JP4877128B2 - 締付制御システム - Google Patents

Description

本発明は、工場の製造ライン等においてボルト等の締結部材を締付ける締付制御システムに関し、特に締付工具のソケットを交換しつつ締付作業が行われるものに関する。

従来、締結部材の締付工程において、適正な締付を行い得る種々の締付制御システムが考えられてきた。例えば特許文献１には、異なる仕様（Ｍ６、Ｍ８、・・・）のソケットを付け替えて使用される締付工具を備えた締付制御システムが示されている。

この締付制御システムは、ソケットの径（仕様）を検出する検出手段と、ソケット径に応じて締付工具の駆動トルクを変更する駆動トルク変更手段とを備える。

このシステムによれば、１つの締付工具にて異径のボルト、ナットの締付を行って作業性の向上をはかりつつ、各ソケット径に対応した適切な締付トルクを得ることができる。
特開平１１−７０４７９号公報

しかしながら特許文献１に示されるシステムは、より複雑な締付形態において十分な対処ができない場合があった。例えば、互いに異なる位置、異なる締付トルクのボルトを同じソケットで締付けるような場合、駆動トルクの特定が困難であった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、複数仕様のソケットを交換しつつ用いられる締付工具を備えた締付制御システムにおいて、複雑な締付形態であっても適切な締付を行い得る締付制御システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための請求項１に係る発明は、移動可能に保持され、複数仕様のソケットを着脱可能な締付工具を被締結体の複数の締付位置へ移動させて締結部材を締付ける締付制御システムにおいて、上記締付工具が上記各締結部材の締付位置にあることを検知する締付位置検知手段と、上記締付工具に装着されたソケットのソケット仕様を検知するソケット仕様検知手段と、上記締付工具の締付作業時に、上記締付位置検知手段の検知信号と上記ソケット仕様検知手段の検知信号とにより予め設定された駆動可能条件の成否を判定する駆動可能条件判定手段と、上記駆動可能条件判定手段の判定結果に基き、上記締付工具を駆動する駆動制御手段と、上記締付工具、上記締付位置検知手段、上記ソケット仕様検知手段および上記駆動制御手段が設けられた複数の組付ステーションと、各組付ステーションに設けられた締付工具を介して締結される締結部材の種類およびその締結位置の組付分担を変更可能に設定する組付分担設定手段とを備え、上記各組付ステーションには複数機種の被締結体が供給されるとともに、該組付ステーションに供給された被締結体の機種情報および他の組付ステーションの組付分担情報に基づいて上記組付ステーションにおける組付分担が上記組付分担設定手段により設定されるように構成されたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、上記駆動制御手段は、上記複数機種の被締結体の各締付位置において予め設定された締付管理トルクで上記締付工具を駆動制御することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、以下説明するように、複雑な締付形態において適切な締付を行うことができる。

本発明の構成によれば、ソケット仕様検知手段と締付位置検知手段とによって、ソケット仕様のみならず締付位置（複数ある締付位置の内の何れであるか）も特定し、締付を行うことができる。従って、作業者が締付工具に適正なソケットを装着し、且つ適正な締付位置の締結部材を締付けられるように誘導し、チェックすることができる。従って複雑な締付形態であってもその作業ミスを的確に予防することができるとともに、どの締結部材を幾らの締付トルクで締付たのか、といった詳細な工程の記録を残す必要がある場合、その要求に容易に応えることができる。
また、稼働させる組付ステーション数を調節することにより、生産タクトの変更要求に柔軟に対処することができる。そして複数の組付ステーション間で締付位置の組付分担を変更することができるので、より柔軟かつ効率的な締付工程を設定することができる。例えば、１つの被締結体に対し、第１の組付ステーションで幾つかのボルトの締付を行い、第２の組付ステーションで残りのボルトの締付を行うといった組付分担も適正かつ容易に行うことができる。さらに、異なる締付形態を有する複数の機種を容易に混流させることができるので、多品種生産に柔軟に対処することができる。

請求項２の発明によれば、ソケット仕様や締付位置と締付管理トルクとが関連付けられているので、確実な締付け管理トルク（設定トルク）での締付けを行うことができる。特に、締付け位置の相違によって締付け管理トルクが異なるような場合、間違った付け管理トルクで締付けてしまうことを高度に防止することができる。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る締付制御システムの対象となる被締結体、すなわちワーク８０の斜視図である。また図２は、図１の要部拡大図である。

ワーク８０は、具体的には自動車の前輪部分であって、ドライブシャフト８１とストラットアセンブリ８２との結合体である。ドライブシャフト８１の先端（図１の状態で下端）にはブレーキディスク８３とブレーキキャリパ８４とが取付けられている。ブレーキディスク８３とブレーキキャリパ８４とを含む前輪のブレーキシステムはディスクブレーキであって、油圧駆動されるブレーキキャリパ８４でブレーキディスク８３を挟圧することによってブレーキディスク８３の回転が制動される。ブレーキキャリパ８４にはこれに油圧を供給するブレーキホース８５の一端がコネクタボルト８７によって接続されている。ブレーキホース８５の他端は後の製造工程において車両側と接続されるので、図１、図２に示す製造段階ではフリー状態とされている。ブレーキホース８５の中間部にはホースブラケット８６が設けられている。一方、ストラットアセンブリ８２には板状のブラケット支持部８２ａが固設されている。そしてブラケット支持部８２ａとホースブラケット８６とがホースブラケットボルト８８によって結合されている。

