JP2001259941A - 自動部品締結機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 締付け初期に斜め食付きが発生すると、ただ
ちにこれを検出することができるように構成した自動部
品締結機を提供する。 【解決手段】 締付け初期にモータ２の負荷電流が目標
締付けトルクに対応する電流値よりも小さい値を超えな
いように制御する一方、ねじが所定位置に達してからの
ドライバビット４の回転角を検出して、ねじが所定位置
に達してから所定時間内にドライバビット４が所定回転
角回転しない時、斜め食付き異常を検出するように構成
されているため、締付け初期に斜め食付きが発生する
と、ただちにこれを検出することができるばかりか、斜
め食付き時のトルクを小さくでき、再締付けの際にねじ
を簡単に取り外すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータの回転を受
けて回転するドライバビット等の回転工具を有する自動
部品締結機、特にねじ、ボルト、ナット等の部品を締結
する際に生じる部品の斜め食付きを即座に検出できるよ
うに構成した自動部品締結機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被締結板等のワークをねじにより
所定締付けトルクで締付ける際には、モータの回転を受
けて回転するドライバビットを備えた自動ねじ締め機が
用いられている。この自動ねじ締め機では、ドライバビ
ットに加わる締付けトルクを検出するため、もっぱらト
ルク法締付けが使用されており、モータに流れる負荷電
流を検出してトルクに換算するトルク検出機構や、ドラ
イバビットに加わるトルクを検出するトルクセンサによ
り検出された値が所定締付けトルク値に対応する目標値
に達すると、モータの回転を停止させ、締付けを完了す
るように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の自動ねじ締め
機では、ねじがワークに着座するまでは、モータに加わ
る負荷電流あるいはトルクセンサの出力値はほぼ変化な
く、ねじがワークに着座する瞬間から負荷電流あるいは
トルクセンサの出力値が急激に上昇する。そのため、モ
ータの負荷電流あるいはトルクセンサの出力値が所定ト
ルク値に対応する設定値に達すると、モータを停止して
最終の締付けトルク値を所定トルク値に制御しようとし
ても、モータの持つ慣性の影響で、締付けトルク値は所
定トルク値を超えてしまう。これを防止して締付けトル
ク値が所定トルク値になるように制御するため、モータ
の速度を仮締付け、本締付けの２段階に変化させて、締
付け完了時のモータの慣性の影響を少なくした２段階締
付け方法が広く行われている。この締付け方法では、ね
じが所定の位置に正しく供給される場合には正規の締付
けが行えるが、ねじが傾いて供給されることがあると、
ねじが斜め食付きを起こし、モータの負荷電流あるいは
トルクセンサの出力値が急激に上昇して２段階締付けが
行われることなく、仮締付け段階で所定締付けトルク値
に対応する目標値に達して締付け不良を招く等の欠点が
生じている。

【０００４】本発明は、上記欠点の除去を目的とするも
ので、締付け初期に斜め食付きが発生すると、ただちに
これを検出することができるように構成した自動部品締
結機を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】モータの回転を受けて回
転する回転工具を有する自動部品締結機において、締付
け初期にモータの負荷電流が目標締付けトルクに対応す
る電流値よりも小さい値を超えないようにモータを制御
する一方、部品が所定位置に達してからの回転工具の回
転角を検出して、部品が所定位置に達してから所定時間
内に回転工具が所定回転角回転しない時、斜め食付き異
常を検出するように構成されている。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態を自動部品締結機の一例の自動ねじ締め機につい
て説明する。図１において、１はモータ２の駆動軸２ａ
に伝達機構３を介して連結された回転工具の一例のドラ
イバビット４を備えた自動ねじ締め機である。この自動
ねじ締め機１の制御装置１ａは、制御部５と、制御部５
からの信号を受けて前記モータ２にパワーを供給するモ
ータ駆動部６と、所定のねじ締め動作を行うねじ締めプ
ログラムおよびこのプログラムの各種パラメータを記憶
する記憶部７と、作業開始信号等各種操作指令信号を出
力する操作部８と、各種情報を表示する表示部９と、昇
降手段（図示せず）等外部機器との信号を入出力する入
出力部１０とを有している。また、前記自動ねじ締め機
１はドライバビット４の下降位置を検出する位置検出部
１１を有し、ドライバビット４の先端に位置するねじ
（図示せず）が被締結物等のワーク（図示せず）に当接
する位置に達すると、通過検出信号を入出力部１０に出
力するように構成されている。

【０００７】前記モータ２は，エンコーダ（図示せず）
を持つＡＣサーボモータでなっており、速度制御および
電流制御が可能となっており、しかもモータ２の回転に
ともなってエンコーダからモータ２の回転角に対応する
回転パルスが入出力部１０に出力されるように構成され
ている。

