JP4808741B2

JP4808741B2 - ネジ締め不良検出装置

Info

Publication number: JP4808741B2
Application number: JP2008051764A
Authority: JP
Inventors: 文也川村; 昌和吉富; 修男川野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2028-03-03
Also published as: JP2009208177A

Description

本発明は、締め付けトルク設定装置を備えた電動やエア駆動のねじ締め機に装着するもので、回転角度を検出してネジ締め不良を検出する装置に関するものである。

従来より、ねじを所定のトルクで締め付けることを目的として、締め付けトルク設定装置を備えた動力式のトルクドライバが広く利用されている。トルクドライバは、設定した締め付けトルクに達すると空転したり、クリック感やクリック音を発する構造のものがある。

ねじ締め作業工程においては、部品を所定の適正なトルクでねじ締めする他、品質管理上ねじの種類、ワッシャの有無、斜め締めなど設計通りに作業が行われているかの判定も必要となる場合もある。例えば、特許文献１に示す自動ねじ締め機では、トルクセンサ及びエンコーダを設けることにより、締め付けトルク及びドライバの主軸やドライバビットの回転角度を検出して良否判定を図っている。判定手段としては、通常マイクロコンピュータやシーケンス等により、制御部、記憶手段、入出力インターフェイス等を構成し、多種多様のねじ締め作業に対応できるようにしている。
特開平６−３２０３５７号

動力式ねじ締め機に種々のセンサを組み込むことによって、多様な機能を付与させることができるものの、装置が大型化することやコスト高、操作性の低下に繋がる。特に、製造ラインに設置する自動ねじ締め機と異なって手持ち式ドライバツールにおいては、上記問題が大きく影響する。

このため、手持ち式のドライバツールにおいては、ねじの取付不良の割合と、大型化やセンサに接続するコード類による作業性の低下を考慮する必要があり、ワークの種類によっても左右される。また、熟練の作業者であれば、操作性の高いトルクドライバを使用して不良品を出すことなく作業能率を向上させることができる場合でも、一般の作業者では歩留まりが低下するなど、作業者の資質にも左右される。

そこで本発明者は上記課題に鑑み鋭意研究した結果、本発明を成し得たものであり、その特徴とするところは、トルク設定装置を備えた動力式ねじ締め機において、ドライバビットのクランプ部分に被せて取り付ける検出装置であって、本体ケース基部側にねじ締め機への取付部、先端部側に回転ディスクとその回転を検出するセンサを設けたセンサ基板とによって構成したロータリーエンコーダを備えた構造であり、該センサ基板は該本体ケースに固定し該ドライバビットを遊嵌させる貫通孔を備え、該回転ディスクは該本体ケースに軸受けを介して回転可能に支持すると共に該ドライバビットの多角形軸部に係合するビット挿通孔を設けることにより、該本体ケースの軸心方向に相互に対向させて配したことにある。

本明細書中でいう「動力式ねじ締め機」とは、電動モータやエアモータによりドライバビットを回転駆動するもので、ねじ、ボルト、ナット等を締め付ける装置をいう。本発明においては、トルク設定装置を備えた動力式ねじ締め機に、ロータリーエンコーダをアタッチメントとして取り付けることにより、締め付けトルク及び回転角でねじ締め作業の良否を判定する構造とする。トルク設定装置としては、空転形のシグナル式が工場などで多く使用されているが、ダイヤル形やデジタル形の直読式などでもよく特に限定するものではない。

「本体ケース」とは、先端部側にロータリーエンコーダを設けることにより、動力式ねじ締め機で回転駆動するドライバビットの回転角を検出する部材をいう。このため、本体ケースは基部側にねじ締め機への取付部を設け、ドライバビットのクランプ部に被せるようにして取り付ける。取付部としては、ねじ締め機に設けられているねじ部に螺合させる構造の他、ビス等でねじ締め機に取り付けたり締め付けるようにしてもよい。

本体ケースに設けるロータリーエンコーダとしては、磁気式や光電式などで検出する回転角センサである。本発明では、磁石を配した磁気ディスクやスリット板などの回転ディスクを軸受を介して回転可能に、センサを備えたセンサ基板を固定して、本体ケースの軸方向に対向させて配している。軸受としては、金属やプラスチック製の玉軸受やすべり軸受などである。

「ビット挿通孔」とは、回転ディスクに設けたもので、ドライバビットを挿通させると共に、該ドライバビットの多角形軸部に係合させる多角形の貫通孔である。これにより、ドライバビットの回転を利用して回転ディスクを回転させることができ、ドライバビットの交換も可能となる。また、回転ディスクと軸方向に対向させて配したセンサ基板には、貫通孔を設けることにより、ドライバビットと干渉しないようにしている。

本発明に係るネジ締め不良検出装置は、ねじ締め機に取り付ける本体ケースに回転ディスクとセンサ基板を軸方向に対向させて設けたことにより、これらの位置関係の保持が確実となる。このため、ねじ締め機に外付けするアタッチメント構造の検出装置において、取り付け時における設定を要することなく回転数検出を確実にすることができ、取り付け取り外しも容易となる。

