JPH02250734A - 自動ねじ締め機 - 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、締付は時ドライバビットに加わる反力を検出
して締付はトルクを検出する反力式のトルク検出機構を
備えた自動ねじ締め機に関する。

［従来技術］ 最近、部品を組立てる場合、締付はトルクの管理が厳し
く求められ、締付は時のトルクを検出してこれが所定締
付はトルク値に達すればモータを停止させるトルク検出
機構を備えた自動ねじ締め機が数多く使用されている。

この種自動ねじ締め機のトルク検出機構は、締付は時に
ドライバビットに加わる反力を検出する歪み管およびこ
の歪み管に貼付されかつブリッジ回路を構成する４個の
歪みゲージでなる検出抵抗を備え、ブリッジ回路の入力
端から基準電圧を供給して、歪み管の歪み■をブリッジ
回路の出力端から電気間として検出するように構成され
ている。このトルク検出機構を備えた自動ねじ締め機で
は、締付は作業開始前に重り等を用いて得られた値をも
とに、補正部により零補正およびゲイン補正する増幅率
を選択するとともに、ブリッジ回路の出力端で検出され
る電気量をこの増幅率で増幅して実際の歪み量に応じた
理論上のトルク値を得るように静的キャリブレーション
が行われている。この静的キャリブレーション後、この
自動ねじ締め機はねじ締付けを開始し、その後締イ」け
完了が検出されると、ドライバビットの反力により歪み
管の受ける歪み串が締付（月・ルクとして検出されて表
示部で表示されている。ところが、通常のねじ締め機の
場合、ドライバビットの反力はユニバーサルジヨイント
等の連結機構を介して歪み管に伝達される関係でその機
械的効率、ドライバビットとねじとの嵌合度合のばらつ
き、あるいはワークの材質等により１００％歪み管に伝
達されない。そのため、作業者が締付は後のねじをトル
クレンチ等で測定して１ｑだ測定値と、表示部で表示さ
れる表示値とは一致しないことが起こっている。これら
の値を一致させるため、作業現場では実際にワークを何
個か締付け、その表示値とトルクレンチにより測定した
測定値とが一致するように補正部を調整して増幅部の増
幅率をワークの種類に応じて変更している。

この変更により、静的キャリブレーションによりｊｑら
れた増幅部の増幅率のもとてのトルク検出機構の出力信
号はふたたび得られなくなり、これが必要な時には都度
静的キャリブレーションが必要となり、面倒な作業が必
要となる等の欠点が生じている。また、歪みゲージの動
作不良、断線、増幅部の動作不良等の異常を判定する必
要がある場合に、その判定の比較対象となる基準値は、
静的キャリブレーションにより得られた増幅部の増幅率
のもとの歪み管の歪み母とトルクとの関係から得られた
ものであり、これらと増幅率を変更して得たトルク検出
機構の出力信号とを比較しても正確な異常判定かできな
いばかりか、これらの比較を行うこと自体意味のないも
のとなる等の欠点が生じている。

本発明は、上記欠点の除去を目的とするもので、表示値
とトルクレンチにより実測される測定値とを一致させる
ように表示値を変更しても、静的キャリブレーションに
より得られた増幅部の増幅率のもとの出力信号を得るこ
とができるトルク検出機構を備えた自動ねじ締め機を提
供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、昇降駆動源により昇降するド
ライバ台にモータの回転を受けて回転自在のドライバビ
ットが保持されている。前記ドライバ台にはドライバビ
ットに加わる反力を検出する歪み管およびこの歪み管に
貼付されかつブリッジ回路を構成する４個の検出抵抗が
取付けられている。前記ブリッジ回路の入力端には、基
準電圧を供給する電圧供給源が接続され、歪み管の歪み
量をブリッジ回路の出力端から電気量として検出すると
ともに、これを任意の増幅率を選択する第１補正部を有
する第１増幅部に送るように構成されている。前記第１
増幅部の出力信号は２方向に分岐され、その一方は直接
スイッチング部に送られ、他方は任意の増幅率を選択す
る第２補正部を持つ第２増幅部を介して前記スイッチン
グ部に送られるように構成されている。前記スイッチン
グ部は、その作動により前記第１増幅部の出力信号と第
２増幅部の出力信号とのいずれかを表示部に供給する制
御部により駆動されるように構成されている。

