回角度に設定できることはいうまでもない。さらに、前記ストッパ２９ｂを例えばシリンダなどにより可動可能に構成することで、２箇所のピッチ切替えから複数位置のピッチ切替え可能にしてもよい。

１ 多軸ねじ締め装置
１０ ねじ締めツール
２０ 第２プレート
２１ 回転板
２６ ピッチ切替用エアシリンダ
２７ 係合部材
３０ チャック
３１ａ 締結部品導入路
４０ 受渡部材
Ｂ ビット
Ｓ ねじ

Claims (3)

1. 所定の回転数および締付けトルクを発揮するモータと、このモータに接続された自在継手を介して回転可能なビットとから成るねじ締めツールを複数備え、前記ねじ締めツールをそれぞれ載置しワークへ向かって接近あるいは離反する方向へ昇降自在な第１プレートと、前記ビットをそれぞれ挿通してガイドする第２プレートとを備え、前記第１プレートおよび前記第２プレートを所定の高さまで一体に下降し、その後第１プレートのみ下降させて締結部品をワークへ螺入する多軸ねじ締め装置において、
   前記第２プレートは、前記ビットの軸線と平行な旋回軸を中心にして回転自在な回転板と、この回転板を回転自在に支持する固定板とを備え、
   前記固定板は、前記回転板を予め設定した角度だけ往復旋回させる駆動源を備え、
   複数の前記ビットを一斉に所定角度旋回するように構成したことを特徴とする多軸ねじ締め装置。
2. 前記回転板は、前記締結部品を適宜供給可能な部品供給装置に接続可能なチャックを複数備え、
   前記チャックは、前記ビットを挿通自在にガイドするビット挿通路および前記締結部品を通過可能な締結部品導入路をそれぞれ交差するように形成したチャック本体と、このチャック本体の先端に揺動自在に取り付けられた一対の爪とを備え、
   前記爪は、常時は閉じた状態で前記締結部品を吊下保持するように構成される一方、前記ビットの下降により締結部品を介して開くように構成され、
   前記締結部品を通過可能かつ前記部品供給装置と前記チャックの締結部品導入路とを接続可能な受渡部材を備え、
   前記受渡部材は、旋回前には前記チャックにそれぞれ接するよう固定配置され、前記チャックの旋回中あるいは旋回完了時には前記チャックから切り離されるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の多軸ねじ締め装置。
3. 前記駆動源は、エアシリンダであり、往復移動可能な可動部を備え、
   前記可動部は、これに連結した係合部材を備え、
   前記係合部材は、回動自在なカムフォロアであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多軸ねじ締め装置。

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