JPH08323561A - ねじ締め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 上下方向のみならず斜め方向からのねじ締め
が可能であり、ビット軸の推力を容易に制御しうるねじ
締め装置の提供を目的とする。 【構成】 ねじ締め装置１は装置本体２及び制御装置３
から構成されている。制御装置３はマイクロコンピュー
タ９０、Ｄ／Ａコンバータ９１、電気式バルブ９２等か
らなる。装置本体２のヘッドの位置角度が変化すると、
マイクロコンピュータ９０はヘッド５０の位置角度を求
め、ついでヘッド５０の重力のビット軸方向の分力と釣
り合うのに必要なバランス圧力を算出し、更に電気式バ
ルブ９２の固有の式からバランス圧力に対応するバラン
ス電圧を算出し、このバランス電圧に対応する信号をＤ
／Ａコンバータ９１に出力する。Ｄ／Ａコンバータ９１
はこの信号に対応する電圧指令信号を電気式バルブに出
力し、電気式バルブ９２は入力された電圧指令信号によ
ってエアシリンダ８０のエア圧を調節する。

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】従来、例えば特開平６−２６２４５３号
に示されるねじ締め装置が知られている。このねじ締め
装置は、図１２に示すように、コ字状の支持体１１０を
備えており、この支持体１１０は、鉛直状に支持・固定
されている。この支持体１１０には鉛直方向に延びる上
下軸（支持軸）１２０が回転可能に設けられている。上
下軸１２０は雄ねじ軸を構成するもので、上下軸用モー
タ１３０により回転される。

【０００３】ヘッド１５０は、雄ねじＭＳを雌ねじ穴部
ＦＳに締め付けるためのビット軸１５０ｂ、このビット
軸１５０ｂを回転可能に保持するブラケット１４２及び
このビット軸１５０ｂを軸回転させるビット軸用モータ
１５０ａを備えている。このヘッド１５０は、ブラケッ
ト１４２に設けた雌ねじ孔１４１にて上下軸１２０に嵌
装されている。この雌ねじ孔１４１は、上下軸１２０と
共にボールねじを構成している。従って、上下軸１２０
が回転するのに伴い、ヘッド１５０は上下軸１２０に沿
って移動する。

【０００４】尚、支持体１１０の上面には図示しないエ
アシリンダが取り付けられ、そのロッドはヘッド１５０
のブラケット１４２に固着されている。このエアシリン
ダは、ヘッド１５０の重力をキャンセルするように一定
のエア圧に設定されている。ところで、一般に、ねじ締
め装置において要請されるねじ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。

【０００５】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ＭＳ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ＭＳの空回り等のねじ締め不良を発生させないこ
と。

【０００６】特開平６−２６２４５３号のねじ締め装置
では、上記機能を実現すべく、ねじ締め工程を、 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。

【０００７】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。 の３つに分解し、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
クを図１３に示すように制御している。図１３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
ＭＳの雌ねじ穴部ＦＳへの喰い付き始めまでに対応す
る。また、ねじ締めパターンがねじ込み状態にあるとき
が、雄ねじＭＳの喰い付き始め後雄ねじＭＳの着座前
（雄ねじＭＳの雌ねじ穴部ＦＳへの締め付けにより雄ね
じＭＳの頭が雌ねじ穴部ＦＳの開口端上に当接する前）
までに対応する。更に、ねじ締めパターンが締め上げ状
態にあるときが、雄ねじＭＳの着座前から着座時までに
対応する。

【０００８】ここで、上下軸推力（上下軸１２０がビッ
ト軸１５０ｂを上下動させる推力を表し、雄ねじＭＳの
頭に対するビット軸１５０ｂの先端の押し付け力に相
当）は、図１３に示すように、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。即ち、第１上下軸推力は、雄ねじＭＳの雌
ねじ穴部ＦＳ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。また、第２上下軸推力は、雄ねじＭＳの雌ねじ穴部
ＦＳ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。更に、第３上下軸推力は、雄ねじＭＳの
締め上げを十分な下動推力でもって雄ねじＭＳ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。

【０００９】このように、ねじ締めパターンが開始状態
にあるとき、ねじ込み状態にあるとき、締め上げ状態に
あるときのそれぞれの段階につき、ビット軸１５０ｂの
上下軸推力が適正に定められているので、ビット軸１５
０ｂの先端が雄ねじＭＳの頭から滑ることなく、ねじ締
めを確実に達成できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のねじ
締め装置の支持体１１０は、鉛直状に支持・固定されて
いるため、上下方向にのみしかねじ締めを行うことがで
きなかった。このため、斜め方向からねじ締めを行った
り横方向からねじ締めを行ったりすることが要求される
種々の機械の組立工程に容易に適用できないという不都
合があった。

【００１１】かかる不都合は、ねじ締め装置の支持体１
１０に水平軸を取り付け、支持体１１０を水平軸周りで
回転可能に支持する構造とすれば、支持体１１０を介し
てヘッド１５０も水平軸周りで回転可能となるため、容
易に解消されるかにみえる。しかしながら、上記のねじ
締め装置の支持体１１０を水平軸周りに回転した場合、
ヘッド１５０の重力のビット軸方向の分力は、ヘッド１
５０が回転して水平に近付くに従って小さくなる。この
ため、ヘッド１５０の重力をキャンセルするように一定
のエア圧に設定されたエアシリンダをそのまま使用した
のでは、ヘッド１５０が回転して水平に近付くにつれ、
ヘッド１５０がエアシリンダにより逆に引き上げられる
状態になり、上下軸用モータ３０に負荷がかかるという
問題があった。

【００１２】また、本発明者らは、上下軸用モータ１３
０の電流制限値を一定にした上で、ヘッド１５０の垂線
に対する角度（ヘッドの位置角度）に対する押え力の変
化を追跡したところ、図１４に示すように最大約３ｋｇ
ｆの低下が見られた。このように押え力が減少した場
合、雄ねじＭＳのねじ頭からビット軸１５０ｂの先端が
外れることが懸念されるため、何らかの対策が必要とさ
れた。

