(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力を発生するモータと、
前記モータの駆動力により回転するドライバビットと、
前記回転のトルクを検出するトルク検出手段と、
前記モータを駆動させ、前記ドライバビットにねじを締めさせるねじ締め制御部とを備え、
前記ねじ締め制御部は、
第１の回転数で前記ドライバビットを回転させてねじ穴に前記ねじを締めるねじ込み工程と、
前記ねじ込み工程よりも後に第２の回転数で前記ドライバビットを回転させて前記ねじ穴に前記ねじを締める本締め工程と、を行わせ、
前記ねじ込み工程において、前記トルク検出手段が検出したトルクと予め定められた第１のトルクとを比較し、前記トルク検出手段が検出したトルクが前記第１のトルクを超えた場合、前記モータを停止させ、
前記本締め工程において、前記トルク検出手段が検出したトルクと予め定められた第２のトルクとを比較し、前記トルク検出手段が検出したトルクが前記第２のトルクを超えた場合、前記モータを停止させることを特徴とするねじ締め装置。
【請求項２】
前記ねじ締め制御部は、
前記トルク検出手段が検出したトルクが前記第１のトルクを超えた場合、
ねじ締め装置の機械系に応じて予め定められた時間で前記ドライバビットを停止させるとともに、
前記ドライバビットが実際に停止するまでに回転する角度が、使用するねじの大きさまたは材質に応じて予め定められた回転角度以下となるように、前記モータを停止させることを特徴とする請求項１に記載のねじ締め装置。
【請求項３】
前記ねじ締め制御部は、
前記ねじ込み工程で前記ドライバビットが停止した場合に、
ねじ締め動作の開始後にねじがねじ穴に噛み合った量以上、前記モータに前記ドライバビットを逆転駆動させた後に、前記ねじ込み工程を再度行わせることを特徴とする請求項１に記載のねじ締め装置。
【請求項４】
前記ねじ締め制御部は、
前記ねじ込み工程の後に、第３の回転数で前記ドライバビットを回転させて前記ねじ穴に前記ねじを締める仮締め工程を行わせ、
前記仮締め工程において、前記トルク検出手段が検出したトルクと第３のトルクとを比較し、前記トルク検出手段が検出したトルクが前記第３のトルクを超えた場合、前記モータを停止させて、前記本締め工程に移行させることを特徴とする請求項１に記載のねじ締め装置。
【請求項５】
前記ドライバビットを磁化させる電磁コイルと、
磁化された前記ドライバビットに吸着された前記ねじの姿勢を検出するねじ吸着状態検出手段とをさらに備え、
前記ねじ締め制御部は、
前記ねじ吸着状態検出手段が検出した前記ねじの姿勢が適正か否かを判断し、
前記ねじの姿勢が適正である場合、前記ねじ込み工程を開始することを特徴とする請求項１に記載のねじ締め装置。
【請求項６】
前記トルク検出手段は、
トルクに応じたねじれ量を電気量に変換するトルク変換器であることを特徴とする請求項１に記載のねじ締め装置。
【請求項７】
前記ねじ締め制御部は、
前記ねじ込み工程の開始前に、前記ねじがねじ穴に接触した状態において、前記モータに前記ドライバビットを逆転駆動させることを特徴とする請求項５に記載のねじ締め装置。
【請求項８】
モータの駆動により回転するドライバビットの先端を雄ねじのねじ頭にはめ、前記ドライバビットを下降させるねじ供給工程と、
第１の回転数で前記ドライバビットを回転させ、前記雄ねじをねじ穴へと締めさせるねじ締め動作を行い、前記回転のトルクを検出し、検出したトルクと予め定められた第１のトルクとを比較し、検出したトルクが前記第１のトルクを超えた場合、前記モータを停止させるねじ込み工程と、
第２の回転数で前記ドライバビットを回転させ、前記雄ねじを前記ねじ穴へと締めさせるねじ締め動作を行い、前記回転のトルクを検出し、検出したトルクと予め定められた第２のトルクとを比較し、検出したトルクが前記第２のトルクを超えた場合、前記モータを停止させる本締め工程と、を備えたことを特徴とするねじ締め方法。
【請求項９】
前記ねじ込み工程は、
検出したトルクが前記第１のトルクを超えた場合、
ねじ締め装置の機械系に応じて予め定められた時間で前記ドライバビットを停止させるとともに、
前記ドライバビットが実際に停止するまでに回転する角度が、使用するねじの大きさまたは材質に応じて予め定められた回転角度以下となるように、前記モータを停止させることを特徴とする請求項８に記載のねじ締め方法。
【請求項１０】
前記ねじ込み工程で前記ドライバビットが停止した場合に、
前記ねじ締め動作の開始後に前記雄ねじが前記ねじ穴に噛み合った量以上、前記ドライバビットを逆転駆動させるリトライ工程をさらに備え、
前記リトライ工程の後に前記ねじ込み工程を再度行わせることを特徴とする請求項８に記載のねじ締め方法。
【請求項１１】
前記ねじ込み工程の後に、第３の回転数で前記ドライバビットを回転させ、前記雄ねじを前記ねじ穴へと締めさせるねじ締め動作を行い、前記回転のトルクを検出し、検出したトルクと第３のトルクとを比較し、検出したトルクが前記第３のトルクを超えた場合、前記モータを停止させて前記本締め工程に移行させる仮締め工程をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のねじ締め方法。
【請求項１２】
前記ねじ供給工程では、前記ドライバビットを磁化させ、磁化された前記ドライバビットに前記雄ねじを吸着させ、前記ドライバビットに吸着された前記雄ねじの姿勢を検出させ、検出した前記雄ねじの姿勢が適正か否かを判断し、
前記雄ねじの姿勢が適正である場合、前記ねじ込み工程を開始することを特徴とする請求項８に記載のねじ締め方法。
【請求項１３】
前記ねじ込み工程は、
トルクに応じたねじれ量を電気量に変換するトルク変換器に、
前記回転のトルクを検出させることを特徴とする請求項８に記載のねじ締め方法。
【請求項１４】
前記ねじ供給工程と前記ねじ込み工程の間に、前記雄ねじが前記ねじ穴に接触した状態において、前記ドライバビットを逆転駆動させるなじませ工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１２に記載のねじ締め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ締め装置及びねじ締め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のねじ締め装置の動作は、次のとおりである。ねじ供給機構は、雄ねじを供給する。吸着用コンバムを作動させると、雄ねじは、吸着パイプ内にその下方から吸着される。従来のねじ締め装置は、吸着した雄ねじを雌ねじ穴に接するポイントまで移動させる。そして、従来のねじ締め装置は、雄ねじを押さえ付ける上下軸推力を設定する。上下軸推力により、従来のねじ締め装置は、ビット軸先端と雄ねじのねじ頭、雄ねじの先端と雌ねじ穴が当接する位置までビット軸を下降させる。
【０００３】
所定の位置までビット軸を下降させた後、従来のねじ締め装置は、ビット軸を９０度逆転駆動して回転を止める。逆転駆動が終わると、従来のねじ締め装置は、ビット軸先端と雄ねじの十字穴との嵌合状態が適切であるか否かを判断する。従来のねじ締め装置は、嵌合状態が適切な場合、そのままねじ締めを許可する。従来のねじ締め装置は、適切に嵌合していない場合、再度９０度の逆転駆動を実行させる。従来のねじ締め装置は、ビット軸先端と雄ねじの十字穴との適切な嵌合が完了した後、実際のねじ締め処理を実行する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２２３１３０号公報（例えば、段落００４３〜００５６、図１及び図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ねじ締め装置のねじ締め動作において、雄ねじまたはワークの雌ねじ穴には、傷が付いてしまうことがある。なぜなら、雄ねじは、雌ねじ穴と異常な噛み合い状態となる場合があるからである。雄ねじと雌ねじ穴とが異常な噛み合い状態となり、傷が付いたワークは、不良品である。このため、ワークは、交換が必要となる。ワークの交換には時間を要するため、ねじ締め装置は、稼働率が低下する。よって、稼働率を上げるために、ねじ締め装置は、ねじ締め動作において雄ねじと雌ねじ穴とが異常な噛み合い状態となることを防止する必要がある。
【０００６】
特許文献１に記載のねじ締め装置は、逆転駆動後、軸動方向位置データを基に、ビット軸の先端が雄ねじのねじ頭に適切に嵌合したか否かを判断する。また、ビット軸の先端が雄ねじのねじ頭に適切に嵌合したか否かの判断は、ビット軸先端の軸動方向位置のデータによって判断する。しかし、ねじ全長のばらつきの大きいねじに対応して、ビット軸先端の軸動方向位置のデータにより、嵌合状態を正しく判断することは、困難である。このため、特許文献１に記載のねじ締め装置は、ねじ締め動作において雄ねじと雌ねじ穴とが異常な噛み合い状態となることを防止できない。よって、特許文献１に記載のねじ締め装置は、ねじ締め不良が発生し、稼働率が低下してしまう、という問題点がある。
【０００７】
本発明は、雄ねじと雌ねじ穴とが異常な噛み合い状態となることを防止し、稼働率を向上できるねじ締め装置及びねじ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】
【０００８】
この発明に係るねじ締め装置は、駆動力を発生するモータと、モータの駆動力により回転するドライバビットと、回転のトルクを検出するトルク検出手段と、モータを駆動させ、ドライバビットにねじを締めさせるねじ締め制御部とを備え、ねじ締め制御部は、ドライバビットがねじ穴にねじを締めている場合、トルク検出手段が検出したトルクと予め定められたトルクとを比較し、トルク検出手段が検出したトルクが予め定められたトルクを超えた場合、モータを停止させることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係るねじ締め方法は、モータの駆動により回転するドライバビットの先端を雄ねじのねじ頭にはめ、ドライバビットを下降させるねじ供給工程と、ドライバビットを回転させ、雄ねじをねじ穴へと締めさせるねじ締め動作を行い、回転のトルクを検出し、検出したトルクと予め定められたトルクとを比較し、検出したトルクが予め定められたトルクを超えた場合、モータを停止させるねじ込み工程とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、雄ねじと雌ねじ穴とが異常な噛み合い状態となることを防止するため、稼働率を向上できるねじ締め装置及びねじ締め方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係るねじ締め装置の構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１に係るねじ締めの各工程において、パラメータとして設定するデータの一例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係るねじ締めの各工程における速度とトルクの変化状況を示す図である。
【図４】実施の形態１に係るねじ締め方法のフローチャートを示す図である。
【図５】実施の形態１に係るねじ吸着状態の適正・不適正の判断基準を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る雄ねじと雌ねじ穴との嵌合状態について示す図である。
【図７】実施の形態１に係るドライバビットの先端と雄ねじのねじ頭との嵌合状態について示す図である。
【図８】実施の形態１に係るねじ締め状態を示す図である。
【図９】実施の形態１に係る簡略化したねじを示す図である。
【図１０】実施の形態１に係るねじの噛み合い状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るねじ締め装置１の構成を示す概略図である。図１を参照して、ねじ締め装置１の構成を説明する。図１に示すように、ねじ締め装置１は、ねじ締め機構部１０とねじ締め制御部２０によって構成される。
【００１３】
ねじ締め機構部１０は、サーボモータ１１、出力軸１１１、エンコーダ１２、トルク変換器１３、トルク変換器筐体１３１、支持体１４、上側腕１４１ａ、下側腕１４１ｂ、軸受け１４２ａ、軸受け１４２ｂ、カップリング１５、シャフト１６ａ、シャフト１６ｂ、ユニバーサルジョイント１７、ドライバビット１８、電磁コイル１９、及びロボット３０から構成される。
【００１４】
サーボモータ１１は、出力軸１１１を持つ。サーボモータ１１は、電動モータである。サーボモータ１１には、出力軸１１１の回転位置を検出するエンコーダ１２が設けられている。サーボモータ１１とエンコーダ１２とは、互いに接続されている。
【００１５】
サーボモータ１１には、トルク変換器１３の筐体であるトルク変換器筐体１３１を接続する。トルク変換器筐体１３１の下部は、支持体１４に接続する。支持体１４は、図１に示すようにコの字形状である。支持体１４は、水平方向及び鉛直方向に移動可能なロボット３０によって、鉛直方向に支持されている。
【００１６】
出力軸１１１は、カップリング１５を介してシャフト１６ａに連結する。また、シャフト１６ａとシャフト１６ｂとは、ユニバーサルジョイント１７により連結される。ユニバーサルジョイント１７は、シャフト１６ａの軸心とシャフト１６ｂの軸心が一致していない場合でも、シャフト１６ａの回転力をシャフト１６ｂへと伝達できる構成である。
【００１７】
支持体１４は、上側腕１４１ａ内に、軸受け１４２ａを設ける。軸受け１４２ａは、シャフト１６ａの周囲を覆う円環形状である。軸受け１４２ａは、シャフト１６ａをラジアル方向から支持する。このラジアル方向とは、シャフト１６ａの軸に垂直な方向である。これにより、シャフト１６ａは、支持体１４に対して水平方向に回転可能となっている。
【００１８】
また支持体１４は、下側腕１４１ｂ内に、軸受け１４２ｂを設ける。軸受け１４２ｂは、シャフト１６ｂの周囲を覆う円環形状である。軸受け１４２ｂは、シャフト１６ｂをラジアル方向から支持する。このラジアル方向とは、シャフト１６ｂの軸に垂直な方向である。これにより、シャフト１６ｂは、支持体１４に対して水平方向に回転可能となっている。
【００１９】
シャフト１６ｂの下端には、ドライバビット１８を接続する。ドライバビット１８は、シャフト１６ｂにより保持される。ねじ締めに使用する雄ねじ２のねじ頭には、穴が設けられている。このため、ドライバビット１８は、この穴の形状に合った先端形状を持つものを使用する。雄ねじ２のねじ頭の穴の形状が十字であれば、ドライバビット１８は、先端の形状が十字のものを使用する。雄ねじ２のねじ頭の穴の形状が一字であれば、ドライバビット１８は、先端の形状が一字のものを使用する。
【００２０】
支持体１４の下側腕１４１ｂには、電磁コイル１９が取り付けられる。電磁コイル１９は、ドライバビット１８を覆っている。電磁コイル１９は、図示しない電源が接続されている。電磁コイル１９は、電源から電流が供給されることにより、ドライバビット１８を磁化させる。
【００２１】
ドライバビット１８は、カップリング１５、シャフト１６ａ、ユニバーサルジョイント１７、及びシャフト１６ｂを介して、出力軸１１１に連結する。サーボモータ１１の駆動により出力軸１１１が回転した場合、ドライバビット１８は、出力軸１１１とともに回転する。
【００２２】
ねじ締め機構部１０の回転軸は、出力軸１１１、カップリング１５、シャフト１６ａ、ユニバーサルジョイント１７、シャフト１６ｂ、及びドライバビット１８によって構成される。トルク変換器１３は、この回転軸の回転トルクに応じたねじれ量を電気量に変換するセンサである。トルク変換器１３は、例えばひずみゲージをセンサとして使用する。なお、回転トルクに応じたねじれ量とは、表面せん断応力のことをいう。
