JPH03213227A - ネジ締め装置 - 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） 本発明は、ネジを保持したビットを回転させて当該ネジ
を取り付ける駆動手段を備えたネジ締め装置に関し、 ネジのはめ合い長さを揃えることを目的とし、上述のよ
うなネジ締め装置において、回転角に応じた数だけ角度
信号を発する角度信号発生手段と、上記角度信号を計数
する角度信号計数手段と、角度信号計数手段が計数した
角度信号数に基づいて上記駆動手段を制御する回転角制
御手段とを設けて構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ネジ締め装置に関し、特にネジを保持したビ
ットを回転させて当該ネジを取り付けるドライバを備え
たネジ締め装置に関する。

ファクトリ−オートメーション（ＦＡ）の進展に伴い、
各種の作業がロボットに置き換えられつつあり、比較的
高度とされる機械部品の組み立てもロボットにより行な
われるようになってきた。

この組み立て作業においてはロボットが一方の部品の指
定位置に他の部品を設置する作業の他に、例えばネジの
締結によって機械部品を他の部品に固定するネジ締め作
業がある。ネジ締め作業は通常、電動ドライバ或はエア
ードライバ等のドライバをロボットやその他の駆動機構
に取り付けたネジ締め装置によって行なわれ、確実なネ
ジ締めが望まれている。

（従来の技術） 従来のネジ締め装置の一例を第３図により説明する。

このネジ締め装置は、真空ポンプによる負圧を利用して
ネジを吸着してから所定の位置に移動し、当該ネジによ
り対象物をネジ締めするもので、同図に示すように、モ
ータ（図示せず）等の駆動手段を内蔵し、その回転によ
りネジ１６の締結を行なうドライバ１１と、このモータ
の回転を制御するドライバ制御回路１２と、ドライバ１
１の先端に設けられ、負圧によりネジ１６を吸着できる
よう円筒形にした吸着スリーブ１３と、ドライバ１１に
内蔵されたモータの回転軸に固定され且つ吸着スリーブ
１３内に突出し先端にネジ１６のネジ溝に対応したネジ
山を形成したビット１４と、吸着スリーブ１３内を負圧
にする真空ポンプ１５とを有する。

ドライバ１１は、同図に示すように、平行バネ構造の押
圧力センサ１７を介してＺ方向可動部２０ａに連結され
ている。押圧力センサ１７は、上下両側に設けた板バネ
１８ａ、１８ｂの各内側数ケ所に歪ゲージ１９を貼着し
ており、板バネ１８ａ、１８ｂの撓みからＺ方向即ち垂
直方向にネジ１６に作用する押圧力を測定するようにし
ている。

そして、ドライバ１１、押圧力センサ１７、及び２方向
可動部２０ａは一体でＺ方向駆動機構２０によりＺ軸方
向に移動され、また水平方向にはＸ軸とそれと直交する
Ｙ軸を設定して、Ｘ軸方向にはＸ方向駆動機構２１によ
り、Ｙ軸方向にはＹ方向駆動機構２２により移動される
ようになっている。２方向駆動機構２０は、モータ２３
の駆動力を利用しており、Ｚ方向制御回路２４により制
御されている。つまり、Ｚ方向制御回路２４は上記押圧
力センサ１７からフィードバックするネジ１６に作用す
る押圧力の測定値と、例えばキーボード等の入力装置（
図示せず）により入力して予め設定しておいた設定値と
を比較し、上記測定値がこの設定値に近づくようにモー
タ２３の駆動制御を行ない、Ｚ方向可動部２０ａの昇降
を制御するものである。

次に、このネジ締め装置の動作について、磁気ディスク
装置のディスクのネジ締めを一例にして第４図及び第５
図により説明する。

まず、ドライバ１１はＸ方向移動機構２１及びＹ方向移
動機構２２により自動ネジ供給ｕ＆２５へ移動し、モし
てＺ方向駆動機構２０により下降してネジ１６ａを一木
を吸着する。

