JP3489044B2 - 電動ドライバ保持構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、組立てロボット等
の自動組立装置で電動ドライバを操作し、電動ドライバ
によりおねじ（雄ネジ）をめねじ（雌ネジ）に螺合させ
るに際して、電動ドライバのビットでおねじをめねじに
押付ける力の制御を容易にするために、電動ドライバと
自動組立装置との間に介在させ設けられる電動ドライバ
保持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】組立てロボットにより電動ドライバを操
作し、電動ドライバによりおねじ（仮に十字穴付き頭の
おねじとする）をめねじに螺合させる工程は一般に次の
ようになされる。電動ドライバのマウスピースで空気を
吸い込むことによりおねじの頭を電動ドライバのビット
に吸い寄せ、そのビットをおねじの十字穴に嵌め合わ
せ、ビット軸をめねじの軸に合わせ、おねじのねじ先を
めねじの入口に軽く押し当て、ビットの回転でおねじを
回転させ、おねじをめねじに噛み合わせ、そのまま或る
程度の押圧力をおねじの頭に加えながら、ビットの回転
を続け、おねじがめねじにねじ込まれるに連れておねじ
がめねじ側に進む分だけビットをおねじに追従させ、お
ねじの座面をめねじの座面に当接させる。おねじの座面
がめねじの座面に当接したとき、締付が完結する。

【０００３】おねじをめねじに締結するこの工程におい
て、おねじが回転しながらめねじ側に進むとき、所定範
囲内の圧力でビットをおねじに押し当てておく必要があ
る。おねじに対するビットの押圧力は、或る程度以上で
ないと、ビットでおねじに回転力を与えるとき、ビット
がおねじにおける十字穴などの頭部の窪み（以下の説明
では、ビットが嵌められるこの窪みを、最も多用されて
いる十字穴とし、説明を簡単化する）から外れ、ビット
の回転力をおねじに伝えることができない。

【０００４】組立ロボットのアームに電動ドライバを取
り付けるために、電動ドライバ保持構造が治具として従
来から用いられている。第１の従来の電動ドライバ保持
構造として、組立ロボットのアームに電動ドライバを単
に装着できるようにするだけのもの、いわゆる直接取付
型がある。また、第２の従来の電動ドライバ保持構造と
して、圧縮ばねを内蔵しており、電動ドライバにおける
ビット軸上においてロボットアームと電動ドライバとの
間にその圧縮ばねを介在させ、ロボットアームの動きを
圧縮ばねを介してビットに伝えるようにした圧縮ばね介
在型がある。

【０００５】また、圧縮ばね介在型の類型として、図９
に示すように、電動ドライバ自体に圧縮ばねを内蔵した
ものが「衝撃防止機構を備えたノークラッチ式電動ドラ
イバ」なる名称で特開昭５３−７３６９７号に提案され
ている。図において、５１はドライバビット、５３は電
動モータ、５４はモータ軸、５５は減速機軸、５６は減
速機、５７はビットホルダ、５９は玉軸受、６０はねじ
りコイルばね、６１はフレーム、６２は締付管、６３は
スイッチ、７０は電源コードである。ねじりコイルばね
６０は一種の圧縮ばねである。この電動ドライバでおね
じをめねじに締め付けるとき、ねじの締付完了直前に衝
撃的に大きなトルクがおねじに加えられ、その反動で衝
撃的トルクがビット５１に掛かる。図９の電動ドライバ
は、その衝撃的トルクをねじりコイルばね６０で吸収す
ることにより、電動ドライバを保持する人に掛かる衝撃
を緩和するようにしている。締付完了後は、電動モータ
５３へ流れる電流を検知し、その電流が一定値以上にな
ると電動モータ５３への供給電源を遮断している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の直接取付型の電
動ドライバ保持構造では、おねじがめねじにねじ込まれ
るに連れておねじがめねじ側に進む分だけビットをおね
じに追従させために、おねじの進む速度でビット軸方向
にロボットアームを進行させなくてはならない。しかし
ながら、おねじの軸方向の進行速度を知るのは容易では
ない。例えば、おねじの回転速度におねじのピッチを乗
じておねじの軸方向進行速度を算出すると、電動ドライ
バのビットが回転を始めてからおねじがめねじに噛み合
うまでの時間は一定ではないから、算出した軸方向速度
は正確を欠く。また、たとえおねじの進行速度を正確に
知り得たとしても、ビットが十字穴から離れてビットが
空回りすることのないように一定以上の押圧力でおねじ
の十字穴にビットを常に押し当て、しかも強く押し付け
過ぎておねじがとめねじに食いつくことのないように、
ロボットアームの進行を高精度に制御するのは容易では
ない。そこで、直接取付型の電動ドライバ保持構造をロ
ボットに装着して、おねじをめねじに締め付けると、作
業速度を遅くせざるを得ず、しかも締め付けトルク（締
付の完了時におねじに加えるトルク）を安定にし難い。

【０００７】また、従来の圧縮ばね介在型の電動ドライ
バ保持構造では、圧縮ばねが常に圧縮されていて、圧縮
ばねの弾力をおねじに加え、おねじに押圧力を常に掛け
ておく。おねじが軸方向に進行する速度から多少ずれた
速度でロボットアームが追従したとしても、圧縮ばねの
伸縮によりそのずれが吸収されるから、ロボットアーム
でおねじの進行を追従する速度の精度は直接取付型にお
ける精度より劣っても差し支えない。しかしながら、こ
の圧縮ばね介在型では、ほぼ一定の押圧力をおねじに加
えることから、おねじをめねじに噛み合わせるねじ込み
の初期工程と、所定のトルクでおねじをめねじに締め付
ける締付完了工程とでその押圧力は同じとなる。

