JPH04275839A - 螺子締め方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、螺子締め方法に関し、
特に、多様な螺子仕様に対して、安定した締めつけを自
動的に行うための螺子締め方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、螺子締め方法において、螺子に対
する加圧はエアーシリンダやスプリング等により行なわ
れている。又、螺子締めビットの送り量の制御について
はエアーシリンダのストローク調整やサーボ機構による
教示方法が用いられている。以下、図面に基づいて、上
述の従来の螺子締め方法について説明する。

【０００３】図９は従来例の螺子締め方法による螺子締
め装置の構成を示すものである。図において、螺子をそ
の先端に係止して螺子締めを行う螺子締めビット２０が
モータ２１に連結され、モータ２１はモータ制御部２２
によって制御されている。この螺子締めビット２０とモ
ータ２１はガイド２３によってワークに対して遠近方向
に移動可能に支持されている。ボール螺子２４は、この
ボール螺子２４の回転によりボール螺子２４とガイド２
３との間に跨がっている移動梁２８をワークに対して遠
近方向に移動させる。移動梁２８はスプリング２７を介
して前記螺子締めビット２０とモータ２１に接続され、
前記螺子締めビット２０とモータ２１をワークに対して
遠近方向に移動させると共に螺子締めビット２０に螺子
締め圧力を与えている。サーボモータ２５はサーボモー
タ制御部２６によって制御されて前記ボール螺子２４を
駆動する。

【０００４】図９の装置を用いた第１の従来例の螺子締
め方法による螺子締め作業は次の様に行われる。この螺
子締め作業において、螺子を螺子締めビット２０の先端
に係止し螺子に螺子締めトルクを与えてワークにねじ込
むと、螺子締めビット２０はワークから螺子締めトルク
に比例した軸方向反力（以下カムアウト力という）を受
けるので、このカムアウト力以上の螺子締め圧力を螺子
締めビット２０に与えないと螺子をねじ込むことはでき
ない。

【０００５】この螺子締めトルクは、螺子の仕様によっ
て図１０に示すようにトルクＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ等大小各種
がある。ところが図９に示す装置による第１の従来例の
螺子締め方法では、スプリング２７に発生している張力
を検知できないので、図１０に示すように最大の螺子締
めトルクに対する最大のカムアウト力に耐え得る螺子締
め圧力ＦＡ　が常に発生するようにスプリングの張力を
設定している。そのため、小さい締め付けトルクのとき
には過大な螺子締め圧力のために、螺子とワークとの間
に過大な摩擦力が生じて螺子やワークが損傷を受けて螺
子の締め付け力を安定させることができなかったり、ワ
ークが押されて変形するという問題点がある。

【０００６】図９の装置を用いた第２の従来例の螺子締
め方法による螺子の螺子締め作業は次の様に行われる。 このねじ締め作業において、螺子締め圧力は、ボール螺
子２４の回転によりスプリング２７に発生する張力によ
って与えられるため、螺子の進み速度とボール螺子の回
転によるスプリング２７の下端の移動速度の比率によっ
て変化する。

【０００７】図１１はワークに予め螺子部が設けられて
いる場合に、螺子がワークに突入した後に螺子座面がワ
ーク座面に達するまで、即ち、螺子の突入から着座まで
の螺子のねじ込み速度ｖ（図１１（ａ）のＺ軸下降速度
）の変化と螺子締め圧力の変化との関係を示している。 そして図９に示す装置による第２の従来例の螺子のねじ
締め作業では、螺子締め圧力の変化を検知できないので
、この螺子締め圧力の変化を防ぐことはできない。 そのため、螺子締め圧力が過大に増加すると螺子とワー
クの螺子部との間の摩擦力が過大になり、ねじ込み途中
でこじれが発生したり、過負荷になってねじ込みができ
なくなつたり、螺子がワークに突入するときに図１１（
ｂ）に示すように螺子とワークの螺子部との噛み合わせ
が正規に行われず螺子の突入ミスを起こすという問題点
がある。

