JPH0192074A - ネジ締め状況自動判定法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、電動ネジ締め機におけるネジ部品の締付状態
の自動判定法とその装置に関し、ネジ部品の締付時に発
生する電動ドライバーの負荷電流変動値もしくは締付時
間値に基づき、ネジ締め良否を判別し、負荷電流変動型
電動ドライバーや負荷電流変動の少ない電動ドライバー
にも対応できる判定技術である。

「従来技術と問題点」 一般的に、電動ドライバーでネジ部品を締付けるに際し
、ネジ部品が一定のトルク（所定のトルク管理）で締付
けられることが要求される。

この為に、従来は締付トルクを直接検出してトルク管理
する手段が採用されているが、各種の問題がある。例え
ば、ネジ山やタップ孔に打痕があると、ネジの締付作業
がスムーズに行われず、所定のトルクに到達しても被締
付物を正常に締結する有効な締付力として作用しないた
め、実際には正常締付が完了していないにも係わらず、
正常締付が行われたものと誤判定し、不良締付を見逃が
してしまう事態となっていた。従って、従来方式のトル
ク管理手段では正常締付けが行われても、締付後、再度
人手により増給めを行っているのが実状である。

ところで、電動ドライバーのトルクを検出する手段とし
て、モーター負荷電流の変動による方法が考えられるが
、単に負荷電流値だけの検出では正常締付けと、ネジと
タップ孔の芯ズレ、ネジとタップピッチが合っていない
、下穴が途中までしか切られていない等に基づく不良締
付けの判−別が困難である。また、小容量の小屋電動ド
ライバーの中には、ネジ締め完了時にモーター負荷電流
が増大しない型式のものも存在する。従って、モーター
負荷電流の変動値に基づくネジ締め検出や負荷電流の変
動が少ない電動ドライバーのネジ締め状況の自動判定が
出来ないし、この１の電動ドライバーの自動判定の開発
が望まれている。

「本発明が解決しようとする問題」 本発明は、前記問題を解決すべく負荷電流変動・型およ
び負荷電流微変動型の各特性をもつ電動ドライバーに適
用できる新規な自動判定法とその装置を提供するもので
ある。

即ち、第２図（イ）に負荷電流変動型電動ドライバーの
特性を示し、 （１）、正常締付けの特性曲線Ａは、ネジ込み負荷が軽
いため、無負荷電流で推移し、座付きの瞬間に大きな過
負荷状態となるために極めて急激な電流値（−１２−１
−＜２）の立上がり現象を短時間（Ｔ１）に示している
。

（２）、スクリュ無しの全回転締付けの特性曲線Ｃは、
無負荷電流のま〜推移することを示している。

（３）−締付は途中からネジ込負荷が大きくなる特性曲
線Ｂは、正常締付は時よりも一様に早い時期から電流負
荷値が増大するも、急激な電流の立上りが見られない。

（（−１−ｅ２への立上がり時間’ｒ１）。

他方、第２図（ロ）は負荷電流微変動型の電動ドライバ
ーの特性を示し、 （１）、正常締付けの特性曲線Ａは、乏１を超える負荷
電流で推移し、座付きの瞬間も小さな負荷電流のま〜と
なり、ドライバーの停止で所要締付時間Ｔ２内に無電流
状態となる。

（２）、締付途中からネジ込み負荷が増大する特性曲線
Ｂは、負荷電流が途中から徐々に上昇し、乏１かも４！
２への経過が所要時間Ｔ　２’を適える。

（３，）、スクリュ無しの無負荷時の特性曲線Ｃ′は、
無負荷電流のま〜推移し、所要時間Ｔ２の経過後も（ｌ
を超える無負荷電流が流れ続ける。

本発明者は、上記特性の異なる２種の電動ドライバーの
特質に鑑みて解決すべき問題点と解決策を明確にした。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、特性の異なる２種の電動ドライバーのネジ締
め状況を自動判定すべく、ネジ締め中のモーター負荷電
流が低レベル電流値から高レベル電流値に移行する所要
時間に基づく時間判定もしくは、ネジ締め完了までの所
定時間内にモーター負荷電流が消失するか否かのモータ
ー負荷電流判定のいづれかにより、ネジ締め良否を判定
する方法である。

