JPH0223307B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、雄ねじ部材と雌ねじ部材よりなるね
じ対偶品の締付けの良否を判定する方法に係り、
更に詳細には、ナツトランナの如き自動締付装置
を用いたねじ対偶品の締付作業に於て、その締付
けの良否を判定する方法に係る。

［従来の技術］ 従来、ナツトランナの如き自動締付装置を用い
たねじ対偶品の締付作業に於て、その締付けが適
切に行われたか否かの判定は、トルクセンサを用
いて締付トルクが規定トルクになつたか否かを判
定することにより行われていた。更に進んで、ト
ルクセンサと回転角センサとを用い、所定の締付
け回転角に於て締付トルクが規定トルクであるか
否かを判別することによりねじ対偶品の締付けの
良否を判定することが、特開昭55−18349号公報
及び特開昭55−18350号公報に於て提案されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の特開昭公報に開示されているねじ対偶品
の締付けの良否を判定する方法に於ては、判定の
対象となるねじ対偶品についての締付時間或いは
締付角度の増大に対する締付トルクの増大の特性
を予め求めておき、締付開始後の比較的初期の一
つの時点にて締付時間或いは締付角度に対する締
付トルクが所定の関係にあるか否かが判定され、
その後締付時間或いは締付角度が最終的締付状態
に対応する締付時間又は締付角度に達したとき再
度締付トルクがそれに対応する所定の値にあるか
否かが測定され、その結果に基いてねじ対偶品の
締付けの良否が判定されるようになつている。し
かしかかる方法によつては、締付けの良否は各ね
じ対偶品の締付けがその都度最終的締付状態に達
するまで判定されず、従つて製作不良のねじ対偶
品があつても、それを早期に検出して無駄な締付
時間の浪費を回避することができず、また締付の
初期の段階と締付の最終段階の限られた状態に於
てのみ締付状態の良否が判定されるのでは、製作
不良のねじ対偶品であつてもたまたま初期の締付
段階と最終的締付段階に於て所定の締付トルクを
生じているような場合に、これを検出するするこ
とができないという問題がある。

本発明は、上記の如き問題に鑑み、ねじ対偶品
の製作の良否をその締付けの全段階に亙つて検査
することができると共に、締付けの開始から終了
に至る途中の段階で、締付不良が検出されたとき
には、いつでも直ちにそこで締付作業を中止する
ことにより、不良品に対し無益な締付作業を施す
ことによる作業時間の浪費を回避することとがで
きるような、ねじ対偶品による締付の良否を判定
する方法を提供することを課題としている。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題は、本発明によれば、締付量に対応
した締付トルクを繰返し測定しつつ正しく製作さ
れたねじ対偶品を次第に締付けて締付量と締付ト
ルクの対応関係を示すマスタリング締付特性を求
めてこれを記憶し、同種のねじ対偶品を締付量と
締付トルクの対応関係を繰返し測定し且これを前
記マスタリング締付特性と繰返し対比しつつ次第
に締付け、測定された締付量と締付トルクの対応
関係が前記マスタリング締付特性より許容範囲を
越えて相違したときその時点で当該ねじ対偶品を
不良と判定することを特徴とするねじ対偶品によ
る締付けの良否判定方法によつて達成される。

［発明の作用及び効果］ 上記の如く、任意の種類のねじ対偶品につい
て、まずそれが正しく製作されているときにその
締付けに当つて締付量と締付トルクの間に存在す
る対応関係を締付の初期から最終締付状態までそ
の全域に亙つてほぼ連続的に求めてマスタリング
締付特性をもとめ、次いで個々のねじ対偶品につ
いてその締付けを順次増大しつつ、その都度その
締付量と締付トルクの間の対応関係がマスタリン
グ締付特性と比較して許容限度を越えない範囲に
あるか否かを締付量の増大の過程に於て繰返し判
定することにより、任意の種類のねじ対偶品につ
いて幅広くその締付けの良否を判定することがで
き、しかも不良品が含まれていたときには、締付
けの早い時期にそれを検出することができるの
で、不良品について無駄な締付時間を浪費するこ
とを回避することができ、ねじ対偶品の締付作業
の能率を高めることができる。

［実施例］ 以下に添付の図を参照して本発明を実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図は本発明によるねじ対偶品の締付良否判
定方法の実施に使用される装置の一つの実施例を
示すブロツク線図である。この装置はトルクコン
トロールモジユール１０と、マスタコントロール
モジユール５０と、これらの間の信号伝送を行う
外部バスライン７０と、表示器７１と、設定器７
２とを有している。

