JP4767325B2

JP4767325B2 - ネジ締め装置

Info

Publication number: JP4767325B2
Application number: JP2008557951A
Authority: JP
Inventors: 勉宮本; 誠窪山; 正秋田; 勉本間
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2027-02-15
Also published as: WO2008099494A1; JPWO2008099494A1

Description

本発明は、ネジを締め付けるドライバを有するネジ締め装置に関する。

技術背景

自動ネジ締めにおいては、ネジを被締結物のネジ孔に挿入してドライバで締め付ける。この際、ネジをネジ孔に挿入する部材がドライバ自身であれば挿入と同時に締結を開始することができるので便宜である。そこで、ネジを作業台上のトレイに収納し、ドライバが磁力を利用してビットに係合したネジをピックアップし、被締結物のネジ孔に挿入して締結する方法が従来から提案されている。

この方法では、ピックアップ時にドライバのビットとネジのリセスとを係合する必要がある。ビットの先端は十字やマイナスなどの凸部形状を有し、リセスは十字やマイナスなどの凹部形状を有するが、両者は位置合わせがされておらずこのままでは両者は係合することができない。このため、ビットをリセスに押し付けた状態でビットがリセスに挿入又は係合するまでビットを若干回転させている（空回り）。

従来技術としては、特許文献１がある。
特開平７−３１４２６４号公報

しかし、空回りによってビットとネジの一方が変形・破損したり、磨耗粉が発生したりする。この結果、その後にネジを締結する際にドライバからネジへのトルク伝達が不十分となったり、磨耗粉が被締結物に落下して汚染したり電気的ショートの原因となっていた。例えば、リセスが変形してリセス内でビットが空回りすればネジの挿入が不十分となる。また、被締結物がハードディスク装置（ＨａｒｄＤｉｓｃＤｒｉｖｅ：ＨＤＤ）であれば、磨耗粉によってディスクとスライダが衝突して両者の一方が傷ついたり、データが失われたりする。

本発明は、ビットやリセスの損傷や磨耗粉の発生を防止するネジ締め装置に関する。

本発明の別の側面としてのネジ締め装置は、ネジを収納する収納部から前記ネジをピックアップし、被締結物に部品を前記ネジで固定するネジ締め装置であって、前記収納部において前記ネジのリセスを回転して一定方向に揃える回転手段を有する自動アライメント装置と、前記ネジの前記リセスに係合してネジを締め付けるビットと、当該ビットを回転するモータとを有するドライバと、前記収納部と前記被締結物との間で前記ドライバを移動する移動部と、前記ビットが前記一定方向に揃ったリセスに無回転で挿入されて係合する回転位置にあることを検出する第１の検出部と、前記リセスの回転位置を検出する第２の検出部と、前記ビットが前記ネジをピックアップする前に、前記第１の検出部の検出結果に基づいて前記ビットが前記回転位置に移動するように前記モータの回転と前記移動部の移動を制御すると共に前記第２の検出部の検出結果に基づいて前記ネジの前記リセスが前記一定方向に揃うように前記回転手段による回転を制御する制御部とを有することを特徴とする。かかるネジ締め装置は、第１及び第２の検出部がビットの原点位置とリセスの一定方向を検出して制御部がモータ及び回転手段を介して両者のアライメントを行うことができる。ビットは無回転で、即ち、空回りなしで、ビットをリセスに挿入して係合することができ、両者が損傷したり磨耗粉が発生したりすることを防止することができる。