【００２３】
なお、ドライバビット１８の回転トルクは、ねじ締め機構部１０の回転軸の回転トルクと同じである。このため、ドライバビット１８の回転トルクは、ねじ締め機構部１０の回転軸の回転トルクを検出することにより、検出できる。
【００２４】
ねじ締め制御部２０は、シーケンサ２１、サーボコントローラ２２、及びロボットコントローラ２３によって構成される。トルク変換器１３は、検出したドライバビット１８の回転トルクをシーケンサ２１へと出力する。シーケンサ２１は、トルク変換器１３からドライバビット１８の回転トルクを取り込み、ねじ締め制御に使用する。
【００２５】
ロボットコントローラ２３は、ロボット３０の位置データが予め設定されている。シーケンサ２１からの指令により、ロボットコントローラ２３は、予め設定された位置データに基づいて、ロボット３０を移動させる。これにより、ロボットコントローラ２３は、ねじ締め機構部１０の位置制御を行う。
【００２６】
シーケンサ２１は、サーボモータ１１を駆動させるための指令をサーボコントローラ２２へと出力する。サーボモータ１１を駆動させるための指令とは、回転方向、回転速度、回転開始加減速時間、回転時間、回転終了加減速時間等の指令のことである。サーボコントローラ２２は、シーケンサ２１からの回転方向、回転速度、回転開始加減速時間、回転時間、回転終了加減速時間等の指令に基づいて、サーボモータ１１を駆動させる。なお、回転開始加減速時間とは、回転速度が０から所定の回転速度となるまでに必要な時間のことである。回転時間とは、所定の回転速度により回転をさせ続ける時間のことである。回転終了加減速時間とは、回転速度が所定の回転速度から０となるまでに必要な時間のことである。
【００２７】
次に、実施の形態１に係るねじ締め装置１の動作を説明する。なお、ねじ締め装置１を用いたねじ締め方法の詳細については、後述する。実施の形態１のねじ締め装置１は、図１に示すように、ワーク３の雌ねじ穴４に対し、雄ねじ２のねじ締めを行う。ワーク３の雌ねじ穴４に対し、雄ねじ２のねじ締めを行うことを、以下、ねじ締め動作という。
【００２８】
ねじ締め動作を開始する前に、ねじ締め装置１は、ドライバビット１８の先端を雄ねじ２のねじ頭の穴に嵌める。この状態で、ねじ締め装置１は、電源から電磁コイル１９に電流を供給し、ドライバビット１８を磁化させる。磁化されたドライバビット１８は、雄ねじ２を吸着する。
【００２９】
それから、ロボットコントローラ２３は、ねじ締め機構部１０の水平位置を制御する。ロボットコントローラ２３は、ロボット３０を制御することにより、ワーク３の雌ねじ穴４の上方へとねじ締め機構部１０を移動させる。また、ロボットコントローラ２３は、ねじ締め機構部１０の鉛直位置を制御する。ロボットコントローラ２３は、ロボット３０を制御することにより、ドライバビット１８を下降させ、ドライバビット１８の先端に吸着した雄ねじ２を雌ねじ穴４に接触させる。ロボット３０は、雄ねじ２を雌ねじ穴４に一定の推力で押し当てた状態とする。
【００３０】
シーケンサ２１は、回転方向、回転速度、回転開始加減速時間、回転時間、回転終了加減速時間等の指令をパラメータセットとしてサーボコントローラ２２に送信する。サーボコントローラ２２は、この指令に基づき、サーボモータ１１を駆動させる。
【００３１】
サーボモータ１１は、サーボコントローラ２２からの指令により、回転する。ねじ締め機構部１０の回転軸は、サーボモータ１１の出力軸１１１の回転にともなって、回転する。これにより、ドライバビット１８の先端に吸着した雄ねじ２は、回転する。
【００３２】
また、シーケンサ２１は、トルク変換器１３から、ドライバビット１８の回転トルクを常に取り込む。シーケンサ２１は、ドライバビット１８の回転トルク、及びパラメータセットの中の回転時間に従い、パラメータセットを変更する。シーケンサ２１は、変更したパラメータセットの回転方向、回転速度、回転開始加減速時間、回転時間、回転終了加減速時間等を、指令としてサーボコントローラ２２に送信する。サーボコントローラ２２は、この指令に基づき、サーボモータ１１を駆動させる。そして、トルク変換器１３は、駆動されたドライバビット１８の回転トルクを検出し、シーケンサ２１へと出力する。
【００３３】
ねじ締め制御部２０は、このような制御を繰り返し実行し、ねじ締め機構部１０の回転軸を回転させる。これにより、ドライバビット１８の先端に吸着した雄ねじ２は、回転する。このようにして、ねじ締め装置１は、ワーク３の雌ねじ穴４に雄ねじ２を締めることができる。また、シーケンサ２１は、パラメータセットを適宜に自動的に変更する。これにより、実施の形態１に係るねじ締め装置１は、任意のシーケンスのねじ締めを実施することができる。
【００３４】
ねじ締め制御部２０は、シーケンサ２１及びサーボコントローラ２２がサーボモータ１１の駆動を指令することにより、ドライバビット１８を回転させる。ねじ締め制御部２０は、シーケンサ２１及びサーボコントローラ２２がサーボモータ１１の停止を指令することにより、ドライバビット１８を停止させる。
【００３５】
また、ねじ締め制御部２０において、シーケンサ２１は、トルク変換器１３からドライバビット１８の回転トルクを入力する。シーケンサ２１は、エンコーダ１２から出力軸１１１の回転位置の情報を入力する。シーケンサ２１は、これらの情報を使用して判断等を行う。このようにして、ねじ締め制御部２０は、ねじ締め動作を制御する。
【００３６】
次に、ねじ締め動作におけるねじ締め不良について説明する。ねじ締め不良の一例として、ねじかじりがある。例えば、雄ねじ２は、転倒あるいは斜めになった状態で、ワーク３の雌ねじ穴４の外端部分に衝突することがある。この場合、雄ねじ２は、雌ねじ穴４を破壊し、雌ねじ穴４と異常な噛み合い状態となることがある。雄ねじ２が、雌ねじ穴４を破壊し、雌ねじ穴４と異常な噛み合い状態となることを、以下、ねじかじりという。ねじかじりが発生した場合、ワーク３は、傷が付き、または破壊されてしまう。
【００３７】
ねじ締め中にねじかじりが発生した場合、ワーク３は、交換が必要となる。ねじ締め装置１は、ワーク３を交換した後、再度ねじ締めを実施する。このため、ねじかじりによるねじ締め不良の場合、ねじ締め装置１は、復旧に時間がかかる。よって、ねじ締め装置１の稼働率は、大きく低下する。
【００３８】
つまり、稼働率を向上させるために、ねじ締め装置１は、ねじかじりを発生させないことが求められる。このためには、ねじかじりの前兆を素早く検知し、ねじかじりを進行させないよう、ドライバビット１８の回転を素早く停止させることが必要である。
【００３９】
次に、実施の形態１に係るねじ締め装置１を用いたねじ締め方法について説明する。実施の形態１に係るねじ締め方法において、ねじ締めの各工程は、ねじ供給工程、なじませ工程、ねじ込み工程、仮締め工程、本締め工程、及びリトライ工程からなる。なお、実施の形態１に係るねじ締め方法について、各工程における詳細な手順は、後述する。
【００４０】
図２は、実施の形態１に係るねじ締めの各工程において、シーケンサ２１にパラメータとして設定するデータの一例を示す図である。実施の形態１に係るねじ締め装置１は、ねじ締めの条件ごとに、各種データをパラメータとして登録する。なお、図２は、ねじ締めの各条件に対応したＡ機種、Ｂ機種の例を示す。
【００４１】
なお、正転とは、ねじを締め付ける方向の回転のことである。逆転とは、ねじを締め付ける方向と逆方向となる回転のことである。また、図２において、速度とトルクの正値は、正転方向であることを表す。速度とトルクの負値は、逆転方向であることを表す。
【００４２】
