以下、添付図面を参照して、ネジ締め装� ��100について説明する。ネジ締め装置100は、� ��ジをピックアップして被締結物としてのワ� ��クに部品を締結する機能を有し、収納部110� ��、ドライバ120と、移動機構180とを有する。� ��1は、ネジ締め装置100の概略ブロック図であ り、図2は、収納部110の部分拡大断面図であ� �。

 収納部110は図示しない作業台に載置され� ��ネジ供給機または、一又は複数のネジ10を� �納するトレイである。ネジ10はドライバのビ ットが係合されるリセス13を有する。リセス1 3の形状は、マイナス、十字、星型の凹部な� �限定されない。トレイ供給の場合は、図2に� ��すように、ネジ10のネジ部15が挿入される穴 112を有する。穴112はネジ切りされておらず、 ネジ10は穴112に固定されていない。この結果� ��ネジ10は、穴112に挿入された状態で回転可� �である。ビットとネジリセスの勘合はピッ� �アップ時ビットを1~2回転させることで行う� �

 本実施例において、ワークWは、携帯電話 の筐体の下型(ベース)であり、ネジ締め装置1 00は携帯電話の他の部品である筐体の上型(カ バー)Pを下型にネジ止めする。別の実施例で� ��、ワークWはHDDで、ネジ締め装置100はHDDのス ピンドルハブに部品としてのクランプリング をネジ止めする。クランプリングは、複数の ネジ穴を有して一定の押圧力でスピンドルハ ブの周りに取り付けられたディスクを固定す る。

 ドライバ120は、駆動系によりビット130を� ��転してネジ10を締め付ける。図3は、ドライ� ��120の部分断面図である。駆動系は、図3に示 すように、サーボモータ121と、ギアボックス 122と、シャフト123と、ビットホルダ124と、を 有する。

 サーボモータ121はモータ軸を有し、図示� ��ないケーブルを介して電源が供給される。� ��ータ軸の周りにはギアボックス122のギアが� ��り付けられ、モータ軸とギアとは一体とし� ��回転する。ギアボックス122は、モータ121の� ��力をシャフト123に伝達するトルク伝達機構� ��ある。サーボモータ121とギアボックス122に� ��、例えば、PCT/JP2007/052752に開示された技術� �適用することができるが、これに限定され� �い。本実施例では、モータ軸とシャフト123(� ��びビット130)とは同一直線上には配置されて おらず偏心している(平行である)が、本発明� ��両者が同一直線状に配置されることを妨げ� ��ものではない。

 シャフト123は、サーボモータ121によって回� ��駆動されると共にZ ₁ 方向に付勢されている。シャフト123は、半円 筒形状を有する係合部123aを下端に有する。� �た、上端にも円筒形状の切り欠きを形成し� �、例えば、PCT/JP2007/052752に開示された回転位 置検出に使用されてもよい。

 ビットホルダ124は、シャフト123の周りに� ��けられ、シャフト123の係合部123aとビット130 の係合部131aの付近を保持し、両者の係合を� �持又は開放する。

 図4は、図3の部分拡大断面図である。図5� ��、図4に示す要部の分解斜視図である。図4� �び図5を参照すると、ドライバ120は、スリー� ��(別のスリーブ)126と、係止部材127と、ビッ� �130と、スリーブ140と、スリーブホルダ150と� �カバー160と、吸引プラグ170と、を更に有す� �。ビット130、スリーブ150、スリーブホルダ15 0、カバー160は同軸上に配置される。

 スリーブ126は、中空の薄肉円筒部材であ� ��、Z軸方向に延びる中央貫通孔126aと、径方� �に延びる側面貫通孔126bと、環状底面126cと、 を有する。Z軸方向はビット130の長手方向に� �致する方向である。スリーブ126は、図10に示 す従来のスリーブ50と同一径を有する。本実� ��例は、スリーブ126を後述するスリーブ140と� ��体に構成していないため、スリーブ140をビ� ��ト130と共に回転してもスリーブ126は回転し� ��い。スリーブ126乃至吸引プラグ170はユニッ� ��化されている。このため、本実施例のドラ� ��バ120は、スリーブ126以下の部材を図10に示� �スリーブ50以下の部材と交換するだけで、図 10に示すスリーブ50より上の構造をそのまま� �用することができる。

