JPH07186060A - Impact type screw tightening device - Google Patents
Impact type screw tightening deviceInfo
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- JPH07186060A JPH07186060A JP33398893A JP33398893A JPH07186060A JP H07186060 A JPH07186060 A JP H07186060A JP 33398893 A JP33398893 A JP 33398893A JP 33398893 A JP33398893 A JP 33398893A JP H07186060 A JPH07186060 A JP H07186060A
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- impact
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- Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、衝撃力を利用して、
ねじ締め作業を行うねじ締め装置、例えばインパクト・
レンチやインパクト式ナット・ランナーなどに関し、特
に、ねじの締結力(締付け力)を制御する技術に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION This invention utilizes impact force to
A screw tightening device that performs screw tightening work, such as impact
The present invention relates to a wrench, an impact-type nut / runner, and the like, and more particularly to a technology for controlling the fastening force (tightening force) of a screw.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の締付けトルクを制御するインパク
ト・レンチとしては、例えば実願平3−12370号に
記載の装置がある。図35は上記の装置の断面図であ
る。図35において、主軸15は磁歪効果を有する材料
で構成されている。そしてねじ締めの際に発生するトル
ク・パルスに伴う主軸15表面の透磁率変化をトルク検
出部11の検出コイル26a、26bのインダクタンス
変化として検出することにより、トルクの変化を検出す
る。そして、検出されたトルクが所定の範囲の値に達し
たところで、制御装置110からの制御信号により、シ
ャット・オフ・バルブ12が閉じてエア・モータ部13
への圧縮空気が遮断され、これによって油圧パルス発生
部14および主軸15の駆動を停止させるように構成さ
れている。しかし、テーパ・ビーム・レンチなどのトル
ク・レンチによるねじ締めの場合には、締付けトルクと
締結部に発生する締結力とが比例関係にあるが、上記の
ごときインパクト・レンチにおいては、インパクトのピ
ーク・トルク値は締結力には比例せず、例えば、直前の
インパクトよりピーク・トルク値の小さなインパクトが
発生した場合にも締結力が増加する、というようなこと
が頻繁に生じることが実験の結果判明した。このよう
に、インパクトのピーク・トルク値は締結力に一対一で
対応する量とはいえないため、このピーク・トルク値を
正確に検出しても締結力を精度良く検出することはでき
ず、したがって、これに基づいてシャット・オフ・バル
ブをカット・オフ制御したとしても、締結力を精度良く
制御していることにはならない。上記のように従来の装
置においては、締結力を正確に検出することができなか
ったので、所望の締結力に正確に制御することが困難で
ある、という問題があった。2. Description of the Related Art As a conventional impact wrench for controlling tightening torque, there is, for example, a device described in Japanese Patent Application No. 3-12370. FIG. 35 is a cross-sectional view of the above device. In FIG. 35, the main shaft 15 is made of a material having a magnetostrictive effect. Then, a change in torque is detected by detecting a change in magnetic permeability on the surface of the main shaft 15 that accompanies a torque pulse generated during screw tightening as a change in inductance of the detection coils 26a and 26b of the torque detection unit 11. Then, when the detected torque reaches a value within a predetermined range, the shut-off valve 12 is closed by the control signal from the control device 110, and the air motor unit 13 is closed.
The compressed air is shut off, and the drive of the hydraulic pressure pulse generator 14 and the main shaft 15 is stopped. However, in the case of screw tightening with a torque wrench such as a taper beam wrench, the tightening torque and the tightening force generated at the tightening part are in a proportional relationship. -The torque value is not proportional to the fastening force. For example, the result of experiments shows that the fastening force often increases even when an impact with a peak torque value smaller than the immediately preceding impact occurs. found. Thus, the peak torque value of impact cannot be said to correspond to the fastening force on a one-to-one basis, so even if this peak torque value is accurately detected, the fastening force cannot be detected accurately. Therefore, even if the shut-off valve is cut off based on this, the fastening force is not accurately controlled. As described above, in the conventional device, the fastening force cannot be accurately detected, so that there is a problem in that it is difficult to accurately control the fastening force to a desired fastening force.
【0003】上記の問題を解決するため、本出願人は、
ねじ締め中のインパクトごとにピーク・トルク値を用い
て締結力の増加量を演算する装置を既に出願している
(特願平4−254028号:未公開)。図36は、該
装置における演算のフローチャートである。なお、機構
部分は図35に示したものと同じである。この装置は、
図36に示すように、ねじ締め中のインパクトごとにピ
ーク・トルク値を用いて締結力の増加量を計算し、これ
を順次加算することにより締結力を求め、その値が予め
定めた締結力に達した時点で、インパクト・レンチに供
給される圧縮空気を遮断することにより、目標とする締
結力を得るものである。In order to solve the above problems, the applicant has
An application has already been filed for a device that calculates the amount of increase in fastening force using the peak torque value for each impact during screw tightening (Japanese Patent Application No. 4-254028: unpublished). FIG. 36 is a flowchart of calculation in the device. The mechanical portion is the same as that shown in FIG. This device
As shown in FIG. 36, the amount of increase in fastening force is calculated using the peak torque value for each impact during screw tightening, and the fastening force is calculated by sequentially adding this value, and that value is the preset fastening force. The target fastening force is obtained by shutting off the compressed air supplied to the impact wrench at the time when the pressure reaches the point.
【0004】以下、図36に基づいて詳細に説明する。
まず、ステップS301で目標締結力cFcの値を設定
した後、ステップS302でインパクト数のカウンタを
リセットし<カウントi=0>、さらにステップS30
3でそれまでの締結力の値をリセットする<F(0)=
0>。次に、ステップS304では、ねじ締めを開始す
る。また、ステップS305〜ステップS309はルー
プを形成しており、インパクトごとに締結力の計算を行
う。まず、ステップS305でカウントiを1だけ増加
させた後、ステップS306でトルクセンサの信号から
インパクトのピーク・トルク値TP(i)を求めて記憶す
る。次に、ステップS307では、F(i−1)におけ
るトルク−締結力変換係数CTF(i)を、締結力データ
・メモリ部のテーブルに基づいて計算する。ただし、C
TF(i)=CTF〔F(i−1)〕。次に、ステップS30
8では、インパクトによる締結力の増加分δF(i)=
CTF(i)×TP(i)を計算し、さらにこのインパクト
後の締結力F(i)を、それまでの締結力すなわち1回
前のインパクト後の締結力F(i−1)に上記の増加分
δF(i)を加算することにより計算する。したがっ
て、F(i)=F(i−1)+CTF(i)×TP(i)。次
に、ステップS309では、インパクト後の締結力F
(i)が目標締結力cFc以上か否かを判断し、NOで
あればステップS305に戻ってステップS309まで
を繰返す。一方、ステップS309でYESになると、
ステップS310へ進み、その時点でカット・オフ命令
が出される。これによって圧縮空気のバルブが閉じられ
る。次に、ステップS311では、終了するか否かを判
断し、YESであればそのまま終了し、NOであればス
テップS302へ戻って次のねじ締めを行う。なお、上
記従来例および本出願人の先行技術の説明は、インパク
ト・レンチを例として説明したが、インパクト式ナット
・ランナー等においても同様である。A detailed description will be given below with reference to FIG.
First, after setting the value of the target fastening force cFc in step S301, the impact number counter is reset in step S302 <count i = 0>, and further in step S30.
The value of the fastening force up to that point is reset with 3. <F (0) =
0>. Next, in step S304, screw tightening is started. Further, steps S305 to S309 form a loop, and the fastening force is calculated for each impact. First, after incrementing the count i by 1 in step S305, the peak torque value T P (i) of the impact is obtained and stored from the signal of the torque sensor in step S306. Next, in step S307, the torque-engagement force conversion coefficient CTF (i) at F (i-1) is calculated based on the table of the engagement force data / memory unit. However, C
TF (i) = C TF [F (i-1)]. Next, step S30
8, the tightening force increase due to impact δF (i) =
C TF (i) × T P (i) is calculated, and the fastening force F (i) after this impact is used as the fastening force up to that point, that is, the fastening force F (i-1) after the previous impact. It is calculated by adding the increment δF (i). Therefore, F (i) = F (i−1) + C TF (i) × T P (i). Next, in step S309, the fastening force F after impact is applied.
It is determined whether or not (i) is equal to or greater than the target fastening force cFc, and if NO, the process returns to step S305 to repeat step S309. On the other hand, if YES in step S309,
The process proceeds to step S310, at which point a cut-off command is issued. This causes the compressed air valve to close. Next, in step S311, it is determined whether or not to end the process. If YES, the process ends as it is, and if NO, the process returns to step S302 to perform the next screw tightening. Although the above-mentioned conventional example and the description of the prior art by the applicant have been described by taking the impact wrench as an example, the same applies to the impact type nut runner and the like.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、図35
に示した従来の装置においては、締結力を正確に検出す
ることができなかったので、所望の締結力に正確に制御
することが困難である、という問題があった。また、上
記の問題を解決するためになされた本出願人の先行発明
においては、締結力を検出することはできるが、ねじ締
め中にトルク・パルスが計測されると直ちに締結力の計
算を行うようになっているため、実際に締結力が発生す
る以前すなわちボルトまたはナットが着座する前に、ね
じ面の摩擦等によってトルクが発生した場合にも締結力
の計算が実行されてしまう。そのため、締結力の演算値
(演算締結力)が実際の締結力(実測締結力)よりも大
きな値となり、誤差を生じてしまうという問題があっ
た。特に、自動車のシャシ部品の組立てで多く用いられ
ている戻り止めナットの場合には、このような問題が発
生しやすい。As described above, as shown in FIG.
In the conventional device shown in (1), the fastening force cannot be accurately detected, so that there is a problem that it is difficult to accurately control the fastening force to a desired fastening force. Further, in the prior invention of the present applicant made to solve the above problem, the fastening force can be detected, but the fastening force is calculated immediately when the torque pulse is measured during screw tightening. Therefore, the fastening force is calculated even when torque is generated due to friction of the screw surface before the fastening force is actually generated, that is, before the bolt or the nut is seated. Therefore, the calculated value of the fastening force (calculated fastening force) becomes larger than the actual fastening force (actually measured fastening force), and there is a problem that an error occurs. Particularly, in the case of a detent nut that is often used in assembling chassis parts of automobiles, such a problem is likely to occur.
【0006】本発明は上記のごとき従来技術の問題を解
決し、かつ本出願人の先行技術をさらに改良するために
なされたものであり、実際の締結力を正確に演算するこ
とができ、精度の良いねじ締め作業を行うことのできる
インパクト式ねじ締め装置を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above and to further improve the prior art of the present applicant, and it is possible to accurately calculate the actual fastening force and to improve the accuracy. An object of the present invention is to provide an impact type screw tightening device capable of performing a good screw tightening work.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよ
うに構成している。すなわち、請求項1に記載の発明に
おいては、駆動出力にパルス成分を有する駆動手段と、
一端にねじとの継手部を有し、上記駆動手段によって駆
動されることによってねじを締め付ける主軸と、上記主
軸のトルク変化を検出するトルク検出手段と、を有する
インパクト式ねじ締め機本体と、上記トルク検出手段の
検出結果から求めたトルク・パルスのピーク値を用い
て、インパクトごとに締結力の増加量を演算して順次締
結力を求め、目標とする締結力を実現するように上記駆
動手段へ与えられる動力源を制御し、かつ、上記締結力
の演算の際に、着座に伴うトルク・パルスの波形変形か
ら着座時点を判定し、上記着座時点を締結力計算開始時
点として締結力を演算する制御手段と、を備えている。
なお、上記のインパクト式ねじ締め機本体は、例えば後
記図1の実施例におけるインパクト式ねじ締め機本体1
00(詳細は図2に表示)に相当し、同じく、上記駆動
手段はモータ102とトルク・パルス発生器103の部
分に相当し、上記主軸および上記トルク検出手段はそれ
ぞれ、主軸104およびトルク検出器101に相当す
る。また、上記制御手段は、例えば後記図1の実施例に
おける制御装置120に相当する。In order to achieve the above object, the present invention is constructed as described in the claims. That is, in the invention described in claim 1, drive means having a pulse component in the drive output,
An impact type screw tightener main body having a main shaft which has a joint portion with a screw at one end thereof and is tightened by being driven by the drive device, and a torque detection device which detects a torque change of the main shaft; Using the peak value of the torque pulse obtained from the detection result of the torque detection means, the increase amount of the fastening force is calculated for each impact to sequentially obtain the fastening force, and the drive means is provided so as to realize the target fastening force. Control the power source applied to the vehicle, and determine the seating time from the deformation of the torque pulse waveform associated with seating when calculating the tightening force, and calculate the tightening force with the seating time as the starting time for calculating the tightening force. Control means for
The above-mentioned impact type screw tightener main body is, for example, the impact type screw tightener main body 1 in the embodiment of FIG. 1 described later.
00 (details shown in FIG. 2), similarly, the drive means corresponds to the motor 102 and the torque / pulse generator 103, and the spindle and the torque detection means respectively correspond to the spindle 104 and the torque detector. It corresponds to 101. Further, the control means corresponds to, for example, the control device 120 in the embodiment of FIG. 1 described later.
【0008】また、請求項2に記載の発明においては、
請求項1に記載のインパクト式ねじ締め装置において、
上記の着座に伴うトルク・パルスの波形変形として、上
記トルク・パルスの持続時間の変化を検出し、上記持続
時間が所定値、すなわち着座判定しきい値持続時間、以
上となった時点を着座時点と判定する演算手段を備えて
いる。なお、上記演算手段は、例えば後記図1の実施例
における制御装置120に相当する。また、請求項3に
記載の発明においては、請求項1に記載のインパクト式
ねじ締め装置において、上記の着座に伴うトルク・パル
スの波形変形として、上記駆動手段によるインパクト発
生に対応したトルク・パルスの発生間隔の変化を検出
し、上記発生間隔が所定値、すなわち着座判定しきい値
発生間隔、以上となった時点を着座時点と判定する演算
手段を備えている。なお、上記演算手段は、例えば後記
図6の実施例における制御装置130に相当し、また、
上記駆動手段によるインパクト発生に対応したトルク・
パルスの発生間隔とは、例えば図24におけるライナ・
ケースの回転周期に相当する。また、請求項4に記載の
発明においては、請求項1に記載のインパクト式ねじ締
め装置において、上記の着座に伴うトルク・パルスの波
形変形として、上記トルク・パルスの持続時間および上
記駆動手段によるインパクト発生に対応したトルク・パ
ルスの発生間隔の変化を検出し、上記持続時間と上記発
生間隔とのうちの少なくとも一方がそれぞれの所定値以
上となった時点を着座時点と判定する演算手段を備えて
いる。なお、上記演算手段は、例えば後記図8の実施例
における制御装置140に相当する。Further, in the invention described in claim 2,
The impact type screw tightening device according to claim 1,
As a waveform deformation of the torque pulse accompanying the seating, a change in the duration of the torque pulse is detected, and the time when the duration becomes a predetermined value, that is, the seating determination threshold duration, is the seating time. The calculation means for determining The arithmetic means corresponds to, for example, the control device 120 in the embodiment of FIG. 1 described later. Further, in the invention according to claim 3, in the impact type screw tightening device according to claim 1, as the waveform deformation of the torque pulse accompanying the seating, a torque pulse corresponding to the occurrence of impact by the driving means is generated. And a time point when the occurrence interval becomes a predetermined value, that is, a seating determination threshold value occurrence interval or more, and is determined to be a seating time point. The arithmetic means corresponds to, for example, the control device 130 in the embodiment shown in FIG.
Torque corresponding to the impact generated by the drive means
The pulse generation interval is, for example, the liner in FIG.
It corresponds to the rotation cycle of the case. According to a fourth aspect of the present invention, in the impact type screw tightening device according to the first aspect, as the waveform deformation of the torque pulse accompanying the seating, the duration of the torque pulse and the driving means are used. Equipped with a computing means for detecting a change in the generation interval of the torque pulse corresponding to the impact occurrence, and determining the time when at least one of the duration and the occurrence interval becomes a predetermined value or more as the seating time. ing. The computing means corresponds to, for example, the control device 140 in the embodiment shown in FIG. 8 described later.
【0009】また、請求項5に記載の発明においては、
請求項1に記載のインパクト式ねじ締め装置において、
上記の着座に伴うトルク・パルスの波形変形として、上
記駆動手段による各インパクトごとに発生する複数のト
ルク・パルスのうち最初に発生するトルク・パルスと第
2番目に発生するトルク・パルスとの間隔、すなわちフ
リーランニング時間の変化を検出し、上記フリーランニ
ング時間が所定値、すなわち着座判定しきい値フリーラ
ンニング時間、以下となった時点を着座時点と判定する
演算手段を備えている。なお、上記演算手段は、例えば
後記図11の実施例における制御装置150に相当す
る。また、請求項6に記載の発明においては、請求項1
から請求項5に記載のインパクト式ねじ締め装置におい
て、実際の締結力を測定する測定手段と、予備実験にお
ける上記測定手段の測定結果を用いて、上記着座判定し
きい値持続時間、上記着座判定しきい値発生間隔、上記
着座判定しきい値フリーランニング時間、およびインパ
クトごとに締結力の増加量を演算するときに用いるトル
ク・締結力変換係数の締結力への依存性、のうちの少な
くとも一つを学習によって決定する演算手段と、を備え
ている。なお、上記測定手段は、例えば後記図13の実
施例における歪ゲージ171が取付けられた締結力測定
用ボルト172の部分に相当し、同じく上記演算手段
は、制御装置160に相当する。In the invention described in claim 5,
The impact type screw tightening device according to claim 1,
As the waveform deformation of the torque pulse due to the seating, the interval between the torque pulse generated first and the torque pulse generated second among the plurality of torque pulses generated at each impact by the driving means. That is, there is provided computing means for detecting a change in the free running time, and determining a time when the free running time becomes a predetermined value, that is, a seating determination threshold free running time, as a seating time. The computing means corresponds to, for example, the control device 150 in the embodiment shown in FIG. Further, in the invention described in claim 6,
6. In the impact type screw tightening device according to claim 5, the seating determination threshold duration time and the seating determination are determined by using a measuring means for measuring an actual fastening force and a measurement result of the measuring means in a preliminary experiment. At least one of the threshold generation interval, the seating determination threshold free running time, and the dependency of the torque / fastening force conversion coefficient used when calculating the increase amount of the fastening force for each impact on the fastening force. And a calculation means for determining one by learning. The measuring means corresponds to, for example, the fastening force measuring bolt 172 to which the strain gauge 171 in the embodiment shown in FIG. 13 is attached, and the calculating means also corresponds to the control device 160.
【0010】また、請求項7に記載の発明においては、
請求項1に記載のインパクト式ねじ締め装置において、
上記の着座に伴うトルク・パルスの波形変形として、上
記駆動手段による各インパクトごとに発生する複数のト
ルク・パルスのうちの最初に発生するトルク・パルスの
立上りから、一定のサンプリング間隔で所定のデータ数
(すなわちサンプリング・データ数)だけトルク・デー
タをサンプリングしたときにおける所定のトルク値(す
なわちフリーランニング判定しきい値トルク)以下の値
を示したデータ数、すなわちフリーランニング・データ
数の変化を検出し、上記フリーランニング・データ数が
所定の着座判定しきい値フリーランニング・データ数以
下であるかを判断し、以下であると判断した時点を着座
時点と判定する演算手段を備えている。なお、上記演算
手段は、例えば後記図17の実施例における制御装置1
80に相当する。また、請求項8に記載の発明において
は、請求項1に記載のインパクト式ねじ締め装置におい
て、上記着座に伴うトルク・パルスの波形変形として、
上記駆動手段による各インパクトごとに発生する複数の
トルク・パルスのうちの最初に発生するトルク・パルス
の立上りから、一定のサンプリング間隔で所定のデータ
数(すなわちサンプリング・データ数)だけトルク・デ
ータをサンプリングしたときにおける所定のトルク値
(すなわち抽出判定しきい値トルク)以上の値を示した
データ数、すなわち抽出データ数の変化を検出し、上記
抽出データ数が所定の着座判定しきい値抽出データ数以
上となった時点を着座時点と判定する演算手段を備えて
いる。なお、上記演算手段は、例えば後記図20の実施
例における制御装置190に相当する。また、請求項9
に記載の発明においては、請求項7および請求項8に記
載のインパクト式ねじ締め装置において、上記サンプリ
ングデータ数とサンプリング間隔との積であるサンプリ
ング時間を、着座前において1回のインパクトで発生す
る複数のトルク・パルスのうちの最初に発生するトルク
・パルスの立上りから第2番目に発生するトルク・パル
スの立上りまでの所要時間よりも短く設定するようにし
ている。なお、上記演算手段は、例えば後記図17の実
施例における制御装置180に相当する。Further, in the invention described in claim 7,
The impact type screw tightening device according to claim 1,
As the waveform deformation of the torque pulse due to the seating, a predetermined data is obtained at a constant sampling interval from the rising of the first torque pulse among the plurality of torque pulses generated at each impact by the driving means. The number of data (that is, the number of sampling data) that is less than or equal to a predetermined torque value (that is, the threshold torque for free running determination) when sampling the torque data, that is, the change in the number of free running data is detected. However, it is provided with a calculation means for determining whether the number of free running data is equal to or less than a predetermined seating determination threshold free running data number, and determining the time when it is less than or equal to the seating time. The arithmetic means is, for example, the control device 1 in the embodiment shown in FIG.
Equivalent to 80. Further, in the invention described in claim 8, in the impact type screw tightening device according to claim 1, as the waveform deformation of the torque pulse accompanying the seating,
From the rising of the first torque pulse generated among the plurality of torque pulses generated for each impact by the driving means, a predetermined number of data (that is, the number of sampling data) of torque data is obtained at a constant sampling interval. The number of data showing a value equal to or more than a predetermined torque value (that is, extraction determination threshold torque) at the time of sampling, that is, a change in the number of extracted data is detected, and the number of the extracted data is the predetermined seating determination threshold extraction data. A computing means is provided for determining the time when the number of seats is equal to or more than the seating time. The computing means corresponds to, for example, the control device 190 in the embodiment shown in FIG. In addition, claim 9
In the impact type screw tightening device according to the seventh aspect and the eighth aspect, the sampling time, which is the product of the number of sampling data times the sampling interval, is generated by one impact before sitting. It is set to be shorter than the time required from the rise of the torque pulse generated first among the plurality of torque pulses to the rise of the torque pulse generated second. The computing means corresponds to, for example, the control device 180 in the embodiment shown in FIG.
【0011】[0011]
【作用】請求項1の発明においては、締結力の演算の際
に、着座に伴うトルク・パルスの波形変化から着座時点
を判定し、上記着座時点を締結力計算開始時点として締
結力を演算するように構成している。そのため、実際の
締結が開始される前にねじ面の摩擦等によって発生した
トルクを締結力の計算から除くことができるので、実際
の締結力を正確に演算することができ、目標とする締結
力まで精密にねじ締めを行うことができる。また、請求
項2に記載の発明においては、着座に伴うトルク・パル
スの波形変化として、トルク・パルスの持続時間の変化
を検出しており、請求項3に記載の発明においては、イ
ンパクト発生に対応したトルク・パルスの発生間隔の変
化を検出しており、請求項4に記載の発明においては、
上記持続時間と上記発生間隔の両方の変化を検出してお
り、さらに請求項5に記載の発明においては、フリーラ
ンニング時間の変化を検出している。そのため、着座時
点を正確に判定することができる。なお、後記の実施例
においては、上記の「インパクト発生に対応したトルク
・パルス」を「インパクト・トルク」と略記している。In the invention of claim 1, when calculating the fastening force, the seating time is determined from the waveform change of the torque pulse accompanying the seating, and the fastening force is calculated with the seating time as the start time of the fastening force calculation. Is configured as follows. Therefore, the torque generated by friction of the screw surface before the actual fastening is started can be excluded from the calculation of the fastening force, so that the actual fastening force can be accurately calculated and the target fastening force can be calculated. You can tighten the screws with precision. Further, in the invention described in claim 2, the change in the duration of the torque pulse is detected as the waveform change of the torque pulse associated with the seating. According to the invention described in claim 4, the change in the corresponding torque pulse generation interval is detected.
