CN104275592B - 螺钉拧松装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供螺钉拧松装置，其课题是在拧松螺钉时，在不损伤螺钉的情况下实现螺刀与螺钉槽适当地嵌合的状态。螺钉拧松装置具备：螺刀；螺刀驱动部，其使所述螺刀向螺钉的拧松方向和拧紧方向旋转；轴动驱动部，其使所述螺刀在相对于作为拧松对象的螺钉接近和离开的方向上移动；嵌合状态检测部，其检测所述螺刀和所述螺钉的嵌合状态；以及控制部，其在利用所述轴动驱动部使所述螺刀朝向所述螺钉移动至规定位置后，解除所述轴动驱动部的驱动，并在利用所述嵌合状态检测部确认所述螺刀和所述螺钉的嵌合后，利用所述螺刀驱动部使所述螺刀向螺钉的拧松方向旋转。

Description

螺钉拧松装置

技术领域

本发明涉及螺钉拧松装置。

背景技术

以往，公开了如下的螺钉拧紧装置：在将螺钉拧紧到工件时，为了使外螺纹螺钉(雄ねじ)和螺刀轴的末端的嵌合状态适当以便不使工件和螺钉损伤，而在设定了规定的按压力的状态下，反向旋转驱动螺刀轴(例如，参照专利文献1)。在专利文献1中，通过参照螺刀轴末端的位置数据，判断外螺纹螺钉与螺刀轴的末端是否适当地嵌合。并且，作为检测螺刀和螺钉的嵌合状态的方法，还已知有通过对用螺刀吸附螺钉时的螺钉的下端位置进行检测，来判定螺钉的保持状态的方法(参照专利文献2)。并且，已知有在不损坏对部件进行紧固的螺钉的螺纹牙和螺钉头部的情况下进行螺钉拧松的螺钉拧松装置(参照专利文献3)。在专利文献3中公开了如下结构：在开始拧松螺钉时利用气缸强力地将螺刀按压于螺钉，在开始拧松螺钉后，利用压缩螺旋弹簧以小的力进行按压。

专利文献1：日本特开平7-223130号公报

专利文献2：日本特开平3-221331号公报

专利文献3：日本特开平5-23928号公报

在上述专利文献1和专利文献3中，为了使螺刀轴的末端适当地嵌合于外螺纹螺钉，而向外螺纹螺钉作用螺刀的按压力。因此，根据情况，有可能损伤或损坏外螺纹螺钉。在专利文献1和专利文献2中，通过检测螺刀轴末端的位置数据和螺钉的下端位置，能够确认螺刀的末端与外螺纹螺钉的嵌合状态，但在成为适当的嵌合状态之前，有可能损伤外螺纹螺钉。

发明内容

因此，本说明书公开的螺钉拧松装置的课题是，在拧松螺钉时，在不损伤螺钉的情况下实现螺刀与螺钉槽适当嵌合的状态。另外，不限于所述课题，起到由以往的技术无法得到的作用效果也能够作为本发明的其他课题之一，该作用效果是由后述的具体实施方式部分所示的各结构导出的作用效果。

本说明书公开的螺钉拧松装置具备：螺刀；螺刀驱动部，其使所述螺刀向螺钉的拧松方向和拧紧方向旋转；轴动驱动部，其使所述螺刀在相对于作为拧松对象的螺钉接近和离开的方向上移动；嵌合状态检测部，其检测所述螺刀和所述螺钉的嵌合状态；以及控制部，其在利用所述轴动驱动部使所述螺刀朝向所述螺钉移动至规定位置后，解除所述轴动驱动部的驱动，并在利用所述嵌合状态检测部确认到所述螺刀和所述螺钉的嵌合后，利用所述螺刀驱动部使所述螺刀向螺钉的拧松方向旋转。

