JPS58181583A - ねじ対偶品による締付けの良否判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は雄ねじ部材と雌ねじ部材よりなるねし対備品に
よる綿付けの良否判定方法に係り、更に詳細にはナツト
ランナの如き自動締付装置を用いたねし対備品の締付作
業に於て、そのねＣ対備品による締付けの良否を判定す
る方法に係る。

従来、ナツトランナの如き自ｌ！１ＩＩＩ付装置を用い
たねじ対備品の締付作業に於て、そのねじ対備品による
締付けが適切に行われたか否かを判定する方法は、トル
クセンサを用いてこれにより締付トルクが規定トルクに
なったか否かを判定する方法と、トルクセンサと軸回転
角センサとを用い、所一定の軸回転角に於て締付トルク
が規定トルクであるか否かを判別する方法とが知られて
おり、又これら方法を実施する判定＠電が既に実用化さ
れている。

しかしこれらの測定方法は、いずれも理想締付状態を想
定した最ａｍ付トルクの良否を判定するだけであり、ね
じ対備品の締付過程に於ける締付トルクの変化が正常で
あるか否かを判定することができず、このためねし対備
品による締付けの良否を厳格に判定できず、また所定の
締付けが完了しないとねじ対備品による締付けの良否判
定を行うことができず、その判定を能率良く迅速に行う
ことができない欠森を有している。

本発明は予め実際に使用する正しいねし対備品の締付ト
ルク変化を測定し、この締付トルク変化に対し実際の生
産作業に於けるねし対備品の締付過程に於てその締付ト
ルクの麦化が許容値を越えて異常をきたしたときには直
ちにそのねじ対備品による締付けが適切に行われないと
判定し、これにより生産工程内での実際の加工や締付は
条件に見合った良否判定を行え、またその判定を無駄な
時間を要することなく能率良く迅速に行うことができる
ねじ対備品による締付けの良否判定方法を捷供すること
を目的としている。

かかる目的は、本発明によれば、正しく製作されたねじ
対備品を互いに締付けてその締付−の増大に伴う締付ト
ルクの蛮化を測定し、且これをマスタリング締付トルク
として記憶し、前記ねじ対備品と同種のねじ対備品を互
いに締付けてその締付−の増大に伴う締付トルクの賓化
を測定し、且これを前記マスタリング締付特性と比較す
ることにより該ねじ対備品による締付けの良否を判定す
る如き方法によって達成される。

以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

第１図は本発明による良否判定方法の実施に使用される
＠胃の一つの実施例を示すブロック線図である。この＠
胃はトルクコントロールモジュール１０と、マスクコン
トロールモジュール５０と、トルクコントロールモジュ
ール１０とマスクコントロールモジュール５０との闇の
信号伝送を行う外部パスライン７０と、表示器７１と、
設定器７２とを有している。

締付トルクコントロールモジュール１ｏは、例えば４チ
ヤンネルコントロールモジコールとして構成され、一つ
のトルクコントロールモジュールは４軸分の締付良否の
判定を行う。゛この実施例に於ては、トルクコントロー
ルモジュール１０は４偏設けられ、従ってこの場合、１
６軸の締付けの良否判定が行われる。このトルクコント
ロールモ、ジュール１０は、第２図に示されている如く
、４チャンネル増幅器１１と、マルチプレクサを備えた
Ａ／Ｄ変換器１２と、ディジタル入力回路１３と、演舞
処理を行うためのＣＰＵＸＲＯＭ、ＲＡＭ１タイマ一機
能を有する演算回路１４と、外部パスライン７０とのイ
ンタフェイス回路１５と、コントロール出力回路１６と
、Ａ／Ｄ変換器１２及び前記各回路１３〜１６の闇の信
号伝送を行う内部パスライン１７とを有している。増幅
器１１は図示されていないナツトランナの各ワーキング
ヘッドに取付けられたトルクセンサ２０よりのトルク信
号を入力端子Ａ−Ｄより与えられ、この信号を増幅して
Ａ／Ｄ変換器１”２へ出力するようになっている。演算
回路１４はマスタリング締付特性を記憶し、このマスタ
リング締付特性と被判定ねじ対備品の締付特性とを比較
し、そのねじ対備品による締付けの良否を判定する。コ
ントロール出力回路１６は出力端子Ｉ−Ｌより図示され
ていないナツトランナの各ワーキングヘッドのねじ締付
駆動用パルプを閉弁する信号をケーブル１９を経て図示
されていないナツトランナへ出力するようになっている
。

