WO2018105240A1

WO2018105240A1 - 自動生産設備および自動生産方法

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Publication number: WO2018105240A1
Application number: PCT/JP2017/037544
Authority: WO
Inventors: 大毅梶田; 中須　信昭; 博文田口; 本間　雅彦
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2017-10-17
Publication date: 2018-06-14
Anticipated expiration: 2019-06-07
Also published as: JP6663837B2; JP2018089767A

Abstract

電動ドライバの構造を複雑化せずにねじをピックアップした際にねじ頭にビットが挿入されることを担保する。自動生産設備が有する電動ドライバ１４０は、ビット部２０、本体部１０、およびカバー部４０を有する。ビット部２０は。ねじ３００の嵌合部に嵌合する。本体部１０は、ビットを回転させる。カバー部４０は、円筒状からなり、ビット部２０を覆う。カバー部４０の内径は、締め付けるねじ３００のねじ頭の直径と同じである。ビット部２０は、ねじ頭に形成される嵌合部の底面がねじ頭に形成される面取りの終端部よりもねじ頭の頂部に近い場合、ビット部２０の先端部がカバー部４０から突出するように設けられ、ねじ頭に形成される面取りの終端部がねじ頭に形成される嵌合部の底面よりもねじ頭の頂部に近い場合、ビット部２０がカバー部４０に収納されるように設けられる。

Description

自動生産設備および自動生産方法

　本発明は、自動生産設備および自動生産方法に関し、特に、製品のねじ締めに有効な技術に関する。

　製品を製造する際の自動化設備として、自動生産設備が広く用いられている。この自動生産設備としては、例えば製品のねじ締めを自動にて行うものがある。

　このねじ締めを自動にて行う自動生産設備は、例えば電動ドライバや自動ねじ供給機などを有する。設備内に設置された電動ドライバは、ねじをピックアップして、ピックアップしたねじを製品に締め付ける。

　また、ねじをピックアップする際は、同じく設備内に設置された自動ねじ供給機によって１本ずつ切り出されたねじを、電動ドライバの先端の磁化させたビットによって磁力で吸着して把持するのが一般的である。

　また、非磁性体のねじの場合には、磁力による吸着ができないため、例えば吸引によってねじを吸着して把持するものが知られている。この種の把持技術としては、電動ドライバ先端のビットの周囲にカバーを設け、ポンプなどを用いてカバー部の内部の圧力を低下させ、吸引して把持するものがある（例えば特許文献１参照）。

特開平１０－１５６７４１号公報

　上述した特許文献１の技術では、ねじの材質に依らずにねじをピックアップすることが可能であるものの、電動ドライバの先端のビットがピックアップしたねじの頭にあるビットの嵌合部に挿入されることが担保されない。

　そのため、ねじはビットの回転軸に対して傾いた状態にて把持されることがあり、製品にねじを締め付ける際に製品のねじ穴にねじを挿入することができず、ねじ締め不良が発生してしまう恐れがある。

　ビットがねじ頭の嵌合部に挿入されたかどうか判断するには、電動ドライバにセンサ等を設けて挿入状態を検知することが考えられるが、その場合には、電動ドライバの構造が複雑となるとともに、自動生産設備のコストも上昇してしまう。

　本発明の目的は、電動ドライバの構造を複雑化せずにねじをピックアップした際にねじの頭の嵌合部に電動ドライバのビットが挿入されることを担保することのできる技術を提供することにある。

　本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

　本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

　すなわち、代表的な自動生産設備は、ねじ部材を回転させて締め付ける電動ドライバを有する。この電動ドライバは、ビット、回転部、および第１のカバー部を有する。ビットは、ねじ部材の締め付け駆動穴に嵌合してねじ部材を回転させる。回転部は、ビットを回転させる。第１のカバー部は、ビットを覆う円筒状のカバーである。

　第１のカバー部の内径は、締め付けるねじ部材のねじ頭の直径と同じである。

　ビットは、ねじ頭に形成される締め付け駆動穴の底面がねじ頭に形成される面取りの終端部よりもねじ頭の頂部に近い場合、ビットが第１のカバー部に収納するように設けられる。

　ねじ頭に形成される面取りの終端部がねじ頭に形成される締め付け駆動穴の底面よりもねじ頭の頂部に近い場合、ビットの先端部が第１のカバー部から突出するように設けられる。

　特に、ビットの先端部が第１のカバー部から突出するように設けられる場合には、ビットの先端部から第１のカバー部の先端部までの、ビットの軸方向の長さである第１の距離は、ねじ頭に形成される締め付け駆動穴の底面からねじ部材のねじ頭に形成される面取りの終端部までの、ねじ部材の軸方向の長さである第２の距離以上である。