 スリーブ126は、中央貫通孔126aにビット130 の基部133の一部を収納すると共にシャフト123 の係合部123aとビット130の端部131の係合部131a� ��収納する。スリーブ126の下部に形成された� ��面貫通孔126bには吸引プラグ170が装着される 。底面126cは、スリーブホルダ150のフランジ15 2が載置される。

 ビット130は、Z軸方向に延びる棒状部材で あり、端部131と、首部132と、基部133と、作用 部134とを有する。

 端部131には、シャフト123の係合部123aと係 合する係合部131aが上端に形成される。係合� �123aと131aはそれぞれ半円筒形状を有し、係合 することにより円柱を形成する。係合部123a� �131aにより、シャフト123にギアボックス122を� ��して伝達されたサーボモータ121の駆動力がZ 軸周りの回転駆動力としてビット130に伝達さ れる。なお、本発明はシャフト123とビット130 とが一体である構造を排除するものではない 。

 首部132は、端部131と基部133との間に形成� ��れた括れであり、係止部材127を出し入れす� ��ことによってビット130をZ軸方向に拘束した り、ビットの拘束を解除する。係止部材127は 、本実施例では、鋼球である。

 基部133は、首部132を介して端部131の下端� ��結合され、シャフト123と同一径を有する。� ��部133は作用部134の径よりも大きい。しかし� ��本発明はそれに限定されず、例えば、基部1 33をシャフト123と別の径にすることも可能で� ��り、作用部134と同一径にすることも可能で� ��る。基部133の周りには、圧縮バネ135が設け� ��れ、側面133aの下部には一対の突起136が形成 される。

 圧縮バネ135は、一端135aがビットホルダ124の 下端124aに係止され、他端135bがスリーブ140の� ��端面141aに係止される。但し、本実施例では 、他端135bは、スリーブ140の上端面141aの上に� ��置されたワッシャ128に係止される。ワッシ� ��128を設けるべきかどうかは選択的である。� ��れにより、圧縮バネ135はスリーブ140をZ ₁ 方向に付勢する。圧縮バネ135はスリーブ140を カバー160の底部161の内面161aに押圧する。こ� �により、吸着孔145内の減圧時でも位置を維� �することができる。

 一対の突起136は、基部133の側面133aに設け られる。突起136はスリーブ140の溝141bに係合� �、端部131に伝達されたモータ121の駆動力を� �リーブ140に伝達する。突起136の数は問わな� �が、等角度間隔で形成されることが好まし� �。本実施例では、一対の突起136が180°間隔で 設けられるが、n個の突起が(360/n)°間隔で設� �られてもよい。一対の突起136の構造や固定� �法は特に限定されない。本実施例では、基� �133に側面133aをZ軸方向に垂直な方向に貫通す る貫通孔を形成して、ピンを挿入している。 但し、接着、成形、ネジ止めによって突起136 を形成してもよい。本実施例では、ビット130 に突起136を設け、スリーブ140に溝141aを設け� �いるが、ビットに溝を設けてスリーブに突� �を設けてもよい。

 作用部134は、ネジ10のリセス13に係合する 係合部134aを先端に有する。係合部134aの形状� ��リセス13の形状に対応する。係合部134aがネ� ��10のリセス13と係合して回転することにより 、モータ121から加えられた駆動力でビット130 はネジ10をワークWに締結することができる。

 スリーブ140は、係合部141と、中央部142と� ��フランジ143と、先端部144と、を有し、スリ� ��ブホルダ150に対して移動可能にスリーブホ� ��ダ150内に収納される。即ち、スリーブ140は� ��スリーブホルダ150内でZ軸方向に移動するこ とができると共にZ軸周りに回転することが� �きる。

 係合部141は、中空円筒形状を有し、スリ� ��ブ140の中で最上部に位置する。係合部141は� ��Z軸に平行な上端面141aと、一対の同一形状� �溝141bを有する。