マスクコントロールモジュール５０は第３図に示されて
いる如く、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ１タイマ一機能を備
えた演算回路５１と、入出力回路５２と、外部パスライ
ン７０に対するインタフェイス回路５３と、パラレルＩ
１０インタフＩイスコントローラ５４と、入力回路５５
と、出力回路５６と、演算回路５１と入出力回路５２と
インターフェイス回路５３とインターフェイスコントロ
ーラ５４とを相互に接続する内部パスライン５７とを有
している。入出力回路５２は出力端子Ｍよリケーブル７
３を経て良否判別モニター表示を行う表示１７１へ表示
信号を出力し、またケープ°ルア４によって入力端子Ｎ
に接続された設定１７２より各種のパラメータ設定信号
、例えば後述する公使値α、第一次締付は完了トルク値
ＴＩ　、規定トルク値Ｔｔｓ　Ｔｓ　、規定１１１ｆｌ
Ｋ　　ｊ＋　、　Ｋ　　ｊｅ　等の信号を入力されるよ
うになっている。入力回路５５はケーブル７５によって
ナツトランナ制御ｊ＠１１８０に接続され、これより作
動開始信＠（ワーキングヘッド降下起動指令信号）、ナ
ツトランナ回転開始信号、リセット信号（原点１！帰信
号）を与えられ、これら信号をケーブル５８を経てイン
タフェイスコントローラ５４へ出力ｊるようになってい
る。出力回路５６はケーブル５９によってインタフェイ
スコントローラ５４に接続され、これより各ワーキング
ヘッドに於けるねじ対備品の締付完了信号をケーブル７
６を経てナツトランナ制御装置８０へ出力するようにな
っている。

上述した装置は変則的なマルチＣＰＵＩＩ制御方式を採
用しており、これにより１　ｍ５ｅｃ以下の短時間に多
軸のナツトランナのトルク制御を効率良く、しかも各軸
独立した制御を行うことができる。

本発明による良否判定方法の一つの実施例は、先ず正し
く一作されたねじ対備品をナツトランナによって実際に
締付け、その締付作業時間の経過に対する締付トルクを
測定し、この測定値を時間の従属変数として取込み、こ
れをマスタリング締付特性として記憶装置に記憶する。

ねじ対備品の締付作業がナツトランナにより繰返し同様
に行われることにより、締付作業時間はねじ対備品の締
付量と等価の関数として取扱われる。マスタリング締付
特性を締付作業時間と締付トルクとの関係に於て得る場
合にはねじ対備品の締付量を測定する角度センサを必要
としな、、！り。

マスタリング締付特性の記憶は、実際には実際にねじ締
めする正常なねじ対備品を用い【締付作業特開の経過に
対する締付トルクを測定し、これと予め計算により求め
られた締付作業時間の経過に対するＩＩ論締付トルクと
の比較を行い、先ずでのマスタリングの合否判定を行う
。このマスタリングにより轡られたマスタリング締付特
性は不揮発記憶装置に記憶される。この場合、一定の上
限公差値と下限公差値をタイマーサンプリングデータを
独立変数としてマスタリング締付特性に沿ったマスタリ
ング上限締付特性とマスタリング下限締付特性を記憶す
る。

第６図は本発明による良否判定方法に用いる７スタリン
グ締付特性の一例を示している。このグラフに於て、Ｗ
Ｍはマスタリング締付は特性線を、ＬＩＷＭは上限公差
線を、ＬＷＭは下限公差線を各々示している。

