JP7142995B1 - ネジ締付装置およびネジ保持ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ネジ締付装置において、ビット先端部に工具穴が嵌り合わずにネジを締め付けられない状態になることを抑制する。
【解決手段】ネジ締付装置のネジ保持ユニットは、連結部と、胴部と、吸着部とを有する。連結部は、ビットホルダに連結する。胴部は、ドライバービットの外周を覆う筒状を成し、連結部からビット先端部の位置よりも長く延びている。吸着部は、胴部の先端を構成し、ネジの頭部の外周に嵌り合う形状を成し、ネジを吸着可能な磁力を帯びている。胴部は、軸方向の押圧を受けた場合、吸着部に吸着されているネジの工具穴へとビット先端部が嵌り合う位置まで軸方向に収縮可能に構成されている。
【選択図】図３

Description

本明細書は、ネジ締付装置およびネジ保持ユニットに関する技術を開示する。

ネジ締付装置は、ネジを締め付ける装置であり、ナットランナーとも呼ばれる。引用文献１には、頭部に工具穴を有する磁性体のネジを締め付けるネジ取付装置について開示されている。引用文献１のネジ締付装置は、空気圧で浮上させたネジに対して、磁力を帯びたドライバービットを回転させながら押し付けることによって、ビット先端部が工具穴に嵌り合った状態でドライバービットにネジを吸着させる。その後、引用文献１のネジ締付装置は、ネジを吸着した状態のドライバービットを作業領域に移動させて、ドライバービットに吸着されているネジを加工対象物に向けて押し付けながら回転させることによって加工対象物に対してネジを締め付ける。

特開２００１－３８５４６号公報

引用文献１のネジ締付装置では、空気圧で浮上させた不安定なネジに対してドライバービットを回転させながら押し付けるため、ビット先端部に工具穴が嵌り合わずに、ドライバービットの軸に対してネジの軸がズレた状態でネジがビット先端部に吸着されてしまい、ネジを締め付けられない状態になるという問題があった。

本明細書に開示する技術は、以下の形態として実現できる。
本明細書に開示する一形態は、頭部に工具穴を有する磁性体のネジを、締め付けるネジ締付装置である。このネジ締付装置は、前記工具穴に嵌り合うビット先端部を有する棒状のドライバービットと；前記ドライバービットを保持するビットホルダと；前記ドライバービットの同軸上に前記ネジを保持可能に構成されたネジ保持ユニットとを備える。前記ネジ保持ユニットは、前記ビットホルダに連結する連結部と；前記ドライバービットの外周を覆う筒状を成し、前記連結部から前記ビット先端部の位置よりも長く延びた胴部と；前記連結部へ向かう側の端部において磁石と接触する磁性体の先端部として前記ネジ保持ユニットの先端かつ前記胴部の先端を構成し、前記ネジの前記頭部より該ネジの軸部側へ突出することなく前記ネジの前記頭部の外周に嵌り合う形状を成し、前記磁石によって前記ネジを吸着可能な磁力を帯びた吸着部とを有する。前記胴部は、軸方向の押圧を受けた場合、前記吸着部に吸着されている前記ネジの前記工具穴へと前記ビット先端部が嵌り合う位置まで軸方向に収縮可能に構成されている。

本明細書に開示する一形態は、頭部に工具穴を有する磁性体のネジを、締め付けるネジ締付装置である。このネジ締付装置は、前記工具穴に嵌り合うビット先端部を有する棒状のドライバービットと；前記ドライバービットを保持するビットホルダと；前記ドライバービットの同軸上に前記ネジを保持可能に構成されたネジ保持ユニットとを備える。前記ネジ保持ユニットは、前記ビットホルダに連結する連結部と；前記ドライバービットの外周を覆う筒状を成し、前記連結部から前記ビット先端部の位置よりも長く延びた胴部と；前記胴部の先端を構成し、前記ネジの前記頭部の外周に嵌り合う形状を成し、前記ネジを吸着可能な磁力を帯びた吸着部とを有する。前記胴部は、軸方向の押圧を受けた場合、前記吸着部に吸着されている前記ネジの前記工具穴へと前記ビット先端部が嵌り合う位置まで軸方向に収縮可能に構成されている。
この形態のネジ締付装置によれば、ネジ保持ユニットの吸着部にネジの頭部の外周を嵌め合わせて吸着することによって、ビット先端部が工具穴に嵌り合う前にドライバービットの同軸上にネジを位置決めできるため、ビット先端部に工具穴が嵌り合わずにネジを締め付けられない状態になることを抑制できる。