【００１３】更に、特開平６−２６２４５３号に開示さ
れたねじ締め装置のように支持体１１０が鉛直方向に支
持・固定されている場合には、ねじ締めパターンが開始
状態にあるとき、ねじ込み状態にあるとき、締め上げ状
態にあるときのそれぞれの状態につき、ビット軸１５０
ｂの上下軸推力が適正に定められた値で制御することが
できたのであるが、支持体１１０が回転してヘッド１５
０が垂線に対して斜めになると、同様の制御を行っても
エアシリンダがヘッド１５０を引き上げようとするた
め、結果的に上下軸推力が減少してしまい、ビット軸１
５０ｂの上下軸推力を適正に定められた値で制御できな
いという不都合を生じた。

【００１４】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、上下方向のみならず斜め方向からのねじ締めが可能
であり、ビット軸の推力を容易に制御しうるねじ締め装
置の提供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載されたねじ締め装置は、図１に例示
したように、雄ねじをワークの雌ねじ穴部に締め付ける
ビット軸を備えたヘッドと、水平軸周りに回転可能に取
り付けられ、支持軸に沿って前記ヘッドを移動可能に支
持する支持体と、前記ヘッドの重力に抗して該ヘッドを
支持するヘッド支持手段と、前記ヘッドの位置角度を検
出する角度検出手段と、前記角度検出手段により検出さ
れた前記ヘッドの位置角度に基づいて、該ヘッドの重力
のビット軸方向の分力と釣り合うように前記ヘッド支持
手段のヘッド支持力を制御するヘッド支持制御手段とを
備えたことを特徴とする。

【００１６】また、請求項２に記載したように、請求項
１のねじ締め装置において、前記支持軸に沿って前記ヘ
ッドを移動させるヘッド移動手段と、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、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まで
の第２段階、前記着座前から前記雄ねじの前記雌ねじ穴
部への着座後締付完了までの第３段階のいずれの段階で
あるかを認識する認識手段と、前記認識手段により第２
又は第３段階である認識されたとき、前記ヘッド移動手
段により前記ヘッドを前記支持軸に沿って移動させる推
力に関し、第１段階よりも該推力が大きくなるように前
記ヘッド移動手段を制御する移動制御手段とを備えるよ
うに構成してもよい。

【００１７】更に、請求項３に記載したように、請求項
１又は２のねじ締め装置において、前記ヘッド支持制御
手段は、前記角度検出手段により検出された前記ヘッド
の位置角度が所定の切替角度になると、該切替角度にお
ける前記ヘッドの重力のビット軸方向の分力と釣り合う
ように前記ヘッド支持手段のヘッド支持力を制御するよ
うに構成してもよい。

【００１８】このとき、請求項４に記載したように、請
求項３のねじ締め装置において、前記所定の切替角度は
ｎ個存在し、該切替角度はｍ／ｎ（ｍ、ｎは共に整数で
あり、ｍ≦ｎ）のアークコサイン値として定められてい
てもよい。そして、請求項５に記載したように、請求項
１〜４のねじ締め装置において、前記ヘッド支持手段
は、圧力作動シリンダであり、前記ヘッド支持制御手段
は、入力された電圧値に比例する圧力に基づいて前記圧
力作動シリンダの作動圧を制御する電気式バルブと前記
電気式バルブに対して前記ヘッドの重力のビット軸方向
の分力と釣り合うために必要な電圧値を出力するバルブ
制御手段とを備えるように構成してもよい。

【００１９】このとき、請求項６に記載したように、前
記バルブ制御手段は、前記圧力作動シリンダが前記ヘッ
ドの重力と釣り合うために前記電気式バルブに出力すべ
き電圧値を電圧最大値として求め、０から該電圧最大値
までを一定範囲ごとに分割して複数の電圧範囲を設定す
る電圧範囲設定手段と、前記電圧範囲設定手段により設
定された各電圧範囲につき、一定値おきに定められた切
替電圧値を対応させて記憶手段に記憶させる記憶制御手
段と、前記圧力作動シリンダが前記角度検出手段により
検出された前記ヘッドの位置角度における該ヘッドの重
力のビット軸方向の分力と釣り合うために前記電気式バ
ルブに出力すべき電圧値が、前記複数の電圧範囲のいず
れに属するのかを判断する判断手段と、前記判断手段に
より判断された電圧範囲に対応する切替電圧値を前記記
憶手段から読み出し、該切替電圧値を前記電気式バルブ
に出力する信号出力手段とを備えるように構成してもよ
い。

【００２０】

【作用及び発明の効果】上記構成を備えた各請求項のね
じ締め装置では、ヘッドを支持する支持体が水平軸周り
に回転されると、角度検出手段がヘッドの位置角度を検
出する。すると、ヘッド支持制御手段は、このヘッドの
位置角度に基づいてヘッドの重力のビット軸方向の分力
と釣り合うようにヘッド支持手段の支持力を制御する。

【００２１】即ち、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ヘッドは、水平軸周りに回転さ
れて垂線に対して斜めに配置されたとしても、絶えずヘ
ッド支持手段によりヘッドの重みをキャンセルされた状
態で支持されるのである。尚、ヘッドの重力のビット軸
方向の分力とは、ヘッド質量をＷ（ｋｇ）、ヘッドの位
置角度（垂線に対するヘッドの角度）をθとすれば、Ｗ
ｇ｜ｃｏｓθ｜で表される。

【００２２】このように、各請求項のねじ締め装置によ
れば、上下方向のみならず斜め方向からのねじ締めがで
きる。また、ビット軸を含むヘッドの位置角度にかかわ
らず該ヘッドに対して同じ力を与えれば、ビット軸を支
持軸に沿って移動させるときの推力は略同じになるた
め、ビット軸の推力を容易に制御することが可能となる
という効果が得られる。

【００２３】また、請求項２のねじ締め装置では、認識
手段は、雄ねじの雌ねじ穴部への喰い付き始めまでの第
１段階、喰い付き始めから雄ねじの雌ねじ穴部への着座
までの第２段階、着座前から雄ねじの雌ねじ穴部への着
座後締付完了までの第３段階のいずれの段階であるかを
認識する。また、移動制御手段は、認識手段により第２
又は第３段階と認識されたとき、ヘッド移動手段により
ヘッドを支持軸に沿って移動させる推力に関し、第１段
階よりも該推力が大きくなるようにヘッド移動手段を制
御する。そして、移動制御手段により制御されたヘッド
移動手段は、支持軸に沿ってヘッドを移動させる。