　また、ビットが第１のカバー部に収納されるように設けられている場合には、ビットの先端部から第１のカバー部の先端部までの、ビットの軸方向の長さである第１の距離は、ねじ頭の円弧面が始まる基端部からねじ頭に形成される締め付け駆動穴の底面までの、ねじ部材の軸方向の長さである第３の距離以上とする。

　あるいはビットの先端部が第１のカバー部に収納されるように設けられている場合には、ビットの先端部から第１のカバー部の先端部までの、ビットの軸方向の長さである第１の距離は、ねじ頭に形成される面取りの、ねじの軸方向の長さである第４の距離よりも大きいものとする。

　本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

　（１）ねじ締め不良の発生を防止することができる。

　（２）上記（１）により、製品の信頼性を高めることができる。

実施の形態１による自動生産設備における構成の一例を示す説明図である。図１の自動生産設備が有する電動ドライバにおける構成の一例を示す断面図である。図２の電動ドライバが有するビット部およびカバー部の一部を拡大した断面の一例を示す説明図である。図３の電動ドライバにおけるねじのピックアップの一例を示す説明図である。図３の他の例を示す説明図である。図１の自動生産設備における構成の一例を示すブロック図である。図６の自動生産装置による製品へのねじ締め処理の一例を示すフローチャートである。実施の形態２による自動生産設備が有する電動ドライバのビット部およびカバー部の一部を拡大した断面の一例を示す説明図である。図８の断面における他の例を示す説明図である。実施の形態３による自動生産設備が有する電動ドライバにおける構成の一例を示す断面図である。

　以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

　また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

　さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

　同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

　また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
　以下、実施の形態を詳細に説明する。
　〈概要〉

　本実施の形態における自動生産設備１００は、電動ドライバ１４０が有するビット部２０と、このビット部２０の周囲に設けられたカバー部４０との位置関係をねじの形状および寸法に合わせて決定するものである。

　これにより、電動ドライバ１４０の構造を複雑化せずにねじをピックアップした際にねじの頭にあるビットの嵌合部に電動ドライバの先端のビットが挿入されることを担保する。
　（実施の形態１）
　〈自動生産設備の構成例〉

　図１は、本実施の形態１による自動生産設備１００における構成の一例を示す説明図である。

　自動生産設備１００は、図１に示すように、筐体１１０、自動ねじ供給機１２０、ロボット１３０、電動ドライバ１４０、および制御部１４５を有する。

　図１において、筐体１１０の左側には、自動ねじ供給機１２０が搭載されており、その右側には、組み立て対象となる製品２００が載置されている。また、筐体１１０には、ロボット１３０が載置されている。

　自動ねじ供給機１２０は、複数のねじ３００を格納して、電動ドライバ１４０がピックアップする際に、ねじ部材であるねじ３００を１本ずつ切り出す。ロボット１３０は、３次元的に移動可能な構成からなり、該ロボット１３０には、電動ドライバ１４０が取り付けられている。

　電動ドライバ１４０は、ロボット１３０によって移動が行われる。具体的には、ロボット１３０は、電動ドライバ１４０を自動ねじ供給機１２０と製品２００との間を移動させる。

　電動ドライバ１４０は、自動ねじ供給機１２０においてねじ３００をピックアップし、ピックアップしたねじ３００を製品２００において締め付ける。

　自動ねじ供給機１２０は、ロボット１３０に搭載された電動ドライバ１４０によってねじ３００をピックアップする関係上、ねじ頭が上に向いた状態のねじ３００を１本ずつ切り出す必要がある。

　その一方、ねじ頭が上に向いた状態で１本ずつ配置されていれば、必ずしも自動にてねじ３００を１本ずつ切り出す必要はない。例えば、ねじ頭が上に向いた状態にて１本ずつ個別に格納可能なパレットを配置することで代用することが可能である。

　ロボット１３０は、３次元的に移動可能であればよく、その形態を問わない。形態の例としては、３軸直交型、スカラ型、垂直多関節型、あるいはパラレルリンク型などが挙げられる。制御部１４５は、自動ねじ供給機１２０、ロボット１３０、および電動ドライバ１４０の動作を制御する。
　〈電動ドライバの構成例〉

　図２は、図１の自動生産設備１００が有する電動ドライバ１４０における構成の一例を示す断面図である。

　電動ドライバ１４０は、図２に示すように、本体部１０、ビット部２０、リンク部３０、および第１のカバー部であるカバー部４０を有する。本体部１０は、図示しないモータによって回転動作を発生させる。

　リンク部３０は、本体部１０とビット部２０とを連結する。これにより、本体部１０の回転動作をビット部２０に伝達する。ビット部２０は、電動ドライバ１４０の軸部分であり、ねじ頭に該ビット部２０の先端部が挿入される。カバー部４０とは、ビット部２０の周囲を覆うカバーである。

