JPS62246482A - High-precision axial tension control method in screwing - Google Patents

High-precision axial tension control method in screwing

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Publication number
JPS62246482A
JPS62246482A JP8828286A JP8828286A JPS62246482A JP S62246482 A JPS62246482 A JP S62246482A JP 8828286 A JP8828286 A JP 8828286A JP 8828286 A JP8828286 A JP 8828286A JP S62246482 A JPS62246482 A JP S62246482A
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JP
Japan
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torque
screw
rotation angle
tightening
axial force
Prior art date
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Pending
Application number
JP8828286A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
因幡 英敏
寛 長谷川
公二 井村
洋 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ねじ締付はおいて、ねじの軸力を高精度に管
理する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for controlling the axial force of a screw with high precision, in addition to screw tightening.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のねじ締付装置の締結方法としては、特開昭58−
51084号公報に記載のように、一定のトルク値に達
したときに締付を終了するトルク法が広く一般に利用さ
れている。しかし、このトルク法は、ねじの座面および
ねじ面の摩擦抵抗に大きく左右され、かつその摩擦抵抗
も一定ではないため。
As a conventional tightening method for a screw tightening device, there is
As described in Japanese Patent No. 51084, a torque method in which tightening is terminated when a certain torque value is reached is widely used. However, this torque method is greatly affected by the frictional resistance of the screw seating surface and threaded surface, and that frictional resistance is not constant.

ねじの締結力すなわち軸力を高精度に管理することが難
しかった。また、特開昭58−40274号公報に記載
のように、ねじを一定の回転角だけ回してねじの軸力管
理を行う回転法は1回転の開始点。
It was difficult to control the fastening force of the screw, that is, the axial force, with high precision. Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-40274, the rotation method in which the axial force of the screw is managed by turning the screw by a certain rotation angle is based on the starting point of one rotation.

すなわちねじ面が被締結物に密着する点を見付けるのが
難しかった。さらに、上記2つの方法を応用したものと
して、特開昭58−56776号公報に記載のように、
ねじ面が被締結物に密着するまで一定のトルク(これを
スナップトルクと呼ぶ)により締付け、その後所定の回
転角だけ回すことによって締結力の管理を行うトルク−
回転角法、また。
In other words, it was difficult to find the point where the threaded surface came into close contact with the object to be fastened. Furthermore, as an application of the above two methods, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-56776,
Torque that controls the fastening force by tightening with a constant torque (this is called snap torque) until the threaded surface comes into close contact with the object being fastened, and then turning it by a predetermined rotation angle.
Rotation angle method, also.

特開昭58−56773号ゑ報、特開昭58−5677
4号公報に記載のように1回転角とトルクの比を基に軸
力管理を行う方法などがあるが、これらはいずれも。
JP-A No. 58-56773, JP-A No. 58-5677
There are methods of managing axial force based on the ratio of one rotation angle to torque, as described in Publication No. 4, but none of these methods.

ねじの弾性域内ではねじの回転角と軸力との関係が線形
で一定であるということを利用したものである。
This method takes advantage of the fact that within the elastic range of the screw, the relationship between the rotation angle of the screw and the axial force is linear and constant.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来技術である上記トルク法1回転角法、トルク−回転
角法は、いずれも一長一短があり、これによって高精度
な軸力管理を行うのは難しい、特に、トルク−回転角法
のように、ねじが弾性域内においてその軸力が回転角に
対して線形であることを利用するものは、その締付の開
始点をトルク値を基に決定しており、トルク値の変動お
よびトルク−回転角の特性等の変化に基づく誤差に対し
て配慮されていないことから、開始点決定の精度および
安定性に関して問題があった。
The conventional techniques, the torque method, the one-rotation angle method, and the torque-rotation angle method, all have advantages and disadvantages, and it is difficult to perform highly accurate axial force management.Especially, as with the torque-rotation angle method, For screws that utilize the fact that the axial force is linear with respect to the rotation angle within the elastic range, the starting point of tightening is determined based on the torque value, and the fluctuation of the torque value and torque - rotation angle Since this method does not take into account errors caused by changes in the characteristics of the system, there are problems with the accuracy and stability of determining the starting point.