Changes in both the duration and the occurrence interval are detected, and in the invention of claim 5, a change in free running time is detected. Therefore, the seating time can be accurately determined. In the embodiments described below, the above-mentioned "torque pulse corresponding to the occurrence of impact" is abbreviated as "impact torque".
【0012】ここで、着座に伴うトルク・パルスの波形
変化について説明する。図23は、インパクト式ねじ締
め装置で戻り止めナット(戻り止めナットに関しては、
例えば「ねじ締め付け機構設計のポイント」財団法人日
本規格協会1989年第4刷発行第299頁〜第301
頁に記載)を回転させてねじ締めを行った場合のトルク
・パルスの波形変化を模式的に示したものである。図2
3に示すように、着座前の波形の特徴は、持続時間の短
いトルク・パルスの対がインパクトの発生(ライナ・ケ
ースの1回転)ごとに発生し、最初のトルク・パルスの
ピーク値に対して第2番目のトルク・パルスのピーク値
が1/3〜1/2となっている点である。最初のトルク
・パルスはナットが動き始めるときのものであり、静止
摩擦と戻り止め(例えばカシメ)の効果により大きな滑
り出しトルクとなっている。その後ナットが停止するま
での間は、ライナ・ケースと主軸とが一体となって回転
するが(このときナットはボルトに対してフリーランニ
ング状態となっている)、動摩擦のために主軸の回転速
度は徐々に低下していく。そして、停止する直前になる
とライナ・ケースの方が主軸より速く回転するようにな
り、第2番目のトルク・パルスが検出される。なお、最
初のトルク・パルスの立ち上がりから第2番目のトルク
・パルスの終了までの間の主軸とライナ・ケースとの相
対回転角は2〜3度程度である。これに対して、着座時
の波形の特徴は、着座前と同様に最初と第2番目のトル
ク・パルスからなるものの、両者の間隔すなわちナット
がフリーランニング状態にある時間が極端に短くなって
おり、しかも第2番目のトルク・パルスは着座前に比べ
てピーク値が高く、かつ持続時間が長くなっている点で
ある。また、着座後の波形の特徴は、持続時間の長いト
ルク・パルスがインパクトの発生(ライナ・ケースの1
回転)ごとに発生する点である。すなわち締結力が上昇
してくるとインパクトに伴うナットの回転角が小さくな
り、上記のフリーランニング状態がなくなって、着座前
の波形における最初と第2番目のトルク・パルスが一体
化したような波形となり、トルク・パルスの持続時間が
長くなる。Now, the change in the waveform of the torque pulse due to seating will be described. FIG. 23 shows an impact type screw tightening device which is a detent nut (for the detent nut,
For example, "Points for Designing Screw Tightening Mechanism", Japanese Standards Association, 1989, 4th edition, pages 299 to 301
(Described on page) is shown schematically when the torque pulse waveform changes when the screw is tightened by rotating (see page). Figure 2
As shown in Fig. 3, the characteristic of the waveform before seating is that a pair of torque pulses with a short duration is generated at each impact occurrence (one rotation of the liner case), and the peak value of the first torque pulse is And the peak value of the second torque pulse is 1/3 to 1/2. The first torque pulse is when the nut begins to move and is a large starting torque due to the effects of static friction and detents (eg caulking). After that, until the nut stops, the liner case and the main shaft rotate together (at this time, the nut is in a free running state with respect to the bolt), but due to dynamic friction, the main shaft rotation speed Gradually decreases. Immediately before stopping, the liner case rotates faster than the main shaft, and the second torque pulse is detected. The relative rotation angle between the main shaft and the liner case from the rising of the first torque pulse to the end of the second torque pulse is about 2 to 3 degrees. On the other hand, the characteristic of the waveform when seated is that it consists of the first and second torque pulses as before seating, but the interval between them, that is, the time during which the nut is in the free running state is extremely short. Moreover, the second torque pulse has a higher peak value and a longer duration than before sitting. In addition, the characteristic of the waveform after sitting is that a long-duration torque pulse causes impact (1 of liner case).
This is a point that occurs every rotation). That is, when the tightening force increases, the rotation angle of the nut due to the impact becomes smaller, the above-mentioned free running state disappears, and the first and second torque pulses in the waveform before seating are integrated. And the duration of the torque pulse becomes longer.
【0013】また、図24には、ライナ・ケースが1回
転する間のライナ・ケースの角速度ωの変化と上記トル
ク・パルスとの関係について示す。着座前では、角速度
ωが最初のトルク・パルスに伴って減少した後、負荷が
小さくなるため徐々に増加し、第2番目のトルク・パル
スのときにわずかに減少し、その後、再度増加する。こ
の1周期の間の角速度ωを時間tで積分すると2πにな
る。一方、着座時および着座後では、角速度ωはトルク
・パルスに伴って減少した後、徐々に増加して1周期を
終える。このときのトルク・パルスに伴う角速度ωの減
少分は着座前に比べて着座時、着座後の順で大きくな
り、また角速度ωの増加速度はほぼ一定と考えられるの
で、着座前に比べて全体的に角速度ωが小さくなり、角
速度ωを時間tで積分したときに2πとなるまでの所要
時間、すなわち周期は着座時、着座後の順で長くなる。
このために、着座に伴って、インパクトの発生に対応し
たトルク・パルスの発生間隔は長くなる。上記のよう
に、着座後はトルク・パルスの持続時間およびインパク
トの発生に対応したトルク・パルスの発生間隔は長くな
り、フリーランニング時間は短くなる。したがって、請
求項2〜請求項5のように構成することにより、着座時
点を正確に検出することができる。FIG. 24 shows the relationship between the change in the angular velocity ω of the liner case and the torque pulse during one rotation of the liner case. Before seating, the angular velocity ω decreases with the first torque pulse, then gradually increases due to the smaller load, decreases slightly with the second torque pulse, and then increases again. When the angular velocity ω during this one cycle is integrated at time t, it becomes 2π. On the other hand, at the time of sitting and after sitting, the angular velocity ω decreases with the torque pulse and then gradually increases to complete one cycle. At this time, the amount of decrease in angular velocity ω due to the torque pulse becomes larger in the order of sitting and after sitting than before sitting, and the rate of increase in angular velocity ω is considered to be almost constant. As a result, the angular velocity ω decreases, and the time required until the angular velocity ω becomes 2π when the angular velocity ω is integrated at time t, that is, the cycle becomes longer in the order of sitting and after sitting.
As a result, the seating interval increases the torque pulse generation interval corresponding to the occurrence of impact. As described above, after sitting, the duration of the torque pulse and the generation interval of the torque pulse corresponding to the occurrence of impact become long and the free running time becomes short. Therefore, by configuring as in claims 2 to 5, it is possible to accurately detect the seating time.
【0014】また、請求項6に記載の発明においては、
実際の締結力を測定する手段を備え、予備実験の結果に
基づいて演算を行うことにより、着座判定しきい値持続
時間、着座判定しきい値発生間隔、および着座判定しき
い値フリーランニング時間を予備実験の際に自動的に決
定することができ、併せてインパクトごとに締結力の増
加量を演算するときに用いるトルク−締結力変換係数の
締結力への依存性すなわちCTF−F特性(例えば図4に
示す特性)についても同様に自動的に決定することがで
きるので、計測が容易で正確になる。次に、請求項7に
記載の発明においては、着座に伴うトルク・パルスの波
形変化として、上記フリーランニング・データ数を検出
しており、請求項8に記載の発明においては、上記抽出
データ数の変化を検出している。そのため、着座時点を
正確に判定することができる。According to the invention of claim 6,
Equipped with a means for measuring the actual fastening force, by performing calculations based on the results of preliminary experiments, the seating determination threshold duration, seating determination threshold generation interval, and seating determination threshold free running time can be calculated. It can be automatically determined during the preliminary experiment, and the dependence of the torque-fastening force conversion coefficient on the fastening force, which is used when calculating the increase amount of the fastening force for each impact, that is, the CTF- F characteristic ( For example, the characteristics (shown in FIG. 4) can be automatically determined in the same manner, so that the measurement is easy and accurate. Next, in the invention described in claim 7, the number of free-running data is detected as the waveform change of the torque pulse associated with seating. In the invention described in claim 8, the number of extracted data is detected. The change of is detected. Therefore, the seating time can be accurately determined.
【0015】図25は、上記のサンプリング・データ
数、フリーランニング判定しきい値トルク、フリーラン
ニング・データ数、抽出判定しきい値トルク、および抽
出データ数を説明するためのトルク・データ数特性図で
ある。図25に示すように、フリーランニング・データ
数がインパクトごとのフリーランニング時間に含まれる
データ数に相当するものであるから、フリーランニング
時間の長い着座前のトルク波形においてはフリーランニ
ング・データ数は多く、逆にフリーランニング時間がほ
とんどない着座後のトルク波形においてはフリーランニ
ング・データ数は少なくなる。一方、抽出データ数がイ
ンパクトごとのトルク・パルスに含まれるデータ数に相
当するものであることから、持続時間の短い最初および
第2番目のトルク・パルスからなる着座前のトルク波形
においては抽出データ数は少なく、逆に持続時間の長い
トルク・パルスからなる着座後のトルク波形においては
抽出データ数は多くなる。FIG. 25 is a torque / data number characteristic chart for explaining the number of sampling data, the free running determination threshold torque, the number of free running data, the extraction determination threshold torque, and the number of extracted data. Is. As shown in FIG. 25, since the number of free running data corresponds to the number of data included in the free running time for each impact, the number of free running data in the pre-seating torque waveform with a long free running time is On the contrary, the number of free-running data is small in the torque waveform after seating where the free-running time is little. On the other hand, since the number of extracted data corresponds to the number of data included in the torque pulse for each impact, the extracted data is used in the pre-seated torque waveform consisting of the first and second torque pulses of short duration. The number is small, and conversely, the number of extracted data is large in the torque waveform after sitting, which consists of torque pulses having a long duration.
【0016】また、前記請求項2〜請求項5に記載の構
成においては、着座を正確に判定することができるが、
着座判定に必要なデータ数が多くなり、かつ判定ロジッ
クが複雑になるので、判定処理時間が長くなる。そのた
め、着座判定処理に引続いて行う締結力計算処理までを
含めた一連の処理時間の間に、インパクトの発生間隔の
短い場合には次のインパクトが発生してしまい、それに
伴うトルク波形を検出できなくなるおそれがある。その
ため、請求項7および請求項8に記載の発明において
は、上記のように構成し、処理すべきデータ数をサンプ
リング・データ数に限ることによってデータ処理を簡易
化し、着座判定処理時間を短縮している。また、請求項
9に記載の発明では、請求項7および請求項8に記載の
サンプリング・データ数とサンプリング間隔の積である
サンプリング時間を、着座前において1回のインパクト
で発生する複数のトルク・パルスのうち最初のトルク・
パルスの立上がりから第2番目のトルク・パルスの立上
がりまでの所要時間と同程度またはそれよりも短く設定
することにより、前記図23に示した着座前のトルク波
形において第2番目のトルク・パルスをサンプリングし
ないように構成している。Further, in the configurations described in claims 2 to 5, the seating can be accurately determined,
Since the number of data required for seating determination is large and the determination logic is complicated, the determination processing time becomes long. Therefore, during the series of processing time including the fastening force calculation process that follows the seating determination process, the next impact will occur if the impact occurrence interval is short, and the torque waveform associated with it will be detected. You may not be able to. Therefore, in the invention described in claims 7 and 8, the data processing is simplified by configuring as described above and limiting the number of data to be processed to the number of sampling data, thereby shortening the seating determination processing time. ing. Further, in the invention described in claim 9, the sampling time, which is the product of the number of sampling data and the sampling interval described in claims 7 and 8, is set to a plurality of torque values generated by one impact before sitting. The first torque of the pulse
By setting the time required from the rise of the pulse to the rise of the second torque pulse to be about the same as or shorter than that, the second torque pulse in the pre-seating torque waveform shown in FIG. It is configured not to sample.
【0017】[0017]
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。第1の実施例は、着座に伴うトルク・パルスの波
形変化として、上記トルク・パルスの持続時間の変化を
検出し、上記持続時間が所定値、なわち着座判定しきい
値持続時間、以上となった時点を着座時点と判定するよ
うに構成した例である。図1〜図3は本発明の第1の実
施例図であり、図1は本発明のブロック図、図2は圧縮
空気を動力源とするインパクト・レンチ本体の断面図、
図3は演算処理を示すフローチャートである。まず、図
1において、インパクト式ねじ締め機本体100は、モ
ータ102と、該モータ102の出力軸に接続され、該
モータ102の連続的な回転力をトルク・パルスに変換
するトルク・パルス発生器103と、該トルク・パルス
発生器103の出力軸すなわち主軸104に作用してい
るトルクを検出するトルク検出器101と、上記主軸1
04に取付けられた締付けソケット(継手部)105と
からなる。なお、モータ102は電動モータ、エア・モ
ータなどのように駆動力を発生するものであればいずれ
の形式のものでもよい。また、締付けソケット105の
形状を選定することによってレンチにもナット・ランナ
ーにも構成することができる。上記のインパクト式ねじ
締め機本体100には制御装置120が接続されてい
る。この制御装置120は、上記トルク検出器101か
らの信号をトルク信号に変換するトルク信号処理部12
1と、ピーク値処理部122と、トルク・パルス持続時
間処理部128と、締結力データ・メモリ部123と、
締結力演算部124と、動力制御部125とから構成さ
れている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the first embodiment, the change in the duration of the torque pulse is detected as the waveform change of the torque pulse associated with seating, and the duration is a predetermined value, that is, the seating determination threshold duration, or more. In this example, it is determined that the time when the seating time becomes a seating time is determined. 1 to 3 are diagrams of a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a block diagram of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of an impact wrench body using compressed air as a power source.
FIG. 3 is a flowchart showing the arithmetic processing. First, in FIG. 1, an impact type screw tightener main body 100 is connected to a motor 102 and an output shaft of the motor 102, and a torque / pulse generator that converts a continuous rotational force of the motor 102 into a torque / pulse. 103, a torque detector 101 for detecting the torque acting on the output shaft of the torque / pulse generator 103, that is, the main shaft 104, and the main shaft 1
04 and a tightening socket (joint portion) 105. The motor 102 may be of any type as long as it can generate a driving force such as an electric motor or an air motor. Further, by selecting the shape of the tightening socket 105, it can be configured as a wrench or a nut / runner. A control device 120 is connected to the impact type screw tightener main body 100. The control device 120 includes a torque signal processing unit 12 that converts a signal from the torque detector 101 into a torque signal.
1, a peak value processing unit 122, a torque / pulse duration processing unit 128, a fastening force data / memory unit 123,
It is composed of a fastening force calculation unit 124 and a power control unit 125.
【0018】次に、図2は、本発明の具体的な実施例で
あり、圧縮空気を動力源とするインパクト・レンチとし
て構成した場合の断面図を示す。図2において、10は
インパクト・レンチ本体(図1の100の部分に相当)
であり、このインパクト・レンチ本体10内には、給気
部16、エア・モータ部13、油圧パルス発生部14お
よびトルク検出部11が設けられている。給気部16に
は、エア・モータ部13に連通するエア通路17が形成
され、その途中にはメイン・バルブ18および切替えバ
ルブ19がこの順に設けられている。メイン・バルブ1
8は、バルブ操作レバー20を引くことによって開き、
切替えバルブ19は回転切替えレバー21を所定の回転
位置まで回すことによって開くようになっている。エア
・モータ部13は偏心したシリンダ内に配置された回転
駆動軸22を備えており、この回転駆動軸22は、ベー
ン23に圧縮空気が作用することによって回転するよう
になっている。油圧パルス発生部14は、エア・モータ
部13の回転駆動軸22に直結されたライナ・ケース2
4内に設けられた主軸15と、この主軸15に外装され
たドライビング・ブレード25とからなり、ライナ・ケ
ース24内には油液が充満されている。主軸15は、一
定以上の負荷がないときはライナ・ケース24内面とド
ライビング・ブレード25の抵抗によってエア・モータ
部13の回転駆動軸22とともに回り、一定以上の負荷
があるときはリリーフ・バルブ28を介してドライビン
グ・ブレード25の内面に作用する油圧が変動すること
によって衝撃的に回るようになっている。この主軸15
の先端部は、ソケット(ボックス・レンチ)を介してね
じに接続するような形状になっており、この先端部を所
望のねじに合わせることによって、ねじ締めを行うこと
ができる。トルク検出部11は、主軸15の周囲に配置
され、かつ、インパクト・レンチ本体10に固定された
1対のコイル26a、26bから構成されている。主軸
15は左右1対の螺旋角の異なる溝列27a、27bが
設けられた磁歪効果を有する材料で作られており、これ
らの溝列27a、27bに対向してコイル26a、26
bが配置されている。そして、これらのコイル26a、
26bによって、主軸15に作用するトルクを検出でき
るようになっている。圧縮空気の遮断機構の構成につい
ては、エア・モータ部13へ送られる圧縮空気を供給・
遮断するためのシャット・オフ・バルブ12が、切替え
バルブ19とエア・モータ部13とを連絡するエア通路
17の途中に設けられている。Next, FIG. 2 is a specific embodiment of the present invention and shows a sectional view in the case of being constructed as an impact wrench using compressed air as a power source. In FIG. 2, 10 is an impact wrench body (corresponding to 100 in FIG. 1)
The impact wrench body 10 is provided with an air supply unit 16, an air motor unit 13, a hydraulic pressure pulse generation unit 14, and a torque detection unit 11. An air passage 17 communicating with the air motor unit 13 is formed in the air supply unit 16, and a main valve 18 and a switching valve 19 are provided in this order in the air passage 17. Main valve 1
8 is opened by pulling the valve operating lever 20,
The switching valve 19 is opened by turning the rotation switching lever 21 to a predetermined rotation position. The air motor unit 13 includes a rotary drive shaft 22 arranged in an eccentric cylinder, and the rotary drive shaft 22 is rotated by the compressed air acting on the vanes 23. The hydraulic pulse generator 14 is connected to the rotary drive shaft 22 of the air motor unit 13 and is directly connected to the liner case 2.
The main shaft 15 is provided inside the main shaft 15, and the driving blade 25 is mounted on the main shaft 15. The liner case 24 is filled with oil liquid. The main shaft 15 rotates together with the rotary drive shaft 22 of the air motor section 13 by the resistance of the inner surface of the liner case 24 and the driving blade 25 when there is no load above a certain level, and the relief valve 28 when there is a load above a certain level. The hydraulic pressure acting on the inner surface of the driving blade 25 via the shaft fluctuates to shockly rotate. This spindle 15
The tip end of is shaped so as to be connected to a screw via a socket (box wrench), and the screw tightening can be performed by aligning the tip end with a desired screw. The torque detector 11 is arranged around the main shaft 15 and is composed of a pair of coils 26 a and 26 b fixed to the impact wrench body 10. The main shaft 15 is made of a material having a magnetostrictive effect in which a pair of left and right groove rows 27a and 27b having different spiral angles are provided, and the coils 26a and 26 are opposed to the groove rows 27a and 27b.
b is arranged. And these coils 26a,
The torque acting on the main shaft 15 can be detected by 26b. Regarding the structure of the compressed air cutoff mechanism, the compressed air sent to the air motor unit 13 is supplied.
A shut-off valve 12 for shutting off is provided in the middle of an air passage 17 that connects the switching valve 19 and the air motor unit 13.
【0019】また、インパクト・レンチ本体10と電気
的に接続された制御装置30は図1の120に相当する
部分であり、トルク検出部11から発せられる信号を入
力としてトルク信号をつくるトルク信号処理部121
と、トルク信号からインパクトごとにピーク・トルク値
を抽出するピーク値処理部122と、トルク・パルス持
続時間処理部128と、トルク−締結力変換係数と締結
力との関係を示す関数が記録されている締結力データ・
メモリ部123と、締結力演算部124と、演算された
締結力が適正範囲にあるか否かを判定して、シャット・
オフ・バルブ12への開閉制御信号を送出する動力制御
部125とからなる。なお、上記の121〜125およ
び128は、図1と同じ構成であるため、図示を省略し
ている。Further, the control device 30 electrically connected to the impact wrench body 10 is a portion corresponding to 120 of FIG. 1, and torque signal processing for producing a torque signal by inputting a signal emitted from the torque detection portion 11 as an input. Part 121
And a peak value processing unit 122 that extracts a peak torque value for each impact from the torque signal, a torque pulse duration processing unit 128, and a function that indicates the relationship between the torque-fastening force conversion coefficient and the fastening force. Fastening force data
The memory unit 123, the fastening force calculation unit 124, and whether or not the calculated fastening force is within an appropriate range is determined, and
A power control unit 125 that sends an opening / closing control signal to the off valve 12. Note that the above 121 to 125 and 128 have the same configuration as in FIG.
【0020】図4は、締結力データ・メモリ部123に
記録されている関数の一例図である。図4に示すよう
に、あるピーク・トルク値をもったインパクトが付与さ
れたとき、その時点での締結力が小さいときには、この
付与されたインパクトによる締結力の増加量は大きくな
り、一方、すでに相当のレベルの締結力が発生している
状態のときには、同じピーク・トルク値のインパクトで
もこれによって上乗せされる締結力の増加量は大きくな
いことがわかる。なお、その具体的な値は、ボルト、被
締結体およびインパクト・レンチの組合せでそれぞれ異
なる。このような係数データがインパクト・レンチとそ
の使用対象であるボルトおよび被締結体との組合せごと
に関数として用意される。締結力演算部124では後述
するように上記のピーク・トルク値と関数データを基に
締結力が演算される。FIG. 4 is an example of a function recorded in the fastening force data memory unit 123. As shown in FIG. 4, when an impact having a certain peak torque value is applied and the fastening force at that time is small, the amount of increase in the fastening force due to the given impact becomes large, while It can be seen that when a considerable level of fastening force is generated, even if the impact has the same peak torque value, the amount of increase in fastening force added by this is not large. The specific value differs depending on the combination of the bolt, the tightened body, and the impact wrench. Such coefficient data are prepared as a function for each combination of the impact wrench, the bolt and the object to be fastened, which are objects of use of the impact wrench. As will be described later, the fastening force calculator 124 calculates the fastening force based on the peak torque value and the function data described above.
【0021】次に、図3に示すフローチャートに基づい
て第1の実施例の作用を説明する。図2に示したバルブ
操作レバー20が引かれることによって給気部16から
シャット・オフ・バルブ12を介してエア・モータ部1
3に送られた圧縮空気により、エア・モータ部13の回
転駆動軸22が回転し、その回転力は油圧パルス発生部
14において衝撃的な回転力に変換され、主軸15に伝
達されて、ねじ締め作業が行われる。まず、図3のステ
ップS1において目標締結力cFcの値を、またステッ
プS2で予め実験で求めた着座判定しきい値持続時間s
Wpをそれぞれ設定した後、ステップS3でインパクト
数のカウンタをリセットし<カウントi=0>、ステッ
プS4でそれまでの締結力の値をリセットする<F
(0)=0>。次に、ステップS5では、ねじ締めを開
始する。ステップS6〜ステップS14において、ステ
ップS7はトルク・パルス持続時間処理部128におけ
る処理内容、ステップS9はピーク値処理部122にお
ける処理内容、ステップS12およびステップS14は
動力制御部125における処理内容であり、その他は締
結力演算部124における処理内容である。Next, the operation of the first embodiment will be described based on the flow chart shown in FIG. When the valve operating lever 20 shown in FIG. 2 is pulled, the air motor unit 1 is supplied from the air supply unit 16 via the shut-off valve 12.
