JPH01140932A - ねじ締め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ ロボットでねじ締めを行う場合のねじ締め位置の調整を
行うねじ締め装置に関し、 教示データのねじ穴の位置と実際のねじ穴位置がずれて
いる場合であっても正確なねじ締めが行えるねじ締め装
置を提供することを目的とし、電動ドライバと、ねじ締
め対象ねじに嵌め合うように形成され、電動ドライバを
ねじ締め対象ねじに案内するスリーブと、該スリーブが
ねじ締め対象ねじに嵌め合った状態で該スリーブに加わ
るモーメントを検出するセンサと、該センサの検出信号
に基づいてスリーブとねじ締め対象ねじとのずれを検出
する制御部と、該制御部の検出結果に基づいてスリーブ
とねじ締め対象ねじとのずれを補償する方向に′１１１
ＩＪドライバ及びスリーブを移動させる駆動系とで構成
する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、ねじ締め装置に関し、更に詳しくは、ロボッ
トでねじ締めを行う場合のねじ締め位置の調整に関する
ものである。

一般にロボットでねじ締めを行うのに当たってはねじ締
め対象となるねじの位置を予め教示データとしてロボッ
トに記憶させておき、ロボットを記憶された教示データ
の位置に移動させることが行われている。

［従来の技術］ 第７図は従来のねじ締め装置の一例を示す構成図である
。図において、１は電動ドライバであり、ホルダ２を介
してＺ方向（高さ方向）の駆動軸３に移動可能に係合さ
れている。４は駆動軸３を回転駆動するモータ、５は駆
動軸３の回転量を検出するエンコーダである。６は２方
向の力を検出する力センサであり、ホルダ２の一部に設
けられている。７は電動ドライバ１の２方向の位置制御
を行う制御部である。該制御部６には内部の設定信号■
ｃ、エンコーダ５の検出信号及び力センサ６の検出信号
が加えられ、所定の高さに設定するための駆動信号をモ
ータ４に出力する。

第８図はこのような従来の装置におけるねじ締めの動作
説明図であり、（ａ）はねじ締め前の状態を示し、（ｂ
）はねじ締め実行中の状態を示している。図において、
８は電動ドライバのビットである。９はねじ締め対象ね
じ１０に嵌め合うように形成され、電動ドライバのビッ
ト８を締め対象ねじ１０に案内するスリーブである。

（発明が解決しようとする問題点］ しかし、このような従来の構成によれば、部品の取り付
は等によって実際のねじ穴の位置が教示データとして記
憶されているねじ穴の位置に対してＸ方向やＹ方向にず
れる（図ではＸ方向にΔＸずれた例を示している）と、
ねじ１０がねじ穴に入らなかったり、第８図（ｂ）に示
すようにねじ１０を斜めに締めてしまうことがある。

又：仮締めと本締めの２回ねじ締めを行う場合、仮締め
ではきらんと締められたが、ねじ１０の位置とビット８
の位置がずれていることによりねじ溝とビット８の噛み
合いが不十分になり、ねじ溝を削ってしまうことがある
。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
教示データのねじ穴の位置と実際のねじ穴位置がずれて
いる場合であっても正確なねじ締めが行えるねじ締め装
置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 第１図は本発明のねじ締め装置の原理構成図であり、第
７図及び第８図と同一の部分には同一の符号を付けて示
している。図において、１１はスリーブ９がねじ締め対
象ねじ１０に嵌め合った状態で該スリーブに加わるモー
メントを検出するセンサであり、該センサ１１の検出信
号は制御部１２に加えられている。該制御部１２はセン
サ１１の検出信号に基づいてスリーブ９とねじ締め対象
ねじ１０とのずれを検出する。１３は２軸駆動系、１４
はＸ軸駆動系、１５はＹ軸駆動系であり、これら各駆動
系１３〜１５は制御部１２の検出結果に基づいてスリー
ブ９とねじ締め対象ねじ１０とのずれを補償する方向に
電動ドライバ１及びスリーブ９を移動させる。尚、スリ
ーブ９にはねじ１０の位置が教示データに対してずれて
いる場合にもねり１０にガイドされて嵌まり込むように
多少のコンプライアンスが与えられている。

［作用］ 第２図はねじ締め動作説明図であり、（ａ　）はねじ締
め前の状態を示し、（ｂ）はモーメント測定状態を示し
、（Ｃ）はねじ締め実行中の状態を示している。（ａ）
に示すようにねじ１０の位置が教示データに対してＸ方
向にΔＸずれているものとする。この場合、（ｂ）に示
すように電動ドライバ１を下降させてスリーブ９をねじ
１ｏに嵌め合わせることにより、スリーブ９には教示デ
ータに対するねじ１０の位置のずれに応じたモーメント
が発生する。該モーメントはセンサ１１で検出されて制
御部１２に加えられる。制御部１２はセンサ１１の出力
を教示データに加痺して正しいねじの位置を求め、電動
ドライバ１を算出された位置に移動させる。これにより
、（ｃ）に示すように電動ドライバ１とねじ１０が正対
した状態でねじ締めを行うことができる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第３図は本発明の一実施例の要部を示す構成図であり、
第４図は全体の構成図であって、第１図と同一の部分に
は同一の符号をつけている。図において、電動ドライバ
１はホルダ１６を介して直交ロボット１７に取りつけら
れている。１８はＹ軸モータ、１９はＹ軸エンコーダで
あり、これらはＹ軸駆動系１５を構成している。２０は
Ｚ軸モータ、２１は２軸エンコーダであり、これらは２
軸駆動系１３を構成している。２２はＸ軸モータ、２３
はＸ軸エンコーダであり、これらはＸ軸駆動系１４を構
成している。２４は直交ロボット１７がＸ軸方向に摺動
するＸ軸ステージである。２５は作業部品２６を移送す
る作業用コンベアである。

