(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじの頭部に係合可能なドライバビットを回転駆動するように構成されたねじ締めツールと、このねじ締めツールを往復移動させる往復移動手段とを備えたねじ締め装置であって、
前記ねじ締めツールの移動位置を検出可能な位置検出手段と、
前記ねじ締めツールに推力を付与する推力付与手段と、
ねじが最終的に正しく締め付けられた位置であるねじ締め基準位置と、このねじ締め基準位置からねじ締め過程の特徴点までの距離とから推力切換ポイントを算出し、前記位置検出手段の信号により前記推力切換ポイントに到達したことを検出し、その推力切換ポイントから次の推力切換ポイントまでの間ドライバビットをねじに押圧する推力を所定の推力に一定ならしめるねじ締め推力パラメータを取得し、これにより前記推力付与手段を制御してねじ締め推力の制御を行う制御手段と
を有していることを特徴とするねじ締め装置。
【請求項２】
位置検出手段と推力付与手段とは往復移動手段に設けられてい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】
ねじの頭部に係合可能なドライバビットを回転駆動するように構成されたねじ締めツールと、このねじ締めツールを往復移動させる往復移動手段とを備えたねじ締め装置であって、
前記ねじ締めツールに推力を作用させる推力付与手段と、
ねじ締め過程におけるねじの種類毎に要否の異なる推力切換ポイント全てについて、ねじ締め作業の過程で各推力切換ポイントに達する前にそれぞれねじの種類を判定し、ねじ締めを行っているねじに必要な推力切換ポイントでのみねじ締め推力パラメータを取得してねじ締め推力の制御を行う制御手段と
を備えていることを特徴とするねじ締め装置。
【請求項４】
推力切換ポイントは、ねじが最終的に正しく締め付けられた位置であるねじ締め基準位置と、このねじ締め基準位置からねじ締め過程の特徴点までの距離とから算出されることを特徴とする請求項３に記載のねじ締め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ねじ締め時にドライバビットからねじに付与される推力を制御してねじを締め付けるねじ締め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワークにねじを締付ける場合には、ねじの締付けトルク増大にともなって回転中のドライバビットがねじの駆動穴から外れてしまう、所謂カムアウトが発生する。このカムアウトの発生を防止するため、ねじ締めに際しては、ねじにドライバビットを押圧して加圧力（以下の説明において、この加圧力のことを推力と称する）を与えながらドライバビットを回転させ、ねじをワークに締め込むことが一般に行われている。
【０００３】
自動機の分野では、前述のように推力を付与してねじ締めを行う場合、ねじ締めドライバツールを移動させるエアシリンダの力を利用したり、あるいはねじ締めドライバツールに内蔵されたばねの力を利用したりするのが一般的であったが、これらの方式では、ねじ締めの過程において推力を変更することが困難であったため、これに鑑みて特許第２８０５８２０号公報によって公知のねじ締め機が登場するに至っている。このねじ締め機は、ビットを回転駆動するビット回転用モータと、このビット回転用モータの回転位置を検出可能なエンコーダとを備えて成るねじ締めヘッドを有し、このねじ締めヘッドを昇降用モータの制御により昇降させるように構成されているものである。
【０００４】
上記従来のねじ締め機によりワークにねじを締め付ける場合、初めに昇降用モータが速度制御により駆動され、予め算出されたねじ込み開始位置、すなわち、ねじの先端がワークに当接し、かつビットがねじに係合する位置にねじ締めヘッドを移動させる。そして、そこからねじ締めが完了する位置まで、ねじの種類に応じたトルクパターンに基づいてねじ込み位置に応じたトルクで昇降用モータが駆動制御されることにより、ねじのねじ込みが行われる。この昇降用モータのトルク制御により、ねじには、ねじ締めヘッドを通じてその種類とねじ込み位置に応じた推力が付与される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のねじ締め機においては、ねじの種類毎に予め設定された所定のトルクパターンに基づいてねじ締めを行うようになっているため、ねじの寸法の違い等に対応するためには、予めねじ締め試験等を行ってあらゆるトルクパターンを取得し設定しておかなければならない。