JP4688772B2

JP4688772B2 - Automatic tightening device

Info

Publication number: JP4688772B2
Application number: JP2006279027A
Authority: JP
Inventors: 政親佃
Original assignee: Kurashiki Kako Co Ltd
Current assignee: Kurashiki Kako Co Ltd
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2026-10-12
Also published as: JP2008093792A

Description

本発明は、ワークに仮組みされた締結部品を把持して所定範囲内のトルクで締め付けるようにした装置に関し、特に締め込み過ぎを抑制するための制御の技術分野に属する。 The present invention relates to an apparatus that grips a fastening part temporarily assembled on a workpiece and tightens it with a torque within a predetermined range, and particularly belongs to a technical field of control for suppressing excessive tightening.

従来より、ボルト、ナット等の締結部品を自動で締め付けるための装置としては、例えば特許文献１に記載のような油圧トルクレンチが公知である。このものでは、油圧シリンダのピストンロッドにラックを結合するとともに、このラックに噛み合うピニオンギヤにラチェットギヤ等を介してソケットを取り付けており、このソケットをボルト、ナットに嵌め合わせて、油圧シリンダからの駆動力により回転させるようにしている。 Conventionally, as an apparatus for automatically fastening fastening parts such as bolts and nuts, for example, a hydraulic torque wrench as described in Patent Document 1 is known. In this device, a rack is coupled to the piston rod of the hydraulic cylinder, and a socket is attached to a pinion gear meshing with the rack via a ratchet gear, etc., and this socket is fitted to a bolt and nut to drive from the hydraulic cylinder. It is rotated by force.

また、特許文献２には、油圧トルクレンチをセットする台板上で該トルクレンチの反力レバーの下圧部にロードセルを介設し、トルクレンチの駆動レバーに作用するトルクの反力をロードセルに加えて、トルクを検出するようにした計測装置が記載されている。このものでは、ロードセルの出力、即ち検出されたトルクが予め設定した値に達すると、油圧ポンプの回転を停止させて、シリンダへの加圧油の供給を停止させるようにしている。
実用新案登録第２５４１３１７号公報実公平７−４４９９１号公報 Further, in Patent Document 2, a load cell is provided in a lower pressure portion of a reaction force lever of the torque wrench on a base plate on which a hydraulic torque wrench is set, and the reaction force of the torque acting on the drive lever of the torque wrench is expressed by the load cell. In addition, a measuring device that detects torque is described. In this case, when the output of the load cell, that is, the detected torque reaches a preset value, the rotation of the hydraulic pump is stopped and the supply of pressurized oil to the cylinder is stopped.
Utility Model Registration No. 2541317 No. 7-44991

ところが、前記のように駆動源として油圧アクチュエータを用いた締め付け装置では、油圧ポンプやこれを駆動する原動機、さらには油圧配管等が必要になり、設備が大掛かりなものになってコスト高になり易い。 However, as described above, the tightening device using the hydraulic actuator as the drive source requires a hydraulic pump, a prime mover for driving the hydraulic pump, and hydraulic piping, etc., and the equipment is large and the cost is likely to increase. .

また、油圧アクチュエータは、一般的に作動速度の高いものとは言えないので、締め付け作業に要する時間が比較的長くなるきらいがあり、そうならないように作動油の供給流量を多くするとオーバーシュートが大きくなってしまい、締結部品を過度に締め込み過ぎる虞れがある。 Also, hydraulic actuators generally cannot be said to have a high operating speed, so there is a tendency that the time required for the tightening work becomes relatively long. As a result, the fastening parts may be tightened excessively.

この点、油圧アクチュエータに代えて空気圧アクチュエータを用いれば、工場の設備である高圧エアの供給ラインを利用できるので、低コスト化が図られる上に、アクチュエータの作動速度の向上により作業時間も短縮できるが、一般的に空気圧アクチュエータは、油圧アクチュエータに比べて制御性に劣ると考えられており、締め付け精度はむしろ低下する虞れがある。 In this regard, if a pneumatic actuator is used in place of the hydraulic actuator, a high-pressure air supply line that is a factory facility can be used, so that the cost can be reduced and the working time can be shortened by improving the operating speed of the actuator. However, it is generally considered that a pneumatic actuator is inferior in controllability compared with a hydraulic actuator, and the tightening accuracy may rather be lowered.

これに対し、本発明の発明者は、空気圧アクチュエータを用いた自動締め付け装置を試作し、該空気圧アクチュエータに供給する空気の圧力と、その空気の供給を停止させるタイミングとを種々、変更しながら、締結部品の締め付け状態について実験・研究を重ねた結果、前記供給空気圧力とその供給を停止するタイミングとを互いに対応付けて適切に設定すれば、充分な締め付け精度を確保できることを見出した。 In contrast, the inventor of the present invention prototyped an automatic clamping device using a pneumatic actuator, and variously changed the pressure of air supplied to the pneumatic actuator and the timing for stopping the supply of the air, As a result of repeated experiments and research on the tightening state of the fastening parts, it has been found that sufficient tightening accuracy can be ensured by appropriately setting the supply air pressure and the timing to stop the supply in association with each other.

斯かる知見に基づいて、本発明の目的は、自動締め付け装置において、低コスト化及び作業時間の短縮を目的として空気圧アクチュエータを採用する場合にも、所要の締め付け精度を確保することにある。 Based on such knowledge, an object of the present invention is to secure a required tightening accuracy even when a pneumatic actuator is employed in an automatic tightening device for the purpose of reducing cost and shortening working time.

前記目的を達成するために、本願の請求項１の発明は、ワークに仮組みされた締結部品を把持し、所定範囲内のトルクにて締め付けるようにした自動締め付け装置を対象として、前記締結部品を把持する把持部と、空気圧アクチュエータの出力により前記把持部を駆動する駆動機構と、前記空気圧アクチュエータへ供給する空気圧力を調整する空気圧調整器と、前記駆動機構による把持部の駆動力を検出する駆動力検出器と、前記空気圧アクチュエータへの空気の供給を制御し、前記駆動力検出器による駆動力の検出値が予め設定された目標値に達すれば、空気の供給を停止させる空気供給制御手段と、を備える。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 of the present application is directed to an automatic fastening device that grips a fastening part temporarily assembled on a workpiece and tightens it with a torque within a predetermined range. A gripper that grips the gripper, a drive mechanism that drives the gripper by the output of a pneumatic actuator, an air pressure adjuster that adjusts the air pressure supplied to the pneumatic actuator, and a drive force of the gripper by the drive mechanism Air supply control means for controlling the supply of air to the driving force detector and the pneumatic actuator and stopping the supply of air when the detected value of the driving force by the driving force detector reaches a preset target value And comprising.

そして、前記駆動力に係る目標値を、前記締結部品の締め付けトルクの上限及び下限にそれぞれ対応する値の平均値以下とし、その上で、前記空気圧調整器により空気圧力を、前記駆動力に係る目標値に対応する値以上で且つ前記締結部品の締め付けトルクの上限に対応する値未満になるように調整する。 Then, the target value of the previous SL driving force, the fastening part fastening the following average value of the corresponding value to the upper and lower limits of torque, thereon, the air pressure by the pneumatic regulator, the driving force adjusted to less than a value corresponding to the upper limit of the tightening torque of and the fastening parts corresponding value or the target value of.

前記の自動締め付け装置により、ワークに仮組みされた締結部品を締め付ける際には、空気供給制御手段の制御により空気圧アクチュエータへ加圧空気が供給され、それにより把持部が駆動されて締結部品を締め付けることになるが、そうして締結部品を締め付ける力（駆動力）は駆動力検出器によって検出され、この検出値が予め設定した目標値に達すれば、空気圧アクチュエータへの加圧空気の供給が停止される。 When the fastening part temporarily assembled on the workpiece is fastened by the automatic fastening device, pressurized air is supplied to the pneumatic actuator under the control of the air supply control means, whereby the gripping part is driven to fasten the fastening part. However, the force (driving force) for tightening the fastening parts is detected by the driving force detector, and when the detected value reaches a preset target value, the supply of pressurized air to the pneumatic actuator is stopped. Is done.

そうして加圧空気の供給が停止されたとき、空気圧アクチュエータには既に余剰の空気が供給されているため、さらに暫くの間、その出力は増大することになる（オーバーシュート）。特に、供給する加圧空気の圧力を空気圧調整器によって前記駆動力の目標値に対応する値以上に、つまり比較的高めに設定した場合は、空気圧アクチュエータの作動速度が高まる一方で、オーバーシュートは大きくなり易い。 Thus, when the supply of pressurized air is stopped, excess air has already been supplied to the pneumatic actuator, so that its output increases for a while (overshoot). In particular, when the pressure of the pressurized air to be supplied is set to a value higher than the value corresponding to the target value of the driving force by the air pressure regulator, that is, relatively high, the operating speed of the pneumatic actuator is increased, while the overshoot is Easy to grow.