在螺刀与螺钉嵌合时，通过解除轴动驱动部的驱动而使螺刀利用重力下降。由此，螺刀不会过度按压螺钉，从而能够在不损伤螺钉的情况下使螺刀与螺钉槽适当地嵌合。

根据本说明书公开的螺钉拧松装置，在拧松螺钉时，能够在不损伤螺钉的情况下实现螺刀与螺钉槽适当地嵌合的状态。

附图说明

图1是示出实施方式的螺钉拧松装置的概略结构的说明图。

图2是示出实施方式的螺钉拧松装置的主要部分的框图。

图3是示出实施方式的螺钉拧松装置的拧松螺钉作业的一个例子的流程图。

图4(a-1)～(b-4)是示出螺刀的末端部和螺钉槽的关系的变化的说明图。

标号说明

1：控制部收纳部；

6a：螺刀末端部高度测定传感器(嵌合状态检测部/位置信息取得部)；

7：电动驱动部；

8：螺刀；

9：Y方向移动导轨；

10：工件设置台；

20：微型计算机(控制部)；

23：X方向移动伺服马达；

25：Y方向移动伺服马达；

27：Z方向移动伺服马达(轴动驱动部)；

29：螺刀驱动伺服马达(螺刀驱动部)；

30：转矩检测部(嵌合状态检测部)；

100：螺钉拧松装置。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。其中，在附图中，各部分的尺寸、比例等存在未以与实际结构完全一致的方式图示的情况。并且，根据附图，为了方便说明，存在省略了实际上存在的结构要素的情况。

(实施方式)

图1是示出实施方式的螺钉拧松装置100的概略结构的说明图。图2是示出实施方式的螺钉拧松装置100的主要部分的框图。另外，在以下的说明中，将XYZ方向作为图1所示的方向进行说明。Y方向是与X方向、Z方向正交的方向，是与纸面垂直的方向。

螺钉拧松装置100可以拧松在便携电话终端机、平板型个人计算机、笔记本型个人计算机等中使用的螺钉。参照图1，螺钉拧松装置100具备作为基座的箱状的控制部收纳部1。在控制部收纳部1内收纳有电源和后面详述的相当于控制部的微型计算机20。在控制部收纳部1立起设置有支柱2。在支柱2设有板状的伺服放大器安装部3。并且，在支柱2安装有沿X方向延伸的X方向移动导轨4。X方向移动导轨4沿水平方向延伸。Z方向移动导轨5以能够沿该X方向移动导轨4移动的方式安装在X方向移动导轨4上。Z方向移动导轨5沿垂直方向延伸。轴动部件6以能够沿Z方向移动导轨5移动的方式安装在Z方向移动导轨5上。在轴动部件6设有螺刀末端部高度测定传感器6a。螺刀末端部高度测定传感器6a相当于后面详述的对螺刀8的末端部和螺钉12的嵌合状态进行检测的嵌合状态检测部，还相当于取得螺刀8的高度位置信息的位置信息取得部。在轴动部件6设有电动驱动部7。在电动驱动部7的下端部、即Z方向的下端部安装有螺刀8。在控制部收纳部1的上侧铺设有Y方向移动导轨9。工件设置台10以能够沿Y方向移动导轨9移动的方式安装在Y方向移动导轨9上。工件11设置在工件设置台10上。

参照图2，螺钉拧松装置100具备相当于控制部的微型计算机20。微型计算机20具备ROM(Read Only Memory：只读存储器)20a和RAM(Random Access Memory：随机存储器)20b。启动开关21与微型计算机20电连接。微型计算机20能够读入与作为拧松对象的螺钉相关的数据。在与螺钉相关的数据中，包括已拧入到工件11的螺钉的坐标信息。即，在与螺钉相关的数据中，包括螺钉的X位置、Y位置、Z位置的坐标信息。另外，在Z位置的坐标中包括螺钉头12a的顶部的坐标和设于螺钉头12a的螺钉槽12b的底部12b1的坐标。在微型计算机20连接有螺刀末端部高度测定传感器6a。螺刀末端部高度测定传感器6a通过测定螺钉8的基端侧的高度位置，能够识别螺刀8的末端部的位置。

X方向移动伺服放大器22、Y方向移动伺服放大器24、Z方向移动伺服放大器26以及螺刀驱动伺服放大器28与微型计算机20电连接。X方向移动伺服放大器22、Y方向移动伺服放大器24、Z方向移动伺服放大器26以及螺刀驱动伺服放大器28安装于伺服放大器安装部3。

