(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ部に駆動源（Ｍ）を用いてインパクトエネルギを加えることにより当該ねじ部を被締結体（Ｗ）に締結するようにしたインパクト式ねじ締め方法において、予め求められたねじ部の締付けトルクと締結力との関係に基づいて目標締結力に対応する目標締付けトルクを定めると共に、当該目標締付けトルクよりも小さくかつ着座時よりも後に得られる所定のトルク閾値を設定し、前記ねじ部にねじ締め用のインパクトエネルギを加えたときに発生するトルクを検出し、当該発生トルクが前記トルク閾値以上となったときのインパクトエネルギを起点として所定回数のインパクトエネルギを加えてねじ締めすることを特徴とするインパクト式ねじ締め方法。
【請求項２】
駆動源（Ｍ）からの動力が伝達され、被締結体（Ｗ）に取り付けられたねじ部（ｎ，ｖ）にインパクトエネルギを加えるトルク発生部（１０３）を有し、当該トルク発生部（１０３）により前記ねじ部を被締結体（Ｗ）に締結するようにしたインパクト式ねじ締め装置において、
前記ねじ部にねじ締め用のインパクトエネルギを加えたときに発生し当該ねじ部に伝達される発生トルクを検出するトルク検出器（３０）と、
当該トルク検出器（３０）により検出される前記発生トルクが、前記ねじ部の締付けトルクと締結力との関係に基づいて目標締結力から定められた目標締付けトルクよりも小さくかつ着座時よりも後に得られるように設定された所定のトルク閾値以上となってから、このときのインパクトエネルギを起点として所定回数のインパクトエネルギを前記ねじ部に加える制御を行う制御部と、
を有することを特徴とするインパクト式ねじ締め装置。
【請求項３】
前記目標締付けトルクをＴａとした場合に、前記トルク閾値Ｔ１、およびインパクトエネルギを前記ねじ部に加える前記所定回数Ｉｎは、以下の式を満たすように設定されることを特徴とする請求項２記載のインパクト式ねじ締め装置。
（１／４）・Ｔａ≦Ｔ１≦（３／４）・Ｔａ
１０≦Ｉｎ≦４０
【請求項４】
前記制御部は、ねじ締め終了の際の前記発生トルクの波形から求めた所定の管理値が所定の範囲内にあるか否かの判定を行うことを特徴とする請求項２記載のインパクト式ねじ締め装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記発生トルクの波形の立上がり部における所定時間幅に対する立上がり量から立上がり角度を求め、当該立上がり角度が所定値以上となった場合にねじ締めに有効なインパクトの発生を検出すると共に、このときの所定時間幅の起点における値を基準として当該発生トルクの値の補正を行うことを特徴とする請求項２記載のインパクト式ねじ締め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インパクトレンチやインパクト式ナットランナーなどのようにインパクトエネルギを利用してねじ締めを行なうインパクト式ねじ締め方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、インパクトエネルギを利用してボルト又はナット（以下、総称してねじ部ともいう）のねじ締めを行なうねじ締め装置として、ねじ部の締め付けトルクを管理して所定軸力を得るようにしたインパクト式ねじ締め装置が知られている。
【０００３】
この種のインパクト式ねじ締め装置にあっては、ねじ締め装置の本体の出力軸にトルク検出器が設けられている。この装置では、ねじ部にねじ締め用のインパクトエネルギを加え、このときに発生し当該ねじ部に伝達される発生トルクをトルク検出器により検出しつつ、ねじ締めが行われる。
【０００４】
図９（Ａ）は、トルク検出器の出力の時間的変化を示す図、図９（Ｂ）は、ボルトの軸力の時間的変化を示す図である。図９（Ａ）に示すように、トルク検出器の出力は櫛形の波形を呈しており、その１本１本がインパクトの発生を示している。また、図９（Ｂ）に示すように、ねじ部へのインパクトエネルギの印加により、ボルトの軸力は階段状に上昇する波形を呈する。
【０００５】
