JPH02237775A - ねじ締結装置 - 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〕 ロボット等によりねじを締付ける場合に、ねじを回転用
ビットに吸着保持して締め付けるねじ締結装置に関し、 ねじ締めの場合に、ねじの頭部に傷が発生することがな
いような、ねじ締め工具を得ることを目的とし、 ねじ締結装置のねじ吸着部に、ねじ頭部の凹部が前記ビ
ットに完全に嵌合したことを検知する、光電センサを設
けるように構成する。

（産業上の利用分野） この発明は、ロボット等によりねじを締付ける場合に、
ねじを回転用ビットに吸着保持して締め付けるねじ締結
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の組立て作業においては、ねじを締め付ける場合に
人手によることが多かったが、最近ファクトリーオート
メーションの進展に伴ない、各種の作業がロボットに置
換えられつ＼あり、ねじ締め工具を備えた専用のねじ締
め機、或いはねじ締め工具を備えたロボットによってね
じ締め作業が行われるようになっている。

従来のねじ締め工具の構造としては、例えば第５図に示
すようなものがある。ねじ締め工具１には、ねじ回転用
ビット２、ねじ回転用ビット２を把持するピットチャッ
ク３、駆動用モータ４、減速機５、クラッチ６、トルク
調節用リング７があり、この他スタートスイッチ８およ
びストップスイッチ９により構成される。またねじ締め
工具１の作動を制御するコントローラ１０、ねじ締め工
具１の筐体を支持し、目的の所まで移動させるアーム１
１があり、ねじ締め工具１の周囲には、第６図に示すよ
うに、ねじ２０を吸着する吸着アタッチメント１２が設
けられ、それに負圧を与える真空ボンブ１３がある。

このようなねじ締め工具１によって、ねじ締め作業を行
う場合の動作を説明する。第６図は磁気ディスク装置の
円盤１４を、クランバ１５によりねじ穴１６，１７，１
８にねじ２０を締め付けて固定する作業を示すものであ
る。ねじ締め工具１はアーム１１に支持されて、コント
ローラ１０の指令により空間なｘ，ｙ，ｚの三次元方向
に移動し、まずねじ供給器１９によって供給されるねじ
２０の上に位置させる。そこでねじ締め工具１の吸着ア
タッチメント１２は真空ボンブ１３の作動によって、ね
じ供給器１９からねじ２０を１未だけ吸着する。このと
きねじ供給器１，９のねじ２０の下方から空気を吹き」
二げるようにすると、ねじの吸着がより円滑なものとな
る（特願昭６３−２０６７６４号参照）。そしてねじ締
め工具１，は再びアーム１１に支持されながら、ねじ穴
１６のところに到達する。そこでねじ締め工具１は、モ
ータ４を回転せｌノめて、ねじ２０を軽く締める（仮締
めという）。ねじ穴１７．１８に対しても上記の動作を
繰返して仮締めを行う。ねじ締め工具１は再びねじ穴１
６のところへ移動し、ねじ２０を所定のトルクで、ねじ
穴１６に締め付ける（本締めという）。モしてねじ穴１
７，１８に対ｌノても、同様に本締めを行う。

こ＼でビット２に所定の１ヘルクな与えるには、クラッ
チ６の内部の爪が噛み合って、駆動モータ４の出力をビ
ット２へ伝達するが、モータ４によってねじを締め付け
て、一定のトルクが加わると、内部の爪が外れてモータ
４からビッ１−２への回転の伝達を遮断し、それ以上の
１−ルクがねじ２０に与えられなくなり、そのトルクが
締め付けトルクとなる。この締め付けト・ルクの調節は
、トルク調節リング７により、クラッチ６の内部のばね
圧を変えることによって行う。そして３木のねじ穴１６
，１７．１８に対する締め付け■・ルクをバランスさせ
るために、上記のようにしてねじ締め１−ルクを徐々に
大きくしながら、ねじ穴１６，１７．１８に対する本締
めを繰返し行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところでこのような、従来のねじ締め工具１にあっては
、ねじの吸着アタッチメン１−１２は、ねじ２０を吸着
したならば、直ちにねじ穴１６，１７．１８の位置に移
動して締め付けを行うようになっていたため、ねじ２０
の頭の凹部、ブラスねじならば十字溝に、ねじの回転ビ
ット２が完全に嵌合しない場合も、そのま＼ねじ締めが
行われてしまい、締め付けるためのビット２の回転によ
って、無理にねじ２０にビット２を嵌合させるようにな
っている。

