JPH04141332A

JPH04141332A - 螺子締め装置

Info

Publication number: JPH04141332A
Application number: JP25929990A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Onda; 信彦恩田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔目次〕概要産業上の利用分野従来の技術発明が解決しようとする課題（第７図）課題を解決する
ための手段（第１図）実施例（ａ）本発明の一実施例（第２図、第３図）（ｂ）本発
明の他の実施例（第４図）発明の効果〔概要〕電動ドライバあるいはエアードライバを用いた螺子締め
装置に関し、特に螺子頭部にドライバのビットを衝撃を
与えることな（係合させる螺子締め装置に関し、金属粉等の塵埃を発生させることない螺子締め装置を提
案することを目的とし、保持した螺子にビットを係合させ、当該ビットの回動に
より螺子を締結対象物に螺合させる螺子回動手段と、前
記螺子回動手段を螺子回動方向に駆動する駆動手段と、
前記螺子回動手段の螺子回動軸方向に加わる外力を検出
して検出信号を出力する検出手段と、前記検出信号及び
前記螺子回動手段の螺子に対する押圧力を指令する指令
信号に基づいて前記駆動手段を駆動制御する制御手段上
を備える螺子締め装置において、前記ビットが所定の速
度で螺子に当接して係合した時点から弾性力が徐々に大
きくなり、前記ビットに係合状態にある螺子に前記外力
が加わり螺子回動手段によりビットを回動する時点で前
記所定の速度が零となるように弾性力をビット側に付勢
する衝撃力緩和手段を備えるものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電動ドライバあるいはエアードライバを用い
た螺子締め装置に関し、特に螺子頭部にドライバのビッ
トを衝撃を与えることなく係合させる螺子締め装置に関
する。

近年、ファクトリ−オートメーション（Ｆ　Ａ、　）の
進展に伴い、各種の作業がロボットに置き換えられつつ
あり、比較的高度きされる機械部品の組み立てもロボッ
トを用いて行われるようになっている。この組み立て作
業においては、ロボットが一方の部品の指定位置に他の
部品を設置する作業の他に、螺子の締結によって機械部
品を他の装置に固定する螺子締め作業がある。この螺子
締め作業は、電動ドライバあるいはエアードライバ等の
ドライバをロボットやその他の駆動機構に取りつけた螺
子締め装置で行われる。

螺子締め装置で螺子を自動的に締める場合、螺子締め装
置には、ドライバのビットをネジ頭部の溝（六角穴や十
字溝、マイナス溝等）に係合させて一定の力で押圧しつ
つ、螺子の進行速度に合わせてビットを下降させる機能
が必要である。このような微妙な作業を高精度に実行す
ることができる螺子締め装置が要求される。

〔従来の技術〕

従来、この種の螺子締め装置として特開昭６１−２０９
８２９号公報に開示されるものがある。

この従来の螺子締め装置の概略構成を第６図に示す。

同図において従来の螺子締め装置は、吸引保持部７で保
持された螺子６１をビット１１に係合させ、当該ビット
１１の回動により螺子６１を締結対象物６に螺合さ゛せ
るドライバ１と、このドライバ１を螺子回動方向に駆動
するモータ２と、前記ドライバ１及びモータ２を平行板
ばね構造で支持し、この平行板ばね上の歪ゲージが貼ら
れて形成され、ドライバ１の螺子回動軸方向Ｚに加わる
外力を検出して検出信号Ｓｌを出力する力センサ３と、
この検出信号Ｓｌ及び前記ドライバ１の押圧力を指示す
る力指令信号Ｓ２と比較してＺ軸移動指令信号Ｓ３を生
成するＺ軸制御回路４とを備える構成である。

前記Ｚ軸制御回路４は、前記検出信号Ｓ１と力指令信号
Ｓ２とを比較して移動指令値ＤＩを演算する移動指令回
路４１と、この演算された移動指令値ＤＩに基づいてＺ
軸移動用モータ４０１をサーボ制御するためのＺ軸移動
指令信号Ｓ３を生成するサーボ制御回路４２とを備える
構成である。

前記ドライバ１のピット１１外周辺部には吸引保持部７
が設けられ、この吸引保持部７の吸引スリーブ内の空気
を真空ポンプ７１で調整することにより螺子６１を吸引
保持する構成である。

