JPH0197577A

JPH0197577A - ネジ締め装置

Info

Publication number: JPH0197577A
Application number: JP25197187A
Authority: JP
Inventors: Yasuki Yamamoto; 山本　泰機; Nobuhiko Onda; 信彦恩田; Toru Kamata; 徹鎌田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-10-06
Filing date: 1987-10-06
Publication date: 1989-04-17

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〕ネジ締め作業を行うネジ締め装置に関し、ネジの精度を
厳しく管理することなく、ネジ吸着確認の信転性を上げ
ることができるネジ吸着確認手段を提供することを目的
とし、吸着アタッチメント内部は、真空ポンプにより真空吸引
され、吸着アタッチメント及びスリーブ内の真空圧でネ
ジをスリーブに吸着し、電動ドライバに連結されたビッ
トでネジ締めを行うネジ締め装置であって、前記スリー
ブ先端部に、ネジがスリーブに吸着されたか歪かを確認
するネジ吸着ＩＩ！認手段を備えて構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はネジ締め作業を行うネジ締付は装置に関する。

最近は、ファクトリ−オートメーションの進展に伴い、
各種の作業が自動化されており、比較的高度とされる組
立作業も自動機で行われるようになってきている。この
組立作業においては、自動機が一方の部品上の指定の位
置に他方の部品をセットする作業において、ネジ締めに
よって部品同志を固定する作業がある。このネジ締め作
業の場合に、ネジがネジ締め工具に確実に吸着されてい
る必要があり、その為にネジの吸着を確認する方法が必
要とされる。

〔従来の技術〕従来のネジ締め装置の構造図を第９図（ａ）〜（Ｃ）に
示す。

図中、１はスリーブ、２は吸着アクソチメント、３はエ
アパイプ、４はビット、５は０リング、６は電動ドライ
バー、７はネジ、８はコイルバネ、９は真空スイッチ、
ＩＯは真空ポンプを示す。

従来のネジ締め装置は、吸着アクソチメント２にスリー
ブ１をはめ込み、コイルバネ８によってスリーブ１に弾
性を持たせている。そして、電動ドライバー６に吸着ア
クソチメント２を隙間が出来ないように、例えば０リン
グ５を間に入れて固定する。吸着アタッチメント２には
エアパイプ３が設けられ、エアパイプ３と真空ポンプ１
ｏをエアチューブで配管し、その間に真空スイッチ９を
接続量る構造となっている。ネジ７を吸着した時のネジ
７の有無によって生じる圧力差を利用して、ネジ吸着の
良否を検出する構造である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のネジ吸着の検出方法は、第９図（ａ）に示すよう
に真空スイッチ９を用いてネジ７を吸着した時と、吸着
してない時との圧力差を利用しているが、第９図（ｃ）
のようにネジ頭をスリーブ１内に吸着する構造のため、
スリーブｌ内径はネジ頭の外径より大きめになっている
。そのため、ネジ頭とスリーブＩとの間に隙間が生じ、
ネジ７の吸着の有無による圧力差は小さい。さらに、ネ
ジ加工精度がＭ３バインドネジでは、ＪＩＳ規格で±０
．３鶴となっており、　０．３龍のネジを吸着した時の
圧力差は第９図（ｂ）のように空気が入り、Ｏに近く真
空スイッチ９でのネジ吸着の確認はできない。即ち、ネ
ジ吸着確認の信頼性が低くなる。又ネジ７の精度を厳し
く管理すると、ネジ７吸着確認の信頼性は上るが、ネジ
１本のコストが上がると云った大問題があった。

そこで、本発明ではネジの精度を厳しく管理することな
く、ネジ吸着確認の信軌性を上げることができるネジ吸
着確認手段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〕

前記問題点は、第１図（ａ）（ｂ）、第２図（ａ）〜（
ｄ）に示されるように、吸着アタッチメント２内部は、
真空ポンプ１０により真空吸引され、吸着アタッチメン
ト２及びスリーブど内の真空圧でネジをスリーブ１′に
吸着し、電動ドライバ６に連結されたビット４でネジ締
めを行うネジ締め装置であって、前記スリーブ１′先端部に、ネジがスリーブ１′に吸着
されたか否かを確認するネジ吸着確認手段を備えた本発
明のネジ締付は装置によって解決される。

