(57)【要約】【課題】本発明は、高速かつ正確に所定の位置にねじ部品を仮締めするとともに、ねじ込み段階において雌ねじ加工の良否検査も行うねじ部品仮締め機を提供する。【解決手段】本発明は、回転駆動源１３の回転に伴って回転するドライバビット１１の先端に係合するねじＳを雌ねじＴに螺合して所定の位置に仮締めする方法において、一旦、雌ねじＴの最下端までねじ部品をねじ込んだ後、所定の回転角ねじ戻して所定の位置に仮締めすることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ部品の頭部に係合可能なドライバビットと、これの回転角を自在に操作可能な回転駆動源を有するツールユニットと、
ツールユニットを昇降する昇降ユニットと、
ねじ部品をワークに形成された雌ねじの最下端までねじ込んだ後、所定の回転角ねじ戻すようツールユニットを制御する制御ユニットと
を備えることを特徴とするねじ部品仮締め機。
【請求項２】
前記制御ユニットが回転駆動源の負荷電流値を検出可能で、ねじ込み段階において予め設定された回転角の範囲外でトルクアップが発生した場合、雌ねじ形成不良と判定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のねじ部品仮締め機。
【請求項３】
貫通形成された雌ねじの下端を塞ぐようにしてワークを保持する治具を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のねじ部品仮締め機。
【請求項４】
回転駆動源の回転に伴って回転するドライバビットの先端に係合するねじ部品を雌ねじに螺合して所定の位置に仮締めする方法において、一旦、雌ねじの最下端までねじ部品をねじ込んだ後、所定の回転角ねじ戻して所定の位置に仮締めすることを特徴とするねじ部品仮締め方法。
【請求項５】
ねじ込み段階において回転駆動源の負荷電流値を検出し、予め設定された回転角の範囲外でトルクアップが発生した場合、雌ねじ形成不良と判定することを特徴とする請求項４に記載のねじ部品仮締め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ部品を所定の位置に仮締めするとともに、雌ねじ加工の検査機能を兼ね備えるねじ部品仮締め機およびねじ部品仮締め方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な仮締めの目的は、まず電動機でねじを仮締めして、作業者による各種検査工程の後、手動で本締めを行うためである。従って、ねじ締め完了位置に近い位置にねじを仮締めすることが望ましいとされている。
【０００３】
前記目的を達成するものとしては、特許文献１（特許第２９５３７２７号公報）に示す仮締め機がある。この仮締め機は、電動ドライバと、この電動ドライバの移動手段と、当該電動ドライバのドライバビットの移動位置を検出する位置検出器と、この位置検出器からの信号を入力するとともに前記電動ドライバおよび移動手段を制御する制御装置とから構成されている。この制御装置は、電動ドライバの駆動モータを、ねじ捕捉時には低速で、ねじ締め開始後には高速で回転させるとともに、ねじが着座完了前の所定位置に達すると前記駆動用モータに印加する電圧をゼロにした後、逆極性の電圧を印加して制動力を作動させるように構成されている。すなわち、位置検出器による信号を基準とし、この基準点からドライバビットが所定の位置に到達すると、高速で締付け方向に回転しているドライバビットにブレーキを作用させ、当該ドライバビットを急停止させて、ねじ部品を所定位置に仮締めしようとするものである。
【０００４】