そして、前記トルク検出器から発せられる例えばボルト締付け時のインパクトごとの当該トルク検出器の出力波形のピーク値が、あらかじめ決められた締付完了を示す所定の締付完了設定値に達したところで、ねじ締め装置の本体の出力軸の駆動を停止することによって、ねじ部の締め付けトルクを制御するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のねじ部の締め付けトルクを管理して所定軸力を得るようにしたインパクト式ねじ締め装置では、ねじ部には一定のインパクトエネルギが加えられるのが一般的である。このとき、図９（Ａ）に示したように、トルク検出器の出力波形は、図中ａで示す箇所以降は軸力の増加にもかかわらず、殆んど変化が見られなくなる。
【０００７】
つまり、トルク検出器の出力とボルトの軸力とが直線的な関係にあるのは、図中ａで示す箇所よりも以前の領域である。このことは、トルク検出器の出力を観察してねじ部の締め付けトルクを制御しボルトの所定軸力を得ることができるのは、ねじ締め装置自体の締付け能力より低目の上述した領域に限られることを示している。
【０００８】
このような状況においては、精度を確保しつつ所定の締付けトルクを検出するうえで、トルク検出器の出力と締結（軸）力との直線性を得るためには、目標締付けトルク（ひいてはこれに対応する目標軸力）に対して余力のある大きなインパクトエネルギが必要となる。すなわち、インパクト時にボルトあるいはナットが十分に回転するだけのインパクトエネルギを加える必要があった。このため、ボルトあるいはナットの締付け回転速度が速くなり、例えばボルトと相手部材との間での発熱量が大きく焼き付きやすくなるという問題があった。したがって、ねじ面やボルト座面等の摩擦係数が変化し、締付けトルク値のわりには締結力が低いという現象が生じることとなる。
【０００９】
一方、目標締付けトルクを変えないで、ねじ部に付加されるインパクトエネルギを小さくしたのでは、トルク検出器の出力は、その波形が殆んど変化しない図９（Ａ）に示される水平部の領域になるため、結果として得られるねじ部の締付けトルク（ひいてはこれに対応する軸力）のばらつきが大きくなるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記従来技術のもつ問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、インパクトによるねじ部の焼き付きを防止しつつ、締結力のばらつきを小さくすることができるインパクト式ねじ締め方法と装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係るインパクト式ねじ締め方法は、ねじ部に駆動源を用いてインパクトエネルギを加えることにより当該ねじ部を被締結体に締結するようにしたインパクト式ねじ締め方法において、予め求められたねじ部の締付けトルクと締結力との関係に基づいて目標締結力に対応する目標締付けトルクを定めると共に、当該目標締付けトルクよりも小さくかつ着座時よりも後に得られる所定のトルク閾値を設定し、前記ねじ部にねじ締め用のインパクトエネルギを加えたときに発生するトルクを検出し、当該発生トルクが前記トルク閾値以上となったときのインパクトエネルギを起点として所定回数のインパクトエネルギを加えてねじ締めすることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明に係るインパクト式ねじ締め装置は、駆動源からの動力が伝達され、被締結体に取り付けられたねじ部にインパクトエネルギを加えるトルク発生部を有し、当該トルク発生部により前記ねじ部を被締結体に締結するようにしたインパクト式ねじ締め装置において、前記ねじ部にねじ締め用のインパクトエネルギを加えたときに発生し当該ねじ部に伝達される発生トルクを検出するトルク検出器と、当該トルク検出器により検出される前記発生トルクが、前記ねじ部の締付けトルクと締結力との関係に基づいて目標締結力から定められた目標締付けトルクよりも小さくかつ着座時よりも後に得られるように設定された所定のトルク閾値以上となってから、このときのインパクトエネルギを起点として所定回数のインパクトエネルギを前記ねじ部に加える制御を行う制御部と、を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、上記請求項２記載のインパクト式ねじ締め装置において、前記目標締付けトルクをＴａとした場合に、前記トルク閾値Ｔ１、およびインパクトエネルギを前記ねじ部に加える前記所定回数Ｉｎは、以下の式を満たすように設定されることを特徴とする。
