特許 7443931 ネジ締め装置、およびネジ締め方法

(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】

(24)【登録日】2024-02-27

(45)【発行日】2024-03-06

(54)【発明の名称】ネジ締め装置、およびネジ締め方法

(51)【国際特許分類】

   B23P 19/06 20060101AFI20240228BHJP

【ＦＩ】

B23P19/06 M

B23P19/06 K

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020092246

(22)【出願日】2020-05-27

(65)【公開番号】P2021186909

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-03-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】ＩＢＣ一番町弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 大地

(72)【発明者】

【氏名】辻原 清人

(72)【発明者】

【氏名】浅岡 正悟

【審査官】太田 義典

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－２６６１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０６４５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１３８２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０４５０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００７０６３２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｐ １９／００－２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ネジ穴が設けられた第１部材、および螺合用の第２ネジ穴が設けられた第２部材からなる２つの締結対象物をネジにより締結するネジ締め装置であって、
前記第２ネジ穴の軸方向に垂直な垂直方向における、前記第１部材、および前記第２部材の相対的位置を測定する距離測定器と、
前記第１ネジ穴に挿入された前記ネジを保持するとともに、螺合用の前記第２ネジ穴に対して、該ネジを螺合させるネジ締め部と、
前記ネジ締め部を前記垂直方向に沿って移動させる移動機構と、
前記距離測定器の測定値に応じて、前記ネジ締め部、および前記移動機構を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記ネジ締め部により前記ネジを前記第２ネジ穴に螺合させることで、前記第１、第２部材を仮締め状態にし、前記ネジを保持した前記ネジ締め部を前記移動機構により前記垂直方向に移動させて前記第２部材の前記第１部材に対する相対的位置を目標範囲内の中央値付近に仮調整し、
前記距離測定器で前記第１部材、および前記第２部材の前記相対的位置を測定しながら、前記ネジ締め部により前記ネジをさらに締め、前記相対的位置が前記目標範囲外となった場合、前記ネジ締め部により前記ネジを緩め、
前記目標範囲外となったときの前記距離測定器の測定値に基づいて決定した調整方向に所定の調整量分だけ、前記移動機構により、前記ネジ締め部を移動させた後、再度、前記ネジを締める、
ネジ締め装置。

【請求項2】

前記第１ネジ穴は、長穴であり、
前記調整方向は、前記垂直方向であって、かつ、前記長穴の長径方向において、前記目標範囲外となった位置への移動方向と反対方向である、請求項１に記載のネジ締め装置。

【請求項3】

前記目標範囲を、前記ネジの締め量に応じて変化させる、請求項１、または請求項２に記載のネジ締め装置。

【請求項4】

前記ネジの前記締め量は、前記ネジの回転量により求めたものである、請求項３に記載のネジ締め装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記調整量を、
前記仮調整時における、前記ネジの締め量、および距離測定器の測定値、ならびに
前記目標範囲外になったときの、前記ネジの締め量、および距離測定器の測定値、に基づいて決定する、請求項１から請求項４のいずれかに記載のネジ締め装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記ネジが本締めされる締め量を用いて、外挿することで、前記調整量を決定する、請求項５に記載のネジ締め装置。

【請求項7】

さらに、前記ネジが本締めされた締め量になったことを検出する本締め検出部を備え、
前記制御部は、前記本締め検出部により検出した本締めの締め量を記憶し、そのときの締め量から、所定の締め量分だけ緩めた状態を、前記仮締め状態とする、請求項１から請求項６のいずれかに記載のネジ締め装置。

【請求項8】

第１ネジ穴が設けられた第１部材、および螺合用の第２ネジ穴が設けられた第２部材からなる２つの締結対象物をネジにより締結するネジ締め方法であって、
ネジ締め部により前記ネジを前記第２ネジ穴に螺合させることで、前記第１、第２部材を仮締め状態にするステップ（ａ）と、
前記ネジを保持した前記ネジ締め部を移動機構により前記第２ネジ穴の軸方向に垂直な垂直方向に移動させて前記第２部材の前記第１部材に対する相対的位置を目標範囲内の中央値付近に仮調整するステップ（ｂ）と
距離測定器で前記第１部材、および第２部材の前記相対的位置を測定しながら、前記ネジ締め部により前記ネジをさらに締め、前記相対的位置が前記目標範囲外となった場合、前記ネジ締め部により前記ネジを緩めるステップ（ｃ）と、
前記目標範囲外となったときの前記距離測定器の測定値に基づいて決定した調整方向に所定の調整量分だけ、前記移動機構により、前記ネジ締め部を移動させるステップ（ｄ）と、
前記ステップ（ｄ）の後、再度、前記ネジを締めるステップ（ｅ）と、を含む処理を行うネジ締め方法。

