JP2956403B2

JP2956403B2 - ねじ締め制御装置

Info

Publication number: JP2956403B2
Application number: JP1236093A
Authority: JP
Inventors: 冬彦吉倉; 隆志江口; 慎二是沢; 規森; 彰浩竹内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 1999-10-04
Anticipated expiration: 2014-10-04
Also published as: JPH06226565A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所定のプログラムに従
ってねじ締め装置を制御することにより、ワークに対す
るねじ締めを工程単位で制御するねじ締め制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の製造工程において用いられる
自動組付機は、直交３軸型の位置決め装置と、電動ねじ
締め装置を組み合わせた構成を有している。図１５に
は、このような自動組付機の一例構成が示されている。

【０００３】この図に示される装置は、ＰＣ（プログラ
マブルコントローラ）１０、位置決め装置２０、ねじ締
め装置３０及び品質管理用パソコン５０から構成されて
いる。ＰＣ１０は、自動組付機全体の制御を管理し、位
置決め装置２０はねじ締め装置３０の位置を製品のボル
ト、ナットの位置に合わせる。ねじ締め装置３０は、ね
じ締めプログラムに従って動作しワークに対してねじ締
めを行う装置である。ＰＣ１０と、位置決め装置２０及
びねじ締め装置３０は互いに信号の授受を行いつつ動作
する。また、品質管理用パソコン５０は、ねじ締め装置
３０の動作状況を適宜入力し、ワークに対するねじ締め
品質を管理する。

【０００４】図１６には、ＰＣ１０の内部構成が示され
ている。ＰＣ１０は、電源部１１０、ＣＰＵ部１２０、
メモリ部１３０、入力部１４０、１６０及び１８０、並
びに出力部１５０、１７０及び１９０から構成されてい
る。電源部１１０は、外部電源を取り込みＰＣ１０の各
部に電源を供給する。ＣＰＵ部１２０は、メモリ部１３
０に格納されているプログラムに従ってＰＣ１０の各部
を制御する。

【０００５】入力部１４０及び出力部１５０は、位置決
め装置２０に係る入出力部を構成する。すなわち、ＣＰ
Ｕ部１２０は、メモリ部１３０上のプログラムに従って
位置決め装置２０により位置決めを行う際、出力部１５
０を介して位置決め装置２０に対し位置決め装置スター
ト信号または位置決め装置再スタート信号を与える。位
置決め装置２０は、位置決めが完了すると、その旨の信
号を入力部１４０を介してＣＰＵ部１２０に供給する。
同様に、入力部１６０及び出力部１７０は、ねじ締め装
置３０に対する入出力部を構成しており、ＣＰＵ部１２
０はねじ締め装置３０に対し出力部１７０を介してねじ
締め装置スタートの信号を与えると共に、ねじ締め装置
３０からのねじ締め完了の信号を入力部１６０を介して
受け取る。そして、ＣＰＵ部１２０は、入力部１８０及
び出力部１９０を介して製造装置各部位の制御及び状態
把握を行う。入力部１８０は、人間によって操作される
各部位の押しボタンスイッチ（ＳＷ）や各部位の位置確
認のためのリミットスイッチ（ＳＷ）の状態を入力する
ための入力部であり、出力部１９０は、各部位を動作さ
せるためのソレノイド（ＳＯＬ）バルブやモータのオ
ン、オフのためのリレーに対する出力のための出力部で
ある。

【０００６】図１７には、位置決め装置２０の内部構成
が示されている。この図に示されるように、位置決め装
置２０は、電源部２１０、ＣＰＵ部２２０、メモリ部２
３０、軸制御部２４０、出力部２５０及び入力部２６０
から構成されるコントローラを有している。すなわち、
位置決め装置２０は、ＰＣ１０と類似した構成のコント
ローラを有している。電源部２１０は、外部電源を取り
込みコントローラの各部に電源を供給する部材であり、
入力部２６０及び出力部２５０はＰＣ１０に対する入出
力部を構成する。ＣＰＵ部２２０は、メモリ部２３０上
に格納されている位置決めプログラムに従い軸制御部２
４０に信号を与え後述するような構成によってワークに
対する位置決めを行わせる。その際、ＣＰＵ部２２０
は、入力部２６０を介してＰＣ１０からスタートまたは
再スタート信号が与えられるのに応じてこのプログラム
を実行し、また、位置決めが完了した場合にはその旨を
出力部２５０を介してＣＰＵ１０に対し信号として与え
る。

【０００７】軸制御部２４０は、ＣＰＵ部２２０の制御
の下に位置決めに係る直交３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）の制御
を行う部分である。軸制御部２４０は、各軸に係る速度
アンプ２７０−Ｘ，２７０−Ｙ及び２７０−Ｚに対し速
度指令を与え、速度アンプ２７０−Ｘ，２７０−Ｙ，２
７０−Ｚは、駆動電源から電力供給を受けつつ、この指
令に応じて対応するモータ２９０−Ｘ，２９０−Ｙ及び
２９０−Ｚに駆動電流を供給する。モータ２９０−Ｘ，
２９０−Ｙ及び２９０−Ｚの回転角はエンコーダ２８０
−Ｘ，２８０−Ｙ及び２８０−Ｚにより検出され軸制御
部２４０にフィードバックされる。これにより、各軸
は、軸制御部２４０の下に制御され、ワークとねじ締め
装置３０との位置決めが行われることになる。

