(57)【要約】【課題】二段締付けを行う際に仮締めトルク到達時にモータが持つエネルギーにより残る衝撃トルクの影響を排除できる部品締結機およびねじ込み試験機を提供する。【解決手段】本発明は、モータ２の回転駆動力をねじに伝達するドライバビット３と、このドライバビット３の軸トルクを検出するトルク検出部６とを備え、前記モータ２の制御部１０はトルク検出部６の検出値が本締めトルクよりも低い仮締めトルクに達するとモータ２の駆動を停止させ、仮締めトルク到達後仮締めトルク未満に降下すると本締めのためにモータ２を再駆動するように構成されている。この構成により、仮締めトルクに到達してモータ２の駆動を停止させる時にモータ２が持つエネルギーにより発生する衝撃トルクの影響が排除される時点で本締めを開始でき、確実に二段締付け作業を行う部品締結機およびねじ込み試験機を提供できる。【選択図】図１
2014124717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動するモータと、このモータの回転駆動力を部品に伝達する工具と、この工具の軸トルクを検出するトルク検出部と、前記モータを制御する制御部とを備え、前記制御部はトルク検出部の検出値が上昇して目標とする本締めトルクよりも低い仮締めトルクに達するとモータの駆動を停止するとともに、前記検出値が仮締めトルクに達した後仮締めトルク未満に降下すると本締めのためにモータを再駆動する二段締め制御を行い得るように構成されていることを特徴とする部品締結機。
【請求項２】
回転駆動するモータと、このモータの回転駆動力を部品に伝達する工具と、この工具の軸トルクを検出するトルク検出部と、前記モータを制御する制御部とを備え、前記制御部はトルク検出部の検出値が上昇して目標とする本締めトルクよりも低い仮締めトルクに達するとモータの駆動を停止するとともに、前記検出値が仮締めトルクに達した後仮締めトルク未満に降下し更に工具にトルクが作用している状況下で所定時間後に本締めのためにモータを再駆動する二段締め制御を行い得るように構成されていることを特徴とする部品締結機。
【請求項３】
回転駆動するモータと、このモータの回転駆動力を部品に伝達する工具と、この工具の軸トルクを検出するトルク検出部と、前記モータを制御する制御部とを備え、前記制御部はトルク検出部の検出値が上昇して目標とする本締めトルクよりも低い仮締めトルクに達するとモータの駆動を停止するとともに、モータの回転状態の検出を開始してモータの停止確認または本締め開始時の回転速度よりを遅いことを確認後に本締めのためにモータを再駆動する二段締め制御を行い得るように構成されていることを特徴とする部品締結機。
【請求項４】
回転駆動するモータと、このモータの回転駆動力を部品に伝達する工具と、この工具の軸トルクを検出するトルク検出部と、トルク検出部の検出値を入力信号とする測定器と、前記モータを制御する制御部とを備え、前記制御部は締付けモードの一つとして、トルク検出部の検出値が上昇して目標とする本締めトルクよりも低い仮締めトルクに達するとモータの駆動を停止するとともに、前記検出値が仮締めトルクに達した後仮締めトルク未満に降下すると本締めのためにモータを再駆動する二段締め制御を行い、これらの締付け過程に生じる締付けトルクを前記測定器で測定・記録し得るように構成されていることを特徴とするねじ込み試験機。
【請求項５】
回転駆動するモータと、このモータの回転駆動力を部品に伝達する工具と、この工具の軸トルクを検出するトルク検出部と、トルク検出部の検出値を入力信号とする測定器と、前記モータを制御する制御部とを備え、前記制御部は締付けモードの一つとして、トルク検出部の検出値が上昇して目標とする本締めトルクよりも低い仮締めトルクに達するとモータの駆動を停止するとともに、前記検出値が仮締めトルクに達した後仮締めトルク未満に降下し更に工具にトルクが作用している状況下で所定時間後に本締めのためにモータを再駆動する二段締め制御を行い、これらの締付け過程に生じる締付けトルクを前記測定器で測定・記録し得るように構成されていることを特徴とするねじ込み試験機。
【請求項６】
回転駆動するモータと、このモータの回転駆動力を部品に伝達する工具と、この工具の軸トルクを検出するトルク検出部と、前記モータを制御する制御部とを備え、前記制御部はトルク検出部の検出値が上昇して目標とする本締めトルクよりも低い仮締めトルクに達するとモータの駆動を停止するとともに、モータの回転状態の検出を開始してモータの停止確認または本締め開始時の回転速度よりを遅いことを確認後に本締めのためにモータを再駆動する二段締め制御を行い、締付け過程に生じる締付けトルクを前記測定器で測定・記録し得るように構成されていることを特徴とするねじ込み試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品をワーク部材に締付ける際の二段締めを適正化した部品締結機およびその締付け過程で生じる締付けトルクを測定・記録するねじ込み試験機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ねじ、ボルト、キャップ等の部品をワーク部材に設けられた雌ねじ部または雄ねじ部に締付ける際には、その締付け時間を短縮するとともに正確に目標とする本締めトルクで締付ける目的で、本締めトルクよりも小さな仮締めトルクを設定して二段階で締付けを行う二段締付け方法が一般に利用されている。この二段締付け方法については、一般的な締付け方法で、特許文献１に記載の自動部品締結機にも開示されている。この自動部品締結機は、トルク検出部を備えた一般的な締結機の構造を備えており、トルクの制御に係る部分を抜粋すると、回転駆動するモータと、このモータの回転駆動力を部品に伝達する工具と、この工具の軸トルクを締付けトルクとして検出するトルク検出部とを備え、トルク検出部により検出された検出値を制御部に送るように構成されている。