第４図は上述したマスタリング作業の作業ステップを示
している。ステップ１に於ては、タイマーカウンタによ
りて締付作業時間ｔＬの計数が行われ、サンプリングの
取込みタイミングが設定される。

ステップ２に於ては、トルクセンサ２０によって測定さ
れた締付トルクＴＸの入力が行われる。

ステップ３に於ては、締付トルクＴ×に公差値αを加算
した上限公差値ＴＵｔが算出される。

ステップ４に於ては、締付トルクＴ×より公差値αを減
算した下限公差値ＴＬＬが算出される。

ステップ５に於ては、ｔｔ時に於ける上限公差値Ｔｕｔ
と下限公差値ＴＬＬの記憶が行われる。

ステップ６に於ては、締付トルクＴｘが第一次締付完了
トルク値Ｔ１であるか否かの判別が行われる。ＴＸ　＝
Ｔ＋である時には一次締付完了信号が出力され、これに
よりナツトランナによるねじ対備品の締付駆動が一旦停
止される。

ステップ７に於ては、−次締付完了時の締付作業時間ｔ
Ｌが規定時開Ｋ　ｊ＋　−Ｋ　ｔｘの範囲内にあるか否
かの判別が行われる。締付作業時間ＴＬがその規定時間
内にない場合にはマスタリング操作に異常をきたしてい
ると判断してマスタリング締付特性が出力される。これ
により表示器７１はマスタリングＮＧ表示を行う。

締付作業時間ｔ【が前記規定時間内にある時には一定時
ＩＩＩ　ｔｔ〜ｔ！だけ休止したのも第二次締付けが開
始され、上述したステップが繰返される。

第二次締付けが開始されると、締付トルクＴ×が更に増
大することによりこれが所定値Ｔ＋以上になり、ステッ
プ６の次はステップ８へ進む。

ステップ８に於ては、締付作業時間１１が第二次締付完
了信号ｆ（マスタリング完了時開）Ｋｊｓに達したか否
かの判別が行われる。ｔｔ−Ｋｔｓになると、第二次締
付完了信号が出力され、これによりナツトランナによる
ねじ対備品の締付駆動が停止される。

ステップ９に於ては、第二次締付完了時の締付トルクＴ
ｘが規定トルク帯Ｔ！〜Ｔ日内にあるか否かの判別が行
われる。その締付トルクＴ×が規定トルク帯から外れて
いる場合にはマスタリング操作の異常と判断し、マスタ
リングＮＧＯｉｉ＠が出力される。これにより表示器７
１はマスタリングＮＧ表示を行う。マスタリングＴ×が
周定トルク帯に入っている場合には、ステップ１０に於
てマスタリング完了を意味するマスタリング公差内号が
出力される。これにより表示器７１はマスタリング作業
完了表示を行う。

上述したマスタリング操作は全軸同時に、各軸毎に独立
した計測、ｔｓｎとして行われ、このマスタリング操作
が終了した後に実際のねじ対備品による締付良否判定が
繰返し行われる。第５図はその良否判定作業の作業ステ
ップを示している。先ずステップ１に於て、タイマーカ
ウンタにより締付作業時間１１の計数が行われる。

ステップ２に於ては、トルクセンサ２０により測定され
た被判定物の締付トルクＴＸの入力が行われる。

ステップ３に於ては、締付時Ｉ　ｔＬ時のマスタリング
上限公差値Ｔｕｔと下限公差値ＴＬｔが不揮発記憶装胃
より呼出される。

ステップ４に於ては、締付トルクＴ×がマスタリング公
差内であるか否かの判別が行われる。即ち、ＴＬＬ　＜
Ｔｘ　＜Ｔｕｔの比較が行われる。丁Ｘ　＞ＴＬＪｔで
ある時には、第６図に於て破線Ａで示されている如く、
ねじ対備品の焼付きｌ！象等によって異常に締付トルク
が上昇したときであり、これに対しＴｘ＜ＴＬｒである
時には、第６図に於て破線Ｂで示されている如く、ねじ
対備品のねじ出演れ等によって締付トルクが正常に上昇
しない時であり、これらの場合にはワークＮＧ信号が出
力される。これにより表示器７１はワークＮＧ表示を行
い、またナツトランナによるねじ対備品の締付けが中止
される。締付トルクＴ×が７スタリング公差内である時
にはナツトランナによるねじ対備品の締付けが続行され
る。

