JPH0780128B2 - ねじ締め管理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はねじ締め管理装置に関し、ねじ締め作業に於け
るねじの締め忘れやねじの混入を防止することができる
管理装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、製品組立作業においては、部品をねじを使用して
組み立てることが多く、このような場合には、作業者が
ねじ締め箇所に対応するねじを１個１個ねじ整列器等の
ねじ供給器から取り出し、これを電動ドライバを使用し
てねじ締めを行っている。また、近年ではこのねじ締め
をロボット等の機械を使用して自動化しているところも
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、ねじ締め作業を作業者が行う場合にはねじの
締め忘れや、締めるねじの種類を誤ることがあるという
問題がある。そこで、従来はこの問題をねじの頭へのマ
ーキングや目視により検出していたが、確認作業に要す
る人員が必要でコストアップにつながるほか、確認が煩
雑であると共に、完全な確認を行うことは困難であっ
た。また、ねじ締めを機械を使用して行う際には、ねじ
の締め損ないの問題に加えて、ねじの取り損ないによる
空締めやねじ浮き等が発生することがあり、これを目視
により検出する行程は必要であった。

本発明の目的は前記従来のねじ締め作業における課題を
解消し、ねじの締め忘れやねじの混入等のねじ締め作業
における不具合があった場合にはこれを自動的に検出
し、ねじ締め作業者側に警告を発することができ、ねじ
締めの確認に必要な人員を削減して製品の製造コストを
下げることができるねじ締め管理装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成する本発明のねじ締め管理装置は、ねじ
締めされるワークの載荷の有無を示す信号を出力可能な
ワーク載置台と、ねじが取り出される毎に取出信号を出
力可能なねじ供給器と、ねじ締め動作が終了した時点で
ねじ締め信号を出力可能な電動ドライバと、前記ワーク
載置台、ねじ供給器及び電動ドライバからの前記各信号
が入力されると共に、ワークのねじ締め個数を設定可能
な制御装置とを備え、この制御装置は、前記ワーク載置
台にワークが載荷されている間の、前記制御装置に設定
されたねじ締め個数と、前記ねじ供給器から入力された
取出信号の計数値及びこの取出信号の入力直後に入力さ
れた前記ドライバからのねじ締め信号の計数数とを比較
し、全て一致しない時にはアラーム信号を出力すること
を特徴としている。

〔作用〕

本発明のねじ締め管理装置は、ワーク載置台にワークが
載荷されると動作を開始し、このワーク載置台からワー
クが脱荷されるまでの間に、ねじ供給器から入力される
取出信号によりねじ供給器から取り出されたねじの個数
を計数すると共に、この取出信号の入力直後に入力され
るドライバからのねじ締め信号により締められたねじの
個数を計数し、これらの計数値と、制御装置に予め設定
されたねじ締め個数とを比較し、全て一致しない時には
アラーム信号を出力する。

〔実施例〕

以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明のねじ締め管理装置の一実施例の構成を
示す構成図である。図において１はワーク載置台、２は
ねじ供給器、３は電動ドライバ、４は制御装置、４は制
御回路を示している。

ワーク載置台１にはワーク載置部11があり、このワーク
載置部の中央にはワークが載荷されたか否かを判定する
ワーク検出センサ12が設けられている。このワーク検出
センサ12からのワークの有無を表す信号はケーブル13に
よって制御回路４に入力されるようになっている。そし
て、制御回路４はこのワーク載置台１からのワークの有
無を示す信号の「ワーク有」から「ワーク無」までを１
サイクルとして動作する。

ねじ供給器２は内蔵されたねじを整列させて作業者に供
給するものであり、そのねじ取出部21にはねじ取出セン
サ22,23が設けられている。このねじ取出センサ22,23
は、ねじ供給器２からねじが１個取り出される毎に取出
信号をケーブル24を通じて制御回路４に入力する。