本明細書に開示する技術は、ネジ締付装置とは異なる種々の形態で実現できる。本明細書に開示する技術は、例えば、ネジ保持ユニットの形態のほか、ネジを締め付ける方法などの形態で実現できる。

ネジ締付装置１００の構成を示す説明図である。 ネジ保持ユニット２００の詳細構成を示す説明図である。 ネジ締付装置１００の動作を示す説明図である。

図１は、ネジ締付装置１００の構成を示す説明図である。ネジ締付装置１００は、ネジ３００を締め付ける装置であり、ナットランナーとも呼ばれる。本実施形態では、ネジ締付装置１００は、工業製品を製造する製造ラインに設置された据置型の製造装置である。図１には、ネジ３００に接触する部位を中心とするネジ締付装置１００の一部が図示されている。ネジ締付装置１００は、ネジ３００を締め付ける構成として、駆動軸１１０と、ビットホルダ１２０と、ドライバービット１３０と、ネジ保持ユニット２００とを備える。

図１（ａ）には、ネジ締付装置１００にネジ保持ユニット２００を装着する様子が図示されている。図１（ｂ）には、ネジ締付装置１００に装着されたネジ保持ユニット２００にネジ３００を吸着する様子が図示されている。図１（ｂ）のネジ保持ユニット２００は、片側断面図によって表されている。図１のＸＹＺ軸は、ネジ締付装置１００における各部の位置関係を示す座標系である。図１のＸ軸およびＹ軸は、水平方向に平行な軸である。図１のＺ軸は、鉛直方向に平行な軸であり、＋Ｚ軸方向は鉛直上向きであり、－Ｚ軸方向は鉛直下向きである。図１のＸＹＺ軸は、他の図におけるＸＹＺ軸に対応する。

ネジ締付装置１００が取り扱うネジ３００は、頭部３１０に工具穴３１２を有するネジである。ネジ３００は、鉄を主成分とする磁性体である。ネジ３００の頭部３１０からネジ先端部３３０に亘って、軸ＡＸ３を軸心とする円柱状の軸部３２０が延びている。軸部３２０には、ねじ山が形成されている。本実施形態では、頭部３１０はフランジ付きのトラス形状を成し、工具穴３１２はヘクサロビュラ形状を成す。

ネジ締付装置１００の駆動軸１１０は、Ｚ軸方向に平行な軸ＡＸ１を軸心とする円柱状の部品である。駆動軸１１０における－Ｚ軸方向側の端部は、ビットホルダ１２０を着脱可能に構成されている。駆動軸１１０は、ネジ締付装置１００が備える駆動モータ（図示しない）によってＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の各方向に移動可能に構成されている。駆動軸１１０は、ネジ締付装置１００が備える駆動モータ（図示しない）によって軸ＡＸ１を中心に回転可能に構成されている。駆動軸１１０に装着されたビットホルダ１２０、ドライバービット１３０およびネジ保持ユニット２００は、駆動軸１１０と共に移動および回転する。

