JP5041000B2 - ネジ締め装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、ネジを締め付けるネジ締め装置に係り、特に、ネジを真空吸着するネジ締め装置に関する。

技術背景

近年、スリーブの吸着孔に吸着してネジ締め箇所まで搬送し、スリーブに収納されているビットでネジを締め付けるネジ締め装置が提案されている。ネジ締めにおいては、発塵を防止することが重要である。例えば、ハードディスク装置（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）のディスクを固定するクランプリングのネジ締めにおいては、塵埃がディスクを傷つけて記録再生を不能にする場合がある。また、電子機器の回路基板上に金属磨耗粉が落下すれば短絡する可能性もある。

従来、図１０に示すように、スリーブ２０の真空吸着孔２２がネジ１０のネジ頭１２の径よりも大きく、ネジ１０のネジ頭１２を真空吸着孔２２内で吸着保持するネジ締め装置が知られている（特許文献１参照。）ネジ１０のリセス１３にはビット３０が係合する。真空吸着孔２２は吸引プラグ４０から真空引きされる。

また、スリーブの吸着孔がネジ頭の径よりも小さく、ネジ頭の上面の一部を真空吸着するネジ締め装置も知られている（特許文献２参照。）
更に、図１１に示すように、スリーブ５の外径がネジＳのネジ頭の径よりも小さく、ネジ頭上面の一部を磁化部材３により磁気吸着するネジ締め装置１も知られている（特許文献３参照）。ビット２の先端２ａがネジＳのリセスに嵌合し、ビット２に設けられたピン６がスリーブ５の溝５ａに嵌合する。４は付勢用磁化部材である。

その他の従来技術としては特許文献４がある。
特開平２−２３７７７５号公報（第３頁左上欄第２段落、第１図） 特開２００１−１２１４４０号公報（段落００４８、図６） 特開２００１−７１２７７号公報（図１、図３、要約） 実開平９−１３１６６８号公報

特許文献３のような磁気吸着は非磁性ネジを使用することができないため、ネジの種類が限定されてしまう。このため、真空吸着が好ましい。しかし、従来の真空吸着では発塵の問題があった。

図１２は、図１０に示す特許文献１に記載されたネジ締め装置において、ネジ１０を真空吸着しているスリーブ２０の部分拡大断面図である。同図に示すように、ネジ１０はスリーブ２０の吸着孔２２にＺ_２方向に真空吸着された状態で、ビット３０がネジ１０のネジ頭１２のリセス１３に係合して回転する。ビット３０は回転するが、スリーブ２０は固定であるため、ネジ１０のネジ頭１２の側面１８は、スリーブ２０と接触しやすい状態でビット３０により回転される。この結果、回転中に側面１８が磨耗して磨耗粉を発生し易い。

一方、磁気吸着に係る特許文献３においては、ビット２とスリーブ５とをピン６と溝５ａを介して結合して一体として回転している。この結果、ネジＳとスリーブ５とは相対移動しないので磨耗粉が発生しない。しかし、かかる構造を図１０に示す真空吸着に適用する場合、ビット３０をスリーブ２０と共に回転させようとすると、吸引プラグ４０がスリーブ２０に固定されているから吸引プラグ４０も回転することになる。しかし、吸引プラグ４０には図示しない真空引き用のホースや配管が取り付けられるため、回転させることはできない。また、スリーブ５０はスリーブ２０と一体なので一回転できない。

本発明は、ネジを真空吸着すると共に発塵を防止するネジ締め装置に関する。

本発明の一側面としてのドライバは、吸着孔を有するスリーブと、前記スリーブに結合されて当該スリーブと一体的に回転するビットと、前記スリーブを収納すると共に前記吸着孔に接続する中央貫通孔を有するスリーブホルダと、前記スリーブホルダの側面に設けられて前記中央貫通孔に接続する側面貫通孔に設けられて真空引きする吸引プラグと、を有することを特徴とする。かかるドライバは、吸引プラグがスリーブではなくスリーブホルダに設けられており、スリーブはスリーブホルダに対して移動可能（回転可能）に構成される。このため、吸着孔内部の減圧環境を維持したまま（即ち、吸引プラグを固定した状態で）ビットとスリーブを回転することができる。また、ネジと係合するビットとスリーブが一体として回転するのでネジとスリーブとの間で相対移動がなくなる。このため、スリーブとネジとの間で磨耗粉が発生することを防止することができる。

