JPS6029253A - 数値制御ねじ締め機 - 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】 産業上の利用分野 本発明は超音波を利用してワークのねし穴位置を検出し
、ねじ締め位置ずれを補正して自立的にねじ締め・を行
なう数値制御ねじ締め機に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来の数値制御ねじ締め機は、第１図にその具体構成を
示すように、中央演算処理部３とプログラム記憶部４と
第１数値制御部６と第２数値制御部７を有する数値制御
装置１と、テーブル駆動部８とＸ−Ｙテーブル９とヘッ
ド部１ｏと電動ドライバ１１とねじ供給部１２からなる
ねじ締め機本体２から構成され、コンベヤライン上の所
定位置に正確に位置決めされ前記ねじ締め機２と所定の
相対位置関係にある対象ワークのねじ穴妬対して、ねじ
締めデータによシねじ締めを行なうものであった。しか
しながら上記のような構成ではワークをコンベヤライン
上の所定位置に正確に位置決めしなければならずコンベ
ヤは、従来のローラコンベヤでなく、高精度な位置決め
が可能なモジュール型コンベヤが必要とされており高価
なものになるという欠点を有していた。また多種類のワ
ークのねじ締めを行なうときには、通常の方法としてワ
ークごとに専用のパレットを製作し、パレット上にワー
クを位置決めして、パレットをモジュール型コンベヤで
供給しているが、パレットの製作費用が高価なものにな
るという欠点を有していた。

さらに大型の構造部品のようにねじ穴位置・ピッチの″
ｊＪ１工精度が２ｍｎ程度生じるワークについては、パ
レット上に固定して供給したとしても前記ねじ締め機と
の相対位置関係が大きくずれるためねじ締めデータによ
るねじ締めが出来ず、自動化生産体制には即応できない
という欠点を有していた。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点をすべて解消するもので、簡易
な構成で、ワークのねじ穴との相対位置関係を検出する
と同時にねじ締め位置ずれが補正できねじ締めを行なう
数値制御ねじ締め機を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は、従来構成の電動ドライバを備えた数値制御ね
じ締め機と軸心が前記電動ドライバのものと前記・ワー
ク面で合致するように配置した超音波送受波素子と、前
記超音波送受波素子を用いて前記ワークのねじ穴位置を
検出する穴位置検出回路と、前記中央演算処理部からの
情報により前記穴位置検出回路に検出開始信号を出力す
る検出開始信号出力部と前記穴位置検出回路からの出力
信号により特定のプログラムを実行させるための情報を
中央演算処理部に与える検出完了信号入力部とから構成
されており、穴位置検出回路によりワークの穴位置検出
を行なうと同時にねじ締め位置ずれが補正できるので、
本発明の数値制御ねじ締め機と対象ワークのねじ穴の相
対位置関係が大きくずれていてもねじ締め位置ずれの補
正が不要で迅速にかつ高位置精度のねじ締めを行なうこ
とが出来、自動化生産体制に対応できるという特有の効
果を有する。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第２図は本発明の実施例における数値制御ねじ締め機の
構成図である０また第３図は本発明の実施例における数
値制御ねじ締め機の斜視図である。

第２図において、１３は数値制御装置であり中央演算処
理部１５とプログラム記憶部１４と第１数値制御部１６
と第２数値制御部１７と検出開始信号出力部２４と検出
完了信号入力部２５から構成されている。また２３はね
じ締め機本体であって、テーブル駆動部１８とＸ−Ｙテ
ーブル１９とヘッド部２０と電動ドライバ２１とねじ供
給部２２から構成されている。また穴位置検出を行なう
超音波トランスデユーサ５３．５４は第３図に示すよう
にヘッド部２０の近傍に直交して固定配置され、Ｘ−Ｙ
テーブル１９の動作と同期してＸ−Ｙの２軸で動作可能
な構成になっている。超音波トランスデユーサ６３は穴
２８のＹ軸方向の中心位置検出専用、また６４はＸ軸方
向の中心位置検出専用にしている。

さらに第４図ａ、ｂにねじ締め位置く電動ドライバの中
心位置）ｋ対する超音波トランスデユーサ５３．５４の
取付は位置を示すが、超音波トランスデユーサ５３．５
４の軸心６３．６４とねじ締め位置の中心６２（電動ド
ライノくの軸心）はワ　・−り２７の面で合致するよう
ワーク２７の面に傾斜して超音波トランスデユーサ５３
．５４を取付けている〇 次に超音波トランスデユーサ５３．５４及び穴位置検出
回路２６について説明するＯ第５図は本実施例の穴位置
検出回路２６の概略を示すシステム図である。第４図に
示すように超音波トランスデユーサ５３．５４は、発振
器６６により所定の周波数の超音波をワーク２７の穴２
８に向けて送波し、またワーク２７からの反射信号を受
波している。