次に、ドライバ１１はディスク２６上のクランパ２７の
ネジ穴２８ａの上空に移動し、下降して第５図に示すよ
うにネジ１６ａを途中まで締める。これを仮締めといい
、ここまでの仮締め作業を他のネジ穴２８ｂ、２８ｃに
対しても行なう。

次にドライバ１１は再度ネジ穴２８ａに移動し、ネジｌ
ｅａを規定のトルクにより締め着ける。これを本締めと
いい、この本締め作業を他のネジ穴２８ｂ、２８ｃに対
しても行なう。

そして最後に３本のネジの締め着はトルクをバランスさ
せるために、仮締め時及び本締め時より回転速度を落し
て各ネジ穴２８ａ、２８ｂ。

２８ｃについて上記本締めと同様規定のトルクによりも
う一度ネジ締め即ち増し締めを行なう。

以上、一般的な３段階からなるネジ締めを示したが、最
終的に各ネジ穴でバランスのとれたネジ締めを行なうた
めには、ネジの仮り締め時に第５図に示すようなネジ１
６がスピンドル２９のネジ穴に進入している長さ、即ち
はめ合い長さＳを各ネジ穴で揃えて一定にする必要があ
る。尚、はめ合い長さＳは同図に示すようにネジ頭下端
とクランパ２７のネジ締め部表面との間隔を見、ネジ１
６の呼び長さをし、クランパ２７のネジ締め部の厚さを
ｄとすると、 ５＝Ｌ−ｄ−立 となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような従来のネジ締め装置にあっては、
仮り締め時のネジのネジ穴へのはめ合い長さを揃える方
法として、Ｚ方向可動部２０ａの位置を検出することに
より行なう方法や、ドライバ１１の動作時間を検出する
ことにより行なう方法等があった。

しかし、Ｚ方向可動部２０ａの位置を検出する方法では
、Ｚ方向可動部２０ａの位置とドライバ１１の位置とが
その間の押圧力センサ１７の板バネ１８ａ、１８ｂの撓
み量の変化により一致せず、またビット１４をネジ１６
に押し着けてネジ締めするためにＺ方向可動部２０ａに
微小振動が生じるので、ドライバ１１の位置を正確に検
出することができず正確にはめ合い長さを揃えることが
できなかった。また、後者のドライバ１１の動作時間を
検出する方法によれば、ドライバ１１の回転の開始・停
止時には回転数が変化するので、ドライバ１１の動作時
間が一定でもビットの回転角に誤差が生じ、ネジの各ネ
ジ穴へのはめ合い長さを正確に制御することができない
という問題があった。

そこで本発明は、ネジのはめ合い長さを正確に揃えるこ
とができるネジ締め装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明にあっ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、ネジ１を保持したビット２を回転さ
せて当該ネジを取り付ける駆動手段３を備えたネジ締め
装置において、ビット２の回転角に応じた数だけ角度信
号を発する角度信号発生手段４と、上記角度信号を計数
する角度信号計数手段５と、角度信号計数手段５が計数
した角度信号数に基づいて上記駆動手段３を制御する回
転角制御手段６とを設けたことである。

（作用） 第１図において、ネジ１を保持したビット２が回転する
と、角度信号発生手段４がビット２の回転角に応じた数
だけ角度信号を発する。この角度信号を角度信号計数手
段５が計数して、その信号数を求める。そして回転角制
御手段５が角度信号計数手段５で求めた角度信号数に基
づいて駆動手段３を制御する。その制御で例えば、予め
角度信号数に対するビット２の回転角との関係を求めて
おいて上記角度信号数からビット２の回転角を求め、こ
の回転角が、ネジ１のピッチを基にしてネジ締め対象物
に対するネジ１のはめ合い長さを回転角に換算した目標
値に一致するように駆動手段３を制御すれば、ネジのは
め合い長さをほぼ一定にすることができる。

（実施例） 以下、本発明に係るネジ締め装置の実施例を第２図に基
づいて説明する。

第２図は本実施例のネジ締め装置の主要部を示すもので
、本実施例において同図に示されていない部材は従来例
のものと同一であり、また同図において第３図に示す従
来例の部材と同一のものには従来例のものと同一の符号
を付して各詳細な説明は省略する。