前記ドライバは、モータにより駆動されるシャフトと前記ビットの係合部を収納する別のスリーブを更に有し、前記スリーブホルダの前記中央貫通孔は、第１の径を有して前記別のスリーブに収納される第１の穴部と、第１の径よりも大きい第２の径を有する第２の穴部を有し、前記スリーブは、前記第１の径よりも大きい径を有し、前記第２の穴部に挿入されて前記スリーブホルダの内面と接触する中央部を有してもよい。かかる構造は、前記別のスリーブから上の従来のドライバの主要部をそのまま転用することができるので便宜である。この場合、スリーブはスリーブホルダの第２の穴部から挿入され、中央部はスリーブホルダの内面に接触した状態でビットと共に回転する。

前記スリーブはフランジを有し、前記ドライバは、前記スリーブホルダの一部を収納する円筒形状を有し、当該円筒形状の底部に前記スリーブの一部を突出させる貫通孔を有するカバーと、前記スリーブの前記フランジを前記カバーの前記貫通孔の周りの底部の内面に前記ビットの長手方向に沿って付勢する圧縮バネと、前記カバーの前記スリーブホルダに対する前記ビットの前記長手方向に平行な位置を調節すると共に前記カバーと前記スリーブホルダを固定する固定機構と、を更に有してもよい。圧縮バネによってスリーブがカバーの底部の貫通孔近傍の内面に押圧されることによって、スリーブの位置が決定される。また、フランジとカバー底部の内面が接触することによって、吸着孔における減圧環境を維持することもできる。固定機構が、ビットの長手方向に平行なカバーの位置を調節することによってビットがネジのリセスに接触する位置を調節することができる。

前記ビットと前記スリーブの一方には突起が形成され、他方には前記突起が係合する溝が形成されてもよい。このようにビットとスリーブは分離可能でもよい。あるいは、前記ビットは前記スリーブと一体で分離不可能でもよい。また、後者の場合、スリーブとスリーブホルダの境界が外部に露出すれば、カバーを設けなくてもよいので部品点数の削減になる。

前記吸着孔の径は前記ビットが係合するネジのネジ頭の径よりも小さくてもよい。この場合に、従来は磨耗粉の発生が多かったからである。前記スリーブは制電樹脂からなることが好ましい。樹脂により、スリーブのスリーブホルダに対する回転が円滑になり、制電材料により電荷によるスリーブの破壊を防止することができる。

本発明の別の側面としてのドライバは、真空吸着孔を有するスリーブと、前記スリーブに結合されて当該スリーブと一体的に回転するビットと、を有することを特徴とする。かかるドライバは、真空吸着によりネジを吸着し、ネジに係合されるビットとスリーブが一体として回転するのでネジとスリーブとの間の相対移動がなくなる。このため、スリーブとネジとの間で磨耗粉が発生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、上述のドライバと、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を有することを特徴とする。かかるネジ締め装置も上述のドライバ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概略断面図である。 図３に示す部分拡大断面図である。 図４に示す構造の要部の分解斜視図である。 図５に示すビットの変形例の斜視図である。 図６に示すビットを搭載したドライバの部分断面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、図４に示すドライバのネジ締め前後の状態を説明する部分断面図である。 図１に示すネジ締め装置の動作を説明するためのフローチャートである。 従来のネジ締め装置の概略部分断面図である。 別の従来のネジ締め装置の概略部分断面図である。 図１２は従来技術の問題点を説明するための部分拡大断面図である。

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、ネジをピックアップして被締結物としてのワークに部品を締結する機能を有し、収納部１１０と、ドライバ１２０と、移動機構１８０とを有する。図１は、ネジ締め装置１００の概略ブロック図であり、図２は、収納部１１０の部分拡大断面図である。

