JPH081457A - 自動ねじ締め機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 トルク測定治具を介してドライバビットに伝
達されるトルクを測定するトルク測定動作を可能にした
自動ねじ締め機を提供する。 【構成】 ねじ締めユニット４に所定のねじ締め動作と
トルク値の表示動作を行うトルクコントローラ部７を接
続し、このトルクコントローラ部７にねじ締めを行うね
じ締めモードとトルク測定を行うトルク測定モードを切
換えるモード切換えスイッチ１１を設けるとともに、ト
ルクコントローラ部７にトルク測定治具６に接続される
センサケーブル６ｆを接続可能に構成する一方、トルク
測定モード時にはモータ４ａを回転させずにトルク値の
表示のみをするように構成している。 【効果】 隣接するねじ締めユニットのトルクコントロ
ーラ部を使用してそのモードを切換えるだけで、ドライ
バビットに伝達される実際のトルク値を測定することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ねじ部品等の締付けの
際に駆動工具が受けるトルクをトルクセンサにより検出
してこれが所定値に達すると駆動工具の回転を停止して
その間に駆動工具が受けるトルクを表示するように構成
したねじ締めユニットを備え、隣接するねじ締めユニッ
トを利用して駆動工具に実際に伝達されるトルクの測定
を可能にした自動ねじ締め機に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、モータの回転を受けて回転する駆
動工具によりねじ等のねじ部品を所定ワークに締付ける
に際して、締付けトルクの管理が各方面で要求されてい
る関係で、駆動工具に加わるトルクを検出する機能を備
えたねじ締めユニットが各種開発されている。この種ね
じ締めユニットは、主に定置式の自動ねじ締め機のドラ
イバ台に取付けられており、このドライバ台の下降にと
もなって所定のねじ締め動作を行うように構成されてい
る。この場合、ワーク上の作業位置に駆動工具の軸心を
一致させるため、モータの駆動軸と駆動工具との間に２
個のユニバーサルジョイントを持つ回転伝達機構が配置
されているが、モータの駆動軸と駆動工具との軸心が大
きく偏心して位置する場合には前記回転伝達機構での伝
達ロスが大きくなる。そのため、モータの駆動軸から所
定の出力トルクが出力されてもこれが駆動工具に伝達さ
れておらず、締付け完了時の表示はほぼ設定値となって
いるものの、実際の締付けトルクは設定値から離れた値
となっており、ワークに締付けられるねじ部品の締付け
トルク管理を行う上で駆動工具に伝達されるトルクを正
確に測定する必要が生じている。この駆動工具に伝達さ
れるトルクを検出する場合、ねじが仮締めされたテスト
ピースを保持する回転自在なテスト台を持つトルク測定
治具が用意され、トルク測定治具に内蔵されたトルク検
出部の検出値からトルク値を得てこれを表示する方法が
一般的となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このトルク測定方法で
は、モータの駆動軸から駆動工具に実際に伝達されてい
るトルクの検出は可能となるものの、トルク測定治具の
他にこれに内蔵されたトルク検出部の検出値をトルク値
に変換するための高価な測定器が必要となっている。そ
のため、この種トルク測定が大がかりで面倒となり、現
場作業には適さないものとなっており、これら測定器を
ねじ締め作業の現場にわざわざ持ち込むことなく、隣接
のねじ締めユニットを利用して駆動工具に実際に伝達さ
れるトルクを検出するように構成した自動ねじ締め機が
要望されている。