そこで、前記の構成では、前記のように加圧空気の供給を停止させる目安となる「駆動力に係る目標値」、即ちアクチュエータ出力の目標値を、前記締め付けトルクの上限及び下限にそれぞれ対応する値の平均値以下に、即ち、許容される締め付けトルクの範囲内において相対的に低めに設定し、その分、早めに加圧空気の供給を停止させるようにしている。このことで、空気圧アクチュエータの出力が目標値を超えてオーバーシュートしても、それが締め付けトルクの上限を越える可能性は低くなり、たとえ瞬間的に上限を越えたとしても、それは空気圧アクチュエータにおいて空気の圧縮により吸収されるので、締結部品が過度に締め込まれることは非常に少ない。 Therefore, in the above-described configuration, the “target value related to the driving force”, that is, the target value of the actuator output, which serves as a guide for stopping the supply of pressurized air as described above, corresponds to the upper and lower limits of the tightening torque, respectively. It is set to a value lower than the average value, that is, relatively low within the allowable tightening torque range, and the supply of pressurized air is stopped earlier by that amount. As a result, even if the output of the pneumatic actuator exceeds the target value and overshoots, it is unlikely that it will exceed the upper limit of the tightening torque. Therefore, the fastening parts are rarely tightened excessively.

つまり、空気圧アクチュエータへの加圧空気の供給を早めに停止することで、オーバーシュートにより締結部品が過度に締め込まれることを充分に抑制できるとともに、一方で供給する加圧空気の圧力は高めに設定することで、空気圧アクチュエータの作動速度を高め、締め付け作業に要する時間を短縮することができる。 In other words, by stopping the supply of pressurized air to the pneumatic actuators early, it is possible to sufficiently suppress the fastening parts from being over-tightened due to overshoot, while at the same time increasing the pressure of the pressurized air supplied. By setting, the operating speed of the pneumatic actuator can be increased and the time required for the tightening operation can be shortened.

また、前記空気供給制御手段により空気圧アクチュエータへの空気の供給が停止された後に、前記駆動力検出器によって検出される駆動力が前記目標値よりも高い所定の判定値を越えると、締結部品の締め付けトルクが過大であると判定する判定手段を備える。In addition, after the supply of air to the pneumatic actuator is stopped by the air supply control means, if the driving force detected by the driving force detector exceeds a predetermined determination value higher than the target value, A judging means for judging that the tightening torque is excessive is provided.

こうすれば、万が一、空気圧アクチュエータの出力のオーバシュートによって締結部品が過度に締め込まれてしまったときに、このことが判定手段により判定されるので、そうして締め付け不良となったワークを確実に排除することが可能になる。In this way, if the fastening part is excessively tightened due to the overshoot of the output of the pneumatic actuator, this will be judged by the judging means, so that the work with the poor tightening can be reliably confirmed. Can be eliminated.

そうした場合に、好ましいのは、前記駆動力に係る目標値（空気圧アクチュエータの出力の目標値）を、前記締結部品の締め付けトルクに係る平均値とその下限値との間で、相対的に該平均値寄りの値に、即ち相対的には高めに設定することである（請求項２）。このことは、前記のように加圧空気の供給を早めに停止するようにしつつも、そうして供給停止タイミングを早める度合はあまり大きくしないということであり、こうすれば、締め込み不足を生じる虞れはまず、ないと言える。 In such a case, it is preferable that the target value related to the driving force (target value of the output of the pneumatic actuator) is relatively set between the average value related to the tightening torque of the fastening component and the lower limit value thereof. It is to set the value close to the value, that is, relatively high (Claim 2 ). This means that while the supply of pressurized air is stopped early as described above, the degree of advancement of the supply stop timing is not so large, and this causes insufficient tightening. First of all, there is no fear.

また、好ましいのは、前記空気圧調整器によって加圧空気の圧力を、前記駆動力に係る目標値に対応する値と前記締め付けトルクの上限に対応する値との間で、相対的に該目標値寄りの値に、即ち相対的には低めの圧力になるように調整することであり（請求項３）、こうすれば、空気圧アクチュエータの出力のオーバーシュートを適度に抑えることで、締結部品が過度に締め込まれることをより充分に抑制できる。 Preferably, the pressure of the pressurized air by the air pressure regulator is relatively set between a value corresponding to the target value related to the driving force and a value corresponding to the upper limit of the tightening torque. In this case, the pressure is adjusted so that the pressure is relatively low (Claim 3 ), and in this way, the overshoot of the output of the pneumatic actuator is moderately suppressed, so that the fastening parts are excessive. It can suppress more fully that it is tightened .

以上、説明したように、本発明に係る自動締め付け装置によると、従来一般的な油圧アクチュエータに代えて空気圧アクチュエータを採用したことで、低コスト化が図られ、且つ締め付け作業に要する時間を短縮できるとともに、その空気圧アクチュエータに供給する加圧空気の圧力と、その供給を停止させるタイミングとを互いに対応付けて適切に設定することで、締め込み過ぎによる不良ワークの発生を充分に抑制することができる。 As described above, according to the automatic tightening device of the present invention, by adopting a pneumatic actuator instead of a conventional general hydraulic actuator, the cost can be reduced and the time required for the tightening operation can be shortened. At the same time, by appropriately setting the pressure of the pressurized air supplied to the pneumatic actuator and the timing for stopping the supply to each other, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of defective workpieces due to excessive tightening. .

以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.

−自動締め付け装置の全体構成−
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る自動締め付け装置Ａの全体構成を概略的に示し、この装置Ａは、例えばターンバックルのようなワークＷをセットして、これに仮組みされたナット１（締結部品）を所定範囲内のトルクにて締め付けるようにしたものである。 -Overall configuration of automatic tightening device-
(Embodiment)
FIG. 1 schematically shows an overall configuration of an automatic clamping device A according to an embodiment of the present invention. This device A sets a workpiece W such as a turnbuckle and a nut 1 temporarily assembled thereto. (Fastening component) is tightened with a torque within a predetermined range.

図示の如く、この実施形態の装置Ａでは、ベース板２０上の前側（図の右側）の部位に角パイプによって矩形ボックス状に組まれた作業台２１が設置され、その上に配設された作業テーブル２２上の後半部に、詳しくは後述するが、ナット１を把持する把持爪５，５が取り付けられた回動盤４と、これを図の時計回りに回動させる駆動機構とが一体的に設けられている。この駆動機構は、作業台２１の後側に上向きに配置されたエアシリンダ２３（空気圧アクチュエータ）の出力をラック＆ピニオンを介して回動盤４に伝達し、これにより把持爪５，５，を駆動するものである。 As shown in the drawing, in the apparatus A of this embodiment, a work table 21 assembled in a rectangular box shape by a square pipe is installed at a front side (right side in the figure) on the base plate 20 and disposed thereon. As will be described in detail later, on the work table 22, as will be described in detail later, a rotating plate 4 to which gripping claws 5 and 5 for gripping the nut 1 are attached and a drive mechanism for rotating the same in the clockwise direction in the figure are integrated. Provided. This drive mechanism transmits the output of the air cylinder 23 (pneumatic actuator) disposed upward on the rear side of the work table 21 to the rotating plate 4 via the rack and pinion, thereby holding the gripping claws 5, 5. To drive.

一方、前記作業テーブル２２上の前半部には、ワークＷを搭載して前後に移動する移動ステージ２４が配設されている。詳細は図示しないが、移動ステージ２４は、前記回動盤４の左右両側に分割され、それぞれ前後方向のレール２５に沿ってスライド移動する一対のスライダ２６上に配設されており、ワークＷの左右両端部を保持して一体的に装置後方（図の左方）へ移動することで、それを回動盤４の中央に対応付けてセットすることができる。 On the other hand, a moving stage 24 that carries the workpiece W and moves back and forth is disposed in the first half of the work table 22. Although details are not shown, the moving stage 24 is divided on both the left and right sides of the rotating plate 4 and is disposed on a pair of sliders 26 that slide along the rails 25 in the front-rear direction. By holding both left and right end portions and moving integrally to the rear of the apparatus (left side in the figure), it can be set in association with the center of the turntable 4.

また、前記エアシリンダ２３にはレギュレータ２７を介して、工場の設備である加圧エア供給ライン（図示せず）から高圧のエアが供給されるようになっている。このレギュレータ２７は、加圧エア供給ラインに分岐接続された配管２８に介設されており、ラインから取り入れた加圧エアの圧力を調整（減圧）してエアシリンダ２３に供給する空気圧調整器である。このレギュレータ２７及びエアシリンダ２３の間には電磁弁２９が介設されていて、調圧されたエアのエアシリンダ２３への供給流量を調整するようになっている。 The air cylinder 23 is supplied with high-pressure air from a pressurized air supply line (not shown), which is factory equipment, via a regulator 27. The regulator 27 is an air pressure regulator that is provided in a pipe 28 that is branched and connected to a pressurized air supply line, and that adjusts (depressurizes) the pressure of the pressurized air taken from the line and supplies it to the air cylinder 23. is there. An electromagnetic valve 29 is interposed between the regulator 27 and the air cylinder 23 so as to adjust the supply flow rate of the regulated air to the air cylinder 23.

