特許 6182756 ねじ緩め装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6182756

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】ねじ緩め装置

(51)【国際特許分類】

   B23P 19/06 20060101AFI20170814BHJP

【ＦＩ】

   B23P19/06 J

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-142122(P2013-142122)

(22)【出願日】2013年7月5日

(65)【公開番号】特開2015-13350(P2015-13350A)

(43)【公開日】2015年1月22日

【審査請求日】2016年3月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】592019877

【氏名又は名称】富士通周辺機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】藤本 博

【審査官】 三宅 達

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０２−１１７８３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０８−０１９９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３０９６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−００４５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０２３９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１４１３３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｐ １９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ビットと、
前記ビットをねじの緩め方向及び締め方向に回転させるビット駆動部と、
前記ビットを緩める対象となるねじに対して接近及び離間する方向に移動させる軸動駆動部と、
前記ビットの先端部が前記ねじのねじ頭に形成されたねじ溝に入り込んでいるか否かの嵌合状態を検出する嵌合状態検出部と、
前記軸動駆動部により前記ビットを前記ねじに向かって所定位置まで移動させた後、前記軸動駆動部の駆動を解除して、前記ビットの先端部を前記ねじ溝に入り込ませる操作を行い、前記嵌合状態検出部により前記ビットの先端部が前記ねじ溝に入り込んでいることが確認されないときに、前記ビット駆動部により前記ビットを回転させて前記ビットの先端部を前記ねじ溝と嵌合させ、前記嵌合状態検出部によって前記ビットと前記ねじとの嵌合が確認された後、前記ビット駆動部により前記ビットをねじの緩め方向に回転させる制御部と、
を備えるねじ緩め装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記ビット駆動部により前記ビットを回転させて前記ビットの先端部を前記ねじ溝と嵌合させるときに、前記ビットを、ねじ締め作業時の回転速度よりも低速の回転速度でネジ締め方向に回転させる請求項１に記載のねじ緩め装置。

【請求項3】

前記嵌合状態検出部は、前記軸動駆動部の駆動を解除した状態で前記ビット駆動部により前記ビットをねじの締め方向に回転させたときに前記ビットに作用するトルクを検出するトルク検出部を含む請求項１又は２に記載のねじ緩め装置。

【請求項4】

前記嵌合状態検出部は、前記軸動駆動部の駆動を解除した後の前記ビットの高さ位置情報を取得する位置情報取得部を含む請求項１乃至３のいずれか一項に記載のねじ緩め装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ねじ緩め装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ワークにねじを締めつける際にワークやねじを損傷させないように雄ねじとビット軸の先端との嵌合状態を適切なものとすべく、所定の押圧力が設定された状態で、ビット軸を逆転駆動するねじ締め装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、ビット軸先端の位置データを参照することによって、雄ねじとビット軸の先端とが適切に嵌合しているか否かを判断する。また、ビットとねじとの嵌合状態を検出するものとして、ビットでねじを吸着したときのねじの下端位置を検出することにより、ねじの保持状態を判定することも知られている（特許文献２参照）。また、部材を締結しているねじのねじ山やねじ頭部をつぶすことなくねじ緩めを行うねじ緩め装置が知られている（特許文献３参照）。特許文献３には、ねじ緩め開始時にはエアシリンダで強くビットをねじに押圧し、ねじ緩め開始後には圧縮コイルスプリングで小さい力で押圧する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−２２３１３０号公報

【特許文献2】特開平３−２２１３３１号公報

【特許文献3】特開平５−２３９２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１や特許文献３は、ビット軸の先端を雄ねじに適切に嵌合させるために、雄ねじへビットによる押圧力を作用させている。このため、場合によっては、雄ねじを傷つけたり、つぶしたりする可能性がある。特許文献１や特許文献２では、ビット軸先端の位置データやねじの下端位置を検出することによりビットの先端と雄ねじとの嵌合状態を確認することができるが、適切な嵌合状態に至るまでに雄ねじを損傷させる可能性がある。

