JPH0650102Y2 - 自動ねじ締め機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 概要 本考案は、ワークの予め定める複数のねじ締め位置にね
じ締め手段によつて予め定める順序でねじを順次的に締
めてゆく自動ねじ締め機に関し、各位置でのねじ締めの
異常が検出されたときには警報を出力し、この警報を知
つて、作業者は繰返し操作スイツチを操作し、これによ
つてねじ締め動作を再度行い、またどうしてもねじ締め
が正常にできないときには、飛越し操作スイツチを操作
し、次の位置のねじ締め動作に移る。こうして一連のね
じ締め位置でのねじ締め動作を終了した後に、ねじ締め
ミスが発生している位置に、新たなねじを用いてねじ締
め動作を自動的に、または作業者の手作業によつて行
い、すべての位置でのねじ締めを正常に達成する。

産業上の利用分野 本考案は、電子機器などにビスやボルトなどのねじを自
動的に締付けて装着する自動ねじ締め機に関する。

従来の技術 従来から、電子機器などの複数のねじ締め位置にねじ締
め手段によつて予め定める順序でねじを順次的に締めて
ゆく自動ねじ締め機は知られている。

このような自動ねじ締め機では、ねじ締め作業が各位置
で正確に行われたかどうかを検出するための手段は設け
られておらず、そのようなねじの締付け不良が生じて
も、一連の各位置でのねじ締め作業が最後まで進むよう
に構成されている。

考案が解決すべき課題 したがつてこのような先行技術では、ねじ締め不良であ
る異常状態が発生した場合、そのねじ締め作業の途中
で、ねじを正しく締め直すことが望まれ、また、どうし
てもねじ締めを正確に行うことができない位置が存在す
るときには、その位置を飛ばして次の位置へねじ締め作
業を移らせることが望まれ、これによつて作業性の向上
が図られることになるであろう。

本考案の目的は、ワークの複数の各ねじ締め位置におい
てできるだけ確実にねじ締め作業を行うようにして作業
性の向上を図る自動ねじ締め機を提供することである。

課題を解決するための手段 本考案は、ねじ締めされるべきワークの予め定める複数
のねじ締め位置にねじ締め手段によつて予め定める順序
でねじを順次的に締めてゆく自動ねじ締め機において、 ねじ締めの異常を検出する手段と、 異常検出手段の出力に応答して、異常が検出されたと
き、警報を出力する手段と、 繰返し操作スイツチと、 飛越し操作スイツチと、異常検出手段によつて 異常が検出され、かつ繰返し操作スイツチが操作された
とき、その異常が検出された位置のねじ締め動作を、ね
じ締め手段によつて再度行い、異常検出手段によつて異
常が検出され、かつ飛越しスイツチが操作されたとき、
ねじ締め手段による次の位置のねじ締め動作に移るよう
に、制御する手段とを含むことを特徴とする自動ねじ締
め機である。

作用 本考案に従えば、自動ねじ締め機によつて、ワークの予
め定める複数のねじ締め位置に、ねじ締め手段を用いて
予め定める順序でねじを順次的に締めてゆく。異常検出
手段は、この各位置におけるねじ締めの異常を検出し、
この異常が検出されたとき警報出力手段によつて警報が
発生される。作業者はこの警報を知つて、ねじ締めの異
常が発生したことが分かる。したがつて作業者はそのね
じ締めの異常が発生している位置で再び、新たなねじで
ねじ締め動作を行おうとするときには、繰返し操作スイ
ツチを操作する。これによつてその異常が検出された位
置でねじ締め動作をねじ締め手段によつて再度行う。繰
返し操作スイツチを操作するたび毎に、異常が発生して
いる限り、ねじ締め操作を繰返すことができる。

ねじ締めの異常が検出された場所で、再度、ねじ締め動
作を繰返しても、そのねじ締めの異常が解消しないとき
には、作業者は飛越し操作スイツチを操作する。これに
よつてねじ締め手段による次の位置のねじ締め動作に移
る。

作業者は一連のねじ締め位置でのねじ締め動作が完了し
た後に、ねじ締め不良の位置を自動的にまたは作業者の
手作業によつて、ねじを正しく締付けて装着する。この
ようにして、ねじ締めミスが生じているワークである不
良製品を後工程に誤つて流してしまうという不具合を防
ぐことができる。

実施例 第１図は、本考案の一実施例の斜視図である。ねじ締め
が行われるべきワーク１は載置台２に位置決めされて載
置され、基台３上でＹ方向に往復変位可能である。基台
３には、一対の支柱４が立設され、それらの支柱４の上
部はビーム５によつて連結されて全体が門形に構成さ
れ、このビーム５に沿つてねじ締め手段６がＸ方向に往
復変位可能であり、このねじ締め手段６は上下のＺ方向
に昇降変位可能となつている。

