JPH0224065A - 電動ドライバー制御方法 - 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、小ねじ、木ねじ、タッピンねじ等多様なねじ
及び鉄板、アルミ、樹脂、木材等多様なワークに対し求
められる広範囲なトルりを高精度でねじ締めしようとし
た電動ドライバー制御方法に関するものである。

従来の技術 近年のねじ締め付はトルりは商品の品質向上の一要素と
して、均一化、ばらつきの縮小を目的に種々の方式が提
案されている。

以下図面を参照しながら、上述した従来の電動ドライバ
ーによるねじ締め作業を説明する。第６図、第７図は従
来の電気的に制御された電動ドライバーの例を示すもの
である。第６図において４゜は整流器である。４１はパ
ワートランジスタ（以下パワーＴτとした）でモータの
電力を制御する。

４２はドライバーモータで、４３はモータに流れる電流
を検出する検出抵抗、４４は電流判定レベル調整用ボリ
ューム、４５はその比較判定器、４６はパワーＴｒを駆
動するトランジスタである。第６図において、６７はモ
ータに流れる電流例を示し、６８はその判定レベルで、
６９はねじ締め完了のレベルである。

以上のように構成された電動ドライバーについて、以下
その動作を説明する。まず、パワーＴｒ４１に与えられ
たスタート信号によりモータ４２に電力が供給されたモ
ータが回転を始める。そして、そのモータに流れる電流
は４７のようなカーブを描き起動時間Ｔ　十定常時間Ｔ
２後ねじはワりに着座し電流が上昇する。４４のレペ／
し調整用ボリュームで設定された値４８に一致すると４
５の比較器が動作し、４６の駆動トランジスタによりパ
ワーＴｒはＯＦＦされるがイナーシャにより６９のレベ
ルまで達しモータが停止して、ねじ締めは完了する。

又、別の従来例として、第８図、第９図は、従来のメカ
ニズム的に制御された電動ドライバーの例を示すもので
、５ｏはモータ、５１は駆動カム、５２は従動カム、６
３は締め付は用ビット、５４はトルクバネ、６６はリミ
ットスイッチ、６６はねじである。以上のようにして構
成されたメカ的電動ドライバーについて、以下その動作
を説明する。第８図のモータ５０に第９図の回路のよう
な形で電力が供給され、モータが回転し、ビット６３に
よりねじ締めがおこなわれる。そしてねじ６６がワーク
に着座し、トルクバネ６４で設定されたトルり値に達す
ると、駆動カム５１と従動カム５２は第８図のように各
々のカムの頭へ乗り上げた状態になり、リミットスイッ
チ５６が動作しモータ６０への電力がＯＦＦされ、ねじ
締めが完了する。

発明が解決しようとした課題 しかしながら上記のような２つの従来例の構成では電気
的方法でも機構的方法でもモータ自身がもつゴギングト
ルクへの対応は不可能であった。

本発明は上記問題点に濫み、高速で回転するモタを制御
し、設定されたトルクで精度よくねじ締めをするようモ
ータのもつゴギングトルクの補正する電動ドライバー、
ねじ締め付は制御装置を供給するものである。

課題を解決するだめの手段 そして上記問題点を解決する本発明の技術的手段はモー
タのゴギングトルクを、回転検出素子による位置情報と
ともに制御部に記憶し、そのゴギングトルクの逆パター
ンでもって、高速回転する電動ドライバーモータの着座
検出回路、モータ及びギアのイナーシャを除くための逆
転ブレーキ回路を設け、逆転ブレーキをかけ停止したモ
ータ回転中の位置によシ停止位置を予測し、予測された
位置のゴギングトルクの逆パターンでもって、ねじを精
度よく、かつ高範囲なトルりでねじ締めできるよう、モ
ータに流れる電流をフィードバックしながら、電源及び
モータの駆動回路をＰＷＭ制御する回路を設けるもので
ある。

