JPH0729249B2 - 自動ねじ締結装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、椅子や黒板等の被締結部材の被ねじ部に、キ
ャスター等の締結部材のねじ部を自動的にねじ込み、両
者を締結するためのねじ締結装置に関する。

ねじ締結する場合には、雄ねじ部または雌ねじ部のいず
れか一方を適当な保持部材で定位置に保持し、他方をス
パナー等の締付工具で拘束保持し回転操作することにな
るが、この際両ねじ部にはそれぞれ両ねじ部を保持する
ため保持スペースがなければならないことは当然であ
る。

本発明は特に、両ねじ部のうちのいずれかのねじ部を保
持する保持スペースが非常に狭い締結部材を被締結部材
にねじ締結する場合に使用されるねじ締結装置に関す
る。

（従来の技術） 第６図に示すように、例えばキャスター（自在車輪）１
を椅子等の脚フレーム２にねじ締結する場合に、キャス
ター１に設けたねじ止め用の雄ねじ部３を脚フレーム２
の雌ねじ部７にねじ込むことになるが、この際雄ねじ部
３に対し車輪支持フレーム４はスラスト軸受５を介して
水平回転自在に設けられているため、例えばスパナーで
雄ねじ部３を保持する場合に上記支持フレーム４が雄ね
じ部３に対してフリー（回転自在）であるから、該支持
フレーム４をスパナーで保持しても雄ねじ部３を拘束す
ることができない。このため雄ねじ部３を拘束的に保持
するためには、上記支持フレーム４と被締結部材２との
間の非常に狭い保持スペースたる雄ねじ部３と一体の角
軸部６にスパナーをかけ、被締結部材２の定位置保持の
もとで、スパナー操作によって締結部材（キャスター）
１の雄ねじ部３を被締結部材（脚フレーム）２の雌ねじ
部７にねじ込み両者を締結するようにしていた。

このように締結部材１に上記支持フレーム４のような障
害物があり、雄ねじ３を拘束的に保持する保持スペース
αが非常に狭いため、これらに制約されて両ねじ部を自
動的に締結することが困難であり、従来はスパナー操作
等の手作業によって両者をねじ締結せざるを得なかっ
た。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、締結、被締結両部材のねじ部のうちいずれか
のねじ部を拘束的に保持する保持スペースが狭く、且つ
障害物があっても、これらに制約されることなく、両部
材を自動的にねじ締結することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、締
結部材１の雄ねじ部または雌ねじ部からなるねじ部３
を、被締結部材２の雌ねじ部または雄ねじ部からなる被
ねじ部７にねじ込み、両部材1,2を互にねじ締結する装
置であって、締結部材１は一対のクランプアーム29,29
によってクランプされ、且つクランプアーム29,29と共
に回転駆動されるよう支持され、一方被締結部材２は上
記締結部材１のねじ部３に被ねじ部７がねじ込まれた状
態で定位置に保持されるよう構成され、前記一対のクラ
ンプアーム29,29にクランプされた締結部材１のねじ部
３がクランプアーム29,29と共に回転駆動し、定位置に
ある被締結部材２の被ねじ部７に所要の締結状態にねじ
込まれると、クランプアーム29,29の回転駆動力に付勢
されて被締結部材２が定位置より変位するよう保持され
ると共に、被締結部材２の変位を検知してクランプアー
ム29,29の回転駆動を停止するための検知手段39が設け
られてなる構成を愛用するものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
上記一対のクランプアーム29,29は、回転駆動する回転
駆動軸10の上端部に開閉自在に枢着されると共に、上記
一対のクランプアーム29,29を非クランプ方向たる開放
方向に付勢するばね手段31を備え、一方回転駆動軸10の
中空内部を貫通して該駆動軸10と一体回転するが、該駆
動軸10に対し独立して昇降駆動する昇降駆動軸13が同心
状に設けられ、該昇降駆動軸13の上端部に、上記一対の
クランプアーム29,29を上記ばね手段31の付勢力に抗し
てクランプ方向たる閉鎖方向に付勢するカム手段24が設
けられてなる構成を採用するものである。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、
上記カム手段24は、上記一対のクランプアーム29,29を
クランプ方向に付勢するための傾斜カム面33aと、クラ
ンプ状態を維持するための平坦カム面33bとからなる構
成を採用するものである。

請求項４記載の発明は、請求項１、２または３記載の発
明において、上記回転駆動軸10の上端部に締結部材載置
台25を設け、該載置台25を挟んで上記一対のクランプア
ーム29,29が開閉自在に枢着されると共に、両クランプ
アーム29,29に、上記載置台25上の締結部材１に対向す
るようクランプ爪30,30が突設されてなる構成を採用す
るものである。