【０００８】図９の装置を用いた第３の従来例の螺子締
め方法による段差のあるワークにおける螺子締め作業は
次のように行われる。このねじ締め作業において、図１
２（ａ）に示される螺子締めビット２０の移動ストロー
クの違いはこの螺子締めビット２０の最下降位置ＺＡ　
，ＺＢ　，ＺＣ　に対するボール螺子２４の回転停止位
置を別個に設定することによってえられる。そして螺子
を締め付けた状態では、例えば図１２（ｂ）に示すよう
に螺子締めビット２０がＺＣ　より誤差分△Ｚだけずれ
た位置でのスプリング２７の張力が螺子締め圧力として
作用する。即ち、ワークの螺子締めポイントが多数あり
且つ螺子締めビット２０に対してワークに段差がある場
合には、ボール螺子２４の回転停止位置の設定をその都
度行いストロークを決めねばならないので、ストローク
教示に手間を要し、ワークの種類切替えにおける教示変
更が面倒で、螺子締めビットに対するワークの遠近方向
の位置決めに前記誤差分△Ｚを考慮した高い精度を要す
るという問題点がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１課題は、
上記第１の従来例における問題点、即ち、螺子締め圧力
を検知できないために、螺子締め圧力が過大になること
があり、そのために螺子とワークとの間に過大な摩擦力
が生じて螺子やワークが損傷を受けて螺子の締め付け力
を安定することができなかつたり、ワークが押されて変
形するという問題点の解決である。

【００１０】本発明の第２課題は、螺子がワークに突入
したのち着座するまでの軸方向の螺子締め圧力を、螺子
仕様に適合した一定値に保つように螺子送り制御手段に
指示して螺子締めを開始し、螺子がワークに突入したの
ち着座するまでの間、軸方向の螺子締め圧力を螺子締め
圧力検知手段を用いて検知し、この検知データを螺子送
り制御手段に伝え、このデータが前記の指示された一定
値の螺子締め圧力に保たれるように螺子送り制御手段が
螺子送り速度を制御しながら螺子締めを行うことを特徴
とする。記第２の従来例における問題点、即ち、螺子締
め圧力を検知できないために、螺子締め圧力が過大に増
加すると螺子とワークの螺子部との間の摩擦力が過大に
なり、ねじ込み途中でこじれが発生したり、過負荷にな
ってねじ込みができなくなつたり、螺子がワークに突入
するときに図１１（ｂ）に示すように、螺子とワークの
螺子部との噛み合わせが正規に行われず、螺子の突入ミ
スを起こすという問題点の解決である。

【００１１】本発明の第３課題は、上記第３の従来例に
おける問題点、即ち、螺子締め圧力を検知できないので
螺子がワークに突入する位置を検知できず、ワークの螺
子締めポイントが多数あり且つ螺子締めビットに対して
ワークに段差がある場合には、螺子がワークに突入する
位置とストロークの教示に手間を要し、そのためワーク
の種類切替えにおける教示変更の段取りが面倒で、螺子
締めビットに対するワークの遠近方向の位置決めに前記
誤差分△Ｚを考慮した高い精度を要するという問題点の
解決である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明に係る螺
子締め方法は、上記第１課題を解決するため、螺子が着
座した後に螺子締めビットが螺子に加える最大螺子締め
トルクを螺子締めトルク制御手段に指示すると共に、螺
子が着座後に螺子締めビットが軸方向に螺子に加える螺
子締め圧力を前記指示の最大螺子締めトルクに適合した
値に保つように螺子送り制御手段に指示して螺子締めを
開始し、螺子締め開始から着座までの間に、螺子締め圧
力検知手段を用いて螺子締め圧力を検知し、この検知デ
ータを螺子送り制御手段に伝え、このデータが前記の指
示された螺子締め圧力に達するまで螺子送り制御手段が
螺子締めビットの送りを制御して圧力を増加し、且つそ
の後この圧力を保つようにしながら前記螺子締めトルク
制御手段が前記指示の最大螺子締めトルクに達するまで
螺子締めトルクを制御しながら螺子締めを行うことを特
徴とする。