締付トルクコントロールモジユール１０は、例
えば４チヤンネルコントロールモジユールとして
構成され、一つのトルクコントロールモジユール
は４軸分の締付良否の判定を行うようになつてお
り、第１図に示す実施例に於ては、かかるトルク
コントロールモジユール１０が４個設けられてい
ることにより、16軸の締付けの良否判定が行われ
るようになつている。このトルクコントロールモ
ジユール１０は、第２図に示されている如く、４
チヤンネル増幅器１１と、マルチプレクサを備え
たＡ／Ｄ変換器１２と、演算処理を行うための
CPU、ROM、RAM、タイマー機能を有する演
算回路１４と、外部バスライン７０とのインタフ
エイス回路１５と、コントロール出力回路１６
と、Ａ／Ｄ変換器１２及び前記各回路１４〜１６
の間の信号伝送を行う内部バスライン１７とを有
している。増幅器１１は、図示されていないナツ
トランナの各ワーキングヘツドに取付けられたト
ルクセンサ２０よりのトルク信号を入力端子Ａ〜
Ｄより与えられ、これらの信号を増幅してＡ／Ｄ
変換器１２へ出力するようになつている。演算回
路１４は後述の要領にてマスタリング締付特性を
記憶し、このマスタリング締付特性とねじ対偶品
の締付特性とを比較し、ねじ対偶品による締付け
の良否を判定する。コントロール出力回路１６
は、出力端子Ｉ〜Ｌより信号ケーブル１９を経て
図示されていないナツトランナの各ワーキングヘ
ツドのねじ締付駆動用バルブを閉弁する信号を図
示されていないナツトランナへ出力するようにな
つている。

第３図に示されている如く、マスタコントロー
ルモジユール５０はCPU、ROM、RAM、タイ
マー等を備えた演算回路５１と、入出力回路５２
と、外部バスライン７０に対するインタフエイス
回路５３と、パラレルＩ／Ｏインタフエイスコン
トローラ５４と、入力回路５５と、出力回路５６
と、これらの演算回路と入出力回路とインターフ
エイス回路とインターフエイスコントローラとを
相互に接続する内部バスライン５７とを有してい
る。入出力回路５２は出力端子Ｍよりケーブル７
３を経て良否判別モニター表示を行う表示器７１
へ表示信号を出力し、またケーブル７４によつて
入力端子Ｎに接続された設定器７２より各種のパ
ラメータ設定信号、即ち後述の公差値α、第一次
締付け完了トルク値Ta、規定トルク値Tb，Tc、
規定時間ta，tb等の信号を入力されるようになつ
ている。入力回路５５はケーブル７５によつてナ
ツトランナ制御装置８０（第１図）に接続され、
これより作動開始信号（ワーキングヘツド降下起
動指令信号）、ナツトランナ回転開始信号、リセ
ツト信号（原点復帰信号）を与えられ、これら信
号をケーブル５８を経てインタフエイスコントロ
ーラ５４へ出力するようになつている。出力回路
５６はケーブル５９によつてインタフエイスコン
トローラ５４に接続され、これより各ワーキング
ヘツドに於けるねじ対偶品の締付完了信号をケー
ブル７６を経てナツトランナ制御装置８０へ出力
するようになつている。

上述した装置はマルチCPU制御方式を採用し
ており、これによつて１ｍsec以下の短時間に多
軸のナツトランナのトルク制御を効率良く、しか
も各軸に対し独立して行うことができる。

本発明によるねじ対偶品締付けに対する良否判
定方法は、先ず正しく製作されたねじ対偶品をナ
ツトランナによつて実際に締付けるが、その際一
つの実施例として締付けの回転角度と締付けの時
間とが正しく対応する構造のナツトランナを使用
し、その締付作業の進行中の各時点に於ける締付
トルクを測定し、この測定値を時間に対する従属
変数として取込み、これをマスタリング締付特性
として記憶装置に記憶する。ねじ対偶品の締付作
業をこのように締付回転角度と締付時間を正確に
対応させるナツトランナにより時間の経過に対し
同じ要領にて行うことにより、本来締付回転角度
により表わされる締付量を一つの実施例として締
付作業に於ける経過時間として取扱うことができ
る。従つてこのように締付特性を締付作業時間と
締付トルクとの関係に於て得る場合には、ねじ対
偶品の締付量を測定する角度センサを必要としな
い。但しこの場合角度センサに相当する機能は当
然ナツトランナに組込まれる。

