JP2005022006A - 自動ねじ締め装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】通し孔とねじ孔の中心にずれがあってもねじを確実に螺挿することができる自動ねじ締め装置を提供する。
【解決手段】複数の部材に形成された通し孔とねじ孔を互いに一致させた状態で、通し孔よりねじ孔に螺挿したねじ７を締め付けることにより部材同士を締結する電動ドライバ３の後端を、支点手段１０により回動自在に支承すると共に、先端側が支点手段１０の支点部１０ｉを中心に揺動自在となるよう電動ドライバ３を弾性支持手段９により弾性支持したことから、部材に穿設された通し孔とねじ孔の中心にずれがあっても、支点手段１０の支点部１０ｉを中心に電動ドライバ３の先端部が揺動して、ねじ７の中心がねじ孔の中心と一致するよう調心されるため、ねじ孔にねじ７を確実に螺挿することができる。
【選択図】 図２
【解決手段】複数の部材に形成された通し孔とねじ孔を互いに一致させた状態で、通し孔よりねじ孔に螺挿したねじ７を締め付けることにより部材同士を締結する電動ドライバ３の後端を、支点手段１０により回動自在に支承すると共に、先端側が支点手段１０の支点部１０ｉを中心に揺動自在となるよう電動ドライバ３を弾性支持手段９により弾性支持したことから、部材に穿設された通し孔とねじ孔の中心にずれがあっても、支点手段１０の支点部１０ｉを中心に電動ドライバ３の先端部が揺動して、ねじ７の中心がねじ孔の中心と一致するよう調心されるため、ねじ孔にねじ７を確実に螺挿することができる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はビス等のねじにより部材を締結する際に使用する自動ねじ締め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来ビス等のねじにより複数の部材を締結する場合、電動ドライバを使用することが多い。
【０００３】
前記電動ドライバは、電動機により回転駆動されるチャックに、ビットと称する工具を取り付けたもので、ビットの先端をねじの頭部に形成された＋溝や−溝よりなる工具溝に嵌合した状態で、電動機によりビットを回転駆動することにより、ねじにより複数の部材が短時間で締結できるようになっている。
【０００４】
また部材に穿設された多数のねじ孔にねじを螺挿して部材を締結する場合、部材のねじ孔の位置を撮影手段により検出して、電動ドライバのビット先端に保持させたねじをねじ孔に位置決めし、電動ドライバによりねじをねじ孔に自動的に螺挿するようにした自動ねじ締め装置が、例えば特許文献１で提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０５−２３７７２９号公報（段落０００９，００１０）
【０００６】
前記従来のねじ締め装置は、移動体に設けた撮影手段により部材の通り孔とねじ孔を撮影し、撮影した画像により通し孔とねじ孔との重なり部分のずれ量を検出して、ずれ量に応じて移動体に設けたねじ締め手段の移動量を補正するようにしたもので、ねじ締め手段を部材の通し孔に正しく位置決めできるという効果を有している。
【０００７】
一方直交型ロボットを使用してねじの締め付けを行う自動ねじ締め装置としては、例えば図９ないし図１２に示すものが公知である。
【０００８】
前記自動ねじ締め装置は、基台ａ上にＸ軸方向へ移動自在なコラムｂを有していて、このコラムｂにＺ軸方向へ昇降自在な支持アームｃが支承されている。
【０００９】
支持アームｃには、Ｘ軸及びＺ軸と直交するＹ軸方向に移動自在なスライダｄが支承されていて、スライダｄに固着されたブラケットｅに、軸線がＹ軸と一致するように電動ドライバｆが取り付けられている。
【００１０】
電動ドライバｆの先端には筒状のガイド筒ｇが設けられいて、このガイド筒ｇ内に、電動ドライバｆにより回転駆動されるビットｈが収容されている。
【００１１】
前記構成された自動ねじ締め装置を使用して、例えば２部材ｉ，ｊをねじｋにより締結する場合、一方の部材ｉに穿設された通し孔ｍと、他方の部材ｊに穿設されたねじ孔ｎを図１０に示すように一致させた状態で、コラムｂをＸ軸方向に、そして支持アームｃをＺ軸方向に移動させて電動ドライバｆのビットｈに保持させたねじｋの中心と通し孔ｍの中心が一致するようにねじｋの位置決めを行う。
【００１２】
ねじｋの位置決めが完了したら、電動ドライバｆをＹ軸方向へ前進させて、ねじｋの先端を通し孔ｍよりねじ孔ｎへ挿入し、電動ドライバｆによりねじｋを回転させてねじｋをねじ孔ｎに螺挿することにより、部材ｉ，ｊを締結するようになっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前記特許文献１に記載された従来の自動ねじ締め装置は、通し孔やねじ孔を検出するのに撮影手段を採用しているため、構造が複雑な上、装置が高価となる問題がある。
【００１４】
一方図９ないし図１２に記載した自動ねじ締め装置は、撮影手段等を必要としないため、前記特許文献１に記載の自動ねじ締め装置に比べて構成が簡単で、かつ価格も安い等の利点がある。
【００１５】
しかし通し孔ｍにねじｋを位置合せしたら、電動ドライバｆをＹ軸方向に直線的に移動させてねじ締めを行うため、通し孔ｍの中心とねじ孔ｎの中心に図１１に示すように位置ずれがあった場合、ねじｋの中心とねじ孔ｎの中心にずれαが生じるため、電動ドライバｆをＹ軸方向へ移動させても、ねじ孔ｎにねじｋを螺挿することができず、部材ｉ，ｊを締結できない問題がある。
【００１６】
またねじｋを無理にねじ孔ｎに螺挿しようとすると、ねじｋやねじ孔ｎのねじ部が破損したり、ねじｋの頭部に形成された工具溝が破損するため、破損した部材ｊやねじｋを新しいものに交換しなければならず、交換に時間や手間を要して生産性が低下する原因となると共に、破損した部材ｊやねじｋが無駄になる等の問題もある。
【００１７】