【０００４】本発明は、上記要望に鑑み発明されたもの
で、ねじ締めユニットを持つ自動ねじ締め機であって、
その駆動工具のトルク測定時にはねじ締めユニットを作
動させてその駆動工具に伝達されるトルクをトルク測定
治具を介して隣接するねじ締めユニットのトルクコント
ローラ部により検出可能に構成した自動ねじ締め機を提
供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】昇降手段の作動により昇
降するドライバ台にモータとその回転を受けて回転する
駆動工具と駆動工具に加わるトルクを検出するトルク検
出部とからなるねじ締めユニットを固定するとともに、
このねじ締めユニットにトルク検出部の検出値をトルク
値に変換する信号変換部を有するトルクコントローラ部
を接続し、このトルクコントローラ部にトルク値が所定
値に達するとモータの駆動を停止して締付け完了信号を
出力するねじ締め動作と信号変換部から得られるトルク
値の表示動作とを制御する制御部を設けた自動ねじ締め
機において、前記トルクコントローラ部にねじ締めモー
ドとトルク測定モードとを設定するモード設定部を設け
るとともに、トルクコントローラ部にトルク測定モード
時には信号変換部から得られるトルク値の表示動作のみ
を制御する制御部を設けている。

【０００６】また、複数のねじ締めユニットをドライバ
台に取付ける場合には、ねじ締め作業開始信号により昇
降手段を作動させるとともに、トルクコントローラ部に
スタート信号を出力する主制御装置が配置されている。
また、この主制御装置はすべてのねじ締めユニットから
締付け完了信号が出力されるとスタート信号を遮断する
とともに昇降手段を復動させるように構成されている。
また、前記各ねじ締めユニットのトルクコントローラ部
にはトルク測定モード時の表示をスタート信号が遮断さ
れるタイミングとする制御部が設けられている。

【０００７】

【作 用】上記自動ねじ締め機では、一方のねじ締めユ
ニットの駆動工具に伝達されるトルクを測定する場合に
は、その駆動工具と軸心を一致してこれと一体に回転す
るテストピースを持つトルク測定治具が配置される。ま
た、隣接するねじ締めユニットのトルクコントローラ部
の信号変換部に接続されたセンサケーブルに代え、トル
ク測定治具のセンサケーブルが接続される。さらに、こ
の隣接するねじ締めユニットに接続されたトルクコント
ローラ部のモード設定部でトルク測定モードが設定され
る。

【０００８】この状態で、ねじ締めユニットのねじ締め
動作が開始されると、その締付け動作にともなって、ね
じ締めユニットに内蔵されたトルク検出部でその駆動工
具に加わる反力トルクが検出され、これが信号変換部で
トルク値として変換され、駆動側の出力トルクとしてト
ルクコントローラ部で表示される。

【０００９】一方、トルク測定治具からもテストピース
に加わるトルクが隣接するねじ締めユニットのトルクコ
ントローラ部の信号変換部に出力される。このトルクコ
ントローラ部はトルク測定モードとなっているため、ね
じ締め動作を行わずにトルク測定治具からの検出値が読
込まれて、これが信号変換部でトルク値に変換されて任
意のタイミングで駆動工具に実際に伝達されたトルク値
として表示される。

【００１０】そのため、駆動工具に実際伝達されている
トルクを検出して表示する際に、特別な計測器を使用し
なくてもよく、隣接のねじ締めユニットのトルクコント
ローラ部を使用してそのモード設定部でモードの設定を
変更するだけで、駆動工具の実際のトルク値を測定する
ことができる。

【００１１】また、複数のねじ締めユニットがドライバ
台に取付けられている場合、ねじ締め作業開始信号でト
ルクコントローラ部にスタート信号を出力して一方のね
じ締めユニットでねじ締め動作を行わせ、他方のねじ締
めユニットのトルクコントローラ部でトルクの測定を開
始することができる。その後、一方のねじ締めユニット
のねじ締め動作が完了した時点で、スタート信号が遮断
されるので、ただちに他方のねじ締めユニットのトルク
コントローラ部で駆動工具に実際に伝達されるトルクを
表示することができ、外部からの表示タイミングを指示
することなく一連のねじ締め動作で駆動工具に伝達され
る実際のトルク値の表示が可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を多軸の自動ねじ締め
機について図面に基づき説明する。図１において、１は
自動ねじ締め機であり、昇降手段２の作動により昇降す
るドライバ台３に複数のねじ締めユニット４が固定され
ている。このねじ締めユニット４は、モータ４ａとその
回転を受けて回転する駆動工具の一例のドライバビット
４ｂとドライバビット４ｂに加わるトルクを検出する後
記トルク検出部４ｃとを持ち、しかもモータ４ａの駆動
軸とドライバビット４ｂとの間には２個のユニバーサル
ジョイントを持つ回転伝達機構４ｄが配置されている。
また、前記ドライバ台３には所定間隔隔てて一体に移動
可能にかつドライバ台３に対して後退可能にチャック台
５が配置されており、このチャック台５が所定位置に下
降するまではドライバ台３とチャック台５とが一体に、
その後はドライバ台３単独で下降するように構成されて
いる。

