(57)【要約】【課題】ナットの斜め締めを防止できるネジ締め装置を提供する。【解決手段】このネジ締め装置１では、上下機構１１により回転駆動部１０を降下させて、ビット７に嵌装されたナット５を載置台３上のボルト３に押し付けた状態で、回転駆動部１０によりビット７を逆回転させてナット５を螺脱方向に回転させてから、ビット７を正回転させてナット５をボルト３に螺合させる。【選択図】図１
2008194798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナットおよびボルトのうちの一方の部品が載置される載置台と、
ナットおよびボルトのうちの他方の部品が嵌装されるビットと、
前記ビットを支持すると共に、前記ビットを回転させて前記ビットに嵌装された前記他方の部品を前記載置台上の前記一方の部品に螺合させる回転駆動部と、
前記載置台に固定され、前記回転駆動部を前記載置台に対して上下動させる上下機構と、
を備え、
前記上下機構により前記回転駆動部を降下させて、前記ビットに嵌装された前記他方の部品を前記載置台上の前記一方の部品に押し付けた状態で、前記回転駆動部により前記ビットを逆回転させて前記他方の部品を螺脱方向に回転させてから、前記ビットを正回転させて前記他方の部品を前記一方の部品に螺合させることを特徴とするネジ締め装置。
【請求項２】
前記上下機構は、
前記回転駆動部を上下動させるための電動モータと、
前記電動モータから得られる電気信号に基づき、前記載置台に対する前記ビットの位置を検出する検出部と、
を備え、
前記ネジ締め装置は、
前記検出部の検出結果に基づき、前記他方の部品が前記一方の部品に正常に螺合されたか否かを判定する判定部と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のネジ締め装置。
【請求項３】
前記回転駆動部は、正逆回転切替可能な電動ドライバであることを特徴とする請求項１に記載のネジ締め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハーネスの中のネジ締め工程に使用可能なネジ締め装置を提供する。
【背景技術】
【０００２】
ネジ締め装置１００として、図６の様に、ボルト１０１ａが載置される載置台１０３と、ナット１０５が嵌装されるビット１０７と、ビット１０７に接続された回転軸１０９と、回転軸１０９を回転させるサーボ式の回転駆動部（ナットランナ）１１１と、スプリング１１３と、回転駆動部１１１を上下動させる上下機構１１５と、回転駆動部１１１に固定された発光部１１７および受光部１１９と、回転軸１０９に固定された遮光用の治具１２１と、受光部１１９の受光の有無に基づきネジ締めが正常に終了したか否かを判定する判定部（不図示）とを備えたものがある。
【０００３】
回転軸１０９は、回転駆動部１１１に対して相対的に上下動自在に回転駆動部１１１に設けられている。これによりビット１０７は、回転駆動部１１１に対して相対的に上下動自在になっている。またビット１０７は、スプリング１１３により回転駆動部１１１から下方に突出する様に付勢されている。
【０００４】
このネジ締め装置１００の動作を説明する。まず上下機構１１５により回転駆動部１１１を所定の上死位置まで上昇させた状態で、載置台１０３の所定位置にボルト（例えばワーク１０１ｂと連結されたボルト）１０１ａを立てて載置して、そのボルト１０１ａに端子金具（例えば環装孔１０１ｄを有する平端子金具）１０１ｃを環装しておき、他方、ビット１０７にナット１０５を嵌装しておく。この状態では、発光部１１７からの光Ｓは、治具１２１に遮光されず、受光部１１９に受光されている。
【０００５】
そして図６の様に、上下機構１１５により回転駆動部１１１が所定位置まで下降される。この状態では、ビット１０７が回転駆動部１１１側に押し込まれてスプリング１１３により下方に付勢され、これによりビット１０７に嵌装されたナット１０５が載置台１０３上のボルト１０１ａの先端に押し付けられている。
【０００６】
そして、回転駆動部１１１により回転軸１０９を介してビット１０７が回転されることで、ビット１０７に嵌装されたナット１０５が、螺合方向に回転されてボルト１０１ａにねじ込まれる。そして図７の様に、ナット１０５が最後まで（即ちワーク１０１ｂとの間で端子金具１０１ｃを狭圧するまで）ねじ込まれて回転しなくなると、回転軸１０９の回転トルクが所定の設定トルクに達し、それを検知した回転駆動部１１１によりビット１０７の回転が停止され、ネジ締めが終了する。
【０００７】
この様にナット１０５が最後までねじ込まれた場合（即ちビット１０７が所定の設定位置まで降下した場合）は、治具１２１が、発光部１１７からの光Ｓを遮光する位置まで降下されており、この治具１２１の遮光により発光部１１７からの光Ｓが受光部１１９に受光されなくなる。そして、この様に発光部１１７からの光が受光部１１９に受光されない場合は、前記判定部によりネジ締めが正常に終了したと判定される。
