JPH06262453A - ねじ締め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ねじ締め不良率を低減させつつ効率よくねじ
締めを行うようにしたねじ締め装置を提供する。 【構成】 ねじ締めパターンの開始状態、ねじ込み状態
及び締め上げ状態にそれぞれ対応する第１、第２及び第
３のビット軸回転速度並びに第１、第２及び第３の上下
軸推力にて、第１ビット軸回転速度を低く、第２ビット
軸回転速度を高く、かつ第３ビット軸回転速度を低く
し、第１上下軸推力から第３上下軸推力にかけて段階的
に大きくする。上下軸２０はサーボモータ３０により駆
動され第１、第２或いは第３の上下軸推力で上下動部材
４０を下動し、これに伴い、ビット軸５０ｂが、第１、
第２或いは第３の上下軸推力で下動しつつ、サーボモー
タ５０ａにより第１、第２或いは第３のビット軸回転速
度にて駆動され、雄ねじ１１０の喰い付き、雄ねじ１１
０のねじ込み、或いは雄ねじ１１０の締め上げをする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の雄ねじをワーク
の雌ねじ穴部に自動的に締め付けるに適したねじ締め装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ねじ締め工程の自動化が進むにつ
れ、各種の雄ねじをワークの雌ねじ穴部に締め付けるに
あたり、締め付けの不良率を低く抑えつつより高速にて
行う技術が要求されている。例えば、従来のねじ締め装
置においては、エアシリンダにより上下方向に軸動され
る電動ドライバの電動モータが、ねじ締め開始信号に基
づき所定のトルクを発生するように電源から電流を供給
されると、電動ドライバがエアシリンダにより下方へ軸
動されながらそのビット軸により電動モータからの所定
トルクにてねじ締めを行うようにしたものがある。

【０００３】また、各種の雄ねじのワークの雌ねじ穴部
に対する締めつけ状態をより一層正確に検査する技術が
要求され、ねじ締め後、ビット軸の先端の高さ、即ちネ
ジ浮き（雄ネジの頭が雌ねじ穴部の開口端から上方へ浮
いている状態）を近接スイッチにより検出することによ
り雄ねじの締め付け状態を検出するものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなね
じ締め装置においては、電動ドライバの上下方向への軸
動位置を任意には制御できないため、雄ねじがワークの
雌ねじ穴部の外端部分に衝突して、雄ねじが雌ねじ穴部
を破壊して同雌ねじ穴部と異常な噛み合い状態（以下、
ねじかじりという）となって、ワークを壊すおそれがあ
った。また、電動ドライバのビット軸の回転速度が一定
であるため、同回転速度を低下させてねじ締め不良率を
低減させようとすると、ねじ締め作業時間が不必要に長
くなってしまうおそれがあった。一方、このねじ締め作
業時間を短くするために、ビット軸の回転速度を上昇さ
せると、ねじかじりの発生を促すおそれがあるのは勿論
のこと、電動モータのトルク増大時に、電動ドライバの
回転部分の慣性の影響のためトルク精度が安定しないと
いう不具合があった。

【０００５】これに対しては、特開昭６４ー１１７４０
号公報にあるように、タイマを使用してビット軸の回転
速度を仮締め段階では高速に本締め段階では低速に変え
ることも考えられる。しかし、これによったとしても、
ねじ締め速度をねじ締め状態に応じて変えてはおらず、
ねじの喰い始め（雄ねじの雌ねじ穴部との噛み合いの開
始、即ち、ねじの喰い付きの開始をいう）を予測するの
は困難である。従って、ねじの喰い始めの前にビット軸
が高速回転し始めて、雄ねじが雌ねじ穴部と正常には噛
み合わずねじ締め不良を起こすことが多い。しかも、仮
締め段階から本締め段階にかけて低トルクから高トルク
に変化させるのみで、電動ドライバのビット軸のワーク
に対する押し付け力を適正には制御してはいないため、
ねじ締め不良が発生し易いという不具合がある。

【０００６】また、特開平３ー２０２２３６号公報にあ
るように、電動ドライバの電動モータへの流入電流によ
り雄ねじの雌ねじ穴部との噛み合い、即ちねじの喰い付
きを確認してビット軸の回転速度を変えるようにするこ
とも考えられる。しかし、実際には、電動モータへの流
入電流は、雄ねじのワークの雌ねじ穴部との接触時に増
大するものであって、かならずしも、電動モータへの流
入電流の増大時がねじの喰い付きの開始（以下、ねじの
喰い始めという）に対応するとは限らない。従って、雄
ねじが雌ねじ穴部とうまく噛み合っていないにもかかわ
らず、ビット軸が高速回転してしまいねじ締め不良を起
こすことが多いという不具合が生ずる。

【０００７】また、このようなねじ締め装置において、
例えば雄ねじの頭の十字穴等のビット軸の先端の受け穴
の深さ方向の精度が悪いと、ねじ浮きの検査精度が悪
く、ねじ締め状態の良否を誤って判断してしまうという
不具合がある。さらに、雄ねじの種類によって、近接ス
イッチの配置位置を変える必要があるため、複数の種類
の雄ネジを締め付ける場合には、近接スイッチが複数必
要となり、コスト高となっていた。

【０００８】そこで、本発明は、ねじ締め不良率を低減
させつつ効率よくねじ締めを行うようにしたねじ締め装
置を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、本発明の構成は、駆動手段によりその作動状態に応
じ駆動されて回転しつつ軸動し雄ねじをワークの雌ねじ
穴部に締め付けるビット軸を備えたねじ締め付け機構
と、前記雄ねじの前記雌ねじ穴部への喰い付き始めまで
の第１段階にて前記ビット軸の回転速度を低くかつ軸動
推力を小さくするように前記駆動手段の作動状態を第１
作動状態に制御する第１制御手段と、前記喰い付き始め
から前記雄ねじの前記雌ねじ穴部への着座前までの第２
段階にて前記ビット軸の回転速度を高くかつ軸動推力を
前記第１段階以上にするように前記駆動手段の作動状態
を制御する第２制御手段と、前記着座前から前記雄ねじ
の前記雌ねじ穴部への着座後締め付け完了までの第３段
階にて前記ビット軸の回転速度を低くかつ軸動推力を前
記第１段階よりも大きくするように前記駆動手段の作動
状態を制御する第３制御手段とを具備するようにしたこ
とにある。

【００１０】

【発明の作用・効果】このように本発明を構成したこと
により、前記第１段階では、前記第１制御手段が、前記
ビット軸の回転速度を低くかつ軸動推力を小さくするよ
うに、前記駆動手段の作動状態を第１作動状態に制御す
る。このため、前記ねじ締め機構においては、前記ビッ
ト軸が、前記駆動手段によりその第１作動状態に応じて
駆動されて、低回転速度及び小軸動推力でもって回転し
つつ軸動し、前記雄ねじを前記雌ねじ穴部に喰い付かせ
る。この場合、上述のように、前記第１段階では、前記
ビット軸の回転速度が低くかつ軸動推力が小さく設定さ
れているので、前記雄ねじの前記雌ねじ穴部への喰い付
きを正常にしかも確実に実現できる。

【００１１】また、前記第２段階では、前記第２制御手
段が、前記ビット軸の回転速度を高くかつ軸動推力を前
記第１段階以上にするように、前記駆動手段の作動状態
を第２作動状態に制御する。このため、前記ねじ締め機
構においては、前記ビット軸が、前記駆動手段によりそ
の第２作動状態に応じて駆動されて、高回転速度及び前
記第１段階以上の軸動推力でもって回転しつつ軸動し、
前記雌ねじ穴部への喰い付き始め後の前記雄ねじを前記
雌ねじ穴部にねじ込む。この場合、上述のように、前記
第２段階では、前記ビット軸の回転速度が高く設定され
ているので、前記雄ねじの前記雌ねじ穴部へのねじ込み
を短時間にて適正にしかも確実に実現できる。

