特開 2024-198 カムアウト検知システム、ビット摩耗検知システム、およびコンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024000198

(43)【公開日】2024-01-05

(54)【発明の名称】カムアウト検知システム、ビット摩耗検知システム、およびコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   B23P 19/06 20060101AFI20231225BHJP

   B25B 23/14 20060101ALI20231225BHJP

【ＦＩ】

B23P19/06 P

B25B23/14 620G

B25B23/14 610K

B25B23/14 610B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022098835

(22)【出願日】2022-06-20

(71)【出願人】

【識別番号】500285923

【氏名又は名称】株式会社エスティック

(74)【代理人】

【識別番号】100125117

【弁理士】

【氏名又は名称】坂田 泰弘

(74)【代理人】

【識別番号】100086933

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 幸雄

(72)【発明者】

【氏名】土田 雄一

(72)【発明者】

【氏名】大高 靖彦

(72)【発明者】

【氏名】高橋 豊之

【テーマコード（参考）】

3C038

【Ｆターム（参考）】

3C038AA02

3C038BC02

3C038CA06

3C038CA07

3C038CB02

3C038EA02

(57)【要約】

【課題】ビットの摩耗を使用者へ従来よりも容易に知らせられるように支援する。
【解決手段】ネジ締付装置の出力軸に装着されるビットのカムアウトを検知するコントローラ４に、出力軸がビットを介して締付対象のネジを締め付ける締付期間における締付トルクおよびそのトルクレートをトルク検出信号６１および角度検出信号６２に基づいて取得するトルクレート等算出部４０１と、トルクレートが０以下の第一のレート閾値以下になってから出力軸が所定の角度回転するまでの監視期間にトルクレートが０以上の第二のレート閾値を上回りかつ締付トルクがトルク閾値以上であるタイミングがなかった場合にカムアウトが発生したと判別するカムアウト判別部４０４と、を設ける。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ネジ締付装置の出力軸に装着されるビットのカムアウトを検知するカムアウト検知システムであって、
前記出力軸が前記ビットを介して締付対象のネジを締め付ける締付期間における締付トルクを取得するトルク取得手段と、
前記締付期間における前記締付トルクのトルクレートを取得するトルクレート取得手段と、
前記トルクレートが０以下の第一のレート閾値以下になってから前記出力軸が所定の角度回転するまでの監視期間に前記トルクレートが０以上の第二のレート閾値を上回りかつ前記締付トルクがトルク閾値以上であるタイミングがなかった場合に前記カムアウトが発生したと判別するカムアウト判別手段と、
を有することを特徴とするカムアウト検知システム。

【請求項2】

前記トルクレートが前記第一のレート閾値以下になった際に疑カムアウトを検知する疑カムアウト検知手段、
を有し、
前記カムアウト判別手段は、前記疑カムアウト検知手段によって前記疑カムアウトが検知されたら前記締付トルクおよび前記トルクレートの監視を開始し、前記監視期間に前記タイミングがなかった場合に前記カムアウトが発生したと判別して前記監視を終了し、前記監視期間に前記タイミングがあった場合に前記監視を終了し、
前記疑カムアウト検知手段は、前記カムアウト判別手段によって前記締付トルクおよび前記トルクレートが監視されている間、前記疑カムアウトを検知するのを停止する、
請求項１に記載のカムアウト検知システム。

【請求項3】

前記所定の角度は、前記締付トルクが前記カムアウト以外の事象が原因で減少してから当該締付トルクが所定の値を超えるという条件および前記トルクレートが正であるという条件を同時に満たすまでに前記出力軸が回転する第一の角度よりも大きくかつ前記カムアウトが発生してから解消されるまでに前記出力軸が回転する第二の角度以下の角度である、
請求項１または請求項２に記載のカムアウト検知システム。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のカムアウト検知システムと、
前記カムアウトが発生したと前記カムアウト判別手段によって判別された回数または頻度が所定の回数または頻度に達した場合に前記ビットの摩耗が一定に達したと判別する摩耗判別手段と、
を有する、
ビット摩耗検知システム。

【請求項5】

ネジ締付装置の出力軸に装着されるビットのカムアウトを検知するカムアウト検知システムであって、
前記出力軸が前記ビットを介して締付対象のネジを締め付ける締付期間における締付トルクを取得するトルク取得手段と、
前記締付トルクが第一の閾値以下になってから前記出力軸が所定の角度回転するまでの監視期間に前記締付トルクが第二の閾値以上にならなかった場合に前記カムアウトが発生したと判別するカムアウト判別手段と、
を有することを特徴とするカムアウト検知システム。

