JPH0478421B2 - - Google Patents

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JPH0478421B2
JPH0478421B2 JP4064987A JP4064987A JPH0478421B2 JP H0478421 B2 JPH0478421 B2 JP H0478421B2 JP 4064987 A JP4064987 A JP 4064987A JP 4064987 A JP4064987 A JP 4064987A JP H0478421 B2 JPH0478421 B2 JP H0478421B2
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JP
Japan
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section
torque
current
motor
tightening
Prior art date
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Application number
JP4064987A
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Japanese (ja)
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JPS63212425A (en
Inventor
Masatomo Adachi
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.)
Nitto Seiko Co Ltd
Original Assignee
Nitto Seiko Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nitto Seiko Co Ltd filed Critical Nitto Seiko Co Ltd
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Publication of JPS63212425A publication Critical patent/JPS63212425A/en
Publication of JPH0478421B2 publication Critical patent/JPH0478421B2/ja
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  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ねじ締め完了時のドライバビツトの
持つ慣性の影響を排除して所望のねじ締付けトル
クで確実にねじ締めを行うように構成した自動ね
じ締め機の締付け不良検出装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention provides an automatic screwdriver configured to eliminate the influence of inertia of a driver bit when screw tightening is completed and to reliably tighten screws with a desired screw tightening torque. The present invention relates to a tightening defect detection device for a tightening machine.

従来技術 一般に、ねじ締付けトルクを制御する場合に
は、モータによりドライバビツトを回転させ、こ
のドライバビツトに加わる負荷に応じて変動する
モータの負荷電流を検出し、この検出値が設定値
に達すれば、その時点から一定時間後にモータを
停止させる装置、およびドライバビツトに加わる
反力トルクを歪ゲージ等のトルク検出部により検
出し、これが一定値に達すればモータを停止させ
る装置が一般的である。これら装置では、ねじ締
付けトルクの設定値が低い場合には、ねじ締付け
完了時に回転駆動部の持つ慣性の影響により締付
けトルクが設定値からかけ離れた値となり、ねじ
を正確に所望締付けトルクで締付けることができ
ず、低い設定締付けトルクであつてもねじを正確
に締付けることのできるねじ締め機が要望されて
いる。
Prior Art Generally, when controlling screw tightening torque, a driver bit is rotated by a motor, the load current of the motor is detected, which fluctuates according to the load applied to the driver bit, and when this detected value reaches a set value, , a device that stops the motor after a certain period of time from that point, and a device that detects the reaction torque applied to the driver bit using a torque detection unit such as a strain gauge, and stops the motor when this reaches a certain value. In these devices, if the set value of the screw tightening torque is low, the tightening torque will be far from the set value due to the influence of the inertia of the rotary drive unit when the screw tightening is completed, making it impossible to accurately tighten the screw with the desired tightening torque. Therefore, there is a need for a screw tightening machine that can accurately tighten screws even at a low set tightening torque.

この要望に沿つて、新たな自動ねじ締め機が開
発されている。この自動ねじ締め機は、第3図な
いし第5図に示すように、シリンダ2の作動によ
り昇降するドライバ台3を有している。このドラ
イバ台3にはロツド3aを介してモータ台4が固
定されており、このモータ台4にはモータ4aが
その駆動軸を下方にして取付けられている。前記
モータ4aの駆動軸には、自動変速機15が連結
されている。この自動変速機15は前記モータ4
aの回転を受ける入力円板5を有し、この入力円
板5の外周には複数個の遊星コーン6が摩擦係合
して回転するように配置されている。前記遊星コ
ーン6の円錐面6Cの裏面に位置する平坦面6b
には前記入力円板5と同心上で回転するカムデイ
スク7が摩擦係合するように配置されており、後
記する変速リング9と遊星コーン6との摩擦係合
位置により、その変速比を連続的に変えるように
構成されている。また、前記カムデイスク7には
これと一体に回転する連接機構16を介してドラ
イバビツト(図示せず)が連結され、モータ4a
の回転がドライバビツトに伝達されるように構成
されている。
In line with this demand, new automatic screw tightening machines have been developed. As shown in FIGS. 3 to 5, this automatic screw tightening machine has a driver stand 3 that is raised and lowered by the operation of a cylinder 2. A motor stand 4 is fixed to the driver stand 3 via a rod 3a, and a motor 4a is attached to the motor stand 4 with its drive shaft facing downward. An automatic transmission 15 is connected to the drive shaft of the motor 4a. This automatic transmission 15 is connected to the motor 4.
The input disk 5 has an input disk 5 which is rotated by a rotation angle a, and a plurality of planetary cones 6 are arranged on the outer periphery of the input disk 5 so as to be frictionally engaged and rotated. A flat surface 6b located on the back surface of the conical surface 6C of the planetary cone 6
A cam disk 7 that rotates concentrically with the input disk 5 is arranged to frictionally engage with the input disk 5, and the gear ratio can be continuously changed by the frictionally engaged position between the gearshift ring 9 and the planetary cone 6, which will be described later. It is configured to change the Further, a driver bit (not shown) is connected to the cam disc 7 via a connecting mechanism 16 that rotates together with the cam disc 7, and the motor 4a
The rotation of the driver bit is transmitted to the driver bit.