なお発振器５６は超音波トランスデユーサ５３．５４の
いずれかを選択して超音波を送受波可能な構成である。

超音波トランスデユーサ５３．５４が出力する受渡信号
は受波信号増幅器６６を経て、アナログ−デジタル変換
器６７（以下Ａ／Ｄ　変換器という。）によってデジタ
ル値に変換され、メモリ５８に記憶される。さらにデー
タ処理制御装置５１が設けられるが、このデータ処理制
御装置６１バインタフエイスコントロールユニツト６９
（以下ＩＣＵという。）・フロッピディスクドライブ装
置６０（以下ＦＤＤという。）および小型電子計算機６
１（以下ＣＰＵという。）から構成される。ＩＣＵ６９
はＦＤＤ６０およびＣＰＵ６１に接続されるとともに、
前述の発振器５５を動作させるだめの制御信号の出力、
メモリ５８から転送された入力データの前処理、前述の
数値制御装置１の検出開始信号出力部２４からの制御信
号の入力、前述の数値制御装置１の検出完了信号入力部
２６への制御信号の出力を行なう。ＣＰＵ６１では、Ｆ
ＤＤｅｏから予め入カスドアされたプログラムに従って
反射信号強度の検出・演算処理を行なう。

次に上記のように構成した超音波トランスデユーサ５４
及び穴位置検出回路２６の動作を第４図ａを用いて説明
する。第４図ａに示した超音波トランスデユーサ６イの
送受波面はワーク２７に対して傾斜して配置されており
、ワーク２７と一定の相対位・置関係を保って平行走査
を行ない穴２８のＸ軸方向の中心位置検出を行なってい
る。

穴位置検出はＦＤＤ６０から予め入カスドアされた第６
図のフローチャートに示す穴位置検出プログラムの手順
に従って行なわれる０ 第６図のフローチャートに分いて、まずステップ１では
超音波トランスデユーサ５４か第４図ａの位置に移動し
た時ＩＣＵ３９が前述の検出開始信号出力部２４からの
制御信号を受けると発振器５６を動作させ超音波トラン
スデユーサ５４で所定の周波数の超音波をワーク２７に
向けて送波すると同時に、Ａ／Ｄ変換器６７、メモリ６
８を動作させて、ワーク２７からの反射信号をメモリ６
８に記憶する。第４図ａにおいて６２は超音波トランス
デユーサ６４から送波された超音波ビームの中心位置を
示す。また第７図（はメモリ５８に記憶されたワーク２
７からの反射信号を示す０次にステップ２でメモリ６８
に記憶された反射信号をＩＣＵ３９を介してＣＰＵ６１
に転送する。

ＣＰＵ６１ではＦＤＤｅｏから予め入カスドアされてい
るプログラムに従って反射信号強度Ｐ１　を検出する。

次にステップ３では、得られた反射信号強度Ｐ１が極小
値かどうかを判定する。判定は前値比較で行なわれ前値
に対して得られた反射信号強度Ｐ１が大きければＩＣＵ
３９は肖、六の検出完了信号入力部２５に対して制御信
号留出力する。前値に対して得られた反射信号強度Ｐ１
　が小であれば、ステップ１へ戻り超音波トランスデユ
ーサ５３の矢印入方向への所定量の移動及び前述の検出
開始信号出力部２４からの制御信号を持ち、ステップ２
゜３を繰返す。第８図は超音波トランスデユーサ５４を
Ｘ軸方向に平行走査した時のワーク２７からの反射信号
強度を横軸に超音波トランスデユーサ５４の平行走査量
、縦軸に反射信号強度Ｐ１　をとってプロットしたもの
であシ、反射信号強度Ｐ１　が極小値を示す点６８がワ
ーク２７の穴２８のＸ軸方向の中心位置に対応しており
、これから穴２８のＸ軸方向の中心位置を検出すること
ができる。なお本実施例では前値比較の値が大になる点
６９を検出しているが前述の中央演算処理部１５を用い
れば位置情報の補正は容易に行なえ、ワーク２７の穴２
８のＸ軸方向の中心位置を検出することができる。なお
詳細な説明は省略するが穴２８のＹ軸方向の中心位置に
ついても同様に検出することができる。

