JP2011073105A - ネジのネジ込み量の管理方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの表面に傷をつけることなく、ワークにネジ込まれるネジのネジ込み量の適不適を正確に判断すること。
【解決手段】基台上に順次セットされるワークにネジ込まれる各ネジのネジ込み量を管理する方法であって、各ワークについて、ネジ込み後のネジの高さＰを基台の位置を基準として計測し、計測されたネジの高さＰのワークに対する移動平均Ａを求め、求めた移動平均Ａを基準とし、その基準に対する所定範囲である上限値ＧＵおよび下限値ＧＳを定め、計測されたネジの高さＰが上限値ＧＵまたは下限値ＧＳを越えたときに不適であると判断する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、基台上に順次セットされるワークにネジ込まれる各ネジのネジ込み量を管理する方法および装置に関する。

近年において、携帯電話機はその機能の多様化が進むとともに防水性の要求がますます高まっている。また、パソコン、端末機器、ゲーム機器、音楽機器などのように、小型化が進み、しかも融合し多機能化したこれらの携帯可能な機器においても、防水性の要求が今後拡大すると考えられる。

ところで、一般に、携帯機器のケーシングは、フロントケースとリヤケースとが複数のネジによって互いに締め付けられて構成される。ネジ締め工程においては、例えば、作業者が、仮組みされたケーシングをワークとしてワーク台の上にセットする。セットが完了すると、ネジ締め装置に設けられた電動ドライバーが、ネジ供給機から供給されたネジをその先端部で吸着して保持した後、ワークのネジ穴の真上に移動する。そして、電動ドライバーが回転駆動しながら下降し、ネジをワークのネジ穴にネジ込んで締め付ける。このような動作を繰り返し、全てのネジ穴に対してネジを締め付ける。

ネジ締め工程において、またはネジ締め工程の後に、ネジが正常にネジ込まれたかどうかがチェックされる。これは、ネジが十分にネジ込まれていない浮き状態などの不良品が出荷されないよう管理するためである。特に、防水性が要求される部分でネジの浮きが発生した場合には、防水機能が発揮できないため致命的な故障になることがある。

そのようなネジのチェックでは、ネジの高さ位置が計測され、ネジのネジ込み量が適正であるかどうかについて管理が行われる。

従来において、ネジ込み量のチェックのための装置が提案されている（特許文献１）。特許文献１では、ねじ締め用のボディユニットと一体的に変位センサを設け、被締付け部材の表面に当接して停止するアタッチメントをボディユニットに対して伸縮移動可能に設ける。変位センサによって、ボディユニットに対するアタッチメントの伸縮位置を検出する。検出値と設定値とを比較し、ねじ締めの良否を判定する。

また、摩擦接合システムにおいて、摩擦部材が接合部に接触する際の立ち上がり部分が、上管理限界値と下管理限界値との間に収まっているか否かに基づいてその異常の有無を判断する装置が開示されている（特許文献２）。

特許文献２では、出力信号のうち、摩擦部材の駆動が停止するまでの後続部分について移動平均を算出し、後続部分の出力信号から移動平均を減算して得られる差分信号が設定された閾値を超えるか否かにも基づいて、異常の有無が判断される。

特開２０００−９４２４１ 特開２００９−８２９５１

しかし、特許文献１においては、ネジの高さの検出のために、アタッチメントの先端を被締付け部材の表面に当てるので、これによって被締付け部材の表面に傷がつくおそれがある。表面に傷がつくと商品価値が低下し、出荷不可能となることがある。特に、ファッション性にこだわる携帯電話機などにおいては、わずかな傷がついても商品価値がなくなることがあり、被締付け部材を当たり面とする高さ検出を行うことは問題である。

また、特許文献２では、異常の有無の判断において、摩擦部材の駆動が停止するまでの後続部分について移動平均を算出し、これを用いて差分信号を算出し、この差分信号を予め設定された閾値と比較するようになっている。つまり、そこで用いられる閾値は、予め算出されて設定された固定値であり、センサからの出力信号に基づいてダイナミックに設定されるものではない。

これらの点に鑑みると、ワークの表面に傷をつけないために、ワークを当たり面とすることなくネジの高さを検出する必要がある。そのためには、ワークを載置するワーク台、ワーク台を取り付ける基台、または基台を設置する床面を基準として、つまり基台の位置を基準として、ネジの高さを検出しまたは計測することが考えられる。