【請求項9】

前記第１ネジ穴は、長穴であり、
前記調整方向は、前記垂直方向であって、かつ、前記長穴の長径方向において、前記目標範囲外となった位置への移動方向と反対方向である、請求項８に記載のネジ締め方法。

【請求項10】

前記目標範囲を、前記ネジの締め量に応じて変化させる、請求項８、または請求項９に記載のネジ締め方法。

【請求項11】

前記ネジの前記締め量は、前記ネジの回転量により求めたものである、請求項１０に記載のネジ締め方法。

【請求項12】

前記ステップ（ｄ）では、前記調整量を、
前記仮調整時における、前記ネジの締め量、および距離測定器の測定値、ならびに
前記目標範囲外になったときの、前記ネジの締め量、および距離測定器の測定値、に基づいて決定する、請求項８から請求項１１のいずれかに記載のネジ締め方法。

【請求項13】

前記ステップ（ｄ）では、前記ネジが本締めされる締め量を用いて外挿することで、前記調整量を決定する、請求項１２に記載のネジ締め方法。

【請求項14】

さらに、前記処理は、前記ネジが本締めされた締め量になったことを検出するステップ（ｆ）を含み、
前記ステップ（ａ）では、前記ステップ（ｆ）で検出した本締めの締め量を記憶し、そのときの締め量から、所定の締め量分だけ緩めた状態を、前記仮締め状態とする、請求項８から請求項１３のいずれかに記載のネジ締め方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ネジ締め装置、およびネジ締め方法に関する。

【背景技術】

【0002】

２つの部材をネジ止めする際に、仮締めした状態で位置を合わせ、その後に実際の状況を想定して作業を行う必要がある（特許文献１）。特許文献１では、車体ドアのドアパネルにドアガラスを取り付ける自動車のドア組立方法が開示されている。この組立方法においては、水平状態の定盤上でドアパネルにドアガラスをネジにより仮締め固定し、その後、定盤を９０度傾けて、定盤上の車体ドアを実際の正立した状態にする。そして、正立した状態で、ドアガラスの位置を測定し、これをドアガラス基準位置データと比較してドアガラスの位置補正量を算出する。そして再び定盤を水平状態に戻し、算出した位置補正量分だけ、ドアガラスの位置補正を行った上で、ドアガラスをドアパネルに対して本締めして固定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平６－６４５７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、仮締めした後で位置合わせをしたとしても、その後の本締めに至る過程において、ネジを螺合により締め付ける際に、ネジの皿と締結対象物の部材とが接する面において発生する摩擦力により、部材の位置ずれが発生するおそれがある。

【0005】

特許文献１の組立方法では、このような本締めに致る過程で発生する位置ずれを補正できず、高精度な取り付けができない虞がある。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高精度に２つの締結対象物の位置を合わせた状態でネジ締めして、締結することが可能なネジ締め装置、およびネジ締め方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

【0008】

（１）第１ネジ穴が設けた第１部材、および螺合用の第２ネジ穴が設けられた第２部材からなる２つの締結対象物をネジにより締結するネジ締め装置であって、
前記第２ネジ穴の軸方向に垂直な垂直方向における、前記第１部材、および前記第２部材の相対的位置を測定する距離測定器と、
前記第１ネジ穴に挿入された前記ネジを保持するとともに、螺合用の前記第２ネジ穴に対して、該ネジを螺合させるネジ締め部と、
前記ネジ締め部を前記垂直方向に沿って移動させる移動機構と、
前記距離測定器の測定値に応じて、前記ネジ締め部、および前記移動機構を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記ネジ締め部により前記ネジを前記第２ネジ穴に螺合させることで、前記第１、第２部材を仮締め状態にし、前記ネジを保持した前記ネジ締め部を前記移動機構により前記垂直方向に移動させて前記第２部材の前記第１部材に対する相対的位置を目標範囲内の中央値付近に仮調整し、
前記距離測定器で前記第１部材、および前記第２部材の前記相対的位置を測定しながら、前記ネジ締め部により前記ネジをさらに締め、前記相対的位置が前記目標範囲外となった場合、前記ネジ締め部により前記ネジを緩め、
前記目標範囲外となったときの前記距離測定器の測定値に基づいて決定した調整方向に所定の調整量分だけ、前記移動機構により、前記ネジ締め部を移動させた後、再度、前記ネジを締める、
ネジ締め装置。