さらに、前記ドライバ台3には前記モータ台4
との間にギアケース13が回転自在に配置されて
おり、このギアケース13は前記入力円板5、遊
星コーン6およびカムデイスク7を内包するよう
に構成されている。また、このギアケース13内
には固定具11を介してアーム12が回動自在に
係止されており、このアーム12の上端には変速
リング9が回動自在に支持され、前記遊星コーン
6の円錐面に沿つて移動可能に構成されている。
前記変速リング9はその摩擦係合位置が高速側に
位置するようにばね14により付勢されており、
このばね14と前記アーム12とが変速リング9
の摩擦係合位置で決まる減速比の最大値および締
付けトルクを規制するように構成されている。し
かも、前記ギアケース13は弾性変形部材例えば
歪みゲージ管17に連結されており、前記ドライ
バ台3に載置された歪ゲージ管17の上端にその
回転が伝達されるように構成されている。この歪
みゲージ管17にはトルク検出部をなす歪みゲー
ジ10が貼付けられており、その検出値により締
付けの良否が判定されるように構成されている。
Further, the driver stand 3 includes the motor stand 4.
A gear case 13 is rotatably disposed between the input disk 5 and the input disk 5, and the gear case 13 is configured to enclose the input disk 5, the planetary cone 6, and the cam disk 7. Further, an arm 12 is rotatably locked in the gear case 13 via a fixture 11, and a speed change ring 9 is rotatably supported at the upper end of the arm 12. It is configured to be movable along a conical surface.
The speed change ring 9 is biased by a spring 14 so that its frictional engagement position is located on the high speed side,
This spring 14 and the arm 12 are connected to the speed change ring 9
It is configured to regulate the maximum value of the reduction ratio and the tightening torque determined by the frictional engagement position of. Furthermore, the gear case 13 is connected to an elastically deformable member, such as a strain gauge tube 17, and is configured such that its rotation is transmitted to the upper end of the strain gauge tube 17 placed on the driver stand 3. A strain gauge 10 serving as a torque detection section is attached to the strain gauge tube 17, and the structure is such that the quality of the tightening is determined based on the detected value.

発明が解決しようとする問題点 上記自動ねじ締め機では、正常なねじ締付けの
際に、ねじ座面がワークに当接するまでは、ドラ
イバビツトに加わる負荷が小さく、ほぼ一定であ
るため、変速リング9の移動がほとんどなく、ド
ライバビツトは高速で回転してねじを締付けるこ
とができる。その後、ねじの座面がワークに当接
すると、ドライバビツトの負荷が急激に増大す
る。同時に、変速リング9がドライバビツトの負
荷に応じて反力トルクを受け、ドライバビツトと
逆方向に回動する。この時、変速リング9はアー
ム12により保持されているため、遊星コーン6
との摩擦係合位置を変え、その減速比が急激に増
大する。そのため、第6図に示すようにドライバ
ビツトの回転が急激に減速され、その回転が零回
転となつてねじ締付けを完了し、モータ4aの回
転部の持つ慣性の影響を受けることなく、正確か
つ迅速に締付けが可能となつている。
Problems to be Solved by the Invention In the automatic screw tightening machine described above, during normal screw tightening, the load applied to the driver bit is small and almost constant until the screw seating surface comes into contact with the workpiece. There is almost no movement of the screwdriver bit 9, and the driver bit can rotate at high speed to tighten the screw. After that, when the seat surface of the screw comes into contact with the workpiece, the load on the driver bit increases rapidly. At the same time, the speed change ring 9 receives a reaction torque according to the load on the driver bit, and rotates in the opposite direction to the driver bit. At this time, since the gear ring 9 is held by the arm 12, the planetary cone 6
The position of frictional engagement with the motor changes, and the reduction ratio rapidly increases. Therefore, as shown in Fig. 6, the rotation of the driver bit is rapidly decelerated, the rotation reaches zero rotation, and screw tightening is completed, accurately and without being affected by the inertia of the rotating part of the motor 4a. It is now possible to tighten quickly.

ところが、この自動ねじ締め機1では、ワーク
の下穴に対して脚部径の大きなねじが螺入された
り、ねじ締め途中で、ねじの斜め食付きが生じた
りした場合、ねじの座面がワークに当接する前
に、ドライバビツトの反力トルクが徐々に増大し
始める。この反力トルクの増大にともなつて、変
速リング9が早々に移動してしまい、減速比が
早々に増大してドライバビツトの回転が低下して
しまう。そのため、ねじの座面がワークに当接す
る前に、締付け速度が極端に遅くなり、所定時間
内に締付けを完了することができず、締付け不良
を招いている。この締付け不良を検出する方法と
しては、作業開始から締付け完了までに要するマ
シンサイクル時間を統計的手法により設定し、こ
の設定時間内に締付けが完了したかどうかを判定
する方法があるに過ぎない。この方法では、ねじ
が斜めに食付いてから、ただちにこれを検出する
ことができず、締付け不良発生時点でこれを直接
検出する装置が要望されている。
However, with this automatic screw tightening machine 1, if a screw with a large leg diameter is screwed into the pilot hole of the workpiece, or if the screw chafes diagonally during screw tightening, the seating surface of the screw may Before contacting the workpiece, the reaction torque of the driver bit begins to gradually increase. As this reaction torque increases, the speed change ring 9 moves quickly, the reduction ratio increases quickly, and the rotation of the driver bit decreases. Therefore, the tightening speed becomes extremely slow before the seat surface of the screw comes into contact with the workpiece, making it impossible to complete tightening within a predetermined time, resulting in poor tightening. The only way to detect this defective tightening is to use a statistical method to set the machine cycle time required from the start of work to the completion of tightening, and to determine whether or not tightening is completed within this set time. With this method, it is not possible to immediately detect the diagonal biting of a screw, and there is a need for a device that can directly detect this when a tightening failure occurs.

