JP5537355B2

JP5537355B2 - 自動ネジ締め装置

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Publication number: JP5537355B2
Application number: JP2010204423A
Authority: JP
Inventors: 義武太田; 高橋　　宏
Original assignee: Ohtake Root Kogyo Co Ltd
Current assignee: Ohtake Root Kogyo Co Ltd
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-09-13
Also published as: BRPI1105258A2; US9067285B2; US20120067176A1; BRPI1105258B1; KR20120028208A; HK1164215A1; CN102398150A; DE102011112705B4; TWI441706B; JP2012056070A; DE102011112705A1; KR101301682B1; CN102398150B; TW201228765A

Description

本発明は、対象物の所定の螺合対象部位に自動的にネジ締め機構でネジを装着する自動ネジ締め装置に関する。

従来、対象物の所定の螺合対象部位に自動的にネジ締め機構でネジを装着する自動ネジ締め装置として、特許文献１に示すような、ネジ供給機構から自動的に所定のネジを１個ずつ供給しネジ締め機構の先端のネジ締めヘッドに供給し、ネジ供給機構のネジ締めヘッドを移動するとともに、対象物を可動テーブルに固定して対象物のネジ位置を所定位置に移動させて、対象物をネジ締めして組み立てていた。
この際、フィーダーホースでネジをネジ締め機構に送給するのであるが、ネジ先がホース内壁に引っ掛かることが多い等といった不都合があり、また、ネジ供給装置はネジ締めヘッドにフィーダーホースを付属したまま移動しなければならないので、ネジ供給機構が大型になり、ネジ締め機構の移動範囲を広くしなければならず、スペース的にも不利であり、更に、作業者や対象物にホース等が接触する等して思わぬ事故を起こすこともあった。
また、ネジ締め機構は、ドライバビット部はドライバビット(ＢＩＴ)とネジホルダーの隙間から空気を吸引してネジをドライバビットに係止し維持することが、特許文献１及び本出願人による先行文献等に提案されている。

特開平８−２２９７５２号公報特願２０１０−２９５５９号

本発明は、上記の従来の問題点に鑑みてなされたもので、対象物の所定の螺合対象部位に自動的にネジ締め機構でネジを装着する自動ネジ締め装置において、スムースに自動組み立てが可能で、ネジ締め機構の先端部にホースなどが付属することがなく、スムースに上下動し、かつ、ネジ締め機構が小型でコンパクトであり、ネジ締め機構の移動範囲を狭くする自動ネジ締め装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、ネジをネジ供給機構からネジ締め機構の圧縮空気によるネジ移送機構によってネジ締め機構に移送して、ネジ締め機構の先端のドライバビット部にネジを係合して所望の螺合対象部位にネジ締めする自動ネジ締め装置において、
前記ネジ供給機構には、ネジ移送機構の移送管内にはネジ頭部を先頭にして移送する排出部を設け、該排出部の先端にはネジ頭部より若干大きな径のネジ受渡孔を有する供給ヘッド部を設け、該供給ヘッド部は水平に移動する移動アームが設けられ、該供給ヘッド部はネジ締め機構の先端のドライバビット部に密接する密接位置と、ドライバビット部から離れた退避位置へと移動可能に設けられ、前記密接位置ではネジ締め機構の先端のドライバビット部に接続して、ネジ頭部を吸引してドライバビット部に係合するとともに、前記供給ヘッド部の適所には、上下方向の前記ネジ受渡孔に連なって、ネジ部がそのままで該供給ヘッド部のみが移動しうる方向に開口部を有する縦溝が設けられ、
前記供給ヘッド部は水平移動して退避位置に後退することによって、前記縦溝が移動しても前記ドライバビット部に嵌合したネジがそのままで外部に露出し、該露出した前記ドライバビット部及びネジは、ネジ締め機構を下降させてドライバビット部を回転させて螺合対象部位にネジを螺合させることを特徴とする自動ネジ締め装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の自動ネジ締め装置において、前記供給ヘッド部の湾曲する管路は、分割可能なガイドブロック部品からなり、該部品の合わせ面にはネジをガイドする湾曲ガイド溝(ネジ案内管路)を形成したことを特徴とする。

請求項１の自動ネジ締め装置の発明によれば、ネジ供給機構側からの圧縮空気によるネジ移送機構、及び、ネジの頭部（Ｓ１）を先方にして移送されるため、移送管の内壁を傷つけることが少なく、移送管途中に引っ掛かることもなく、ネジの姿勢を安定させドライバビットにネジを確実を係合することができるので、ネジを安定して供給でき、更なる信頼性を得ることができる。
また、供給ヘッド部にネジが水平に平行移動できる縦溝を設けたことにより、ネジ締め機構を左右方向に移動させる必要がなく、単に上下方向に移動させればよいので、当然のことながら、短時間でネジ締めが完了でき、また、供給ヘッド部は水平移動するだけでよく、供給ヘッド部の挙動や構造を簡単にすることができ、供給ヘッド部をよりコンパクトにすることができる。
更に、ドライバビットに係合したネジを素早く対象部の螺合対象部位に自動的螺合することができる。更に、ネジのドライバビットへの係合の構造も簡単となり、保守も容易となり、制作費も安価となる。
請求項２の自動ネジ締め装置の発明によれば、分割可能なガイドブロック部品の合わせ面にネジをガイドする湾曲ガイド溝を形成するようにしたので、従来のように管路の湾曲部が扁平にはならず、断面が均一な真円形状、或いは、必要に応じて、湾曲部だけ僅かに大きな真円形状に自由に設計して施すことができる。

