JP2784541B2 - Air motor torque control device - Google Patents
Air motor torque control deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明はエアモータでの締付トルクを制御するエア
モータのトルク制御装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an air motor torque control device for controlling a tightening torque of an air motor.
(従来の技術) エアモータにツールとしてナット締付工具を使用した
所謂ナットランナにおける従来のトルク制御装置では、
以下に説明する二種類の技術が知られている。まず第1
の従来技術は、ツールにトルクトランスデューサを内蔵
し、ツールで発生する締付トルクを直接に検出して、設
定トルク値でエアモータの作動を停止させる方法であ
る。また第2の従来技術は、エアモータの回転数と締付
トルクとが1対1で対応するため、ツールに回転数検出
用のエンコーダを内蔵して、設定回転数に達した時にエ
アモータの作動を停止させる方法である。(Prior art) In a conventional torque control device in a so-called nut runner using a nut tightening tool as a tool for an air motor,
Two types of techniques described below are known. First,
According to the prior art, a torque transducer is built in a tool, a tightening torque generated by the tool is directly detected, and the operation of the air motor is stopped at a set torque value. In the second prior art, since the rotation speed of the air motor and the tightening torque correspond one to one, an encoder for detecting the rotation speed is built in the tool, and the operation of the air motor is performed when the rotation speed reaches the set rotation speed. It is a method of stopping.
(発明が解決しようとする課題) しかしながら上記従来の技術では、ツールにセンサと
してトルクトランスデューサ又はエンコーダを内蔵する
必要があるので、ツールが高価になり、ツールが破損し
た場合には上記センサも一緒に交換しなければならな
い。またエアモータにエアホースに加えてセンサケーブ
ルを接続することが必要になり、作業性が悪化するとい
う問題もある。更にツールのメンテナンスが困難である
という不具合も生じる。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-described conventional technology, it is necessary to incorporate a torque transducer or an encoder as a sensor in the tool, so that the tool becomes expensive, and when the tool is damaged, the sensor is also included. Must be replaced. In addition, it is necessary to connect a sensor cable to the air motor in addition to the air hose, which causes a problem that workability is deteriorated. Further, there is a problem that maintenance of the tool is difficult.
この発明の上記従来の欠点を解消するためになされた
ものであって、その目的は、ツールにセンサを内蔵せず
に締付トルクを制御できるエアモータのトルク制御装置
を提供することにある。An object of the present invention is to provide a torque control device for an air motor capable of controlling a tightening torque without incorporating a sensor in a tool.
(課題を解決するための手段) そこでこの発明のエアモータのトルク制御装置は、エ
アモータを駆動源とするナットランナ等の締付工具にお
けるエアモータのトルク制御装置であって、エア源から
エアモータまでのエア通路に開閉弁機構とエア流量を測
定する流量センサとを設け、さらにこの流量センサでの
検出値に基づいて上記開閉弁機構を閉制御するコントロ
ーラを設けて成り、上記コントローラは、設定トルクに
対応して定まる基準流量を設定するための基準流量設定
部と、上記流量センサでの検出流量と上記基準流量とを
比較すると共に、検出流量が基準流量以下になったとき
に上記開閉弁機構を閉制御するための信号を出力する比
較部とを備えたことを特徴としている。(Means for Solving the Problems) A torque control device for an air motor according to the present invention is a torque control device for an air motor in a tightening tool such as a nut runner that uses the air motor as a drive source, and an air passage from the air source to the air motor. An opening / closing valve mechanism and a flow sensor for measuring an air flow rate are further provided, and a controller for closing and controlling the opening / closing valve mechanism based on a value detected by the flow sensor is provided.The controller corresponds to a set torque. A reference flow rate setting unit for setting a reference flow rate determined by the control unit, comparing the flow rate detected by the flow rate sensor with the reference flow rate, and closing the on-off valve mechanism when the detected flow rate becomes equal to or less than the reference flow rate. And a comparator for outputting a signal for performing the operation.
