KR102543200B1 - 나사 길이 판정 시스템, 나사 조임 시스템 및 매체 - Google Patents

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Abstract

높은 정밀도로 나사의 길이를 판정하는 것이 가능한 나사 길이 판정 시스템을 실현한다. PLC(10)는, 나사의 하강 종료 시각부터, 가착좌 시각, 본조임 중의 기간의 종료 시각, 및 본조임 유지 중의 기간의 종료 시각, 중 어느 하나까지의 기간에서의, 드라이버의 축방향에서의 위치 또는 회전량에 기초하여 나사의 길이를 판정한다.

Description

나사 길이 판정 시스템, 나사 조임 시스템 및 매체
본 발명은, 나사 조임의 공정에서 나사의 길이를 판정하는 나사 길이 판정 시스템, 이 나사 길이 판정 시스템을 구비하는 나사 조임 시스템, 및 프로그램에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 볼트의 조임 이상 검출 방법 등이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 볼트의 좌부(座部)가 피체결물에 착좌할 때까지의 조임을 연속하여 두 번 수행하고, 두번째 조임 동작에서의 모터 내지 소켓의 회전 개시 시간부터 볼트가 착좌할 때까지 필요한 시간을 타이머가 측정한다. 그 시간을 콘트롤러가, 적정한 볼트를 사용했을 때의 표준 시간과 비교함으로써, 그 볼트의 길이를 판정한다.
그렇지만, 예를 들어 모터 내지 소켓의 회전 개시 시간에서의 볼트의 위치부터 피체결물까지의 거리에 불균일이 있는 경우 등에는, 볼트가 착좌할 때까지 필요한 시간이 변화한다. 이 때문에, 특허문헌 1에 기재되어 있는 방법으로는, 그 볼트의 길이를 정확하게 판정하지 못할 우려가 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허 평7-164261호 공보(1995년 6월 27일 공개)
본 발명의 일 태양은, 높은 정밀도로 나사의 길이를 판정하는 것이 가능한 나사 길이 판정 시스템 등을 실현하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 태양에 관한 나사 길이 판정 시스템은, 상기 나사의 선단이 나사 조임 대상인 피체결물에 접촉하는 시각을 하강 종료 시각으로 하고, 상기 나사의 좌면(座面)이 상기 피체결물에 접촉하는 시각을 가착좌(假着座) 시각으로 하며, 상기 나사에 대해 나사 조임을 수행하기 위한 드라이버의 축둘레로의 회전 운동을 발생시키는 제1 모터의 회전 토크가 제1 소정값 이상 제2 소정값 미만이며 상기 드라이버의 축방향으로의 왕복 운동을 발생시키는 제2 모터의 이동 토크가 제3 소정값인 기간을 본조임 중의 기간으로 하고, 상기 드라이버의 축둘레로의 회전 운동을 발생시키는 제1 모터의 회전 토크가 제2 소정값이며 상기 드라이버의 축방향으로의 왕복 운동을 발생시키는 제2 모터의 이동 토크가 제3 소정값인 기간을 본조임 유지 중의 기간으로 했을 경우에, 상기 하강 종료 시각부터, 상기 가착좌 시각, 상기 본조임 중의 기간의 종료 시각, 및 상기 본조임 유지 중의 기간의 종료 시각, 중 어느 하나까지의 기간에서의, 상기 드라이버의 축방향에서의 위치 또는 회전량에 기초하여 상기 나사의 길이를 판정한다.
본 발명의 일 태양에 관한 나사 길이 판정 시스템 등에 의하면, 높은 정밀도로 나사의 길이를 판정할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 관한 나사 조임 시스템의 개요를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 PLC의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 실시형태에 관한 나사 조임 시스템의 외관의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 나사의 하강 종료 시각부터 가착좌 시각까지의 기간에서의, 시간에 대한 드라이버의 축방향에서의 위치를 나타내는 그래프로서, (a)는 위치의 평균값, (b)는 위치의 최대값을 나타낸다.
도 5는 나사의 하강 종료 시각부터 나사의 본조임 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 시간에 대한 드라이버의 축방향에서의 위치를 나타내는 그래프로서, (a)는 위치의 평균값, (b)는 위치의 최소값을 나타낸다.
도 6은 나사의 하강 종료 시각부터 나사의 본조임 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 시간에 대한 드라이버의 회전량의 최대값을 나타내는 그래프이다.
도 7은 나사의 하강 종료 시각부터 나사의 본조임 유지 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 시간에 대한 드라이버의 회전량을 나타내는 그래프로서, (a)는 회전량의 평균값, (b)는 회전량의 최대값, (c)는 회전량의 최소값을 나타낸다.
도 8은 판정부에 의한 처리의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 판정부가 참조하는 표의 예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일 측면에 관한 실시의 형태(이하, 「본 실시형태」라고도 표기함)를, 도면에 기초하여 설명한다.
