DE2554420A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatischen verbindung von schrauben und muttern - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur automatischen verbindung von schrauben und muttern

Info

Publication number
DE2554420A1
DE2554420A1 DE19752554420 DE2554420A DE2554420A1 DE 2554420 A1 DE2554420 A1 DE 2554420A1 DE 19752554420 DE19752554420 DE 19752554420 DE 2554420 A DE2554420 A DE 2554420A DE 2554420 A1 DE2554420 A1 DE 2554420A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
screw
nut
motor
coupled
detector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19752554420
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuo Goto
Tadao Inoyama
Kanji Kato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of DE2554420A1 publication Critical patent/DE2554420A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/10—Aligning parts to be fitted together
    • B23P19/102—Aligning parts to be fitted together using remote centre compliance devices
    • B23P19/105—Aligning parts to be fitted together using remote centre compliance devices using sensing means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49764—Method of mechanical manufacture with testing or indicating
    • Y10T29/49778—Method of mechanical manufacture with testing or indicating with aligning, guiding, or instruction
    • Y10T29/4978—Assisting assembly or disassembly
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/53022—Means to assemble or disassemble with means to test work or product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/53039—Means to assemble or disassemble with control means energized in response to activator stimulated by condition sensor
    • Y10T29/53061—Responsive to work or work-related machine element
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/53087—Means to assemble or disassemble with signal, scale, illuminator, or optical viewer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/53687—Means to assemble or disassemble by rotation of work part

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Sewing Machines And Sewing (AREA)
  • Automatic Assembly (AREA)

