JP2596065B2 - ねじ締め装置 - Google Patents
ねじ締め装置Info
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- JP2596065B2 JP2596065B2 JP12770588A JP12770588A JP2596065B2 JP 2596065 B2 JP2596065 B2 JP 2596065B2 JP 12770588 A JP12770588 A JP 12770588A JP 12770588 A JP12770588 A JP 12770588A JP 2596065 B2 JP2596065 B2 JP 2596065B2
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- Japan
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- screw
- motor
- tightening
- current
- screw tightening
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- Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、小ねじ，木ねじ，タッピンねじ等多様なね
じに対し広範囲なトルクを高精度で、しかも高速にねじ
締めしようとするねじ締め装置に関するものである。
じに対し広範囲なトルクを高精度で、しかも高速にねじ
締めしようとするねじ締め装置に関するものである。
従来の技術 近年のねじ締め作業は、微小ねじ等のねじの多様化や
多様なワークの出現により、トルク精度が高く、トルク
範囲の広い、品位の高いねじ締め作業が要求されてい
る。
多様なワークの出現により、トルク精度が高く、トルク
範囲の広い、品位の高いねじ締め作業が要求されてい
る。
以下図面を参照しながら、上述した従来の電動ドライ
バーによるねじ締め作業を説明する。第５図，第６図は
従来の電気的に制御された電動ドライバーの例を示すも
のである。第５図において、60は整流器である。61はパ
ワートランジスタ（以下パワーTrとする）でモータの電
出を制御する。62はドライバーモータで、63はモータに
流れる電流を検出する検出抵抗、64は電流判定レベル調
整用ボリューム、65はその比較判定器、66はパワーTrを
駆動するトランジスタである。第５図において、67はモ
ータに流れる電流例を示し、68は判定レベルで、69はね
じ締め完了のレベルである。
バーによるねじ締め作業を説明する。第５図，第６図は
従来の電気的に制御された電動ドライバーの例を示すも
のである。第５図において、60は整流器である。61はパ
ワートランジスタ（以下パワーTrとする）でモータの電
出を制御する。62はドライバーモータで、63はモータに
流れる電流を検出する検出抵抗、64は電流判定レベル調
整用ボリューム、65はその比較判定器、66はパワーTrを
駆動するトランジスタである。第５図において、67はモ
ータに流れる電流例を示し、68は判定レベルで、69はね
じ締め完了のレベルである。
以上のように構成された電動ドライバーについて、以
下その動作を説明する。まず、パワーTr61に与えられた
スタート信号によりモータ62に電力が供給されモータが
回転を始める。そして、そのモータに流れる電流は67の
ようなカーブを描き起動時間T1＋定常時間T2後ねじはワ
ークに着座し電流が上昇する。64のレベル調整用ボリュ
ームで設定された値68に一致すると65の比較器が動作
し、66の駆動トランジスタによりパワーTrはOFFされる
がイナーシャにより69のレベルまで達しモータが停止し
て、ねじ締めが完了する。
下その動作を説明する。まず、パワーTr61に与えられた
スタート信号によりモータ62に電力が供給されモータが
回転を始める。そして、そのモータに流れる電流は67の
ようなカーブを描き起動時間T1＋定常時間T2後ねじはワ
ークに着座し電流が上昇する。64のレベル調整用ボリュ
ームで設定された値68に一致すると65の比較器が動作
し、66の駆動トランジスタによりパワーTrはOFFされる
がイナーシャにより69のレベルまで達しモータが停止し
て、ねじ締めが完了する。
又、別の従来例として、第７図，第８図は、従来のメ
カニズム的に制御された電動ドライバーの例を示すもの
で、70はモータ、71は駆動カム、72は従動カム、73は締
め付け用ビット、74はトルクバネ、75はリミットスイッ
チ、76はねじである。
カニズム的に制御された電動ドライバーの例を示すもの
で、70はモータ、71は駆動カム、72は従動カム、73は締
め付け用ビット、74はトルクバネ、75はリミットスイッ
チ、76はねじである。
以上のようにして構成されたメカ的電動ドライバーに
ついて、以下その動作を説明する。第７図のモータ70に
第８図の回路のような形で電力が供給され、モータ回転
し、ビット73によりねじ締めがおこなわれる。そしてね
じ76がワークに着座し、トルクバネ74で設定されたトル
ク値に達すると、駆動カム71と従動カム72は第７図のよ
うに各々のカムの頭の所へ乗り上げた状態になり、リミ
ットスイッチ75が動作しモータへの電力をOFFされ、ね
じ締めが完了する。
ついて、以下その動作を説明する。第７図のモータ70に