§1 적용예
도 1은, 본 실시형태에 관한 나사 조임 시스템(1)의 개요를 나타내는 블럭도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 나사 조임 시스템(1)은, PLC(Programmable Logic Controller)(10)(나사 길이 판정 시스템), 커플러(20), 회전용 서보(30)(제1 모터), 및 왕복용 서보(40)(제2 모터, 축방향 위치 검지부)를 구비한다. 나사 조임 시스템(1)은, 후술하는 드라이버(51)(도 2 참조)의, 축둘레로의 회전 운동 및 축방향으로의 왕복 운동에 의해, 나사 조임 동작을 수행한다. 이 때, PLC(10)는, 나사 조임 동작의 제어를 수행함과 아울러, 나사의 길이가 올바른 것인지 여부를 판정한다.
나사의 길이가 적절하지 않은 경우에는, 바닥 닿음(나사가 나사 구멍보다도 긴, 또는 이물질이 나사 구멍에 끼여 있는 등의 이유로, 나사 조임 동작이 도중에 멈춤) 또는 나사가 나사 구멍에 나사맞춤되는 길이가 짧다는, 나사 조임 불량이 생긴다. 나사 조임 불량이란, 나사에 규정의 토크가 주어졌음에도 불구하고, 그 나사가 충분한 체결력을 발휘하지 않은 상태를 의미한다. PLC(10)는, 나사의 길이에 대해 판정함으로써, 상기한 나사 조임 불량의 발생을 억제한다.
회전용 서보(30)는, 드라이버(51)의 축둘레의 회전 운동을 발생시키는 모터이다. 또한, 회전용 서보(30)는, 자신의 회전 속도(deg./s), 회전량(deg.), 및 회전 토크(정격 토크에 대한 비율(％))를 커플러(20)로 출력한다.
왕복용 서보(40)는, 드라이버(51)의 축방향으로의 왕복 운동을 발생시키는 모터이다. 또한, 왕복용 서보(40)는, 자신의 회전에 의한 드라이버(51)의 이동 속도(mm/s), 이동 위치(mm), 및 이동 토크(정격 토크에 대한 비율(％))를 커플러(20)로 출력한다. 이 때문에, 왕복용 서보(40)는, 드라이버(51)의 축방향에서의 위치를 검지하는 축방향 위치 검지부로서도 기능한다.
커플러(20)는, PLC(10)와, 회전용 서보(30) 및 왕복용 서보(40)를 접속한다. 상세하게는, 커플러(20)는, PLC(10)로부터 수신한 제어 신호를 회전용 서보(30) 및 왕복용 서보(40)로 송신한다. 또한, 커플러(20)는, 회전용 서보(30)로부터 수신한, 회전용 서보(30)의 회전 속도, 회전량 및 회전 토크를 PLC(10)로 송신한다. 또한, 커플러(20)는, 왕복용 서보(40)로부터 수신한, 왕복용 서보(40)의 회전에 의한 드라이버(51)의 이동 속도, 이동 위치 및 이동 토크를 PLC(10)로 송신한다.
이하의 설명에서는, 회전용 서보(30)의 회전 속도, 회전량 및 회전 토크, 및 왕복용 서보(40)의 회전에 의한 드라이버(51)의 이동 속도, 이동 위치 및 이동 토크를 총칭하여 파라미터라고 칭하는 경우가 있다.
도 2는, PLC(10)의 구성을 나타내는 블럭도이다. PLC(10)는, 나사 조임 시스템(1)의 동작을 제어한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, PLC(10)는, 제어부(11), 통신부(12), 및 판정부(13)(속도 계측부, 길이 판정부)를 구비한다.
제어부(11)는, 회전용 서보(30) 및 왕복용 서보(40)를 제어하기 위한 제어 신호를 통신부(12)에 출력한다. 통신부(12)는, 제어부(11)로부터 입력된 제어 신호를 커플러(20)로 송신한다. 제어 신호는, 커플러(20)를 개재하여 회전용 서보(30) 및 왕복용 서보(40)로 송신되고, 회전용 서보(30) 및 왕복용 서보(40)를 제어한다. 제어부(11)는, 회전용 서보(30) 및 왕복용 서보(40)를 동기시켜서 제어한다. 또한, 제어부(11)는, 회전용 서보(30) 및 왕복용 서보(40)의 파라미터를 그 회전용 서보(30) 및 왕복용 서보(40)의 제어로 피드백한다.
통신부(12)는, 회전용 서보(30) 및 왕복용 서보(40)로부터, 커플러(20)를 개재하여 파라미터를 수신한다. 통신부(12)는, 수신한 파라미터를 기억 장치(도시하지 않음)에 기억시킨다. 또한, 수신한 파라미터를 기억하기 위한 기억 장치를, 나사 조임 시스템(1)이 구비하고 있어도 된다. 제어부(11) 및 판정부(13)는, 필요에 따라 파라미터를 기억 장치로부터 취득한다. 또, 간단히 하기 위해, 도 2에서는, 통신부(12)가 파라미터를 제어부(11) 및 판정부(13)로 출력하고 있다.