収納部１１０は図示しない作業台に載置され、ネジ供給機または、一又は複数のネジ１０を収納するトレイである。ネジ１０はドライバのビットが係合されるリセス１３を有する。リセス１３の形状は、マイナス、十字、星型の凹部など限定されない。トレイ供給の場合は、図２に示すように、ネジ１０のネジ部１５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。ビットとネジリセスの勘合はピックアップ時ビットを1〜2回転させることで行う。

本実施例において、ワークＷは、携帯電話の筐体の下型（ベース）であり、ネジ締め装置１００は携帯電話の他の部品である筐体の上型（カバー）Ｐを下型にネジ止めする。別の実施例では、ワークＷはＨＤＤで、ネジ締め装置１００はＨＤＤのスピンドルハブに部品としてのクランプリングをネジ止めする。クランプリングは、複数のネジ穴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を固定する。

ドライバ１２０は、駆動系によりビット１３０を回転してネジ１０を締め付ける。図３は、ドライバ１２０の部分断面図である。駆動系は、図３に示すように、サーボモータ１２１と、ギアボックス１２２と、シャフト１２３と、ビットホルダ１２４と、を有する。

サーボモータ１２１はモータ軸を有し、図示しないケーブルを介して電源が供給される。モータ軸の周りにはギアボックス１２２のギアが取り付けられ、モータ軸とギアとは一体として回転する。ギアボックス１２２は、モータ１２１の動力をシャフト１２３に伝達するトルク伝達機構である。サーボモータ１２１とギアボックス１２２には、例えば、ＰＣＴ／ＪＰ２００７／０５２７５２に開示された技術を適用することができるが、これに限定されない。本実施例では、モータ軸とシャフト１２３（及びビット１３０）とは同一直線上には配置されておらず偏心している（平行である）が、本発明は両者が同一直線状に配置されることを妨げるものではない。

シャフト１２３は、サーボモータ１２１によって回転駆動されると共にＺ_１方向に付勢されている。シャフト１２３は、半円筒形状を有する係合部１２３ａを下端に有する。また、上端にも円筒形状の切り欠きを形成して、例えば、ＰＣＴ／ＪＰ２００７／０５２７５２に開示された回転位置検出に使用されてもよい。

ビットホルダ１２４は、シャフト１２３の周りに設けられ、シャフト１２３の係合部１２３ａとビット１３０の係合部１３１ａの付近を保持し、両者の係合を保持又は開放する。

図４は、図３の部分拡大断面図である。図５は、図４に示す要部の分解斜視図である。図４及び図５を参照すると、ドライバ１２０は、スリーブ（別のスリーブ）１２６と、係止部材１２７と、ビット１３０と、スリーブ１４０と、スリーブホルダ１５０と、カバー１６０と、吸引プラグ１７０と、を更に有する。ビット１３０、スリーブ１５０、スリーブホルダ１５０、カバー１６０は同軸上に配置される。

スリーブ１２６は、中空の薄肉円筒部材であり、Ｚ軸方向に延びる中央貫通孔１２６ａと、径方向に延びる側面貫通孔１２６ｂと、環状底面１２６ｃと、を有する。Ｚ軸方向はビット１３０の長手方向に一致する方向である。スリーブ１２６は、図１０に示す従来のスリーブ５０と同一径を有する。本実施例は、スリーブ１２６を後述するスリーブ１４０と一体に構成していないため、スリーブ１４０をビット１３０と共に回転してもスリーブ１２６は回転しない。スリーブ１２６乃至吸引プラグ１７０はユニット化されている。このため、本実施例のドライバ１２０は、スリーブ１２６以下の部材を図１０に示すスリーブ５０以下の部材と交換するだけで、図１０に示すスリーブ５０より上の構造をそのまま利用することができる。

スリーブ１２６は、中央貫通孔１２６ａにビット１３０の基部１３３の一部を収納すると共にシャフト１２３の係合部１２３ａとビット１３０の端部１３１の係合部１３１ａを収納する。スリーブ１２６の下部に形成された側面貫通孔１２６ｂには吸引プラグ１７０が装着される。底面１２６ｃは、スリーブホルダ１５０のフランジ１５２が載置される。

