JPH068074A - Screw fastening device - Google Patents

Screw fastening device

Info

Publication number
JPH068074A
JPH068074A JP4196492A JP19649292A JPH068074A JP H068074 A JPH068074 A JP H068074A JP 4196492 A JP4196492 A JP 4196492A JP 19649292 A JP19649292 A JP 19649292A JP H068074 A JPH068074 A JP H068074A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
socket
screw
nut runner
tightening
pressing force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4196492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirohisa Sakai
浩久 酒井
Satoshi Yasumatsu
智 安松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP4196492A priority Critical patent/JPH068074A/en
Publication of JPH068074A publication Critical patent/JPH068074A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a screw fastening device capable of preventing the galling of screws by keeping pressing force, imparted to the screws during fastening, constant. CONSTITUTION:After a socket 42 is fitted to a bolt 50, an articulated robot 20 is operated by the operation of a control unit 10, and a nut runner 26 is moved by the specified distance in the X-axis direction, so that the socket 42 is pressed to the bolt 50 with the specified pressing force in the X-axis direction. When the socket 42 is rotated by a built-in driving motor 30 to start fastening, the screw-in quantity (x) is computed by a control unit 10 from the screw pitch P and the rotating speed N of the socket 42, and the nut runner 26 is moved by the distance (x) in the X-axis direction by the articulated robot 20. As a result, the nut runner 26 advances by the advance part of the socket 42 in association with the fastening of the bolt 50, so that a coil spring 38 always maintains the specified contraction quantity, and thus pressing force imparted to the socket 42 is kept to the specified grade.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ボルト,ナット等を
自動的に締め付けるためのネジ締め付けロボットに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a screw tightening robot for automatically tightening bolts, nuts and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】機械の組み立て工程等において、ボル
ト,ナット,ネジ等を自動的に締め付けるために、種々
のネジ締め付け装置が開発され、使用されている。例え
ば、多関節ロボットによって三次元的に移動可能なユニ
ットに、ナットランナを取り付けた構造のネジ締め付け
装置が使用される。このネジ締め付け装置においては、
ナットランナのソケットをボルトヘッド等に嵌合させ
て、駆動モータでソケットを回転させることによって、
自動的にボルト等の締め付けが行われる。このようなネ
ジ締め付け装置においては、ソケットの回転時に反力に
よってボルトヘッド等からソケットが外れてしまうのを
防ぐために、押し付け力を付与しながら締め付けを行う
必要がある。
2. Description of the Related Art Various screw tightening devices have been developed and used for automatically tightening bolts, nuts, screws, etc. in a machine assembling process. For example, a screw tightening device having a structure in which a nut runner is attached to a unit that can be moved three-dimensionally by an articulated robot is used. In this screw tightening device,
By fitting the nut runner socket to the bolt head etc. and rotating the socket with the drive motor,
Bolts are automatically tightened. In such a screw tightening device, it is necessary to perform tightening while applying a pressing force in order to prevent the socket from coming off from the bolt head or the like due to a reaction force when the socket rotates.

