JP7530806B2 - Fastening inspection device - Google Patents
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Description
本発明は、締結部材を締結するとともに、締結した締結部材の軸力を検査する技術に関するものである。 The present invention relates to a technology for fastening fastening members and inspecting the axial force of the fastened fastening members.
自動車をはじめたとした多くの機械構造物の組み立てや固定にボルト、ナットなどの締
結体が用いられる。締結体の締め付け力が目標締め付け力より低いと、締結体に緩みが生
じやすくなり、締結体の疲労強度が低下する。そのため、締結体を目標締め付け力で精度
よく締結することが安全上重要である。
Fasteners such as bolts and nuts are used to assemble and fasten many mechanical structures, including automobiles. If the tightening force of a fastener is lower than the target tightening force, the fastener is more likely to loosen and its fatigue strength decreases. Therefore, it is important for safety that the fastener is precisely tightened with the target tightening force.
安全性を担保する技術として、締結体を締め付ける締め付け工程において締め付け力を
検出及び監視するとともに、締め付け後に所望の締め付け力が得られているかを確認する
ために軸力を検査する方法が知られている。
As a technique for ensuring safety, a method is known in which the tightening force is detected and monitored during the tightening process in which a fastener is tightened, and the axial force is inspected to confirm whether the desired tightening force is obtained after tightening.
しかしながら、締め付け時の検出と検査時の検出とを締付装置に実装された一つのセンサで実施すると、検査の独立性が担保できない。また、締め付け後に締付装置とは異なる別の検査装置を用いて軸力を検査する方法では、検査処理が煩雑となる。 However, if detection during tightening and inspection is performed using a single sensor mounted on the tightening device, the independence of the inspection cannot be guaranteed. In addition, if the axial force is inspected after tightening using an inspection device separate from the tightening device, the inspection process becomes cumbersome.
そこで、本願発明は、検査の独立性を満足するとともに、検査処理の煩雑化を抑制することを目的とする。 The present invention aims to satisfy the requirement for inspection independence while minimizing the complexity of the inspection process.
上記課題を解決するために、本願発明に係る締結検査兼用装置は、(1)被締結体に締結部材を締結する締結処理と、前記被締結体に締結された前記締結部材の軸力を検査する検査処理とが可能な機構を備えた締結検査兼用装置であって、前記締結処理及び前記検査処理の際に前記締結部材の締結力を検出可能な互いに独立した複数のセンサを有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the fastening and inspection device according to the present invention is (1) a fastening and inspection device equipped with a mechanism capable of performing a fastening process for fastening a fastening member to a fastened object and an inspection process for inspecting the axial force of the fastening member fastened to the fastened object, and is characterized by having multiple independent sensors capable of detecting the fastening force of the fastening member during the fastening process and the inspection process.
(2)前記複数のセンサの個数は2であり、それぞれのセンサから出力される出力信号を受信するコントローラと、該締付検査兼用装置の故障を報知する報知部と、を有し、前記コントローラは、前記締結処理の際にセンサの出力差が所定値以上に拡大した場合に、前記報知部を介して故障を報知することを特徴とする上記(1)に記載の締付検査兼用装置。 (2) The tightening/inspection device described in (1) above is characterized in that the number of the multiple sensors is two, the device has a controller that receives output signals output from each of the sensors, and a notification unit that notifies the tightening/inspection device of a malfunction, and the controller notifies the malfunction via the notification unit when the output difference between the sensors during the tightening process increases to a predetermined value or more.
(3)さらに、記憶部を有し、前記2個のセンサのうち一方は前記締結処理の際に締め付け力を監視するために用いられる第1のセンサであり、他方は前記検査処理の際に軸力を監視するために用いられる第2のセンサであり、前記記憶部には、予め前記締結処理時におけるセンサ出力と前記締結処理を行うための動力を生成するモータの回転角度との関係が関係情報として記憶されており、前記コントローラは、前記締結処理の際にセンサの出力差が所定値以上に拡大した場合において、前記第1のセンサの出力と前記回転角度との関係が前記関係情報から乖離している場合には前記第1のセンサが故障していると判別し、前記第1のセンサの出力と前記回転角度との関係が前記関係情報から乖離してない場合には前記第2のセンサが故障していると判別することを特徴とする上記(2)に記載の締付検査兼用装置。 (3) The fastening and inspection device described in (2) above further includes a memory unit, one of the two sensors is a first sensor used to monitor the fastening force during the fastening process, and the other is a second sensor used to monitor the axial force during the inspection process, and the memory unit stores in advance the relationship between the sensor output during the fastening process and the rotation angle of a motor that generates power for performing the fastening process as relationship information, and when the sensor output difference during the fastening process increases to a predetermined value or more, if the relationship between the output of the first sensor and the rotation angle deviates from the relationship information, the controller determines that the first sensor is faulty, and if the relationship between the output of the first sensor and the rotation angle does not deviate from the relationship information, the fastening and inspection device described in (2) above.
(4)前記2個のセンサのうち一方は前記締結処理の際に締め付け力を監視するために用いられる第1のセンサであり、他方は前記検査処理の際に軸力を監視するために用いられる第2のセンサであり、前記コントローラは、前記締結処理の際にセンサの出力差が所定値以上に拡大した場合において、前記締結処理に要する時間が所定の締結時間を満足しない場合には、前記第1のセンサが故障していると判別し、前記所定の締結時間を満足している場合には、前記第2のセンサが故障していると判別することを特徴とする上記(2)に記載に締付検査兼用装置。 (4) The tightening and inspection device described in (2) above, characterized in that one of the two sensors is a first sensor used to monitor the tightening force during the tightening process, and the other is a second sensor used to monitor the axial force during the inspection process, and the controller determines that the first sensor is faulty if the time required for the tightening process does not satisfy a predetermined tightening time when the output difference between the sensors during the tightening process increases to a predetermined value or more, and determines that the second sensor is faulty if the predetermined tightening time is satisfied.
(5)前記複数のセンサの個数は2であり、それぞれのセンサから出力される出力信号を受信するコントローラと、該締付検査兼用装置の故障を報知する報知部と、を有し、前記コントローラは、前記検査処理の際にセンサの出力差が所定値以上に拡大した場合に、前記報知部を介して故障を報知することを特徴とする上記(1)に記載の締付検査兼用装置。 (5) The tightening/inspection device described in (1) above is characterized in that the number of the multiple sensors is two, the device has a controller that receives output signals output from each of the sensors, and an alarm unit that notifies the tightening/inspection device of a malfunction, and the controller notifies the malfunction via the alarm unit when the output difference between the sensors increases to a predetermined value or more during the inspection process.
(6)さらに、記憶部を有し、前記2個のセンサのうち一方は前記締結処理の際に締め付け力を監視するために用いられる第1のセンサであり、他方は前記検査処理の際に軸力を監視するために用いられる第2のセンサであり、前記記憶部には、予め前記検査処理時におけるセンサ出力と前記検査処理を行うための動力を生成するモータの回転角度との関係が関係情報として記憶されており、前記コントローラは、前記検査処理の際にセンサの出力差が所定値以上に拡大した場合において、前記第2のセンサの出力と前記回転角度との関係が前記関係情報から乖離している場合には前記第2のセンサが故障していると判別し、前記第2のセンサの出力と前記回転角度との関係が前記関係情報から乖離していない場合には前記第1のセンサが故障していると判別することを特徴とする上記(5)に記載の締付検査兼用装置。 (6) The tightening and inspection device described in (5) above further includes a memory unit, one of the two sensors is a first sensor used to monitor the tightening force during the tightening process, and the other is a second sensor used to monitor the axial force during the inspection process, and the memory unit stores in advance the relationship between the sensor output during the inspection process and the rotation angle of a motor that generates power for performing the inspection process as relationship information, and when the sensor output difference during the inspection process increases to a predetermined value or more, if the relationship between the output of the second sensor and the rotation angle deviates from the relationship information, the controller determines that the second sensor is faulty, and if the relationship between the output of the second sensor and the rotation angle does not deviate from the relationship information, the tightening and inspection device described in (5) above.
(7)前記2個のセンサのうち一方は前記締結処理の際に締め付け力を監視するために用いられる第1のセンサであり、他方は前記検査処理の際に軸力を監視するために用いられる第2のセンサであり、前記コントローラは、前記検査処理の際にセンサの出力差が所定値以上に拡大した場合において、前記検査処理に要する時間が所定の締結時間を満足しない場合には、前記第2のセンサが故障していると判別し、前記所定の締結時間を満足する場合には、前記第1のセンサが故障していると判別することを特徴とする上記(2)に記載に締付検査兼用装置。 (7) The tightening and inspection device described in (2) above, characterized in that one of the two sensors is a first sensor used to monitor the tightening force during the tightening process, and the other is a second sensor used to monitor the axial force during the inspection process, and the controller determines that the second sensor is faulty if the time required for the inspection process does not satisfy a predetermined tightening time when the output difference between the sensors during the inspection process increases to a predetermined value or more, and determines that the first sensor is faulty if the time required for the inspection process satisfies the predetermined tightening time.
(8)前記複数のセンサの個数は3以上であり、それぞれのセンサから出力される出力信号を受信するコントローラと、センサの故障を報知する報知部と、を有し、前記コントローラは、前記締結処理及び/又は前記検査処理の際に一つのセンサの出力と、残りのセンサの出力との出力差が所定値以上の場合に、前記報知部を介して故障を報知することを特徴とする上記(1)に記載の締結検査兼用装置。 (8) The number of the multiple sensors is three or more, and the device has a controller that receives output signals output from each of the sensors, and a notification unit that notifies of a sensor failure, and the controller notifies of a failure via the notification unit when an output difference between one sensor and the remaining sensors during the fastening process and/or the inspection process is equal to or greater than a predetermined value.
本発明によれば、機構的に締め付け及び軸力検査双方が可能な締結検査兼用装置において、互いに異なる少なくとも二つのセンサを実装することにより、検査の独立性を満足しながら、検査処理の煩雑化を抑制することができる。 According to the present invention, in a dual-purpose fastening inspection device that is mechanically capable of both tightening and axial force inspection, by implementing at least two different sensors, it is possible to suppress the complexity of the inspection process while satisfying the independence of the inspection.
図1は、締結検査兼用装置100を示す断面図である。締結検査兼用装置100は、第1モータ10と、第2モータ30と、ケース50とを含む。第1モータ10及び第2モータ30は互いに独立しており、コントローラ5によって駆動制御される。すなわち、コントローラ5は、例えばメモリ内のプログラムを読み込んで第1モータ10及び第2モータ30をそれぞれ独立して制御することができる。コントローラ5には、例えば、CPU(central processing unit)を用いることができる。 Figure 1 is a cross-sectional view showing the fastening inspection dual purpose device 100. The fastening inspection dual purpose device 100 includes a first motor 10, a second motor 30, and a case 50. The first motor 10 and the second motor 30 are independent of each other, and are driven and controlled by a controller 5. That is, the controller 5 can, for example, read a program in a memory and control the first motor 10 and the second motor 30 independently. The controller 5 can, for example, be a CPU (central processing unit).
ケース50は、ボディ51と、ボディ51の下面に固定される上端が凹状に形成されたベース52とを備える。ボディ51には、第1減速機11及び第2減速機31が収容されている。第1減速機11は出力軸11aを備えている。出力軸11aは、管状に形成されており、出力軸11aの管状部には動力伝達部品12が差し込まれて、固定されている。この動力伝達部品12は、出力軸11aとともに回転動作する。動力伝達部品12の下端部は、出力軸11aの下方に向かって突出しており、この突出部分は上下方向に延びる管状のビットホルダー13の管内に向かって延出して、固定されている。したがって、出力軸11aで得られた回転出力は、動力伝達部品12を介してビットホルダー13に伝達され、出力軸11a及びビットホルダー13を一体的に回転させることができる。 The case 50 includes a body 51 and a base 52, the upper end of which is formed in a concave shape and is fixed to the lower surface of the body 51. The body 51 houses the first reducer 11 and the second reducer 31. The first reducer 11 includes an output shaft 11a. The output shaft 11a is formed in a tubular shape, and a power transmission part 12 is inserted and fixed to the tubular part of the output shaft 11a. This power transmission part 12 rotates together with the output shaft 11a. The lower end of the power transmission part 12 protrudes downward from the output shaft 11a, and this protruding part extends toward the inside of the tube of the tubular bit holder 13 that extends in the vertical direction and is fixed thereto. Therefore, the rotational output obtained by the output shaft 11a is transmitted to the bit holder 13 via the power transmission part 12, and the output shaft 11a and the bit holder 13 can be rotated together.
出力軸11a及びビットホルダー13は略同軸上に配設されており、ベアリング14に対して回転可能に支持されている。ビットホルター13の内部には、磁石13aが設けられており、この磁石13aにはボルトを回転させるためのビット13bが吸着されている。ビット13bは、下方に向かって延びており、ビットホルダー13の下端部から延出している。上述の構成において、ビットホルダー13を回転動作させることにより、ビッド13bを上下方向に延びる軸周りに回転させることができる。 The output shaft 11a and the bit holder 13 are arranged approximately coaxially and are supported rotatably by the bearing 14. A magnet 13a is provided inside the bit holder 13, and a bit 13b for rotating a bolt is attracted to the magnet 13a. The bit 13b extends downward and protrudes from the lower end of the bit holder 13. In the above-mentioned configuration, the bit holder 13 is rotated to rotate the bit 13b around an axis extending in the vertical direction.
ここで、磁石13a及びビット13bは、上下方向にスライド移動できるようにビットホルダー13の管内に収められており、磁石13aと動力伝達部品12との間にはスプリング13cが介在している。スプリング13cは、ビッドホルダー13の内壁に沿って配設されている。磁石13aが動力伝達部品12に接近する方向にスライド移動すると、スプリング13cが縮み方向にチャージされる。上述の構成によれば、後述するボルト70に追従するようにビッド13bを上下方向に動作させることができる。 The magnet 13a and bit 13b are housed within the tube of the bit holder 13 so that they can slide up and down, and a spring 13c is interposed between the magnet 13a and the power transmission component 12. The spring 13c is arranged along the inner wall of the bit holder 13. When the magnet 13a slides in a direction approaching the power transmission component 12, the spring 13c is charged in the contracting direction. With the above-mentioned configuration, the bit 13b can be moved up and down to follow the bolt 70 described later.
ビッド13bは、ボルト回転時に加わる負荷によって消耗する。本実施形態のように、ビッド13bを磁石13aに吸着させて固定することにより、消耗時にビッド13bを容易に交換することができる。 The bit 13b is worn out due to the load applied when the bolt is rotated. In this embodiment, the bit 13b is attached to the magnet 13a and fixed in place, so that the bit 13b can be easily replaced when worn out.
第1モータ10には回転角センサRS1が設けられており、この回転角センサRS1はボルト70の回転角を所定の周期で検出する。検出した回転角は、コントローラ5に送信される。第2モータ30には回転角センサRS2が設けられており、この回転角センサRS2は後述するテンションロッド15の回転角を所定の周期で検出する。検出した回転角は、コントローラ5に送信される。 The first motor 10 is provided with a rotation angle sensor RS1, which detects the rotation angle of the bolt 70 at a predetermined cycle. The detected rotation angle is transmitted to the controller 5. The second motor 30 is provided with a rotation angle sensor RS2, which detects the rotation angle of the tension rod 15 (described below) at a predetermined cycle. The detected rotation angle is transmitted to the controller 5.
第2モータ30の回転力は、第2減速機31、ピニオンギヤ32及びアイドルギヤ33を介して、テンションロッド15に伝達される。すなわち、テンションロッド15の外周面に形成された駆動ギア151及びアイドルギヤ33が互いに係合しており、第2モータ30を動作させることによって、テンションロッド15を上下方向に延びる軸周りに回転させることができる。 The rotational force of the second motor 30 is transmitted to the tension rod 15 via the second reduction gear 31, the pinion gear 32, and the idle gear 33. That is, the drive gear 151 and the idle gear 33 formed on the outer circumferential surface of the tension rod 15 are engaged with each other, and by operating the second motor 30, the tension rod 15 can be rotated around an axis extending in the vertical direction.
ベアリング34は、第2モータ30が回転動作するときに、ピニオンギヤ32及びアイドルギヤ33に加わる荷重を受けるために設置されている。アイドルギヤ33は、上下方向に延びるアイドルシャフト35によって回転駆動される。 The bearings 34 are installed to receive the load applied to the pinion gear 32 and the idle gear 33 when the second motor 30 rotates. The idle gear 33 is rotated by an idle shaft 35 that extends in the vertical direction.