図の例では、前記電磁弁２９の開度を制御する制御装置３０（空気供給制御手段）が、ベース板２０上の後側に配設されている。この制御装置３０は、操作盤３１からの信号と、エアシリンダ２３の下端に取り付けられたロードセル３２（エアシリンダ２３の出力を検出する駆動力検出器）からの信号と、を少なくとも入力して、これらに応じて電磁弁２９を制御し、エアシリンダ２３への加圧エアの供給を制御するエア供給制御部（空気供給制御手段）３０ａと、ロードセル３２の検出値が所定の判定値を越えたときに、締め付けトルクが過大であると判定するＮＧ判定部３０ｂとを、コンピュータ・プログラムの態様で備えている。 In the illustrated example, a control device 30 (air supply control means) for controlling the opening degree of the electromagnetic valve 29 is disposed on the rear side of the base plate 20. The control device 30 receives at least a signal from the operation panel 31 and a signal from a load cell 32 (a driving force detector that detects the output of the air cylinder 23) attached to the lower end of the air cylinder 23, The solenoid valve 29 is controlled accordingly, and the detected value of the air supply control unit (air supply control means) 30a for controlling the supply of pressurized air to the air cylinder 23 and the load cell 32 exceeds a predetermined determination value. Sometimes, an NG determination unit 30b that determines that the tightening torque is excessive is provided in the form of a computer program.

尚、前記操作盤３１は、作業台２１と制御装置３０の中間でベース板２０から上方に延びる支持フレーム３３の上部にに取り付けられていて、操作し易いように装置Ａの前方において作業者の頭部くらいの高さに配置されている。また、図示しないが、操作盤３１には液晶ディスプレーが設けられており、装置Ａの運転条件や作動状態、或いはワークＷ毎のナット１の締め付け状態（ＯＫ，ＮＧ）等を表示するようになっている。 The operation panel 31 is attached to an upper portion of a support frame 33 that extends upward from the base plate 20 between the work table 21 and the control device 30, so that the operator can easily operate the operation panel 31 in front of the device A. It is arranged at the height of the head. Although not shown, the operation panel 31 is provided with a liquid crystal display, and displays the operating conditions and operating states of the apparatus A, or the tightening state (OK, NG) of the nut 1 for each workpiece W. ing.

−把持部及び駆動機構−
図２及び図３には前記回動盤４や把持爪５，５等を拡大して示し、回動盤４は、作業テーブル２２上に立設された２枚のフレーム板２，３の間に挟まれるようにして、それらに対し回転自在に取り付けられている。詳しくは、まず、フレーム板２，３は、それぞれ鋼製の厚板からなり、ワークＷ（図２、３には示さず）に仮組みされたナット１の回動中心線Ｘを中心とする大径の丸穴２ａ，３ａが厚み方向に貫通形成されているとともに、この丸穴２ａ，３ａから装置Ａの前方（図２の右方）の縁部まで略水平に延びるように切り欠き部２ｂ，３ｂが形成されている。 -Holding part and drive mechanism-
2 and 3 show the rotating plate 4 and the gripping claws 5 and 5 in an enlarged manner. The rotating plate 4 is located between the two frame plates 2 and 3 erected on the work table 22. It is attached to them so as to be sandwiched between them. Specifically, first, the frame plates 2 and 3 are each made of a thick steel plate and centered on the rotation center line X of the nut 1 temporarily assembled to the workpiece W (not shown in FIGS. 2 and 3). Large-diameter round holes 2a and 3a are formed so as to penetrate in the thickness direction, and the notches are formed so as to extend substantially horizontally from the round holes 2a and 3a to the front edge (right side in FIG. 2) of the device A. 2b and 3b are formed.

また、フレーム板２，３は、図２のように回動中心線Ｘに沿って見ると、丸穴２ａ，３ａ同士と、切り欠き部２ｂ，３ｂ同士とがそれぞれ合致するように配置されていて、図３に示すように概略回動盤４の厚みに相当する間隔を空けて、互いに組み合わされている。そして、フレーム板２，３の間には丸穴２ａ，３ａの周縁に沿って樹脂製のガイドレール６が配設されており、これが回動盤４の外周部を周方向に移動自在に保持している。 Further, the frame plates 2 and 3 are arranged so that the round holes 2a and 3a and the notches 2b and 3b coincide with each other when viewed along the rotation center line X as shown in FIG. As shown in FIG. 3, they are combined with each other at an interval corresponding to the thickness of the general rotating disk 4. Between the frame plates 2 and 3, resin guide rails 6 are disposed along the peripheral edges of the round holes 2a and 3a, and this holds the outer peripheral portion of the turntable 4 movably in the circumferential direction. is doing.

前記のようにガイドレール６によって保持されている回動盤４の外周には、後述する切り欠き部４ｃを除いた全周に亘って外歯４ａが形成されている。また、ガイドレール６は、フレーム板２，３の切り欠き部２ｂ，３ｂに対応する部位と、回動盤４の装置後方斜め上側の部位とでそれぞれ切り離されて、相対的に短い第１レール部材６ａと、相対的に長い第２レール部材６ｂと、の２つの概略Ｃ字状のレール部材に分割されており、それら２つのレール部材６ａ，６ｂが互いに離間している装置後方斜め上側の部位において、前記回動盤４の外歯４ａがギヤ列７に噛み合わされている。 As described above, the outer teeth 4a are formed on the outer periphery of the turntable 4 held by the guide rail 6 over the entire circumference except for a notch portion 4c described later. Further, the guide rail 6 is separated by a portion corresponding to the cutout portions 2b and 3b of the frame plates 2 and 3 and a portion on the upper side of the rotating plate 4 obliquely on the rear side of the device. It is divided into two substantially C-shaped rail members, a member 6a and a relatively long second rail member 6b, and the two rail members 6a and 6b are separated from each other on the diagonally upper rear side of the apparatus. In the part, the external teeth 4 a of the rotating plate 4 are engaged with the gear train 7.

前記のギヤ列７は、各々フレーム板２，３の間に軸支され、互いに噛み合わされた中間ギヤ７ａとピニオンギヤ７ｂとからなり、中間ギヤ７ａが前記回動盤４の外歯４ａと噛み合う一方、ピニオンギヤ７ｂはラック８に噛み合わされている。このラック８はローラ９，９，…によりガイドされて上下に移動するようになっていて、その下端がエアシリンダ２３のロッドの先端に連結されている。つまり、ギヤ列７とラック８とによって、エアシリンダ２３の出力を回動盤４に伝達する駆動機構が構成されており、これにより回動盤４が図の時計回りに（回動方向の一側に）回動されると、ナット１が締め付けられるようになる。 The gear train 7 is composed of an intermediate gear 7a and a pinion gear 7b that are pivotally supported between the frame plates 2 and 3 and meshed with each other, and the intermediate gear 7a meshes with the external teeth 4a of the rotating plate 4. The pinion gear 7b is meshed with the rack 8. The rack 8 is guided by rollers 9, 9,... To move up and down, and its lower end is connected to the tip of the rod of the air cylinder 23. That is, the gear train 7 and the rack 8 constitute a drive mechanism that transmits the output of the air cylinder 23 to the turntable 4, so that the turntable 4 rotates clockwise (one rotation direction). When turned, the nut 1 is tightened.

前記回動盤４についてより詳しくは、図２に示すように装置Ａを左側から見ると、その中央部を含んで略逆Ｓ字状をなす異形の長穴４ｂが、回動盤４を厚み方向に貫通して形成されている。この長穴４ｂには、中央部から回動盤４の外周に向かって真直ぐに延びるように切り欠き部４ｃが連続しており、図示の如く長穴４ｂが概略上下に延びるように位置付けられたとき、その中央部からから装置Ａの前方に向かって切り欠き部４ｃが略水平に延びて、フレーム板２，３の切り欠き部２ｂ，３ｂと連通するようになっている。 More specifically, as shown in FIG. 2, when the device A is viewed from the left side as shown in FIG. 2, a deformed long hole 4b having a substantially inverted S-shape including the central portion of the device A has a thickness. It is formed to penetrate in the direction. The long hole 4b is continuous with a notch 4c so as to extend straight from the center toward the outer periphery of the turntable 4. The long hole 4b is positioned so as to extend substantially vertically as shown in the figure. At this time, the notch 4c extends substantially horizontally from the central portion toward the front of the device A, and communicates with the notches 2b and 3b of the frame plates 2 and 3.

そうして回動盤４の切り欠き部４ｃがフレーム板２，３の切り欠き部２ｂ，３ｂと連通するのが回動盤４の待機位置であり、このときには、互いに連通する切り欠き部２ｂ，３ｂ，４ｃを通過させて、ナット１が回動盤４の長穴４ｂの略中央部に収容されるように、ワークＷをセットすることができる。すなわち、上述したが、ワークＷはその左右両端部を移動ステージ２４上に保持されて、この移動ステージ２４の前後のスライド移動により長穴４ｂの中央部にセットされ、また、そこから取り出されるようになっている。 Thus, the notch portion 4c of the turntable 4 communicates with the notches 2b and 3b of the frame plates 2 and 3 in the standby position of the turntable 4, and at this time, the notch portions 2b communicated with each other. , 3b, 4c, and the workpiece W can be set so that the nut 1 is accommodated in a substantially central portion of the elongated hole 4b of the turntable 4. That is, as described above, the work W is held at the left and right ends on the moving stage 24, and is set at the center of the long hole 4b by sliding back and forth of the moving stage 24, and is taken out from there. It has become.