本発明の実施例の自動ネジ締め装置の外観斜視図、図１のネジ供給機構１の外観斜視図、図２のネジ供給機構の分解斜視図、図２のネジ排出部、ネジ移送機構の上方からの平面図、図４の部分右側面図、図６(a)及び(ｂ)は、図５のネジ切出し円盤の動作を説明する拡大斜視図、図７(a)乃至(d)は、ネジ排出部、ネジ移送機構の動作を説明する説明図、本発明の実施例の排出部・ネジ締め機構移動部・対象物移動部の全体を示す斜視図、図８の排出部の部分斜視図、排出部の上面図、供給ヘッド部の断面図、本発明の実施例の供給ヘッド部のガイドブロック部品の斜視図、本発明の実施例で、供給ヘッド部でのネジをドライバビット(ＢＩＴ)に係合する動作を説明する説明図、実施例のフローチャート図、本実施例での自動ネジ供給操作のスタート状態を表す斜視図、ネジの供給ヘッド部３３１がドライバビット部５１の真下に位置した状態の斜視図、ネジがドライバビット５１１に係合する状態の斜視図、ネジがドライバビット５１１に係合して、供給ヘッド部３３１から離れた状態の斜視図、ドライバビット５１１が下降してネジ締め作業を開始した動作状態を示す斜視図、従来の自動ネジ締め装置１の断面図、従来の自動ネジ締め装置２の断面図である。

本発明は、供給機構からビニール管やホース等の移送管によって、１個毎にネジ締め機構に移送して、所望の螺合対象部位にネジ締めするもので、移送管内にはネジの頭部を先頭にして移送するようにし、移送されたネジの頭部をネジ締め機構の吸引空気によってドライバのドライバビット部の先端に係合し自動的に連続してネジ締めするようにしたものである。

以下に、本発明を実施した自動ネジ締め装置の実施例を、図に基づいて詳しく説明する。
[全体構成]
本発明のネジ供給機構を配備した自動ネジ締め装置の全体概略を、図１に示して説明する。なお、図１でネジ供給機構１やネジ移送機構３、供給ヘッド部３３１はカバーを外した状態の斜視図である。
本実施例では、ネジ締供給機構１をネジ締め組立ステーション４の近傍、或いはネジ締め組立ステーション４と一体的に配備して、このネジ供給機構１からネジ移送機構３の移送管３２によって、ネジ締め組立ステーション４の供給ヘッド部３３１に移送し、この水平方向に直線的に移動する供給ヘッド部３３１と、ネジ締め組立ステーション４に設けられ上下動するネジ締め機構５の先端のドライバビット(ＢＩＴ)部５１とを合致させる。そして、ネジ締め機構５のドライバビット部５１を下げてネジ頭部を吸引してドライバビット部５１に係合し、ネジ締め機構５をネジ締め組立ステーション４のネジ締め機構移動部４１によって左右に(Ｘ方向)移動させるとともに、対象物移動部４２によってカメラや携帯のような対象物４２１を前後(Ｙ方向)に移動させて、対象物４２１の所定の螺合対象部位４２２とドライバビット部５１と一致させ、ネジ締めを完成させる所謂自動ネジ締めロボットである。

[ネジ供給機構１]
ここで、先ずネジ供給機構１を図２〜図６に沿って説明する。
図２はネジ供給機構１の外枠を外した状態の斜視図で、図３はそのネジ収納部１１を外した分解斜視図である。図２に示すように、ネジ供給機構１のネジ収納部１１にネジＳを収納し、収納されたネジＳはネジ収納部１１の前面枠板１１１から突出する案内レール１２、及び、案内レール１２の先端部１２１に設けられた整列ネジガイド１２２によって整列されて順次前面に進行し移動する。
このネジ整列機構までの機構は公知のものでよく、本実施例での案内レール１２はネジ収納部１１内でネジが前進するような振動が付与され、案内レール１２上の余分なネジＳは揺動刷毛１３によって振り落とし、落下したネジＳは側面の回転磁石等のネジ汲み上げ部１４によって、再び案内レール１２に誘導される。揺動刷毛１３は刷毛回動機構１３１によって左右に回動する。これら刷毛回動機構１３１及びネジ汲み上げ部１４は、ネジ収納部１１の前面に配置される駆動モータ１５やプーリーやリンクの伝動機構によって駆動される。