X方向移动伺服马达23与X方向移动伺服放大器22电连接。X方向移动伺服马达23具备编码器23a，能够掌握X方向移动伺服马达23的转速。X方向移动伺服马达23使安装有具有电动驱动部7的轴动部件6的Z方向移动导轨5上沿X方向移动导轨4移动。

Y方向移动伺服马达25与Y方向移动伺服放大器24电连接。Y方向移动伺服马达25具备编码器25a，能够掌握Y方向移动伺服马达25的转速。Y方向移动伺服马达25使工件设置台10沿Y方向移动导轨9移动。

Z方向移动伺服马达27与Z方向移动伺服放大器26电连接。Z方向移动伺服马达27具备编码器27a，能够掌握Z方向移动伺服马达27的转速。Z方向移动伺服马达27使具有电动驱动部7的轴动部件6沿Z方向移动导轨5移动。Z方向移动伺服马达27是使螺刀8(轴动部件6)在相对于作为拧松对象的螺钉12接近和离开的方向上移动的轴动驱动部的一个例子。

螺刀驱动伺服马达29与螺刀驱动伺服放大器28电连接。螺刀驱动伺服马达29具备编码器29a，能够掌握螺刀驱动伺服马达29的转速。螺刀驱动伺服马达29相当于使螺刀8向螺钉12的拧松方向和拧紧方向旋转的螺刀驱动部。即，螺刀驱动伺服马达29能够正向旋转和反向旋转。螺刀驱动伺服马达29还能够进行速度调整。螺刀驱动伺服马达29具备转矩检测部30。转矩检测部30与微型计算机20电连接。转矩检测部30能够检测螺刀驱动伺服马达29的旋转转矩。转矩检测部30可以包括于检测螺刀8和螺钉12的嵌合状态的嵌合状态检测部。转矩检测部30能够检测在解除Z方向移动伺服马达27的驱动的状态下利用驱动伺服马达29使螺刀8向螺钉的拧紧方向旋转时作用于螺刀8的转矩。根据该转矩的检测值，能够检测螺刀8和螺钉12的嵌合状态。即，使螺刀8向拧紧方向旋转，若检测到螺钉12的规定的拧紧转矩以上的值则可以判断为螺刀8与螺钉12适当地嵌合。

相当于控制部的微型计算机20使螺刀8移动至期望的位置。并且，微型计算机20在利用Z方向移动伺服马达27使螺刀8朝向螺钉12移动至规定位置后，解除Z方向移动伺服马达27的驱动。由此，使螺刀8利用重力落下。然后，在确认到螺刀8和螺钉12的嵌合后，利用螺刀驱动伺服马达29使螺刀8向螺钉12的拧松方向旋转。并且，微型计算机20能够在未确认到螺刀8和螺钉12的嵌合状态时，利用螺刀驱动伺服马达29使螺刀8旋转，来使螺刀8与螺钉12嵌合。

接下来，参照图3、图4对使用如上所述的拧松装置100的拧松螺钉作业的一个例子进行说明。图3是示出实施方式的螺钉拧松装置100的拧松螺钉作业的一个例子的流程图。图4(a-1)～(b-4)是示出螺刀8的末端部8a和螺钉槽12的关系的变化的说明图。拧松螺钉作业中的控制主要由微型计算机20进行。

首先，在步骤S1中，读入螺钉12的X、Y坐标、螺钉头12a的顶部的Z坐标。然后，在步骤S2中，使X方向移动伺服马达23和Y方向移动伺服马达25运转，使得螺钉8的X、Y坐标与螺钉12的X、Y坐标一致。然后，在接着步骤S2进行的步骤S3中，使Z方向移动伺服马达27运转，如图4(a-1)、图4(b-1)所示地使螺刀8朝向螺钉12移动至规定位置。这里，所谓规定位置是比螺钉头12a的顶部的Z坐标靠上侧的位置。即，螺刀8被下降到其末端部8a不与螺钉头12a接触的位置。

