JP5452272B2

JP5452272B2 - 自動ネジ締め装置

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Publication number: JP5452272B2
Application number: JP2010029559A
Authority: JP
Inventors: 義武太田; 高橋　　宏
Original assignee: Ohtake Root Kogyo Co Ltd
Current assignee: Ohtake Root Kogyo Co Ltd
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-02-12
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Description

本発明は、自動ネジ締め装置に関し、特に、ネジ整列供給装置からネジを搬送用のチューブ等によってネジ締めドライバユニットに搬送して、ネジを螺合対象にネジ締めする自動ネジ締め装置に関する。

従来、ネジ締め装置において、(１)ネジをドライバビットＢＴ先端に供給する方法として、ネジ整列供給装置から直接ドライバで拾い上げる方法や、(２)ドライバビット先端にネジ搬送チューブを密着させてドライバから直接ネジを吸引する方法、及び、(３)ネジ整列供給装置から圧縮空気によってドライバ部に圧送する方法が知られている。

前述した第１のネジ供給方法は、特許文献１に開示されているようなもので、例えば、ネジ整列供給装置によりネジが一列に整列された後、所定の位置に位置決めされたネジの上方にドライバを移動させてドライバをネジの位置まで下降させ、ドライバに設けられたネジ吸引装置によってネジを吸引してドライバビットに係合させるものである。

前述した第２のネジ供給方法は、図１６に示すように、ドライバビットｅの外側に設けられたマウスピースｆの先端部にネジ搬送用のチューブｄを直接密着させて、ネジ整列供給装置(図示せず)で整列されたネジｂを、ドライバｃに設けられたネジ吸引装置によって吸引することにより、ネジｂを直接マウスピースｆ内に引き込み、ドライバビットｅを移動して、螺合対象部位にネジｂで締め付けるものである。

前述した第３のネジ供給方法は、特許文献２に開示されているようなもので、例えば、図１７(a)(b)に示すように、ネジ整列供給装置によって整列させたネジｂ１を、ネジ整列供給装置の圧縮空気供給部からチューブ等のネジ搬送部ｄを介してドライバｃの先端部ｃ１に圧送供給するものである。
この際に、ドライバビットｅによって螺合対象部位ｇにネジｂ１が締め付けられている間、図１７(a)に次のネジｂ２がドライバｃに供給され、先のネジｂ１のネジ締めが完了してドライバビットｅが上昇し終わると、次のネジｂ２がドライバｃの先端部ｃ１に移動し、ドライバビットｅが再下降すると、ネジｂ２がドライバビットｅに係合する(図１７(ｂ))。ここでドライバｃの先端部ｃ１は開閉自在に構成されており、ネジｂ２を螺合対象部位ｇにネジ締めする際には先端部ｃ１が開き、ネジ締めが終了して次のネジｂ２が供給されるときには、先端部ｃ１が閉じるように、自動的に連続してネジｂが供給されるようになされている。

特開平９−５８８４７号公報

ところで、上述の第１及び第２のネジ供給方法では、ネジｂを螺合対象部位に締め付け終わる毎に、ネジ整列供給装置ａの所定位置までドライバｃを移動させなければならないため１つのネジｂのネジ締めが終了してから次のネジのネジ締めが開始するまでの時間が長くなり、螺合対象部位に全てのネジｂをネジ締めするのに多くの時間を費やすことになり、ネジ整列供給装置ａとドライバｃとの位置を近接させ、その距離も正確に決める必要があるなどの不都合があった。
また、第２のネジ供給方法では、ドライバｃに設けられたネジ吸引装置によってネジｂをネジ整列供給装置から直接吸引するため、ネジ整列供給装置及びドライバｃの先端部の構造を簡略化できるが、マウスピースｆ内に直接ネジｂを吸い込むようになされているため、１つ前のネジｂをネジ締めしている間に次のネジｂを供給することができず、第１のネジ供給方法と同様に螺合対象部位に全てのネジをネジ締めするのに要する時間が多大になる問題があった。
更に、通常、ネジｂがマウスピースｆ内に到達したか否かをネジ吸引装置の圧力検出器によって検出しているが、空気圧力の変動を検知する精度が低く、ネジｂが到達したことの検出精度が低い問題があった。