つまり、多種多様なねじの締め付けに対応するためには、トルクパターンデータおよびこれに付随する各種データの容量が膨大になり、実際には多種多様なねじの締付けへの対応が非常に困難である等の問題がある。また、従来のねじ締め機においては、ねじ締めヘッド側でねじ込み位置の検出を行い、これに応じて昇降用モータなどを制御してねじ締めツールに付与される推力を制御するようになっている。このため、ねじ締めツールの互換性が極めて乏しく、ねじ締め作業に応じてねじ締めツールを交換することができない等の問題も発生していた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、ねじの頭部に係合可能なドライバビットを回転駆動するように構成されたねじ締めツールと、このねじ締めツールを往復移動させる往復移動手段とを備えたねじ締め装置であって、前記ねじ締めツールの移動位置を検出可能な位置検出手段と、前記ねじ締めツールに推力を作用させる推力付与手段と、ねじが最終的に正しく締め付けられた位置であるねじ締め基準位置と、このねじ締め基準位置からねじ締め過程の特徴点までの距離とから推力切換ポイントを算出し、前記位置検出手段の信号により前記推力切換ポイントに到達したことを検出し、その推力切換ポイントから次の推力切換ポイントまでの間ドライバビットをねじに押圧する推力を所定の推力に一定ならしめるねじ締め推力パラメータを取得し、これにより前記推力付与手段を制御してねじ締め推力の制御を行う制御手段とを有していることを特徴とするものである。この場合、前記位置検出手段と推力付与手段とは往復移動手段に設けられていることが好ましい。
【０００７】
また、本発明は、ねじの頭部に係合可能なドライバビットを回転駆動するように構成されたねじ締めツールと、このねじ締めツールを往復移動させる往復移動手段とを備えたねじ締め装置であって、前記ねじ締めツールに推力を作用させる推力付与手段と、ねじ締め過程におけるねじの種類毎に要否の異なる推力切換ポイント全てについて、ねじ締め作業の過程で各推力切換ポイントに達する前にそれぞれねじの種類を判定し、ねじ締めを行っているねじに必要な推力切換ポイントでのみねじ締め推力パラメータを取得してねじ締め推力の制御を行う制御手段とを備えていることを特徴とするものである。この場合、推力切換ポイントは、ねじが最終的に正しく締め付けられた位置であるねじ締め基準位置と、このねじ締め基準位置からねじ締め過程の特徴点までの距離とから算出されるものであることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、１はねじ締め装置であり、ビット回転駆動用モータ１１（以下、回転用モータ１１という）の出力軸１１ａにドライバビット１２を連結して成るねじ締めツール１０と、このねじ締めツール１０を前記ドライバビット１２の軸線方向に往復移動可能に保持する往復移動手段２０と、これらの制御手段３０とを備えている。
【０００９】
前記ねじ締めツール１０においては、回転用モータ１１の出力軸１１ａとドライバビット１２とが直結される構造になっており、回転用モータ１１に対してドライバビット１２が軸方向に移動（緩衝動作）できないように構成されている。
【００１０】
前記往復移動手段２０は、ＡＣサーボモータである移動用モータ２１と、この移動用モータ２１の出力軸２１ａの回転量を検出可能な位置検出手段の一例であるエンコーダ２２と、前記移動用モータ２１の駆動を受けて作動するボールねじ機構２３と、このボールねじ機構２３の軸受部２３ｂに連結されたテーブル２４とから成る推力付与手段を有している。この往復移動手段２０におけるボールねじ機構２３は、ボールねじ軸２３ａに軸受部２３ｂを螺合させて成る一般的なものであり、移動用モータ２１の駆動を受けてボールねじ軸２３ａが回転することにより、軸受部２３ｂと前記テーブル２４とをボールねじ軸２３ａの延びる方向に一体に移動させ得るように構成されている。
【００１１】
一方、前記制御手段３０は、前記回転用モータ１１の駆動を制御するねじ締めツールコントローラ４０（以下、ツールコントローラ４０という）と、前記移動用モータ２１の駆動を制御するサーボ駆動コントローラ５０（以下、サーボコントローラ５０という）と、これらコントローラ４０，５０からの信号に基づいて演算処理を行う制御部６０とを備えている。
【００１２】
