(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動源の駆動により回転するドライバビットを先端に有するドライバツールと、このドライバツールを支持して水平および垂直方向に可動するアームとから成り、当該ドライバツールを作業者が把持してワークの上空で操作し、目標のねじ締めポイントへ下降させてねじ締め付け作業を行うように構成されたねじ締め装置において、
前記ドライバツールの位置情報を検出する位置検出手段と、
ねじ締めポイント、及び当該ねじ締めポイントではない位置に待機位置ポイント、並びにこれらポイントの経由順序を予め設定し、これらポイントとドライバツールの現在位置とを照合判定し、予め設定された順序通りにドライバツールが経由しない場合には、その旨を表示するように構成した制御手段と
を備えることを特徴とするねじ締め装置。
【請求項２】
ワークの有無を検出するセンサを設け、前記制御手段が当該センサに連動し、待機位置ポイントにドライバツールが待機している間に、当該センサによる検出信号が切り替わらない場合には、その旨を表示するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のねじ締め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
アームに取付けられたドライバツールを作業者が把持して操作し、ねじ締め作業を行うためのねじ締め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水平および垂直方向へ可動するアームに取付けられたドライバツールを作業者が把持して所望の位置へ操作し、ねじ締め作業を行うねじ締め装置としては、特許文献１（特開２００２−３４６８５７号公報）に示すものが知られている。このねじ締め装置は、アームの位置情報を検出する位置検出手段を備えている。そして、制御部でアームの現在位置情報と予め設定されたねじ締めポイントとを照合判定し、その結果を表示するように構成されている。さらに、制御部には複数のねじ締めポイントの締め付け順序も設定されており、作業者が締め付け順序を誤った場合には、その旨を表示するように構成されている。この構成により、作業者ミスを低減することを目的とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４６８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記ねじ締め装置は、各ねじ締めポイントに対応するねじサイズの変更、ワークの取り替え等、段取り作業におけるミスに対応するものではなく、作業ミスを完全に防止できるものではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題に鑑みて、本発明のねじ締め装置は、回転駆動源の駆動により回転するドライバビットを先端に有するドライバツールと、このドライバツールを支持して水平および垂直方向に可動するアームとから成り、当該ドライバツールを作業者が把持してワークの上空で操作し、目標のねじ締めポイントへ下降させてねじ締め付け作業を行うように構成されたねじ締め装置において、前記ドライバツールの位置情報を検出する位置検出手段と、ねじ締めポイント、及び当該ねじ締めポイントではない位置に待機位置ポイント、並びにこれらポイントの経由順序を予め設定し、これらポイントとドライバツールの現在位置とを照合判定し、予め設定された順序通りにドライバツールが経由しない場合には、その旨を表示するように構成した制御手段とを備える。
【０００６】
また、ワークの有無を検出するセンサを設け、前記制御手段が当該センサに連動し、待機位置ポイントにドライバツールが待機している間に、当該センサによる検出信号が切り替わらない場合には、その旨を表示するように構成することが望ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のねじ締め装置によれば、待機位置ポイントが設定されており、ねじ締めポイントに加えて当該待機位置ポイントでも、ドライバツールの現在位置との照合判定が行われている。このように、ねじ締めポイントと待機位置ポイントとを組み込んだサイクル管理により、待機位置ポイントでは、実質的に作業者へ段取り作業の実行を勧告することとなり、作業ミスを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のねじ締め装置における全体構成図である。
