JPH0288130A - ナットランナコントロールシステム - 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］ 本発明はナツトランナコントロールシステムに関し、−
層詳細には、複数のナツトランナの回転駆動を一括して
コントロールする際、マスターコントローラにおいて各
ナツトランナの駆動条件の設定、変更を行い、サブコン
トローラを介して夫々のナツトランナを駆動制御する一
方、各ナンドランナの動作状態をサブコントローラを介
して前記マスタコントローラにより常時監視するよう構
成したナツトランナコントロールシステムに関する。

［発明の背景］ 近来、作業能率の向上や省力化の要求から自動車等の組
立の自動化が進んでおり、例えば、ボルト、ナンド等の
ねじ部品の締付工程の自動化もナツトランナを用いたシ
ステムにより可能になっている。

この場合、特開昭第５８−６６６７２号に開示されたシ
ステムでは複数のナツトランナを用いてねじ締付をする
際、締付トルクのばらつきを防止するため所定のねじ締
付トルク値より小さい仮締付トルク値をトルク設定子役
に予め設定しておき、各す７）ランナの締付トルク値が
仮締付トルク値に達した時点で一旦ナットランナを停止
させ、所定時間経過後に所定の締付トルク値まで締め付
けるようにしている。然しなから、このシステムでは仮
締付トルクの設定値を変更する際、各トルク設定手段に
設定された仮締付トルク値を各ナツトランナ毎に変更し
なければならず、ナツトランナの駆動条件の設定、変更
作業が極めて煩わしいものとなっている。

一方、このようなシステムでは各ナツトランナによる締
付状態、ナツトランナの動作状態等を把握し、トラブル
発生の防止、あるいはトラブル発生時における修復作業
の迅速化が図れることが望ましい。例えば、特開昭第５
５−１８３４９号に開示されたシステムでは、ナツトラ
ンナによる締付工程の開始から締付トルクが所定のトル
クに達成するまでの時間を計測することで締付状態の適
否を判定するように構成している。然しなから、この場
合、締付状態の適否の判定はナツトランナ自体およびそ
の付帯設備が正常に稼動していることを前提になされる
ものであり、ナツトランナ自体およびその付帯設備の故
障に起因する締付不良の判定は出来ない。従って、締付
不良の判定がなされた際、原因を正確に突き止めること
が出来ず、生産ラインにおいて多数のナツトランナを稼
動する際に大きな障害となっている。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、マスタコントローラにおいて複数のナツトラン
ナの駆動条件の設定、変更等を一括して行い、サブコン
トローラを介して夫々のナツトランナを駆動制御する一
方、各ナツトランナの動作状態を前記マスタコントロー
ラにより常時監視することにより、作業性を著しく向上
させ、しかも、トラブル発生の防止、あるいはトラブル
発生時における修復作業の迅速化を図ることの出来るナ
ツトランナコントロールシステムを提供することを目的
とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は複数のナツトラ
ンナと、各ナツトランナに接続され各ナツトランナを駆
動制御する複数のサブコントローラと、各サブコントロ
ーラが接続され各ナツトランナの駆動条件の設定、変更
を行う一方、各ナツトランナの動作状態を前記サブコン
トローラを介して受信するマスタコントローラとから構
成することを特徴とする。

［実施態様コ 次に、本発明に係るナツトランナコントロールシステム
について好適な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しな
がら以下詳細に説明する。

第１図は本実施熊隨に係るナツトランナコントロールシ
ステム１０の全体構成を示す。このナツトランナコント
ロールシステム１ｏは、基本的に、シーケンサ１２とマ
スタコントローラ１４とデータ設定表示装置１６（以下
、ＵＣＰという）と複数のサブコントローラ１８と複数
のナツトランナ２０とから構成される。この場合、マス
タコントローラ１４には複数のサブコントローラ１８が
並列に接続される。

