JP2015058523A - ねじ締め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ締めに要する推力を精密に制御でき、ねじやワークの損傷を抑制しつつ適切にねじの締め付けを行うことのできるねじ締め装置を提供する。【解決手段】ねじ締めツール１０を支持するとともにビット３を内包しねじＳを吸引するベースブロック３１と、装置本体ＢＭに対してベースブロック３１を移動可能に支持するベースブロック移動機構２０と、ビット３を移動可能に支持するビット移動機構３０と、制御手段とを備えており、ベースブロック３１とビット３の位置検出信号を出力する位置検出手段３２Ｅと、ビット３をねじＳに押圧する推力付与手段としてのビット移動モータ３２とを備え、制御手段１Ｃは、ねじ締め時ガイド位置を維持した状態としてビット３を移動させるとともに、検出した位置検出信号に基づきビット移動モータ３２によってビット３に与える推力を変更しつつ、回転駆動手段１０Ｍによりビット３を回転させるべく制御を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、ねじの種類に応じた適切な推力を付与しつつ締め込みを行うことのできるねじ締め装置に関するものである。

従来、ねじを取り付けるビットを回転駆動させるためのビット回転モータを含む回転駆動源と、ビットをワークに対して往復移動させるための往復駆動手段とを備えるねじ締め装置が広く知られている。

こうしたねじ締め装置の中でも、特許文献１には、ビットを内包しつつビットとともに移動可能とされた筒状のスクリューガイドと、このスクリューガイド内部を負圧にするためのエア吸引手段とを備えるものが開示されている。このような構成とすることで、エア吸引手段を用いてスクリューガイド内でビット先端にねじを保持した状態として、スクリューガイドをワーク表面に当接する位置にまで移動させてねじの締め込みが可能となっている。さらにこのねじ締め装置は、スクリューガイドの位置規制を行うストッパ部材が設けられており、スクリューガイドの先端をワーク表面に近接させつつ僅かに離間させた位置でも停止可能にすることで、スクリューガイドによってワークが傷つくことを抑制することが可能となっている。

また、特許文献２には、ビットを移動させる往復駆動手段の駆動力を制御するための制御装置を備えており、ねじを締め込む際にビットよりねじに付与する押圧力（以下、この押圧力を「推力」と称する。）を変更可能にしたものが開示されている。これにより、それぞれのねじに適した推力を設定してねじの締め込みを行うことで、推力不足によってビットがねじから外れる所謂カムアウトや、過大な推力によるねじやワークの破損を防止することが可能となっている。

特開２０００−１９０１４２号公報 特開２００２−２５４３４５号公報

しかしながら、上記特許文献１のようにスクリューガイドを備えるねじ締め装置の構成を前提とした場合には、ビットを回転させるためのビット回転モータに加えて、スクリューガイドやエア吸引手段を設けることで、往復移動手段によってビットとともに移動させる部材の重量が増大することになる。また、こうしたねじ締め装置は、複雑な形状をしたワークにおいて作業者の手の届かない箇所におけるねじ締め作業に好適に利用されることからすると、狭い空間の奥深くに設けられたねじ孔にねじを螺入するような場面も想定されることから、ビットやスクリューガイドは従来以上により一層長くすることも要求されている。こうした要求からすると、ビットを往復させるための往復移動手段により支持する部材の重量は、一層大きくなる傾向にあるといえる。

また、ビットを回転させるためのビット回転モータも、多様なねじ締めに対応するため、より高トルクのものが必要とされることから、大型化して重量が増大する傾向にある。

上記のようなねじ締め装置では、ビット回転モータの重量の増大に加え、スクリューガイドを備えることで往復移動手段によって支持する重量が増大しており、今後もさらに増大していく傾向にあることからすると、こうした構成を前提として単純に特許文献２に記載されたようなビットの推力制御を行う構成を組み合わせようとした場合、ビットの推力を適切に制御できなくなることが考えられる。すなわち、往復移動手段によって支持する重量が大きくなり、これに対応して往復移動手段より出力される最大の駆動力を設定しようとすると、この往復移動手段により出力される推力の分解能が低下することになる。

よって、ねじの締め付けに際して、ビットの推力を精密に制御できず、カムアウトが生じてねじの締め付けを行うことができなくなったり、極めて低いビットの推力を制御できず、ねじやワークに損傷が生じたりする可能性がある。

本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的にはビットを内包しねじを吸引するスクリューガイドを備えるとともに、ねじ締めに要するビットの推力を精密に制御でき、ねじやワークの損傷を抑制しつつ適切にねじの締め付けを行うことのできるねじ締め装置を提供することを目的とする。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明のねじ締め装置は、ねじの頭部に係合可能なビットと当該ビットを回転駆動させる回転駆動手段とを備えて成るねじ締めツールと、当該ねじ締めツールを支持するとともに前記ビットを内包しねじを吸引するスクリューガイドを設けたベースブロックと、装置本体に対して前記ベースブロックを前記ビットの延在する方向に沿って移動可能に支持する第１の往復移動機構と、前記ベースブロックに対して前記ビットを当該ビットの延在する方向に沿って移動可能に支持する第２の往復移動機構と、前記回転駆動手段、第１の往復移動機構及び第２の往復移動機構の制御を行う制御手段とを備えており、前記第２の往復移動機構が、ベースブロックとビットの相対位置を検出して位置検出信号を出力する位置検出手段と、ビットをねじに押圧するべく前記ビットに推力を付与しつつ当該推力の大きさを変更可能にした推力付与手段とを備え、前記制御手段は、ねじを締め付ける際に、前記第１の往復移動機構によって前記ベースブロックを移動させることで前記スクリューガイドをその先端がワークの表面に当接又は近接するねじ締め時ガイド位置に移動させ、当該ねじ締め時ガイド位置を維持した状態として前記第２の往復移動機構により前記ビットを移動させるとともに、前記位置検出手段により検出した位置検出信号に基づき前記推力付与手段によって前記ビットに与える推力を変更しつつ、前記回転駆動手段によりビットを回転させるべく制御を行うように構成されていることを特徴とする。

このように構成すると、第１の往復移動機構によってベースブロックとともにスクリューガイド及びねじ締めツールを移動させ、スクリューガイドをワーク表面に当接又は近接させた状態とすることで、ねじをワーク表面に近接させた状態として、第２の往復移動機構によってねじを移動させつつ、位置検出手段によって検出するベースブロックとビットの相対位置に応じて推力付与手段によりねじに推力を変更しつつ与えることで、回転駆動手段によって締め込まれるねじの締め込み過程に応じた適切な推力を与えるように制御することができる。この際、ねじを回転させるためのビットの動作を第１の往復移動機構及び第２の往復移動機構によって２段階で行うようにしており、１段階目でねじの位置合わせを行い、２段階目でねじを締めるための推力を変更するように制御することで、よりねじ締めに適した精密な推力の制御を行うことができる。そのため、ねじの締め込み過程においてねじやワークの破損を生じること無く、適切にねじの締め込みを行うことが可能となる。

さらに、ねじ締め込みのためにビットに与える推力を精密に制御するためには、第２の往復移動機構により移動する部分を軽量化することが好ましく、そのためには、前記ねじ締めツールを構成する回転駆動手段が、前記ベースブロックに設けられたモータと、当該モータと前記ビットにおけるビットの延在方向への相対変化を許容しつつモータの駆動軸よりビットに回転トルクを伝達可能に構成したトルク伝達部を備えるように構成することが好適である。

より一層、ねじの締め込み過程におけるビットの推力を精密に制御するためには、推力を付与するために用いる第２の往復移動機構におけるストローク範囲内における摺動抵抗の変化を小さくすることが効果的であることから、前記第２の往復移動機構による移動可能なストロークを、前記第１の往復移動機構により移動可能なストロークよりも小さく設定するように構成することが好適である。

また、ねじ締め開始位置よりねじ締め完了位置までの間において、締め付け過程に応じた適切な推力をねじに与えることを可能とするためには、前記制御手段が、ビットに取り付けられたねじの先端がワークに近接するねじ締め開始位置と、ねじが最終的に正しく取り付けられたねじ締め完了位置と、これらのねじ締め開始位置とねじ締め完了位置との間に設定された推力切換ポイントとを、前記スクリューガイドがねじ締め時ガイド位置にある場合のベースブロックに対するビットの相対位置として設定するとともに、前記ねじ締め開始位置より前記ねじ締め完了位置に至るまでを前記推力切換ポイントによって区分した複数のねじ締め領域ごとに所定の推力パラメータを設定するパラメータ設定部を備えており、当該パラメータ設定部により得られるねじ締め開始位置よりねじ締め完了位置に至る範囲内において、前記位置検出手段により得られる検出信号を基にして、推力切換ポイントに到達したと判断した場合に次の推力パラメータを読み込んで推力付与手段により与える推力を変更するべく制御を行うように構成することが好適である。

また、多くのデータの入力を行うことなく、簡便に推力切換ポイントに係る設定を可能とするためには、パラメータ設定部が、前記ねじ締め完了位置を基準とした前記推力切換ポイントの相対位置データを、ねじ種と関連づけて記憶しており、ねじ種を入力されることで、前記ねじ締め完了位置と前記相対位置データに基づいて前記推力切換ポイントの位置を設定するように構成されていることが好適である。

さらに、上記の構成をより簡便に実現するための具体的な構成としては、前記第１及び第２の往復移動機構が、ＡＣサーボモータと、このＡＣサーボモータに接続したボールねじと、ボールねじの回転により往復移動する可動ナットとを備えるようにしたものが好適である。

また、ビットによって推力を付与させつつねじの締め込みを行う場合に、ベースブロックの位置を安定化させ、より精度良くねじの締め込みを行うことを可能とするためには、前記第１の往復移動機構を構成するＡＣサーボモータに電磁ブレーキが設けられており、当該電磁ブレーキを作動させることで前記推力付与手段により生じる推力以上の保持力で装置本体に対するベースブロックの位置を保持可能に構成することが好適である。