本発明の目的は、上記トルク−回転角法において1個々
のねじ締付に対して安定した締付開始点を決定し、この
点を基にねじを一定回転角回すことにより、目標とする
締付力すなわち軸力を高精度に管理できる高精度軸力管
理法を提供することにある。
The object of the present invention is to determine a stable tightening starting point for each screw in the torque-rotation angle method, and to achieve the target tightening by turning the screw by a certain rotation angle based on this point. The object of the present invention is to provide a high-precision axial force management method that can control applied force, that is, axial force, with high precision.

c問題点を解決するための手段〕 上記目的は、ねじ締付途中のトルク−回転角の特性を基
に計算、推定して、締付開始点を決定することによって
、達成される。
Means for Solving Problem c] The above object is achieved by calculating and estimating the torque-rotation angle characteristics during screw tightening to determine the tightening starting point.

このため、本発明は、ねじ締付時においてねじの回転角
およびその回転角のときのねじの締付トルクをそれぞれ
感知できるセンサと、そのセンサからのデータを高速に
処理することのできる計算機と、さらに任意の回転角だ
け回すことのできるねじ締付機構とからなる装置におい
て、センサからの苧転角およびトルクのデータを基に回
転角−トルク特性を調べ、この特性中の線形領域をいく
つかの判定手段を基に識別し、この線形領域の回転角、
トルクのデータを最小二乗近似して直線式で表わし、こ
の直線式により、トルクがOとなる点を締付開始点とし
て推定し、この点から所定の締付角だけねじを締付ける
ようにするものである。
For this reason, the present invention provides a sensor that can sense the rotation angle of the screw and the screw tightening torque at that rotation angle when tightening the screw, and a computer that can process the data from the sensor at high speed. Furthermore, in a device consisting of a screw tightening mechanism that can be turned by an arbitrary rotation angle, the rotation angle-torque characteristic was investigated based on the rolling angle and torque data from the sensor, and the linear region in this characteristic was calculated. The rotation angle of this linear region,
Torque data is approximated to the least squares and expressed as a linear equation. Using this linear equation, the point where the torque becomes O is estimated as the tightening starting point, and the screw is tightened by a predetermined tightening angle from this point. It is.

第1図は本発明の方法による制御処理手順を示すフロー
チャートである。
FIG. 1 is a flowchart showing the control processing procedure according to the method of the present invention.

〔作用〕[Effect]

ねじの回転角は、例えばロータリーエンコーダ等により
電気信号に変換され、計算機に転送される。また、ねじ
の締付トルクは、トルク変換器等により電気信号に変換
され、計算機に転送される。
The rotation angle of the screw is converted into an electrical signal by, for example, a rotary encoder, and then transferred to a computer. Further, the tightening torque of the screw is converted into an electric signal by a torque converter or the like, and then transferred to a computer.

そして、ある一定のトルク値以上の回転角とトルクのデ
ータ、あるいは回転角に対するトルク値の変化率がほぼ
一定になったときの回転角とトルクをサンプリングして
、そのサンプリングデータを基に1回転角とトルクの関
係を表わす最適な直線の式を最小二乗法により計算機で
求める。この式を使って、トルクがOとなるときの回転
角度を求め、これを締付開始点とする。そして、この締
付開始点を基準にしてねじ締付を行うことにより、ねじ
の回転角を見ることによってねじが所定の軸力に達した
か否かを判別することができる。
Then, we sample the rotation angle and torque data above a certain torque value, or the rotation angle and torque when the rate of change of the torque value with respect to the rotation angle becomes almost constant, and make one rotation based on the sampling data. Use a computer to find the optimal straight line equation that represents the relationship between angle and torque using the method of least squares. Using this formula, find the rotation angle when the torque becomes O, and use this as the tightening starting point. By tightening the screw based on this tightening starting point, it is possible to determine whether the screw has reached a predetermined axial force by looking at the rotation angle of the screw.

本発明の方式によれば、回転角−トルク特性が変化した
場合でも、締付開始点(すなわち、ねじが被締結物に密
着した点)を正確に見付けることができ、またトルクに
のるノイズ誤差等に対しても、多数のデータを基に最小
二乗法で直線式を求めることによって影響を最小限に抑
えることができるため、締付開始点を安定して見付ける
ことが可能となり、この締付開始点を基にねじを所定の
回転角で締付けることにより、軸力を精確に管理したね
じ締付を行うことができる。
According to the method of the present invention, even when the rotation angle-torque characteristics change, the tightening starting point (that is, the point where the screw is in close contact with the object to be fastened) can be accurately found, and the torque The influence of errors, etc. can be minimized by calculating a linear equation using the least squares method based on a large amount of data, making it possible to stably find the tightening starting point and improve this tightening process. By tightening the screw at a predetermined rotation angle based on the starting point, it is possible to tighten the screw while accurately controlling the axial force.