本発明の別の側面としての製造方法は、ネジのリセスに係合してネジを締め付けるビットと、当該ビットを回転するモータとを有するドライバと、ネジを収納する収納部と被締結物との間で前記ドライバを移動する移動部と、収納部においてリセスを一定方向に揃える自動アライメント装置とを使用して部品を前記被締結物にネジ止めすることによって製品を製造する方法であって、前記ビットが前記一定方向に揃ったリセスに無回転で挿入されて係合する回転位置にあるかどうかを第１の検出部の検出結果に基づいて判断する第１の判断ステップと、前記リセスが前記一定方向にあるかどうかを第２の検出部の検出結果に基づいて判断する第２の判断ステップと、前記第１の判断ステップが前記ビットが回転位置にないと判断した場合は前記モータを介して前記ビットを回転するステップと、前記第２の判断ステップが前記リセスが前記一定方向に揃っていないと判断した場合は前記自動アライメント装置を介して前記ネジを回転するステップと、前記第１の判断ステップが前記ビットが回転位置にあると判断し、前記第２の判断ステップが前記リセスが前記一定方向に揃っていると判断した場合は前記移動部を介して前記ビットを前記ネジに挿入して無回転で係合させるステップとを有することを特徴とする。かかる方法も上述のネジ締め装置と同様の作用を奏することができる。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明の一側面としてのネジ締め装置のブロック図である。図２（ａ）は図１に示すネジの拡大平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すネジのリセスに係合可能なビッドの拡大平面図である。図１に示す収納部に収納されたネジの断面図である。図１に示すネジ締め装置のドライバの断面図である。図４に示すＡ部の拡大平面図と断面図である。図１に示すネジ締め装置の動作を説明するフローチャートである。図４に示すドライバの変形例の断面図である。図７に示すドライバを有するネジ締め装置の動作を説明するフローチャートである。図１の変形例のネジ締め装置のブロック図である。図９に示すネジ締め装置の自動アライメント装置の断面図である。図９に示すネジ締め装置の動作を説明するフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、ネジ締め装置１００について説明する。ネジ締め装置１００は、収納部（トレイ）１１０と、被締結物としてのワークＷと、ドライバ１２０と、センサ１３０と、移動機構１４０と、制御部（コントローラ）１５０とを有する。なお、センサ１３０及び制御部１５０はドライバ１２０の一部であってもよい。

収納部１１０は図示しない作業台に載置され、リセス１２が一定方向に揃った一又は複数のネジ１０を収納する箱である。

リセス１２の形状は、マイナス、十字、星型の凹部など限定されない。図２（ａ）は、リセス１２の形状が六角星形状であるネジ１０の平面図であり、図２（ｂ）は、このリセス１２に係合するビット１２２の平面図である。ビット１２２先端の形状が、マイナス、十字、星型の凸部など限定されないことはリセス１２と同様である。

収納部１１０は、図３に示すように、ネジ１０のネジ部が挿入される穴１１２を有する。穴１１２はネジ切りされておらず、ネジ１０は穴１１２に固定されていない。この結果、ネジ１０は、穴１１２に挿入された状態で回転可能である。ここで、図３は、収納部１１０の部分拡大断面図である。

本実施例では、ユーザが、リセス１２の姿勢又は回転位置を一定方向に揃える。本発明は、図９乃至図１１を参照して後述するように、リセス１２の向きを自動的に一方向に揃えてもよい。但し、リセス１２はビットよりも若干大きく形成されているために、ユーザによる手作業で一方向に揃えられたとしても多少の位置合わせ誤差は吸収することができる。

本実施例では、リセス１２の位置合わせのためにアライメント線Ｃを設けている。ユーザは、図１及び図２（ａ）に示すようにアライメント線Ｃといずれかの一対のリセス１２の山部１２ａが整列するようにネジ１０を回転してその姿勢を調節する。アライメント線Ｃの方向や数は問わない。例えば、本実施例でアライメント線Ｃを図２（ａ）において６０度間隔で設けたり、十字形状のリセスに対しては直交方向に設けたりするなどである。

被締結物であるワークＷは、本実施例では、ＨＤＤであり、ネジ締め装置１００はワークＷであるＨＤＤのスピンドルハブに部品Ｐとしてのクランプリングをネジ止めする。本実施例のクランプリングは、６つのネジ穴Ｐ_１を有して一定の押圧力でスピンドルハブの周りに取り付けられたディスクＤを固定する。