さらに具体的な構成としては、前記推力付与手段が、前記第２の往復移動機構を構成するＡＣサーボモータであり、前記位置検出手段が、前記ＡＣサーボモータに設けられたエンコーダであるものが好適である。

以上説明した本発明によれば、ビットを内包しねじを吸引するスクリューガイドを備えるとともに、ねじ締めに要するビットの推力を精密に制御でき、ねじやワークの損傷を抑制しつつ適切にねじの締め付けを行うことのできるねじ締め装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るねじ締め装置の全体構成を示すブロック図。 同ねじ締め装置を構成する機械装置部を示す一部切欠き断面図。 同ねじ締め装置の要部を拡大して示す一部切欠き断面図。 図３の状態からスクリューガイドが突出した状態を示す一部切欠き断面図。 同ねじ締め装置の機械装置部を模式的に示した説明図。 図５の状態からねじ締め動作が進行した状態を示す説明図。 図６の状態からさらにねじ締め動作が進行した状態を示す説明図。 図７の状態からさらにねじ締め動作が進行した状態を示す説明図。 スクリューガイド及びビットとワークとの位置関係を説明するための説明図。 スクリューガイド及びビットとワークとの位置関係を説明するための説明図。 ねじ締め付け作業の過程における特徴点と各モータとの駆動切換の関係を示す説明図。 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。 主制御部におけるねじ締め処理の前段を示すフローチャート。 主制御部におけるねじ締め処理の後段を示すフローチャート。 ガイド位置コントローラにおけるねじ締め処理を示すフローチャート。 ビット回転コントローラにおけるねじ締め処理を示すフローチャート。 ビット位置コントローラにおけるねじ締め処理の前段を示すフローチャート。 ビット位置コントローラにおけるねじ締め処理の中段前半を示すフローチャート。 ビット位置コントローラにおけるねじ締め処理の中段後半を示すフローチャート。 ビット位置コントローラにおけるねじ締め処理の後段を示すフローチャート。 ねじを締め付ける際のビットの推力変更パターン例をねじ種ごとに示した説明図。 ねじを締め付ける際のビットの推力と移動速度の変更パターン例をねじ種ごとに示した説明図。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１に示すように、この実施形態のねじ締め装置１は、大きくは機械装置部１Ｍと、これを制御するための制御手段１Ｃとから構成されている。機械装置部１Ｍは、固定プレート２７により、ロボットアーム等の装置本体ＢＭに固定されて用いられるようになっており、機械装置部１Ｍを構成する各部は固定プレート２７を基準として動作することにより装置本体ＢＭに対して動作を行う。機械装置部１Ｍは、ねじＳの頭部に係合した状態で回転することによりねじＳの締め込みを行うためのビット３を備えている。

図２は、上記の機械装置部１Ｍを拡大して示したものである。機械装置部１Ｍは、概ね、ねじＳに係合可能なビット３を回転可能に備えたねじ締めツール１０と、このねじ締めツール１０を支持するベースブロック３１と、このベースブロック３１を固定プレート２７に対して上記ビット３の延在する方向に移動可能に支持する第１の往復移動機構としてのベースブロック移動機構２０と、上記ベースブロック３１に対してビット３をこのビット３の延在する方向に移動可能に支持する第２の往復移動機構としてのビット移動機構３０とから構成されている。

なお、この図においては、ねじＳを螺入する相手側の一例として、めねじＰが形成されたベース部材Ｗ１と、めねじＰに対応する位置に貫通孔Ｈを形成されており、貫通孔Ｈを介してねじＳによりベース部材Ｗ１に締結される被締結部材Ｗ２とを記載している。本願では、これらベース部材Ｗ１と被締結部材Ｗ２を総称してワークＷと称することにする。ワークＷの形態は種々様々に変更することができ、ワークＷを構成する部材の個数を変更することも可能であるとともに、ねじＳをタッピンねじ等の違うタイプに変更することでめねじＰや貫通孔Ｈの有無についても変更することも可能である。

ベースブロック移動機構２０は、回転駆動手段の一例であるＡＣサーボモータ（以下、ベースブロック移動モータ２３という）と、このベースブロック移動モータ２３に接続されたボールねじ２１と、このボールねじ２１に螺合し、ベースブロック移動モータ２３の回転駆動に合わせて往復移動する可動ナット２２と、上記ボールねじ２１と平行に延びるシャフト２５と、上記シャフト２５に挿通されシャフト２５に沿って摺動自在なスライドブッシュ２６と、上記可動ナット２２及び上記スライドブッシュ２６に固定されたベースプレート２４Ａと、上記シャフト２５の延びる方向に沿って配された固定プレート２７とから構成される。また、上記ベースブロック移動モータ２３は、自身の回転に対応する位置検出信号としてのパルス信号を出力可能な位置検出手段としてのエンコーダ２３Ｅを備えており、このエンコーダ２３Ｅの信号に基づいて駆動制御されるため、上記ベースプレート２４Ａを所定の高さまで移動できる。また、ベースプレート２４Ａを任意の位置で保持することを可能とするため、ベースブロック移動モータ２３は電磁ブレーキ２３Ｂをも備えている。

ベースブロック３１は、ベースプレート２４Ａと、これに平行とされつつ上方に配されたモータ固定プレート２４Ｂと、これらを上下方向に連結する一対のシャフト３１ａ，３１ａ（図５参照）によって構成されている。ベースプレート２４Ａには、上記スライドブッシュ２６及び可動ナット２２が一体的に設けられており、こうすることでベースブロック３１はベースブロック移動モータ２３の回転駆動に合わせて可動ナット２２とともに上下に往復移動可能となっている。

ベースブロック３１には、ねじ締めツール１０と、このねじ締めツール１０の一部を構成するビット３を往復移動可能とするビット移動機構３０が支持されている。そのため、移動モータ２３を回転駆動させることで、ねじ締めツール１０及びビット移動機構３０を動作させることができる。

ビット移動機構３０は、ベースブロック３１を構成するモータ固定プレート２４Ｂに固定され、上記ビット回転モータ４に並んで配された回転駆動手段の一例であるＡＣサーボモータ（以下、ビット移動モータ３２という）と、このビット移動モータ３２に一端を接続されるとともに他端を上述したベースプレート２４Ａによって回転自在に支持されたボールねじ３３と、このボールねじ３３に螺合し上記ビット移動モータ３２の回転駆動に合わせて往復移動する可動ナット３４と、この可動ナット３４に固定され可動ナット３４とともに往復移動する可動プレート３５とから構成される。また、上記ビット移動モータ３２は、自身の回転に対応する位置検出信号としてのパルス信号を出力することで、間接的にベースプレート３１とビット３との相対位置を検出する位置検出手段としてのエンコーダ３２Ｅを備えており、可動プレート３５の昇降位置を所定の位置まで駆動できるようになっている。このビット移動機構３０を構成するビット移動モータ３２は、ベースブロック３１に対してビット３の移動を行わせるための移動手段として機能するとともに、ねじＳを締め付ける際にこのねじＳをワークＷに向かって押しつける推力を与えるための推力付与手段としても機能することになる。

ベースブロック移動機構２０はベースブロック３１を、ビット移動機構３０は可動プレート３５を、ともにビット３の延在する方向に沿って移動可能とするものの、両者の移動可能とするストロークは大きく異なって設定されている。すなわち、ベースブロック移動機構２０はスクリューガイド５及びねじ締めツール１０全体をワークＷの位置に合わせて移動させて位置合わせを行うものであるため、そのストロークは大きく設定しており、ビット移動機構３０はねじ締め時に必要十分な範囲でビット３の移動を行わせるのみで足りることから、そのストロークをベースブロック移動機構２０よりも小さく設定している。ビット移動機構３０はストロークが小さく設定されていることから、このストロークの範囲内における摺動抵抗を小さくできるため、ビット移動モータ３２により与えられる推力の損失は少なくすることが可能になるとともに、ビット移動機構３０によって支持する部材をほとんどビット３のみとして軽量化することが可能であることと相俟って、ビット移動モータ３２によりビット３に与える推力を精度良く制御することが可能となる。

さらに、ベースブロック移動機構２０を構成するベースブロック移動モータ２３が備える電磁ブレーキ２３Ｂによる保持トルクは、ビット移動機構３０により生じ得るビット３の最大推力に耐え得るものになるように設定している。こうすることで、電磁ブレーキ２３Ｂを作動させる場合には、ビット３に生じる推力による反力がベースブロック３１に作用しても、ベースブロック３１は十分な保持力で位置固定されており移動することがない。そのため、より高い精度でビットの推力を制御することが可能となっている。

ねじ締めツール１０は、回転駆動手段の一例であるＡＣサーボモータ（以下、ビット回転モータ４という）と、このビット回転モータ４の駆動軸４ａと一体に回転し上記駆動軸４ａに沿って摺動可能な回転部材２と、この回転部材２に接続されたビット３とを備えて成る。ねじ締めツール１０のうち、ビット３以外の構成要素は、すなわち駆動軸４ａを含むビット回転モータ４や回転部材２等は、協働してビット３を回転駆動させる点で、回転駆動手段１０Ｍとして機能している。なお、ビット回転モータ４は、駆動軸４ａの回転に対応する位置検出信号としてのパルス信号を出力可能な位置検出手段としてのエンコーダ４Ｅを備えている。なお、上述したベースプレート２４Ａは、回転部材２及びビット３が通過可能な通過孔を備えており、回転部材２及びビット３とは干渉しないようになっている。