そのようにしてセットされたワークＷと共に長穴４ｂの略中央に位置付けられるナット１を挟んで、上下に対向するように、回動盤４上には一対の把持爪５，５が配設されている。この一対の把持爪５，５は、それぞれ、長穴４ｂ内において長手方向の両側に分かれて収容され、当該長穴４ｂの幅方向に架設された一対のブラケット１１，１１に対し各々支軸１２により回動可能に支持されている。支軸１２は回動盤４の回動中心線Ｘと平行に延びており、各把持爪５は、回動盤４の回動方向（周方向）一側及び他側にそれぞれ隣り合う長穴４ｂの内周面の間で回動される。 A pair of gripping claws 5, 5 are arranged on the turntable 4 so as to face each other with the workpiece W set in such a manner sandwiching the nut 1 positioned at the approximate center of the long hole 4 b. ing. The pair of gripping claws 5 and 5 are housed separately on both sides in the longitudinal direction in the elongated hole 4b, and support shafts 12 are respectively provided to the pair of brackets 11 and 11 installed in the width direction of the elongated hole 4b. It is supported so that it can rotate. The support shaft 12 extends in parallel with the rotation center line X of the turntable 4, and each gripping claw 5 is an elongated hole that is adjacent to one side and the other side of the turntable 4 in the turning direction (circumferential direction). It is rotated between the inner peripheral surfaces of 4b.

ここで、図２のように回動中心線Ｘに沿って見ると、長穴４ｂの中心部を挟む長手方向両側の部位は、それぞれ、回動盤４の回動中心線Ｘから半径方向外方に離れるに連れて、その周方向他側に向かうように傾いており、それらの内部にそれぞれ収容されている各把持爪５は、各々支軸１２から回動中心線Ｘに向かい、半径方向内方ほど周方向一側に位置するように傾いて延びる第１の位置（図２に示す位置）と、支軸１２から回動中心線Ｘに向かい半径方向内方に略真直に延びる第２の位置（図５を参照）と、の間で回動するようになっている。 Here, when viewed along the rotation center line X as shown in FIG. 2, the portions on both sides in the longitudinal direction sandwiching the center portion of the elongated hole 4 b are respectively radially outward from the rotation center line X of the rotation plate 4. The gripping claws 5 are inclined toward the other side in the circumferential direction as they move away from each other, and the gripping claws 5 housed therein are respectively directed from the support shaft 12 toward the rotation center line X in the radial direction. A first position (position shown in FIG. 2) that inclines and extends so as to be located on one side in the circumferential direction toward the inner side, and a second that extends substantially straight inward in the radial direction from the support shaft 12 toward the rotation center line X. (See FIG. 5).

そして、前記第２の位置では、各把持爪５の先端に設けられた把持面５ａが最も半径方向内方に位置して、ナット１の外周面を把持することができる（以下、把持位置という）。一方、前記第１の位置では、前記把持位置に比べると各把持爪５の把持面５ａが半径方向について外方に位置することになり、それはナット１の外周（最外周に位置する角部）から離間するようになる（以下、非把持位置という）。 And in the said 2nd position, the holding surface 5a provided in the front-end | tip of each holding nail | claw 5 is located in the radial direction innermost, and can hold | grip the outer peripheral surface of the nut 1 (henceforth a holding position). ). On the other hand, in the first position, the gripping surface 5a of each gripping claw 5 is positioned outward in the radial direction compared to the gripping position, which is the outer periphery of the nut 1 (the corner portion positioned on the outermost periphery). (Hereinafter, referred to as a non-gripping position).

また、前記各把持爪５とその周方向一側に隣り合う長穴４ｂの一側内周面との間には、捻りばね１３が介設されており、各把持爪５をその支軸１２の周りに図２の時計回りに回動するように、つまり前記把持位置に向かうように回動付勢している。一方、各把持爪５の周方向他側に隣り合う長穴４ｂの他側内周面には、把持爪５の先端側の側部に当接してその回動変位を把持位置までに規制する突部４ｄが設けられている。 Further, a torsion spring 13 is interposed between each gripping claw 5 and one side inner peripheral surface of the elongated hole 4b adjacent to one side in the circumferential direction thereof. 2 is urged to rotate in the clockwise direction of FIG. 2, that is, toward the gripping position. On the other hand, the other inner peripheral surface of the long hole 4b adjacent to the other circumferential side of each gripping claw 5 is in contact with the side portion on the distal end side of the gripping claw 5, and its rotational displacement is restricted to the gripping position. A protrusion 4d is provided.

そうして捻りばね１３の付勢力を受ける各把持爪５は、その先端側の側部が長穴４ｂの他側内周面の突部４ｄに当接するまで、支軸１２周りに回動可能になっているが、図２のように回動盤４が待機位置にあるときには、フレーム板２，３に取り付けられた位置決め部材１４，１５が各々把持爪５，５と係合して、それを回動盤６の回動方向一側（図の時計回り）に押圧するようになっており、これにより各把持爪５は、捻りばね１３の付勢力に抗して支軸１２周りに図の反時計回りに回動され、非把持位置に位置付けられる。 Thus, each gripping claw 5 that receives the biasing force of the torsion spring 13 can be rotated around the support shaft 12 until the side portion on the tip side comes into contact with the protrusion 4d on the other inner peripheral surface of the elongated hole 4b. However, when the turntable 4 is in the standby position as shown in FIG. 2, the positioning members 14 and 15 attached to the frame plates 2 and 3 are engaged with the gripping claws 5 and 5, respectively. Is pressed against one side of the turntable 6 in the turning direction (clockwise in the figure), whereby each gripping claw 5 is moved around the support shaft 12 against the urging force of the torsion spring 13. Is rotated counterclockwise and positioned at the non-gripping position.

すなわち、図３にも示すように、各把持爪５にはそれぞれ支軸１２よりも先端側の部位にピン１６が埋め込まれており、一方の把持爪５（図の下側に位置する把持爪）のピン１６は装置左側に延びてフレーム板２よりも外方に突出し、他方の把持爪５（図の上側に位置する把持爪）のピン１６は装置右側に延びてフレーム板３よりも外方に突出している。そして、フレーム板２，３には、回動盤４が待機位置にあるときの把持爪５，５のそれぞれの位置に対応付けて、その各々のピン１６と当接して適切に位置決めするように、板材からなる位置決め部材１４，１５が固定されている。 That is, as shown in FIG. 3, each gripping claw 5 has a pin 16 embedded in a portion on the tip side of the support shaft 12, and one gripping claw 5 (the gripping claw located on the lower side of the figure). ) Pin 16 extends to the left side of the device and protrudes outward from the frame plate 2, and the pin 16 of the other gripping claw 5 (the gripping claw located on the upper side in the figure) extends to the right side of the device and is outside the frame plate 3. It protrudes toward. Then, the frame plates 2 and 3 are appropriately positioned in contact with the respective pins 16 in association with the respective positions of the gripping claws 5 and 5 when the turntable 4 is in the standby position. The positioning members 14 and 15 made of a plate material are fixed.

そうして位置決め部材１４，１５によりピン１６を介して押圧されて非把持位置に位置付けられているとき、各把持爪５は、前記したように各々の支軸１２から回動盤４の回動中心線Ｘに向かう半径方向に対して、該回動盤４の回動方向である周方向の一側に傾いて、即ち該回動盤４の回動方向一側に倒れて、延びている。一方、位置決め部材１４，１５との係合が外れて、捻りばね１３の付勢力により支軸１２の周りに回動されると、各把持爪５は回動盤４の半径方向に向けて徐々に起き上がり、その先端の把持面５ａがナット１の外周面に近づくようになる。 When the positioning members 14 and 15 are pressed through the pins 16 to be positioned at the non-gripping position, the gripping claws 5 are rotated by the turntable 4 from the respective spindles 12 as described above. With respect to the radial direction toward the center line X, it is inclined to one side in the circumferential direction that is the rotation direction of the turntable 4, that is, tilted to one side in the rotation direction of the turntable 4 and extends. . On the other hand, when the positioning members 14 and 15 are disengaged and rotated around the support shaft 12 by the biasing force of the torsion spring 13, each gripping claw 5 gradually moves in the radial direction of the rotating disk 4. As a result, the gripping surface 5 a at the tip approaches the outer peripheral surface of the nut 1.

つまり、各把持爪５は、それが非把持位置にあるときにはナット１の外周に対し倒れた状態になっており、それが徐々に起き上がりつつ、先端側からナット１の外周に近づいてゆくので、先端がナット１の角部に引っ掛かることは少ない。しかも、この実施形態では各把持爪５の先端には、前記のように非把持位置にあるときにナット１の外周に近接する側の角部を削除したように、把持面５ａに連続し且つ該把持面５ａから離れるほど後退する傾斜面５ｂが形成されており、この傾斜面５ｂが最初にナット１の外周に接触することになるから、把持爪５の先端がナット１の角部に引っ掛かることは殆どないと言える。 That is, each gripping claw 5 is in a state of being inclined with respect to the outer periphery of the nut 1 when it is in the non-gripping position, and gradually rises and approaches the outer periphery of the nut 1 from the tip side. The tip is unlikely to get caught in the corner of the nut 1. In addition, in this embodiment, the tip of each gripping claw 5 is continuous with the gripping surface 5a so that the corner portion on the side close to the outer periphery of the nut 1 is removed when in the non-grip position as described above. An inclined surface 5b that recedes away from the gripping surface 5a is formed, and this inclined surface 5b first contacts the outer periphery of the nut 1, so that the tip of the gripping claw 5 is caught by the corner of the nut 1. It can be said that there is almost nothing.

