JPH05237729A - 自動ねじ締め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動ドライバをねじの通し孔に正しく位置合
わせできるようにする。 【構成】 ＣＣＤカメラ３２と電動ドライバ３１とを取
り付けたロボットの移動体２６が撮影位置に送られる
と、ＣＣＤカメラ３２が外箱３３に形成されたバーリン
グ孔（ねじ螺着孔）と脚３４に形成された通し孔４６と
の重なり部分を撮影する。このＣＣＤカメラ３２が撮影
した画像は主制御装置に送られ、両孔の重なり部分の正
規の位置からのずれ量を検出する。このずれ量はロボッ
ト制御装置に送られ、撮影位置から締付け位置への移動
量を補正し、その補正後の移動量により移動体２６を締
め付け位置に移動させる。このため、電動ドライバ３１
はそのドライバビットが通し孔４６およびバーリング孔
と同心になる位置に位置決めされた状態でねじ締めを行
うようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２つの部材をねじによ
り締付け固定するための自動ねじ締め装置に係わり、特
にねじを通す孔の位置を認識し、ねじ締め手段をその孔
に合うように位置決めできるようにした自動ねじ締め装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動ねじ締め装置にあっては、電
動ドライバのビットをねじの通し孔に合わせるために、
ガイドピンによる位置決め方式が採用されていた。この
ガイドピン位置決め方式を図８により説明する。なお、
図８は例えば洗濯機の外箱１の底部の隅角部に脚２をね
じ３により締付け固定する場合を示したもので、外箱１
は図示しない台上に上下逆にセットされている。

【０００３】図８において、４は直交座標形ロボットを
示しており、このロボット４により電動ドライバ５がね
じ締付け位置に送られると、まずエアシリンダ６がガイ
ドピン７を下降させる。すると、ガイドピン７が脚２お
よび外箱１に形成されているガイド孔８に嵌入し、電動
ドライバ５と外箱１の位置決めを行う。この位置決め状
態で、電動ドライバ５がエアシリンダ９により下降さ
れ、ねじ３を脚２に形成された通し孔１０に通して該ね
じ３を外箱１に締付ける、というものである。

【０００４】また、図９に示すフローティング方式と称
される別の位置決め方式のものもある。これは、ロボッ
ト４に取り付けられた基枠１１に対して電動ドライバ５
およびガイドピン７を配設した取付枠１２を水平方向に
若干量移動できるように支持したところがガイドピン位
置決め方式と異なる。

【０００５】この方式は、ガイドピン７をガイド孔８に
嵌入させて電動ドライバ５の位置決めを行う点ではガイ
ドピン位置決め方式と同じであるが、ガイド孔８に対し
ガイドピン７が位置ずれしていた場合には、取付枠１２
が水平方向に移動してその位置ずれを吸収するので、各
部に無理な力が作用せず、ガイドピン７および外箱１な
どが変形したりするおそれがない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の位置決め方式で
は、図１０に示すように、ガイドピン７がガイド孔８に
対して位置ずれしていた場合、ガイドピン７の下端の円
錐状部分７ａがガイドとなって最終的に当該ガイドピン
７がガイド孔８内に嵌入され、これにより通し孔１０に
対する電動ドライバ５の位置決めがなされる。

【０００７】このようなガイドピン７とガイド孔８との
位置決め作用は、ガイドピン７の円錐状部分７ａの突端
が多少なりともガイド孔８に入り込むことによってなさ
れる。このため、両者がガイドピン７の半径寸法以上に
大きく位置ずれしていた場合には、円錐状部分７ａの先
端がガイド孔８に入らないので、最早、位置決めは不可
能となる。

【０００８】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、部材の通し孔が正規の位置から大きく
ずれていた場合でも、ねじ締め手段を部材の通し孔に正
しく位置決めすることができる自動ねじ締め装置を提供
するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の部材と
この第１の部材に重ねられた第２の部材とを結合するた
めに、ねじを第２の部材に形成された通し孔に通して第
１の部材に形成された螺着孔に締付ける自動ねじ締め装
置において、移動体にねじ締め手段および撮影手段を設
け、この移動体を移動させる移送手段を設け、この移送
手段を制御して前記移動体を撮影手段が前記通し孔と螺
着孔との重なり部分を撮影する撮影位置に送り、その
後、前記ねじ締め手段がねじを通し孔に通して締付ける
締付け位置に送る制御手段を設け、前記撮影手段が撮影
した画像により前記通し孔と螺着孔との重なり部分の正
規の位置からのずれ量を検出する位置ずれ検出手段を設
け、前記制御手段は、前記移動体の撮影位置から締付け
位置への移動量を、前記位置ずれ検出手段の検出ずれ量
に基づいて補正することを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】移動体が撮影位置に送られると、撮影手段が第
２の部材に形成されている通し孔と螺着孔との重なり部
分を撮影し、この撮影画像に基づいて、位置ずれ検出手
段がその部分の正規の位置からのずれ量を検出する。そ
して、移送制御手段は移動体を撮影位置から締付け位置
に送る場合、位置ずれ検出手段の検出したずれ量に基づ
いて移動体の移動量を補正する。このため、ねじ締め手
段を第２の部材の通し孔に正しく位置決めすることがで
きる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図７に
基づいて説明する。なお、この実施例は洗濯機の外箱に
脚をねじにより締付ける場合に適用したものである。

