JP3645617B2

JP3645617B2 - ねじ締め装置

Info

Publication number: JP3645617B2
Application number: JP17810295A
Authority: JP
Inventors: 政史樋尾
Original assignee: 三明電機株式会社
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: JPH0911068A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はボルトやナットなどのねじの締付を行う為に用いるねじ締め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ねじ締め装置は図５に示すように、ねじ締め作業の場所において用いるねじ締め機Ａとそこからやや離れた例えば５ｍ程度離れた位置に設置されるコントローラＢとから成る。ねじ締め機Ａは符号２〜７で示される部材で構成され、上下動を行う基枠１に装置して用いられる。２はねじ締め力を発生させる為のモータ、３は上記ねじ締め力を増大させる為にそのモータ２に連結した減速機、４は減速機３の出力軸、５は締付対象のねじ８に回動力を伝える為の嵌合部材でソケットを例示し、上記出力軸４の先端に取付けている。該嵌合部材４はねじ８の頭部に備えられている嵌合部の形状に応じたものが用いられる。６はトルクセンサで、嵌合部材５に加わるトルクの大きさに対応するトルク信号を出力する為のものであり、上記トルクが該トルクセンサ６に加わるように嵌合部材５に連結している。例えば上記トルクが該トルクセンサ６に後述するように加わるよう基枠１と減速機３との間に介設させている。７はトルクセンサ６における電気接続用のコネクタを示す。一方コントローラＢは、ケーシング10の内部に上記モータ２の駆動回路や後述のトルク測定回路等の回路を備えている。尚夫々ケーシング10に取付けられている11はねじ締め指令スイッチ、12は異常表示器、13，14，15は電気接続用のコネクタを示す。17，18，19はねじ締め機ＡとコントローラＢとを接続するケーブルを示し、その長さは例えば１０〜２０ｍであり、何れも多芯ケーブルが用いられる。
【０００３】
このようなねじ締め装置は、基枠１を下降させてソケット５をねじ８のねじ頭に嵌合させた状態において、コントローラＢからモータ２に作動用の電流が供給されると、モータ２が回動し、減速機３を介してソケット５が回動し、ねじ８を締める。このときにソケット５に加わっているトルク即ちねじ８から生ずるねじ締め反力は、ソケット５、出力軸４、減速機３の内部機構、減速機３のケースを介してトルクセンサ６に加わる。トルクセンサ６はその反力を検出し、トルク信号を出力する。該トルク信号はコントローラＢに与えられる。上記ねじ締めの場合において所定トルクまでねじ８が締まると、コントローラＢは上記トルク信号によってそれを判別し、上記モータ２への電流の供給を停止し、ねじ締めが完了する。
【０００４】
上記トルクセンサ６とコントローラＢにおけるトルク関連の回路は図６に示すように構成している。トルクセンサ６における20はトルク検出回路を示し、上記反力が加わる枠体6aに取付けたトルク値の検出の為のゲージ抵抗G1〜G4と、ゲイン調整用抵抗RG１，RG２とから構成されている。21〜24はトルクセンサ６における接続端子で、４端子を備え、前記コネクタ７をもって構成されている。21，22は一対の電源端子、23，24は一対の出力端子である。このような構成のトルクセンサ６の定格の一例は、上記電源端子に対する印加電圧が直流の１０Ｖ、加わるトルクが２５００kgcmのとき、出力端子に現れる出力が１０mVである。
【０００５】
