JP2010201537A - Method of monitoring poor screw fastening - Google Patents
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Description
本発明は、締め付けトルク設定装置を備えた電動やエア駆動のねじ締め機における、ネジ締め不良を監視する方法に関する。
The present invention relates to a method for monitoring a screw tightening failure in an electric or air-driven screw tightener equipped with a tightening torque setting device.
従来より、ねじを所定のトルクで締め付けることを目的として、締め付けトルク設定装置を備えた動力式のトルクドライバが広く利用されている。トルクドライバは、設定した締め付けトルクに達すると機械的あるいは電気的に停止するものがある。 Conventionally, for the purpose of tightening a screw with a predetermined torque, a power type torque driver equipped with a tightening torque setting device has been widely used. Some torque drivers stop mechanically or electrically when reaching a set tightening torque.
ねじ締め作業工程においては、部品を所定の適正なトルクでねじ締めする他、品質管理上ねじの種類、ワッシャの有無、など設計通りに作業が行われているか、斜め締めなどの不適正な作業がないかどうかなどの判定も必要となる。例えば、特許文献1に示す自動ねじ締め機では、トルクセンサ及びエンコーダを設けることにより、締め付けトルク及びドライバの主軸やドライバビット、ソケットなどの回転角度を検出して良否判定を図っている。判定手段としては、通常マイクロコンピュータやシーケンサー等により、制御部、記憶手段、入出力インターフェイス等を構成し、多種多様のねじ締め作業に対応できるようにしている。
In the screw tightening process, in addition to tightening the parts with a predetermined appropriate torque, the work is performed as designed, such as the type of screw and the presence or absence of a washer for quality control, or improper work such as diagonal tightening It is also necessary to determine whether or not there is any. For example, in the automatic screw tightening machine disclosed in
また、特許文献2に示す自動ねじ締付け機におけるかじり検知方法は、ネジの締め始めから着座までの時間と回転角度を測定することにより、かじりの発生を検知してネジ締め不良の低減を図っている。
In addition, the method for detecting galling in an automatic screw tightening machine shown in
従来のネジ締め不良検出方法は、全体的な回転時間や回転角度を測定して良否の判定を行う方法である。このため、予め設定された時間や回転角度が経過した後でなければ良否の判定ができない基本的な問題がある。 The conventional screw tightening failure detection method is a method for determining pass / fail by measuring the overall rotation time and rotation angle. For this reason, there is a basic problem that it is not possible to judge pass / fail until after a preset time or rotation angle has elapsed.
従って、ネジ締め工程において、設定した時間や回転角度に到達するまでネジの締め付けが継続されることになる。結果的にネジ締めに不良があればその判定が行われることになるものの、ネジやワークを破損する可能性がかなり高くなる。しかも、不良の判定がでるまで相当の時間が経過することに繋がり、単に良否の検知を行うだけで、不良の場合における破損の軽減や時間的ロスを低減するということに関しては、何等寄与しない方法であった。
Therefore, in the screw tightening process, the screw tightening is continued until the set time or rotation angle is reached. As a result, if there is a defect in the screw tightening, the determination is made, but the possibility of damaging the screw or the work is considerably increased. Moreover, a considerable amount of time elapses until the failure is judged, and it is a method that does not contribute at all to reduce damage or time loss in the case of a failure simply by detecting pass / fail. Met.
そこで本発明者は上記課題に鑑み鋭意研究した結果、本発明を成し得たものであり、その特徴とするところは、トルク設定装置を備えた動力式ねじ締め機によるネジ締め不良を監視する方法であって、ネジの締め始めから着座までの単位回転当たりの各時間を測定することにより、該単位回転当たりの各時間が設定範囲を外れた時点でねじ締め機を停止させることにある。 Therefore, as a result of diligent research in view of the above-mentioned problems, the present inventor has achieved the present invention, which is characterized by monitoring screw tightening failure by a power screw tightener equipped with a torque setting device. A method is to measure each time per unit rotation from the beginning of screw tightening to seating, and to stop the screw tightening machine when each time per unit rotation is out of a set range.