【０００８】
他方、例えばナット１０５が斜めにねじ込まれて（以後「斜め締め」と呼ぶ）ボルト１０１ａの途中で止まると、その状態で回転軸１０９の回転トルクが所定の設定トルクに達し、それを検知した回転駆動部１１１によりビット１０７の回転が停止され、ネジ締めが終了する。この状態では、治具１２１は、発光部１１７からの光Ｓを遮光する位置まで降下されず、発光部１１７からの光Ｓが受光部１１９に受光される。そして、この様に発光部１１７からの光Ｓが受光部１１９に受光される場合は、前記判定部によりネジ締めが正常に終了していないと判定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のネジ締め装置１００では、ナット１０５が斜め締めされたことを検出することはできるが、ナット１０５の斜め締めを防止することはできないという欠点があった。
【００１０】
また上記の様に、治具１２１により発光部１１７からの光Ｓが遮光されたか否かにより、ビット１０７の位置を検出する方法では、検出精度が低いため、斜め締め等のビット１０７の高さが大きく変化する異常しか検出できない（即ち、端子金具１０１ｃの有無、端子金具１０１ｃの種類違いおよびワーク１０１ｂの種類違い等の高い検出精度が要求される検出が行えない）という欠点があった。
【００１１】
またサーボ式の回転駆動部（ナットランナ）１１１は高価であるので、設備費が高価になるという欠点があった。
【００１２】
そこで、この発明の課題は、第１に、ナットの斜め締めを防止できるネジ締め装置を提供することにある。また第２に、ビット位置をより精度良く検出できるネジ締め装置を提供することにある。また第３に、従来と比べて安価に構成できるネジ締め装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する為に、請求項１に記載の発明は、ナットおよびボルトのうちの一方の部品が載置される載置台と、ナットおよびボルトのうちの他方の部品が嵌装されるビットと、前記ビットを支持すると共に、前記ビットを回転させて前記ビットに嵌装された前記他方の部品を前記載置台上の前記一方の部品に螺合させる回転駆動部と、前記載置台に固定され、前記回転駆動部を前記載置台に対して上下動させる上下機構と、を備え、前記上下機構により前記回転駆動部を降下させて、前記ビットに嵌装された前記他方の部品を前記載置台上の前記一方の部品に押し付けた状態で、前記回転駆動部により前記ビットを逆回転させて前記他方の部品を螺脱方向に回転させてから、前記ビットを正回転させて前記他方の部品を前記一方の部品に螺合させるものである。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記上下機構は、前記回転駆動部を上下動させるための電動モータと、前記電動モータから得られる電気信号に基づき、前記載置台に対する前記ビットの位置を検出する検出部と、を備え、前記ネジ締め装置は、前記検出部の検出結果に基づき、前記他方の部品が前記一方の部品に正常に螺合されたか否かを判定する判定部と、を更に備えるものである。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記回転駆動部は、正逆回転切替可能な電動ドライバであるものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、他方の部品が一方の部品に螺合される前に、前記他方の部品が前記一方の部品に押し付けた状態で螺脱方向に回転されるので、その螺脱方向の回転により他方の部品の中心軸を一方の部品の中心軸に一致する様に補正でき、これにより他方の部品の中心軸を一方の部品の中心軸に一致させた状態で他方の部品を一方の部品に螺合できる。よって、ナットの斜め締めを防止できる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、電動モータから得られる電気信号に基づき載置台に対するビットの位置が検出されるので、前記ビットの位置を精度良く検出でき、これにより他方の部品が一方の部品に正常に螺合されたか否かの判定がより精度良く行える。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、回転駆動部として正逆回転切替可能な電動ドライバが用いられるので、従来のサーボ式の回転駆動部と比べて安価に構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この実施の形態に係るネジ締め装置１は、図１の様に、ナットおよびボルトのうちの一方の部品（ここではボルト）３が載置される載置台４と、ナットおよびボルトのうちの他方の部品（ここではナット）５が嵌装されるビット７と、ビット７に接続された回転軸９と、回転軸９を介してビット７を支持すると共に、回転軸９を介してビット７を回転させてビット７に嵌装された他方の部品５を載置台４上の他方の部品５に螺合させる回転駆動部１０と、載置台４に固定され、回転駆動部１０を載置台４に対して上下動させる位置検出機能付き上下機構（例えば位置検出機能付き単軸ロボット）１１と、上下機構１１の位置検出機能の検出結果に基づき、ネジ締めが正常に行われたか（即ち他方の部品５が一方の部品３に正常に螺合されたか）否かを判定する判定部１３とを備えている。
