JPS59232737A - 自動ねじ締め機 - 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】 （技術分野） 本発明は自動ねじ締め機の改良に関し、特に対象となる
ねし穴との相対位置検出器の付加によるねし締め機能の
向ｌ二に関するものである。

（従来技術とその問題点） 従来の自動ねじ締めｍは、ねじ穴に対し、ドライバ部分
か正確に位置決めされることを前提としており、特にね
し穴の位置検出装置を持っていなかったため、ねじ穴の
位置ずれに起因するねじ締め不良の検出は、ねし締め実
行後のねし浮きなどにより検出していた。この場合９位
置ずれの有無にかかわらずねじ締めを実行してしまうた
め、ねし山の破損およびねじ穴の周辺部の損傷などが避
けられなかった。

このため、第１図に示したように、外部にカメラ８等の
視覚センサを取＋Ｊけた自動ねし締めのシステムも検討
されている 第１図の従来の自動ねし締め装置は、ワーク１３に設け
られているねじ穴２をカメラ亭で撮像シ、。

位置情報として画像処理装置１１に取り込み、自動ねじ
締め装置のドライバ先端部１０をねし穴２に位置合せす
るようにドライバ部６をドライバ位置決め装置７で駆動
制御する信号を位置決め制御装置１２で発生する構成と
なっている。又１図で９は先端部にねじを供給するねじ
供給ホースである。

しかしこの方式では、カメラ８とドライバ部が同軸Ｊ：
、にないため、カメラ８による位置検出後。

ドライバ部６をねし穴２の位置へ移動するという２段階
のステップを要し２時間的にロスを生じる。

そのうえ、高価な画像処理装置１１を必要とするなど実
用面で問題があった。

（目的） 本発明は、これらの欠点を解決するため、安価で簡便な
方式のねじ穴の位置検出装置を構成することによって、
ねじ大の位置検出を行い、この検出情報により、少なく
ともねじ締め作業実行の可否の判定を可能とすることを
目的とする。

本発明の第２の目的は、ねじ大の位置検出を非接触状態
で行うことにより、ねじ締め不可の位置にある場合には
必要に応じて位置補正動作を行いねじや対象ワークの破
損のないねじ締め作業を実現することである。

上記目的を達成するだめの本発明の着眼点は以下の通り
である。

（１）　　まず、ねし締め作業においてねじの軸心は必
ずしも穴の軸心と完全に一致する必要はないと言う沖で
ある。通常ねじの先端あるいは穴の前面にはｉｒ＋ｉと
りあるいはテーパが設定されるため。

第２図（ａ）に示すように、ねじの穴に対するＹ方向の
ずれかへ×以内であればねし締めが可能である。したが
って、ねじ水検出装置は第２図（ｂ）に実線または破線
で示すように、穴の軸心を基準として士△×の不感帯を
伴なうもので十分目的を達成できると言う考え方が本発
明の第１の着眼点である。

（２）　　このように位置ずれを線形的かつ精密に検出
する必要がない反面、検出装置は穴の軸心を基準として
Ｙ方向（２次元的にはＸ、Ｙ方向）に対称的な特性であ
ることが望ましく、かつ非接触的な検出が行えれば好都
合である。このことと。

前項（１）の特性を考え合わせ、ねじ水検出を第３図に
示したように穴の内面を利用して行うようにしたのが本
発明の第２の着眼点である。すなわち、ねじ締めドライ
バを基準としてたとえば発ゲＣセンサ３−ａと受光セン
サ３−ｂを対称的に配置したとき、第３図（ａ）のよう
にねし穴とねしの軸心がほぼ一致している場合は１発ソ
ロセンサ３−ａよりの光は穴の内面で反射分数して受光
センサ３−ｂに達せず、第３図（ｂ）のように軸の相互
位置が一定以りずれている場合はかなりの反射光が受光
センサ３−ｂに到達するようになる。ねし締め機の場合
、対象となるねじ穴の寸法ばあらかじめ定まっているの
で、ねじ穴に所定の距離に近接した状態においてこのよ
うなセンサの出力または出力の処理結果を第２図（ｂ）
の特性に調整することは極めて容易である。