そして図２に詳細を示すように、ドライブシャフト８１（の先端付近）とストラットアセンブリ８２とは、ボルト・ナット９０（締結部材。以下単にボルト９０ともいう）で締結されている。図示の例ではボルト９０は２本設けられている（第１ボルト９１及び第２ボルト９２）が、後述するように機種によっては第２ボルト９２が省略され、１本のボルト９０（第１ボルト９１）で締結される場合もある。

ワーク８０はドライブシャフト８１が略鉛直となる姿勢で治具７５に保持されている。
そして治具７５を含むワーク８０全体が搬送パレット２に載置されている。

ワーク８０の組立を行う製造ラインでは組立順に組立ステーション又は組付エリア（複数の組付ステーションからなる纏まり）が配置され、各組立ステーション等を搬送パレット２が順次送られ、所定の組立工程が施されることによりワーク８０が組立てられる。

図３は、締付制御システム１が適用されるボルト組付エリアＱの正面図である。ボルト組付エリアＱは、ワーク８０にボルト９０の組付を行う製造エリアである。以下の説明において、図３の左右方向をＸ軸方向、紙面に垂直な方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向はボルト組付エリアＱの天地方向でもある。

ボルト組付エリアＱは、Ｘ軸方向に離間して立設された一対の支柱５と、各支柱５の上端部に架設されたＸ軸レール６とを枠体として備える。そしてこの枠体に囲まれた空間に、Ｘ軸方向に並ぶ２つの組付ステーションＳＴが設置されている。図３に示す状態で、その一方（左側）を第１ステーションＳＴ１、他方を第２ステーションＳＴ２と称する。以下第１ステーションＳＴ１の構成について説明する。

第１ステーションＳＴ１は概略構成として、ボルト９０（のナット側）を回すナットランナ１２（締付工具）と、同ボルトヘッド側を保持する回り止めソケット２０と、ナットランナ１２及び回り止めソケット２０をＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能に保持する保持装置１０と、ナットランナ１２に装着されたソケット１４の仕様を検知するソケット仕様検知部３０（ソケット仕様検知手段）と、ナットランナ１２がボルト９０の締付位置にあることを検知する締付位置検知部４０（締付位置検知手段）とを備える。

保持装置１０は、Ｘ軸方向に移動可能なＸ軸移動体６ｂと、Ｘ−Ｙ方向に移動可能な可動ベース８と、Ｘ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能な支持台１１とを備える。

Ｘ軸移動体６ｂは、一対の車輪６ａを介してＸ軸レール６に係合されている。Ｘ軸移動体６ｂの下部にはＹ軸方向に延びる一対のＹ軸レール７が固設されている。可動ベース８は、二対の車輪７ａを介してそのＹ軸レール７に係合されている。車輪６ａ及び車輪７ａの転動により、可動ベース８は容易かつ円滑にＸ−Ｙ方向に移動自在とされている。

支持台１１は、可動ベース８の下方にエアシリンダ９を介して設けられている。支持台１１は、エアシリンダ９の作動によってＺ軸に沿った移動、すなわち上下移動可能とされている。このようにして、支持台１１及びこれに取付けられたものはＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能となっている。なお、支持台１１のＸ−Ｙ方向移動は作業者の押し引きによる手作業で行われ、上下方向移動はエアシリンダ９に設けられた図略のシリンダスイッチを作業者が操作することにより行われる。

ナットランナ１２は支持台１１に固設され、内蔵する電動モータ１２ｂ（図７参照）によってＸ軸方向に延びる回転軸１３を回転させる。回転軸１３の先端にはボルト９０（のナット側）に嵌合してこれを回転させるソケット１４が着脱自在に装着されている。回転軸１３は、エアシリンダ２２によってナットランナ１２の本体に対してＸ軸軸方向に伸縮可能とされている。

回り止めソケット２０は、Ｌ字型のブラケット２１を介して支持台１１に取付けられている。回り止めソケット２０はソケット１４に対してＸ軸方向に対向配置されている。回り止めソケット２０はボルト９０（のボルトヘッド）に嵌合し、ボルト締付時にソケット１４がナットを回転させたとき、ボルトが連れ回りするのを防止する。回り止めソケット２０とブラケット２１とはエアシリンダ２３によってＸ軸軸方向に移動可能とされている。

ボルト締付時には、エアシリンダ２２，２３によって、ソケット１４と回り止めソケット２０とが互いに接近する方向に移動してナット及びボルトヘッドに嵌合するが、エアシリンダ２２，２３はそれよりもさらに互いに接近する方向に両者を挟圧する。この挟圧力により、ソケット１４や回り止めソケット２０は、ナットやボルトヘッドをナメることなく、適正な締付が行われる。

なお本実施形態では、ソケット１４として対辺（六角の２面幅）が１７ｍｍの第１ソケット１４ａ（図４参照）と対辺１９ｍｍの第２ソケット１４ｂとが択一選択されて用いられる。これに対して回り止めソケット２０は一種類で固設されている。回り止めソケット２０の先端付近には対辺１９ｍｍの六角穴が形成され、それよりもやや奥には対辺１７ｍｍの六角穴が形成されている。これにより、何れのボルトヘッドに対しても嵌合可能であり、適正な回り止め機能を有するようになっている。

また図３には示されていないが、ナットランナ１２は、起動ボタン１２ａ及びトルクセンサ１２ｃを備える（図７参照）。起動ボタン１２ａは、作業者が押下するボタンであって、所定の駆動可能条件が成立しているときにこの起動ボタン１２ａを押下することにより、モータ１２ｂが駆動する。トルクセンサ１２ｃは、ナットランナ１２による実際の締付トルクを検知するセンサである。

次に、ソケット仕様検知部３０と締付位置検知部４０について説明する。ソケット仕様検知部３０は、ナットランナ１２（の回転軸１３）に装着されたソケット１４の仕様（第１ソケット１４ａであるか第２ソケット１４ｂであるか）を検知するものである。また締付位置検知部４０は、ナットランナ１２が各締付位置にあるか否かを検知するものである。後に詳述するように、ナットランナ１２は、これらの検知結果に基き、ソケット１４が正しく選択装着され、且つナットランナ１２が締付けるべきボルト９０の締付位置にあるときのみ駆動可能とされる。

図３に示すようにソケット仕様検知部３０は支持台１１の、作業者の手が届く範囲内に設けられている。ソケット仕様検知部３０は、現在非装着状態（以下待機状態という）のソケット１４を検知することにより、間接的に現在装着中のソケット１４を検知する。

図４はソケット仕様検知部３０の詳細図である。ソケット１４及びその近傍を縦断面図で示す。ソケット保持台３１がボルト３２によって支持台１１に固設されている。ソケット保持台３１には、図示のように対辺１７ｍｍの第１ソケット１４ａと対辺１９ｍｍの第２ソケット１４ｂとを載置可能である。第１ステーションＳＴ１の稼働時には第１ソケット１４ａまたは第２ソケット１４ｂの何れか一方がナットランナ１２に装着され、他方が待機状態となっている。作業者は待機状態のソケットをソケット保持台３１の所定の待機位置に保持させておくこととされている。ソケット仕様検知部３０は、ソケット保持台３１に保持されている待機状態のソケットが第１ソケット１４ａであるか第２ソケット１４ｂであるかを検知する。このとき、必然的に他方の第２ソケット１４ｂまたは第１ソケット１４ａがナットランナ１２に装着されていることになるので、ソケット仕様検知部３０は実質的にナットランナ１２に装着されているソケット１４の仕様を検知しているのと同義である。

第１ソケット１４ａは略円柱状で、その先端（図では下方）には対辺１７ｍｍの六角穴１６ａが形成されている。一方、その基端側には回転軸１３の先端部に嵌合する四角穴１７ａが形成されている。四角穴１７ａの側壁近傍にはこの四角穴１７ａに一部張り出すようにボール１８ａが設けられ、その外周側がオーリング１９ａで止められている。ボール１８ａの転動とオーリング１９ａの弾力（復元力）とにより、作業者は適度な力で容易に第１ソケット１４ａを着脱することができる（ワンタッチ着脱機構）とともに、装着中の第１ソケット１４ａが容易に脱落しないようになっている。

第１ソケット１４ａの外径はφ２７ｍｍである。ソケット保持台３１には、略円筒形で内径が約φ２７ｍｍの第１ソケット保持枠３３が固設されている。従って、図示のように第１ソケット保持枠３３はその内周側に第１ソケット１４ａを嵌合させた状態でこれを保持することができ、この位置が第１ソケット１４ａの所定の待機位置である。作業者は、第１ソケット１４ａが待機状態にあるとき、この待機位置に載置することとされている。

第１ソケット保持枠３３は、周方向の一部が切り欠かれ、切欠部３３ａが形成されている。そして切欠部３３ａを通すように第１ソケットセンサ３４が設置されている。第１ソケットセンサ３４は近接センサであって、第１ソケット１４ａが所定の待機位置に保持されているか否かを検知する。

一方、第２ソケット１４ｂは略円柱状で、その先端（図では下方）には対辺１９ｍｍの六角穴１６ｂが形成されている。そして第２ソケット１４ｂの基端側には回転軸１３の先端部に嵌合する四角穴１７ｂが形成されている。四角穴１７ａの側壁近傍には第１ソケット１４ａと同様に、ボール１８ａとオーリング１９ａとからなるワンタッチ着脱機構が設けられている。また六角穴１６ｂと四角穴１７ａとを連通させる貫通孔１６ｃが設けられている。

ソケット保持台３１には、略段付円柱状の第２ソケット保持軸３５がボルト３６によって固設されている。第２ソケット保持軸３５の基端側（大径側）の外径はφ１８．８ｍｍであって、対辺１９ｍｍの六角穴１６ｂとは嵌合するが第１ソケット１４ａの対辺１７ｍｍの六角穴１６ａとは嵌合しない。また第２ソケット保持軸３５の先端側の小径部３７は貫通孔１６ｃと嵌合するように形成されている。従って、図示のように第２ソケット保持軸３５はその外周側に第２ソケット１４ｂを嵌合させた状態でこれを保持することができ、この位置が第２ソケット１４ｂの所定の待機位置である。作業者は、第２ソケット１４ｂが待機状態にあるとき、この待機位置に載置することとされている。

待機位置にある第２ソケット１４ｂの近傍に第２ソケットセンサ３９が設置されている。第２ソケットセンサ３９は近接センサであって、第２ソケット１４ｂが所定の待機位置に保持されているか否かを検知する。

上述した内容から明らかなように、第１ソケット保持枠３３は第１ソケット１４ａのみを、第２ソケット保持軸３５は第２ソケット１４ｂのみを保持し、逆の組合せは不可となっている。従って、第１ソケットセンサ３４は第１ソケット１４ａが待機状態にあるか否かを、第２ソケットセンサ３９は第２ソケット１４ｂが待機状態にあるか否かをそれぞれ確実に検知する。

次に締付位置検知部４０について説明する。図３に示すように、締付位置検知部４０は可動ベース８の上部近傍に設けられている。締付位置検知部４０は、可動ベース８のＸ−Ｙ方向位置を検知することにより、これとＸ−Ｙ方向に連動するナットランナ１２のＸ−Ｙ方向位置を検知するものである。