By the compressed air sent to 3, the rotary drive shaft 22 of the air motor unit 13 rotates, and the rotational force thereof is converted into a shocking rotational force in the hydraulic pressure pulse generation unit 14, transmitted to the main shaft 15, and screwed. Tightening work is performed. First, the value of the target fastening force cFc is determined in step S1 of FIG.
After setting Wp respectively, the impact number counter is reset in step S3 <count i = 0>, and the fastening force value up to that point is reset in step S4 <F
(0) = 0>. Next, in step S5, screw tightening is started. In steps S6 to S14, step S7 is the processing content of the torque / pulse duration processing unit 128, step S9 is the processing content of the peak value processing unit 122, and steps S12 and S14 are the processing content of the power control unit 125, Others are processing contents in the fastening force calculation unit 124.
【0022】また、ステップS6〜ステップS8はルー
プを形成しており、着座まではインパクトごとに着座判
定を行う。まず、ステップS6でカウントiを1だけ増
加させた後、ステップS7でトルク信号処理部121か
らの信号(トルク信号)に基づいてトルク・パルスの持
続時間WP(i)を求める。次に、ステップS8では、ト
ルク・パルスの持続時間WP(i)が着座判定しきい値持
続時間sWp以上か否かを判断し、NOすなわち未着座
であればステップS6に戻ってステップS8までを繰返
す。一方、ステップS8でYESになると、すなわち着
座と判定すると、ステップS9へ進む。また、ステップ
S9〜ステップS12およびステップS13はループを
形成しており、インパクトごとに締結力の計算を行う。
まず、ステップS9では、トルク信号からインパクトの
ピーク・トルク値TP(i)を求めて記憶する。なお、着
座時点においては、上記ステップS8において一時的に
記憶されているトルク信号からピーク・トルク値T
P(i)を求めればよい。次に、ステップS10では、F
(i−1)におけるトルク−締結力変換係数CT F(i)
を、締結力データ・メモリ部123のテーブルに基づい
て計算する。ただし、CTF(i)=CTF〔F(i−
1)〕。次に、ステップS11では、インパクトによる
締結力の増加分δF(i)=CT F(i)×TP(i)を計算
し、さらにこのインパクト後の締結力F(i)を、それ
までの締結力すなわち1回前のインパクト後の締結力F
(i−1)に上記の増加分δF(i)を加算することによ
り計算する。したがって、F(i)=F(i−1)+CTF
(i)×TP(i)。次に、ステップS12では、インパ
クト後の締結力F(i)が目標締結力cFc以上か否か
を判断し、NOであればステップS13でカウントiを
1だけ増加させた後、ステップS9に戻ってステップS
12までを繰返す。一方、ステップS12でYESにな
ると、ステップS14へ進み、その時点でカット・オフ
命令が出される。これによって圧縮空気のバルブが閉じ
られる。次に、ステップS15では、終了するか否かを
判断し、YESであればそのまま終了し、NOであれば
ステップS3へ戻って次のねじ締めを行う。なお、前記
の「着座判定しきい値持続時間sWp」は、張力測定の
可能なボルトを用いて行う予備実験において、締結時の
インパクト発生に対応したトルク・パルスの持続時間と
ボルトの張力の変化から求めることができる。なお、上
記sWpの値は、ねじ締め機、ボルト、被締結体の組合
わせによって異なる値となるため、その組合わせに応じ
てsWpを変更できるようになっている。すなわち、着
座判定しきい値持続時間は締結部位ごとに可変設定する
ことが可能である。なお、上記の「インパクト発生に対
応したトルク・パルス」を以下「インパクト・トルク」
と略記することにする。Further, steps S6 to S8 form a loop, and the seating determination is performed for each impact up to the seating. First, after incrementing the count i by 1 in step S6, the duration W P (i) of the torque pulse is obtained based on the signal (torque signal) from the torque signal processing unit 121 in step S7. Next, in step S8, it is determined whether or not the duration W P (i) of the torque pulse is greater than or equal to the seating determination threshold duration sWp, and if NO, that is, seatless, the process returns to step S6 and continues to step S8 Repeat. On the other hand, if YES in step S8, that is, if it is determined that the vehicle is seated, the process proceeds to step S9. Further, steps S9 to S12 and step S13 form a loop, and the fastening force is calculated for each impact.
First, in step S9, an impact peak torque value T P (i) is obtained from the torque signal and stored. At the time of sitting, the peak torque value T is calculated from the torque signal temporarily stored in step S8.
Find P (i). Next, in step S10, F
(i-1) Torque in - fastening force conversion coefficient C T F (i)
Is calculated based on the table of the fastening force data / memory unit 123. However, C TF (i) = C TF [F (i−
1)]. Next, in step S11, to calculate the increase δF fastening force by the impact (i) = C T F ( i) × T P (i), a further fastening force F after the impact (i), until it Fastening force, that is, the fastening force F after the previous impact
It is calculated by adding the above increment δF (i) to (i-1). Therefore, F (i) = F (i-1) + C TF
(i) x T P (i). Next, in step S12, it is determined whether or not the post-impact fastening force F (i) is greater than or equal to the target fastening force cFc. If NO, the count i is incremented by 1 in step S13, and the process returns to step S9. Step S
Repeat up to 12. On the other hand, if YES in step S12, the flow advances to step S14, at which point a cut-off command is issued. This causes the compressed air valve to close. Next, in step S15, it is determined whether or not to end the process. If YES, the process ends, and if NO, the process returns to step S3 to perform the next screw tightening. The "seating determination threshold duration sWp" is the change in the duration of the torque pulse and the tension of the bolt corresponding to the occurrence of impact at the time of fastening in the preliminary experiment conducted using the bolt whose tension can be measured. Can be obtained from Since the value of sWp varies depending on the combination of the screw tightener, the bolt, and the object to be fastened, sWp can be changed according to the combination. That is, the seating determination threshold duration can be variably set for each fastening site. Note that the above "torque pulse corresponding to impact occurrence" is referred to as "impact torque" below.
Will be abbreviated.
【0023】図5は、上記実施例と比較例(従来例)と
の演算精度についての比較図であり、○印は本実施例の
特性、●印は従来例の特性(本実施例のデータを従来例
の処理でシミュレーションした結果)を示す。この例
は、cFc=32kNとしてM12のボルトおよびナッ
トを用いて着座時の座面間距離が40mmの被締結体を
締結した場合の結果であり、実施例ではsWp=1.5
msとしている。一方、比較例では従来技術の方式にお
いてTP≧36Nmのインパクト・トルクの場合に締結
力を計算するようにした。なお、トルク−締結力変換係
数CTFの締結力Fへの依存性(前記図4のCTF−F特性
曲線)については、両者とも同じテーブルを用いてい
る。図5の特性から明らかなように、本実施例では締結
力の演算精度が従来例より著しく向上していることがわ
かる。なお、実測した戻り止めナットの種類としては、
「ねじ締め付け機構設計のポイント」(財団法人日本規
格協会発行)の第299頁の図6.3.9(a)に記載の
「ねじ山をかしめたナット」および第301頁の図6.
3.15(a)に記載の「ナイロン入りナット」であ
り、両者について同様の効果を確認している。上記のよ
うに、本実施例においては、締結力の演算の際に、着座
に伴うインパクト・トルクの波形変化から着座時点を判
定し、上記着座時点を締結力計算開始時点として締結力
を演算するように構成しており、具体的には、着座に伴
うインパクト・トルクの波形変化として、トルク・パル
スの持続時間の変化を検出し、上記持続時間が所定値、
すなわち着座判定しきい値持続時間、以上となった時点
を着座時点と判定するようにしている。そのため、実際
の締結が開始される前にねじ面の摩擦等によって発生し
たインパクト・トルクを締結力の計算から除くことがで
きるので、実際の締結力を正確に演算することができ、
目標とする締結力まで精密にねじ締めを行うことができ
る。FIG. 5 is a comparison diagram of the calculation accuracy between the above-described embodiment and the comparative example (conventional example), in which the mark .largecircle. Represents the characteristic of the present embodiment, and the mark .circle-solid. The result of simulating by the processing of the conventional example) is shown. This example is the result when cFc = 32 kN and M12 bolts and nuts are used to fasten a fastened body having a seat surface distance of 40 mm at the time of sitting, and sWp = 1.5 in the working example.
ms. On the other hand, in the comparative example, the fastening force is calculated when the impact torque is T P ≧ 36 Nm in the conventional technique. Regarding the dependence of the torque-engagement force conversion coefficient C TF on the engagement force F (C TF -F characteristic curve of FIG. 4), the same table is used for both. As is clear from the characteristics of FIG. 5, the accuracy of the fastening force calculation is significantly improved in this embodiment as compared with the conventional example. The types of detent nuts actually measured are:
"Points of screw tightening mechanism design" (published by the Japanese Standards Association), page 299, Figure 6.3.9 (a), "Nuts with crimped threads" and page 301, figure 6.
It is a "nut with nylon" described in 3.15 (a), and the same effect has been confirmed for both. As described above, in the present embodiment, when calculating the fastening force, the seating time is determined from the change in the waveform of the impact torque due to the seating, and the fastening force is calculated with the seating time as the fastening force calculation start time. Specifically, the change in the duration of the torque pulse is detected as the change in the waveform of the impact torque due to seating, and the above duration is a predetermined value,
That is, the seating determination threshold duration time is determined to be the seating time point when the seating determination threshold duration time is exceeded. Therefore, the impact torque generated due to the friction of the screw surface before the actual fastening is started can be excluded from the calculation of the fastening force, so that the actual fastening force can be accurately calculated.
It is possible to perform precise screw tightening up to the target tightening force.
【0024】次に、図6および図7は、本発明の第2の
実施例であり、図6はブロック図、図7は演算処理を示
すフローチャートである。この実施例は、着座に伴うイ
ンパクト・トルクの波形変化として、上記インパクト・
トルクの発生間隔の変化を検出し、上記発生間隔が所定
値、すなわち着座判定しきい値発生間隔、以上となった
時点を着座時点と判定するように構成した例である。ま
ず、図6に基づいて構成を説明する。図6において、イ
ンパクト式ねじ締め機本体100は、第1の実施例と同
様に、モータ102、トルク・パルス発生器103、主
軸104、トルク検出器101および締付けソケット1
05からなる。このインパクト式ねじ締め機本体100
には制御装置130が接続されている。制御装置130
は、第1の実施例と同様のトルク信号処理部121、ピ
ーク値処理部122、締結力データ・メモリ部123お
よび動力制御部125のほかに、インパクト・トルク発
生間隔処理部138と第1の実施例とは少し異なる締結
力演算部134とを備えている。次に、図7に示すフロ
ーチャートに基づいて第2の実施例の作用を説明する。
まず、ステップS21において目標締結力cFcの値
を、またステップS22で予め実験で求めた着座判定し
きい値発生間隔sIpをそれぞれ設定した後、ステップ
S23でインパクト数のカウンタをリセットし<カウン
トi=0>、ステップS24でそれまでの締結力の値を
リセットする<F(0)=0>。次に、ステップS25
では、ねじ締めを開始する。ステップS26〜ステップ
S39において、ステップS28はインパクト・トルク
発生間隔処理部138における処理内容、ステップS2
7およびステップS38はピーク値処理部122におけ
る処理内容、ステップS36およびステップS39は動
力制御部125における処理内容であり、その他は締結
力演算部134における処理内容である。また、ステッ
プS26〜ステップS29はループを形成しており、着
座まではインパクトごとに着座判定を行う。まず、ステ
ップS26でカウントiを1だけ増加させた後、ステッ
プS27でトルク信号に基づいてインパクトのピーク・
トルク値TP(i)を求めて記憶し、さらにステップS2
8ではインパクト・トルクの発生間隔IP(i)を求め
る。Next, FIGS. 6 and 7 show a second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a block diagram, and FIG. 7 is a flow chart showing arithmetic processing. In this embodiment, the above-mentioned impact
This is an example in which a change in the torque generation interval is detected, and a time point when the generation interval becomes a predetermined value, that is, a seating determination threshold value generation interval or more is determined to be a seating time point. First, the configuration will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the impact type screw tightener main body 100 includes a motor 102, a torque / pulse generator 103, a main shaft 104, a torque detector 101, and a tightening socket 1 as in the first embodiment.
It consists of 05. This impact type screw tightener main body 100
A controller 130 is connected to the. Controller 130
In addition to the torque signal processing unit 121, the peak value processing unit 122, the fastening force data memory unit 123, and the power control unit 125 similar to those of the first embodiment, the impact torque generation interval processing unit 138 and the first A fastening force calculation unit 134 slightly different from that of the embodiment is provided. Next, the operation of the second embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG.
First, in step S21, the value of the target fastening force cFc is set, and in step S22, the seating determination threshold generation interval sIp obtained in advance by experiment is set, and then, in step S23, the impact number counter is reset <count i = 0>, the value of the fastening force until then is reset in step S24 <F (0) = 0>. Next, step S25.
Now, tighten the screws. In steps S26 to S39, step S28 is the processing content of the impact / torque generation interval processing unit 138, and step S2 is
7 and step S38 are the processing contents in the peak value processing unit 122, steps S36 and S39 are the processing contents in the power control unit 125, and the others are the processing contents in the fastening force calculation unit 134. Further, steps S26 to S29 form a loop, and seating determination is performed for each impact until seating. First, after incrementing the count i by 1 in step S26, in step S27 the impact peak based on the torque signal is detected.
The torque value T P (i) is calculated and stored, and further, step S2
In step 8, the impact torque generation interval I P (i) is calculated.
【0025】次に、ステップS29では、インパクト・
トルクの発生間隔IP(i)が着座判定しきい値発生間隔
sIp以上か否かを判断し、NOすなわち未着座であれ
ばステップS26に戻ってステップS29までを繰返
す。一方、ステップS29でYESになると、すなわち
着座と判定すると、ステップS30へ進み、1回前のイ
ンパクトのピーク・トルク値TP(i−1)を読出した
後、ステップS31で締結力F=0におけるトルク−締
結力変換係数CTF(i−1)を、締結力データ・メモリ
部123のテーブルに基づいて計算する。ただし、CTF
(i−1)=CTF〔F(i−2)〕、F(i−2)=0。
次に、ステップS32では、1回前のインパクト後の締
結力、すなわち直前のインパクトの前の締結力F(i−
1)を計算する。ただし、F(i−1)=CTF(i−1)
×TP(i−1)。この後、ステップS33で直前のイン
パクトのピーク・トルク値TP(i)を読出す。次に、ス
テップS34〜ステップS36およびステップS37、
ステップS38はループを形成しており、インパクトご
とに締結力を計算する。まず、ステップS34でトルク
−締結力変換係数CTF(i)を、締結力データ・メモリ
部123のテーブルに基づいて計算する。ただし、CTF
(i)=CTF〔F(i−1)〕。そして、ステップS35
では、直前のインパクトによる締結力の増加分δF
(i)=CTF(i)×TP(i)を計算し、さらにこのイン
パクト後の締結力F(i)を、それまでの締結力すなわ
ち1回前のインパクト後の締結力F(i−1)に上記の
増加分δF(i)を加算することにより計算する。した
がって、F(i)=F(i−1)+CTF(i)×T
P(i)。次に、ステップS36では、インパクト後の締
結力F(i)が目標締結力cFc以上か否かを判断し、
NOであればステップS37でカウントiを1だけ増加
させた後、ステップS38でトルク信号に基づいてイン
パクトのピーク・トルク値TP(i)を求めて記憶し、ス
テップS34に戻ってステップS36までを繰返す。一
方、ステップS36でYESになると、ステップS39
へ進み、その時点でカット・オフ命令が出される。これ
によって圧縮空気のバルブが閉じられる。次に、ステッ
プS40では、終了するか否かを判断し、TESであれ
ばそのまま終了し、NOであればステップS23へ戻っ
て次のねじ締めを行う。なお、前記の「着座判定しきい
値発生間隔sIp」は、張力測定の可能なボルトを用い
て行う予備実験において、締結時のインパクト・トルク
の発生間隔とボルトの張力の変化から求めることができ
る。また、上記sIpの値は、ねじ締め機、ボルト、被
締結体の組合わせによって異なる値となるため、その組
合わせに応じてsIpを変更できるようになっている。
すなわち、着座判定しきい値発生間隔は締結部位ごとに
可変設定することが可能である。実施例1と同じ締結部
位に本実施例を適用した場合、sIp=40msとする
ことで図5と同様の結果が得られた。上記のように、本
実施例においては、締結力の演算の際に、着座に伴うイ
ンパクト・トルクの波形変化から着座時点を判定し、上
記着座時点を締結力計算開始時点として締結力を演算す
るように構成しており、具体的には、着座に伴うインパ
クト・トルクの波形変化として、インパクト・トルクの
発生間隔の変化を検出し、上記発生間隔が所定値、すな
わち着座判定しきい値発生間隔、以上となった時点を着
座時点と判定するようにしている。そのため、実際の締
結が開始される前にねじ面の摩擦等によって発生したイ
ンパクト・トルクを締結力の計算から除くことができる
ので、実際の締結力を正確に演算することができ、目標
とする締結力まで精密にねじ締めを行うことができる。Next, in step S29, the impact
It is determined whether or not the torque generation interval I P (i) is greater than or equal to the seating determination threshold value generation interval sIp. If NO, that is, if the vehicle is not seated, the process returns to step S26 and repeats steps S29 to S29. On the other hand, if YES in step S29, that is, if it is determined that the vehicle is seated, the process proceeds to step S30, where the peak torque value T P (i-1) of the previous impact is read, and then the fastening force F = 0 in step S31. The torque-engagement force conversion coefficient C TF (i-1) in is calculated based on the table of the engagement force data memory unit 123. However, C TF
(i-1) = C TF [F (i-2)], F (i-2) = 0.
Next, in step S32, the fastening force after the previous impact, that is, the fastening force F (i-
Calculate 1). However, F (i-1) = C TF (i-1)
× T P (i-1). Thereafter, in step S33, the peak torque value T P (i) of the immediately preceding impact is read. Next, steps S34 to S36 and step S37,
Step S38 forms a loop, and the fastening force is calculated for each impact. First, in step S34, the torque-engagement force conversion coefficient C TF (i) is calculated based on the table of the engagement force data / memory unit 123. However, C TF
(i) = C TF [F (i-1)]. And step S35
Then, the increase in fastening force due to the impact immediately before is δF
(i) = C TF (i) × T P (i) is calculated, and the fastening force F (i) after this impact is calculated as the fastening force up to that time, that is, the fastening force F (i) after the previous impact. It is calculated by adding the above-described increment δF (i) to -1). Therefore, F (i) = F (i−1) + C TF (i) × T
P (i). Next, in step S36, it is determined whether or not the fastening force F (i) after impact is greater than or equal to the target fastening force cFc,
If NO, the count i is incremented by 1 in step S37, and then the peak torque value T P (i) of the impact is obtained and stored based on the torque signal in step S38, and the process returns to step S34 to step S36. Repeat. On the other hand, if YES in step S36, step S39
Proceed to and a cut-off command will be issued at that time. This causes the compressed air valve to close. Next, in step S40, it is determined whether or not to end the process. If TES, the process ends as it is, and if NO, the process returns to step S23 to perform the next screw tightening. The "seating determination threshold generation interval sIp" can be obtained from the impact torque generation interval at the time of fastening and the change in bolt tension in a preliminary experiment performed using a bolt whose tension can be measured. . Further, since the value of sIp varies depending on the combination of the screw tightener, the bolt, and the object to be fastened, sIp can be changed according to the combination.
That is, the seating determination threshold generation interval can be variably set for each fastening site. When this example was applied to the same fastening part as in example 1, the same result as in FIG. 5 was obtained by setting sIp = 40 ms. As described above, in the present embodiment, when calculating the fastening force, the seating time is determined from the change in the waveform of the impact torque due to the seating, and the fastening force is calculated with the seating time as the fastening force calculation start time. Specifically, the change in the impact torque generation interval is detected as a change in the impact torque waveform associated with seating, and the occurrence interval is a predetermined value, that is, the seating determination threshold generation interval. The time point above is determined to be the sitting time point. Therefore, the impact torque generated by friction of the screw surface before the actual fastening is started can be excluded from the calculation of the fastening force, so that the actual fastening force can be accurately calculated and set as the target. Screw tightening can be performed up to the fastening force.
【0026】次に、図8〜図10は、本発明の第3の実
施例であり、図8はブロック図、図9および図10は演
算処理を示すフローチャートである。この実施例は、着
座に伴うインパクト・トルクの波形変化として、上記イ
ンパクト・トルクに含まれるトルク・パルスの持続時間
および上記インパクト・トルクの発生間隔の変化を検出
し、上記持続時間と上記発生間隔とのうち少なくとも一
方がそれぞれの所定値、すなわち着座判定しきい値持続
時間あるいは着座判定しきい値発生間隔、以上となった
時点を着座時点と判定するように構成した例である。ま
ず、図8に基づいて構成を説明する。図8において、イ
ンパクト式ねじ締め機本体100は、第1の実施例と同
様に、モータ102、トルク・パルス発生器103、主
軸104、トルク検出器101および締付けソケット1
05からなる。このインパクト式ねじ締め機本体100
には制御装置140が接続されている。制御装置140
は、第1の実施例と同様のトルク信号処理部121、ピ
ーク値処理部122、トルク・パルス持続時間処理部1
28、締結力データ・メモリ部123および動力制御部
125のほかに、第2の実施例と同様のインパクト・ト
ルク発生間隔処理部138と第1の実施例とは少し異な
る締結力演算部144とを備えている。Next, FIGS. 8 to 10 show a third embodiment of the present invention, FIG. 8 is a block diagram, and FIGS. 9 and 10 are flow charts showing arithmetic processing. In this embodiment, as a waveform change of impact torque associated with seating, a change in the duration of the torque pulse included in the impact torque and a change in the generation interval of the impact torque are detected, and the duration and the generation interval are detected. This is an example in which at least one of the above is a predetermined value, that is, the seating determination threshold duration or the seating determination threshold generation interval, or more, is determined to be the seating time. First, the configuration will be described with reference to FIG. In FIG. 8, the impact type screw tightener main body 100 includes a motor 102, a torque / pulse generator 103, a main shaft 104, a torque detector 101, and a tightening socket 1 as in the first embodiment.
It consists of 05. This impact type screw tightener main body 100
A control device 140 is connected to the. Control device 140
Is the same as the torque signal processing unit 121, the peak value processing unit 122, and the torque / pulse duration processing unit 1 of the first embodiment.
28, the fastening force data / memory unit 123, and the power control unit 125, an impact torque generation interval processing unit 138 similar to that of the second embodiment, and a fastening force calculation unit 144 that is slightly different from that of the first embodiment. Is equipped with.