【0003】このための方法として、例えば、特開平2
−284833号公報に開示されたネジ締め方法の発明
がある。この公報に記載された技術においては、ネジ部
材に対して一定の加圧力を付与しながら締め付けを行
い、ねじ込みとともにネジ締めヘッドを移動させてい
る。しかしながら、かかる移動式の加圧力制御機構は装
置が複雑になることから、より簡単な機構として、スプ
リングにより押し付け力を付与する方法が用いられる。
すなわち、ナットランナのソケット部分をスライド可能
として、このソケット部分がスプリングによって軸方向
に付勢されている。このスプリングの押し付け力によっ
て、ソケットがボルト等に押し付けられながら回転し
て、締め付けが行われる。このような方式をとることに
よって、上記公報に記載の技術におけるような移動機構
および加圧機構を必要としないため、構成が簡単になり
装置が安価になるという利点が得られる。
As a method for this, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 2
There is an invention of a screw tightening method disclosed in Japanese Patent Publication No. 284833. In the technique described in this publication, tightening is performed while applying a constant pressure to the screw member, and the screw tightening head is moved along with screwing. However, since such a movable pressing force control mechanism complicates the device, a method of applying a pressing force with a spring is used as a simpler mechanism.
That is, the socket portion of the nut runner is slidable, and the socket portion is axially biased by the spring. Due to the pressing force of this spring, the socket is rotated while being pressed against a bolt or the like, and tightening is performed. By adopting such a system, the moving mechanism and the pressurizing mechanism as in the technique described in the above publication are not required, and therefore, there is an advantage that the configuration is simple and the device is inexpensive.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
スプリング押し付け方式による締め付けの際には、ネジ
類のカジリが多発することがわかった。このようにネジ
類のカジリが多発することによって、その度にネジ締め
付け装置を停止させてカジリが発生した部材を交換する
必要があるため、ネジ類の自動締め付け工程の効率が著
しく低下してしまうという問題点があった。そこで、こ
のネジ類のカジリの発生について、本発明者らが鋭意研
究した結果、締め付け中に発生するネジ類のカジリの大
部分が、スプリングによる押し付け力の変化に起因する
ものであることが判明した。すなわち、上記の方法にお
いては、スプリングによる付勢力は、ボルト等のネジ類
の締め付けに伴ってソケットが前進してスプリングが伸
びるため、次第に弱まっていく。この結果、締め付けの
間の押し付け力が一定にならず、経時的に変化する。こ
のように押し付け力が変化すると、カジリが多発するこ
とがわかった。特に、締め付けの最終段階まで必要な押
し付け力を付与するためには、締め付けの初期に過大な
押し付け力を与える必要があり、この締め付け初期には
とりわけカジリが発生し易くなる。そこで本発明におい
ては、バネ手段を用いた簡単な構成において、締め付け
の間にネジ類に付与される押し付け力を一定に保つこと
によって、ネジ類のカジリを防止することができるネジ
締め付け装置を提供することを目的とする。
However, it has been found that when the above-mentioned spring pressing method is used for tightening, screwing is frequently caused. Due to such frequent occurrence of galling of screws, it is necessary to stop the screw tightening device and replace the member in which galling has occurred each time, so the efficiency of the automatic tightening process of screws is significantly reduced. There was a problem. Therefore, the inventors of the present invention have diligently studied the occurrence of galling of the screws, and as a result, it has been found that most of the galling of the screws generated during tightening is caused by the change in the pressing force of the spring. did. That is, in the above method, the urging force of the spring gradually weakens as the socket advances and the spring extends as the screws such as bolts are tightened. As a result, the pressing force during tightening is not constant and changes over time. It was found that when the pressing force changes in this way, galling frequently occurs. In particular, in order to apply the necessary pressing force up to the final stage of tightening, it is necessary to apply an excessively large pressing force at the initial stage of tightening, and galling is particularly likely to occur at the initial stage of tightening. In view of this, the present invention provides a screw tightening device capable of preventing galling of screws by maintaining a constant pressing force applied to screws during tightening with a simple structure using spring means. The purpose is to do.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】そこで本発明において
は、上記課題を解決するために、ソケット支持部に対し
て軸方向にスライド可能に取り付けられたソケットと、
該ソケットと前記ソケット支持部の間に嵌挿され、該ソ
ケットに対して軸方向に押し付け力を付与するバネ手段
と、前記ソケットを軸回りに回転させるソケット回転手
段とを有するナットランナを備えたネジ締め付け装置で
あって、ネジピッチと前記ソケットの回転数とからネジ
込み量を算出するネジ込み量算出手段と、該ネジ込み量
算出手段により算出されたネジ込み量に相当する距離だ
け前記ナットランナを前記ソケットの軸方向に移動させ
るナットランナ移動手段とを有するネジ締め付け装置を
創出した。
In order to solve the above problems, the present invention provides a socket mounted axially slidably on a socket support portion,
A screw provided with a nut runner, which is fitted between the socket and the socket support portion and has a spring means for applying a pressing force to the socket in the axial direction and a socket rotating means for rotating the socket around an axis. In the tightening device, the screw-in amount calculating means for calculating the screw-in amount from the screw pitch and the number of rotations of the socket, and the nut runner by the distance corresponding to the screw-in amount calculated by the screw-in amount calculating means. A screw tightening device having a nut runner moving means for moving the socket in the axial direction has been created.

【0006】[0006]

【作用】さて、上記構成を備えた本発明に係るネジ締め
付け装置によると、ネジ類の自動的な締め付けが、以下
のようにして行われる。まず、ソケットがネジ類のヘッ
ド(ボルトヘッド,ナット等)に嵌合させられる。続い
て、ナットランナ本体が軸方向に所定距離だけ移動させ
られて、ソケットとナットランナ本体の間に嵌挿された
バネ手段が縮められる。これによって、ソケットに対し
て軸方向に所定の押し付け力が付与されて、ソケットが
ネジ類のヘッドに押し付けられる。この状態から、ソケ
ット回転手段によってソケットが軸回りに回転させられ
て、ネジ類の締め付けが開始される。この締め付け中に
おいて、ネジ込み量算出手段によって、ネジピッチとソ
ケットの回転数とからネジ込み量が算出される。そし
て、ナットランナ移動手段によって、前記算出されたネ
ジ込み量に相当する距離だけ、ナットランナがソケット
の軸方向に移動させられる。これによって、ネジ類の締
め付けに伴ってソケットが前進する分だけナットランナ
も追従して移動する。この結果、ソケットとナットラン
ナ本体の間に嵌挿されたバネ手段が常に所定の縮み量を
維持し、バネ手段によってソケットに対して付与される
押し付け力が所定の大きさに保たれる。このようにし
て、バネ手段を用いた簡単な構成において、締め付けの
間にネジ類に付与される押し付け力を一定に保つことに
よって、ネジ類のカジリを防止することができる。
According to the screw tightening device of the present invention having the above structure, the screws are automatically tightened as follows. First, the socket is fitted to a head such as a screw (bolt head, nut, etc.). Then, the nut runner main body is moved in the axial direction by a predetermined distance, and the spring means fitted between the socket and the nut runner main body is contracted. As a result, a predetermined pressing force is applied to the socket in the axial direction, and the socket is pressed against the head of screws or the like. From this state, the socket rotating means rotates the socket around the axis, and tightening of screws is started. During this tightening, the screw-in amount calculating means calculates the screw-in amount from the screw pitch and the number of rotations of the socket. Then, the nut runner moving means moves the nut runner in the axial direction of the socket by a distance corresponding to the calculated screw-in amount. As a result, the nut runner also follows and moves as much as the socket advances as the screws are tightened. As a result, the spring means fitted between the socket and the nut runner body always maintains a predetermined amount of contraction, and the pressing force applied to the socket by the spring means is maintained at a predetermined magnitude. In this way, with a simple structure using the spring means, it is possible to prevent galling of the screws by keeping the pressing force applied to the screws constant during tightening.

