JPH0436811B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、昇降手段の作動により往復移動する
とともに回転駆動源の回転を受けて回転するドラ
イバビツトを有する自動ねじ締め機において、ド
ライバビツトとワークに仮締めされたねじの頭部
との嵌合が円滑に行えるように回転駆動源を制御
する制御装置に関する。

従来技術および発明が解決しようとする問題点 一般に、ねじ、ボルト等をワークの所定の位置
に締付ける場合には、回転駆動源のモータの回転
を受けて回転するドライバビツトを昇降手段によ
り昇降させるようにした自動ねじ締め機が使用さ
れている。

この種の自動ねじ締め機では、ねじ締付の作業
スタート信号が発せられると、その作業を迅速に
行う必要があるため、モータが高速で回転するよ
うにモータの制御装置が構成されている。そのた
め、昇降手段の作動にともなつてドライバビツト
が下降してワークの下穴に仮締めされたねじに嵌
合する際に、ドライバビツトとねじとが僅かでも
合致していないと、高速で回転するドライバビツ
トがねじの頭部を損傷したり、ドライバビツト自
体が損傷する等の欠点が生じている。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記欠点の除去を目的とするもの
で、回転駆動源が固定されたドライバ台を有し、
このドライバ台は、昇降手段により往復移動自在
に構成されている。また、前記回転駆動源には相
対移動自在な軸部と筒部とからなる連接機構を介
してドライバビツトが連結されており、ワークに
仮締めされたねじを締付けるように構成されてい
る。

また、前記ドライバビツトの下降を検出するド
ライバビツト下降検出手段が設けられており、前
記ドライバビツトがワークに仮締めされたねじに
当接する位置に達すると、検出信号を発信するよ
うに構成されている。

一方、前記回転駆動源はパワー供給部に接続さ
れており、このパワー供給部にはドライバビツト
によるねじ締付の完了を検出してパワー供給部か
ら回転駆動源へのパワーの供給を停止する締付完
了検出信号を発信する締付完了検出部が接続され
ている。また、前記パワー供給部には、回転駆動
源の回転速度を指令する速度指令手段が接続され
ている。この速度指令手段は、前記ドライバビツ
ト下降検出手段の検出信号を受けるように接続さ
れており、この検出信号を受けると、回転駆動源
の回転速度を所定設定時間T3をかけて零から所
定回転速度まで漸次増加させる速度指令信号を発
信するように構成されている。さらに、前記昇降
手段は作業スタート信号と前記締付完了検出部の
締付完了信号により制御され、作動するように構
成されている。

作 用 上記自動ねじ締め機では、作業スタート信号に
より昇降手段が作動してドライバ台およびドライ
バビツトが下降する。ドライバビツトが下降し、
ワークに仮締めされたねじに当接すると、ドライ
バビツト下降検出手段から検出信号が発信され、
速度指令手段が作動して回転駆動源の回転速度を
零から所定回転速度に漸次増加させる速度指令信
号が発信される。これにより、回転駆動源にパワ
ー供給部からパワーが供給され、回転駆動源が零
から漸次回転速度を増加させ、所定設定時間T3
後に所定の回転速度で回転する。この所定設定時
間T3はドライバビツトがゆつくりと回転するの
で、ドライバビツトとねじとの嵌合が円滑に行わ
れ、ドライバビツト、ねじの損傷もない。その
後、ドライバビツトはただちに所定回転速度で回
転して、ねじ締付を継続することができる。

前記ドライバビツトが回転を継続すると、ねじ
の締付トルクが所定値に達し、締付完了検出部が
締付完了を検出して、その検出信号により速度指
令手段が停止指令信号を発信して、回転駆動源を
停止させて、締付を完了する。

実施例 以下、実施例を図面について説明する。第３図
および第４図において、１は自動ねじ締め機であ
り、そのブラケツト２に上下方向に案内されたガ
イドロツド３と一体のドライバ台４とガイド台５
とが所定間隔をおいて一体に移動するように配置
されている。前記ドライバ台４は昇降手段６を構
成するシリンダの作動により昇降するように構成
されており、しかもこのドライバ台４と一体のガ
イドロツド３の移動路に接近して後記するドライ
バビツト７とワーク８に仮締めされたねじ９との
当接位置を検出する検出スイツチでなるドライバ
ビツト下降検出手段１０が配置されている。この
ドライバビツト下降検出手段１０は検出スイツチ
でなくても良く、昇降手段６が作動してからドラ
イバビツト７がねじ９に当接するまでに要する時
間が設定されたタイマ（図示せず）に代えること
もできる。

また、前記ドライバ台４にはドライバ本体１１
が固定されており、このドライバ本体１１の上端
には回転駆動源のモータ１２が固定され、その駆
動軸には差動遊星機構１３の一部を構成する入力
円板１４が一体に回転するように連結されてい
る。また、この入力円板１４の外周には複数個の
遊星コーン１５がコーン保持具１６を介して配置
されており、この遊星コーン１５は伝動面として
円錐面１５ａとその裏面の平坦面１５ｂとこれに
隣接して位置する円周溝１５ｃとにより形成さ
れ、その円周溝１５ｃが前記入力円板１４に摩擦
係合して回転するように構成されている。前記遊
星コーン１５の平坦面１５ｂには前記入力円板１
４と同心上で回転するカムデイスク１７が摩擦係
合するように配置されており、前記入力円板１４
の回転がカムデイスク１７に伝達可能に構成され
ている。このカムデイスク１７には前記ドライバ
台４に固定されてかつ前記ドライバ本体１１内に
位置する内筒部１１ａに回転自在に保持された連
接軸１８、連接機構１９およびユニバーサルジヨ
イント２０を介してドライバビツト７が連結され
ている。前記連接機構１９はカムデイスク１７側
に連結される軸部１９ａとこれが嵌合する筒部１
９ｂとを有し、軸部１９ａに植設されたピン１９
ｃが筒部１９ｂに削設された案内溝１９ｄに係合
するとともに前記軸部１９ａと筒部１９ｂとはば
ね１９ｅにより離れる方向に付勢されて一体に回
転自在にかつ相対移動自在に構成されている。

また、前記遊星コーン１５の外周にはその円錐
面１５ａと摩擦係合して回転するように変速リン
グ２１が配置されており、この変速リング２１は
その摩擦係合位置が高速側に位置するようにばね
２２により付勢されている。また、この変速リン
グ２１は前記内筒部１１ａ側に回動自在に保持さ
れたアーム２３により回動自在に保持されてお
り、このアーム２３と前記ばね２２とからなる弾
力保持部材により変速リング２１の摩擦係合位置
を決めるように構成されている。また、前記差動
遊星機構１３では、変速リング２１が反力トルク
を受けて回動し、そのばね２２への押圧力とばね
２２の撓みにより生じる弾性力とが均衡する位置
で停止し、入力円板１４の回転を減速してカムデ
イスク１７に伝達し、ついには変速リング２１が
遊星コーン１５の縁部まで移動してカムデイスク
１７を零回転に至らせ、第５図に示す特性曲線の
ごとく、締付トルクが出力されるように構成され
ている。