また、締結対象物６に対するｙ軸又はｙ軸の装置本体の
移動は、Ｘ軸駆動機構５００及びＸ軸駆動機構６００に
より適合調整する構成である。

次に、前記構成に基づ〈従来の螺子締め装置の動作につ
いて磁気ディスク装置６の円板６２をりランパ６３に取
付ける場合を例として説明する。

螺子締め作業は以下の手順で行う。

■ドライバ１は第５図（Ｂ）に示すネジ供給機へ移動し
螺子６１を一本吸着する。

■ドライバ１はクランパ６３の螺子穴６３ａへ移動し、
螺子６１を途中まで締める。

■螺子穴６３ｂ、６３ｃに対しても、■、■を繰り返し
て仮締めする。

■ドライバ１は螺子穴６３ａへ移動し、螺子６１を規定
のトルクで締めつける（本締め）。

■螺子穴６３ｂ、６３ｃに対しても■を繰り返して本締
めする。

０３本の螺子の締めつけトルクをバランスさせるために
、螺子穴６３　ａ、　６３　ｂ、　６３　ｃに対して■
を繰り返してもう一度ネジ締めする（増し締め）。

第７図（Ａ）に示す形状の十螺子用のビット先端に、第
７図（Ａ）に示す形状の十螺子６１の頭部に係合させ、
前述■〜■の本締めと増し締めにおいては、螺子穴６２
ａ〜６３ｃのすでに締められている螺子６１にドライバ
１を下降させてビット１１を当ててから螺子締めするが
、ビット１１が螺子６１に接触する時、ビット１１の山
の向きと螺子６１の十字溝との向きはランダムであるの
で、ビット１１が螺子６１の十字溝にはまらない場合が
生じる。この時、接触時の衝撃力で螺子頭部に打痕傷６
１ａがつき、そこから金属粉が発生する。この打痕傷６
１ａの大きさはＭ３＋螺子の場合には、約０．１ｍｍ〜
Ｑ、３ｍｒｎと小さく肉眼ではほとんどわからない。

しかし磁気ディスク装置６のように極度に塵埃をきらう
精密機械の場合、金属粉が磁気ディスク装置６内にある
と、ヘッドクラッシュ等の重大障害を引き起こすおそれ
がある。従って傷の発生を防いで金属粉の発生を抑止す
ることは、螺子締めの自動化を図るうえで重要な問題で
ある。磁気ディスク装置６の内部組立で多用されている
Ｍ２．５〜Ｍ４ニツケルメツキ螺子の場合、打痕傷を防
ぐためには、ビット１１を２００ｇｆ以下の力で接触さ
せる必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の螺子締め装置は以上にように構成されていたこと
から、磁気ディスク装置のような極度に塵埃をきらう精
密機械の組立作業で大きな衝撃力で螺子に係合すること
となり、この係合の際に金属粉を発生するという課題を
有していた。

具体的には、従来の螺子締め装置はビ・ソト１１がドラ
イバ１に固定されていることから、ビ・ソト１１の押圧
方向（２方向）の剛性か高く、力制御の原理として次の
〔１〕式で動作する。

Ｖｆ＝Ｋｐ　（Ｆｏ−Ｆ　ｓ）　　　　　　　・・・〔
１，〕Ｖｆ：Ｚ軸移動指令信号Ｓ３の移動指令値（速度）Ｋｐ：比例ゲインＦＯ：検出信号Ｓｌの検出値ＦＳ：力指令信号Ｓ２の力指令値金属のように固いもの同士が接触する時は、（Ｆｏ−Ｆ
ｓ）が数ｍＳ〜十数ｍｓの短時間でＯまで減少するが、
螺子締め装置の制御帯域は高々数十Ｈｚのため、〔１〕
式で計算される速度に追従できず、Ｖｆ＞Ｏなる速度で
ビット１１はネジ６１に接触してその結果衝撃力が発生
するという課題を有する。

本発明は前記課題を解消するためになされたもので、金
属粉等の塵埃を発生させることない螺子締め装置を提案
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図を示す。

同図において本発明における螺子締め装置は、保持した
螺子（６１）にビットを係合させ、当該ビット（１１）
の回動により螺子（６１）を締結対象物（６）に螺合さ
せる螺子回動手段（１：と、前記螺子回動手段（１）を
螺子回動方向に駆動する駆動手段（２）と、前記螺子回
動手段（１：の螺子回動軸方向に加わる外力を検出して
検出信号を出力する検出手段（３）と、前記検出信号（
Ｓｉ）及び前記螺子回動手段（１）の螺子（６１）に対
する押圧力を指令する指令信号（Ｓ２）に基づいて前記
駆動手段（２）を駆動制御御する制御手段（４）とを備える螺子締め装置において
、前記ビットが所定の速度で螺子に当接して係合した時
点から弾性力が徐々に大きくなり、前記ビットに係合状
態にある螺子に前記外力が加わり螺子回動手段によりビ
ットを回動する時点で前記所定の速度が零となるように
弾性力をビット側に付勢する衝撃力緩和手段（５）を備
えるものである。