【０００３】
また、この制御部は、作業開始信号を受けると、本件出願図面の図９に示すフローチャートに沿って以下の処理を実行するように構成されている。
Ｓ１）工具に下降指令信号を出力するとともに、モータ高速低トルク回転指令信号を出力する（モータおよび工具を高速で回転駆動させながら下降させる）。
Ｓ２）トルク検出部の検出値を取込む。
Ｓ３）検出値が仮締めトルクに達するまで、Ｓ２）に戻る。
Ｓ４）仮締めトルクに達したらモータ停止指令信号を出力する。
Ｓ５）タイマの時間計上を開始する。
Ｓ６）タイマ時間Tの経過を待つ。
Ｓ７）モータ低速高トルク回転指令信号を出力する（モータおよび工具を低速で回転駆動させて、本締めを開始する）。
Ｓ８）トルク検出部の検出値を取込む。
Ｓ９）検出値が本締めトルクに達するまで、Ｓ８）に戻る。
Ｓ１０）本締めトルクに達したらモータ停止指令信号を出力（モータの駆動を停止）し、本締め完了信号を出力する。
Ｓ１１）締付け判定、締付け良否表示指令信号を表示手段に、工具復帰指令信号を出力する（上昇復帰を待つ）。
Ｓ１２）エンド。
【０００４】
この自動部品締結機では、部品がワーク部材にねじ込まれて、部品の座面がワーク部材に当接すると、トルク検出部の検出値が上昇する。その後、この検出値が仮締めトルクに達すると、高速回転するモータが駆動を停止する一方で、タイマが時間計上を開始する（Ｓ２〜Ｓ５）。このタイマのタイマ時間Tが経過すると、モータが低速高トルクで回転駆動し、本締めが開始される（Ｓ６およびＳ７）。そのため、モータの駆動停止時にモータが持つエネルギーによる衝撃トルクの影響がタイマ時間Tの間に低減し、衝撃トルクの影響を大きく受けて本締めが予め設定した仮締めトルク以上のトルク、または予め設定した本締め時の低速回転以上の回転速度で開始されるのを防止する上で役だっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２７６１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この種の自動部品締結機では締付け毎にワーク部材の状態や種類によって締付け過程で発生する締付けトルクに関与する影響が異なるため、前述のタイマ時間Tを衝撃トルクの影響を排除できる適切な時間に設定することが難しく、その結果二段締付けを適切に行えない場合がある。例えば、タイマ時間Tが短く設定されている場合には、まだ衝撃トルクの影響で仮締めトルク以上に増し締めされている状況で、またはその衝撃トルクの影響を受けている回転状態で（図１０参照）低速回転に設定された本締めに移行してしまい、時には高速回転に設定された仮締め時の動的状態で、設定された本締め時の低速回転に移行することなく、締付けトルクが本締めトルクに達してしまう。そのため、一段締付けとなって、所定の二段締付けができない事態が生じ得る。また、ウレタン樹脂等弾性のある部材を介したワーク部材を締付ける場合には、ワンクッションを置かないことで工具に加わるトルクがワーク部材に伝達される前に仮締めトルクに達したと判定されて本締めが開始されることとなって、所望のタイミングで本締めを行うことができず、その影響も締付け毎に異なり、その結果締付けトルクがばらつくという不具合を招いている。
【０００７】
一方、前記タイマのタイマ時間Tが不要に長く設定されている場合には、衝撃トルクの影響を排除できるものの、仮締め過程で締付け方向に作用していたトルクが零となって工具に生じた力も解除されてしまい、仮締めが一旦終わり、再度の締付けとして本締めが行われることとなる。そのため、一段締めによる２回締付けに過ぎないものとなり、二段締付け制御の意味がなくなって、期待する締付け精度ひいては軸トルクが得られず、意味なく締付け時間が長くなるに過ぎない。
【０００８】
このように締付け毎に締付け状況の異なる状態において仮締めトルク到達時の衝撃トルクの影響を確実に排除できる適正なタイマ時間を設定することは非常に難しく、ワーク部材の種類に拘わらず衝撃トルクの影響を排除して所望の二段締付けが確実にかつ精度よくできる機能を備えた部品締結機が要望されている。
【０００９】
また、ねじ込み試験機にあっても各種の締付けモードのある中で、二段締付け方法は短時間で精度よく締付け作業を行うことができることから重要な締付けモードとなっており、自動部品締結機と同様にワーク部材の種類に拘わらず衝撃トルクの影響を排除して所望の二段締付けが確実にかつ精度よくできる機能を備えたねじ込み試験機が要望されている。
【００１０】
本発明の目的は、上記要望に鑑み、ワーク部材の種類に拘わらず、またワーク部材の種類に対応した特別な設定をすることなく、二段締付けを行う際に仮締めトルク到達時の衝撃トルクの影響を排除できる機能を備えた部品締結機およびこれと同等の機能を備えて部品の締付け過程に生じる締付けトルクを測定・記録するねじ込み試験機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的の一つを部品締結機として達成するために、回転駆動するモータと、このモータの回転駆動力を部品に伝達する工具と、この工具の軸トルクを検出するトルク検出部と、前記モータを制御する制御部とを備え、前記制御部はトルク検出部の検出値が上昇して目標とする本締めトルクよりも低い仮締めトルクに達するとモータの駆動を停止するとともに、前記検出値が仮締めトルクに達した後仮締めトルク未満に降下すると本締めのためにモータを再駆動する二段締め制御を行い得るように構成されていることを特徴としている。そのため、トルク検出部の検出値が仮締めトルクに達してモータの駆動を停止させる時にモータが持つエネルギーにより衝撃トルクが発生したとしても、その後にトルク検出部の検出値が再び仮締めトルク未満に降下した時点、すなわち衝撃トルクの影響が排除される時点を確実に捉えてモータを再駆動し、本締めを開始することができ、確実に二段締付けを行うことができる。
