JP2002001676A - ネジ締め装置の制御方法および装置 - Google Patents
ネジ締め装置の制御方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電動式のモータを用いることによって従来のオ
イルパルスレンチの種々の欠点を改善し、反力が小さく
精度の良好なネジ締めを行うこと。 【解決手段】電動式のモータを回転駆動源とするネジ締
め装置の制御方法であって、モータに対して電流パルス
ＤＰを間欠的に供給するとともに、所定の時間間隔毎に
実際のトルクを検出し、トルク検出値がそれまでのトル
ク検出値の最大値を越えないときには電流値を維持し、
トルク検出値がそれまでのトルク検出値の最大値を越え
るときには電流値を所定分増加し、トルク検出値が目標
トルクＴＱＪに達したときに電流パルスＤＰの供給を停
止する。
イルパルスレンチの種々の欠点を改善し、反力が小さく
精度の良好なネジ締めを行うこと。 【解決手段】電動式のモータを回転駆動源とするネジ締
め装置の制御方法であって、モータに対して電流パルス
ＤＰを間欠的に供給するとともに、所定の時間間隔毎に
実際のトルクを検出し、トルク検出値がそれまでのトル
ク検出値の最大値を越えないときには電流値を維持し、
トルク検出値がそれまでのトルク検出値の最大値を越え
るときには電流値を所定分増加し、トルク検出値が目標
トルクＴＱＪに達したときに電流パルスＤＰの供給を停
止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ネジ締め装置の制
御方法および装置に関し、特に、片手持ちに適するよう
に反力を軽減したネジ締め装置に関する。
御方法および装置に関し、特に、片手持ちに適するよう
に反力を軽減したネジ締め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ボルトやネジを所定のトルク
で締付けるために、動力式のネジ締め装置が用いられて
いる。ネジ締め装置においては、軸を連続的に回転させ
てネジを締付けるとともに、トルクがある値になれば動
力を切るかまたはクラッチをすべらせる制御が一般的に
行われている。
で締付けるために、動力式のネジ締め装置が用いられて
いる。ネジ締め装置においては、軸を連続的に回転させ
てネジを締付けるとともに、トルクがある値になれば動
力を切るかまたはクラッチをすべらせる制御が一般的に
行われている。
【０００３】ところで、各種の組み立てラインにおい
て、コンベア上のワークに対し、作業者がネジ締め装置
を手で持ってネジの締付け作業を行うことがしばしばあ
る。その場合に、作業性の点から、ネジ締め装置を片手
持ちで操作できることが望まれる。片手持ちのネジ締め
装置では、ネジ締めの反動を片手で受けなければならな
いので、締付トルクの増大にしたがってその反動が作業
者の負荷として問題となってくる。
て、コンベア上のワークに対し、作業者がネジ締め装置
を手で持ってネジの締付け作業を行うことがしばしばあ
る。その場合に、作業性の点から、ネジ締め装置を片手
持ちで操作できることが望まれる。片手持ちのネジ締め
装置では、ネジ締めの反動を片手で受けなければならな
いので、締付トルクの増大にしたがってその反動が作業
者の負荷として問題となってくる。
【０００４】上に述べたように軸を連続的に回転する方
式のものは、締付トルクの反力を作業者の手で直接に受
けるので、作業者の負荷が大きい。この反力を軽減する
ために、回転体のロ−タイナ−シャによる衝動を利用し
たインパクト方式が用いられている。
式のものは、締付トルクの反力を作業者の手で直接に受
けるので、作業者の負荷が大きい。この反力を軽減する
ために、回転体のロ−タイナ−シャによる衝動を利用し
たインパクト方式が用いられている。
【０００５】しかし、従来のインパクト方式のネジ締め
装置では、衝突エネルギ発生機構とソケットとを介して
ネジを締め付けるので、それらの伝達効率のバラツキに
よって締付トルクの精度が大きく上下し、精度を必要と
するネジ締めには不向きである。精度を向上するため
に、軸の先端部にクラッチ機構を設け、必要以上のトル
フが入力された場合にクラッチが滑ってトルクを制御す
る方法などが用いられている。
装置では、衝突エネルギ発生機構とソケットとを介して
ネジを締め付けるので、それらの伝達効率のバラツキに
よって締付トルクの精度が大きく上下し、精度を必要と
するネジ締めには不向きである。精度を向上するため
に、軸の先端部にクラッチ機構を設け、必要以上のトル
フが入力された場合にクラッチが滑ってトルクを制御す
る方法などが用いられている。
【０００６】このような事情から、反力の低減および精
度の向上という２つの課題に対し、２つの機能（インパ
クト発生部、クラッチ機構）の両方を兼ね備えたオイル
パルスレンチと呼称されるネジ締め装置が普及してい
る。
度の向上という２つの課題に対し、２つの機能（インパ
クト発生部、クラッチ機構）の両方を兼ね備えたオイル
パルスレンチと呼称されるネジ締め装置が普及してい
る。
【０００７】オイルパルスレンチは、通常、駆動源であ
るエアモータと、インパルスを発生し、そのオイル圧を
クラッチ機構として使用できるバイパスバルブとが一体
で構成されたオイルパルス部を有している。
るエアモータと、インパルスを発生し、そのオイル圧を
クラッチ機構として使用できるバイパスバルブとが一体
で構成されたオイルパルス部を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、オイルパルス
レンチには以下に述べる構造的な問題がある。 （１） 締付トルクを制御するためには、クラッチ機構
として働くバイパスバルブの油圧の調整が必要である
が、目標トルクを変更する毎にその調整を行う必要があ
る。 （２） オイルパルス発生部は、回転しながらオイルの
圧縮と非圧縮とを行ってインパルスを発生する機構であ
るので、使用によって、オイルや圧縮ブレードなどの構
成部品の劣化および磨耗が発生する。そのため、再調整
および部品交換を頻繁に行う必要がある。 （３） オイル温度によってもその特性が変化するの
で、締付トルクの精度が変動し、締付工程の能力にバラ
ツキが発生する可能性がある。 （４） オイルの圧縮と非圧縮との繰り返しによってオ
イルパルス部の発熱が大きい。そのため、エアモ−タの
排気を利用してパルス発生機構の冷却を行っている。も
し冷却が行われない場合には、数分間の使用で温度が１
００℃程度まで上昇するので、安全性と機能の安定性に
問題の生じる可能性がある。 （５） 上の点から、オイルパルスレンチにはエアモー
タを駆動源として使用する必要性が高く、駆動源の選択
の自由度が小さい。因みに、エアモータは、電動式のモ
ータと比較してエネルギ効率が悪く、ダストやミストの
問題がある。
レンチには以下に述べる構造的な問題がある。 （１） 締付トルクを制御するためには、クラッチ機構
として働くバイパスバルブの油圧の調整が必要である
が、目標トルクを変更する毎にその調整を行う必要があ
る。 （２） オイルパルス発生部は、回転しながらオイルの
圧縮と非圧縮とを行ってインパルスを発生する機構であ
るので、使用によって、オイルや圧縮ブレードなどの構
成部品の劣化および磨耗が発生する。そのため、再調整
および部品交換を頻繁に行う必要がある。 （３） オイル温度によってもその特性が変化するの
で、締付トルクの精度が変動し、締付工程の能力にバラ
ツキが発生する可能性がある。 （４） オイルの圧縮と非圧縮との繰り返しによってオ
イルパルス部の発熱が大きい。そのため、エアモ−タの
排気を利用してパルス発生機構の冷却を行っている。も
し冷却が行われない場合には、数分間の使用で温度が１
００℃程度まで上昇するので、安全性と機能の安定性に
問題の生じる可能性がある。 （５） 上の点から、オイルパルスレンチにはエアモー
タを駆動源として使用する必要性が高く、駆動源の選択
の自由度が小さい。因みに、エアモータは、電動式のモ