　カバー部４０は、ビット部２０と同心円をなす中空円柱からなり、カバー部４０の内径は、ねじ３００のねじ頭の直径と略同じ寸法とする。この場合、カバー部４０の内径がねじ３００のねじ頭の直径と同じであると、ねじ頭がカバー部４０内に収納されないため、カバー部４０の内径は、ねじ頭の直径よりもわずかに大きいものとする。

　ビット部２０の先端部は、締め付けるねじ３００の後述する嵌合部４００の形状に合わせた形状からなり、例えばプラス型、マイナス型、四角型、六角型、あるいはトルクス（登録商標）型などである。

　カバー部４０には、接続部５０が設けられている。この接続部５０には、ホース６０の一端が接続されている。ホース６０の他端には、吸引ポンプなどの図６に示す圧力機構１５０が接続されている。

　圧力機構１５０は、吸引動作を行う。ねじ３００をピックアップしてねじ頭がカバー先端を塞いだ際に、圧力機構１５０によってカバー部４０の内部を負圧にする。これにより、ねじ３００を吸引する。
　〈ビット部とカバー部との位置関係〉

　図３は、図２の電動ドライバ１４０が有するビット部２０およびカバー部４０の一部を拡大した断面の一例を示す説明図である。

　図３は、図２の電動ドライバ１４０におけるビット部２０の先端部を拡大した断面の一例を示す説明図である。図３（ａ）は、ねじ頭にビット部２０が挿入される前の状態を示したものであり、図３（ｂ）は、ねじ頭にビット部２０が挿入された状態を示したものである。

　なお、この図３は、締め付けるねじ３００が、六角穴付きボルトを対象とした場合を示している。

　ここで、六角穴付きボルトからなるねじ３００について説明する。

　図３（ａ）に示すねじ３００において、ねじ頭、すなわちねじ３００の頭部形状は、いわゆる六角穴付きであり、該ねじ頭には、ビット部２０が挿入される嵌合部４００が形成されている。この嵌合部４００は、締め付け駆動穴となる。

　また、ねじ頭上面の先端部は、面取り４１０が施されている。この面取り４１０は、ねじ頭上面の先端部を丸めたものである。言い換えれば、ねじ頭の頂面からねじ頭の外周面にかけて斜めに削られて、ねじ頭の頂面の角が取られている。

　ここで、ねじ頭の外周面の面取り４１０が始まる部分、すなわち面取り４１０がねじ頭の外周と同じ外径となる部分を終端部４１５と定義する。この終端部４１５から嵌合部４００の底面４０５までの、ねじ３００の軸方向の長さを距離Ｂと定義する。距離Ｂは、第２の距離となる。底面４０５は、言い換えれば嵌合部４００において、ビット部２０の先端面が接触する面である。

　また、電動ドライバ１４０が有するカバー部４０の先端部４０ａからビット部２０の先端部２０ａが突出しているビット部２０の軸方向の長さを距離Ａと定義する。距離Ａは、第１の距離となる。

　上述した距離Ａと距離Ｂとが一致する場合、ねじ３００をピックアップするためにビット部２０をねじ頭の嵌合部４００に挿入した際には、図３（ｂ）に示すように、カバー部４０の内側がねじ頭で塞がれる状態となる。

　このとき、図２のホース６０を介してカバー部４０に接続された吸引ポンプなどの圧力機構１５０を動作させてカバー部４０の内部を負圧にすることにより、ねじ３００を吸引して把持することができる。圧力機構１５０は、吸引部となる。

　これに対し、距離Ａが距離Ｂよりも大きい場合には、ビット部２０をねじ頭の嵌合部４００に挿入した際のカバー部４０とねじ頭との隙間が大きくなり、ねじ３００を吸引する力がかからず把持することができない。

　よって、距離Ａは、距離Ｂと同じ、あるいは距離Ｂよりも小さくなければならず、その関係は以下の式１にて表される。

　Ａ≦Ｂ　　　　　　　　　　　　　（式１）

　図４は、図３の電動ドライバ１４０におけるねじ３００のピックアップの一例を示す説明図である。

　図４（ａ）は、距離Ａと距離Ｂとが一致する場合において、ビット部２０がねじ３００の嵌合部４００に挿入できなかった場合の例を示したものである。図４（ｂ）は、距離Ａと距離Ｂとが一致する場合において、ビット部２０がねじ３００の嵌合部４００に挿入された場合を示したものである。

　ここで、ねじ３００のピックアップ成功の検知によってビット部２０の挿入状態を判断するためには、ビット部２０が挿入されていない状態にてねじ３００がピックアップできないことが必要となる。