ドライバ１２０は、ビット１２２を回転して自動でネジ１０を締め付け、図４に示すように、本体１２１と、ビット１２２と、シャフト１２３と、サーボモータ１２４と、ギアボックス１２５とを有する。ここで、図４は、ドライバ１２０の断面図である。

本体１２１は、中空のほぼ円筒形状を有し、下端部からはビット１２２が突出し、上端部からはシャフト１２３が突出する。また、中央部でギアボックス１２５と接続される。

ビット１２２は、先端部（下端部）１２２ａと基端部（上端部）１２２ｂを有する円筒部材である。

先端部１２２ａは、ネジ１０のリセス１２に係合し、図２（ｂ）に示す形状を有する。ビット１２２の先端部１２２ａがネジ１０のリセス１２と係合して回転することにより、ネジ１０を部品Ｐのネジ穴Ｐ_１を介してワークに締結することができる。

また、ビット１２２は磁性部材で構成されている。このため、先端部１２２ａがリセス１２に係合するとネジ１０はビット１２２に固定される。この結果、図３に示す収納部１１０に収納されたネジ１０のリセス１２にビット１２２が挿入及び係合され、上昇するとネジ１０をピックアップすることができる。

基端部１２２ｂは、シャフト１２３の下端部１２３ａと係合する。係合するための両者の形状は問わない。例えば、シャフト１２３の下端部１２３ａに図２（ｂ）のような形状を設け、ビット１２２の基端部１２２ｂに図２（ａ）に示す形状を設けるなどである。この結果、ビット１２２とシャフト１２３は一体として回転する。

シャフト１２３は、下端部１２３ａと、係合部１２３ｂと、上端部１２３ｃとを有する円筒部材である。下端部１２３ａは、ビット１２２の基端部１２２ｂと係合する。係合部１２３ｂの周りにはギアボックス１２５のギア１２５ｅが固定される。この結果、シャフト１２３はギア１２５ｅと一体として回転する。上端部１２３ｃには、図５に示すように、切り欠き１２３ｃ_１が設けられている。ここで、図５は、図５のＡ部の拡大平面図及び断面図である。

なお、ビット１２２とシャフト１２３を別体として設けるかどうかは選択的であり、ビット１２２とシャフト１２３が一体であってもよい。

サーボモータ１２４はモータ軸１２４ａを有し、図示しないケーブルを介して電源が供給される。モータ軸１２４ａの周りにはギアボックス１２５のギア１２５ａが取り付けられている。このため、モータ軸１２４ａとギア１２５ａとは一体として回転する。

ギアボックス１２５は、モータ１２４の動力をシャフト１２３に伝達するトルク伝達機構である。ギアボックス１２５のケース１２５ｆは本体１２１に固定されている。ギアボックス１２５は、ギア列（ギア１２５ａ乃至１２５ｅ）を有する。ギア１２５ａはモータ１２４のモータ軸１２４ａの周りに固定されてモータ軸１２４ａと共に回転する。ギア１２５ｂは、軸１２５ｇの周りに固定されてギア１２５ａに噛み合っている。軸１２５ｇはケース１２５ｆに回転自在に保持されている。軸１２５ｇの周りには更にギア１２５ｃが固定されてギア１２５ｄに噛み合っている。ギア１２５ｄは軸１２５ｈの周りに固定されてギア１２５ｅに噛み合っている。軸１２５ｈはケース１２５ｆに回転自在に保持されている。この結果、モータ１２４の回転力はシャフト１２３に伝達される。

センサ１３０は、シャフト１２３の回転位置を検出することによって、それに係合するビット１２２が回転位置（原点位置）にあることを検出する。センサ１３０は、光センサであり、図５に示すように、発光部１３２と、受光部１３４と、発光部１３２と受光部１３４とを支持するフレーム１３６とを有する。但し、センサ１３０の種類は透過型の光センサに限定されない。