【００２４】即ち、ねじ締めパターンが開始状態にある
とき（第１段階）には、ねじ込み状態にあるとき（第２
段階）、又は、締め上げ状態にあるとき（第３段階）よ
りもビット軸の軸動推力が小さくなるように制御され
る。このように、請求項２のねじ締め装置によれば、ヘ
ッドの位置角度にかからわず、雄ねじの雌ねじ穴部への
喰い付きを正常にしかも確実に実現することができると
いう効果が得られる。また、ヘッドの位置角度にかかわ
らずヘッドに対して同じ力を与えればビット軸を支持軸
に沿って移動させるときの推力は同じになるため、例え
ば第１段階の軸動推力を得るにはヘッドの位置角度にか
かわらずヘッドに与える力は同じであればよく、ヘッド
の位置角度に応じてヘッドに与える力を変化させる必要
がないので、ビット軸の推力を容易に制御することがで
きるという効果が得られる。

【００２５】更に、請求項３のねじ締め装置では、ヘッ
ド支持制御手段は、角度検出手段により検出されたヘッ
ドの位置角度が所定の切替角度になると、該切替角度に
おけるヘッドの重力のビット軸方向の分力と釣り合うよ
うにヘッド支持手段のヘッド支持力を制御する。即ち、
ヘッドの位置角度が漸次増加して所定の切替角度になっ
たとき、その切替角度における前記分力と釣り合うよう
にヘッド支持手段のヘッド支持力を制御するのである。
このように、請求項３のねじ締め装置によれば、連続的
に変化するヘッドの位置角度について、デジタル的にヘ
ッド支持手段のヘッド支持力を制御できるという効果が
得られる。

【００２６】このとき、請求項４に記載したように、所
定の切替角度はｎ個存在し、該切替角度はｍ／ｎ（ｍ、
ｎは共に整数であり、ｍ≦ｎ）のアークコサイン値とし
て定められていてもよい。この場合、ヘッドの位置角度
が漸次増加していき切替角度に達する毎に、ヘッド支持
手段のヘッド支持力は一定値ずつ増加していくことにな
る。従って、切替信号の数を限定してヘッド支持手段を
制御するため装置構成を簡易化できる一方、ヘッドの位
置角度にかかわらずヘッドに対して同じ力を与えれば、
ビット軸を支持軸に沿って移動させるときの推力はかな
り精度よく略同じになるという効果が得られる。

【００２７】この点につき、例えば、０〜９０゜をｎ等
分して得られる各角度を切替角度として用いた場合に
は、ある切替角度から次の切替角度に切り替わったと
き、ある位置角度ではヘッド支持手段のヘッド支持力の
変化が小さくなり高精度で制御できるものの、別の位置
角度ではヘッド支持手段のヘッド支持力の変化が大きく
なり精度よく制御することが困難になる。請求項４のね
じ締め装置は、この点を解消したものである。

【００２８】そして、請求項５のねじ締め装置では、ヘ
ッド支持手段は圧力作動シリンダであり、ヘッド支持制
御手段は電気式バルブ及びバルブ制御手段を備えてい
る。バルブ制御手段は、電気式バルブに対してヘッドの
重力のビット軸方向の分力と釣り合うために必要な電圧
値を出力する。すると、電気式バルブは、入力された電
圧値に比例する圧力に基づいて圧力作動シリンダの作動
圧を制御する。

【００２９】このように、請求項５のねじ締め装置によ
れば、電気式バルブにより圧力作動シリンダを制御すれ
ば、電圧値により圧力制御が可能となるため、制御が容
易になるという効果が得られる。このとき、バルブ制御
手段は、請求項６に記載したように、電圧範囲設定手
段、記憶制御手段、判断手段及び信号出力手段を備えて
いてもよい。電圧範囲設定手段は、前記圧力作動シリン
ダがヘッドの重力と釣り合うために電気式バルブに出力
すべき電圧値を電圧最大値として求め、０から該電圧最
大値までを一定範囲ごとに分割して複数の電圧範囲を設
定する。記憶制御手段は、電圧範囲設定手段により設定
された各電圧範囲につき、一定値おきに定められた切替
電圧値を対応させて記憶手段に記憶させる。一方、判断
手段は、圧力作動シリンダが角度検出手段により検出さ
れたヘッドの位置角度における該ヘッドの重力のビット
軸方向の分力と釣り合うために電気式バルブに出力すべ
き電圧値が、複数の電圧範囲のいずれに属するのかを判
断する。そして、信号出力手段は、判断手段により判断
された電圧範囲に対応する切替電圧値を記憶手段から読
み出し、該切替電圧値を電気式バルブに出力する。する
と、電気式バルブは、入力された電圧値に比例する圧力
に基づいて圧力作動シリンダの作動圧を制御する。

【００３０】即ち、ヘッドの位置角度における該ヘッド
の重力のビット軸方向の分力と釣り合うために電気式バ
ルブに出力すべき電圧値がある電圧範囲に属する限り、
その電圧範囲に対応する切替電圧値が電気式バルブに出
力され、電気式バルブはその切替電圧値に比例する圧力
に基づいて、圧力作動シリンダの作動圧を制御するので
ある。ここで、切替電圧値は一定値おきに定められ、電
気式バルブは切替電圧値に比例する圧力に基づいて制御
を行うため、切替電圧値に比例する圧力（切替圧力）も
また、一定値おきに定められた値となる。このため、ヘ
ッドの位置角度が漸次増加していくに伴って電気式バル
ブに出力すべき電圧値が漸次増加していき、その電圧値
の属する電圧範囲がある電圧範囲から次の電圧範囲に切
り替わる毎に、作動圧力シリンダの作動圧は一定値増加
する。

【００３１】このように、請求項６のねじ締め装置によ
れば、ヘッドの重力のビット軸方向の分力と釣り合うた
めに電気式バルブに出力すべき電圧値は連続的に変化す
るのに対して、この電圧値をデジタル化して作動圧力シ
リンダの作動圧を制御できるという請求項３のねじ締め
装置と略同様の効果が得られる。また、電気式バルブに
出力する電圧値を複数（所定数）の切替電圧値に限定し
て作動圧力シリンダの作動圧を制御するため装置構成を
簡易化できる一方、ヘッドの位置角度にかかわらずヘッ
ドに対して同じ力を与えれば、ビット軸を支持軸に沿っ
て移動させるときの推力はかなり精度よく略同じになる
という請求項４のねじ締め装置と略同様の効果が得られ
る。

