TW202021737A - 緊固裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明所要解決的問題在於提供一種緊固裝置，其能夠以目標緊固力來將緊固體精度良好地緊固，且容易進行自動化。為了解決此問題，本發明的緊固裝置，其特徵在於，具備：驅動套筒，其為筒狀，且在下端側的開口部中保持前述螺帽；螺帽保持器，其為有底部的筒狀，被配置在前述驅動套筒的內側，前述螺栓通過底部，並且藉由前述底部來限制前述驅動套筒所保持的螺帽的往螺紋部的前端側的移動；張力桿，其被配置在前述螺帽保持器的內側，且在下端面具有螺紋孔，以與前述螺紋部中的比前述螺帽更靠前端側的部分螺合；感測器，其用以檢測出拉伸力；第一馬達，其用以使前述張力桿繞著在上下方向延伸的軸轉動；及，第二馬達，其用以使前述驅動套筒繞著在上下方向延伸的軸轉動。

Description

緊固裝置
本發明關於緊固裝置。
在以汽車為首的許多機械構造物的組裝或固定，使用螺栓和螺帽緊固體(以下，記載為緊固體)。若緊固體的緊固力比目標緊固力更低，則容易在緊固體中產生鬆動，使得緊固體的疲勞強度降低。因此，以目標緊固力來將緊固體精度良好地緊固，對於安全是重要的。
緊固體的緊固，一般來說是利用扭矩法或螺帽轉角法來實行。這些方法，容易造成緊固力不均等，而容易從目標緊固力偏移高達+-20%～50%。因此，考慮到安全，緊固體需要利用可容易地得到大的緊固力之尺寸大的緊固體，換句話說，需要利用比必要的尺寸更大的尺寸的緊固體。這將造成在被緊固體中的緊固體的設置空間增加，從而導致被緊固體的大型化和重量增加。
於是，本發明人，開發出專利文獻1的緊固裝置，其能夠以目標緊固力來將緊固體精度良好地緊固。
[先前技術文獻] (專利文獻) 專利文獻1：日本專利4363661號公報
[發明所欲解決的問題] 專利文獻1的裝置，是將母螺紋構件嵌在螺帽的螺紋部中的比螺帽更靠前端側的部分上，一邊利用螺帽推壓構件來從上方壓住螺帽，一邊使母螺紋構件往緊固方向轉動。該裝置，使母螺紋構件轉動，直到施加在螺紋部上的拉伸力成為目標緊固力為止。
接著，裝置使母螺紋構件和螺帽同時地往緊固方向轉動，藉此一邊維持拉伸力一邊將螺帽加以緊固。若裝置基於利用感測器檢測出的螺紋部的拉伸力，判定由螺栓和螺帽所產生的緊固體的緊固力已到達目標緊固力，則停止母螺紋構件和螺帽的轉動。藉此，能夠以目標緊固力來將緊固體精度良好地緊固。
在上述裝置中，將馬達的驅動力經由行星齒輪機構和離合器而僅傳遞到母螺紋構件、或者傳遞到母螺紋構件和螺帽上。但是在裝置中，為了驅動力的輸出目的地的切換而必須進行複數個構件的裝卸操作。為了自動地實行構件的裝卸操作而變成需要複雜的機構，所以上述裝置在自動化的觀點上仍有改良的餘地。
本發明的目的在於提供一種緊固裝置，其容易進行自動化。
[解決問題的技術手段] 為了解決上述問題，本案發明是(1)一種緊固裝置，其在通過被緊固體之螺栓的螺紋部中，在已將拉伸力施加到比將前述被緊固體與前述螺栓的頭部一起緊固之螺帽更靠前端側的部分上的狀態下，以使對於前述被緊固體的緊固力的大小成為與前述拉伸力的大小同樣的方式來將前述螺帽加以緊固，該緊固裝置的特徵在於，具備：驅動套筒，其為筒狀，且在下端側的開口部中保持前述螺帽；螺帽保持器，其為有底部的筒狀，被配置在前述驅動套筒的內側，前述螺栓通過前述底部，並且藉由前述底部來限制前述驅動套筒所保持的前述螺帽的往前述螺紋部的前端側的移動；張力桿，其被配置在前述螺帽保持器的內側，且在下端面具有螺紋孔，以與前述螺紋部中的比前述螺帽更靠前端側的部分螺合；感測器，其用以檢測出前述拉伸力；第一馬達，其用以使前述張力桿繞著在上下方向延伸的軸轉動；及，第二馬達，其用以使前述驅動套筒繞著在上下方向延伸的軸轉動。