発光部１３２から受光部１３４に向かう光Ｌはシャフト１２３の上端部１２３ｃの切り欠き１２３ｃ_１が図５に示す位置にあるときのみ検出することができる。受光部１３４による検出結果は制御部１５０に伝達される。フレーム１３６は一対のネジ１３９によって固定された支持プレート１３７及び１３８を介してギアボックス１２５のケース１２５ｆに固定されている。

切り欠き１２３ｃ_１は断面円弧形状をシャフト１２３の長手方向に切り取ったものである。切り欠き１２３ｃ_１の端面はシャフト１２３の中央から偏芯している。端面をシャフト１２３の中央に設けるとシャフト１２３が１８０度回転した場合もセンサ１３０が同様に検出してシャフト１２３の回転位置を一義的に検出することができなくなってしまうからである。もっとも１８０度回転しても図２（ｂ）に示すようにビット１２２は対称であるために端面が中央に形成されてもよい。センサ１３０が検出する切り欠き１２３ｃ_１は図５に示す形状に限定されない。例えば、凹部（溝）や突起として構成されてもよい。

リセス１２が図２（ａ）に示すように一定方向に揃っている場合、原点位置にあるビット１２２は、図２（ｂ）に示すように、このリセス１２に無回転で挿入されて係合される位置関係にある。換言すれば、原点位置にあるビット１２２はリセス１２に対して位置合わせ（アライメント）されている。

移動機構１４０は、収納部１１０とワークＷとの間でドライバ１２０を３次元的に移動する機能を有し、Ｘ軸ロボット１４２と、Ｙ軸ロボット１４４と、Ｚ軸ロボット１４６とを有する。Ｘ軸ロボット１４２は、図１に示す横方向にドライバ１２０を移動させる。Ｙ軸ロボット１４４は、図１に示す縦方向にドライバ１２０を移動させる。Ｚ軸ロボット１４６は、図１の紙面に垂直な方向にドライバ１２０を移動させる。これらのロボットには当業界で周知の構成を適用することができ、ここでは詳しい説明を省略する。

制御部１５０は、ネジ１０のピックアップ時、ネジ１０の搭載時、ネジ１０の締結時などに、ドライバ１２０のモータ１２４の回転と移動機構１４０によるドライバ１２０の移動を制御する。制御部１５０は、ＭＰＵなどの処理部と共にＲＡＭやＲＯＭなどのメモリを有する。

以下、図６に示すフローチャートを参照してネジ締め装置１００（制御部１５０）のネジ締め動作について説明する。ネジ締め方法は、部品としてのクランプリングを被締結物としてのスピンドルハブにネジ止めすることによって製品としてのＨＤＤを製造する方法として機能する。

まず、初期作業としてビット位相調整又はティーチングを行う（ステップ１００２）。これはセンサ１３０が原点位置にあるビット１２２（シャフト１２３）を検出できるように調整する作業である。この場合、原点位置にあるビット１２２が無回転でリセス１２に係合可能かどうかを実際にビット１２２を下降することによって確認する。

次に、制御部１５０は、リセス１２が一定方向に揃ったネジ１０を収納する収納部１１０が図示しない作業台に載置されたかどうかを判断する（ステップ１００４）。かかる判断は、図示しない作業台に設けられた図示しない検出部の検出結果や図１０に示すカメラ１６２の画像を利用することができる。また、同時に、制御部１５０は、収納部１１０にネジがあるかどうかを判断する。本実施例では、収納部１１０は一つのネジ１０のみを収納するが、本発明は複数のネジ１０を同時にピックアップしてワークＷに取り付ける場合にも適用可能である。例えば、６本のネジを６つのドライバ１２０を使用して同時にピックアップする場合には、制御部１５０は、収納部１１０に所定数（即ち、６本）のネジ１０が収納されているかどうかを判断する。この判断は収納部１１０のネジ穴が塞がっているかどうかを検出する検出部を収納部１１０に設けたり、図１０に示すカメラ１６２を設けたりすればよい。制御部１５０は、これらの条件が満足されるまでネジ締め処理を待機し、必要に応じてエラー表示を行う。