【００３２】

【実施例】本発明の好適な実施例について図面に基づい
て以下に説明する。図２は本実施例のねじ締め装置の構
成図、図３は装置本体の正面図、図４は装置本体の右側
面図、図５は制御装置の概略ブロック図である。

【００３３】ねじ締め装置１は、図２に示すように、装
置本体２及び制御装置３から構成される。装置本体２
は、図３及び図４に示すように、主として、ヘッド５
０、支持体１０及びエアシリンダ８０から構成されてい
る。

【００３４】ヘッド５０は、主としてビット軸５０ｂ、
ビット軸用モータ５０ａ、キャッチャ５０ｃ及びブラケ
ット４２から構成される。ビット軸５０ｂは、その基端
部にてブラケット４２を貫通し、ビット軸用モータ５０
ａの回転軸に同軸的に連結支持されている。このビット
軸用モータ５０ａは、ビット軸５０ｂの回転量を制御可
能な直流サーボモータであり、ブラケット４２の上面に
固設され、回転量を計測するためのエンコーダ７０を備
えている。キャッチャ５０ｃは、略円筒状のパイプであ
り、ビット軸５０ｂに外装されている。このキャッチャ
５０ｃは、図示しない配管を介してキャッチャ５０ｃ内
を負圧化することにより、ビット軸５０ｂの先端にて雄
ねじＭＳを吸着保持できるように構成されている。ブラ
ケット４２は、略コ字状に形成され、上下方向に貫通す
る雌ねじ孔４１にて後述する上下軸２０に同軸的に嵌装
されている。

【００３５】支持体１０は、略コ字状に形成され、上下
方向に延びる上下軸（支持軸）２０を備えている。この
上下軸２０は、ヘッド５０のブラケット４２に設けた雌
ねじ孔４１と共にボールねじを構成するように雄ねじ軸
として形成され、自身の軸を中心として回転可能に支持
体１０に組み付けられている。即ち、上下軸２０の上端
は、支持体１０の上側腕１１に回転可能に軸支され、上
下軸２０の下端は、支持体１０の下側腕１２に回転可能
に軸支されている。上下軸２０は、上下軸用モータ（ヘ
ッド移動手段）３０の回転軸に同軸的に連結支持されて
いる。この上下軸用モータ３０は、上下軸の回転量を制
御可能な直流サーボモータであり、支持体１０の上側腕
１１の上面に固設され、回転量を計測するためのエンコ
ーダ６０を備えている。この上下軸２０が回転するに伴
い、ヘッド５０は上下軸２０に沿って移動する。

【００３６】支持体１０は、水平軸４５の一端に固定さ
れ、通常はこの水平軸４５により鉛直状に支持されてい
る。水平軸４５は、ヘッド回転用モータ４６の回転軸と
同軸的に接続されている。この水平軸４５とヘッド回転
用モータ４６の回転軸との間には、ヘッド回転用モータ
４６の回転速度を１／５０に減速して水平軸４５に伝達
する減速機４７が設けられている。また、水平軸４５に
は、エンコーダ４８が取り付けられている。この水平軸
４５が回転するに伴い、ヘッド５０は水平軸４５を中心
としてＸＺ平面上を回転する。

【００３７】エアシリンダ（ヘッド支持手段）８０は、
シリンダ部８１が支持体１０の上側腕１１の上面に固定
され、そのロッド８２は上側腕１１を上下方向に貫通し
てヘッド５０のブラケット４２の上面に連結されてい
る。一方、制御装置（ヘッド支持制御手段、認識手段、
移動制御手段）３は、図５に示すように、マイクロコン
ピュータ９０、Ｄ／Ａコンバータ９１、電気式バルブ９
２及び入力装置９３から構成されている。

【００３８】マイクロコンピュータ９０は、上下軸用モ
ータ３０、ビット軸用モータ５０ａ、ヘッド回転用モー
タ４６、Ｄ／Ａコンバータ９１に対して信号を出力する
ように電気的に接続されている。また、上下軸用モータ
３０のエンコーダ６０、ビット軸用モータ５０ａのエン
コーダ７０、ヘッド回転用モータ４６のエンコーダ４８
及び入力装置９３からの信号を入力するように電気的に
接続されている。このマイクロコンピュータ９０のＲＯ
Ｍには、雄ねじＭＳ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が
図１３のパターンになるように記憶されている。

【００３９】上下軸用モータ３０及びビット軸用モータ
５０ａは、マイクロコンピュータ９０から信号が入力さ
れると、その信号に対応する電流でもって回転するよう
に構成されている。Ｄ／Ａコンバータ９１は、入力され
た制御信号（後述）に対応する電圧指令信号（後述）を
電気式バルブ９２に出力するものであり、電気式バルブ
９２は、エア供給機９５からエアの供給を受け、入力さ
れた電圧指令信号に対応するエア圧をエアシリンダ８０
に付与するものである。

【００４０】ここで、本実施例で使用した電気式バルブ
９２について図６に基づいて説明する。図６は電気式バ
ルブの概略ブロック図である。この電気式バルブ９２
は、ＳＭＣ社製の商品名「電空レギュレータ」であり、
入力される電圧ｖ（Ｖ）と出力されるエア圧ｐ（ＭＰ
ａ）との関係は、 ｖ＝ｐ／０．０２ で表される。この電気式バルブ９２は、電圧ｖに相当す
る電圧指令信号が入力されると、コントローラ９２ａ
が、 ｐ＝０．０２ｖ よりエア圧ｐ（ＭＰａ）を求め、そのエア圧ｐに基づい
てノズルフラッパ９２ｂを調節することによりエア供給
機９５からミストセパレータ９６を介して供給されるエ
アの圧力を制御し、ダイヤフラム９２ｃ、パイロット弁
９２ｄを介して外部にエア圧ｐを出力する。尚、パイロ
ット弁９２ｄの出力側には圧力センサ９２ｅが設けら
れ、圧力センサ９２ｅの測定圧力をコントローラ９２ａ
に入力してフィードバック制御を行っている。

