JPH03103608A - Screw-tightening controller - Google Patents

Screw-tightening controller

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Publication number
JPH03103608A
JPH03103608A JP23788489A JP23788489A JPH03103608A JP H03103608 A JPH03103608 A JP H03103608A JP 23788489 A JP23788489 A JP 23788489A JP 23788489 A JP23788489 A JP 23788489A JP H03103608 A JPH03103608 A JP H03103608A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
circuit
signal
current
speed
Prior art date
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Pending
Application number
JP23788489A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Hayashi
洋一 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication of JPH03103608A publication Critical patent/JPH03103608A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To securely place a screw and permit it to be securely screwed in by adding motor current detected by a current detecting means to a rotation speed instructing signal with an adding means and controlling with a power supply means for applying voltage according to the addition signal to a motor. CONSTITUTION:A start signal S is input via a start signal shutting circuit 2 to a speed instructing circuit 3 together with reference speed V1 from a speed reference setting circuit 4, and the output (a) of the circuit 3 is input to an adding circuit 5 together with a current monitor signal (b) from a current detecting circuit 8 of a motor 1a. The output P of the adding circuit 5 is input to a power amplifying circuit 6 and voltage V2 according to the addition signal P is output to the motor 1a. A power amplifying circuit 6 limits current to the motor 1a to with a current limiter circuit 7, and a torque-up detecting circuit 9 compares the monitor current (b) with a signal l of a reference value setting circuit 10 and outputs a torque-up signal (m) when b>l. Therefore high voltage can be applied to the motor 1a according to an increase in motor current to permit secure screwing.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ねじ締めの際に電動ドライバの制御を行なう
ねじ締め制御装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a screw tightening control device that controls an electric screwdriver during screw tightening.

(従来の技術) ねじ締めを行なうために従来から直流モータとこの直流
モータの回転軸に連結されたビットとからなる電動ドラ
イバが多用されている。この電動ドライバを制御してね
じ締めを行なうために従来直流モータに一定の電圧を印
加することによりビットを回転させるトルクを得るとと
もに、上記モータに流れる電流をモニタして該電流が所
定値を越えた場合に上記モータへの電力の供給を遮断す
るという方法が採用されている(例えば特開昭53−3
9599号公報参照)。
(Prior Art) In order to tighten screws, an electric screwdriver consisting of a DC motor and a bit connected to the rotating shaft of the DC motor has been widely used. Conventionally, in order to control this electric screwdriver and tighten screws, the torque to rotate the bit is obtained by applying a constant voltage to a DC motor, and the current flowing through the motor is monitored to ensure that the current exceeds a predetermined value. A method has been adopted in which the power supply to the motor is cut off when the
(See Publication No. 9599).

(発明が解決しようとする課題) 既にめねじが形威されておりおねじが形成されたビスを
そのめねじに螺入する場合は、螺入している途中は上記
モータのトルクは非常に小さく、上記ビスの着座時に上
記モータに流れる電流が急激に増加するため、上記制御
方法で十分である。
(Problem to be solved by the invention) When screwing a screw that has already formed a female thread and a male thread into the female thread, the torque of the motor mentioned above is extremely high during the screwing process. Since the current flowing through the motor increases rapidly when the screw is seated, the control method described above is sufficient.

しかし、例えばプラスチック等に対するねじ締めは、主
としてタツピングねじを用い下穴にめねじを形成しなが
らねじ込むため、下穴やタツピングねじのばらつきによ
り締付時のトルクがかなり高くなることがある。この場
合、上記電動ドライバのモータに一定電圧を加えて回転
力を得る制御方法では、ねじ込みの途中でねじの頭が浮
いた状態でビットが停止する場合があるという問題点が
生じていた。
However, for example, when tightening screws on plastic or the like, tapping screws are mainly used while forming female threads in prepared holes, so the torque during tightening may become quite high due to variations in the prepared holes and tapping screws. In this case, the control method for obtaining rotational force by applying a constant voltage to the motor of the electric screwdriver has a problem in that the bit may stop with the head of the screw floating in the middle of screwing.