次に、制御部１５０は、ステップ１００４の条件が満足されたと判断すると、ビット１２２がネジ１０の上空に位置するように移動機構１４０のＸ軸ロボット１４２とＹ軸ロボット１４４を介してドライバ１２０を移動する（ステップ１００６）。移動機構１４０には収納部１１０の穴１１２の中心位置の座標が予め入力されている。

次に、制御部１５０は、センサ１３０の受光部１３４が光Ｌを検出したかどうかに基づいてビット１２２が原点位置にあるかどうかを判断する（ステップ１００８）。上述したように、原点位置はビットが一定方向に揃ったリセス１２に無回転で挿入されて係合する回転位置である。

制御部１５０は、ステップ１００８でビット１２２が原点位置にないと判断した場合、モータ１２４を介してセンサ１３０の受光部１３４が光Ｌを検出するまで、即ち、ビット１２２が原点位置に移動するまで、ビット１２２を回転する（ステップ１０１０）。

一方、制御部１５０は、ステップ１００８でビット１２２が原点位置にあると判断した場合、移動機構１４０のＺ軸ロボット１４６を介してドライバ１２０を下降させ、ビット１２２をネジ１０に挿入して無回転で係合させる（ステップ１０１２）。

このように、制御部１５０は、ドライバ１２０のビット１２２がネジ１０をピックアップする（ステップ１０１４）前に、センサ１３０の検出結果に基づいてビット１２２が原点位置に移動するようにモータ１２４の回転と移動機構１４０の移動を制御する。センサ１３０は光センサであるのでビット１２２を原点位置に高精度で位置合わせすることができる。また、ビット１２２がリセス１２と無回転で係合するのでビット１２２及び／又はリセス１２の変形や損傷、磨耗粉の発生を防止することができる。この結果、磨耗粉による製品の汚染、電気的ショート、トルク伝達ロスの発生、ビット１２２の短命化、ビット１２２の交換による稼働率の低下などの問題を解決することができる。

次に、制御部１５０は、移動機構１４０のＺ軸ロボット１４６を介してドライバ１２０を上昇させ、ネジ１０をピックアップする（ステップ１０１４）。上述したように、ビット１２２は係合したネジ１０を磁力によりピックアップすることができる。

次に、制御部１５０は、移動機構１４０のＸ軸ロボット１４２とＹ軸ロボット１４４を介してドライバ１２０をワークＷと部品Ｐのネジ穴上空まで移動させる（ステップ１０１６）。移動機構１４０にはネジ穴の中心位置の座標が予め入力されている。次に、制御部１５０は、移動機構１４０のＺ軸ロボット１４６を介してドライバ１２０を下降させ、ネジ穴にネジ１０を接触させる（ステップ１０１８）。

続いて、制御部１５０は、モータ１２４を介してネジ１０をネジ穴に締結する（ステップ１０２０）。締結は本締めを意味するが、その前に必要に応じて仮締めを行ってもよい。仮締めはネジ１０を着座させずに所定量だけ締め付けることをいう。本締めは、ネジを完全に締め付けて固定することをいう。しかし、ネジの本数が多い場合、部品のネジ孔と被締結物のネジ孔がずれてその後のネジ締めが困難又は不能になり易い。そこで、部品の取り付け位置を調整することができるように、ネジを着座位置から浮かせる仮締めを行う場合がある。この場合は、仮締め終了後に全てのネジを本締めする。本締めは着座とトルクアップを経る。着座は、ネジの座面がネジ穴の回りの面に接触することをいい、トルクアップとは着座したネジを所定のトルクで締め付けて固定することをいう。

次に、制御部１５０は全てのネジ穴にネジ１０が締結されたかどうかを判断する（ステップ１０２２）。締結されたと判断すればネジ締め処理を終了し、締結されていないと判断すればステップ１００４に帰還する。

