JPH079282A - ビス締付け状態検出装置とこれを用いた木工ビス締め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 木部であっても、ビス締めを安定して達成で
きるようにする。 【構成】 ビス締付け状態検出装置は、ビット３と同期
して昇降する昇降部材２に最下動位置から上動自在なよ
うにフローティング支持されて、ビット３の下降に伴い
ビス締め対象６の上面に載置されるビス締め基準部材８
と、このビス締め基準部材８および前記昇降部材２の一
方に設けられて、所定のビス締付け状態に対応したビッ
ト３のビス締め基準部材８に対する相対下降時点で他方
に応動するセンサ９とを備えたことを特徴とし、木工ビ
ス締め方法は、所定のビス締付け状態が前記の装置によ
って検出される時点まで木部６に対しビス締めを行って
後、この検出時点からさらに、所定量のビス締付けを行
うことにより、ビス５の所定回転量分だけ圧縮力を働か
せる増し締めを行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はビス締め状態検出装置と
これを用いた木工ビス締め方法に関し、木部に対して自
動的にビス締めを行うのに有効なビス締め状態検出装置
とこれを用いた木工ビス締め方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ビス締めを自動的に行うのに、従来、ビ
ス締付け終了時点を検出してビス締めを自動的に終了す
るようにしており、図４に示すような装置および方法が
採用されている。

【０００３】これについて説明すると、ビスｆを締め付
けるビス締め対象ａの基準厚さに対応したビス締付け終
了位置ｂが予め設定される。そして、このビス締付け終
了位置ｂに対するビットｃのビス締付け終了位置となる
下限位置ｄを、この下限位置ｄに対応して固設した下限
位置スイッチｅによって検出し、この検出があったとき
にビットｃの回転および下降を停止してビス締付けを終
了する、いわゆる１サイクル制御でビス締め作業を行っ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置および方法
は、主として金属部をビス締め対象とした場合に比較的
問題なく使用されている。

【０００５】しかし、ビス締め対象が木部であるような
場合、前記のビス締付け終了時点の自動検出に基づくビ
ス締付け制御に拘らず、ときとしてビス締付け不良が発
生した。このビス締付け不良は、図４の（ａ）、（ｂ）
に示すようにビス締付けが不十分であってビスにより締
付けた金具ｇがビスを中心に回動してしまったり、金具
ｇにガタツキが生じたりする場合、また図４の（ｃ）に
示すように締付けが過剰であって、金具ｇ等の木部への
食い込みが過度になったり、食い込み限度に達した後に
ビスの空回転が生じたりして、木部の組織が潰れるうよ
うな場合がある。

【０００６】これらのビス締付け不良の主な原因として
は、ビス締め対象が木部である場合や、天然木の場合は
特に部品ごとに、また同一部品の部分ごとに材質が一定
していないことがあるし、木部の厚みや材質が天候によ
って比較的大幅に変動している。また、表裏の表面材の
間に低圧縮材や高圧縮材を積層したパーチクルボード等
では各種圧縮材の戻りによって厚みや材質が一定してい
ないと云ったことが挙げられる。なお、図４の（ａ）、
（ｂ）は基準厚さよりも小さい厚みＡ、Ｂの場合、また
図４の（ｃ）は基準厚さよりも大きい厚みＣの場合をそ
れぞれ示している。

【０００７】したがって従来では、木部がビス締め対象
である場合、作業の初期はもとより作業の途中であって
もビス締付け状態の確認を行い、前記のようなビス締付
け不良が発生する都度、ビス締め対象を支持するテーブ
ルの高さを調節すると云ったことによって、ビス締付け
終了時点の検出位置が実際のビス締め対象の厚みに適合
するように微調整しているので、作業に手間がかかりコ
スト上昇の原因になっている。

