JP6129195B2

JP6129195B2 - ねじ締めによる組付け方法および装置

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Publication number: JP6129195B2
Application number: JP2014538057A
Authority: JP
Inventors: 範明岩城; 剛濱根
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JPWO2014049864A1; WO2014049864A1

Description

本発明は、複数の部材を、複数の雄ねじ部材の締付けにより組付ける方法および装置に関するものである。

下記の特許文献１には、複数の雄ねじ部材を同時に締め付けるねじ締め装置が記載されている。複数のドライバビットをそれぞれ駆動する複数のドライバビット駆動装置の歯付プーリに歯付きのタイミングベルトが巻き掛けられ、このタイミングベルトを駆動装置により駆動することによって、複数のドライバビットを一斉に回転させ、複数の雄ねじ部材を同時に締め付け得るようにされているのである。また、複数のドライバビットの位置を可変とすることよって、複数種類の製品のねじ締めに使用可能とすることも記載されている。

実開平２−１２２７３４号公報

しかしながら、複数の雄ねじ部材を同時に締め付けるためには、複数の雄ねじ部材を複数の雌ねじ穴に対して位置決めするとともに、各雄ねじ部材を回転させればそれらが対応する雌ねじ穴に螺合され得るように保持することが必要であるが、そのための手段が特許文献１には記載されていない。また、複数の雄ねじ部材を同時に回転させても、それら雄ねじ部材の締付けが同時に完了するとは限らない場合があるのであるが、その問題への対処手段も記載されていない。複数の雄ねじ部材の雄ねじ部の長さやねじピッチが互いに異なる場合は勿論であるが、それらが互いに同じであっても、各雄ねじ部材の雄ねじ部の先端を対応する雌ねじ穴の開口部に押し付けて回転させた場合に、各雄ねじ部が雌ねじ穴と螺合し始める回転位置が互いに異なるのが普通であるため、締付けが完了する回転位置も互いに異なることとなるのである。本発明はこれらの問題の少なくとも１つを解決することを課題として為されたものである。

上記課題を解決するために、本発明の組付け方法は、
複数個所に雌ねじ穴が形成された第１部材に、前記複数個所の雌ねじ穴の各々に対応する複数個所に貫通穴が形成された第２部材を重ね、雄ねじが形成された軸部とその軸部より大径の頭部とを備えた複数の雄ねじ部材の各軸部を、複数の貫通穴の各々を貫通させて雄ねじ部を複数の雌ねじ穴に螺合させるとともに、頭部を各貫通穴の縁部に係合させることにより、第１部材に第２部材を組み付ける組付け方法であって、
概して板状を成し、第２部材の前記複数個所の貫通穴の各々に対応する複数個所にそれぞれ形成されて各々雄ねじ部材を位置決めして保持する複数のねじ保持穴が形成され、位置が固定して設けられたねじ保持治具を用い、
前記第１部材に前記第２部材を重ねたものを、前記ねじ保持治具に対して、下方から位置決めする位置決め工程と、
雄ねじ部材配置装置を、前記ねじ保持治具の上方に移動させて、その雄ねじ部材配置装置によって、前記ねじ保持治具の前記複数のねじ保持穴の各々に雄ねじ部材を直接あるいはワッシャを介して間接に保持させる雄ねじ部材配置工程と、
その雄ねじ部材配置工程の実行後に、前記雄ねじ部材配置装置を前記ねじ保持治具の上方から退避させるとともにねじ締め装置を前記ねじ保持治具の上方に移動させ、そのねじ締め装置によって、前記ねじ保持治具に保持された複数の雄ねじ部材をねじ締めするねじ締め工程と
を含むことを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の組付け装置は、
複数個所に雌ねじ穴が形成された第１部材に、前記複数個所の雌ねじ穴の各々に対応する複数個所に貫通穴が形成された第２部材を重ね、雄ねじが形成された軸部とその軸部より大径の頭部とを備えた複数の雄ねじ部材の各軸部を、複数の貫通穴の各々を貫通させて雄ねじ部を複数の雌ねじ穴に螺合させるとともに、頭部を各貫通穴の縁部に直接あるいはワッシャを介して間接に係合させることにより、第１部材に第２部材を組み付ける組付け装置であって、
概して板状を成し、第２部材の前記複数個所の貫通穴の各々に対応する複数個所にそれぞれ形成されて各々雄ねじ部材を位置決めして保持する複数のねじ保持穴が形成され、位置を固定して設けられたねじ保持治具と、
前記ねじ保持治具の上方の位置とその位置から退避した位置との間で移動させられ、前記ねじ保持治具の上方の位置において、そのねじ保持治具に複数の雄ねじ部材を直接あるいはワッシャを介して間接に保持させる雄ねじ部材配置装置と、
前記ねじ保持治具の上方の位置とその位置から退避した位置との間で移動させられ、前記ねじ保持治具の上方の位置において、前記ねじ保持治具に保持された複数の雄ねじ部材の各々を締め付けるねじ締め装置と
を含み、
前記第１部材に前記第２部材を重ねたものを、前記ねじ保持治具に対して、下方から位置決めするように構成されたことを特徴とする。