【００１２】また、前記第３段階では、前記第３制御手
段が、前記ビット軸の回転速度を低くかつ軸動推力を前
記第１段階よりも大きくするように、前記駆動手段の作
動状態を第３作動状態に制御する。このため、前記ねじ
締め機構においては、前記ビット軸が、前記駆動手段に
よりその第３作動状態に応じて駆動されて、低回転速度
及び前記第１段階よりも大きい軸動推力でもって回転し
つつ軸動し、前記雌ねじ穴部に対し着座前に達した後の
前記雄ねじを前記雌ねじ穴部に着座させた後同雌ねじ穴
部に締め上げる。この場合、上述のように、前記第３段
階では、前記ビット軸の回転速度が低くかつ軸動推力が
前記第１段階よりも大きく設定されているので、前記雄
ねじの前記雌ねじ穴部への締め上げを安定にかつ高精度
にて確実に実現できる。

【００１３】以上の第１〜第３の段階を経ることによ
り、前記雄ねじのねじ締め不良を低減しつつ同雄ねじの
前記雌ねじ穴部へのねじ締め時間を著しく短縮できる。
かかる場合、前記第１〜第３の各段階ごとに、前記ビッ
ト軸の回転速度及び軸動推力が適正に定められているの
で、前記ビット軸の先端が前記雄ねじの頭から滑ること
なく、適正なねじ締め推力にて、前記雄ねじのねじ締め
を確実に達成し得る。

【００１４】また、請求項２における構成によれば、第
３段階における軸動推力を第２段階における軸動推力よ
り大きくすることにより最終締め付け完了時に必要な高
トルクを発生させることが可能となり、より確実なねじ
締め動作を実施できる。さらに、請求項３における構成
によれば、前記雄ねじの前記雌ねじ穴部への食い付き始
めから前記雄ねじの前記雌ねじ穴部への着座後締め付け
完了時までの前記ビット軸の下動量が前記所定範囲内に
あるときねじ締め正常と判断するようにしたので、前記
雄ねじの締め上げ完了時のねじ浮き状態や雄ねじの種類
の誤り等によるねじ締め不良を低コストにて適正に検査
できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
ると、図１は、本発明に係るねじ締め装置の装置本体を
示している。この装置本体は、コ字上支持体１０を備え
ており、この支持体１０は、適宜な静止部材により図１
にて示すように鉛直状に支持されている。上下軸２０は
雄ねじ軸を構成するもので、この上下軸２０は水平方向
に回転可能に鉛直状に支持体１０に組み付けられてい
る。かかる場合、上下軸２０の上端部２１は、支持体１
０の上側腕１１内に回転可能に軸支されており、一方、
上下軸２０の下端部２２は、支持体１０の下側腕１２内
に回転可能に軸支されている。

【００１６】上下軸制御用直流サーボモータ３０は、支
持体１０の上側腕１１上に、上下軸２０と同軸的に装着
されており、この直流サーボモータ３０の回転軸は、支
持体１０の上側腕１１内にて、上下軸２０の上端部２１
に同軸的に連結されている。上下動部材４０は、その円
環部４１にて、上下軸２０に同軸的に嵌装されており、
円環部４１は、その雌ねじ穴部にて上下軸２０の雄ねじ
部に上下動可能に螺合している。電動ドライバ５０は、
上下動部材４０の円環状支持部４２に組み付けられてい
る。この電動ドライバ５０は、ビット軸制御用直流サー
ボモータ５０ａを備えており、直流サーボモータ５０ａ
は、支持部４２の貫通穴４２ａと同軸的に同支持部４２
上に直接装着されている。

【００１７】ビット軸５０ｂは、その基端部にて、支持
部４２の貫通穴４２ａ内にて、直流サーボモータ５０ａ
の回転軸に同軸的に連結支持されており、このビット軸
５０ｂは、上下軸２０に平行に鉛直状に下方へ延出して
いる。これにより、ビット軸５０ｂは直流サーボモータ
５０ａの回転に応じて回転する。キャッチャ５０ｃはビ
ット軸５０ｂに外方から同軸的に遊嵌されているもの
で、このキャッチャ５０ｃは、ビット軸５０ｂに同軸的
に遊嵌したコイルスプリング５０ｄを介し、上下動部材
４０の支持部４２に下方から鉛直状に支持されている。

【００１８】次に、ねじ締め装置の電気回路構成につい
て図１及び図２説明すると、ロータリー型エンコーダ６
０は、直流サーボモータ３０に同軸的に組み付けられて
いるもので、このエンコーダ６０は、直流サーボモータ
３０の回転量、即ち上下軸２０の回転量を計測して回転
量データとして出力する。かかる場合、この回転量デー
タはビット軸５０ｂの先端５１の上動端から下方への回
転量を表し、回転量データが零のときビット軸５０ｃの
回転量が零である。ロータリー型エンコーダ７０は、直
流サーボモータ５０ａに同軸的に組み付けられているも
ので、このエンコーダ７０は、直流サーボモータ５０ａ
の回転量、即ちビット軸５０ｂの回転量を計測して回転
量データとして出力する。

【００１９】マイクロコンピュータ８０は、コンピュー
タプログラムを、図５〜図７にて示すフローチャートに
従い、両エンコーダ６０、７０、上下軸駆動用サーボコ
ントローラ９０及びビット軸駆動用コントローラ１００
との協働により実行し、この実行中において、両サーボ
コントローラ９０、１００を制御するに必要な演算処理
を行う。但し、上述のコンピュータプログラムはマイク
ロコンピュータ８０のＲＯＭに予め記憶されている。

【００２０】また、マイクロコンピュータ８０のＲＯＭ
には、次の表１に示すデータが予め記憶されている。

【００２１】

【表１】 但し、表１に示すデータは次のようにして定められてい
る。このデータの作成にあたり、本発明者等がねじ締め
時間の短縮やねじ締め不良率の低減に関し、詳細に検討
したところ、次のようなことが確認された。一般に、ね
じ締め装置において要請されるネジ締めに必要な性能や
機能には次のようなことが挙げられる。 １）短時間でねじ締めができること。 ２）ねじかじり、ねじの頭つぶし（雄ねじの頭の十字穴
の周縁が削れて丸い穴になることをいう）或いは雄ねじ
の空回り等のねじ締め不良を発生させないこと。 ３）ねじ締め不良が発生した場合、１００（％）検出可
能なこと。 ４）ねじ締め不良が生じないようにティーチング点（ね
じ締め開始位置等）を修正していくこと。

【００２２】また、ねじ締め時間の短縮を実現するにあ
たっては、ビット軸を高速回転させることが必要であ
る。しかし、ビット軸の回転速度を上昇させていくと、
ねじの喰い始め時に生ずるねじかじり、トルク増大時に
生ずるトルク精度の低下やねじ頭の破壊等のねじ締め不
良が起こる。即ち、ねじ締めの高速回転化とねじ締め不
良の低減とは相反する現象が生ずる。しかして、このよ
うな現象に対し種々の検討を加えたところ、ねじの喰い
始めとトルク上昇直前には、ビット軸の回転速度を低下
させ、その他の場合には、ビット軸の回転速度を高くす
れば、ねじ締め不良の低減を図りつつ、ねじ締め時間の
短縮を実現できることが分かった。