前記ツールコントローラ４０は、回転用モータ１１と接続されており、この回転用モータ１１の負荷電流値に応じて回転用モータ１１の駆動／停止を切り換えるように構成されている。つまり、ねじの締付け時には、締付けトルクの増大に比例して増加する回転用モータ１１の負荷電流値により、ねじが所定の締付けトルクまで締め付けられたか否かを判断し、これが所定の値になると、回転用モータ１１の駆動を停止するように構成されている。
【００１３】
また、前記サーボコントローラ５０は、往復移動手段２０における移動用モータ２１およびエンコーダ２２と接続されており、エンコーダ２２の出力するパルス信号（移動用モータ２１の回転角度）とボールねじ軸２３ａのリードとから軸受部２３ｂの移動量、すなわちねじ締めツール１０の移動位置、を判別するようになっている。そして、各移動位置に応じて移動用モータ２１の駆動を制御するように構成されている。
【００１４】
ワークにねじ込まれるねじは、ワークに予め形成されためねじにねじ込まれる一般的なねじ（以下、一般ねじという）と、ワークに予め形成された下穴にめねじを成形しながらねじ込まれるめねじ成形タイプのねじ（以下、タッピンねじという）と、ワークに下穴とめねじとを成形しながらねじ込まれる下穴・めねじ成形タイプのねじ（以下、ドリルねじという）とに大別することができる。そして、これらのねじを締め付ける作業の過程を分析すると、その過程中にねじの種類に応じた特徴点があることがわかる。この特徴点をまとめたのが、図２であるが、同図に示すように、ねじ締め作業の過程における特徴点には、
Ａ点：ねじ締めツール１０の待機位置
Ｂ点：ねじ先端がワークに当接する手前の位置＝ねじ込み開始前の所定位置
Ｃ点：ドリルねじにおいてワークに下穴成形が終わる位置
Ｄ点：ドリルねじおよびタッピンねじにおいて下穴にめねじ成形（タップ加工）が終わる位置
Ｅ点：ねじの頭部座面がワークに着座する付近の位置
Ｆ点：ねじが最終的に正しく締め付けられた位置
Ｇ点：ねじ締め装置からねじに付与される推力等によりワークが撓んだ状態におけるねじ締め完了位置
がある。本ねじ締め装置では、これらねじ締め過程上の特徴点を推力および速度の切換ポイントとし、これら切換ポイントの内、ねじの種類に応じて必要なポイントを設定してねじ締めを行う。そのために必要な制御パラメータは、図３に示すように、前記制御部６０における例えばハードディスク装置、メモリ装置等の記憶部（図示せず）に備えられた寸法データ設定テーブル、トルク制御テーブル、速度テーブル、ねじ締めポイントテーブルの各テーブルに設定される。
【００１５】
前記寸法データ設定テーブルには、図３（ａ）に示すように、ねじ種コード、ねじ長さ、ねじ穴手前オフセット、Ｆ−Ｃ間距離、Ｆ−Ｄ間距離、Ｆ−Ｅ間距離およびＦ−Ｇ間距離の各フィールドが設けられており、ねじ種コード毎に、ねじの長さ、ねじ穴手前のオフセット量、Ｆ点からＣ点までの距離、Ｆ点からＤ点までの距離、Ｆ点からＥ点までの距離およびＦ点からＧ点までの距離を設定できるようになっている。ここで、ねじ穴手前オフセットとは、Ｂ点からワーク表面までの任意の距離を示す。つまり、Ｂ点は、このねじ穴手前オフセット分ワークから離れた位置に設定されるのである。
【００１６】
また、前記トルクテーブルには、図３（ｂ）に示すように、トルクコード、第１制限トルク、第２制限トルク、第３制限トルク、第４制限トルク、第５制限トルクの各フィールドが設けられており、トルクコード毎に、Ａ−Ｂ点間での移動用モータ２１の駆動トルクである第１制限トルク、Ｂ−Ｃ点間での移動用モータ２１の駆動トルクである第２制限トルク、Ｃ−Ｄ点間での移動用モータ２１の駆動トルクである第３制限トルク、Ｄ−Ｅ点間での移動用モータ２１の駆動トルクである第４制限トルク、Ｅ−Ｆ（またはＧ）点間での移動用モータ２１の駆動トルクである第５制限トルクをそれぞれ設定できる。これらの制限トルクで移動用モータ２１が駆動されることにより、ねじ締めツール１０を通じてねじに付与される推力は制限トルクに応じて変更されることとなる。つまり、本実施の形態では、このトルクテーブルに設定されるパラメータが、特許請求の範囲に記載されたねじ締め推力パラメータに対応する。
【００１７】
また、前記速度テーブルには、図３（ｃ）に示すように、速度コード、第１速度、第２速度、第３速度の各フィールドが設けられており、速度コードに応じて、Ａ−Ｂ点間での移動速度である第１速度、Ｂ−Ｆ（またはＧ）点間での移動速度である第２速度およびＦ（またはＧ）点から原点に復動する時の移動速度である第３速度をそれぞれ設定できるようになっている。