　距離Ａと距離Ｂとが一致する場合において、六角形状のビット部２０と同じく六角形状からなるねじ３００の嵌合部４００との角度が合っておらず、ビット部２０をねじ頭の嵌合部４００に挿入できなかった場合には、図４（ａ）に示すように、ビット部２０をねじ３００の嵌合部４００に挿入した際のカバー部４０とねじ頭との隙間が大きくなる。これによって、隙間から空気が漏れてしまい、ねじ３００を吸引する力がかからず該ねじ３００を把持することができない。

　これに対して、ビット部２０とねじ３００の嵌合部４００との角度が合って該ビット部２０がねじ頭の嵌合部４００に挿入された場合には、図４（ｂ）に示すように、カバー部４０の内部が負圧となり、ねじ３００を吸引して把持することができる。

　すなわち、ねじ３００のピックアップに成功した際には、電動ドライバ１４０が有するビット部２０がねじ３００の嵌合部４００に挿入されていることを担保することができる。

　このように、ねじ３００のピックアップが成功したことを検知するだけで、ビット部２０がねじ頭の嵌合部４００に挿入されたことを判断することができる。ねじ３００のピックアップ成功の検出は、例えば図６にて後述する検知機構１６０や、自動ねじ供給機１２０のねじ３００の在荷状態の認識などにより容易に判断することができる。検知機構１６０は、例えばカバー部４０内の圧力を測定するセンサである。

　これにより、電動ドライバ１４０の構造を簡易にすることができる。

　一方、ねじ３００のピックアップ時にビット部２０がねじ３００の嵌合部４００に挿入されていることを担保できない構成の場合、発明が解決しようとする課題で述べたように、ねじがビットの回転軸に対して傾いた状態などにて把持されることがある。

　そのため、電動ドライバに挿入状態を検知するセンサなどを新たに設ける必要がある。その結果、電動ドライバ１４０の構造が複雑となり、コストアップの要因にもなってしまう。

　図５は、図３の他の例を示す説明図である。

　始めに、ねじ３００の面取り４１０の軸方向の長さを距離Ｄと定義する。距離Ｄは、第４の距離である。すなわち、面取り４１０の終端部４１５からねじ３００のねじ頭の頂面までの、ねじ３００の軸方向の長さを距離Ｄとする。

　ねじ３００をピックアップする際、ねじ頭の頂面は、図５（ａ）に示すように、面取り４１０の終端部４１５に対して必ず上方にある。そのため、ビット部２０の先端部２０ａは、カバー部４０に収納される状態とし、この状態おけるビット部２０の先端部２０ａからカバー部４０の先端部４０ａまでのビット部２０の軸方向の長さを距離Ａ’と定義する。

　ここで、距離Ａ’と距離Ｄとが一致する場合には、図５（ａ）に示すように、ビット部２０がねじ３００の嵌合部４００に挿入されていない状態であっても、図５（ｂ）に示すように、電動ドライバ１４０のカバー部４０の内側がねじ３００のねじ頭によって塞がれてしまう状態になる。

　この状態において、カバー部４０に接続された吸引ポンプなどの圧力機構１５０を動作させてカバー部４０内を負圧にすると、ねじ３００を吸引して把持することができてしまうことなり、ビット部２０がねじ３００の嵌合部４００に挿入されていることを担保することができない。

　よって、距離Ａ’は、距離Ｄよりも大きくなければならない。

　このことから、式１をふまえて距離Ａ’は、以下に示す式２の範囲となる。

　Ｄ＜Ａ’ （式２）
　〈自動生産設備のハードウェア構成〉

　続いて、自動生産設備１００のハードウェア構成について説明する。

　図６は、図１の自動生産設備１００における構成の一例を示すブロック図である。

　自動生産設備１００は、筐体１１０、および制御部１４５を有する構成からなる。筐体１１０には、自動ねじ供給機１２０、ロボット１３０、電動ドライバ１４０、圧力機構１５０、および検知機構１６０を有する。

　ここで、自動ねじ供給機１２０、ロボット１３０、および電動ドライバ１４０については、図１と同様であるので説明は省略する。圧力機構１５０は、上述したように吸引ポンプなどであり、カバー部４０内部を吸引することによって負圧を発生させる。

　検知機構１６０は、図４にて述べたように、カバー部４０内の圧力を測定する圧力センサである。この場合、ホース６０の圧力を測定するようにしてもよい。あるいは、デジタルカメラなどの撮像部であってもよい。

　デジタルカメラの場合には、電動ドライバ１４０がねじ３００をピックアップした際の画像をデジタルカメラなどによって撮影し、画像認識処理などによって電動ドライバ１４０がねじ３００を保持しているかを判定する。

　また、制御部１４５は、ねじ供給完了検知部５１０、動作制御部５２０、および判定部であるねじピックアップ判定部５３０を有する。

　ねじ供給完了検知部５１０は、筐体１１０に設置された自動ねじ供給機１２０により、ねじ３００が供給されたことを検知する。動作制御部５２０は、ねじ３００が供給されたことをねじ供給完了検知部５１０が検知すると、ロボット１３０、電動ドライバ１４０、および圧力機構１５０などにねじ３００をピックアップする制御信号を出力する。