Description

PATEN TAN WALTE
SCHIFF ν. FUN ER STREHL 5CHÜBEL-HCPF EBBINGHAUS
MÜNCHEN 9O, MARIAHILFPLATZ 2 & 3 POSTADRESSE: D-8 MÜNCHEN 95, POSTFACH 95O16O
' ■ DIPL. CHEM. DR. OTMAR DITTMANN 0"1β76)
KARL LUDWtQ SCHIFP OWL. CHEM. OR. ALEXANDER V. FÜNER DIPL. INQ. PBTSR STREHL DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF DIPL, INS. DIETER EBBINQHAUS TELEFON (OBS) 48 2Ο54 TELEX 6-23 565 AURO D TELEGRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN
Hitachi ltd. " DA-II919 DE/A
' 3. Dezember 1975
Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Verbindung von
Schrauben und Muttern
(Priorität: 4. Dezember 1974, Japan, Nr. 138394)
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbindung bzw. zum Zusammenbau einer Schraube und einer Mutter, insbesondere auf ein Verfahren zum automatischen Aufschrauben, der Mutter auf die Schraube und umgekehrt und zur gegenseitigen · Befestigung beider Teile.
Es-sind Befestigungsmaschinen bekannt, die eine auf die Schraube um zwei oder drei G-ewindegänge aufgeschraubte Mutter anziehen. Es ist jedoch schwierig, die Mutter zu Beginn auf die zwei oder drei G-ewindegänge der Schraube aufzuschrauben; bisher sind keine Verfahren zum automatischen Verbinden von Mutter und Schraube bekannt.
609325/06*1
Häufig ist die Mutter nicht auf die Schraube geschraubt, wobei ein verhältnismäßig großer V/inkel zwischen Mutter und Schraube besteht, die gegeneinander gepreßt werden. Dieser Winkel ist größer als ein bestimmter Winkel, bei dem die Mutter auf die Schraube geschraubt wird. Häufig ist auch die Berührungsstelle zwischen Mutter und Schraube aus der Stellung verschoben, in der die Mutter auf die Schraube geschraubt werden kann. Häufig gleitet daher die Mutter auf der Stirnfläche der Schraube, ohne daß sie aufgeschraubt wird. Außerdem ist es möglich, daß die Mutter schief angezogen wird, so daß eine Befestigung nicht möglich ist.
Während der Herstellung vieler Produkte werden automatische ZusammenbaumechanisEien benötigt, mit denen mehrere Schritte zur Befestigung von Muttern an Schrauben notwendig sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden von Schrauben und Muttern anzugeben, bei dem ein einfaches Kontroll- und Steuerverfahren angewendet wird. Ferner soll eine Vorrichtung zum automatischen Verbinden von Muttern und Schrauben geschaffen werden, dessen Positioniermechanismus nichtkoaxiale Schrauben und Muttern positioniert, die kontaktlos arbeitet und mit der die Muttern und Schrauben auch dann miteinander verbunden werden, wenn ihre gegenseitigen Stellungen nicht bei jedem Verbindungsvorgang stets konstant sind.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, zum Verbinden von Schrauben und Muttern wird die Stellung.der Schraube mittels eines Fühlers mit zwei Fühlfingern erfaßt, die an zwei Stellen angeordnet sind. Die Kutter wird gegenüber der Schraube mittels eines Positioniermechanismus grob positioniert, der durch das Positionsignal der Schraube gesteuert wird. Der Positioniermechanismus speist Antriebsmechanismen in drei Richtungen zusätzlich zu einem elastischen Mechanismus, der in Axial- und in Radialrichtung beweglich ist. Die Mutter wird mittels eines Halters gehalten, der mit einem Schraubmotor zum Antrieb der Mutter über den elastischen Mechanismus gekuppelt ist. Darauf wird die Mutter gegen die Schraube
609825/06ST
gedrückt und die Mutter mittels des Schraubmotors in Drehung versetzt. Ist die Mutter in geeigneter Weise gegenüber der Schraube positioniert, so wird die Mutter auf die Schraube geschraubt und daran festgezogen. Gleitet jedoch die Mutter auf dem Stirnende der Schraube oder ist sie verkantet auf die Schraube geschraubt, so wird die Stellung des Positioniermechanismus in zwei Dimensionen geändert, wobei die Mutter weiterhin beweglich gegen die Schraube gedruckt wird. Daraufwird die Mutter wiederum mit Hilfe des Schraubmotors in Drehung versetzt. Diese Schritte werden wiederholt, bis die Mutter auf die Schraube geschraubt und daran befestigt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zum autoisfcischen Verbinden von Schrauben und Kuttern ist in vielen Zusanmenbauvorgängen bei der Herstellung von Produkten anwendbar und besonders bei automatischen Systemen brauchbar.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die perspektivische Ansicht einer automatischen Verbindungsvorrichtung für Schrauben und Muttern;
Pig. 2 die vergrößerte Ansicht eines Schrauben-Positionsdetektors gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3a schematische Darstellungen der gegenseitigen Stellun- * gen zwischen Schraube und Schrauben-Positionsdetektor zur Erläuterung der Arbeitsweise des Detektors';
Fig. 4 den Axialschnitt des Kuttern-Befestigungsmechanismus der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;
Fig. '"5 den Querschnitt 4-4 der Fig. 4j Fig. 6a schematische Blockschaltbilder eines erfindungsgemäßen
1111(1 6b Steuer-Systems;
Fig. 7 in einer schematischen Darstellung eine gegenseitige Lage von Schraube und Mutter;
Fig. 8 Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise des erfin-
1111 " dungsgemäßen Muttern-Auf schraub- und Anziehmechanismus;
609825/06$1
ORIGINAL INSPECTED
Flg. 10 die perspektivische Ansicht eines abgewandelten erfindungsgemäßen Schrauben-Positionsdetektors;
Fig. 11 ein Diagramm zur Erläuterung des Neigungswinkels einer Schraube;
Fig. 12a Suchmuster zur Steuerung des Muttern-Anziehmechanis-
Ms 12h mus;
Fig. 13 das schematische Blockschaltbild eines abgewandelten Steuersystems für den abgewandelten Schrauben-Positionsdetektor der Fig. 10;
Fig. 14 die schematische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 15 einen -eil-Längsschnitt des Ausführungsbeispiels der Fig. 14 in vergrößertem Maßstab; und
Fig. 16 den Querschnitt 16-16 der Fig. 15.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zum automatischen Verbinden und Anziehen von Schrauben und Muttern enthält zwei auf einer Basis befestigte Blöcke 100 und 101, auf denen ein Positioniermechanismus beweglich gelagert ist. Die Blöcke 1OC und 101 sind in drei Richtungen X, Y und Z mittels Motoren 102, 103 "bzw. 104 beispielsweise Impuls- und Gleichstrom-Servomotoren beweglich. Der Positioniermechanismus enthält einen Detektor 105 (im folgenden ala Schrauben-Positionsdetektor bezeichnet) zur Erfassung der Grobstellung der Mittelachse einer Schraube, und einen Muttern-Befestigungsnechanismüs 111. Der Schrauben-Positionsdetektor enthält Fühler 106 und 107, eine bewegliche Welle 108 und Detektorelenente 109 und 110, die die Verschiebung der Fühler 106 und erfassen.Der Aufbau des Schrauben-Positionsdetektors ist in Fig. genauer dargestellt. Die Muttern-Befestigungsvorrichtung 111 enthält einen Motor 112, beispielsweise einen Impulsmotor oder einen Gleichstrom-Servomotor zum Antrieb der Mutter, einen ersten, mit der Welle des Motors 112 gekuppelten elastischen Mechanismus 113 und einen zweiten elastischen Mechanismus, beispielsweise einen Schraubfederbalgen, der über den ersten elastischen Mechanismus mit der Welle des Motors 112 gekuppelt ist. Der zweite, elastische
609825/06S1
ORIGINAL INSPECTED