【０００８】図１８には、ねじ締め装置３０の内部構成
（１軸分）が示されている。この図から明らかな通り、
ねじ締め装置３０も、位置決め装置２０とほぼ同様の構
成を有するコントローラを有している。このコントロー
ラは、電源部３１０、ＣＰＵ部３２０、メモリ部３３
０、軸制御部３４０、出力部３５０、入力部３６０及び
通信部３７０から構成されている。電源部３１０は、外
部電源を取り込んでコントローラ各部に電源を供給す
る。ＣＰＵ部３２０は、メモリ部３３０上に格納されて
いるシステムプログラムに従ってコントローラ各部を制
御する。ＣＰＵ部３２０は、ＰＣ１０からのスタート信
号を入力部３６０を介して取り込み、これに応じてメモ
リ部３３０上のねじ締めプログラムをスタートする。ね
じ締め動作が完了すると、ＣＰＵ部３２０は出力部３５
０を介してＰＣ１０に対しその旨の信号を出力する。通
信部３７０は、ＣＰＵ部３２０と品質管理用パソコン５
０との通信のための回路である。

【０００９】軸制御部３４０は、ＣＰＵ部３２０の制御
の下にねじ締め動作を制御する部分である。すなわち、
軸制御部３４０は、速度アンプ３８０に対して速度指令
を与え、これによりモータ４００を駆動してねじ締めを
行わせる。モータ４００には、エンコーダ３９０及びト
ルクセンサ４１０が設けられており、これらの出力は軸
制御部３４０にフィードバックされる。すなわち、エン
コーダ３９０によって検出されるモータ４００の回転角
及びトルクセンサ４１０によって検出されるモータ４０
０の出力トルクは、軸制御部３４０を介してＣＰＵ部３
２０に供給される。なお、ねじ締め装置３０において
も、速度アンプ３８０、モータ４００はコントローラと
別の駆動電源によって駆動される。

【００１０】図１９には、この従来例におけるねじ締め
装置３０のコントローラの内部構成が示されている。こ
の図に示されるように、電源部３１０を除く各部材は内
部バスによって相互に接続されており、それぞれ信号ま
たは情報の授受を行いつつ動作する。

【００１１】まず、軸制御部３４０は、演算部３４１、
Ａ／Ｄ変換部３４２及び角度・速度検出部３４３から構
成されている。Ａ／Ｄ変換部３４２及び角度・速度検出
部３４３は、それぞれトルクセンサ４１０及びエンコー
ダ３９０の出力を取り込む部材である。Ａ／Ｄ変換部３
４２は、トルクセンサ４１０の出力をディジタルデータ
に変換して演算部３４１に入力する。角度・速度検出部
３４３は、エンコーダ３９０の出力からモータ４００の
回転角を検出し、やはり演算部３４１に入力する。

【００１２】演算部３４１は、ＣＰＵ３４４、ＲＯＭ３
４５、ＲＡＭ３４６及び速度指令演算部３４７から構成
されている。速度指令演算部３４７は、Ａ／Ｄ変換部３
４２及び角度・速度検出部３４３の出力に基づき速度指
令を演算し、速度アンプ３８０に出力する。その際、速
度指令演算部３４７はＣＰＵ３４４の制御下に当該演算
を実行する。ＣＰＵ３４４は、ＣＰＵ部３２０との間で
信号を授受しつつ、速度指令演算処理を管理する。ＲＯ
Ｍ３４５及びＲＡＭ３４６は、演算部３４１において、
速度指令演算に係るプログラムや係数等の記憶に用いら
れる。

【００１３】また、メモリ部３３０は、ねじ締めプログ
ラム部３３２を搭載するＲＡＭ３３１を有している。Ｃ
ＰＵ部３２０は、判定部３２３を搭載するＣＰＵ３２１
及びＲＯＭ３２２から構成されている。ねじ締め動作に
必要なプログラムのうち、ユーザによって作成されるね
じ締めプログラムはＲＡＭ３３１上にねじ締めプログラ
ム部３３２として搭載され、システムプログラムはＲＯ
Ｍ３２２等に搭載される。ＣＰＵ３２１は、ＲＯＭ３２
２上のシステムプログラムに従い、ＰＣ１０からの信号
に応じて、ＲＡＭ３３１にねじ締めプログラム部３３２
として格納されているねじ締めプログラムを実行する。
これにより、ＣＰＵ３２１は、軸制御部３４０に対して
指令を与え、また、軸制御部３４０によるねじ締め動作
の結果を判定部３２３によって良否判定する。

【００１４】さらに、通信部３７０は、ＣＰＵ３７１、
ＲＯＭ３７２、ＲＡＭ３７３及び通信処理部３７４から
構成されている。ＣＰＵ３７１は、ＣＰＵ部３２０から
の指令に応じて品質管理用パソコン５０との通信に係る
プログラムを実行し、通信処理部３７４は、通信に必要
なデータ処理等を実行する。ＲＯＭ３７２、ＲＡＭ３７
３は、その際に必要なプログラムや係数を格納する。

【００１５】図２０乃至２２には、この従来例における
ねじ締め動作の一例が示されている。特に、図２０は設
備の１サイクルを各制御要素の分担毎に示したサイクル
線図であり、図２１はこのサイクル線図による装置の動
きを概念的に示した図であり、図２２はその際のＰＣ１
０、位置決め装置２０及びねじ締め装置３０間の信号の
授受形態（プログラムの実行形態）を示した図である。