ータと比較してエネルギ効率が悪く、ダストやミストの
問題がある。
【０００９】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、電動式のモータを用いることによって従来のオイ
ルパルスレンチの種々の欠点を改善し、且つ反力が小さ
く精度の良好なネジ締め装置、およびその制御方法と装
置を提供することを目的とする。
ので、電動式のモータを用いることによって従来のオイ
ルパルスレンチの種々の欠点を改善し、且つ反力が小さ
く精度の良好なネジ締め装置、およびその制御方法と装
置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る方法は、電
動式のモータを回転駆動源とするネジ締め装置の制御方
法であって、前記モータの出力トルクをパルス状に発生
させるとともに、所定の時間間隔毎に実際のトルクを検
出し、トルク検出値がそれまでのトルク検出値の最大値
を越えないときには前記出力トルクを維持するように制
御し、トルク検出値がそれまでのトルク検出値の最大値
を越えるときには前記出力トルクを所定分増加するよう
に制御し、トルク検出値が目標値に達したときに前記モ
ータを停止させる。
動式のモータを回転駆動源とするネジ締め装置の制御方
法であって、前記モータの出力トルクをパルス状に発生
させるとともに、所定の時間間隔毎に実際のトルクを検
出し、トルク検出値がそれまでのトルク検出値の最大値
を越えないときには前記出力トルクを維持するように制
御し、トルク検出値がそれまでのトルク検出値の最大値
を越えるときには前記出力トルクを所定分増加するよう
に制御し、トルク検出値が目標値に達したときに前記モ
ータを停止させる。
【００１１】また、モータに対して電流パルスを間欠的
に供給するとともに、所定の時間間隔毎に実際のトルク
を検出し、トルク検出値がそれまでのトルク検出値の最
大値を越えないときには電流値を維持し、トルク検出値
がそれまでのトルク検出値の最大値を越えるときには電
流値を所定分増加し、トルク検出値が目標値に達したと
きに前記電流パルスの供給を停止する。
に供給するとともに、所定の時間間隔毎に実際のトルク
を検出し、トルク検出値がそれまでのトルク検出値の最
大値を越えないときには電流値を維持し、トルク検出値
がそれまでのトルク検出値の最大値を越えるときには電
流値を所定分増加し、トルク検出値が目標値に達したと
きに前記電流パルスの供給を停止する。
【００１２】好ましくは、前記電流パルスを、そのオン
時間および／またはオフ時間を可変設定可能とする。ま
た、前記トルク検出値の大小の判定および電流値の増加
の演算を、前記電流パルスのオンまたはオフに係わらず
行う。
時間および／またはオフ時間を可変設定可能とする。ま
た、前記トルク検出値の大小の判定および電流値の増加
の演算を、前記電流パルスのオンまたはオフに係わらず
行う。
【００１３】前記モータに対して、着座までは速度制御
を行って高速回転させ、着座後は上に述べたような制御
を行う。さらには、前記モータに対して、パルス状であ
って且つ漸次増大する電流を流し、これによって前記モ
ータに漸次増大するパルス状のトルクを発生させ、前記
トルクの最大値が目標値に達したときに前記モータを停
止させる。
を行って高速回転させ、着座後は上に述べたような制御
を行う。さらには、前記モータに対して、パルス状であ
って且つ漸次増大する電流を流し、これによって前記モ
ータに漸次増大するパルス状のトルクを発生させ、前記
トルクの最大値が目標値に達したときに前記モータを停
止させる。
【００１４】本発明に係る装置は、モータによるネジの
締付トルクを検出するトルク検出手段と、前記締付トル
クの目標値を設定する設定手段と、前記モータに対して
電流パルスを間欠的に供給するとともに、所定の時間間
隔毎に、トルク検出値がそれまでのトルク検出値の最大
値を越えないときには電流値を維持し、トルク検出値が
それまでのトルク検出値の最大値を越えるときには電流
値を所定分増加する演算を行う電流指令演算部と、トル
ク検出値が前記目標値に達したときに前記電流パルスの
供給を停止する停止制御部とを有する。
締付トルクを検出するトルク検出手段と、前記締付トル
クの目標値を設定する設定手段と、前記モータに対して
電流パルスを間欠的に供給するとともに、所定の時間間
隔毎に、トルク検出値がそれまでのトルク検出値の最大
値を越えないときには電流値を維持し、トルク検出値が
それまでのトルク検出値の最大値を越えるときには電流
値を所定分増加する演算を行う電流指令演算部と、トル
ク検出値が前記目標値に達したときに前記電流パルスの
供給を停止する停止制御部とを有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係るネジ締め装置
１の全体の構成を示すブロック図である。図１におい
て、ネジ締め装置１は、ネジ締め装置本体３、および、
サーボドライバ７と制御用コントローラ８とを有した制
御装置４からなる。
１の全体の構成を示すブロック図である。図１におい
て、ネジ締め装置１は、ネジ締め装置本体３、および、
サーボドライバ７と制御用コントローラ８とを有した制
御装置４からなる。
【００１６】ネジ締め装置本体３は、モータ１１、減速
ギヤ１２、トルクセンサ１３、エンコーダ１４、出力軸
１５、および、図示しないケーシング、スイッチなどか
らなる。
ギヤ１２、トルクセンサ１３、エンコーダ１４、出力軸
１５、および、図示しないケーシング、スイッチなどか
らなる。
【００１７】モータ１１は、３相のＡＣサーボモータで
あり、減速ギヤ１２を介して出力軸１５を回転駆動する
回転駆動源である。減速ギヤ１２は、モータ１１の回転
を減速するものであり、例えば遊星ギヤが用いられる。
あり、減速ギヤ１２を介して出力軸１５を回転駆動する
回転駆動源である。減速ギヤ１２は、モータ１１の回転
を減速するものであり、例えば遊星ギヤが用いられる。
【００１８】トルクセンサ１３は、モータ１１によるネ
ジの締付けトルクＴＱを検出し、検出信号Ｓ３１を出力
する。本実施形態では、モータ１１の出力するトルクの
うち、出力軸１５に発生するトルク、つまり負荷である
ネジを締付けるトルク（締付けトルク）を直接的に検出
するよう、トルクセンサ１３が出力軸１５に対して直接
的に連結されている。
ジの締付けトルクＴＱを検出し、検出信号Ｓ３１を出力
する。本実施形態では、モータ１１の出力するトルクの
うち、出力軸１５に発生するトルク、つまり負荷である
ネジを締付けるトルク（締付けトルク）を直接的に検出
するよう、トルクセンサ１３が出力軸１５に対して直接
的に連結されている。
【００１９】エンコーダ１４は、モータ１１の回転速度
を検出するためのものであり、モータ１１の回転数に比
例した個数のパルス信号を出力する。ネジ締め装置本体
３は、作業者が片手で握るためのハンドルグリップ部を
有し、全体として片手で操作が可能な形状のケーシング
で覆われている。図示しないスイッチを操作することに
よって、電源のオンオフが制御される。
を検出するためのものであり、モータ１１の回転数に比
例した個数のパルス信号を出力する。ネジ締め装置本体
３は、作業者が片手で握るためのハンドルグリップ部を
有し、全体として片手で操作が可能な形状のケーシング
で覆われている。図示しないスイッチを操作することに
よって、電源のオンオフが制御される。
【００２０】サーボドライバ７は、電源部２１、インバ
ータ２２、ＡＤ変換器２３、加算器２４、速度誤差アン
プ２５、切り替え器２６、リミット回路２７、電流制御
演算部２８、ＰＷＭ回路２９、ゲートドライブ３０、エ
ンコーダ信号処理部３１、速度検出部３２、電流検出器
３３，３４、およびＡＤ変換器３５，３６などからな
る。
ータ２２、ＡＤ変換器２３、加算器２４、速度誤差アン
プ２５、切り替え器２６、リミット回路２７、電流制御
演算部２８、ＰＷＭ回路２９、ゲートドライブ３０、エ
ンコーダ信号処理部３１、速度検出部３２、電流検出器