【0009】

（２）前記第１ネジ穴は、長穴であり、
前記調整方向は、前記垂直方向であって、かつ、前記長穴の長径方向において、前記目標範囲外となった位置への移動方向と反対方向である、上記（１）に記載のネジ締め装置。

【0010】

（３）前記目標範囲を、前記ネジの締め量に応じて変化させる、上記（１）、または上記（２）に記載のネジ締め装置。

【0011】

（４）前記ネジの前記締め量は、前記ネジの回転量により求めたものである、上記（３）に記載のネジ締め装置。

【0012】

（５）前記制御部は、前記調整量を、
前記仮調整時における、前記ネジの締め量、および距離測定器の測定値、ならびに
前記目標範囲外になったときの、前記ネジの締め量、および距離測定器の測定値、に基づいて決定する、上記（１）から上記（４）のいずれかに記載のネジ締め装置。

【0013】

（６）前記制御部は、前記ネジが本締めされる締め量を用いて、外挿することで、前記調整量を決定する、上記（５）に記載のネジ締め装置。

【0014】

（７）さらに、前記ネジが本締めされた締め量になったことを検出する本締め検出部を備え、
前記制御部は、前記本締め検出部により検出した本締めの締め量を記憶し、そのときの締め量から、所定の締め量分だけ緩めた状態を、前記仮締め状態とする、上記（１）から上記（６）のいずれかに記載のネジ締め装置。

【0015】

（８）第１ネジ穴が設けられた第１部材、および螺合用の第２ネジ穴が設けられた第２部材からなる２つの締結対象物をネジにより締結するネジ締め方法であって、
ネジ締め部により前記ネジを前記第２ネジ穴に螺合させることで、前記第１、第２部材を仮締め状態にするステップ（ａ）と、
前記ネジを保持した前記ネジ締め部を移動機構により前記第２ネジ穴の軸方向に垂直な垂直方向に移動させて前記第２部材の前記第１部材に対する相対的位置を目標範囲内の中央値付近に仮調整するステップ（ｂ）と
距離測定器で前記第１部材、および第２部材の前記相対的位置を測定しながら、前記ネジ締め部により前記ネジをさらに締め、前記相対的位置が前記目標範囲外となった場合、前記ネジ締め部により前記ネジを緩めるステップ（ｃ）と、
前記目標範囲外となったときの前記距離測定器の測定値に基づいて決定した調整方向に所定の調整量分だけ、前記移動機構により、前記ネジ締め部を移動させるステップ（ｄ）と、
前記ステップ（ｄ）の後、再度、前記ネジを締めるステップ（ｅ）と、を含む処理を行うネジ締め方法。

【0016】

（９）前記第１ネジ穴は、長穴であり、
前記調整方向は、前記垂直方向であって、かつ、前記長穴の長径方向において、前記目標範囲外となった位置への移動方向と反対方向である、上記（８）に記載のネジ締め方法。

【0017】

（１０）前記目標範囲を、前記ネジの締め量に応じて変化させる、上記（８）、または上記（９）に記載のネジ締め方法。

【0018】

（１１）前記ネジの前記締め量は、前記ネジの回転量により求めたものである、上記（１０）に記載のネジ締め方法。

【0019】

（１２）前記ステップ（ｄ）では、前記調整量を、
前記仮調整時における、前記ネジの締め量、および距離測定器の測定値、ならびに
前記目標範囲外になったときの、前記ネジの締め量、および距離測定器の測定値、に基づいて決定する、上記（８）から上記（１１）のいずれかに記載のネジ締め方法。

【0020】

（１３）前記ステップ（ｄ）では、前記ネジが本締めされる締め量を用いて外挿することで、前記調整量を決定する、上記（１２）に記載のネジ締め方法。

【0021】

（１４）さらに、前記処理は、前記ネジが本締めされた締め量になったことを検出するステップ（ｆ）を含み、
前記ステップ（ａ）では、前記ステップ（ｆ）で検出した本締めの締め量を記憶し、そのときの締め量から、所定の締め量分だけ緩めた状態を、前記仮締め状態とする、上記（８）から上記（１３）のいずれかに記載のネジ締め方法。