第3図(A).  (B)は、この問題点をさらに説明
するための、それぞれ電動ドライバのモータに印加され
る電圧と、該モータに流れる電流とを表わした図である
Figure 3 (A). (B) is a diagram showing the voltage applied to the motor of the electric screwdriver and the current flowing through the motor, respectively, to further explain this problem.

従来は時刻toから時刻t1までの所定期間モータに一
定電圧を印加しているため、ねじ込みの開始の瞬間の時
刻t2からねじ込み終了の瞬間(着座の瞬間)の時刻t
3までの間ねじ込みのトルクが増大するにつれてビット
の回転速度n′が低下する。ここで正常にねじ込みが行
なわれるためのマージンΔ′が非常に小さく、したがっ
てねじ込みのトルクが異常に増大すると第3図(B)に
破線で示すように回転速度が急激に低下し、この場合ね
じが着座する前にビットの回転が停止してしまうことに
なる。
Conventionally, a constant voltage is applied to the motor for a predetermined period from time to to time t1.
3, the rotational speed n' of the bit decreases as the screwing torque increases. Here, the margin Δ' for normal screw-in is very small, so if the screw-in torque increases abnormally, the rotational speed will drop sharply as shown by the broken line in Figure 3 (B), and in this case, the screw The bit will stop rotating before it is seated.

上記問題点を解決するために上記一定電圧を高い値に設
定することも考えられ、この場合ねじ込みの途中でビッ
トが停止するという問題の発生する率は減少するが、今
度は、タッピングねじの頭が浮いた状態でそれ以上ねじ
込みを行なうために高トルクが必要となった場合に上記
タッピングねじの頭がつぶれてビットが空転してしまう
という問題や上記タッピングねじの径に比し下穴が多少
広い方向にばらついた時にめねじかつぶれてしまうとい
う問題が生じることになる。
In order to solve the above problem, it may be possible to set the above constant voltage to a high value. In this case, the rate of occurrence of the problem of the bit stopping in the middle of screwing in will be reduced, but this time, the tapping screw head If high torque is required to tighten the screw further when the screw is floating, the head of the tapping screw may be crushed and the bit may spin idly, and the pilot hole may be slightly smaller than the diameter of the tapping screw. When the threads vary in a wide direction, a problem arises in that the female threads become crushed.

本発明は、上記問題点に鑑み、ねじ締めが進みトルクが
上昇してきたときに、ビットがねじ締めの途中で負荷に
負けて停止せず、該ねじを確実に着座させることのでき
るねじ締め制御装置を提供することを目的とするもので
ある。
In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a screw tightening control that can securely seat the screw without stopping the bit due to the load during screw tightening as the screw tightening progresses and the torque increases. The purpose is to provide a device.

(課題を解決するための手段) 本発明のねじ締め制御装置は、 ねじ締め用ビットと、負荷トルクの上昇により回転数が
低下する変速度特性を有する、前記ビットを回転させる
ためのモータとを備えた電動ドライバの制御を行なうね
じ締め制御装置において、゛前記モータに流れる電流を
検出して電流モニタ信号を得る電流検出手段と、前記モ
ータの回転速度を指示する速度指令信号に前記電流モニ
タ信号を加算することにより加算信号を出力する加算手
段と、前記加算信号を入力して該加算信号に応じた電圧
を前記モータに印加する電力供給手段とを備えたことを
特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) A screw tightening control device of the present invention includes a screw tightening bit and a motor for rotating the bit, which has a variable speed characteristic in which the rotation speed decreases as the load torque increases. In a screw tightening control device for controlling an electric screwdriver, the screw tightening control device includes: a current detection means for detecting a current flowing through the motor to obtain a current monitor signal; The present invention is characterized in that it includes an adding means for outputting an added signal by adding , and a power supply means for inputting the added signal and applying a voltage to the motor according to the added signal.

(作  用) 本発明では上記電流検出手段により上記電流モニタ信号
を得、上記加算手段により上記速度指令信号と上記電流
モニタ信号とを加算して上記加算信号を得、上記電力供
給手段により上記加算信号に応じた電圧を上記モータに
印加するようにしたため、ねじ締めが進み負荷トルクが
上昇してきたときにその負荷トルクの大きさに応じた電
圧が上記モータに印加されることにより、ねじの浮きが
確実に防止される。
(Function) In the present invention, the current monitor signal is obtained by the current detection means, the speed command signal and the current monitor signal are added by the addition means to obtain the addition signal, and the addition signal is obtained by the power supply means. Since a voltage according to the signal is applied to the motor, as the screw tightening progresses and the load torque increases, a voltage corresponding to the magnitude of the load torque is applied to the motor, thereby preventing the screw from floating. is definitely prevented.