ところで、温度や湿度など環境の変化による寸法変化、ワークのロットによる寸法バラツキなどにより、ワークのワーク台に対する高さ位置が変動する。そのため、基台の位置を基準としてネジの高さを計測した場合には、基台の位置に対するワークの高さ位置が、ネジ込み量と関係のない要因によって変化するので、そのままではネジ込み量の適不適を正確に判断することができない。

例えば、ネジ締め工程に最初に流れてくる複数個のサンプルについてネジの高さを計測し、その平均値から基準値を決めて上限値および下限値を設定することが考えられる。しかしその場合には、上限値および下限値は固定的なものであるから、ワークの温度変化やロットの寸法バラツキなどが反映されず、ネジ込み量の適不適が正確に判断されない。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、ワークの表面に傷をつけることなく、ワークにネジ込まれるネジのネジ込み量の適不適を正確に判断することを目的とする。

ここで述べる実施形態の管理方法では、基台上に順次セットされるワークにネジ込まれる各ネジのネジ込み量を管理する方法であって、各ワークについて、ネジ込み後のネジの高さを前記基台の位置を基準として計測し、計測されたネジの高さのワークに対する移動平均を求め、求めた移動平均を基準とし、その基準に対する所定範囲である上限値および下限値を定め、計測されたネジの高さが前記上限値または前記下限値を越えたときに不適であると判断する。

また、ネジのネジ込み量の管理装置では、前記ネジの高さを前記基台の位置を基準として計測するネジ高さ計測部と、計測されたネジの高さのワークに対する移動平均を求める演算部と、求めた移動平均を基準としその基準に対する所定範囲である上限値および下限値を設定する設定部と、計測されたネジの高さが前記上限値または前記下限値を越えたときに不適であると判断する判断部と、を備える。

本発明によると、ワークの表面に傷をつけることなく、ワークにネジ込まれるネジのネジ込み量の適不適を正確に判断することができる。

本実施形態のネジ込み量の管理装置の全体の構成を示す図である。 ワークへのネジ込みおよびネジ高さ計測を行っている状態を示す図である。 総合制御部の構成の例を示すブロック図である。 管理部の機能的な構成の例を示すブロック図である。 ワークの例を示す図である。 計測されたネジの高さについて適不適の例を説明するための図である。 本実施形態によるネジ込み量の管理方法を説明するための図である。 従来におけるネジ込み量の管理方法を説明するための図である。 本実施形態のネジ込み量の管理の処理の概略を示すフローチャートである。 他の実施形態のネジ込み量の管理装置の全体の構成を示す図である。

図１には、ネジのネジ込み量の管理装置１の概略が示されている。

管理装置１は、基台１１上に順次セットされるワークＷＫにネジをネジ込むネジ締め装置３を含み、ネジ締めを行うとともにそのネジ込み量を計測して適不適の管理を行う。

すなわち、図１において、管理装置１は、ネジ締め装置３およびネジ込み量管理部４を備える。

ネジ締め装置３は、基台１１、基準台１２、ネジ供給装置１３、ドライバーユニット１４、高さ測定センサ１５、Ｚ軸駆動ユニット１６、および制御部１７を備える。

基台１１は、ベッド２１、Ｘ軸駆動ユニット２２、Ｙ軸駆動ユニット２３、テーブル２４、およびワーク台２５を備える。

ベッド２１は、水平な床面ＦＬ上に設置される。Ｘ軸駆動ユニット２２およびＹ軸駆動ユニット２３は、ベッド２１に取り付けられ、テーブル２４を水平面（ＸＹ平面）内において任意の位置に移動させ位置決めする。

このようなＸ軸駆動ユニット２２およびＹ軸駆動ユニット２３は、モータおよびボールネジなどを組み合わせて構成される。また、リニアモータを用いることも可能である。Ｘ軸駆動ユニット２２、Ｙ軸駆動ユニット２３、およびテーブル２４によって、所謂ＸＹテーブルが構成される。

ワーク台２５は、その上にワークＷＫを載置するものである。ワーク台２５は、合成樹脂または金属などを材料として製作することができる。ワーク台２５の上面には、ワークＷＫの表面形状に沿った凹部２５ａが設けられる。ワーク台２５は、テーブル２４の上面に取り付けられ、テーブル２４と一体的に移動する。

なお、ワークＷＫは、図５に示されるように、本実施形態では携帯電話機が用いられる。携帯電話機のケーシングＣＳは、フロントケースとリアケ−スとが合わさったものであり、防水タイプの場合などにはその間にパッキンが装着される。ケーシングＣＳの４ヵ所にネジ穴ＮＡが設けられ、ネジ穴ＮＡに、ドライバーユニット１４によってネジがネジ込まれて一体化される。