本実施例のネジ締め装置は、第２図に示すように、ドラ
イバ３１に内蔵されビット１４を回転させるモータ４１
と並列に、ビット１４の回転角に応じた角度信号を発す
る角度信号発生手段としてのエンコーダ４２を設け、エ
ンコーダ４２のシャフトとモータ４１のシャフトとを歯
車４３ａ。

４３ｂにより連結している。本実施例では歯車４３ａ、
４３ｂの歯数比をｌ：１にすると共に、使用するネジ３
６をピッチＰが０．５工のＭ３並目ネジとする。また本
実施例ではビット１４の一回転によりエンコーダ４２が
発する角度信号の数即ち分解能Ｒを３６０とする。よっ
てビット１４が回転角θ０だけ回転すると、ネジ３６が
進む距離Ｚは、ｚ＝ｐ・（θ／Ｒ）＝０．５・θ／３６
０＝０．００１４θ、ＩＩｒｍ となる。このため、ビット１４の回転数からネジ３６が
ネジ穴の中を進む距離、即ちネジ３６のはめ合い長さを
直接測定することができる。

また、本実施例ではモータ４１の回転の制御をドライバ
制御回路３２が行なう。つまり、ドライバ制御回路３２
は、角度信号計数手段としての角度信号計数部６１と、
回転角制御手段としての回転角制御部６２とを有する。

角度信号計数部６１はカウンタ等からなりモータ４１が
回転したらエンコーダ４２が発するパルス信号を入力し
てカウントするものである。一方、回転角制御部６２は
ドライバ３１が下降してビット１４に保持されたネジ３
６先端が、第２図に示すようにネジ締め対象物を磁気デ
ィスクとした場合に、ディスク５１中心のスピンドル５
２のタップ穴５４の開口周縁に接触した時、押圧力セン
サ１７が出力する信号の変化を検出して、この信号の変
化により電流を供給してモータ４１の回転を開始させる
ように制御を行なうものである。また回転角制御部６２
は、角度信号計数部６１がカウントした角度信号数をエ
ンコーダ４２の分解能Ｒに基づいて回転角に換算し、こ
の回転角が予めネジ３６のピッチＰを基にしてネジ１の
はめ合い長さを回転角に換算して設定した目標値と一致
した際、モータ４１の回転を停止させるように制御する
と同時にＺ方向制御回路２４にドライバ３１を引上げる
ようにネジ締め終了信号を送るようにしている。

次に、ディスク装置のネジ締めを一例にして本実施例に
係るネジ締め装置の動作を第２図により説明する。

まず、ドライバ３１は、従来例と同様にネジ供給機に移
動してネジ３６を吸着し、クランパ５３のネジ穴５５の
上方に移動する。次に。

ドライバ３１が下降して、ビット１４に保持されたネジ
３６先端がスピンドル５２のタップ穴５４開口周縁に接
触すると、ビット１４に押圧力が加わり、その押圧力が
ドライバ３１を介して押圧力センサ１７に伝わる。その
際、押圧力センサ１７では板バネ１８ａ、１８ｂが撓む
ことにより歪ゲージ１９が伸縮するので、押圧力センサ
１７が信号の値を変化させて、この信号をドライバ制御
回路３２及びＺ方向制御回路２４に送出する。

ドライバ制御回路３２はこの信号の入力によりモータ４
１の回転を開始させる。それと同時にドライバ制御回路
３２では、角度信号計数部６１が歯車４３ａ、４３ｂを
介して伝わるモータ４１の回転によりエンコーダ４２が
発するその回転数に応じたパルス信号を入力してそのパ
ルス数をカウントする。回転角制御部６２では、角度信
号計数部６１が求めたパルス数からエンコーダ４２の分
解能Ｒに基づいてビット１４の回転角を求める。