コントローラＢにおける25はトルク測定回路で、トルクセンサ６に動作用の電源を供給する為のセンサ電源26（例えば直流１０Ｖの定電圧電源）と、増幅回路27と、信号処理回路28とから構成している。29はトルクセンサ６の良否検査部を示し、符号30〜34，12で示す要素から構成している。30は疑似トルク回路で、電気的手段によってトルクセンサ６に対して調節自在なトルクを擬似的に加える為のものである。31は上記擬似的に加えるトルクの大きさを調節する為の調節手段で、上記擬似的に加えるトルクの大きさをトルクセンサ６に対応させて調節する為のものである。該調節手段31によって設定されるトルクの大きさは、例えばトルクセンサ６の定格の半分の大きさが選ばれる。この設定された大きさの擬似的なトルクを本件明細書中においては検査用トルクとも呼ぶ。上記調節手段31は、その調整が容易なよう例えば可変抵抗が用いられる。32はトルク検出回路20に対する上記調節手段31の接続及び切り離しの操作を行う為の接離用スイッチである。33は良否検査の指令を受けて上記スイッチ32を動作制御する為の制御回路である。34は判別回路で、上記擬似的なトルクの印加時においてトルクセンサ６から出力されるトルク信号値が適正か否かを判別することによってその良否を判別する為のものである。35〜38はコントローラＢにおけるトルクセンサ６との接続端子で、４端子を備え、前記コネクタ15をもって構成している。35，36は一対の電源出力端子、37，38はトルク信号の入力端子である。接続ケーブル19は上記端子数に対応して４本の接続線39を備えるものである。
【０００６】
上記ねじ締め装置によるねじ締め作業時の一連の制御動作は次の通りである。指令スイッチ11によりねじ締めの指令を与えると、良否検査部29によりトルクセンサ６の良否判別が以下のように行われる。先ずトルクセンサ６に対して疑似トルク回路30から電気的手段によってトルクが擬似的に加えられる。即ち制御回路33によりスイッチ32が一時的に閉じられる。するとその閉じられている間、抵抗31が抵抗RG１、G3の直列回路に対して並列に接続される。これによりトルク検出回路20はトルクセンサ６に上記検査用トルクと同じ大きさのトルクが実際に加わったときと同様の状態となり、出力端子23，24に上記検査用トルクに対応した大きさのトルク信号を出力する。該トルク信号はケーブル19を経てコントローラＢに与えられ、増幅回路27で増幅される。判別回路34はその増幅された信号を受けて、上記トルク信号の値が適正であると判別するとモータ２を駆動する為の図示外の駆動回路に作動指令を与える。一方上記トルク信号が適正でないと判別すると、表示器12を作動させトルクセンサ６が不良である旨を表示する。良否判別が上記のように行われてモータ２の駆動回路に作動指令が与えられると、該駆動回路からモータ２に電流が供給されて、前記した如くモータ２の作動が行われねじ締めが行われる。
【０００７】
ねじ締め中においてトルク検出回路20はトルクセンサ６に加わるトルクに対応したトルク信号を出力端子23，24に常時出力する。該トルク信号はケーブル19を経てコントローラＢに与えられ、増幅回路27で増幅される。信号処理回路28はその増幅された信号を受ける。そして該信号処理回路28はその信号の値から、トルクセンサ６に加わっているトルクが予め設定された締付トルク値になったことを判別すると、上記モータ２の駆動回路に停止指令を与える。その結果、モータ２への電流供給が停止され、前記の如くねじ締めが終わる。以上のような動作が上記スイッチ11によってねじ締め指令が与えられるごとに繰り返される。
【０００８】
上記のようなねじ締め装置によれば、ねじ締めをモータの回動力を利用して非常に能率良く行うことが出来、しかもその場合、トルクセンサ６の利用により上記の如くソケット５の締付トルクを適切にして、ねじ８を所定トルクに締め付けることを可能に出来る。更に上記良否検査部29によりトルクセンサ６の良否を検査できるので、上記トルクセンサ６を基にして締め付けたトルクの大きさの信頼性を高いものにできる。しかもその良否検査は電気的手段により擬似的にトルクを加えて行うものだから、非常に迅速且つ手軽に行ってしまうことが出来て、時間的支障を殆ど来すことなく検査を行うことが出来る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記従来のねじ締め装置では以下のような問題点があった。即ち、トルクセンサ６が故障した場合、例えばそれを新しいものに取り替える。取り替えた場合、疑似トルク回路30における調節手段31の調整を必要とする。これは次のような理由による。トルクセンサ６の電気的な値はセンサ毎に相違している。例えば抵抗G1〜G4，RG１，RG２の値はセンサ毎に相違している。
一方前記良否検査は、調節手段31によって上記トルクセンサ６に合わせて調節した所定の大きさのトルクを、トルクセンサ６に擬似的に加えて行うようにしている。