판정부(13)는, 나사 조임의 과정에서의 파라미터에 기초하여, 나사의 길이를 판정한다. 판정부(13)에 의한 판정의 구체예에 대해서는 후술한다.
§2 구성예
(나사 조임 시스템(1)의 구성)
도 3은, 본 실시형태에 관한 나사 조임 시스템(1)의 외관의 예를 나타내는 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 나사 조임 시스템(1)은, 회전용 서보(30), 왕복용 서보(40), 드라이버 유닛(50) 및 지주(60)를 구비한다. 또한, 도 3에는 도시되지 않았지만, 나사 조임 시스템(1)은, 상술한 바와 같이, PLC(10) 및 커플러(20)도 구비한다.
드라이버 유닛(50)은, 나사 조임을 수행하는 유닛이다. 드라이버 유닛(50)은, 드라이버(51)와, 나사 보유지지부(52)를 구비한다. 드라이버(51)는, 축둘레로 회전 운동하면서 축방향으로 왕복 운동함으로써, 나사 조임 동작을 실행한다. 이하의 설명에서는, 드라이버(51)의 축방향 중, 나사 조임의 과정에서 드라이버(51)가 이동하는 방향을 하방이라고 칭한다.
회전용 서보(30)는, 드라이버(51)의 상방에 배치되고, 드라이버(51)의 축둘레의 회전 운동을 발생시킨다. 또한, 나사 보유지지부(52)는, 드라이버(51)의 하방에 마련되며, 드라이버(51)에 의한 나사 조임의 대상이 되는 나사를 보유지지한다.
지주(60)는, 드라이버 유닛(50)을 상하로 이동 가능하게 지지한다. 왕복용 서보(40)는, 지주(60)의 상부에 마련되며, 볼 나사(도시하지 않음)를 개재하여 드라이버 유닛(50)과 접속되어 있다. 왕복용 서보(40)의 회전 운동이, 볼 나사에 의해 상하 방향으로의 직선 운동으로 변환된다. 그 결과, 드라이버 유닛(50)이 상하로 왕복 운동한다.
(나사 조임 동작)
나사 조임 시스템(1)에 의한 나사 조임의 동작은, 이하와 같다. 우선, 나사를 보유지지한 상태의 나사 보유지지부(52)가, 나사 조임을 수행하는 대상인 워크(피체결물)(도시하지 않음)의, 나사 조임을 수행하는 곳으로 나사를 하강시킨다. 판정부(13)는, 나사의 선단이 워크에 접촉하는 시각을 하강 종료 시각으로 한다. 그 다음에, 드라이버(51)는, 나사가 가착좌할 때까지, 나사 조임을 수행하는 곳으로 나사를 회전시키면서 눌러 댄다. 여기서, 가착좌란, 나사의 좌면이 워크에 접촉한 상태를 가리킨다. 본 실시형태에서는, 회전용 서보(30)의 회전 토크가 50％(제1 소정값)에 도달한 상태를, 나사가 가착좌한 상태로 한다. 판정부(13)는, 회전용 서보(30)의 회전 토크가 제1 소정값에 도달한 시각을, 나사가 가착좌한 시각으로 한다.
나사 조임 시스템(1)은, 나사가 가착좌한 상태로부터, 다시 나사를 회전시키면서 워크에 눌러 댐으로써, 본조임을 수행한다. 본 실시형태에서는, 본조임은, 회전용 서보(30)의 회전 토크가 150％(제2 소정값)에 도달할 때까지 수행된다. 또한, 이 때, 나사 조임 시스템(1)은, 왕복용 서보(40)의 이동 토크를 소정의 값(제3 소정값)으로 한다. 즉, 판정부(13)는, 회전용 서보(30)의 회전 토크가 제1 소정값 이상 제2 소정값 미만이고 왕복용 서보(40)의 이동 토크가 제3 소정값인 기간을 본조임 중의 기간으로 한다. 회전용 서보(30)의 회전 토크가 150％에 도달하면, 나사 조임 시스템(1)은, 나사를 워크에 눌러 대는 것을 멈추고, 회전 토크가 150％ 이상인 상태를 100ms 동안 유지한다.
그 후, 회전용 서보(30)의 회전 토크가 0％ 이하가 되도록 하여, 나사를 해방한다. 또한, 드라이버(51)를 상방으로 이동시켜 원래의 위치로 복귀시킴으로써, 나사 조임 동작이 완료한다. 단, 상술한 제1~제3 소정값 및 유지 시간은 일 예이며, 나사의 종류 및 체결물/피체결물의 종류에 따라 다르다.
또, 상술한 나사 조임 동작의 예는, 나사 조임을 수행하는 곳에 암나사가 미리 형성된 상태(탭(tap))의 워크에 대해 나사 조임을 수행하는 것이다. 그러나, 나사 조임 시스템(1)은, 나사 조임을 수행하는 곳에 암나사가 형성되지 않은 상태(태핑(tapping)(셀프 탭))의 워크에 대해 나사 조임을 수행하는 것도 가능하다.
