JP5857948B2 - Nut runner - Google Patents

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Description

本発明は、ボルト、ナット等のねじ部材を締め付けるナットランナーに関する。   The present invention relates to a nut runner that tightens screw members such as bolts and nuts.

従来、この種のナットランナーとしては、スナッグトルクから締付完了の所定トルク(Mmax)までねじ部材を正回転して締付を完了した後で、ねじ部材を逆回転してスナッグトルクに再度到達させ、逆回転をしてスナッグトルクに再度到達したときの回転角度W3から、正回転をしてスナッグトルクに到達したときの回転角度W1を減算することにより、ナットランナーの出力軸の捩れ角度分の誤差が除去されたねじ部材の実際の締め付け角度を測定するようにした技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as this type of nut runner, after the screw member is rotated forward from the snag torque to a predetermined torque (Mmax) for completion of tightening to complete the tightening, the screw member is rotated backward to reach the snag torque again. Then, by subtracting the rotation angle W1 when the normal rotation is reached and the snag torque is reached from the rotation angle W3 when the rotation is reversed and the snag torque is reached again, the twist angle of the output shaft of the nut runner is obtained. A technique is known in which the actual tightening angle of the screw member from which the above error has been removed is measured (see, for example, Patent Document 1).

特開平09−021712号公報JP 09-021712 A

しかしながら、特許文献1に記載された技術では、スナッグトルクに再度到達したときの回転角度W3を得る際にねじ部材を逆回転しているので、ねじ部材の頭部とソケットとの隙間(遊び)分の回転角度が上記回転角度W3に含まれてしまい、ねじ部材の実際の締め付け角度(以下、実締め付け角度という)を精度良く測定することができないという問題があった。   However, in the technique described in Patent Document 1, since the screw member is reversely rotated when obtaining the rotation angle W3 when the snag torque is reached again, a gap (play) between the head of the screw member and the socket is obtained. Therefore, there is a problem in that the actual tightening angle of the screw member (hereinafter referred to as the actual tightening angle) cannot be measured with high accuracy.

一方、スナッグトルク到達時のねじ部材の頭部の回転位置と、締め付け完了時のねじ部材の頭部の回転位置とを、画像センサを用いて撮影した映像から測定し、測定したこれらの回転位置の差分を算出することにより、ねじ部材の実締め付け角度を求める手法も考えられる。   On the other hand, the rotational position of the head of the screw member when the snag torque is reached and the rotational position of the head of the screw member when tightening is completed are measured from an image taken using an image sensor, and these rotational positions are measured. It is also conceivable to obtain the actual tightening angle of the screw member by calculating the difference between the two.

この場合、画像センサのコストが発生するだけでなく、スナッグトルク到達時の状態で締め付けを中断して撮影をすることになるため、実締め付け角度の測定に時間を要してしまうという問題があった。   In this case, there is a problem that not only the cost of the image sensor is generated, but also that the tightening is interrupted when the snag torque is reached and shooting is performed, so that it takes time to measure the actual tightening angle. It was.

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、ねじ部材や内部機構の撓み等による締め付け角度のズレが分離された正確な実締め付け角度を短時間で測定することができるナットランナーを提供するものである。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and is capable of measuring an accurate actual tightening angle in a short time from which a shift of the tightening angle due to bending of a screw member or an internal mechanism is separated. A nut runner that can be used.

本発明に係るナットランナーは、上記課題の解決のため、(1)駆動軸を回転させる回転駆動手段と、一端が前記駆動軸に接続されるとともにねじ部材に係合可能なソケットが他端に装着された出力軸と、前記出力軸の回転トルクを検出するトルクセンサと、前記回転駆動手段の回転角度を検出するエンコーダと、前記トルクセンサが検出した回転トルクおよび前記エンコーダが検出した回転角度に基づいて、前記回転駆動手段を駆動制御する制御手段と、を備えたナットランナーであって、前記制御手段は、前記回転トルクがスナッグトルクに到達したときの前記回転角度を基点角度として、前記回転角度が所定の締め付け完了角度に到達するまで、前記回転駆動手段を締め付け方向に回転した後、該回転駆動手段を自由回転可能な状態にし、前記回転トルクが再度スナッグトルクに到達するまで前記回転駆動手段を締め付け方向に回転し、前記回転トルクが再度スナッグトルクに到達したときの前記回転角度を、前記ねじ部材の実際の締め付け角度として測定するものから構成されている。   In order to solve the above problems, the nut runner according to the present invention has (1) a rotational drive means for rotating the drive shaft, and a socket connected to the drive shaft at one end and engageable with a screw member at the other end. The mounted output shaft, a torque sensor for detecting the rotational torque of the output shaft, an encoder for detecting the rotational angle of the rotational drive means, the rotational torque detected by the torque sensor and the rotational angle detected by the encoder Based on the rotation angle when the rotational torque reaches the snag torque, the rotation means being a base point angle. After rotating the rotation driving means in the tightening direction until the angle reaches a predetermined tightening completion angle, the rotation driving means is brought into a freely rotatable state. The rotational driving means is rotated in the tightening direction until the rotational torque reaches the snag torque again, and the rotational angle when the rotational torque reaches the snag torque again is measured as the actual tightening angle of the screw member. It consists of what to do.