(実施態様) 以下、図面を参照して本発明の実施態様について説明す
る。
(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明のねじ締め制御装置の一実施態様を表
わしたブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the screw tightening control device of the present invention.

電動ドライバlのモータlaの回転の開始を指示する図
示しない指示装置やマニュアルでこの指示を行なう場合
のボタンスイッチ等からスタート信号Sが人力されると
、このスタート信号Sは、上記モータlaの回転を停止
させる際に該スタート信号Sを遮断するためのスタート
信号遮断回路2を経由し、速度指令回路3に入力される
。この速度指令回路3には、速度基準設定回路4により
設定された上記モータlaの基準速度vlも人力され、
上記スタート信号Sが人力されたタイミングで加算回路
5に向けて速度指令信号aを出力する。この加算回路5
は本発明の加算手段の実施態様である。上記加算回路5
では、この速度指令信号aと後述する電流モニタ信号b
とを加算して加算信号pを生成し電力増幅回路6に向け
て出力する。この電力増幅回路6は本発明の電力供給手
段の一態様であり、この電力増幅回路6は上記電動ドラ
イバ1のモータlaに上記加算信号pに応じた電圧v2
を印加する。ただし上記電力増幅回路6には電流リミッ
タ回路7が接続されており、上記モータ1aに流れ込む
電流が所定値以下となるように電流制限が行なわれる。
When a start signal S is input manually from an instruction device (not shown) that instructs the start of rotation of the motor la of the electric screwdriver l or a button switch when giving this instruction manually, this start signal S starts the rotation of the motor la. The signal is input to the speed command circuit 3 via the start signal cutoff circuit 2 for cutting off the start signal S when stopping the start signal S. The reference speed vl of the motor la set by the speed reference setting circuit 4 is also input manually to this speed command circuit 3.
A speed command signal a is output to the adder circuit 5 at the timing when the start signal S is manually input. This addition circuit 5
is an embodiment of the adding means of the present invention. The above adding circuit 5
Now, this speed command signal a and the current monitor signal b described later
are added to generate an addition signal p, which is output to the power amplifier circuit 6. This power amplification circuit 6 is one aspect of the power supply means of the present invention, and this power amplification circuit 6 supplies a voltage v2 corresponding to the addition signal p to the motor la of the electric driver 1.
Apply. However, a current limiter circuit 7 is connected to the power amplifier circuit 6, and the current is limited so that the current flowing into the motor 1a is below a predetermined value.

上記電動ドライバ1は、図に示すように上記モータla
と、ビットlbと、上記モータlaと上記ビットlbと
を接続するカップリングlcとから構成されている。こ
こで、上記ビットlbの回転数をnとする。上記モータ
laを流れる電流は本発明の電流検出手段の一態様であ
る電流検出回路8によりモニタされ、上記電流モニタ信
号bが得られる。この電流モニタ信号bは前述したよう
に上記加算回路5に入力され上記速度指令信号aと加算
される。この電流モニタ信号bは上記電流リミッタ回路
7にも入力され、上記のように所定値以上の電流が上記
モータ1aに流れることのないように電流制限が行なわ
れる。また上記電流モニタ信号bはトルクアップ検出回
路9にも入力される。このトルクアップ検出回路9は入
力された上記電流モニタ信号bと、基準値設定回路lO
から入力された基準値gとを比較し、上記電流モニタ信
号bが上記基準値Dを越えた時にねじが着座したものと
してトルクアップ信号mを出力する。
The electric screwdriver 1 has the motor la as shown in the figure.
, a bit lb, and a coupling lc that connects the motor la and the bit lb. Here, the number of rotations of the bit lb is assumed to be n. The current flowing through the motor la is monitored by a current detection circuit 8, which is one aspect of the current detection means of the present invention, and the current monitor signal b is obtained. As described above, this current monitor signal b is input to the adder circuit 5 and added to the speed command signal a. This current monitor signal b is also input to the current limiter circuit 7, and as described above, current is limited so that a current exceeding a predetermined value does not flow to the motor 1a. The current monitor signal b is also input to the torque-up detection circuit 9. This torque up detection circuit 9 receives the input current monitor signal b and the reference value setting circuit lO.
When the current monitor signal b exceeds the reference value D, it is assumed that the screw is seated and a torque up signal m is output.

