JP2686604B2 - 自動ねじ締め機のねじ締め条件設定方法および自動ねじ締め機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速、高精度の締
付け作業を行う自動ねじ締め機のねじ締め条件設定方法
および自動ねじ締め機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高速でしかも所定の締付けトルク
に高精度で締付け作業を行うねじ締め機としては、高速
時のモータの慣性の影響を受けないように二段階のトル
ク値を設定し、第１締付け段階は高速で、第２締付け段
階は低速で行うようにしたものが各種利用されている。
この種のねじ締め機では、ワークの種類が変更になるに
ともない、各締付け段階の締付け作業毎に設定トルク値
はもとよりモータの最高速度、モータの回転初速、モー
タの速度勾配等のねじ締め条件を設定し、ドライバビッ
トに加わるトルクが設定トルク値と一致するように各種
ねじ締め条件を設定する作業が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種のねじ締め機で
は、締付け作業が多段階になればなるほど、最終の締付
けトルクを最終の設定トルク値に一致させるに際し、ど
の締付け段階の設定条件が適さないのかを判別すること
ができず、仕方なく、ランダムに各締付け段階のねじ締
め条件を修正しては、ねじ締め作業を繰り返し行い、各
締付け段階の適切なねじ締め条件を設定している。その
ため、このねじ締め条件の設定作業に長時間を要し、ワ
ークの変更に迅速に対応することができない等の欠点が
生じている。

【０００４】本発明は上記欠点の除去を目的として発明
されたもので、所望のトルク値を最終締付け段階の設定
トルク値として設定するだけで、自動的に最終締付け段
階を除く各締付け段階の設定トルク値、その他ねじ締め
条件を自動的に変更して適切なねじ締め条件を設定する
ことができる自動ねじ締め機のねじ締め条件設定方法お
よび自動ねじ締め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】駆動工具を回転させるモ
ータの回転を制御して多段階の締付けを行う自動ねじ締
め機において、各締付け段階の設定トルク値、モータの
最高速度、モータの回転初速を含む複数のねじ締め条件
をあらかじめ記憶しておき、ねじ締め条件自動設定時に
はあらかじめ記憶されたねじ締め条件で締付け作業を行
い、その都度締付け完了時に多段階の締付けが行われた
か否かを判断し、多段階の締付けが行われてない時、複
数のねじ締め条件を一つずつ段階的に下げて締付け作業
を繰り返し行い、多段階の締付けが行われている時、駆
動工具に加わるトルクを検出するセンサ部の出力値が最
終段階の設定トルク値に対して許容精度内に達したかを
判断し、これが最終締付け段階の設定トルク値に対して
許容精度内に達してない時、設定トルク値を除く各締付
け段階のねじ締め条件を一つずつ段階的に下げて、繰り
返し締付け作業を行い、ワークに適したモータの最高速
度、最終締付け段階を除く締付け段階の設定トルク値、
各締付け段階のモータの回転初速を含むねじ締め条件を
設定するようにねじ締め条件設定方法が構成されてい
る。

【０００６】また、二段階締付けを行う制御部を持つ自
動ねじ締め機では、制御部はねじ締め条件自動設定モー
ド時に締付けスタート信号を待ってあらかじめ設定され
たねじ締め条件で締付け作業を行い、締付け完了時に二
段階の締付けが行われたか否かを判断し、二段階の締付
けが行われてない時、各締付け段階のモータの最高速
度、第１の設定トルク値、各締付け段階のモータの回転
初速をそれぞれの下限まで一つずつ段階的に下げ、次の
締付けスタート信号を待って、繰り返し締付け作業を行
い、二段階の締付けが行われた時、センサ部の出力値が
最終締付け段階の設定トルク値に対して許容精度内に達
したか否かを判断し、これが第２の設定トルク値に対し
て許容精度内に達してない時、各締付け段階のモータの
最高速度、回転初速、速度勾配をそれぞれの下限まで段
階的に下げ、次の締付けスタート信号を待って、繰り返
し締付け作業を行い、ワークおよび最終締付け段階の設
定トルク値に適した各段階のモータの最高速度、設定ト
ルク値、モータの回転初速および速度勾配を決定するよ
うに構成されている。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基き本発明の一実施
例を二段階締付け制御を行う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の回転を受けて回
転する駆動工具の一例のドライバビット３を備えた自動
ねじ締め機であり、主制御部（図示せず）でドライバビ
ット３の昇降、ねじ供給を制御するとともに、作業スタ
ート信号が入力されると主制御部から後記する制御部４
に締付けスタート信号が出力されるように構成されてい
る。また、前記自動ねじ締め機１はドライバビット３に
加わるトルクを検出するセンサ部５を備えており、この
センサ部５は反力式のセンサであってもよいし、ドライ
バビット３に加わる軸力を直接検出する磁歪センサであ
ってもよい。さらに、前記自動ねじ締め機１はねじ締め
条件を記憶する記憶部（図示せず）とモータ２を制御す
る制御部４とを有している。前記ねじ締め条件は後記す
る各締付けチャンネル選択信号に対応した各締付け段階
の設定トルク値、モータ２の最高速度、回転初速、速度
勾配でなっており、これらのうちモータ２の最高速度、
回転初速、速度勾配はあらかじめ段階的に数個設定さ
れ、それぞれの最大値が初期値としてあらかじめ各締付
けチャンネル選択信号に対応して選択されるように構成
されている。