태핑이 행해진 워크에 대해 나사 조임을 수행하는 경우에는, 나사가 가착좌하지 않은 경우여도, 회전용 서보(30)의 회전 토크가 50％ 이상에 도달한다. 그래서, 태핑이 행해진 워크에 대해 나사 조임을 수행하는 경우에는, 판정부(13)는, 회전용 서보(30)의 회전 토크가 100％에 도달한 상태를, 나사가 가착좌한 상태로 한다. 단, 판정부(13)는, 태핑이 행해진 워크에 대해 나사 조임을 수행하는 경우에 나사가 가착좌한 상태로 하는 회전용 서보(30)의 회전 토크를, 다른 값으로 해도 된다.
§3 동작예
본 실시형태에서는, 판정부(13)는, 나사의 하강 종료 시각부터, 가착좌 시각, 본조임 중의 기간의 종료 시각, 및 본조임 유지 중의 기간의 종료 시각, 중 어느 하나까지의 기간에서의, 드라이버(51)의 축방향에서의 위치 또는 회전량에 기초하여 나사의 길이를 판정한다. 구체적으로는, 본 실시형태에서의 판정부(13)에 의한 판정은, 이하의 (1) 및 (2) 중 어느 하나이다.
(1) 나사의 하강 종료 시각부터, 가착좌 시각 또는 본조임 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 드라이버(51)의 축방향에서의 위치의 변화에 기초하여 나사의 길이를 판정한다
(2) 나사의 하강 종료 시각부터, 본조임 중의 기간의 종료 시각 또는 본조임 유지 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 드라이버(51)의 회전량에 기초하여 나사의 길이를 판정한다
이하에, 판정부(13)에 의한, 나사의 길이의 판정에 대해 설명한다.
＜3.1　가착좌까지의 위치의 변화에 기초한 판정＞
판정부(13)는, 예를 들어 나사의 하강 종료 시각부터 나사의 가착좌 시각까지의 기간에서의, 드라이버(51)의 축방향에서의 위치의 평균값 또는 최대값에 기초하여 나사의 길이를 판정해도 된다.
도 4는, 나사의 하강 종료 시각부터 가착좌 시각까지의 기간에서의, 시간에 대한 드라이버(51)의 축방향에서의 위치를 나타내는 그래프로서, (a)는 위치의 평균값, (b)는 위치의 최대값을 나타낸다. 도 4의 (a)에 나타내는 그래프에서, 가로축은 시간, 세로축은 드라이버(51)의 축방향에서의 위치의 평균값을 나타낸다. 또, 도 4의 (b)에 나타내는 그래프에서, 가로축은 시간, 세로축은 드라이버(51)의 축방향에서의 위치의 최대값을 나타낸다.
도 4의 (a) 및 (b)에 나타내는 그래프는, 가로축 방향에서 2개의 영역(T1 및 T2)으로 구분되어 있다. 영역(T1)에는, M4L8 나사의 나사 조임에서의 드라이버(51)의 위치의 변화가 4가지로 도시되어 있다. 영역(T2)에는, M4L10 나사의 나사 조임에서의 드라이버(51)의 위치의 변화가 3종류 도시되어 있다. 또, 도 4의 (a) 및 (b)의 영역(T2)에서의 두번째의 그래프는, 그 영역(T2)에서의 첫번째 및 세번째의 그래프와의 구별을 위해, 그 그래프들과는 다른 색으로 도시되어 있다.
도 4의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, M4L8 나사와 M4L10 나사에서는, 나사의 하강 종료 시각부터 가착좌 시각까지의 기간에서의, 드라이버(51)의 위치의 평균값 및 최대값에 명확한 차가 있다. 도 4의 (a)에 나타내는 예에서는, 드라이버(51)의 위치의 평균값은, M4L8 나사의 나사 조임 공정에서는 문턱값(TH) 미만의 범위에서 변화하는데 대해, M4L10 나사의 나사 조임 공정에서는 주로 문턱값(TH) 이상의 범위에서 변화한다. 따라서, 예를 들어 상기한 기간에서의 드라이버(51)의 위치의 평균값 또는 최대값으로, 문턱값을 마련할 수 있다. 판정부(13)는, 그 문턱값에 기초하여 나사의 길이를 판정함으로써, 높은 정밀도로 나사의 길이를 판정할 수 있다.
＜3.2 본조임 종료까지의 위치의 변화에 기초한 판정＞
판정부(13)는, 예를 들어 나사의 하강 종료 시각부터 나사의 본조임 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 드라이버(51)의 축방향에서의 위치의 평균값 또는 최소값에 기초하여 나사의 길이를 판정해도 된다.