一方、前記モータ１２は制御装置Ａにより制御
されるように構成されている。この制御装置Ａ
は、第１図に示すようにモータ１２を駆動するパ
ワー供給部４０と、作業スタート信号を発信する
作業スタート部４１と、モータ１２の回転方向を
切換える正逆切換部４２と、モータ１２の回転速
度を指令する速度指令手段４３と、ドライバビツ
ト７によねじ締付の完了を検出する締付完了検出
部４４とを有している。前記作業スタート部４１
は正逆切換部４２に接続されており、正逆切換部
４２は作業スタート部４１から信号を受けると、
モータ１２の回転方向を正転方向に、また締付完
了検出部４４の検出信号を受けると逆転方向に選
択するように構成されている。また、前記速度指
令手段４３は、前記ドライバビツト下降検出手段
１０の検出信号を受けると作動する積分回路４５
ａおよびこの積分回路４５ａの出力電圧をパルス
列に変換するＶ／Ｆコンバータ４５ｂからなる正
転用電圧指令部４５（第２図参照）と、逆転用電
圧指令部４９と、パワー供給部４０からモータ１
２へのパワー供給をオンオフするパワースイツチ
部４７とを有している。この速度指令手段４３の
正転用電圧指令部４５は、前記ドライバビツト下
降検出手段１０から検出信号を受けると、その積
分回路４５ａを作動させ、その出力電圧に応じて
Ｖ／Ｆコンバータ４５ｂから速度指令信号として
零から漸次増加するパルス列を発信するように構
成されている。前記Ｖ／Ｆコンバータ４５ｂら発
信されるパルス列は前記積分回路４５ａで決まる
所定設定時間T3かけて所定周期となり、前記締
付完了検出部４４から締付完了検出信号が発信さ
れるまでゲートを開いたアンド回路を介して、パ
ワースイツチ部４７に供給され、このパルス列が
発信される間これをオンとしてモータ１２に電圧
を供給する正転電圧供給部が構成されている。

さらに、前記締付完了検出部４４は、前記モー
タ１２の電機子巻線に流れる負荷電流に応じた電
圧を検出する検出手段４８を有し、この検出手段
４８はフイルタ４９および増幅器５０を介して比
較器５１の一方の入力端に接続されている。この
比較器５１の他方の入力端には所望締付トルクに
対応した電圧値よりもわずかに低い電圧値Ａを設
定する設定器５２が接続されており、前記検出電
圧がこの設定値Ａに一致すると、一致信号を発信
するように構成されている。この比較器５１は第
１遅延回路５３に接続されており、この第１遅延
回路５３は前記比較器５１の一致信号を受けて所
定時間（T1）後にタイムアツプ信号を発信する
ように構成されている。この第１遅延回路５３の
設定時間（T1）は検出電圧が設定値Ａに達して
ドライバビツト７がほぼ停止状態になつてから、
完全に停止するまでに要する時間よりも長く設定
され、タイムアツプ信号が発信される時には、ド
ライバビツト７が完全に停止するように構成され
ている。

また、前記第１遅延回路５３のタイムアツプ信
号は保持回路５４に供給され、この保持回路５４
はリセツト信号が入るまでその出力状態を継続
し、この出力信号が前記正逆切換部４２に供給さ
れ、モータ１２の回転方向が逆転方向に選択され
るように構成されている。同時に、前記保持回路
５４の出力信号はインバータを介して前記正転用
電圧指令部４５のアンド回路に供給され、速度指
令手段４３からの速度指令信号を遮断して、停止
指令信号を発信するように構成されている。

さらに、前記保持回路５４の出力信号は第２遅
延回路５５に供給され、この第２遅延回路５５は
通常回転しているモータ１２が停止するに必要な
時間（T2）だけ遅延するとタイムアツプ信号を
発信し、このタイムアツプ信号がパルス発生部で
なる逆転用電圧指令部４６に供給されるように構
成されている。この逆転用電圧指令部４６は所定
時間幅のパルスを発生して、オア回路を通じてパ
ワースイツチ部４７に供給し、これをオンとして
モータ１２に僅かな電圧を供給する逆転電圧供給
部が構成されている。また、前記第２遅延回路５
５のタイムアツプ信号はマシンサイクル完了検出
部５６を介してドライバビツト７の昇降手段６を
作動させるエア回路（図示せず）に供給されてド
ライバビツト７を上昇復帰させてすべての作業を
完了するように構成されている。

上記自動ねじ締め機の制御装置では、作業スタ
ート部４１の作業スタート信号（第６図ａ参照）
によりドライバビツト７の昇降手段６が作動し
（第６図ｂ参照）、ドライバ台４とともにドライバ
ビツト７が下降する。同時に、正逆切換部４２が
作動し、モータ１２の回転方向が正転方向に選択
される。ドライバビツト７が下降して、ワーク８
に仮締めされたねじ９の頭部に当接すると、ドラ
イバビツト下降検出手段１０から検出信号が発信
される（第６図ｃ参照）。この検出信号により、
速度指令手段４３の正転用電圧指令部４５の積分
回路４５ａが作動する（第６図ｄ参照）。この積
分回路４５ａの出力電圧に応じて、Ｖ／Ｆコンバ
ータ４５ｂから、パルス列が速度指令信号として
発信される（第６図ｅ参照）。このパルス列は所
定時間T3をかけて零から漸次増加して所定周期
に達し、このパルス列がアンド回路およびオア回
路を介してパワースイツチ部４７に供給される
（第６図ｆ参照）。このパルス列により、パワース
イツチ部４７がオンとなつてモータ１２に零から
漸次増加する電圧が供給され（第６図ｈ参照）、
モータ１２がその電圧に応じてゆつくりと回転を
開始し、所定設定時間後に所定回転速度で回転す
る。このモータ１２の回転にともなつて入力円板
１４、遊星コーン１５、カムデイスク１７および
変速リング２１でなる差動遊星機構１３を介して
ドライバビツト７が回転する。この時、ドライバ
ビツト７は所定設定時間T3だけは零からゆつく
りと回転するので、ワーク８に仮締めされたねじ
９の頭部には何等損傷を与えることなく、嵌合す
ることができる。ドライバビツト７がねじ９の頭
部に嵌合して後、設定時間T3が経過すると、ド
ライバビツト７は所定回転速度で回転し、ねじ９
の締付が高速で行われる。

ねじ９の締付が進むにともなつて、前記ドライ
バビツト７に加わる負荷に応じて前記変速リング
２１が回動し、その減速比が連続的に増大し、つ
いにはその減速比が無限大となつて、ドライバビ
ツト７の回転が停止するとともに、差動遊星機構
１３がロツク状態となる。同時に、ドライバビツ
ト７の負荷に応じてモータ１２に流れる負荷電流
が増加するので、この負荷電流に応じた電圧が検
出手段４８により検出される（第６図ｉ参照）。
この検出電圧が設定器５２の設定値Ａと比較さ
れ、これが一致すると（第６図ｊ参照）、第１遅
延回路５３が作動してその時点から所定時間
（T1）後にタイムアツプ信号を発信する（第６図
ｋ参照）。このタイムアツプ信号によりアンド回
路が遮断されてパルス列のパワースイツチ部４７
への供給が停止し、パワー供給部４０からパワー
の供給が遮断され、モータ１２が停止する。同時
に、前記タイムアツプ信号により正逆切換部４２
が作動し、モータ１２の回転方向が逆転方向に選
択される。さらに、前記タイムアツプ信号は第２
遅延回路５５に供給され、第２遅延回路５５から
前記モータ１２の通常停止するに必要な時間
（T2）後にタイムアツプ信号が発信される（第６
図Ｉ参照）。このタイムアツプ信号により逆転用
電圧指令部４６のパルス発生部から所定パルス幅
のパルスがパワースイツチ部４７に供給される
（第６図ｇ参照）。そのため、パワースイツチ部４
７は前記パルスが供給される間オンとなつて、こ
のパルス幅で決まる電圧をモータ１２に供給す
る。この時、モータ１２の回転方向は逆転方向に
選択されているため、モータ１２は前記パルス幅
により決まる時間だけわずかに逆転する。

モータ１２がわずかに逆回転すると、ドライバ
ビツト７に加わる負荷がモータ１２側から軽減さ
れ、変速リング２１が遊星コーン１５に沿つて復
帰し、差動遊星機構１３およびドライバビツト７
のロツク状態が解除される。また、前記タイムア
ツプ信号はマシンサイクル完了検出部５６に供給
され、その出力信号が昇降手段６に供給され、
（第６図ｍ参照）て昇降手段６が作動してドライ
バビツト７が上昇し、次回の作業に備える。