【０００８】前記制御部４はセンサ部５の出力値を補正
換算して２段階の設定トルク値と比較し、後記する第１
の設定トルク値に達するまでは高速でモータ２を駆動
し、その後は低速でモータ２を駆動して、所望の締付け
トルク値すなわち第２の設定トルク値に達するとモータ
２を停止させ、二段階の締付けを各締付け段階毎に設定
されたねじ締め条件で行うように構成されている。ま
た、前記制御部４には、ワーク（図示せず）の種類に対
応した締付けチャンネル選択信号を含む各種情報をキー
操作により入力する入力部６が接続されており、後記す
るねじ締め条件自動設定モード時に、入力部６から入力
される第１の設定トルク値、第２の設定トルク値および
締付けチャンネル選択信号並びに主制御部からのワーク
の種類に応じた締付けチャンネル選択信号および締付け
スタート信号を待って、ねじ締め条件が自動設定される
ように構成されている。

【０００９】また、前記制御部４には、通常締付けモー
ドを指令する締付けモード指令信号、ねじ締め条件自動
設定モードを指令するねじ締め条件自動設定モード指令
信号を出力するモード設定部７が接続されており、制御
部４は主制御部からの締付けスタート信号を受けると通
常締付けモード時には通常の締付け動作を行い、またね
じ締め条件自動設定モード時にはねじ締め条件自動設定
動作を行うように構成されている。なお、締付けモード
指令信号およびねじ締め条件自動設定モード指令信号は
入力部６から入力するように構成してもよい。

【００１０】前記ねじ締め条件自動設定は締付けチャン
ネルごとに複数個行えるように構成されており、その動
作は、図２に示すように、 １）入力部からの締付けチャンネル選択信号の有無を判
断し、これがない時、６）にジャンプする。 ２）入力部からの第１および第２の設定トルク値の入力
を待つ。 ３）第１および第２の設定トルク値を記憶する。 ４）第１の設定トルク値と第２の設定トルク値とが等し
いかを判断し、これらが等しくない時、６）にジャンプ
する。 ５）第２の設定トルク値に応じて第１の設定トルク値を
算出して書き換えるとともに、各締付け段階のモータの
最高速度、回転初速ならびに速度勾配を初期値に書き換
えて、締付けチャンネル選択信号に対応して記憶する。 ６）主制御部から締付けスタート信号の有無を判断し
て、これが入力されてない時、１）に戻る。 ７）ワークの種類に応じて主制御部から送出される締付
けチャンネル選択信号を読込む。 ８）締付けチャンネル選択信号に対応する第１の設定ト
ルク値、第２の設定トルク値、各締付け段階のモータの
最高速度、回転初速ならびにモータの速度勾配を呼出
し、これらねじ締め条件に基づいて、モータを駆動して
締付け作業を開始する。 ９）締付け完了を待つ。 １０）モータが２回駆動されたか、すなわち二段階の締
付けが行われたかを判断し、二段階の締付けが行われた
時、１６）にジャンプする。 １１）第１締付け段階のモータの回転初速が下限かを判
断し、これが下限の時、１３）にジャンプする。 １２）第１の締付け段階のモータの最高速度、設定トル
ク値、およびモータの回転初速をモータの最高速度から
順に下限まで一つずつ段階的に下げて書き換え、６）に
戻る。 １３）エラーを表示をする。 １４）通常締付けモードに切換える。 １５）エンド １６）センサ部の出力値が第２の設定トルク値に対して
許容精度内に達したかを判断し、これが第２の設定トル
ク値に対して許容精度内に達している時、１４）に戻
る。 １７）第１締付け段階のモータの速度勾配が下限か否か
を判断し、これが下限の時、１３）に戻る。 １８）第１締付け段階のモータの最高速度、第２締付け
段階のモータの最高速度、第２締付け段階のモータの回
転初速、第１締付け段階のモータの回転初速、第２締付
け段階のモータの速度勾配および第１締付け段階のモー
タの速度勾配を順に下限まで一つずつ段階的に下げて書
き換え、６）に戻る。ように構成されている。