この構成により、制御手段が、締め付け完了角度で角度締めを完了した後、回転駆動手段を自由回転可能な状態にし、再度回転駆動手段を正回転してスナッグトルクに到達したとき回転角度を実締め付け角度として測定するので、この実締め付け角度は、スナッグトルクに再度到達した状態の回転角度であるため、角度締めを完了したときにねじ部材や内部機構に発生していた撓みが分離された角度となる。   With this configuration, after the control means completes the angle tightening at the tightening completion angle, the rotation driving means is brought into a freely rotatable state, and when the rotation driving means is rotated forward again to reach the snag torque, the rotation angle is actually tightened. Since this is measured as an angle, this actual tightening angle is the rotational angle in the state where the snag torque has been reached again, so that the deflection generated in the screw member and internal mechanism when the angle tightening is completed is separated from the angle Become.

また、この実締め付け角度は、ねじ部材の正回転によりスナッグトルクに再度到達し、ソケットとねじ部材との間の隙間が詰められた状態で測定された回転角度であるため、ソケットとねじ部材の間の隙間による誤差が分離された角度となる。   In addition, the actual tightening angle is a rotation angle measured in a state in which the snag torque is reached again by the forward rotation of the screw member and the gap between the socket and the screw member is filled. The error due to the gap between them is the separated angle.

また、実締め付け角度の測定のために、角度締めを完了した後に、回転駆動手段を自由回転可能な状態にしてから、再度回転駆動手段を正回転するだけでよいため、実締め付け角度を短時間で測定することができる。   Also, in order to measure the actual tightening angle, after the angle tightening is completed, the rotational driving means can be freely rotated and then the rotational driving means only needs to be rotated forward again. Can be measured.

さらに、構成部材の追加や変更をすることなく実締め付け角度を測定することができるため、コストアップを防止することができる。   Furthermore, since the actual tightening angle can be measured without adding or changing components, it is possible to prevent an increase in cost.

したがって、ねじ部材や内部機構の撓み等による締め付け角度のズレが分離された正確な実締め付け角度を短時間で測定することができる。   Therefore, it is possible to measure in a short time an accurate actual tightening angle from which the displacement of the tightening angle due to the bending of the screw member or the internal mechanism is separated.

上記(1)に記載のナットランナーにおいては、(2)前記回転駆動手段が、回転軸を有する駆動源としてのモータと、前記回転軸の一端側に接続されて該回転軸から入力された回転を減速するとともに前記出力軸が接続された減速機とを有し、前記エンコーダが、前記回転軸の他端側に設けられることが好ましい。   In the nut runner described in the above (1), (2) the rotation driving means is connected to a motor as a driving source having a rotating shaft and the rotation shaft connected to one end side of the rotating shaft and inputted from the rotating shaft. And a speed reducer to which the output shaft is connected, and the encoder is preferably provided on the other end side of the rotary shaft.

この構成により、モータとこの駆動モータの回転軸の一端側から入力された回転を減速する減速機とを備え、エンコーダがモータの回転軸の他端側に設けられた構成のナットランナーにおいて、実締め付け角度を測定することができるため、モータ、減速機、エンコーダの構成変更や配置変更によりナットランナーとしての利便性が低下したりコストアップを招くことなく、実締め付け角度を測定することができる。   With this configuration, in the nut runner having the configuration in which the motor and the speed reducer that decelerates the rotation input from one end side of the rotating shaft of the drive motor are provided, and the encoder is provided on the other end side of the rotating shaft of the motor. Since the tightening angle can be measured, the actual tightening angle can be measured without reducing the convenience or cost increase of the nut runner due to the configuration change or arrangement change of the motor, the speed reducer, and the encoder.

上記(1)または(2)に記載のナットランナーにおいては、(3)前記制御手段が、前記回転駆動手段の駆動電圧を0にすることにより前記回転駆動手段を自由回転可能な状態にすることが好ましい。   In the nut runner described in the above (1) or (2), (3) the control means makes the rotation drive means in a freely rotatable state by setting the drive voltage of the rotation drive means to 0. Is preferred.

この構成により、回転駆動手段を自由回転可能な状態にするために、回転駆動手段の駆動電圧を0にするだけでよいので、クラッチ等の動力伝達機構を新たに追加することなく、実締め付け角度を測定することができる。   With this configuration, in order to make the rotation drive means freely rotatable, it is only necessary to set the drive voltage of the rotation drive means to 0. Can be measured.

本発明によれば、ねじ部材や内部機構の撓み等による締め付け角度のズレが分離された正確な実締め付け角度を短時間で測定することができるナットランナーを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the nut runner which can measure the exact actual fastening angle from which the shift | offset | difference of the fastening angle by the bending etc. of a screw member or an internal mechanism was isolate | separated can be provided in a short time.

本発明の一実施の形態に係るナットランナーの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the nut runner which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係るナットランナーにおいてボルトの締め付けおよび実締め付け角度の測定をする際の回転トルクと回転角度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the rotational torque at the time of measuring the bolt fastening and the actual fastening angle in the nut runner which concerns on one embodiment of this invention, and a rotational angle. (a)、(b)は、本発明の一実施の形態に係るナットランナーのソケットとボルトとの位置関係を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the positional relationship of the socket and bolt of a nut runner which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係るナットランナーの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the nut runner which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係るナットランナーの測定精度を示す図である。It is a figure which shows the measurement precision of the nut runner which concerns on one embodiment of this invention.

以下、本発明に係るナットランナーの実施の形態について、図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of a nut runner according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1ないし図5は、本発明に係るナットランナーの一実施の形態を示す図である。図1は、本発明の一実施の形態に係るナットランナーの構成を示すブロック図である。   1 to 5 are views showing an embodiment of a nut runner according to the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a nut runner according to an embodiment of the present invention.