（３）以上のような特性を持つ検出装置を配置すること
により、ねし締め作業の直前にねじ締めの可否の判断が
可能となるが、さらにねじ締め不可の場合ねじの位置を
穴の軸心方向に位置修正できればさらに好都合である。

この時９着目すべき点は、必ずしもねじの全体、言い換
えればねし締め装置ｔ１全体を位置修正する必要はなく
。

ねしの先端位桁のみがねし穴の軸心方向に位置修正さオ
′口１ば通常ねし締めが可能となる点である。これは、
ねし締め機においてねじを保持しているヘッド部分にね
じの先端の位置を若干移動させるメカニズムを配置すれ
ば良い事を意味しており、この事か本発明の第３の着眼
点である。

以Ｉ一本発明の着眼点すなわち発明の基本的な考え方に
ついて述べたが、以下に実施例によりさらに本発明の内
容を詳細に説明する。

（実施例） 第４図に本発明の第一の実施例を示す。

ねじ保持装置１４−ａ、１４−ｂは９位置決め時には。

第４図の状態にあり、ねじ締め実行時には太い矢印で示
したように外側方向に移動する構造になっている。

このねじ保持装置１４−ａに発光センサ３−ａを、また
ねし保持装置１４−ｂに受光センサ３−ｂを発光センサ
３−ａから発せられた光がワーク１３に反射型光センサ
３−ｂに達するように取り付ける。この結果ドライバ部
６とねじ１およびねじ穴２が同軸ｈｃあれば、光は穴の
内部に反射するため受光センサ３−ｂＫ達しない。また
ねし穴２かずれている場合（第４図の状態）にはソＣは
ワーク１３で反射し受光センサ３−１）に達する。この
信号を処理し、ねし締めの実行の可、不可をねじ１とワ
ーク１３の非接触状態で判断する。

第５図から第７図に本発明の第二の実施例を示す。

第５図はドライバ先端部１０をねし穴２の方向より見た
ものである。ねじ保持装置１４−ａと１４−ｂに発光セ
ンサ（１５−ａ〜１８−ａ　）　　と受光センサ（１５
−ｂ〜１８−ｂ　ｌが一対となった反射型ｙ０七ンサお
よび発ソＣセンサ３−ａおよび受光センサ３−ｂを第一
実施例と同様に取り付ける。これらの反射型光センサに
より第６図に示すねじ穴２の周囲の点１９，２０．２］
、、　２２を検出し３発光センサ３−ａと受ｙＣセンサ
３−ｂ　［よりねし穴２の中心部２３を検出する。

第５図に示す反射型ｙｃ、センサは各対ごと１例えば発
光センサ〕５−ａで発光し、その光を受ソ０センサ１５
−ｂで検知する構造となっている。又反射型γ０センサ
１５−ａ、ｂは点２２を９反射型光センサ１６−ａ、ｂ
は点２１を２反射型γＣセンサ１７−ａ、ｂは点２０を
１反射型ソＣセンザ１８−　ａ　、　ｂは点１９を各々
検出している。

第６図はドライバ部６が正しい位置にある場合。

第７図はドラ・ｒハ部６かねし穴２に対してずれている
状態の一例である。

第６図の状態における反射型Ｖｅセンサの出力は以下の
ようＫなる。

１）反射型ン０センサ（１５−ａ　、　１５−ｂ　）　
：　０Ｎ２）　　　　　　　　　（１６−ａ　、　１６
−ｂ　）　：　ＯＮ：３）　　　　　　　　　（１７−
ａ　、　１７−ｂ　）　：　０Ｎｌｌ）　　　　　　　
　（１８−ａ　、　１８−ｂ　）　：　０Ｎ５１　　　
　　　　　　（：３−ａ、　３−ｂ　）　：　ＯＦＦ第
７図の状態では。

１）反射型光センサ（１５−ａ　、　１５−ｂ　）　：
　０Ｎ２）反射型ソＣセンサ（１６−ａ　、　１６−ｂ
　）　：　０Ｎ３）　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（１７−ａ、　　１７−ｂ　　）　　：　　０
Ｎ４）　　　　　　　　　　　　（１８−ａ　、　１８
−ｂ　）　：　０ＦＦ５）　　　　　　　　　　　　（
３−ａ、３−ｂ　）：　ＯＦＦこのように５組のセンサ
の出力信号により位置ずれの方向を読み取り１位置補正
情報とし自動ねじ締め装置の位置補正を行う。