第３のネジ供給方法では、第１及び第２のネジ供給方法のように、ネジｂを螺合対象部位に締め付け終わる毎にドライバｃを移動させる必要はなく、ネジｂが締め付けられている間に、次のネジｂ１が用意されているので、螺合対象部位に全てのネジを締め付けるのに要する時間は、第１及び第２のネジ供給方法に比して大幅に低減される。
しかしながら、この第３のネジ供給方法の場合、ドライバｃに一度供給されたネジｂがドライバビットｅの先端に移動して係合する際、ネジｂのネジ部先端を先方にしてネジ頭部を後方にして移送されるため、ネジｂの姿勢が不安定になる問題があった。特に、ネジｂの長さが短い場合には、ネジｂの向きが逆になったり、途中で引っ掛かる場合があるなど、ドライバビットｅにネジｂを安定して供給し得ない問題があった。
さらに、ネジｂのネジ先端を先方にして移送されるため、移送管の内壁を傷つけたり、移送管途中に引っ掛かるといった不都合があった。
本発明は以上の不都合に鑑みてなされたもので、全体としてのネジのネジ締め時間を短縮し得ると共に、移送管の内壁を傷つけることが少なく、移送管途中に引っ掛かることもなく、ネジの姿勢を安定させ、ネジの向きが逆になることもなくドライバビット（ＢＩＴ）にネジを安定して供給することで、信頼性を向上し得るネジ締め装置を提供しようとするものである。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、ネジをネジ供給機構からネジ締め機構の空気吸引によるネジ移送機構によってネジ締め機構に移送して、所望の螺合対象部位にネジ締めする自動ネジ締め装置において、前記ネジ供給機構には、ネジ移送機構の移送管内にはネジ頭部を先頭にして移送する排出部を設け、前記ネジ締め機構の先端部には、前記移送管から移送されたネジ頭部をドライバーの先端に係合する係合部を設け、該ネジ締め機構の先端部は空気が漏れないような開閉可能な密封蓋を設け、ドライバー先端が直進する際には開口して係合したネジを露出させてネジ締めを行うことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の自動ネジ締め装置において、前記ドライバーとネジを覆う筒状のネジホルダーを設け、該ネジホルダーによってネジの係合状態を保持するとともに、ドライバーが前進する際には前記密封蓋を押し開き、ネジが前記螺合対象部位に押し当てられる際には後退することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の自動ネジ締め装置において、前記ネジ供給機構の排出部は、前記ドライバーを操作スイッチの指令により稼働するようにしたことを特徴とする。

請求項１の自動ネジ締め装置の発明によれば、自動的に順次ネジがドライバーの先端に供給されるので、ネジ締めを終了するまでの時間が極めて短くなり、また、ネジを螺合対象部位に締め付け終わる毎にネジ締め(装置)機構及びドライバ（ＢＩＴ）を移動させる必要はなく、螺合対象部位の近傍で連続してネジ締め作業ができ作業が簡単になる。
また、ネジ供給機構側からの空気吸引によるネジ移送機構、及び、ネジの頭部を先方にして移送されるため、移送管の内壁を傷つけることが少なく、移送管途中に引っ掛かることもなく、ネジの姿勢を安定させドライバビットにネジを確実を係合することができ、ネジを安定して供給し、信頼性を向上させることができる。
請求項２の自動ネジ締め装置の発明によれば、ドライバーからネジが脱落することがなく、密封蓋の開閉動作が確実になるという効果がある。
請求項３の自動ネジ締め装置の発明によれば、確実に、次に使用するネジをネジ締め機構のビットの先端部に移送して待機させることができるので、連続作業が短く出来るという効果がある。

本発明の実施例のネジ供給機構の外観斜視図、図１のネジ供給機構の正面図、図１のネジ排出部、ネジ移送機構の上方からの平面図、図３の部分右側面図、図５(a)及び(ｂ)は、図４のネジ切出し円盤の動作を説明する拡大斜視図、図６(a)乃至(d)は、ネジ排出部、ネジ移送機構の動作を説明する説明図、本発明の実施例のネジ締め機構の外観斜視図、ネジ締め機構の分解斜視図、図９(ａ)は図７のネジをＢＩＴに係合させた状態の断面図、図９(ｂ)はネジ締め作業を行う状態の断面図、図９のレシーバー部５の拡大断面図、図９のシリンダー部６の拡大断面図、図９のトルク調整部７の拡大断面図、シリンダー部６とトルク調整部７でのクラッチ作動を説明する拡大断面図、図９のモータドライブ部８の拡大断面図、本発明の実施例のタイムチャートの図、従来の自動ネジ締め装置１の断面図、従来の自動ネジ締め装置２の断面図、従来の自動ネジ締め装置３の断面図である。

本発明は、整列してネジを排出する排出部を有するネジ供給機構と、このネジ供給機構からビニール管との移送管によってネジ締め機構に移送して、所望の螺合対象部位にネジ締めするもので、移送管内にはネジの頭部を先頭にして移送するようにし、移送されたネジの頭部をネジ締め機構のドライバーのＢＩＴの先端に係合するようにして自動的に連続してネジ締めするようにしたものである。

以下に、本発明を実施した自動ネジ締め装置の実施例を、図に基づいて詳しく説明する。
[ネジ供給機構１]
図１はネジ供給機構１の外枠を外した状態の斜視図で、図２はその正面図である。図１に示すように、ネジ供給機構１のネジ収納部１１にネジＳを収納し、収納されたネジＳはネジ収納部１１の前面枠板１１１から突出する案内レール１２、及び、案内レール１２の先端部１２１に設けられた整列ネジガイド１２２によって整列されて順次前面に進行し移動する。
このネジ整列機構までの機構は公知のものでよく、本実施例での案内レール１２はネジ収納部１１内でネジが前進するような振動が付与され、案内レール１２上の余分なネジＳは揺動刷毛１３によって振り落とし、落下したネジＳは側面の回転磁石等のネジ汲み上げ部１４によって、再び案内レール１２に誘導される。揺動刷毛１３は刷毛回動機構１３１によって左右に回動する。これら刷毛回動機構１３１及びネジ汲み上げ部１４は、ネジ収納部１１の前面に配置される駆動モータ１５やプーリーやリンクの伝動機構によって駆動される。

