(57)【要約】【課題】ねじ締め付け不良を高精度に判定すること。【解決手段】ねじ締め装置（２１）に接続され、対象物に対するねじ締め異常を判定するねじ締め判定装置（３）において、ねじ締め時のねじ締め装置における累積回転角度と電流値との関係を示す波形を生成する波形生成部（３２）と、ねじ締め完了する際の波形における累積回転角度及び電流値の変化量に基づいてねじ締め付け不良を判定するねじ締め不良判定部（３３）と、を具備する構成とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ締め装置に接続され、対象物に対するねじ締め不良を判定するねじ締め判定装置であって、
ねじ締め時の前記ねじ締め装置における累積回転角度と電流値との関係を示す波形を生成する生成手段と、
ねじ締め完了する際の前記波形における累積回転角度及び電流値の変化量に基づいてねじ締め付け不良を判定する判定手段と、を具備することを特徴とするねじ締め判定装置。
【請求項２】
前記判定手段は、
ねじ締め完了に応じて設定される目標電流値に到達したときの前記累積回転角度と、前記目標電流値の一定割合に到達したときの前記累積回転角度との回転角度差を算出する算出部と、
前記回転角度差が所定の閾値以上である場合に前記ねじ締め付け不良を判定する判定部とを有することを特徴とする請求項１に記載のねじ締め判定装置。
【請求項３】
ねじ締め装置と、前記ねじ締め装置をシーケンス制御するＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）と、前記ねじ締め装置及びＰＬＣに接続され、前記ねじ締め装置における対象物に対するねじ締め付け不良を判定するねじ締め判定装置とを備えたねじ締め判定システムであって、
前記ねじ締め判定装置は、
前記ねじ締め装置からねじ締め時における回転角度及び電流値を含む第１の波形を取得する取得手段と、
前記第１の波形からねじ締め時における累積回転角度と電流値との関係を示す第２の波形を生成する生成手段と、
ねじ締め完了する際の前記第２の波形における累積回転角度及び電流値の変化量に基づいてねじ締め付け不良を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果を前記ＰＬＣに出力する出力手段と、を具備することを特徴とするねじ締め判定システム。
【請求項４】
前記判定手段は、
ねじ締め完了に応じて設定される目標電流値に到達したときの前記累積回転角度と、前記目標電流値の一定割合に到達したときの前記累積回転角度との回転角度差を算出する算出部と、
前記回転角度差が所定の閾値以上である場合に前記ねじ締め付け不良を判定する判定部と、を有することを特徴とする請求項３に記載のねじ締め判定システム。
【請求項５】
前記ねじ締め装置及びＰＬＣと、前記ねじ締め判定装置との間の信号変換を行うインターフェイス装置を更に備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のねじ締め判定システム。
【請求項６】
コンピュータを、ねじ締め時のねじ締め装置における累積回転角度と電流値との関係を示す波形を生成する生成手段と、ねじ締め完了する際の前記波形における累積回転角度及び電流値の変化量に基づいてねじ締め付け不良を判定する判定手段として機能させるためのねじ締め判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ締め判定装置及びねじ締め判定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、各種製造ラインで配備されるねじ締め装置は、ねじ締め付け機（ねじ締めドライバ）と、このねじ締め付け機を制御するコントローラとを備えることが一般的である。従来、このようなねじ締め付け機及びコントローラを含めた、ねじ締めに関与する機器に発生した異常を容易に発見することを目的とするねじ締め付け機のトルクカーブ表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のトルクカーブ表示装置においては、ねじ締め付け機におけるトルク値及び角度値を一定時間間隔で記憶するトルクデータメモリを備えておき、このトルクデータメモリに記憶されたトルク波形と、ねじ締め付け不良が発生した場合のトルク波形とから、ねじ締め付け不良の原因を直ちに特定できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１５５１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ねじ締め付け不良が発生した場合のトルク波形は、そのねじ締め付け不良の原因の種類及び程度によって多種多様であり、正確にねじ締め付け不良の原因を識別することは困難である。このため、特定のねじ締め付け不良を適切に判定することができない事態も想定される。
【０００６】