[ネジ排出部２]
そして、図４及び５に示すように、整列ネジガイド１２２の上部にはネジ整列カバー１２３が設けられ、次工程でのネジＳのネジ移送機構３の移動管３１内にネジＳのネジ頭部Ｓ１が進行方向が先頭になるように誘導するネジ排出部２が配置されている。この整列ネジガイド１２２のガイド先端面１２２１に接するように、図４の上面図、図５の左側面図に示すように、ネジ排出部２が配設されている。
ネジ排出部２は、次の述べるネジ移送機構３への準備工程で、ネジ移送機構３の一部を構成するが、このネジ排出部２の主要部の構成は、左右に正逆回動して整列ネジガイド１２２上のネジＳを１個ずつ取り出すネジ切出円盤２１(図６参照)で、このネジ切出円盤２１は回動軸２１２を中心に左右に回動するが、ネジ切出円盤２１の回動面２１１がネジ供給機構１の整列ネジガイド１２２のネジ進行方向と直角に設けられ、ネジ切出円盤２１の回動面２１１にはネジ受取溝２１３が設けられるが、このネジ受取溝２１３は整列ネジガイド１２２から供給されるネジＳの姿勢に合致し、ネジのネジ部Ｓ２の直径よりやや大きい幅の溝である。
また、ネジ切出円盤２１の整列ネジガイド１２２の設置される反対側には駆動用の歯車２１４が固着されている。この歯車２１４は、上下動するラック２１５に噛み合い、ラック２１５は駆動シリンダ２１６によって制御指令装置(図示せず)によって上下動を空圧制御されており、ネジ切出円盤２１を正逆回動させている。

[ネジ移送機構３]
次に、このネジ移送機構３の作動を説明するが、ネジ移送機構３の一部を構成する前記ネジ切出円盤２１の構成と合わせて、その作動を図７(ａ)〜(ｄ)に沿って説明する。
図７(ａ)に示すように、ネジ切出円盤２１のネジ受取溝２１３にネジを係合収納されて、ネジ切出円盤２１が図で時計回りに回動した時に、ネジが脱落しないように側面ネジガイド１２４(図４：参照)がネジ供給機構１側に設けられ、ネジ頭部側にはネジ切出円盤２１の外円周に沿ってネジトップガイド１２５が設けられている。図７(ａ)では、ネジ切出円盤２１はネジを係合し待機し停止している。
次いで、図７(ｂ)に示すように、指令装置(図示せず)の回動指令によって、駆動シリンダ２１６が伸長し、ラック２１５が上方に移動して歯車２１４及びネジ切出円盤２１が時計回りに約１８０度ほど回動して停止する。
なお、このネジ供給機構１とネジ排出部２の枠体の下部空間には本自動ネジ締め装置の制御部６が設けられ、図３での符号６１はその制御回路を組み込んだ制御基板である。
ここで、ネジ排出部２に隣接して、ネジ供給機構１にはネジ移送機構３のシュートブロック３１が固定して設けられ、このシュートブロック３１の管接続部３１５にネジ締め機構５に連なる移送管３２が接続されている。
図７(ｂ)のネジ切出円盤２１の停止状態では、ネジＳは１８０°回転してネジ頭部Ｓ１を下にした姿勢で移送機構３の移動受け口３１１の位置にあり、次いで、図７(ｃ)に示すように、ネジＳの自重によりネジ誘導路３１２に移動する。
この時、ネジＳがシュートブロック３１に落下するが、この落下したネジＳをセンサが検知して制御部６に入力し、次のネジＳを送る指令を待つことになる。

次いで、ネジ頭部Ｓ１を先頭してネジ誘導路３１２に誘導されているネジＳは、制御指令装置(図示せず)の指令により、シュートブロック３１に設けられ圧縮空気導入口３１３に圧縮空気が供給され、ネジ誘導路３１２のネジＳの上流に位置するノズル３１４から圧縮空気が噴出されるとともに、移送管３２にもネジ締め機構５から指令装置(図示せず)の指令によって吸引力が作動し、移送管３２の先端の排出部３３に取り付けられた供給ヘッド部３３１から、ネジＳはネジ締め機構５側に吸引移送される。
ネジＳの移送が完了すると、ネジ排出部２は次のネジＳを受け取るべく、図７(ｄ)に示すように、ネジ切出円盤２１は反時計方向に回動して、図７(ａ)に示すような状態に戻り、整列ネジガイド１２２から先頭のネジをネジ切出円盤２１のネジ受取溝２１３にネジを係合収納させて待機する。
こうして、ネジＳはネジ頭部Ｓ１を先頭にして、移送管３２内を移動させて、ネジ締め機構５に送給する。なお、移送管３２は柔軟性があり内径変化が生じないような合成樹脂製の所定の長さの透明な管を使用し、内壁にネジが引っ掛からないような素材を使用しており、勿論、使用対象ネジＳによって内径も取り替える。