【００２０】
尚、図１では、ボルト３には、その基端に、ボルト３に直交する様にワーク１５が連結されている。またボルト３には、電線１６の一端に接続された端子金具（例えば環装孔１７ａを有する平端子金具）１７が環装された上で、ナット５が螺合される様になっている。
【００２１】
ビット７は、金属部材により筒状に形成されており、その下端開口部の内部に、ナットまたはボルトの頭部が着脱自在に嵌装できる様になっている。またビット７には、磁力が付与されており、その磁力により、ビット７に嵌装されたビットまたはボルトがビット７から脱落しない様になっている。またビット７の上端に、回転軸９が互いに同心状となるように接続されている。
【００２２】
回転駆動部１０は、回転軸９の回転トルクが所定のトルクに達したか否かを検知し、達したことを検知した場合は、回転軸９の回転を停止させる様になっている。回転駆動部１０は、回転軸９を載置台４に対して垂直に保った状態で回転可能に支持している。また回転駆動部１０には、例えば正逆回転切替可能な電動ドライバが用いられている。
【００２３】
上下機構１１は、載置台４に固定された支柱１１ａと、支柱１１ａに上下動自在に設けられ、回転駆動部１０を保持するスライド部１１ｂと、スライド部１１ｂを上下動するための電動モータ１１ｃと、電動モータ１１ｃから得られる電気信号（例えば電動モータ１１ｃの駆動（回転モータの場合はその回転量、リニアモータの場合はその直線移動量）に応じて得られるパルス信号）に基づき、載置台４に対するビット７の位置（以後「ビット７の高さ位置」と呼ぶ）Ｗを検出する検出部１１ｄとを備えている。
【００２４】
この上下機構１１では、電動モータ１１ｃによりスライド部１１ｂが上下動されることで、スライド部１１ｂに保持された回転駆動部１０が載置台４に対して上下動され、特に回転駆動部１０が降下される際は、回転駆動部１０は高推力で降下される。これにより、ネジ締めの際、ビット７に装着された他方の部品（ここではナット）５を載置台４上の一方の部品（ここではボルト）３に高推力で押し付ける事ができる。
【００２５】
判定部１３は、検出部１１ｄの検出結果（ビット７の高さ位置Ｗ）に基づき、正常にネジ締めされたか否かを判定する。即ち判定部１３は、検出部１１ｄの検出結果と所定の設定値（例えばボルト３に環装される端子金具１７の高さ幅（端子金具１７が表向きの場合の高さ幅）Ｗ１とワーク１５の厚さＷ２とを足した値）とを比較し、それらの値が一致する場合は、正常にネジ締めされたと判定し、一致しない場合は、正常にネジ締めされていないと判定する。
【００２６】
また判定部１３は、検出部１１ｄの検出結果に基づき、端子金具１７の有無、端子金具１７の裏表、端子金具１７の種類違いおよびワーク１５の種類違いを検出する。即ち、端子金具１７が無い場合に対応する所定の設定値、端子金具１７が有る場合に対応する所定の設定値、端子金具１７が表向きの場合に対応する所定の設定値、端子金具１７が裏向きの場合に対応する所定の設定値、端子金具１７の厚さの種類に応じて異なる複数の設定値、ワーク１５の厚さの種類に応じて異なる複数の設定値を予め設定しておき、それら各設定値と検出部１１の検出結果とを比較し、それら各設定値のうち、検出部１１の検出結果と一致するものに応じて、端子金具１７の有無、端子金具１７の裏表、端子金具１７の種類違いおよびワーク１５の種類違いを検出する。
【００２７】
次にこのネジ締め装置１の動作を説明する。まず、上下機構１１により回転駆動部１０を所定の上死位置まで上昇させた状態で、載置台４の所定位置にボルト（ここではワーク１５と連結されたボルト）５を立てて載置して、そのボルト３に端子金具１７を環装しておき、他方、ビット７にナット５を嵌装しておく。
【００２８】
そして、上下機構１１により回転駆動部１０を高推進力で降下させて、ビット７に嵌装されたナット５を載置台４上のボルト３の先端部に押し付けた状態（図１）で、まず回転駆動部１０によりビット７を逆回転させてナット５を螺脱方向に回転させてから、ビット７を正回転させてナット５をボルト３にねじ込む（螺合させる）。尚、ビット７の正回転の最中も、上下機構１１により回転駆動部１０は高推進力で降下されている。
【００２９】
即ち、上記の様にナット５をボルト３に押し付けた状態で、ナット５を螺脱方向に回転させることで、図２の様にナット５の中心軸Ｃ１がボルト３の中心軸Ｃ２に一致していない場合は、それが補正されて、図３の様にナット５の中心軸Ｃ１がボルト３の中心軸Ｃ２に一致する様になる。そして、この補正された状態で、ビット７が正回転されてナット５がボルト３にねじ込まれることで、ナット７の斜め締めが防止される。