【００１３】前記チャック台５には前記ドライバビット
４ｂに対応してガイドスリーブ５ａが任意の位置に取付
け可能に構成されており、ドライバビット４ｂの軸心を
ワーク（図示せず）上の作業位置に一致可能に構成され
ている。また、前記ガイドスリーブ５ａの一端にはドラ
イバビット４ｂの移動路上にねじ（図示せず）を保持す
るチャックユニット（図示せず）が取付けられており、
このチャックユニットは後記するトルク測定治具６と交
換可能に構成されている。

【００１４】前記ねじ締めユニット４に内蔵されたトル
ク検出部４ｃは、ドライバビット４の反力トルクを差動
遊星機構（図示せず）を介してあるいは直接検出するト
ルクセンサ（図示せず）でなっており、このトルクセン
サは第１センサケーブル４ｅを介してねじ締めユニット
４に接続された後記するトルクコントローラ部７の信号
変換部７ａに接続されている。

【００１５】前記自動ねじ締め機１には主制御装置８が
接続されており、ねじ締め作業開始信号を含む各種指令
信号を出力する操作部９、各ねじ締めユニット４に接続
されたトルクコントローラ部７、昇降手段２に昇降指令
信号を出力する主制御部１０を有している。この主制御
部１０は、図２に示すように １）操作部からのねじ締め作業開始信号を待つ。 ２）昇降手段に作動指令信号を出力するとともに、各ト
ルクコントローラ部にスタート信号を出力する。 ３）すべてのトルクコントローラ部からの締付け完了信
号を待つ。 ４）スタート信号を遮断するとともに、昇降手段に原位
置復帰指令信号を出力して、１）に戻る。 上記動作を行うように構成されている。

【００１６】前記トルクコントローラ部７は、トルクセ
ンサの検出値が入力するとこれを増幅するとともにあら
かじめ設定された較正値に基づきトルク値に換算してこ
れをディジタル値に変換する信号変換部７ａ、ねじ締め
モードとトルク測定モードとを設定するモード設定部の
一例のモード切換えスイッチ１１を有する入力部７ｂ、
各種情報を記憶する記憶部７ｇ、トルク値を表示する表
示部７ｃ、ねじ締め動作とトルク値の表示動作とを後記
する制御プログラムに基づき制御する制御部７ｄ、およ
び制御部７ｄからの指令信号によりモータ４ａへのパワ
ー供給を制御するモータ駆動部７ｅとからなっている。
また、前記信号変換部７ａの入力側には前記第１センサ
ケーブル４ｅの一端のコネクタ部４ｆが接続されるレセ
プタクル７ｆが配置されており、後記する第２センサケ
ーブル６ｆの一端のコネクタ部６ｅと交換可能に接続さ
れている。