在接着步骤S3进行的步骤S4中，解除Z方向移动伺服马达27的驱动。具体地，切断对Z方向移动伺服马达27的通电，成为励磁切断的状态。于是，如图4(a-2)所示地，螺刀8利用重力缓缓落下。在这样的状态下，在步骤S5中，检测螺刀8的末端部8a的高度位置。由于螺刀8利用重力缓缓落下，所以能够避免螺刀8强力按压到螺钉头12a，由此能够避免螺钉头12a的损伤。

在接着步骤S5进行的步骤S6中，判断螺刀8的末端部8a是否与螺钉槽12b的底部12b1的高度(Z坐标)一致。在使螺刀8利用重力落下时，若如图4(a-3)和图4(b-3)所示地螺刀8的方向和螺钉槽12b的方向一致，则螺刀8的末端部8a和螺钉槽12b能够适当嵌合。此时，螺刀8的末端部8a的Z坐标与螺钉槽12b的底部12b1的Z坐标一致。在该情况下，在步骤S6中判断为“是”，进入步骤S8。

另一方面，在使螺刀8利用重力落下时，若如图4(a-2)和图4(b-2)所示地螺刀8的方向和螺钉槽12b的方向不一致，则螺刀8的末端部8a和螺钉槽12b无法适当嵌合。在该情况下，螺刀8的末端部8a的Z坐标会示出比螺钉槽12b的底部12b1的Z坐标高的位置。在该情况下，在步骤S6中判断为“否”，进入步骤S7。在步骤S7中，使螺刀8以低速向螺钉拧紧方向旋转，使螺刀8的方向和螺钉槽12b的方向一致。这里，所谓低速例如可以设为100rpm以下的旋转速度。其宗旨为设成比通常拧紧螺钉时的速度低的速度。例如，拧紧螺钉时的旋转速度为3000rpm左右，与此相对，步骤S7中的旋转设为100rpm以下的旋转速度。这样，通过使螺刀8以低速旋转，能够避免在螺刀8的末端部8a未彻底地嵌合于螺钉槽12b的状态下，螺刀8猛烈地旋转而损伤螺钉12。并且，此时，Z方向移动伺服马达27的驱动也被解除，螺刀8不会被强力地按压于螺钉12，因此螺刀8能够顺畅地旋转，能够抑制螺钉头12a的损伤。并且，通过解除Z方向移动伺服马达27的驱动，在成为螺刀8的方向和螺钉槽12b的方向一致的状态时，螺刀8的末端部8a能够顺畅地进入螺钉槽12a内。而且，通过使螺刀8的旋转方向为螺钉拧紧方向，能够在更稳定的状态下探索螺刀8的方向和螺钉槽12b的方向一致的状态。假设使螺刀8向螺钉拧松方向旋转，则有可能螺刀8以不完全的状态嵌合于螺钉槽12b，螺钉12开始旋转，损伤螺钉12。通过使螺刀8的旋转方向为螺钉拧紧方向，能够避免这样的情况。这里，使螺刀8旋转的角度可以根据螺钉槽12b的形状来决定。例如，螺钉槽12b为每隔90度具有槽的十字形状时，将旋转的角度预先设为90度的话，就能够找出螺刀8和螺钉槽12b适当嵌合的状态。并且，例如三叉状的螺钉槽的情况下，将旋转角度预先设为120°即可。

当螺刀8的末端部8a与螺钉槽12b吻合时，螺刀8的末端部8a的高度位置下降，螺刀8的末端部8a的Z坐标与螺钉槽12b的底部12b1的Z坐标一致。由此，能够在步骤S6中判断为“是”。另外，在螺刀8的末端部8a与螺钉槽12b吻合时，螺刀8的末端部8a的高度位置下降，因此在检测出这样的高度位置的变化时，也可以判断为螺刀8和螺钉槽12b已适当地嵌合。

