JP5437706B2 - Temporary tightening judgment method - Google Patents
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Description
本発明は、締付装置によってナット(ボルト)を仮締付けする際の判定方法に関する。 The present invention relates to a determination method when a nut (bolt) is temporarily tightened by a tightening device.
ナットランナなどの締付装置によってナット(ボルト)を締付ける場合の締付け力の管理は、一般にトルクセンサを用いて行っている。 Management of tightening force when a nut (bolt) is tightened by a tightening device such as a nut runner is generally performed using a torque sensor.
例えば特許文献1には、第1基準トルク、第2基準トルクおよび第3基準トルクを設定し、正常状態でナットが座金などの被締付部材に当接したことを第1基準トルクで検出し、当接した時点から第2基準トルクに達するまでの時間、或いは第3基準トルクに達するまでの時間が設定値を超えた場合に停止信号を出すようにしている。
For example, in
特許文献2には、締付け角度当たりの締付けトルクであるトルクレートを算出し、このトルクレートが設定値を超えた場合に締付け不良と判定することが記載されている。
特許文献3には、ナットの着座後に更に締付けるべき締付け量(回転角度)を設定しておき、この回転角度をサーボモータに付設したパルスジェネレータによって検出するようにし、また締付けの初期に発生する噛み込みを、所定時間が経過する前にトルクが設定値を超えたか否かで検出することが開示されている。
In
締付装置によってナットを締付ける場合のミスとして、ボルトの軸線とナットの軸線とが一致せずにナットがボルトに斜めに係合してしまう噛み込みと、空回り(ナットがボルトに食い付かないかソケット内にナットが無い)がある。 Mistakes in tightening the nut with the tightening device include biting that the bolt axis does not coincide with the nut axis and the nut engages with the bolt diagonally, and idle rotation (whether the nut does not bite into the bolt) There is no nut in the socket).
特許文献1〜3に開示されるいずれの方法も、トルクセンサの出力を設定トルク値と比較し、設定トルク値を超えた場合にナットが着座したと判断しているが、噛み込みと空回りの両方を簡単に判別することが難しい。
In any of the methods disclosed in
また、特許文献1〜3に開示された内容は、締付け開始から締付け終了まで、1つの締付装置によって行うことを前提としている。しかしながら、例えば自動車にタイヤを装着する場合などには、タイヤ装着のタクトタイムを短くしなければならず、従来のように1つの締付装置にナットの装着から締付けまでを行わせると、作業効率が悪くなる。この場合、仮締め用の締付装置と本締め用の締付装置を用意することになるが、仮締め用の締付装置における仮締め完了についての判断を上記の先行技術は示していない。
In addition, the contents disclosed in
ここで、仮締めとは、ナット等の締付部材が締付対象に対して着座する程度に締付けることをいい、言い換えれば、締付けた後に締付トルクを確認しない状態で締付作業を終了する締付動作のことで、正常に仮締めが行われた状態とは、ナット等の締付部材が締め付対象に対して着座した状態をいい、言い換えれば、締付部材の噛み込みや空回りが発生しない状態をいう。本締めとは、仮締めされた締付部材にさらに締付力を加えて、締付対象を固定することをいう。仮締め作業を行った後、本締め作業により、所定の締付トルクをかけることにより、締付作業を完了させる。 Here, temporary tightening refers to tightening to such an extent that a tightening member such as a nut is seated against the object to be tightened, in other words, the tightening operation is completed without confirming the tightening torque after tightening. The tightening operation means that the state in which the temporary tightening has been normally performed means a state in which a tightening member such as a nut is seated on the tightening target, in other words, the tightening member is not caught or idle. A state that does not occur. The final tightening means fixing a tightening target by further applying a tightening force to the temporarily tightened tightening member. After performing the temporary tightening operation, the tightening operation is completed by applying a predetermined tightening torque by the final tightening operation.
特に、タイヤを取り付けるハブには通常4本または5本のボルトがあり、同時に4個または5個のナットを締付けることになるが、この場合、仮締めの判断をどのように行うかについては、先行技術には何ら示されていない。 In particular, there are usually 4 or 5 bolts in the hub to which the tire is attached, and 4 or 5 nuts are tightened at the same time. In this case, how to determine the temporary tightening, There is no indication in the prior art.