【特許文献１】特許第２９５３７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしならが、前記仮締め機では、位置検出器による信号のタイムラグにより、内部的な基準点と実際の基準点とが一致せず、ねじを所定の位置に仮締めすることができない問題を有していた。また、電動ドライバおよび移動手段の停止時に発生する慣性による停止位置のずれに鑑みて、ねじ込み速度を制限しなければならず、作業効率に限界があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて創成されるものであり、高速かつ正確に、所望の位置にねじ部品を仮締めするとともに、ねじ込み段階において雌ねじ加工の良否検査も行うねじ部品仮締め機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のねじ部品仮締め機は上記課題に鑑みて創成されたものであり、ねじ部品の頭部に係合可能なドライバビットと、これの回転角を自在に操作可能な回転駆動源を有するツールユニットと、ツールユニットを昇降する昇降ユニットと、ねじ部品をワークに形成された雌ねじの最下端までねじ込んだ後、所定の回転角ねじ戻すようツールユニットを制御する制御ユニットとを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記制御ユニットが回転駆動源の負荷電流値を検出可能で、ねじ込み段階において予め設定された回転角の範囲外でトルクアップが発生した場合、雌ねじ形成不良と判定するように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
さらに、貫通形成された雌ねじの下端を塞ぐようにしてワークを保持する治具を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のねじ部品仮締め機。
【００１０】
本発明のねじ部品仮締め方法は上記課題に鑑みて創成されたものであり、回転駆動源の回転に伴って回転するドライバビットの先端に係合するねじ部品を雌ねじに螺合して所定の位置に仮締めする方法において、一旦、雌ねじの最下端までねじ部品をねじ込んだ後、所定の回転角ねじ戻して所定の位置に仮締めすることを特徴とする。
【００１１】
また、ねじ込み段階において回転駆動源の負荷電流値を検出し、予め設定された回転角の範囲外でトルクアップが発生した場合、雌ねじ形成不良と判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、雌ねじの最下端を基準にしてねじの仮締め位置を決定するように構成されている。そのため、当該基準は常に一定であり、従来のセンサによる信号を基準とした場合のようなタイムラグは生じず、つまり基準のずれは発生しないので、所定の位置のねじ部品の仮締めが可能となる。また、一旦最下端までねじ込み、所定の回転角ねじ戻す制御により、移動距離は従来に比べ長くなるものの、ねじ込み段階において、ツールユニットあるいは昇降ユニットの慣性による影響を考慮する必要が無く、そのため高速でねじ込みを行うことが可能となり、結果的に作業効率が上昇する。
【００１３】
また、負荷電流値検出機能を備えることにより、ねじ部品が雌ねじの最下端に到達したことを、トルクアップで検出可能となり、雌ねじの深さに応じて設定された回転角の範囲外でトルクアップが発生した場合、雌ねじ形成不良と判定することが可能になる。
【００１４】
さらに、雌ねじの底部を塞ぐような治具でワークを保持するこにより、貫通形成された雌ねじであっても雌ねじの最下端を基準にして仮締めが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。図１において、１は、ねじ部品仮締め機（以下、単に仮締め機という。）であり、ワークＷに形成された雌ねじＴに、ねじ部品の一例である無頭ねじＳ（以下、単にねじＳという。）を仮締めするとともに、当該雌ねじＴが正確にタップ加工されているかを検査するものである。この仮締め機１は、ツールユニット１０と、支柱２に取付けられて当該ツールユニット１０を昇降する昇降ユニット２０と、基台３に載置されてワークを保持する旋回ユニット３０と、これらユニット１０，２０，３０の動作を制御する制御ユニット４０とから構成されている。
【００１６】