さらにねじ孔ｎに対してねじｋの中心が図１２に示すように、角度θ傾斜した状態でねじｋがねじ孔ｎに螺挿された場合、締め付けが十分にできないため、部材ｉ，ｊの締結が不完全になる上、電動ドライバｆに偏荷重が加わるため、繰り返しねじ締めを行った場合、電動ドライバｆの寿命を早期に低下させると共に、ビットｈの中心に対してねじｋの中心が角度θ傾いた状態でねじｋを回転させると、ねじｋがビットｈより外れて周囲に飛散する問題もある。
【００１８】
本発明はかかる従来の問題を改善するためになされたもので、部材に形成された通し孔とねじ孔の中心にずれがあってもねじを確実に螺挿することができる自動ねじ締め装置を提供することを目的とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の自動ねじ締め装置は、複数の部材に形成された通し孔とねじ孔を互いに一致させた状態で、電動ドライバに保持させたねじを通し孔よりねじ孔に螺挿することにより、ねじにより部材同士を締結する自動ねじ締め装置であって、電動ドライバの後端を回動自在に支承する支点手段と、電動ドライバの先端側が、支点手段の支点部を中心に揺動自在となるよう電動ドライバを弾性支持する弾性支持手段とから構成したものである。
【００２０】
前記構成により、部材に穿設された通し孔とねじ孔の中心にずれがあっても、支点手段の支点部を中心に電動ドライバの先端部が揺動して、ねじの中心がねじ孔の中心と一致するよう調心されるため、通し孔やねじ孔の加工誤差、各部材間の組み立て誤差、またこれら誤差が集積された集積誤差等により通し孔とねじ孔の中心にずれが生じても、ねじ孔にねじを確実に螺挿することができる。
【００２１】
これによってねじの締め付け中に、ねじやねじ孔のねじ山、ねじ頭部の工具溝が破損することがほとんどないため、ねじ締め作業を中断して破損したねじや部材を交換する作業が不要になることから、生産性が向上する上、ねじや部材が無駄になることがないと共に、ねじの締め付けが不完全となることがないため、ねじにより部材同士を確実に締結することができる。
【００２２】
またねじの締め付け中に電動ドライバに偏荷重が加わることが少なくなるため、繰り返しねじ締めを行っても、電動ドライバの寿命を早期に低下させることがないと共に、ビットに対してねじが大きく傾斜した状態で電動ドライバによりねじが高速で回転されることがなくなるため、ねじがビットより外れて周辺に飛散することもない。
【００２３】
前記目的を達成するため本発明の自動ねじ締め装置は、複数の部材に形成された通し孔とねじ孔を互いに一致させた状態で、電動ドライバに保持させたねじを通し孔よりねじ孔に螺挿することにより、ねじにより部材を締結する自動ねじ締め装置であって、基台上にＸ軸方向へ移動自在に設けられたコラムと、コラムにＺ軸方向へ移動自在に支承された支持アームと、支持アームにＹ軸方向へ移動自在に支承された電動ドライバと、電動ドライバの後端を回動自在に支承する支点手段と、電動ドライバの先端側が、支点手段の支点部を中心に揺動自在となるよう電動ドライバを弾性支持する弾性支持手段とから構成したものである。
【００２４】
前記構成により、部材に穿設された通し孔とねじ孔に精度よくねじを位置合わせして、電動ドライバによりねじをねじ孔に自動的に螺挿することができるため、部材にねじ締めするねじ孔が多数あっても、短時間で能率よくねじ締めが行えると共に、部材に穿設された通し孔とねじ孔の中心にずれがあっても、支点手段の支点部を中心に電動ドライバの先端部が揺動して、ねじの中心がねじ孔の中心と一致するよう調心されるため、通し孔やねじ孔の加工誤差、各部材間の組み立て誤差、またこれら誤差が集積された集積誤差等により通し孔とねじ孔の中心にずれが生じても、ねじ孔にねじを確実に螺挿することができる。
【００２５】
前記目的を達成するため本発明の自動ねじ締め装置は、弾性支持手段を、電動ドライバを支持する弾性体と、弾性体を収容するホルダとから構成し、かつ弾性支持手段により電動ドライバの中間部付近を弾性支持したものである。
【００２６】
前記構成により、ビットに保持されたねじが通し孔の範囲内で自在に移動可能になるため、ねじ孔にねじを確実に螺挿することができると共に、弾性支持手段が簡単な構成で安価に得られるようになる。
【００２７】
前記目的を達成するため本発明の自動ねじ締め装置は、支点手段の支点部を中心に揺動自在な電動ドライバの先端部の揺動範囲を、ねじの直径を半径とする円内としたものである。
【００２８】
前記構成により、電動ドライバの先端部が大きく振れることがないので、安定したねじ締め作業が行えるようになる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
【００３０】
図１は直交型ロボットよりなる自動ねじ締め装置の斜視図、図２は電動ドライバ付近の一部切欠平面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４ないし図７は作用説明図である。
【００３１】
図１に示す自動ねじ締め装置の本体１は、Ｘ軸方向に長い基台１ａを有していて、基台１ａ上にＸ軸方向へ移動自在にコラム１ｂが立設されている。
【００３２】
コラム１ｂには、Ｚ軸方向へ昇降自在な支持アーム１ｃが支承されており、コラム１ｂはＸ軸モータ（図示せず）によりＸ軸方向に、そして支持アーム１ｃはＺ軸モータ（図示せず）によりＺ軸方向へ移動されるようになっている。
【００３３】
直立するコラム１ｂに対し支持アーム１ｃは、Ｚ軸と直交するＹ軸に平行するよう水平に設けられていて、支持アーム１ｃの側面には、Ｙ軸モータ（図示せず）によりＹ軸方向に移動自在なスライダ１ｄが支承されており、前記Ｘ軸モータ、Ｚ軸モータ及びＹ軸モータは、ケーブル２を介して図示しない制御手段に接続されている。
【００３４】
スライダ１ｄの側面には、ほぼコ字状に形成されたブラケット１ｅが固着具１５により固着されていて、このブラケット１ｅに軸心がＹ軸と平行するように電動ドライバ３と組み立てユニット４が取り付けられている。
【００３５】