このトルクアップ信号mは上記スタート信号遮断回路2
に入力される。このスタート信号遮断回路2は図に示す
ように2人力AND回路2aとタイマ2bとスイッチと
して作動するNPN}ランジスタ2cとから構成されて
いる。このスタート信号遮断回路2から上記スタート信
号Sが出力されており、かつ上記トルクアップ信号mが
入力されると上記タイマ2bが作動を開始し、所定時間
経過後に上記スタート信号Sを遮断する。この遮断によ
り上記モータlaに電圧が印加されなくなり、上記ビッ
トlbの回転トルクがなくなる。
This torque up signal m is supplied to the start signal cutoff circuit 2.
is input. As shown in the figure, this start signal cutoff circuit 2 is composed of a two-man power AND circuit 2a, a timer 2b, and an NPN transistor 2c which operates as a switch. When the start signal S is output from the start signal cutoff circuit 2 and the torque up signal m is input, the timer 2b starts operating and cuts off the start signal S after a predetermined period of time has elapsed. Due to this interruption, no voltage is applied to the motor la, and the rotational torque of the bit lb disappears.

第2図は、第1図に示したブロック図中、上記速度指令
信号a、上記モータlaに印加される電圧V2、上記電
流モニタ信号b,および上記ビットの回転速度nの時間
変化を示した図である。この第2図を参照して第1図に
示したねじ締め制御回路の動作についてさらに説明する
FIG. 2 shows temporal changes in the speed command signal a, the voltage V2 applied to the motor la, the current monitor signal b, and the rotational speed n of the bit in the block diagram shown in FIG. It is a diagram. The operation of the screw tightening control circuit shown in FIG. 1 will be further described with reference to FIG. 2.

第2図(A)は上記速度指令回路3から出力された上記
速度指令信号aの時間変化を表わした図である。上記ス
タート信号Sが入力された瞬間の時刻toで立ち上がり
、上記スタート信号遮断回路2によって上記スタート信
号Sが遮断される瞬間の時刻t!で立ち下がっている。
FIG. 2(A) is a diagram showing the change over time of the speed command signal a outputted from the speed command circuit 3. The start signal S rises at time to, which is the moment when it is input, and time t, which is the moment when the start signal S is cut off by the start signal cutoff circuit 2! It's falling.

第2図(B),第2図(C)は、上記電力増幅回路6か
ら出力され上記モータlaに印加される電圧vz1およ
び該モータlaに流れる電流(上記電流検出回路8によ
り検出された上記電流モニタ信号b)の時間変化を表わ
した図である。上記モータ1aに電圧を印加した瞬間に
突入電流が流れてピーク1lが形威され、その後ねじ込
みが開始される時刻t2からねじ込みのトルクが大きく
なるにつれて上記モータibを流れる電流は増大し着座
した瞬間の時刻t3以後は上記電流リミッタ回路7の作
用により前記所定値にクリップされる。
FIG. 2(B) and FIG. 2(C) show the voltage vz1 output from the power amplifier circuit 6 and applied to the motor la, and the current flowing through the motor la (detected by the current detection circuit 8). FIG. 3 is a diagram showing a change in current monitor signal b) over time. At the moment when the voltage is applied to the motor 1a, an inrush current flows and reaches a peak 1l, and from time t2 when screwing is started, as the screwing torque increases, the current flowing through the motor ib increases, and the moment the motor ib is seated. After time t3, the current limiter circuit 7 operates to clip the current to the predetermined value.

また、上記電圧v2は上記加算回路5により上記速度指
令信号aと上記電流モニタ信号bとを加算した加算信号
pに応じたものであるため、上記電流モニタ信号bが増
大するにつれて増大している。
Further, since the voltage v2 corresponds to the sum signal p obtained by adding the speed command signal a and the current monitor signal b by the adding circuit 5, it increases as the current monitor signal b increases. .