また、前記第１増幅部の出力信号を２方向に分岐する代
りに、この出力信号をＡ−Ｄ変換部に送ってディジタル
量に変換する一方、任意の表示補正率を設定できる表示
補正率設定部を設けてこの表示補正率を前記ディジタル
量に乗算して得られる値を表示部に供給する制御部を設
けてもよい。

［作用］ 上記自動ねじ締め機では、第１補正部を調整して静的キ
ャリブレーションにより所望増幅率を選択する。表示部
の表示値とトルクレンチにより実測した測定値とを一致
させる必要がある時には、スイッチング部を切換えて第
２増幅部の出力信号を表示部に送るようにしておく。さ
らに、何個かのワークに所定ねじを締付けてその表示値
の平均値と実際にトルクレンチにより測定された測定値
の平均値とが一致する増幅率が第２補正部の調整により
選択される。その後、所定締付は作業が行われ、表示値
はトルクレンチにより測定した測定値に一致させること
ができる。

また、前記スイッチング部を復動して第１増幅部の出力
信号を表示部に送るように寸れば、静的キャリブレーシ
ョンにより（ｑた増幅率のもとのトルク検出機構の出力
信号がただちに得られる。そのため、−旦静的キヤリブ
レーションを行えば、これをふたたび行う必要がなく、
余分な作業を不要にすることができる。

また、表示補正率設定部に表示補正率が設定されている
時には、トルク検出機構の出力信号に前記表示補正率を
乗算して得られた値が表示部で表示されるので、表示補
正率設定部を１００％とすることにより静的キャリブレ
ーションを再度行うことなく、静的キャリブレーション
により得た増幅率のもとのトルク検出機構の出力信号を
得ることができる。

［実施例］ 以上、実施例を図面に基づき説明する。第１図および第
２図において、１は自動ねじ締め機であり、モータ２お
よびこのモータ２の回転を連接軸３を介して受けて一体
に回転するドライバビット４を有している。このモータ
２は、トルク検出機構５の歪み管５ａを介して昇降駆動
源６の作動により昇降するドライバ台７に保持されてお
り、モータ２および昇降駆動源６が作動してドライバピ
ッ１へ４がねじ（図示せず）をワーク〈図示せず）に締
付けると、その締付はトルクに応じてドライバビット４
に生じる反力が歪み管５ａを回動させるように構成され
ている。前記歪み管５ａの外周には、ブリッジ回路を構
成するように４個の歪みゲージ５ｂでなる検出抵抗が貼
付されており、このブリッジ回路の入力端には基準電圧
を供給する電圧供給源８が接続されている。前記検出抵
抗はすべて歪みゲージ５ｂで構成されていなくてもよい
。また、前記ブリッジ回路の出力端には、フィルタ１０
を介して零補正およびゲイン補正する増幅率を選択する
第１補正部９ａを備えた第１増幅部９が接続されている
。前記第１増幅部９の出力信号は２方向に分岐されてお
り、その一方は第１Ａ−Ｄ変換部１１を介してスイッチ
ング部１２に送られ、ざらに後記するＩ１０インタフェ
ース１３の入力側に送られるように構成されている。ま
た、他方の出力信号は任意の増幅率を選択する第２補正
部１４ａを備えた第２増幅部１４および第２Ａ−Ｄ変換
部１６を介して前記スイッチング部１２に送られるよう
に構成されている。前記スイッチング部１２は、外部か
ら切換可能に構成されており、第１Ａ−Ｄ変換部１１側
にある時は、第１Ａ−Ｄ変換部１１の出力信号をＩ１０
インタフェース１３に、第２Ａ−Ｄ変換部側にある時は
、第２Ａ−Ｄ変換部１６の出力信号をＩ１０インタフェ
ース１３に送るように構成されている。

前記自動ねじ締め機の制御部１９は、マイクロコンピュ
ータでなっており、Ｉ１０インタフェース１３の入力側
を介して作業スタート部２０、所望締付けトルクに対応
した電圧値を設定値として記憶する設定部２１および前
記トルク検出機構５が接続されている。また、前記制御
部１９にはＩ１０インタフェース１３の出力側を介して
ドライバ台７を昇降させる昇降駆動源６、モータ２に指
令値を送ってパワー供給部２４ａからパワーを供給して
モータ２の回転を制御するモータ駆動部２４、前記トル
ク検出機構５の出力信号を表示する表示部２５が接続さ
れている。また、前記制御部１９はＩ１０インタフェー
ス１３を介して前記第１Ａ−Ｄ変換部１１および第２Ａ
−Ｄ変換部１６にＡ−Ｄ変換指令信号を送るように構成
されている。

