特許 5711550 自動ねじ締め機

(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】5711550

(24)【登録日】2015年3月13日

(45)【発行日】2015年5月7日

(54)【発明の名称】自動ねじ締め機

(51)【国際特許分類】

   B23P 19/06 20060101AFI20150416BHJP

   B25B 23/14 20060101ALN20150416BHJP

【ＦＩ】

   B23P19/06 K

   !B25B23/14 620G

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2011-16992(P2011-16992)

(22)【出願日】2011年1月28日

(65)【公開番号】特開2012-157905(P2012-157905A)

(43)【公開日】2012年8月23日

【審査請求日】2013年12月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000227467

【氏名又は名称】日東精工株式会社

(72)【発明者】

【氏名】坂根 圭

【審査官】 川東 孝至

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−３２０３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４３８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２７５８３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｐ １９／０６

Ｂ２５Ｂ ２３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転駆動源の駆動を受けて回転可能かつねじの駆動部に嵌合可能なビットを有するドライバツールと、このドライバツールを前記ビットの軸方向に往復移動操作可能に支持した往復移動ユニットとを有する自動ねじ締め機において、
前記ドライバツールとともに移動するビットに所定の移動抵抗が作用した位置からねじ締め完了位置までのビットの総移動量を測定するとともに、このビットの総移動量からねじのねじ込み時の移動量に相当する移動量以外の移動量を除外する補正を行い、この補正したビットの総移動量を予め設定された設定総移動量と比較してねじ込み量の良否判定を行う制御ユニットを備えて成り、
前記制御ユニットは、所定の時間間隔でドライバツールの移動にともなうビットの移動量を検出し、このビットの移動量を予め設定された基準値と比較し、これが基準値を超えた場合に、その移動量を測定したビットの総移動量から差し引くことにより、ビットの総移動量を補正する処理を行う制御部を備えて成ることを特徴とする自動ねじ締め機。

【請求項2】

制御部は、ビットからねじに与えられる押圧力または前記ビットの移動速度が予め設定された基準値に到達した位置をビットに所定の移動抵抗が作用した位置と判定する処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の自動ねじ締め機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ねじのねじ締め時におけるねじ込み量の良否判定を正確に行うことができる自動ねじ締め機に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、品質管理上、ねじ締め後にねじの頭部がワークに着座しているか否かの状態、所謂ねじ浮き状態を高精度に検出することが求められている。このねじ浮きの検出は一般的に自動ねじ締め機の機能として備えられており、毎回のねじ締め完了時に行われている。これらのねじ浮き検出機能を持つ従来の自動ねじ締め機は、特許文献１および特許文献２に示すものがある。以下に従来の自動ねじ締め機について説明する。

【0003】

特許文献１に示す自動ねじ締め機は、所望のねじを保持可能に構成された先端ツールと、この先端ツールの昇降を可能にした昇降手段と、この昇降手段と前記先端ツールとの動作を制御する制御装置とから構成される。前記先端ツールは、ねじの駆動部と嵌合するビットと、ビットに回転を伝達するモータと、ビットの外周に配置した吸着パイプと、吸着パイプの上部に配置されたスプリングと、吸着パイプとビットの相対変位を検出可能な変位検出手段とから構成される。一方、前記制御装置は、前記モータと前記昇降手段の動作を制御する制御部と、前記変位検出手段の出力信号に基づき吸着パイプとビットの相対変位を数値化する演算部と、この演算部により数値化された吸着パイプとビットの相対変位である数値（以下、測定相対変位という）を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された前記測定相対変位があらかじめ設定された数値（以下、設定相対変位という）に到達しているか否かを判断する高さカウンタとから構成される。
次に吸着パイプとビットの作用について説明する。前記先端ツールの下降により前記吸着パイプがワーク表面に当接すると、前記ビットは前記スプリングの収縮により螺入されるねじに追従して吸着パイプの先端側へ移動する。この自動ねじ締め機におけるねじ浮き検出は、吸着パイプがワーク表面に当接してからのビットの移動量である前記測定相対変位を基に行われるため、ワークの表面高さが不均一であってもねじ浮き検出の精度に影響を与えることなく高精度なねじ浮き検出が行える。また、前記変位検出手段には、高い分解能を持つエンコーダを用いているため、微小な変位を正確に測定することが可能である。