作業部品２６には複数のねじ穴２７〜２９が設けられて
いる。３０は制御部である。制御部３０にはセンサ１１
．Ｙ軸エンコーダ１９．Ｚ軸エンコーダ２１．Ｘ軸エン
コーダ２３のそれぞれの検出信号が加えられている。そ
して、Ｙ軸モータ１８゜２軸モータ２０．Ｘ軸モータ２
２には制御部３０からそれぞれ駆動信号が加えられてい
る。

第５図は電動ドライバ１の具体例を示す構成図であり、
＜ａ　＞は部分断面図を示し、（ｂ）は底面図を示して
いる。尚、第１図と同一のものには同一の符号を付して
示している。図において、３１はねじを真空吸着するた
めの吸着アタッチメントであり、十字板ばね３２を介し
て取り付はガイド３３に取り付けられている。３４はス
リーブ９を付勢するコイルばねである。３５はスリーブ
９のＸ軸方向、Ｙ軸方向のモーメント及びＺ軸方向の反
力を検出するセンサ１１として用いる歪みゲージである
。

このような構成において、電動ドライバ１のスリーブ９
にはスリーブ９がねじ１０に接触した時に、十字板ばね
３２のコンプライアンスにより、ねじ１０の形状に倣お
うとするＸ軸方向、Ｙ軸方向のモーメント及びＺ軸方向
の反力がねじ位置のずれに応じた外力として加えられる
。これらの外力は歪みゲージ３５で直接検出され、検出
信号は制御部３０に加えられる。制御部３０はこれら検
出信号の変化を速度信号に変換し、Ｘ軸方向及びＹ軸方
向のモーメントが０になるように、即ちねじ１０とスリ
ーブ９の相対的な位置のずれを修正するように直交ロボ
ット１７を所定の方向に移動させる。このようにしてね
じ１０とスリーブ９の相対的な位置のずれを修正した後
に、ビット８をねじ１０に接触させて電動ドライバ１を
回転駆動させることによりねじ締めを行う。

これにより、実際のねじ穴の位置が教示データとして記
憶されているねじ穴の位置に対してずれていても従来の
ようにねじ１０がねじ穴に入らなかったりねじ１０を斜
めに締めてしまうことはなく、仮締めと本締めの２回ね
じ締めを行う場合にもねじ溝とビット８の噛み合いが不
十分になってねじ溝を削ってしまうこともなくなる。

第６図はこのようなねじ締め動作の流れを示すフローチ
ャートである。

尚、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のモーメントが０になった位
置のずれ修正後の位置座標をメモリに格納しておいて、
２度目の本締め作業の時にその位置に電動ドライバ１を
移動させることにより、ねじ締め作業をスムーズに行う
ことができる。

又、ビット８がねじ１０に接触して回転を始める時には
、センサ１１のＸ軸方向及びＹ軸方向もモーメント検出
信号をソフトウェアにより無視するようにすることによ
り、ねじ締め中及びねじ締め終了後のモーメント及び衝
撃の影響を無くすることができる。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、教示デー
タのねじ穴の位置と実際のねじ穴位置がずれている場合
であっても正確なねじ締めが行えるねじ締め装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、 第２図は本発明のねじ締め動作説明図、第３図は本発明
の一実施例の要部を示す構成図、第４図は本発明の一実
施例の全体構成図、第５図は電動ドライバの具体例を示
す構成図、第６図はねじ締め動作の流れを示ずフローチ
ャート、 第７図は従来の装置の一例を示す構成図、第８図は従来
の装置のねじ締め動作説明図である。 第１図、第２図において、 １は電動ドライバ、 ８はビット、 ９はスリーブ、 １０はねじ、 １１は力センサ、 １２は＄ｌｊ　１１１部、 １３は２軸駆動系、 １４はＸ軸駆動系、 １５はＹ軸駆動系である。 −６と＝１０ネジ 傘発明（二よるね１．：読め動作説明図筒２図 第４図 （ＣＩ） ３ｂ （ｂ） ・電動ドライバ０具作削を示方構成図 負■５　図 勾じ締め動作の流れを示すフローチャート第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電動ドライバ（１）と、 ねじ締め対象ねじ（１０）に嵌め合うように形成され、
   電動ドライバ（１）をねじ締め対象ねじ（１０）に案内
   するスリーブ（９）と、 該スリーブ（９）がねじ締め対象ねじ（１０）に嵌め合
   つた状態で該スリーブ（９）に加わるモーメントを検出
   するセンサ（１１）と、 該センサ（１１）の検出信号に基づいてスリーブ（９）
   とねじ締め対象ねじ（１０）とのずれを検出する制御部
   （１２）と、 該制御部（１２）の検出結果に基づいてスリーブ（９）
   とねじ締め対象ねじ（１０）とのずれを補償する方向に
   電動ドライバ（１）及びスリーブ（９）を移動させる駆
   動系（１３）、（１４）、（１５）、とで構成されたこ
   とを特徴とするねじ締め装置。