本明細書中でいう「動力式ねじ締め機」とは、電動モータやエアモータによりドライバビットやソケットを回転駆動するもので、ねじ、ボルト、ナット等を締め付ける装置をいう。本発明においては、トルク設定装置を備えた動力式ねじ締め機に、ロータリーエンコーダなどの回転角センサを設けると共に該回転角センサに連動するタイマを設け、ドライバビットやソケットの単位回転当たりの時間を計測する。トルク設定装置としては、トルクを検出して機械的あるいは電気的に停止するなどいずれでもよく特に限定するものではない。 The term “powered screw tightening machine” as used in the present specification refers to a device for rotating a driver bit or a socket by an electric motor or an air motor, and tightening a screw, a bolt, a nut or the like. In the present invention, a power screw tightening machine equipped with a torque setting device is provided with a rotation angle sensor such as a rotary encoder and a timer linked to the rotation angle sensor so as to reduce the time per unit rotation of the driver bit and the socket. measure. The torque setting device is not particularly limited as long as it detects torque and stops mechanically or electrically.
ネジ締め工程は、一般的に仮締め、ねじ込み、着座、締め付け、増締めに分けられる。仮締めはネジをネジ孔に取り付ける状態であり、手で締めたりネジ締め機で締める場合もある。ねじ込みは仮締めしたネジをネジ締め機で一気に締め付ける工程である。着座はネジの頭がワークに接当してトルクが急激に高くなる箇所であり、ここからネジの締め付けが行われる。締め付けトルクを正確に管理する場合には、されに増締めが行われる。 The screw tightening process is generally divided into temporary tightening, screwing, seating, tightening, and retightening. Temporary tightening is a state in which a screw is attached to a screw hole, and may be tightened by hand or by a screw tightening machine. Screwing is a process of tightening temporarily tightened screws at once with a screw tightening machine. Seating is a place where the head of the screw comes into contact with the workpiece and the torque increases rapidly, and the screw is tightened from here. When the tightening torque is accurately managed, retightening is performed.
本発明に係るネジ締め不良監視方法は、ネジの締め始めから着座までの単位回転当たりの各時間を測定することによって、予め設定した範囲の上限と下限から外れた場合にネジ締め不良と判定してネジ締め機の作動を停止させる方法である。つまり、ネジの締め付け不良のほとんどがねじ込みの過程で発生し、所定の回転角と時間内に着座すればほとんど正常にネジ締めが行われたことになる。この場合、ネジの強度不足などの判定はできないが、締め付け完了までの全体的な回転時間や回転角度を測定する方法などを併用することで対処することができる。 The screw tightening failure monitoring method according to the present invention determines that a screw tightening failure occurs when it deviates from the upper and lower limits of a preset range by measuring each time per unit rotation from the beginning of screw tightening to seating. This is a method of stopping the operation of the screw tightening machine. In other words, most of the screw tightening failures occur during the screwing process, and if the user sits within a predetermined rotation angle and time, the screw tightening is performed normally. In this case, it is not possible to determine whether the strength of the screw is insufficient, but it can be dealt with by using a method of measuring the entire rotation time and rotation angle until the completion of tightening.
例えば、ネジ山異常や異物の噛み込みなどがあった場合は、単位回転当たりの時間が設定時間より長くなることで判定できる。従って、本発明方法でネジ締め不良の判定がなければ、着座からの締め付けだけの問題であり、トルク設定装置を備えた動力式ネジ締め機においては、ほとんどの場合所定のトルクでのネジ締めを正常に行うことが可能となる。
For example, when there is an abnormality in a screw thread or a foreign object, it can be determined that the time per unit rotation is longer than the set time. Therefore, if the screw tightening failure is not judged by the method of the present invention, the problem is only the tightening from the seating. In most cases, the power screw tightening machine equipped with the torque setting device is tightened with a predetermined torque. It is possible to perform normally.