【００１６】図２０に示されるサイクル線図では、ＰＣ
１０によって、上昇、前進、下降、後退の順でトランス
ファ装置が動作する。トランスファ後退に入りジグ締め
が行われると、ＰＣ１０はスタート信号を位置決め装置
２０に与え、動作を開始させる。図２０に示される例で
はねじ締めの対象となる穴位置としてＡ，Ｂ，Ｃの３箇
所があるので、位置決め装置２０は、まず、穴位置Ａの
ねじ締めに係る位置決めを行う。この場合、Ｘ，Ｙ軸を
図２１に示されるように（Ｘ_A，Ｙ_A）に位置決めし、
その後にＺ軸をＺ_Aに位置決めする。位置決めが終了す
ると、位置決め装置２０はＰＣ１０に信号を送る。ＰＣ
は、これを受け取るとねじ締め装置３０に信号を与え、
ねじ締めを実行させる。ねじ締め装置３０は、仮締め、
本締めの順でねじ締めを行う。本締めが終了すると、ね
じ締め装置３０はＰＣ１０にこれを信号で知らせる。Ｐ
Ｃ１０はこれに応じて位置決め装置２０に信号を与え
る。この信号に応じ、位置決め装置２０によってＺ軸が
Ｚ₀に位置決めされる。Ｚ₀はＺ軸の原点である。な
お、図２１では、ねじ締めに係るモータ４００が２個対
で用いられている。

【００１７】このような一連の動作、すなわちＸ，Ｙ軸
の位置決めからＺ軸の原点への位置決めまでの動作は、
各穴位置Ａ，Ｂ，Ｃ毎に繰り返される。穴位置Ｃに係る
Ｚ軸の原点への位置決めが終了すると、さらにＸ軸及び
Ｙ軸が原点（Ｘ₀，Ｙ₀）に位置決めされると共に、こ
れと同時にジグ緩めが実行され、設備の１サイクルが終
了する。

【００１８】このような一連の動作において、ＰＣ１
０、位置決め装置２０及びねじ締め装置３０による信号
の授受の流れは、より詳細には図２２に示されるような
ものとなる。

【００１９】この動作の際、位置決め装置２０はそのメ
モリ部２３０に格納されている位置決めプログラムに従
って動作し、ねじ締め装置３０は、そのメモリ部３３０
に格納されているねじ締めプログラム１，２，３，…に
従って動作する。

【００２０】まず、ＰＣ１０は、上昇、前進、下降、後
退の順でトランスファマシンを制御する。トランスファ
後退に至ると、ＰＣ１０はジグ締めを行った上で位置決
め装置２０に対してスタート信号を与える。位置決め装
置２０は、このスタート信号に応じてＸ，Ｙ軸を
（Ｘ_A，Ｙ_A）に位置決めし、さらにＺ軸をＺ_Aに位置
決めする。位置決めが終了すると、位置決め装置２０は
その旨の信号をＰＣ１０に与える。ＰＣ１０は、この信
号に応じてねじ締め装置３０に対してスタート信号を与
える。ねじ締め装置３０は、この信号に応じて所定のプ
ログラムを実行する。図において６００−１で示される
プログラムが実行され、このプログラムによってねじ締
め動作が完了すると、ねじ締め装置３０はその旨の信号
をＰＣ１０に対して与える。

【００２１】ＰＣ１０は、ねじ締め装置３０からねじ締
めが完了した旨の信号が与えられると、これに応じ位置
決め装置２０に対して再スタート信号を与える。この
後、同様の動作が各穴位置について繰り返されると、図
２０に示されるような設備動作が実現される。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】このような構成を有す
る自動組付機においては、ねじ締め装置においてねじ締
め動作の良否を判定することが可能であるものの、その
判定結果がいずれの製品に係るものであるかを管理困難
である。すなわち、ねじ締めの対象となる穴位置が３個
設けられているワークに対してねじ締めを行ったのか、
あるいは穴位置が１個のワーク３個に対してねじ締めを
行ったのかをねじ締め装置側で把握することができない
ため、良否判定の結果を用いて各製品の良否を管理する
ことが困難である。

【００２３】例えば、判定の結果を通信部を介して品質
管理用パソコンに対して転送する際、従来の構成では、
各穴位置毎にその結果を転送せざるを得ない。しかし、
実際の生産工程において管理が必要なのは、各製品毎に
不良が発生したか否か、または各製品のどの穴位置に不
良が発生したか等の情報である。しかし、従来の構成で
は、各製品毎にねじ締め動作の良否や、そのトルクを知
らせる等の動作が行えず、生産工程における品質管理が
困難であった。

【００２４】本願出願人は、このような問題点を解決す
べく、先に提案を行っている（特願平４−１９４３２６
号参照。以下、単に先提案という）。この先提案におい
ては、プログラムを実行しつつワークに対するねじ締め
の状態を判定し、これを工程単位で（例えば穴位置単位
で）ワーク毎に記憶することにより、ねじ締め状態の管
理をワーク単位で行っている。

【００２５】しかし、複数の穴位置について巡回的にね
じ締めを行う場合（例えばねじ締めを一巡して行い、そ
の後に再度一巡してねじ締めを行う場合）等のように、
複数個の穴位置に対してそれぞれ複数回のねじ締め行為
を実行する場合に、このようなねじ締め管理を単純に適
用すると、実際には１個の穴位置が制御装置上で複数個
の穴位置として取り扱われることとなってしまい、ねじ
締め管理上不都合である。

【００２６】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、複数の穴位置につ
いて巡回的にねじ締めを行う場合等においても各ワーク
（製品）毎にねじ締め状態の良否を管理可能なねじ締め
制御装置を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、ねじ締め装置を所定のプログラム
に従って制御することによりワークに対するねじ締めを
制御する制御手段と、ワークに対するねじ締めの状態を
工程単位でワーク毎に記憶する複数の穴位置状態記憶部
と、プログラムを実行しつつワークに対するねじ締めの
状態を判定し、その結果を上記穴位置状態記憶部のうち
１個に書き込む判定手段と、各ワークに属する複数の穴
位置についてそれぞれ実施される複数の工程の関係を、
当該工程の実施対象たる穴位置と関連付けて記憶する穴
位置つながり情報部と、判定手段により各穴位置状態記
憶部に書き込まれているねじ締めの状態を、穴位置つな
がり情報部上に記憶されている関係を参照して接続する
ことにより、ワークに対するねじ締めの状態を当該ワー
クに属する各穴位置に対するねじ締めの状態に編集する
接続編集手段と、を備え、複数の穴位置に対するねじ締
めをそれぞれ複数の工程に分け実行する場合に、ねじ締
め状態の管理を穴位置毎に編集しつつワーク単位で行う
ことを特徴とする。

【００２８】

【作用】本発明においては、ねじ締めに係るプログラム
が実行される際、ワークに対するねじ締めの状態が逐次
判定され、その結果が穴位置状態記憶部のうち１個に書
き込まれる。穴位置状態記憶部は、この判定によって得
られたワークに対するねじ締めの状態を工程単位で、例
えば穴位置単位や仮締め、本締め等の単位でワーク毎に
記憶する。従って、ねじ締めを行う際、各ワーク毎にね
じ締めの状態を把握することが可能となる。また、穴位
置つながり情報部には、各ワークに属する複数の穴位置
についてそれぞれ実施される複数の工程の関係が、当該
工程の実施対象たる穴位置と関連付けて記憶される。接
続編集手段は、判定手段により穴位置状態記憶部に書き
込まれているねじ締めの状態を、穴位置つながり情報部
上に記憶されている関係を参照して接続する。この結
果、ワークに対するねじ締めの状態が、当該ワークに属
する各穴位置に対するねじ締めの状態に編集される。従
って、複数の穴位置に対するねじ締めをそれぞれ複数の
工程に分け実行する場合にも、ねじ締め状態の管理が穴
位置毎に編集しつつワーク単位で行われうることとな
る。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。なお、図１５乃至図２２に示される従
来例と同様の構成には同一の符号を付し説明を省略す
る。図１には、本発明の第１実施例に係る自動組付機、
特にそのねじ締め装置３０のコントローラの内部構成が
示されている。この図に示されるように、本実施例に係
るねじ締め装置３０のコントローラは、第１に、ワーク
管理部３２４及びワーク状態記憶部３３３を、ＣＰＵ部
３２０のＲＯＭ３２２上及びメモリ部３３０のＲＡＭ３
３１上に搭載したことを特徴としている。

【００３０】図２には、本実施例の要部構成、すなわち
ＣＰＵ部３２０におけるワーク管理部３２４の構成と、
メモリ部３３０におけるワーク状態記憶部３３３の構成
が示されている。この図に示されるように、ワーク管理
部３２４はワーク管理処理部３２５及び穴位置処理部３
２６を有している。ワーク状態記憶部３３３は、本実施
例の第２の特徴に係る穴位置つながり情報部３３３Ａ
と、複数個の穴位置状態記憶部３３７−１，３３７−
２，…，３３７−ｎ，…と、を有している。各穴位置状
態記憶部３３７は、それぞれ、最終トルク値記憶部３３
４、トルク過程記憶部３３５及び判定結果記憶部３３６
から構成されている。図においては、最終トルク値記憶
部３３４、トルク過程記憶部３３５及び判定結果記憶部
３３６のそれぞれについて、属する穴位置状態記憶部３
３７と同じ添字を付している。穴位置状態記憶部３３７
は、ワーク状態記憶部３３３において、穴位置の個数及
び各ねじの締め付け工程（仮締め、本締め等のステッ
プ）の個数に応じ、複数個存在している。穴位置つなが
り情報部３３３Ａは、複数個の穴位置状態記憶部３３７
−１，３３７−２，…，３３７−ｎ，…相互の関係、す
なわちねじ締めに係る複数個の穴位置と各工程との関係
を示す情報から構成される。後述するように、この情報
は、つながり情報表として扱われる。最終トルク値記憶
部３３４は、後述する最終トルク値表のトルク値を記憶
し、判定結果記憶部３３６は判定記憶表の判定内容を記
憶する。トルク過程記憶部３３５は最終トルクに至るま
での過程を記憶する。

【００３１】図３及び図４には、この実施例において実
施されるねじ締め行為の一例が示されている。これらの
図に示される例は、単一軸のねじ締め装置により５か所
の穴位置についてねじ締めを行う際、各穴位置に係るね
じ締めを２ブロックに分けて実施する例である。この例
では、まず、図３に示されるように穴位置１→３→５→
２→４の順で一巡目の締付けが実施される。次に、図４
に示されるようにに穴位置１→３→５→２→４の順で二
巡目の締付け本締めが実施される。