【００１２】
また、前記制御部は前記モータの再駆動を前記検出値が仮締めトルクに達した後仮締めトルク未満に降下し更に工具にトルクが作用している状況下で所定時間後とする構成であってもよい。
【００１３】
さらに、本締めのためにモータを再駆動する二段締め制御を行うため、前記制御部はトルク検出部の検出値が上昇して目標とする本締めトルクよりも低い仮締めトルクに達するとモータの駆動を停止するとともにモータの回転状態の検出を開始して、モータの停止または本締め開始時の回転速度よりを遅いことを検出すると、本締め開始時の回転速度でモータを再駆動する構成であってもよい。
【００１４】
本発明は、上記目的のもう一つをねじ込み試験機として達成するため、回転駆動するモータと、このモータの回転駆動力を部品に伝達する工具と、この工具の軸トルクを検出するトルク検出部と、トルク検出部の検出値を入力信号とする測定器と、前記モータを制御する制御部とを備え、前記制御部は締付けモードの一つとして、トルク検出部の検出値が上昇して目標とする本締めトルクよりも低い仮締めトルクに達するとモータの駆動を停止するとともに、前記検出値が仮締めトルクに達した後仮締めトルク未満に降下すると本締めのためにモータを再駆動する二段締め制御を行い、これらの締付け過程で生じる締付けトルクを前記測定器で測定・記録し得るように構成されていることを特徴としている。そのため、上記と同様に衝撃トルクの影響が消えたタイミングで二段締付けを行う締付けモードを実施した際に締付け過程に生じる検出値を測定・記録して各種分析を行うことができる。
【００１５】
この場合も、ワーク部材の締付け特性を考慮すれば、その締付け過程のトルクを測定・記録するにあたり、前記制御部は前記モータの再駆動を前記検出値が仮締めトルクに達した後仮締めトルク未満に降下し更に工具にトルクが作用している状況下で所定時間後とする構成であってもよい。また、本締めのためにモータを再駆動する二段締め制御を行って締付け過程で生じる締付けトルクを測定器で測定・記録し得るようにするため、前記制御部はモータの再駆動を前記検出値が仮締めトルクに達した後、モータの回転状態の検出を開始してモータの停止または本締め開始時の回転速度よりを遅いことを検出する時点またはこの時点から工具にトルクが作用している状況下で所定時間後とする構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明した本発明によれば、二段締付けを行う際に衝撃トルクの影響を適切に排除して本締めに入ることのできる機能を備えた部品締結機およびそれと同等の機能を備えてトルクの測定・記録を行うねじ込み試験機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る部品締結機を説明する概略全体構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る制御部の主動作（前半部）を説明するフローチャート。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る制御部の主動作（後半部）を説明するフローチャート。
【図４】図１の各点での信号波形図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る制御部の動作（前半部）を説明するフローチャート。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る制御部の動作（中間部）を説明するフローチャート。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る制御部の動作（後半部）を説明するフローチャート。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るねじ込み試験機を説明する概略全体構成図。
【図９】従来の二段締付け工程を備えた部品締結機の制御部の動作を説明するフローチャート。
【図１０】図９の部品締結機で二段締付けを行う時に検出されるトルク波形図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る部品締結機を、図面を参照して説明する。本発明に係る部品締結機１は、図１に示すように、回転駆動するモータの一例であるＡＣサーボモータ（以下、モータという）２およびモータ２の回転駆動力をねじ、ボルト、キャップ等の部品に伝達する工具の一例であるドライバビット３を有するツールユニット４と、ツールユニット４を昇降させる昇降駆動源４ａと、前記モータ２を制御する制御ユニット５とを備えている。前記ツールユニット４は、モータ２およびドライバビット３間に配置されたトルク検出部６および差動遊星ギア機構７並びに前記モータ２の回転を検出してエンコーダパルスを後記ドライバ部１２に出力する回転検出手段８を有している。前記トルク検出部６は、一端がモータ２側に固定されて他端が差動遊星機構７のアウタリング７ａに接続された起歪管６ａと、起歪管６ａに貼付された歪みゲージ６ｂと、この歪みゲージ６ｂの歪み量を検出する一般的なブリッジ回路６ｃに高精密な電圧を供給する電圧供給部６ｄとから構成されている。前記起歪管６ａはドライバビット３に加わる軸トルクに応じて差動遊星機構７のアウタリング７ａが回動することにより歪み、この歪み量が歪みゲージ６ｂにより検出されるように構成されている。この歪みゲージ６ｂの検出値Ｃは締付けトルクとしてツールユニット４に内蔵されたプリアンプ６ｅを経由して後記前段処理部９に送られるように構成されている。
【００１９】