 上端面141aは、圧縮バネ135に直接に又はワ ッシャ128を介して接する。

 各溝141bには突起136が挿入され、各溝141b� �Z軸方向に延びる。溝141bの延びる方向は限定 されないが、Z軸方向に延びればビット130が� �計回りに回転しても反時計回りに回転して� �ビット130の回転がスリーブ140に伝達され易� �。溝141bの数や間隔は突起136の数や間隔に対� ��する。溝141bの幅は突起136の幅(径)よりも多� ��広い。ビット130が回転すると、突起136が溝1 41bを規定する輪郭面141cに接触して押圧する� �この結果、ビット130と共にスリーブ140が回� �する。

 中央部142は、外周側面142aを介してスリー ブホルダ150の第2の円筒部153の内面153aと接触� ��る。中央部142の外径はスリーブホルダ150の� ��2の円筒部153の内径と略等しく、第2の円筒� �153に所定の嵌め合いで嵌合している。中央� �142の外径はスリーブホルダ150の第1の円筒部1 51の内径よりも大きいので、図5では、スリー ブ140が第1の円筒部151側から挿入されるよう� �描いているが、実際には、スリーブホルダ15 0の下側(第2の円筒部153)側からスリーブホル� �150内に挿入される。

 フランジ143は、圧縮バネ135によってカバ� ��160の底部161の内面161a(貫通孔161b近傍)に押圧 される。押圧力は吸着孔145内の減圧時、スリ ーブ140がZ2方向に移動する力より僅かに大き� ��ものとする。これにより、スリーブ140のZ軸 方向の位置が決定される。

 先端部144は、ネジ10の上面16の一部を真空 吸着するための吸着孔145を有する。吸着孔145 は、スリーブ140の中央貫通孔であり、径の違 う二種類の円筒を結合した形状を有する。し かし、本発明は上述したように基部133と作用 部134とを同一径にすることも可能なため、そ の場合、吸着孔145は同一径の円筒形状を有す る。吸着孔145は、基部133を収納可能な第1の� �部145aと、作用部134は収納可能であるが基部1 33は収納不可能な第2の孔部145bを有する。本� �施例では、先端部144の外形及び第2の孔部145b の径はビット130が係合するネジ10のネジ頭12� �径よりも小さい。但し、本発明は、図10に示 すようなネジ頭12の径よりも大きい吸着孔を� ��するスリーブにも適用可能である。

 本実施例のスリーブ140は制電樹脂から構� ��される。樹脂により、スリーブ140のスリー� ��ホルダ150に対する回転が円滑になり、制電� ��料により電荷によるスリーブ140の破壊を防� ��することができる。

 スリーブホルダ150は、断面凸形状を有し� ��本実施例ではステンレスによって構成され� ��。スリーブホルダ150は、第1の円筒部151と、 フランジ152と、第2の円筒部153と、中央貫通� �154とを有する。

 第1の円筒部151は、スリーブ126の内部に挿 入され、スリーブ126の内径と略等しい外径を 有し、スリーブ126の内面に接触する。第1の� �筒部151は、中空円筒形状を有し、側面151aに� ��方向に延びる側面貫通ネジ151bを有し、スリ ーブ126の側面貫通孔126b通して吸引プラグ170� �ネジ部171が装着される。

 フランジ152は、スリーブ126の底面126cと接 触して位置決めする。

 第2の円筒部153は、第1の円筒部151よりも� �が大きい。第2の円筒部153にカバー160の側面1 62の内面162aが接触してカバー160が挿入される 。第2の円筒部153の径はスリーブ140の中央部14 2の径に略等しい。

 第2の円筒部153は、中空円筒形状を有し、 側面153aの上部に径方向に延びる側面貫通孔15 3bを有する。側面貫通孔153bは、カバー160の側 面162の側面貫通孔162bに位置合わせされるネ� �孔である。但し、側面貫通孔162bはZ軸方向に 延びる長円である。側面貫通孔153bと162bには� ��ネジ129のネジ部129aが装着されカバー160はス リーブホルダ150に固定される。第2の円筒部15 3は、スリーブ140をZ軸方向に移動可能に収納� ��るとともにZ軸周りに回転可能に収納する。

