JPH0435071Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ACモータを用いたナツトランナの
改良に関する。

〔従来の技術〕

例えば、自動車等の組立てラインには、ボルト
ナツト等の締付け工程が数多くある。

このボルトナツト等の締付けにおいて、その締
付力は、製品の安全保証上、所定のトルクで締付
けなければならない。

従来の電気モータを用いたナツトランナは、第
６図及び第７図に示すように、トルクセンサ２６
にてその締付けトルクを検出し、この検出信号を
コントローラ２７に入力してフイードバツク制御
を行なうようにしていた。

なお、図中１は電気モータ、２は減速部、４は
ドライバである。

又、締付トルクと電動機の負荷電流との関係を
利用して、締付けトルクをコントロールするもの
として特開昭57−1675号公報に開示されている。
ここに示されているナツトランナは、適正な締付
トルクに対応して設定された電流値と電気モータ
の負荷電流とを電気的に比較する時、外乱（例え
ばタツピンねじの初期ねじ込み時に大きな電流が
発生する）によつて電気モータが停止するという
不具合を解決するために、ドライブヘツドの上下
動をリミツトスイツチで確認し、ねじが着座して
後に発生する負荷電流との間で比較できるように
し、この負荷電流が設定電流値と一致した時に電
動モータを停止するようにしたものである。

又別のナツトランナとして、特開昭55−18312
号公報に開示されたものがある。このナツトラン
ナは、トルク遮断機構とリミツトスイツチの組合
せにより、一定のトルクになつたとき、リミツト
スイツチを働かせ、電動モータを停止させるよう
にしたものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記従来のナツトランナにおいて、トルクセン
サとコントローラを用いてフイードバツク制御を
行う方式は、高価なものとなり、特に自動車の組
立ラインのように締付工程が数多くある場合は、
その設備費が嵩むという問題があつた。

又、特開昭57−1675号及び特開昭55−18312号
公報に示されたナツトランナは、設定した電流値
と電流負荷又は、トルク遮断機構により、所定の
トルクになつた時、電気モータは同時に（又は瞬
時に）停止されるので、例えば多軸ナツトランナ
の場合は、その内の一つのナツトランナの締付ト
ルクが所定のトルクになつたとき、他のナツトラ
ンナの締付トルクに関係なく、電動モータが停止
される。そのため、締付トルクが不足する部分が
生じ、製品安全上好ましくないという問題があ
る。

本考案は、上記問題を解決したナツトランナを
提供せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題を解決するために本考案は、ACモー
タを用いたナツトランナにおいて、ナツトランナ
の主軸部に締付トルクの下限検知器を設け、一方
ACモータの締付時における適性な電流値を設定
する電流設定器と、該電流設定器で設定した電流
値とACモータの締付時における電流値とを比較
して当該電流値が設定した電流値に達したとき締
付完了の出力信号を出力する比較演算器と、上記
比較演算器からの信号により作動し設定した電流
値でACモータを一定時間保持する保持装置とを
内蔵するドライバを設け、該ドライバからの締付
完了信号と、上記下限検知器からの信号により適
性な締付が達成されたことを判断する外部シーケ
ンスを設けたことを特徴とするものである。

〔作用〕

以上のように構成したので、ナツトランナの主
軸部に設けた締付トルクの下限検知器により、減
速機の負荷によつて変動する電流の変化（外乱）
により、下限トルクを下まわることなく所定の締
付トルクが保証されたナツトランナの主軸トルク
の下限値が検知され、一方においてドライバによ
りACモータの締付時における適正な電流値を電
流設定器で設定し、この設定した電流値とACモ
ータの締付時における電流値とを比較して当該電
流値が設定した電流値に達したとき比較演算器か
ら締付完了の信号を出力して保持装置を作動し、
設定した電流値でACモータを一定時間保持され
る。

そして、ドライバからの一定時間経過後の締付
完了信号と、上記下限検知器からの信号の両方を
外部シーケンスに入力して適正な締付が達成され
たことを判断するようにしたので、ナツトランナ
の主軸トルクの下限値が保証され、かつ、多軸ナ
ツトランナの場合でも各主軸の締付トルクを一定
にし、多軸ナツトランナの締付を保証することが
可能になる。

〔実施例〕

以下本考案の一実施例について詳細に説明す
る。第１図において、１はACモータ、２は減速
部、３は下限検知器である。６は発信器であり、
この発信器６を介して、下限検知器３で検知した
下限締付トルクの信号が外部シーケンス５に入力
される。４は、ドライバである。第２図は、下限
検知器３の詳細を示す図であり、減速部２からの
回転は、シヤフト７に伝達され、こんシヤフト７
と連結されている上部クラツチ８、ボール１１及
び下部クラツチ９を介してメインシヤフト１０に
伝えられる。１３は、下限締付けトルクを調節す
るロツクナツトであり、例えば、締付けられる部
品の安全を保証するのに必要な最低限のトルクに
なるように調整される。

即ち、ロツクナツト１３を締めつけることによ
り、スプリング１２の弾性力によつて、上部クラ
ツチ８と下部クラツチ９との間に挟まれたボール
１１が押しつけられ、この押付け力により、下限
トルクが調整される。この押付力とトルクの関係
を第３図で説明すると、上部クラツチ８と下部ク
ラツチ９との間に挟まれて、Ｆという力で押付け
られたボール１１は、締付トルクが増につれてそ
のトルクの方が押付力Ｆに打ち勝つて、矢印Ｘ方
向に押し出される。このボール１１の矢印Ｘ方向
への移動により、上部クラツチ８は、スプリング
１２の弾性力に抗して押し上げられる。このよう
に上部クラツチ８が押し上げられていくと、上部
クラツチ８に形成した凸部と、リミツトスイツチ
１４の凸とが接触し、リミツトスイツチ１４を押
す。