【0007】[0007]

【実施例】次に、本発明を具現化した一実施例につい
て、図1〜図5を参照して説明する。図1は本発明に係
るネジ締め付け装置の一実施例を示す図であり、図1
(A)は本実施例のネジ締め付け装置の全体構成を示す
図である。また、図1(B)は、ネジ締め付け装置を構
成するナットランナの構造を示す断面図である。図1
(A)に示されるように、本実施例のネジ締め付け装置
2は、多関節ロボット20と、この多関節ロボット20
にナットランナ取り付け板28を介して固定された二台
のナットランナ26A,26Bを中心として構成されて
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a diagram showing an embodiment of a screw tightening device according to the present invention.
(A) is a figure which shows the whole structure of the screw fastening device of a present Example. Further, FIG. 1B is a cross-sectional view showing the structure of the nut runner that constitutes the screw tightening device. Figure 1
As shown in (A), the screw tightening device 2 of the present embodiment includes an articulated robot 20 and the articulated robot 20.
The two nut runners 26A and 26B are fixed to each other via a nut runner mounting plate 28.

【0008】前記ナットランナ取り付け板24は、多関
節ロボット20の先端に固定されており、多関節ロボッ
ト20の作動によって三次元的に移動することが可能に
なっている。この多関節ロボット20およびナットラン
ナ26A,26Bの作動は制御ユニット10によって制
御され、このための制御信号は制御信号入力線12によ
って、制御ユニット10から多関節ロボット20および
ナットランナ26A,26Bに入力される。一方、多関
節ロボット20およびナットランナ26A,26Bの作
動を示す信号が、作動信号出力線14によって制御ユニ
ット10に出力される。制御ユニット10は、CPU
(中央処理装置)とRAM,ROMのメモリ等を備え、
これらがバスによってデータ転送自在に接続されたコン
ピュータシステムである。この制御ユニット10におい
て、作動信号出力線14で伝達される多関節ロボット2
0,ナットランナ26A,26Bの作動に関する情報が
処理され、これらの作動を制御する信号が出力される。
The nut runner mounting plate 24 is fixed to the tip of the articulated robot 20 and can be moved three-dimensionally by the operation of the articulated robot 20. The operation of the articulated robot 20 and the nut runners 26A and 26B is controlled by the control unit 10, and the control signal for this is input from the control unit 10 to the articulated robot 20 and the nut runners 26A and 26B. . On the other hand, a signal indicating the operation of the articulated robot 20 and the nut runners 26A and 26B is output to the control unit 10 by the operation signal output line 14. The control unit 10 is a CPU
(Central processing unit) and RAM, ROM memory, etc.
These are computer systems connected by a bus so that data can be transferred freely. In this control unit 10, the articulated robot 2 transmitted through the operation signal output line 14
0, information regarding the operation of the nut runners 26A, 26B is processed, and signals for controlling these operations are output.

【0009】前記ナットランナ26Aおよび26Bは、
ナットランナ基台部28Aおよび28Bにおいて、ナッ
トランナ取り付け板24に固定されている。このナット
ランナ基台部28A,28B上に、ナットランナ本体部
34A,34B,シリンダ36A,36B,ソケット部
材40A,40Bが取り付けられている。このナットラ
ンナ26A,26Bの構造について、図1(B)の断面
図を参照して詳細に説明する。二台のナットランナ26
A,26Bは、いずれも図1(B)に示される構造を有
している。図1(B)に示されるように、前記ナットラ
ンナ基台部28には、駆動モータ30およびトルクトラ
ンスデューサ32が内蔵されている。駆動モータ30
は、前記シリンダ36を回転させることによって、ソケ
ット部材40を回転させるナットランナ駆動用のモータ
である。また、トルクトランスデューサ32は、この駆
動モータ30の回転時のトルクを測定するためのトルク
測定器である。駆動モータ30には、制御信号入力線1
2が分岐して接続されており、トルクトランスデューサ
32には、作動信号出力線14が分岐して接続されてい
る。
The nut runners 26A and 26B are
The nut runner base portions 28A and 28B are fixed to the nut runner mounting plate 24. On the nut runner base portions 28A and 28B, the nut runner main body portions 34A and 34B, the cylinders 36A and 36B, and the socket members 40A and 40B are attached. The structure of the nut runners 26A and 26B will be described in detail with reference to the sectional view of FIG. Two nutrunners 26
Both A and 26B have the structure shown in FIG. As shown in FIG. 1B, a drive motor 30 and a torque transducer 32 are built in the nut runner base portion 28. Drive motor 30
Is a motor for driving a nut runner that rotates the socket member 40 by rotating the cylinder 36. Further, the torque transducer 32 is a torque measuring device for measuring the torque when the drive motor 30 rotates. The drive motor 30 has a control signal input line 1
2 is branched and connected, and the operation signal output line 14 is branched and connected to the torque transducer 32.