[ネジ排出部２]
そして、図３及び４に示すように、整列ネジガイド１２２の上部にはネジ整列カバー１２３が設けられ、次工程でのネジＳのネジ移動手段３の移動管３１内にネジＳのネジ頭部Ｓ１が進行方向の先頭になるように誘導するネジ排出部２が配置されている。この整列ネジガイド１２２のガイド先端面１２２１に接するように、図３の上面図、図４の左側面図に示すように、ネジ排出部２が配設されている。
このネジ排出部２の主要構成は、左右に正逆回動して整列ネジガイド１２２上のネジＳを１個ずつ取り出すネジ切出円盤２１(図５参照)で、このネジ切出円盤２１は回動軸２１２を中心に左右に回動するが、ネジ切出円盤２１の回動面２１１がネジ供給機構１の整列ネジガイド１２２のネジ進行方向と直角に設けられ、ネジ切出円盤２１の回動面２１１にはネジ受取溝２１３が設けられるが、このネジ受取溝２１３は整列ネジガイド１２２から供給されるネジＳの姿勢に合致し、ネジのネジ部Ｓ２の直径よりやや大きい幅の溝である。
また、ネジ切出円盤２１の整列ネジガイド１２２の設置される反対側には駆動用の歯車２１４が固着されている。この歯車２１４は、上下動するラック２１５に噛み合い、ラック２１５は駆動シリンダ２１６によって制御指令装置(図示せず)によって上下動を油圧制御されており、ネジ切出円盤２１を正逆回動させている。

[ネジ移送機構３]
次に、このネジ切出円盤２１の構成と作動とを図６(ａ)〜(ｄ)に沿って説明する。
図６(ａ)に示すように、ネジ切出円盤２１のネジ受取溝２１３にネジを係合収納されて、ネジ切出円盤２１が図で時計回りに回動した時に、ネジが脱落しないように側面ネジガイド１２４(図３：参照)がネジ供給機構１側に設けられ、ネジ頭部側にはネジ切出円盤２１の外円周に沿ってネジトップガイド１２５が設けられている。図６(ａ)では、ネジ切出円盤２１はネジを係合して待機して停止している。
次いで、図６(ｂ)に示すように、指令装置(図示せず)の回動指令によって、駆動シリンダー２１６が伸長し、ラック２１５が上方に移動して歯車２１４及びネジ切出円盤２１が時計回りに約１３５度ほど回動して停止する。
ここで、ネジ排出部２に隣接して、ネジ供給機構１にはネジ移送機構３のシュートブロック３１が固定して設けられ、このシュートブロック３１の管接続部３１５にネジ締め機構４に連なる移送管３２が接続されている。
図６(ｂ)のネジ切出円盤２１の停止状態では、ネジＳはネジ頭部Ｓ１を斜め下した姿勢で移送機構３の移動受け口３１１の位置にあり、次いで、図６(ｃ)に示すように、ネジの自重によりネジ誘導路３１２に移動する。

次いで、ネジ頭部Ｓ１を先頭してネジ誘導路３１２に誘導されているネジＳは、制御指令装置(図示せず)の指令により、シュートブロック３１に設けられ圧縮空気導入口３１３に圧縮空気が供給され、ネジ誘導路３１２のネジＳの上流に位置するノズル３１４から圧縮空気が噴出されるとともに、移動管３２にもネジ締め機構４から指令装置(図示せず)の指令によって吸引力が作動し、ネジＳはネジ締め機構４側に吸引移送される。なお、圧縮空気導入口３１３に供給される圧縮空気は、駆動シリンダー２１６が収縮する際、ソレノイドバルブ(図示せず)の残ガスを利用して動作効率を高めるとともに構成を簡単にしている。
ただし、本発明の実施例での空気移送機構は、前記の圧縮空気は補助的なもので、必要に応じて付加すればよく、主体はあくまでも、図９で後述するように、ネジ締め機構の空気吸引によるネジ移送機構であって、ドライバーＢＩＴ６１の先端部６１２に、ドライバーＢＩＴ６１とネジホルダー６６との隙間を通過する吸引口６０２からの吸引作用によって行われる。したがって、移送管３２が短い場合等、十分にネジの空気移送が可能な場合は外部に開口するだけで、特に圧縮空気を供給する必要はない。
ネジＳの移送が完了すると、ネジ排出部２は次のネジＳを受け取るべく、図６(ｄ)に示すように、ネジ切出円盤２１は反時計方向に回動して、図６(ａ)に示すような状態に戻り、整列ネジガイド１２２から先頭のネジをネジ切出円盤２１のネジ受取溝２１３にネジを係合収納させて待機する。
こうして、ネジＳはネジ頭部Ｓ１を先頭にして、移送管３２内を移動させて、ネジ締め機構４に送給する。なお、移送管３２は柔軟性があり内径変化が生じないような合成樹脂製の所定の長の透明な管を使用し、内壁にネジが引っ掛からないような素材を使用しており、勿論、使用対象ネジＳによって内径も取り替える。

