JP2001162459A - 自動ねじ締め機 - Google Patents

自動ねじ締め機

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JP2001162459A
JP2001162459A JP35226999A JP35226999A JP2001162459A JP 2001162459 A JP2001162459 A JP 2001162459A JP 35226999 A JP35226999 A JP 35226999A JP 35226999 A JP35226999 A JP 35226999A JP 2001162459 A JP2001162459 A JP 2001162459A
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JP
Japan
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screw
motor
tightening
rotation angle
control unit
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Pending
Application number
JP35226999A
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English (en)
Inventor
Yukihiro Umehara
幸浩 梅原
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Nitto Seiko Co Ltd
Original Assignee
Nitto Seiko Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】角度法によるねじの締付けを正確に行うことが
できる自動ねじ締め機の提供。 【解決手段】本発明は、ねじを螺入方向と逆方向に回転
させる逆転時間と、ねじが所定の位置まで螺入されるに
必要な設定回転角度とを設定可能であり、ねじの締め付
け開始から逆転時間が経過するまでねじを螺入方向とは
逆方向に回転させ、次に、エンコーダにより検出される
実回転角度が設定回転角度に達するまでモータ2を回転
駆動する制御ユニット4を備えていることを特徴とする
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークにねじを締
め付ける時に用いられる自動ねじ締め機に関するもので
ある。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】一般にタッピングねじ
を締め付けた時のトルクの変動は、図4に示すような2
つの起伏を有するカーブとなって現れる。最初の起伏A
は、タッピングねじがワークの下穴にめねじを形成して
いる時に発生するトルクによるものであり、その次の起
伏Bは、タッピングねじの頭部がワーク表面に着座して
から発生する正規の最終締付けトルクによるものであ
る。このように、タッピングねじの締付けにおいては、
締付け初期に最終的な締付けトルクに近いめねじ成形ト
ルクが発生するため、トルク制御によるねじ締めが困難
であった。
【0003】これに鑑みて、タッピングねじの締付けに
あたっては、締付け時のねじの回転角度を検出してこれ
が設定した角度になるとねじ締め作業を完了する、所謂
角度法によるねじ締めが適用されることが多い。しかし
ながら、タッピングねじを押し付けることによって容易
に変形してしまうような柔らかい材質のワークに対して
は、最初にタッピングねじがめり込むことで、角度検出
の基準となる締付け開始ポイントが個々に変わってしま
い、ねじを過剰に締付けてしまう不具合が発生してい
た。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
みて創成されたものであり、モータの駆動を受けて回転
可能かつねじの頭部に係合可能なドライバビットと、モ
ータの回転角度を検出可能なエンコーダとを有し、前記
ドライバビットによってワークにねじを締め付ける自動
ねじ締め機であって、ねじを螺入方向と逆方向に回転さ
せる逆転時間と、ねじが所定の位置まで螺入されるに必
要な設定回転角度とを設定可能であり、ねじの締め付け
開始から逆転時間が経過するまでねじを螺入方向とは逆
方向に回転させ、次に、エンコーダにより検出される実
回転角度が設定回転角度に達するまでモータを回転駆動
する制御ユニットを備えていることを特徴とする。
【0005】前記ワークは変形し易い材質であることが
望ましく、また、制御ユニットは、最終締付けトルクを
設定可能であり、エンコーダによって検出される実回転
角度が設定回転角度に達した後、締付けトルクが最終締
付けトルクに達するまでモータを回転駆動することが望
ましい。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1において、1は螺入にともな
ってワークにめねじを成形するタイプのタッピングねじ
(図示せず)の締め付けに特に適した自動ねじ締め機で
あり、回転駆動源の一例であるモータ2の駆動を受けて
回転可能なドライバビット3を備えている。前記モータ
2は、ACサーボモータであって、出力軸にかかる負荷
が変動しても回転速度を一定に保つことができるととも
に、内蔵のエンコーダ(図示せず)により回転角度を検
出できるように構成されている。また、前記ドライバビ
ット3はタッピングねじの頭部に形成される駆動穴に係
合可能に構成されており、その先端付近はタッピングね
じを吸着保持できるように磁化されている。
【0007】この自動ねじ締め機1の制御ユニット4
は、前記モータ2と電気的に接続されるメインコントロ
ーラ5と、タッピングねじの螺入前にタッピングねじを
逆転させる時間(以下、逆転時間という)、タッピング
ねじがめねじを成形し終わるのに必要な回転角度(以
下、設定回転角度という)、タッピングねじの頭部がワ
ーク表面に着座して後に発生する仮締めトルク値、タッ
ピングねじの最終的な締付けトルク値(以下、本締めト
ルク値という)などの設定パラメータの手動入力が可能
な操作部6と、この操作部6によって入力された前記設
定パラメータ、既定の固有パラメータ及びこれらのパラ
メータを利用して所定のねじ締め動作を行うねじ締めプ
ログラム等を記憶する記憶部7と、各種情報を表示する
表示部8と、前記ドライバビット3等を昇降させるため
の昇降手段(図示せず)等外部機器との間で信号を入出
力するための入出力部9と、モータ2の電流値を検出可
能な電流検出部10と、計時用のタイマ(図示せず)と
を備えている。
【0008】前記操作部6から入力された仮締めトルク
値及び本締めトルク値は、それぞれのトルク値に対応す
る電流値(以下、仮締め電流値、本締め電流値という)
として記憶部7に記憶される。これらのトルク値は、事
前にねじ締め試験によってタッピングねじの締付け試験
を行い、この試験結果に基づいて決定される。また、設
定回転角度についても、ねじ締め試験によりめねじが完
全に形成される位置(着座直前の位置)までの回転角度
が調べられ、これに基づいて最適と判断される回転角度
が設定されている。
【0009】前記メインコントローラ5は、メイン制御
部11と、前記電流検出部10によって検出されたモー
タ2の電流値を取得し、これをメイン制御部11から送
られる仮締め電流値、本締め電流値と比較し、結果をメ
イン制御部11に返す電流処理部12と、メイン制御部
11からの指令信号を受けてモータ2の駆動制御を行う
モータ駆動部13と、エンコーダの信号を解析してある
位置からの回転角度を求め、これを設定回転角度と比較
し、結果をメイン制御部11に返す位置制御部14とを
備えている。
【0010】前記メインコントローラ5は、タッピング
ねじの締め付けに際し、図2乃至図3に示すように、 1)ねじ締め開始指令信号が入力されると、メイン制御
部11は昇降手段に下降指令信号を出力するとともにモ
ータ駆動部13に逆転駆動指令信号を出力する。 (タイマ作動) 2)タイマのカウント時間を読み取り、これを逆転時間
と比較する。 3)逆転時間に達していない場合は、2)に戻る。 4)メイン制御部は、タイマをリセットして再作動させ
るとともに、モータ駆動部13にモータ高速駆動指令信
号を出力する。 5)位置制御部14でエンコーダの信号から実回転角度
を読み取る。 6)実回転角度をめねじ形成角度と比較し、めねじ形成
角度に達した時は8)にジャンプする。 7)メイン制御部11でタイマのカウント時間を取得
し、これが締付け設定時間に達していない時は、5)に
戻る。達している時は、15)にジャンプする。 8)電流処理部12でモータ2の電流値を取得する。 9)このモータ2の電流値を仮締め電流値と比較し、仮
締め電流値に達している時は11)にジャンプする。 10)メイン制御部11でタイマのカウント時間を取得
し、これが設定締付け時間に達していない時は、8)に
戻る。達している時は、15)にジャンプする。 11)メイン制御部11からモータ駆動部13にモータ
低速駆動信号を出力する。 12)電流処理部12でモータ2の電流値を取得する。 13)このモータ2の電流値を本締め電流値と比較し、
これが本締め電流値に達した時はメイン制御部11から
モータ駆動部13にモータ停止指令信号が出力されると
ともに、表示部8に締め付け完了表示指令信号及びトル
ク表示指令信号を出力し、16)にジャンプする。 14)メイン制御部11でタイマのカウント時間を取得
し、これが所定の締付け設定時間に達していない時は、
12)に戻る。 15)メイン制御部11からモータ駆動部13にモータ
停止指令信号、表示部8に異常表示指令信号をそれぞれ
出力する。 16)昇降手段に上昇指令信号を出力する。 17)エンド。 となるねじ締め制御を行うように構成されている。
【0011】上記自動ねじ締め機1においては、ねじを
ドライバビット3の先端に吸着保持した後、ねじ締め開
始信号の入力があると、メイン制御部11は、昇降手段
(図示せず)に下降指令信号を出力するとともに、モー
タ駆動部13に逆転駆動指令信号を出力する。これによ
り昇降手段が下降するとともに、モータ2が逆転駆動す
る。モータ2は、逆転駆動指令信号の出力と同時に計時
を開始するタイマにより逆転時間が計上されるまで逆転
駆動する。この間に、ドライバビット3に保持されたタ
ッピングねじは、ワーク(図示せず)の下穴入口に係合
する。この時、タッピングねじは、螺入方向とは逆の方
向に回転しながらワークの下穴入口に係合する。このた
め、例えばワークが木材などの軟らかい材質のものであ
り、タッピングねじがめり込んでしまうような場合に
も、タッピングねじをねじ戻して締付け開始ポイントを
適正なすことができる。
【0012】その後、タイマにより逆転時間が計上され
ると、メイン制御部11は位置制御による締付けを実行
する。つまり、タイマによって逆転時間が計上されて後
は、そこからのモータ2の実回転角度が位置制御部14
により求められ、これがめねじ形成角度と随時比較され
るのである。この時、先のモータの逆転制御により、タ
ッピングねじは所定の締付け開始ポイントから螺入され
ていくため、実回転角度がめねじ形成角度に達した時、
めねじを形成し終わった理想的な状態を正確に得ること
ができる。なお、実回転角度が設定時間内にめねじ形成
角度に達しない場合は、メイン制御部11においてねじ
締め異常と判断され、表示部8によってねじ締め異常表
示がなされる。
【0013】モータ2の実回転角度がめねじ形成角度に
達すると、メイン制御部11はトルク制御による締め付
けを行う。つまり、メイン制御部11に記憶部7に記憶
