JPH0310728A - ねじ締め方法及びねじ締め機 - 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】 産業上の利用分野 本発明はねじ締め方法及びねじ締め機に関し、特にねじ
締めヘッドの移動手段を備え、自動的にねじ締めを行え
るようにしたねじ締め機に関するものである。

従来の技術 従来の自動ねじ締め機においては、ねじ締めヘッドをワ
ークに対して遠近方向に移動駆動する手段として、一定
の加圧力を加えることが容易にできるために、エアーシ
リンダー装置が一般的に用いられている。

発明が解決しようとする課題 ところが、エアーシリンダー装置を用いた場合、移動中
の速度変更が極めて困囃であるため、移動速度を速くし
て高速化を図ろうとすると、ねじ込み時の加圧力が過大
になってしまう。その結果、この加圧力によって発生す
る摩擦力のために、締め付けトルりが影響を受け、締め
付けトルクが安定せず、場合によってはねじが浮き上が
ったまま締め付け動作が終了してねじ込み不良を発生す
る恐れがあるという問題がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、ねじ締めビット又は
ねじ締めヘッドをねじ込み開始位置近傍までは、高速で
移動させ、その後のねじ込み時に適正な加圧力が得られ
る信頼性の高いねじ締め方法及びねじ締め機の提供を目
的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、回転可能なビット
によりねじを所定位置に設けられたワークにねじ締めす
る方法であって、前記ビットの先端部をねじの頭部に係
合させた後、ねじの先端部が所定間隔を置いてワークに
接近する位置まで第１の速度で移動させ位置決め終了す
る第１工程と、第１工程後、瞬時停止に続き第２の移動
を開始し、ねじの先端がワークに達してねじ締めを行い
、完了するまで前記ビットを強制的に進ませ位置決め終
了する第２工程を備えたことを特徴とする。

又、ねじ締め機として、ねじ締めビットとそれを回転駆
動する締め付け用モータを備えたねじ締めヘッドと、ね
じ締めヘッドをワークに対して遠近方向に移動可能とす
る直線摺動用軸受を構成した移動ブロックＡと、移動用
モータによる動力をスプリングを介して前記移動ブロッ
クＡに伝える前記直線摺動用軸受を構成した移動ブロッ
クＢと、ねじ締め工程に対応して移動用モータを駆動制
御する制御手段とを備えていることを特徴とする。

作　　用 本発明によると、ねじ締めを開始する位置の所定間隔（
５ｍ以下）手前までは高速の第１の速度で移動させるこ
とによって高速移動が可能であシ、かつねじ締め開始時
には、瞬時停止後のゆるやかな立上シの低速な移動をさ
せるので、ねじの種類やピッチが変化してもねじの食い
つきが安定して行われ、かつワークとの衝撃もスプリン
グで緩和吸収される。ねじ締め完了までは強制的に第２
の速度で移動させるので、スプリングにより適正な加圧
力が作用することになシ、精密ねじや微細ねじ等、あら
ゆる種類のねじに対して、自動的にかつ効率的に信頼性
の高いねじ締めを行うことができる。

また、本発明のねじ締め機の構成によれば、ねじ締めヘ
ッドは移動用モータにて任意の速度で移動可能であシ、
制御手段にてねじ締め工程に応じて移動速度を制御する
ことによってねじ込み開始位置近傍までは高速移動させ
るとともに、ねじ込み時に加圧力が過大になるのを防止
することができ、その結果締め付け用モータによるねじ
締めトルクが不適正な加圧力によシ影響を受けることな
く、ねじ締めトルりの安定化を図ることができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図に基づいて説
明する。

まず、ねじ締め機の全体構成を第２図により説明する。

第２図において、１はねじ締めヘッドであり、Ｘ−Ｙ軸
移動手段２にて水平方向に移動可能に、かつＺ軸移動手
段３にて垂直方向に移動可能に支持されている。Ｘ−Ｙ
軸移動手段２は、Ｘ軸テープ／Ｌ／４上をＸ方向に移動
可能な移動体６にてＹ方向に移動可能なＹ軸テープ）ｖ
６を支持して構成されておシ、このＹ軸テープ／Ｌ／６
の一端に前記２軸移動手段３のガイド部材７とねじ供給
手段８が取付けられている。前記ねじ締めヘッド１は、
前記ガイド部材７に設けられた直線摺動用軸受を構成す
るガイトレー、Ａ／９上に搭載された移動ブロックＡ１
０にて昇降自在に支持されるとともに、移動用モータ１
１にて回転駆動される送υねじ１２にて昇降可能に構成
される移動ブロックＢ１３とスプリング１４を介して連
接されている。１６はねじ締めヘッド１のねじ締めビッ
ト１６を回転駆動する駆動用モータである。