【００２３】また、ねじ締め不良としては、ビット軸が
雄ねじ部の頭から浮いてトルクが上昇しないとか、雄ね
じの頭をつぶすとか、或いは雌ねじをつぶすとかいった
種々の現象がある。これらの現象は、雄ねじの雌ねじ穴
部への締め付け時における雄ねじのねじ進み方向の力
（即ちビット軸の推力）が適正でないために起こるもの
である。これに対し種々の検討を加えたところ、ねじ締
めのトルク上昇時には、ビット軸の先端が雄ねじの頭か
ら外れないように、雄ねじの頭に対するビット軸の先端
の押し付け力を、締め付けトルクの２０〜３０（％）の
力にする必要があることが分かった。雄ねじは、雌ねじ
穴部に着座するまでは、この推力を受けるため、推力が
強すぎると、雌ねじの破壊やねじかじりを起こす。これ
に対し種々の検討を加えたところ、上下軸の推力を、ね
じの喰い始めまでの時間、雄ねじの着座後の時間、及び
その他の時間でそれぞれ適正にする必要があることが分
かった。

【００２４】以上のことから、以下のようにねじ締め工
程を三つの工程に分解できることが分かる。 １）雄ねじが雌ねじ穴部に喰い込むまでの工程。 ２）雄ねじが雌ねじ穴部に喰い込んでから着座するまで
の工程。 ３）雄ねじが雌ねじ穴部に着座してからトルク上昇する
までの工程。

【００２５】そして、これらの三つの工程に分解するた
めには、ねじ締め装置にねじ締め状態を検出する機能が
要請される。雄ねじが雌ねじ穴部に喰い込む前後でのト
ルクの変化は微小であるため、ねじの喰い始めは、ビッ
ト軸のトルクや回転位置等で検出することは不可能であ
る。しかし、ビット軸の先端は雄ねじに追従して進むた
め、雄ねじが空回りすればビット軸の先端は同じ位置に
ある。また、雄ねじが喰い始めれば、ビット軸の先端は
雄ねじのねじピッチで進むため、雄ねじが喰い始めたか
どうかは、ビット軸の先端の動きに注意しておれば、ね
じの喰い始めを検出することができることが分かる。

【００２６】また、雄ねじの着座時にはビット軸のトル
クが上昇するため、ビット軸のトルクの変化に注意して
おれば、雄ねじの着座を検出することができる。但し、
ビット軸の高速回転下では着座検出の時間的精度が低下
するので、着座しそうな時間を予め見計らってビット軸
の回転速度を低下させる必要がある。かかる場合、雄ね
じの喰い始めの時間、ビット軸の回転速度及び雄ねじの
ねじピッチが既知であることから、これらに基づき、雄
ねじの長さとの関連で、着座しそうな時間を推定でき
る。

【００２７】このような本発明者等の検討結果を前提に
すると、雄ねじのねじ締めパターンとの関連におけるビ
ット軸回転速度、上下軸推力及びビット軸トルクは図３
に示すようになる。これによれば、ねじ締めパターンが
開始状態にあるときが、雄ねじ１１０のワークＷの雌ね
じ穴部Ｗａへの喰い付き始めまでに対応する。ねじ締め
パターンがねじ込み状態にあるときが、雄ねじ１１０の
喰い付き始め後雄ねじ１１０の着座前（雄ねじ１１０の
雌ねじ穴部Ｗａへの締め付けにより雄ねじ１１０の頭が
雌ねじ穴部Ｗａの開口端上に当接する前）までに対応す
る。また、ねじ締めパターンが締め上げ状態にあるとき
が、雄ねじ１１０の着座前から着座時までに対応する。

【００２８】しかして、上下軸推力（上下軸２０が電動
ドライバ５０を上下動させる推力を表し、雄ねじ１１０
の頭に対するビット軸５０ｂの先端の押し付け力に相
当）は、図３にて示すように、ねじ締めパターンの開始
状態、ねじ込み状態及び締め上げ状態に対応して最適推
力調整を確保すべく第１、第２及び第３の上下軸推力と
してそれぞれ設定されている。この場合、第１上下軸推
力から第３上下軸推力にかけて階段状に順次大きく定め
られているが、第１上下軸推力は、雄ねじ１１０の雌ね
じ穴部Ｗａに対する傾きやロッキングを防止しつつ確実
な喰い付きを実現するように、小さく定められている。
第２上下軸推力は、雄ねじ１１０の雌ねじ穴部Ｗａに対
する傾きやロッキングを防止しつつ確実なねじ込みを実
現するように、第１上下軸推力よりも大きく定められて
いる。また、第３上下軸推力は、雄ねじ１１０の締め上
げを十分な下動推力でもって雄ねじ１１０の頭つぶれを
防止しつつ実現するように第２上下軸推力よりも大きく
定められている。

【００２９】また、ビット軸回転速度（ビット軸５０ｂ
の回転速度に相当）は、図３にて示すように、ねじ締め
パターンの開始状態、ねじ込み状態及び締め上げ状態に
対応して第１、第２及び第３のビット軸回転速度として
それぞれ設定されている。この場合、第１ビット軸回転
速度は、雄ねじ１１０の確実な喰い付きを実現するた
め、低い値に定められている。第２ビット軸回転速度
は、雄ねじ１１０のねじ込み時間の短縮を実現するよう
に第１ビット軸回転速度よりもかなり高く定められてい
る。また、第３ビット軸回転速度は、雄ねじ１１０の締
め上げを高精度の安定したトルクで実現するように第１
ビット軸回転速度よりも幾分低い値に定められている。

【００３０】異常トルクは、雄ねじ１１０のねじ込み状
態においてビット軸トルク（ビット軸５０ｂに生ずるト
ルク）が図３にて破線により示すように異常に高くなっ
たときの値に定められている。例えば、異常トルクは、
雄ねじ１１０の雌ねじ穴部Ｗａとの異常な噛み合い状態
に生ずる。設定トルクは、雄ねじ１１０の締め上げ状態
における増大トルクが締め上げ完了に対応するときの値
を表す（図３参照）。また、雄ねじ１１０の長さは雄ね
じ１１０の首下長さをいう。着座前回転量は、雄ねじ１
１０のワークＷの雌ねじ穴部Ｗａへの締め付け終了前の
ビット軸５０ｂの回転量を表す。喰い付き異常回転量範
囲は、雄ねじ１１０が雌ねじ穴部Ｗａと異常に噛み合う
状態でのビット軸５０ｃの異常回転量の範囲を表す。

【００３１】入力装置８０ａは、雄ねじ１１０の雌ねじ
穴部Ｗａへの締め付け状態がねじ浮き状態であると目視
により判断されたとき、操作されてねじ締め不良信号を
マイクロコンピュータ８０に入力する。サーボコントロ
ーラ９０は、図４（Ａ）にて示すように、マイクロコン
ピュータ８０から後述のように上下軸推力の出力指令を
受けると、同サーボコントローラ９０は、直流サーボモ
ータ３０へ付与する上下軸駆動電流Ｉのうちのフィード
バック値をゲインＫｆ倍した値に、前記上下軸推力を加
算し、この加算結果値を、ゲインＫｇ倍して上下軸駆動
電流Ｉとして直流サーボモータ３０に付与する。一方、
サーボコントローラ１００は、図４（Ｂ）にて示すよう
に、マイクロコンピュータ８０から後述のように上下軸
推力の出力指令を受けると、同サーボコントローラ１０
０は、アナログスイッチ１０１を介し直流サーボモータ
５０ａへ付与するビット軸駆動電流Ｊのうちのフィード
バック値をゲインＫF 倍した値に、前記上下軸推力を加
算し、この加算結果値を、ゲインＫG 倍してビット軸駆
動電流Ｊとしてアナログスイッチ１０１に付与する。