도 5는, 나사의 하강 종료 시각부터 나사의 본조임 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 시간에 대한 드라이버(51)의 축방향에서의 위치를 나타내는 그래프로서, (a)는 위치의 평균값, (b)는 위치의 최소값을 나타낸다. 도 5의 (a)에 나타내는 그래프에서, 가로축은 시간, 세로축은 드라이버(51)의 축방향에서의 위치의 평균값을 나타낸다. 또한, 도 5의 (b)에 나타내는 그래프에서, 가로축은 시간, 세로축은 드라이버(51)의 축방향에서의 위치의 최소값을 나타낸다. 또한, 도 5의 (a) 및 (b)에 나타내는 그래프도, 가로축 방향에서, 도 4의 (a) 및 (b)에 나타내는 그래프와 마찬가지의 영역(T1 및 T2)으로 구분되어 있다.
도 5의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, M4L8 나사와 M4L10 나사에서는, 나사의 하강 종료 시각부터 나사의 본조임 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 드라이버(51)의 위치의 평균값 및 최소값의 변화량에 명확한 차가 있다. 따라서, 예를 들어 상기한 기간에서의 드라이버(51)의 위치의 평균값 또는 최소값의 변화량으로, 문턱값을 마련할 수 있다. 판정부(13)는, 그 문턱값에 기초하여 나사의 길이를 판정함으로써, 높은 정밀도로 나사의 길이를 판정할 수 있다.
＜3.3 본조임 종료까지의 회전량의 변화에 기초한 판정＞
판정부(13)는, 예를 들어 나사의 하강 종료 시각부터 나사의 본조임 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 드라이버(51)의 회전량의 최대값에 기초하여 나사의 길이를 판정해도 된다.
도 6은, 나사의 하강 종료 시각부터 나사의 본조임 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 시간에 대한 드라이버(51)의 회전량의 최대값을 나타내는 그래프이다. 도 6에 나타내는 그래프에서, 가로축은 시간, 세로축은 드라이버(51)의 회전량의 최대값을 나타낸다. 또한, 도 6에 나타내는 그래프도, 가로축 방향에서, 도 4의 (a) 및 (b)에 나타내는 그래프와 마찬가지의 영역(T1 및 T2)으로 구분되어 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, M4L8 나사와 M4L10 나사에서는, 나사의 하강 종료 시각부터 나사의 본조임 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 드라이버(51)의 회전량의 최대값에 명확한 차가 있다. 따라서, 예를 들어 상기한 기간에서의 드라이버(51)의 회전량의 최대값으로, 문턱값을 마련할 수 있다. 판정부(13)는, 그 문턱값에 기초하여 나사의 길이를 판정함으로써, 높은 정밀도로 나사의 길이를 판정할 수 있다.
＜3.4 본조임 유지 종료까지의 회전량의 변화에 기초한 판정＞
판정부(13)는, 예를 들어 나사의 하강 종료 시각부터 나사의 본조임 유지 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 드라이버(51)의 회전량의 평균값, 최대값 또는 최소값에 기초하여 나사의 길이를 판정해도 된다.
도 7은, 나사의 하강 종료 시각부터 나사의 본조임 유지 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 시간에 대한 드라이버(51)의 회전량을 나타내는 그래프로서, (a)는 회전량의 평균값, (b)는 회전량의 최대값, (c)는 회전량의 최소값을 나타낸다. 도 7의 (a)에 나타내는 그래프에서, 가로축은 시간, 세로축은 드라이버(51)의 회전량의 평균값을 나타낸다. 또한, 도 7의 (b)에 나타내는 그래프에서, 가로축은 시간, 세로축은 드라이버(51)의 회전량의 최대값을 나타낸다. 또한, 도 7의 (c)에 나타내는 그래프에서, 가로축은 시간, 세로축은 드라이버(51)의 회전량의 최소값을 나타낸다. 또한, 도 7의 (a)~(c)에 나타내는 그래프도, 가로축 방향에서, 도 4의 (a) 및 (b)에 나타내는 그래프와 마찬가지의 영역(T1 및 T2)으로 구분되어 있다.
도 7의 (a)~(c)에 나타낸 바와 같이, M4L8 나사와 M4L10 나사에서는, 나사의 하강 종료 시각부터 나사의 본조임 유지 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 드라이버(51)의 회전량의 평균값, 최대값 및 최소값의 각각에 명확한 차가 있다. 따라서, 예를 들어 상기한 기간에서의 드라이버(51)의 회전량의 평균값, 최대값 또는 최소값으로, 문턱값을 마련할 수 있다. 판정부(13)는, 그 문턱값에 기초하여 나사의 길이를 판정함으로써, 높은 정밀도로 나사의 길이를 판정할 수 있다.
＜3.5 처리의 흐름＞
도 8은, 판정부(13)에서의 처리의 예를 나타내는 흐름도이다. 우선, 판정부(13)는, 나사의 길이의 판정에 이용하는 파라미터를 회전용 서보(30) 또는 왕복용 서보(40)로부터 취득한다(S1). 예를 들어 3.1에서 설명한 판정을 수행하는 것이면, 판정부(13)는, 드라이버(51)의 축방향에서의 위치의 정보를 왕복용 서보(40)로부터 취득하여, 그 평균값을 산출한다.