[排出部３３とドライバビット部５１]
ここで、移送管３２の先端の排出部３３及び、その主たる構成の供給ヘッド部３３１について図８から図１３に沿って説明する。
まず、排出部３３とネジ締め組立ステーション４とネジ締め機構５との関係の概要を、図８に沿って説明する。
図８において、排出部３３の供給ヘッド部３３１等はカバー３４に覆われているが、供給ヘッド部３３１は移送管３２の接合部と一緒に直線的に水平移動(図の矢印X1)し、ネジ締め機構５のドライバビット部５１の下に移動し、ドライバビット部５１のに移送管３２から送られてきたネジＳを吸引力により係合し、ネジＳを係合したドライバビット部５１は、左右(Ｘ方向)移動機構５５により所定の位置に左右方向に水平移動するともに、ネジ締め組立ステーション４の対象物移動部４２も前後方向に移動し、対象物４２１の螺合対象部位４２２の上方位置にネジＳを正確に位置するように制御し、ネジ締め機構(ドライバ)５とドライバビット部５１が下降してネジＳを回転させて螺合対象部位４２２に螺合させる。

ここで、前記排出部３３の構成を、図９から図１３に沿って詳しく説明する。
図９において、排出部３３はネジ締め組立ステーション４の適所に固定部材４３によって固定され、排出部３３は主に固定部材４３に固定する基部３３２と、先端には移動可能な供給ヘッド部３３１と、供給ヘッド部３３１を左右方向に直線的に移動させる移動部材であるシリンダー部材３３３とから構成される。
供給ヘッド部３３１と基部３３２とシリンダー部材３３３との関係を、図１０の上面図で説明すると、基部３３２にはシリンダー部材３３３が取り付けられ、退出する一対のピストン棒３３３１の移動端に供給ヘッド部３３１が取り付けられており、シリンダー部材３３３には一対の空圧管３３３２が接続しており、制御装置からの指令によりソレノイドバルブ(図示せず）が稼働し、図１０の点線で示される位置に移動する。
供給ヘッド部３３１は、図１０の供給ヘッド部３３１での断面図である図１１に示すように、Ｕ字状のガイド孔３３１２を有するガイドブロック３３１１からなり、ガイドブロック３３１１の上面部の一端33111には移送管３２が接続部材３３１５を介して接続され、他端33112にはドライバビット部５１に対応するネジ受孔３３１３が設けられ、ネジ受渡孔３３１３の近傍にはネジ有無検出センサ３３１４が設けられている。

［ガイドブロック］
供給ヘッド部３３１の上部の中心近傍のネジ受渡孔３３１３の管軸方向と、供給ヘッド部３３１の接続する移送管３２との管軸方向とは、ほぼ反対方向(１８０度)であるので、供給ヘッド部３３１内には管路を湾曲したものに変更する構成を設けなければならないが、通常の管を曲げただけでは、管の湾曲部がどうしても多少扁平になるので、ネジＳが引っ掛かることが多かった。
そこで、図１２に示すように、本実施例では、管路の形状を自由に設計し構成できるようにガイドブロック３３１１を用いている。このガイドブロック３３１１は左右の２個のガイドブロック部品3311a,3311bに分割可能で、これら２つの部品3311a,3311bをブロック結合孔３３１６にボルト３３１７を挿入して結合する。これらを分解した一方のガイドブロック部品３３１１a(または、3311b)は図１２(ｂ・ｃ)に示すような形状で、その内部には、左右面対象のネジ受渡孔３３１３とＵ字状ガイド孔３３１２の湾曲ガイド溝３３１２２(ネジ案内管路)が設けられている。

このように片方のガイドブロック部品３３１１a,bに、片側の合わせ面３３１２１に湾曲する管路である湾曲ガイド溝３３１２２(ネジ案内管路)を自由な形状に掘ればよいので、管路の湾曲部を扁平ではなく、断面が均一な真円形状、或いは、必要に応じて、湾曲部だけ僅かに大きな真円形状に自由に設計して施すことができる。
そして、供給ヘッド部３３１の湾曲する管路部分は、分割可能なガイドブロック部品３３１１a,bからなり、該２つのガイドブロック部品3311a,3311bの合わせ面３３１２１にはネジＳをスムースにガイドする湾曲ガイド溝33122を形成したものである。
更に、供給ヘッド部３３１のネジ受渡孔３３１３に連なって、湾曲ガイド溝33122の面とは直交方向にネジ部だけが通過可能なの縦溝３３１８が図１２(ｂ・ｃ)に示すように、ネジＳ及びドライバビット(ＢＩＴ)５１１とが供給ヘッド部３３１の外部に開放できるように、外部に開口する開口部3318aが設けられ、ドライバビット部５１に係合したネジＳが、この縦溝３３１８内を平行移動してガイドブロック３３１１及び供給ヘッド部３３１の外側に移動可能になるようにしている。
すなわち、排出部３３の供給ヘッド部３３１でのガイド孔３３１２（ネジ供給孔）の内径(図12でのＸ１)はネジ頭部Ｓ１より若干大きくしてあるが、ネジ部Ｓ２だけが通過する縦溝３３１８の幅(図12でのＸ２)はネジ頭部Ｓ１よりは狭く、ネジ部Ｓ２より若干広くしてある。