基準台１２は、高さ測定センサ１５による高さ測定の基準となるものであり、金属材料などから製作することができ、その表面は滑らかに仕上げられている。基準台１２は、アーム１２１によってベッド２１に取り付けられている。これにより、基準台１２は、基台１１に対して固定的に設けられている。これにより、高さ測定センサ１５により測定されるネジの高さ（ネジ込み量）は、基準台１２に対するネジの高さの変化量として得ることができる。

なお、基準台１２に対するネジの高さの変化量は、ベッド２１、テーブル２４、ワーク台２５、または床面ＦＬに対するネジの高さの変化量と等価である。したがって、基準台１２は、ベッド２１、テーブル２４、またはワーク台２５のいずれにでも取り付けることが可能である。また、基台１１とは別個に、床面ＦＬ上に独立して設置することも可能である。

ネジ供給装置１３は、多数のネジを収容しており、ドライバーユニット１４による１回のネジ締めごとに、ドライバーユニット１４のネジ吸着ビット１４１に対してネジを１つずつ供給する。本実施形態では、ネジ供給装置１３はテーブル２４の上に設置されているが、他の場所に設置することも可能である。

ドライバーユニット１４は、オンオフ制御またはインバータ制御されるモータによって回転駆動するドライバー軸１４ａを有し、その先端にネジ吸着ビット１４１が設けられている。ネジ吸着ビット１４１は、減圧エアーによる吸着力でネジを吸着して保持するものである。なお、ドライバーユニット１４のドライバー軸が回転している状態でも、ネジ吸着ビット１４１によるネジの吸着は可能である。

ドライバーユニット１４は、Ｚ軸駆動ユニット１６によってＺ軸方向（垂直方向）に移動可能である。テーブル２４がＸＹ平面上を移動し、ワークＷＫのネジ穴がドライバーユニット１４の真下に位置決めされた状態で、Ｚ軸駆動ユニット１６の駆動によってドライバーユニット１４が下降し、ネジ締めを行う。ネジ締めの前には、ネジ供給装置１３がドライバーユニット１４の下方に位置し、ネジ吸着ビット１４１に１つのネジが供給される。

高さ測定センサ１５は、ドライバーユニット１４と一体で移動するように連結されている。高さ測定センサ１５は、伸縮可能な測定ロッド１５１を持ち、ドライバーユニット１４がネジ締めのために下降したときに、測定ロッド１５１の先端が基準台１２の表面に当接し、ドライバーユニット１４のＺ方向の位置に応じて測定ロッド１５１が伸縮する。このとき、高さ測定センサ１５は、測定ロッド１５１の伸縮した位置に応じた信号を、ネジ高さ信号Ｓ１として出力する。

つまり、図２に示すように、ドライバーユニット１４がネジ締めのために下降し、ドライバー軸１４ａの回転駆動によって、ネジＮＪがワークＷＫのネジ穴ＮＡにネジ込まれる。このとき、高さ測定センサ１５はドライバーユニット１４とともに下降し、測定ロッド１５１は、その先端が基準台１２の表面に当接し、ネジＮＪのネジ高さ位置に応じて伸縮する。

ドライバーユニット１４におけるトルク制御または時間制御などによってネジ締めが終了したときに、高さ測定センサ１５がネジ高さ信号Ｓ１を出力する。

このように、ネジ高さ信号Ｓ１は、ネジ締め時におけるドライバーユニット１４の、基準台１２つまり基台１１に対する高さ位置または高さ変位を示す信号である。ネジ高さ信号Ｓ１について、基台１１の位置、基準台１２の位置、ドライバーユニット１４および高さ測定センサ１５の位置などに応じて、予めキャリブレーションを行っておけばよい。なお、ネジ高さ信号Ｓ１は、例えば分解能を１μｍ程度とすることができる。

図１に戻って、Ｚ軸駆動ユニット１６は、Ｘ軸駆動ユニット２２およびＹ軸駆動ユニット２３と同様に、モータおよびボールネジなどを組み合わせて構成することができる。また、リニアモータを用いることも可能である。また、エアーシリンダを用いることも可能である。エアーシリンダを用いた場合には、エアーシリンダに供給する圧縮空気を電磁弁により制御し、空気の圧力を上下動の力に変換することによってＺ軸方向の駆動を行う。