【００１４】
（１／４）・Ｔａ≦Ｔ１≦（３／４）・Ｔａ
１０≦Ｉｎ≦４０
請求項４に記載の発明は、上記請求項２記載のインパクト式ねじ締め装置において、前記制御部は、ねじ締め終了の際の前記発生トルクの波形から求めた所定の管理値が所定の範囲内にあるか否かの判定を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、上記請求項２記載のインパクト式ねじ締め装置において、前記制御部は、前記発生トルクの波形の立上がり部における所定時間幅に対する立上がり量から立上がり角度を求め、当該立上がり角度が所定値以上となった場合にねじ締めに有効なインパクトの発生を検出すると共に、このときの所定時間幅の起点における値を基準として当該発生トルクの値の補正を行うことを特徴とする。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１又は請求項２に記載の発明によれば、目標締付けトルクを得るために必要最小限のインパクトエネルギを付加するだけで済むため、インパクトによるねじ部の回転速度を下げて焼き付きを防止しつつ、しかも締結力のばらつきを小さくすることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、上記請求項２に係る作用・効果のほか、作業性の向上および低コスト化を図りつつ、目標締付けトルクひいては目標締結力を精度良く得ることができるという作用・効果を奏する。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、上記請求項２に係る作用・効果のほか、ねじ部に加えられるインパクトエネルギが適正であるかどうかをも判定することができ、装置の異常を作業者に警告することができる。したがって、何らかの障害によってインパクトエネルギが高すぎたり低すぎたりするために、ねじ部の座面が焼き付いたり、所望の締結力が得られなかったりする不具合を未然に防止することが可能となるという作用・効果を奏する。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、上記請求項２に係る作用・効果のほか、トルク検出器に何らかの原因で偏荷重が入力されて、ねじ締めトルクが０となるゼロ点を示すトルク検出器の出力値がずれたとしても、ねじ締めに有効なインパクトエネルギを加える所定回数を誤ることを確実に防止することができる。また、ねじ締めトルクが０となるゼロ点を示すトルク検出器の出力値のずれをもって、許容できない偏荷重入力を検出することが可能となり、このような場合に例えば作業者に警告を発することができるという作用・効果を奏する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るインパクト式ねじ締め装置のブロック図、図２は、同インパクト式ねじ締め装置の具体例（手持ち用インパクトレンチ１９）を示す一部破断側面図である。
【００２１】
図示するインパクト式ねじ締め装置は、圧縮空気または電気によりインパクトエネルギを発生させこれを利用したインパクト式ねじ締め装置であり、ねじ部の締め付けトルクと、付加するインパクト回数との双方を管理して所定軸力を得るようにしたものである。なお、圧縮空気量、電流値あるいは電圧値等により、インパクトエネルギの調整を行うことができる。
【００２２】