このようにして、下限締付トルクと、ボール１
１を押付ける力Ｆとのバランスにより上部クラツ
チ８が押上げられ、上部クラツチ８に設けた凸部
とリミツトスイツチ１４の凸部とが接触したと
き、ちようど下限締付トルクになるようにロツク
ナツト１３によりスプリング１２を介してボール
１１の押付力を調節する。６は、このリミツトス
イツチ１４の動作によつて作動する発信器であ
る。図中、１５，１６は軸受、１７はケーシング
である。次に、第４図を用いてドライバ４につい
て説明すると、１８は、ACモータ２６の電流値
を設定するための電流設定器である。

この電流設定器１８で設定される設定電流は、
最適な締付トルク（以下設定ねらいトルクとい
う）時に流れる、ACモータ２６の電機子電流で
ある。１９は、比較演算器であり、上記電流設定
器１８で設定した電流値と実際に駆動している
ACモータ２６の電機子電流との比較を行ない、
ACモータ２６の電機子電流が設定した電流値に
達した時点で信号（締付完了検出）を出すように
なつている。この設定ねらいトルクの設定電流
は、調整範囲をもたせてあり、ボルトナツトの強
度や被締結物の強度を考慮して決められる。２０
は、上記電流設定器１８で設定した設定電流と、
実際に駆動しているACモータ２６の電機子電流
との比較を行い、その電流が設定電流の1.3倍に
なつたときアラーム信号を出力して、ACモータ
２６の保護及び締付過ぎによる被締結物の保護を
行うための演算回路である。

２１は保持装置（タイマー）であり、ACモー
タ２６が、設定電流値を保つて一定時間トルクを
かけた状態で保持される。２２は、比較演算器１
９から締付完了（逆転指令）の信号が出され、か
つ、保持装置２１にて一定時間経過後に電気的に
継る回路、２３は正転指令回路、２４は逆転指令
回路である。２５は、ナツトランナの回転方向を
切換えるための接点、２７は、ACモータ２６の
電機子電流の監視装置、２８はホール素子であ
る。

以上のように構成した本実施例の作用を第５図
を参照しながら説明する。締付初期は無負荷であ
るのでトルク曲線口は、t₁時間の間は変化しな
い。然しながら電流曲線イは、減速部２の負荷が
かかるので、変動する。このように、電流が変動
しても、トルクは無負荷状態であるので、下限検
知器３は作動せず、従つて、外部シーケンス５へ
の出力信号は発信しない。これにより、外部シー
ケンス５への外乱は防止される。

次に時間t₁後、ボルトは着座し、トルクが発生
する。このトルクがトルク範囲ハの下限ａに達し
たとき、下限検知器３は、この下限トルクａを検
知してその信号を外部シーケンス５に出力し、更
にナツトランナにより締付けられ、トルクが上昇
し、これに比例してACモータ２６の電機子電流
も上昇する。この電流の変化は、比較演算器１９
にて電流設定器１８で設定された設定電流と比較
され、時間t₂後にACモータ２６の電機子電流が
設定電流に達したとき、保持装置２１によつて、
その電流を保持したまま、（設定電流におけるAC
モータ２６のトルクを付与したまま）t₃時間保持
される。この時点でドライバ４から外部シーケン
ズ５へ締結完了の信号を出力し、外部シーケンス
５は、下限検知器３からの信号とドライバ４から
の締付完了の信号の両方を受けた時点で、適性な
締付が達成されたと判断する。

又、ACモータ２６の電機子電流が、トルク範
囲ハの上限ｂに相当する電流になつたときは、演
算回路２０によつて警報が出される。

このように、t₃時間トルクを付与した状態で保
持した後に、回路２２が働き、ナツトランナは逆
転させられて締付工程が完了する。

〔効果〕

以上詳述した通り、本考案によるナツトランナ
によれば、ナツトランナの主軸部に下限検知器を
設け、この下限検知器からの信号とドライバから
の信号の両方を外部シーケンスで判断することに
より、締付トルクの最低トルクは確実に保証され
て、締付けられる部品の安全性は保証されると共
に、外部シーケンスへの外乱が防止され、その制
御性も一段と向上させることができた。

又、ドライバに設定電流値にてACモータを一
定時間保持する機能をもたせたので、多軸ナツト
ランナへの適用が可能であり、従つて締付工程の
時間が短縮され生産性を大巾に向上することがで
きた。

更には、トルクセンサやコントローラを使用し
ないので安価であり組立設備に要する費用も少な
いなど優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は、本考案の一実施例を示す
図であり、第１図は、ナツトランナの構成図、第
２図は、下限検知器の縦断面図、第３図は、第２
図のＡ−Ａ線における縦断面図、第４図は、ドラ
イバの結線図、第５図は、トルクと電流との関係
を示す線図である。第６図及び第７図は、従来の
ナツトランナの概略構成図である。 １……ACモータ、２……減速部、３……下限
検知器、５……外部シーケンス、１８……電流設
定器、１９……比較演算器、２１……保持装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ACモータを用いたナツトランナにおいて、ナ
   ツトランナの主軸部に締付トルクの下限検知器を
   設け、一方ACモータの締付時における適正な電
   流値を設定する電流設定器と、該電流設定器で設
   定した電流値とACモータの締付時における電流
   値とを比較して当該電流値が設定した電流値に達
   したとき締付完了の出力信号を出力する比較演算
   器と、上記比較演算器からの信号により作動し設
   定した電流値でACモータを一定時間保持する保
   持装置とを内蔵するドライバを設け、該ドライバ
   からの締付完了信号と、上記下限検知器からの信
   号により適正な締付が達成されたことを判断する
   外部シーケンスを設けたことを特徴とするナツト
   ランナ。