JP2953727B2 - 仮締め機 - Google Patents

仮締め機

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JP2953727B2
JP2953727B2 JP2256290A JP2256290A JP2953727B2 JP 2953727 B2 JP2953727 B2 JP 2953727B2 JP 2256290 A JP2256290 A JP 2256290A JP 2256290 A JP2256290 A JP 2256290A JP 2953727 B2 JP2953727 B2 JP 2953727B2
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良和 西田
修治 細川
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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、タッピンねじなどの多様
なねじを高速で仮締めする仮締め機に関するものであ
る。
従来の技術 近年、自動ねじ締め機によるねじ締め作業は、人件費
の高騰、ねじ締め信頼性の向上などのために自動化率が
上がり、それにともなって自動ねじ締め機に求められる
機能、精度も多様化および高度化して来ている。ねじを
一旦仮締めし、検査・修正工程を入れて本締めするなど
はその一例で、ビデオ,ビデオカメラなどのAV商品や、
自動車関連燃料ユニットのねじ締めに多く見られる。
以下、従来の仮締め機を第5図に基づき説明する。第
5図において、51はシリンダー装置52により上下移動さ
れる電動ドライバーで、ホッパー53からシュート54に流
れ、そしてキャッチャー部55に一個づつ送られたねじA
を真空パイプ56で吸引してワークWに締付けるものであ
る。また、ねじの締付け高さは、真空パイプ56に固定さ
れた板材57と、電動ドライバー51の筒状ケーシング51a
に固定された位置検出器58とで検出される。すなわち、
電動ドライバー51がねじAを一定高さhまで締付け位置
検出器58でその位置を検出すると、電動ドライバー51の
モータに直流の短絡ブレーキがかかり、モータが停止し
て仮締めが完了する。この制御部分はコントローラ59に
内蔵されている。また、ねじAを弱いトルクで仮締めす
る場合は、第6図に示す制御方法により、電動ドライバ
ー51のトルクがコントロールされていた。すなわち、第
7図に示すように、ねじAがワークWに着座し、締付け
るトルクが増すごとに上昇する電動ドライバー51のモー
タ負荷電流値を、あらかじめ設定した基準電流(電圧)
と比較し、両者が一致すると遅延回路を通して電源を切
るものであった。遅延回路はモータの起動電流I0を検知
しないためのものである。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記の構成によると、一定の高さでねじ
を仮締めした場合、電動ドライバー51のモータが高速で
回ると停止高さにばらつきが生じ易く、逆に低速で回す
と時間がかかるという問題点を有していた。また、弱い
トルクで着座状態の仮締めをする場合は、電動ドライバ
ー51のモータが高速回転ならば停止時その慣性力がねじ
に作用し、締付けトルクが高くなったり、低速回転なら
ば時間がかかりタクトが間に合わないという問題を有し
ていた。
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ねじの仮締め時
における停止高さの精度を上げるとともに、着座仮締め
時における締付けトルクの精度を上げる仮締め機を提供
することを目的とする。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、本発明の仮締め機は、電動
ドライバーと、この電動ドライバーの移動手段と、前記
電動ドライバーの回転ビットの移動位置を検出する位置
検出器と、この位置検出器からの信号を入力するととも
に前記電動ドライバーおよび移動手段を制御する制御装
置とから構成し、かつ前記制御装置により、電動ドライ
バーの駆動用モータを、ねじ捕捉時には低速で、ねじ締
め開始後には高速で回転させるとともに、ねじが着座完
了前の所定位置に達すると前記駆動用モータに印加する
電圧をゼロにした後、逆極性の電圧を印加して制動力を
作用させるようになし、さらに前記制御装置により、前
記駆動用モータに、ねじ捕捉時、ねじ締め開始後、着座
完了前の所定位置およびその後の制動時において、印加
する各電圧を、各々独立して変更できるようにしたもの
である。
作 用 上記の構成によると、ねじのねじ込み時には、電動ド
ライバーが高速に回転されるが、ねじが所定位置までね
じ込まれると、電動ドライバーの駆動用モータには、逆
極性の電圧が印加されて、モータの慣性力を打ち消すよ
うに制動力が働き、したがってねじ込み高さの精度を一
定に維持することができるとともに、着座仮締め時にお
ける締付けトルクの精度も向上する。さらに、ねじ捕捉
時、ねじ締め開始後、着座完了前の所定位置およびその
後の制動時において、駆動用モータに印加する各電圧