ビット１３０は、Ｚ軸方向に延びる棒状部材であり、端部１３１と、首部１３２と、基部１３３と、作用部１３４とを有する。

端部１３１には、シャフト１２３の係合部１２３ａと係合する係合部１３１ａが上端に形成される。係合部１２３ａと１３１ａはそれぞれ半円筒形状を有し、係合することにより円柱を形成する。係合部１２３ａと１３１ａにより、シャフト１２３にギアボックス１２２を介して伝達されたサーボモータ１２１の駆動力がＺ軸周りの回転駆動力としてビット１３０に伝達される。なお、本発明はシャフト１２３とビット１３０とが一体である構造を排除するものではない。

首部１３２は、端部１３１と基部１３３との間に形成された括れであり、係止部材１２７を出し入れすることによってビット１３０をＺ軸方向に拘束したり、ビットの拘束を解除する。係止部材１２７は、本実施例では、鋼球である。

基部１３３は、首部１３２を介して端部１３１の下端に結合され、シャフト１２３と同一径を有する。基部１３３は作用部１３４の径よりも大きい。しかし、本発明はそれに限定されず、例えば、基部１３３をシャフト１２３と別の径にすることも可能であり、作用部１３４と同一径にすることも可能である。基部１３３の周りには、圧縮バネ１３５が設けられ、側面１３３ａの下部には一対の突起１３６が形成される。

圧縮バネ１３５は、一端１３５ａがビットホルダ１２４の下端１２４ａに係止され、他端１３５ｂがスリーブ１４０の上端面１４１ａに係止される。但し、本実施例では、他端１３５ｂは、スリーブ１４０の上端面１４１ａの上に配置されたワッシャ１２８に係止される。ワッシャ１２８を設けるべきかどうかは選択的である。これにより、圧縮バネ１３５はスリーブ１４０をＺ_１方向に付勢する。圧縮バネ１３５はスリーブ１４０をカバー１６０の底部１６１の内面１６１ａに押圧する。これにより、吸着孔１４５内の減圧時でも位置を維持することができる。

一対の突起１３６は、基部１３３の側面１３３ａに設けられる。突起１３６はスリーブ１４０の溝１４１ｂに係合し、端部１３１に伝達されたモータ１２１の駆動力をスリーブ１４０に伝達する。突起１３６の数は問わないが、等角度間隔で形成されることが好ましい。本実施例では、一対の突起１３６が１８０°間隔で設けられるが、ｎ個の突起が（３６０／ｎ）°間隔で設けられてもよい。一対の突起１３６の構造や固定方法は特に限定されない。本実施例では、基部１３３に側面１３３ａをＺ軸方向に垂直な方向に貫通する貫通孔を形成して、ピンを挿入している。但し、接着、成形、ネジ止めによって突起１３６を形成してもよい。本実施例では、ビット１３０に突起１３６を設け、スリーブ１４０に溝１４１ａを設けているが、ビットに溝を設けてスリーブに突起を設けてもよい。

作用部１３４は、ネジ１０のリセス１３に係合する係合部１３４ａを先端に有する。係合部１３４ａの形状はリセス１３の形状に対応する。係合部１３４ａがネジ１０のリセス１３と係合して回転することにより、モータ１２１から加えられた駆動力でビット１３０はネジ１０をワークＷに締結することができる。

スリーブ１４０は、係合部１４１と、中央部１４２と、フランジ１４３と、先端部１４４と、を有し、スリーブホルダ１５０に対して移動可能にスリーブホルダ１５０内に収納される。即ち、スリーブ１４０は、スリーブホルダ１５０内でＺ軸方向に移動することができると共にＺ軸周りに回転することができる。

係合部１４１は、中空円筒形状を有し、スリーブ１４０の中で最上部に位置する。係合部１４１は、Ｚ軸に平行な上端面１４１ａと、一対の同一形状の溝１４１ｂを有する。

上端面１４１ａは、圧縮バネ１３５に直接に又はワッシャ１２８を介して接する。

各溝１４１ｂには突起１３６が挿入され、各溝１４１ｂはＺ軸方向に延びる。溝１４１ｂの延びる方向は限定されないが、Ｚ軸方向に延びればビット１３０が時計回りに回転しても反時計回りに回転してもビット１３０の回転がスリーブ１４０に伝達され易い。溝１４１ｂの数や間隔は突起１３６の数や間隔に対応する。溝１４１ｂの幅は突起１３６の幅（径）よりも多少広い。ビット１３０が回転すると、突起１３６が溝１４１ｂを規定する輪郭面１４１ｃに接触して押圧する。この結果、ビット１３０と共にスリーブ１４０が回転する。

