JPH05116041A - 多軸ナツトランナの同期締め付け制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、多軸ナットランナにおいて、先に設
定トルクに到達した軸の締め付けトルクを、他の軸も設
定トルクに到達するまで保持することによって、先に設
定トルクに到達した軸で締め付けたボルト座面のワーク
に対する押圧力の低下を防ぎ、ワークに対する各ボルト
に押圧力を均等にしてワークを固定することを目的とす
る。 【構成】ソケット部の締め付けトルクと設定トルクとの
比較を行うトルク比較手段と、前記締め付けトルクの制
御を行う制御手段とを有する多軸ナットランナの同期締
め付け制御装置において、前記締め付けトルクと前記設
定トルクが一致すると一致信号を送信するトルク比較手
段と、全てのトルク比較手段から一致信号を受信すると
到達信号を送信する総合制御手段と、前記一致信号が送
信されてから前記到達信号を受信するまで前記設定トル
クと同等の締め付けトルクをソケット部において保持す
るトルク保持手段とを有する事を特徴とする多軸ナット
ランナの同期締め付け制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークを複数のボルト
・ナット等で固定するのにワークを確実に固定するよう
に制御する多軸ナットランナのトルク制御装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】モーター部とトルク検出器を備えたソケ
ット部とを有するナットランナと、ソケット部の締め付
けトルクと設定トルクとの比較を行う制御部とを備えた
複数の締め付け部と、締め付け部に対し締め付けトルク
の制御信号を送る総合制御ユニット部とを有する多軸ナ
ットランナにおいては、すべてのナットランナの設定ト
ルクを同一に設定しても、ネジの製造誤差等でネジと被
締結部との接合状態が異なるので、締め付け開始から締
め付け終了までに要する時間は各ナットランナによって
異ってしまう。その状態で締め付けを行えば、一つのナ
ットランナが先に締めつけを完了した後、ワークが傾い
た状態で他のナットランナで締め付けを行う事になり、
締結面に対してボルトの押圧力の作用方向が垂直でなく
なるので、先に締め付けを完了したナットランナのワー
クに対する最終締め付け力が安定しないという不具合が
生じてしまう。このために例えば、特開昭５８−５６７
３９号公報には図７に示すように、各ドライバビットの
締め付けトルクが仮締め付けトルク値に達した軸は、ド
ライバビットにつながっているパルスモーターの回転を
一旦停止させ、他の回転を続けている軸がワークを押さ
えてワークの傾きを解消させた後、締め付けを再開す
る。このために各ドライバビットのワークに対する最終
締め付けトルクを一定にできるという効果がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の技
術では、ドライバビットが最終設定トルクに到達すると
同時に締め付けを停止するが、最終設定トルクに到達し
ていないドライバビットはボルトをさらに締め付けるの
で、ボルトのワークに対する押圧力が増す。すると先に
設定トルクに到達したドライバビットによって締め付け
られたボルトの座面から、離れる方向にワークが押され
て、先に設定トルクに到達したボルト座面のワークに対
する押圧力が減少してしまう。その後締め付けを終了す
ると、ボルトのワークに対する押圧力が部分的に不足す
るという不具合が生じる。本発明は、多軸ナットランナ
において、先に設定トルクに到達した軸の締め付けトル
クを、他の軸も設定トルクに到達するまで保持すること
によって、先に設定トルクに到達した軸で締め付けたボ
ルト座面のワークに対する押圧力の低下を防ぎ、ワーク
に対する各ボルトに押圧力を均等にしてワークを固定す
ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】ソケット部の締め付けト
ルクと設定トルクとの比較を行うトルク比較手段と、前
記締め付けトルクの制御を行う制御手段とを有する多軸
ナットランナの同期締め付け制御装置において、前記締
め付けトルクと前記設定トルクが一致すると一致信号を
送信するトルク比較手段と、全てのトルク比較手段から
一致信号を受信すると到達信号を送信する総合制御手段
と、前記一致信号が送信されてから前記到達信号を受信
するまで前記設定トルクと同等の締め付けトルクをソケ
ット部において保持するトルク保持手段とを有する事を
特徴とする。