本発明に係るネジ締め不良監視装置は、ネジの締め始めから着座までの単位回転当たりの各時間を測定し、各時間を設定時間と比較することにより、ネジ締め不良を判定するため、不良個所があればネジ締め工程を最も初期の段階で停止することができる。従って、不良個所によるネジやワークの損傷を最小限に抑えられることや、時間のロスを少なくすることができる。
このため、経験の少ない作業者のみならず熟練の作業者であってもワークの損傷を少なくしたり、作業効率を高めることができるなど極めて有益な効果を有するものである。
The screw tightening failure monitoring apparatus according to the present invention measures each time per unit rotation from the beginning of screw tightening to seating, and compares each time with a set time to determine screw tightening failure. If there is, the screw tightening process can be stopped at the earliest stage. Accordingly, it is possible to minimize damage to screws and workpieces due to defective portions, and to reduce time loss.
For this reason, even if it is not only a worker with little experience but a skilled worker, it has a very useful effect that damage to a work can be reduced and work efficiency can be improved.
本発明に係るネジ締め不良監視方法は、ねじ込み工程の単位回転当たりの各時間を監視することにより上記課題を解決した。
The screw tightening failure monitoring method according to the present invention solves the above problem by monitoring each time per unit rotation of the screwing process.
ネジ締め工程における回転角度とトルクの関係は、図1に示すように全工程中ねじ込み工程の回転角度が大半を占める。基本的にはねじ込み工程のトルクは低く、比較的高速の回転速度で締められる。着座から締め付け、さらに増締め領域においては、低速回転で高いトルクで締め付けられ、締め付け工程や増締め工程では、ほとんどの場合1回転させることはない。従って、ネジ山異常、異物噛み込み、ネジ長さの違い、ワッシャ抜けなどのネジ締め不良は、ねじ込み工程を詳細に監視することで検知することが可能となる。 As for the relationship between the rotation angle and the torque in the screw tightening process, the rotation angle of the screwing process occupies most of the entire process as shown in FIG. Basically, the torque in the screwing process is low, and tightening is performed at a relatively high rotational speed. In the tightening region after seating and tightening, tightening is performed at a low speed and high torque, and in the tightening process and the tightening process, in most cases, one rotation is not performed. Therefore, screw tightening defects such as screw thread anomalies, foreign object biting, screw length differences, and washer removal can be detected by monitoring the screwing process in detail.
本発明に係るネジ締め不良監視方法は、ねじ込み工程における単位回転当たりの時間を監視することでネジ締め不良を検知する方法である。図2は、M8のボルトをトルク設定装置を備えた空圧式のネジ締め機で、ネジの締め始めから着座まで正常に締め付けたときの各回転数における回転時間(μ秒)を表している。この回転時間を基準にして実際のねじ込み工程と比較してネジ締め不良の判定を行う。判定手段としては、通所マイクロコンピュータやシーケンサー等により、制御部、記憶手段、入出力等を構成し、多種多様のねじ締め作業に対応することも可能である。 The screw tightening failure monitoring method according to the present invention is a method for detecting screw tightening failure by monitoring the time per unit rotation in the screwing process. FIG. 2 shows the rotation time (μ seconds) at each rotational speed when the M8 bolt is normally tightened from the start of screw tightening to the seating by a pneumatic screw tightener equipped with a torque setting device. Based on this rotation time, a screw tightening failure is determined by comparison with an actual screwing process. As determination means, a control unit, storage means, input / output, and the like can be configured by a commute microcomputer, a sequencer, or the like, so that various screw tightening operations can be handled.
図1の例では、仮締めが完了した時点から着座までがねじ込み工程である。仮締めは、手で締めたりネジ締め機で締める場合や自動でセットする場合もあり、判定精度を高めるためにはネジ締め始め時点を一定にする必要がある。例えば、ネジ締め機でボルトを逆回転させ、ボルトがネジ孔に嵌り込んだときの位置検知や振動を検知することにより、ネジ締め始めを一定にすることが可能となる。 In the example of FIG. 1, the screwing process is from the time when the temporary fastening is completed to the seating. Temporary tightening may be performed by hand, tightened with a screw tightener, or may be automatically set. In order to increase the determination accuracy, it is necessary to make the screw tightening start time constant. For example, it is possible to make the screw tightening start constant by rotating the bolt reversely with a screw tightening machine and detecting the position and vibration when the bolt is fitted in the screw hole.
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