テンションロッド15は、ビットホルダー13及びベアリング14を収めるためのテンション収容部15aを有している。ビットホルダー13及びテンションロッド15の間には、テンションロッド15の回転動作を許容する隙間が形成されている。テンションロッド15は、ベアリング16及びスラストベアリング17により回転可能に支持されている。 The tension rod 15 has a tension housing 15a for housing the bit holder 13 and the bearing 14. A gap is formed between the bit holder 13 and the tension rod 15 to allow the tension rod 15 to rotate. The tension rod 15 is rotatably supported by a bearing 16 and a thrust bearing 17.
テンションロッド15の下端部における内径面には、テンションロッド雌ネジ部15a1が形成されている。このテンションロッド雌ネジ部15a1は、ボルトの引張時に、ボルト頭部に形成されたボルト雄ネジ部に螺合するが、詳細について後述する。 A female threaded portion 15a1 is formed on the inner diameter surface at the lower end of the tension rod 15. This female threaded portion 15a1 screws into the male threaded portion of the bolt formed on the head of the bolt when the bolt is tensioned, as will be described in detail later.
サポータ18は、テンションロッド15を収めるためのサポータ収容部18aを有している。サポータ18の上端部はスラストベアリング17に接触しており、サポータ18の下端部はテンションロッド15の下端部よりも更に下方に延出している。したがって、締結検査兼用装置100全体が被締結体Hに向かって下降した時、サポータ18の下端部が被締結体Hに当接する。テンションロッド15及びサポータ18の間には、テンションロッド15の回転動作を許容する隙間が形成されている。 The supporter 18 has a supporter housing portion 18a for housing the tension rod 15. The upper end of the supporter 18 contacts the thrust bearing 17, and the lower end of the supporter 18 extends further downward than the lower end of the tension rod 15. Therefore, when the entire fastening inspection/use device 100 descends toward the fastened object H, the lower end of the supporter 18 abuts against the fastened object H. A gap is formed between the tension rod 15 and the supporter 18 to allow the tension rod 15 to rotate.
サポータ18には、互いに独立した二つのセンサ181及びセンサ182が設けられている。センサ181及びセンサ182は、軸方向に並ぶ位置に設けることができる。センサ181は、起歪体181aと歪ゲージ181bとを備える。起歪体181aは、軸方向において中間部が縮径した円筒形状に形成されている。歪ゲージ181bは、起歪体181aの中間部に取り付けられている。センサ182は、起歪体182aと歪ゲージ182bとを備える。起歪体182aは、起歪体181aと同様に構成することができる。 The supporter 18 is provided with two sensors 181 and 182 that are independent of each other. The sensors 181 and 182 can be provided in positions aligned in the axial direction. The sensor 181 includes a strain body 181a and a strain gauge 181b. The strain body 181a is formed in a cylindrical shape with a reduced diameter at its middle part in the axial direction. The strain gauge 181b is attached to the middle part of the strain body 181a. The sensor 182 includes a strain body 182a and a strain gauge 182b. The strain body 182a can be configured in the same way as the strain body 181a.
ただし、超歪体181a(超歪体182a)の異なる位置に二つの歪ゲージを貼り付けることによって、センサを構成してもよい。この場合、センサ182(センサ181)は省略することができる。 However, a sensor may be constructed by attaching two strain gauges to different positions on the super-strain body 181a (super-strain body 182a). In this case, the sensor 182 (sensor 181) can be omitted.
ボルトの引張処理の際に、起歪体181a(起歪体182a)は、サポータ18から伝達される引張力と同等の上方向の力を受け、弾性変形域内で圧縮方向に歪む。歪ゲージ181b(歪ゲージ182b)は、起歪体181a(起歪体182a)の歪に応じて抵抗値を変化させ、コントローラ5に出力する出力電圧を変化させる。コントローラ5は、歪ゲージ181b(歪ゲージ182b)の出力電圧の変化量に基づいて、ボルトのネジ部の引張力を算出する。 During tensioning of the bolt, the strain body 181a (strain body 182a) receives an upward force equivalent to the tensile force transmitted from the supporter 18, and is distorted in the compression direction within the elastic deformation range. The strain gauge 181b (strain gauge 182b) changes its resistance value according to the strain of the strain body 181a (strain body 182a), and changes the output voltage output to the controller 5. The controller 5 calculates the tensile force of the threaded portion of the bolt based on the amount of change in the output voltage of the strain gauge 181b (strain gauge 182b).
コントローラ5は、センサ181及びセンサ182の出力をボルトの締結時及び軸力検査時に監視しており、これらのセンサの出力差が拡大したときに、いずれか一方のセンサが故障したものと判別することができる。すなわち、センサは互いに固有の誤差があるため、それぞれのセンサ出力は正常時において異なる。この正常時のセンサ出力の差分を誤差として記憶しておき、ボルトの締結時及び軸力検査時に検出されたセンサ出力の差分が当該誤差を超えて所定値以上大きくなった時に、いずれか一方のセンサが故障したものと判別することができる。所定値は、誤差に応じて異なるから、特に限定しない。なお、故障を判定する処理は、ボルトの締結時及び軸力検査時の双方で行ってもよいし、いずれか一方でおこなってもよい。 The controller 5 monitors the outputs of the sensors 181 and 182 when the bolt is tightened and when the axial force is tested, and when the difference in the outputs of these sensors increases, it can be determined that one of the sensors has failed. That is, since the sensors have their own inherent errors, the sensor outputs differ under normal conditions. The difference in the sensor outputs under normal conditions is stored as an error, and when the difference in the sensor outputs detected when the bolt is tightened and when the axial force is tested exceeds the error and becomes greater than a predetermined value, it can be determined that one of the sensors has failed. The predetermined value differs depending on the error, so it is not particularly limited. The process of determining failure may be performed both when the bolt is tightened and when the axial force is tested, or only one of them.
締結検査兼用装置100には、報知部20を実装することができる。報知部20は、いずれか一方のセンサが故障している場合に、音声を出力したり、ランプを点灯させることによってユーザに故障を報知することができる。ただし、報知部20による報知手段は、音声出力、ランプ点灯に限るものではなく、故障をユーザに報知することができる他の方法(例えば、ディスプレイに表示する方法)であってもよい。報知部20の制御は、コントローラ5が行うことができる。 The fastening inspection dual-purpose device 100 can be equipped with an alarm unit 20. If either of the sensors is malfunctioning, the alarm unit 20 can notify the user of the malfunction by outputting a sound or turning on a lamp. However, the alarm means used by the alarm unit 20 is not limited to outputting a sound or turning on a lamp, and other methods that can notify the user of the malfunction (for example, a method of displaying on a display) may be used. The alarm unit 20 can be controlled by the controller 5.
このように、互いに異なる二つのセンサ181及びセンサ182の出力の差分を監視することにより、センサ異常を早期に発見することができる。センサ異常の発見後に、締結検査兼用装置100の使用を停止することにより、締結不良、或いは検査不良の大量発生を未然に防止することができる。 In this way, by monitoring the difference between the outputs of the two different sensors 181 and 182, sensor abnormalities can be detected early. After a sensor abnormality is detected, the use of the fastening inspection device 100 can be stopped, thereby preventing a large number of fastening defects or inspection defects from occurring.
ここで、センサ181及びセンサ182のうち一方のセンサを締め付け時の軸力管理に用いるとともに、他方のセンサを軸力検査時の軸力管理に用いることができる。本実施形態では、センサ181を締め付け時における軸力管理センサ、センサ182を検査時における軸力管理センサとして用いるものとする。ただし、センサ182を締め付け時の軸力管理センサ、センサ181を検査時の軸力管理センサとして用いることもできる。 Here, one of sensors 181 and 182 can be used for axial force management during tightening, and the other can be used for axial force management during axial force inspection. In this embodiment, sensor 181 is used as the axial force management sensor during tightening, and sensor 182 is used as the axial force management sensor during inspection. However, sensor 182 can also be used as the axial force management sensor during tightening, and sensor 181 can be used as the axial force management sensor during inspection.
ここで、ボルトの締め付け時に上述の故障(センサ出力差の拡大)が検知された場合、回転角センサRS1が検出した回転角に基づき、故障したセンサを特定することができる。この点について、具体的に説明する。ボルト70が正常に締結されるまでのボルト70の回転角とセンサ出力との関係を予め関係情報(以下、正常データともいう)として調べて記憶部5aに記憶させておき、実際の締め付け時におけるセンサ出力(本実施形態では、センサ181の出力)と回転角との関係が正常データから乖離している場合には、締め付け時の管理センサ(本実施形態では、センサ181のことである)が故障しているものと判別し、実際の締め付け時におけるセンサ出力(本実施形態では、センサ181の出力)と回転角との関係が正常データから乖離していない場合には、検査時の管理センサ(本実施形態では、センサ182のことである)が故障しているものと判別することができる。 Here, if the above-mentioned failure (increase in the sensor output difference) is detected during bolt tightening, the failed sensor can be identified based on the rotation angle detected by the rotation angle sensor RS1. This point will be specifically described. The relationship between the rotation angle of the bolt 70 and the sensor output until the bolt 70 is normally tightened is checked in advance as relationship information (hereinafter also referred to as normal data) and stored in the memory unit 5a. If the relationship between the sensor output (in this embodiment, the output of sensor 181) and the rotation angle during actual tightening deviates from the normal data, it is determined that the control sensor during tightening (sensor 181 in this embodiment) is faulty, and if the relationship between the sensor output (in this embodiment, the output of sensor 181) and the rotation angle during actual tightening does not deviate from the normal data, it is determined that the control sensor during inspection (sensor 182 in this embodiment) is faulty.
また、回転角ではなく締め付け時間から故障したセンサを特定することもできる。すなわち、ボルト70が正常に締結されるまでの時間(以下、正常締結時間ともいう)を予め調べておき、正常締結時間よりも早く締結作業を終了したり、正常締結時間を経過しても締結作業が完了しなかった場合に、締め付け時の管理センサ(本実施形態では、センサ181のことである)が故障していると判別することができる。一方、正常締結時間に締結作業が完了している場合には、検査時の管理センサ(本実施形態では、センサ182のことである)が故障していると判別することができる。なお、正常締結時間は、最小から最大まで幅を持った期間である。なお、正常締結時間は記憶部5aに記憶させておくことができる。 It is also possible to identify the faulty sensor from the tightening time rather than the rotation angle. That is, the time it takes for the bolt 70 to be tightened normally (hereinafter also referred to as the normal tightening time) is checked in advance, and if the tightening work is completed before the normal tightening time or the tightening work is not completed even after the normal tightening time has elapsed, it can be determined that the control sensor during tightening (sensor 181 in this embodiment) is faulty. On the other hand, if the tightening work is completed within the normal tightening time, it can be determined that the control sensor during inspection (sensor 182 in this embodiment) is faulty. The normal tightening time is a period that has a range from minimum to maximum. The normal tightening time can be stored in the memory unit 5a.
また、検査時に上述の故障(センサ出力差の拡大)が検知された場合、回転角センサRS2が検出した回転角に基づき、故障したセンサを特定することができる。この点について、具体的に説明する。ボルト70の軸力検査が終わるまでの回転角とセンサ出力との関係を予め関係情報(以下、正常データともいう)として調べて記憶部5aに記憶させておき、実際の軸力検査時におけるセンサ出力(本実施形態では、センサ182の出力)と回転角との関係が正常データから乖離している場合には、軸力検査時の管理センサ(本実施形態では、センサ182のことである)が故障しているものと判別し、実際の軸力検査時におけるセンサ出力(本実施形態では、センサ182の出力)と回転角との関係が正常データから乖離していない場合には、締め付け時の管理センサ(本実施形態では、センサ181のことである)が故障しているものと判別することができる。締め付け時と同様に検査時間に基づき故障したセンサを特定する方法を採用してもよい。 In addition, if the above-mentioned failure (increase in the sensor output difference) is detected during the inspection, the failed sensor can be identified based on the rotation angle detected by the rotation angle sensor RS2. This point will be specifically described. The relationship between the rotation angle and the sensor output until the axial force inspection of the bolt 70 is completed is checked in advance as relationship information (hereinafter also referred to as normal data) and stored in the memory unit 5a. If the relationship between the sensor output (in this embodiment, the output of sensor 182) and the rotation angle during the actual axial force inspection deviates from the normal data, it is determined that the control sensor during the axial force inspection (sensor 182 in this embodiment) is faulty, and if the relationship between the sensor output (in this embodiment, the output of sensor 182) and the rotation angle during the actual axial force inspection does not deviate from the normal data, it is determined that the control sensor during the tightening (sensor 181 in this embodiment) is faulty. As with the tightening, a method of identifying the failed sensor based on the inspection time may be adopted.
このように、ボルトの締め付け時と締結後の軸力検査時のセンサを別々に設けることにより、検査の独立性を担保することができる。すなわち、センサが一つのみの場合には、締め付け時の軸力測定と検査時の軸力測定とを同一のセンサを用いて行う必要があるため、検査の独立性を担保できない。本実施形態の構成によれば、センサを別々に設けることにより、検査の独立性を担保することができる。 In this way, by providing separate sensors for tightening the bolt and for inspecting the axial force after tightening, the independence of the inspections can be ensured. In other words, if there is only one sensor, the same sensor must be used to measure the axial force during tightening and during inspection, and therefore the independence of the inspections cannot be guaranteed. According to the configuration of this embodiment, the sensors are provided separately, so the independence of the inspections can be guaranteed.
(変形例1)
上述の実施形態では、センサの個数を2つとしたが、3つ以上としてもよい。これらのセンサは、軸方向に並べて配設することができる。例えば、互いに異なる3つのセンサ(センサ181、センサ182及びセンサ183)を用いて、軸力検出を行ってもよい。この場合、締め付け時の軸力測定センサと、検査時の軸力測定センサとをこれらのセンサ181~183の中から任意に選択することができる。締め付け時の軸力測定センサと、検査時の軸力測定センサとが互いに独立しているため、検査の独立性を担保することができる。また、これらのセンサ181~183のセンサ出力を監視しておき、いずれか一つのセンサ出力と残りの二つのセンサ出力との出力差が誤差の範囲を超えて所定値以上に拡大している場合には、センサ出力が乖離したセンサを故障したものと判別することができる。なお、この変形例1は、後述する第2実施形態にも適用可能である。
(Variation 1)
In the above embodiment, the number of sensors is two, but it may be three or more. These sensors can be arranged in the axial direction. For example, three different sensors (sensor 181, sensor 182, and sensor 183) may be used to detect the axial force. In this case, the axial force measuring sensor during tightening and the axial force measuring sensor during inspection can be arbitrarily selected from these sensors 181 to 183. Since the axial force measuring sensor during tightening and the axial force measuring sensor during inspection are independent of each other, the independence of the inspection can be guaranteed. In addition, the sensor outputs of these sensors 181 to 183 are monitored, and when the output difference between any one sensor output and the remaining two sensor outputs exceeds the error range and expands to a predetermined value or more, the sensor whose sensor output has deviated can be determined to be faulty. Note that this modified example 1 can also be applied to the second embodiment described later.
センサの個数を3つ以上とする場合、それぞれのセンサを超歪体及び歪ゲージによって構成することができる。また、一つの超歪体に3つ以上の歪ゲージを貼り付けることによって、互いに独立した3つ以上のセンサを実現してもよい。 When the number of sensors is three or more, each sensor can be composed of an ultra-strain body and a strain gauge. In addition, three or more independent sensors can be realized by attaching three or more strain gauges to one ultra-strain body.
次に、図2及び図3を参照しながら、本実施形態の締結検査兼用装置100によって締結されるボルトについて説明する。図2はボルト及び被締結体の断面図であり、図3はボルトの斜視図である。ボルト70は、六角穴付きボルトであり、ボルト軸部71及びボルト頭部72から構成されている。ボルト軸部71には雄ネジが形成されている。被締結体H(言い換えると、ワーク)は、上下方向において重ね合わされた被締結体H1及びH2からなり、これらの被締結体H1及びH2には夫々ボルト孔H1a及びH2aが形成されている。 Next, the bolt fastened by the fastening inspection dual-purpose device 100 of this embodiment will be described with reference to Figures 2 and 3. Figure 2 is a cross-sectional view of the bolt and the fastened object, and Figure 3 is a perspective view of the bolt. The bolt 70 is a hexagon socket bolt, and is composed of a bolt shank 71 and a bolt head 72. A male thread is formed on the bolt shank 71. The fastened object H (in other words, the work) is composed of fastened objects H1 and H2 stacked in the vertical direction, and bolt holes H1a and H2a are formed in these fastened objects H1 and H2, respectively.