電動ドライバ３はワーク載置台１上に載荷されたワーク
に作業者がねじを取り付けて締める時に使用するもので
あり、コード31を所定の電源に差し込み、作業者が図示
しないスイッチを押すことによって先端部のビット32が
回転するようになっている。作業者はねじ供給器２から
取り出したねじを取り付け、このねじの頭に設けられた
溝にビット32を嵌めた後にスイッチをオンにしてビット
32を回転させ、ワークにねじを締め付ける。一般に、電
動ドライバ３にはねじを所定のトルク（設定変更可能）
で締め付ける制御装置が内蔵されており、ワークへのね
じの締め付けが終了する等してトルクが所定値を超える
と、空転するようになってている。この実施例の電動ド
ライバ３にはこのねじ締め完了後の空転時に電動ドライ
バ３の出力端子33からトルクアップ信号が出力されるも
のを使用する。出力端子33から出力されたトルクアップ
信号はケーブル34を通じて制御回路４に入力される。

ワーク載置台１からのワークの載荷の有無を示す信号、
ねじ供給器２からのねじの取出信号及び電動ドライバ３
からのトルクアップ信号が入力される制御回路４には、
この実施例ではねじ締め点数設定スイッチ41と、ねじ締
め点数の表示器42と、警告用のランプ43とブザー44、及
びリセットスイッチ45が設けられている。この実施例で
は、ねじ締め点数設定スイッチ41は10キーから構成され
ており、ワークに締め付けるねじの個数をキー操作によ
り設定でき、その設定したねじ締め点数は表示器42にデ
ィジタル値で表示されるようになっている。また、ねじ
締め付け不良やねじの混入が起こった際には、警告用の
ランプ43は点灯または点滅し、ブザー44は警告音を発生
する。そして、この警告用のランプ43の点灯または点滅
及びブザー44の警告音は、リセットスイッチ45を押すこ
とによって停止する。

次に第１図のように構成された実施例における制御回路
４の動作を第２図のフローチャートを用いて説明する。
第２図に示すルーチンは制御回路４が起動されるとスタ
ートする。

ステップ201ではまず、制御回路４のねじ締め点数設定
スイッチ41により設定されたねじ締め個数Ｉを読み込
む。そして、続くステップ202において、ワーク載置台
１（治具）のワーク載置部11にワークが載荷されたか否
かをワーク検出センサ12からの信号により判定し、ワー
クが載荷されるまで、ステップ203には進まない。ワー
ク載置台１のワーク載置部11にワークが載荷されてワー
ク有を表す信号がケーブル13によって制御回路４に入力
されるとステップ202からステップ203に進み、ここでね
じ取出数の計数値Ｎとトルクアップ信号の計数値Ｔをク
リアして０にする。

ステップ204からステップ206は作業者の動作を判定する
ものであり、作業者がワークをワーク載置台１から脱荷
したか、電動ドライバ３を使用してねじ締めを行った
か、或いはねじ供給器２からねじを取り出したかを判定
する。即ち、ステップ204ではワーク載置台１からの信
号により、ワークが脱荷されたか否かを判定し、脱荷さ
れた時はステップ212に進むが、脱荷されていない時に
はステップ205に進む。ステップ205では電動ドライバ３
からのトルクアップ信号が入力されたか否かを判定し、
トルクアップ信号が入力された時はステップ204に戻
り、トルクアップ信号が入力されない時はステップ206
に進む。ステップ206はねじ供給器２から入力される信
号によりねじが１個取り出されたか否かを判定するもの
であり、ねじが取り出されていない時にはステップ204
に戻り、ねじが取り出された時にはステップ207に進
む。ステップ207ではねじ取出数Ｎに１を加算してステ
ップ208に進む。

ステップ208からステップ210はねじがねじ供給器２から
取り出された後の作業者の動作を判定するものであり、
作業者がワークをワーク載置台１から脱荷したか、電動
ドライバ３を使用してねじ締めを行ったか、或いはねじ
供給器２からねじを取り出したかを各装置からの信号に
より判定する。即ち、ステップ208ではワーク載置台１
からワークが脱荷されたか否かを判定し、脱荷された時
はステップ212に進むが、脱荷されていない時にはステ
ップ209に進む。ステップ209では電動ドライバ３からの
トルクアップ信号が入力されたか否かを判定し、トルク
アップ信号が入力された時はステップ211に進んでトル
クアップ信号の計数値Ｔを１だけ増大させてトルクアッ
プ信号を計数してステップ204に戻るが、トルクアップ
信号が入力されない時はステップ210に進む。ステップ2
10はねじ供給器２からねじが１個取り出されたか否かを
判定するものであり、ねじが取り出されていない時には
ステップ208に戻り、ねじが取り出された時にはステッ
プ207に戻る。