１７はメインコントローラで、前記Ｘ−Ｙ軸移動手段２
の図示しない移動用モータ及び前記Ｚ軸移動手段３の移
動用モータ１１を制御するとともに、ねじ締めコントロ
ーラ１８にねじ締めパターンやねじ締めトルクなどのね
じ締め条件に関する指令信号を出力するように構成され
、ねじ締めコントローラ１８は、ねじ締めヘッド１の締
め付け用モータ１６を制御するように構成されている。

次に、第１図に基づいて前記ねじ締めヘッド１の昇降駆
動部の構成について詳細に説明する。移動用モータ１１
はサーボモータから成るとともにその回転位置を検出す
るエンコーダ１９が取付けられている。２ｏは移動用モ
ータ１１の制御回路で、この制御回路２０から出力され
た制御信号に基づいて駆動回路２１を介して移動用モー
タ１１が制御される。

前記制御回路２０には、前記エンコーダ１９の出力信号
、前記ねじ締めヘッド１の締め付け用モータ１５に取付
けられた回転検出手段（エンコーダ・ホー１ｖＩＣ等々
）２２からの出力信号が入力されている。更に第３図に
示すように、ねじ締めを行うべきねじＳｌ、Ｓ２．Ｓ３
のねじピッチ、ねじ長さｌ、小ねじやタッピングねじ等
のねじの種類、ねじ径ｄや、ねじ締め高さ位置り等が種
々に変化するため、これらのねじ締めデータが制御回路
２０に入力される。

次に、動作を第４図を参照しながら説明する。

予め、ワークの水平方向のねじ締め位置と、そのねじ締
め位置におけるねじ締めパターンや締め付けトルク等の
ねじ締めヘッド１によるねじ締め条件、及び上記ねじ締
めデータ等がプログラム化されてメイコントローラ１７
に入力されて記憶されている。

スタートスイッチを押すと、メインコントローコントロ
ーラ１８にて所定のねじ締め条件に応じてねじ締めヘッ
ド１の締め付けモータ１５が回転駆動される。

次に、制御回路２ｏにて駆動回路２１を介して移動用モ
ータ１１が起動され、ねじ締めヘッド１は第４図ａに示
すように原点位置であるＺ０位置から、ねじの先端部が
所定間隔Ｈ（約５ｆｆ以内）を置いてワーク接近するｚ
１位置に向かって第４図すに示すように高速の速度ｖ１
で下降する。この下降途中でねじを吸着し、低速で回転
するねじ締めビット１６にねじが係合すると、その後高
速でねじ込むことができるように、締め付けモータ１６
の駆動電圧が第４図Ｃに示すように高くされ、高速で回
転駆動される。

Ｚ１位置は、制御回路２０において入力されたねじ締め
位置データｈとねじ長さｌと所定間隔Ｈから算出され、
ねじ締めヘッド１が２１位置に達すると、位置決め完了
の後、瞬時停止し次に下降速度がｖ２となるように移動
用モータ１１に対する駆動が切換えられ、以降この速度
ｖ２でねじ締めが完了するｚ２位置に向かって移動する
。この速度ｖ２は、ねじ締めヘッド１の回転検出手段２
２からの出力信号にて検出されるねじ締めビット１６の
回転速度、即ちねじの回転速度と、スプリング１４によ
るワークへのねじ締めビット１６の加圧力から決まる速
度であシ、実験的にその相関が評価され信頼性の高いね
じ締めを行う下降速度になるように移動用モータ１１が
駆動される。また、ねじの締め込み時の適正な加圧力が
得られるようにスプリング１４は設計され取り付けられ
、このような加圧力が得られるように移動用モータ１１
の駆動トルクが制御される。