この為、取り替え用の新しいトルクセンサ６を旧来から継続使用しているコントローラＢに接続しただけの状態では、新しいトルクセンサ６は上記旧来のコントローラＢにおける調節手段31の調節状態と不整合となる。従って上記のようにトルクセンサ６を単に取り替えただけでは、上記良否検査部29による検査の際に判別回路34が不良と判別してしまってねじ締めの作業が行えなくなる。このような理由から上記調節手段31の調整を必要とする。しかしこの調整は専門の技術者を呼んで行わねばならず、その間はねじ締め装置の稼動を休止せねばならず、生産性を損なう問題点があった。
【００１０】
本願発明のねじ締め装置は上記従来技術の問題点（技術的課題）を解決する為に提供するものである。
第１の目的は、ねじ締めをモータの回動力を利用して非常に能率良く行うことが出来るようにすることである。
第２の目的は、上記ねじ締めの場合、トルクセンサを利用することにより締付のトルクを適切にして、ねじを所定トルクに締め付けることを可能ならしめることである。
第３の目的は、上記トルクセンサの良否検査が出来るようにすることによって、上記トルクセンサを基にして締め付けを行ったトルクの大きさの信頼性を高く出来るようにすることである。
第４の目的は、上記トルクセンサの良否検査を電気的手段でもって迅速且つ手軽に行うことが出来るようにすることによって、ねじ締め作業の支障となる時間を節減できるようにすることである。
第５の目的は、上記トルクセンサの良否検査を電気的に行い得るようにしたものであっても、トルクセンサの故障その他の理由でトルクセンサを取り替える場合には、新しいトルクセンサをつないだその時点から、ねじ締め装置の稼動をすぐに再開させることが出来、その生産性を良好に保ち得るようにすることである。
他の目的及び利点は図面及びそれに関連した以下の説明により容易に明らかになるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本願発明におけるねじ締め装置は、ねじ締め力を発生させる為のモータに、ねじに回動力を伝える為の嵌合部材を、上記ねじ締め力が該嵌合部材に伝達されるよう連結し、上記嵌合部材には、トルクの大きさに対応するトルク信号を出力する為のトルクセンサを、嵌合部材に加わっているトルクが該トルクセンサに加わるように連結し、上記トルクセンサには、電気的手段によって上記トルクセンサに調節自在なトルクを擬似的に加える為の疑似トルク回路と、上記疑似トルク回路から上記トルクセンサに擬似的にトルクを加えたときにトルクセンサから出力されるトルク信号値が適正か否かを判別する為の判別回路とを接続しているねじ締め装置において、上記疑似トルク回路におけるトルクの大きさを調節する為の調節手段はトルクセンサに備えさせたものである。
【００１２】
【作用】
モータが発生するねじ締め力によって嵌合部材を回すことによりねじの締付が出来る。この場合、トルクセンサは嵌合部材に加わるトルクを検出する。検出されたトルクの大きさが所定の大きさとなるところまでモータを回すことにより、上記ねじを所定のトルク値まで締めることが出来る。
疑似トルク回路から上記トルクセンサに擬似的にトルクを加え、そのときにトルクセンサから出力されるトルク信号値が適正か否かを判別回路で判別することにより、トルクセンサの良否を判別できる。
トルクセンサに備えさせた調節手段は、それを備えさせたトルクセンサと整合するように予めその調整をしておくことが出来る。
【００１３】
【実施例】
以下本願の実施例を示す図面である図１〜図４について説明する。尚前記従来技術の説明において用いられたと同一符号で示される各部材、構成及びその作用は前記従来技術と同旨であって説明が重複するので、その重複する説明を省略する。第１の実施例を示す図１において、調節手段31はトルクセンサ６と一体的な取り扱いが出来るようにトルクセンサ６に備えさせている。例えば前記枠体6a内に収容しており、電気的には一端及び他端をコネクタ７における電源端子21と検査端子41とに接続している。該調節手段31の抵抗値は、これを備えさせたトルクセンサ６と整合するように、予め調整しておかれる。即ちトルク検出回路20における前記抵抗G1〜G4，RG１，RG２の値は前記したようにトルクセンサ毎に異なるので、トルクセンサ６に調節手段31を図示の如く接続して擬似的に検査用トルクを付加したとき、例えば電源端子21，22に所定の動作用の電源電圧（例えば前記１０Ｖ）を加え、検査端子41と出力端子23とを短絡させたときに、出力端子23，24間に上記検査用トルクの大きさに対応する所定の値のトルク信号が出力されるように調整しておかれる。この調整は例えばトルクセンサ６のメーカーにて行われる。コネクタ７としては上記検査端子41を具備せしめる為に例えば５端子のものを用いている。一方コントローラＢにおけるコネクタ15もそれに対応して検査接続端子42を具備せしめる為に５端子のものを用い、接続ケーブル19も５芯のものを用いている。