【０００８】前記記憶部７には、無負荷時、仮締付け段
階、本締付け段階それぞれのモータの速度が第１速度、
第２速度、第３速度として、記憶されている。前記第１
速度は第２速度よりも大きく、第３速度は第２速度より
も小さく設定されている。また、この記憶部７には目標
締付けトルク値に対応した目標電流値、仮締付けトルク
値に対応した第１電流値、初期締付け時の上限電流値、
初期締付け時回転角に相当する初期締付けパルス数、本
締付けサイクルタイムおよび仮締付け時間並びに初期締
付け時間が記憶されている。前記上限電流値は第１電流
値よりも大きく目標電流値よりも小さい値に設定されて
おり、初期締付け時ワークの下穴にゴミ等があっても、
支障なくモータ２を回転させてねじを締付けることがで
きるように構成されている。

【０００９】前記モータ駆動部６は初期締付け指令信号
を受けると、モータ２を無負荷時に第１速度で回転させ
るとともに、モータ２に負荷が加わると負荷電流が上限
電流値を超えないように供給電圧を制御するように構成
されている。また、このモータ駆動部６は仮締付け指令
信号あるいは本締付け指令信号を受けると、モータ２の
速度を仮締付け段階では、第２速度に、また本締付け段
階では第３速度に保持するように構成されている。

【００１０】前記入出力部１０には、位置検出部１１か
らの通過検出信号とともに、モータ２に流れる電流を検
出する電流検出部（図示せず）の検出信号およびエンコ
ーダからの回転パルスが入力するように構成されてい
る。

【００１１】前記制御部５は、図２、図３および図４に
示すように、 １）操作部から作業開始指令信号を受けると、モータ駆
動部に初期締付け指令信号を出力する。 ２）ねじ供給部にねじ供給指令信号を出力するととも
に、昇降手段に下降指令信号を出力する。 ３）位置検出部からの通過検出信号を待つ。 ４）タイマを作動させる。 ５）エンコーダからの回転パルスを積算する。 ６）パルス数が初期締付け時回転角に相当する初期締付
けパルス数に達したか否かが判定され、これが初期締付
けパルス数に達している時、９）にジャンプする。 ７）タイマ時間を読み取り、これが初期締付け時間に達
したか否かが判断され、これが初期締付け時間に達して
ない時、５）に戻る。 ８）モータ駆動部にモータ停止指令信号を出力するとと
もに、表示部に斜め食付き異常表示指令信号を出力し
て、２０）にジャンプする。 ９）モータ駆動部にモータ停止指令信号を出力した後、
仮締付け指令信号を出力する。 １０）モータの負荷電流を読み込む。 １１）モータの負荷電流を仮締付けトルク値に対応した
第１電流値と比較し、これが第１電流値に達している
時、１４）にジャンプする。 １２）タイマ時間を読み取り、これが仮締付け時間に達
したか否かを判断し、これが仮締付け時間に達してない
時、１０）に戻る。 １３）モータ駆動部にモータ停止指令信号を出力すると
ともに、表示部に仮締付け異常表示指令信号を出力し
て、２０）にジャンプする。 １４）モータ駆動部にモータ停止指令信号を出力すると
ともに、本締付け指令信号を出力する。 １５）モータの負荷電流を読み込む。 １６）この負荷電流を目標締付けトルク値に対応した目
標電流値と比較し、これが目標電流値に達している時、
１９）にジャンプする。 １７）タイマ時間を読み込み、これが本締付けサイクル
タイムに達したか否かを判定し、これが本締付けサイク
ルタイムに達していない時、１５）に戻る。 １８）モータ駆動部にモータ停止指令信号を出力すると
ともに、表示部に締付け異常表示指令信号を出力して、
２０）にジャンプする。 １９）モータ駆動部にモータ停止指令信号を出力すると
ともに、表示部に締付け完了表示指令信号およびトルク
表示指令信号を出力する。 ２０）昇降手段に上昇指令信号を出力する（タイマをリ
セット）。 ２１）エンド。 となるように構成されている。