プラスねじの場合におけるビッ１一先端の形状な第７図
に、ねじ頭部の形状を第８図に示す。ねじ締めが行われ
るときには、ビッ１−２の先端部２１がねじ２０の頭部
２２の溝２３に嵌合しなければならないが、完全に嵌合
しない状態でねじを締め付けると、最終的にはねじ２０
にビット２が嵌合ずるにしても、その間にねじ頭部２２
の溝２３の付近に、ビット先端２１によって多数回の衝
翳が与えられ、その結果ねじの頭部２２に、傷２４がつ
けられる。傷２４の大きさは、Ｍ３のプラスねじの場合
で約０・１〜０・３ｍｍであり、肉眼では分らないくら
い小さいが、衝撃によってねじの材料が削り取られ、そ
の破片が０・１一〇・３ｍｍの塵埃となる。そして磁気
ディスク装置のように極度に塵埃を嫌う精密機械では、
このような小さい塵埃でも、ヘッドクラッシュ等の重大
障害を引き起こす恐れがあり、装置の組立ての自動化を
行う場合に、支障となるという問題があった。

この発明は、このような従来の課題に着目してなされた
もので、ねじ締めの場合にビットを完全にねじに嵌合さ
せて、ねじの頭部に傷が発生することかないような、ね
じ締め工具を得ることをその目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明において上記の課題を解決するための手段は、第
１図に示すように、ねじ５０をねじ回転用ビット３２に
吸着保持ずるねじ締結装置３１において、ねじ吸着部５
５に、ねじ５０の頭部５１の凹部５２が、前記ビット３
２に完全に嵌合したことを検知する、光電センサ６０を
設けるようにすることである。

〔作用〕

次に第１図に基づいて本発明の作用を説明ずると、ねじ
締結装置３１のねし吸着部５５に設けられた光電センサ
６０は、第１図ａに示すように、ねじ５０の頭部５１の
凹部５２が、前記ビット３２に完全に嵌合した場合は、
光がねじ５０で反射されないからオフとなり、第１図ｂ
に示すように、ねじ５０の頭部５１の凹部５２が、前記
ビット３２に完全に嵌合しない場合は、光がねじ５０で
反射されるからオンとなる。よって光電センサ６０のオ
ンオフによって、ねじが完全にビットに嵌合ｌノだかど
うかを知ることができる。

ビット、３２によるねじ５０の締め付けは、ねじ５０が
ビット３２に完全に嵌合ｌノてから行われることになる
。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す構成図で、ねじ締結装
置３１は、ねじ回転用ビット３２、ねじ回転用ビッ１へ
３２を把持するビット・チャック３３がある。また図示
しないが駆動用モータ、減速機、クラッチ、１・・ルク
調節用リングや、この他スタートスイッチとストップス
イッチがあること、ねじ締結装置３１の作動を制御する
コンｌ・ローラ４０、ねじ締結装置３１の筐体を支持１
ノ目的の所まで移動させるためのアーム４５がある点も
従来例と同様である。またねじ締結装置３１のビット３
２の周囲には、ねじ５０を吸着する吸着アッタチメント
５５が設けられ、それに負圧を与える真空ボンブ５６が
ある。吸着アタッチメント５５の先端には、スリーブ５
７が取付けられており、スリーブ５７はスプリング５８
によって下方に押されている。

スリーブ５７には、第１光電センサ６０および第２光電
センサ７０が取付けられ、これらの光電センサ６０、７
０は、センサヘッド６１、７１、光ファイバ６２、７２
およびアンプ６３、７３から成り、アンブ６３、７３か
らの信号は、装置全体を制御するロボット制御装置４１
へ入力し、さらにその信号はコントローラ４０へ入力し
て、ねじ締めの制御が行われるようになっている。

ねじ締め作業を行う場合の動作は、従来技術とほぼ同様
に行われるので詳細は省略するが、ねじ締結装置３１の
ビット３２は、従来と同様に吸着アタッチメント５５に
支持されて、ロボット制御装置４１の指令により、空間
をｘ，ｙ，ｚの三次元方向に移動し、まずねじ供給器１
，９によって供給されるプラスねじ５０の上に位置する
。そこで吸着アタッチメン１〜５５は真空ボンブ５６の
作動によって、ねじ供給器１９からねじ５０を１、木だ
けスリーブ５７のところに吸着する。

そこでプラスねじ５０の頭部５１の十字溝５２は、スリ
ーブ５７の中にあるビット３２の先端に嵌合するように
なるが、第３図に示すように、スリーブ５７には、第１
、第２の光電センサにおけるセンサヘッド６１、７１が
装着されて、ねじ５０の存在を検出している。即ち第３
図ａに示ずように、ねじ５０の十字溝５２が、ビット３
２の先端に完全に嵌合している場合は、第１の光電セン
サヘッド６１は、ねじの存在を検出せず、第２の光電セ
ンサヘッド７１のみが、ねじ５０が存在することを検出
している。この情報は２木の光ファイバ６２、７２によ
ってアンブ６３、７３に伝達され、ロボット制御装置４
１にねじ５０がビット３２に、完全に嵌合したことを知
らせる。