【0010】図1(B)に示されるように、ナットラン
ナ本体34には、シリンダ36が軸回りに回転可能に取
り付けられている。このシリンダ36の内部には、シリ
ンダ穴36aが設けられており、このシリンダ穴36a
にはソケット部材40が嵌合している。シリンダ穴36
aの右側は小径部36bとなっており、ソケット部材4
0の後端に設けられたピストン部46が小径部36bの
段差に当接することによって、ソケット部材40の抜け
止めがされている。前記小径部36bの内壁にはスプラ
イン歯が設けられており、一方ソケット部材40の外周
にはこれと対応するスプライン歯が設けられている。以
上の構造によって、ソケット部材40とシリンダ36と
は、軸方向にスライド可能で軸回りには相対回転不能に
スプライン結合されている。ソケット部材40の先端に
は太径のソケット部42が設けられており、このソケッ
ト部42には、ボルトヘッドやナットの外周に嵌合する
六角形の嵌合穴44が設けられている。さらに、ソケッ
ト部42とシリンダ36の間には、コイルスプリング3
8が嵌挿されている。このコイルスプリング38は、ソ
ケット部材40に対して図1(B)の右方向への押し付
け力を付与するバネ手段である。
As shown in FIG. 1 (B), a cylinder 36 is attached to the nut runner main body 34 so as to be rotatable about its axis. A cylinder hole 36a is provided inside the cylinder 36.
A socket member 40 is fitted in the socket. Cylinder hole 36
The small diameter portion 36b is formed on the right side of "a".
The socket member 40 is prevented from coming off by the piston portion 46 provided at the rear end of 0 abutting on the step of the small diameter portion 36b. Spline teeth are provided on the inner wall of the small diameter portion 36b, while spline teeth corresponding to the spline teeth are provided on the outer periphery of the socket member 40. With the above structure, the socket member 40 and the cylinder 36 are spline-coupled so as to be slidable in the axial direction and relatively non-rotatable around the axis. A large-diameter socket portion 42 is provided at the tip of the socket member 40, and the socket portion 42 is provided with a hexagonal fitting hole 44 that is fitted to the outer circumference of the bolt head or the nut. Further, the coil spring 3 is provided between the socket portion 42 and the cylinder 36.
8 is inserted. The coil spring 38 is a spring unit that applies a pressing force to the socket member 40 to the right in FIG.

【0011】次に、前記多関節ロボット20によるナッ
トランナ26A,26Bの位置制御の方法について、図
2を参照して説明する。図2(A)はネジ類の一例とし
てのボルトを示す正面図であり、図2(B)はナットラ
ンナのX軸方向の位置の経時変化を示す説明図である。
ナットランナ26A,26Bによるボルト50A,50
Bの回転数すなわちソケット部材40A,40Bの単位
時間当たりの回転数Nは、制御ユニット10から制御信
号入力線12を通じて伝達される制御信号によって定め
られる。同時に、制御ユニット10において、この時間
当たり回転数Nの値と、図2(A)に示されるボルト5
0のピッチPと、締め付け経過時間tとから、図2
(B)に示されるように、ボルト50の進行距離すなわ
ちねじ込み量xが算出される。後述するように、この算
出結果に基づいた制御信号が、制御信号入力線12によ
って、制御ユニット10から多関節ロボット20に伝達
される。この制御信号によって多関節ロボット20が作
動して、このねじ込み量と同じ距離xだけナットランナ
30がX軸方向に移動するのである。
Next, a method of controlling the position of the nut runners 26A and 26B by the articulated robot 20 will be described with reference to FIG. FIG. 2 (A) is a front view showing a bolt as an example of screws, and FIG. 2 (B) is an explanatory view showing changes over time in the position of the nut runner in the X-axis direction.
Bolts 50A, 50 by nut runners 26A, 26B
The rotation speed of B, that is, the rotation speed N of the socket members 40A and 40B per unit time is determined by the control signal transmitted from the control unit 10 through the control signal input line 12. At the same time, in the control unit 10, the value of this rotation speed N and the bolt 5 shown in FIG.
From the pitch P of 0 and the tightening elapsed time t, FIG.
As shown in (B), the traveling distance of the bolt 50, that is, the screw-in amount x is calculated. As will be described later, a control signal based on this calculation result is transmitted from the control unit 10 to the articulated robot 20 via the control signal input line 12. The control signal operates the articulated robot 20 to move the nut runner 30 in the X-axis direction by the same distance x as the screw-in amount.

【0012】さて、以上のような構成を有する本実施例
のネジ締め付け装置2によるネジ類の自動締め付けにつ
いて、ボルトの締め付けを例にとって、図1〜図3を参
照して説明する。まず、図1に示されるように、図示し
ない部材に仮締めされた2個のボルト50A,50Bの
ヘッド52A,52Bに、ソケット42A,42Bがそ
れぞれ嵌合させられる。続いて、制御ユニット10の制
御によって、多関節ロボット20が作動して、ナットラ
ンナ取り付け板24が、図1のX軸方向に所定距離だけ
移動させられる。この所定距離は、このナットランナ2
6A,26Bの移動によって縮められたコイルスプリン
グ38A,38Bの弾性力によってソケット42A,4
2Bに与えられる押し付け力が、所定の大きさになるよ
うに予め決められている。これによって、ソケット42
A,42Bに対してX軸方向に所定の押し付け力が付与
されて、ソケット42A,42Bがボルト50A,50
Bのヘッド52A,52Bに押し付けられる。
Now, automatic tightening of screws by the screw tightening device 2 of the present embodiment having the above configuration will be described with reference to FIGS. 1 to 3 by taking bolt tightening as an example. First, as shown in FIG. 1, the sockets 42A and 42B are fitted to the heads 52A and 52B of the two bolts 50A and 50B temporarily fastened to a member (not shown). Then, the articulated robot 20 is operated by the control of the control unit 10, and the nut runner mounting plate 24 is moved by a predetermined distance in the X-axis direction of FIG. This predetermined distance is equal to this nut runner 2
The elastic force of the coil springs 38A, 38B contracted by the movement of 6A, 26B causes the sockets 42A, 4
The pressing force applied to 2B is predetermined so as to have a predetermined magnitude. This allows the socket 42
A predetermined pressing force is applied to the A and 42B in the X-axis direction, so that the sockets 42A and 42B are attached to the bolts 50A and 50B.
B heads 52A and 52B are pressed.