まず、構成を説明する。   First, the configuration will be described.

図1において、ナットランナー10は、ねじ部材としてのボルト21を回転して非締結物23に締結するためのものであり、モータ11、減速機12、トルクセンサ13、ソケット14、出力軸18、エンコーダ15およびコントローラ16を備えている。   In FIG. 1, a nut runner 10 is for rotating a bolt 21 as a screw member to be fastened to a non-fastened object 23, and includes a motor 11, a speed reducer 12, a torque sensor 13, a socket 14, an output shaft 18, An encoder 15 and a controller 16 are provided.

このナットランナー10は、本実施の形態では、産業用ロボットまたはエアシリンダー等の組み付け設備30に装着されて、自動車の組み付け工程でボルト21の締め付けを行うようになっている。具体的には、ナットランナー10は、自動車の高圧燃料ポンプのバルブ締結等のように高い精度が求められる組み付け工程で用いられる。   In this embodiment, the nut runner 10 is attached to an assembly facility 30 such as an industrial robot or an air cylinder, and the bolt 21 is tightened in an automobile assembly process. Specifically, the nut runner 10 is used in an assembly process that requires high accuracy, such as valve fastening of a high-pressure fuel pump of an automobile.

モータ11は、ボルト21を回転するためのトルク発生源であり、位相制御可能なサーボモータ等から構成されている。また、モータ11は、回転軸11aを有しており、この回転軸11aを、正転方向(締め付け方向ともいう)、および逆転方向(弛み方向ともいう)に回転可能に構成されている。   The motor 11 is a torque generation source for rotating the bolt 21 and is composed of a servo motor capable of phase control. The motor 11 has a rotating shaft 11a, and is configured to be able to rotate in the forward rotation direction (also referred to as a tightening direction) and the reverse rotation direction (also referred to as a slack direction).

減速機12は、モータ11の回転軸11aの一端側に接続されており、回転軸11aから入力された回転を減速して、駆動軸12aから出力するようになっている。減速機12の駆動軸12aは、出力軸18に接続されている。モータ11と減速機12は、駆動軸12aを駆動させるための回転駆動手段17を構成している。   The speed reducer 12 is connected to one end side of the rotating shaft 11a of the motor 11, and decelerates the rotation input from the rotating shaft 11a and outputs it from the drive shaft 12a. The drive shaft 12 a of the speed reducer 12 is connected to the output shaft 18. The motor 11 and the speed reducer 12 constitute a rotational drive means 17 for driving the drive shaft 12a.

出力軸18には、ボルト21の頭部22と係合するソケット14が着脱可能に固定されている。ソケット14は、締結対象のボルト21の頭部22の二面幅に応じたサイズに変更可能となっている。   A socket 14 that engages with the head 22 of the bolt 21 is detachably fixed to the output shaft 18. The socket 14 can be changed to a size corresponding to the two-surface width of the head 22 of the bolt 21 to be fastened.

出力軸18とソケット14の間には、ナットランナー10を組み付け設備30に装着するためのブラケット19が設けられており、このブラケット19は、ナットランナー10の図示しない筺体に固定されている。   A bracket 19 for mounting the nut runner 10 to the assembly facility 30 is provided between the output shaft 18 and the socket 14, and the bracket 19 is fixed to a housing (not shown) of the nut runner 10.

トルクセンサ13は、出力軸18に設けられており、この出力軸18の回転トルク(締め付けトルク)を検出し、検出した回転トルクの検出信号(以下、単に回転トルクという)をコントローラ16に送信するようになっている。   The torque sensor 13 is provided on the output shaft 18, detects the rotational torque (tightening torque) of the output shaft 18, and transmits a detected rotational torque detection signal (hereinafter simply referred to as rotational torque) to the controller 16. It is like that.

エンコーダ15は、ナットランナー10の他端部においてモータ11の端部に装着され、モータ11の回転軸11aの回転角度を検出し、検出した回転角度の検出信号(以下、単に回転角度という)をコントローラ16に送信するようになっている。このエンコーダ15は、モータ11の回転角度に加え、その回転速度も検出するようになっている。   The encoder 15 is attached to the end of the motor 11 at the other end of the nut runner 10, detects the rotation angle of the rotation shaft 11a of the motor 11, and detects the detected rotation angle detection signal (hereinafter simply referred to as rotation angle). The data is transmitted to the controller 16. The encoder 15 detects the rotation speed in addition to the rotation angle of the motor 11.

なお、減速機12を省略したり、減速機12をモータ11の内部に一体的に構成したり、または、エンコーダ15の設置位置を変更することも可能ではあるが、上記のように、ナットランナー10を、モータ11とこのモータ11の回転軸11aの一端側から入力された回転を減速する減速機12とを備え、エンコーダ15がモータ11の回転軸11aの他端側に設けられた構成とすることにより、組み付け設備30へのナットランナー10の装着や、ナットランナー10によるボルト21の締め付け作業に不都合を生じることがない。   Although it is possible to omit the speed reducer 12, configure the speed reducer 12 integrally in the motor 11, or change the installation position of the encoder 15, as described above, the nut runner 10 includes a motor 11 and a speed reducer 12 that decelerates rotation input from one end side of the rotating shaft 11a of the motor 11, and an encoder 15 is provided on the other end side of the rotating shaft 11a of the motor 11. By doing so, there is no inconvenience in mounting the nut runner 10 to the assembly facility 30 and tightening the bolt 21 by the nut runner 10.