【請求項6】

ネジ締付装置の出力軸に装着されるビットのカムアウトを検知するカムアウト検知システムであって、
前記出力軸が前記ビットを介して締付対象のネジを締め付ける締付期間における締付トルクを取得するトルク取得手段と、
前記締付期間における前記締付トルクのトルクレートを取得するトルクレート取得手段と、
前記トルクレートが０以下のレート閾値以下になってから前記出力軸が所定の角度回転するまでの監視期間に前記締付トルクがトルク閾値以上にならなかった場合に前記カムアウトが発生したと判別するカムアウト判別手段と、
を有することを特徴とするカムアウト検知システム。

【請求項7】

ネジ締付装置の出力軸に装着されるビットのカムアウトを検知するコンピュータに用いられるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記出力軸が前記ビットを介して締付対象のネジを締め付ける締付期間における締付トルクを取得するトルク取得処理を実行させ、
前記締付期間における前記締付トルクのトルクレートを取得するトルクレート取得処理を実行させ、
前記トルクレートが０以下の第一のレート閾値以下になってから前記出力軸が所定の角度回転するまでの監視期間に前記トルクレートが０以上の第二のレート閾値を上回りかつ前記締付トルクがトルク閾値以上であるタイミングがなかった場合に前記カムアウトが発生したと判別するカムアウト判別処理を実行させる、
ことを特徴とするコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ネジ締付装置のビットの状態の検知に関する。

【背景技術】

【0002】

工場の生産ラインにおけるワークのネジ締めのためにネジ締付装置が用いられている。ネジ締付装置には、様々な先端形状のビットが用意されており、ネジの規格に応じたビットが選択的に装着される。

【0003】

ビットは、ネジ頭との摩擦によって先端の摩耗が徐々に進行する。そして、摩耗が相当進むと、ビットとネジとの嵌合が甘くなり、ビットの先端がネジ頭から離れてネジ頭の外へ逃げやすくなる。つまり、ネジ頭にカムアウトが発生しやすくなる。

【0004】

したがって、摩耗が相当進んだビットを使用すると、締付け不良またはビットの交換による生産ラインの一時的な停止（いわゆるチョコ停）が発生しやすくなり、生産効率の悪化の原因となる。

【0005】

また、カムアウトは、ネジ頭の穴を損傷することがあり、ネジとしての機能を低下させ規定の締付けをできなくする原因になり得る。

【0006】

さらに、カムアウトが発生すると、ネジ頭が削れて金属粉になることがある。金属粉は、電装取付け部品および精密機器などにおいて、いわゆるコンタミ問題を生じる。例えば、金属粉は、電子回路のショートの原因になり得る。特に年々、回路の集積率が向上し、金属粉の及ぼす影響が大きくなっている。または、製品を傷つけることがある。

【0007】

そこで、カムアウトの発生を抑える技術が提案されている。特許文献１に記載される制御装置は、締め付けトルクパターンに関するデータとそれに対応する押圧力パターンを記憶する記憶手段と、締め付けトルク検出手段と、締め付けトルクを監視して所定値よりも大きなトルク変動を検出した場合にドライバビットのカムアウトの発生を検出する手段と、そのときの締め付けトルクパターンを記憶する手段と、カムアウト発生位置付近での押圧力を基準の押圧力よりも大きな値に補正した後、補正された押圧力パターンとして記憶する手段とを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平６－３０４８２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかし、カムアウトの発生を完全に抑制することは、困難である。したがって、チョコ停やコンタミを低減するためには、ビットの摩耗を事前に使用者へ知らせることが重要である。

【0010】

本発明は、このような課題に鑑み、ビットの摩耗を使用者へ従来よりも容易に知らせられるように支援することを、目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一形態に係るカムアウト検知システムは、ネジ締付装置の出力軸に装着されるビットのカムアウトを検知するカムアウト検知システムであって、前記出力軸が前記ビットを介して締付対象のネジを締め付ける締付期間における締付トルクを取得するトルク取得手段と、前記締付期間における前記締付トルクのトルクレートを取得するトルクレート取得手段と、前記トルクレートが０以下の第一のレート閾値以下になってから前記出力軸が所定の角度回転するまでの監視期間に前記トルクレートが０以上の第二のレート閾値を上回りかつ前記締付トルクがトルク閾値以上であるタイミングがなかった場合に前記カムアウトが発生したと判別するカムアウト判別手段と、を有する。