−自動締め付け装置の作動−
次に、前記のように構成された自動締め付け装置Ａの作動について図４のフローチャートに基づき、図５、６を参照して詳細に説明する。図示のフローは主に、制御装置３０において実行される制御ステップを示しており、該制御装置３０は、作業者の操作入力に応じて操作盤３１から出力される信号を受け入れて、エアシリンダ２３を作動させるとともに、ロードセル３２からの信号を受け入れて、ナット１の締め付けトルクが所定範囲内のものとなるよう、適切なタイミングでエアシリンダ２３の作動を停止させる。 -Automatic tightening device operation-
Next, the operation of the automatic fastening apparatus A configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. The illustrated flow mainly shows control steps executed in the control device 30. The control device 30 accepts a signal output from the operation panel 31 in response to an operation input by the operator, and the air cylinder 23. And the signal from the load cell 32 is received, and the operation of the air cylinder 23 is stopped at an appropriate timing so that the tightening torque of the nut 1 is within a predetermined range.

図のフローには示さないが、まず、作業者は、例えばターンバックルであるワークＷにナット１を仮組みして、図１のように作業テーブル２１上の前半部に位置する移動ステージ２４上に載置する。それから、移動ステージ２４を装置後方に移動させると、その上に保持されているワークＷはフレーム板２，３の切り欠き部２ｂ，３ｂと、これに連通する回動盤４の切り欠き部４ｃとを通過してセットされ、該回動盤４の長穴４ｂの略中央にナット１が位置するようになる。 Although not shown in the flow of the drawing, first, the operator temporarily assembles the nut 1 on the work W that is a turnbuckle, for example, and then on the moving stage 24 positioned in the first half on the work table 21 as shown in FIG. Placed on. Then, when the moving stage 24 is moved to the rear of the apparatus, the workpiece W held on the moving stage 24 is notched portions 2b and 3b of the frame plates 2 and 3, and a notched portion 4c of the turntable 4 communicating therewith. And the nut 1 comes to be positioned substantially at the center of the elongated hole 4b of the rotating plate 4.

この際、図１、２に示すように回動盤４は待機位置にあり、これに取り付けられている一対の把持爪５，５はそれぞれ位置決め部材１４，１５との係合により非把持位置に位置付けられているので、これらの把持爪５，５の先端側とワークＷのナット１とが干渉することはなく、それら把持爪５，５の中間に挟まれるように、即ち回動盤４の回動中心線Ｘ上に位置するようにナット１を位置付けて、ワークＷを容易にセットすることができる。 At this time, as shown in FIGS. 1 and 2, the turntable 4 is in the standby position, and the pair of gripping claws 5, 5 attached thereto are brought into the non-gripping position by engaging with the positioning members 14, 15, respectively. Since the gripping claws 5 and 5 do not interfere with the nut 1 of the workpiece W, the gripping claws 5 and 5 are sandwiched between the gripping claws 5 and 5, that is, The nut 1 can be positioned so as to be positioned on the rotation center line X, and the workpiece W can be easily set.

それから、図４のフローのステップＳ１に示すように、作業者は、レギュレータ２７に付設されているゲージを目視して、エアシリンダ２３に供給される加圧エアの圧力が所定範囲内にあることを確認する。そして、所定範囲内になければ（ＮＯ）レギュレータ２７のハンドルを操作して圧力を調整する一方、所定範囲内にあれば（ＹＥＳ）、操作盤３１のスタート・スイッチを押して、自動締め付け装置Ａを作動させる（ステップＳ２：サイクル・スタート）。 Then, as shown in step S1 of the flow of FIG. 4, the operator visually observes the gauge attached to the regulator 27 and the pressure of the pressurized air supplied to the air cylinder 23 is within a predetermined range. Confirm. If it is not within the predetermined range (NO), the handle of the regulator 27 is operated to adjust the pressure, while if within the predetermined range (YES), the start switch of the operation panel 31 is pressed to Operate (step S2: cycle start).

そうすると、操作盤３１からの信号を受けた制御装置３０により電磁弁２９が開かれて、加圧エアの供給が開始され（ステップＳ３）、これを受けたエアシリンダ２３が作動してラック８が上昇する。これによりピニオンギヤ７ｂが図の時計回りに回動し、中間ギヤ７ａを介して回動盤４も待機位置から図の時計回りに、即ちナット１を締め付ける向きである回動方向一側へ回動される。こうして回動盤４が待機位置から離れると、把持爪５，５と位置決め部材１４，１５との係合が解除され、各把持爪５は捻りばね１３の付勢力によって支軸１２の周りに把持位置に向けて回動されることになる。 Then, the electromagnetic valve 29 is opened by the control device 30 that receives the signal from the operation panel 31, and the supply of pressurized air is started (step S3). To rise. As a result, the pinion gear 7b rotates in the clockwise direction in the figure, and the rotating disk 4 also rotates in the clockwise direction in the figure from the standby position through the intermediate gear 7a, that is, in one direction in which the nut 1 is tightened. Is done. When the turntable 4 is thus separated from the standby position, the engagement between the gripping claws 5 and 5 and the positioning members 14 and 15 is released, and each gripping claw 5 is gripped around the support shaft 12 by the biasing force of the torsion spring 13. It will be turned towards the position.

すなわち、一対の把持爪５，５が、それぞれ、回動盤４の回動中心線Ｘに向かう半径方向に対しその回動方向一側に倒れた状態から徐々に起き上がって、その先端側がナット１の外周面に近づいてゆき、まず、傾斜面５ｂがナット１の外周に接触した後、さらに起き上がって、図５(a)に模式的に示すように把持面５ａがナット１の外周面に当接（把持）する。こうして傾斜面５ｂから接触するので、各把持爪５がナット１の角部に引っ掛かる可能性は低く、ナット１をしっかりと把持することができる。 That is, each of the pair of gripping claws 5 and 5 gradually rises from a state where the gripping claws 5 and 5 are inclined to one side in the rotational direction with respect to the radial direction toward the rotational center line X of the rotational disc 4, and the tip side is the nut 1 First, after the inclined surface 5b comes into contact with the outer periphery of the nut 1 and rises further, the gripping surface 5a contacts the outer peripheral surface of the nut 1 as schematically shown in FIG. Touch (grip). Thus, since it contacts from the inclined surface 5b, possibility that each holding claw 5 will be caught in the corner | angular part of the nut 1 is low, and the nut 1 can be hold | gripped firmly.

そうしてナット１の外周を把持した一対の把持爪５，５が、図５(b)のようにナット１を回動中心線Ｘの周りに時計回りに（回動方向一側に）回動させるとき、その反力は各把持爪５の先端側を回動中心線Ｘの周りに反時計回りに（回動方向他側に）向けるように、即ち各把持爪５をその支軸１２周りの回動によってさらに起き上がらせるように作用することになるので、該各把持爪５の把持面５ａがナット１の外周面に強く押し付けられ、ナット１はしっかりと締め付けられる。 Then, the pair of gripping claws 5 and 5 gripping the outer periphery of the nut 1 turn the nut 1 clockwise around the rotation center line X as shown in FIG. 5B. When it is moved, the reaction force is directed so that the front end side of each gripping claw 5 is turned counterclockwise around the rotation center line X (to the other side in the rotation direction), that is, each gripping claw 5 is directed to its support shaft 12. Since it acts so as to be raised further by turning around, the gripping surface 5a of each gripping claw 5 is strongly pressed against the outer peripheral surface of the nut 1, and the nut 1 is firmly tightened.

また、そうしてナット１を締め付ける際の反力は、回動盤４を介してギヤ列７及びラック８に伝達され、エアシリンダ２３を下方に押圧することになる。この押圧力は、結局、回動盤４を駆動するエアシリンダ２３の出力（駆動力）と一致し、これがロードセル３２により検出されて制御装置３０に信号として入力される。そして、図４のフローのステップＳ４に示すように、制御装置３０においてロードセル３２によるエアシリンダ出力の検出値は、予め設定されている目標値（駆動力に係る目標値）と比較され、サイクル・スタートから所定時間が経過するまでの間に出力の検出値が目標値に到達しなければ（ＮＯ）、何らかの不具合が発生していると判断して、後述のステップＳ９に進む。 Further, the reaction force at the time of tightening the nut 1 is transmitted to the gear train 7 and the rack 8 via the turntable 4 and presses the air cylinder 23 downward. This pressing force eventually coincides with the output (driving force) of the air cylinder 23 that drives the turntable 4, which is detected by the load cell 32 and input as a signal to the control device 30. Then, as shown in step S4 of the flow of FIG. 4, the detected value of the air cylinder output by the load cell 32 in the control device 30 is compared with a preset target value (target value related to the driving force), If the output detection value does not reach the target value before the predetermined time elapses from the start (NO), it is determined that some malfunction has occurred, and the process proceeds to step S9 described later.

一方、エアシリンダ出力の検出値が目標値に到達すれば（ステップＳ４でＹＥＳ）、この目標値に対応する締め付けトルクがナット１に加わっている、ということであるから、制御装置３０は直ちに電磁弁２９を閉じて、エアシリンダ２３への加圧エアの供給を停止させる（ステップＳ５）。そうすると、エアシリンダ２３のロッド及びラック８がその自重で下降し、ピニオンギヤ７ｂが図の反時計回りに回動して、図６(a)に模式的に示すように、回動盤４も図の反時計回りに（回動方向他側に）回動するようになる。 On the other hand, if the detected value of the air cylinder output reaches the target value (YES in step S4), it means that the tightening torque corresponding to this target value is applied to the nut 1, so that the control device 30 immediately electromagnetically The valve 29 is closed, and the supply of pressurized air to the air cylinder 23 is stopped (step S5). Then, the rod of the air cylinder 23 and the rack 8 are lowered by its own weight, and the pinion gear 7b is rotated counterclockwise in the drawing, and the rotating disk 4 is also shown in FIG. 6 (a). It will turn counterclockwise (to the other side in the turning direction).