シーケンサ１２は各ナツトランナ２ｏの動作指令信号、
例えば、スタート信号、リセット信号、手動締付信号、
手動緩め信号、インクロック信号を前記マスタコントロ
ーラ１４へ出力すると共に、サブコントローラ１８にナ
ツトランナ２０を動作制御するための信号、例えば、回
転除外信号、回転保持信号、着座信号等を出力する。マ
スタコントローラ１４には各ナツトランナ２０を駆動制
御する複数のサブコントローラ１８が並列に接続される
と共に、締付手順プログラム、締付トルク値の設定、変
更、締付ＯＫ／ＮＧ、締付データのモニタ等に使用する
ＵＣＰ１６が接続される。

ここで、マスタコントローラ１４は、第２図に示すよう
に、ＣＰ　Ｕ１４　ａと、ＵＣＰ１６およびマスタコン
トローラ１４間でシリアルデータの授受を行う５ｒｏ１
４ｂと、各サブコントローラ１８およびマスタコントロ
ーラ１４間でシリアルデータの授受を行う５ｒｏ１４ｃ
と、シーケンサ１２およびマスタコントローラ１４間で
パラレルデータの授受を行うＰＩＯ１４ｄと、ＵＣＰ１
６によって設定され各サブコントローラ１８を介して各
ナツトランナ２０の動作制御を行う制御プログラム、各
ナツトランナ２０のインクロック状態のデータ等を格納
するメモｉ丹４ｅとから基本的に構成される。なお、マ
スタコントローラ１４より前記シーケンサ１２にはＰＩ
Ｏ１４ｄを介して各ナツトランナ２０のレディ信号、ア
ラーム信号、ＯＫ倍信号ＮＧＧ信号インクロック信号等
が出力される。

サブコントローラ１８はコントローラ１８ａとナツトラ
ンナ駆動用ドライバ１８ｂとを含み、夫々ナツトランナ
２０に接続されている。この場合、前記マスタコントロ
ーラ１４にはサブコントローラ１８よりナツトランナ２
０によるねじ部品の締付良否判定信号であるＯ　Ｋ　／
　Ｎ　Ｇ信号、インクロック信号等が出力される。また
、サブコン）ローラ１８にはナツトランナ駆動用の電源
２２（以下モータ電源とする）と、ナツトランナの回転
速度を切り換えるためのソレノイド用電源２４（以下、
ソレノイド電源とする）とが接続される。

なお、ナツトランナ２０は駆動源であるＤＣブラシレス
サーボモータ２０ａと、ソレノイド部２０ｂと、トルク
検出部２０Ｃと、出力軸２０ｄとから構成される。この
場合、ＤＣブラシレスサーボモータ２０ａには回転数を
検出するためのパルスジェネレータＰＧが取着されてお
り、このパルスジェネレータＰＧからのパルス信号はサ
ブコントローラ１８におけるナツトランナ駆動用ドライ
バ１８ｂに取り込まれる。ソレノイド部２０ｂは図示し
ない変速器を制御することで出力軸２０ｄの回転速度を
複数段階に切り換えるソレノイド２６を有する。また、
トルク検出部２０Ｃは出力軸２０ｄの歪状態を歪ゲージ
２８ａにより検出し、その検出値をロークリトランス２
８ｂを介してコントローラ１８Ｈに供給する。

ここで、サブコントローラ１８を構成するコントローラ
１８ａはナツトランナ２０の動作制御を行うＣＰ　Ｕ３
０と、ナツトランナ２０の締付トルク、モータ回転数、
モータ電流等のモニタ用データを保持するメモリ３２と
、マスタコントローラ１４の５ＩＯ１４ｃとの間でデー
タの授受を行う５１０３４と、シーケンサ１２との間で
データの授受を行うＰＩ○３６とを含む。ＣＰ　Ｕ３０
はＤ／Ａ変換器３８を介してナツトランナ駆動用ドライ
バ１８ｂに駆動信号を出力すると共に、マルチプレクサ
４０により選択されＡ／Ｄ変換器４２によってデジタル
信号に変換されたモニタ用データを受信しメモリ３２に
格納する。この場合、マルチプレクサ４０にはナツトラ
ンナ駆動用ドライバ１８ｂよりモニタ用データである締
付トルク、モータ回転数データおよびモータ電流の各デ
ータが供給される。なお、締付トルクはトルク検出部２
０ｃより検出回路を介して供給されるものであり、この
検出回路は前記トルク検出部２０ｃに対し増幅器ａ１を
介し搬送波電圧を供給する発振回路４４と、トルク検出
部２０Ｃからの歪信号を増幅器ａ２を介して受信しトル
ク信号を取り出す同期検波回路４６とからなる。また、
コントローラ１８ａはソレノイド部２０ｂの切換を行う
切換器４８を有し、この切換器４８にはソレノイド電源
２４が接続されると共にＰＩＯ３６が接続される。