【発明の効果】

【0022】

本発明に係るネジ締め装置は、垂直方向における、第１部材、および前記第２部材の相対的位置を測定する距離測定器と、前記第１ネジ穴に挿入された前記ネジを保持するとともに、螺合用の前記第２ネジ穴に対して、該ネジを螺合させるネジ締め部と、前記ネジ締め部を前記垂直方向に沿って移動させる移動機構と、前記距離測定器の測定値に応じて、前記ネジ締め部、および前記移動機構を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ネジ締め部により前記ネジを前記第２ネジ穴に螺合させることで、前記第１、第２部材をガタがない仮締め状態にし、前記ネジを保持した前記ネジ締め部を前記移動機構により前記垂直方向に移動させて前記第２部材の前記第１部材に対する相対的位置を目標範囲内の中央値付近に仮調整し、前記距離測定器で前記第１部材、および前記第２部材の相対的位置を測定しながら、前記ネジ締め部により前記ネジをさらに締め、前記相対的位置が前記目標範囲外となった場合、前記ネジ締め部により前記ネジを緩め、前記目標範囲外となったときの測定値に基づいて決定した調整方向に所定の調整量分だけ、前記移動機構により、前記ネジ締め部を移動させた後、再度、前記ネジを締める。これにより、高精度に２つの締結対象物の位置を合わせた状態でネジ締めして、締結することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本実施形態に係るネジ締め装置の全体構成を示す模式図である。

【図2】ネジ締め装置のブロック図である。

【図3】第１の実施形態に係るネジ締め装置で実行されるネジ締め処理を示すフローチャートである。

【図4】図３のネジ締め処理における、相対的位置の目標範囲と、ネジ締め量の推移を示す図である。

【図5】変形例１において上下の閾値をネジ締め量に応じて変化させる例を示す図である。

【図6】変形例２において調整値を外挿により求める手順を説明する図である。

【図7】変形例３において本締め量を求める手順を説明する図である。

【図8】第２の実施形態に係るネジ締め装置で実行されるネジ締め処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

【0025】

図１は、本実施形態に係るネジ締め装置１０の全体構成を示す模式図である。図２は、ネジ締め装置１０のブロック図である。

【0026】

図１、図２に示すように、ネジ締め装置１０は、制御部１１、記憶部１２、距離測定器１３、ネジ締め部１４、および移動機構１５を有する。ネジ締め装置１０は、２つの締結対象物としての、第１部材９１、および第２部材９２をネジ９５により固定する。第１部材９１、および第２部材９２の一方は、例えば、締結時には、第１部材９１は定盤等の固定保持部（図示せず）により固定される。また、距離測定器１３も同じ固定保持部に支持される。ネジ締め装置１０は、第１部材９１、および第２部材９２が予め定めた相対的な位置関係になるようにネジ９５により締結する。具体的には、ネジ締め装置１０は、固定支持された第１部材９１に対して、第２部材９２が所定の位置関係になるよう位置調整した上で、ネジ９５により固定、締結する。第１部材９１には長穴の第１ネジ穴９１ａが設けられ、第２部材９２には雌ネジとしての螺合用の第２ネジ穴９２ａ（ネジ切り溝）が設けられている。ネジ９５は、例えば皿ナジ、またはナベナジであり、ヘッドにプラスドライバー用の溝が形成されている。

【0027】

第２ネジ穴９２ａ、およびネジ９５のネジ部９５ａの軸方向（ネジ締め方向）がＺ方向である。Ｚ方向に垂直な面がＸＹ平面である。以下の説明では、Ｙ方向は、長穴である第１ネジ穴９１ａの長径方向に一致し、第２部材９２、およびネジ９５は、移動機構１５によりＹ方向に移動可能であり、距離測定器１３は、同じＹ方向における第１、第２部材９１、９２の位置を測定するものとして説明する。しかしながら、長径方向、移動可能な方向、および距離測定器１３の測定方向は、Ｙ方向に限られず、ＸＹ平面上に沿った任意の方向であってよい。なお、以下においては、Ｙ方向を高さ方向、Ｙ方向の位置を高さ位置ともいう。