（作用） 請求項１記載の発明において、締結部材１は一対のクラ
ンプアーム29,29にクランプされた状態でクランプアー
ム29,29と一体に回転することによってそのねじ部３が
定位置に保持された被締結部材２の被ねじ部７にねじ締
結されるようになっているため、締結部材１をクランプ
アーム29,29でクランプできるだけの保持スペースがあ
ればよく、この状態でねじ締結時に締結部材２が動揺す
ることなく確実にクランプアーム29,29に拘束された状
態でねじ締結される。

また、締結部材１のねじ部３が被締結部材２の被ねじ部
７にねじ込まれ、所要のねじ締結力に達すると被締結部
材２が該ねじ締結力に付勢されて変位し、この変位を検
知手段39で検知してねじ停止作業を停止するようになっ
ており、締結部材１の被締結部材２に対する締結力を一
定に保持することができ、締結不足または締結過多をき
たすことがない。

請求項２記載の発明によれば、締結部材１と、締結部材
１をクランプする一対のクランプアーム29,29と、カム
手段24を介して上記一対のクランプアーム29,29をクラ
ンプ方向に付勢する昇降駆動軸13とは共に同軸上で一体
回転するようになっているため、ねじ締結時に偏心作用
等の悪影響を受けることなく円滑なねじ締結作用を発揮
する。

請求項３記載の発明によれば、締結部材１をクランプす
る方向に上記一対のクランプアーム29,29を付勢するカ
ム手段24には、一定のクランプ状態を維持する平坦カム
面33bを設けてなるため、ねじ締結作業時に締結部材１
に負荷する非クランプ方向の反力を平坦カム面33bでこ
れに直交する方向に受支し、カム手段24及びこれと一体
の昇降駆動軸13に対しこれらを軸方向に後退、即ち下降
せしめるような反力が負荷することがない。

請求項４記載の発明によれば、上記一対のクランプアー
ム29,29を挟んで締結部材載置台25を設け、これに載置
される締結部材１に対向するよう上記一対のクランプア
ーム29,29にクランプ爪30,30を突設してなるため、締結
部材１にはクランプ爪30,30によってクランプされるだ
けの狭い保持スペースがあればよい。

（実施例） 第５図は、本発明の一実施例を示すもので、締結部材と
してキャスター１（第６図）を、これをねじ締結する被
締結部材として椅子や黒板の脚フレーム２を用いる所謂
キャスターねじ締結装置を示す。以下このキャスターね
じ締結装置を実施例として説明する。

第５図、第１図及び第２図を参照して、９は機枠で、こ
の機枠９の内部には第１図に示すように、内面にスプラ
イン歯を有する中空状の回転駆動軸10が軸受11を介し機
枠９と一体の支持桟12によって直立状態に支持されてい
る。回転駆動軸10の中空内部には上下に貫通してスプラ
イン軸状の昇降駆動軸13が設けられ、両軸10,13は図示
のようにスプライン結合によって両者一体回転すると共
に、昇降駆動軸13のみが更に昇降できるようになってい
る。即ち昇降駆動軸13の下端部は、第２図に示すように
軸受ブロック14によって回転自在に支持され、一方該ブ
ロック14には回り止めピン15,15が突設され、該回り止
めピン15,15を機枠９に取付けられたガイド枠16,16のガ
イド溝17,17に遊嵌することによって上記ブロック14は
上下動のみ自在に支持されている。

更にガイド枠16,16を挟んで空気圧シリンダ18が取付け
られ、該シリンダのピストンロッド18aは軸受ブロック1
4にねじ込まれて一体的に連結されている。したがって
第１図に示すように支持桟12に取付けられたモーター19
の回転駆動力はプーリ20、ベルト21及びプーリ22を介し
て回転駆動軸10に伝達されて該駆動軸10を回転せしめ、
同時に回転駆動軸10の中空内部の昇降駆動軸13もスプラ
イン結合のため一体に回転し、更に昇降駆動軸13は回転
しつつ、空気圧シリンダ18のピストンロッド18aに付勢
されて軸受ブロック14を介し回転駆動軸10から独立して
昇降駆動するようになっている。

昇降駆動軸13の上端部には、第１図に示すようにカム手
段24が一体に設けられ、一方回転駆動軸10の上端部に
は、第１図及び第２図に示すようにカム手段24を挟んで
上方に延びる締結部材載置台25が一体に設けられ、該載
置台25は第５図に示すようにその載置面25aが機枠９の
上面より上方に露出し、この載置面25aに保持凹所26や
保持台27を設けて鎖線で示すよう締結部材１たるキャス
ター１を安定よく載置するようになっている。