コントローラ16は、モータ11、トルクセンサ13、エンコーダ15に電気的に接続されており、トルクセンサ13が検出したトルクおよびエンコーダ15が検出した回転角度が入力されるとともに、これらトルクおよび回転角度に基づいてモータ11の駆動を制御するようになっている。   The controller 16 is electrically connected to the motor 11, the torque sensor 13, and the encoder 15, and receives the torque detected by the torque sensor 13 and the rotation angle detected by the encoder 15, and based on these torque and rotation angle. Thus, the drive of the motor 11 is controlled.

また、なお、コントローラ16は、図示しないROM(Random Access Memory)、RAM(Read Only メモリー)、CPU(Central Processing Unit)とを含んで構成されており、CPUがROMに書き込まれた制御プログラムに従ってRAMを作業領域として利用して演算を行うようになっている。   The controller 16 includes a ROM (Random Access Memory), a RAM (Read Only Memory), and a CPU (Central Processing Unit) (not shown). Is used as a work area for calculation.

また、本実施の形態では、コントローラ16がナットランナー10を構成する構成要素として説明しているが、コントローラ16が組み付け設備30側に設けられるように構成してもよい。   Moreover, in this Embodiment, although the controller 16 is demonstrated as a component which comprises the nut runner 10, you may comprise so that the controller 16 may be provided in the assembly equipment 30 side.

ここで、一般的に、ボルト21等のねじ部材の締め付け管理方法としては、トルク締め(トルク法ともいう)の他に、角度締め(回転角法)という手法がある。   Here, in general, as a tightening management method for a screw member such as the bolt 21, there is a method called angle tightening (rotation angle method) in addition to torque tightening (also referred to as torque method).

角度締めは、軸力の代用としてねじ部材の回転角度を管理する方法であり、軸力の代用としてねじ部材の締め付けトルクを管理するトルク締めと比較して、高い軸力を正確に得ることができる締め付け管理方法である。   Angle tightening is a method for managing the rotation angle of a screw member as a substitute for axial force, and can obtain a higher axial force accurately compared to torque tightening for managing the tightening torque of a screw member as a substitute for axial force. This is a possible tightening management method.

具体的には、角度締めを用いてねじ部材を締め付けるときには、ねじ部材を回転させてスナッグトルクに到達したときの角度を基点として、この基点から予め定められた所定の締め角度までねじ部材を回転することで締結が完了するようになっている。   Specifically, when tightening the screw member using angle tightening, the screw member is rotated from the base point to a predetermined tightening angle based on the angle at which the screw member is rotated to reach the snag torque. By doing so, the conclusion is completed.

ここで、スナッグトルクとは、ねじ部材が着座して締結が開始されるときの基点(角度0)となるトルクである。   Here, the snag torque is a torque that becomes a base point (angle 0) when the screw member is seated and fastening is started.

この角度締めは、例えば、自動車の高圧燃料ポンプのバルブ締結等に用いられる。高圧燃料ポンプのバルブ締結においては、必要とされるシール面圧の確保とシリンダ歪の低減を両立させることが求められる。   This angle tightening is used, for example, for fastening a valve of a high-pressure fuel pump of an automobile. In fastening a valve of a high-pressure fuel pump, it is required to satisfy both a required sealing surface pressure and a reduction in cylinder distortion.

そのため、バルブ締結用のねじ部材の締結においては、規定の締め角度に対する角度誤差が±1度以内に収まるような高精度の角度締めを行うことが必要となり、そのためには、ねじ部材の実際の締め付け角度(以下、実締め付け角度という)を正確に測定することが精度保証の上で必要となる。   Therefore, in tightening the screw member for valve fastening, it is necessary to perform high-precision angle tightening so that the angle error with respect to the specified tightening angle is within ± 1 degree. In order to guarantee accuracy, it is necessary to accurately measure the tightening angle (hereinafter referred to as the actual tightening angle).

そこで、本実施の形態では、その概要としては、図2に示すように、C点で角度締めを完了した後、ナットランナー10(具体的には、モータ11)をフリー(自由回転可能な状態)にして、ボルト21およびナットランナー10の内部機構に発生していた撓み等の分だけ自由回転により逆回転させ(D点)、再びナットランナー10を正回転することでスナッグトルクに再度到達したとき(F点)の回転角度を実締め付け角度として測定するようになっている。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the nut runner 10 (specifically, the motor 11) is free (freely rotatable) after completing the angle tightening at the point C as shown in FIG. ) And reversely rotated by free rotation by the amount of bending or the like generated in the bolt 21 and the internal mechanism of the nut runner 10 (point D), and the nut runner 10 was rotated forward again to reach the snag torque again. The rotation angle at time (point F) is measured as the actual tightening angle.

具体的には、図2において、A点でボルト21の正回転を開始し、B点でスナッグトルクに到達し、C点で角度締めを完了した後、ナットランナー10(具体的には、モータ11)をフリー(自由回転可能な状態)にする。   Specifically, in FIG. 2, the bolt 21 starts to rotate forward at point A, reaches snag torque at point B, and completes the angle tightening at point C. 11) is set free (a state in which free rotation is possible).

そして、ナットランナー10をフリーにすると、モータ11の発生する締め付け力によって、ボルト21、およびナットランナー10の内部機構であるソケット14、出力軸18、減速機12、モータ11等に発生していた撓み等の分だけ、ナットランナー10(具体的には、ソケット14等の各回転部分)が自由回転により逆回転してD点に至る。   When the nut runner 10 is made free, the bolt 21 and the socket 14, the output shaft 18, the speed reducer 12, the motor 11 and the like which are internal mechanisms of the nut runner 10 are generated by the tightening force generated by the motor 11. The nut runner 10 (specifically, each rotating part such as the socket 14) rotates backward by free rotation and reaches point D by the amount of bending or the like.

