以下、添付図面を参照して、ネジ締め装� ��100について説明する。ネジ締め装置100は、� ��動ドライバ110と、仮締め制御ユニット120と� ��本締め制御ユニット130とを有する。ネジ締� ��装置100は、従来の電動ドライバ110と本締め� ��御ユニット130との組み合わせに仮締め制御� ��ニット120を追加したものであり、従来の構� ��を大幅に変更せずにオプションとして追加� ��ることができるという特長を有する。

 電動ドライバ110は、ユーザが手動で操作� ��てネジ10を締め付ける。ドライバ110は、本� �112と、ビット114と、レバー116と、ケーブル11 8とを有する。

 本体112は、ユーザによって把持される部� ��であり、内部にはサーボモータが搭載され� ��おり、ビット114にモータ軸がカムを介して� ��続されている。ビット114は、一端が本体112� ��接続されると共に他端がネジ10のリセス12に 係合して本体112によって回転される部位であ る。

 レバー116は、ユーザによって操作され、� ��体112の電源をオン及びオフするスタートス� ��ッチであり、サーボモータへの通電をオン� ��フする。レバー116は、図1に示す状態がオフ 状態であり、ユーザによって反時計回りに力 を加えられると回転して本体112の電源が入る 。ユーザが手を離すと時計回りに回転して図 1に示す状態に復帰する。レバー116が引かれ� �オン状態になっている間は原則として本体11 2内のサーボモータが回転する。従来は、ユ� �ザはレバー116を素早く操作することによっ� �仮締め量を調節していた。

 仮締め制御ユニット120は、ドライバ110の� ��締め動作を制御し、制御部121と、モードス� ��ッチ122と、タイマ124と、タイマ入力部125と� ��端子128と及び129とを有する。

 制御部121は、仮締め制御ユニット120内部� ��設けられ、図1では概略的に点線で示されて いる。制御部121は、MPUやメモリなどを含み、 各部を制御する。モードスイッチ122は、ネジ を着座まで締め付ける本締めモードと、ネジ を着座せずに着座前の所定量だけ締め付ける 仮締めモードとを切り替える。タイマ124は、 仮締めモードにおけるドライバ110の駆動時間 を設定する。タイマ入力部125は、ユーザが駆 動時間を任意にタイマ124に設定する場合に使 用される。端子128にはケールブCの一端が接� �される。端子129にはドライバ110のケーブル11 8が接続される。

 本締め制御ユニット130は、ドライバ110の� ��締め動作を制御するが、ユーザは従来のよ� ��にレバー116を素早く操作して仮締めを行う� ��ともできる。本締め制御ユニット130は、制� ��部131と、電源スイッチ132と、正逆転スイッ� ��133と、カウンタ134と、カウンタ設定部135と� ��端子138とを有する。

 制御部131は、本締め制御ユニット130内部� ��設けられ、図1では概略的に点線で示されて いる。制御部131は、MPUやメモリなどを含み、 各部を制御する。別の実施例では制御部121と 131は一体に構成される。

 電源スイッチ132は、ユーザによって操作� ��れ、本締め制御ユニット130の電源をオンオ� ��する。正逆転スイッチ133は、ドライバ110の� ��転方向をネジが締まる正方向に回転させる� ��、ネジを緩める逆方向に回転させるかを切� ��替える。カウンタ134は、モードスイッチ122� ��本締めモードに設定されたときに動作し、� ��締めモードに設定されたときには動作しな� ��。カウンタ134は、トルクアップしたネジ10� �本数を計数する。カウンタ設定部135は、ユ� �ザが任意にカウンタ134にネジの本数を設定� �る場合に使用される。端子138にはケールブC� ��他端が接続され、これにより、仮締め制御� ��ニット120と本締め制御ユニット130とは電気� ��に接続される。本実施例では、仮締め制御� ��ニット120は、本締め制御ユニット130から電� ��を得てその一部をドライバ110に供給してい� ��が、仮締め制御ユニット120は独自に電源ケ� ��ブルを有して電源を得てもよい。

 以下、図2(a)乃至図3を参照して、ネジ締� �装置100の動作について説明する。ここで、� �2(a)は、仮締め状態のネジ10、部品20及び被締 結物30の位置関係を示す部分断面図である。� ��2(b)は、着座したネジ10、部品20及び被締結� �30の位置関係を示す部分断面図である。図3� �、ネジ締め装置100の動作を説明するフロー� �ャートである。