Mechanismus 114 kann gegenüber der Drehachse der Welle 112 geneigt und in Axialrichtung gedehnt werden. Ein Mutternhalter 115, in dem die Mutter 116 gehalten wird, ist mit dem zweiten elastischen Mechanismus 114 verbunden. Weiter ist ein Gehäuse 117 zur Halterung des Motors 112 vorgesehen. Der Schrauben-Positions-Detektor 105 ist im Gehäuse 117 so aufgenommen, daß der Muttern-Befestigungsmechanismus 111 und der Schrauben-Positionsdetektor 105 gemeinsam beweglich sind. Das Gehäuse 117 des Kuttern-Befestigungsmechanismus 111 ist mit einer Halteplatte 118 verbunden, an der der Motor 103 befestigt ist, und zwar mittels Führungsstangen 119 und 120 über einen ersten Gleiter 121. Zusätzlich sind der Muttern-Befestigungsmechanismus 111 und der Motor 103 über den ersten Gleiter 121 gekuppelt. Bei Drehung des Motors 103 ist also der Muttern-Befestigungsmechanismus 111 in der Richtung Y beweglich. Eine Halteplatte 123, an der der Motor 104 angeordnet ist, ist mit einem zweiten Gleiter 124 über den ersten Gleiter 121 mittels Führungsstangen 125 und 126 sowie eine Spindel 127 gekuppelt, die den ersten Gleiter 121 führt, so daß der Muttern-Befestigungsmechanismus 111 bei Drehung des Motors 104 in Z-Richtung beweglich ist. Weiter ist der zweite Gleiter 124 über Führungsstangen 128 und 129 sowie eine Spindel 130 mit den festen Blöcken 100 und 101 gekuppelt. Der auf dem festen Block 100 befestigte Motor 102 treibt die Spindel 130, bei deren Drehung der zweite Gleiter 124 derart bewegt wird, daß der Muttern-Befestigungsmechanismus 111 in X-Richtung beweglich ist.
Anhand der Fig. 2 und 3 seien nun Aufbau und Arbeitsweise des Muttern-Positionierdetektors näher erläutert. Gemäß Fig. 2 sind die Fühler 1Q6 und 107 für die Richtungen X und Z an der beweglichen Welle 108 befestigt, die mittels eines Lagers 201 gelagert ist. An der beweglichen Welle 108 ist ein Tasthebel 202 befestigt , der den Drehwinkel der Welle 108 in eine Verschiebung in Z-Richtung umwandelt. Die Detektorelemente 109 und 110, die aus Mikroschaltern bestehen können, erfassen kleine Verschiebungen des Tasthebels 202, wenn die Fühler 106 und 107 eine Schraube berühren, auf die eine Mutter geschraubt werden soll. Um die
609825/0631
Mutter auf die Schraube zu schrauben, müssen. Mutter und Schraube in etwa koaxial zueinander liegen, d. h., der mit runden Ecken versehene Teil der Mutter muß an dem der Schraube liegen. Hierzu dient der Schrauben-Positionsdetektor 105.
Zunächst sei angenommen, daß die Schraube 300 von einem nichtgezeigten Schraubenhalter gehalten wird und der Positioniermechanismus in Y-Richtung mit Hilfe des Motors 103 so bewegt wurde, daß die Schraube 116 sich innerhalb eines rechteckigen Raums befindet, der von den Fühlern 106 und 107 des Schrauben-Positionsdetektors 105 "begrenzt wird. Die grobe Stellung der Schraube 300 wurde in einem noch zu beschreibenden programmierten Speicher vorgespeichert. Die relative Lage zwischen dem Schrauben-Positionsdetektor 105 und der Schraube 300 ist in Fig. 3a gezeigt. Darauf wird der Positioniermechanisnus mit Hilfe des Motors 104 in Z-Richtung bewegt, bis das Detektorelement 109 feststellt, daß der Fühler 106 die Schraube 300 berührt hat (Fig. 3b). Er wird dann mittels eines Signals stillgesetzt, das durch das Detektorelement
109 erzeugt wird. Die Stellung des Positioniermechanismus in Z-Richtung wird gleichzeitig in einem noch zu beschreibenden Arbeitsspeicher gespeichert. Der Positioniermechanismus wird darauf gemäß Fig. 3c in Z-Richtung um eine bestimmte Strecke.zurückbewegt. Im nächsten Schritt wird der Positioniermechanismus, dessen Stellung in Z-Richtung gespeichert wurde, mittels des Motors 102 in X-Richtung bewegt, bis das Detektorelement 110 feststellt, daß der Fühler 107 die Schraube 300 berührt hat (Fig. 3d). Er wird dann mittels eines Signals stillgesetzt, das vom Detektorelement
110 erzeugt wird. Die Stellung des Positioniermechanismus in X-Richtung wird gleichzeitig in dem Arbeitsspeicher gespeichert. Der Positioniermechanismus wird darauf um eine bestimmte Strecke in X-Richtung zurückbewegt. Die Rückbewegungsstrecken in X- und Z-Richtung sind von verschiedenen Faktoren, nämlich der Länge der Fühler 106 und 107, der Größe der Schraube und dergleichen abhängig. Sie werden experimentell gewählt. Als Ergebnis werden die X- und Z-Koordinaten der Mittelachse der Schraube 300 im Arbeitsspeicher gespeichert, da sie aus der erfaßten Stellung
609825/0681
25544-2E-
des Positioniermechanismus und der vorgegebenen Größe der Schraube 3OO berechnet werden können. Die gegenseitige Beziehung zwischen Schrauben-Positionsdetektor 105 und Muttern-Befestigungsmechanismus 111 ist bekannt, weil der Detektor 105 am Gehäuse 117 des Mechanismus 111 befestigt ist. Der Schrauben-Positions-Detektor 105 braucht aber nicht am Gehäuse 117 befestigt zu werden, falls die gegenseitige Beziehung zwischen Detektor I05 und Muttern-Befestigungsmechanismus 111 gespeichert wird, d. h., sie können unabhängig voneinander gesteuert werden. Die X- und Z-Koordinaten der Mittelachse der Mutter können aus der Stellung des Positionier·*- mechanismus und der vorgegebenen Größe der Mutter 116 berechnet werden. Im Ergebnis wird der Muttern-Befestigungs-Mechanismus so bewegt, daß die Mittelachse der Mutter 116 mit der der Schraube fluchtet und die Mutter gegen die Schraube 300 gedruckt wird, und zwar durch Verschiebung des Muttern-Bef estigungsmechanisnus 111 in X-Richtung. Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel fluchten die Mittelachse der Mutter und der Schraube, nachdem die Fühler 106 um eine bestimmte Strecke zurückbewegt wurden, d. h., es werden zur Positionierung von Mutter und Schraube zwei Schritte ausgeführt; der Muttern-Befestigungsmechanismus 111 kann direkt so zurückbewegt werden, daß die Mittelachse der Mutter mit der der Schraube fluchtet, nachdem die Fühler 106 und I07 die Mutter 3OO berührt haben.
Anhand der Fig. 4 und 5 seien nun Aufbau und Arbeitsweise des Muttern-Befestigungsmechanismus erläutert. Eine am Gehäuse 117 befestigte Stange 4OI hält über eine Feder 402 den Mutternhalter 115. Der erste elastische Mechanismus 113 enthält eine ein Drehmoment übertragende ¥elle 403, eine bewegliche Welle 404, ein Gehäuse 405 und eine Feder 4O6. Die Welle 403 ist so mit der Welle 404 gekuppelt, daß die Welle 403 in Axialrichtung beweglich und in Drehrichtung gegenüber der beweglichen Welle 404 verriegelt ist. Dieser Kupplungsaufbau kann, wie in Fig. 5 gezeigt, beispielsweise einen quadratischen Querschnitt des Kupplungsteils haben.
609825/06S1
* 255442Q
Die Welle 403 ist mit der Welle 407 über die Feder 406 gekuppelt, mit deren Hilfe sie in Axialrichtung gleitend beweglich ist. Die bewegliche Welle 404 ist über Lager 408 so mit dem Gehäuse 405 gekuppelt, daß sie in Drehrichtung beweglich ist. Andererseits ist die bewegliche Welle 404 mit dem Gehäuse 405 verbunden, das seinerseits über Federn 501 und 502 mit der Welle 407 in Verbindung steht. Die Drehung des Motors 112 wird auf die Drehmoment-Übertragungswelle 403 über das Gehäuse 405, die Federn 501 und 502 und die bewegliche Welle 404 übertragen. Ein Verschiebungsdetektor enthält einen Hebel 409, der an der Drehmoment-Übertragungswelle 403 befestigt ist, und ein Dtektorelemeat 410, beispielsweise einen Mikroschalter, mit dem die Verschiebung in Y-Richtung erfaßt wird. Ein Winkelverschiebungsdetektor enthält einen an der beweglichen Welle 4O4 befestigten Hebel 411 und ein Detektorelement 412, beispielsweise einen Mikroschalter, mit dessen Hilfe die Winkelverschiebung zwischen der Drehmoment-Übertragungswelle 403 und der drehbaren Welle 407 erfaßt wird. Das Detektorelement 410 erfaßt den Druck, mit dem die Mutter 116 gegen die Schraube 3OO gedruckt wird, und das Detektorelement erfaßt das auf die Welle 4O3 übertragene Drehmoment, wenn die Mutter auf die Schraube geschraubt wird. Zur übertragung der Ausgangssignale des Detektorelements 410 dienen Schleifringe 413 und 414; die Ausgangssignale des Detektorelements 412 werden über den Schleifring 414 und einen Schleifring 4I 5 übertragen. Der Schleifring 414 dient dabei als gemeinsame Masse. Die die Schleifringe berührenden Bürsten sind weggelassen,