３３，３４、およびＡＤ変換器３５，３６などからな
る。
【００２１】制御用コントローラ８は、プリアンプ４
１、ＡＤ変換器４２、パラメータ格納部４３、および指
令制御部４４などからなる。指令制御部４４には、速度
／電流指令演算部５１、運転制御モード切替え部５２、
および速度／電流リミット部５３などが設けられる。
１、ＡＤ変換器４２、パラメータ格納部４３、および指
令制御部４４などからなる。指令制御部４４には、速度
／電流指令演算部５１、運転制御モード切替え部５２、
および速度／電流リミット部５３などが設けられる。
【００２２】電源部２１は、例えばＡＣ１００ボルトの
交流電力を整流し、適当な種々の電圧の直流電力に変換
する。直流電力は、インバータ２２、およびその他の回
路および各部に供給される。
交流電力を整流し、適当な種々の電圧の直流電力に変換
する。直流電力は、インバータ２２、およびその他の回
路および各部に供給される。
【００２３】ＡＤ変換器２３は、速度／電流指令演算部
５１から出力される速度／電流指令（速度／トルク指
令）Ｓ１を入力し、それに応じたデジタル値の指令デー
タＤ１を出力する。指令データＤ１は、運転モードに応
じて、速度指令データＤ１Ｓとなったり、電流（トル
ク）指令データＤ１Ｔとなったりする。
５１から出力される速度／電流指令（速度／トルク指
令）Ｓ１を入力し、それに応じたデジタル値の指令デー
タＤ１を出力する。指令データＤ１は、運転モードに応
じて、速度指令データＤ１Ｓとなったり、電流（トル
ク）指令データＤ１Ｔとなったりする。
【００２４】加算器２４は、ＡＤ変換器２３から出力さ
れる指令データＤ１から、速度検出部３２から出力され
る速度データＤ２１を差し引く。速度誤差アンプ２５
は、加算器２４から出力される速度指令データＤ２を差
動増幅する。
れる指令データＤ１から、速度検出部３２から出力され
る速度データＤ２１を差し引く。速度誤差アンプ２５
は、加算器２４から出力される速度指令データＤ２を差
動増幅する。
【００２５】切り替え器２６は、運転制御モード切替え
部５２からの制御切替え指令Ｓ２に応じて、速度誤差ア
ンプ２５の出力する速度指令データＤ３とＡＤ変換器２
３の出力する電流指令データＤ１Ｔとを切り替える。つ
まり、速度制御を行うときには速度誤差アンプ２５の出
力する速度指令データＤ３に、電流制御（トルク制御）
を行うときにはＡＤ変換器２３の出力する電流指令デー
タＤ１Ｔに、それぞれそれぞれ接続されるように切り替
える。
部５２からの制御切替え指令Ｓ２に応じて、速度誤差ア
ンプ２５の出力する速度指令データＤ３とＡＤ変換器２
３の出力する電流指令データＤ１Ｔとを切り替える。つ
まり、速度制御を行うときには速度誤差アンプ２５の出
力する速度指令データＤ３に、電流制御（トルク制御）
を行うときにはＡＤ変換器２３の出力する電流指令デー
タＤ１Ｔに、それぞれそれぞれ接続されるように切り替
える。
【００２６】リミット回路２７は、速度／電流リミット
部５３からの速度／電流リミット指令（速度／トルクリ
ミット指令）Ｓ３に基づいて、モータ１１の回転速度ま
たは電流の最大値を制限するように制御する。
部５３からの速度／電流リミット指令（速度／トルクリ
ミット指令）Ｓ３に基づいて、モータ１１の回転速度ま
たは電流の最大値を制限するように制御する。
【００２７】電流制御演算部２８は、リミット回路２７
の出力する指令データＤ４、エンコーダ信号処理部３１
の出力するデータＤ５、およびＡＤ変換器３５，３６の
出力する電流データＤ６，Ｄ７に基づいて、モータ１１
に流す電流値を演算し、電流指令データＤ８として出力
する。
の出力する指令データＤ４、エンコーダ信号処理部３１
の出力するデータＤ５、およびＡＤ変換器３５，３６の
出力する電流データＤ６，Ｄ７に基づいて、モータ１１
に流す電流値を演算し、電流指令データＤ８として出力
する。
【００２８】ＰＷＭ回路２９は、電流制御演算部２８の
出力する電流指令データＤ８に基づいて、ＰＷＭ（パル
ス幅変調）を行い、パルス幅変調の行われたパルス信号
Ｄ１０を出力する。
出力する電流指令データＤ８に基づいて、ＰＷＭ（パル
ス幅変調）を行い、パルス幅変調の行われたパルス信号
Ｄ１０を出力する。
【００２９】ゲートドライブ３０は、パルス信号Ｄ１０
に基づいて、インバータ２２の各スイッチング素子のゲ
ートをオンオフするためのパルス信号Ｄ１１を生成す
る。エンコーダ信号処理部３１は、エンコーダ１４から
出力されるパルス信号の信号処理を行う。
に基づいて、インバータ２２の各スイッチング素子のゲ
ートをオンオフするためのパルス信号Ｄ１１を生成す
る。エンコーダ信号処理部３１は、エンコーダ１４から
出力されるパルス信号の信号処理を行う。
【００３０】速度検出部３２は、エンコーダ信号処理部
３１から出力される信号に基づいて、速度を検出し、速
度に応じた値を示す速度データＤ２１を出力する。電流
検出器３３，３４は、モータ１１に流れるｕ相およびｗ
相の電流（モータ電流）ｉを検出する。ＡＤ変換器３
５，３６は、電流検出器３３，３４により検出されたモ
ータ電流ｉを、それぞれデジタル値の電流データＤ６，
Ｄ７に変換する。
３１から出力される信号に基づいて、速度を検出し、速
度に応じた値を示す速度データＤ２１を出力する。電流
検出器３３，３４は、モータ１１に流れるｕ相およびｗ
相の電流（モータ電流）ｉを検出する。ＡＤ変換器３
５，３６は、電流検出器３３，３４により検出されたモ
ータ電流ｉを、それぞれデジタル値の電流データＤ６，
Ｄ７に変換する。
【００３１】プリアンプ４１は、トルクセンサ１３によ
って検出された検出信号Ｓ３１を増幅する。ＡＤ変換器
４２は、プリアンプ４１の出力する信号Ｓ３２をデジタ
ル値のトルクデータＤ３１に変換し、速度／電流指令演
算部５１に出力する。トルクデータＤ３１は、実際の締
付トルクＴＱを示すデータである。
って検出された検出信号Ｓ３１を増幅する。ＡＤ変換器
４２は、プリアンプ４１の出力する信号Ｓ３２をデジタ
ル値のトルクデータＤ３１に変換し、速度／電流指令演
算部５１に出力する。トルクデータＤ３１は、実際の締
付トルクＴＱを示すデータである。
【００３２】パラメータ格納部４３は、速度／電流指令
演算部５１などの演算に必要な種々のパラメータを格納
する。パラメータとして、例えば、最小の電流値、計測
開始トルク、着座トルクＴＳ、目標トルクＴＱＪ、締付
トルクＴＱの最大値ＴＱＭ、および電流スロープθなど
がある。これらのパラメータは、設定器４５により設定
される。設定器４５として、デジタルスイッチ、テンキ
ー、タッチパネル、または切替えスイッチなどが用いら
れる。
演算部５１などの演算に必要な種々のパラメータを格納
する。パラメータとして、例えば、最小の電流値、計測
開始トルク、着座トルクＴＳ、目標トルクＴＱＪ、締付
トルクＴＱの最大値ＴＱＭ、および電流スロープθなど
がある。これらのパラメータは、設定器４５により設定
される。設定器４５として、デジタルスイッチ、テンキ
ー、タッチパネル、または切替えスイッチなどが用いら
れる。
【００３３】速度／電流指令演算部５１は、ＡＤ変換器
４２からのトルクデータＤ３１、パラメータ格納部４３
からのパラメータなどに基づいて、速度指令値および指
令用の電流値を演算し、速度／電流（トルク）指令Ｓ１
として出力する。
４２からのトルクデータＤ３１、パラメータ格納部４３
からのパラメータなどに基づいて、速度指令値および指
令用の電流値を演算し、速度／電流（トルク）指令Ｓ１
として出力する。
【００３４】なお、速度／電流（トルク）指令Ｓ１のう
ちの電流指令Ｓ１Ｔは、後述する電流パルスＤＰがオン
時間ＴＮの間のみ、指令用の電流値を出力し、オフ時間
ＴＦの間は、電流指令Ｓ１Ｔをゼロとする。
ちの電流指令Ｓ１Ｔは、後述する電流パルスＤＰがオン
時間ＴＮの間のみ、指令用の電流値を出力し、オフ時間
ＴＦの間は、電流指令Ｓ１Ｔをゼロとする。
【００３５】運転制御モード切替え部５２は、速度制御
モードと電流制御（トルク制御）モードとを切り替え