【００１８】
また、ねじ種登録テーブルには、図３（ｄ）に示すように、ねじ種コード、ねじ種類の各フィールドが設けられており、ねじ種コードフィールドには、前述の寸法データ設定テーブルにおけるねじ種コードと同じねじ種コードが登録され、ねじ種類フィールドには、一般ねじ、タッピンねじ、ドリルねじといった所定のねじの大別種類が設定される。このねじ種登録テーブルは、前記寸法データ設定テーブルとねじ種コードをキーとしてリレーションシップが組まれている。これにより、ねじ締め制御において、ねじ締めポイントテーブルの所定のレコードのデータを取得する際、寸法データ設定テーブルを通じてねじ種登録テーブルが参照され、寸法データ設定テーブルのねじ種コードに応じたねじの種類データを取得することができる。
【００１９】
また、前記ねじ締めポイントテーブルは、ワーク上のねじを締め付ける位置毎に異なるねじ締め情報を設定するために設けられているものであり、図３（ｅ）に示すように、最大９９箇所のねじ締めポイントについて、Ｆ点位置データ、ねじ寸法、制限トルク、速度、完了幅（＋）および完了幅（−）の各フィールドにパラメータを設定できるようになっている。このねじ締めポイントテーブルは、前記寸法データ設定テーブルのねじ種コード、トルクテーブルのトルクコード、速度テーブルの速度コードをそれぞれキーとして、各テーブルとリレーションシップが組まれている。これにより、前述の「ねじ寸法」フィールドにはねじ種コード、「制限トルク」フィールドにはトルクコード、「速度」フィールドには速度コード、の各キーをそれぞれ設定しておくことにより、ねじ締め制御時、寸法データ設定テーブル、トルクテーブル、速度テーブルのそれぞれにおける対応レコード、すなわち、ねじ締めポイントテーブルに設定されたキーと同一のキーがあるレコード、の値が参照され取得されるようになっている。なお、本実施の形態では、９９箇所のねじ締めポイントを設定するようにしているが、設定可能なねじ締めポイント数はこれに限定されるものではない。
【００２０】
制御部６０は、図４および図５に示すように、
Ｓ００１：ねじ締めスタート信号を待つ。
Ｓ００２：ツールコントローラ４０へトルクチャンネル（以下、トルクＣＨという）を指定するとともに、サーボコントローラ５０へねじ締めポイントコードを出力し、これを保持する。
Ｓ００３：ツールコントローラ４０、サーボコントローラ５０へそれぞれスタート信号を出力する。
Ｓ００４：ツールコントローラ４０からＯＫ信号またはＮＧ信号の内の何れかが入力されるのを待つ。
Ｓ００５：ツールコントローラ４０からの信号がＮＧ信号なら、Ｓ０１３にジャンプする。
Ｓ００６：サーボコントローラ５０からＦ点完了信号、Ｇ点完了信号またはＮＧ信号の内の何れかが入力されるのを待つ。
Ｓ００７：サーボコントローラ５０からの信号がＦ点完了信号またはＧ点完了信号でない場合（ＮＧ信号の場合）、Ｓ０１４にジャンプする。
Ｓ００８：完了信号がＦ点完了信号でない場合（Ｇ点完了信号である場合）、Ｓ０１４にジャンプする。
Ｓ００９：表示部（図示せず）にねじ締めＯＫ表示指令信号およびねじ高さＯＫ表示指令信号を出力する。
Ｓ０１０：サーボコントローラ５０に復帰信号を出力する。
Ｓ０１１：サーボコントローラ５０から復帰完了信号が入力されるのを待つ。
Ｓ０１２：エンド。
Ｓ０１３：表示部にねじ締めＮＧ表示指令信号を出力し、Ｓ０１０にジャンプする。
Ｓ０１４：表示部にねじ締めＯＫ表示指令信号およびねじ高さＮＧ表示指令信号を出力し、Ｓ０１０にジャンプする。
の各ステップで成るメイン制御処理を実行する。
【００２１】
また、ツールコントローラ４０は、図６に示すように、
Ｓ１０１：制御部６０からスタート信号が入力されるのを待つ。
Ｓ１０２：制御部６０から送られたトルクＣＨを読み込み、同トルクＣＨに予め設定された最終締付けトルクに相当する完了電流値を設定する。
Ｓ１０３：回転用モータ１１に駆動信号を出力する。（回転用モータ１１駆動、同時にタイマスタート）
Ｓ１０４：回転用モータ１１の負荷電流値が完了電流値に達する（トルクアップする）か、タイマがタイムアップするかの何れかを待つ。
Ｓ１０５：回転用モータ１１に停止信号を出力する。（回転用モータ１１停止）Ｓ１０６：トルクアップしていない場合（タイマがタイムアップした場合）には、Ｓ１０９にジャンプする。
Ｓ１０７：制御部６０にＯＫ信号を出力する。
Ｓ１０８：エンド。
Ｓ１０９：制御部６０にＮＧ信号を出力し、Ｓ１０８にジャンプする。