以上のように構成された数値制御ねじ締め機について、
以下その動作を説明する。

穴位置検出及びねじ締めは第９図に示すプログラム記憶
部１４に記憶された手順に従って行なわれる。第１０図
は穴位置検出を示す第４図の斜視図である。第１０図に
おいて６５はローラコンベアで供給されたワーク２了の
穴２８が位置ずれを生じる範囲を示す。

第９図のフローチャートにおいて１ずステップ１では穴
２８のＸ軸方向の中心位置を検出する。

中央演算処理部１５は第１数値制御部１６に対してＸ−
Ｙテーブル１９を所定の位置まで移動させる命令を出す
。命令を受けた第１数値制御部１６はテーブル駆動部１
８を制御しｘ−Ｙテーブル１９を呼びだされた位置デー
タまで移動させ位置決めを行なう。前述の位置データは
ワーク２７がコンベアライン６４によってねじ締め機本
体正面にきた際のワーク２７上の穴２８が位置ずれを生
じる範囲６６外に超音波トランスデユーサ５４が送受波
する超音波ビームの中心位置６２がくる位置をさし、予
めプログラム記憶部１４に入力されている０６６はこの
ときの超音波ビームの中心位置６２とワーク２７との交
点であり以後Ｘ−Ｙテーブル１９はこの点を基準にＸ軸
方向に所定量ずつ移動する。

つぎに中央演算処理部１６は検出開始信号出方部２４に
穴位置検出回路２６に対して制御信号を出させる命令を
出す。命令を受けた検出開始信号出力部２４は穴位置検
出回路２６のＩＣＵ３９に対して制御信号を出すと前述
の通り超音波トランスデユーサ５４はワーク２７に対し
て超音波を送受波して穴２８のＸ軸方向の中心位置を検
出してＩＣＵ６９は前述の検出完了信号入力部２５に対
して制御信号を出力する。この制御を検出完了信号が受
信°して中央演算処理部１５に送り中央演算処理部１５
は予め記憶したプログラムにより位置情報の補正を行な
いワーク２７のＸ軸方向の中心位置を検出する。

つぎにステップ２では穴２８のＹ軸方向の中心位置を検
出する。中央演算処理部１６は前述のステップ１と同様
にしてＸ−Ｙテーブル１９を所定の位置に位置決めを行
なう。この所定の位置のＸ軸は前述のステップ１で検出
したもの、またＹ軸はワーク２７の穴２８が位置ずれを
生じる範囲６５外に超音波トランスデユーサ６３が送受
波する超音波ビームの中心位置がくるよう設定する。６
７はこのときの超音波ビームの中心位置６２とワーク２
７の交点である。以後Ｘ−Ｙテーブル１９はこの点６７
を基準にＹ軸方向に所定量ずつ移動する。つぎにステッ
プ１と同様にして穴２８のＹ軸方向の中心位置を検出す
る。

つぎにステップ３では、中央演算処理部１５から第１数
値制御部１６にはＸ−Ｙテーブル１９を上記ステップ１
，２で検出した穴２８の位置（ねじ締め位置）まで移動
させる命令、第２数値制御部１７には、テーフ；ルの移
動完了後、電動ドライバーを駆動させる命令を送る。命
令を受けた第１数値制御部１６はテーブル駆動部１８を
制御し、Ｘ−Ｙテーブル１９を呼び出されたねじ締め位
置データまで移動させ位置決めを行ない、位置決めか完
了した後、ヘッード部２０を下降さぜ、電動ドライバ２
１をワークに接近させる。また、第２数値制御部１７は
ヘッド部２ｏの下降と同時に電動ドライバ２１を制御し
、所定のトルク値に達するまでねじ締めを行わせ、所定
のトルク値に達した時点で、ねじ締め完了信号を中央演
算処理部１５に送り、同時に電動ドライバ２１の回転を
停止させ、１５は第１数値制御部１６にねじ締め完了命
令を送り１６はそれを受取り、ヘッド部２０を上昇させ
、電動ドライバ２１をワーク２７から遠ざける。