基台３上には、ワーク１に装着されるビスやボルトなど
のねじを１個ずつ順番に供給するねじ供給器７が設けら
れる。ねじ締め手段６は、Ｘ方向およびＺ方向に移動し
て、ねじ供給器７から１個のねじを取出して、Ｙ方向に
移動する載置台２上のワーク１にそのねじを取付けてね
じ締めを行う。このようなねじ締め動作を繰返すことに
よつて、ワーク１上の複数のねじ締めされるべき位置に
それぞれねじ締め動作を行う。載置台３には操作入力手
段８が設けられ、動作の制御を行う。

第２図は基台３の簡略化した平面図であり、第３図は第
２図の切断面線III−IIIから見た断面図である。載置台
２は基台３に設けられているレール９に沿つてＹ方向に
移動可能である。この載置台２は無端状のベルト10の一
方の張架部分10aに固定されている。ベルト10は一対の
プーリ11,12に巻掛けられており、一方のプーリ11はパ
ルスモータなどのモータ13によつて正逆回転駆動され
る。これによつて載置台２は前述のようにＹ方向に往復
変位可能である。基台３の底15には脚14が取付けられて
いる。

ねじ締め手段６をＸ方向に往復変位可能とするために、
無端状のベルト17がプーリ18,19に巻掛けられており、
一方のプーリ18はモータ20によつて正逆回転駆動され
る。このような構成は、載置台２をＹ方向に往復変位す
るための構成に類似している。こうしてねじ締め手段６
はＸ方向に、基台３はＹ方向に、さらに前述のねじ締め
手段６はＺ方向に変位し、直交３軸でねじ締め手段６と
ワーク１とが変位し、そのワーク１の複数の位置に選択
的にねじ締め動作を行うことができる。

第４図はねじ締め手段６の正面から見た断面図であり、
第５図はそのねじ締め手段６の側方から見た断面図であ
る。これらの図面を参照して、ねじ締め手段６をＸ方向
に移動するための無端状のベルト17には、第１取付け部
材22が固定されており、この第１取付け部材22ともう１
つの第２取付け部材23とは、レールに沿うリニアベアリ
ング24によつてＺ方向に変位可能である。第１取付け部
材22には、複動空気圧シリンダ25が取付け片26によつて
固定されている。このシリンダ25のピストン棒27は取付
け片28によつて第２取付け部材23に固定される。したが
つてシリンダ25のピストン棒27が上下に伸縮変位される
ことによつて、第２取付け部材23がＺ方向に昇降変位さ
れる。

第２取付け部材23には、ねじ締めのための正逆回転可能
なステツピングモータなどのモータ30のハウジングが取
付け片31によつて固定される。モータ30の出力軸32に
は、ドライバビツト33が固定される。このドライバビツ
ト33は第６図に示される案内筒34を緩かに挿通する。案
内筒34は、直円筒部34aと、その上部の大径部34bとを有
する。モータ30のハウジングと案内筒34の大径部34bと
の間には、コイル状の圧縮ばね36が介在されており、こ
れによつて案内筒34は常時下方にばね付勢される。案内
筒34は、リニア軸受37によつて支持部材38にＺ方向に変
位可能に支持されており、この支持部材38は第２取付け
部材23に取付け片39を介して固定される。案内筒34に外
力が作用しない自然状態では、第４図に示されるように
その案内筒34の下端部34cはドライバビツト33の先端部3
3aよりも下方にある。

ねじ締めが行われるべきねじ40が、ドライバビツト33の
先端部33aに吸着されて取付けられるようにするため
に、案内筒34の大径部34bには管継手41が設けられ、可
撓管42を介して真空ポンプ43に連結される。これによつ
てドライバビツト33の外周面と案内筒34の内周面との間
の空間が負担とされ、そのため、ねじ40がドライバビツ
ト33の先端部33aに真空吸着される。

案内筒34の大径部34bには、半径方向に突出した遮光性
材料、たとえば金属から成る被検出片45が固定される。
この被検出片45はセンサ46に関連して設けられる。

第７図は第４図の切断面線VII−VIIから見た断面図であ
る。センサ46は発光素子47と受光素子48とが対をなして
構成され、取付け片49によつて第２取付け部材23に固定
される。したがつてこのセンサ46は、Ｚ方向にドライバ
ビツト33と一体的に昇降変位する。

