JP2001054875A - プロセスシュミレーションによる最適ねじ継手締め付けパラメータ値の決定方法 - Google Patents

プロセスシュミレーションによる最適ねじ継手締め付けパラメータ値の決定方法

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JP2001054875A
JP2001054875A JP2000187716A JP2000187716A JP2001054875A JP 2001054875 A JP2001054875 A JP 2001054875A JP 2000187716 A JP2000187716 A JP 2000187716A JP 2000187716 A JP2000187716 A JP 2000187716A JP 2001054875 A JP2001054875 A JP 2001054875A
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クリスター ハンソン ゲナール
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    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
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    • B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】プログラミング処理の速度を上げ且つ、プログ
ラミング処理の間、締め付けられたネジ継手の再調整を
実質的に避け、所望の特性を有する締め付けプロセスを
得るため、許容締め付け目標の精度を含んだ、最適動作
制御パラメータ値を計算する方法を備えること。 【解決手段】ネジ継手特有のパラメータ値１１及び、実
際に使用される動力レンチ１２に特有の動作パラメータ
値を制御システムに送る段階と、ネジ継手及び動力レン
チ特有パラメータ値と、予め選択された動作制御パラメ
ータ値を使用して、ネジ継手締め付けプロセスを、数学
的にシュミレーション１４する段階と、予定の評価規準
に基づいてシュミレーションされた締め付けプロセスの
結果を評価する段階とから成り、それによって、実際に
使用する型式のネジ継手を生産締め付けする間に、使用
される適切な動作制御パラメータ値を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、最適な動作制御パ
ラメータ値を決定する方法に関するものであり、その様
に決められた最適な動作制御パラメータ値によるプログ
ラム可能な制御システムによって制御される動力レンチ
が、ネジ継手の締め付けプロセスを行う。
【０００２】
【従来の技術】プログラム可能な制御システムによって
制御される動力レンチは、通常製造作業、特に組立ライ
ン動作に使用されており、動力レンチを利用すること及
び製造効率について、重要性を持つ。制御システムのプ
ログラム及び、最適なパワーレンチ動作特性の決定は、
通常同時に行われる。現在行われている方法は通常、目
的とする締め付けプロセスに適すると考えられるパラメ
ータ値を、制御システムにプログラムして、多数の締め
付け動作が行われている。その結果、パラメータ値を調
節し、別の一連の締め付け動作を行う。この動作は通常
殆どが、あまり長時間を費やさないため、規則的な組立
作業の間に組立ラインをスローダウンさせるか、止めて
行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、最も好ましい
制御パラメータを得るための相互作用プロセスの型式
は、本質的に時間の浪費だけでなく、しばしば再調整し
て、同じ場合でプログラミング処理の間、締め付けられ
て傷ついたネジ継手を交換することもある。一番最初
の、多少なりともランダムに選ばれた値で、最適な締め
付けパラメータを得るための確率は、非常に小さく、こ
れのことは“試験的”締め付けを多く行わなければなら
ないことを意味する。
【０００４】また動力レンチは、プログラミング及び締
め付けテストのため、生産をやめて持ち上げられ得る。
しかし、これによって動力レンチの利用しやすさ及び製
造効率が、望ましくないほど大きく減少することは明ら
かである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】プログラミング処理の速