第2図(D)は上記ビットlbの回転速度nの時間変化
を表わした図である。ねじ込みの行なわれている間(上
記時刻t2〜上記時刻t3の間)多少の速度変動はある
が、前述した従来の制御方法と比べ格段に一定速度を保
持している。このようにねじ込みに伴う負荷トルクが増
大しても略一定速度を維持することによりマージンΔが
前述した従来の制御方法におけるマージンΔ′ (第3
図参照)よりも格段に大きくなり、確実にねじ込みが行
なわれる。
FIG. 2(D) is a diagram showing the change over time in the rotational speed n of the bit lb. Although there is some speed fluctuation while screwing is being performed (between time t2 and time t3), the speed is kept much more constant than in the conventional control method described above. In this way, even if the load torque associated with screwing increases, by maintaining a substantially constant speed, the margin Δ is changed from the margin Δ′ (third
(see figure), and screws in securely.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明のねじ締め制御装置
は、上記モータに流れる電流が増大するにつれて高い電
圧を該モータに印加するように構成したため、ねじ込み
の途中のトルクの上昇が大きくても確実にねじ込みを行
なうことができる。
(Effects of the Invention) As described above in detail, the screw tightening control device of the present invention is configured to apply a higher voltage to the motor as the current flowing through the motor increases, so that the torque during screw tightening is reduced. Even if the rise is large, screwing can be performed reliably.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明のねじ締め制御装置の一実施態様を表
わしたブロック図、 第2図は、第1図に示したブロック図の各部の信号等の
時間変化を示した図、 第3図は、従来の問題点を説明するための、電動ドライ
バのモータに印加される電圧と該モータに流れる電流と
を表わした図である。 1・・・電動ドライバ     1a・・・モータ1b
・・・ビット        1c・・・カップリング
2・・・スタート信号遮断回路 3・・・速度指令回路
4・・・速度基準設定回路   5・・・加算回路6・
・・電力増幅回路 7・・・電流リミッタ回路   8・・・電流検出回路
9・・・トリクアップ検出回路 10・・・基準値設定回路 ロ .Ω
1 is a block diagram showing one embodiment of the screw tightening control device of the present invention; FIG. 2 is a diagram showing temporal changes in signals etc. of each part of the block diagram shown in FIG. 1; The figure is a diagram showing the voltage applied to the motor of an electric screwdriver and the current flowing through the motor, for explaining the conventional problems. 1... Electric screwdriver 1a... Motor 1b
...Bit 1c...Coupling 2...Start signal cutoff circuit 3...Speed command circuit 4...Speed standard setting circuit 5...Addition circuit 6.
...Power amplifier circuit 7...Current limiter circuit 8...Current detection circuit 9...Trick-up detection circuit 10...Reference value setting circuit B. Ω

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ねじ締め用ビットと、負荷トルクの上昇により回転数が
低下する変速度特性を有する、前記ビットを回転させる
ためのモータとを備えた電動ドライバの制御を行なうね
じ締め制御装置において、前記モータに流れる電流を検
出して電流モニタ信号を得る電流検出手段と、前記モー
タの回転速度を指示する速度指令信号に前記電流モニタ
信号を加算することにより加算信号を出力する加算手段
と、前記加算信号を入力して該加算信号に応じた電圧を
前記モータに印加する電力供給手段とを備えたことを特
徴とするねじ締め制御装置。
In a screw tightening control device that controls an electric screwdriver that includes a screw tightening bit and a motor for rotating the bit, the motor has a variable speed characteristic in which the rotation speed decreases as the load torque increases. current detection means for detecting a current to obtain a current monitor signal; addition means for outputting an addition signal by adding the current monitor signal to a speed command signal instructing the rotational speed of the motor; and inputting the addition signal. and power supply means for applying a voltage to the motor according to the addition signal.
JP23788489A 1989-09-13 1989-09-13 Screw-tightening controller Pending JPH03103608A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6099849A (en) * 1995-06-13 2000-08-08 Mansouri; Zari Skin care moisturizers and cleansers

Cited By (2)

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