本発明に係る組付け方法や組付け装置によれば、ねじ保持治具の複数のねじ保持穴の各々に雄ねじ部材を保持させることにより、複数の雄ねじ部材を第１部材の雌ねじ穴に対応した位置に位置決めした状態に保つことができ、複数の雄ねじ部材のねじ締め作業を能率良く行うことが可能となる。
特に、雄ねじ部材配置工程を自動雄ねじ部材配置工程とすれば、雄ねじ部材のねじ保持治具への配置を人手を要することなく、かつ、迅速に行うことが可能になる。
また、ねじ保持治具のねじ保持穴を、(i)軸部の貫通を許容する貫通穴部と、(ii)常には頭部を直接あるいはワッシャを介して間接に支持する支持状態にあり、設定以上の大きさの力が作用した場合には頭部の通過を許容する通過許容状態となる係合部とを含むものとすれば、雄ねじ部材を、軸部が組付け対象物から離間した状態で保持させることができる。それにより、ねじ保持治具と組付け対象物とが未だ重った状態とされていない状態で、ねじ保持治具に雄ねじ部材を配置することができ、組付け方法や組付け装置の自由度が向上する効果が得られる。

また、ねじ締付け装置を、(i)それぞれ雄ねじ部材の頭部の被係合部に係合する係合部を備えた複数のドライバビットと、(ii)それら複数のドライバビットの各々を保持して、それらドライバビットの前記係合部が、前記ねじ保持治具の前記複数のねじ保持穴に保持された雄ねじ部材の頭部の前記被係合部の各々に対向する位置に位置決めして配設された複数のドライバビット駆動装置と、(iii)それら複数のドライバビット駆動装置に兼用の１つの駆動源と、(iv)その１つの駆動源の駆動回転体と、前記複数のドライバビット駆動装置の各々に設けられた被駆動回転体である複数の被駆動回転体とに巻き掛けられた1本の周回ベルトと、(v)前記複数のドライバビットの各々とそれらに対応して設けられた複数の被駆動回転体の各々との間に設けられ、前記複数の雄ねじ部材から前記ドライバビットに加えられる負荷トルクが設定トルクを超えるまでは、各ドライバビットを各被駆動回転体と共に回転させ、設定トルクを超えれば各被駆動回転体の各ドライバビットに対する相対回転を許容する複数のクラッチとを含むものとすれば、複数の雄ねじ部材を一斉に締め付けることが可能となる上、複数の雄ねじ部材の締付け完了時期がまちまちであっても、支障なくすべての雄ねじ部材の締付けを完了することができる。複数の雄ねじ部材を一斉に回転させて締付けを行う場合、前述のように、各雄ねじ部材の締付け完了時期が互いに異なることが多く、締付けが完了したドライバビットは最早回転を継続することができないのであるが、複数の被駆動回転体の各々と、対応するドライバビットとの間にクラッチが設けられていれば、早期に締付けが完了したドライバビットに対応するクラッチから順に機能して被駆動回転体の回転を許容するため、周回ベルトは支障なく周回を続けることができて、まだ締付けが完了していない雄ねじ部材を回転させることができ、複数の雄ねじ部材の締付け完了時期がまちまちであっても、すべての雄ねじ部材の締付けを支障なく完了させることができるのである。

発明の態様

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。「請求可能発明」は、特許請求の範囲に記載の発明である「本発明」ないし「本願発明」のみならず、それの下位概念発明あるいは上位概念発明を含み得、別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施形態の記載，従来技術，技術常識等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。