中央部１４２は、外周側面１４２ａを介してスリーブホルダ１５０の第２の円筒部１５３の内面１５３ａと接触する。中央部１４２の外径はスリーブホルダ１５０の第２の円筒部１５３の内径と略等しく、第２の円筒部１５３に所定の嵌め合いで嵌合している。中央部１４２の外径はスリーブホルダ１５０の第１の円筒部１５１の内径よりも大きいので、図５では、スリーブ１４０が第１の円筒部１５１側から挿入されるように描いているが、実際には、スリーブホルダ１５０の下側（第２の円筒部１５３）側からスリーブホルダ１５０内に挿入される。

フランジ１４３は、圧縮バネ１３５によってカバー１６０の底部１６１の内面１６１ａ（貫通孔１６１ｂ近傍）に押圧される。押圧力は吸着孔１４５内の減圧時、スリーブ140がZ2方向に移動する力より僅かに大きいものとする。これにより、スリーブ１４０のＺ軸方向の位置が決定される。

先端部１４４は、ネジ１０の上面１６の一部を真空吸着するための吸着孔１４５を有する。吸着孔１４５は、スリーブ１４０の中央貫通孔であり、径の違う二種類の円筒を結合した形状を有する。しかし、本発明は上述したように基部１３３と作用部１３４とを同一径にすることも可能なため、その場合、吸着孔１４５は同一径の円筒形状を有する。吸着孔１４５は、基部１３３を収納可能な第１の孔部１４５ａと、作用部１３４は収納可能であるが基部１３３は収納不可能な第２の孔部１４５ｂを有する。本実施例では、先端部１４４の外形及び第２の孔部１４５ｂの径はビット１３０が係合するネジ１０のネジ頭１２の径よりも小さい。但し、本発明は、図１０に示すようなネジ頭１２の径よりも大きい吸着孔を有するスリーブにも適用可能である。

本実施例のスリーブ１４０は制電樹脂から構成される。樹脂により、スリーブ１４０のスリーブホルダ１５０に対する回転が円滑になり、制電材料により電荷によるスリーブ１４０の破壊を防止することができる。

スリーブホルダ１５０は、断面凸形状を有し、本実施例ではステンレスによって構成される。スリーブホルダ１５０は、第１の円筒部１５１と、フランジ１５２と、第２の円筒部１５３と、中央貫通孔１５４とを有する。

第１の円筒部１５１は、スリーブ１２６の内部に挿入され、スリーブ１２６の内径と略等しい外径を有し、スリーブ１２６の内面に接触する。第１の円筒部１５１は、中空円筒形状を有し、側面１５１ａに径方向に延びる側面貫通ネジ１５１ｂを有し、スリーブ１２６の側面貫通孔１２６ｂ通して吸引プラグ１７０のネジ部１７１が装着される。

フランジ１５２は、スリーブ１２６の底面１２６ｃと接触して位置決めする。

第２の円筒部１５３は、第１の円筒部１５１よりも径が大きい。第２の円筒部１５３にカバー１６０の側面１６２の内面１６２ａが接触してカバー１６０が挿入される。第２の円筒部１５３の径はスリーブ１４０の中央部１４２の径に略等しい。

第２の円筒部１５３は、中空円筒形状を有し、側面１５３ａの上部に径方向に延びる側面貫通孔１５３ｂを有する。側面貫通孔１５３ｂは、カバー１６０の側面１６２の側面貫通孔１６２ｂに位置合わせされるネジ孔である。但し、側面貫通孔１６２ｂはＺ軸方向に延びる長円である。側面貫通孔１５３ｂと１６２ｂには、ネジ１２９のネジ部１２９ａが装着されカバー１６０はスリーブホルダ１５０に固定される。第２の円筒部１５３は、スリーブ１４０をＺ軸方向に移動可能に収納するとともにＺ軸周りに回転可能に収納する。