 まず、ユーザは電源スイッチ132をオンにし� ��仮締め制御ユニット120と本締め制御ユニッ� ��130の電源を入れる。次いで、ユーザは仮締� ��を設定及び開始する(ステップ1002)。即ち、� ��ードスイッチ122を仮締めに設定し、正逆転� ��イッチ133を正回転に設定してレバー116を引� ��。モードスイッチ122が仮締めモードを設定� ��るとドライバ110の動作は仮締め制御ユニッ� ��120の制御部121のみによって制御される。次� ��、ユーザはタイマ入力部125を介して駆動時� ��を、例えば、0.2秒と設定する(ステップ1004)� ��次いで、
 次に、ユーザは、ビット114の先端をネジ10� �リセス12に嵌合してレバー116を引く。それに 応答して、制御部121はドライバ110への通電を 開始し、ドライバ110を回転する(ステップ1006) 。同時に、タイマ124がカウントダウンを開始 する。カウントダウンは仮締め制御ユニット 120の内部クロックを利用することができる。 タイマ124に設定された駆動時間が0になった� �判断すると(ステップ1008)、制御部121はドラ� �バ110への通電を停止する(ステップ1010)。こ� �結果、ビット114はタイマ124で設定された駆� �時間だけしか回転しないのでばらつきのな� �仮締め量をネジ10に与えることができる。仮 締め量を与えられたネジ10は図2(a)に示すよう になる。

 この際、制御部121は、仮締めモードにお� ��るドライバ110の回転速度を本締めモードに� ��けるそれよりも小さく、例えば、半分に設� ��する。これにより、タイマ124の駆動時間長� ��することができ、制御が容易になるため、� ��締め量の精度を高めることができる。仮締� ��動作により、本締め動作において被締結物3 0のネジ孔32と部品20のネジ孔22がずれて他の� �ジ10の挿入ができなくなることを防止するこ とができる。

 次に、ユーザは本締めを設定及び開始す� ��(ステップ1012)。即ち、モードスイッチ122を� ��締めに設定し、正逆転スイッチ115を正回転� ��設定してレバー116を引く。モードスイッチ1 22が本締めモードを設定するとドライバ110の� ��作は本締め制御ユニット130の制御部131のみ� ��よって制御される。次に、ユーザはカウン� ��設定部135を操作してネジ本数をカウンタ134� ��入力する(ステップ1014)。

 次に、ユーザは、ビット114の先端をネジ1 0のリセス12に嵌合してレバー116を引く。それ に応答して、制御部131はドライバ110への通電 を開始し、ドライバ110を回転する(ステップ10 16)。これにより、図2(b)に示すように、ネジ10 を本締めする。ネジ10が着座まではモータ軸� ��カムが一体的に回転するがネジがトルクア� ��プするとそのトルクでモータ軸がカムを乗� ��上げて回転が停止する。回転停止に応答し� ��カウンタ134がカウントダウンする(ステップ 1018)。

 ユーザは全てのネジを本締めしたと判断� ��るとカウンタ134を見る(ステップ1020)。カウ� ��タ134の値がゼロであれば本締めを終了する� ��カウンタ134がゼロでなければ締め忘れたネ� ��があるのでこれを本締めする。この結果、� ��め忘れを防止することができる。

 本締めモードは、上述のように、制御部1 31は回転速度を仮締めモードのそれよりも大� ��く設定して本締めを迅速に行う。また、仮� ��め時にカウンタ134が動作することはないか� ��仮締めによるカウンタ134の誤動作を防止す� ��ことができ、締め忘れを防止することがで� ��る。

 本実施例のネジ締め装置100は、特にネジ� ��の短いネジを仮締めする場合に適している� ��従来のように、本締め制御ユニット130のみ� ��レバー116のオン操作時間のみによって仮締� ��を行うとレバー116を0.2秒だけオンにするこ� ��は困難である。ネジ部が短いネジは、3回転 程度でネジは着座してしまうため、着座した 場合にはユーザは正逆転スイッチ133を逆転に してネジを緩める必要があるが、ここでもレ バー116を0.2秒だけオンにすることは困難であ る。本実施例のようにタイマ124を備えた仮締 め制御ユニット120を使用することによって仮 締めを確実に行うことができる。

 ここで、着座時の衝撃(トルク)について� �える。例えば、部品20がバネ部材(例えば、� �ランプリング)である場合やバネ部材(例えば 、バネ座金)を介して部品20を被締結物30に固� ��する場合がある。この場合、着座時のトル� ��が一定であればバネ部材は同じ弾性力を印� ��することになる。しかし、トルクが強すぎ� ��と、例えば、バネ部材が反り返って目的の� ��性力とは逆の極性の弾性力となるなどの問� ��が発生する。このように、着座時のトルク� ��制御が重要になる場合がある。本実施例の� ��ジ締め装置100は一定の仮締め量を与えるの� ��、仮締めされたネジが着座するまでの距離� ��等しいことである。このため、その後の本� ��めにおいて着座する際のトルクも一定とな� ��。

 着座時のトルクを小さくする別のドライ� ��110Aの内部構造を図4に示す。ドライバ110Aは� ��サーボモータ140と、カップリング(軸継手)14 1と、ユニバーサルジョイント(自在継手)142と 、直線摺動軸143と、ユニバーサルジョイント 144と、カップリング145と、ビット114Aと、検� �部150と、エンコーダ158とを有する。