（１）複数個所に雌ねじ穴が形成された第１部材に、前記複数個所の雌ねじ穴の各々に対応する複数個所に貫通穴が形成された第２部材を重ね、雄ねじが形成された軸部とその軸部より大径の頭部とを備えた複数の雄ねじ部材の各軸部を、複数の貫通穴の各々を貫通させて雄ねじ部を複数の雌ねじ穴に螺合させるとともに、頭部を各貫通穴の縁部に係合させることにより、第１部材に第２部材を組み付けるに当たって使用されるねじ保持治具であって、
概して板状を成し、第２部材の前記複数個所の貫通穴の各々に対応する複数個所にそれぞれ形成され、各々雄ねじ部材を直接あるいはワッシャを介して間接に位置決めして保持する複数のねじ保持穴が形成されたことを特徴とするねじ保持治具。
ねじ保持治具の代表的な形状は平板状であるが、互いに重ね合わされたものである組付け対象物の形状に合わせて曲板状とすることも可能である。
（２）前記複数のねじ保持穴の各々が、
雄ねじ部材の軸部の貫通を許容する貫通穴部と、
常には雄ねじ部材の頭部に直接あるいはワッシャを介して間接に係合して雄ねじ部材を支持する支持状態にあり、設定以上の大きさの力が作用した場合には頭部の通過を許容する通過許容状態となる頭部支持部と
を含む(1)項に記載のねじ保持治具。
本項に係るねじ保持治具は、雄ねじ部材の軸部の先端部が、少なくとも第１部材の雌ねじ穴の開口部に接触しない状態、望ましくは第２部材の貫通穴にも嵌入しない状態で、雄ねじ部材を保持するように使用される。この望ましい形態で使用される場合には、ねじ保持治具に雄ねじ部材が保持された状態で、組付け対象物とねじ保持治具とを相対移動させることができ、例えば、組付け対象物がねじ保持治具の下方へ搬入される前、あるいは搬入中にねじ保持治具への雄ねじ部材の配置作業を行うことができる利点がある。
（３）前記頭部支持部が弾性材料から成り、自身の弾性変形により前記支持状態および前記通過許容状態となる(2)項に記載のねじ保持治具。
（４）前記頭部支持部が、
複数の係合部材と、
それら係合部材を常には頭部を支持する支持位置に保ち、設定以上の大きさの力が作用した場合には弾性変形して係合部材が通過許容位置へ退避することを許容する弾性部材と
を含む(2)項に記載のねじ保持治具。
本項の構成によれば、係合部材を耐摩耗性に優れた材料で形成することができ、寿命の長い頭部支持部が得られる。後に実施形態として説明するように、係合部材と弾性部材とを一体的に構成することも可能である。
（５）前記複数のねじ保持穴の各々が、雄ねじ部材の頭部の外周に接触してその頭部を前記第２部材の貫通穴に対応する位置に位置決めし、第１部材の雌ねじ穴の開口部が雄ねじ部材の軸部の先端部と係合してその先端部を位置決めするのとの共同で雄ねじ部材を位置決めする(1)項に記載のねじ保持治具。
本項に記載のねじ保持治具は、(2)項に記載のねじ保持治具のような使用方法を採用することはできないが、ねじ保持穴の構成を単純化し得、製造が容易となる利点がある。
（６）(1)項ないし(5)項のいずれかに記載のねじ保持治具の複数のねじ保持穴の各々に雄ねじ部材を単独であるいはワッシャと共に保持させる雄ねじ部材配置工程と、
その雄ねじ部材配置工程の実行後に前記ねじ保持治具に保持された複数の雄ねじ部材をねじ締めするねじ締め工程と
を含むことを特徴とする組付け方法。
雄ねじ部材配置工程およびねじ締め工程の両方を作業者が行うようにしても、ねじ保持治具使用の効果が得られるが、下記(7)項に記載の自動雄ねじ部材配置工程と、下記(8)項に記載の一斉ねじ締め工程との少なくとも一方を採用すれば、ねじ保持治具使用の効果が一層高くなる。
（７）前記雄ねじ部材配置工程が、１つ以上の雄ねじ部材を保持した１つ以上のねじ配置ヘッドを、ねじ配置ヘッド移動装置により自動で、前記ねじ保持治具の表面に平行に、前記複数のねじ保持穴の各々に対向する位置へ移動させ、各ねじ保持穴に雄ねじ部材を保持させる自動雄ねじ部材配置工程である(6)項に記載のねじ締めによる組付け方法。
組付け対象物の組み付けに複数種類の雄ねじ部材が必要である場合があり、その場合に１つのねじ配置ヘッドに複数種類の雄ねじ部材を配置の順に整列した状態で保持させることも可能であり、複数のねじ配置ヘッドの各々に１種類ずつの雄ねじ部材を１個あるいは複数個ずつ保持させることも可能である。いずれにしても、１つのねじ配置ヘッドに複数の雄ねじ部材を保持させれば、１個保持させる場合に比較して能率良く雄ねじ部材の配置作業を行うことができる。なお、ねじ保持治具に雄ねじ部材をワッシャと共に配置する場合、まずワッシャを配置し、その後に雄ねじ部材を配置する方が容易であることが多い。
（８）前記ねじ締め工程が、前記ねじ保持治具の前記複数のねじ保持穴の各々に対応する位置に複数のねじ締め工具が配設されたねじ締め装置を、前記ねじ保持治具に対して位置決めし、前記複数の雄ねじ部材を一斉にねじ締めする一斉ねじ締め工程である(6)項または(7)項に記載のねじ締めによる組付け方法。
（９）(1)項ないし(5)項のいずれかに記載のねじ保持治具と、
そのねじ保持治具に複数の雄ねじ部材を保持させる雄ねじ部材配置装置と、