그 다음에, 판정부(13)는, 파라미터를 취득하는 기간이 종료했는지 여부를 판정한다(S2). 예를 들어 3.1에서 설명한 판정을 수행하는 것이면, 판정부(13)는, 나사가 가착좌했는지 여부를 판정한다. 파라미터를 취득하는 기간이 종료하지 않은 경우(S2에서 "아니오"), 판정부(13)는, 단계 S1부터 처리를 반복한다.
한편, 파라미터를 취득하는 기간이 종료했을 경우(S2에서 "예"), 판정부(13)는, 나사의 길이를 판정한다(S3). 그 후, 판정부(13)는 처리를 종료한다.
이상의 처리에 의해, 상술한 3.1~3.4 중 어느 하나의 판정을 수행함으로써, PLC(10)는, 높은 정밀도로 나사의 길이를 판정할 수 있다. 특히, 상술한 3.1~3.3 중 어느 하나의 판정을 수행하는 경우, PLC(10)는 본조임 유지 중의 기간이 종료하는 것보다도 이전에 나사의 길이를 판정할 수 있기 때문에, 조기에 나사의 길이를 판정할 수 있다.
또, PLC(10)는, 단계 S3에서 판정부(13)가 판정한 나사의 길이에 관한 알림을 수행하는 알림부를 더 구비하고 있어도 된다. 예를 들어 판정부(13)가 판정한 나사의 길이가 적절한 길이와는 달랐을 경우, 알림부는 그 취지를 음성, 빛 또는 화상 등에 의해 나사 조임 시스템(1)의 사용자에게 알려도 된다. 이 경우, 나사 조임 시스템(1)은, 알림부가 알림을 수행하기 위한 스피커, 발광 장치 또는 화상 표시 장치 등을 구비하고 있으면 된다.
또한, 상술한 예에서는, 판정부(13)가 드라이버(51)의 파라미터의 취득 및 나사의 길이의 산출의 양쪽 모두를 수행했지만, 이들을 각각 다른 처리부가 실행해도 된다.
또한, 상술한 예에서는, PLC(10)가 나사 조임 동작의 제어 및 나사의 길이의 판정의 양쪽 모두를 수행했지만, 상기 제어를 수행하는 PLC와, 상기 판정을 수행하는 PLC를 따로 따로 마련해도 된다. 예를 들어, 1대의 나사 길이 판정용 콘트롤러가, 복수대의 나사 조임 제어용 PLC로부터 계측 데이터를 수신하여, 나사의 길이 판정을 수행해도 된다. 이 경우에는, 나사 길이 판정용 콘트롤러가, 나사 길이 판정 시스템에 해당한다.
＜3.6 표를 참조한 판정＞
도 9는, 판정부(13)가 참조하는 표의 예를 나타내는 도면이다. 상술한 3.1 또는 3.2의 판정, 즉 드라이버(51)의 축방향에서의 위치를 이용하여 판정을 수행하는 경우, 판정부(13)는, 나사의 길이와 드라이버(51)의 축방향에서의 위치 간의 관계를 나타내는 표를 참조하여 나사의 길이를 판정해도 된다. 도 9에는, 도 4의 (a)에 그래프를 나타낸 나사에 대해 판정하는 경우에서의, 드라이버(51)의 축방향에서의 위치의 평균값과 나사의 길이 간의 관계를 나타내는 표가 도시되어 있다. 판정부(13)는, 나사의 길이에 대해 이러한 표를 참조하여 판정함으로써, 나사의 개체 차이에 기인하는, 나사 조임의 공정에서의 드라이버(51)의 위치 불균일의, 판정에의 영향을 저감할 수 있다. 상기한 표는, 예를 들어 커플러(20)를 개재하여 PLC(10)와 접속되어 있는 기억 장치(도시하지 않음)에 기억되어 있어도 된다.
§4 변형예
나사 조임 시스템(1)의 제어 블록(특히 제어부(11), 통신부(12) 및 판정부(13))은, 집적 회로(IC 칩) 등에 형성된 논리 회로(하드웨어)에 의해 실현해도 되고, 소프트웨어에 의해 실현해도 된다.