中央貫通孔１５４は、断面凸形状を有し、スリーブ１４０の吸着孔１４５に接続される。中央貫通孔１５４は、第１の円筒部１５１に形成される第１の穴部１５４ａと、第２の円筒部１５３に形成される第２の穴部１５４ｂとを有する。第１の穴部１５４ａ及び第２の穴部１５４ｂは円筒形状を有し、第２の穴部１５４ｂの径は第１の穴部１５４ａの径よりも大きい。第１の穴部１５４ａは、ビット１３０と圧縮バネ１３５を収納している。第２の穴部１５４ｂは、ビット１３０、圧縮バネ１３５、ワッシャ１２８、スリーブ１４０を収納している。

カバー１６０は、上面が開口した中空円筒形状を有し、底部１６１と側面１６２とを有する。

底部１６１は、内面１６１ａにおいてスリーブ１４０のフランジ１４３に接触する。底部１６１の中央には中央貫通孔１６１ｂが形成される。スリーブ１４０の中央部１４２の外周側面１４２ａとスリーブホルダ１５０の第２の円筒部１５３の内面１５３ａの径が略等しいので、この境界における空気の流入を少なくして減圧環境を維持している。

側面１６２の上部には、側面貫通孔１６２ｂが径方向に形成される。側面貫通孔１５３ｂと１６２ａにはネジ１２９のネジ部１２９ａが挿入され、これによってカバー１６０はＺ軸方向においてスリーブホルダ１５０に固定される。但し、側面貫通孔１６２ｂはＺ軸方向に長円に形成されている。これによって、カバー１６０のスリーブホルダ１５０のＺ軸方向の位置は調節可能である。ネジ１２９と長円である側面貫通孔１６２ｂは、カバー１６０のスリーブホルダ１５０に対するＺ軸方向の位置を調節すると共にカバー１６０とスリーブホルダ１５０を固定する固定機構を構成する。カバー１６０のスリーブホルダ１５０に対するＺ軸方向の位置を調節可能であることは、図４において、スリーブ１４０のＺ方向位置調節が可能であることを意味する。

吸引プラグ１７０は、スリーブホルダ１５０の中央貫通孔１５４内を真空引きする。吸引プラグ１７０は、ネジ部１７１と、接続部１７２とを有する。ネジ部１７１は、側面貫通孔１２６ｂと１５１ｂにネジ止めされる。接続部１７２には図示しないホースが接続され、かかるホースは図示しない真空ポンプが接続される。この結果、真空ポンプは吸引プラグ１７０を通じて吸着孔１４５内を減圧環境にすることができる。

以下、図５に示す構造の組み立て方法について説明する。まず、ビットホルダ１２４のビット保持を解除しビット１３０の係合部１３１ａとシャフト１２３の係合部１２３ａを係合させ、ビットホルダ１２４により、ビット１３０を保持する。なおビット１３０の周りには圧縮バネ１３５が取り付けられ、突起１３６と圧縮バネ１３５との間にワッシャ１２８を配置する。

この状態で、スリーブ１２６とスリーブホルダ１５０を吸引プラグ１７０によって固定する。次に、スリーブ１４０をスリーブホルダ１５０の下端から姿勢で挿入する。次いで、スリーブホルダ１５０をカバー１６０に収納してネジ１２９で側面貫通孔１６２ｂ及び１５３ｂを固定する。その後、中央貫通孔１２６ａにビット１３０を挿入しながらスリーブ１２６とカバー１６０を含む構造体を、スリーブ１２６をシャフト１２３回りの構造物に係合することによって固定する。この状態で、ネジ１２９を緩めてカバー１６０のＺ軸方向の位置を調節する。これにより、ビット１３０の係合部１３４ａに対するスリーブ１４０の先端部の位置調節を行うことができる。

ビット１３０の交換作業はスリーブ１２６とカバー１６０を含む一体となった構造体をネジ締め機より外すことで行う。

本実施例では、ネジ１０の浮きを検出するための光センサを設けている。かかるネジ浮き検出機構は、例えば、ＰＣＴ／ＪＰ２００７／０５２７５２に開示された技術を適用することができる。