【０００８】また、仕様の変更により木部の厚みが変わ
る都度、前記調整を一品一様に行う必要があるのでこれ
も面倒である。

【０００９】しかも、単一作業を大量にこなせるもの
の、厚みの異なる複数の木部についてのビス締めが必要
な製品については、対応できないと云った問題がある。

【００１０】もっとも、ビットの駆動機構を持った木工
用ハンド工具を利用してビス締めを人手で行う場合、ビ
ス締付け終了時点を作業者の経験によって判断し、木部
の種々な違いに対応することはできる。しかし、手作業
のために作業能率が悪い上に高度な熟練を要する不利が
あるし、ビス締付け終了時点に達する都度、ハンド工具
に働く反動が作業者に伝わるので、腱鞘炎と云った職業
病の原因にもなっている。

【００１１】そこで本発明は、木部がビス締め対象であ
っても、これに自動的に対応して安定したビス締付け状
態が得られて、上記従来のような課題を解決することが
できるビス締付け状態検出装置とこれを用いた木工ビス
締め方法を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のビス締付け状態
検出装置は、上記のような目的を達成するために、ビス
締めを行うビットと同期して昇降する昇降部材に最下動
位置から上動自在なようにフローティング支持されて、
ビットの下降に伴いビス締め対象の上面に載置されるビ
ス締め基準部材と、このビス締め基準部材および前記昇
降部材の一方に設けられて、所定のビス締付け状態に対
応したビットのビス締め基準部材に対する相対下降時点
で他方に応動するセンサとを備えたことを特徴とするも
のである。

【００１３】本発明の木工ビス締め方法は、上記の課題
を達成するために、所定のビス締付け状態が、本発明の
前記ビス締付け状態検出装置によって検出される時点ま
で木部に対しビス締めを行って後、この検出時点からさ
らに、所定量のビス締付けを行うことにより、ビスの所
定回転量分だけ圧縮力を働かせる増し締めを行うことを
特徴とするものである。

【００１４】この場合、所定のビス締付け状態を、ビス
締めによる締結対象物が木部に遊びなく密接する状態と
することができる。

【００１５】

【作用】本発明のビス締め状態検出装置の上記構成で
は、昇降部材がビス締め動作時のビットの下降に伴って
下降し、自身にフローティング支持しているビス締め基
準部材が最下動位置にてビス締め対象の表面に当接して
以降ビス締め基準部材をこの表面への載置状態にするの
で、ビットが引き続き下降されてビス締付けが進行する
ときのビス締め状態が、ビットのビス締め基準部材に対
する相対下降量と、ビス締め対象の実際の表面位置を基
準にして適正に対応することになり、所定のビス締め状
態に対応した相対下降量に達したとき、昇降部材および
ビス締め基準部材の一方に設けられたセンサが他方に応
動することによりこれを検出するので、所定のビス締め
状態が実際のビス締め対象の表面位置を基準にして正確
に検出することができる。

【００１６】本発明の木工ビス締め方法の上記構成で
は、まず、所定のビス締付け状態が本発明の前記ビス締
付け状態検出装置によって検出されるまでビス締めを行
うので、木部の厚みの違いと云ったことに係わりなく、
一定の締付け状態を得ることができ、しかもこの一定し
たビス締付け状態からさらに、所定量のビス締付けを行
うことにより、ビスの所定回転分量の圧縮力を働かせる
増し締めして、この増し締めが前記所定の締付け状態の
検出時点を基準に正確に行われるようにするので、木部
の組織を破壊するようなことを招かないで木部を適度に
圧縮した確固なビス締付けを確実に達成することができ
る。

【００１７】この場合、所定のビス締付け状態が、ビス
締めによる締結対象物が木部に遊びなく密接する状態で
ある場合、これ以降増し締めが完了するまでに必要なビ
ス締付け量の設定が、増し締め分だけのビス締付け量を
設定して簡易に対応することができる。

【００１８】

【実施例】以下本発明の木工ビス締め装置および方法が
適用された第１の実施例としてのビス締め装置につき、
図１、図２を参照して説明する。

【００１９】この装置は、図１に模式的に示すように固
定のテーブル１の上にビス締めのための昇降ヘッド２が
設けられ、昇降ヘッド２は下向きのビット３と、このビ
ット３を回転駆動するモータ４とを有し、図示しないシ
リンダー等を利用した昇降機構によって昇降されて回転
するビット３をテーブル１に近づけていくことにより、
ビス５をテーブル１上のビス締め対象としての木部６等
にねじ込んでビス締めを行い、例えば金具７を木部６に
締結する。