[ネジ締め機構４]
ネジ締め機構４の全体は図７に示すようなもので、図８の分解斜視図、断面図９に示すように、先端のレシーバー部５、シリンダー部６、トルク調整部７、把持部のある後端のモータドライブ部８の順に構成されている。

[レシーバー部５]
図１０に示すように、ネジ締め機構４の中間筒状外枠６０の先端にレシーバー部５のレシーバーブロック５１が配設され、レシーバーブロック５１の先端部の側方に突出するようにネジ導入管５２が設けられ、このネジ導入管５２の先端には移送管３２を接続する接続部５２１が設けられ、途中にはＬ字状の湾曲部５２２が設けられている。このネジ導入管５２の管の内径や、内壁の表面状態や、湾曲部５２２の曲率は、対象ネジＳの形状、長さに応じ、ネジの種類毎に最適なものに取り替える。
レシーバーブロック５１にはネジ導入管５２の管路に連続するようにし、ネジ締め機構４の軸線に一致するようにするとともに、また、ＢＩＴ６１の先端部６１２にネジ頭部Ｓ１が合致するように斜行状の二股の誘導路５１１の一方に斜行誘導路５１１１が設けられている。
この二股の誘導路５１１の他方は、ＢＩＴ先端にネジ頭部Ｓ１が係合したネジＳがそのままレシーバーブロック５１の外に突出するような直進誘導路５１１２となっている。
そして、図１０に示すように、直進誘導路５１１２の先端開口部５４までの途中には、ネジが突出する際にだけ押圧力により開口するバネ５３１付きのシャッター５３が設けられ、このシャッター５３は移送管３２からのネジＳの導入時には壁の作用と、ネジＳを直進誘導路５１１２の奥側の空気吸引力を維持するための真空シールの作用を有する。

[シリンダー部６]
レシーバー部５の上部には、図９に示すように、ＢＩＴ６１を進行及び後退させるシリンダー部６のシリンダー筒６２が中間筒状外枠６０内に設けられている。
図１１に示すように、シリンダー筒６２の一端側には円盤底部６３が気密に固着され、シリンダー筒６２内には空圧によって左右動するようにピストン６４が設けられており、このためピストン６４の外周には気密にすべくピストンシールパッキン６４５が設けられている。
ピストン６４のＢＩＴ６１側には、ＢＩＴ６１の断面半円の後端部６１１を嵌合する回り止めブロック６４１が固着され、この回り止めブロック６４１の前面にはＢＩＴ６１を保持するＢＩＴ用の抜け止めボール６４２と、これを抑えるボールホルダー６４３が設けられ、各種のＢＩＴ６１の交換を可能にしている。
このピストン６４の底部６４４と円盤底部６３との間は、円盤底部６３に設けられた空気導入排出部６３１を介して圧縮空気或いは吸引が導入され、ピストン６４が左右に駆動される。
シリンダー筒６２及び円盤底部６３は複数のベアリング６５によって、中間筒状外枠６０に対して回転可能に支持されていて、円盤底部６３の底部には回転伝動部６３２を駆動するＤＣモータ８２にカップリング６３３を介して接続されており、ＢＩＴ６１とシリンダー筒６２はネジ締め作業時には一体となって回転している。
前記抜け止めボール６４２によってピストン６４に装備されたＢＩＴ６１には、筒状のネジホルダー６６が多少左右に移動可能にバネ６６１を介して支持されている。ネジホルダー６６の後端部６１１には円周上に円周凸部６６２が設けられ、この円周凸部６６２がバネ６６１と共に外部に抜けないように、バネホルダー兼用のクラッチ板６７が嵌装されている。

ピストン６４の回転は、シリンダー筒６２の回転をクラッチ用ボール６７２を介してピストン６４のクラッチ板６７に伝達させ、通常はクラッチ板６７とクラッチ用ボール６７２とによりピストン６４に固定されているので、クラッチ用ボール６７２によりクラッチが接続されているときのみ回転がピストン６４に伝達される。
すなわち、ピストン６４が圧縮空気により前進してクラッチ板６７の前面には傾斜面６７１１を有する山形の凸部６７１が設けられ、通常のネジ締め程度のトルクでは、山形の凸部６７１の傾斜面６７１１に、シリンダー筒６２のクラッチ用ボールホルダー兼用の蓋部６２１に保持されたクラッチ用ボール６７２が係合し、シリンダー筒６２の回転がピストン６４に伝達される。
この際、クラッチ用ボール６７２は、後述するように、トルク調整部７の押圧バネであるトルク調整用(押圧)バネ７２４によって所定の押圧力によってピストン６４側に接圧されており、通常のネジ締めトルクでは、トルク調整部７のトルク調整用(押圧)バネ７２４の押圧力が勝っているので、凸部６７１に、クラッチ用ボール６７２が係合してシリンダー筒６２の回転がピストン６４に伝達されるが、ＢＩＴ６１及びピストン６４側に過大なトルクが加わると、クラッチ用ボール６７２が山形の凸部６７１の傾斜面６７１１を迫り上がり、図１２でクラッチ用ボール６７２’の位置に移動し、その結果、クラッチ用ボール６７２の係合が解除され、ピストン６４は回転伝動され停止する。