の各ステップで成るツールコントローラ制御処理を実行する。
【００２２】
また、サーボコントローラ５０は、図７ないし図１０に示すように、
Ｓ２０１：制御部６０からスタート信号が入力されるのを待つ。
Ｓ２０２：制御部６０から送られたねじ締めポイントコードを読み込み、同コードに基づいてねじ締めポイントテーブル、寸法データ設定テーブル、トルクテーブル、速度テーブル、ねじ種登録テーブルの各対応レコードのデータ（制御パラメータ）を設定する。
Ｓ２０３：制御パラメータに基づき、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点、Ｇ点をそれぞれ算出する。
Ｓ２０４：第１速度、第１制限トルクで移動用モータ２１を駆動する。
Ｓ２０５：所定時間内にエンコーダ２２から入力されるパルス信号数の増減値が０の場合（ねじ締めツール１０が移動できず、移動用モータ２１がストールして回転しなくなっている場合）、Ｓ２２３にジャンプする。
Ｓ２０６：エンコーダ２２からのパルス信号を監視してＢ点に到達したか否かを確認し、到達していない場合はＳ２０５にジャンプする。
Ｓ２０７：第２速度、第２制限トルクで移動用モータ２１を駆動する。これにより、速度がねじ締め用に減速されるとともに、ねじ締めツール１０を通じてねじに付与される推力が変更される。
Ｓ２０８：ねじの種類がドリルねじでない場合（一般ねじか、タッピンねじの場合）、Ｓ２１２にジャンプする。
Ｓ２０９：所定時間内にエンコーダ２２から入力されるパルス信号数の増減値が０の場合、Ｓ２２３にジャンプする。
Ｓ２１０：エンコーダ２２からのパルス信号を監視してＣ点に到達したか否かを確認し、到達していない場合はＳ２０９にジャンプする。
Ｓ２１１：第３制限トルクで移動用モータ２１を駆動する。これにより推力が変更される。
Ｓ２１２：ねじの種類がドリルねじまたはタッピンねじでない場合（一般ねじの場合）、Ｓ２１６にジャンプする。
Ｓ２１３：所定時間内にエンコーダ２２から入力されるパルス信号数の増減値が０の場合、Ｓ２２３にジャンプする。
Ｓ２１４：エンコーダ２２からのパルス信号を監視してＤ点に到達したか否かを確認し、到達していない場合はＳ２１３にジャンプする。
Ｓ２１５：第４制限トルクで移動用モータ２１を駆動する。これにより推力が変更される。
Ｓ２１６：所定時間内にエンコーダ２２から入力されるパルス信号数の増減値が０の場合、Ｓ２２３にジャンプする。
Ｓ２１７：エンコーダ２２からのパルス信号を監視してＥ点に到達したか否かを確認し、到達していない場合はＳ２１６にジャンプする。
Ｓ２１８：第５制限トルクで移動用モータ２１を駆動する。これにより推力が変更される。
Ｓ２１９：所定時間内にエンコーダ２２から入力されるパルス信号数の増減値が０になる（移動用モータ２１が停止する）か、もしくはＧ点へ到達するのを待つ。
Ｓ２２０：移動用モータ２１に停止信号を出力する。
Ｓ２２１：エンコーダ２２からのパルス信号によりＦ点の完了幅（＋）、（−）の範囲内において移動用モータ２１が停止したか否かを確認し、範囲内で停止している場合はＳ２２９にジャンプする。
Ｓ２２２：エンコーダ２２からのパルス信号によりＧ点に到達した状態で移動用モータ２１が停止したか否かを確認し、到達している場合はＳ２３０にジャンプする。
Ｓ２２３：制御部６０にＮＧ信号を出力する。
Ｓ２２４：制御部６０から復帰信号が入力されるのを待つ。
Ｓ２２５：移動用モータ２１に逆転駆動信号を出力し、第３速度、定格トルク値で移動用モータ２１を逆転駆動させる。
Ｓ２２６：エンコーダ２２からのパルス信号を監視してＡ点到達を待つ。
Ｓ２２７：移動用モータ２１に停止信号を出力するとともに、制御部６０へ復帰完了信号を出力する。
Ｓ２２８：エンド。
Ｓ２２９：制御部６０へＦ点完了信号を出力し、Ｓ２２４にジャンプする。
Ｓ２３０：制御部６０へＧ点完了信号を出力し、Ｓ２２４にジャンプする。
の各ステップで成るサーボコントローラ制御処理を実行する。なお、この図７ないし図１０においては省略したが、このサーボコントローラ制御処理においては、制御部からの復帰信号入力を常時監視するようになっており、復帰信号が入力された場合には処理を中止し、ステップＳ２２５からの処理に移行するようになっている。
【００２３】