マスタリング締付特性を記憶するに当つては、
実際には実際にねじ締めする正常なねじ対偶品を
用いて締付作業の進行中の各時点に於ける締付ト
ルクを測定すると共に、所定の締付作業時間が経
過したときの締付トルクと当該所定経過時間に対
し予め計算により求められた理論締付トルクとの
比較を行い、先ずそのマスタリングねじ対偶品の
合否判定を行う。このマスタリングねじ対偶品に
より得られたマスタリング締付特性は、記憶装置
に記憶される。またこの時同時に測定されたマス
タリング締付特性について一定の上限公差値と下
限公差値を加減算し、マスタリング締付特性に沿
つたマスタリング上限締付特性とマスタリング下
限締付特性を記憶しておく。

第６図は上記の要領にて得られるマスタリング
締付特性の一例を示している。このグラフに於
て、WMはマスタリング締付け特性線を、UWM
は上限公差線を、LWMは下限公差線を示してい
る。

第４図は上述のマスタリング締付特性を得るた
めの作業ステツプを示すフローチヤートである。
ステツプ１に於ては、タイマーカウンタによつて
締付作業の進行に伴なう各時点t_iの計数が行われ
る。この各時点t_iは第４図のフローチヤートが繰
返し実施される各サイクルに対する時点であり、
そのサイクルタイムは第６図に示す如き締付特性
の時間に対する変化を十分正確に表わすことがで
きる値に設定される。尚、ねじ対偶品の締付けに
当つては、通常その初期に締付トルクを実質的に
生じない遊び代を締める過程があるので、taの開
始時点はそのような遊び代を締める過程が終了
し、実質的な締付トルクが生じ始める時点とされ
る。

ステツプ２に於ては、各サイクルの時点に於て
トルクセンサ２０によつて測定された締付トルク
Txの入力が行われる。

ステツプ３に於ては、締付トルクTxに公差値
αを加算した上限公差値TU_iが算出される。

ステツプ４に於ては、締付トルクTxより公差
値αを減算した下限公差値TL_iが算出される。

ステツプ５に於ては、t_iに於ける下限公差値
TU_iと下限公差値TL_iの記憶が行われる。

ステツプ６に於ては、締付トルクTxが或る所
定の第一次締付完了トルク値Taに達したか否か
の判別が行われる。上記のステツプ１〜５及び以
下に説明される一連のステツプを含むこのフロー
チヤートに沿う作業がサイクルタイム毎に繰返さ
れるにつれて締付トルクTxは次第に上昇し、や
がてTaに達する。Tx＝Taであることが検出さ
れた時には一次締付完了信号が出力され、これに
てナツトランナによるねじ対偶品の締付駆動が一
旦停止される。これはねじ対偶品の締付けに於け
るなじみを待つためである。

ここでステツプ７に於ては、一次締付完了時の
締付作業時間t_iが規定時間ta〜tbの範囲内にある
か否かの判別が行われる。締付作業時間t_iがその
規定時間内にない場合にはマスタリング締付特性
に異常をきたしていると判断してマスタリング
NG信号が出力される。これにより表示器７１は
マスタリングNG表示を行う。

締付作業時間t_iが前記規定時間内にある時に
は、それより一定時間Δtだけ休止したのち第二
次締付けが開始され、上述したステツプがステツ
プ１から再開されて繰返される。第二次締付けが
開始されると、締付トルクTxが更に増大するこ
とによりこれは所定値Ta以上になり、ステツプ
６の次はステツプ８へ進む。

ステツプ８に於ては、締付作業時間t_iが第二次
締付完了時間（マスタリング締付完了時間）tcに
達したか否かの判別が行われる。t_i＝tcになると、
第二次締付完了信号が出力され、これによりナツ
トランナによるねじ対偶品の締付駆動が停止され
る。

ステツプ９に於ては、第二次締付完了時の締付
トルクTxが規定トルク帯Tb〜Tc内にあるか否
かの判別が行われる。その締付トルクTxが規定
トルク帯から外れている場合にはマスタリング操
作の異常と判断し、マスタリングNG信号が出力
される。これにより表示器７１はマスタリング
NG表示を行う。Txが規定トルク帯に入つてい
る場合には、ステツプ10に於てマスタリング締付
完了を意味するマスタリングOK信号が出力され
る。これにより表示器７１はマスタリング締付作
業完了表示を行う。