【００１２】まず、本発明に係る自動ねじ締め装置の全
体構成を示す図１において、２１は移送手段としての直
角座標形ロボットであり、これは図示しない基台に固定
された固定ベース２２とこの固定ベース２２に対し直交
配置された移動ベース２３とから構成されている。

【００１３】固定ベース２２および移動ベース２３に
は、図３に示すＸ軸モータ２４およびＹ軸モータ２５を
駆動源とする直線駆動機構（図示せず）が設けられてい
る。そして、Ｘ軸モータ２４が回転すると、移動ベース
２３がＸ軸方向に移動され、Ｙ軸モータ２５が回転する
と、移動ベース２３に設けられた移動体２６がＹ軸方向
に移動するようになっている。従って、ＸおよびＹの両
軸用モータ２４および２５を制御することにより、移動
体２６を水平方向に自由に移動させることができるもの
である。

【００１４】このような移動体２６には、ガイドバー２
７を有した略コ字形の枠２８が取り付けられており、そ
のガイドバー２７には、枠２８に取り付けられたエアシ
リンダ２９によって上下動される昇降板３０が支持され
ている。そして、この昇降板２９にねじ締め手段として
の電動ドライバ３１および撮影手段としてのＣＣＤカメ
ラ３２が取り付けられている。

【００１５】この場合、ＣＣＤカメラ３２は電動ドライ
バ３１から横方向に離して設けられ、その下端部分に
は、被撮影箇所、すなわち図示しない台にセットされた
外箱３３上の脚３４を照明する照明装置３５が設けられ
ている。

【００１６】さて、上記電動ドライバ３１は、図２に示
すように、モータ３６と、このモータ３６によって回転
されるドライバビット３７とからなるもので、枠２８の
下面部にはホース３８により送られてくるねじ３９を一
本ずつドライバビット３７の真下に供給するねじ供給部
４０が取り付けられている。

【００１７】ドライバビット３７は、常時は、エアシリ
ンダ２９により昇降板２８が引き上げられていることに
より、下端がねじ供給部４０内に退避している。そし
て、ねじ３９がねじ供給部４０内においてドライバビッ
ト３７の真下に供給されると、モータ３６が起動すると
共にエアシリンダ２９が下降動作するようになってお
り、これにより、ドライバビット３７が回転しながら下
降して該ねじ３９をねじ供給部３６から押し出すように
構成されている。

【００１８】上記エアシリンダ２９の昇降動作は、図３
に示すソレノイドバルブ４１によりエアシリンダ２９へ
の圧縮空気供給経路を切り替えることによって制御され
る。そして、このソレノイドバルブ４０は電動ドライバ
３１のモータ３６と共に主制御装置４２により駆動回路
４３を介して制御されるようになっている。

【００１９】一方、前記直交座標形ロボット２１のＸ軸
モータ２４およびＹ軸モータ２５は、図３に示すロボッ
ト制御装置４４により駆動回路４５を介して制御され
る。そして、ロボット制御装置４４は、この両モータ２
４および２５の制御により、移動体２６を撮影位置に送
り、その後、締付け位置に送るようになっている。

【００２０】そして、移動体２６が撮影位置に送られる
と、図５に実線で示すようにＣＣＤカメラ３２が脚３４
に形成された通し孔４６と外箱３３に形成された螺着孔
としてのバーリング孔３３ａとの重なり部分の上方に位
置されて当該部分を撮影する。その後、移動体２６が締
付け位置に送られると、図６に示すようにドライバビッ
ト３７が螺着孔３３ａおよび通し孔４６の上方に同心に
位置され、当該位置において、ドライバビット３７が回
転しながら下降してねじ３９を通し孔４６に通してバー
リング孔３３ａに締付けるようになっている。

【００２１】なお、主制御装置４２は、自動ねじ締め装
置全体を統括制御するもので、上述のような移動体２６
の移動制御を行うロボット制御装置４４、電動ドライバ
３１の動作等がこの主制御装置４２によってシーケンス
制御されるように構成されているものである。