前記ツールユニット１０は、図２に示すように、先端にドライバビット１１を備えており、このドライバビット１１は、伝達軸１２を介して、ＡＣサーボモータ１３の駆動軸１３ａの回転に伴って一体に回転するように取付けられている。このＡＣサーボモータ１３は、ロータリエンコーダを内蔵し、駆動軸１３ａの回転角を自在にコントロール可能なものであり、当該ドライバビット１１の回転角を取得して、これを前記制御ユニット４０に送信するように構成されている。また、このツールユニット１０は、アウタスリーブ１４と、このアウタスリーブ１４内を挿通可能に取付けられるインナスリーブ１５とを備えている。インナスリーブ１５は、ツールユニット１０が上方にあるとき、伝達軸１２に巻装されたばね１６に付勢されてアウタスリーブ１４から突出し、さらに当該インナスリーブ１５内にはドライバビット１１が収納されている。一方、ツールユニット１０が下降して、インナスリーブ１５の先端がワークＷに当接したとき、インナスリーブ１５は、ワークＷに押圧されて、伝達軸１２に巻装されたばね１６の付勢に逆らうようにして、アウタスリーブ１４内へスライドし、このスライドしたインナスリーブ１５は、前記アウタスリーブ１４の内面に取付けられた近接センサ１７によって検出されるように構成されている。そして、インナスリーブ１５のスライドに伴って、ドライバビット１１は当該インナースリーブ１５の先端から突出し、先端に吸着保持されているねじＳが雌ねじＴに螺合されるように構成されている。
【００１７】
前記昇降ユニット２０は、図２に示すように、前記ツールユニット１０を昇降させる駆動源としてのエアシリンダ２１と、スライド軸２２と、エアシリンダ２１の駆動に伴って当該スライド軸２２に沿って昇降するとともに、前記ツールユニット１０が取付られる昇降部材２３とから構成されている。このエアシリンダ２１は、エアの吸排により昇降方向へストローク自在なシリンダロッド２４を備えており、このシリンダロッド２４の先端に昇降部材２３を取付けてツールユニット１０を昇降させるように構成されている。また、このシリンダロッド２４の移動軌跡上であってその下方には規制部材２５が配置されており、この規制部材２５は、昇降するシリンダロッド２４の下限位置として機能し、当該シリンダロッド２４の下降を規制してツールユニット１０の下降を規制するものである。さらに、この規制部材２５はその高さを調整可能に構成されており、シリンダロッド２４の移動ストロークを変更することが可能となる。
【００１８】
前記旋回ユニット３０は、図１および図３に示すように、スライド台３１と、スライド台３１に立設する取付板３１ａに取付けられるロータリテーブル３２と、このロータリテーブル３２に取付けられるとともに、ワークWを保持する治具３３とから構成されている。また、この旋回ユニット３０は、このスライド台３１を水平方向にスライドさせるロッドレスシリンダ３２に取付けられており、作業者がワークを治具３３に取付ける際には、図１の二点鎖線で示すように位置している。これをセンサ３７が感知している間では昇降ユニット２０はツールユニット１０を下降しないよう制御される。ワークＷの取付が完了し、制御ユニット４０の操作ボタン（図示せず）を押すと、旋回ユニット３０はツールユニット１０の下方にスライドして、仮締め作業が開始される。
【００１９】
前記ワークＷは鍔部と管部Ｗ２と軸線方向に延びる孔Ｗ３とを有するフランジ形状を成しており、図４に示すように、管部Ｗ２の円周方向には等間隔に３箇所に雌ねじＴが形成されている。この雌ねじＴは管部Ｗ２の周面から孔Ｗ３の内周面に貫通しており、本発明のねじ部品仮締め機１は３箇所の雌ねじのうち、２箇所にねじＳを仮締めするものである。
【００２０】
前記治具３３は、図４および図５に示すように、ワークＷの孔Ｗ３に挿入される突部３３ａを有しており、この突部３３ａは前記雌ねじＴの高さ方向と直交する平面３３ｂを有している。また、この平面３３ｂは雌ねじＴの最下端に位置しており、つまり雌ねじＴの底部となるように構成されている。なお、この平面３３ｂは、仮締め箇所数に合わせて突部３３ａに複数形成されてもよい。
【００２１】