度を上げ且つ、プログラミング処理の間、締め付けられ
たネジ継手の再調整を実質的に避けるため、本発明は、
所望の特性を有する締め付けプロセスを得るのに、許容
締め付け目標の精度を含んだ、最適動作制御パラメータ
値を計算する方法を備える。
【０００６】
【発明の実施の形態】その方法は、実際の型式のネジ継
手特有のパラメータ値の使用と、実際に使用される動力
レンチ特有の動作パラメータ値の使用を含んだ、締め付
けの数学的なシュミレーションから成る。
【０００７】
【実施例】更に、本発明による方法の目的及び利点は、
以下の説明から明らかになる。
【０００８】添付図面を参照して、本発明を更に詳細に
説明する。
【０００９】本発明による方法は、制御システムに接続
された電動レンチによって、適切に実施される。制御シ
ステムは、適切な駆動電圧を動力レンチに供給する駆動
手段を有する。この運転手段の電圧出力は、動力レンチ
のトルク出力及び速度を変える電圧量と、可変周波数を
有し得る。また制御システムは、プログラム可能なデー
タ処理手段及び、蓄積手段とから成り得る。この目的に
適した制御システムは、POWER FOCUS 2000の名称でAtla
s Copco ABによって、販売されている。
【００１０】本発明による方法は、図１のフローチャー
トに図示された本発明による方法は、プログラムユニッ
ト１０が、データベース１１に蓄積され且つ、締め付け
られるネジ継手特有のパラメータ値と、データベース１
２に蓄積され且つ、使用される動力レンチ特有の動作パ
ラメータ値と、データベース１３に蓄積された非常に多
数の値から選択された動作制御パラメータを供給する。
【００１１】シュミレーション段階において、締め付け
プロセスは、データベース１１及び１２から提供された
ネジ継手及び動力レンチ特徴付けパラメータ値をベース
とし、且つデータベース１３から提供される動作制御パ
ラメータ値を基本にして、データ処理ユニット１４で、
数学的に実行される。最適締め付けプロセス制御パラメ
ータ値を決定する方法は、その様な締め付けプロセスの
容認結果をもたらすため評価される制御パラメータ値
が、データベース１３から予め選ばれ、第一シュミレー
ションで使用される。
【００１２】シミュレーションの結果は、比較器１６に
よって評価され、実際の締め付けプロセスのために選ば
れた所望の規準値を示し且つ、メモリー１７に蓄積され
るデータが、シュミレーション結果と比較される。その
様な評価規準は、締め付け目標値に関する締め付けの精
度、締め付けプロセス持続時間、人間工学的に好ましい
反動力などであり得る。
【００１３】第一シュミレーションの結果が、所望の評
価規準値に基づいて、許容される場合、予め選ばれたプ
ロセス制御パラメータ値は、制御ユニットのメモリーに
保持され、締め付けを実施するのに利用される。
【００１４】他方で、第一シュミレーションの結果が、
拒否された場合、シュミレーションプロセスは、データ
ベースから選ばれた変更制御パラメータ値で、再始動さ
れる。その様なシュミレーション持続時間の再始動は、
連続変更制御パラメータで、シュミレーションされた締
め付け結果が、許容されるまで、一回以上繰り返され
る。そして最後に使用される制御パラメータ値は、制御
システムメモリーに保持され且つ、締め付けを実施する
ため利用される。
【００１５】上記で示されたように、本発明のによる方
法は、多数の動作パラメータ値が、数学処理により最適
化され、一定型式のネジ継手で行われる締め付けプロセ
スは、実際のネジ継手に関して特有の規準パラメータ値
と、実際に動力レンチに使用する特有のパラメータ値と
を、使用してシュミレーションされる。ネジ継手に関連
する最も重要なパラメータは、ジョイント率（joint ra
te）すなわちネジ継手回転に関連する軸線方向の負荷の
大きさである。
【００１６】パワーレンチ及びその駆動手段に関する重
要な特性パラメータは、トルク容量と、速度と、モータ
及び運転列車の慣性を含んだ加速及び減速能力の様な動
特性である。
【００１７】上記のような本発明による方法の主要目的
は、制御ユニットの速く且つ安全なプログラミングを行
うことと、プロセス持続時間と、締め付け目標の精度
と、人間工学に関する締め付けプロセスを最適化するこ
とである。最適動作データは、それら三つの特性に与え
られる優先性に関連していなければならない。もし締め
付け目標の精度が最も優先されると、締め付け速度が、
少なくとも最終段階の間、回転動力レンチパーツの慣性
が、望ましくないトルクのオーバーシュートを起こさな