【００３０】
そして図４の様に、ナット５が最後まで（即ちワーク１５との間で端子金具１７を狭圧するまで）ねじ込まれて回転しなくなると、ビット７も回転しなくなり、回転軸９の回転トルクが所定の設定トルクに達する。そして、それを検知した回転駆動部１０によりビット７の回転が停止され、ネジ締めが終了する（この終了により上下機構１１による回転駆動部１０の上下動も停止される）。そして、その時の載置台４に対するビット７の高さ位置Ｗが検出部１１ｄにより検出される。
【００３１】
上記の様にナット５が最後までねじ込まれた場合は、検出されたビット７の高さ位置Ｗは、端子金具１７が表向きの場合の端子金具１７の高さ幅Ｗ１とワーク１５の厚さＷ２とを足した値となるので、判定部１３の判定の結果、正常にネジ締めされたと判定される。
【００３２】
他方、例えばボルト３に端子金具１７が環装されていなかった場合は、検出されたビット７の高さ位置Ｗは、ワーク１５の厚さＷ２と同じ値になるので、判定部１３の判定の結果、端子金具１７が無いと判定される。
【００３３】
また、例えばボルト３に端子金具１７が裏向きにされて環装されていた場合は、検出されたビット７の高さ位置Ｗは、端子金具１７が裏向きの場合の端子金具１７の高さ幅Ｗ３とワーク１５の厚さＷ２とを足した値になるので、判定部１３の判定の結果、端子金具１７が裏向きであると判定される。同様にして、端子金具１７の種類違いやワーク１５の種類違いが判定される。尚、端子金具１７は、その平面が電線１６の中心軸からずれる様にして電線１６の一端に接続されており、これにより端子金具１７の裏表によって端子金具１７の高さ幅が相異するので、この相異により端子金具１７の裏表を区別している。
【００３４】
以上の様に構成されたネジ締め装置１によれば、他方の部品（ここではナット）５が一方の部品（ここではボルト）３に螺合される前に、他方の部品５が一方の部品３に押し付けた状態で螺脱方向に回転されるので、その螺脱方向の回転により他方の部品５の中心軸を一方の部品３の中心軸に一致する様に補正でき、これにより他方の部品５の中心軸を一方の部品３の中心軸に一致させた状態で他方の部品５を一方の部品３に螺合できる。よって、ナットの斜め締めを防止できる。
【００３５】
また、電動モータ１１ｃから得られる電気信号に基づき載置台４に対するビット７の位置が検出されるので、載置台４に対するビット７の位置を精度良く検出でき、これにより他方の部品５が一方の部品３に正常に螺合されたか否かの判定がより精度良く行える。
【００３６】
また、載置台４に対するビット７の位置を精度良く検出できることで、検出部１１ｄの検出結果に基づき、端子金具１７の有無、端子金具１７の裏表、端子金具１７の種類違いおよびワーク１５の種類違いを検出できる様になる。
【００３７】
また、回転駆動部１０として正逆回転切替可能な電動ドライバが用いられるので、従来のサーボ式の回転駆動部１１１と比べて安価に構成できる。
【００３８】
尚、上下機構１１の上下動の制御および回転駆動部１０の回転駆動の制御は、それぞれ別の操作部を設けて個別に制御する様にしてもよく、また１つの操作部を設け、その操作部からの操作により、それらの一連の動作を１つの動作として自動的に制御する様にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係るネジ締め装置１の構成概略図である。
【図２】ナット５の中心軸Ｃ１とボルト３の中心軸Ｃ２とが一致してない状態の一例を示す図である。
【図３】ナット５の中心軸Ｃ１とボルト３の中心軸Ｃ２とが一致した状態を示す図である。
【図４】ナット５がボルト３に最後までねじ込まれた状態（端子金具１７が表向きの場合）の一例を示す図である。
【図５】ナット５がボルト３に最後までねじ込まれた状態（端子金具１７が裏向きの場合）の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るネジ締め装置１００の構成概略図である。
【図７】ナット１０５がボルト１０１ｃに最後までねじ込まれた状態の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ネジ締め装置
３  一方の部品（例えばボルト）
４  載置台
５  他方の部品（例えばナット）
７  ビット
９  回転軸
１０  回転駆動部
１１  上下機構
１１ａ  支柱
１１ｂ  スライド部
１１ｃ  電動モータ
１１ｄ  検出部
１３  判定部
１５  ワーク
１６  電線
１７  端子金具
【図１】
2008194798.tif 000003
【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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