ボルト70をボルト孔H1a,H2aに挿入し、被締結体H(H2)の端面から下方に突出したボルト軸部71にナット80を螺合させることにより、ボルト70は被締結体Hに締結される。ただし、本願発明はナット80のないボルト70のみの締結体にも適用することができる。この場合、ボルト軸部71の雄ネジ部と螺合する雌ネジ部をボルト穴H2aの周面に形成することにより、ボルト70を被締結体Hに締結することができる。 The bolt 70 is fastened to the fastened body H by inserting the bolt 70 into the bolt holes H1a and H2a and screwing the nut 80 onto the bolt shank 71 that protrudes downward from the end face of the fastened body H (H2). However, the present invention can also be applied to a fastening body consisting of only the bolt 70 without the nut 80. In this case, the bolt 70 can be fastened to the fastened body H by forming a female thread portion on the periphery of the bolt hole H2a that screws into the male thread portion of the bolt shank 71.
ボルト頭部72の頂面には、六角形状の差し込み穴72b(被係合部に相当する)が形成されている。この差し込み穴72bにビット13bの下端部(係合部に相当する)を差し込み、回転させることにより、被締結体Hにボルト70を締結することができる。ボルト頭部72の側面にはボルト頭部雄ネジ部72aが周方向に途切れることなく連続的に形成されている。このボルト頭部雄ネジ部72aにテンションロッド雌ネジ部15a1を螺合させた状態で、テンションロッド15を回転させることにより、ボルト70を引っ張ることができる。 A hexagonal insertion hole 72b (corresponding to the engaged part) is formed on the top surface of the bolt head 72. The lower end of the bit 13b (corresponding to the engaging part) is inserted into this insertion hole 72b and rotated to fasten the bolt 70 to the fastened object H. The bolt head male threads 72a are formed continuously and uninterrupted in the circumferential direction on the side of the bolt head 72. With the bolt head male threads 72a screwed into the tension rod female threads 15a1, the tension rod 15 can be rotated to pull the bolt 70.
ここで、サポータ18及び被締結体Hの接触面積をS1と、ボルト頭部72及び被締結体Hの接触面積をS2としたときに、接触面積S1及びS2は互いに同一であることが望ましい。被締結体Hには、ボルト頭部72の座面及びサポータ18から面圧が働くため、接触面積S1及びS2が互いに異なると(つまり、面圧差が生じると)、被締結体Hの変形量が実際のボルト締め付け時と異なってしまう。また、面圧差が過度に大きくなると、サポータ18が被締結体Hを変形させて傷つけたり、変形量が相違することで締付け精度が低下する可能性がある。 Here, when the contact area between the supporter 18 and the fastened object H is S1 and the contact area between the bolt head 72 and the fastened object H is S2, it is desirable that the contact areas S1 and S2 are the same. Since surface pressure acts on the fastened object H from the seating surface of the bolt head 72 and the supporter 18, if the contact areas S1 and S2 are different (i.e., if a surface pressure difference occurs), the amount of deformation of the fastened object H will differ from that during actual bolt tightening. Furthermore, if the surface pressure difference becomes excessively large, the supporter 18 may deform and damage the fastened object H, or the difference in the amount of deformation may reduce the tightening accuracy.
本実施形態では、差し込み穴72bを六角状に形成したが、本発明はこれに限るものではなく、八角等の他の多角形状であってもよい。また、ボルト頭部の形状が六角である六角ボルトにも本願発明は適用することができる。この場合、図4(a)に図示するように、ボルト頭部72´の頂面に差し込み穴72b´を形成するとともに、ボルト頭部72´の側面における曲部にボルト頭部雄ネジ部72a´を間欠的に形成するとよい。また、ボルト頭部雄ネジ部72a(72a´)は、必ずしもボルト頭部72(72´)の上端から下端の全体に渡って形成する必要はなく、テンションロッド15を回転させるために必要な螺合長さが確保できれば、上端から下端の一部にのみ形成されていてもよい。 In this embodiment, the insertion hole 72b is formed in a hexagonal shape, but the present invention is not limited to this, and may be other polygonal shapes such as octagonal. The present invention can also be applied to a hexagonal bolt whose bolt head shape is hexagonal. In this case, as shown in FIG. 4(a), the insertion hole 72b' is formed on the top surface of the bolt head 72', and the bolt head male thread portion 72a' is intermittently formed on the curved portion on the side surface of the bolt head 72'. In addition, the bolt head male thread portion 72a (72a') does not necessarily have to be formed over the entire area from the upper end to the lower end of the bolt head 72 (72'), and may be formed only on a part of the upper end to the lower end as long as the screwing length required to rotate the tension rod 15 is secured.
また、本実施形態では、ボルト頭部72に形成された差し込み穴72bに、ビット13bを差し込むことにより、ボルト70を回転させたが、本発明はこれに限るものではなく、図4(b)に図示するように、ボルト頭部72(72´)に突起部72c(被係合部に相当する)を形成し、この突起部72cをビット13bの下端部に形成された不図示の凹部(係合部に相当する)に差し込むことにより、ボルト70を回転させてもよい。つまり、本願発明は、ボルト頭部の側面にボルト頭部雄ネジ部が形成され、かつ、ボルト頭部にビットの係合部を係合させるための被係合部が形成されたボルトに広く適用することができる。また、本願発明は、ボルト頭部にフランジが形成されたフランジ付きボルトにも適用できる。 In this embodiment, the bolt 70 is rotated by inserting the bit 13b into the insertion hole 72b formed in the bolt head 72, but the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 4(b), a protrusion 72c (corresponding to the engaged portion) may be formed on the bolt head 72 (72') and the bolt 70 may be rotated by inserting the protrusion 72c into a recess (corresponding to the engaging portion) (not shown) formed on the lower end of the bit 13b. In other words, the present invention can be widely applied to bolts in which a bolt head male thread portion is formed on the side of the bolt head and an engaged portion for engaging the engaging portion of the bit is formed on the bolt head. The present invention can also be applied to flanged bolts in which a flange is formed on the bolt head.
次に、図5及び図6の動作説明図を参照しながら、ボルト締結時における締結検査兼用装置100の動作について説明する。ここで、初期状態(図5(a)参照)において、ボルト70は被締結体Hに仮止めされており、ボルト頭部72は被締結体Hの上面から離隔した仮止め位置に位置しているものとする。また、ビット13bは、ボルト頭部72の差し込み穴72bに差し込まれているものとする。なお、以下の制御は、特に断らない限り、コントローラ5が行うものとする。 Next, the operation of the fastening inspection device 100 during bolt fastening will be described with reference to the operation explanatory diagrams of Figures 5 and 6. Here, in the initial state (see Figure 5(a)), the bolt 70 is temporarily fastened to the fastened object H, and the bolt head 72 is located at a temporary fastening position separated from the upper surface of the fastened object H. Also, the bit 13b is inserted into the insertion hole 72b of the bolt head 72. Note that the following control is performed by the controller 5 unless otherwise specified.
第1モータ10を作動させると、第1減速機11、出力軸11a、動力伝達部品12及びビッドホルダー13が回転し、ビッドホルダー13に保持されたビット13bが矢印K1方向に回転する。ビッド13bが回転すると、ボルト70が下側に向かって螺進する。ここで、締結検査兼用装置100は、支持部(不図示)に対して自重によって下降することを許容するように支持されているため、ビッド13bが回転しながら、締結検査兼用装置100全体が下降し、その結果、テンションロッド雌ネジ部15a1及びボルト頭部雄ネジ部72aが螺合可能な状態になる(図5(b)参照)。 When the first motor 10 is operated, the first reducer 11, output shaft 11a, power transmission component 12, and bid holder 13 rotate, and the bit 13b held by the bid holder 13 rotates in the direction of arrow K1. When the bit 13b rotates, the bolt 70 screws downward. Here, since the fastening inspection/use device 100 is supported on a support portion (not shown) so as to be allowed to descend under its own weight, the entire fastening inspection/use device 100 descends while the bit 13b rotates, and as a result, the female threaded portion 15a1 of the tension rod and the male threaded portion 72a of the bolt head become capable of being screwed together (see FIG. 5(b)).
さらに、ボルト70を回転させ、ボルト頭部72が被締結体Hの上面に着座すると、第1モータ10が受ける第1モータ10を回転させようとする力が急激に増大し、帰還トルクが急激に増大する(図5(c)参照)。コントローラ5は、第1モータ10の帰還トルクからボルト70が着座したことを検知して、第1モータ10を停止する。その後、第1モータ10を矢印K2方向に逆回転させることにより、ボルト頭部72を被締結体Hの上面から僅かに離隔した位置に戻す(図5(d)参照)。 When the bolt 70 is further rotated and the bolt head 72 seats on the upper surface of the fastened object H, the force acting on the first motor 10 to rotate the first motor 10 increases rapidly, causing a rapid increase in the feedback torque (see FIG. 5(c)). The controller 5 detects that the bolt 70 has seated from the feedback torque of the first motor 10 and stops the first motor 10. The first motor 10 is then rotated in the reverse direction of arrow K2 to return the bolt head 72 to a position slightly spaced from the upper surface of the fastened object H (see FIG. 5(d)).
次に、第1モータ10を停止して、第2モータ30を作動させる。第2モータ30を作動させると、テンションロッド15が矢印K1方向に回転しながら、締結検査兼用装置100全体が下向きに移動して、テンションロッド雌ネジ部15a1及びボルト頭部雄ネジ部72aが互いに螺合する(図6(e)参照)。なお、この際、ビット13bは、スプリング13cの弾性力に抗しながら、ビットホルダー13の内部を上向きにスライド移動する。 Next, the first motor 10 is stopped and the second motor 30 is operated. When the second motor 30 is operated, the tension rod 15 rotates in the direction of the arrow K1 while the entire fastening inspection device 100 moves downward, and the female threaded portion 15a1 of the tension rod and the male threaded portion 72a of the bolt head screw together (see FIG. 6(e)). At this time, the bit 13b slides upward inside the bit holder 13 against the elastic force of the spring 13c.
テンションロッド15をさらに回転させながら下向きに螺進させると、サポータ18の下端部が被締結体Hの上面に当接することにより締結検査兼用装置100の下降動作が停止する。テンションロッド15をさらに矢印K1方向に回転させようとしても、サポータ18が被締結体Hに接触しているため、テンションロッド15を下向きに螺進させることができない。ここで、ボルト頭部72の差し込み穴72bに差し込まれたビット13bによってボルト70の回転動作は禁止されているため、ボルト70にはテンションロッド15によって引き抜き方向(つまり、上向き)の荷重が働く。 When the tension rod 15 is further rotated and threaded downward, the lower end of the supporter 18 comes into contact with the upper surface of the fastened object H, stopping the downward movement of the fastening inspection device 100. Even if an attempt is made to rotate the tension rod 15 further in the direction of arrow K1, the supporter 18 is in contact with the fastened object H, so the tension rod 15 cannot be threaded downward. At this point, the bolt 70 is prohibited from rotating by the bit 13b inserted into the insertion hole 72b of the bolt head 72, so a load is applied to the bolt 70 in the pull-out direction (i.e., upward) by the tension rod 15.
しかしながら、サポータ18が被締結体Hに接触しているため、テンションロッド15を回転させても引き抜き方向にボルト70を移動させることができない。その結果、ナット80及びサポータ18に引張力Pが働く(図6(f)参照)。ここで、サポータ18の上端部は、スラストベアリング17に接しているため、スラストベアリング17及び被締結体Hによってサポータ18は圧縮され、この圧縮力が引張力Pとしてセンサ181により検出される。 However, because the supporter 18 is in contact with the fastened object H, the bolt 70 cannot be moved in the pull-out direction even if the tension rod 15 is rotated. As a result, a tensile force P acts on the nut 80 and the supporter 18 (see FIG. 6(f)). Here, because the upper end of the supporter 18 is in contact with the thrust bearing 17, the supporter 18 is compressed by the thrust bearing 17 and the fastened object H, and this compressive force is detected by the sensor 181 as a tensile force P.
この際、センサ181及びセンサ182の出力差が誤差の範囲を超えている場合、コントローラ5はいずれか一方のセンサが故障しているものと判別することができる。故障したセンサの特定は、上述した通り回転角センサR1により検出された回転角等を用いることができるが、詳細については説明を繰り返さない。 In this case, if the difference in output between sensors 181 and 182 exceeds the error range, controller 5 can determine that one of the sensors is faulty. The faulty sensor can be identified using the rotation angle detected by rotation angle sensor R1 as described above, but the details will not be repeated.
ここで、引張力Pの目標値を目標引張力(例えば、10kN)と定義したとき、第2モータ30のオーバーシュートを防止するために、引張力Pが目標引張力に近づくにしたがって、第2モータ30を減速し、目標引張力に到達した時に第2モータ30を停止させる(第2ステップに相当する)ことが望ましい。この目標引張力は、ボルト70の目標軸力でもある。 Here, when the target value of the tensile force P is defined as the target tensile force (e.g., 10 kN), in order to prevent the second motor 30 from overshooting, it is desirable to decelerate the second motor 30 as the tensile force P approaches the target tensile force, and to stop the second motor 30 when the target tensile force is reached (corresponding to the second step). This target tensile force is also the target axial force of the bolt 70.
次に、引張力Pを付加した状態で、再び第1モータ10を矢印K1方向に回転させて、ボルト頭部72を被締結体Hに着座させる(第3ステップに相当する)。ここで、テンションロッド雌ネジ部15a1及びボルト軸部71に形成された雄ネジは、互いにネジピッチが同一であることが望ましい。仮に、これらのネジピッチが異なる場合、ビット13bの回転制御(つまり、第1モータ10の駆動制御)とテンションロッド15の回転制御(つまり、第2モータ30の駆動制御)とを同時に行う必要があり、制御が煩雑となる。一方、ネジピッチが互いに同一であれば、ビット13bのみを回転させるだけで、ボルトの締結作業が完了するため、煩雑な同期制御が不要となる。 Next, with the tensile force P applied, the first motor 10 is rotated again in the direction of the arrow K1 to seat the bolt head 72 on the fastened object H (corresponding to the third step). Here, it is desirable that the thread pitch of the female threaded portion 15a1 of the tension rod and the male thread formed on the bolt shaft portion 71 are the same. If these thread pitches were different, it would be necessary to simultaneously control the rotation of the bit 13b (i.e., the drive control of the first motor 10) and the rotation of the tension rod 15 (i.e., the drive control of the second motor 30), which would make the control complicated. On the other hand, if the thread pitches are the same, the bolt fastening operation can be completed by simply rotating the bit 13b, eliminating the need for complicated synchronization control.
ここで、ボルト頭部72が被締結体Hに接触すると、引張力Pが低下し始め、逆にボルト70の軸力Fが増大する(図6(g)及び図7参照)。引張力Pの微分値であるdP/dθを常時監視しておき、dP/dθが不安定な曲線(非直線領域)から直線に変化し時にビット13の回転動作を停止させる(第4ステップに相当する)。なお、「dθ」はボルト70の回転角度に対応している。 Here, when the bolt head 72 comes into contact with the fastened object H, the tensile force P starts to decrease, and conversely, the axial force F of the bolt 70 increases (see Figures 6(g) and 7). The differential value of the tensile force P, dP/dθ, is constantly monitored, and when dP/dθ changes from an unstable curve (non-linear region) to a straight line, the rotation of the bit 13 is stopped (corresponding to the fourth step). Note that "dθ" corresponds to the rotation angle of the bolt 70.
最後に、第2モータ30をボルト締結時とは反対方向に回転させることにより、締結検査兼用装置100を被締結体Hから退避させ、ボルト頭部72及びテンションロッド15の螺合状態を解除する(図6(h)参照)。この時、ボルト70によって発生している軸力Fは目標引張力に近い値を示すため、精度の高い軸力Fを得ることができる。 Finally, the second motor 30 is rotated in the opposite direction to that used for bolt tightening, causing the tightening inspection device 100 to move away from the workpiece H, and releasing the screwed state of the bolt head 72 and the tension rod 15 (see FIG. 6(h)). At this time, the axial force F generated by the bolt 70 indicates a value close to the target tensile force, so that a highly accurate axial force F can be obtained.