なお、実施例ではモータ１２の正逆切換部４２
にリレーを使用することを考慮して正逆切換部４
２、パワースイツチ部４７それぞれ別個に構成し
ているが、トランジスタ等を使用することにより
これらを一体に構成することもできる。

発明の効果 以上説明したように、本発明はワークに仮締め
されたねじにドライバビツトが当接すると回転駆
動源の速度を零から漸次増加して所定時間後に所
定回転速度にして高速の締付を行うように構成し
ているため、仮締めされたねじにドライバビツト
が嵌合する間はドライバビツトは零からゆつくり
と回転を開始するので、ねじの頭部をまつたく損
傷することがなく、またドライバビツトの先端を
損傷するようなことも皆無となる等の利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御装置のブロツク図、第２
図は本発明に係わる正転用電圧指令部を示すブロ
ツク図、第３図は本発明の全体図、第４図は本発
明に係わる自動ねじ締め機の要部断面図、第５図
は本発明に係わる差動遊星機構の出力軸の持つト
ルク−回転数特性曲線図、第６図は第１図の各点
における信号波形図である。 １……自動ねじ締め機、２……ブラケツト、３
……ガイドロツド、４……ドライバ台、５……ガ
イド台、６……昇降手段、７……ドライバビツ
ト、８……ワーク、９……ねじ、１０……ドライ
バビツト下降検出手段、１１……ドライバ本体、
１２……モータ、１３……差動遊星機構、１４…
…入力円板、１５……遊星コーン、１５ａ……円
錐面、１５ｂ……平坦面、１５ｃ……円周溝、１
６……コーン保持具、１７……カムデイスク、１
８……連接軸、１９……連接機構、１９ａ……軸
部、１９ｂ……筒部、１９ｃ……ピン、１９ｄ…
…案内溝、１９ｅ……ばね、２０……ユニバーサ
ルジヨイント、２１……変速リング、２２……ば
ね、２３……アーム、Ａ……制御装置、４０……
パワー供給部、４１……作業スタート部、４２…
…正逆切換部、４３……速度指令手段、４４……
締付完了検出部、４５……正転用電圧指令部、４
５ａ……積分回路、４５ｂ……Ｖ／Ｆコンバー
タ、４６……逆転用電圧指令部、４７……パワー
スイツチ部、４８……検出手段、４９……フイル
タ、５０……増幅器、５１……比較器、５２……
設定器、５３……第１遅延回路、５４……保持回
路、５５……第２遅延回路、５６……マシンサイ
クル完了検出部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転駆動源１２が固定されたドライバ台４と
   これを昇降する昇降手段６とを設けるとともに前
   記回転駆動源１２に相対移動自在に連結された軸
   部１９ａと筒部１９ｂとからなる連接機構１９を
   介してドライバビツト７を連結する一方、 前記回転駆動源１２を回転させるパワー供給部
   ４０と、前記ドライバビツト７によるねじ締付の
   完了を検出してパワー供給部４０から回転駆動源
   １２への電力供給を停止する締付完了信号を発信
   する締付完了検出部４４とを設け、前記昇降手段
   ６の作動を作業スタート信号および締付完了検出
   部４４からの締付完了信号により制御する構成と
   した自動ねじ締め機において、 ワーク８に仮締めされたねじ９とドライバビツ
   ト７の先端との当接を検出するドライバビツト下
   降検出手段１０を設ける一方、 このドライバビツト下降検出手段１０に接続し
   て、パワー供給部４０から電圧供給を受けて回転
   する回転駆動源１２の回転速度を指令する速度指
   令手段４３を設け、この速度指令手段４３を前記
   ドライバビツト下降検出手段１０から検出信号を
   受けると、所定設定時間T3をかけて回転速度を
   零から所定回転速度まで漸次増加する速度指令信
   号を発信する構成としたことを特徴とする自動ね
   じ締め機の制御装置。