【0012】

好ましくは、前記トルクレートが前記第一のレート閾値以下になった際に疑カムアウトを検知する疑カムアウト検知手段、を有し、前記カムアウト判別手段は、前記疑カムアウト検知手段によって前記疑カムアウトが検知されたら前記締付トルクおよび前記トルクレートの監視を開始し、前記監視期間に前記タイミングがなかった場合に前記カムアウトが発生したと判別して前記監視を終了し、前記監視期間に前記タイミングがあった場合に前記監視を終了し、前記疑カムアウト検知手段は、前記カムアウト判別手段によって前記締付トルクおよび前記トルクレートが監視されている間、前記疑カムアウトを検知するのを停止する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によると、従来よりも容易にビットのカムアウトを検知することができる。これにより、従来よりも容易にビットの摩耗を使用者に知らせられるよう支援することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】ネジ締付システムの全体的な構成の例を示す図である。

【図2】ネジ締付装置本体およびパーソナルコンピュータそれぞれのハードウェア構成の例を示す図である。

【図3】コントローラおよびパーソナルコンピュータそれぞれの機能的構成の例を示す図である。

【図4】締付トルクおよびトルクレートそれぞれの遷移の例を示す図である。

【図5】コントローラおよびパーソナルコンピュータによる全体的な処理の流れの例を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

〔全体の構成〕
図１は、ネジ締付システム１の全体的な構成の例を示す図である。図２は、ネジ締付装置本体３およびパーソナルコンピュータ５それぞれのハードウェア構成の例を示す図である。

【0016】

図１に示すネジ締付システム１は、ネジ締付装置２およびパーソナルコンピュータ５によって構成され、ワークのネジ締めを行う。例えば、製品２８の所定の部位２８ａにプラスネジ２９１を締め付ける。

【0017】

ネジ締付装置２は、プラスネジ、トルクスネジ、ナット、またはボルトなどのネジを締め付けたり緩めたりする。主に自動でネジを締め付けたり緩めたりするために用いられるものは、一般に「ナットランナ」または「自動締結機」と呼ばれることがある。「トルクス」は、登録商標である。

【0018】

ネジ締付装置２は、ネジ締付装置本体３およびコントローラ４によって構成される。また、先端の形状およびサイズが異なる複数のビット３９（３９１、３９２、３９３、…）が１組、用意されている。これらのビット３９は、着脱可能であり、ネジ締めの対象のネジ頭のサイズおよび形状に応じて選択的に使用される。例えば、プラスネジ２９１の締付けの際は、ビット３９１がネジ締付装置本体３に装着されて使用される。

【0019】

ネジ締付装置本体３は、図２に示すように、モータ３１、減速装置３２、出力軸３３、トルクセンサ３４、および角度センサ３５などによって構成される。

【0020】

モータ３１は、コントローラ４から供給される電流によって減速装置３２を介して出力軸３３を回転させる回転駆動源である。

【0021】

出力軸３３の先端には、複数のビット３９のうち締付け対象に対応するビット３９が取り付けられる。そして、ビット３９にネジが嵌合し、モータ３１により出力軸３３がビット３９とともに回転することによってネジを回転させる。図１の例においては、プラスネジ２９１に対応するビット３９１が取り付けられ、プラスネジ２９１が回転する。

【0022】

トルクセンサ３４は、モータ３１の動作中、モータ３１によるネジの締付トルクＴＱを常時検出し、検出した締付トルクＴＱを示すトルク検出信号６１をコントローラ４へ送信する。本実施形態では、モータ３１の出力するトルクのうち、出力軸３３に発生するトルクつまり負荷であるネジを締め付けるトルクを直接的に締付トルクＴＱとして検出する。

【0023】

角度センサ３５は、モータ３１の動作中、出力軸３３が回転した回転角度θを常時検出し、検出した回転角度θを示す角度検出信号６２をコントローラ４へ送信する。なお、トルク検出信号６１および角度検出信号６２は、同期されてコントローラ４へ送信される。または、コントローラ４において同期される。

【0024】

図１に戻って、コントローラ４は、ネジ締付装置本体３へ電流を供給し、パーソナルコンピュータ５から与えられたデータまたはネジ締付装置本体３からのフィードバックなどに基づいてネジ締付装置本体３を制御するための装置である。さらに、トルク検出信号６１および角度検出信号６２に基づいてカムアウトを判別し、パーソナルコンピュータ５へ通知する。カムアウトの判別方法については、後述する。

【0025】

パーソナルコンピュータ５は、使用者がコントローラ４に対してネジ締付装置本体３の設定用の値を与えたりネジ締付装置本体３の現在または過去の状態を確認したりするための装置である。本実施形態では、さらに、ビット３９の摩耗を検知し使用者へ報知するために用いられる。