【図２】本発明のねじ締め装置における昇降可動機構を示す平面視拡大断面図である。
【図３】本発明のねじ締め装置における昇降可動機構を示す正面視拡大断面図である。
【図４】本発明のねじ締め装置における旋回可動機構を示す一部切欠拡大断面図である。
【図５】本発明のねじ締め装置における水平可動機構を示す一部切欠拡大断面図である。
【図６】本発明のねじ締め装置における制御ユニットによる照合判定のイメージを示す説明図である。なお、支柱およびアームは概略的に示してある。
【図７】本発明のねじ締め装置における制御ユニットの外観図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、１はねじ締め装置であり、鉛直方向に立設した支柱２に沿って昇降するとともに、水平面を可動するアーム３と、このアーム３に取付けられてこれと一体に可動するドライバツール４とを備えている。このアーム３の先端には前記ドライバーツール４が取付けられる一方、後端には支柱２に沿って昇降可能、かつ当該支柱２と一体に旋回可能なブラケット５が取付けられている。
【００１０】
また、ワークを載荷する載荷台（図示せず）にはワーク検出手段の一例であるセンサ６が配置されている。このセンサ６は、ワークの有無を検出するものであり、その検出信号は詳細を後述する制御ユニット５０へ伝送されるように構成されている。
【００１１】
前記アーム３は、図２および図３に示す昇降可動機構１０により、支柱２に沿って昇降可能に構成されている。この昇降可動機構１０は、支柱２の上方で軸支された滑車１１と、当該支柱２を覆うようにして滑車１１に巻き付けられたベルト１２と、このベルト１２の一端に取付けられた錘１３とから構成されている。そして、当該ベルト１２の他端には前記ブラケット５が取付けられており、作業者がドライバツール４のスタートグリップ４ａを把持してアーム３を鉛直方向に操作すると、錘１３にかかる重力の作用により、アーム３が支柱に沿って昇降するように構成されている。そして、滑車１１の回転量を、位置検出手段の一例であるロータリエンコーダ１４が検出する。これにより、アーム３の昇降位置情報を検出するように構成されている。つまり、図６に示すように、鉛直方向をZ軸、水平旋回方向をX軸、水平方向をY軸とする空間座標において、当該ロータリエンコーダ１４は、ドライバツール４のZ軸座標を検出するように構成されている。
【００１２】
また、前記アーム３は、図４に示す旋回可動機構２０により、支柱２と一体となって水平面を自在に旋回可動するように構成されている。この旋回可動機構２０は、支柱２の下端に一体に回転可能に取付けられた第１の平歯車２１と、この第１の平歯車２１に噛合するとともに、当該第１の平歯車２１の回転に伴い回転する第２の平歯車２２とから構成されている。これにより、アーム３の旋回に伴い支柱２が旋回して第１の平歯車２１も回転し、これに伴い第２の平歯車２２も回転する。そして、第２の平歯車２２の回転量をロータリエンコーダ２３が検出して、水平面におけるアーム３の旋回位置情報を検出するように構成されている。つまり、図６に示す空間座標において、当該ロータリエンコーダ２３は、ドライバツール４のＸ軸座標を検出するように構成されている。
【００１３】
さらに、前記アーム３は、図５に示す水平可動機構３０により、前記Ｘ軸および支柱２と直交する方向（水平方向）へ自在に可動するように構成されている。この水平可動機構３０は、レール３１と、このレール３１の移動を案内するガイドブロック３２とを備えており、当該レール３１の先端には前記アーム３が取付けられている。また、レール３１後方の近傍には、歯車３３が軸支されており、当該レール３１の後端には当該歯車３３と噛合可能な外歯３１ａが形成してある。これにより、作業者がアーム２を操作して水平方向へ移動させると、歯車３３が回転する。そして、当該歯車３３の回転量をロータリエンコーダ３４が検出して、水平移動するアーム３の水平可動位置情報を検出するように構成されている。つまり、図６に示す空間座標において、当該ロータリエンコーダ３４は、ドライバツール４のＹ軸座標を検出するように構成されている。
【００１４】