〔作用〕

本発明においては、ビットに係合状態にある螺子に螺子
回転軸方向に外力が加わる時点に、所定速度で当接係合
するビットの速度が零となる弾性力をビット側に付勢す
ることにより、螺子頭部へのビットの接触係合時におけ
る衝撃力を弾性力で吸収できることとなり、金属粉等の
塵埃の発生を防止する。

〔実施例〕

（ａ）本発明の一実施例以下、本発明の一実施例を第２図、第３図に基づいて説
明する。この第２図は本実施例装置の要部構成図、第３
図は本実施例の動作説明図を示す。

前記各図において本実施例に係る螺子締め装置は、前記
第６図記載の従来装置と同様にドライバ１、モータ２、
力センサ３、Ｚ軸制御回路４（図示を省略）及びＸ、Ｙ
の各軸制御回路４（図示を省略）を備え、この構成に加
え、前記ドライバ１におけるビット１１の基部に設けら
れ、このビット１１の螺子６１に対する接触係合時及び
この螺子６１と係合状態にあるビット１１に外力が加わ
る時点における衝撃力を緩和する衝撃力緩和機構５を備
える構成である。

前記衝撃力緩和機構５は、枠体内部の一端側に形成され
る段差部５１ａ及びこの枠体の他端側に形成される開口
部５１ｂを有する筐体５１と、前記筐体５１内に収納さ
れ、筐体５１の段着部基底部分５１．Ｃに一端が支持さ
れると共に開口部５１ｂに出没自在に装着されたビット
１１のホルダｌｌａに他端が支持されるばね５２とを備
える構成である。

次に、前記構成に基づく本実施例装置の動作について第
３図（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。

まず、制動領域■においてビット１１が螺子６１に接触
した瞬間、ホルダｌｌａは筐体５１から浮くが、ばね５
２は自由長しのままで圧縮されていない。螺子６１には
ばね５２の弾性力が作用せずビット１１とホルダｌｌａ
の自重Ｗだけ力く加わる。

次に、制動領域■において、ドライバ１が下降すると、
ばね５２が圧縮される。螺子６］、にはビット１１とホ
ルダ１１ａとの自重Ｗ及びばね１２の弾性力ｋｚの合力
Ｆ＝ｗ＋ｋｚが加わる。

さらに、制動点■において、ドライバ１が下降して、ホ
ルダｌｌａが筐体５１の段差部５１ａに接触する瞬間に
は、螺子６１には前記自重Ｗと弾性力ｋｌの合力Ｆ　＝
　ｗ　＋　ｋ　ＩＩが加わる。

また、制動領域■においてホルダｌｌａが筐体５１に接
触した後は、ばね１２の弾性力の効果は消えて螺子６１
には自重Ｗとドライバ１の押付力が加わることとなる。

さらに、前記Ｚ軸制御回路４（第２図に図示を省略し、
第６図を参照）の制御動作を第３図（Ｂ）を参照して説
明する。

前記制御領域■〜■と前記〔１〕とから、前記制御領域
Ｈにおけるドライバ１におけるビット１１のＺ軸方向へ
の下降速度を指す移動指令値（Ｚ軸移動指令信号５３）
Ｖｆは次のようになる。

Ｖ　ｆ　＝Ｋｐ　　（ｗ＋ｋ　ｚ−Ｆ　ｓ）　　　　　
　−［２）となり、ドライバ１の下降につれてＺが０か
ら増加するため、第３図（Ｂ）中の時刻ｔ１から移動指
令値Ｖｆの絶対値は小さくなる（ただし、０≦Ｚ＜βで
ｗ＋ｋｚ＜Ｆｓとする。）そして、前記制御点■でｗ＋ｋｌ＝Ｆ　ｓ　　　　　　　　　　　−（３）とな
る。

このように、ｗ、に、Ａ’を決めれば、ホルダ１．１ａ
が筐体５１の段差部５１ａに接触してこの機構が剛体と
なる直前に、Ｖｆ＝Ｏとなってホルダ１．１　ａは速度
０で筐体５１に接触して衝撃力は発生しない（第３図（
Ｂ）中の時刻ｔ２を参照）。

力制御系の不感帯幅Ｆ、ｗ（Ｚ軸の制御モードを切り換
えるための制御パラメータ。検出信号Ｓ１の値がＦ　未
満ならＺ軸を位置制御し、ＦｄＷ以上ｗでは力制御する。）の設定についてホルダｌｌａがｄだ
け変位したところで、検出信号ＳＩが不感帯を越えるよ
うにするには、Ｆ、ｄ＝ｋｄ＋ｗ　　　　　　　　　　　・・・〔４〕
と設定する。