図５は、締付位置検知部４０を下から見た平面図である。締付位置検知部４０は概略構成として、Ｘ軸レール６に固定された第１，第２締付位置センサ４２，４３と、可動ベース８に固定された延設板４５とを含む。締付位置検知部４０は、延設板４５のＸ−Ｙ方向移動（特に矢印Ａ１で示すＹ軸方向移動）に伴う延設板４５の所定の位置変化を第１，第２締付位置センサ４２，４３で検知するものである。

第１，第２締付位置センサ４２，４３は、ブラケット４１を介してＸ軸レール６に固設されており、両者はその検知部を下に向けた状態で互いにＹ軸方向に離間して配置されている。一方、延設板４５はＸ−Ｙ平面に平行な板状体であって、ボルト４６によって可動ベース８に固設されている。すなわち可動ベース８と一体となって、Ｘ軸レール６に対し（第１，第２締付位置センサ４２，４３に対し）Ｘ−Ｙ方向に移動する。

第１，第２締付位置センサ４２，４３は、その真下に延設板４５が存在するとき、それを検知する。また延設板４５は、ナットランナ１２が第１ボルト９１を締付ける位置にあるとき、第１締付位置センサ４２の真下に存在し、かつ第２締付位置センサ４３の真下に存在しないように調整されている（図５に二点鎖線で示す）。同様に、ナットランナ１２が第２ボルト９２を締付ける位置にあるとき、第２締付位置センサ４３の真下に存在し、かつ第１締付位置センサ４２の真下に存在しないように調整されている（同実線で示す）。

第１ボルト９１と第２ボルト９２とは、Ｘ軸方向位置の差が小さく、Ｙ軸方向位置の差が大きい。そこで締付位置検知部４０では、主として第１ボルト９１と第２ボルト９２とのＹ軸方向位置を検知するように構成されている。但し、Ｘ軸方向位置に関しても、それが大きく外れた場合（図５の状態で延設板４５が大きく右にずれた場合）には第１，第２締付位置センサ４２，４３が延設板４５を検知しなくなるので、その位置ずれを認識することができる。

以上、第１ステーションＳＴ１の構成について説明したが、第２ステーションＳＴ２もこれと略同一の構成を備える。従ってその重複説明を省略する。

そして図３に示すように、ボルト組付エリアＱには、各組付ステーションＳＴの各ナットランナ１２の下方においてＸ軸方向に延びる搬送レール５ｃが敷設されている。搬送レール５ｃにはＹ軸方向を軸線とする多数のローラー５ａが列設されている。

搬送パレット２にセットされたワーク８０が搬送レール５ｃのローラー５ａ上を上流側（第１ステーションＳＴ１側）から下流側（第２ステーションＳＴ２側）に円滑に搬送されるようになっている。そして各組付ステーションＳＴでは搬送パレット２が位置決めされ、ワーク８０が所定の位置に固定された状態で必要なボルト９０の締付が行われるように構成されている。

ところで、生産能力（生産速度、生産タクト）を考慮に入れなければ、ボルト組付エリアＱでなすべき工程は、一方の組付ステーションＳＴのみで行い得る。換言すれば、第２ステーションＳＴ２は、第１ステーションＳＴ１に対してこれと同等物が付加的に設けられたものである。第２ステーションＳＴ２を設けることにより、第１ステーションＳＴ１のみの場合に比べて生産能力を最大２倍に増大することができる。その他にも、例えば故障や改造実施等によって一方の組付ステーションＳＴでの製造ができない場合、他方の組付ステーションＳＴでの製造を行うことにより、生産ラインを停止させることなく操業を継続することができるという利点もある。

また要求される生産速度に応じて、一方の組付ステーションＳＴのみを稼働する形態と両方の組付ステーションＳＴを稼働する形態とに切換えるようにすることもできる。こうすることにより、ボルト組付エリアＱ全体の生産タクトの変動要求に対する組付ステーションＳＴあたりの生産タクトの変動を抑制することができ、効率的な装置の稼働や人員配置を行うことができる。

両方の組付ステーションＳＴを稼働する場合、比較的単純な操業形態、例えば同一機種のワーク８０のみが搬入されるようなときには、特に組付分担を設けなくても、搬入されたワーク８０を各組付ステーションＳＴにおいて交互に抜き取り、それぞれ締付作業を行えば良いかもしれない。しかしながら本実施形態では、ボルト組付エリアＱには４車種（４機種）のワーク８０が供給される。さらにソケット１４の仕様や締結するボルトの本数もまちまちとなっている。このような複雑な操業形態において、各組付ステーションＳＴにおいて作業ミスを抑制し、適正かつ円滑な締付け作業を行い得るよう、各組付ステーションＳＴにおける組付分担が予め設定される。以下、この組付分担について説明する。

図６は、締付制御システム１の操作盤５０（組付分担設定手段）の組付分担設定画面５０ａを示す図である。組付分担設定画面５０ａは上記組付分担を設定するための画面であるが、その説明の前に操作盤５０の概要について説明する。

操作盤５０は、液晶画面を有するとともに、その画面に表示されたボタン等を押す（触れる）ことにより入力が可能な、いわゆるタッチパネルである。操作盤５０は、作業者または管理者（以下ユーザーという）による各種の設定入力を受け付けたり、操業中に現在作業対象のワーク８０の車種や仕様等を表示したりする。操作盤５０は、階層構造の操作モードを有し、その操作モードに対応した画面を表示する。画面上に表示されるモード切換えボタンをユーザーが押すことにより、操作モードと表示画面が切換えられる。

操作盤５０は、初期の操作モードとして初期モードを有する。初期モードでは図略の初期画面が表示される。初期画面には、対象機種等の基本的な情報が表示されるとともに、メニューボタンを含むモード切換えボタンが表示される。