［供給ヘッド部］
この動作を図１３に沿って、更に詳細に説明する。
図１３(a)で、制御装置６からネジ締め指令がなされると、供給ヘッド部３３１のネジ受渡孔３３１３がシリンダー部材３３３により前進してドライバビット部５１の真下に移動し、ドライバビット(ＢＩＴ)５１１の先端が正確にネジ受渡孔３３１３の真上に位置するように稼働する。
シリンダー部材３３３には、図示はしないが前進用と後退用の一対のセンサーが設けられ、供給ヘッド部３３１が前進したことを確認すると、ネジ移送機構３から移送管３２を介してネジＳがネジ頭部Ｓ１を先頭にして移送されるとともに、ネジＳはガイドブロック３３１１のガイド孔３３１２に移送され、ガイド孔３３１２の出口のネジ受渡孔３３１３に案内され、ドライバビット部５１のネジホルダー(保護筒)５１２が吸引していることと相俟って、ドライバビット(ＢＩＴ)５１１の先端にネジ頭部Ｓ１が係合する。
図１３(b)は、図１３(a)でのｂ−ｂ線での断面図で、ドライバビット(ＢＩＴ)５１１の先端にネジ頭部Ｓ１が係合していることを、ネジ有無検出センサ３３１３で確認すると、シリンダー部材３３３で後退してネジ受渡孔３３１３も後退する。
すなわち、供給ヘッド部３３１は、ネジ締め機構５の先端のドライバビット部５１に密接する密接位置と、ドライバビット部５１から離れた退避位置へと移動可能に設けられ、供給ヘッド部３３１のネジＳへの密接位置ではネジ締め機構５の先端のドライバビット部５１に接続して、ネジ頭部Ｓ１を吸引してドライバビット部５１に係合するとともに、供給ヘッド部３３１には、上下方向のネジ受渡孔３３１３に連なって、ネジ部Ｓ２のみが外部に移動しうる開口部３３１８ａを有する縦溝３３１８が設けられ、供給ヘッド部３３１は水平移動して退避位置に後退することによって、図１７から図１８に示すように、供給ヘッド部３３１及び縦溝３３１８が移動してもドライバビット部５１に嵌合したネジＳがそのままで外部に露出する。
後述するように、露出した前記ドライバビット部５１及びネジＳは、ネジ締め機構５を下降させてドライバビット部５１を回転させて螺合対象部位にネジＳを螺合させる。

図１３(c)で、ネジ受渡孔３３１３が後退すると、ドライバビット(ＢＩＴ)５１１とネジＳは移動しないが、ネジ部Ｓ２に対応する縦溝３３１８の存在によって、相対的に縦溝３３１８を移動して開口部３３１８ａから外部に位置する。
図１３(c)から図１３(ｄ)にかけて、ネジ締め組立ステーション４では、あらかじめ決められた位置情報により設定されたプログラムに基づき、ネジ締め機構移動部４１と対象物移動部４２が移動して、螺合対象部位４２２とネジ締め機構(ドライバ)５のドライバビット(ＢＩＴ)５１１の位置を一致させ、ネジ締め機構(ドライバ)５を下降させ、ドライバビット(ＢＩＴ)５１１を回転させ、螺合対象部位４２２にネジＳを螺合させる。
ネジＳを螺合が終了すると、図１３(e)に示すように、ネジ締め機構(ドライバ)５は通常の待機位置に戻って、一連の作業を完了する。
このように供給ヘッド部のネジ受渡孔３３１３のネジが水平に平行移動できる縦溝３３１８を設けたことにより、ネジ締め機構５が左右方向に移動させる必要がなく、単に上下方向に移動させればよいので、当然のことながら、ネジ締め機構５の逃げ時間が必要ないので、短時間で安定してネジ締めが完了でき、また、供給ヘッド部３３１は水平移動するだけでよく、供給ヘッド部３３１の挙動や構造を簡単にすることができ、供給ヘッド部３３１をよりコンパクトにすることができる。
また、ドライバビット部５１に係合したネジＳを素早く対象部の螺合対象部位に自動的螺合することができる。更に、ネジのドライバビット部５１への係合の構造も簡単となり、保守も容易となり、制作費も安価となる。