本実施例では、ビット１３０とスリーブ１４０の係合は分離可能である。但し、ビット１３０とスリーブとが一体で分離不可能であってもよい。図６は、かかる実施例の概略斜視図である。ビット１３０Ａにはスリーブ１４０Ａが一体化されている。一体化の方法は、接着、圧入、一体成形など限定されない。スリーブ１４０Ａのビット１３０Ａとの間には貫通孔１４５ｃが形成されている。

図７は、図６に示すスリーブ付きビット１３０Ａを装着した場合の部分断面図である。図４では、カバー１６０を設けないと圧縮バネ１３５によって押圧されたスリーブ１４０が落下するが、図６に示す構造ではビット１３０Ａとスリーブ１４０Ａが一体であるのでカバー１６０を省略している。このように、スリーブ付きビット１３０Ａにおいては、スリーブ１４０Ａとスリーブホルダ１５０との間の境界Ｂが外部に露出してもよい。カバー１６０を設けなくてもよいので部品点数の削減になる。

移動機構１８０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１８２と、Ｙ軸ロボット１８４と、Ｚ軸ロボット１８６とを有する。Ｘ軸ロボット１８２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１８４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１８６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。

以下、図８及び図９を参照して、ネジ締め装置１００のネジ締め動作について説明する。携帯電話の筐体の上型Ｐは下型（ワークＷ）に固定する。上型Ｐには、複数のザグリ穴Ｐａが設けられており、ザグリ穴Ｐａにネジ１０を通して上型Ｐを下型にネジ止めする。ザグリ穴Ｐａは狭い空間であるが、スリーブ１４０の先端部１４４はネジ１０のネジ頭１２の径よりも小さいので、先端部１４４はザグリ穴Ｐａに挿脱可能である。図１０に示す従来例では、ザグリ穴Ｐａにスリーブ１４４の先端部が挿入できないので、本実施例のドライバ１２０の構造は効果的である。

図８（ａ）は、ネジ締め開始の状態を示すネジ締め装置１００のドライバ１２０の部分断面図である。図８（ｂ）は、ネジ締め終了時の状態を示すネジ締め装置１００のドライバ１２０の部分断面図である。図９は、ネジ締め装置１００の動作を説明するためのフローチャートである。図９に示す制御は、ネジ締め装置１００の図示しない制御部が行う。

なお、本実施例では、ネジ１０を収納部１１０に同じ姿勢で配置し、ビット１３０の姿勢を制御して無回転でビット１３０とネジ１０のリセス１３とを係合しているが、本発明はかかる実施例には限定されない。例えば、ビット１３０とネジ１０のリセス１３とを係合する際、ビット１３０を押し込みながら１〜２回転させて係合させてもよい。この場合、以下のステップ１００２〜１００４、１００８〜１０１０が省略され、ステップ１０１２においてビット１３０を押し込みながら１〜２回転させて係合させる。

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）。例えば、センサが原点位置にあるビット１３０（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１３０が無回転でリセス１３に係合可能かどうかを実際にビット１３０を下降することによって確認する。

次に、リセス１３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カメラの画像を利用することができる。また、同時に、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、複数のネジを複数のドライバ１２０を使用して同時にピックアップする場合には、収納部１１０に複数のネジ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、カメラを設けたりすればよい。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、ステップ１００４の条件が満足されたと判断すると、ビット１３０がネジ１０の上空に位置するように移動機構１８０のＸ軸ロボット１８２とＹ軸ロボット１８４を介してドライバ１２０を移動する（ステップ１００６）。移動機構１８０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、ビット１３０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１３に無回転で挿入されて係合する回転位置である。

ステップ１００８でビット１３０が原点位置にないと判断した場合、モータ１２１を介してビット１３０が原点位置に移動するまで、ビット１３０を回転する（ステップ１０１０）。一方、ステップ１００８でビット１３０が原点位置にあると判断した場合、移動機構１８０のＺ軸ロボット１８６を介してドライバ１２０を下降させ、ビット１３０をネジ１０に挿入して無回転で係合させる（ステップ１０１２）。同時に、吸引プラグ１７０から真空引きを開始する（ステップ１０１４）。これにより、ビット１３０がネジ１０のリセス１３に挿入された状態で吸着孔１４５からネジ１０のネジ頭１２が吸着される。