本実施例では、ビット１２２の原点位置をシャフト１２３の回転位置を検出するセンサ１３０によって検出しているが、図７に示す別の実施例ではこれをモータ１２４の回転角度を検出するエンコーダ１２６によって検出する。ここで、図７は図４に示すドライバ１２０の変形例としてのドライバ１２０Ａのブロック図である。図７において図４と同一部材は同一の参照符号を付して説明を省略する。ドライバ１２０Ａはセンサ１３０の代わりにエンコーダ１２６を有している点でドライバ１２０と相違する。エンコーダ１２６はモータ軸１２４ａに設けられ、モータ軸１２４ａの回転位置を検出するロータリエンコーダであり、制御部１５０に接続される。

ロータリエンコーダがアブソリュート方式であればセンサ１３０と同様に絶対位置を検出することができる。従って、この場合は、エンコーダ１２６はビット１２２が原点位置にあるときのモータ軸１２４ａの回転位置（回転角度）を原点に設定してこれを検出する。一方、ロータリエンコーダがインクリメント方式であれば２つのパルスの位相ずれから回転方向と回転量を計算することができる。この場合の回転量はモータ軸１２４ａの回転量であるからビット１２２の回転量に変換するにはモータ軸１２４ａの回転量にギア比を掛けなければならない。また、ビット１２２が原点位置に復帰するのに必要な回転量が算出された後はそれをモータ軸１２４ａの回転量に変換しなければならない。

エンコーダ１２６がアブソリュート方式のロータリエンコーダであれば、ステップ１００８の検出をセンサ１３０ではなくエンコーダ１２６が行う以外はネジ締め装置１００の動作は図６と同じである。以下、エンコーダ１２６がインクリメント方式のロータリエンコーダであるドライバ１２０Ａを有するネジ締め装置１００のネジ締め動作を図８に示すフローチャートを参照して説明する。図８において、図６と同一のステップには同一の参照符号を付して説明を省略する。

まず、初期作業として、ビット位相調整又はティーチングを行う（ステップ１１０２）。これはエンコーダ１２６の一方の出力パルスの立上り又は立下りによって原点位置にあるビット１２２（シャフト１２３）を検出できるように調整する作業である。その際、制御部１５０はギア比による補正値を記憶する。その後、ステップ１００４及び１００６が行われる。

次に、制御部１５０は、エンコーダ１２６の出力とギア補正値からビット１２２の現在位置の原点位置からのずれ量を算出する（ステップ１１０４）。次に、制御部１５０は、かかるずれ量からエンコーダ１２６の出力パルスからビット１２２が原点位置にあるかどうかを判断する（ステップ１１０６）。制御部１５０は、ステップ１１０６でビット１２２が原点位置にないと判断した場合、算出されたずれ量に対応したモータ１２４の回転量を算出し（ステップ１１０８）、モータ１２４を算出された回転量だけ回転する（ステップ１１１０）。その後、処理はステップ１１０６に帰還する。

制御部１５０が、ステップ１１０６でビット１２２が原点位置にあると判断した場合、処理はステップ１０１２に移行する。

図８においても、制御部１５０は、ドライバ１２０のビット１２２がネジ１０をピックアップする（ステップ１０１４）前に、エンコーダ１２６の検出結果に基づいてビット１２２が原点位置に移動するようにモータ１２４の回転と移動機構１４０の移動を制御する。エンコーダ１２６によりビット１２２を原点位置に高精度で位置合わせすることができる。また、ビット１２２がリセス１２と無回転で係合するのでビット１２２及び／又はリセス１２の変形や損傷、磨耗粉の発生を防止することができる。この結果、磨耗粉による製品の汚染、電気的ショート、トルク伝達ロスの発生、ビット１２２の短命化、ビット１２２の交換による稼働率の低下などの問題を解決することができる。