問題点を解決するための手段 本発明は上記要望に沿つて創案されたもので、
シリンダの作動により昇降するドライバ台を有し
ている。このドライバ台には、モータが一体に昇
降するように固定されており、このモータにはそ
の回転を受けて回転する入力円板とその外周に摩
擦係合する遊星コーンとこれに摩擦係合するカム
デイスクとを介してドライバビツトが連接されて
いる。また、前記ドライバ台には弾性変形部材を
介して固定具が設けられており、この固定具には
アームが回動自在に係止されている。このアーム
は変速リングを回動自在にかつ、これを前記遊星
コーンの円錐面に摩擦係合する位置に保持してお
り、しかもこの変速リングはばねにより高速側に
付勢されている。
Means for Solving the Problems The present invention was created in accordance with the above-mentioned demands.
It has a driver stand that moves up and down by the operation of a cylinder. A motor is fixed to this driver stand so that it moves up and down as a unit, and this motor includes an input disk that rotates in response to the rotation of the motor, a planetary cone that frictionally engages with the outer periphery of the input disk, and a planetary cone that frictionally engages with the input disk. A driver bit is connected via a cam disk. Further, a fixture is provided on the driver stand via an elastically deformable member, and an arm is rotatably locked to this fixture. This arm rotatably holds the speed change ring in a position where it is frictionally engaged with the conical surface of the planetary cone, and the speed change ring is biased toward the high speed side by a spring.

さらに、前記弾性変形部材にはその歪み量を検
出するトルク検出部が配置されており、しかもそ
の検出値とトルク設定値とを比較するトルク比較
部が設けられている。
Furthermore, the elastically deformable member is provided with a torque detection section that detects the amount of strain thereof, and furthermore, a torque comparison section that compares the detected value with a torque setting value.

一方、前記モータにはその負荷電流を検出する
電流検出部が接続されており、この電流検出部の
検出値は電流比較部でドライバビツトに加わる反
力トルクが所望トルクに達した時にモータに流れ
る電流値iaよりも低い電流設定値ibと比較される
ように構成されている。また、前記電流比較部の
出力は遅延部に接続されており、遅延部から所定
時間TB後に出力信号が発信されるように構成さ
れている。また、前記遅延部の出力信号は前記ト
ルク比較部の出力を締付け良否判定部に送るよう
に構成されている。
On the other hand, the motor is connected to a current detection section that detects the load current, and the detected value of this current detection section is detected by the current comparison section, and when the reaction torque applied to the driver bit reaches the desired torque, the current is applied to the motor. The current value ia is configured to be compared with a current set value ib lower than the current value ia. Further, the output of the current comparison section is connected to a delay section, and the output signal is configured to be transmitted from the delay section after a predetermined time TB. Further, the output signal of the delay section is configured to send the output of the torque comparison section to the tightening quality determination section.

作 用 上記自動ねじ締め機では、モータに電圧が供給
されると、モータの回転が遊星コーンの円錐面に
対する変速リングの摩擦係合位置で決まる減速比
でドライバビツトに伝達されて、ねじがワークの
所定位置に締付けられる。ねじ締付けられて、ド
ライバビツトの反力トルクに応じて変速リングが
回動すると、アームが傾斜し、変速リングがその
軸心方向に移動し、その減速比が大きくなる。ね
じの座面がワークに当接すると、ドライバビツト
の負荷が急激に大きくなるので、前記減速比が急
激に大きくなり、ついには無限大となつて、ドラ
イバビツトの回転は停止し、締付けを完了する。
同時に、ドライバビツトの負荷にともなつて、急
激に上昇するドライバビツトの反力トルクはトル
ク検出部により検出される。
Function In the automatic screw tightening machine described above, when voltage is supplied to the motor, the rotation of the motor is transmitted to the driver bit at a reduction ratio determined by the frictional engagement position of the speed change ring with respect to the conical surface of the planetary cone, and the screw is tightened into the workpiece. is tightened into place. When the screw is tightened and the speed change ring rotates in response to the reaction torque of the driver bit, the arm tilts, the speed change ring moves in its axial direction, and its reduction ratio increases. When the seat surface of the screw comes into contact with the workpiece, the load on the driver bit increases rapidly, so the reduction ratio increases rapidly and finally reaches infinity, and the rotation of the driver bit stops, completing tightening. do.
At the same time, the reaction torque of the driver bit, which increases rapidly with the load on the driver bit, is detected by the torque detection section.

一方、モータの負荷電流は、ねじの座面がワー
クに当接するまでは小さく、ほぼ一定であるが、
前記ねじ座面がワークに当接すると、負荷電流は
ドライバビツトに加わる負荷と同様に急激に増加
する。この負荷電流を電流検出部により検出し
て、その検出値が電流設定値ibに達すると、電流
比較部から出力信号が発せられ、遅延部が作動す
る。遅延部から所定時間TB経過後に出力信号が
発せられ、この出力信号により前記トルク比較部
の出力信号が判定される。この時、前記負荷電流
が設定値ibに達してから所定時間内にすでにトル
ク検出部の検出値がトルク設定値に達しているの
で、前記トルク比較部から出力信号が締付け良否
判定部に送られ、締付け良が判定され、表示され
る。
On the other hand, the load current of the motor is small and almost constant until the seat of the screw comes into contact with the workpiece.
When the screw seat surface contacts the workpiece, the load current increases rapidly in the same way as the load applied to the driver bit. This load current is detected by the current detection section, and when the detected value reaches the current set value ib, an output signal is generated from the current comparison section and the delay section is activated. An output signal is generated from the delay section after a predetermined time TB has elapsed, and the output signal of the torque comparison section is determined based on this output signal. At this time, since the detected value of the torque detection section has already reached the torque setting value within a predetermined time after the load current reaches the set value ib, an output signal is sent from the torque comparison section to the tightening quality judgment section. , the tightness is determined and displayed.