上述したマスタリング締付操作は全軸同時に各
軸毎に独立した計測制御操作として行われてよ
く、このマスタリング締付操作が終了した後、各
軸に於て実際のねじ対偶品について締付良否判定
を伴なう締付けが行われる。第５図はその良否判
定作業のステツプを示している。先ずステツプ１
に於て、第４図のフローチヤートに於けるステツ
プ１に対応したタイマーカウンタにより締付作業
の各時点t_iの計数が行われる。

ステツプ２に於ては、トルクセンサ２０により
測定されたねじ対偶品の締付トルクTxの入力が
行われる。

ステツプ３に於ては、締付時点t_iに対応するマ
スタリング締付けの上限公差値TU_iと下限公差値
TL_iが記憶装置より呼出される。

ステツプ４に於ては、締付トルクTxがマスタ
リング締付けの公差内であるか否か、即ち、TL_i
＜Tx＜TU_iか否かの判別が行われる。Tx＞TU_i
となるのは、第６図に於て破線Ａで示されている
如く、ねじ対偶品の焼付き現象等によつて締付ト
ルクが異常に上昇したときであり、一方Tx＜
TL_iとなるのは、第６図に於て破線Ｂで示されて
いる如く、ねじ対偶品のねじ山潰れ等によつて締
付トルクが正常に上昇しない時であり、これらの
場合にはワークNG信号が出力される。これによ
り表示器７１はワークNG表示を行い、またナツ
トランナによるねじ対偶品の締付けが中止され
る。締付トルクTxがマスタリング締付公差内で
ある時にはナツトランナによるねじ対偶品の締付
けが続行される。

ステツプ５に於ては、締付トルクTxが第一次
締付完了トルク値Ｔであるか否か判別が行われ
る。図示のフローチヤートに沿つた締付判定作業
がサイクルタイム毎に何回か繰返された後、Tx
＝Taであることが判定された時には第一次締付
完了信号が出力され、これによつてナツトランナ
によるねじ対偶品の締付駆動が停止される。

第一次締付完了後、一定時間Δtが経過すると、
第二次締付けが開始される。そして更に締付けが
増大されつつ上述した締付判定のステツプが再び
繰返される。そして締付けが順調に行われ、締付
トルクTxが第二次締付完了トルク帯Tb〜Tcの
中央値になると、ステツプ６に於て第二次締付完
了信号が出力される。これにより表示器７１は締
付完了表示を行い、またナツトランナによる締付
けが終了する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による良否判定方法の実施に使
用する装置の一つの実施例を示すブロツク線図、
第２図は第１図に示された装置に用いられるトル
クコントロールモジユールの一つの実施例を示す
ブロツク線図、第３図は第１図に示された装置に
用いられるマスタコントロールモジユールの一つ
の実施例を示すブロツク線図、第４図はマスタリ
ング作業の作業ステツプを示す作業ステツプ図、
第５図は良否判定作業の作業ステツプを示す作業
ステツプ図、第６図は本発明による良否判定方法
に用いるマスタリング締付特性の一例を示すグラ
フである。 １０……トルクコントロールモジユール、１１
……増幅器、１２……Ａ／Ｄ変換器、１３……デ
イジタル入力回路、１４……演算回路、１５……
インタフエイス回路、１６……コントロール出力
回路、１７……内部バスライン、１８……内部バ
スライン、１９……ケーブル、２０……トルクセ
ンサ、５０……マスタコントロールモジユール、
５１……演算回路マスタリング、５２……入出力
回路、５３……インタフエイス回路、５４……パ
ラレルＩ／Ｏインタフエイスコントローラ、５５
……入力回路、５６……出力回路、５７……内部
バスライン、５８，５９……ケーブル、７０……
外部バスライン、７１……表示器、７２……設定
器、７３〜７６……ケーブル、８０……ナツトラ
ンナ制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 締付量に対応した締付トルクを繰返し測定し
   つつ正しく製作されたねじ対偶品を次第に締付け
   て締付量と締付トルクの対応関係を示すマスタリ
   ング締付特性を求めてこれを記憶し、同種のねじ
   対偶品を締付量と締付トルクの対応関係を繰返し
   測定し且これを前記マスタリング締付特性と繰返
   し対比しつつ次第に締付け、測定された締付量と
   締付トルクの対応関係が前記マスタリング締付特
   性より許容範囲を越えて相違したときその時点で
   当該ねじ対偶品を不良と判定することを特徴とす
   るねじ対偶品による締付けの良否判定方法。