　検知機構１６０は、ねじ３００のピックアップ動作が終了した際に、ねじ３００のピックアップ状態を検知する。検知は、上述したように、カバー部４０内またはホース６０内などの圧力を検出する。あるいはピックアップ動作の終了した電動ドライバ１４０の画像などを撮影するようにしてもよい。

　ねじピックアップ判定部５３０は、検知機構１６０の検知結果に基づいて、ねじ３００のピックアップ成否を判定し、その判定結果を動作制御部５２０に出力する。判定結果がピックアップされていない場合、動作制御部５２０は、再度ねじ３００をピックアップする動作の制御信号を出力する。

　また、ピックアップできていれば動作制御部５２０は、電動ドライバ１４０によってねじ３００を製品にねじ締めする制御信号をロボット１３０、電動ドライバ１４０、および圧力機構１５０などに出力する。
　〈ねじ締めの処理例〉

　図７は、図６の自動生産装置による製品へのねじ締め処理の一例を示すフローチャートである。

　まず、ねじ供給完了検知部５１０は、自動ねじ供給機１２０によるねじ３００の供給状態を検知し（ステップＳ１０１）、ねじ３００の供給が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

　ステップＳ１０２の処理にて、ねじ供給完了検知部５１０がねじ３００の供給ができていないと判定した際には、ステップＳ１０１の処理に戻り、該ステップＳ１０１以降の処理を繰り返す。

　また、ねじ供給完了検知部５１０がねじ３００が供給できていると判定すると、動作制御部５２０は、自動ねじ供給機１２０によって１本切り出されたねじ３００の直上まで電動ドライバ１４０が移動するようにロボット１３０に制御信号を出力して制御する（ステップＳ１０３）。

　続いて、動作制御部５２０は、圧力機構１５０を動作させ、電動ドライバ１４０のカバー部４０内の吸引を開始させるとともに、電動ドライバ１４０の本体部１０を動作させてビット部２０を回転させる（ステップＳ１０４）。

　そして、動作制御部５２０は、ロボット１３０を制御することにより、ビット部２０を回転させながら電動ドライバ１４０を降下させて、自動ねじ供給機１２０上のねじ３００をピックアップすべくアプローチする（ステップＳ１０５）。

　その後、動作制御部５２０は、電動ドライバ１４０を上昇させ、自動ねじ供給機１２０からねじ３００を引き抜くように制御を行う（ステップＳ１０６）。続いて、検知機構１６０は、ねじ３００がピックアップされたか否かを検知する（ステップＳ１０７）。その検知結果は、ねじピックアップ判定部５３０に出力される。

　ねじピックアップ判定部５３０は、検知機構１６０から出力された検知結果に基づいてねじ３００がピックアップされたか否か判定する（ステップＳ１０８）。

　検知機構１６０が圧力センサの場合には、測定した圧力値をねじピックアップ判定部５３０に出力する。検知機構１６０がデジタルカメラなどの場合には、ねじ把持状態あるいは自動ねじ供給機１２０のねじ３００の在荷状態などを撮影した画像データをねじピックアップ判定部５３０に出力する。

　ねじピックアップ判定部５３０は、圧力値を受け取った際に受け取った圧力値が予め設定されているしきい値を超えるか否かを判定する。予め設定されているしきい値を超えていない場合、ねじピックアップ判定部５３０は、ねじ３００が把持されていないと判定する。

　また、検知機構１６０がデジタルカメラなどの場合、ねじピックアップ判定部５３０は、撮影された画像データを画像処理することによってねじ把持状態あるいは自動ねじ供給機１２０のねじ３００の在荷状態などから判定する。

　例えば電動ドライバ１４０にねじがない場合には、ピックアップできていないと判定する。あるいは自動ねじ供給機１２０の在荷数が前回のピックアップから減っていなければピックアップできていないと判定する。

　ステップＳ１０８の処理において、ねじ３００がピックアップできていないと判定した場合には、ステップＳ１０５の処理に戻り、該ステップＳ１０５以降の処理を繰り返す。

　また、ステップＳ１０８の処理において、ねじ３００がピックアップできていると判定した場合、動作制御部５２０は、ロボット１３０、電動ドライバ１４０、および圧力機構１５０を制御して図１の製品２００に対してねじ締めを実施する（ステップＳ１０９）。これにより、製品２００に対するねじ締め処理が終了となる。

　以上により、ねじ３００をピックアップした際にねじ３００の嵌合部４００に電動ドライバ１４０の先端のビット部２０が挿入されることを担保することができる。これにより、ねじ締め不良の発生を防止することができる。

