JP2009255241A - Device for determining presence/absence of foreign matter on screw clamping seat, and determination method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動ねじ締付機に適用可能されるねじの締付座面の異物有無判定装置及びその判定方法に関する。 The present invention relates to a foreign matter presence / absence judging device for a screw tightening seat applicable to an automatic screw fastening machine and a method for judging the foreign matter.
従来から、ボルト・ナット等(以下、「ねじ」と称する。)の締付け通則(JIS.B1083)には、そのねじの締付け管理として、トルク法、回転角度法、トルク勾配法等が定義されているが、一般的には、トルク法が多く採用されている。トルク法は、目標トルク値を予め設定しておき、締め付けが開始されるに伴ってトルク検出手段から出力される締付トルク値と目標締付トルク値とを比較し、これが一致するとモータを停止させるようにしたものである。このトルク法は、モータに流れる負荷電流を検出してトルクに換算するトルク検出機構や、ドライバビットに加わるトルクを検出するトルクセンサでトルクを検出している。 Conventionally, in the tightening general rules (JIS B1083) for bolts and nuts (hereinafter referred to as “screws”), a torque method, a rotation angle method, a torque gradient method, and the like have been defined as tightening management of the screws. In general, the torque method is often used. In the torque method, a target torque value is set in advance, the tightening torque value output from the torque detection means is compared with the target tightening torque value when tightening is started, and the motor is stopped when they match. It is made to let you. In this torque method, torque is detected by a torque detection mechanism that detects a load current flowing through the motor and converts it into torque, or a torque sensor that detects torque applied to the driver bit.
このトルク法を利用したねじ締付け装置は、任意に設定した締付回転角度に対してトルク値を監視することでねじの噛み込みや焼付きを検出することができる。具体的には、ねじの噛み込みは、雄ねじを雌ねじに締め付ける際、雄ねじのねじ山が雌ねじのねじ山に対してずれて締め付けられることで発生し、ねじの焼付きは、噛み込み状態のままで雄ねじを雌ねじに締め付けることで、ねじ山に摩擦が生じてその摩擦熱で雄ねじと雌ねじとが固着することで発生する。このようなねじの締め付け異常が発生した場合、締付回転角度に対するトルクの立ち上がりが通常のねじの締め付け時より早くなるので、任意に設定した締付回転角度に対してトルク値を監視することでねじの噛み込みや焼付きを検出することができる。 A screw tightening device using this torque method can detect screw biting or seizure by monitoring a torque value with respect to an arbitrarily set tightening rotation angle. Specifically, when the male screw is tightened to the female screw, the screw bite occurs when the male screw thread is displaced with respect to the female screw thread, and the screw seizure remains in the bitten state. When the male screw is fastened to the female screw, friction occurs in the screw thread, and the male screw and the female screw are fixed by the frictional heat. When such a screw tightening abnormality occurs, the torque rise relative to the tightening rotation angle will be faster than during normal screw tightening, so it is possible to monitor the torque value against an arbitrarily set tightening rotation angle. Screw biting and seizure can be detected.
また、トルク法を利用したねじ締付け装置として、第1の基準トルクとなったときのトルク上昇開始点におけるねじ締付け角度位置と、正常なねじの締め付けの場合のねじ締付け角度位置との間において、締付けトルクが第1の基準トルク以上になり、その締付けトルクが第1の基準トルク以上になった位置と、正常なねじの締め付けの場合のねじ締付け角度位置との角度差が所定値以上になると異物の噛み込みと判断する異物噛み込み判定方法を適用したものが開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 Further, as a screw tightening device using the torque method, between the screw tightening angle position at the torque increase starting point when the first reference torque is reached and the screw tightening angle position in the case of normal screw tightening, When the tightening torque is equal to or greater than the first reference torque, and the angle difference between the position where the tightening torque is equal to or greater than the first reference torque and the screw tightening angular position in the case of normal screw tightening is equal to or greater than a predetermined value. An application of a foreign object biting determination method that determines that a foreign object has been bitten is disclosed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、背景技術に記載したトルク法を利用したねじ締付け装置では、任意に設定した締付回転角度に対するトルク値を監視しているので、ねじの締付座面に異物が存在していても、その位置が任意に設定した締付回転角度範囲外の位置では検出することができなかった。 However, in the screw tightening device using the torque method described in the background art, since the torque value with respect to the arbitrarily set rotation angle is monitored, even if foreign matter exists on the screw tightening seat surface, The position could not be detected at a position outside the arbitrarily set tightening rotation angle range.