【0028】

（制御部１１）
制御部１１は、ＣＰＵ等により構成され、後述の記憶部１２に格納されているプログラムを実行することで、各種処理を実行し、プログラムにしたがって装置各部の制御や各種の演算処理を行う。制御部１１は、距離測定器１３、ネジ締め部１４、および移動機構１５を制御する。

【0029】

（記憶部１２）
記憶部１２は、予め各種プログラムや各種データを格納しておくＲＯＭ、作業領域として一時的にプログラムやデータを記憶するＲＡＭ、各種プログラムや各種データを格納するハードディスク等の補助記憶部からなる。また、記憶部１２は、本締め検出部（後述の変形例３参照）により検出した本締めの締め量を一時的に記憶する。

【0030】

（距離測定器１３）
距離測定器１３は、第１部材９１、第２部材９２それぞれの高さ位置（Ｙ方向の位置）を測定する。距離測定器１３は、複数の測定端子１３１、１３２を含む。各測定端子１３１、１３２は、例えばスピンドル式のダイヤルゲージであり、バネ等によりスピンドル３０ｂがＹ方向（マイナス）の向きに付勢され、測定対象である各部材（部材９１、９２）に測定子３０ａを当接させ、各部材の高さ位置を測定する。距離測定器１３は、測定端子１３１、１３２それぞれからの測定値を出力する。この測定値を受けた制御部１１は、２つの部材間の相対的位置である部材間距離ｙ（高さ方向の部材間距離であり、２つの部材間の相対的位置である）を判定する。なお、距離測定器１３としては、接触型のセンサーに代えて、レーザー光等を用いた非接触型のセンサーを用いてもよい。

【0031】

（ネジ締め部１４）
ネジ締め部１４は、ネジ９５を保持するとともに、ネジ９５をネジ穴に螺合させることでネジ締めを行う。ネジ締め部１４は、例えば電動ドライバーであり、ナベネジ、または皿ネジのネジ９５を締める。また、ネジ締め部１４は、トルク検出部１４１、および回転量検出部１４２の機能を有する。トルク検出部１４１は、ネジ締め部１４の回転トルクを検出し、回転量検出部１４２は回転量（角度、回転数）を検出する。

【0032】

（移動機構１５）
移動機構１５は、ネジ締め部１４を保持し、これをＸＹＺ方向の３次元で移動させる。本実施形態では、制御部１１が、移動機構１５を制御することで、ネジ締め部１４を第２ネジ穴９２ａに垂直なＸＹ平面内で移動させる。具体的には、制御部１１は、距離測定器１３の測定値に基づき、ネジ締め部１４を、第１部材９１の長穴（第１ネジ穴９１ａ）の長径方向に沿ってＹ方向で上下動（図１の矢印ａ１方向）させることにより、ネジ９５、および第２部材９２の高さ位置を調整し、２つの部材（部材９１、９２）の部材間距離ｙが所定の目標範囲（目標精度）内に収まるように調整する。ここで目標範囲は、調整時の閾値ｙＨ、ｙＬに囲まれる範囲である（後述の図４、図５）。閾値ｙＨ、ｙＬは、ネジ締め処理の判定に用いる制御値であり、この閾値ｙＨ、ｙＬを超えた場合は、以下のネジ締め処理では位置の再調整を行う。また、目標範囲は、公差上限、および公差下限に囲まれる範囲にも対応する（後述の図４）。

【0033】

（第１の実施形態におけるネジ締め処理）
図３は、ネジ締め装置１０が実行するネジ締め処理を示すフローチャートである。図４は、図３のネジ締め処理における部材間距離の目標範囲と、ネジ締め量の推移を示す図である。

【0034】

図４では横軸がネジ締め量、縦軸が２つの部材の部材間距離ｙ（図１参照）である。横軸のネジ締め量は、ネジ９５へのネジ締め部１４による回転量（回転量検出部１４２の出力）であり、仮締め時の締め量ｒ０から本締め時の締め量ｒｘの範囲を示している。なお、ネジ締め量は回転量に変えて、締め付けトルク（トルク検出部１４１の出力）を用いてもよい。この場合、本締め時の締め量ｒｘは、設計により設定された締め付けトルクである。