(2) 如上述(1)所述之緊固裝置，其中，前述第一馬達、前述張力桿、前述螺帽保持器、前述驅動套筒被配置為同軸狀；前述第二馬達位於前述第一馬達的側方；在前述驅動套筒的外周部，具有齒輪部以傳遞來自前述第二馬達的驅動力。
[發明的效果] 依據本發明，能夠提供一種緊固裝置，其容易進行自動化。
第1圖是表示緊固裝置10的剖面圖。在本說明書中的上下左右，是指第1圖的上下左右。
緊固裝置10，以目標緊固力來精度良好且自動地實行螺栓和螺帽緊固體1的緊固。螺栓和螺帽緊固體1，具備：通過被緊固體13的孔之螺栓11、及螺合至螺栓11的螺紋部之螺帽12。螺帽12，與螺栓11的頭部一起緊固被緊固體13。螺栓11，也可以是無頭螺栓(stud bolt)。只要將抵接至被緊固體13之母螺紋構件螺合在無頭螺栓的其中一方的端部，且將螺帽12螺合在無頭螺栓的另一方的端部即可。以下，說明緊固裝置10的構成後，針對藉由緊固裝置10所進行的螺栓和螺帽緊固體1的緊固處理進行說明。
緊固裝置10的外殼4，具備本體41、及被固定在本體41的底面之凹狀的基部42。驅動套筒31自外殼4的底面突出，該驅動套筒31用以使螺帽12轉動。
驅動套筒31，為圓筒狀且被保持成可繞著軸轉動，並且軸向被固定。驅動套筒31的下端側的開口部，作成可保持螺帽12之六角狀或十二角狀的形狀。驅動套筒31，使螺帽12嵌入該開口部中並被第二馬達32驅動，藉此使螺帽12轉動。
驅動套筒31的上部，位於基部42內，並作成往直徑方向擴開的擴開部311。擴開部311，在內側收納軸承312。擴開部311被軸承313、314上下夾住。藉此，驅動套筒31的軸向被固定。該軸承313、314，將驅動套筒31保持成可繞著軸轉動。上側的軸承313，被擋圈315阻擋以防脫落。在擴開部311的外周具有齒輪部316，該齒輪部316用以傳遞來自第二馬達32的驅動力。
第二馬達32，被安裝在本體41的上部且與驅動套筒31在直徑方向上偏移的位置。第二馬達32，位於後述的第一馬達22的側方。
減速器33，被安裝在本體41中且在第二馬達32的正下方。減速器33將自第二馬達32輸入的轉動加以減速並自輸出軸331輸出。減速器33，例如是2段式行星齒輪機構，且上段和下段的內齒輪被固定在本體41內。第二馬達32的輸出，經由減速器33的上段的太陽齒輪、上段的一對的行星齒輪、上段的行星支架、位於上段的行星支架的輸出軸上之下段的太陽齒輪、下段的一對的行星齒輪，傳遞到下段的行星支架，並自下段的行星支架的輸出軸331輸出。第二馬達32的輸出軸，與上段的行星支架的輸出軸和下段的行星支架的輸出軸331為同軸狀。在本說明書中，各元件為同軸狀，是指各元件的中心軸一致。
在輸出軸331中的被配置在基部42內的部分上，設置有小齒輪34。在基部42內，小齒輪34與驅動套筒31的齒輪部316之間，設置有可轉動的惰齒輪35。第二馬達32的輸出，經由減速器33、減速器33的小齒輪34、惰齒輪35，傳遞到驅動套筒31的齒輪部316，以使驅動套筒31轉動。在輸出軸331上，小齒輪34的上側和下側的部位，藉由軸承341、342來保持。上側的軸承341，被擋圈343阻擋以防脫落。