【００２０】また昇降ヘッド２は、ビス締めを行うビッ
ト３と同期して昇降する昇降部材をなし、最下動位置か
ら上動自在なようにビス締め基準ロッド８をフローティ
ング支持して、ビス締め動作時のビット３の下降に伴
い、ビス締付け終了時点に達する前の所定の時期にビス
締め対象である木部６の上面にビス締め基準ロッド８の
下端ゲージ８ａが載り、以降はビス締め基準ロッド８を
そのままに、ビット３の下降のみを図ってビス締めを進
行するようにしてある。

【００２１】これによって、ビット３が引き続き昇降ヘ
ッド３とともに下降されてビス締付けが進行するときの
ビス締め状態が、ビット３のビス締め基準ロッド８に対
する相対下降量と、ビス締め対象の実際の表面位置を基
準にして適正に対応することになる。

【００２２】そして、ビス締め基準ロッド８の上端には
ビス締め状態検出用のセンサとしてスイッチ９を取付
け、所定のビス締付け状態に対応したビット３のビス締
め基準ロッド８に対する相対下降時点で昇降ヘッド２に
応動してオンし、ビス締付け終了時点であることを検出
するようにしてある。この検出はスイッチ９を昇降ヘッ
ド２の側に設けビス締め基準ロッド８の上端等に応動す
るようにしても同様に行える。

【００２３】このように、前記スイッチ９によって、ビ
ス締め対象である木部６の実際の表面位置を基準にし
て、木部６の厚みがどのように違っても、これに影響さ
れることなく正確に検出することになり、図１の（ａ）
〜（ｃ）に示すように一定のビス締付け状態を得ること
ができる。

【００２４】所定のビス締付け状態が検出されたとき、
ビット３の回転を停止し、ビット３を上昇させることに
よってビス締めを自動的に終了するようにすると、ばら
つきのない安定した木工ビス締めが実現する。

【００２５】ところで、ビス締めによる締結対象である
金具７が木部６に遊びなく密接する状態となるだけで
は、金具７の締付けは甘くビス５を中心に回ってしまっ
たり、がたついたりすることがあるし、締付けがさらに
弛んでしまうような不都合もある。

【００２６】そこで、本実施例の木工用ビス締め制御と
しては、ビス５の１／４回転と云った所定回転量分だけ
木部６に圧縮力を働かせる増し締めを行うようにする。

【００２７】この増し締めにより、木部６の組織を破壊
するようなことを招かないで木部６を適度に圧縮した確
固なビス締付けを達成することができる。

【００２８】そして、この増し締め完了時点を前記所定
のビス締め状態としてスイッチ９により検出するように
すれば、増し締め方式のビス締付けを安定して達成する
ことができる。

【００２９】しかし、増し締め完了時点を前記スイッチ
９にて検出しビス締め動作を終了させるのでは、増し締
め分のビス締付け量を設定しにくい。

【００３０】このため、増し締め完了時点前の所定のビ
ス締め状態を前記スイッチ９により検出した後、ビット
３の回転数、あるいはビット３の回転時間を制御して行
えばビス締め動作を増し締め完了時点にて停止させやす
い。また、検出するビス締め状態を前記した金具７が木
部６に密接する状態とすると、検出後のビス締付け量は
増し締めのためだけのものでよく、増し締めに必要な例
えば１／４回転分をビット３の回転数か回転時間によっ
て設定すればよく、設定が容易で失敗しにくくなる利点
がある。