ここで1本発明の詳細な説明する。第2図は。Here, one aspect of the present invention will be explained in detail. Figure 2 is.

回転角−トルクおよび回転角−軸力の特性図である。第
2図において、横軸には回転角すなわち締付角θをとり
、縦軸の上方へは締付トルクT、縦軸の下方へはねじの
軸力Atが示されている。この図に示すように、ねじの
軸力Atは弾性域内ではその締付角(回転角O)と線形
な関係にある。
It is a characteristic diagram of rotation angle-torque and rotation angle-axial force. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the rotation angle, that is, the tightening angle θ, the upward axis of the vertical axis indicates the tightening torque T, and the downward axis of the vertical axis indicates the axial force At of the screw. As shown in this figure, the axial force At of the screw has a linear relationship with its tightening angle (rotation angle O) within the elastic range.

これは、軸力がねじの伸びに比例し、かつその伸びが締
付角に比例することから明らかである。また、ねじの弾
性係数が等しいならば、締付角の変化に対する軸力の変
化、すなわち軸力のグラフの傾きは一定となる。従って
、弾性係数の等しい同一種類のねじであれば、軸力がO
となる締付の開始点θ。を精確に見付けることができれ
ば、回転角を用いて精度よく軸力を管理することが可能
である1本発明は、この軸力がOとなる締付の開始点を
安定に精度よく見付け、これを基に一定の角度の締付を
行うことにより、高精度に軸力を管理する方法を提供す
るものである。
This is clear from the fact that the axial force is proportional to the elongation of the screw, and the elongation is proportional to the tightening angle. Furthermore, if the elastic modulus of the screws is equal, the change in axial force with respect to the change in tightening angle, that is, the slope of the axial force graph will be constant. Therefore, if the screws are of the same type with the same elastic modulus, the axial force will be O
The starting point θ of tightening is θ. If it is possible to accurately find the axial force, it is possible to accurately manage the axial force using the rotation angle.1 The present invention stably and accurately finds the starting point of tightening where the axial force becomes O, and This method provides a method for managing axial force with high precision by tightening at a certain angle based on .

さて、第2図において1回転角−トルクの特性を見ると
、ねじの座面が被締結物に密着するまでの間においても
、ねじ面における摩擦等によってトルク値はOとはなら
ない、しかし、ねじ面に摩擦のない理想的な場合を想定
すると、ねじの座面が被締結物に密着するまではトルク
はOとなり、ねじ座面が被締結物に密着する点(すなわ
ち、軸力が発生する点)において始めてトルクが発生す
るはずである。従って、軸力発生後の回転角−トルクの
特性がほぼ直線になっているこのグラフの特性を利用し
、第3図のように、回転角−トルクの特性のグラフの線
形部分を、トルク、回転角データを基に、最小二乗法に
より直線近似する。そして、この直線式においてトルク
がOとなる点が軸力のOとなる点と一致し、これを締付
の開始点とすればよい。
Now, if we look at the characteristic of one rotation angle vs. torque in Fig. 2, we can see that even before the bearing surface of the screw comes into close contact with the object to be fastened, the torque value does not become O due to friction on the screw surface, etc. However, Assuming an ideal case where there is no friction on the screw surface, the torque will be O until the screw seating surface comes into close contact with the object to be fastened. Torque should be generated for the first time at the point where Therefore, by using the characteristic of this graph that the rotation angle-torque characteristic after the axial force is generated is almost a straight line, as shown in Fig. 3, the linear part of the graph of the rotation angle-torque characteristic is converted into torque, Based on the rotation angle data, linear approximation is performed using the least squares method. Then, in this linear equation, the point where the torque becomes O coincides with the point where the axial force becomes O, and this may be the starting point for tightening.

ここで、この直線式の求め方について簡単に述べる。第
3図において、回転角−トルク特性の線形な部分のデー
タを(θi、 Ti)とする、求める直線の式は T=ko+t、          ・・・・・・(1
)であるから、この1組のデータ(θi、 ’ri)ま
での距離の2乗和は となる。
Here, we will briefly discuss how to obtain this linear equation. In Fig. 3, the data of the linear part of the rotation angle-torque characteristic is (θi, Ti), and the equation of the straight line to be found is T=ko+t, ......(1
), so the sum of squares of the distances to this set of data (θi, 'ri) is.

