JPH0259236A - ネジ締付作業装置 - 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］ ネジ締め作業のように締付工具が保持したネジ部品を相
手部品のネジ溝に沿って移動せしめるネジ締付作業装置
に関し、 ネジ部品の仮締め及び本締め作業において、ネジ部品の
締付工具と係合する部、分に破損を与えずに締付作業を
行うネジ締付作業装置を提供することを目的とし、 締付工具の回転角を計測する手段と、制御装置が仮締め
を終了させたときのネジ部品の回転角を計測手段で検出
し、その回転角を記憶するための記憶手段と、制御装置
が本締めを行うときの締付工具の回転角を記憶手段に記
憶されている回転角に合わせる手段とを備えたことを特
徴とするネジ締付作業装置を構成する。

〔産業上の利用分野］ 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
ロボットに置き換えられており、比較的高度とされてい
る組立作業もロボットにより行われるようになっている
。この組立作業においては、ロボットが一方の部品上の
指定位置に他方の部品をセットする作業の他に、ネジ締
め、ボルト締めやナツト締めによって固定する取付は作
業がある。

〔従来の技術〕

このようなネジ締付作業は、従来、第５図に示す如くロ
ボットのアーム２に電動ドライバ（締付工具）１を備え
、真空ポンプ２０の吸着力等によりネジを保持し、ネジ
穴の方向（Ｚ軸方向）にアーム２を移動させながら電動
ドライバ１を回転させ、所定締付トルクに達するまで締
め付けるようにして行う。

第４図に電動ドライバ１の内部構造を示す。図中、モー
タ１１の出力と減速機１２により減速とトルクアンプが
なされ、ビット（ドライバ）１９を回転させる。クラッ
チ１３はトルク調整リング１４で指定される締付トルク
でネジ締めを行うもので、通常、内部の爪が噛み合って
減速機１２の出力をビット１９へ伝達するが、ネジを締
めて指定された締付トルクに達すると内部の爪が外れて
減速機Ｉ２からビット１９への回転伝達を遮断する。電
動ドライバｌの先端部には真空吸着アタッチメン１−２
１が設けられていて、真空ポンプ２０の吸着力によりネ
ジを保持する。

スタートスイッチ１６は、ビット１９をネジに押し付け
て所定外力が加わった時に作動し、コントローラ４にモ
ータ１１の回転開始を指示する。

ストップスイッチ１７は、指定締付トルクに達してクラ
ッチ１３内の爪が外れた時に作動し、コントローラ４に
モータ１１の回転停止を指示する。

コントローラ４は、モータ１１の回転開始及び停止を指
示するほかに、ロボット制御装置６にステータス信号４
５を送出し、電動ドライバ１のモータ１１が回転中であ
るかを伝える。ほかにアーム２は一方で電動ドライバ１
を保持し、他方で図示されないロボットに接続されてい
て、電動ドライバ１をＸＹＺ軸方向に移動させる。

ネジ締付作業は、ロボット制御装置６内のプログラムに
よって行われる。ネジ供給機９５及びネジ穴の位置、指
定する締付トルクの値などはデータ化されていて、ロボ
ット制御装置６は締付工具１とアーム２を制御する。

ここで、電動ドライバ１を備えたロボットを用いたネジ
締付作業について述べる。第５図は磁気ディスク装置の
円板９７をクランパ９６で固定する作業を示したもので
ある。クランパ９６はネジ穴８１〜８３を持ち、十字溝
のネジ７１〜７３をそれぞれに締め付ける。これらの締
付トルクを均一にするようにネジを締めるには、１本の
ネジを複数回に分けて、それぞれのネジを交互に締めて
いく必要がある。ここでは、第１及び第２の仮締めの後
に本締めを行うものとする。

では、締付作業の動作を説明する。最初に電動ドライバ
１をネジ供給機９５へ移動し、真空ポンプ２０によりネ
ジ７１を吸着する。最初は第１の仮締めであるので、ト
ルク調整リング１４により締付トルクを極小さい値にセ
ットする。電動ドライバ１をクランパ９６のネジ穴８１
の上に移動し、アーム２をＺ方向に移動させながら電動
ドライバ１を回転させてネジを締め付ける。指定された
締付トルクに達するとストップスイッチ１７が作動し、
ビット１９の回転が停止する。同様にネジ穴８２及び８
３に対してもネジ７２及び７３の仮締めを行う。

続いて、トルク調整リング１４を調整して、締付トルク
を規定値によりやや小さい値にセットする。電動ドライ
バ１を再びネジ穴８１に移動し、ビット１９を停止した
ままＺ軸方向に移動させる。