〔作用〕

即ち、ネジを吸着するスリーブ１′の先端にネジ吸着Ｔ
１）１認手段を備えているので、スリーブ１′にネジが
有るか無いかを検出できる。例えばネジ吸着確認手段と
して、第１図（ａ）に示すようにネジ吸着するスリーブ
１′の内径を、使用するネジのネジ頭外径より小さくし
、その先端だけネジ頭外径より僅かに大きくして、段Ａ
を形成している。

このため、ネジ７を真空吸着した時〔（第１図（ｂ））
、ネジ頭はスリーブ１′内の段Ａによって固定されるた
め、スリーブ１′先端は段Ａの部分で密閉される。吸着
アタッチメント２内部は、真空ポンプにより真空吸引さ
れるため、吸着アタッチメント２及びスリーブ１′内の
圧力は真空になっていきます。又ネジ７を吸着してない
時やネジ７の吸着に失敗した時〔（第１図（ａ）〕は、
スリーブ１′先端が開放されているため、内部の圧力は
大気圧に近くなっている。

よって、ネジ頭の加工精度に関係なく、ネジ７を吸着し
ている時と、吸着してない時の吸着アタッチメント２内
部の圧力差が、大きくなることにより、ネジの吸着の確
認を真空スイッチ９で検出できる。

〔実施例〕

第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例を説明する図
である。第２図（ａ）〜（ｄ）は、第１図（ａ）（ｂ）
の本発明のネジ吸着確認の原理を適用した断面図で、（
ｂ）はＡ−Ａ断面を、（Ｃ）はネジ吸着状態を、（ｄ）
はネジ締めする状態をそれぞれ示す図である。なお、全
図を通じて同一符号は同一対象物を示す。

第２図（ａ）は従来の第９図のスリーブ１を、本発明の
一実施例スリーブ１′に置き換え、ビット４に一部改良
を施したものであるため、構成の説明は省略する。

第２図に基き、本発明の一実施例の動作を説明する。こ
の実施例のスリーブ１′は、Ｍ３小ネジのネジ締め用で
ある。そのため、ビット４とスリーブ１′の隙間が少な
く、ネジ吸引力が弱くなるため、ビット４の十字構をス
リーブ１′上部まで延ばし、その構で第２図（ｂ）に示
す隙間Ｂを形成して、吸引力を強くしている。

又、スリーブｌの長さは、第２図（ｃ）のようにネジ７
の長さより長（して、第２図（ｄ）のネジ締め時には、
スリーブ１の段Ａとネジ頭が接触することのないように
し、塵埃が出ないようにする。

エアパイプ３の先には、図示しないがエアチューブによ
って図示しない真空スイッチと真空ポンプに接続されて
いる。第２図（ｄ）のようにネジ７を吸着した時は、吸
着アタッチメント２内部が密閉され、内部を真空ポンプ
で吸引している事より真空になっていく。この時、予め
設定した真空スイッチの真空圧になれば、スイッチがＯ
Ｎになり、ネジ７を吸着した事を検出する。これにより
信頼性の高いネジ締め装置が得られる。

また、第３図は本発明の別のネジ吸着確認の原理構成を
示す図である。

第３図において、中心に穴を明けたビット４′の穴１２
の出口は、吸着アタッチメント２に取付けた密閉具１３
とビット４　′に加工された密閉段１４によって密閉さ
れる。この密閉された空間にエアーパイプ１）を取付け
、さらにエアチューブで真空スイッチ９に真空ポンプ１
０を接続した構成である。

ビット４′の中心の穴１２内部を真空ポンプ１０で吸引
するため、ネジを吸着した時ビット４′先端が密閉され
、内部の圧力は真空ポンプｌＯの到達真空圧に近づく。

又ネジを吸着してない時は、ビット先端が開放されてい
るため、大気圧に近づく。

よって、ネジの頭外径の精度に関係なく、ネジ吸着の有
無によって生じる圧力差が大きくなり、確実にネジの吸
着確認が行える。

第４図は本発明の第３図の手段を適用した実施例の断面
図である。第４図を説明すると、電動ドライバ６には、
穴あきビット４′が取付けられており、スリーブ１、コ
イルバネ８、密閉具１３をはめ込んだ吸着アタッチメン
ト２が、取付具１５によって固定されている。この時、
電動ドライバー６と吸着アタッチメント２との隙間をな
くす為に、０リング５が２個はめ込まれている。穴あき
ビット４′の吸引口の出口は、密閉具１３とビット４′
に加工された密閉段１４によって密閉され、その空間に
エアーパイプ１）が取付けられ、さらに図示しない真空
スイッチ、真空ポンプに接続されている。又、吸着アタ
ッチメント２の下部には、ネジ吸着用のエアーパイプ３
を取付け、図示しない真空ポンプへと接続する。