ここで、図7に示すように、本実施形態では、目標軸力Fよりも高い軸力に到達した時にボルト70の締め付け動作を停止して、ボルト頭部72及びテンションロッド15の螺合状態を解除している。ボルト70が被締結体Hに着座した直後にボルト70の締め付け動作を停止して、ボルト頭部72及びテンションロッド15の螺合状態を解除すると、ボルト70や被締結体Hの弾性変形分だけ軸力が低下する。この低下分σは、dP/dθが曲線から直線に変化した時の軸力と目標軸力Fとの差分に対応している。ただし、着座後に軸力が低下することを見越して、予め引張力Pを低下分σだけ高い値に設定しておき、着座した直後にボルト70の締め付け作業を停止してもよい。この場合、ボルト頭部72及びテンションロッド15の螺合状態を解除すると、ボルト70の軸力が目標軸力Fに向かって降下する。 Here, as shown in FIG. 7, in this embodiment, when the axial force reaches a value higher than the target axial force F, the tightening operation of the bolt 70 is stopped, and the screwed state of the bolt head 72 and the tension rod 15 is released. If the tightening operation of the bolt 70 is stopped immediately after the bolt 70 is seated on the fastened body H, and the screwed state of the bolt head 72 and the tension rod 15 is released, the axial force decreases by the elastic deformation of the bolt 70 and the fastened body H. This decrease σ corresponds to the difference between the axial force when dP/dθ changes from a curve to a straight line and the target axial force F. However, in anticipation of the decrease in the axial force after seating, the tensile force P may be set to a value higher by the decrease σ in advance, and the tightening operation of the bolt 70 may be stopped immediately after seating. In this case, when the screwed state of the bolt head 72 and the tension rod 15 is released, the axial force of the bolt 70 decreases toward the target axial force F.
次に、締結検査兼用装置100の検査時の動作について説明する。図8(a)は、締結検査兼用装置100による軸力検出前の状態を図示している。締結検査兼用装置100をボルト70の軸力検出を行う位置にセットして、第2モータ30を作動させる。第2モータ30を作動させることにより、図8(b)に図示するように、テンションロッド15が矢印K1方向に回転しながら、締結検査兼用装置100全体が下向きに移動して、テンションロッド雌ネジ部15a1及びボルト頭部雄ネジ部72aが互いに螺合する。なお、この際、ビット13bは、スプリング13cの弾性力に抗しながら、ビットホルダー13の内部を上向きにスライド移動する。 Next, the operation of the fastening inspection/use device 100 during inspection will be described. FIG. 8(a) illustrates the state before the fastening inspection/use device 100 detects the axial force. The fastening inspection/use device 100 is set to a position for detecting the axial force of the bolt 70, and the second motor 30 is operated. By operating the second motor 30, the tension rod 15 rotates in the direction of the arrow K1 as shown in FIG. 8(b), and the entire fastening inspection/use device 100 moves downward, so that the female threaded portion 15a1 of the tension rod and the male threaded portion 72a of the bolt head are screwed together. At this time, the bit 13b slides upward inside the bit holder 13 against the elastic force of the spring 13c.
テンションロッド15をさらに回転させながら下向きに螺進させると、サポータ18の下端部が被締結体Hの上面に当接することにより締結検査兼用装置100の下降動作が停止する。テンションロッド15をさらに矢印K1方向に回転させようとしても、サポータ18が被締結体Hに接触しているため、テンションロッド15を下向きに螺進させることができない。ここで、ボルト頭部72の差し込み穴72bに差し込まれたビット13bによってボルト70の回転動作は禁止されているため、ボルト70にはテンションロッド15によって引き抜き方向(つまり、上向き)の荷重が働く。 When the tension rod 15 is further rotated and threaded downward, the lower end of the supporter 18 comes into contact with the upper surface of the fastened object H, stopping the downward movement of the fastening inspection device 100. Even if an attempt is made to rotate the tension rod 15 further in the direction of arrow K1, the supporter 18 is in contact with the fastened object H, so the tension rod 15 cannot be threaded downward. At this point, the bolt 70 is prohibited from rotating by the bit 13b inserted into the insertion hole 72b of the bolt head 72, so a load is applied to the bolt 70 in the pull-out direction (i.e., upward) by the tension rod 15.
しかしながら、サポータ18が被締結体Hに接触しているため、テンションロッド15を回転させても引き抜き方向にボルト70を移動させることができない。その結果、ナット80及びサポータ18に引張力Pが働く(図8(c)参照)。テンションロッド15をさらに回転させると、引張力Pが締め付け軸力に向かって上昇するとともに、ボルト70の頭部が伸びる。そして、引張力Pが締め付け軸力よりも大きくなると、ボルト70全体が伸びる。 However, because the supporter 18 is in contact with the fastened object H, the bolt 70 cannot be moved in the pull-out direction even if the tension rod 15 is rotated. As a result, a tensile force P acts on the nut 80 and the supporter 18 (see FIG. 8(c)). When the tension rod 15 is rotated further, the tensile force P increases toward the tightening axial force and the head of the bolt 70 stretches. Then, when the tensile force P becomes greater than the tightening axial force, the entire bolt 70 stretches.
コントローラ5は、引張力Pと回転角度(伸び量)との関係を常時監視しており、“引張力P<締め付け軸力”から“引張力P>締め付け軸力”に力関係が変化したときに、前記関係の勾配が変化するため、締め付け軸力を判定することができる。なお、回転角度は、回転角センサRS2の検出結果に基づきコントローラ5が算出する。ここで、サポータ18の上端部は、スラストベアリング17に接しているため、スラストベアリング17及び被締結体Hによってサポータ18は圧縮され、この圧縮力が引張力Pとしてセンサ181及びセンサ182により検出される。この際、センサ181及びセンサ182の出力差が誤差の範囲を超えて所定値以上に拡大した場合、コントローラ5はいずれか一方のセンサが故障しているものと判別することができる。また、上述したように、回転角に基づき、故障したセンサを特定することができる。 The controller 5 constantly monitors the relationship between the tensile force P and the rotation angle (amount of elongation). When the force relationship changes from "tensile force P < tightening axial force" to "tensile force P > tightening axial force", the gradient of the relationship changes, and the tightening axial force can be determined. The rotation angle is calculated by the controller 5 based on the detection result of the rotation angle sensor RS2. Here, since the upper end of the supporter 18 is in contact with the thrust bearing 17, the supporter 18 is compressed by the thrust bearing 17 and the fastened body H, and this compression force is detected by the sensors 181 and 182 as the tensile force P. At this time, if the output difference between the sensors 181 and 182 exceeds the error range and increases to a predetermined value or more, the controller 5 can determine that one of the sensors is broken. Also, as described above, the failed sensor can be identified based on the rotation angle.
(第2実施形態)
(締結検査兼用装置310の構成)
図9は、締結検査兼用装置310を示す断面図である。締結検査兼用装置310は、ボルト・ナット締結体301の締結を目標締め付け力で精度良く、かつ自動で行うとともに、締め付け後の軸力を検出する機能を有している。この点については、第1実施形態の締結検査兼用装置と同様である。
Second Embodiment
(Configuration of the fastening inspection device 310)
9 is a cross-sectional view showing the fastening inspection dual purpose device 310. The fastening inspection dual purpose device 310 has a function of automatically and accurately fastening the bolt and nut fastener 301 with a target fastening force, and detects the axial force after fastening. In this respect, it is similar to the fastening inspection dual purpose device of the first embodiment.
ボルト・ナット締結体301は、被締結体313の孔に通されるボルト311と、ボルト311のネジ部に螺合するナット312とを備える。ナット312は、被締結体313をボルト311の頭部と共に締結する。ボルト311は、スタッドボルトであってもよい。スタッドボルトの一方の端部には、被締結体313に当接する雌ネジ部材が螺合し、他方の端部にはナット312が螺合すればよい。以下、締結検査兼用装置310の構成を説明した後、締結検査兼用装置310によるボルト・ナット締結体301の締結処理等について説明する。 The bolt and nut fastener 301 comprises a bolt 311 that is passed through a hole in the fastened object 313, and a nut 312 that screws into the threaded portion of the bolt 311. The nut 312 fastens the fastened object 313 together with the head of the bolt 311. The bolt 311 may be a stud bolt. A female threaded member that abuts against the fastened object 313 is screwed into one end of the stud bolt, and the nut 312 is screwed into the other end. Below, the configuration of the fastening inspection device 310 will be described, and then the fastening process of the bolt and nut fastener 301 by the fastening inspection device 310 will be described.
締結検査兼用装置310のケース304は、ボディ341と、ボディ341の下面に固定される凹状のベース342とを備える。ケース304の下面からは、ナット312を回転させるためのドライブソケット331が突出する。 The case 304 of the fastening inspection device 310 includes a body 341 and a concave base 342 fixed to the underside of the body 341. A drive socket 331 for rotating the nut 312 protrudes from the underside of the case 304.
ドライブソケット331は、円筒状で軸周りに回転可能に保持されるとともに、軸方向には固定される。ドライブソケット331の下端側の開口部は、ナット312を保持可能な六角や十二角の形状になっている。ドライブソケット331は、該開口部にナット312が嵌められて第2モータ332に駆動されることにより、ナット312を回転させる。 The drive socket 331 is cylindrical and is held rotatably around its axis, while being fixed in the axial direction. The opening at the lower end of the drive socket 331 is hexagonal or dodecagonal in shape to be able to hold the nut 312. The nut 312 is fitted into the opening of the drive socket 331, and the drive socket 331 is driven by the second motor 332 to rotate the nut 312.
ドライブソケット331の上部は、ベース342内にあり、径方向に拡開する拡開部511となっている。拡開部511は、内側にベアリング512を収納する。拡開部511は、ベアリング513,514によって上下に挟まれる。これにより、ドライブソケット331が軸方向に固定される。該ベアリング513,514は、ドライブソケット331を軸周りに回転可能に保持する。上側のベアリング513は、止め輪515に抜け止めされる。拡開部511の外周には、第2モータ332から駆動力が伝達される歯車部516が設けられている。 The upper part of the drive socket 331 is located inside the base 342 and forms an expansion section 511 that expands in the radial direction. The expansion section 511 houses a bearing 512 inside. The expansion section 511 is sandwiched between bearings 513 and 514 from above and below. This fixes the drive socket 331 in the axial direction. The bearings 513 and 514 hold the drive socket 331 rotatably around the axis. The upper bearing 513 is prevented from coming off by a retaining ring 515. A gear section 516 to which driving force is transmitted from the second motor 332 is provided on the outer periphery of the expansion section 511.
第2モータ332は、ボディ341の上部において、ドライブソケット331と径方向にずれた位置に取り付けられる。第2モータ332は、後述する第1モータ322の側方にある。 The second motor 332 is attached to the upper part of the body 341 at a position radially offset from the drive socket 331. The second motor 332 is located to the side of the first motor 322, which will be described later.
減速機333は、ボディ341において第2モータ332の直下に取り付けられる。減速機333は、第2モータ332から入力される回転を減速して出力軸531から出力する。減速機333は、例えば2段の遊星歯車機構であり、上下段の内歯車がボディ341内に固定される。第2モータ332の出力は、減速機333の上段の太陽歯車、上段の一対の遊星歯車、上段の遊星キャリア、上段の遊星キャリアの出力軸上にある下段の太陽歯車、下段の一対の遊星歯車を介して下段の遊星キャリアに伝達され、下段の遊星キャリアの出力軸531から出力される。第2モータ332の出力軸、上段の遊星キャリアの出力軸、下段の遊星キャリアの出力軸531は同軸上である。 The reducer 333 is attached directly below the second motor 332 in the body 341. The reducer 333 reduces the rotation input from the second motor 332 and outputs it from the output shaft 531. The reducer 333 is, for example, a two-stage planetary gear mechanism, with upper and lower internal gears fixed inside the body 341. The output of the second motor 332 is transmitted to the lower stage planetary carrier via the upper stage sun gear of the reducer 333, the pair of upper stage planetary gears, the upper stage planetary carrier, the lower stage sun gear on the output shaft of the upper stage planetary carrier, and the pair of lower stage planetary gears, and is output from the output shaft 531 of the lower stage planetary carrier. The output shaft of the second motor 332, the output shaft of the upper stage planetary carrier, and the output shaft 531 of the lower stage planetary carrier are coaxial.
出力軸531において、ベース342内に配置される部位にピニオンギヤ334が設けられる。ベース342内において、ピニオンギヤ334とドライブソケット331の歯車部516の間には、アイドルギヤ335が回転可能に設けられる。第2モータ332の出力は、減速機333、減速機333のピニオンギヤ334、アイドルギヤ335を経て、ドライブソケット331の歯車部516に伝達され、ドライブソケット331を回転させる。出力軸531においてピニオンギヤ334の上側および下側の部位はそれぞれ、ベアリング541,542に保持される。上側のベアリング542は止め輪543に抜け止めされる。 A pinion gear 334 is provided on the output shaft 531 at a portion disposed within the base 342. An idle gear 335 is rotatably provided within the base 342 between the pinion gear 334 and the gear portion 516 of the drive socket 331. The output of the second motor 332 is transmitted to the gear portion 516 of the drive socket 331 via the reducer 333, the pinion gear 334 of the reducer 333, and the idle gear 335, thereby rotating the drive socket 331. The upper and lower portions of the pinion gear 334 on the output shaft 531 are held by bearings 541 and 542, respectively. The upper bearing 542 is prevented from coming loose by a retaining ring 543.
ナットホルダー323は、有底の円筒状である。ナットホルダー323は、ドライブソケット331の内側に嵌められ、ドライブソケット331に軸周りに回転可能に保持される。ナットホルダー323の上部はベアリング512に保持される。ナットホルダー323の上端の拡開するフランジ431は、拡開部511に支持されるとともに、上面がスラストベアリング432を介して後述するセンサ324bに抑えられる。 The nut holder 323 is cylindrical with a bottom. The nut holder 323 is fitted inside the drive socket 331 and is held by the drive socket 331 so that it can rotate around its axis. The upper part of the nut holder 323 is held by a bearing 512. The expanding flange 431 at the upper end of the nut holder 323 is supported by the expanding part 511, and the upper surface is pressed against the sensor 324b (described later) via the thrust bearing 432.
ナットホルダー323は、軸方向において、底部433がドライブソケット331の下端から離間した設定位置に設けられる。底部433の中央には、ボルト311が通る円孔434がある。ナットホルダー323は、ボルト311のネジ部に引張力をかける引張処理の際に、底部433によってナット312の上方(ボルト311のネジ部の先端側)への移動を規制する。 The nut holder 323 is provided at a set position in the axial direction with the bottom 433 spaced apart from the lower end of the drive socket 331. In the center of the bottom 433 is a circular hole 434 through which the bolt 311 passes. During the tensioning process in which a tensile force is applied to the threaded portion of the bolt 311, the bottom 433 of the nut holder 323 restricts the movement of the nut 312 upward (toward the tip end of the threaded portion of the bolt 311).
テンションロッド321は、長手状で外形が円柱状である。テンションロッド321は、ナットホルダー323の内側に嵌められ軸周りに回転可能である。テンションロッド321は、第1モータ322の出力が入力される減速機325の出力軸であり、軸方向において固定される。 The tension rod 321 is elongated and cylindrical in shape. The tension rod 321 is fitted inside the nut holder 323 and can rotate around its axis. The tension rod 321 is the output shaft of the reducer 325 to which the output of the first motor 322 is input, and is fixed in the axial direction.
テンションロッド321、ナットホルダー323、ドライブソケット331は同軸上に設けられる。テンションロッド321の下端面の中心には、ネジ穴411がある。ネジ穴411には、ボルト311のネジ部が嵌められる。テンションロッド321は、ボルト311のネジ部において、ナット312よりも先端側に嵌められる。 The tension rod 321, nut holder 323, and drive socket 331 are arranged coaxially. A screw hole 411 is provided at the center of the lower end surface of the tension rod 321. The threaded portion of the bolt 311 is fitted into the screw hole 411. The tension rod 321 is fitted into the threaded portion of the bolt 311 closer to the tip than the nut 312.
第1モータ322は、ボディ341の上部に配設されるとともに、テンションロッド321と同軸上となる位置に取り付けられる。 The first motor 322 is disposed on the upper part of the body 341 and is attached in a position coaxial with the tension rod 321.