前記ドライバツール４は、上部に駆動源としてのモータ４ｂを備え、このモータ４ｂの回転駆動はドライバ軸（図示せず）を介して先端のドライバビット４ｃへ伝達されるように構成されている。また、ドライバツール４のモータ４ｂの駆動を開始する手段として、特開平０７−１３４７号公報の図２に開示された機構を備えている。詳細は割愛するが、ドライバツール４のスタートグリップ４ａを作業者が下方に押し下げると、内蔵されたスタートスイッチ（図示せず）が作動して、ドライバビット４ｃが回転するように構成されている。また、ドライバツール４はドライバコントローラ４０を介して制御ユニット５０に接続されており、このドライバコントローラ４０が制御ユニット５０からの指令に応じてモータ４ｂの駆動を制御するように構成されている。
【００１５】
また、前記ドライバビット４ｃにおいては、その先端がねじ頭部の駆動穴と係合可能に構成されており、当該ドライバビット４ｃにはリング状のマグネット４ｄが取付けられている。これにより、当該ドライバビット４ｃは磁化し、ねじを電磁吸着可能に構成されている。
【００１６】
前記ロータリエンコーダ１４，２３，３４による検出情報は、エンコーダケーブル１４ａ，２３ａ，３４ａを介して制御ユニット５０へ伝送される。これにより、空間座標におけるドライバツール４の位置情報が検出される。
【００１７】
前記制御ユニット５０は、内蔵の記憶部（図示せず）にワーク上の１または複数のねじ締めポイント、及び待機位置ポイントをティーチングプログラムとして記憶するように構成されている。そして、このねじ締めポイントの位置情報（Ｘ，Ｙ座標）あるいは待機位置ポイントの位置情報（Ｘ，Ｙ座標）と、ドライバツール４の位置情報（Ｘ，Ｙ座標）とを照合判定するように構成されている。
【００１８】
そして、図７に示すように、照合の結果（一致／不一致）が、制御ユニット５０のモニタ５１付近に配置された照合ランプ５５に表示される。一致の場合には照合ランプ５５が点灯し、不一致の場合には照合ランプ５５が消灯して視覚的に照合結果を作業者へ知らせるように構成されている。しかも、スピーカ５４からも照合結果に応じて異なる音声が流れ、聴覚的にも照合結果を作業者へ知らせるように構成されている。さらに、不一致時には、ドライバコントローラ４０へ駆動停止信号を発し、作業者がスタートグリップ４ａを押し下げてもモータ４ｂは駆動しないように構成されている。
【００１９】
また、制御ユニット５０は、ドライバツール４のモータ４ｂの負荷電流値からトルクを検出するように構成されている。そして、照合判定の他にトルク管理も行うように設定されている。そこで、制御ユニット５０には、ねじ締め付け時における最適なトルク域が設定されており、正常にねじ締めが行われた場合には、ＯＫランプ５２が点灯し、このトルク域を外れてねじ締めが行われた場合、すなわち締付け異常時には、ＮＧランプ５３が点灯するように構成されている。
【００２０】
また、前記制御ユニット５０には、前記ねじ締めポイント及び待機位置ポイントの双方を含む経由順序が予め設定されており、これを１サイクルとして管理している。そして、制御ユニット５０は、これらポイントとドライバツール４の現在位置とを照合判定し、予め設定された順序通りにドライバツール４が経由していない場合には、その旨を表示するとともにドライバコントローラ４０へ駆動停止指令を発し、作業者がスタートグリップ４ａを押下げてもドライバツール４が駆動しないように構成されている。
【００２１】
ここで、待機位置ポイントは、ねじ締めポイントではない位置に設定されている。すなわち、この待機位置ポイントは、ワーク上の各ねじ締めポイントに対応するねじに交換する作業、あるいはワークの取り替え等、段取り作業を行うためのものであり、段取り作業時には、当該待機位置ポイントにドライバツール４を待機させる。このように、待機位置ポイントを組み込んだサイクル管理により、作業者が段取り作業を飛ばしてしまうことを防止できる。
【００２２】
例えば、待機位置ポイントでワークの取り替える場合には、制御ユニット５０は、前記センサ６に連動して、待機位置ポイントにドライバツール４が待機している間に、当該センサ６による検出信号が切り替わらない場合、すなわち、ワークの取り替えを確認できない場合には、その旨をモニタ５１に表示するとともにドライバツール４の駆動を停止するように構成されている。
【００２３】