ドライバビツト33によつて第８図（１）で示されるよう
にワーク１にねじ40を充分にねじ締めして正常に装着し
た状態では、被検出片45は第７図に示されるように、セ
ンサ46の２つの素子47,48の光経路に位置し、発光素子4
7の光を遮断している。

第８図（２）で示されるようにねじ40がワーク１に正常
にねじ締めされずに、そのねじ頭部がワーク１から間隔
δだけ浮き上つて、いわばねじ浮き状態となつたときに
は、第９図に明らかに示されるように、被検出片45はセ
ンサ46の光経路46aよりも下方に位置し、したがつて受
光素子48は発光素子47からの光を受光し、ねじ浮き状態
が検出される。こうして被検出片45とセンサ46とは、ね
じ浮き検出手段48を構成する。

第10図は、ねじ供給器７の斜視図である。多数のねじは
収納室49に収納され、供給前方に向けて下方に傾斜した
斜めのシユート50から、ねじが１個ずつ受け部材51に供
給される。

第11図はこの受け部材51付近の斜視図であり、第12図は
受け部材52付近の分解斜視図である。受け部材51はねじ
を受けるための切欠き53を有し、この切欠き53はシユー
ト50側に臨む。

受け部材51は、ラツク54とピニオン55とモータ56とによ
つて構成される駆動手段によつて、Ｘ方向に往復変位可
能である。ねじ供給器７の台盤58にはねじ40の軸部40a
を案内する案内溝59が形成される。

第11図に示されるようにねじ受け部材51の切欠き53がシ
ユート50に臨んでいる状態で、そのシユート50から供給
される１個のねじ40は、そのねじ頭部40aが第13図で示
されるように受け部材51上に受けられる。次にモータ56
の駆動によつて受け部材52が第11図および第12図の左方
に変位する。こうしてねじ40の軸部40bが案内溝59に沿
つて移動してねじ供給位置53aにある状態で、単１個の
ねじが、ねじ締め手段６に前述の第４図に示されるよう
にして真空吸着されることが可能な状態となる。このよ
うな動作が繰返されて、単１個のねじ40が順次的に、供
給される。

ねじ40が第11図の参照符53aで示されるねじ供給位置に
もたれされた状態で、そのねじ頭部40aは発光素子61と
受光素子62とを有するセンサ63の光経路を遮断する。ね
じ供給位置53aにあるねじが、ねじ締め手段６によつて
真空吸着されて取出されると、受光素子62は発光素子61
の光を受光する。ねじをねじ供給位置53aにもたらす受
け部材51とセンサ63とは、ねじ供給器７からねじ40が取
出されることを検出するねじ取出し検出手段64を構成す
る。

第14図は第１図〜第13図に示される実施例の電気的構成
を示すブロック図である。マイクロコンピユータなどに
よつて実現される処理回路66には操作入力手段８に備え
られている繰返し操作スイツチ67と、飛越し操作スイツ
チ68と非常停止のために操作されるスイツチ69とからの
出力が与えられる。

載置台２にはワーク１が存在するかどうかを検出するワ
ーク検出手段70が備えられる。

警報を目視表示するためにランプ71が設けられ、また警
報を音響表示するためにブザー72が設けられる。これら
のランプ71とブザー72とは、後述のように、ねじ供給器
７からねじが正しく取出されず、またねじ浮き状態が検
出され、あるいはまたねじが予め定めるトルク以上でワ
ーク１に締付けることができない締付け不能状態である
いわゆるねじばかとなつたことが検出されたとき、およ
び飛越し動作が存在するとき、動作される。このねじ締
め不能状態は検出手段73によつて検出される。ねじ締め
手段６をＺ方向に駆動するためのシリンダ25には電磁弁
74によつて圧縮空気が供給される。

第15図を参照して処理回路66の動作を説明する。ステツ
プn1からステツプn2に移り、ねじ締めされるべきワーク
１を載置台２に載置して固定すると、そのことがワーク
検出手段70によつてステツプn3で検出される。ステツプ
n4では、処理回路66に備えられているメモリには、ねじ
締め完了数Ｓが零にリセツトされる。ワーク１には、予
め定める複数位置にねじ40がねじ締めされて装着される
ものとし、各ねじ締め位置は処理回路66において予め設
定されている。このねじ締め位置の合計数をS1とすると
き、ステツプn4aでは、ねじ締め完了数Ｓが設定数S1に
等しいかどうかを検出し、等しくないとき、すなわちね
じ締めを行うべきとき、ステツプn5に移り、モータ20に
よつてねじ締め手段６をＸ方向に移動する。こうしてス
テツプn6では、ねじ供給器７においてねじ供給位置53a
にあるねじ40を第４図に示されるようにして真空吸着し
て取出して、ドライバビツト33の先端部33aに装着す
る。