最小二乗法では、qを最小にするようにkとt、を決め
る。qが最小となるための必要条件はかつ である。上式を整理すると となり、従って、求めるべきに、t、はとなる、ここで であり、nは回転角およびトルクのデータ(θ上、Ti
)の組の数を表わす、(6)、(7)式で求めたに、t
、と、(1)式とから、トルクTがOとなる回転角θ。
In the least squares method, k and t are determined so as to minimize q. The necessary conditions for q to be minimum are and. Rearranging the above equation, we should obtain t, where, n is the rotation angle and torque data (on θ, Ti
) is calculated using equations (6) and (7), which represents the number of pairs of t
, and equation (1), the rotation angle θ at which the torque T becomes O.

は lI θ。8−一            ・・曲(9)とな
る、このθ。を締付の開始点とし、これを基準に所定の
回転角でねじを締付けることにより、任意の軸力でねじ
を締付けることが可能となる。
is lI θ. 8-1...This θ becomes song (9). By using this as the starting point for tightening and tightening the screw at a predetermined rotation angle based on this point, it becomes possible to tighten the screw with any axial force.

次に1回転角−トルク特性の線形な部分のデータを収集
する方法について述べる。
Next, a method for collecting data on the linear portion of the one rotation angle-torque characteristic will be described.

第1の方法は、第4図に示すように、ねじ面の摩擦によ
り生じる微小なトルクの値より少し大きな値のトルクT
sをあらかじめ決めておき、このTssより大きい、す
なわちTi>Tsとなるデータ(+)i、 Ti)を線
形領域のデータとするものである。第2の方法は、第5
図に示すように、回転角に対するトルクの変化率 が、あらかじめ決めておいた一定値mより大きくなり、
すなわち Δi≧m             ・・・・・・ (
11)で、かつ当該変化率と前回の変化率との差がある
微小な一定値Eより小さく、すなわち 1Δi−Δ1−11≦ε      ・・・・・・(1
2)となった場合のデータ(θi、Ti)を線形領域の
データとする方法である。この2方法以外にも。
The first method, as shown in Figure 4, uses a torque T that is slightly larger than the minute torque generated by friction on the thread surface.
s is determined in advance, and data (+)i, Ti) that is larger than this Tss, that is, Ti>Ts, is taken as data in the linear region. The second method is the fifth
As shown in the figure, the rate of change of torque with respect to the rotation angle becomes larger than a predetermined constant value m,
That is, Δi≧m (
11), and the difference between the rate of change and the previous rate of change is smaller than a small constant value E, that is, 1Δi−Δ1−11≦ε (1
2) This is a method in which the data (θi, Ti) is set as data in a linear region. In addition to these two methods.

およその回転角度を与えておき、その角度以上の点をデ
ータとして収集する方法がある。いずれの方法によって
も、線形領域を決め、そのデータを収集することができ
れば、本発明の実現が可能である。
There is a method of giving an approximate rotation angle and collecting data from points larger than that angle. No matter which method is used, the present invention can be realized as long as a linear region can be determined and its data can be collected.

〔実施例〕〔Example〕

次に、上記原理を用いた本発明のいくつかの実施例を説
明する。
Next, some embodiments of the present invention using the above principle will be described.

第6図は本発明の一実施例に用いるねじ締付装置を示す
ブロック図である0図において、1はねじ締付装置を駆
動するサーボモータであり、これによりビット8を回転
してねじを締結する。ねじの回転角はロータリエンコー
ダ2により電気信号に変換され、カウンタ9を通して制
御装@Uへ転送される。また、ねじに加わるトルクはト
ルク変換器3により電気信号に変換され、アンプ1oを
通りA/D変換器11でA/D変換されて制御装置月。
FIG. 6 is a block diagram showing a screw tightening device used in an embodiment of the present invention. In FIG. conclude. The rotation angle of the screw is converted into an electrical signal by the rotary encoder 2, and transmitted to the control unit @U through the counter 9. Further, the torque applied to the screw is converted into an electric signal by a torque converter 3, which passes through an amplifier 1o and is A/D converted by an A/D converter 11 to a control device.