ステップ５に於ては、締付トルクＴＸが第一次締付完了
トルク値Ｔ＋であるか否か判別が行われる。Ｔ＋−ＴＸ
である時には第一次締付完了信号が出力され、これによ
りナツトランナによるねじ対備品の締付駆動が停止され
る。

第一次締付完了後、一定時間ｔ１〜ｔ！が経過すると、
第二次締付けが開始される。そして上述したステップが
再び繰返される。そして締付けが順調に行われ、締付ト
ルクＴ×が第二八締付完了トルク帯Ｔ２〜Ｔｓの中央値
になると、ステップ６に於て第二次締付完了信号が出力
される。これにより表示器７１は締付完了表示を行い、
またナツトランナによる締付けが終了される。

本発明による良否判定方法によれば、＾速且高精度な締
付トルク制御を行うことができ、またマスタリング波形
との比較判定方法を採用しているため、マスタリング操
作を適宜に実施することにより工場内使用環境及び麿工
■程の駆動に適応した締付トルク制御を行うことができ
る。

尚、上述した実施例に於ては、マスタリング締付特性は
締付作業時間を独立変数とし、締付トルクを従属変数と
して設定されているが、これは締付量、即ちねじ対偏品
の締付回転角を独立変数とし、締付トルクを従属変数と
して設定されてもよいことは勿論のことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による良否判定方法の実施に使用する＠
叡の一つの実施例を示すブロック線図、第２図は第１図
に示された＠胃に用いられるトルクコントロールモジュ
ールの一つの実施例を示すブロック線図、第３図は第１
図に示された＠胃に用いられるマスクコントロールモジ
ュールの一つの実施例を示すブロックＩＩ８！Ｉ、第４
図はマスタリング作業の作業ステップを示す作業ステッ
プ図、第５図は良否判定作業の作業ステップを示す作業
ステップ図、第６図は本発明による良否判定方法に用い
るマスタリング締付特性の一例を示すグラフである。 １０・・・トルクコントロールモジュール、１１・・・
増幅器、１２・・・Ａ／Ｄ変換器、１３・・・ディジタ
ル入力回路、１４・・・演算回路、１５・・・インタフ
ェイス回路、１６・・・コントロール出力回路、１７・
・・内部パスライン、１８・・・内部パスライン、１９
・・・ケーブル、２０・・・トルクセンサ、５０・・・
マスタコントロールモジュール、５１・・・演算回路マ
スタリング、５２・・・入出力回路、５３・・・インタ
フェイス回路、５４・・・パラレルＩ１０インタフＩイ
スコントローラ、５５・・・入力回路、５６・・・出力
回路、５７・・・内部パスライン、５８．５９・・・ケ
ーブル、７０・・・外部パスライン、７１・・・表示器
、７２・・・設定器。 ７３〜７６・・・ケーブル、８０・・・ナツトランナ制
御＠胃 特許出願人　　　　　トヨタ自動車工業株式会社代　　
理　　人　　　　　　　　弁理士　　　明　　石　　Ｐ
４　　ｍ第５図 第６図 時間→

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 正しく製作されたねじ対備品を互いに締付けてその締付
   ■の増大に伴う締付トルクの変化を測定し、且これをマ
   スタリング締付特性として記憶し、前記ねじ対備品と同
   種のねじ対備品を互いに締付けてその締付量の増大に伴
   う締付トルクの変化を測定し、且これを前記マスタリン
   グ締付特性と比較することにより該ねじ対備品による締
   付けの良否を判定する方法。