前記ネジホルダー６６の作用は、空気の吸引作動を効果的にして、ネジ頭部Ｓ１をＢＩＴ先端部６１２への係合を確実にするとともに、ネジ締め機構４が作業に伴い移動してもネジＳを保持する機能を有し、かつ、螺合対象部位にネジＳを螺合する際には、螺合対象部位によってバネ６６１の押し圧力に抗して後退するので螺合作業には支障が生じることもない。
ここで、上述した空気の吸引経路を移送管３２からレシーバー部５及びシリンダー部６までの空気の吸引経路を説明する。
図１０での移送管３２の吸引される空気X1は、レシーバーブロック５１の直進誘導路５１１２のX2から、図１１図のネジホルダー６６の先端部６６４のX3に流れ、ネジＳとＢＩＴ６１の隙間を通って、バネホルダー兼用のクラッチ板６７の上流に設けられた空気開口６６５からX4としてシリンダー筒６２内の円盤底部６３の前面側空間X5に放出され、更に、シリンダー筒６２の前面側空間X5のレシーバー側に設けた空気開口６２１２からX5として、シリンダー筒６２の外側と中間筒状外枠６０の内側の隙間を通り、中間筒状外枠６０に設けた吸引接続口６０１からX７として吸引管に接続され、図示しない吸引装置に接続される。この際、シリンダー筒６２の前面側空間X5は負圧となるが、ピストン６４に働く空気が負圧の場合は圧力Y1の負圧の方が大きいので支障はなく、Y1が正圧の場合、負圧X2は同じ方向なので協調して作動する。また、この吸引装置は、少なくとも、ネジがドライバーＢＩＴ６１の先端部６１２に係合を保持するような強力な吸引力を有する必要がある。

[トルク調整部７]
ネジ締め機構４の全体の図８の分解斜視図に示すように、先端のレシーバー部５とシリンダー部６との間に、ＢＩＴ６１に過大なトルクがかからないようにトルク調整部７が設けられている。
このトルク調整部７は、図１２、及び、図１３に示すようなもので、前述したように、通常はボールホルダー兼用の蓋部６２１に設けられたボール保持孔６２１１に保持されるクラッチ用ボール６７２を、圧搾空気Ｙでピストン６４及びクラッチ用ボール６７２を所定の押圧力Z1で押圧しており、クラッチ用ボール６７２をトルク調整用(押圧)バネ７２４が逆方向Z2,Z3で押圧して山形の凸部６７１の傾斜面６７１１に係合して回転を伝達している。そして、ＢＩＴ６１及びピストン６４が所定のトルク以上になった場合に、ネジの頭部の＋や−の係合溝や対象部位の雌ネジ部を破壊から保護するため、山形の凸部６７１が過大なトルクでZ4でピストン６４が回転(Z4方向)しようとし、クラッチ用ボール６７２'が山形の凸部６７１’の頂上を乗り越えて係合が解除する位置Z5に移動する。すなわち、クラッチ用ボール６７２がトルク調整部７側に退避して、シリンダー筒６２を空回りさせるようにトルク調整部７の押圧力を調整するものである。

［枠体部７１］
トルク調整部７は、大凡、枠体部７１、押圧力調整部７２、リミットセンサー部７３からなるが、枠体部７１の中央部にはネジホルダー６６を収納する中心円筒空間部７１１が設けられ、この中心円筒空間部７１１にはネジホルダー６６の回転を防止するネジホルダー回転防止ブロック７１２が設けられ、その前面には真空シール部材７１３が配置されている。
枠体部７１の前面部にはレシーバー部５を接続固定するコネクター７１４が設けられレシーバー部５を固着し、後面部にはシリンダー部６の中間筒状外枠６０の前面円周部に設けた係合部６０１に接続固定するための円周縁７１５とネジ止めする蓋部７１６とが設けられ、蓋部７１６を回して係合部６０１に係合してはシリンダー部６を固着する。

［押圧力調整部７２]
押圧力調整部７２は、枠体部７１のアジャストボックス７１７に収納され、クラッチ用ボール６７２に直接接するワッシャー７２１が自由に回転できるようにスラストベアリング７２２が、左右動Z6が可能なベアリングホルダー７２３に収納されている。
スラストベアリング７２２のワッシャー７２１の反対側はベアリングホルダー７２３の一端に接して、トルク調整用(押圧)バネ７２４の一端が接圧配置されている。
一方、アジャストボックス７１７の先端側(レシーバー部５側)には、トルク調整カップ７２５がその嵌合度合いが調整可能のようにネジで嵌合され、そのトルク調整カップ７２５の内壁には、前述したトルク調整用バネ７２４の他端が接圧されている。
したがって、このトルク調整カップ７２５を調整することにより、トルク調整用バネ７２４のバネ圧を調整し、スラストベアリング７２２、ワッシャー７２１、及び、クラッチ用ボール６７２への押圧力を調整でき、結果として、ＢＩＴ６１に過大なトルクが生じると、ピストン６４のクラッチ板６７も過大なトルクで回転する力が働き、通常はクラッチ板６７の凸部６７１に係合しているクラッチ用ボール６７２も、トルク調整用バネ７２４の押圧力Z２に抗して、迫り上がる係合を解消してクラッチ板６７とクラッチ用ボール６７２とに滑りを生じて、クラッチ用ボール６７２に係合していたシリンダー筒６２は係合が外れて空転する。

