水平ネジ締めを自動化するには

組立工程では、ネジを横方向から締める工程や、下から上に向かって締める工程、斜め方向から締める工程などがあります。エアコン室外機の底面や自動車部品、産業機器の筐体など、締結方向が下向きに限定されない製品では、重力を利用したネジの供給や保持が難しくなるケースがあります。

本記事では、ネジを横方向・上方向・斜め方向から締める際に発生する課題と、ネジの供給方法・保持機構・ロボットによる姿勢制御などの対策を解説します。

水平・逆さ姿勢のネジ締めで発生しやすい課題

ネジの締結方向が変わると、重力を利用した供給や、ビット先端でのネジ保持が難しくなることがあります。また、締結位置やワーク形状によっては、工具の進入方向やネジの搬送方法も制約を受けます。

このような工程では、単にネジ締め機を選定するだけでなく、ネジをどのように供給するか、締結位置までどのように保持するかをあわせて検討する必要があります。

対策① ネジの「供給」と「保持機構」を姿勢に合わせて最適化

下向き以外の方向からネジを締める場合、ネジの供給方式と、締結直前にネジを保持する方式を分けて考えることが重要です。

例えば、横方向や上方向から締結する場合、ネジをビット先端まで搬送できても、その後にネジが落下してしまえば安定した自動締結はできません。

そのため、「供給できるか」と「締結位置まで保持できるか」を別々に確認することが重要です。

対策② ロボット（多関節・スカラ）や専用機で締結方向に対応

締結箇所の方向が複数ある場合は、ネジ締めユニットを搭載したロボットを活用する方法があります。

特に多関節ロボットは、工具の姿勢を変更しながら複数方向の締結に対応できるため、横方向・上方向・斜め方向など、締結方向が混在する工程で活用を検討できます。

一方、締結方向が一方向（すべて水平方向など）に限定されている場合は、直交ロボットやスカラロボットにネジ締めユニットを固定して使用したり、専用機を採用したりする方法もあります。

ロボット活用のメリット

• 複数の締結箇所や方向に対応しやすい
• ワークを大きく移動させずに締結できる場合がある
• 締結ポイントごとにロボットの動作経路や工具姿勢を設定できる
• 製品変更時にプログラムや治具を見直すことで対応できる場合がある

導入時の注意点

ロボットを活用する場合は、ネジ締めユニットだけでなく、ロボットの可搬重量やリーチ、必要な位置決め精度、ワークのばらつきへの対応などを確認する必要があります。

また、ケーブルや給送ホースとの干渉、作業エリアの安全対策、非常停止なども設備全体で設計しなければなりません。ロボットメーカーやSIer、ネジ締め設備メーカーなどと連携し、工程全体を踏まえて仕様を検討することが重要です。

対策③ ネジ落下時のリカバリー（異常検知・回収）を設計する

下向き以外の方向からネジを締める工程では、ネジが落下した場合の対応も重要です。

特に、落下したネジが筐体や製品内部に残った場合、異音や故障、品質不良などの原因となる可能性があります。

そのため、自動化設備を設計する際は、ネジが正常に供給・保持されているかを確認する方法や、ネジが落下した場合の回収方法をあらかじめ検討しておく必要があります。

検討項目としては、次のようなものがあります。

• ネジの有無や供給状態、保持状態を確認するための検知方法
• 落下したネジを回収するための受け皿や回収構造
• 異常発生時の設備停止条件
• ネジ落下後の復旧手順

実際に使用する検知方法は、ネジの供給方式や設備構成によって異なるため、採用する機器やシステムに合わせて検討することが必要です。

編集チームまとめ

ネジを横方向や上方向、斜め方向から締める工程では、重力を利用したネジの供給や保持が難しくなる場合があります。しかし、ネジの供給方式と保持機構を工程条件に合わせて選定することで、自動化を検討できるケースがあります。

重要なのは、ネジの材質やサイズだけでなく、締結方向、ネジの供給経路、締結位置までの保持方法を整理することです。複数の締結方向が混在する場合は、多関節ロボットの活用も選択肢となります。