回転部材２は、上述した可動プレート３５によって回転可能に支持されており、ビット移動モータ３２の回転駆動によって可動プレート３５とともに往復移動するようになっている。上述したように、ビット回転モータ４はモータ固定プレート２４Ｂに固定されていることから、ビット移動モータ３２の回転駆動によって回転部材２とビット回転モータ４の駆動軸４ａとはビット３の延在方向に沿って相対位置が変化することになる。

そのため、こうした相対位置変化にかかわらずビット回転モータ４の回転によって回転部材２を駆動することが可能となるよう、回転部材２とビット回転モータ４の駆動軸４ａとの間に次のように構成されるトルク伝達部１０Ｔを設けている。

トルク伝達部１０Ｔは、駆動軸４ａの先端に接続された接続軸４ｂと、この接続軸４ｂに対しその軸線に直交するように圧入されたピン４ｃと、上記回転部材２に設けられた駆動軸４ａ及び接続軸４ｂを挿通可能な挿通穴２ａと、この挿通穴２ａに形成された溝２ｂとから構成されている。溝２ｂは挿通穴２ａの延びる方向に沿って設けられており、上述した駆動軸４ａとビット３との相対位置が変化する範囲において、溝２ｂにはピン４ｃが常時当接するようにしている。こうすることで、回転部材２は駆動軸４ａに沿って摺動するとともに、ピン４Ｃを介してビット回転モータ４による駆動トルクを伝達されることで回転可能に構成されている。すなわち、ビット３の延在方向への回転部材２と駆動軸４ａの相対変化を許容しつつ、両者の間で駆動トルクの伝達が可能となっている。

さらに、ビット３は、その一端が上述の回転部材２に接続され、他端がねじＳの頭部の駆動穴（図示せず）と係合するよう形成されている。こうすることで、ビット回転モータ４の駆動によってビット３は回転可能となっている。

上記のように構成することにより、ベースブロック移動モータ２３の駆動によりベースブロック３１とともに上記ねじ締めツール１０とビット移動機構３０とが昇降する一方、上記ビット移動モータ３２の駆動によりビット３が回転部材２とともに昇降するようになっており、さらにはビット回転モータ４の駆動によりビット３は回転可能となっている。

上記の構成に加え、ベースプレート２４Ａの下部には、上記ビット３を挿通自在に内包するスクリューガイド５と、このスクリューガイド５とビット３との隙間である吸引経路に接続された継手６とが配されており、継手６はエアを吸引するエア吸引手段（図示せず）と選択的に接続することが可能となっている。よって、エア吸引手段に接続した場合にはスクリューガイド５の先端よりエアが吸引され、エアとともにねじＳを吸引することが可能となっている。

さらに、上記ベースブロック移動機構２０の下端には、図３に示すように、ねじＳを一時的に保持可能なチャックユニット１３が配されており、このチャックユニット１３は、上記ねじＳを保持可能な案内溝を備えた一対の揺動爪１１と、この揺動爪１１の案内溝に連接する揺動パイプ１２とを備えて成る。揺動爪１１は、常時は図示しないばねにより閉じる方向へ付勢されており、閉じた状態において案内溝はその上部がねじＳの頭部を通過可能であり、これに連通する下部が下方に向かって徐々に絞られ上記ねじＳの軸部を挿通可能な寸法に形成されている。こうすることで、上記揺動爪１１は、閉じた状態であれば図に示すようにねじＳを吊り下げて保持することができる。

揺動パイプ１２には、上記ねじＳを供給するねじ供給機（図示せず）が接続されており、このねじ供給機からねじＳが１つずつ供給される。よって、ねじ供給機から供給されたねじＳは、上記揺動パイプ１２を通過して上記揺動爪１１の案内溝へ供給され、上記揺動爪１１に吊り下げられて保持される。

上記揺動パイプ１２は、その揺動を付勢するパイプばね（図示せず）を備えており、常時は上記揺動爪１１の案内溝と連通しており、図４に示すようにスクリューガイド５が下降すると、スクリューガイド５の先端及び外周と当接するため、前述の付勢に抗して揺動するようになっている。さらに、スクリューガイド５が下降することで、揺動爪１１も、スクリューガイド５の先端及び外周と当接することでばねによる付勢に抗して拡開するようになっている。

このようにスクリューガイド５を下降させる際に、上述したエア吸引手段によってスクリューガイド５の先端よりエアを吸引することで、揺動爪１１に吊り下げられて保持されていたねじＳをスクリューガイド５内部に吸引し、ビット３の先端に係合した状態で保持することが可能となっている。このような状態で、ビット３を内包したままスクリューガイド５を移動させることで、ビット３に係合させた状態でねじＳを所望の位置に移動させることが可能となっている。

上記のように構成された機械装置部１Ｍを動作させるため、この実施形態のねじ締め装置１は、図１に示すような制御手段１Ｃを備えている。以下、図１を基に、制御手段１Ｃの構成について説明する。

制御手段１Ｃは、主として入力部５１、主制御部５２、記憶部５３、ガイド位置コントローラ５４、ビット位置コントローラ５５、ビット回転コントローラ５６及びエア吸引切換部５７により構成されている。また、これら以外に図示しない表示部を備えることで、操作者に対して情報の伝達を行うことが可能となっている。

これらのうち、主制御部５２は、制御手段１Ｃ全体のメインの動作をコントロールするものであり、ＣＰＵ，メモリ及びインターフェースを備えた通常のマイクロプロセッサ等により構成され、後述する記憶部５３に格納された複数のプログラムより、逐次必要なプログラムを取り出して実行し、周辺ハードリソースと協働して、所期の機能を実現するものとなっている。

入力部５１は、キーボード又はタッチパネル等の入力機器となっており、これを介して操作者よりスタート信号や停止信号等の必要な情報が入力されるようになっている。また、入力部５１は使用するねじＳの仕様を入力するねじ仕様入力部５１ａを備えており、このねじ仕様入力部５１ａより入力されたねじ仕様は、主制御部５２に伝達され、後述の処理がなされるようになっている。

記憶部５３は、上述したように、主制御部５２を動作させるためのプログラムを格納するとともに、ねじ締めに必要となるデータを多数保管している。ねじ締めのために必要なデータの中には後述する推力パラメータがあり、こうした推力パラメータを設定されて記憶している点で、この記憶部５３はパラメータ設定部としても機能している。記憶部５３の内部に記憶されているデータは、大きくは、ビット３やスクリューガイド５（ベースブロック３１）の位置制御を行うために必要となる基準位置データと、これら以外のデータとしてデータテーブルとして記憶されるものに分けられる。これら、基準位置データや、データテーブルについては、後に詳述する。

ガイド位置コントローラ５４は、ベースブロック移動機構２０におけるベースブロック移動モータ２３とこれに備えられたエンコーダ２３Ｅ及び電磁ブレーキ２３Ｂに接続されており、これらとの間で信号の授受を行いつつベースブロック移動モータ２３に動作を行わせることが可能となっている。このガイド位置コントローラ５４は、設定値を記憶するための記憶部５４ａと、その設定値に基づきベースブロック移動モータ２３に駆動信号を与えることで回転制御を行うモータ回転制御部５４ｂと、回転時の負荷電流により駆動トルクを検出するトルク検出部５４ｃと、位置検出手段であるエンコーダ２３Ｅからのパルス信号を基に回転位置を検出する回転位置検出部５４ｄと、電磁ブレーキ２３Ｂのオンオフを切換える電磁ブレーキ切換部５４ｅとを備えている。そして、あらかじめ主制御部５２より与えられた速度設定値、トルク設定値、移動位置等のデータを記憶部５４ａに記憶するとともに、主制御部５２により与えられるスタート信号、停止信号に従いつつ、定められた設定値に基づいてベースブロック移動モータ２３に動作を行わせることが可能となっている。こうすることで、主制御部５２の制御下においてガイド位置コントローラ５４は、ベースブロック３１と、これに付随してスクリューガイド５や、ビット３を含むねじ締めツール１０をビット３の延在する方向に沿って移動させることが可能となっている。

ビット位置コントローラ５５は、ビット移動機構３０におけるビット移動モータ３２とこれに備えられたエンコーダ３２Ｅに接続されており、これらとの間で信号の授受を行いつつビット移動モータ３２に動作を行わせることが可能となっている。このビット位置コントローラ５５も、上記ガイド位置コントローラ５４と同様、設定値を記憶するための記憶部５５ａと、その設定値に基づきビット移動モータ３２に駆動信号を与えることで回転制御を行うモータ回転制御部５５ｂと、回転時の負荷電流により駆動トルクを検出するトルク検出部５５ｃと、エンコーダ３２Ｅからのパルス信号を基に回転位置を検出する回転位置検出部５５ｄとを備えている。そして、あらかじめ主制御部５２より与えられた速度設定値等のデータを記憶部５５ａに記憶するとともに、主制御部５２により与えられる信号に従いつつ、定められた設定値に基づいてビット移動モータ３２に動作を行わせることが可能となっている。こうすることで、主制御部５２の制御下においてビット位置コントローラ５５は、ビット３をその延在する方向に沿って移動させ、ベースブロック３１に対する相対位置を変更させることが可能となっている。

ビット回転コントローラ５６は、ねじ締めツール１０を構成するビット回転モータ４とこれに備えられたエンコーダ４Ｅに接続されており、これらとの間で信号の授受を行いつつビット回転モータ４に動作を行わせることが可能となっている。このビット回転コントローラ５６も、上記ガイド位置コントローラ５４やビット位置コントローラ５５と同様、設定値を記憶するための記憶部５６ａと、その設定値に基づきビット回転モータ４に駆動信号を与えることで回転制御を行うモータ回転制御部５６ｂと、回転時の負荷電流により駆動トルクを検出するトルク検出部５６ｃと、エンコーダ４Ｅからの信号を基に回転位置を検出する回転位置検出部５６ｄとを備えている。そして、あらかじめ主制御部５２より与えられた速度設定値等のデータを記憶部５６ａに記憶するとともに、主制御部５２により与えられる信号に従いつつ、定められた設定値に基づいてビット回転モータ４に動作を行わせることが可能となっている。こうすることで、主制御部５２の制御下においてビット回転コントローラ５６は、ビット３を回転動作させることが可能となっている。

