JP2009125815A

JP2009125815A - ネジ締め装置及びその制御方法

Info

Publication number: JP2009125815A
Application number: JP2007299597A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Fuse; 英昭布施
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2009-06-11

Abstract

【課題】従来のネジ締め装置は、回転角度に基づいてネジが着座する手前で回転速度を中速に切り替えるが、ネジの長さのばらつきや雄ネジ雌ネジのかみ合いタイミングのばらつき等を考慮して早めに中速に切り替えるので、ネジ締めに必要な時間が長くなっていた。
【解決手段】本発明によるネジ締め装置及びその制御方法では、検出トルク２１ａが着座トルク２２ｄに達するまでは所定の回転速度を維持するとともに、検出トルク２１ａが着座トルク２２ｄに達したと判定して場合に、モータ１の回転の減速を開始する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ネジ締め装置及びその制御方法に関し、特に、検出トルクが着座トルクに達したと判定した場合にモータの回転の減速を開始することで、ネジ締め完了時にネジに伝わる不必要なトルクを小さく抑えつつ、ネジ締め時間を短縮できる新規な改良に関するものである。

社内技術であり特に特許出願を行っていないため文献名は挙げていないが、従来用いられていたこの種のネジ締め装置は図４〜図６に示すように構成されている。図４は、従来のネジ締め装置を示す構成図である。図において、ネジ締め装置は、ネジ締め駆動を行うモータ１と、このモータ１に接続されるとともに該モータ１の動作を制御する制御手段２とが設けられている。この制御手段２は、角度検出部２０、トルク検出部２１、設定値記憶部２２、及び駆動制御部２３を含んでおり、角度検出部２０は例えばロータリエンコーダ等でありモータ１の回転角度を検出するものである。また、トルク検出部２１は、例えばトルクトランスデューサ等であり、モータ１の出力トルクを検出するものである。

設定値記憶部２２は、ネジが着座する手前でモータ１の回転速度を切り替えるための減速角度２２ａと、ネジ締めの仕上げ前にモータ１の回転速度を切り替えるための減速トルク２２ｂと、ネジ締めの目標トルク２２ｃとを記憶している。駆動制御部２３は、外部から駆動指令３、角度検出部２０の検出角度２０ａ、トルク検出部２１の検出トルク２１ａ、及び設定値記憶部２２の減速角度２２ａと減速トルク２２ｂと目標トルク２２ｃとに基づいてモータ１の駆動制御を行う。尚、設定値記憶部２２及び駆動制御部２３は、プログラム等の情報を格納した格納部（ＲＡＭ及びＲＯＭ）と演算部（ＣＰＵ）とを有するコンピュータ、又はアナログ回路で構成されている。

次に、動作について説明する。図５は図４の駆動制御部２３が行う駆動制御動作を示すフローチャートであり、図６は図５の駆動制御動作が行われたときのモータ１の回転速度と出力トルクとを示す説明図である。図において、外部から駆動指令３が入力されると、駆動制御部２３の駆動制御によってモータ１が高速回転されるとともに（ステップＳ１）、前記検出角度２０ａが減速角度２２ａに達したか否かが判定され（ステップＳ２）、減速角度２２ａに達したと判定された場合、モータ１の回転が大きな減速率で中速回転に切り替えられる（ステップＳ３）。その次に、前記検出トルク２１ａが減速トルク２２ｂに達したか否かが判定され（ステップＳ４）、減速トルク２２ｂに達したと判定された場合、モータ１の回転が大きな減速率で低速回転に切り替えられる（ステップＳ５）。その次に、検出トルク２１ａが目標トルク２２ｃに達したか否かが判定され（ステップＳ６）、目標トルク２２ｃに達したと判定された場合、モータ１の回転がすぐさま停止される（ステップＳ７）。