【００４１】入力装置９３は、オペレータがエアシリン
ダ８０のピストン径Ｄ（ｃｍ）及びロッド径ｄ（ｃ
ｍ）、ヘッド質量Ｗ（ｋｇ）、ヘッド５０の位置角度の
設定値などを入力するための装置であり、これらのデー
タはマイクロコンピュータ９０のバックアップＲＡＭに
記憶される。また、ヘッド５０の位置角度の設定値が入
力されると、マイクロコンピュータ９０は、減速機４７
の減速比を考慮した上で、ヘッド回転用モータ４６に信
号を出力し、ヘッド回転用モータ４６はその信号に対応
する電流でもって所定位置まで回転する。

【００４２】次に、上記のように構成された本実施例の
ねじ締め装置の動作について説明する。図７は電圧範囲
設定処理のフローチャート、図８は電圧範囲と制御信号
との対応図、図９は制御信号出力処理のフローチャート
である。ねじ締め装置１の入力装置９３から所定のデー
タ（ヘッド５０の質量Ｗ（ｋｇ）、エアシリンダ８０の
ピストン径Ｄ（ｃｍ）及びロッド径ｄ（ｃｍ））が入力
されると、図７に示す電圧範囲設定処理が開始される。
この処理が開始されると、まず、ステップ（以下「Ｓ」
という）１０１にてマイクロコンピュータ９０は、バッ
クアップＲＡＭに記憶されているヘッド５０の質量Ｗ、
エアシリンダのピストン径Ｄ及びロッド径ｄを読み出
す。

【００４３】そして、Ｓ１０２にてマイクロコンピュー
タ９０は、この電圧範囲設定処理が初回（１回目）であ
るか否かを判別する。この処理を行うのが１回目であれ
ば、Ｓ１０２にて「ＹＥＳ」と判別し、その後Ｓ１０４
以下の演算処理を行う。一方、この電圧範囲設定処理を
行うのが１回目でなければ、Ｓ１０２にて「ＮＯ」と判
別し、Ｓ１０３にてマイクロコンピュータ９０は、バッ
クアップＲＡＭに記憶されたヘッド５０の質量Ｗ、エア
シリンダ８０のピストン径Ｄ及びロッド径ｄの値のいず
れかが前回この電圧範囲設定処理を行ったときと比較し
て変更されたか否かを判別する。上記Ｗ、Ｄ、ｄの値の
いずれもが前回この電圧範囲設定処理を行ったときと同
じであれば、マイクロコンピュータ９０はＳ１０３にて
「ＮＯ」と判別し、この電圧範囲設定処理を終了する。
一方、上記Ｗ、Ｄ、ｄの値のいずれかが前回この電圧範
囲設定処理を行ったときと同じでなければ、マイクロコ
ンピュータ９０はＳ１０３にて「ＹＥＳ」と判別する。

【００４４】マイクロコンピュータ９０がＳ１０２にて
「ＹＥＳ」と判別したとき、又は、Ｓ１０３にて「ＹＥ
Ｓ」と判別したとき、マイクロコンピュータ９０はＳ１
０４にてヘッド５０の重力Ｗｇ（Ｎ）と釣り合うバラン
ス圧力最大値Ｐmax （ＭＰａ）を求める。このＰmax
は、ヘッド５０の位置角度が０゜の場合のバランス圧力
に一致するものであり、

【００４５】

【数１】

【００４６】により算出される。続いて、Ｓ１０５にて
マイクロコンピュータ９０は、このＰmax に対応するバ
ランス電圧最大値Ｖmax （Ｖ）を求める。Ｖmax は、電
気式バルブ９２の固有の式 Ｖmax ＝Ｐmax ／０．０２ により算出される。

【００４７】続いて、Ｓ１０６にてマイクロコンピュー
タ９０は、０からＶmax までを８等分し、８個の電圧範
囲ＲＶ１〜ＲＶ８を設定する。このとき、電圧範囲ＲＶ
１は０〜Ｖ１、電圧範囲ＲＶ２はＶ１〜Ｖ２、…と設定
される。そして、Ｓ１０７にてマイクロコンピュータ９
０は、電圧範囲ＲＶ１〜ＲＶ８に対して制御信号Ｓ１〜
Ｓ８を割り付け、これをバックアップＲＡＭに記憶し、
この電圧範囲設定処理を終了する。これにより、マイク
ロコンピュータ９０のバックアップＲＡＭには図８に示
す対応図が記憶される。尚、以上の電圧範囲設定処理
は、所定時間（数〜数１０ｍｓｅｃ）毎に実行される。

【００４８】ここで、Ｄ／Ａコンバータ９１について簡
単に説明する。Ｄ／Ａコンバータ９１は、上述の電圧範
囲設定処理における各制御信号（デジタル信号）Ｓ１〜
Ｓ８について各切替電圧値Ｖ_S１〜Ｖ_S８が設定され、こ
の各切替電圧値Ｖ_S１〜Ｖ_S８について各電圧指令信号
（アナログ信号）ＳＶ１〜ＳＶ８が対応するように設定
されている。本実施例では、切替電圧値Ｖ_S１ は０
（Ｖ）、Ｖ_S２ はＶ１（Ｖ）、Ｖ_S３ はＶ２（ｖ）、…
と設定されている。このとき、切替電圧値Ｖ_S８ とＶ _S
７ との差、Ｖ_S７ とＶ_S６ との差、…、Ｖ_S２ とＶ_S１
との差はすべてＶ１（Ｖ）であり、一致している。即
ち、切替電圧値は一定値おきに設定されているのであ
る。この対応関係を表１に示す。

【００４９】

【表１】

【００５０】尚、ヘッド５０の質量Ｗ、エアシリンダ８
０のピストン径Ｄ及びロッド径ｄのいずれかが変更され
るとバランス圧力最大値Ｐmax が変化するため、バラン
ス電圧最大値Ｖmax も変化する。従って、Ｄ／Ａコンバ
ータ９１の電圧指令信号ＳＶｊ（ｊは１〜８の整数、以
下同じ）に対応する切替電圧値を変更する必要がある
が、これは（今回のバランス電圧最大値）／（前回のバ
ランス電圧最大値）を係数として前回の各切替電圧値に
乗ずれば足り、Ｄ／Ａコンバータ９１上で容易に変更し
うる。