以上のように構成することにより、ネジ吸着の良否を完
全に検出できるので、より信顛性の高い自動ネジ締め作
業を実現することができる。又ネジ類の溝をビットで万
−削っても、ビット内にすぐに吸引されるため、クリー
ンルームでのネジ締めでの防塵効果がある。

さらに、第５図（ａ）（ｂ）は本発明の他のネジ吸着確
認の原理を示す図である。第５図（ａ）に示すようにス
リーブ１先端の左右に１対の発光素子１７と受光素子１
８を取付けて、スリーブ１中に光ビーム１６を作る。発
光素子１７と受光素子１８は光電スイッチ１９に接続さ
れており、光電スイッチ１９は受光素子１８に光が入射
している時は、ｒＯＦＦ　Ｊ信号を、光が入射してない
時は、「ＯＮ」信号をアーム制御装置２０へ出力するよ
う設定しておく。（「ＯＮ」とｒＯＦＦ　Ｊを逆にして
も本質的な動作は、変わることがない。）ネジを吸着していない時は、第５図（ａ）のように発光
素子１７から出た光は、スリーブ１中を進んで受光素子
１８に入る。光電スイッチ１９からは［ＯＦＦ　Ｊ信号
が出力される。

ネジ吸着した時は、第５図（ｂ）に示すように光ビーム
１６はネジ７でさえぎられて受光素子１８に到達しない
。光電スイッチ１９　ｒＯＮＪ信号が出力される。

以上のようにスリーブ１中の光ビーム１６をネジ７でさ
えぎる方式であるので、ネジ７がスリーブ１内に有る時
と無い時とで、受光素子１８に到達する光の強さは大き
く変化し、従って、ネジ吸着の有無を光電スイッチ１９
のｒＯＮｌｏＦＦ　Ｊで確実に検出することができる。

さらに、ネジ７を吸着／開放してから、光電スイッチ１
９が０Ｎ１０ＦＦするまでの時間遅れが非常に小さいの
で、ネジ締め作業の高速化が図れる。

第６図は本発明の第５図の手段を適用した実施例である
。図において、ｌはスリーブ、４はビット、６は電動ド
ライバ（ネジ締め工具）、８はコイルバネ、１６は光ビ
ーム、１７は発光素子、１８は受光素子、１９は光電ス
イッチ、２０はアーム制御装置、２１は光ファイバ（発
光側）、２２は光ファイバ（受光側）、２３．２４は反
射板、２５は吸着パイプ、２６はスリーブガイド、２７
はファイバ取付具を示す。

動作を説明すると、第５図（ａ）において、発光素子１
７から出た光は、発光側光ファイバ２２でファイバ取付
具２７へ導びかれる。光ファイバ２１から出た光ビーム
１６は、反射板２３で方向を９０度曲げられてスリーブ
１の中を横断し、反射板２４で再び向きを９０度曲げら
れて光ファイバ２２へ入る。光ビーム１６はファイバ２
２で受光素子１８へ導びかれる。受光素子１８に光が入
るので、光電スイッチ１９からは「吸着ＯＦＦ　Ｊ信号
がアーム制御装置２０へ出力される。

一方ネジを吸着した時は、〔第５図（ｂ　”）参照〕光
ファイバ２１から出た光はネジによって遮られて、光フ
ァイバ２２へは到達しない。受光素子１８に光が入らな
いので、光電スイッチ１９からは「吸着ＯＮＪ信号がア
ーム制御装置２０へ出力される。

第７図は第６図の本発明を実装した組立ロボットの斜視
図を示す。ロボット３０は、直進運動するＸ軸３１、Ｙ
軸３２、Ｚ軸３３、Ｚ２軸３４と回転運動するＴ軸３５
で構成される直交座標型ロボットである。γ軸３５は２
軸３３に接続されている。