ビット１９とネジ頭部が接触し所定の力が加わると、ス
タートスイッチ１６が作動して、ビット１９の回転が開
始する。この時、ビット１９の先端部とネジ頭部の十字
溝とが完全に噛み合わなくても、電動ドライバ１を回転
させてがらＺ方向に押し込むことにより、完全に噛み合
わせることができる。ネジ７２及び７３にも第２の仮締
めを行う。

最後に、締付トルクを規定値にセットして本締めを行い
、ネジ締付作業を終了させる。

〔発明が解決しようとする問題〕

一度締めたネジを再び締める時、はとんどの場合は第６
図及び第７図に示した如くビットの山１０１と十字溝１
１０との向きが一致せず、完全に噛み合わない状態でビ
ット１９を回転させるため、ピントの山１０１が十字溝
の山１１１を削っていた。キズ１１２の大きさは０．１
ｍｍ　〜０．３ｍｍ程度と肉眼ではほとんど分からない
程度であるが、磁気ディスク装置のように極度に塵埃を
きらう精密機械の場合、ネジの破片が磁気ディスク装置
内にあると、ヘッドクラッシュ等の重大障害を起こす恐
れがあり、ネジ締めの自動化を図る上で大きな問題であ
る。

本発明は、ネジ部品の仮締め及び本締め作業において、
ネジ部品の締付工具と係合する部分に破損を与えずに締
付作業を行うネジ締付作業装置を提供することを目的と
する。

〔問題を解決するための手段〕

第１図は本発明の説明原理図である。

図中、９１は回転角計測手段であり、締付工具（電動ド
ライバ）１の回転角を計測する。９２は回転角記憶手段
であり、ネジの仮締めを終了して締付工具１をネジ部品
９４からを離すとき、回転角計測手段９１の計測値であ
る締付工具１の回転角θを記憶する。９３は回転角制御
手段であり、締付工具１の回転角を回転角記憶手段９２
の回転角θに合わせる。

〔作用〕

本発明では、第１図（Ｂ）に示すように、仮締めを終了
して締付工具１をネジ部品９４から離すとき、締付工具
ｌの回転角θつまりネジ部品９４の回転角を回転角記憶
手段９２のネジ部品９４に対応する記憶場所に格納する
。そして、再度ネジ部品９４を締め付けるときは、締付
工具ｌの回転角を回転角記憶手段９２の回転角θに合わ
せ、締付工具１とネジ部品９４の係合する部分の向きを
合わせる。よって、締付工具１とネジ部品９４が完全に
噛み合わせてから締付作業を行うことができる。

〔実施例］ 第２図は本発明の一実施例構成図である。

図中、歯車３１はクラッチ１３とピントチャック１８の
間にある歯車１５と噛み合っており、ビット１９の回転
に応じた回転をエンコーダ３ｏに入力する。エンコーダ
３０は歯車３１の回転に応じてＡ相、Ｂ相、Ｚ相のパル
スを発生する。本実施例では、歯車１５と歯車３１の比
を１：１とし、歯車３１が一回転する間にＡ相及びＢ相
は３６０のパルスを、Ｚ相は１つのパルスを発生するも
のとする。

Ａ相とＢ相のパルスは僅かにずれて発生し、ネジが進む
方向に回した時にＡ相Ｂ相の順番でパルスが発生するも
のとする。方向判別器５１にはＡ相及びＢ相が入力され
、Ａ相Ｂ相の順でパルスが検出されたら、アップダウン
カウンタ５２のＵＰ端子にパルスを送出する。また、Ｂ
相Ａ相の順番でパルスが検出されたら、アップダウンカ
ウンタ５２のＤＯＷＮ端子にパルスを送出する。

また、Ｚ相はアップダウンカウンタ５２のＣＬＲ端子に
入力され、アップダウンカウンタ５２の値をゼロクリア
する。よって、ビット１９の回転角が所定の基準位置に
なるとアップダウンカウンタ５２が０になり、その位置
から回転角が１変車位で０〜３５９度の範囲で計測でき
る。ピント１９が一回転するとアップダウンカウンタ５
２は再びゼロになる。

ネジの締付作業が終了してビット１９の回転が停止した
時は、エンコーダカウンタ５ｏに計測されたビット１９
の回転角つまりネジの回転角を、ロボット制御装置６内
の記憶回路６１に格納する。