【0026】

パーソナルコンピュータ５は、図２に示すように、メイン演算部５１、メインメモリ５２、補助記憶装置５３、入出力インタフェース５４、ディスプレイ５５、キーボード５６、およびポインティングデバイス５７などによって構成される。

【0027】

メインメモリ５２は、パーソナルコンピュータ５のメインのＲＡＭ（Random Access Memory）である。補助記憶装置５３は、オペレーティングシステムおよび各種の値を設定する設定プログラムのほかビット摩耗検知プログラム５０などのコンピュータプログラムがインストールされている。ビット摩耗検知プログラム５０は、ビット３９の摩耗を検知し報知するためのプログラムである。これらのコンピュータプログラムは、適宜、ＲＡＭ５２へロードされる。

【0028】

メイン演算部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサであって、メインメモリ５２にロードされたコンピュータプログラムを実行する。

【0029】

入出力インタフェース５４は、コントローラ４の入出力インタフェースと同じ規格の通信ボードであって、コントローラ４との間で通信を行う。ディスプレイ５５は、後述する種々の画面を表示する。キーボード５６およびポインティングデバイス５７は、使用者が設定値およびコマンドなどを入力するために用いられる。

【0030】

〔摩耗検知処理〕
図３は、コントローラ４およびパーソナルコンピュータ５それぞれの機能的構成の例を示す図である。図４は、締付トルクＴＱおよびトルクレートＴＲそれぞれの遷移の例を示す図である。

【0031】

次に、コントローラ４およびパーソナルコンピュータ５によるビット３９の摩耗の検知処理について、説明する。

【0032】

ビット摩耗検知プログラム５０によると、図３に示すカウント部５０１、摩耗検知部５０２、摩耗報知部５０３、および締付完了報知部５０４などの機能がパーソナルコンピュータ５に実現される。また、コントローラ４は、トルクレート等算出部４０１、着座検知部４０２、疑カムアウト検知部４０３、カムアウト判別部４０４、および締付完了検知部４０５などの機能を有する。これらの機能は、プログラムによって実現されてもよいし、回路によって実現されてもよい。以下、図３に示す各部による処理を、プラスネジ２９１（図１参照）を製品２８の部位２８ａへ締め付ける場合を例に、ネジ締付装置本体３の動作とともに説明する。

【0033】

ネジ締付装置本体３において、プラスネジ２９１に対応するビット３９すなわちビット３９１が出力軸３３に装着される（図１参照）。プラスネジ２９１がビット３９１に嵌合され、締付け開始の指令が入力されると、モータ３１（図２参照）が出力軸３３を高速回転させ、プラスネジ２９１が着座するまで仮締めを行う。着座後、本締めを開始する。インパクトモードによる締付けが本締めに相当する。仮締めから本締めへの切替えの際に、出力軸３３の出力を一時停止してもよい。

【0034】

上述の通り、コントローラ４には、トルク検出信号６１および角度検出信号６２が入力される。

【0035】

トルクレート等算出部４０１は、トルク検出信号６１および角度検出信号６２に基づいて、回転角度θそれぞれにおける締付トルクＴＱを算出し、さらに、回転角度θの増分Δθに対する締付トルクＴＱの増分ΔＴＱの比をトルクレートＴＲとして算出する。以下、回転角度θごとの締付トルクＴＱおよびトルクレートＴＲとして、図４に示すＦ（θ）およびＧ（θ）が算出された場合を例に説明する。

【0036】

着座検知部４０２は、締付トルクＴＱが着座トルクＴＱｓに達したら、プラスネジ２９１が着座し仮締めが完了したと検知する。図４の例においては、回転角度θ１の時点で着座を検知する。着座トルクＴＱｓは、ビット３９ごとに予め設定されている。したがって、本例では、ビット３９１の着座トルクＴＱｓが用いられる。

【0037】

疑カムアウト検知部４０３は、プラスネジ２９１が着座したことが着座検知部４０２によって検知された後、トルクレートＴＲを監視し、トルクレートＴＲがトリガトルクレートＴＲｇ以下になったら、疑カムアウトを検知する。すなわち、カムアウトの疑いがあると判別する。図４の例においては、回転角度θ２の時点および回転角度θ４の時点それぞれで疑カムアウトが検知される。トリガトルクレートＴＲｇは、ゼロでもよいが、誤検知を減らすために負の値であるのが望ましい。後者の場合、トリガトルクレートＴＲｇは、ビット３９ごとに実験的に予め求められ設定される。本例では、ビット３９１のトリガトルクレートＴＲｇが用いられる。