Fig. 6a zeigt das Blockschaltbild einer Steuerschaltung für den Positioniermechanismus. Die Motoren 102, IO3, IO4 und 112 sowie die Detektorelemente IO9, 110, 410 und 412 entsprechen denen der Fig. 1 und 4. Ein programmierter Speicher 600 speichert die zuvor eingegebenen Stellerinformationen zur Steuerung der Motoren 102, 103, 1,04 und 112. Der Speicher 600 kann aus einem Hur.-Auslese-Speicher (ROM) bestehen. Ein Arbeitsspeicher 601 besteht aus einem
609825/0631
Auslese-Schreib-Speicher, beispielsweise einem Speicher mit willkürlichem Zugriff (EAM), der die Drehstellungsinformationen von einer Spindelmotor-Treiberschaltung 6O4 und die Stellungsinforinat ionen auf den Achsen X, Y und Z von Motor-Treiberschaltungen 605, 606 und 607 speichert. Ein Steuerwerk 602 steuert die Motor-Speiseschaltungen 604, 605, 606 und 607 über ein Verbindungsglied, beispielsweise einen Zwischenspeicher 6O3. Aufbau und Wirkungsweise des festprogrammierten Speichers 600 des Arbeitsspeichers 601, des Steuerwerks 602 und des Zwischenspeichers 6O3 sind bekannt (s. z.B. Katalog der Scientific Micro System, Inc., "Application Guide of the Micro-Controller", 1969).Die Arbeitsweise dieses Steuersystems sei anhand der Positionierung des Positioniermechanismus in X-Richtung erläutert. Die Positionierung in den Richtungen Y und Z sowie die Steuerung des Drehwinkels sind im wesentlichen gleich, sie werden daher nicht näher beschrieben.
Das Steuerwerk 602 führt der Treiberschaltung 606 (in Fig. 6b genauer gezeigt) Informationsdaten zu, und zwar über den Zwischenspeicher 6O3 und Leitungen 608. Diese Informationsdaten geben den Abstand wieder, über den der Positioniermechanismus aus seiner tatsächlichen Stellung bewegt werden sollte, bis der Fühler 107 die Schraube 300 berührt hat. Ein Zähler 610 in der Treiberschaltung 606 wird mittels eines Signals gesetzt, das über eine an den Zwischenspeicher 6O3 angeschlossene Daten-Eingangsklemme 611 zugeführt wird. Gleichzeitig führt das Steuerwerk 602 dem Setzeingang eines Flip-Flops 612 über eine Klemme 613 Impulse zu, die mit dem Steuerwerk 6O3 verbunden ist. Hierdurch wird ein Impulsgenerator 614 sowie ein Flip-Flop betätigt. Über eine mit dem Steuerwerk 602 verbundene Klemme 618 werden weiter einem Gatter 616 oder 617 Impulse zugeführt. Der Impuls von der Eingangsklemme 618 wird dem Schaltgatter 616 zugeführt, wenn dem Zähler 610 ein positives Signal zugeführt wird, so daß das Ausgangssignal des Impulsgenerators 614 der Vorwärts-Klemme einer Impulsmotor-Treiberschaltung 619 über das Schaltgatter 616 zugeführt wird. Die Impulse von der Eingangsklemme 618 werden
609825/0611
über eine Umkehrstufe 620 dem Schaltgatter 617 zugeführt, wenn dem Zähler 610 negative Signale zugeführt werden, so daß das Aus gangs signal des Impulsgenerators 61 4 der Rückwärtsklemme der Impulsmotor-Speiseschaltung 619 über das Schaltgatter 617 zugeführt wird. Entsprechend bewegt sich der Positioniermechanisraus auf der X-Koordinate in positiver Richtung, wenn das positive Signal zugeführt wird und in negativer Richtung, wenn das negative Signal zugeführt wird, wobei der an die Impulsmotor-Speiseschaltung 619 angeschlossene Motor 102 ein Reversiermotor ist. Das Ausgangssignal des Schaltgatters 616 oder 617 wird der Auf- oder der Ab-ELemme des Zählers 610 zugeführt, dessen Inhalt derart geändert wird, daß die Abstandsdaten in X-Richtung abnehmen, wenn vom Impulsgenerator 614 ein Impulssignal erzeugt wird. !Tun erzeugt das Detektor element 110 ein Signal, das dem Steuerwerk 602 über den Zwischenspeicher 603 zugeführt wird, wenn der Fühler 107 die Schraube 300 auf halbem Wege der Bewegung des Positioniermechanismus berührt hat. Dann führt das Steuerwerk 602 der Rücksetzklemme des Flip-Flops 612 über eine Klemme 621 und ein ODER-Gatter 622 ein Stopsignal zu. Hierdurch wird der Muttern-Befestigungsmechanismus 111 (auf seiner Bewegung in X-Richtung) stillgesetzt. Gleichzeitig wird der der Stellung auf der X-Koordinate entsprechende Inhalt des Speichers 610 über eine Hemme 623 ausgelesen, die an den Zwischenspeicher 603 angeschlossen ist, und im Arbeitsspeicher 601 gespeichert. Darauf wirdAer Zähler 610 mittels eines über eine Rücksetzklemme 624 zugeführten Rücksetzsignals zur Ausführung des nächsten Schritts rückgesetzt. Die Hemme 624 ist an den Zwischenspeicher 603 angeschlossen.
Erzeugt das Detektorelement 110 kein Signal, bis der Inhalt des Zählers 610 gleich null wird, so wird der Rücksetzklemme des Flip-Flops 612 über ODER-Gatter 625 und 622 ein Übertragsignal des Zäjalers 610 zugeführt. Hierdurch wird der Impulsgenerator 614 stillgesetzt. Gleichzeitig wird das Flip-Flop 615 gesetzt, dessen Ausgangssignal über eine Klemme 626 dem Steuerwerk 602 zugeführt wird. Entsprechend setzt das Steuerwerk 602 die Daten
609825/0
für die Verschiebung des Muttern-Befestigungsmechanismus 111 vom festprogrammierten Speicher 600 zum Zähler 610 und der beschriebene Vorgang wird wiederholt, bis der Fühler 107 die Schraube berührt hat.
Darauf führt das Steuerwerk 602 vom festprogrammierten Speicher 600 dem Zähler 610 Informationen zu, die den Abstand wiedergeben, um den der Muttern-Befestigungsmechanismus 111 zurückbewegt werden muß. Die Arbeitsweise des Positioniermechanismus für diesen Zweck wird nicht erläutert, da sie im wesentlichen gleich ist wie die oben beschriebene. Bei der obigen Beschreibung wurde vorausgesetzt, daß die Mittelachse der Mutter in etwa mit der der Schraube fluchtet.
Der Muttern-Befestigungsmechnismus 110 wird in Y-Richtung bewegt, bis die Mutter gegen die Schraube gedruckt wird, und zwar nachdem die Positionierung zwischen den Mittelachsen von Mutter und Schraube erreicht ist. Das Detektorelement 410 stellt fest, daß die Mutter mit einem bestimmten, von der Feder 406 vorgegebenen Druck gegen die Schraube gepreßt wird. Darauf führt das Steuerwerk 602 der Treiberschalt ung 605 Signale zu, so daß der Motor 103 stillgesetzt wird. Gleichzeitig wird der Inhalt des Zählers in der Treiberschaltung 605, d. h. die Stellung auf der Y-Achse, als ITullwert YQ im Arbeitsspeicher 601 gespeichert.
Im folgenden wird das Aufschrauben der Mutter auf die Schraube · beschrieben. Der Winkel 0 zwischen den Mittelachsen von Schraube und Mutter muß kleiner sein als ein bestimmter Winkel Oq, damit die Mutter auf die Schraube geschraubt wird (Fig. 7). Der Winkel 0 ist jedoch nicht stets kleiner als der Winkel 0Q, wenn die Mutter gegen die Schraube gedrückt wurde. Der Winkel Q hängt von der Größe von Schraube und Mutter, ihrer Ganghöhe, der Art ihrer1 Berührung und dergleichen ab. Ist der Winkel 0 größer als der Winkel O0, so wird die Mutter schief auf die Schraube geschraubt und klemmt, oder sie gleitet auf der Spitze der Schraube.
609828/06S1