 サーボモータ140はモータ軸140aを回転する 。カップリング141はモータ軸とユニバーサル ジョイント142の軸を結合する。ユニバーサル ジョイント142はモータ軸140aの回転を角度を� �けて直線摺動軸143に伝達する。直線摺動軸14 3は矢印方向に摺動可能な軸である。ユニバ� �サルジョイント144は直線摺動軸143の回転を� �度を付けてビット114Aに伝達する。

 ドライバ110Aはビット114Aに対してサーボ� �ータ140が偏芯している。かかる偏芯はドラ� �バ110Aに必須の構成ではない。従って、サー� ��モータ140のモータ軸140aがビット114Aとは直� �的に又は同心円状に配置されてもよい。

 但し、偏芯した構成は好ましい場合があ� ��。例えば、クランプリングには6つのネジ孔 が設けられており、6つのネジを同時に締め� �ける場合があり、6つのドライバ110Aを同時に 使用する場合がある。この場合、サーボモー タ140のモータ軸140aがビット114Aと同心円状に� ��ると6つのドライバ110Aのサーボモータ140が� �つかり、複数のドライバ110Aを隣接して配置� ��きなくなる。本実施例のように偏芯してい� ��ばかかる問題を解決することもできる。

 上記の例では、ドライバ110Aは自動でネジ 締めを行うが、手動で一つのドライバ110Aを� �用する場合にも偏芯した構成が好ましい場� �がある。例えば、ネジ止めする近傍に背の� �い部品や壁があり、これとサーボモータ140� �ぶつかるような場合である。

 カップリング145は検出部150とビット114Aと を結合する。検出部150は、後述する挿入直前 の位置を検出する。検出部150は、センサ取付 部151と、センサ152と、接続板153と、サンサド グ154と、回り止め155と、固定ブロック156とを 有する。なお検出部150の構成は単なる例示で ある。

 センサ取付部151は、センサ152を固定ブロ� ��ク156の側壁156aに垂直に取り付ける棒状部材 である。センサ152は光電センサである。接続 板153は、カップリング145に一端が結合され、 他端にセンサドグ154が取り付けられる平板部 材である。センサドグ154は遮光板である。回 り止め155は、センサドグ154の回転を防止する 棒状部材であり、接続板155を貫通する。固定 ブロック156は側壁156aと底部156bからなり、断� ��L字形状を有する。底部156bには回り止め155� �垂直に取り付けられる。

 エンコーダ158は、サーボモータ140のモー� ��軸140aの回転角度を検出する。

 ビット114Aが上下移動するとセンサドグ154 もカップリング145に接続された接続板153と共 に上下移動する。この時のセンサ152の光路を 遮光する位置を原点に設定してセンサドグ154 を配置すれば原点検出を容易に行うことがで きる。

 ネジ10の部品20への挿入状態を図5(a)乃至� �5(e)に示す。図5(a)は、挿入開始のネジ10と部� ��20の位置関係を示す断面図である。図4(b)は� ��挿入直前のネジ10と部品20の位置関係を示す 断面図である。図4(c)は、着座直前のネジ10と 部品20の位置関係を示す断面図である。図4(d) は、ネジ10が着座した状態を示す断面図であ� ��。図4(e)は、トルクアップを受けているネジ 10と部品20の位置関係を示す断面図である。� �た、図6は、本実施例のネジ締め方法を適用� ��た場合の時間とトルクの関係を示すグラフ� ��ある。

 本実施例では仮締めは行わないため、図4 に示すドライバ110Aを本締め制御ユニット130A� ��取り付ける。本締め制御ユニット130Aは、制 御ユニット130に入力部136が設けられた構成を している。入力部136は、エンコーダ158が検出 するモータ軸140aの回転量(本実施例では4回転 )を設定する。本締め制御ユニット130Aは検出� ��150及びエンコーダ158の出力を取得し、制御� ��131はこれらの出力に基づいてサーボモータ1 40への通電のオンオフ及び回転速度を制御す� ��。また、本実施例では、ドライバ110Aは手動 でも自動でもよい。手動の場合にはユーザは ドライバ110Aのレバー116を引き、自動の場合� �は本締め制御ユニット130Aのスイッチ又はド� ��イバ110Aに接続された装置のスイッチを介し てドライバ110Aの駆動を開始することができ� �。

 本実施例では、図5(b)に示す挿入直前状態 のネジ10の位置を原点に設定している。ネジ1 0のネジ部の長さと一回転あたりのピッチ量� �予め取得しておく。例えば、ネジ10のネジ部 の長さが5mmであり、一回転あたり1mm挿入され るとすると、図5(b)に示す状態から5回転する� ��図5(d)に示すように着座することになる。

 そこで、本実施例では、図5(c)に示す着座 直前の状態、例えば、ネジ10が4回転した状態 、までは高速でネジ10を回転させ、最後の1回 転は低速で回転させる。高速は、例えば、500 回転であり、低速は、例えば、10回転である� ��ユーザは入力部136を介して4回転を入力して もよいし、ネジ部の長さとピッチ量を入力し て制御部131が4回転を算出してもよい。