を、各々独立して変更できるようにしたので、ねじ、ワ
ークの種類などに応じて、ねじに加えるトルクを調整す
ることができる。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。
第1図は仮締め機の全体側面図を示すものである。第
1図において、1は支持フレーム2に支持された直流サ
ーボモータで、先端部にはボールねじ3が取り付けられ
ている。そして、このボールねじ3のナット部3aには、
ホルダー4を介してねじを締めるための電動ドライバー
5が取り付けられている。この電動ドライバー5の駆動
用としてブラシレスモータ6が使用されるとともに、そ
のロータはマグネットで構成された極めて低慣性なもの
である。なお、前記サーボモータ1およびボールねじ3
によって電動ドライバー5の移動手段が構成されてい
る。また、前記電動ドライバー5の先端部にはねじ締め
ヘッド7が設けられている。すなわち、電動ドライバー
5の回転軸8の先端には、ねじに係合するビット9が設
けられるとともに、この外側にはホッパー10およびシュ
ート11を介して1個づつキャッター部12に移送されてき
たねじAをビット9側に吸い寄せるための真空パイプ13
が配置されている。この真空パイプ13は電動ドライバー
5側の筒状ケーシング14に上昇可能に吊持されるととも
に、図示しないが真空装置に接続されている。さらに、
真空パイプ13の外周所定位置には板材15が取り付けられ
るとともに、電動ドライバー5側の筒状ケーシング14に
は前記板材15との距離を計測してビット9の位置を検出
する位置検出器16が取り付けられている。また、前記仮
締め機の制御装置17は、サーボモータ1のドライバー回
路を内蔵しなNC装置18および電動ドライバー5の回転制
御を行うコントローラ19から構成され、これら両者は回
路上機能的に接続されている。
次に、前記制御装置の回路構成を第2図に基づき説明
する。
第2図において、交流電源から供給された電力はチョ
ッパ式電源部21に入力され、ドライバ回路22を介してね
じ締めヘッド7を回転駆動する電動ドライバー5のモー
タ6に入力されている。チョッパ式電源部21は直流に整
流して平滑にした後、ねじ締めヘッド7を駆動制御する
第1CPU23から出力されるパルス幅変調制御信号に基づい
て電圧制御し、ドライバ回路22に出力するように構成さ
れている。ドライバ回路22はモータ6の回転位置に応じ
て各モータコイルに対する通電制御を行うように構成さ
れている。すなわち、モータ6の回転位相を検出するホ
ール素子などの位相検出器24からの位相検出信号が制御
部25に入力され、この制御部25にてドライバ回路22の各
パワートランジスタ26a〜26fを制御するように構成され
ている。また、この制御部25には第1CPU23から正逆信号
が入力されている。
前記ドライバ回路22には、電流検出用抵抗27が設けら
れており、電流検出器28にてモータ6に流れる駆動電流
が検出され、A/D変換器29にてデジタル信号に変換され
て前記第1CPU23に入力されている。また、前記位相検出
器24からの信号が速度検出器30に入力され、モータ6の
回転速度が検出され、前記A/D変換器29を介して前記第1
CPU23に入力されている。31は制御用ソフトおよびねじ
の種類やワークの種類に応じてそれぞれあらかじめ設定
された複数のねじ締めパターンを記憶させたROM、32は
ねじ締め条件などを一時記憶するRAMである。また、前
記ねじ締めヘッド7すなわち電動ドライバー5側の筒状
ケーシング14に取り付けられた位置検出器16は、ビット
9先端とワークWとの距離が一定値、たとえば1mm以下
になった場合に、これを検出するものでその検出信号は
第1CPU23に入力されている。
一方、33はねじ締め装置の全体を制御する第2CPUであ
り、この第2CPU33から制御部34に位置指令信号が発せら
れ、制御部34からの制御信号に基づいてサーボモータ1
が動作し、ねじ締めヘッド7が所定位置に位置決めされ
る。35は第2CPU33に対してねじ締めの位置データおよび
そのねじ締め位置におけるねじ締めパターンの種別を入
力する入力手段、36は位置データおよびねじ締めパター
ンの種別を記憶するRAM、37は制御用ソフトを記憶させ
たROMである。また、この第2CPU33と前記第1CPU23とは
シリアル通信線38にて接続されており、第2CPU33により
位置制御しようとするねじ締め位置に対応したねじ締め
パターンの種別を第1CPU23に対して通信するように構成
されている。なお、第1CPU23で構成される回路がコント
ローラ19に内蔵され、第2CPU33で構成される回路がNC装
置18に内蔵されている。
次に、動作について説明する。
電動ドライバー5がサーボモータ1の駆動によってボ
ールねじ3を介して下降を開始すると、第3図に示すよ
うに、電動ドライバー5のモータ6にPW1の電圧が印加
され低速で回転する。そして、真空パイプ13が下降し、
キャッチャー部12上のねじAを真空吸着してワークW上
面に運ぶが、ねじAがワークWの下穴部に到達すると、
ねじ込みが開始される直前にNC装置18からビット9の高
さ検出信号がコントローラ19に送られ、モータ9にPW2
の電圧が印加されモータ6が高速回転する。一方、サー
