JPH0536593Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、ワークのネジ締めを自動的に行うネ
ジ締め装置に関し、特に締め付けトルクの高精度
化を図つたネジ締め装置に関するものである。

［考案の概要］ 本考案は、ワークのネジ締めを自動的に行うネ
ジ締め装置において、 ビツトの駆動手段によつてネジの締め付けを行
う際、トルクセンサーで締め付けトルクを測定
し、所定トルクで締め付けた後に、一旦ネジを緩
め、再度上記所定トルクまたは他の所定トルクで
締め付けを行うように、制御手段が駆動手段を制
御することにより、 ネジの締め付けトルクのバラツキを低減できる
ようにしたものである。

［従来の技術］ 従来より、組み立てるワークによつてはトルク
規制を行つてネジの締め付けを行う必要のある場
合がある。第７図はその従来例を示す図である。
この従来例は、マイクロホンカプセル１００のネ
ジ締めをトルクドライバー１０１で行う場合を示
している。図中のマイクロホンカプセル１００は
断面を示しており、その組立手順としては、筒状
の部材１００ａに部材１００ｂ，１００ｃ，１０
０ｄを順に挿入し、最後にリングナツト１０２を
部材１００ａの内側のネジ部にネジ込みビツト１
０３で締め付け、このときトルクドライバー１０
１でトルク規制を行う。部材１００ｃは、厚さ20
〜50μmのフイルムをドーナツ状に打抜いたもの
で部材１００ｂと部材１００ｄの間隙を形成する
ためのものであり、この間隙がリングナツト１０
２の締め付け度合（トルク）によつて微妙に変化
し、マイクロホンの性能に影響を与える。このた
め、上記のようなネジの締め付けにおいては、精
度の良いトルク規制が要求されている。

一方、トルクを規制し締め付けを行う従来の手
段としては、第７図に示したメカニカルなトルク
機構を有し、トルク調整目盛１０１ａのトルクに
なると空回りするトルクドライバー１０１や、ビ
ツトの回転をモーターで行いモーター電流を制御
してトルクを規制する電動式トルクドライバー
や、空気圧でビツトを回転させその圧力をコント
ロールしてトルクを規制するエアードライバー等
がある。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の技術におけるトルク
ドライバー等のトルク規制手段では、締め付けら
れるネジ部のバリやネジ山のつぶれ、ネジ加工精
度のバラツキでネジ込み時の抵抗力が異なるため
に、精度の良いトルク規制を行うことが困難であ
つた。

本考案は、上記問題点を解決するために創案さ
れたもので、ネジの締め付けを行う際に、締め付
けトルクのバラツキを低減させるネジ締め装置を
提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するための本考案のネジ締め
装置の構成は、 ビツトを生逆に回転させてワークのネジの締め
付けおよび緩めを行う駆動手段と、 上記ワークの固定手段に連結され上記ネジの締
め付け時の締め付けトルクを計測するトルクセン
サーと、 上記トルクの計測により上記駆動手段に対し所
定トルクでネジを締め付けた後ネジを緩め再度上
記所定トルクまたは他の所定トルクでネジを締め
付ける制御を行う制御手段とを備えたことを特徴
とする。

［作用］ 本考案は、ビツトの駆動手段によつてネジの締
め付けを行う際、制御部がトルクセンサーにより
締め付けトルクの測定を行い、まず所定トルクで
ネジの締め付けを行い、次に、一旦ネジを緩めた
後、再度上記所定トルクまたは他の所定トルクで
締め付けを行うように、駆動手段を制御する。上
記において、一旦締め付けたネジを緩めること
が、締め付けられるネジ部のなじみを良くし、バ
リやネジ山のぶれ、ネジ加工精度の影響を軽減
し、再度の締め付け時の締め付けトルクのバラツ
キを低減する。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は本考案の一実施例の構成を示す側面図
である。本実施例は、ワーク１の固定部２と、ビ
ツト３の駆動部４と、この駆動部４を上下動させ
る上下動機構５と、スタートスイツチ６からの起
動により上記各部を互いの連係を取りながら制御
する制御部７などから構成される。