(作用) 上記構成のエアモータのトルク制御装置においては、
第2図に示すように、エアモータのトルクと回転数との
間には、T−N特性に示すように1対1の対応関係があ
り、同時に回転数とエア消費量との間にもQ−N特性に
示すように1対1の対応関係があることがわかる。した
がってエア消費量すなわちエア通路のエア流量を流量セ
ンサで測定し、この流量センサによる測定値に基づい
て、通気通路のエア流量が所定の設定トルク値に対応す
るエア流量に達した時に締付トルクが設定トルク値に達
したと判断して、コントローラで上記開閉弁機構を閉制
御してエアの流通を阻止し、これにより締付トルクを所
定の設定値に制御する。(Operation) In the air motor torque control device having the above configuration,
As shown in FIG. 2, there is a one-to-one correspondence between the torque of the air motor and the number of revolutions, as shown in the TN characteristic. It can be seen that there is a one-to-one correspondence as shown in the -N characteristic. Therefore, the air consumption, that is, the air flow rate of the air passage is measured by the flow sensor, and based on the measurement value of the flow sensor, when the air flow rate of the ventilation passage reaches the air flow rate corresponding to the predetermined set torque value, the tightening torque is determined. Is determined to have reached the set torque value, and the controller controls the opening and closing valve mechanism to close to prevent the flow of air, thereby controlling the tightening torque to a predetermined set value.
(実施例) 次にこの発明によるエアモータのトルク制御装置の具
体的な実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明す
る。(Embodiment) Next, a specific embodiment of a torque control device for an air motor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この発明の一実施例装置を示す第1図において、1は
エア源であり、このエア源1には例えばコンプレッサ
(図示せず)で圧縮された高圧エアが供給されている。
上記エア源1にはエアホース2(エア通路)が連通し、
エアホース2の先端部にはエアモータ3が接続されてい
る。このエアホース2にはエア源1側から順次に減圧弁
4、電磁開閉弁5(弁機構)及び流量センサ6が介設さ
れ、流量センサ6の流量信号10はコントローラ11に入力
され、コントローラ11からのエア停止信号12で上記電磁
開閉弁5を閉制御、すなわちエアモータ3へのエア供給
を停止するようになされている。上記流量センサ6とし
ては差圧型圧力トランスデューサ(半導体ゲージや歪ゲ
ージ等)を採用し得るが、差圧型圧力トランスデューサ
は高速応答が可能である点で有利である。In FIG. 1 showing an embodiment of the present invention, reference numeral 1 denotes an air source to which high-pressure air compressed by, for example, a compressor (not shown) is supplied.
An air hose 2 (air passage) communicates with the air source 1,
An air motor 3 is connected to a distal end of the air hose 2. A pressure reducing valve 4, a solenoid on-off valve 5 (valve mechanism), and a flow sensor 6 are sequentially provided in the air hose 2 from the air source 1 side. A flow signal 10 of the flow sensor 6 is input to a controller 11, and the controller 11 The electromagnetic shut-off valve 5 is controlled to be closed by the air stop signal 12 described above, that is, the supply of air to the air motor 3 is stopped. Although a differential pressure type pressure transducer (semiconductor gauge, strain gauge, or the like) can be employed as the flow sensor 6, the differential pressure type pressure transducer is advantageous in that it can respond at high speed.
一方第2図に示すように、エアモータ3のトルクTと
回転数Nとの間には、T−N特性に示すように1対1の
対応関係があり、同時に回転数Nとエア消費量Qとの間
にもQ−N特性に示すように1対1の対応関係がある。
この特性に基づいて上記第1図の装置では、上記流量セ
ンサ6でエアモータ3へのエア流量すなわちエア消費量
を測定し、コントローラ11へ流量信号10を入力し、コン
トローラ11で流量信号10が所定の設定トルクに対応する
レベルに達していると判定した場合には、エア停止信号
12を電磁弁5へ出力して電磁弁5を閉動作させてエアモ
ータ3へのエア供給を停止して、それ以上の締付トルク
を発生しないようになされている。なお、上記したエア
モータ3の特性では、エアモータ3のストールトルク域
から中速度域までの常用運転範囲で上記Q−N特性の傾
斜角度が大きくなるため、この範囲内では特にトルクT
の正確な制御が容易である。On the other hand, as shown in FIG. 2, there is a one-to-one correspondence between the torque T of the air motor 3 and the rotation speed N as shown in the TN characteristic, and at the same time, the rotation speed N and the air consumption Q Has a one-to-one correspondence as shown in the QN characteristic.