【０００８】おねじをめねじに噛み合わせるねじ込みの
初期工程では、おねじをめねじに押し付ける押圧力が大
きいと、おねじがめねじに食いつき、おねじがめねじに
噛み合わなくなり、締付が不可能になることがある。食
いつきは、おねじの山とめねじの谷とが噛み合わず、お
ねじの山がめねじの山に乗り上げ、おねじの山又はめね
じの山を傷付け、おねじとめねじとが円滑に螺合できな
くなった状態をいう。

【０００９】特に、めねじが、いわゆるバーリング処理
により形成されたタップであるとき、めねじにおけるね
じ部（有効ねじ部）が短いことから、おねじに加える押
圧力が大きいときは、ねじ込みの初期工程において食い
つきが起こり易い。なお、バーリング処理によるタップ
（めねじ形成用の工具であるタップで形成しためねじの
通称）とは、鉄合金などの金属製の板を板金加工により
凹ませながら凹部の底に板に直交する方向の円形穴を開
け、タップ（工具）により該穴の内壁に形成しためねじ
である。

【００１０】他方、おねじをめねじに締め付ける締付完
了工程では、おねじとめねじの締付が容易には緩るまな
いように、所定のトルクで締め付ける必要がある。そこ
で、ねじ込みの初期工程における食いつきを避けるため
に、ビットでおねじを押し付ける力を小さくすると、締
付完了工程において所定のトルクで締め付けようとして
も、ビットが押し戻され、ビットがおねじの十字穴から
抜け、ビットはおねじの頂面に接触はしているが、十字
穴からは外れたままで空回りをし、いわゆるねじ頭をな
める状態となる。このように、従来の圧縮ばね介在型の
電動ドライバ保持構造では、ねじ込みの初期工程及び締
付完了工程の両工程を適切に行うことは難しい。従来の
圧縮ばね介在型の電動ドライバ保持構造における解決す
るべき課題は、図９に示した特開平５３−７３６９７号
記載の電動ドライバに関してもそのまま解決するべき課
題となる。

【００１１】そこで、本発明の目的は、組立てロボット
に電動ドライバを装備し、電動ドライバでおねじをめね
じに締め付けるときに、電動ドライバを組立てロボット
に装着する際の治具として用いられ、該組立てロボット
と電動ドライバによるねじの締付が適正なトルクで効率
よく行えるようにし、おねじをめねじに締付するねじ込
みの初期工程及び締付完了工程の両工程においてそれぞ
れ適切な押圧力がおねじに加えられるようにする電動ド
ライバ保持構造の提供にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明は次の手段を提供する。

【００１３】電動ドライバを相対移動可能に保持する
とともに、該電動ドライバのビット軸方向に該電動ドラ
イバを案内する保持案内手段と、前記ビット軸方向の弾
性力Ｆを、前記保持案内手段を支点として該電動ドライ
バに加える弾性体とを備えてなり、前記ビット軸方向に
おける前記電動ドライバと前記保持案内手段との相対移
動の距離をＤとし、弾性力Ｆと相対移動距離Ｄとの比Ｆ
／Ｄを前記弾性体の弾性係数Ｅと定義するとき、弾性係
数Ｅは相対移動距離Ｄに応じて変動することを特徴とす
る電動ドライバ保持構造。

【００１４】相対移動距離Ｄの許容限度内における互
いに異なる第１及び第２の領域では弾性係数Ｅはそれぞ
れＥ１及びＥ２であって、Ｅ１＜Ｅ２あり、前記第１の
領域は、前記電動ドライバで締め付けようとするおねじ
の頭の十字穴等の窪みへ前記ビットを嵌め合わせるとと
もに、該ビットの回転により該おねじをめねじに噛み合
わせ、該おねじを該めねじへ或る深さまでねじ込むまで
のねじ締付前期工程に対応し、前記第２の領域は、前記
ねじ締付前期工程より後に行われる工程であって、前記
めねじへ或る程度の深さまでねじ込まれた前記おねじを
該めねじへ堅く締め付けるねじ締付最終工程に対応する
ことを特徴とす前記に記載の電動ドライバ保持構造。

【００１５】前記保持案内手段は、前記ビット軸に平
行な摺動面を有する案内手段と、前記電動ドライバ本体
に固定されており、該案内手段に摺接しながら該ビット
軸方向に案内される被案内手段と、前記支点として作用
する弾性体支持手段とを有してなり、前記弾性体は下部
ばねと上部ばねとでなり、前記保持案内手段が前記ビッ
ト軸を垂直にして前記ビットを下方に向ける姿勢に前記
電動ドライバ本体を保持したとき、前記下部ばねは、前
記第１の領域において、前記弾性体支持手段を支点と
し、前記電動ドライバ本体に上向きの弾性力を加え、前
記上部ばねは、前記第２の領域において、前記弾性体支
持手段を支点とし、前記電動ドライバ本体に下向きの弾
性力を加えることを特徴とする前記に記載の電動ドラ
イバ保持構造。

【００１６】前記案内手段は、側面を前記摺動面とす
る第１および第２の円柱でなり、前記被案内手段は、前
記第１および第２の円柱の前記各側面にそれぞれ内周面
で摺接する第１および第２の内周面摺接体でなり、前記
弾性体支持手段は、前記第１および第２の円柱を両端部
において互いにそれぞれ固定する第１および第２の固定
プレートでなり、前記下部ばねは、前記第１の固定プレ
ートと前記第１の内周面摺接体との間において前記第１
の円柱に外挿された第１の圧縮ばねと、前記第１の固定
プレートと前記第２の内周面摺接体との間において前記
第２の円柱に外挿された第２の圧縮ばねとでなり、前記
上部ばねは、前記第１の内周面摺接体と前記第２の固定
プレートとの間において前記第１の円柱に外挿された第
３の圧縮ばねと、前記第２の内周面摺接体と前記第２の
固定プレートとの間において前記第２の円柱に外挿され
た第４の圧縮ばねとでなることを特徴とする前記に記
載の電動ドライバ保持構造。