Wurde die Mutter schief auf. die Schraube aufgeschraubt, so werden die Drehmoment-Übertragungswelle 4O3 und die bewegliche Welle 4O4 Verspannt oder gekuppelt und drehen sich» so daß die relative Stellung zwischen beweglicher Welle 404 und Gehäuse 405 verschoben wird. Hierdurch wird der Hebel 411 vom Detektorelement 412 ge- löet, dessen Signal über den Zwischenspeicher 603 dem Steuerwerk
* 602 Zugeführt wird, wobei angenommen ist, daß der Hebel 411, wie ift Fig. 5 gezeigt, anfänglich über die Federn 501 und 502 mit dem Detektorelement 412 verbunden ist. Das Maß der "Verschiebung zwischen beweglicher Welle 4O4 und Gehäuse 405 ist von der' Stärke der Federn 501 und 502 abhängig, die experimentell gewählt wird.
' Darauf führt das Steuerwerk 602 der Speiseschaltung 6O4 Signale • zu, durch die der Motor 11 2 stillgesetzt und reversiert wird,. 30 daß sich die verklemmte Mutter löst. Darauf werden die nächsten notwendigen, noch zu beschreibenden Schritte ausgeführt.
Der Schlupf der kutter wird folgendermaßen festgestellt. Ist der Winkel 0 kleiner als der Winkel OQ, so wird die Mutter infolge der Drehung des Motors 112 auf die Schraube geschraubt, da sie mit dem vorbestimmten Druck gegen die Schraube gedruckt wird, so daß sich die Drehmoment-Übertragungswelle 403 in T-Richtung Verschiebt, wodurch das Ausgangssignal des Detektorelements 410 gleich null Wird. Wird dieser Fullzustand am Ausgang des Detektorelements 410 erfaßt, so betätigt das Steuerwerk 602 den Motor IO3 derart, daß sich der Muttern-Befestigungsmechanismus in Y-Richtung.bewegt, . bis das Detektoreleinent 410 betätigt wird. Darauf werden die be- :sehriebenen Arbeitsschritte wiederholt, bis die Mutter auf der Sehraube befestigt ist. Der Positioniercechanismus beendet die Befestigung von Schraube und Mutter, wenn sein Abstand von T-größer als- der vorherbestimmte Wert wurde, der .im festprogram-
• mierten Speicher 600 gemäß der Länge der Schraube gespeichert
Der Schlupf der Mutter kann dadurch erfaßt werden, daß das Detektorelement 410 in einer vorherbestimmten Zeitspanne kein liull-Ausgangssignal abgibt. Daher stoppt das Steuerwerk 602 den Motor 112 und es werden, wie im folgenden beschrieben wird, die'
609825/0611
nächsten notwendigen Schritte ausgeführt. Diese Zeitspanne kann durch die Anzahl N der Umdrehungen des Motors 112 definiert werden. Diese Zahl ist gleich oder größer als die GesamtUmdrehungszahl vom Beginn der Drehung bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Aus gangssignal des Detektorelements gleich null wird. Diese Zahl ergibt sich aus der folgenden Gleichung:
worin DSX der Betrag der Hystere des Detektorelements 412 und P die Teilung einer Schraube sind.
Wird ein Klemmen oder Schlüpfen der Mutter, wie oben erläutert, festgestellt, so werden die folgenden Schritte ausgeführt, um solche Stellungen aufzusuchen, in denen der Winkel ö kleiner als der Winkel OQ wird. Gemäß Fig. 8 sind ein Winkel θ^ der Winkel zwischen der Mittelachse der Schraube und der Y-Achse, der Winkel 6jt der Winkel zwischen der Kittelachse der Mutter und der Y-Achse und D der Abstand zwischen der Mittelachse 800 der Drehmoment-Übertragungswelle 403 in der Stellung des Muttern-Befestigungsmechanismus 111, in der die Mutter 116 gegen die Schraube jJOO gedrückt wurde und ihre Mittelachse 801 sich in der Stellung des Muttern-Befestigungsmechanismus 111 befindet, in der die Mutter 116 auf die Schraube 3OO geschraubt wird, Der Muttern-Befestigungsmechanismus 111 wird mit dem elastischen Mechanismus 114 in der
X-Z-Ebene beispielsweise folgendermaßen bewegt: 0-1-2-
(Pig. 9), wobei die oben beschriebenen Arbeitsschritte an jeder Stellung wiederholt werden. Entsprechend wird der Winkel e„ durch die Bewegung des Muttern-Befestigungsmechanismus 111 und die Neigung des zweiten elastischen Mechanismus 114 gesteuert. Der Winkel θ kann infolge der Verschiebung des Muttern-Befestigungsmechanis— mus folgende Gleichung (2) erfüllen:
θ = ΘΒ'- Θ1Ϊ = 6O (2)
609825/06S1
Darin ist θ-vj· eine Punktion von D:
(3)
hieraus läßt sich herleiten:
D = β(β^) (4)
Ein Zustand, in dem die Mutter auf die Schraube geschraubt werden kann, wird durch die folgenden Gleichungen wiedergegeben:
-θ0 ά e3 -£(ρ) * θ0
6B-0C- f(D> "6B + 6O- ■ <6>
Dementsprechend wird der Winkel Q-m-, der die Gleichung (6) erfüllt, durch Steuerung von D entsprechend dem Winkel Ö„ herausgefunden, so daß die Mutter auf die Schraube geschraubt werden kann. Nach diesem Verfahren kann die Mutter durch Änderung von D auf die Schraube geschraubt werden, ohne daß der Winkel θ-η gemessen werden müßte. In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Suchschritte vorher programmiert, beispielsweise gemäß dem Suchmuster der Fig. 9. Nach diesem Verfahren führt der Positioniermechanismus trotz des Neigungswinkels der Schraube die gleichen Suehschritte durch. Daher werden die notwendigen Operationen des Positioniermechanismus, um die Mutter auf die Schraube aufzuschrauben, in jeder Stellung in der Reihenfolge 0-1-2- gemäß
Fig. 9 wiederholt, und zwar auch dann, wenn die Mutter in der Stellung 6 der Fig. 9 auf die Schraube geschraubt wird. Diese Operationen sind nutzlos und nicht praktisch. Es ist jedoch möglich, den Positioniermechanismus direkt aus der Stellung null in die Stellung 5 zu verschieben, wenn die Neigungsrichtung der Schraube festgestellt werden kann.
Fig. 10 zeigt einen Schrauben-Positionsdetektor 900, mit dem die Keigungsrichtung·der Schraube annähernd erfaßt werden kann. Der Detektor 900 kan anstelle des Schrauben-Positionsdetektors 105 der Fig. 1 verwendet werden. Beispielsweise am Gehäuse 117 der Fig. 1 ist eine Welle 901 befestigt, auf der Halteplatten 902 und 903 befestigt sind. An den Halteplatten 9o2 und 903 sind Detektor-
609825/06S1
elemente 904 und 905 für die X-Richtujig bzw. Detektorelemente 906 und 907 für die Z-Richtung angeordnet. Fühler 908 und 909 für die X-Richtung und Fühler 910 und 911 für die Z-Richtung sind mittels Stangen 912 und 913 beweglich an den Halteplatten 902 und 903 gelagert. Die Arbeitsweise der Detektorelemente 904, 905, 906 und 907, die mit den Fühlern 908, 909, 910 bzw. 911 gekuppelt sind, ist nahezu gleich der der Detektorelemente der Fig. 2. Eine gesonderte Beschreibung erübrigt sich daher.
Im folgenden sei nun die Arbeitsweise des Schrauben-Positionsdetektors 900 erläutert. Der Positioniermechanismus wird in der Z-Richtung verschoben, bis das mit dem Fühler 910 gekoppelte Detektorelement 906 sein Ausgangssignal abgibt. Er wird dann durch dieses Ausgangssignal stillgesetzt. Erscheint das Ausgangssignal des Detektorelements 907 vor dem Ausganssginal des Detektorelements 906, so ist die Schraube gegenüber der Z-Achse in positiver Richtung geneigt. Liegt die Schraube parallel zur X-Y-Ebene, so treten die Ausgangssignale der Detektorelemente 906 und 907 gleichzeitig auf. Tritt jedoch das Ausgangssignal des Detektorelements 907 nicht vor dem Ausgangssignal des Detektorelements 906 auf, so ist die Schraube gegenüber der Z-Achse in negativer Richtung geneigt. Weiter kann der Neigungswinkel zwischen der Schraube und der X-Y-Ebene für den Fall errechnet werden, daß die Ausgangssignale der Detektorelemente 906 und auftreten, da die Verschiebung des Muttern-Befestigungsmechanismus 111 erfaßt wird und der Abstand zwischen den Fühlern 910 und gegeben ist. Darauf wird der Positioniermechanismus, wie oben beschrieben, um eine bestimmte Strecke in Z-Richtung zurückbewegt, worauf die Operation des Positioniermechanismus auch für die X-Richtung ausgeführt wird. Bei diesem Arbeitsschritt wird die Lage der Schraube gegenüber der X-Richtung nach dem oben beschriebenen Prinzip erfaßt. Schließlich wird die Mutter mittels des Muttern-Befestigungsmechanismus gegenüber der Schraube positioniert und die Mutter auf die Schraube geschraubt, wobei die Informationen bezüglich Stellung, Neigung und dergleichen der Schraube im Arbeitsspeicher 601 der Fig. 6a gespeichert werden.