そして回転角制御部６２はビット１４の回転角が予め設
定しておいた目標値、即ち仮締め時のはめ合い長さから
換算した回転角と一致した時、モータ４１の回転を停止
させるようにドライバ３１に対して制御信号を送ると共
に、Ｚ方向制御回路２４に対してもドライバ３１を引上
げるようにネジ締め終了信号を送る。

その結果、本実施例では前述したようにネジ３６が進む
距離ＺがＺ＝　０．００１４０．、”？’表わされるの
で、エンコーダ４２が１パルスを発生した時つまりビッ
ト１４が１０だけ回転した場合には、ネジ３６は△Ｚ＝
　０．００１４−だけ進むことになる。また、ネジ３６
とタップ穴５４とが噛み合うまでは平均１８０　’回転
しこの間はネジが進まないが、本実施例で用いたＭ３並
目ネジではピッチＰが０．５．、、、．１なので同一回
転角におけるネジの進行距離の誤差は平均０．２５−と
なる。このため本実施例でははめ合い長さの誤差をほぼ
０．２５−とみなしてよく、この値は本実施例で用いた
Ｍ３並目ネジでは実用上十分な精度で、本実施例のビッ
トの回転角を直接検出する方法により従来例では実現で
きなかった精度の高いはめ合い長さの制御が可能になっ
た。

そしてここまでの仮締め作業を他のネジ穴、すなわちタ
ップ穴に対しても行ない、従来例と同様に各タップ穴に
対して本締め、増し締めを順次行なう。この本締め及び
増し締めの際にビット１４の回転角を検出するようにす
ると、より正確なネジ締めが行なえる。

従って、本実施例によれば、ビットの回転角を直接検出
してネジのはめ合い長さを制御するようにしているので
、ネジの仮り締め時にそのはめ合い長さを各ネジ穴に対
して正確に揃えることができ、例えば磁気ディスク装置
のクランパのスピンドルへの取り着けに際し、仮締め時
のはめ合い長さの違いよりディスクのバランスが悪くな
るようなことはなくなり、精密な装置のネジ締め作業に
効果がある。また、本締め及び増し締めの際にも、一定
トルクによる締め付けと同時に、ビットの回転角を検出
するようにするとより正確なネジ締めを行なうことが可
能となる。

尚、本実施例では、ネジをＭ３並目ネジを例にとりエン
コーダ４２の分解能Ｒを３６０で説明したが、本発明で
はＭ３並目ネジ以外でも、また適当に分解能を変えるこ
とも勿論よい。また、本実施例ではネジ３６の空回転部
分を補正することはしなかったが、本発明ではネジ３６
の空回転分を補正するためにネジ３６を例えば１８０°
余計に回転させるようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればビットの回転角を
直接検出してネジのはめ合い長さを制御するようにして
いるので、ネジのはめ合い長さを各ネジ穴に対して正確
に揃えることができ、精密な装置のネジ締め作業に効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、第２図は本実施例に係るネジ
締め装置の構成を示す図、第３図は従来例を示す図、第
４図はネジ締め作業を示す図、第５図はネジの仮り締め
時の状態を示す断面図である。 １．３６・・・ネジ ２．３４・・・ビット ３．４１・・・駆動手段（モータ） ４．４２・・・角度信号発生手段（エンコーダ）５．６
１・・・角度信号計数手段（角度信号計数部）６．６２
・・・回転角制御手段（回転角制御部）未発明の厭（を
図 １！ＩＩ！１ 舘 図 第 ４ 図 イ反り締め時／ＩＱ官ホ寸の Ｉｌ　Ｓ　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ネジ（１）を保持したビット（２）を回転させて当該ネ
   ジ（１）を取り付ける駆動手段（３）を備えたネジ締め
   装置において、 ビット（２）の回転角に応じた数だけ角度信号を発する
   角度信号発生手段（４）と、 上記角度信号を計数する角度信号計数手段（５）と、 角度信号計数手段（５）が計数した角度信号数に基づい
   て上記駆動手段（３）を制御する回転角制御手段（６）
   とを設けたことを特徴とするネジ締め装置。