在步骤S7的处理之后，再次进行步骤S6的处理。在步骤S6中判断为“是”时，进入步骤S8。在步骤S8中，使螺刀8向螺钉拧紧方向旋转。而且，在步骤S9中，判断在步骤S8进行的旋转的旋转转矩的检测值是否在螺钉12的规定的拧紧转矩以上。这是利用在进一步拧紧已拧紧的螺钉12时由转矩检测部30检测出的旋转转矩，来检测螺刀8和螺钉槽12b的嵌合状态的措施。通过该措施，若旋转转矩的检测值在螺钉12的规定的拧紧转矩以上，则判断为螺刀8与螺钉槽12b为适当的嵌合状态。这样，为了检测螺刀8的末端部8a和螺钉槽12b的嵌合状态，通过结合使用与螺刀8的末端部8a的高度位置相关的信息和与旋转转矩相关的信息，能够进行更准确的嵌合状态的判定。另外，为了检测螺刀8和螺钉槽12b的嵌合状态，可以只采用其中一种措施。

在步骤S9中判断为“是”时，进入步骤S10。在步骤S10中，拧松螺钉12。即，如图4(a-4)和图4(b-4)所示，螺刀8向拧松方向旋转。由此，螺钉12在不发生损伤的情况下被拧松。之后，处理返回(return)。

在步骤S9中判断为“否”时，进入步骤S11。在步骤S11中，判断重试次数是否为2次以上。在步骤S11中判断为“否”时，重复从步骤S1开始的处理。在步骤S11中判断为“是”时，在步骤S12中，视为错误判定。之后，处理返回。

如上所述，本实施方式的螺钉拧松装置100在使螺刀8与螺钉槽12b嵌合时解除了Z方向移动伺服马达27的驱动，因此能够抑制螺钉12的损伤，使两者顺畅地嵌合。并且，也抑制了检测两者的嵌合状态时的螺钉12的损伤。这样，根据本实施方式的螺钉拧松装置100，能够在不损伤螺钉12的情况下实现螺刀8和螺钉槽12b适当嵌合的状态。

本实施方式的螺钉拧松装置100将便携电话终端机、平板型个人计算机、笔记本型个人计算机等作为对象，但也可以应用在需要拧松螺钉的任何设备和任何情况下。并且，本实施方式的螺钉拧松装置100在各部分使用了伺服马达，但也可以使用其他公知的动力源来使各部分动作。在这样的情况下，为了在使螺刀嵌合于螺钉时解除Z轴方向的驱动，可以根据动力源的种类，适当装备离合器，或者装备空气压的释放机构。

以上对本发明的优选的实施方式进行了详述，但本发明不限定于所述特定的实施方式，在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内，能够进行各种变形、变更。例如，在上述实施方式中，作为各部分的驱动机构，使用了组合伺服马达和伺服放大器的结构，但也可以采用以往公知的驱动机构，例如致动器或步进马达。

Claims (4)

1.一种螺钉拧松装置，其具备：

螺刀；

螺刀驱动部，其使所述螺刀向螺钉的拧松方向和拧紧方向旋转；

轴动驱动部，其使所述螺刀在相对于作为拧松对象的螺钉接近和离开的方向上移动；

嵌合状态检测部，其检测所述螺刀和所述螺钉的嵌合状态；以及

控制部，其在利用所述轴动驱动部使所述螺刀朝向所述螺钉下降并移动至所述螺刀的末端部未与所述螺钉接触的位置后，解除所述轴动驱动部的驱动，并在利用所述嵌合状态检测部确认到所述螺刀和所述螺钉的嵌合后，利用所述螺刀驱动部使所述螺刀向螺钉的拧松方向旋转。

2.根据权利要求1所述的螺钉拧松装置，其中，

所述控制部在利用所述嵌合状态检测部未确认到所述螺刀和所述螺钉的嵌合状态时，利用所述螺刀驱动部使所述螺刀旋转来使所述螺刀与所述螺钉嵌合。

3.根据权利要求1或2所述的螺钉拧松装置，其中，

所述嵌合状态检测部包括转矩检测部，所述转矩检测部用于检测在解除了所述轴动驱动部的驱动的状态下利用所述螺刀驱动部使所述螺刀向螺钉的拧紧方向旋转时作用于所述螺刀的转矩。

4.根据权利要求1或2所述的螺钉拧松装置，其中，

所述嵌合状态检测部包括位置信息取得部，所述位置信息取得部用于取得解除了所述轴动驱动部的驱动后的所述螺刀的高度位置信息。