ねじ締め付け作業は、あらゆる製品に必要となる、最も重要な作業の一つであり、ねじ締め付け不良は重大な製品の欠陥に繋がり得る。このような製品の重大な欠陥の発生を未然に防止すべく、高精度にねじ締め付け不良を判定することが要請される。また、ねじ締め付け作業は、製品製造過程で極めて多くの行程で実行されることから、ねじ締め付け不良を判定する際に複雑な制御を必要としないことが要請される。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、複雑な制御を必要とすることなく、高精度にねじ締め付け不良を判定することができるねじ締め判定装置及びねじ締め判定システムを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様のねじ締め判定装置は、ねじ締め装置に接続され、対象物に対するねじ締め不良を判定するねじ締め判定装置であって、ねじ締め時の前記ねじ締め装置における累積回転角度と電流値との関係を示す波形を生成する生成手段と、ねじ締め完了する際の前記波形における累積回転角度及び電流値の変化量に基づいてねじ締め付け不良を判定する判定手段と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様のねじ締め判定システムは、ねじ締め装置と、前記ねじ締め装置をシーケンス制御するＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）と、前記ねじ締め装置及びＰＬＣに接続され、前記ねじ締め装置における対象物に対するねじ締め付け不良を判定するねじ締め判定装置とを備えたねじ締め判定システムであって、前記ねじ締め判定装置は、前記ねじ締め装置からねじ締め時における回転角度及び電流値を含む第１の波形を取得する取得手段と、前記第１の波形からねじ締め時における累積回転角度と電流値との関係を示す第２の波形を生成する生成手段と、ねじ締め完了する際の前記第２の波形における累積回転角度及び電流値の変化量に基づいてねじ締め付け不良を判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果を前記ＰＬＣに出力する出力手段と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複雑な制御を必要とすることなく、高精度にねじ締め付け不良を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係るねじ締め判定システムの概略構成図である。
【図２】本実施の形態に係るねじ締め判定装置の機能ブロック図である。
【図３】本実施の形態に係るねじ締め判定システムでねじ締め付け不良を判定する際のシーケンス図である。
【図４】本実施の形態に係るねじ締め判定装置におけるねじ締め付け不良判定処理を説明するためのフロー図である。
【図５】本実施の形態に係るねじ締め判定装置で使用される分析波形データの一例の説明図である。
【図６】本実施の形態に係るねじ締め判定装置で使用される分析波形データの他例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。本発明に係るねじ締め判定装置（ねじ締め判定システム）は、例えば、生産ラインに組み込まれた、ねじ締め装置におけるねじ締め付け不良を判定するために使用される。しかしながら、本発明に係るねじ締め判定装置（ねじ締め判定システム）の適用対象は、ねじ締め付け不良を判定する状況下において、任意の環境に適用することが可能である。
【００１３】
なお、以下において、本実施の形態に係るねじ締め判定装置（ねじ締め判定システム）で判定される「ねじ締め付け不良」とは、ねじが対象物の所定位置に対して適正にねじ締めされていない状態をいうものとする。例えば、この「ねじ締め付け不良」には、対象物の所定位置にねじが着座せずに浮いてしまう状態（ねじ浮き状態）や、ねじに対する推力不足等の要因によりねじ締め付け装置の先端部（先端凸部）と締め付けられるねじ穴（ねじ穴凹部）との噛合せが外れる状態（カムアウト状態）や、対象物の所定位置にねじが垂直に着座せずに斜めに締め付けられる状態（斜め締め状態）などが含まれる。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係るねじ締め判定システム１の概略構成図である。図１に示すように、本実施の形態に係るねじ締め判定システム１は、生産ラインに配備される機器群２と、これらの機器群２の一部の機器に接続されるねじ締め判定装置（以下、適宜「判定装置」という）３と、を含んで構成される。機器群２には、ねじ締め装置２１、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）２２及び表示装置２３が含まれるが、これに限定されない。判定装置３は、ねじ締め装置２１（より具体的には、コントローラ２１ｂ）及びＰＬＣ２２にＵＳＢ−Ｉ／Ｏボード（以下、適宜「Ｉ／Ｏボード」という）４を介して接続される。