また、エア吸引切換部５７は、一端を図示しないエア吸引手段に接続され、他端を上述した継手６に接続された電磁弁として構成されている。そして、主制御部５２よりエア吸引信号が入力されている場合には連通状態とすることでエア吸引手段によりスクリューガイド５の内部を吸引し、主制御部５２よりエア吸引信号が入力されていない場合には非連通状態とすることでエア吸引手段によるスクリューガイド５の内部の吸引を停止するようになっている。

ここで、ねじＳと、ワークＷとの相対位置関係の考え方について説明を行う。

図９（ａ）は、ワークＷの表面ＷＳに先端が当接する際のスクリューガイド５の位置を示しており、この位置をワークＷに対するスクリューガイド５の相対位置を制御するための基準となるスクリューガイド基準位置としている。そして、このスクリューガイド基準位置は、事前に行うティーチング作業によって、この際のベースブロック３１の位置をベースブロック移動モータ２３が備えるエンコーダ２３Ｅ（図２参照）により検出させることで得るようにしている。なお、ティーチング作業とは、モータ２３による保持力をゼロにした状態で手動にて各部の位置合わせを行い、エンコーダ２３Ｅによる信号を基にして位置を検出させる作業をいう。

また、図９（ｂ）は、スクリューガイド５の先端とビット３の先端が高さ方向に合致する際の、スクリューガイド５に対するビット３の相対位置を示しており、これをスクリューガイド５に対するビット３の相対位置を制御するための基準となるビット基準位置としている。そして、このビット基準位置も、事前に行うティーチング作業によって、スクリューガイド５とビット３とを同時に同じ平面に押しつけ、この際のビット３の位置をビット移動モータ３２が備えるエンコーダ３２Ｅ（図２参照）により検出させることで得るようにしている。

これらスクリューガイド基準位置とビット基準位置とは、基準位置データとして前述の記憶部５３（図１参照）に記憶される。

図１０（ａ）は、ねじ締め開始位置（図１１におけるＢ点を参照）を示すものであり、スクリューガイド５の先端はワークＷ（被締結部材Ｗ２）の表面よりオフセット量Ｏｆ１だけ離間した位置にあり、ビット３に係合するねじＳの先端はめねじＰの形成されるワーク（ベース部材Ｗ１）に対してオフセット量Ｏｆ２だけ離間した位置にある。なお、この場合におけるスクリューガイド５の位置は、ねじ締め時ガイド位置（図１１におけるＡ点を参照）とも同一である。

このようなビット３やスクリューガイド５のねじ締め開始位置はあらかじめ記憶部５３（図１参照）に記憶させておけば、必要に応じて読み出して位置制御に用いることも可能である。さらに、被締結部材Ｗ２の厚みｔとともに、オフセット量Ｏｆ１，Ｏｆ２を入力すれば、上述したスクリューガイド基準位置やビット基準位置より、ビット３やスクリューガイド５のねじ締め開始位置を算出して位置制御に用いることも可能である。また、これらの位置を、スクリューガイド基準位置やビット基準位置と同様に、ティーチング作業を行うことで予め設定しておくことも可能である。

図１０（ｂ）は、ワークＷに対してねじＳが正しく取り付けられたねじ締め完了位置を示すものである（図１１におけるＦ点を参照）。この位置では、ワークＷの表面ＷＳよりねじＳの頭部のみが突出した状態となるとともに、ねじ締め込み時の残留トルクによって僅かながらワークＷやねじＳに変形が生じた状態となる。このようなねじ締め完了位置にあるビット３の位置は、上述したスクリューガイド基準位置及びビット基準位置とねじＳの寸法より算出して、これをもとにビット３の位置制御を行うことも可能である。また、より精度良くビット３のねじ締め完了位置を得るためには、図１０（ｂ）のような状態とするティーチング作業を行うことも好適である。

また、ねじ締め開始位置よりねじ締め完了位置までの間は、ねじ締め込みの過程において、図１２のように分けることができる。この図１２は、ねじＳやスクリューガイド５をワークＷに近接させる前の待機位置にある状態より、ねじ締め完了位置までの間を模式的に示したものである。

ワークＷに螺入させるねじＳは、ワークＷに予め形成されためねじＰ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Ｗに予め形成された下穴にめねじＰ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Ｗに下穴とめねじＰ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Ｓを締め付ける作業の過程の中には、図１２に示したようにねじＳの種類に応じた特徴点がある。

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、Ｏ点：スクリューガイド５及びビット３が原点にある待機位置、Ａ点：ビット３を待機位置にしたままスクリューガイド５先端をワークＷの手前にした位置（ねじ締め時ガイド位置）、Ｂ点：ねじ先端をめねじＰを形成するワーク（ベース部材Ｗ１）に当接する手前にした位置＝ねじ込み開始位置、Ｃ点：ドリルねじにおいてワーク（被締結部材Ｗ２）に下穴成形が終わる位置、Ｄ点：ドリルねじ及びタッピンねじにおいてワーク（ベース部材Ｗ１）にめねじ成形（タップ加工）が終わる位置、Ｅ点：ねじＳ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（ねじ締め完了位置）、Ｇ点：ねじ締め装置からねじＳに付与される推力等によりワークＷ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ビット３の推力及び移動速度の切換ポイントとし、これら切換ポイントのうち、ねじＳ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ようにしている。

そのため、前述した記憶部５３（図１参照）には、基準位置データ以外に、図１２に示す、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及びねじ締めポイントテーブルの５つが記憶されている。

寸法データ設定テーブルには、図１２（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Ｏｆ２、Ｆ−Ｃ間距離、Ｆ−Ｄ間距離、Ｆ−Ｅ間距離及び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点までの距離及び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、上述したオフセット量Ｏｆ２に対応するものとなっている。

また、上記トルクテーブルには、図１２（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点間でのビット移動モータ３２（図１参照）の駆動トルクである第１制限トルク、Ｂ−Ｃ点間でのビット移動モータ３２の駆動トルクである第２制限トルク、Ｃ−Ｄ点間でのビット移動モータ３２の駆動トルクである第３制限トルク、Ｄ−Ｅ点間でのビット移動モータ３２の駆動トルクである第４制限トルク、Ｅ−Ｆ（又はＧ）点間でのビット移動モータ３２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ビット移動モータ３２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Ｓ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前述した推力パラメータとしてのねじ締め推力パラメータとなっている。

また、上記速度テーブルには、図１２（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（又はＧ）点間での移動速度である第２速度及びＦ（又はＧ）点から原点、すなわち待機位置Ｏ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。

上記ねじ種登録テーブルには、図１２（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、上述の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。

また、上記ねじ締めポイントテーブルは、ワークＷ上のねじＳ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１２（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（＋）及び完了幅（−）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。なお、Ｆ点位置データは、上述したように別途行うティーチング作業により得るようにすることも好適である。このねじ締めポイントテーブルは、上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、上述した「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。

制御手段１Ｃを構成する主制御部５２は、ねじ締め動作を行うに際し、図１３及び図１４に示すメイン制御としてのねじ締め処理を行うように構成されている。以下、図１を参照しつつ図１３及び図１４を用いて説明を行う。

なお、ここで説明するねじ締め処理については、ねじＳの供給やねじＳの頭部をビット３に係合させるためのエア吸引に関する処理については省略し、主な動作のみを記載している。

まず、主制御部５２は、記憶部５３に記憶された基準位置データとオフセット量Ｏｆ１より、スクリューガイド５におけるねじ締め時ガイド位置を算出する（ステップＳＡ０１）。次に、このねじ締め時ガイド位置をガイド位置コントローラ５４に出力する（ステップＳＡ０２）。さらに、ビット回転コントローラ５６に、トルクチャンネル（以下、トルクＣＨという）を指定し（ステップＳＡ０３）、ビット位置コントローラ５５へねじ締めポイントコードを出力し、これを保持する（ステップＳＡ０４）。

次に、ガイド位置コントローラ５４にスタート信号を出力し、ベースブロック３１及びスクリューガイド５の移動を実行させる（ステップＳＡ０５）。ガイド位置コントローラ５４より移動完了信号が得られるまで待機状態となり（ステップＳＡ０６）、移動完了信号が得られると次のステップＳＡ０７に移行する。ステップＳＡ０７では、ベースブロック移動モータ２３に電磁ブレーキ２３Ｂを作動させるべく、ガイド位置コントローラ５４にブレーキ作動命令を出力する。

こうして、スクリューガイド５を設定した位置に移動させた後に、ビット回転コントローラ５６にスタート信号を出力して回転を開始させ（ステップＳＡ０８）、ビット位置コントローラ５５にもスタート信号を出力して移動を開始させる（ステップＳＡ０９）。

次に、ビット回転コントローラ５６からＯＫ信号又はＮＧ信号のうちの何れかが入力されるのを待つ（ステップＳＡ１０）。ビット回転コントローラ５６より入力された信号がＯＫ信号であるか否かを判定し（ステップＳＡ１１）、ＯＫ信号である場合には次のステップＳＡ１２に移行し、ＮＧ信号である場合には後述のステップＳＡ１９に移行する。ステップＳＡ１２では、さらに、ビット位置コントローラ５５からＦ点完了信号、Ｇ点完了信号又はＮＧ信号のうちの何れかが入力されるのを待つ。そして、ビット位置コントローラ５５からの信号がＦ点完了信号又はＧ点完了信号の何れかであるかを判定し（ステップＳＡ１３）、これらの何れかである場合には次のステップＳＡ１４に移行し、Ｆ点完了信号及びＧ点完了信号の何れでもないＮＧ信号である場合には後述のステップＳＡ２０に移行する。ステップＳＡ１４では、完了信号がＦ点完了信号であるか否かを判定し、Ｆ点完了信号である場合には次のステップＳＡ１５に移行し、Ｆ点完了信号でない場合（Ｇ点完了信号である場合）には後述のステップＳＡ２０に移行する。