【００１１】なお、主制御部と制御部４とは別個に設け
られているが、主制御部で上記ねじ締め条件自動設定動
作をさせるようにしてもよい。この場合、ねじ締め条件
自動設定モード時の作業スタート信号が締付けスタート
信号となり、また作業スタート信号とともに締付けチャ
ンネル選択信号が出力されると、この締付けチャンネル
選択信号に対応する第２の設定トルク値、第１の設定ト
ルク値、各締付け段階のモータ２の最高速度、回転初
速、速度勾配を含むねじ締め条件が選択されるように構
成すればよい。さらに、ねじ締め条件の自動設定はモー
タ２の最高速度、設定トルク値、モータ２の回転初速お
よびモータ２の速度勾配すべてについて行われている
が、これらのうち少なくとも一つを自動設定するように
構成してもよい。

【００１２】上記自動ねじ締め機では、ワークおよび所
望締付けトルク値すなわち第２の設定トルク値に対応し
た最適なねじ締め条件を決定する場合、モード設定部７
によりねじ締め条件自動設定モードを選択しておけば、
入力部６からワークに対応した締付けチャンネル選択信
号とともに第１の設定トルク値と第２の設定トルク値と
が等しい値で入力されると、これら第１および第２の設
定トルク値が締付けチャンネル選択信号に対応して記憶
される。同時に、第２の設定トルク値に応じて第１の設
定トルク値が自動的に算出され、この第１の設定トルク
値が締付けチャンネル選択信号に対応して記憶されると
ともに、各締付け段階のモータ２の最高速度、回転初速
ならびに速度勾配の値が初期値に書き換えられて締付け
チャンネル選択信号に対応して記憶される。

【００１３】また、前記第１の設定トルク値と第２の設
定トルク値とが等しくない時には、これら設定トルク値
以外のねじ締め条件を書き換えることなく、主制御部か
らの締付けスタート信号を待つ。

【００１４】この状態で、締付けスタート信号が主制御
部から出力されるまでは、入力部６からの締付けチャン
ネル選択信号の有無を判断して、他の締付けチャンネル
の設定に備える。締付けスタート信号が主制御部から出
力されると、これにともない主制御部からの締付けチャ
ンネル選択信号を読込む。この締付けチャンネル選択信
号に応じたねじ締め条件を記憶部８から呼出し、これら
に基づいてモータ２を駆動し、二段階の締付け制御を行
い、締付けを完了する。この時、モータ２が２回駆動さ
れたか否かにより二段階の締付けが正常に行われたか否
かを判断して、正常に二段階の締付けが行われてない時
には、まずモータ２の最高速度を一段下げた値に書き換
え、次の締付けスタート信号を待って新たな締付けを繰
り返す。

【００１５】繰り返し締付けが行われる時にも、前回と
同様に正常に二段階の締付けが行われたか否かが判断さ
れ、二段階の締付けが行われてない時には、さらにモー
タ２の最高速度を一段下げた値に書き換え、モータ２の
最高速度が下限に達するまでこれを繰り返す。第１締付
け段階のモータ２の最高速度が下限に達している時に
は、続いて第１の設定トルク値、第１の締付け段階のモ
ータ２の回転初速についてもモータ２の最高速度と同様
に値が段階的に下げられて書き換えられ、締付けが繰り
返される。また、モータ２の回転初速が下限に達した時
に二段階の締付けが行われてない時には、エラー表示が
なされて、通常締付けモードに復帰して、ねじ締め条件
設定動作が中断される。

【００１６】繰り返し締付けが行われる間に、二段階の
締付けが行われたと判断されると、続いてセンサ部５の
出力値が第２の設定トルク値に対して許容精度内に達し
ているか否かが判断される。これが第２の設定トルク値
に対して許容精度内に達してない時には、二段階の締付
けが行われたか否かの判断の場合と同様に第１締付け段
階のモータ２の最高速度、第２締付け段階のモータ２の
最高速度第２締付け段階のモータ２の回転初速、第１締
付け段階のモータ２の回転初速、第２締付け段階のモー
タ２の速度勾配および第１締付け段階のモータ２の速度
勾配の値が一つずつ段階的に下げられて書き換えられ、
次の締付けスタート信号を待って、新たな締付けを繰り
返す。

【００１７】この間に、前記センサ部５の出力値が最終
の設定トルク値に対して許容精度内に達していると判断
される時には、通常締付けモードに復帰して、ねじ締め
条件設定動作を終える。