【0038】

ただし、カムアウト判別部４０４によって後述の非カムアウト確定条件を満たすか否かの監視が行われている期間（以下、「監視期間」と記載する。）、疑カムアウト検知部４０３は、トルクレートＴＲの監視を停止する。つまり、監視期間中、トルクレートＴＲがトリガトルクレートＴＲｇ以下になっても無視する。そして、カムアウト判別部４０４による判別が完了すると、トルクレートＴＲの監視を再開する。

【0039】

カムアウト判別部４０４は、疑カムアウトが疑カムアウト検知部４０３によって検知されると、疑カムアウトが検知された原因すなわちトルクレートＴＲがトリガトルクレートＴＲｇ以下になった原因（以下、「疑カムアウト原因」と記載する。）がビット３９１のカムアウトであるか否かを次のように判別する。

【0040】

カムアウト判別部４０４は、非カムアウト確定条件を満たすか否かを監視することによって、疑カムアウト原因がビット３９１のカムアウトであるか否かを判別する。

【0041】

非カムアウト確定条件は、締付トルクＴＱが増加することによって監視有効トルクＴＱｙを超える、という条件である。つまり、ＴＲ＞０、ＴＱ＞ＴＱｙ、の両方を同時に満たしている、という条件である。監視有効トルクＴＱｙは、ビット３９ごとに予め設定されており、本例ではビット３９１の監視有効トルクＴＱｙが用いられる。また、監視有効トルクＴＱｙは、正常に本締めが再開されたことを推定できる値が望ましい。したがって、着座トルクＴＱｓと同じ値またはその前後の値が設定されている。なお、誤検知を減らすために、ＴＲ＞０、の代わりに、ＴＲ＞ＴＲｙ、を用いてもよい。ＴＲｙは、本締めにおいて検出される正の値であって、任意に設定することができる。

【0042】

非カムアウト確定条件を満たすか否かの監視は、疑カムアウトが検知された時点から開始し、原則として、出力軸３３がこの時点から監視区間角度θｗ回転するまで継続する。監視区間角度θｗは、ビット３９ごとに予め実験的に求められ設定される。または、ビット３９と締付対象のネジとの組合せごとに予め実験的に求められ設定される。これら以外の環境（例えば、回転速度）などをさらに加味して予め実験的に求められ設定されてもよい。本例では、ビット３９１に応じた監視区間角度θｗが用いられる。プラスネジ用のビット３９つまり十字ビット（プラスビット）を使用する場合、監視区間角度θｗは、４５度に設定される。ただし、上述の通り締付対象など他の条件に応じて４５度よりも大きい角度に設定されることもあれば、小さい角度に設定されることもある。監視区間角度θｗの意義は、後に説明する。

【0043】

非カムアウト確定条件を満たすことなく出力軸３３が監視区間角度θｗ回転したら、カムアウト判別部４０４は、疑カムアウト原因がビット３９１のカムアウトであると判別する。そして、監視を終了する。

【0044】

図４の例では、回転角度θ２の時点で疑カムアウトが検知された後、ＴＲ＞０、ＴＱ＞ＴＱｙ、の両方が満たされているタイミングが訪れることなく、出力軸３３が監視区間角度θｗ回転する。したがって、カムアウト判別部４０４は、監視期間中、非カムアウト確定条件を満たすことを検知しないので、この疑カムアウトの原因がビット３９１のカムアウトであると判別する。

【0045】

一方、出力軸３３が監視区間角度θｗ回転するまでに非カムアウト確定条件を満たすことを検知したら、カムアウト判別部４０４は、疑カムアウト原因がビット３９１のカムアウトではないと判別し、監視を終了する。そして、疑カムアウトの監視が疑カムアウト検知部４０３によって再開される。

【0046】

例えば、回転角度θ４の直前は、監視期間ではない。そして、回転角度θ４の時点で、トルクレートＴＲがトリガトルクレートＴＲｇ以下になる。したがって、疑カムアウト検知部４０３は、回転角度θ４の時点で疑カムアウトを検知する。

【0047】

すると、カムアウト判別部４０４は、非カムアウト確定条件を満たすか否かの監視を開始する。回転角度θ５の時点、すなわち、回転角度θ４の時点から出力軸３３が監視区間角度θｗ回転し終える前に非カムアウト確定条件を満たすので、カムアウト判別部４０４は、今回の疑カムアウト原因がビット３９１のカムアウトではないと判別し、監視を終了する。

【0048】

このように、カムアウト判別部４０４は、疑カムアウトが検知されると、その直後からの監視期間の締付トルクＴＱおよびトルクレートＴＲを監視することによって、ビット３９１のカムアウトを検知する。その原理は、次の通りである。