上述の実施例では、ユーザが収納部１１０に設けられたアライメント線Ｃを利用してネジ１０のリセス１２の位置合わせを目視で行っている。しかし、ユーザが行う代わりに自動でネジ１０のアライメントを行うこともできる。かかる実施例を図９に示す。図９に示すネジ締め装置１００Ａは、アライメント線Ｃの代わりに自動アライメント装置１６０を有する点で、図１に示すネジ締め装置１００と相違する。

自動アライメント装置１６０は、図１０に示すように、収納部１１０に収納されたネジ１０のリセス１２の回転位置を検出するカメラ１６２と、ネジ１０を回転する回転手段１６４とを有する。ここで、図１０は、自動アライメント装置１６０の断面図である。図１０はドライバ１２０を示しているが、自動アライメント装置１６０はドライバ１２０Ａにも適用可能である。

カメラ１６２及び回転手段１６４は制御部１５０に接続されており、制御部１５０はカメラ１６２の画像を解析してリセス１２のビット１２２の原点位置に対応する位置とのずれ量を算出し、かかる算出結果に基づいて回転手段１６４によるネジ１０の回転を制御する。

回転手段１６４は、ロボットアームのようにネジ１０のネジ頭を保持してこれを回転してもよい。但し、本実施例では、図９に示すように、収納部１１０は、図示しない作業台に対して固定された基部１１１と、ネジ穴１１２を有して基部１１１に対して回転する回転部１１４と、回転部を回転する回転手段１６４としてのモータとを有する。モータのモータ軸と回転部とは直接接続されてもよいし、ギアボックス１２５のようにギア列を介して接続されてもよい。モータの回転は低速で済むので回転手段１６４には市販の安価なモータを使用することができる。

なお、ネジ１０のリセス１２の回転位置をカメラ１６２で検出してビット１２２をそれに合わせて回転することも考えられる。この場合には、高精度にモータ１２４を制御しなければならない。ドライバ１２０は一般にはカスタムメイドであり、モータ１２４を高精度に制御するためには高価なモータをカスタムメイドで製造しなければならず、大幅なコストアップとドライバ本体の大型化を招く。ドライバ本体が大型になると、例えば、クランプリングに６本のネジを６本のドライバで同時に取り付ける際に装置が干渉しやすくなる。従って、ドライバ１２０を高機能化することは好ましくない。

以下、図１１を参照して、ドライバ１２０を有する図９に示すネジ締め装置１００Ａのネジ締め動作について説明する。なお、図１１において、図６と同一のステップには同一の参照符号を付して説明を省略する。

まず、初期作業として、ビット位相調整又はティーチングを行う（ステップ１２０２）。これはセンサ１３０が原点位置にあるビット１２２（シャフト１２３）を検出できるように調整する作業である。また、カメラ画像によるネジ１０及び回転部１１４の位相調整を行う。これは、カメラ画像によって算出したずれ量に基づいて回転手段１６４を駆動した場合に回転部１１４の実際の回転量を調整する作業である。その際、制御部１５０は回転手段１６４と回転部１１４との間にギアがあればそのギア比による補正値を記憶する。

次に、制御部１５０は、リセス１２を一定方向に揃えていないネジ１０を収納する収納部１１０が図示しない作業台に載置されたかどうかを判断する（ステップ１２０４）。かかる判断は、カメラ１６２の画像を利用することができる。また、同時に、制御部１５０は、収納部１１０にネジがあるかどうかを判断する。本実施例では、収納部１１０は一つのネジ１０のみを収納するが、本発明は複数のネジ１０を同時にピックアップしてワークＷに取り付ける場合にも適用可能である。例えば、６本のネジを６つのドライバ１２０を使用して同時にピックアップする場合には、制御部１５０は、収納部１１０に所定数（即ち、６本）のネジ１０が収納されているかどうかを判断する。この判断はカメラ１６２の画像を利用することができる。制御部１５０は、これらの条件が満足されるまでネジ締め処理を待機し、必要に応じてエラー表示を行う。その後、ステップ１００６乃至１０１０が行われる。