【0027】次に、図9に示すフローチャートに基づい
て第3の実施例の作用を説明する。この実施例は上記持
続時間または上記発生間隔がそれぞれ、着座判定しきい
値持続時間または着座判定しきい値発生間隔以上となっ
た時点を着座時点と判定するように構成した例であり、
まずステップS51において目標締結力cFcの値を、
またステップS52およびステップS53で予め実験で
求めた着座判定しきい値持続時間sWpおよび着座判定
しきい値発生間隔sIpの値をそれぞれ設定した後、ス
テップS54でインパクト数のカウンタをリセットし<
カウントi=0>、ステップS55でそれまでの締結力
の値をリセットする<F(0)=0>。次に、ステップ
S56では、ねじ締めを開始する。ステップS57〜ス
テップS72において、ステップS59はトルク・パル
ス持続時間処理部128における処理内容、ステップS
60はインパクト・トルク発生間隔処理部138におけ
る処理内容、ステップS58およびステップS71はピ
ーク値処理部122における処理内容、ステップS69
およびステップS72は動力制御部125における処理
内容であり、その他は締結力演算部144における処理
内容である。また、ステップS57〜ステップS61お
よびステップS62はループを形成しており、着座まで
はインパクトごとに着座判定を行う。まず、ステップS
57でカウントiを1だけ増加させた後、ステップS5
8でトルク信号に基づいてインパクトのピーク・トルク
値TP(i)を求めて記憶し、さらにステップS59では
トルク・パルスの持続時間WP(i)、ステップS60で
はインパクト・トルクの発生間隔IP(i)をそれぞれ求
める。次に、ステップS61では、トルク・パルスの持
続時間WP(i)が着座判定しきい値持続時間sWp以上
か否かを判断し、NOであればステップS62に進み、
さらにインパクト・トルクの発生間隔IP(i)が着座判
定しきい値発生間隔sIp以上か否かを判断し、NOで
あれば未着座と判定してステップS57に戻ってステッ
プS61までを繰返す。一方、ステップS62でYES
になると、すなわち着座と判定すると、ステップS63
へ進み、1回前のインパクトのピーク・トルク値TP(i
−1)を読出した後、ステップS64で締結力F=0に
おけるトルク−締結力変換係数CTF(i−1)を、締結
力データ・メモリ部123のテーブルに基づいて計算す
る。ただし、CTF(i−1)=CTF〔F(i−2)〕、F
(i−2)=0。次に、ステップS65では、1回前の
インパクト後の締結力、すなわち直前のインパクトの前
の締結力F(i−1)を計算する。ただし、F(i−1)
=CTF(i−1)×TP(i−1)。この後、ステップS
66に進む。また、ステップS61でYESになると、
着座と判定してステップS66に進み、直前のインパク
トのピーク・トルク値TP(i)を読出す。次に、ステッ
プS67〜ステップS69およびステップS70、ステ
ップS71はループを形成しており、インパクトごとに
締結力を計算する。まず、ステップS67でトルク−締
結力変換係数CTF(i)を、締結力データ・メモリ部1
23のテーブルに基づいて計算する。ただし、C
TF(i)=CTF〔F(i−1)〕。そして、ステップS6
8では、直前のインパクトによる締結力の増加分δF
(i)=CTF(i)×TP(i)を計算し、さらにこのイン
パクト後の締結力F(i)を、それまでの締結力すなわ
ち1回前のインパクト後の締結力F(i−1)に上記の
増加分δF(i)を加算することにより計算する。した
がって、F(i)=F(i−1)+CTF(i)×T
P(i)。次に、ステップS69では、インパクト後の締
結力F(i)が目標締結力cFc以上か否かを判断し、
NOであればステップS70でカウントiを1だけ増加
させた後、ステップS71でトルク信号に基づいてイン
パクトのピーク・トルク値TP(i)を求めて記憶し、ス
テップS67に戻ってステップS69までを繰返す。一
方、ステップS69でYESになると、ステップS72
へ進み、その時点でカット・オフ命令が出される。これ
によって圧縮空気のバルブが閉じられる。Next, the operation of the third embodiment will be described based on the flow chart shown in FIG. In this embodiment, the duration or the occurrence interval is an example configured to determine a sitting time when a seating determination threshold duration or a seating determination threshold occurrence interval or more is determined,
First, in step S51, the value of the target fastening force cFc is
Also, after setting the values of the sitting determination threshold duration sWp and the sitting determination threshold generation interval sIp which have been obtained by experiments in advance in steps S52 and S53, respectively, the impact number counter is reset in step S54.
Count i = 0>, and the value of the fastening force up to that point is reset in step S55 <F (0) = 0>. Next, in step S56, screw tightening is started. In step S57 to step S72, step S59 is the processing content in the torque / pulse duration processing unit 128, and step S59 is
Reference numeral 60 is the processing content in the impact / torque generation interval processing unit 138, step S58 and step S71 are the processing content in the peak value processing portion 122, and step S69.
And step S72 is the processing content in the power control unit 125, and the other is the processing content in the fastening force calculation unit 144. Further, steps S57 to S61 and step S62 form a loop, and seating determination is performed for each impact until seating. First, step S
After incrementing the count i by 1 at 57, step S5
In step 8, the impact peak torque value T P (i) is obtained and stored, and in step S59, the torque pulse duration W P (i) is obtained, and in step S60, the impact torque generation interval I. Find P (i) respectively. Next, in step S61, it is determined whether or not the duration W P (i) of the torque pulse is greater than or equal to the seating determination threshold duration sWp. If NO, the process proceeds to step S62.
Further, it is determined whether or not the impact torque generation interval I P (i) is greater than or equal to the seating determination threshold generation interval sIp. If NO, it is determined that the vehicle is not seated yet, and the process returns to step S57 to repeat step S61. On the other hand, YES in step S62.
If it is determined that the seat is sitting, step S63
To the peak torque value T P (i
After reading −1), the torque-engagement force conversion coefficient C TF (i−1) at the engagement force F = 0 is calculated based on the table of the engagement force data memory unit 123 in step S64. However, C TF (i-1) = C TF [F (i-2)], F
(i-2) = 0. Next, in step S65, the fastening force after the previous impact, that is, the fastening force F (i-1) before the previous impact is calculated. However, F (i-1)
= CTF (i-1) * TP (i-1). After this, step S
Proceed to 66. If YES in step S61,
When it is determined that the vehicle is seated, the process proceeds to step S66, and the peak torque value T P (i) of the immediately preceding impact is read. Next, steps S67 to S69, step S70, and step S71 form a loop, and the fastening force is calculated for each impact. First, in step S67, the torque-engagement force conversion coefficient CTF (i) is calculated as the engagement force data / memory unit 1.
Calculation is performed based on the table of 23. However, C
TF (i) = C TF [F (i-1)]. Then, step S6
In 8, the amount of increase in the fastening force due to the impact immediately before is δF.
(i) = C TF (i) × T P (i) is calculated, and the fastening force F (i) after this impact is calculated as the fastening force up to that time, that is, the fastening force F (i) after the previous impact. It is calculated by adding the above-described increment δF (i) to -1). Therefore, F (i) = F (i−1) + C TF (i) × T
P (i). Next, in step S69, it is determined whether or not the post-impact fastening force F (i) is greater than or equal to the target fastening force cFc,
If NO, the count i is incremented by 1 in step S70, then the impact peak torque value T P (i) is obtained and stored based on the torque signal in step S71, and the process returns to step S67 to step S69. Repeat. On the other hand, if YES in step S69, step S72
Proceed to and a cut-off command will be issued at that time. This causes the compressed air valve to close.
【0028】次に、ステップS73では、終了するか否
かを判断し、YESであればそのまま終了し、NOであ
ればステップS54へ戻って次のねじ締めを行う。な
お、この実施例においても第1および第2の実施例と同
様に、着座判定しきい値持続時間および着座判定しきい
値発生間隔は締結部位ごとに可変設定することが可能で
ある。実施例1と同じ締結部位に本実施例を適用した場
合、sWp=1.5ms、sIp=40msとすること
で図5と同様の結果が得られた。Next, in step S73, it is determined whether or not to end the process. If YES, the process ends, and if NO, the process returns to step S54 to perform the next screw tightening. In this embodiment as well, similarly to the first and second embodiments, the seating determination threshold duration and the seating determination threshold generation interval can be variably set for each fastening portion. When this example was applied to the same fastening portion as that of Example 1, the same results as in FIG. 5 were obtained by setting sWp = 1.5 ms and sIp = 40 ms.
【0029】また、図10の実施例は上記持続時間およ
び上記発生間隔がそれぞれ、着座判定しきい値持続時間
および着座判定しきい値発生間隔以上となった時点を着
座時点と判定するように構成した例であり、ステップS
61でNOのときステツプS57に戻る点、およびYE
SのときステップS62に進む点が図9と異なってい
る。この着座判定ロジックの方が着座時点を正確に判定
できる場合もある。Further, the embodiment of FIG. 10 is configured so that the time when the duration and the occurrence interval are equal to or more than the seating determination threshold duration and the seating determination threshold generation interval are determined to be the seating time. This is an example of step S
If NO in 61, return to step S57, and YE
The difference from FIG. 9 is that the process proceeds to step S62 in the case of S. In some cases, this seating determination logic can determine the seating time more accurately.
【0030】上記のように、本実施例においては、締結
力の演算の際に、着座に伴うインパクト・トルクの波形
変化から着座時点を判定し、上記着座時点を締結力計算
開始時点として締結力を演算するように構成しており、
具体的には、着座に伴うインパクト・トルクの波形変化
として、上記インパクト・トルクに含まれるトルク・パ
ルスの持続時間および上記インパクト・トルクの発生間
隔の変化を検出し、上記持続時間と上記発生間隔とのう
ち少なくとも一方がそれぞれの所定値、すなわち着座判
定しきい値持続時間あるいは着座判定しきい値発生間
隔、以上となった時点を着座時点と判定するようにして
いる。そのため、実際の締結が開始される前にねじ面の
摩擦等によって発生したインパクト・トルクを締結力の
計算から除くことができるので、実際の締結力を正確に
演算することができ、目標とする締結力まで精密にねじ
締めを行うことができる。As described above, in the present embodiment, when the fastening force is calculated, the seating time is determined from the waveform change of the impact torque due to the seating, and the seating time is used as the fastening force calculation start time. Is configured to calculate
Specifically, as a change in the impact torque waveform associated with seating, a change in the duration of the torque pulse included in the impact torque and a change in the impact torque generation interval is detected, and the duration and the generation interval are detected. The seating time is determined when at least one of the above values becomes the predetermined value, that is, the seating determination threshold duration time or the seating determination threshold generation interval, or more. Therefore, the impact torque generated by friction of the screw surface before the actual fastening is started can be excluded from the calculation of the fastening force, so that the actual fastening force can be accurately calculated and set as the target. Screw tightening can be performed up to the fastening force.
【0031】次に、図11および図12は、本発明の第
4の実施例であり、図11はブロック図、図12は演算
処理を示すフローチャートである。この実施例は、着座
に伴うインパクト・トルクの波形変化として、各インパ
クトにおける最初のトルク・パルスと第2番目のトルク
・パルスとの間隔、すなわちフリーランニング時間の変
化を検出し、上記のフリーランニング時間が所定値、す
なわち着座判定しきい値フリーランニング時間、以下と
なった時点を着座時点と判定するように構成した例であ
る。Next, FIGS. 11 and 12 show a fourth embodiment of the present invention, FIG. 11 is a block diagram, and FIG. 12 is a flow chart showing arithmetic processing. In this embodiment, as a change in the impact torque waveform associated with seating, the interval between the first torque pulse and the second torque pulse at each impact, that is, the change in free running time is detected, and the above free running is detected. In this example, the time when the time becomes a predetermined value, that is, the seating determination threshold free running time, is determined to be the seating time.
【0032】まず、図11に基づいて構成を説明する。
図11において、インパクト式ねじ締め機本体100
は、第1の実施例と同様に、モータ102、トルク・パ
ルス発生器103、主軸104、トルク検出器101お
よび締付けソケット105からなる。このインパクト式
ねじ締め機本体100には制御装置150が接続されて
いる。制御装置150は、第1の実施例と同様のトルク
信号処理部121、ピーク値処理部122、締結力デー
タ・メモリ部123および動力制御部125のほかに、
フリーランニング時間数処理部158と第1の実施例と
は少し異なる締結力演算部154とを備えている。First, the structure will be described with reference to FIG.
In FIG. 11, the impact type screw tightener main body 100
Is composed of a motor 102, a torque / pulse generator 103, a main shaft 104, a torque detector 101 and a tightening socket 105, as in the first embodiment. A control device 150 is connected to the impact type screw tightener main body 100. The control device 150 includes the torque signal processing unit 121, the peak value processing unit 122, the fastening force data / memory unit 123, and the power control unit 125, which are the same as those in the first embodiment.
The free running time number processing unit 158 and the fastening force calculation unit 154, which is slightly different from that of the first embodiment, are provided.
【0033】次に、図12に示すフローチャートに基づ
いて第4の実施例の作用を説明する。まず、ステップS
81において目標締結力cFcの値を、またステップS
82で予め実験で求めた着座判定しきい値フリーランニ
ング時間stFRの値をそれぞれ設定した後、ステップS
83でインパクト数のカウンタをリセットし<カウント
i=0>、ステップS84でそれまでの締結力の値をリ
セットする<F(0)=0>。次に、ステップS85で
は、ねじ締めを開始する。ステップS86〜ステップS
94において、ステップS87はフリーランニング時間
数処理部158における処理内容、ステップS89はピ
ーク値処理部122における処理内容、ステップS92
およびステップS94は動力制御部125における処理
内容であり、その他は締結力演算部154における処理
内容である。また、ステップS86〜ステップS88は
ループを形成しており、着座まではインパクトごとに着
座判定を行う。まず、ステップS86でカウントiを1
だけ増加させた後、ステップS87でトルク信号に基づ
いてフリーランニング時間tFRを求める。次に、ステッ
プS88では、フリーランニング時間tFRが着座判定し
きい値フリーランニング時間stFR以下か否かを判断
し、NOすなわち未着座であればステップS86に戻っ
てステップS88までを繰返す。一方、ステップS88
でYESになると、すなわち着座と判定すると、ステッ
プS89〜ステップS92およびステップS93よりな
るループに進み、インパクトごとに締結力の計算を行
う。まず、ステップS89では、トルク信号に基づいて
インパクトのピーク・トルク値TP(i)を求めて記憶す
る。なお、着座時点においては、上記ステップS87に
おいて一時的に記憶されているトルク信号からピーク・
トルク値TP(i)を求めればよい。次に、ステップS9
0では、F(i−1)におけるトルク−締結力変換係数
CT F(i)を、締結力データ・メモリ部123のテーブ
ルに基づいて計算する。ただし、CTF(i)=CTF〔F
(i−1)〕。次に、ステップS91では、インパクト
による締結力の増加分δF(i)=CT F(i)×TP(i)
を計算し、さらにこのインパクト後の締結力F(i)
を、それまでの締結力すなわち1回前のインパクト後の
締結力F(i−1)に上記の増加分δF(i)を加算する
ことにより計算する。したがって、F(i)=F(i−
1)+CTF(i)×TP(i)。次に、ステップS92で
は、インパクト後の締結力F(i)が目標締結力cFc
以上か否かを判断し、NOであればステップS93でカ
ウントiを1だけ増加させた後、ステップS89に戻っ
てステップS92までを繰返す。一方、ステップS92
でYESになると、ステップS94へ進み、その時点で
カット・オフ命令が出される。これによって圧縮空気の
バルブが閉じられる。Next, the operation of the fourth embodiment will be described based on the flow chart shown in FIG. First, step S
At 81, the value of the target fastening force cFc is set again, and in step S
After setting the values of the seating determination threshold free running time st FR obtained by experiments in advance in step 82, step S
In step 83, the impact number counter is reset <count i = 0>, and in step S84, the value of the fastening force up to then is reset <F (0) = 0>. Next, in step S85, screw tightening is started. Step S86 to Step S
In 94, step S87 is a processing content in the free running time number processing section 158, step S89 is a processing content in the peak value processing section 122, and step S92.
And step S94 is the processing content in the power control unit 125, and the other is the processing content in the fastening force calculation unit 154. Further, steps S86 to S88 form a loop, and the seating determination is performed for each impact up to the seating. First, in step S86, the count i is 1
Then, the free running time t FR is obtained based on the torque signal in step S87. Next, in step S88, it is determined whether or not the free running time t FR is equal to or less than the seating determination threshold free running time st FR . On the other hand, step S88
If YES, that is, if it is determined to be seated, the process proceeds to a loop including steps S89 to S92 and step S93, and the fastening force is calculated for each impact. First, in step S89, the impact peak torque value T P (i) is obtained and stored based on the torque signal. At the time of sitting, the torque signal temporarily stored in step S87 is peaked.
The torque value T P (i) may be calculated. Next, step S9
In 0, F (i-1) Torque in - a fastening force conversion coefficient C T F (i), is calculated based on the tightening force data memory unit 123 table. However, C TF (i) = C TF [F
(i-1)]. Next, in step S91, the increment δF fastening force by the impact (i) = C T F ( i) × T P (i)
And the fastening force F (i) after this impact
Is calculated by adding the increasing amount δF (i) to the fastening force up to that point, that is, the fastening force F (i-1) after the impact one time before. Therefore, F (i) = F (i-
1) + C TF (i) × T P (i). Next, in step S92, the fastening force F (i) after impact is the target fastening force cFc.
If NO in step S93, the count i is incremented by 1 in step S93, the process returns to step S89, and steps up to step S92 are repeated. On the other hand, step S92
If YES, the process proceeds to step S94, at which point a cut-off command is issued. This causes the compressed air valve to close.
【0034】次に、ステップS95では、終了するか否
かを判断し、YESであればそのまま終了し、NOであ
ればステップS83へ戻って次のねじ締めを行う。な
お、前記の「着座判定しきい値フリーランニング時間s
tFR」は、張力測定の可能なボルトを用いて行う予備実
験において、締結時のフリーランニング時間とボルトの
張力の変化から求めることができる。また、上記stFR
の値は、ねじ締め機、ボルト、被締結体の組合わせによ
って異なる値となるため、その組合わせに応じてstFR
を変更できるようになっている。すなわち、着座判定し
きい値フリーランニング・データ数は締結部位ごとに可
変設定することが可能である。実施例1と同じ締結部位
に本実施例を適用した場合、stFR=0.3msとする
ことで図5と同様の結果が得られた。Next, in step S95, it is determined whether or not to end the process. If YES, the process ends, and if NO, the process returns to step S83 to tighten the next screw. In addition, the above-mentioned "seating determination threshold free running time s"
“T FR ” can be obtained from a free running time at the time of fastening and a change in bolt tension in a preliminary experiment performed using a bolt whose tension can be measured. Also, above st FR
The value, screw driver, bolt, since a different value by a combination of the fastener, depending on the combination st FR
Can be changed. That is, the seating determination threshold value free running data number can be variably set for each fastening portion. When this example was applied to the same fastening portion as that of Example 1, the same result as in FIG. 5 was obtained by setting st FR = 0.3 ms.
【0035】上記のように、本実施例においては、締結
力の演算の際に、着座に伴うインパクト・トルクの波形
変化から着座時点を判定し、上記着座時点を締結力計算
開始時点として締結力を演算するように構成しており、
具体的には、着座に伴うインパクト・トルクの波形変化
として、各インパクトにおける最初のトルク・パルスと
第2番目のトルク・パルスとの間隔、すなわちフリーラ
ンニング時間の変化を検出し、上記フリーランニング時
間が所定値、すなわち着座判定しきい値フリーランニン
グ時間、以下となった時点を着座時点と判定するように
している。そのため、実際の締結が開始される前にねじ
面の摩擦等によって発生したインパクト・トルクを締結
力の計算から除くことができるので、実際の締結力を正
確に演算することができ、目標とする締結力まで精密に
ねじ締めを行うことができる。As described above, in the present embodiment, when the fastening force is calculated, the seating time is determined from the change in the waveform of the impact torque due to the seating, and the seating time is used as the fastening force calculation start time. Is configured to calculate
Specifically, as a change in the impact torque waveform associated with seating, the interval between the first torque pulse and the second torque pulse at each impact, that is, the change in free running time is detected, and the above free running time is detected. Is a predetermined value, that is, the seating determination threshold free running time, and the time when the value is less than or equal to is determined as the seating time. Therefore, the impact torque generated by friction of the screw surface before the actual fastening is started can be excluded from the calculation of the fastening force, so that the actual fastening force can be accurately calculated and set as the target. Screw tightening can be performed up to the fastening force.
【0036】次に、図13〜図16は、本発明の第5の
実施例であり、図13はブロック図、図14〜図16は
演算処理を示すフローチャートである。この実施例は、
上記着座判定しきい値持続時間、上記着座判定しきい値
発生間隔、上記着座判定しきい値フリーランニング時
間、およびインパクトごとに締結力の増加量を演算する
ときに用いるトルク−締結力変換係数の締結力への依存
性を学習によって決定するように構成した例である。ま
ず、図13に基づいて構成を説明する。図13におい
て、インパクト式ねじ締め機本体100は、第1の実施
例と同様に、モータ102、トルク・パルス発生器10
3、主軸104、トルク検出器101および締付けソケ
ット105からなる。このインパクト式ねじ締め機本体
100には制御装置160が接続されている。制御装置
160は、第1〜4の実施例と同様のトルク信号処理部
121、ピーク値処理部122、トルク・パルス持続時
間処理部128、インパクト・トルク発生間隔処理部1
38およびフリーランニング時間数処理部158と、第
1〜4の実施例とは少し異なる締結力データ・メモリ部
163、締結力演算部164および動力制御部165の
ほかに、締結力信号処理部166と締結力データ演算部
167とを備えている。上記の締結力信号処理部166
は、締結力測定用ボルト172に取付けられた歪ゲージ
171の信号を締結力値に変換する。また、締結力デー
タ演算部167は、ピーク値処理部122と、トルク・
パルス持続時間処理部128と、インパクト・トルク発
生間隔処理部138と、フリーランニング時間処理部1
58と、締結力信号処理部166とから与えられる信号
に基づいて締結力データを演算し、そのデータを、締結
力データ・メモリ部163にメモリさせる。また、締結
部分170は、前記の締結力測定用ボルト172のほか
に、ナット173、被締結体174a、174bからな
っている。Next, FIGS. 13 to 16 show a fifth embodiment of the present invention, FIG. 13 is a block diagram, and FIGS. 14 to 16 are flowcharts showing arithmetic processing. This example
Of the seating determination threshold duration, the seating determination threshold generation interval, the seating determination threshold free running time, and the torque-fastening force conversion coefficient used when calculating the increase amount of the fastening force for each impact. In this example, the dependency on the fastening force is determined by learning. First, the configuration will be described with reference to FIG. In FIG. 13, the impact type screw tightener main body 100 includes a motor 102 and a torque / pulse generator 10 as in the first embodiment.
3, a main shaft 104, a torque detector 101, and a tightening socket 105. A control device 160 is connected to the impact type screw tightener main body 100. The control device 160 has the same torque signal processing unit 121, peak value processing unit 122, torque / pulse duration processing unit 128, and impact / torque generation interval processing unit 1 as in the first to fourth embodiments.
38 and the free running time number processing unit 158, the fastening force data / memory unit 163, the fastening force calculation unit 164, and the power control unit 165, which are slightly different from those of the first to fourth embodiments, and the fastening force signal processing unit 166. And a fastening force data calculation unit 167. The fastening force signal processing unit 166 described above.
Converts the signal of the strain gauge 171 attached to the fastening force measuring bolt 172 into a fastening force value. In addition, the fastening force data calculation unit 167 and the peak value processing unit 122 and the torque
Pulse duration processing unit 128, impact / torque generation interval processing unit 138, free running time processing unit 1
58 and the fastening force signal processing unit 166, based on the signals given, the fastening force data is calculated, and the data is stored in the fastening force data memory unit 163. The fastening portion 170 includes a nut 173 and fastened bodies 174a and 174b in addition to the fastening force measuring bolt 172.