ハンドは部品を真空吸着して搬送する真空吸着ハンド３
６とネジ締めハンド３７（実体は本発明の第６図のもの
）の２種類のハンドを持ち、真空吸着ハンド３６はＴ軸
３５にネジ締めハンド３７はＺ２軸３４に接続されてい
る。

本ロボットは例えば、小型磁気ディスク装置の円板組立
作業を行う。作業内容を簡単に説明する。部品はパレッ
ト３８．３９に載せられてコンベア４０．４１で組立を
行う場所へ運ばれる。ロボット３０は、真空吸着ハンド
３６で磁気ディスク４２とスペーサ４３を交互にスピン
ドル４４へ挿入積層し、固定用のクランパ４５をスピン
ドル４４に載せる。次に、ネジ締めハンド３７でネジを
自動ネジ供給４１４６から吸着して、スピンドル４４上
へ運び、クランパ４５をスピンドル４４にネジ化めする
。なお、第８図は第７図のネジ締めハンド部の拡大図を
示し、各部符号は第６図と同じであるので、説明を省略
する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ネジを吸着するス
リーブの先端部に、ネジ吸着の確認手段を備えたことに
より、ネジの頭外径の精度に関係なく、ネジ吸着の良否
を完全に検出することができるので、信頼性の高い自動
ネジ締め作業が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本発明のネジ吸着確認の原理を説
明する図、第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例を説明する図
、第３図は本発明の別のネジ吸着確認の原理構成を示す図
、第４図は本発明の第３図を適用した実施例の断面図、第５図（ａ）（ｂ）は本発明の他のネジ吸着確認の原理
を示す図、第６図は本発明の第５図を提要した実施例の断面図、第７図は第６図の本発明を実装した組立ロボ・７トの斜
視図、第８図は第７図のネジ締めハンド部の拡大図、第９図（
ａ）〜（Ｃ）は従来のネジ締付は装置の構造図である。図において、１．１′はスリーブ、２は吸着アタッチメント、５は０リング、６は電動ドライバ、７はネジ、８はコイルバネ、９は真空スイッチ、１０は真空ポンプ、１）はエアパイプ、１２は穴、１３は密閉具、１４は密閉段、１５は取付具、１６は光ビーム、１７は発光素子、１８は受光素子、１９は光電スイッチ、窒・＜１７＞　　　　　　　　　　　　　（皮）不究シ列ａ
ｊり咬」２請ルもの虎裡左は明り図第１図ｒ久λ 本奮明の列のわ奴■炙＆のベパ泗△を＋Ｇ巴矛３図７ｆｚｆｔｅＡＯｆｉｎ移東信ＩＥ、漂ＪＰｔ；ｒ＝ｔ
（ＺＪ矛５ｙ

Claims

【特許請求の範囲】（１）吸着アタッチメント（２）内部は、真空ポンプ（
１０）により真空吸引され、吸着アタッチメント（２）
及びスリーブ（１）内の真空圧でネジをスリーブ（１）
に吸着し、電動ドライバ（６）に連結されたビット（４
）でネジ締めを行うネジ締め装置であって、前記スリー
ブ（１）先端部に、ネジがスリーブ（１）に吸着された
か否かを確認するネジ吸着確認手段を備えたことを特徴
とするネジ締め装置。（２）上記ネジ吸着確認手段は、上記スリーブ（１）の
内径をネジ頭部外径より小さく、先端だけネジ頭部外径
より僅かに大きくして段（Ａ）を形成し、該段（Ａ）に
前記ネジ頭部を当て前記スリーブ（１）先端を密閉し、
前記真空ポンプ（１０）による所定真空圧でネジ吸着の
有無を検出することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のネジ締め装置。（３）上記ネジ吸着確認手段は、
上記ビット（４）の中心に穴（１２）を明け、その穴内
部を前記真空ポンプ（１０）により真空吸引し、ネジ吸
着時と未吸着時の圧力差を検出することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のネジ締め装置。（４）上記ネジ吸着確認手段は、上記スリーブ（１）先
端の左右に１対の発光、受光素子（１７、１８）よりな
るセンサを設け、該スリーブ（１）に吸着されたネジの
有無を、前記センサの光遮断の有無により検出すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のネジ締め装置
。