更に締結部材載置台25には該載置台25を挟んでその両側
に支軸28,29によって一対のクランプアーム29,29が開閉
自在に枢着され、両クランプアーム29,29の上端部には
扁平板状のクランプ爪30,30が直角方向に突出し、前記
載置台25上のキャスター１に対向するようになってお
り、一方両クランプアーム29,29の下部間には上記クラ
ンプ爪30,30を非クランプ方向たる開放方向に付勢する
ばね手段31が懸架されると共に、両クランプアーム29,2
9の各下端部は転子32,32を介して前記カム手段24のカム
面33に当接し、該カム手段24によって前記ばね手段31の
付勢力に抗して上記クランプ爪30,30をクランプ方向た
る閉鎖方向に付勢するようになっている。なお上記カム
面33は後述の理由から傾斜カム面33aとこれに続く平坦
カム面33bとからなっている。

第３図及び第５図に示すように機枠９の側面には被締結
部たる脚フレーム２の他端部を保持する保持台35が取付
けられ、この保持台35には段部35aが形成されている。
また機枠９の上面には、保持台５に保持される脚フレー
ム２に対向して検知ピン36が出退自在に、且つ常時はば
ね37に付勢されて突出位置にあるよう支持ブロック38に
取付けられ、且つ検知ピン36がばね37の付勢力に抗して
後退したときにこの後退作動を検知するリミットスイッ
チ39が設けられている。40は操作スイッチ、表示ラン
プ、非常スイッチ等の操作部である。

次に使用方法を説明すると、第１図、特に第２図に示す
ように締結部材たるキャスター１を締結部材載置台25に
保持凹所26や保持台27を利用して安定よく載置し、次に
脚フレーム２の一端部の雌ねじ部７をキャスター１の雄
ねじ部３に若干該ねじ部３に係合するよう載せ、他端部
を保持台35に段部35aに当接するよう載せる。しかる
後、操作部４の操作により昇降駆動軸13が空気圧シリン
ダ18に付勢されて上昇し、その上端部のカム手段24に付
勢されて両クランプアーム29,29は閉鎖方向に移動し、
クランプ爪30,30によってキャスター１の両側からその
車輪支持フレーム４（第６図参照）を避けて、狭い保持
スペースたる角軸部６（第６図参照）をクランプする。
このクランプ時に注目すべきは、第１図に示すように、
両クランプアーム29,29の下端部の転子32,32がカム面33
の傾斜カム面33aから移行して平坦カム面33bに当接支持
されていることである。両クランプアーム29,29によっ
てキャスター１がクランプされると、次に回転駆動軸10
が回転し、これと一体の締結部材載置台25、これに載置
されるキャスター１、及びキャスター１をクアンプする
両クランプアーム29,29は一体回転し、キャスター１の
雄ねじ部３は脚フレーム２の雌ねじ部７にねじ込まれ
る。このねじ込み作業に伴って両クランプアーム29,29
にはねじ込み反力が作用し、これがために両クランプア
ーム29,29の下端部転子32,32が傾斜カム面33aに当接支
持されておれば、当然に昇降駆動軸13を下降方向に押し
下げようとする作用が働き、これに伴ってクランプ爪2
9,29が開こうとするが、これに対し本実施例によれば上
述のようにクランプ時には両クランプアーム29,29の転
子32,32は平坦カム面33bに当接支持されているため昇降
駆動軸13を押し下げようとする力は作用せず、クランプ
爪30,30によるクランプ状態を確実に維持することにな
る。

回転駆動軸10の回転駆動により雄ねじ部３が雌ねじ部７
にねじ込まれ、所要の締結力に達すると、脚フレーム２
は該締結力によってその後端部が保持台35の段部35aか
ら離れ、上記締結力による脚フレーム２の変位力によっ
てばね37の押圧力に打ち勝った時点で検知ピン36を押圧
してリミットスイッチ39を作動させ、この検知信号によ
って回転駆動軸10の回転駆動を停止させると共に、昇降
駆動軸13を下降させ、脚フレーム２にねじ締結されたキ
ャスター１を両クランプアーム29,29のクランプ状態か
ら解放し、ねじ締結作業が終了する。

本実施例では、締結部材たるキャスター１に雄ねじ部３
を有し、被締結部材たる脚フレーム２に雌ねじ部７を有
する場合のねじ締結装置について説明したが、上述から
明らかなようにキャスター側に雌ねじ部を有し、脚フレ
ーム側に雄ねじ部を有する場合にあっても全く同一条件
のもとでねじ締結することができることは当然である。