【００２２】さて、ロボット制御装置４４が移動体２６
を撮影位置および締付け位置に移動させる場合、撮影位
置は一定の位置に固定的に定められている。これに対
し、締付け位置については、第１の部材としての外箱３
３上に重ねて載置されている第２の部材としての脚３４
の通し孔４６（バーリング孔３３ａ）の実際の位置に応
じて変わるようになっている。

【００２３】以下にこの通し孔４６およびバーリング孔
３３ａの実際の位置に応じて移動体２６の締付け位置を
変化させる構成につき説明する。

【００２４】すなわち、撮影位置でＣＣＤカメラ３２が
通し孔４６とバーリング孔３３ａとの重なり部分を撮影
すると、そのＣＣＤカメラ３２の画像信号は図３に示す
Ａ／Ｄ変換器４７により二値化され、位置ずれ検出手段
として機能する主制御装置４２に入力される。主制御装
置４２は、二値化されたＣＣＤカメラ３２の画像データ
から通し孔４６とバーリング孔３３ａとの重なり部分の
重心位置を検出し、メモリに記憶された当該部分の正規
の位置における重心位置とのずれ量をＸ軸方向およびＹ
軸方向について演算する。そして、その演算結果を補正
データとしてロボット制御装置４４に入力するようにな
っている。

【００２５】一方、通し孔４６およびバーリング孔３３
ａの重なり部分が正規の位置に存在するとき、ドライバ
ビット３７が通し孔４６（バーリング孔３３ａ）と同心
となる移動体２６の位置を基準締付け位置とした場合、
移動体２６を撮影位置から基準締付け位置に移動させる
ためのＸ軸方向およびＹ軸方向への基準移動量Ｘ0 およ
びＹ0 がロボット制御装置４４のメモリに記憶されてい
る。そして、ロボット制御装置４４は、主制御装置４２
から入力される前記補正データにより基準移動量Ｘ0 ，
Ｙ0 を補正し、その補正後の移動量だけ移動体２６をＸ
軸方向およびＹ軸方向に移動させるように構成されてい
る。

【００２６】次に上記のように構成された自動ねじ締め
装置の作用を図７に示すフローチャートをも参照しなが
ら説明する。

【００２７】今、移動体２６が図５に二点鎖線で示す原
位置にあるとする。この状態でねじ締め動作が開始され
ると、まずロボット制御装置４４により駆動回路４５を
介してＸ軸モータ２４およびＹ軸モータ２５が駆動さ
れ、移動体２６が同図に実線で示す撮影位置に移動され
る（図７のステップＳ１）。そして、この撮影位置にお
いて、ＣＣＤカメラ３２が通し孔４６およびバーリング
孔３３ａの重なり部分を撮影する（同ステップＳ２）。

【００２８】ＣＣＤカメラ３２による画像信号はＡ／Ｄ
変換器４７により二値化されて主制御装置４２に入力さ
れる。主制御装置４２は、二値化された画像データから
通し孔１０およびバーリング孔３３ａの重なり部分の重
心位置を検出し（同ステップＳ３）、メモリに記憶され
た当該部分の正規の位置における重心位置とのずれ量を
Ｘ軸方向およびＹ軸方向について演算する（同ステップ
Ｓ４）。

【００２９】例えば、二値化された画像データを示す図
４において、通し孔４６およびバーリング孔３３ａの重
なり部分が正規の位置にあるとき、当該部分が二点鎖線
Ａで示す箇所に撮影されるものとした場合、実際の撮影
箇所が同図に斜線を付した箇所であったとすると、実際
に撮影された通し孔４６およびバーリング孔３３ａの重
なり部分の重心位置Ｇは正規の位置における重心位置ｇ
から、Ｘ軸方向に（＋ｘ）だけずれ、Ｙ軸方向に（−
ｙ）だけずれている。主制御装置４２はメモリに記憶さ
れた正規の重心ｇの位置と実際の重心Ｇの位置とから、
このずれ量（＋ｘ）および（−ｙ）を演算し、これを補
正データとしてロボット制御装置４４に入力するもので
ある。

【００３０】さて、ロボット制御装置４２は、補正デー
タの入力があると、この補正データにより基準移動量Ｘ
0 ，Ｙ0 を補正する（同ステップＳ５）。この補正は、
Ｘ0およびＹ0 にそれぞれＸ軸方向のずれ量およびＹ軸
方向のずれ量を加算することによって行われ、その演算
結果をＸ軸方向およびＹ軸方向への移動量とする。そし
て、ロボット制御装置４２は、Ｘ軸モータ２４およびＹ
軸モータ２５を駆動回路４５を介して制御して、移動体
２６をこの補正後の移動量となるようにＸ軸方向および
Ｙ軸方向に移動させる（同ステップＳ６）。