【0037】次に、図14〜図16に示すフローチャー
トに基づいて第5の実施例の作用を説明する。なお、図
14〜図16において、、は同符号の個所が接続さ
れていることを示す。まず、図14のステップS101
においてカット・オフ・トルク値cTpcの値を設定す
る。このcTpcの値は前述の目標締結力cFcを越え
る締結力が得られるようなレベルに設定しておく。次
に、ステップS102で、締結ショット数のカウンタを
リセットする<カウントm=0>。次に、ステップS1
03では、予備実験を開始する。ステップS104〜ス
テップS146において、ステップS109はピーク値
処理部122における処理内容、ステップS110はト
ルク・パルス持続時間処理部128における処理内容、
ステップS111はインパクト・トルク発生間隔処理部
138における処理内容、ステップS112はフリーラ
ンニング時間処理部158における処理内容、ステップ
S113は締結力信号処理部166における処理内容、
ステップS114およびステップS115は動力制御部
125における処理内容であり、その他は締結力データ
演算部167における処理内容である。また、ステップ
S104〜ステップS116はループを形成しており、
予備実験におけるねじ締めを行う。まず、ステップS1
04でカウントmを1だけ増加させた後、ステップS1
05で予備実験における締結ショット数を記憶するため
のカウンタmAにmの値を代入し<mA=m>、次に、ス
テップS106でインパクト数のカウンタをリセットす
る<カウントi=0>。また、ステップS107〜ステ
ップS114はループを形成しており、インパクトごと
に締結データの測定および計算を行う。まず、ステップ
S107でカウントiを1だけ増加させた後、ステップ
S108でこのショットにおけるインパクト数を記憶す
るためのカウンタiA(m)にiの値を代入する<i
A(m)=i>。次に、ステップS109〜ステップS1
12で、トルク信号に基づいてそれぞれ、インパクトの
ピーク・トルク値TP(m,i)、トルク・パルスの持続
時間W P(m,i)、インパクト・トルクの発生間隔I
P(m,i)、およびフリーランニング時間tFR(m,
i)を計算して記憶した後、ステップS113では、締
結力測定用ボルト142に取付けられた歪ゲージ141
の信号から実測締結力FM(m,i)を求めて記憶する。
次に、ステップS114で、TP(m,i)がcTpc以
上か否かを判断し、NOであればステップS107に戻
ってステップS114までを繰返す。一方、ステップS
114でYESになると、ステップS115に進み、そ
の時点でカット・オフ命令が出される。これによって圧
縮空気のバルブが閉じられる。次に、ステップS116
では、予備実験を終了するか否かを判断し、NOであれ
ばステップS104に戻って次のねじ締めを行ない、Y
ESであれば予備実験を終了して、図15のステップS
117に進み(→)、締結力データの演算が実行さ
れる。Next, the flow chart shown in FIGS.
The operation of the fifth embodiment will be described with reference to FIG. Note that the figure
14 to 16, parts with the same reference numerals are connected.
It is shown that. First, step S101 in FIG.
Set the cut-off torque value cTpc in
It The value of this cTpc exceeds the above target fastening force cFc.
Set the level so that the tightening force can be obtained. Next
Then, in step S102, a counter for the number of fastening shots is set.
Reset <count m = 0>. Next, step S1
At 03, a preliminary experiment is started. Step S104-
In step S146, step S109 is the peak value.
The processing content in the processing unit 122, step S110
Processing contents in the Luke pulse duration processing unit 128,
Step S111 is an impact / torque generation interval processing unit.
The processing contents in 138, step S112 is a freelancer
Processing contents and steps in the training time processing unit 158
S113 is the processing content in the fastening force signal processing unit 166,
Step S114 and step S115 are power control units.
125 is the processing content, and the other is fastening force data
This is the processing content in the calculation unit 167. Also step
S104 to step S116 form a loop,
Tighten the screws in the preliminary experiment. First, step S1
After incrementing the count m by 1 at 04, step S1
To store the number of fastening shots in the preliminary experiment in 05
Counter mASubstitute the value of m forA= M>, then
Reset the impact counter in step S106.
<Count i = 0>. Also, from step S107 to step.
Up S114 forms a loop, and each impact
Measure and calculate fastening data. First, the step
After incrementing the count i by 1 in S107,
The number of impacts in this shot is stored in S108
Counter i forASubstitute the value of i into (m) <i
A(m) = i>. Next, step S109 to step S1
12, based on the torque signal,
Peak torque value TP(m, i), duration of torque pulse
Time W P(m, i), impact torque generation interval I
P(m, i) and free running time tFR(m,
After i) is calculated and stored, in step S113, the
Strain gauge 141 attached to the binding force measuring bolt 142
Measured fastening force F from the signalMFind and store (m, i).
Next, in step S114, TP(m, i) is less than cTpc
Whether it is above or not, and if NO, returns to step S107.
Then, steps up to step S114 are repeated. On the other hand, step S
If the result in 114 is YES, the process proceeds to step S115.
A cut-off command is issued at. By this pressure
The compressed air valve is closed. Next, step S116.
Then, it is judged whether or not the preliminary experiment is finished, and if it is NO.
For example, return to step S104 and tighten the next screw.
If it is ES, the preliminary experiment is terminated and step S in FIG.
Proceed to 117 (→) to calculate the fastening force data.
Be done.
【0038】まず、ステップS117で、カウントmが
再度リセットされる<m=0>。First, in step S117, the count m is reset again <m = 0>.
【0039】また、ステップS118〜ステップS12
3はループを形成しており、予備実験における締結デー
タからトルク−締結力変換係数CTF(m,i)を計算す
る。まず、ステップS118で、カウントmを1だけ増
加させ、続いてステップS119で、カウントiを再度
リセットする<i=0>。また、ステップS120〜ス
テップS122はループを形成しており、m番目の締結
ショットにおけるトルク−締結力変換係数CTF(m,
i)を計算する。まず、ステップS120で、カウント
iを1だけ増加させ、次に、ステップS121で、トル
ク−締結力変換係数CTF(m,i)を計算する。ただ
し、CTF(m,i)={FM(m,i)−FM(m,i−
1)}/TP(m,i)。次に、ステップS122では、
iがiA(m)に等しいか否かを判断し、NOであれば、
すなわちこのショットで未処理のデータがあればステッ
プS120に戻ってステップS122までを繰返す。一
方、ステップS122でYESになると、すなわちこの
ショットのデータの処理が完了すると、ステップS12
3へ進み、mがmAに等しいか否かを判断する。ステッ
プS123でNOであれば、すなわち未処理のショット
・データがあればステップS118に戻ってステップS
123までを繰返す。また、ステップS123でYES
になると、すなわち予備実験における締結データの処理
が完了するとステップS124に進み、CTF(m,i)
〜FM(m,i−1)のプロットを行う。そしてステップ
S125で、最小自乗法によってCTF−F特性曲線CTF
(F)を決定する。Further, steps S118 to S12
3 forms a loop, and the torque-fastening force conversion coefficient C TF (m, i) is calculated from the fastening data in the preliminary experiment. First, in step S118, the count m is incremented by 1, and then in step S119, the count i is reset again <i = 0>. Further, steps S120 to S122 form a loop, and the torque-engagement force conversion coefficient C TF (m,
Calculate i). First, in step S120, the count i is incremented by 1, and then in step S121, the torque-engagement force conversion coefficient C TF (m, i) is calculated. However, C TF (m, i) = {F M (m, i) -F M (m, i-
1)} / TP (m, i). Next, in step S122,
Judge whether i is equal to i A (m), and if NO,
That is, if there is unprocessed data in this shot, the process returns to step S120 and steps up to step S122 are repeated. On the other hand, if YES in step S122, that is, if the processing of the data of this shot is completed, step S12
Proceed to step 3 to determine whether m is equal to m A. If NO in step S123, that is, if there is unprocessed shot data, the process returns to step S118 and step S118.
Repeat up to 123. Moreover, YES in step S123.
When, namely, when the processing of the fastening data in the preliminary experiment is completed, the process proceeds to step S124, and C TF (m, i)
Plot F M (m, i−1). In step S125, C TF -F characteristic curve C TF by the least square method
Determine (F).
【0040】次に、図16のステップS126へ進み
(→)、予備実験におけるFM(m,i)の最大値F
MHを計算して記憶する。ただし、FMH=MAX〔F
M(m,i)〕。ここでMAX〔FM(m,i)〕はF
M(m,i)のうち最大値を求める計算を行うことを意味
する。次に、ステップS127において、着座判定しき
い値締結力FMSを計算して記憶する。ただし、FMS=F
MH/S。ここでSは5〜10程度の定数。次に、ステッ
プS128で、カウントmをリセットした後<m=0
>、ステップS129〜ステップS137のループに進
み、予備実験の各締結ショットにおける着座時の、トル
ク・パルスの持続時間WPS(m)、インパクト・トルク
の発生間隔IPS(m)、およびフリーランニング時間t
FRS(m)を計算する。まず、ステップS129で、カウ
ントmを1だけ増加させ、続いてステップS130で、
カウントiをリセットする<i=0>。また、ステップ
S131およびステップS132はループを形成してお
り、m番目の締結ショットにおいて何番目のインパクト
で着座したかを求める。すなわち、ステップS131で
カウントiを1だけ増加させ、ひきつづいてステップS
132において、FM(m,i)がFMS以上であるか否か
を判断し、NOであれば未着座と判定してステップS1
31に戻ってステップS132までを繰返す。Next, the process proceeds to step S126 of FIG. 16 (→), and the maximum value F of F M (m, i) in the preliminary experiment is F.
Calculate and store MH . However, F MH = MAX [F
M (m, i)]. Here MAX [F M (m, i)] is F
This means performing a calculation to obtain the maximum value of M (m, i). Next, in step S127, the seating determination threshold fastening force F MS is calculated and stored. However, F MS = F
MH / S. Here, S is a constant of about 5 to 10. Next, in step S128, after resetting the count m, <m = 0
>, The process proceeds to the loop from step S129 to step S137, the torque pulse duration W PS (m), the impact torque generation interval I PS (m), and the free running at the time of sitting in each fastening shot of the preliminary experiment Time t
Calculate FRS (m). First, in step S129, the count m is incremented by 1, and then in step S130,
Reset the count i <i = 0>. In addition, steps S131 and S132 form a loop, and the number of impacts of seating in the mth fastening shot is determined. That is, the count i is incremented by 1 in step S131, and subsequently step S
At 132, it is determined whether F M (m, i) is greater than or equal to F MS , and if NO, it is determined that the person is unseated and step S1.
Then, the process returns to step 31, and steps up to step S132 are repeated.
【0041】一方、ステップS132でYESになる
と、すなわち着座と判定すると、ステップS133に進
み、着座までのインパクト数を記憶するためのカウンタ
isにiの値を代入する<is=i>。次に、ステップ
S134〜ステップS136で、m番目の締結ショット
における着座時の、トルク・パルスの持続時間W
PS(m)、インパクト・トルクの発生間隔IPS(m)、お
よびフリーランニング時間tFRS(m)をそれぞれ計算し
て記憶する。ただし、WPS(m)=WP(m,is)、I
PS(m)=IP(m,is)、tFRS(m)=tFR(m,i
s)。次に、ステップS137において、mがmA以上
であるか否かを判断し、NOであれば、すなわち未処理
のショット・データがあればステップS129に戻って
ステップS137までを繰返す。一方、ステップS13
7でYESになると、すなわち予備実験における締結デ
ータの処理が完了するとステップS138に進む。ステ
ップS138およびステップS139ではそれぞれ、W
PS(m)の平均値WPSAおよび標準偏差σWPSを計算して
記憶する。ただし、WPSA=AVE〔WPS(m)〕、σ
WPS=STD〔WPS(m)〕。ここでAVE〔W
PS(m)〕およびSTD〔WPS(m)〕はそれぞれ、WPS
(m)の平均値および標準偏差を求める演算を行うこと
を意味する。次に、ステップS140およびステップS
141ではそれぞれ、IPS(m)の平均値IPSAおよび標
準偏差σIPSを計算して記憶する。ただし、IPSA=AV
E〔IPS(m)〕、σIPS=STD〔IPS(m)〕。ま
た、ステップS142およびステップS143ではそれ
ぞれ、tFRS(m)の平均値tFRSAおよび標準偏差σtFRS
を計算して記憶する。ただし、tFRSA=AVE〔t
FRS(m)〕、σtFRS=STD〔tFRS(m)〕。次に、ス
テップS144〜ステップS146でそれぞれ、着座判
定しきい値持続時間sWp、着座判定しきい値発生間隔
sIp、および着座判定しきい値フリーランニング時間
stFRを計算して記憶する。ただし、例えば、sWp=
WPSA−4×σWPS、sIp=IPSA−4×σIPS、stFR
=tFRSA+4×σtFRS。上記のようにして、CTF−F特
性曲線CTF(F)およびsWp、sIp、stF Rの学習
手順が終了する。ここで決定されたCTF−F特性曲線C
TF(F)およびsWp、sIp、stFRは、締結力デー
タ・メモリ部123に記録され、第1〜第4の実施例に
示した実際の締結プロセスにおいて使用されることにな
る。例えば、上記の予備実験による学習が終了した後に
実際の締結を行う場合は、図14〜図16のフローチャ
ートの後に前記図3、図7、図9、図10または図13
のフローチャートを追加すればよい。上記のように、第
5の実施例においては、実際の締結力を測定する手段を
備え、予備実験の結果に基づいて演算を行うことによ
り、着座判定しきい値持続時間、着座判定しきい値発生
間隔および着座判定しきい値フリーランニング時間を予
備実験の際に自動的に決定することができ、CTF−F併
せて特性曲線についても同様に自動的に決定することが
できるので、計測が容易で正確になる。On the other hand, if YES in step S132, that is, if seating is determined, the process proceeds to step S133, and the value of i is substituted into the counter is for storing the number of impacts until seating <is = i>. Next, in steps S134 to S136, the duration W of the torque pulse at the time of seating in the m-th fastening shot is W.
The PS (m), the impact torque generation interval I PS (m), and the free running time t FRS (m) are calculated and stored. However, W PS (m) = W P (m, is), I
PS (m) = I P (m, is), t FRS (m) = t FR (m, i)
s). Next, in step S137, m is determined to or greater than m A, if NO, the repeated until step S137 i.e. returns to step S129 if there is unprocessed shot data. On the other hand, step S13
When YES is obtained in 7, that is, when the processing of the fastening data in the preliminary experiment is completed, the process proceeds to step S138. In steps S138 and S139, respectively, W
Calculate and store the average value W PSA and standard deviation σ WPS of PS (m). However, W PSA = AVE [W PS (m)], σ
WPS = STD [W PS (m)]. Here AVE [W
PS (m)] and STD [W PS (m)] are respectively W PS
It means performing an operation for obtaining the average value and standard deviation of (m). Next, step S140 and step S
At 141, the average value I PSA and the standard deviation σ IPS of I PS (m) are calculated and stored. However, I PSA = AV
E [I PS (m)], σ IPS = STD [I PS (m)]. Further, in step S142 and step S143, respectively, the average value t FRSA of t FRS (m) and the standard deviation σ tFRS are calculated.
Calculate and store. However, t FRSA = AVE [t
FRS (m)], σ tFRS = STD [t FRS (m)]. Next, in steps S144 to S146, the sitting determination threshold duration sWp, the sitting determination threshold generation interval sIp, and the sitting determination threshold free running time st FR are calculated and stored. However, for example, sWp =
W PSA -4 × σ WPS , sIp = I PSA -4 × σ IPS , st FR
= T FRSA + 4 × σ tFRS . As described above, C TF -F characteristic curve C TF (F) and SWP, SIP, learning procedure of st F R is completed. C TF -F characteristic curve C determined here
TF (F) and sWp, sIp, and st FR are recorded in the fastening force data memory unit 123 and will be used in the actual fastening process shown in the first to fourth embodiments. For example, in the case where the actual fastening is performed after the learning by the above-mentioned preliminary experiment is completed, the flowchart of FIGS. 14 to 16 is followed by the aforementioned FIG.
It is sufficient to add the flowchart of. As described above, in the fifth embodiment, the means for measuring the actual fastening force is provided, and by performing the calculation based on the result of the preliminary experiment, the seating determination threshold duration time, the seating determination threshold value The generation interval and the seating determination threshold free running time can be automatically determined during the preliminary experiment, and the characteristic curve as well as CTF- F can be automatically determined as well. Easy and accurate.
【0042】次に、図17〜図19は、本発明の第6の
実施例であり、図17はブロック図、図18および図1
9は演算処理を示すフローチャートである。この実施例
は、着座に伴うインパクト・トルクの波形変化として、
各インパクトごとに発生する複数のトルク・パルスのう
ちの最初のトルク・パルスの立上がりから、一定のサン
プリング間隔で所定のデータ数(すなわちサンプリング
データ数)だけトルク・データをサンプリングしたとき
における、所定のトルク値(すなわちフリーランニング
判定しきい値トルク)以下の値を示したデータ数(すな
わちフリーランニング・データ数)の変化を検出し、上
記のフリーランニング・データ数が所定のデータ数、す
なわち着座判定しきい値フリーランニング・データ数、
以下であるかを判断し、以下であると判断した時点を着
座時点と判定するように構成した例である。17 to 19 show a sixth embodiment of the present invention, FIG. 17 is a block diagram, FIG. 18 and FIG.
9 is a flow chart showing the arithmetic processing. In this example, as a change in the waveform of impact torque associated with seating,
From the rising of the first torque pulse of the plurality of torque pulses generated for each impact, a predetermined number of data (that is, the number of sampling data) at a certain sampling interval from the rising edge of the first torque pulse The change in the number of data (that is, the number of free-running data) that shows a value less than the torque value (that is, the threshold torque for free-running determination) is detected, and the above-mentioned number of free-running data is the predetermined number of data, that is, seating determination. Threshold free running data count,
In this example, it is determined whether or not it is the following, and the time when it is determined to be the following is determined to be the sitting time.
【0043】まず、図17に基づいて構成を説明する。
図17において、インパクト式ねじ締め機本体100
は、第1の実施例と同様に、モータ102、トルク・パ
ルス発生器103、主軸104、トルク検出器101お
よび締付けソケット105からなる。このインパクト式
ねじ締め機本体100には制御装置180が接続されて
いる。制御装置180は、第1の実施例と同様のトルク
信号処理部121、ピーク値処理部122、締結力デー
タ・メモリ部123および動力制御部125のほかに、
フリーランニング・データ数処理部188と第1の実施
例とは少し異なる締結力演算部184とを備えている。
次に、図18および図19に示すフローチャートに基づ
いて第6の実施例の作用を説明する。なお、図18と図
19において、〜はそれぞれ同符号の部分が接続さ
れることを示す。まず、図18のステップS201にお
いて目標締結力cFcの値を、またステップS202、
ステップS203、およびステップS204で、予め実
験で求めたサンプリング・データ数NSG、フリーランニ
ング判定しきい値トルクsTFR、および着座判定しきい
値フリーランニング・データ数sNFRの値をそれぞれ設
定した後、ステップS205でインパクト数のカウンタ
をリセットし<カウントi=0>、ステップS206で
それまでの締結力の値をリセットする<F(0)=0
>。次に、ステップS207では、ねじ締めを開始す
る。ステップS208〜ステップS229において、ス
テップS213〜ステップS218はフリーランニング
・データ数処理部188における処理内容、ステップS
209〜ステップS212、ステップS220およびス
テップS225〜ステップS228はピーク値処理部1
22における処理内容、ステップS223およびステッ
プS229は動力制御部125における処理内容であ
り、その他は締結力演算部184における処理内容であ
る。また、ステップS208〜ステップS219はルー
プを形成しており、着座まではインパクトごとに着座判
定を行う。まず、ステップS208でカウントiを1だ
け増加させ、ステップS209でサンプリング・データ
数のカウンタをリセットした後<カウントj=0>、ス
テップS210〜ステップS212のループに進み、当
該インパクトについて所定のサンプリング・データ数N
SGだけトルク・データT(i,j)をサンプリングして
記憶する。すなわち、ステップS210でカウントjを
1だけ増加させた後、ステップS211でトルク信号に
基づいてトルク・データT(i,j)をサンプリングし
て記憶する。次に、ステップS212ではカウントjが
サンプリング・データ数N SGと等しいか否かを判断し、
NOすなわちサンプリング未終了であればステップS2
10に戻ってステップS212までを繰返す。一方、ス
テップS212でYESになると、すなわちサンプリン
グ終了と判定すると、ステップS213でサンプリング
・データ数のカウンタを再度リセットし<カウントj=
0>、ステップS214でそれまでのフリーランニング
・データ数NFRの値をリセットした後<NFR=0>、ス
テップS215〜ステップS218のループに進み、当
該インパクトにおけるフリーランニング・データ数NFR
を求める。すなわち、ステップS215でカウントjを
1だけ増加させた後、ステップS216でトルク・デー
タT(i,j)がフリーランニング判定しきい値トルク
sTFR以下か否かを判断し、NOであればステップS2
18へ進み、YESであればステップS217でフリー
ランニング・データ数NFRを1だけ増加させた後、ステ
ップS218へ進む。ステップS218ではカウントj
がサンプリング・データ数NSGと等しいか否かを判断
し、NOであれば、すなわち未処理のトルク・データが
残っていれば、ステップS215に戻ってステップS2
18までを繰返す。一方、ステップS218でYESに
なると、すなわちフリーランニング・データ数NFRが求
まると、図19のステップS219へ進み(→)、
フリーランニング・データ数NFRが着座判定しきい値フ
リーランニング・データ数sNFR以下か否かを判断し、
NOすなわち未着座であれば図18のステップS208
に戻って(→)ステップS219までを繰返す。一
方、ステップS219でYESになると、すなわち着座
と判定すると、ステップS220〜ステップS223お
よびステップS224〜ステップS228よりなるルー
プに進み、インパクトごとに締結力の計算を行う。ま
ず、ステップS220では、上記ステップS211にお
いて一時的に記憶されているトルク・データT(i,
j)からインパクトのピーク・トルク値TP(i)を求め
て記憶する。ただし、TP(i)=MAX〔T(i,
j)〕。次に、ステップS221では、F(i−1)に
おけるトルク−締結力変換係数CTF(i)を、締結力デ
ータ・メモリ部123のテーブルに基づいて計算する。
ただし、CTF(i)=CTF〔F(i−1)〕。次に、ステ
ップS222では、インパクトによる締結力の増加分δ
F(i)=CTF(i)×TP(i)を計算し、さらにこのイ
ンパクト数の締結力F(i)を、それまでの締結力すな
わち1回前のインパクト後の締結力F(i−1)に上記
の増加分δF(i)を加算することにより計算する。し
たがって、F(i)=F(i−1)+CTF(i)×T
P(i)。次に、ステップS223では、インパクト後の
締結力F(i)が目標締結力cFc以上か否かを判断
し、NOであればステップS224〜ステップS228
の処理を行った後、ステップS220に戻ってステップ
S223までを繰返す。なお、ステップS224〜ステ
ップS228の処理は、上記のステップS208〜ステ
ップS212の処理と同様である。First, the structure will be described with reference to FIG.
In FIG. 17, the impact type screw tightener main body 100
Is the same as in the first embodiment.
Loose generator 103, spindle 104, torque detector 101
And a tightening socket 105. This impact formula
The controller 180 is connected to the screw tightener main body 100.
There is. The controller 180 uses the same torque as in the first embodiment.
Signal processing unit 121, peak value processing unit 122, fastening force data
In addition to the data memory unit 123 and the power control unit 125,
Free running / data count processing unit 188 and first implementation
A fastening force calculation unit 184, which is slightly different from the example, is provided.
Next, based on the flowcharts shown in FIG. 18 and FIG.
The operation of the sixth embodiment will be described. 18 and the figure
In 19, the parts with the same symbols are connected.
Is indicated. First, in step S201 of FIG.
Value of the target fastening force cFc, again in step S202,
In step S203 and step S204, the actual
Number of sampling data obtained in the test NSG, Free runni
Judgment threshold torque sTFR, And seating threshold
Value Free running data number sNFRSet the value of
After setting, in step S205 the impact number counter
Is reset <count i = 0>, and in step S206
Reset the fastening force value up to that time <F (0) = 0
>. Next, in step S207, screw tightening is started.