また、前記制御ユニット５はトルク検出部６の検出値Ｃから二段締付けに必要な２値化のディジタル信号を生成する前段処理部９と、この前段処理部９から出力されるディジタル信号を入力部１０ａで受けて前記モータ２の回転駆動を制御するための指令パルスを出力部１０ｂから後記ドライバ部１２へ出力する制御部１０とを備えている。前記前段処理部９は、前記検出値Ｃを後記第１コンパレータ９ｇと後記第２コンパレータ９ｉと後記測定器１１とに出力するために、波形処理、ノイズ対策、増幅をすべく、フィルタ９ａ、アイソレーションアンプ９ｂ、および補正部９ｃを備えたアンプ９ｄを有している。また、前記前段処理部９は目標とする本締めトルクより低い仮締めトルクを設定するポテンショメータからなる仮締めトルク設定手段９ｅと、目標とする本締めトルクを設定するポテンショメータからなる本締めトルク設定手段９ｆとを有している。さらに、前記前段処理部９は前記検出値Ｃと前記仮締めトルクとを比較する第１コンパレータ９ｇを有し、検出値Ｃが仮締めトルク以上になると、第１コンパレータ９ｇから仮締めトルク比較信号（「Ｈ」レベル）が出力されて制御部１０の入力部（Ｂ）が「Ｌ」から「Ｈ」レベルになるように構成されている。前記第１コンパレータ９ｇの仮締めトルク比較信号（「Ｈ」レベル）は、第１フリップフロップ（以下、第１ＦＦ部という）９ｈにも出力され、リセット状態にある第１ＦＦ部９ｈの出力信号を「Ｌ」から「Ｈ」レベルに反転させて、仮締め完了信号として保持されるように構成されている。この第１ＦＦ部９ｈの出力信号は、制御部１０の入力部（Ａ）に出力され、入力部（Ａ）が「Ｌ」から「Ｈ」レベルになるように構成されている。
【００２０】
しかも、前記前段処理部９は前記検出値Ｃと前記本締めトルクとを比較する第２コンパレータ９ｉを有し、第２コンパレータ９ｉから本締めトルク比較信号（「Ｈ」レベル）が出力されて制御部１０の入力部１０ａに達するように構成されている。また、前記第２コンパレータ９ｉからの本締めトルク比較信号（「Ｈ」レベル）は第２フリップフロップ（以下、第２ＦＦ部という）９ｊに出力され、リセット状態にある第２ＦＦ部９ｊの出力信号を「Ｌ」から「Ｈ」レベルに反転させて、これを本締め完了信号として保持するように構成されている。この第２ＦＦ部９ｊの出力信号は、測定器１１と制御部１０の入力部（Ｄ）に出力され、入力部（Ｄ）が「Ｌ」から「Ｈ」レベルになるように構成されている。これにより、制御部１０は検出値ＣをＡ−Ｄ変換により数値化することなく、前記モータ２の制御に必要な仮締め完了信号および本締め完了信号を得ることができる。
【００２１】
前記制御ユニット５は、所定の回転駆動力が得られるように駆動パルス列をモータ２に供給するドライバ部１２と、これに接続されたパルス処理部１３とを備えている。前記ドライバ部１２の制御方式は位置制御となっており、これにより前記制御部１０の出力部１０ｂから出力される指令パルスを受けると、この指令パルスに基づき算出される駆動パルス列がモータ２に供給される構成になっている。また、このドライバ部１２は前記回転検出手段８から送られるエンコーダパルスを読取り可能に分周してこれをパルス処理部１３に出力するように構成されている。さらに、このドライバ部１２は前記指令パルスに基づく駆動パルス列の発信とその発信によってフイ−ドバックされる前記エンコーダパルスを受けて駆動パルス列との偏差カウンタの値を処理する一方で、偏差カウンタの値を強制的クリアするクリアパルス（図示せず）、正転あるいは逆転を指示する回転方向指令信号（図示せず）と、新たに入力される指示パルスに基づく動作により、モータ２に供給する新たな駆動パルス列を逐次算出するように構成されている。前記パルス処理部１３は、前記ドライバ部１２で分周された分周パルスを読取り可能なレベルに変換して制御部１０の入力部１０ａおよび測定器１１に送るように構成されている。なお、前記ドライバ部１２の制御方式は速度信号をアナログ信号で受付ける速度制御であってもよい。
【００２２】
また、前記制御ユニット５は前記前段処理部９からアナログ信号の状態で出力される検出値Ｃを入力信号とする測定器１１を備えている。この測定器１１には、前記検出値Ｃ、第２ＦＦ部９ｊの出力信号、前記パルス処理部１３の出力信号であるパルス信号および前記制御部１０の出力部１０ｂより出力される工程完了信号が受付可能なように、前記アンプ９ｄ、第２ＦＦ部９ｊ、パルス処理部１３および制御部１０の出力部１０ｂの出力が、それぞれ接続されている。
【００２３】
前記測定器１１にはパソコン１１ａが接続され、その測定器１１を駆動する付属のソフトをパソコン１１ａ上で駆動し、取込みのサンプリング速度やサンプリング数などを決め、その波形取込み開始を後記スイッチ手段として機能するタッチパネル２１のスタート信号で行うように予め設定することで、その測定器１１に送られるすべての信号は、そのスタート信号のタイミングで、指定のサンプリング数のデータが指定のサンプリング速度で数値化して取込まれ、必要に応じてそれをデータとして保存するように構成されている。
【００２４】
前記制御部１０はタッチパネル２１上にスイッチ手段が表示される時に、そのスイッチ手段による作業開始スイッチからスタート信号が出力されると、図２および図３に示すフローチャートに沿って以下の処理を実行するように構成されている。
Ｓ１）あらかじめ設定された各工程の設定情報（速度指令値、正転・逆転回転角度、タイマ時間Ｔａ、Ｔｂ、締付け判定条件、本締め開始モード）を読込む。
Ｓ２）ドライバ部１２に正転指定の回転方向指令信号を送った後、クリアパルスを発信する。
Ｓ３）ねじ込み工程の速度指令値（高速低トルク）に応じた周波数のパルス列発信指令信号を出力する。
Ｓ４）第１・第２ＦＦ部９ｈ，９ｊにラッチ解除（Ｒ）信号および昇降手段下降指令信号を出力する。
Ｓ５）回転検出手段８からのエンコーダパルスを読込む。
Ｓ６）エンコーダパルス数を角度に換算し、その角度が予め設定した回転角度に達したかを判断し、これが未達の時、Ｓ５）に戻る。