上記のような従来のネジ締め装置では、回転角度に基づいてネジが着座する手前で回転速度を中速に切り替えるが、ネジの長さのばらつきや雄ネジ雌ネジのかみ合いタイミングのばらつき等を考慮して早めに中速に切り替えるので、ネジ締めに必要な時間が長くなっていた。特に、ハンディー型ネジ締め装置では、ネジ締めに必要な時間が長くなると、手で支えている時間が長くなり、反力が大きいと感じてしまう問題があった。
また別の問題として、高速、中速、及び低速と段階的にモータの回転を切り替えるので、ネジ締めに必要な時間が長くなるとともに出力トルクが安定しない。このため、特にハンディー型ネジ締め装置において、手で支えている時間が長くなることで反力が大きいと感じてしまうとともに、出力トルクの乱れから手で支える力加減を細かく変える必要があり、操作感覚が悪化していた。
また、仮に高速回転のままネジ締めを最後まで行ったとすると、ネジ締め完了時に例えばモータイナーシャ等による不必要なトルクがネジに伝わってしまい、ネジに不具合が発生してしまう問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ネジ締め完了時にネジに伝わる不必要なトルクを小さく抑えつつ、ネジ締め時間を短縮できるネジ締め装置及びその制御方法を提供することである。

本発明に係るネジ締め装置は、ネジのネジ締め駆動を行うモータと、前記モータのトルクを検出するトルク検出部と、ネジの着座トルクを記憶している設定値記憶部と、前記モータの制御を行う駆動制御部とを備え、前記駆動制御部は、外部から駆動指令が入力された場合に前記モータを所定の回転速度で回転させるとともに、前記トルク検出部の検出トルクが前記着座トルクに達したか否かを判定し、前記着座トルクに達したと判定した場合に、前記モータの回転の減速を開始する。
また、前記設定値記憶部は、ネジ締めの目標トルクをさらに記憶しており、前記駆動制御部は、前記検出トルクが前記着座トルクに達したと判定した場合に、前記モータの回転を所定の減速率で連続的に減速させながら前記検出トルクが前記目標トルクに達したか否かを判定し、前記目標トルクに達したと判定した場合に前記モータの回転を停止させる。

また、本発明に係るネジ締め装置の制御方法は、駆動制御部の制御によりモータを所定の回転速度で回転させるとともに、トルク検出部によって前記モータから検出された検出トルクが設定値記憶部に記憶されているネジの着座トルクに達したか否かを前記駆動制御部によって判定し、前記着座トルクに達したと判定した場合に、前記駆動制御部の制御により前記モータの回転の減速を開始する。
また、前記駆動制御部によって前記検出トルクが前記着座トルクに達したと判定された場合に、前記駆動制御部により、前記モータの回転を所定の減速率で連続的に減速させながら前記検出トルクが前記設定値記憶部の目標トルクに達したか否かを判定し、前記目標トルクに達したと判定した場合に前記モータの回転を停止させる。

本発明のネジ締め装置及びその制御方法によれば、検出トルクが着座トルクに達したと判定した場合に、前記モータの回転の減速を開始するので、従来装置に比べて高速回転でのネジ締めをより長い期間行うことができ、ネジ締め完了時にネジに伝わる不必要なトルクを小さく抑えつつ、ネジ締めに要する時間を短縮できる。特に、ハンディー型ネジ締め装置では、手で支えている時間を短くでき、反力が大きいと感じてしまう可能性を低減できる。
また、前記検出トルクが前記着座トルクに達したと判定した場合に、前記検出トルクが前記着座トルクに達してから前記目標トルクに達するまで、前記モータの回転を所定の減速率で連続的に減速させるので、従来装置に比べてより速い回転でネジ締めを行うことでネジ締め時間を短縮でき、出力トルクをより安定させることで操作感覚を良くすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるネジ締め装置を示す構成図である。なお、従来のネジ締め装置と同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。図において、ネジ締め装置は、ネジ締め駆動を行うモータ１と、このモータ１に接続されるとともに該モータ１の動作を制御する制御手段２とが設けられている。この制御手段２は、トルク検出部２１、設定値記憶部２２、及び駆動制御部２３を含んでおり、トルク検出部２１は例えばトルクトランスデューサ等であり、モータ１の出力トルクを検出するものである。

設定値記憶部２２は、ネジが着座した際にモータ１の回転速度を切り替えるための着座トルク２２ｄと、ネジ締めの目標トルク２２ｃとを記憶している。駆動制御部２３は、外部から駆動指令３、トルク検出部２１の検出トルク２１ａ、及び設定値記憶部２２の着座トルク２２ｄと目標トルク２２ｃに基づいて、モータ１の駆動制御を行う。尚、設定値記憶部２２及び駆動制御部２３は、プログラム等の情報を格納した格納部（ＲＡＭ及びＲＯＭ）と演算部（ＣＰＵ）とを有するコンピュータ、又はアナログ回路で構成されている。

