JPH09174354A - 自動ねじ締め機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】長さの異なるねじの保持、締結に適した自動ね
じ締め機を提供する。 【解決手段】本発明の自動ねじ締め機は、ＡＣサーボモ
ータの駆動により回転可能なねじ締め工具を有するドラ
イバユニット２を昇降駆動源の駆動により昇降可能に配
置するとともに、このドライバユニット２と一体に昇降
可能かつ単独でも昇降可能なチャックユニット３を設
け、このチャックユニット３にチャック爪１２を配置し
て構成されている。前記チャックユニット３には、供給
されるねじを案内する供給スリーブ１０ｂがねじ締め工
具と軸線平行に設けれており、チャック爪１２はスライ
ド機構１１の作動によりねじ締め工具の移動路上と供給
スリーブ１０ｂ先端との間を往復移動するように構成さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークにねじを締
め付ける自動ねじ締め機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワークにねじを締結する手段とし
て一般に自動ねじ締め機が知られている。この自動ねじ
締め機としては、モータ等の回転駆動源の駆動により回
転するねじ締め工具、例えばドライバビット、ボックス
ビットなどを備えたドライバユニットを昇降駆動源の駆
動により昇降可能なドライバ台に配置して構成されてお
り、このドライバユニットのねじ締め工具移動路上に
は、通常ねじを保持するためのチャックユニットが配置
されている。この自動ねじ締め機におけるチャックユニ
ットは、チャック本体に常時閉止して一対のチャック爪
を配置するよう構成されており、このチャック爪には、
閉じた状態でねじを案内し保持可能な形状を成す保持穴
が分割成形されている。また、チャック本体には、一般
にねじ供給装置から延びる給送ホースを送られるねじが
チャック爪の保持穴に到達できるようねじの通路が形成
される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記自動ねじ締め機に
おいては、チャック本体に成形されるガイドスリーブ
と、チャック爪の保持穴とは一般に屈曲した状態で連通
するように設けられる。このため、供給されるねじの寸
法が長いものになると、この屈曲部分の角度をできるだ
け多く取り、ねじ供給時の入射角を小さくしなければな
らず、このことによってチャック本体が長くなってしま
うとともに、このようなねじを確実に取り込むためにチ
ャック爪も長いものになってしまい、チャックユニット
が大型化してしまう問題が発生している。また、ねじの
長さに応じて異なるチャックユニットが必要となり、一
つのチャックユニットの応用性が非常に悪いといった問
題も発生している。一方、このようにガイドスリーブと
チャック爪とが屈曲して連通する構成のチャックユニッ
トを有する自動ねじ締め機においては、ガイドスリーブ
からチャック爪にねじが移る際にねじが傾いているた
め、供給されるねじの長さに関係なくねじ山が保持穴に
直接衝突し、その際に変形してしまう等の問題も発生し
ている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の自動ねじ締め機
は、回転駆動源の駆動により回転可能なねじ締め工具を
有するドライバユニットを設け、このドライバユニット
を昇降駆動源の駆動により昇降可能に配置するととも
に、このドライバユニットと一体に昇降可能かつドライ
バユニットに対して独立して昇降可能なチャックユニッ
トを設け、このチャックユニットに前記ねじ締め工具の
移動路上にねじを保持するチャック爪を拡開可能に配置
して構成されている。本自動ねじ締め機においては、ね
じ供給装置から供給されるねじを案内する供給スリーブ
がねじ締め工具と軸線平行にねじを案内するよう設けら
れており、チャック爪はスライド機構の作動によりねじ
締め工具の移動路上と供給スリーブ先端との間を往復移
動するように構成されている。また、ねじ締め工具の移
動路上および供給スリーブ先端においてチャック爪の拡
開を不可能とすることができるストッパも設けられてい
る。

【０００５】

【発明の実施の形態】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、１は自動
ねじ締め機であり、供給されるねじをワークに締結する
ドライバユニット２と、このドライバユニット２の移動
路上にねじを保持するチャックユニット３と、前記ドラ
イバユニット２およびチャックユニット３の移動動作を
それぞれ制御する昇降駆動ユニット４とを備えて構成さ
れている。