【００３２】アナログスイッチ１０１は、コンパレータ
１０２からのハイレベルの比較信号に応答して開き、ま
た、コンパレータ１０２からのローレベルの比較信号に
応答して閉じる。これにより、アナログスイッチ１０１
が閉じているとき、直流サーボモータ５０ａはビット軸
駆動電流Ｊを付与される。一方、アナログスイッチ１０
１が開いているとき、直流サーボモータ５０ａはビット
軸駆動電流Ｊの付与から遮断される。コンパレータ１０
２は、ビット軸駆動電流Ｊのうちのフィードバック値
を、マイクロコンピュータ８０からの前記設定トルクに
対応するビット軸駆動電流と比較する。そして、前記フ
ィードバック値が前記設定トルクに対応するビット軸駆
動電流よりも小さいとき、コンパレータ１０２がローレ
ベルの比較信号をアナログスイッチ１０１に出力する。
一方、前記フィードバック値が前記設定トルクに対応す
るビット軸駆動電流よりも大きいとき、コンパレータ１
０２がハイレベルの比較信号をアナログスイッチ１０１
に出力する。

【００３３】このように構成した本実施例において、図
示しないねじ供給機構から雄ねじ１１０（図１参照）を
キャッチャ５０ｃ内にその下方から供給すると、この雄
ねじ１１０がビット軸５０ｂと同軸的にキャッチャ５０
ｃにより適宜な方法により把持される。但し、本実施例
では、雄ねじ１１０のねじピッチ数はＰｎであるとす
る。このような状態においてねじ締め装置を作動状態に
おけば、マイクロコンピュータ８０が、コンピュータプ
ログラムの実行を、図５〜図７のフローチャートに従
い、ステップ２００にて開始する。そして、マイクロコ
ンピュータ８０が、ステップ２０１にて、そのＲＯＭか
ら第１上下軸推力及び第１ビット軸回転速度を読み出
す。ついで、マイクロコンピュータ８０が、ステップ２
０２にて、第１上下軸推力及び第１ビット軸回転速度を
各サーボコントローラ９０、１００にそれぞれ出力す
る。

【００３４】すると、サーボコントローラ９０が、マイ
クロコンピュータ８０からの第１上下軸推力に基づき第
１上下軸駆動電流を上下軸駆動電流Ｉとして発生し直流
サーボモータ３０に出力する。このため、直流サーボモ
ータ３０が第１上下軸推力でもって上下軸２０を回転さ
せ、これに伴い、上下動部材４０が同第１上下軸推力で
下動し、電動ドライバー５０が同様に下動する。このと
き、サーボコントローラ１００がマイクロコンピュータ
８０からの第１ビット軸回転速度に基づき第１ビット軸
駆動電流をビット軸駆動電流Ｊとして発生し直流サーボ
モータ５０ａに出力する。このため、直流サーボモータ
５０ａが第１ビット軸回転速度でもってビット軸５０ｂ
を回転し、これに伴い、雄ねじ１１０が同様に回転す
る。これにより、ビット軸５０ｂが、雄ねじ１１０をワ
ークＷの雌ねじ穴部Ｗａに押し付けるように、第１ビッ
ト軸回転速度にて回転しつつ第１上下軸推力でもって下
動していく。

【００３５】尚、雄ねじ１１０の先端がワークＷの上端
面に接触するまでの間、ビット軸５０ａを回転させず、
停止状態にして電動ドライバー５０を下動させてもよ
い。その場合、雄ねじ１１０の先端がワークＷの上端面
に接触すると、電動ドライバーの下動が停止することか
ら、電動ドライバー５０を下動させる直流サーボモータ
３０が反力を受け、軸駆動電流値が高くなることから、
その接触を判別できる。

【００３６】この時の下動推力は、雄ねじ１１０の先端
が雌ねじ穴部Ｗａの上部に接触した際その上部を潰さな
い程度の推力で下動するような値に設定される。そして
これらの状態をマイクロコンピュータ８０によって制御
して、以下上述するような第１ビット軸回転速度と第１
上下軸推力でもって下動していくようにしてもよい。ス
テップ２０２での処理が終了すると、マイクロコンピュ
ータ８０が、ステップ２０３にて、エンコーダ６０から
の回転量データをエンコーダ７０からの回転量データに
より除算して、ビット軸５０ｂの一回転あたりの下動量
を求め、ステップ２１０にて、この下動量を前記ＲＯＭ
内のねじピッチと比較判別する。かかる場合、ビット軸
５０ｂの一回転あたりの下動量を前記ねじピッチと比較
判別する根拠は次の通りである。ビット軸５０ｂの下動
により雄ねじ１１０がワークＷの雌ねじ穴部Ｗａに押し
付けられる前は、ビット軸５０ｂの下動量が前記ねじピ
ッチよりも大きい。また、雄ねじ１１０がワークＷの雌
ねじ穴部Ｗａに押し付けられた状態では、ビット軸５０
ｂの下動量は変化しない。また、雄ねじ１１０が雌ねじ
穴部Ｗａに適正に噛み合った状態では、雄ねじ１１０の
進み量がそのねじピッチで特定されるため、ビット軸５
０ｂの一回転あたりの下動量が前記ねじピッチにほぼ一
致する。従って、雄ねじ１１０の喰い付き始めは、ビッ
ト軸５０ｂの一回転あたりの下動量が前記ねじピッチに
ほぼ一致したときに対応する。

【００３７】しかして、ビット軸５０ｂの一回転あたり
の下動量が前記ねじピッチとほぼ一致すれば、雄ねじ１
１０がワークＷの雌ねじ穴部Ｗａに喰い付き始めたと判
断して、マイクロコンピュータ８０が、ステップ２１０
にて「ＹＥＳ」と判別する。かかる場合、第１上下軸推
力及び第１ビット軸回転速度が上述のように定められて
いるため、雄ねじ１１０の喰い付きが、ねじ傾きやロッ
キングを招くことなく、確実になされ得る。一方、ステ
ップ２１０にて「ＮＯ」との判別がなされる場合には、
マイクロコンピュータ８０が、ステップ２２０にて、ビ
ット軸５０ｂの回転量が前記ＲＯＭ内の喰い付き異常回
転量範囲内か否かを判別する。かかる場合、エンコーダ
７０からの回転量が前記喰い付き異常回転量範囲内であ
れば、マイクロコンピュータ８０が、ステップ２２０に
て「ＹＥＳ」と判別し、ステップ２２１にて喰い付き異
常信号を両サーボコントローラ９０、１００に出力し、
ステップ２２２にてねじ締め終了とする。上述のよう
に、マイクロコンピュータ８０が喰い付き異常信号を両
サーボコントローラ９０、１００に出力すると、これら
各サーボコントローラ９０、１００が、それぞれ、第１
上下軸駆動電流及び第１ビット軸駆動電流の各出力を停
止する。このため、両直流サーボモータ３０、５０ａが
それぞれ回転を停止する。これにより、ねじ締め終了と
なる。一方、ステップ２２０における判別が「ＮＯ」と
なる場合には、ステップ２０３における演算処理及びス
テップ２１０における判別処理を行う。