609826/0611
25644
Das Suchmuster wird durch diese Informationen geändert, wenn ein Klemmen oder Schlüpfen bzw. Durchdrehen der Mutter festgestellt wird. Die Suchschritte werden anhand der Fig. 11 und 12 näher erläutert. Es sei angenommen, daß die Mittelachse der Schraube durch den Ursprung der Koordinaten X und Z der Pig. 11 verläuft. Der Muttern-Befestigungsmechanismus 111 wird gemäß dem Suchmuster der Pig. 12a in der X-Z-Ebene verschoben, das im programmierten Speicher 600 gespeichert ist, wenn die Mittelachse der Schraube etwa in Richtung +X oder +Y geneigt ist (Fig. 11). Ist die Mittelachse der Schraube in Richtung -W geneigt, so wird das Suchmuster der Fig. 12b angewendet, um den Muttern-Befestigungsmechanismus 111 zu verschieben. Ist die Mittelachse der Schraube in Richtung -X oder -V geneigt, so wird z. B. das Suchmuster der Fig. 12c angewendet. Je nach der Neigung der Schraube wird also eines der Suchmuster der Fig. 12 verwendet. Durch Wahl des Suchmusters erübrigt sich die unnötige Suche des Positionierniechanismus, so daß die Zeit für die Befestigung der Mutter auf der Schraube sehr stark abgekürzt werden kann.
Wird bei dem obigen Ausführungsbeispiel der Muttern-Befestigungsmechanismus 111 bewegt, bis beide Fühler 910 und 911 für die Z-Richtung und beide Fühler 908 und 909 die Schraube mit Sicherheit berühren, so kann der Neigungswinkel der Schraube durch das Steuerwerk 602 aufgrund der Ausgangssignale der Detektorelemente 904, 905, 906 und 907 errechnet werden. Die Informationen bezüglich des Neigungswinkels können dazu verwendet werden, die Flächebzw, den Bereich zu ändern, in dem der Muttern-Befestigungsmechanismus 111 verschoben werden sollte, wobei die Fläche durch die Größe des in Fig. 12 gezeigten Suchmusters bestimmt wird.
60982S/06S1
Fig. 13 zeigt da3 Blockschaltbild eines Steuersystems für den Positioniermechanismus mit dem Schrauben-Positionsdetektor 900 der Pig. 10. Die Arbeitsweise dieses Steuersystems ist annähernd gleich der des Steuersystems der Fig. 6a. Zusätzlich wenden dem Steuerwerk 602 über den Zwischenspeicher 6Ο3 die Ausgangssignale der Detektorelemente 904, 905, 906 und 907 zugeführt. Entsprechend berechnet das Steuerwerk 602 den Neigungswinkel der Schraube gemäß diesen Ausgangssignalen und wählt das notwendige Suchmuster aus dem programmiert en Speicher 600, wodurch der Positioniermechanismus so gesteuert wird, daß die Mutter auf die Schraube geschraubt wird.
"Vorstehend wurden Ausführungsbeispiele beschrieben, nach denen der Positioniermechanismus die Stellung oder den Neigungswinkel der Schraube erfaßt. Steht jedoch die Schraube unter einem rechten Winkel gegenüber der S-Z-Bbene und an der vorherbestimmten Stellung auf der Kittelachse des Mutternhalters 115» so werden die Verschiebungen des Positioniermechanismus in X- und Z-Richtung nicht benötigt. Daher wird der Aufbau des Positioniermechanismus und des Steuersystems sehr einfach. Fig. I4 zeigt einen ersten elastischen Mechanismus 14-00, dessen Funktion die gleiche ist wie die des ersten elastischen Mechanismus 113 der Fig. 4. Der Aufbau des ersten elastischen Mechanismus 1 400 ist in Fig. 15 genauer gezeigt und unterscheidet sich geringfügig von dem des ersten elastischen Mechanismus 113· 2er Mutternhalter 115 kann so bemessen sein,daß die Mutter ein größeres Spiel in demselben hat, so daß sie in diesem beweglich ist. Infolgedessen wird es sehr einfach, die Mutter auf die Schraube zu schrauben, weil der Bereich zum Aufschrauben der Mutter auf die Schraube vergrößert ist. Der Mutternhalter 115 ist mit der Drehmoment-Übertragungswelle 4Ο3 über den zweiten elastischen Mechanismus. 114 verbunden. Die Übertragungswelle 403 ist mittels eines Lagers 1401 gelagert, das auf einem Rahmen 1402 befestigt ist. Ein kontaktloser Detektor 1 403 dient zur Erfassung der Verschiebung in Y-Richtung. Vielter sind kontaktlose Detektoren I4O4 und 1405 zur Erfassung des Neigungswinkels zwischen der Welle und der Welle 407 vorgesehen. Obwohl die Ausgangssignale der
609825/OSii
Detektorelemente 410 und 412 der Fig. 4 über die Schleifringe 413, 414 und 415 ermittelt werden, werden in Fig. 14 kontaktlose Detektoren verwendet. Die Steuerung der Verschiebung in Y-Richtung und das Aufschrauben der Mutter auf die Schraube sind annähernd gleich wie die des Positioniermechanismus der Fig. 1.
Der erste elastische Mechanismus 1400 enthält ein auf der Welle 407 befestigtes Gehäuse 1500, eine beweglich mit dem Gehäuse 1500 über Lager 1502 gekuppelte und mit dem Gehäuse 1 500 über Federn r 1503 (s. auch Fig. 16) verbundene, bewegliche Welle 1501. Eine Feder 1504 verbindet die Drehmoment-Übertragungswelle 4O3 mit der beweglichen Welle 1501. Die Übertragungswelle 403 ist wegen der Feder 1504 in Axialrichtung gleitend beweglich. Daher ist die Funktion des ersten elastischen Mechanismus die gleiche wie die des ersten elastischen Mechanismus 113 der Fig. 4.
Der kontaktlose Detektor 1403 enthält eine runde Platte 1505, die auf der Übertragungswelle 403 befestigt ist, und ein Detektorelement 1506. Das Detektorelement 1506 enthält ein lichtemittierende s Element 1507, beispielsweise eine Fotodiode, und ein lichtempfangendes Element 1508, beispielsweise einen Fototransistor. Die runde Platte 1505 ist mit einem Rand 1509 versehen, der sich zwischen dem lichtemittierenden und dem lichtempfangenden Element 1507 bzw. 1508 befindet. Bei die sem Aufbau erfaßt der kontaktlose Detektor 1413 die Verschiebung in Y-Richtung wegen des Vorhandenseins oder ITichtvorhandenseins des Randes 1509 im lichtweg. Der kontaktlose Detektor zur Erfassung des Verschiebungswinkels enthält runde Platten 1510 und 1511, von denen eine auf der beweglichen Welle 1 501 und die andere auf dem Gehäuse 1500 befestigt ist, sowie Detektorelemente 1512 und 1513. Die Detektorelemente 1512 und 1513 haben den gleichen Aufbau wie das Detektorelement 1506. Die runden.Platten 1510 und 1511 sind an ihrem äußeren Rand gemäß Fig. 16 mit mehreren Schlitzen 1600 versehen. Bei Drehung der runden Platten mit den Schlitzen 1600 erzeugen die Detektorelemente 1512 und 1513 impulsförmige Signale. Demzufolge wird der Verschiebungswinkel zwischen
600826/0**1
den runden Platten durch Vergleich zwischen den Ausgangssignalen der Detektorelemente 1512 und 1515, beispielsweise die Differenz der Anzahl der Impulse, erfaßt.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel kann bei geneigter Schraube die Mutter auf der Schraube klemmen, bevor sie auf der Schraube festgezogen ist, da sich der zweite elastische Mechanismus 114 infolge der Verschiebung des Muttern-Befestigungsmechanismus 111 neigt. In diesem Fall kann die Stellung des Muttern-Befestigungsmechanismus 111 gemäß Fig. 9 geändert werden, um die Mutter auf die Schraube zu schrauben. Statt zum Aufschrauben der Mutter auf die Schraube kann die Erfindung auch auf das Einschrauben einer Schraube auf eine Mutter angewendet werden.
609825/06S1