ユーザーが初期画面のメニューボタンを押すと、メニュー選択モードに切換わるとともに図略のメニュー画面が表示される。メニュー画面では各種の条件等を設定するための複数のメニューボタンが表示される。そのメニューボタンのうちの一つである「分担設定」ボタンを押すと、組付分担設定モードに切換わるとともに図６に示す組付分担設定画面５０ａが表示される。

組付分担設定画面５０ａの左上には初期画面ボタン５１が、右上にはメニューボタン５２が表示されている。これらを押すと、それぞれ初期モード、メニュー選択モードに戻る。

初期画面ボタン５１、メニューボタン５２の下にはマトリクス状に配置された設定ボタン５３が表示されている。マトリクスの各行は車種を表す。組付分担設定画面５０ａでは最大で６車種の設定が可能である。本実施形態では車種Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４車種が設定されており、残りが予備とされている。

マトリクスの各列は組付分担を示す。これらの列は、４列１組の第１ステーションＳＴ１と第２ステーションＳＴ２とに区分されている。それぞれの組付ステーションＳＴにおいて、「無」、「第１」、「第２」、「両方」の４列（４種類の組付分担）が設定されている。なおこれらの組付分担は、順に「０」、「１」、「２」、「３」の記号（数値）でも表現され、各列に配置された設定ボタン５３には、その記号が表示されている。なお設定ボタン５３は、押されたボタン（車種及び組付ステーションＳＴごとに択一選択され、有効なボタン）が高輝度表示され、それ以外の設定ボタン５３は低輝度表示される。図６では低輝度表示の設定ボタン５３にハッチングを付している。

組付分担「無」、「０」は、当該組付ステーションＳＴではボルト９０の締付けを行わないことを意味する。「第１」、「１」は、当該組付ステーションＳＴにおいて第１ボルト９１のみを締付けることを意味する。「第２」、「２」は、当該組付ステーションＳＴにおいて第２ボルト９２のみを締付けることを意味する。「両方」、「３」は、当該組付ステーションＳＴにおいて第１ボルト９１と第２ボルト９２の両方を締付けることを意味する。なお車種Ａのワーク８０は第２ボルト９２が省略され、第１ボルト９１のみが設定されている。従って車種Ａに関しては「第２」と「両方」（「２」と「３」）という選択肢が設けられていない。

使用するソケット１４は、車種Ａ，Ｂ，Ｃに対しては対辺１７ｍｍの第１ソケット１４ａ、車種Ｄに対しては対辺１９ｍｍの第２ソケット１４ｂとされている。

車種毎の組付分担設定を詳細に説明すると、車種Ａでは、第１ステーションＳＴ１で組付分担「１」、第２ステーションＳＴ２で組付分担「０」が選択されている。従って、第１ステーションＳＴ１において第１ソケット１４ａによって第１ボルト９１が締付けられる。

車種Ｂでは、第１ステーションＳＴ１で組付分担「３」、第２ステーションＳＴ２で組付分担「０」が選択されている。従って、第１ステーションＳＴ１において第１ソケット１４ａによって第１ボルト９１と第２ボルト９２の両方が締付けられる。

車種Ｃでは、第１ステーションＳＴ１で組付分担「１」、第２ステーションＳＴ２で組付分担「２」が選択されている。従って、第１ステーションＳＴ１において第１ソケット１４ａによって第１ボルト９１が締付けられ、次に第２ステーションＳＴ２において第１ソケット１４ａによって第２ボルト９２が締付けられる。

車種Ｄでは、第１ステーションＳＴ１で組付分担「０」、第２ステーションＳＴ２で組付分担「３」が選択されている。従って、第２ステーションＳＴ２において第２ソケット１４ｂによって第１ボルト９１と第２ボルト９２の両方が締付けられる。

このような設定の場合、第１ステーションＳＴ１においては常に第１ソケット１４ａが選択されるが、第２ステーションＳＴ２においては車種によって第１ソケット１４ａと第２ソケット１４ｂとの切換えが必要である。第２ステーションＳＴ２の作業者は、供給されたワーク８０の車種を操作盤５０の表示で確認し、その車種に応じたソケット１４をナットランナ１２に装着して締付作業を行う。

なお、各車種において、一方の組付ステーションＳＴの分担が決定すると、他方の組付ステーションＳＴの分担はその残余として一義的に決定する。従って、一方の組付ステーションＳＴにおいて組付分担の変更が行われると他方の組付分担はそれに応じて自動的に変更される。例えば図示の状態で、車種Ｃにおいて第１ステーションＳＴ１での組付分担が「１」から「２」に変更される（ユーザーが「２」ボタンを押す）と、第２ステーションＳＴ２での組付分担が自動的に「２」から「１」に変更され、「１」ボタンが高輝度表示される。

図７は、締付制御システム１の制御ブロック図である。制御部６０（駆動制御手段）は、各組付ステーションＳＴにおいてボルト９０を適正に締付けるためのシーケンス制御を行うコントローラであり、いわゆるＰＬＣ（Programmable Logic Controller）が用いられている。

制御部６０には、ＩＤアンテナ４と、ナットランナ（ＮＲ）コントローラ１２ｄを介してナットランナ１２と、第１，第２締付位置センサ４２，４３と、第１，第２ソケットセンサ３４，３９と、操作盤５０と、判定表示部５５と、プリンタ５８とが接続されている。

ＩＤアンテナ４は、個々の搬送パレット２に添付されているＩＤカード３との間で無線通信を行うためのアンテナである。ＩＤカード３には、搬送パレット２にセットされたワーク８０に固有の情報（車種等）が書き込まれている。制御部６０は、ＩＤアンテナ４を介してＩＤカード３に書き込まれた情報を読み出すことができる。また制御部６０は、ボルト組付エリアＱにおける締付完了の直後に、工程の記録（ボルト９０の締付が適正に行われたことやその実際の締付トルクの値等）を、ＩＤアンテナ４を介してＩＤカード３に書き込む。

