JP7217304B2 - 締付工具制御システム - Google Patents

Description

本発明は、締付工具制御システムに関する。

従来、ボルトやネジ等の部材を締め付ける締付工具が知られている。例えば、特許文献１は、作業者の手振れによるインパクトレンチの回転角度を検出するジャイロセンサと、ネジの締め付け制御を行うコントローラと、を備え、コントローラが、ジャイロセンサが検出した手振れ角度に基づいて締め付け制御を行うインパクトレンチを開示する。

特開２０１２－０８６２８４号公報

ところで、部材の締付精度は、作業者の手振れ以外に、締め付ける際の締付工具の姿勢でも影響する。特許文献１は、締め付け制御にインパクトレンチの姿勢を考慮しておらず、締付精度の向上を図る余地がある。
そこで、本発明は、部材の締付精度の向上を図ることを目的とする。

上記目的を達成する一態様は、締付工具と、前記締付工具を制御する制御装置とを備える締付工具制御システムであって、前記締付工具は、部材を締め付けているときの締付姿勢を検出し、検出した前記締付姿勢を前記制御装置に登録する第１モードと、前記締付姿勢が部材の締め付け時において適正な姿勢となる適正範囲に基づいて部材の締め付けを行う第２モードと、を有し、前記第２モードにおいて、前記締付姿勢を検出し、部材の締付成否を判定し、検出した前記締付姿勢に締付成否の判定結果を紐付けて前記制御装置に送信し、前記制御装置は、前記締付工具が前記第１モードである場合に登録した前記締付姿勢に基づいて、前記締付姿勢が部材の締め付け時において適正な姿勢となる適正範囲を決定し、前記締付工具が前記第２モードである場合、前記締付工具から受信した前記締付姿勢のうち、締付成功の判定結果が紐付いた前記締付姿勢の数に基づいて、前記適正範囲を決定するフェーズを移行させ、前記フェーズに応じて前記適正範囲を決定する、締付工具制御システムである。

上記締付工具制御システムにおいて、前記締付工具は、前記第２モードにおいて、前記締付姿勢を検出し、検出した前記締付姿勢が前記制御装置が決定した前記適正範囲内でない場合、部材の締め付けを開始させない、構成でもよい。

上記締付工具制御システムにおいて、前記制御装置は、今回登録した前記締付姿勢を含む複数の前記締付姿勢に基づいて、前記締付工具の次回の締め付けに対する前記適正範囲を決定する、構成でもよい。

上記締付工具制御システムにおいて、前記制御装置は、前記締付工具が送信した締付成否の判定結果が失敗を示す場合、締付失敗を示す警告を出力する、構成でもよい。

上記締付工具制御システムにおいて、前記締付工具は、前記第１モードにおいて、複数の部材を締め付ける場合、締め付けた順番の番号が紐付いた前記締付姿勢を前記制御装置に登録し、前記制御装置は、締め付けた順番の番号ごとに前記適正範囲を決定する、構成でもよい。

本発明によれば、部材の締付精度、締付品質、締付信頼性の向上を図ることができるという効果を奏する。

締付工具制御システムの構成を示す図。 締付工具の構成を示すブロック図。 ジャイロセンサー及び加速度センサーの検出軸を説明するための図。 ＰＣの構成を示すブロック図。 適正範囲の決定を説明するための図。 締付工具制御システムの動作を示すフローチャート。 締付工具制御システムの動作を示すフローチャート。

［１．締付工具制御システムの構成］
図１は、締付工具制御システム１０００の構成を示す図である。
締付工具制御システム１０００は、締付工具１と、締付工具１を制御するＰＣ（Personal Computer）２とを備える。
ＰＣ２は、制御装置の一例に対応する。

締付工具１は、例えば複数の材料をボルト４とナット５とで締結する際に、ボルト４を締め付ける工具である。締付工具１としては、インパクトレンチが例に挙げられる。本実施形態では、締付工具１がボルト４を締め付ける場合を例示するが、締付工具１が締め付ける部材は、ボルト４に限定されず、ネジ等の他の部材でもよい。

締付工具１は、モーター１０７を内蔵するハウジング１０を備える。締付工具１は、ハウジング１０に形成された把持部１１に設けられる操作レバー１２が操作されると、モーター１０７を駆動させる。締付工具１は、モーター１０７が駆動すると、ハウジング１０から延伸する主軸１３が回転する。主軸１３の先端には、アタッチメント１４が設けられていて、締付工具１は、主軸１３の回転によってアタッチメント１４を介してボルト４を締め付ける。

締付工具１は、通信ユニット１０１を備え、通信ユニット１０１によってデータ転送装置３を介してＰＣ２と通信する。データ転送装置３は、例えばルーターであり、締付工具１と、通信ネットワークＮＷに接続するＰＣ２との間で送受信されるデータを転送する。

ＰＣ２は、締付工具１と通信し、締付工具１と各種データを送受信する。また、ＰＣ２は、締付工具１から受信したデータに基づいて各種演算処理を行う。図１では、ＰＣ２としてデスクトップ型ＰＣを例示しているが、ＰＣ２は、ノート型ＰＣでも、タブレット型ＰＣでも、スマートフォンでもよい。なお、ＰＣ２がタブレット型ＰＣやスマートフォン等の携帯型ＰＣで構成される場合、ＰＣ２は、締付工具１と近距離無線通信を行って、締付工具１と各種データを送受信してもよい。