［リミットセンサー部７３]
リミットセンサー部７３は、所定トルク以上の負荷がＢＩＴ６１に加わった場合に、シリンダー筒６２を空転させると同時に、シリンダー筒６２を回転させる駆動モータ１５の電源を切る機構である。
前述したように、図１２、図１３に示すように、にＢＩＴ６１に過大なトルクが生じると、トルク調整用バネ７２４の押圧力Z2に抗してクラッチ用ボール６７２が先端側Z5に後退し、結果として、ベヤホルダー４２３も後退(図１２で左側)する。このベヤホルダー４２３の外周の一部に枠体部７１の長孔７１８を貫通して外周に突出するドグ７３１が固着されており、トルクの変動により左右動するドグ７３１に対応する位置Z6に、リミットセンサー部７３のスイッチ部７３３が配設されており、このリミットスイッチはシリンダー筒６２を回転する駆動モータ１５に接続しており、過大なトルクでクラッチが切れる位置にドグ７３１が移動Z6したとき、スイッチ部７３３を押して、駆動のＤＣモータ８２の電源を切断停止させる。

［モータドライブ部８]
図７乃至図９に示すように、シリンダー部６にモータドライブ部８が取り付けられている。図１４に示すように、モータドライブ部８は使用者の把持部を兼用する筒状外枠８１の内部にＤＣ(直流)モータ８２を収納し、側面の外周の一部にモーター回転用レバー８３を、枠後端部８１１には電源や信号用コネクタケーブルを接続するコネクタ８４が配置している。コネクタ８４からの電源はＤＣモータ８２の回転方向を正逆に切り替える切替スイッチ８５で選択でき、すなわち、ＢＩＴ６１でネジＳを締める方向か、ネジＳを緩めて抜く方向かを選択する。
シリンダー筒６２の円盤底部６３の回転伝動部６３２の軸は、カップリング６３３によって、ＤＣモータ８２の出力軸８２１に接続されており、ＤＣモータ８２に電源を投入して回転するとシリンダー筒６２も一体に回転する。
そして、モーター回転用レバー８３を押し下げると、モーター回転用スイッチ８３１が押されて、電源が繋がりモーターが回転し、レバー８３を離すと、電源が切れてモータが停止する。ただし、ＤＣモータ８２は、モーター回転用レバー８３の他にも前述したように、リミットセンサー部７３でも同様に制御されている。

[作動]
以上の図６(ａ)〜(ｄ)のネジ供給装置１と、図９(ａ)(ｂ)のネジ締め機構４の自動ネジ締め装置の構成と、タイムチャート図１５の手順とに沿って、本発明の実施例のネジ締め作動を説明する。
まず、自動ネジ締め作動を開始すると、図１５のタイムチャートのＡ点で真空源に接続された吸引口６０２から吸引が行われ(以後、常時吸引)、移送管３２内ではネジＳは常時吸引されＢＩＴ６１の先に移送され準備が整う。
次に、Ｂ点ではネジ供給機構１の整列ネジガイド１２２の先端のネジ供給位置(有無)センサー１６がネジＳが投入されていることを検知し、Ｃ点ではネジ排出部２が稼働し、ネジ移送機構３のネジ受取溝２１３にネジＳを送給する。
Ｄ点では、図６(ｂ)(ｃ)に示すように、ネジ切出円盤２１が時計回りに回動し、図６(ｄ)のように、ネジ移送機構３の移送管３２内には、ネジＳがネジ頭部Ｓ１を先頭にして移送するように排出部２から導入される。こうして、ネジ締め機構４のＢＩＴ６１の先端部６１２には、移送管３２から移送されたネジＳのネジ頭部Ｓ１をドライバーＢＩＴ６１の先端部６１２に吸引口６０２からの吸引作用によって確実に係合し、確実に保持する。
Ｅ点ではシリンダー部６の空気の導入排出口６３１１から圧縮空気Ｙを導入して、ピストン６４を前進させる。

Ｆ点ではピストン６４が、図９(ａ)の状態から、図９(ｂ)の状態に移行して、クラッチ板６７もクラッチ用ボール６７２に結合して、ネジ締め準備が完了してＢＩＴ６１が回転すべく待機する。この際、ネジ締め機構４のレシーバー部５の先端部分に設けられた開閉可能なシャッター(密封蓋)５３は、ＢＩＴ(ドライバー)６１の先端が直進する際には開口して、ＢＩＴ６１の係合したネジＳをネジホルダー６６で保持しながら、レシーバー部５の外に露出させて待機する。
全てのネジ締め作業の準備が完了し、作業者がネジ締め作業を開始すべく、作業対象の螺合対象部位に押し当てて、Ｇ点で、モーター回転用レバー８３を押してＤＣモータ８２の電源を投入すると同時に、ＤＣモータ８２が回転を開始する。
この際、使用者は把持部である筒状外枠８１を軽く下向きに押圧するように把持するだけで、シリンダー筒６２及びＢＩＴ６１とがネジＳを締めるように回転するとともに、シリンダー部６のピストン６４も導入排出口６３１１から導入される圧縮空気Yによって、常に下向きの押圧力が加わる。