へ転送される・ここで用いている制御装置月、は最も簡
単な構成をとってあり、中央処理袋@4.メモリ5、I
10装置6からなる。−御装置旦は、前に述べたロータ
リエンコーダ2およびトルク変換器3から得られる回転
角データおよびトルクデータを基に、前記第1図に示し
たフローチャートに従って所定の演算を順次実行し、サ
ーボモータ1への速度指令値あるいは位置指令値として
の信号をD/A変換器12でD/A変換したのちサーボ
アンプ7へ送り、サーボモータ1を回転制御する。
The control device used here has the simplest configuration and is transferred to the central processing bag @4. Memory 5, I
It consists of 10 devices 6. - Based on the rotation angle data and torque data obtained from the rotary encoder 2 and torque converter 3 mentioned above, the control device sequentially executes predetermined calculations according to the flowchart shown in FIG. A signal as a speed command value or a position command value to 1 is D/A converted by a D/A converter 12 and then sent to a servo amplifier 7 to control the rotation of the servo motor 1.

また、サーボモータ1は、それに直結されているタコジ
ェネレータ13により電流フィードバックされており、
安定した回転制御が可能である。また、所定の演算手順
および処理方法は、前述のメモリ5に記憶されている。
Further, the servo motor 1 receives current feedback from a tacho generator 13 that is directly connected to the servo motor 1.
Stable rotation control is possible. Further, predetermined calculation procedures and processing methods are stored in the memory 5 mentioned above.

次に、第1図のフローチャートを参照して本実施例の動
作を説明する。まず、メモリ5内に初期値を設定する。
Next, the operation of this embodiment will be explained with reference to the flowchart shown in FIG. First, initial values are set in the memory 5.

初期値としては、適正軸力を得るに必要な締付角(角度
の変化分)Δθe、また回転角−トルク特性の線形部分
を求めるのに必要な諸係数ε1m、その他種々の定数が
あり、二九らをあらかじめ設定しておく(ステップ10
1) 、次に、上述した回転角−トルク特性の線形部分
のデータの摘出方式を選定し、その後サーボモータ1を
低速で回転するように指令データを出方し、サーボモー
タ1は回転を開始する(ステップ101) 。
The initial values include the tightening angle (change in angle) Δθe necessary to obtain the appropriate axial force, various coefficients ε1m necessary to obtain the linear part of the rotation angle-torque characteristic, and various other constants. Set 29 etc. in advance (Step 10)
1) Next, select a data extraction method for the linear part of the rotation angle-torque characteristic described above, and then issue command data to rotate the servo motor 1 at a low speed, and the servo motor 1 starts rotating. (Step 101).

このとき、当然のことながら、ロータリエンコーダ2お
よびトルク変換器3がらの回転角データ、トルクデータ
をリアルタイムで収集することができる1次に1回転角
−トルク特性の線形部分のデータ摘出方式の選定された
手法に従って、線形部分のデータの収集をステップ11
1〜113によるか、ステップ114によるかを決定し
、いずれかによってデータの収集を開始する。この後、
回転角、トルクのデニタとして、線形部分からいくつか
の所定のデータ数を収集しくステップ120.121)
 、これらのデータを用いて、(6)、(7)式により
、直、m (1)式の定数を最小二乗法により求め、(
1)式を算出する(ステップ122)。続いて、この直
線の式(1)から、トルクが0となる角度である締付の
開始点の角度θ。を(9)式により計算する(ステップ
123)。こうして求めた締付の開始点の角度0゜を基
に、現在の回転角0との差、(θ−θ。)が所定の軸力
を出すのに必要な締付角Δθeに達したかどうかを判定
しくステップ124) 、ΔθCに達したときにサーボ
モータ1を停止させることにより、所望の軸力をもつね
じ締結が完了する(ステップ125) 。
At this time, it is natural to select a data extraction method for the linear part of the rotation angle-torque characteristic that can collect rotation angle data and torque data from the rotary encoder 2 and torque converter 3 in real time. Collect data for the linear part according to the method described in step 11.
1 to 113 or step 114, and data collection is started by either one. After this,
Collect some predetermined data numbers from the linear part as rotation angle and torque monitors (steps 120 and 121)
, Using these data, calculate the constant of equation (1) directly using equations (6) and (7) using the least squares method, and obtain (
1) Calculate the equation (step 122). Next, from equation (1) of this straight line, find the angle θ at the starting point of tightening, which is the angle at which the torque becomes 0. is calculated using equation (9) (step 123). Based on the angle 0° of the starting point of tightening determined in this way, has the difference from the current rotation angle 0, (θ - θ.), reached the tightening angle Δθe necessary to generate the predetermined axial force? When ΔθC is reached, the servo motor 1 is stopped to complete screw fastening with the desired axial force (Step 125).