次に、動作について説明する。図２は図１の駆動制御部２３が行う駆動制御動作を示すフローチャートであり、図３は図２の駆動制御動作が行われたときのモータ１の回転速度と出力トルクとを示す説明図である。図において、外部から駆動指令３が入力されると、駆動制御部２３の駆動制御によってモータ１が高速回転される（ステップＳ１）。その次に、前記検出トルク２１ａが前記着座トルク２２ｄに達したか否かが判定され（ステップＳ１０）、前記着座トルク２２ｄに達したと判定された場合、前記モータ１の回転が所定の減速率で連続的に減速される（ステップＳ１１）。この減速中に、前記検出トルク２１ａが前記目標トルク２２ｃに達したか否かが判定され（ステップＳ６）、前記目標トルク２２ｃに達したと判定された合に前記モータ１の回転が停止される（ステップＳ７）。

尚、前記検出トルク２１ａが前記着座トルク２２ｄに達した後の回転の減速率は、ネジ締め完了時に一定の速度を保ちつつ、ネジに伝わる不必要なトルクを小さく抑えることができる程度に設定される。すなわち、この実施の形態の減速率は、従来装置での回転速度切り替えの際の減速率よりも小さく設定され、従来装置に比べてより速い回転でネジ締めを行う。

本発明の実施の形態１によるネジ締め装置を示す構成図である。図１の駆動制御部が行う駆動制御動作を示すフローチャートである。図２の駆動制御動作が行われたときのモータの回転速度と出力トルクとを示す説明図である。従来のネジ締め装置を示す構成図である。図４の駆動制御部が行う駆動制御動作を示すフローチャートである。図５の駆動制御動作が行われたときのモータの回転速度と出力トルクとを示す説明図である。

符号の説明

１モータ、３駆動指令、２１トルク検出部、２１ａ検出トルク、２２設定値記憶部、２２ｃ目標トルク、２２ｄ着座トルク、２３駆動制御部。

Claims

ネジのネジ締め駆動を行うモータ（１）と、
前記モータ（１）の出力トルクを検出するトルク検出部（２１）と、
前記ネジの着座トルク（２２ｄ）を記憶している設定値記憶部（２２）と、
前記モータの制御を行う駆動制御部（２３）と
を備え、
前記駆動制御部（２３）は、外部から駆動指令（３）が入力された場合に前記モータ（１）を所定の回転速度で回転させるとともに、前記トルク検出部（２１）の検出トルク（２１ａ）が前記着座トルク（２２ｄ）に達したか否かを判定し、前記着座トルク（２２ｄ）に達したと判定した場合に、前記モータ（１）の回転の減速を開始することを特徴とするネジ締め装置。
前記設定値記憶部（２２）は、ネジ締めの目標トルク（２２ｃ）をさらに記憶しており、
前記駆動制御部（２３）は、前記検出トルク（２１ａ）が前記着座トルク（２２ｄ）に達したと判定した場合に、前記モータ（１）の回転を所定の減速率で連続的に減速させながら前記検出トルク（２１ａ）が前記目標トルク（２２ｃ）に達したか否かを判定し、前記目標トルク（２２ｃ）に達したと判定した場合に前記モータ（１）の回転を停止させることを特徴とする請求項１記載のネジ締め装置。
駆動制御部（２３）の制御によりモータ（１）を所定の回転速度で回転させるとともに、トルク検出部（２１）によって前記モータ（１）から検出された検出トルク（２１ａ）が設定値記憶部（２２）に記憶されているネジの着座トルク（２２ｄ）に達したか否かを前記駆動制御部（２３）によって判定し、前記着座トルク（２２ｄ）に達したと判定した場合に、前記駆動制御部（２３）の制御により前記モータ（１）の回転の減速を開始することを特徴とするネジ締め装置の制御方法。
前記駆動制御部（２３）によって前記検出トルク（２１ａ）が前記着座トルク（２２ｄ）に達したと判定された場合に、前記駆動制御部（２３）により、前記モータ（１）の回転を所定の減速率で連続的に減速させながら前記検出トルク（２１ａ）が前記設定値記憶部（２２）の目標トルク（２２ｃ）に達したか否かを判定し、前記目標トルク（２２ｃ）に達したと判定した場合に前記モータ（１）の回転を停止させることを特徴とする請求項３記載のネジ締め装置の制御方法。