図１に示すように、ボルトｖにナットｎを被締結体Ｗに所定の締付けトルクで締付ける締結部１００の上部に、手持ち式のねじ締め装置の本体１０１を配置し、当該本体１０１の下部の出力軸１０４の先端にはソケット１０６を、中間にトルク発生器１０３及びトルク検出器３０を設け、モータＭの回転力によりパルス状のトルクを前記ソケット１０６に伝達するようになっている。これにより、ソケット１０６に嵌合されたナットｎを回転し、ナットｎをボルトｖに螺合させることができる。
【００２３】
トルク検出器３０はナットｎを締め付ける際に発生するトルクを検出し、ここから発せられた信号は、制御部１０９により処理される。この制御部１０９は、トルク検出器３０からの信号を入力としてトルク信号をつくるトルク信号処理部１と、このトルク信号に基づいてモータＭにインパクト発生用の信号を出力するインパクト発生コントロール部２とを有している。
【００２４】
本実施の形態では、予めねじ部の締付けトルクと締結力（軸力）との直線的な関係を求め、これに基づいて目標締結力に対応する目標締付けトルクを定める。次いで、予め実験により、適性なインパクトエネルギを求める。ここで、適性なインパクトエネルギとしては、目標締付けトルクを得るための必要最低限の値、すなわち締付け初期からインパクト回数をいくら増やしても目標締付けトルクの例えば１０％高目程度しか締付けられない大きさに設定する。これにより、ねじ部にインパクトエネルギを加えたときにねじ部の回転速度が速すぎて、ねじ面やボルトあるいはナット座面が発熱して焼き付きが発生する事態を防止することができる。
【００２５】
そして、目標締付けトルクよりも小さい所定のトルク閾値を設定し、このトルク閾値をトルク検出器３０が検出してから目標締付けトルク（ひいてはこれに対応する目標締結力）が得られるまでの適性なインパクト回数を実験により求めて設定しておく。
【００２６】
このように設定されたインパクトエネルギを加えてねじ部を締付けた場合には、所定のトルク閾値まではトルク検出器の出力と締付けトルク（ひいてはこれに対応する締結力すなわちボルト軸力）とが直線的な関係にあるので、トルク検出器３０により精度良く締付けトルクを把握でき、最終的に得られるねじ部の締結力のばらつきを小さく抑えることが可能となっている。
【００２７】
次に、具体的に、本実施の形態１に係る装置によるねじ部の締付け動作を、図３に示す制御フローチャートに基づき説明する。なお、図４は、本装置によるねじ部の締付け動作について説明するための図であって、（Ａ）は、トルク検出器の出力の時間的変化を示す図、（Ｂ）は、ボルトの軸力の時間的変化を示す図である。
【００２８】
あらかじめ、トルク閾値をＴ1 と設定し、このトルク閾値Ｔ1 を検出してから目標締付けトルクが得られるまでのインパクト回数をＩｎと設定したうえで、インパクト式ねじ締め装置によるねじ部の締付け動作が開始される。
【００２９】
まず、制御部１０９内に設けられ、ねじ部にインパクトエネルギが印加される回数をカウントするインパクト数カウンタＣｎを０にセットする（ステップＳ１）。そして、ねじ締め装置の本体１０１の出力軸１０４の駆動が開始される（ステップＳ２）。
【００３０】
トルク検出器３０からの信号により、ねじ締めに有効なインパクトの発生を検出すると（ステップＳ３）、このトルク検出器３０により検出された発生トルクの読み値（出力値）が前記トルク閾値Ｔ1 以上となったか否かが判断される（ステップＳ４）。
【００３１】
ここで、ねじ締めに有効なインパクトの発生の検出は、本実施の形態では、トルク検知器３０の出力値が前記トルク閾値Ｔ1 よりは小さく設定される所定の値以上となったか否かによって判断する。この所定の値は、ねじ締めに有効なインパクトエネルギが加えられたことを判断することができるインパクト発生時にしか検出されない通常よりは高い値であり、実験によりあらかじめ設定される。
【００３２】
ステップＳ４でトルク検知器３０の出力値がトルク閾値Ｔ1 以上と判断された場合には（ステップＳ４のＹＥＳ）、ステップＳ５〜Ｓ７にて、これ以降に加えられるねじ締めに有効なインパクト回数をカウントする。
【００３３】
すなわち、ステップＳ５では、ステップＳ３の場合と同様に、ねじ締めに有効なインパクトの発生の検出し、ステップＳ６にてインパクト数カウンタＣｎの値を１をプラスした値とする。ステップＳ７では、このインパクト数カウンタＣｎの値が予め設定されたインパクト回数Ｉｎ以上となったか否かが判断される。