以上は主要なステップを中心とした最も簡単な制御手順
を述べたものであり、さらに、トルクにのるノイズ対策
、モータ駆動時、停止時の慣性による影響等に対する種
々の対策が講じられている。
The above describes the simplest control procedure centered on the main steps, and various measures have also been taken to counter noise caused by torque, and the effects of inertia when the motor is running and stopped. .

例えば、第6図のステップ114において、トルクTに
乗るノイズ対策としては、第7図に示すように、ソフト
的フィルタを通す方法、すなわち条件T > T sが
連続して何回かこれを満たすときにこの条件が成立した
ものと見なせば、ノイズの影響を防止することが可能で
ある。この方法は、ステップ112.113についても
、全く同様に行うことができる。また、モータ駆動時に
対する対策としては、第8図のフローチャートに示すよ
うに1回転角−トルク特性が線形になるまでサーボモー
タ1を高速で回転し、線形条件が成立後にサーボモータ
1を低速回転にすることにより、締結時間を短縮すると
ともに、低速回転状態でデータを収集して、高精度なデ
ータ処理を行うことが可能となる。
For example, in step 114 of FIG. 6, as a countermeasure against the noise riding on the torque T, as shown in FIG. If it is assumed that this condition is met, it is possible to prevent the influence of noise. This method can be performed in exactly the same way for steps 112 and 113. In addition, as a countermeasure against driving the motor, as shown in the flowchart in Fig. 8, the servo motor 1 is rotated at high speed until the 1 rotation angle-torque characteristic becomes linear, and after the linear condition is established, the servo motor 1 is rotated at low speed. By doing so, it is possible to shorten the fastening time, collect data in a low-speed rotation state, and perform highly accurate data processing.

さらに、締結終了時の回転角θスは、ねじ座面の密着点
(締付の開始点)の角度0.が算出できた時点で θX=ΔOe十〇。
Furthermore, the rotation angle θ at the end of fastening is the angle 0. When θX=ΔOe can be calculated, θX=ΔOe10.

として求めることが可能である。従って1回転角Oxに
至るまでに、第10図に示すような適当な減速パターン
に従ってサーボモータ1の回転速度を減速することによ
り、サーボモータ1を正確に回転角θXで停止させるこ
とが可能となる。上記処理手順のフローチャートを第9
図に示す。
It is possible to obtain it as Therefore, it is possible to accurately stop the servo motor 1 at the rotation angle θX by decelerating the rotation speed of the servo motor 1 according to an appropriate deceleration pattern as shown in FIG. 10 until reaching one rotation angle Ox. Become. The flowchart of the above processing procedure is shown in
As shown in the figure.

以上述べた実施例は、サーボモータといった駆動系をも
つねじ締付装置を用いたものであるが。
The embodiments described above use a screw tightening device having a drive system such as a servo motor.

次に1人間の手でねじを締付けることにより本発明を実
現する実施例について説明する。第11図は手動により
本発明を実現するのに用いる装置の全体外観を示す斜視
図である。これはトルクレンチの形態をとっており、そ
の内部構成のブロック図を第12図に示す1本実施例の
ブロック図は、第1図に示したブロック図から、サーボ
モータ1、サーボアンプ7、D/A変換@12.タコジ
ェネレータ13を取り除き、代りにレバー32.締付状
態を表示する表示器30.初期値設定用のキーボード3
1を取り付けたものである。従って、その処理手順は前
述した実施例とほぼ同等であり、前述の実施例で行った
サーボモータへの指令を、作業者にわかるように表示器
30や、警報音あるいは音声で知らせることにより、全
く同様に実現できる。ただし、ここで回転角を得るため
には、装置の一部を固定する必要があり、第11図の例
ではロータリエンコーダ2の外部のリング部分を手で固
定するか、あるいは、第13図のように固定用レバー3
3を別に取り付けておいて、これを固定することにより
1回転角の計測が可能となる1本実施例の各部品および
動作の詳細は、前述した実施例とほぼ同等であることか
ら、ここでは説明を省略する。
Next, a description will be given of an embodiment in which the present invention is realized by tightening screws by one person's hands. FIG. 11 is a perspective view showing the overall appearance of an apparatus used to manually implement the present invention. This takes the form of a torque wrench, and the block diagram of its internal configuration is shown in FIG. 12.The block diagram of this embodiment is as follows from the block diagram shown in FIG. D/A conversion @12. Remove the tachogenerator 13 and replace it with a lever 32. Indicator 30 for displaying the tightening condition. Keyboard 3 for initial value setting
1 is attached. Therefore, the processing procedure is almost the same as the above-mentioned embodiment, and the command to the servo motor given in the above-mentioned embodiment is notified to the operator by the display 30, alarm sound, or voice. It can be achieved in exactly the same way. However, in order to obtain the rotation angle here, it is necessary to fix a part of the device. In the example shown in FIG. 11, the external ring part of the rotary encoder 2 is fixed by hand, or in the example shown in FIG. Fixing lever 3
The details of each part and operation of this embodiment are almost the same as those of the above-mentioned embodiment, so they will not be described here. The explanation will be omitted.