【００３８】上述のようにステップ２１０における判別
が「ＹＥＳ」となると、マイクロコンピュータ８０が、
ステップ２１０ａにて、エンコーダ６０からの回転量デ
ータに基づきビット軸５０ｂの先端５１の位置を決定し
先端位置Ｐ1として記憶する。ついで、マイクロコンピ
ュータ８０が、ステップ２１１にて前記ＲＯＭから第２
上下軸推力を読み出し、ステップ２１２にて前記ＲＯＭ
から第２ビット軸回転速度を読み出して、ステップ２１
３にて第２上下軸推力及び第２ビット軸回転速度を各サ
ーボコントローラ９０、１００にそれぞれ出力する。す
ると、サーボコントローラ９０が、マイクロコンピュー
タ８０からの第２上下軸推力に基づきこれに対応する第
２上下軸駆動電流を上下軸駆動電流Ｉとして発生し直流
サーボモータ３０に出力する。このため、直流サーボモ
ータ３０が第２上下軸推力でもって上下軸２０を回転さ
せ、これに伴い、上下動部材４０が同第２上下軸推力で
下動し、電動ドライバー５０が同様に下動する。このと
き、サーボコントローラ１００がマイクロコンピュータ
８０からの第２ビット軸回転速度に基づきこれに対応す
る第２ビット軸駆動電流を第２ビット軸駆動電流Ｊとし
て発生し直流サーボモータ５０ａに出力する。このた
め、直流サーボモータ５０ａが第２ビット軸回転速度で
もってビット軸５０ｂを回転し、これに伴い、雄ねじ１
１０が同様に回転する。これにより、ビット軸５０ｂ
が、第２ビット軸回転速度にて回転しつつ第２上下軸推
力でもって下動し、雄ねじ１１０を雌ねじ穴部Ｗａにね
じ込んでいく。かかる場合、第２ビット軸回転速度及び
第２上下軸推力が上述のように定められているので、雄
ねじ１１０のねじ込みが、ねじ傾きやロッキングを招く
ことなく、短時間にてなされ得る。

【００３９】ステップ２１３における演算処理が終了す
ると、マイクロコンピュータ８０が、ステップ２３０に
て、雄ねじ１１０の回転量が着座前回転量か否かを判別
する。かかる場合、前記着座前回転量は、雄ねじ１１０
の雌ねじ穴部Ｗａ内への進み量が（雄ねじの長さ−Ｐ
ｎ）に相当する量を表す。しかして、このステップ２３
０では、マイクロコンピュータ８０が、前記ＲＯＭ内の
雄ねじの長さ及びねじピッチとの関連でエンコーダ７０
からの回転量データに応じて雄ねじ１１０の雌ねじ穴部
Ｗａ内への進み量を演算し、この演算進み量が前記着座
前回転量となったとき、「ＹＥＳ」と判別する。一方、
ステップ２３０における判別が「ＮＯ」なる場合には、
マイクロコンピュータ８０が、ステップ２４０にて、ビ
ット軸トルクが異常トルクか否かを判別する。上述のよ
うな雄ねじ１１０のねじ込み過程において、雄ねじ１１
０の雌ねじ穴部Ｗａに対する噛み合い状態が異常となっ
てビット軸５０ｂのトルクが異常に増大すると、ビット
軸駆動電流Ｊが同トルク増大に対応して異常に増大す
る。従って、ビット軸５０ｂの増大トルクに対応するビ
ット軸駆動電流が、前記ＲＯＭ内の異常トルクに対応す
る異常ビット軸駆動電流よりも大きくなると、マイクロ
コンピュータ８０がステップ２４０にて「ＹＥＳ」と判
別する。ついで、マイクロコンピュータ８０が、ステッ
プ２４１にてかじり不良信号を両サーボコントローラ９
０、１００に出力し、ステップ２４２にてねじ締め終了
とする。上述のように、マイクロコンピュータ８０がか
じり不良信号を両サーボコントローラ９０、１００に出
力すると、これら各サーボコントローラ９０、１００
が、それぞれ、第２上下軸駆動電流及び第２ビット軸駆
動電流の各出力を停止する。このため、両直流サーボモ
ータ３０、５０ａがそれぞれ回転を停止する。これによ
り、ねじ締め終了となる。一方、ステップ２４０での判
別が「ＮＯ」となる場合には、ステップ２３０における
演算処理を行う。

【００４０】上述のようにステップ２３０における判別
が「ＹＥＳ」となると、マイクロコンピュータ８０が、
ステップ２３１にて前記ＲＯＭから第３上下軸推力を読
み出し、ステップ２３２にて前記ＲＯＭから第３ビット
軸回転速度を読み出して、ステップ２３３にて第３上下
軸推力及び第３ビット軸回転速度を各サーボコントロー
ラ９０、１００にそれぞれ出力する。すると、サーボコ
ントローラ９０が、マイクロコンピュータ８０からの第
３上下軸推力に基づきこれに対応する第３上下軸駆動電
流を上下軸駆動電流Ｉとして発生し直流サーボモータ３
０に出力する。このため、直流サーボモータ３０が第３
上下軸推力でもって上下軸２０を回転させ、これに伴
い、上下動部材４０が同第３上下軸推力で下動し、電動
ドライバー５０が同様に下動する。このとき、サーボコ
ントローラ１００がマイクロコンピュータ８０からの第
３ビット軸回転速度に基づきこれに対応する第３ビット
軸駆動電流をビット軸駆動電流Ｊとして発生し直流サー
ボモータ５０ａに出力する。このため、直流サーボモー
タ５０ａが第３ビット軸回転速度でもってビット軸５０
ｂを回転し、これに伴い、雄ねじ１１０が同様に回転す
る。これにより、ビット軸５０ｂが、第３ビット軸回転
速度にて回転しつつ第３上下軸推力でもって下動し、雄
ねじ１１０を雌ねじ穴部Ｗａに締め上げていく。かかる
場合、第３ビット軸回転速度及び第３上下軸推力が上述
のように定められているので、雄ねじ１１０の締め上げ
が、安定した高精度トルクにて確実になされ得る。

【００４１】ステップ２３３における処理が上述のよう
に終了すると、マイクロコンピュータ８０が、ステップ
２５０にて、ビット軸５０ｂのトルクが前記ＲＯＭ内の
設定トルクに達したか否かを判別する。即ち、上述のよ
うな雄ねじ１１０の締め上げ過程において、ビット軸５
０ｂのトルクに対応するビット軸駆動電流が、前記設定
トルクに対応するビット軸駆動電流に達すると、雄ねじ
１１０が雌ねじ穴部Ｗａに着座後締め上げ完了との判断
のもとに、マイクロコンピュータ８０がステップ２５０
にて「ＹＥＳ」と判別する。すると、マイクロコンピュ
ータ８０が、ステップ２５１（図８参照）にて、エンコ
ーダ６０からの回転量データに基づきビット軸５０ｂの
先端５１の位置を決定し先端位置Ｐ２として記憶する。

【００４２】然る後、マイクロコンピュータ８０が、ス
テップ２５２にて、ステップ２５１での先端位置Ｐ２に
対するステップ２１０ａでの先端位置Ｐ１との差、即ち
ビット軸５０ｂの下動量（Ｐ２−Ｐ１）を演算して記憶
し、次のステップ２７０にてフラグＦ＝１か否かを判別
する。この場合、フラグＦ＝１は、ステップ２８０から
ステップ３１０の間で行われるビット軸５０ｂの下動量
（Ｐ２−Ｐ１）の上限下動量Ｐmax 及び下限下動量Ｐmi
n に対する設定学習が終了済みであることを表す。最初
の段階では、フラグＦ＝１が成立していないので、マイ
クロコンピュータ８０が、ステップ２７０に「ＮＯ」と
判別しコンピュータプログラムを図９のステップ２８０
に進める。