ボモータ1も速度が遅くされてビット9の下降スピード
は低下する。ねじAがワークWに対し一定高さまでねじ
込まれると、真空パイプ13に固定された板材15が電動ド
ライバー5、すなわちビット9側に固定された位置検出
器16に接近して信号を出力する。この信号によりモータ
6の印加電圧はPW3に変わり、第4図に示すように、こ
のPW3の値を「0」に置くと、ねじAは高さHで、即座
にPW4の逆極性の電圧がモータ6に印加されて制動力が
作用し、ビット9は急停止し、そしてねじ締めヘッド7
が上昇される。なお、第3図に示すように、ねじAがワ
ークWの締付け面から約1mm手前までねじ込まれた時点
で位置検出器16からの信号が入り、PW3がある値に設定
されていると、PW4の逆極性の電圧印加により制動力が
働きねじAは着座状態となるが、弱いトルクで締吸ける
仮締め方法の場合には、締上げトルクTFを低く設定すれ
ば良い。
これら仮締めの各パターンは、入力手段35にてあらか
じめ入力してRAM36に記憶させておき、これに基づき動
作が開始される。
すなわち、第2CPU33はROM37に格納されたプログラム
にしたがってRAM36からパターンを読み出して、制御部3
4に出力するとともにシリアル通信線38を介して第1CPU2
3にそのパターンを通信伝達する。第1CPU23はパターン
を受信すると、そのパターンをROM31から読出し、その
パターンにしたがって制御電圧をモータ6に印加するよ
うに、チョッパ電源部21に幅変調制御信号を出力する。
なお、電動ドライバー5の上下移動用サーボモータ1
はACでもDCでもよいが、上述したように電動ドライバー
5のすなわちビット9の回転用モータ6は慣性(イナー
シャ)の極めて少いDCブラシレスモータが使用されてい
る。
また、前記制御装置17により、電動ドライバー5の駆
動用のモータ6に、ねじ捕捉時、ねじ締め開始後、着座
完了前の所定位置およびその後の制動時において、印加
する各電圧(PW1,PW2…)を、各々独立して変更するこ
とができる。
発明の効果 以上のように本発明の構成によれば、制御装置により
電動ドライバーの駆動用モータを、ねじ捕捉時には低速
で、ねじ締め開始後には高速で回転させるとともに、ね
じが着座完了前の所定位置に達すると上記駆動用モータ
に印加する電圧をゼロにした後、逆極性の電圧を印加し
て制動力を作用させるようにしたので、ねじの仮締めを
素早くかつ精度良く行うことができ、しかも着座仮締め
時における締付けトルクの精度も向上させることができ
る。さらに、ねじ捕捉時、ねじ締め開始後、着座完了前
の所定位置およびその後の制動時において、駆動用モー
タに印加する各電圧を、各々独立して変更できるように
したので、ねじ、ワークの種類などに応じて、ねじに加
えるトルクを調整することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の一実施例を示すもので、第1
図は仮締め機の一部切欠全体側面図、第2図は同制御回
路を示すブロック図、第3図および第4図は仮締め動作
を説明する模式図、第5図〜第7図は従来例を示すもの
で、第5図は仮締め機の一部切欠全体側面図、第6図は
同制御回路を示すブロック図、第7図はモータの負荷電
流波形を示す図である。 1……サーボモータ、3……ボールねじ、5……電動ド
ライバー、6……ブラシレスモータ、7……ねじ締めヘ
ッド、9……ビット、13……真空パイプ、15……板材、
16……位置検出器、17……制御装置、18……NC装置、19
……コントローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−30443(JP,A) 特開 昭63−131171(JP,A) 特開 平2−24065(JP,A) 特開 昭64−11740(JP,A) 特開 昭62−120980(JP,A) 実開 昭63−728(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23P 19/06 B25B 23/14 630 B25B 23/14 620

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電動ドライバーと、この電動ドライバーの
    移動手段と、前記電動ドライバーの回転ビットの移動位
    置を検出する位置検出器と、この位置検出器からの信号
    を入力するとともに前記電動ドライバーおよび移動手段
    を制御する制御装置とから構成し、かつ前記制御装置に
    より、電動ドライバーの駆動用モータを、ねじ捕捉時に
    は低速で、ねじ締め開始後には高速で回転させるととも
    に、ねじが着座完了前の所定位置に達すると前記駆動用
    モータに印加する電圧をゼロにした後、逆極性の電圧を
    印加して制動力を作動させるようになし、さらに前記制
    御装置により、前記駆動用モータに、ねじ捕捉時、ねじ
    締め開始後、着座完了前の所定位置およびその後の制動
    時において、印加する各電圧を、各々独立して変更でき
    るようにした仮締め機。
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