また、図４に示すように、前記取付板３１ａの側面上方には左右２箇所に位置決めボルト３４ａ，３４ｂが取付けられている。また、前記ロータリテーブル３２には、前記位置決めボルト３４ａと係合するナット３５ａと、前記位置決めボルト３４ｂと係合するナット３５ｂが取付けられている。この構成により、前記ロータリテーブル３２を、治具３３の突部３３ａを中心にして回転させると、ワークＷと治具３３も一体となって回転する。そして、ナット３５ｂと位置決めボルト３５ａを係合させて、雌ねじＴを、ねじＳをねじ込み可能な位置に旋回させる。さらに、ねじＳが仮締めされない雌ねじＴには、ロータリテーブル３２に取付けられたピン３６が挿入されており、ワークＷの位置ずれを防止するように構成されている。
【００２２】
前記制御ユニット４０は、作業スタート指令を受けると、エアシリンダ２１を駆動するエアシリンダ駆動部４１と、ＡＣサーボモータ１３を駆動するモータ駆動部４２と、ねじ締め情報を設定する設定部４３と、ＡＣサーボモータ１３の負荷電流値を検出する負荷電流値検出部と４４、この負荷電流値とねじ締め情報に設定された値に基づいて雌ねじ形成の良否を判定する良否判定部４５と、ＡＣサーボモータ１３の駆動軸１３ａの回転角度を検出する回転角検出部４６と、前記近接センサ１７による信号を検出するセンサ検出部４７と、ツールユニット１０および昇降ユニット２０の動作プログラムが格納されるＲＯＭ４８と、このＲＯＭ４８を収納し、各種信号に応じて指令を発する制御部４９とから構成されている。
【００２３】
前記ＲＯＭ４８には、図５に示すように、ねじＳを一旦雌ねじＴの最下端までねじ込んだ後、所定の回転角で当該ねじＳをねじ戻して所定の位置に仮締めするように、ツールユニット１０および昇降ユニット２０を制御する動作プログラムが格納されている。
【００２４】
前記設定部４３はねじ締め情報を入力するためのテンキー（図示せず）を有しており、このねじ締め情報には、トルクアップ検出電流値と、トルクアップ検出時における駆動軸１３ａの回転角の上限値と下限値としてのトルクアップ検出角度上限値と、トルクアップ検出下限値と、逆転角度値とがある。
【００２５】
以下、本発明のねじ部品仮締め機１の動作を図６に沿って説明する。まず、制御ユニット４０から作業スタート指令が入力されると（Ｓ０１）、昇降ユニット２０がツールユニット１０と一体に下降する（Ｓ０２）。すると、ツールユニット１０のインナスリーブ１５の先端が雌ねじの上端に当接し、さらに下降すると、ツールユニット１０のインナスリーブ１５が押圧されてアウタスリーブ１４内に挿入される。これに伴い、ドライバビット１１がインナースリーブ１５の先端から突出し、先端に吸着保持されているねじＳが雌ねじと当接する。ここで、インナスリーブ１５のアウタスリーブ１４内への挿入を前記近接センサ１７が感知すると（Ｓ０３）、ＡＣサーボモータ１３に正転駆動開始指令が発せられて（Ｓ０４）、ねじＳのねじ込みが始まる。このねじ込み段階において、ＡＣサーボモータ１３の負荷電流値が、トルクアップ検出電流値を超える（トルクアップする）と（Ｓ０５）、トルクアップしたときのＡＣサーボモータ１３の回転角が、トルクアップ検出角度上限値ないし下限値内であるか否かが判定される（Ｓ０６）。このトルクアップが設定された回転角の範囲内で発生したとき（Ｓ０６：ＹＥＳ）、つまり雌ねじＴの最下端であって治具３３の平面３３ｂにねじＳの先端が接触してトルクアップが発生したときには、ＡＣサーボモータ１３に逆転駆動指令を発するとともに、昇降ユニット２０に上昇指令を発する（Ｓ０７）。このとき、ＡＣサーボモータ１３は、所定の位置にねじＳが仮締めされるように予め設定された逆転角度値で逆転駆動する。そして、ＡＣサーボモータ１３の逆転回転角が逆転角度値に到達すると（Ｓ０８）、ＡＣサーボモータ１３の駆動が停止する（Ｓ０９）。最後に、昇降ユニット２０が最上点まで上昇し（Ｓ１０）、仮締めが終了する。一方、トルクアップが設定された範囲外で発生したとき（Ｓ０６：ＮＯ）、つまり雌ねじＴの形成不良により円滑なねじ込みが不可能なときには、雌ねじ形成不良と判定し（Ｓ１１）、Ｓ０９へジャンプする。
【００２６】