【００１３】本願の第２発明に係る螺子締め方法は、上
記第２課題を解決するため、螺子がワークに突入したの
ち着座するまでの軸方向の螺子締め圧力を、螺子仕様に
適合した一定値に保つように螺子送り制御手段に指示し
て螺子締めを開始し、螺子がワークに突入したのち着座
するまでの間、軸方向の螺子締め圧力を螺子締め圧力検
知手段を用いて検知し、この検知データを螺子送り制御
手段に伝え、このデータが前記の指示された一定値の螺
子締め圧力に保たれるように螺子送り制御手段が螺子送
り速度を制御しながら螺子締めを行うことを特徴とする
。。

【００１４】本願の第３発明に係る螺子締め方法は、上
記第３課題を解決するため、螺子締めビットに係合した
螺子がワークに到達して軸方向の螺子締め圧力に対する
反力が発生する位置をねじ込み開始位置として認識し、
この開始位置への到達を螺子送り制御手段に伝えるよう
に螺子締め圧力検知手段に指示して螺子締めを開始し、
螺子送り制御手段にこのねじ込み開始位置から所定のね
じ込み長さに所定の誤差修正を加えた長さだけ前記螺子
締めビットを送るように制御させて螺子締めを行うこと
を特徴とする。

【００１５】

【作用】本願の第１発明は、上記のとおり着座後の最大
螺子締めトルクを所定の値に指示し、着座後に螺子締め
ビットが軸方向に螺子に加える螺子締め圧力を、前記の
指示した螺子締めトルクに適合した値を保つように指示
し、螺子締め開始後に螺子締め圧力を検知しながら螺子
締めビットを移動させることによって、指示した螺子締
め圧力に達するまで加圧し且つこの圧力を保ちながら前
記の指示した螺子締めトルクにより螺子締めを行ってい
るので、螺子締め圧力は螺子締めトルクに適合した値に
保たれ、適正な螺子締め作業を行うことができる。

【００１６】本願の第２発明は、上記のとおり螺子締め
ビットに係合した螺子がワークに突入したのち着座する
までの軸方向の螺子締め圧力を検知し、この間の螺子締
め圧力を指示した値に保つように、螺子送り速度を制御
しながら螺子締めを行っているので、螺子締め圧力は螺
子の仕様に適合した値に保たれ、適正な螺子締め作業を
行うことができる。

【００１７】本願の第３発明は、上記のとおり螺子締め
ビットに係合した螺子がワークに達して、軸方向の螺子
締め圧力に対する反力が発生する位置をねじ込み開始位
置とし、このねじ込み開始位置から所定のねじ込み長さ
に所定の誤差修正を加えた長さだけ、前記螺子締めビッ
トを送りながら螺子締めを行っているので、ワークの螺
子締めポイントが多数あり且つ螺子締めビットに対して
ワークに段差がある場合にも、螺子がワークに突入する
位置とストロークの教示や、ワークの種類切替えにおけ
る教示変更の段取りや、螺子締めビットに対するワーク
の遠近方向の位置決めにおける高い精度が不必要になり
、生産設備の稼働率の向上と、設備の簡易化が可能にな
る。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 図１は本発明の螺子締め方法による螺子締め装置の構成
を示すものである。図において、螺子をその先端に係合
して螺子締めを行う螺子締めビット１がモータ２に連結
され、モータ２はモータ制御部３によって制御されてお
りこの両者で螺子締めトルク制御手段を構成している。 この螺子締めビット１とモータ２はガイド４によってワ
ークに対して遠近方向に移動可能に支持されている。こ
のガイド４とボール螺子５との間には、このボール螺子
５の回転によりワークに対して遠近方向に移動可能な移
動梁１２がまたがっている。この移動梁１２にはトルク
検出器８が取り付けられ、このトルク検出器８はアーム
９とスプリング１０を介して前記螺子締めビット１とモ
ータ２とに接続されている。サーボモータ６はサーボモ
ータ制御部７によって制御され、両者で螺子送り制御手
段を構成し前記ボール螺子５を回転する。このボール螺
子５が回転すると前記移動梁１２がワークに対して遠近
方向に移動しこの移動がトルク検出器８とアーム９とを
通してスプリング１０の先端に伝わりその結果スプリン
グ１０に発生する張力が前記螺子締めビット１とモータ
２とをワークに対して遠近方向に移動させると共に前記
螺子締めビット１とモータ２とにワークに対する螺子締
め圧力を与えている。