It In steps S208 to S229,
Steps S213 to S218 are free running
-Processing content in the data number processing unit 188, step S
209 to step S212, step S220, and step S220.
Steps S225 to S228 are the peak value processing unit 1
22, the processing contents in step S223 and the step
Step S229 is a processing content in the power control unit 125.
The other is the processing content in the fastening force calculation unit 184.
It In addition, steps S208 to S219 are routines.
The seat is identified by impact until seating.
Set. First, in step S208, the count i is 1.
The sampling data in step S209.
After resetting the number counter <count j = 0>,
Step S210-S212
Predetermined sampling data number N for the impact
SGJust sample the torque data T (i, j)
Remember. That is, in step S210, the count j is
After incrementing by 1, the torque signal is changed in step S211.
Torque data T (i, j) is sampled based on
To remember. Next, in step S212, the count j is
Number of sampling data N SGTo determine whether
If NO, that is, if sampling is not completed, step S2
It returns to 10 and repeats to step S212. On the other hand,
If YES in step S212, that is, the sample pudding
If it is determined to end the sampling, sampling is performed in step S213.
・ Reset the data counter again <count j =
0>, free running until step S214
・ Number of data NFRAfter resetting the value of <NFR= 0>,
Step S215-Step S218:
Free running data number N at the impactFR
Ask for. That is, in step S215, the count j is
After incrementing by 1, the torque date is set in step S216.
T (i, j) is the free running judgment threshold torque
sTFRIt is determined whether or not the following, and if NO, step S2
Proceed to 18, and if YES, free in step S217
Number of running data NFRAfter incrementing by 1,
Go to step S218. In step S218, the count j
Is the number of sampling data NSGDetermine whether or not
If NO, that is, if the unprocessed torque data is
If it remains, the process returns to step S215 to return to step S2.
Repeat up to 18. On the other hand, YES in step S218.
In other words, that is, the number of free running data NFRIs wanted
Then, the process proceeds to step S219 of FIG. 19 (→),
Free running data number NFRIs the seating determination threshold
Rerunning data number sNFRDetermine if the following,
If NO, that is, if the person is not seated, step S208 of FIG.
(→) and repeats steps up to step S219. one
If YES in step S219, that is, seated
If it is determined that steps S220 to S223
And steps S224 to S228.
Go to the next page and calculate the fastening force for each impact. Well
First, in step S220, in step S211 above.
Torque data T (i,
j) From impact peak torque value TPask for (i)
To remember. However, TP(i) = MAX [T (i,
j)]. Next, in step S221, F (i-1)
Torque-fastening force conversion coefficient CTF(i) is the fastening force
The calculation is performed based on the table of the data memory unit 123.
However, CTF(i) = CTF[F (i-1)]. Next,
In step S222, an increase δ in fastening force due to impact
F (i) = CTF(i) x TP(i) is calculated and this
The fastening force F (i) of the compact number is
In the fastening force F (i-1) after impact one time ago, the above
It is calculated by adding the increment δF (i) of. Shi
Therefore, F (i) = F (i-1) + CTF(i) x T
P(i). Next, in step S223, after the impact
Determine whether the fastening force F (i) is greater than or equal to the target fastening force cFc
If NO, steps S224 to S228
After performing the processing in step S220, the process returns to step S220
Repeat steps up to S223. In addition, from step S224 to step
The process of step S228 is the same as that of step S208 to step S208 described above.
This is the same as the processing in step S212.
【0044】一方、ステップS223でYESになる
と、ステップS229へ進み、その時点でカット・オフ
命令が出される。これによって圧縮空気のバルブが閉じ
られる。次に、ステップS230では、終了するか否か
を判断し、YESであればそのまま終了し、NOであれ
ば図18のステップS205へ戻って(→)次のね
じ締めを行う。なお、前記の「サンプリング・データ数
NSG」、「フリーランニング判定しきい値トルクs
TFR」、および「着座判定しきい値フリーランニング・
データ数sNFR」は、張力測定の可能なボルトを用いて
行う予備実験において、締結時のインパクト・トルクの
波形とボルトの張力の変化から求めることができる。ま
た、上記NSG、sTFR、およびsNFRの値は、ねじ締め
機、ボルト、被締結体の組合わせによって異なる値とな
るため、その組合わせに応じてNSG、sTFR、およびs
NFRを変更できる、すなわち締結部位ごとに可変設定す
ることが可能なようになっている。また、NSG、s
TFR、およびsNFRは、予備実験時に学習によって決定
することも可能である。例えば前記第5の実施例のよう
に構成すればよい。実施例1と同じ締結部位に本実施例
を適用した場合、NSG=50、sTFR=20Nm、sN
FR=10とすることで図5と同様の結果が得られた。On the other hand, if YES at step S223, control proceeds to step S229, at which point a cut-off command is issued. This causes the compressed air valve to close. Next, in step S230, it is determined whether or not to end the process. If YES, the process ends as it is, and if NO, the process returns to step S205 in FIG. 18 (→) to perform the next screw tightening. In addition, the "sampling data count N SG " and "free running determination threshold torque s"
"T FR " and "seating threshold free running
The number of data sN FR "can be obtained from the waveform of the impact torque at the time of fastening and the change in the tension of the bolt in a preliminary experiment performed using a bolt capable of measuring the tension. The values of N SG , sT FR , and sN FR are different depending on the combination of the screw tightener, the bolt, and the object to be fastened. Therefore, N SG , sT FR , and s depend on the combination.
N FR can be changed, that is, it can be variably set for each fastening part. Also, N SG , s
T FR and sN FR can also be determined by learning during preliminary experiments. For example, it may be configured as in the fifth embodiment. When this embodiment is applied to the same fastening part as the first embodiment, N SG = 50, sT FR = 20 Nm, sN
By setting FR = 10, the same result as in Fig. 5 was obtained.
【0045】上記のように、本実施例においては、締結
力の演算の際に、着座に伴うインパクト・トルクの波形
変化から着座時点を判定し、上記着座時点を締結力計算
開始時点として締結力を演算するように構成しており、
具体的には、着座に伴うインパクト・トルクの波形変化
として、各インパクトごとに発生する複数のトルク・パ
ルスのうちの最初のトルク・パルスの立上がりから、一
定のサンプリング間隔で所定のデータ数(すなわちサン
プリングデータ数)だけトルク・データをサンプリング
したときにおける、所定のトルク値(すなわちフリーラ
ンニング判定しきい値トルク)以下の値を示したデータ
数(すなわちフリーランニング・データ数)の変化を検出
し、上記のフリーランニング・データ数が所定のデータ
数、すなわち着座判定しきい値フリーランニング・デー
タ数、以下となった時点を着座時点と判定するようにし
ている。前記第1〜第4の実施例に記載の構成において
は、着座を正確に判定することができるが、着座判定に
必要なデータ数が多くなり、かつ判定ロジックが複雑に
なるので、判定処理時間が長くなる。そのため、着座判
定処理に引続いて行う締結力計算処理までを含めた一連
の処理時間の間に、インパクト・トルクの発生間隔の短
い場合には次のインパクトが発生してしまい、それに伴
うトルク波形を検出できなくなるおそれがある。これに
対して、本実施例においては、上記のように構成し、前
記第1〜第4の実施例と同等の正確さで着座を判定で
き、かつ、処理すべきデータ数をサンプリング・データ
数に限ることによってデータ処理を簡易化し、着座判定
処理時間を短縮している。As described above, in the present embodiment, when calculating the fastening force, the seating time is determined from the change in the waveform of the impact / torque associated with the seating, and the seating time is used as the fastening force calculation start time. Is configured to calculate
Specifically, as a change in the impact torque waveform associated with seating, from the rising of the first torque pulse of the multiple torque pulses generated for each impact, a predetermined number of data (i.e., When the torque data is sampled by the sampling data number), the change in the number of data (that is, the number of free-running data) showing a value equal to or less than a predetermined torque value (that is, the threshold torque for free-running determination) is detected, The time point when the above free running data number becomes a predetermined data number, that is, the seating determination threshold value free running data number, is determined to be the seating time point. In the configurations described in the first to fourth embodiments, seating can be accurately determined, but the number of data required for seating determination increases and the determination logic becomes complicated, so the determination processing time Becomes longer. Therefore, if the impact torque generation interval is short, the next impact will occur during the series of processing time including the fastening force calculation processing that follows the seating determination processing, and the resulting torque waveform May not be detected. On the other hand, in the present embodiment, with the configuration as described above, seating can be determined with the same accuracy as in the first to fourth embodiments, and the number of data to be processed is determined by the sampling data number. The data processing is simplified and the seating determination processing time is shortened by limiting it to
【0046】また、サンプリング・データ数とサンプリ
ング間隔の積であるサンプリング時間を、着座前におい
て1回のインパクト・トルクに含まれる複数のトルク・
パルスのうち最初のトルク・パルスの立上がりから第2
番目のトルク・パルスの立上がりまでの所要時間と同程
度またはそれより短く設定することにより、前記図23
に示した着座前のトルク波形において第2番目のトルク
・パルスをサンプリングしないようにすることができ
る。すなわち、前記適用例においては、着座前において
1回のインパクト・トルクに含まれる複数のトルク・パ
ルスのうち最初のトルク・パルスの立上がりから第2番
目のトルク・パルスの立上がりまでの所要時間が約2m
sであるのに対して、サンプリング・データ数が50、
サンプリング間隔が30μsでサンプリング時間は1.
5msと短く設定されている。Further, the sampling time, which is the product of the number of sampling data times the sampling interval, is set to a plurality of torques included in one impact torque before sitting.
Second from the rising of the first torque pulse of the pulse
By setting the time required for the rising of the second torque pulse to be the same as or shorter than the time required,
The second torque pulse can be prevented from being sampled in the pre-seated torque waveform shown in FIG. That is, in the above application example, the time required from the rising of the first torque pulse to the rising of the second torque pulse of the plurality of torque pulses included in one impact torque before seating is approximately 2m
s, the number of sampling data is 50,
Sampling interval is 30μs and sampling time is 1.
It is set as short as 5 ms.
【0047】次に、図20〜図21は、本発明の第7の
実施例であり、図20はブロック図、図21および図2
2は演算処理を示すフローチャートである。この実施例
は、着座に伴うインパクト・トルクの波形変化として、
各インパクトごとに発生する複数のトルク・パルスのう
ちの最初のトルク・パルスの立上がりから、一定のサン
プリング間隔で所定のデータ数(すなわちサンプリング
データ数)だけトルク・データをサンプリングしたとき
における、所定のトルク値(すなわち抽出判定しきい値
トルク)以上の値を示したデータ数(すなわち抽出デー
タ数)の変化を検出し、上記の抽出データ数が所定のデ
ータ数、すなわち着座判定しきい値抽出データ数、以上
となった時点を着座時点と判定するように構成した例で
ある。Next, FIGS. 20 to 21 show a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 20 is a block diagram, FIG. 21 and FIG.
2 is a flowchart showing the calculation process. In this example, as a change in the waveform of impact torque associated with seating,
From the rising of the first torque pulse of the plurality of torque pulses generated for each impact, a predetermined number of data (that is, the number of sampling data) at a certain sampling interval from the rising edge of the first torque pulse A change in the number of data (that is, the number of extracted data) showing a value equal to or larger than the torque value (that is, the extraction determination threshold torque) is detected, and the above-mentioned number of extracted data is a predetermined number of data, that is, the seating determination threshold extraction data. This is an example in which it is determined that the seating time is the time when the number becomes equal to or more than the number.
【0048】まず、図20に基づいて構成を説明する。
図20において、インパクト式ねじ締め機本体100
は、第1の実施例と同様に、モータ102、トルク・パ
ルス発生器103、主軸104、トルク検出器101お
よび締付けソケット105からなる。このインパクト式
ねじ締め機本体100には制御装置190が接続されて
いる。制御装置190は、第1の実施例と同様のトルク
信号処理部121、ピーク値処理部122、締結力デー
タ・メモリ部123および動力制御部125のほかに、
抽出データ数処理部198と第1の実施例とは少し異な
る締結力演算部194とを備えている。First, the structure will be described with reference to FIG.
In FIG. 20, the impact type screw tightener main body 100
Is composed of a motor 102, a torque / pulse generator 103, a main shaft 104, a torque detector 101 and a tightening socket 105, as in the first embodiment. A control device 190 is connected to the impact type screw tightener main body 100. The control device 190 includes a torque signal processing unit 121, a peak value processing unit 122, a fastening force data / memory unit 123, and a power control unit 125, which are the same as those in the first embodiment.
The extraction data number processing unit 198 and a fastening force calculation unit 194, which is slightly different from that of the first embodiment, are provided.
【0049】次に、図21および図22に示すフローチ
ャートに基づいて第7の実施例の作用を説明する。な
お、図21と図22において、〜はそれぞれ同符号
の部分が接続されることを示す。まず、図21のステッ
プS241において目標締結力cFcの値を、またステ
ップS242、ステップS243、およびステップS2
44で、予め実験で求めたサンプリング・データ数
NSG、抽出判定しきい値トルクsTL、および着座判定
しきい値抽出データ数sNDSの値をそれぞれ設定した
後、ステップS245でインパクト数のカウンタをリセ
ットし<カンウトi=0>、ステップS246でそれま
での締結力の値をリセットする<F(0)=0>。次
に、ステップS247では、ねじ締めを開始する。ステ
ップS248〜ステップS269において、ステップS
253〜ステップS258は抽出データ数処理部198
における処理内容、ステップS249〜ステップS25
2、ステップS260およびステップS265〜ステッ
プS268はピーク値処理部122における処理内容、
ステップS263およびステップS269は動力制御部
125における処理内容であり、その他は締結力演算部
194における処理内容である。また、ステップS24
8〜ステップS259はループを形成しており、着座ま
ではインパクトごとに着座判定を行う。まず、ステップ
S248でカウントiを1だけ増加させ、ステップS2
49でサンプリング・データ数のカウンタをリセットし
た後<カウントj=0>、ステップS250〜ステップ
S252のループに進み、当該インパクトについての所
定のサンプリング・データ数NSGだけトルク・データT
(i,j)をサンプリングして記憶する。すなわち、ス
テップS250でカウントjを1だけ増加させた後、ス
テップS251でトルク信号に基づいてトルク・データ
T(i,j)をサンプリングして記憶する。次に、ステ
ップS252ではカウントjがサンプリング・データ数
NSGと等しいか否かを判断し、NOすなわちサンプリン
グ未終了であればステップS250に戻ってステップS
252までを繰返す。一方、ステップS252でYES
になると、すなわちサンプリング終了と判定すると、ス
テップS253でサンプリング・データ数のカウンタを
再度リセットし<カウントj=0>、ステップS254
でそれまでの抽出データ数NDSの値をリセットした後<
NDS=0>、ステップS255〜ステップS258のル
ープに進み、当該インパクトにおける抽出データ数NDS
を求める。すなわち、ステップS255でカウントjを
1だけ増加させた後、ステップS256でトルク・デー
タT(i,j)が抽出判定しきい値トルクsTL以上か否
かを判断し、NOであればステップS258へ進み、Y
ESであればステップS257で抽出データ数NDSを1
だけ増加させた後、ステップS258へ進む。ステップ
S258ではカウントjがサンプリング・データ数NSG
と等しいか否かを判断し、NOであれば、すなわち未処
理のトルク・データが残っていれば、ステップS255
に戻ってステップS258までを繰返す。一方、ステッ
プS258でYESになると、すなわち抽出データ数N
DSが求まると、図22のステップS259へ進み(→
)、抽出データ数NDSが着座判定しきい値抽出データ
数sNDS以上か否かを判断し、NOすなわち未着座であ
れば図21のステップS248に戻って(→)ステ
ップS259までを繰返す。一方、ステップS259で
YESになると、すなわち着座と判定すると、ステップ
S260〜ステップS263およびステップS264〜
ステップS268よりなるループに進み、インパクトご
とに締結力の計算を行う。まず、ステップS260で
は、上記ステップS251において一時的に記憶されて
いるトルク・データT(i,j)からインパクトのピー
ク・トルク値TP(i)を求めて記憶する。ただし、T
P(i)=MAX〔T(i,j)〕。次に、ステップS2
61では、F(i−1)におけるトルク−締結力変換係
数CTF(i)を、締結力データ・メモリ部123のテー
ブルに基づいて計算する。ただし、CTF(i)=C
TF〔F(i−1)〕。次に、ステップS262では、イ
ンパクトによる締結力の増加分δF(i)=CTF(i)×
TP(i)を計算し、さらにこのインパクト後の締結力F
(i)を、それまでの締結力すなわち1回前のインパク
ト後の締結力F(i−1)に上記の増加分δF(i)を加
算することにより計算する。したがって、F(i)=F
(i−1)+CTF(i)×TP(i)。次に、ステップS2
63では、インパクト後の締結力F(i)が目標締結力
cFc以上か否かを判断し、NOであればステップS2
64〜ステップS268の処理を行った後、ステップS
260に戻ってステップS263までを繰返す。なお、
ステップS264〜ステップS268の処理は、上記の
ステップS248〜ステップS252の処理と同様であ
る。一方、ステップS263でYESになると、ステッ
プS269へ進み、その時点でカット・オフ命令が出さ
れる。これによって圧縮空気のバルブが閉じられる。次
に、ステップS270では、終了するか否かを判断し、
YESであればそのまま終了し、NOであれば図21の
ステップS245へ戻って(→)次のねじ締めを行
う。Next, the operation of the seventh embodiment will be described with reference to the flow charts shown in FIGS. In addition, in FIG.21 and FIG.22, each shows that the part of the same code | symbol is connected. First, in step S241 of FIG. 21, the value of the target fastening force cFc is set, and the values of steps S242, S243, and S2 are set.
44, pre-sampling data number N SG determined experimentally, extraction determination threshold torque sT L, and sitting determination after the value of the threshold extracted data number sN DS respectively set, impact number counter in step S245 Is reset <count i = 0>, and the value of the fastening force up to then is reset <F (0) = 0> in step S246. Next, in step S247, screw tightening is started. In step S248 to step S269, step S
253 to step S258 are the extraction data number processing unit 198.
Processing contents in step S249 to step S25
2, step S260 and step S265 to step S268 are processing contents in the peak value processing unit 122,
Steps S263 and S269 are processing contents in the power control unit 125, and others are processing contents in the fastening force calculation unit 194. In addition, step S24
From 8 to step S259, a loop is formed, and seating determination is performed for each impact until seating. First, in step S248, the count i is incremented by 1, and then step S2
After resetting the counter for the number of sampling data at 49 <count j = 0>, the process proceeds to the loop of steps S250 to S252, and the torque data T for the predetermined number of sampling data N SG for the impact is obtained.
(i, j) is sampled and stored. That is, after incrementing the count j by 1 in step S250, the torque data T (i, j) is sampled and stored based on the torque signal in step S251. Next, in step S252, it is determined whether or not the count j is equal to the number of sampling data N SG, and if NO, that is, sampling is not completed, the process returns to step S250 and step S250.
Repeat up to 252. On the other hand, YES in step S252.
If it is determined that the sampling has ended, the counter for the number of sampling data is reset again in step S253 <count j = 0>, and step S254.
After resetting the number of extracted data N DS until then <
N DS = 0>, the process proceeds to the loop from step S255 to step S258, and the number of extracted data N DS at the impact.
Ask for. That is, after the count j is increased by 1 in step S255, it is determined whether the torque data T (i, j) is extracted determination threshold torque sT L or more in step S256, step If NO S258 Go to, Y
If it is ES, the number of extracted data N DS is set to 1 in step S257.
After only increasing the value, the process proceeds to step S258. In step S258, the count j is the sampling data number N SG.
If NO, that is, if unprocessed torque data remains, step S255.
Then, the process returns to step S258 and is repeated. On the other hand, if YES in step S258, that is, the number of extracted data N
When the DS is obtained, the process proceeds to step S259 in FIG. 22 (→
), It is determined whether or not the number of extracted data N DS is equal to or more than the number of seating determination threshold value extracted data sN DS , and if NO, that is, unseated, the process returns to step S248 of FIG. On the other hand, if YES in step S259, that is, if it is determined that the user is seated, steps S260 to S263 and steps S264 to S264 are executed.
The process proceeds to the loop including step S268, and the fastening force is calculated for each impact. First, in step S260, the impact peak torque value T P (i) is obtained and stored from the torque data T (i, j) temporarily stored in step S251. However, T
P (i) = MAX [T (i, j)]. Next, step S2
At 61, the torque-fastening force conversion coefficient C TF (i) at F (i-1) is calculated based on the table of the fastening force data memory unit 123. However, C TF (i) = C
TF [F (i-1)]. Next, in step S262, the amount of increase in fastening force due to impact δF (i) = C TF (i) ×
T P (i) is calculated and the fastening force F after this impact is calculated.
(i) is calculated by adding the increasing amount δF (i) to the fastening force up to that point, that is, the fastening force F (i-1) after the impact one time before. Therefore, F (i) = F
(i−1) + C TF (i) × T P (i). Next, step S2
At 63, it is determined whether or not the fastening force F (i) after impact is equal to or greater than the target fastening force cFc. If NO, step S2
After performing the processing of 64 to step S268, step S
The process returns to 260 and the processes up to step S263 are repeated. In addition,
The processing of steps S264 to S268 is the same as the processing of steps S248 to S252 described above. On the other hand, if YES in step S263, the flow advances to step S269, at which point a cut-off command is issued. This causes the compressed air valve to close. Next, in step S270, it is determined whether or not to end,
If YES, the process ends as it is, and if NO, the process returns to step S245 in FIG. 21 (→) to perform the next screw tightening.
【0050】なお、前記の「サンプリング・データ数N
SG」、「抽出判定しきい値トルクsTL」、および「着
座判定しきい値抽出データ数sNDS」は、張力測定の可
能なボルトを用いて行う予備実験において、締結時のイ
ンパクト・トルクの波形とボルトの張力の変化から求め
ることができる。また、上記NSG、sTL、およびsN
DSの値は、ねじ締め機、ボルト、被締結体の組合わせに
よって異なる値となるため、その組合わせに応じて
NSG、sTL、およびsNDSを変更できる、すなわち締
結部位ごとに可変設定することが可能なようになってい
る。また、NSG、sTL、およびsNDSは、予備実験時
に学習によって決定することも可能である。例えば前記
第5の実施例のように構成すればよい。実施例1と同じ
締結部位に本実施例を適用した場合、NSG=50、sT
L=15Nm、sNDS=40とすることで図5と同様の
結果が得られた。The above "sampling data number N"
SG "," extraction determination threshold torque sT L ", and" sitting determination threshold extract data number sN DS "in preliminary experiments carried out using the possible bolt tension measurement, at the conclusion of impact torque It can be calculated from the waveform and the change in bolt tension. Further, the N SG, sT L, and sN
The value of DS is, screw driver, bolt, since a different value by a combination of the fastened member can be changed to N SG, sT L, and sN DS in response to the combination, i.e. the variable set for each fastening site It is possible to do. Further, N SG, sT L, and sN DS can also be determined by learning the time of preliminary experiments. For example, it may be configured as in the fifth embodiment. When this embodiment is applied to the same fastening portion as in Embodiment 1, N SG = 50, sT
By setting L = 15 Nm and sN DS = 40, the same results as in FIG. 5 were obtained.