Ｓ７）所定の設定回転角度に達するとモータ駆動停止指令信号（パルス列発信停止）を出力する。
Ｓ８）ねじ込み工程完了信号を出力する。
Ｓ９）ドライバ部１２にクリアパルスを発信するとともに、仮締め工程の速度指令値（中速中トルク）に応じた周波数のパルス列発信指令信号を出力する。
Ｓ１０）入力部（Ａ）の入力信号を読込む。
Ｓ１１）仮締め完了信号が入力しているか（入力部（Ａ）が「Ｈ」レベルか）を判断し、これが未入力（「Ｌ」レベル）の時、Ｓ１０）に戻る。
Ｓ１２）入力部（Ａ）が「Ｈ」レベルになると仮締め工程を終了するために仮締め中のモータ駆動停止指令信号（パルス列発信停止）を出力するとともに、ドライバ部１２にクリアパルスを発信する。
Ｓ１３）仮締め工程完了信号を出力する。
Ｓ１４ａ）タイマの時間計上を開始する。
Ｓ１４ｂ）タイマ時間Ｔａの経過を待つ。
Ｓ１５）タイマ時間Ｔａが経過したとき入力部（Ｂ）の入力信号を読込む。
Ｓ１６）仮締めトルク比較信号（「Ｈ」レベル）が入力しているか（入力部（Ｂ）が「Ｈ」レベルかを判断し、これが入力状態（「Ｈ」レベル）の時、Ｓ１５）に戻る。
Ｓ１７）入力部（Ｂ）が「Ｌ」レベルになると、事前に設定された本締め開始モードが遅延なしモードか、遅延モードかを判断し、これが遅延なしモードの時、２０）にジャンプする。
Ｓ１８）本締め開始モードが遅延モードの時、タイマの時間計上を開始する。
Ｓ１９）タイマ時間Ｔｂの経過を待つ。
Ｓ２０）ドライバ部１２にクリアパルスを発信するとともに、本締め工程の速度指令値（低速高トルク）に応じた周波数のパルス列発信指令信号を出力する。パルス処理部１３からの分周パルスをカウンタでカウント開始する。
Ｓ２１）入力部（Ｄ）の入力信号を読込む。
Ｓ２２）本締め完了信号が入力しているか（入力部（Ｄ）が「Ｈ」レベルか）を判断し、これが未入力（「Ｌ」レベル）の時、Ｓ２１）に戻る。
Ｓ２３）入力部（Ｄ）が「Ｈ」レベルになると、本締めを終了するためにドライバ部１２に本締め中のモータの駆動停止指令信号（パルス列発信停止）を出力するとともに、クリアパルスを発信する。
Ｓ２４）本締め工程完了信号を出力する。
Ｓ２５）モータの停止検出を行う（前述のＳ２０）にてカウントを開始したカウンタのカウント値の変化分を検出してこれが零となる時、モータの停止を判断する）。すなわち、
Ｓ２５ａ）パルス処理部１３からの分周パルスをカウントするカウンタの値を読込む（その時の値をＸとする）。
Ｓ２５ｂ）所定時間の経過を待つ。
Ｓ２５ｃ）カウンタの値を読込む（その時の値をＹとする）。
Ｓ２５ｄ）カウンタの値Ｘ＝Ｙかを判断し、これが未達の時、Ｓ２５ａ）に戻る。
Ｓ２５ｅ）カウンタの値Ｘ＝Ｙの時、モータ２の停止と判断し、カウンタの値Ｙを回転角度に換算する。
Ｓ２６）換算された回転角度を本締め工程の最終の本締付け角度と見なし、締付け判定条件から締付けの角度良否判定を行う（表示手段選択時、判定結果を表示する）。
Ｓ２７）締付け判定工程完了信号を出力する。
Ｓ２８）ドライバ部１２に逆転指定の回転方向指令信号を送った後、クリアパルスを発信する。
Ｓ２９）ドライバ部１２に喰付き解除工程の速度指令値に応じた周波数のパルス列発信指令信号を出力する。
Ｓ３０）回転検出手段８からのエンコーダパルスを読込む。
Ｓ３１）エンコーダパルス数を角度に換算し、その角度が予め設定した回転角度に達したかを判断し、これが未達の時、Ｓ３０）に戻る。
Ｓ３２）設定回転角度に達したらモータ駆動停止指令信号（パルス列発信停止）を出力する。
Ｓ３３）喰付き解除工程完了信号を出力する。
Ｓ３４）第１・第２ＦＦ部にラッチ（Ｓ）信号を出力して、強制的に初期条件である次のスタート待機状態にセットするとともに（締付けが正常になされないと、第１・第２ＦＦ部９ｈ，９ｊからラッチ（Ｓ）信号が発信されないので、締付けの正常異常に拘わらず出力）、昇降手段上昇指令信号を出力する（上限復帰を待つ）。
Ｓ３５）エンド。
【００２５】
前記制御部１０には、タッチパネル２１（図１参照）が接続されており、ねじ込み工程、仮締め工程、本締め工程、締付け判定工程および喰付き解除工程から締付けに必要な工程をその都度設定・選択しながらその工程に応じた各種情報（速度指令値、正転時・逆転時回転角度、タイマ時間Ｔａ，Ｔｂ並びに締付け判定条件を設定する設定手段（図示せず）が表示されるように構成されている。また、前記タッチパネル２１の設定手段では、本締め開始モードとして遅延なしモードと遅延モードとが設定可能に構成されており、遅延なしモードでは仮締めトルク比較信号が「Ｌ」レベルとなり、入力部（Ｂ）が「Ｌ」レベルとなる、すなわち締付けトルクが仮締めトルク未満に下降すると、ただちに本締め工程を開始し（Ｓ１７、Ｓ２０）、遅延モードでは締付けトルクが仮締めトルク未満に下降しても、所定タイマ時間Ｔｂが経過するまで本締め開始が遅延される（Ｓ１７〜Ｓ２０）ように構成されている。さらに、前記タッチパネル２１には、作業開始スイッチ等のスイッチ類を備えたスイッチ手段（図示せず）、本締め工程の締付け角度のピーク値等を表示する表示手段（図示せず）が前記設定手段と切替わって順次表示されるように構成されている。
【００２６】
しかも、前記制御部１０はタッチパネル２１上に設定手段が表示される時には、入力された情報に応じた表示がなされるように構成されている。
【００２７】