【００３２】これらの図に示されるように、単一のワー
クについてねじ締めを行うべき穴位置が複数個存在し、
ねじ締めに係る軸が比較的少数である場合、穴位置を結
ぶ図形（この例では五角形）の対角線に沿ってねじ締め
を行う操作は、従来から広く行われている。さらに、ね
じ締めを複数個の工程に分けて実施することも、従来か
ら広く行われている。

【００３３】この例のようなねじ締めを行う場合に、本
願出願人の先提案の手法によりねじ締め制御・管理を適
用すると、複数個の穴位置状態記憶部３３７−１，３３
７−２，…，３３７−ｎ，…が、各工程毎に、使用され
る結果となる。例えば図３及び図４の例では、全行程数
が穴位置個数×工程数＝１０となるから、１０個の穴位
置状態記憶部３３７が使用される。また、その際、例え
ば第１番目の工程に係る穴位置状態記憶部３３７−１
と、第６番目の工程に係る穴位置状態記憶部３３７−６
は、実際には同一の穴位置（穴位置１）に係るねじ締め
の状態を記憶しているにもかかわらず、第１番目の工程
に係る穴位置と第６番目の工程に係る穴位置との関係が
把握されていないため、管理に当たって異なる穴位置の
状態として扱われてしまう。装置の使用者は、例えば第
１番目の工程に係る穴位置と第６番目の工程に係る穴位
置が同一であるというような、ねじ締め手順に関する情
報をあらかじめ把握しておかねば、十分な管理を行うこ
とができない。本実施例の特徴とする穴位置つながり情
報部３３３Ａは、ねじ締め装置３０のコントローラ上に
おいて、図３及び図４に示されるような穴位置とねじ締
め工程との関係（穴位置つながり）を把握しておくため
の手段であり、穴位置つながり情報は、ねじ締め行為終
了に伴い穴位置状態を使用者に対して知らしめる際に情
報の編集に利用される。

【００３４】図５及び図６には、この実施例におけるＣ
ＰＵ３２１の動作の流れが示されている。また、図７に
はこの実施例により図２０に示されるサイクルを一般化
したサイクルを実行した場合の設備動作が、図８にはそ
の際のプログラムの実行形態が、それぞれ示されてい
る。

【００３５】図７及び図８に示されるように、この実施
例においては、プログラムが各ワーク単位で作成されて
いる。すなわち、各プログラム６００−１，…６００−
ｎは、各穴位置毎のブロックから構成されている。例え
ば、プログラム６００−１は、ブロック６０２−１，６
０２−２，６０２−３から構成されており、このプログ
ラム６００−１を実行することにより例えば図３及び図
４の５個の穴位置１〜５に係るねじ締めを行うことがで
きる。

【００３６】この実施例において、ねじ締め装置３０に
電源が投入されると（１０００）、ＣＰＵ３２１により
メモリ部３３０、入力部３５０、出力部３６０等の自己
診断が実行される（１００２）。この自己診断の結果異
常と判定された場合にはその旨がＰＣ１０に報知され、
動作が中断する。正常とされた場合にのみ、ねじ締め装
置３０のＣＰＵ３２１の動作は次のステップ１００４以
降の動作に移行する。ステップ１００４においては、Ｃ
ＰＵ３２１がＲＯＭ３２２上のワーク管理部３２４を起
動させ、ＲＡＭ３３１上のねじ締めプログラム部３３２
からねじ締めプログラムを読み取る。ワーク管理処理部
３２５及び穴位置処理部３２６は、読み取ったねじ締め
プログラムのブロック構成及び軸構成をそれぞれ把握し
（１００６）、さらに穴位置つながり情報部３３３Ａに
記録されている穴位置つながり情報を把握する（１００
７）。穴位置つながり情報は、図９に示されるように、
ブロック１とブロック６、ブロック２とブロック７、…
というように、同一の穴位置に係るブロックの対応を示
すつながり情報表として構成されている。従って、ステ
ップ１００７において穴位置つながり情報部３３３Ａを
参照することにより、いずれの工程がいずれの穴位置に
対応しているかに関する穴位置つながり情報が得られ
る。

【００３７】ワーク管理処理部３２５及び穴位置処理部
３２６は、ステップ１００６において把握したブロック
構成及び軸構成に基づき、図１０に示される最終トルク
値表及び図１１に示される判定記憶表をそれぞれ作成す
る（１００８）。最終トルク値表及び判定記憶表は、各
ブロック毎にかつ各軸（モータ４００）毎に、ねじ締め
に係る最終トルク値と判定結果を記憶するための表であ
る。すなわち、あるブロックの実行を終了した段階で、
トルクセンサ４１０から出力される最終トルク値を各軸
毎に最終トルク値表に書き込み、さらに、この最終トル
ク値が所定のねらいトルク値に対して所定範囲内に入っ
ているか（ＯＫ）、それとも入っていないか（ＮＧ）か
を判定してその範囲結果を判定記憶表に書き込む。例え
ば、ねらいトルク値が５００ｋｇｃｍであった場合に
は、このねらいトルク値に対し上下１０ｋｇｃｍであれ
ばＯＫ、そうでなければＮＧとする。最終トルク値表及
び判定記憶表は、このように最終トルク値及びその判定
結果を後述するステップにおいて書込み管理するための
表であり、実際には、穴位置状態記憶部３３７の集合で
ある。ステップ１００８においては、ブロック構成及び
軸構成の分析・把握結果に基づいてまずその枠組が構成
される。なお、この実施例では、軸の本数が１個である
ため、最終トルク値表及び判定記憶表は図のように単一
行の表となる。ＣＰＵ３２１は、このような最終トルク
値及び判定記憶表を、各プログラム毎に作成する。すな
わち、ステップ１００６に先立ちプログラムＮｏを１に
初期設定し（１０１０）、ステップ１００８実行後に他
にプログラムがあると認められれば（１０１２）、プロ
グラムＮｏをインクリメントして（１０１４）、ステッ
プ１００６及びステップ１００８を繰り返し実行する。