いように充分低くしなければならない。速度は、予定の
減速傾斜によるプロセスの最後に向かって、連続して下
げられ得る。
【００１８】もし、プロセス持続時間が最も優先される
と、駆動レンチの速度を上げなければならない。それに
よって、結果的に締め付け目標の精度が幾分か下がる。
【００１９】締め付けプロセスにおける人間工学的な特
徴は、反動特性に対する反動トルク特性を、オペレータ
ーの能力に適応させて、反動特性を打ち消すためには、
プロセスを幾分か遅くすることが必要である。しかし、
達せられる締め付けプロセスは、オペレーターを引っ張
るり得る。持続時間及び、反動トルクの大きさの最適化
は、人間工学的に好ましいプロセスを提供すると考えら
れる。
【００２０】また、本発明による方法は感応分析を行
い、幾つかのパラメータは、それらのパラメータが幾つ
あるか認識するため、締め付けシュミレーションを繰り
返して変え、別のパラメータに関しては、締め付けプロ
セスの結果を予定の評価規準値の以外に下げることな
く、変更させ得る。
【００２１】幾つかの締め付けパラメータを変更させる
ことによって、どの様に締め付けプロセスを変更し得る
か図示するため、ネジ継手を、予定の目標トルクレベル
ＴＴに、締め付ける三つの異なる方法を示す。
【００２２】図２には二段階プロセスが図示されてお
り、ネジ継手が速度変動レベルＴＳまで相対的に低速
で、最初に回転される。この点で動力レンチは、短い間
隔で止められ、そして再始動して、相対的に低速で目標
トルクレベルＴＴまで回転される。目標トルクレベルが
相対的に低速で達成されるので、トルクオーバーシュー
トＴＯが、非常に小さい。すなわち、最終的な締め付け
の精度が高い。プロセス時間は、それにもかかわらず、
むしろ長い。
【００２３】また図３には、二段階締め付けプロセスが
図示されており、ネジ継手が速度変動レベルＴＳまで最
初に締め付けられ、動力レンチが止められる。短い中断
の後、第二段階が始められる。図２に図示されたプロセ
スと比較して、このプロセスは、より高速で行われる。
これによって速度変動レベルＴＳに非常に早く達する。
また、第二段階がより高速で行われ、同様に目標トルク
レベルＴＴに非常に早く達する。
【００２４】しかし、第二段階中の相対的に高い回転速
度と、動力レンチの回転パーツの実質的に高い運動エネ
ルギーは、目標トルクレベルＴＴが前記に記載した例よ
りも高い程度に移されることを表している。トルクオー
バーシュートＴＯが、精度を必要とするもとでは許容さ
れないほど、充分高くなってもよい。しかし、もし値ル
クオーバーシュートが許容できる場合、締め付けプロセ
スが費やす時間が非常に少なくなる。
【００２５】設定された状況に応じるように、プロセス
を変える別の方法は、図４で図示された様な一段階プロ
セスを選択することである。図３に示されたプロセスに
おいて、このプロセスは、相対的に高速で働かされる。
これによって、速度変動レベルＴＳに早く達する。しか
し速度変動レベルＴＳでは、回転が妨げられることはな
く、単に速度が変動して下がり、許容できない様なトル
クオーバーシュートＴ Ｏを生じないように、充分低い速
度で、目標トルクレベルＴＴに近づく。速度変動レベル
ＴＳで、中断が省略されるので、この一段階プロセス
は、図３で図示されたプロセスよりも更に短い。
【００２６】駆動レンチ回転速度を選択すること及び、
予め決めることを除いて、更なる締め付けが一段階また
は二段階で行われるべきであり、プロセスを最適化する
時、別のパラメータが考えられる。例えば、トルクオー
バーシュートＴＯを避けるか、または少なくとも減少さ
せるため、プロセスの最後で、適切な速度減少傾斜のど
れも利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法を図示したフローチャート
【図２】異なるプログラミングによる二つの二段階締め
付けプロセスを図示した図表
【図３】異なるプログラミングによる二つの二段階締め
付けプロセスを図示した図表
【図４】一段階締め付けプロセスを示した図表
【符号の説明】
１０ プログラムユニット １１ データベース １２ データベース １３ データベース １４ データ処理ユニット １６ 比較器 １７ メモリー

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】最適動作制御パラメータ値を用いたプログ
    ラム可能な制御システムによって制御される動力レンチ