【００３４】
インパクト数カウンタＣｎの値がインパクト回数Ｉｎ以上になったと判断されると（ステップＳ７のＹＥＳ）、ねじ締め装置の本体１０１の出力軸１０４の駆動を停止し、一箇所のねじ部の締付けが終了する（ステップＳ８）。
【００３５】
また、ステップＳ９で、締付けを行うべきねじ部が複数ある場合等にすべてのねじ部の締付けが終了したか否かが判断され、締付けを行うべきねじ部がまだ残っている場合には（ステップＳ９のＮＯ）、ステップＳ１に戻って上記締付け動作が繰り返される。
【００３６】
ここで、目標締付けトルクをＴａとした場合に、トルク閾値Ｔ１、およびインパクト回数Ｉｎは、
（１／４）・Ｔａ≦Ｔ１≦（３／４）・Ｔａ    …（１）
１０≦Ｉｎ≦４０                            …（２）
を満たすように設定することが望ましい。
【００３７】
インパクト式ねじ締め装置によるねじ締めの場合、少なくとも目標締付けトルクまで締付け可能にインパクトエネルギが設定されていれば、ねじ部の座面が被締結体に着座してから１〜２回のインパクトで目標締付けトルクＴａの１／４のトルクを得ることができる（図４（Ａ）参照）。そこで、トルク閾値Ｔ１の下限は、確実に着座したことを検出する観点から定めたものである。
【００３８】
一方、締付け初期からインパクト回数をいくら増やしても目標締付けトルクの１０％高目程度しか締付けられない大きさにインパクトエネルギを設定した場合には、目標締付けトルクＴａの３／４より大きい締付けトルクによる締結状態における発生トルクに対するトルク検出器３０の出力波形の形状および大きさは、殆んど変化しない。このトルク検出器３０の出力波形が殆んど変化しない領域で、トルク検出器３０の出力値に基づいてモータＭによる出力軸１０４の駆動を制御しようとすれば、締結力のばらつきが増大してしまう。そこで、トルク閾値Ｔ１の上限は、トルク検出器３０の出力値に基づいて駆動制御することで所望の締結力を得ることができる観点から定めたものである。なお、トルク検出器３０の検出精度が高まれば、トルク閾値Ｔ１を目標締付けトルクＴａに近付けることも可能となって締結力のばらつきも小さくすることができるが、技術的に困難であることのほか、コストの上昇にもつながる。
【００３９】
また、インパクト回数Ｉｎの下限は、目標締付けトルクの１０％高目程度にインパクトエネルギを設定した場合に、トルク検出器３０により目標締付けトルクＴａの３／４を検出した後でも、目標締付けトルクに到達するのに最低限必要な回数とする観点から定めたものである。
【００４０】
一方、インパクト回数Ｉｎの上限は、目標締付けトルクの１０％高目程度にインパクトエネルギを設定した場合に、ねじ部の座面が被締結体に着座してから締付けがほぼ進行しなくなるまでの回数の観点から定めたものである。また、１回のインパクトエネルギを印加するための所用時間は約５０ｍｓｅｃであって、４０回で約２ｓｅｃとなるため、この上限値は組立ラインにおける作業性からの要求値に合致するものである。なお、ねじ部に付加するインパクトエネルギを目標締付けトルクを得るための必要最低限の値としているので、作業工数管理に適合するのであれば、インパクト回数Ｉｎの上限値を例えば５０〜６０回と増やすことも可能である。
【００４１】
例えば図４（Ａ）（Ｂ）に示す場合であれば、トルク閾値Ｔ１＝（１／４）・Ｔａに設定した場合には、インパクト回数Ｉｎ＝１９に設定することにより、また、トルク閾値Ｔ１＝（３／４）・Ｔａに設定した場合には、インパクト回数Ｉｎ＝１５に設定することにより、目標締付けトルクＴａひいては目標締結力を精度良く得ることができる。
【００４２】
このように、本実施の形態１によれば、目標締付けトルクを得るために必要最小限のインパクトエネルギを付加するだけで済むため、インパクトによるねじ部の回転速度を下げて焼き付きを防止しつつ、しかも締結力のばらつきを小さくすることができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係る装置によるねじ部の締付け動作を示す制御フローチャートである。