【0013】この状態から、ソケット回転手段30によ
ってソケット42が軸回りに回転させられて、ボルト5
0の締め付けが開始される。ここで前述の如く、制御ユ
ニット10において、ネジピッチPとソケットの時間当
たり回転数Nとから時間当たりのネジ込み量x/tの値
が算出され、記憶されている。ボルトの締め付け中に
は、制御ユニット10内のタイマカウンタによって、駆
動モータ30の回転開始からの経過時間tが算出され
る。この経過時間tと、制御ユニット10に記憶された
時間当たりネジ込み量x/tとから、ネジ込み量xが算
出される。そして、多関節ロボット20によって、算出
されたネジ込み量xに相当する距離だけ、ナットランナ
26がX軸方向に移動させられる。これによって、ボル
ト50の締め付けに伴ってソケット42が前進する分だ
けナットランナ26も追従して移動する。この結果、ソ
ケット42とナットランナ本体36の間に嵌挿されたコ
イルスプリング38が常に所定の縮み量を維持し、ソケ
ット42に対して付与される押し付け力が所定の大きさ
に保たれる。
From this state, the socket 42 is rotated around the axis by the socket rotating means 30 and the bolt 5 is rotated.
The tightening of 0 is started. Here, as described above, in the control unit 10, the value of the screwing amount x / t per hour is calculated and stored from the screw pitch P and the number of rotations per hour N of the socket. During the tightening of the bolt, the timer counter in the control unit 10 calculates the elapsed time t from the start of rotation of the drive motor 30. From this elapsed time t and the screw-in amount x / t per time stored in the control unit 10, the screw-in amount x is calculated. Then, the articulated robot 20 moves the nut runner 26 in the X-axis direction by a distance corresponding to the calculated screw-in amount x. As a result, the nut runner 26 also follows and moves as much as the socket 42 advances as the bolt 50 is tightened. As a result, the coil spring 38 fitted between the socket 42 and the nut runner body 36 always maintains a predetermined contraction amount, and the pressing force applied to the socket 42 is maintained at a predetermined magnitude.

【0014】この結果を表示したのが、図3のグラフで
ある。図3は、ネジ締め付け装置における押し付け力の
経時変化を示すグラフである。図3の横軸が締め付け経
過時間(単位・秒)であり、縦軸が押し付け力(単位・
N)である。図3において、白丸を連ねた曲線62が、
従来のネジ締め付け装置による押し付け力の経時変化を
示すものであり、黒丸を連ねた曲線64が本実施例のネ
ジ締め付け装置2によるものである。従来のネジ締め付
け装置においては、曲線62で示されるように、ネジ類
の締め付けに伴ってソケットが前進すると、スプリング
が伸びて押し付け力が次第に弱まっていく。このため、
締め付けの最終段階において最低限度必要な押し付け力
を確保するため、締め付けの初期に過大な押し付け力を
与える必要があり、この締め付け初期にはとりわけカジ
リが発生し易くなっていた。これに対して、本実施例の
ネジ締め付け装置2においては、曲線64で示されるよ
うに、締め付けの間にネジ類に付与される押し付け力を
一定に保つことができる。また、締め付けの初期段階に
過大な押し付け力を付与する必要がない。これによっ
て、ネジ類のカジリを防止することができる。
The result is displayed in the graph of FIG. FIG. 3 is a graph showing the change over time in the pressing force of the screw tightening device. The horizontal axis in Fig. 3 is the elapsed tightening time (units / second), and the vertical axis is the pressing force (units / second).
N). In FIG. 3, a curve 62 formed by connecting white circles is
It shows the change over time in the pressing force by the conventional screw tightening device, and the curve 64 in which black circles are connected is by the screw tightening device 2 of this embodiment. In the conventional screw tightening device, as shown by the curve 62, when the socket advances as the screws are tightened, the spring extends and the pressing force gradually weakens. For this reason,
In order to secure the minimum required pressing force in the final stage of tightening, it is necessary to apply an excessive pressing force in the initial stage of tightening, and in particular, galling is likely to occur in the initial stage of tightening. On the other hand, in the screw tightening device 2 of the present embodiment, the pressing force applied to the screws during tightening can be kept constant as indicated by the curve 64. Moreover, it is not necessary to apply an excessive pressing force in the initial stage of tightening. As a result, it is possible to prevent galling of screws.

【0015】さて、前述の如く、ナットランナを用いた
自動締め付けにおいて発生するネジ類のカジリの大部分
は、押し付け力の変化に起因するものである。しかしな
がら、実際の工程においては、それ以外の原因によって
も、稀にネジ類のカジリが発生することがある。本実施
例のネジ締め付け装置2には、このような場合にカジリ
の発生を検出するための機構が備えられている。このカ
ジリ発生の検出機構について、図1,図4および図5を
参照して説明する。図1(B)に示されるように、ナッ
トランナ基台部28内の駆動モータ30には、トルクト
ランスデューサ32が取り付けられている。このトルク
トランスデューサ32で駆動モータ30の回転時のトル
クが測定されて、トルク値に相当する検出信号が、作動
信号出力線14から制御ユニット10に出力される。こ
の駆動モータ30の回転トルクの値を用いて、カジリ発
生の検出が行われる。
By the way, as described above, most of the shavings caused by the automatic tightening using the nut runner is caused by the change in the pressing force. However, in the actual process, screw shaving may occur rarely due to other causes. The screw tightening device 2 of this embodiment is provided with a mechanism for detecting the occurrence of galling in such a case. The mechanism for detecting this galling will be described with reference to FIGS. 1, 4 and 5. As shown in FIG. 1B, the torque transducer 32 is attached to the drive motor 30 in the nut runner base portion 28. The torque of the drive motor 30 during rotation is measured by the torque transducer 32, and a detection signal corresponding to the torque value is output from the operation signal output line 14 to the control unit 10. The occurrence of galling is detected using the value of the rotational torque of the drive motor 30.