ステツプn7において、ねじ供給器７のねじ供給位置53a
からねじ40が取出され、これによつてセンサ63ノ受光素
子62が光を受光してねじ取出し検出手段64によつてねじ
取出しが正常に行われたことが判断されると、ステツプ
n7からステツプn11に移り、ねじ締め手段６をモータ20
の駆動によつて移動し、またモータ13によつて載置台
２、したがつてワーク１を移動して、ドライバビツト33
をワーク１のねじ締め位置まで移動する。そこでステツ
プn12では、シリンダ25の働きによつてドライバビツト3
3が加工され、案内筒34がワーク１の上面に当接し、さ
らに真空吸着されているビス40がワーク１のねじ孔にシ
リンダ25の空気圧によつて押さえられて嵌まり込み、こ
の状態で、ドライバビツト33がモータ30によつて回転駆
動される。

このねじ締め動作が開始されたことがステツプn12にお
いて判断されると、ステツプn13ではタイプが刻時動作
を開始する。ステツプn14では、ねじ40をワーク１にね
じ締め動作を行うに充分な予め規定した時間だけ、ドラ
イバビツト33をモータ30によつて駆動し続け、その時間
が経過したかどうかが判断される。この規定時間が経過
していないときには、ステツプn15に移る。モータ30に
よつてドライバビツト33を回転駆動している状態におい
て、ねじ40がワーク１に正常にねじ締めされて充分に装
着された状態に達すると、ねじ40の回転のためトルクが
増大し、それ以上回転せず、したがつてモータ30の負荷
電流が増大し、モータ30の負荷トルクが増大する。モー
タ30の負荷電流を検出することによつて、その負荷トル
クが増大したかどうかをレベル弁別することができる。
これによつてねじ40が充分にねじ締めされて装着を完了
したとき、トルクアツプ信号が負荷電流検出手段77から
導出されて処理回路66に与えられる。ステツプn15で
は、このトルクアツプ信号が入力されたことを検出し、
ステツプn16に移り、ねじ浮き検出手段48によつて、前
述の第８図および第９図に関連して述べたように、ねじ
浮き状態が発生しているかどうかが判断される。ねじ浮
き状態が発生していないときには、ステツプn17に移
り、ねじ締め完了数Ｓを１だけインクリメントしてステ
ツプn4aに戻る。

前述のステツプn7において、ねじ供給器６からねじ供給
位置53aにあるねじ40が正常に取出されないときには、
そのことが検出されてステツプn8に移る。ここでは、ね
じがねじ供給器７から正常に取出されなかつたとき、ラ
ンプ71を点灯して警報を発生し、モータ13などを停止し
て作業を中断する。ステツプn9では、作業者がねじ取出
しが正常に行われなかつたことを知つて、繰返し操作ス
イツチ67を操作すると、ステツプn6に移り、再度ねじ供
給器７からねじ取出し動作が繰返される。

ねじがねじ供給器７から正常に取出されず、その後、上
述のように繰返し操作スイツチ67を操作することによつ
ても、ねじが、どうしても正常に取出されなかつたとき
には、作業能率の向上のために、作業者は手作業で１個
のねじ40をドライバビツト33の先端部33aに装着し、そ
の後、ステツプn10において飛越し操作スイツチ68を操
作する。これによつてステツプn11に移り、後続のねじ
締め動作が行われる。

ステツプn14において、ドライバビツト33をモータ30に
よつて回転駆動している時間が前記規定時間を経過した
ことが判断されると、ステツプn18において、ランプ71
を点灯して警報を発生し、モータ30を停止してねじ締め
動作を停止する。これによつてそのねじ締め位置におい
て、規定時間だけドライバビツト33によつてねじ40を回
転駆動しても、トルクアツプ信号が得られず、ねじの締
付け不能状態、すなわち、ねじばかの状態であることが
判断される。このステツプn14,n15およびn18は、第14図
に示されるねじ締め不能検出手段73を構成する。

ステツプn16において、ねじ浮き検出手段48によつてね
じ浮きが検出されたときにもまた、ステツプn18におい
てモータ30が停止されてねじ締め動作が停止する。

操作者は、ステツプn19において繰返し操作スイツチ67
を操作することによつてステツプn12に移り、再びモー
タ30を回転駆動させることができる。ステツプn20にお
いて飛越し操作スイツチ68が操作されると、そのことが
ステツプn21においてメモリに記憶されて保持され、そ
の後、ステツプn17に移り、次のねじ締め位置のための
ねじ締め動作が行われる。