【００４４】
この実施の形態に係るインパクト式ねじ締め装置は、ねじ部に付加されるインパクトエネルギが適正な大きさであるか否かの判断を制御に加えた点で、上記実施の形態１に係る装置と相違しているが、その他の点については同様であるので、その説明は省略する。
【００４５】
この実施の形態では、予め実験により求めた適正なインパクトエネルギを与えたとき、そのねじ部の締付け終了の際のインパクト時に発生するトルク波形の所定の管理値として、当該トルク波形の面積（積分値）を調べておいて、インパクトエネルギの適正範囲を設定している。そして、この適正範囲に入らなかったときに、インパクト式ねじ締め装置の異常を作業者に知らせるようにしたものである。
【００４６】
インパクト式ねじ締め装置によるねじ部の締付け動作が開始される前に、上記実施の形態１と同様に、トルク閾値をＴ1 と設定し、このトルク閾値Ｔ1 を検出してから目標締付けトルクが得られるまでのインパクト回数をＩｎと設定したうえで、これに加え、適正なトルク波形面積の最大置Ｓmax および最小値Ｓmin を実験により決定しておく。
【００４７】
次に、具体的に、本実施の形態２に係る装置によるねじ部の締付け動作を、図５に示す制御フローチャートに基づき説明する。
【００４８】
まず、制御部１０９内に設けられ、ねじ部にインパクトエネルギが印加される回数をカウントするインパクト数カウンタＣｎを０にセットすると共に、実際にねじ部にインパクトエネルギを付加したときの発生トルクから求められるトルク波形面積の累積値Ｓ１を０にセットする（ステップＳ１１）。そして、ねじ締め装置の本体１０１の出力軸１０４の駆動が開始される（ステップＳ１２）。
【００４９】
トルク検出器３０からの信号により、ねじ締めに有効なインパクトの発生を検出すると（ステップＳ１３）、このトルク検出器３０により検出された発生トルクの読み値（出力値）が前記トルク閾値Ｔ1 以上となったか否かが判断される（ステップＳ１４）。
【００５０】
ステップＳ１４でトルク検知器３０の出力値がトルク閾値Ｔ1 以上と判断された場合には（ステップＳ１４のＹＥＳ）、ステップＳ１５〜Ｓ１７にて、これ以降に加えられるねじ締めに有効なインパクト回数をカウントする。
【００５１】
すなわち、ステップＳ１５では、ステップＳ１３の場合と同様に、ねじ締めに有効なインパクトの発生の検出し、ステップＳ１６にてインパクト数カウンタＣｎの値を１をプラスした値とする。ステップＳ１７では、このインパクト数カウンタＣｎからｎを引いた値（＝Ｃｎ−ｎ）が予め設定されたインパクト回数Ｉｎ以上となったか否かが判断される。このｎを設定したのは、ねじ部の締付け終了間際の複数回のトルク波形面積の平均値をとるためであり、ｎ＝２〜６に設定するのがより好ましい。
【００５２】
Ｃｎ−ｎの値がインパクト回数Ｉｎ以上になったと判断されると（ステップＳ１７のＹＥＳ）、そのときのインパクト時のトルク波形面積Ｓを計算して（ステップＳ１８）、トルク波形面積の累積値Ｓ１にＳを加算する（ステップＳ１９）。このような計算を繰り返し、インパクト数カウンタＣｎが予め設定されたインパクト回数Ｉｎに達した時点で（ステップＳ２０のＹＥＳ）、ねじ締め装置の本体１０１の出力軸１０４の駆動を停止し、一箇所のねじ部の締付けが終了する（ステップＳ２１）。
【００５３】
一箇所のねじ部の締付けが終了したら、ステップＳ２２にて、ねじ部の締付け終了間際の複数回のトルク波形面積の平均値Ｓ１／ｎが、適正なトルク波形面積の最大置Ｓmax および最小値Ｓmin の間にあるか否かが判断される（ステップＳ２２）。そして、Ｓ１／ｎが適正なトルク波形面積の範囲内にあれば（ステップＳ２２のＹＥＳ）、締付けＯＫの所定の表示を行う（ステップＳ２３）。次いで、ステップＳ２４で、締付けを行うべきねじ部が複数ある場合等にすべてのねじ部の締付けが終了したか否かが判断され、締付けを行うべきねじ部がまだ残っている場合には（ステップＳ２４のＮＯ）、ステップＳ１１に戻って上記締付け動作が繰り返される。一方、ステップＳ２２にて、Ｓ１／ｎが適正なトルク波形面積の範囲内にないと判断されれば（ステップＳ２２のＮＯ）、締付けＮＧの所定の表示が行われる（ステップＳ２５）。