ネジ締付装置１００のビットホルダ１２０は、ドライバービット１３０を保持する円柱状の工具である。ビットホルダ１２０における＋Ｚ軸方向側の端部は、駆動軸１１０に対して着脱可能に構成されている。駆動軸１１０に装着されたビットホルダ１２０は、駆動軸１１０と同軸上に位置する。ビットホルダ１２０における－Ｚ軸方向側の端部は、ドライバービット１３０を着脱可能に構成されている。ビットホルダ１２０は、鉄を主成分とする磁性体であり、ネジ保持ユニット２００の磁力による吸着力によってネジ保持ユニット２００を保持可能に構成されている。

ネジ締付装置１００のドライバービット１３０は、ネジ３００の工具穴３１２に嵌り合ってネジ３００を回転させる棒状の工具である。ドライバービット１３０における＋Ｚ軸方向側の端部は、ビットホルダ１２０に対して着脱可能に構成されている。ビットホルダ１２０に装着されたドライバービット１３０は、駆動軸１１０およびビットホルダ１２０と同軸上に位置する。ドライバービット１３０は、鉄を主成分とする磁性体であり、ネジ３００を吸着可能に着磁されている。他の実施形態では、ドライバービット１３０は、ネジ３００を吸着しないように消磁されていてもよい。

ドライバービット１３０は、ビット先端部１３２と、ビット胴部１３４と、シャンク１３６とを有する。ビット先端部１３２は、ネジ３００の工具穴３１２に嵌り合う先端形状（本実施形態では、ヘクサロビュラ形状）を成す。ビット胴部１３４は、ビット先端部１３２とシャンク１３６との間を接続する円柱状の部位である。シャンク１３６は、ビットホルダ１２０に着脱可能な形状（本実施形態では、六角柱状）を成す。

図２は、ネジ保持ユニット２００の詳細構成を示す説明図である。図２（ａ）には、＋Ｚ軸方向から見たネジ保持ユニット２００の平面図が表されている。図２（ｂ）には、＋Ｙ軸方向から見たネジ保持ユニット２００の正面図が表されている。図２（ｃ）には、－Ｚ軸方向から見たネジ保持ユニット２００の底面図が表されている。図２（ｄ）には、軸ＡＸ２に沿って切断したネジ保持ユニット２００の断面図が表されている。

図３は、ネジ締付装置１００の動作を示す説明図である。図３（ａ）には、ネジ保持ユニット２００にネジ３００が保持されている様子が図示されている。図３（ｂ）には、ネジ保持ユニット２００に保持されているネジ３００を加工対象物ＯＰに対して締め付ける様子が図示されている。

ネジ締付装置１００のネジ保持ユニット２００は、Ｚ軸方向に平行な軸ＡＸ２を軸心とする円筒状の部品である。ネジ保持ユニット２００は、ドライバービット１３０の同軸上にネジ３００を保持可能に構成されている。ネジ保持ユニット２００の内側には、ドライバービット１３０を通す貫通孔ＴＨが形成されている。ネジ保持ユニット２００は、ドライバービット１３０が装着されたビットホルダ１２０に対して装着可能に構成されている。ビットホルダ１２０に装着されたネジ保持ユニット２００は、駆動軸１１０、ビットホルダ１２０およびドライバービット１３０と同軸上に位置する。

ネジ保持ユニット２００は、ネジ吸着ガイド２１０と、ネジ吸着磁石２２０と、スリーブ２３０と、コイルスプリング２４０と、ベース２５０と、ホルダ吸着磁石２６０とを備える。ホルダ吸着磁石２６０は、ビットホルダ１２０に連結する連結部ＣＮを構成する。ネジ吸着ガイド２１０、スリーブ２３０およびベース２５０は、ドライバービット１３０の外周を覆う筒状を成し、ビットホルダ１２０との連結部ＣＮからドライバービット１３０のビット先端部１３２の位置よりも長く延びた胴部ＢＤを構成する。

ネジ吸着ガイド２１０の先端部２１２は、吸着部ＡＳを構成する。吸着部ＡＳは、胴部ＢＤの先端を構成し、ネジ３００の頭部３１０の外周に嵌り合う形状を成す（図３（ａ）を参照）。吸着部ＡＳは、ネジ３００を吸着可能な磁力を帯びている。

