(57)【要約】【課題】ネジ締め順番の異常を判定し、かつネジ締め終了時のトルクを検出することが可能であるネジ締め検出システムを提供する。【解決手段】複数のネジ孔５を有するワーク３をセットするセット治具１と、該セット治具１にセットされたワーク３を覆うカバー治具２とを備え、該カバー治具２の上部に前記ワーク３のネジ孔５に対応する挿通孔２ａを有し、該挿通孔２ａの周囲にコイル６が配置されるとともに、前記挿通孔２ａを通してネジ７を締め付ける締め付け手段４によりネジ締めを行う場合に、前記コイル６のインピーダンスの変化に基づきネジ締め順番異常及びネジ締め終了を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のネジ孔を有するワークをセットするセット治具と、
該セット治具にセットされたワークを覆うカバー治具とを備え、
該カバー治具の上部に前記ワークのネジ孔に対応する挿通孔を有し、
該挿通孔の周囲にコイルが配置されるとともに、
前記挿通孔を通してネジを締め付ける締め付け手段により前記ネジ孔に対してネジ締めを行う場合に、
前記コイルのインピーダンスの変化に基づいて、何れのネジ孔に対してネジ締めが行われているかを検出することにより、ネジ締め順番異常及びネジ締め終了を検出することを特徴とするネジ締め検出システム。
【請求項２】
前記ネジ締め順番異常もしくはネジ締め終了を検出した場合に、報知手段により作業者に報知することを特徴とする請求項１に記載のネジ締め検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネジ締め順番の誤り及びネジ締め終了を検出するネジ締め検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ネジの締め付けトルクの確認は、ドライバのトルクリミッターを用いるものであり、その値の測定は行なわないことが多かった。また、ネジの締め付け順番は回数のみの確認だけであったり、ネジ締め付け箇所の位置検出等を行っていない場合も多かった。そして、低コストのドライバを使用する場合においては、トルクリミッターが付いておらずトルクの異常判定ができなかった。さらに、作業者が締め付け順番を確認しながらネジ締め作業した場合、締め付け順番が誤っていたとしても、誤りを認識することができなかった。
【０００３】
特許文献１においては、制御部が複数の締め付け箇所の締め付け順序を予め入力手段を通して設定し、締め付け順序および締め付け箇所の間違いを表示手段で表示、報知する旨が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２においては、作業プログラムを有する制御装置を備え、該制御装置に２つのセンサーを接続し、各センサー出力に基づく作業状況と前記作業プログラムとを照合して作業の良否を判別する旨が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３においては、トルク不足やボルト締め忘れ等があると、自動的に作業ラインを停止したり、作業者に報知する旨が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−３４６８５７号公報
【特許文献２】特開２００５−１７７９１９号公報
【特許文献３】特開２００２−３３１４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようなネジやボルト等の締め付け技術においては、締め付け箇所の位置座標検出の精度が必要とされたり、作業内容と比べて高価な締め付け装置となったり、装置構成が複雑で大掛かりなものになってしまうという問題点がある。
そこで、本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、大掛かりな装置を必要とせずに、簡単かつ低コストな装置によりネジ締め順番の異常を判定し、かつネジ締め終了時のトルクを検出することが可能であるネジ締め検出システム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】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、複数のネジ孔を有するワークをセットするセット治具と、該セット治具にセットされたワークを覆うカバー治具とを備え、該カバー治具の上部に前記ワークのネジ孔に対応する挿通孔を有し、該挿通孔の周囲にコイルが配置されるとともに、前記挿通孔を通してネジを締め付ける締め付け手段により前記ネジ孔に対してネジ締めを行う場合に、前記コイルのインピーダンスの変化に基づいて、何れのネジ孔に対してネジ締めが行われているかを検出することにより、ネジ締め順番異常及びネジ締め終了を検出するものである。
【０００９】
請求項２においては、前記ネジ締め順番異常もしくはネジ締め終了を検出した場合に、報知手段により作業者に報知するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１１】
請求項１記載においては、大掛かりな装置を必要とせずに、簡単かつ低コストな装置によりネジ締め箇所の位置・ネジ締め順番の異常及びネジ締めの終了を検出可能とする。