また、別の実施例として、制御装置i35をコンパクト
にまとめ、ロータリエンコーダ2.トルク変換器3等と
一体型にした装置の外観を第14図に示す0本装置も、
各部品および動作が前記実施例とほぼ同じなので、説明
は省略する。
Further, as another embodiment, the control device i35 can be compactly integrated, and the rotary encoder 2. The external appearance of the device integrated with the torque converter 3 etc. is shown in Fig. 14.
Since each component and operation are almost the same as in the previous embodiment, description thereof will be omitted.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、ねじ締付装置の回転角−トルク特性の
線形領域の回転角、トルクのデータを基に、この線形関
係を最小二乗法により1つの直線式で表わし、この直線
式においてトルクが0となる点の回転角度を1回転角−
トルク特性に生じる変化に関係なく安定して算出するこ
とができるので、この点を締付開始点としてねじの締付
回転角を制御することによって、高精度にねじの軸力を
管理することができる。
According to the present invention, based on data of rotation angle and torque in a linear region of rotation angle-torque characteristics of a screw tightening device, this linear relationship is expressed by a linear equation using the least squares method, and in this linear equation, the torque The rotation angle at the point where is 0 is 1 rotation angle -
Since it can be calculated stably regardless of changes that occur in the torque characteristics, the axial force of the screw can be managed with high precision by using this point as the tightening starting point and controlling the tightening rotation angle of the screw. can.

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

第1図は本発明の方法による制御処理手順を示すフロー
チャート、第2図ないし第5図は本発明の詳細な説明す
るための図、第6図は本発明の一実施例に用いる装置の
構成を示すブロック図、第7図ないし第9図は第1図に
対する改良フローチャートの部分図、第10図はサーボ
モータの減速パターン図、第11図は本発明の他の実施
例に用いる装置の斜視図、第12図は該装置の構成を示
すブロック図、第13図および第14図は該装置の変形
例を示す斜視図である。 符号の説明 1・・・サーボモータ   2・・・ロータリエンコー
ダ3・・・トルク変換器   4・・・中央処理装置5
・・・メモリ       6・・・I10装置7・・
・サーボアンプ   8・・・ビット9・・・カウンタ
     lO・・・アンプ11・・・A/D変換器 
  12・・・D/A変換器13・・・タコジェネレー
タ U・・・制御装置30・・・表示器      3
1・・・キーボード32・・・レバー      33
・・・固定用しA −川・・・制御表れ
FIG. 1 is a flowchart showing a control processing procedure according to the method of the present invention, FIGS. 2 to 5 are diagrams for explaining the present invention in detail, and FIG. 6 is a configuration of an apparatus used in an embodiment of the present invention. 7 to 9 are partial views of an improved flowchart of FIG. 1, FIG. 10 is a deceleration pattern diagram of the servo motor, and FIG. 11 is a perspective view of a device used in another embodiment of the present invention. 12 are block diagrams showing the configuration of the device, and FIGS. 13 and 14 are perspective views showing modifications of the device. Explanation of symbols 1...Servo motor 2...Rotary encoder 3...Torque converter 4...Central processing unit 5
...Memory 6...I10 device 7...
・Servo amplifier 8...Bit 9...Counter lO...Amplifier 11...A/D converter
12...D/A converter 13...Tachogenerator U...Control device 30...Display device 3
1...Keyboard 32...Lever 33
...Fixed A-River...Control display