　なお、電動ドライバ１４０のビット部２０をねじ３００の嵌合部４００に挿入できずにピックアップの失敗を繰り返す場合は、ねじ３００のピックアップ時に回転しているビット部２０の回転速度を調整することによって、ビット部２０挿入の成功率を上げることができる。あるいは電動ドライバ１４０の降下速度などを調整することによっても、ビット部２０挿入の成功率を上げることができる。

　以上によって、単純な構造の電動ドライバ１４０により、ねじ３００のピックアップ時点で嵌合部４００にビット部２０が挿入されていることを担保し、ねじ３００が傾くことなくピックアップすることが可能となる。

　よって、製品２００のねじ締め不良の発生を防止することができ、該製品２００の信頼性を向上させることができる。
　（実施の形態２）
　〈概要〉

　本実施の形態２においては、ねじ３００としてナベねじを対象とした自動生産設備１００が有する電動ドライバ１４０について説明する。
　〈ビット部とカバー部との位置関係〉

　図８は、本実施の形態２による自動生産設備１００が有する電動ドライバ１４０のビット部２０およびカバー部４０の一部を拡大した断面の一例を示す説明図である。

　ここで、自動生産設備１００の構成については、前記実施の形態１の図１と同様であり、電動ドライバ１４０の構成については、前記実施の形態１の図２および図６と同様であるので説明は省略する。

　この図８では、ねじ３００がナベねじを対象とした場合を示している。

　ナベねじであるねじ３００のねじ頭は、図８（ａ）に示すように、ストレート面および円弧面４２０から構成されており、該ねじ頭の中央部には、ビット部２０が挿入される嵌合部４００が設けられている。

　ストレート面は、ねじ３００のねじ部から径方向に延びる径方向面４２７の端部を基端部として、ねじ３００の軸方向に終端部４２５まで延びた面である。円弧面４２０は、ストレート面の先端部であり、ストレート面の終了する終端部４２５からねじ頭の先端部までの円弧状の面である。すなわち終端部４２５は、円弧面４２０が始まる基端でもある。

　ここで、ストレート面の終端部４２５から嵌合部４００の底面４０５までの、ねじ３００の軸方向における長さを距離Ｃと定義する。距離Ｃは、第３の距離である。

　ここで、図８（ａ）に示すように、嵌合部４００の底面４０５が終端部４２５より上方、言い換えれば底面４０５が終端部４２５より、よりねじ頭の頂部に近い位置にある場合、ビット部２０の先端部は、カバー部４０に収納される構成とする。

　また、ビット部２０の先端部２０ａがカバー部４０に収納される状態におけるビット部２０の先端部２０ａからカバー部４０の先端部４０ａまでのビット部２０の軸方向の長さを距離Ａ’と定義する。

　距離長さＡ’と距離Ｃとが一致する場合、ビット部２０をねじ３００の嵌合部４００に挿入した際には、図８（ｂ）に示すように、カバー部４０の内側がねじ３００のねじ頭で塞がれる状態となる。このとき、圧力機構１５０を動作させることにより、負圧によってねじ３００を吸引して把持することができる。

　これに対し、距離Ａ’が距離Ｃよりも小さい場合には、ビット部２０をねじ３００の嵌合部４００に挿入した際のカバー部４０とねじ頭との隙間が大きくなる。よって、ねじ３００を吸引する力がかからず把持することができない。

　よって、距離Ａ’は、距離Ｃと同じ、あるいは距離Ｃよりも大きくなければならず、その関係は以下の式３で表される。

　Ｃ≦Ａ’　　　　　　　　　　　　　　　　（式３）

　一方、終端部４２５からねじ頭の頂部までのねじ３００の軸方向の長さを距離Ｄ’と定義したとき、距離Ａ’と距離Ｄ’とが一致する場合には、ビット部２０がねじ３００の嵌合部４００に挿入されていない状態であっても、電動ドライバ１４０のカバー部４０の内側がねじ頭で塞がれた状態になる。

　この状態において、圧力機構１５０を動作させてカバー部４０の内部を負圧にすると、ねじ３００を吸引して把持することができてしまい、把持した際にねじ３００の嵌合部４００にビット部２０が挿入されることが担保されないことになる。

　よって、距離Ａ’は、距離Ｄ’よりも小さくなければならない。このことから、式３をふまえて距離Ａ’は以下の式４の範囲を取る。

　Ｃ≦Ａ’＜Ｄ’　　　　　　　　　　　（式４）

　前記実施の形態１にて説明した六角穴付きボルトの例と、本実施の形態によるナベねじの例とでは、ビット部２０の先端部２０ａがカバー部４０の先端部４０ａよりも突出するか収納されるかによって分かれている。

　これは、図３に示す面取り４１０の終端部４１５および図８に示すストレート面の終端部４２５が嵌合部４００の底面４０５に対して上方にあるか下方にあるかによって分けられる。