そして、再びナットランナー10を正回転することで、E点を経由してF点でスナッグトルクに再度到達するため、このF点におけるナットランナー10(具体的には、モータ11)の回転角度を実締め付け角度として測定するようになっている。   Then, by rotating the nut runner 10 forward again to reach the snag torque again at the F point via the E point, the rotation angle of the nut runner 10 (specifically, the motor 11) at the F point is set. The actual tightening angle is measured.

ここで、C点においては、角度締めを完了してボルト21に正回転のトルクがかかっている状態のため、ソケット14とボルト21(具体的には頭部22)との間の隙間(遊び)が、図3(a)に示すように、ソケット14の正回転方向に詰められた状態となる。   Here, at the point C, since the angle tightening is completed and the forward rotation torque is applied to the bolt 21, the clearance (play) between the socket 14 and the bolt 21 (specifically, the head 22). ) Is packed in the forward rotation direction of the socket 14 as shown in FIG.

なお、図3(a)、図3(b)において、時計回り方向が正転方向であり、反時計回り方向が逆転方向である。   In FIGS. 3A and 3B, the clockwise direction is the forward rotation direction, and the counterclockwise direction is the reverse rotation direction.

また、D点においては、ナットランナー10をフリーにして各部の撓み等が解消される際の締め付け反力により、ソケット14とボルト21(具体的には頭部22)との間の隙間が、図3(b)に示すように、ソケット14の逆回転方向に詰められた状態となる。   Further, at the point D, the clearance between the socket 14 and the bolt 21 (specifically, the head 22) is caused by a tightening reaction force when the nut runner 10 is freed and the bending of each part is eliminated. As shown in FIG. 3B, the socket 14 is packed in the reverse rotation direction.

また、E点においては、再びナットランナー10を正回転することで、ソケット14とボルト21(具体的には頭部22)との間の隙間が、図3(a)に示すように、ソケット14の正回転方向に詰められた状態となる。   Further, at the point E, the nut runner 10 is rotated forward again, so that the gap between the socket 14 and the bolt 21 (specifically, the head 22) becomes a socket as shown in FIG. 14 is packed in the forward rotation direction.

なお、ナットランナー10の内部機構の撓み等とは、モータ11の回転軸11aの捩れ、減速機12のバックラッシおよび駆動軸12aの捩れ、出力軸の捩れ、ソケット14の捩れ等のことである。   The bending of the internal mechanism of the nut runner 10 includes torsion of the rotating shaft 11a of the motor 11, backlash of the speed reducer 12 and torsion of the drive shaft 12a, torsion of the output shaft, torsion of the socket 14, and the like.

本実施の形態では、コントローラ16は、トルクセンサ13が検出した回転トルクがスナッグトルクに到達したときのエンコーダ15が検出した回転角度を基点角度として、エンコーダ15が検出した回転角度が所定の締め付け完了角度に到達するまで、モータ11を正回転した後、モータ11を自由回転可能な状態にするようになっている。   In the present embodiment, the controller 16 uses the rotation angle detected by the encoder 15 when the rotation torque detected by the torque sensor 13 has reached the snag torque as a base point angle, and the rotation angle detected by the encoder 15 has completed predetermined tightening. The motor 11 is allowed to freely rotate after the motor 11 is rotated forward until the angle is reached.

そして、コントローラ16は、トルクセンサ13が検出した回転トルクが再度スナッグトルクに到達するまでモータ11を正回転し、トルクセンサ13が検出した回転トルクが再度スナッグトルクに到達したときのエンコーダ15が検出した回転角度を、ボルト21の実際の締め付け角度として測定するようになっている。   The controller 16 rotates the motor 11 forward until the rotational torque detected by the torque sensor 13 reaches the snag torque again, and the encoder 15 detects when the rotational torque detected by the torque sensor 13 reaches the snag torque again. The measured rotation angle is measured as the actual tightening angle of the bolt 21.

また、コントローラ16は、モータ11の駆動電圧を0にすることによりモータ11をフリーにするようになっている。   Moreover, the controller 16 makes the motor 11 free by setting the drive voltage of the motor 11 to zero.

次に、上記のように構成されたナットランナー10の動作を説明する。   Next, operation | movement of the nut runner 10 comprised as mentioned above is demonstrated.

図4に示すように、ボルト21の締め付け時には、ソケット14にボルト21を係合した状態で、コントローラ16は、モータ11を正回転させる。これにより、図2のA点から回転トルクおよび回転角度が増加する(ステップS11)。   As shown in FIG. 4, when the bolt 21 is tightened, the controller 16 rotates the motor 11 in the forward direction with the bolt 21 engaged with the socket 14. Thereby, a rotational torque and a rotational angle increase from the A point of FIG. 2 (step S11).

ついで、コントローラ16は、モータ11の正回転を継続しながら、トルクセンサ13が検出した回転トルクがスナッグトルク(図2のB点)に到達したか否かを判別し(ステップS12)、この判別が"NO"(スナッグトルク未到達)のときは、モータ11の正回転を継続する。   Next, the controller 16 determines whether or not the rotational torque detected by the torque sensor 13 has reached the snag torque (point B in FIG. 2) while continuing the normal rotation of the motor 11 (step S12). Is “NO” (no snag torque reached), the motor 11 continues to rotate forward.