一方、ナツトランナ駆動用ドライバ１８ｂはサーボアン
プ５０を有し、このサーボアンプ５０はコントローラ１
８ａからの駆動信号に従ってＤＣブラシレスサーボモー
タ２０ａを駆動制御する。なお、前記サーボアンプ５０
の出力は電流センサ５４によって検出され、モータ電流
データとしてコントローラ１８ａのマルチプレクサ４０
に供給される。また、ドライバ１８ｂはＦ／Ｖ変換器５
６を有し、このＦ／Ｖ変換器５６はパルスジェネレータ
ＰＣにより検出されるＤＣブラシレスサーボモータ２０
Ｈの回転数データを電圧信号としてマルチプレクサ４０
に供給する。

本実施態様に係るナツトランナコントロールシステムは
基本的には以上のように構成されるものであり、次にそ
の作用並びに効果について第３図に示す手順に従って説
明する。

先ず、ＵＣＰ１６を用いてナツトランナコントロールシ
ステム１０のシステム構成を設定する（ＳＴＰＩ）。例
えば、稼動すべきナツトランナ２０の軸数等を設定する
。次に、稼動するナツトランナ２０毎に駆動条件を設定
する（ＳＴＰ２）。

この場合、例えば、締付トルク上限値として設定上限ト
ルク、ナツトランナ２０のＤＣブラシレスサーボモータ
２０Ｈの連続回転上限時間、過電流限界値、指定回転数
に達するまでの加速時間等を設定する（第４図ａ参照）
。

次いで、稼動すべきナツトランナ２０の締付に必要なデ
ータを人力する（ＳｒＦ２）。例えば、最終締付トルク
であるファイナルトルク、最終締付トルクの許容下限値
であるファイナル下限トルク、中速終了トルクであるス
ナツグトルク等を設定する。また、ＤＣブラシレスサー
ボモータ２０ａの連続回転限界時間、締付に要する最大
時間と最小時間、最終締付時の逆転ブレーキ回転速度、
最終締付時の逆転ブレーキ開始タイミング等を設定する
（第４図す参照）。

さらに、前記の如く種々のデータを設定した後、各ナツ
トランナ２０を実際に稼動するための手順を第４図Ｃに
示すように設定する（ＳｒＦ４）。例えば、先ず、穴通
し、ナツト取り等、締付前の空回し工程およびその回転
数と時間を設定する。次に、他のナツトランナ２０や組
付等の図示しないロボットとのタイミング合わせの工程
としてインクロックを設定する。そして、′締付スター
ト時にナツト等をワーク側にスムーズに噛み合わせるた
めの低速回転工程であるソフトスタートを設定する。次
いで、前記ナツトランナ２０のソレノイド部２Ｑｂを付
勢し図示しないクラッチを高速ギヤに切り換えて出力軸
２０ｄを高速回転させる工程およびその回転数を設定す
る。さらに、前記ナツトランナ２０のソレノイド部２０
ｂを減勢し図示しないクラッチを低速ギヤに切り換えて
スナツグトルク値に達するまで出力軸２０ｄを中速回転
させる工程およびその回転数を設定する。次に、各ナツ
トランナ２０によるナンド等の同時締付のために、ナツ
トランナ２０間のタイミング合わせの工程としてインタ
ロックを設定する。そして、締付の回転数とトルクアッ
プ時に逆転ブレーキをかける工程およびその時間を設定
する。最後に、設定値に基づいて締付データを判定しＵ
ＣＰ１６の画面上に表示すると共にシーケンサ１２へ出
力する各工程を設定する。すなわち、最終締付トルクの
判定を行うか否か、また、締付時間の判定を行うか否か
、着座の判定を行うか否か等を設定する。そして、プロ
グラムの終了を人力して設定が完了する。