【００１９】図２はトルク検出器８の詳細図で、トルク
検出器８の捩じれ検出用回転シャフト８ａの一端は固定
され、他端はアーム９を支持し、捩じれ検出用回転シャ
フト８ａの回転中心からアーム９上のｌの距離の位置に
アームと直角にスプリング１０を接続している。スプリ
ング１０の張力をＦ、アーム９の長さをｌとすると、ト
ルク検出器８が検出するトルクＴにはＴ＝Ｆ×ｌの関係
があるので、このトルクＴからスプリング１０の張力Ｆ
が求められる。トルク検出器８は常時この張力Ｆ即ち螺
子締め圧力に相当するデータを螺子締め圧力検出用アン
プ１１につたえる。この螺子締め圧力検出用アンプ１１
は常時その時の螺子締め圧力を、モータ制御部３とサー
ボモータ制御部７に伝える機能を有し、トルク検出器８
とともに螺子締め圧力検知手段を構成する。

【００２０】本願の第１発明の実施例の螺子締め方法を
、図３、図４、図５、図６によって説明する。

【００２１】図３（ｂ）は、螺子を螺子締めビット１に
係合させてワーク（図示せず）にねじ込むときに、螺子
締めビット１の軸方向に、前記カムアウト力Ｆが反力と
して発生することを示している。図３（ａ）は、所定の
螺子締めトルク（トルク１、２）に対して必要な螺子締
め圧力を示しており、図３（ａ）によって螺子締めトル
クの所定値に対する螺子締め圧力Ｆ１　、Ｆ２　を設定
する。

【００２２】図４は、螺子締めビット１に所定の螺子締
め圧力を与える方法を示すもので、スプリング１０の張
力Ｆ即ち螺子締め圧力を、トルク検出器８で検知しなが
らボール螺子５を回転させてスプリング１０の伸びＺを
変化させ、伸びＺ１　，Ｚ２　において所望のＦ１　＝
Ｔ１　／ｌ，Ｆ２　＝Ｔ２　／ｌが得られることを示し
ている。

【００２３】図５と図６はこの実施例の螺子締め方法の
時間的経過を示すものである。ｔ１　はねじ込み開始時
で、初期加圧力Ｆ０　を螺子に与えている。ｔ２　は螺
子が着座した時点で、ｔ２　時にボール螺子５があるべ
き位置にボール螺子５の位置を制御し且つ螺子に所定の
螺子締め圧力が与えられるように、前記に示すようにし
て制御する。その後、螺子に所定の螺子締めトルクを加
えて螺子締めを行う（ｔ３　，ｔ４　）。