作　　　用 この技術的手段による作用は次のようになる。

モータが高速回転であればあるほど回転から停止への変
化は大きく、従って着座の検出が短時間で実施でき、か
つ電流制限も含めた逆転ブレーキにより、モータ及びギ
アのイナーシャは除かれ、しかもその後の締め上げ時に
電流を漸増するためねじ締め完了時にもイナーシャは無
視される。さらにその上に安定させるため停止位置を予
測しその時点でのゴギングトルクの逆補正をかけるため
非常に精度のよいねじ締めが実現できる。

実施例 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例におけるねじ締め付は制
御装置の回路ブロック図である。

第１図において、１は制御用ＣＰＵ１２は制御用ソフト
及びねじ締め用パターンの入ったＲＯＭ。

３はねじ締め条件及びゴギングトルクの逆補正パターン
を記憶するＲＡＭである。４はチョッパ式電源部、６は
アナログデジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器という）、
６は電流検出変換回路、７は速度検出着座検出回路であ
る。８はモータのドライバ一部で内部にパワーＴｒ　ｓ
、パワーＴｒの制御回路１０．電流検出１１等を含む。

１２は電動ドライバーモータ、１３はホール素子による
回転検出器である。１４はねじ締めトルク値及び締め付
は条件等の表示部、１６はデータ入力、操作用のスイッ
チ、１６は外部機器との接続インタフェース回路（以下
Ｉ／Ｆという）で、スタート・ねじ締め条件１７等を受
け、完了・不良・トルクデータ等の信号１８を出力する
。１９はチョッパ式電源への指令信号、２ｏはそれによ
る電動ドライバモータへの出力電圧、２１は電動ドライ
バーモータを駆動するパワーＴｒのＰＷＭ制御信号及び
ブレーキ信号である。

以上のように構成されたねじ締め付は制御装置について
、第１図、第２図、第３図、第４図を用いてその動作を
説明する。第３図（ａ）のようにモータの１回転中には
モータを定電流で制御してもトルクのバラツキが１０％
以上あるが、その値を第４図（、）に示すようにモータ
１２の周囲に配置された回転検出器としてのホール素子
１３の出力波形第４図（ｂ）によりモータの１回転を同
図のように複数の位置に分割（本例では６ポジシヨン）
し、その位置ごとに第３図（ｂ）のように同図（ａ）の
反転したトルり値を制御部のＲＡＭ３に記憶しておく。

そして第２図は、本電動ドライバーモータに流れる電流
のカーブを示すもので、その直は、電流検出器１１．電
流検出変換回路６．Ａ／Ｄ変換器６を通して読みこまれ
、かつ回転検出器１３による速度の変動も速度検出着座
検出回路’ｙ、Ａ／Ｄ変換器６を通して読み込まれ、チ
ョッパ式電源部４と、パワーＴｒ　９をＰＷＭ制御して
いる。第２図において、スタート信号１７を受は電動ド
ライバーモータ（以下モータという）が起動されると、
起動電流２２が流れだ後、ねじがワークにねじ込み始め
ると２３の様になり、しばらくしワークにねじが着座す
ると２４の様に電流が急変するが、これを電流検出変換
回路６と速度検出着座検出回路７により検出し、２６の
ように逆転ブレーキをｔ１時間かけモータを一旦停止さ
せ、その時点で第３図（ｂ）の例のようなモータの位置
を読み取る。それにより、その後ｔ２時間低トルク２６
で締めた後２７のようにトルクを漸増させ設定トμり２
８でｔ３時間締（め上げ完了としたわけであるが、２８
の時点でのモータの位置を逆転ブレーキ後の停止時間に
算出し、ＲＡＭ３に記憶されだモータのゴギングトルク
の逆パターンの電流をチョッパ式電源４とパワーＴｒ　
９をＰＷＭ制御することによりかけ、トルクのバラツキ
を平準化し、ねじ締めをおこ々おうとしたものである。