 以下、ドライバ110Aを有するネジ締め装置 100Aの動作を図5(a)乃至図8を参照して説明する 。図7は、図6に対比される従来の高速度で本� ��めを行う方法における時間とトルクの関係� ��示すグラフである。図8は、ネジ締め装置100 Aの動作を説明するためのフローチャートで� �る。

 まず、ユーザは、本締め制御装置130Aの電 源スイッチ132を入れて本締めを設定及び開始 する(ステップ1102)。次に、ユーザは、検出部 150を調節してセンサ152が検出する原点位置が 図5(b)に示す挿入直前位置に設定する(ステッ� ��1104)。次に、ユーザは入力部136を介して図5( b)に示す状態から図5(d)に示す状態までの回転 情報を入力する(ステップ1106)。更に、ユーザ はカウンタ設定部135を操作してネジ本数をカ ウンタ134に入力する(ステップ1108)。

 次に、ユーザは、ビット114の先端をネジ1 0のリセス12に嵌合してレバー116を引く。それ に応答して、制御部131はドライバ110への通電 を開始し、ドライバ110を回転する(ステップ11 10)。図5(a)に示す挿入開始状態から検出部150� �図5(b)に示す挿入直前状態を検出するまでは� ��御部131はサーボモータ140を高速で回転する� ��

 制御部131は、検出部150が図5(b)に示す挿入 直前状態を検出してその旨の通知を検出部150 から受信すると(ステップ1112)、エンコーダ158 による検出結果の受信を開始する(ステップ11 14)。エンコーダ158が図5(c)に示す着座直前状� �を検出するまではサーボモータ140を高速で� �転する。

 次に、制御部131は、モータ軸140aが4回転� �たことをエンコーダ158が検出してその旨の� �知をエンコーダ158から受信するとネジ10が図 5(c)に示す着座直前位置にあると判断し(ステ� ��プ1116)、サーボモータ140の動作モードを高� �モードから低速モードに切り替える(ステッ� ��1118)。 この結果、図6に示すように、図5(d)� ��示す着座時のトルクを小さくすることがで� ��る。

 制御部131は、図5(d)に示すネジ10の着座を� ��出すると(ステップ1120)、再び高速モードに� ��更する(ステップ1122)。着座は、後述するよ� ��に、電圧値、エンコーダの値、ホール素子� ��値などから検出することができる。次に、� ��御部131は規定トルクに到達したらネジ締め� ��終了する。ネジ締め装置100は規定トルクを� ��ライバ110内のカムを利用して検出していた� ��、ネジ締め装置100Aはトルク値を監視するこ とによって規定トルクを検出する。その後、 制御部131は、カウンタ134にカウントダウンさ せる(ステップ1126)。

 高速モードに切り替えることによって部� ��がバネ部材である場合やネジと部品の間に� ��ネ座金などのバネ部材を介在させてこれに� ��定の弾性力をもたせるのに必要な時間が短� ��なる。この結果、図5(e)に示すネジ締めを大 きすぎないトルクで行うことができる。図6� �図7を比較すると、本実施例の締め付け制御� ��法によれば着座時のトルクが激減すること� ��理解される。

 ユーザは全てのネジを本締めしたと判断� ��るとカウンタ134を見る(ステップ1128)。カウ� ��タ134の値がゼロであれば本締めを終了する� ��カウンタ134がゼロでなければ締め忘れたネ� ��があるのでこれを本締めする。この結果、� ��め忘れを防止することができる。

 このように、本実施例によれば、着座時� ��トルクを規格値内に収める精度が向上し、� ��品(例えば、クランプリング)及び被締結物(� ��えば、スピンドルモータのハブ)からなる製 品(例えば、ハードディスク装置)の品質が安� ��する。また、サーボモータ140や機構部の高� ��性化をすることなく、ドライバ110Aの寿命を 従来のような高速度のみを行う場合よりも延 ばすことができる。

 電動ドライバ110は、図1に示すように、仮 締め制御ユニット120が別体であったが、本発 明は、仮締め制御ユニット120が電動ドライバ 110又は本締め制御ユニット130と一体になった 構成を妨げるものではない。図9(a)は、仮締� �制御ユニット120と一体になった電動ドライ� �110Bの正面図であり、図9(b)は電動ドライバ110 Bの側面図である。

 電動ドライバ110Bは、モードスイッチ113と 正逆転スイッチ115が本体112Aの表面に取り付� �られている点で電動ドライバ110とは異なる� �また、ドライバ110Bはエンコーダ158を内蔵し� ��いるがドライバ110はエンコーダを内蔵して� ��ない点でも相違する。更に、電動ドライバ1 10Bは図1に示す本締め制御ユニット130と類似� �本締め制御ユニット130Bに取り付けられる。� ��締め制御ユニット130Bは正逆転スイッチ115を 有さず、入力部136を有する点で本締め制御ユ ニット130とは異なる。また、ドライバ110Bの� �作はドライバ110及び110Aのいずれとも異なる� ��

 モードスイッチ113と正逆転スイッチ115と� ��ジ締め動作との関係を表1に示す。

 モードスイッチ113で必要な動作を設定し� ��おき、レバー116を握るとその動作を実行す� ��。動作実行中にレバー116を放すとその場で� ��作を中断する。本締め動作中にレバー116を� ��して中断するなど異常終了したときは、自� ��的にネジ緩め量だけ戻して、正しく本締め� ��れていないことを目視できるようにする。� ��締め動作でも、着座点付近で異常が発生す� ��場合もあるため、異常時はネジを緩めて終� ��する。

 本締め制御ユニット130Bのカウンタ134は、 本締めが成功し、ビット回転量から仮締め後 の本締めであることが確認されたときにカウ ントアップ(+1)する。ネジ抜取又はネジ緩め� �作が成功し、電流値から測定したその時の� �しトルク値が規定値以上ならば、本締めさ� �ていたネジが緩められたとしてカウントダ� �ン(-1)する。押しボタンスイッチにより、任� ��の時点で計数値を0にリセットできる。なお 、これらのカウントアップ、カウントダウン をカウントダウン、カウントアップに変更す れば図1の実施例と同様になる。

 以下、図10を参照して、ドライバ110Bを有� ��るネジ締め装置100Bの主要構成について説明 する。ここで、図10は、ネジ締め装置100Bの主 要構成のブロック図である。

 スイッチ113、115及びレバー116はユーザの� ��示をMPUに伝える。本締め制御ユニット130Bは 、制御部131と、カウンタ134と、角度カウンタ 160と、D/A変換器161と、パワーアンプ162と、A/D 変換器163とを含む。

 制御部131はMPUからなり、ユーザの指示に� ��じてモータ140を制御するマイクロコントロ� ��ラである。制御部131は、プログラムを記憶� ��るROM、一時記憶用RAM等を同一チップに内蔵� ��る小型のコンピュータである。

 角度カウンタ160は、モータ140の回転量を� ��測するためのアップダウン・カウンタで、� ��ンクリメンタル型エンコーダ158の出力パル� ��を計数する。更に、モータ140の回転量の測� ��値をMPUによりギアの減速比で割り算してビ� ��ト114の回転量に変換する。レバー116を握っ� ��動作が開始される時に0に初期化され、その 後の動作中のビット回転量を測定する。ビッ ト回転速度は、MPUにより単位時間毎(1msec程度 ) のビット回転量の増減量を測定し、その時 間間隔で割って算出する。

 D/A変換器161は、MPUでトルク制御、速度制� ��、角度制御のために計算されたモータ140へ� ��デジタルの操作量をアナログ電圧に変換し� ��次のパワーアンプ162へ出力する。

 パワーアンプ162は、D/A変換器161の出力に� ��例した電圧でモータ140を駆動する。D/A変換� ��161をPWM(パルス幅変調器)、パワーアンプをFE Tによるスイッチング回路に交換してデジタ� �制御でモータ140を駆動することもできる。

 A/D変換器163は、モータ巻線に直列に挿入� ��た抵抗器の両端の電圧としてのアナログ値� ��デジタル値に変換して、MPUで抵抗値で割り� ��しモータ電流値を測定する。更に、MPUで、� ��ータ140のトルク定数とギアの減速比を乗算� ��ると、ビット出力トルクが得られる。

 エンコーダ158は、モータ140の回転量を測� ��するためのインクリメンタル型ロータリエ� ��コーダである。スリットを透過する光の明� ��を検知することで微小回転量ごとにオン/オ フする。矩形波信号を発生でき、更に互いに 90度の位相差を持つ2相の矩形波を発生させる タイプでは、信号の進み/遅れの解析により� �転方向の検出も可能になる。モータ140の絶� �角度を検出するアブソリュート型のエンコ� �ダを使用してもよい。その場合はカウンタ16 0を使用せずに直接MPUに回転角度を読み込み� �初期化の代わりに、動作開始時点の回転角� �をMPU内に記憶しておき、動作中の回転量は� �の記憶値を減算して動作開始からのモータ14 0の回転量とする。

 モータ140は、ブラシ付きDCサーボモータ� �、モータ電流に比例したトルクを発生する� �モータは3相ブラシレスモータを使用しても� ��い。その場合はエンコーダ計測のモータ回� ��角情報を用いて正弦波転流制御を行う部分� ��追加することで、ブラシの代わりをさせる� ��要がある。操作量(入口)とモータ電流(出口) ではDCサーボモータと等価になり、基本的な� ��作はDCサーボモータを用いた場合と変わら� �い。

 ギア146は、モータ140の出力トルクをギア� ��減速比倍に増力してビット114を回転させる� ��その代わり、ビット回転速度は1/減速比に� �速される。図4では、要素141乃至145がギア146� ��相当する。トルクが小さい時など、ギア等� ��減速機を使用せずにモータの回転をそのま� ��ビットに伝えることも可能で、その場合は� ��速比を1とする。