前記ねじ保持治具に保持された複数の雄ねじ部材の各々を締め付けるねじ締め装置と
を含む組付け装置。
ねじ保持治具の各ねじ保持穴に雄ねじ部材をワッシャと共に配置する場合、雄ねじ部材配置装置の他に、ワッシャ配置装置を含むものとすることが望ましい。その場合、ワッシャ配置装置は雄ねじ部材配置装置と類似の構成とすることができる。
（１０）前記ねじ保持治具，前記雄ねじ部材配置装置および前記ねじ締め装置の少なくとも１つを移動させることにより、雄ねじ部材配置装置がねじ保持治具の上方に位置する一方、ねじ締め装置が上方に位置しない状態と、ねじ締め装置が上方に位置する一方、雄ねじ部材配置装置が上方に位置しない状態との両方を実現する上方位置装置交替装置を含む(9)項に記載の組付け装置。
（１１）前記雄ねじ部材配置装置と前記ねじ締め装置とが前記ねじ保持治具の上面に平行な方向に互いに離れた位置に設けられ、前記上方位置装置交替装置が、前記ねじ保持治具を、前記雄ねじ部材配置装置の下方に位置する雄ねじ部材配置位置と前記ねじ締め装置の下方に位置するねじ締め位置とへ選択的に移動させるねじ保持治具移動装置を含む(10)項に記載の組付け装置。
ねじ保持治具を移動させれば、雄ねじ部材配置装置およびねじ締め装置を移動させる必要がなくなり、両装置に電流や圧力流体等の駆動エネルギを供給するための配線や配管が容易になる。
（１２）前記雄ねじ部材配置装置が、
雄ねじ部材を保持するねじ配置ヘッドと、
そのねじ配置ヘッドを前記ねじ保持治具の表面に平行に、前記複数のねじ保持穴の各々に対応する位置へ移動させる配置ヘッド移動装置と、
前記ねじ配置ヘッドが前記ねじ保持治具の複数のねじ保持穴の各々に対向する毎に、前記ねじ配置ヘッドに1個の雄ねじ部材をねじ保持穴に配置させる雄ねじ部材配置装置と
を含む(9)項ないし(11)項のいずれかに記載の組付け装置。
ねじ配置ヘッドは、雄ねじ部材を１個のずつ保持するものとすることも可能である。しかし、ねじ配置ヘッドが複数個ずつの雄ねじ部材を保持し、それら複数個の雄ねじ部材を雄ねじ部材配置装置が１個ずつ順次配置させるものとすれば、配置作業を能率良く行うことが可能になる。
（１３）前記ねじ締め装置が、
それぞれ雄ねじ部材の頭部の被係合部に係合する係合部を備えた複数のドライバビットと、
それら複数のドライバビットの各々を保持して、それらドライバビットの前記係合部が、前記ねじ保持治具の前記複数のねじ保持穴に保持された雄ねじ部材の頭部の前記被係合部の各々に対向する位置に位置決めして配設された複数のドライバビット駆動装置と
を含む(9)項ないし(12)項のいずれかに記載の組付け装置。
ドライバビット駆動装置をそれぞれが専用の駆動源を備えたものとすることも、次項以降に記載の組付け装置におけるように、駆動源を複数のドライバビット駆動装置に兼用とすることも可能である。前者の場合は専用の駆動源への駆動エネルギの供給にもかかわらず駆動源の回転が停止した場合に駆動エネルギの供給が停止されるようにすれば、雄ねじ部材の締付トルクを適正な大きさに制御することができ、トルクリミッタ等のクラッチは不可欠ではなくなる。しかし、クラッチを設けることも勿論可能である。
（１４）前記ねじ締め装置が、前記複数のドライバビット駆動装置に兼用の１つの駆動源を含む(13)項に記載の組付け装置。
（１５）前記ねじ締め装置が、さらに、前記１つの駆動源の駆動回転体と、前記複数のドライバビット駆動装置の各々に設けられた被駆動回転体である複数の被駆動回転体とに巻き掛けられた1本の周回ベルトを含む(14)項に記載の組付け装置。
１つの駆動源の回転を複数のドライバビット駆動装置に伝達する回転伝達装置としては歯車伝達装置等種々の公知のものを採用可能であるが、周回ベルトが特に適している。
（１６）前記ねじ締め装置が、さらに、
前記複数のドライバビットの各々と、それらに対応して設けられた複数の被駆動回転体の各々との間に設けられ、前記複数の雄ねじ部材から前記ドライバビットに加えられる負荷トルクないし抵抗トルクが第１設定トルクを超えるまでは、各ドライバビットを各被駆動回転体と共に回転させ、第１設定トルクを超えれば各被駆動回転体の各ドライバビットに対する相対回転を許容する複数の第１クラッチを含む(15)項に記載の組付け装置。
（１７）前記第１クラッチが、前記各被駆動回転体の前記各ドライバビットに対する相対回転を許容する状態では、実質的に駆動トルクを伝達しない解放状態となる空転型トルクリミッタである(16)項に記載の組付け装置。
第１クラッチとして設定トルクを超えるトルクを伝達しない通常のトルクリミッタを採用することも可能である。しかし、本項に記載の空転型トルクリミッタを採用すれば、兼用の駆動源および周回ベルトに作用する最大負荷を小さく抑えることが可能となる。
（１８）前記ねじ締め装置が、さらに、前記駆動回転体と前記１つの駆動源との間に設けられ、前記周回ベルトから前記駆動回転体に加えられる負荷トルクが第２設定トルクを超えるまでは駆動回転体を駆動源と共に回転させ、第２設定トルクを超えれば駆動源が駆動回転体に対して相対的に回転することを許容する第２クラッチを含む(14)項ないし(17)項のいずれかに記載の組付け装置。

請求可能発明の一実施形態である回路基板組付け装置の概略平面図である。組付け対象物の一例を示す平面図である。上記回路基板組付け装置におけるねじ保持治具を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)におけるＡ部拡大図、(c)は(b)におけるＢ−Ｂ断面図である。図１に示した回路基板組付け装置における雄ねじ部材配置装置を取り出して示す斜視図である。上記雄ねじ部材配置装置の雄ねじ部材配置動作を説明するための斜視図である。図１に示した回路基板組付け装置におけるねじ締め装置を取り出して示す斜視図である。

以下、請求可能発明の実施形態を、図を参照しつつ説明する。なお、請求可能発明は、下記実施形態の他、上記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。

図１は、回路基板組付け装置１０を、それの装置本体１２を省略して位置のみを二点鎖線で示す概略平面図である。図１において、符号１４は対象物保持治具を示し、この対象物保持治具１４は、搬送装置の一例であるベルトコンベヤ１６によって左から右へ搬送される。このベルトコンベヤ１６は、互いに平行に配置され、同期して周回させられる一対のコンベヤベルト１８により、対象物保持治具１４を支持して搬送する。対象物保持治具１４は最初、回路基板セットステージ２４に停止させられ、そこにおいて作業者により対象物保持治具１４上に１枚のメイン基板２６が載せられ、その上に複数のサブ基板２８，３０が位置決めして載置される。メイン基板２６は対象物保持治具１４上に、サブ基板２８，３０はメイン基板２６上に、それぞれ単純に重ねられるのみでもよいが、位置決め部あるいは仮止め剤で、振動等による位置ずれを防止されることが望ましい。なお、メイン基板２６上に複数のサブ基板２８，３０が載置されたものを、以下、組付け対象物３６と総称する。

組付け対象物３６がベルトコンベヤ１６によってねじ締めステージ４０へ搬送され、そこにおいて図２に示すように、複数ずつの雄ねじ部材４４，４６により組み付けられる。そのために、ねじ締めステージ４０には、図３(a)に示すねじ保持治具５０が位置を固定して設けられている。ねじ保持治具５０には、雄ねじ部材４４，４６をそれぞれ保持するねじ保持部６０，６２が複数ずつ形成されており、そのうちねじ保持部６０を代表的に図３(b)，(c)に示す。ねじ保持部６０は、雄ねじ部材４４の頭部６４を位置決めして収容する頭部収容穴６６と、雄ねじ部材４４の軸部６８の貫通を許容して頭部６４を支持する頭部支持部７０とから成っている。なお、図３(b)においては、頭部支持部７０を明瞭に示すために雄ねじ部材４４を省略する。

頭部支持部７０は頭部収容穴６６と共に治具本体７６に形成されることも可能であるが、本実施形態においては、耐摩耗性の優れた金属製の薄板７８により形成されている。頭部支持部７０は、頭部収容穴６６より大径の円形穴８０の内周面から中心に向かって延びる複数の舌片８２により形成されている。薄板７８は円形穴８０の周辺部(図３(c)におけるＣ領域の外側）までは治具本体７６に接着により固定されているが、舌片８２は全体が接着されることなく自由にたわみ得るようにされており、かつ、先端部が下方に曲げられて、複数の舌片８２の中央に形成された二点鎖線で示す貫通穴８４への軸部６８の嵌入を案内する案内部８６とされている。

ねじ締めステージ４０にはまた、ねじ保持治具５０に雄ねじ部材４４，４６を配置するねじ配置装置９０が設けられている。ねじ配置装置９０は、図４に詳細に示すように、雄ねじ部材４４，４６をそれぞれ多数収容して吐出部９２から１個ずつ順次排出し、ねじ保持部６０，６２に保持させるねじ配置ヘッド９４，９６と、それらを互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸の各方向に移動させる配置ヘッド移動装置９８とを含んでいる。