なじませ速度−Ｖ１、ねじ込み速度Ｖ２、仮締め速度Ｖ３、本締め速度Ｖ４、及びリトライ逆転速度−Ｖ５は、前述のねじ締め制御部２０が使用するパラメータセットのうち、回転速度に対応する。なじませ時間ｔ１及びねじ込み時間ｔ２は、前述のねじ締め制御部２０が使用するパラメータセットのうち、回転時間に対応する。また、各工程における正転方向または逆転方向は、前述のねじ締め制御部２０が使用するパラメータセットのうち、回転方向に対応する。
【００４３】
図３は、実施の形態１に係るねじ締め方法について、各工程における速度とトルクの変化状況を示す図である。図３に示すように、実施の形態１に係るねじ締め方法の各工程は、なじませ工程、ねじ込み工程、仮締め工程、本締め工程の順となる。なお、図３には示されていないが、ねじ込み工程と仮締め工程との間に、リトライ工程、及びねじ込み工程が入ることがある。
【００４４】
前述のねじ締め制御部２０が使用するパラメータセットのうち、回転開始加減速時間は、なじませ工程において、ドライバビット１８が回転を開始した後、回転速度がなじませ速度−Ｖ１に上昇するまでの時間のことである。回転開始加減速時間は、ねじ込み工程において、ドライバビット１８が回転を開始した後、回転速度がねじ込み速度Ｖ２に上昇するまでの時間のことである。回転開始加減速時間は、仮締め工程において、ドライバビット１８が回転を開始した後、回転速度が仮締め速度Ｖ３に上昇するまでの時間のことである。回転開始加減速時間は、本締め工程において、ドライバビット１８が回転を開始した後、回転速度が本締め速度Ｖ４に上昇するまでの時間のことである。
【００４５】
また、回転終了加減速時間は、なじませ工程において、ドライバビット１８を停止させる際に、回転速度がなじませ速度−Ｖ１から０になるまでの時間のことである。回転終了加減速時間は、ねじ込み工程において、ドライバビット１８を停止させる際に、回転速度がねじ込み速度Ｖ２から０になるまでの時間のことである。回転終了加減速時間は、仮締め工程において、ドライバビット１８を停止させる際に、回転速度が仮締め速度Ｖ３から０になるまでの時間のことである。回転終了加減速時間は、本締め工程において、ドライバビット１８を停止させる際に、回転速度が本締め速度Ｖ４から０になるまでの時間のことである。
【００４６】
図４は、実施の形態１に係るねじ締め方法のフローチャートを示す図である。図１から図４を参照して、実施の形態１に係るねじ締め方法について説明する。
【００４７】
（１）ねじ供給工程
図４において、ねじ供給工程は、ねじ締めに使用する雄ねじ２を供給する工程である。雄ねじ２は、図示しないねじ供給プレート上に搭載してある。雄ねじ２は、ねじ供給プレート上において、ねじ頭が上方を向くように配置されている。
【００４８】
ねじ供給工程において、ねじ締め制御部２０は、ねじ締め機構部１０をねじ供給プレートの上方に移動させる。その後、ねじ締め制御部２０は、ねじ締め機構部１０を雄ねじ２に向かって下降させる。ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８の先端を雄ねじ２のねじ頭の穴へと嵌める。これにより、ねじ締め装置１は、ドライバビット１８の先端を雄ねじ２のねじ頭に嵌合させる。
【００４９】
そして、ねじ締め制御部２０は、電磁コイル１９に電流が流れるよう制御する。電磁コイル１９は、ドライバビット１８を磁化させる。これにより、ねじ締め装置１は、雄ねじ２をドライバビット１８の先端へと吸着する（Ｓ１）。
【００５０】
次に、ねじ締め制御部２０は、図１に示すように、ねじ締め機構部１０をワーク３の雌ねじ穴４の上方へと移動させる。そして、図４のねじ供給工程において、ねじ締め制御部２０は、雄ねじ２の吸着状態を確認する（Ｓ２）。図５は、実施の形態１に係るねじ吸着状態の適正・不適正の判断基準を示す図である。図５を参照して、雄ねじ２の吸着状態の判断について説明する。
【００５１】
図５において、ＳｅｎＡ、ＳｅｎＢ、ＳｅｎＣは、それぞれ光電センサ４０ａ、光電センサ４０ｂ、光電センサ４０ｃの光軸の位置を表す。光電センサ４０ａは、図５に示すように、雄ねじ２のねじ部の右側について透過か遮光かを検知する。光電センサ４０ｂは、図５に示すように、雄ねじ２のねじ部の左側について透過か遮光かを検知する。光電センサ４０ｃは、図５に示すように、雄ねじ２のねじ部の下側について透過か遮光かを検知する。
【００５２】
光電センサ４０ａ、光電センサ４０ｂ、光電センサ４０ｃの光軸が透過とは、その位置に雄ねじ２のねじ部がないことをいう。光電センサ４０ａ、光電センサ４０ｂ、光電センサ４０ｃの光軸が遮光とは、その位置に雄ねじ２のねじ部があることをいう。
【００５３】
シーケンサ２１は、光電センサ４０ａ、光電センサ４０ｂ、及び光電センサ４０ｃから、光軸が透過か遮光かの情報を取り込む。図５−（ａ）において、光電センサ４０ａ、光電センサ４０ｂ、及び光電センサ４０ｃは、透過である。図５−（ａ）に示すように、光電センサ４０ａ、光電センサ４０ｂ、及び光電センサ４０ｃが全て透過の場合、シーケンサ２１は、ねじ吸着状態が適正と判断する。
【００５４】
図５−（ｂ）において、光電センサ４０ａ及び光電センサ４０ｃは、透過である。図５−（ｂ）において、光電センサ４０ｂは、遮光である。図５−（ｂ）に示すように、光電センサ４０ａ、光電センサ４０ｂ、及び光電センサ４０ｃのうち、一つでも遮光するものがある場合、シーケンサ２１は、ねじ吸着状態が適正でないと判断する。
【００５５】
図５−（ｃ）において、光電センサ４０ａ及び光電センサ４０ｂは、透過である。図５−（ｃ）において、光電センサ４０ｃは、遮光である。図５−（ｃ）に示すように、光電センサ４０ａ、光電センサ４０ｂ、及び光電センサ４０ｃのうち、一つでも遮光するものがある場合、シーケンサ２１は、ねじ吸着状態が適正でないと判断する。なお、本発明のねじ吸着状態検出手段とは、光電センサ４０ａ、光電センサ４０ｂ、及び光電センサ４０ｃのことである。
【００５６】
図４において、ねじ吸着状態が適正でない場合、ねじ締め制御部２０は、ねじ在荷異常終了とする（Ｓ３）。ねじ在荷異常終了とは、雄ねじ２の吸着状態が適正ではないため、ねじ締め方法のフローを途中で停止し、正常にねじ締めが完了せず異常で終了したことをいう。
【００５７】
ステップＳ２において、ねじ吸着状態が適正である場合、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８をワーク３の雌ねじ穴４へと下降させる。ねじ締め制御部２０は、ねじ締め機構部１０の鉛直方向の位置を制御し、雄ねじ２をワーク３の雌ねじ穴４に一定の推力で押し当てた状態とする（Ｓ４）。これにより、ねじ締め装置１は、雄ねじ２とワーク３の雌ねじ穴４とを接触させる。ステップＳ４を経た後、ねじ締め装置１は、ねじ締めを開始する（Ｓ５）。なお、以上が、請求項４及び請求項１０についての説明である。
【００５８】
（２）なじませ工程
図３及び図４において、なじませ工程は、雄ねじ２をワーク３の雌ねじ穴４に容易に嵌合させるための工程である。
【００５９】
図４のなじませ工程において、ねじ締め制御部２０は、図３に示すように、ドライバビット１８を低速で逆転させる（Ｓ６）。このときの回転速度は、図２に示すなじませ速度−Ｖ１である。図４のなじませ工程において、ねじ締め制御部２０は、雄ねじ２とワーク３の雌ねじ穴４同士を接触させつつ、雄ねじ２を３６０度程度逆回転させる。このとき、ドライバビット１８の先端は、雄ねじ２のねじ頭に対して嵌合させている。
【００６０】
図６は、雄ねじ２とワーク３の雌ねじ穴４との嵌合状態について示す図である。なじませ工程の開始時、ねじ締め装置１は、図６−（ａ）に示すように、雄ねじ２とワーク３の雌ねじ穴４とが適切に嵌合していない場合がある。この場合、ねじ締め制御部２０は、ステップＳ６において、雄ねじ２とワーク３の雌ねじ穴４同士を接触させつつ、雄ねじ２を逆転させる。これにより、ねじ締め制御部２０は、図６−（ｂ）に示すように、雄ねじ２とワーク３の雌ねじ穴４とを適切に嵌合させることができる。よって、ねじ締め装置１は、ねじかじりの発生を抑えることができる。