このとき、ナット１から各把持爪５にはその先端側を回動中心線Ｘの周りに時計回りに（回動方向一側に）向けるように、即ち各把持爪５をその支軸１２の周りに反時計回りに回動させて、その先端をナット１から離すような向きの力が作用することになるので、各把持爪５によるナット１の把持は解除され、回動盤４が回動方向他側に回動しても、ナット１が緩むことはない。尚、各把持爪５は捻りばね１３の付勢力を受けているので、図６(b)の如く先端がナット１の外周に接触することになるが、前記のようにしっかりと締め付けられているナット１が緩むことはない。 At this time, the front end of each gripping claw 5 from the nut 1 is directed clockwise around the rotation center line X (to one side in the rotation direction), that is, each gripping claw 5 is directed to the support shaft 12. A force is applied in such a direction that the tip is rotated counterclockwise and the tip of the nut 1 is separated from the nut 1, so that the gripping of the nut 1 by each gripping claw 5 is released and the turntable 4 is rotated. The nut 1 does not loosen even if it is rotated in the other direction of movement. Each gripping claw 5 receives the urging force of the torsion spring 13, so that the tip comes into contact with the outer periphery of the nut 1 as shown in FIG. 6 (b), but is firmly tightened as described above. The nut 1 does not loosen.

また、そうしてエアシリンダ２３への加圧エアの供給を停止した後も、制御手段３０はロードセル３２からの信号を入力しており、図４のフローのステップＳ６に示すように、ロードセル３２による検出値（シリンダ出力）を、エアシリンダ２３の出力の目標値よりも高いＮＧ判定値と比較している。これは、オーバーシュートにより目標値を超えて増大したエアシリンダ出力が過大なものになったかどうか判定するためであり、シリンダ出力がＮＧ判定値以下であれば（ＹＥＳ）ナット１の締め付け状態は許容範囲にあるから、ステップＳ７にてサイクル終了となる。 Further, even after the supply of pressurized air to the air cylinder 23 is stopped, the control means 30 is still receiving a signal from the load cell 32, and as shown in step S6 of the flow in FIG. The detected value (cylinder output) is compared with an NG determination value that is higher than the target value of the output of the air cylinder 23. This is to determine whether the air cylinder output increased beyond the target value due to overshoot becomes excessive. If the cylinder output is less than the NG determination value (YES), the tightened state of the nut 1 is allowed. Since it is within the range, the cycle ends in step S7.

これに対し、ロードセル３２の検出値がＮＧ判定値を越えれば（ステップＳ６でＮＯ）、エアシリンダ出力が過大になってナット１が締め込み過ぎになってしまったと判定し、ステップＳ８に進んで操作盤３１の液晶ディスプレーに締め付けＮＧと表示させてから、サイクル終了となる（ステップＳ７）。尚、前記ステップＳ４にてエアシリンダ出力の検出値が目標値に到達しない（ＮＯ）と判定して進んだステップＳ９では、前記ステップＳ５と同様にエアシリンダ２３への加圧エアの供給を停止させて、そのロッドやラック８を下降させた後に、前記ステップＳ８へ進んで締め付けＮＧと表示させ、サイクル終了となる（ステップＳ７）。 On the other hand, if the detected value of the load cell 32 exceeds the NG determination value (NO in step S6), it is determined that the air cylinder output has become excessive and the nut 1 has been over-tightened, and the process proceeds to step S8. After displaying NG on the liquid crystal display of the operation panel 31, the cycle ends (step S7). Note that, in step S9, where it is determined that the detected value of the air cylinder output does not reach the target value (NO) in step S4, the supply of pressurized air to the air cylinder 23 is stopped as in step S5. After the rod or rack 8 is lowered, the process proceeds to step S8 to display tightening NG, and the cycle ends (step S7).

そうしてナット１を締め付ける制御の１サイクルが終了したとき、回動盤４は待機位置に戻っており、図２を参照して上述したように、一対の把持爪５，５の各々が再び位置決め部材１４，１５と係合して非把持位置に位置付けられていて、その先端がナット１の外周から離間している。このため、移動ステージ２４を装置前方へ移動させても、これに保持されたワークＷのナット１が把持爪５，５と干渉することはなく、ナット１の締め付けが完了したワークＷを容易に取り出すことができる。 Thus, when one cycle of the control for tightening the nut 1 is completed, the turntable 4 has returned to the standby position, and as described above with reference to FIG. The positioning members 14 and 15 are engaged to be positioned at the non-gripping position, and their tips are separated from the outer periphery of the nut 1. For this reason, even if the moving stage 24 is moved to the front of the apparatus, the nut 1 of the work W held by the moving stage 24 does not interfere with the gripping claws 5 and 5, and the work W that has been tightened with the nut 1 can be easily obtained. It can be taken out.

前記図４に示すフローのステップＳ３〜Ｓ５は、エアシリンダ２３への加圧エアの供給を制御し、該エアシリンダ２３の出力の検出値が予め設定された目標値に達すれば、加圧エアの供給を停止させる、というエア供給制御部３０ａによる制御手順を示している。また、ステップＳ６→Ｓ８の制御手順は、前記のように加圧エアの供給が停止された後に、エアシリンダ２３の出力の検出値がＮＧ判定値を越えれば、ナット１の締め付けトルクが過大であると判定するＮＧ判定部３０ｂに対応している。 Steps S3 to S5 of the flow shown in FIG. 4 control the supply of pressurized air to the air cylinder 23, and if the detected value of the output of the air cylinder 23 reaches a preset target value, the pressurized air The control procedure by the air supply control unit 30a for stopping the supply of air is shown. Further, the control procedure of steps S6 → S8 is that the tightening torque of the nut 1 is excessive if the detected value of the output of the air cylinder 23 exceeds the NG determination value after the supply of pressurized air is stopped as described above. This corresponds to the NG determination unit 30b that determines that there is an image.

−エア圧力及びその供給停止タイミングの設定−
上述したように、この実施形態の自動締め付け装置Ａでは、ロードセル３２によりエアシリンダ２３の出力をリアルタイムで検出し、この検出値が予め設定した目標値に到達すれば、加圧エアの供給を停止して、エアシリンダ２３の作動を停止させるようにしている。このように制御されるエアシリンダ２３の出力は、駆動機構における損失や回動盤４の半径等、機械的な要因を介在させてナット１の締め付けトルクに直接的に対応しており、従って、前記のように出力が目標値に達するまでエアシリンダ２３を作動させることで、概ね所要のトルクにてナット１を締め付けることができる。 -Setting of air pressure and its supply stop timing-
As described above, in the automatic clamping device A of this embodiment, the output of the air cylinder 23 is detected in real time by the load cell 32, and the supply of pressurized air is stopped when the detected value reaches a preset target value. Thus, the operation of the air cylinder 23 is stopped. The output of the air cylinder 23 controlled in this way directly corresponds to the tightening torque of the nut 1 through mechanical factors such as the loss in the drive mechanism and the radius of the turntable 4. By operating the air cylinder 23 until the output reaches the target value as described above, the nut 1 can be tightened with a required torque.

しかしながら、エアシリンダ２３へ供給される加圧エアの流れはかなり速いので、前記のようにロードセル３２の検出値が目標値に到達したときに供給を停止するようにした場合、余剰の加圧エアがエアシリンダ２３内に供給されてしまい、停止後も暫くは出力が増大することになる。この出力のオーバーシュートが大きいと、ナット１を過度に締め込み過ぎる虞れがあるので、これを防止するために加圧エアの圧力を低下させることも考えられるが、そうすると、ナット１を締め付けるエアシリンダ２３の作動速度が低下して、作業時間が長くなってしまう。 However, since the flow of the pressurized air supplied to the air cylinder 23 is quite fast, if the supply is stopped when the detected value of the load cell 32 reaches the target value as described above, excess pressurized air is used. Is supplied into the air cylinder 23, and the output increases for a while after stopping. If this output overshoot is large, the nut 1 may be excessively tightened. To prevent this, it is possible to reduce the pressure of the pressurized air. The operating speed of the cylinder 23 decreases, and the working time becomes longer.

この点について、この実施形態では、エアシリンダ２３に供給する加圧エアの圧力と、その供給を停止させるタイミングとを互いに対応付けて適切に設定することで、エアシリンダ２３の作動速度を実質、低下させることなく、ナット１の締め込み過ぎを防止するようにしたものである。以下、具体的に説明する。 In this regard, in this embodiment, by appropriately setting the pressure of the pressurized air supplied to the air cylinder 23 and the timing for stopping the supply to each other, the operating speed of the air cylinder 23 is substantially set. The nut 1 is prevented from being overtightened without being lowered. This will be specifically described below.