【0049】

トルクレートＴＲがトリガトルクレートＴＲｇ以下になると、その原因（疑カムアウト原因）がカムアウトでなければ、直ちに非カムアウト確定条件を満たすようになる。非カムアウト確定条件は、締付トルクＴＱが監視有効トルクＴＱｙを超えていること、および、トルクレートＴＲが正であること、の２つを同時に満たすことである。つまり、例えば、出力軸３３に生じる摩擦が静摩擦から動摩擦に変わる際に、一瞬、トルクレートＴＲがトリガトルクレートＴＲｇ以下（つまり、ゼロ未満）になることがあるが、直ちに締付トルクＴＱが上昇し非カムアウト確定条件を満たすようになる。疑カムアウト原因を検知してから非カムアウト確定条件を満たすまでの期間における出力軸３３の回転角度（以下、「非カムアウト回転角度」と記載する。）は、例えば（θ５－θ４）のように僅かである。

【0050】

一方、その原因がカムアウトであれば、トルクレートＴＲがトリガトルクレートＴＲｇ以下になってからビット３９１がプラスネジ２９１に再び嵌合して非カムアウト確定条件を満たすようになるまでの期間、カムアウトでない場合よりも出力軸３３が多く回転する。この期間における出力軸３３の回転角度（以下、「カムアウト回転角度」と記載する。）は、非カムアウト回転角度よりも十分に大きい。

【0051】

以上の性質に鑑み、本実施形態では、カムアウト回転角度を予め実験的に求めておき、カムアウト回転角度を監視区間角度θｗとして設定しておく。または、カムアウト回転角度よりも少し小さい角度（例えば、所定の値を引いた角度）を監視区間角度θｗとして設定しておく。ただし、非カムアウト回転角度よりも大きい角度を設定する。非カムアウト回転も実験的に求められる。そして、カムアウト判別部４０４は、出力軸３３が少なくとも監視区間角度θｗ回転し終えるまでの期間（つまり、監視期間）、非カムアウト確定条件を満たすことがなければ、疑カムアウトの原因がカムアウトであると判別し、満たせばカムアウトでないと判別する。

【0052】

カムアウト判別部４０４は、疑カムアウトの原因がカムアウトであると判別すると、カムアウトをパーソナルコンピュータ５へ通知する。

【0053】

パーソナルコンピュータ５において、カウント部５０１は、ビット３９（３９１、３９２、３９３、…）ごとのカウンタＣＴ（ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３、…）を備える。そして、コントローラ４のカムアウト判別部４０４からカムアウトが通知されるごとに、ネジ締付装置本体３に装着されているビット３９のカウンタＣＴをカウントアップする。つまり、「１」を加算する。本例では、ビット３９１が装着されているので、カムアウトが通知されるごとに、カウンタＣＴ１をカウントアップする。図４の例では、回転角度θ３の時点で１回、カウントアップする。

【0054】

なお、カウント部５０１は、どのビット３９が出力軸３３に装着されているのかを、使用者に予め（例えば、装着時に）入力させることによって認識すればよい。

【0055】

摩耗検知部５０２は、カウントアップされたカウンタＣＴの値が摩耗閾値α以上であれば、そのカウンタＣＴを有するビット３９の摩耗が相当程度に達していると検知する。以下、この相当程度の摩耗を「許容限界摩耗」と記載する。本例では、カウンタＣＴ１の値が摩耗閾値α以上であれば、ビット３９１の許容限界摩耗を検知する。

【0056】

摩耗報知部５０３は、ビット３９の許容限界摩耗が摩耗検知部５０２によって検知された場合に、その旨を示す摩耗メッセージ６５を報知する。例えば、「現在、使用しているビットの摩耗が進んでいます。新しいビットに交換してください。」のようなテキストを摩耗メッセージ６５としてディスプレイ５５（図２参照）に表示することによって報知する。

【0057】

コントローラ４において、締付完了検知部４０５は、締付トルクＴＱが目標トルクＴＱｐに達したら、締付が完了したと検知し、締付の完了をパーソナルコンピュータ５へ通知する。

【0058】

パーソナルコンピュータ５において、締付完了報知部５０４は、摩耗検知部５０２によって許容限界摩耗が検知されることなくコントローラ４から締付の完了が通知されたら、ビット３９１が良好であることを伝えるメッセージ６６を報知する。または、カウンタＣＴ１がカウントアップされることなく締付の完了が通知されたら、カムアウトが発生しなかったことを伝えるメッセージ６７を報知してもよい。メッセージ６６、６７は、コントローラ４から報知されるようにしてもよい。