【００６１】
なお、ステップＳ２において、ねじ吸着状態が適正であると判断されたとする。しかし、ドライバビット１８の先端と雄ねじ２のねじ頭とは、実際には完全に嵌合していない場合がある。図７は、ドライバビット１８の先端と雄ねじ２のねじ頭との嵌合状態について示す図である。なじませ工程の開始時、ねじ締め装置１は、図７−（ａ）に示すように、ドライバビット１８の先端と雄ねじ２のねじ頭とが完全に嵌合していない場合がある。このような場合でも、ねじ締め制御部２０は、ステップＳ６において、ドライバビット１８の先端を雄ねじ２のねじ頭に接触させつつ、ドライバビット１８を逆転駆動させる。これにより、ねじ締め制御部２０は、図７−（ｂ）に示すように、ドライバビット１８の先端と雄ねじ２のねじ頭とを適切に嵌合させることができる。よって、ねじ締め装置１は、ねじかじりの発生を抑えることができる。
【００６２】
図４のなじませ工程において、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８の回転トルクが、所定のトルクを越えていないか確認する（Ｓ７）。この所定のトルクとは、図２に示すなじませ監視トルク−Ｔ１のことである。図４のステップＳ７において、なじませ監視トルク−Ｔ１を越えている場合、ねじ締め制御部２０は、ねじ締め異常終了とする（Ｓ８）。ステップＳ７において、なじませ監視トルク−Ｔ１を越えていない場合、ねじ締め制御部２０は、ステップＳ６におけるなじませ速度−Ｖ１での回転開始後、所定の時間を経過したか確認する（Ｓ９）。この所定の時間とは、図２に示すなじませ時間ｔ１のことである。なお、なじませ監視トルク−Ｔ１を越えている場合とは、ドライバビット１８の回転トルクが、なじませ監視トルク−Ｔ１を下回っている場合のことである。
【００６３】
図４のステップＳ９において、なじませ時間ｔ１を経過していない場合は、ステップＳ６に戻る。また、ステップＳ９において、なじませ時間ｔ１を経過した場合、ねじ締め制御部２０は、図３及び図４に示すように、ドライバビット１８を停止させる（Ｓ１０）。そして、次工程であるねじ込み工程に移行する。なお、以上が、請求項６及び請求項１２についての説明である。
【００６４】
（３）ねじ込み工程
図３及び図４において、ねじ込み工程は、ねじ締め初期段階に発生するねじかじりの前兆検出を行う工程である。
【００６５】
図４のねじ込み工程において、ねじ締め制御部２０は、図３に示すように、ドライバビット１８を低速で正転させる（Ｓ１１）。このときの回転速度は、図２に示すねじ込み速度Ｖ２である。図４のねじ込み工程において、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８の回転トルクが所定のトルクを越えていないか確認する（Ｓ１２）。この所定のトルクとは、図２に示すねじ込み監視トルクＴ２のことである。
【００６６】
ここで、ねじかじりの検知について説明する。ねじ込み工程では、ねじかじりを発生させないよう、ねじかじりの前兆を素早く検知する必要がある。ねじかじりの前兆は、ドライバビット１８の回転トルクが、ねじ込み工程において設定されたねじ込み監視トルクＴ２を超えることによって、検知する。
【００６７】
ドライバビット１８の回転トルクを検出する方法には、サーボモータ１１の電流値を利用する方法がある。また、ドライバビット１８の回転トルクを検出する方法には、ねじ締め機構部１０の回転軸にトルク変換器１３を組込み、トルク変換器１３から出力される電圧値を利用する方法がある。トルク検出手段は、どちらの方法も用いることができる。
【００６８】
ここで、ねじ締め制御には、回転トルクを検出する際、即応性が求められる。即応性とは、回転トルクの変化を即座に検出できることをいう。しかし、サーボモータ１１の電流値を利用する方法は、即応性において、トルク変換器１３を利用する方法に劣る。また、サーボモータ１１の電流値を利用する方法は、温度により誤差が発生することがある。このため、実施の形態１において、トルク検出手段は、トルク変換器１３を使用する。
【００６９】
また、ねじ締め制御部２０は、トルク変換器１３が検出したドライバビット１８の回転トルクを利用して、ねじ締め機構部１０の回転軸を制御する。このため、実施の形態１に係るねじ締め装置１は、ねじ締め制御において回転トルクの変化を即座に検出した後、この変化に即座に対応することが可能となる。なお、これが請求項５及び請求項１１についての説明である。
【００７０】
図４のステップＳ１２において、ドライバビット１８の回転トルクがねじ込み監視トルクＴ２を越えている場合、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８を急停止させる（Ｓ１３）。
【００７１】
ここで、ねじかじりの前兆を検知した場合、ねじ締め制御部２０は、サーボモータ１１へ急停止を指令する。急停止の指令を受けたならば、サーボモータ１１は、回転を停止する。これにより、ドライバビット１８は、回転を停止する。
【００７２】
ねじかじりの前兆を検知した後、ドライバビット１８が実際に停止するまでに回転する角度を、以下、急停止時回転角度という。この急停止時回転角度は、雄ねじ２及び雌ねじ穴４の大きさ、材質、締結の用途等によって、ねじかじりを発生させない最大の回転角度が異なる場合がある。
【００７３】
また、ねじ締め装置１は、ねじ締め制御部２０が急停止を指令した後、ドライバビット１８が実際に停止するまで、時間がかかる。このため、ねじかじりの前兆を検知したとしても、ドライバビット１８が実際に停止するまでの間に、ねじ締め装置１は、ねじかじりを発生させる場合がある。
【００７４】
ねじ締め制御部２０が急停止を指令した後、ドライバビット１８が最大の回転速度から０となるまでに必要な時間のことを、以下、急停止時間という。また、急停止時には、最大の速度を急停止時間で割ることにより求まる加速度で停止する。急停止時間は、ねじかじりを発生させないよう、できるだけ短くする必要がある。また、急停止時間は、ねじかじりが発生した場合に、ねじかじりを進行させないよう、できるだけ短くする必要がある。
【００７５】
ただし、急停止時間が極端に短い場合、ねじ締め機構部１０には、大きな慣性力が生じる。この慣性力は、トルク変換器１３を含めたねじ締め機構部１０の機械系に対し、悪影響を与える。このため、急停止時間は、ねじ締め機構部１０の機械系に応じて、時間を設定する必要がある。
【００７６】
つまり、急停止時間は、ねじ締め機構部１０の機械系に応じて、決定される。よって、急停止時回転角度は、ねじ込み速度Ｖ２を変更することで、調整できる。言い換えると、ねじ込み速度Ｖ２は、ドライバビット１８を急停止させる際に、急停止時回転角度が許容できる回転角度以下となるように、決定する。
【００７７】
ねじ締め制御部２０は、種々のワークのねじ締めを実施した時に、どのようなねじ締め条件においてもねじかじりの前兆を検知し、かつ、ドライバビット１８を急停止させる必要がある。従って、ねじ込み速度Ｖ２は、種々の速度に変更できるようにする必要がある。
【００７８】
このようにして決定されたねじ込み速度Ｖ２により、ねじ締め制御部２０は、ねじ込み工程のステップＳ１１において、ドライバビット１８を回転させる。ステップＳ１２において、ドライバビット１８の回転トルクがねじ込み監視トルクＴ２を超えた場合、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８を急停止させる。この際、ねじ締め制御部２０は、急停止時回転角度が、許容できる回転角度以下となるように、ドライバビット１８を急停止させる。ねじ締め制御部２０は、サーボモータ１１に対し、ドライバビット１８がこのような動作を実行するように指令を送信する。
【００７９】