【００４３】このとき、作業者が雄ねじ１１０のワーク
Ｗの雌ねじ穴部Ｗａに対する締め付け状態を目視してね
じ浮き状態と判断した場合には、同作業者が入力装置８
０ａからねじ締め不良信号をマイクロコンピュータ８０
に入力する。すると、マイクロコンピュータ８０が、ス
テップ２８１にてステップ２５２での記憶下動量（Ｐ２
−Ｐ１）を消去してコンピュータプログラムをステップ
３１０に進める。一方、作業者がねじ浮きなしと判断し
た場合には、入力装置８０ａからマイクロコンピュータ
８０へのねじ締め不良信号の入力はなされない。従っ
て、マイクロコンピュータ８０が、ステップ２８０にて
「ＹＥＳ」と判別する。

【００４４】現段階にて、ステップ２５２における記憶
下動量（Ｐ２−Ｐ１）が初期設定の上限下動量Ｐmax よ
りも大きければ、マイクロコンピュータ８０が、ステッ
プ２９０にて「ＹＥＳ」と判別し、次のステップ２９１
にてステップ２５２での記憶下動量（Ｐ２−Ｐ１）を上
限下動量Ｐmax として学習し直してコンピュータプログ
ラムをステップ３１０に進める。一方、ステップ２９０
における判別が「ＮＯ」となる場合には、マイクロコン
ピュータ８０が、ステップ３００における判別処理をす
る。このとき、ステップ２５２での記憶下動量（Ｐ２−
Ｐ１）が初期設定の下限下動量Ｐmin よりも小さけれ
ば、マイクロコンピュータ８０が、ステップ３０１にて
ステップ２５２での記憶下動量（Ｐ２−Ｐ１）を下限下
動量Ｐminと学習し直してコンピュータプログラムをス
テップ３１０に進める。一方、ステップ３００での判別
が「ＮＯ」となる場合には、マイクロコンピュータ８０
が、コンピュータプログラムをステップ３１０に進め
る。

【００４５】上述のようにして、コンピュータプログラ
ムがステップ２８１、２９１、３００或いは３０１から
３１０に進むと、現段階では、ステップ２９１或は３０
１における学習回数が１回であるため、マイクロコンピ
ュータ８０が、ステップ３１０にて「ＮＯ」と判別して
コンピュータプログラムをステップ２０１に戻す。以
下、マイクロコンピュータ８０が、雄ねじ１１０及びワ
ークＷと同一種類の雄ねじ及びワークの多数組に対し
て、雄ねじ１１０及びワークＷの組に対してのステップ
２０１からステップ３１０までの演算処理と同様の演算
処理を繰り返し行う。このような繰り返し処理の過程に
おいては、ステップ２５２での各記憶下動量（Ｐ２−Ｐ
１）のうちステップ２８０にて「ＹＥＳ」と判別される
記憶下動量のみが、消去されることなく、そのまま残さ
れる。また、このように残された記憶下動量のうち、ス
テップ２９０にてステップ２９１での各直前の上限下動
量Ｐmax との比較において「ＹＥＳ」と判別された記憶
下動量が、その後のステップ２９１での処理でもって、
直前の学習上限下動量Ｐmax よりも大きい場合にのみ、
新たな上限下動量Ｐmax として順次繰り返し学習され
る。一方、上述のように残された記憶下動量のうち、ス
テップ３００にてステップ３０１での各直前の下限下動
量Ｐmin との比較において「ＹＥＳ」と判別された記憶
下動量が、その後のステップ３０１での処理でもって、
直前の学習下限下動量Ｐmin よりも小さい場合にのみ、
新たな下限下動量Ｐmin として順次繰り返し学習され
る。

【００４６】このようにして、両ステップ２９１、３０
１における各学習回数が共に２０回になると、マイクロ
コンピュータ８０が、ステップ３１０にて「ＹＥＳ」と
判別し、ステップ３１０にて、ステップ２９１における
最新の上限下動量Ｐmax 及びステップ３０１における最
新の下限下動量Ｐmin を、それぞれ最終目標の上限下動
量Ｐmax 及び下限下動量Ｐmin として設定するととも
に、フラグＦをＦ＝１とセットし、ステップ３２０にて
処理終了とする。但し、ステップ３１０では、最終目標
の上限下動量Ｐmax 及び下限下動量Ｐmin 及びＦ＝１
は、マイクロコンピュータのバックアップメモリに記憶
される。

【００４７】また、上述のような演算処理過程におい
て、ステップ２５０における判別が「ＮＯ」となる場合
には、マイクロコンピュータ８０が、ステップ２６０に
て、エンコーダ７０からの回転量データに基づきビット
軸５０ｂの回転量が前記ＲＯＭ内の設定回転量に達した
か否かを判別する。かかる場合、前記設定回転量は、ビ
ット軸５０ｂの空回りを表し、ピッチ数Ｐｎに対応する
ビット軸５０ｂの回転量よりも大きく定められている。
しかして、ビット軸５０ｂの回転量が前記ＲＯＭ内の設
定回転量に達すれば、マイクロコンピュータ８０が、ス
テップ２６０にて「ＹＥＳ」と判別し、ステップ２６１
にて空回り不良信号を両サーボコントローラ９０、１０
０に出力する。このため、これら各サーボコントローラ
９０、１００がそれぞれ上下軸駆動電流及びビット軸駆
動電流の各出力を停止する。これにより、各直流サーボ
モータ３０、５０ａがそれぞれ回転を停止する。なお、
マイクロコンピュータ８０が、ステップ２６２にてねじ
締め終了とする。

【００４８】このようにステップ３１０で最終目標の上
限下動量Ｐmax 及び下限下動量Ｐmin 並びにＦ＝１をマ
イクロコンピュータのバックアップメモリに記憶した
後、雄ねじ１１０及びワークＷと同一種類の雄ねじ及び
ワークを準備して、同雄ねじのワークへのねじ締めを行
うにあたり、上述と同様に、ステップ２００からステッ
プ２５２にかけての演算処理が行われる。すると、ステ
ップ３１０にてバックアップ済みのＦ＝１に基づき、マ
イクロコンピュータ８０が「ＹＥＳ」と判別する。現段
階にて、ステップ２５２にて記憶済みの最新の下動量
（Ｐ２−Ｐ１）が、ステップ３１０でバックアップ済み
の最終目標の上限下動量Ｐmax と下限下動量Ｐmin との
間にあれば、マイクロコンピュータ８０が、ステップ３
３０にて「ＹＥＳ」と判別して、ステップ３３１にて、
前記新たな雄ねじの新たなワークに対するねじ締め状態
を正常と判定する。ついで、同ステップ３３１にて、マ
イクロコンピュータ８０が、前記設定トルクに対応する
上下軸推力及びビット軸駆動電流をねじ締め完了信号と
して両サーボコントローラ９０、１００にそれぞれ出力
する。 このように、マイクロコンピュータ８０が各ね
じ締め完了信号を両サーボコントローラ９０、１００に
出力すると、サーボコントローラ９０が上下軸駆動電流
の出力を停止する。このため、直流サーボモータ３０が
回転を停止する。また、サーボコントローラ１００にお
いては、アナログスイッチ１０１へのビット軸駆動電流
のフィードバック値が前記設定トルクに対応するビット
軸駆動電流よりも大きくなると、コンパレータ１０２が
ローレベルの比較信号を発生してアナログスイッチ１０
１を閉じる。これにより、直流サーボモータ５０ａへの
ビット軸駆動電流の付与が遮断されて直流サーボモータ
５０ａの回転が停止する。その結果、雄ねじ１１０の雌
ねじ穴部Ｗａへのねじ締めが完了する。一方、ステップ
３３０における判別が「ＮＯ」となる場合には、マイク
ロコンピュータ８０が、ステップ３３２にて、前記新た
な雄ねじの新たなワークに対するねじ締め状態を異常と
判定し、上述と同様に、両サーボモータ３０、５０ａを
停止させる。