減速機325は、第1モータ322から入力される回転を減速してテンションロッド321から出力する。減速機325には、例えば減速機333と同様の2段の遊星歯車機構を用いることができる。第1モータ322の出力軸およびテンションロッド321は同一軸上となる。 The reducer 325 reduces the rotation input from the first motor 322 and outputs it from the tension rod 321. The reducer 325 may be, for example, a two-stage planetary gear mechanism similar to the reducer 333. The output shaft of the first motor 322 and the tension rod 321 are on the same axis.
テンションロッド321を、ボルト311に嵌められた状態で一方向に回転させると、ボルト311に上方向の力(軸方向先端側に向かう力)がかかる。本実施形態では、この一方向をネジ込み方向と呼び、ネジ込み方向と反対方向を緩み方向と呼ぶことがある。引張処理の際には、ナットホルダー323によってナット312を抑えながらテンションロッド321をネジ込み方向に回転させる。これにより、ボルト311に上方向の力がかかり、ボルト311のネジ部に引張力をかけることができる。 When the tension rod 321 is rotated in one direction while fitted onto the bolt 311, an upward force (force toward the axial tip) is applied to the bolt 311. In this embodiment, this one direction is sometimes called the screwing direction, and the direction opposite to the screwing direction is sometimes called the loosening direction. During tensioning, the tension rod 321 is rotated in the screwing direction while holding down the nut 312 with the nut holder 323. This applies an upward force to the bolt 311, allowing a tensile force to be applied to the threaded portion of the bolt 311.
テンションロッド321の径方向外側、かつ減速機325とナットホルダー323との間には、軸方向に並ぶセンサ324a及びセンサ324bが設けられている。なお、これらのセンサ324a及びセンサ324bがボルト311のネジ部にかかる引張力を検出するために設けられている点は、言うまでもない。センサ324aは減速機325側に配置され、センサ324bはナットホルダー323側に配置されている。センサ324aは、起歪体442aと歪ゲージ443aとを備える。センサ324bは、起歪体442bと歪ゲージ443bとを備える。起歪体442a、442bの構成は、第1実施形態の起歪体181aと同様であるから、詳細な説明を省略する。歪ゲージ443a、443bの構成は、第1実施形態の歪ゲージ181bと同様であるから詳細な説明を省略する。ただし、起歪体442a(起歪体442b)の異なる位置に二つの歪ゲージを貼り付けることによって、センサを構成してもよい。この場合、センサ324b(センサ324a)は省略することができる。 Sensors 324a and 324b are provided radially outside the tension rod 321 and between the reducer 325 and the nut holder 323, aligned in the axial direction. It goes without saying that these sensors 324a and 324b are provided to detect the tensile force applied to the threaded portion of the bolt 311. The sensor 324a is arranged on the reducer 325 side, and the sensor 324b is arranged on the nut holder 323 side. The sensor 324a includes a strain body 442a and a strain gauge 443a. The sensor 324b includes a strain body 442b and a strain gauge 443b. The configuration of the strain bodies 442a and 442b is the same as that of the strain body 181a in the first embodiment, so a detailed description will be omitted. The configuration of the strain gauges 443a and 443b is the same as that of the strain gauge 181b in the first embodiment, so a detailed description will be omitted. However, a sensor may be constructed by attaching two strain gauges to different positions on the strain body 442a (sensor 442b). In this case, the sensor 324b (sensor 324a) can be omitted.
引張処理の際に、起歪体442a(起歪体442b)は、引張力と同等の上方向の力をナットホルダー323から受け、弾性変形域内で圧縮方向に歪む。歪ゲージ443a(歪ゲージ443b)は、起歪体442a(起歪体442b)の歪に応じて抵抗値を変化させ、コントローラ309への出力電圧を変化させる。コントローラ309は、歪ゲージ443の出力電圧の変化量に基づいて、ボルト311のネジ部の引張力を算出する。なお、センサ324a,324bの上下に設けられたスラストベアリング441,432は、センサに、ナットホルダー323からの上方向の力以外の不要な外乱が伝達されることを抑制する。 During tension processing, the strain body 442a (strain body 442b) receives an upward force from the nut holder 323 that is equivalent to the tensile force, and is distorted in the compression direction within the elastic deformation range. The strain gauge 443a (strain gauge 443b) changes its resistance value according to the distortion of the strain body 442a (strain body 442b), and changes the output voltage to the controller 309. The controller 309 calculates the tensile force of the threaded portion of the bolt 311 based on the amount of change in the output voltage of the strain gauge 443. The thrust bearings 441, 432 provided above and below the sensors 324a, 324b suppress the transmission of unnecessary disturbances other than the upward force from the nut holder 323 to the sensors.
コントローラ309は、第1モータ322および第2モータ332をそれぞれ独立して制御し、後述するボルト・ナット締結体301の締結処理等を行う。コントローラ309は、例えばCPU(central processing unit)がメモリ内のプログラムを読み込んで実行することにより締結処理を行う。コントローラ309は、第1モータ322および第2モータ332の回転位置、および第2モータ332の出力トルクである帰還トルクを検出する。 The controller 309 controls the first motor 322 and the second motor 332 independently, and performs the fastening process of the bolt-nut fastener 301 described below. The controller 309 performs the fastening process by, for example, a central processing unit (CPU) reading and executing a program in a memory. The controller 309 detects the rotational positions of the first motor 322 and the second motor 332, and the feedback torque, which is the output torque of the second motor 332.
第1モータ322には回転角センサRS1が設けられており、この回転角センサRS1はテンションロッド321の回転角を所定の周期で検出する。検出した回転角は、コントローラ309に送信される。第2モータ332には回転角センサRS2が設けられており、この回転角センサRS2はナット312の回転角を所定の周期で検出する。検出した回転角は、コントローラ309に送信される。 The first motor 322 is provided with a rotation angle sensor RS1, which detects the rotation angle of the tension rod 321 at a predetermined cycle. The detected rotation angle is transmitted to the controller 309. The second motor 332 is provided with a rotation angle sensor RS2, which detects the rotation angle of the nut 312 at a predetermined cycle. The detected rotation angle is transmitted to the controller 309.
コントローラ309は、センサ324a及びセンサ324bの出力をナットの締結時及び締結後の軸力検査時に監視しており、これらのセンサの出力差が拡大したときに、いずれか一方のセンサが故障したものと判別することができる。すなわち、センサは互いに固有の誤差があるため、それぞれのセンサ出力は正常時において異なる。この正常時のセンサ出力の差分を誤差として記憶しておき、ボルトの締結時及び軸力検査時に検出されたセンサ出力の差分が当該誤差を超えて所定値以上大きくなった時に、いずれか一方のセンサが故障したものと判別することができる。 The controller 309 monitors the output of the sensors 324a and 324b when the nut is tightened and when the axial force test is performed after tightening, and when the difference in the outputs of these sensors increases, it can be determined that one of the sensors has failed. In other words, since the sensors each have their own inherent error, the sensor outputs differ under normal conditions. This difference in the sensor outputs under normal conditions is stored as an error, and when the difference in the sensor outputs detected when the bolt is tightened and during the axial force test exceeds the error and becomes greater than a predetermined value, it can be determined that one of the sensors has failed.
締結検査兼用装置310には、報知部308を実装することができる点は、第1実施形態と同様である。 The fastening inspection device 310 can be equipped with a notification unit 308, similar to the first embodiment.
このように、互いに異なる二つのセンサ324a及びセンサ324bの出力の差分を監視することにより、センサ異常を早期に発見することができる。センサ異常の発見後に、締結検査兼用装置310の使用を停止することにより、締結不良、或いは検査不良の大量発生を未然に防止することができる。 In this way, by monitoring the difference between the outputs of the two different sensors 324a and 324b, sensor abnormalities can be detected early. After a sensor abnormality is detected, the use of the fastening inspection device 310 can be stopped, thereby preventing a large number of fastening or inspection defects from occurring.
ここで、センサ324a及びセンサ324bのうち一方のセンサを締め付け時の軸力管理に用いるとともに、他方のセンサを軸力検査時の軸力管理に用いることができる。本実施形態では、センサ324aを締め付け時における軸力管理センサ、センサ324bを検査時における軸力管理センサとして用いるものとする。ただし、センサ324bを締め付け時の軸力管理センサ、センサ324aを検査時の軸力管理センサとして用いることもできる。 Here, one of sensors 324a and 324b can be used for axial force management during tightening, and the other can be used for axial force management during axial force inspection. In this embodiment, sensor 324a is used as the axial force management sensor during tightening, and sensor 324b is used as the axial force management sensor during inspection. However, sensor 324b can also be used as the axial force management sensor during tightening, and sensor 324a can be used as the axial force management sensor during inspection.
ここで、ナットの締め付け時に上述の故障(センサ出力差の拡大)が検知された場合、回転角センサRS2が検出した回転角に基づき、故障したセンサを特定することができる。この点について、具体的に説明する。ナット312が正常に締結されるまでのナット312の回転角とセンサ出力との関係を予め関係情報(以下、正常データともいう)として調べて記憶部309aに記憶させておき、実際の締め付け時におけるセンサ出力(本実施形態では、センサ324aの出力)と回転角との関係が正常データから乖離している場合には、締め付け時の管理センサ(本実施形態では、センサ324aのことである)が故障しているものと判別し、実際の締め付け時におけるセンサ出力(本実施形態では、センサ324aの出力)と回転角との関係が正常データから乖離していない場合には、検査時の管理センサ(本実施形態では、センサ324bのことである)が故障しているものと判別することができる。 Here, if the above-mentioned failure (increase in the sensor output difference) is detected when the nut is tightened, the faulty sensor can be identified based on the rotation angle detected by the rotation angle sensor RS2. This point will be specifically described. The relationship between the rotation angle of the nut 312 and the sensor output until the nut 312 is normally tightened is checked in advance as relationship information (hereinafter also referred to as normal data) and stored in the memory unit 309a. If the relationship between the sensor output (in this embodiment, the output of sensor 324a) and the rotation angle during actual tightening deviates from the normal data, it is determined that the control sensor during tightening (in this embodiment, sensor 324a) is faulty, and if the relationship between the sensor output (in this embodiment, the output of sensor 324a) and the rotation angle during actual tightening does not deviate from the normal data, it is determined that the control sensor during inspection (in this embodiment, sensor 324b) is faulty.
また、回転角ではなく締め付け時間から故障したセンサを特定することもできる。すなわち、ナット312が正常に締結されるまでの時間(以下、正常締結時間ともいう)を予め調べておき、正常締結時間よりも早く締結作業を終了したり、正常締結時間を経過しても締結作業が完了しなかった場合に、締め付け時の管理センサ(本実施形態では、センサ324aのことである)が故障していると判別することができる。一方、正常締結時間に締結作業が完了している場合には、検査時の管理センサ(本実施形態では、センサ324bのことである)が故障していると判別することができる。なお、正常締結時間は、最小から最大まで幅を持った期間である。なお、正常締結時間は、記憶部309aに記憶させておくことができる。 It is also possible to identify the faulty sensor from the tightening time rather than the rotation angle. That is, the time it takes for the nut 312 to be tightened normally (hereinafter also referred to as the normal tightening time) is checked in advance, and if the tightening operation is completed before the normal tightening time or is not completed even after the normal tightening time has elapsed, it can be determined that the control sensor during tightening (sensor 324a in this embodiment) is faulty. On the other hand, if the tightening operation is completed within the normal tightening time, it can be determined that the control sensor during inspection (sensor 324b in this embodiment) is faulty. The normal tightening time is a period that has a range from minimum to maximum. The normal tightening time can be stored in the memory unit 309a.
ここで、軸力の検査時に上述の故障(センサ出力差の拡大)が検知された場合、回転角センサRS1が検出した回転角に基づき、故障したセンサを特定することができる。この点について、具体的に説明する。ボルト311の軸力検査が終わるまでの回転角とセンサ出力との関係を予め関係情報(以下、正常データともいう)として調べて記憶部309aに記憶させておき、実際の軸力検査時におけるセンサ出力(本実施形態では、センサ324bの出力)と回転角との関係が正常データから乖離している場合には、軸力検査時の管理センサ(本実施形態では、センサ324bのことである)が故障しているものと判別し、実際の軸力検査時におけるセンサ出力(本実施形態では、センサ324bの出力)と回転角との関係が正常データから乖離していない場合には、締め付け時の管理センサ(本実施形態では、センサ324a)が故障しているものと判別することができる。なお、締め付け時と同様に検査時間に基づき故障したセンサを特定する方法を採用してもよい。 Here, if the above-mentioned failure (increase in the sensor output difference) is detected during the axial force inspection, the failed sensor can be identified based on the rotation angle detected by the rotation angle sensor RS1. This point will be specifically described. The relationship between the rotation angle and the sensor output until the axial force inspection of the bolt 311 is completed is checked in advance as relationship information (hereinafter also referred to as normal data) and stored in the memory unit 309a. If the relationship between the sensor output (in this embodiment, the output of sensor 324b) and the rotation angle during the actual axial force inspection deviates from the normal data, it is determined that the control sensor during the axial force inspection (in this embodiment, sensor 324b) is broken, and if the relationship between the sensor output (in this embodiment, the output of sensor 324b) and the rotation angle during the actual axial force inspection does not deviate from the normal data, it is determined that the control sensor during tightening (in this embodiment, sensor 324a) is broken. Note that a method of identifying the failed sensor based on the inspection time may be adopted, as in the case of tightening.
このように、ナットの締め付け時と軸力検査時のセンサを別々に設けることにより、検査の独立性を担保することができる。すなわち、センサが一つのみの場合には、締め付け時の軸力測定と検査時の軸力測定とを同一のセンサを用いて行う必要があるため、検査の独立性を担保できない。本実施形態の構成によれば、センサを別々に設けることにより、検査の独立性を担保することができる。 In this way, by providing separate sensors for tightening the nut and for inspecting the axial force, the independence of the inspections can be ensured. In other words, if there is only one sensor, the same sensor must be used to measure the axial force during tightening and during inspection, and therefore the independence of the inspections cannot be guaranteed. According to the configuration of this embodiment, the sensors are provided separately, so the independence of the inspections can be guaranteed.
(締結処理の説明)
以下、締結検査兼用装置310によるボルト・ナット締結体301の締結処理を説明する。
(Description of the fastening process)
The fastening process of the bolt and nut fastener 301 by the fastening inspection dual-purpose device 310 will be described below.
まず、図10(a)に示すように、ドライブソケット331に嵌められたナット312がユーザ等によりボルト311の先端に被せられた状態とされる。この状態で、コントローラ309は、不図示の入力装置にてユーザから締結処理の実行指示を受け付ける。 First, as shown in FIG. 10(a), the nut 312 fitted to the drive socket 331 is placed on the tip of the bolt 311 by a user or the like. In this state, the controller 309 receives an instruction to execute the fastening process from the user via an input device (not shown).
(仮締め処理)
コントローラ309は、最初に、ナット312の仮締め処理を行う。コントローラ309は、図10(a)、図10(b)に示すように、第1モータ322および第2モータ332を同時に駆動する。これにより、コントローラ309は、ドライブソケット331およびテンションロッド321をネジ込み方向に同じ回転数だけ回転させ、同期制御することができる。ナット312とテンションロッド321の雌ネジ部分のピッチは等しいので、ドライブソケット331およびテンションロッド321を同期制御することで、ドライブソケット331およびナット312を同時に同量だけ、ボルト311に螺合させることができる。
(Temporary fastening process)
The controller 309 first performs a provisional tightening process for the nut 312. As shown in Fig. 10(a) and Fig. 10(b), the controller 309 simultaneously drives the first motor 322 and the second motor 332. This allows the controller 309 to rotate the drive socket 331 and the tension rod 321 by the same number of rotations in the screwing direction, thereby enabling synchronous control. Since the pitch of the female threads of the nut 312 and the tension rod 321 is the same, synchronous control of the drive socket 331 and the tension rod 321 allows the drive socket 331 and the nut 312 to be simultaneously screwed into the bolt 311 by the same amount.
図10(c)に示すようにナット312が着座すると、第2モータ332が受ける該第2モータ332を回転させようとする力が急激に増大し、帰還トルクが急激に増大する。コントローラ309は、第2モータ332の帰還トルクからナット312の着座を判定すると、第1モータ322および第2モータ332の駆動を停止する。 As shown in FIG. 10(c), when the nut 312 is seated, the force acting on the second motor 332 to rotate the second motor 332 increases rapidly, causing a rapid increase in the feedback torque. When the controller 309 determines that the nut 312 is seated from the feedback torque of the second motor 332, it stops driving the first motor 322 and the second motor 332.