制御部１７は、総合制御部１７０、Ｘ軸制御部１７１、Ｙ軸制御部１７２、Ｚ軸制御部１７３、ドライバー制御部１７４、エアー制御部１７５、および管理部１７６を有する。

Ｘ軸制御部１７１、Ｙ軸制御部１７２、およびＺ軸制御部１７３は、Ｘ軸駆動ユニット２２、Ｙ軸駆動ユニット２３、およびＺ軸駆動ユニット１６に対して、移動位置に対応した数のパルスなど、移動位置情報を含んだ信号を出力する。また、Ｚ軸駆動ユニット１６がエアー駆動である場合には、電磁弁を切り換える信号を出力して圧縮空気の供給または排気を制御する。

ドライバー制御部１７４は、ドライバーユニット１４のモータを制御するために信号または電力を出力する。

エアー制御部１７５は、ネジ吸着ビット１４１に供給する減圧エアー（真空圧）を供給し、またはその供給を制御するための信号を出力する。

管理部１７６は、ワーク台２５の上にセットされた各ワークについて、高さ測定センサ１５から出力されるネジ高さ信号Ｓ１に基づき、ネジ込み後のネジの高さを計測する。また、計測されたネジの高さのワークＷＫに対する移動平均を求め、求めた移動平均を基準とし、その基準に対する所定範囲である上限値および下限値を定め、計測されたネジの高さが前記上限値または前記下限値を越えたときに不適であると判断する。また、絶対上限値および絶対下限値を基台１１の位置を基準として設定しておき、上限値が絶対上限値を越えまたは下限値が絶対下限値を越えたときに、エラーとして警報を出力する。詳しくは後で述べる。

総合制御部１７０は、これら各部との間で信号のやり取りを行い、制御部１７の全体を制御する。また、総合制御部１７０には、操作パネル、表示パネル、警報灯、ブザーなどが設けられる。

総合制御部１７０は、例えば図３に示すように、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他の周辺素子などを備える。ＲＯＭまたはＲＡＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより、各部に対する制御信号を出力する。また、各部から送られた信号またはデータは、ＲＡＭなどに記憶され、必要な演算処理が行われる。

例えば、ＣＰＵは、管理部１７６から種々の信号Ｓを受信する。また、ＣＰＵは、ドライバーオン信号、Ｚ軸エアーオン信号、ネジ吸着エアーオン信号、Ｘ軸パルス信号、Ｙ軸パルス信号などを各部に出力する。また、図示しない種々のセンサからの信号を受信する。これらの信号は、ＲＳ２３２Ｃなどのシリアル信号を用いて送信または受信することも可能である。

なお、これらの信号の送受信には、ＣＰＵの汎用ポートを利用することが可能であり、また、専用のＩＯポートを用いることも可能である。

このような総合制御部１７０として、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller)と呼ばれるコントローラまたはシーケンサを用いてもよい。

図４において、管理部１７６は、ネジ高さ記憶部１８１、演算部１８２、初期値設定部１８２ａ、上下限設定部１８３、範囲設定部１８４、判断部１８５、絶対値設定部１８６、および警報出力部１８７などを備える。

ネジ高さ記憶部１８１は、高さ測定センサ１５から出力されるネジ高さ信号Ｓ１を記憶する。ネジ高さ記憶部１８１においては、過去において入力された適当数分のネジ高さ信号Ｓ１を記憶している。

演算部１８２は、ネジ高さ記憶部１８１に記憶されたネジ高さ信号Ｓ１（ネジ高さデータ）を用いて、ワークＷＫに対する移動平均Ａを求める。移動平均Ａとして、単純移動平均、荷重移動平均、修正移動平均などを用いることができる。移動平均Ａを求める際の初期値として、初期値設定部１８２ａに設定された値が用いられる。初期値設定部１８２ａには、ユーザなどによって任意の値の初期値を設定しておくことが可能である。

つまり、例えば、演算部１８２は、移動平均（単純移動平均）Ａとして、次の（２）式、
Ａ（ｔ）＝Ａ（ｔ−１）−Ｐ〔ｔ−（ｎ−１）〕／ｎ＋Ｐ／ｎ ……（２）
但し、Ａ ：移動平均
ｎ ：個数
Ｐ ：計測されたネジの高さ
で示されるＡ（ｔ）を求める。

なお、Ａ（ｔ）は今回の移動平均であり、Ａ（ｔ−１）は前回の移動平均である。移動平均Ａの初回の演算の際には、前回の移動平均Ａ（ｔ−１）として、初期値設定部１８２ａに設定された初期値を用いる。また、Ｐ〔ｔ−（ｎ−１）〕は移動平均Ａに含まれるネジの高さのうちの最初に計測されたネジの高さであり、Ｐは最新に計測されたネジの高さである。これらネジの高さＰは、ネジ高さ信号Ｓ１に基づく。

また、移動平均（単純移動平均）Ａとして、次の（３）式、
Ａ（ｔ）＝Ａ（ｔ−１）−Ａ（ｔ−１）／ｎ＋Ｐ／ｎ ……（３）
但し、Ａ（ｔ） ：今回の移動平均
Ａ（ｔ−１）：前回の移動平均
ｎ ：個数
Ｐ ：計測されたネジの高さ
で示されるＡ（ｔ）を求めてもよい。

この場合にも、初回の演算の際には、前回の移動平均Ａ（ｔ−１）として、初期値設定部１８２ａに設定された初期値を用いる。

上の（３）式を用いて移動平均Ａを求めた場合には、最初に計測されたネジの高さＰ〔ｔ−（ｎ−１）〕を用いないため、プログラム上で計算に使用するメモリ容量が少なくて済み、プログラムもすっきりする。また、上の（３）式を用いた場合には、一番古いネジの高さＰ〔ｔ−（ｎ−１）〕を差し引くのではなく、これにより誤差が発生するが、移動平均の演算に用いる個数ｎの値を適度に大きくしておくことにより、結果的に誤差の範囲に落ち着く。

上下限設定部１８３は、演算部１８２で求めた移動平均Ａに対し、範囲設定部１８４に設定された範囲値α，βを用いて、上限値ＧＵおよび下限値ＧＳを定める。

つまり、上限値ＧＵおよび下限値ＧＳは、次に（４）式、
ＧＵ＝Ａ＋α
ＧＳ＝Ａ−β ……（４）
で求められる。

判断部１８５は、上下限設定部１８３で求められた上限値ＧＵおよび下限値ＧＳと、ネジ高さ記憶部１８１から得られる最新のネジ高さ信号Ｓ１（最新に計測されたネジの高さＰ）とに基づいて、そのネジの高さＰの適不適を判断する。

すなわち、最新のネジの高さＰが上限値ＧＵと下限値ＧＳとの間に入っている場合には、そのネジ締めは適正であると判断し、最新のネジの高さＰが上限値ＧＵまたは下限値ＧＳを越えたときに不適であると判断する。

判断部１８５は、最新のネジ締めについて、ネジの高さＰの適不適を示す判断信号Ｓ２を出力する。

絶対値設定部１８６は、基台１１の位置を基準として、絶対上限値ＺＵおよび絶対下限値ＺＳを設定する。絶対上限値ＺＵおよび絶対下限値ＺＳは、上下限設定部１８３で求められた上限値ＧＵおよび下限値ＧＳに対し、その値が適切であるか否かを判断するための限界値である。絶対上限値ＺＵおよび絶対下限値ＺＳは、ユーザによって設定することが可能である。

警報出力部１８７は、上限値ＧＵが絶対上限値ＺＵを越え、または下限値ＧＳが絶対下限値ＺＳを越えたときに、エラーとして警報信号Ｓ３を出力する。警報出力部１８７が警報信号Ｓ３を出力したときには、ドライバーユニット１４の動作が停止するように制御される。

このような管理部１７６は、図３に示すようにＣＰＵなどを用い、ＲＯＭまたはＲＡＭなどに記憶されたコンピュータプログラムをＣＰＵが実行することによりソフト的に実現することができる。したがって、管理部１７６などは一種のコンピュータとみることが可能である。また、適当なハードウエア回路を用いて実現することも可能であり、ハードウエア回路とソフトウエアとを組み合わせて実現することも可能である。

次に、管理装置１によるネジの高さの管理方法について説明する。

図６には、計測されたネジの高さＰについて、従来の基準ＤＡによる場合と本実施形態の移動平均Ａによる場合との適不適の例が示されている。

つまり、図６（Ａ）〜（Ｃ）において、基準ＤＡは、固定的に設定された値であり、上限値ＤＵおよび下限値ＤＳは固定的な基準ＤＡに基づいて決定された固定的なものである。

これに対し、基準となる移動平均Ａは、固定的なものではなく、ワークの温度変化やロットの寸法バラツキなどによるワークＷＫの表面の高さの通常の変動が反映されたものである。上限値ＧＵおよび下限値ＧＳは、移動平均Ａに基づいて決定されており、同様にワークＷＫの表面の高さの通常の変動が反映されている。