第８図の回路のような形で電力が供給され、モータ回転
し、ビット73によりねじ締めがおこなわれる。そしてね
じ76がワークに着座し、トルクバネ74で設定されたトル
ク値に達すると、駆動カム71と従動カム72は第７図のよ
うに各々のカムの頭の所へ乗り上げた状態になり、リミ
ットスイッチ75が動作しモータへの電力をOFFされ、ね
じ締めが完了する。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような２つの従来例の構成では電
気的方法でもモータが高速回転時に短時間でレベル判定
し、モータおよびギアのイナーシャなしに停止させるの
は非常に難しくトルク値のバラツキが大きかったり、機
構的方法でも細かなトルク値の設定や広いトルク範囲の
制御は難かしく、かつメカ的に音，寿命といった問題も
大きかった。
気的方法でもモータが高速回転時に短時間でレベル判定
し、モータおよびギアのイナーシャなしに停止させるの
は非常に難しくトルク値のバラツキが大きかったり、機
構的方法でも細かなトルク値の設定や広いトルク範囲の
制御は難かしく、かつメカ的に音，寿命といった問題も
大きかった。
本発明は上記問題点に鑑み、高速で回転するモータを
制御し、設定されたトルクで精度よくねじ締めをし、か
つトルク値のデータ等を表示および外部へ出力可能な電
動ドライバーのねじ締め付け制御装置を供給するもので
ある。
制御し、設定されたトルクで精度よくねじ締めをし、か
つトルク値のデータ等を表示および外部へ出力可能な電
動ドライバーのねじ締め付け制御装置を供給するもので
ある。
課題を解決するための手段 そして上記問題点を解決する本発明の技術的手段は高
速回転する電動ドライバーモータの着座検出回路、モー
タ及びギアのイナーシャを除くための逆転ブレーキ回路
及びねじをトルク精度よく、かつ高範囲なトルクでねじ
締めできるよう構成したものである。又モータに流れる
電流をフィードバックしながら電源及びモータの駆動回
路をPWM（パルスワイドモジュレーション、以下PMWと略
す）制御する回路、外部からねじ及びワークに応じたね
じ締めのパターンを選択するための入力回路、ねじ締め
のトルクデータを表示及び出力するための回路を設ける
ものである。
速回転する電動ドライバーモータの着座検出回路、モー
タ及びギアのイナーシャを除くための逆転ブレーキ回路
及びねじをトルク精度よく、かつ高範囲なトルクでねじ
締めできるよう構成したものである。又モータに流れる
電流をフィードバックしながら電源及びモータの駆動回
路をPWM（パルスワイドモジュレーション、以下PMWと略
す）制御する回路、外部からねじ及びワークに応じたね
じ締めのパターンを選択するための入力回路、ねじ締め
のトルクデータを表示及び出力するための回路を設ける
ものである。
作用 この技術的手段による作用は次のようになる。モータ
が高速回転であればあるほど回転から停止への変化は大
きく、従って着座の検出が非常に短時間で実施でき、か
つ電流制限も含めた逆転ブレーキ回路によりイナーシャ
による締めすぎ、不安定さも発生せず、その後電源及び
パワーTrを制御することにより第２次の最終設定トルク
に達した後のねじ締め完了時にもイナーシャが発生せ
ず、精度よいねじ締めが実現できる。
が高速回転であればあるほど回転から停止への変化は大
きく、従って着座の検出が非常に短時間で実施でき、か
つ電流制限も含めた逆転ブレーキ回路によりイナーシャ
による締めすぎ、不安定さも発生せず、その後電源及び
パワーTrを制御することにより第２次の最終設定トルク
に達した後のねじ締め完了時にもイナーシャが発生せ
ず、精度よいねじ締めが実現できる。
実 施 例 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。第２図は本発明の第１の実施例におけるねじ締め付
け制御装置の回路ブロック図である。第２図において、
１は制御用CPU、２は制御用ソフト及びねじ締め用パタ
ーンの入ったROM、３はねじ締め条件を記憶するRAMであ
る。４はチョッパ式電源部、５はアナログデジタル変換
器（以降A/D変換器という）、６は電流検出変換回路、
７は速度検出着座検出回路である。８はモータのドライ
バー部で内部にパワーTr9,パワーTrの制御回路10,電流
検出11等を含む。12は電動ドライバーモータ、13は回転
検出器である。14はねじ締めトルク値及び締め付け条件
等の表示部、15はデータ入力・操作用のスイッチ、16は
外部機器との接続インタフェース回路（以降I/Fとい
う）で、スタート・ねじ締め条件17等を受け、完了・不
良・トルクデータ等の信号18を出力する。19はチョッパ
式電源への指令信号、20は電動ドライバーモータへの出
力電圧、21は電動ドライバーモータを駆動するパワーTr
の制御信号及びブレーキ信号である。
る。第２図は本発明の第１の実施例におけるねじ締め付
け制御装置の回路ブロック図である。第２図において、
１は制御用CPU、２は制御用ソフト及びねじ締め用パタ
ーンの入ったROM、３はねじ締め条件を記憶するRAMであ
る。４はチョッパ式電源部、５はアナログデジタル変換
器（以降A/D変換器という）、６は電流検出変換回路、
７は速度検出着座検出回路である。８はモータのドライ
バー部で内部にパワーTr9,パワーTrの制御回路10,電流
検出11等を含む。12は電動ドライバーモータ、13は回転
検出器である。14はねじ締めトルク値及び締め付け条件