螺帽保持器23，為有底部的圓筒狀。螺帽保持器23，被嵌在驅動套筒31的內側，且被保持成可在驅動套筒31中繞著軸轉動。螺帽保持器23的上部被軸承312保持。在螺帽保持器23的上端擴開的凸緣231被擴開部311支持，並且感測器24隔著止推軸承232來壓住該凸緣231的頂面。
螺帽保持器23的底部233，在軸方向上被設置在從驅動套筒31的下端離開的設定位置。在底部233的中央，具有圓孔234以供螺栓11通過。螺帽保持器23，當對螺栓11的螺紋部施加拉伸力之拉伸處理時，藉由底部233來限制螺帽12的朝向上方(螺栓11的螺紋部的前端側)的移動。
張力桿21，為長條狀且外形是圓柱狀。張力桿21，被嵌在螺帽保持器23的內側且可繞著軸轉動。張力桿21，是減速器25的輸入軸且軸向被固定，第一馬達22的輸出輸入到該減速器25。
張力桿21、螺帽保持器23、驅動套筒31，被設為同軸狀。在張力桿21的下端面的中心，具有螺紋孔211。螺栓11的螺紋部，嵌入螺紋孔211中。張力桿21，在螺栓11的螺紋部，被嵌在比螺帽12更靠前端側的部分。
第一馬達22，在本體41的上部，被安裝成與張力桿21為同軸狀。
減速器25，被安裝在第一馬達22的正下方。減速器25將來自第一馬達22輸入的轉動加以減速並從張力桿21輸出。減速器25，例如是與減速器33同樣的2段式行星齒輪機構。第一馬達22的輸出軸和張力桿21為同軸狀。
若使張力桿21在已有螺栓11嵌入的狀態下往一方向轉動，則會對螺栓11施加朝上方向的力量(朝向軸方向前端側的力量)上。在本說明書中，將該一方向稱為螺絲旋入方向，且將與螺絲旋入方向相反的方向稱為鬆開方向。在拉伸處理時，藉由螺帽保持器23，一邊壓住螺帽12一邊使張力桿21往螺絲旋入方向轉動。藉此，朝上方向的力量會施加在螺栓11上，而能夠將拉伸力施加在螺栓11的螺紋部上。
感測器24，用以檢測出施加在螺栓11的螺紋部上的拉伸力。感測器24，具備應變體242和應變計243。應變體242，例如是金屬製且作成中間部的厚度變薄的圓筒狀。應變體242，被配置在張力桿21的直徑方向外側且在減速器25與螺帽保持器23之間。減速器25隔著止推軸承241來壓住應變體242的上部。螺帽保持器23隔著止推軸承232來支持應變體242的下部。應變計243，被安裝在應變體242的中間部。
在拉伸處理時，應變體242自螺帽保持器23承受與拉伸力同等的朝上方向的力量，而在彈性變形區域內往壓縮方向應變。應變計243，對應於應變體242的應變來改變電阻值，以改變輸出到控制器9中的輸出電壓。控制器9，基於應變計243的輸出電壓的變化量來算出螺栓11的螺紋部的拉伸力。另外，被設置在感測器24的上下的止推軸承241、232，抑制來自螺帽保持器23的朝上方向的力量以外的不必要的干擾力傳遞到感測器24上。感測器24，只要能夠利用於螺栓11的拉伸力的檢測即可，能夠利用適當的感測器。
控制器9，能夠分別獨立地控制第一馬達22和第二馬達32，以實行後述的螺栓和螺帽緊固體1的緊固處理等。控制器9，例如藉由CPU(中央處理單元，central processing unit)讀取記憶體內的程式並實行，以進行緊固處理。控制器9，檢測出第一馬達22和第二馬達32的轉動位置、以及第二馬達32的輸出扭力也就是回饋扭力。