ついで、コントローラ16は、ステップS12の判別が"YES"(スナッグトルク到達)のときは、基点設定、すなわち、スナッグトルクに到達したときのエンコーダ15が検出した回転角度を0度に設定する(ステップS13)。   Next, when the determination in step S12 is “YES” (snag torque reached), the controller 16 sets the base point, that is, the rotation angle detected by the encoder 15 when the snag torque is reached (step 0). S13).

ついで、コントローラ16は、角度締め完了、すなわち、エンコーダ15が検出した回転角度が、スナッグトルク到達(B点)を基点とした所定の角度(図2のC点)となったか否かを判別し(ステップS14)、この判別が"NO"(角度締め未完了)のときは、モータ11の正回転を継続する。   Next, the controller 16 determines whether or not the angle tightening has been completed, that is, whether or not the rotation angle detected by the encoder 15 has reached a predetermined angle (point C in FIG. 2) based on reaching the snag torque (point B). (Step S14) When this determination is “NO” (angle tightening is not completed), the motor 11 continues to rotate normally.

ついで、コントローラ16は、ステップS14の判別が"YES"(角度締め完了)のときは、モータ11をフリーにする(ステップS15)。これにより、モータ11の発生する締め付け力によって、ソケット14、出力軸18、減速機12、モータ11等の内部機構やボルト21に発生していた撓み等が解放され、この反力(締め付け反力)により、図2のC点からD点に到達する。   Next, when the determination in step S14 is “YES” (angle tightening complete), the controller 16 frees the motor 11 (step S15). As a result, due to the tightening force generated by the motor 11, internal mechanisms such as the socket 14, the output shaft 18, the speed reducer 12, and the motor 11 and the bending generated in the bolt 21 are released. ) To reach point D from point C in FIG.

ついで、コントローラ16は、モータ11を正回転し(ステップS16)、スナッグトルクに到達したか否かを判別し(ステップS17)、このステップS17の判別が"NO(スナッグトルク未到達)"のときは、モータ11の正回転を継続する。   Next, the controller 16 rotates the motor 11 forward (step S16), determines whether or not the snag torque has been reached (step S17), and when the determination in step S17 is "NO (snag torque not reached)" Continues normal rotation of the motor 11.

正回転の継続により、ソケット14とボルト21の頭部22との間の隙間が、図3(b)に示すように、ソケット14の逆回転方向に詰められた状態から、図3(a)に示すように、ソケット14の正回転方向に詰められた状態に変化し、図2のD点からE点に到達する。   As the forward rotation continues, the gap between the socket 14 and the head portion 22 of the bolt 21 is closed in the reverse rotation direction of the socket 14 as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the socket 14 changes to a state of being packed in the forward rotation direction, and reaches the point E from the point D in FIG.

また、正回転の更なる継続により、回転トルクがスナッグトルクに向けて上昇し、図2のE点からF点に到達する。   Further, as the forward rotation further continues, the rotational torque increases toward the snag torque, and reaches the point F from the point E in FIG.

ついで、コントローラ16は、ステップS17の判別が"YES"(スナッグトルク到達)のときは、ステップS13で設定した基点を0度としたときのエンコーダ15が検出した回転角度を検出し、この回転角度を実締め付け角度として測定する(ステップS18)。   Next, when the determination in step S17 is “YES” (snag torque reached), the controller 16 detects the rotation angle detected by the encoder 15 when the base point set in step S13 is 0 degree, and this rotation angle. Is measured as the actual tightening angle (step S18).

このように、コントローラ16は、モータ11の正回転によりステップS14で角度締めを完了した後、ステップS15でモータ11を一旦フリーにし、再度モータ11を正回転してスナッグトルクに到達したときのエンコーダ15が検出した回転角度をステップS18で実締め付け角度として測定する。   As described above, the controller 16 completes the angle tightening in step S14 by the forward rotation of the motor 11, and then temporarily frees the motor 11 in step S15, and again rotates the motor 11 again to reach the snag torque. The rotation angle detected by 15 is measured as an actual tightening angle in step S18.

このため、ステップS18で測定された実締め付け角度は、スナッグトルクに再度到達した状態で検出された出力軸18の回転角度であるため、ステップS14で角度締めを完了したときにソケット14、出力軸18、減速機12、モータ11等の内部機構やボルト21に発生していた捩れが分離された角度となる。   For this reason, since the actual tightening angle measured in step S18 is the rotation angle of the output shaft 18 detected in the state where the snag torque has been reached again, the socket 14 and the output shaft when the angle tightening is completed in step S14. 18, the internal mechanism such as the speed reducer 12 and the motor 11 and the twist generated in the bolt 21 are separated.

また、ステップS18で測定された実締め付け角度は、ボルト21の正回転によりスナッグトルクに再度到達し、ソケット14とボルト21との間の隙間がソケット14の正回転方向に詰められた状態で検出された出力軸18の回転角度であるため、ソケット14とボルト21との間の隙間による誤差が分離された角度となる。   In addition, the actual tightening angle measured in step S18 is detected when the snug torque is reached again by the normal rotation of the bolt 21 and the gap between the socket 14 and the bolt 21 is packed in the positive rotation direction of the socket 14. Since this is the rotation angle of the output shaft 18, the error due to the gap between the socket 14 and the bolt 21 is separated.

したがって、ステップS18の実締め付け角度は、図5に示すように、ボルト21の頭部22を画像センサで撮影して実締め付け角度を測定する手法を用いた場合と同様の高い精度で測定される。   Therefore, as shown in FIG. 5, the actual tightening angle in step S18 is measured with the same high accuracy as in the case of using a method of photographing the head 22 of the bolt 21 with an image sensor and measuring the actual tightening angle. .