図６（Ａ）では、ワークＷＫの表面の高さが、基準台１２に対して正規の高さ位置である基準位置ＫＬとなっている場合を示す。この場合に、固定的な基準ＤＡおよび移動平均Ａのいずれに基づいても、計測されたネジの高さＰは上限値ＧＵ，ＤＵと下限値ＧＳ，ＤＳとの間に入っている。この場合に、本実施形態では、そのネジ締めは適正であると判断される。実際に、図６（Ａ）に示されるように、ネジＮＪはワークＷＫに十分にネジ込まれており、正常な状態である。

図６（Ｂ）では、図６（Ａ）と同じく、ワークＷＫの表面の高さが基準台１２に対して正規の高さ位置である基準位置ＫＬとなっている場合を示す。この場合に、固定的な基準ＤＡおよび移動平均Ａのいずれに基づいても、計測されたネジの高さＰが上限値ＧＵ，ＤＵを越えているので、このネジ締めは不適であると判断される。実際に、図６（Ｂ）に示されるように、ネジＮＪはワークＷＫに十分にネジ込まれておらず、異常な状態である。

この場合に、本実施形態において、ドライバーユニット１４はその場合で即座に停止するか、または上昇した後で停止する。エラー警報が音または光などで出力される。その後、ユーザなどによってワークＷＫが取り除かれる。取り除かれたワークＷＫは、ネジ込まれたネジＮＪが取り外され、検査を行った上で、再度ネジ締め工程に送られる。

図６（Ｃ）では、ワークＷＫの表面の高さが基準位置ＫＬからずれている場合を示す。この例では、ワークＷＫの表面の高さが基準位置ＫＬよりも誤差Ｌ１だけ高くなっている。

つまり、この原因として、例えば、ワークＷＫがワーク台２５の上に適正にセットされていない場合、温度または湿度の影響でワークＷＫの表面が高くなった場合、ロットの寸法バラツキなどが考えられる。

図６（Ｃ）の例において、計測されたネジの高さＰが固定的な基準ＤＡによる上限値ＤＵを越えているので、その場合にはネジ締めは不適であると判断される。しかし、実際には、図６（Ｃ）に示されるように、ネジＮＪはワークＷＫに十分にネジ込まれており、正常な状態である。

つまり、固定的な基準ＤＡによる場合には、ネジ締めが正常であっても不適であると判断されることとなる。

これに対し、本実施形態による移動平均Ａを用いた場合には、過去に計測されたネジの高さＰの履歴に応じて移動平均Ａも高くなっている。そのため、上限値ＧＵも高くなっており、計測されたネジの高さＰは上限値ＧＵを越えることがなく、実際のネジＮＪの状態に対応してネジ締めは適正であると判断される。

このように、本実施形態における管理部１７６によると、ワークＷＫにネジ込まれるネジＮＪのネジ込み量の適不適を正確に判断することができる。しかも、ドライバーユニット１４は、ネジＮＪをワークＷＫのネジ穴ＮＡにネジ込むだけであり、従来のネジ締め方法のようにアタッチメントの先端をワークＷＫの表面に当てないので、ワークＷＫの表面に傷をつけることがない。

図７には、ネジ締めの回数に応じて、移動平均Ａ、上限値ＧＵ、および下限値ＧＳが変動する様子が示されている。また、図８には、固定的な基準ＤＡによる上限値ＤＵおよび下限値ＤＳを用いた場合が示されている。

図７において、ネジの高さＰは、１回ごとに異なる値となっており、しかも全体として大きな周期で変動している。ネジの高さＰのワークＷＫに対する移動平均Ａは、その大きな周期に沿うように変動しており、上限値ＧＵおよび下限値ＧＳもそれに沿って変動している。

その結果、それぞれの測定におけるネジの高さＰは、そのときの上限値ＧＵおよび下限値ＧＳと比較され、適不適が判断される。図７の例では、時々のネジ締めにおいてネジの高さＰが不適であると判断されることとなる。したがって、不適であると判断されたときに、そのワークＷＫを除去し、またはネジ締め状態をユーザがチェックすればよい。

また、不適であると判断されたときに、ユーザがそのネジ締め状態を実際に確認することにより、その上限値ＧＵおよび下限値ＧＳが適正であったかどうかを判断する。もし実際のネジ締め状態が正常であるにも係わらず不適であると判断された場合には、ユーザは範囲値α，βを変更し、これによって上限値ＧＵおよび下限値ＧＳが妥当な値となるように調整すればよい。また、移動平均Ａに用いるネジの高さＰの個数ｎを変更して適正な判断が行われるように調整すればよい。なお、個数ｎとしては、例えば、８、１６、３２、または他の適当な値を用いることができる。また、個数ｎを、８、９、１０、１１、１２などのように、１つごとに調整するようにしてもよい。