第一馬達22和第二馬達32，各自例如為直流電的DC(Direct Current)伺服馬達。藉由編碼器來檢測出第一馬達22和第二馬達32的轉動位置和速度，並輸出到控制器9。輸入到第一馬達22和第二馬達32中的電流值，被各自的電流感測器檢測出來，並自電流感測器輸出到控制器9。輸入到第一馬達22和第二馬達32中的各電流值，與輸入到第一馬達22和第二馬達32的各輸出扭力，具有比例關係，因此以後記載為回饋扭力。第二馬達32的回饋扭力，被利用作為在後述的緊固處理中的控制參數。另外，第一馬達22和第二馬達32，也可以是AC(Alternating Current)馬達。能夠利用適當的元件來作為用以取得參數之感測器和電路，該參數利用於第一馬達22和第二馬達32的驅動控制。
控制器9，在未圖示的顯示器上，表示關於螺栓和螺帽緊固體1的緊固之各種的設定值等。控制器9，經由按鈕、按鍵或觸碰面板也就是未圖示的輸入裝置，接收來自使用者的設定值等的輸入。控制器9，藉由外部電源(插座)來供給電力，並將電力供給到第一馬達22和第二馬達32等。緊固裝置10，在所組裝的控制器9是無線式的情況下，也可以在緊固裝置10中設置電池。
(緊固處理的說明) 以下，說明藉由緊固裝置10來進行的螺栓和螺帽緊固體1的緊固處理。
首先，如第2圖(A)所示，藉由使用者等，使被嵌入驅動套筒31中的螺帽12，成為已戴在螺栓11的前端上的狀態。在此狀態下，控制器9，利用未圖示的輸入裝置，接受來自使用者的緊固處理的實行指示。
(暫時固定處理) 控制器9，最初實行螺帽12的暫時固定處理。如第2圖(A)和第2圖(B)所示，控制器9同時地驅動第一馬達22和第二馬達32。藉此，控制器9，進行同步控制，使驅動套筒31和張力桿21以同樣的轉數往螺絲旋入方向轉動。螺帽12和張力桿21的母螺紋部分的螺距相等，所以藉由同步控制驅動套筒31和張力桿21，能夠使驅動套筒31和螺帽12同時同量地螺合在螺栓11上。
如第2圖(C)所示，若螺帽12就座(seating)，則第二馬達32所承受的使第二馬達32轉動的力量急遽地增加，而使得回饋扭力急遽地增加。若控制器9依據第二馬達32的回饋扭力來判定螺帽12的已就座，則停止第一馬達22和第二馬達32的驅動。
為了解除由於螺帽12的就座所產生的螺栓11的拉伸方向的軸力，所以如第3圖(D)所示，控制器9僅驅動第二馬達32。控制器9，反向地驅動第二馬達32，使驅動套筒31往鬆開方向轉動。藉此，如第3圖(E)所示，螺帽12往上方移動而自被緊固體13離開，並抵接至螺帽保持器23的底部233。第二馬達32的驅動量設為設定量。
(附加拉伸力P的處理) 接著，控制器9，實行對螺栓11的螺紋部附加拉伸力P的處理(第一步驟)。如第3圖(F)所示，控制器9，在螺帽12從被緊固體13浮起的狀態，僅驅動第一馬達22，使張力桿21往螺絲旋入方向轉動。藉此，對螺栓11作用朝向上方的力量。此處，藉由螺帽保持器23來限制螺帽12的朝向上方的移動，從而藉由螺帽12來限制螺栓11的朝向上方的移動。
如第3圖(F)的放大圖所示，螺栓11，其螺牙被螺帽12的螺牙壓住而被限制朝向上方的移動。因此，作用於螺栓11的螺紋部上之朝向上方的力量，作為拉伸力P而作用在該螺栓11的螺紋部上。又，螺帽12的螺牙被定位於螺栓11的螺牙之間的下側，該螺帽12的螺牙限制螺栓11的螺牙朝向上方的移動。因此，在螺帽12的螺牙的頂面與螺栓11的螺牙的底面之間產生背隙。