【００４９】以上説明したように、本実施例において
は、ねじ締めパターンを、図３にて示したように、開始
状態、ねじ込み状態及び締め上げ状態に三分割した。そ
して、ねじ締めパターンの開始状態、ねじ込み状態及び
締め上げ状態にそれぞれ対応して第１、第２及び第３の
ビット軸回転速度を定めるとともに、第１ビット軸回転
速度を低く、第２ビット軸回転速度を高く、かつ第３ビ
ット軸回転速度を低く設定した。また、ねじ締めパター
ンの開始状態、ねじ込み状態及び締め上げ状態にそれぞ
れ対応して第１、第２及び第３の上下軸推力を適正な値
に設定した。

【００５０】これにより、ねじ締めパターンの開始状態
では、ビット軸５０ｂの回転速度を低くかつ軸動推力を
小さくするように、各サーボモータ３０、５０ａのトル
ク及び回転速度が制御される。このため、上下軸２０が
サーボモータ３０により駆動されて第１上下軸推力でも
って上下動部材４０を下動し、ビット軸５０ｂが、上下
動部材４０と共に第１上下軸推力でもって下動しつつ、
サーボモータ５０ａにより第１ビット軸回転速度にて駆
動されて、雄ねじ１１０を雄ねじ穴部Ｗａに喰い付かせ
る。この場合、上述のように、前記開始状態では、ビッ
ト軸５０ｂの回転速度が低くかつ下動推力が小さいの
で、雄ねじ１１０の雌ねじ穴部Ｗａへの喰い付きを正常
にしかも確実に実現できる。また、ステップ２１０にお
ける喰い付き始めの判別を、ステップ２０３でのビット
軸５０ｂの一回転あたりの下動量でもって行うようにし
たので、雄ねじ１１０の雌ねじ穴部Ｗａへの喰い付きの
判断が高精度にてなされ得る。また、上述のように第１
上下軸推力及び第１ビット軸回転速度が定められている
ので、雄ねじ１１０や雌ねじ穴部Ｗａを破壊しない程度
の力でもってねじの喰い合いを促進できる。

【００５１】また、前記ねじ締め状態では、ビット軸５
０ｂの回転速度を高くかつ軸動推力を前記開始状態より
も大きくするように、各サーボモータ３０、５０ａのト
ルク及び回転速度が制御される。このため、上下軸２０
がサーボモータ３０により駆動されて第２上下軸推力で
もって上下動部材４０を下動し、ビット軸５０ｂが、上
下動部材４０と共に第２上下軸推力でもって下動しつ
つ、サーボモータ５０ａにより第２ビット軸回転速度に
て駆動されて、雌ねじ穴部Ｗａに喰い付き始め後の雄ね
じ１１０を雌ねじ穴部Ｗａにねじ込む。この場合、上述
のように、前記ねじ締め状態では、ビット軸５０ｂの回
転速度が高くかつ軸動推力が前記開始状態よりも大きい
ので、雄ねじ１１０の雌ねじ穴部Ｗａへのねじ込みを短
時間にて適正にしかも確実に実現できる。

【００５２】また、前記締め上げ状態では、ビット軸５
０ｂの回転速度を低くかつ軸動推力を前記ねじ締め状態
よりも大きくするように、各サーボモータ３０、５０ａ
のトルク及び回転速度が制御される。このため、上下軸
２０がサーボモータ３０により駆動されて第３上下軸推
力でもって上下動部材４０を下動し、ビット軸５０ｂ
が、上下動部材４０と共に第３上下軸推力でもって下動
しつつ、サーボモータ５０ａにより第３ビット軸回転速
度にて駆動されて、雌ねじ穴部Ｗａに対し着座前に達し
た後の雄ねじ１１０を雌ねじ穴部Ｗａに着座させた後同
雌ねじ穴部Ｗａに締め上げる。この場合、上述のよう
に、前記締め上げ状態では、ビット軸５０ｂの回転速度
が低くかつ軸動推力が前記ねじ締め状態よりも大きいの
で、雄ねじ１１０の雌ねじ穴部Ｗａへの締め上げを安定
にかつ高精度にて確実に実現できる。また、ステップ２
３０にて着座前回転量を判別し、これによって、その後
の締め上げ時に必要なトルク増大をタイミングよく的確
に実現できる。

【００５３】以上の開始状態、ねじ込み状態及び締め上
げ状態を経ることにより、雄ねじ１１０のねじ締め不良
を低減しつつ同雄ねじ１１０の雌ねじ穴部Ｗａへのねじ
締め時間を著しく短縮できる。かかる場合、前記開始状
態、ねじ込み状態及び締め上げ状態の各状態ごとに、ビ
ット軸５０ｂの回転速度及び軸動推力が適正に定められ
ているので、ビット軸５０ｂの先端が雄ねじ１１０の頭
から滑ることなく、最適なねじ締め推力にて、雄ねじ１
１０のねじ締めを確実に達成し得る。

【００５４】また、本実施例においては、ステップ２１
０における「ＹＥＳ」との判別直後のビット軸５０ｂの
先端位置をステップ２１０ａにて記憶し、ステップ２５
０における「ＹＥＳ」との判別直後のビット軸５０ｂの
先端位置Ｐ2をステップ２５１にて記憶し、ステップ２
５２にて下動量（Ｐ２−Ｐ１）を演算するようにした。
そして、Ｆ＝１でない場合には、上述のように、ステッ
プ２８０〜ステップ３１０及びステップ２０１〜２５２
の演算処理を、同一種類の多数組の雄ねじ及びワークに
対して繰り返して、ステップ３１０にて、最終目標の上
限下動量Ｐmax及び下限下動量Ｐmin 及びＦ＝１を前記
バックアップメモリに記憶するようにした。そして、新
たな雄ねじの新たなワークに対する締め付けに際して、
上述と同様にステップ２０１〜ステップ２５２の演算処
理をし、前記Ｆ＝１に基づき、ステップ２７０にて「Ｙ
ＥＳ」と判別し、ステップ３３０〜ステップ３４０での
演算処理によりねじ締め完了時のねじ締め状態を最終目
標の上限下動量Ｐmax 及び下限下動量Ｐmin との関連で
判断するようにした。これにより、最終目標の上限下動
量Ｐmax 及び下限下動量Ｐmin 及びＦ＝１を活用して、
ねじ締め完了時の雄ねじのワークに対する締め付け状態
にねじ浮きがあるか否かを、コスト上昇を招くことな
く、確実に検査できる。

【００５５】なお、前記実施例においては、ステップ２
１０における判別にあたり、ステップ２０３にて演算し
たビット軸５０ｂの一回転あたりの下動量を活用するよ
うにしたが、これに代えて、例えば、ステップ２０３に
てビット軸５０ｂの下動速度を演算し、この下動速度
を、ステップ２１０にて、前記ねじピッチに対応するビ
ット軸５０ｂの下動速度と比較判別するように実施して
もよい。