【0005】

そこで、本明細書開示のねじ緩め装置は、ねじを緩める際に、ねじを損傷することなくビットとねじ溝とが適切に嵌合した状態を実現することを課題とする。なお、前記課題に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の課題の1つとして位置付けることができる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書開示のねじ緩め装置は、ビットと、前記ビットをねじの緩め方向及び締め方向に回転させるビット駆動部と、前記ビットを緩める対象となるねじに対して接近及び離間する方向に移動させる軸動駆動部と、前記ビットの先端部が前記ねじのねじ頭に形成されたねじ溝に入り込んでいるか否かの嵌合状態を検出する嵌合状態検出部と、前記軸動駆動部により前記ビットを前記ねじに向かって所定位置まで移動させた後、前記軸動駆動部の駆動を解除して、前記ビットの先端部を前記ねじ溝に入り込ませる操作を行い、前記嵌合状態検出部により前記ビットの先端部が前記ねじ溝に入り込んでいることが確認されないときに、前記ビット駆動部により前記ビットを回転させて前記ビットの先端部を前記ねじ溝と嵌合させ、前記嵌合状態検出部によって前記ビットと前記ねじとの嵌合が確認された後、前記ビット駆動部により前記ビットをねじの緩め方向に回転させる制御部と、を備える。

【0007】

ビットとねじとが嵌合する際に、軸動駆動部の駆動を解除することでビットが重力により下降する。これにより、ビットが過度にねじに押し付けられることがなく、ねじを損傷することなくビットとねじ溝とが適切に嵌合することができる。

【発明の効果】

【0008】

本明細書開示のねじ緩め装置によれば、ねじを緩める際に、ねじを損傷することなくビットとねじ溝とが適切に嵌合した状態を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は実施形態のねじ緩め装置の概略構成を示す説明図である。

【図2】図２は実施形態のねじ緩め装置の主要部のブロック図である。

【図3】図３は実施形態のねじ緩め装置によるねじ緩め作業の一例を示すフロー図である。

【図4】図４（ａ−１）〜（ｂ−１）は、ビットの先端部とねじ溝との関係の変化を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては、説明の都合上、実際には存在する構成要素が省略されている場合がある。

【0011】

（実施形態）
図１は実施形態のねじ緩め装置１００の概略構成を示す説明図である。図２は実施形態のねじ緩め装置１００の主要部のブロック図である。なお、以下の説明において、ＸＹＺ方向は、図１に示す方向として説明する。Ｙ方向は、Ｘ方向、Ｚ方向と直交する方向であり、紙面と垂直となる方向である。

【0012】

ねじ緩め装置１００は、携帯電話端末機や、タブレット型のパーソナルコンピュータ、ノート型のパーソナルコンピュータ等に用いられているねじを緩めることができる。図１を参照すると、ねじ緩め装置１００は、土台となる箱状の制御部収納部１を備える。制御部収納部１内には、後に詳述する制御部に相当するマイクロコンピュータ２０や、電源が収納されている。制御部収納部１には、支柱２が立設している。支柱２には、板状のサーボアンプ実装部３が設けられている。また、支柱２にはＸ方向に延びるＸ方向移動レール４が装着されている。Ｘ方向移動レール４は、水平方向に沿って伸びている。Ｘ方向移動レールには、このＸ方向移動レールに沿って移動可能なようにＺ方向移動レール５が装着されている。Ｚ軸方向移動レール５は、垂直方向に沿って延びている。Ｚ方向移動レール５には、軸動部材６がＺ軸方向移動レール５に沿って移動可能に装着されている。軸動部材６には、ビット先端部高さ測定センサ６ａが設けられている。ビット先端部高さ測定センサ６ａは、後に詳述するビット８の先端部とねじ１２との嵌合状態を検出する嵌合状態検出部、さらには、ビット８の高さ位置情報を取得する位置情報取得部に相当する。軸動部材６には、電動ドライバ部７が設けられている。電動ドライバ部７の下端部、すなわち、Ｚ方向の下端部には、ビット８が装着されている。制御部収納部１の上側には、Ｙ方向移動レール９が敷設されている。Ｙ方向移動レール９には、ワークセット台１０がＹ方向移動レール９に沿って移動可能に装着されている。ワークセット台１０には、ワーク１１がセットされる。

【0013】

図２を参照すると、ねじ緩め装置１００は、制御部に相当するマイクロコンピュータ２０を備える。マイクロコンピュータ２０は、ＲＯＭ（Read Only
Memory）２０aやＲＡＭ（Random Access Memory）２０ｂを備える。マイクロコンピュータ２０には、スタートスイッチ２１が電気的に接続されている。マイクロコンピュータ２０は、緩める対象となるねじに関するデータを読み込むことができる。ねじに関するデータには、ワーク１１に締め込まれたねじの座標情報が含まれる。すなわち、ねじに関するデータには、ねじのＸ位置、Ｙ位置、Ｚ位置の座標情報が含まれる。なお、Ｚ位置の座標には、ねじ頭１２ａの頂部の座標と、ねじ頭１２ａに設けられたねじ溝１２ｂの底部１２ｂ１の座標が含まれる。マイクロコンピュータ２０には、ビット先端部高さ測定センサ６ａが接続されている。ビット先端部高さ測定センサ６ａは、ビット８の基端側の高さ位置を測定することにより、ビット８の先端部の位置を認識することができるようになっている。