駆動部４は、回転部フレーム４０を有し、次の
ように構成される。モーター４１は、回転部フレ
ーム４０に固定され、その回転軸が継手４１ａを
介し、上下方向に回転部フレーム４０に軸支され
た送りネジシヤフト４２を回転するように接続さ
れる。スライドプレート４３は、図では省略して
いるが回転部フレーム４０に上下にガイドされ、
一端部には送りネジシヤフト４２に螺着される雌
ネジ部４３ａが形成され、他端部ではシヤフト４
４ａを上下方向に軸支する。シヤフト４４ａの下
部には、スプライン軸により結合されて上下動か
つ回動可能にシヤフト４４ｂが取り付けられ、シ
ヤフト４４ｂはスライドプレート４３に上下動可
能に軸支される。シヤフト４４ｂの下部先端に
は、ビツトナツト３１によりビツト３が、ビツト
バネ３２で下方に付勢されて取り付けられる。こ
のビツト３の先端には、ワーク１のリングナツト
に係合するビツトピン３３が設けられている。上
記シヤフト４４ａの上部は、スプライン軸によつ
てシヤフト４４ｃに結合され、シヤフト４４ｃは
回転部フレーム４０に軸支されてその上部にはプ
ーリー４５が固着される。一方、前述の送りネジ
シヤフト４２の上部には、別なプーリー４６が固
着されている。この２つのプーリー４５，４６は
ベルト４７で結合され、送りネジシヤフト４２が
回転すると、シヤフト４４ｂ，４４ａ，４４ｃが
回転されて、先端のビツト３が回転する。マイク
ロスイツチ４８ａ，４８ｂは、送りネジシヤフト
４２の回転により、ネジの締め付け動作時に上下
動されるスライドプレート４３の移動位置を確認
するためのものである。

上下動機構５は、駆動部４全体を大きく上下動
させるためのもので、次のように構成される。前
述の駆動部４の回転部フレーム４０は、上下方向
のガイド軸５０に上下可能に支えられ、このガイ
ド軸５０は、装置全体を支えるベース５１に一体
に垂直方向に設けたベースフレーム５１ａに固定
される。ベースフレーム５１ａは、下方において
駆動部４の下動を規制するストツパー５１ｂを備
えている。ベースフレーム５１ａにはシリンダー
５２が上下方向に固定され、そのシリンダーロツ
ド５２ａはシリンダー継手５２ｂを介して、駆動
部４の回転部フレーム４０を上下動させる。シリ
ンダー５２の上下動は、マイクロスイツチ５３
ａ，５３ｂによつて確認される。

ワーク固定部２は後記するワーク固定チヤツク
２０を備え、ワーク１を固定するものであり、次
のように構成される。ワーク固定チヤツク２０に
は、チヤツクシヤフト２１が固定され、継手２１
ａを介してベース５１に固定のトルクセンサー２
２の軸に接続される。ワーク固定チヤツク２０
は、このチヤツクシヤフト２１とともにベース５
１側に回動自在に支えられるが、一端をベース５
１側に係止され、他端をワーク固定チヤツク２０
側に係止され複数のチヤツクバネ２３によつて、
定位置に付勢される。ワーク１によるチヤツキン
グは、電磁弁２４により開閉されて、エアーチユ
ーブ２５を通して給排されるエアー圧力によつて
行われる。

第２図、第３図はワーク固定チヤツクの構成を
示す部分斜視図と断面図である。ワーク１は、マ
イクロホンカプセルを示しワークの本体１ａと、
その内部に刻設されたネジ部へ螺着されるリング
ナツト１ｂなどを有している。リングナツト１ｂ
には、これを回動させるためのビツトピン穴１ｃ
が明けられている。ワーク固定チヤツク２０は、
片端面が封じられた筒状のチヤツクホルダー２０
ａの中央に、複数の割２０ｂを設けたコレツト２
０ｃを固定し、チヤツクホルダー２０ａとコレツ
ト２０ｃの間隙をエアーの圧力で上下動するコレ
ツトロツク２０ｄが設けられる。チヤツクホルダ
ー２０ａの下方のエアーチユーブ２５ａからエア
ー圧力を加えると、コレツトロツク２０ｄは上動
してコレツト２０ｃの内径を狭め、上方のエアー
チユーブ２５ｂからエアー圧力を加えるとコレツ
ト２０ｃの径は復元する。従つて、このコレツト
２０ｃの内部にワーク１が挿入可能でかつコレツ
ト２０ｃに合わせて割を設けたワークホルダー２
０ｅを挿着すれば、コレツト２０ｃの内径が狭め
られたときにワーク１を固定することができる。
チヤツクホルダー２０ａはチヤツクシヤフト２１
に連なり、その部分が軸受５１ｃよつてベース５
１側に回動自在に支えられる。