　終端部４１５あるいは終端部４２５が、嵌合部４００の底面４０５よりも、ねじ頭の頂部に近い位置にある場合、電動ドライバ１４０が有するビット部２０の先端部２０ａは、カバー部４０の先端部４０ａに収納される状態になる。

　また、嵌合部４００の底面４０５が、終端部４１５または終端部４２５よりもねじ頭の頂部に近い位置にある場合、ビット部２０の先端部２０ａは、カバー部４０の先端部４０ａから突出する状態になる。

　図９は、図８の断面における他の例を示す説明図である。

　図９（ａ）は、電動ドライバ１４０が締め付けるねじ３００が皿ねじの場合を示したものであり、図９（ｂ）は、電動ドライバ１４０が締め付けるねじ３００がトラスねじの場合を示したものである。

　例えば、皿ねじの場合は、図９（ａ）に示すように、ねじ３００のねじ頭に図３に示した六角穴付きボルトや図８に示したナベねじのように面取りや円弧面４２０がないために、ねじ３００のねじ頭の頂面外周を面取りの終端部４１５とみなす。

　よって、ねじ３００における嵌合部４００の底面４０５に対して終端部４１５が上方に、すなわち頂面側にあるため、電動ドライバ１４０のビット部２０の先端部２０ａは、カバー部４０の先端部４０ａから突出した状態になる。

　また、トラスねじの場合は、図９（ｂ）に示すように、ねじ３００の底面４０５に対して終端部４２５がねじ頭の下方にあるため、電動ドライバ１４０におけるビット部２０の先端部２０ａは、カバー部４０に収納される状態になる。

　以上により、製品のねじ締めを自動で行う自動生産設備１００において、ねじ３００のねじ頭の形状に依らずねじ３００のピックアップ時点にてねじ３００のねじ頭の嵌合部にビットが挿入されていることを担保することができる。

　ねじ３００を傾くことなくピックアップすることができるので、製品へのねじ締め時のねじ締め不良の発生を防止することができる。
　（実施の形態３）
　〈概略〉

　前記実施の形態１，２では、座金を有していないねじ３００を用いる場合について説明したが、本実施の形態３では、座金を有するねじ３００を対象とする自動生産設備１００について説明する。
　〈電動ドライバの構成例〉

　図１０は、本実施の形態３による自動生産設備が有する電動ドライバ１４０における構成の一例を示す断面図である。

　また、自動生産設備１００については、前記実施の形態１の図１に示す自動生産設備１００と同様の構成からなるので、説明は省略する。図１０に示す電動ドライバ１４０は、ばね座金３０１および平座金３０２が一体化されたねじ３００を締め付け対象とするものである。ばね座金３０１は、ねじ３００の緩みを低減させるものであり、ねじ頭と平座金３０２との間に設けられる。平座金３０２は、締め付け対象の製品との接着性を高める。

　図１０の電動ドライバ１４０が図２の電動ドライバ１４０と異なるところは、第２のカバー部である補助カバー部４５が新たに設けられた点である。その他の構成については、図２の電動ドライバ１４０と同様であるので説明は省略する。

　補助カバー部４５は、円筒状からなり、カバー部４０の外周に設けられており、ばね６０などにより電動ドライバ１４０の軸方向に伸縮可能な状態によって取り付けられている。この補助カバー部４５の内径は、平座金３０２の直径と略一致するように形成されている。これにより、ねじ３００を把持した際に、より傾きにくくすることができる。また、補助カバー部４５の内径が平座金３０２の直径と同じであると、平座金３０２が補助カバー部４５内に収納されないため、該補助カバー部４５の内径は、平座金３０２の直径よりもわずかに大きいものとする。

　以上により、ばね座金３０１および平座金３０２などの座金が一体化されたねじ３００であっても、ピックアップ時点にてねじ３００の嵌合部４００にビット部２０が挿入されていることを担保することができる。

　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

　なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

　また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

１０　本体部
２０　ビット部
２０ａ　先端部
３０　リンク部
４０　カバー部
４０ａ　先端部
４５　補助カバー部
５０　接続部
６０　ホース
１００　自動生産設備
１１０　筐体
１２０　自動ねじ供給機
１３０　ロボット
１４０　電動ドライバ
１４５　制御部
１５０　圧力機構
１６０　検知機構
２００　製品
３０１　ばね座金
３０２　平座金
４００　嵌合部
４０５　底面
４１５　終端部
４２０　円弧面
４２５　終端部
４２７　径方向面
５１０　ねじ供給完了検知部
５２０　動作制御部
５３０　ねじピックアップ判定部