【００２４】この実施例によれば、所定の螺子締めトル
クの大きさに応じて、カムアウトを防ぐ必要最小限の螺
子締め圧力により螺子締めを行うことができる。

【００２５】本願の第２発明の実施例の螺子締め方法を
、図７によって説明する。

【００２６】図７（ａ）は、ねじ込み作業における螺子
締め装置の動作を示すものである。

【００２７】ワークに予め螺子部が設けられている場合
のねじ込み作業では、図７（ｂ）に示すように螺子のワ
ークへの突入ｔ５　から着座ｔ６　までの軸方向の螺子
締め圧力を最小限Ｆ３　にし且つ一定に保つ必要がある
。従って螺子締め圧力Ｆ３　をトルク検出器８で検知し
Ｆ３　の変化に対するトルク（トルク３）の変化分△Ｔ
３　を０にするようにボール螺子５のＺ軸下降速度ｖ１
　を変えることにより、スプリング１０に発生す張力を
一定に即ち螺子締め圧力Ｆ３　を一定に保ちながらねじ
締めを行うものである。図７（ｂ）は、螺子がワークに
突入してから着座するまでＺ軸下降速度を制御すること
により螺子締め圧力Ｆ３　を一定に保つねじ締め作業の
時間的経過を示すものである。

【００２８】この実施例によれば、螺子のねじ込み途中
における過大な螺子締め圧力の発生がなく、安定した螺
子締め作業を行うことができる。

【００２９】本願の第３発明の実施例の螺子締め方法を
、図８によって説明する。

【００３０】図８（ａ）は、螺子締めビット１に係合し
た螺子がボール螺子５の回転によりＺストローク移動し
たときにこの螺子の先端がワークに突入した状態と、次
に、ボール螺子５が更に回転して螺子が更にＬ＋αだけ
下降しワークに着座した状態とを示すものである。図８
（ｂ）は、Ｚ軸下降速度と螺子締め圧力の変化を示すも
のである。螺子のねじ込み作業においては、ボール螺子
５を回転させて螺子締めビット１を下降移動させ螺子が
ワークに突入したときｔ７　、螺子締めビット１及びス
プリング１０を介してワークからの突入反力をトルク検
出器８が検知し、その位置を螺子突入位置として認識す
ることができる。従って、螺子のねじ込み長さＬに所定
の誤差修正αを加えた長さだけ、前記の螺子突入位置か
ら更に螺子締めビット１を下降させることにより螺子締
め作業を行うことができる。

【００３１】図８（ｃ）のＺ３　，Ｚ４　は任意の値で
、図８（ｃ）は、この第３発明の実施例が、螺子突入位
置を認識できるため、ワークに段差がある場合にも、螺
子締めビット１に段差位置及びストロークを教示する必
要がなく、予め前記のＬ＋αを設定するだけで、螺子締
め作業を自動的に行うことができることをしめしている
。

【００３２】本発明は上記の実施例に限らず種々の態様
が可能である。例えば、螺子に対する加圧はエアーシリ
ンダ等によりおこなつてもよい、又、螺子締めビットの
送り量の制御を、エアーシリンダのストローク調整とサ
ーボ機構による教示方法によって行ってもよい。螺子締
めトルク制御手段や、螺子締め圧力検知手段や、螺子送
り制御手段も本発明の螺子締め方法に合わせて自由に設
計することができる。

【００３３】又、使用する螺子の大きさや仕様も自由に
選定できる。

【００３４】

【発明の効果】本願の第１発明の螺子締め方法は、最大
螺子締め圧力を螺子締めトルクに適合した値に保って、
適性な螺子締め作業を行うことができるので、従来技術
において、過大な螺子締め圧力によって螺子やワークの
螺子部が損傷したりワークが変形するという問題点を解
決できるという効果を奏する。

【００３５】本願の第２発明の螺子締め方法は、螺子が
ワークに突入してから着座するまで螺子締め圧力を所定
の値に保つように螺子送り速度を制御しながらねじ込み
を行っているので、螺子締め圧力は螺子の仕様に適合し
た値に保たれ、適性なねじ込み作業を行うことができる
ので、従来技術において、螺子締め圧力が過大に増加し
て螺子とワークの螺子部との間の摩擦力が過大になり、
ねじ込み途中でこじれが発生したり、過負荷になってね
じ込みができなくなつたり、螺子がワークに突入する時
に螺子とワークの螺子部との噛み合わせが正規に行われ
ず螺子の突入ミスを起こすという問題点を解決できると
いう効果を奏する。