 中央貫通孔154は、断面凸形状を有し、ス� ��ーブ140の吸着孔145に接続される。中央貫通� ��154は、第1の円筒部151に形成される第1の穴� �154aと、第2の円筒部153に形成される第2の穴� �154bとを有する。第1の穴部154a及び第2の穴部1 54bは円筒形状を有し、第2の穴部154bの径は第1 の穴部154aの径よりも大きい。第1の穴部154aは 、ビット130と圧縮バネ135を収納している。第 2の穴部154bは、ビット130、圧縮バネ135、ワッ� ��ャ128、スリーブ140を収納している。

 カバー160は、上面が開口した中空円筒形� ��を有し、底部161と側面162とを有する。

 底部161は、内面161aにおいてスリーブ140の フランジ143に接触する。底部161の中央には中 央貫通孔161bが形成される。スリーブ140の中� �部142の外周側面142aとスリーブホルダ150の第2 の円筒部153の内面153aの径が略等しいので、� �の境界における空気の流入を少なくして減� �環境を維持している。

 側面162の上部には、側面貫通孔162bが径方 向に形成される。側面貫通孔153bと162aにはネ� ��129のネジ部129aが挿入され、これによってカ バー160はZ軸方向においてスリーブホルダ150� �固定される。但し、側面貫通孔162bはZ軸方向 に長円に形成されている。これによって、カ バー160のスリーブホルダ150のZ軸方向の位置� �調節可能である。ネジ129と長円である側面� �通孔162bは、カバー160のスリーブホルダ150に� ��するZ軸方向の位置を調節すると共にカバー 160とスリーブホルダ150を固定する固定機構を 構成する。カバー160のスリーブホルダ150に対 するZ軸方向の位置を調節可能であることは� �図4において、スリーブ140のZ方向位置調節が 可能であることを意味する。

 吸引プラグ170は、スリーブホルダ150の中� ��貫通孔154内を真空引きする。吸引プラグ170� ��、ネジ部171と、接続部172とを有する。ネジ� ��171は、側面貫通孔126bと151bにネジ止めされ� �。接続部172には図示しないホースが接続さ� �、かかるホースは図示しない真空ポンプが� �続される。この結果、真空ポンプは吸引プ� �グ170を通じて吸着孔145内を減圧環境にする� �とができる。

 以下、図5に示す構造の組み立て方法につ いて説明する。まず、ビットホルダ124のビッ ト保持を解除しビット130の係合部131aとシャ� �ト123の係合部123aを係合させ、ビットホルダ1 24により、ビット130を保持する。なおビット1 30の周りには圧縮バネ135が取り付けられ、突� ��136と圧縮バネ135との間にワッシャ128を配置� ��る。

 この状態で、スリーブ126とスリーブホル� ��150を吸引プラグ170によって固定する。次に� ��スリーブ140をスリーブホルダ150の下端から� ��勢で挿入する。次いで、スリーブホルダ150� ��カバー160に収納してネジ129で側面貫通孔162b 及び153bを固定する。その後、中央貫通孔126a� ��ビット130を挿入しながらスリーブ126とカバ� ��160を含む構造体を、スリーブ126をシャフト1 23回りの構造物に係合することによって固定� ��る。この状態で、ネジ129を緩めてカバー160� ��Z軸方向の位置を調節する。これにより、ビ ット130の係合部134aに対するスリーブ140の先� �部の位置調節を行うことができる。

 ビット130の交換作業はスリーブ126とカバ� ��160を含む一体となった構造体をネジ締め機� ��り外すことで行う。

 本実施例では、ネジ10の浮きを検出する� �めの光センサを設けている。かかるネジ浮� �検出機構は、例えば、PCT/JP2007/052752に開示さ れた技術を適用することができる。

 本実施例では、ビット130とスリーブ140の� ��合は分離可能である。但し、ビット130とス� ��ーブとが一体で分離不可能であってもよい� ��図6は、かかる実施例の概略斜視図である。 ビット130Aにはスリーブ140Aが一体化されてい� ��。一体化の方法は、接着、圧入、一体成形� ��ど限定されない。スリーブ140Aのビット130A� �の間には貫通孔145cが形成されている。