【００１２】
請求項２においては、ネジ締め順番を誤った場合やネジ締めが終了した場合に、直ちに作業者に知らせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１はネジ締め検出システムの側面断面図、図２は同じく平面図、図３は締め付けトルク判定及び順番判定のフローを示す図、図４は制御手段を示すブロック図である。
【００１４】
まず、本発明に係るネジ締め検出システムの構成について図１及び図２を用いて説明する。
本発明に係るネジ締め検出システムは、平面視長方形状であるワーク３の下部が脱着可能である凹部１ａが形成されているセット治具１と、ワーク３の上方を覆い、周縁部において当接してセット治具１に取り付け可能であるカバー治具２と、ネジ７を締め付ける締め付け手段である電動ドライバ４と、後述する制御手段８により構成されている。また、前記カバー治具２の上部には電動ドライバ４先端部を挿通するための複数（本実施例においては、２箇所）の挿通孔２ａ・２ａを有しており、ワーク３をセット治具１にセットしてカバー治具２で覆った際に、各挿通孔２ａ・２ａが、ワーク３上に設けられているネジ締め箇所となるネジ孔５・５の上方に位置するように一対一に対応して配置されている。前記ネジ孔５には、ネジ締め方向（本実施例では上下方向）にネジ７が締結可能となっている。また、カバー治具２を、セット治具１に取り付けた際に、図示しないカバーロックによりカバー治具２がずれないように固定可能となっている。
【００１５】
また、前記カバー治具２の上部に有している挿通孔２ａ・２ａの周囲にはコイル６・６が配置されている。該コイル６は図４に示すように高周波発振回路９に接続されており、該高周波発振回路９から出力回路１０を介して制御手段８に接続されている。コイル６には、高周波発振回路９により高周波電流が流されて、挿通孔２ａ内に高周波磁界を発生させるように構成されている。
【００１６】
前記制御手段８は中央演算処理装置（ＣＰＵ）や記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭ）やインターフェース等からなり、記憶装置に後述するネジ締め順番の良否判定やネジ締め終了の判定するための情報が記憶されている。
また、制御手段８には、図４に示すように上述した出力回路１０及び高周波発振回路９を介してコイル６が接続されており、さらに、作業者への報知手段となる警報手段１１及び表示手段１２が接続されている。
【００１７】
以上のように構成されるネジ締め検出システムによりネジの締付け順番の判定及び締付けトルク判定を行うフローについて、図３を用いて説明する。
まず、ネジ７を所定のネジ締め箇所に締めるべくワーク３が、セット治具１の上方側から凹部１ａにセットされる（Ｓ１０）。次に、カバー治具２をセット治具１の上方側からワーク３を覆うようにセットし、図示しないカバーロックによりカバー治具２が動かないようにロックされる（Ｓ２０）。そうして、ネジ７を先端部に付けた電動ドライバ４を挿通孔２ａに挿通して、ネジ孔５に対してネジ締めを開始する（Ｓ３０）。電動ドライバ４の先端部が挿通孔２ａ内を通過時にコイル６のインピーダンスが変化し、前記高周波回路９及び出力回路１０を介して制御手段８によりコイル６のインピーダンス変化が認識されて、ネジ締めがなされているネジ孔５に対応する挿通孔２ａの位置判定がされる（Ｓ４０）。この位置判定において、電動ドライバ４が正しい位置（順番）である挿通孔２ａに挿通されていると判定された場合は、続けて電動ドライバ４が、ネジ締め動作を行う（Ｓ５０）。一方、電動ドライバ４が誤った位置（順番と異なる位置）となる挿通孔２ａに挿通されていると判定された場合は、電動ドライバ４によるネジ締め動作を行わずに、順番異常を作業者に警告するために警報手段１１であるブザーを鳴らして報知を行う。また、ステップ５０における電動ドライバ４によるネジ締めの際に、同時にインピーダンス変化をモニター検出してネジ締めのトルク判定が行われる（Ｓ６０）。モニターされたインピーダンス変化に基づき、制御手段８が、ネジ締めが最終的に完了したかどうかを判定し、ネジ締めが完了していないと判定した場合は、ステップ２０にリターンする。制御手段８によりネジ締めが最終的に完了したと判定された場合は、前記表示手段１２に設けたネジ締め完了を報知するＬＥＤ等が点灯して作業者に知らせる（Ｓ７０）。そうして、作業者はカバー治具２のカバーロックを解除して（Ｓ８０）、カバー治具２を取り外し、全てのネジ孔５に対してネジ７の締め付けが完了したワーク３がセット治具１から取り外される（Ｓ９０）。
【００１８】
上記ステップ７０について詳しく説明すると、ステップ６０の後、制御手段８により全てのネジ孔５に対してネジ締めが行われたか否か、すなわち最終のネジ締め位置（順番）のネジ孔５に対するネジ締めが終了したか否かの判定が行われ、まだ、最終のネジ締め位置（順番）のネジ締めが終了していないと判定した場合は、ステップ２０にリターンする。
一方、ステップ７０において、最終のネジ締め位置（順番）のネジ孔５に対するネジ締めが終了したと判定された場合は、前記表示手段１２に設けたネジ締め完了を報知するＬＥＤ等が点灯して作業者に知らせるのである。