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ねじに加わるトルクおよび回転角を計測する測定器
と、計測されたトルクおよび回転角のデータを処理する
ことのできる制御装置と、該制御装置からの指令に従っ
てねじ締付を行う機構とからなるねじ締付機を用いたね
じ締付における高精度に軸力を管理する方法において、
ねじの回転角−トルク特性における両者の関係が線形と
なる領域を識別して、該線形領域内のトルクおよび回転
角のデータをサンプリングし、該データを基にねじの座
面が被締結物に密着する締付開始点を推定し、該締付開
始点を基準として一定角度ねじを締付ることにより、高
精度にねじの軸力を管理することを特徴とするねじ締付
における高精度軸力管理法。 2、特許請求の範囲第1項に記載のねじ締付における高
精度軸力管理法において、締付開始点の推定を、ねじの
回転角−トルク特性の線形領域のトルクおよび回転角の
データを基に最小二乗法を用いて回転角とトルクの関係
を直線近似し、この直線式でトルクが0となるときの回
転角度を算出することによって行うことを特徴とするね
じ締付における高精度軸力管理法。 3、特許請求の範囲第1項または第2項に記載のねじ締
付における高精度軸力管理法において、ねじの回転角−
トルク特性の線形領域の識別を、回転角に対するトルク
の変化率があらかじめ定めた値以上であり、かつ当該変
化率と前回の変化率との差が微小な一定値以下となった
ことを見付けることによって行うことを特徴とするねじ
締付における高精度軸力管理法。 4、特許請求の範囲第1項または第2項に記載のねじ締
付における高精度軸力管理法において、ねじの回転角−
トルク特性の線形領域の識別を、あらかじめ微小なトル
ク値を設定しておき、該トルク値以上の領域を線形領域
とすることによって行うことを特徴とするねじ締付にお
ける高精度軸力管理法。
[Claims] 1. A measuring device that measures the torque and rotation angle applied to a screw, a control device that can process data on the measured torque and rotation angle, and a screw tightening device according to instructions from the control device. In a method of controlling axial force with high precision in screw tightening using a screw tightening machine consisting of a mechanism for tightening,
Identify the region in the rotation angle-torque characteristics of the screw where the relationship between the two is linear, sample the torque and rotation angle data within the linear region, and use this data to determine whether the seat surface of the screw is attached to the fastened object. A high-precision shaft for screw tightening that is characterized by the ability to control the axial force of a screw with high precision by estimating a close tightening starting point and tightening the screw at a constant angle based on the tightening starting point. Power management method. 2. In the high-precision axial force management method for screw tightening described in claim 1, the tightening starting point is estimated using torque and rotation angle data in a linear region of the rotation angle-torque characteristic of the screw. A high-precision axis for screw tightening, which is characterized by linearly approximating the relationship between rotation angle and torque using the least squares method, and calculating the rotation angle when the torque becomes 0 using this linear equation. Power management method. 3. In the high precision axial force management method for screw tightening according to claim 1 or 2, the rotation angle of the screw -
The linear region of torque characteristics is identified by finding that the rate of change of torque with respect to the rotation angle is greater than a predetermined value, and the difference between the rate of change and the previous rate of change is less than a small constant value. A high-precision axial force management method for screw tightening, which is characterized by the following: 4. In the high precision axial force management method for screw tightening according to claim 1 or 2, the rotation angle of the screw -
A high-precision axial force management method in screw tightening, characterized in that the linear region of torque characteristics is identified by setting a minute torque value in advance, and defining the region equal to or greater than the torque value as the linear region.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4961035A (en) * 1988-02-04 1990-10-02 Hitachi, Ltd. Rotational angle control of screw tightening
US5177966A (en) * 1987-11-26 1993-01-12 Atsugi Motor Parts Co., Ltd. Fluid pump arrangement with flow regulation feature

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53125700A (en) * 1977-04-06 1978-11-02 Ingersoll Rand Co Means for applying tightening force to binding tool and apparatus therefor
JPS56152588A (en) * 1976-08-09 1981-11-26 Rockwell International Corp Method and device for clamping fastener with screw

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56152588A (en) * 1976-08-09 1981-11-26 Rockwell International Corp Method and device for clamping fastener with screw
JPS53125700A (en) * 1977-04-06 1978-11-02 Ingersoll Rand Co Means for applying tightening force to binding tool and apparatus therefor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5177966A (en) * 1987-11-26 1993-01-12 Atsugi Motor Parts Co., Ltd. Fluid pump arrangement with flow regulation feature
US4961035A (en) * 1988-02-04 1990-10-02 Hitachi, Ltd. Rotational angle control of screw tightening

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