 カウンタ134は、ネジ10の締め忘れ防止の� �め、本締めに成功したネジ10の数を計数する アップダウン・カウンタである。ユーザがカ ウンタ設定部135を操作してカウンタをゼロに する。本実施例では、仮締めされているネジ の本締めに成功したときにMPUの指示で+1とし� ��本締めされているネジを緩めたり抜き取っ� ��りした場合には-1とする。その場合、ビッ� �114を逆転させたときの戻しトルクを電流値� �測定し、これが規定値以上のときだけ締ま� �ていたネジ10を緩めたとものして、本締め成 功計数値をカウントダウン(-1)する。

 本実施例では仮締め量を一定に制御する� ��めに2つの制御方法を使用する。第1の制御� �法は、タイマ124で仮締め時間を計測する代� �りにエンコーダ158でビット回転量(仮締め回� ��量)を計測して着座せずに仮締め量を得る。 第2の制御方法は、一旦ネジを着座させて着� �を検出と同時に正転を停止し、仮締め量だ� �逆転させて仮締め量を得る。即ち、第2の制� ��方法は、締め付けを途中で止めずに一旦ネ� ��10が着座するまでビット114を回転させる。� �お、本実施例では、ドライバ110Bは手動操作� ��れるが、これら2つの制御方法は自動締め付 け装置にも適用可能である。

 以下、第1の制御方法を図11及び図12を参� �して説明する。ここで、図11は、第1の制御� �法のタイミングチャートである。図12は、第 1の制御方法のフローチャートである。

 最初に、ユーザは仮締めを設定及び開始す� ��(P ₁ 、ステップ1202)。即ち、モードスイッチ113を� ��締めに設定し、正逆転スイッチ115を正回転� ��設定してレバー116を引く。着磁したビット1 14を鉄製の十字穴付ネジ10のリセス12に嵌合し て雌ネジ孔22及び32の入口に設定し、仮締め� �シーケンスを開始する。

 まず、ネジ孔22及び32の入口でのカジリ(焼� �付き)防止のために微小量逆転する(P ₂ 、ステップ1204)。これは、ネジが倒れている� ��態でいきなり正転するとカジリが発生し易� ��ので、微小量(90度~360度程度)逆転してネジ10 ネジ穴22及び32に真っ直ぐに整列させる。な� �、カジリとは、ネジの熱伝導率が低く熱膨� �率が高いため、電動工具などで締め付ける� �摩擦熱によりネジ部が膨張して雄ネジと雌� �ジが密着し、動かなくなることをいう。

 次に、ネジ孔22及び32の入口でのカジリ防止 のために最初は低速でビット114を回転する(P ₃ 、ステップ1206)。低速期間は回転量としてユ� ��ザが入力部136を介して本締め制御ユニット1 30Bに予め登録している。制御部131はその回転 量に到達したかどうかをエンコーダ158を利用 して判断する。低速は、例えば、2回転であ� �。

 次に、締め付け時間の短縮のために着座直� ��までは高速でビット114を回転する(P ₄ 、ステップ1208)。着座直前であるかどうかは� ��ンコーダ158を利用する。例えば、ネジ10の� �ジ部の長さが5mmであり、一回転あたり1mm挿� �されるとすると5回転で着座する。このため� ��ステップ1208は、ネジ10が4回転した状態をエ ンコーダ158が検出するまではビット114を高速 で回転する。ユーザが着座直前の回転量を入 力部136を介して本締め制御ユニット130Bに予� �登録する点は本締め制御ユニット130Aと同様� ��ある。制御部131はその回転量に到達したか� ��うかをエンコーダ158を利用して判断する。� ��お、低速モードは、例えば、10回転、高速� �ードは、例えば、500回転である。

 次に、制御部131は着座直前位置にネジ10が� �達したと判断するとビット114を減速及び停� �する(P ₅ 、ステップ1210)。着座前に停止しているので� ��ジ10が浮いている(P ₆ )。但し、エンコーダ158を利用した回転量で� �定するため、ネジ10のネジ部の長さが異なる と仮締め量も異なる。この状態では、ネジ10� ��まだ着座していないために衝撃(トルク)は� �ど無い(P ₁₂ )。

 次に、ユーザは本締めを設定及び開始する( P ₇ 、ステップ1212)。即ち、モードスイッチ113を� ��締めに設定し、正逆転スイッチ115を正回転� ��設定してレバー116を引く。ビット114をネジ1 0のリセス12に嵌合し、本締めのシーケンスを 開始する。まず、二度締めを想定し最初は低 速でビット114を回転する(P ₈ 、ステップ1214)。即ち、本締め後にネジ10を� �める場合もあるため、回転量からこれを検� �する間、低速でビット114を回転する。低速� �を指令して回転量が増加しないときは本締� �後にネジ10を再度本締めしていると判断して 着座済とし、速度制御を終了してトルクアッ プに移行する。(この時は、本締めとしては� �常終了とするが、後述のように1226において� ��すでに本締め済のネジを再度本締めしたた� ��、カウントアップはしない)
 次に、締め付け時間の短縮のために着座直� ��までは高速でビット114を回転する(P ₉ 、ステップ1216)。

 次に、着座時の衝撃(トルク)を抑えるため� �ビット114を低速で回転する(P ₁₀ 、ステップ1218)。この結果、ネジ10は着座す� �(P ₁₁ 、ステップ1220)。ネジ10が着座するとビット11 4の回転速度が下がるので、回転速度が規定� �以下(或いは、指示している回転速度に対し� ��実際の回転速度の低下割合が規定値以下)と なったことを検出して着座と判断する。ビッ ト114の回転速度はエンコーダ158による回転量 計測値から、微小時間あたりの回転量として 測定できる。あるいは代わりに、モータ電流 値が規定値以上に増加したことを検出して着 座と判断し、速度制御からトルクアップ制御 に切り替えてもよい。

 着座時の回転速度は低速であるので着座検� ��遅れによる電流と慣性力の両面でトルクを� ��さくすることができる(P ₁₃ )。これにより、制御部131は、ビット114の回� �速度制御を終了する。

 次に、制御部131は指定のトルク曲線に従っ� ��トルクアップ制御を開始する(P ₁₄ 、ステップ1222)。次に、制御部131は最大締め� ��けトルクのところで指定時間トルクを保持� ��、締め付けを安定させる(P ₁₅ 、ステップ1224)。次に、制御部131は、本締め� ��始から着座まで(或いはトルクアップまで)� �回転量から、仮締めされたネジを確かに本� �めしたこと、及び、正常にトルクアップ及� �トルクホールドが行なわれたと判断すると� �本締め成功のネジ10の本数を計数するための パルス(+1)を1個出力する(P ₁₆ 、ステップ1226)。本締めされているネジを再� ��本締めした場合は、ビットとリセス嵌合の� ��タ分程度の僅かな量しか回転しないため、� ��締めのために浮かせた分の回転量に比べて� ��ない回転量の場合は、本締めされたネジを� ��度本締めしたということが容易に判断でき� ��この場合は本締め成功のカウントアップは� ��わない。更に、単にカウントアップしない� ��けでなく、必要に応じて本締めされたネジ� ��再度本締めしたことを明示的に警報出力す� ��ことも可能。(本締めを二度行っても異常と して処理する必要はないが、少なくとも本締 め成功パルスを出力しない)
 本締めの途中で、何らかの異常が検出され� ��最終締め付けトルクまでトルクアップでき� ��かったときは、ビット114を逆転してネジ10� �仮締め位置まで戻す。これにより、締め忘� �が容易に発見できるようにする。また、異� �の原因を取り除いたあと再度同じ手順で本� �めができる。

 以下、第2の制御方法を図13及び図14を参� �して説明する。ここで、図13は、第2の制御� �法のタイミングチャートである。図14は、第 2の制御方法のフローチャートである。図14に おいて図12と同様のステップについては同様� ��参照符号を付して説明は省略する。ステッ� ��1202からステップ1208までは図12と同様である 。

 制御部131は着座直前位置にネジ10が到達し� �と判断するとビット114を低速で回転する(P ₂₁ 、ステップ1302)。低速モードの回転数は、例� ��ば、10回転である。

 次に、ビット114の回転速度の低下で着座を� ��出し、ビット114の回転速度制御を終了して� ��転のための角度制御に切り替える(P ₂₂ 、ステップ1304)。着座検出遅れのため、速度� ��御の最後の部分の電流により一瞬トルクを� ��生する(P ₂₅ )。バネ座金が無い場合など着座の衝撃は一� �である場合には、着座検出が遅れるため速� �制御を終了間際のモータ電流により一瞬ト� �クが発生する場合があるからである。この� �きのモータ電流値を計測して規定値以上に� �れば着座と判定することも可能である。こ� �らの方法により着座が自動検出できれば、� �御部131は自動で仮締めのための角度制御に� �り替えて逆転させることができる。更に、� �座時の衝撃が逆転時のトルクに現れる(P ₂₆ )。逆転により、着座時の衝撃で締め込んだ� �ジの戻しトルクの大きさが電流に現れるか� �である。P ₂₆ の電流値がP ₂₅ の電流値よりも大きい場合はビット回転速度 と回転部分のイナーシャに比例し、衝撃吸収 時間に反比例する慣性力が加算されているこ とになる。

 次に、制御部131は、仮締めのため指定回転� ��(仮締め量)だけ逆転してネジ10を着座位置か ら浮かせる(P ₂₃ 、ステップ1306)。仮締め量はユーザが入力部1 36を介して本締め制御ユニット130Bに予め登録 している。制御部131はその回転量に到達した かどうかをエンコーダ158を利用して判断する 。このように、着座検出後はトルクアップせ ずに所定の回転量だけ逆転して、ネジ頭と部 品20との間に仮締め量に対応した隙間を形成� ��る。ネジ込むときの摩擦抵抗が大きく変動� ��るネジ10に対しても仮締め量を正確に制御� �ることができる。これにより、部品20を微小 に動かすことができ、他のネジ10を締めやす� ��する。全てのネジ10が仮締めされると、必� �に応じて部品20を正しい位置に微小移動して 固定する。