【0016】理論上、ネジ類に与えられる押し付け力が
一定であれば、ネジ締め付け装置の締め付け中における
締め付けトルクの経時変化は、常に一定の曲線に従う。
このトルクの経時変化を示したのが、図5のグラフであ
り、横軸が締め付け経過時間t、縦軸が締め付けトルク
Tである。図5(A)および(B)に示される曲線T
0(t)が、上述した理論的な締め付けトルク曲線である。
ここで、図5(A)の横軸のTAの区間は、ナットラン
ナが逆転されている。これは、ネジ類の先端を雌ネジに
当接させた状態で逆転させると、ネジ類の先端が雌ネジ
の口に螺合した時点で、図5(A)のTAの区間に示さ
れるように曲線T0(t)がピークを示す。これを利用し
て、ネジ類の先端が雌ネジの口に確実に螺合させるため
である。次に、TBの区間においてはナットランナが低
速で正転され、図5(A)に示されるように再びピーク
を示してネジ類の螺合が確立された後に、TCの区間に
おいてナットランナが高速で正転されて、ネジ類の締め
付けが完了する。
Theoretically, if the pressing force applied to the screws is constant, the change over time of the tightening torque during tightening of the screw tightening device always follows a constant curve.
The graph of FIG. 5 shows the change over time of the torque, where the horizontal axis represents the tightening elapsed time t and the vertical axis represents the tightening torque T. Curve T shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B)
0 (t) is the theoretical tightening torque curve described above.
Here, in the section of TA on the horizontal axis of FIG. 5 (A), the nut runner is reversed. This is as shown in the section TA of FIG. 5 (A) at the time when the tips of the screws are screwed into the mouths of the female threads when the tips of the screws are reversed with the female threads abutting. A curve T 0 (t) shows a peak at. By utilizing this, the tips of the screws are securely screwed into the female screw mouth. Next, in the TB section, the nut runner is normally rotated at a low speed, and again shows a peak as shown in FIG. 5 (A) to establish screwing of screws, and then the nut runner is rotated at a high speed in the TC section. The screw is rotated normally and the tightening of screws is completed.

【0017】この理論トルク曲線について、図5(A)
に示されるように、横軸tがt1 〜tn までの微小時間
に区分され、曲線T0(t)の各時間区分tn におけるTの
値が、制御ユニット10内のメモリに記憶されている。
一方、トルクトランスデューサ32で測定される駆動モ
ータ30の回転トルクが、制御ユニット10において、
実際の締め付けトルクの値Tr (t) に換算される。この
実トルクの値Tr (t) が、各時間区分ごとに上述した理
論トルクの値T0(t)と比較されて、カジリの発生の有無
が判定される。カジリが発生した場合には、実トルクの
経時変化を示す曲線が、図5(B)に示される曲線Tr
(t) のようになる。そこで、各時間区分tn ごとに実ト
ルクの値Tr (t) と理論トルクの値T0(t)との差分をと
り、この差分の累計値Lが所定の値を越えた場合等に、
カジリ発生と判定することになる。
FIG. 5A shows the theoretical torque curve.
As shown in the horizontal axis t is divided into small time until t 1 ~t n, the value of T at each time interval t n of the curve T 0 (t) is stored in the memory of the control unit 10 ing.
On the other hand, the rotational torque of the drive motor 30 measured by the torque transducer 32 is
It is converted to the actual tightening torque value T r (t). This actual torque value T r (t) is compared with the above-described theoretical torque value T 0 (t) for each time segment to determine whether or not galling occurs. When galling occurs, the curve showing the change over time of the actual torque is the curve T r shown in FIG. 5 (B).
It looks like (t). Therefore, the difference between the actual torque value T r (t) and the theoretical torque value T 0 (t) is calculated for each time segment t n , and when the cumulative value L of this difference exceeds a predetermined value, for example, ,
It will be determined that a scraping has occurred.

【0018】制御ユニット10におけるカジリ発生の判
定の具体的な手順について、図4を参照して説明する。
図4は、カジリの発生を判定するための手順を示すフロ
ーチャートである。図4のステップS10において判定
プログラムが開始され、まずナットランナが作動し、駆
動モータの回転によってボルトの締め付けが開始される
(ステップS12)。そして、締め付け中の各時間区分
n ごとに、実トルクの値Tr (t)と理論トルクの値T0
(t)との差分が算出される。ここで、実トルクの値T
r (t) が理論トルクの値T0(t)よりも大きい状態、すな
わちT0(t)−Tr (t) <0となる状態が所定時間C1
上連続したときは、カジリ発生と判定される(ステップ
S14)。この場合には、回転数の値がN2 (逆回転か
つ低速回転)に修正され、ナットランナを逆回転させな
がら多関節ロボット20が後退させられる(ステップS
16)。
A specific procedure for determining the occurrence of galling in the control unit 10 will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for determining the occurrence of galling. The determination program is started in step S10 of FIG. 4, the nut runner is first operated, and the tightening of the bolt is started by the rotation of the drive motor (step S12). Then, for each time segment t n during tightening, the actual torque value T r (t) and the theoretical torque value T 0
The difference from (t) is calculated. Where the actual torque value T
When r (t) is larger than the theoretical torque value T 0 (t), that is, when T 0 (t) −T r (t) <0 continues for a predetermined time C 1 or more, galling occurs. It is determined (step S14). In this case, the value of the rotation speed is corrected to N 2 (reverse rotation and low speed rotation), and the articulated robot 20 is retracted while the nutrunner is rotated in the reverse direction (step S).
16).