In the apparatus shown in FIG. 1 based on this characteristic, the flow rate sensor 6 measures the air flow rate to the air motor 3, that is, the air consumption, inputs a flow rate signal 10 to a controller 11, and the controller 11 determines that the flow rate signal 10 is a predetermined value. If it is determined that the torque has reached the level corresponding to the set torque, the air stop signal
12 is output to the solenoid valve 5 to close the solenoid valve 5 to stop the air supply to the air motor 3 so that no further tightening torque is generated. In the characteristics of the air motor 3 described above, since the inclination angle of the QN characteristic becomes large in the normal operation range from the stall torque range to the middle speed range of the air motor 3, the torque T is particularly within this range.
It is easy to control precisely.
上記コントローラ11の回路ブロック図である第3図に
示すように、コントローラ11は増幅回路13、電磁弁制御
回路14、比較回路15、締付不良検出回路16及び電源回路
17等から構成されている。まず増幅回路13には上記流量
センサ6からの流量信号10が入力され、増幅回路13で
は、コントローラ11の各回路における信号処理が可能な
レベルに流量信号10を増幅する機能を発揮している。そ
して増幅回路13からの増幅流量信号20は上記比較回路15
と締付不良検出回路16とに入力されている。まず比較回
路15では締付トルク設定ボリューム21で設定された設定
トルク値に対応する設定エア流量と増幅流量信号20とを
比較して、増幅流量信号20が上記締付トルク設定ボリュ
ーム21での設定エア流量より少ない場合には電磁弁制御
回路14へ電磁弁遮断信号22を出力して電磁弁制御回路14
から電磁弁5を閉動作させる上記エア停止信号12を出力
するようになされている。また上記締付不良検出回路16
では、例えば二度締め検出をした場合や、斜め入れを検
出した場合等に締付が不良であると判定して、電磁弁遮
断信号23及びNG出力24を出力する機能を備えている。上
記二度締めとは、既に締付作業を終了したナットを再び
締め付けることを言い、設定時間内に急激にエア流量が
低下してしまうことを検出して締付不良であると判定
し、また上記斜め入れとはナットがボルトに斜めに配置
されてツールを回転駆動しても締め付けできない状態を
言い、設定時間内にエア流量の低下がみられないことを
締付不良であると判定するのである。As shown in FIG. 3, which is a circuit block diagram of the controller 11, the controller 11 includes an amplification circuit 13, a solenoid valve control circuit 14, a comparison circuit 15, a fastening failure detection circuit 16, and a power supply circuit.
It consists of 17 magnitudes. First, the flow signal 10 from the flow sensor 6 is input to the amplifier circuit 13, and the amplifier circuit 13 has a function of amplifying the flow signal 10 to a level at which signal processing in each circuit of the controller 11 is possible. Then, the amplified flow signal 20 from the amplifier circuit 13 is
And the fastening failure detection circuit 16. First, the comparison circuit 15 compares the set air flow rate corresponding to the set torque value set by the tightening torque setting volume 21 with the amplified flow rate signal 20, and the amplified flow rate signal 20 is set by the tightening torque setting volume 21. If it is smaller than the air flow rate, the solenoid valve control circuit 14 outputs the solenoid valve shutoff signal 22 to the solenoid valve control circuit 14.
Outputs the air stop signal 12 for closing the solenoid valve 5 from the air. In addition, the above tightening failure detection circuit 16
Has a function of determining that the tightening is defective, for example, when the double tightening is detected or when the diagonal insertion is detected, and outputs a solenoid valve shutoff signal 23 and an NG output 24. The double tightening refers to retightening a nut that has already been tightened, and detects that the air flow rate suddenly decreases within a set time and determines that the tightening is defective, and The above-mentioned oblique insertion refers to a state in which the nut is obliquely arranged on the bolt and cannot be tightened even when the tool is rotationally driven, and it is determined that a decrease in the air flow rate within the set time is not recognized as a tightening failure. is there.