【００１７】前記第１および第２の圧縮ばねは、コイ
ルバネでなり、弾性率並びに最短長及び自由長が互いに
等しく、前記第１および第２の圧縮ばねが前記最短長か
ら自由長まで伸張する過程が前記ねじ締付前期工程に対
応し、前記第３および第４の圧縮ばねは、コイルバネで
なり、弾性率並びに最短長及び自由長が互いに等しく、
前記第３および第４の圧縮ばねが前記自由長から最短長
に向けて圧縮される過程が前記ねじ締付最終工程に対応
することを特徴とする前記に記載の電動ドライバ保持
構造。

【００１８】前記下部ばねの自由長と前記上部ばねの
自由長とを加えた長さは、前記第１の固定プレートと前
記第１の内周面摺接体との間の距離と前記第１の内周面
摺接体と前記第２の固定プレートとの間の距離とを加え
た距離より小さいことを特徴とする前記に記載の電動
ドライバ保持構造。

【００１９】前記案内手段は、内周面を前記摺動面と
する円筒でなり、前記被案内手段は、前記円筒の内周面
に外周面を摺接させる外周面摺接体でなり、前記弾性体
支持手段は、前記円筒における両端部から内に向かった
それぞれ張り出した第１及び第２の張出部でなり、前記
下部ばねは、前記第１の張出部と前記外周面摺接体の下
面との間に設けられた下部圧縮ばねでなり、前記上部ば
ねは、前記第２の張出部と前記外周面摺接体の上面との
間に設けらてた上部圧縮ばねでなり、前記外周面摺接体
と前記円筒とが該円筒の軸を中心として回転するのを防
止する回り止め手段が備えてあることを特徴とする前記
に記載の電動ドライバ保持構造。

【００２０】前記下部圧縮ばねはコイルバネでなり、
前記下部圧縮ばねが最短長から自由長まで伸張する過程
が前記ねじ締付前期工程に対応し、前記上部圧縮ばねは
コイルバネでなり、前記上部圧縮ばねが自由長から最短
長に向けて圧縮される過程が前記ねじ締付最終工程に対
応することを特徴とする前記に記載の電動ドライバ保
持構造。

【００２１】前記下部圧縮ばねの自由長と前記上部圧
縮ばねの自由長とを加えた長さは、前記第１の張出部と
前記外周面摺接体の下面との間の距離と前記第２の張出
部と前記外周面摺接体の上面との間の距離とを加えた距
離より小さいことを特徴とする前記に記載の電動ドラ
イバ保持構造。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を挙げ、
本発明を一層詳しく説明する。

【００２３】図１乃至図４は本発明の第１の実施の形態
を示す縦断面図、図５はこの実施の形態の作用を説明す
るためのグラフである。図において、１は昇降プレー
ト、２，３は固定プレート、４ａ，４ｂはリニアシャフ
ト、５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは圧縮コイルばね、７ａ，
７ｂはリニアガイド、９はカバー、２０は鍔、２１ａ，
２１ｂは六角穴付きボルト、５０は電動ドライバ本体、
５１はビット（ドライバビットと同義）、５２はマウス
ピース、７０は電源コードである。

【００２４】固定プレート２，３は前述の第１及び第２
の固定プレートにそれぞれ相当し、リニアシャフト４
ａ，４ｂは前述の第１及び第２の円柱にそれぞれ相当
し、圧縮コイルばね５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは前述の第
１乃至第４の圧縮ばねにそれぞれ相当し、リニアガイド
７ａ及び昇降プレート１は前述の第１内周面摺接体に相
当し、リニアガイド７ｂ及び昇降プレート１は前述の第
２の内周面摺接体に相当する。また、固定プレート２，
３は前述の弾性体支持手段に相当し、リニアシャフト４
ａ，４ｂは前述の案内手段に相当し、リニアガイド７
ａ，７ｂは前述の被案内手段に相当し、圧縮コイルばね
５ａ，５ｂは前述の下部ばねに相当し、圧縮コイルばね
６ａ，６ｂ前述の上部ばねに相当する。

【００２５】図１０は、図１乃至図４に示す本実施の形
態の電動ドライバ保持構造３０を治具として、電動ドラ
イバ５０を装着した水平多関節型組立ロボットを示す概
念図である。本図において、本実施の形態の電動ドライ
バ保持構造３０は、ビット軸を垂直にし、ビットを下方
に向けた姿勢で、電動ドライバ５０を保持している。図
１０の組立てロボットは、水平多関節型組立ロボット本
体８０、Ｘ軸アーム８１、Ｙ軸アーム８２、Ｚ軸アーム
８４、Ｚ軸アーム案内部８３及びＲ軸アーム８５からな
る。Ｘ軸アーム８１はＸ軸の回りに回転し、Ｙ軸アーム
８２はＹ軸の回りに回転し、Ｚ軸アーム８４はＺ軸アー
ム案内部８３に案内され、垂直方向に進退し、Ｒ軸アー
ム８５はＺ軸アーム８４の回りに回転する。Ｒ軸はＺ軸
に一致している。この組立てロボットは、各アームを動
かしながら、電子機器などの筐体における多数のめねじ
の軸に、所定のプログラムに従って順次にビット軸を合
わせ、ビットの下のめねじに電動ドライバ５０によりお
ねじを螺合させる。

【００２６】再び図１乃至５を参照して本実施の形態を
詳しく説明する。昇降プレート１、固定プレート２，３
は同じ径の円盤形をなし、カバー９は薄い金属製の覆い
である。図１乃至４では、昇降プレート１、固定プレー
ト２，３及びカバー９は、電動ドライバ本体５０の軸、
即ちビット軸を通る平面で切断した断面で描いてある。
但し、図１乃至４では、昇降プレート１、固定プレート
２，３及びカバー９以外の各部材は正面形で現れてい
る。