【００１８】通常締付けモード時には、締付けスタート
信号とワークの種類に応じた締付けチャンネル選択信号
とにより、ワークに最適なねじ締め条件が呼出され、こ
れに基づいてモータ２が駆動されて、通常の締付け作業
が開始される。

【００１９】なお、発明の実施の形態では、二段階の締
付けを行うねじ締め機について説明されているが、多段
階の締付けを行うねじ締め機であっても、各締付け段階
のねじ締め条件を同様に設定するようにしておくことに
より、二段階締付けと同様に最適なねじ締め条件を決定
することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は多段階締
付けを行う自動ねじ締め機において、所望の締付けトル
ク値を設定するだけで、多段階の締付けを行うねじ締め
条件を自動的に設定することができ、ワークの変更に際
しての適切なねじ締め条件の設定を数回の締付け作業を
繰り返すだけで、簡単にかつ短時間で行うことができる
等の利点がある。また、二段階締付けを行うねじ締め機
の場合にも同様に、第１の設定トルク値、各締付け段階
のモータの最高速度、回転初速ならびに速度勾配を簡単
にかつ短時間で設定することができる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るねじ締め機の制御部を示すブロッ
ク図である。

【図２】本発明に係るねじ締め条件自動設定動作を説明
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 ２ モータ ３ ドライバビット ４ 制御部 ５ センサ部 ６ 入力部 ７ モード設定部 ８ 記憶部

Claims (2)

(57)【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駆動工具に
   加わる負荷に応じて変化するセンサ部の出力値があらか
   じめ段階的に設定された複数の設定トルク値それぞれに
   達するとモータの速度を切り換えて最終締付け段階の設
   定トルク値に達する時モータの回転を停止するように構
   成した自動ねじ締め機において、 各締付け段階ごとに設定トルク値、モータの最高速度、
   回転初速を含む複数のねじ締め条件をあらかじめ記憶し
   ておき、締付けスタート信号を待って記憶されたねじ締
   め条件で締付け作業を行い、その都度締付け完了時に多
   段階の締付けが行われたか否かを判断し、 多段階の締付けが行われてない時、最終締付け段階を除
   く各締付け段階の設定トルク値、各締付け段階のねじ締
   め条件を一つずつ段階的に下げて締付け作業を繰り返し
   行い、 多段階の締付けが行われている時、センサ部の出力値が
   最終締付け段階の設定トルク値に対して許容精度に達し
   たか否かを判断し、 これが最終締付け段階の設定トルク値に対して許容精度
   に達してない時、設定トルク値を除く各締付け段階のね
   じ締め条件を一つずつ段階的に下げて締付け作業を繰り
   返し行い、ワークに適したねじ締め条件を設定すること
   を特徴とするねじ締め条件設定方法。
2. 【請求項２】モータの回転を受けて回転する駆動工具
   と、駆動工具に加わる負荷に応じて変化するセンサ部
   と、このセンサ部の出力値があらかじめ二段階に設定さ
   れた設定トルク値の一つに達するとモータの速度を切り
   換えて最終締付け段階の設定トルク値に達する時モータ
   の回転を停止するように構成した制御部と、各締付け段
   階ごとに設定トルク値、モータの最高速度、回転初速お
   よび速度勾配を含む複数のねじ締め条件をあらかじめ記
   憶する記憶部とを備えた自動ねじ締め機において、 制御部は、ねじ締め条件自動設定モード時の締付けスタ
   ート信号を待ってあらかじめ記憶されたねじ締め条件で
   締付け作業を行い、その都度二段階の締付けが行われた
   か否かを判断し、 二段階の締付けが行われてない時、第１締付け段階のモ
   ータの最高速度、設定トルク値、モータの回転初速をそ
   れぞれの下限まで一つずつ段階的に下げ、次の締付けス
   タート信号を待って、締付け作業を繰り返し行い、 二段階の締付けが行われている時、センサ部の出力値が
   最終の設定トルク値に対して許容精度内に達したか否か
   を判断し、 これが最終の締付け段階の設定トルク値に対して許容精
   度内に達してない時、各締付け段階のモータの最高速
   度、回転初速、速度勾配をそれぞれの下限まで一つずつ
   段階的に下げ、次の締付けスタート信号を待って、締付
   け作業を繰り返し行い、ワークおよび最終締付け段階の
   設定トルク値に応じた第１締付け段階の設定トルク値、
   各締付け段階のモータの最高速度、回転初速および速度
   勾配を決定するように構成されたことを特徴とする自動
   ねじ締め機。