【0035】

縦軸においては、公差上限に閾値ｙＨが対応し、公差下限が閾値ｙＬに対応する。閾値ｙＨ、ｙＬの間が目標範囲であり、この範囲内になるようにネジ締め装置１０はネジ締めを行う（後述の図５～図７も同様）。また、目標範囲≦公差範囲である。下記に説明する本実施形態のネジ締め処理においては、目標範囲外となった、すなわち閾値ｙＨ、閾値ｙＬを超えた場合には、決定した補正量に応じて位置を再調整した後、再度のネジ締めを行う。

【0036】

（ステップＳ２１）
図３に示すように、ここでは制御部１１は、ネジ締め部１４（および移動機構１５）を制御することでネジ９５により、２つの締結対象物の部材である第１部材９１、および第２部材９２を締結（接合）する。ネジ９５は、ネジ締め部１４により自動で締められる。ネジ９５の締め量は、予め所定のトルクになるように設定され、この状態では、２つの部材間でガタがなくなる状態の仮締めである。

【0037】

（ステップＳ２２）
制御部１１は、距離測定器１３の測定値をモニターしながら、移動機構１５を制御することで、部材間距離ｙを目標範囲の中央値付近に調整する。ここで中央値付近とは、例えば、目標範囲幅（＝公差上限－公差下限）を１００％とした場合、中央値に対して、その数％から十数％の誤差範囲内である。この状態は、図４の「状態１ａ」に相当し、これは仮締め状態、かつ（仮）補正後の状態である。

【0038】

（ステップＳ２３）
制御部１１は、距離測定器１３の測定値をモニターしながら、ネジ締め部１４によりネジを締める。

【0039】

（ステップＳＳ２４）
制御部１１は、測定値から算出した部材間距離ｙが、目標範囲外となった場合、すなわち閾値を超えた場合（部材間距離ｙ＞閾値ｙＨ、または部材間距離ｙ＜閾値ｙＬ）には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ２５に進める。この状態は、図４の「状態１ｂ」に相当する。一方で、閾値を超えなければ（ＮＯ）、処理をステップＳ２８に進める。

【0040】

（ステップＳ２５）
制御部１１は、ネジ締め部１４により位置ずれが補正可能な程度まで、ネジ９５を緩める。この状態は、図４の「状態１ｃ」に相当する。ここで緩める量は、（１）仮締め時の初期締め量ｒ０（図４参照）まで戻してもよく、（２）回転量検出部１４２に出力に応じて予め設定した回転量分だけもどしてもよく、または、（３）トルク検出部１４１の出力により所定トルクまで戻すようにしてもよい。

【0041】

（ステップＳ２６）
制御部１１は、目標範囲外となったとき（図４の１ｂ）の測定値の符号、すなわち上限値を超えたのか、下限値を超えたのかに応じて、調整方向を決定する。図４の１ｂでは、公差上限を超えているので、この方向と反対方向を調整方向とする。すなわち図４の例では、部材間距離ｙが小さくなるように、ネジ９５、および第２部材９２を持ち上げる方向（Ｙ方向プラス）が調整方向として決定される。

【0042】

調整量（移動量）は、予め設定された固定値、例えば、目標範囲幅の５０％や２５％に相当する固定値を用いてもよい（図４では目標範囲幅の５０％の固定値を用いた例である）。あるいは、閾値を超えたときの締め量に応じて、調整量を決定するようにしてもよい（例えば、後述する変形例２（図６））。

【0043】

（ステップＳ２７）
ここでは、制御部１１は、移動機構１５を用いて、ステップＳ２６で決定した補正量（調整方向、調整量）で位置補正を行う。この状態は、図４の「状態１ｄ」に相当する。ステップＳ２７で位置補正をした後は、処理をステップＳ２３に戻し、以降の処理を繰り返す。

【0044】

（ステップＳ２８）
制御部１１は、本締めに到達していなく、本締めになる前の締めている途中であれば（ＮＯ）、処理をステップＳ２３に戻す。一方で、制御部１１は、本締めに達したことを検出した場合（ＹＥＳ）、ネジ締め処理を終了する（エンド）。この状態は、図４の「状態１ｅ」に相当する。本締めに到達したことは、ネジ締め部１４のトルク検出部１４１の出力が予め設定した規定トルクに達することで判定してもよく、回転量検出部１４２からの出力で、ネジ９５の回転量が所定量に到達しことで判定してもよい。