以上のようにして、ＵＣＰ１６を用いて各ナツトランナ
２０毎に設定されたデータおよびプログラムはＳｌ○１
４ｂを介してマスタコントローラ１４のメモ１月４ｅに
格納されると共に、ＳＩ○１４ｃおよび３４を介してサ
ブコントローラ１８のメモリ３２に格納される。次いで
、シーケンサ１２からスタート信号が前記マスタコント
ローラ１４に出力されると、このスタート信号は各サブ
コントローラに送られサブコントローラ１８により前記
プログラムの実行が開始される。

そこで、各サブコントローラ１８は前記スタート信号に
基づき、先ず、ナツト取りのための空回し工程を実行す
る。すなわち、サブコントローラ１８を構成するＣ　Ｐ
　Ｕ３０はメモリ３２に格納されたデータおよびプログ
ラムに基づきＰＩＯ３６を介し切換器４８に空回しのた
めの制御信号を出力する。この場合、切換器４８はナツ
トランナ２０のツレメイド２６に対し切換信号を出力し
、これによってソレノイド２６が図示しない変速器の切
換動作を行う。次いで、ＣＰ　Ｕ３０はＤ／Δ変換器３
８を介してナツトランナ駆動用ドライバ１８ｂを構成す
るサーボアンプ５０に駆動信号を出力し、サーボアンプ
５０は前記駆動信号に基づき駆動電流をＤＣブラシレス
サーボモータ２０Ｈに供給する。この結果、出力軸２０
ｄが所定の回転数で所定時間回転し、ナツト取り動作が
遂行される。

次に、前記ナツト取り動作が完了すると各サブコントロ
ーラ１８はマスタコントローラ１４に対しインクロック
信号を出力すると共に、ナツトランナ２０の動作を待機
状態にする。なお、前記インクロック信号はマスタコン
トローラ１４を構成するメモリ１４ｅに保持される。マ
スタコントローラ１４は各サブコントローラ１８よりイ
ンクロック信号を受信し、すべてのサブコントローラ１
８がインタロツタ状態となったことを確認した時点でシ
ーケンサ１２に対しインクロック信号を出力する。

シーケンサ１２は前記インクロック信号を受信し、各ナ
ツトランナ２０が次の動作に移行出来る場合にマスタコ
ントローラ１４に対し前記インクロック信号に対するア
ンサ信号を出力する。マスタコントローラ１４はシーケ
ンサ１２よりインクロック信号に対するアンサ信号を受
信した時点においてインクロック状態で待機している全
てのサブコントローラ１８に対しインクロック解除指令
を出力する。

マスタコントローラ１４よりインクロック解除指令を受
信した各サブコントローラ１８は、次にソフトスタート
命令を実行する。すなわち、サブコントローラ１８のＣ
Ｐ　Ｕ３０は、前記の空回し工程の場合と略同様に、Ｐ
Ｉ０３６を介して制御信号を切換器４８に出力し、これ
によってナツトランナ２０のソレノイド２６を介し減速
器をソフトスタート状態に切り換える。次いで、Ｄ／Ａ
変換器３８を介して指定された駆動信号をナツトランナ
駆動用ドライバ１８ｂのサーボアンプ５０に出力する。