【００３１】本発明者等の実験によれば、１／４回転分
の増し締めを行うと、どのような場合のビス締めでも良
好なビス締付け状態が得られた。

【００３２】しかしこれに限られることはなく、木部６
の材料の違いや、金具７の木部６から浮いた部分をビス
締めするような場合等、各種条件によって種々に設定す
ることができる。なお、回転時間によって制御する場合
は、１／１００秒単位と云った微小な時間単位で行うの
が好適である。回転数による制御は必要な回転数をカウ
ンタに入力し、これをカウントダウンしていく方法で制
御できるし、回転時間は設定時間分のタイマがスタート
してから終了するのを待つことによって制御できる。い
ずれもマイクロコンピュータのカウンタ機能やタイマ機
能を利用して達成することができる。

【００３３】図２は以上のような制御を行うためのマイ
クロコンピュータ１１を利用した制御回路を示してお
り、ビス締付け動作のスタート信号の他、スイッチ９か
らの所定の締付け状態を検出したセンサ信号や、所定の
締付け状態からの増し締めが完了するまでの締付け量の
設定信号がマイクロコンピュータ１１に入力される一
方、マイクロコンピュータ１１からは、ビットの回転駆
動信号やビット昇降駆動信号が出力される。

【００３４】図３は本発明の第２の実施例を示し、ビス
５が木部６にねじ込まれる場合にトルクが安定する時点
を所定のビス締付け状態として検出し、以降のビス締付
け量をビット３の回転数や回転時間の指定によって増し
締め状態のビス締付けが完了されるようにしたている。

【００３５】このため本実施例では、ビス締め基準ロッ
ド８の上端ゲージ８ｂを、昇降ヘッド２に取り付けたフ
ォトカプラ２１と対応させ、本実施例での所定のビス締
付け状態のときに、上端ゲージ８ｂがフォトカプラ２１
の光路を遮断することにより、前記所定のビス締付け状
態を検出するようにしてある。

【００３６】なお、ビス締め基準ロッド８には、ビス５
をビス締め位置に吊持して安定させるチャック２２をチ
ャックホルダ２３を介して支持してあり、これによって
ビス締めが安定して行われる。このようなチャック２２
は前記第１の実施例についても同様に採用される。

【００３７】図３の（ａ）では、昇降へッド２およびビ
ット３は上昇した待機位置にあり、ビス締め基準ロッド
８は昇降ヘッド２に対し下限位置まで下降して安定し、
木部６からは浮いた状態とされている。チャック２２は
自動供給されるビス５を受止めてビット３の真下の位置
に吊持している。

【００３８】この状態から昇降ヘッド２がビット３を伴
って下降すると、先ずビス５が木部６の上面に当接して
それ以上下降しない状態になり、次いでビス締め基準ロ
ッド８の下端ゲージ８ａが木部６の上に載ってチャック
２２とともにそれ以上下降しない状態になる。このと
き、先に下降停止となるビス５は、後で下降停止となる
チャック２２に対し図３の（ｂ）に示すように浮いた状
態となる。

【００３９】以降昇降へッド２およびビット３のみが下
降して、ビット３により前記チャック２２から浮いたビ
ス５に回転を与えながら下降して、ビス５を木部６にね
じ込んでいき、ビス締めを行う。

【００４０】しかし、ビス５は下穴がない木部６にねじ
込まれる場合は特に、図３の（ｂ）の状態から図３の
（ｃ）のようにビス５の胴部が木部６に進入するまでに
ねじ込まれる間は、締付けトルクが大きく変動してビス
締付けが安定しない。つまり、ビット３の回転数や時間
がビス締めの進行度合いに比例しない。

【００４１】そこでこのようなビス締めが不安定なビス
締め動作領域Ｚがゼロとなる図３の（ｃ）のビス締付け
状態のときに、ビス締付け基準ロッド８の上端ゲージ８
ｂがフォトカプラ２１の光路を遮光して、ビス締付け動
作が安定する所定のビス締付け状態であることを検出す
る。

【００４２】次いで、このような所定のビス締め状態か
ら、前記第１の実施例で述べたような必要かつ適正な増
し締め状態となるまでに必要なビット３の回転数ないし
は回転時間を設定して、この回転数ないしは回転時間分
のさらなるビス締め動作を行ってビス締めを停止する。