【０００５】

【作用】上記手段により、まず各ソケット部の締め付け
トルクを上昇させていき、締め付けトルクが設定トルク
に到達したソケット部は、全てのソケット部の締め付け
トルクが設定トルクに到達するまで締め付けトルクで保
持し続けておく。この時に、設定トルクに到達していな
いソケット部は回転を続けるためボルトがワークを締結
部方向に押し、設定トルクに到達したボルトのワークに
対する押圧力が低下する。しかし先に設定トルクに到達
したボルトのソケット部は締め付けトルクを保持してい
るので、ボルトを追加回転させボルトのワークに対する
押圧力を回復して押圧力を維持する。そして全てのソケ
ット部が設定トルクに到達すれば、次の設定トルクに向
けて全てのソケット部の締め付けトルクを上昇させる。
上記のような操作を繰り返し、全てのソケット部の締め
付けトルクが最終設定トルクに到達すれば、各締め付け
ユニット部の締め付けを終了する。

【０００６】

【実施例】続いて、この発明の一実施例について図２か
ら図６に基づいて以下に説明する。まず実施例の構成を
図２に基づいて説明する。構成を大きく三つに分ける
と、一つはモーター部１０ａ、１０ｂ・トルク検出部１
１ａ、１１ｂ・ソケット部１２ａ、１２ｂを有するナッ
トランナ９ａ、９ｂと、二つ目は制御部２ａ、２ｂ内に
ありソケット部１２ａ、１２ｂのトルク値と設定トルク
値を比較する現在値−設定値比較部３ａ、３ｂとを備え
た複数の締め付けユニット部１ａ、１ｂであり、三つ目
は現在値−設定値比較部３ａ、３ｂからの一致信号をも
とに、同期レジスタ１６と同期レジスタ加算部１７によ
り、二つの締め付けユニット部の締め付けトルク等を管
理する総合制御ユニット部１５である。

【０００７】次に上記構成部間の入出力信号について図
２に基づいて説明する。 信号１３ａ、１３ｂについて トルク検出部（トルク値・アナログ値変換部）１１ａ、
１１ｂから、アナログ値増幅部５ａ、５ｂとアナログ・
デジタル変換部４ａ、４ｂを通って現在値−設定値比較
部３ａ、３ｂに送信される締め付けトルク値信号。 信号１４ａ、１４ｂについて ソケット部１２ａ、１２ｂのトルク値と設定トルク値が
一致したならば、現在値−設定値比較部３ａ、３ｂを備
えた制御部２ａ、２ｂから同期レジスタ加算部１７に対
して送られる締め付けトルク一致信号。あるいは締め付
けユニット部１ａ、１ｂが最終設定トルクに到達したな
らば、制御部２ａ、２ｂから同期レジスタ加算部１７に
送信される最終設定トルク到達信号。 信号１８ａ、１８ｂについて 同期レジスタ１６から制御部２ａ、２ｂに送信される締
め付け開始信号、あるいは制御部２ａ、２ｂから同期レ
ジスタ加算部１７にトルク一致信号が送信されて、かつ
制御部２ａ、２ｂから同期レジスタ加算部１７に最終設
定トルク到達信号が送信されていなければ、同期レジス
タ１６から制御部２ａ，２ｂに送信される締め付けトル
ク上昇信号。 信号６ａ、６ｂについて 制御部２ａ、２ｂからサーボアンプ８ａ、８ｂに送信さ
れるトルク値信号。