また、特許文献1のねじ締付け装置の異物噛み込み判定方法では、第1の基準トルクとなったときのトルク上昇開始点におけるねじ締付け角度位置と、正常なねじの締め付けの場合のねじ締付け角度位置との間に発生する締付トルクの異常に基づき判定しているので、正常なねじの締め付けの場合のねじ締付け角度位置以降において、ねじの締付座面に異物が存在していることを検出することができなかった。 Further, in the foreign matter biting determination method of the screw tightening device disclosed in Patent Document 1, the screw tightening angle position at the torque increase start point when the first reference torque is reached, and the screw tightening angle position in the case of normal screw tightening. Because of the determination based on the abnormality in the tightening torque generated between the screw and the screw, it is detected that there is a foreign object on the screw tightening seat after the screw tightening angle position in the case of normal screw tightening. I couldn't.
本発明は、このような従来の難点を解消するためになされたもので、ねじの締付座面に異物が存在していることを締付トルクの傾き波形から抽出することで、当該ねじの締付座面の異物を精度よく検出することができるねじの締付座面の異物有無判定装置及びその判定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and by extracting from the inclination waveform of the tightening torque that foreign matter is present on the tightening seat surface of the screw, An object of the present invention is to provide a foreign matter presence / absence judging device and a judging method for a tightening seat surface of a screw capable of accurately detecting foreign matter on a tightening seat surface.
上述の目的を達成する本発明の第1の態様であるねじの締付座面の異物有無判定装置は、モータの回転を受けて回転するねじ締付用回転工具の回転トルクを検出するトルク検出部と、モータの回転角を検出する回転角検出部と、トルク検出部及び回転角検出部で検出した各検出値に基づき締付回転角度に対する締付トルクの傾き波形を演算処理し、傾き波形から近似曲線と共にその近似曲線の関数を演算処理し、さらに、近似曲線の関数の2階微分値の波形を演算処理し、2階微分値の波形に変曲点が存在する場合にはねじの締付座面に異物が存在していると判定し、2階微分値の波形に変曲点が存在しない場合にはねじの締付座面に異物が存在していないと判定する判定手段とを備えたものである。ここで、ねじの締付座面とは、ねじと被締結物との接触面のことをいう。 A foreign matter presence / absence determination device for a screw tightening seating surface according to a first aspect of the present invention that achieves the above-described object is a torque detection method for detecting a rotational torque of a screw tightening rotary tool that rotates in response to a motor rotation. A tilt angle waveform of the tightening torque with respect to the tightening rotation angle based on the detected values detected by the torque detection unit, the rotation angle detection unit for detecting the rotation angle of the motor, and the torque detection unit and the rotation angle detection unit. And the approximate curve function together with the approximate curve function, and further calculate the second derivative waveform of the approximate curve function, and if there is an inflection point in the second derivative waveform, Determining means for determining that foreign matter is present on the tightening seat surface, and determining that no foreign matter is present on the tightening seat surface of the screw when there is no inflection point in the waveform of the second-order differential value; It is equipped with. Here, the tightening seat surface of the screw means a contact surface between the screw and the object to be fastened.