（効果） 請求項１記載の発明によれば、締結部材のねじ部を、被
締結部材の被ねじ部にねじ締結するにあたって、締結部
材をねじ作業するために動揺することなく拘束する保持
スペースが少ない場合にあっても、従来の手作業によら
ず自動的にねじ締結することができ、その作業性が格段
に向上する効果がある。

また、締結部材のねじ部が被締結部材の被ねじ部にねじ
込まれ、所要のねじ締結力に達すると被締結部材が該ね
じ締結力に付勢されて変位し、この変位を検知手段で検
知してねじ停止作業を停止するようになっており、これ
によって、締結部材の被締結部材に対する締結力を一定
に保持することができ、締結不足または締結過多をきた
すことがない。

請求項２記載の発明によれば、締結部材のクランプと、
ねじ締結のための回転駆動とを同軸上で行うようになっ
ているため円滑なねじ締結作業を行うことができると共
に、装置全体をコンパクトに納めることができる。

請求項３記載の発明によれば、ねじ締結作業時に締結部
材に強力なねじ締結反力が作用しても、締結部材をクラ
ンプするクランプ力が減退することがなく、安定したク
ランプ力を維持することができる。

請求項４記載の発明によれば、締結部材をねじ作業する
ために動揺することなく拘束するのに支障をきたす障害
物が締結部材に付属していても、これを避けて確実に拘
束することができ、それだけ多種類の締結部材をねじ締
結することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例たるキャスターねじ締結装置
のクランプ状態を示す縦断面図、第２図は第１図のII-I
I矢視図、第３図は同平面図、第４図は同装置のキャス
ター非クランプ状態を示す縦断面図、第５図は同装置の
斜視図、第６図はキャスターと脚フレームとのねじ締結
状態を示す説明図である。 １……キャスター（締結部材）、２……脚フレーム（被
締結部材）、３……雄ねじ部、７……雌ねじ部、10……
回転駆動軸、13……昇降駆動軸、24……カム手段、25…
…締結部材載置台、29……クランプアーム、30……クラ
ンプ爪、33a……傾斜カム面、33b……平坦カム面、39…
…リミットスイッチ（検知手段）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】締結部材の雄ねじ部または雌ねじ部からな
   るねじ部を、被締結部材の雌ねじ部または雄ねじ部から
   なる被ねじ部にねじ込み、両部材を互にねじ締結する装
   置であって、締結部材は一対のクランプアームによって
   クランプされ、且つクランプアームと共に回転駆動され
   るよう支持され、一方被締結部材は上記締結部材のねじ
   部に被ねじ部がねじ込まれた状態で定位置に保持される
   よう構成され、前記一対のクランプアームにクランプさ
   れた締結部材のねじ部がクランプアームと共に回転駆動
   し、定位置にある被締結部材の被ねじ部に所要の締結状
   態にねじ込まれると、クランプアームの回転駆動力に付
   勢されて被締結部材が定位置より変位するよう保持され
   ると共に、被締結部材の変位を検知してクランプアーム
   の回転駆動を停止するための検知手段が設けられてなる
   自動ねじ締結装置。
2. 【請求項２】上記一対のクランプアームは、回転駆動す
   る回転駆動軸の上端部に開閉自在に枢着されると共に、
   上記一対のクランプアームを非クランプ方向たる開放方
   向に付勢するばね手段を備え、一方回転駆動軸の中空内
   部を貫通して該駆動軸と一体回転するが、該駆動軸に対
   し独立して昇降駆動する昇降駆動軸が同心状に設けら
   れ、該昇降駆動軸の上端部に、上記一対のクランプアー
   ムを上記ばね手段の付勢力に抗してクランプ方向たる閉
   鎖方向に付勢するカム手段が設けられてなる特許請求の
   範囲第１項記載の自動ねじ締結装置。
3. 【請求項３】上記カム手段は、上記一対のクランプアー
   ムをクランプ方向に付勢するための傾斜カム面と、クラ
   ンプ状態を維持するための平坦カム面とからなる特許請
   求の範囲第２項記載の自動ねじ締結装置。
4. 【請求項４】上記回転駆動軸の上端部に締結部材載置台
   を設け、該載置台を挟んで上記一対のクランプアームが
   開閉自在に枢着されると共に、両クランプアームに、上
   記載置台上の締結部材に対向するようクランプ爪が突設
   されてなる特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
   に記載の自動ねじ締結装置。