上記課題を解決すべく本発明は、サーボモータによって回転せしめられる締付装置による仮締め判定方法において、前記サーボモータの回転量をパルス数でカウントし、パルスの変化量が所定値以下になったことを条件としてサーボモータを停止し、このときまでのパルス数が第1設定値以下の場合を噛み込みと判定し、第1設定値と第2設定値との間の値の場合を正常な仮締めが行われたと判定し、サーボモータが停止することなくパルス数が第2設定値以上の場合を空回りと判定する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a temporary tightening determination method using a tightening device that is rotated by a servo motor, wherein the amount of rotation of the servo motor is counted by the number of pulses, and the amount of change in the pulse becomes a predetermined value or less. If the number of pulses up to this time is less than or equal to the first set value, it is determined that the bite is engaged, and the value between the first set value and the second set value is normal. It is determined that the temporary tightening has been performed, and it is determined that the servo motor is idle when the number of pulses is equal to or greater than the second set value without stopping.
締付装置によって複数のナット(ボルト)を同時に仮締めする場合には、サーボモータが停止するまでのパルス数が前記第1設定値と第2設定値との間の値にあれば、複数個の締付部材の全てが着座しているか否かは判断せずに正常な仮締めが行われたと判定する。 In the case where a plurality of nuts (bolts) are temporarily tightened simultaneously by a tightening device, a plurality of pulses can be used as long as the number of pulses until the servo motor stops is between the first set value and the second set value. It is determined that normal temporary tightening has been performed without determining whether all of the tightening members are seated.
このようにすることで、無駄なく効率よく判定することができる。ただし、複数のナットの1つでも、噛み込み或いは空回りと判定された場合には、仮締め不良と判定し、締付装置を逆回転させてナットを取り外し、装置工程の外へタイヤを払い出す。 By doing in this way, it can be determined efficiently without waste. However, if even one of a plurality of nuts is determined to be bitten or idle, it is determined that the provisional tightening is defective, the nut is removed by rotating the tightening device in the reverse direction, and the tire is paid out of the device process. .
本発明によれば、高価なトルクセンサや回転角度検出器を用いることなく、パルスジェネレータを備えるサーボモータによって、締付装置による仮締めが正しく行われたか否かを確実に判断できる。 According to the present invention, it is possible to reliably determine whether or not temporary tightening by the tightening device has been correctly performed by a servo motor including a pulse generator without using an expensive torque sensor or rotation angle detector.
本発明によれば、複数本のナットを同時に締付ける場合に、少なくとも1個のナットが噛み込みと空回りと判断された場合には、仮締めNGの判断を出し、また全てのナットに噛み込みまたは空回りがない判断された場合には、全てのナットが着座していなくとも仮締めOKの判断を出すことができるので、締付け効率が大幅に向上する。 According to the present invention, when a plurality of nuts are tightened at the same time, if it is determined that at least one nut is caught and idle, a temporary fastening NG determination is made and all nuts are bitten or When it is determined that there is no idling, it is possible to make a temporary tightening OK determination even if all the nuts are not seated, so that the tightening efficiency is greatly improved.
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
ロボット1は複数のアームからなる多関節ロボットであり、アームの先端にはタイヤ把持治具2を備え、このタイヤ把持治具2の背面側にはパルスジェネレータを備えたサーボモータ3が取り付けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
The
前記サーボモータ3の軸4にはサンギヤ5が固着され、このサンギヤ5には複数の遊星ギヤ6が噛合し、この遊星ギヤ6によって締付装置のソケット7が回転せしめられる。
A
前記ソケット7内にはナット8がマグネットによって保持され、タイヤ把持治具2で保持するタイヤ9をハブ10に対して移動し、タイヤホイールにハブボルト11を挿通せしめた状態で締付装置のソケット7を回転せしめて、ハブボルト11にナット8を仮締めする。
A
尚、自動車の場合には、通常4本又は5本のハブボルト11があり、本実施例ではこれらハブボルト11に同時にナット8を仮締めする。
In the case of an automobile, there are usually four or five hub bolts 11, and in this embodiment,
次に、上記の多関節ロボット1を用いたナットの仮締めにおける判定方法について述べる。図2は本発明に係る仮締付け判定方法の詳細フロー図、図3はサーボモータの分解能(パルス)と噛み込み、空回り及び正常締付けの判断との関係を示すグラフである。
Next, a determination method in the temporary tightening of the nut using the articulated
本発明に係る判定方法は図2に示すように、サーボモータのパルス数によって着座したか否かを判定する。即ち、従来のトルクセンサや回転角センサを用いずにサーボモータの機能を利用して判定を行う。 As shown in FIG. 2, the determination method according to the present invention determines whether or not the user is seated based on the number of pulses of the servo motor. That is, the determination is performed using the function of the servo motor without using a conventional torque sensor or rotation angle sensor.