なお、図２のＡ機種のねじ（Ｍ３．５ねじ、材質Ｓ１２Ｃ）については、実験から、許容できる回転角度は７度、急停止を指令した後実際に停止するまでにかかった時間は０．５ｍｓｅｃ、ねじ込み速度は２００ｒｐｍであった。
【００８０】
図４のステップＳ１２において、ドライバビット１８の回転トルクがねじ込み監視トルクＴ２を越えていない場合、ねじ締め制御部２０は、ステップＳ１１におけるねじ込み速度Ｖ２での回転開始後、所定の時間を経過したか確認する（Ｓ１４）。この所定の時間は、図２に示すねじ込み時間ｔ２のことである。図４のステップＳ１４において、ねじ込み時間ｔ２を経過していない場合は、ステップＳ１１に戻る。このようにして、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８の回転トルクが、ねじ込み監視トルクＴ２を越えていないかどうか常時監視する。
【００８１】
また、ステップＳ１４において、ねじ込み時間ｔ２を経過した場合、ねじ締め制御部２０は、図３及び図４に示すように、ドライバビット１８を急停止させる（Ｓ１５）。そして、次工程である仮締め工程に移行する。なお、以上が、請求項１、請求項２、請求項７、及び請求項８についての説明である。
【００８２】
（４）仮締め工程
図３及び図４において、仮締め工程は、雄ねじ２を雌ねじ穴４に効率よくねじ込む工程である。
【００８３】
図４の仮締め工程において、ねじ締め制御部２０は、図３に示すように、ドライバビット１８を高速で正転させる（Ｓ１６）。このときの回転速度は、図２に示す仮締め速度Ｖ３である。図４の仮締め工程において、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８の回転トルクが所定のトルクを越えたか確認する（Ｓ１７）。この所定のトルクとは、図２に示す仮締め終了トルクＴ３のことである。
【００８４】
図４のステップＳ１７において、仮締め終了トルクＴ３を越えていない場合、ねじ締め制御部２０は、ステップＳ１６に戻る。ステップＳ１７において、仮締め終了トルクＴ３を越えた場合、ねじ締め制御部２０は、図３及び図４に示すように、ドライバビット１８を急停止させる（Ｓ１８）。そして、次工程である本締め工程に移行する。
【００８５】
（５）本締め工程
図３及び図４において、本締め工程は、雄ねじ２を雌ねじ穴４に対し、最終的に締め付けるまでを行う工程である。
【００８６】
図４の本締め工程において、ねじ締め制御部２０は、図３に示すように、ドライバビット１８を低速で正転させる（Ｓ１９）。このときの回転速度は、図２に示す本締め速度Ｖ４である。図４の本締め工程において、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８の回転トルクが所定のトルクを越えたか確認する（Ｓ２０）。この所定のトルクとは、図２に示す本締め終了トルクＴ４のことである。
【００８７】
図４のステップＳ２０において、本締め終了トルクＴ４を越えていない場合、ねじ締め制御部２０は、ステップＳ１９に戻る。ステップＳ２０において、本締め終了トルクＴ４を越えた場合、ねじ締め制御部２０は、図３及び図４に示すように、ドライバビット１８を急停止させる（Ｓ２１）。そして、ねじ締め制御部２０は、ねじ締め動作を終了する（Ｓ２２）。
【００８８】
図４の本締め工程のステップＳ２２において、ねじ締め動作を終了することで、実施の形態１に係るねじ締め方法は、ねじ締めを終了する（Ｓ２３）。
【００８９】
（６）リトライ工程
図４において、リトライ工程は、ねじ込み工程でねじ込み監視トルクＴ２を越えた場合の処理工程である。
【００９０】
図４のリトライ工程において、ねじ締め制御部２０は、リトライ動作を行った回数が、リトライ可能回数以下か否か確認する（Ｓ２４）。ステップＳ２４において、リトライ動作を行った回数がリトライ可能回数を越えた場合は、ねじ締め異常終了とする（Ｓ２５）。
【００９１】
例えば、ねじかじりが進行してしまった場合、ねじ締め装置１は、リトライ動作を行った回数がリトライ可能回数を越えることになる。また、ねじ山の形状が適切でない場合、ねじ締め装置１は、リトライ動作を行った回数がリトライ可能回数を越えることになる。このほか、異物が付着している場合、ねじ締め装置１は、リトライ動作を行った回数がリトライ可能回数を越えることになる。
【００９２】
このような場合を考慮し、リトライ工程では、リトライ動作によりドライバビット１８を逆転させる回数に制限を設ける。リトライ可能回数を越えた場合、この際にねじ締めに使用している雄ねじ２は、品質不良とする。リトライ可能回数は、使用する雄ねじ２及びワーク３の雌ねじ穴４の大きさ、材質、締結の用途等に応じて決定する。リトライ可能回数は、例えば、３回などに決定する。
【００９３】
図４のステップＳ２４において、リトライ動作を行った回数がリトライ可能回数以下の場合、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８にリトライ動作を行わせる。リトライ動作において、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８を低速で逆転させる（Ｓ２６）。このときの回転速度は、図２に示すリトライ逆転速度−Ｖ５である。
【００９４】
図４のステップＳ２６において、ねじ締め制御部２０は、雄ねじ２と雌ねじ穴４とが噛み合った量以上に雄ねじ２を緩め戻す。これにより、雄ねじ２を雌ねじ穴４から完全に緩め、ねじ締め開始位置を変更する。
【００９５】
図４において、ねじ締め制御部２０は、ステップＳ２６におけるリトライ動作の開始後、ドライバビット１８が所定の回転量だけ逆転したか確認する（Ｓ２７）。この所定の回転量とは、図２に示すリトライ逆転回転量−Ｒ５のことである。
【００９６】
図４のステップＳ２７において、リトライ逆転回転量−Ｒ５の逆転をしていない場合は、ステップＳ２６に戻る。また、ステップＳ２７において、リトライ逆転回転量−Ｒ５の逆転をした場合、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８を停止させる（Ｓ２８）。この場合、ねじ締め開始位置が変更されたため、ねじ込み工程に戻る。ねじ込み工程に戻った後、ねじ締め装置１は、再度ステップＳ１１からねじ締め動作を開始する。
【００９７】
なお、ねじかじりは、ねじ込み工程において、ねじ締め開始直後の発生が多いことがわかっている。このため、リトライ工程は、ねじ締め開始直後にねじかじりの前兆を検知し、その後行われることが多い。ここで、雄ねじ２を緩め戻す回転量が、３６０度の倍数である場合を考える。この場合、緩め戻した後の雄ねじ２と雌ねじ穴４との位置関係は、緩め戻す前の位置関係に対し、数度から数十度ずれた位置となる。つまり、緩め戻す回転量を３６０度の倍数としたならば、リトライ動作によるドライバビット１８の逆転を経た後において、ねじ締め開始位置は、ほとんど変更されていない。
【００９８】
このため、雄ねじ２を緩め戻す回転量は、３６０度の倍数＋１８０度とする。これにより、リトライ動作によるドライバビット１８の逆転を経て、ねじ締め開始位置を変更することができる。なお、以上が、請求項３及び請求項９についての説明である。
【００９９】
次に、ねじかじりが発生しやすい状況について説明する。ねじかじりが発生しやすい状況として、下記の（イ）から（ニ）が知られている。
（イ）雄ねじ２または雌ねじ穴４のねじ山の形状が適切でない。
（ロ）雄ねじ２、雌ねじ穴４、またはドライバビット１８の先端に、異物が付着している。
（ハ）ねじ締め開始時、雄ねじ２と雌ねじ穴４が接触する位置において、ドライバビット１８の先端と雄ねじ２のねじ頭との嵌合状態が適切でない。または、同じ条件において、雄ねじ２と雌ねじ穴４との嵌合状態が適切でない。（雄ねじ２の姿勢が垂直ではない。）