本実施形態では、例えば自動車等の生産ラインにおいて、締付工具制御システム１０００が適用されている場合を例示する。例示する生産ラインにおいて、作業者Ｕは、締付工具１によってボルト４を締め付ける締付作業を行う。作業者Ｕは、締付作業において、第１箇所から第Ｎ（図１においてＮは４以上の整数である）箇所の合計Ｎ箇所でボルト４を締め付ける。作業者Ｕは、締付作業において、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所の順番でボルト４を締め付る。この順番は、生産ラインにおいて予め定められていて、作業者Ｕに伝達されている。

図１では、ボルト４を締め付ける各箇所にＺ軸を図示している。Ｚ軸は上下方向及び鉛直方向を示す。Ｚ軸の正方向は上方向を示す。図１で示すように、第１箇所から第Ｎ箇所までの全Ｎ箇所は、Ｚ軸に対するボルト４の締め付け角度が同じとは限らない。

［２．締付工具の構成］
図２は、締付工具１の構成を示すブロック図である。
締付工具１は、締付工具制御装置１００を備える。締付工具制御装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro-processing unit）等のプロセッサー１１０、及びメモリー１２０を備える。

プロセッサー１１０は、メモリー１２０が記憶する制御プログラム１２１を読み出して実行することにより、締付工具制御装置１００の各部を制御する。プロセッサー１１０は、メモリー１２０に記憶された制御プログラム１２１を実行することで、登録モード実行部１１１、及び作業モード実行部１１２として機能する。
登録モード実行部１１１は、実行部の一例に対応する。

メモリー１２０は、プロセッサー１１０が実行するプログラムや、プロセッサー１１０に処理されるデータを記憶する。メモリー１２０は、プロセッサー１１０が実行する制御プログラム１２１、その他の各種データを記憶する。メモリー１２０は、不揮発性の記憶領域を有する。また、メモリー１２０は、揮発性の記憶領域を備え、プロセッサー１１０のワークエリアを構成してもよい。

締付工具制御装置１００には、通信ユニット１０１、登録ボタン１０２、ジャイロセンサー１０３、加速度センサー１０４、トルクセンサー１０５、エンコーダー１０６、及びモーター１０７が接続される。なお、締付工具制御装置１００には、他のデバイスが接続していてもよい。
本実施形態では、通信ユニット１０１、登録ボタン１０２、ジャイロセンサー１０３、及び加速度センサー１０４が１つのパッケージに収められていて、このパッケージは、締付工具１に後付けされている。

通信ユニット１０１は、通信回路やアンテナ等を有する通信装置を備え、通信ネットワークＮＷに接続してデータ通信を実行する。

登録ボタン１０２は、締め付けしているときの締付工具１の姿勢である締付姿勢を、ＰＣ２に登録するためのハードウェアボタンである。登録ボタン１０２は、登録実行の指示を作業者Ｕから受け付けた場合、登録実行の指示を受け付けたことを示す信号を締付工具制御装置１００に出力する。

ジャイロセンサー１０３は、軸周りの角速度を検出し、検出値を締付工具制御装置１００に出力する。

加速度センサー１０４は、軸方向の加速度を検出し、検出値を締付工具制御装置１００に出力する。

図３を参照して、ジャイロセンサー１０３及び加速度センサー１０４の検出軸について説明する。
図３は、ジャイロセンサー１０３及び加速度センサー１０４の検出軸を説明するための図である。

図３では、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を図示している。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交する。Ｚ軸は、上下方向及び鉛直方向を示す。Ｘ軸Ｙ軸は、水平方向と平行である。Ｘ軸は左右方向を示す。Ｙ軸は前後方向を示す。Ｚ軸の正方向は上方向を示す。Ｘ軸の正方向は右方向を示す。Ｙ軸の正方向は前方向を示す。

図３において、ジャイロセンサー１０３及び加速度センサー１０４の検出軸を、ＸＤ軸、ＹＤ軸、及びＺＤ軸として示す。ＸＤ軸、ＹＤ軸、及びＺＤ軸は、互いに直交する。ＹＤ軸は、主軸１３の回転軸ＡＸと一致する。ＸＤ軸とＹＤ軸とは、締付工具１の姿勢の基準となる水平面を構成する。ＺＤ軸は、ＸＤ軸とＹＤ軸とが構成する水平面に対して垂直な軸である。

ジャイロセンサー１０３は、ＸＤ軸周りの角速度、ＹＤ軸周りの角速度、及び、ＺＤ軸周りの角速度を検出し、検出値を締付工具制御装置１００に出力する。また、加速度センサー１０４は、ＸＤ軸方向の加速度、ＹＤ軸方向の加速度、及びＺＤ軸方向の加速度を検出し、検出値を締付工具制御装置１００に出力する。

ジャイロセンサー１０３及び加速度センサー１０４は、締付工具１の姿勢が、ＸＤ軸ＹＤ軸が構成する水平面が水平方向と平行で、且つ、把持部１１がハウジング１０の下方に位置する姿勢である場合にキャリブレーションされる。