そして、上記自動判定法の装置は、ネジ締め電動機のネ
ジ締め中に増大するモーター負荷電流の低レベル電流値
及び高レベル電流値とを設定検出する２レベル設定検出
部と、前記２レベル設定検出部の低レベル電流値から高
レベル電流値に至る所要時間Ｔ１を計測してネジ締め良
否及び低レベル電流値から高レベル電流値に至らないネ
ジ締め完了までの所定時間Ｔ２内にモーター電流が消失
するか否かによりネジ締め良否を判定する判別部と、表
示部とを具備させたものである。

上記手段により、負荷電流変動型もしくは負荷電流微変
動型の両電動ドライバーに対応できるネジ締め状況自動
判定を行うことに成功した。

「実施例」 以下、本発明のネジ締め状況自動判定法とその装置の実
施態様例を図面で説明する。第１図において、１はＤＣ
モーターで構成された電動ドライバーで、その下端のド
ライバー２によりベース８上のフレーム６に設けたタッ
プ孔７に被締付物４０通し穴５を介してネジ（ビス）３
が被締付物４を固定する。上記電動ドライバー１は、通
常ＡＣ電源からドライバコントローラ１０で直流電圧に
変換されたＤＣ電圧により付勢され、所定の回転トルク
でネジ３を駆動する。１１の２レベル電流設定検出部は
、電動ドライバー１の負荷電流値を検出する部材で、ネ
ジ締め中に変化するモーター負荷電流の低レベル電流値
（乞１）と高レベル電流値（（！、２）を設定検出でき
かつ出力する回路となっている。

１２の判別部は例えばＰＣ（プログラムコントローラ）
で構成され、前記２レベル電流設定検出部１１からの低
レベルｅ１、高レベル電流値（２とタイマ１３からの信
号を入力し、低レベル電流値−ｅｌから高レベル電流値
（２に至る所要時間がタイマ設定時間Ｔｌ内であるか否
かを計測してネジ締めの良否を判定する。また、上記判
別部１２は、低レベル電流値＜１から高レベル電流値（
２に至らないネジ締め完了までの所定時間Ｔ２内にモー
ター電流が消失するか否かによりネジ締め良否を判定す
る。上記判定結果は、正常締付けの判定信号：８９重い
負荷の異常判定信号：ｂ、スクリュ無しの異常判定信号
：Ｃとを各々出力する。これらの各判定信号ａ−ｅは、
表示部１４によって表示され、作業者に報知する手段と
なっている。

次に、電動ドライバー１のネジ締め状況自動判定の動作
（作用）を説明する。

先ず、負荷電流変動型電動ドライバーにおいては、第２
図（イ）、第３．４図の如くとなる。即ち、予じめ測定
しておいた正常締付の負荷電流波形Ａより、低レベル電
流値ｅ、高レベル電流値ぐ２、判定基準時間Ｔ１を設定
し、ネジ締め過程の負荷電流をチエツクすると、正常波
形Ａ１重い異常波形Ｂ、軽い異常波形Ｃの三態様の検出
パターンとして処理される。

（す、低レベル電流値（’１から高レベル電流値−ｅ２
までの検出時間が判定基準時間Ｔｌ内に入ると。

正常判定信号ａを出力する。（正常波形Ａ）（２）、低
レベル電流値＜１から高レベル電流値上２までの検出時
間がＴ１を上回ると、重い異常信号すを出力する。（異
常波形Ｂ） （３）、予じめ定めた判定基準時間Ｔ１を過ぎても低レ
ベル電流値＜１が入力されないときは、軽い異常信号Ｃ
を出力する（異常波形Ｃ） 次に、負荷電流微変動型電動ドライバーにおいては、第
２図（ロ）、第３．４図の如くとなる。