【００２７】マウスピース５２は電動ドライバ本体５０
の下部に設けられたビット５１の軸と同軸の筒であり、
下端の開口から空気を吸い込むことによりおねじをその
開口に吸い寄せ、おねじを吸い寄せた状態で上方に向け
後退し、おねじの十字穴にビット５１が嵌め合わせられ
る位置で後退を停止する。このとき、マウスピース５２
で空気を吸い込みながら、おねじのねじ先をめねじの入
口に載せ、ビット５１を僅かに回転させることにより、
ビット５１はおねじの十字穴に嵌まる。

【００２８】固定プレート２，３は、リニアシャフト４
ａ，４ｂの両端部を互いにそれぞれ固定されている。従
って、固定プレート２及び３並びにリニアシャフト４ａ
及び４ｂは一体に固着されている。リニアシャフト４ａ
及び４ｂの軸は、ともにビット軸に平行である。リニア
ガイド７ａ，７ｂは、リニアシャフト４ａ，４ｂと同軸
の内周を有する円環状の筒であり、リニアシャフト４
ａ，４ｂの側面に内周で摺接し、リニアシャフト４ａ，
４ｂに対し摺動し、リニアシャフト４ａ，４ｂにより案
内される。リニアガイド７ａ，７ｂは昇降プレート１に
固着されている。鍔２０は、電動ドライバ本体５０に固
着され、六角穴付きボルト２１ａ，２１ｂで昇降プレー
ト１に固着されている。従って、リニアガイド７ａ，７
ｂ、昇降プレート１、六角穴付きボルト２１ａ，２１
ｂ、鍔２０及び電動ドライバ（本体５０及びビット５
１）は、一体としてリニアシャフト４ａ，４ｂに案内さ
れ、ビット５１の軸方向に昇降する。リニアガイド７
ａ，７ｂ、昇降プレート１、六角穴付きボルト２１ａ，
２１ｂ、鍔２０及び電動ドライバは、本実施の形態にお
ける可動部をなしている。

【００２９】圧縮コイルばね５ａ，６ａはリニアシャフ
ト４ａに外挿されており，圧縮コイルばね５ｂ，６ｂは
リニアシャフト４ｂに外挿されている。図１における圧
縮コイルばね５ａ，５ｂは、固定プレート２を支点と
し、リニアガイド７ａ，７ｂ、昇降プレート１、六角穴
付きボルト２１ａ，２１ｂ、鍔２０及び電動ドライバで
なる可動部の重量を受け、最短長ｄ１１にまで圧縮され
ている。図１における圧縮コイルばね６ａ，６ｂは、荷
重を受けていないので、自由長にまで伸張している。

【００３０】図１の状態において、この電動ドライバ保
持構造３０を図１０におけるように治具として用い、電
動ドライバを組立ロボットに装着し、マウスピース５２
で空気を吸い込みながら、おねじをマウスピース５２の
下部開口に吸い付け、マウスピース５２をやや上方に後
退させ、おねじの十字穴にビット５１を嵌め合わせ、ビ
ット５１の軸をめねじの軸に合わせ、そのおねじのねじ
先をめねじの入り口に載せ、Ｚ軸アーム８４を僅かに延
ばすことにより、電動ドライバ保持構造３０を僅かに下
降させると、可動部（リニアガイド７ａ，７ｂ、昇降プ
レート１、六角穴付きボルト２１ａ，２１ｂ、鍔２０及
び電動ドライバ）の重量の一部がめねじに掛かり、圧縮
コイルばね５ａ，５ｂに掛かる重量が僅かに軽減され
る。

【００３１】図５は、この電動ドライバ保持構造３０に
対する電動ドライバのビット軸方向相対移動距離Ｄを横
軸にとり、おねじの頭へ加わる押圧力Ｐを縦軸にとっ
て、距離Ｄに対する押圧力Ｐの関係を示すグラフであ
る。図１は距離Ｄが最小値０になっている状態を示し、
図４は距離Ｄが許容される最大値になった状態を示す。
図１０のように、本実施の形態３０により組立てロボッ
トに電動ドライバ５０を装着し、電動ドライバ保持構造
３０でおねじのねじ先をめねじの入口に載せ、Ｚ軸アー
ム８４を延ばすと、電動ドライバ保持構造３０の筐体を
なす固定プレート２，３及びカバー９はリニアシャフト
４ａ，４ｂとともに下がり、圧縮コイルばね５ａ，５ｂ
は伸張する。

【００３２】図１は、前述のとおり、距離Ｄが最小値０
になっている状態を示し、このとき圧縮コイルばね５
ａ，５ｂは最短長ｄ１１に圧縮されている。図１では、
圧縮コイルばね６ａ，６ｂと固定プレート３との間隙は
ｄ４１である。図２は、電動ドライバ５０に対し電動ド
ライバ保持構造３０の筐体が下がり、圧縮コイルばね５
ａ，５ｂが自由長Ｄ１２まで伸びた状態を示す。図２で
は、圧縮コイルばね６ａ，６ｂと固定プレート３との間
隙はｄ４２である。図３は、電動ドライバ５０に対し電
動ドライバ保持構造３０の筐体が更に下がり、圧縮コイ
ルばね６ａ，６ｂは自由長ｄ２３の状態であるが、圧縮
コイルばね６ａ，６ｂの上端が固定プレート３の下面に
触れた状態を示す。図３では、圧縮コイルばね５ａ，５
ｂと昇降プレート１との間隙はｄ３３である。図４は、
電動ドライバ５０に対し電動ドライバ保持構造３０の筐
体が最下端まで下がり、圧縮コイルばね６ａ，６ｂが最
短長ｄ２４にまで短縮された状態を示す。図４では、圧
縮コイルばね５ａ，５ｂと昇降プレート１との間隙はｄ
３４である。