上記部品締結機によれば、制御部１０で選択されたスイッチ手段の作業開始スイッチを押すと、各工程の設定情報を読込み、正転指定の回転方向指令信号がドライバ部１２に送られ（Ｓ１およびＳ２）、図４（Ｅ）に示すようにまずねじ込み工程の速度指令値に応じた周波数の指令パルス列が制御部１０の出力部１０ｂからドライバ部１２に発信される（Ｓ３）。これとともに、制御部１０の出力部１０ｂからの出力信号で昇降駆動源４ａが作動してツールユニット４が下降し、ドライバビット３がねじ（図示せず）の駆動穴に嵌合する（Ｓ４）。前記指令パルス列はモータ２が予め設定した回転角度回転するまでの間ドライバ部１２に送られる（Ｓ５およびＳ６）。この指令パルス列に応じてドライバ部１２からモータ２に駆動パルスが送られ、モータ２が高速低トルクで回転駆動する。そのため、モータ２の回転駆動力がドライバビット３からねじに伝達され、ねじが下側のワーク部材（図示せず）に設けられた雌ねじに螺合する。前記ねじが締付け開始時から所定回転角度回転すると、前述の指令パルス列の発信が停止し、ねじ込み工程が完了する（Ｓ７，Ｓ８）。引き続いて、図４（Ｅ）に示すようにまずねじ仮締め工程の速度指令値に応じた周波数の指令パルス列が発信され、この指令パルス列は仮締め完了信号が発信されるまでの間ドライバ部１２に送られる（Ｓ９〜Ｓ１１）。この指令パルス列に応じて駆動パルスがドライバ部１２に出力され、モータ２が中速中トルクで回転駆動し、仮締め工程が開始される。これにともなって、前記ねじがワーク部材側に前進し、その座面がワーク部材に当接する。この時、ドライバビット３にトルクが加わり、ドライバビット３に生じる軸トルクが反力トルクとしてトルク検出部６で検出される（図４（Ｃ）参照）。
【００２８】
このトルク検出部の検出値Ｃが締付けトルクとして前段処理部９を通過してアナログ信号として測定器１１の入力信号となる。この時、波形取込開始をタッチパネル２１の作業開始スイッチにより発生するスタート信号で行うように予め設定することで、測定器１１内でスタート信号から指定のサンプリング数の検出値Ｃが指定のサンプリング速度で数値化して取込まれる。また、前記検出値Ｃは前段処理部９内でポテンショメータにより設定された仮締めトルクと第１コンパレータ９ｇにより比較され、検出値Ｃが仮締めトルク以上にならない間は前述の指令パルス列が出力部１０ｂからドライバ部１２に出力される。この指令パルス列によりドライバ部１２はモータ２に駆動パルスを送り、モータ２を回転駆動させ、仮締め工程を継続することができる。また、検出値Ｃが仮締めトルク以上になると、第１コンパレータ９ｇの出力信号が「Ｌ」から「Ｈ」レベルに反転して仮締めトルク比較信号（「Ｈ」レベル）が出力される。この仮締めトルク比較信号（「Ｈ」レベル）が第１ＦＦ部９ｈに出力され、仮締め完了信号として保持される。この仮締め完了信号は制御部１０の入力部（Ａ）に出力されているので、入力部（Ａ）は「Ｌ」から「Ｈ」レベルとなる（図４（Ａ）参照）。この時、制御部１０では仮締め完了信号が入力しているかが判断され、これが入力されていると、パルス列発信停止指令が出力されるとともに仮締め工程完了信号が出力される（Ｓ１２およびＳ１３）。
【００２９】
図４（Ａ）に示すように前記仮締め完了信号が出力されてタイマが時間計上を開始し、その計上はタイマ時間Ｔａが経過するまで続ける（図４（Ａ）＊Ｃ参照。Ｓ１４）。この間、特に仮締め完了直後には、締め付けトルクの時々刻々の変化により検出値Ｃが仮締めトルクを超えたり、仮締めトルクより低くなったりして、第１コンパレータ９ｇの出力信号、すなわち仮締めトルク比較信号は「Ｈ」、「Ｌ」レベルの反転を繰り返すことがあるが、第１コンパレータ９ｇからの仮締めトルク比較信号（「Ｌ」レベル）すなわち入力部（Ｂ）の「Ｌ」レベルは、前記タイマ時間Ｔａが経過するまでは読み込まれず、これによる誤動作は生じない。前記タイマ時間Ｔａ経過後で、かつ、衝撃トルクの影響を受けた後に、前記検出値Ｃが仮締めトルクより低くなると、第１コンパレータ９ｇからの仮締めトルク比較信号が「Ｈ」から「Ｌ」レベルに、すなわち入力部（Ｂ）が「Ｈ」から「Ｌ」レベルに反転し、それを読み込む（Ｓ１５およびＳ１６）。
【００３０】
この時、事前にタッチパネル２１で本締め開始モードが遅延なしモードに設定されている時には、前述の仮締めトルク比較信号が反転（「Ｈ」から「Ｌ」）したタイミングで、本締め時の速度指令値（低速高トルク）に対応した周波数の指令パルス列が発信される。また、本締め開始モードが遅延モードに設定されている時には、前述の仮締めトルク比較信号が反転（「Ｈ」から「Ｌ」）したタイミングで、タイマが再び時間計上を開始し、そのタイマ時間Ｔｂが経過すると、本締め時の速度指令値（低速高トルク）に対応した周波数の指令パルス列が発信される（図４（Ｅ）および図４（Ｂ）＊Ａ，＊Ｂ参照。Ｓ１７〜Ｓ２０）。なお、前記タイマ時間Ｔｂはドライバビット３が駆動穴に作用している時間内であればよく、ワーク部材の締付け特性に関係なく確実に二段締付けを行うとともに、本締め開始時のドライバビット３の持つ残留トルクを選択してワーク部材の締付け特性に応じた本締めを適切に行うことができる。
【００３１】
すなわち、前記指令パルス列によりドライバ部１２はモータ２に駆動パルスを送り、モータ２を低速高トルクで再駆動させ、本締め工程を開始することができる。これにより、前記検出値Ｃが仮締めトルクに達してモータ２の駆動が停止する時にモータ２が持つエネルギーにより衝撃トルクが発生したとしても、その後に検出値Ｃが再び仮締めトルク未満に降下した時点、すなわち衝撃トルクの影響が排除される時点を確実に捉えてモータ２を再駆動し、本締めを開始することができ、確実に二段締付けを行うことができる。この時、締付け角度判定用としてパルス処理部１３からの分周パルスがカウンタでカウントされ始める。
【００３２】
前記モータ２が再駆動されて、検出値Ｃが上昇し、目標とする本締めトルクに達すると、第２コンパレータ９ｉの本締めトルク比較信号が「Ｌ」から「Ｈ」レベルになり、これが本締め完了信号として第２ＦＦ部９ｊで保持されて入力部（Ｄ）が「Ｈ」レベルとなる（図４（Ｄ１）、図４（Ｄ２）参照）。これにより、本締め中のモータ駆動停止指令信号（パルス列発信停止）がドライバ部１２に出力され、ドライバ部１２からモータ２への駆動パルスの供給が停止し、モータ２の駆動が停止するとともに、本締め工程完了信号が出力される（Ｓ２１〜Ｓ２４）。
【００３３】