【００５４】
このように、本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られるほか、ねじ部に加えられるインパクトエネルギが適正であるかどうかをも判定することができ、装置の異常を作業者に警告することができる。したがって、何らかの障害によってインパクトエネルギが高すぎたり低すぎたりするために、ねじ部の座面が焼き付いたり、所望の締結力が得られなかったりする不具合を未然に防止することが可能となる。
【００５５】
なお、この実施の形態２では、ねじ部の締付け終了の際のインパクト時に発生するトルク波形の所定の管理値として、当該トルク波形の面積を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばトルク波形のピーク値を用いることもできる。
【００５６】
（実施の形態３）
実施の形態３に係るインパクト式ねじ締め装置は、ねじ部にインパクトエネルギが付加されたときに発生するトルクの波形の立ち上がり角度（傾き）が、ねじ締めに有効なインパクトエネルギが加えられたことを判断することができるインパクト発生時にしか検出されない通常よりは大きい所定値以上になったことをもとに、ねじ締めに有効なインパクトの発生を検出する構成とされている。そして、この発生トルクの波形の立ち上がりのふもとをトルク検出器３０の出力の０点（基準）としている。このような点で、本実施の形態３に係るインパクト式ねじ締め装置は、上記実施の形態１または２に係る装置と相違しているが、その他の点については同様であるので、その説明は省略する。
【００５７】
図６は、ねじ締めに有効なインパクトの発生を検出する方法を説明するための図である。図６は、インパクトについて部分拡大して示しており、本装置のようなインパクト式の締付けの場合は、各インパクトが終了するごとにナットｎの回転が停止するため、静摩擦係数の影響する１つ目のトルク波形の山と、動摩擦係数の影響する２つ目のトルク波形の山が検出される。
【００５８】
この実施の形態では、図６に示すように、発生トルクの波形の立上がり部における時間ｔ0 のときのトルク検出器３０の出力（電圧）値をＶ（ｔ0 ）、時間ｔ0 よりもｔ1 前のトルク検出器３０の出力（電圧）値をＶ（ｔ0 −ｔ1 ）、ねじ締めに有効なインパクトの発生を検出する閾電圧値をΔＶとした場合に、ねじ締めに有効なインパクトの発生の検出条件は、
Ｖ（ｔ0 ）−Ｖ（ｔ0 −ｔ1 ）≧ΔＶ
となる。ここで、時間ｔ1 を、以降においてインパクト検出時間とも呼ぶ。
【００５９】
また、この場合に、発生トルクの波形の立ち上がりのふもとに当たる電圧値Ｖ（ｔ0 −ｔ1 ）を、トルク検出器３０の出力の０点（基準）、すなわちねじ締めトルクが０のときの出力電圧値とする。
【００６０】
図７は、ねじ締めに有効なインパクトの発生を検出する上記方法のより具体的な方法を説明するための図である。
【００６１】
この方法では、トルク検出器３０のアナログ出力信号であって、一定時間間隔（サンプリング周期）でサンプリングしたｉ番目の時間ｔi のときの出力Ｖ（ｔ(i) ）を、Ａ／Ｄ変換して図示しないメモリに記憶する。そして、トルク検出器３０の出力値をＡ／Ｄ変換したばかりのものと、メモリに記憶した時間ｔ1 前の値とを比較する。ここで、時間ｔ1 は、上記したインパクト検出時間であり、例えばサンプリング周期のｎ個分（サンプリング個数ｎに相当する時間）に当たる。つまり、サンプリングにおけるｎ個前のデータとの比較を行う。ここで、両者の差が、ねじ締めに有効なインパクトエネルギが加えられたときのみに現れる差であることをもって、ねじ締めに有効なインパクトの発生とみなす。
【００６２】
したがって、時間ｔi のときのトルク検出器３０の出力（電圧）値をＶ（ｔi ）、これをデジタル化したものをｄ（Ｖ（ｔi ））、時間ｔi よりもインパクト検出時間である時間ｔ1 前のときのトルク検出器３０の出力（電圧）値をＶ（ｔi −n ）、これをデジタル化したものをｄ（Ｖ（ｔ(i −n )））、ねじ締めに有効なインパクトの発生を検出する閾デジタル値をＤとした場合に、ねじ締めに有効なインパクトの発生の検出条件は、