【０００６】前記ドライバユニット２は、ドライバ台５
上に設置される回転駆動源の一例であるＡＣサーボモー
タ６を有しており、このＡＣサーボモータ６の出力軸に
は一体に回転する内部中空の駆動軸７が下方に延びて連
結されている。また、前記ドライバ台５には、駆動軸７
を案内するガイド部８が取付けられており、このガイド
部８にはねじ締め作業を行う際、外部の吸引装置（図示
せず）が連結され、前記駆動軸７内部を通じてエア吸引
がなされるように構成されている。さらに駆動軸７の先
端には、駆動軸７に連通する中空状を成してねじの係合
部に係合する駆動部９ａを備えたねじ締め工具９が連結
されている。本発明の実施の形態では、ねじ締め工具９
として、一般にねじの一例である六角ボルト（以下、単
にボルトと称す）を締結する際に使用されるボックスビ
ットを選択しており、このねじ締め工具９に駆動部９ａ
から駆動軸７に連通する貫通穴９ｂを成形し、先端から
エア吸引できるように構成している。

【０００７】前記チャックユニット３は、ドライバユニ
ット２下方に設けられており、ドライバユニット２のね
じ締め工具９を案内する案内スリーブ１０ａを備えたチ
ャック台１０を備えている。このチャック台１０には、
第１シリンダ１１ａの作動により横方向（ねじ締め工具
の軸線に直交する方向）に往復移動可能な２本の第１ス
ライド軸１１ｂ，１１ｂと、第１スライド軸１１ｂ，１
１ｂの先端にそれぞれ取付けられるチャック爪取付板１
１ｃ，１１ｃとを備えたスライド機構１１が配設されて
いる。このスライド機構１１の第１スライド軸１１ｂ，
１１ｂおよびチャック爪取付板１１ｃ，１１ｃは、前記
案内スリーブ１０ａおよび後記する供給スリーブ１０ｂ
を挟んで往復移動する位置に配置されており、前記ねじ
締め工具９の移動路と交わることなく移動できるように
構成されている。

【０００８】また、前記スライド機構１１のチャック爪
取付板１１ｃには、拡開可能な一対のチャック爪１２，
１２が常時閉止するよう付勢して取付けられている。こ
のチャック爪１２，１２は、対向する面にねじを案内し
保持する保持穴１２ａが分割成形される構成を成し、前
記第１シリンダ１１ａの作動により、前記案内スリーブ
１０ａに保持穴１２ａを連通させる位置と、案内スリー
ブ１０ａに隣接して設けられる供給スリーブ１０ｂに保
持穴１２ａを連通させる位置との間を往復移動するよう
に構成されている。前記供給スリーブ１０ｂは、案内ス
ルーブ１０ａを案内されるねじ締め工具９と軸線平行に
配置される構成であり、この供給スリーブ１０ｂには、
外部のボルト供給装置（図示せず）から延びる給送ホー
ス１３が連結されている。なお、これら案内スリーブ１
０ａ、供給スリーブ１０ｂの下端面は同一面上にあり、
またチャック爪１２，１２の保持穴１２ａ上面位置も同
じ面上に位置するように設定されている。

【０００９】また、前記チャック台１０には供給スリー
ブ１０ｂ先端位置およびねじ締め工具９の移動路上とな
る案内スリーブ１０ａ先端位置において、チャック爪１
２，１２を拡開不能に支持するストッパが設けられてい
る。このストッパは、チャック爪１２，１２の移動方向
前後に位置する第１、第２ストッパ１５，１６から構成
されている。このストッパの第１ストッパ１５は、案内
スリーブ１０ａ下方でチャック爪１２，１２の拡開を規
制するように設けられるもので、図５に示すように、下
部に台形状の切欠部１７ａを有する係止板１７と、この
係止板１７を上下に往復移動させる第２シリンダ１８と
から構成されている。また、第２ストッパ１６は、供給
スリーブ１０ｂ下方でチャック爪１２，１２の拡開を規
制するように設けられるものであり、チャック台１０側
面に円形の係合穴１９ａが成形された係止板１９を取付
けて構成されている。なお、このような第１、第２スト
ッパ１５，１６に対応して、チャック爪１２，１２の移
動方向に向く各面には係合部材２０，２１が設けられて
いる。

【００１０】前記チャック爪１２，１２に各設けられる
係合部材２０，２１について、第１ストッパ１５に対応
して設けられる係合部材２０は、チャック爪１２，１２
にそれぞれカムフォロアなどを突出して設けた構成であ
り、チャック爪１２，１２が閉じた状態において第１ス
トッパ１５における係止板１７下部の切欠部１７ａに係
合するよう構成されている。また、第２ストッパ１６に
対応して設けられる係合部材２１は、チャック爪１２，
１２が閉じた状態にある時、略円柱状を成す形状でチャ
ック爪１２，１２に分割配置されており、チャック爪１
２，１２が閉じた状態で供給スリーブ１０ｂ下部に到達
した時点を以て第２ストッパ１６の係合穴１９ａに係合
するように配置されている。