【００３３】図５における距離０，Ｄ１，Ｄ２及びＤma
xは、図１、図２、図３および図４の状態における電動
ドライバ保持構造３０に対する電動ドライバのビット軸
方向相対移動距離を表している。距離Ｄが０からＤ１ま
での領域が前述の第１の領域に相当し、距離ＤがＤ２か
らＤmaxまでの領域が前述の第２の領域に相当する。図
１乃至図４と図５との対応関係から明らかなように、Ｄ
１＝ｄ１２−ｄ１１（＝ｄ２１−ｄ２２），Ｄ２−Ｄ１
＝ｄ３３（＝ｄ１３―Ｄ１２），Ｄmax−Ｄ２＝ｄ２３
−ｄ２４（＝ｄ１４−ｄ１３）である。

【００３４】ここで、本実施の形態における圧縮コイル
ばね５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂの作用につき説明をする。
電動ドライバ保持構造３０の可動部は、前述のとおり、
電動ドライバ、リニアガイド７ａ，７ｂ、昇降プレート
１、六角穴付きボルト２１ａ，２１ｂ、鍔２０でなり、
図１の状態ではその全体の重量を圧縮コイルばね５ａ，
５ｂが支えている。しかし、その可動部の重量の大部分
は電動ドライバの重量であるので、以下では可動部の重
量は電動ドライバの重量Ｗであると仮定し、また圧縮コ
イルばね５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂが固定プレート２，３
を支点として弾力を加える対象は可動部全体であるが、
その対象を単に電動ドライバとすることにより構成を簡
略化して、本実施の形態の作用を説明する。正確を期す
ためには、リニアガイド７ａ，７ｂ、昇降プレート１、
六角穴付きボルト２１ａ，２１ｂ、鍔２０も電動ドライ
バの一部として認識し、それらを含めた全体の重量を電
動ドライバの重量として計算すればよい。

【００３５】圧縮コイルばね５ａ，５ｂは、距離Ｄの領
域０−Ｄ１で電動ドライバに作用する。圧縮コイルばね
５ａ，５ｂなる両ばねを一体として捉えたときの弾性係
数をＥ１とする。圧縮コイルばね６ａ，６ｂは、距離Ｄ
の領域Ｄ２−Ｄmaxで電動ドライバに作用する。圧縮コ
イルばね６ａ，６ｂなる両ばねを一体として捉えたとき
の弾性係数をＥ２とする。

【００３６】圧縮コイルばね５ａ，５ｂが最短長ｄ１１
に圧縮されているときに、これら両ばねによる応力はＦ
１である。また、圧縮コイルばね６ａ，６ｂが最短長ｄ
２４に圧縮されているときに、これら両ばねによる応力
はＦ２である。距離Ｄの領域０−Ｄ１では、弾性係数Ｅ
１はＦ１／（Ｄ１−０）であり、一定である。距離Ｄの
領域Ｄ２−Ｄmaxでは、弾性係数Ｅ２はＦ２／（Ｄmax−
Ｄ２）であり、一定である。そして、Ｅ１＜Ｅ２であ
る。

【００３７】距離Ｄの領域０−Ｄ１では、電動ドライバ
の自重Ｗ＝Ｗ０から圧縮コイルばね５ａ，５ｂによる弾
力Ｆを差し引いた力Ｐ＝Ｗ０−Ｆが押圧力としておねじ
に加わる。距離Ｄ＝０のとき、最短長の圧縮コイルばね
５ａ，５ｂによる弾力はＦ１であり、電動ドライバの自
重Ｗ０からＦ１を差し引いた力Ｐ＝Ｐ１＝Ｗ０−Ｆ１な
る押圧力がおねじに加わる。この押圧力Ｐ＝Ｐ１がおね
じに加えられる最小の力である。押圧力Ｐ＝Ｐ１は、お
ねじをめねじに噛み合わせるのに最適な値に設定してあ
る。

【００３８】そして、距離Ｄの領域Ｄ１−Ｄ２では、圧
縮コイルばね５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは電動ドライバに
作用せず、電動ドライバの自重Ｗ＝Ｗ０＝Ｐ２がおねじ
へ加えられる押圧力となる。

【００３９】距離Ｄの領域Ｄ２−Ｄmaxでは、電動ドラ
イバの自重Ｗ＝Ｗ０に圧縮コイルばね６ａ，６ｂによる
弾力Ｆを加えた力Ｐ＝Ｗ０＋Ｆが押圧力としておねじに
加わる。距離Ｄ＝Ｄmaxのとき、最短長の圧縮コイルば
ね６ａ，６ｂによる弾力はＦ２であり、電動ドライバの
自重Ｗ０にＦ２を加えた力Ｐ＝Ｐ３＝Ｗ０＋Ｆ２なる押
圧力がおねじに加わる。この押圧力Ｐ＝Ｐ３がおねじに
加えられる最大の力である。押圧力Ｐ＝Ｐ３は、緩むこ
とのない程度に大きいトルクでおねじをめねじに締め付
けるとき、ビットが十字穴から外れない程度に大きく、
またおねじ又はめねじを損傷するほどに大きすぎること
もない、最適な値に設定してある。

【００４０】この実施の形態の電動ドライバ保持構造３
０を図１０の組立てロボットに治具として取り付け、電
動ドライバ保持構造３０で電動ドライバ５０を保持し、
ロボットのアームを操作することにより、電子機器の筐
体などの如くに多数のめねじを有するものを電動ドライ
バ５０の下方に配置し、それらめねじに夫々おねじをね
じ込むときの手順の一例を次に述べる。

【００４１】いま、前述の手順で１つのおねじがマウス
ピース５２で吸い寄せられて、ビット５１がそのおねじ
の頭に触れているとする。まず、ビット５１の軸を１つ
のめねじの軸に合わせ、Ｚ軸アーム８４を下げ、おねじ
のねじ先をめねじの入口に置き、めねじに初期の押圧力
Ｐ１を加え、電動ドライバ本体５０によりビット５１を
回転させ、ビットをおねじの十字穴に嵌めるとともに、
おねじのねじ先をめねじに噛み合わせる。次に距離Ｄ＝
Ｄ１になるまでＺ軸アーム８４を更に下げ、おねじの座
面がめねじの座面直前に至るまでおねじをめねじにねじ
込むだけの回転をビット５１に与える。ここまでの工程
が前述のねじ締付前期工程に相当し、おねじはめねじに
仮り止めされる。