ネジ締め作業が進行し、Ｈ点でＢＩＴ６１が所定のトルク以上になったことを、トルク調整部７のリミットセンサー部７３で検知(on)すると、ＤＣモータ８２の電源が切断(off）されシリンダー筒６２の回転は停止し、同時にシリンダー部６の導入排出口６３１１からは空気が吸引されてシリンダー筒６２内の空気が排出され、Ｉ点では、ピストン６４も後退して元の状態に戻り、Ｊ点で、作業者もモーター回転用レバー８３を離してネジＳを締める作業は終了する。
以後のネジ締め作業は、Ｊ点で、モーター回転用レバー８３を離したことを検出して、これを次の指令として次のネジ締め作業を準備すべく、このＢ２点でネジ供給機構１の整列ネジガイド１２２の先端のネジ供給位置(有無)センサー１６がネジＳが投入されていることを検知し、Ｃ２点ではネジ排出部２が稼働し、ネジ移送機構３のネジ受取溝２１３にネジＳを送給するようにし、以後、ネジＳネジ締め作業が図１５のＤ２乃至Ｊ２に示すように、前回の作業を繰り返せばよいこととなる。

ここで、ネジの空気移送の移送機構について、図１７や図１８に示す従来普及している圧縮空気による圧送の不都合を、本発明の実施例の吸引装置による吸引との作用と対比して詳しく説明する。
図１７(ｃ)の空気流として示すように、Ｙ字路ｈと先端部ｃ１のホルダとの間で圧送空気による攪乱が生じ、ネジの引っ掛かりや反転が多くなる。これは、圧送により、送り込まれる空気が、経路の出口からすべて排出されるわけではなく、余分な空気が、Ｙ字路ｈとホルダ(c1)の間で反転し、撹乱状態になるため、ネジに回転させようとする力が働き、短いネジや軽いネジでは、ねじの回転が起きやすくなるためであると考えられる。
また、図１８(ａ)に示すように、ネジ反転を防止するための手法の一つとして、Ｙ字路ｈ付近でのネジの反転を防止するためにネジ反転防止機構ｉが取付けられている構造も提案されているが、図１８(ｂ)に示すように、このような構造のネジ供給付ドライバユニットでは、ネジの長さがネジ頭径に対して２倍程度以上の場合でかつネジサイズが大きいネジ(重いネジ)の場合、各ネジ搬送管路が適切な内径であれば、安定した供給が可能であるが、ネジの長さがネジ頭径に対して２倍程度以下又はネジサイズが小さいネジ(軽いネジ）になると、Ｙ字路ｈとホルダc1までの間での引っ掛りや反転が顕著になってくる。
したがって、Y字路ｈとホルダｃ１で発生する上述したような空気の撹乱現象は、本発明のように、ネジの搬送を圧送から吸引に変更することにより解消されるのである。
もっとも、圧送の場合、撹乱を抑える方法として、撹乱が発生しない空気量にすることが挙げられるが、実際には、ネジのサイズや形状がネジの個々にもバラツキがあることや、供給される空気の温度や露点のバラツキなど、調整するための要因が多すぎるため、空気量の適正化は極めて困難である。
一方、本発明のように、ネジを吸引により移送する場合は、吸引のための吸引装置の排気量でドライバに流れ込む空気の量は決まり、かつ、それは、余分な空気がないことを意味し、空気の撹乱状態は発生しない。そのため、ネジの安定姿勢での搬送が可能となる。

本発明の実施例は、以上のような、構成・作用であるので、次のような利点を有する。
（１）本実施例の自動ネジ締め装置は、自動的に順次ネジＳがＢＩＴ(ドライバー)６１の先端部６１２に供給されるので、ネジ締めを終了するまでの時間が極めて短くなり、また、ネジを螺合対象部位に締め付け終わる毎にネジ締め装置(機構)を移動させる必要はなく、螺合対象部位の近傍で連続してネジ締め作業ができ作業が簡単になる。
（２）ネジ供給機構側からの空気吸引によるネジ移送機構、及び、ネジＳのネジ頭部Ｓ１を先方にして移送されるため、移送管３２の内壁を傷つけることが少なく、移送管３２途中に引っ掛かることもなく、ネジＳの姿勢を安定させ(ドライバー)ＢＩＴ６１の先端部６１２にネジＳを確実で係合させることができ、ネジを安定して供給し、信頼性を向上させることができる。
(３)ＢＩＴ６１の軸方向に伸縮自在のネジホルダー６６を設けるとともに、常に、ＢＩＴ６１の根本方向に空気を吸引するので、ＢＩＴ６１の先端部６１２からネジＳが脱落することがなく、また、シャッター(密封蓋)５３の開閉動作が確実になる。
(４) ネジ供給機構１のネジ排出部２の作動を、先行するネジ締め作業が終了した段階のドライバーを操作スイッチの指令で行うので、次のネジＳをネジ締め機構４のＢＩＴ６１の先端部６１２に移送して待機させることができ、連続作業が可能とたり作業時間も短くなる。
(５)把持部の筒状外枠８１を、軽く下向き押圧するように把持するだけで、シリンダー筒６２及びＢＩＴ６１とがネジＳを締めるように回転するとともに、必要に応じて、シリンダー部６のピストン６４も導入排出口６３１１から導入される圧縮空気によってネジ締め機構側の吸引力を助長し、常に下向きの押圧力が加わるので、安定して、所定箇所にネジ締め作業を行うことができる。
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、前述した実施例に限定されないことは勿論である。