なお、最終のネジ締め位置（順番）のネジ孔５に対するネジ締めが終了したか否かの判定は、例えば、ステップ６０においてネジ締めのトルク判定時に、ネジ締めが完了した回数をカウントしておき、そのカウント数と、ワーク３が備えるネジ孔５の数とが、一致したときに最終のネジ締めが終了したと判定し、ステップ６０にてネジ締めが完了した回数が、ワーク３が備えるネジ孔５の数よりも小さいときに、まだ最終のネジ締めが終了していないと判定するように構成することができる。
【００１９】
つまり、本実施例におけるネジ締め検出システムにおいては、ネジ締め順番の異常を検出するため、ネジ締めする箇所に対応して励磁コイル６が付いたカバー治具２をセットする。ネジ７を取り付けた電動ドライバ４の先端をコイル６の中心に通すとコイル６のインピーダンスが変化し、その変化パターンによってネジ締め箇所が特定され、制御手段８内に予め記憶されているネジ締めの順番の情報と合致しているかどうかが照合されて、ネジ締め順番が間違っていないかどうかを検出可能としている。ネジ締めが完了すると更にインピーダンスが変化し、制御手段８内に予め記憶されているネジ締め完了時のインピーダンス変化（ネジ着座時のインピーダンス変化）のパターンと照合されて、それが一致した場合に制御手段８は電動ドライバ４先端にトルクが掛かったと判断して、ネジ締め終了を検出することができるのである。
【００２０】
さらに、具体的には、図１に示すように一方の挿通孔２ａ（図１の左側にある挿通孔）の下方にあるネジ孔５がネジ締め順番として１番目にネジ締結すべき箇所であり、他方の挿通孔２ａ（図１の右側にある挿通孔）の下方にあるネジ孔５が２番目にネジ締結すべき箇所である場合、作業者が誤って２番目にネジ締結すべき箇所に最初にネジ締結しようとして電動ドライバ４を挿通孔２ａ（図１の右側にある挿通孔）に挿通したときは、電動ドライバ４先端部が挿通孔２ａを通過する際に、電動ドライバ４の先端部内に渦電流が発生し、２番目にネジ締結すべき箇所となるコイル６固有のインピーダンス変化が生じることとなる。すなわち、この場合、１番目と２番目の各挿通孔周囲に配置したコイル毎に流す電流量を変えたり、コイル定数等のコイル仕様を異なるようにしておけば、各挿通孔２ａの違いをインピーダンス変化により識別可能となり、制御手段８がネジ締め箇所の位置の良否やネジ締めの順番を判定可能にしているのである。
【００２１】
こうして、複数のネジ孔５を有するワーク３をセットするセット治具１と、該セット治具１にセットされたワーク３を覆うカバー治具２とを備え、該カバー治具２の上部に前記ワーク３のネジ孔５に対応する挿通孔２ａを有し、該挿通孔２ａの周囲にコイル６が配置されるとともに、前記挿通孔２ａを通してネジ７を締め付ける締め付け手段である電動ドライバ４によりネジ締めを行う場合に、前記コイル６のインピーダンスの変化に基づきネジ締め順番異常及びネジ締め終了を検出することにより、大掛かりな装置を必要とせずに、簡単かつ低コストな装置によりネジ締め箇所の位置・ネジ締め順番の異常及びネジ締めの終了を検出可能とする。また、電動ドライバ４にトルクセンサー等のトルクを検出するセンサーを内蔵する必要がなく、さらにドライバ位置やネジ孔位置を検出する位置センサー等も必要がなく簡単なシステム構成とすることができる。また、本発明のネジ締め検出システムにおいてはトルクリミッターを有しないような安価なドライバを使用した場合でもネジ締め箇所の位置・ネジ締め順番の異常及びネジ締めの終了を検出可能とする。
【００２２】
また、前記ネジ締め順番異常もしくはネジ締め終了を検出した場合に、報知手段である警報手段１１または表示手段１２により作業者に報知することにより、ネジ締め順番を誤った場合やネジ締めが終了した場合に、直ちに作業者に知らせることができる。
【００２３】
なお、ネジ締付け箇所として、本実施例ではワーク３上に２箇所有するものを例として示したが、特に限定するものではない。
また、本実施例においては締め付け手段としてネジを締め付ける電動ドライバの例を示したものであるが、特に限定するものではなく締め付け手段としてネジを締め付ける電動ドライバの替わりにボルト締結手段を用いてボルト締結を行う場合においても、本発明を適用してボルト締め順番判定及びトルク判定を容易に行うことができる検出システムを構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ネジ締め順番検出システムの側面断面図。
【図２】同じく平面図。
【図３】締め付けトルク判定及び順番判定のフローを示す図。
【図４】制御手段を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２５】
１    セット治具
２    カバー治具
３    ワーク
４    電動ドライバ
１１  警報手段
１２  表示手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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