Claims (12)

PATENT AlfSPEÜCHE
1.!Verfahren zum automatischen "Verbinden eines ersten und eines zweiten Gegenstandes, wobei der erste Gegenstand mittels eines Positioniermechanismus über einen elastischen Mechanismus und der zweite Gegenstand mittels eines Halters gehalten wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Stellung des zweiten Gegenstandes in zwei Richtungen erfaßt wird, daß der erste Gegenstand durch Verschiebungfeines Positioniermechanismus gegenüber dem zweiten Gegenstand positioniert wird, daß der erste gegen den zweiten Gegenstand gedruckt wird, daß der erste Gegenstand mittels eines mit dem ersten Gegenstand gekuppelten Motors in Drehung versetzt wird, so daß der erste auf den zweiten Gegenstand gedruckt wird, worauf festgestellt wird, ob der erste auf den zweiten Gegenstand geschraubt wurde, und daß der Winkel & zwischen dem ersten und dem zweiten Gegenstand geändert wird, wenn der erste Gegenstand nicht auf den zweiten Gegenstand geschraubt wurde, wobei der Druck des ersten gegen den zweiten Gegenstand aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Stellung des elastischen Mechanismus geändert wird, wenn der erste Gegenstand auf dem zweiten klemmt, bevor der erste auf diesem befestigt ist.
3. Verfahren zum automatischen Verbinden eines ersten und eines zweiten Gegenstandes, wobei der erste Gegenstand mittels eines Positioniermechanismus über einen elastischen Mechanismus und der zweite Gegenstand mittels eines Halters gehalten wird und grob auf der Mittelachse des ersten Gegenstandes liegt, dadurch, gekennzeichnet , daß der erste gegen den zweiten. Gegenstand gedruckt wird, daß der erste Gegenstand mittels eines mit diesem gekuppelten Motors in Drehung versetzt wird, so daß der erste auf den zweiten Gegenstand geschraubt wird, daß festgestellt wird, ob der erste auf den zweiten Gegenstand geschraubt wurde, und daß die Drehrichtung des Motors umgekehrt wird, wenn der erste auf dem zweiten Gegenstand klemmt.
'809826/0611
4. Vorrichtung zur automatischen Verbindung, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung (115) zum Halten eines ersten Gegenstandes (116), der auf einen zweiten, von einem Halter gehaltenen Gegenstand (300) geschraubt werden soll, durch eine zweite, mit der ersten gekuppelte Einrichtung (113, 1H), die gegenüber der Mittelachse der zweiten Einrichtung in Axialrichtung beweglich, drehbar und neigbar ist, durch eine dritte Einrichtung (105) zur Erfassung der Verschiebung der zweiten Einrichtung, durch eine vierte Einrichtung (112) zum Antrieb der ersten Einrichtung zum Schrauben des ersten Gegenstandes auf den zweiten
(604λ, Gegenstand, und durch eine fünfte Einrichtung/ der die Signale von der dritten Einrichtung zugeführt werden und die zum Steuern der vierten Einrichtung dient.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung einen ersten und einen zweiten elastischen Mechanismus (113? 1H) enthält, daß der erste elastische Mechanismus (113) bezüglich seiner Mittelachse in Axia'lrichtung beweglich und drehbar ist, daß der zweite elastische Mechanismus (114) gegenüber seiner Mittelachse 'neigbar ist, und daß die dritte Einrichtung zwei Detektorelemente (109, 110) enthält, die die Verschiebungen gegenüber der Axialrichtung bzw. den Drehrichtungen erfassen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Einrichtung einen Schraubmotor (IO3) und einen Antriebsmotor (112) enthält, wobei der Schraubmotor mit der ersten Einrichtung (115) über die zweite Einrichtung (113, in) gekuppelt ist, durch die die erste Einrichtung gedreht wird, wobei der Antriebsmotor den ersten gegen den zweiten Gegenstand (116, 300) drückt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine sechste Einrichtung (106, 10) zur Erfassung der Stellung des zweiten Gegenstandes (300), und durch eine siebte Einrichtung (102) zur Bewegung der ersten Einrich-
60982S/0§«1
tung (115) in einer zur Mittelachse der ersten Einrichtung senkrechten Ebene, wobei die siebte Einrichtung durch die fünfte Einrichtung (6O4) gesteuert wird, der die Signale von der sechsten Einrichtung zugeführt werden.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die sechste Einrichtung zwei unter einem rechten Winkel zueinander angeordnete Fühler (106, 107) und zwei Detektorelemente (109, 110) enthält, die je die Verschiebung jedes Fühlers erfassen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Einrichtung zwei Paare von Fühlern (90S, 910; 9O9, 911) und zwei Paare von Detektor element en (904, 906; 905, 907) enthält, wobei jedes Paar zwei unter einem rechten Winkel zueinander angeordnete Fühler enthält und beide Paare in einem Abstand und parallel zueinander angeordnet sind, und wobei jedes Detektorelement mit jedem Fühler gekuppelt ist und die Verschiebung jedes Fühlers erfaßt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß der erste und der zweite Gegenstand aus einer Mutter (116).bzw. einer Schraube (3OO) bestehen. ■
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Einrichtung (115) so ausgebildet ist, daß die Mutter (116) flexibel darin aufgenommmen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11 , dadurch gekennzeichnet , daß die sechste Einrichtung (106, 107) gemeinsam mit der ersten Einrichtung (IO5) beweglich ist.
S0982S/06I1
t3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektorelemente (109, 110) mit der fünften Einrichtung (604) über Schleifringe (413, 414 415) gekoppelt sind, die je auf der Welle des Antriebsmotors (112) angeordnet sind.
H.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch g e k em nzeichnet , daß die Detektorelemente (15O6, 1512, 1513) aus mit der fünften Einrichtung (604) gekoppelten, berührungslosen Detektoren"; bestehen.
609825/0111
Leerseite
DE19752554420 1974-12-04 1975-12-03 Verfahren und vorrichtung zur automatischen verbindung von schrauben und muttern Withdrawn DE2554420A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP49138394A JPS5165499A (de) 1974-12-04 1974-12-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2554420A1 true DE2554420A1 (de) 1976-06-16