また、ねねじがワークに斜めに食い付いた場合
には、ねじの座面がワークに当接する前からドラ
イバビツトに加わる負荷が徐々に大きくなる。そ
のため、ドライバビツトの回転数はねじの座面が
ワークに当接する前から急激に減速されることと
なり、締付け速度はねじの座面がワークに当接す
る前から、急激に低下する。この時、モータの負
荷電流はねじ座面がワークに当接した時とほぼ同
様に急激に増加するため、負荷電流が前記電流設
定値ibに達する。そのため、電流比較部から出力
信号が発信され、前記同様に所定時間TB後にト
ルク検出部の検出値とトルク設定値とを比較する
トルク比較部の出力信号が締付け良否判定部に送
られる。この時点では、ドライバビツトの回転数
はねじ座面がワークに当接する前から急激に減速
されている関係で、ねじの座面がワークに当接し
ない状態である。そのため、トルク検出部の検出
値はトルク設定値に達しておらず、トルク比較部
から出力信号は発せられず、締付け良否判定部は
締付け不良と判定することができる。
Furthermore, if the threaded screw bites into the workpiece obliquely, the load applied to the driver bit gradually increases before the seating surface of the screw comes into contact with the workpiece. Therefore, the rotational speed of the driver bit is rapidly reduced before the seat surface of the screw contacts the workpiece, and the tightening speed is rapidly reduced even before the seat surface of the screw contacts the workpiece. At this time, the load current of the motor increases rapidly, almost in the same way as when the screw seat surface contacts the workpiece, so that the load current reaches the current set value ib. Therefore, an output signal is transmitted from the current comparison section, and similarly to the above, after a predetermined time TB, an output signal from the torque comparison section that compares the detection value of the torque detection section and the torque setting value is sent to the tightening quality determination section. At this point, the rotational speed of the driver bit has been rapidly reduced before the screw seating surface contacts the workpiece, so the screw seating surface is not in contact with the workpiece. Therefore, the detection value of the torque detection section does not reach the torque setting value, no output signal is generated from the torque comparison section, and the tightening quality determination section can determine that the tightening is defective.

実施例 以下、実施例を図面について説明する。第1図
において、Aはモータ4aの回転を自動変速機1
5を介してドライバビツト8に伝達するように構
成した自動ねじ締め機1の制御装置であり、前記
モータ4aを制御するように構成されている。こ
の制御装置Aは、作業スタート部20を有し、こ
の作業スタート部20は前記自動ねじ締め機1の
昇降手段をなすシリンダ2、後記するタイマTA
およびリセツト用パルス回路21を作動させるよ
うに構成されている。また、前記作業スタート部
20は速度指令部22、正逆切換指令部23それ
ぞれを作動させ、モータ4aの正逆切換手段24
を正転側に切換えるとともに、モータ4aにその
正転時に必要な回転数で回転するように指令を与
えてこれを回転させるように構成されている。ま
た、前記モータ4aには前記正逆切換手段24を
介して電圧供給部25が接続されており、モータ
4aは電圧供給部25からの電圧を受けて回転す
るように構成されている。前記モータ4aにはそ
の負荷電流を検出する電流検出部26が接続され
ている。この電流検出部26は、モータ4aの電
機子巻線に接続された抵抗26b、第1フイルタ
26a、第1増幅部27およびゲイン補正部28
からなり、ねじ締付けの完了を検出する締付け完
了検出部29に接続されている。この締付け完了
検出部29は、ねじ締付けを所望締付けトルクで
正常に完了した時のモータ4aの電流値iaよりも
低い電流設定値ibを設定する電流設定部30と、
この電流設定値ibと前記検出値とを比較する電流
比較部31と、前記タイマTAの出力信号により
電流比較部31の出力信号を通過させるアンド回
路32と、そのアンド出力信号を受けて所定時間
TB後に出力信号を発信する遅延部33をなすタ
イマTBとからなつている。この遅延部33は後
記するA−D変換部34に変換指令信号を発信す
るように構成されている。
Embodiments Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, A indicates the rotation of the motor 4a through the automatic transmission 1.
This is a control device for the automatic screw tightening machine 1, which is configured to transmit information to the driver bit 8 via the driver bit 5, and is configured to control the motor 4a. This control device A has a work start section 20, which includes a cylinder 2 serving as a lifting means for the automatic screw tightening machine 1, and a timer TA to be described later.
and is configured to operate the reset pulse circuit 21. Further, the work start section 20 operates the speed command section 22 and the forward/reverse switching command section 23, respectively, and operates the forward/reverse switching means 24 of the motor 4a.
It is configured to switch the motor 4a to the forward rotation side, and to rotate the motor 4a by giving a command to the motor 4a to rotate at the necessary rotation speed during the normal rotation. Further, a voltage supply section 25 is connected to the motor 4a via the forward/reverse switching means 24, and the motor 4a is configured to rotate upon receiving the voltage from the voltage supply section 25. A current detection section 26 is connected to the motor 4a to detect the load current thereof. This current detection section 26 includes a resistor 26b connected to the armature winding of the motor 4a, a first filter 26a, a first amplification section 27, and a gain correction section 28.
It is connected to a tightening completion detection section 29 that detects the completion of screw tightening. This tightening completion detection section 29 includes a current setting section 30 that sets a current setting value ib lower than the current value ia of the motor 4a when screw tightening is normally completed with a desired tightening torque;
A current comparator 31 that compares the current set value ib with the detected value; an AND circuit 32 that passes the output signal of the current comparator 31 according to the output signal of the timer TA;
It consists of a timer TB forming a delay section 33 which transmits an output signal after TB. This delay section 33 is configured to send a conversion command signal to an A-D conversion section 34, which will be described later.