電動ドライバ３は図２に示すように、電動機３ａと、電動機３ａの回転軸に取り付けられたチャック（ともに図示せず）とからなり、チャックにビット５が着脱自在に取り付けられていると共に、電動ドライバ３の先端部には、ねじ供給手段６が設けられている。
【００３６】
ねじ供給手段６は、ビット５の周囲を囲むように設けられた筒状のガイド筒６ａを有していて、ビット５が後退した状態のときに、ねじ供給管６ｂよりガイド筒６ａ内に順次ねじ７が供給されるようになっており、ガイド筒６ａに供給されたねじ７は、ビット５の前進とともにビット５の先端にねじ７の頭部７ａに形成されている工具溝（図示せず）が嵌合されて、ビット５の先端とガイド筒６ａの内周面との間でねじ７が保持されるようになっている。
【００３７】
電動ドライバ３の後部は軸状部３ｂとなっていて、この軸状部３ｂのほぼ中間部と後端部が組み立てユニット４に支持されている。
【００３８】
組み立てユニット４は、電動ドライバ３の軸状部３ｂを弾性的に支持する弾性支持手段９と、軸状部３ｂの後端を支持する支点手段１０とからなる。
【００３９】
弾性支持手段９は、電動ドライバ３の軸状部３ｂに緩く嵌合された筒状のホルダ９ａと、ホルダ９ａ内に収容された複数本の弾性体９ｂよりなる。
【００４０】
ホルダ９ａは図３に示すように２つ割り構造となっていて、外周部に設けられた固着具１１により筒状に組み合わされた状態で固定されており、内周面には半円筒状の凹溝９ｃが軸線方向に複数本形成されている。
【００４１】
これら凹溝９ｃは円周方向に等間隔に設けられていて、それぞれの凹溝９ｃにウレタンゴム等の弾性材料により円柱状に成形された複数の弾性体９ｂが軸状部３ｂを囲むように収容されており、各弾性体９ｂの外周面は軸状部３の外周面に当接されていて、軸状部３ｂを弾性的に支持しており、これによって軸状部３ｂの外周面とホルダ９ａの内周面との間に隙間９ｄが生じるようになっていて、支点手段１０の支点部１０ｉを中心に揺動自在な電動ドライバ３の先端部の揺動範囲が、ねじ７の直径を半径とする円内となるように、弾性体９ｂの弾性変形量が予め設定されている。
【００４２】
ホルダ９ａは、弾性体９ｂが抜け出すのを防止する端板９ｅが一方の端面に取り付けられ、他方の端面がブラケット１ｅの一端側に当接された状態で固着具１２によりブラケット１ｅに取り付けられている。
【００４３】
また支点手段１０は、筒体１０ａを有していて、この筒体１０ａの一端側内部に軸状部３ｂの後端に形成された軸状部３ｂよりやや大径な大径部３ｃが嵌挿されている。
【００４４】
大径部３ｃの外周は、端面側へ順次小径となるテーパ状となっており、電動ドライバ３へ電力を供給するコード１３が端面より延出されている。
【００４５】
筒体１０ａの内部には仕切壁１０ｂが設けられていて、この仕切壁１０ｂと、筒体１０ａの一端側に固着具１４により固着された端板１０ｃの間で軸状部３ｂの後端と筒体１０ａが一体となるよう挟着されている。
【００４６】
筒体１０ａの他端面は端壁１０ｄにより閉鎖されていて、この端壁１０ｄの中心部より外側へ突設されたねじ軸１０ｅに支点部材１０ｆの袋ナット１０ｇが螺合され、緩まないようロックナット１０ｈにより締め付け固定されている。
【００４７】
支点部材１０ｆは、袋ナット１０ｇと一体となった球状の支点部１０ｉを有していて、この支点部１０ｉがブラケット１ｅの他端側に固着された支点受け１０ｊに回動自在に支承されている。
【００４８】
次に前記構成された自動ねじ締め装置の作用を説明する。
【００４９】
互いに締結すべき部材２０，２１の一方２０には、通し孔２０ａが複数個所に亘って穿設され、他方の部材２１には、通し孔２０ａと合致する位置にねじ孔２１ａが穿設されている。
【００５０】
これら通し孔２０ａ及びねじ孔２１ａの穿設された部材２０，２１は、組み立て状態でねじ締め位置に搬送され、図示しない固定手段により所定位置に固定される。
【００５１】
自動ねじ締め装置を制御する制御手段には、予め部材２０，２１のねじ締め位置データが入力されていて、部材２０，２１の固定が完了すると、制御手段によりＸ軸モータ及びＺ軸モータへ制御信号が送られるため、コラム１ｂがＸ軸方向へ、そして支持アーム１ｃがＺ軸方向へ移動されて、電動ドライバ３のビット５に保持されたねじ７がはじめにねじ締めするねじ孔２１ａと合致する通し孔２０ａに位置決めされる。
【００５２】
このとき通し孔２０ａとねじ孔２１ａの中心が一致していれば、電動ドライバ３によりねじ７を締め付け方向へ回転させながら、Ｙ軸モータによりスライダ１ｄを前進させることにより、通し孔２０ａを経てねじ孔２１ａへねじ７を螺挿することができるが、通常は通し孔２０ａとねじ孔２１ａの加工誤差や、複数の部材２０，２１を組み立てる際の組み立て誤差、またこれら誤差が集積された集積誤差により通し孔２０ａとねじ孔２１ａの中心には、図４に示すようにずれが生じていることが多い。
【００５３】
このような状態で通し孔２０ａの位置を検出して、通し孔２０ａの中心にねじ７の中心を位置合せしても、ねじ７の中心とねじ孔２１ａの中心が一致していないため、このままの状態で電動ドライバ３をＹ軸方向へ前進させて、ねじ７の先端をねじ孔２１ａに螺挿しようとしても、従来の自動ねじ締め装置では、ねじ７やねじ孔２１ａのねじ山が破損して、ねじ７を正常に締め付けることができない。
【００５４】
しかし前記実施の形態になる自動ねじ締め装置では、電動ドライバ３の軸状部３ｂが図２に示すように弾性支持手段９の弾性体９ｂにより弾性的に支持されている上、軸状部３ｂの後端が支点手段１０により支持されていて、支点手段１０に支点部１０ｉを中心に電動ドライバ３の先端側が上下左右方向へ揺動自在となっている。
【００５５】
これによって部材２０に穿設された通し孔２０ａの中心と、部材２１に穿設されたねじ孔２１ａの中心が図４に示すようにずれていても、電動ドライバ３をＹ軸方向へ前進させてビット５の先端に保持されたねじ７の先端を通し孔２１ａへ挿入すると、ねじ７の先端がねじ孔２１ａに螺挿された直後にねじ７に偏心荷重Ｆが作用して、この偏心荷重Ｆにより弾性支持手段９の弾性体９ｂの一部が図６に示すように弾性変形して、支点手段１０の支点部１０ｉを中心に電動ドライバ３の先端がねじ孔２１ａ方向へ揺動し、ねじ孔２１ａの中心にねじ７の中心が一致するように調心作用がねじ７に働く。