【0059】

なお、１回の締付においてカムアウト判別部４０４が多数のカムアウトを検知することがある。このような場合は、パーソナルコンピュータ５による処理を経ることなく、摩耗が相当程度に達していると推定できる。そこで、１回の締付においてカムアウト判別部４０４によって所定の回数（例えば、２以上である）カムアウトが検出された場合は、その時点で、摩耗が相当程度に達していると推定され、摩耗メッセージ６５が出力されるようにしてもよい。または、摩耗以外の不具合、例えば、ビット３９１とプラスネジ２９１との位置関係の不具合が原因で、多数のカムアウトが検知されることもある。そこで、１回の締付において所定の回数のカムアウトが検出された場合に、エラーメッセージが出力されるようにしてもよい。

【0060】

図５は、コントローラ４およびパーソナルコンピュータ５による全体的な処理の流れの例を説明するフローチャートである。

【0061】

次に、コントローラ４およびパーソナルコンピュータ５によるビット３９の許容限界摩耗の検知の全体的な処理の流れを、ビット３９１が使用される場合を例に、フローチャートを参照しながら説明する。

【0062】

コントローラ４は、ビット３９１の締付がネジ締付装置本体３によって開始されると、トルク検出信号６１および角度検出信号６２が順次、送信されてくるので、回転角度θごとの締付トルクＴＱおよびトルクレートＴＲの算出を開始する（図５の＃１０１）。

【0063】

コントローラ４は、締付トルクＴＱが着座トルクＴＱｓに達したか否かを監視することによって、ビット３９１の着座を監視する（＃１０２）。ビット３９１の着座を検知すると（＃１０３でＹｅｓ）、トルクレートＴＲがトリガトルクレートＴＲｇ以下になるか否かを監視することによって、疑カムアウトの発生を監視する（＃１０４）。疑カムアウトを検知することなく締付トルクＴＱが目標トルクＴＱｐに達すると（＃１０５でＹｅｓ）、ビット摩耗検知プログラム５０による処理を終了する。

【0064】

締付トルクＴＱが目標トルクＴＱｐに達するまでに疑カムアウトを検知すると（＃１０５でＮｏ、＃１０６でＹｅｓ）、コントローラ４は、出力軸３３が、検知した時点から監視区間角度θｗ回転するまでの期間中、すなわち、監視期間中（＃１０７でＮｏ）、非カムアウト確定条件を満たすか否かを監視する（＃１０８）。つまり、ＴＲ＞０、ＴＱ＞ＴＱｙ、の両方を同時に満たすか否かを監視する。非カムアウト確定条件を満たすことを検知したら（＃１０９でＹｅｓ）、今回の疑カムアウト原因がカムアウトではないと判別する（＃１１０）。

【0065】

一方、非カムアウト確定条件を満たすことを検知することなく（＃１０９でＮｏ）、監視期間が過ぎたら（＃１０７でＹｅｓ）、コントローラ４は、今回の疑カムアウト原因がカムアウトであると判別する（＃１１１）。つまり、カムアウトを検知する。

【0066】

コントローラ４によってカムアウトが検知されると、パーソナルコンピュータ５は、ビット３９１のカウンタＣＴつまりカウンタＣＴ１をカウントアップする（＃１１２）。そして、カウンタＣＴ１に基づいて許容限界摩耗の有無を判別し（＃１１３）、許容限界摩耗を検知した場合（＃１１４でＹｅｓ）、つまり、その値が摩耗閾値α以上である場合に、摩耗メッセージ６５を報知する（＃１１５）。

【0067】

締付トルクＴＱが目標トルクＴＱｐに達するまで（＃１１６でＮｏ）、コントローラ４は、ステップ＃１０４～＃１１１の各処理を適宜、実行し、パーソナルコンピュータ５は、ステップ＃１１２～＃１１５の各処理を適宜、実行する。そして、目標トルクＴＱｐに達すると（＃１１６でＹｅｓ）、ビット摩耗の検知の一連の処理が終了する。

【0068】

本実施形態によると、ビット３９のカムアウトを容易に検知するとともに、ビット３９の摩耗が許容限界に達したことを検知することができる。

【0069】

〔変形例および応用例〕
本実施形態では、コントローラ４は、トルクレートＴＲがトリガトルクレートＴＲｇ以下になったタイミングで疑カムアウトを検知したが、締付トルクＴＱが所定の値以下になったタイミングで疑カムアウトを検知してもよい。または、締付トルクＴＱが所定のトルク減少したタイミングで疑カムアウトを検知してもよい。さらに、監視期間において締付トルクＴＱが監視有効トルクＴＱｙに達したら疑カムアウトの原因がカムアウトでないと判別し、達しなかったらカムアウトであると判別してもよい。