以上のように、ワーク２７上の穴位置検出後ねじ締めを
繰返すことによってワーク２７のすべてのねじ締めが終
了する。

以上の゛ように本実施例によれば、ヘッド２０近傍の所
定位置にワーク２７の面に対して傾斜して配置した超音
波トランスデユーサ５３．５４をワーク２７の穴２８が
位置ずれを生じる範囲外に概略位置決めし、ヘッド２０
を移動して検出開始信号出力部２４により穴位置検出回
路２６を動作させ、検出完了信号入力部で制御信号を受
信して穴２８の正確な位置（ねじ締め位置）を検出する
と同時にねじ締め位置への大［１〕なＸ−Ｙテーブル１
９の移動なしにねじ締めを行なうことができ、これによ
りローラコンベヤ６４で供給されたワーク２７の穴位置
とねじ締め機本体２３の相対位置関係が大きくずれてい
ても、すべてのねじ締めを行なうことができた。さらに
超音波トランスデユーサをワーク２７の面に対して平行
に配置した場合に比して高い氷検出感度を得ることがで
き、高位置精度のねじ締めを行なうことができた。

発明の効果 以」二本発明は、従来構成の電動ドライバを備えた数値
制御ねじ締め機と、軸心が前記ドライバのものと前記ワ
ーク面で合致するように配置した超音波送受波素子と、
前記超音波送受波素子を用いて前記ワークのねし穴位置
を検出する穴位置検出回路と、前記中央演算処理部から
の情報により、前記穴位置検出回路に検出開始信号を出
力する検出開始信号出力部と前記穴位置検出回路からの
出力信号により特定のプログラムを実行させるだめの情
報を中央演算処理部に与える検出完了信号入力部とから
構成されており、穴位置検出回路によりワークの穴位置
検出を行なうと同時にねじ締め位置ずれが補正できるの
で、本発明の数値制御ねじ締め機と対象ワークのねじ穴
の相対位置関係が大きくずれていてもねじ締め位置ずれ
の補正が不要で迅速にかつ高位置精度のねじ締めを行な
うことが出来、自動化生産体制に即応でき、その実用的
効果は犬なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のねじ締め機のブロック図、第２図は本発
明の一実施例におけるねじ締め機のブロック図、第３図
は本発明の一実施例におけるねじ締め機の概略斜視図、
第４図ａ、ｂは各々穴位置検出を示すヘッド部の要部模
式図、第６図は穴位置検出部のブロック図、第６図は穴
位置検出の概略フローチャート図、第７図は穴位置検出
の動作波形を示す図、第８図は穴位置検出部の動作波形
を整理した図、第９図は本発明の一実施例におけるねじ
締め機のねじ締めの概略フローチャート図、第１０図は
ヘッド部の要部斜視図である。 １３・・・・・・数値制御装置、１４・・・・・・プロ
グラム記憶部、１５・・・・・・中央演算処理部、１６
・・・・・・第１数値制御部、１７・・・・・・第２数
値制御部、２４・・・・・・検出開始信号出力部、２６
・・・・・・検出完了信号入力部、２６・・・・・・穴
位置検出回路、２３・・・・・・ねじ締め機本体、２０
・・・・・・ヘッド部、２１・・・・・・電動ドライバ
、１８・・・・・・テーブル駆動部、１９・・印・Ｘ−
Ｙテープノペ２２・・・・・・ねじ供給部、５３．５４
・・・・・・超音波トランスデユーサ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第５
図 ２０ 第６図 第７図 第８図 第９図 一１０図 ０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定の範囲で移動可能に支持されたテーブルと、前記テ
   ーブルの駆動および位置決めを行なうテーブル駆動部と
   、前記テーブル駆動部の制御を行なう数値制御部と、ワ
   ークに対しねじ締めを行なう電動ドライバを備えたねじ
   締め機本体と、位置情報を設定したプログラムを記憶す
   るプログラム記憶部と、前記記、憶部から特定のプログ
   ラムを選別し、このプログラムに従って数値制御部を制
   御しプログラムを実行せしめる中央演算処理部と、軸心
   が前記電動ドライバのものと前記ワーク面で合致するよ
   うに配置した超音波送受波素子と、前記超音波送受波素
   子を用いて前記ワークのねじ穴位置を検出する穴位置検
   出回路と、前記中央演算部からの情報により前記位置検
   出回路に検出開始信号を出力する検出開始信号出力部と
   、前記穴位置検出回路からの出力信号によシ特定のプロ
   グラムを実行させるための情報を中央演算処理部に与え
   る検出完了信号入力部とからなる数値制御ねじ締め機。