【0014】

マイクロコンピュータ２０には、Ｘ方向移動サーボアンプ２６、Ｙ方向移動サーボアンプ２４、Ｚ方向移動サーボアンプ２７及びビット駆動サーボアンプ２８が電気的に接続されている。Ｘ方向移動サーボアンプ２６、Ｙ方向移動サーボアンプ２４、Ｚ方向移動サーボアンプ２７及びビット駆動サーボアンプ２８は、サーボアンプ実装部３に実装されている。

【0015】

Ｘ方向移動サーボアンプ２２には、Ｘ方向移動サーボモータ２３が電気的に接続されている。Ｘ方向移動サーボモータ２３は、エンコーダ２３ａを備えており、Ｘ方向移動サーボモータ２３の回転数が把握されるようになっている。Ｘ方向移動サーボモータ２３は、電動ドライバ部７を有する軸動部材６が装着されたＺ軸方向移動レール５をＸ方向移動レール４に沿って移動させる。

【0016】

Ｙ方向移動サーボアンプ２４には、Ｙ方向移動サーボモータ２５が電気的に接続されている。Ｙ方向移動サーボモータ２５は、エンコーダ２５ａを備えており、Ｙ方向移動サーボモータ２５の回転数が把握されるようになっている。Ｙ方向移動サーボモータ２３は、ワークセット台１０をＹ方向移動レール９に沿って移動させる。

【0017】

Ｚ方向移動サーボアンプ２６には、Ｚ方向移動サーボモータ２７が電気的に接続されている。Ｚ方向移動サーボモータ２７は、エンコーダ２７ａを備えており、Ｚ方向移動サーボモータ２７の回転数が把握されるようになっている。Ｚ方向移動サーボモータ２３は、電動ドライバ部７を有する軸動部材６をＺ方向移動レール５に沿って移動させる。Ｚ方向移動サーボモータ２７は、ビット８（軸動部材６）を緩める対象となるねじ１２に対して接近及び離間する方向に移動させる軸動駆動部の一例である。

【0018】

ビット駆動サーボアンプ２８には、ビット駆動サーボモータ２９が電気的に接続されている。ビット駆動サーボモータ２９は、エンコーダ２９ａを備えており、ビット駆動サーボモータ２９の回転数が把握されるようになっている。ビット駆動サーボモータ２９は、ビット８をねじ１２の緩め方向及び締め方向に回転させるビット駆動部に相当する。すなわち、ビット駆動サーボモータ２９は、正回転及び逆回転することができる。ビット駆動サーボモータ２９は、さらに、速度調整が可能である。ビット駆動サーボモータ２９は、トルク検出部３０を備える。トルク検出部３０は、マイクロコンピュータ２０に電気的に接続されている。トルク検出部３０は、ビット駆動サーボモータ２９の回転トルクを検出することができる。トルク検出部３０は、ビット８とねじ１２との嵌合状態を検出する嵌合状態検出部に含めることができる。トルク検出部３０は、Ｚ方向移動サーボモータ２７の駆動を解除した状態でビット駆動サーボモータ２９によりビット８をねじの締め方向に回転させたときにビット８に作用するトルクを検出することができる。このトルクの検出値によってビット８とねじ１２との嵌合状態を検出することができる。すなわち、ビット８を締め方向へ回転させ、ねじ１２の規定の締めつけトルク以上の値が検出されればビット８とねじ１２とが適切に嵌合していると判断することができる。

【0019】

制御部に相当するマイクロコンピュータ２０は、ビット８を所望の位置に移動させる。また、マイクロコンピュータ２０は、Ｚ方向移動サーボモータ２７によりビット８をねじ１２に向かって所定位置まで移動させた後、Ｚ方向移動サーボモータ２７の駆動を解除する。これにより、ビット８を重力により、落下させる。そして、ビット８とねじ１２との嵌合が確認された後、ビット駆動サーボモータ２９によりビット８をねじ１２の緩み方向に回転させる。また、マイクロコンピュータ２０は、ビット８とねじと１２の嵌合状態が確認されないときに、ビット駆動サーボモータ２９によりビット８を回転させてビット８をねじ１２と嵌合させることができる。

【0020】

つぎに、以上のようなねじ緩め装置１００を用いたねじ緩め作業の一例を、図３、図４を参照しつつ説明する。図３は実施形態のねじ緩め装置１００によるねじ緩め作業の一例を示すフロー図である。図４（ａ−１）〜（ｂ−１）は、ビット８の先端部８ａとねじ溝１２との関係の変化を示す説明図である。ねじ緩め作業における制御は、マイクロコンピュータ２０によって主体的に行われる。