【0051】上記のように、本実施例においては、締結
力の演算の際に、着座に伴うインパクト・トルクの波形
変化から着座時点を判定し、上記着座時点を締結力計算
開始時点として締結力を演算するように構成しており、
具体的には、着座に伴うインパクト・トルクの波形変化
として、各インパクトごとに発生する複数のトルク・パ
ルスのうちの最初のトルク・パルスの立上がりから、一
定のサンプリング間隔で所定のデータ数(すなわちサン
プリングデータ数)だけトルク・データをサンプリング
したときにおける、所定のトルク値(すなわち抽出判定
しきい値トルク)以上の値を示したデータ数(すなわち
抽出データ数)の変化を検出し、上記の抽出データ数が
所定のデータ数、すなわち着座判定しきい値抽出データ
数、以上となった時点を着座時点と判定するようにして
いる。そのため、前記第1〜第4の実施例と同等の正確
さで着座を判定でき、かつ、前記第6の実施例と同様
に、処理すべきデータ数をサンプリング・データ数に限
ることによってデータ処理を簡易化し、着座判定処理時
間を短縮している。また、サンプリング・データ数とサ
ンプリング間隔の積であるサンプリング時間について
も、前記第6の実施例と同様に、1.5msと短く設定
されている。As described above, in the present embodiment, when the fastening force is calculated, the seating time is determined from the waveform change of the impact / torque associated with the seating, and the seating time is used as the fastening force calculation start time. Is configured to calculate
Specifically, as a waveform change of impact torque due to seating, a predetermined number of data (that is, a predetermined number of data at a constant sampling interval from the rise of the first torque pulse among a plurality of torque pulses generated for each impact) When the torque data is sampled by the sampling data number), a change in the data number (that is, the extraction data number) that shows a value equal to or larger than a predetermined torque value (that is, extraction determination threshold torque) is detected, and the above extraction is performed. When the number of data is a predetermined number of data, that is, the number of pieces of seating determination threshold extraction data, or more, it is determined that the seating time. Therefore, the seating can be determined with the same accuracy as in the first to fourth embodiments, and the data processing is limited to the sampling data number as in the sixth embodiment. The seating determination processing time is shortened. Also, the sampling time, which is the product of the number of sampling data times the sampling interval, is set as short as 1.5 ms as in the sixth embodiment.
【0052】次に、これまでの実施例は、インパクト時
のトルク・パルスを基準としてねじ締め機における締結
力を目標値に一致させるように制御するねじ締め装置に
ついて説明したが、以下、ボルトやナットの回転角を基
準として制御する測定方法および装置について説明す
る。締結力すなわち締付け軸力を測定する方法として
は、ボルトやナット(以下、代表してボルトと略記す
る)に歪ゲージを取付け、締付けに伴うボルトの伸びか
らボルトの張力を測定する方法や、座面圧計を用いて締
付けに伴う座面圧計に作用する圧縮力を測定する方法が
ある。しかし、これらの方法では、歪ゲージをボルトに
取付けたり、被締結体部分に座面圧計を配置したりする
必要があるため、たとえば自動車のような量産製品の製
造段階で、上記のような測定手段を用いることは現実的
でない。そのため、製造段階では、JIS1083で規
定されているトルク法(図32に示した特性に基づく方
法)、回転角法(図33に示した特性に基づく方法)あ
るいはトルク勾配法(図34に示した特性に基づく方
法)といった締付け方法で、締付けトルクやボルト回転
角を検出することによって締付け軸力の管理を行ってい
る。Next, in the above-described embodiments, the screw tightening device for controlling the tightening force in the screw tightener so as to match the target value with reference to the torque pulse at the time of impact has been described. A measuring method and apparatus for controlling the rotation angle of the nut as a reference will be described. As a method of measuring the fastening force, that is, the tightening axial force, a strain gauge is attached to a bolt or a nut (hereinafter, abbreviated as a bolt), and the tension of the bolt is measured from the elongation of the bolt accompanying the tightening. There is a method of using a surface pressure gauge to measure the compressive force acting on the seat surface pressure gauge during tightening. However, in these methods, it is necessary to attach a strain gauge to a bolt and to arrange a seat pressure gauge on the part to be fastened. It is not realistic to use means. Therefore, in the manufacturing stage, the torque method (method based on the characteristics shown in FIG. 32), the rotation angle method (method based on the characteristics shown in FIG. 33), or the torque gradient method (shown in FIG. 34) specified in JIS 1083 is used. The tightening axial force is controlled by detecting the tightening torque and the bolt rotation angle by a tightening method such as a method based on characteristics.
【0053】ところが、トルク法では、座面およびねじ
面の摩擦係数のバラツキの影響を受けるため、締付けト
ルクと締付け軸力とは±30%程度の誤差を含む比例関
係になり、必ずしも締付け軸力を精度良く測定あるいは
管理していることにはならない。また、回転角法では、
スナッグ点を決めるために、締付けトルクの測定を必要
とし、トルク勾配法も同様に締付けトルクおよびボルト
の回転角の測定が必要となる。そのため、回転角法やト
ルク勾配法で締付け軸力を管理するナットランナのよう
なねじ締め機では、締付けトルク検出器および回転角検
出器の2種類の検出器が必要となってしまう。さらに、
本出願人が既に出願している特願平4−254028号
に記載した締付け軸力推定機能を有するインパクト式ね
じ締め機のように、パルス成分を有する駆動出力によっ
て締め付けを行なうインパクト締付け装置においては、
上記のような締付けトルクと締付け軸力との対応関係は
必ずしも成立しない。したがって、製造段階でインパク
ト締付けを行う場合においては、品質管理の面から、締
付け軸力の測定と検査方法を確立する必要がある。In the torque method, however, the tightening torque and the tightening axial force have a proportional relationship including an error of about ± 30% because they are affected by the variations in the friction coefficient of the seat surface and the screw surface, and the tightening axial force is not always required. Does not mean that they are accurately measured or managed. Also, in the rotation angle method,
To determine the snag point, it is necessary to measure the tightening torque, and the torque gradient method also needs to measure the tightening torque and the rotation angle of the bolt. Therefore, a screw tightener such as a nut runner that manages the tightening axial force by the rotation angle method or the torque gradient method requires two types of detectors, a tightening torque detector and a rotation angle detector. further,
In an impact tightening device that tightens by a drive output having a pulse component, such as an impact type screw tightener having a tightening axial force estimating function described in Japanese Patent Application No. 4-254028 already filed by the present applicant, ,
The above-mentioned correspondence between the tightening torque and the tightening axial force is not always established. Therefore, when impact tightening is performed at the manufacturing stage, it is necessary to establish a method for measuring the tightening axial force and establishing an inspection method from the viewpoint of quality control.
【0054】この実施例は、上記ごとき問題を解決する
ためになされたものであり、インパクトごとのボルトあ
るいはナットの回転角を検出し、この回転角が所定範囲
の値となった時点を着座時点と判定し、それ以降の回転
角から締付け軸力を求めることにより、インパクト締付
け時の締付け軸力を精度よく測定できるようにしたもの
である。This embodiment is made in order to solve the above problem, and detects the rotation angle of the bolt or nut for each impact, and the time when this rotation angle becomes a value within a predetermined range is the seating time. By determining the tightening axial force from the rotation angle after that, it is possible to accurately measure the tightening axial force at the time of impact tightening.
【0055】以下、本実施例を図面に基づいて説明す
る。図26は、全体の構成を示すブロック図である。ま
ず、構成を説明すると、インパクトねじ締め機本体22
0は、電気または圧縮エアを動力源とするモータ202
と、該モータの回転力をパルス状のトルクに変換するト
ルク・パルス発生器203と、出力軸231とからな
る。また、締結部204は、被締結体241とボルト2
42およびナット243からなる。そして上記インパク
ト式ねじ締め機本体220の出力軸231と上記締結部
204との間に回転角検出器201が配置されている。
この回転検出器201の出力は信号処理回路215へ送
られ、締め付け軸力として出力される。This embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 26 is a block diagram showing the overall configuration. First, the structure will be described. The impact screw tightener main body 22
0 is a motor 202 powered by electricity or compressed air
And a torque pulse generator 203 for converting the torque of the motor into pulsed torque, and an output shaft 231. Further, the fastening portion 204 includes the fastened body 241 and the bolt 2.
42 and nut 243. The rotation angle detector 201 is arranged between the output shaft 231 of the impact type screw tightener main body 220 and the fastening portion 204.
The output of the rotation detector 201 is sent to the signal processing circuit 215 and is output as a tightening axial force.
【0056】次に、図27は、回転角検出器201の構
成を示す断面図である。図27において、ソケット21
1は、トルク・パルス発生器203の出力軸231に発
生したパルス状のトルクをナット243に伝える部材で
あり、このソケット211には、ロータリー・エンコー
ダのコードホイール212が固定されている。また、ソ
ケット211を回転自在に支持する第1のハウジング2
14aと、この第1のハウジング214aが固定され、
かつ図示していない支持体に固定されている第2のハウ
ジング214bと、このハウジング214bに固定され
たロータリー・エンコーダの検出ヘッド213とが設け
られている。Next, FIG. 27 is a sectional view showing the structure of the rotation angle detector 201. In FIG. 27, the socket 21
Reference numeral 1 denotes a member for transmitting the pulsed torque generated on the output shaft 231 of the torque / pulse generator 203 to the nut 243. The socket 211 is fixed with a code wheel 212 of a rotary encoder. In addition, the first housing 2 that rotatably supports the socket 211
14a and the first housing 214a are fixed,
A second housing 214b fixed to a support (not shown) and a rotary encoder detection head 213 fixed to the housing 214b are provided.
【0057】次に作用を説明する。自動車のシャシ部品
の締結に多く用いられる戻り止めナットが使われている
部位で、インパクト式ねじ締め機で締結を行う場合、イ
ンパクトごとのナットの回転角は図28のように変化す
る。すなわち、未着座の状態であっても「ナットの戻り
止め部とボルトのねじ面との摩擦力が発生するためにイ
ンパクトが発生し、最大静止摩擦トルクを越えるとナッ
トはフリーランニング状態となって、大きな角度回転
し、最後は動摩擦のために減速・停止する」という単位
運動が繰返される。着座すると、ボルトに発生した張力
のために、ねじ面および座面での摩擦力が増加し、イン
パクトごとのナットの回転角は急激に減少するが、厳密
に見ると着座時点ではナットの回転角が着座判定上限回
転角sθMAXと着座判定下限回転角sθMINの間の値とな
る。この着座時点におけるインパクトによるナットの回
転角θLと発生した締付け軸力FMとの関係について、締
付け軸力の測定に歪ゲージを取付けたボルトを用いて実
験した結果が図29である。図29は、θLが sθMIN≦θL≦sθMAX の範囲の値であり、sθMINおよびsθMAXは実験的に決定
できること、およびFMが下記(数1)式で近似できる
ことを示している。Next, the operation will be described. When fastening with an impact type screw tightener at a portion where a detent nut that is often used for fastening chassis parts of an automobile is used, the rotation angle of the nut for each impact changes as shown in FIG. In other words, even if the seat is not seated, “the impact occurs due to the frictional force generated between the detent part of the nut and the thread surface of the bolt, and when the maximum static friction torque is exceeded, the nut enters the free running state. , A large angle rotation, and at the end it slows down and stops due to dynamic friction. " When seated, the frictional force on the screw surface and seat surface increases due to the tension generated in the bolt, and the nut rotation angle sharply decreases at each impact. Is a value between the seating determination upper limit rotation angle sθ MAX and the seating determination lower limit rotation angle sθ MIN . FIG. 29 shows the result of an experiment on the relationship between the rotation angle θ L of the nut due to the impact at the time of seating and the generated tightening axial force F M using a bolt having a strain gauge attached to measure the tightening axial force. FIG. 29 shows that θ L is a value in the range of sθ MIN ≦ θ L ≦ sθ MAX , sθ MIN and sθ MAX can be experimentally determined, and that F M can be approximated by the following (Equation 1) formula. There is.
【0058】[0058]
【数1】 [Equation 1]
【0059】ただし、FLMAX:着座時点で発生する最大
締付け軸力また、図30は、着座以降のナットの回転角
θFと締付け軸力FMとの関係について、締付け軸力の測
定に歪ゲージを取付けたボルトを用いて実験した結果で
あり、 FM=kθF (ただし、k:定数) の良好な比例関係が成り立つことを示している。したが
って、着座時点における着座以降のナットの回転角θFL
は、下記(数2)式で求めることが出来る。[0059] However, F LMAX: maximum tightening axial force generated at the seating time point also, FIG. 30, the relationship between the axial force F M tightening rotation angle theta F of subsequent seating nut, strain measurements fastening shaft force the result of an experiment using a bolt fitted with gauge, F M = kθ F (However, k: constant) shows that a good proportional relationship is established. Therefore, at the time of seating, the rotation angle of the nut after seating θ FL
Can be obtained by the following equation (2).
【0060】[0060]
【数2】 [Equation 2]
【0061】ただし、FLMAX=k sθMIN その後は、インパクトごとのナットの回転角を順次加算
していくことで、着座以降のナットの回転角θFを求め
ることができる。図28には、このような処理に基づい
て得られる着座以降のナットの回転角θFの変化につい
ても示してある。このようにして得られる着座以降のナ
ットの回転角θFから、図30に示した回転角θFと締付
け軸力FMとの比例関係に基づいて、精度の高い締付け
軸力の測定が可能となる。However, after that F LMAX = k s θ MIN , the rotation angle θ F of the nut after seating can be obtained by sequentially adding the rotation angle of the nut for each impact. FIG. 28 also shows changes in the rotation angle θ F of the nut after seating obtained based on such processing. From the rotation angle θ F of the nut after seating thus obtained, it is possible to measure the tightening axial force with high accuracy based on the proportional relationship between the rotation angle θ F and the tightening axial force F M shown in FIG. Becomes
【0062】次に、図31は、他の実施例のブロック図
である。この実施例は、本出願人が既に出願している特
願平4−254028号に記載した締付け軸力推定機能
を有するインパクト式ねじ締め機を用いるボルト・ナッ
ト締結において、図27に示した回転角検出器201を
締付け軸力検査用に用いて締付け軸力を測定するように
構成したものである。図31において、締付け軸力推定
機能付きのインパクト式ねじ締め機本体250は、電気
または圧縮エアを動力源とするモータ251と、該モー
タ251の回転力をパルス状のトルクに変換するトルク
・パルス発生器252と、該トルク・パルス発生器25
2の出力軸254に発生するトルクを検出するためのト
ルク検出器253とを備えている。そしてトルク検出器
253の信号はトルク制御装置255に送られ、その出
力に応じてモータ251が制御される。また、締結部2
04は、被締結体241と、ボルト242およびナット
243からなる。そして図27に示したものと同様の回
転角検出器201が上記インパクト式ねじ締め機本体2
50の出力軸254と締結部204との間に設けられて
いる。上記回転角検出器201の出力信号は、検査デー
タ処理装置260の回転角信号処理部261に取込まれ
る。検査データ処理装置260は、さらに、比較演算部
262および結果表示部263を備えている。Next, FIG. 31 is a block diagram of another embodiment. This embodiment shows the rotation shown in FIG. 27 in bolt and nut fastening using the impact type screw fastening machine having the fastening axial force estimating function described in Japanese Patent Application No. 4-254028 already filed by the present applicant. The angle detector 201 is used for the tightening axial force inspection to measure the tightening axial force. In FIG. 31, an impact type screw tightener main body 250 with a tightening axial force estimating function includes a motor 251 using electric power or compressed air as a power source, and a torque pulse for converting the rotational force of the motor 251 into pulsed torque. Generator 252 and the torque pulse generator 25
And a torque detector 253 for detecting the torque generated in the second output shaft 254. Then, the signal of the torque detector 253 is sent to the torque control device 255, and the motor 251 is controlled according to the output thereof. Also, the fastening portion 2
Reference numeral 04 includes a fastened body 241, a bolt 242 and a nut 243. Then, the rotation angle detector 201 similar to that shown in FIG.
It is provided between the output shaft 254 of 50 and the fastening portion 204. The output signal of the rotation angle detector 201 is taken into the rotation angle signal processing unit 261 of the inspection data processing device 260. The inspection data processing device 260 further includes a comparison calculation unit 262 and a result display unit 263.
【0063】回転角信号処理部261は、回転角検出器
201の出力信号を締付け軸力に変換した信号すなわち
締付け軸力の検査値を出力する。また、トルク制御装置
255は、トルク検出器253からのトルク信号に基づ
いて演算締付け軸力のモニタ信号すなわち締付け軸力の
演算値を出力する。比較演算部262は、上記の締付け
軸力の検査値と締付け軸力の演算値とを入力し、締付け
軸力の演算値の検査値に対する誤差すなわち演算誤差の
計算、合否判定等を行い、これらの結果に基づいて、結
果表示部263では、締付け軸力の検査値、演算値、演
算誤差、合否判定結果等を表示する。また、検査データ
処理装置260に、プリンタへの出力端子を設けたり、
メモリカードを取付けたりして、検査データを保存する
ことも可能である。上記のように構成すれば、締付け軸
力推定機能付きインパクト式ねじ締め機において、締め
付け軸力の目標値と実際の値、それらの誤差等を正確、
かつ容易に検査することが可能となる。The rotation angle signal processing unit 261 outputs a signal obtained by converting the output signal of the rotation angle detector 201 into a tightening axial force, that is, an inspection value of the tightening axial force. Further, the torque control device 255 outputs a monitor signal of the calculated tightening axial force, that is, a calculated value of the tightening axial force, based on the torque signal from the torque detector 253. The comparison calculation unit 262 inputs the tightening axial force inspection value and the tightening axial force calculation value, calculates an error of the tightening axial force calculation value with respect to the inspection value, that is, calculates a calculation error, and determines pass / fail. Based on the result, the result display unit 263 displays the tightening axial force inspection value, the calculated value, the calculation error, the pass / fail judgment result, and the like. Further, the inspection data processing device 260 may be provided with an output terminal to a printer,
It is also possible to install a memory card and save the inspection data. According to the above configuration, in the impact type screw tightening machine with the tightening axial force estimating function, the target value and the actual value of the tightening axial force, their errors, etc.
And it becomes possible to inspect easily.
【0064】上記のように、インパクト式ねじ締め機の
出力軸に発生するパルス状のトルクを締結部のボルトま
たはナットに伝えるためのソケット部分に、回転角検出
器を取付け、インパクトごとのボルトまたはナットの回
転角を検出し、この回転角が「予め求めてある着座判定
上限回転角と着座判定下限回転角との間の範囲」になっ
た時点を着座時点と判定し、さらに着座時のインパクト
によるボルトまたはナットの回転角の関数として与えら
れる「着座時における着座以降のボルトまたはナットの
回転角」を求め、以降はインパクトごとのボルトまたは
ナットの回転角を順次加算していくことで、着座以降の
ボルトまたはナットの回転角を検出する方式としたた
め、回転角検出器からの信号のみを用いて上記「着座以
降のボルトまたはナットの回転角」と良好な比例関係を
もつ締付け軸力を、インパクト締付けの場合においても
精度よく測定できるという効果が得られる。また、締付
け軸力推定機能付きインパクト式ねじ締め機を用いる締
結の際に用いることの可能な、締付け軸力検査装置を提
供することも可能となる。As described above, the rotation angle detector is attached to the socket portion for transmitting the pulsed torque generated on the output shaft of the impact type screw tightener to the bolt or nut of the fastening portion, and the bolt for each impact or The rotation angle of the nut is detected, and the time when this rotation angle reaches the "range between the seating determination upper limit rotation angle and the seating determination lower limit rotation angle that have been obtained in advance" is determined to be the seating time, and the impact during seating is also determined. Determine the "rotation angle of the bolt or nut after seating when seated" given as a function of the rotation angle of the bolt or nut by, and then add the rotation angle of the bolt or nut for each impact in sequence Since the method is to detect the rotation angle of subsequent bolts or nuts, only the signal from the rotation angle detector is used and the above "bolt or nut after seating" is used. The fastening shaft force with a good proportional relationship between the rotation angle "bets, effect that can also be accurately measured in the case of the impact tightening. Further, it is also possible to provide a tightening axial force inspection device that can be used at the time of tightening using an impact type screw tightening machine with a tightening axial force estimating function.
【0065】上記の回転角を基準とした測定方法および
装置をまとめると下記第1項〜第4項のようになる。 (第1項)インパクト式ねじ締め装置を用いるボルト・
ナット締結の場合の締付け軸力の測定において、インパ
クト式ねじ締め装置の出力軸、または該出力軸に発生す
るパルス状のトルクを締結部のボルトまたはナットに伝
えるためのソケット部分、に回転角検出器を取付け、イ
ンパクトごとのボルトまたはナットの回転角が所定範囲
の値となった時点を着座時点と判定し、着座以降のボル
トまたはナットの回転角を検出することにより、締付け
軸力を測定する方法および装置。The measuring methods and devices based on the above rotation angle are summarized as the following first to fourth items. (Item 1) Bolts that use impact type screw tightening devices
When measuring the tightening axial force in the case of nut tightening, the rotation angle is detected on the output shaft of the impact type screw tightening device or the socket part for transmitting the pulsed torque generated on the output shaft to the bolt or nut of the tightening part. After mounting the device, determine the time when the rotation angle of the bolt or nut for each impact falls within the specified range as the seating time, and measure the tightening axial force by detecting the rotation angle of the bolt or nut after seating. Method and apparatus.
【0066】(第2項)上記第1項に記載の締付け軸力
の測定方法および装置において、インパクトごとのボル
トまたはナットの回転角が、予め求めてある「着座判定
上限回転角と着座判定下限回転角との間の範囲」の値と
なった時点を着座時点と判定することを特徴とする締付
け軸力の測定方法および装置。(Item 2) In the method and apparatus for measuring the tightening axial force described in item 1, the rotation angle of the bolt or nut for each impact is determined by the previously determined "seating determination upper limit rotation angle and seating determination lower limit". A method and an apparatus for measuring a tightening axial force, characterized in that a time when a value of "range between rotation angle" is determined to be a seating time.
【0067】(第3項)上記第1項および第2項に記載
の締付け軸力の測定方法および装置において、「着座時
点における着座以降のボルトまたはナットの回転角」を
予め求めてある「着座時点のインパクトによるボルトま
たはナットの回転角の関数」に基づいて求め、以降はイ
ンパクトごとのボルトまたはナットの回転角を順次加算
していくことで、着座以降のボルトまたはナットの回転
角を検出することを特徴とする締付け軸力の測定方法お
よび装置。(Claim 3) In the method and apparatus for measuring the tightening axial force described in the above items 1 and 2, the "rotation angle of the bolt or nut after the seating at the time of seating" is previously determined. Based on the function of the rotation angle of the bolt or nut depending on the impact at the time point, the rotation angle of the bolt or nut after impact is detected by sequentially adding the rotation angle of the bolt or nut for each impact. A method and apparatus for measuring a tightening axial force, which is characterized in that
【0068】(第4項)締付け軸力推定機能を有するイ
ンパクト式ねじ締め装置を用いてボルト・ナット締結を
行う場合に、上記第1項、第2項または第3項に記載の
締付け軸力の測定方法および装置を用いることを特徴と
する締付け軸力の検査方法および装置。(Item 4) When tightening bolts and nuts using an impact type screw tightening device having a function of estimating tightening axial force, the tightening axial force described in the above item 1, item 2 or item 3 And method for measuring tightening axial force, characterized by using the method and apparatus for measuring.