【0019】一方、ステップS14においてNOと判定
されれば、ステップS18に進んで、図5(B)に示さ
れる差分の累計値Lが所定の値C2 を越えたか否かが判
定される。そして、L>C2 の場合には、やはりカジリ
発生と判定されて、x2 =(L−C2 )/M で与えら
れる距離x2 だけ、多関節ロボット20が後退させられ
る(ステップS20)。なお、Mは経験的に得られる定
数であり、多数の実験データから、上記の式で与えられ
る距離x2 だけナットランナを後退させて再締め付けを
行うことにより、カジリ現象が解消されることが明らか
になっている。
Meanwhile, when it is determined as NO in step S14, the process proceeds to step S18, the cumulative value L of the difference shown in FIG. 5 (B) whether exceeds a predetermined value C 2 is determined. Then, if L> C 2 , it is also determined that galling has occurred, and the articulated robot 20 is moved backward by the distance x 2 given by x 2 = (L−C 2 ) / M (step S20). . Note that M is an empirically obtained constant, and it is clear from many experimental data that the galling phenomenon is eliminated by retracting the nut runner by the distance x 2 given by the above formula and re-tightening. It has become.

【0020】一方、ステップS18においてNOと判定
されれば、ステップS22に進んで、ナットランナの現
時点での締め付けトルクが所定値以上か、そしてナット
ランナの現時点での締め付けトルクが所定値以上かが判
定される。いずれも所定値に達していれば、締め付けが
完了したものとしてナットランナの作動は停止し、プロ
グラムは終了する(ステップS24)。ステップS22
における判定がNOであれば、締め付けが未完了である
ので、再びステップS12に戻って、そのまま締め付け
が続行される。このようにして、本実施例のネジ締め付
け装置2においては、押し付け力の経時変化以外の原因
によって万が一カジリ現象が発生した場合にも、直ちに
これを検出して締め付けの修正を行うことができる。
On the other hand, if "NO" is determined in the step S18, the process proceeds to a step S22, and it is determined whether the tightening torque of the nut runner at the present time is a predetermined value or more, and whether the nut runner's current tightening torque is a predetermined value or more. It If both reach the predetermined value, it is determined that the tightening is completed, the operation of the nut runner is stopped, and the program ends (step S24). Step S22
If the determination is NO, the tightening has not been completed, so the process returns to step S12 and the tightening is continued. In this way, in the screw tightening device 2 of the present embodiment, even if a galling phenomenon occurs due to a cause other than the change over time in the pressing force, it is possible to immediately detect this and correct the tightening.

【0021】本実施例においては、多関節ロボット20
の先端に二台のナットランナを取り付けた構成とした
が、ナットランナの数については、一台またはその他の
数としても構わない。また、上述したカジリ発生の検出
機構については、本発明を構成する上で必要不可欠なも
のではない。さらに、ソケット部材40や、コイルスプ
リング38等の形状,大きさ等も例示に過ぎず、これ以
外にも種々の形状,大きさ等とすることができる。ネジ
締め付け装置のその他の部分の構造,形状,大きさ,材
質,数,配置等についても、本実施例に限定されるもの
ではない。
In this embodiment, the articulated robot 20 is used.
Although two nut runners are attached to the tip of the above, the number of nut runners may be one or other. Further, the above-mentioned mechanism for detecting the occurrence of galling is not essential for constituting the present invention. Further, the shapes and sizes of the socket member 40, the coil spring 38 and the like are merely examples, and various shapes and sizes other than the above can be used. The structure, shape, size, material, number, arrangement, etc. of the other parts of the screw tightening device are not limited to those in this embodiment.

【0022】さらに、本実施例に固有の効果として、ト
ルクトランスデューサ32で測定される駆動モータ30
の回転トルクを用いてカジリの発生を検出できる構成と
したため、押し付け力の経時変化以外の原因によって万
が一カジリ現象が発生した場合にも、直ちにこれを検出
して締め付けの修正を行うことができる。
Further, as an effect unique to this embodiment, the drive motor 30 measured by the torque transducer 32 is used.
Since the configuration is such that the occurrence of galling can be detected by using the rotational torque of No. 1, even if a galling phenomenon occurs due to a cause other than the change over time of the pressing force, it is possible to immediately detect this and correct the tightening.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明においては、ネジピッチとソケッ
トの回転数とからネジ込み量を算出するネジ込み量算出
手段と、ネジ込み量に相当する距離だけナットランナを
ソケットの軸方向に移動させる移動させるナットランナ
移動手段とを有するネジ締め付け装置を創出したため
に、締め付けの間にバネ手段によってネジ類に付与され
る押し付け力が一定に保たれて、ネジ類のカジリを防止
することができる。これによって、バネ手段を用いた簡
単な構成によって、自動締め付け工程の効率を飛躍的に
向上させることができる実用的なネジ締め付け装置とな
る。
According to the present invention, the screw-in amount calculating means for calculating the screw-in amount from the screw pitch and the number of rotations of the socket, and the nut runner are moved in the axial direction of the socket by a distance corresponding to the screw-in amount. Since the screw tightening device having the nut runner moving means is created, the pressing force applied to the screws by the spring means during the tightening can be kept constant, and galling of the screws can be prevented. As a result, a practical screw tightening device capable of dramatically improving the efficiency of the automatic tightening process with a simple structure using the spring means is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るネジ締め付け装置の一実施例を示
す全体構成図および部分断面図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram and a partial sectional view showing an embodiment of a screw tightening device according to the present invention.

【図2】ネジ締め付け装置におけるナットランナの位置
制御の方法を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method of controlling a position of a nut runner in the screw tightening device.