ナット312の着座により発生するボルト311の引張方向の軸力を解除するため、コントローラ309は、図11(d)に示すように、第2モータ332のみを駆動する。コントローラ309は、第2モータ332を逆方向に駆動し、ドライブソケット331を緩み方向に回転させる。これにより、ナット312は、上方に移動し、図11(e)に示すように、被締結体313から離れ、ナットホルダー323の底部433に当接する。第2モータ332の駆動量は、設定量とする。 To release the axial force in the tensile direction of the bolt 311 generated by the seating of the nut 312, the controller 309 drives only the second motor 332 as shown in FIG. 11(d). The controller 309 drives the second motor 332 in the reverse direction to rotate the drive socket 331 in the loosening direction. As a result, the nut 312 moves upward and, as shown in FIG. 11(e), separates from the fastened body 313 and abuts against the bottom 433 of the nut holder 323. The drive amount of the second motor 332 is set to a set amount.
(引張力Pの付加処理)
続いて、コントローラ309は、ボルト311のネジ部への引張力Pの付加処理(第1ステップ)を行う。コントローラ309は、図11(f)に示すように、ナット312が被締結体313から浮いた状態で、第1モータ322のみを駆動し、テンションロッド321をネジ込み方向に回転させる。これにより、ボルト311に上向きの力が作用する。ここで、ナットホルダー323によってナット312の上方への移動が規制され、ひいてはナット312によりボルト311の上方への移動が規制される。
(Addition of tensile force P)
Next, the controller 309 performs a process (first step) of applying a tensile force P to the threaded portion of the bolt 311. As shown in Fig. 11(f) , with the nut 312 floating above the fastened body 313, the controller 309 drives only the first motor 322 to rotate the tension rod 321 in the screwing direction. This causes an upward force to act on the bolt 311. Here, the nut holder 323 restricts the upward movement of the nut 312, and therefore the nut 312 restricts the upward movement of the bolt 311.
図11(f)の拡大図に示すように、ボルト311は、ネジ山がナット312のネジ山に抑えられ、上方への移動が規制される。そのため、ボルト311のネジ部に作用する上向きの力は、該ボルト311のネジ部に引張力Pとして作用する。また、ボルト311のネジ山の上方への移動を規制するナット312のネジ山は、ボルト311のネジ山間において下側に位置付けられる。そのため、ナット312のネジ山の上面とボルト311のネジ山の下面との間にバックラッシュが生じる。 As shown in the enlarged view of FIG. 11(f), the threads of bolt 311 are held down by the threads of nut 312, restricting upward movement. Therefore, the upward force acting on the threads of bolt 311 acts on the threads of bolt 311 as tensile force P. In addition, the threads of nut 312, which restrict the upward movement of the threads of bolt 311, are positioned on the lower side between the threads of bolt 311. Therefore, backlash occurs between the upper surface of the threads of nut 312 and the lower surface of the threads of bolt 311.
コントローラ309は、引張力Pをセンサ324aで監視しながら引張力Pが目標締め付け力Fcと等しい大きさになったと判定するまで第1モータ322を駆動する。この過程(引張力Pの付加処理)で、センサ324a及びセンサ324bの出力差が大きい場合には、いずれかのセンサが故障したものと判別することができる。また、回転角センサRS2の出力等に基づき、故障したセンサを特定してもよい。この点については、説明を繰り返さない。コントローラ309は、引張力Pが目標締め付け力Fcと等しい大きさになったと判定すると第1モータ322を停止する。この際、実際は、第1モータ322のオーバーシュートにより、引張力Pは目標締め付け力Fcより大きい過大目標締め付け力Fc‘になる。例えば目標締め付け力Fcが10kNの場合、第1モータ322は、引張力Pが過大目標締め付け力Fc‘である11kNとなる時点で停止する。 The controller 309 drives the first motor 322 while monitoring the tensile force P with the sensor 324a until it determines that the tensile force P is equal to the target tightening force Fc. In this process (addition process of the tensile force P), if the output difference between the sensor 324a and the sensor 324b is large, it can be determined that one of the sensors has failed. Also, the failed sensor may be identified based on the output of the rotation angle sensor RS2 or the like. This point will not be described again. When the controller 309 determines that the tensile force P is equal to the target tightening force Fc, it stops the first motor 322. At this time, in reality, due to the overshoot of the first motor 322, the tensile force P becomes an excessive target tightening force Fc' that is greater than the target tightening force Fc. For example, when the target tightening force Fc is 10 kN, the first motor 322 stops at the point when the tensile force P becomes 11 kN, which is the excessive target tightening force Fc'.
(引張力Pを付加した状態でのナット312の着座処理)
続いて、コントローラ309は、引張力Pを付加した状態でのナット312の着座処理(第2ステップ)を行う。まず、コントローラ309は、ボルト311のネジ部の引張力Pを目標締め付け力Fcとするために、図12(g)に示すように、先に第2モータ332を駆動し、ドライブソケット331のみをネジ込み方向に回転させる。これにより、ナット312が下方に移動し、引張力Pが過大目標締め付け力Fc‘から低下する。
(Seating process of the nut 312 with the tensile force P applied)
Next, the controller 309 performs a seating process (second step) of the nut 312 with the tensile force P applied. First, in order to set the tensile force P of the threaded portion of the bolt 311 to the target tightening force Fc, the controller 309 first drives the second motor 332 and rotates only the drive socket 331 in the screwing direction, as shown in Fig. 12(g). This moves the nut 312 downward, and the tensile force P decreases from the excessive target tightening force Fc'.
コントローラ309は、引張力Pが目標締め付け力Fcまで低下すると、図12(h)に示すように、第1モータ322も駆動し、ドライブソケット331およびテンションロッド321を同期制御する。同期制御により、テンションロッド321およびナット312は、互いの距離を保ったまま被締結体313に近づいていく。そのため、この間、引張力Pは低下しない。 When the tensile force P decreases to the target tightening force Fc, the controller 309 also drives the first motor 322, as shown in FIG. 12(h), and synchronously controls the drive socket 331 and the tension rod 321. Through synchronous control, the tension rod 321 and the nut 312 approach the fastened body 313 while maintaining a distance from each other. Therefore, during this time, the tensile force P does not decrease.
図14は、ナット312を着座した状態からドライブソケット331と共にネジ込み方向に回転させた際の引張力Pと、ボルト・ナット締結体301の締め付け力Fの関係を示す図である。なお、コントローラ309は、引張力Pのみを検出し、締め付け力Fは検出しない。 Figure 14 shows the relationship between the tensile force P when the nut 312 is rotated in the screwing direction together with the drive socket 331 from a seated state, and the tightening force F of the bolt-nut fastener 301. Note that the controller 309 detects only the tensile force P, and does not detect the tightening force F.
ナット312の着座(図12(i))により締め付け力Fが生じ、ナット312の締め付け方向への回転とともに締め付け力Fが増大する。ナット312に対して下向きに作用する引張力P(ナットホルダー31からの反力)に対し、ナット312に対して上向きに作用する締め付け力F(被締結体313からの反力)がある程度の大きさとなると、ナット312がボルト311に対して上方に移動を開始する。すなわち、図12(j)に示すように、ナット312のネジ山が上方に移動し始める。すると、テンションロッド321およびナット312の距離が短くなるため、引張力Pが急激に上昇し始める(図14参照)。 When the nut 312 is seated (FIG. 12(i)), a tightening force F is generated, and as the nut 312 rotates in the tightening direction, the tightening force F increases. When the tightening force F (reaction force from the fastened body 313) acting upward on the nut 312 reaches a certain level in comparison with the tensile force P (reaction force from the nut holder 31) acting downward on the nut 312, the nut 312 starts to move upward relative to the bolt 311. That is, as shown in FIG. 12(j), the threads of the nut 312 start to move upward. Then, the distance between the tension rod 321 and the nut 312 becomes shorter, and the tensile force P starts to rise rapidly (see FIG. 14).
コントローラ309は、該引張力Pの急激な上昇を検出し、検出される引張力から締め付け力Fが目標締め付け力Fcと同様のナット312の着座状態になったと判定すると、図13(k)に示すように、第1モータ322および第2モータ332の駆動を停止する。この際、ナット312のネジ山は、該ネジ山を上下に挟むボルト311の各ネジ山から離れた位置に位置付けられる。また、本実施形態のように最終締付け処理を行う場合には、本判定は、締め付け力Fが目標締め付け力Fcよりも僅かに小さくなる点で行われる。コントローラ309は、引張力Pの急激な上昇を、dP/dθが一定範囲に継続して収まることで検出してもよいし、dP/dθが設定値よりも大きくなることで検出してもよい。 When the controller 309 detects a sudden increase in the tensile force P and determines from the detected tensile force that the tightening force F is in a seated state of the nut 312 similar to the target tightening force Fc, it stops driving the first motor 322 and the second motor 332, as shown in FIG. 13(k). At this time, the thread of the nut 312 is positioned away from the threads of the bolts 311 that sandwich the thread above and below. In addition, when performing the final tightening process as in this embodiment, this determination is made at the point where the tightening force F becomes slightly smaller than the target tightening force Fc. The controller 309 may detect a sudden increase in the tensile force P when dP/dθ continues to fall within a certain range, or when dP/dθ becomes larger than a set value.
以上のように、本処理では、引張力Pを目標締め付け力Fcとした後、ナット312を締め付け、締め付け力Fが目標締め付け力Fc(引張力P)と同様になった時に締め付けを終了する。これにより、本実施形態では、ボルト・ナット締結体301を目標締め付け力Fcで精度よく締結できる。 As described above, in this process, the tensile force P is set to the target tightening force Fc, and then the nut 312 is tightened, and tightening is terminated when the tightening force F becomes the same as the target tightening force Fc (tensile force P). As a result, in this embodiment, the bolt-nut tightening body 301 can be tightened with high precision at the target tightening force Fc.
しかし、本処理終了後の状態でテンションロッド321をボルト311から外すと、ナット312に下向きに作用する引張力P(ナットホルダー31からの反力)が無くなり、ナット312には上向きの締め付け力F(被締結体313からの反力)が作用する。ナット312のネジ山と、該ネジ山の上側にあるボルト311のネジ山との間には隙間があるため、締め付け力Fにより、該隙間分だけ、ナット312が上方に移動してしまう。そして、ナット312が上方に移動することにより、締め付け力Fが目標締め付け力Fcと同様の状態から低下してしまう。 However, when the tension rod 321 is removed from the bolt 311 after this process is completed, the downward tensile force P (reaction force from the nut holder 31) acting on the nut 312 disappears, and an upward tightening force F (reaction force from the fastened body 313) acts on the nut 312. Because there is a gap between the threads of the nut 312 and the threads of the bolt 311 above the threads, the tightening force F moves the nut 312 upward by the amount of the gap. And, as the nut 312 moves upward, the tightening force F decreases from a state similar to the target tightening force Fc.
(最終締め付け処理)
そこで、コントローラ309は、ナット312のネジ山と、該ネジ山の上側にあるボルト311のネジ山との隙間を無くす最終締め付け処理を行う。コントローラ309は、図13(l)に示すように、第2モータ332のみを駆動し、ドライブソケット331のみをネジ込み方向に回転させ、ナット312を締める。
(Final tightening process)
Therefore, the controller 309 performs a final tightening process to eliminate any gap between the thread of the nut 312 and the thread of the bolt 311 above the thread of the nut 312. As shown in FIG. 13( l ), the controller 309 drives only the second motor 332 to rotate only the drive socket 331 in the screwing direction to tighten the nut 312.
図15は、締め付け力Fが目標締め付け力Fcとなった状態からナット312のみ締めた場合の引張力Pと締め付け力Fの関係を示す図である。 Figure 15 shows the relationship between the tensile force P and the tightening force F when only the nut 312 is tightened after the tightening force F has reached the target tightening force Fc.
ナット312のみを締めると、締め付け力Fが増大し、これによりナット312のネジ山がボルト311のネジ山に対して上方に移動する。ナット312のネジ山が上方に移動し、ボルト311のネジ山との隙間を埋めていく間は、引張力Pおよび締め付け力Fは、ほぼ一定に推移する。詳細には、ナット312が僅かではあるが締結されるために、締め付け力Fは僅かに増大する。また、ボルト311におけるテンションロッド321とナット312との距離が僅かではあるが伸びるために引張力Pは低下する。 When only the nut 312 is tightened, the tightening force F increases, which causes the threads of the nut 312 to move upward relative to the threads of the bolt 311. While the threads of the nut 312 move upward and fill the gap with the threads of the bolt 311, the tensile force P and the tightening force F remain almost constant. In detail, the tightening force F increases slightly because the nut 312 is tightened slightly. Also, the distance between the tension rod 321 and the nut 312 in the bolt 311 increases slightly, so the tensile force P decreases.
ナット312のネジ山が上方に移動してボルト311のネジ山との隙間がなくなり、ボルト311のネジ山に密接すると、ナット312とボルト311のネジ山は弾性変形し始める。この弾性変形が開始する時点で締め付け力Fが目標締め付け力Fcとなる。この状態とするために、前段のナット312の着座処理におけるテンションロッド321およびナット312の駆動停止の判定ポイントが設定されている。弾性変形が始まると、ナット312とテンションロッド321との距離が伸び始めることにより、引張力Pが急激に低下する。また、締め付け力Fが急激に上昇する。コントローラ309は、該引張力Pの急激な低下を検出し、第2モータ332の駆動を停止する。本処理により、締め付け力Fを略目標締め付け力Fcに維持した状態で、ナット312のネジ山を、上側にあるボルト311のネジ山で抑えた状態にできる。 When the threads of the nut 312 move upward and the gap between them disappears, and the threads of the bolt 311 come into close contact with the threads of the bolt 311, the threads of the nut 312 and the bolt 311 begin to elastically deform. At the time when this elastic deformation starts, the tightening force F becomes the target tightening force Fc. In order to achieve this state, a judgment point is set for stopping the drive of the tension rod 321 and the nut 312 in the seating process of the nut 312 in the previous stage. When the elastic deformation starts, the distance between the nut 312 and the tension rod 321 begins to increase, causing the tensile force P to suddenly decrease. Also, the tightening force F suddenly increases. The controller 309 detects the sudden decrease in the tensile force P and stops the drive of the second motor 332. This process allows the threads of the nut 312 to be held down by the threads of the bolt 311 above, while maintaining the tightening force F at approximately the target tightening force Fc.
(締結検査兼用装置310の取り外し処理)
最後に、コントローラ309は、締結検査兼用装置310の取り外し処理を行う。図13(m)に示すように、コントローラ309は、第1モータ322のみを駆動する。コントローラ309は、第1モータ322を逆方向に駆動し、テンションロッド321を、ボルト311から外れるまで緩み方向に回転させる。これにより、ボルト311のネジ部にかかる引張力Pが解除される。
(Removal process of the fastening inspection device 310)
Finally, the controller 309 performs a process of removing the fastening inspection dual-purpose device 310. As shown in Fig. 13(m), the controller 309 drives only the first motor 322. The controller 309 drives the first motor 322 in the reverse direction to rotate the tension rod 321 in the loosening direction until it is removed from the bolt 311. This releases the tensile force P applied to the threaded portion of the bolt 311.
引張力Pの解除により、ナット312には、上向きの締め付け力F(被締結体313からの反力)がかかる。しかし、ナット312のネジ山がボルト311のネジ山によって上側から抑えられた状態なので、ナット312は上方に移動することがなく、締め付け力Fは、弾性変形により増大した分が無くなり、目標締め付け力Fcに戻った状態で維持される。 When the tensile force P is released, an upward tightening force F (a reaction force from the fastened body 313) is applied to the nut 312. However, because the threads of the nut 312 are held down from above by the threads of the bolt 311, the nut 312 does not move upward, and the tightening force F, which has increased due to elastic deformation, disappears and is maintained at the target tightening force Fc.
従って、以上の締結処理により、締結検査兼用装置310は、自動でボルト・ナット締結体301を目標締め付け力Fcで締結できる。その後、ユーザにより、図13(o)に示すように、締結検査兼用装置310がボルト311から外される。 Therefore, by performing the above fastening process, the fastening inspection device 310 can automatically fasten the bolt and nut fastener 301 with the target tightening force Fc. After that, the user removes the fastening inspection device 310 from the bolt 311, as shown in FIG. 13(o).