以上のことから、前記〔１〕式で（Ｆｏ−Ｆｓ）が零に
変化する時間が数百ｍ５ｅｃ〜数ｓｅｃとなれば制御系
が応答できることとなる。また、螺子６１に接触係合す
るビット１１及びホルダ１１ａの質量が小さい程螺子６
１−への衝撃力は小さくなることとなる。

（ｂ）本発明の他の実施例本発明の他の実施例要部構成図を第４図に示す。

同図において他の実施例装置は前記実施例と同様に構成
されるものであるが衝撃力緩和機構５の構成を異にする
。

この他の実施例における衝撃力緩和機構５は、枠体内部
の一端側中央部分から突出形成されるストッパ５３、こ
の枠体内部周辺部にＺ軸方向に平行に突起する突状案内
部５４及び前記枠体の他端側に形成される開口部５」−
ｂを有する筐体５１と、前記筐体５１内に収納され、筐
体５１のストッパ５３を巻回して装着され、前記開口部
５１ｂの端部に前記ビット１１−のホルダｌｌａを支持するばね５２とを備える構
成である。

また、衝撃力緩和機構５は、ドライバ１の出力軸１ａに
固着ねじ５１．　ｄで固定され、モータ２からの駆動力
を出力軸１ａを介してビット１１に伝達する構成である
。

この他の実施例装置はビット１１に螺子６１が接触係合
した後、ビット１１が螺子６１を介して加えられる締結
対象物６の反発力により上方に押し上げられる。このビ
ット１１は衝撃力緩和機構５の筐体５１内を突状案内部
５４に沿って押し上げられ、衝撃力を緩和すると同時に
、ビット１１と螺子６１との係合状態を確実なものとす
ることができることとなる。

また、ばね５２が前記締結対象物６からの反発力により
圧縮する際に、前記ストッパ５３外周に沿って圧縮され
ることとなるため、ビット１１と螺子６１との係合をよ
り安定した状態で衝撃力を吸収できることとなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては、ビットに係合
状態にある螺子に螺子回転軸方向に外力が加わる時点に
、所定速度で当接係合するビットの速度が零となる弾性
力をビット側に付勢することにより、螺子頭部へのビッ
トの接触係合時における衝撃力を弾性力で吸収できるこ
ととなり、金属粉等の塵埃の発生を防止するという効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の一実施例要部構成図、第３図は第２図
記載実施例の動作説明図、第４図は本発明の他の実施例
要部構成図、第５図は締結対象物の斜視図、第６図は従来の螺子締め装置の説明図、第７図は従来の
螺子締め装置の課題説明図を示す。１・・・ドライバ（螺子回動手段）２・・・モータ（駆動手段）３・・・力センサ（検出手段）４・・・Ｚ軸制御回路（制御手段）５・・・衝撃力緩和機構（衝撃力緩和手段）６・・・締
結対象物１１・・・ビット５１・・・筐体６１・・・螺子

Claims

【特許請求の範囲】１、保持した螺子（６１）にビットを係合させ、当該ビ
ット（１１）の回動により螺子（６１）を締結対象物（
６）に螺合させる螺子回動手段（１）と、前記螺子回動
手段（１）を螺子回動方向に駆動する駆動手段（２）と
、前記螺子回動手段（１）の螺子回動軸方向に加わる外
力を検出して検出信号を出力する検出手段（３）と、前
記検出信号（Ｓｉ）及び前記螺子回動手段（１）の螺子
（６１）に対する押圧力を指令する指令信号（Ｓ＿２）
に基づいて前記駆動手段（２）を駆動制御する制御手段
（４）とを備える螺子締め装置において、前記ビットが所定の速度で螺子に当接して係合した時点
から弾性力が徐々に大きくなり、前記ビットに係合状態
にある螺子に前記外力が加わり螺子回動手段によりビッ
トを回動する時点で前記所定の速度が零となるように弾
性力をビット側に付勢する衝撃力緩和手段（５）を備え
ることを特徴とする螺子締め装置。２、前記請求項１記載の螺子締め装置において、前記衝撃力緩和手段（５）は枠体内部の一端側に形成さ
れる段差部及び当該枠体の他端側に形成される閉口部を
有する筐体と、前記筐体内に収納され、筐体の段差部基
底部分に一端が支持されると共に閉口部に出没自在に装
着されたビットの保持部に他端が支持される弾性体とを
備え、前記ビットに係合状態にある螺子に前記外力が加わり前
記螺子回動手段によりビットを回動する時点でビットの
保持部が筐体の段差部に当接することを特徴とする螺子締め装置。３、前記請求項１記載の螺子締め装置において、前記制御信号手段（４）は螺子回動手段（１）の螺子（
６１）に対する押圧力を指令する指令信号Ｓ＿２を、ビ
ットの重量とビットを回動する時点の弾性力とを加算し
た値に設定することを特徴とする螺子締め装置。