【００１２】上記自動ねじ締め機において、操作部８か
ら締付け作業開始指令信号が出力されると、モータ２が
第１速度で回転すると同時に、ねじ供給装置が作動して
ねじがドライバビット４の移動路に供給される。その
後、昇降手段が作動し、ドライバビット４がねじととも
に下降し、ねじがワークに当接すると、ねじがワークに
螺入され始めるとともに、位置検出部１１から通過検出
信号が出力される。同時に、タイマ（図示せず）が作動
して時間計上が開始されるとともに、エンコーダからの
回転パルスが読み込まれ、モータ２の回転角が検出され
る。前記タイマのタイマ時間が初期締付け時間に達する
までに、エンコーダからのパルス数が初期締付け時回転
角に相当する初期締付けパルス数に達すると、ドライバ
ビット４に大きな負荷が加わることなく、ねじが正常に
ワークに締付けられ始めたと判断され、一旦モータ２が
停止される。その後、モータ駆動部６に仮締付け指令信
号が出力され、モータ２が仮締付け段階の第２速度で再
駆動される。

【００１３】モータ２の再駆動と同時に、モータ２の負
荷電流が読み込まれ、これが仮締付けトルク値に対応す
る第１電流値に達したか否かが判断される。モータ２の
負荷電流が第１電流値に達してない時には、タイマのタ
イマ時間が読み取られ、これが仮締付け時間に達したか
否かが判断される。このタイマ時間が仮締付け時間に達
している時には、表示部９で仮締付け異常と判断され、
その異常表示がなされ、以後の締付け作業が中止され
る。

【００１４】前記タイマ時間が仮締付け時間に達するま
でに、モータ２の負荷電流が第１電流値に達すると、正
常に仮締付け付けが完了したと判断され、モータ駆動部
６に本締付け指令信号が出力されて、モータ２が仮締付
け時よりも低い速度の第３速度で駆動される。その後、
仮締付け段階と同様にモータ２に流れる負荷電流が読み
取られ、これが目標電流値に達したか否かが判断され
る。モータ２の負荷電流が目標電流値に達してない時に
は、タイマのタイマ時間が読み取られ、これが本締めサ
イクルタイムに達したか否かが判断される。このタイマ
時間が本締めサイクルタイムに達している時には、表示
部９で異常表示がなされ、以後の締付け作業が中止され
る。

【００１５】前記タイマ時間が本締めサイクルタイムに
達するまでに、モータ２の負荷電流が目標電流値に達す
ると、モータ駆動部６にモータ停止指令信号が出力さ
れ、モータ２が停止するとともに、この時の電流値に対
応するトルク値が締付けトルク値として表示部９で表示
される。同時に、昇降手段に上昇指令信号が出力され、
ドライバビット４が上昇復帰して、締付けが完了する。

【００１６】一方、前記初期締付け段階で、エンコーダ
からの回転パルス数が初期締付け時回転角に相当する初
期締付けパルス数に達するまでに、タイマ時間が初期締
付け時間に達している時には、ドライバビット４の負荷
が大きくなってドライバビット４の回転が低下してドラ
イバビット４が所定回転角回転できなかったと判断さ
れ、ねじがワークに正しく螺入されずに、斜め食付きが
発生したことが検出される。そのため、即座にモータ駆
動部６にモータ停止指令信号が出力され、モータ２が停
止する。同時に、表示部９で斜め食付き異常表示がなさ
れ、以後の締付け作業が中止される。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は締付け初
期にモータの負荷電流が目標締付けトルクに対応する電
流値よりも小さい値を超えないように制御する一方、部
品が所定位置に達してからの回転工具の回転角を検出し
て、部品が所定位置に達してから所定時間内に回転工具
が所定回転角回転しない時、斜め食付き異常を検出する
ように構成されているため、締付け初期に斜め食付きが
発生すると、ただちにこれを検出することができるばか
りか、斜め食付き時のトルクを小さくでき、再締付けの
際に部品を簡単に取り外すことができる等の利点があ
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構成を示すブロ
ック図である。

【図２】本発明に係る制御部の前半部分の動作を説明す
るフローチャートである。

【図３】本発明に係る制御部の中間部分の動作を説明す
るフローチャートである。

【図４】本発明に係る制御部の後半部分の動作を説明す
るフローチャートである。

【符号の説明】

１ 自動ねじ締め機 １ａ 制御装置 ２ モータ ２ａ 駆動軸 ３ 伝達機構 ４ ドライバビット ５ 制御部 ６ モータ駆動部 ７ 記憶部 ８ 操作部 ９ 表示部 １０ 入出力部 １１ 位置検出部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの回転を受けて回転する回転工具
   を有する自動部品締結機において、 締付け初期にモータの負荷電流が目標締付けトルクに対
   応する電流値よりも小さい値を超えないようにモータを
   制御する一方、部品が所定位置に達してからの回転工具
   の回転角を検出して、部品が所定位置に達してから所定
   時間内に回転工具が所定回転角回転しない時、斜め食付
   き異常を検出するように構成したことを特徴とする自動
   部品締結機。