ねじ締めステージ４０にはさらに、ねじ締付装置１００が設けられている。ねじ締付装置１００は、図１に示すように、Ｘ方向移動装置１０２に支持されて、ねじ保持治具５０の上方に位置する機能位置と、ねじ保持治具５０の上方から右方へ退避した退避位置との間で移動させられるとともに、図示を省略する昇降装置により昇降させられる締付装置本体１０４（図６においては外形のみを二点鎖線で示す）を備えている。この締付装置本体１０４には、複数のドライバビット１０６をそれぞれ軸方向に相対移動可能かつ相対回転不能に保持する複数本の保持軸１０８が、回転可能かつ軸方向には移動不能に保持されている。保持軸１０８の各々とドライバビット１０６の各々との間には、付勢装置として圧縮コイルスプリング（図示省略）が配設され、常にはドライバビット１０４を前進端位置に保持しているが、ドライバビット１０６に対する反力が設定値以上になれば、ドライバビット１０６が保持軸１０８に対して後退することを許容する。

各保持軸１０８には被駆動回転体としての歯付プーリ１１０が取り付けられており、それら歯付プーリ１１０に周回ベルトの一種であるタイミングベルト１１２が巻き掛けられ、このタイミングベルト１１２が駆動源たる電動モータ１１４により駆動回転体としての歯付プーリ１１６を介して周回させられることにより、複数の保持軸１０６が一斉に回転させられる。電動モータ１１４は位置固定に設けられており、締付装置本体１０２が機能位置へ移動させられるとき、上記歯付プーリ１１６と共に回転する被駆動歯車１１８が電動モータ１１４により回転させられる駆動歯車１２０と噛み合うことによって、歯付プーリ１１６が回転駆動される。駆動歯車１２０と被駆動歯車１１８とは噛み合った状態で、前記締付装置本体１０２の昇降を許容する。また、電動モータ１１4から歯付プーリ１１６までの回転伝達装置には、歯付プーリ１１６に対する負荷トルクが設定トルクを超えた場合には、電動モータ１１4の回転にもかかわらず、歯付プーリ１１６の回転が停止することを許容するトルクリミッタ１２４が設けられ、電動モータ１１４に過負荷が作用することが防止されている。さらに、前記複数ずつの歯付プーリ１１０と保持軸１０８との間にも、それぞれトルクリミッタ１２２が設けられている。これらトルクリミッタ１２２，１２４の機能は後述するが、トルクリミッタ１２２が第１クラッチを構成し、トルクリミッタ１２４が第２クラッチを構成しているのである。

トルクリミッタ１２４は通常のものでもよいが、トルクリミッタ１２２は、保持軸１０８に対する負荷トルクが設定トルクを超えた場合に、保持軸１０８に対する歯付プーリ１１０の相対回転を許容するのみならず、歯付プーリ１１０に対する負荷トルクが急激に減少するものとされることが望ましく、例えば、空転タイプトルクリミッタと称して市販されているものを採用することができる。

以上のように構成された回路基板組付け装置１０においては、回路基板セットステージ２４において組付け対象物３６のセットが作業者により行われる間、ねじ締めステージ４０においては、ねじ締付装置１００がねじ保持治具５０の上方から退避させられる一方、ねじ配置装置１００が保持治具５０の上方に位置させられる。そして、ねじ配置ヘッド９４，９６が、配置ヘッド移動装置９８により制御プログラムに従ってＸ，Ｙ軸方向に移動させられて、ねじ保持治具５０のねじ保持部６０，６２の各々の直上位置へ移動させられるとともに、Ｚ軸方向に昇降させられて、雄ねじ部材４４，４６をそれぞれ予定のねじ保持部６０，６２に配置する。図５は、その状態をねじ配置ヘッド９４について代表的に示す図であるが、この図５において、対象物保持治具１４および組付け対象物３６が二点鎖線で示されているのは、上記のように雄ねじ部材４４，４６が配置される時点においては、対象物保持治具１４等は未だ図示の位置へ搬送されている必要はないことを示すためである。

やがて、組付けの終わった組付け対象物３６がねじ保持治具５０の下方へ搬送され、昇降装置１２６により上昇させられる際、ねじ保持治具５０から下向きに突出させられた２本の位置決めピン１２８がメイン基板２６に形成された２つの位置決め穴１３０に嵌入する。位置決めピン１２８は下端部がテーパ部とされており、ほぼ予定の位置へ搬送されたメイン基板２６の位置決め穴１３０に嵌入することにより、組付け対象物３６をねじ保持治具５０に対して正確に位置決めする。なお、図示は省略するが、対象物保持治具１４には、メイン基板２６を貫通した位置決めピン１２８を受け入れる受入れ穴が形成されている。