【００５６】
これによってねじ孔２１ａの中心に対するねじ７の傾斜角θ１は、従来の傾斜角θに比べて十分小さくなるため、この状態でさらに電動ドライバ３をＹ軸方向へ前進させることにより、図７に示すようにねじ７の中心をねじ孔２１ａの中心に合致させた状態で、ねじ孔２１ａにねじ７を螺挿することができる。
【００５７】
ねじ７の締め付け力が予め設定された締め付けトルクに達すると、電動ドライバ３より制御手段へトルクアップ信号が出力されるため、制御手段はトルクアップ信号の入力とともに、スライダ１ｄを後退させて、ねじ７の締め付け作業を完了する。
【００５８】
また部材２１に複数のねじ孔２１ａがある場合は、前記動作を繰り返して全てのねじ孔２１ａにねじ７を螺挿するもので、ねじ７の締め付け中にねじ７やねじ孔２１ａのねじ山が破損することがほとんどないため、ねじ締め作業を中断して破損したねじや部材を交換する作業が不要になることから、、作業能率も向上する。
【００５９】
さらにねじ７の締め付け中は、電動ドライバ３に偏荷重が加わることが少ないため、繰り返しねじ締め作業を行っても、電動ドライバ３の寿命が早期に低下することもない。
【００６０】
なお前記実施の形態では、ホルダ９ａ内に複数の円柱状弾性体９ｂを収容することにより弾性支持手段９を形成したが、図８に示す変形例のように、ウレタンゴム等の弾性材料により円筒状に形成した弾性体９ｂを座板９ｆの間で挟着して、固着具１２でブラケット１ｅに取り付けても、同様な機能が得られるものである。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、複数の部材に形成された通し孔とねじ孔を互いに一致させた状態で、通し孔よりねじ孔に螺挿したねじを締め付けることにより部材同士を締結する電動ドライバの後端を、支点手段により回動自在に支承すると共に、先端側が支点手段の支点部を中心に揺動自在となるよう電動ドライバを弾性支持手段により弾性支持したことから、部材に穿設された通し孔とねじ孔の中心にずれがあっても、支点手段の支点部を中心に電動ドライバの先端部が揺動して、ねじの中心がねじ孔の中心と一致するよう調心されるため、通し孔やねじ孔の加工誤差、各部材間の組み立て誤差、またこれら誤差が集積された集積誤差等により通し孔とねじ孔の中心にずれが生じても、ねじ孔にねじを確実に螺挿することができる。
【００６２】
これによってねじの締め付け中に、ねじやねじ孔のねじ山、ねじ頭部の工具溝が破損することがほとんどないため、ねじ締め作業を中断して破損したねじや部材を交換する作業が不要になることから、生産性が向上する上、ねじや部材が無駄になることがないと共に、ねじの締め付けが不完全となることがないため、ねじにより部材同士を確実に締結することができる。
【００６３】
またねじの締め付け中に電動ドライバに偏荷重が加わることが少なくなるため、繰り返しねじ締めを行っても、電動ドライバの寿命を早期に低下させることがないと共に、ビットに対してねじが大きく傾斜した状態で電動ドライバによりねじが高速で回転されることがなくなるため、ねじがビットより外れて周辺に飛散することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態になる自動ねじ締め装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態になる自動ねじ締め装置に設けられた電動ドライバ付近の一部切欠平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の実施の形態になる自動ねじ締め装置の作用説明図である。
【図５】本発明の実施の形態になる自動ねじ締め装置の作用説明図である。
【図６】本発明の実施の形態になる自動ねじ締め装置の作用説明図である。
【図７】本発明の実施の形態になる自動ねじ締め装置の作用説明図である。
【図８】本発明の実施の形態になる自動ねじ締め装置に設けられた弾性支持手段の変形例を示す断面図である。
【図９】従来の自動ねじ締め装置の作用説明図である。
【図１０】従来の自動ねじ締め装置の斜視図である。
【図１１】従来の自動ねじ締め装置の作用説明図である。
【図１２】従来の自動ねじ締め装置の作用説明図である。
【符号の説明】
１ａ 基台
１ｂ コラム
１ｃ 支持アーム
３ 電動ドライバ
７ ねじ
９ 弾性支持手段
９ａ ホルダ
９ｂ 弾性体
１０ 支点手段
１０ｉ 支点部
２０ 部材
２０ａ 通し孔
２１ 部材
２１ａ ねじ孔
【発明の属する技術分野】
本発明はビス等のねじにより部材を締結する際に使用する自動ねじ締め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来ビス等のねじにより複数の部材を締結する場合、電動ドライバを使用することが多い。
【０００３】
前記電動ドライバは、電動機により回転駆動されるチャックに、ビットと称する工具を取り付けたもので、ビットの先端をねじの頭部に形成された＋溝や−溝よりなる工具溝に嵌合した状態で、電動機によりビットを回転駆動することにより、ねじにより複数の部材が短時間で締結できるようになっている。
【０００４】
また部材に穿設された多数のねじ孔にねじを螺挿して部材を締結する場合、部材のねじ孔の位置を撮影手段により検出して、電動ドライバのビット先端に保持させたねじをねじ孔に位置決めし、電動ドライバによりねじをねじ孔に自動的に螺挿するようにした自動ねじ締め装置が、例えば特許文献１で提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０５−２３７７２９号公報（段落０００９，００１０）
【０００６】