【0021】

まず、ステップＳ１において、ねじ１２のＸ、Ｙ座標、ねじ頭１２ａの頂部のＺ座標を読み込む。そして、ステップＳ２において、ビット８のＸ、Ｙ座標がねじ１２のＸ、Ｙ座標と一致するように、Ｘ方向移動サーボモータ２３及びＹ方向移動サーボモータ２５を稼動させる。そして、ステップＳ２に引き続き行われるステップＳ３において、Ｚ方向移動サーボモータ２７を稼動させ、図４（ａ−１）、（ｂ−１）で示すようにビット８をねじ１２に向かって所定位置まで移動させる。ここで、所定位置とは、ねじ頭１２ａの頂部のＺ座標よりも上側の位置である。すなわち、ビット８は、その先端部８ａがねじ頭１２ａと接触することがない位置まで下降される。

【0022】

ステップＳ３に引き続き行われるステップＳ４では、Ｚ方向移動サーボモータ２７の駆動が解除される。具体的に、Ｚ方向移動サーボモータ２７への通電がカットされ、励磁オフの状態とされる。すると、図４（ａ−２）に示すようにビット８が重力により緩やかに落下する。このような状態でステップＳ５において、ビット８の先端部８ａの高さ位置を検出する。ビット８は、重力により緩やかに落下するので、ビット８がねじ頭１２ａに強く押し付けられることを回避することができ、これにより、ねじ頭１２ａの損傷を回避することができる。

【0023】

ステップＳ５に引き続き行われるステップＳ６では、ビット８の先端部８ａがねじ溝１２ｂの底部１２ｂ１の高さ（Ｚ座標）と一致したか否かを判断する。ビット８を重力により落下させたときに、図４（ａ−３）や図４（ｂ−３）に示すようにビット８の向きとねじ溝１２ｂの向きが一致していると、ビット８の先端部８ａとねじ溝１２ｂとが適切に嵌合することができる。このとき、ビット８の先端部８ａのＺ座標は、ねじ溝１２ｂの底部１２ｂ１のＺ座標と一致する。この場合、ステップＳ６でＹｅｓと判断し、ステップＳ８へ進む。

【0024】

一方、ビット８を重力により落下させたときに、図４（ａ−２）や図４（ｂ−２）に示すようにビット８の向きとねじ溝１２ｂの向きが一致していないと、ビット８の先端部８ａとねじ溝１２ｂとが適切に嵌合することができない。この場合、ビット８の先端部８ａのＺ座標は、ねじ溝１２ｂの底部１２ｂ１のＺ座標よりも高い位置を示す。この場合、ステップＳ６でＮｏと判断し、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、ねじ締め方向にビット８を低速で回転させ、ビット８の向きとねじ溝１２ｂの向きとを一致させる。ここで、低速とは、例えば、１００ｒｐｍ以下の回転速度とすることができる。これは、通常、ねじを締める際の速度よりも低速とする趣旨である。例えば、ねじを締める際の回転速度が３，０００ｒｐｍ程度であるのに対し、ステップＳ７における回転では、１００ｒｐｍ以下の回転速度とする。このように、低速でビット８を回転させることにより、ビット８の先端部８ａがねじ溝１２ｂに中途半端に嵌合した状態で勢いよくビット８が回転し、ねじ１２を損傷することを回避することができる。また、この際も、Ｚ方向移動サーボモータ２７の駆動は解除されており、ビット８がねじ１２に強く押し付けられていないため、ビット８は、スムーズに回転することができ、ねじ頭１２ａの損傷を抑制することができる。また、Ｚ方向移動サーボモータ２７の駆動が解除されていることにより、ビット８の向きとねじ溝１２ｂの向きとが一致した状態となると、ビット８の先端部８ａは、滑らかにねじ溝１２ａ内に入り込むことができる。さらに、ビット８の回転方向をねじ締め方向とすることにより、より安定した状態でビット８の向きとねじ溝１２ｂの向きとが一致する状態を探索することができる。仮に、ビット８をねじ緩め方向に回転させると、ビット８がねじ溝１２ｂに不完全な状態で嵌合し、ねじ１２が回り始めてしまい、ねじ１２を損傷してしまう可能性がある。ビット８の回転方向をねじ締め方向とすることにより、このような事態を回避することができる。ここで、ビット８を回転させる角度は、ねじ溝１２ｂの形状に応じて決定することができる。例えば、ねじ溝１２ｂが９０°ずつ隔てた溝を有する十字形状であるとき、回転させる角度を９０°としておけば、ビット８とねじ溝１２ｂが適切に嵌合する状態を探し出すことができる。また、例えば、三又状のねじ溝の場合は、回転角度を１２０°としておけばよい。