発明の効果 以上のように本発明は、ねじ締め電動ドライバーモータ
に回転検出機構を設け、モータの回転検量信号とモータ
に流れる電流によるねじのワークの着座検出回路、逆転
ブレーキ回路、さらにチョッパ式電源及びパワーＴｒの
ＣＰＵによるＰＷＭ制御を設け、第２図のように逆転ブ
レーキ後の停止時間に、最終ねじ締め完了時の位置のあ
らかじめ記憶されたモータ１回転における回転トルクの
バラツキつまシゴギングトルクの値を予測し、その逆の
電流が流れるようモータを制御することにより、トルク
精度の大幅な向上が図れるねじ締め電動ドライバーが実
現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例におけるねじ締め装置の締
め付は制御回路図、第２図は第１図の回路による電動ド
ライバー七−タの電流カーブ図、第３図（ａ）、■）は
モータの１回転におけるゴギングトルクの説明図、第４
図−ｎは第１図における矩形波ホール素子による回転位
置の検出の説明図、第６図は回転の検出をアナログ出力
のホール素子を用いてレベル判別する回転位置検出の説
明図、第６図は従来の電動ドライバーの電気回路図、第
７図は同電流カーブ図、第８図は従来の電動ドライバー
の概略断面図、第９図は同電気回路図である。 １・・・・・・制御用ＣＰＵ、４・・・・・・チョッパ
式電源部、６・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、６・・・・・
・電流検出変換回路、７・・・・・・速度検出着座検出
回路、８・・・・・・ドライバー部。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名く （〕 Ｕつ く； α］

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動ドライバーを制御する方法であって、電動ド
   ライバーの駆動部の回転を検出する矩形波出力ホール素
   子による回転検出信号と、駆動部に流れるモータ電流を
   検出する電流信号から、ねじの締め上げ開始を検出する
   第１工程と、モータ及びギア部のイナーシャを除くよう
   駆動部へ逆転ブレーキと電流制限を一定時間かける第２
   工程と、第２工程後、一定時間ワーク及びねじに応じた
   低トルクで一定時間駆動した後、再度駆動部の電流を漸
   増させ、あらかじめ設定されたトルク値でねじを締めあ
   げるようモータに印加する電源およびモータをドライブ
   するパワートランジスタに印加する駆動パルスをパルス
   ワイドモジュレーション制御する第３工程と、この時に
   あらかじめモータのゴギングトルクを測定し、ホール素
   子による回転検出位置信号とあわせて記憶する第４工程
   と、第１工程でのねじの締め上げ開始時に停止位置を算
   出し、漸増後の停止位置でのゴギングトルクの値をゼロ
   にするような補正電流をパルスワイドモジュレーション
   制御する第５工程からなる電動ドライバー制御方法。
2. （２）電動ドライバーモータの回転検出用ホール素子の
   一部を正弦波出力ホール素子とし、その波形をレベル判
   別し多てい部した特許請求の範囲第１項記載の電動ドラ
   イバー制御方法。
3. （３）電動ドライバーモータの回転位置検出をロータリ
   ーエンコーダにより行なった特許請求の範囲第１項記載
   の電動ドライバー制御方法。
4. （４）電動ドライバーモータの回転検出用矩形波ホール
   素子による回転位置信号と、モータのゴギングトルクを
   あらかじめ記憶しておきモータ回転のスタートから完了
   までゴギングトルクの逆補正をかけるようパルスワイド
   モジュレーション制御電流を流しコントロールすること
   を特徴とした特許請求の範囲第１項記載の電動ドライバ
   ー制御方法。
5. （５）電動ドライバーモータの回転検出用ホール素子の
   一部を正弦波出力ホール素子とし、その波形をレベル判
   別することにより多てい倍した特許請求の範囲第４項記
   載の電動ドライバー制御方法。
6. （６）電動ドライバーモータの回転位置検出をロータリ
   ーエンコーダにより行った特許請求の範囲第４項記載の
   電動ドライバー制御方法。