控制器9，一邊利用感測器24來監視拉伸力P，一邊驅動第一馬達22直到判定拉伸力P成為與目標緊固力Fc同等的大小為止。若控制器9判定拉伸力P成為與目標緊固力Fc同等的大小，則停止第一馬達22。此時，實際上由於第一馬達22的過衝(overshoot)會造成拉伸力P比目標緊固力Fc更大而成為過大目標緊固力Fc’。例如，當目標緊固力Fc是10kN時，第一馬達22在拉伸力P成為過大目標緊固力Fc’也就是11kN的時點才停止。
(在已附加拉伸力P的狀態下的螺帽12的就座處理) 接著，控制器9實行在已附加拉伸力P的狀態下的螺帽12的就座處理(第二步驟)。首先，為了將螺栓11的螺紋部的拉伸力P設為目標緊固力Fc，如第4圖(G)所示，控制器9，先驅動第二馬達32，僅使驅動套筒31往螺絲旋入方向轉動。藉此，螺帽12朝向下方移動，使得拉伸力P自過大目標緊固力Fc’降低。
若拉伸力P下降直到目標緊固力Fc，則如第4圖(H)所示，控制器9，也驅動第一馬達22，並同步控制驅動套筒31和張力桿21。藉由同步控制，張力桿21與螺帽12，在保持彼此的距離的情況下接近被緊固體13。因此，此期間，拉伸力P不會降低。
第6圖是表示在從螺帽12已就座的狀態後，使螺帽12與驅動套筒31一起往螺絲旋入方向轉動時的拉伸力P與螺栓和螺帽緊固體1的緊固力F的關係之圖。另外，控制器9，僅檢測出拉伸力P而沒有檢測出緊固力F。
藉由螺帽12的就座(第4圖(I))而產生緊固力F，且隨著螺帽12的朝向緊固方向的轉動而使得緊固力F增加。相對於對螺帽12作用朝向下方的拉伸力P(來自驅動套筒31的反作用力)，若對螺帽12作用的朝向上方的緊固力F(來自被緊固體13的反作用力)成為某種程度的大小，則相對於螺栓11，螺帽12開始朝向上方移動。亦即，如第4圖(J)所示，螺帽12的螺牙開始朝向上方移動。這樣一來，張力桿21與螺帽12的距離變短，所以拉伸力P開始急遽地上升(參照第6圖)。
控制器9，若檢測出該拉伸力P的急遽上升，而藉由檢測出的拉伸力F來判定緊固力F成為與目標緊固力Fc同樣的螺帽12的就座狀態，則如第5圖(K)所示，停止第一馬達22和第二馬達32的驅動。此時，螺帽12的螺牙，被定位在從上下夾住該螺牙之螺栓11的各螺牙離開的位置。又，在如本實施形態般地實行最後緊固處理的情況下，本判定在緊固力F比目標緊固力Fc稍微更小的時點實行。控制器9，也可以依據dP／dθ持續地收斂於一定範圍中的情況來檢測出拉伸力P的急遽上升，也可以依據dP／dθ比設定值大來檢測出拉伸力P的急遽上升。
如以上所述，在本處理中，在將拉伸力P設為目標緊固力Fc之後才將螺帽12加以緊固，並在緊固力F成為與目標緊固力Fc(拉伸力P)同樣時結束緊固。藉此，在本實施形態中，能夠以目標緊固力Fc來將螺栓和螺帽緊固體1精度良好地加以緊固。
但是，若在本處理結束後的狀態下自螺栓11拆卸張力桿21，則對螺帽12作用的朝向下方的拉伸力P(來自驅動套筒31的反作用力)消失，使得朝向上方的緊固力F(來自被緊固體13的反作用力)作用於螺帽12上。螺帽12的螺牙與在該螺牙上側之螺栓11的螺牙之間具有間隙，所以螺帽12會由於緊固力F而朝向上方移動相當於該間隙的份量。再者，由於螺帽12朝向上方移動，可能造成緊固力F從與目標緊固力Fc同樣的狀態降低。
(最後緊固處理) 於是，控制器9實行最後緊固處理，以消除螺帽12的螺牙與在該螺牙上側之螺栓11的螺牙之間的間隙。如第5圖(L)所示，控制器9，僅驅動第二馬達32，以僅使驅動套筒31往螺絲旋入方向轉動來將螺帽12加以緊固。