【００３８】ＣＰＵ３２１は、この後、ＰＣ１０からス
タート信号が発せられるのを待つ（１０１６）。すなわ
ち、ＰＣ１０は、図８に示されるように位置決め装置２
０に対してスタート信号を与え、位置決め装置２０によ
って各軸が所定の位置に位置決めされた後に、ねじ締め
装置３０に対しスタート信号を与える。ねじ締め装置３
０のＣＰＵ３２１は、このスタート信号に含まれるプロ
グラムＮｏに基づき実行すべきプログラムを判定し（１
０１８）、以後、当該プログラムの実行を開始する。

【００３９】このプログラムＮｏが例えば図８に示され
るプログラム６００−１を示していた場合、ＣＰＵ３２
１は、その第１のブロック６０２−１から実行を開始す
る。プログラムを実行する際、現在実行すべき命令がね
じ締め命令であれば（１０２０）、ＣＰＵ３２１は軸制
御部３４０に指令を与えねじ締めを実行させる（１０２
２）。このねじ締めを行った段階で、対応する穴位置に
係る一連のねじ締め行為が終了していなければ（１０２
４）、再びステップ１０２０に移行する。ねじ締め行為
が終了している場合には、次に、ＣＰＵ３２１は現在実
行しているブロックが最初のブロックであるか否かを判
定し（１０２６）、最初のブロックである場合にはブロ
ックＮｏを１に設定する（１０２８）。最初のブロック
でない場合にはブロックＮｏに１を加算する（１０３
０）。ステップ１０２８又は１０３０の後、ＣＰＵ３２
１は、ＲＯＭ３２２上のワーク管理部３２４を用いて最
終トルク値及び判定記憶表に最終トルク値及び判定値を
書き込む（１０３２）。その際、ブロックＮｏが１であ
れば、図１２（ａ）に示されるようにブロック１に係る
欄に最終トルク値及び判定結果を書き込む。図１２の例
では、ブロック１〜５のねらいトルク値が５００±１０
ｋｇｃｍ、ブロック６〜１０のねらいトルク値が１００
０±５０ｋｇｃｍとされている。図１２（ａ）において
は、最終トルク値が５０５ｋｇｃｍとされているので、
判定記憶表のブロック１の欄にはＯＫが書込まれる。ま
た、ブロックＮｏが２であり従って実行しているブロッ
クが６０２−２である場合には、図１２（ｂ）に示され
るように最終トルク値表及び判定記憶表のブロック２の
欄への最終トルク値及び判定値の書込みが実行され、最
後のブロック６０２−１０である場合には図１２（ｃ）
に示されるようにブロック１０の欄への書込みが実行さ
れる。

【００４０】ステップ１０３２の実行後、ＣＰＵ３２１
は、現在実行しているブロックが最後のブロックである
か否かを判定する（１０３４）。この結果、最後のブロ
ックでないとされた場合にはステップ１０３６に移行
し、ＰＣ１０から再スタート信号があるまで待機する。
また、最後のブロックであるとされた場合には、ステッ
プ１００７において把握した穴位置つながり情報に基づ
き、同一穴位置に係る最終トルク値及び判定結果を接続
する（１０３５）。ステップ１０３５実行に当たって最
終トルク値表の内容が例えば図１３（ａ）に示されるよ
うな内容であった場合、ＣＰＵ３２１は、穴位置つなが
り情報に基づきブロック１〜５とブロック６〜１０がそ
れぞれ同一穴に係る情報であることを把握し（図１３
（ｂ））、前者と後者を接続して、各穴位置１〜５に対
応した最終トルク値を得る（図１３（ｃ））。なお、判
定記憶表も同様に接続編集される。続くステップ１０３
８では、ＣＰＵ３２１は、プログラム終了に係る処理、
例えば通信部３７０による品質管理用パソコン５０への
通信処理等を実行し、ステップ１０１６に戻ってＰＣ１
０からのスタート信号を待つ。なお、ステップ１０２０
において、ねじ締め命令でないと判定された場合にはさ
らに待ち命令であるか否かが判定され（１０４０）、待
ち命令である場合には、最後のブロックでないと判定さ
れた場合と同様ＰＣ１０からの再スタート信号を待ち
（１０３６）、待ち命令でないとされた場合にはエラー
処理を実行する（１０４２）。

【００４１】このように、本実施例においては、各穴位
置に係るねじ締め動作が、プログラム上合計１０個のブ
ロックを形成し、各ワーク毎にｎ個のプログラムを作成
するようにしたため、各工程に係るねじ締め行為をブロ
ック概念により、１個のワークに係るねじ締め行為をプ
ログラム概念により管理することができる。さらに、各
ブロックを実行する際に当該ブロックにおける最終トル
ク値及びその良否判定結果を最終トルク値表及び判定記
憶表に書き込むようにしており、この最終トルク値表及
び判定記憶表は、穴位置状態記憶部３３７によって各ワ
ーク毎に作成されている。従って、本実施例によれば、
各ワーク毎にねじ締め状態を管理することができる。