まず、ナット１の締め付けトルクと、エアシリンダ２３の出力と、該エアシリンダ２３内のエアの圧力（静的な圧力）との間には、図７に示すような直接的な対応関係がある。これは、エアシリンダ２３の出力が、その寸法とエアの圧力とによって決まるとともに、上述したが、駆動機構における損失や回動盤４の半径等、機械的な要因を介在させて、ナット１の締め付けトルクとも直接的に対応するからである。 First, there is a direct correspondence as shown in FIG. 7 between the tightening torque of the nut 1, the output of the air cylinder 23, and the air pressure (static pressure) in the air cylinder 23. . This is because the output of the air cylinder 23 is determined by its dimensions and air pressure, and as described above, mechanical factors such as the loss in the drive mechanism and the radius of the rotating disk 4 are interposed, so that the nut 1 This is because it also directly corresponds to the tightening torque.

但し、供給される加圧エアがエアシリンダ２３内へ流れ込んでいるときには、そうして供給される加圧エアの静的な圧力とシリンダ出力とは対応せず、流れの状態やシリンダ内への充填状態によって出力が変化することになり、その流れを遮断した後にじる出力のオーバーシュートの様子も流れの状態等によって変化する。 However, when the supplied pressurized air flows into the air cylinder 23, the static pressure of the supplied pressurized air and the cylinder output do not correspond to each other, and the flow state and the flow into the cylinder The output changes depending on the filling state, and the state of the overshoot of the output after the flow is interrupted also changes depending on the state of the flow.

すなわち、オーバーシュートの様子は、例えば図８に示すようにエアシリンダ２３の出力の目標値と加圧エアの圧力との関係によって変化し、同図に実線及び破線でそれぞれ示すように、加圧エアの圧力が出力目標値に対応する値であるとき（実線のグラフ）、若しくはそれ以下であるとき（破線のグラフ）、エアシリンダ出力の上昇は、その目標値（図に点線で示す目標ライン）に到達する手前で大幅に鈍化し（グラフの傾きが緩やかになり）、目標値を超えてのオーバーシュートは非常に小さいか、殆ど生じないようになる。これは、エアシリンダ２３に流れ込む加圧エアの流量が、供給停止の前に大幅に減少することによると考えられる。 That is, the state of overshoot varies depending on the relationship between the target value of the output of the air cylinder 23 and the pressure of the pressurized air, for example, as shown in FIG. 8, and as shown by the solid line and the broken line in FIG. When the air pressure is a value corresponding to the output target value (solid line graph) or less than that (dashed line graph), the increase in air cylinder output is the target value (the target line indicated by the dotted line in the figure) ) Significantly before reaching () (the slope of the graph becomes gentle), and overshoot exceeding the target value is very small or hardly occurs. This is considered to be because the flow rate of the pressurized air flowing into the air cylinder 23 is greatly reduced before the supply is stopped.

そうしてオーバーシュートが非常に小さくなり、エアシリンダ２３の出力が漸近的に目標値に収束するようになれば、ナット１が過度に締め込まれる心配はないが、加圧エアの圧力をエアシリンダ出力の目標値に対応する値から低くしていくと、シリンダ出力が目標値に収束するまでの時間は急激に長くなり、締め付けに時間がかかり過ぎるという不具合を生じる。また、加圧エアの圧力を低くし過ぎると、締め付け不足が生じる虞れもある。 If the overshoot becomes so small that the output of the air cylinder 23 asymptotically converges to the target value, there is no concern about the nut 1 being excessively tightened, but the pressure of the pressurized air is reduced to the air pressure. When the value is decreased from the value corresponding to the target value of the cylinder output, the time until the cylinder output converges to the target value becomes abruptly long, resulting in a problem that it takes too much time for tightening. Further, if the pressure of the pressurized air is too low, there is a possibility that insufficient tightening may occur.

一方、同図に一点鎖線及び二点差線でそれぞれ示すように、加圧エアの圧力をエアシリンダ出力の目標値に対応する値よりも高くしていくと、エアシリンダ出力の上昇が目標値に到達する手前でもあまり鈍化しないようになり、オーバーシュートが大きくなることが分かる。オーバーシュートはエア圧力が高いほど大きくなる。 On the other hand, as shown by the alternate long and short dash line in the figure, when the pressure of the pressurized air is made higher than the value corresponding to the target value of the air cylinder output, the increase in the air cylinder output becomes the target value. It turns out that it does not slow down much before reaching, and the overshoot increases. Overshoot increases as the air pressure increases.

そうしてオーバーシュートが大きくなっても、その分、目標値を低めに設定しておけば、エアシリンダ２３の出力が締め付けトルクの上限に対応する値を超えることは阻止できるとも考えられるが、図に二点差線で示すようにグラフの傾きが急になると、その頂点、即ちエアシリンダ出力の最大値のばらつき（締め付けトルクのばらつき）も大きくなってしまうので、それが上限値を越える可能性が高くなると言える。 Even if the overshoot increases, it can be considered that if the target value is set lower, the output of the air cylinder 23 can be prevented from exceeding the value corresponding to the upper limit of the tightening torque. When the slope of the graph becomes steep as shown by the two-dot difference line in the figure, the peak, that is, the variation in the maximum value of the air cylinder output (the variation in tightening torque) also increases, which may exceed the upper limit. Can be said to be higher.

斯かる知見に基づいて、この実施形態の自動締め付け装置Ａでは、前記図７に示すように、エアシリンダ２３の出力の目標値Ｆtar（駆動力に係る目標値）を、ナット１の締め付けトルクの上限及び下限にそれぞれ対応する値Ｆmax，Ｆminの平均値Ｆave以下に、即ち、許容される締め付けトルクの範囲内において相対的に低めに設定し、その分、早めに加圧エアの供給を停止させるようにするとともに、そうして供給する加圧エアの圧力は、前記出力の目標値Ｆtarに対応する値Ｐ0以上に、即ち、比較的高めの圧力に調整するようにしている。 Based on such knowledge, in the automatic tightening apparatus A of this embodiment, as shown in FIG. 7, the target value Ftar (target value related to the driving force) of the output of the air cylinder 23 is set to the tightening torque of the nut 1. The average value Fave of the values Fmax and Fmin corresponding to the upper limit and the lower limit, respectively, is set to be relatively low within the allowable tightening torque range, and the supply of pressurized air is stopped earlier by that amount. In addition, the pressure of the pressurized air supplied in this way is adjusted to a value higher than the value P0 corresponding to the output target value Ftar, that is, a relatively high pressure.

そうして加圧エアの供給を早めに停止させるようにしたことで、エアシリンダ２３の出力が目標値を超えてオーバーシュートしても、それが許容範囲（締め付けトルクの上限）を越える可能性は低くなる。また、加圧エアの圧力は比較的高めにすることで、エアシリンダ２３の作動速度を高めて、締め付け作業に要する時間を短縮することができる。 By thus stopping the supply of pressurized air early, even if the output of the air cylinder 23 exceeds the target value and overshoots, it may exceed the allowable range (upper limit of tightening torque) Becomes lower. Further, by making the pressure of the pressurized air relatively high, the operating speed of the air cylinder 23 can be increased, and the time required for the tightening operation can be shortened.

その際、加圧エアの圧力は、図７に示すように、エアシリンダ２３の出力目標値Ｆtarに対応する値Ｐ0と締め付けトルクの上限に対応する値Ｐmaxとの間で、相対的には該出力目標値に対応する値Ｐ0寄りの範囲に（つまり両者の間では相対的に低めになるように）調整するのが好ましい。こうすれば、オーバーシュートの様子は、図８の実線のグラフと一点鎖線のグラフとの中間になり、それはあまり大きくはないので、エアシリンダ出力が瞬間的に許容範囲（締め付けトルクの上限）を越えることがあっても、それはエアシリンダ２３においてエアの圧縮により吸収される程度であり、ナット１の締め込み過ぎは発生しない。 At that time, as shown in FIG. 7, the pressure of the pressurized air is relatively between the value P0 corresponding to the output target value Ftar of the air cylinder 23 and the value Pmax corresponding to the upper limit of the tightening torque. It is preferable to adjust to a range close to the value P0 corresponding to the output target value (that is, relatively low between the two). If this is done, the overshoot will be halfway between the solid line graph and the one-dot chain line graph in FIG. 8, which is not so large, so the air cylinder output will momentarily exceed the allowable range (upper limit of tightening torque). Even if it exceeds, it is only absorbed by the air compression in the air cylinder 23, and the nut 1 is not over-tightened.

また、エアシリンダ２３の出力目標値Ｆtarは、前記のように締め付けトルクの上限、下限の平均以下（ＦminからＦave）に設定すればよいが、その平均値Ｆaveと下限値Ｆminとの間では相対的に平均値Ｆave寄りに、即ち相対的には高めに設定するのが好ましい。つまり、エアシリンダ２３への加圧エアの供給を前記のように早めに停止すると言っても、その度合はあまり大きくはしないのがよく、こうすれば、ナット１の締め込み不足を生じる虞れはまず、ないと言える。 Further, as described above, the output target value Ftar of the air cylinder 23 may be set below the average of the upper and lower limits of the tightening torque (Fmin to Fave), but the relative value between the average value Fave and the lower limit value Fmin. In particular, it is preferable to set it closer to the average value Fave, that is, relatively higher. That is, even if the supply of pressurized air to the air cylinder 23 is stopped early as described above, the degree should not be increased so much that there is a risk of insufficient tightening of the nut 1. First of all, it can be said that there is no.