【図3】ネジ締め付け装置における押し付け力の経時変
化を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a change over time in pressing force in the screw tightening device.

【図4】ネジ締め付け装置におけるカジリの発生を判定
するための手順を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for determining the occurrence of galling in the screw tightening device.

【図5】ネジ締め付け装置における締め付けトルクの経
時変化を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a change in tightening torque with time in the screw tightening device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 ネジ締め付け装置 10,ネジ込み量算出手段 20,24 ナットランナ移動手段 26 ナットランナ 30 ソケット回転手段 36 ソケット支持部 38 バネ手段 42 ソケット 2 screw tightening device 10, screw-in amount calculating means 20, 24 nut runner moving means 26 nut runner 30 socket rotating means 36 socket support 38 spring means 42 socket

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ソケット支持部に対して軸方向にスライ
ド可能に取り付けられたソケットと、該ソケットと前記
ソケット支持部の間に嵌挿され、該ソケットに対して軸
方向に押し付け力を付与するバネ手段と、前記ソケット
を軸回りに回転させるソケット回転手段とを有するナッ
トランナを備えたネジ締め付け装置であって、 ネジピッチと前記ソケットの回転数とからネジ込み量を
算出するネジ込み量算出手段と、 該ネジ込み量算出手段により算出されたネジ込み量に相
当する距離だけ前記ナットランナを前記ソケットの軸方
向に移動させるナットランナ移動手段、とを有するネジ
締め付け装置。
1. A socket mounted slidably in an axial direction with respect to a socket support part, and a socket fitted between the socket and the socket support part, for applying a pressing force to the socket in the axial direction. A screw tightening device comprising a nut runner having a spring means and a socket rotating means for rotating the socket around an axis, comprising: a screw-in amount calculating means for calculating a screw-in amount from a screw pitch and a rotation speed of the socket. And a nut runner moving means for moving the nut runner in the axial direction of the socket by a distance corresponding to the screw-in amount calculated by the screw-in amount calculating means.
JP4196492A 1992-06-29 1992-06-29 Screw fastening device Pending JPH068074A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4196492A JPH068074A (en) 1992-06-29 1992-06-29 Screw fastening device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4196492A JPH068074A (en) 1992-06-29 1992-06-29 Screw fastening device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH068074A true JPH068074A (en) 1994-01-18

Family

ID=16358677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4196492A Pending JPH068074A (en) 1992-06-29 1992-06-29 Screw fastening device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH068074A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002331428A (en) * 2001-09-27 2002-11-19 Honda Motor Co Ltd Screw fastening method and device by force control robot
JP2010064183A (en) * 2008-09-10 2010-03-25 Toyota Motor Corp Bolt fastening device
CN106002210A (en) * 2015-03-27 2016-10-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Self-corrective nut running for robotic applications
EP2540457A3 (en) * 2011-06-29 2018-03-14 Günther Zimmer Handling device for removing reusable cores
CN115229488A (en) * 2022-09-16 2022-10-25 爱夫迪(沈阳)自动化科技有限公司 Tightening device and control method

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002331428A (en) * 2001-09-27 2002-11-19 Honda Motor Co Ltd Screw fastening method and device by force control robot
JP2010064183A (en) * 2008-09-10 2010-03-25 Toyota Motor Corp Bolt fastening device
EP2540457A3 (en) * 2011-06-29 2018-03-14 Günther Zimmer Handling device for removing reusable cores
CN106002210A (en) * 2015-03-27 2016-10-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Self-corrective nut running for robotic applications
US10120364B2 (en) 2015-03-27 2018-11-06 GM Global Technology Operations LLC Self-corrective nut running for robotic applications
US10996649B2 (en) 2015-03-27 2021-05-04 GM Global Technology Operations LLC Self-corrective nut running for robotic applications
CN115229488A (en) * 2022-09-16 2022-10-25 爱夫迪(沈阳)自动化科技有限公司 Tightening device and control method
CN115229488B (en) * 2022-09-16 2023-01-17 爱夫迪(沈阳)自动化科技有限公司 Tightening device and control method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3452373B2 (en) Screw fastening device and screw fastening method
US4254676A (en) Workholding
US5315501A (en) Power tool compensator for torque overshoot
JP2943457B2 (en) Nutrunner
JPS6144635B2 (en)
JPS5916909B2 (en) Fastener device and method
JPS6161944B2 (en)
JPH06182637A (en) Thread fastening device
JP7263346B2 (en) How to detect if fasteners were pre-tightened
JPH068074A (en) Screw fastening device
JP2006315097A (en) Screw fastening device and screw fastening method
JPH11138459A (en) Impact screw fastening method and its device
EP0405705B1 (en) Method of and device for tightening threaded connectors
JP5351239B2 (en) Screw tightening device
US20230064663A1 (en) Electronic parking brake system and method of controlling the same
KR102368798B1 (en) Estimation of clamp force through pulse tightening
JPS62157737A (en) Robot for fastening of bolt and nut
JP4022164B2 (en) Automatic screwing machine and screwing method
JP3835023B2 (en) Screw tightening axial force measuring method, screw tightening method using the measuring method, and apparatus thereof
JP2647095B2 (en) Screw tightening method
JPH08281567A (en) Sinusoidal wave drive nut runner
JP2001280385A (en) Detecting method of pad abrasion of electric disc brake
JPH07106548B2 (en) Electric screwdriver with slip detection function
JP2646445B2 (en) Screw fastening method and device
JP4188267B2 (en) Nutrunner and control method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080901

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090901

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100901

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110901

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120901

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120901

Year of fee payment: 12