その後、前記カウンタの値の変化分（Ｘ−Ｙ）が零になったことが検出され、モータ２の停止が検出されると、本締め開始から本締め完了までの分周パルスのカウント値が回転角度に換算され、この回転角度と事前に設定された本締め角度と比較され、その角度良否判定結果が一時記憶されるとともに、締付け判定完了信号が出力される（Ｓ２５〜Ｓ２７）。
【００３４】
また、前記締付け判定工程完了後、逆転指定の回転方向指令信号がドライバ部１２に送られ、喰付き解除工程の速度指令値に応じた周波数の指令パルス列がドライバ部１２に送られ、モータ２に逆転駆動パルスが送られる（Ｓ２８およびＳ２９）。この逆転駆動パルスにより、モータ２が回転駆動されて所定の設定角度逆転した後停止し、喰付き解除工程が完了で昇降駆動源４ａが作動してツールユニット４が上昇する。また、締付けが正常になされないと、第１・第２ＦＦ部９ｈ，９ｊからラッチ（Ｓ）信号が発信されないので、締付けの正常異常に拘わらず第１・第２ＦＦ部９ｈ，９ｊにラッチ（Ｓ）信号が出力され、強制的に初期条件である次のスタート待機状態にセットされる。（Ｓ３０〜Ｓ３４）。これにより、ねじの駆動穴に喰付いていたドライバビット３が駆動穴から離れ、ツールユニット４の上限復帰が円滑に行われ、締付け作業を終了することができる。
【００３５】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る第２の実施形態の部品締結機について説明する。この部品締結機１は第１の実施形態で説明したツールユニット４と同様のものを備えている（構成が同一であるため、説明を省略する）。また、この部品締結機はツールユニット４内のモータ２の回転駆動を制御するために制御ユニット５を有しており、この制御ユニット５は第１の実施形態で説明した制御ユニット５と、制御部１０の構成以外は同一であるため、同一部分についての説明を省略する。さらに、前記制御部１０は、図５ないし図７に示すフローチャートに従って動作するが、図５に示す前半部（Ｓ１〜Ｓ１２）の構成も上記第１の実施形態と同様の構成からなっている。これに対して、検出値が仮締めトルクに達した後本締めのためにモータを再駆動する二段締め制御を行う後半部の構成（Ｓ１３〜Ｓ２０）が第１の実施形態の構成（Ｓ１３〜Ｓ２１）と相違するので、以下、この相違部分について説明する。
【００３６】
前記制御部は、以下の処理を実行するように構成されている。
Ｓ１３）仮締め工程完了信号を出力する。
Ｓ１４）モータ２の回転状態検出の一態様として停止検出を行う（パルス処理部１３から入力部１０ａに入力される分周パルスをカウンタでカウント開始し、その変化分を検出してこれがほぼ零となる時、モータ２の停止と判断する）。すなわち、
Ｓ１４ａ）カウンタの値を読込む（その時の値をｘとする）。
Ｓ１４ｂ）所定タイマ時間の経過を待つ。
Ｓ１４ｃ）カウンタの値を読込む（その時の値をｙとする）。
Ｓ１４ｄ）カウンタの値ｘ＝ｙかを判断し、これが未達の時、Ｓ１４ａ）に戻る。
Ｓ１４ｅ）上記Ｓ１４ｄ）でカウンタの値ｘ＝ｙの時、モータ２の停止と判断して、モータ停止確認信号を出力する。
Ｓ１５）事前に設定された本締め開始モードが遅延なしモードか、遅延モードかを判断し、これが遅延なしモードの時、１８）にジャンプする。
Ｓ１６）本締め開始モードが遅延モードの時、タイマの時間計上を開始する。
Ｓ１７）タイマ時間Ｔｂの経過を待つ。
Ｓ１８）ドライバ部１２にクリアパルスを発信するとともに、本締め工程の速度指令値（低速高トルク）に応じた周波数のパルス列発信指令信号を出力する。
Ｓ１９）パルス処理部１３から入力部１０ａに入力される分周パルスをカウントするカウンタの値をリセットしてカウントを開始する。
Ｓ２０）入力部（Ｄ）の入力信号を読込む。
【００３７】
なお、説明上の混乱を避けるため、本実施形態ではＳ２１のステップを欠番としている。Ｓ２２以下は第１実施形態と同様である。（図５参照）。
【００３８】
上記構成の制御部を持つ部品締結機によれは、前述した第１実施形態で説明したように制御部１０では検出値が仮締めトルクに達して仮締め完了信号が入力しているかが判断される。この仮締め完了信号が制御部１０に入力していると、パルス列発信停止指令が出力されるとともに仮締め工程完了信号が出力される。続いて、パルス処理部１３から入力部１０ａに入力される分周パルスをカウンタで読込み、所定時間の変化分（Ｘ−Ｙ）を検出してこれが零となる時、モータ２が停止したと判断される。この時、事前にタッチパネル２１で本締め開始モードが遅延なしモードに設定されている時には、前述のモータ２の停止が検出されるタイミングで、本締め時の速度指令値（低速高トルク）対応した周波数の指令パルス列が発信される。また、本締め開始モードが遅延モードに設定されている時には、前述のモータ２の停止が検出されるタイミングで、タイマが時間計上を開始し、そのタイマ時間Ｔｂが経過すると、本締め時の速度指令値（低速高トルク）対応した周波数の指令パルス列が発信される。そのため、本締め開始モードがいずれであっても、モータ２の停止が検出された時点、すなわちモータ２の駆動停止時に発生する衝撃トルクの影響が排除される時点で、本締め工程のために予め設定された速度指令値に対応する回転速度で確実にモータ２を再駆動し、本締めを開始することができ、確実な二段締付けを行うことができる。この場合、モータ２の回転状態検出の一態様としてモータの停止を検出する代わりに、モータ２の回転速度を検出し、モータ２が本締め開始時の回転速度より遅いことが検出された時点で、本締めのためにモータ２を再駆動するようにしてもよいことはもちろんである。
【００３９】
また、本発明の実施形態の変形例として、図は省略するが、Ａ−Ｄ変換されたトルク検出部の検出値を制御部で取込むことにより、第１の実施形態で説明した前段処理部の比較処理を制御部１０の中でソフト的に行ってもよい。すなわち、前記制御部は次の動作を行うように構成されている。