ステップＳＡ１５では、制御手段１Ｃに設けられた図示しない表示部にねじ締めＯＫ表示指令信号を出力し、続くステップＳＡ１６では、ねじ高さＯＫ表示指令信号を出力する。

そして、スクリューガイド５及びビット３を原点位置に戻すべく、ガイド位置コントローラ５４及びビット位置コントローラ５５に復帰信号を出力する（ステップＳＡ１７）。その後は、ガイド位置コントローラ５４及びビット位置コントローラ５５より復帰完了信号が入力されるまで待機状態となり（ステップＳＡ１８）、これらより復帰完了信号が入力されることで全ての処理が完了する。

なお、上述したステップＳＡ１１においてＮＧ信号と判定された場合に移行するステップＳＡ１９においては、表示部にねじ締めＮＧ表示指令信号を出力して、ステップＳＡ１７に復帰するようになっている。さらに、ステップＳＡ１３及びステップＳＡ１４より分岐して移行したステップＳＡ２０では表示部にねじ締めＯＫ表示指令信号を出力し、続くステップＳＡ２１ではねじ高さＯＫ表示指令信号を出力して、ステップＳＡ１７に復帰するようになっている。

上記主制御部５２によるメイン制御下において、ガイド位置コントローラ５４を構成するモータ回転制御部５４ｂは、図１５に示すようなサブのねじ締め処理を行うように構成されている。以下、図１を参照しつつ図１５を用いて説明を行う。

まず、ガイド位置コントローラ５４におけるモータ回転制御部５４ｂは、主制御部５２からスタート信号が入力されるのを待つ（ステップＳＢ０１）。スタート信号の入力により次のステップに移行し、予め入力されたねじ締め時ガイド位置（Ａ点）に対応するポイントデータを記憶部５４ａより読み込み、あるいは記憶されたデータより算出する（ステップＳＢ０２）。そして、得られたポイントデータに基づいてベースブロック移動モータ２３へ駆動信号を出力する（ステップＳＢ０３）。この際のベースブロック移動速度は定常速度（高速度）に設定している。

そして、エンコーダ２３Ｅによるパルス信号を基に回転位置検出部５４ｄを通じて得られる位置変化量が所定時間内で０となっていないか、すなわちストール状態となっていないかを判定し（ステップＳＢ０４）、ストール状態でないと判定した場合には次のステップＳＢ０５に移行し、ストール状態であると判定した場合には後述するステップＳＢ１４に移行する。

ステップＳＢ０５では、回転位置検出部５４ｄにより得られる位置データによって、スクリューガイド５がＡ点に到達したか否かを判定し、Ａ点に到達したと判定した場合には次のステップＳＢ０６に移行する。なお、Ａ点に到達していないと判定する場合には、ステップＳＢ０４に戻り、ストール状態であるか、あるいは、Ａ点に到達したと判定されるまでの間、ステップＳＢ０４、ＳＢ０５の処理をループして行うことになる。

ステップＳＢ０６ではベースブロック移動モータ２３へ停止信号を出力して、続くステップＳＢ０７では主制御部５２へ移動完了信号を出力する。さらに、主制御部５２からのブレーキ作動命令を待ち（ステップＳＢ０８）、ブレーキ作動命令が入力されるとこれに対応して、ベースブロック移動モータ２３に電磁ブレーキ２３Ｂを作動させるべくブレーキ信号を出力する（ステップＳＢ０９）。

そして、主制御部５２より復帰信号が入力されるまで待機状態となり（ステップＳＢ１０）、復帰信号が入力されることにより、ベースブロック移動モータ２３へ定常速度での逆転駆動信号を出力する（ステップＳＢ１１）。さらに、回転位置検出部５４ｄにより得られる位置データにより原点であるＯ点に到達したと判定されるまで待機状態となり（ステップＳＢ１２）、Ｏ点に到達したと判定した場合には、ベースブロック移動モータ２３を停止させて主制御部５２に復帰完了信号を出力し（ステップＳＢ１３）、全ての処理を完了する。

なお、上述したステップＳＢ０４においてストール状態であると判定した場合に移行するステップＳＢ１４においては、ベースブロック移動モータ２３を停止させた上で主制御部５２へＮＧ信号を出力し、処理を終了するようになっている。

また、ビット回転コントローラ５６を構成するモータ回転制御部５６ｂは、図１６に示すようなサブのねじ締め処理を行うように構成されている。以下、図１を参照しつつ図１６を用いて説明を行う。

まず、ビット回転コントローラ５６におけるモータ回転制御部５６ｂは、主制御部５２からスタート信号が入力されるのを待つ（ステップＳＣ０１）。スタート信号の入力により次のステップに移行し、主制御部５２より送られたトルクＣＨを読み込み、このトルクＣＨに予め設定された最終締付けトルクに相当する完了トルクを設定する（ステップＳＣ０２）。

そして、ビット３の回転を開始させるべくビット回転モータ４に駆動信号を出力する（ステップＳＣ０３）。なお、この処理と同時にタイマをスタートする。次に、ビット回転モータ４の負荷電流値を基にトルク検出部５６ｃにより得られる出力トルクが完了トルクに達する、すなわち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の状態となるかを待つ（ステップＳＣ０４）。そして、トルクアップ又はタイムアップの何れかの状態と判定することにより、ビット回転モータ４を停止させるべく停止信号を出力する（ステップＳＣ０５）。

上記のように検出した状態がトルクアップであるか否かを判定し（ステップＳＣ０６）、トルクアップの場合には主制御部５２にＯＫ信号を出力して（ステップＳＣ０７）、全ての処理を終了する。また、ステップＳＣ０６においてトルクアップでないと判定した場合、すなわちタイムアップである場合には、主制御部５２にＮＧ信号を出力して（ステップＳＣ０８）、全ての処理を終了する。

さらに、ビット位置コントローラ５５を構成するモータ回転制御部５５ｂは、図１７〜２０に示すようなサブのねじ締め処理を行うように構成されている。以下、図１を参照しつつ図１７〜２０を用いて説明を行う。

まず、ビット位置コントローラ５５におけるモータ回転制御部５５ｂは、主制御部５２からスタート信号が入力されるのを待つ（ステップＳＤ０１）。スタート信号が入力されることで、主制御部５２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）を記憶部５５ａに記憶する（ステップＳＤ０２）。さらに、記憶した制御パラメータに基づき、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点、Ｇ点を順次算出して、記憶部５５ａに記憶する（ステップＳＤ０３〜ＳＤ０７）。

次に、ビット３を移動させるために、設定された第１速度、第１制限トルクでビット移動モータ３２を駆動するべく駆動信号を出力する（ステップＳＤ０８）。

そして、エンコーダ３２Ｅによるパルス信号を基に回転位置検出部５５ｄを通じて得られる位置変化量が所定時間内で０となっていないか、すなわちストール状態となっていないかを判定し（ステップＳＤ０９）、ストール状態でないと判定した場合には次のステップＳＤ１０に移行し、ストール状態であると判定した場合には後述するステップＳＤ３３に移行する。

ステップＳＤ１０では、回転位置検出部５５ｄにより得られる位置データによって、ビット３がＢ点に到達したか否かを判定し、Ｂ点に到達したと判定した場合には次のステップＳＤ１１に移行する。なお、Ｂ点に到達していないと判定する場合には、ステップＳＤ０９に戻り、ストール状態であるか、あるいは、Ｂ点に到達したと判定されるまでの間、ステップＳＤ０９、ＳＤ１０の処理をループして行うことになる。

ステップＳＤ１１では、設定された第２速度、第２制限トルクでビット移動モータ３２を駆動するべく駆動信号を出力する。これにより、速度がねじ締め用に減速されるとともに、ビット３を通じてねじＳに付与される推力が変更される。そして、ねじＳの種類がドリルねじであるか否かを判定し（ステップＳＤ１２）、ドリルねじと判定した場合には次のステップＳＤ１３に移行し、ドリルねじでないと判定（一般ねじか、タッピンねじと判定）した場合にはステップＳＤ１３〜ＳＤ１５を飛ばしてステップＳＤ１６に移行する。

ステップＳＤ１３では、回転位置検出部５５ｄを通じて得られる位置データを基にストール状態となっていないかを判定し、ストール状態でないと判定した場合には次のステップＳＤ１４に移行し、ストール状態であると判定した場合には後述するステップＳＤ３３に移行する。ステップＳＤ１４では、回転位置検出部５５ｄにより得られる位置データを基にビット３がＣ点に到達したか否かを判定し、Ｃ点に到達したと判定した場合には次のステップＳＤ１５に移行する。なお、Ｃ点に到達していないと判定する場合には、ステップＳＤ１３に戻り、ストール状態であるか、あるいは、Ｃ点に到達したと判定されるまでの間、ステップＳＤ１３，ＳＤ１４の処理をループして行うことになる。

ステップＳＤ１５では、設定された第３制限トルクでビット移動モータ３２を駆動するべく駆動信号を出力する。これにより、ビット３を通じてねじＳに付与される推力が変更される。そして、ねじＳの種類がドリルねじ又はタッピンねじの何れかであるか否かを判定し（ステップＳＤ１６）、これらの何れかであると判定した場合には次のステップＳＤ１７に移行し、ドリルねじ及びタッピンねじの何れでもでないと判定（一般ねじと判定）した場合には、ステップＳＤ１７〜ＳＤ１９を飛ばしてステップＳＤ２０に移行する。