【0069】[0069]
【発明の効果】以上説明してきたように、請求項1〜請
求項5に記載の発明においては、締結力の演算におい
て、着座に伴うトルク・パルスの波形変化から着座時点
を判定し、上記着座時点、すなわちインパクトごとに検
出したトルク・パルスの持続時間および発生間隔のうち
少なくとも一方が、それに対応する所定値(着座判定し
きい値持続時間および着座判定しきい値発生間隔)以上
となった時点、あるいは、フリーランニング時間が所定
値(着座判定しきい値フリーランニング時間)以下とな
った時点を締結力計算の開始時点とするように構成した
ことにより、実際の締結が開始される前にねじ面の摩擦
等によって発生したトルクを締結力の計算から除くこと
ができるので、締結力の演算精度を大幅に向上させるこ
とができ、目標とする締結力まで精密にねじ締めを行う
ことができる、という効果が得られる。 また、請求項
6に記載の発明においては、上記の効果に加えて、着座
判定しきい値持続時間、着座判定しきい値発生間隔およ
び着座判定しきい値フリーランニング時間を予備実験の
際に自動的に決定することができ、併せてCTF−F特性
曲線についても同様に自動的に決定することができるの
で、計測が容易で正確になる、という効果が得られる。
さらに、請求項7〜請求項9に記載の発明においては、
各インパクトごとに発生する複数のトルク・パルスのう
ちの最初のトルク・パルスの立上がりから、一定のサン
プリング間隔で所定のデータ数だけトルク・データをサ
ンプリングし、そのサンプリング・データ内で、所定の
トルク値(フリーランニング判定しきい値トルク)以下
の値を示したデータ数(フリーランニング・データ数)
が所定のデータ数(着座判定しきい値フリーランニング
・データ数)以下となった時点、あるいは、上記のサン
プリング・データ内で、所定のトルク値(抽出判定しき
い値トルク)以上の値を示したデータ数(抽出データ
数)が所定のデータ数(着座判定しきい値抽出データ
数)以上となった時点を着座時点と判定するように構成
したことにより、上記の効果に加えて、着座判定処理時
間を短縮することができる、という効果が得られる。As described above, in the invention described in claims 1 to 5, in the calculation of the fastening force, the seating time point is determined from the waveform change of the torque pulse accompanying the seating, and the seating position is determined. At the time, that is, when at least one of the duration and the generation interval of the torque pulse detected for each impact becomes equal to or greater than the corresponding predetermined value (seating determination threshold duration and seating determination threshold generation interval). Alternatively, since the time when the free running time becomes equal to or less than the predetermined value (seating judgment threshold free running time) is set as the start time of the fastening force calculation, Since the torque generated by friction of the surface etc. can be excluded from the calculation of the fastening force, the accuracy of the fastening force calculation can be greatly improved and the target It is possible to perform precise screwing up the fastening force, the effect is obtained that. Further, in the invention according to claim 6, in addition to the above effects, the seating determination threshold duration, the seating determination threshold generation interval, and the seating determination threshold free running time are automatically set in the preliminary experiment. Since the C TF -F characteristic curve can also be automatically determined in the same manner, there is an effect that the measurement is easy and accurate.
Furthermore, in the invention described in claims 7 to 9,
From the rising edge of the first torque pulse of the multiple torque pulses generated for each impact, the torque data is sampled by a predetermined number of data at fixed sampling intervals, and the predetermined torque is sampled within the sampling data. Number of data showing a value less than the value (free running judgment threshold torque) (number of free running data)
Indicates a value equal to or less than a predetermined number of data (seating determination threshold free-running data number) or within the above sampling data, a value equal to or greater than a predetermined torque value (extraction determination threshold torque). In addition to the above effects, the seating determination can be performed by determining that the time when the number of data (the number of extracted data) that has reached a predetermined value (the number of data for extracting the seating determination threshold) is determined The effect that the processing time can be shortened is obtained.
【図1】本発明の第1の実施例のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention.
【図2】圧縮空気を動力源とするインパクト・レンチと
して構成した場合の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view when configured as an impact wrench using compressed air as a power source.
【図3】第1の実施例における演算処理を示すフローチ
ャート。FIG. 3 is a flowchart showing arithmetic processing in the first embodiment.
【図4】締結力データ・メモリ部123に記録されてい
るトルク−締結力変換係数と締結力との関係を示す関数
の一例図。FIG. 4 is an example diagram of a function showing a relationship between a torque-fastening force conversion coefficient recorded in a fastening force data memory unit 123 and a fastening force.
【図5】実施例と比較例(従来例)との演算精度につい
ての比較特性図。FIG. 5 is a comparative characteristic diagram regarding arithmetic accuracy between an example and a comparative example (conventional example).
【図6】本発明の第2の実施例のブロック図。FIG. 6 is a block diagram of a second embodiment of the present invention.
【図7】第2の実施例における演算処理を示すフローチ
ャート。FIG. 7 is a flowchart showing a calculation process in the second embodiment.
【図8】本発明の第3の実施例のブロック図。FIG. 8 is a block diagram of a third embodiment of the present invention.
【図9】第3の実施例における演算処理を示すフローチ
ャートの一部。FIG. 9 is a part of a flowchart showing a calculation process in the third embodiment.
【図10】第3の実施例における演算処理を示すフロー
チャートの他の一部。FIG. 10 is another part of the flowchart showing the arithmetic processing in the third embodiment.
【図11】本発明の第4の実施例のブロック図。FIG. 11 is a block diagram of a fourth embodiment of the present invention.
【図12】第4の実施例における演算処理を示すフロー
チャート。FIG. 12 is a flowchart showing arithmetic processing according to the fourth embodiment.
【図13】本発明の第5の実施例のブロック図。FIG. 13 is a block diagram of a fifth embodiment of the present invention.
【図14】第5の実施例における演算処理を示すフロー
チャートの一部。FIG. 14 is a part of a flowchart showing a calculation process in a fifth embodiment.
【図15】第5の実施例における演算処理を示すフロー
チャートの他の一部。FIG. 15 is another part of the flowchart showing the arithmetic processing in the fifth embodiment.
【図16】第5の実施例における演算処理を示すフロー
チャートの他の一部。FIG. 16 is another part of the flowchart showing the arithmetic processing in the fifth embodiment.
【図17】本発明の第6の実施例のブロック図。FIG. 17 is a block diagram of a sixth embodiment of the present invention.
【図18】第6の実施例における演算処理を示すフロー
チャートの一部。FIG. 18 is a part of a flowchart showing arithmetic processing according to the sixth embodiment.
【図19】第6の実施例における演算処理を示すフロー
チャートの他の一部。FIG. 19 is another part of the flowchart showing the arithmetic processing in the sixth embodiment.
【図20】本発明の第7の実施例のブロック図。FIG. 20 is a block diagram of a seventh embodiment of the present invention.
【図21】第7の実施例における演算処理を示すフロー
チャートの一部。FIG. 21 is a part of a flowchart showing arithmetic processing according to the seventh embodiment.
【図22】第7の実施例における演算処理を示すフロー
チャートの他の一部。FIG. 22 is another part of the flowchart showing the arithmetic processing in the seventh embodiment.
【図23】インパクト式ねじ締め装置で戻り止めナット
を回転させてねじ締めを行った場合のインパクト・トル
クの波形変化についての模式的な特性図。FIG. 23 is a schematic characteristic diagram showing changes in the waveform of impact torque when screwing is performed by rotating a detent nut with an impact type screw tightening device.
【図24】インパクト・トルクの波形変化およびライナ
・ケースの回転角速度を示す特性図。FIG. 24 is a characteristic diagram showing a change in the waveform of impact torque and the rotational angular velocity of the liner case.
【図25】サンプリング・データ数、フリーランニング
判定しきい値トルク、フリーランニング・データ数、抽
出判定しきい値トルクおよび抽出データ数についての模
式的な特性図。FIG. 25 is a schematic characteristic diagram of the number of sampling data, the free running determination threshold torque, the number of free running data, the extraction determination threshold torque, and the number of extracted data.
【図26】回転角を基準として制御する実施例の全体の
構成を示すブロック図。FIG. 26 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment in which control is performed based on a rotation angle.
【図27】回転角検出器201の構成を示す断面図。FIG. 27 is a sectional view showing the configuration of a rotation angle detector 201.
【図28】インパクトごとのナットの回転角を示す特性
図。FIG. 28 is a characteristic diagram showing a rotation angle of a nut for each impact.
【図29】着座時点におけるインパクトによるナットの
回転角θLと発生した締付け軸力FMとの関係について、
締付け軸力の測定に歪ゲージを取付けたボルトを用いて
実験した結果を示す特性図。FIG. 29 shows the relationship between the nut rotation angle θ L due to the impact at the time of seating and the generated tightening axial force F M.
The characteristic view which shows the result of having experimented using the bolt which attached the strain gauge for the measurement of the tightening axial force.
【図30】着座以降のナットの回転角θFと締付け軸力
FMとの関係について、締付け軸力の測定に歪ゲージを
取付けたボルトを用いて実験した結果を示す特性図。FIG. 30 is a characteristic diagram showing a result of an experiment on a relationship between a rotation angle θ F of a nut after seating and a tightening axial force F M using a bolt equipped with a strain gauge for measuring the tightening axial force.
【図31】締付け軸力推定機能を有するインパクト式ね
じ締め機を用いるボルト・ナット締結において、回転角
検出器201を締付け軸力検査用に用いて締付け軸力を
測定する実施例の構成を示すブロック図。FIG. 31 shows a configuration of an example in which a tightening axial force is measured by using a rotation angle detector 201 for tightening axial force inspection in bolt / nut tightening using an impact type screw tightener having a tightening axial force estimating function. Block Diagram.
【図32】従来のトルク法に用いられる締め付けトルク
と締め付け軸力との関係を示す特性図。FIG. 32 is a characteristic diagram showing a relationship between a tightening torque and a tightening axial force used in the conventional torque method.
【図33】従来の回転角法に用いられる締め付け回転角
と締め付け軸力との関係を示す特性図。FIG. 33 is a characteristic diagram showing a relationship between a tightening rotation angle and a tightening axial force used in a conventional rotation angle method.
【図34】従来のトルク勾配法に用いられる締め付け回
転角と締め付けトルク、締める付け軸力との関係を示す
特性図。FIG. 34 is a characteristic diagram showing the relationship between the tightening rotation angle, the tightening torque, and the tightening axial force used in the conventional torque gradient method.
【図35】従来装置の一例の断面図。FIG. 35 is a cross-sectional view of an example of a conventional device.
【図36】本出願人の先行技術における演算処理を示す
フローチャート。FIG. 36 is a flowchart showing arithmetic processing in the prior art of the applicant.
10…インパクト・レンチ本体 11…トルク検
出部 12…シャット・オフ・バルブ 13…エア・モ
ータ部 14…油圧パルス発生部 15…主軸 16…給気部 17…エア通路 18…メイン・バルブ 19…切替えバ
ルブ 20…バルブ操作レバー 21…回転切替
えレバー 22…回転駆動軸 23…ベーン 24…ライナ・ケース 25…ドライビ
ング・ブレード 26a、26b…検出コイル 27a、27b
…溝列 28…リリーフ・バルブ 30…制御装置 100…インパクト式ねじ締め機本体 101…トルク
検出部 102…モータ 103…インパ
クト・トルク発生器 104…主軸 105…締付け
ソケット 110…制御装置 120…制御装
置 121…トルク信号処理部 122…ピーク
値処理部 123…締結力データ・メモリ部 124…締結力
演算部 125…動力制御部 128…トルク・パルス持続時間処理部 130…制御装置 134…締結力
演算部 138…インパクト・トルク発生間隔処理部 140…制御装置 144…締結力
演算部 150…制御装置 154…締結力
演算部 158…フリーランニング時間処理部 160…制御装置 163…締結力
データ・メモリ部 164…締結力演算部 165…動力制
御部 166…締結力信号処理部 167…締結力
データ演算部 170…締結部分 171…歪ゲー
ジ 172…締結力測定用ボルト 173…ナット 174a、174b…被締結体 180…制御装
置 184…締結力演算部 188…フリーランニング・データ数処理部 190…制御装置 194…締結力
演算部 198…抽出データ数処理部 201…回転角
検出器 202…モータ 203…トルク
・パルス発生器 204…締結部 211…ソケッ
ト 212…ロータリー・エンコーダのコードホイール 213…ロータリー・エンコーダの検出ヘッド 214a…第1のハウジング 214b…第2
のハウジング 215…信号処理回路 220…インパ
クト式ねじ締め機本体 231…出力軸 241…被締結
体 242…ボルト 243…ナット 250…締付け軸力推定機能付きのインパクト式ねじ締
め機本体 251…モータ 252…トルク
・パルス発生器 253…トルク検出器 254…出力軸 255…トルク制御装置 260…検査デ
ータ処理装置 261…回転角信号処理部 262…比較演
算部 263…結果表示部10 ... Impact wrench body 11 ... Torque detection part 12 ... Shut off valve 13 ... Air motor part 14 ... Hydraulic pulse generation part 15 ... Main shaft 16 ... Air supply part 17 ... Air passage 18 ... Main valve 19 ... Switching Valve 20 ... Valve operating lever 21 ... Rotation switching lever 22 ... Rotation drive shaft 23 ... Vane 24 ... Liner case 25 ... Driving blade 26a, 26b ... Detection coil 27a, 27b
... Groove row 28 ... Relief valve 30 ... Control device 100 ... Impact type screw tightener main body 101 ... Torque detection unit 102 ... Motor 103 ... Impact torque generator 104 ... Spindle 105 ... Tightening socket 110 ... Control device 120 ... Control device 121 ... Torque signal processing unit 122 ... Peak value processing unit 123 ... Fastening force data / memory unit 124 ... Fastening force calculation unit 125 ... Power control unit 128 ... Torque / pulse duration processing unit 130 ... Control device 134 ... Fastening force calculation unit 138 ... Impact / torque generation interval processing unit 140 ... Control device 144 ... Fastening force calculation unit 150 ... Control device 154 ... Fastening force calculation unit 158 ... Free running time processing unit 160 ... Control device 163 ... Fastening force data / memory unit 164 ... Fastening force calculation unit 165 ... Power control unit 166 ... Fastening force signal processing 167 ... Fastening force data calculation unit 170 ... Fastening portion 171 ... Strain gauge 172 ... Fastening force measurement bolt 173 ... Nuts 174a, 174b ... Fastened object 180 ... Control device 184 ... Fastening force calculation unit 188 ... Free running data number processing Part 190 ... Control device 194 ... Fastening force calculation part 198 ... Extracted data number processing part 201 ... Rotation angle detector 202 ... Motor 203 ... Torque / pulse generator 204 ... Fastening part 211 ... Socket 212 ... Rotary encoder code wheel 213 ... Detection head of rotary encoder 214a ... First housing 214b ... Second
Housing 215 ... Signal processing circuit 220 ... Impact type screw tightener main body 231 ... Output shaft 241 ... Fastened object 242 ... Bolt 243 ... Nut 250 ... Impact type screw tightener main body 251 with tightening axial force estimation function ... Motor 252 ... Torque / pulse generator 253 ... Torque detector 254 ... Output shaft 255 ... Torque control device 260 ... Inspection data processing device 261 ... Rotation angle signal processing unit 262 ... Comparison calculation unit 263 ... Result display unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鍋倉 立身 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Tatsumi Nabekura 2 Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Nissan Motor Co., Ltd.
Claims (9)
と、一端にねじとの継手部を有し、上記駆動手段によっ
て駆動されることによってねじを締め付ける主軸と、上
記主軸のトルク変化を検出するトルク検出手段と、を有
するインパクト式ねじ締め機本体と、 上記トルク検出手段の検出結果から求めたトルク・パル
スのピーク値を用いて、インパクトごとに締結力の増加
量を演算して順次締結力を求め、目標とする締結力を実
現するように上記駆動手段へ与えられる動力源を制御
し、かつ、上記締結力の演算の際に、着座に伴うトルク
・パルスの波形変形から着座時点を判定し、上記着座時
点を締結力計算開始時点として締結力を演算する制御手
段と、 を備えたことを特徴とするインパクト式ねじ締め装置。Claim: What is claimed is: 1. A drive means having a pulse component in a drive output, a joint part for a screw at one end, and a main shaft for tightening the screw when driven by the drive means, and a torque change of the main shaft is detected. Using the impact type screw tightener main body having the torque detecting means and the peak value of the torque pulse obtained from the detection result of the torque detecting means, the increasing amount of the fastening force is calculated for each impact and the fastening force is sequentially calculated. And controlling the power source applied to the drive means so as to achieve the target fastening force, and determining the seating time from the waveform deformation of the torque pulse accompanying the seating when calculating the fastening force. An impact-type screw tightening device, comprising: a control unit that calculates a tightening force with the seating time as a tightening force calculation start time.
置において、 上記の着座に伴うトルク・パルスの波形変形として、上
記トルク・パルスの持続時間の変化を検出し、上記持続
時間が所定値、すなわち着座判定しきい値持続時間、以
上となった時点を着座時点と判定する演算手段を備えた
ことを特徴とするインパクト式ねじ締め装置。2. The impact type screw tightening device according to claim 1, wherein a change in the duration of the torque pulse is detected as the waveform deformation of the torque pulse accompanying the seating, and the duration is a predetermined value. That is, the impact type screw tightening device is provided with a calculating means for determining a time when the seating determination threshold duration is equal to or longer than the seating determination time.
置において、 上記の着座に伴うトルク・パルスの波形変形として、上
記駆動手段によるインパクト発生に対応したトルク・パ
ルスの発生間隔の変化を検出し、上記発生間隔が所定
値、すなわち着座判定しきい値発生間隔、以上となった
時点を着座時点と判定する演算手段を備えたことを特徴
とするインパクト式ねじ締め装置。3. The impact type screw tightening device according to claim 1, wherein a change in a torque pulse generation interval corresponding to an impact generated by the driving means is detected as a waveform deformation of the torque pulse accompanying the seating. An impact-type screw tightening device is provided with a calculation means for determining a time when the occurrence interval is a predetermined value, that is, a seating determination threshold value occurrence interval, as a seating time.
置において、 上記の着座に伴うトルク・パルスの波形変形として、上
記トルク・パルスの持続時間および上記駆動手段による
インパクト発生に対応したトルク・パルスの発生間隔の
変化を検出し、上記持続時間と上記発生間隔とのうちの
少なくとも一方がそれぞれの所定値以上となった時点を
着座時点と判定する演算手段を備えたことを特徴とする
インパクト式ねじ締め装置。4. The impact type screw tightening device according to claim 1, wherein the waveform of the torque pulse associated with the seating is a torque that corresponds to the duration of the torque pulse and the occurrence of impact by the drive means. Impact characterized by comprising a calculating means for detecting a change in pulse generation interval and determining a time when at least one of the duration and the generation interval is equal to or more than a predetermined value as a seating time. Type screw tightening device.
置において、 上記の着座に伴うトルク・パルスの波形変形として、上
記駆動手段による各インパクトごとに発生する複数のト
ルク・パルスのうち最初に発生するトルク・パルスと第
2番目に発生するトルク・パルスとの間隔、すなわちフ
リーランニング時間の変化を検出し、上記フリーランニ
ング時間が所定値、すなわち着座判定しきい値フリーラ
ンニング時間、以下となった時点を着座時点と判定する
演算手段を備えたことを特徴とするインパクト式ねじ締
め装置。5. The impact type screw tightening device according to claim 1, wherein, as the waveform deformation of the torque pulse accompanying the seating, first of a plurality of torque pulses generated at each impact by the driving means. The interval between the generated torque pulse and the second generated torque pulse, that is, the change in free running time is detected, and the above free running time becomes a predetermined value, that is, the seating determination threshold free running time, An impact-type screw tightening device, characterized in that the impact type screw tightening device is provided with a calculating means for determining a seating time as a seating time.
式ねじ締め装置において、 実際の締結力を測定する測定手段と、 予備実験における上記測定手段の測定結果を用いて、上
記着座判定しきい値持続時間、上記着座判定しきい値発
生間隔、上記着座判定しきい値フリーランニング時間、
およびインパクトごとに締結力の増加量を演算するとき
に用いるトルク・締結力変換係数の締結力への依存性、
のうちの少なくとも一つを学習によって決定する演算手
段と、 を備えたことを特徴とするインパクト式ねじ締め装置。6. The impact type screw tightening device according to claim 1, wherein the seating determination is performed by using a measuring means for measuring an actual fastening force and a measurement result of the measuring means in a preliminary experiment. Threshold duration, seating determination threshold generation interval, seating determination threshold free running time,
And the dependence of the torque / fastening force conversion coefficient used when calculating the increase amount of fastening force for each impact,
An impact-type screw tightening device, comprising: a computing unit that determines at least one of the two by learning.
置において、 上記の着座に伴うトルク・パルスの波形変形として、上
記駆動手段による各インパクトごとに発生する複数のト
ルク・パルスのうちの最初に発生するトルク・パルスの
立上りから、一定のサンプリング間隔で所定のデータ数
だけトルク・データをサンプリングしたときにおける所
定のトルク値以下の値を示したデータ数、すなわちフリ
ーランニング・データ数の変化を検出し、上記フリーラ
ンニング・データ数が所定の着座判定しきい値フリーラ
ンニング・データ数以下であるかを判断し、以下である
と判断した時点を着座時点と判定する演算手段を備えた
ことを特徴とするインパクト式ねじ締め装置。7. The impact type screw tightening device according to claim 1, wherein, as the waveform deformation of the torque pulse accompanying the seating, the first of a plurality of torque pulses generated for each impact by the driving means. From the rise of the torque pulse that occurs at the time, the change in the number of data showing a value equal to or less than the predetermined torque value when sampling the predetermined number of data at a fixed sampling interval, that is, the number of free-running data Detecting, it is determined whether the number of free running data is less than or equal to a predetermined seating determination threshold free running data number, and a calculation means for determining the time when it is less than or equal to the seating time is provided. Characteristic impact type screw tightening device.
置において、 上記着座に伴うトルク・パルスの波形変形として、上記
駆動手段による各インパクトごとに発生する複数のトル
ク・パルスのうちの最初に発生するトルク・パルスの立
上りから、一定のサンプリング間隔で所定のデータ数だ
けトルク・データをサンプリングしたときにおける所定
のトルク値以上の値を示したデータ数、すなわち抽出デ
ータ数の変化を検出し、上記抽出データ数が所定の着座
判定しきい値抽出データ数以上となった時点を着座時点
と判定する演算手段を備えたことを特徴とするインパク
ト式ねじ締め装置。8. The impact type screw tightening device according to claim 1, wherein, as the waveform deformation of the torque pulse accompanying the seating, first of a plurality of torque pulses generated at each impact by the driving means. From the rise of the generated torque pulse, the change in the number of data showing a value equal to or more than a predetermined torque value when sampling the predetermined number of data at a constant sampling interval, that is, the change in the number of extracted data, is detected. An impact-type screw tightening device comprising: a computing unit that determines a seating time when the number of extracted data becomes equal to or more than a predetermined seating determination threshold extraction data number.
ト式ねじ締め装置において、 上記サンプリングデータ数とサンプリング間隔との積で
あるサンプリング時間を、着座前において1回のインパ
クトで発生する複数のトルク・パルスのうちの最初に発
生するトルク・パルスの立上りから第2番目に発生する
トルク・パルスの立上りまでの所要時間よりも短く設定
したことを特徴とするインパクト式ねじ締め装置。9. The impact type screw tightening device according to claim 7 or 8, wherein a plurality of sampling times, which is a product of the number of sampling data and a sampling interval, are generated by one impact before sitting. An impact type screw tightening device characterized in that it is set to be shorter than the time required from the rise of the first torque pulse of the torque pulse to the rise of the second torque pulse of the torque pulse.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5715894A (en) * | 1995-04-25 | 1998-02-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Impact screw-tightening apparatus |
JP2011005565A (en) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Honda Motor Co Ltd | Method of determining temporary fastening |
WO2021016437A1 (en) * | 2019-07-23 | 2021-01-28 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Power tool including a machine learning block for controlling a seating of a fastener |
US11221611B2 (en) | 2018-01-24 | 2022-01-11 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Power tool including a machine learning block |
JP2022090736A (en) * | 2020-12-08 | 2022-06-20 | ベクトリックス株式会社 | Tapping screw two-stage fastening method and tapping screw two-stage fastening machine by the method |
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-
1993
- 1993-12-28 JP JP5333988A patent/JP2677181B2/en not_active Expired - Fee Related
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