トルクセンサー１０５は、締め付け時において主軸１３に発生するトルクを検出し、検出値を締付工具制御装置１００に出力する。

エンコーダー１０６は、締め付け時における主軸１３の回転角を検出し、検出値を締付工具制御装置１００に出力する。

上述した通り、プロセッサー１１０は、登録モード実行部１１１と作業モード実行部１１２として機能する。

登録モード実行部１１１は、締付工具１の動作モードを登録モードにし、登録モードに対応する動作を実行する。登録モードは、作業モードにおいて基礎となる締付姿勢をＰＣ２に登録する動作モードである。
作業モード実行部１１２は、締付工具１の動作モードを作業モードにし、作業モードに対応する動作を実行する。作業モードは、締付姿勢を、締め付け時において適正な姿勢にするための動作モードである。
登録モードは、第１モードの一例に対応する。作業モードは、第２モードの一例に対応する。

まず、登録モード実行部１１１及び作業モード実行部１１２の各々共通の構成について説明する。
登録モード実行部１１１及び作業モード実行部１１２の各々は、ジャイロセンサー１０３が出力する検出値に基づいて、締付姿勢を検出し、検出した締付姿勢を示す締付姿勢データを生成する。本実施形態では、登録モード実行部１１１及び作業モード実行部１１２の各々は、締付姿勢として、ＺＤ軸周りの角速度を時間積分することにより、鉛直方向に対する締付工具１の傾斜角度を検出する。

上述したように、本実施形態において、作業者Ｕは、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所の順番でボルト４の締め付けを行う。そのため、本実施形態の登録モード実行部１１１及び作業モード実行部１１２の各々は、締付姿勢データを生成すると、生成した締付姿勢データに、何番目の締付箇所であるかを示す締付箇所番号を紐付けて、メモリー１２０に記録する。例えば、作業者Ｕが第１箇所でボルト４を締め付けた場合、登録モード実行部１１１及び作業モード実行部１１２の各々は、このボルト４の締め付け時に生成した締付姿勢データに、１番目を示す締付箇所番号を紐付けて、メモリー１２０に記録する。また、例えば、作業者Ｕが第Ｎ箇所でボルト４を締め付けた場合、登録モード実行部１１１及び作業モード実行部１１２の各々は、このボルト４の締め付け時に生成した締付姿勢データに、Ｎ番目を示す締付箇所番号を紐付けて、メモリー１２０に記録する。このように、締付箇所番号は、締め付けた順番の番号を示す。

次に、登録モード実行部１１１及び作業モード実行部１１２の各々について説明する。
まず、登録モード実行部１１１及び作業モード実行部１１２について説明する。
登録モード実行部１１１は、登録ボタン１０２が登録実行の指示を受け付けると、メモリー１２０に記録した締付姿勢データを、通信ユニット１０１を介してＰＣ２に送信する。登録モード実行部１１１が送信する締付姿勢データには、締付箇所番号が紐付いている。

次に、作業モード実行部１１２について説明する。
作業モード実行部１１２は、締め付けの成否を判定する締付成否判定を行う。作業モード実行部１１２は、締付成否判定の判定結果と締付箇所番号とを、生成した締付姿勢データに紐付けて、メモリー１２０に記録する。また、作業モード実行部１１２は、登録ボタン１０２が登録実行の指示を受け付けると、メモリー１２０に記録した締付姿勢データを、通信ユニット１０１を介してＰＣ２に送信する。作業モード実行部１１２が送信する締付姿勢データには、締付成否判定の判定結果と締付箇所番号とが紐付いている。作業モード実行部１１２は、ＰＣ２から、適正範囲を示す適正範囲情報を受信する。適正範囲とは、締付姿勢が、締め付け時において適正な姿勢となる範囲である。本実施形態の作業モード実行部１１２が受信する適正範囲情報は、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所の各々について、鉛直方向に対する傾斜角度に関する適正範囲を示す。作業モード実行部１１２は、締め付けを行っていない場合の締付工具１の姿勢を検出する。この姿勢を、以下、「現在姿勢」という。作業モード実行部１１２は、検出した現在姿勢と、適正範囲情報が示す適正範囲とに基づいて、締め付けの開始を制御する。

［３．ＰＣの構成］
図４は、ＰＣ２の構成を示すブロック図である。
ＰＣ２は、プロセッサー２１０、メモリー２２０、及び通信ユニット２３０を備える。

プロセッサー２１０は、メモリー２２０が記憶する制御プログラム２２１を読み出して実行することにより、ＰＣ２の各部を制御する。プロセッサー２１０は、メモリー２２０に記憶された制御プログラム２２１を実行することで、通信制御部２１１、登録部２１２、適正範囲決定部２１３、及び出力部２１４として機能する。

メモリー２２０は、プロセッサー２１０が実行するプログラムや、プロセッサー２１０に処理されるデータを記憶する。メモリー２２０は、プロセッサー２１０が実行する制御プログラム２２１、その他の各種データを記憶する。メモリー２２０は、不揮発性の記憶領域を有する。また、メモリー２２０は、揮発性の記憶領域を備え、プロセッサー２１０のワークエリアを構成してもよい。