【００１４】
上記構成のものによるねじ締め作業時の一連の制御動作は前記従来技術での説明の通りである。
【００１５】
ねじ締め作業を繰り返し行う場合においてトルクセンサ６の良否検査の際にトルクセンサ６が不良であると繰り返し判別される場合には、それが故障であると判断して、トルクセンサ６を新しい良品に取り替える。この場合、上記のように調節手段31はそのトルクセンサ６と整合するように予め調整しておかれるので、トルクセンサ６を単に取り替えてコントローラＢに対して以前の場合と同様に接続するだけで、前記良否検査が正常に行われ得る状態となる。従って、直ぐさまねじ締め装置を通常の稼働体制に持っていくことが出来る。
【００１６】
次に図２は本願の異なる実施例を示すもので、調節手段31をトルクセンサ６に備えさせ、一方その調節手段31をトルクセンサ６のトルク検出回路20に対して接続させたり切り離したりする操作をコントローラＢから行うものであっても、トルクセンサ６とコントローラＢには別途新しい端子を備えさせる必要なくそのような制御を行い得るようにして、それらにおける端子数或いは接続ケーブルの芯線数が少なくて足りるようにすること、例えばコネクタ７，15が従来のものと同様に４端子のもので足り又接続ケーブル19も４芯のもので足りるようにすることを目的とするものである。図において、44はトルクセンサ６における接続端子21，22を通して与えられる付加指令によって、調節手段31を該トルクセンサ６のトルク検出回路20に対して接続及び切り離す為の接離回路で、上記接続及び切り離しの為の接離用スイッチ45とその制御を行うスイッチ制御回路46とから構成している。該接離回路44は上記付加指令の一例として電源端子21，22間の電圧が０Ｖから所定の電源電圧に上がるという信号を受けることによって、その時点から一定時間だけ接離用スイッチ45を閉じその一定時間の経過後に上記スイッチ45を開く性質を有している。このような接離回路44としては市販の遅延リレーを用いることが出来る。尚47は上記接離用スイッチ45の作動制御のためのコイル、48はコイル47への通電の制御回路である。尚この例では、調節手段31と接離用スイッチ45とで構成される疑似トルク回路30の全体がトルクセンサ６に備わっている。
【００１７】
一方コントローラＢに備えた51は、上記調節手段31をトルク検出回路20に接続させるための付加指令を上記接離回路44に与える為の付加指令スイッチで、付加指令として電源出力端子35，36間の電圧の０Ｖから所定の電源電圧への変化を、該スイッチ51のオフ状態からオン状態への変化によってそれら電源出力端子35，36に与えるようにしている。52は上記付加指令スイッチの制御回路で、良否検査の指令を受けて上記スイッチ51を一端オフさせその後再びオン状態にするようにしている。
【００１８】
上記構成のものにあっては、良否検査の指令が制御回路52に与えられると、該制御回路52による制御によって付加指令スイッチ51が一端オフしその後再びオンする。これにより電源出力端子35，36に付加指令が与えられたことになる。この付加指令は接続ケーブル19を経てトルクセンサ６に与えられる。トルクセンサ６においては、上記付加指令によって接離回路44の接離用スイッチ45が一時的に閉じ、調節手段31がトルク検出回路20に接続される。この接続により前述の如くトルクセンサ６の良否判別が行われる。その後上記スイッチ45が開くことにより調節手段31はトルク検出回路20から切り離され、トルクセンサ６は通常のトルク測定の状態となる。なお、機能上前図のものと同一又は均等の構成で説明が重複すると考えられる部分には、前図と同一の符号を付して重複する説明を省略した。（また次図以降のものにおいても同様の考えで同一の符号を付して重複する説明を省略する。）
【００１９】
次に図３はトルクセンサ６に備える接離回路44の異なる実施例を示すもので、耐久性を高くして長寿命を得るようにする為に、接離用スイッチ45を半導体スイッチ例えばアナログスイッチでもって構成した例を示すものである。尚スイッチ制御回路46において抵抗R1とコンデンサC1からなる回路は上記アナログスイッチ45を一時的例えば０．５秒間だけ閉じさせる為の時定数回路、D1はコンデンサC1の放電時間短縮用のダイオードである。
【００２０】
次に図４はコントローラＢに備える付加指令スイッチの異なる実施例を示すもので、耐久性を高くして長寿命を得るようにする為に、付加指令スイッチ51を半導体スイッチ例えばトランジスタでもって構成した例を示すものである。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本願発明にあっては、ねじ締めを行う場合、モータ２の回動力を利用して非常に能率良くねじ締めを行うことが出来る。
しかもその場合、トルクセンサ６を備えているので、そのトルクセンサ６の利用によって、ねじ８を所定トルクに締め付けることを可能に出来る。
更に上記トルクセンサ６は、疑似トルク回路30と判別回路34とを利用してその良否検査を行うことが出来るので、該トルクセンサ６を頼りに締め付けたトルクの大きさの信頼性を高くできる効果もある。
その上上記トルクセンサ６の良否検査は、電気的手段によって擬似的に所定のトルクを加え、そのときに出力されるトルク信号値が適正か否かを判別して行うことが出来るので、その操作は非常に迅速且つ手軽であって、ねじ締めの作業に対して殆ど時間的支障をもたらすことなく行うことが出来る効果がある。
更に本願発明にあっては、トルクセンサ６の良否検査の際に加える擬似的なトルクの大きさを調節する為の調節手段31を、トルクセンサ６に備えさせているので、その調節手段31は、それを備えさせたトルクセンサ６と整合するように予め調整しておくことが出来る特長がある。
このことは、上記の如くトルクセンサ６の良否検査を電気的に行うようにしたものであっても、トルクセンサ６の故障その他の理由でトルクセンサ６を取り替える場合には、新しいトルクセンサ６をつないだその時点から、そのトルクセンサの正常な良否検査が可能な状態に出来る効果がある。これにより、ねじ締め装置の稼動をすぐに再開させることが出来、その生産性を良好に保ち得る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ねじ締め装置におけるトルクセンサとトルク測定回路と良否検査部を示す回路図。
【図２】異なる実施例を示す図１と同様の回路図。
【図３】トルクセンサに備える接離回路の異なる実施例を示す回路図。
【図４】コントローラに備える付加指令スイッチの異なる実施例を示す回路図。
【図５】ねじ締め装置の全体を示す図。
【図６】従来のねじ締め装置におけるトルクセンサとトルク測定回路と良否検査部を示す回路図。
【符号の説明】
２モータ
５嵌合部材
６トルクセンサ
30 疑似トルク回路
31 調節手段

Claims

ねじ締め力を発生させる為のモータに、ねじに回動力を伝える為の嵌合部材を、上記ねじ締め力が該嵌合部材に伝達されるよう連結し、上記嵌合部材には、トルクの大きさに対応するトルク信号を出力する為のトルクセンサを、嵌合部材に加わっているトルクが該トルクセンサに加わるように連結し、上記トルクセンサには、電気的手段によって上記トルクセンサに調節自在なトルクを擬似的に加える為の疑似トルク回路と、上記疑似トルク回路から上記トルクセンサに擬似的にトルクを加えたときにトルクセンサから出力されるトルク信号値が適正か否かを判別する為の判別回路とを接続しているねじ締め装置において、上記疑似トルク回路におけるトルクの大きさを調節する為の調節手段はトルクセンサに備えさせたことを特徴とするねじ締め装置。
上記トルクセンサには、付加指令によって上記調節手段を上記トルクセンサが備えているトルク検出回路に対して接続及び切り離す為の接離回路を備えさせたことを特徴とする請求項１のねじ締め装置。
上記接離回路における接続及び切り離しの為のスイッチを半導体スイッチでもって構成したことを特徴とする請求項２のねじ締め装置。
上記トルクセンサにおける接続端子に上記付加指令を与える為の付加指令スイッチを備えると共に、該付加指令スイッチを半導体スイッチでもって構成したことを特徴とする請求項２のねじ締め装置。