ロボットが一度締めたネジを再び締める時は、記憶回路
６１内の締めるべきネジの回転角を読み出し、その回転
角をモータ制御回路４ｏ内の位置制御回路４２に送り、
位置制御回路４２はその回転角と現在のビット１９の回
転角つまりアップダウンカウンタ５２の値とが一敗する
ようにモータ駆動信号４４をモータに送出する。

他に速度制御回路４１はビット１９の回転速度を調整す
るものであり、本実施例では、エンコーダ２７の出力Ａ
相またはＢ相でビット１９の回転速度を検出し、それを
速度制御回路４１に入力して帰還させている。

ここで、従来例と同様に、第５図に示すような磁気ディ
スク装置の円板９７をクランパ９６で固定する作業を、
本実施例による電動ドライバ１を用いて行うときについ
て説明する。ネジの締付作業は、従来例と同様にロボッ
ト制御装置６内のプログラムによって行われているもの
とする。

では、第３図に示した締付作業のフローチャートに即し
て説明する。最初は第１の仮締めである。

■はネジ番号の初期化でネジ７１を設定する。■で締付
トルクをごく小さい値にセ・ン卜する。■でネジ供給機
９５からネジ７１を取り出す。この時、ネジ７１にキズ
を着けない方法が取られているとする。■の締付作業で
ネジ六８１の上に移動されている電動ドライバ１をＺ軸
方向に降下させ、ネジ７Ｉがネジ六８Ｉに接触し、ビッ
ト１９に所定外力が加わるとスタートスイッチ１６が作
動してビット１９が回転する。ネジ７１を締め付けて指
定締付トルクに達するとストップスイッチ１７が作動し
てビット１９の回転が停止する。■でエンコードカウン
タ５０に計測されたビット１９の回転角つまりネジ７１
の回転角を記憶回路６１のネジ７Ｉに対応する記憶場所
に格納する。ネジ７２及び７３に対しても■〜■を繰り
返す。

続いて、第２の仮締めを行う。［相］で再びネジ番号の
初期化を行いネジ７１を設定する。■で締付トルクを規
定値よりやや小さい値にセットする。

■では記憶回路６１のネジ７１の回転角を読み出し、現
在のビット１９の回転角を読み出した回転角にあわせる
。■では■同様に締付作業を行うが、ビット１９とネジ
７１の回転角が合わせであるので、ビット１９とネジ７
１の十字溝が完全に噛み合ってからスタートスイッチ１
６が作動する。［相］では■同様にネジ７１の回転角を
記憶する。ネジ７２及び７３に対しても■〜■を繰り返
す。

最後に、本締めを行う。作業は第２の仮締めとばば同様
である。■では締付トルクを規定値にセットする。また
、本締め終了後のネジの回転角を記憶する必要はない。

（発明の効果］ 以上説明したように、本発明では、締付工具１のビット
１９とネジ部品の向きを合わせた後で、ビットＩ９とネ
ジを保合させモータ１１を回転させるので、ネジ部品に
破損を与えずに締付作業が行える。また、ネジ部品の削
りかすがでないので、磁気ディスク装置の製造等のクリ
ンルーム内での作業には効果が大きく、精密機械のネジ
締付作業の自動化に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の一実施例構成図、 第３図は本発明の締付工具によるネジ締付作業を示すフ
ローチャート、 第４図はネジの締付作業の説明図、 第５図は従来の電動ドライバの内部構造図、第６図はビ
ットの先端部を示す図、 第７図はネジ頭部の破損を示す図である。 図中、 電動ドライバ（締付工具） ピント（ドライバ） 位置制御回路 エンコーダカウンタ 記憶回路 （ＡＩ （Ｄ〕 茅 ｊ 図 ネジ；呻イーＴ４１　づデ； ♀５凹 ヒ゛ソトめ先角ｇｐ 茅ｚＩ２Ｉ 十字イシ６，１頭叩 第７ 閉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ネジ部品の仮締め及び本締めを行うようなネジ締付装置
   において、 保持したネジ部品を締める締付工具（１）と、締付工具
   （１）を制御する制御装置（９９）と、締付工具（１）
   の回転角を計測する手段（９１）と、制御装置（９９）
   が仮締めを終了させたときのネジ部品の回転角を計測手
   段（９１）で検出し、その回転角を記憶するための記憶
   手段（９２）と、 制御装置（９９）が本締めを行うときの締付工具（１）
   の回転角を記憶手段（９２）に記憶されている回転角に
   合わせる手段（９３）とを備えたことを特徴とするネジ
   締付作業装置。