【００４３】これによっても、増し締め式のビス締付け
が首尾よく正確に達成することができ、制御は第１の実
施例と同様な制御回路にて行うことができる。この場合
の所定のビス締付け状態検出用センサであるフォトカプ
ラ２１も、ビス締め基準ロッド８の側に設けて、昇降ヘ
ッド２側の部分によって遮光されるようにしてもよいの
は勿論である。また前記各実施例に限らずどのようなタ
イプのセンサを用いて、所定のビス締付け状態を検出し
てもよい。

【００４４】

【発明の効果】本発明のビス締め状態検出装置によれ
ば、ビットに同期して昇降する昇降部材にフローティン
グ支持されたビス締め基準ロッドがビス締め対象の上面
に載った後、ビットが引き続き下降されてビス締付けが
進行するときのビス締め状態が、ビットのビス締め基準
部材に対する相対下降量と、ビス締め対象の実際の表面
位置を基準にして適正に対応するのを利用した簡単な装
置にて、所定のビス締め状態を実際のビス締め対象の表
面位置を基準にして正確に検出することができるので、
装置が特に複雑になったりコスト高になったりせずに、
ビス締め対象である木部等の厚みに違いがあっても、こ
れの影響なく安定したビス締付けを達成することがで
き、従来のようなビス締付け状態の頻繁な確認や調整が
不要になるので、ビス締めの作業コストも低減する。ま
た人手による場合のような熟練を要したり職業病になる
ような問題を回避することができる。

【００４５】本発明の木工ビス締め方法によれば、所定
のビス締付け状態が検出されるまでのビス締めによっ
て、木部の厚みの違いと云ったことに係わりなく、一定
の締付け状態を得た後の、所定量のビス締付けにより、
ビスの所定回転分量の圧縮力を働かせる増し締めが、所
定の締付け状態の検出時点を基準に正確に行われるの
で、木部の組織を破壊するようなことを招かないで木部
を適度に圧縮した確固なビス締付けを確実に達成するこ
とができ、ビス締付けの失敗がなくなる。

【００４６】この場合、所定のビス締付け状態が、ビス
締めによる締結対象物が木部に遊びなく密接する状態と
することにより、これ以降の増し締めが完了するのに必
要なビス締付け量の設定を、増し締め分だけのビス締付
け量を設定して簡易に対応でき、増し締め式のビス締付
けを容易にかつ失敗なく達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された第１の実施例としてのビス
締付け状態検出装置を各種の状態で模式的に示す側面図
である。

【図２】図１の装置の制御回路を示すブロック図であ
る。

【図３】本発明が適用された第２の実施例としてもビス
締め装置を各種の状態で模式的に示す側面図である。

【図４】従来のビス締付け状態検出装置を各種の状態で
模式的に示す側面図である。

【符号の説明】

２ 昇降ヘッド ３ ビット ５ ビス ６ 木部 ７ 金具 ８ ビス締め基準部材 ９ スイッチ １１ マイクロコンピュータ ２１ フィトカプラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビス締めを行うビットと同期して昇降す
   る昇降部材に最下動位置から上動自在なようにフローテ
   ィング支持されて、ビットの下降に伴いビス締め対象の
   上面に載置されるビス締め基準部材と、このビス締め基
   準部材および前記昇降部材の一方に設けられて、所定の
   ビス締付け状態に対応したビットのビス締め基準部材に
   対する相対下降時点で他方に応動するセンサとを備えた
   ことを特徴とするビス締め付け状態検出装置。
2. 【請求項２】 所定のビス締付け状態が請求項１に記載
   の装置によって検出される時点まで木部に対しビス締め
   を行って後、この検出時点からさらに、所定量のビス締
   付けを行うことにより、ビスの所定回転量分だけ圧縮力
   を働かせる増し締めを行うことを特徴とする木工ビス締
   め方法。
3. 【請求項３】 所定のビス締付け状態は、ビス締めによ
   る締結対象物が木部に遊びなく密接する状態である請求
   項２に記載の木工用ビス締め方法。