また、前記締付け完了検出部29のタイマTB
の出力信号はタイマTCに送られ、前記A−D変
換部34が変換を完了するまでに要する時間TC
が経過して後、その出力信号を前記速度指令部2
2および正逆切換指令部23に送り、モータ4a
を停止させるとともに、前記正逆切換手段24を
逆転側に切換えるように構成されている。しか
も、前記タイマTCの出力信号はタイマTDに送
られ、前記モータ4aが完全に停止するに要する
時間TDが経過して後、前記速度指令部22を作
動させ、モータ4aを所定回転数で所定時間だけ
逆転させるように構成されている。また、同時
に、このタイマTDの出力信号はマシンサイクル
完了部35に送られ、マシンサイクル完了部35
から発せられるサイクル完了信号により前記シリ
ンダ2を復帰させるように構成されている。
Also, the timer TB of the tightening completion detection section 29
The output signal is sent to the timer TC, and the time TC required for the A-D converter 34 to complete the conversion is
has passed, the output signal is sent to the speed command section 2.
2 and the forward/reverse switching command unit 23, and the motor 4a
At the same time, the forward/reverse switching means 24 is configured to be switched to the reverse direction. Moreover, the output signal of the timer TC is sent to the timer TD, and after the time TD required for the motor 4a to completely stop has elapsed, the speed command section 22 is activated to control the motor 4a at a predetermined rotation speed. It is configured to reverse only the time. At the same time, the output signal of this timer TD is sent to the machine cycle completion section 35.
The cylinder 2 is configured to be returned to its original position by a cycle completion signal issued from the cylinder 2.

一方、前記否みゲージ10の検出値は第2フイ
ルタ36、第2増幅部37を介してピークホール
ド回路38に送られ、A−D変換部34を介して
表示部39で表示されるように構成されている。
前記A−D変換部34は前記締付け完了検出部2
9のタイマTBの出力信号を動作タイミングとし
ており、この時点での検出値をデイジタル値に変
換し、これを表示部39で表示するように構成さ
れている。
On the other hand, the detected value of the rejection gauge 10 is sent to a peak hold circuit 38 via a second filter 36 and a second amplification section 37, and is displayed on a display section 39 via an A-D conversion section 34. It is configured.
The A-D converter 34 is connected to the tightening completion detector 2.
The output signal of timer TB 9 is used as the operation timing, and the detection value at this point is converted into a digital value, which is displayed on the display section 39.

しかも、前記A−D変換部34の出力は第1ト
ルク比較部40、第2トルク比較部41に送ら
れ、それぞれ第1トルク設定部43、第2トルク
設定部44で設定された下限デイジタルトルク設
定値、上限デイジタルトルク設定値と比較される
ように構成されている。前記第1トルク比較部4
0および第2トルク比較部41の出力信号は締付
け良否判定部45に送られ、前記デイジタル検出
値が所定範囲内にあるかどうかが判定され、その
締付けの良否が表示されるように構成されてい
る。
Moreover, the output of the A-D conversion section 34 is sent to a first torque comparison section 40 and a second torque comparison section 41, and the lower limit digital torque set by the first torque setting section 43 and the second torque setting section 44, respectively. The set value is configured to be compared with the upper limit digital torque set value. The first torque comparison section 4
0 and the output signal of the second torque comparison section 41 are sent to a tightening quality determination section 45, which determines whether the digital detection value is within a predetermined range, and displays whether the tightening quality is good or not. There is.

また、前記第2の増幅部37の出力は第3トル
ク比較部46に送られ、第3トルク設定部47で
設定された下限アナログトルク設定値と比較さ
れ、前記A−D変換部の変換完了後にアナログ検
出値の低下があれば、これを検出できるように構
成されている。
Further, the output of the second amplification section 37 is sent to a third torque comparison section 46, where it is compared with the lower limit analog torque set value set by the third torque setting section 47, and the conversion of the A-D conversion section is completed. If there is a decrease in the analog detection value later, it is configured to be able to detect this.

上記自動ねじ締め機の制御装置Aでは、第2A
図a,b,cに示すように作業スタート部20の
出力信号によりドライバビツト8の昇降手段をな
すシリンダ2が作動し、ドライバビツト8が下降
する。同時に、第2A図eに示すように作業スタ
ート部20の出力信号がタイマTAを作動させ、
所定時間TA後にピークホールド回路38をセツ
トするとともにアンド回路32を開く。しかも、
作業スタート部20はリセツト用パルス回路21
を作動させ、各部をリセツトする。さらに、前記
作業スタート部20は速度指令部22および正逆
切換指令部23並びに正逆切換手段24を作動さ
せ、モータ4aを所定回転数で正転させる。前記
モータ4aの正転にともなつて入力円板(図示せ
ず)、遊星コーン(図示せず)、カムデイスク(図
示せず)および変速リング(図示せず)でなる自
動変速機15を介してドライバビツト8が回転
し、締付け作業が開始される。ねじが正常にワー
クに螺入される場合、ねじの座面がワークに当接
するまではドライバビツト8に加わる負荷は小さ
くほぼ一定であるので、変速リングの移動は僅か
で減速比は小さく、ドライバビツト8は高速で回
転する。
In the control device A of the automatic screw tightening machine described above, the second A
As shown in Figures a, b, and c, the output signal from the work start section 20 activates the cylinder 2, which serves as a means for raising and lowering the driver bit 8, and the driver bit 8 is lowered. At the same time, the output signal of the work start section 20 activates the timer TA, as shown in FIG. 2A e.
After a predetermined time TA, the peak hold circuit 38 is set and the AND circuit 32 is opened. Moreover,
The work start section 20 is a reset pulse circuit 21
and reset each part. Furthermore, the work start section 20 operates the speed command section 22, the forward/reverse switching command section 23, and the forward/reverse switching means 24 to rotate the motor 4a forward at a predetermined rotation speed. As the motor 4a rotates in the forward direction, the motor 4a rotates through the automatic transmission 15 consisting of an input disc (not shown), a planetary cone (not shown), a cam disc (not shown), and a speed change ring (not shown). The driver bit 8 rotates, and the tightening work is started. When the screw is screwed into the workpiece normally, the load applied to the driver bit 8 is small and almost constant until the seat surface of the screw comes into contact with the workpiece, so the movement of the speed change ring is small and the reduction ratio is small. Bit 8 rotates at high speed.