【００３６】本願の第３発明の螺子締め方法は、任意の
ねじ込み開始位置を自動的に認識でき、このねじ込み開
始位置から所定のねじ込み長さにワークの撓み量の誤差
修正を加えた長さだけ前記螺子締めビットを送りながら
螺子締めを行っているので、従来技術において、ワーク
の螺子締めポイントが多数あり且つ螺子締めビットに対
してワークに段差がある場合に必要な、螺子がワークに
突入する位置とストロークの教示や、ワークの種類切替
えにおける教示変更の段取りや、螺子締めビットに対す
るワークの遠近方向の位置決めに対する高い精度が不必
要になり、生産設備の稼働率の向上と、設備の簡易化が
可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる螺子締め装置の一実施例の構成
図である。

【図２】図１のトルク検出器の説明図である。

【図３】第１発明の実施例の説明図である。

【図４】第１発明の実施例の説明図である。

【図５】第１発明の実施例の説明図である。

【図６】第１発明の実施例の説明図である。

【図７】第２発明の実施例の説明図である。

【図８】第３発明の実施例の説明図である。

【図９】従来技術に用いる螺子締め装置の構成図である
。

【図１０】従来技術の説明図である。

【図１１】従来技術の説明図である。

【図１２】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１　　螺子締めビット ２　　モータ ３　　モータ制御部 ４　　ガイド ５　　ボール螺子 ６　　サーボモータ ７　　サーボモータ制御部 ８　　トルク検出器 ９　　アーム １０　　スプリング １１　　螺子締め圧力検出用アンプ １２　　移動梁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　螺子が着座した後に螺子締めビットが
   螺子に加える最大螺子締めトルクを螺子締めトルク制御
   手段に指示すると共に、螺子が着座後に螺子締めビット
   が軸方向に螺子に加える螺子締め圧力を前記指示の最大
   螺子締めトルクに適合した値に保つように螺子送り制御
   手段に指示して螺子締めを開始し、螺子締め開始から着
   座までの間に、螺子締め圧力検知手段を用いて螺子締め
   圧力を検知し、この検知データを螺子送り制御手段に伝
   え、このデータが前記の指示された螺子締め圧力に達す
   るまで螺子送り制御手段が螺子締めビットの送りを制御
   して圧力を増加し、且つその後この圧力を保つようにし
   ながら前記螺子締めトルク制御手段が前記指示の最大螺
   子締めトルクに達するまで螺子締めトルクを制御しなが
   ら螺子締めを行うことを特徴とする螺子締め方法。
2. 【請求項２】　　螺子がワークに突入したのち着座する
   までの軸方向の螺子締め圧力を、螺子仕様に適合した一
   定値に保つように螺子送り制御手段に指示して螺子締め
   を開始し、螺子がワークに突入したのち着座するまでの
   間、軸方向の螺子締め圧力を螺子締め圧力検知手段を用
   いて検知し、この検知データを螺子送り制御手段に伝え
   、このデータが前記の指示された一定値の螺子締め圧力
   に保たれるように螺子送り制御手段が螺子送り速度を制
   御しながら螺子締めを行うことを特徴とする螺子締め方
   法。
3. 【請求項３】　　螺子締めビットに係合した螺子がワー
   クに到達して軸方向の螺子締め圧力に対する反力が発生
   する位置をねじ込み開始位置として認識し、この開始位
   置への到達を螺子送り制御手段に伝えるように螺子締め
   圧力検知手段に指示して螺子締めを開始し、螺子送り制
   御手段にこのねじ込み開始位置から所定のねじ込み長さ
   に所定の誤差修正を加えた長さだけ前記螺子締めビット
   を送るように制御させて螺子締めを行うことを特徴とす
   る螺子締め方法。