次に、制御部１５０は、カメラ１６２の画像に基づいて、原点位置にあるビット１２２が無回転で挿入されて係合する回転位置（原点位置）にネジ１０のリセス１２があるかどうかを判断する（ステップ１２０６）。制御部１５０は、ステップ１２０６でリセス１２が原点位置にないと判断した場合、回転手段１６４を介してカメラ１６２の画像からリセス１２が原点位置に移動するまで回転部１１４を回転する（ステップ１２０８）。

一方、制御部１５０は、ステップ１２０６でリセス１２が原点位置にあると判断した場合、移動機構１４０のＺ軸ロボット１４６を介してドライバ１２０を下降させ、ビット１２２をネジ１０に挿入して無回転で係合させる（ステップ１０１２）。その後、ステップ１０１４乃至１０２２が行われる。

図１１においても、制御部１５０は、ドライバ１２０のビット１２２がネジ１０をピックアップする（ステップ１０１４）前に、カメラ１６２の画像に基づいてビット１２２とネジ１０が原点位置に移動するようにモータ１２４及び回転手段１６４の回転と移動機構１４０の移動を制御する。センサ１３０によりビット１２２を原点位置に高精度で位置合わせすることができる。また、回転手段１６４によってネジ１０を安価に位置合わせすることができる。ビット１２２がリセス１２と無回転で係合するのでビット１２２及び／又はリセス１２の変形や損傷、磨耗粉の発生を防止することができる。この結果、磨耗粉による製品の汚染、電気的ショート、トルク伝達ロスの発生、ビット１２２の短命化、ビット１２２の交換による稼働率の低下などの問題を解決することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、様々な変形及び変更が可能である。

産業上の利用の可能性

本発明によれば、ビットやリセスの損傷や磨耗粉の発生を防止するネジ締め装置を提供することができる。

Claims

ネジを収納する収納部から前記ネジをピックアップし、被締結物に部品を前記ネジで固定するネジ締め装置であって、
前記収納部において前記ネジのリセスを回転して一定方向に揃える回転手段を有する自動アライメント装置と、
前記ネジの前記リセスに係合してネジを締め付けるビットと、当該ビットを回転するモータとを有するドライバと、
前記収納部と前記被締結物との間で前記ドライバを移動する移動部と、
前記ビットが前記一定方向に揃ったリセスに無回転で挿入されて係合する回転位置にあることを検出する第１の検出部と、
前記リセスの回転位置を検出する第２の検出部と、
前記ビットが前記ネジをピックアップする前に、前記第１の検出部の検出結果に基づいて前記ビットが前記回転位置に移動するように前記モータの回転と前記移動部の移動を制御すると共に前記第２の検出部の検出結果に基づいて前記ネジの前記リセスが前記一定方向に揃うように前記回転手段による回転を制御する制御部とを有することを特徴とするネジ締め装置。
ネジのリセスに係合してネジを締め付けるビットと、当該ビットを回転するモータとを有するドライバと、ネジを収納する収納部と被締結物との間で前記ドライバを移動する移動部と、収納部においてリセスを一定方向に揃える自動アライメント装置とを使用して部品を前記被締結物にネジ止めすることによって製品を製造する方法であって、
前記ビットが前記一定方向に揃ったリセスに無回転で挿入されて係合する回転位置にあるかどうかを第１の検出部の検出結果に基づいて判断する第１の判断ステップと、
前記リセスが前記一定方向にあるかどうかを第２の検出部の検出結果に基づいて判断する第２の判断ステップと、
前記第１の判断ステップが前記ビットが回転位置にないと判断した場合は前記モータを介して前記ビットを回転するステップと、
前記第２の判断ステップが前記リセスが前記一定方向に揃っていないと判断した場合は前記自動アライメント装置を介して前記ネジを回転するステップと、
前記第１の判断ステップが前記ビットが回転位置にあると判断し、前記第２の判断ステップが前記リセスが前記一定方向に揃っていると判断した場合は前記移動部を介して前記ビットを前記ネジに挿入して無回転で係合させるステップとを有することを特徴とする方法。