また、本発明の第2の態様は第1の態様であるねじの締付座面の異物有無判定装置において、判定手段がねじの締付座面に異物が存在していると判定した場合には、異常警報を発報する警報発報部を備えたものである。 Further, in the foreign matter presence / absence determination device for the screw tightening seat surface according to the first aspect of the second aspect of the present invention, when the determination means determines that there is a foreign object on the screw tightening seat surface. Is provided with an alarm reporting unit for issuing an abnormal alarm.
さらに、本発明の第3の態様は第1の態様であるねじの締付座面の異物有無判定装置において、判定手段は演算処理装置である。 Furthermore, the third aspect of the present invention is the foreign matter presence / absence determination device for the screw tightening seat surface according to the first aspect, wherein the determination means is an arithmetic processing unit.
また、上述の目的を達成する本発明の第4の態様であるねじの締付座面の異物有無判定方法は、演算処理装置が、ねじを締め付ける際の当該ねじの締付回転角度及び締付トルクを検出器で検出した各検出値を収集するステップと、収集された締付回転角度及び締付トルクの各検出値に基づき締付回転角度に対する締付トルクの傾き波形を算出するステップと、傾き波形から近似曲線と共にその近似曲線の関数を算出するステップと、近似曲線の関数の2階微分値を算出しその波形を作成するステップと、2階微分値の波形に変曲点が存在する場合にはねじの締付座面に異物が存在していると判定するステップと、2階微分値の波形に変曲点が存在しない場合にはねじの締付座面に異物が存在していないと判定するステップとを有するものである。 In addition, the foreign matter presence / absence determination method for the screw tightening seating surface according to the fourth aspect of the present invention that achieves the above-described object is achieved by the arithmetic processing unit and the tightening rotation angle and tightening of the screw when the screw is tightened. Collecting each detection value detected by a detector with a detector; calculating a tilt waveform of the tightening torque with respect to the tightening rotation angle based on the collected detection values of the tightening rotation angle and the tightening torque; and An inflection point exists in the step of calculating the function of the approximate curve together with the approximate curve from the slope waveform, the step of calculating the second derivative value of the function of the approximate curve and creating the waveform, and the waveform of the second derivative value If there is no inflection point in the waveform of the second-order differential value, the foreign matter is present on the screw tightening seat surface. And a step of determining that there is no .
また、本発明の第5の態様は第4の態様であるねじの締付座面の異物有無判定方法において、近似曲線は多項式近似曲線である。 According to a fifth aspect of the present invention, in the method for determining the presence / absence of a foreign object on a screw fastening seat surface according to the fourth aspect, the approximate curve is a polynomial approximate curve.
このようなねじの締付座面の異物有無判定装置及びその判定方法によれば、締付トルクのトルク波形の関数を得るために、収集された締付回転角度及び締付トルクの各検出値に基づき締付回転角度に対する近似線となる締付トルクの傾き波形を算出する。その傾き波形の近似曲線を算出することで、データの変動を滑らかにすることができ、締付トルクの傾きの傾向を把握し易いように表示させることができる。なお、近似曲線に多項式近似曲線を使用することで、データの変動をより滑らかにすることができるので、締付トルクの傾きの傾向をより把握し易いように表示させることができる。さらに、近似曲線の関数を算出し、その近似曲線の関数の2階微分値を算出しその波形を作成することで、近似曲線の変化の様子を、より明瞭に現すことができるので変曲点を検出し易くなる。 According to such a foreign matter presence / absence determination device and a determination method for a tightening seat surface of a screw, in order to obtain a function of a torque waveform of the tightening torque, the collected detection values of the tightening rotation angle and the tightening torque are collected. Based on the above, an inclination waveform of the tightening torque that is an approximate line with respect to the tightening rotation angle is calculated. By calculating the approximate curve of the inclination waveform, the data fluctuation can be smoothed and the inclination tendency of the tightening torque can be displayed easily. In addition, since the fluctuation of data can be made smoother by using a polynomial approximate curve as the approximate curve, the tendency of the inclination of the tightening torque can be displayed more easily. Furthermore, by calculating the function of the approximate curve, calculating the second derivative of the function of the approximate curve, and creating its waveform, the change of the approximate curve can be expressed more clearly, so the inflection point Can be easily detected.