第４図は制御部の構成例を示すブロツク図であ
る。制御部７は、スタートスイツチ６によつて起
動され、ワークチヤツク２０を制御してワークを
固定し、シリンダー５２を制御して駆動部４を下
降させ、モーター４１を制御してビツト３を下げ
ながら回転させて、トルクサンサー２２で締め付
けトルクを測定しながら、ワークのネジの締め付
けを行い、一旦逆転させてそのネジを緩め、再び
ネジの締め付けを行つた後、元に復帰させる機能
を有している。

この制御部７は次のように構成される。CPU
７０は上記制御の手順を記憶し、各部との入出力
を通してそれらを連係し制御を行う。スタートス
イツチ６の指令、シリンダー５２の上下動を確認
するマイクロスイツチ５３ａ，５３ｂ，ビツト３
の上下位置を確認するマイクロスイツチ４８ａ，
４８ｂの各オン／オフ状態は、入出力（Ｉ／Ｏ）
ボード７１の入力部を介してCPU７０に入力さ
れる。シリンダー５２の上下動は、電磁弁５２Ｃ
によるエアーの開閉制御で行われ、その制御出力
は入出力ボード７１の出力部を介して、CPU７
０から行われる。同様に、ワーク固定チヤツク２
０のワークのチヤツクのオン／オフは、電磁弁２
４によるエアーの開閉制御で行われ、その制御出
力は入出力ボード７１の出力部を介して、CPU
７０から行われる。モーター４１の正逆回転と回
転スピードの制御は、CPU７０からモーターコ
ントロールユニツト７２を介して行われる。トル
クサンサー２２の出力はアナログアンプ７３で増
幅された後、Ａ／Ｄ変換器７４でデジタル値に変
換されてCPU７０へ入力される。操作パネル７
５は、トルク設定スイツチや各種の指示、指令ス
イツチならびにモニター表示器等を備えて、必要
時にCPU７０と入出力を行うためのものである。

以上のように構成した実施例の作用を述べる。
第５図は上記実施例の動作説明用のフローチヤー
トである。以下、フローチヤートに付した番号の
順に、前図を参照してその動作を説明する。

(1) まず、準備作業として、電源をオンにし、予
め設定した最初の段階のネジ締め動作時の規定
トルクＨおよび後記する第２段階でのネジ締め
動作時の規定トルクＬをセツトする。なお、こ
れらのトルク値のセツトにおいては、予め機種
毎のトルク値をメモリ（ROM）に書き込んで
おき、機種選定ボタンを押すことにより自動的
にセツトするようにしても良い。このトルク値
のセツトの後、リングナツト１ｂを１回転位ね
じ込んだワーク１をチヤツク２０に挿入する。

(2) ここで、スタートスイツチ６を押してオンに
すると、シリンダー５２が動作されることによ
つて、回転部フレーム４０が下降し、ストツパ
ー５１ｂで停止する。このときビツト３は、ビ
ツトバネ３２によつてワーク１のリングナツト
１ｂに密着する。また、上記と同時にワーク１
は、電磁弁２４が制御されて、チヤツク２０に
固定される。

(3) 上記動作の終了は、シリンダー５２に付属の
マイクロスイツチ５３ｂが作動することで検出
され、それが検出されると、モーター４１が高
速右（正）回転される。この回転は、継手４１
ａ→送りネジシヤフト４２→プーリー４６→ベ
ルト４７→プーリー４５→シヤフト４４ｃ→シ
ヤフト４４ａ→シヤフト４４ｂ→ビツト取付ナ
ツト３１→ビツト３へと伝達されて、それらが
同時に回転する。ビツト３が回転すると、その
先端のビツトピン３３は、リングナツト１ｂの
ビツトピン穴１ｃに入り込み、ネジ挿入を開始
する。一方、送りネジシヤフト４２が回転する
と、スライドプレート４３がほぼリングナツト
１ｂのネジピツチで下降し、一定の圧力で締め
付けが行われる。

(4) ビツト３の回転トルクは、リングナツト１ｂ
を介して、ワークの本体１ａ→チヤツク２０→
チヤツクシヤフト２１→継手２１ａ→トルクセ
ンサー２２へと伝達され、トルクセンサー２２
により電圧値に変換されて制御部７へ入力され
る。制御部７は、上記回転トルクが予めセツト
された規定トルク４に達すると、モーター４１
を停止させてビツト３を停止させる。