また、前記制御部１９は、第３図に示すように、１）作
業スタート部２０から作業スタート信号を受けると、初
期リセットを行う。

２）モータ駆動指令信号を′Ｅ−タ駆動部２４に送ると
ともに昇降駆動源６に下降指令信号を送る。

３）第１Ａ−Ｄ変換部１１および第２Ａ−Ｄ変換部１６
にＡ−Ｄ変換指令信号を送る。

４）第２Ａ−Ｄ変換部１６の出力信号と所望締付はトル
クに対応する値として設定部２１に記憶された設定値と
を比較し、一致しない時、３）に戻る。

５）第２Ａ−Ｄ変換部１６の出力信号を検出値として記
憶する。

６）モータ停止指令信号を発信するとともに、モータ２
の停止を待つ。

７）前記検出値の表示指令信号を表示部２５に送る。

８）昇降駆動源６に上昇指令信号を送る。

９）エンド 上記動作順序で作動するように構成されている。

なお、前記スイッチング部１２が第１Ａ−Ｄ変換部１１
側に切換えられている時には、第２Ａ−Ｄ変換部１６の
出力信号に代え、第１Ａ−Ｄ変換部１１の出力信号が検
出値として記憶される。

上記自動ねじ締め機では、スイッチング部１２を第１Ａ
−Ｄ変換部１１側に切換えておき、作業開始前に、静的
キャリブレーションにより第１補正部９ａで増幅率を選
択し、零補正およびゲイン補正をする。これにより、歪
み管５ａの歪み量に応じた理論上のトルク値が得られる
増幅率が選択される。

また、同時に前記設定部２１には所望締付はトルク値を
設定値として記憶しておく。この状態で、締付は作業を
行えば、歪み管５ａで検出した歪み量に理論的に相当す
る検出値が検出され、自動ねじ締め機１の出力トルクが
確実に所望締付はトルク値に達した時点で締付は完了を
検出することができる。

ざらに、前記スイッチング部１２を第２Ａ−Ｄ変換部１
６側に切換えておき、この状態でワークの種類が変わる
度に何個かの締付けを行い、表示部２５で表示される表
示値の平均値と、トルクレンチにより実測して得られた
測定値の平均値とから表示値の平均値が測定値に一致す
る増幅率を第２補正部１４ａで選択する。この状態で、
作業スタート部２Ｇから作業スタート信号が発信される
と、初期リセットされて後、モータ２が駆動されるとと
もに、昇降駆動源６が作動して、ドライバ台７が下降し
、ドライバビット４の先端のねじがワークに締付けられ
る。

ねじがワークに締付けられるにともなって、ねじに加わ
る締付はトルクがドライバビット４に加わる反力となり
、これが歪み管５ａの歪み量としてブリッジ回路を構成
する歪みゲージ５ｂにより検出される。この間、モータ
２が駆動されると同時に、第２Ａ−Ｄ変換部１６にＡ−
Ｄ変換指令信号が送られ、その出力信号と所望締付はト
ルクに対応した設定値とが比較される。前記両者が一致
しない時、だだらに第２Ａ−Ｄ変換部１６にＡ−Ｄ変換
指令信号が発信され、前記比較が繰返される。

前記出力信号と設定値とが一致して締付は完了が検出さ
れると、この時の検出値が記憶され、その後モータ２に
停止指令信号が送られ、モータ２が完全に停止するのを
待つ。

前記モータ２が停止すると、前記検出値が表示部２５で
表示される。この時、第２Ａ−Ｄ変換部１６の出力信号
は実測により得られた測定値に合致するように増幅され
た値となっているので、表示値はトルクレンチにより実
測された測定値とほぼ等しくなり、希望の表示値が得ら
れる。