前記従来のねじ締め装置は、移動体に設けた撮影手段により部材の通り孔とねじ孔を撮影し、撮影した画像により通し孔とねじ孔との重なり部分のずれ量を検出して、ずれ量に応じて移動体に設けたねじ締め手段の移動量を補正するようにしたもので、ねじ締め手段を部材の通し孔に正しく位置決めできるという効果を有している。
【０００７】
一方直交型ロボットを使用してねじの締め付けを行う自動ねじ締め装置としては、例えば図９ないし図１２に示すものが公知である。
【０００８】
前記自動ねじ締め装置は、基台ａ上にＸ軸方向へ移動自在なコラムｂを有していて、このコラムｂにＺ軸方向へ昇降自在な支持アームｃが支承されている。
【０００９】
支持アームｃには、Ｘ軸及びＺ軸と直交するＹ軸方向に移動自在なスライダｄが支承されていて、スライダｄに固着されたブラケットｅに、軸線がＹ軸と一致するように電動ドライバｆが取り付けられている。
【００１０】
電動ドライバｆの先端には筒状のガイド筒ｇが設けられいて、このガイド筒ｇ内に、電動ドライバｆにより回転駆動されるビットｈが収容されている。
【００１１】
前記構成された自動ねじ締め装置を使用して、例えば２部材ｉ，ｊをねじｋにより締結する場合、一方の部材ｉに穿設された通し孔ｍと、他方の部材ｊに穿設されたねじ孔ｎを図１０に示すように一致させた状態で、コラムｂをＸ軸方向に、そして支持アームｃをＺ軸方向に移動させて電動ドライバｆのビットｈに保持させたねじｋの中心と通し孔ｍの中心が一致するようにねじｋの位置決めを行う。
【００１２】
ねじｋの位置決めが完了したら、電動ドライバｆをＹ軸方向へ前進させて、ねじｋの先端を通し孔ｍよりねじ孔ｎへ挿入し、電動ドライバｆによりねじｋを回転させてねじｋをねじ孔ｎに螺挿することにより、部材ｉ，ｊを締結するようになっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前記特許文献１に記載された従来の自動ねじ締め装置は、通し孔やねじ孔を検出するのに撮影手段を採用しているため、構造が複雑な上、装置が高価となる問題がある。
【００１４】
一方図９ないし図１２に記載した自動ねじ締め装置は、撮影手段等を必要としないため、前記特許文献１に記載の自動ねじ締め装置に比べて構成が簡単で、かつ価格も安い等の利点がある。
【００１５】
しかし通し孔ｍにねじｋを位置合せしたら、電動ドライバｆをＹ軸方向に直線的に移動させてねじ締めを行うため、通し孔ｍの中心とねじ孔ｎの中心に図１１に示すように位置ずれがあった場合、ねじｋの中心とねじ孔ｎの中心にずれαが生じるため、電動ドライバｆをＹ軸方向へ移動させても、ねじ孔ｎにねじｋを螺挿することができず、部材ｉ，ｊを締結できない問題がある。
【００１６】
またねじｋを無理にねじ孔ｎに螺挿しようとすると、ねじｋやねじ孔ｎのねじ部が破損したり、ねじｋの頭部に形成された工具溝が破損するため、破損した部材ｊやねじｋを新しいものに交換しなければならず、交換に時間や手間を要して生産性が低下する原因となると共に、破損した部材ｊやねじｋが無駄になる等の問題もある。
【００１７】
さらにねじ孔ｎに対してねじｋの中心が図１２に示すように、角度θ傾斜した状態でねじｋがねじ孔ｎに螺挿された場合、締め付けが十分にできないため、部材ｉ，ｊの締結が不完全になる上、電動ドライバｆに偏荷重が加わるため、繰り返しねじ締めを行った場合、電動ドライバｆの寿命を早期に低下させると共に、ビットｈの中心に対してねじｋの中心が角度θ傾いた状態でねじｋを回転させると、ねじｋがビットｈより外れて周囲に飛散する問題もある。
【００１８】
本発明はかかる従来の問題を改善するためになされたもので、部材に形成された通し孔とねじ孔の中心にずれがあってもねじを確実に螺挿することができる自動ねじ締め装置を提供することを目的とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の自動ねじ締め装置は、複数の部材に形成された通し孔とねじ孔を互いに一致させた状態で、電動ドライバに保持させたねじを通し孔よりねじ孔に螺挿することにより、ねじにより部材同士を締結する自動ねじ締め装置であって、電動ドライバの後端を回動自在に支承する支点手段と、電動ドライバの先端側が、支点手段の支点部を中心に揺動自在となるよう電動ドライバを弾性支持する弾性支持手段とから構成したものである。
【００２０】
前記構成により、部材に穿設された通し孔とねじ孔の中心にずれがあっても、支点手段の支点部を中心に電動ドライバの先端部が揺動して、ねじの中心がねじ孔の中心と一致するよう調心されるため、通し孔やねじ孔の加工誤差、各部材間の組み立て誤差、またこれら誤差が集積された集積誤差等により通し孔とねじ孔の中心にずれが生じても、ねじ孔にねじを確実に螺挿することができる。
【００２１】
これによってねじの締め付け中に、ねじやねじ孔のねじ山、ねじ頭部の工具溝が破損することがほとんどないため、ねじ締め作業を中断して破損したねじや部材を交換する作業が不要になることから、生産性が向上する上、ねじや部材が無駄になることがないと共に、ねじの締め付けが不完全となることがないため、ねじにより部材同士を確実に締結することができる。
【００２２】
またねじの締め付け中に電動ドライバに偏荷重が加わることが少なくなるため、繰り返しねじ締めを行っても、電動ドライバの寿命を早期に低下させることがないと共に、ビットに対してねじが大きく傾斜した状態で電動ドライバによりねじが高速で回転されることがなくなるため、ねじがビットより外れて周辺に飛散することもない。
【００２３】
前記目的を達成するため本発明の自動ねじ締め装置は、複数の部材に形成された通し孔とねじ孔を互いに一致させた状態で、電動ドライバに保持させたねじを通し孔よりねじ孔に螺挿することにより、ねじにより部材を締結する自動ねじ締め装置であって、基台上にＸ軸方向へ移動自在に設けられたコラムと、コラムにＺ軸方向へ移動自在に支承された支持アームと、支持アームにＹ軸方向へ移動自在に支承された電動ドライバと、電動ドライバの後端を回動自在に支承する支点手段と、電動ドライバの先端側が、支点手段の支点部を中心に揺動自在となるよう電動ドライバを弾性支持する弾性支持手段とから構成したものである。
