(57)【要約】【課題】広い角度範囲で締付工具を駆動させ、かつ部材の斜め入りを抑制することが可能な締付工具の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】部材の締め付けを行う締付工具の回転軸線の、前記部材の回転軸線に対する傾斜角度を取得する角度取得部と、前記角度取得部により取得された傾斜角度が閾値より大きい場合、前記締付工具を駆動させず、前記傾斜角度が前記閾値以下である場合、前記傾斜角度に応じた回転速度で前記締付工具を駆動させる駆動制御部と、を具備する締付工具の制御装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材の締め付けを行う締付工具の回転軸線の、前記部材の回転軸線に対する傾斜角度を取得する角度取得部と、
前記角度取得部により取得された傾斜角度が閾値より大きい場合、前記締付工具を駆動させず、前記傾斜角度が前記閾値以下である場合、前記傾斜角度に応じた回転速度で前記締付工具を駆動させる駆動制御部と、を具備する締付工具の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は締付工具の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの生産ラインでは、作業者がインパクトレンチなどの締付工具を用いてボルトおよびナットなどの部材を締め付ける。締付工具が部材の回転軸に対して傾斜していると、部材が傾斜して締め付けられる、いわゆる斜め入りの状態になる恐れがある。そこで斜め入りを抑制する技術が開発されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１１５９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、締付工具が部材の回転軸に対して傾斜している場合、締付工具の駆動を停止すればよい。しかし締付工具の駆動可能な角度の範囲が狭くなり、作業効率が低下する恐れがある。そこで、広い角度範囲で締付工具を駆動させ、かつ部材の斜め入りを抑制することが可能な締付工具の制御装置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】
【０００５】
上記目的は、部材の締め付けを行う締付工具の回転軸線の、前記部材の回転軸線に対する傾斜角度を取得する角度取得部と、前記角度取得部により取得された傾斜角度が閾値より大きい場合、前記締付工具を駆動させず、前記傾斜角度が前記閾値以下である場合、前記傾斜角度に応じた回転速度で前記締付工具を駆動させる駆動制御部と、を具備する締付工具の制御装置によって達成できる。
【発明の効果】
【０００６】
広い角度範囲で締付工具を駆動させ、かつ部材の斜め入りを抑制することが可能な締付工具の制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（ａ）は制御装置を適用した締付工具を例示する模式図である。図１（ｂ）および図１（ｃ）は部材付近を拡大した図である。
【図２】図２（ａ）は傾斜角度と締付成功率との関係を示す図である。図２（ｂ）は傾斜角度と回転速度との関係を示す図である。
【図３】図３は制御装置が実施する制御を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態の制御装置３０について説明する。図１（ａ）は制御装置３０を適用した締付工具１０を例示する模式図である。図１（ａ）〜図１（ｃ）のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに直交する。
【０００９】
図１（ａ）に示すように、制御装置３０は締付工具１０に適用される。締付工具１０は例えばインパクトレンチなどであり、部材２０は例えばボルトなどであり、相手部材２２は例えばエキゾーストマニホールドなどである。
【００１０】
締付工具１０の先端にはドライバビット１４が設けられている。作業者がトリガ１２を操作することで、締付工具１０に内蔵された不図示のモータが駆動し、ドライバビット１４は軸線Ａｘ１を回転軸として回転する。これにより、ドライバビット１４に接触する部材２０が回転し、相手部材２２にねじ入れられ、相手部材２２が自動車のエンジンなどに取り付けられる。軸線Ａｘ２は部材２０の回転軸の軸線であり、Ｘ方向に延伸する。ドライバビット１４の回転速度は可変である。
【００１１】
姿勢センサ３２は、例えばジャイロセンサ、加速度センサおよびコンパスなどを含み、部材２０の軸線Ａｘ２を基準にした、締付工具１０の軸線Ａｘ１の傾斜角度を検知する。具体的に、姿勢センサ３２は、軸線Ａｘ２を基準とする軸線Ａｘ１のＸＺ平面内の傾斜角（ピッチ角Ａ）、ＸＹ平面内の傾斜角（ヨー角Ｂ）を検出し、傾斜角度θ＝√（Ａ２＋Ｂ２）を取得する。
【００１２】
制御装置３０は例えば締付工具１０に内蔵されたコンピュータなどであり、姿勢センサ３２が検知する傾斜角度を取得する角度取得部、および締付工具１０の駆動を制御する駆動制御部として機能する。制御装置３０は、締付工具１０のモータに信号を出力することで締付工具１０を駆動させ、モータを停止することで締付工具１０の駆動を停止させる。
【００１３】
図１（ｂ）および図１（ｃ）は部材２０付近を拡大した図である。ここではヨー角Ｂが０°であり、ピッチ角Ａが傾斜角度θに等しいとする。図１（ｂ）においては、締付工具１０のドライバビット１４の軸線Ａｘ１は、部材２０の軸線Ａｘ２に対して傾斜しておらず、同一直線上にある。つまり軸線Ａｘ１およびＡｘ２に沿ってドライバビット１４と部材２０とが対向する。このため部材２０を軸線Ａｘ２に沿って真っ直ぐ取り付けることができる。
【００１４】