【００１７】前記制御部７ｄは、図３に示すように、 １）主制御装置からのスタート信号を待つ。 ２）表示リセット ３）トルク測定モード、ねじ締めモードのいずれである
か否かを判断し、トルク測定モードのとき、１０）にジ
ャンプする。 ４）ねじ締めモードのとき、モータ駆動部にパワー供給
指令信号を出力する。 ５）信号変換部からのトルク値を読込む。 ６）トルク値が所定値に一致するか否かを判断して一致
しないとき、５）に戻る。 ７）モータ駆動部にパワー供給停止信号を出力するとと
もに、この時のトルク値を記憶する。 ８）トルク値を表示部に出力してこれを表示部で表示す
る。 ９）締付け完了信号を主制御装置に出力して、１）に戻
る。 １０）信号変換部からのトルク値を読込む。 １１）トルク値が前回までの最大値よりも大きいか否か
を判断し、これが大きいとき、このトルク値を新たな最
大値として記憶する。 １２）スタート信号が遮断されたか否かを判断し、これ
が遮断されてないとき、１０）に戻る。 １３）トルク値の最大値を読出し、これを表示部に出力
する。 １４）エンド。 上記動作を行うように構成されている。なお、トルク測
定モード時に、トルク値を読込む際に、入力部７ｂから
の読込み開始指令信号を待って、トルク値の読込みを開
始させてもよい。また、トルク測定モード時に、入力部
７ｂからの表示指令信号を待ってトルク値の表示をする
ようにしてもよい。この場合、隣接する自動ねじ締め機
が同一構造のねじ締めユニット（図示せず）を装備して
いるいれば、このねじ締めユニットに接続されたトルク
コントローラ部（図示せず）を使用して同様のトルク測
定ができる。

【００１８】さらに、前記トルク測定治具６は、ドライ
バビット４ｂに対応する位置にねじが仮締めされたテス
トピース６ａを保持する回転自在なテスト台６ｂ、この
テスト台６ｂの回転を受けて歪む歪み管６ｃ、歪み管６
ｃに貼付された歪みゲージ６ｄ、一端にコネクタ部６ｅ
を持ちかつ歪みゲージ６ｄの検出値を取出す第２センサ
ケーブル６ｆを有している。前記第２センサケーブル６
ｆの一端のコネクタ部６ｅは前記信号変換部７ａのレセ
プタクル７ｆから第１センサケーブル４ｅのコネクタ部
４ｆを切離して後このレセプタクル７ｆと接続可能に構
成されている。また、このトルク測定治具６は実際の負
荷を加えて単位検出電流あたりのトルク値が算出されて
おり、この値に応じて第２センサケーブル６ｆが接続さ
れるトルクコントローラ部７の表示値が較正されるよう
に構成されている。

【００１９】上記自動ねじ締め機では、通常のねじ締め
作業を行う場合には、各ねじ締めユニット４のトルクコ
ントローラ部７に設けられたモード切換えスイッチ１１
によりねじ締めモードが選択され、主制御装置８の操作
部９から作業開始指令信号が出力されると、昇降手段２
が作動し、ドライバ台３とともに各ねじ締めユニット４
が下降する。また、主制御部１０から各トルクコントロ
ーラ部７にスタート信号が出力されるので、各トルクコ
ントローラ部７の制御部７ｄからモータ駆動指令信号が
出力され、各ねじ締めユニット４のモータ４ａが回転
し、ドライバビット４ｂの移動路上に供給されたねじが
ワーク上の所定の位置に締付けられる。この間、ドライ
バビット４ｂに加わる反力トルクが各ねじ締めユニット
４に内蔵されたトルクセンサ４ｃにより検出され、この
検出値が第１センサケーブル４ｅを介してトルクコント
ローラ部７の信号変換部７ａに出力される。信号変換部
７ａでは、この検出値が増幅されるとともにあらかじめ
設定された較正値からアナログトルク値、さらにはディ
ジタルトルク値に変換される。このトルク値が増加して
所定設定値に達すると、モータ４ａへのパワー供給が停
止されるとともに、締付け完了信号が主制御装置８に出
力され、その時のトルク値が表示部７ｃで表示される。
全ねじ締めユニット４から締付け完了信号が出力される
と、この時には主制御装置８からのスタート信号が遮断
されるとともに、昇降手段２に原位置復帰指令信号が出
力されて、各ねじ締めユニット４は原位置に復帰して、
また各ねじ締めユニット４も次回のスタート信号を待つ
状態となって、次回の作業に備えることができる。

【００２０】また、一方のねじ締めユニット４のドライ
バビット４ｂに伝達されるトルクを測定する場合には、
そのトルクコントローラ部７に設けたモード切換えスイ
ッチ１１によりねじ締めモードが選択される。同時に、
このねじ締めユニット４では、ねじを保持するチャック
ユニットがチャック台５に固定されたガイドスリーブ５
ａから取外され、このガイドスリーブ５ａの先端にはド
ライバビット４ｂと軸心を一致してこれと一体に回転す
るテストピース６ａを持つトルク測定治具６が固定され
る。さらに、このトルク測定治具６に接続された第２セ
ンサケーブル６ｆは前記ねじ締めユニット４に隣接する
別のねじ締めユニット４のトルクコントローラ部７のレ
セプタクルから第１センサケーブル（図示せず）が取外
されて後このレセプタクル７ｆに接続される。また、こ
のトルクコントローラ部７のモード切換えスイッチ１１
によりトルク測定モードが選択され、この状態で主制御
装置８の操作部９からねじ締め作業開始指令信号が出力
されると、昇降手段２が作動してドライバ台３とともに
各ねじ締めユニット４が下降する。この時、一方のねじ
締めユニット４はねじ締めモードに設定されているの
で、所定のねじ締め動作を行うが、他方のねじ締めユニ
ット４はトルク測定モードに設定されているため、モー
タ４ａは回転せず、ねじ締め動作を行わない。

【００２１】一方のねじ締めユニット４のねじ締め動作
が進み、ドライバビット４ｂがテストピース６ａにねじ
込まれたねじに嵌合してこのねじを締付けると、通常の
ねじ締めの際と同様に、ドライバビット４ｂに加わる反
力トルクがトルクセンサにより検出され、トルクコント
ローラ部７に出力されて、これがトルク値に変換され、
表示部７ｃで表示される。同時に、ドライバビット４ｂ
によりテストピース６ａのねじが締付けられると、テス
ト台６ｂが回転し、歪み管６ｃに歪みが発生する。この
歪み量が歪みゲージ６ｄにより検出され、この検出値が
第２センサケーブル６ｆを介して他方のねじ締めユニッ
ト７のトルクコントローラ部７に出力される。そのた
め、このトルクコントローラ部７の信号変換部７ａで、
前記検出値がトルク値に変換される。しかも、このトル
ク値は前回までのトルク値の最大値と比較され、大きい
値が最大値として順次記憶される。

【００２２】この動作が繰り返し行われるが、この間
に、一方のねじ締めユニット４のトルクコントローラ部
７から締付け完了信号が他方のねじ締めユニット分も併
せて主制御装置８に出力される（この場合、配線上構成
してもよいし、プログラム上で構成してもよい。）。そ
のため、主制御装置８からのスタート信号が遮断され、
一方のねじ締めユニット４のコントローラ部７は駆動側
の締付けトルク値を表示部７ｃで表示した後、次回のス
タート信号を待つ待機状態となる。また、他方のねじ締
めユニットのコントローラ部７は前記スタート信号が遮
断されるタイミングでトルク値の最大値を読出してこれ
を表示部７ｃで表示することができる。そのため、ドラ
イバビット４ｂに実際伝達されているトルクを検出して
表示する際に、特別な測定器を使用しなくてもよく、多
軸の自動ねじ締め機であれば、別のねじ締めユニット４
のトルクコントローラ部７を使用してモード切換えスイ
ッチ１１によりモードを切り換えるだけで、ドライバビ
ット４ｂの実際のトルク値を表示することができる。

【００２３】なお、実施例では、多軸自動ねじ締め機に
ついて説明されているが、同構造のねじ締めユニットを
持つ単軸の自動ねじ締め機（図示せず）を２個使用して
も同様にドライバビット（図示せず）に伝達される実際
のトルクを測定することができる。この場合、トルク測
定モード時のトルク値の測定開始および表示タイミング
をトルクコントローラ部の入力部から与えるように構成
すればよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明はねじ締め
の際に駆動工具に加わるトルクを検出するトルク検出部
を持つねじ締めユニットを昇降自在に設けて、所定のね
じ締め動作とトルク値の表示動作とを行うトルクコント
ローラ部を前記ねじ締めユニットに接続し、このトルク
コントローラ部にねじ締めを行うねじ締めモードとトル
ク測定を行うトルク測定モードとを設定するモード設定
部を設けるとともにトルク測定治具に接続されるセンサ
ケーブルを接続可能に構成する一方、トルク測定モード
時にはモータを回転させずにトルク測定治具からの検出
値をトルク値に変換してその表示のみをするように構成
しているため、ねじ締めユニットの駆動工具に実際に伝
達されるトルクを検出する際には、特別な計測器を使用
しなくてもよく、隣接する別のねじ締めユニットのトル
クコントローラ部を使用してモード設定部によりモード
設定を行うだけで、駆動工具の実際のトルク値を表示す
ることができる。また、本発明は自動ねじ締め機が複数
のねじ締めユニットを装備している場合には、隣接のね
じ締めユニットを使用して同様のトルク測定を行うよう
に構成しているため、一連のねじ締め動作で駆動工具に
伝達される実際のトルク値を測定できるばかりか、トル
クコントローラ部も隣接しているためその取外し等が不
要となり、測定に際しての段取り時間を短縮することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトルク測定時の全体構成を示す概略説
明図である。

【図２】本発明に係る主制御装置の主制御部の主な動作
を説明するフローチャートである。

【図３】本発明に係るトルクコントローラ部の制御部の
主な動作を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１ 自動ねじ締め機 ２ 昇降手段 ３ ドライバ台 ４ ねじ締めユニット ４ａ モータ ４ｂ ドライバビット ４ｃ トルク検出部 ４ｄ 回転伝達機構 ４ｅ 第１センサケーブル ４ｆ コネクタ部 ５ チャック台 ５ａ ガイドスリーブ ６ トルク測定治具 ６ａ テストピース ６ｂ テスト台 ６ｃ 歪み管 ６ｄ 歪みゲージ ６ｅ コネクタ部 ６ｆ 第２センサケーブル ７ トルクコントローラ部 ７ａ 信号変換部 ７ｂ 入力部 ７ｃ 表示部 ７ｄ 制御部 ７ｅ モータ駆動部 ７ｆ レセプタクル ７ｇ 記憶部 ８ 主制御装置 ９ 操作部 １０ 主制御部 １１ モード切換えスイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 昇降手段の作動により昇降するドライバ
   台にモータとその回転を受けて回転する駆動工具と駆動
   工具に加わるトルクを検出するトルク検出部とからなる
   ねじ締めユニットを固定するとともに、このねじ締めユ
   ニットにトルク検出部の検出値をトルク値に変換する信
   号変換部を有するトルクコントローラ部を接続し、この
   トルクコントローラ部にトルク値が所定値に達するとモ
   ータの駆動を停止して締付け完了信号を出力するねじ締
   め動作と信号変換部から得られるトルク値の表示動作と
   を制御する制御部を設けた自動ねじ締め機において、 トルクコントローラ部にねじ締めモードとトルク測定モ
   ードとを設定するモード設定部を設けるとともに、トル
   クコントローラ部にトルク測定モード時には信号変換部
   から得られるトルク値の表示動作のみを制御する制御部
   を設けたことを特徴とする自動ねじ締め機。
2. 【請求項２】 複数のねじ締めユニットをドライバ台に
   取付けるとともに、ねじ締め作業開始信号により昇降手
   段を作動させてトルクコントローラ部にスタート信号を
   出力してすべてのねじ締めユニットから締付け完了信号
   が出力されるとスタート信号を遮断して昇降手段を復動
   させる主制御装置を配置する一方、 各ねじ締めユニットのトルクコントローラ部に、トルク
   測定モード時の表示をスタート信号が遮断されるタイミ
   ングとする制御部を設けたことを特徴とする請求項１に
   記載の自動ねじ締め機。