【００２４】
前記構成により、部材に穿設された通し孔とねじ孔に精度よくねじを位置合わせして、電動ドライバによりねじをねじ孔に自動的に螺挿することができるため、部材にねじ締めするねじ孔が多数あっても、短時間で能率よくねじ締めが行えると共に、部材に穿設された通し孔とねじ孔の中心にずれがあっても、支点手段の支点部を中心に電動ドライバの先端部が揺動して、ねじの中心がねじ孔の中心と一致するよう調心されるため、通し孔やねじ孔の加工誤差、各部材間の組み立て誤差、またこれら誤差が集積された集積誤差等により通し孔とねじ孔の中心にずれが生じても、ねじ孔にねじを確実に螺挿することができる。
【００２５】
前記目的を達成するため本発明の自動ねじ締め装置は、弾性支持手段を、電動ドライバを支持する弾性体と、弾性体を収容するホルダとから構成し、かつ弾性支持手段により電動ドライバの中間部付近を弾性支持したものである。
【００２６】
前記構成により、ビットに保持されたねじが通し孔の範囲内で自在に移動可能になるため、ねじ孔にねじを確実に螺挿することができると共に、弾性支持手段が簡単な構成で安価に得られるようになる。
【００２７】
前記目的を達成するため本発明の自動ねじ締め装置は、支点手段の支点部を中心に揺動自在な電動ドライバの先端部の揺動範囲を、ねじの直径を半径とする円内としたものである。
【００２８】
前記構成により、電動ドライバの先端部が大きく振れることがないので、安定したねじ締め作業が行えるようになる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
【００３０】
図１は直交型ロボットよりなる自動ねじ締め装置の斜視図、図２は電動ドライバ付近の一部切欠平面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４ないし図７は作用説明図である。
【００３１】
図１に示す自動ねじ締め装置の本体１は、Ｘ軸方向に長い基台１ａを有していて、基台１ａ上にＸ軸方向へ移動自在にコラム１ｂが立設されている。
【００３２】
コラム１ｂには、Ｚ軸方向へ昇降自在な支持アーム１ｃが支承されており、コラム１ｂはＸ軸モータ（図示せず）によりＸ軸方向に、そして支持アーム１ｃはＺ軸モータ（図示せず）によりＺ軸方向へ移動されるようになっている。
【００３３】
直立するコラム１ｂに対し支持アーム１ｃは、Ｚ軸と直交するＹ軸に平行するよう水平に設けられていて、支持アーム１ｃの側面には、Ｙ軸モータ（図示せず）によりＹ軸方向に移動自在なスライダ１ｄが支承されており、前記Ｘ軸モータ、Ｚ軸モータ及びＹ軸モータは、ケーブル２を介して図示しない制御手段に接続されている。
【００３４】
スライダ１ｄの側面には、ほぼコ字状に形成されたブラケット１ｅが固着具１５により固着されていて、このブラケット１ｅに軸心がＹ軸と平行するように電動ドライバ３と組み立てユニット４が取り付けられている。
【００３５】
電動ドライバ３は図２に示すように、電動機３ａと、電動機３ａの回転軸に取り付けられたチャック（ともに図示せず）とからなり、チャックにビット５が着脱自在に取り付けられていると共に、電動ドライバ３の先端部には、ねじ供給手段６が設けられている。
【００３６】
ねじ供給手段６は、ビット５の周囲を囲むように設けられた筒状のガイド筒６ａを有していて、ビット５が後退した状態のときに、ねじ供給管６ｂよりガイド筒６ａ内に順次ねじ７が供給されるようになっており、ガイド筒６ａに供給されたねじ７は、ビット５の前進とともにビット５の先端にねじ７の頭部７ａに形成されている工具溝（図示せず）が嵌合されて、ビット５の先端とガイド筒６ａの内周面との間でねじ７が保持されるようになっている。
【００３７】
電動ドライバ３の後部は軸状部３ｂとなっていて、この軸状部３ｂのほぼ中間部と後端部が組み立てユニット４に支持されている。
【００３８】
組み立てユニット４は、電動ドライバ３の軸状部３ｂを弾性的に支持する弾性支持手段９と、軸状部３ｂの後端を支持する支点手段１０とからなる。
【００３９】
弾性支持手段９は、電動ドライバ３の軸状部３ｂに緩く嵌合された筒状のホルダ９ａと、ホルダ９ａ内に収容された複数本の弾性体９ｂよりなる。
【００４０】
ホルダ９ａは図３に示すように２つ割り構造となっていて、外周部に設けられた固着具１１により筒状に組み合わされた状態で固定されており、内周面には半円筒状の凹溝９ｃが軸線方向に複数本形成されている。
【００４１】
これら凹溝９ｃは円周方向に等間隔に設けられていて、それぞれの凹溝９ｃにウレタンゴム等の弾性材料により円柱状に成形された複数の弾性体９ｂが軸状部３ｂを囲むように収容されており、各弾性体９ｂの外周面は軸状部３の外周面に当接されていて、軸状部３ｂを弾性的に支持しており、これによって軸状部３ｂの外周面とホルダ９ａの内周面との間に隙間９ｄが生じるようになっていて、支点手段１０の支点部１０ｉを中心に揺動自在な電動ドライバ３の先端部の揺動範囲が、ねじ７の直径を半径とする円内となるように、弾性体９ｂの弾性変形量が予め設定されている。
【００４２】
ホルダ９ａは、弾性体９ｂが抜け出すのを防止する端板９ｅが一方の端面に取り付けられ、他方の端面がブラケット１ｅの一端側に当接された状態で固着具１２によりブラケット１ｅに取り付けられている。
【００４３】
また支点手段１０は、筒体１０ａを有していて、この筒体１０ａの一端側内部に軸状部３ｂの後端に形成された軸状部３ｂよりやや大径な大径部３ｃが嵌挿されている。
【００４４】
大径部３ｃの外周は、端面側へ順次小径となるテーパ状となっており、電動ドライバ３へ電力を供給するコード１３が端面より延出されている。
【００４５】
筒体１０ａの内部には仕切壁１０ｂが設けられていて、この仕切壁１０ｂと、筒体１０ａの一端側に固着具１４により固着された端板１０ｃの間で軸状部３ｂの後端と筒体１０ａが一体となるよう挟着されている。
【００４６】