また、判定手段がねじの締付座面に異物が存在していると判定した場合に異常警報を発報する警報発報部を備えることで、ねじ締付け用回転工具で作業している作業者は容易にねじの締付座面に異物が存在していることを把握することができる。また、判定手段を演算処理装置にすることで、ねじ締付け用回転工具の制御系に組み込むこともでき、また、パーソナルコンピュータとして外部に設置させることもできる。 In addition, an operator who works with the screw tightening rotary tool is provided with an alarm reporting unit that issues an abnormal alarm when the judging means judges that foreign matter is present on the screw tightening seating surface. Can easily grasp the presence of foreign matter on the tightening seat surface of the screw. Further, by making the determination means an arithmetic processing unit, it can be incorporated into the control system of the screw tightening rotary tool, or can be installed outside as a personal computer.
本発明のねじの締付座面の異物有無判定装置及びその判定方法によれば、ねじの締付座面に異物が存在していることを締付トルクの傾き波形から抽出することができるので、当該ねじの締付座面の異物を精度よく検出することができる。また、本発明のねじの締付座面の異物有無判定装置及びその判定方法によれば、ねじの締付座面の異物を精度よく検出することができるので、従来のトルク法では検出不可能なねじの締付け座面に存在する異物による不具合品の流出を防ぐことができる。 According to the foreign matter presence / absence determination device and the determination method for a screw tightening seat surface according to the present invention, the presence of foreign matter on the screw tightening seat surface can be extracted from the inclination waveform of the tightening torque. The foreign matter on the tightening seat surface of the screw can be detected with high accuracy. Further, according to the foreign matter presence / absence determination device and the determination method for a screw tightening seat surface according to the present invention, foreign matter on a screw tightening seat surface can be detected with high accuracy, and therefore cannot be detected by the conventional torque method. It is possible to prevent the defective product from flowing out due to foreign matter existing on the tightening seat surface of the screw.
以下、本発明のねじの締付座面の異物有無判定装置及びその判定方法を実施するための最良の形態例について、図面を参照して説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A best mode for carrying out a foreign matter presence / absence judgment device and its judgment method for a screw tightening seat according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明のねじの締付座面の異物有無判定装置は、トルク法の改良技術で図1に示すように、自動ねじ締付機であるナットランナ2に適用され、ナットランナ2は、供給される電流値に比例した回転トルクを出力するモータ21と、モータ21の回転軸(図示せず。)に連結され当該モータ21の出力トルクを増幅する減速機22と、減速機22の回転軸23の先端に同軸にて連結されボルト43の頭部と係合する締付け部24とを備えている。また、ナットランナ2は、減速機22の回転軸23に加わる回転トルクを検出する磁歪式トルクセンサ等のトルク検出部25と、モータ21の回転軸の回転角を検出するパルス発生器等の回転角検出部26とを備えている。
As shown in FIG. 1, the device for determining the presence or absence of a foreign matter on a screw tightening seat according to the present invention is applied to a
さらに、ナットランナ2は、モータ21、トルク検出部25及び回転角検出部26がそれぞれモータ21を制御するコントローラ3に電気的に接続されている。このコントローラ3は、トルク検出部25及び回転角検出部26で検出した各検出値に基づきモータ21をフィードバック制御することで、任意に設定した締付回転角度に対してトルク値を監視してねじの噛み込みや焼付きを防止することができる。このナットランナ2は、鉄板等の被締結体41に取り付けられているナット42に締付け部24でボルト43を所定の締付トルクで締め付けることができる。
Further, the
また、異物有無判定装置1は、トルク検出部25及び回転角検出部26で検出した各検出値に基づき締付回転角度に対する締付トルクの傾き波形を演算処理し、傾き波形から近似曲線と共にその近似曲線の関数を演算処理し、さらに、近似曲線の関数の2階微分値の波形を演算処理し、2階微分値の波形に変曲点が存在する場合にはねじの締付座面に異物が存在していると判定し、2階微分値の波形に変曲点が存在しない場合にはねじの締付座面に異物が存在していないと判定する判定手段である演算処理装置5が、コントローラ3に電気的に接続されている。
Further, the foreign matter presence / absence determination device 1 performs an arithmetic processing on the inclination waveform of the tightening torque with respect to the tightening rotation angle based on the detected values detected by the
この演算処理装置5は、締付トルクのトルク波形の関数を得るために、収集された締付回転角度及び締付トルクの各検出値に基づき締付回転角度に対する近似線となる締付トルクの傾き波形を算出する。その傾き波形の近似曲線を算出することで、データの変動を滑らかにすることができ、締付トルクの傾きの傾向を把握し易いように表示させることができる。なお、近似曲線に多項式近似曲線を使用することで、データの変動をより滑らかにすることができるので、締付トルクの傾きの傾向をより把握し易いように表示させることができる。さらに、近似曲線の関数を算出し、その近似曲線の関数の2階微分値を算出しその波形を作成することで、近似曲線の変化の様子を、より明瞭に現すことができるので変曲点を検出し易くなる。 In order to obtain a function of the torque waveform of the tightening torque, the arithmetic processing unit 5 determines the tightening torque that is an approximate line with respect to the tightening rotation angle based on the collected detection values of the tightening rotation angle and the tightening torque. An inclination waveform is calculated. By calculating the approximate curve of the inclination waveform, the data fluctuation can be smoothed and the inclination tendency of the tightening torque can be displayed easily. In addition, since the fluctuation of data can be made smoother by using a polynomial approximate curve as the approximate curve, the tendency of the inclination of the tightening torque can be displayed more easily. Furthermore, by calculating the function of the approximate curve, calculating the second derivative of the function of the approximate curve, and creating its waveform, the change of the approximate curve can be expressed more clearly, so the inflection point Can be easily detected.
このような演算処理装置5としては、ナットランナ2が使用されている自動車製造工場の生産ラインに持ち運びが便利なようにノートブック型パーソナルコンピュータが好適であるが、演算処理装置5なのでコントローラ3に内蔵させることもできる。また、演算処理装置5がねじの締付座面に異物が存在していると判定した場合には、異常警報を発報する警報発報部(図示せず。)を備えてもよい。この警報発報部を備えることで、ナットランナ2で作業している作業者は、容易にねじの締付座面に異物が存在していることを把握することができる。なお、警報発報部は、ノートブック型パーソナルコンピュータの場合には、音声で知らせるか画面に表示させるとよい。
As such an arithmetic processing unit 5, a notebook personal computer is preferable so that it can be easily carried on a production line of an automobile manufacturing plant in which the
次に、図2、図3(A)、(B)、図4(A)、(B)を参照して演算処理装置5によるねじの締付座面の異物有無判定方法について説明する。図2は、ねじの締付座面の異物の有無を判定する動作手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、ステップS103〜S111までが演算処理装置5の制御部(図示せず。)に記憶されたプログラムに基づいて実行される。また、図3はトルク波形、傾き波形及び傾き波形の近似曲線を示すグラフで、(A)はねじの締付座面が正常の場合の図、(B)はねじの締付座面が異常の場合の図である。図4はトルク波形及び2階微分値の波形を示すグラフで、(A)はねじの締付座面が正常の場合の図、(B)はねじの締付座面が異常の場合の図である。この図3(A)、(B)、図4(A)、(B)の左側縦軸は締付トルク(Nm)、横軸はパルス(角度)、右側縦軸は近似曲線の関数の係数をそれぞれ示し、また、横軸の左端がねじの締付開始位置、右端がねじの締付完了位置を示している。 Next, with reference to FIGS. 2, 3A, 3B, 4A, and 4B, a method for determining the presence / absence of foreign matter on the screw tightening seat surface by the arithmetic processing unit 5 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure for determining the presence or absence of foreign matter on the screw tightening seat surface. In this flowchart, steps S103 to S111 are executed based on a program stored in a control unit (not shown) of the arithmetic processing unit 5. FIG. 3 is a graph showing a torque waveform, an inclination waveform, and an approximate curve of the inclination waveform. (A) is a diagram when the screw tightening seat surface is normal, and (B) is an abnormal screw tightening seat surface. FIG. 4A and 4B are graphs showing a torque waveform and a second-order differential value waveform, where FIG. 4A is a diagram when the screw tightening seat surface is normal, and FIG. 4B is a diagram when the screw tightening seat surface is abnormal. It is. In FIGS. 3A, 3B, 4A, and 4B, the left vertical axis is the tightening torque (Nm), the horizontal axis is the pulse (angle), and the right vertical axis is the coefficient of the approximate curve function. Further, the left end of the horizontal axis indicates the screw tightening start position, and the right end indicates the screw tightening completion position.