ところで、図１３(ａ）及び、図１３(ｂ)に示すように、ネジ締め機構(ドライバ)５の先端のドライバビット(ＢＩＴ)部５１の構造は、前掲の特許文献１の先行技術、或いは、公知の構造で、ドライバビット部５１ではドライバビット(ＢＩＴ)５１１とネジホルダー５１２の隙間から空気を吸引してネジをドライバビット５１１に係止し維持するようにしている。
この空気の吸引は、図１に示すように、ネジ締め機構５における本体部５２の上端部５２１には、本システムにより制御可能な吸引装置(図示せず)に接続される吸引管５３が連結接続されている。
また、ネジ締め機構(ドライバ)５とそのドライバ基部５４は、制御装置６によって制御された上下移動機構５５によって所定位置に上下動するように構成される。なお、上昇位置検出センサ５５１及び下降位置検出センサ５５２はドライバ基部５４の移動範囲を規制する上限及び下限用のセンサである。
更に、ネジ締め機構(ドライバ)５とそのドライバ基部５４は、ネジ締め組立ステーション４のネジ締め機構移動部４１によって左右に移動可能に構成され、停止位置は予め指定されたパルス数により、所定位置に停止するように制御される。

［動作の概要］
以上説明した本実施例での動作を、図１４のフローチャート、及び、図１５〜図１９の各状態の斜視図に沿って説明する。
先ず、図１５が本自動ネジ締め装置の待機状態の図で、供給ヘッド部３３１は後退しており、ネジ締め機構(ドライバ)５は供給ヘッド部３３１と対象物移動部４２の中間位置に待機している。
ここで、図１４のステップＳ１では、組み立てロボットの上位の装置からネジ供給指令が送られてきた時、或いは、手動でネジ供給指令を送る操作ボタン６２を押すと自動ネジ供給操作がスタートするが、ステップＳ２では、シリンダー部材３３３が稼働してピストン棒３３３１が前進し、図１６に示すように、供給ヘッド部３３１が水平方向(左右Ｘ方向)で直進して、ネジ受渡孔３３１３の真上にドライバビット(ＢＩＴ)５１１が正確に位置するべく移動する。
一方、ステップＳ３で、シュートブロック３１に取り付けられたネジ払出確認センサ１６で落下したネジＳの有無を検出し、供給すべきネジＳが準備されている状態であれば(Yes)、ステップＳ４に進む。逆に、ステップＳ３でネジＳが準備できていない状態であれば、ネジ切出円盤２１が１８０°回動して、ネジＳを移動受け口３１１からネジ誘導路３１２に導き、シュートブロック３１にネジを落下させる。
このステップＳ３でネジＳがあれば、まず、ネジ締め機構(ドライバ)５での吸引を開始し、ネジＳの受け入れ準備が行われる。
ステップＳ４に進んでネジ圧送作業が開始するが、圧縮空気を圧縮空気導入口３１３から噴き出し、ネジＳを移送管３２から排出部３３に圧送し、ネジＳのネジ頭部Ｓ１を先頭にして供給ヘッド部３３１の出口のネジ受渡孔３３１３まで瞬時に移動させる。

ここでステップＳ６に進むが、図１７に示すように、ネジ受渡孔３３１３にネジＳがドライバビット(ＢＩＴ)５１１にネジＳが係合したか否かを、ネジ有無検出センサ３３１４で検出して、ドライバビット(ＢＩＴ)５１１にネジＳが係合していれば(Yes)、次のステップＳ７に進みネジ移送機構３の圧送を停止する。係合していなければ(No)、ステップＳ５に戻りさらにネジＳの圧送を継続する。
次いで、ステップＳ８に進むと、図１８に示すように、シリンダー部材３３３が稼働して、ピストン棒３３３１及び供給ヘッド部３３１が後退し、供給ヘッド部３３１が待機位置に納まり、ネジＳを係合したドライバビット(ＢＩＴ)５１１が供給ヘッド部３３１の外部に露出する。
ステップＳ９では、供給ヘッド部３３１が待機位置に格納されたことをセンサ(図示せず)で検知すると、ステップＳ１０でネジ移送作業は終了するとともに、ドライバビット部５１の準備も完了する。
そして、ステップＳ２１に進み、ネジ締め機構移動部４１によりネジ締め機構(ドライバ)５を所定の位置に移動するネジ締め動作工程に移行する。