Ｓ・・ネジ、Ｓ１・・ネジ頭部、Ｓ２・・ネジ部、
１・・ネジ供給機構、
１１・・ネジ収納部、１１１・・前面枠板、
１２・・案内レール、１２１・・先端部、１２２・・整列ネジガイド、
１２２１・・ガイド先端面、
１２３・・ネジ整列カバー、１２４・・側面ネジガイド、
１２５・・ネジトップガイド、
１３・・揺動刷毛、１３１・・刷毛回動機構、
１４・・ネジ汲み上げ部、１５・・駆動モータ、
１６・・ネジ供給位置(有無)センサー、
２・・ネジ排出部、２１・・ネジ切出円盤、２１１・・回動面、
２１２・・回動軸、２１３・・ネジ受取溝、
２１４・・歯車、２１５・・ラック、２１６・・駆動シリンダー、
３・・ネジ移送機構、３１・・シュートブロック、
３１１・・移動受け口、３１２・・ネジ誘導路、
３１３・・圧縮空気導入口、３１４・・ノズル、３１５・・管接続部
３２・・移送管、
４・・ネジ締め機構、
５・・レシーバー部、５１・・レシーバーブロック、
５１１・・誘導路、５１１１・・斜行誘導路、５１１２・・直進誘導路、
５２・・ネジ導入管、５２１・・接続部、５２２・・湾曲部、
５３・・シャッター、５３１・・バネ、
５４・・先端開口部、
６・・シリンダー部、６０・・中間筒状外枠、６０１・・係合部、
６０２・・吸引口、
６１・・ＢＩＴ(ドライバー)、６１１・・後端部、６１２・・先端部、
６２・・シリンダー筒、６２１・・ボールホルダー兼用の蓋部、
６２１１・・ボール保持孔、６２１２・・空気開口、
６３・・円盤底部、６３１・・空気導入排出部、６３１１・・導入排出口、
６３２・・回転伝動部、６３３・・カップリング、
６４・・ピストン、６４１・・回り止めブロック、６４２・・抜け止めボール、
６４３・・ボールホルダー、６４４・・底部、
６４５・・ピストンシールパッキン、
６５・・ベアリング、
６６・・ネジホルダー、６６１・・バネ、６６２・・円周凸部、
６６４・・先端部、６６５・・空気開口、
６７・・バネホルダー兼用のクラッチ板、６７１、６７１'・・山形の凸部、
６７１１・・傾斜面、
６７２、６７２’・・クラッチ用ボール、
７・・トルク調整部、
７１・・枠体部、７１１・・中心円筒空間部、
７１２・・ネジホルダー回転防止ブロック、７１３・・真空シール部材、
７１４・・コネクター、７１５・・円周縁、７１６・・蓋部、
７１７・・アジャストボックス、
７２・・押圧力調整部、７２１・・ワッシャー、７２２・・スラストベアリング、７２３・・ベアリングホルダー、７２４・・トルク調整用(押圧)バネ、
７２５・・トルク調整カップ、
７３・・リミットセンサー部、
７３１・・ドグ、７３３・・スイッチ部、
８・・モータドライブ部
８１・・筒状外枠(把持部)、８１１・・枠後端部、８２・・ＤＣモータ、
８３・・モーター回転用レバー、８３１・・モーター回転用スイッチ、
８４・・コネクタ、８５・・切替スイッチ、

Claims

ネジをネジ供給機構からネジ締め機構の空気吸引によるネジ移送機構によってネジ締め機構に移送して、所望の螺合対象部位にネジ締めする自動ネジ締め装置において、
前記ネジ供給機構には、ネジ移送機構の移送管内にはネジ頭部を先頭にして移送する排出部を設け、
前記ネジ締め機構の先端部には、前記移送管から移送されたネジ頭部をドライバーの先端に係合する係合部を設け、
該ネジ締め機構の先端部は空気が漏れないような開閉可能な密封蓋を設け、ドライバー先端が直進する際には開口して係合したネジを露出させてネジ締めを行うことを特徴とする自動ネジ締め装置。
前記ドライバーとネジを覆う筒状のネジホルダーを設け、該ネジホルダーによってネジの係合状態を保持するとともに、ドライバーが前進する際には前記密封蓋を押し開き、ネジが前記螺合対象部位に押し当てられる際には後退することを特徴とする請求項１に記載の自動ネジ締め装置。
前記ネジ供給機構の排出部は、前記ドライバーを操作スイッチの指令により稼働するようにしたことを特徴とする請求項１又２に記載の自動ネジ締め装置。