その後、昇降駆動源６が作動して、ドライバ台７が上昇
し、原位置復帰してすべての作業が終了する。

なお、実施例では締付は完了をトルク検出機構の出力信
号から得ているが、モータの回転を差動遊星機構等の差
動減速機を使用すれば、ドライバビットの停止検出によ
り締付は完了を検出することができる。また、実施例で
は、トルク検出機構の出力信号を２方向に分岐してこれ
らをそれぞれ任意の増幅率で増幅してこれらを交互に出
力するように構成しているが、前記出力信号を分岐する
ことなく、別に表示補正率設定部を設けて前記出力信号
に表示補正率を東線して得られる値を表示部で表示する
ようにしてもよい。この場合、静的キャリブレーション
のもとの増幅率で、出力信号を得ようとする場合には、
表示補正率を１００％とすることにより希望の出力信号
が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明はドライバビットに加わる
反力を検出する歪み管に貼付された４個の検出抵抗でな
るブリッジ回路の出力端に増幅部を接続し、その出力信
号を２方向に出力し、一方は直接に、他方は別の増幅部
を介してスイッチング部に送り、これらをスイッチング
部で切換えて交互に表示部で表示するように構成してい
るため、一方の増幅部で静的キレリプレージョンから１
ｑられる増幅率を保持し、他方の増幅部で増幅率を任意
に変えることができ、表示値とトルクレンチで実測した
測定値とが一致するように表示部で表示させる一方で、
必要に応じて静的キレリプレージョンにより１ｑた増幅
率のもとの検出出力を得ることができ、なんとも静的キ
ャリブレーションを行う必要がなくなる等の利点がある
。また、本発明は表示補正率設定部を設けてこれに設定
された表示補正率をトルク検出機構の出力信号に乗痒し
て得られる値を表示部で表示するように構成しているた
め、表示値とトルクレンチで実測した測定値とを一致さ
せるとともに、表示補正率を１００％に戻すことにより
簡単に静的キャリブレーションにより）ｑた増幅率をも
とにした表示値を表示することができるばかりか、表示
補正率が１−ルクの伝達効率を示すこととなり、トルク
の伝達効率も一目瞭然となる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するブロック図、第２図は
本発明に係わるトルク検出機構の要部回路図、第３図は
本発明に係わる制御部の動作を説明するフローチャート
である。 １　自動ねじ締め機、　　　２ ３　連接軸、　　　　　　　４ ５　トルク検出機構、　　５ａ ５ｂ　　歪みゲージ、　　　　　６ ７　ドライバ台、　　　　　８ ９　第１増幅部、 １０　　フィルタ、 ２　スイッチング部、１３ ４　第２増幅部、 ５　・・・・・・・・・・・・・・・・・・７　・・・
・・・・・・・・・・・・・・・９　制御部、 ２１　　設定部、 ２３　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・２４ａ
パワ一供給部、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）昇降駆動源により昇降するドライバ台にモータの回
   転を受けて回転自在のドライバビットを保持するととも
   に、このドライバ台に前記ドライバビットに加わる反力
   を検出する歪み管およびこの歪み管に貼付されかつブリ
   ッジ回路を構成する４個の検出抵抗を備えた反力式のト
   ルク検出機構を取付け、このブリッジ回路の入力端に基
   準電圧を供給する電圧供給源を接続し、前記歪み管の歪
   み量をブリッジ回路の出力端から電気量として検出し、
   これを任意の増幅率を選択する第１補正部を有する第１
   増幅部に送り、その出力信号を２方向に分岐し、その一
   方を直接スイッチング部に、他方を任意の増幅率を選択
   する第２補正部を持つ第２増幅部を介して前記スイッチ
   ング部に送るとともに、前記スイッチング部の作動によ
   り前記第１増幅部の出力信号と第２増幅部の出力信号と
   のいずれかを表示部に供給する制御部を設けたことを特
   徴とする自動ねじ締め機。 ２）昇降駆動源により昇降するドライバ台にモータの回
   転を受けて回転自在のドライバビットを保持するととも
   に、このドライバ台に前記ドライバビットに加わる反力
   を検出する歪み管およびこの歪み管に貼付されかつブリ
   ッジ回路を構成する４個の検出抵抗を備えた反力式のト
   ルク検出機構を取付け、このブリッジ回路の入力端に基
   準電圧を供給する電圧供給源を接続し、 前記歪み管の歪み量をブリッジ回路の出力端から電気量
   として検出してこれを任意の増幅率を選択する第１補正
   部を有する第１増幅部に送り、その出力信号をＡ−Ｄ変
   換部によりディジタル量に変換する一方、任意の表示補
   正率を設定できる表示補正率設定部を設けてこの表示補
   正率を前記ディジタル量に乗算して得られる値を表示部
   に供給する制御部を設けたことを特徴とする自動ねじ締
   め機。