 図7は、図6に示すスリーブ付きビット130A� ��装着した場合の部分断面図である。図4では 、カバー160を設けないと圧縮バネ135によって 押圧されたスリーブ140が落下するが、図6に� �す構造ではビット130Aとスリーブ140Aが一体で あるのでカバー160を省略している。このよう に、スリーブ付きビット130Aにおいては、ス� �ーブ140Aとスリーブホルダ150との間の境界Bが 外部に露出してもよい。カバー160を設けなく てもよいので部品点数の削減になる。

 移動機構180は、収納部110とワークWとの間 でドライバ120を3次元的に移動する機能を有� �、X軸ロボット182と、Y軸ロボット184と、Z軸� �ボット186とを有する。X軸ロボット182は、図1 に示す横方向にドライバ120を移動させる。Y� �ロボット184は、図1に示す縦方向にドライバ1 20を移動させる。Z軸ロボット186は、図1の紙� �に垂直な方向にドライバ120を移動させる。� �れらのロボットには当業界で周知の構成を� �用することができ、ここでは詳しい説明を� �略する。

 以下、図8及び図9を参照して、ネジ締め� �置100のネジ締め動作について説明する。携� �電話の筐体の上型Pは下型(ワークW)に固定す� ��。上型Pには、複数のザグリ穴Paが設けられ� ��おり、ザグリ穴Paにネジ10を通して上型Pを� �型にネジ止めする。ザグリ穴Paは狭い空間で あるが、スリーブ140の先端部144はネジ10のネ� ��頭12の径よりも小さいので、先端部144はザ� �リ穴Paに挿脱可能である。図10に示す従来例� ��は、ザグリ穴Paにスリーブ144の先端部が挿� �できないので、本実施例のドライバ120の構� �は効果的である。

 図8(a)は、ネジ締め開始の状態を示すネジ 締め装置100のドライバ120の部分断面図である 。図8(b)は、ネジ締め終了時の状態を示すネ� �締め装置100のドライバ120の部分断面図であ� �。図9は、ネジ締め装置100の動作を説明する� ��めのフローチャートである。図9に示す制御 は、ネジ締め装置100の図示しない制御部が行 う。

 なお、本実施例では、ネジ10を収納部110� �同じ姿勢で配置し、ビット130の姿勢を制御� �て無回転でビット130とネジ10のリセス13とを� ��合しているが、本発明はかかる実施例には� ��定されない。例えば、ビット130とネジ10の� �セス13とを係合する際、ビット130を押し込み ながら1~2回転させて係合させてもよい。この 場合、以下のステップ1002~1004、1008~1010が省略 され、ステップ1012においてビット130を押し� �みながら1~2回転させて係合させる。

 まず、初期作業としてビット位相調整又� ��ティーチングを行う(ステップ1002)。例えば� ��センサが原点位置にあるビット130(シャフト 123)を検出できるように調整する作業である� �この場合、原点位置にあるビット130が無回� �でリセス13に係合可能かどうかを実際にビッ ト130を下降することによって確認する。

 次に、リセス13が一定方向に揃ったネジ10 を収納する収納部110が図示しない作業台に載 置されたかどうかを判断する(ステップ1004)。 かかる判断は、図示しない作業台に設けられ た図示しない検出部の検出結果やカメラの画 像を利用することができる。また、同時に、 収納部110にネジがあるかどうかを判断する。 本実施例では、収納部110は一つのネジ10のみ� ��収納するが、本発明は複数のネジ10を同時� �ピックアップしてワークWに取り付ける場合� ��も適用可能である。例えば、複数のネジを� ��数のドライバ120を使用して同時にピックア� ��プする場合には、収納部110に複数のネジ10� �収納されているかどうかを判断する。この� �断は収納部110のネジ穴が塞がっているかど� �かを検出する検出部を収納部110に設けたり� �カメラを設けたりすればよい。これらの条� �が満足されるまでネジ締め処理を待機し、� �要に応じてエラー表示を行う。

