単軸ねじ締めロボット

開発の経緯

基板など薄型で精密な部品のねじ締め作業では、僅かな外力でワークを傷つけるおそれがあります。
作業者がねじを締める際は、傷つけないように力加減を調整できますが、ロボットにはそういった繊細な作業は困難です。

ロボットで薄型・精密なワークのねじ締めをすると…
ねじ締め機の締付速度
ロボットの移動速度・荷重

ねじ締め機とロボットの同期調整が難しく、速度や荷重の変化によって焼付き・カムアウト・ワーク破損などが発生してしまうこともエスティックでは、「押付荷重」を制御できるロードセル搭載の単軸ロボットとサーボナットランナを組み合わせた単軸ねじ締めロボットを開発しました。
押付荷重を制御することで、精密なワークを傷つけない繊細さと速さを両立したねじ締めが可能になります。

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1単軸ねじ締めロボットとは？
単軸ねじ締めロボットは、ロードセルを内蔵し高精度の押付荷重制御ができる単軸ロボットと、高精度のねじ締め制御ができるサーボナットランナをユニット化したものです。
高精度の押付荷重制御ができる単軸ロボット

高精度のねじ締め制御ができるサーボナットランナ

内蔵ロードセルで押付荷重をフィードバック制御。

内蔵トルクトランスデューサで締付トルクをフィードバック制御。

＊荷重／位置／速度／電流などを制御＊締付トルク／速度／角度などを制御

ねじを締めながら押付荷重と締付トルクの高速フィードバック制御が可能

単軸ねじ締めロボット
高精度の押付荷重制御による高精度のねじ締め制御による焼付き・カムアウト・ワーク破損の防止

締付不良の検知、トレーサビリティの確保

ねじ締め品質の向上
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単軸ロボットとサーボナットランナの構成
単軸ロボット・サーボナットランナともに 内蔵センサでフィードバック制御→押付荷重も締付も高精度■単軸ロボットの構成■サーボナットランナの構成

・ロードセル（押付荷重検出）
・ACサーボモータ（電動駆動モータ）
・制御部（コントロールユニット）

・トルクトランスデューサ（トルク検出器）
・ACサーボモータ（電動駆動モータ）
・制御部（コントロールユニット）

内蔵ロードセルにより荷重データを取り込んで高精度の押付荷重制御が可能！

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ACサーボモータと内蔵トルクトランスデューサによりトルクや角度・速度データを取り込んで高精度のねじ締め制御が可能！

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ロードセル制御の仕組み①単軸ねじ締めロボットは内蔵ロードセルでロボットの押付荷重制御を行います。
電流制限（他社技術）による推力制御との仕組みの違いについて紹介します。

電流制限（他社技術）の場合

押付荷重制御

推力制御

最大電流値
低推力

ロードセル制御（当社技術）の場合

ロボットの移動高推力モータに供給する電流値を制限することで推力制御を行う。

ロボットの移動電流値が制限されるため、ロボットの移動速度は以下のように変動。
低推力（＝電流制限・大）：遅い
高推力（＝電流制限・小）：速い

ロボットの制御電流値から推力を疑似的に制御。

ロボットの移動速度と押付荷重制御が互いに干渉しない。
＝安定した押付荷重制御が可能。

※実際にねじにかかった押付荷重は計測、制御していないため、締付条件によって押付荷重にばらつきが生じることも。

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ロードセルで押付荷重制御を行う。

ロボットの押付荷重値をフィードバック制御。
常に一定の押付荷重を維持しながら締付が可能。

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ロードセル制御の仕組み②
電流制限・ロードセルによる制御ともに、締付段階に応じて速度や推力／押付荷重の切替が可能ですが、仕組みが異なります。
押付荷重を低くすると速度を上げられない
チェック・切替

チェック・切替

チェック・切替

チェック・切替

スタート

ランダウン

着座

本締め

電流制御

各ステップの規定位置に到達すると、トルク・推力をチェック。
→設定した次ステップのトルク・推力に切替。

常に高速フィードバックしながら追従変化点／切替変化点／切替変化点／切替変化点／切替

スタート

ランダウン

着座

本締め

サイクルタイム短縮！

ロードセル制御

締付トルク・押付荷重を常に高速でフィードバックし、設定した押付荷重を維持しながらロボットが移動。
→トルク・荷重の変化点で切替。フィードバック制御でしっかり追従し、サイクルタイム短縮。