【０００８】次に上記構成の締め付けユニット部１ａ、
１ｂと総合制御ユニット部１５のトルク制御動作を図
３、図４のフローチャートおよび図２のブロック図を用
いて説明する。図３においては締め付けユニット部１
ａ、１ｂの制御方法が示してある。最初に総合制御ユニ
ット部１５から締め付け開始信号を受信したかどうかの
判断を行い、受信していれば次のステップに移る。（ス
テップ２００）次に、制御部２ａ、２ｂ内にある現在値
−設定値比較部３ａ、３ｂに予め入力されているトルク
設定値・Ｔｎの第１の設定値Ｔ１が読み出される。（ス
テップ２１０） そしてソケット部１２ａ、１２ｂの締
め付けトルクを第１の設定値Ｔ１に向けて上昇させ、ボ
ルト１９ａ、１９ｂの締め付けを開始する。（ステップ
２２０）各ソケットは締め付け動作中において、個別に
現在値−設定値比較部３ａ、３ｂで上昇する締め付けト
ルクと設定トルクＴ１との比較を行い（ステップ２３
０）、締め付けトルクの現在値と設定トルクＴ１が一致
しなければ比較を繰り返し行い、一致したならば総合制
御ユニット部１５の同期レジスタ加算部１７に、締め付
けトルクと設定トルクＴ１一致信号を送る。（ステップ
２４０）その後同期レジスタ１６から締め付けユニット
部１ａ、１ｂにトルク上昇信号（締め付けユニット部１
ａ、１ｂが両方とも設定トルクと一致すると送信され
る）が送信されるまで、各ソケット部１２ａ、１２ｂの
締め付けトルクを設定トルク値で保持し続ける。（ステ
ップ２５０）（ステップ２６０）締め付けを保持してい
た締め付けユニット部１ａ、あるいは１ｂに同期レジス
タ１６から、締め付けトルク上昇信号があると、Ｔｎが
最終の設定値でなければ次の設定値Ｔ（ｎ＋１）を現在
値−設定値比較部３ａ、３ｂから読み出し、ステップ２
２０へ戻り上記締め付け動作を設定値の個数だけ繰り返
す（ステップ２７０）、Ｔｎが最終の設定値であれば最
終設定トルク到達信号を同期レジスタ加算部１７に送信
する。（ステップ２７０）（ステップ２８０）最終設定
トルク到達信号を送信し、締め付けトルクを保持してい
た締め付けユニットは、総合制御ユニット部１５から締
め付け完了信号を受信したら、締め付けユニット部１
ａ、１ｂの締め付けを終了し、制御も終了する。（ステ
ップ２９０）（ステップ３００）

【０００９】一方、図４には総合制御ユニット部１５の
制御方法が示してある。最初に締め付け開始信号を締め
付けユニット部１ａ、１ｂに送信した後に、（ステップ
１００）、同期レジスタ１６の内容をクリアする。（ス
テップ１１０）そして両締め付けユニット部１ａ、１ｂ
から締め付けトルクと設定トルクの一致信号を検知して
いなければ締め付けユニット部１ａ、１ｂの締め付けを
続行させ、一致信号を検知したら次のステップに移る。
（ステップ１２０）そして両締め付けユニット部１ａ、
１ｂから最終設定トルク到達信号を検知していなけれ
ば、両締め付けユニット部１ａ、１ｂに対して締め付け
トルク上昇指示を行った後にステップ１１０に戻り（ス
テップ１４０）、両締め付けユニット部１ａ、１ｂから
最終設定トルク到達信号を検知していれば、締め付け完
了信号を締め付けユニット部１ａ、１ｂに送信し制御を
終了する（ステップ１５０）（ステップ１６０）

【００１０】次に上記締め付け制御において設定トルク
の個数を５とし、締め付けユニット部１ｂが締め付けユ
ニット部１ａに対し、常に遅れて設定トルクに到達する
場合に、締め付けユニット部１ａ、１ｂがボルト１９
ａ、１９ｂで、ワーク２０を締め付ける様子について図
５および図６に基づいて説明する。図５に示すように、
締め付けユニット１ａのソケット部１２ａにおける締め
付けトルクが、締め付けユニット１ｂのソケット部１２
ｂより早く設定トルクＴ１に到達したとき、ソケット部
１２ｂが設定トルクＴ１に到達するまで、ソケット部１
２ａは締め付けトルクを設定トルクＴ１で保持し続けて
おく。その時図６のように設定トルクに到達していない
ソケット部１２ｂは回転を続けてボルト１９ｂがワーク
２０を締結部２１方向に押し、締め付け力を保持してい
たボルト１９ａ座面のワーク２０に対する押圧力が低下
する。しかしソケット部１２ａは締め付けトルクを保持
しているのでボルト１９ａを追加回転させボルト１９ａ
座面のワーク２０に対する押圧力を維持する。そしてソ
ケット部１２ｂが設定トルクＴ１に到達すれば、次の設
定トルクＴ２に向けてソケット部１２ａ、１２ｂの締め
付けトルクを上昇させる。上記の工程を１工程として、
５工程この工程を繰り返していき、締め付けユニット部
１ａの締め付けトルクが設定トルクＴ５に到達すると上
記と同様に締め付けトルクを保持し、締め付けユニット
１ｂが設定トルクＴ５に到達すれば、締め付けユニット
１ａ、１ｂの締め付けを終了する。