【0004】

特許文献２に示す自動ねじ締め機は、ねじをめねじに締付けるビットと、このビットを回転可能にした回転駆動源と、前記ビットの昇降を可能にした昇降手段と、この昇降手段の作動状態に応じて前記回転駆動源の回転制御と昇降手段の推力制御とを同調可能な制御装置とから構成される。この自動ねじ締め機におけるねじ浮き検出は、ねじがめねじに螺入され始めてから締付け完了までに要したビットの移動量（以下、測定ビット移動量という）があらかじめ設定された範囲（以下、設定ビット移動範囲という）に収まっているかを比較して行われる。つまりこのねじ浮き検出は所定区間におけるねじの螺入量を基に行われている。なお、前記設定ビット移動範囲は、所定回数の正常なねじ締め結果から得られた前記測定ビット移動量の最大値と最小値であり、その設定は所定のねじ締め回数に到達した時点で自動登録される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平8−257849号広報

【特許文献2】特許第2894198号広報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１に示す自動ねじ締め機のねじ浮き検出は、吸着パイプとビットの相対変位を利用しているため、吸着パイプおよびビットそれぞれの全長寸法が変化するとねじ浮き誤判定を生じる問題があった。これに対し、特許文献２のねじ浮き検出は、所定区間のねじの螺入量に基づき行われるため、前述の吸着パイプおよびビットの全長寸法の変化の影響を受けず高精度に行うことができる。しかし、ねじとめねじとの食い付き始めを検知して螺入量の測定開始点（ビットの先端位置Ｐ１）を設定しているため、ねじがめねじに食い付いたことを判定するために、上下軸制御用直流サーボモータとビット軸制御用直流サーボモータの各回転量データを取得して処理しなければならず、測定開始点の決定に係る演算処理が複雑になる等の問題があった。また、図１３に示すようにビット９０とねじＳの駆動部とが不完全な嵌合状態のままでねじＳが螺入され始めることもあるが、この場合には、誤った測定開始点が設定されてしまうことなる。こうなると、ねじが正しく締められているにも関わらずねじが過剰に締め付けられた、所謂ねじ沈みが発生していると判断される問題が発生する。このような誤判定を防止するため、判定の基準となる合否判定範囲を広げれば、ねじ込み量の良否判定精度が低下し、僅かなねじ浮きやねじ沈みが判定できなくなる等の問題もあった。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、ねじ浮きおよびねじの過剰締め付けを高精度に検出できる自動ねじ締め機の提供を目的とする。この目的を達成するため本発明は、回転駆動源の駆動を受けて回転可能かつねじの駆動部に嵌合可能なビットを有するドライバツールと、このドライバツールを前記ビットの軸方向に往復移動操作可能に支持した往復移動ユニットとを有する自動ねじ締め機において、前記ドライバツールとともに移動するビットに所定の移動抵抗が作用した位置からねじ締め完了位置までのビットの総移動量を測定するとともに、このビットの総移動量からねじのねじ込み時の移動量に相当する移動量以外の移動量を除外する補正を行い、この補正したビットの総移動量を予め設定された設定総移動量と比較してねじ込み量の良否判定を行う制御ユニットを備えて成り、前記制御ユニットは、所定の時間間隔でドライバツールの移動にともなうビットの移動量を検出し、このビットの移動量を予め設定された基準値と比較し、これが基準値を超えた場合に、その移動量を測定したビットの総移動量から差し引くことにより、ビットの総移動量を補正する処理を行う制御部を備えて成ることを特徴とする。なお、制御部は、ビットからねじに与えられる押圧力または前記ビットの移動速度が予め設定された基準値に到達した位置をビットに所定の移動抵抗が作用した位置と判定する処理を行うことが好ましい。

【発明の効果】

【0008】

本発明の自動ねじ締め機によれば、測定開始点を特定するために往復移動ユニットのモータの回転数データを取得して処理するだけでよいため、従来に比べて測定開始点決定に係る演算処理が簡単になり、測定開始点を迅速に設定することができる。また、ビットの移動量がねじを正常にねじ込んでいる時の移動量を超えた場合、その間のビット移動量をねじ込み量の良否判定の対象とするビット移動量から除外する処理を行っているため、ビットとねじの駆動部とが不完全な嵌合状態のままでねじが螺入され始めた後に、ビットとねじの駆動部とが正しく嵌合する場合にあっても、この時のビットの移動量を差し引いた正確なビット移動量を求めることができ、もって正確なねじ浮きおよびねじ沈みの判定を行うことが可能となる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係わる自動ねじ締め機を実現する自動ねじ締め機の側面図である。