Ｓ１）あらかじめ設定された各工程の設定情報（仮締めトルク、本締めトルク、速度指令値、正転・逆転回転角度、タイマ時間Ｔａ、締付け判定条件、本締め開始モード）を読込む。
Ｓ２）昇降手段下降指令信号を出力する。
Ｓ３）トルク検出器の検出値をＡ―Ｄ変換して読込む。
Ｓ４）検出値が仮締めトルクに達したかを判断し、これが未達の時、Ｓ３）に戻る。
Ｓ５）モータ２の停止検出を行う（パルス処理部１３から入力部１０ａに入力される分周パルスをカウンタでカウント開始し、その変化分を検出してこれがほぼ零となる時、モータ２の停止と判断する）。すなわち、
Ｓ５ａ）カウンタの値を読込む（その時の値をｘ１とする）。
Ｓ５ｂ）所定タイマ時間の経過を待つ。
Ｓ５ｃ）カウンタの値を読込む（その時の値をｙ１とする）。
Ｓ５ｄ）カウンタの値ｘ１＝ｙ１かを判断し、これが未達の時、Ｓ５ａ）に戻る。
Ｓ５ｅ）カウンタの値ｘ１＝ｙ１の時、モータ２の停止と判断して、カウンタの値ｙ１を角度に換算する。
Ｓ６）Ａ−Ｄ変換された検出値のピーク値を表示するとともに、換算された回転角度を本締め工程の最終の本締付け角度と見なし、締付け判定条件から締付けの角度良否判定を行う（表示手段選択時、判定結果を表示する）。
Ｓ７）昇降手段上昇指令信号を出力する。
【００４０】
この部品締結機によれば、トルク検出部の検出値をＡ−Ｄ変換して読込むだけで、二段締め付けはもちろんながら、任意の締付け制御をソフト的に自在に行うことができる。
【００４１】
（第３の実施形態）
さらに、本発明に係る第３の実施形態のねじ込み試験機について説明する。このねじ込み試験機１０１は、上記第１の実施形態の部品締結機と同様の二段締め工程を実施してそのトルクの測定、記録を行うためのもので、図８に示すようにツールユニット１０４と制御ユニット１０５とを備えている。これらユニットは、前段処理部１０９の出力信号がすべて測定器１１１に出力されている点以外は第１の実施形態の部品締結機と同一であるため、共通する部分の説明を省略する。前記前段処理部１０９の第１コンパレータ１０９ｇ、第１ＦＦ部１０９ｈそれぞれの出力信号は、測定器１１１の入力信号となっており、測定器１１１に取込まれる検出値Ｃの解析に必要な情報として取込まれるように構成されている。また、前記前段処理部１０９の第２コンパレータ１０９ｉ、第２ＦＦ部１０９ｊそれぞれの出力信号も測定器１１１の入力信号となっており、前記検出値Ｃの解析に必要な情報として取込まれるように構成されている。さらに、制御部１１０の出力部１１０ｂから出力される各工程の完了信号も、パルス処理部１１３から出力されるＡ相、Ｂ相の分周パルスも、測定器１１１の入力信号となっており、前記検出値Ｃの解析に必要な情報として取込まれるように構成されている。また、測定器１１１にて、取込みのサンプリング速度やサンプリング数などを決め、その波形取込開始を前記スイッチ手段として機能したタッチパネル１２１の作業開始スイッチにより発生するスタート信号で行うように予め設定することで、前記測定器１１１に送られるすべての信号は、そのスタート信号のタイミングで、指定のサンプリング数のデータが指定のサンプリング速度で数値化されて取込まれ、必要に応じてデータとして保存できるように構成されている。
【００４２】
このねじ込み試験機１０１では、締付けモードの一つとして、二段締め制御を行う場合には、第１の実施形態の部品締結機で説明したようにトルク検出部１０６の検出値が仮締めトルクに達してモータ１０２の駆動が停止する時に衝撃トルクの影響でトルク検出部１０６の検出値が仮締めトルクを超える。しかしながら、前記検出値が仮締めトルクを超えた後仮締めトルク未満に降下した時点、すなわち衝撃トルクの影響が排除された時点でモータ１０２を再駆動して本締めを開始するので、所望の二段締付けを行った締付け過程に生じる検出値を測定・記録して各種分析を行うことができる。
【００４３】
また、前記制御部１１０は検出値が仮締めトルクを超えた後仮締めトルク未満に降下する時点でモータ１０２を再駆動して本締めを開始しているが、前記モータ１０２の再駆動を前記検出値が仮締めトルクに達した後仮締めトルク未満に降下してからドライバビット１０３にトルクが作用している所定時間後とすることもできる。この場合、本締め開始時のドライバビット１０３の持つ残留トルクを選択してワーク部材の締付け特性に応じた本締めを適切に行い、その締付け過程のトルクを測定・記録することができる。さらに、前記検出値が仮締めトルクを超えた後モータ１０２の停止が検出される時点またはモータ１０２の停止が検出され時点からドライバビット１０３にトルクが作用している状況下で所定タイマ時間Ｔｂ経過後にモータ１０２を再駆動して本締めを開始するようにすることもできる。この場合、ワーク部材の種類に拘わらず本締め工程の設定回転速度で本締めを行うことができ、仮締めトルクに達してモータ１０２の駆動が停止する時にモータ１０２が持つエネルギーにより発生する衝撃トルクの影響を排除した二段締付け制御のもとに検出値を測定・記録することができる。しかも、本発明の第３の実施形態として説明したねじ込み試験機１０１のツールユニット１０４の昇降は制御部１１０からの指令により作動する昇降駆動源１０４ａにより行われているが、その変形例として手動操作で昇降させる構成であってもよい。
【００４４】
なお、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１…部品締結機
２…モータ
３…ドライバビット
６…トルク検出部
１０…制御部
１１…測定器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2014124717.tif 000010
【図９】
2014124717.tif 000011
【図１０】
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