また第３図ｂに示すように、ねじ５０が吸着アタッチメ
ン１−５５により、ビット３２のところに吸着されては
いるが、ねじ５０の頭部の十字溝５２に嵌合していない
場合は、第１、第２の光電センサ６０、７０が、共にね
じ５０の存在を検出する。この場合はねじ５０が完全に
ビット３２に嵌合していないのであるから、そのときは
真空ボンプ５６をオフとし、ねじ５０を一度ねし供給器
１９へ戻し、再度真空ボンブ５６をオンにしてねじ５０
を再吸引する。第３図Ｃに示すように、第１、第２の光
電センサ６０、７０が、共にねじ５０の存在を検出しな
いときは、ねじ５０は吸着アタッチメント５５に吸着さ
れていないのであるから、ねじ供給器１９に対して、再
度吸着操作を繰り返すようにする。

こうしてねじ５０が吸着アタッチメント５５に吸着され
るときに、ねじ５０の十字溝５３が回転用ビット３２に
完全に嵌合したかどうかが、ねじ締めを行う前に予め検
出できるので、嵌合が不十分の内に締め付けを行って、
ねじ５０の頭部５１に傷が付くことがなくなる。またね
じ５０は一度仮締めされた後、数回本締めが繰り返され
るので、そのときにねし頭部５１に傷が付くことがある
が、それには前回の締め付けが終ったときの、回転ビッ
ト３２の回転角を記憶しておき、再度締め付けを行うと
き、その記憶値に回転ビット３２の回転角を合せるよう
にすることにより（特願昭６３−２０９０１７号参照）
、ねじ頭部５１に傷が付くことが防止できる。これによ
って磁気ディスク装置のように、極度に塵埃を嫌う精密
機械の場合でも、ねじ頭部に傷が付き、ねじ材料が削り
取られてその破片が塵埃となり、ヘッドクラッシュ等の
重大障害を引き起こす恐れがなくなる。

第４図は本発明の他の実施例で、第１の光電センサ６０
における、センサヘッドと光ファイバが前述の実施例と
異なり、光電センサヘッド６１の代りに、発光側光電セ
ンサヘッド６４、受光側光電センサヘッド６５が、スリ
ーブ５７に装着されており、それぞれ光ファイバ６６、
６７によりアンブ６３に接続して、ねじの存在を検出す
るようにしている。第２の光電センサ７０についても同
様に、発光側光電センサヘッド７４、受光側光電センサ
ヘッド７５が、スリーブ５７に装着されており、それぞ
れ光ファイバ７６、７７によりアンプ７３に接続してい
る。しかして光電センサヘッド６１、７１が、ねじ５０
の側面に光が当たって反射するのを検出していたのに対
し、光電センサヘッド６４、６５、７４、７５は、光が
スリーブ５７内を横断するのを、検出するようにした点
が異なウている。

なお上記の実施例では、第１と第２の２個の光電センサ
を設けることとしたが、ねじが吸着されていない場合を
検出する必要がなければ、第２の光電センサは設けなく
てもよい。またねじ吸着部にはスリーブを設け、真空ボ
ンブによって吸引することとしたが、他のねじ吸着機構
を用いてもよい。この他上記の実施例では、締結用ねじ
としてブラスねじを用い、その十字溝にビットを嵌合さ
せることとしたが、ねじはプラスね．しに限らずマイナ
スねじでも、他の形状のねじでも使用することができる
。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、ねじを負圧によ
りねじ回転用ビットに吸着保持するねし締結装置におい
て、ねじ吸着用スリーブに、ねじの頭の凹部が、前記ビ
ットに完全に嵌合したことを検知する光電センサを設け
たので、ねじが回転用ビットに完全に嵌合しないま＼の
状態で、ねじの締め付けが行われることがなく、ねじ頭
部の材料が塵埃となって障害を引き起こす恐れがなくな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、第２図は本発明の一
実施例の構成図、第３図は光電センサの作用を示す吸着
アタッチメントのスリーブの断面図、第４図は他の実施
例の断面図、第５図は従来のねじ締め工具を模式的に示
す構成図、第６図はねじ締め作業の概要を示す斜視図、
第７図はねじ締め工具のビット先端の側面図、第８図は
ねし頭部の傷の発生を示す平面図である。 １・・・ねじ締結装置 ２・・・ねじ回転用ビット ０・・・ねじ １・・・ねじ頭部 ２・・・ねじ頭部の凹部（十字溝） ５・・・ねじ吸着部（吸着アタッチメント）０・・・光
電センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ねじ（５０）をねじ回転用ビット（３２）に吸着保持し
   て締め付けるねじ締結装置（３１）において、ねじ吸着
   部（５５）に、ねじ頭部（５１）の凹部（５２）が前記
   ビット（３２）に完全に嵌合したことを検知する、光電
   センサ（６０）を設けたことを特徴とするねじ締結装置
   。