ドライバ１２０のビット１３０がネジ１０をピックアップする（ステップ１０１４）前に、ビット１３０が原点位置に移動するようにモータ１２１の回転と移動機構１８０の移動を制御する。ビット１３０がリセス１３と無回転で係合するのでビット１３０及び／又はリセス１３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１３０の短命化、ビット１３０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、移動機構１８０のＺ軸ロボット１８６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１０１６）。上述したように、ビット１３０は係合したネジ１０を真空吸着によりピックアップする。このため、ネジ１０が非磁性体から構成されていても安定して吸着することができる。

次に、移動機構１８０のＸ軸ロボット１８２とＹ軸ロボット１８４を介してドライバ１２０をワークＷと部品Ｐのザグリ穴Ｐａ上空まで移動させる（ステップ１０１８）。移動機構１８０にはザグリ穴Ｐａの中心位置の座標が予め入力されている。次に、移動機構１８０のＺ軸ロボット１８６を介してドライバ１２０を下降させ、図８（ａ）に示すように、ザグリ穴Ｐａにネジ１０を挿入する（ステップ１０２０）。このステップ１０２０において、ザグリ穴Ｐａにネジ１０を挿入する際、ネジ１０を回転させながら挿入させても良い。

続いて、図８（ｂ）に示すように、モータ１２１を介してネジ１０をザグリ穴Ｐａ内のネジ穴に締結する（ステップ１０２２）。ステップ１０２２においては、ビット１３０とスリーブ１４０がネジ１０と共に回転し、スリーブ１２６、スリーブホルダ１５０及びカバー１６０は停止している。スリーブ１４０とネジ頭１２の上面１６とは相対移動しないので磨耗粉の発生を防止することができる。

なお、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、全てのネジ穴にネジ１０が締結されたと判断すれば（ステップ１０２４）。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。

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、ネジを真空吸着すると共に発塵を防止するネジ締め装置を提供することができる。

Claims (7)

1. 吸着孔とフランジを有するスリーブと、
   前記スリーブに結合されて当該スリーブと共に回転するビットと、
   前記スリーブを収納すると共に前記吸着孔に接続する中央貫通孔を有するスリーブホルダと、
   前記スリーブホルダの側面に設けられて前記中央貫通孔に接続する側面貫通孔に設けられて真空引きする吸引プラグと、
   前記スリーブホルダの一部を収納する円筒形状を有し、当該円筒形状の底部に前記スリーブの一部を突出させる貫通孔を有するカバーと、
   前記スリーブの前記フランジを前記カバーの前記貫通孔の周りの底部の内面に前記ビットの長手方向に沿って付勢する圧縮バネと、
   前記カバーの前記スリーブホルダに対する前記ビットの前記長手方向に平行な位置を調節すると共に前記カバーと前記スリーブホルダを固定する固定機構と、
   を有することを特徴とするドライバ。
2. 前記ドライバは、モータにより駆動されるシャフトと前記ビットの係合部を収納する別のスリーブを更に有し、
   前記スリーブホルダの前記中央貫通孔は、第１の径を有して前記別のスリーブに収納される第１の穴部と、第１の径よりも大きい第２の径を有する第２の穴部を有し、
   前記スリーブは、前記第１の径よりも大きい径を有し、前記第２の穴部に挿入されて前記スリーブホルダの内面と接触する中央部を有することを特徴とする請求項１に記載のドライバ。
3. 前記ビットと前記スリーブの一方には突起が形成され、他方には前記突起が係合する溝が形成されることを特徴とする請求項１に記載のドライバ。
4. 前記ビットは前記スリーブと一体であることを特徴とする請求項１に記載のドライバ。
5. 前記スリーブと前記スリーブホルダの境界が外部に露出していることを特徴とする請求項１に記載のドライバ。
6. 前記吸着孔の径は前記ビットが係合するネジのネジ頭の径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のドライバ。
7. 前記スリーブは制電樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載のドライバ。