通信ユニット２３０は、通信回路やアンテナ等を有する通信装置を備え、通信ネットワークＮＷに接続してデータ通信を実行する。

上述したように、プロセッサー２１０は、通信制御部２１１、登録部２１２、適正範囲決定部２１３、及び出力部２１４として機能する。

通信制御部２１１は、通信ユニット２３０を介して締付工具１と通信する。

登録部２１２は、締付工具１から受信した締付姿勢データをメモリー２２０に記憶させることで、締付工具１が検出した締付姿勢を登録する。

適正範囲決定部２１３は、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所の各々について、鉛直方向に対する傾斜角度の適正範囲を決定する。ここで、図５を参照して、適正範囲決定部２１３の動作について詳述する。

図５は、適正範囲の決定を説明するための図である。
適正範囲決定部２１３は、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所の各々について、適正範囲を決定するフェーズに応じて適正範囲を決定する。本実施形態では、適正範囲を決定するフェーズは、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所ごとに、第１フェーズ、第２フェーズ、及び第３フェーズの順に移行していく。フェーズの移行は、締付成功の判定結果が紐付く締付姿勢データの数に基づくため、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所ごと、移行タイミングが異なる場合がある。

図５において、符号ＰＨ１は、第１フェーズにおいて決定される適正範囲を示している。また、符号ＰＨ２は、第２フェーズにおいて決定される適正範囲を示している。また、符号ＰＨ３は、第３フェーズにおいて決定される適正範囲を示している。

第１フェーズにおいて、適正範囲決定部２１３は、締付工具１が登録モードにおいて登録した締付姿勢に基づいて適正範囲を決定する。適正範囲決定部２１３は、登録モードにおいて検出された締付姿勢の平均を算出し、算出した平均から±α度の範囲を適正範囲とする。αは、任意に設定される。

第１フェーズから第２フェーズへの移行は、締付成功の判定結果が紐付く締付姿勢データが、予め定められたデータ数以上、メモリー２２０に記録された場合に行われる。

第２フェーズにおいて、適正範囲決定部２１３は、締付成功の判定結果が紐付く締付姿勢データであって、紐付く締付箇所番号が同じ番号の締付姿勢データに基づいて、締付姿勢の平均、及び平均に対する標準偏差を算出する。そして、適正範囲決定部２１３は、算出した平均から±３σの範囲を適正範囲とする。なお、σは、算出した標準偏差である。

第２フェーズから第３フェーズへの移行は、第２フェーズの段階において、締付成功の判定結果が紐付く締付姿勢データが、メモリー２２０に記録された場合に行われる。

第３フェーズにおいて、締付成功の判定結果が紐付く締付姿勢データがメモリー２２０に記録されるたびに、適正範囲決定部２１３は、前回決定した適正範囲、及び、今回記録された締付姿勢データが示す締付姿勢に基づいて、適正範囲を決定する。適正範囲決定部２１３は、前回算出した締付姿勢の平均、前回算出した標準偏差、及び、今回記録された締付姿勢データが示す締付姿勢に基づいて、締付姿勢の平均と、この平均に対する標準偏差とを算出する。そして、適正範囲決定部２１３は、算出した締付姿勢の平均から±３σの範囲を適正範囲とする。

適正範囲決定部２１３は、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所の各々について適正範囲を決定すると、適正範囲情報を生成する。生成される適正範囲情報は、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所の各々について、決定された適正範囲を示す。適正範囲決定部２１３は、生成した適正範囲情報を通信制御部２１１に出力する。通信制御部２１１は、適正範囲情報を締付工具１に送信する。締付工具１は、適正範囲情報を通信ユニット１０１により受信すると、受信した適正範囲情報をメモリー１２０に記録する。

出力部２１４は、通信制御部２１１が締付工具１から締付失敗情報を受信した場合、締付失敗を示す警報を出力する。出力態様は、表示でもよく音声出力でもよい。出力態様が表示の場合、ＰＣ２がディスプレイを備え、音声出力の場合、ＰＣ２がスピーカーを備える。

［４．締付工具制御システムの動作］
次に、締付工具制御システム１０００の動作について説明する。
まず、締付工具１が登録モードである場合の締付工具制御システム１０００の動作について説明する。

図６は、締付工具制御システム１０００の動作を示すフローチャートである。図６において、フローチャートＦＡは締付工具１の動作を示し、フローチャートＦＢはＰＣ２の動作を示す。

フローチャートＦＡで示すように、締付工具１の登録モード実行部１１１は、締付工具１の動作モードを登録モードにする（ステップＳＡ１）。

登録モード実行部１１１は、操作レバー１２がオンになったか否かを判別する（ステップＳＡ２）。

作業者Ｕは、操作レバー１２をオンにする際、締付箇所に対応する位置に締付工具１を位置させる。例えば、ステップＳＡ２の判別がフローチャートＦＡの動作を開始して初回の判別である場合、作業者Ｕは、第１箇所に対応する位置に締付工具１を位置させる。

登録モード実行部１１１は、操作レバー１２がオンになっていないと判別した場合（ステップＳＡ２：ＮＯ）、ステップＳＡ７の処理を行う。

一方、登録モード実行部１１１は、操作レバー１２がオンになったと判別した場合（ステップＳＡ２：ＹＥＳ）、締付箇所番号を決定する（ステップＳＡ３）。締付箇所番号は、ステップＳＡ３の処理が行われるたびに１つインクリメントされる。