후자의 경우, 나사 조임 시스템(1)은, 각 기능을 실현하는 소프트웨어인 프로그램의 명령을 실행하는 컴퓨터를 구비하고 있다. 이 컴퓨터는, 예를 들어 1개 이상의 프로세서를 구비하고 있음과 아울러, 상기 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 구비하고 있다. 그리고, 상기 컴퓨터에서, 상기 프로세서가 상기 프로그램을 상기 기록 매체로부터 판독하여 실행함으로써, 본 발명의 목적이 달성된다. 상기 프로세서로는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit)를 이용할 수 있다. 상기 기록 매체로는, 「일시적이 아닌 유형의 매체」, 예를 들어, ROM(Read Only Memory) 등의 외에, 테이프, 디스크, 카드, 반도체 메모리, 프로그램 가능한 논리 회로 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 프로그램을 전개하는 RAM(Random Access Memory) 등을 더 구비하고 있어도 된다. 또한, 상기 프로그램은, 그 프로그램을 전송 가능한 임의의 전송 매체(통신 네트워크나 방송파 등)를 개재하여 상기 컴퓨터에 공급되어도 된다. 또, 본 발명의 일 태양은, 상기 프로그램이 전자(電子)적인 전송에 의해 구현화된, 반송파에 매립된 데이터 신호의 형태로도 실현될 수 있다.
본 발명은 상술한 각 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 청구항에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하고, 다른 실시형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적당히 조합하여 얻어지는 실시형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
(마무리)
이상과 같이, 본 발명의 일 태양에 관한 나사 길이 판정 시스템은, 상기 나사의 선단이 나사 조임 대상인 피체결물에 접촉하는 시각을 하강 종료 시각으로 하고, 상기 나사의 좌면이 상기 피체결물에 접촉하는 시각을 가착좌 시각으로 하며, 상기 나사에 대해 나사 조임을 수행하기 위한 드라이버의 축둘레로의 회전 운동을 발생시키는 제1 모터의 회전 토크가 제1 소정값 이상 제2 소정값 미만이며 상기 드라이버의 축방향으로의 왕복 운동을 발생시키는 제2 모터의 이동 토크가 제3 소정값인 기간을 본조임 중의 기간으로 하고, 상기 드라이버의 축둘레로의 회전 운동을 발생시키는 제1 모터의 회전 토크가 제2 소정값이며 상기 드라이버의 축방향으로의 왕복 운동을 발생시키는 제2 모터의 이동 토크가 제3 소정값인 기간을 본조임 유지 중의 기간으로 했을 경우에, 상기 하강 종료 시각부터, 상기 가착좌 시각, 상기 본조임 중의 기간의 종료 시각, 및 상기 본조임 유지 중의 기간의 종료 시각, 중 어느 하나까지의 기간에서의, 상기 드라이버의 축방향에서의 위치 또는 회전량에 기초하여 상기 나사의 길이를 판정한다.
상기한 구성에 의하면, 나사 길이 판정 시스템은, 나사의 하강 종료 시각을 시점(始點)으로 하는, 소정의 나사 조임 공정이 종료할 때까지의 기간에서의, 드라이버의 축방향에서의 위치 또는 회전량에 기초하여 나사의 길이를 판정한다. 따라서, 예를 들어 나사 조임에 필요한 시간 등에 기초하여 나사의 길이를 판정하는 경우와 비교하여, 높은 정밀도로 나사의 길이를 판정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 태양에 관한 나사 길이 판정 시스템은, 상기 하강 종료 시각부터, 상기 가착좌 시각 또는 상기 본조임 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 상기 드라이버의 축방향에서의 위치의 변화에 기초하여 상기 나사의 길이를 판정한다.
또한, 본 발명의 일 태양에 관한 나사 길이 판정 시스템은, 상기 하강 종료 시각부터 상기 가착좌 시각까지의 기간에서의, 상기 드라이버의 축방향에서의 위치의 평균값 또는 최대값에 기초하여 상기 나사의 길이를 판정한다.
또한, 본 발명의 일 태양에 관한 나사 길이 판정 시스템은, 상기 하강 종료 시각부터 상기 본조임 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 상기 드라이버의 축방향에서의 위치의 평균값 또는 최소값에 기초하여 상기 나사의 길이를 판정한다.
또한, 본 발명의 일 태양에 관한 나사 길이 판정 시스템은, 상기 나사의 길이와 상기 드라이버의 축방향에서의 위치 간의 관계를 나타내는 표를 참조하여, 상기 나사의 길이를 판정한다.
상기한 구성에 의하면, 나사의 개체 차이에 기인하는, 나사 조임의 공정에서의, 드라이버의 위치의 불균일, 나사 길이의 개체 차이, 및 워크 높이의 개체 차이 등에 의한, 나사-워크간의 상대 위치의 불균일의, 판정에의 영향을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 태양에 관한 나사 길이 판정 시스템은, 상기 하강 종료 시각부터, 상기 본조임 중의 기간의 종료 시각 또는 상기 본조임 유지 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 상기 드라이버의 회전량에 기초하여 상기 나사의 길이를 판정한다.
또한, 본 발명의 일 태양에 관한 나사 길이 판정 시스템은, 상기 하강 종료 시각부터 상기 본조임 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 상기 드라이버의 회전량의 최대값에 기초하여 상기 나사의 길이를 판정한다.
또한, 본 발명의 일 태양에 관한 나사 길이 판정 시스템은, 상기 하강 종료 시각부터 상기 본조임 유지 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 상기 드라이버의 회전량의 평균값, 최대값 또는 최소값에 기초하여 상기 나사의 길이를 판정한다.