この位置補正動作は前記第３の着眼点で述べたように、
自動ねし締め装置全体を動かす必要はなくねじを保持し
ているドライバ先端部１０の若干の移動で良い。このよ
うな移動機構に関する一実施例を第８図に示す。第８図
において、ねじ保持装置猷１４−ａおよび１４−ｂのＪ
：、端部は小型アクチュエータ２４−ａおよび２４−ｂ
の軸に固定され、かつ圧縮バネ２５−ａおよび２５−ｂ
によりドライバビットガイド５に接続されている。セン
サ（図示しない）による位置情報により小型アクチュエ
ータ２４−ａ　　および２４−ｂを任意の角度回転させ
ねじ１を第８図の破線で示した位置に移動させてねじ１
の先端と穴の位置を合わせねじ締め全行う。

このようなねじの位置補正を、Ｙ方向を含めた２次元で
行うためには、第８図の構造をさらにＹ方向に設置する
か、あるいは第８図の構面部分をドライバ軸回りに回転
できるようにすＪｌばよい。

！！：た。このような修正動作はセンサの出力から修正
動作はセンサの出力から修正動作距離を演算して行う必
要は特になく、センサ出力により示された方向に移動し
所定状態で停止するようなオンオフ的動作でよい。

なお１本実施例に用いるセンサはゲＣ学的センサに限ら
ず、任意の非接触センサおよび軟接触センサを月１いる
ことが可能であり、また修正動作機構についても同様で
ある。

（効果） 以４二説明したように本発明によれば、ワーク１３の位
置のずれおよびワークの加工精度の悪さＱでよるねし穴
２の位置ずれに起因するねし締め不良の除去が可能であ
り、自動ねし締め作業の信頼性あるいは作業速度の向Ｈ
ｚど工業的な価値が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自動ねし締め装置の一例、第２図はねじ
とねし穴の相対的位置関係、第３図は穴位置の検出方法
、第４図は本発明の第一実施例。 第５図は本発明の第二実施例、第６図および第７図は第
二実施例による検出点、第８図は位置補正機構をそｉ］
ぞれ示す図である。 １：ねじ、２　ねし穴、３−ａ　　発光センサ。 ３−ｂ＝受光センサ、４；ドライバビ、７ト、５：　ド
ライバビットガイド、６°　ドライバ部、７；ドライバ
位置決め装置、８：カメラ、９、ねし供給ポース、１０
：　ドライバ先端部、１１１画像処理装置。 】２：位置決め制御装置、１３：ワーク、　　＋７１−
ａおよび１４−ｉ）　：　　ねし保持装置、　　１５−
ａ　、　１６−ａ　、　１７−ａ。 １８−　ａ　：発ゲＣセンサ、　　１５−ｂ、１６−ｂ
、１７−ｂ、１８−ｂ：受ノＣ七ンサ、　　１９〜２３
　（１９’〜２３’　Ｊ　：検出点、　２４−ａ、２４
−ｂ°小型アクチュエータ、　２５−ａ、２５−ｂ：圧
縮バネ。 第２図 第３図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ねし保持部の先端部分がねじ締め対象となるねじ穴
   の開口面に所定距離まで接近した段階において、該ねし
   穴の中心軸と該保持部に保持されたねじの中心軸との位
   置関係を検出する事が可能な検出器を、該ねじ保持部付
   近に配置したことを特徴とする自動ねじ締め機。 ２）ねじ保持部の先端部分がねじ締め対象となるねじ穴
   の開口面に所定距離まで接近した段階において、該ねじ
   穴の中心軸と該保持部に保持されたねじの中心軸との位
   置関係を検出する事が可能な検出器を、該ねし保持部付
   近に配置し。 該検出器の出力により動作し、該ねじの中心軸またはそ
   の先端の中心位置を該ねじ穴の中心軸の方向へ移動させ
   る事が可能なねじ保持部を配着した事を特徴とする自動
   ねし締め機。