サーボアンプ５０はこの駆動信号に基づきＤＣブラシレ
スサーボモータ２０ａを駆動する。

この結果、出力軸２０ｄが所定時間および所定回転数で
回転し、所謂、ソフトスタート動作が遂行される。これ
によって、ナツトのワークに対する螺合作業が開始され
る。

ここで、サーボアンプ５０からの出力信号は電流センサ
５４によって検知され、モニタ用データであるモータ電
流としてマルチプレクサ４０、Ａ／Ｄ変換器４２、ＣＰ
　Ｕ３０を介してコントローラ１８ａのメモυ３２に格
納される。また、ＤＣブラシレスサーボモータ２０ａの
回転数はパルスジェネレータＰＧにより検出され、Ｆ／
Ｖ変換器５６において周波数に変換され、前記モータ電
流データの場合と同様に、モータ回転数データとしてメ
モリ３２に格納される。なお、これらのモニタ用データ
はＵＣＰ１６を構成するＣＲＴ等に経時的変化として表
示することが出来、作業者はこの表示に基づきナツトラ
ンナ２０の動作状態を知ることが出来る。第５図ａおよ
びｂはモニタに表示されたモータ電流および回転数の経
時的変化の一例を示したものである。

一方、ナツトランナ２０によるソフトスタートの工程が
完了するとＣＰ　［３０は次にナツトランナ２０に対し
高速でのナツト締付動作を実行する。

この場合、切換器４８はソレノイド２６を駆動し図示し
ない変速器を高速側に切り換える。そして、ＣＰ　Ｕ３
０から出力される駆動信号に基づき出力軸２０ｄが高速
で回転する。なお、この場合も同様に、電流センサ５４
はモータ電流を検出してコントローラ１８ａに転送し、
また、パルスジェネレータＰＧもモータの回転数を検出
しコントローラ１８に転送する。そして、作業者はこれ
らの。

データに基づきナツトランナ２０の動作状態をＵＣＰ１
６において確認することが可能である。

ここで、前記ＤＣブラシレスサーボモータ２０ａを高速
回転させる時にはナツトがワークに対し締付状態となる
ため、前記出力軸２０ｄに締付時のトルクが発生する。

このトルクはトルク検出部２０Ｃを構成する歪ゲージ２
８ａにより検出され、サブコントローラ１８の検出回路
に取り込まれる。すなわち、前記検出回路は発振回路４
４より搬送ｅ、主電圧増幅器ａ、を介してロークリトラ
ンス２８ｂに供給し、次いで、所定電圧を歪ゲージ２８
ａに印加する。この場合、歪ゲージ２８ａは締付時のト
ルクによる出力軸２０ｄのねじれを検出し、ロータリト
ランス２８ｂを介して増幅器ａ２に歪信号として供給す
る。この歪信号は同期検波回路４６に出力され、ここで
トルク電圧として取り出される。このトルク電圧はモニ
タ用データとしてマルチプレクサ４０およびＡ／Ｄ変換
器４２を介してサブコントローラ１８のメモリ３２に導
入されると共に、マスタコントローラ１４およびＵＣＰ
１６側に導入されモニタリング等に供される。なお、第
５図ＣはＵＣＰ１６のＣＲＴ等に前記トルク電圧を経時
的変化としてモニタリングした例を示す。

一方、前記トルク電圧はＣＰ　Ｕ３０において予め設定
されたシステムパラメータであるクラッチ切換トルク（
第４図ａ参照）と比較される。

この場合、トルク電圧によって表される締付トルクが前
記クラッチ切換トルクに達した際、ＣＰ　Ｕ３０はＰＩ
Ｏ３６を介して切換器４８に制御信号を出力し、ソレノ
イド２６を減勢して図示しない変速器の切換を行うと共
に、ナツトランナ駆動用ドライバ１８ｂを介してＤＣブ
ラシレスサーボモータ２０ｂの減速動作を行う。この結
果、ナツトランナ２０の出力軸２０ｄは中速回転に移行
する。

この場合、前記中速回転はトルク検出部２０ｃにおいて
検出された締付トルクが予め設定されたスナツグトルク
に達するまで継続される。

締付トルクがスナツグトルク値に到達すると、ＣＰ　Ｕ
３０はナツトランナ２０に対し動作停止指令を出力する
と共にインクロック信号をマスタコントローラ１４に出
力する。マスタコントローラ１４は各サブコントローラ
１８からのインクロック信号を受信しメモ１Ｊ１４ｅに
セットする。そして、全てのサブコントローラ１８より
インクロック信号を受信した際、各サブコントローラ１
Ｂに対し当該インクロック状態の解除指令を出力し、ナ
ツトランナ２０の動作を再スタートさせる。これにより
、各ナツトランナ２０はワークに対しナツトの最終締付
作業を同時に開始する。