【００１１】さらに、チャックユニット３には、前記ド
ライバユニット２との間隔を調整するための間隔調整機
構２２が取付けられている。この間隔調整機構２２は、
前記チャック台１０上面に取付けられる第３シリンダ２
２ａと、この第３シリンダ２２ａのロッドに連結されて
かつ上方のドライバ台５を挿通自在に貫通する軸２２ｂ
と、この軸２２ｂのドライバ台５上方に突出する先端に
固定されるストッパ部材２２ｃとから構成されており、
チャックユニット３は、ストッパ部材２２ｃが常時ドラ
イバ台５上面に係止することでドライバ台５に吊り下げ
られる如く支持され、第３シリンダ２２ａのロッドの伸
縮にともなって、ドライバユニット２と離反、接近でき
るように構成されている。

【００１２】前記昇降制御ユニット４は、前記ドライバ
ユニット２とチャックユニット３とを一体に昇降させる
昇降駆動源２３と、チャックユニット３を任意の位置に
位置決め可能な位置決め機構２４とを備えて成る。ま
ず、昇降駆動源２３についてであるが、この昇降駆動源
２３はＸＹテーブル（図示せず）などの移動手段に取付
け可能なベース部材２５にＡＣサーボモータ２６を設置
し、このＡＣサーボモータ２６の駆動により動作するボ
ールねじ機構２７を配して構成されている。この昇降駆
動源２３におけるボールねじ機構２７は、軸線垂直に配
したねじ軸２７ａが回転することによって、これに沿っ
て移動する軸受２７ｂが上下方向に移動できるように構
成されており、この軸受２７ｂは前記ドライバユニット
２のドライバ台５に連結されて、ドライバ台５を一体に
移動させるように構成されている。

【００１３】前記位置決め機構２４は、前記ベース部材
２５上下両脇部分に案内されて上下に移動可能な２本の
第２スライド軸２８，２８を有しており、各第２スライ
ド軸２８の下端には、前記チャックユニット３のチャッ
ク台１０が一体に連結される構成となっている。この位
置決め機構２４の各第２スライド軸２８は、図６に示す
ように、連結部材２９によって連結されて一体に動作す
る構造となっており、この連結部材２９にはピニオンギ
ア３０が回転自在に設けられるとともに、このピニオン
ギア３０の回転軸３０ａの回転を制動するブレーキ手段
３１が取付けられている。また、前記ベース部材２５に
は、連結部材２９のピニオンギア３０が噛合するラック
３２が上下に延びて取付けられており、第２スライド軸
２８の上下動によってピニオンギア３０がこのラック３
２に沿って移動するように構成されている。

【００１４】上記構成の自動ねじ締め機１においては、
ねじ締め作業に際して、まず第１シリンダ１１ａが作動
してチャック爪１２，１２を供給スリーブ１０ｂ下方に
移動させる。この時、チャック爪１２，１２の係合部材
２１は第２ストッパ１６の係合穴１９ａに嵌合するた
め、チャック爪１２，１２は拡開不可能な状態になり、
この状態でボルト供給装置（図示せず）から給送パイプ
１３を通じて六角ボルト（以下、単にボルトと称する）
がエア圧送され、チャック爪１２，１２の保持穴１２ａ
に供給保持される。この時、供給スリーブ１０ｂからチ
ャック爪１２，１２の保持穴１２ａまでは直線的である
ため、ボルトの長さによって供給を制限されるようなこ
とがなく、如何なる長さのボルトであってもチャック爪
１２，１２まで良好に供給することが可能である。ま
た、このような供給スリーブ１０ｂからチャック爪１
２，１２の保持穴１２ａまでが直線的に構成される供給
方式においては、給送パイプとチャック爪の保持穴とを
屈曲して接続した従来のチャックユニットに比して、ボ
ルト供給時にチャック爪１２，１２にかかる衝撃が増大
するが、本自動ねじ締め機１ではチャック爪１２，１２
の拡開を第２ストッパ１６によって阻止しているため、
ボルト供給時の衝撃によるチャック爪１２，１２の拡開
を防止し、チャック爪１２，１２からボルトが飛び出す
ような不具合を防止できる。

【００１５】前述のようにしてチャック爪１２，１２に
ボルトが供給されると、第１シリンダ１１ａが復動して
チャック爪１２，１２を案内スリーブ１０ａ下方に移動
させ、チャック爪１２，１２に保持されたボルトの軸線
を案内スリーブ１０ａに案内されるねじ締め工具９の軸
線に一致させるとともに、第２シリンダ１８が作動して
係止板１７を下降させ、切欠部１７ａを係合部材２０と
係合させて、チャック爪１２，１２を拡開不可能な状態
とする。この状態でＡＣサーボモータ２６が駆動する
と、ボールねじ機構２７の軸受２７ｂはねじ軸２７ａに
沿って下降を開始し、これと一体にドライバユニット２
を下降させる。

【００１６】ドライバユニット２が下降することによっ
て、チャックユニット３も自重で下降するべきである
が、この時、ブレーキ手段３１の作動によってピニオン
ギア３０の回転が抑制されており、チャックユニット３
は下降することができないようになっている。したがっ
て、チャック爪１２，１２に保持されたボルトにはドラ
イバユニット２の下降にともなってねじ締め工具９が到
達し、ＡＣサーボモータ２６の駆動によりねじ締め工具
９が回転してボルトに嵌合する。この時、チャック爪１
２，１２は第１ストッパ１５により拡開不可能な状態に
あるため、ねじ締め工具９は確実にボルトに嵌合するこ
とができる。また、ねじ締め工具９の先端からは吸引装
置（図示せず）の作動によってエア吸引がなされている
ため、ボルトはねじ締め工具９に嵌合すると同時に吸着
されてねじ締め工具９から脱落しないように保持され
る。

【００１７】このようにねじ締め工具９がボルトに嵌合
し、かつボルトを吸引保持した状態において第３シリン
ダ２２ａが駆動すると、ドライバユニット２の下降によ
ってドライバ台５から離脱しているストッパ部材２２ｃ
がドライバ台５に当接するまで下降し、ブレーキ手段３
１による制動を解除してもドライバユニット２とチャッ
クユニット３との間隔が変化しないように調整される。
このことによって、ボルトをチャック爪１２，１２に保
持した状態で、ＡＣサーボモータ６の駆動によりドライ
バユニット２とチャックユニット３とを一体に下降させ
ることが可能になり、例えばねじ部の長いボルトをねじ
締め工具９に保持したような場合に見られる、ボルトの
振れを防止することが可能である。

【００１８】その後、チャックユニット３がワークのボ
ルト締結位置に到達すると、再度ブレーキ手段３１が作
動してチャックユニット３の下降を停止させ、ドライバ
ユニット２のみを下降させる。この時、第２シリンダが
作動して第１ストッパの係止板を係合部材に係合する位
置から引き上げ、チャックを拡開可能な状態に戻す。よ
って、チャック爪１２，１２に保持されたボルトはねじ
締め工具９によって押し出され、ＡＣサーボモータ６の
駆動によりねじ締め工具９が回転するにともなってワー
クに締結される。

【００１９】なお、本自動ねじ締め機１においては、ス
ライド機構１１の第１スライド軸１１ｂ，１１ｂおよび
チャック爪取付板１１ｃ，１１ｃがねじ締め工具９の移
動路に交わることがないので、ねじ締め工具９がチャッ
ク爪１２，１２を拡開してボルトをワークに締結してい
る最中であっても、第１シリンダ１１ａの作動によりチ
ャック爪１２，１２を供給スリーブ１０ｂ先端まで移動
させ、新たなボルトの供給保持が可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動ねじ
締め機は、ねじ締め工具と軸線平行に供給スリーブを配
置し、この供給スリーブにボルト供給装置から延びる給
送パイプを接続するとともに、チャック爪をスライド機
構に連結し、ねじ締め工具の移動路上である案内スリー
ブ先端位置と供給スリーブ先端位置との間を往復移動可
能に構成しているため、ねじ軸線をねじ締め工具軸線と
平行な状態で供給することが可能であり、ねじの寸法が
長くなってもこれを良好に供給することができるととも
に、極めて広範なねじの長さに対応した供給が可能であ
る等の利点がある。また、案内スリーブ先端、供給スリ
ーブ先端の各位置において、それぞれチャック爪を拡開
不可能にできる第１、第２ストッパを設けているため、
本自動ねじ締め機のように供給スリーブからチャック爪
の保持穴までが直線的で、エア圧送されるねじがチャッ
ク爪に供給される際の衝撃が大きい場合においても、こ
の衝撃によってチャック爪が拡開するようなことがな
く、確実にねじを保持することができ、しかも、チャッ
ク爪がねじ締め工具の移動路上にある時は、締付け前に
ボルト頭部にねじ締め工具を嵌合させることができ、特
にボルトを吸引保持するような場合においては、ボルト
を確実に保持して締付け作業に挑むことができる。さら
に、スライド機構は、案内スリーブを挟んで位置する第
１スライド軸が移動することでチャック爪を平行移動さ
せるよう構成されているため、ボルト締結中であって
も、チャック爪をスライドさせて新たなボルトをチャッ
ク爪に供給保持することが可能であり、締結作業に係る
サイクルタイムを短縮して迅速なねじ締め作業を行うこ
とができる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動ねじ締め機の正面図である。

【図２】本発明に係る自動ねじ締め機の内部構成を明ら
かにした断面図である。

【図３】本発明に係る自動ねじ締め機の側面図である。

【図４】本発明に係る自動ねじ締め機の底面図である。

【図５】本発明に係る自動ねじ締め機の第１ストッパ付
近を示す要部拡大断面図である。

【図６】本発明に係る自動ねじ締め機のブレーキ機構付
近を示す要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 自動ねじ締め機 ２ ドライバユニット ３ チャックユニット ４ 昇降駆動ユニット ５ ドライバ台 ６ ＡＣサーボモータ ９ ねじ締め工具 １０ チャック台 １０ａ 案内スリーブ １０ｂ 供給スリーブ １１ スライド機構 １１ａ 第１シリンダ １１ｂ 第１スライド軸 １１ｃ チャック爪取付板 １２ チャック爪 １５ 第１ストッパ １６ 第２ストッパ １７ 係止板 １８ 第２シリンダ １９ 係止板 ２０ 係合部材 ２１ 係合部材 ２２ 間隔調整機構 ２２ａ 第３シリンダ ２２ｂ 軸 ２２ｃ ストッパ部材 ２３ 昇降駆動源 ２４ 位置決め機構 ２５ ベース部材 ２６ ＡＣサーボモータ ２７ ボールねじ機構 ２８ 第２スライド軸 ３０ ピニオンギア ３１ ブレーキ手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転駆動源の駆動により回転可能なねじ締
   め工具を有するドライバユニットを設け、このドライバ
   ユニットを昇降駆動源の駆動により昇降可能に配置する
   とともに、このドライバユニットと一体に昇降可能かつ
   ドライバユニットに対して独立して昇降可能なチャック
   ユニットを設け、このチャックユニットに前記ねじ締め
   工具の移動路上にねじを保持するチャック爪を配置する
   一方、 ねじ供給装置から供給されるねじを案内する供給スリー
   ブを設け、前記チャック爪をスライド機構の作動により
   ねじ締め工具の移動路上と供給スリーブ先端との間を往
   復移動可能に構成したことを特徴とする自動ねじ締め
   機。
2. 【請求項２】回転駆動源の駆動により回転可能なねじ締
   め工具を有するドライバユニットを設け、このドライバ
   ユニットを昇降駆動源の駆動により昇降可能に配置する
   とともに、このドライバユニットと一体に昇降可能かつ
   ドライバユニットに対して独立して昇降可能なチャック
   ユニットを設け、このチャックユニットに前記ねじ締め
   工具の移動路上にねじを保持するチャック爪を拡開可能
   に配置する一方、 ねじ供給装置から供給されるねじを案内する供給スリー
   ブを設けるとともに、前記チャック爪をスライド機構の
   作動によりねじ締め工具の移動路上と供給スリーブ先端
   との間を往復移動可能に構成し、 さらに、ねじ締め工具の移動路上および供給スリーブ先
   端においてチャック爪の拡開を不可能とすることができ
   るストッパを設けたことを特徴とする自動ねじ締め機。
3. 【請求項３】供給スリーブは、ねじ締め工具と軸線平行
   に配置され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。
4. 【請求項４】ストッパは、ねじ締め工具の移動路上にチ
   ャック爪が位置する時にチャック爪を拡開不可能とする
   ことができる第１ストッパと、供給スリーブ先端にチャ
   ック爪が位置する時にチャック爪を拡開不可能とする第
   ２ストッパとから成ることを特徴とする請求項２に記載
   の自動ねじ締め機。
5. 【請求項５】スライド機構は、ねじ締め工具の移動路と
   交わることなく動作することを特徴とする請求項１また
   は請求項２に記載の自動ねじ締め機。