また、図７には、絶対値設定部１８６によって設定された絶対上限値ＺＵおよび絶対下限値ＺＳが示されている。この例では、上限値ＧＵまたは下限値ＧＳは、いずれも絶対上限値ＺＵまたは絶対下限値ＺＳを越えていないので、警報信号Ｓ３は出力されない。

この場合に、上限値ＧＵまたは下限値ＧＳが絶対上限値ＺＵまたは絶対下限値ＺＳを越えた場合には、警報信号Ｓ３が出力される。これは、規格外のワークＷＫまたはネジＮＪが混入している場合、ゴミなどが挟まっている場合、ワークＷＫまたはネジＮＪのバラツキなどが許容範囲でなくなっていることなどが考えられる。

なお、絶対上限値ＺＵおよび絶対下限値ＺＳについても、実際のネジ締め状態を見ながら適正な値となるように実験によって調整すればよい。

これに対して、図８においては、ネジの高さＰの変化の大きな周期において、特定の回数の期間における全体が不適となってしまう。つまり、実際にはネジ締め状態が正常であるにも係わらず不適となってしまう。

次に、管理装置１における処理および動作について、フローチャートを参照して説明する。

図９において、制御部１７の起動時に初期設定を行う（＃１１）。初期設定においては、例えば、移動平均Ａ（ｔ−１）の初期値、個数ｎ、範囲値α，β、絶対上限値ＺＵ、絶対下限値ＺＳなどを設定する。また、移動平均Ａ（ｔ−１）の初期値を、レジスタＡｒｅｇに記憶する。

そして、流れてきたワークＷＫに対して、ネジ締めを行い、ネジの高さＰを計測する（＃１２）。移動平均Ａを演算するために、前回の移動平均Ａ（ｔ−１）として、レジスタＡｒｅｇに記憶された値を用いる（＃１３）。そして、移動平均Ａを演算する（＃１４）。

求められた移動平均ＡによってレジスタＡｒｅｇを更新する（＃１５）。上限値ＧＵおよび下限値ＧＳを算出する（＃１６）。算出した上限値ＧＵおよび下限値ＧＳが絶対上限値ＺＵまたは絶対下限値ＺＳのいずれをも越えていないかどうか比較する（＃１７）。比較した結果、その条件を満たす場合には（＃１８でイエス）、計測されたネジの高さＰと上限値ＧＵおよび下限値ＧＳとを比較する（＃１９）。計測されたネジの高さＰが上限値ＧＵおよび下限値ＧＳの範囲内であれば、適正であると判断し、次のワークＷＫのネジ締めを行う（＃２０でイエス、＃１２）。

ステップ＃１７で比較した結果、その条件を満たさない場合には（＃１８でノー）、エラー処理などを実施する（＃２１）。計測されたネジの高さＰが上限値ＧＵおよび下限値ＧＳの範囲外である場合には、ネジ締めが不適であると判断し、エラー処理などを実施する（＃２２）。

上に述べたように、本実施形態の管理装置１によると、ワークＷＫの表面に傷をつけることなくネジ締めを行うことができ、かつ、ワークＷＫにネジ込まれたネジＮＪのネジ込み量の適不適を正確に判断することができる。その結果、ネジ締め状態についての誤判定を低減することができ、生産効率の向上が図られる。

上に述べた実施形態の管理装置１では、Ｙ軸駆動ユニット２３によってテーブル２４をＹ軸方向にも移動したが、Ｙ軸駆動ユニット２３によってドライバーユニット１４および高さ測定センサ１５を移動させてもよい。

すなわち、図１０に示す管理装置１Ｂのように、テーブル２４はＸ軸駆動ユニット２２によってＸ軸方向にのみ移動させ、ドライバーユニット１４および高さ測定センサ１５をＹ軸方向およびＺ軸方向に移動させてもよい。

また、図１０におけるネジ供給装置１３はテーブル２４に搭載されているが、テーブル２４に搭載しないようにすることも可能である。例えばＹ軸を延ばすことによって、ネジ供給装置１３をベッド２１に固定することが可能である。このようにすることにより、テーブル２４を軽量化してＸ軸の動作を速くすることができ、これによりタクトタイムを短縮することも可能となる。

上に述べた実施形態において、図７に示すように、ネジの高さＰの各測定値、移動平均Ａ、上限値ＧＵ、下限値ＧＳ、絶対上限値ＺＵ、絶対下限値ＺＳなどを表示パネルに表示してもよい。