例えば、ノートブック型パーソナルコンピュータ5をナットランナ2用のコントローラ3に電気的に接続させてナットランナ2を駆動させると、ねじの締結が開始され(ステップS101)、コントローラ3はねじの締め付けが開始されるに伴ってトルク検出部25から出力される締付トルク値と目標締付トルク値とを比較し、これが一致するとモータ21を停止させるので、ナットランナ2によるねじの締め付けが完了する(ステップS102)。
For example, when the notebook personal computer 5 is electrically connected to the
ナットランナ2によるねじの締め付けが完了すると、コントローラ3はトルク検出部25及び回転角検出部26で検出した各検出値の電気信号をノートブック型パーソナルコンピュータ5に送信するので、ノートブック型パーソナルコンピュータ5は締付トルクデータ及び締付回転角度データを収集することができる(ステップS103)。
When the screw tightening by the
締付トルクのトルク波形の関数を得るために、収集された締付回転角度及び締付トルクの各検出値に基づき締付回転角度に対する近似線となる締付トルクの傾き波形を算出する(ステップS104)。この際、トルク波形W1及び傾き波形W2は図3(A)、(B)に示すような波形図となる。そして、傾き波形から近似曲線を算出し、さらに、その近似曲線の関数を算出する(ステップS105、S106)。なお、傾き波形W2はデータのバラツキが大きいことから、近似曲線を6次近似曲線にしているので、その関数を算出すると、
F=ax6+bx5+cx4+dx3+ex2+fx+g
となる。ここで、xは回転角である。この近似曲線の関数の2階微分値を算出しその波形を作成する(ステップS107)。即ち、近似曲線の関数を1階微分すると、
F’=6ax5+5bx4+4cx3+3dx2+2ex+f
となり、この関数を2階微分すると、
F”=30ax4+20bx3+12cx2+6dx+2e
となる。この際、トルク波形W1及び2階微分の波形W4は図4(A)、(B)に示すような波形図となる。
In order to obtain a function of the torque waveform of the tightening torque, a tilt waveform of the tightening torque that is an approximate line with respect to the tightening rotation angle is calculated based on the collected detected values of the tightening rotation angle and the tightening torque (step) S104). At this time, the torque waveform W1 and the tilt waveform W2 are waveform diagrams as shown in FIGS. Then, an approximate curve is calculated from the slope waveform, and a function of the approximate curve is calculated (steps S105 and S106). Note that since the slope waveform W2 has a large variation in data, the approximate curve is a sixth-order approximate curve.