【００１５】
ねじ締め装置２１は、ねじ締め機を構成するねじ締めドライバ（以下、適宜「ドライバ」という）２１ａと、コントローラ２１ｂとを含む。ねじ締め装置２１は、任意のねじ締めロボットに組み込まれ、対象物の所定位置にねじ締めを行う。ドライバ２１ａは、予め定められた回転数に応じて出力トルクを制御する。コントローラ２１ｂは、ドライバ２１ａの回転数や出力トルク等を設定する。また、コントローラ２１ｂは、ドライバ２１ａの駆動の際のトルク履歴及び回転角度履歴を記憶して管理する。例えば、コントローラ２１ｂは、時系列に沿ってトルク値（電流値）又は回転角度値を波形データとして管理する。
【００１６】
ＰＬＣ２２は、例えば、生産ラインの制御盤に組み込まれる。ＰＬＣ２２は、コントローラ２１ｂを介してドライバ２１ａに接続され、予め定められた順序や手続きに従ってドライバ２１ａを制御（シーケンス制御）する。また、ＰＬＣ２２は、表示装置２３に接続され、予め定められた順序や手続きに従って表示装置２３を制御（シーケンス制御）する。例えば、ＰＬＣ２２は、判定装置３からのエラー信号を受け取った場合に、コントローラ２１ｂを介してドライバ２１ａに信号（停止指示信号）を出力する一方、ドライバ２１ａにエラーが発生した旨（ねじ締め付け不良である旨）を表示装置２３に表示させる。
【００１７】
表示装置２３は、ねじ締め装置２１の周辺に配置される。例えば、表示装置２３は、タッチパネルやディスプレイで構成されるが、これに限定されない。タッチパネルやディスプレイで構成される場合、表示装置２３は、ねじ締め装置２１の現在のステータスを表示することができる。この場合、表示装置２３には、「運転中」や「緊急停止中」などのステータスが表示される。なお、表示装置２３は、ねじ締め装置２１の停止（緊急停止）を報知するパトライト（登録商標）で構成することもできる。この場合、表示装置２３は、ＰＬＣ２２からのエラー信号を受けて点灯及び回転動作を行う。また、表示装置２３は、音声出力機能を備えることが好ましい。
【００１８】
判定装置３は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）で構成され、ＣＰＵなどの演算手段と、ＣＰＵが実行するプログラムを保存するＲＯＭと、ＣＰＵの作業領域を構成するＲＡＭとを含んで構成される。ＲＯＭには、ねじ締め不良判定プログラム（以下、単に「不良判定プログラム」という）が保存される。このねじ締め不良判定プログラムを実行することで、判定装置３（ＣＰＵ）は、ねじ締め装置２１（コントローラ２１ｂ）から取得した波形データ（第１の波形データ）に基づいて分析波形データ（第２の波形データ）を生成し、この分析波形データに基づいてねじ締め付け不良を判定する。また、判定装置３は、ＰＬＣ２２を介してねじ締め付け不良の判定結果をねじ締め装置２１及び表示装置２３に出力する。
【００１９】
Ｉ／Ｏボード４は、コントローラ２１ｂ及びＰＬＣ２２と、判定装置３との間で信号変換を行うインターフェイスボード（インターフェイス装置）である。例えば、Ｉ／Ｏボード４は、コントローラ２１ｂ及びＰＬＣ２２とのインターフェイスとして入出力コネクタを備える一方、判定装置３とのインターフェイスとしてＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）を備える。判定装置３は、Ｉ／Ｏボード４を介してコントローラ２１ｂから波形データを取得する一方、Ｉ／Ｏボード４を介してＰＬＣ２２にねじ締め付け不良の判定結果を出力することができる。
【００２０】
ところで、ねじ締め装置２１にてねじ締め付け不良が発生する場合には、コントローラ２１ｂで管理するトルク値（電流値）及び回転角度値に法則性が存在することが想定される。本発明者らは、ねじ締め時におけるねじ締め装置２１（ドライバ２１ａ）の累積回転角度及び電流値の変化量と、ねじ締め付け不良の発生の有無との関係に着目した。そして、ねじ締め装置２１（ドライバ２１ａ）の累積回転角度及び電流値の変化量が所定の条件を満たす場合にねじ締め付け不良が発生し易いことを見出し、本発明に想到した。
【００２１】
すなわち、本発明の骨子は、ねじ締め時におけるねじ締め装置の累積回転角度と電流値との関係を示す波形を生成し、ねじ締め完了する際の当該波形における累積回転角度及び電流値の変化量に基づいてねじ締め付け不良を判定することである。
【００２２】
本発明によれば、ねじ締め完了する際の累積回転角度及び電流値の変化量に基づいてねじ締め付け不良が判定されることから、ねじ締め付け不良が発生する場合には累積回転角度に対して電流値が緩やかに上昇するという法則性を利用してねじ締め付け不良を判定することができる。一方、ねじ締め装置ではねじ締め時における電流値及び回転角度を把握していることが一般的であることから、累積回転角度と電流値との関係を示す波形を求めるために複雑な制御は必要ない。この結果、複雑な制御を必要とすることなく、高精度にねじ締め付け不良を判定することができる。
【００２３】