一方、雄ねじ部材４４，４６の配置を終了したねじ配置装置９０がねじ保持治具５０の上方から退避させられ、代わりにねじ締付装置１００が、図示を省略するストッパにより規定される機能位置へ移動させられる。この状態では複数のドライバビット１０４が、ねじ保持治具５０に保持されている複数の雄ねじ部材４４，４６の真上に位置する。ねじ締付装置１００が下降させられれば、それぞれの頭部６４に押し付けられる。前述のように、保持軸１０６とドライバビット１０との間には圧縮コイルスプリングが配設されているため、ドライバビット１０４の停止後も圧縮コイルスプリングが締付装置本体１０２の下降に伴う保持軸１０６の下降を許容し、ドライバビット１０４を下方に付勢する状態となる。

その状態で電動モータ１１４が起動され、複数のドライバビット１０４が一斉に回転させられ、頭部６４のドライバ係合部に係合したものから順次雄ねじ部材４４，４６を回転させ始める。それら回転を始めた雄ねじ部材４４，４６は、雌ねじ穴と螺合可能な位相に達したものから順に螺合しはじめ、螺合の進行につれて軸方向に移動する。やがて締付けが完了する雄ねじ部材４４，４６が現れ、それに係合しているドライバビット１０４の回転が阻止されるため、保持軸１０８を介してトルクリミッタ１２２に作用する負荷トルクが設定トルクを超え、歯付きプーリ１１０が空転を開始する。それによって、締付けが完了した雄ねじ部材４４，４６に係合しているドライバビット１０４は回転を停止するが、そのドライバビット１０４に対応する歯付プーリ１１０は回転し続けることができ、タイミングベルト１１２は周回を継続してまだ締付けが完了していない雄ねじ部材４４，４６の締付けを続行することができる。このように、複数のドライバビット１０６に対応するトルクリミッタ１２２の負荷トルクが順次設定トルクに達するが、その後は順次負荷トルクが急減するため、タイミングベルト１１２に対する負荷、および歯付プーリ１１６を介して電動モータ１１４に作用する負荷トルクが過大となることが良好に回避される。したがって、電動モータ１１４に対する負荷トルクが過大になることはないはずであるが、負荷トルクが設定トルクに達するドライバビット１０６の数が偶然予定数以上となり、電動モータ１１４に対する負荷トルクが過大となることが絶対にないとは言い得ない。トルクリミッタ１２４はその場合のためにが設けられているのである。

すべての雄ねじ部材４４，４６の締付けが完了すれば、電動モータ１１４が停止させられ、ねじ締め装置１００が上昇させられる。上昇後、すべてのトルクリミッタ１２２が空転状態になっているため、図示を省略する復帰装置によりトルク伝達状態に復帰させられる。一方、すべてのドライバビット１０６が雄ねじ部材４４，４６の頭部６４から離間した後、ベルトコンベヤ１６が作動させられて、組付けの完了した組付け対象物３６がねじ締めステージ４０から搬出されるとともに、新たな対象物保持治具１４が回路基板セットステージ２４へ、また新たな組付け対象物３６がねじ締めステージ４０へそれぞれ搬入される。

上記実施形態においては、ねじ保持治具５０の頭部支持部７０が金属製の薄板７８の一部である舌片８２により構成されていたが、不可欠ではなく、例えば、頭部収容穴６６の内周面に形成したＯリング溝にＯリングを保持させ、これを頭部支持部とすることや、治具本体７６とは別体の回動片を治具本体に回動軸線まわりに回動可能に取り付け、通常は付勢部材により作用位置に保つことにより、頭部支持部として機能させることも可能である。

また、前記実施形態においては、ねじ保持治具５０に対する組付け対象物３６の位置決めが、位置決めピン１２８と位置決め穴１３０との嵌合により、機械的に行われるようにされていたが、ねじ保持治具５０と組付け対象物３６とに設けた基準マークを撮像装置により撮像し、ねじ保持治具５０と組付け対象物３６（あるいは対象物保持治具１４）との一方を自動で移動させて位置合わせが行われるようにしてもよい。

１０：回路基板組付け装置２４：回路基板セットステージ３６：組付け対象物４０：ねじ締めステージ５０：ねじ保持治具６６：頭部収容穴７０：頭部支持部７６：治具本体７８：金属製の薄板８２：舌片８６：案内部９０：ねじ配置装置９４，９６：ねじ配置ヘッド９８：配置ヘッド移動装置１００：ねじ締付装置１０６：ドライバビット１０８：保持軸１１０：歯付プーリ１１２：タイミングベルト１２２：トルクリミッタ