【００４２】また、従来例のようにワーク毎のねじ締め
状態の管理を実行できない装置の場合、ねじ締めサイク
ルを開始する前に判定部３２３をリセットしておく必要
がある。このリセットに必要な処理時間は、ＰＣ１０か
らねじ締め装置３０への信号授受に要する時間（０．１
ｓ〜０．２ｓ程度）と、この信号によって判定部３２３
をクリア状態とするための時間（０．３ｓ程度）の合
計、すなわち０．５ｓ程度である。このような行為を各
穴位置毎に実行すると、例えば穴位置が５箇所で工程数
が２個である場合には合計５ｓ程度、設備のサイクルタ
イムに影響が生じることとなる。しかし、本実施例のよ
うに各ワーク毎に判定結果を記憶するようにしている場
合、穴位置毎に判定部３２３をリセットする必要がな
い。従って、各ワーク毎に１回、リセットを行うのみで
足り、設備のサイクルタイムへの影響がより小さくて済
む。

【００４３】加えて、本実施例によれば、各穴位置につ
いて実行される複数の工程の関係が穴位置つながり情報
部３３３Ａにより与えられるため、複数の穴位置につい
て複数巡回してねじ締めを行う場合にも、ねじ締めの状
態を好適に管理把握でき、使用性が向上する。

【００４４】図１４には、本発明の第２実施例に係る装
置、特にそのねじ締め機能付位置決め装置６０の構成が
示されている。この図に示される装置は、図１５に示さ
れる位置決め装置２０及びねじ締め装置３０を一体の構
成、すなわちねじ締め機能付位置決め装置６０として構
成したものであり、そのコントローラにおいて共通する
構成は共用化されている。すなわち、本実施例のねじ締
め機能付位置決め装置６０のコントローラは、電源部２
１０、ＣＰＵ部２２０、メモリ部２３０、軸制御部２４
０、出力部２５０、入力部２６０、ＣＰＵ部３２０、メ
モリ部３３０、軸制御部３４０及び通信部３７０から構
成されている。ＣＰＵ部２２０、メモリ部２３０及び軸
制御部２４０はそれぞれ本装置６０の各機能のうち位置
決めに係る機能を担当し、ＣＰＵ部３２０、メモリ部３
３０及び軸制御部３４０はねじ締めに係る機能を担当す
る。

【００４５】この実施例においては、本願出願人の先提
案に第２実施例として示されていた構成及び制御動作
に、本発明の特徴に係る構成及び動作が付加されてい
る。すなわち、ねじ締め機能付位置決め装置６０のコン
トローラには、図示しないが、ＣＰＵ部３２０のＲＯＭ
３２２上にワーク管理部３２４が、メモリ部３３０のＲ
ＡＭ３３１上にワーク状態記憶部３３３が、ＣＰＵ部３
２０のＲＯＭ３２２上にねじ締めプログラム転送部３２
７が、ＣＰＵ部２２０のＲＯＭ上にねじ締めプログラム
抽出部及びねじ締めプログラム転送部が、それぞれ搭載
されると共に、ワーク状態記憶部３３３に穴位置つなが
り情報部３３３Ａが付加される。また、穴位置つながり
情報部３３３Ａを用いて、ねじ締め行為に先立ち穴位置
つながり情報が把握され、ねじ締め後に最終トルク値及
び判定結果の接続が実行される。

【００４６】従って、本実施例においては、ワーク管理
部及びワーク状態記憶部３３３による作用・効果、すな
わち最終トルク値表及び判定記憶表の作成・書込みによ
るワーク単位でのねじ締め状態の管理、ＰＣ１０からね
じ締め機能付位置決め装置６０のコントローラへの通信
の回数の低減、プログラムの設計、保全等の簡便化とい
う、先提案の第２実施例の作用・効果を得ることができ
る。加えて、この実施例においては、穴位置つながり情
報部３３３Ａ及びこれを用いた処理により、図３及び図
４に示されるような行為に対応することができる。

【００４７】なお、本実施例におけるねじ締め機能付位
置決め装置６０のコントローラ、特にそのＣＰＵの動作
の流れや、図２０に示されるサイクルを一般化したサイ
クルを実行した場合のプログラムの実行形態に関して
は、先提案の第２実施例及び本願の第１実施例に関する
説明から自明であるので、ここでは説明を省略する。

【００４８】また、以上の説明では、一巡目のねじ締め
が終了した後二巡目のねじ締めが自動的に実行されてい
たが、これは、一巡目のねじ締めにおいてＮＧ（ねじが
折れた等）が発生した場合のため一旦装置動作を停止
し、リスタート信号を待つように構成しても構わない。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ワークに対するねじ締めの状態をプログラムを実行しつ
つ判定しその結果を穴位置状態記憶部に書込み記憶させ
るようにしたため、ねじ締め状態の管理をワーク単位で
行うことが可能となる。従って、例えばある工程に係る
ねじ締めにおいて不具合が生じた場合であっても、とり
あえず全ての工程の締め付けを終了させた後に、不具合
の改善を行う等の措置をとることが可能となり、ねじ締
めに係る工数の低減及びコスト低減を実現できる。ま
た、複数個の穴位置に対してそれぞれ複数個の工程によ
るねじ締めを実施する場合においても、穴位置つながり
情報部上の情報を用いることにより、ねじ締め状態を穴
位置毎に把握管理可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る自動組付機、特にそ
のねじ締め装置のコントローラの内部構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】この実施例の要部、すなわちねじ締め装置のコ
ントローラのＣＰＵ部及びメモリ部の内部構成を示すブ
ロック図である。