【００４２】つぎに、Ｚ軸アーム８４を短縮し、別のお
ねじをマウスピースの５２に吸い付け、別のめねじの軸
にビット５１の軸を合わせ、同様におねじをめねじに仮
り止めする。この仮り止めの工程を全てのめねじについ
て行う。

【００４３】つぎには、仮り止めの終わったおねじの軸
にビット５１の軸を合わせ、Ｚ軸アーム８４を伸ばし、
図１及び図２の状態を経て図３の状態に至まで電動ドラ
イバ保持構造の筐体を下げる。図３の状態でビット５１
について数回の回転と停止を繰りかえし、ビット５１を
おねじの十字穴に嵌合させる。そして、Ｚ軸アーム８４
をさらに伸ばし、図４の状態に至るまで電動ドライバ保
持構造の筐体を下げ、ビット５１を回転させる。このと
き、ビット５１がおねじの十字穴に押し付けられる力は
Ｐ３である。押圧力Ｐ３は、所定のトルクでおねじをめ
ねじに締め付けたときに、ビット５１がおねじの十字穴
から上に外れることがない大きさに選択してある。かく
して、おねじは必要にして十分なトルクでめねじに締め
付けられ、締付が完了する。図３の状態から図４の状態
に至り、締付を完了するまでの工程が前述のねじ締付最
終工程に相当する。このねじ締付最終工程を仮り止めさ
れた他のおねじについても施し、全てのめねじにおねじ
が締め付けられる。

【００４４】図１乃至４に示した本発明の第１の実施の
形態では、おねじをめねじに噛み合わせるのに最適な押
圧力Ｐ１でその噛み合わせをさせるので、おねじがめね
じに食い込み、おねじのねじ込みが出来なくなるといっ
た事態は回避できる。特に、薄い金属板にバーリングに
より形成したタップのように、機械的な強度が低いめね
じについては、この実施の形態を採用する効果は顕著で
あり、従来の直接取付型や圧縮ばね介在型に比べ、ねじ
の食いつきが確実に減少する。また、締付完了直前に
は、所定の締付トルクでおねじを締め付けるのに最適な
押圧力Ｐ３をおねじに加えて最終的な締付が行える。し
たがって、この実施の形態でねじを締め付けることによ
り、ねじが緩むことなく、しかもあまり強く締め付け過
ぎておねじ又はめねじを損傷してしまうこともない、適
切はトルクでおねじとめねじを締め付けることができ
る。さらに、圧縮コイルばね５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを
介して電動ドライバをおねじに押し付けるので、組立て
ロボットによるおねじの進行方向の速度制御は正確でな
くても差し支えない。従って、本実施の形態の採用によ
り、ねじの締付工程を高速に効率よく行え、しかも締付
トルクを、前述のとおり、正確に設定できる。

【００４５】図６は、本発明の第２の実施の形態を示す
縦断面図である。昇降シリンダー１１、固定プレート１
２，１３、案内シリンダー１４及び回り止めピン１８は
断面で現れている。但し、案内シリンダー１４及び昇降
シリンダー１１の内側に位置する部材及び外に存在する
部材、即ち圧縮コイルばね１５，１６、鍔２０、六角穴
付きボルト２１ａ，２１ｂ、電動ドライバ本体５０、マ
ウスピース５２、電源コード７０は正面図で現れてい
る。圧縮コイルばね１５，１６は、図６における左右の
端おいてコイルの断面形である小円を描き、それら小円
形を線で繋ぐことにより模式的に描いてあるが、図１乃
至４の圧縮コイルばね５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂよりコイ
ルの径が大きいだけであり、圧縮コイルばね５ａ，５
ｂ，６ａ，６ｂと同様な構成である。

【００４６】図７（Ａ）は、図６の実施の形態の電動ド
ライバ保持構造における可動部を示す平面図であり、図
６の実施の形態における固定プレート１２，１３、案内
シリンダー１４、圧縮コイルばね１５，１６、回り止め
ピン１８及び電源コード７０を取り除いてビット軸方向
に見た平面図である。図７（Ａ）において、符号７０ａ
は、電動ドライバ本体５０における電源コード７０挿入
穴を示す。図７（Ｂ）は同図（Ａ）の構造の正面図であ
る。図８は、図６における回り止めピン１８の平面図
（Ａ）、正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。図８の
回り止めピン１８は図６及び図７の倍の縮尺で描いてあ
る。回り止めピン１８は、矩形のブロックの形をなし、
案内シリンダー１８における四角穴に嵌められる嵌め込
み部１８１と、昇降シリンダー１１の外側面に形成され
ている溝１１３に嵌められ、溝１１３に摺接する突起１
８２とでなる。

【００４７】案内シリンダー１４は前述の案内手段に相
当し、昇降シリンダー１１は前述の被案内手段に相当
し、固定プレート１２，１３は前述の弾性体支持手段に
相当し、圧縮コイルばね１５及び１６は前述の下部ばね
及び上部ばねに相当する。本実施の形態では、図１乃至
４に示した実施の形態におけるリニアシャフト４ａ，４
ｂに代えて案内シリンダー１４を備え、リニアガイド７
ａ，７ｂに代えて昇降シリンダー１１を備え、圧縮コイ
ルばね５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂに代えて圧縮コイルばね
１５，１６を備える。これら各部材の機能は、図１乃至
４に示した実施の形態における対応する各部材の機能に
同じである。昇降シリンダー１１が案内シリンダー１４
に対して回転すると電源コード７０を損傷する虞がある
ので、回り止めピン１８と溝１１３とが設けてある。