次いで、登録モード実行部１１１は、モーター１０７を駆動させ、ボルト４の締め付けを開始する（ステップＳＡ４）。

登録モード実行部１１１は、締め付けを開始させると、メモリー１２０への締付姿勢データの記録を開始する（ステップＳＡ３）。メモリー１２０への締付姿勢データの記録は、締め付けが開始してから終了するまで、所定の周期で繰り返し行われる。また、記録される締付姿勢データには、ステップＳＡ３で決定した締付箇所番号が紐付く。

次いで、登録モード実行部１１１は、締め付けが終了したか否かを判別する（ステップＳＡ４）。例えば、登録モード実行部１１１は、オンになった操作レバー１２がオフになった場合、締め付けが終了したと判別する。

登録モード実行部１１１は、締め付けが終了していないと判別した場合（ステップＳＡ４：ＮＯ）、再度、ステップＳＡ４の判別を行う。

一方、登録モード実行部１１１は、締め付けが終了したと判別した場合（ステップＳＡ４：ＹＥＳ）、登録ボタン１０２が登録実行の指示を受け付けたか否かを判別する（ステップＳＡ６）。

登録モード実行部１１１は、登録ボタン１０２が登録実行の指示を受け付けていないと判別した場合（ステップＳＡ６：ＮＯ）、再度、ステップＳＡ２以降の処理を行う。

一方、登録モード実行部１１１は、登録ボタン１０２が登録実行の指示を受け付けていないと判別した場合（ステップＳＡ６：ＹＥＳ）、メモリー１２０に記録した締付姿勢データを全てＰＣ２に送信する（ステップＳＡ７）。なお、送信される締付姿勢データには、締付箇所番号が紐付いている。送信された締付姿勢データは、メモリー１２０から消去される。

フローチャートＦＢで示すように、ＰＣ２の通信制御部２１１は、締付工具１から締付姿勢データを受信する（ステップＳＢ１）。

次いで、登録部２１２は、通信制御部２１１が受信した締付姿勢データをメモリー２２０に記録する。すなわち、登録部２１２は、締付工具１が検出した締付姿勢を登録する（ステップＳＢ２）。登録部２１２は、締付箇所番号が紐付かれた状態で締付姿勢データを、メモリー２２０に記録する。

本実施形態では、作業者Ｕは、締付工具１が登録モードにして、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所の各々で、この順にボルト４を締め付ける。そのため、ＰＣ２には、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所の各々についての締付姿勢が登録される。

適正範囲決定部２１３は、登録部２１２がステップＳＢ２の処理を行うと、適正範囲を決定するフェーズが第１フェーズであるとして、ステップＳＢ２で登録した締付姿勢に基づいて、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所の各々について適正範囲を決定する。そして、適正範囲決定部２１３は、適正範囲を決定すると適正範囲情報を生成する。そして、通信制御部２１１は、適正範囲決定部２１３が生成した適正範囲情報を締付工具１に送信する。締付工具１は、受信した適正範囲情報をメモリー１２０に記録する。

次に、締付工具１が作業モードである場合の締付工具制御システム１０００の動作について説明する。

図７は、締付工具制御システム１０００の動作を示すフローチャートである。図７において、フローチャートＦＣは締付工具１の動作を示し、フローチャートＦＤはＰＣ２の動作を示す。

図７に示すフローチャートにおいては、締付工具１が作業モードであるとする。すなわち、図７のフローチャートにおいて、プロセッサー２１０は、作業モード実行部１１２として機能する。また、図７のフローチャートにおいては、締付工具１が適正範囲情報をＰＣ２から受信し、メモリー１２０に記録していることを前提する。

フローチャートＦＣで示すように、締付工具１の作業モード実行部１１２は、締付工具１の動作モードを作業モードにする（ステップＳＣ１）。

作業モード実行部１１２は、操作レバー１２がオンになったか否かを判別する（ステップＳＣ２）。

作業者Ｕは、操作レバー１２をオンにする際、締付箇所に対応する位置に締付工具１を位置させる。例えば、ステップＳＣ１の判別がフローチャートＦＣの動作を開始して最初の判別である場合、作業者Ｕは、第１箇所に対応する位置に締付工具１を位置させる。

作業モード実行部１１２は、操作レバー１２がオンになっていないと判別した場合（ステップＳＣ２：ＮＯ）、ステップＳＣ１１の処理を行う。

一方、作業モード実行部１１２は、操作レバー１２がオンになったと判別した場合（ステップＳＣ２：ＹＥＳ）、締付箇所に対応する適正範囲を、メモリー１２０に記録された適正範囲情報から取得する（ステップＳＣ３）。例えば、作業モード実行部１１２は、作業者Ｕが第１箇所の締め付けを行う場合、第１箇所の適正範囲を、メモリー１２０に記録された適正範囲情報から取得する。

ステップＳＣ３において、例えば、適正範囲情報においては定められた締付順に従って適正範囲が記録されていて、作業モード実行部１１２は、適正範囲情報における適正範囲の並び順、及び、作業モードにしてから操作レバー１２がオンになった回数に基づいて、ステップＳＣ３の処理を行う。