ｄ（Ｖ（ｔi ））−ｄ（Ｖ（ｔ(i −n )））≧Ｄ
となる。
【００６３】
このように、本実施の形態３によれば、トルク検出器３０に何らかの原因で偏荷重が入力されて、ねじ締めトルクが０となるゼロ点を示すトルク検出器３０の出力値がずれたとしても、ねじ締めに有効なインパクトエネルギを加える所定回数を誤ることを確実に防止することができる。また、ねじ締めトルクが０となるゼロ点を示すトルク検出器３０の出力値のずれをもって、許容できない偏荷重入力を検出することが可能となり、このような場合に例えば作業者に警告を発することができる。
【００６４】
図８は、トルク検出器に対する偏荷重入力を検出する具体的方法を説明するための図であって、（Ａ）は偏荷重がない場合のトルク検出器の出力波形を示す図、（Ｂ）は偏荷重がある場合のトルク検出器の出力波形を示す図である。
【００６５】
すなわち、最初のインパクト時の発生トルクの波形の立ち上がりのふもとに当たるトルク検出器の出力である０点電圧をＶ01、ｉ回目のインパクト時の０点電圧をＶ0i、偏荷重の入力を検出する閾電圧値をＶｄとした場合に、偏荷重入力検出条件は、
｜Ｖ01−Ｖ0i｜≧Ｖｄ
となる。
【００６６】
このように、最初のインパクト時の０点電圧、すなわちねじ締付け前に検出したトルク検出器の出力電圧値と、その後のインパクト毎に検出した０点電圧との差があらかじめ設定した閾値以上となったことを検出したときに、許容できない偏荷重が入力されたとして、ねじ締付けはＮＧであると作業者に警告を発することができる。
【００６７】
なお、以上説明した実施の形態は、本発明を限定するために記載されたものではなく、特許請求の範囲の範囲内において種々変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１に係るインパクト式ねじ締め装置のブロック図である。
【図２】  同インパクト式ねじ締め装置の具体例を示す一部破断側面図である。
【図３】  実施の形態１に係る装置によるねじ部の締付け動作を示す制御フローチャートである。
【図４】  本装置によるねじ部の締付け動作について説明するための図であって、（Ａ）は、トルク検出器の出力の時間的変化を示す図、（Ｂ）は、ボルトの軸力の時間的変化を示す図である。
【図５】  実施の形態２に係る装置によるねじ部の締付け動作を示す制御フローチャートである。
【図６】  実施の形態３に係る装置におけるねじ締めに有効なインパクトの発生を検出する方法を説明するための図である。
【図７】  ねじ締めに有効なインパクトの発生を検出するより具体的な方法を説明するための図である。
【図８】  トルク検出器に対する偏荷重入力を検出する具体的方法を説明するための図であって、（Ａ）は偏荷重がない場合のトルク検出器の出力波形を示す図、（Ｂ）は偏荷重がある場合のトルク検出器の出力波形を示す図である。
【図９】  従来の装置におけるねじ部の締付け動作について説明するための図であって、（Ａ）は、トルク検出器の出力の時間的変化を示す図、（Ｂ）は、ボルトの軸力の時間的変化を示す図である。
【符号の説明】
３０…トルク検出器、
１００…締結部、
１０３…トルク発生部、
１０６…ソケット、
１０９…制御部、
Ｍ…駆動源、
Ｗ…被締結体、
ｎ…ナット、
ｖ…ボルト、
Ｔａ…目標締付けトルク、
Ｔ１…トルク閾値、
Ｉｎ…インパクトエネルギをねじ部に加える所定回数。
【図１】
0003690091.tif 000002
【図２】
0003690091.tif 000003
【図３】
0003690091.tif 000004
【図４】
0003690091.tif 000005
【図５】
0003690091.tif 000006
【図６】
0003690091.tif 000007
【図７】
0003690091.tif 000008
【図８】
0003690091.tif 000009
【図９】
0003690091.tif 000010