筒体１０ａの他端面は端壁１０ｄにより閉鎖されていて、この端壁１０ｄの中心部より外側へ突設されたねじ軸１０ｅに支点部材１０ｆの袋ナット１０ｇが螺合され、緩まないようロックナット１０ｈにより締め付け固定されている。
【００４７】
支点部材１０ｆは、袋ナット１０ｇと一体となった球状の支点部１０ｉを有していて、この支点部１０ｉがブラケット１ｅの他端側に固着された支点受け１０ｊに回動自在に支承されている。
【００４８】
次に前記構成された自動ねじ締め装置の作用を説明する。
【００４９】
互いに締結すべき部材２０，２１の一方２０には、通し孔２０ａが複数個所に亘って穿設され、他方の部材２１には、通し孔２０ａと合致する位置にねじ孔２１ａが穿設されている。
【００５０】
これら通し孔２０ａ及びねじ孔２１ａの穿設された部材２０，２１は、組み立て状態でねじ締め位置に搬送され、図示しない固定手段により所定位置に固定される。
【００５１】
自動ねじ締め装置を制御する制御手段には、予め部材２０，２１のねじ締め位置データが入力されていて、部材２０，２１の固定が完了すると、制御手段によりＸ軸モータ及びＺ軸モータへ制御信号が送られるため、コラム１ｂがＸ軸方向へ、そして支持アーム１ｃがＺ軸方向へ移動されて、電動ドライバ３のビット５に保持されたねじ７がはじめにねじ締めするねじ孔２１ａと合致する通し孔２０ａに位置決めされる。
【００５２】
このとき通し孔２０ａとねじ孔２１ａの中心が一致していれば、電動ドライバ３によりねじ７を締め付け方向へ回転させながら、Ｙ軸モータによりスライダ１ｄを前進させることにより、通し孔２０ａを経てねじ孔２１ａへねじ７を螺挿することができるが、通常は通し孔２０ａとねじ孔２１ａの加工誤差や、複数の部材２０，２１を組み立てる際の組み立て誤差、またこれら誤差が集積された集積誤差により通し孔２０ａとねじ孔２１ａの中心には、図４に示すようにずれが生じていることが多い。
【００５３】
このような状態で通し孔２０ａの位置を検出して、通し孔２０ａの中心にねじ７の中心を位置合せしても、ねじ７の中心とねじ孔２１ａの中心が一致していないため、このままの状態で電動ドライバ３をＹ軸方向へ前進させて、ねじ７の先端をねじ孔２１ａに螺挿しようとしても、従来の自動ねじ締め装置では、ねじ７やねじ孔２１ａのねじ山が破損して、ねじ７を正常に締め付けることができない。
【００５４】
しかし前記実施の形態になる自動ねじ締め装置では、電動ドライバ３の軸状部３ｂが図２に示すように弾性支持手段９の弾性体９ｂにより弾性的に支持されている上、軸状部３ｂの後端が支点手段１０により支持されていて、支点手段１０に支点部１０ｉを中心に電動ドライバ３の先端側が上下左右方向へ揺動自在となっている。
【００５５】
これによって部材２０に穿設された通し孔２０ａの中心と、部材２１に穿設されたねじ孔２１ａの中心が図４に示すようにずれていても、電動ドライバ３をＹ軸方向へ前進させてビット５の先端に保持されたねじ７の先端を通し孔２１ａへ挿入すると、ねじ７の先端がねじ孔２１ａに螺挿された直後にねじ７に偏心荷重Ｆが作用して、この偏心荷重Ｆにより弾性支持手段９の弾性体９ｂの一部が図６に示すように弾性変形して、支点手段１０の支点部１０ｉを中心に電動ドライバ３の先端がねじ孔２１ａ方向へ揺動し、ねじ孔２１ａの中心にねじ７の中心が一致するように調心作用がねじ７に働く。
【００５６】
これによってねじ孔２１ａの中心に対するねじ７の傾斜角θ１は、従来の傾斜角θに比べて十分小さくなるため、この状態でさらに電動ドライバ３をＹ軸方向へ前進させることにより、図７に示すようにねじ７の中心をねじ孔２１ａの中心に合致させた状態で、ねじ孔２１ａにねじ７を螺挿することができる。
【００５７】
ねじ７の締め付け力が予め設定された締め付けトルクに達すると、電動ドライバ３より制御手段へトルクアップ信号が出力されるため、制御手段はトルクアップ信号の入力とともに、スライダ１ｄを後退させて、ねじ７の締め付け作業を完了する。
【００５８】
また部材２１に複数のねじ孔２１ａがある場合は、前記動作を繰り返して全てのねじ孔２１ａにねじ７を螺挿するもので、ねじ７の締め付け中にねじ７やねじ孔２１ａのねじ山が破損することがほとんどないため、ねじ締め作業を中断して破損したねじや部材を交換する作業が不要になることから、、作業能率も向上する。
【００５９】
さらにねじ７の締め付け中は、電動ドライバ３に偏荷重が加わることが少ないため、繰り返しねじ締め作業を行っても、電動ドライバ３の寿命が早期に低下することもない。
【００６０】
なお前記実施の形態では、ホルダ９ａ内に複数の円柱状弾性体９ｂを収容することにより弾性支持手段９を形成したが、図８に示す変形例のように、ウレタンゴム等の弾性材料により円筒状に形成した弾性体９ｂを座板９ｆの間で挟着して、固着具１２でブラケット１ｅに取り付けても、同様な機能が得られるものである。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、複数の部材に形成された通し孔とねじ孔を互いに一致させた状態で、通し孔よりねじ孔に螺挿したねじを締め付けることにより部材同士を締結する電動ドライバの後端を、支点手段により回動自在に支承すると共に、先端側が支点手段の支点部を中心に揺動自在となるよう電動ドライバを弾性支持手段により弾性支持したことから、部材に穿設された通し孔とねじ孔の中心にずれがあっても、支点手段の支点部を中心に電動ドライバの先端部が揺動して、ねじの中心がねじ孔の中心と一致するよう調心されるため、通し孔やねじ孔の加工誤差、各部材間の組み立て誤差、またこれら誤差が集積された集積誤差等により通し孔とねじ孔の中心にずれが生じても、ねじ孔にねじを確実に螺挿することができる。
【００６２】
これによってねじの締め付け中に、ねじやねじ孔のねじ山、ねじ頭部の工具溝が破損することがほとんどないため、ねじ締め作業を中断して破損したねじや部材を交換する作業が不要になることから、生産性が向上する上、ねじや部材が無駄になることがないと共に、ねじの締め付けが不完全となることがないため、ねじにより部材同士を確実に締結することができる。
【００６３】