(効果)
本発明では、ナットホルダー323でナット312を抑えながらテンションロッド321およびナット312の回転制御を行うことで、ボルト・ナット締結体301を目標締め付け力で精度よく締結できる。本発明では、センサ324にて検出される引張力Pを監視しながら、テンションロッド321およびナット312を回転させるための第1、第2モータ22,32を駆動制御することで、ボルト・ナット締結体301の締結処理を実行できる。従って、本発明は自動化が容易である。
(effect)
In the present invention, the bolt-nut fastener 301 can be precisely fastened with a target tightening force by controlling the rotation of the tension rod 321 and the nut 312 while holding the nut 312 with the nut holder 323. In the present invention, the fastening process of the bolt-nut fastener 301 can be executed by controlling the drive of the first and second motors 22, 32 for rotating the tension rod 321 and the nut 312 while monitoring the tensile force P detected by the sensor 324. Therefore, the present invention can be easily automated.
本発明では、第1モータ322、テンションロッド321、ナットホルダー323、およびドライブソケット331が同軸上に配置されるので、締結検査兼用装置310をコンパクトにできる。 In the present invention, the first motor 322, tension rod 321, nut holder 323, and drive socket 331 are arranged coaxially, making it possible to make the fastening inspection device 310 compact.
本発明では、コントローラ1は、ボルト・ナット締結体301の締結処理として、ボルト311のネジ部への引張力Pの付加処理(第1ステップ)を行う。該処理では、コントローラ1は、ナット312が被締結体313から浮いた状態で、引張力Pが目標締め付け力Fcと等しい大きさになったと判定するまで、テンションロッド321を、ボルト311に対する締め付け方向に回転させる。また、コントローラ1は、締結処理として、ナット312の着座処理(第2ステップ)を行う。該処理では、コントローラ1は、ボルト311のネジ部に引張力Fcをかけた状態で、検出される引張力Pから締め付け力Fが目標締め付け力Fcと同様のナット312の着座状態になったと判定するまで、テンションロッド321およびナット312を締め付け方向に回転させる。これにより、本発明では、ボルト・ナット締結体301を目標締め付け力Fcと同様の大きさの締め付け力Fで締結することを、自動で行うことができる。 In the present invention, the controller 1 performs a process of applying a tensile force P to the threaded portion of the bolt 311 (first step) as a process of fastening the bolt-nut fastener 301. In this process, the controller 1 rotates the tension rod 321 in the tightening direction relative to the bolt 311 until it is determined that the tensile force P is equal to the target tightening force Fc while the nut 312 is floating from the fastened object 313. In addition, the controller 1 performs a process of seating the nut 312 (second step) as a fastening process. In this process, the controller 1 rotates the tension rod 321 and the nut 312 in the tightening direction while applying the tensile force Fc to the threaded portion of the bolt 311 until it is determined that the tightening force F is equal to the target tightening force Fc based on the detected tensile force P. In this way, in the present invention, the bolt-nut fastener 301 can be automatically fastened with a tightening force F equal to the target tightening force Fc.
本発明では、コントローラ1は、引張力Pの付加処理(第1ステップ)において、引張力Pが目標締め付け力Fcに達すると第1モータ322の駆動を停止する。この際、第1モータ322のオーバーシュートにより、引張力Pは、目標締め付け力Fcより大きい過大目標締め付け力Fc‘となる。そこで、コントローラ1は、ナット312の着座処理(第2ステップ)では、始めに、ナット312のみを回転させ、引張力Pが目標締め付け力Fcまで低下したと判定した時にテンションロッド321も回転させ始める。これにより、本発明では、引張力Pの目標締め付け力Fcへの補正、およびナット312の着座・締結を連続して行うことができ、処理時間を短縮できる。 In the present invention, in the process of adding the tensile force P (first step), the controller 1 stops driving the first motor 322 when the tensile force P reaches the target tightening force Fc. At this time, due to overshooting of the first motor 322, the tensile force P becomes an excessive target tightening force Fc' that is greater than the target tightening force Fc. Therefore, in the process of seating the nut 312 (second step), the controller 1 first rotates only the nut 312, and when it is determined that the tensile force P has decreased to the target tightening force Fc, it also starts rotating the tension rod 321. As a result, in the present invention, the correction of the tensile force P to the target tightening force Fc and the seating and fastening of the nut 312 can be performed continuously, thereby shortening the processing time.
(変形例)
ナットホルダー323の底部433は、ナット312を上側から抑えることができ、かつボルト311を通すことができればどのような形態でもよい。底部433は、例えばナットホルダー323の下端の開口部の縁から中心軸近辺に向かって延びる複数の突起部を備えていてもよい。
(Modification)
The bottom 433 of the nut holder 323 may have any shape as long as it can hold the nut 312 from above and allow the bolt 311 to pass through. The bottom 433 may have, for example, a plurality of protrusions extending from the edge of the opening at the lower end of the nut holder 323 toward the vicinity of the central axis.
(検査時の動作)
次に、締結検査兼用装置310の検査時の動作について説明する。まず、図16(a)に図示するように、コントローラ309は、第1モータ322及び第2モータ332のうち第1モータ322だけを駆動して、テンションロッド321を矢印方向に回転させながら、下方に向かって螺進させる。すなわち、テンションロッド321のネジ穴411にボルト311のネジ部を螺合させながら、テンションロッド321を下方に向かって螺進させる。テンションロッド321をさらに螺進させると、ナットホルダー323がナット312の上面に着座し、帰還トルクが急激に増大する。コントローラ309は、第1モータ322の帰還トルクからナットホルダー323が着座したことを検知して、第1モータ322を停止する。
(Operation during inspection)
Next, the operation of the fastening inspection dual-purpose device 310 during inspection will be described. First, as shown in FIG. 16A, the controller 309 drives only the first motor 322 of the first motor 322 and the second motor 332 to rotate the tension rod 321 in the direction of the arrow and screw it downward. That is, the tension rod 321 is screwed downward while the threaded portion of the bolt 311 is screwed into the screw hole 411 of the tension rod 321. When the tension rod 321 is further screwed, the nut holder 323 is seated on the upper surface of the nut 312, and the feedback torque increases rapidly. The controller 309 detects that the nut holder 323 is seated from the feedback torque of the first motor 322 and stops the first motor 322.
次に、図16(b)に図示するように、コントローラ309は、第1モータ322を更に同じ方向に駆動して、テンションロッド321に対して矢印方向に回転させる力を付与する。このとき、ナットホルダー323によってナット312が押さえつけられているため、ナットホルダー323に圧縮力が働き、ボルトの軸力を検出することができる。すなわち、図13(k)に示すように、ボルト311及びナット312のネジ山が互いに接触しなくなる位置まで駆動したときに検出されるセンサ324bの出力に基づき、ボルトの軸力を検出することができる。この際、センサ324a及びセンサ324bの出力差が誤差の範囲を超えて所定値以上となっている場合、コントローラ309はいずれか一方のセンサが故障しているものと判別することができるが、この点については上述しているので詳細な説明を省略する。 Next, as shown in FIG. 16(b), the controller 309 drives the first motor 322 in the same direction to apply a force to the tension rod 321 to rotate it in the direction of the arrow. At this time, the nut 312 is pressed down by the nut holder 323, so a compressive force acts on the nut holder 323, and the axial force of the bolt can be detected. That is, as shown in FIG. 13(k), the axial force of the bolt can be detected based on the output of the sensor 324b detected when the bolt 311 and the nut 312 are driven to a position where the threads of the bolt 311 and the nut 312 are no longer in contact with each other. At this time, if the output difference between the sensors 324a and 324b exceeds the error range and is equal to or greater than a predetermined value, the controller 309 can determine that one of the sensors is broken, but this point has been described above and will not be described in detail.
上述の検査によって、ボルト70の軸力を確認することができる。なお、軸力検出の理論として、例えば特許第4028254号に記載された方法を用いることができる。 The above-mentioned inspection makes it possible to confirm the axial force of the bolt 70. Note that as a theory for detecting the axial force, for example, the method described in Patent No. 4028254 can be used.
5 コントローラ
10 第1モータ
20 第2モータ
100 締結検査兼用装置
5 Controller 10 First motor 20 Second motor 100 Fastening inspection device
Claims (8)
前記締結処理の際に締め付け力を監視するために用いられる第1のセンサと、
前記検査処理の際に軸力を監視するために用いられ、前記第1のセンサから独立した第2のセンサと、
これらの第1及び第2のセンサからそれぞれ出力される出力信号を受信するコントローラと、
該締結検査兼用装置の故障を報知する報知部と、
記憶部と、
を有し、
前記記憶部には、予め前記締結処理の時におけるセンサ出力と前記締結処理を行うための動力を生成するモータの回転角度との関係が関係情報として記憶されており、
前記コントローラは、前記締結処理の際にセンサの出力差が所定値以上に拡大した場合において、前記第1のセンサの出力と前記回転角度との関係が前記関係情報から乖離している場合には前記第1のセンサが故障していると判別して前記報知部を介して故障を報知し、前記第1のセンサの出力と前記回転角度との関係が前記関係情報から乖離してない場合には前記第2のセンサが故障していると判別して前記報知部を介して故障を報知し、
前記締結部材はボルトであり、このボルトの頭部の側面にはボルト頭部雄ネジ部が形成されており、前記頭部の頂面には被係合部が形成されており、
前記機構は、
前記ボルト頭部雄ネジ部に螺合するロッド雌ネジ部を有するテンションロッドと、
前記テンションロッドの内側に上下方向に進退可能に配設されるとともに、前記被係合部に係合する係合部を有するビットであって、前記被係合部及び前記係合部が係合した状態において、前記ボルトを上下方向に延びる軸周りに回転させるビットと、
前記テンションロッドを周方向において包囲する位置に配置され、下端部が前記テンションロッドの下端部よりも下方に突出したサポータと、を有し、
前記ビット及び前記テンションロッドは互いに独立して回転可能である、
ことを特徴とする締結検査兼用装置。 A fastening inspection device having a mechanism capable of performing a fastening process of fastening a fastening member to a fastening object and an inspection process of inspecting the axial force of the fastening member fastened to the fastening object,
a first sensor used to monitor the clamping force during the fastening process;
a second sensor, independent of the first sensor, used to monitor axial force during the inspection process;
a controller that receives output signals from the first and second sensors;
a notification unit that notifies of a failure of the fastening inspection device;
A storage unit;
having
The storage unit stores in advance, as relationship information, a relationship between a sensor output during the fastening process and a rotation angle of a motor that generates power for performing the fastening process,
the controller, when a sensor output difference increases to a predetermined value or more during the fastening process, determines that the first sensor has failed and notifies the failure via the notification unit if a relationship between the output of the first sensor and the rotation angle deviates from the relationship information, and determines that the second sensor has failed and notifies the failure via the notification unit if a relationship between the output of the first sensor and the rotation angle does not deviate from the relationship information;
The fastening member is a bolt, a bolt head male thread portion is formed on a side surface of the head of the bolt, and an engaged portion is formed on a top surface of the head,
The mechanism comprises:
A tension rod having a rod female thread portion that screws into the bolt head male thread portion;
a bit disposed inside the tension rod so as to be movable up and down and having an engaging portion that engages with the engaged portion, the bit rotating the bolt around an axis extending up and down when the engaged portion and the engaging portion are engaged with each other;
a supporter that is arranged at a position surrounding the tension rod in the circumferential direction and has a lower end that protrudes downward beyond the lower end of the tension rod;
The bit and the tension rod are rotatable independently of each other.
A fastening inspection device characterized by the above.
前記締結処理の際に締め付け力を監視するために用いられる第1のセンサと、
前記検査処理の際に軸力を監視するために用いられ、前記第1のセンサから独立した第2のセンサと、
これらの第1及び第2のセンサからそれぞれ出力される出力信号を受信するコントローラと、
該締結検査兼用装置の故障を報知する報知部と、
を有し、
前記コントローラは、前記締結処理の際にセンサの出力差が所定値以上に拡大した場合において、前記締結処理に要する時間が所定の締結時間を満足しない場合には、前記第1のセンサが故障していると判別して前記報知部を介して故障を報知し、前記所定の締結時間を満足している場合には、前記第2のセンサが故障していると判別して前記報知部を介して故障を報知し、
前記締結部材はボルトであり、このボルトの頭部の側面にはボルト頭部雄ネジ部が形成されており、前記頭部の頂面には被係合部が形成されており、
前記機構は、
前記ボルト頭部雄ネジ部に螺合するロッド雌ネジ部を有するテンションロッドと、
前記テンションロッドの内側に上下方向に進退可能に配設されるとともに、前記被係合部に係合する係合部を有するビットであって、前記被係合部及び前記係合部が係合した状態において、前記ボルトを上下方向に延びる軸周りに回転させるビットと、
前記テンションロッドを周方向において包囲する位置に配置され、下端部が前記テンションロッドの下端部よりも下方に突出したサポータと、を有し、
前記ビット及び前記テンションロッドは互いに独立して回転可能である、
ことを特徴とする締結検査兼用装置。 A fastening inspection device having a mechanism capable of performing a fastening process of fastening a fastening member to a fastening object and an inspection process of inspecting the axial force of the fastening member fastened to the fastening object,
a first sensor used to monitor the clamping force during the fastening process;
a second sensor, independent of the first sensor, used to monitor axial force during the inspection process;
a controller that receives output signals from the first and second sensors;
a notification unit that notifies of a failure of the fastening inspection device;
having
When the output difference of the sensors increases to a predetermined value or more during the engagement process, if the time required for the engagement process does not satisfy a predetermined engagement time, the controller determines that the first sensor has failed and notifies the failure via the notification unit, and if the predetermined engagement time is satisfied, determines that the second sensor has failed and notifies the failure via the notification unit;
The fastening member is a bolt, a bolt head male thread portion is formed on a side surface of the head of the bolt, and an engaged portion is formed on a top surface of the head,
The mechanism comprises:
A tension rod having a rod female thread portion that screws into the bolt head male thread portion;
a bit disposed inside the tension rod so as to be movable up and down and having an engaging portion that engages with the engaged portion, the bit rotating the bolt around an axis extending up and down when the engaged portion and the engaging portion are engaged with each other;
a supporter that is arranged at a position surrounding the tension rod in the circumferential direction and has a lower end that protrudes downward beyond the lower end of the tension rod;
The bit and the tension rod are rotatable independently of each other.
A fastening inspection device characterized by the above.
前記締結処理の際に締め付け力を監視するために用いられる第1のセンサと、
前記検査処理の際に軸力を監視するために用いられ、前記第1のセンサから独立した第2のセンサと、
これらの第1及び第2のセンサからそれぞれ出力される出力信号を受信するコントローラと、
該締結検査兼用装置の故障を報知する報知部と、
記憶部と、
を有し、
前記記憶部には、予め前記検査処理の時におけるセンサ出力と前記検査処理を行うための動力を生成するモータの回転角度との関係が関係情報として記憶されており、
前記コントローラは、前記検査処理の際にセンサの出力差が所定値以上に拡大した場合において、前記第2のセンサの出力と前記回転角度との関係が前記関係情報から乖離している場合には前記第2のセンサが故障していると判別して前記報知部を介して故障を報知し、前記第2のセンサの出力と前記回転角度との関係が前記関係情報から乖離していない場合には前記第1のセンサが故障していると判別して前記報知部を介して故障を報知し、
前記締結部材はボルトであり、このボルトの頭部の側面にはボルト頭部雄ネジ部が形成されており、前記頭部の頂面には被係合部が形成されており、
前記機構は、
前記ボルト頭部雄ネジ部に螺合するロッド雌ネジ部を有するテンションロッドと、
前記テンションロッドの内側に上下方向に進退可能に配設されるとともに、前記被係合部に係合する係合部を有するビットであって、前記被係合部及び前記係合部が係合した状態において、前記ボルトを上下方向に延びる軸周りに回転させるビットと、
前記テンションロッドを周方向において包囲する位置に配置され、下端部が前記テンションロッドの下端部よりも下方に突出したサポータと、を有し、
前記ビット及び前記テンションロッドは互いに独立して回転可能である、
ことを特徴とする締結検査兼用装置。 A fastening inspection device having a mechanism capable of performing a fastening process of fastening a fastening member to a fastening object and an inspection process of inspecting the axial force of the fastening member fastened to the fastening object,
a first sensor used to monitor the clamping force during the fastening process;
a second sensor, independent of the first sensor, used to monitor axial force during the inspection process;
a controller that receives output signals from the first and second sensors;
a notification unit that notifies of a failure of the fastening inspection device;
A storage unit;
having
The storage unit stores in advance, as relationship information, a relationship between a sensor output during the inspection process and a rotation angle of a motor that generates power for performing the inspection process,
the controller, when an output difference between the sensors increases to a predetermined value or more during the inspection process, determines that the second sensor is faulty and notifies the fault via the notification unit if the relationship between the output of the second sensor and the rotation angle deviates from the relationship information, and determines that the first sensor is faulty and notifies the fault via the notification unit if the relationship between the output of the second sensor and the rotation angle does not deviate from the relationship information;
The fastening member is a bolt, a bolt head male thread portion is formed on a side surface of the head of the bolt, and an engaged portion is formed on a top surface of the head,
The mechanism comprises:
A tension rod having a rod female thread portion that screws into the bolt head male thread portion;
a bit disposed inside the tension rod so as to be movable up and down and having an engaging portion that engages with the engaged portion, the bit rotating the bolt around an axis extending up and down when the engaged portion and the engaging portion are engaged with each other;
a supporter that is arranged at a position surrounding the tension rod in the circumferential direction and has a lower end that protrudes downward beyond the lower end of the tension rod;
The bit and the tension rod are rotatable independently of each other.