上に述べた実施形態において、基台１１、ドライバーユニット１４、高さ測定センサ１５、管理部１７６、制御部１７、または管理装置１，１Ｂの全体または各部の構成、構造、形状、寸法、成形方法、製作方法、配置、個数、材質、位置などは、上に述べた以外に種々変更することができる。

上に述べた例では、ワークＷＫが携帯電話機である場合について説明したが、その他の形状の携帯電話機、携帯電話機以外の種々の携帯端末機、通信機器、コンピュータ機器、ゲーム機器、その他の電子機器、またはこれら以外の機器などにも、ワークＷＫとして用いることが可能である。

１ 管理装置
１１ 基台
１２ 基準台（高さ基準部）
１４ ドライバーユニット
１５ 高さ測定センサ（ネジ高さ計測部、センサ）
１７ 制御部
２４ テーブル
１７６ 管理部
１８１ ネジ高さ記憶部
１８２ 演算部
１８２ａ 初期値設定部
１８３ 上下限設定部（設定部）
１８４ 範囲設定部
１８５ 判断部
１８６ 絶対値設定部
１８７ 警報出力部
ＷＫ ワーク
Ａ 移動平均
Ｐ ネジの高さ
ＮＪ ネジ
ＮＡ ネジ穴

Claims (8)

1. 基台上に順次セットされるワークにネジ込まれる各ネジのネジ込み量を管理する方法であって、
   各ワークについて、ネジ込み後のネジの高さを前記基台の位置を基準として計測し、
   計測されたネジの高さのワークに対する移動平均を求め、
   求めた移動平均を基準とし、その基準に対する所定範囲である上限値および下限値を定め、
   計測されたネジの高さが前記上限値または前記下限値を越えたときに不適であると判断する、
   ネジのネジ込み量の管理方法。
2. 絶対上限値および絶対下限値を前記基台の位置を基準として設定しておき、
   前記上限値が前記絶対上限値を越えまたは前記下限値が前記絶対下限値を越えたときに、エラーとして警報を出力する、
   請求項１記載のネジのネジ込み量の管理方法。
3. 基台上に順次セットされるワークにネジ込まれる各ネジのネジ込み量を管理する装置であって、
   前記ネジの高さを前記基台の位置を基準として計測するネジ高さ計測部と、
   計測されたネジの高さのワークに対する移動平均を求める演算部と、
   求めた移動平均を基準としその基準に対する所定範囲である上限値および下限値を設定する設定部と、
   計測されたネジの高さが前記上限値または前記下限値を越えたときに不適であると判断する判断部と、
   を備えるネジのネジ込み量の管理装置。
4. 絶対上限値および絶対下限値を前記基台の位置を基準として設定する絶対値設定部と、
   前記上限値が前記絶対上限値を越えまたは前記下限値が前記絶対下限値を越えたときに、エラーとして警報を出力する警報出力部と、
   を備える請求項３記載のネジのネジ込み量の管理装置。
5. 前記演算部は、移動平均として、次の（１）式、
   Ａ（ｔ）＝Ａ（ｔ−１）−Ａ（ｔ−１）／ｎ＋Ｐ／ｎ ……（１）
   但し、Ａ（ｔ） ：今回の移動平均
   Ａ（ｔ−１）：前回の移動平均
   ｎ ：個数
   Ｐ ：計測されたネジの高さ
   で示されるＡ（ｔ）を求めるものであり、
   初回の演算においては、初期値設定部に設定された初期値を前回の移動平均として用いて演算を行う、
   請求項３または４記載のネジのネジ込み量の管理装置。
6. 前記ネジ高さ計測部は、
   前記ワークにネジをネジ込むドライバユニットと一体にＺ軸方向に移動するように設けられたセンサと、
   前記基台の位置に対する高さが変動しないように固定的に設けられた高さ基準部と、を備え、
   前記センサと前記高さ基準部との間の距離に応じた信号に基づいて前記ネジの高さを計測する、
   請求項３ないし５のいずれかに記載のネジのネジ込み量の管理装置。
7. 前記基台には、Ｘ軸またはＸＹ軸に沿ってワークを移動させるテーブルが備えられ、
   前記ドライバユニットは、ワークに設けられたネジ穴に対して位置決めされた状態で、Ｚ軸方向に移動する、
   請求項６記載のネジのネジ込み量の管理装置。
8. 前記警報出力部が警報を出力したときに、前記ドライバユニットはその動作が停止するように制御されている、
   請求項７記載のネジのネジ込み量の管理装置。

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