図１（ｃ）において、軸線Ａｘ１は軸線Ａｘ２に対して傾斜しており、傾斜角度はθである。したがって軸線Ａｘ２に対して傾斜する方向の力が部材２０に加わり、部材２０は傾斜して取り付けられる（斜め入り）。こうした取り付けは不良と判断されてしまい、歩留まりが低下する。したがって斜め入りの抑制が重要である。
【００１５】
図２（ａ）は傾斜角度と締付成功率との関係を示す図である。締付の成功とは図１（ｂ）のように部材２０が真っ直ぐに取り付けられることを意味する。横軸は締付工具１０の傾斜角度θ、縦軸は締付工具１０による部材２０の締付の成功率である。黒丸は回転速度がＲ１、四角は回転速度がＲ２、三角は回転速度がＲ３、×は回転速度がＲ４、白丸は回転速度がＲ５それぞれにおける成功率を示す。傾斜角度は０°からθ８にかけて大きくなり、回転速度はＲ１からＲ５にかけて大きくなり、成功率はＳ１からＳ５にかけて高くなる。成功率Ｓ５は例えば１００％であり、生産ラインにおける締付の成功率はＳ５であることが好ましい。
【００１６】
図２（ｂ）は傾斜角度と回転速度との関係を示す図である。横軸は傾斜角度θ、縦軸は各傾斜角度において締付の成功率がＳ５になる回転速度である。図２（ｂ）に示すように、傾斜角度が小さいほど、高い回転速度においても成功率Ｓ５を達成することができる。傾斜角度θが０°およびθ１では回転速度をＲ５とすることで成功率Ｓ５を達成することができる。傾斜角度θ２では回転速度をＲ３とすることで、成功率Ｓ５を達成することができる。傾斜角度θ３では回転速度をＲ２、傾斜角度θ４では回転速度をＲ１とすることで、成功率Ｓ５を達成することができる。このように、傾斜角度θに基づいて回転速度を選択することで、傾斜角度０〜θ４の範囲内において高い成功率Ｓ５を達成することができる。
【００１７】
図３は制御装置３０が実施する制御を例示するフローチャートである。図３の制御は例えば１００Ｈｚ程度の周期で連続的に行われ、作業者はトリガ１２をオンにしている。
【００１８】
図３に示すように、制御装置３０は、姿勢センサ３２が検知する傾斜角度θを取得し（ステップＳ１０）、傾斜角度θが角度θ４以下であるか否か判定する（ステップＳ１２）。否定判定（Ｎｏ）の場合、制御装置３０は締付工具１０の駆動を停止する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の後、ステップＳ１０に戻る。一方、肯定判定（Ｙｅｓ）の場合、制御装置３０は、図２（ｂ）に示した傾斜角度θに応じた回転速度で締付工具１０を駆動させる（ステップＳ１６）。例えばネジ山２〜３ピッチ程度の締め付けを行った後、制御装置３０は、回転速度を所定の回転速度（例えばＲ５）とし、締付工具１０を駆動させる（ステップＳ１８）。ステップＳ１８の後、制御は終了する。
【００１９】
以上、本実施形態によれば、傾斜角度θがθ４より大きい場合、制御装置３０は締付工具１０を駆動させない。図２（ａ）および図２（ｂ）に示したように、傾斜角度θがθ４より大きければ（例えばθ５〜θ８）、回転速度を小さくしても成功率Ｓ５を達成することは困難である。したがって締付工具１０を駆動させないことにより（図３のステップＳ１４）、部材２０の斜め入りを抑制することができる。作業者が締付工具１０の傾斜を修正し、傾斜角度がθ４以下になると駆動が開始される。
【００２０】
傾斜角度θがθ４以下ならば、回転速度を制御することで成功率Ｓ５を達成することができる。例えば、制御装置３０は、傾斜角度θ２の場合に回転速度をＲ３とし、傾斜角度θ４の場合には回転速度をより小さいＲ１する。これにより、締付工具１０の駆動可能な角度の範囲を０〜θ４まで広げ、かつ部材２０の斜め入りを抑制することが可能である。また締付工具１０の扱いに習熟していない作業者でも作業を実施することができる。
【００２１】
締め付け開始直後の回転速度を一定の大きさ（例えばＲ５）とすると、図２（ｂ）に示すように締付工具１０を駆動させる角度範囲が０〜θ１と狭くなってしまう。傾斜角度θに応じて複数の回転速度を設定することで、締付工具１０の駆動可能な角度範囲が広くなる。傾斜角度の刻み（例えばθ１と０°との差、θ２とθ１との差など）は任意に定めることができる。締付工具１０および部材２０の種類などに応じて、傾斜角度および回転速度を定めてもよい。
【００２２】
締め付け開始直後、図２（ｂ）に示す回転速度で締付を行うことで、部材２０は相手部材２２に対して直立の姿勢になる。締め付けがネジ山２〜３ピッチ程度進行した後、回転速度を例えばＲ５としても、部材２０は真っ直ぐに取り付けられる。この結果、締付作業の速度が向上する。
【００２３】
制御装置３０は例えばコンピュータなどであり、締付工具１０に内蔵されてもよいし、締付工具１０の外側に設けられてもよい。締付工具１０は、例えばインパクトレンチ、インパクトドライバなど作業者が持ち運びでき、モータで駆動する可搬型の締付工具である。ドライバビット１４のほかにソケットなどを取り付けてもよい。部材２０の軸線Ａｘ２が水平方向（地面）に対して傾いていない場合、地面を姿勢センサ３２の基準としてもよい。軸線Ａｘ２が水平方向に対して傾斜している場合、軸線Ａｘ２の水平方向に対する角度を予め把握し、軸線Ａｘ２を姿勢センサ３２の基準に設定する。姿勢センサ３２は、軸線Ａｘ２に対する締付工具１０の姿勢（傾斜角度θ）を検知できるものであればよい。
【００２４】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１０                締付工具
１２                トリガ
１４                ドライバビット
２０                部材
２２                相手部材
３０                制御装置
３２                姿勢センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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