即ち、 （１）、締付開始信号後に、−高レベル電流値−４Ｌ２
を超え、所要時間Ｔ２を過ぎても（２を超える負荷電流
があるときは、重い異常信号すを出力する（異常波形Ｂ
）。

（２）、締付開始信号後に、低レベル電流値−４！１を
超え高レベル電流値（２を超えない負荷電流が所要締付
時間Ｔ２内に無電流状態となるときは、正常締信号ａを
出力（正常波形Ａ）。

（３）、締付開始信号後に、低レベル電流値−ｅｌを超
え高レベル電流値上２を超えない負荷電流が、所要締付
時間Ｔ２後も流れているときは、軽い異常信号Ｃを出力
（異常波形Ｃ）。

、尚、本発明は上記実施態様に限定されないこと勿論で
ある。例えば、各構成要素や電流検出手段を電圧式とし
たり、ｐｃ（プｐグラムフントｐ　−ラ）のほかマイコ
ン制御を採用しても発明の要旨を変更するものでない。

また、多軸自動ネジ締め機にも取付可能である。

「効果」 以上説明したように、本発明のネジ締め状況自動判定法
とその装置によるときは、ネジ部品の締付時に発生する
様々なパターンの異常と正常締付とをその電動ドライバ
ーの負荷変動型式に係わりなく正確に検出判別できるほ
か、電動機の締付時に発生する普遍的な負荷電流パター
ンの波形変化を時間との関数で検出するから、ネジの長
短、被締付物の位置変化等に左右されることがなく、ネ
ジ締め状況の良否を判定できるなど、高い汎用性のネジ
締め状況自動判定法及びその装置を提供できる効果があ
る。

更に、検出対象をモーターの負荷電流としだから、検出
が容易であるばかりか、二点（低しベノＬ−。

高レベル）の電流値もしくは電流値とその経過時間とに
よって良否を判定すれば良く、安価で精度の高い実用装
置として多大の価値を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のネジ締め状況自動判定方法の実施態様
を示すブロック線図、第２図は各検出パターンを示す波
形図、第３図は負荷電流変動型および微変動型電動ドラ
イバーのフローチャー）図、第４図は各凰電動ドライバ
ーの各検出処理図である。 １・・・電動ドライバー、２・・・ドライバー、１０・
・・ドライバコントローラ、１１・・・２レベル電流設
定検出部、１２・・・判別部、ＴＩ、Ｔ２．ＴＩ、Ｔ２
・・・タイマの所要時間（判定基準時間）、−ｅ−１・
・・低レベル電流値、亡２・・・高レベル電流値％Ａ−
Ｃ・・・負荷電流波形、ａ−ｅ・・・各判定信号。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、ネジ締め中のモーター負荷電流が低レベル電流
   値から高レベル電流値に移行する所要時間に基づく時間
   判定もしくは、ネジ締め完了までの所定時間内にモータ
   ー負荷電流が消失するか否かのモーター負荷電流判定の
   いづれかにより、ネジ締め良否を判定することを特徴と
   するネジ締め状況自動判定法。
2. （２）、ネジ締め電動機のネジ締め中に増大するモータ
   ー負荷電流の低レベル電流値及び高レベル電流値とを設
   定検出する２レベル設定検出部と、前記２レベル設定検
   出部の低レベル電流値から高レベル電流値に至る所要時
   間Ｔ１を計測してネジ締め良否及び低レベル電流値から
   高レベル電流値に至らないネジ締め完了までの所定時間
   Ｔ２内にモーター電流が消失するか否かによりネジ締め
   良否を判定する判別部と、上記判定結果を表示する表示
   部とを具備して成るネジ締め状況自動判定装置。