JPH07237145A - Impact type screw tightening device - Google Patents
Impact type screw tightening deviceInfo
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- JPH07237145A JPH07237145A JP2931094A JP2931094A JPH07237145A JP H07237145 A JPH07237145 A JP H07237145A JP 2931094 A JP2931094 A JP 2931094A JP 2931094 A JP2931094 A JP 2931094A JP H07237145 A JPH07237145 A JP H07237145A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】実際の締結力を正確に演算することが出来るイ
ンパクト式ねじ締め装置を提供する。
【構成】駆動出力にパルス成分を有する駆動手段10
2、103と、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104と、主軸のトルク変化を
検出するトルク検出手段101と、を有するインパクト
式ねじ締め機本体100と、締結力の演算の際に、最初
のインパクトによって得られる締結力については、イン
パクト・トルクの波形に含まれるピーク・トルク値以外
のパラメータ(フリーランニング時間)の関数として演
算し、第2番目以降のインパクトにおける締結力の増量
については、インパクトのピーク・トルク値と予め締結
力の関数として求めてあるトルク−締結力変換係数との
積として計算するように構成した制御手段120と、を
備えたインパクト式ねじ締め装置。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide an impact type screw tightening device that can accurately calculate the actual tightening force. [Structure] Driving means 10 having pulse component in driving output
2 and 103, a main shaft 104 that tightens a screw by being driven by a driving unit, and a torque detection unit 101 that detects a torque change of the main shaft, and an impact type screw tightener main body 100, and when calculating a fastening force. In addition, the fastening force obtained by the first impact is calculated as a function of parameters (free running time) other than the peak torque value included in the waveform of the impact torque, and the fastening force increase in the second and subsequent impacts. Is a peak-torque value of impact and a torque-fastening force conversion coefficient obtained as a function of fastening force in advance, and a control means 120 configured to calculate the product.
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(締め付け力)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】従来の締め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24は上記の装置の断面図であ
る。図24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、締め付けトルク
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、インパクトに
伴うトルク・パルスのピーク値(以下、ピーク・トルク
値と略記する)は締結力には比例せず、例えば、直前の
インパクトよりもピーク・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 Utility Model Application No. 3-12370. FIG. 24 is a cross-sectional view of the above device. In FIG. 24, 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 fastening force generated at the fastening portion are in a proportional relationship, but in the impact wrench as described above, the The peak value of torque pulse (hereinafter abbreviated as peak torque value) is not proportional to the fastening force. For example, the fastening force increases even when an impact with a smaller peak torque value than the immediately preceding impact occurs. As a result of experiments, it was found that such a phenomenon frequently occurs. 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25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24に示したものと同じである。この装置は、
図25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. 25 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. 25, the increase amount of the fastening force is calculated by using the peak torque value for each impact during screw tightening, and the fastening force is obtained by sequentially adding the increased amount, and the value is the predetermined 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25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24
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。しかし、
最初のインパクトによって得られる締結力は、その直前
の着座状態に大きく影響されるにもかかわらず、該締結
力を、単純にインパクトのピーク・トルク値と締結力が
0のときのトルク−締結力変換係数との積として計算し
ているため、この段階で大きな演算誤差が発生してしま
うおそれがある。例えば、通常のナットのように最初の
インパクトで着座するような場合には、このインパクト
で到達する締結力が大きくバラツクことがあるので、そ
れ以後の締結力推定精度が低下し、最終的な締結力の演
算精度が低下してしまう、という問題があった。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 problems, the fastening force can be detected. But,
Although the fastening force obtained by the first impact is greatly affected by the seated state immediately before that, the fastening force is simply expressed as the peak torque value of the impact and the torque-fastening force when the fastening force is zero. Since it is calculated as the product of the conversion coefficient, a large calculation error may occur at this stage. For example, when seating at the first impact like a normal nut, the fastening force reached at this impact may vary greatly, so the accuracy of estimating the fastening force after that will decrease, and the final fastening There was a problem that the accuracy of the force calculation was reduced.
【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、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
出結果に基づいて、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、最初のインパクトによっ
て得られる締結力については、インパクト発生に対応し
たトルク・パルスの波形に含まれるパラメータのうちで
トルク・パルスのピーク値以外のパラメータの関数とし
て演算し、第2番目以降のインパクトにおける締結力の
増加量については、上記トルク・パルスのピーク値と予
め締結力の関数として求めてあるトルク−締結力変換係
数との積として計算する制御手段と、を備えるように構
成している。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100(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10
1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 according to claim 1, a drive means having a pulse component in the drive output, a joint part with a screw at one end, and a main shaft for tightening the screw when driven by the drive means, An impact type screw tightener main body having a torque detecting means for detecting a torque change of the main shaft, and an increasing amount of the fastening force is calculated for each impact based on the detection result of the torque detecting means to sequentially obtain the fastening force. , The power source applied to the drive means is controlled so as to realize the target fastening force, and the fastening force obtained by the first impact when the fastening force is calculated corresponds to the occurrence of impact. Of the parameters included in the waveform of the torque pulse, it is calculated as a function of the parameters other than the peak value of the torque pulse, and the second and subsequent impact parameters are calculated. The increasing amount of the tightening force in (1) is configured to include a control unit that calculates the product of the peak value of the torque pulse and the torque-fastening force conversion coefficient that is previously obtained as a function of the tightening force. . The above-described impact type screw tightener main body corresponds to, for example, the impact type screw tightener main body 100 (details are shown in FIG. 2) in the embodiment shown in FIG. 1, which will be described later. Similarly, the driving means is a motor 102 and a torque. Corresponding to the portion of the pulse generator 103, the spindle and the torque detecting means are respectively the spindle 104 and the torque detector 10.
Equivalent to 1. Further, the control means is, for example, as shown in FIG.
It corresponds to the control device 120 in the embodiment.
【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、
上記のインパクト発生に対応したトルク・パルスの波形
に含まれるパラメータとして、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を
検出し、上記最初のインパクトによって得られる締結力
を、上記のフリーランニング時間の関数として演算する
ように構成したものである。なお、この構成は、例えば
後記図1の実施例に相当する。Further, in the invention described in claim 2,
The impact type screw tightening device according to claim 1,
As a parameter included in the waveform of the torque pulse corresponding to the occurrence of the impact, the torque pulse first generated and the torque second generated among the plurality of torque pulses generated for each impact by the drive unit are included. The interval with the pulse, that is, the free running time is detected, and the fastening force obtained by the first impact is calculated as a function of the above free running time. Note that this configuration corresponds to, for example, the embodiment of FIG. 1 described later.
【0009】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、
上記のインパクト発生に対応したトルク・パルスの波形
に含まれるパラメータとして、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を検出し、上
記最初のインパクトによって得られる締結力を、上記の
抽出データ数の関数として演算するように構成したもの
である。なお、この構成は、例えば後記図7の実施例に
相当する。Further, in the invention described in claim 3,
The impact type screw tightening device according to claim 1,
As a parameter included in the waveform of the torque pulse corresponding to the occurrence of the impact, a constant sampling is performed from the rising edge of the torque pulse generated first among the plurality of torque pulses generated for each impact by the driving means. The number of data showing a value equal to or more than a predetermined torque value when sampling a predetermined number of data at intervals is detected, that is, the number of extracted data is detected, and the fastening force obtained by the first impact is extracted as described above. It is configured to operate as a function of the number of data. Note that this configuration corresponds to, for example, the embodiment shown in FIG. 7 described later.
【0010】また、請求項4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、最初のインパクトによって得られる締結力について
は、上記トルク・パルスのピーク値と、予め締結力の関
数として求めてあるトルク−締結力変換係数と、インパ
クト発生に対応したトルク・パルスの波形に含まれるパ
ラメータのうちでトルク・パルスのピーク値以外のパラ
メータの関数として与えられる補正係数との積として計
算し、第2番目以降のインパクトにおける締結力の増加
量については、上記トルク・パルスのピーク値と上記ト
ルク−締結力変換係数との積として計算する制御手段
と、を備えるように構成している。なお、この構成は、
例えば後記図12の実施例に相当する。Further, in the invention described in claim 4,
A drive means having a pulse component in the drive output, a joint at one end with a screw, which tightens the screw by being driven by the drive means, and torque detection means for detecting a torque change of the spindle, Using the impact type screw tightener main body having, and the peak value of the torque pulse obtained from the detection result of the torque detection means, the amount of increase in the fastening force is calculated for each impact to sequentially obtain the fastening force,
The torque source is controlled to control the power source applied to the drive means so as to achieve the target fastening force, and the torque obtained by the first impact during the calculation of the fastening force is the peak of the torque pulse. Value, the torque-fastening force conversion coefficient that was previously obtained as a function of the fastening force, and the parameters included in the waveform of the torque pulse corresponding to the occurrence of impact, other than the peak value of the torque pulse. Control means for calculating the amount of increase in the fastening force at the second and subsequent impacts as the product of the peak value of the torque pulse and the torque-fastening force conversion factor. It is configured to include. In addition, this configuration is
For example, this corresponds to the embodiment shown in FIG.
【0011】また、請求項5に記載の発明においては、
請求項4に記載のインパクト式ねじ締め装置において、
上記のインパクト発生に対応したトルク・パルスの波形
に含まれるパラメータとして、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を
検出し、上記最初のインパクトによって得られる締結力
を計算する際の補正係数を、上記のフリーランニング時
間の関数として演算するように構成したものである。な
お、この構成は、例えば後記図12の実施例に相当す
る。According to the invention of claim 5,
The impact type screw tightening device according to claim 4,
As a parameter included in the waveform of the torque pulse corresponding to the occurrence of the impact, the torque pulse first generated and the torque second generated among the plurality of torque pulses generated for each impact by the drive unit are included. The distance from the pulse, that is, the free running time is detected, and the correction coefficient when calculating the fastening force obtained by the first impact is calculated as a function of the above free running time. Note that this configuration corresponds to, for example, the embodiment of FIG. 12 described later.
【0012】また、請求項6に記載の発明においては、
請求項4に記載のインパクト式ねじ締め装置において、
上記のインパクト発生に対応したトルク・パルスの波形
に含まれるパラメータとして、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を検出し、上
記最初のインパクトによって得られる締結力を計算する
際の補正係数を、上記の抽出データ数の関数として演算
するように構成したものである。なお、この構成は、例
えば後記図16の実施例に相当する。According to the invention of claim 6,
The impact type screw tightening device according to claim 4,
As a parameter included in the waveform of the torque pulse corresponding to the occurrence of the impact, a constant sampling is performed from the rising edge of the torque pulse generated first among the plurality of torque pulses generated for each impact by the driving means. When calculating the fastening force obtained by the above first impact by detecting the number of data showing a value equal to or more than a predetermined torque value when sampling torque data by a predetermined number of data at intervals, that is, the number of extracted data The correction coefficient is configured to be calculated as a function of the number of extracted data. Note that this configuration corresponds to, for example, the embodiment of FIG. 16 described later.
【0013】[0013]
【作用】請求項1に記載の発明においては、締結力の演
算の際に、最初のインパクトによって得られる締結力に
ついては、インパクト発生に対応したトルク・パルスの
波形に含まれるパラメータのうちでトルク・パルスのピ
ーク値(ピーク・トルク値)以外のパラメータの関数と
して演算し、第2番目以降のインパクトにおける締結力
の増加量については、上記ピーク・トルク値と予め締結
力の関数として求めてあるトルク−締結力変換係数との
積として計算するように構成している。上記のインパク
ト発生に対応したトルク・パルス(以下、インパクト・
トルクと略記する)の波形に含まれるパラメータのうち
でピーク・トルク値以外のものとしては、請求項2に記
載のようなフリーランニング時間や請求項3に記載のよ
うな抽出データ数がある。なお、フリーランニング時間
とは、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・パルスとの間隔であり、この間はナット
とボルトはフリーランニング状態になっている。また、
抽出データ数とは、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(抽出判定しきい値トルク)以上の値を
示したデータ数であり、例えば図23に示すごときもの
である(詳細後述)。詳細を後述するように、最初のイ
ンパクトで得られる締結力は、その直前の着座状態に強
く依存し、しかも、この着座状態は最初のインパクト・
トルクの波形に含まれるフリーランニング時間や抽出デ
ータ数といったパラメータに反映される。したがって最
初のインパクトによって得られる締結力を上記のごとき
パラメータの関数として計算することにより、従来は困
難であった初期の締結力を正確に求めることが出来、そ
れによって全体の締結力演算の精度を向上させることが
出来るので、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。In the invention described in claim 1, the fastening force obtained by the first impact when the fastening force is calculated is the torque among the parameters included in the waveform of the torque pulse corresponding to the occurrence of the impact.・ Calculated as a function of parameters other than the peak value of the pulse (peak torque value), and the amount of increase in the fastening force at the second and subsequent impacts is obtained as a function of the peak torque value and the fastening force in advance. It is configured to be calculated as a product of the torque-fastening force conversion coefficient. Torque pulse (hereinafter referred to as impact
Parameters other than the peak torque value among parameters included in the waveform (abbreviated as torque) include the free running time as described in claim 2 and the number of extracted data as described in claim 3. The free-running time is the interval between the first torque pulse and the second torque pulse of the plurality of torque pulses generated for each impact, during which the nut and bolt are Free running state. Also,
The number of extracted data is a predetermined value when a predetermined number of data are sampled at a fixed sampling interval from the rising of the first torque pulse of the plurality of torque pulses generated for each impact. Is the number of data indicating a value equal to or greater than the torque value (extraction determination threshold torque), and is, for example, as shown in FIG. As will be described later in detail, the fastening force obtained at the first impact strongly depends on the seated state immediately before that, and this seated state is the first impact.
It is reflected in parameters such as the free running time and the number of extracted data included in the torque waveform. Therefore, by calculating the fastening force obtained by the first impact as a function of the above parameters, the initial fastening force, which was difficult in the past, can be accurately obtained, and the accuracy of the overall fastening force calculation can be improved. Since it can be improved, it is possible to precisely tighten the screw up to the target fastening force.
【0014】次に、請求項4に記載の発明においては、
締結力の演算の際に、最初のインパクトによって得られ
る締結力については、インパクトのピーク・トルク値
と、予め締結力の関数として求めてあるトルク−締結力
変換係数と、インパクト・トルクの波形に含まれる上記
ピーク・トルク値以外のパラメータの関数として与えら
れる補正係数との積として計算するものである。このよ
うに、最初のインパクトによって得られる締結力の演算
の際に、インパクト・トルクの波形に含まれる上記ピー
ク・トルク値以外のパラメータの関数として与えられる
補正係数を加味することにより、前記請求項1の場合と
同様に、最初のインパクト直前の着座状態を反映させる
ことが出来るので、初期の締結力を正確に求めることが
出来る。上記のインパクト・トルクの波形に含まれるパ
ラメータとしては、請求項5に記載のようなフリーラン
ニング時間や請求項6に記載のような抽出データ数があ
ることは、前記請求項2、請求項3と同様である。Next, in the invention described in claim 4,
When calculating the fastening force, the fastening force obtained by the first impact should be converted into the impact peak torque value, the torque-fastening force conversion coefficient previously obtained as a function of the fastening force, and the impact torque waveform. It is calculated as a product with a correction coefficient given as a function of a parameter other than the included peak torque value. Thus, in calculating the fastening force obtained by the first impact, by adding a correction coefficient given as a function of a parameter other than the peak torque value included in the waveform of the impact torque, the claim As in the case of 1, the seating state immediately before the first impact can be reflected, so that the initial fastening force can be accurately obtained. The parameters included in the waveform of the impact torque include the free-running time as described in claim 5 and the number of extracted data as described in claim 6, which means that the parameters are included in the claims 2 and 3. Is the same as.
【0015】ここで、圧縮空気の供給を開始してから最
初のインパクトによって締結力が増加するまでの期間に
ついての締結プロセスを詳細に説明する。図21は、イ
ンパクト式ねじ締め装置でボルトを回転させてねじ締め
を行った場合におけるトルクと、ボルトの回転角度と、
締結力の変化と、を模式的に示した図である。図21に
示すように、ボルトの回転に着目すると、 圧縮空気の供給開始に伴ってボルトが回転し始め、回
転速度が増加していく過程、 或る程度の回転数で定常回転している過程、 着座に伴ってボルトの回転速度が減少していく過程、 ボルトが停止している過程、 最初のインパクト・トルクによってボルトが再び回転
し、ボルトが再び減速して停止する過程、 に分けられる。まず、の過程では、ボルトのねじ面に
おける摩擦抵抗が後述の油圧パルス発生器のライナ・ケ
ース内面とドライビング・ブレードとの摩擦抵抗よりも
小さいために、エアモータ、油圧パルス発生器のライナ
・ケース、主軸およびボルトが一体で回転しており、主
軸ではボルトを加速するための持続時間が長くて絶対値
の小さいトルクが検出される。次に、の過程では、
の過程と同様に、エアモータ、油圧パルス発生器のライ
ナ・ケース、主軸およびボルトは一体で回転している
が、主軸ではトルクは検出されない。次に、の過程で
は、着座にともなって座面の摩擦抵抗が増加していくた
めにボルトが減速し、主軸では再びトルクが検出される
ようになり、ごくわずかではあるが締結力が発生する。
さらに座面およびねじ面の摩擦抵抗が上記のライナ・ケ
ース内面とドライビング・ブレードとの摩擦抵抗より大
きくなると、ライナ・ケース内面とドライビング・ブレ
ードとが滑るようになり、ボルトと主軸がさらに減速し
て停止する一方で、ライナ・ケースとエアモータは回転
を続け、主軸に対してライナ・ケースが相対回転をする
ようになる。次に、の過程では、停止している主軸に
対してライナ・ケースが回転してゆき、後述のメカニズ
ムによってインパクト・トルクが発生し、ボルトが座面
およびねじ面の摩擦抵抗に打勝って回転し始めるところ
まで、すなわち最大静止摩擦トルクに至るまでトルクが
急激に増加する。すなわち、第1のトルク・パルスが発
生する。次に、の過程では、トルクが最大静止摩擦ト
ルクに達した時点からボルトが一時的にフリーランニン
グ状態で回転し始め、トルクは急速に減少する一方で、
締結力は急激に増加する。このとき、ライナ・ケースと
主軸とは一体となって回転するが、座面およびねじ面の
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のトルク・パルス
が検出される。なお、第1のトルク・パルスの立ち上が
りから第2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。上
記の過程において、トルクが0まで低下してから再び
立ち上がるまでの時間Frがフリーランニング時間であ
る。Now, the fastening process for the period from the start of the supply of the compressed air until the fastening force increases due to the first impact will be described in detail. FIG. 21 shows the torque when the bolt is rotated by the impact type screw tightening device to tighten the screw, and the rotation angle of the bolt,
It is the figure which showed the change of fastening force typically. As shown in FIG. 21, focusing on the rotation of the bolt, the process in which the bolt starts to rotate with the start of the supply of compressed air and the rotational speed increases, and the process in which the bolt rotates steadily at a certain rotational speed , The process in which the rotation speed of the bolt decreases with seating, the process in which the bolt stops, and the process in which the bolt re-rotates due to the first impact torque and the bolt decelerates again and then stops. First, in the process of (1), since the frictional resistance on the thread surface of the bolt is smaller than the frictional resistance between the inner surface of the hydraulic pulse generator liner case and the driving blade described later, the air motor, the liner case of the hydraulic pulse generator, The main shaft and the bolt rotate together, and the main shaft detects a torque having a long duration and a small absolute value for accelerating the bolt. Next, in the process of
Similar to the process of (1), the air motor, the liner case of the hydraulic pulse generator, the main shaft and the bolt rotate together, but no torque is detected on the main shaft. Next, in the process of, because the frictional resistance of the seat surface increases with the seating, the bolt decelerates, and the torque is detected again on the main shaft, and a slight tightening force is generated. .
If the frictional resistance between the seating surface and the threaded surface becomes larger than the frictional resistance between the inner surface of the liner case and the driving blade, the inner surface of the liner case and the driving blade will slip, further reducing the speed of the bolt and spindle. Then, the liner case and the air motor continue to rotate, and the liner case rotates relative to the main shaft. Next, in the process of, the liner case rotates against the stopped spindle, and the impact torque is generated by the mechanism described later, and the bolt rotates against the friction resistance of the seat surface and the thread surface. The torque rapidly increases until it reaches the maximum static friction torque. That is, the first torque pulse is generated. Next, in the process of, when the torque reaches the maximum static friction torque, the bolt temporarily starts to rotate in the free running state, and the torque decreases rapidly,
The fastening force increases rapidly. At this time, the liner case and the main shaft rotate together, but the rotational speed of the main shaft gradually decreases due to the dynamic friction of the seat surface and the screw surface.
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. In the above process, the time Fr from when the torque drops to 0 to when it rises again is the free running time.
【0016】また、図22は、最初のインパクト・トル
クの波形に含まれるパラメータ、すなわちピーク・トル
ク値、フリーランニング時間および抽出データ数と最初
のインパクトで得られる締結力との関係についてのM8
のボルトにおける特性図であり、(a)はピーク・トル
ク値、(b)はフリーランニング時間、(c)抽出デー
タ数の特性を示す。図22に示すように、最初のインパ
クトで得られる締結力は、インパクトのピーク・トルク
値が小さいほど、フリーランニング時間が長いほど、ま
た抽出データ数が少ないほど、大きいことがわかる。こ
れは、上記のの過程すなわち最初のインパクトの直前
の着座の際にボルトと被締結体とで座面が擦れて両者の
接触面における摩擦係数が低下する程度と関係している
と考えられ、着座の際に座面が強く擦れた場合には、ボ
ルトと被締結体の双方の座面が削られて摩擦係数が低下
するが、擦れ方が弱いほど摩擦係数の低下の程度は少な
い。例えば、上記のの過程におけるボルトの回転速度
が速いと、摩擦係数の低下は大きい。そのため、最初の
インパクトの際の最大静止摩擦トルクすなわちピーク・
トルク値は小さくなり、フリーランニング時間は長くな
って、締結力が大きくなる。Further, FIG. 22 shows M8 concerning the relationship between the parameters included in the waveform of the first impact torque, that is, the peak torque value, the free running time and the number of extracted data, and the fastening force obtained at the first impact.
FIG. 4A is a characteristic diagram of the bolt of FIG. 3, where (a) shows the peak torque value, (b) shows the free running time, and (c) shows the number of extracted data. As shown in FIG. 22, it can be seen that the fastening force obtained at the first impact is greater as the impact peak torque value is smaller, the free running time is longer, and the number of extracted data is smaller. It is considered that this is related to the above process, that is, the extent to which the seat surface rubs between the bolt and the body to be fastened during seating immediately before the first impact, and the friction coefficient at the contact surface between the two decreases. When the seat surface is strongly rubbed during seating, both the seat surfaces of the bolt and the object to be fastened are scraped to reduce the friction coefficient, but the weaker the rubbing, the less the friction coefficient is reduced. For example, when the rotation speed of the bolt in the above process is high, the coefficient of friction is greatly reduced. Therefore, the maximum static friction torque or peak
The torque value becomes smaller, the free running time becomes longer, and the fastening force becomes larger.
【0017】また、図23の模式的な特性図に示すよう
に、抽出データ数は、トルクのサンプリング値のうち
で、所定の抽出判定しきい値トルク以上の値を示したデ
ータの数であるから、トルク値が0のフリーランニング
時間の間は、抽出データ数は0になる。したがってフリ
ーランニング時間が長くなると抽出データ数は少なくな
る。そのため抽出データ数の少ない方が締結力は大きく
なる。上記のように、最初のインパクトで得られる締結
力は、その直前の着座状態に強く依存し、しかも、この
着座状態は、最初のインパクト・トルクの波形に含まれ
るフリーランニング時間や抽出データ数といったパラメ
ータに反映される。したがって、請求項1〜請求項6の
ように構成することにより、最初のインパクトで得られ
る締結力を正確に検出することができる。Further, as shown in the schematic characteristic diagram of FIG. 23, the number of extracted data is the number of data showing a value equal to or larger than a predetermined extraction judgment threshold torque among the sampling values of torque. Therefore, the number of extracted data becomes 0 during the free running time when the torque value is 0. Therefore, the longer the free running time, the smaller the number of extracted data. Therefore, the smaller the number of extracted data, the larger the fastening force. As mentioned above, the fastening force obtained at the first impact strongly depends on the seating state immediately before that, and this seating state is such as the free running time and the number of extracted data included in the waveform of the first impact torque. It is reflected in the parameter. Therefore, by configuring as described in claims 1 to 6, it is possible to accurately detect the fastening force obtained at the first impact.
【0018】[0018]
【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、最初のインパクト・トルクの波
形に含まれるパラメータとしてフリーランニング時間を
検出し、締結力の演算の際に、最初のインパクトによっ
て得られる締結力を上記のフリーランニング時間の関数
として演算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1
04に作用しているトルクを検出するトルク検出器10
1と、上記主軸104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12
0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121と、ピーク値処理部122と、フリ
ーランニング時間処理部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12
5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 free running time is detected as a parameter included in the waveform of the first impact torque, and the fastening force obtained by the first impact is calculated as a function of the above free running time when the fastening force is calculated. It is an example configured to calculate as. 1 to 3 are diagrams of a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a block diagram of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of an impact wrench body using compressed air as a power source, and FIG. It is a flowchart showing. 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 is a torque pulse generator that converts a continuous rotational force of the motor 102 into a torque pulse. 103 and
Output shaft of the torque pulse generator 103, that is, the main shaft 1
Torque detector 10 for detecting the torque acting on 04
1 and a tightening socket (joint portion) 105 attached to the main shaft 104. 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. The impact type screw tightener main body 100 includes a control device 12
0 is connected. The control device 120 converts a signal from the torque detector 101 into a torque signal, a torque signal processing unit 121, a peak value processing unit 122, a free running time processing unit 128, and a fastening force data / memory unit 123. , Fastening force calculation unit 124, and power control unit 12
It is composed of 5 and.
【0019】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.
【0020】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、フリーランニング
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および最初のインパクトで得られる
締結力とそのときのトルク波形に含まれるフリーランニ
ング時間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121〜12
5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 in FIG. 1, and torque signal processing for producing a torque signal by inputting a signal emitted from the torque detecting portion 11 as an input. Part 121
A peak value processing unit 122 that extracts a peak torque value for each impact from the torque signal, a free running time processing unit 128, a function indicating the relationship between the torque-fastening force conversion coefficient and the fastening force, and the first impact. The fastening force data / memory unit 123 in which a function indicating the relationship between the obtained fastening force and the free running time included in the torque waveform at that time is recorded, the fastening force calculation unit 124, and the calculated fastening force is appropriate. And a power control unit 125 that sends an open / close control signal to the shut-off valve 12 by determining whether or not it is within the range. In addition, the above 121 to 12
Since 5 and 128 have the same configuration as that in FIG. 1, the illustration thereof is omitted.
【0021】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 section 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.
【0022】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の値を設定した後、
ステップS2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S3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
S4では、ねじ締めを開始する。ステップS5〜ステッ
プS13において、ステップS6はフリーランニング時
間処理部128における処理内容、ステップS10はピ
ーク値処理部122における処理内容、ステップS8お
よびステップS13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。まず、ステップS5ではカウントiを1だけ
増加させた後、ステップS6でトルク信号処理部121
からの信号(トルク信号)に基づいてフリーランニング
時間tFRを求める。次に、ステップS7では、最初のイ
ンパクトで得られる締結力F(1)を締結力データ・メ
モリ部123のテーブルに基づいてtFRから計算する。
ただし、F(1)=F(tFR)。図5は、締結力データ・
メモリ部123に記録されている、最初のインパクトで
得られる締結力とそのときのトルク波形に含まれるフリ
ーランニング時間との関係を示す関数の一例図であり、
例えば図21(b)に示すような締付け特性から求める
ことができる。次に、ステップS8では、最初のインパ
クト後の締結力F(1)が目標締結力cFc以上か否か
を判断し、YESであれば後述のステップS13に進
み、NOであればステップS9〜ステップS12および
ステップS8で形成されるループに進み、第2番目以降
のインパクトについて締結力の計算を行う。まず、ステ
ップS9でカウントiを1だけ増加させた後、ステップ
S10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。次に、ステップS11
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S12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S8に戻って、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S9〜ステップS1
2およびステップS8よりなるループを繰返す。一方、
ステップS8でYESになると、ステップS13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S
14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S2へ戻って次の
ねじ締めを行う。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, after setting the value of the target fastening force cFc in step S1 of FIG. 3,
In step S2, the impact number counter is reset <count i = 0>, and in step S3, the value of the fastening force until then is reset <F (0) = 0>. Next, in step S4, screw tightening is started. In steps S5 to S13, step S6 is processing content in the free running time processing unit 128, step S10 is processing content in the peak value processing unit 122, steps S8 and S13 are processing content in the power control unit 125, and others are It is the processing content in the fastening force calculation unit 124. First, in step S5, the count i is incremented by 1, and then in step S6, the torque signal processing unit 121
The free running time t FR is obtained based on the signal (torque signal) from. Next, in step S7, the fastening force F (1) obtained at the first impact is calculated from t FR based on the table of the fastening force data / memory unit 123.
However, F (1) = F (t FR ). Figure 5 shows the fastening force data
FIG. 9 is an example diagram of a function recorded in a memory unit 123 and showing a relationship between a fastening force obtained at the first impact and a free running time included in a torque waveform at that time;
For example, it can be obtained from the tightening characteristics shown in FIG. Next, in step S8, it is determined whether or not the fastening force F (1) after the first impact is greater than or equal to the target fastening force cFc. If YES, the process proceeds to step S13 described below, and if NO, steps S9 to S9. Proceeding to the loop formed in S12 and step S8, the fastening force is calculated for the second and subsequent impacts. First, after incrementing the count i by 1 in step S9, the peak peak torque value T P (i) of the impact is obtained from the torque signal and stored in step S10. Next, step S11
Then, the torque-fastening force conversion coefficient C T at F (i-1)
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 S12, 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, returning to step S8, it is determined whether or not the fastening force F (i) after impact is not less than the target fastening force cFc, and if NO, steps S9 to S1.
The loop consisting of 2 and step S8 is repeated. on the other hand,
If YES in step S8, the flow advances to step S13, at which point a cut-off command is issued. This causes the compressed air valve to close. Next, step S
At 14, 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 S2 to perform the next screw tightening.
【0023】図6は、上記実施例と比較例(前記先行出
願)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、●印は比較例の特性(本実施例のデータを
先行出願の処理でシミュレーションした結果)を示す。
この例は、cFc=20kNとしてM8のボルトおよび
ナットを用いて着座時の座面間距離が30mmの被締結
体を締結した場合の結果である。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6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。上記のように、本実施例においては、最初の
インパクト・トルクの波形に含まれるパラメータとして
フリーランニング時間を検出し、締結力の演算の際に、
最初のインパクトによって得られる締結力を上記のフリ
ーランニング時間の関数として演算し、第2番目以降の
インパクトにおける締結力の増加量については、インパ
クトのピーク・トルク値と予め締結力の関数として求め
てあるトルク−締結力変換係数との積として計算するよ
うにしている。そのため、その直前の着座状態に強く依
存する最初のインパクトで得られる締結力を、上記の着
座状態が反映されたパラメータを用いて演算することが
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. 6 is a comparison diagram of the calculation accuracy of the above-described embodiment and the comparative example (the above-mentioned prior application), in which the ∘ mark indicates the characteristics of the present embodiment, and the ● mark indicates the characteristics of the comparative example (in the present embodiment). The result of simulating the data in the processing of the prior application) is shown.
This example is the result when cFc = 20 kN and M8 bolts and nuts are used to fasten a fastened body having a seat surface distance of 30 mm when seated. The dependence of the torque-engagement force conversion coefficient C TF on the engagement force F (C TF-
For the F characteristic curve), both use the same table. As is clear from the characteristics shown in FIG. 6, it can be seen that the calculation accuracy of the fastening force is significantly improved in this embodiment as compared with the conventional example. As described above, in the present embodiment, the free running time is detected as the parameter included in the first impact torque waveform, and when the fastening force is calculated,
The fastening force obtained by the first impact is calculated as a function of the above free running time, and the increase amount of the fastening force in the second and subsequent impacts is obtained as a function of the peak torque value of the impact and the fastening force in advance. It is calculated as a product of a certain torque-fastening force conversion coefficient. Therefore, the fastening force obtained at the first impact, which strongly depends on the seating state immediately before that, can be calculated using the parameter reflecting the above-mentioned seating state, so the actual fastening force must be calculated accurately. Therefore, it is possible to precisely tighten the screw up to the target fastening force.
【0024】次に、図7〜図9は、本発明の第2の実施
例であり、図7はブロック図、図8および図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、最初の
インパクト・トルクの波形に含まれるパラメータとして
抽出データ数を検出し、締結力の演算の際に、最初のイ
ンパクトによって得られる締結力を上記の抽出データ数
の関数として演算するように構成した例である。Next, FIGS. 7 to 9 show a second embodiment of the present invention, FIG. 7 is a block diagram, and FIGS. 8 and 9 are flow charts showing arithmetic processing. In this embodiment, the number of extracted data is detected as a parameter included in the waveform of the first impact torque, and when calculating the fastening force, the fastening force obtained by the first impact is calculated as a function of the number of extracted data. It is an example configured to do so.
【0025】まず、図7に基づいて構成を説明する。図
7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、インパクト・トル
ク発生器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および動力制御
部125のほかに、抽出データ数処理部138と、第1
の実施例とは少し異なる締結力データ・メモリ部133
および締結力演算部134と、を備えている。First, the structure will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the impact type screw tightener main body 100 includes a motor 102, an impact torque generator 103, a main shaft 104, a torque detector 101, and a tightening socket 105, as in the first embodiment. A control device 130 is connected to the impact type screw tightener main body 100. The control device 130 includes a torque signal processing unit 121, a peak value processing unit 122, and a power control unit 125 similar to those of the first embodiment, an extracted data number processing unit 138, and a first data processing unit 138.
Of the fastening force data / memory unit 133 which is slightly different from the embodiment
And a fastening force calculation unit 134.
【0026】次に、図8および図9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。なお、図
8と図9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8のステップS21にお
いて目標締結力cFcの値を、またステップS22およ
びステップS23で、予め実験で求めたサンプリング・
データ数NSGおよび抽出判定しきい値トルクsTLの値
をそれぞれ設定した後、ステップS24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
S25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S26では、ねじ締めを
開始する。Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to the flow charts shown in FIGS. In addition, in FIG. 8 and FIG. 9, indicates that parts having the same reference numerals are connected. First, in step S21 of FIG. 8, the value of the target fastening force cFc is determined, and in steps S22 and S23, sampling and
After the value of the data number N SG and extracted determination threshold torque sT L respectively set to reset the counter of the impact number at step S24 <count i = 0>, resets the value of the tightening force to it in step S25 Yes <F
(0) = 0>. Next, in step S26, screw tightening is started.
【0027】次に、ステップS27〜ステップS48に
おいて、ステップS32〜ステップS37は抽出データ
数処理部138における処理内容、ステップS28〜ス
テップS31、ステップS41〜ステップS45はピー
ク値処理部122における処理内容、ステップS39お
よびステップS48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。まず、ステップS27でカウントiを1だけ
増加させ、ステップS28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S29〜ステップS31のループに進み、最初のイン
パクトについて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S29でカウントjを1だけ増
加させた後、ステップS30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S31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S29に戻ってステ
ップS31までを繰返す。一方、ステツプS31でYE
S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S32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S33で
それまでの抽出データ数NDSの値をリセットした後〈N
DS=0〉、ステップS34〜ステップS37のループに
進み、最初の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S34でカウントjを1だけ
増加させた後、ステップS35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S37へ進み、YESであれ
ばステップS36で抽出データ数NDSを1だけ増加させ
た後、ステップS37へ進む。ステップS37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S34に戻ってステップS
37までを繰返す。一方、ステップS37でYESにな
ると、すなわち抽出データ数NDSが求まると、図9のス
テップS38へ進み(→)、最初のインパクトで得
られる締結力F(1)を締結力データ・メモリ部133
のテーブルに基づいてNDSから計算する。ただし、F
(1)=F(NDS)。ここで、図10は、締結力データ・
メモリ部133に記録されている、最初のインパクトで
得られる締結力とそのときのトルク波形に含まれるフリ
ーランニング時間との関係を示す関数の一例図であり、
例えば図22(c)に示すような締付け特性から求める
ことができる。Next, in steps S27 to S48, steps S32 to S37 are processing contents in the extracted data number processing unit 138, steps S28 to S31, and steps S41 to S45 are processing contents in the peak value processing unit 122. Steps S39 and S48 are processing contents in the power control unit 125, and others are processing contents in the fastening force calculation unit 134. First, the count i is incremented by 1 in step S27, the counter of the number of sampling data is reset in step S28 <count j = 0>, and then the process proceeds to the loop of step S29 to step S31 to perform a predetermined sampling for the first impact. Torque data T (i, j) is sampled and stored for the number of data N SG . That is, after incrementing the count j by 1 in step S29, the torque data T (i, j) is sampled and stored based on the torque signal in step S30.
Next, in step S31, the count j is sampled.
It is determined whether or not the number of data is equal to N SG, and if NO, that is, if sampling is not completed, the process returns to step S29 to repeat step S31. On the other hand, in step S31, YE
When S is reached, that is, when it is determined that sampling is completed,
In step S32, the counter of the sampling data number is reset again <count j = 0>, and in step S33, the value of the extracted data number N DS up to then is reset <N
DS = 0>, the process proceeds to the loop from step S34 to step S37, and the number of extracted data N DS at the first impact is calculated. That is, after the count j is incremented by 1 in step S34, the torque data T (i,
j) it is determined whether the extraction determination threshold torque sT L or more, if NO the process proceeds to step S37, after increasing by 1 the extraction data number N DS in step S36, if YES, the step S37 Go to. In step S37, it is determined whether or not the count j is equal to the number of sampling data N SG. If NO, that is, if there is unprocessed torque data, the process returns to step S34 and returns to step S34.
Repeat up to 37. On the other hand, if YES in step S37, that is, if the number of extracted data N DS is obtained, the process proceeds to step S38 in FIG. 9 (→), and the fastening force F (1) obtained at the first impact is set to the fastening force data / memory unit 133.
Calculate from N DS based on the table in However, F
(1) = F (N DS ). Here, FIG. 10 shows fastening force data
It is an example figure of a function which shows the relation between the fastening force obtained at the first impact and the free running time contained in the torque waveform at that time, which is recorded in the memory unit 133.
For example, it can be obtained from the tightening characteristics as shown in FIG.
【0028】次に、ステップS39では、最初のインパ
クト後の締結力F(1)が目標締結力cFc以上か否か
を判断し、YESであれば後述のステップS48に進
み、NOであればステップS40〜ステップS47およ
びステップS39で形成されるループに進み、第2番目
以降のインパクトについて締結力の計算を行う。まず、
ステップS40でカウントiを1だけ増加させる。次
に、ステップS41〜ステップS44は、上記のステッ
プS28〜ステップS31と同様であり、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S45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。次に、ステップS
46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133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S47では、イン
パクトによる締結力の増加分δF(i)=CT F(i)×T
P(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
算することによって計算する。したがって、F(i)=
F(i−1)+CTF(i)×TP(i)。次に、ステップS
39に戻って、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
S40〜ステップS47およびステップS39からなる
ループを繰返す。一方、ステップS39でYESになる
と、ステップS48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S49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
8のステップS24へ戻って(→)次のねじ締めを
行う。Next, in step S39, it is determined whether or not the fastening force F (1) after the first impact is greater than or equal to the target fastening force cFc. If YES, the process proceeds to step S48 described later, and if NO, the step Proceeding to the loop formed from S40 to step S47 and step S39, the fastening force is calculated for the second and subsequent impacts. First,
In step S40, the count i is incremented by 1. Next, steps S41 to S44 are the same as steps S28 to S31 described above, and the torque data T (i, j) is sampled and stored. Next, in step S45, the peak of impact is detected from the torque signal.
The torque value T P (i) is calculated and stored. Next, step S
In 46, F (i-1) Torque in - a fastening force conversion coefficient C T F (i), is calculated based on the tightening force data memory unit 133 table. However, C TF (i) = C
TF [F (i-1)]. Next, in step S47, the amount of increase in fastening force due to impact δF (i) = C T F (i) × T
Calculate P (i), and further tightening force F after this impact
(i) is calculated by adding the increment 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 S
Returning to step 39, it is determined whether the post-impact fastening force F (i) is greater than or equal to the target fastening force cFc. If NO, the loop of steps S40 to S47 and step S39 is repeated. On the other hand, if YES in step S39, the flow advances to step S48, at which point a cut-off command is issued. This causes the compressed air valve to close. Next, in step S49, 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 S24 in FIG. 8 (→) to perform the next screw tightening.
【0029】図11は、上記実施例と比較例(前記先行
出願)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、●印は比較例の特性(本実施例のデータ
を先行出願の処理でシミュレーションした結果)を示
す。この例は、cFc=20kNとしてM8のボルトお
よびナットを用いて着座時の座面間距離が30mmの被
締結体を締結した場合の結果である。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C
TF−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11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。FIG. 11 is a comparison diagram of the calculation accuracy between the above-described embodiment and the comparative example (the above-mentioned prior application), in which the ∘ mark represents the characteristics of the present embodiment, and the ● mark represents the characteristics of the comparative example (of the present embodiment). The result of simulating the data in the processing of the prior application) is shown. This example is the result when cFc = 20 kN and M8 bolts and nuts are used to fasten a fastened body having a seat surface distance of 30 mm when seated. The dependence of the torque-engagement force conversion coefficient C TF on the engagement force F (C in FIG. 4 above).
For TF- F characteristic curve), both use the same table. As is clear from the characteristics of FIG. 11, it is understood that the calculation accuracy of the fastening force in the present embodiment is significantly improved as compared with the conventional example.
【0030】なお、前記の「サンプリング・データ数N
SG」および「抽出判定しきい値トルクsTL」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およびsTL
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お
よびsTL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。上記のよう
に、本実施例においては、最初のインパクト・トルクの
波形に含まれるパラメータとして抽出データ数を検出
し、締結力の演算の際に、最初のインパクトによって得
られる締結力を上記の抽出データ数の関数として演算
し、第2番目以降のインパクトにおける締結力の増加量
については、インパクトのピーク・トルク値と予め締結
力の関数として求めてあるトルク−締結力変換係数との
積として計算するようにしている。そのため、その直前
の着座状態に強く依存する最初のインパクトで得られる
締結力を、上記の着座状態が反映されたパラメータを用
いて演算することができるので、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。The above "sampling data number N"
SG "and" extraction determination threshold torque sT L ", in preliminary experiments carried out using the possible bolt tension measurement, it can be determined from the change in the tension of the waveform and bolt impact torque during engagement. Also, the above N SG and sT L
The value, screw driver, bolt, since a different value by a combination of the fastened member can be changed to N SG and sT L depending on the combination, i.e. capable of variably setting for each fastening site It is like this. As described above, in the present embodiment, the number of extracted data is detected as a parameter included in the waveform of the first impact torque, and the fastening force obtained by the first impact is extracted when the fastening force is calculated. It is calculated as a function of the number of data, and the increase amount of the fastening force at the second and subsequent impacts is calculated as the product of the peak torque value of the impact and the torque-fastening force conversion coefficient that is obtained in advance as a function of the fastening force. I am trying to do it. Therefore, the fastening force obtained at the first impact, which strongly depends on the seating state immediately before that, can be calculated using the parameter reflecting the above-mentioned seating state, so the actual fastening force must be calculated accurately. Therefore, it is possible to precisely tighten the screw up to the target fastening force.
【0031】次に、図12および図13は、本発明の第
3の実施例であり、図12はブロック図、図13は演算
処理を示すフローチャートである。この実施例は、最初
のインパクト・トルクの波形に含まれるパラメータとし
てフリーランニング時間を検出し、締結力の演算の際
に、最初のインパクトによって得られる締結力を、イン
パクトのピーク・トルク値と、予め締結力の関数として
求めてあるトルク−締結力変換係数と、上記のフリーラ
ンニング時間の関数として与えられる補正係数との積と
して計算するように構成した例である。まず、図12に
基づいて構成を説明する。図12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、インパクト・トルク発生器103、主軸1
04、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、フリーランニング時間処理部128お
よび動力制御部125のほかに、第1の実施例とは少し
異なる締結力データ・メモリ部143および締結力演算
部144を備えている。Next, FIGS. 12 and 13 show a third embodiment of the present invention, FIG. 12 is a block diagram, and FIG. 13 is a flow chart showing arithmetic processing. In this embodiment, the free running time is detected as a parameter included in the waveform of the first impact torque, and the fastening force obtained by the first impact is calculated as the peak torque value of the impact when calculating the fastening force. This is an example configured to calculate as a product of a torque-engagement force conversion coefficient previously obtained as a function of the engagement force and a correction coefficient given as a function of the above free running time. First, the configuration will be described with reference to FIG. In FIG. 12, the impact type screw tightener main body 100 includes a motor 102, an impact / torque generator 103, and a spindle 1 as in the first embodiment.
04, torque detector 101 and tightening socket 105
Consists of. A control device 140 is connected to the impact type screw tightener main body 100. The control device 140 is
In addition to the torque signal processing unit 121, the peak value processing unit 122, the free running time processing unit 128, and the power control unit 125 which are the same as those in the first embodiment, a fastening force data / memory unit which is slightly different from the first embodiment. 143 and a fastening force calculation unit 144 are provided.
【0032】次に、図13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。まず、ステップS
51において、目標締結力cFcの値を設定した後、ス
テップS52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S53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S54では、ねじ締めを開始する。次に、ステップ
S55〜ステップS67において、ステップS56はフ
リーランニング時間処理部128における処理内容、ス
テップS58およびステップS63はピーク値処理部1
22における処理内容、ステップS61およびステップ
S66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
ず、ステップS55でカウントiを1だけ増加させた
後、ステップS56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S57では、
最初のインパクトで得られる締結力F(1)の計算に用
いる補正係数PCを締結力データ・メモリ部143のテ
ーブルに基づいてtFRから計算する。ただし、PC=PC
(tFR)。図14は、締結力データ・メモリ部143に
記録されている、最初のインパクトで得られる締結力の
計算に用いる補正係数とそのときのトルク波形に含まれ
るフリーランニング時間との関係を示す関数の一例図で
あり、例えば図22(a)および図22(b)に示すよ
うな締付け特性から求めることができる。Next, the operation of the third embodiment will be described based on the flow chart shown in FIG. First, step S
After setting the value of the target fastening force cFc at 51, the impact number counter is reset at step S52 <count i = 0>, and the value of the fastening force up to that time is reset at step S53 <F (0 ) = 0>. Next, in step S54, screw tightening is started. Next, in steps S55 to S67, step S56 is the processing content in the free running time processing unit 128, and step S58 and step S63 are the peak value processing unit 1.
22 is the processing content, the steps S61 and S66 are the processing content in the power control unit 125, and the others are the processing content in the fastening force calculation unit 144. First, after incrementing the count i by 1 in step S55, the free running time t FR is obtained based on the torque signal in step S56. Next, in step S57,
The correction coefficient P C used to calculate the fastening force F (1) obtained at the first impact is calculated from t FR based on the table of the fastening force data memory unit 143. However, P C = P C
(t FR ). FIG. 14 is a function chart showing the relationship between the correction coefficient recorded in the fastening force data memory unit 143 and used in the calculation of the fastening force obtained at the first impact and the free running time included in the torque waveform at that time. It is an example diagram, and can be obtained from the tightening characteristics as shown in, for example, FIGS. 22 (a) and 22 (b).
【0033】次に、ステップS58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。次に、ステップS59では、F(0)=0におけ
るトルク−締結力変換係数CT F(1)を、締結力データ
・メモリ部143のテーブルから読出す。ただし、CTF
(1)=CTF〔F(0)〕。次に、ステップS60では、
最初のインパクトで得られる締結力F(1)を計算す
る。ただし、F(1)=PC×CTF(1)×TP(1)。次
に、ステップS61では、最初のインパクト後の締結力
F(1)が目標締結力cFc以上か否かを判断し、YE
Sであれば後述のステップS66に進み、NOであれば
ステップS62〜ステップS65およびステップS61
で形成されるループに進み、第2番目以降のインパクト
について締結力の計算を行う。まず、ステップS62で
カウントiを1だけ増加させた後、ステップS63で
は、トルク信号からインパクトのピーク・トルク値T
P(i)を求めて記憶する。次に、ステップS64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143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S65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
って計算する。したがって、F(i)=F(i−1)+C
TF(i)×TP(i)。次に、ステップS61に戻って、
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S62〜ステッ
プS65およびステップS61からなるループを繰返
す。一方、ステップS61でYESになると、ステップ
S66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S67では、終了するか否かを判断し、Y
ESであればそのまま終了し、NOであればステップS
52へ戻って次のねじ締めを行う。Next, in step S58, the impact peak torque value T P (i) is obtained from the torque signal and stored. Next, in step S59, F (0) torque at = 0 - the fastening force conversion coefficient C T F (1), reads from the tightening force data memory unit 143 table. However, C TF
(1) = C TF [F (0)]. Next, in step S60,
Calculate the fastening force F (1) obtained at the first impact. However, F (1) = P C × C TF (1) × T P (1). Next, in step S61, it is determined whether or not the fastening force F (1) after the first impact is greater than or equal to the target fastening force cFc, and YE
If S, the process proceeds to step S66 described later, and if NO, steps S62 to S65 and step S61.
Proceeding to the loop formed by, the fastening force is calculated for the second and subsequent impacts. First, after incrementing the count i by 1 in step S62, in step S63, the peak torque value T of impact is calculated from the torque signal.
Find and store P (i). Next, in step S64,
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 143. However, C TF (i) = C TF [F (i−
1)]. Next, in step S65, 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
Calculation is performed by adding the increment δF (i) to (i-1). Therefore, F (i) = F (i-1) + C
TF (i) x T P (i). Next, returning to step S61,
It is determined whether or not the fastening force F (i) after impact is equal to or greater than the target fastening force cFc, and if NO, the loop of steps S62 to S65 and step S61 is repeated. On the other hand, if YES at step S61, the process proceeds to step S66, at which point a cut-off command is issued. This causes the compressed air valve to close. Next, in step S67, it is determined whether or not to end, and Y
If it is ES, the process ends, and if NO, step S
Return to 52 and tighten the next screw.
【0034】図15は、上記実施例と比較例(前記先行
出願)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、●印は比較例の特性(本実施例のデータ
を先行出願の処理でシミュレーションした結果)を示
す。この例は、cFc=20kNとしてM8のボルトお
よびナットを用いて着座時の座面間距離が30mmの被
締結体を締結した場合の結果である。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C
TF−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15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。FIG. 15 is a comparison diagram of the calculation accuracy between the above-described embodiment and the comparative example (the above-mentioned prior application), in which the ∘ mark indicates the characteristics of the present embodiment, and the ● mark indicates the characteristics of the comparative example (in the present embodiment). The result of simulating the data in the processing of the prior application) is shown. This example is the result when cFc = 20 kN and M8 bolts and nuts are used to fasten a fastened body having a seat surface distance of 30 mm when seated. The dependence of the torque-engagement force conversion coefficient C TF on the engagement force F (C in FIG. 4 above).
For TF- F characteristic curve), both use the same table. As is clear from the characteristics of FIG. 15, it is understood that the calculation accuracy of the fastening force is significantly improved in this embodiment as compared with the conventional example.
【0035】上記のように、本実施例においては、最初
のインパクト・トルクの波形に含まれるパラメータとし
てフリーランニング時間を検出し、締結力の演算の際
に、最初のインパクトによって得られる締結力を、イン
パクトのピーク・トルク値と、予め締結力の関数として
求めてあるトルク−締結力変換係数と、上記のフリーラ
ンニング時間の関数として与えられる補正係数との積と
して計算し、第2番目以降のインパクトにおける締結力
の増加量については、インパクトのピーク・トルク値と
上記のトルク−締結力変換係数との積として計算するよ
うにしている。そのため、その直前の着座状態に強く依
存する最初のインパクトで得られる締結力を、上記の着
座状態が反映されたパラメータを用いて演算することが
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 this embodiment, the free running time is detected as a parameter included in the waveform of the first impact torque, and the fastening force obtained by the first impact is calculated when the fastening force is calculated. , The peak torque value of the impact, the torque-fastening force conversion coefficient previously obtained as a function of the fastening force, and the correction coefficient given as a function of the above free running time, and the second and subsequent values are calculated. The amount of increase in fastening force at impact is calculated as the product of the peak torque value of impact and the above torque-fastening force conversion coefficient. Therefore, the fastening force obtained at the first impact, which strongly depends on the seating state immediately before that, can be calculated using the parameter reflecting the above-mentioned seating state, so the actual fastening force must be calculated accurately. Therefore, it is possible to precisely tighten the screw up to the target fastening force.
【0036】次に、図16〜図18は、本発明の第4の
実施例であり、図16はブロック図、図17および図1
8は演算処理を示すフローチャートである。この実施例
は、最初のインパクト・トルクの波形に含まれるパラメ
ータとして抽出データ数を検出し、締結力の演算の際
に、最初のインパクトによつて得られる締結力を、イン
パクトのピーク・トルク値と、予め締結力の関数として
求めてあるトルク−締結力変換係数と、上記の抽出デー
タ数の関数として与えられる補正係数との積として計算
するように構成した例である。Next, FIGS. 16 to 18 show a fourth embodiment of the present invention. FIG. 16 is a block diagram, FIG. 17 and FIG.
8 is a flow chart showing the arithmetic processing. In this embodiment, the number of extracted data is detected as a parameter included in the waveform of the first impact torque, and the fastening force obtained by the first impact is calculated as the peak torque value of the impact when the fastening force is calculated. And a torque-fastening force conversion coefficient previously obtained as a function of the fastening force, and a correction coefficient given as a function of the number of extracted data described above.
【0037】まず、図16に基づいて構成を説明する。
図16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、インパクト
・トルク発生器103、主軸104、トルク検出器10
1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および動
力制御部125のほかに、第2の実施例と同様の抽出デ
ータ数処理部138と、第1の実施例とは少し異なる締
結力データ・メモリ部153および締結力演算部154
とを備えている。First, the structure will be described with reference to FIG.
In FIG. 16, the impact type screw tightener main body 100
Is the same as in the first embodiment, the motor 102, the impact torque generator 103, the main shaft 104, and the torque detector 10.
1 and a tightening socket 105. A control device 150 is connected to the impact type screw tightener main body 100. The control device 150 includes a torque signal processing unit 121, a peak value processing unit 122, and a power control unit 125 similar to those of the first embodiment, and an extracted data number processing unit 138 similar to that of the second embodiment, The fastening force data / memory unit 153 and the fastening force calculation unit 154 are slightly different from those of the first embodiment.
It has and.
【0038】次に、図17および図18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。な
お、図17と図18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17のステッ
プS71において目標締結力cFcの値を、またステッ
プS72およびステップS73で、予め実験で求めたサ
ンプリング・データ数NSGおよび抽出判定しきい値トル
クsTLの値を、それぞれ設定した後、ステップS74
でインパクト数のカウンタをリセットし〈カウント=
0〉、ステップS75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S76では、
ねじ締めを開始する。次に、ステップS77〜ステップ
S101において、ステップS82〜ステップS87は
抽出データ数処理部138における処理内容、ステップ
S78〜ステップS81、ステップS94〜ステップS
97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S101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。まず、ステップS77でカウン
トiを1だけ増加させ、ステップS78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S79〜ステップS81のループに進
み、最初のインパクトについて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S79でカウント
jを1だけ増加させた後、ステップS80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S81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、N
Oすなわちサンプリング未終了であればステップS79
に戻ってステップS81までを繰返す。一方、ステップ
S81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S82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S83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S84〜ステップS8
7のループに進み、最初の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S84でカウン
トjを1だけ増加させた後、ステップS85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S87へ進み、
YESであればステップS86で抽出データ数NDSを1
だけ増加させた後、ステップS87へ進む。ステップS
87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S84に戻っ
てステップS87までを繰返す。一方、ステップS87
でYESになると、すなわち抽出データ数NDSが求まる
と、図18のステップS88へ進み(→)、最初の
インパクトで得られる締結力F(1)の計算に用いる補
正係数PCを締結力データ・メモリ部153のテーブル
に基づいてNDSから計算する。ただし、PC=P
C(NDS)。図19は、締結力データ・メモリ部153に
記録されている、最初のインパクトで得られる締結力の
計算に用いる補正係数と、そのときのトルク波形に含ま
れる抽出データ数との関係を示す関数の一例図であり、
例えば図22(a)および図22(c)に示すような締
付け特性から求めることができる。Next, the operation of the fourth embodiment will be described with reference to the flow charts shown in FIGS. In addition, in FIG. 17 and FIG. 18, indicates that parts having the same reference numerals are connected. First, the value of the target engagement force cFc In step S71 of FIG. 17, it is determined in step S72 and step S73, the value of the sampling data number N SG and extracted determination threshold torque sT L determined in advance by experiments, each set After that, step S74
Reset the impact counter with <count =
0>, the value of the fastening force until then is reset in step S75 <F (0) = 0>. Next, in step S76,
Start screw tightening. Next, in steps S77 to S101, steps S82 to S87 are processing contents in the extracted data number processing unit 138, steps S78 to S81, and steps S94 to S94.
97 is the processing content in the peak value processing unit 122, Steps S92 and S101 are the processing content in the power control unit 125, and the others are the processing content in the fastening force calculation unit 154. First, in step S77, the count i is incremented by 1, and in step S78, the counter for the number of sampling data is reset and then <count j =
0>, the process proceeds to a loop of steps S79 to S81, and the torque data T (i, j) is sampled and stored for the first impact by a predetermined sampling data number N SG . That is, after incrementing the count j by 1 in step S79, the torque data T (i, j) is sampled and stored based on the torque signal in step S80. Next, in step S81, it is determined whether or not the count j is equal to the number of sampling data N SG, and N
If O, that is, if sampling is not completed, step S79
Return to step S81 and repeat. On the other hand, if YES in step S81, that is, if it is determined that the sampling has been completed, the counter of the sampling data number is reset again in step S82 <count j = 0>, and the value of the extracted data number N DS up to that point is set in step S83. After resetting <N DS = 0>, step S84 to step S8
The process proceeds to the loop of 7 to obtain the number of extracted data N DS at the first impact. That is, after incrementing the count j by 1 in step S84, the torque j is increased in step S85.
Data T (i, j) is determined whether the extraction determination threshold torque sT L or more, the process proceeds to step S87 if NO, the
If YES, the number of extracted data N DS is set to 1 in step S86.
After only increasing the value, the process proceeds to step S87. Step S
At 87, it is determined whether or not the count j is equal to the number of sampling data N SG. If NO, that is, if there is unprocessed torque data, the process returns to step S84 to repeat step S87. On the other hand, step S87
If YES, that is, if the number of extracted data N DS is obtained, the process proceeds to step S88 in FIG. 18 (→), and the correction coefficient P C used for calculating the fastening force F (1) obtained at the first impact is used as the fastening force data. Calculate from N DS based on the table of the memory unit 153. However, P C = P
C (N DS ). FIG. 19 is a function showing the relationship between the correction coefficient recorded in the fastening force data memory unit 153 and used in the calculation of the fastening force obtained at the first impact, and the number of extracted data included in the torque waveform at that time. FIG.
For example, it can be obtained from the tightening characteristics shown in FIGS. 22 (a) and 22 (c).
【0039】次に、ステップS89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。次に、ステップS90では、F(0)=0におけ
るトルク−締結力変換係数CT F(1)を、締結力データ
・メモリ部153のテーブルから読出す。ただし、CTF
(1)=CTF〔F(0)〕。次に、ステップS91では、
最初のインパクトで得られる締結力F(1)を計算す
る。ただし、F(1)=PC×CTF(1)×TP(1)。次
に、ステップS92では、最初のインパクトで得られる
締結力F(1)が目標締結力cFc以上か否かを判断
し、YESであれば後述のステップS101に進み、N
OであればステップS93〜ステップS100およびス
テップS92で形成されるループに進み、第2番目以降
のインパクトについて締結力の計算を行う。まず、ステ
ップS93でカウントiを1だけ増加させる。次に、ス
テップS94〜ステップS97は、上記のステップS7
8〜ステップS81と同様であり、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
S98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。次に、ステップS99
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153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S100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
よって計算する。したがって、F(i)=F(i−1)+
CTF(i)×TP(i)。次に、ステップS92に戻っ
て、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〜ス
テップS100およびステップS92からなるループを
繰返す。一方、ステップS92でYESになると、ステ
ップS101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S102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1
7のステップS74へ戻って(→)次のねじ締めを
行う。Next, in step S89, the impact peak torque value T P (i) is obtained from the torque signal and stored. Next, in step S90, F (0) torque at = 0 - the fastening force conversion coefficient C T F (1), reads from the tightening force data memory unit 153 table. However, C TF
(1) = C TF [F (0)]. Next, in step S91,
Calculate the fastening force F (1) obtained at the first impact. However, F (1) = P C × C TF (1) × T P (1). Next, in step S92, it is determined whether or not the fastening force F (1) obtained at the first impact is equal to or greater than the target fastening force cFc, and if YES, the process proceeds to step S101 described later, and N
If it is O, the process proceeds to the loop formed in steps S93 to S100 and step S92 to calculate the fastening force for the second and subsequent impacts. First, in step S93, the count i is incremented by 1. Next, in steps S94 to S97, the above step S7 is performed.
The torque data T is the same as that of 8 to step S81.
(i, j) is sampled and stored. Next, in step S98, the impact peak torque value T P (i) is obtained from the torque signal and stored. Next, step S99.
Then, the torque-fastening force conversion coefficient C T at F (i-1)
F (i) is calculated based on the table of the fastening force data memory unit 153. However, C TF (i) = C TF [F (i−
1)]. Next, in step S100, 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 (i) after this impact is calculated as It is calculated by adding the increasing amount δF (i) to the fastening force, that is, the fastening force F (i-1) after the impact one time before. Therefore, F (i) = F (i-1) +
C TF (i) x T P (i). Next, returning to step S92, the fastening force F (i) after impact is the target fastening force cFc.
It is determined whether or not the above is true, and if NO, the loop consisting of steps S93 to S100 and step S92 is repeated. On the other hand, if YES in step S92, the flow advances to step S101, at which point a cut-off command is issued. This causes the compressed air valve to close.
Next, in step S102, it is determined whether or not to end the process. If YES, the process ends, and if NO, the process illustrated in FIG.
Returning to step S74 of (7), the next screw tightening is performed.
【0040】図20は、上記実施例と比較例(前記先行
出願)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、●印は比較例の特性(本実施例のデータ
を先行出願の処理でシミュレーションした結果)を示
す。この例は、cFc=20kNとしてM8のボルトお
よびナットを用いて着座時の座面間距離が30mmの被
締結体を締結した場合の結果である。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C
TF−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20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、前記の「サンプリング・データ
数NSG」および「抽出判定しきい値トルクsTL」は、
前記第2の実施例と同様に、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。FIG. 20 is a comparison diagram of the calculation accuracy between the above-described embodiment and the comparative example (the above-mentioned prior application). The circles show the characteristics of this embodiment, and the circles show the characteristics of the comparative example (of this embodiment). The result of simulating the data in the processing of the prior application) is shown. This example is the result when cFc = 20 kN and M8 bolts and nuts are used to fasten a fastened body having a seat surface distance of 30 mm when seated. The dependence of the torque-engagement force conversion coefficient C TF on the engagement force F (C in FIG. 4 above).
For TF- F characteristic curve), both use the same table. As is clear from the characteristics shown in FIG. 20, it can be seen that the accuracy of the fastening force calculation is significantly improved in the present embodiment compared to the conventional example. Incidentally, "sampling data number N SG" and "extraction determination threshold torque sT L" Said,
Similar to the second embodiment, it is possible to variably set each fastening portion.
【0041】上記のように、本実施例においては、最初
のインパクト・トルクの波形に含まれるパラメータとし
て抽出データ数を検出し、締結力の演算の際に、最初の
インパクトによって得られる締結力を、インパクトのピ
ーク・トルク値と、予め締結力の関数として求めてある
トルク−締結力変換係数と、上記の抽出データ数の関数
として与えられる補正係数との積として計算し、第2番
目以降のインパクトにおける締結力の増加量について
は、インパクトのピーク・トルク値と上記のトルク−締
結力変換係数との積として計算するようにしている。そ
のため、その直前の着座状態に強く依存する最初のイン
パクトで得られる締結力を、上記の着座状態が反映され
たパラメータを用いて演算することができるので、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 this embodiment, the number of extracted data is detected as a parameter included in the waveform of the first impact torque, and the fastening force obtained by the first impact is calculated when the fastening force is calculated. , The peak torque value of the impact, the torque-fastening force conversion coefficient obtained as a function of the fastening force in advance, and the correction coefficient given as a function of the above-mentioned number of extracted data, and the second and subsequent values are calculated. The amount of increase in fastening force at impact is calculated as the product of the peak torque value of impact and the above torque-fastening force conversion coefficient. Therefore, the fastening force obtained at the first impact, which strongly depends on the seating state immediately before that, can be calculated using the parameter reflecting the above-mentioned seating state, so the actual fastening force must be calculated accurately. Therefore, it is possible to precisely tighten the screw up to the target fastening force.
【0042】[0042]
【発明の効果】以上説明してきたように、請求項1に記
載の発明においては、締結力の演算の際に、最初のイン
パクトによって得られる締結力については、インパクト
・トルクの波形に含まれるピーク・トルク値以外のパラ
メータの関数として演算し、第2番目以降のインパクト
における締結力の増量については、インパクトのピーク
・トルク値と予め締結力の関数として求めてあるトルク
−締結力変換係数との積として計算するように構成した
ことにより、また、請求項2および請求項3に記載の発
明においては、それぞれ上記のインパクト・トルクの波
形に含まれるパラメータとしてフリーランニング時間お
よび抽出データ数を検出し、最初のインパクトによって
得られる締結力を上記のフリーランニング時間および抽
出データ数の関数として演算するようにしたことによ
り、その直前の着座状態に強く依存する最初のインパク
トで得られる締結力を、上記の着座状態が反映されたパ
ラメータを用いて演算することができるので、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、という効果が得
られる。また、請求項4に記載の発明においては、最初
のインパクトによって得られる締結力については、イン
パクトのピーク・トルク値と、予め締結力の関数として
求めてあるトルク−締結力変換係数と、インパクト・ト
ルクの波形に含まれる上記ピーク・トルク値以外のパラ
メータの関数として与えられる補正係数との積として計
算し、第2番目以降のインパクトにおける締結力の増加
量については、インパクトのピーク・トルク値と上記の
トルク−締結力変換係数との積として計算するように構
成したことにより、また、請求項5および請求項6に記
載の発明においては、それぞれ上記のインパクト・トル
クの波形に含まれるパラメータとしてフリーランニング
時間および抽出データ数を検出し、最初のインパクトに
よって得られる締結力の計算に用いる上記の補正係数を
上記のフリーランニング時間および抽出データ数の関数
として演算するようにしたことにより、請求項1〜請求
項3に記載の発明と同様に、その直前の着座状態に強く
依存する最初のインパクトで得られる締結力を、上記の
着座状態が反映されたパラメータを用いて演算すること
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、という効果が得られる。As described above, according to the first aspect of the invention, when the fastening force is calculated, the fastening force obtained by the first impact is the peak included in the waveform of the impact torque. -Calculate as a function of parameters other than the torque value, and regarding the increase of the fastening force at the second and subsequent impacts, the peak peak torque value of the impact and the torque-fastening force conversion coefficient that is previously obtained as a function of the fastening force. Since the calculation is performed as a product, in the invention described in claim 2 and claim 3, the free running time and the number of extracted data are detected as the parameters included in the waveform of the impact torque, respectively. , The fastening force obtained by the first impact as a function of the above free running time and the number of extracted data By doing so, the fastening force obtained at the first impact that strongly depends on the seating state immediately before can be calculated using the parameter reflecting the seating state described above. The effect that the fastening force can be accurately calculated and the screw fastening can be performed accurately up to the target fastening force is obtained. Further, in the invention described in claim 4, as for the fastening force obtained by the first impact, the peak torque value of the impact, the torque-fastening force conversion coefficient previously obtained as a function of the fastening force, and the impact Calculated as a product of a correction coefficient given as a function of a parameter other than the peak torque value included in the torque waveform, and regarding the increase amount of the fastening force in the second and subsequent impacts, the peak torque value of the impact and The calculation is performed as a product of the torque-engagement force conversion coefficient, and in the inventions according to claims 5 and 6, as parameters included in the waveform of the impact torque, respectively. Detects the free running time and the number of extracted data, and measures the fastening force obtained by the first impact. Since the correction coefficient used for the above is calculated as a function of the above free running time and the number of extracted data, it strongly depends on the seating state immediately before that, like the invention according to claims 1 to 3. Since the fastening force obtained at the first impact can be calculated using the parameters that reflect the seating state described above, the actual fastening force can be accurately calculated, and the target fastening force can be accurately calculated. The effect that the screw can be tightened 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】最初のインパクトにおけるフリーランニング時
間と最初のインパクトで得られる締結力との関係を示す
特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the free running time at the first impact and the fastening force obtained at the first impact.
【図6】第1の実施例と比較例(先行出願)との演算精
度についての比較特性図。FIG. 6 is a comparative characteristic diagram regarding arithmetic accuracy between the first embodiment and the comparative example (prior application).
【図7】本発明の第2の実施例のブロック図。FIG. 7 is a block diagram of a second embodiment of the present invention.
【図8】第2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. 8 is a part of a flowchart showing a calculation process in the second embodiment.
【図9】第2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. 9 is another part of the flowchart showing the arithmetic processing in the second embodiment.
【図10】最初のインパクトにおける抽出データ数と最
初のインパクトで得られる締結力との関係を示す特性
図。FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the number of extracted data at the first impact and the fastening force obtained at the first impact.
【図11】第2の実施例と比較例(先行出願)との演算
精度についての比較特性図。FIG. 11 is a comparative characteristic diagram regarding the calculation accuracy between the second embodiment and the comparative example (prior application).
【図12】本発明の第3の実施例のブロック図。FIG. 12 is a block diagram of a third embodiment of the present invention.
【図13】第3の実施例における演算処理を示すフロー
チャート。FIG. 13 is a flowchart showing arithmetic processing according to the third embodiment.
【図14】最初のインパクトにおけるフリーランニング
時間と補正係数Pcとの関係を示す特性図。FIG. 14 is a characteristic diagram showing the relationship between the free running time and the correction coefficient Pc at the first impact.
【図15】第3の実施例と比較例(先行出願)との演算
精度についての比較特性図。FIG. 15 is a comparative characteristic diagram regarding the calculation accuracy between the third embodiment and the comparative example (prior application).
【図16】本発明の第4の実施例のブロック図。FIG. 16 is a block diagram of a fourth embodiment of the present invention.
【図17】第4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. 17 is a part of a flowchart showing a calculation process in the fourth embodiment.
【図18】第4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. 18 is another part of the flowchart showing the arithmetic processing in the fourth embodiment.
【図19】最初のインパクトにおける抽出データ数と補
正係数Pcとの関係を示す特性図。FIG. 19 is a characteristic diagram showing the relationship between the number of extracted data and the correction coefficient Pc at the first impact.
【図20】第4の実施例と比較例(先行出願)との演算
精度についての比較特性図。FIG. 20 is a comparative characteristic diagram regarding the calculation accuracy of the fourth example and the comparative example (prior application).
【図21】インパクト式ねじ締め装置でボルトを回転さ
せてねじ締めを行った場合におけるトルクと、ボルトの
回転角度と、締結力の変化と、を模式的に示した図。FIG. 21 is a diagram schematically showing the torque, the rotation angle of the bolt, and the change in the fastening force when the bolt is rotated by the impact type screw fastening device to tighten the screw.
【図22】最初のインパクト・トルクの波形に含まれる
パラメータ、すなわちピーク・トルク値、フリーランニ
ング時間および抽出データ数と最初のインパクトで得ら
れる締結力との関係の一例を示す特性図。FIG. 22 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between the parameters included in the waveform of the first impact torque, that is, the peak torque value, the free running time, the number of extracted data, and the fastening force obtained at the first impact.
【図23】抽出データ数を示す模式的な特性図。FIG. 23 is a schematic characteristic diagram showing the number of extracted data.
【図24】従来装置の一例の断面図。FIG. 24 is a sectional view of an example of a conventional device.
【図25】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. 25 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…フリー
ランニング時間処理部 130…制御装置 133…締結力
データ・メモリ部 134…締結力演算部 138…抽出デ
ータ数処理部 150…制御装置 153…締結力
データ・メモリ部 154…締結力演算部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 ... Free running time processing unit 130 ... Control device 133 ... Fastening force data / memory unit 134 ... Fastening force calculation unit 138 ... Extracted data number processing unit 150 ... Control device 153 ... Fastening force data / memory unit 154 ... Fastening force calculation unit
Claims (6)
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に基づいて、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、
最初のインパクトによって得られる締結力については、
インパクト発生に対応したトルク・パルスの波形に含ま
れるパラメータのうちでトルク・パルスのピーク値以外
のパラメータの関数として演算し、第2番目以降のイン
パクトにおける締結力の増加量については、上記トルク
・パルスのピーク値と予め締結力の関数として求めてあ
るトルク−締結力変換係数との積として計算する制御手
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. Based on the impact type screw tightener main body having torque detection means, and 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 target fastening force is calculated. The power source applied to the drive means is controlled so as to be realized, and when the fastening force is calculated,
Regarding the fastening force obtained by the first impact,
Of the parameters included in the waveform of the torque pulse corresponding to the impact occurrence, it is calculated as a function of the parameters other than the peak value of the torque pulse. An impact-type screw tightening device comprising: a control unit that calculates a product of a peak value of a pulse and a torque-fastening force conversion coefficient that is previously obtained as a function of a fastening force.
置において、 上記制御手段は、上記のインパクト発生に対応したトル
ク・パルスの波形に含まれるパラメータとして、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
ランニング時間を検出し、上記最初のインパクトによっ
て得られる締結力を、上記のフリーランニング時間の関
数として演算するものである、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 the control unit generates each impact by the driving unit as a parameter included in a waveform of a torque pulse corresponding to the occurrence of the impact. The interval between the first torque pulse and the second torque pulse of the plurality of torque pulses to be generated, that is, the free running time is detected, and the fastening force obtained by the first impact is calculated as described above. An impact type screw tightening device characterized by being calculated as a function of free running time.
置において、 上記制御手段は、上記のインパクト発生に対応したトル
ク・パルスの波形に含まれるパラメータとして、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
タ数を検出し、上記最初のインパクトによって得られる
締結力を、上記の抽出データ数の関数として演算するも
のである、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 the control unit generates each impact by the driving unit as a parameter included in a waveform of a torque pulse corresponding to the occurrence of the impact. Number of data showing a value equal to or greater than a predetermined torque value when sampling a predetermined number of data at a fixed sampling interval from the rising edge of the first torque pulse of the plurality of torque pulses That is, the impact type screw tightening device is characterized in that the number of extracted data is detected, and the fastening force obtained by the first impact is calculated as a function of the number of extracted data.
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、最初のインパクト
によって得られる締結力については、上記トルク・パル
スのピーク値と、予め締結力の関数として求めてあるト
ルク−締結力変換係数と、インパクト発生に対応したト
ルク・パルスの波形に含まれるパラメータのうちでトル
ク・パルスのピーク値以外のパラメータの関数として与
えられる補正係数との積として計算し、第2番目以降の
インパクトにおける締結力の増加量については、上記ト
ルク・パルスのピーク値と上記トルク−締結力変換係数
との積として計算する制御手段と、を備えたことを特徴
とするインパクト式ねじ締め装置。4. A drive means having a pulse component in the drive output, a joint part with a screw at one end, 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 to sequentially determine the fastening force. Is calculated, the power source applied to the driving means is controlled so as to realize the target fastening force, and the fastening force obtained by the first impact at the time of calculating the fastening force is the torque The peak value of the pulse, the torque-fastening force conversion coefficient that was previously obtained as a function of the fastening force, and the parameters included in the waveform of the torque pulse corresponding to the impact occurrence. It is calculated as a product of a correction coefficient given as a function of a parameter other than the peak value of the torque pulse, and the increase amount of the fastening force in the second and subsequent impacts is calculated from the peak value of the torque pulse. An impact-type screw tightening device, comprising: a control unit that calculates the product of the torque-fastening force conversion coefficient.
置において、 上記制御手段は、上記のインパクト発生に対応したトル
ク・パルスの波形に含まれるパラメータとして、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
ランニング時間を検出し、上記最初のインパクトによっ
て得られる締結力を計算する際の補正係数を、上記のフ
リーランニング時間の関数として演算するものである、
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 4, wherein the control means generates a torque pulse waveform corresponding to the occurrence of the impact for each impact by the drive means. When calculating the fastening force obtained by the above first impact by detecting the interval between the first generated torque pulse and the second generated torque pulse of the plurality of torque pulses, that is, the free running time The correction coefficient of is calculated as a function of the above free running time.
Impact type screw tightening device characterized by that.
置において、 上記制御手段は、上記のインパクト発生に対応したトル
ク・パルスの波形に含まれるパラメータとして、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
タ数を検出し、上記最初のインパクトによって得られる
締結力を計算する際の補正係数を、上記の抽出データ数
の関数として演算するものである、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 4, wherein the control means generates each torque by the driving means as a parameter included in a waveform of a torque pulse corresponding to the occurrence of the impact. Number of data showing a value equal to or greater than a predetermined torque value when sampling a predetermined number of data at a fixed sampling interval from the rising edge of the first torque pulse of the plurality of torque pulses That is, the impact-type screw tightening is characterized in that the correction coefficient for detecting the number of extracted data and calculating the fastening force obtained by the first impact is calculated as a function of the number of extracted data. apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2931094A JPH07237145A (en) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | Impact type screw tightening device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2931094A JPH07237145A (en) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | Impact type screw tightening device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07237145A true JPH07237145A (en) | 1995-09-12 |
Family
ID=12272654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2931094A Abandoned JPH07237145A (en) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | Impact type screw tightening device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07237145A (en) |
-
1994
- 1994-02-28 JP JP2931094A patent/JPH07237145A/en not_active Abandoned
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|---|---|---|---|
| A762 | Written abandonment of application |
Effective date: 20040128 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 |