（ニ）ねじ締め状態において、ねじ締め開始直後のドライバビット１８の回転速度が高速である。なお、実施の形態１に係るねじ締め状態を、図８に示す。ねじ締め状態とは、図８に示すように、雄ねじ２を雌ねじ穴４に嵌合させて、雄ねじ２を正転させた後の状態である。ねじ締め状態において、雄ねじ２は、雌ねじ穴４にねじ込まれている。
【０１００】
さらに、実験において、下記の（ホ）、（へ）においてもねじかじりが発生しやすい状況となることが判明した。
（ホ）ねじ締め開始位置が適切でない。なお、ねじ締め開始位置とは、ねじ込み工程を開始した時点における、雌ねじ穴４に対する雄ねじ２の位置のことである。ねじ締め開始位置は、雄ねじ２と雌ねじ穴４が噛み合い始める位置を起点とする。ここで、雄ねじ２と雌ねじ穴４とは、ねじ山の切り始め部分と谷の切り始め部分とが引っ掛かることにより、噛み合い始める。また、雄ねじ２は、ねじ締め開始位置から所定の角度回転することで、雌ねじ穴４と噛み合い始める。
（へ）雄ねじ２と雌ねじ穴４の噛み合い状態が、噛み合い始める位置から１山（３６０度）以下だけ、噛み合った状態である。
【０１０１】
図９は、実施の形態１に係る雄ねじ２と雌ねじ穴４を簡略化して示した図である。図１０は、簡略化した雄ねじ２と雌ねじ穴４の位置関係により、ねじの噛み合い状態を示した図である。図９及び図１０を参照して、上記の（ホ）、（へ）のねじかじりが発生しやすい状況について詳細に説明する。
【０１０２】
図９において、雄ねじ２及び雌ねじ穴４のねじ部は、円筒の面に沿ってらせん状の溝を設けたものとして簡略化して考えることができる。雄ねじ２は、図９−（ａ）に示すように、円筒の外側にらせん状にねじ山が設けられる。図９−（ｂ）は、図９−（ａ）の簡略化した雄ねじ２のねじ部を展開した図である。雄ねじ２は、ねじ山の頂点を結んだものを平面上に展開すると、図９−（ｂ）に示すように直角三角形となる。
【０１０３】
雌ねじ穴４は、図９−（ｃ）に示すように、円筒の内側にらせん状にねじ山とその間の谷が設けられる。図９−（ｄ）は、図９−（ｃ）の簡略化した雌ねじ穴４のねじ部を展開した図である。雌ねじ穴４は、谷の頂点を結んだものを平面上に展開すると、図９−（ｄ）に示すように直角三角形となる。
【０１０４】
簡略化した雄ねじ２と雌ねじ穴４において、雄ねじ２と雌ねじ穴４が噛み合うことは、図９−（ｂ）及び図９−（ｄ）に示す直角三角形が、互いにその斜辺を滑りながら進展することとして表される。
【０１０５】
図１０−（ａ）は、雄ねじ２と雌ねじ穴４が接触する位置において、雄ねじ２が正転を開始すれば、即座に雌ねじ穴４と噛み合う位置関係を示す図である。図１０−（ａ）に示す位置関係は、上記の（ホ）のねじかじりが発生しやすい状況に対応する。図１０−（ａ）に示す位置関係で正転を開始した場合、最もねじかじりが発生しやすい。
【０１０６】
図１０−（ｂ）は、雄ねじ２と雌ねじ穴４が接触する位置において、雄ねじ２がＸ度正転すれば、即座に雌ねじ穴４と噛み合う位置関係を示す図である。図１０−（ｂ）に示す位置関係の場合、ねじかじりが発生しやすいが、図１０−（ａ）に示す位置関係の場合ほどではない。
【０１０７】
図１０−（ｃ）は、雄ねじ２と雌ねじ穴４が接触し、かつ噛み合い始めた後において、雄ねじ２と雌ねじ穴４が噛み合い始めてから１山（３６０度）以下噛み合った位置関係を示す図である。図１０−（ｃ）に示す位置関係は、上記の（へ）のねじかじりが発生しやすい状況に対応する。図１０−（ｃ）に示す位置関係の場合、ねじかじりが発生しやすいが、図１０−（ａ）に示す位置関係の場合ほどではない。
【０１０８】
図１０−（ｄ）は、雄ねじ２と雌ねじ穴４が接触し、かつ雄ねじ２と雌ねじ穴４が１山（３６０度）以上噛み合った位置関係を示す図である。図１０−（ｄ）に示す位置関係の場合、ねじかじりはほとんど発生しない。
【０１０９】
上記の（ホ）のねじかじりが発生しやすい状況は、図１０−（ａ）及び図１０−（ｂ）からわかるように、ねじ締め開始位置を変更することで、解消することができる。また、上記の（へ）のねじかじりが発生しやすい状況は、図１０−（ｃ）及び図１０−（ｄ）からわかるように、雄ねじ２と雌ねじ穴４が１山（３６０度）以上噛み合うまで、低速でねじ締めを行うことにより、解消することができる。
【０１１０】
なお、特許文献１に記載のねじ締め装置は、上記（ハ）の要因によるねじかじりの発生を防止することを目的としている。しかし、特許文献１に記載のねじ締め装置は、上記の（ホ）、（へ）の要因によるねじかじりの発生に対応していない。以上が、ねじかじりの発生しやすい状況についての説明である。
【０１１１】
実施の形態１におけるねじ締め装置１は、ドライバビット１８の回転トルクを検出するためのトルク変換器１３を備える。このため、実施の形態１におけるねじ締め装置１は、トルク変換器１３が回転トルクの変化を即座に検出し、この変化に即座に対応することが可能となる。
【０１１２】
また、ねじ締めにおける、なじませ工程、ねじ込み工程、仮締め工程、本締め工程において、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８の回転トルクを利用してねじ締め機構部１０の回転軸を制御する。このため、実施の形態１におけるねじ締め装置１は、各工程において最適なねじ締めを行うことができる。
【０１１３】
実施の形態１に係るねじ供給工程において、ねじ締め装置１は、ドライバビット１８の先端と雄ねじ２のねじ頭とを嵌合させる。それからねじ締め装置１は、ドライバビット１８を磁化して雄ねじ２を吸着する。ねじ吸着状態が適正な場合、ねじ締め制御部２０は、ねじ締め可能であると判断する。そして、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８をワーク３の雌ねじ穴４へ下降させる。その後、ねじ締め制御部２０は、ねじ締めの各工程により、ねじ締めを行う。
【０１１４】
つまり、ねじ締め装置１は、ねじ締め前にドライバビット１８の先端と雄ねじ２のねじ頭とを嵌合させた後、吸着状態を確認する。これにより、ねじ締め装置１は、雄ねじ２の姿勢が鉛直方向に真っ直ぐになった状態でねじ締めを行うようにする。このため、実施の形態１におけるねじ締め装置１及びねじ締め方法は、ねじかじりの発生を抑えることができる。
【０１１５】
実施の形態１に係るなじませ工程において、ねじ締め制御部２０は、雄ねじ２をワーク３の雌ねじ穴４に一定の推力で押し当てた状態で、ドライバビット１８を逆転させる。このとき、ねじ締め制御部２０は、図２に示すなじませ時間ｔ１、なじませ速度−Ｖ１により、ドライバビット１８を低速で逆転させる。この際、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８の回転トルクを常時監視する。ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８の回転トルクが、図２のなじませ監視トルク−Ｔ１を超えれば、ねじ締め異常とする。
【０１１６】
これにより、実施の形態１におけるねじ締め装置１及びねじ締め方法は、雄ねじ２と雌ねじ穴４が接触する位置において、雄ねじ２と雌ねじ穴４の嵌合状態を適切にすることができる。また、ねじ山の形状が適切ではない場合、または異物が付着している場合には、不良として弾くことができる。つまり、前述のねじかじりが発生しやすい状況のうち、（イ）、（ロ）、（ハ）の要因に起因するねじかじりについて対処することができる。
【０１１７】
さらに、このなじませ工程の逆転動作により、ドライバビット１８の先端と雄ねじ２のねじ頭とを完全に嵌合させることができる。適切に嵌合した雄ねじ２は、ワーク３の雌ねじ穴４に対して垂直な姿勢となる。このため、雌ねじ穴４に対し、雄ねじ２を適切にねじ締めすることができるようになる。よって、実施の形態１におけるねじ締め装置１及びねじ締め方法は、ねじかじりの発生を抑えることができる。
【０１１８】