本発明の仮締め機１は、雌ねじＴの最下端を基準にして、そこから所定の回転角ねじＳをねじ戻して仮締めするように構成されている。ここで、雌ねじＴの深さは常に一定であり、その最下端を基準として仮締めを行う本発明によれば、従来のセンサによる信号を基準とした場合におけるタイムラグ等は生じず、つまり基準のずれ等は発生しないので、所定の位置のねじＳの仮締めが可能となる。また、一旦最下端までねじ込み、所定の回転角ねじ戻す制御により、移動距離は従来に比べ長くなるものの、ねじ込み段階において、ツールユニット１０あるいは昇降ユニット２０の慣性による影響を考慮する必要が無く、そのため高速でねじ込みを行うことが可能となり、結果的に作業効率が上昇する。
【００２７】
また、ねじＳが雌ねじＴの最上端から最下端まで螺合する動作により、雌ねじＴのねじ山全般に渡ってトルクアップを検出して、雌ねじＴの深さに応じて設定されたトルクアップ検出角度上限値とトルクアップ検出下限値による範囲外でトルクアップが発生した場合、雌ねじ形成不良と判定することが可能となる。これにより、ねじ部品仮締め機能と雌ねじ形成良否検査機能を兼ね備える仮締め機１を提供することができる。
【００２８】
さらに、雌ねじＴの底部を塞ぐような平面３３ｂを有する治具３３でワークＷを保持して、貫通形成された雌ねじＴであっても雌ねじＴの最下端に当該平面３３ｂを配置することにより、この平面を雌ねじの底部、つまりトルクアップの基準にして仮締めが可能となる。なお、貫通形成されず、つまり底部を有する雌ねじ（有底雌ねじ）にねじＳを仮締めする場合には、前記治具３３は不要であり、有底部がトルクアップの基準となる。
【００２９】
なお、前述の仮締め機１では、ドライバビット１１が雌ねじＴの最下端に到達したときに生ずるトルクアップを基準としているが、これに代えて前記エアシリンダ２１のシリンダロッド２４の先端が規制部材２５に当接したときを最下端として基準にしてもよい。この場合、前述のとおり規制部材２５はその高さを調整可能に構成されているため、ねじＳの先端が雌ねじＴの最下端に到達するとき、雌ねじＴの深さに合わせて、シリンダロッド２５の高さを調整して最下点を決定する。このようにすれば、治具３３が貫通雌ねじＴの底部を塞ぐことが不可能なワーク形状であっても、規制部材２５を雌ねじＴの深さに併せて位置決めすることにより、当該規制部材２５が雌ねじＴの底部としての機能を果たし、ワークの形状、あるいは雌ねじ箇所に限定されることなく、仮締めが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の構成図である。
【図２】ツールユニットおよび昇降ユニットの要部拡大断面図である。
【図３】旋回ユニットの要部を示す正面図である。
【図４】旋回ユニットの要部を示す一部切欠断面図である。
【図５】本発明の仮締め動作を説明する図である。
【図６】本発明の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１  ねじ部品仮締め機
２  支柱
３  基台
１０  ツールユニット
１１  ドライバビット
１２  伝達軸
１３  ＡＣサーボモータ
１３ａ  駆動軸
１４  アウタスリーブ
１５  インナスリーブ
１６  ばね
１７  近接センサ
２０  昇降ユニット
２１  エアシリンダ
２２  スライド軸
２３  昇降部材
２４  シリンダロッド
２５  規制部材
３０  旋回ユニット
３１  スライド台
３１ａ  取付板
３２  ロッドレスシリンダ
３３  治具
３３ａ  突部
３３ｂ  平面
３４ａ，３４ｂ  位置決めボルト
３５ａ，３５ｂ  ナット
３６  ピン
３７  センサ
４０  制御ユニット
４１  エアシリンダ駆動部
４２  モータ駆動部
４３  設定部
４４  負荷電流値検出部
４５  良否判定部
４６  回転角検出部
４７  センサ検出部
４８  ＲＯＭ
４９  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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