【0025】

ビット８の先端部８ａがねじ溝１２ｂと合致すると、ビット８の先端部８ａの高さ位置が下がり、ビット８の先端部８ａのＺ座標は、ねじ溝１２ｂの底部１２ｂ１のＺ座標と一致する。これにより、ステップＳ６でＹｅｓと判断することができる。なお、ビット８の先端部８ａがねじ溝１２ｂと合致すると、ビット８の先端部８ａの高さ位置が下がるので、このような高さ位置の変化が検出されたときにビット８とねじ溝１２ｂとが適切に嵌合したと判断するようにしてもよい。

【0026】

ステップＳ７の処理の後は、再びステップＳ６の処理を行う。ステップＳ６でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ８へ進む。ステップＳ８では、ねじ締め方向へビット８を回転させる。そして、ステップＳ９において、ステップＳ８で行った回転における回転トルクの検出値が、ねじ１２の規定の締め付けトルク以上であるか否かを判断する。これは、締められたねじ１２をさらに締めるときにトルク検出部３０によって検出される回転トルクにより、ビット８とねじ溝１２ｂとの嵌合状態を検出する措置である。この措置により、回転トルクの検出値がねじ１２の規定の締め付けトルク以上であれば、ビット８とねじ１２溝１２ｂとは適切な嵌合状態であると判断する。このように、ビット８の先端部８ａとねじ溝１２ｂとの嵌合状態を検出するために、ビット８の先端部８ａの高さ位置に関する情報と、回転トルクに関する情報を併用することで、より正確な嵌合状態の判定をすることができる。なお、ビット８とねじ溝１２ｂとの嵌合状態を検出するために、いずれかの措置のみを採用することもできる。

【0027】

ステップＳ９でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０では、ねじ１２が緩められる。すなわち、図４（ａ−４）や図４（ｂ−４）に示すように、ビット８は、緩め方向に回転する。これにより、ねじ１２は、損傷することなく、緩められる。その後、処理は、リターンとなる。

【0028】

ステップＳ９でＮｏと判断したときは、ステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１では、リトライ回数が２回以上であるか否か判断する。ステップＳ１１でＮｏと判断したときは、ステップＳ１からの処理を繰り返す。ステップＳ１１でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ１２において、エラー判定とする。その後、処理はリターンとなる。

【0029】

以上のように、本実施形態のねじ緩め装置１００は、ビット８をねじ溝１２ｂと嵌合するときにＺ方向移動サーボモータ２７の駆動を解除しているので、ねじ１２の損傷を抑制し、スムーズに両者を嵌合させることができる。また、両者の嵌合状態を検出する際のねじ１２の損傷も抑制される。このように、本実施形態のねじ緩め装置１００によれば、ねじ１２を損傷することなくビット８とねじ溝１２ｂとが適切に嵌合した状態を実現することができる。

【0030】

本実施形態のねじ緩め装置１００は、携帯電話端末機や、タブレット型のパーソナルコンピュータ、ノート型のパーソナルコンピュータ等を対象としているが、ねじを緩めることが必要となるどのような機器、どのような場面にも応用して用いることができる。また、本実施形態のねじ緩め装置１００は、各部にサーボモータを用いているが、各部を動作させるために、他の公知の動力源を用いることもできる。このような場合、ビットをねじに嵌合させる際にＺ軸方向の駆動を解除するために、動力源の種類に応じて、適宜クラッチを装備したり、エア圧の開放機構を装備したりすることができる。

【0031】

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。例えば、上記実施形態では、各部の駆動機構として、サーボモータとサーボアンプとを組み合わせ機構を用いているが、従来公知の駆動機構、例えば、アクチュエータやステッピングモータを採用することもできる。

【符号の説明】

【0032】

１ 制御部収納部
６ａ ビット先端部高さ測定センサ（嵌合状態検出部／位置情報取得部）
７ 電動ドライバ部
８ ビット
９ Ｙ方向移動レール
１０ ワークセット台
２０ マイクロコンピュータ（制御部）
２３ Ｘ方向移動サーボモータ
２５ Ｙ方向移動サーボモータ
２７ Ｚ方向移動サーボモータ（軸動駆動部）
２９ ビット駆動サーボモータ（ビット駆動部）
３０ トルク検出部（嵌合状態検出部）
１００ ねじ緩め装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】