ステップＳＤ１７では、回転位置検出部５５ｄを通じて得られる位置データを基にストール状態となっていないかを判定し、ストール状態でないと判定した場合には次のステップＳＤ１８に移行し、ストール状態であると判定した場合には後述するステップＳＤ３３に移行する。ステップＳＤ１８では、回転位置検出部５５ｄにより得られる位置データを基にビット３がＤ点に到達したか否かを判定し、Ｄ点に到達したと判定した場合には次のステップＳＤ１９に移行する。なお、Ｄ点に到達していないと判定する場合には、ステップＳＤ１７に戻り、ストール状態であるか、Ｄ点に到達したと判定されるまでの間、ステップＳＤ１７、ＳＤ１８の処理をループして行うことになる。

ステップＳＤ１９では、設定された第４制限トルクでビット移動モータ３２を駆動するべく駆動信号を出力する。これにより、ビット３を通じてねじＳに付与される推力が変更される。

そして、回転位置検出部５５ｄを通じて得られる位置データを基にストール状態となっていないかを判定し（ステップＳＤ２０）、ストール状態でないと判定した場合には次のステップＳＤ２１に移行し、ストール状態であると判定した場合には後述するステップＳＤ３３に移行する。ステップＳＤ２１では、回転位置検出部５５ｄにより得られる位置データを基にビット３がＥ点に到達したか否かを判定し、Ｅ点に到達したと判定した場合には次のステップＳＤ２２に移行する。なお、Ｅ点に到達していないと判定する場合には、ステップＳＤ２０に戻り、ストール状態であるか、あるいは、Ｅ点に到達したと判定されるまでの間、ステップＳＤ２０，ＳＤ２１の処理をループして行うことになる。

ステップＳＤ２２では、設定された第５制限トルクでビット移動モータ３２を駆動するべく駆動信号を出力する。これにより、ビット３を通じてねじＳに付与される推力が変更される。

そして、回転位置検出部５５ｄを通じて得られる位置データを基にストール状態となるか、ビット３がＧ点に到達するかを待ち（ステップＳＤ２３）、これらの何れかの状態となった場合には、ビット移動モータ３２に停止信号を出力してビット３の移動を停止させる（ステップＳＤ２４）。ビット３が停止した際に回転位置検出部５５ｄを通じて得られる位置データを基に、ビット３の停止位置がＦ点の完了幅（＋）、（−）の範囲内にあるか否かを判定し（ステップＳＤ２５）、完了幅の範囲内にあると判定した場合には次のステップＳＤ２６に移行し、完了幅の範囲内でないと判定した場合には後述のステップＳＤ３１に移行する。

ステップＳＤ２６では、主制御部５２へＦ点完了信号を出力し、次のステップＳＤ２７では主制御部５２から復帰信号が入力されるのを待つ。復帰信号が入力されると、ビット移動モータ３２に逆転駆動信号を出力し、第３速度、定格トルク値でビット移動モータ３２を逆転駆動させる（ステップＳＤ２８）。そして、回転位置検出部５５ｄにより得られる位置データを基にビット３がＡ点に再び到達したか否かを待ち（ステップＳＤ２９）、Ａ点に到達したと判定した場合には、主制御部５２へ復帰完了信号を出力し（ステップＳＤ３０）、全ての処理を完了する。

なお、ステップＳＤ２５においてビット３の停止位置が完了幅の範囲内にないと判定した場合に移行するステップＳＤ２６では、ビット３の停止位置がＧ点に到達しているか否かを判定し（ステップＳＤ３１）、Ｇ点に到達していると判定した場合には主制御部５２へＧ点完了信号を出力し（ステップＳＤ３２）、前述のステップＳＤ２７に移行する。また、ステップＳＤ３１においてビット３の停止位置がＧ点に到達していないと判定した場合には、ステップＳＤ３３に移行する。

ステップＳＤ３３は、前述のステップＳＤ０９、ＳＤ１３、ＳＤ１７、ＳＤ２０、ＳＤ３１より分岐して移行してくるものであり、正常なねじ締めが完了できなかった場合の処理を行うものである。そのため、主制御部５２へＮＧ信号を出力して、前述のステップＳＤ２７に移行するようにしている。

なお、この図１７〜図２０においては省略したが、このビット位置コントローラ５５におけるねじ締め処理においては、主制御部５２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ＳＤ２８からの処理に移行するようになっている。

本実施形態におけるねじ締め装置１は、上記のように構成されていることにより、図５〜８に示すような動作を行うことが可能となっている。なお、これらの図は、図２に示す機械装置部１Ｍよりチャックユニット１３を省略しつつ模式的に表したものであり、各部に用いた符号は図２と共通のものとしている。以下、図５〜図８を用いて、詳細な動作の説明を行う。

図５に示すように、ねじ締め装置１は、装置本体ＢＭの動作によりビット３の延在する方向が、ワークＷに形成されためねじＰの軸方向に合致するように位置合わせを行う。この際、ベースブロック３１及びビット３が待機位置に位置するように、ベースブロック移動機構２０を構成するベースブロック移動モータ２３は原点位置において保持されるとともに、ビット移動機構３０を構成するビット移動モータ３２も原点位置において保持される（図１１におけるＯ点を参照）。なお、この図では、矢印で示すように継手６よりエア（Ａｉｒ）が吸引されており、ビット３の先端にねじＳが係合した状態で保持された状態を示している。

図５に示す状態より、ベースブロック移動機構２０を構成するベースブロック移動モータ２３を動作させることで、図６に示すように、ベースブロック３１はベースブロック移動モータ２３に接続されたボールねじ２１とこれに係合する可動ナット２２によって推力を与えられつつ、シャフト２５に沿って定常速度で移動を行う。そして、ベースブロック３１により支持されたねじ締めツール１０及びスクリューガイド５はベースブロック３１と一体となってワークＷに向けて移動を行い、スクリューガイド５の先端が、ワークＷの表面ＷＳよりも所定のオフセット量Ｏｆ１離間したねじ締め時ガイド位置にて停止する（図１１におけるＡ点を参照）。このオフセット量Ｏｆ１は、ビット３とこれに係合するねじＳをワークＷに形成されためねじＰに向かって案内できるように十分に小さな値とするとともに、位置精度の悪化や振動等が生じた場合でもワークＷにスクリューガイド５が当接して、ワークＷの表面ＷＳに傷を生じさせないよう十分に大きな値となるように設定している。

さらに、図６に示す状態より、ビット移動機構３０を構成するビット移動モータ３２を動作させることで、図７に示すように、可動プレート３５はビット移動モータ３２に接続されたボールねじ３３とこれに係合する可動ナット３４によって推力を与えられつつ、シャフト３１ａに沿って移動を行う。そして、可動プレート３５により支持された回転部材２とこれに接続されたビット３は、可動プレート３５と一体となってワークＷに向けて設定された第１速度にて移動を行い、ビット３の先端に係合するねじＳの先端が、ワークＷのめねじＰの上側、具体的にはベース部材Ｗ１よりも所定のオフセット量Ｏｆ２離間したねじ穴手前位置にて停止する。なお、この位置は、ビット３の回転によるねじ締め込みを開始するねじ締め込み開始位置としても定義される（図１１におけるＢ点を参照）。

図７に示す状態より、ビット移動機構３０によってさらにビット３を移動させつつ、ねじ締めツール１０を構成するビット回転モータ４によってビット３を介しねじＳに回転力を与えることによって、図８に示すように、ねじＳを完全に螺入させた状態とすることができる。なお、図７の状態よりねじＳがめねじＰに螺入され始め、図８の状態に至るまでの段階で、継手６によるエアの吸引は停止するようにしている。ねじ締め込み時において、ビット移動機構３０によってビット３に所定の推力を与えることでねじＳに押圧力を付与し、ビット回転モータ４による回転を行わせることで、ビット３がねじＳの頭部から外れるカムアウトを抑制することができる。また、この推力を、ねじ種に合わせて適切に制御することにより、より適切なねじ締め込み作業を可能として、ねじＳやワークＷの変形や破損を防ぐとともに、ねじ締結を精度良く行うことが可能となっている。

さらに、上述したように、ビット移動機構３０によって移動する部分は、ほとんど回転部材２とビット３のみに限られ、ビット移動モータ３２により移動する部材が軽量となっていることから、駆動力を与えるための分解能をより高めることができるため、極めて低いビットの推力をより高精度に制御できる。また、上述したようにビット移動機構３０により移動するストロークが小さく設定されていることから、可動プレート３５を移動可能に支持するシャフト３１ａやボールねじ３３等の部材同士の平行度などの相対位置調整が容易となり、可動プレート３５の移動に際しての摺動抵抗を小さくすることができ、より一層ビット３の推力制御の高精度化を図ることが可能となっている。

加えて、可動プレート３５の移動にかかわらず、回転部材３５と接続軸４ｂとの間でピンＣを介してトルク伝達が行うことが可能となっており、ビット３を回転させるためのトルク伝達も好適に与えることが可能となっている。

さらに、上述したねじ締め装置１を用いたねじ締め作業の詳細な手順について図１及び図１１を基に説明する。まず、ねじ締め装置１によりねじＳを締め付ける場合には、予め、ティーチング作業を行うことで、スクリューガイド基準位置及びビット基準位置を得て記憶部５３に記憶させておく。さらに、制御手段１Ｃを構成する記憶部５３に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及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点及び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制限トルク及び第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１Ｃに備えられた入力部５１より行う。