具体的には、図5において、本実施の形態のナットランナー10で測定された実締め付け角度(図5では本発明と記載)と、画像センサで撮影して測定された実締め付け角度(図5では画像センサと記載)との間で、全ての締め付け条件(図5ではトルク)において、角度の差が0.1度以下となった。   Specifically, in FIG. 5, the actual tightening angle measured by the nut runner 10 of the present embodiment (described as the present invention in FIG. 5) and the actual tightening angle measured by photographing with an image sensor (FIG. 5). In FIG. 5, the difference in angle was 0.1 degrees or less under all tightening conditions (torque in FIG. 5).

なお、画像センサを用いて測定した実締め付け角度は、従来のナットランナーでボルトを締結する際に、スナッグトルク到達時および締め付け完了時にボルトの頭部の角度をそれぞれ画像から測定してこれらの差分を算出することにより得られたものである。   Note that the actual tightening angle measured using the image sensor is the difference between the bolt head measured by the conventional nutrunner when the snag torque is reached and the bolt head angle measured from the image. It is obtained by calculating.

このように、本実施の形態では、コントローラ16が、回転トルクがスナッグトルクに到達したときの回転角度を基点角度として、回転角度が所定の締め付け完了角度に到達するまで、回転駆動手段17を締め付け方向に回転した後、回転駆動手段17を自由回転可能な状態にし、回転トルクが再度スナッグトルクに到達するまで回転駆動手段17を締め付け方向に回転し、回転トルクが再度スナッグトルクに到達したときの回転角度を、ボルト21の実際の締め付け角度として測定するように構成されている。   As described above, in the present embodiment, the controller 16 tightens the rotation drive unit 17 until the rotation angle reaches a predetermined tightening completion angle, with the rotation angle when the rotation torque reaches the snag torque as the base point angle. After rotating in the direction, the rotational driving means 17 is brought into a freely rotatable state, the rotational driving means 17 is rotated in the tightening direction until the rotational torque reaches the snag torque again, and the rotational torque reaches the snag torque again. The rotation angle is measured as the actual tightening angle of the bolt 21.

この構成により、コントローラ16が、締め付け完了角度で角度締めを完了した後、回転駆動手段17を自由回転可能な状態にし、再度回転駆動手段17を正回転してスナッグトルクに到達したときの回転角度を実締め付け角度として測定するので、この実締め付け角度は、スナッグトルクに再度到達した状態の回転角度であるため、角度締めを完了したときにボルト21やナットランナー10の内部機構に発生していた撓み等が分離された角度となる。   With this configuration, after the controller 16 completes the angle tightening at the tightening completion angle, the rotation driving means 17 is brought into a freely rotatable state, and the rotation driving means 17 is rotated forward again to reach the snag torque. Is measured as an actual tightening angle, and this actual tightening angle is a rotation angle in a state where the snag torque has been reached again. Therefore, when the angle tightening was completed, the actual tightening angle occurred in the internal mechanism of the bolt 21 and the nut runner 10 The angle at which the deflection or the like is separated.

また、この実締め付け角度は、ボルト21の正回転によりスナッグトルクに再度到達し、ソケット14とボルト21との間の隙間が詰められた状態で測定された回転角度であるため、ソケット14とボルト21の間の隙間による誤差が分離された角度となる。   In addition, the actual tightening angle is the rotation angle measured when the snug torque is reached again by the normal rotation of the bolt 21 and the gap between the socket 14 and the bolt 21 is closed. The error due to the gap between 21 is the separated angle.

また、実締め付け角度の測定のために、角度締めを完了した後に、回転駆動手段17を自由回転可能な状態にしてから、再度回転駆動手段17を正回転するだけでよいため、実締め付け角度を短時間で測定することができる。   Further, in order to measure the actual tightening angle, after the angle tightening is completed, it is only necessary to rotate the rotation driving unit 17 in a freely rotatable state and then rotate the rotation driving unit 17 forward again. It can be measured in a short time.

さらに、構成部材の追加をすることなく実締め付け角度を測定することができるため、コストアップを防止することができる。   Furthermore, since the actual tightening angle can be measured without adding a component member, an increase in cost can be prevented.

したがって、ボルト21やナットランナー10の内部機構の撓み等による締め付け角度のズレが分離された正確な実締め付け角度を短時間で測定することができる。   Therefore, it is possible to measure the accurate actual tightening angle in which the displacement of the tightening angle due to the bending of the internal mechanism of the bolt 21 and the nut runner 10 is separated in a short time.

また、本実施の形態では、回転駆動手段17が、回転軸11aを有する駆動源としてのモータ11と、回転軸11aの一端側に接続されてこの回転軸11aから入力された回転を減速するとともに出力軸18が接続された減速機12とを有し、エンコーダ15が、回転軸11aの他端側に設けられたものから構成されている。   In the present embodiment, the rotation drive unit 17 is connected to the motor 11 as a drive source having the rotation shaft 11a and one end side of the rotation shaft 11a and decelerates the rotation input from the rotation shaft 11a. The speed reducer 12 is connected to the output shaft 18, and the encoder 15 is provided on the other end side of the rotary shaft 11a.