【００１１】以下に本実施例の効果について説明する。
ソケット１２ａ、１２ｂの締め付けトルクを多段階に上
昇させ、先に設定トルクに到達したソケット１２ａは、
その段階ごとに全てのソケットが設定トルクに到達する
まで設定トルク値を維持する制御を行うので、ボルトの
押圧力が不足すると、それを補うようにソケットを微小
回転させる事が出来る。このためワークに対して常にボ
ルトが押しつけ力を加える事になり、締め付け途中のワ
ークの傾きが防止できる。

【００１２】

【発明の効果】本発明は、多軸ナットランナにおいて、
先に設定トルクに到達した軸の締め付けトルクを、他の
軸も設定トルクに到達するまで保持することによって、
先に設定トルクに到達した軸のボルト座面のワークに対
する押圧力の低下を防ぎ、ワークに対する各ボルトの押
圧力を均等にしてワークを固定することができる。この
ためワークの組付を確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるクレーム対応図

【図２】本発明に係わる多軸ナットランナの同期締め付
け制御装置を示すブロック図

【図３】本発明に係わる実施例の締め付けユニット部１
ａ、１ｂの締め付け制御を示すフローチャート

【図４】本発明に係わる実施例の総合制御ユニット部１
５の締め付けユニット１ａ、１ｂへの制御を示すフロー
チャート

【図５】本発明に係わる実施例のソケット部１２ａ、１
２ｂの経時的締めつけトルク変化を示す図

【図６】本発明に係わる実施例のボルト１９ａ、１９
ｂ、ワーク２０、締結部２１の締めつけ状態を示す断面
図

【図７】従来技術に係わる多軸ナットランナの締めつけ
制御を示すフローチャート

【符号の説明】

１ａ、１ｂ ・・・締めつけユニット ２ａ、２ｂ ・・・制御部 ３ａ、３ｂ ・・・現在値−設定値比較部 ４ａ、４ｂ ・・・アナログ・デジタル変換部 ５ａ、５ｂ ・・・アナログ増幅部 ６ａ、６ｂ ・・・トルク上昇信号 ７ ・・・駆動用電流 ８ａ、８ｂ ・・・サーボアンプ ９ａ、９ｂ ・・・ナットランナ １０ａ、１０ｂ ・・・モーター部 １１ａ、１１ｂ ・・・トルク検出部（トルク値・アナ
ログ値変換部） １２ａ、１２ｂ ・・・ソケット部 １３ａ、１３ｂ ・・・締めつけトルク値信号 １４ａ、１４ｂ ・・・最終設定トルク到達信号・トル
ク一致信号 １５ａ ・・・総合制御ユニット部 １６ ・・・同期レジスタ １７ ・・・同期レジスタ加算部 １８ａ、１８ｂ ・・・トルク上昇指示信号・締め付け
開始信号 １９ａ、１９ｂ ・・・ボルト ２０ ・・・ワーク ２１ ・・・締結部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ソケット部の締め付けトルクと設定トルク
   との比較を行うトルク比較手段と、前記締め付けトルク
   の制御を行う制御手段とを有する多軸ナットランナの同
   期締め付け制御装置において、前記締め付けトルクと前
   記設定トルクが一致すると一致信号を送信するトルク比
   較手段と、全てのトルク比較手段から一致信号を受信す
   ると到達信号を送信する総合制御手段と、前記一致信号
   が送信されてから前記到達信号を受信するまで前記設定
   トルクと同等の締め付けトルクをソケット部において保
   持するトルク保持手段とを有する事を特徴とする多軸ナ
   ットランナの同期締め付け制御装置。