締め付けるねじＳの種類及びワークＷ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１Ｃの図示しないスタートスイッチが押され、これにより主制御部５２にねじ締めスタート信号が入力されると、これに応じてガイド位置コントローラ５４にはスクリューガイド５のねじ締め時ガイド位置（Ａ点）が、ビット回転コントローラ５６にはトルクＣＨ、ビット位置コントローラ５５にはねじ締めポイント番号がそれぞれ指定されるとともに、ガイド位置コントローラ５４、ビット回転コントローラ５６、ビット位置コントローラ５５、エア吸引切換部５７にそれぞれスタート信号が出力される。なお、ねじＳはビット３の移動路上に設けられたチャックユニット１３（図２参照）によって予め保持されている。

ガイド位置コントローラ５４においては、主制御部５２より指定されたねじ締め時ガイド位置（Ａ点）に基づき、ベースブロック移動モータ２３に駆動信号が出力される。これにより、ベースブロック３１とともに、スクリューガイド５をねじ締めガイド位置（Ａ点）まで移動する。このスクリューガイド５がねじ締め時ガイド位置（Ａ点）へ移動する過程において、ねじＳがスクリューガイド５の内部に吸引され、その頭部がビット３先端に係合する。

ビット回転コントローラ５６においては、主制御部５２から指定されたトルクＣＨに予め登録されている完了トルクが内部設定されるとともに、ビット回転モータ４に駆動信号が出力される。これにより、ねじ締めツール１０のビット回転モータ４が駆動し、ビット３を回転させる。なお、完了トルクに代わり、完了トルクに対応する電流値を記憶させ、これを用いて制御を行わせるようにすることも可能である。

また、ビット位置コントローラ５５においては、主制御部５２から指定されたねじ締めポイント番号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うち、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、ビット３の推力及び移動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ねじ締め基準位置として、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を寸法パラメータとして考えることができる。

上述のようにビット３の推力及び移動速度の切換ポイントが算出された後、ビット移動モータ３２は第１制限トルクと第１速度で回転駆動するため、ビット３がその先端前方方向へ可動プレート３５とともに高速で前進移動する。

ビット３が前進してねじＳがＢ点に到達すると、これを受けてビット移動モータ３２が第２制限トルクと第２速度で駆動されるようビット移動モータ３２の駆動切換が行われる。これにより、ビット３の下降速度は、ねじＳ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Ｗ及びねじＳを破損してしまう不具合が防止される。

また、第２制限トルク以降の制限トルクは、ねじＳ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ビット移動モータ３２が駆動されることによってビット３からねじＳに負荷される推力もねじＳ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Ｓ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。

まず、一般ねじの場合について、図２を参照しつつ、図２１（ａ）及び図２２（ａ）を用いて説明を行う。

一般ねじの場合、予めワークＷにはめねじＰが形成されているので、最初からねじＳを高い推力で押圧しておかなくても、ワークＷにねじＳ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Ｓ又はめねじＰ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Ｓにはビット３を通じて低推力が負荷される。この時、ビット３はビット回転モータ４の駆動で回転しているため、ねじＳは低推力が負荷された状態でワークＷにねじ込まれる。

この一般ねじの場合、ねじ締めの過程で、下穴成形、めねじＰ成形は共に存在しないため、Ｃ点、Ｄ点は設定されず（図１８のステップＳＤ１２及びＳＤ１６を参照）、ねじＳがＥ点に達した時点、つまり、ねじＳがワークＷ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。

ねじＳがＥ点に達して後は、締付けトルクの増大にともなってビット３がねじＳの頭部から外れるカムアウトが生じやすくなる。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、ビット移動モータ３２が第５制限トルクにより駆動され、これによってねじＳには高推力が負荷される。

次に、タッピンねじの場合について、図２を参照しつつ、図２１（ｂ）及び図２２（ｂ）を用いて説明を行う。

タッピンねじの場合、ワークＷ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Ｐ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Ｓにはビット３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１８のステップＳＤ１２を参照）。

ねじＳがワークＷの下穴にめねじＰを成形し終わるＤ点までねじ込まれると、ビット移動モータ３２は第４制限トルクで駆動される。これにより、ねじＳにはビット３を通じて低推力が負荷される。ねじＳがＤ点に達して後、Ｅ点に達するまでは、ワークＷにめねじＰが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Ｓを締め終わるまでめねじＰ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Ｓ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Ｓの締め付けが行われる。

次に、ドリルねじの場合について、図２を参照しつつ、図２１（ｃ）及び図２２（ｃ）を用いて説明を行う。

ドリルねじの場合、ワークＷ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、ドリルねじにはビット３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ビット３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。

ドリルねじがワークＷ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Ｐを成形する工程になるため、この第３制限トルクでビット移動モータ３２が駆動されることにより、ねじＳ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、ビット３のカムアウトを防止しつつ良好なめねじＰ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Ｗが厚い場合にはＣ点及び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。

上記のように、ねじＳの種類に応じてビット３を介して与えられる推力が変更されつつねじＳの締付けが行われる。その際、ねじＳの締め付け状態の良否は、ビット回転モータ４の負荷電流値を基にトルク検出部５６ｃにより得られる出力トルクを見ることにより判別される。つまり、ビット回転モータ４の出力トルクを完了トルクと比較することにより、ねじＳ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、ビット回転モータ４の出力トルクが完了トルクに達すると、ビット回転モータ４の駆動が停止されるとともに、ビット回転コントローラ５６から主制御部５２にＯＫ信号が出力される。この時、所定時間経ってもビット回転モータ４の出力トルクが完了トルクに達しない場合には、ビット回転モータ４の駆動が停止されるとともに、ビット回転コントローラ５６から主制御部５２にＮＧ信号が送られる。

また、ビット位置コントローラ５５においては、エンコーダ２２のパルス信号数を基にビット移動モータ３２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、又はねじＳがＧ点に到達したことの何れかが判明すると、ビット移動モータ３２の駆動が停止される。ここで、ビット移動モータ３２の駆動を停止した位置が制御パラメータのうちのＦ点ポイントデータ、完了幅（＋）及び完了幅（−）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、ビット位置コントローラ５５から主制御部５２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、主制御部５２にＧ点完了信号が送られる。さらに、ビット移動モータ３２の駆動停止位置が上記の何れにも該当しない場合には、主制御部５２にＮＧ信号が送信される。

主制御部５２では、ビット回転コントローラ５６及びビット位置コントローラ５５から入力される前述の各信号を受け、ねじＳ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、ビット移動モータ３２及びベースブロック移動モータ２３は逆転駆動され、これにより、ねじ締めツール１０は待機位置Ｏ点に復帰して次の作業に備える。

以上のように、本実施形態におけるねじ締め装置１は、ねじＳの頭部に係合可能なビット３とこのビット３を回転駆動させる回転駆動手段１０Ｍを備えて成るねじ締めツール１０と、このねじ締めツール１０を支持するとともにビット３を内包しねじＳを吸引するスクリューガイド５を設けたベースブロック３１と、装置本体ＢＭに対してベースブロック３１をビット３の延在する方向に沿って移動可能に支持する第１の往復移動機構としてのベースブロック移動機構２０と、ベースブロック３１に対してビット３をこのビット３の延在する方向に沿って移動可能に支持する第２の往復移動機構としてのビット移動機構３０と、回転駆動手段１０Ｍ、ベースブロック移動機構２０及びビット移動機構３０の制御を行う制御手段１Ｃとを備えており、ビット移動機構３０が、ベースブロック３１とビット３の相対位置を間接的に検出して位置検出信号を出力する位置検出手段としてのエンコーダ３２Ｅと、ビット３をねじＳに押圧するべくビット３に推力を付与しつつこの推力の大きさを変更可能にした推力付与手段としてのビット移動モータ３２とを備え、制御手段１Ｃは、ねじＳを締め付ける際に、ビット移動機構３０によってベースブロック３１を移動させることでスクリューガイド５をその先端がワークＷの表面ＷＳに近接するねじ締め時ガイド位置（Ａ点）に移動させ、ねじ締め時ガイド位置（Ａ点）を維持した状態としてビット移動機構３０によりビット３を移動させるとともに、エンコーダ３２Ｅにより検出した位置検出信号に基づきビット移動モータ３２によってビット３に与える推力を変更しつつ、回転駆動手段１０Ｍによりビット３を回転させるべく制御を行うように構成したものである。

このように構成しているため、ベースブロック移動機構２０によってベースブロック３１とともにスクリューガイド５及びねじ締めツール１０を移動させ、スクリューガイド５をワーク表面ＷＳに近接させた状態とすることで、ねじＳをワーク表面ＷＳに近接させた状態として、ビット移動機構３０によってねじＳを移動させつつ、エンコーダ３２Ｅによって検出可能なベースブロック３１とビット３の相対位置に応じてビット移動モータ３２によりねじＳに推力を変更しつつ与えることで、回転駆動手段１０Ｍによって締め込まれるねじＳの締め込み過程に応じた適切な推力を与えるように制御することができる。この際、ねじＳを回転させるためのビット３の動作をベースブロック移動機構２０及びビット移動機構３０によって２段階で行うようにしており、１段階目でねじＳの位置合わせを行い、２段階目でねじＳを締めるための推力を変更するように制御することで、よりねじ締めに適した精密な推力の制御を行うことができる。そのため、ねじＳの締め込み過程においてねじＳやワークＷの破損を生じること無く、適切にねじＳの締め込みを行うことが可能である。

また、ねじ締めツール１０を構成する回転駆動手段１０Ｍが、ベースブロック３１に設けられたモータであるビット移動モータ４と、ビット移動モータ４とビット３におけるビット３の延在方向への相対変化を許容しつつビット移動モータ４の駆動軸４ａよりビット３に回転トルクを伝達可能に構成したトルク伝達部１０Ｔを備えるように構成していることから、ビット３を回転させるためのビット移動モータ４をベースブロック３１側に設けることで、ビット移動機構３０によって移動させる部分をより軽量化して、ねじ締め込みのためにビット３に与える推力をより精密に制御することが可能である