こうして予め定める数S1のねじ締め位置におけるねじ締
め動作を完了すると、ステツプn4aからステツプn22に移
る。非常停止スイツチ69が操作されているとき、または
ステツプn21においてねじ締め位置でのねじ締めが行わ
れずに飛越しが行われたことがステツプn23において判
断されると、ステツプn24においてランプ71を点滅させ
る。ステツプn25では、ワーク１を載置台２から取外し
たかどうかが、ワーク検出手段70によつて検出される。
ワーク１が取外されたときには、ステツプn26において
ブザー72が鳴動する。ステツプn27では、ブザー72を停
止するために繰返し操作スイツチ67を操作し、これによ
つてランプ71を消灯し、またブザー72を停止させる。こ
うして一連の動作を終了する。

本考案の他の実施例として、第15図のステツプn18にお
いてねじ締め動作を停止することなく、ステツプn12に
移つて再びねじ締め動作を繰返し、このようなねじ締め
動作を同一のねじ締め位置で予め定める回数だけ繰返
し、それでもまだねじ締め不能状態であるかまたはねじ
浮き状態が存在しているときには、ステツプn20に移る
ように構成してもよい。

考案の効果 以上のように本考案によれば、ねじ締め手段によつてワ
ークの予め定める複数のねじ締め位置に予め定める順序
でねじを順次的に締めてゆき、各位置でねじ締めの異常
が検出されたときには警報を出力し、作業者はその警報
を知ることによつてねじ締め異常が発生していることが
分かる。作業者は繰返し操作スイツチを操作して、その
異常が発生しているねじ締め位置で再度ねじ締め動作を
ねじ締め手段によつて行わせる。どうしてもねじ締めが
正常にできないときには、作業者は飛越し操作スイツチ
を操作し、次の位置のねじ締め動作に移る。これによつ
て作業性を向上することができ、ねじ締めが不良のまま
で残つている位置には、一連の各位置のねじ締め動作が
終了した後に、新たなねじを用いてねじ締め動作を、自
動的に、または作業者の手作業で、行うことができる。
こうしてワークのすべてのねじ締め位置に、正常にねじ
締めを行うことができるようになり、ねじ締めミスが発
生したままの不良製品を後工程に流してしまうという不
具合がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の全体の斜視図、第２図は基
台３の簡略化した平面図、第３図は第２図の切断面線II
I−IIIから見た断面図、第４図はねじ締め手段６の正面
から見た断面図、第５図はねじ締め手段６の側面から見
た断面図、第６図は案内筒34の斜視図、第７図は第４図
の切断面線VII−VIIから見た簡略化した断面図、第８図
はワーク１にねじ40を締付ける状態を示す断面図、第９
図は第８図（２）で示されるねじ浮き状態を検出する動
作を説明するための断面図、第10図はねじ供給器７の斜
視図、第11図は受け部材51付近の斜視図、第12図は受け
部材51付近の分解斜視図、第13図は受け部材51によつて
ねじ40が受けられてねじ供給位置にもたらされた状態を
示す断面図、第14図は第１図〜第13図に示される実施例
の電気的構成を示すブロツク図、第15図は処理回路66の
動作を説明するためのフローチヤートである。 １…ワーク、２…載置台、３…基台、４…支柱、５…ビ
ーム、６…ねじ締め手段、７…ねじ供給器、８…操作入
力手段、13,20,30…モータ、33…ドライバビツト、34…
案内筒、36…ばね、43…真空ポンプ、48…ねじ浮き検出
手段、64…ねじ取出し検出手段、67…繰返し操作スイツ
チ、68…飛越し操作スイツチ、70…ワーク取出し検出手
段、71…ランプ、72…ブザー、73…ねじ締め不能手段、
77…トルクアツプ信号発生手段

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ねじ締めされるべきワークの予め定める複
   数のねじ締め位置にねじ締め手段によつて予め定める順
   序でねじを順次的に締めてゆく自動ねじ締め機におい
   て、 ねじ締めの異常を検出する手段と、 異常検出手段の出力に応答して、異常が検出されたと
   き、警報を出力する手段と、 繰返し操作スイツチと、 飛越し操作スイツチと、 異常検出手段によつて異常が検出され、かつ繰返し操作
   スイツチが操作されたとき、その異常が検出された位置
   のねじ締め動作を、ねじ締め手段によつて再度行い、異
   常検出手段によつて異常が検出され、かつ飛越しスイツ
   チが操作されたとき、ねじ締め手段による次の位置のね
   じ締め動作に移るように、制御する手段とを含むことを
   特徴とする自動ねじ締め機。