ねじ座面がワークに当接すると、第2A図hに
示すようにドライバビツト8の負荷が急激に大き
くなるので、このドライバビツト8に加わる反力
トルクも急激に大きくなる。そのため、変速リン
グが大きく回動し、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8の回転が停止し、締付けが完了す
る。同時に、この時のドライバビツト8に加わる
反力トルクが歪みゲージ10により検出される。
When the screw seat surface comes into contact with the workpiece, the load on the driver bit 8 increases rapidly as shown in FIG. 2A, and the reaction torque applied to the driver bit 8 also increases rapidly. Therefore, the speed change ring rotates greatly, and its reduction ratio increases continuously, until finally, the reduction ratio reaches infinity, and the rotation of the driver bit 8 stops, completing the tightening. At the same time, the reaction torque applied to the driver bit 8 at this time is detected by the strain gauge 10.

一方、前記モータ4aの負荷電流は、第2A図
dに示すようにドライバビツト8の負荷が上昇す
るにともなつて、急激に増加する。この負荷電流
が電流検出部26で検出され、その検出値が電流
設定部30の電流設定値ibと比較される。前記検
出値が電流設定値ibに一致すると、第2A図f,
i,jに示すようにその時点から所定時間TB後
にタイマTCおよびタイマTDを順次作動させる
とともに、変換指令信号がA−D変換部34に供
給される。前記A−D変換部34はその時点の歪
みゲージの検出値をデイジタルデータに変換し、
第2A図gに示すように変換完了信号が発信され
て後、このデイジタルデータを表示部39に送
り、これが表示される。
On the other hand, the load current of the motor 4a increases rapidly as the load of the driver bit 8 increases, as shown in FIG. 2A (d). This load current is detected by the current detection section 26, and the detected value is compared with the current setting value ib of the current setting section 30. When the detected value matches the current set value ib,
As shown in i and j, timer TC and timer TD are sequentially activated after a predetermined time TB from that point, and a conversion command signal is supplied to the AD converter 34. The A-D converter 34 converts the detected value of the strain gauge at that time into digital data,
After the conversion completion signal is transmitted as shown in FIG. 2A, g, this digital data is sent to the display section 39, where it is displayed.

同時に、前記デイジタルデータは第1トルク設
定部43、第2トルク設定部44の上、下限トル
ク設定値と比較される。この時、ドライバビツト
8の回転が完全に停止し、その反力トルクは第2
A図hに示すようにすでに急激に増加し、締付け
が完了しているので、第2A図hに示すようにタ
イマTCのタイムアツプ信号により前記第1トル
ク比較部40および第2トルク比較部41の出力
信号に応じて、締付け良否判定部45はドライバ
ビツト8に加わる反力トルクがトルク設定値の範
囲内あるかどうかを判別でき、その締付けの良否
を第2A図kに示すタイミングで表示できる。
At the same time, the digital data is compared with the upper and lower limit torque setting values of the first torque setting section 43 and the second torque setting section 44. At this time, the rotation of the driver bit 8 is completely stopped, and the reaction torque is
As shown in Figure A h, since the tightening has already been completed, the first torque comparison section 40 and the second torque comparison section 41 are increased by the time-up signal of the timer TC, as shown in Figure 2A h. Depending on the output signal, the tightening quality determination section 45 can determine whether the reaction torque applied to the driver bit 8 is within the torque setting value range, and can display the quality of the tightening at the timing shown in FIG. 2Ak.

一方、ねじがワークに斜めに食付いて螺入され
る場合には、ねじの座面がワークに当接する前か
ら、ドライバビツト8に加わる負荷が第2B図h
に示すように徐々に増大する。そのため、第6図
に示すように自動変速機15がその負荷に応じて
減速比を大きくし、ねじの座面がワークに当接す
る前からドライバビツト8の回転数が急激に低下
してゆつくりとねじが締付けられることとなる。
これに対して、モータ4aが加わる負荷電流は、
第7図の特性曲線が示すようにドライバビツト8
の負荷が小さい時は僅かでも上昇すると、急激に
上昇し、ある電流値に落ち着く。そのため、第2
B図dに示すように電流検出部26の検出値はね
じの座面がワークに当接する前に、ただちに電流
設定値に達する。したがつて、第2B図fに示す
ように前記同様にタイマTBが作動し、所定時間
TB後に歪みゲージ10の検出値がA−D変換部
で変換され、このデイジタル値が第1トルク比較
部40および第2トルク比較部41で比較され
る。この時、歪みゲージ10で検出する検出値は
ドライバビツト8がゆつくりと回転して、ねじの
締付けに時間を要しているため、前記所定時間
TB経過後では、ドライバビツト8はまだ回転し
ており、これに加わる反力トルクは第2B図hに
示すように所定値に達していない。そのため、前
記第1トルク比較部40および第2トルク比較部
41の出力信号は発せられず、第2B図kに示す
ように締付け良否判定部45は前記検出値が所定
範囲内にないと判定し、その締付けが不良であ
り、締付け途中のねじが浮いた状態であると判定
する。
On the other hand, when the screw is bitten into the work piece diagonally and is screwed in, the load applied to the driver bit 8 is applied even before the bearing surface of the screw comes into contact with the work piece, as shown in Fig. 2Bh.
It gradually increases as shown in . Therefore, as shown in Fig. 6, the automatic transmission 15 increases the reduction ratio according to the load, and the rotational speed of the driver bit 8 suddenly decreases even before the seat surface of the screw contacts the workpiece. and the screws are tightened.
On the other hand, the load current applied to the motor 4a is
As the characteristic curve in Figure 7 shows, driver bit 8
When the load is small, if the current increases even slightly, the current increases rapidly and settles down to a certain value. Therefore, the second
As shown in Fig. B, d, the detected value of the current detection unit 26 reaches the current set value immediately before the seat surface of the screw comes into contact with the workpiece. Therefore, as shown in Fig. 2B, f, the timer TB operates in the same manner as described above, and
After TB, the detected value of the strain gauge 10 is converted by an A-D converter, and the digital values are compared by a first torque comparator 40 and a second torque comparator 41. At this time, the detected value detected by the strain gauge 10 is due to the fact that the driver bit 8 rotates slowly and takes time to tighten the screw.
After TB has elapsed, the driver bit 8 is still rotating, and the reaction torque applied thereto has not reached the predetermined value as shown in FIG. 2B h. Therefore, the output signals of the first torque comparison section 40 and the second torque comparison section 41 are not generated, and as shown in FIG. 2B k, the tightening quality determination section 45 determines that the detected value is not within the predetermined range. , it is determined that the tightening is defective and that the screw is loose during tightening.