次に、図２ないし図１２に基づいて本ねじ締め装置によるねじ締め作業を説明すると、本ねじ締め装置により、ねじを締め付ける場合には、予め制御部６０の寸法データ設定テーブル、トルクテーブル、速度テーブル、ねじ種登録テーブルおよびねじ締めポイントテーブルに必要な制御パラメータを設定する。この時、締付け対象がタッピンねじであって、Ｃ点での推力変更が不要になる場合には、トルクテーブルにおける第３制限トルクの設定は省略することができ、また、一般ねじの場合には、Ｃ点およびＤ点での推力変更が不要になるため、トルクテーブルにおける第３制限トルクおよび第４制限トルクの設定を省略することができる。なお、この制御パラメータの入力設定は、制御手段３０に備えられたテンキー等の操作部（図示せず）から行う。
【００２４】
締め付けるねじの種類およびワークのねじ締めポイントに対応した制御パラメータを設定した後、制御手段３０の図示しないスタートスイッチが押され、これにより制御部６０にねじ締めスタート信号が入力されると、これに応じてツールコントローラ４０にはトルクＣＨ、サーボコントローラ５０にはねじ締めポイントコードがそれぞれ指定されるとともに、ツールコントローラ４０、サーボコントローラ５０にそれぞれスタート信号が出力される。
【００２５】
ツールコントローラ４０においては、制御部６０から指定されたトルクＣＨに予め登録されている完了電流値が内部設定されるとともに、回転用モータ１１に駆動信号が出力される。これにより、ねじ締めツール１０の回転用モータ１１が駆動し、ドライバビット１２を回転させる。
【００２６】
また、サーボコントローラ５０においては、制御部６０から指定されたねじ締めポイントコードに一致するポイント番号を持つねじ締めポイントテーブルのレコードが選択され、同レコードの制御パラメータが取得される。この時、詳細な制御パラメータは、リレーションが組まれている寸法データ設定テーブル、トルクテーブル、速度テーブル、ねじ種登録テーブルの対応レコードからそれぞれ取得される。そして、取得された制御パラメータの内、Ｆ点ポイントデータ、Ｆ−Ｃ間距離、Ｆ−Ｄ間距離、Ｆ−Ｅ間距離、Ｆ−Ｇ間距離、ねじ穴手前オフセットに基づいて、推力および速度の切換ポイントとなるＢ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点、Ｇ点が算出される。なお、これらの各点はＦ点ポイントデータを基準に算出される。つまり、本実施の形態においては、Ｆ点を示すＦ点ポイントデータが特許請求の範囲に記載のねじ締め基準位置となり、前述のＦ−Ｃ間距離、Ｆ−Ｄ間距離、Ｆ−Ｅ間距離、Ｆ−Ｇ間距離、ねじ穴手前オフセットが特許請求の範囲に記載の寸法パラメータとなる。
【００２７】
前述のように推力および速度の切換ポイントが算出されて後、移動用モータ２１は第１制限トルクと第１速度で回転駆動される。これにより、ボールねじ機構２３が作動し、ドライバビット１２の先端前方方向へテーブル２４およびねじ締めツール１０を高速で前進移動させる。この過程で、ドライバビット１２先端にはねじが係合される。なお、ねじについては、予めドライバビット１２の移動路上にねじ一時保持手段（図示せず）によって保持しておく。
【００２８】
ねじ締めツール１０が前進してねじがＢ点に到達すると、これを受けて移動用モータ２１が第２制限トルクと第２速度で駆動されるよう移動用モータ２１の駆動切換が行われる。これにより、ねじ締めツール１０の下降速度は、ねじの種類に関係なく所定の低速度に切り換えられ、ねじ先端が高速でワークに衝突してワークおよびねじを破損してしまう不具合が防止される。
【００２９】
第２制限トルク以降の制限トルクは、ねじの種類に応じてその設定値が異なる。したがって、それらの制限トルクで移動用モータ２１が駆動されることによってねじ締めツール１０からねじに負荷される推力もねじの種類に応じて異なるものとなる。そこで、ここからは、ねじの種類毎にＢ点以降のねじ締め動作について、それぞれ最も一般的な例を紹介していくこととする。
【００３０】
◎一般ねじの場合（図１１（ａ）及び図１２（ａ）参照）
一般ねじの場合、予めワークにはめねじが形成されているので、最初からねじを高い推力で押圧しておかなくても、ワークにねじを螺入していくことができる。逆に、最初からあまり高い推力を負荷すると、ねじまたはめねじの破壊を招く恐れがある。したがって、一般ねじの場合、第２制限トルクは比較的低い値に設定され、よって、ねじにはねじ締めツール１０を通じて低推力が負荷される。この時、ドライバビット１２は回転用モータ１１の駆動で回転しているため、ねじは低推力が負荷された状態でワークにねじ込まれる。
【００３１】