ＮＲコントローラ１２ｄは、制御部６０（駆動可能条件判定部６１）からの駆動許可信号を受け、且つ起動ボタン１２ａが押下されているときにナットランナ１２のモータ１２ｂを駆動するコントローラである。ＮＲコントローラ１２ｄは車種ごと、或いは締付位置ごとに予め設定された管理トルクＴ（ナットランナ１２の狙いの締付トルク）の数以上の駆動チャンネルを有する。そして各駆動チャンネルに対して、そのうちの一つの管理トルクＴが割り当てられ、設定される。第１，第２ボルト９１，９２の締付に際しては、車種毎に予め設定された管理トルクＴ１，Ｔ２（駆動チャンネル）が選択される。駆動チャンネルの切換えは制御部６０（締付管理トルク設定部６２）からの切換信号によって自動的に行われる。なおＮＲコントローラ１２ｄは、制御部６０からの駆動許可信号がないときには起動ボタン１２ａが押下されてもモータ１２ｂを駆動しない。

ナットランナ１２のトルクセンサ１２ｃは、ボルト締付時の実際の締付トルクを計測し、ＮＲコントローラ１２ｄを介して制御部６０にその計測信号を送る。

第１，第２締付位置センサ４２，４３は上述のように締付位置検知部４０に設けられたセンサであり、ナットランナ１２がボルト９０を締付けるのに適正な位置にあるか否かの信号を制御部６０（の駆動可能条件判定部６１）に送る。

第１，第２ソケットセンサ３４，３９は上述のようにソケット仕様検知部３０に設けられたセンサであり、ナットランナ１２に装着されているソケット１４（厳密には待機状態にあるソケット１４）の検知信号を制御部６０（の駆動可能条件判定部６１）に送る。

操作盤５０は上述のように各種の設定内容を制御部６０に入力したり、制御部６０からの制御信号に基いて操作モードや表示内容の切換えを行ったりする。

制御部６０の駆動可能条件判定部６１は、第１，第２締付位置センサ４２，４３および第１，第２ソケットセンサ３４，３９からの検知信号に基き、ナットランナ１２の駆動可能条件の成否を判定する。そして駆動可能条件が成立した場合にはＮＲコントローラ１２ｄに駆動許可信号を送る。駆動可能条件は、予め操作盤５０で設定された組付分担に基き、作業対象のワーク８０に対して、待機状態にあるべきソケット１４がソケット仕様検知部３０において適性に待機状態にあること（つまり適正なソケット１４がナットランナ１２に装着されていること）、且つナットランナ１２が適正な締付位置にあること、である。この両条件が成立したとき、駆動可能条件が成立したと判定される。

制御部６０の締付管理トルク設定部６２は、管理トルクＴ（第１ボルト９１に対しては第１トルクＴ１、第２ボルト９２に対しては第２トルクＴ２）の設定を行う。具体的には、予め操作盤５０で設定された組付分担に基き、ワーク８０の車種や締付位置に応じて予め設定されている駆動チャンネルを選択し、その切換信号をＮＲコントローラ１２ｄに送る。

判定表示部５５は、各種ランプの点滅或いは点灯等により、工程に関する情報を作業者に報知する。例えば、駆動可能条件判定部６１はＮＲコントローラ１２ｄとともに判定表示部５５にも駆動許可信号を送り、判定表示部５５はその駆動許可信号を受けて図略の締付選択ＯＫランプを点滅させる。これにより作業者は適正なソケット１４が選択され、且つナットランナ１２が締付対象のボルト９０の締付位置にあることを認識することができる。

また制御部６０は、各ボルト９０の締付後、トルクセンサ１２ｃによって計測された実際の締付トルクが、予め設定されたそれぞれの許容範囲に入っているときには締付ＯＫ、そうでないときには締付ＮＧの判定を行い、締付判定信号を判定表示部５５に送る。判定表示部５５は締付判定信号を受け、ＯＫのときには図略の締付ＯＫランプを、ＮＧのときには締付ＮＧランプを、それぞれ点灯させる。

また制御部６０は、組付分担の設定に基いて、各組付ステーションＳＴにおいて締付けるべきボルトの締付が完了したと判定されると、判定表示部５５に作業完了信号を送る。判定表示部５５はこれを受けて図略の作業完了ランプを点灯させる。

プリンタ５８は、工程の記録を記録紙に出力する。具体的には、ボルト組付エリアＱでのボルト締付工程完了後に印字工程が設けられ、ＩＤカード３に書き込まれた工程記録が読み出され、記録紙に印字される。この印字工程は、搬送パレット２にワーク８０がセットされた状態で行われる一群の工程（他の組付エリアや組付ステーションでの工程を含む）完了後に纏めて行われる。他の工程の記録と共に、どのワーク８０のどのボルト９０を幾らの締付トルクで締め付けたのかという記録を記録紙に印字して残すことにより、高い工程管理状態を維持することができる。

図８〜９は制御部６０によるシーケンス制御の概略フローチャートである。以下このフローチャートを参照して当該制御の内容とボルト９０の締付工程について説明する。

搬送パレット２にセットされたワーク８０がボルト組付エリアＱに供給されると、まず第１ステーションＳＴ１の所定位置に固定される。そして制御部６０はＩＤアンテナ４を介してＩＤカード３から車種等の情報を読み取り、操作盤５０にそれを表示させる。また組付分担（「０」、「１」、「２」、「３」の何れか）を判定する。