第7圖是表示在緊固力F已成為目標緊固力Fc的狀態後僅將螺帽12加以緊固的情況下的拉伸力P與緊固力的關係之圖。
若僅將螺帽12加以緊固，則緊固力F增加，藉此相對於螺栓11的螺牙，螺帽12的螺牙朝向上方移動。在螺帽12的螺牙朝向上方移動以消除與螺栓11的螺牙之間的間隙的期間，拉伸力P和緊固力F幾乎維持固定地轉變。詳細來說，為了使螺帽12稍微進一步緊固，使緊固力F稍微增加。又，為了使在螺栓11上的張力桿21與螺帽12的距離稍微伸長，使拉伸力P降低。
若使螺帽12的螺牙朝向上方移動以消除與螺栓11的螺牙之間的間隙並密接於螺栓11的螺牙，則螺帽12和螺栓11的螺牙開始彈性變形。在此彈性變形開始的時點，緊固力F成為目標緊固力Fc。如此這般，設定了在前階段的螺帽12的就座處理中的張力桿21和螺帽12的驅動停止的判定點。若彈性變形開始，則螺帽12與張力桿21之間的距離開始伸長，而使得拉伸力P急遽地降低。又，緊固力F急遽地上升。控制器9，檢測出該拉伸力P的急遽降低，並停止第二馬達32的驅動。藉由本處理，能夠在將緊固力F大略維持在目標緊固力Fc狀態下，使螺帽12的螺牙成為被在上側之螺栓11的螺牙壓住的狀態。
(緊固裝置10的卸下處理) 最後，控制器9實行緊固裝置10的卸下處理。如第5圖(M)所示，控制器9，僅驅動第一馬達22。控制器9，反向地驅動第一馬達22，使張力桿21往鬆開方向轉動直到自螺栓11卸下為止。藉此，解除施加到螺栓11的螺紋部上之拉伸力P。
藉由拉伸力P的解除，朝向上方的緊固力F(來自被緊固體13的反作用力)施加在螺帽12上。但是，螺帽12的螺牙是被螺栓11的螺牙從上側壓住的狀態，所以螺帽12不會朝向上方移動，緊固力F藉由彈性變形而增加的份量會消除，而回到並保持在目標緊固力Fc的狀態。
因此，藉由以上的緊固處理，緊固裝置10，能夠自動地以目標緊固力Fc來將螺栓和螺帽緊固體1加以緊固。其後，如第5圖(O)所示，由使用者來將緊固裝置10自螺栓11卸下。
(效果) 在本發明中，一邊利用螺帽保持器23來壓住螺帽12一邊實行張力桿21和螺帽12的轉動控制，藉此能夠以目標緊固力來將螺栓和螺帽緊固體1精度良好地緊固。在本發明中，一邊監視在感測器24中檢測出的拉伸力P，一邊驅動控制第一馬達22和第二馬達32，以使張力桿21和螺帽12轉動，藉此能夠實行螺栓和螺帽緊固體1的緊固處理。因此，本發明的自動化是容易的。
在本發明中，第一馬達22、張力桿21、螺帽保持器23及驅動套筒31被配置為同軸狀，所以緊固裝置10能夠小型化。
在本發明中，控制器9，實行朝向螺栓11的螺紋部之附加拉伸力P的處理(第一步驟)來作為螺栓和螺帽緊固體1的緊固處理。在該處理中，控制器9，在螺帽12自被緊固體13浮起的狀態下，使張力桿21往對螺栓11加以緊固的方向上轉動，直到判定為拉伸力P已成為與目標緊固力Fc同等的大小為止。又，控制器9，實行螺帽12的就座處理(第二步驟)作為緊固處理。在該處理中，控制器9，在對螺栓11的螺紋部施加拉伸力P的狀態下，直到依據檢測出的拉伸力P，判定緊固力Fc已成為與目標緊固力Fc同等的螺帽12的就座狀態為止，使張力桿21和螺帽12往緊固方向轉動。藉此，在本發明中，能夠自動地實行下述：利用與目標緊固力Fc同樣的大小的緊固力F來將螺栓和螺帽緊固體1加以緊固。