る。速度制御モードでは、モータ１１の回転速度が、速
度指令データＤ１Ｓにより設定された速度となるように
制御を行う。負荷が変動しても、設定された速度となる
ように、モータ１１に流れる電流を制御する。速度制御
モードでは、電流のリミット値を設けることができる。
電流のリミット値により、電流の最大値が制限される。
したがって、負荷の状態によっては、設定された速度に
達しない場合がある。
モードと電流制御（トルク制御）モードとを切り替え
る。速度制御モードでは、モータ１１の回転速度が、速
度指令データＤ１Ｓにより設定された速度となるように
制御を行う。負荷が変動しても、設定された速度となる
ように、モータ１１に流れる電流を制御する。速度制御
モードでは、電流のリミット値を設けることができる。
電流のリミット値により、電流の最大値が制限される。
したがって、負荷の状態によっては、設定された速度に
達しない場合がある。
【００３６】電流制御モードでは、モータ１１に流れる
電流が、電流指令データＤ１Ｔにより設定された電流値
となるように制御を行う。モータ１１の回転速度は、設
定された電流値と負荷の状態とによって変化する。電流
制御モードでは、回転速度のリミット値を設けることが
できる。モータ１１の回転速度がリミット値に達する
と、電流値が制限される。
電流が、電流指令データＤ１Ｔにより設定された電流値
となるように制御を行う。モータ１１の回転速度は、設
定された電流値と負荷の状態とによって変化する。電流
制御モードでは、回転速度のリミット値を設けることが
できる。モータ１１の回転速度がリミット値に達する
と、電流値が制限される。
【００３７】切り替え器２６によって、速度制御モード
では速度指令データＤ３が選択され、電流制御モードで
は電流指令データＤ１Ｔが選択される。自動運転時の締
付け動作において、最初は速度制御モードで運転を行
い、出力軸１５を高速回転させる。出力軸１５に発生す
る締付トルクＴＱが予め設定された着座トルクＴＳに達
したときに、負荷であるネジが着座したと判断し、電流
制御モードに切り替える。電流制御モードでは、電流指
令データＤ１Ｔにより示される出力トルクが得られるよ
うに、モータ１１に流れる電流を制御する。
では速度指令データＤ３が選択され、電流制御モードで
は電流指令データＤ１Ｔが選択される。自動運転時の締
付け動作において、最初は速度制御モードで運転を行
い、出力軸１５を高速回転させる。出力軸１５に発生す
る締付トルクＴＱが予め設定された着座トルクＴＳに達
したときに、負荷であるネジが着座したと判断し、電流
制御モードに切り替える。電流制御モードでは、電流指
令データＤ１Ｔにより示される出力トルクが得られるよ
うに、モータ１１に流れる電流を制御する。
【００３８】手動運転時では、図示しない切り替えスイ
ッチの操作に応じて、いずれかのモードが設定される。
速度／電流リミット部５３は、速度および電流（トル
ク）の最大値を設定し、設定した値をリミット回路２７
に与える。
ッチの操作に応じて、いずれかのモードが設定される。
速度／電流リミット部５３は、速度および電流（トル
ク）の最大値を設定し、設定した値をリミット回路２７
に与える。
【００３９】制御用コントローラ８は、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、その他の周辺素子などを用いて構成され
る。上に述べた速度／電流指令演算部５１、運転制御モ
ード切替え部５２、および速度／電流リミット部５３な
どは、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵで実行さ
れることによって実現される。
Ｍ、ＲＡＭ、その他の周辺素子などを用いて構成され
る。上に述べた速度／電流指令演算部５１、運転制御モ
ード切替え部５２、および速度／電流リミット部５３な
どは、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵで実行さ
れることによって実現される。
【００４０】制御用コントローラ８は、データまたは指
令を入力するための入力装置、締付けの良否結果などを
表示するための表示装置、他のデータ処理システムまた
は制御装置との通信のための通信装置などを備える。
令を入力するための入力装置、締付けの良否結果などを
表示するための表示装置、他のデータ処理システムまた
は制御装置との通信のための通信装置などを備える。
【００４１】次に、本実施形態における制御方法の原理
について説明する。ネジの締付け制御においては、設定
した目標トルク（トルク目標値）ＴＱＪに一致する最終
の締付トルクＴＱでネジを精度よく締付けることが重要
である。また、締付け完了までに要する時間ができるだ
け短いことも望まれる。精度のよい締付けを行うための
問題点は次のとおりである。 （１） トルクセンサ１３により検出される締付トルク
ＴＱが目標トルクＴＱＪに達したときに、ただちにモー
タ１１を停止させる必要がある。
について説明する。ネジの締付け制御においては、設定
した目標トルク（トルク目標値）ＴＱＪに一致する最終
の締付トルクＴＱでネジを精度よく締付けることが重要
である。また、締付け完了までに要する時間ができるだ
け短いことも望まれる。精度のよい締付けを行うための
問題点は次のとおりである。 （１） トルクセンサ１３により検出される締付トルク
ＴＱが目標トルクＴＱＪに達したときに、ただちにモー
タ１１を停止させる必要がある。
【００４２】しかし、モータ１１および減速ギヤ１２な
どには慣性があるので、どうしても停止までに時間（停
止時間）を要する。 （２） ボルトおよびワークなどの負荷の硬さ、パッキ
ンおよびワシャ類の有無、ボルトの径、リードピッチ、
および長さによって、一定の力の入力に対する締付トル
クＴＱの上昇率が異なる。また、締付けの初期段階と締
付けの終了段階とでは、締付トルクＴＱの上昇率が異な
る。
どには慣性があるので、どうしても停止までに時間（停
止時間）を要する。 （２） ボルトおよびワークなどの負荷の硬さ、パッキ
ンおよびワシャ類の有無、ボルトの径、リードピッチ、
および長さによって、一定の力の入力に対する締付トル
クＴＱの上昇率が異なる。また、締付けの初期段階と締
付けの終了段階とでは、締付トルクＴＱの上昇率が異な
る。
【００４３】上の（１）の問題に対しては、慣性を小さ
くし回転速度を小さくするか、または、モータ１１への
停止トルクの入力を早めることにより解決することがで
きる。（２）については、ワークなどによって締付トル
クＴＱの上昇率が異なるので、停止時間が同じであって
も最終的な締付トルクＴＱにバラツキが生じることにな
る。
くし回転速度を小さくするか、または、モータ１１への
停止トルクの入力を早めることにより解決することがで
きる。（２）については、ワークなどによって締付トル
クＴＱの上昇率が異なるので、停止時間が同じであって
も最終的な締付トルクＴＱにバラツキが生じることにな
る。
【００４４】この問題を解決するには、締付トルクＴＱ
をゆっくりと増大させることにより、ワークのトルク上
昇率に合った回転数を得る。これにより、トルクの上昇
に応じてモータ１１を即座に停止させることが可能とな
り、締付トルクのバラツキを低減することが可能とな
る。
をゆっくりと増大させることにより、ワークのトルク上
昇率に合った回転数を得る。これにより、トルクの上昇
に応じてモータ１１を即座に停止させることが可能とな
り、締付トルクのバラツキを低減することが可能とな
る。
【００４５】さて、モータ１１の電流とトルクとはほぼ
比例関係にある。ネジが理想的な場合には、電流をスロ
ープ状に徐々に上昇させると、出力トルクもスロープ状
に上昇し、締付トルクＴＱもそれに比例して上昇する。
比例関係にある。ネジが理想的な場合には、電流をスロ
ープ状に徐々に上昇させると、出力トルクもスロープ状
に上昇し、締付トルクＴＱもそれに比例して上昇する。
【００４６】しかし、実際は、上の（２）に述べたよう
に、締付トルクＴＱの上昇率はワークなどの状態によっ
て刻々と変化する。そのため、電流を一定のスロープ
（電流スロープ）で上昇しても、締付トルクＴＱが上昇
しない場合には、電流はモータ１１の加速エネルギーと
なり、速度上昇という形となって表れる。速度が上昇し
た後でワークの締付トルクＴＱが上昇した場合には、そ
のときの加速度と出力トルクによって、電流スロープ以
上に締付トルクＴＱが急上昇し、最終の締付トルクＴＱ
がさらにばらつく結果となる。
に、締付トルクＴＱの上昇率はワークなどの状態によっ
て刻々と変化する。そのため、電流を一定のスロープ
（電流スロープ）で上昇しても、締付トルクＴＱが上昇
しない場合には、電流はモータ１１の加速エネルギーと
なり、速度上昇という形となって表れる。速度が上昇し
た後でワークの締付トルクＴＱが上昇した場合には、そ
のときの加速度と出力トルクによって、電流スロープ以
上に締付トルクＴＱが急上昇し、最終の締付トルクＴＱ
がさらにばらつく結果となる。
【００４７】これを解決するためには、締付トルクＴＱ
を常に監視しておき、締付トルクＴＱの上昇に合わせて
電流を上昇させるように制御を行う。これによって、モ
ータ１１に流れる電流が回転速度の上昇（加速エネルギ
ー）に使用されているかまたは実際の締付けに使用され
ているかに関係なく、つまり運転状態やワークの状態に
関係なく、最終の締付トルクＴＱが一定となるように制
御することが可能となる。
を常に監視しておき、締付トルクＴＱの上昇に合わせて
電流を上昇させるように制御を行う。これによって、モ
ータ１１に流れる電流が回転速度の上昇（加速エネルギ
ー）に使用されているかまたは実際の締付けに使用され
ているかに関係なく、つまり運転状態やワークの状態に
関係なく、最終の締付トルクＴＱが一定となるように制
御することが可能となる。
【００４８】次に、締付トルクＴＱの反力を低減するこ
とについて説明する。ネジ締め装置本体３は、そのハン
ドルグリップ部を作業者が握り、片手で持って操作す
る。作業者への反力を低減するために、モータ１１の作
動を、電流が連続的に流れる連続運転ではなく、パルス
状の電流による間欠運転とする。
とについて説明する。ネジ締め装置本体３は、そのハン
ドルグリップ部を作業者が握り、片手で持って操作す
る。作業者への反力を低減するために、モータ１１の作
動を、電流が連続的に流れる連続運転ではなく、パルス
状の電流による間欠運転とする。
【００４９】すなわち、モータ１１に対して、パルス状
の電流（電流パルスＤＰ）を間欠的に供給する。電流パ
ルスＤＰは、可変設定可能なオン時間ＴＮとオフ時間Ｔ
Ｆとを有する。
の電流（電流パルスＤＰ）を間欠的に供給する。電流パ
ルスＤＰは、可変設定可能なオン時間ＴＮとオフ時間Ｔ
Ｆとを有する。
【００５０】電流パルスＤＰのオンオフに関係なく、一
定の時間間隔ｔｓ毎に実際の締付トルクＴＱを検出し、
締付トルクＴＱ（トルク検出値）がそれまでの締付トル
クＴＱの最大値ＴＱＭを越えないときには電流値を維持
し、締付トルクがそれまでの締付トルクの最大値ＴＱＭ
を越えるときには電流値を所定分増加する演算を行う。
定の時間間隔ｔｓ毎に実際の締付トルクＴＱを検出し、
締付トルクＴＱ（トルク検出値）がそれまでの締付トル
クＴＱの最大値ＴＱＭを越えないときには電流値を維持
し、締付トルクがそれまでの締付トルクの最大値ＴＱＭ
を越えるときには電流値を所定分増加する演算を行う。
【００５１】したがって、締付トルクＴＱが増大してい
る間は、時間間隔ｔｓ毎に最大値ＴＱＭが更新される。
最大値ＴＱＭは、制御用コントローラ８のパラメータ格
納部４３に格納される。
る間は、時間間隔ｔｓ毎に最大値ＴＱＭが更新される。
最大値ＴＱＭは、制御用コントローラ８のパラメータ格
納部４３に格納される。
【００５２】増加する所定分としては、例えば、そのよ
うな処理を行う時間間隔ｔｓに対応する電流スロープθ
（図５参照）の増加分とすればよい。電流スロープθの
値（時間間隔ｔｓに対する増加分）は、種々の値に設定
し変更することができる。
うな処理を行う時間間隔ｔｓに対応する電流スロープθ
（図５参照）の増加分とすればよい。電流スロープθの
値（時間間隔ｔｓに対する増加分）は、種々の値に設定
し変更することができる。
【００５３】例えば、電流パルスのオン時間ＴＮを０．
０２ｓｅｃ、オフ時間ＴＦを０．０２ｓｅｃ、時間間隔
ｔｓを０．５ｍｓｅｃとし、これを目標トルクＴＱＪに
到達するまで繰り返す。この場合には、０．５ｍｓｅｃ
毎に、上に述べた判断および処理が繰り返される。この
判断および処理は、電流パルスのオンオフに係わらず行
われる。但し、オフ時間ＴＦにおいては、その処理によ
って電流値が増大することがあるが、実際にモータ１１
に流れる電流はゼロであり、次にオン時間ＴＮとなった
ときに、処理の結果の電流値が初期値として与えられ
る。
０２ｓｅｃ、オフ時間ＴＦを０．０２ｓｅｃ、時間間隔
ｔｓを０．５ｍｓｅｃとし、これを目標トルクＴＱＪに
到達するまで繰り返す。この場合には、０．５ｍｓｅｃ
毎に、上に述べた判断および処理が繰り返される。この
判断および処理は、電流パルスのオンオフに係わらず行
われる。但し、オフ時間ＴＦにおいては、その処理によ
って電流値が増大することがあるが、実際にモータ１１
に流れる電流はゼロであり、次にオン時間ＴＮとなった
ときに、処理の結果の電流値が初期値として与えられ
る。
【００５４】オン時間ＴＮは０．０２ｓｅｃであるが、
減速ギヤ１２のバックラッシュおよびジョイント部など
の遊びがあるため、電流パルスがオンの間でワークにト
ルクを伝達する時間は、０．０１〜０．００５ｓｅｃ程
度となり、瞬間的にトルクが発生する。このため、作業
者の持つハンドルグリップ部に瞬間的にトルクが加わ
る。しかし、ネジ締め装置本体３を締付け方向とは逆の
方向に加速するエネルギーが単位時間当たり微小である
ため、加速エネルギーはその後のオフ時間ＴＦにおいて
作業者の手で吸収されることとなる。
減速ギヤ１２のバックラッシュおよびジョイント部など
の遊びがあるため、電流パルスがオンの間でワークにト
ルクを伝達する時間は、０．０１〜０．００５ｓｅｃ程
度となり、瞬間的にトルクが発生する。このため、作業
者の持つハンドルグリップ部に瞬間的にトルクが加わ
る。しかし、ネジ締め装置本体３を締付け方向とは逆の
方向に加速するエネルギーが単位時間当たり微小である
ため、加速エネルギーはその後のオフ時間ＴＦにおいて
作業者の手で吸収されることとなる。
【００５５】これを連続的に繰り返すので、トルクの発
生と吸収時間との差によって、作業者に加わる反力が低
減される。このように、外乱、ワーク、および運転状態
などに関係なく、締付けトルクの制御を精度よく行うこ
とができ、また、運転パターンが精度に影響しないた
め、間欠運転によって反力を低減させることができる。
生と吸収時間との差によって、作業者に加わる反力が低
減される。このように、外乱、ワーク、および運転状態
などに関係なく、締付けトルクの制御を精度よく行うこ
とができ、また、運転パターンが精度に影響しないた
め、間欠運転によって反力を低減させることができる。
【００５６】次に、ネジ締め装置１の締付け工程の手順
および動作について、フローチャートおよび動作状態を
示す図を参照して説明する。図２はネジ締め装置１の締
付け動作の手順を示すフローチャート、図３は電流制御
のルーチンを示すフローチャート、図４はネジ締め装置
１によるネジ締め動作の全体の状態を示す図、図５は速
度制御モードと電流制御モードとの境界付近の動作状態
を拡大して示す図、図６は電流制御モードの終わり付近
の動作状態を拡大して示す図である。
および動作について、フローチャートおよび動作状態を
示す図を参照して説明する。図２はネジ締め装置１の締
付け動作の手順を示すフローチャート、図３は電流制御
のルーチンを示すフローチャート、図４はネジ締め装置
１によるネジ締め動作の全体の状態を示す図、図５は速
度制御モードと電流制御モードとの境界付近の動作状態
を拡大して示す図、図６は電流制御モードの終わり付近
の動作状態を拡大して示す図である。
【００５７】図４に示すように、締付け動作は、速度制
御モードによる動作、および電流制御モードによる動作
からなる。図２において、まず、速度制御モードによる
速度制御が行われる（＃１１）。速度制御では、速度指
令データＤ１Ｓによってモータ１１の回転速度が設定さ
れる。速度指令値が徐々に増大され、モータ１１の回転
速度も増大する。所定の回転速度になると、一定値に維
持される。これによって、モータ１１が高速回転し、ネ
ジの着座までの仮締めが行われる。その間において、締
付トルクＴＱが計測開始トルクを越えると、計測を開始
する。
御モードによる動作、および電流制御モードによる動作
からなる。図２において、まず、速度制御モードによる
速度制御が行われる（＃１１）。速度制御では、速度指
令データＤ１Ｓによってモータ１１の回転速度が設定さ
れる。速度指令値が徐々に増大され、モータ１１の回転
速度も増大する。所定の回転速度になると、一定値に維
持される。これによって、モータ１１が高速回転し、ネ
ジの着座までの仮締めが行われる。その間において、締
付トルクＴＱが計測開始トルクを越えると、計測を開始
する。
【００５８】締付トルクＴＱが着座トルクＴＳに達する
と（＃１２でイエス）、ネジが着座したと判断し、モー
タ１１を急停止させる（＃１３）。モータ１１を急停止
させるために、モータ１１の速度指令値をゼロとし、且
つモータ１１をロックするための電流を流してブレーキ
をかける。そして、電流制御モードに切り替える（＃１
４）。
と（＃１２でイエス）、ネジが着座したと判断し、モー
タ１１を急停止させる（＃１３）。モータ１１を急停止
させるために、モータ１１の速度指令値をゼロとし、且
つモータ１１をロックするための電流を流してブレーキ
をかける。そして、電流制御モードに切り替える（＃１
４）。
【００５９】電流制御モードでは、まず、モータ１１に
対して、空転回転に必要な最小の電流値ＳＴ１を電流指
令データＤ１Ｔとして設定する（＃１５）。そして、締
付トルクＴＱが目標トルクＴＱＪに達するまでの間（＃
１７でノー）、電流制御を行う（＃１６）。
対して、空転回転に必要な最小の電流値ＳＴ１を電流指
令データＤ１Ｔとして設定する（＃１５）。そして、締
付トルクＴＱが目標トルクＴＱＪに達するまでの間（＃
１７でノー）、電流制御を行う（＃１６）。
【００６０】締付トルクＴＱが目標トルクＴＱＪに達す
ると（＃１７でイエス）、モータ１１を停止させる（＃
１８）。モータ１１を停止させるために、電流パルスＤ
Ｐの供給を停止し、モータ１１に流れる電流をゼロにす
る。
ると（＃１７でイエス）、モータ１１を停止させる（＃
１８）。モータ１１を停止させるために、電流パルスＤ
Ｐの供給を停止し、モータ１１に流れる電流をゼロにす
る。
【００６１】そして、最終の締付トルクＴＱおよびそれ
までに現れた最大値ＴＱＭについて、設定された上下限
値の範囲内に入っているか否かを判定し、判定結果を表
示面に表示する（＃１９）。
までに現れた最大値ＴＱＭについて、設定された上下限
値の範囲内に入っているか否かを判定し、判定結果を表
示面に表示する（＃１９）。
【００６２】電流制御では、電流指令データＤ１Ｔによ
って、モータ１１に流れる電流つまりモータ１１の出力
トルクが設定される。図３において、時間間隔ｔｓが経
過する毎に（＃２１でイエス）、ステップ＃２３以下の
処理を行う。
って、モータ１１に流れる電流つまりモータ１１の出力
トルクが設定される。図３において、時間間隔ｔｓが経
過する毎に（＃２１でイエス）、ステップ＃２３以下の
処理を行う。
【００６３】すなわち、締付トルクＴＱを計測してその
値を取り込む（＃２２）。取り込んだ締付トルクＴＱ
と、それまでの締付トルクＴＱの最大値ＴＱＭとを比較
する。最大値ＴＱＭを越えない場合には（＃２３でノ
ー）、ステップ＃２１に戻って時間間隔ｔｓの経過を待
つ。
値を取り込む（＃２２）。取り込んだ締付トルクＴＱ
と、それまでの締付トルクＴＱの最大値ＴＱＭとを比較
する。最大値ＴＱＭを越えない場合には（＃２３でノ
ー）、ステップ＃２１に戻って時間間隔ｔｓの経過を待
つ。
【００６４】最大値ＴＱＭを越える場合には、指令用の
電流値を所定分増加する（＃２４）。そのときの締付ト
ルクＴＱによって、最大値ＴＱＭを更新する（＃２
５）。オン時間ＴＮの間であれば（＃２６でイエス）、
指令用の電流値を電流指令データＤ１Ｔとして出力する
（＃２７）。オフ時間ＴＦの間であれば、電流指令デー
タＤ１Ｔをゼロとする（＃２８）。但し、電流指令デー
タＤ１Ｔをゼロとしても、指令用の電流値はクリアされ
ることなく、そのときの値を維持する。
電流値を所定分増加する（＃２４）。そのときの締付ト
ルクＴＱによって、最大値ＴＱＭを更新する（＃２
５）。オン時間ＴＮの間であれば（＃２６でイエス）、
指令用の電流値を電流指令データＤ１Ｔとして出力する
（＃２７）。オフ時間ＴＦの間であれば、電流指令デー
タＤ１Ｔをゼロとする（＃２８）。但し、電流指令デー
タＤ１Ｔをゼロとしても、指令用の電流値はクリアされ
ることなく、そのときの値を維持する。
【００６５】したがって、例えば電流制御モードになっ
た直後において、図５に示すように、最初の１つの電流
パルスＤＰ１が出力される。その電流パルスＤＰ１は、
電流がゼロから開始し、電流スロープθの傾斜で電流が
増加する。設定された最小の電流値ＳＴ１に達した時点
で、電流の増加が停止され、その値が維持される。この
間において、通常、モータ１１の出力トルクは着座トル
クＴＳよりも小さいため、モータ１１は回転しない。
た直後において、図５に示すように、最初の１つの電流
パルスＤＰ１が出力される。その電流パルスＤＰ１は、
電流がゼロから開始し、電流スロープθの傾斜で電流が
増加する。設定された最小の電流値ＳＴ１に達した時点
で、電流の増加が停止され、その値が維持される。この
間において、通常、モータ１１の出力トルクは着座トル
クＴＳよりも小さいため、モータ１１は回転しない。
【００６６】その後のオフ時間ＴＦの間は、電流指令デ
ータＤ１Ｔがゼロである。これによって、モータ１１に
流れる電流はゼロとなる。この間においても、ステップ
＃２１〜２５の処理は行われている。なお、モータ１１
の電磁作用および過度現象によって、電流指令データＤ
１Ｔの値とモータ１１に実際に流れる電流値とは一致し
ない。
ータＤ１Ｔがゼロである。これによって、モータ１１に
流れる電流はゼロとなる。この間においても、ステップ
＃２１〜２５の処理は行われている。なお、モータ１１
の電磁作用および過度現象によって、電流指令データＤ
１Ｔの値とモータ１１に実際に流れる電流値とは一致し
ない。
【００６７】図５に示す次の電流パルスＤＰ２におい
て、オン時間ＴＮの中央付近において、締付トルクＴＱ
が前回の最大値ＴＱＭを越えたので、その電流値が増加
する。その後、時間間隔ｔｓ毎に締付トルクＴＱが増大
するので、その度にそれまでの最大値ＴＱＭが更新さ
れ、電流値が増加する。
て、オン時間ＴＮの中央付近において、締付トルクＴＱ
が前回の最大値ＴＱＭを越えたので、その電流値が増加
する。その後、時間間隔ｔｓ毎に締付トルクＴＱが増大
するので、その度にそれまでの最大値ＴＱＭが更新さ
れ、電流値が増加する。
【００６８】電流パルスＤＰ２のオン時間ＴＮが終了
し、モータ１１への電流指令データＤ１Ｔがゼロとなっ
ても、モータ１１が慣性で回転するため、締付トルクＴ
Ｑが上昇し、最大値ＴＱＭが更新され、電流値も増加す
る。
し、モータ１１への電流指令データＤ１Ｔがゼロとなっ
ても、モータ１１が慣性で回転するため、締付トルクＴ
Ｑが上昇し、最大値ＴＱＭが更新され、電流値も増加す
る。
【００６９】次の電流パルスＤＰ３において、オン時間
ＴＮの前半の終わり付近において、前回の最大値ＴＱＭ
を越えたので、その電流値が増加する。オン時間ＴＮの
後半の初め付近からは、締付トルクＴＱが増大したりし
なかったりしたことにより、電流値の増加が間欠的にし
か行われず、その結果、全体的な電流スロープは緩くな
る。
ＴＮの前半の終わり付近において、前回の最大値ＴＱＭ
を越えたので、その電流値が増加する。オン時間ＴＮの
後半の初め付近からは、締付トルクＴＱが増大したりし
なかったりしたことにより、電流値の増加が間欠的にし
か行われず、その結果、全体的な電流スロープは緩くな
る。
【００７０】図６に示す例では、例えば電流パルスＤＰ
１２において、オン時間ＴＮの中央付近において、前回
の最大値ＴＱＭを越えたので、その電流値が増加する。
その後、時間間隔ｔｓ毎に締付トルクＴＱが増大するの
で、その度にそれまでの最大値ＴＱＭが更新され、電流
値が増加する。
１２において、オン時間ＴＮの中央付近において、前回
の最大値ＴＱＭを越えたので、その電流値が増加する。
その後、時間間隔ｔｓ毎に締付トルクＴＱが増大するの
で、その度にそれまでの最大値ＴＱＭが更新され、電流
値が増加する。
【００７１】電流パルスＤＰ１２に対応するモータ電流
ｉを見ると、モータ電流ｉは、電流パルスＤＰ１２のオ
ンによって電流指令データＤ１Ｔによる電流値まで上昇
するが、そのときには締付トルクＴＱが小さく、負荷が
過少な状態であるので、速度が上昇し過ぎ、速度の制限
のためにリミット回路２７によってモータ電流ｉが低下
する。その後、負荷が適当にかかった状態となって速度
が低下し、モータ電流ｉは電流指令データＤ１Ｔに応じ
た値まで上昇する。
ｉを見ると、モータ電流ｉは、電流パルスＤＰ１２のオ
ンによって電流指令データＤ１Ｔによる電流値まで上昇
するが、そのときには締付トルクＴＱが小さく、負荷が
過少な状態であるので、速度が上昇し過ぎ、速度の制限
のためにリミット回路２７によってモータ電流ｉが低下
する。その後、負荷が適当にかかった状態となって速度
が低下し、モータ電流ｉは電流指令データＤ１Ｔに応じ
た値まで上昇する。
【００７２】電流パルスＤＰ１４の終端付近において、
締付トルクＴＱが目標トルクＴＱＪに達し、その時点で
モータ１１を停止させる。このように、本実施形態のネ
ジ締め装置１においては、電流制御モードにおいて、ト
ルクセンサ１３により検出される実際の締付トルクＴＱ
を、電流指令データＤ１Ｔの電流値にフィ−ドバックさ
せる。
締付トルクＴＱが目標トルクＴＱＪに達し、その時点で
モータ１１を停止させる。このように、本実施形態のネ
ジ締め装置１においては、電流制御モードにおいて、ト
ルクセンサ１３により検出される実際の締付トルクＴＱ
を、電流指令データＤ１Ｔの電流値にフィ−ドバックさ
せる。
【００７３】その際に、一定の割合の電流スロープθに
したがって電流値を増大させる制御と、実際の締付トル
クＴＱの上昇に合わせて電流値を増大させる制御とを合
わせて実行することになる。
したがって電流値を増大させる制御と、実際の締付トル
クＴＱの上昇に合わせて電流値を増大させる制御とを合
わせて実行することになる。
【００７４】具体的には、上に述べたように、締付トル
クＴＱがそれまでの最大値ＴＱＭを越えないときには電
流値を維持し、締付トルクがそれまでの最大値ＴＱＭを
越えるときには電流値を所定分増加する。
クＴＱがそれまでの最大値ＴＱＭを越えないときには電
流値を維持し、締付トルクがそれまでの最大値ＴＱＭを
越えるときには電流値を所定分増加する。
【００７５】締付トルクＴＱがそれまでの最大値ＴＱＭ
を越えないときとは、例えば、ワークの座面やボルトの
ネジ面がつぶれてトルクが吸収されている場合、また
は、作業者のネジ締め装置本体３の持ち方が一定でない
ため、ネジ締め装置本体３が反力によって逃げている場
合などが考えられる。
を越えないときとは、例えば、ワークの座面やボルトの
ネジ面がつぶれてトルクが吸収されている場合、また
は、作業者のネジ締め装置本体３の持ち方が一定でない
ため、ネジ締め装置本体３が反力によって逃げている場
合などが考えられる。
【００７６】上に述べたような電流制御を行うことによ
り、ワークに合わせた最適の制御が可能となる。ワーク
側でトルクが抜けたり、作業者の外力または制御による
作動または停止などの変化に対し、電流値によってモー
タ１１の出力トルクを実際のトルク上昇率に合うよう制
御することができる。これによって、出力エネルギーで
トルク上昇を制御することができ、モータ１１の回転速
度の上昇または減少を無視できるようになり、ワークま
たは運転の状態に関係なく精度よくネジを締付けること
ができる。
り、ワークに合わせた最適の制御が可能となる。ワーク
側でトルクが抜けたり、作業者の外力または制御による
作動または停止などの変化に対し、電流値によってモー
タ１１の出力トルクを実際のトルク上昇率に合うよう制
御することができる。これによって、出力エネルギーで
トルク上昇を制御することができ、モータ１１の回転速
度の上昇または減少を無視できるようになり、ワークま
たは運転の状態に関係なく精度よくネジを締付けること
ができる。
【００７７】また、パラメータを変更することにより、
目標トルクＴＱＪ、締付精度、または反力の度合などを
容易に制御することができる。また、従来のような消耗
部品であるオイルパルス部やクラッチ機構などが不要で
あるので、メンテナンスが容易であり、システムの安定
性を長期間に渡って維持することができる。
目標トルクＴＱＪ、締付精度、または反力の度合などを
容易に制御することができる。また、従来のような消耗
部品であるオイルパルス部やクラッチ機構などが不要で
あるので、メンテナンスが容易であり、システムの安定
性を長期間に渡って維持することができる。
【００７８】しかも、作業者への反力が低減されるの
で、締付トルクＴＱが大きい場合であっても、ネジ締め
装置本体３を片手で持って使用することが可能であり、
且つ高い締付け精度を得ることができる。
で、締付トルクＴＱが大きい場合であっても、ネジ締め
装置本体３を片手で持って使用することが可能であり、
且つ高い締付け精度を得ることができる。
【００７９】電動式のモータ１１を用いて制御を行うた
め、エネルギー効率が高く、従来のようにエアモータが
必要条件となり易いオイルパルスレンチよりも大幅な省
エネルギー化とダストミストなどの無いクリーン化を図
ることが可能となる。
め、エネルギー効率が高く、従来のようにエアモータが
必要条件となり易いオイルパルスレンチよりも大幅な省
エネルギー化とダストミストなどの無いクリーン化を図
ることが可能となる。
【００８０】負荷の種類または状態などに応じて、オン
時間ＴＮまたは／およびオフ時間ＴＦを可変することに
より、締付け精度および反力の状態を最適の状態に設定
することができる。
時間ＴＮまたは／およびオフ時間ＴＦを可変することに
より、締付け精度および反力の状態を最適の状態に設定
することができる。
【００８１】上の実施形態において、電流スロープθ
は、実際には、設定された所定の時間ＴＡで電流値を最
大値まで上昇させる電流指命の増分比率として設定され
る。例えば、所定の時間Ｔ５として０．１〜２ｓｅｃの
範囲で設定され、設定された所定の時間ＴＡにおいて、
電流値がゼロから最大値まで変化するものとした場合の
直線の傾きである。したがって、時間ＴＡの設定によっ
て、電流スロープθの値は変化する。
は、実際には、設定された所定の時間ＴＡで電流値を最
大値まで上昇させる電流指命の増分比率として設定され
る。例えば、所定の時間Ｔ５として０．１〜２ｓｅｃの
範囲で設定され、設定された所定の時間ＴＡにおいて、
電流値がゼロから最大値まで変化するものとした場合の
直線の傾きである。したがって、時間ＴＡの設定によっ
て、電流スロープθの値は変化する。
【００８２】上の実施形態において、ネジ締め装置本体
３、制御装置４、ネジ締め装置１の全体または各部の構
造、形状、個数、処理の内容または順序などは、本発明
の趣旨に沿って適宜変更することができる。
３、制御装置４、ネジ締め装置１の全体または各部の構
造、形状、個数、処理の内容または順序などは、本発明
の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【００８３】
【発明の効果】本発明によると、電動式のモータを用い
ることによって従来のオイルパルスレンチの欠点が改善
され、反力が小さくなる。その結果、締付トルクが大き
い場合であっても、ネジ締め装置本体を片手で持って使
用することが可能となり、しかも高い締付け精度を得る
ことが可能となる。
ることによって従来のオイルパルスレンチの欠点が改善
され、反力が小さくなる。その結果、締付トルクが大き
い場合であっても、ネジ締め装置本体を片手で持って使
用することが可能となり、しかも高い締付け精度を得る
ことが可能となる。
【図１】本発明に係るネジ締め装置の全体の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】ネジ締め装置の締付け動作の手順を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図３】電流制御のルーチンを示すフローチャートであ
る。
る。
【図４】ネジ締め装置によるネジ締め動作の全体の状態
を示す図である。
を示す図である。
【図５】速度制御モードと電流制御モードとの境界付近
の動作状態を拡大して示す図である。
の動作状態を拡大して示す図である。
【図６】電流制御モードの終わり付近の動作状態を拡大
して示す図である。
して示す図である。
１ ネジ締め装置 ３ ネジ締め装置本体 ４ 制御装置 ８ 制御用コントローラ １１ モータ １３ トルクセンサ（トルク検出手段） ４３ パラメータ格納部 ４４ 指令制御部 ４５ 設定器（設定手段） ５１ 速度／電流指令演算部（電流指令演算部、停止制
御部） ＴＱ 締付トルク ＴＱＭ 最大値 ＴＱＪ 目標トルク（目標値） ＤＰ 電流パルス ＴＮ オン時間 ＴＦ オフ時間
御部） ＴＱ 締付トルク ＴＱＭ 最大値 ＴＱＪ 目標トルク（目標値） ＤＰ 電流パルス ＴＮ オン時間 ＴＦ オフ時間
Claims (8)
- 【請求項１】電動式のモータを回転駆動源とするネジ締
め装置の制御方法であって、 前記モータの出力トルクをパルス状に発生させるととも
に、 所定の時間間隔毎に実際のトルクを検出し、 トルク検出値がそれまでのトルク検出値の最大値を越え
ないときには前記出力トルクを維持するように制御し、
トルク検出値がそれまでのトルク検出値の最大値を越え
るときには前記出力トルクを所定分増加するように制御
し、 トルク検出値が目標値に達したときに前記モータを停止
させる、 ことを特徴とするネジ締め装置の制御方法。 - 【請求項２】電動式のモータを回転駆動源とするネジ締
め装置の制御方法であって、 前記モータに対して電流パルスを間欠的に供給するとと
もに、 所定の時間間隔毎に実際のトルクを検出し、 トルク検出値がそれまでのトルク検出値の最大値を越え
ないときには電流値を維持し、トルク検出値がそれまで
のトルク検出値の最大値を越えるときには電流値を所定
分増加し、 トルク検出値が目標値に達したときに前記電流パルスの
供給を停止する、 ことを特徴とするネジ締め装置の制御方法。 - 【請求項３】前記電流パルスを、そのオン時間および／
またはオフ時間を可変設定可能とした、 請求項２記載のネジ締め装置の制御方法。 - 【請求項４】前記トルク検出値の大小の判定および電流
値の増加の演算を、前記電流パルスのオンまたはオフに
係わらず行う、 請求項２または３に記載のネジ締め装置の制御方法。 - 【請求項５】前記モータに対して、着座までは速度制御
を行って高速回転させ、着座後は請求項１ないし請求項
４のいずれかに記載の制御を行う、 ネジ締め装置の制御方法。 - 【請求項６】電動式のモータを回転駆動源とするネジ締
め装置の制御方法であって、 前記モータに対して、パルス状であって且つ漸次増大す
る電流を流し、これによって前記モータに漸次増大する
パルス状のトルクを発生させ、 前記トルクの最大値が目標値に達したときに前記モータ
を停止させる、 ことを特徴とするネジ締め装置の制御方法。 - 【請求項７】電動式のモータを回転駆動源とするネジ締
め装置の制御装置であって、 前記モータによるネジの締付トルクを検出するトルク検
出手段と、 前記締付トルクの目標値を設定する設定手段と、 前記モータに対して電流パルスを間欠的に供給するとと
もに、所定の時間間隔毎に、トルク検出値がそれまでの
トルク検出値の最大値を越えないときには電流値を維持
し、トルク検出値がそれまでのトルク検出値の最大値を
越えるときには電流値を所定分増加する演算を行う電流
指令演算部と、 トルク検出値が前記目標値に達したときに前記電流パル
スの供給を停止する停止制御部と、 を有することを特徴とするネジ締め装置の制御装置。 - 【請求項８】電動式のモータを回転駆動源とするネジ締
め装置本体と、 前記モータによるネジの締付けトルクを検出するトルク
検出手段と、 前記締付けトルクの目標値を設定する設定手段と、 前記モータに対して電流パルスを間欠的に供給するとと
もに、所定の時間間隔毎に、トルク検出値がそれまでの
トルク検出値の最大値を越えないときには電流値を維持
し、トルク検出値がそれまでのトルク検出値の最大値を
越えるときには電流値を所定分増加する演算を行う電流
指令演算部と、 トルク検出値が前記目標値に達したときに前記電流パル
スの供給を停止する停止制御部と、 を有することを特徴とするネジ締め装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000182722A JP3456949B2 (ja) | 2000-06-19 | 2000-06-19 | ネジ締め装置の制御方法および装置 |
| AU2001262738A AU2001262738A1 (en) | 2000-06-19 | 2001-06-11 | Control method and controller for screw tightener |
| PCT/JP2001/004920 WO2001098034A1 (fr) | 2000-06-19 | 2001-06-11 | Procede de commande et commande pour tournevis |
| US10/322,627 US6680595B2 (en) | 2000-06-19 | 2002-12-19 | Control method and apparatus of screw fastening apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000182722A JP3456949B2 (ja) | 2000-06-19 | 2000-06-19 | ネジ締め装置の制御方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002001676A true JP2002001676A (ja) | 2002-01-08 |
| JP3456949B2 JP3456949B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=18683428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000182722A Expired - Lifetime JP3456949B2 (ja) | 2000-06-19 | 2000-06-19 | ネジ締め装置の制御方法および装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3456949B2 (ja) |
| AU (1) | AU2001262738A1 (ja) |
| WO (1) | WO2001098034A1 (ja) |
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