以上の制御手順において、ステップ209ではトルクアッ
プ信号が入力された後にその数を計数して計数値Ｔを１
だけ増大し、ステップ205ではトルクアップ信号が入力
されてもその数を計数していないが、これは、作業者が
ねじの締め直しを行うことを考慮しているためである。

一方、ステップ204またはステップ208においてワークが
脱荷されたと判定した時はステップ212に進み、制御回
路４に設定されたねじ締め個数Ｉと、ねじ供給器２より
入力されたねじ取出数の計数値Ｎと電動ドライバ３より
入力されたトルクアップ信号の計数値Ｔが全て一致する
か否かを判定する。そして、Ｉ＝Ｔ＝Ｎの場合はねじ締
め個数分だけのねじがねじ供給器２から取り出されて電
動ドライバ３により正しくワークに締めつけられたこと
を示すので、次のワークに対するねじ締めの良、不良を
判定するために、ステップ201に戻るが、Ｉ＝Ｔ＝Ｎで
なかった時、即ち、Ｉ≠Ｔ、Ｉ≠ＮまたはＴ≠Ｎの時、
或いはＩ≠Ｔ≠Ｎの時はステップ213に進んでアラーム
信号を出力する。この結果、制御回路４においてランプ
43が点灯すると共にブザー44が鳴る。ステップ214は制
御回路４のリセットスイッチ45が押されたか否かを判定
するものであり、リセットスイッチ45が押されない限り
ステップ215には進まず、ランプ43が点灯し続けると共
にブザー44が鳴り続け、リセットスイッチ45が押される
とステップ215に進んでアラーム信号の出力を停止する
ので、ランプ43が消灯し、ブザー44が鳴り止む。

ここで、制御回路４へのねじ締め個数Ｉの設定が２であ
り、作業者が正しくねじの締め付け作業を行った場合の
第２図のフローチャートの流れを説明する。作業者が正
しい作業を行った場合は、 ワークをワーク載置台１に載荷する、 ねじを１個だけねじ供給器２より取り出す、 電動ドライバ３によりワークにねじを締め付ける、 ２個目のねじをねじ供給器２より取り出す、 電動ドライバ３によりねじ締めを行う、 ワークをワーク載置台１より脱荷する、 という手順になる。この場合はステップ201でＩ＝２を
読み込み、ワークがワーク載置台１に載荷された時点で
ステップ202→203→204→205→206→207と進み、まず、
ねじ取出数Ｎを１にする。続いてステップ208→209→21
1と進んでステップ211でトルクアップ計算値Ｔを１にす
る。そして、ステップ204に戻り、ステップ205→206→2
07と進んでステップ207にてねじ取出数Ｎを２にする。
続いてステップ208→209→211と進んでステップ211でト
ルクアップ計数値Ｔを２にしてステップ204に戻る。２
個目のねじを締め付けた後、作業者はワークをワーク載
置台１から脱荷するので、ステップ204からステップ212
に進み、ここでねじ締め個数Ｉとねじ取出数Ｎとトルク
アップ信号の計数値Ｔ、即ち実際にねじ締めを行った個
数Ｔの比較を行う。このように正しく作業が行われれ
ば、２＝２＝２となっているのでステップ201に戻り、
次のワークのねじ締め確認作業に移る。

なお、作業者がねじ締め付けを一旦終了した後に、締め
付け不十分と判断してもう一度ねじの締め付けを行った
場合は、ステップ204の後に進むステップ205でYESとな
ってステップ204に戻るので、その後、ワークを脱荷し
ても、更にねじの締め付けを行なっても異常とはならな
い。