【００４８】図６の実施の形態は、上述のとおり、図１
乃至４に示した第１の実施の形態と同様に機能するの
で、この第１の実施の形態と同様な効果を呈する。

【００４９】なお、以上に実施の形態を挙げ、本発明を
具体的に説明したが、本発明がこれら実施の形態に限定
されるものでないことは勿論である。例えば、弾性体と
して、圧縮コイルばねを用いたが、適用可能な弾性体は
必ずしも圧縮ばねに限らず、引張りばねでも実現でき
る。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、以上に実施の形態を挙
げ詳しく説明したように、組立てロボットに電動ドライ
バを装備し、電動ドライバでおねじをめねじに締め付け
るときに、電動ドライバを組立てロボットに装着する際
の治具として用いられ、該組立てロボットと電動ドライ
バによるねじの締付が適正なトルクで効率よく行えるよ
うにし、おねじをめねじに締め付けするねじ込みの初期
工程及び締付完了工程の両工程においてそれぞれ適切な
押圧力がおねじに加えられるようにした電動ドライバ保
持構造が提供できる。

【００５１】より詳しく述べれば、本発明では、おねじ
をめねじに噛み合わせるのに最適な押圧力（Ｐ１）でそ
の噛み合わせができるので、おねじがめねじに食い込
み、おねじのねじ込みが出来なくなるといった事態は回
避できる。特に、薄い金属板にバーリングにより形成し
たタップのように、機械的な強度が低いめねじについて
は、この発明の電動ドライバ保持構造を採用する効果は
顕著であり、従来の直接取付型や圧縮ばね介在型に比
べ、ねじの食いつきが確実に減少する。また、締付完了
直前には、所定の締付トルクでおねじを締め付けるのに
最適は押圧力（Ｐ３）をおねじに加えて最終的な締付が
行える。したがって、この発明の電動ドライバ保持構造
でねじを締め付けることにより、ねじが緩むことなく、
しかもあまり強く締め付け過ぎておねじ又はめねじを損
傷してしまうこともなく、適切はトルクでおねじとめね
じを締め付けることができる。さらに、圧縮コイルばね
（５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ又は１５，１６）を介して電
動ドライバをおねじに押し付けるので、組立てロボット
によるおねじの進行方向の速度制御は正確でなくてもの
差し支えない。従って、本発明の採用により、ねじの締
付工程を高速に効率よく行え、しかも締付トルクを、前
述のとおり、正確に設定できる。本発明にはこのような
顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧縮コイルばね５ａ，５ｂが最短長に圧縮され
た状態における本発明の第１の実施の形態を示す縦断面
図である。

【図２】圧縮コイルばね５ａ，５ｂが自由長に伸張し、
昇降プレート１の下面に接触した状態における本発明の
第１の実施の形態を示す縦断面図である。

【図３】圧縮コイルばね６ａ，６ｂが自由長であり、固
定プレート３の下面に接触した状態における本発明の第
１の実施の形態を示す縦断面図である。

【図４】圧縮コイルばね６ａ，６ｂが最短長に圧縮され
た状態における本発明の第１の実施の形態を示す縦断面
図である。

【図５】第１の実施の形態である電動ドライバ保持構造
３０に対する電動ドライバのビット軸方向相対移動距離
Ｄを横軸にとり、おねじの頭へ加わる押圧力Ｐを縦軸に
とって、距離Ｄに対する押圧力Ｐの関係を示すグラフで
ある。

【図６】圧縮コイルばね１５が最短長に圧縮された状態
における本発明の第２の実施の形態を示す縦断面図であ
る。

【図７】本発明の第２の実施の形態における可動部を示
す平面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。

【図８】図６の実施の形態における回り止めピン１８の
平面図（Ａ）、正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。

【図９】従来の電動ドライバの一例を示す部分破断正面
図である。

【図１０】図１乃至４に示した実施の形態の電動ドライ
バ保持構造３０を治具として用い、電動ドライバを装着
した組立てロボットを示す概念図である。

【符号の説明】

１・・・・・昇降プレート ２，３・・・・・固定プレート ４ａ，４ｂ・・・・・リニアシャフト ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ・・・・・圧縮コイルばね ７ａ，７ｂ・・・・・リニアガイド ９・・・・・カバー １１・・・・・昇降シリンダー １２，１３・・・・・固定プレート １４・・・・・案内シリンダー １５，１６・・・・・圧縮コイルばね １８・・・・・回り止めピン ２０・・・・・鍔 ２１ａ，２１ｂ・・・・・六角穴付きボルト ３０・・・・・電動ドライバ保持構造 ５０・・・・・電動ドライバ本体 ５１・・・・・ドライバビット ５２・・・・・マウスピース ５３・・・・・電動モータ ５４・・・・・モータ軸 ５５・・・・・減速機 ５７・・・・・ビットホルダ ５９・・・・・玉軸受 ６０・・・・・ねじりコイルばね ６１・・・・・フレーム ６２・・・・・締付管 ６３・・・・・スイッチ ７０・・・・・電源コード ７０ａ・・・・・電源コード用穴 ８０・・・・・ロボット本体 ８１・・・・・水平アーム ８２・・・・・垂直アーム ８３・・・・・結合治具 １１０・・・・・昇降シリンダー１１の摺動側面 １１１・・・・・昇降シリンダー１１の内側張り出し板 １１２・・・・・内側張り出し板１１１の内縁 １１３・・・・・回り止めピン１８と摺動する溝 １８１・・・・・案内シリンダー１８における四角穴に
嵌められる嵌め込み部 １８２・・・・・溝１１３に摺接する突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23P 19/06 B25B 21/00 B25B 23/14