【００５１】次に、図９に示す制御信号出力処理のフロ
ーチャートについて説明する。この制御信号出力処理
は、上述の電圧範囲設定処理が終了した後、引き続き実
行される処理である。この処理が開始されると、まず、
Ｓ１１１にてマイクロコンピュータ９０は、ヘッド回転
用モータ４６のエンコーダ４８から入力される回転量に
関する信号に基づいて、ヘッド５０の位置角度θを求め
る。この位置角度θは、垂線に対するヘッド５０の傾斜
角度として求められ、ビット軸５０ｂの位置角度に一致
する。

【００５２】続いて、Ｓ１１２にてマイクロコンピュー
タ９０は、ヘッド５０の重力のビット軸方向の分力と釣
り合うのに必要なバランス圧力Ｐを算出する。これは、
次式により算出することができる。

【００５３】

【数２】

【００５４】ここで、ヘッド５０の質量Ｗ、エアシリン
ダ８０のピストン径Ｄ及びロッド径ｄの値は予め入力装
置９３を介してオペレータにより入力され、マイクロコ
ンピュータ９０のバックアップＲＡＭに記憶された値で
ある。続いて、Ｓ１１３にてマイクロコンピュータ９０
は、電気式バルブ９２に固有の式 ｖ＝ｐ／０．０２ から、バランス圧力Ｐに対応するバランス電圧Ｖを算出
する。その後、Ｓ１１４にてマイクロコンピュータ９０
は、バランス電圧Ｖが、上述の電圧範囲設定処理におい
てバックアップＲＡＭに記憶された対応図（図８参照）
に照らし、８個の電圧範囲ＲＶ１〜ＲＶ８のいずれに属
するかを判断する。そして、Ｓ１１５にてマイクロコン
ピュータ９０は、そのバランス電圧Ｖが属する電圧範囲
ＲＶｊに対応する制御信号ＳｊをＤ／Ａコンバータ９１
に出力する。

【００５５】すると、Ｄ／Ａコンバータ９１は、この制
御信号Ｓｊを表１に照らして電圧指令信号ＳＶｊに変換
し、この電圧指令信号ＳＶｊを電気式バルブ９２に出力
する。これを受けて、電気式バルブ９２は電圧指令信号
ＳＶｊの表す切替電圧値Ｖ_Sｊ に対応する切替圧力Ｐ_S
ｊ （＝０．０２Ｖ_Sｊ ）に基づいてエアシリンダ８０
のエア圧をフィードバック制御する。従って、Ｓ１１１
にて求められたヘッド５０の位置角度θにおけるヘッド
５０は、エアシリンダ８０によってほぼバランスされた
状態になり、ヘッド５０の重みはほぼキャンセルされ
る。なお、切替圧力Ｐ_S７ とＰ_S６との差、Ｐ_S６とＰ_S
５との差、…、Ｐ_S２とＰ_S１ との差は、すべて０．０
２Ｖ１（ＭＰａ）であり、一致している。

【００５６】マイクロコンピュータ９０は、Ｓ１１５に
て制御信号ＳｊをＤ／Ａコンバータ９１に出力した後、
この制御信号出力処理を終了する。以上の電圧範囲設定
処理及び制御信号出力処理を実行した場合の効果を調べ
るために、以下の試験を行った。即ち、上下軸用モータ
３０の制限電流値を一定にし、ヘッド５０の位置角度を
０〜９０゜まで変化させたときのビット軸５０ｂの押え
力の変化を実測した。その結果、図１０に示すようなグ
ラフが得られた。即ち、本実施例のねじ締め装置１によ
れば、ビット軸５０ｂの押え力の変動幅を±０．４２ｋ
ｇｆとすることができ、エアシリンダ８０のエア圧を一
定にした場合に比べて（図１４参照）、かなり精度よく
押え力を制御することができることがわかった。

【００５７】ここで、ある切替電圧値から次の切替電圧
値に切り替わるときのヘッドの位置角度θを切替角度θ
_Sｊ とすると、切替角度θ_Sｊ は、 θ_Sｊ ＝ｃｏｓ^-1ｃＶ_Sｊ ＝ｃｏｓ^-1ｃ’Ｐ_Sｊ（ｃ、ｃ’は定数） となる。この式から、ヘッドの位置角度θが増加して切
替角度θ_Sｊ に達する度に、エアシリンダ８０を制御す
る切替圧力Ｐ_Sｊ は０．０２Ｖ１（Ｍｐａ）ずつ増加し
ていくことがわかる。尚、（ｃ’Ｐ_Sｊ）の値及びθ_Sｊ
の値を具体的に示せば、表２のようになる。但し、θ_S
ｊの値については小数点第２位を四捨五入した。

【００５８】

【表２】

【００５９】このように、本実施例のねじ締め装置にお
いて上述の電圧範囲設定処理及び制御信号出力処理を実
行することにより、以下の効果が得られる。 上下方向のみならず斜め方向からのねじ締めが可能と
なる。 ビット軸５０ｂを含むヘッド５０に対してヘッド５０
の位置角度θにかかわらず同じ力を与えれば、ビット軸
５０ｂを上下軸２０に沿って移動させるときの推力は略
同じになる（図１０参照）。このため、ビット軸５０ｂ
の上下軸推力を容易に制御することが可能となるという
効果が得られる。 バランス電圧Ｖの値は連続的に変化するのに対して、
このバランス電圧Ｖの値を８個の切替電圧値Ｖ_Sｊ に置
換して処理するため、デジタル化してエアシリンダ８０
のエア圧を制御でき、装置構成を簡易化できる。

【００６０】次に、本実施例のねじ締め装置１によるね
じ締め動作について説明する。オペレータは、ねじ締め
を開始する前に入力装置９３から図１３における第１〜
第３上下軸推力、第１〜第３ビット軸回転速度のデータ
を入力し、また、雄ねじＭＳの長さ及びねじピッチ、着
座前回転量などのデータを入力する。これらのデータは
マイクロコンピュータ９０のバックアップＲＡＭに記憶
される。尚、第１上下軸推力は、雄ねじＭＳの雌ねじ穴
部ＦＳ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。ま
た、第２上下軸推力は、雄ねじＭＳの雌ねじ穴部ＦＳ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。更に、第３上下軸推力は、雄ねじＭＳの締め上
げを十分な下動推力でもって雄ねじＭＳ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。

【００６１】本実施例のねじ締め装置において、図示し
ないねじ供給機構から雄ねじＭＳ（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Ｍ
Ｓがビット軸５０ｂと同軸的にキャッチャ５０ｃにより
吸着されてビット軸５０ｂの先端に保持される。このよ
うな状態においてねじ締め装置を作動させると、マイク
ロコンピュータ９０が、ＲＯＭに記憶された図１１のフ
ローチャートに従い、ねじ締め処理を実行する。