したがって、この実施形態の自動締め付け装置Ａによると、一対の把持爪５，５，により把持したナット１を締め付ける駆動力の源として、従来一般的な油圧アクチュエータに代えてエアシリンダ２３を採用したことで、設備コストを大幅に低減できるとともに、締め付け作業に要する時間を短縮することができる。 Therefore, according to the automatic tightening device A of this embodiment, the air cylinder 23 is employed in place of the conventional general hydraulic actuator as a source of driving force for tightening the nut 1 gripped by the pair of gripping claws 5, 5. Thus, the equipment cost can be greatly reduced, and the time required for the tightening operation can be shortened.

しかも、エアシリンダ２３に供給する加圧エアの圧力と該エアシリンダ２３の出力目標値とをナット１の締め付けトルクの許容範囲内で互いに対応付けて設定し、最適な圧力の加圧エアを供給するとともに、その供給を最適なタイミングで停止させるようにしたから、締め付け作業時間を充分に短縮しながら、締め込み不足や締め込み過ぎによる不良ワークの発生を充分に抑制できる。 In addition, the pressure of the pressurized air supplied to the air cylinder 23 and the output target value of the air cylinder 23 are set in association with each other within the allowable range of the tightening torque of the nut 1 to supply the pressurized air with the optimum pressure. In addition, since the supply is stopped at the optimum timing, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of defective workpieces due to insufficient tightening or excessive tightening while sufficiently shortening the tightening operation time.

その上さらに、この実施形態では、前記のように加圧エアの供給を停止した後もエアシリンダ２３の出力を検出し、この検出値に基づいてナット１の締め込み過ぎ（ＮＧ）を判定するようにしているので、万が一、ナット１の締め込み過ぎで不良ワークＷが発生した場合でも、これを確実に排除することができる。 Furthermore, in this embodiment, the output of the air cylinder 23 is detected even after the supply of pressurized air is stopped as described above, and it is determined whether the nut 1 is over-tightened (NG) based on the detected value. As a result, even if a defective workpiece W occurs due to excessive tightening of the nut 1, this can be surely eliminated.

（参考例）(Reference example)
前記実施形態では、ナット１の締め込み過ぎを抑制しながらも、エアシリンダ２３への供給エア圧は高めにして、締め付け作業に要する時間を短縮するようにしているが、これに限らず、締め込み過ぎによる不良ワークの発生を極小化するような設定も可能である。 In the above-described embodiment, while suppressing excessive tightening of the nut 1, the supply air pressure to the air cylinder 23 is increased to shorten the time required for the tightening work. Settings that minimize the occurrence of defective workpieces due to overloading are also possible.

この場合には、まず、供給する加圧エアの圧力をエアシリンダ２３の出力目標値に対応する値以下に設定し、図８の実線若しくは破線のグラフのようにオーバーシュートが非常に小さくなるようにすればよい。但し、エアシリンダ２３の作動速度が低くなり過ぎることがないように、加圧エアの圧力は、前記出力目標値に対応する値と締め付けトルクの下限に対応する値との間で、該出力目標値寄りの値に、即ち相対的には高めの圧力に設定するのが好ましい。In this case, first, the pressure of the supplied pressurized air is set to be equal to or less than the value corresponding to the output target value of the air cylinder 23 so that the overshoot becomes very small as shown by the solid line or broken line graph in FIG. You can do it. However, the pressure of the pressurized air is between the value corresponding to the output target value and the value corresponding to the lower limit of the tightening torque so that the operating speed of the air cylinder 23 does not become too low. It is preferable to set a value close to the value, that is, a relatively high pressure.

また、そうして出力のオーバーシュートが非常に小さなものとなれば、エアシリンダ２３の出力の目標値（駆動力に係る目標値）は、締め付けトルクの上限及び下限にそれぞれ対応する値の平均値以上に、即ち相対的に高めに設定することができ、こうすれば、万一のナット１締め込み不足を防止する上でも有利になる。If the output overshoot becomes very small, the target value of the output of the air cylinder 23 (target value related to the driving force) is the average value of the values corresponding to the upper limit and the lower limit of the tightening torque, respectively. As described above, that is, it can be set relatively high, and this is advantageous in preventing the nut 1 from being insufficiently tightened.

−他の実施形態−
尚、前記した実施形態におけるエアシリンダ２３の出力目標値やエア圧の設定の仕方は一つの例に過ぎず、本願発明の構成を限定するものではない。 -Other embodiments-
The method of setting the output target value of the air cylinder 23 and the air pressure in the above-described embodiment is merely an example, and does not limit the configuration of the present invention .

前記した自動締め付け装置Ａの機械的な構造は単なる例示に過ぎず、回動盤４や把持爪５の構成は勿論、駆動機構であるギヤ列７やラック８の構成も本願発明を限定するものではない。また、エアシリンダ２３の代わりに例えばエアモータのような空気圧アクチュエータを用いるものであってもよい。 Mechanical structure of an automatic noted before clamping devices A are merely examples, structure of Kaidoban 4 and gripping claws 5, of course, also limit the present invention configuration of the gear train 7 and a rack 8 is a drive mechanism It is not a thing. In place of the air cylinder 23, a pneumatic actuator such as an air motor may be used.

さらに、前記の自動締め付け装置Ａは、ワークＷであるターンバックルに仮組みされた六角ナット１を締め付けるものとしているが、ワークＷがターンバックルに限らないことは勿論であり、ナット１以外の例えばボルトのような締結部品を締め付けるものであってもよい。 Further, the automatic fastening device A is configured to fasten the hexagonal nut 1 temporarily assembled to the turnbuckle that is the work W, but the work W is not limited to the turnbuckle. A fastening part such as a bolt may be fastened.

以上、説明したように、本発明の自動締め付け装置は、空気圧アクチュエータを採用して低コスト化及び作業時間の短縮が図られるとともに、充分な締め付け精度を確保できるものなので、極めて有用である。 As described above, the automatic tightening device of the present invention is extremely useful because it employs a pneumatic actuator to reduce costs and shorten work time and to ensure sufficient tightening accuracy.

実施形態に係る自動締め付け装置の全体構成を示す左側面図である。It is a left view which shows the whole structure of the automatic clamping apparatus which concerns on embodiment. 同装置の把持部及び駆動機構を拡大して示す左側面図である。It is a left view which expands and shows the holding part and drive mechanism of the apparatus. 同正面図である。It is the same front view. 同装置によるナットの締め付け手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the tightening procedure of the nut by the same apparatus. ナットを締め付ける回動盤及び把持爪の動作を模式的に示す図２相当図である。FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 2, schematically showing the operation of a turntable for tightening a nut and a gripping claw. 締め付けを終えて待機位置に戻るときの図５相当図である。FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 5 when the tightening is finished and returning to the standby position. 締め付けトルク、シリンダ出力及びエア圧力の対応関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the correspondence of a fastening torque, a cylinder output, and air pressure. エア圧力によって変化するシリンダ出力のオーバーシュートの様子を示すグラフ図である。It is a graph which shows the mode of the overshoot of the cylinder output which changes with air pressure.

Ａ自動締め付け装置
Ｗワーク
１ナット（締結部品）
４回動盤（把持部）
５把持爪（把持部）
７ギヤ列（駆動機構）
８ラック（駆動機構）
２３エアシリンダ（空気圧アクチュエータ）
２７レギュレータ（空気圧調整器）
３０制御装置
３０ａエア供給制御部（空気供給制御手段）
３０ｂＮＧ判定部（判定手段）
３２ロードセル（駆動力検出器） A Automatic tightening device W Work 1 Nut (fastening part)
4 Rotating board (grip)
5 Grip claw (gripping part)
7 Gear train (drive mechanism)
8 racks (drive mechanism)
23 Air cylinder (pneumatic actuator)
27 Regulator (Pneumatic regulator)
30 Control Device 30a Air Supply Control Unit (Air Supply Control Unit)
30b NG determination unit (determination means)
32 Load cell (driving force detector)

Claims

An automatic tightening device that grips fastening parts temporarily assembled on a workpiece and tightens them with a torque within a predetermined range.
A gripping part for gripping the fastening component;
A drive mechanism for driving the gripping part by an output of a pneumatic actuator;
An air pressure regulator for adjusting an air pressure supplied to the pneumatic actuator;
A driving force detector for detecting the driving force of the grip portion by the driving mechanism;
Air supply control means for controlling the supply of air to the pneumatic actuator and stopping the supply of air when the detection value of the driving force by the driving force detector reaches a preset target value;
The target value related to the driving force is equal to or less than the average value of the values corresponding to the upper limit and the lower limit of the tightening torque of the fastening component,
The air pressure adjuster adjusts the air pressure supplied to the pneumatic actuator so as to be not less than a value corresponding to the target value related to the driving force and less than a value corresponding to the upper limit of the fastening torque of the fastening part. der is,
After the supply of air to the pneumatic actuator is stopped by the air supply control means, if the driving force detected by the driving force detector exceeds a predetermined judgment value higher than the target value, the tightening torque of the fastening part An automatic tightening device , further comprising a determination means for determining that is excessive .

Target value according to the driving force, between the average value of the tightening torque of the fastening component and its lower limit value, that is the value of the relative said mean value closer to Claim 1, wherein The automatic clamping device described.

The air pressure adjuster adjusts the air pressure so that it is relatively close to the target value between a value corresponding to the target value related to the driving force and a value corresponding to the upper limit of the tightening torque. The automatic tightening device according to claim 1 , wherein the automatic tightening device is a device for performing automatic tightening.