この一般ねじの場合、ねじ締めの過程で、下穴成形、めねじ成形は共に存在しないため、Ｃ点、Ｄ点は設定されず（図８のＳ２０８ないしＳ２１２参照）、ねじがＥ点に達した時点、つまり、ねじがワークに着座する付近位置に達した時点、で次の推力への切換が行われる。
【００３２】
ねじがＥ点に達して後は、締付けトルクの増大にともなってドライバビット１２がねじの頭部から外れてしまう現象（以下、この現象をカムアウトと称する）が生じやすくなる。したがって、このカムアウトを防止するため、ねじ込み位置がＥ点に到達すると、移動用モータ２１が第５制限トルクにより駆動され、これによってねじには高推力が負荷される。
【００３３】
◎タッピンねじの場合（図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）参照）
タッピンねじの場合、ワークへのねじ込み開始直後から予め成形されている下穴にめねじが成形され始め、これによって締付けトルクが増大する。この締付けトルクによるカムアウトを防止するため、タッピンねじの場合には、第２制限トルクが一般ねじの場合よりも高めの値に設定され、これにより、ねじにはねじ締めツール１０を通じて中推力が負荷される。なお、このタッピンねじの場合、ねじ締めの過程で、下穴成形は必要ないため、Ｃ点は設定されない（図８のＳ２０８参照）。
【００３４】
ねじがワークの下穴にめねじを成形し終わるＤ点までねじ込まれると、移動用モータ２１は第４制限トルクで駆動される。これにより、ねじにはねじ締めツール１０を通じて低推力が負荷される。ねじがＤ点に達して後、Ｅ点に達するまでは、ワークにめねじを成形し終わっているので、締付けトルクも低い。したがって、Ｄ点からＥ点までの間は、一般ねじと同様に低推力でねじ込むのが最適なのである。ただし、下穴が有底である場合等には、ねじを締め終わるまでめねじ成形が継続されるため、Ｄ点で推力を低推力に切換えることは好ましくない。この場合には、Ｅ点まで同じ中推力が維持されるか、あるいはＤ点で高推力に切り換えられるよう、第４制限トルクを設定しておくのがよい。こうして、ねじがＥ点に達して後は、一般ねじの場合と同様に高推力がねじに負荷されてねじの締め付けが行われる。
【００３５】
◎ドリルねじの場合（図１１（ｃ）及び図１２（ｃ）参照）
ドリルねじの場合、ワークへのねじ込み開始直後から下穴が成形され始めるため、この時に最終締付けトルクよりも大きな締付けトルクが発生する。従って、ドリルねじの場合には、第２制限トルクが他の制限トルクと比べて最も高い値に設定される。よって、Ｂ点を過ぎると、ドリルねじにはねじ締めツール１０を通じて超高推力が負荷される。これにより、下穴成形時に発生する締付けトルクによってドライバビット１２がカムアウトするのを防止しつつ良好に下穴成形を行うことができる。
【００３６】
ドリルねじがワークに下穴を成形し終わるＣ点に到達すると、次に制限トルクは第３制限トルクに切り換えられる。ここからは下穴にめねじを成形する工程になるため、この第３制限トルクで移動用モータ２１が駆動されることにより、ねじには前述のタッピンねじの場合と同様、中推力が負荷される。これにより、ドライバビット１２のカムアウトを防止しつつ良好なめねじ成形を行うことができる。この後の推力変更は、基本的にタッピンねじと同様であるが、このドリルねじを締付ける際にも、ワークが厚い場合にはＣ点およびＤ点で各適用される第３，第４制限トルク値を中推力以上の高い推力が負荷される値に設定しておくとよい。
【００３７】
以上のように、ねじの種類に応じて推力が変更されてねじの締付けが行われる。その際、ねじの締め付け状態の良否は、回転用モータ１１の負荷電流値を見ることにより判別される。つまり、回転用モータ１１の負荷電流値は、ねじの締付トルクに対応して増減されるため、これを完了電流値と比較することにより、ねじが所定のトルクまで締付けられたかどうかを判別できるのである。こうして、回転用モータ１１の負荷電流値が完了電流値に達すると、回転用モータ１１の駆動が停止されるとともに、ツールコントローラ４０から制御部６０にＯＫ信号が出力される。この時、所定時間経っても回転用モータ１１の負荷電流値が完了電流値に達しない場合には、回転用モータ１１の駆動が停止されるとともに、ツールコントローラ４０から制御部６０にＮＧ信号が送られる。
【００３８】