在本發明中，若在附加拉伸力P的處理(第一步驟)中，拉伸力P到達目標緊固力Fc，則控制器9停止第一馬達22的驅動。此時，由於第一馬達22的過衝，會造成拉伸力P比目標緊固力Fc更大而成為過大目標緊固力Fc’。於是，在螺帽12的就座處理(第二步驟)中，控制器9一開始僅使螺帽12轉動，直到判定為拉伸力P已降低到目標緊固力Fc時才也開始使張力桿21轉動。藉此，在本發明中，能夠連續地實行將拉伸力P往目標緊固力Fc的修正、及螺帽12的就座和緊固，而能夠縮短處理時間。
(變化例) 螺帽保持器23的底部233可以是任何形態，只要能夠從上側壓住螺帽12，且使螺栓11通過即可。底部233，例如也可以具備複數個突起部，該複數個突起部自螺帽保持器23的下端的開口部的邊緣朝向中心軸附近延伸。
(緊固裝置10的其他使用例) 在上述實施形態中，是在第一次將螺栓和螺帽緊固體1加以緊固時使用緊固裝置10，但是本發明不受限於此，例如，也可以在實行對於軸力檢測步驟中判別為軸力不足的既有的螺栓和螺帽緊固體1加以再次緊固時使用。只要與實施形態同樣，緊固裝置10，對於已緊固的螺栓11施加與目標緊固力Fc同樣的拉伸力，且使張力桿21和螺帽12往緊固方向轉動並將緊固力F約略地設為目標緊固力Fc之後，實行最後緊固處理即可。例如，若對於凸緣形狀的多軸工件(被緊固體)依序實行螺栓緊固，則會有初期已緊固的螺栓的軸力降低的情況。此時，在利用緊固裝置10進行螺栓緊固後，能夠藉由拉伸螺栓來檢測出螺栓的軸力。另外，軸力檢測的理論被記載在日本專利4028254號公報中，所以省略詳細的說明。若軸力檢出的結果判別出軸力不足的情況下，則藉由緊固裝置10來實行再次緊固，藉此可以進一步進行信賴性高的軸力管理。又，也能夠將複數個本實施形態的緊固裝置10加以排列(例如，排列成矩陣狀)，以同時地實行複數個螺栓和螺帽緊固體1的緊固作業。例如，即便在引擎的缸頭用螺栓般的多軸工件情況下，也可以藉由緊固裝置10同時地進行緊固，使得製品整體的軸力安定並提升製品的品質。
前述實施形態和變化例僅是例示，不應解釋為限制本發明。前述實施形態和變化例的構造和方法，能夠在各種方法下組合以得到追加或代替的構成。在本說明書中例示的螺栓和螺帽緊固體1的緊固處理，包含複數個處理，也可包含比本說明書揭露的處理更多或更少的處理。例如，在某一處理之前、同時或之後實行一特定的處理，也包含在本說明書的揭露範圍內。
在本說明書例示的螺栓和螺帽緊固體1的緊固處理中，由使用者來實行的步驟部分被替換成由機械來實行也包含在本說明書的揭露範圍內。
在前述實施形態中，在螺栓和螺帽緊固體1的緊固處理中，利用約略為目標緊固力Fc來將螺帽12緊固於螺栓11之後，卸下張力桿21。此時，為了將緊固力F朝向目標緊固力Fc調整並維持在目標緊固力Fc，實行僅將螺帽12加以緊固之最後緊固處理。但是，緊固裝置10，若是將張力桿21殘留在螺栓11上的構成的情況，則能夠不需要最後緊固處理。此情況下，張力桿21，只要是能夠藉由母螺紋來對螺栓11附加拉伸力之拉伸構件即可，也可以是蓋子狀。此情況下，在螺帽12的就座處理中，將緊固力F設為目標緊固力Fc。這種態樣也包含在本說明書的揭露範圍內。
1:螺栓和螺帽緊固體 4:外殼 9:控制器 10:緊固裝置 11:螺栓 12:螺帽 13:被緊固體 21:張力桿 22:第一馬達 23:螺帽保持器 24:感測器 25、33:減速器 31:驅動套筒 32:第二馬達 34:小齒輪 35:惰齒輪 41:(外殼的)本體 42:(外殼的)基部 211:螺紋孔(張力桿的螺紋孔) 231:凸緣 232、241:止推軸承 233:底部 234:螺紋孔(底部的圓孔) 242:應變體 243:應變計 311:擴開部 312、313、341、342:軸承 315、343:擋圈 316:齒輪部 331:輸出軸