또한, 본 발명의 일 태양에 관한 나사 조임 시스템은, 드라이버의 축둘레로의 회전 운동을 발생시키는 회전용 서보와, 상기 드라이버의 축방향으로의 왕복 운동을 발생시키는 왕복용 서보와, 상기 드라이버의 상기 축방향에서의 위치를 검지하는 축방향 위치 검지부와, 상기 중 어느 하나의 태양의 나사 길이 판정 시스템을 구비한다.
상기한 구성에 의하면, 나사 조임 시스템이 회전용 서보 및 왕복용 서보에 의해 드라이버에 운동을 일으키게 하여 나사 조임을 수행하는 경우에 있어서, 나사 길이 판정 시스템은, 축방향 위치 검지부가 검지한 드라이버의 위치, 또는 회전용 서보로부터 취득한 드라이버의 회전량에 기초하여 나사 길이를 판정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 태양에 관한 프로그램은, 상기 중 어느 하나의 태양에 관한 나사 길이 판정 시스템으로서 컴퓨터를 동작시킨다.
1　나사 조임 시스템
10　PLC(나사 길이 판정 시스템)
13　판정부
30　회전용 서보(제1 모터)
40　왕복용 서보(제2 모터, 축방향 위치 검지부)
51　드라이버

Claims (10)

  1. 나사의 선단이 나사 조임 대상인 피체결물에 접촉하는 시각을 하강 종료 시각으로 하고,
    상기 나사에 대해 나사 조임을 수행하기 위한 드라이버의 축둘레로의 회전 운동을 발생시키는 제1 모터의 회전 토크가 제1 소정값에 도달한 시각을 가착좌(假着座) 시각으로 하며,
    상기 제 1 모터의 회전 토크가 상기 제 1 소정값 이상 제2 소정값 미만이며 상기 드라이버의 축방향으로의 왕복 운동을 발생시키는 제2 모터의 이동 토크가 제3 소정값인 기간을 본조임 중의 기간으로 하고,
    상기 드라이버의 축둘레로의 회전 운동을 발생시키는 제1 모터의 회전 토크가 제2 소정값 이상이며 상기 드라이버의 축방향으로의 왕복 운동을 발생시키는 제2 모터의 이동 토크가 0인 기간을 본조임 유지 중의 기간으로 했을 경우에,
    상기 하강 종료 시각부터, 상기 가착좌 시각, 상기 본조임 중의 기간의 종료 시각, 및 상기 본조임 유지 중의 기간의 종료 시각, 중 어느 하나까지의 기간에서의, 상기 드라이버의 축방향에서의 위치 또는 회전량에 기초하여 상기 나사의 길이를 판정하는 나사 길이 판정 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하강 종료 시각부터, 상기 가착좌 시각 또는 상기 본조임 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 상기 드라이버의 축방향에서의 위치의 변화에 기초하여 상기 나사의 길이를 판정하는 나사 길이 판정 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 하강 종료 시각부터 상기 가착좌 시각까지의 기간에서의, 상기 드라이버의 축방향에서의 위치의 평균값 또는 최대값에 기초하여 상기 나사의 길이를 판정하는 나사 길이 판정 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 하강 종료 시각부터 상기 본조임 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 상기 드라이버의 축방향에서의 위치의 평균값 또는 최소값에 기초하여 상기 나사의 길이를 판정하는 나사 길이 판정 시스템.
  5. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 나사의 길이와 상기 드라이버의 축방향에서의 위치 간의 관계를 나타내는 표를 참조하여, 상기 나사의 길이를 판정하는 나사 길이 판정 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하강 종료 시각부터, 상기 본조임 중의 기간의 종료 시각 또는 상기 본조임 유지 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 상기 드라이버의 회전량에 기초하여 상기 나사의 길이를 판정하는 나사 길이 판정 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 하강 종료 시각부터 상기 본조임 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 상기 드라이버의 회전량의 최대값에 기초하여 상기 나사의 길이를 판정하는 나사 길이 판정 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 하강 종료 시각부터 상기 본조임 유지 중의 기간의 종료 시각까지의 기간에서의, 상기 드라이버의 회전량의 평균값, 최대값 또는 최소값에 기초하여 상기 나사의 길이를 판정하는 나사 길이 판정 시스템.
  9. 드라이버의 축둘레로의 회전 운동을 발생시키는 회전용 서보와,
    상기 드라이버의 축방향으로의 왕복 운동을 발생시키는 왕복용 서보와,
    상기 드라이버의 상기 축방향에서의 위치를 검지하는 축방향 위치 검지부와,
    청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 나사 길이 판정 시스템을 구비하는 나사 조임 시스템.
  10. 청구항 1에 기재된 나사 길이 판정 시스템으로서 컴퓨터를 동작시키기 위한 프로그램을 기록한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
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