組付分担が「０」でも「２」でもないとき（ステップＳ２及びＳ３でＮＯ）、すなわち組付分担が「１」または「３」のとき、第１ステーションＳＴ１での第１ボルト９１の締付作業が行われる。作業者は、第１ボルト９１に適応したソケット１４がナットランナ１２に装着されていることを確認し、或いはそれに交換し、ナットランナ１２を第１ボルト９１の締付位置に移動させる。駆動可能条件判定部６１は、ソケット仕様検知部３０及び締付位置検知部４０の検知信号に基いてその状態を認知したら、駆動可能条件が成立した、すなわち第１締付準備ＯＫであると判定する（ステップＳ４でＹＥＳ）。

次に締付管理トルク設定部６２は、管理トルクＴを当該車種の第１トルクＴ１に設定する（ステップＳ５）。具体的にはＮＲコントローラ１２ｄに第１トルクＴ１へのチャンネル切換信号を送る。同時に駆動可能条件判定部６１はＮＲコントローラ１２ｄと判定表示部５５に駆動許可信号を送る。それを受けて判定表示部５５は締付選択ＯＫランプを点滅させる。

作業者は締付選択ＯＫランプが点滅していることを確認して起動ボタン１２ａを押下する（ステップＳ６でＹＥＳ）。それによってＮＲコントローラ１２ｄはナットランナ１２のモータ１２ｂを第１トルクＴ１で駆動する（ステップＳ７）。これにより、第１ボルト９１の適正な締付が行われる。

第１ボルト９１の締付が完了すると、トルクセンサ１２ｃによる検出値が制御部６０に送られ、ＯＫ／ＮＧの判定がなされる（ステップＳ８）。実際の締付トルクが適正トルク（予め設定された第１トルクＴ１近傍の許容範囲内）であればＯＫで、その判定結果が判定表示部５５に送られ、締付ＯＫランプが点灯される（ステップＳ９）。そして制御部６０は、工程の記録（どのボルト９０を幾らの締付トルクで締付けたか等）をＩＤアンテナ４を介してＩＤカード３に書き込み、リターンする。

ここで何らかの理由により実際の締付トルクが適正トルクでなければ（ステップＳ８でＮＯ）、ＮＧと判定され、締付ＮＧランプが点灯される（ステップＳ１０）。その後はリターンされ、工程が中断される。この場合、作業者は部品を交換する等して工程をやり直す。

ステップＳ８でＹＥＳであれば、ステップＳ９に続いて組付分担の判定が行われる（ステップＳ１１）。ここで組付分担が「１」ではない（ステップＳ１１でＮＯ）、すなわち組付分担が「３」であれば、引き続いて第２ボルト９２の締付作業が行われる。

作業者は、第２ボルト９２に適応したソケット１４がナットランナ１２に装着されていることを確認し、或いはそれに交換し、ナットランナ１２を第２ボルト９２の締付位置に移動させる。駆動可能条件判定部６１は、ソケット仕様検知部３０及び締付位置検知部４０の検知信号に基いてその状態を認知したら、駆動可能条件が成立した、すなわち第２締付準備ＯＫであると判定する（ステップＳ１２でＹＥＳ）。

次に締付管理トルク設定部６２は、管理トルクＴを当該車種の第２トルクＴ２に設定する（ステップＳ１３）。具体的にはＮＲコントローラ１２ｄに第２トルクＴ２へのチャンネル切換信号を送る。同時に駆動可能条件判定部６１はＮＲコントローラ１２ｄと判定表示部５５に駆動許可信号を送る。それを受けて判定表示部５５は締付選択ＯＫランプを点滅させる。

作業者は締付選択ＯＫランプが点滅していることを確認して起動ボタン１２ａを押下する（ステップＳ１４でＹＥＳ）。それによってＮＲコントローラ１２ｄはナットランナ１２のモータ１２ｂを第２トルクＴ２で駆動する（ステップＳ１５）。これにより、第２ボルト９２の適正な締付が行われる。

第２ボルト９２の締付が完了すると、トルクセンサ１２ｃによる検出値が制御部６０に送られ、ＯＫ／ＮＧの判定がなされる（ステップＳ１６）。実際の締付トルクが適正トルク（予め設定された第２トルクＴ２近傍の許容範囲内）であればＯＫで、その判定結果が判定表示部５５に送られ、締付ＯＫランプが点灯される（ステップＳ１７）。

ここで何らかの理由により実際の締付トルクが適正トルクでなければ（ステップＳ１６でＮＯ）、ＮＧと判定され、締付ＮＧランプが点灯される（ステップＳ１８）。その後はリターンされ、工程が中断される。この場合、作業者は部品を交換する等して工程をやり直す。

ステップＳ１７の後、制御部６０は作業完了信号を判定表示部５５に送り、作業完了ランプを点灯させる（ステップＳ１９）。さらに制御部６０は、工程の記録（どのボルト９０を幾らの締付トルクで締付けたか等）をＩＤアンテナ４を介してＩＤカード３に書き込む。ＩＤカード３に書き込まれた記録は、第１ステーションＳＴ１での記録とともに後の印字工程で記録紙に印字され、所定期間保管される。

遡って、ステップＳ２でＹＥＳ、またはステップＳ１１でＹＥＳの場合、第１ステーションＳＴ１での締付作業がない（組付分担「０」）、または完了した（組付分担「１」）ことを示すので、ステップＳ１９に移行する。またステップＳ３でＹＥＳの場合、第１ステーションＳＴ１では第２ボルト９２のみを締付ける（組付分担「２」）ので、第１ボルト９１の締付工程をスキップしてステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１９の後、リターンされて第１ステーションＳＴ１での工程が完了する。この後、搬送パレット２にセットされたワーク８０は第１ステーションＳＴ１から第２ステーションＳＴ２に搬送され、同様の工程が同様のフローチャートにて実行される。そして第２ステーションＳＴ２での工程が完了すると、ワーク８０はボルト組付エリアＱから搬出される。