また、回転ディスクにドライバビットに係合させるビット挿通孔、回路部に該ドライバビットを遊嵌させる貫通孔を設けたことにより、既存のドライバビットをそのまま使用することができ、しかも容易に交換することができる。さらに、本体ケースには回転ディスクと回路部を軸方向に対向させて設けているので、全体を細くすることができ、検出装置を取り付けたことによる視認性の影響を少なくできるなど極めて有益な効果を有するものである。

本発明に係るネジ締め不良検出装置は、ねじ締め機に取り付ける本体ケースに、ドライバビットを挿通可能とした回転ディスク及び回路部を設けると共に、これらを軸方向に対向させて設けることで上記課題を解決した。

図１は、本発明に係るネジ締め不良検出装置１の一実施例を示すもので、トルク設定装置を備えたねじ締め機Ｄに取り付けることにより、ねじ締め作業における回転角度を検出してねじ取り付け不良を識別する機能を付与する。ネジ締め不良検出装置１は、ねじ締め機Ｄに取り付ける取付部としてのねじ部２１を基部側に設けた本体ケース２に、ロータリーエンコーダＥを内蔵した構造である。従って、ねじ締め機Ｄとしては既存のものを何ら改造することなくそのまま利用することが可能となる。このため、ネジ締め不良検出装置１の取り付け取り外しも容易であり、ワークの種類によって任意に対応することができる。

本例のネジ締め不良検出装置１は、本体ケース２に開口部２２を設けている。この開口部２２はドライバビットＤ１を取り付けるねじ締め機ＤのクランプＤ２操作用の窓であり、ねじ締め機Ｄに取り付けた状態でドライバビットＤ１を交換できるようにしている。ドライバビットＤ１の交換を可能にするため、本発明においてはロータリーエンコーダＥに該ドライバビットＤ１の貫通孔を設けている。回転ディスクＥ１には該ドライバビットＤ１の六角形状の軸部と係合する六角形のビット挿通孔Ｅ２を設け、該ドライバビットＤ１と共に回転させて、その回転角度を検出する構造としている。

ロータリーエンコーダＥは、図２に示すように回転ディスクＥ１を軸受３（ボールベアリング）を介して本体ケース２に可回転に支持すると共に、該回転ディスクＥ１の回転を検知するセンサＥ３を設けたセンサ基板Ｅ４を本体ケース２に固定している。本体ケース２に回転ディスクＥ１及びセンサ基板Ｅ４を組み込んだことにより、取り付け時におけるギャップ等の設定も必要なく、安定した検出が可能となる。

本例のネジ締め不良検出装置１においては、本体ケース２を構成する本体キャップ２３に回転ディスクＥ１を組み込んでいる。これは、図３に示すように本体キャップ２３に軸受３を介して回転部材２４を設け、該回転部材２４にリング状に整列させた磁石Ｅ５を設けた構造であり、該回転部材２４に六角形のビット挿通孔Ｅ２を設けている。また、センサ基板Ｅ４は基板取付板４に取り付け、該基板取付板４を本体ケース２に固定している。

図４は、本発明に係るネジ締め不良検出装置１の他の実施例であり、本体ケース２を先細り状に形成することで、作業時における視認性を高めている。本例では、本体キャップ２３を台錘状に形成して先細り状としている。この本体キャップ２３に回転ディスクＥ１を組み込むため、ビット挿通孔Ｅ２を有し磁石Ｅ５を設けた回転部材２４を、プラスチックすべり軸受３を軸方向に介することによって取り付け、全体の大きさをコンパクトにしている。

本発明に係るネジ締め不良検出装置の一実施例を示す斜視図である。（実施例１）図１に示したネジ締め不良検出装置の断面図である。図１に示したネジ締め不良検出装置の分解図である。本発明に係るネジ締め不良検出装置の他の実施例を示す断面図である。（実施例２）

符号の説明

１ネジ締め不良検出装置
２本体ケース
２１ねじ部
２２開口部
２３本体キャップ
２４回転部材
３軸受
４基板取付板
Ｄねじ締め機
Ｄ１ドライバビット
Ｅロータリーエンコーダ
Ｅ１回転ディスク
Ｅ２ビット挿通孔
Ｅ３センサ
Ｅ４センサ基板
Ｅ５磁石

Claims

トルク設定装置を備えた動力式ねじ締め機において、ドライバビットのクランプ部分に被せて取り付ける検出装置であって、本体ケース基部側にねじ締め機への取付部、先端部側に回転ディスクとその回転を検出するセンサを設けたセンサ基板とによって構成したロータリーエンコーダを備えた構造であり、該本体ケースに固定し該ドライバビットを遊嵌させる貫通孔を備えた該センサ基板と、該本体ケースに軸受けを介して回転可能に支持すると共に該ドライバビットの多角形軸部に係合するビット挿通孔を設けた該回転ディスクは、該本体ケースの軸心方向に相互に対向させて配したことを特徴とするネジ締め不良検出装置。
本体ケースは、ドライバビットを着脱するクランプ操作用の開口部を設けた請求項１記載のネジ締め不良検出装置。
本体ケースは、先端側を先細りの台錘状に形成した請求項２記載のネジ締め不良検出装置。
本体ケースは、先端側に本体キャップを設けた構造であり、該本体キャップに回転ディスクを軸受を介して設けた請求項３記載のネジ締め不良検出装置。