その後、第2A,B図i,jに示すように前記
タイマTBの出力信号が送られてタイマTCが作
動し、所定時間TC後のタイムアツプ信号がモー
タ4aを停止させるとともに正逆切換手段24を
逆転側に切換える。同時に、前記タイマTCのタ
イムアツプ信号はタイマTDを作動させ、所定時
間TD後のタイムアツプ信号により速度指令部2
2が作動し、モータ4aを所定回転数で所定時間
だけ逆転させる。これにより、ドライバビツト8
とねじとの食付が解除され、前記自動変速機15
は原位置に復帰する。
Thereafter, as shown in Figures 2A and 2B, i and j, the output signal of the timer TB is sent to activate the timer TC, and a time-up signal after a predetermined time TC stops the motor 4a and switches the forward/reverse switching means 24. Switch to the reverse side. At the same time, the time-up signal of the timer TC activates the timer TD, and the time-up signal after a predetermined time TD causes the speed command unit to
2 is activated to reverse the motor 4a at a predetermined rotation speed for a predetermined time. As a result, driver bit 8
The chamfering between the screw and the automatic transmission 15 is released.
returns to its original position.

また、前記タイマTDのタイムアツプ信号はマ
シンサイクル完了検出部35に送られ、マシンサ
イクル完了検出部35からの完了信号により記シ
リンダ2が復動し、次回の作業に備える。
Further, the time-up signal of the timer TD is sent to the machine cycle completion detection section 35, and the cylinder 2 moves back in response to the completion signal from the machine cycle completion detection section 35 to prepare for the next work.

発明の効果 以上説明したように、本発明はモータの回転を
入力円板、遊星コーン、カムデイスクおよび変速
シリンダでなる自動変速機を介してドライバビツ
トに伝達するとともに、ドライバビツトに加わる
反力トルクを検出するトルク検出部を設けるとと
もに、前記モータの負荷電流を検出してこの検出
値が締付け完了を検出する設定値に達して締付け
完了信号が発せられた時の前記トルク検出部の検
出値が所定値に達しているかどうかを判定するよ
うに構成しているため、ねじをモータの持つ慣性
の影響なく締付けることができるばかりか、ねじ
が斜めに食付き等の締付け不良が生じても、これ
により生じる締付け速度の低下を検出し、即座に
締付け不良を検出でき、マシンサイクルタイムが
経過するまで待つことなく、早期に次回の作業に
備えることができ、効率のよい締付け不良検出装
置を提供できる等の利点がある。
Effects of the Invention As explained above, the present invention transmits the rotation of a motor to a driver bit through an automatic transmission consisting of an input disk, a planetary cone, a cam disc, and a speed change cylinder, and also transmits the reaction torque applied to the driver bit. A torque detection unit is provided to detect the load current of the motor, and when the detected value reaches a set value for detecting completion of tightening and a tightening completion signal is issued, the detection value of the torque detection unit is Since it is configured to determine whether a predetermined value has been reached, not only can the screw be tightened without being affected by the inertia of the motor, but even if a tightening defect such as a screw chamfering occurs diagonally, this will not occur. It is possible to detect a decrease in the tightening speed caused by the machine and immediately detect a tightening defect, and it is possible to prepare for the next operation early without waiting until the machine cycle time has elapsed, thereby providing an efficient tightening defect detection device. There are advantages such as

なお、実施例ではトルク検出部として歪ゲージ
管と歪ゲージが使用されているが、これをポジシ
ヨンセンシングデバイスに代えることもできる。
また、トルク検出部の検出値をピークホールド回
路により保持するように構成しているが、これを
サンプリング回路で保持するようにすることもで
きる。
In the embodiment, a strain gauge tube and a strain gauge are used as the torque detection section, but these can be replaced with a position sensing device.
Further, although the detection value of the torque detection section is configured to be held by the peak hold circuit, it may also be held by a sampling circuit.