一方、作業者のねじ締め手順は正しいが、作業者が少な
くとも１ケ所、ねじ締めを忘れてワークを脱荷した場合
は、ねじ取出数Ｎとトルクアップ信号の計数値Ｔがねじ
締め個数Ｉよりも小さいままステップ212に進むので、
ステップ212における判定がNOとなってステップ213に進
み、アラーム信号が出力されてランプ43が点灯し、ブザ
ー44が鳴る。また、ねじ供給器以外から得られた異種の
ねじをワークに締め付けた場合は、ステップ207におけ
るねじ取出数Ｎが正しい数になる前にステップ212に進
むことになるので、やはりアラーム信号が出力されてラ
ンプ43が点灯し、ブザー44が鳴ることになる。

以上のように、本発明のねじ締め管理装置によれば、作
業者が正しいねじの締め付けを行わないと、ランプ43が
点灯し、ブザー44が鳴るので、ねじの締め忘れや異種の
ねじの締め付け等の不具合が防止できる。

第３図は本発明のねじ締め管理装置の他の実施例の構成
を示す構成図であり、ねじ締めを自動で行う装置への本
発明の適用を示すものである。図において１はワーク載
置台、２はねじ供給器、３は電動ドライバ、４は制御装
置、４は制御回路を示しており、第１図の実施例と同じ
部品には同じ符号を付してその説明を省略する。なお、
この実施例では電動ドライバ３は上下方向移動機構５に
取り付けられており、ワーク載置台１に対して上限に移
動できるようになっている。また、この上下方向移動機
構５は前後方向移動機構６に取り付けられており、電動
ドライバ３はワークの前後方向に対して移動自在になっ
ている。更に、この前後方向移動機構６は左右方向移動
機構７に取り付けられているので、電動ドライバ３はワ
ークの左右方向に移動自在になっている。そして、ねじ
締めを自動で行う装置には、実際にはワークを自動的に
ワーク載置台１に載荷する機構やねじを電動ドライバ３
に取り付ける機構等があるが、これらの機構は本発明の
ねじ締めの良、不良の判定と直接関係がないので、第３
図には示していない。

また、この実施例では電動ドライバ３の先端部にねじ締
め良否判定機構８が設けられている。このねじ締め良否
判定機構８は、第４図に示すように電動ドライバ３のビ
ット32の周囲を覆い、ビット32の長手方向に移動可能な
スリーブ81と、スリーブ81の先端部に突設されたゲージ
棒82と、スリーブ81に内蔵された位置検出センサ83とか
ら構成されている。なお、このスリーブ81は図示しない
ばねにより、ビット32の先端方向に付勢されており、ス
リーブ81に突設されたゲージ棒82の先端部はビット32の
先端部よりもワーク側に突出するようになっている。従
って、ワークへのねじを締め付けの際に電動ドライバ３
が下降すると、ねじ締め付けの前、或いはある程度ねじ
締めが行われた時点で、このゲージ棒82の先端がワーク
面10に当接し、以後ねじ９が締め付けられていくにつれ
てこのスリーブ81は電動ドライバ３内に挿入されてゆ
く。

ねじ９がワークに正しく締め付けられると、スリーブ81
とビット32との位置関係は第４図（ａ）のようになり、
スリーブ81とゲージ棒82の取付基部とビット32の先端部
との距離はＸとなる。この時、スリーブ81に内蔵された
位置検出センサ83は、ビット32の位置を検出してねじ締
め良好を示す信号を制御回路４に送る。ところが、ねじ
９がワークに正しく締め付けられずに、第４図（ｂ）に
示すようにねじ浮きがあると、スリーブ81のゲージ棒82
の取付基部とビット32の先端部との距離はＸ−ΔＨとな
る。この時、スリーブ81に内蔵された位置検出センサ83
は、ビット32の位置を検出してねじ浮きがあることを示
す信号を制御回路４に送る。

次に第３図のように構成された実施例における制御回路
４の動作を第５図と第６図のフローチャートを用いて説
明する。第５図に示すルーチンは制御回路４が起動され
るとスタートする。