されている仮締め電流値及び本締め電流値が読み込ま
れ、これらが電流処理部12に送られるとともに、電流
処理部12では、これらの電流値データと電流検出部1
0によって検出されたモータ2の検出電流値との比較が
行われる。この時、検出電流値が所定時間内に仮締め電
流値または本締め電流値に達しない場合は、メイン制御
部11においてねじ締め異常と判断され、表示部8によ
ってねじ締め異常表示がなされる。
【0014】検出電流値が仮締め電流値に達すると、メ
イン制御部11はモータ駆動部13にモータ低速駆動指
令信号を出力する。これによって、モータ2は低速回転
駆動に切り換えられる。そして、この低速駆動下で検出
電流値が本締め電流値に達すると、メイン制御部11
は、モータ駆動部13にモータ停止指令信号を出力する
とともに、入出力部9から昇降手段に上昇指令信号を出
力する。これによってモータ2の駆動が停止するととも
に、昇降手段が上昇してドライバビット3が上昇復帰す
る。また、これと同時にメイン制御部11は、最終的な
モータ2の電流値をトルク値に換算し、表示部8に完了
表示指令信号及びトルク表示指令信号を出力する。これ
により、表示部8においては、ねじ締めが完了表示及び
トルク表示がなされる。
【0015】以上のように、タッピングねじをワークの
下穴入口に当接させて所定の時間逆転させると、軟らか
い材質のワークにタッピングねじがめり込んでいる場合
にも、これをねじ戻すことが可能であり、締付け開始ポ
イントを常に一定にして、角度法による極めて正確な締
付けを行うことが可能である。しかも、このような正確
な角度法による締付けの後、トルク法による最終的な締
付けを行っているため、より正確なタッピングねじの締
付けが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る自動ねじ締め機の概略説明図であ
る。
【図2】本発明に係る自動ねじ締め機の制御処理の前半
部分を示すフローチャート図である。
【図3】本発明に係る自動ねじ締め機の制御処理の後半
部分を示すフローチャート図である。
【図4】タッピングねじを締め付けた時のトルクカーブ
を示す説明図である。
【符号の説明】
1 自動ねじ締め機 2 モータ 3 ドライバビット 4 制御ユニット 5 メインコントローラ 6 操作部 7 記憶部 8 表示部 9 入出力部 10 電流検出部 11 メイン制御部 12 電流処理部 13 モータ駆動部 14 位置制御部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年7月14日(2000.7.1
4)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
みて創成されたものであり、モータの駆動を受けて回転
可能かつワークにめねじを形成可能なタッピングねじの
頭部に係合可能なドライバビットと、モータの回転角度
を検出可能なエンコーダとを有し、前記ドライバビット
によってワークにタッピングねじを締め付ける自動ねじ
締め機であって、タッピングねじを螺入方向と逆方向に
回転させる逆転時間と、タッピングねじが所定の位置ま
で螺入されるに必要な設定回転角度とを設定可能であ
り、タッピングねじの締め付け開始から逆転時間が経過
するまでタッピングねじを螺入方向とは逆方向に回転さ
せ、次に、エンコーダにより検出される実回転角度が設
定回転角度に達するまでモータを回転駆動してタッピン
グねじの締め付けを行う制御ユニットを備えていること
を特徴とする。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】前記制御ユニットは、最終締付けトルクを
設定可能であり、エンコーダによって検出される実回転
角度が設定回転角度に達した後、締付けトルクが最終締
付けトルクに達するまでモータを回転駆動することが望
ましい。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モータの駆動を受けて回転可能かつねじの
    頭部に係合可能なドライバビットと、モータの回転角度
    を検出可能なエンコーダとを有し、前記ドライバビット
    によってワークにねじを締め付ける自動ねじ締め機であ
    って、 ねじを螺入方向と逆方向に回転させる逆転時間と、ねじ
    が所定の位置まで螺入されるに必要な設定回転角度とを
    設定可能であり、ねじの締め付け開始から逆転時間が経
    過するまでねじを螺入方向とは逆方向に回転させ、次
    に、エンコーダにより検出される実回転角度が設定回転
    角度に達するまでモータを回転駆動する制御ユニットを
    備えていることを特徴とする自動ねじ締め機。
  2. 【請求項2】ワークは変形し易い材質であることを特徴
    とする請求項1に記載の自動ねじ締め機。
  3. 【請求項3】制御ユニットは、最終締付けトルクを設定
    可能であり、エンコーダによって検出される実回転角度
    が設定回転角度に達した後、締付けトルクが最終締付け
    トルクに達するまでモータを回転駆動することを特徴と
    する請求項1又は請求項2に記載の自動ねじ締め機。
JP35226999A 1999-12-10 1999-12-10 自動ねじ締め機 Pending JP2001162459A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017104027A1 (ja) * 2015-12-16 2018-08-02 株式会社安川電機 ロボットシステム及び制御方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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