 次に、ステップ1004の条件が満足されたと 判断すると、ビット130がネジ10の上空に位置� ��るように移動機構180のX軸ロボット182とY軸� �ボット184を介してドライバ120を移動する(ス� ��ップ1006)。移動機構180には収納部110の穴112� �中心位置の座標が予め入力されている。

 次に、ビット130が原点位置にあるかどう� ��を判断する(ステップ1008)。上述したように� ��原点位置はビットが一定方向に揃ったリセ� ��13に無回転で挿入されて係合する回転位置� �ある。

 ステップ1008でビット130が原点位置にない と判断した場合、モータ121を介してビット130 が原点位置に移動するまで、ビット130を回転 する(ステップ1010)。一方、ステップ1008でビ� �ト130が原点位置にあると判断した場合、移� �機構180のZ軸ロボット186を介してドライバ120� ��下降させ、ビット130をネジ10に挿入して無� �転で係合させる(ステップ1012)。同時に、吸� �プラグ170から真空引きを開始する(ステップ1 014)。これにより、ビット130がネジ10のリセス 13に挿入された状態で吸着孔145からネジ10の� �ジ頭12が吸着される。

 ドライバ120のビット130がネジ10をピック� �ップする(ステップ1014)前に、ビット130が原� �位置に移動するようにモータ121の回転と移� �機構180の移動を制御する。ビット130がリセ� �13と無回転で係合するのでビット130及び/又� �リセス13の変形や損傷、磨耗粉の発生を防止 することができる。この結果、磨耗粉による 製品の汚染、電気的ショート、トルク伝達ロ スの発生、ビット130の短命化、ビット130の交 換による稼働率の低下などの問題を解決する ことができる。

 次に、移動機構180のZ軸ロボット186を介し てドライバ120を上昇させ、ネジ10をピックア� ��プする(ステップ1016)。上述したように、ビ� ��ト130は係合したネジ10を真空吸着によりピ� �クアップする。このため、ネジ10が非磁性体 から構成されていても安定して吸着すること ができる。

 次に、移動機構180のX軸ロボット182とY軸� �ボット184を介してドライバ120をワークWと部� ��Pのザグリ穴Pa上空まで移動させる(ステップ 1018)。移動機構180にはザグリ穴Paの中心位置� �座標が予め入力されている。次に、移動機� �180のZ軸ロボット186を介してドライバ120を下� ��させ、図8(a)に示すように、ザグリ穴Paにネ� ��10を挿入する(ステップ1020)。このステップ10 20において、ザグリ穴Paにネジ10を挿入する際 、ネジ10を回転させながら挿入させても良い� ��

 続いて、図8(b)に示すように、モータ121を 介してネジ10をザグリ穴Pa内のネジ穴に締結� �る(ステップ1022)。ステップ1022においては、� ��ット130とスリーブ140がネジ10と共に回転し� �スリーブ126、スリーブホルダ150及びカバー16 0は停止している。スリーブ140とネジ頭12の上 面16とは相対移動しないので磨耗粉の発生を� ��止することができる。

 なお、締結は本締めを意味するが、その� ��に必要に応じて仮締めを行ってもよい。仮� ��めはネジ10を着座させずに所定量だけ締め� �けることをいう。本締めは、ネジを完全に� �め付けて固定することをいう。しかし、ネ� �の本数が多い場合、部品のネジ孔と被締結� �のネジ孔がずれてその後のネジ締めが困難� �は不能になり易い。そこで、部品の取り付� �位置を調整することができるように、ネジ� �着座位置から浮かせる仮締めを行う場合が� �る。この場合は、仮締め終了後に全てのネ� �を本締めする。本締めは着座とトルクアッ� �を経る。着座は、ネジの座面がネジ穴の回� �の面に接触することをいい、トルクアップ� �は着座したネジを所定のトルクで締め付け� �固定することをいう。

 次に、全てのネジ穴にネジ10が締結され� �と判断すれば(ステップ1024)。ネジ締め処理� �終了し、締結されていないと判断すればス� �ップ1004に帰還する。

 以上、本発明の好ましい実施例について� ��明したが、本発明はこれらの実施例に限定� ��れるものではなく、様々な変形及び変更が� ��能である。