【0045】

このように本実施形態では、ネジ締め装置は、距離測定器で第１部材、および第２部材の相対的位置を測定しながら、ネジ締め部によりネジをさらに締め、相対的位置が目標範囲外となった場合、ネジ締め部により前記ネジを緩め、目標範囲外となったときの測定値に基づいて決定した調整方向に所定の調整量分だけ、移動機構により、ネジ締め部を移動させた後、再度、ネジを締めるように制御する。これにより、高精度に２つの締結対象物である第１、第２部材の位置を合わせた状態でネジ締めして、締結することが可能となる。

【0046】

（変形例１）
上述の図４に示した例では、閾値ｙＨ、ｙＬで上下限が規定される目標範囲は、公差上下限の範囲と一致した一定範囲であった。図５に示す変形例１においては、目標範囲をネジの締め量に応じて変化させるものである。変形例１においては、横軸のネジ締め量が増加するに従って、閾値ｙＨ２、ｙＬ２の絶対値（中央値との差分の絶対値のこと、以下同じ）は一定割合で線形増加させた。この図５の例においては閾値ｙＨ２、またはｙＬ２を超えた場合には、目標範囲外となったので、図３のステップＳ２４の判定（ＹＥＳ）により続くステップＳ２５～Ｓ２８の処理により、ネジの緩めと、位置補正が行われる。なお、この場合、位置補正時の調整量（移動量）は、部材間距離ｙが目標範囲を超えたときの閾値ｙＨ２（または閾値ｙＬ２）の値に応じて設定するようにしてもよい。例えば閾値ｙＨ２の絶対値が増加するに応じて、移動量を増加させる。

【0047】

このように変形例１では、ネジ締め量に応じて閾値を変化させることで、適切な回数で位置補正を行うことができる。具体的には単に閾値を小さくした場合に比べて過度に補正回数を増やすことなく、大きい閾値に比べて補正回数を適度に増やすことができる。

【0048】

（変形例２）
第１の実施形態においては、調整量は所定の固定値であったが、これを図６のように、仮調整時における、ネジの締め量、および距離測定器の測定値、ならびに目標範囲外になったときの、ネジの締め量、および距離測定器の測定値に基づいて決定するようにしてもよい。具体的には、図６の仮調整時（状態１ａ）におけるネジの締め量（初期締め量ｒ０）、および距離測定器の測定値（中央値付近）、ならびに目標範囲外になったとき（状態１ｂ）の、ネジの締め量（締め量ｒ１）、および距離測定器の測定値（閾値ｙＨ）、に基づいて調整量を決定する。図６では、状態１ａの時の座標と、状態１ｂの時の座標を結ぶ線（一次関数）を本締め量ｒｘまで延長（外挿）することで、そのときの誤差ｙ２を求める。そして誤差ｙ２と中央値との差分ｄｙ３を、調整量ｙ４とする。この調整量ｙ４を、状態１ｃから状態１ｄまでの位置補正時（ステップＳ２７）の補正量として用いる。このようにすることで、１回の位置補正時の補正量を過度にならない範囲で大きくすることができるので、補正回数（ステップＳ２５～Ｓ２７の処理回数）を少なくすることができ、トータルの処理時間を短くできる。

【0049】

なお、エラー判定回避処理として、図６の例では、調整量ｙ４で補正した直後の状態１ｄの時点で、既に補正方向に対応閾値ｙＬを超えることになる。すなわち図３のステップＳ２４（ＹＥＳ）の判定で、直ちにＳ２５の処理が実行されてしまうので、これを避けるために、制御処理の都合上、閾値ｙＬを一時的に広げたり（下側に移動）、締め量ｒ１（あるいはこれに一定値を加えた値）になるまで、補正方向に対応する閾値ｙＬに関して、これを超えたか否かの判定をスキップしたりしてもよい。

【0050】

また、調整量を外挿により求める際に、１次関数ではなく２次関数を用いてもよく、あるいは、１次関数、または２次関数を用いる場合に締め量ｒ０の代わりに、状態１ｃ（または状態１ｄ）における締め量を用いて、差分ｄｙ３を算出するようにしてもよい。