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ロードセル制御のメリット■ 高速締付でも焼付き防止
圧力指令制御機能で、10N以下の低推力でもしっかり追従。

■ ２パターンの荷重の切替が可能
・任意の位置に到達すると、荷重の切替が可能です。
仮締め→ 低推力で焼付き防止
本締め→ 高推力でカムアウト防止・外部入力による荷重の切替が可能です。
仮締め完了後、外部から「目標荷重切替」入力を行うと、本締め用の目標荷重に切替可能。

ロードセル（Force）

押付荷重（N）

電流制御（Force）

403020電流制御
より安定した
押付荷重

1005001000

1500

Tine（msec）「10Nで一定の押付荷重制御」をする設定で比較すると、電流制御では変化点にバラつきがあることがわかる。

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単軸ロボットによる締付不良検出
ナットランナはトルクだけでなく、角度、速度も制御できるため、トルク管理だけでは見逃してしまう締付不良を検出できます。
単軸ロボットをユニット化したことで、新たにメリットが増えました。
ナットランナで検出できる締付不良の例

これらの締付不良は単軸ロボットでも検出可能！
ねじ浮き

部品忘れ

下穴不良

ななめ締め

二度締め

ねじ忘れ

ナットランナ：トルク・角度・速度検出
単軸ロボット：位置・押付荷重検出＝組み合わさることでさらに高精度な締付不良の検出が可能に！

ねじ破損

活用例：位置検出によりボルト異品検出が可能！

接触＝荷重上昇

接触する位置に上下限を設定できる↓・制限位置より高い位置で検出＝長いボルトがセットされている・制限位置より低い位置で検出＝短いボルトがセットされている

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長さ違いのボルトを併用する際に、誤って組付けるミスを防ぎます。

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２種類のねじ供給方式

圧送式

ピックアップ式

パーツフィーダからねじを圧送して供給する方式。

並んでいるねじを吸着でピックアップして供給する方式。

メリット

メリット

・ピックアップ式に比べてサイクルタイムが速い。

・首下が短いねじやボルトにも対応。
・チョコ停が少ない。
・オール電動化にも対応可能。

①ワーク破損を防止

吸着ノズル先端をワークに当てない（0.2 mmの隙間を空けられる）ため、ワークを傷つけることがありません。
0.2 mmの隙間②締付の自由度が高い①②

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干渉しない！

ノズルが細く高さがあるため、ワークの周りに干渉物があってもかわすことができます。

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お客様の条件に合わせてご提案いたします。

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導入メリット①

ロボットとナットランナをまとめて選定・設定

一般的なロボットの構築手順

単軸ねじ締めロボットの構築手順

ナットランナの締付設定をする専用ソフトで、単軸ロボットの設定が可能

別々に選定…

荷重／位置／速度／電流…

別々に設定…

まとめて選定！

トルク／角度／速度…

まとめて設定！
同時に連携！

連携を指示…
PLC 等
ロボットとナットランナ、その他必要なパーツを各メーカーで個別に選定。
ロボットとナットランナ、それぞれで設定。
ロボットとナットランナをPLC等の外部機器で連携。

単軸ロボットとナットランナをユニットで選定。
ナットランナの専用ソフトからロボットの設定もでき、連携のプログラミングが不要。

検討事項が多く、工数がかかる検討事項が減り、工数を削減！

ロボットとナットランナの選定・設定にかかる工数を削減！
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9導入メリット②

押付荷重とねじ締めのデータをまとめて確認

一般的なロボットで締付不良が起こった場合

単軸ねじ締めロボットで締付不良が起こった場合①押付荷重とねじ締めに関するデータをそれぞれ書き出し

画面上にまとまっているデータを確認すればOK！
専用ソフトで、押付荷重とねじ締めの波形をまとめて確認

単軸ロボット：荷重／位置／速度／電流
ナットランナ：トルク／電流／速度
各項目から4項目を同時に波形描写可能②データを「時間」など１つの軸で統合して重ね合わせてから、波形を確認

押付荷重とねじ締めに関するデータをまとめて確認できる

締付不良発生から原因特定までの工数を削減！
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お客様のご要望に合わせてご提案②装置でのご提案