Claims

複数個所に雌ねじ穴が形成された第１部材に、前記複数個所の雌ねじ穴の各々に対応する複数個所に貫通穴が形成された第２部材を重ね、雄ねじが形成された軸部とその軸部より大径の頭部とを備えた複数の雄ねじ部材の各軸部を、複数の貫通穴の各々を貫通させて雄ねじ部を複数の雌ねじ穴に螺合させるとともに、頭部を各貫通穴の縁部に係合させることにより、第１部材に第２部材を組み付ける組付け方法であって、
概して板状を成し、第２部材の前記複数個所の貫通穴の各々に対応する複数個所にそれぞれ形成されて各々雄ねじ部材を位置決めして保持する複数のねじ保持穴が形成され、位置が固定して設けられたねじ保持治具を用い、
前記第１部材に前記第２部材を重ねたものを、前記ねじ保持治具に対して、下方から位置決めする位置決め工程と、
雄ねじ部材配置装置を、前記ねじ保持治具の上方に移動させて、その雄ねじ部材配置装置によって、前記ねじ保持治具の前記複数のねじ保持穴の各々に雄ねじ部材を直接あるいはワッシャを介して間接に保持させる雄ねじ部材配置工程と、
その雄ねじ部材配置工程の実行後に、前記雄ねじ部材配置装置を前記ねじ保持治具の上方から退避させるとともにねじ締め装置を前記ねじ保持治具の上方に移動させ、そのねじ締め装置によって、前記ねじ保持治具に保持された複数の雄ねじ部材をねじ締めするねじ締め工程と
を含むことを特徴とする組付け方法。
前記雄ねじ部材配置工程が、１つ以上の雄ねじ部材を保持した１つ以上のねじ配置ヘッドを、ねじ配置ヘッド移動装置により自動で、前記ねじ保持治具の表面に平行に、前記複数のねじ保持穴の各々に対向する位置へ移動させ、各ねじ保持穴に雄ねじ部材を保持させる自動雄ねじ部材配置工程を含む請求項１に記載の組付け方法。
複数個所に雌ねじ穴が形成された第１部材に、前記複数個所の雌ねじ穴の各々に対応する複数個所に貫通穴が形成された第２部材を重ね、雄ねじが形成された軸部とその軸部より大径の頭部とを備えた複数の雄ねじ部材の各軸部を、複数の貫通穴の各々を貫通させて雄ねじ部を複数の雌ねじ穴に螺合させるとともに、頭部を各貫通穴の縁部に直接あるいはワッシャを介して間接に係合させることにより、第１部材に第２部材を組み付ける組付け装置であって、
概して板状を成し、第２部材の前記複数個所の貫通穴の各々に対応する複数個所にそれぞれ形成されて各々雄ねじ部材を位置決めして保持する複数のねじ保持穴が形成され、位置を固定して設けられたねじ保持治具と、
前記ねじ保持治具の上方の位置とその位置から退避した位置との間で移動させられ、前記ねじ保持治具の上方の位置において、そのねじ保持治具に複数の雄ねじ部材を直接あるいはワッシャを介して間接に保持させる雄ねじ部材配置装置と、
前記ねじ保持治具の上方の位置とその位置から退避した位置との間で移動させられ、前記ねじ保持治具の上方の位置において、前記ねじ保持治具に保持された複数の雄ねじ部材の各々を締め付けるねじ締め装置と
を含み、
前記第１部材に前記第２部材を重ねたものを、前記ねじ保持治具に対して、下方から位置決めするように構成されたことを特徴とする組付け装置。
前記ねじ保持治具の前記複数のねじ保持穴の各々が、
雄ねじ部材の軸部の貫通を許容する貫通穴部と、
常には雄ねじ部材の頭部に直接あるいはワッシャを介して間接に係合して雄ねじ部材を支持する支持状態にあり、設定以上の大きさの力が作用した場合には頭部の通過を許容する通過許容状態となる頭部支持部と
を含む請求項３に記載の組付け装置。
前記ねじ締め装置が、
それぞれ雄ねじ部材の頭部の被係合部に係合する係合部を備えた複数のドライバビットと、
それら複数のドライバビットの各々を保持して、それらドライバビットの前記係合部が、前記ねじ保持治具の前記複数のねじ保持穴に保持された雄ねじ部材の頭部の前記被係合部の各々に対向する位置に位置決めして配設された複数のドライバビット駆動装置と、
それら複数のドライバビット駆動装置に兼用の１つの駆動源と、
その１つの駆動源の駆動回転体と、前記複数のドライバビット駆動装置の各々に設けられた被駆動回転体である複数の被駆動回転体とに巻き掛けられた1本の周回ベルトと、
前記複数のドライバビットの各々とそれらに対応して設けられた複数の被駆動回転体の各々との間に設けられ、前記複数の雄ねじ部材から前記ドライバビットに加えられる負荷トルクが設定トルクを超えるまでは、各ドライバビットを各被駆動回転体と共に回転させ、設定トルクを超えれば各被駆動回転体の各ドライバビットに対する相対回転を許容する複数のクラッチと
を含む請求項３または４に記載の組付け装置。