【0051】

（変形例３）
図７は、変形例３において本締め量を求める手順を説明する図である。変形例３においては、トルク検出部１４１、および回転量検出部１４２が協働することで「本締め検出部」として機能する。具体的には、図７に示すように状態３ａ（状態１ａと同様の仮締め状態）からトルク検出部１４１の出力が、本締めに相当する規定トルク（締め付けトルク）に達するまでネジ９５のネジ締めを行う。この状態は図７の状態３ｂである。制御部１１は、このときの回転量検出部１４２からの回転量を本締め量ｒｘとして記憶部１２に記憶する。以降は、ネジ９５を一旦、緩め、２つの部材間の距離ｙが中央値付近になるように位置調整することで状態１ａにする。

【0052】

本締めした時の固定位置は、部材の形状やネジの長さのばらつきにより変動する。このように変形例３においては、実際の本締め時の本締め量ｒｘを測定するので、本締め量ｒｘを精度よく決定でき、ひいては、精度のよい状態１ｅに至る調整量ｙ４を精度よく決定できる。

【0053】

（第２の実施形態におけるネジ締め処理）
図８は、第２の実施形態に係るネジ締め装置で実行されるネジ締め処理を示すフローチャートである。同図の処理は変形例３（図７）の手順により本締め量を求め、これを用いて変形例２（図６）の手順により調整量を決定するものである。

【0054】

（ステップＳ２１５）
ここでは制御部１１は、図３で示したステップＳ２１と同様の処理を行い、仮締めを実施する。仮締め状態では、２つの部材（部材９１、９２）間でガタがなくなる程度であるが位置調整可能な程度にネジ締めされている。この状態は、図７の状態３ａに対応する。

【0055】

（ステップＳ２１６）
制御部１１は、トルク検出部１４１の出力を参照して、ネジ締め部１４を制御することでネジ９５を規定トルクまで締めることで本締めを実施する。このときの回転量検出部１４２の出力に応じた締め量ｒｘを記憶部１２に記憶する。

【0056】

（ステップＳ２１７）
ステップＳ２１６の状態から、所定の締め量分だけ緩め、仮締め状態とする。このときの締め量ｒ０は締め量ｒｘから所定回転量を減じた値である。

【0057】

（ステップＳ２２～Ｓ２５）
この処理は、図３で説明した同じ付番の処理と同じであり、説明を省略する。

【0058】

（ステップＳ２６５）
制御部１１は、図６の変形例２で示した処理により、ステップＳ２１６で記憶した占め量ｒｘと、各値（締め量ｒ０、ｒ１、閾値ｙＨ、中央値）を用いて、本締め量ｒｘにした場合の誤差ｙ２を外挿により推定し、これにより調整量ｙ４を決定する。調整方向は、誤差の符号（向き）と反対方向であり、この調整方向は、ステップＳ２６と同じ処理により決定される。

【0059】

（ステップＳ２７５）
ステップＳ２６５で決定した補正量（調整方向、調整量ｙ４）により位置補正を行う。この処理は、図３のステップＳ２７と同様の処理である。

【0060】

このように変形例２、３を第１の実施形態に適用した第２の実施形態においては、第１の実施形態に加えて、変形例２、変形例３の効果を得ることができ、より高精度に、２つの締結対象物の位置を合わせた状態でネジ締めして、締結することが可能となる。

【0061】

（他の変形例）
なお、図４の例では、１回の位置補正で、本締めまでの締めが完了しているが、実際には、複数回の位置補正が行われる場合もある。また、閾値ｙＨ、ｙＬは必ずしも公差上下限に一致させる必要はなく、ネジ締め時の目標範囲を公差上下限幅よりも狭くしてもよい。これにより、本締めした最終状態でより中央値に近い値になり、調整時のばらつきが小さくなる。

【0062】

以上に説明した自動位置調整機能を備えたネジ締め装置１０の構成は、上記の実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上記の構成に限られず、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。また、一般的なネジ締め装置が備える構成を排除するものではない。

【符号の説明】

【0063】

１０ ネジ締め装置
１１ 制御部
１２ 記憶部
１３ 距離測定器
１３１、１３２ 測定端子
１４ ネジ締め部
１４１ トルク検出部
１４２ 回転量検出部
１５ 移動機構
９１ 第１部材（締結対象物）
９１ａ 第１ネジ穴（長穴）
９２ 第２部材（締結対象物）
９２ａ 第２ネジ穴（螺旋）
９５ ネジ
９５ａ ネジ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】