次いで、作業モード実行部１１２は、締付工具１の現在姿勢が、ステップＳＣ３で取得した適正範囲内であるか否かを判別する（ステップＳＣ４）。

作業モード実行部１１２は、締付工具１の現在姿勢が適正範囲内でないと判別した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、再度、ボルト４の締め付けを開始させることなく、再度、ステップＳＣ１の処理を行う。

本実施形態では、作業者Ｕは、締付工具１が作業モードにして、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所の各々で、この順にボルト４を締め付ける。このステップＳＣ３の処理によって、作業者Ｕが、定められた順番と異なる順番でボルト４の締め付けてしまうことを抑制できる。これにより、締め付ける順番の間違いや、締め付け忘れが、生産ラインにおいて発生することを抑制できる。また、上位の装置が、締付工具１の姿勢を通信で監視する必要がなく、自動車等の金属製のボディ内で締付作業を行う場合においても、作業者Ｕが、定められた順番と異なる順番でボルト４の締め付けてしまうことを抑制できる。

作業モード実行部１１２は、締付工具１の現在姿勢が適正範囲内であると判別した場合（ステップＳＣ３：ＹＥＳ）、締付箇所番号を決定する（ステップＳＣ４）。締付箇所番号は、ステップＳＣ４の処理が行われるたびに１つインクリメントされる。

次いで、作業モード実行部１１２は、モーター１０７を駆動させ、ボルト４の締め付けを開始する（ステップＳＣ５）。

また、作業モード実行部１１２は、締付成否判定を開始する（ステップＳＣ６）。締付成否判定は、締め付けが成功しているか否かを判定する。作業モード実行部１１２は、締付成否判定を、締め付けを開始してから終了するまで、所定の周期で繰り返し行う。

作業モード実行部１１２は、トルクセンサー１０５が検出したトルク、加速度センサー１０４が検出した各軸の加速度、及びエンコーダー１０６が検出した回転角に基づいて行われる。作業モード実行部１１２は、トルク、加速度、及び回転角の各々について、所定の範囲内に収まっているか否かを判別する。作業モード実行部１１２は、トルク、加速度、及び回転角の少なくともいずれかが所定の範囲内に収まっていないと判別した場合に、締め付けが失敗したと判別し、そうでない場合、締め付けが成功していると判別する。

作業モード実行部１１２は、締め付けを開始させると、メモリー１２０への締付姿勢データの記録を開始する（ステップＳＣ７）。メモリー１２０への締付姿勢データの記録は、締め付けが開始してから終了するまで、所定の周期で繰り返し行われる。また、記録される締付姿勢データには、ステップＳＣ４で決定した締付箇所番号、及び、締付成否判定の判定結果が紐付く。

作業モード実行部１１２は、締付成否判定において、締付失敗と判定したか否かを判別する（ステップＳＣ８）。

作業モード実行部１１２は、締付成否判定において締付失敗と判定した場合（ステップＳＣ８：ＮＯ）、締付失敗したことを示す締付失敗情報をＰＣ２に送信する（ステップＳ９）。

作業モード実行部１１２は、締付成否判定において締付失敗と判定していない場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、又は、締付失敗情報を送信した場合、締め付けが終了したか否かを判別する（ステップＳＣ１０）。例えば、作業モード実行部１１２は、オンになった操作レバー１２がオフになった場合、締め付けが終了したと判別する。

作業モード実行部１１２は、締め付けが終了していないと判別した場合（ステップＳＣ１０：ＮＯ）、再度、ステップＳＣ８の判別を行う。

一方、作業モード実行部１１２は、締め付けが終了したと判別した場合（ステップＳＣ１０：ＹＥＳ）、登録ボタン１０２が登録実行の指示を受け付けたか否かを判別する（ステップＳＣ１１）。

作業モード実行部１１２は、登録ボタン１０２が登録実行の指示を受け付けていないと判別した場合（ステップＳＣ１１：ＮＯ）、再度、ステップＳＣ２以降の処理を行う。

一方、作業モード実行部１１２は、登録ボタン１０２が登録実行の指示を受け付けたと判別した場合（ステップＳＣ１１：ＹＥＳ）、メモリー１２０に記録した締付姿勢データをＰＣ２に送信する（ステップＳＣ１２）。

フローチャートＦＤで示すように、ＰＣ２の通信制御部２１１は、締付失敗情報を締付工具１から受信したか否かを判別する（ステップＳＤ１）。

通信制御部２１１が締付失敗情報を受信したと判別した場合（ステップＳＤ１：ＹＥＳ）、出力部２１４は、警告を出力する（ステップＳＤ２）。

通信制御部２１１は、締付失敗情報を受信していないと判別した場合（ステップＳＤ２：ＮＯ）、締付姿勢データを受信したか否かを判別する（ステップＳＤ３）。

通信制御部２１１は、締付姿勢データを受信したと判別した場合（ステップＳＤ３：ＹＥＳ）、登録部２１２は、通信制御部２１１が受信した締付姿勢データをメモリー２２０に記録する。すなわち、登録部２１２は、締付工具１が作業モードにおいて検出した締付姿勢を登録する（ステップＳＤ４）。登録部２１２は、締付成否判定の判定結果及び締付箇所番号が紐付かれた状態で締付姿勢データを、メモリー２１０に記録する。