ステップ501ではまず、ワークのワーク載置台１（治
具）への固定処理を行い、続くステップ502において治
具に正しくワークが固定されたか否かを判定し、固定さ
れたと判定した場合にのみステップ503に進み、ここで
制御回路４のねじ締め点数設定スイッチ41により設定さ
れたねじ締め個数Ｍを読み込む。そして、続くステップ
504において、ねじ取出数の計数値Ａとトルクアップ信
号の計数値によるねじ締め完了数Ｂ、およびこの装置の
ねじ締め動作数Ｃをクリアして０にする。

ステップ505ではねじ締め動作数Ｃの値を１だけ増大さ
せてステップ506に進み、ねじ供給器２からねじを取り
出して電動ドライバ３に装着する処理を実行し、ねじが
装着されたか否かをステップ507で判定してねじが電動
ドライバ３に装着されるまではステップ508に進まな
い。ねじが電動ドライバ３に装着されるとステップ508
においてねじ取出数Ａに１を加算してステップ208に進
み、電動ドライバ３をねじ締め位置まで移動する処理を
行う。

ステップ510は電動ドライバ３がねじ締め位置まで移動
され、ワークまで下降して実際にねじ締めが開始された
か否かを判定するものであり、ねじ締めが開始されたこ
とを判定するとステップ511においてねじ締めタイマの
作動を開始させてねじ締め時間を計数する。そして、続
くステップ512においてねじ締め開始から規定時間が経
過したか否かを判定し、規定時間が経過しない時はステ
ップ513に進んで電動ドライバ３からのトルクアップ信
号が入力されたか否かを判定するが、規定時間が経過し
た時はステップ516に進んでねじ締め動作の停止処理を
行う。これは、正常にねじがワークに締め付けられた場
合は規定時間内に電動ドライバ３からのトルクアップ信
号が制御回路４に入力されるからであり、規定時間内に
電動ドライバ３からのトルクアップ信号が入力されない
場合はねじ締めの不良と判定して良いからである。

ステップ513において、トルクアップ信号の入力が確認
されるとステップ514に進み、ねじ浮きがあるか否かを
判定する。この判定方法は第４図（ａ）と（ｂ）で説明
した通りであり、電動ドライバ３の先端部にあるスリー
ブ81内に設けられた位置検出センサ83からの出力信号に
よりねじ浮きを判定する。そして、ねじ浮きが無い場合
はステップ515に進んでねじ締め完了数Ｂの値を１だけ
増やしてステップ519に進むが、ねじ浮きがある場合は
ステップ516に進んでねじ締め動作の停止処理を行う。

ステップ519ではねじ締め動作数Ｃがねじ締め個数Ｍよ
り小さいか否かを判定し、Ｃ＜Ｍの場合はステップ505
に戻るが、Ｃ≧Ｍの場合はステップ520に進む。ステッ
プ520ではワークのワーク載置台１からの脱荷処理を行
い、ステップ521において、ワークがワーク載置台１か
らの脱荷されたか否かを判定する。そして、ワークがワ
ーク載置台１から脱荷されたと判定した場合はステップ
600に進んでねじ締めの良否処理を行う。このねじ締め
良否の判定処理については第６図を用いて後述する。ね
じ締めが正常である時は、ステップ600が終了すると、
次のワークへのねじ締め処理の良否を監視するためにス
テップ501に戻る。

一方、ねじ締めが規定時間内に終了せずにステップ512
においてN0となった場合、あるいはねじ浮きのためにス
テップ514においてN0となった場合にステップ516でねじ
締め動作の停止処理を行うが、この後は、ステップ517
とステップ518において作業者からの指示を判定して次
の動作に移る。ステップ517は作業者からの再ねじ締め
信号が入力されたか否かを判定するものであり、作業者
が機械の調整を行なって、現在実行中のねじ締めを続行
する処理をとった際にはステップ510に戻って同じねじ
を締める動作を繰り返す。ところが、作業者が現在実行
中のねじ締めをあきらめ、次のねじ締めに移る処理をと
った場合はステップ519に進み、次のねじを締める処理
の監視に移行する。