単軸ねじ締めロボットは、お客様のご要望に合わせてご提案いたします。

A）ERS直交ロボットのカスタム①ユニットでのご提供②装置でのご提案A）ERS直交ロボット*に単軸ねじ締めロボットを組み合わせてカスタマイズ。
*直交ロボットとナットランナ、その他必要な機構をパッケージ化した汎用ねじ締め機。

B） ご要望・ご予算に応じたフルオーダー
メイドで単軸ねじ締めロボットを組み込んだ自動組立装置をご提案。

パッケージのナットランナを単軸ねじ締めロボットに変更できます。

①ユニットでのご提供

B)自動組立装置に搭載

単軸ねじ締めロボット

単軸ねじ締めロボット

サーボナットランナ＋単軸ロボット

サーボナットランナ＋単軸ロボット

お持ちの直交ロボット等に取り付けてご使用ください。

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その他
ご要望に合わせたパーツ

お客様のご要望・ご予算に応じて自動組立装置をご提案します。

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システム構成図

シグナルケーブル

ロボット
コントロールユニットマスター
コントロールユニット

モータケーブル

P/B
ケーブル

NETケーブル

PI/O接続モータケーブル

ブレーキボックス

単軸ねじ締めロボット

シグナルケーブル

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セット型式について単軸ねじ締めロボット（単軸ロボット＋サーボナットランナ） 単軸ロボットとナットランナをユニット化した「セット型式」をご用意しています。
①単軸ロボット例：②サーボナットランナ

ERS - BA3 - 10E - 20AL - TUR5

①単軸ロボット

最大ストローク長（mm）

型式

ERS-BA3-10E-20AL
ERS-BA3-10E-20AR
ERS-BA3-10E-20BL

Hex. 6.35
200
9.5 sqERS-BA3-10E-20BR
ERS-BA3-10E-30AL
ERS-BA3-10E-30AR
ERS-BA3-10E-30BL

出力軸形状
＊１

Hex. 6.35
300

ERS-BA3-10E-30BR

9.5 sq

ケーブルベアアンプBOX
取り出し位置＊2

左側８種類からお選びください＊1：出力軸形状＊2：ケーブルベア アンプBOX
取り出し位置

右側左側
右側
左側
右側
左側

A : Hex.6.35

右側

B : 9.5 sq

L：左

R：右

②サーボナットランナ
型式ナットランナ
ツール

適用トルク帯（N･m）

最高回転数（rpm）

TUR5

ENRZ-TU0R5R-S

0.5～4.5

3940

TU1

ENRZ-TU001R-S

1.0～9.0

1714

TC2

ENRZ-TC002R-S

2.0～18.0

1960

TU3

ENRZ-TU003R-S

3.0～27.0655

TC4

ENRZ-TC004R-S

4.0～36.01120

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５種類からお選びください※ 単軸ロボットの適用トルク上限は20 N･mです。
20 N･m以上のトルクでのご使用は、単軸ロボットが故障するおそれがありますのでお控えください。

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仕様および型式一覧
単軸ロボットサーボナットランナ

性能仕様項目内容

推力制御

推奨使用範囲

30 N～150 N（3.0 kgf～15.0 kgf）

推力制御最小設定値

3.0 N～（0.3 kgf～）

繰り返し荷重精度

目標荷重±10%（推奨使用範囲）

繰り返し位置精度

0.01 mm以内

最大送り速度

600 mm/sec

定格推力

150 N

単軸ロボット接続軸数

最大2軸

適用ナットランナシリーズ

ACサーボナットランナ

適用トルク帯

0.5 ～ 20 N･m

最大可搬重量（垂直）使用ナットランナの重量を含み3 kgまで

重量

ERS-BA3-10E-20：8.8 kg
ERS-BA2-10E-30：9.9 kg

性能仕様
項目

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Z55シリーズ

内容

トルク変換器ひずみゲージ式アンプ内蔵型

トルク表示分解能（N･m）

0.01

角度検出器

レゾルバ

角度表示分解能（deg）

0.1

動トルク締付精度

3σ/Xbar≦2% F.S.