以上説明したように、本実施形態の締付制御システム１によれば、ソケット仕様検知部３０と締付位置検知部４０とによって、ソケット仕様のみならず締付位置も特定し、締付を行うことができる。従って、作業者がナットランナ１２に適正なソケット１４を装着し、且つ適正な締付位置のボルト９０を締付けられるように誘導し、チェックすることができる。従って複雑な締付形態であってもその作業ミスを的確に予防することができる。

さらに、どのボルトを幾らの締付トルクで締付たのか、といった詳細な工程の記録を残す必要がある場合、その要求に容易に応えることができる。

さらに、ソケット仕様や締付位置と締付管理トルクＴとが関連付けられているので、確実な締付管理トルクＴでの締付けを行うことができる。特に、締付け位置の相違によって締付け管理トルクＴが異なるような場合、間違った付け管理トルクＴで締付けてしまうことを高度に防止することができる。

また、稼働させる組付ステーションＳＴの数を調節することにより、生産タクトの変更に柔軟に対処することができる。そして組付ステーションＳＴ間で締付位置の組付分担を変更することができるので、柔軟かつ効率的な締付工程を設定することができる。

従って、異なる締付形態を有する複数の機種を容易に混流させることができ、多品種生産に柔軟に対処することができる。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、上記実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば上記実施形態では、ワーク８０が自動車の前輪部分であってドライブシャフト８１とストラットアセンブリ８２との結合体であるとしたが、これ以外のあらゆるワーク８０に対して適用可能である。

またボルト組付エリアＱにおける組付ステーションＳＴの数が３ステーション以上であっても良い。

図６に示す組付分担の設定は一例であって、これ以外の設定も自由に行うことができる。また車種の数も適宜変更可能である。またその最大数を６車種に限定するものではなく、それ以上の車種設定が可能であるようにしても良い。

ソケット仕様検知部３０はソケット仕様検知手段の一例であって、ソケット仕様検知手段としてこのような機構に限定するものではない。またソケット１４の種類は３種類以上設定されていても良い。同様に締付位置検知部４０は締付位置検知手段の一例であって、締付位置検知手段としてこのような機構に限定するものではない。また締付位置の数は３箇所以上設定されていても良い。この場合、１つのワーク８０あたりのボルト９０が３本以上であっても良い。

上記実施形態では、同一車種（同一のワーク８０）に対しては使用するソケット１４が同一であるとしたが、例えば同一車種において第１ボルト９１と第２ボルト９２とで異なるソケット１４を用いるようにしても良い。本実施形態では、操作盤５０で予めそのように設定することにより、そのような場合にも容易に対処することができる。

本発明の一実施形態に係る締付制御システムの対象となる被締結体の斜視図である。 図１の要部拡大図である。 上記締付制御システムが適用されるボルト組付エリアの正面図である。 上記締付制御システムのソケット仕様検知手段の詳細図である。 上記締付制御システムの締付位置検知手段を下から見た平面図である。 上記締付制御システムの操作盤（組付分担設定手段）の組付分担設定画面を示す図である。 上記締付制御システムの制御ブロック図である。 上記締付制御システムの駆動制御手段によるシーケンス制御の概略フローチャート前半である。 上記フローチャートの後半である。

符号の説明

１ 締付制御システム
１２ 電動ナットランナ（締付工具）
１４ ソケット
３０ ソケット仕様検知部（ソケット仕様検知手段）
４０ 締付位置検知部（締付位置検知手段）
５０ 操作盤（組付分担設定手段）
６０ 制御部（駆動制御手段）
６１ 駆動可能条件判定部（駆動可能条件判定手段）
８０ ワーク（被締結体）
９０ ボルト（締結部材）
ＳＴ 組付ステーション
Ｔ１，Ｔ２ 締付管理トルク

Claims (2)

1. 移動可能に保持され、複数仕様のソケットを着脱可能な締付工具を被締結体の複数の締付位置へ移動させて締結部材を締付ける締付制御システムにおいて、
   上記締付工具が上記各締結部材の締付位置にあることを検知する締付位置検知手段と、
   上記締付工具に装着されたソケットのソケット仕様を検知するソケット仕様検知手段と、
   上記締付工具の締付作業時に、上記締付位置検知手段の検知信号と上記ソケット仕様検知手段の検知信号とにより予め設定された駆動可能条件の成否を判定する駆動可能条件判定手段と、
   上記駆動可能条件判定手段の判定結果に基き、上記締付工具を駆動する駆動制御手段と、
   上記締付工具、上記締付位置検知手段、上記ソケット仕様検知手段および上記駆動制御手段が設けられた複数の組付ステーションと、
   各組付ステーションに設けられた締付工具を介して締結される締結部材の種類およびその締結位置の組付分担を変更可能に設定する組付分担設定手段とを備え、
   上記各組付ステーションには複数機種の被締結体が供給されるとともに、該組付ステーションに供給された被締結体の機種情報および他の組付ステーションの組付分担情報に基づいて上記組付ステーションにおける組付分担が上記組付分担設定手段により設定されるように構成されたことを特徴とする締付制御システム。
2. 上記駆動制御手段は、上記複数機種の被締結体の各締付位置において予め設定された締付管理トルクで上記締付工具を駆動制御することを特徴とする請求項１記載の締付制御システム。

Images