Claims

　ねじ部材を製品のねじ穴に自動的に固定する自動生産設備であって、
　前記ねじ部材を回転させて締め付ける電動ドライバを有し、
　前記電動ドライバは、
　前記ねじ部材の締め付け駆動穴に嵌合して前記ねじ部材を回転駆動させるビットと、
　前記ビットを回転させる回転部と、
　前記ビットを覆う円筒状の第１のカバー部と、
　を有し、
　前記第１のカバー部の内径は、締め付ける前記ねじ部材のねじ頭の直径と等しく、
　前記ビットは、前記ねじ頭に形成される締め付け駆動穴の底面が前記ねじ頭に形成される面取りの終端部よりも前記ねじ頭の頂部に近い場合、前記ビットの前記第１のカバー部に収納されるように設けられ、前記ねじ頭に形成される面取りの終端部が前記ねじ頭に形成される締め付け駆動穴の底面よりも前記ねじ頭の頂部に近い場合、前記ビットの先端部が前記第１のカバー部から突出するように設けられる、自動生産設備。
　請求項１記載の自動生産設備において、
　前記ビットの先端部が前記第１のカバー部から突出するように設けられる場合、前記ビットの先端部から前記第１のカバー部の先端部までの、前記ビットの軸方向の長さである第１の距離は、前記ねじ頭に形成される締め付け駆動穴の底面から前記ねじ部材のねじ頭に形成される面取りの終端部までの、前記ねじ部材の軸方向の長さである第２の距離以上である、自動生産設備。
　請求項１記載の自動生産設備において、
　前記ビットが前記第１のカバー部に収納されるように設けられる場合、前記ビットの先端部から前記第１のカバー部の先端部までの、前記ビットの軸方向の長さである第１の距離は、前記ねじ頭の円弧面が始まる基端部から前記ねじ頭に形成される締め付け駆動穴の底面までの、前記ねじ部材の軸方向の長さである第３の距離以上である、自動生産設備。
　請求項１記載の自動生産設備において、
　前記ビットの先端部が前記第１のカバー部から収納されるように設けられる場合、前記ビットの先端部から前記第１のカバー部の先端部までの、前記ビットの軸方向の長さである第１の距離は、前記ねじ頭に形成される面取りの、前記ねじ部材の軸方向の長さである第４の距離よりも大きい、自動生産設備。
　請求項１記載の自動生産設備において、
　前記第１のカバー部を覆う円筒状の第２のカバー部を有し、
　前記第２のカバー部の内径は、前記ねじ部材が有する座金の直径と同じである、自動生産設備。
　ねじ部材の締め付け駆動穴に嵌合して前記ねじ部材を回転駆動させるビット、前記ビットを回転させる回転部、および前記ビットを覆う円筒状の第１のカバー部を備え、前記第１のカバー部の内径は、締め付ける前記ねじ部材のねじ頭の直径と等しく、前記ビットは、前記ねじ頭に形成される締め付け駆動穴の底面が前記ねじ頭に形成される面取りの終端部よりも前記ねじ頭の頂部に近い場合、前記ビットの先端部が前記第１のカバー部から突出するように設けられ、前記ねじ頭に形成される面取りの終端部が前記ねじ頭に形成される締め付け駆動穴の底面よりも前記ねじ頭の頂部に近い場合、前記ビットが前記第１のカバー部に収納されるように設けることによって、製品に締め付ける前記ねじ部材をピックアップした際に前記ビットが前記ねじ部材の締め付け駆動穴に嵌合することを担保する電動ドライバと、前記第１のカバー部の内部を吸引する吸引部と、前記電動ドライバが前記ねじ部材をピックアップしたか否かを判定する判定部と、ねじ供給機が前記ねじ部材を供給したか否を判定するねじ供給完了検知部と、を有する自動生産設備を用いた自動生産方法であって、
　前記電動ドライバが、前記吸引部により前記第１のカバー部の内部を吸引することにより、前記ねじ部材をねじ供給装置からピックアップするステップと、
　前記判定部が、前記ねじ部材がピックアップしたか否を判定するステップと、
　前記判定部がピックアップしたと判定した際に、前記電動ドライバが前記ねじ部材を前記製品に締め付けるステップと、
　を有し、
　前記ねじ部材をピックアップしたか否を判定するステップにおいて、前記ねじ部材がピックアップされていないと判定した際に、前記ねじ部材がピックアップできるまで前記ねじ部材を前記ねじ供給装置からピックアップするステップを繰り返す、自動生産方法。
　請求項６記載の自動生産方法において、
　前記ねじ供給完了検知部が、前記ねじ供給機が前記ねじ部材を供給したか否を判定するステップを有し、
　前記ねじ部材を供給したと判定した際に、前記ねじ部材を前記ねじ供給装置からピックアップするステップを実行する、自動生産方法。
　請求項６記載の自動生産方法において、
　前記電動ドライバは、前記ビットを回転させながら前記ねじ部材を前記ねじ供給装置からピックアップする、自動生産方法。