またねじの締め付け中に電動ドライバに偏荷重が加わることが少なくなるため、繰り返しねじ締めを行っても、電動ドライバの寿命を早期に低下させることがないと共に、ビットに対してねじが大きく傾斜した状態で電動ドライバによりねじが高速で回転されることがなくなるため、ねじがビットより外れて周辺に飛散することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態になる自動ねじ締め装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態になる自動ねじ締め装置に設けられた電動ドライバ付近の一部切欠平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の実施の形態になる自動ねじ締め装置の作用説明図である。
【図５】本発明の実施の形態になる自動ねじ締め装置の作用説明図である。
【図６】本発明の実施の形態になる自動ねじ締め装置の作用説明図である。
【図７】本発明の実施の形態になる自動ねじ締め装置の作用説明図である。
【図８】本発明の実施の形態になる自動ねじ締め装置に設けられた弾性支持手段の変形例を示す断面図である。
【図９】従来の自動ねじ締め装置の作用説明図である。
【図１０】従来の自動ねじ締め装置の斜視図である。
【図１１】従来の自動ねじ締め装置の作用説明図である。
【図１２】従来の自動ねじ締め装置の作用説明図である。
【符号の説明】
１ａ 基台
１ｂ コラム
１ｃ 支持アーム
３ 電動ドライバ
７ ねじ
９ 弾性支持手段
９ａ ホルダ
９ｂ 弾性体
１０ 支点手段
１０ｉ 支点部
２０ 部材
２０ａ 通し孔
２１ 部材
２１ａ ねじ孔
Claims (4)
- 複数の部材に形成された通し孔とねじ孔を互いに一致させた状態で、電動ドライバに保持させたねじを前記通し孔より前記ねじ孔に螺挿することにより、前記ねじにより前記部材同士を締結する自動ねじ締め装置であって、前記電動ドライバの後端を回動自在に支承する支点手段と、前記電動ドライバの先端側が、前記支点手段の支点部を中心に揺動自在となるよう前記電動ドライバを弾性支持する弾性支持手段とを具備したことを特徴とする自動ねじ締め装置。
- 複数の部材に形成された通し孔とねじ孔を互いに一致させた状態で、電動ドライバに保持させたねじを前記通し孔より前記ねじ孔に螺挿することにより、前記ねじにより前記部材同士を締結する自動ねじ締め装置であって、基台上にＸ軸方向へ移動自在に設けられたコラムと、前記コラムにＺ軸方向へ移動自在に支承された支持アームと、前記支持アームにＹ軸方向へ移動自在に支承された電動ドライバと、前記電動ドライバの後端を回動自在に支承する支点手段と、前記電動ドライバの先端側が、前記支点手段の支点部を中心に揺動自在となるよう前記電動ドライバを弾性支持する弾性支持手段とを具備したことを特徴とする自動ねじ締め装置。
- 前記弾性支持手段を、前記電動ドライバを支持する弾性体と、前記弾性体を収容するホルダとから構成し、かつ前記弾性支持手段により前記電動ドライバの中間部付近を弾性支持してなる請求項１または２に記載の自動ねじ締め装置。
- 前記支点手段の支点部を中心に揺動自在な前記電動ドライバの先端部の揺動範囲を、前記ねじの直径を半径とする円内としてなる請求項１ないし３の何れかに記載の自動ねじ締め装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003187502A JP2005022006A (ja) | 2003-06-30 | 2003-06-30 | 自動ねじ締め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003187502A JP2005022006A (ja) | 2003-06-30 | 2003-06-30 | 自動ねじ締め装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005022006A true JP2005022006A (ja) | 2005-01-27 |
Family
ID=34186330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003187502A Pending JP2005022006A (ja) | 2003-06-30 | 2003-06-30 | 自動ねじ締め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005022006A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102601611A (zh) * | 2012-03-31 | 2012-07-25 | 天津博信汽车零部件有限公司 | 一种电动螺栓紧固工具的支承装置 |
| JP5088372B2 (ja) * | 2007-08-16 | 2012-12-05 | 富士通株式会社 | ネジ締め装置 |
| CN112024931A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-12-04 | 于凤霞 | 一种爬梯护栏生成设备 |
| CN113369835A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-09-10 | 深圳市迪尔泰设备有限公司 | 一种吊扇吊头安装系统及安装工艺 |
| WO2024009587A1 (ja) * | 2022-07-05 | 2024-01-11 | 三菱重工航空エンジン株式会社 | 組立方法及び組立装置 |
-
2003
- 2003-06-30 JP JP2003187502A patent/JP2005022006A/ja active Pending
Cited By (6)
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