本実施形態では、作業者Ｕは、締付工具１が作業モードにして、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所の各々で、この順にボルト４を締め付ける。そのため、ＰＣ２には、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所の各々についての締付姿勢が登録される。

適正範囲決定部２１３は、図５で参照したように、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所の各々について、フェーズに基づき適正範囲を決定する（ステップＳＤ５）。

次いで、適正範囲決定部２１３は、決定した適正範囲を示す適正範囲情報を締付工具１に送信する（ステップＳＤ６）。

［５．他の実施形態］
上述した実施形態では、締付工具１が検出する締付姿勢が、鉛直方向に対する傾斜角度である場合を例示した。しかしながら、締付工具１が検出する締付姿勢は、鉛直方向に対する傾斜角度のみに限定されず、左右方向に対する傾斜角度、及び、前後方向に対する傾斜角度の少なくともいずれかが含まれても良い。この場合、適正範囲決定部２１３は、第１箇所、第２箇所、第３箇所・・・、及び第Ｎ箇所の各々について、鉛直方向に対する傾斜角度に関する適正範囲と、左右方向に対する傾斜角度及び前後方向に対する傾斜角度の少なくともいずれかに関する適正範囲とを、決定する。

また、上述した実施形態では、締付成否判定において、トルク、加速度、及び回転角の各々が所定の範囲内であるか否かで、締め付けが成功しているか失敗しているかを判定する。この所定の範囲は、締付工具１がＰＣ２から取得した範囲でもよいし、締付工具１に予め登録された範囲でもよい。この所定の範囲は、ＰＣ２又は締付工具１が、締付成功と判定した場合のトルク、加速度、回転角を収集し、例えば統計学的手法によって最適化されるように学習し、学習結果が反映される範囲としてもよい。最適化されるように学習していく構成では、上記実施形態のような自動で締付成否が判定される構成に加えて、作業者Ｕが手動で締付成否を判定する構成があってもよい。これにより、作業者Ｕの締付成否の判定を、ＰＣ２又は締付工具１が収集できるため、自動で締付成否を判定する場合の判定精度を高めることができる。

また、上述した実施形態では、第２フェーズ及び第３フェーズにおいて決定される適正範囲が、平均から±３σの範囲である場合を例示した。しかしながら、第２フェーズ及び第３フェーズにおいて決定される適正範囲は、平均からの範囲は±３σに限定されず、例えば±２σや±３．５σでもよい。

また、上述した実施形態では、締付成否判定において、トルク、加速度、及び回転角の各々が所定の範囲内であるか否かで、締め付けが成功しているか失敗しているかを判定する構成であるが、締付成否判定に用いる判定要素は、トルク、加速度、及び回転角に限定されない。さらに、締付成否判定に用いる判定要素は、異種の判定要素を含んでもよいし、少なくてもよい。

また、図２及び図４は、締付工具１及びＰＣ２の機能構成を、主な処理内容により区分して示した概略図であり、締付工具１及びＰＣ２の構成を限定するものではない。例えば、プロセッサー１１０が備える構成要素の処理を、１つのハードウェアユニットにより実行してもよいし、複数のハードウェアユニットにより実行してもよい。プロセッサー２１０についても同様である。また、図６及び図７に示した各処理は、１つのプログラムにより実行されてもよいし、複数のプログラムにより実行されてもよい。

また、プロセッサー１１０が実行する制御プログラム１２１は、可搬型の情報記録媒体に制御プログラム１２１を記録させた状態で実現することも可能である。情報記録媒体は、ハードディスク等の磁気的記録媒体、ＣＤ等の光学的記録媒体、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリーやＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の半導体記憶デバイスが挙げられるが、その他の記録媒体を用いることも可能である。締付工具制御装置１００は、情報記録媒体から制御プログラム１２１を読み出して実行してもよい。制御プログラム２２１についても同様である。

また、図６、図７に示す動作のステップ単位は、締付工具制御システム１０００の各機器の動作の理解を容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものであり、処理単位の分割の仕方や名称によって限定されることはない。処理内容に応じて、さらに多くのステップ単位に分割してもよい。また、１つのステップ単位がさらに多くの処理を含むように分割してもよい。また、そのステップの順番は適宜に入れ替えてもよい。

［６．上記実施形態によりサポートされる構成］
上記実施形態は、以下の構成の具体例である。

（第１項）締付工具と、前記締付工具を制御する制御装置とを備える締付工具制御システムであって、前記締付工具は、部材を締め付けているときの締付姿勢を検出し、検出した前記締付姿勢を前記制御装置に登録する第１モードを有する、締付工具制御システム。
第１項の締付工具システムによれば、締付姿勢を登録することで、部材を締め付けているときの締付工具の姿勢を活用できるようになる。よって、締付姿勢を考慮して締付工具が締め付けを行えるようになり、部材の締付精度の向上を図ることができる。

（第２項）前記制御装置は、前記締付工具が前記第１モードである場合に登録した前記締付姿勢に基づいて、前記締付姿勢が部材の締め付け時において適正な姿勢となる適正範囲を決定し、前記締付工具は、前記制御装置が決定した前記適正範囲に基づいて部材の締め付けを行う第２モードを有する、第１項に記載の締付工具制御システム。
第２項の締付工具制御システムによれば、締付工具が第２モードを有することで、適正な締付姿勢で締付工具が締め付けを行えるようになるため、部材の締付精度を向上させることができる。