【図３】この実施例において実行されるねじ締め行為の
一例を示す図である。

【図４】図３に示されるねじ締め行為の続きを示す図で
ある。

【図５】この実施例におけるねじ締め装置のコントロー
ラ、特にそのＣＰＵの動作の流れを示すフローチャート
である。

【図６】この実施例におけるねじ締め装置のコントロー
ラの動作のうち、図３に続く動作の流れを示すフローチ
ャートである。

【図７】この実施例における設備サイクルの一例を各ブ
ロックと対応付けて示す図である。

【図８】この実施例におけるプログラムの実行形態を示
す図である。

【図９】つながり情報表の一例を示す図である。

【図１０】最終トルク値表の一例を示す図である。

【図１１】判定記憶表の一例を示す図である。

【図１２】最終トルク値表及び判定記憶表への最終トル
ク値及び判定結果の書込み過程を示す図であり、（ａ）
は第１のブロック実行時、（ｂ）は第２のブロック実行
時、（ｃ）は第３のブロック実行時の書込み動作を説明
する図である。

【図１３】同一穴情報の接続操作の一例を示す図であ
る。

【図１４】本発明の第２実施例に係る自動組付機、特に
そのねじ締め機能付位置決め装置の構成を示すブロック
図である。

【図１５】自動組付機の一例構成を示す図である。

【図１６】自動組付機のＰＣ（プログラマブルコントロ
ーラ）の構成を示すブロック図である。

【図１７】一従来例に係る位置決め装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図１８】一従来例に係るねじ締め装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図１９】この従来例におけるねじ締め装置のコントロ
ーラの内部構成を示すブロック図である。

【図２０】設備サイクルの一例を示すサイクル線図であ
る。

【図２１】図２０のサイクル線図を各軸と対応付けて示
した図である。

【図２２】この従来例におけるプログラムの実行形態を
示す図である。

【符号の説明】

１０ＰＣ（プログラマブルコントローラ）２０位置決め装置３０ねじ締め装置５０品質管理用パソコン６０ねじ締め機能付位置決め装置１１０，２１０，３１０電源部１２０，２２０，３２０ＣＰＵ部１３０，２３０，３３０メモリ部１４０，１６０，１８０，２６０，３６０入力部１５０，１７０，１９０，２５０，３５０出力部３２１，３４４，３７１ＣＰＵ３２２，３４５，３７２ＲＯＭ２４０，３４０軸制御部３４６，３７３ＲＡＭ３４７速度指令演算部２７０−Ｘ，２７０−Ｙ，２７０−Ｚ，３８０速度ア
ンプ２８０−Ｘ，２８０−Ｙ，２８０−Ｚ，３９０エンコ
ーダ２９０−Ｘ，２９０−Ｙ，２９０−Ｚ，４００モータ３２３判定部３２４ワーク管理部３２５ワーク管理処理部３２６穴位置処理部３３２ねじ締めプログラム部３３３ワーク状態記憶部３３３Ａ穴位置つながり情報部３３４−１，３３４−２，…３３４−ｎ，… 最終トル
ク値記憶部３３５−１，３３５−２，…３３５−ｎ，… トルク過
程記憶部３３６−１，３３６−２，…３３６−ｎ，… 判定結果
記憶部３４２Ａ／Ｄ変換部３４３角度・速度検出部３７０通信部３７４通信処理部４１０トルクセンサ６００−１，６００−２，…６００−ｎ… プログラム６０２−１，６０２−２，…６０２−１０ブロック

フロントページの続き (72)発明者森規愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者竹内彰浩愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭61−173826（ＪＰ，Ａ) 特開平２−160488（ＪＰ，Ａ) 特開平３−311229（ＪＰ，Ａ) 特開平２−88128（ＪＰ，Ａ) 実開平２−23931（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23P 19/06 B25B 23/14 610

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ねじ締め装置を所定のプログラムに従っ
て制御することによりワークに対するねじ締めを制御す
る制御手段と、ワークに対するねじ締めの状態を工程単
位でワーク毎に記憶する複数の穴位置状態記憶部と、プ
ログラムを実行しつつワークに対するねじ締めの状態を
判定し、その結果を上記穴位置状態記憶部のうち１個に
書き込む判定手段と、を備え、ねじ締め状態の管理をワ
ーク単位で行うねじ締め制御装置において、各ワークに属する複数の穴位置についてそれぞれ実施さ
れる複数の工程の関係を、当該工程の実施対象たる穴位
置と関連付けて記憶する穴位置つながり情報部と、判定手段により各穴位置状態記憶部に書き込まれている
ねじ締めの状態を、穴位置つながり情報部上に記憶され
ている関係を参照して接続することにより、ワークに対
するねじ締めの状態を当該ワークに属する各穴位置に対
するねじ締めの状態に編集する接続編集手段と、を備えることを特徴とするねじ締め制御装置。