ここで、ねじ締め良否判定処理の詳細な手順を第６図を
用いて説明する。まず、ステップ601では、制御回路４
に設定されたねじ締め個数Ｍと、ねじ供給器２より入力
されたねじ取出数の計数値Ａと電動ドライバ３より入力
されたトルクアップ信号の計数値Ｂが全て一致するか否
かを判定する。そして、Ｍ＝Ａ＝Ｂの場合はねじ締め個
数分だけのねじがねじ供給器２から取り出されて電動ド
ライバ３によりワークに締めつけられたことを示すの
で、次のワークのねじ締めの良、不良を判定するために
ステップ501に戻る。ところが、Ｍ＝Ａ＝Ｂで無かった
時、即ち、Ｍ≠Ａ、Ｍ≠ＢまたはＡ≠Ｂの時、あるいは
Ｍ≠Ａ≠Ｂの時はステップ602に進んでアラーム信号を
出力する。この結果、制御回路４においてランプ43が点
灯すると共にブザー44が鳴る。ステップ603は制御回路
４のリセットスイッチ45が押されたか否かを判定するも
のであり、リセットスイッチ45が押されない限りステッ
プ604には進まず、ランプ43が点灯し続けると共にブザ
ー44が鳴り続け、リセットスイッチ45が押されるとステ
ップ604に進んでアラーム信号の出力を停止するので、
ランプ43が消灯し、ブザー44が鳴り止む。

第３図の実施例におけるねじ締めを自動で行う装置にお
いては、まずねじをねじ供給器２から取り出し、次にワ
ークに締め付けるという順序には誤りがないので、ねじ
の電動ドライバへの装着不良、ねじの空締めや、ねじ浮
きの場合にランプ43を点灯させ、ブザー44を鳴らしてこ
れを作業者に知らせることにより、ねじ締め不良をなく
すようにしている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のねじ締め管理装置によれ
ば、ねじ締めを人力で行う場合に、ねじの締め忘れや、
ねじの供給器以外からの異種のねじが混入した時にも、
作業者のねじ締め作業における不具合を自動的に検出し
てその不具合をねじ締め作業者側に通報することができ
るので、誤ったねじが取り付けられる恐れがないという
効果がある。また、ねじ締めを自動で行う場合には、ね
じの空締めやねじ浮きを検出して警告を発生することも
できるという効果がある。更に、本願発明では、ねじ供
給器から次のねじを取り出すまではねじ締めをカウント
しないので、増し締めに対するカウントの誤りも発生し
ない。

この結果、ねじ締めの確認に必要な人員を削減して、製
品の製造コストを下げることができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のねじ締め管理装置の一実施例の構成を
示す斜視図、第２図は第１図の制御回路の制御手順の一
例を示すフローチャート、第３図は本発明のねじ締め管
理装置の他の実施例の構成を示す斜視図、第４図
（ａ），（ｂ）は第３図の電動ドライバの先端部の構成
および動作を示す部分側面図、第５図は第３図の制御回
路の制御手順の一例を示すフローチャート、第６図は第
５図のねじ締め良否判定処理の詳細な手順を示すフロー
チャートである。 １…ワーク載置台、２…ねじ供給器、３…電動ドライ
バ、４…制御回路、５…上下方向移動機構、６…前後方
向移動機構、７…左右方向移動機構、12,22,23…セン
サ、41…ねじ締め点数設定スイッチ、43…ランプ、44…
ブザー、45…リセットスイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ねじ締めされるワークの載荷の有無を示す
   信号を出力可能なワーク載置台（１）と、ねじが取り出
   される毎に取出信号を出力可能なねじ供給器（２）と、
   ねじ締め動作が終了した時点でねじ締め信号を出力可能
   な電動ドライバ（３）と、ワーク載置台（１）、ねじ供
   給器（２）及び電動ドライバ（３）からの前記各信号が
   入力されると共に、ワークのねじ締め個数を設定可能な
   制御装置（４）とを備えるねじ締め管理装置であって、 制御装置（４）は、ワーク載置台（１）にワークが載荷
   されている間の、制御装置（４）に設定されたねじ締め
   個数と、ねじ供給器（２）から入力された取出信号の計
   数値及びこの取出信号の入力直後に入力されたドライバ
   （３）からのねじ締め信号の計数数とを比較し、全て一
   致しない時にはアラーム信号を出力することを特徴とす
   るねじ締め管理装置。