 次に、ユーザは本締めを設定及び開始する( P ₇ 、ステップ1212)。ステップ1214及び1216を経て� �着座時の衝撃(トルク)を抑えるためにビット 114を低速で回転する(P ₂₄ 、ステップ1308)。着座に接近すると着座時の� ��撃を抑えるため減速する。仮締め量分だけ� ��転すれば着座することが分かっているので� ��速時期を着座直前に設定することができる� ��この低速回転の期間を十分短くできるため� ��、仮締め時よりも着座寸前のビット回転速� ��を下げることができ、精密な本締めが可能� ��なる。その後は、ステップ1220乃至1228が行� �れる。

 以下、第2の制御方法の変形例を図15及び� ��16を参照して説明する。ここで、図13は、第 2の制御方法の変形例のタイミングチャート� �ある。図16は、第2の制御方法の変形例のフ� �ーチャートである。図16において図14と同様� ��ステップについては同様の参照符号を付し� ��説明は省略する。ステップ1202からステップ 1304までは図14と同様である。

 制御部131は、仮締めのため指定回転量(仮締 め量)だけ逆転してネジ10を着座位置から浮か せるが仮締め量はリセス12の方向又はビット1 14の方向が揃うように微調整する(P ₂₇ 、ステップ1310)。これにより、本締め時にビ� ��ト114とリセス12が同じ角度で嵌合できるよ� �になる。また、ネジ10のネジ部の長さが変わ っても、仮締め量を常に同一量に制御するこ とができる。また、戻し角度は微小なので必 要な仮締め量を確保しつつリセス12の方向を� ��えることができる。

 リセス12の方向を揃えるためにはビット11 4の原点センサを設けてもよい。但し、そこ� �で厳格にしなくてもよい。例えば、微修正� �れた最終位置決め角度が、リセス12が十字穴 の場合90度(又は±45度)ステップ、6角穴の場合 は60度(又は±30度)ステップ、両者混合の場合� ��180度(又は±90度)ステップの飛び飛びの値と� ��ればよい。この方法は、特別なハードを必� ��としない計算方法を工夫するだけの方法で� ��るので安価である。図15の横に十字穴のリ� �ス12が揃う様子を示す。

 その後は、ステップ1212乃至1224が行われる� �次に、トルクホールドが完了してトルクが� �放されたことが作業者の手に伝わり、作業� �に本締めが完了したことが判るとドライバ� �持ち上げるため、ネジのリセスからビット� �結合が外れ、更に握っていたレバーを開放� �る。このレバーが開放動作がP _7’ の時点で制御部131で検出されると、ビット114 の方向を揃えるために微小量逆転する(P ₂₈ 、ステップ1312)。この結果、次のネジの本締� ��時にビット114とリセス12が同じ角度で嵌合� �ることができる。このため、トルクホール� �からトルクが解放された後でビット114を逆� �させる。この場合、正転することも考えら� �るが、リセス12とビット114の結合が外される 前にレバー116が開放されると正転の場合に締 め過ぎてしまうため、逆転の方が安全である 。なお、このとき、電流を監視してトルクが 掛かっていないことを確認、トルクが掛かっ ていたならば異常終了とする。リセス12の方� ��を揃えるためには、最終位置決め角度が、� ��セス12が十字穴の場合90度ステップ、6角穴� �場合は60度ステップの飛び飛びの値で一番回 転量が少ない値とする。

 その後は、ステップ1226乃至1228が行われる� �なお、逆転時の電流値を測定し、規定以上� �大きな電流が流れた場合はリセス12とビット 114の結合が外れる前に逆転しネジ10を緩めた� ��して異常終了とし、P ₁₆ のパルスは出力しない。

 本締め、仮締めで異常が発生してネジ10� �指定回転量だけ緩める場合も、最終的に逆� �して位置決めする角度をリセスの形状に応� �て90度ステップ、60度ステップなどの飛び飛� ��の角度でのみ停止するように戻し角度を選� ��すれば、ビット114の方向を揃えて動作を終� ��することができる。ネジ緩め、ネジ抜取動� ��時も、完了後にリセス12の方向が同じにな� �ような90度ステップ、60度ステップの回転量� ��設定しておけば、これらの動作後もビット1 14の方向が常に揃う。又、これらの動作中に� ��バー116が放されて動作を中断する場合も、� ��の飛び飛びの角度で停止させる。

 また、ビットおよびリセスの方向を揃え� ��方法を第2の制御方法の変形例として説明し てきたが、第1の制御方法でも仮締めのため� �座前にビット回転を停止する角度をリセス� �形状に応じて同様に90度ステップ、60度ステ� ��プなどの飛び飛びの値に制御することが可� ��である。

 以上、本発明の好ましい実施例について� ��明したが、本発明はこれらの実施例に限定� ��れるものではなく、様々な変形及び変更が� ��能である。