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仕様および型式一覧
吸着アダプタ

EHR-VC20-U01（※オプション品）
性能仕様※ ボルト形状の違いにより、先端ノズル部が専用設計の受注生産品となります。
詳細はお問い合わせください。

圧送ユニット（※オプション品）

単軸ねじ締めロボットに圧送機能・吸着機能・パーツフィーダーを加えたユニット。
受注生産品となります。
詳細はお問い合わせください。
項目

内容

適用ねじ

M3～M6

ねじ長さ

MAX. 25ｍｍ

ねじ締めストローク

100（MAX. 200）ｍｍ
圧送不良（光電管）

不良検出機能吸着不良（圧力SW）
ねじ不足（PF）

総重量

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約12.8 kg
※ツール・ロボットを含む© ESTIC CORPORATION

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仕様および型式一覧
ロボットコントロールユニット

ERS-AR20

性能仕様
型式

ERS-AR20

制御電源電圧

単相

AC200～230V±10%50/60Hz

主電源電圧

三相

AC200～230V±10%50/60Hz

制御電源容量50VA

主電源容量（定格運転時）

0.2 kVA

制御電源投入時突入電流値

約26Ao-p（収束時間：約5ms）

主電源投入時突入電流値

約6Ao-p（収束時間：約400ms）

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制御入力（PIN）

フォトカプラアイソレーション 16点（DC24V 引込電流 6mA/点）
シンク（－コモン）/ ソース（＋コモン）どちらの接続も可能

制御出力（POUT）

フォトMOS出力 16点（DC24V max. 50mA/点）
シンク（－コモン）/ ソース（＋コモン）どちらの接続も可能

SS機能

セーフストップ機能（電源やモータケーブルを切断しなくてもモータへの動力源を遮断）

表示操作部

5文字×1桁 7セグメントLED表示器、ファンクションキー（5個）、表示ランプ（OK/NG/ALM）

最大接続数

MAU55

外径寸法

W60 × D170.4 × H222 mm

1台に最大2局

質量2.2 kg

付属品

電源ケーブル、SS短絡コネクタ、SS配線コネクタ、コントロールコネクタ© ESTIC CORPORATION

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仕様および型式一覧
ブレーキボックス

ERS-BB01

性能仕様
型式

サーボナットランナ

ERS-BB01

入力定格

DC24V / 1.5A（FUSE保護あり）

消費電力

1.62 W（本体のみ）

接地部

感電保護の補助表示灯

LEDランプ

外径寸法

W30 × D132 × H220 mm

最大許容電圧＜28.8V

POWER、BRAKE状態

質量290 g

付属品

24V/0Vコネクタ、FUNCコネクタ、SENS/BRKコネクタ、CONTROLコネクタ

マスターコントロールユニット

ENRZ-MAU55

性能仕様※ 仕様および型式の詳細は「ACサーボナットランナをご参照ください。

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MAU55/AU55カタログ」

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仕様および型式一覧
ケーブル一覧
型式

長さ（ｍ）

型式

長さ（ｍ）

ENRZ-CVMN2-050

5ENRZ-CVMP-030

3ENRZ-CVMN2-100

10ENRZ-CVMP-060

6ENRZ-CVMN2-150

15ENRZ-CVMP-100

10ENRZ-CVTR-050

5ENRZ-CVRP-030

3ENRZ-CVTR-100

10ENRZ-CVRP-060

6ENRZ-CVTR-150

15ENRZ-CVRP-100

10ENRZ-CVPB-050

5ENRZ-CVTN-030

3ENRZ-CVPB-100

10ENRZ-CVTN-060

6ENRZ-CVPB-200

20ENRZ-CVTN-100

10ENRZ-CVNK2A-002

0.2ENRZ-CVNK2A-010

1ENRZ-CVNK2A-020

2ENRZ-CVST3-

名称

モータケーブル

シグナルケーブル

P/Bケーブル

NETケーブル
NET終端抵抗 *名称

モータ中継ケーブル

レゾルバ中継ケーブル

トルクトランスデューサ
中継ケーブル* 2軸接続時のみ必要です。

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お問合せ先製品の詳細やねじ締めについてのご相談は締付のプロフェッショナルであるエスティックにお任せください。
まずはお気軽にご相談ください。

電話でのお問い合わせ
大阪営業所

06-6993-8181

中部営業所

0564-66-0510

東京営業所

045-474-3036営業時間（月～金曜日） 9：00～17：30

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Webでのお問い合わせhttps://www.estic.co.jp/contact/form/

製品情報
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2306 ESNN 200JP