以下、本実施の形態に係る判定装置３の構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る判定装置３の機能ブロック図である。なお、図２においては、説明の便宜上、本発明に必要な機能ブロックのみを示し、判定装置３を構成するＰＣが通常備える機能ブロックについては省略している。また、図２においては、説明の便宜上、ねじ締め装置２１、ＰＬＣ２２及び表示装置２３を示している。
【００２４】
図２に示すように、判定装置３は、波形取得部３１、波形生成部３２、ねじ締め付け不良判定部（以下、適宜「不良判定部」という）３３、出力部３４及び表示部３５を含んで構成されるが、これに限定されない。なお、波形取得部３１は取得手段を構成し、不良判定部３３は判定手段を構成し、出力部３４は出力手段を構成する。不良判定部３３は、回転角度差算出部（以下、適宜「算出部」という）３３ａ及び回転角度差判定部（以下、適宜「判定部」という）３３ｂを有している。
【００２５】
波形取得部３１は、判定装置３で不良判定プログラムが起動されている場合にコントローラ２１ｂが管理するドライバ２１ａの波形データ（第１の波形データ）を取得する。具体的にいうと、波形取得部３１は、時間経過に応じたトルク値（電流値）の変化を示す波形データ（以下、「トルク値波形データ」という）及び時間経過に応じた回転角度の変化を示す波形データ（以下、「回転角度波形データ」という）を取得する。以下においては、便宜上、これらのトルク値波形データ及び回転角度波形データをまとめた波形データ（第１の波形データ）を、適宜「基礎波形データ」と呼ぶものとする。
【００２６】
波形生成部３２は、コントローラ２１ｂから取得した基礎波形データに基づいて、ねじ締め装置２１におけるねじ締め付け不良を分析可能な波形データ（以下、「分析波形データ」という：第２の波形データ）を生成する。波形生成部３２は、トルク値波形データのトルク値と、回転角度波形データの回転角度から求めた累積回転角度とを、時間経過を共通パラメータとして合成することで分析波形データを生成する。生成された分析波形データは、トルク値と累積回転角度との関係を示すものである（図５、図６参照）。
【００２７】
不良判定部３３は、波形取得部３１が取得した基礎波形データに基づいて、ねじ締め装置２１におけるねじ締め付け不良を判定する。より具体的には、不良判定部３３は、基礎波形データに、カムアウトを識別可能な波形（以下、「カムアウト波形」という）が含まれるか判定する。ここで、カムアウトとは、ドライバ２１ａにおけるねじに対する推力不足等の要因によりドライバ２１ａの先端部がねじ穴から浮き上がる現象である。不良判定部３３は、カムアウト波形を検出した場合、ねじ締め付け不良である（カムアウトである）と判定する。
【００２８】
不良判定部３３は、波形生成部３２が生成した分析波形データに基づいて、ねじ締め装置２１におけるねじ締め付け不良を判定する。算出部３３ａは、分析波形データから、予め定めた第１の設定トルク電流値（第１設定トルク電流値）に到達した際の累積回転角度と、第２の設定トルク電流値（第２設定トルク電流値）に到達した際の累積回転角度との回転角度差を算出する。ここで、第１設定トルク電流値は、ねじ締め完了（トルクアップ）に応じて設定される目標電流値であり、第２設定トルク電流値は、第１設定トルク電流値の一定割合（例えば、８０％〜９０％）の目標電流値である。
【００２９】
判定部３３ｂは、算出部３３ａが算出した回転角度差と、予め定めた閾値とを比較し、ねじ締め付け不良を判定する。判定部３３ｂは、回転角度差が閾値未満であれば、ねじ締めが良好であり、回転角度差が閾値以上であれば、ねじ締め不良であると判定する。なお、判定部３３ｂは、ねじ締め付け不良の基準となる閾値を予め保持している。閾値は、任意に設定が可能であるが、ねじ締め装置２１におけるねじ締め付け不良の実績データに基づいて設定されることが好ましい。
【００３０】
出力部３４は、コントローラ２１ｂ及びＰＬＣ２２に対して、ねじ締め付け不良判定に必要な信号を出力する。例えば、出力部３４は、コントローラ２１ｂに対して、基礎波形データの出力を要求する信号（波形要求信号）を出力する。また、出力部３４は、上述した判定部３３ｂの判定結果に応じた信号をＰＬＣ２２及び表示部３５に出力する。より具体的には、判定部３３ｂの判定結果がねじ締め付け不良である場合に、出力部３４は、ＰＬＣ２２及び表示部３５にエラー信号を出力する。
【００３１】
表示部３５は、例えば、判定装置３のディスプレイで構成される。表示部３５は、出力部３４からエラー信号を受け取ると、エラー処理に対応付けられたエラー画面を表示する。このエラー画面には、少なくともねじ締め装置２１によるねじ締め付け不良が発生した旨、ねじ締め付け不良が発生したねじ締め装置２１の識別情報が含まれるが、これに限定されない。なお、エラー画面にねじ締め付け不良の対応方法等を表示することは実施の形態として好ましい。
【００３２】
ＰＬＣ２２は、判定部３３ｂからエラー処理信号を受け取ると、ねじ締め装置２１によるねじ締め動作を停止する処理（停止処理）を行う。この停止処理において、ＰＬＣ２２は、コントローラ２１ｂを介してドライバ２１ａのねじ締め動作を停止する信号を出力すると共に、表示装置２３にドライバ２１ａにねじ締め不良が発生した旨を表示させる。表示装置２３がパトライト（登録商標）の場合には、パトライト（登録商標）の点灯及び回転により、ねじ締め付け不良を報知してもよい。
【００３３】
次に、上記構成を有するねじ締め判定システム１にて、ねじ締め付け不良を判定する際の動作について、図２及び図３を参照して説明する。図３は、本実施の形態に係るねじ締め判定システム１でねじ締め付け不良を判定する際のシーケンス図である。図３では、説明の便宜上、判定装置３、コントローラ２１ｂ及びＰＬＣ２２のみを示している。ここでは、図３に示すシーケンスの実行前にねじ締め装置２１が駆動され、コントローラ２１ｂには、ドライバ２１ａの駆動に伴う基礎波形データが既に管理されているものとする。
【００３４】
判定装置３においてねじ締め付け不良を判定する場合、まず、操作者により不良判定プログラム（Ｐ）が起動される（ステップ（以下、「ＳＴ」という）３０１）。不良判定プログラムが起動されると、判定装置３の波形取得部３１は、コントローラ２１ｂに対してＩ／Ｏボード４を介して波形要求信号を出力する。
【００３５】
波形要求信号を受け取ると、コントローラ２１ｂは、既に管理している基礎波形データ（波形データ）を、Ｉ／Ｏボード４を介して判定装置３に出力する（ＳＴ３０２）。なお、ドライバ２１ａが駆動中の場合、コントローラ２１ｂは、リアルタイムで基礎波形データを判定装置３に出力することが好ましい。これらのように基礎波形データが出力されることにより、波形取得部３１にて基礎波形データが取得される。
【００３６】
コントローラ２１ｂから基礎波形データが取得されると、不良判定部３３は、基礎波形データにカムアウト波形が含まれるか判定する（ＳＴ３０３）。一般に、カムアウトが発生すると、トルク値波形データにおいて、不規則にトルク値（電流値）の脱落が発生する波形（カムアウト波形）となる。ＳＴ３０３では、このようなカムアウト波形の有無が判定される。
【００３７】
基礎波形データ（トルク値波形データ）にカムアウト波形が含まれる場合（ＳＴ３０３：Ｙｅｓ）、不良判定部３３は、エラー処理を実行する（ＳＴ３０４）。このエラー処理では、ねじ締め装置２１におけるねじ締め動作の停止に必要な処理と、ねじ締め装置２１にねじ締め付け不良が発生した旨の報知に必要な処理とが行われる。具体的には、出力部３４からエラー信号がＩ／Ｏボード４を介してＰＬＣ２２に出力されると共に、表示部３５にエラー信号が出力される。
【００３８】
エラー信号を受け取ると、ＰＬＣ２２において、ねじ締め装置２１の停止処理が実行される（ＳＴ３０５）。この停止処理において、ＰＬＣ２２は、コントローラ２１ｂを介してドライバ２１ａに停止指示信号を出力すると共に、ドライバ２１ａにエラーが発生した旨（ねじ締め付け不良である旨）を表示装置２３に表示させる。
【００３９】
基礎波形データ（トルク値波形データ）にカムアウト波形が検出されない場合（ＳＴ３０３：Ｎｏ）、不良判定部３３は、ねじ締め完了（トルクアップ）であるか否かを判定する（ＳＴ３０６）。不良判定部３３は、基礎波形データ（トルク値波形データ）に含まれるトルク値（電流値）からトルクアップか否かを判定する。
【００４０】
トルクアップでないと判定される場合（ＳＴ３０６：Ｎｏ）、不良判定部３３は、ＳＴ３０３以降の処理を繰り返す。なお、ＳＴ３０３の以降の処理を繰り返す際、不良判定部３３は、一定時間の経過を監視することが好ましい。トルクアップすることなく一定時間が経過した場合、不良判定部３３は、タイムアウトと判定し、処理をＳＴ３０１に戻すことが好ましい。これにより、一定時間を経過してもトルクアップしないような非常時の動作をリセットすることができる。
【００４１】
一方、トルクアップであると判定されると（ＳＴ３０６：Ｙｅｓ）、波形生成部３２により基礎波形データに基づいて分析波形データが生成される（ＳＴ３０７）。上述のように、分析波形データは、基礎波形データに含まれる、トルク値波形データのトルク値と、回転角度波形データの回転角度から求めた累積回転角度とを、時間経過を共通パラメータとして合成することで生成される。
【００４２】
分析波形データが生成されると、不良判定部３３によりねじ締め付け不良判定処理（以下、単に「不良判定処理」という）が実行される（ＳＴ３０８）。ここで、この不良判定処理について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、本実施の形態に係る判定装置３における不良判定処理を説明するためのフロー図である。図５は、本実施の形態に係る判定装置３で使用される分析波形データの一例の説明図である。
【００４３】
なお、図５においては、ねじ締め対象物が金属材料で構成される場合について示している。図５Ａは、ねじ締め動作が正常な場合の分析波形データ（正常波形）を示し、図５Ｂは、図５Ａに示す破線Ａ内の一部の波形データを拡大して示している。図５Ｃは、ねじ締め動作が異常な場合（ねじ締め付け不良）の分析波形データ（異常波形）を示し、図５Ｄは、図５Ｃに示す破線Ｂ内の一部の波形データを拡大して示している。
【００４４】
図５に示すように、分析波形データでは、横軸に回転角度（累積回転角度）を示し、縦軸に電流値（トルク値）を示す波形データで構成される。図５Ａに示すように、正常波形では、回転角度（累積回転角度）が大きくなるに連れて電流値が徐々に大きくなる。そして、図５Ｂに示すように、ねじ締め完了時（トルクアップ時）にピークが立つ波形を構成している。ここでは、累積回転角度が１５５０〜１５６０度の周辺でピークが立っている（図５Ｂ参照）。
【００４５】
一方、図５Ｃに示すように、異常波形においても、回転角度（累積回転角度）が大きくなるに連れて電流値が徐々に大きくなる。しかしながら、異常波形では、図５Ｄに示すように、正常波形と異なり、ねじ締め完了時（トルクアップ時）にピークが立つことなく、徐々に電流値が大きくなる波形を構成している。
【００４６】
図４に示すように、不良判定処理においては、まず、算出部３３ａが、分析波形データから第１設定トルク電流値（第１設定電流値）を抽出する。具体的には、算出部３３ａは、分析波形データが示す電流値を下限値（又は上限値）から調べ、第１設定電流値であるか判定する（ＳＴ４０１）。この判定処理は、判定対象の電流値として第１設定電流値が抽出されるまで継続される。
【００４７】
第１設定電流値は、上述のように、ねじ締め完了（トルクアップ）の際の電流値に設定されている。例えば、第１設定電流値は、図５Ｂに実線Ｔ１で示すように、７２％の電流値が設定される。第１設定電流値を抽出した場合（ＳＴ４０１：Ｙｅｓ）、算出部３３ａは、この第１設定電流値における回転角度（累積回転角度）を第１回転角度として抽出する（ＳＴ４０２）。
【００４８】
次に、算出部３３ａは、分析波形データから第２設定トルク電流値（第２設定電流値）を抽出する。第１設定電流値と同様に、算出部３３ａは、分析波形データが示す電流値を下限値（又は上限値）から調べ、第２設定電流値であるか判定する（ＳＴ４０３）。この判定処理は、判定対象の電流値として第２設定電流値が抽出されるまで継続される。
【００４９】
第２設定電流値は、上述のように、ねじ締め完了（トルクアップ）の際の電流値の一定割合（例えば、８０％〜９０％）の電流値に設定されている。例えば、第２設定電流値は、図５Ｂに実線Ｔ２で示すように、６５％の電流値が設定される。ここでは、第２設定電流値は、第１設定電流値の９０％に設定されている。第２設定電流値を抽出した場合（ＳＴ４０３：Ｙｅｓ）、算出部３３ａは、この第２設定電流値における回転角度（累積回転角度）を第２回転角度として抽出する（ＳＴ４０４）。
【００５０】
次に、算出部３３ａは、ＳＴ４０２で抽出した第１回転角度と、ＳＴ４０４で抽出した第２回転角度との回転角度差Ｄを算出する（ＳＴ４０５）。回転角度差Ｄを算出すると、算出結果が判定部３３ｂに出力される。判定部３３ｂは、算出された回転角度差Ｄが、予め定めた閾値以上であるか判定する（ＳＴ４０６）。なお、ＳＴ４０６で使用される閾値としては、例えば、５０度に設定される。
【００５１】
ここで、回転角度差Ｄが閾値未満である場合（ＳＴ４０６：Ｎｏ）、判定部３３ｂは、ねじ締め付け状態が正常である判定する（ＳＴ４０７）。一方、回転角度差Ｄが閾値以上である場合（ＳＴ４０６：Ｙｅｓ）、判定部３３ｂは、ねじ締め付け状態が異常である判定する（ＳＴ４０８）。すなわち、判定部３３ｂは、回転角度差Ｄが閾値以上の場合にねじ締め付け不良であると判定する。このようにねじ締め付け状態の正常／異常を判定することで一連の不良判定処理が終了する。
【００５２】
ここで、図５Ａ及び図５Ｂに示す正常波形と、図５Ｃ及び図５Ｄに示す異常波形の場合を例にして不良判定処理の内容を説明する。正常波形においては、図５Ｂに示すように、第１回転角度として１５６０度が抽出され（ＳＴ４０２）、第２回転角度として１５５５度が抽出され（ＳＴ４０４）、回転角度差Ｄ１が５度と算出される（ＳＴ４０５）。ここでは、閾値が５０度に設定されるため、回転角度差Ｄ１が閾値未満であると判定され（ＳＴ４０６：Ｎｏ）、ねじ締め付け状態が正常状態であると判定される（ＳＴ４０７）。
【００５３】
一方、異常波形においては、図５Ｄに示すように、第１回転角度として１３６０度が抽出され（ＳＴ４０２）、第２回転角度として１２４０度が抽出され（ＳＴ４０４）、回転角度差Ｄ２が１２０度と算出される（ＳＴ４０５）。ここでは、閾値が５０度に設定されるため、回転角度差Ｄ２が閾値以上であると判定され（ＳＴ４０６：Ｙｅｓ）、ねじ締め付け状態が異常状態であると判定される（ＳＴ４０８）。
【００５４】
また、ねじ締め対象物が熱可塑性プラスチック材料（ポリカーボネート）材料で構成される場合の他例について示す。図６は、本実施の形態に係る判定装置３で使用される分析波形データの他例の説明図である。図６Ａは、ねじ締め動作が正常な場合の分析波形データ（正常波形）を示し、図６Ｂは、図６Ａに示す破線Ｃ内の一部の波形データを拡大して示している。図６Ｃは、ねじ締め動作が異常な場合（ねじ締め付け不良）の分析波形データ（異常波形）を示し、図６Ｄは、図６Ｃに示す破線Ｄ内の一部の波形データを拡大して示している。
【００５５】
ねじ締め対象物がポリカーボネート材料で構成される場合、例えば、第１設定電流値は、図６Ｂに実線Ｔ３で示すように、３０％の電流値が設定され、第２設定電流値は、図６Ｂに実線Ｔ４で示すように、２４％の電流値が設定される。ここでは、第２設定電流値は、第１設定電流値の８０％に設定されている。また、ＳＴ４０６の閾値は、例えば、３０度に設定される。
【００５６】
正常波形においては、図６Ｂに示すように、第１回転角度として１１９５度が抽出され（ＳＴ４０２）、第２回転角度として１１８４度が抽出され（ＳＴ４０４）、回転角度差Ｄ３が１１度と算出される（ＳＴ４０５）。ここでは、閾値が３０度に設定されるため、回転角度差Ｄ３が閾値未満であると判定され（ＳＴ４０６：Ｎｏ）、ねじ締め付け状態が正常状態であると判定される（ＳＴ４０７）。
【００５７】
一方、異常波形においては、図６Ｄに示すように、第１回転角度として１２３５度が抽出され（ＳＴ４０２）、第２回転角度として１１８０度が抽出され（ＳＴ４０４）、回転角度差Ｄ４が５５度と算出される（ＳＴ４０５）。ここでは、閾値が３０度に設定されるため、回転角度差Ｄ４が閾値以上であると判定され（ＳＴ４０６：Ｙｅｓ）、ねじ締め状態が異常状態であると判定される（ＳＴ４０８）。なお、ここでは、ねじ締め対象物の一例として、金属材料及び熱可塑性プラスチック材料で構成される場合について示しているが、これに限定されない。ねじ締め対象物が、金属材料と熱可塑性プラスチック材料以外の材料である場合においても、上記同様に、ねじ締め動作が正常な場合と異常な場合の分析波形データをそれぞれ取得し、第１回転角度と第２回転角度との回転角度差Ｄの閾値を予め設定しておき、ねじ締め付け不良判定処理を実行すればよい。
【００５８】
図３に戻り、ねじ締め付け不良を判定する際の動作の説明を続ける。ＳＴ３０８に示す不良判定処理が終了すると、判定部３３ｂにより、不良判定処理の判定結果が異常判定であるかが判定される（ＳＴ３０９）。不良判定処理の判定結果が異常判定でなかった場合（正常判定である場合（ＳＴ３０９：Ｎｏ））、判定部３３ｂは、特別な処理を行うことなく処理を終了する。処理終了後、判定装置３は、再び、図３に示す処理を最初から繰り返す。
【００５９】
一方、不良判定処理の判定結果が異常判定である場合（ＳＴ３０９：Ｙｅｓ）、不良判定部３３は、エラー処理を実行する（ＳＴ３１０）。このエラー処理では、ねじ締め装置２１におけるねじ締め動作の停止に必要な処理と、ねじ締め装置２１にねじ締め不良が発生した旨の報知に必要な処理とが行われる。具体的には、出力部３４からエラー信号がＩ／Ｏボード４を介してＰＬＣ２２に出力されると共に、表示部３５にエラー信号が出力される。
【００６０】
エラー信号を受け取ると、ＰＬＣ２２において、ねじ締め装置２１の停止処理が実行される（ＳＴ３０５）。この停止処理において、ＰＬＣ２２は、コントローラ２１ｂを介してドライバ２１ａに停止指示信号を出力すると共に、ドライバ２１ａにエラーが発生した旨（ねじ締め付け不良である旨）を表示装置２３に表示させる。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態に係る判定装置３においては、波形生成部３２が、ねじ締め時のねじ締め装置２１（ドライバ２１ａ）における累積回転角度と電流値との関係を示す波形（分析波形データ）を生成し、不良判定部３３が、ねじ締め完了する際の分析波形データにおける累積回転角度及び電流値の変化量に基づいてねじ締め付け不良を判定している。これにより、ねじ締め付け不良が発生する場合には累積回転角度に対して電流値が緩やかに上昇するという法則性を利用して高精度にねじ締め付け不良を判定することができる。一方、ねじ締め装置２１（コントローラ２１ｂ）ではねじ締め時における電流値及び回転角度を把握していることが一般的であることから、その累積回転角度と電流値との関係を示す波形（分析波形データ）を求めるために複雑な制御は必要ない。この結果、複雑な制御を必要とすることなく、高精度にねじ締め付け不良を判定することができる。
【００６２】
特に、不良判定部３３においては、算出部３３ａが、ねじ締め完了に応じて設定される第１設定電流値に到達したときの累積回転角度（第１回転角度）と、第１設定電流値の一定割合に到達したときの累積回転角度（第２回転角度）との回転角度差を算出し、判定部３３ｂが、この回転角度差が所定の閾値以上である場合にねじ締め付け不良と判定する。これにより、第１設定電流値と第２設定電流値との間の回転角度差に応じてねじ締め付け不良を判定することができるので、予め定めた閾値に応じて確実にねじ締め付け不良を判定することができる。
【００６３】
第１設定電流値に対する第２設定電流値の割合は、第１設定電流値の８０〜９０％に設定することが好ましい。このように第１設定電流値の８０〜９０％に設定することにより、ねじ締め完了付近の累積回転角度及び電流値の変化量を適切に判定することができる。なお、第２設定電値の割合は、対象物が金属材料である場合に第１設定電流値の９０％に設定でき（図５参照）、対象物が熱可塑性プラスチック材料で構成される場合に第１設定電流値の８０％に設定できるが（図６）、これに限定されるものではない。
【００６４】
また、判定装置３においては、分析波形データを生成する際、波形取得部３１が、ねじ締め装置２１（コントローラ２１ｂ）から基礎波形データを取得する一方、出力部３４が、不良判定部３３におる判定結果をＰＬＣ２２に出力する。これにより、ねじ締め付け不良を判定するために必要な情報をねじ締め装置２１から適切に取得することができると共に、ねじ締め装置２１を制御（例えば、停止制御）するために必要な信号を適切にＰＬＣ２２に提供することができる。
【００６５】
特に、判定装置３は、ねじ締め装置２１及びＰＬＣ２２との間の信号変換を行うＩ／Ｏボード４を介してねじ締め装置２１及びＰＬＣ２２に接続されている。一般に、ねじ締め装置２１におけるねじ締め付け不良を判定するための機能を追加するためには、ＰＬＣ２２における制御プログラムの変更が必要とされる。これに対し、本実施の形態に係るねじ締め判定システム１のように、ねじ締め装置２１及びＰＬＣ２２と判定装置３との間にＩ／Ｏボード４を介在させることにより、ＰＬＣ２２における制御プログラムの変更を必要とすることなくねじ締め付け不良の判定機能を実現することができる。
【００６６】
また、上記実施の形態においては、本発明を判定装置３及びねじ締め判定システム１として説明しているが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その他のカテゴリでも成立する。例えば、ねじ締め装置に接続され、対象物に対するねじ締め不良を判定するねじ締め判定方法であって、ねじ締め時のねじ締め装置における累積回転角度と電流値との関係を示す波形を生成するステップと、ねじ締め完了する際の上記波形における累積回転角度及び電流値の変化量に基づいてねじ締め付け不良を判定するステップとを有するねじ締め判定方法や、コンピュータを、ねじ締め時のねじ締め装置における累積回転角度と電流値との関係を示す波形を生成する生成手段と、ねじ締め完了する際の上記波形における累積回転角度及び電流値の変化量に基づいてねじ締め付け不良を判定する判定手段として機能させるためのねじ締め判定プログラムとしても成立する。
【００６７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている部材や孔などの大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。
【００６８】
例えば、上記実施の形態においては、ねじ締め装置２１における累積回転角度及び電流値の変化量に基づいてねじ締め付け不良を判定する場合について説明している。しかしながら、その構成については、ねじ締め付け不良を判定する精度を高めることを目的として適宜変更が可能である。例えば、ドライバ２１ａの一部にねじ浮きを検知するためのセンサ（例えば、近接センサやフォトマイクロセンサ）を備えておき、当該センサによるねじ浮きに基づくねじ締め付け不良を判定する判定方法を上記実施の形態に係る判定装置３に追加で備えてもよい。この場合には、上記実施の形態の係るねじ締め付け不良判定方法に加えて、他の手段によるねじ締め付け判定方法を実施するため、より高精度にねじ締め付け不良を判定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上説明したように、本発明は、高精度にねじ締め付け不良を判定することができるという効果を有し、特に、各種製造ラインで配備されるねじ締め装置におけるねじ締め不良の判定に有用である。
【符号の説明】
【００７０】
１    ：ねじ締め判定システム
２    ：機器群
２１  ：ねじ締め装置
２１ａ：ねじ締めドライバ（ドライバ）
２１ｂ：コントローラ
２２  ：ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）
２３  ：表示装置
３    ：判定装置
３１  ：波形取得部
３２  ：波形生成部
３３  ：不良判定部
３３ａ：算出部
３３ｂ：判定部
３４  ：判定結果出力部（出力部）
３５  ：表示部
４    ：ＵＳＢ−Ｉ／Ｏボード（Ｉ／Ｏボード）
【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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