【0070】

本実施形態では、非カムアウト確定条件として、ＴＲ＞０ かつ ＴＱ＞ＴＱｙ という条件を用いたが、締付トルクＴＱのみに関する条件を用いてもよい。例えば、ＴＱ＞ＴＱｙのみを非カムアウト確定条件として用いてもよい。

【0071】

本実施形態では、疑カムアウトの原因がカムアウトであるか否かの判別（つまり、カムアウトの検知）をコントローラ４が実行し、カムアウト回数に基づく摩耗の検知をパーソナルコンピュータ５が行ったが、１台の装置が両方を実行してもよい。例えば、コントローラ４が両方を実行してもよいし。

【0072】

本実施形態では、パーソナルコンピュータ５は、ビット３９の許容限界摩耗の有無を判別したが、ビット３９の摩耗の進み具合を検出してもよい。例えば、摩耗の進み具合として、カウンタＣＴの値が閾値α１未満であれば「摩耗レベル１」を検出し、閾値α１以上α２未満であれば「摩耗レベル２」を検出し、閾値α２以上α３未満であれば「摩耗レベル３」を検出し、閾値α３以上であれば「摩耗レベル４」を検出してもよい。なお、α１＜α２＜α３＜α４、である。

【0073】

本実施形態では、ビット３９の許容限界摩耗の有無を、カウンタＣＴの値すなわちビット３９のカムアウトの発生総数に基づいて判別したが、カムアウトの発生頻度に基づいて判別してもよい。

【0074】

この場合は、例えば、パーソナルコンピュータ５は、各カムアウトを何回目のネジ締めで検知したかを記録する。そして、所定の頻度で、すなわち、直近の所定の回数のネジ締め（例えば、直近の１００回のネジ締め）で閾値（例えば、３回）以上のカムアウトが発生していれば、摩耗が相当程度に達していると検知する。なお、所定の頻度は、任意に設定することができる。

【0075】

ワークとビット３９との組合せごとに、許容限界摩耗に達するまでの期間または締付けの回数を記録してもよい。または、単位期間または単位締付け回数当たりのビット３９の交換回数を記録してもよい。そして、これらの情報に基づけば、カムアウトの検知を行うことなくビット３９の交換時期を予測し、事前にビット３９を交換することができ、予防保全を実施することができる。

【0076】

着座トルクＴＱｓ、監視有効トルクＴＱｙ、トリガトルクレートＴＲｇ、および監視区間角度θｗなどビット摩耗検知プログラム５０で使用する各閾値をワークとビット３９との組合せごとに設定しておき使い分けてもよい。

【0077】

本実施形態では、ネジ締付装置本体３によるネジ締めと並行して、つまり、ほぼリアルタイムで、コントローラ４がカムアウトを検知し、パーソナルコンピュータ５がビット摩耗検知プログラム５０による処理を行った。しかし、トルク検出信号６１および角度検出信号６２を一旦、ストレージに保存し、ネジ締めが完了した後、コントローラ４およびパーソナルコンピュータ５がそれぞれの処理を行ってもよい。

【0078】

本実施形態では、カウント部５０１、摩耗検知部５０２、摩耗報知部５０３、および締付完了報知部５０４をパーソナルコンピュータ５によって実現したが、ＰＣＬ（Programmable Logic Controller）によって実現してもよい。または、図３に示したコントローラ４の各機能およびパーソナルコンピュータ５の各機能をプログラムによって１台のコンピュータに実行させてもよいし、１台のＰＣＬによって実現してもよい。

【0079】

本実施形態では、監視区間角度θｗなどの各種の設定値として、予め実験的に求められた値が用いられたが、シミュレータなどによって算出された値が用いられてもよい。

【0080】

その他、ネジ締付システム１、ネジ締付装置２、ネジ締付装置本体３、コントローラ４、パーソナルコンピュータ５それぞれの全体または各部の構成、処理の内容、処理の順序構成などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

【符号の説明】

【0081】

１ ネジ締付システム（カムアウト検知システム）
３ ネジ締付装置本体
３３ 出力軸
３４ トルクセンサ（トルク取得手段）
３９ ビット
４ コントローラ
５ パーソナルコンピュータ
４０１ トルクレート等算出部（トルクレート取得手段）
４０３ 疑カムアウト検知部（疑カムアウト検知手段）
４０４ カムアウト判別部（カムアウト判別手段）
５０２ 摩耗検知部（摩耗判別手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】