【００３１】上記図４の例では、ロボット制御装置４４
は基準移動量Ｘ0 およびＹ0 に補正データである（＋
ｘ）および（−ｙ）を加算し、（Ｘ0 ＋ｘ）および（Ｙ
0 −ｙ）を補正後の移動量とする。そして、ロボット制
御装置４４は、Ｘ軸モータ２４およびＹ軸モータ２５を
駆動回路４５を介して制御して、移動体２６をＸ軸方向
に（Ｘ0 ＋ｘ）移動させ、Ｙ軸方向に（Ｙ0 −ｙ）だけ
移動させる。

【００３２】このようにして、移動体２６が撮影位置か
ら補正後の移動量だけＸ軸方向およびＹ軸方向に移動さ
れることにより、移動体２６は電動ドライバ３１のドラ
イバビット３７が通し孔４６およびバーリング孔３３ａ
の重なり部分と同心となる位置、すなわち締付け位置へ
移動されたこととなる。

【００３３】この後、主制御装置４２によりモータ３６
が起動されると共にソレノイドバルブ４１が切り替わり
動作されてエアシリンダ２９が昇降板３０を下降させ
る。これにより、ドライバビット３７が回転しながら下
降してねじ３９を通し孔４６に通して外箱１に締付ける
（同ステップＳ７）。

【００３４】ねじ３９の締付けが終了すると、モータ３
６が停止すると共にソレノイドバルブ４１が切り替わり
動作されてエアシリンダ２９が昇降板３０を上昇させ、
次いで、ロボット制御装置４４の制御の下に移動体２６
が元の原位置に復帰移動される（同ステップＳ８）。以
上により一ねじ締め動作が終了する。

【００３５】このように本実施例によれば、ＣＣＤカメ
ラ３２により撮影した画像に基づいて通し孔４６の正規
の位置からのずれ量を検出し、その後、そのずれ量分を
補正して移動体２６を締付け位置に移動させるようにし
たので、通し孔４６およびバーリング孔３３ａの重なり
部分の位置が正規の位置から大きくずれていても、常
に、ドライバビット３７を通し孔４６およびバーリング
孔３３ａの重なり部分と同心となるように位置決めして
ねじ締めを行わせることができるものである。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、撮
影手段により撮影した画像に基づいて通し孔および螺着
孔の重なり部分の正規の位置からのずれ量を検出し、そ
の後、そのずれ量分を補正して移動体を締付け位置に移
動させるようにしたので、通し孔および螺着孔の重なり
部分の位置が正規の位置から大きくずれていても、常
に、ねじ締め手段を通し孔および螺着孔の重なり部分と
の関係で正しく位置決めしてねじ締め動作を行わせるこ
とができる、という優れた効果を得ることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す斜視図

【図２】電動ドライバを示す部分縦断側面図

【図３】電気的制御構成を示すブロック図

【図４】位置ずれ量の検出作用を説明するためのＣＣＤ
カメラの撮影画像図

【図５】移動体を撮影位置に移動させた状態を示す部分
縦断側面図

【図６】移動体を締付け位置に移動させた状態を示す部
分縦断側面図

【図７】ねじ締めのためのフローチャート

【図８】従来の自動ねじ締め装置を示す部分縦断側面図

【図９】従来の他の自動ねじ締め装置を示す部分縦断側
面図

【図１０】従来の自動ねじ締め装置の位置決め作用を説
明するための部分拡大縦断側面図

【符号の説明】

２１は直角座標形ロボット（移送手段）、２６は移動
体、２９はエアシリンダ、３０は昇降板、３１は電動ド
ライバ（ねじ締め手段）、３２はＣＣＤカメラ（撮影手
段）、３３は外箱（第１の部材）、３３ａはバーリング
孔（螺着孔）、３４は脚（第２の部材）、３６はモー
タ、３７はドライバビット、３９はねじ、４２は出力制
御装置（位置ずれ検出手段）、４４はロボット制御装置
（移送制御装置）、４６は通し孔である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の部材とこの第１の部材に重ねられ
   た第２の部材とを結合するために、ねじを第２の部材に
   形成された通し孔に通して第１の部材に形成された螺着
   孔に締付ける自動ねじ締め装置において、ねじ締め手段
   および撮影手段を設けた移動体と、この移動体を移動さ
   せる移送手段と、この移送手段を制御して前記移動体を
   撮影手段が前記通し孔と螺着孔との重なり部分を撮影す
   る撮影位置に送り、その後、前記ねじ締め手段がねじを
   通し孔に通して締付ける締付け位置に送る制御手段と、
   前記撮影手段が撮影した画像により前記通し孔と螺着孔
   との重なり部分の正規の位置からのずれ量を検出する位
   置ずれ検出手段とを具備し、前記制御手段は、前記移動
   体の撮影位置から締付け位置への移動量を、前記位置ず
   れ検出手段の検出ずれ量に基づいて補正することを特徴
   とする自動ねじ締め装置。