この構成により、モータ11とこのモータ11の回転軸11aの一端側から入力された回転を減速する減速機12とを備え、エンコーダ15がモータ11の回転軸11aの他端側に設けられた構成のナットランナー10において、実締め付け角度を測定することができるため、モータ11、減速機12、エンコーダ15の構成変更や配置変更によりナットランナーとしての利便性が低下したりコストアップを招くことなく、実締め付け角度を測定することができる。   With this configuration, the motor 11 and the speed reducer 12 that decelerates the rotation input from one end side of the rotating shaft 11 a of the motor 11 are provided, and the encoder 15 is provided on the other end side of the rotating shaft 11 a of the motor 11. In the nut runner 10, the actual tightening angle can be measured, so that the convenience as a nut runner is not reduced or the cost is increased due to the configuration change or arrangement change of the motor 11, the speed reducer 12, and the encoder 15. The actual tightening angle can be measured.

また、本実施の形態では、コントローラ16が、回転駆動手段17の駆動電圧を0にすることにより回転駆動手段17を自由回転可能な状態にするものから構成されている。   Further, in the present embodiment, the controller 16 is configured to make the rotational driving means 17 freely rotatable by setting the driving voltage of the rotational driving means 17 to zero.

この構成により、回転駆動手段17を自由回転可能な状態にするために、回転駆動手段17の駆動電圧を0にするだけでよいので、クラッチ等の動力伝達機構を新たに追加することなく、実締め付け角度を測定することができる。   With this configuration, in order to make the rotation drive unit 17 in a freely rotatable state, it is only necessary to set the drive voltage of the rotation drive unit 17 to 0. The tightening angle can be measured.

以上のように、本発明に係るナットランナーは、ねじ部材や内部機構の撓み等による締め付け角度のズレが分離された正確な実締め付け角度を短時間で測定することができるという効果を有し、ボルト、ナット等のねじ部材を締め付けるナットランナー等として有用である。   As described above, the nut runner according to the present invention has an effect that it is possible to measure an accurate actual tightening angle in which the displacement of the tightening angle due to the bending of the screw member or the internal mechanism is separated in a short time, It is useful as a nut runner for tightening screw members such as bolts and nuts.

10…ナットランナー、11…モータ、11a…回転軸、12…減速機、12a…駆動軸、13…トルクセンサ、14…ソケット、15…エンコーダ、16…コントローラ(制御手段)、17…回転駆動手段、18…出力軸、19…ブラケット、21…ボルト(ねじ部材)、22…頭部、23…非締結物   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Nutrunner, 11 ... Motor, 11a ... Rotary shaft, 12 ... Reduction gear, 12a ... Drive shaft, 13 ... Torque sensor, 14 ... Socket, 15 ... Encoder, 16 ... Controller (control means), 17 ... Rotation drive means , 18 ... output shaft, 19 ... bracket, 21 ... bolt (screw member), 22 ... head, 23 ... non-fastened

Claims (3)

駆動軸を回転させる回転駆動手段と、
一端が前記駆動軸に接続されるとともにねじ部材に係合可能なソケットが他端に装着された出力軸と、
前記出力軸の回転トルクを検出するトルクセンサと、
前記回転駆動手段の回転角度を検出するエンコーダと、
前記トルクセンサが検出した回転トルクおよび前記エンコーダが検出した回転角度に基づいて、前記回転駆動手段を駆動制御する制御手段と、を備えたナットランナーであって、
前記制御手段は、
前記回転トルクがスナッグトルクに到達したときの前記回転角度を基点角度として、前記回転角度が所定の締め付け完了角度に到達するまで、前記回転駆動手段を締め付け方向に回転した後、該回転駆動手段を自由回転可能な状態にし、
前記回転トルクが再度スナッグトルクに到達するまで前記回転駆動手段を締め付け方向に回転し、前記回転トルクが再度スナッグトルクに到達したときの前記回転角度を、前記ねじ部材の実際の締め付け角度として測定することを特徴とするナットランナー。
Rotational drive means for rotating the drive shaft;
An output shaft having one end connected to the drive shaft and a socket engageable with a screw member attached to the other end;
A torque sensor for detecting rotational torque of the output shaft;
An encoder for detecting a rotation angle of the rotation drive means;
A control unit for driving and controlling the rotation drive unit based on the rotation torque detected by the torque sensor and the rotation angle detected by the encoder,
The control means includes
The rotation drive means is rotated in the tightening direction until the rotation angle reaches a predetermined tightening completion angle with the rotation angle when the rotation torque reaches the snag torque as a base angle, and then the rotation drive means is Make it freely rotatable,
The rotational driving means is rotated in the tightening direction until the rotational torque reaches the snag torque again, and the rotational angle when the rotational torque reaches the snag torque again is measured as the actual tightening angle of the screw member. A nut runner characterized by that.
前記回転駆動手段が、
回転軸を有する駆動源としてのモータと、
前記回転軸の一端側に接続されて該回転軸から入力された回転を減速するとともに前記出力軸が接続された減速機とを有し、
前記エンコーダが、前記回転軸の他端側に設けられたことを特徴とする請求項1に記載のナットランナー。
The rotation driving means;
A motor as a drive source having a rotating shaft;
A speed reducer connected to one end of the rotating shaft to decelerate rotation input from the rotating shaft and to which the output shaft is connected;
The nut runner according to claim 1, wherein the encoder is provided on the other end side of the rotating shaft.
前記制御手段が、前記回転駆動手段の駆動電圧を0にすることにより前記回転駆動手段を自由回転可能な状態にすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のナットランナー。   3. The nut runner according to claim 1, wherein the control unit sets the rotation driving unit to a freely rotatable state by setting a driving voltage of the rotation driving unit to 0. 4.
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