また、ビット移動機構３０による移動可能なストロークを、ベースブロック移動機構２０により移動可能なストロークよりも小さく設定するように構成していることから、ベースブロック移動機構２０によりビット３の位置合わせを大きく行わせるとともに、ビット移動機構３０のストローク範囲内における摺動抵抗の変化を小さくして推力の誤差を少なくすることができ、ねじＳの締め込み過程における推力をより精密に制御することができる。

さらに、制御手段１Ｃが、ビット３に取り付けられたねじＳの先端がめねじＰの形成されるワークＷ２に近接するねじ締め開始位置（Ｂ点）と、ねじＳが最終的に正しく取り付けられたねじ締め完了位置（Ｆ点）と、これらのねじ締め開始位置（Ｂ点）とねじ締め完了位置（Ｆ点）との間に設定された推力切換ポイントとを、スクリューガイド５がねじ締め時ガイド位置（Ａ点）にある場合のベースブロック３１に対するビット３の相対位置として設定するとともに、ねじ締め開始位置（Ｂ点）よりねじ締め完了位置（Ｆ点）に至るまでを推力切換ポイントによって区分した複数のねじ締め領域ごとに所定の推力パラメータを設定するパラメータ設定部として機能する記憶部５２ａを備えており、記憶部５２ａにより得られるねじ締め開始位置（Ｂ点）よりねじ締め完了位置（Ｆ点）に至る範囲内において、エンコーダ３２Ｅにより得られる検出信号を基にして、推力切換ポイントに到達したと判断した場合に次の推力パラメータを読み込んでビット移動モータ３２により与える推力を変更するべく制御を行うよう構成していることから、ねじ締め開始位置（Ｂ点）よりねじ締め完了位置（Ｆ点）までの間で、各推力切換ポイントに達するごとに、設定された推力パラメータに応じて推力付与手段により生じる推力を変更することができるため、締め付け過程に応じた適切な推力をねじＳに与えることが可能である。

また、記憶部５２ａが、ねじ締め完了位置（Ｆ点）を基準とした推力切換ポイントの相対位置データを、ねじ種と関連づけて記憶しており、ねじ種を入力されることで、ねじ締め完了位置（Ｆ点）と相対位置データに基づいて推力切換ポイントの位置を設定するように構成していることから、ねじ種を入力するのみで推力切換ポイントを自動的に設定することができるため、多くのデータの入力を行うことなく簡便に設定を完了することが可能である。

そして、ベースブロック移動機構２０及びビット移動機構３０が、ＡＣサーボモータと、このＡＣサーボモータに接続したボールねじ２１，３３と、ボールねじ２１，３３の回転により往復移動する可動ナット２２，３４とを備えるように構成していることから、より簡単な構成で上述した機能を実現することが可能となっている。

さらに、ベースブロック移動機構２０を構成するベースブロック移動モータとしてのＡＣサーボモータ２３に電磁ブレーキ２３Ｂが設けられており、この電磁ブレーキ２３Ｂを作動させることでビット移動モータ３２により生じる推力以上の保持力で装置本体ＢＭに対するベースブロック３１の位置を保持可能に構成していることから、ビット移動モータ３２によって推力を付与させつつねじＳの締め込みを行う場合に、ベースブロック３１の位置を安定化させることができ、より精度良くねじＳの締め込みを行うことが可能である。

加えて、推力付与手段が、前記ビット移動機構３０を構成するビット移動モータ３２としてのＡＣサーボモータであり、位置検出手段を、ＡＣサーボモータに設けられたエンコーダ３２Ｅとして構成していることから、推力付与手段及び位置検出手段を汎用的な装置を利用して簡単且つ安価に構成することができる。

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、ねじ締め時ガイド位置（Ａ点）においてスクリューガイド５の先端をワークＷの表面ＷＳよりオフセット量Ｏｆ１だけ離間させるように設定していたが、ワークＷに対してスクリューガイド５を当接させることによるワークＷの損傷や変形が問題とならない場合にはオフセット量Ｏｆ１をゼロ、すなわちスクリューガイド５の先端をワークＷの表面ＷＳに当接させた位置をねじ締め時ガイド位置（Ａ点）としてもよい。

また、上述の実施形態では、ビット３によってねじＳの締め込みを行う際に、スクリューガイド５をねじ締め時ガイド位置（Ａ点）において保持するため、ベースブロック移動モータ２３に設けられた電磁ブレーキ２３Ｂを作動させるようにしていたが、ベースブロック移動モータ２３による保持力がねじＳに作用させる推力に対して十分に大きい場合には、電磁ブレーキ２３Ｂを用いない構成としても差し支えない。

さらに、上述の実施形態では、ベースブロック３１とビット３の相対位置を検出する位置検出手段として、ビット移動モータ３２に設けられたエンコーダ３２Ｅを利用し、これによって間接的に相対位置を検出するようにしていたが、レーザを用いた変位センサや、リニアエンコーダ等、他の検出装置を基に構成することも可能である。

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…ねじ締め装置
１Ｃ…制御手段
２…回転部材
３…ビット
４…ビット回転モータ
４ａ…駆動軸
５…スクリューガイド
１０…ねじ締めツール
１０Ｍ…回転駆動手段
１０Ｔ…トルク伝達部
２０…ベースブロック移動機構（第１の往復移動機構）
２１…ボールねじ
２２…可動ナット
２３…ベースブロック移動モータ（ＡＣサーボモータ）
２３Ｂ…電磁ブレーキ
３０…ビット移動機構（第２の往復移動機構）
３１…ベースブロック
３２…ビット移動モータ（ＡＣサーボモータ、推力付与手段）
３２Ｅ…エンコーダ（位置検出手段）
３３…ボールねじ
３４…可動ナット
５２ａ…記憶部（パラメータ設定部）
ＢＭ…装置本体
Ｗ…ワーク
ＷＳ…（ワークの）表面
Ｓ…ねじ

Claims (8)

1. ねじの頭部に係合可能なビットと当該ビットを回転駆動させる回転駆動手段とを備えて成るねじ締めツールと、
   当該ねじ締めツールを支持するとともに前記ビットを内包しねじを吸引するスクリューガイドを設けたベースブロックと、
   装置本体に対して前記ベースブロックを前記ビットの延在する方向に沿って移動可能に支持する第１の往復移動機構と、
   前記ベースブロックに対して前記ビットを当該ビットの延在する方向に沿って移動可能に支持する第２の往復移動機構と、
   前記回転駆動手段、第１の往復移動機構及び第２の往復移動機構の制御を行う制御手段とを備えており、
   前記第２の往復移動機構が、ベースブロックとビットの相対位置を検出して位置検出信号を出力する位置検出手段と、ビットをねじに押圧するべく前記ビットに推力を付与しつつ当該推力の大きさを変更可能にした推力付与手段とを備え、
   前記制御手段は、ねじを締め付ける際に、前記第１の往復移動機構によって前記ベースブロックを移動させることで前記スクリューガイドをその先端がワークの表面に当接又は近接するねじ締め時ガイド位置に移動させ、当該ねじ締め時ガイド位置を維持した状態として前記第２の往復移動機構により前記ビットを移動させるとともに、前記位置検出手段により検出した位置検出信号に基づき前記推力付与手段によって前記ビットに与える推力を変更しつつ、前記回転駆動手段によりビットを回転させるべく制御を行うように構成されていることを特徴とするねじ締め装置。
2. 前記ねじ締めツールを構成する回転駆動手段が、前記ベースブロックに設けられたモータと、当該モータと前記ビットにおけるビットの延在方向への相対変化を許容しつつモータの駆動軸よりビットに回転トルクを伝達可能に構成したトルク伝達部を備え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。
3. 前記第２の往復移動機構による移動可能なストロークを、前記第１の往復移動機構により移動可能なストロークよりも小さく設定していることを特徴とする請求項１又は２に記載のねじ締め装置。
4. 前記制御手段が、
   ビットに取り付けられたねじの先端がワークに近接するねじ締め開始位置と、ねじが最終的に正しく取り付けられたねじ締め完了位置と、これらのねじ締め開始位置とねじ締め完了位置との間に設定された推力切換ポイントとを、前記スクリューガイドがねじ締め時ガイド位置にある場合のベースブロックに対するビットの相対位置として設定するとともに、
   前記ねじ締め開始位置より前記ねじ締め完了位置に至るまでを前記推力切換ポイントによって区分した複数のねじ締め領域ごとに所定の推力パラメータを設定するパラメータ設定部を備えており、
   当該パラメータ設定部により得られるねじ締め開始位置よりねじ締め完了位置に至る範囲内において、前記位置検出手段により得られる検出信号を基にして、推力切換ポイントに到達したと判断した場合に次の推力パラメータを読み込んで推力付与手段により与える推力を変更するべく制御を行うよう構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のねじ締め装置。
5. 前記パラメータ設定部が、前記ねじ締め完了位置を基準とした前記推力切換ポイントの相対位置データを、ねじ種と関連づけて記憶しており、ねじ種を入力されることで、前記ねじ締め完了位置と前記相対位置データに基づいて前記推力切換ポイントの位置を設定するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のねじ締め装置。
6. 前記第１及び第２の往復移動機構が、ＡＣサーボモータと、このＡＣサーボモータに接続したボールねじと、ボールねじの回転により往復移動する可動ナットとを備えていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のねじ締め装置。
7. 前記第１の往復移動機構を構成するＡＣサーボモータに電磁ブレーキが設けられており、当該電磁ブレーキを作動させることで前記推力付与手段により生じる推力以上の保持力で装置本体に対するベースブロックの位置を保持可能に構成していることを特徴とする請求項６に記載のねじ締め装置。
8. 前記推力付与手段が、前記第２の往復移動機構を構成するＡＣサーボモータであり、
   前記位置検出手段が、前記ＡＣサーボモータに設けられたエンコーダであることを特徴とする請求項６又は７に記載のねじ締め装置

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