そこで、各サブコントローラ１８のＣＰ　Ｕ３０はイン
タロツタ状態の解除指令に基づきナツトランナ駆動用ド
ライバｔ８ｂを介してナツトランナ２０を駆動し、出力
軸２０ｄによりナツトのワークに対する最終締付作業を
行う。この場合、ＣＰＵ３０はトルク検出部２０Ｃによ
り検出された締付トルクに従って締付の良否の判定を行
う。すなわち、前記締付トルクが第４図すに示すように
設定されたファイナル上限トルクおよびファイナル下限
トルクとの間にあるか否か、最終締付時間が締付ＭＡＸ
時間および締付ＭＩＮ時間との間にあるか否か、ナツト
がワークに対して着座したことを検出するリミットスイ
ッチからの人力があるか否か等の判定を行う。

また、ＵＣＰ１６はナツトランナ２０の動作中において
、通常、第６図ａに示すＯＫ／ＮＧモニタ画面を表示し
ており、この画面に表示された各データは各サブコント
ローラ１８からの締付完了信号あるいはエラーアラーム
等の信号が出力された際にリアルタイムでその内容が更
新変更される。従って、作業者は前記○に／ＮＧモニタ
画面より各ナツトランナ２０の動作状態、あるいはどの
ナツトランナ２０に異常が発生したか等を即座に確認す
ることが出来る。なお、作業者は、第６図すに示すよう
に、ＵＣＰ１６に転送された各ナツトランナ２０による
トルクデータ、回転数データ、電流データ等に基づきナ
ツトランナ２０の作動状態、判定結果、エラー内容等を
一覧表として纏めてプリントアウトすることも可能であ
る。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、マスタコントローラに
おいて複数のナツトランナの駆動条件の設定、変更等を
行い、サブコントローラを介して夫々のナツトランナを
駆動制御する一方、各ナツトランナの動作状態を前記サ
ブコントローラを介してマスタコントローラ側で常時受
信する。この場合、マスタコントローラはｉ数のナツト
ランナを一括制御することが出来、また、各ナツトラン
ナの駆動条件の変更等に対してもマスタコントローラ側
において迅速且つ効率的に処理することが可能となる。

この結果、作業性が向上する利点が得られる。

また、サブコントローラはナツトランナからの動作状態
を常時受信して記憶しているため作業者はナツトランナ
が正常１ご動作しているか否か、あるいはねじ部品の締
付状態を異常時に即座に確認することが出来る。従って
、異常が発生した際には迅速な対応が可能となり、これ
によって不良品の発生を未然に阻止し、生産効率を向上
させることが出来る。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るナットランナコントロ−ルシステ
ムの概略構成説明図、 第２図は第１図に示すシステムの一層詳細な構成説明図
、 第３図は本発明に係るナツトランナコントロールシステ
ムにおける駆動条件、動作プログラムの設定手順を示す
フローチャート、 第４図は第１図のデータ設定表示装置によるナツトラン
ナコントロールシステムの種々の駆動条件の設定例の説
明図、 第５図は第１図のデータ設定表示装置にモニタされる動
作状態のデータの説明図、 第６図は第１図のデータ設定表示装置に表示される各ナ
ツトランナの作動状態、判定結果等の説明図である。 １０・・・ナツトランナコントロールシステム１２・・
・シーケンサ　　　　１４・・・マスタコントローラ１
６・・・ＵＣＰ　　　　　　　１８・・・サブコントロ
ーラ２０・・・ナツトランナ ＦＩＧ、６ （ａ） ＩＧ４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のナットランナと、各ナットランナに接続さ
   れ各ナットランナを駆動制御する複数のサブコントロー
   ラと、各サブコントローラが接続され各ナットランナの
   駆動条件の設定、変更を行う一方、各ナットランナの動
   作状態を前記サブコントローラを介して受信するマスタ
   コントローラとから構成することを特徴とするナットラ
   ンナコントロールシステム。