胴部ＢＤが軸ＡＸ２に沿った軸方向（Ｚ軸方向）の押圧を受けていない場合、ドライバービット１３０のビット先端部１３２は、吸着部ＡＳに吸着されているネジ３００から離れた位置にある（図３（ａ）を参照）。胴部ＢＤが軸ＡＸ２に沿った軸方向（Ｚ軸方向）の押圧を受けた場合、胴部ＢＤは、吸着部ＡＳに吸着されているネジ３００の工具穴３１２へとビット先端部１３２が嵌り合う位置まで軸方向（Ｚ軸方向）に収縮可能に構成されている（図３（ｂ）を参照）。

ネジ保持ユニット２００のネジ吸着ガイド２１０は、軸ＡＸ２を軸心とする円筒状を成し、胴部ＢＤを構成する部品である。ネジ吸着ガイド２１０の内周は、ドライバービット１３０を通す貫通孔ＴＨを構成する。ネジ吸着ガイド２１０における＋Ｚ軸方向側の内周には、スリーブ２３０に嵌り合う雌ネジ部２１４が形成されている。ネジ吸着ガイド２１０の－Ｚ軸方向側の先端には、吸着部ＡＳを構成する先端部２１２が形成されている。ネジ吸着ガイド２１０は、鉄を主成分とする磁性体であり、ネジ吸着磁石２２０によって先端部２１２にネジ３００を吸着可能な磁力を帯びている。本実施形態では、先端部２１２は、ネジ３００の頭部３１０のフランジに当たって接しながらトラス形状の外周に嵌り合う（図３（ａ）を参照）。

ネジ保持ユニット２００のネジ吸着磁石２２０は、ネジ吸着ガイド２１０にネジ３００を吸着可能な磁力を及ぼす磁石である。本実施形態では、ネジ吸着磁石２２０は、円筒状のネオジム磁石であり、ネジ吸着ガイド２１０の＋Ｚ軸方向側に接触する位置においてスリーブ２３０の外側に嵌め込まれ、コイルスプリング２４０によってネジ吸着ガイド２１０に押し付けられている。

ネジ保持ユニット２００のスリーブ２３０は、軸ＡＸ２を軸心とする円筒状を成し、胴部ＢＤを構成する部品である。スリーブ２３０の内周は、ドライバービット１３０を通す貫通孔ＴＨを構成する。スリーブ２３０の－Ｚ軸方向側の外周には、ネジ吸着ガイド２１０の雌ネジ部２１４に嵌り合う雄ネジ部２３４が形成されている。スリーブ２３０の＋Ｚ軸方向側の外周には、外側に突出したフランジ部２３６が形成されている。フランジ部２３６は、ベース２５０の内側においてＺ軸方向に沿って移動可能であるとともに、ベース２５０の突出部２５６に係り合うことによってベース２５０からスリーブ２３０が－Ｚ軸方向に抜けることを阻止する。

ネジ保持ユニット２００のコイルスプリング２４０は、胴部ＢＤを伸長した状態に付勢する部品である。本実施形態では、コイルスプリング２４０は、スリーブ２３０の外側に嵌め込まれた状態でネジ吸着磁石２２０とベース２５０との間に挟まれ、ベース２５０を＋Ｚ軸方向に押し付けている。これによって、胴部ＢＤは、軸ＡＸ２に沿った軸方向（Ｚ軸方向）の押圧を受けていない場合、スリーブ２３０のフランジ部２３６がベース２５０の突出部２５６に当たって接する状態に保持される（図２（ｄ）を参照）。

ネジ保持ユニット２００のベース２５０は、軸ＡＸ２を軸心とする円筒状を成し、胴部ＢＤを構成する部品である。ベース２５０の内側は、ドライバービット１３０を通す貫通孔ＴＨを構成する。ベース２５０の－Ｚ軸方向側の内周には、内側に突出した突出部２５６が形成されている。