【図2】本発明に係わる自動ねじ締め機を実現するねじ締めツールの要部一部切欠断面図である。

【図3】制御部のねじ締め制御のフローチャートである。

【図4】制御部のねじ締め制御のフローチャートである。

【図5】制御部のねじ締め制御のフローチャートである。

【図6】制御部のねじ締め制御のフローチャートである。

【図7】制御部のねじ締め制御のフローチャートである。

【図8】測定開始点Ｐ１の設定位置説明用の要部拡大一部切欠断面図である。

【図9】ねじ締め作業の説明図である。

【図10】測定開始点Ｐ１の設定位置説明用の要部拡大一部切欠断面図である。

【図11】測定開始点Ｐ１の設定位置説明用の要部拡大一部切欠断面図である。

【図12】ねじ締め作業の説明図である。

【図13】従来の自動ねじ締め機の異常時を説明するための要部拡大一部切欠断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１および図２において１は自動ねじ締め機であり、平面内を移動可能な可動部２ａ，２ｂを備えたロボット２と、このロボット２の先端可動部２ｂに支持されたねじ締めユニット３と、このねじ締めユニット３の動作制御を行う制御ユニット４とを備えている。また、前記ねじ締めユニット３は、ロボット２の先端可動部２ｂに連結された往復移動ユニット５と、この往復移動ユニット５に連結されたドライバツール６とを備えて成る。

【0011】

前記ねじ締めユニット３における往復移動ユニット５は、ロボット２の先端可動部２ｂに固定されたフレーム５１を有し、このフレーム５１上部にはＡＣサーボモータ５２（以下、単にモータ５２という）が配置されている。このモータ５２の出力軸５２ａにはカップリング５３を介してボールねじ軸５４が一体に回転可能に連結されており、このボールねじ軸５４には、これに沿って移動可能なナット部材５５が配置されている。また、このナット部材５５にはブラケット５６が一体に固定されており、このブラケット５６には、前記ドライバツール６が一体に取り付けられている。

【0012】

前記ドライバツール６は、前記ブラケット５６上部に取り付けられた電気ドライバ６１を有している。この電気ドライバ６１は、回転駆動源の一例であるＡＣサーボモータ６２（以下、単にモータ６２という）の駆動を減速機を介して出力軸６１ａに出力する構造であり、この出力軸６１ａの先端には、ねじ頭部の駆動部に嵌合可能な先端形状を持つビット６３がシャフト６４を介して一体に回転可能に連結されている。このビット６３と出力軸６１ａとの間には何らの緩衝部材も設けられず、ビット６３先端に作用する軸方向の抵抗が、前記往復移動ユニット５のナット部材５５に直接伝達されるように構成されている。また、前記ブラケット５６の下部には中空のフランジ６５が固定されており、このフランジ６５には、これに沿って軸方向に摺動可能な中空の吸着パイプホルダ６６が固定されている。この吸着パイプホルダ６６は、ばね６７により常時下方に付勢されており、その先端同軸線上には中空の吸着パイプ６８が一体に連結されている。前記ビット６３は、この吸着パイプ６８に常時内包されており、前記吸着パイプホルダ６６がばね６７の付勢に逆らって上方に摺動するにともない、吸着パイプ６８先端から突出可能に構成される。また、吸着パイプホルダ６６の上部には、図示しない真空ポンプが接続された空気孔６９が内部に連通して形成されており、この空気孔６９を通じて真空ポンプによりエアが吸引されることにより、吸着パイプ６８内にねじを吸入できるように構成されている。

【0013】

一方、前記往復移動ユニット５におけるフレーム５１の下部には、前記吸着パイプ６８およびビット６３を常時内包するチャックユニット７０が取り付けられている。このチャックユニット７０は、ねじを保持可能な保持溝７１ａが分割形成された開閉可能な一対のチャック爪７１を有し、このチャック爪７１の保持溝７１ａに連通してねじ供給パイプ７２を配置して成る。このねじ供給パイプ７２は、外部のねじ供給ユニット（図示せず）に接続されており、ねじ供給ユニットから圧縮エアで圧送されるねじを前記チャック爪７１に案内できるように構成されている。また、このねじ供給パイプ７２は、常時は保持溝７１ａに連通しているが、前記吸着パイプ６８およびビット６３が下降するにともなって吸着パイプ６８に押されて回動し、これらの移動路から逃げることが可能なように構成されている。

【0014】

前記制御ユニット４は、制御部４１と、往復移動ユニット５および電気ドライバ６１の各モータ５２，６２を制御するモータ駆動部４２，４３と、ねじ各部の寸法データ（ねじのピッチ、首下長さ等）、ワーク８の寸法データ（厚さ、下穴径、下穴深さ等）、各モータの制御データ（ねじ締め工程における各区間での出力トルクや回転速度等）、ねじ締めパラメータおよび制御プログラム等を記憶するとともに、ねじ締め結果データおよびねじ締め作業時に生成される一時データ等の記憶領域を有する記憶部４４と、各種情報の入力画面およびねじ締め作業における各種情報を表示可能な表示部４５と、前記各種データやパラメータを入力するための入力部４６とを備えている。

【0015】

前記ねじ締めパラメータには、ねじ締め作業における締付トルクの良否判定やねじ込み量の良否判定を行うための各種設定値、すなわち、ねじの目標締付トルクとその上下限値、基準押圧力、測定開始点Ｐ１、測定終了点Ｐ２、基準移動量、設定総移動量Ｌ１とその上下限値、測定総移動量Ｌ２および補正値αが含まれる。この内、基準押圧力は、ビットからねじに伝わる押圧力が所定の押圧力以上になったか否かを判定するための基準値である。また、測定開始点Ｐ１はねじ込み量の良否判定を行うためのビット６３の移動量の測定を開始するビット６３の位置であり、ビット６３からねじに伝わる押圧力が基準押圧力を超えた時のビット６３の位置がねじ締め作業毎に設定される。また、測定終了点Ｐ２はビット６３の移動量の測定を終了するビット６３の位置であり、ねじの締付トルクが予め設定された目標締付トルクに達した時のビット位置がねじ締め作業毎に設定される。また、基準移動量は、測定開始点Ｐ１以降のビット６３の制御サイクルタイム毎の移動量を判定するための基準値であり、モータ６２の設定回転速度（回転数）×ねじのピッチ×平均制御サイクルタイムで求められる値が予め設定されている。なお、平均制御サイクルタイムは、後述する制御部４１の処理Ｓ０７〜Ｓ１６（Ｓ０７〜Ｓ１２のＮＯ分岐とＳ０７〜Ｓ１２のＹＥＳ分岐の２系統）のループを実行するために必要な時間の平均値である。また、設定総移動量Ｌ１は、ねじ込み量の良否判定におけるビット６３の移動量の基準値であり、ねじの首下長さから下穴深さとねじのピッチの１／２とを引いた値が設定されている。また、測定総移動量Ｌ２は、ねじ込み量の良否判定において前記設定総移動量Ｌ１との比較に供される値であり、測定終了点Ｐ２−測定開始点Ｐ１−補正値αにより求められる値である。また、補正値αは、前述の通り測定開始点Ｐ１から測定終了点Ｐ２までのビット６３の移動量から差し引かれるビット６３の移動量である。この補正値αの詳細は後述する。

【0016】

前記モータ駆動部４２は、制御部４１からの所定のトルク駆動指令あるいは所定の速度駆動指令を受け、往復移動ユニット５のモータ５２を駆動制御する。具体的に、このモータ駆動部４２は、制御部４１からトルク駆動指令を受けた場合は、当該トルク駆動指令に基づく出力トルクでモータ５２が駆動するために必要な電流値を決定し、これをモータ５２に印加する処理を行う。また、速度駆動指令を受けた場合は、エンコーダ５２ｂの信号に基づいてモータ５２の出力軸５２ａの回転速度を演算し、これが速度駆動指令に基づく回転速度となるようモータ５２に印加する電流値を増減する。

【0017】

前記モータ駆動部４３は、制御部４１からの設定速度駆動指令を受け、電気ドライバ６１のモータ６２を駆動制御する。このモータ駆動部４３は、制御部４１からの設定速度駆動指令を受けると、モータ６２の出力軸が設定速度駆動指令に基づく設定速度で回転するよう、モータ６２に印加する電流値を制御する。この駆動制御により、モータ６２に印加される電流値は、ねじの締付トルクに比例して増減される。つまり、ねじ締め作業においてねじが着座するまでの締付トルクが低い領域では、モータ６２が低い電流値でも設定速度に達し得る。このため、この間にモータ６２に印加される電流値は締付トルク同様に低くなる。また、ねじがワーク８に着座して後の締付トルクが増大する領域では、モータ６２が所定の回転速度で駆動することが困難となる。このため、所定の回転速度を得るべくモータ６２に印加される電流値は締付トルク同様に増大する。

【0018】

制御部は、図３ないし図７に示すように、
Ｓ０１：ロボット制御部（図示せず）から位置決め完了信号が入力されるのを待つ。
Ｓ０２：モータ駆動部４２に高速駆動指令信号を送る。
Ｓ０３：モータ駆動部４２の印加電流値を取得し、これが基準押圧力に相当する電流値に達するのを待つ。
Ｓ０４:モータ駆動部４２からモータ５２のエンコーダ５２ｂのパルス信号数を取得し、積算、記憶する。
Ｓ０５：次式（１）により測定開始点Ｐ１を演算し、記憶する。
（エンコーダ５２ｂのパルス信号数／モータ５２の出力軸１回転当たりのエンコーダ５２ｂのパルス信号数）×ボールねじ軸５４のねじピッチ・・・（１）
Ｓ０６：モータ駆動部４３に設定速度駆動指令信号を送るとともに、モータ駆動部４２に低トルク駆動指令信号を送る。
Ｓ０７：モータ駆動部４２からエンコーダ５２ｂのパルス信号数を取得し、積算、記憶する。
Ｓ０８：次式（２）によりビット６３の移動量を演算する。
（エンコーダ５２ｂのパルス信号数の増分／モータ５２の出力軸１回転当たりのエンコーダ５２ｂのパルス信号数）×ボールねじ軸５４のねじピッチ・・・（２）

Ｓ０９：ビット６３の移動量が基準移動量を上回っているかどうかを確認する。上回っていなければＳ１１にジャンプする。
Ｓ１０：この時のビット６３の移動量を補正値αに加算する。補正値αの初期値は０。
Ｓ１１：モータ駆動部４３からモータ６２への印加電流値を取得する。
Ｓ１２：フラグが立っているかどうかを確認し、立っている場合はＳ１６にジャンプする。
Ｓ１３：印加電流値が着座トルクに相当する電流値に到達しているか否かを確認し、到達していなければ、Ｓ０７にジャンプする。
Ｓ１４：フラグを立てる。
Ｓ１５：モータ駆動部４２に高トルク駆動指令信号を送り、Ｓ０７にジャンプする。
Ｓ１６：印加電流値が目標締付トルクに相当する電流値に到達しているか否かを確認し、到達していなければ、Ｓ０７にジャンプする。
Ｓ１７：各モータ駆動部４２，４３に駆動停止指令信号を送る。
Ｓ１８：モータ駆動部４２からエンコーダ５２ｂのパルス信号数を取得し、記憶する。
Ｓ１９：前記式（１）により測定終了点Ｐ２を演算し設定する。
Ｓ２０：測定総移動量Ｌ２（＝測定終了点Ｐ２−測定開始点Ｐ１−補正値α）を求める。
Ｓ２１：測定総移動量Ｌ２が設定総移動量Ｌ１の許容範囲内にあるかどうかを確認し、許容範囲内にない場合はＳ２３にジャンプする。
Ｓ２２：ねじ締め正常表示指令信号を表示部に送る。
Ｓ２３：ねじ締めエラー表示指令信号を表示部に送る。
Ｓ２４：モータ駆動部４２に逆駆動指令信号を送る。
Ｓ２５：エンコーダ５２ｂのパルス信号数を監視してビット６３の位置を求め、これが待機位置に復帰するのを待つ。
Ｓ２６：モータ駆動部４２に駆動停止指令信号を送る。
Ｓ２７：フラグを倒し、パルス信号数、測定開始点Ｐ１、測定終了点Ｐ２、測定総移動量Ｌ２および補正値α等をクリアする。
Ｓ２８：エンド。
となるねじ締め制御を行う。

【0019】

次に図８ないし図１２を参照して本発明に係る自動ねじ締め機１の動作について説明する。ねじ締め作業に当たっては、まず、ロボット制御部の動作制御によりロボット２が作動し、ねじ締めユニット３を予め設定されたねじ締め位置に移動する。これによりワーク８のめねじ８１の中心線上にビット６３が位置決めされる。また、同時にねじ供給ユニットからチャックユニット７０のチャック爪７１にねじが供給されて保持されるとともに、真空ポンプが作動して吸着パイプ６８先端からエア吸引が開始される。

【0020】

位置決め完了信号がロボット制御部から制御部４１に入力されると、往復移動ユニット５のモータ５２が高速駆動し、これによりボールねじ軸５４が回転してナット部材５５ないしドライバツール６を下降させる。これにより、吸着パイプ６８及びビット６３が軸方向に下降移動し、チャック爪７１に保持されたねじを吸着パイプ６８内に吸引保持した後、チャック爪７１を押し開いてチャックユニット７０前方に突出する。そして、吸着パイプ６８がワーク８に当接すると、吸着パイプ６８内をビット６３が前進し、図８に示すようにねじを押してワーク８に当接させる。ねじの先端がワーク８に突き当たることによる移動抵抗でモータ５２の回転負荷が増加するため、その印加電流値が高まり、これによって図９のグラフに示すように、ビット６３からねじに与えられる押圧力が増大する。この押圧力が基準押圧力に達すると、制御部４１は当該ビット６３の位置を測定開始点Ｐ１として設定する。

【0021】

測定開始点Ｐ１が設定されると、続いて、電気ドライバ６１のモータ６２が設定速度で駆動するとともに、モータ５２の駆動が低トルク駆動指令信号に基づく低トルク駆動に切り替えられる。このモータ６２の駆動によりビット６３は回転し、ねじをワーク８のめねじ８１にねじ込む。この時、モータ５２は低トルク駆動により一定の低い出力トルクで駆動するため、ビット６３からねじに与えられる押圧力は、ねじの着座までのねじ込みに適した一定の弱い力に保たれる。なお、このモータ５２の低トルク駆動時のビット６３の最大移動速度（ビット６３の下方にねじやワーク８等の移動を遮るものが何も存在しない状態でモータ５２が低トルク駆動した時のビット６３の移動速度）は、ねじをねじ込んでいる時のビット６３の移動速度（モータ６２の設定回転速度（回転数）×ねじのピッチ）よりも十分に速くなるように設定されている。これにより、ねじ込み時にビットからねじに所定の押圧力を与えることが可能になるとともに、後述の補正値αとみなすビットの移動量を検知することが可能となる。

【0022】

ねじがワーク８に着座して締付トルクが増大すると、それにともなってモータ６２への印加電流値も増加する。この電流値が所定の着座判定トルク（着座判定トルク＜目標締付トルク）に到達したことが制御部４１によって検知されると、モータ５２が高トルク駆動指令信号に基づく高トルク駆動に切り替えられ、ビット６３からねじに与えられる押圧力が高められる。これにより、着座後、目標締付トルクまで締付トルクが急激に増加する過程においても、ねじの駆動部からビット６３が外れてしまう所謂カムアウトを防止し、ねじを目標締付トルクまで確実に締め付けることが可能となる。その後、モータ６２の印加電流値が目標締付トルクに相当する値に到達すると、各モータ５２，６２の駆動が停止するとともに、その時のビット６３の位置が測定終了点Ｐ２として設定される（図９参照）。

【0023】

上述のねじ締め作業において、前記測定開始点Ｐ１は、本来、ねじのねじ込み開始位置に達したビット６３の位置が設定されなければならないが、ビット６３とねじの位置関係、ねじ、ビットまたはワーク８の加工精度等の影響で必ずしも本来の正しい位置に設定されるとは限らない。例えば、
（ａ）ビット６３とねじ駆動部の位相がずれて嵌合していない状態でねじ先端がめねじ８１開口端に当接した場合（図１０参照）や、
（ｂ）ワーク８のめねじ８１又は下穴８２の加工誤差等により、ねじの先端がめねじ８１開口端ではなく下穴８２の縁に当接した場合（図１１参照）
にも、その位置で測定開始点Ｐ１が設定されてしまうことがある。測定開始点Ｐ１が正しく設定された場合には、その後のビット６３の移動量はねじのねじ込み時の移動量に相当する基準移動量を超えない。しかし、前記（ａ）、（ｂ）等のように本来の測定開始点Ｐ１でないビット位置で測定開始点Ｐ１が設定された場合には、一時的に基準移動量よりも大きなビット６３の移動量が検出される。すなわち、（ａ）の場合には、ビット６３がねじの駆動部に嵌合する時、また（ｂ）の場合には、ねじ先端が下穴８２の縁から外れてめねじ８１開口端に移行する時に、それぞれビット６３の移動量が基準移動量よりも大きくなる。これを検出するため、制御部４１は、測定開始点Ｐ１を設定して後、測定終了点Ｐ２を設定するまでの間、制御サイクルタイム（本実施形態においては、平均２ｍｓｅｃ）毎にビット６３の移動量を求め、これが基準移動量を上回っていないかどうかを監視する。そして、ビット６３の移動量が基準移動量を上回った場合は、その移動量を補正値αに積算していく。なお、図１２は、前記（ａ）の場合のビット６３の移動量、移動速度、押圧力の推移を示したものであるが、ビット６３とねじＳの駆動部との位相が合って嵌合する瞬間、ビット６３の移動量には基準移動量を超える移動量の区間Ｅ１が現れることから、制御部４１は、この区間Ｅ１において検出した移動量を補正値αに積算する。

【0024】

各モータ５２，６２の駆動停止後、制御部４１は最終的にねじ込み量の良否判定を行い、ねじ浮きまたはねじ沈みが発生していないかどうかを判定する。このねじ込み量の良否判定において、制御部４１は、測定開始点Ｐ１から測定終了点Ｐ２までのビット移動量から補正値αを差し引いた測定総移動量Ｌ２を算出し、この測定総移動量Ｌ２が設定総移動量Ｌ１の上限値と下限値の範囲内に収まっているかどうかを判定する。この結果、上下限値の範囲内に収まっている場合には、表示部４５にねじ締め正常表示がなされ、収まっていない場合には表示部４５にねじ締めエラー表示がなされる。このねじ込み量の良否判定時、上述のように測定開始点Ｐ１の設定位置に問題があったとしても、これが補正値αによって補正されるため、測定総移動量Ｌ２を適正なして正確なねじ込み量の良否判定を行うことができる。

【0025】

なお、本発明の実施形態においては、測定開始点Ｐ１を設定する基準としてビット６３からねじに付与される押圧力を用いたが、図９に示すように、ねじＳの先端がワークに当接した時等、ビット６３の移動抵抗が加わった時にはビット６３の移動速度も０（ゼロ）またはゼロ付近まで低下する。このため、ビット６３の移動速度を基準として、測定開始点Ｐ１に設定するようにしてもよい。また、ビット６３の移動量を基準移動量と比較して当該移動量を補正値αに積算するかどうかを判定したが、ビット６３の異常な移動は、図１２に示すようにビットの移動速度や押圧力の変化にも現れる。よって、ビット６３の単位時間当たりの移動量、すなわち移動速度（次式（３）参照）を基準速度（ねじ込みに係る速度；次式（４）参照）と比較し、これが基準速度を超えた場合、あるいはビット６３からねじＳに与えられる押圧力を基準値と比較し、これが基準値を下回った場合に、その時のビット６３の移動速度に平均制御サイクルタイムを乗じてビット６３の移動量を求め、これを補正値αに積算していくようにしてもよい。
ビット６３の移動速度＝｛（エンコーダ５２ｂのパルス信号数の増分／モータ５２の出力軸１回転当たりのエンコーダ５２ｂのパルス信号数）×ボールねじ軸５４のねじピッチ｝／平均制御サイクルタイム・・・（３）
基準速度＝モータ６２の設定回転速度（回転数）×ねじのピッチ・・・（４）

【符号の説明】

【0026】

１ 自動ねじ締め機
２ ロボット
３ ねじ締めユニット
４ 制御ユニット
５ 往復移動ユニット
６ ドライバツール
４１ 制御部
４２ モータ駆動部
４３ モータ駆動部
４４ 記憶部
４５ 表示部
４６ 入力部
５１ フレーム
５２ ＡＣサーボモータ
５２ｂ エンコーダ
５４ ボールねじ軸
５５ ナット部材
６１ 電気ドライバ
６２ ＡＣサーボモータ
６３ ビット
６８ 吸着パイプ
７０ チャックユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】