Family

ID=15220908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19752554420 Withdrawn DE2554420A1 (de) 1974-12-04 1975-12-03 Verfahren und vorrichtung zur automatischen verbindung von schrauben und muttern

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4048687A (de)
JP (1) JPS5165499A (de)
DE (1) DE2554420A1 (de)
GB (1) GB1502464A (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2464787A1 (fr) * 1979-09-11 1981-03-20 Hitachi Ltd Systeme d'avance et d'assemblage de pieces
FR2589096A1 (fr) * 1985-10-29 1987-04-30 Framatome Sa Procede et dispositif de recheche de la position optima de vissage de goujons de grandes dimensions
EP0243218B1 (de) * 1986-04-18 1990-02-28 Framatome Positioniergerät zum Schrauben und Losschrauben einer Mutter
DE102006048694A1 (de) * 2006-10-14 2008-04-17 Siemens Vdo Mechatronic Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Verschraubung

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4179783A (en) * 1974-12-16 1979-12-25 Hitachi, Ltd. Holding apparatus with elastic mechanism
US4163142A (en) * 1977-02-14 1979-07-31 Avon Products, Inc. Method and apparatus for assembling rings
JPS54105380A (en) * 1978-02-06 1979-08-18 Hitachi Ltd Device for fitting
EP0103603B1 (de) * 1982-03-15 1986-07-16 National Research Development Corporation Handhabungseinrichtung
DE3322754A1 (de) * 1983-06-24 1985-01-03 ANCOS-Steuerungstechnik GmbH, 1000 Berlin Maschine zur automatischen verschraubung von in bewegung befindlichen werkstuecken
US4562756A (en) * 1983-07-19 1986-01-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Numerical control screw tightening machine
JPS60131132A (ja) * 1983-12-19 1985-07-12 Hazama Gumi Ltd 引抜装置
JPS6150724A (ja) * 1984-08-15 1986-03-13 Nippon Kokan Kk <Nkk> カツプリングスタ−タ
US4909105A (en) * 1985-11-19 1990-03-20 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Automated nut driving apparatus
US5291645A (en) * 1989-12-01 1994-03-08 Yoshitaka Aoyama Method and apparatus for feeding and tightening threaded parts
US5727300A (en) * 1995-02-07 1998-03-17 The Boeing Company Fastener verification system
US6058598A (en) * 1997-04-18 2000-05-09 Huck International, Inc. Control system for an assembly tool
JP2000296485A (ja) * 1999-04-15 2000-10-24 Minolta Co Ltd マイクロマニピュレータ
US7409756B2 (en) * 2005-02-15 2008-08-12 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv Method of locating and removing a fastener from a workpiece
DE102007025934B4 (de) * 2007-06-04 2015-02-12 Siemens Aktiengesellschaft Werkzeugmaschine
JP5652620B2 (ja) * 2011-07-19 2015-01-14 トヨタ自動車株式会社 ボルトナット締付方法及びボルトナット締付装置
CN106181351B (zh) * 2016-08-31 2018-07-31 中山市拓电电子科技有限公司 一种cpu自动取放模组的螺母锁紧装置
EP3592493A4 (de) * 2017-03-08 2020-12-02 BWXT Nuclear Energy, Inc. Vorrichtung und verfahren zum reparieren von leitblechbolzen
US11351277B2 (en) 2017-06-27 2022-06-07 American Sterilizer Company Self-adjusting damper based linear alignment system
CN209007006U (zh) 2017-08-19 2019-06-21 文洪财 用于安装/拆卸圆形阵列螺纹紧固件的装置
CN109048304A (zh) * 2018-09-04 2018-12-21 安徽纽创自动化装备有限公司 一种螺母自动装配装置
JP7213108B2 (ja) * 2019-03-13 2023-01-26 三菱重工航空エンジン株式会社 締結システム及び締結方法
CH716121A1 (fr) * 2019-04-26 2020-10-30 Ciposa Sa Dispositif et méthode de vissage.
CN110253246B (zh) * 2019-07-22 2023-06-23 邓旭辉 球绞组装设备及组装方法
CN111702469B (zh) * 2020-06-02 2022-06-24 重庆高强汽车配件制造有限公司 一种螺栓组装设备
CN113635034A (zh) * 2021-08-11 2021-11-12 江苏永昊高强度螺栓有限公司 一种螺栓螺母自动组装工装
CN114850849B (zh) * 2022-05-09 2023-11-21 沈阳鼓风机集团核电泵业有限公司 一种用于重型螺栓/螺母的倒悬安装装置
CN115229492B (zh) * 2022-08-16 2023-05-30 宁波海信紧固件有限公司 一种全金属插销螺母的自动配对安装设备
CN116728061B (zh) * 2023-06-12 2024-05-03 上海胤勤自动化科技有限公司 拧紧装配设备及其工作方法
CN117884877B (zh) * 2023-12-29 2024-07-26 河北天云山高强度紧固件有限公司 一种护栏螺栓全自动装配用检测装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2763173A (en) * 1953-07-20 1956-09-18 Detroit Power Screwdriver Comp Nut holding and centering means for nut driving machine
US2964152A (en) * 1956-03-15 1960-12-13 Henry T M Rice Fluid pressure operated releasable torque transmitting apparatus
US3279045A (en) * 1964-08-03 1966-10-18 Paul H Dixon Assembling mechanism
DE2323113A1 (de) * 1972-05-08 1973-11-22 Unimation Inc Programmgesteuerte manipulatoranordnung
DE2336896A1 (de) * 1972-05-09 1974-01-03 Standard Pressed Steel Co Verfahren sowie verfahren zum anziehen eines befestigungselementes mit einem steifigkeits-messgeraet
US3824674A (en) * 1972-07-19 1974-07-23 Hitachi Ltd Automatic assembly control method and device therefor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2943335A (en) * 1956-03-13 1960-07-05 American Cast Iron Pipe Co Electrically operated pneumatic apparatus for automatically assembling nuts and bolts
US3581375A (en) * 1969-03-07 1971-06-01 Ibm Method and apparatus for manufacturing integrated circuits
US3885295A (en) * 1972-05-08 1975-05-27 Unimation Inc Programmed manipulator arrangement for assembling randomly oriented parts

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2763173A (en) * 1953-07-20 1956-09-18 Detroit Power Screwdriver Comp Nut holding and centering means for nut driving machine
US2964152A (en) * 1956-03-15 1960-12-13 Henry T M Rice Fluid pressure operated releasable torque transmitting apparatus
US3279045A (en) * 1964-08-03 1966-10-18 Paul H Dixon Assembling mechanism
DE2323113A1 (de) * 1972-05-08 1973-11-22 Unimation Inc Programmgesteuerte manipulatoranordnung
DE2336896A1 (de) * 1972-05-09 1974-01-03 Standard Pressed Steel Co Verfahren sowie verfahren zum anziehen eines befestigungselementes mit einem steifigkeits-messgeraet
US3824674A (en) * 1972-07-19 1974-07-23 Hitachi Ltd Automatic assembly control method and device therefor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
In Betracht gezogene ältere Anmeldung: DE-OS 25 40 494 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2464787A1 (fr) * 1979-09-11 1981-03-20 Hitachi Ltd Systeme d'avance et d'assemblage de pieces
FR2589096A1 (fr) * 1985-10-29 1987-04-30 Framatome Sa Procede et dispositif de recheche de la position optima de vissage de goujons de grandes dimensions
EP0220983A1 (de) * 1985-10-29 1987-05-06 Framatome Verfahren und Vorrichtung zur Suche der optimalen Schraubposition für grosse Bolzen
EP0243218B1 (de) * 1986-04-18 1990-02-28 Framatome Positioniergerät zum Schrauben und Losschrauben einer Mutter
DE102006048694A1 (de) * 2006-10-14 2008-04-17 Siemens Vdo Mechatronic Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Verschraubung

Also Published As

Publication number Publication date
US4048687A (en) 1977-09-20
JPS5165499A (de) 1976-06-07
GB1502464A (en) 1978-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2554420A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur automatischen verbindung von schrauben und muttern
DE68922281T2 (de) Vorrichtung zur Handhabung von optischen Platten mit einem Kippriegel.
DE69026974T2 (de) Kassettenhandhabungssystem
EP1577043B1 (de) Vorrichtung, CNC-Messgerät und Verfahren zum Vermessen eines rotationssymmetrischen Präzisionsteiles
DE2124657A1 (de) Vorrichtung zur Steuerung der Ar beitsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen
DE69627204T2 (de) Indexierapparat und verfahren zu seinem antrieb
DE10334057B4 (de) Fahrzeuglenkvorrichtung
DE102015005213B4 (de) Steuervorrichtung für eine flexible Robotersteuerung
DE3211748A1 (de) Elektrisch angetriebene lenkvorrichtung
DE3816737A1 (de) Intelligentes werkzeugsystem
DE3737471C2 (de) Meßeinrichtung für Schneidwerkzeuge
CH673612A5 (en) Key cutting machine allowing automatic key copying - with central processor receiving data obtained from original key to control orthogonal stepping motors
DE69708934T2 (de) Drehautomat und dessen verfahren zur steuerung
DE3630966A1 (de) Drehmaschinen-werkzeugrevolver
DE3408190C2 (de)
DE602004012063T2 (de) Regeleinrichtung für zwei getrennte Stangenzuführvorrichtungen
DE2300708A1 (de) Selbsttaetige werkzeug-auswechselvorrichtung
DE3423099C2 (de)
DE69510651T2 (de) Verbesserungen an/oder in verband mit schleifmaschinen
DE102022205249A1 (de) Steer-by-wire Lenkvorrichtung
DE60301377T2 (de) Positionierungsvorrichtung mittels eines bürstenlosen Gleichstrommotors
DE69511471T2 (de) Verfahren und Gerät zum Zentrieren von Leiterrahmen integrierter Schaltungen
DE1289170B (de) Elektrische Programmsteueranordnung fuer eine Werkzeugmaschine
DE4344538A1 (de) Rundschleifmaschine
EP3517884A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum abstützen von freiformwerkstücken

Legal Events

Date Code Title Description
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: STREHL, P., DIPL.-ING. DIPL.-WIRTSCH.-ING. SCHUEBE

8139 Disposal/non-payment of the annual fee