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

第1図は本発明のブロツク図、第2A,B図は
第1図の各点における信号波形図、第3図は本発
明に係わる自動ねじ締め機の全体説明図、第4図
は第3図の一部を切欠いた要部拡大図、第5図は
本発明に係わる自動変速機の要部拡大断面図、第
6,7図はそれぞれ本発明に係わる自動変速機の
出力軸の持つトルク−回転数特性曲線図、トルク
−負荷電流特性曲線図である。 A…制御装置、1…自動ねじ締め機、2…シリ
ンダ、3…ドライバ台、3a…ロツド、4…モー
タ台、4a…モータ、5…入力円板、6…遊星コ
ーン、6a…円周溝、6b…平坦面、6c…円錐
面、7…カムデイスク、8…ドライバビツト、9
…変速リング、10…歪みゲージ、11…固定
具、12…アーム、13…ギアケース、14…ば
ね、15…自動変速機、16…連接機構、17…
歪みゲージ管、20…作業スタート部、21…リ
セツト用パルス回路、22…速度指令部、23…
正逆切換指令部、24…正逆切換手段、25…電
圧供給部、26…電流検出部、26a…第1フイ
ルタ、26b…抵抗、27…第1増幅部、28…
ゲイン補正部、29…締付け完了検出部、30…
電流設定部、31…電流比較部、32…アンド回
路、33…遅延部、34…A−D変換部、35…
マシンサイクル完了検出部、36…第2フイル
タ、37…第2増幅部、38…ピークホールド回
路、39…表示部、40…第1トルク比較部、4
1…第2トルク比較部、42,43…第1トルク
設定部、44…第2トルク設定部、45…締付け
良否判定部、46…第3トルク比較部、47…第
3トルク設定部。
Figure 1 is a block diagram of the present invention, Figures 2A and B are signal waveform diagrams at each point in Figure 1, Figure 3 is an overall explanatory diagram of the automatic screw tightening machine according to the present invention, and Figure 4 is the Fig. 5 is an enlarged cross-sectional view of the main parts of the automatic transmission according to the present invention, and Figs. 6 and 7 are respectively the torques possessed by the output shaft of the automatic transmission according to the present invention. - A rotation speed characteristic curve diagram and a torque-load current characteristic curve diagram. A...Control device, 1...Automatic screw tightening machine, 2...Cylinder, 3...Driver stand, 3a...Rod, 4...Motor stand, 4a...Motor, 5...Input disk, 6...Planetary cone, 6a...Circumferential groove , 6b...flat surface, 6c...conical surface, 7...cam disk, 8...driver bit, 9
...speed change ring, 10...strain gauge, 11...fixture, 12...arm, 13...gear case, 14...spring, 15...automatic transmission, 16...coupling mechanism, 17...
Strain gauge tube, 20...Work start section, 21...Reset pulse circuit, 22...Speed command section, 23...
Forward/reverse switching command section, 24... Forward/reverse switching means, 25... Voltage supply section, 26... Current detection section, 26a... First filter, 26b... Resistor, 27... First amplifying section, 28...
Gain correction section, 29...Tightening completion detection section, 30...
Current setting section, 31... Current comparison section, 32... AND circuit, 33... Delay section, 34... A-D conversion section, 35...
Machine cycle completion detection section, 36... second filter, 37... second amplification section, 38... peak hold circuit, 39... display section, 40... first torque comparison section, 4
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Second torque comparison section, 42, 43...First torque setting section, 44...Second torque setting section, 45...Tightening quality determination section, 46...Third torque comparison section, 47...Third torque setting section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 シリンダ2の作動により昇降するドライバ台
3を設け、このドライバ台3にこれと一体に昇降
するようにモータ4aを取付け、このモータ4a
にその回転を受けて回転する入力円板5とその外
周に摩擦係合する遊星コーン6とこれに摩擦係合
するカムデイスク7とを介してドライバビツト8
を連接するとともに、前記ドライバ台3に弾性変
形部材を介して固定具11を設け、この固定具1
1にアーム12を回動自在に係止し、このアーム
12により変速リング9を回動自在に保持してこ
の変速リング9を前記遊星コーン6の外周に摩擦
係合して配置し、さらにこの変速リング9をばね
14により高速側に付勢する一方、 前記弾性変形部材にその変位量を検出するトル
ク検出部を配置し、その検出値をトルク設定値と
比較するトルク比較部を設けるとともに、 前記モータ4aの負荷電流を検出する電流検出
部26を設け、この電流検出部26の検出値とド
ライバビツト8に加わる反力トルクが所望トルク
に達した時にモータ4aに流れる電流値iaよりも
低い電流設定値ibとを比較する電流比較部31を
設け、 この電流比較部31の出力信号により作動する
遅延部33を設け、この遅延部33の出力信号に
より前記トルク比較部の出力を判定する締付け良
否判定部45を設けたことを特徴とする自動ねじ
締め機の締付け不良検出装置。
[Claims] 1. A driver stand 3 is provided which is raised and lowered by the operation of the cylinder 2, and a motor 4a is attached to the driver stand 3 so as to move up and down together with the driver stand 3.
The driver bit 8 is connected via the input disk 5 which rotates in response to the rotation, the planetary cone 6 which frictionally engages with the outer periphery of the input disk 5, and the cam disk 7 which frictionally engages with the input disk 5.
At the same time, a fixture 11 is provided on the driver stand 3 via an elastic deformable member, and this fixture 1
1, an arm 12 is rotatably locked to the arm 12, a speed change ring 9 is rotatably held by the arm 12, and this speed change ring 9 is placed in frictional engagement with the outer periphery of the planetary cone 6. The speed change ring 9 is biased toward the high speed side by the spring 14, while a torque detection section for detecting the amount of displacement of the elastic deformation member is disposed, and a torque comparison section is provided for comparing the detected value with a torque setting value. A current detection section 26 is provided to detect the load current of the motor 4a, and the detection value of the current detection section 26 and the reaction torque applied to the driver bit 8 are lower than the current value ia flowing through the motor 4a when the desired torque is reached. A current comparison section 31 is provided to compare the current setting value ib with a current setting value ib, a delay section 33 is provided which is activated by the output signal of the current comparison section 31, and the output of the torque comparison section is determined based on the output signal of the delay section 33. A tightening defect detection device for an automatic screw tightening machine, characterized in that a quality determining section 45 is provided.
JP4064987A 1987-02-23 1987-02-23 Poor tightening detecting device for automatic screw tightening machine Granted JPS63212425A (en)

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