【００５６】また、図１０に示すように、開始状態にお
ける第１上下軸推力からねじ込み状態における第２上下
軸推力への切替えのタイミングをビット軸回転速度とは
同期しない形で食い付き始めから一定時間ｔ２後、もし
くは開始からｔ１時間後に行うよう制御してもよい。さ
らに雄ねじが雌ねじに対し食い付き力が高い場合等、ね
じ込み時の上下軸推力を締め上げ時と等しい推力にして
締め込むことも可能である。

【００５７】また、その逆に、雌ねじの材質が樹脂等柔
らかい材料でできているような場合等にはねじ込み時の
推力を上げると雌ネジを押しつぶしてしまうような場合
もあり得るため、そのような場合には、開始時の推力と
同推力にして制御することにより適正なネジ締め動作を
行うようにしてもよい。さらには、図１１に示すように
食い付き始めから、上下軸推力を徐々に増加させてねじ
込むようにしてもよい。このような制御は、特に雄ねじ
のねじ部がテーパ状に形成されたようなねじをねじ込む
際にその締め付け必要トルクが徐々に増加するような場
合に効果的である。このような上下軸推力を徐々に増加
させる方法としては、図１における直流サーボもーた３
０の駆動電流を制御することにより軸推力を所望の推力
に任意に設定して行う方法がある。

【００５８】また、図１２に示すように、ビット軸を支
持するハウジング４２０と第１上下駆動軸２０に嵌挿さ
れ上下方向に移動駆動される支持部４００との間にスプ
リング等の弾性体４１０を介して連結する構造とするこ
とにより、制御することも可能である。即ち、雄ねじ１
１０が雌ネジに食いつき始めた時点よりビット駆動軸の
一回転当たりの送り量即ち雄ねじのピッチＰｎよりも大
きな送り量で、第１上下駆動軸を送る。すると、ハウジ
ング４２０の下動量より、支持部４００の下動量の方が
大きくなり、弾性体４１０は収縮される。その為その収
縮量に比例した推力がビット軸に与えられることになり
連続的に増加する推力を与えることが可能となる。

【００５９】また、前記実施例においては、直流サーボ
モータ５０ａの回転軸をビット軸５０ｂと同軸的に直接
連結するようにしたが、これに代えて、直流サーボモー
タ５０ａの回転軸を、適宜な減速機構を介してビット軸
５０ｂと同軸的に連結して実施してもよい。かかる場
合、ステップ２１０における判別にあたり、エンコーダ
６０からの回転量データを２回サンプリングし、これら
各サンプリング間隔によりビット軸５０ｂの回転量を演
算し、この演算回転量を、サーボモータ５０ａの一回転
あたりのビット軸５０ｂの回転量で除算することによ
り、ビット軸５０ｂの一回転あたりの下動量を求めるよ
うにしてもよい。また、エンコーダ６０からの回転量デ
ータを複数回サンプリングし、これらの各サンプリング
値に基づき、最小二乗法の活用により、ビット軸５０ｂ
の一回転あたりの下動量を求めるようにしてもよい。

【００６０】また、前記実施例においては、雄ねじ１１
０の締め上げ完了の判断にあたり、ステップ２６０にて
前記設定トルクを判断基準として採用した例について説
明したが、これに代えて、雄ねじ１１０の締め上げ完了
時のビット軸駆動電流に対応するトルクに、電動ドライ
バ５０の慣性、コイルスプリング５０ｄの弾性力並びに
ねじ締め時に雄ねじ１１０及び雌ねじ穴部Ｗａの塑性変
形により生ずるトルクを加算して、この加算結果を前記
設定トルクと比較判別するように実施してもよい。ま
た、ビット軸に取り付けたトルクセンサ（トルク検出
器）の検出出力を前記設定トルクと比較判別するように
して実施してもよい。これにより、ステップ２５０にお
ける判別の精度がより一層向上する。

【００６１】また、前記実施例においては、表１は一種
類の雄ねじを対照に特定されているが、複数種類の雄ね
じに対して本発明を適用する場合には、各種類毎の雄ね
じに対してそれぞれ表１の各データを作成してマイクロ
コンピュータ８０の記憶装置に記憶すればよい。また、
本発明の実施にあたっては、雄ねじ１１０の頭の穴は十
字穴に限ることなく、例えば、一字穴であってもよい。

【００６２】また、前記実施例においては、ステップ２
８０にてねじ浮きを判別するようにしたが、これに限ら
ず、雄ねじの種類の違い、即ち、首下長さの違う雄ねじ
の締め付け状態をも、ステップ２８０にて判別するよう
にして実施してもよい。また、前記実施例においては、
ステップ３１０における判別基準を２０回とした例につ
いて説明したが、これに限らず、２０回に代えて適宜な
回数を採用して実施してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一実施例の装置本体の概略側面図
である。

【図２】同本発明装置の電気回路図である。

【図３】ねじ締めパターンの各状態との関連におけるビ
ット軸回転速度、上下軸推力及びビット軸トルクの変化
を示す説明図である。

【図４】図２の上下軸駆動用サーボコントローラ及びビ
ット軸駆動用サーボコントローラの模式的回路構成図で
ある。

【図５】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフロ
ーチャートの第１段部である。

【図６】同フローチャートの第２段部である。

【図７】同フローチャートの第３段部である。

【図８】同フローチャートの第４段部である。

【図９】同フローチャートの第５段部である。

【図１０】他の実施例におけるねじ締めパターンの各状
態との関連におけるビット軸回転速度、上下軸推力及び
ビット軸トルクの変化を示す説明図である。

【図１１】他の実施例におけるねじ締めパターンの各状
態との関連におけるビット軸回転速度、上下軸推力及び
ビット軸トルクの変化を示す説明図である。

【図１２】図１１における制御パターンを実施する装置
本体の概略側面図である。

【符号の説明】

１０ 支持体 ２０ 上下軸 ３０、５０ａ 直流サーボモータ ４０ 上下動部材 ５０ｂ ビット軸 １１０ 尾ねじ Ｗａ 雌ねじ穴部 ８０ マイクロコンピュータ ８０ａ 入力装置 ９０、１００ サーボコントローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動手段によりその作動状態に応じ駆動
   されて回転しつつ軸動し雄ねじをワークの雌ねじ穴部に
   締め付けるビット軸を備えたねじ締め付け機構と、 前
   記雄ねじの前記雌ねじ穴部への喰い付き始めまでの第１
   段階にて前記ビット軸の回転速度を低くかつ軸動推力を
   小さくするように前記駆動手段の作動状態を第１作動状
   態に制御する第１制御手段と、 前記喰い付き始めから前記雄ねじの前記雌ねじ穴部への
   着座前までの第２段階にて前記ビット軸の回転速度を高
   くかつ軸動推力を前記第１段階以上にするように前記駆
   動手段の作動状態を制御する第２制御手段と、 前記着座前から前記雄ねじの前記雌ねじ穴部への着座後
   締め付け完了までの第３段階にて前記ビット軸の回転速
   度を低くかつ軸動推力を前記第１段階よりも大きくする
   ように前記駆動手段の作動状態を制御する第３制御手段
   とを具備してなるねじ締め装置。
2. 【請求項２】 前記第３段階における軸動推力を前記第
   ２段階よりも大きくするように前記駆動手段の作動状態
   を制御することを特徴とする請求項２におけるねじ締め
   装置。
3. 【請求項３】 前記雄ねじの前記雌ねじ穴部への食いつ
   き始めから前記雄ねじの前記雌ねじ穴部への着座後締め
   付け完了までの前記ビット軸の下動量が所定範囲内にあ
   るときネジ締め正常と判断する判断手段を備えたことを
   特徴とする請求項１におけるねじ締め装置。