(5) 次に、制御部７は、プログラムによつてモー
ター４１を左（逆）回転させ、ビツト３を約
120°位左回転させることにより、リングナツト
１ｂを緩める。

(6) 制御部７は再びビツト３を右回転させるが、
このときはモーター４１を低速で右回転させ
る。前述と同様に測定した回転トルクが(1)の準
備作業においてセツトされた規定トルクＬに達
すると、モーター４１は停止され、ビツト３が
停止する。

(7) ビツト３が停止すると、制御部７のプログラ
ムによつて、シリンダー５２が動作し、回転部
フレーム４０が上昇し、マイクロスイツチ５３
ａが作動する。その作動によりモーター４１
は、左回転されてスライドプレート４３がスタ
ート時の位置まで上昇され、マイクロスイツチ
４８ａの検出によつて停止されて終了する。

このようにネジの締め付けを一旦緩めて２段階
で行えば、１段階目の締め付けにより、ネジ部の
バリ、ネジ山のつぶれ、ネジ加工精度のバラツキ
を補正し、再度の締め付け時にはそれらの影響が
軽減された状態で締め付けることができるので、
締め付けトルクのバラツキは低減される。トルク
指定を上記２段階で最初の段階のほうを高めに設
定すれば、ネジ挿入が多少堅くとも、問題なく締
め付けが行える。

一般的に、メカニカルなトルク規制部やトルク
センサーは、ビツト側に設けるのが普通の考え方
であるが、本実施例のようにワーク側に設ける
と、その重量等が軽減されて構造が簡素にできる
効果が得られる。トルクセンサー２２がトルクを
検出してからビツトの停止までの時間的ギヤツプ
の影響がある場合には、速度可変モーターの使用
により、実施例で示したように最後締め付けにお
いてビツトの回転を低速にすることで解決され
る。また、トルクセンサー２２には、ワーク以外
にワーク固定チヤツク２０とエアーチユーブ２
５、継手２１ａ等のトルクが負荷となり、締め付
けを行うごとに基準トルクの変動や検出トルクそ
のものの誤差を生ずるが、実施例のようにチヤツ
クバネ２３による付勢により、回転方向に対して
適度なトルクを付加することによつて解決され
る。

第６図は本実施例の効果を示す比較グラフであ
る。締め付けトルクを600g・cmとして、グルー
プＡは本実施例で締め付けた場合を示し、グルー
プＢは従来の電動トルクドライバーで締め付けた
場合を示し、それぞれビツトにトルクゲージ（ト
ルクメータ付）を取り付けて締め付けたときの最
大トルクを測定したものである。ただし、電動ト
ルクドライバーによる締め付け時のワークの固定
は、左手で行つた。グラフから明らかなように、
本実施例のグループＡは、バラツキが低減してい
ることがわかる。

なお、上記実施例において、ネジ締めが完了し
たのち、操作パネルからの指示によりさらにもう
一度規定トルクと同じトルクまたは異なるトルク
で再度締め付けを行い、増し締めを行うようにし
ても良い。最初の段階の締め付けトルクＨは、第
２段階の締め付けトルクＬより強くするのが好適
であるが、同一であつても良い。またビツトの駆
動手段も、エアーを用いて行うことも可能であ
る。このように、本考案はその主旨に沿つて種々
に応用され、種々の実施態様を取り得るものであ
る。

［考案の効果］ 以上の説明で明らかなように、本考案のネジ締
め装置によれば、１度締め付けた後、一旦緩めて
再度締め付ける２段階の締め付けを行うので、締
め付けトルクのバラツキを低減することができ
る。またネジ部のバリ、ネジ山のつぶれ、ネジ加
工精度のバラツキでネジ挿入が多少堅くとも問題
なく締め付けが行える効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構成を示す側面
図、第２図はワーク固定チヤツクの部分斜視図、
第３図はワーク固定チヤツクの断面図、第４図は
制御部のブロツク図、第５図は動作説明用のフロ
ーチヤート、第６図は効果の比較グラフ、第７図
は従来技術を示す説明図である。 １……ワーク、２……ワーク固定部、３……ビ
ツト、４……駆動部、７……制御部、２２……ト
ルクセンサー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ビツトを正逆に回転させてワークのネジの締め
   付けおよび緩めを行う駆動手段と、 上記ワークの固定手段に連結され上記ネジの締
   め付け時の締め付けトルクを計測するトルクセン
   サーと、 上記トルクの計測により上記駆動手段に対し所
   定トルクでネジを締め付けた後ネジを緩め再度上
   記所定トルクまたは他の所定トルクでネジを締め
   付ける制御を行う制御手段とを備えたことを特徴
   とするネジ締め装置。