ネジ締め動作工程は、ステップＳ９から継続するが、ステップＳ２１でネジ締め機構５は、ネジ締め組み立てステーション４のネジ締め機構移動部４１によって左右に移動(Ｘ方向)(本実施例では右側に移動)し、制御装置により設定された所定位置で停止する。ステップＳ２２はステップＳ２１と同時でも良いが、ネジ締め組み立てステーション４の対象物移動部４２に固定されたカメラや携帯電話やその他諸々の機器のネジ締めの対象物４２１も、対象物移動部４２によって前後に移動し(Ｙ方向)、螺合対象部位４２２とドライバビット５１１との垂直位置が一致するように移動する。
ステップＳ２３で螺合対象部位４２２とドライバビット５１１との垂直位置が一致しなければ(No)ステップＳ２２に戻り、垂直位置が一致したことを検出すると、ステップＳ２４でネジ締め機構５が上下移動機構５５を稼働し、ネジを係合したドライバビット５１１を設定位置にセットし、ステップＳ２５でドライバビット(ＢＩＴ)５１１を回転させネジ締め作業を開始する。
ステップＳ２６では、ドライバビット(ＢＩＴ)５１１を回転させネジ締め作業を開始するが、この動作状態を示したのが図１９の斜視図である。
次に、ステップＳ２６でドライバビット５１１の回転が停止を検出すると、ステップＳ２７でネジ締め作業を終了するとともに、ドライバビット部５１での吸引停止する。逆に、ドライバビット５１１の回転が継続しているとステップＳ２５に戻る。
そして、ステップＳ２８に進み、ネジ締め組み立てステーション４のネジ締め機構移動部４１によってネジ締め機構５は左右に移動(本実施例では左側に移動)し、対象物４２１の制御装置により設定された所定位置に移動し、ネジ締め作業は終了する(ステップＳ２９)。
以後は、前述した自動ネジ締め作業のステップＳ１乃至ステップＳ２９を繰り返せばよく、こうして対象物の所定の箇所を組み立てることになる。

ここで、ネジの空気移送の移送機構について、図２０や図２１に示す従来普及している圧縮空気による圧送の不都合を、本発明の実施例の吸引装置による吸引との作用と対比して詳しく説明する。
図２０(ｃ)の空気流として示すように、Ｙ字路ｈと先端部ｃ１のホルダとの間で圧送空気による攪乱が生じ、ネジの引っ掛かりや反転が多くなる。これは、圧送により、送り込まれる空気が、経路の出口からすべて排出されるわけではなく、余分な空気が、Ｙ字路ｈとホルダ(c1)の間で反転し、撹乱状態になるため、ネジに回転させようとする力が働き、短いネジや軽いネジでは、ねじの反転が起きやすくなるためであると考えられる。
また、図２１(ａ)に示すように、ネジの反転を防止するための手法の一つとして、Ｙ字路ｈ付近でのネジの反転を防止するためにネジ反転防止機構ｉが取付けられている構造も提案されているが、図２１(ｂ)に示すように、このような構造のネジ供給付ドライバユニットでは、ネジの長さがネジ頭径に対して２倍程度以上の場合でかつネジサイズが大きいネジ(重いネジ)の場合、各ネジ搬送管路が適切な内径であれば、安定した供給が可能であるが、ネジの長さがネジ頭径に対して２倍程度以下又はネジサイズが小さいネジ(軽いネジ）になると、Ｙ字路ｈとホルダc1までの間での引っ掛りや反転が顕著になってくる。
したがって、Ｙ字路ｈとホルダｃ１で発生する上述したような空気の撹乱現象は、本発明のように、ネジの搬送を圧送から吸引に変更することにより解消されるのである。

もっとも、圧送の場合、撹乱を抑える方法として、撹乱が発生しない空気量にすることが挙げられるが、実際には、ネジのサイズや形状がネジの個々にもバラツキがあることや、供給される空気の温度や露点のバラツキなど、調整するための要因が多すぎるため、空気量の適正化は極めて困難である。
一方、本発明のように、ネジを吸引により移送する場合は、吸引のための吸引装置の排気量でドライバに流れ込む空気の量は決まり、かつ、それは、余分な空気がないことを意味し、空気の撹乱状態は発生しない。そのため、ネジの安定姿勢での搬送が可能となる。

本発明の実施例の自動ネジ締め装置は、以上のような、構成・作用であるので、次のような利点を有する。
（１）ネジ供給機構側からの圧縮空気によるネジ移送機構３、及び、ネジ頭部Ｓ１を先方にして移送されるため、移送管３２の内壁を傷つけることが少なく、移送管３２途中に引っ掛かることもなく、ネジＳの姿勢を安定させドライバビットにネジを確実に係合することができ、ネジを安定して供給し、信頼性を向上させることができる。
（２）また、供給ヘッドにネジが水平に平行移動できる縦溝を設けたことにより、供給ヘッドは水平移動するだけでよく、供給ヘッド部３３１の挙動や構造を簡単にすることができ、ドライバビット５１１に係合したネジを素早く対象部の螺合対象部位４２２に自動的螺合することができ、更に、供給ヘッド部３３１をコンパクトにすることができる。特に、供給ヘッド部３３１でドライバビット５１１にネジ頭部Ｓ１を係合させる動作で、ドライバビット５１１を上下移動(Ｚ軸方向)させる必要がなく、単に水平方向(左右)に直線的に移動させればよく、極めて素早くネジＳをドライバビット５１１に係合でき、部品点数も極めて少なくてすむ。
このように、ドライバビットに係合したネジを素早く対象部の螺合対象部位に自動的螺合することができる。更に、ネジのドライバビットへの係合の構造も簡単となり、保守も容易となり、制作費も安価となる。
（３）供給ヘッド部３３１は、分割可能なガイドブロック部品の合わせ面にネジをガイドする湾曲ガイド溝を形成するようにしたので、従来のように管路の湾曲部が扁平にはならず、断面が均一な真円形状、或いは、必要に応じて、湾曲部だけ僅かに大きな真円形状に自由に設計して施すことができる。
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、前述した実施例に限定されないことは勿論である。例えば、本実施例では供給ヘッド部３３１を１個としたが、ドライバビット部５１に対応できる構成であれば２個以上としてもよいことは勿論であり、また、供給ヘッド部３３１はシリンダー部材３３３によって左右方向(Ｘ方向)に直線的に移動させたが、前後方向(Ｙ方向)でもよく、要は、ネジの係合の際にネジ締め機構(ドライバ)５の上下方向(Ｚ方向)の移動を不要とすればよい。