一方、待機位置ポイントで次のねじ締めポイントに対応するねじに交換する作業をする場合には、センサ６に連動することなく、座標の照合判定のみを行う。この場合、前記待機位置ポイントは、ワークよりも外側に設定されることが望ましい。これにより、待機位置ポイントに各種ねじを収納したボックスを配置して、当該待機位置ポイントで次のねじ締めポイントに対応するねじに付け替えれば、作業者はねじの交換作業を忘れることはない。
【００２４】
上記の構成により、本発明のねじ締め装置１は、作業者へ段取り作業を促すとともに、段取り作業の内容に応じた判定を行うことで、一層作業ミスを防止できる。
【００２５】
ここで、待機位置ポイントは、上記段取り作業の他に、一連の作業回数をカウントする、サイクル管理にも利用できる。例えば、複数のねじ締めポイントにねじを締付けるサイクルにおいては、サイクルの最初あるいは最後に待機位置ポイントを設定する。そして、所定の順序通りにねじが締付けられた後にドライバツール４と待機位置ポイントとの照合が一致すれば、これをカウントして記憶する。このように、作業の完了したワークの個数を把握することで、製造現場における工程管理が充実する。
【００２６】
ところで、上記制御ユニット５０による照合判定では、図６に示すように、制御ユニット５０には判定の基準となるエリアが設定されている。この照合判定エリアＡ，Ｂにより、制御ユニット５０は、ねじ締めポイントの位置情報（Ｘ，Ｙ座標）と、ドライバツール４の位置情報（Ｘ，Ｙ座標）とが寸分の狂いもなく一致していなくても、当該エリア内にドライバツール４が位置すれば一致として判定する。具体的には、ねじ締めポイントを通過するＺ軸線（鉛直線）上の任意の点を中心とする四角形の水平面エリアが照合判定エリアＡ，Ｂとして記憶されている。しかも、この照合判定エリアは、ドライバツール４の昇降位置（Ｚ軸座標）に応じてその広さが異なり、下方にしたがって狭く設定されてる。すなわち、空間座標において、照合判定エリアは、逆円錐を成しており、徐々に狭くなるように設定されている。
【００２７】
上記ねじ締め装置１を用いたねじ締め作業においては、作業者は、照合作業の前段では、ドラーバツール４をおおまかに水平操作して目標のねじ締めポイントの上空に移動させる。そして、照合ランプ５５、あるいはスピーカ５４による照合結果を参照しながら照合作業を行う。ここで、ドライツール４が上方に位置してドライバツール４とねじ締めポイントとの距離が遠く、目視による照合の一致が比較的困難な位置では、照合判定エリアが広く設定されている。一方、ドライバツール４がねじ締めポイント間近に位置して、目視による照合の一致が比較的容易な位置では、照合確定エリアが狭く設定されている。このような設定により、作業者は、照合ランプ５５、あるいはスピーカ５４による照合結果に従ってドライバツール４の水平位置を微調整して照合を一致させながらドライバツール４を下降させる。すると、ドライバツール４を目標ねじ締めポイントまで容易に案内してねじを締付けることが可能となる。
【００２８】
一方、待機位置ポイントにも、所定の領域をもった照合判定エリアＣが設定されている。しかしながら、ここでは、ねじ締め付け作業を行うわけではないので、ねじ締めポイントにおける照合判定エリアＡ，Ｂのように逆円錐を成す必要はなく、例えば円柱を成せばよい。
【符号の説明】
【００２９】
１  ねじ締め装置
２  支柱
３  アーム
４  ドライバツール
４ａ  スタートグリップ
４ｂ  モータ
４ｃ  ドライバビット
４ｄ  マグネット
５  ブラケット
６  センサ
１０  昇降可動機構
１１  滑車
１２  ベルト
１３  錘
１４  ロータリエンコーダ
１４ａ  エンコーダケーブル
２０  旋回可動機構
２１  第１の平歯車
２２  第２の平歯車
２３  ロータリエンコーダ
２３ａ  エンコーダケーブル
３０  水平可動機構
３１  レール
３１ａ  外歯
３２  ガイドブロック
３３  歯車
３４  ロータリエンコーダ
３４ａ  エンコーダケーブル
４０  ドライバコントローラ
５０  制御ユニット
５１  モニタ
５２  ＯＫランプ
５３  ＮＧランプ
５４  スピーカ
５５  照合ランプ
【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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【図７】
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