一方上記電磁弁制御回路14にはスタートスイッチ25か
らのスタート信号26が入力されており、スタート信号26
が入力されたときに上記電磁開閉弁5を開作動するよう
になされている。なお、OK出力30又はNG出力24に基づい
て締付作業が正常であるか否かを表示することができ
る。ちなみに電源回路17は上記各回路が作動するために
必要な電力を上記各回路へ供給する機能を備えたもので
ある。On the other hand, a start signal 26 from a start switch 25 is input to the solenoid valve control circuit 14, and the start signal 26
Is input to open the electromagnetic on-off valve 5. In addition, whether or not the tightening operation is normal can be displayed based on the OK output 30 or the NG output 24. Incidentally, the power supply circuit 17 has a function of supplying power necessary for the operation of each of the circuits to each of the circuits.
次に上記一実施例装置の作動状態を説明する。第1図
に示すエアモータ3でナットを締付作業すると、電磁弁
5は通常時は開弁しているので、エア源1からエアホー
ス2を通ってエアが供給され、エアモータ3を駆動す
る。この締付作業を続けると、締付トルクの増大に伴っ
てエアホース2のエア流量も減少することになる。そこ
で流量センサ6でエアホース2のエア流量を測定し、流
量センサ6の流量信号10をコントローラ11へ入力して、
第3図に示すようなコントローラ11の各回路で前述の通
りの処理を行い、エア流量が所定の設定トルク値に対応
する値にまで低下した時は、エア停止信号12を出力して
電磁弁5を閉動作させ、エアモータ3へのエア供給を停
止する。したがって、エアモータ3で発生する締付トル
クは、予め設定された締付トルク値に制御されることに
なる。Next, the operating state of the above-described embodiment will be described. When the nut is tightened by the air motor 3 shown in FIG. 1, since the solenoid valve 5 is normally open, air is supplied from the air source 1 through the air hose 2 to drive the air motor 3. If this tightening operation is continued, the air flow rate of the air hose 2 will decrease as the tightening torque increases. Then, the air flow rate of the air hose 2 is measured by the flow rate sensor 6, and the flow rate signal 10 of the flow rate sensor 6 is input to the controller 11,
The above-described processing is performed in each circuit of the controller 11 as shown in FIG. 3, and when the air flow rate decreases to a value corresponding to a predetermined set torque value, an air stop signal 12 is output and the solenoid valve is output. 5 is closed, and the air supply to the air motor 3 is stopped. Therefore, the tightening torque generated by the air motor 3 is controlled to a preset tightening torque value.
以上のような一実施例装置では、従来のようにエアモ
ータ3のツールに各種のセンサを内蔵する必要がないの
で、センサをツールに内蔵したことに起因する従来の問
題点が解消される。In the apparatus of the embodiment described above, since it is not necessary to incorporate various sensors into the tool of the air motor 3 as in the related art, the conventional problems caused by incorporating the sensors in the tool are eliminated.
以上にこの発明の具体的な実施例について説明した
が、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能で
ある。例えば上記実施例においては、流量センサ6を電
磁弁5とエアモータ3との間のエアホース2に介設して
いるが、電磁弁5とエア源1との間のエアホース2に流
量センサ6を介設することもできる。また第3図の締付
トルク設定ボリューム21の替わりに、各種のツール種別
毎のエア消費量とトルクとの相関関係を予め記憶させて
おく記憶手段を利用することもできる。更に開閉弁機構
としては電磁弁5に限らず、エアシリンダ等で開閉制御
される開閉弁を使用することもできる。Although the specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments,
Various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the flow sensor 6 is provided on the air hose 2 between the solenoid valve 5 and the air motor 3, but the flow sensor 6 is provided on the air hose 2 between the solenoid valve 5 and the air source 1. It can also be set up. In place of the tightening torque setting volume 21 in FIG. 3, a storage means for storing in advance the correlation between the air consumption and the torque for each type of tool can be used. Further, the opening / closing valve mechanism is not limited to the electromagnetic valve 5, and an opening / closing valve that is opened / closed by an air cylinder or the like may be used.