ネジ保持ユニット２００のホルダ吸着磁石２６０は、磁力によってビットホルダ１２０に吸着する磁石であり、連結部ＣＮを構成する。ホルダ吸着磁石２６０の内周は、ドライバービット１３０を通す貫通孔ＴＨを構成する。本実施形態では、ホルダ吸着磁石２６０は、円筒状のネオジム磁石であり、ベース２５０の＋Ｚ軸方向側の内側に嵌め込まれている。

本実施形態では、ネジ締付装置１００の近傍には、頭部３１０を＋Ｚ軸方向側に向けてネジ３００を供給するネジ供給装置（図示しない）が併設されている。ネジ締付装置１００は、ネジ３００よりも＋Ｚ軸方向側において、ビットホルダ１２０、ドライバービット１３０およびネジ保持ユニット２００が装着された駆動軸１１０を、ネジ３００と同軸上に移動させる。その後、ネジ締付装置１００は、＋Ｚ軸方向側から吸着部ＡＳをネジ３００へと移動させて吸着部ＡＳにネジ３００の頭部３１０を吸着させる（図１（ｂ）および図３（ａ）を参照）。図３（ａ）に示すように、胴部ＢＤがＺ軸方向の押圧を受けていない場合、Ｚ軸方向の胴部ＢＤの長さは「Ｌ１」である。

ネジ３００を吸着部ＡＳに吸着した後、ネジ締付装置１００は、ネジ３００を吸着した状態で駆動軸１１０を加工対象物ＯＰ上に移動させる。その後、ネジ締付装置１００は、ネジ３００を締め付ける方向に回転させながら駆動軸１１０を－Ｚ軸方向に移動させて、加工対象物ＯＰに対してネジ３００のネジ先端部３３０を押し付ける。図３（ｂ）に示すように、加工対象物ＯＰに対してネジ３００のネジ先端部３３０を押し付けることによって、胴部ＢＤがＺ軸方向の押圧を受けた場合、ネジ３００の工具穴３１２へとドライバービット１３０のビット先端部１３２が嵌り合う位置までスリーブ２３０がベース２５０の内側に押し込まれ、Ｚ軸方向の胴部ＢＤの長さは、「Ｌ１」よりもスリーブ２３０の移動量ＤＦだけＺ軸方向に収縮した「Ｌ２」となる。これによって、駆動軸１１０の回転がドライバービット１３０を通じてネジ３００に伝わり、ネジ３００が加工対象物ＯＰに対して締め付けられる。

以上説明した実施形態によれば、ネジ保持ユニット２００の吸着部ＡＳにネジ３００の頭部３１０の外周を嵌め合わせて吸着することによって、ビット先端部１３２が工具穴３１２に嵌り合う前にドライバービット１３０の同軸上にネジ３００を位置決めできるため、ビット先端部１３２に工具穴３１２が嵌り合わずにネジ３００を締め付けられない状態になることを抑制できる。

本明細書に開示する技術は、上述した実施形態、実施例および変形例に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、上述した実施形態、実施例および変形例における技術的特徴のうち、発明の概要の欄に記載した各形態における技術的特徴に対応するものは、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えおよび組み合わせることができる。また、本明細書中に必須なものとして説明されていない技術的特徴については、適宜、削除できる。

ネジ保持ユニット２００は、据置型の製造装置に限らず、可搬型の電動工具および手動工具に適用可能である。ネジ保持ユニット２００は、ビットホルダ１２０に着脱可能な形態に限らず、ビットホルダ１２０およびドライバービット１３０の少なくとも一方と一体的に構成された形態であってもよい。

吸着部ＡＳは、永久磁石によって磁力を帯びる形態に限らず、吸着部ＡＳ自体が着磁されている形態であってもよいし、電磁石によって磁力を帯びる形態であってもよい。

連結部ＣＮは、ビットホルダ１２０に対して永久磁石によって吸着する形態に限らず、ビットホルダ１２０に対して機械的に連結する形態であってもよいし、ビットホルダ１２０に対して電磁石によって吸着する形態であってもよい。連結部ＣＮは、ビットホルダ１２０に連結する形態に限らず、ドライバービット１３０に連結する形態であってもよい。

ビット先端部１３２は、ヘクサロビュラ形状のネジに限らず、プラス形状、マイナス形状、四角穴、六角穴などの各種ネジの工具穴に対応した形状であってもよい。吸着部ＡＳは、フランジ付きのトラス形状のネジに限らず、フランジ付き又はフランジ無しにかかわらず、六角形状、トラス形状、皿状、なべ状、平状などの各種ネジの頭部を吸着可能な形状であってもよい。

１００…ネジ締付装置
１１０…駆動軸
１２０…ビットホルダ
１３０…ドライバービット
１３２…ビット先端部
１３４…ビット胴部
１３６…シャンク
２００…ネジ保持ユニット
２１０…ネジ吸着ガイド
２１２…先端部
２１４…雌ネジ部
２２０…ネジ吸着磁石
２３０…スリーブ
２３４…雄ネジ部
２３６…フランジ部
２４０…コイルスプリング
２５０…ベース
２５６…突出部
２６０…ホルダ吸着磁石
３００…ネジ
３１０…頭部
３１２…工具穴
３２０…軸部
３３０…ネジ先端部
ＡＳ …吸着部
ＡＸ１…軸
ＡＸ２…軸
ＡＸ３…軸
ＢＤ …胴部
ＣＮ …連結部
ＯＰ …加工対象物
ＴＨ …貫通孔

Claims (2)

1. 頭部に工具穴を有する磁性体のネジを、締め付けるネジ締付装置であって、
   前記工具穴に嵌り合うビット先端部を有する棒状のドライバービットと、
   前記ドライバービットを保持するビットホルダと、
   前記ドライバービットの同軸上に前記ネジを保持可能に構成されたネジ保持ユニットと
   を備え、
   前記ネジ保持ユニットは、
   前記ビットホルダに連結する連結部と、
   前記ドライバービットの外周を覆う筒状を成し、前記連結部から前記ビット先端部の位置よりも長く延びた胴部と、
   前記連結部へ向かう側の端部において磁石と接触する磁性体の先端部として前記ネジ保持ユニットの先端かつ前記胴部の先端を構成し、前記ネジの前記頭部より該ネジの軸部側へ突出することなく前記ネジの前記頭部の外周に嵌り合う形状を成し、前記磁石によって前記ネジを吸着可能な磁力を帯びた吸着部と
   を有し、
   前記胴部は、軸方向の押圧を受けた場合、前記吸着部に吸着されている前記ネジの前記工具穴へと前記ビット先端部が嵌り合う位置まで軸方向に収縮可能に構成されている、ネジ締付装置。
2. 頭部に工具穴を有する磁性体のネジを、締め付けるネジ締付装置において、前記工具穴に嵌り合うビット先端部を有する棒状のドライバービットの同軸上に前記ネジを保持可能に構成されたネジ保持ユニットであって、
   前記ドライバービットを保持するビットホルダに連結する連結部と、
   前記ドライバービットの外周を覆う筒状を成し、前記連結部から前記ビット先端部の位置よりも長く延びた胴部と、
   前記連結部へ向かう側の端部において磁石と接触する磁性体の先端部として前記ネジ保持ユニットの先端かつ前記胴部の先端を構成し、前記ネジの前記頭部より該ネジの軸部側へ突出することなく前記ネジの前記頭部の外周に嵌り合う形状を成し、前記磁石によって前記ネジを吸着可能な磁力を帯びた吸着部と
   を有し、
   前記胴部は、軸方向の押圧を受けた場合、前記吸着部に吸着されている前記ネジの前記工具穴へと前記ビット先端部が嵌り合う位置まで軸方向に収縮可能に構成されている、ネジ保持ユニット。

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