ねじ締めヘッド１が下降し、速度ｖ２の立ち上がりと共
にねじ先端部がワークに安定した食い付きを打い、かつ
、ワークとの衝撃的な衝突もスプリング１４で緩和吸収
される。着座までの距離が例えば１ｆｌの高さ位置にな
゛ったことを検出すると、着座時の衝撃を小さくするた
め、第４図Ｃに示すように、ねじ締めコントローラ１８
にて締め付け用モータ１６の駆動電圧が低下されて回転
速度が低下する。この回転速度も、下降速度ｖ２と、ス
プリング１４によるワークへの加圧力から決まり、実験
的にその相関が評価され信頼性の高いねじ締めを可能と
するように、締め付け用モータ１５が駆動される。

その後、回転検出手段２２の出力信号よシ制御回路２０
が着座を確認する。ねじが適正に着座すると、逆転制動
をかけて一旦停止させ、ねじ締めビット１６への機械的
慣性の影響を無くした後、締め付け用モータ１５に流れ
る電流値を漸増させてねじ締めトルりを漸増させ、所定
値に達すると、その電流値で所定時間締め付けることに
よってねじ締めが完了する。次に、移動用モータ１１を
逆転駆動し、速度Ｖ　の高速で原点位置Ｚ０或いは図示
しない次のねじ締め位置近傍に復帰或いは移動し１つの
ねじ締め動作が終了する。

以上のように、本実施例によると、ねじ締めビットをね
じ頭部に安定して係合させた後、ねじ込み位置近傍まで
高速降下させ、その後は安定したワークへのねじの食い
付きと、高速でかつ締め付けトルクの安定したねじ締め
が可能となり、あらゆる種類のねじに対して、自動ねじ
締めが確実にかつ安定して行える。

発明の効果 本発明のねじ締め方法によれば、以上の説明から明らか
なように、ねじ締めを開始する位置近傍まではビットを
高速で移動させることが可能であシ、かつねじ締め開始
時には、瞬時停止後のゆるやかな立上シの低速な移動を
させるので、ねじの種類やピッチが変化してもねじの食
い付きが安定して行われ、かつワークとの衝撃もスプリ
ングで緩和吸収される。ねじ締め完了までは強制的に第
２の速度で移動させるので、スプリングによυ適正な加
圧力が作用することになυ、精密ねじや微細ねじ等、あ
らゆる種類のねじに対して、自動的にかつ効率的に信頼
性の高いねじ締めを行うことができる。

また、本発明のねじ締め機によれば、ねじ締めヘッドを
ねじ込み開始位置近傍までは高速移動させるとともに、
ねじ込み時に加圧力が過大になるのを防止することがで
き、その結果ねじ締めトルクが不適正な加圧力により影
響を受けることなく、ねじ締めトルクの安定化を図るこ
とができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は本
発明の要部である移動ブロックの駆動部の概略構成図、
第２図は全体構成を示す斜視図、第３図は各種ねじとね
じ締め高さ位置の説明図、第４図ａ、ｂ、ｃはねじ締め
工程におけるねじ締めヘッドの昇降動作と、その速度と
、ねじ締め駆動電圧及びねじ締めトルクの説明図である
。第６図は従来のねじ締めロボットの斜視図である。 １・・・・・・ねじ締めヘッド、７・・・・・・ガイド
部材、９・・・・・・ガイドレール、１０・・・・・・
移動ブロックＡ、１１・・・・・・移動用モータ、１２
・・・・・・送りねじ、１３・・・・・・移動ブロック
Ｂ１１４・旧・・スプリング、１６・・・・・・締め付
け用モータ、１６・・・・・・ねじ締めビット、２゜・
・・・・・制御回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転可能なビットによりねじを所定位置に設けら
   れたワークにねじ締めする方法であって、前記ビットの
   先端部をねじの頭部に係合させた後、ねじの先端部が所
   定間隔を置いてワークに接近する位置まで第１の速度で
   移動させ位置決め終了する第１工程と、第１工程後、瞬
   時停止に続き第２の速度で移動を開始し、ねじの先端が
   ワークに達してねじ締めを行い、完了するまで前記ビッ
   トを強制的に進ませ位置決め終了する第２工程を備えた
   ことを特徴とするねじ締め方法。
2. （２）ねじ締めビットとそれを回転駆動する締め付け用
   モータを備えたねじ締めヘッドと、ねじ締めヘッドをワ
   ークに対して遠近方向に移動可能とする直線摺動用軸受
   を構成した移動ブロックＡと、移動用モータによる動力
   をスプリングを介して前記移動ブロックＡに伝える前記
   直線摺動用軸受を構成した移動ブロックＢと、ねじ締め
   工程に対応して移動用モータを駆動制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とするねじ締め機。