F = ax 6 + bx 5 + cx 4 + dx 3 + ex 2 + fx + g
It becomes. Here, x is a rotation angle. A second-order differential value of the function of this approximate curve is calculated and its waveform is created (step S107). That is, if the function of the approximate curve is first-order differentiated,
F ′ = 6ax 5 + 5bx 4 + 4cx 3 + 3dx 2 + 2ex + f
When this function is second-order differentiated,
F ″ = 30ax 4 + 20bx 3 + 12cx 2 + 6dx + 2e
It becomes. At this time, the torque waveform W1 and the second-order differential waveform W4 are as shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B).
そして、ノートブック型パーソナルコンピュータ5の制御部は、2階微分値の波形から変曲点の有無を確認する(ステップS108)。変曲点の有無は、2階微分値の関数のxに、ねじの締付開始から締付終了までの0以外の回転角を代入するとことで確認でき、F”=0が変曲点になるので、F”=0になる回転角の位置に異物が存在していることになる。 Then, the control unit of the notebook personal computer 5 confirms the presence or absence of an inflection point from the waveform of the second order differential value (step S108). The presence or absence of an inflection point can be confirmed by substituting a rotation angle other than 0 from the start of tightening of the screw to the end of tightening into x of the function of the second order differential value, and F ″ = 0 becomes the inflection point. Therefore, the foreign matter exists at the position of the rotation angle where F ″ = 0.
ノートブック型パーソナルコンピュータ5の制御部は、2階微分値の波形から変曲点の有無を確認して、図4(A)に示すように、2階微分値の波形に変曲点IPが存在しない場合には、ねじの締付座面に異物が存在していないと判定するので(ステップS109)、ねじの締付けは正常である旨の情報を液晶パネルや音声で知らせる(ステップS110)。一方、図4(B)に示すように、2階微分値の波形に変曲点IPが存在する場合には、ねじの締付座面に異物が存在していると判定するので(ステップS109)、ねじの締付けは異常である旨の情報を液晶パネルや音声で知らせる(ステップS111)。なお、ねじの締付座面に異物が存在していると変曲点が発生するのは、締め付けにより異物が変形したり滑ったりすることでトルクが変化するからである。 The control unit of the notebook personal computer 5 confirms the presence or absence of an inflection point from the waveform of the second order differential value, and the inflection point IP is added to the waveform of the second order differential value as shown in FIG. If it does not exist, it is determined that no foreign matter is present on the screw tightening seat (step S109), and information indicating that the screw is tightened is notified by a liquid crystal panel or voice (step S110). On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the inflection point IP exists in the waveform of the second-order differential value, it is determined that there is a foreign object on the tightening seat surface of the screw (step S109). ) Information indicating that the screw tightening is abnormal is notified by a liquid crystal panel or voice (step S111). Note that the inflection point occurs when a foreign object is present on the tightening seat surface of the screw because the torque changes due to the foreign object being deformed or slipped by tightening.
このように、本発明のねじの締付座面の異物有無判定方法によれば、トルク波形W1を上述のプログラムのように演算処理することで、ねじを締め付けている時の波形に表れる大小のノイズからねじの締付座面に異物が存在していることを容易に判別できるようになるので、ねじの締付座面の異物を精度よく検出することができる。 As described above, according to the foreign matter presence / absence determination method for the screw tightening seat surface according to the present invention, the torque waveform W1 is calculated and processed as in the above-described program, so that Since it can be easily determined from the noise that a foreign object is present on the screw tightening seat surface, the foreign object on the screw tightening seat surface can be accurately detected.
なお、ナットランナ2の構成は上述した実施例に限らず、既存のあらゆるナットランナにおいても本発明のねじの締付座面の異物有無判定装置及びその判定方法を適用することができる。
The configuration of the
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。 Although the present invention has been described with the specific embodiments shown in the drawings, the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, and is known so far as long as the effects of the present invention are achieved. It goes without saying that any configuration can be adopted.