第1圖是表示緊固裝置的剖面圖。 第2圖(A)是表示暫時緊固處理之圖；第2圖(B)是表示暫時緊固處理之圖；第2圖(C)是表示暫時緊固處理之圖。 第3圖(D)是表示暫時緊固處理之圖；第3圖(E)是表示暫時緊固處理之圖；第3圖(F)是表示附加拉伸力的處理之圖。 第4圖(G)是表示已附加拉伸力P的狀態下的螺帽的就座處理之圖；第4圖(H)是表示已附加拉伸力P的狀態下的螺帽的就座處理之圖；第4圖(I)是表示已附加拉伸力P的狀態下的螺帽的就座處理之圖；第4圖(J)是表示已附加拉伸力P的狀態下的螺帽的就座處理之圖。 第5圖(K)是表示就座處理之圖；第5圖(L)是表示最後緊固處理之圖；第5圖(M)是表示緊固裝置的卸下處理之圖；第5圖(O)是表示緊固裝置的卸下處理之圖。 第6圖是表示從螺帽已就座的狀態，使螺帽與驅動套筒一起往螺絲旋入方向轉動時的拉伸力與螺栓和螺帽緊固體的緊固力的關係之圖。 第7圖是表示從緊固力已成為目標緊固力的狀態，僅將螺帽加以緊固的情況下的拉伸力與緊固力的關係之圖。
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1:螺栓和螺帽緊固體
4:外殼
9:控制器
10:緊固裝置
11:螺栓
12:螺帽
13:被緊固體
21:張力桿
22:第一馬達
23:螺帽保持器
24:感測器
25、33:減速器
31:驅動套筒
32:第二馬達
34:小齒輪
35:惰齒輪
41:(外殼的)本體
42:(外殼的)基部
211:螺紋孔(張力桿的螺紋孔)
231:凸緣
232、241:止推軸承
233:底部
234:螺紋孔(底部的圓孔)
242:應變體
243:應變計
311:擴開部
312、313、341、342:軸承
315、343:擋圈
316:齒輪部
331:輸出軸

Claims (2)

  1. 一種緊固裝置，其在通過被緊固體之螺栓的螺紋部中，在已將拉伸力施加到比將前述被緊固體與前述螺栓的頭部一起緊固之螺帽更靠前端側的部分上的狀態下，以使對於前述被緊固體的緊固力的大小成為與前述拉伸力的大小同樣的方式來將前述螺帽加以緊固，該緊固裝置的特徵在於，具備： 驅動套筒，其為筒狀，且在下端側的開口部中保持前述螺帽； 螺帽保持器，其為有底部的筒狀，被配置在前述驅動套筒的內側，前述螺栓通過前述底部，並且藉由前述底部來限制前述驅動套筒所保持的前述螺帽的往前述螺紋部的前端側的移動； 張力桿，其被配置在前述螺帽保持器的內側，且在下端面具有螺紋孔，以與前述螺紋部中的比前述螺帽更靠前端側的部分螺合； 感測器，其用以檢測出前述拉伸力； 第一馬達，其用以使前述張力桿繞著在上下方向延伸的軸轉動；及， 第二馬達，其用以使前述驅動套筒繞著在上下方向延伸的軸轉動。
  2. 如請求項1所述之緊固裝置，其中，前述第一馬達、前述張力桿、前述螺帽保持器、前述驅動套筒被配置為同軸狀； 前述第二馬達位於前述第一馬達的側方； 在前述驅動套筒的外周部，具有齒輪部以傳遞來自前述第二馬達的驅動力。
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