実施の形態１に係るねじ込み工程において、ねじ締め制御部２０は、図２に示すねじ込み時間ｔ２、ねじ込み速度Ｖ２により、ドライバビット１８を低速で正転させる。
【０１１９】
これにより、実施の形態１におけるねじ締め装置１及びねじ締め方法は、ねじかじりを発生させずに１〜２山程度雄ねじ２と雌ねじ穴４を適切に噛み合わせることができる。つまり、前述のねじかじりが発生しやすい状況のうち、（ニ）、（へ）の要因に起因するねじかじりを防止できる。
【０１２０】
また、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８の回転トルクを常時監視する。ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８の回転トルクが、図２のねじ込み監視トルクＴ２を越えれば、ドライバビット１８を急停止させる。
【０１２１】
これにより、実施の形態１におけるねじ締め装置１及びねじ締め方法は、ねじかじりの前兆を検知してねじ締めを中止するため、ねじかじりを未然に防止できる。この際、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８を低速回転させ、ねじかじりが発生する前兆を的確に検知する。このため、実施の形態１におけるねじ締め装置１及びねじ締め方法は、過度にねじ締めを行うことによって発生する雄ねじ２または雌ねじ穴４の損傷を回避することができる。なお、このねじ込み工程により、前述のねじかじりが発生しやすい状況のうち、（イ）から（へ）の要因に起因するねじかじりの発生を未然に防止できる。
【０１２２】
ねじかじりは、ねじ込み工程で発生していない場合、後工程である仮締め工程及び本締め工程で発生しないことが判っている。このため、ねじ込み工程でのねじかじりの発生を防止することで、ねじかじりの発生率は、限りなく零に近づけることが可能となる。
【０１２３】
実施の形態１に係る仮締め工程において、ねじ締め制御部２０は、図２に示す仮締め速度Ｖ３により、ドライバビット１８を高速で正転させる。また、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８の回転トルクを常時監視する。ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８の回転トルクが、図２の仮締め終了トルクＴ３を超えれば、ドライバビット１８を急停止させる。これにより、実施の形態１におけるねじ締め装置１及びねじ締め方法は、雄ねじ２が着座するまで高速でねじ締めをするため、サイクルタイムを短縮できる。
【０１２４】
実施の形態１に係る本締め工程において、ねじ締め制御部２０は、図２に示す本締め速度Ｖ４により、ドライバビット１８を低速で正転させる。また、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８の回転トルクを常時監視する。ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８の回転トルクが、図２の本締め終了トルクＴ４を超えれば、ドライバビット１８を急停止させ、ねじ締めを終了する。これにより、実施の形態１におけるねじ締め装置１及びねじ締め方法は、適切な締め付けトルクになるように最終締め付けを行うことができる。
【０１２５】
図４のステップＳ１３において、ドライバビット１８を急停止させた後、ねじ締め制御部２０は、リトライ工程に移る。リトライ動作を行った回数がリトライ可能回数以下であれば、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８を逆転させる。このとき、ねじ締め制御部２０は、図２に示すリトライ逆転速度−Ｖ５により、リトライ逆転回転量−Ｒ５だけドライバビット１８を逆転させる。このようにして、ねじ込み工程で噛み合った量以上に雄ねじ２を緩め戻した後、ねじ締め制御部２０は、ねじ込み工程に戻る。リトライ動作を行った回数がリトライ可能回数を越えた場合、ねじ締め制御部２０は、ねじ締め異常とする。
【０１２６】
これにより、実施の形態１におけるねじ締め装置１及びねじ締め方法は、ねじかじりが発生する前にねじかじりの前兆を検知した場合、リトライ工程で雄ねじ２を完全に緩め、ねじ締め開始位置を変更する。このため、実施の形態１におけるねじ締め装置１及びねじ締め方法は、再度ねじ締めを実施した場合に、ねじかじりを発生させずにねじ締めをし直すことができる。また、これにより、前述のねじかじりが発生しやすい状況のうち、（ハ）、（ホ）の要因を解消することができる。
【０１２７】
また、リトライ工程において、雄ねじ２を緩め戻す回転量は、３６０度の倍数＋１８０度とする。これにより、実施の形態１におけるねじ締め装置１及びねじ締め方法は、ねじ締め開始直後にねじかじりの前兆を検知した場合でも、ねじ締め開始位置を変更することができる。
【０１２８】
リトライ動作を行う回数には、制限を設ける。これにより、実施の形態１におけるねじ締め装置１及びねじ締め方法は、ねじかじりが進行してしまった場合、ねじ山の形状が適切でない場合、異物が付着している場合などについて、品質不良とする。このようにすることで、前述のねじかじりが発生しやすい状況のうち、（イ）、（ロ）の要因に起因するねじかじりについて対処できる。
【０１２９】
なお、実施の形態１に係るなじませ工程のステップＳ９において、ねじ締め制御部２０は、ステップＳ６におけるなじませ速度−Ｖ１での回転開始後、なじませ時間ｔ１を経過したか確認した。実施の形態１に係るねじ込み工程のステップＳ１４において、ねじ締め制御部２０は、ステップＳ１１におけるねじ込み速度Ｖ２での回転開始後、ねじ込み時間ｔ２を経過したか確認した。実施の形態１に係るリトライ工程のステップＳ２７において、ねじ締め制御部２０は、ステップＳ２６におけるリトライ動作の開始後、リトライ逆転回転量−Ｒ５回転したか確認した。しかし、実施の形態１に係るねじ締め装置１及びねじ締め方法は、これに限られるものではない。
【０１３０】
例えば、ステップＳ９において、ねじ締め制御部２０は、なじませ時間ｔ１に相当する回転角度について、ドライバビット１８がその回転角度分の回転をしたかどうか確認するようにしても良い。また、ステップＳ１４において、ねじ締め制御部２０は、ねじ込み時間ｔ２に相当する回転角度について、ドライバビット１８がその回転角度分の回転をしたかどうか確認するようにしても良い。
【０１３１】
ステップＳ２７において、ねじ締め制御部２０は、ドライバビット１８がリトライ逆転回転量−Ｒ５だけ逆転するために要する時間について、その時間を経過したかどうか確認するようにしても良い。
【符号の説明】
【０１３２】
１  ねじ締め装置、１０  ねじ締め機構部、１１  サーボモータ、１１１  出力軸、１２  エンコーダ、１３  トルク変換器、１３１  トルク変換器筐体、１４  支持体、１４１ａ  上側腕、１４１ｂ  下側腕、１４２ａ  軸受け、１４２ｂ  軸受け、１５  カップリング、１６ａ  シャフト、１６ｂ  シャフト、１７  ユニバーサルジョイント、１８  ドライバビット、１９  電磁コイル、２０  ねじ締め制御部、２１  シーケンサ、２２  サーボコントローラ、２３  ロボットコントローラ、３０  ロボット、４０ａ  光電センサ、４０ｂ  光電センサ、４０ｃ  光電センサ、２  雄ねじ、３  ワーク、４  雌ねじ穴
【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】
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【図９】
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【図１０】
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