等の表示部、15はデータ入力・操作用のスイッチ、16は
外部機器との接続インタフェース回路（以降I/Fとい
う）で、スタート・ねじ締め条件17等を受け、完了・不
良・トルクデータ等の信号18を出力する。19はチョッパ
式電源への指令信号、20は電動ドライバーモータへの出
力電圧、21は電動ドライバーモータを駆動するパワーTr
の制御信号及びブレーキ信号である。
以上のように構成されたねじ締め付け制御装置につい
て第２図、第３図、第４図を用いてその動作を説明す
る。第３図は、本電動ドライバーモータに流れる電流の
カーブを示すもので、その値は、電流検出器11,電流検
出変換回路6,A/D変換器５にて読みこまれ、かつ、第２
図の回転検出器13による速度の変動も速度検出着座検出
回路,A/D変換器５を通して読みこまれ、チョッパ式電源
部４と、パワーTr9をPWM制御している。モータが起動さ
れると第２図の起動電流22が流れた、ねじがワークにね
じ込まれた23後第４図の（ａ）に示すように締め付けビ
ット29によりねじ30がワーク132に着座するとビット29
とねじ30の位置関係は第４図（ｂ）に示すようになり、
第３図の変曲点24のように電流が変化を起こす。この変
位を、第１図の回転検出器13,速度検出着座検出回路７
による回転と、電流検出器11,電流検出変換回路６によ
る電流の変化を読みとることによりCPU1により逆転ブレ
ーキ指令を制御回路10にt1時間出力するとともにモータ
の電流制限をすると第２図のブレーキ電流25が設定され
た時間流れ、その時のビットとねじの位置関係は第４図
（ｃ）のようになる。次に設定時間後ワーク32及びねじ
30の種類に応じた低い第１次締め込みトルク電流値26と
して第４図（ｄ）のようにビット29がねじ30に再度当る
とき衝撃が加わらないようt2時間出力する。次に電動ド
ライバーモータのトルクを電流として曲線27のように漸
増させ、設定トルク電流値28でt3時間電動ドライバーモ
ータを駆動しモータ及びギアのイナーシャがないように
停止させる。こうしてねじ締めが完了するのである。
て第２図、第３図、第４図を用いてその動作を説明す
る。第３図は、本電動ドライバーモータに流れる電流の
カーブを示すもので、その値は、電流検出器11,電流検
出変換回路6,A/D変換器５にて読みこまれ、かつ、第２
図の回転検出器13による速度の変動も速度検出着座検出
回路,A/D変換器５を通して読みこまれ、チョッパ式電源
部４と、パワーTr9をPWM制御している。モータが起動さ
れると第２図の起動電流22が流れた、ねじがワークにね
じ込まれた23後第４図の（ａ）に示すように締め付けビ
ット29によりねじ30がワーク132に着座するとビット29
とねじ30の位置関係は第４図（ｂ）に示すようになり、
第３図の変曲点24のように電流が変化を起こす。この変
位を、第１図の回転検出器13,速度検出着座検出回路７
による回転と、電流検出器11,電流検出変換回路６によ
る電流の変化を読みとることによりCPU1により逆転ブレ
ーキ指令を制御回路10にt1時間出力するとともにモータ
の電流制限をすると第２図のブレーキ電流25が設定され
た時間流れ、その時のビットとねじの位置関係は第４図
（ｃ）のようになる。次に設定時間後ワーク32及びねじ
30の種類に応じた低い第１次締め込みトルク電流値26と
して第４図（ｄ）のようにビット29がねじ30に再度当る
とき衝撃が加わらないようt2時間出力する。次に電動ド
ライバーモータのトルクを電流として曲線27のように漸
増させ、設定トルク電流値28でt3時間電動ドライバーモ
ータを駆動しモータ及びギアのイナーシャがないように
停止させる。こうしてねじ締めが完了するのである。
発明の効果 以上のように本発明は、ねじ締め電動ドライバーモー
タに回転検出機構を設け、モータの回転検出信号とモー
タに流れる電流によるねじのワークへの着座検出回路と
それによる逆転ブレーキ回路、さらにチョッパ式電源及
びパワーTrのCPUによるPWM制御を設けてモータを制御す
ることにより、トルク精度の大幅な向上と、トルク制御
範囲の広がりをもったねじ締め電動ドライバーが実現で
きる。
タに回転検出機構を設け、モータの回転検出信号とモー
タに流れる電流によるねじのワークへの着座検出回路と
それによる逆転ブレーキ回路、さらにチョッパ式電源及
びパワーTrのCPUによるPWM制御を設けてモータを制御す
ることにより、トルク精度の大幅な向上と、トルク制御
範囲の広がりをもったねじ締め電動ドライバーが実現で
きる。
第１図は電動ドライバーの上下の移動を高速化するため
サーボモータ化したねじ締め装置の正面図、第２図は本
発明の第１実施例におけるねじ締め装置の締め付け制御
回路図、第３図は第２図の回路による電動ドライバーモ
ータの電流カーブ図、第４図（ａ）はワークへのねじの
着座の状態を示すワークの断面図、第４図（ｂ），
（ｃ），（ｄ）はねじの平面図、第５図は従来のねじ締
め装置の電気回路図、第６図は同電流カーブ図、第７図
は従来のメカ的構成を示すビットの断面図、第８図は同
電気回路図、第９図は他の実施例のブロック図である。 12……電動ドライバーモータ、30……ねじ、41……ヘッ
ド上下用サーボモータ。
サーボモータ化したねじ締め装置の正面図、第２図は本
発明の第１実施例におけるねじ締め装置の締め付け制御
回路図、第３図は第２図の回路による電動ドライバーモ
ータの電流カーブ図、第４図（ａ）はワークへのねじの