また、サーボコントローラ５０においては、エンコーダ２２のパルス信号数から移動用モータ２１の移動量が０になった（ねじ締めツール１０の移動速度が０になる）こと、またはねじがＧ点に到達したことの何れかが判明すると、移動用モータ２１の駆動が停止される。ここで、移動用モータ２１の駆動を停止した位置が制御パラメータの内のＦ点ポイントデータ、完了幅（＋）および完了幅（−）とで決定されるＦ点の許容範囲内に収まっている場合には、サーボコントローラ５０から制御部６０にＦ点完了信号が送られる。また、Ｇ点に到達している場合には、制御部６０にＧ点完了信号が送られる。さらに、移動用モータ２１の駆動停止位置が前記の何れにも該当しない場合には、制御部６０にＮＧ信号が送信される。
【００３９】
制御部６０では、ツールコントローラ４０およびサーボコントローラ５０から入力される前述の各信号を受け、ねじの締付けトルク、ねじ込み高さの良否が判定され、これらに基づいた結果表示がなされる。このようにして、ねじ締め作業が完了すると、移動用モータ２１は高速で逆転駆動され、これにより、ねじ締めツール１０は待機ポイントＡ点に復帰して次の作業に備える。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のねじ締め装置によれば、ねじの種類とねじの寸法とねじ締め基準位置（上記実施の形態でいうＦ点）とに応じて推力の切換ポイントを設定し、この推力切換ポイント毎に推力の切換を行うようになっているため、ねじの種類とねじ込み位置に応じて適正に推力を調整し、正確なねじ締めを行うことができるとともに、従来のようなねじ種類毎にトルクパターンを設定しておく場合に比べ、制御パラメータ等、制御に必要なデータ量が格段に少なくなり、よって、ねじ締め制御処理を高速化できる。また、トルクパターンを得ずともよいため、様々なねじの締め付けにも容易に対応することができる等の利点がある。さらに、寸法データ設定テーブルに設定されるねじの寸法関係のパラメータ、トルクテーブルに設定される制限トルクのパラメータ、速度テーブルに設定される速度のパラメータをそれぞれひとまとまりとして、これらを自在に組み合わせることができ、さらにきめ細かなねじの締め付けを行うことができる等の利点がある。また、往復移動手段でねじ込み位置の検出と推力の切換とを行っているため、ねじ締めツールを必要な機種に自由に変更することが可能になる等の利点もある。一方、ねじの種類に応じて必要な推力切換ポイントを選択し、その推力切換ポイントに対応するねじ締め推力パラメータ（制限トルク）に基づいて移動用モータを駆動制御するため、一般ねじ、タッピンねじ、ドリルねじ等の締付け形態の異なる各種ねじの締付けを効率よく行うことができる等の利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るねじ締め装置の概略構造説明図である
【図２】ねじを締め付ける作業の過程における特徴点と移動用モータの駆動切換の関係を示す説明図である。
【図３】制御パラメータを設定登録するための各種テーブルの説明図である。
【図４】制御部のメイン制御処理の前段を示すフローチャートである。
【図５】制御部のメイン制御処理の後段を示すフローチャートである。
【図６】ツールコントローラの制御処理を示すフローチャートである。
【図７】サーボコントローラの制御処理の前段を示すフローチャートである。
【図８】サーボコントローラの制御処理の中段前半を示すフローチャートである。
【図９】サーボコントローラの制御処理の中段後半を示すフローチャートである。
【図１０】サーボコントローラの制御処理の後段を示すフローチャートである。
【図１１】ねじを締め付ける時の推力変更パターン例をねじ種毎に示した説明図である。
【図１２】ねじを締め付ける時の推力と速度の変更パターン例をねじ種毎に示した説明図である。
【符号の説明】
１  ねじ締め装置
１０  ねじ締めツール
１１  ビット回転駆動用モータ
１２  ドライバビット
２０  往復移動手段
２１  移動用モータ
２２  エンコーダ
２３  ボールねじ機構
２４  テーブル
３０  制御手段
４０  ねじ締めツールコントローラ
５０  サーボ駆動コントローラ
６０  制御部
【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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【図１１】
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【図１２】
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