A fastening inspection device characterized by the above.
前記締結処理の際に締め付け力を監視するために用いられる第1のセンサと、
前記検査処理の際に軸力を監視するために用いられ、前記第1のセンサから独立した第2のセンサと、
これらの第1及び第2のセンサからそれぞれ出力される出力信号を受信するコントローラと、
該締結検査兼用装置の故障を報知する報知部と、
を有し、
前記コントローラは、前記検査処理の際にセンサの出力差が所定値以上に拡大した場合において、前記検査処理に要する時間が所定の締結時間を満足しない場合には、前記第2のセンサが故障していると判別して前記報知部を介して故障を報知し、前記所定の締結時間を満足する場合には、前記第1のセンサが故障していると判別して前記報知部を介して故障を報知し、
前記締結部材はボルトであり、このボルトの頭部の側面にはボルト頭部雄ネジ部が形成されており、前記頭部の頂面には被係合部が形成されており、
前記機構は、
前記ボルト頭部雄ネジ部に螺合するロッド雌ネジ部を有するテンションロッドと、
前記テンションロッドの内側に上下方向に進退可能に配設されるとともに、前記被係合部に係合する係合部を有するビットであって、前記被係合部及び前記係合部が係合した状態において、前記ボルトを上下方向に延びる軸周りに回転させるビットと、
前記テンションロッドを周方向において包囲する位置に配置され、下端部が前記テンションロッドの下端部よりも下方に突出したサポータと、を有し、
前記ビット及び前記テンションロッドは互いに独立して回転可能である、
ことを特徴とする締結検査兼用装置。 A fastening inspection device having a mechanism capable of performing a fastening process of fastening a fastening member to a fastening object and an inspection process of inspecting the axial force of the fastening member fastened to the fastening object,
a first sensor used to monitor the clamping force during the fastening process;
a second sensor, independent of the first sensor, used to monitor axial force during the inspection process;
a controller that receives output signals from the first and second sensors;
a notification unit that notifies of a failure of the fastening inspection device;
having
When the output difference of the sensors increases to a predetermined value or more during the inspection process, if the time required for the inspection process does not satisfy a predetermined engagement time, the controller determines that the second sensor has failed and notifies the failure via the notification unit, and if the predetermined engagement time is satisfied, determines that the first sensor has failed and notifies the failure via the notification unit;
The fastening member is a bolt, a bolt head male thread portion is formed on a side surface of the head of the bolt, and an engaged portion is formed on a top surface of the head,
The mechanism comprises:
A tension rod having a rod female thread portion that screws into the bolt head male thread portion;
a bit disposed inside the tension rod so as to be movable up and down and having an engaging portion that engages with the engaged portion, the bit rotating the bolt around an axis extending up and down when the engaged portion and the engaging portion are engaged with each other;
a supporter that is arranged at a position surrounding the tension rod in the circumferential direction and has a lower end that protrudes downward beyond the lower end of the tension rod;
The bit and the tension rod are rotatable independently of each other.
A fastening inspection device characterized by the above.
前記締結処理の際に締め付け力を監視するために用いられる第1のセンサと、
前記検査処理の際に軸力を監視するために用いられ、前記第1のセンサから独立した第2のセンサと、
これらの第1及び第2のセンサからそれぞれ出力される出力信号を受信するコントローラと、
該締結検査兼用装置の故障を報知する報知部と、
記憶部と、
を有し、
前記記憶部には、予め前記締結処理の時におけるセンサ出力と前記締結処理を行うための動力を生成するモータの回転角度との関係が関係情報として記憶されており、
前記コントローラは、前記締結処理の際にセンサの出力差が所定値以上に拡大した場合において、前記第1のセンサの出力と前記回転角度との関係が前記関係情報から乖離している場合には前記第1のセンサが故障していると判別して前記報知部を介して故障を報知し、前記第1のセンサの出力と前記回転角度との関係が前記関係情報から乖離してない場合には前記第2のセンサが故障していると判別して前記報知部を介して故障を報知し、
前記締結部材はボルト及びナットであり、
前記機構は、
筒状であり、下端側の開口部で前記ナットを保持するドライブソケットと、
有底の筒状であり、前記ドライブソケットの内側に配置され、底部に前記ボルトが通されるとともに、前記ドライブソケットが保持する前記ナットの前記ボルトのネジ部の先端側への移動を前記底部によって規制するナットホルダーと、
前記ナットホルダーの内側に配置され、下端面に、前記ネジ部における前記ナットよりも先端側が螺合するネジ穴があるテンションロッドと、
を有し、
前記テンションロッド及び前記ドライブソケットは互いに独立して回転可能である、
ことを特徴とする締結検査兼用装置。 A fastening inspection device having a mechanism capable of performing a fastening process of fastening a fastening member to a fastening object and an inspection process of inspecting the axial force of the fastening member fastened to the fastening object,
a first sensor used to monitor the clamping force during the fastening process;
a second sensor, independent of the first sensor, used to monitor axial force during the inspection process;
a controller that receives output signals from the first and second sensors;
a notification unit that notifies of a failure of the fastening inspection device;
A storage unit;
having
The storage unit stores in advance, as relationship information, a relationship between a sensor output during the fastening process and a rotation angle of a motor that generates power for performing the fastening process,
the controller, when a sensor output difference increases to a predetermined value or more during the fastening process, determines that the first sensor has failed and notifies the failure via the notification unit if a relationship between the output of the first sensor and the rotation angle deviates from the relationship information, and determines that the second sensor has failed and notifies the failure via the notification unit if a relationship between the output of the first sensor and the rotation angle does not deviate from the relationship information;
The fastening members are bolts and nuts,
The mechanism comprises:
A drive socket having a cylindrical shape and having an opening at a lower end side for holding the nut;
a nut holder having a bottomed cylindrical shape, disposed inside the drive socket, with the bolt passing through its bottom, and restricting the movement of the nut held by the drive socket toward the tip end of the threaded portion of the bolt by means of the bottom;
A tension rod is disposed inside the nut holder, and has a screw hole on a lower end surface into which a tip side of the threaded portion is screwed with respect to the nut;
having
The tension rod and the drive socket are rotatable independently of each other.
A fastening inspection device characterized by the above.
前記締結処理の際に締め付け力を監視するために用いられる第1のセンサと、
前記検査処理の際に軸力を監視するために用いられ、前記第1のセンサから独立した第2のセンサと、
これらの第1及び第2のセンサからそれぞれ出力される出力信号を受信するコントローラと、
該締結検査兼用装置の故障を報知する報知部と、
を有し、
前記コントローラは、前記締結処理の際にセンサの出力差が所定値以上に拡大した場合において、前記締結処理に要する時間が所定の締結時間を満足しない場合には、前記第1のセンサが故障していると判別して前記報知部を介して故障を報知し、前記所定の締結時間を満足している場合には、前記第2のセンサが故障していると判別して前記報知部を介して故障を報知し、
前記締結部材はボルト及びナットであり、
前記機構は、
筒状であり、下端側の開口部で前記ナットを保持するドライブソケットと、
有底の筒状であり、前記ドライブソケットの内側に配置され、底部に前記ボルトが通されるとともに、前記ドライブソケットが保持する前記ナットの前記ボルトのネジ部の先端側への移動を前記底部によって規制するナットホルダーと、
前記ナットホルダーの内側に配置され、下端面に、前記ネジ部における前記ナットよりも先端側が螺合するネジ穴があるテンションロッドと、
を有し、
前記テンションロッド及び前記ドライブソケットは互いに独立して回転可能である、
ことを特徴とする締結検査兼用装置。 A fastening inspection device having a mechanism capable of performing a fastening process of fastening a fastening member to a fastening object and an inspection process of inspecting the axial force of the fastening member fastened to the fastening object,
a first sensor used to monitor the clamping force during the fastening process;
a second sensor, independent of the first sensor, used to monitor axial force during the inspection process;
a controller that receives output signals from the first and second sensors;
a notification unit that notifies of a failure of the fastening inspection device;
having
When the output difference of the sensors increases to a predetermined value or more during the engagement process, if the time required for the engagement process does not satisfy a predetermined engagement time, the controller determines that the first sensor has failed and notifies the failure via the notification unit, and if the predetermined engagement time is satisfied, determines that the second sensor has failed and notifies the failure via the notification unit;
The fastening members are bolts and nuts,
The mechanism comprises:
A drive socket having a cylindrical shape and having an opening at a lower end side for holding the nut;
a nut holder having a bottomed cylindrical shape, disposed inside the drive socket, with the bolt passing through its bottom, and restricting the movement of the nut held by the drive socket toward the tip end of the threaded portion of the bolt by means of the bottom;
A tension rod is disposed inside the nut holder, and has a screw hole on a lower end surface into which a tip side of the threaded portion is screwed with respect to the nut;
having
The tension rod and the drive socket are rotatable independently of each other.
A fastening inspection device characterized by the above.
前記締結処理の際に締め付け力を監視するために用いられる第1のセンサと、
前記検査処理の際に軸力を監視するために用いられ、前記第1のセンサから独立した第2のセンサと、
これらの第1及び第2のセンサからそれぞれ出力される出力信号を受信するコントローラと、
該締結検査兼用装置の故障を報知する報知部と、
記憶部と、
を有し、
前記記憶部には、予め前記検査処理の時におけるセンサ出力と前記検査処理を行うための動力を生成するモータの回転角度との関係が関係情報として記憶されており、
前記コントローラは、前記検査処理の際にセンサの出力差が所定値以上に拡大した場合において、前記第2のセンサの出力と前記回転角度との関係が前記関係情報から乖離している場合には前記第2のセンサが故障していると判別して前記報知部を介して故障を報知し、前記第2のセンサの出力と前記回転角度との関係が前記関係情報から乖離していない場合には前記第1のセンサが故障していると判別して前記報知部を介して故障を報知し、
前記締結部材はボルト及びナットであり、
前記機構は、
筒状であり、下端側の開口部で前記ナットを保持するドライブソケットと、
有底の筒状であり、前記ドライブソケットの内側に配置され、底部に前記ボルトが通されるとともに、前記ドライブソケットが保持する前記ナットの前記ボルトのネジ部の先端側への移動を前記底部によって規制するナットホルダーと、
前記ナットホルダーの内側に配置され、下端面に、前記ネジ部における前記ナットよりも先端側が螺合するネジ穴があるテンションロッドと、
を有し、
前記テンションロッド及び前記ドライブソケットは互いに独立して回転可能である、
ことを特徴とする締結検査兼用装置。 A fastening inspection device having a mechanism capable of performing a fastening process of fastening a fastening member to a fastening object and an inspection process of inspecting the axial force of the fastening member fastened to the fastening object,
a first sensor used to monitor the clamping force during the fastening process;
a second sensor, independent of the first sensor, used to monitor axial force during the inspection process;
a controller that receives output signals from the first and second sensors;
a notification unit that notifies of a failure of the fastening inspection device;
A storage unit;
having
The storage unit stores in advance, as relationship information, a relationship between a sensor output during the inspection process and a rotation angle of a motor that generates power for performing the inspection process,
the controller, when a sensor output difference increases to a predetermined value or more during the inspection process, determines that the second sensor has failed and notifies the failure via the notification unit if the relationship between the output of the second sensor and the rotation angle deviates from the relationship information, and determines that the first sensor has failed and notifies the failure via the notification unit if the relationship between the output of the second sensor and the rotation angle does not deviate from the relationship information;
The fastening members are bolts and nuts,
The mechanism comprises:
A drive socket having a cylindrical shape and having an opening at a lower end side for holding the nut;
a nut holder having a bottomed cylindrical shape, disposed inside the drive socket, with the bolt passing through its bottom, and restricting the movement of the nut held by the drive socket toward the tip end of the threaded portion of the bolt by means of the bottom;
A tension rod is disposed inside the nut holder, and has a screw hole on a lower end surface into which a tip side of the threaded portion is screwed with respect to the nut;
having
The tension rod and the drive socket are rotatable independently of each other.
A fastening inspection device characterized by the above.
前記締結処理の際に締め付け力を監視するために用いられる第1のセンサと、
前記検査処理の際に軸力を監視するために用いられ、前記第1のセンサから独立した第2のセンサと、
これらの第1及び第2のセンサからそれぞれ出力される出力信号を受信するコントローラと、
該締結検査兼用装置の故障を報知する報知部と、
を有し、
前記コントローラは、前記検査処理の際にセンサの出力差が所定値以上に拡大した場合において、前記検査処理に要する時間が所定の締結時間を満足しない場合には、前記第2のセンサが故障していると判別して前記報知部を介して故障を報知し、前記所定の締結時間を満足する場合には、前記第1のセンサが故障していると判別して前記報知部を介して故障を報知し、
前記締結部材はボルト及びナットであり、
前記機構は、
筒状であり、下端側の開口部で前記ナットを保持するドライブソケットと、
有底の筒状であり、前記ドライブソケットの内側に配置され、底部に前記ボルトが通されるとともに、前記ドライブソケットが保持する前記ナットの前記ボルトのネジ部の先端側への移動を前記底部によって規制するナットホルダーと、
前記ナットホルダーの内側に配置され、下端面に、前記ネジ部における前記ナットよりも先端側が螺合するネジ穴があるテンションロッドと、
を有し、
前記テンションロッド及び前記ドライブソケットは互いに独立して回転可能である、
ことを特徴とする締結検査兼用装置。
A fastening inspection device having a mechanism capable of performing a fastening process of fastening a fastening member to a fastening object and an inspection process of inspecting the axial force of the fastening member fastened to the fastening object,
a first sensor used to monitor the clamping force during the fastening process;
a second sensor, independent of the first sensor, used to monitor axial force during the inspection process;
a controller that receives output signals from the first and second sensors;
a notification unit that notifies of a failure of the fastening inspection device;
having
When the output difference of the sensors increases to a predetermined value or more during the inspection process, if the time required for the inspection process does not satisfy a predetermined engagement time, the controller determines that the second sensor has failed and notifies the failure via the notification unit, and if the predetermined engagement time is satisfied, determines that the first sensor has failed and notifies the failure via the notification unit;
The fastening members are bolts and nuts,
The mechanism comprises:
A drive socket having a cylindrical shape and having an opening at a lower end side for holding the nut;
a nut holder having a bottomed cylindrical shape, disposed inside the drive socket, with the bolt passing through its bottom, and restricting the movement of the nut held by the drive socket toward the tip end of the threaded portion of the bolt by means of the bottom;
A tension rod is disposed inside the nut holder, and has a screw hole on a lower end surface into which a tip side of the threaded portion is screwed with respect to the nut;
having
The tension rod and the drive socket are rotatable independently of each other.
A fastening inspection device characterized by the above.
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JP2006167815A (en) | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Nissan Motor Co Ltd | Bolt fastening tool with axial force sensor |
JP2010117334A (en) | 2008-11-11 | 2010-05-27 | Hiroshi Taniguchi | Method and instrument for measuring bolt axial force |
JP2020093320A (en) | 2018-12-11 | 2020-06-18 | 株式会社東日製作所 | Fastening device |
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- 2020-11-09 JP JP2020186584A patent/JP7530806B2/en active Active
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