上述した異物有無判定方法は、ねじを締め付けている時の波形に表れる大小のノイズから異物が存在していることを判別するので、ねじの締付座面に存在している異物だけではなく、雄ねじのねじ山と雌ねじのねじ山との接触面に存在している異物でも判別することは可能である。即ち、ねじの締付座面の近傍位置からねじの締付完了位置までにおける波形に表れる大小のノイズから異物が存在していることを判別することが可能になる。 Since the foreign matter presence / absence determination method described above determines that foreign matter is present from the large and small noise that appears in the waveform when tightening the screw, not only the foreign matter present on the screw tightening seat surface, It is also possible to discriminate foreign matter existing on the contact surface between the male screw thread and the female screw thread. That is, it is possible to determine the presence of foreign matter from the large and small noise appearing in the waveform from the position near the screw tightening seat surface to the screw tightening completion position.
1……ねじの締付座面の異物有無判定装置
2……ナットランナ(ねじの締付用回転工具)
21……モータ
25……トルク検出部
26……回転角検出部
5……演算処理装置(判定手段)
1 …… Determining device for foreign matter on screw tightening
21 ……
Claims (5)
前記モータの回転角を検出する回転角検出部と、
前記トルク検出部及び前記回転角検出部で検出した各検出値に基づき前記締付回転角度に対する前記締付トルクの傾き波形を演算処理し、前記傾き波形から近似曲線と共にその近似曲線の関数を演算処理し、さらに、前記近似曲線の関数の2階微分値の波形を演算処理し、前記2階微分値の波形に変曲点が存在する場合には前記ねじの締付座面に異物が存在していると判定し、前記2階微分値の波形に変曲点が存在しない場合には前記ねじの締付座面に異物が存在していないと判定する判定手段と
を備えたことを特徴とするねじの締付座面の異物有無判定装置。 A torque detector that detects the rotational torque of the screw tightening rotary tool that rotates in response to the rotation of the motor;
A rotation angle detector for detecting a rotation angle of the motor;
Based on the detection values detected by the torque detection unit and the rotation angle detection unit, an inclination waveform of the tightening torque with respect to the tightening rotation angle is calculated, and an approximate curve and a function of the approximate curve are calculated from the inclination waveform. And processing the second derivative waveform of the function of the approximate curve, and if there is an inflection point in the second derivative waveform, there is a foreign object on the tightening seat surface of the screw. Determining means for determining that no foreign matter is present on the tightening seat surface of the screw when there is no inflection point in the waveform of the second-order differential value. A foreign matter presence / absence judgment device on the tightening seat surface of the screw.
ねじを締め付ける際の当該ねじの締付回転角度及び締付トルクを検出器で検出した各検出値を収集するステップと、
収集された前記締付回転角度及び前記締付トルクの各検出値に基づき前記締付回転角度に対する前記締付トルクの傾き波形を算出するステップと、
前記傾き波形から近似曲線と共にその近似曲線の関数を算出するステップと、
前記近似曲線の関数の2階微分値を算出しその波形を作成するステップと、
前記2階微分値の波形に変曲点が存在する場合には前記ねじの締付座面に異物が存在していると判定するステップと、
前記2階微分値の波形に変曲点が存在しない場合には前記ねじの締付座面に異物が存在していないと判定するステップと
を有することを特徴とするねじの締付座面の異物有無判定方法。 Arithmetic processing unit
Collecting each detected value obtained by detecting the tightening rotation angle and tightening torque of the screw when tightening the screw with a detector;
Calculating an inclination waveform of the tightening torque with respect to the tightening rotation angle based on the collected detection values of the tightening rotation angle and the tightening torque; and
Calculating a function of the approximate curve together with the approximate curve from the slope waveform;
Calculating a second derivative of the function of the approximate curve and creating its waveform;
Determining that foreign matter is present on the tightening seat surface of the screw when an inflection point exists in the waveform of the second-order differential value;
A step of determining that no foreign matter is present on the tightening seat surface of the screw when there is no inflection point in the waveform of the second-order differential value. Foreign matter determination method.
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- 2008-04-18 JP JP2008108661A patent/JP2009255241A/en active Pending
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