（第３項）前記締付工具は、前記第２モードにおいて、前記締付姿勢を検出し、部材の締付成否を判定し、検出した前記締付姿勢に締付成否の判定結果を紐付けて前記制御装置に送信し、前記制御装置は、前記第２モードにおいて前記締付工具が送信した前記締付姿勢と、この前記締付姿勢に紐付く締付成否の判定結果と、に基づいて、前記適正範囲を決定する、第２項に記載の締付工具制御システム。
第３項の締付工具制御システムによれば、締付成否に基づいて適正範囲を決定することで、決定する適正範囲を、部材の締め付け時においてより適正な姿勢となる範囲とすることができる。よって、部材の締付精度をより向上させることができる。

（第４項）前記締付工具は、前記第２モードにおいて、前記締付工具の現在姿勢を検出し、検出した現在姿勢が前記制御装置が決定した前記適正範囲内でない場合、部材の締め付けを開始させない、第３項に記載の締付工具制御システム。
第４項の締付工具制御システムによれば、締付姿勢が不適切である場合に部材の締め付けが開始されないため、例えば斜め締め等の不具合が生じることを抑制でき、部材の締付精度をより向上させることができる。

（第５項）前記制御装置は、今回登録した前記締付姿勢を含む複数の前記締付姿勢に基づいて、前記締付工具の次回の締め付けに対する前記適正範囲を決定する、第３項又は第４項のいずれか一項に記載の締付工具制御システム。
第５項の締付工具制御システムによれば、次回の締め付けで用いられる適正範囲を、今回の締め付けで用いた適正範囲より適正な範囲に決定できる。よって、部材の締付精度をより向上させることができる。

（第６項）前記制御装置は、前記締付工具が送信した締付成否の判定結果が失敗を示す場合、締付失敗を示す警告を出力する、第３項から第５項のいずれか一項に記載の締付工具制御システム。
第６項の締付工具制御システムによれば、締付が失敗した場合、締付工具によって部材の締め付けを行う者が、締付に失敗したことを知ることができるため、部材の締付失敗が生じてから改善するまでの時間を短縮できる。

（第７項）前記締付工具は、前記第１モードにおいて、複数の部材を締め付ける場合、締め付けた順番の番号が紐付いた前記締付姿勢を前記制御装置に登録し、前記制御装置は、締め付けた順番の番号ごとに前記適正範囲を決定する、第２項から第６項のいずれか一項に記載の締付工具制御システム。
第７項の締付工具制御システムによれば、締め付ける順番が予め定められている場合、この順番に応じた部材の締め付けを行うことができ、生産ライン等の締め付ける順番が予め定められている場合でも、部材の締付精度を向上させることができる。

（第８項）部材を締め付けているときの締付姿勢を検出し、検出した前記締付姿勢を制御装置に登録する第１モードを実行する実行部を備える、締付工具。
第８項の締付工具によれば、第１項の締付工具制御システムと同様の効果を奏する。

１…締付工具、２…ＰＣ（制御装置）、４…ボルト（部材）、１１１…登録モード実行部（実行部）、１０００…締付工具制御システム。

Claims (5)

1. 締付工具と、前記締付工具を制御する制御装置とを備える締付工具制御システムであって、
   前記締付工具は、
   部材を締め付けているときの締付姿勢を検出し、検出した前記締付姿勢を前記制御装置に登録する第１モードと、前記締付姿勢が部材の締め付け時において適正な姿勢となる適正範囲に基づいて部材の締め付けを行う第２モードと、を有し、
   前記第２モードにおいて、前記締付姿勢を検出し、部材の締付成否を判定し、検出した前記締付姿勢に締付成否の判定結果を紐付けて前記制御装置に送信し、
   前記制御装置は、
   前記締付工具が前記第１モードである場合に登録した前記締付姿勢に基づいて、前記締付姿勢が部材の締め付け時において適正な姿勢となる適正範囲を決定し、
   前記締付工具が前記第２モードである場合、前記締付工具から受信した前記締付姿勢のうち、締付成功の判定結果が紐付いた前記締付姿勢の数に基づいて、前記適正範囲を決定するフェーズを移行させ、前記フェーズに応じて前記適正範囲を決定する、
   締付工具制御システム。
2. 前記締付工具は、
   前記第２モードにおいて、前記締付工具の現在姿勢を検出し、検出した現在姿勢が前記制御装置が決定した前記適正範囲内でない場合、部材の締め付けを開始させない、
   請求項１に記載の締付工具制御システム。
3. 前記制御装置は、今回登録した前記締付姿勢を含む複数の前記締付姿勢に基づいて、前記締付工具の次回の締め付けに対する前記適正範囲を決定する、
   請求項１又は２に記載の締付工具制御システム。
4. 前記制御装置は、前記締付工具が送信した締付成否の判定結果が失敗を示す場合、締付失敗を示す警告を出力する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の締付工具制御システム。
5. 前記締付工具は、前記第１モードにおいて、複数の部材を締め付ける場合、締め付けた順番の番号が紐付いた前記締付姿勢を前記制御装置に登録し、
   前記制御装置は、締め付けた順番の番号ごとに前記適正範囲を決定する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の締付工具制御システム。

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