【００６２】この処理が開始されると、マイクロコンピ
ュータ９０は、Ｓ２０１にて、そのバックアップＲＡＭ
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９０は、Ｓ２０２に
て、第１上下軸推力及び第１ビット軸回転速度を各モー
タ３０、５０ａにそれぞれ出力する。

【００６３】すると、上下軸用モータ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、ヘッ
ド５０が同第１上下軸推力で下動する。また、ビット軸
用モータ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ＭＳが同様に回
転する。これにより、ビット軸５０ｂが、雄ねじＭＳを
ワークの雌ねじ穴部ＦＳ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。Ｓ２０２での処理が終了すると、マイクロ
コンピュータ９０は、Ｓ２０３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、Ｓ２０４にて、この下動量をねじピッチと比
較判別することにより、喰い付き始めか否かを判別す
る。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ＭＳがワークの雌ねじ
穴部ＦＳに喰い付き始めたと判断して、マイクロコンピ
ュータ９０が、Ｓ２０４にて「ＹＥＳ」と判別する。か
かる場合、雄ねじＭＳ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、Ｓ２０
４にて「ＮＯ」との判別がなされる場合には、再びＳ２
０３における演算処理及びＳ２０４における判別処理を
行う。

【００６４】Ｓ２０４における判別が「ＹＥＳ」となる
と、マイクロコンピュータ９０は、Ｓ２０５にて前記バ
ックアップＲＡＭから第２上下軸推力及び第２ビット軸
回転速度を読み出し、ついで、Ｓ２０６にて第２上下軸
推力及び第２ビット軸回転速度を各モータ３０、５０ａ
にそれぞれ出力する。すると、上下軸用モータ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、ヘッド５０が同第２上下軸推力で下動する。また、
ビット軸用モータ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ＭＳ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ＭＳを雌ねじ穴部ＦＳにねじ込んでい
く。かかる場合、雄ねじＭＳ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。

【００６５】Ｓ２０６の処理が終了すると、マイクロコ
ンピュータ９０は、Ｓ２０７にて、雄ねじＭＳ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ＭＳの雌ねじ穴部ＦＳ内への進み
量が（雄ねじの長さ−ねじピッチ数）に相当する量を表
す。そうして、このＳ２０７では、マイクロコンピュー
タ９０が、前記バックアップＲＡＭ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ＭＳの雌ねじ穴部ＦＳ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、Ｓ２０７における
判別が「ＮＯ」なる場合には、再びＳ２３０における処
理を行う。

【００６６】Ｓ２０７における判別が「ＹＥＳ」となる
と、マイクロコンピュータ９０は、Ｓ２０８にて前記バ
ックアップＲＡＭから第３上下軸推力及び第３ビット軸
回転速度を読み出し、ついで、Ｓ２０９にて第３上下軸
推力及び第３ビット軸回転速度を各モータ３０、５０ａ
にそれぞれ出力する。すると、上下軸用モータ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、ヘッド５０が同第３上下軸推力で下動する。また、
ビット軸用モータ５０ａが第３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ＭＳ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ＭＳを雌ねじ穴部ＦＳに締め上げてい
く。かかる場合、雄ねじＭＳ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。

【００６７】続いて、マイクロコンピュータ９０は、Ｓ
２１０にて、ビット軸５０ｂのトルクが前記バックアッ
プＲＡＭ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ＭＳの締め上げ過程において、
ビット軸５０ｂ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ＭＳが雌ねじ穴部ＦＳ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９０がＳ２
１０にて「ＹＥＳ」と判別し、各モータ３０、５０ａに
停止信号をそれぞれ出力し、このねじ締め処理を終了す
る。また、上述のような演算処理過程において、Ｓ２１
０における判別が「ＮＯ」となる場合には、再びＳ２１
０における処理を行う。

【００６８】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ＭＳのねじ締め不良を
低減しつつ同雄ねじＭＳの雌ねじ穴部ＦＳへのねじ締め
時間を著しく短縮できるという効果が得られる。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の回転速度及び上下軸推
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ＭＳの頭から滑ることなく、最適なねじ締め推
力にて、雄ねじＭＳのねじ締めを確実に達成し得るとい
う効果が得られる。

【００６９】ここで、本実施例のねじ締め装置では、ヘ
ッド５０の位置角度θが変化してもＷ、Ｄ、ｄの値、並
びに、雄ねじＭＳ及びワークが同じである限り、ヘッド
５０はその位置角度θでバランスされるため、第１上下
軸推力、第２上下軸推力、第３上下軸推力を変更するこ
となく上述のねじ締め処理を行えば、ビット軸５０ｂの
先端が雄ねじＭＳの頭から滑ることなく、最適なねじ締
め推力にて、雄ねじＭＳのねじ締めを確実に達成し得る
という上述の効果が得られる。従って、第１〜第３上下
軸推力をビット軸５０ｂに付与するための上下軸用モー
タ３０の回転数は、ヘッド５０の位置角度θにかかわら
ず同じであるため、容易に図１３のパターンで制御する
ことができる。

【００７０】尚、本発明は上記実施例に何ら限定される
ことなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない限り、種々
の態様で実施できることはいうまでもない。例えば、上
記実施例の電気式バルブに代えて、複数のレギュレータ
（上記実施例に対応させるとすれば８個のレギュレー
タ）を用い、制御信号をバルブ開閉信号として用いても
よく、この場合も上記実施例とほぼ同様の効果が得られ
る。但し、上記実施例の方がコスト面で有利である。

【００７１】また、上記実施例の切替角度θ_Sｊ を予め
マイクロコンピュータ９０のＲＯＭに記憶しておくこと
とし、マイクロコンピュータ９０は、ヘッドの位置角度
θを求めた後、その位置角度θがどの切替角度θ_Sｊ に
対応するかを判断し、その切替角度θ_Sｊ に対応する制
御信号ＳｊをＤ／Ａコンバータ９１に出力するようにし
てもよく、この場合も上記実施例とほぼ同様の効果が得
られる。