具体的には、図2および図3に示すように、仮締めスタートしてから現在値(A)のパルス数を取り込む。次いで0.02秒後の現在値(B)のパルス数を取り込み、B−A<50パルスか否かを計算する。 Specifically, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the number of pulses of the current value (A) is captured after the temporary tightening is started. Next, the number of pulses of the current value (B) after 0.02 seconds is taken in, and it is calculated whether or not B−A <50.
B−A≧50パルスの場合は、上記を繰り返し、5回連続(0.1秒間)してB−A<50パルスとなった場合、つまり2500パルス/秒となった場合、換言すれば、サーボモータの分解能(パルス)が軸の回転につき4096パルスであるので、2500パルス/秒=0.61回転/秒(36.6rpm)となった場合にはサーボモータ3が停止したと判断する。
In the case of B−A ≧ 50 pulses, the above is repeated five times (0.1 seconds) and B−A <50 pulses, that is, 2500 pulses / second, in other words, Since the resolution (pulse) of the servo motor is 4096 pulses per rotation of the shaft, it is determined that the
上記の如くして、サーボモータ3の現在値(パルス)を監視し、連続して5回パルス変化量が小さくなって、回転が止まったと判断したならば、そのときのパルス現在値(C)を取り込む。
As described above, the current value (pulse) of the
そして、パルス現在値(C)がC<20000(第1設定値)の場合には噛み込みと判定し、C≧100000(第2設定値)の場合には空回りと判定し、
20000≦C<100000の場合には仮締めが正常になされたと判断する。
When the current pulse value (C) is C <20000 (first setting value), it is determined that the bite is present, and when C ≧ 100000 (second setting value), it is determined that the rotation is idle.
In the case of 20000 ≦ C <100,000, it is determined that the temporary fastening has been normally performed.
上記第1設定値と第2設定値の数値の根拠は以下の通りである。即ち、サーボモータの分離能(パルス)を4096パルス/回転、締め込み長さ:18mm、ピッチ:1.5mmとすると、12回転で着座するが、タイヤオフセット面からの浮きを考慮して下限を5回転とすると、約20000パルスが下限値となる。また、締付け前の空回りを考慮して上限を24回転とすると、約100000パルスが上限値となる。 The grounds for the numerical values of the first set value and the second set value are as follows. That is, if the separability (pulse) of the servo motor is set to 4096 pulses / rotation, the tightening length: 18 mm, and the pitch: 1.5 mm, the seat is seated at 12 rotations. Assuming 5 rotations, about 20000 pulses are the lower limit. If the upper limit is set to 24 rotations in consideration of the idling before tightening, about 100,000 pulses will be the upper limit value.
したがって、締め込み長さ及びピッチに合せて、上記第1設定値と第2設定値は任意に変更することができる。 Therefore, the first set value and the second set value can be arbitrarily changed according to the tightening length and pitch.
実施例にあっては複数(4本)のハブボルト11に同時にナット8を仮締めする場合を示している。この例にあっては、サーボモータが停止するまでのパルス数が下限値を下回ったり、上限値を上回ったときには、締付け不良と判断して、締付装置を逆回転させて全てのナットを取り外し、装置工程の外へタイヤを払い出す。
In the embodiment, a case where the
また、ナットの締付けについては仮締めと本締めに分け、それぞれを異なるロボットで行うことで、全体のタクトタイムを短縮することができるが、必ずしも工程を仮締めと本締めに分けなくてもよい。 In addition, the nut tightening can be divided into temporary and final tightening, and the respective tact time can be shortened by performing each with a different robot, but the process does not necessarily have to be divided into temporary and final tightening. .
本発明に係る仮締付け判定方法は、自動車の組立ラインのタイヤ装着工程などに効果的に利用することができる。 The temporary tightening determination method according to the present invention can be effectively used in a tire mounting process of an automobile assembly line.
1…多関節ロボット、2…タイヤ把持治具、3…サーボモータ、4…サーボモータの軸、5…サンギヤ、6…遊星ギヤ、7…締付装置のソケット、8…ナット、9…タイヤ、10…ハブ、11…ハブボルト。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
2. The temporary tightening determination method according to claim 1, wherein the measurement of the change amount of the pulse within the predetermined time is performed a plurality of times, and it is determined that the servo motor has stopped on the condition that the pulse change amount has continuously decreased. Temporary fastening determination method characterized by the above.
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