Ｓ・・ネジ、Ｓ１・・ネジ頭部、Ｓ２・・ネジ部、
１・・ネジ供給機構、
１１・・ネジ収納部、１１１・・前面枠板、
１２・・案内レール、１２１・・先端部、１２２・・整列ネジガイド、
１２２１・・ガイド先端面、
１２３・・ネジ整列カバー、１２４・・側面ネジガイド、
１２５・・ネジトップガイド、
１３・・揺動刷毛、１３１・・刷毛回動機構、
１４・・ネジ汲み上げ部、１５・・駆動モータ、
１６・・ネジ払出確認センサ、
２・・ネジ排出部、２１・・ネジ切出円盤、２１１・・回動面、
２１２・・回動軸、２１３・・ネジ受取溝、
２１４・・歯車、２１５・・ラック、２１６・・駆動シリンダ、
３・・ネジ移送機構、３１・・シュートブロック、
３１１・・移動受け口、３１２・・ネジ誘導路、
３１３・・圧縮空気導入口、３１４・・ノズル、３１５・・管接続部、
３２・・移送管、
３３・・排出部、
３３１・・供給ヘッド部、
３３１１・・ガイドブロック、
３３１１１・・上面部の一端、
３３１１a,b・・ガイドブロック部品、
３３１２・・ガイド孔、３３１２１・・合わせ面、
３３１２２・・湾曲ガイド溝、
３３１１２・・・上面部の他端、３３１３・・ネジ受渡孔、
３３１４・・ネジ有無検出センサ、３３１５・・接続部材、
３３１６・・ブロック結合孔、３３１７・・ボルト
３３１８・・縦溝、３３１８a・・開口部、
３３１９・・ＢＩＴ有無検出センサ、
３３２・・基部、
３３３・・シリンダー部材、３３３１・・ピストン棒、３３３２・・油圧管、
３４・・カバー
４・・ネジ締め組立ステーション、４１・・ネジ締め機構移動部、
４２・・対象物移動部、４２１・・対象物、４２２・・螺合対象部位、
４３・・排出部の固定部材
５・・ネジ締め機構(ドライバ)、５１・・ドライバビット部、
５１１・・ドライバビット(ＢＩＴ)、５１２・・ネジホルダー(保護筒)、
５２・・ネジ締め機構の本体部、５２１・・上端部、５３・・吸引管、
５４・・ドライバ基部、５５・・上下移動機構、５５１・・上昇位置検出センサ、
５５２・・下降位置検出センサ、
６・・制御部、６１・・制御基板、６２・・操作ボタン

Claims

ネジをネジ供給機構からネジ締め機構の圧縮空気によるネジ移送機構によってネジ締め機構に移送して、ネジ締め機構の先端のドライバビット部にネジを係合して所望の螺合対象部位にネジ締めする自動ネジ締め装置において、
前記ネジ供給機構には、ネジ移送機構の移送管内にはネジ頭部を先頭にして移送する排出部を設け、
該排出部の先端にはネジ頭部より若干大きな径のネジ受渡孔を有する供給ヘッド部を設け、該供給ヘッド部は水平に移動する移動アームが設けられ、
該供給ヘッド部はネジ締め機構の先端のドライバビット部に密接する密接位置と、ドライバビット部から離れた退避位置へと移動可能に設けられ、
前記密接位置ではネジ締め機構の先端のドライバビット部に接続して、ネジ頭部を吸引してドライバビット部に係合するとともに、
前記供給ヘッド部の適所には、上下方向の前記ネジ受渡孔に連なって、ネジ部がそのままで該供給ヘッド部のみが移動しうる方向に開口部を有する縦溝が設けられ、
前記供給ヘッド部は水平移動して退避位置に後退することによって、前記縦溝が移動しても前記ドライバビット部に嵌合したネジがそのままで外部に露出し、
該露出した前記ドライバビット部及びネジは、ネジ締め機構を下降させてドライバビット部を回転させて螺合対象部位にネジを螺合させる
ことを特徴とする自動ネジ締め装置。
前記供給ヘッド部の湾曲する管路は、分割可能なガイドブロック部品からなり、該部品の合わせ面にはネジをガイドする湾曲ガイド溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載の自動ネジ締め装置。