    で行われるネジ締め付けプロセスの最適動作制御パラメ
    ータ値を決定する方法において、 ａ）締め付けるべき実際のネジ継手に特有のパラメータ
    値及び、実際に使用される動力レンチに特有の動作パラ
    メータ値を用いて、ネジ継手締め付けプロセスを、数学
    的にシュミレーションすること、 ｂ）所望の特性を有する締め付けプロセスをもたらす最
    適動作制御パラメータ値を、予定の評価規準に基づいて
    決めること及び、 ｃ）生産締め付けパラメータ値として用いるため、上記
    システムにおいて、上記最適動作制御パラメータ値を維
    持すること、を特徴とする動力レンチで行われるネジ継
    手締め付けプロセスの最適動作制御パラメータ値を決定
    する方法。
  2. 【請求項２】上記所望の特性が、良好な動力レンチ反動
    トルク特性から成ることを特徴とする請求項１に記載の
    方法。
  3. 【請求項３】上記所望の特性が、短い締め付けプロセス
    持続時間から成ることを特徴とする請求項１または２に
    記載の方法。
  4. 【請求項４】上記所望の特性が、ネジ継手のトルク／角
    度特性における予期した変動誤差以上に維持されること
    を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】最適動作制御パラメータ値を用いたプログ
    ラム可能な制御システムによって制御される動力レンチ
    で行われるネジ継手締め付けプロセスの最適動作制御パ
    ラメータ値を決定する方法において、 ａ）実際の型式のネジ継手に特有の基本パラメータ値及
    び、実際に使用される動力レンチに特有の動作パラメー
    タ値を上記制御システムに記憶すること、 ｂ）上記制御システムに、ネジ継手締め付けプロセスの
    許容結果をもたらすように、見積もった予め選択した動
    作制御パラメータ値を設けること、 ｃ）上記予め選択した動作制御パラメータ値、実際の型
    式のネジ継手に特有の上記パラメータ値及び、実際に使
    用される上記動力レンチに、特有の上記動作パラメータ
    値を用いて、ネジ継手締め付けプロセスを数学的にシュ
    ミレーションすること、 ｄ）予定の評価規準に基づいて、上記シュミレーション
    した締め付けプロセスの結果を、評価して、 Ｉ）上記シュミレーションした締め付けプロセスの結果
    を許容し、且つ生産締め付けパラメータ値として用いる
    ため、上記最適動作制御パラメータ値を維持するかまた
    は、 ＩＩ）上記シュミレーションした締め付けプロセスの結
    果を拒否し、そして上記シュミレーションした締め付け
    プロセスの結果を許容できるまで、毎回予め選択した動
    作制御パラメータ値を変更して使用し、ネジ締め付けプ
    ロセスのシュミレーションを、一回以上再始動するこ
    と、 ｅ）生産締め付けパラメータ値として用いるため、上記
    制御システムにおいて、上記変更して予め選択した動作
    制御パラメータ値を維持すること、を特徴とする動力レ
    ンチで行われるネジ継手締め付けプロセスの最適動作制
    御パラメータ値を決定する方法、及び、ｃ）生産締め付
    けパラメータ値として用いるため、上記制御システムに
    おいて、上記最適動作制御パラメータ値を維持するこ
    と、を特徴とする動力レンチで行われるネジ継手締め付
    けプロセスの最適動作制御パラメータ値を決定する方
    法、
  6. 【請求項６】制御データを、動力レンチと上記ネジ継手
    締め付けプロセスのシュミレーション用のコンピュータ
    との間で、伝送することを特徴とする請求項５に記載の
    方法。
  7. 【請求項７】上記コンピュータが、上記制御システムか
    ら分離していることを特徴とする請求項５または６に記
    載の方法。
  8. 【請求項８】実際のネジ継手特性及び（または）作業者
    の行動を含む多数の締め付け制御パラメータに関して、
    上記制御システムが感応分析を行うことを特徴とする請
    求項５または６に記載の方法。
JP2000187716A 1999-06-22 2000-06-22 プロセスシュミレーションによる最適ねじ継手締め付けパラメータ値の決定方法 Pending JP2001054875A (ja)

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