なお上記締付トルク設定ボリューム21あるいは記憶手
段によって基準流量設定部を、また上記比較回路15によ
って比較部を構成している。The tightening torque setting volume 21 or the storage means constitutes a reference flow rate setting section, and the comparison circuit 15 constitutes a comparison section.
(発明の効果) 上記したように、この発明によるエアモータのトルク
制御装置においては、流量センサによる測定値に基づい
て、エア流量が所定の設定トルク値に対応するエア流量
にまで減少した時に、締付トルクが設定トルク値に達し
たと判断し、開閉弁機構を閉制御してエアの流通を阻止
することができ、締付トルクを所定の設定値に制御でき
る。したがって、従来のようにエアモータのツールに各
種のセンサを内蔵する必要がないので、センサをツール
に内蔵したことに起因する従来の各問題点を解消するこ
とができる。(Effect of the Invention) As described above, in the torque control device for an air motor according to the present invention, when the air flow rate is reduced to the air flow rate corresponding to the predetermined set torque value based on the value measured by the flow rate sensor, the tightening is performed. When it is determined that the applied torque has reached the set torque value, the opening and closing valve mechanism is closed to prevent the flow of air, and the tightening torque can be controlled to a predetermined set value. Therefore, since it is not necessary to incorporate various sensors into the tool of the air motor as in the related art, it is possible to solve the conventional problems caused by incorporating the sensors into the tool.
第1図は本発明の一実施例装置の配管系統図、第2図は
回転数に対するトルク及びエア消費量の関係を示すグラ
フ、第3図はコントローラの構造を示すブロック図であ
る。 1……エア源、2……エアホース(エア通路)、3……
エアモータ、5……電磁開閉弁(開閉弁機構)、6……
流量センサ、11……コントローラ、15……比較回路(比
較部)、21……締付トルク設定ボリューム(基準流量設
定部)。FIG. 1 is a piping system diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph showing the relationship between torque and air consumption with respect to rotation speed, and FIG. 3 is a block diagram showing the structure of a controller. 1 ... air source, 2 ... air hose (air passage), 3 ...
Air motor, 5 ... solenoid on-off valve (open / close valve mechanism), 6 ...
Flow rate sensor, 11 Controller, 15 Comparison circuit (comparison section), 21 Tightening torque setting volume (reference flow rate setting section).
Claims (1)
の締付工具におけるエアモータのトルク制御装置であっ
て、エア源からエアモータまでのエア通路に開閉弁機構
とエア流量を測定する流量センサとを設け、さらにこの
流量センサでの検出値に基づいて上記開閉弁機構を閉制
御するコントローラを設けて成り、上記コントローラ
は、設定トルクに対応して定まる基準流量を設定するた
めの基準流量設定部と、上記流量センサでの検出流量と
上記基準流量とを比較すると共に、検出流量が基準流量
以下になったときに上記開閉弁機構を閉制御するための
信号を出力する比較部とを備えたことを特徴とするエア
モータのトルク制御装置。1. A torque control device for an air motor in a tightening tool such as a nut runner driven by an air motor, wherein an open / close valve mechanism and a flow sensor for measuring an air flow rate are provided in an air passage from the air source to the air motor. A controller that closes the on-off valve mechanism based on a value detected by the flow sensor, the controller comprising: a reference flow setting unit for setting a reference flow determined according to a set torque; And comparing the detected flow rate with the flow rate sensor with the reference flow rate, and outputting a signal for controlling the closing of the on-off valve mechanism when the detected flow rate becomes equal to or less than the reference flow rate. Characteristic air motor torque control device.
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---|---|---|---|
JP19241489A JP2784541B2 (en) | 1989-07-25 | 1989-07-25 | Air motor torque control device |
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JP2022050171A (en) * | 2020-09-17 | 2022-03-30 | 株式会社コスメック | Pressurized oil supply/discharge system |
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