着座の状態を示すワークの断面図、第４図（ｂ），
（ｃ），（ｄ）はねじの平面図、第５図は従来のねじ締
め装置の電気回路図、第６図は同電流カーブ図、第７図
は従来のメカ的構成を示すビットの断面図、第８図は同
電気回路図、第９図は他の実施例のブロック図である。 12……電動ドライバーモータ、30……ねじ、41……ヘッ
ド上下用サーボモータ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−123676（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−284335（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−160029（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−1675（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−728（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−162074（ＪＰ，Ｕ)
Claims (6)
- 【請求項１】ねじを締め付け可能なドライバーと、この
ドライバーを駆動させる駆動部と、この駆動部を制御す
る制御部とからなり、制御部は、前記駆動部の回転を検
出する検出信号と、駆動部に流れる電流を検出する電流
信号から、ねじの締めあげ開始を検出し、モータ及びギ
ア部のイナーシャを除くよう駆動部へ逆転ブレーキと電
流制限を一定時間かけ、その後一定時間ワーク及びねじ
に応じた低トルクで駆動した後、再度駆動部の電流を漸
増させ、あらかじめ設定されたトルク値でねじを締め付
けるよう構成したねじ締め装置。 - 【請求項２】あらかじめ設定されたトルク値でねじを締
め付けるようモータに印加する電源およびモータをドラ
イブするパワートランジスタに印加される駆動パルスを
パルスワイドモジュレーション制御することを特徴とし
た特許請求の範囲第１項記載のねじ締め装置。 - 【請求項３】電動ドライバーの締め付け装置への移動手
段がロボットと移動の高速化を図るためその先端に搭載
された上下移動用のサーボモータからなる特許請求の範
囲１項記載のねじ締め装置。 - 【請求項４】固定式のねじ締め装置において、電動ドラ
イバーの締め付け位置への上下の移動手段がサーボモー
タからなる特許請求の範囲第１項記載のねじ締め装置。 - 【請求項５】ねじ締めのトルク値を電動ドライバーに流
れる電流にて簡易的に表示する表示器またはプリンター
またはパーソナルコンピュータに通信手段を用いてデー
タを送る機能を設けた特許請求の範囲第１項記載のねじ
締め装置。 - 【請求項６】センサーの検知するトルク値をもって、ト
ルク値、偏差、最大値、最小値等の表示を可能に構成し
た特許請求の範囲第５項記載のねじ締め装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12770588A JP2596065B2 (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | ねじ締め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12770588A JP2596065B2 (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | ねじ締め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01301027A JPH01301027A (ja) | 1989-12-05 |
| JP2596065B2 true JP2596065B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=14966668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12770588A Expired - Fee Related JP2596065B2 (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | ねじ締め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2596065B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9193055B2 (en) | 2012-04-13 | 2015-11-24 | Black & Decker Inc. | Electronic clutch for power tool |
| CN107538209B (zh) * | 2016-06-27 | 2024-05-03 | 广州市韦德电气机械有限公司 | 一种螺栓锁紧装置及其控制方法 |
-
1988
- 1988-05-25 JP JP12770588A patent/JP2596065B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01301027A (ja) | 1989-12-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |