JP7213108B2 - Fastening system and fastening method - Google Patents
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Description
本発明は、締結システム及び締結方法に関する。 The present invention relates to fastening systems and fastening methods.
ナットをボルトに対して押圧しながら弛緩方向に回転させる逆回転動作の際に発生する振動の有無に基づいて、ナットとボルトとの間に発生し得る噛み込み現象が起きることを抑制することができるナット締結方法が知られている（特許文献１参照）。 It is possible to suppress the occurrence of a jamming phenomenon that can occur between the nut and the bolt based on the presence or absence of vibration that occurs during the reverse rotation operation in which the nut is pressed against the bolt and rotated in the loosening direction. There is known a nut fastening method that can be used (see Patent Document 1).
特許文献１に記載の方法では、ナットの回転軸方向がボルトの回転軸方向に対して傾斜している場合に、ナット締結の信頼性が低下する可能性があるという問題があった。また、同様に、ボルトの回転軸方向がナットの回転軸方向に対して傾斜している場合に、ボルト締結の信頼性が低下する可能性があるという問題も懸念されていた。
In the method described in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ナット及びボルトのうちいずれか一方を締結部材とし、ナット及びボルトのうちいずれか他方を被締結部材として、締結部材を被締結部材に締結する場合であって、締結部材の回転軸方向が被締結部材の回転軸方向に対して傾斜して供給される場合でも、締結部材の締結の信頼性の低下を抑制することができる締結システム及び締結方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and uses one of the nut and the bolt as a fastening member, the other of the nut and the bolt as a member to be fastened, and fastens the fastening member to the member to be fastened. A fastening system capable of suppressing a decrease in the reliability of fastening of a fastening member even when the rotation axis direction of the fastening member is inclined with respect to the rotation axis direction of the member to be fastened, and The purpose is to provide a fastening method.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、締結システムは、ナット及びボルトのうちいずれか一方を締結部材とし、前記ナット及び前記ボルトのうちいずれか他方を被締結部材として、前記締結部材を前記被締結部材に締結する締結システムであって、前記締結部材を保持し、保持した前記締結部材を前記被締結部材に対して押圧しながら回転軸周りに回転させる締結部材ランナと、前記締結部材ランナの位置変化及び前記締結部材ランナへの反力を検出する物理量検出装置と、前記締結部材ランナの傾斜角を変更する締結部材ランナ傾斜装置と、前記締結部材ランナ、前記物理量検出装置及び前記締結部材ランナ傾斜装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記締結部材を前記被締結部材に対して押圧しながら弛緩方向に回転させる逆回転動作を前記締結部材ランナに実行させ、前記逆回転動作の際に生じる前記締結部材の前記被締結部材に対する押上現象における押上情報を前記物理量検出装置に検出させ、前記押上情報に基づいて、前記締結部材ランナの回転軸方向の前記被締結部材の回転軸方向に対する傾斜状態を算出し、算出した前記傾斜状態に基づいて、前記締結部材ランナ傾斜装置に前記傾斜状態を解消させ、前記傾斜状態を解消させた状態で、前記締結部材ランナにより前記締結部材を前記被締結部材に締結させる、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a fastening system uses one of a nut and a bolt as a fastening member, and the other of the nut and the bolt as a member to be fastened, the fastening member to the member to be fastened, comprising: a fastening member runner that holds the fastening member and rotates the held fastening member around a rotation axis while pressing the fastening member against the member to be fastened; A physical quantity detection device for detecting a change in the position of a member runner and a reaction force to the fastening member runner, a fastening member runner inclination device for changing an inclination angle of the fastening member runner, the fastening member runner, the physical quantity detection device, and the a control device for controlling a fastening member runner tilting device, wherein the controller causes the fastening member runner to perform a reverse rotation operation of rotating the fastening member in a loosening direction while pressing the fastening member against the member to be fastened. causing the physical quantity detection device to detect push-up information in a push-up phenomenon of the fastening member with respect to the to-be-fastened member that occurs during the reverse rotation operation; A tilted state of the fastening member with respect to the rotation axis direction is calculated, and based on the calculated tilted state, the fastening member runner tilting device is caused to cancel the tilted state. The fastening member is fastened to the member to be fastened by.
この構成によれば、締結部材の回転軸方向の被締結部材の回転軸方向に対する傾斜状態を算出して、この傾斜状態を解消させ、傾斜状態を解消させた状態で締結部材の締結をすることができるので、締結部材の回転軸方向が被締結部材の回転軸方向に対して傾斜して供給される場合でも、締結部材の締結の信頼性の低下を抑制することができる。 According to this configuration, the tilted state of the rotational axis direction of the fastening member with respect to the rotational axis direction of the member to be fastened is calculated, the tilted state is eliminated, and the fastening member is fastened in the state where the tilted state is eliminated. Therefore, even when the direction of the rotation axis of the fastening member is inclined with respect to the direction of the rotation axis of the member to be fastened, it is possible to suppress deterioration in the reliability of the fastening of the fastening member.
この構成において、前記制御装置は、前記逆回転動作の際の前記押上情報の１つのパラメータである前記締結部材ランナの前記位置変化に基づいて、前記傾斜状態の１つのパラメータである前記締結部材ランナの回転軸方向の前記被締結部材の回転軸方向に対する傾斜角を算出し、前記逆回転動作の際の前記押上情報のもう１つのパラメータである前記締結部材ランナへの反力に基づいて、前記傾斜状態のもう１つのパラメータである前記締結部材ランナの回転軸方向の前記被締結部材の回転軸方向に対する傾斜方向を算出し、前記傾斜方向において、前記傾斜角を解消する方向に、前記締結部材ランナ傾斜装置に前記締結部材ランナの傾斜角を変更させる、ことが好ましい。この構成によれば、締結部材の回転軸方向の被締結部材の回転軸方向に対する傾斜状態をより詳細により正確に算出することができるので、締結部材の回転軸方向が被締結部材の回転軸方向に対して傾斜して供給される場合でも、締結部材の締結の信頼性の低下をさらに抑制することができる。 In this configuration, the control device controls the position of the fastening member runner, which is one parameter of the tilted state, based on the change in the position of the fastening member runner, which is one parameter of the push-up information during the reverse rotation operation. to the rotational axis direction of the member to be fastened, and based on the reaction force to the fastening member runner, which is another parameter of the push-up information during the reverse rotation operation, the An inclination direction of the rotation axis direction of the fastening member runner with respect to the rotation axis direction of the member to be fastened, which is another parameter of the inclination state, is calculated, and in the inclination direction, the fastening member is moved in a direction that cancels the inclination angle. Preferably, a runner tilting device changes the tilting angle of the fastening member runner. According to this configuration, it is possible to more accurately calculate the inclination state of the rotation axis direction of the fastening member with respect to the rotation axis direction of the fastened member. It is possible to further suppress deterioration in the reliability of the fastening of the fastening member even when the fastening member is supplied at an angle with respect to the fastening member.
この構成において、前記締結部材ランナを移動させる締結部材ランナ移動装置と、前記締結部材を締結する前記被締結部材を検出する被締結部材検出装置と、をさらに備え、前記制御装置は、前記締結部材ランナ移動装置及び前記被締結部材検出装置を更に制御し、前記被締結部材検出装置に前記被締結部材を検出させ、前記被締結部材検出装置に検出させた前記被締結部材の情報に基づいて、前記締結部材ランナ移動装置により前記締結部材ランナを前記被締結部材の回転軸方向から前記被締結部材に接近移動させる、ことが好ましい。この構成によれば、締結部材を被締結部材に接近移動させた際の締結部材の回転軸方向の被締結部材の回転軸方向に対する傾斜を抑制することができるので、締結部材の回転軸方向が被締結部材の回転軸方向に対して傾斜して供給される場合でも、締結部材の締結の信頼性の低下をさらに抑制することができる。 This configuration further includes a fastening member runner moving device that moves the fastening member runner, and a fastened member detection device that detects the fastened member that fastens the fastening member. further controlling the runner moving device and the fastened member detection device, causing the fastened member detection device to detect the fastened member, and based on the information of the fastened member detected by the fastened member detection device, It is preferable that the fastening member runner moving device moves the fastening member runner closer to the fastening member from the rotation axis direction of the fastening member. According to this configuration, it is possible to suppress the inclination of the rotation axis direction of the fastening member with respect to the rotation axis direction of the to-be-fastened member when the fastening member is moved closer to the to-be-fastened member. It is possible to further suppress deterioration in reliability of fastening of the fastening member even when the fastening member is supplied at an angle with respect to the rotation axis direction of the fastening member.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、締結方法は、ナット及びボルトのうちいずれか一方を締結部材とし、前記ナット及び前記ボルトのうちいずれか他方を被締結部材として、前記締結部材を前記被締結部材に締結する締結方法であって、前記締結部材を前記被締結部材に対して押圧しながら弛緩方向に回転させる逆回転動作を実行する逆回転動作ステップと、前記逆回転動作の際に生じる前記締結部材の前記被締結部材に対する押上現象における押上情報を検出する押上情報検出ステップと、前記押上情報に基づいて、前記締結部材の回転軸方向の前記被締結部材の回転軸方向に対する傾斜状態を算出する傾斜算出ステップと、算出した前記傾斜状態に基づいて、前記傾斜状態を解消する傾斜状態解消ステップと、前記傾斜状態を解消させた状態で、前記締結部材を前記被締結部材に締結する締結ステップと、を有することを特徴とする。この構成によれば、本発明に係る締結システムと同様に、締結部材の回転軸方向の被締結部材の回転軸方向に対する傾斜状態を算出して、この傾斜状態を解消させ、傾斜状態を解消させた状態で締結部材の締結をすることができるので、締結部材の回転軸方向が被締結部材の回転軸方向に対して傾斜して供給される場合でも、締結部材の締結の信頼性の低下を抑制することができる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a fastening method uses one of a nut and a bolt as a fastening member, and the other of the nut and the bolt as a member to be fastened, the fastening member to the member to be fastened, comprising: a reverse rotation operation step of performing a reverse rotation operation of rotating the fastening member in a loosening direction while pressing against the member to be fastened; a push-up information detection step of detecting push-up information in a push-up phenomenon of the fastening member with respect to the member to be fastened that occurs at the same time; a tilt calculation step of calculating a tilt state; a tilt state canceling step of canceling the tilt state based on the calculated tilt state; and a fastening step for fastening. According to this configuration, similarly to the fastening system according to the present invention, the tilted state of the rotation axis direction of the fastening member with respect to the rotation axis direction of the fastened member is calculated, and the tilted state is canceled. Therefore, even if the direction of rotation of the fastening member is tilted with respect to the direction of the rotation axis of the member to be fastened, the reliability of the fastening of the fastening member does not deteriorate. can be suppressed.
本発明によれば、ナット及びボルトのうちいずれか一方を締結部材とし、ナット及びボルトのうちいずれか他方を被締結部材として、締結部材を被締結部材に締結する場合であって、締結部材の回転軸方向が被締結部材の回転軸方向に対して傾斜して供給される場合でも、締結部材の締結の信頼性の低下を抑制することができる締結システム及び締結方法を提供することができる。 According to the present invention, one of the nut and the bolt is used as the fastening member, and the other of the nut and the bolt is used as the fastening member, and the fastening member is fastened to the fastening member. It is possible to provide a fastening system and a fastening method capable of suppressing a decrease in the reliability of fastening of fastening members even when the rotating shaft direction is inclined with respect to the rotating shaft direction of the fastened member.
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment which concerns on this invention is described in detail based on drawing. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, components in the embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art, or those that are substantially the same. Furthermore, the components described below can be combined as appropriate.
［実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係る締結システム１００の構成図である。締結システム１００は、ナット及びボルトのうちいずれか一方を締結部材１とし、ナット及びボルトのうちいずれか他方を被締結部材３として、締結部材１を被締結部材３に締結するシステムであり、図１に示す実施形態では、締結部材１としてナットを、被締結部材３としてボルトを選択した場合の形態について説明する。なお、締結システム１００は、締結部材１としてナットを、被締結部材３としてボルトを選択して、ナットをボルトに締結する場合の図１に示す形態に限定されず、締結部材１としてボルトを、被締結部材３としてナットを選択して、ボルトをナットに締結する場合の形態であってもよい。締結システム１００は、図１に示すように、締結部材ランナ１０と、物理量検出装置２０と、締結部材ランナ傾斜装置３０と、締結部材ランナ移動装置４０と、被締結部材検出装置５０と、制御装置６０と、を備える。締結システム１００は、締結部材１の回転軸方向の被締結部材３の回転軸方向に対する傾斜状態を算出して、この傾斜状態を解消させ、傾斜状態を解消させた状態で締結部材１を被締結部材３に締結をするシステムである。なお、締結部材１の内側に形成された螺旋状のねじ溝と被締結部材３の外側に形成された螺旋状のねじ溝とは、互いに螺合する。
[Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram of a
ここで、傾斜状態とは、締結部材１の回転軸方向が、被締結部材３の回転軸方向に対して要求された姿勢状態に対して所定の閾値より大きな角度で傾斜している状態であることを言い、傾斜状態を解消するとは、傾斜状態にある締結部材１の回転軸方向が、被締結部材３の回転軸方向に対して要求された姿勢状態に補正されることを言う。また、締結部材１の回転軸方向が、被締結部材３の回転軸方向に対して要求された姿勢状態に対して所定の閾値以下の角度でしか傾斜していない状態を、締結部材１が傾斜していない状態であるとして説明する。
Here, the tilted state is a state in which the rotational axis direction of the fastening
また、締結部材１の傾斜状態は、本実施形態では、傾斜角と、傾斜方向との２つのパラメータで客観的に表示される。締結部材１の傾斜角は、締結部材１の回転軸方向と、被締結部材３の回転軸方向とが形成する角度のことを指す。締結部材１の傾斜方向は、締結部材１の回転軸方向の被締結部材３の回転軸方向に対して傾斜角だけ傾斜している方向のことを指す。
Further, in this embodiment, the tilted state of the
図２は、図１の締結システム１００によって締結部材の締結が施される被締結部材ユニット２の一例を示す概略図である。被締結部材ユニット２は、被締結部材３としてボルトを選択した場合の形態の一例であり、図２に示すように、水平方向であるＸＹ平面に沿って延びる板部２－１と、板部２－１から鉛直方向上方である＋Ｚ方向に立設された被締結部材３－１，３－２，３－３，３－４，３－５，３－６と、を備える。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a fastened
被締結部材３－１，３－２，３－３，３－４，３－５，３－６は、いずれも、外周部に螺旋状のねじ溝が形成されたボルトであり、例えば、スタッドボルトが好適に使用される。被締結部材３－１，３－２，３－３，３－４，３－５，３－６は、外径（被締結部材３としてナットを選択した場合には内径）及びねじ溝のピッチ等の被締結部材に関するパラメータが、互いに異なっていてもよく、互いに同一であってもよい。被締結部材３－１，３－２，３－３，３－４，３－５，３－６の被締結部材に関するパラメータに応じて、被締結部材３－１，３－２，３－３，３－４，３－５，３－６に締結される締結部材１の仕様は、適宜選択される。以下において、被締結部材３－１，３－２，３－３，３－４，３－５，３－６を区別する必要が無い場合には、適宜、被締結部材３と略記する。 Each of the fastened members 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, 3-5, and 3-6 is a bolt having a helical thread groove formed on its outer periphery. Bolts are preferably used. The fastened members 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, 3-5, and 3-6 have an outer diameter (inner diameter if a nut is selected as the fastened member 3) and a pitch of the thread groove. parameters relating to the members to be fastened such as may be different from each other or may be the same as each other. According to the parameters related to the members to be fastened 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, 3-5, 3-6, the members to be fastened 3-1, 3-2, 3-3 , 3-4, 3-5, and 3-6 are appropriately selected. Hereinafter, when there is no need to distinguish between the members to be fastened 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, 3-5, and 3-6, they are abbreviated as members to be fastened 3 as appropriate.
本実施形態では、被締結部材ユニット２の板部２－１を水平方向であるＸＹ平面に沿って、板部２－１に立設された被締結部材３を鉛直方向上方である＋Ｚ方向に向けて載置し、被締結部材３を板部材４の所定の貫通孔４－１に挿通して、締結部材１を鉛直方向下方である－Ｚ方向に向けて被締結部材３に締結することで、板部材４を締結部材１と被締結部材ユニット２の板部２－１とで挟み込むようにして固定する形態について説明する。
In this embodiment, the plate portion 2-1 of the fastened
なお、本実施形態では、説明を簡単にするため、被締結部材ユニット２について、板部２－１をＸＹ平面に沿って延びる平面であり、被締結部材３－１，３－２，３－３，３－４，３－５，３－６の立設方向を鉛直方向上方である＋Ｚ方向であると比較的単純な形状で仮定して説明するが、本発明はこれに限定されない。締結部材１の回転軸方向の被締結部材３の回転軸方向に対する傾斜状態を解消させるという性質のシステムであるという特性を有する本発明の実施形態に係る締結システム１００にとっては、むしろ、被締結部材ユニット２について、板部２－１が複雑な曲面形状であったり、被締結部材３－１，３－２，３－３，３－４，３－５，３－６の立設方向が斜め方向を向いていたりする方が、後述する本発明の実施形態に係る締結システム１００がもたらす作用効果をより顕著に発揮するという点では、好ましい。
In this embodiment, for simplicity of explanation, the
本実施形態で締結システム１００による締結方法に供される被締結部材ユニット２は、具体的には、エンジンを耐熱補強する耐熱補強部材や、エンジンを耐圧補強する耐圧補強部材等が例示される。また、本実施形態で締結システム１００による締結方法に供される板部材４は、被締結部材３に締結部材１を締結することで締結部材１と被締結部材ユニット２の板部２－１とで挟み込むようにして固定される部材であり、被締結部材ユニット２によって耐熱補強や耐圧補強が施されるエンジンの構造部材が例示される。被締結部材ユニット２としてエンジンを耐熱補強する耐熱補強部材やエンジンを耐圧補強する耐圧補強部材等が採用され、板部材４として耐熱補強や耐圧補強が施されるエンジンの構造部材が採用される場合、被締結部材３に締結部材１を締結する箇所が著しく多くなるので、後述する本発明の実施形態に係る締結システム１００がもたらす作用効果をより顕著に発揮するという点では、好ましい形態となる。
The fastened
締結部材ランナ１０は、制御装置６０によって、保持動作、押圧動作、回転動作が制御される。締結部材ランナ１０は、締結部材１を保持したり、保持していた締結部材１の保持状態を解消したりすることができる。締結部材ランナ１０は、締結部材１としてナットを選択した本実施形態である場合、例えば、ナットランナを好適に使用することができる。なお、締結部材ランナ１０は、締結部材１としてボルトを選択した場合には、例えば、ボルトランナを好適に使用することができる。
The
締結部材ランナ１０は、保持した締結部材１を被締結部材３に対して押圧しながら、回転軸周りに回転させる。締結部材ランナ１０は、具体的には、保持した締結部材１を、被締結部材３に対して押圧しながら、回転軸周りに弛緩方向に回転させることで、被締結部材３のねじ溝の上端部に締結部材１のねじ溝の下端部を沿わせる逆回転動作を実行することができる。また、締結部材ランナ１０は、保持した締結部材１を、被締結部材３に対して押圧しながら、回転軸周りに締結方向に回転させることで、被締結部材３のねじ溝に締結部材１のねじ溝を螺合させて、締結部材１を被締結部材３に締結する締結動作を実行することができる。
The
締結部材ランナ１０の回転軸と、締結部材ランナ１０によって保持された締結部材１の回転軸とは、互いに一致する。このことから、本実施形態に係る締結部材１の傾斜角は、締結部材ランナ１０の回転軸方向と、被締結部材３の回転軸方向とが形成する角度として表すこともできる。また、締結部材ランナ１０の傾斜角を変更することで、締結部材１の傾斜角を連動して変更することができる。
The rotation axis of the
物理量検出装置２０は、制御装置６０によって、検出動作が制御される。物理量検出装置２０は、締結部材ランナ１０の鉛直方向上側に取り付けられており、締結部材ランナ１０の位置変化及び締結部材ランナ１０への力を検出する。物理量検出装置２０は、具体的には、締結部材ランナ１０の軸方向への位置変化を検出する変位センサと、締結部材ランナ１０への力を検出する力覚センサとを含んで構成される。変位センサは、レーザ式、ＬＥＤ式、超音波式、接触式、渦電流式等の周知のものが好適に用いられる。力覚センサは、周知のＸＹＺ３方向の力及びモーメントを検出可能な６軸センサが好適に用いられ、検出したＸＹＺ３方向の力及びモーメントの情報に基づいて、締結部材ランナ１０への力、例えば、締結部材ランナ１０への反力を検出することができる。
The detection operation of the physical quantity detection device 20 is controlled by the control device 60 . The physical quantity detection device 20 is attached to the upper side of the
締結部材ランナ傾斜装置３０は、制御装置６０によって、傾斜角変更動作が制御される。締結部材ランナ傾斜装置３０は、物理量検出装置２０を介して締結部材ランナ１０の鉛直方向上側に取り付けられており、締結部材ランナ１０の傾斜角を変更する装置である。締結部材ランナ傾斜装置３０は、締結部材ランナ１０の傾斜角を変更することに伴って、締結部材１の傾斜角を同時に変更することができる。締結部材ランナ傾斜装置３０は、自動ゴニオステージが好適なものとして例示される。
The fastening member runner tilting device 30 has its tilting angle changing operation controlled by the control device 60 . The fastening member runner inclination device 30 is attached above the
締結部材ランナ移動装置４０は、制御装置６０によって、移動動作が制御される。締結部材ランナ移動装置４０は、締結部材ランナ傾斜装置３０に取り付けられており、締結部材ランナ傾斜装置３０とともに締結部材ランナ１０を、３次元的に移動させる装置である。締結部材ランナ移動装置４０は、締結部材ランナ傾斜装置３０によって制御された締結部材ランナ１０の立体角を維持した状態で、締結部材ランナ１０を、水平方向であるＸ軸方向またはＹ軸方向に沿って移動させたり、鉛直方向であるＺ軸方向に沿って移動させたりすることができる。また、締結部材ランナ移動装置４０は、常に、締結部材ランナ１０の３次元的な位置の情報を取得することができる。締結部材ランナ移動装置４０は、ロボットアーム及びクレーンのアーム等が好適なものとして例示される。
The moving operation of the fastening member
また、締結部材ランナ傾斜装置３０及び締結部材ランナ移動装置４０は、一体化されて設けられてもよく、具体的には、位置及び角度を調整することが可能な多軸のロボットアーム及び多軸のクレーンのアーム等が好適なものとして例示される。
Further, the fastening member runner tilting device 30 and the fastening member
被締結部材検出装置５０は、制御装置６０によって、被締結部材検出動作が制御される。被締結部材検出装置５０は、締結部材ランナ１０に対して水平方向に隣接した位置に、鉛直方向下方に向けて取り付けられており、被締結部材３を検出する装置である。被締結部材検出装置５０は、締結部材ランナ移動装置４０により、締結部材ランナ１０、物理量検出装置２０及び締結部材ランナ傾斜装置３０と共に、移動する。被締結部材検出装置５０は、光学カメラ及びレーザーカメラ等の撮像装置が好適なものとして例示され、このような撮像装置である場合、被締結部材３を鉛直方向上側から撮像し、撮像した画像を解析することで、被締結部材３の位置、並びに、外径（被締結部材３としてナットを選択した場合には内径）及びねじ溝のピッチ等の被締結部材に関するパラメータ等を検出することができる。
The operation of detecting a fastened member of the fastened
締結システム１００は、本実施形態に係る締結方法に関する情報の入力を受け付ける入力装置７０をさらに備えていてもよい。また、締結システム１００は、本実施形態に係る締結方法に関する情報を出力する出力装置８０をさらに備えていてもよい。
The
入力装置７０は、高機能携帯電話（いわゆる、スマートフォン）を含む携帯電話機、タブレット端末、ノート型またはデスクトップ型のＰＣ（Personal Computer）、携帯情報端末であるＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、及び、眼鏡型や時計型のウェアラブルデバイス（Wearable Device）等に例示される情報処理端末である。 The input device 70 includes a mobile phone including a high-performance mobile phone (so-called smart phone), a tablet terminal, a notebook or desktop PC (Personal Computer), a PDA (Personal Digital Assistant) which is a mobile information terminal, and a glasses type. and a watch-type wearable device.
入力装置７０は、制御装置６０が実施形態に係る締結方法に関する各種電算処理を実行する際に必要となる各種情報を入力するための機能、例えば、制御装置６０から送信される各種情報の入力を受け付けるための入力画面等を入力装置７０の表示部に表示する機能、及び、入力を受け付けた各種情報を制御装置６０に送信する機能を有する。入力装置７０は、これらの様々な機能を、制御装置６０を利用するためのソフトウェアまたはアプリケーションを実行したり、制御装置６０を利用するためのインターネットブラウザ機能を実行したりすることで、実現する。 The input device 70 has a function for inputting various information necessary when the control device 60 executes various computational processes related to the fastening method according to the embodiment, for example, inputting various information transmitted from the control device 60. It has a function of displaying an input screen or the like for acceptance on the display unit of the input device 70 and a function of transmitting various types of information accepted as input to the control device 60 . The input device 70 implements these various functions by executing software or applications for using the control device 60 or by executing an Internet browser function for using the control device 60.
出力装置８０は、受信した情報に基づいて、文字、画像、動画等により表示する。出力装置８０は、制御装置６０が実行する実施形態に係る締結方法に関する各種電算処理の結果として得られる出力情報を出力するための機能、例えば、制御装置６０から出力された出力情報を受信する機能、及び、出力情報に基づく出力画面等を出力装置８０の表示部に表示する機能を有する。出力装置８０は、これらの様々な機能を、制御装置６０を利用するためのソフトウェアまたはアプリケーションを実行したり、制御装置６０を利用するためのインターネットブラウザ機能を実行したりすることで、実現する。 The output device 80 displays characters, images, moving images, etc. based on the received information. The output device 80 has a function of outputting output information obtained as a result of various computational processing related to the fastening method according to the embodiment executed by the control device 60, for example, a function of receiving output information output from the control device 60. , and a function of displaying an output screen or the like based on the output information on the display unit of the output device 80 . The output device 80 implements these various functions by executing software or applications for using the control device 60 or by executing an Internet browser function for using the control device 60.
なお、締結システム１００は、本実施形態では、入力装置７０と出力装置８０とを別々に設けたが、本発明はこれに限定されず、入力装置７０と出力装置８０とが一体化された形態であってもよい。この場合、例えば、入力装置７０の表示部が出力装置８０として機能する。
Although the
制御装置６０は、各装置、すなわち、締結部材ランナ１０、物理量検出装置２０、締結部材ランナ傾斜装置３０、締結部材ランナ移動装置４０、被締結部材検出装置５０、入力装置７０及び出力装置８０と電気的に接続されており、これらの各装置の動作を制御する。
The control device 60 controls each device, that is, the
制御装置６０は、締結システム１００を制御するコンピュータシステムを含む情報処理装置である。制御装置６０は、図１に示すように、処理部６１と、記憶部６２と、情報通信インターフェイス６３と、を有する。
Control device 60 is an information processing device including a computer system that controls
処理部６１は、コントローラ（controller）であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等によって、制御装置６０内部の記憶装置である記憶部６２に記憶されている各種プログラム（締結プログラムの一例に相当）がＲＡＭ（Random Access Memory）を作業領域として実行されることにより実現される。また、処理部６１は、例えば、コントローラであり、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実現される。処理部６１は、各装置からの情報の入力を受け付けたり、制御装置６０と電気的に接続されている出力装置８０に締結システム１００に関する各種パラメータ、計測結果、及び算出結果等の情報の出力を行ったりする情報通信インターフェイス６３が接続されている。
The
処理部６１は、図１に示すように、記憶部６２及び情報通信インターフェイス６３と、互いに情報通信可能に電気的に接続されており、これらの各構成要素をそれぞれ制御する制御部として機能する。すなわち、処理部６１は、記憶部６２とともに、制御部として機能して、本発明の実施形態に係る締結方法を締結システム１００に実行させるものである。
As shown in FIG. 1, the
処理部６１は、図１に示すように、保持動作制御部６４と、逆回転動作制御部６５と、押上情報検出部６６と、傾斜算出部６７と、傾斜状態解消部６８と、締結動作制御部６９と、を有する。処理部６１に含まれる各部、すなわち、保持動作制御部６４、逆回転動作制御部６５、押上情報検出部６６、傾斜算出部６７、傾斜状態解消部６８及び締結動作制御部６９は、いずれも、処理部６１が締結プログラムを実行することにより、実現される機能部である。なお、処理部６１に含まれる各部の具体的な機能は、実施形態に係る締結方法の詳細な説明と併せて、説明する。
As shown in FIG. 1, the
記憶部６２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory)、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。記憶部６２は、締結システム１００の各装置を制御するための制御信号の生成処理に必要な各種出力処理情報、及び、締結システム１００の各装置から得られる受信信号の解析処理に必要な各種入力処理情報を記憶する。また、記憶部６２は、締結システム１００の各装置から得られる受信信号を解析して得られる各種入力情報を、随時記憶する。
The
情報通信インターフェイス６３は、処理部６１と、制御装置６０と電気的に接続されている各装置とを、互いに情報通信可能に接続している。情報通信インターフェイス６３は、締結部材ランナ１０が有する締結部材１の保持動作、押圧動作、回転動作に関する情報を、締結部材ランナ１０から受信して処理部６１に送信する。また、情報通信インターフェイス６３は、物理量検出装置２０が検出した締結部材ランナ１０の位置変化及び締結部材ランナ１０への反力の情報を物理量検出装置２０から受信して処理部６１に送信する。また、情報通信インターフェイス６３は、締結部材ランナ傾斜装置３０が取得した締結部材ランナ１０の傾斜角の情報を締結部材ランナ傾斜装置３０から受信して処理部６１に送信する。また、情報通信インターフェイス６３は、締結部材ランナ移動装置４０が取得した締結部材ランナ１０の３次元的な位置の情報を締結部材ランナ移動装置４０から受信して処理部６１に送信する。また、情報通信インターフェイス６３は、被締結部材検出装置５０が検出した被締結部材３の位置、並びに、外径（被締結部材３としてナットを選択した場合には内径）及びねじ溝のピッチ等の被締結部材に関するパラメータ等の情報を被締結部材検出装置５０から受信して処理部６１に送信する。また、情報通信インターフェイス６３は、入力装置７０から入力を受け付けた各種情報を入力装置７０から受信して処理部６１に送信する。
The
情報通信インターフェイス６３は、処理部６１で生成される各情報、例えば、各装置を制御するための制御信号を処理部６１から受信し、それぞれ、各装置に向けて送信する。また、情報通信インターフェイス６３は、処理部６１で生成される実施形態に係る締結方法に関する各種電算処理の結果として得られる出力情報を処理部６１から受信し、出力装置８０に向けて送信する。
The
実施形態に係る締結システム１００の作用について以下に説明する。図３は、本発明の実施形態に係る締結方法を示すフローチャートである。締結システム１００によって実行される締結方法について、締結システム１００の制御装置６０の処理部６１における各部の詳細な機能と併せて、以下に説明する。
The operation of the
本発明の実施形態に係る締結方法は、締結部材１を被締結部材３に締結する方法であり、図３に示すように、締結部材保持ステップＳ１１と、逆回転動作ステップＳ１２と、押上情報検出ステップＳ１３と、傾斜算出ステップＳ１４と、傾斜状態解消ステップＳ１５と、締結ステップＳ１６と、を有する。
A fastening method according to an embodiment of the present invention is a method of fastening a
締結部材保持ステップＳ１１は、保持動作制御部６４が、締結部材ランナ１０に、被締結部材３と螺合する締結部材１を保持させるステップである。
The fastening member holding step S<b>11 is a step in which the holding
締結部材保持ステップＳ１１では、保持動作制御部６４が、まず、保持する締結部材１についての内径（締結部材１としてボルトを選択した場合には外径）及びねじ溝のピッチ等の締結部材に関するパラメータの情報を取得する。締結部材保持ステップＳ１１では、保持動作制御部６４が、次に、締結部材ランナ移動装置４０を制御して、取得した締結部材に関するパラメータを有する締結部材１の供給部へ締結部材ランナ１０を移動させる。締結部材保持ステップＳ１１では、保持動作制御部６４が、その次に、締結部材ランナ１０を制御して、当該パラメータを有する締結部材１を締結部材ランナ１０に保持させる。締結部材保持ステップＳ１１では、保持動作制御部６４が、最後に、締結部材ランナ移動装置４０を制御して、当該パラメータを有する締結部材１を保持させた締結部材ランナ１０を、被締結部材３の位置へ移動させる。
In the fastening member holding step S11, the holding
なお、締結部材保持ステップＳ１１では、保持動作制御部６４が、３種類の方法で、保持する締結部材１についての内径（締結部材１としてボルトを選択した場合には外径）及びねじ溝のピッチ等の締結部材に関するパラメータの情報、並びに、締結部材１を保持させた締結部材ランナ１０を移動させる位置の情報を取得することができる。１種類目の方法では、保持動作制御部６４が、被締結部材検出装置５０を制御して、被締結部材検出装置５０に被締結部材３を検出させることで、被締結部材３についての位置、並びに、外径（被締結部材３としてナットを選択した場合には内径）及びねじ溝のピッチ等の被締結部材に関するパラメータの情報を取得し、当該被締結部材に関するパラメータの情報に基づいて、被締結部材３と螺合する締結部材１についての締結部材に関するパラメータの情報を取得する方法である。２種類目の方法では、保持動作制御部６４が、入力装置７０を介して、締結部材１についての締結部材に関するパラメータの情報及び移動させる位置の情報の入力を受け付けることで、これらの情報を取得する方法である。３種類目の方法では、保持動作制御部６４が、予め制御装置６０の記憶部６２に記憶されている締結部材１についての締結部材に関するパラメータの情報及び移動させる位置の情報を、記憶部６２から取得する方法である。
In the fastening member holding step S11, the holding
また、締結部材保持ステップＳ１１では、保持動作制御部６４が、被締結部材検出装置５０に被締結部材３を検出させた場合、被締結部材検出装置５０に検出させた被締結部材３についての位置、並びに、外径（被締結部材３としてナットを選択した場合には内径）及びねじ溝のピッチ等の被締結部材に関するパラメータの情報に基づいて、締結部材ランナ移動装置４０により、締結部材ランナ１０を被締結部材３の回転軸方向から被締結部材３に接近移動させることが好ましく、この場合、締結部材１を被締結部材３に接近移動させた際の締結部材１の回転軸方向の被締結部材３の回転軸方向に対する傾斜を抑制することができる。
Further, in the fastening member holding step S11, when the holding
逆回転動作ステップＳ１２は、逆回転動作制御部６５が、締結部材ランナ１０を制御することで、締結部材ランナ１０に保持された締結部材１を被締結部材３に対して押圧しながら弛緩方向に回転させる逆回転動作を実行するステップである。
In the reverse rotation operation step S12, the reverse rotation operation control unit 65 controls the
逆回転動作ステップＳ１２は、詳細には、押圧ステップＳ１２－１と、弛緩方向回転ステップＳ１２－２と、押上現象引起ステップＳ１２－３と、を有する。図４は、図３の締結方法を説明する説明図である。逆回転動作ステップＳ１２の詳細について、図４を用いて以下に説明する。 The reverse rotation operation step S12 has, in detail, a pressing step S12-1, a relaxation direction rotation step S12-2, and a lifting phenomenon inducing step S12-3. 4A and 4B are explanatory diagrams for explaining the fastening method of FIG. 3. FIG. Details of the reverse rotation operation step S12 will be described below with reference to FIG.
押圧ステップＳ１２－１は、逆回転動作制御部６５が、締結部材ランナ１０を制御することで、締結部材ランナ１０に保持された締結部材１を被締結部材３に対して押圧する押圧状態を形成するステップである。押圧ステップＳ１２－１では、より詳細には、図４の１番左側に示すように、逆回転動作制御部６５が、締結部材ランナ１０に保持された締結部材１のねじ山の被締結部材３と対向している側の領域を、被締結部材３のねじ山の締結部材１と対向している側の領域に対して、まず接触させて、その後、互いに相対的に回転動作が可能な程度に押圧することで、締結部材１の被締結部材３に対する弛緩方向の回転に従って押上現象を引き起こすことが可能な図４の左側から２番目に示すような状態を形成する。
In the pressing step S12-1, the reverse rotation operation control unit 65 controls the
弛緩方向回転ステップＳ１２－２は、逆回転動作制御部６５が、締結部材ランナ１０を制御することで、押圧ステップＳ１２－１で形成した押圧状態を維持しながら、締結部材ランナ１０を被締結部材３に対して弛緩方向に回転させることで、締結部材ランナ１０に保持された締結部材１を被締結部材３に対して弛緩方向に回転させるステップである。弛緩方向回転ステップＳ１２－２では、より詳細には、図４の左側から２番目に示すように、逆回転動作制御部６５が、締結部材ランナ１０に保持された締結部材１のねじ山の被締結部材３と対向している側の領域を、被締結部材３のねじ山の締結部材１と対向している側の領域に対して、接触した状態を維持して、相対的に弛緩方向に移動させて沿わせる。これにより、締結部材ランナ１０に保持された締結部材１のねじ山の被締結部材３と対向している側の領域が、被締結部材３のねじ山の締結部材１と対向している側の領域の上を滑り、被締結部材３のねじ山の螺旋方向の上側に向かって移動する。
In the loosening direction rotation step S12-2, the reverse rotation operation control unit 65 controls the
押上現象引起ステップＳ１２－３は、逆回転動作制御部６５が、締結部材ランナ１０を制御することで、弛緩方向回転ステップＳ１２－２で被締結部材３のねじ山上を移動する締結部材１のねじ山が、被締結部材３のねじ山に対して押上現象を引き起こさせるステップである。押上現象引起ステップＳ１２－３では、より詳細には、図４の中央に示すように、逆回転動作制御部６５が、被締結部材３のねじ山上を移動する締結部材１のねじ山の先端部分が、被締結部材３のねじ山の先端を通過して、被締結部材３のねじ山の先端に対して１周期分だけ螺旋方向の下側の領域上に移動するという押上現象を引き起こさせる。
In step S12-3, the reverse rotation operation control unit 65 controls the
押上情報検出ステップＳ１３は、押上情報検出部６６が、物理量検出装置２０を制御することで、逆回転動作ステップＳ１２による逆回転動作の際に生じる締結部材１の被締結部材３に対する押上現象における押上情報を検出するステップである。
In the push-up information detection step S13, the push-up
押上情報検出ステップＳ１３では、具体的には、押上情報検出部６６が、物理量検出装置２０に、押上現象における押上情報として、押上情報の１つのパラメータである締結部材ランナ１０の位置変化と、押上情報のもう１つのパラメータである締結部材ランナ１０への反力とを検出させる。
Specifically, in the push-up information detection step S13, the push-up
図５は、図３の押上情報検出ステップＳ１３を説明する説明図である。図５の上側のグラフは、横軸が時間であり、縦軸が締結部材ランナ１０の軸方向（Ｚ´軸方向）の位置座標であり、物理量検出装置２０の変位センサによって検出される押上情報の１つのパラメータである締結部材ランナ１０の位置変化の情報を示している。図５の下側のグラフは、横軸が時間であり、縦軸が締結部材ランナ１０の反力であり、物理量検出装置２０の力覚センサによって検出される押上情報の１つのパラメータである締結部材ランナ１０の反力の情報を示している。締結部材ランナ１０の反力の情報は、締結部材ランナ１０の反力のＸ´軸方向の成分の情報と、締結部材ランナ１０の反力のＹ´軸方向の成分の情報と、を含む。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the push-up information detection step S13 of FIG. In the upper graph of FIG. 5, the horizontal axis is time, and the vertical axis is the position coordinates in the axial direction (Z′-axis direction) of the
ここで、Ｘ´軸方向、Ｙ´軸方向及びＺ´軸方向は、締結部材ランナ１０及び物理量検出装置２０を基準とした座標系のことを表しており、被締結部材ユニット２及び被締結部材３を基準としたＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向とは異なり、特に、締結部材１の回転軸方向が被締結部材３の回転軸方向に対して傾斜状態にある場合には、Ｘ´軸方向、Ｙ´軸方向及びＺ´軸方向と、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向とは、互いに一致しない座標系となる。
Here, the X'-axis direction, the Y'-axis direction, and the Z'-axis direction represent the coordinate system based on the
図５の上側のグラフにおいて、締結部材ランナ１０の軸方向の位置が徐々に上昇している領域が、逆回転動作に伴い、締結部材ランナ１０に保持された締結部材１のねじ山の被締結部材３と対向している側の領域が、被締結部材３のねじ山の締結部材１と対向している側の領域の上を滑り、被締結部材３のねじ山の螺旋方向の上側に向かって移動していることを示している。また、図５の上側のグラフにおいて、締結部材ランナ１０の軸方向の位置が短時間で急激に下降している領域が、被締結部材３のねじ山上を移動する締結部材１のねじ山の先端部分が、被締結部材３のねじ山の先端を通過して、被締結部材３のねじ山の先端に対して１周期分だけ螺旋方向の下側の領域上に移動するという押上現象を表している。押上情報検出ステップＳ１３では、押上情報検出部６６が、図５の上側のグラフの、締結部材ランナ１０の軸方向の位置が短時間で急激に下降している領域における下降量を、締結部材ランナ１０の位置変化ｌとして検出する。
In the upper graph of FIG. 5 , the region where the axial position of the
締結部材ランナ１０への反力は、締結部材ランナ１０に保持された締結部材１のねじ山の被締結部材３と対向している側の領域が、被締結部材３のねじ山の締結部材１と対向している側の領域に押し付けられることに伴い、締結部材１を保持している締結部材ランナ１０に対して生じる反作用の力である。図５の下側のグラフにおいて、０でない正の値の反力が検出されている領域が、逆回転動作に伴い、締結部材ランナ１０に保持された締結部材１のねじ山の被締結部材３と対向している側の領域が、被締結部材３のねじ山の締結部材１と対向している側の領域の上を滑り、被締結部材３のねじ山の螺旋方向の上側に向かって移動していることに伴い、締結部材ランナ１０への反力が生じていることを示している。また、図５の下側のグラフにおいて、締結部材ランナ１０の反力が短時間で急激に下降している領域が、被締結部材３のねじ山上を移動する締結部材１のねじ山の先端部分が、被締結部材３のねじ山の先端を通過して、被締結部材３のねじ山の先端に対して１周期分だけ螺旋方向の下側の領域上に移動するという押上現象に伴い、締結部材ランナ１０への反力が消滅したことを示している。押上情報検出ステップＳ１３では、押上情報検出部６６が、図５の下側のグラフの締結部材ランナ１０への反力のＸ´軸方向の成分と、締結部材ランナ１０の反力のＹ´軸方向の成分とを、それぞれ締結部材ランナ１０への反力ＦＸ´，ＦＹ´として検出する。
The reaction force to the
以上のように、押上情報検出ステップＳ１３では、押上情報検出部６６が、図５の各グラフに示すような締結部材ランナ１０の位置の時間変化及び締結部材ランナ１０への反力の時間変化の検出結果の情報を、物理量検出装置２０を介して取得し、物理量検出装置２０を介して取得した検出結果の情報に基づいて、押上情報として、締結部材ランナ１０の位置変化ｌと、締結部材ランナ１０への反力ＦＸ´，ＦＹ´とを検出する。
As described above, in the push-up information detection step S13, the push-up
傾斜算出ステップＳ１４は、傾斜算出部６７が、押上情報検出ステップＳ１３で検出した押上情報に基づいて、締結部材１の回転軸方向の被締結部材３の回転軸方向に対する傾斜状態を算出するステップである。
The inclination calculation step S14 is a step in which the
傾斜算出ステップＳ１４では、詳細には、傾斜算出部６７が、逆回転動作の際の押上情報の１つのパラメータである締結部材ランナ１０の位置変化ｌに基づいて、傾斜状態の１つのパラメータである締結部材ランナ１０の回転軸方向の被締結部材３の回転軸方向に対する傾斜角θを算出し、逆回転動作の際の押上情報のもう１つのパラメータである締結部材ランナ１０への反力ＦＸ´，ＦＹ´に基づいて、傾斜状態のもう１つのパラメータである締結部材ランナ１０の回転軸方向の被締結部材３の回転軸方向に対する傾斜方向φを算出する。
In the tilt calculation step S14, more specifically, the
図６及び図７は、図３の傾斜算出ステップＳ１４を説明する説明図である。図６は、締結部材ランナ１０の位置変化ｌに基づいて傾斜角θを算出することについて説明する説明図であり、図７は、締結部材ランナ１０への反力ＦＸ´，ＦＹ´に基づいて傾斜方向φを算出することについて説明する説明図である。図６は、締結部材ランナ１０及び締結部材ランナ１０に保持されている締結部材１の回転軸方向において被締結部材３の回転軸方向である＋Ｚ軸方向に最も傾斜している部分を含むＸ´´Ｚ平面における断面図である。図７は、図６におけるＸ´´軸方向とＸ´´軸方向及びＺ軸方向に直交するＹ´´軸方向と、締結部材ランナ１０及び物理量検出装置２０を基準とした座標系であるＸ´軸方向及びＹ´軸方向との相関関係を、＋Ｚ方向から見た図である。
6 and 7 are explanatory diagrams for explaining the tilt calculation step S14 in FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating calculation of the inclination angle θ based on the positional change l of the fastening
発明者らは、鋭意検討の結果、押上情報の１つのパラメータである締結部材ランナ１０の位置変化ｌと、傾斜状態の１つのパラメータである傾斜角θとが、被締結部材３において軸方向に隣接するねじ山の間隔であるピッチｐを用いて、図６に示すように、以下の（式１）の関係を満たすことを見出した。
As a result of intensive studies, the inventors have found that the position change l of the
ｃｏｓθ＝ｐ／ｌ ただし、０°≦θ≦９０° （式１） cos θ=p/l where 0°≦θ≦90° (formula 1)
よって、この（式１）に基づいて傾斜角θを算出する式は、以下の（式２）となる。 Therefore, the formula for calculating the tilt angle θ based on this (Formula 1) is the following (Formula 2).
θ＝ｃｏｓ－１（ｐ／ｌ） ただし、０°≦θ≦９０° （式２） θ=cos −1 (p/l) where 0°≦θ≦90° (Formula 2)
傾斜算出ステップＳ１４では、傾斜算出部６７が、（式２）の関係を適用して、締結部材ランナ１０の位置変化ｌに基づいて傾斜角θを算出することができる。
In the inclination calculation step S14, the
また、発明者らは、鋭意検討の結果、押上情報のもう１つのパラメータである締結部材ランナ１０への反力ＦＸ´，ＦＹ´と、傾斜状態のもう１つのパラメータである傾斜方向φとが、図７に示すように、締結部材ランナ１０及び物理量検出装置２０を基準とした座標系におけるＸ´軸方向を基準とすると、以下の（式３）の関係を満たすことを見出した。
Further, as a result of intensive studies, the inventors have found that the reaction forces F X' and F Y ' to the
ｔａｎφ＝ＦＸ´／ＦＹ´ ただし、０°≦φ≦９０° （式３） tan φ=F X' /F Y ' where 0° ≤ φ ≤ 90° (Equation 3)
よって、この（式３）に基づいて傾斜方向φを算出する式は、以下の（式４）となる。 Therefore, the formula for calculating the tilt direction φ based on this (Formula 3) is the following (Formula 4).
φ＝ｔａｎ－１（ＦＸ´／ＦＹ´） ただし、０°≦φ≦９０° （式４） φ=tan −1 (F X′ /F Y ′ ) where 0°≦φ≦90° (Formula 4)
傾斜算出ステップＳ１４では、傾斜算出部６７が、（式４）の関係を適用して、締結部材ランナ１０への反力ＦＸ´，ＦＹ´に基づいて、締結部材ランナ１０及び物理量検出装置２０を基準とした座標系におけるＸ´軸方向を基準として＋Ｚ方向から見て反時計回りに設定された相対角度座標で示される傾斜方向φを算出することができる。
In the inclination calculation step S14, the
傾斜状態解消ステップＳ１５は、傾斜状態解消部６８が、締結部材ランナ傾斜装置３０を制御することで、傾斜算出ステップＳ１４で算出した傾斜状態に基づいて、傾斜状態を解消するステップである。
The tilted state canceling step S15 is a step in which the tilted
傾斜状態解消ステップＳ１５では、具体的には、傾斜状態解消部６８が、締結部材ランナ傾斜装置３０により、傾斜方向φにおいて、傾斜角θを解消する方向に、図４の右側から２番目に示すように、締結部材ランナ１０の傾斜角を変更させることで、締結部材１の回転軸方向の被締結部材３の回転軸方向に対する傾斜を解消する。
Specifically, in the tilted state canceling step S15, the tilted
なお、傾斜状態解消ステップＳ１５では、傾斜状態解消部６８が、傾斜算出ステップＳ１４で算出した傾斜状態に基づいて、傾斜角θが所定の閾値以下であるかを判定する傾斜有無判定ステップを有していてもよい。傾斜状態解消ステップＳ１５では、傾斜有無判定ステップを有する場合、傾斜状態解消部６８が、傾斜有無判定ステップで傾斜角θが所定の閾値より大きい角度であると判定した場合には、上記と同様に、傾斜方向φにおいて傾斜角θを解消する方向に締結部材ランナ傾斜装置３０により締結部材ランナ１０の傾斜角を変更させる動作を実行し、傾斜有無判定ステップで傾斜角θが所定の閾値以下であると判定した場合には、この動作を省略することができる。
Note that, in the tilt state elimination step S15, the tilt
締結ステップＳ１６は、締結動作制御部６９が、締結部材ランナ１０を制御することで、傾斜状態解消ステップＳ１５で傾斜状態を解消させた状態で、締結部材１を被締結部材３に締結するステップである。
The fastening step S16 is a step in which the fastening
締結ステップＳ１６では、具体的には、締結動作制御部６９が、傾斜状態解消ステップＳ１５で傾斜状態を解消させた状態下において、締結部材ランナ１０により、保持した締結部材１を、被締結部材３に対して押圧しながら、回転軸周りに締結方向に回転させることで、被締結部材３のねじ溝に締結部材１のねじ溝を螺合させて、締結部材１を被締結部材３に締結する締結動作を実行することができる。締結ステップＳ１６では、締結動作制御部６９が、傾斜状態解消ステップＳ１５で傾斜状態を解消させた状態下で、すなわち、締結部材１の回転軸方向が被締結部材３の回転軸方向に対して要求された傾斜の少ない姿勢を取る状態下で、回転軸方向締結動作を実行するので、締結部材１を被締結部材３に締結する締結部材１の締結の信頼性を向上させることができる。
Specifically, in the fastening step S<b>16 , the fastening
実施形態に係る締結システム１００及び締結方法は、以上のような構成を有するので、締結部材１の回転軸方向の被締結部材３の回転軸方向に対する傾斜状態を算出して、この傾斜状態を解消させ、傾斜状態を解消させた状態で締結部材１の締結をすることができるので、締結部材１の回転軸方向が被締結部材３の回転軸方向に対して傾斜して供給される場合でも、締結部材１の締結の信頼性の低下を抑制することができる。また、実施形態に係る締結システム１００及び締結方法は、締結部材１の締結の信頼性の低下を抑制することにより、締結部材１の締結をした製造物の信頼性の低下に加えて、締結部材１の締結に係る時間及びコストを削減することもできる。
Since the
また、実施形態に係る締結システム１００及び締結方法は、制御装置６０が、逆回転動作の際の押上情報の１つのパラメータである締結部材ランナ１０の位置変化ｌに基づいて、傾斜状態の１つのパラメータである締結部材ランナ１０の回転軸方向の被締結部材３の回転軸方向に対する傾斜角θを算出し、逆回転動作の際の押上情報のもう１つのパラメータである締結部材ランナ１０への反力ＦＸ´，ＦＹ´に基づいて、傾斜状態のもう１つのパラメータである締結部材ランナ１０の回転軸方向の被締結部材３の回転軸方向に対する傾斜方向φを算出し、傾斜方向φにおいて、傾斜角θを解消する方向に、締結部材ランナ傾斜装置３０に締結部材ランナ１０の傾斜角を変更させている。このため、実施形態に係る締結システム１００及び締結方法は、締結部材１の回転軸方向の被締結部材３の回転軸方向に対する傾斜状態をより詳細により正確に算出することができるので、締結部材１の回転軸方向が被締結部材３の回転軸方向に対して傾斜して供給される場合でも、締結部材１の締結の信頼性の低下をさらに抑制することができる。
Further, in the
また、実施形態に係る締結システム１００及び締結方法は、制御装置６０が、被締結部材検出装置５０に被締結部材３を検出させ、被締結部材検出装置５０に検出させた被締結部材３の情報に基づいて、締結部材ランナ移動装置４０により締結部材ランナ１０を被締結部材３の回転軸方向から被締結部材３に接近移動させることができる。このため、実施形態に係る締結システム１００及び締結方法は、締結部材１を被締結部材３に接近移動させた際の締結部材１の回転軸方向の被締結部材３の回転軸方向に対する傾斜を抑制することができるので、締結部材１の回転軸方向が被締結部材３の回転軸方向に対して傾斜して供給される場合でも、締結部材１の締結の信頼性の低下をさらに抑制することができる。
In the
１ 締結部材
２ 被締結部材ユニット
２－１ 板部
３，３－１，３－２，３－３，３－４，３－５，３－６ 被締結部材
４ 板部材
４－１ 貫通孔
１０ 締結部材ランナ
２０ 物理量検出装置
３０ 締結部材ランナ傾斜装置
４０ 締結部材ランナ移動装置
５０ 被締結部材検出装置
６０ 制御装置
６１ 処理部
６２ 記憶部
６３ 情報通信インターフェイス
６４ 保持動作制御部
６５ 逆回転動作制御部
６６ 押上情報検出部
６７ 傾斜算出部
６８ 傾斜状態解消部
６９ 締結動作制御部
７０ 入力装置
８０ 出力装置
１００ 締結システム
ＦＸ´，ＦＹ´ 反力
ｌ 位置変化
ｐ ピッチ
θ 傾斜角
φ 傾斜方向
1 fastening
Claims (4)
前記締結部材を保持し、保持した前記締結部材を前記被締結部材に対して押圧しながら回転軸周りに回転させる締結部材ランナと、
前記締結部材ランナの位置変化及び前記締結部材ランナへの反力を検出する物理量検出装置と、
前記締結部材ランナの傾斜角を変更する締結部材ランナ傾斜装置と、
前記締結部材ランナ、前記物理量検出装置及び前記締結部材ランナ傾斜装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記締結部材を前記被締結部材に対して押圧しながら弛緩方向に回転させる逆回転動作を前記締結部材ランナに実行させ、
前記逆回転動作の際に生じる前記締結部材の前記被締結部材に対する押上現象における押上情報を前記物理量検出装置に検出させ、
前記押上情報に基づいて、前記締結部材ランナの回転軸方向の前記被締結部材の回転軸方向に対する傾斜状態を算出し、
算出した前記傾斜状態に基づいて、前記締結部材ランナ傾斜装置に前記傾斜状態を解消させ、
前記傾斜状態を解消させた状態で、前記締結部材ランナにより前記締結部材を前記被締結部材に締結させる、
ことを特徴とする締結システム。 A fastening system in which one of a nut and a bolt is used as a fastening member and the other of the nut and the bolt is used as a member to be fastened, and the fastening member is fastened to the member to be fastened,
a fastening member runner that holds the fastening member and rotates the held fastening member around a rotation axis while pressing the held fastening member against the member to be fastened;
a physical quantity detection device that detects a position change of the fastening member runner and a reaction force to the fastening member runner;
a fastening member runner tilting device for changing the inclination angle of the fastening member runner;
a control device that controls the fastening member runner, the physical quantity detection device, and the fastening member runner inclination device;
The control device is
causing the fastening member runner to perform a reverse rotation operation of rotating the fastening member in a loosening direction while pressing the fastening member against the member to be fastened;
causing the physical quantity detection device to detect push-up information in a push-up phenomenon of the fastening member with respect to the member to be fastened that occurs during the reverse rotation;
calculating an inclination state of the rotational axis direction of the fastening member runner with respect to the rotational axis direction of the member to be fastened based on the push-up information;
causing the fastening member runner tilting device to cancel the tilted state based on the calculated tilted state;
The fastening member is fastened to the member to be fastened by the fastening member runner in a state in which the inclined state is eliminated;
A fastening system characterized by:
前記逆回転動作の際の前記押上情報の１つのパラメータである前記締結部材ランナの前記位置変化に基づいて、前記傾斜状態の１つのパラメータである前記締結部材ランナの回転軸方向の前記被締結部材の回転軸方向に対する傾斜角を算出し、
前記逆回転動作の際の前記押上情報のもう１つのパラメータである前記締結部材ランナへの反力に基づいて、前記傾斜状態のもう１つのパラメータである前記締結部材ランナの回転軸方向の前記被締結部材の回転軸方向に対する傾斜方向を算出し、
前記傾斜方向において、前記傾斜角を解消する方向に、前記締結部材ランナ傾斜装置に前記締結部材ランナの傾斜角を変更させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の締結システム。 The control device is
The fastened member in the rotation axis direction of the fastening member runner, which is one parameter of the tilted state, is based on the change in the position of the fastening member runner, which is one parameter of the push-up information during the reverse rotation operation. Calculate the tilt angle with respect to the rotation axis direction of
Based on the reaction force to the fastening member runner, which is another parameter of the push-up information during the reverse rotation, Calculating the inclination direction of the fastening member with respect to the rotation axis direction,
causing the fastening member runner inclination device to change the inclination angle of the fastening member runner in the inclination direction in the direction of canceling the inclination angle;
The fastening system according to claim 1, characterized in that:
前記締結部材を締結する前記被締結部材を検出する被締結部材検出装置と、をさらに備え、
前記制御装置は、
前記締結部材ランナ移動装置及び前記被締結部材検出装置を更に制御し、
前記被締結部材検出装置に前記被締結部材を検出させ、
前記被締結部材検出装置に検出させた前記被締結部材の情報に基づいて、前記締結部材ランナ移動装置により前記締結部材ランナを前記被締結部材の回転軸方向から前記被締結部材に接近移動させる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の締結システム。 a fastening member runner moving device for moving the fastening member runner;
a fastened member detection device that detects the fastened member that fastens the fastening member;
The control device is
further controlling the fastening member runner movement device and the fastening member detection device;
causing the to-be-fastened member detection device to detect the to-be-fastened member;
Based on the information of the fastened member detected by the fastened member detecting device, the fastening member runner moving device moves the fastening member runner closer to the fastened member from the rotational axis direction of the fastened member,
The fastening system according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記締結部材を前記被締結部材に対して押圧しながら弛緩方向に回転させる逆回転動作を実行する逆回転動作ステップと、
前記逆回転動作の際に生じる前記締結部材の前記被締結部材に対する押上現象における押上情報を検出する押上情報検出ステップと、
前記押上情報に基づいて、前記締結部材の回転軸方向の前記被締結部材の回転軸方向に対する傾斜状態を算出する傾斜算出ステップと、
算出した前記傾斜状態に基づいて、前記傾斜状態を解消する傾斜状態解消ステップと、
前記傾斜状態を解消させた状態で、前記締結部材を前記被締結部材に締結する締結ステップと、
を有することを特徴とする締結方法。 A fastening method in which one of a nut and a bolt is used as a fastening member, the other of the nut and the bolt is used as a fastening member, and the fastening member is fastened to the fastening member,
a reverse rotation operation step of performing a reverse rotation operation of rotating the fastening member in a loosening direction while pressing the fastening member against the member to be fastened;
a push-up information detecting step of detecting push-up information in a push-up phenomenon of the fastening member with respect to the member to be fastened that occurs during the reverse rotation;
an inclination calculation step of calculating an inclination state of the rotation axis direction of the fastening member with respect to the rotation axis direction of the fastened member based on the push-up information;
a tilted state canceling step of canceling the tilted state based on the calculated tilted state;
a fastening step of fastening the fastening member to the member to be fastened in a state in which the inclined state is canceled;
A fastening method characterized by having
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