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動ドライバを相対移動可能に保持すると
   ともに、該電動ドライバのビット軸方向に該電動ドライ
   バを案内する保持案内手段と、 前記ビット軸方向の弾性力Ｆを、前記保持案内手段を支
   点として該電動ドライバに加える弾性体とを備えてな
   り、 前記ビット軸方向における前記電動ドライバと前記保持
   案内手段との相対移動の距離をＤとし、弾性力Ｆと相対
   移動距離Ｄとの比Ｆ／Ｄを前記弾性体の弾性係数Ｅと定
   義するとき、弾性係数Ｅは相対移動距離Ｄに応じて変動
   することを特徴とする電動ドライバ保持構造。
2. 【請求項２】相対移動距離Ｄの許容限度内における互い
   に異なる第１及び第２の領域では弾性係数Ｅはそれぞれ
   Ｅ１及びＥ２であって、Ｅ１＜Ｅ２あり、 前記第１の領域は、前記電動ドライバで締め付けようと
   するおねじの頭の十字穴等の窪みへ前記ビットを嵌め合
   わせるとともに、該ビットの回転により該おねじをめね
   じに噛み合わせ、該おねじを該めねじへ或る深さまでね
   じ込むまでのねじ締付前期工程に対応し、 前記第２の領域は、前記ねじ締付前期工程より後に行わ
   れる工程であって、前記めねじへ或る程度の深さまでね
   じ込まれた前記おねじを該めねじへ堅く締め付けるねじ
   締付最終工程に対応することを特徴とする請求項１に記
   載の電動ドライバ保持構造。
3. 【請求項３】前記保持案内手段は、前記ビット軸に平行
   な摺動面を有する案内手段と、前記電動ドライバ本体に
   固定されており、該案内手段に摺接しながら該ビット軸
   方向に案内される被案内手段と、前記支点として作用す
   る弾性体支持手段とを有してなり、 前記弾性体は下部ばねと上部ばねとでなり、 前記保持案内手段が前記ビット軸を垂直にして前記ビッ
   トを下方に向ける姿勢に前記電動ドライバ本体を保持し
   たとき、前記下部ばねは、前記第１の領域において、前
   記弾性体支持手段を支点とし、前記電動ドライバ本体に
   上向きの弾性力を加え、前記上部ばねは、前記第２の領
   域において、前記弾性体支持手段を支点とし、前記電動
   ドライバ本体に下向きの弾性力を加えることを特徴とす
   る請求項２に記載の電動ドライバ保持構造。
4. 【請求項４】前記案内手段は、側面を前記摺動面とする
   第１および第２の円柱でなり、 前記被案内手段は、前記第１および第２の円柱の前記各
   側面にそれぞれ内周面で摺接する第１および第２の内周
   面摺接体でなり、 前記弾性体支持手段は、前記第１および第２の円柱を両
   端部において互いにそれぞれ固定する第１および第２の
   固定プレートでなり、 前記下部ばねは、前記第１の固定プレートと前記第１の
   内周面摺接体との間において前記第１の円柱に外挿され
   た第１の圧縮ばねと、前記第１の固定プレートと前記第
   ２の内周面摺接体との間において前記第２の円柱に外挿
   された第２の圧縮ばねとでなり、 前記上部ばねは、前記第１の内周面摺接体と前記第２の
   固定プレートとの間において前記第１の円柱に外挿され
   た第３の圧縮ばねと、前記第２の内周面摺接体と前記第
   ２の固定プレートとの間において前記第２の円柱に外挿
   された第４の圧縮ばねとでなることを特徴とする請求項
   ３に記載の電動ドライバ保持構造。
5. 【請求項５】前記第１および第２の圧縮ばねは、コイル
   バネでなり、弾性率並びに最短長及び自由長が互いに等
   しく、 前記第１および第２の圧縮ばねが前記最短長から自由長
   まで伸張する過程が前記ねじ締付前期工程に対応し、 前記第３および第４の圧縮ばねは、コイルバネでなり、
   弾性率並びに最短長及び自由長が互いに等しく、 前記第３および第４の圧縮ばねが前記自由長から最短長
   に向けて圧縮される過程が前記ねじ締付最終工程に対応
   することを特徴とする請求項４に記載の電動ドライバ保
   持構造。
6. 【請求項６】前記下部ばねの自由長と前記上部ばねの自
   由長とを加えた長さは、前記第１の固定プレートと前記
   第１の内周面摺接体との間の距離と前記第１の内周面摺
   接体と前記第２の固定プレートとの間の距離とを加えた
   距離より小さいことを特徴とする請求項５に記載の電動
   ドライバ保持構造。
7. 【請求項７】前記案内手段は、内周面を前記摺動面とす
   る円筒でなり、 前記被案内手段は、前記円筒の内周面に外周面を摺接さ
   せる外周面摺接体でなり、 前記弾性体支持手段は、前記円筒における両端部から内
   に向かったそれぞれ張り出した第１及び第２の張出部で
   なり、 前記下部ばねは、前記第１の張出部と前記外周面摺接体
   の下面との間に設けられた下部圧縮ばねでなり、 前記上部ばねは、前記第２の張出部と前記外周面摺接体
   の上面との間に設けらてた上部圧縮ばねでなり、 前記外周面摺接体と前記円筒とが該円筒の軸を中心とし
   て回転するのを防止する回り止め手段が備えてあること
   を特徴とする請求項３に記載の電動ドライバ保持構造。
8. 【請求項８】前記下部圧縮ばねはコイルバネでなり、 前記下部圧縮ばねが最短長から自由長まで伸張する過程
   が前記ねじ締付前期工程に対応し、 前記上部圧縮ばねはコイルバネでなり、 前記上部圧縮ばねが自由長から最短長に向けて圧縮され
   る過程が前記ねじ締付最終工程に対応することを特徴と
   する請求項７に記載の電動ドライバ保持構造。
9. 【請求項９】前記下部圧縮ばねの自由長と前記上部圧縮
   ばねの自由長とを加えた長さは、前記第１の張出部と前
   記外周面摺接体の下面との間の距離と前記第２の張出部
   と前記外周面摺接体の上面との間の距離とを加えた距離
   より小さいことを特徴とする請求項８に記載の電動ドラ
   イバ保持構造。