【００７２】更に、図１３における第１〜第３上下軸推
力は、予め雄ねじＭＳやワークの材質等を種々変化させ
ることにより測定した実測データに基づきテーブルを作
製し、このテーブルをマイクロコンピュータ９０のＲＯ
Ｍに記憶しておき、入力装置９３から雄ねじやワークの
材質等が入力された場合に、マイクロコンピュータ９０
がこのテーブルから上記材質等に対応する第１〜第３上
下軸推力を選択し、それをバックアップＲＡＭに記憶す
るようにしてもよい。

【００７３】更にまた、上記実施例では、電圧範囲設定
処理におけるＳ１０６にて、マイクロコンピュータ９０
は、０からＶmax までを８等分し８個の電圧範囲ＲＶ１
〜ＲＶ８を設定したが、０からＶmax までを更に細かく
分割して９個以上の電圧範囲（これに伴い切替角度θ_S
ｊ の個数も増える）を設定してもよく、この場合、ビ
ット軸５０ｂ押え力の変動幅を一層小さくすることがで
き、より一層精度よく押え力を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の構成を例示するブロック図である。

【図２】 本実施例のねじ締め装置の構成図である。

【図３】 本実施例の装置本体の正面図である。

【図４】 本実施例の装置本体の右側面図である。

【図５】 本実施例の制御装置の概略ブロック図であ
る。

【図６】 電気式バルブの概略ブロック図である。

【図７】 電圧範囲設定処理のフローチャートである。

【図８】 電圧範囲と制御信号との対応図である。

【図９】 制御信号出力処理のフローチャートである。

【図１０】 ヘッドの位置角度に対するビット軸の押え
力の変化を表すグラフである。

【図１１】 ねじ締め処理のフローチャートである。

【図１２】 従来のねじ締め装置の正面図である。

【図１３】 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１４】 エアシリンダのエア圧及び上下軸用モータ
の電流制限値を一定にしてねじ締め装置を水平軸周りに
回転したときのヘッドの位置角度に対するビット軸の押
え力の変化を表すグラフである。

【符号の説明】

１・・・ねじ締め装置、 ２・・・装置本体、
３・・・制御装置、 １０・・・支持体、
２０・・・上下軸、 ３０・・・上下軸用
モータ、４５・・・水平軸、 ４６・・・
ヘッド回転用モータ、５０・・・ヘッド、
５０ａ・・・ビット軸用モータ、５０ｂ・・・ビット
軸、 ８０・・・エアシリンダ、９０・・・マ
イクロコンピュータ、９１・・・Ｄ／Ａコンバータ、９
２・・・電気式バルブ、 ９３・・・入力装置、
Ｐ・・・バランス圧力、 Ｐ_Sｊ ・・・切替圧
力、ＲＶｊ・・・電圧範囲、 Ｓｊ・・・制御
信号、ＳＶｊ・・・電圧指令信号、 Ｖ・・・バラ
ンス電圧、Ｖ_Sｊ ・・・切替電圧値、 θ・・・
位置角度、θ_Sｊ ・・・切替角度、

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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ヘッドと、 水平軸周りに回転可能に取り付けられ、支持軸に沿って
   前記ヘッドを移動可能に支持する支持体と、 前記ヘッドの重力に抗して該ヘッドを支持するヘッド支
   持手段と、 前記ヘッドの位置角度を検出する角度検出手段と、 前記角度検出手段により検出された前記ヘッドの位置角
   度に基づいて、該ヘッドの重力のビット軸方向の分力と
   釣り合うように前記ヘッド支持手段のヘッド支持力を制
   御するヘッド支持制御手段とを備えたことを特徴とする
   ねじ締め装置。
2. 【請求項２】 前記支持軸に沿って前記ヘッドを移動さ
   せるヘッド移動手段と、 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、前記喰い付き始めから前記雄ねじの前記雌ねじ
   穴部への着座までの第２段階、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付完了までの第３段階
   のいずれの段階であるかを認識する認識手段と、 前記認識手段により第２又は第３段階である認識された
   とき、前記ヘッド移動手段により前記ヘッドを前記支持
   軸に沿って移動させる推力に関し、第１段階よりも該推
   力が大きくなるように前記ヘッド移動手段を制御する移
   動制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の
   ねじ締め装置。
3. 【請求項３】 前記ヘッド支持制御手段は、 前記角度検出手段により検出された前記ヘッドの位置角
   度が所定の切替角度になると、該切替角度における前記
   ヘッドの重力のビット軸方向の分力と釣り合うように前
   記ヘッド支持手段のヘッド支持力を制御することを特徴
   とする請求項１又は２記載のねじ締め装置。
4. 【請求項４】 前記所定の切替角度はｎ個存在し、該切
   替角度はｍ／ｎ（ｍ、ｎは共に整数であり、ｍ＜ｎ）の
   アークコサイン値であることを特徴とする請求項３記載
   のねじ締め装置。
5. 【請求項５】 前記ヘッド支持手段は、圧力作動シリン
   ダであり、 前記ヘッド支持制御手段は、 入力された電圧値に比例する圧力に基づいて前記圧力作
   動シリンダの作動圧を制御する電気式バルブと前記電気
   式バルブに対して前記ヘッドの重力のビット軸方向の分
   力と釣り合うために必要な電圧値を出力するバルブ制御
   手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   かに記載のねじ締め装置。
6. 【請求項６】 前記バルブ制御手段は、 前記圧力作動シリンダが前記ヘッドの重力と釣り合うた
   めに前記電気式バルブに出力すべき電圧値を電圧最大値
   として求め、０から該電圧最大値までを一定範囲ごとに
   分割して複数の電圧範囲を設定する電圧範囲設定手段
   と、 前記電圧範囲設定手段により設定された各電圧範囲につ
   き、一定値おきに定められた切替電圧値を対応させて記
   憶手段に記憶させる記憶制御手段と、 前記圧力作動シリンダが前記角度検出手段により検出さ
   れた前記ヘッドの位置角度における該ヘッドの重力のビ
   ット軸方向の分力と釣り合うために前記電気式バルブに
   出力すべき電圧値が、前記複数の電圧範囲のいずれに属
   するのかを判断する判断手段と、 前記判断手段により判断された電圧範囲に対応する切替
   電圧値を前記記憶手段から読み出し、該切替電圧値を前
   記電気式バルブに出力する信号出力手段とを備えたこと
   を特徴とする請求項５記載のねじ締め装置。