JPH081535A - ねじの緩めトルク測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産効率を低下させることなく、ねじ締めさ
れたねじの緩めトルクを簡単に測定することができるね
じの緩めトルク測定方法及び装置を提供する。 【構成】 ねじ締めされたねじの緩めトルクを測定する
ねじの緩めトルク測定装置である。ねじを緩め方向に回
転する回転手段１２と、回転手段１２の回転を検出する
回転検出手段１６と、回転手段１２によってねじに印加
するトルクを制御するトルク制御手段４９と、トルク制
御手段４９によりねじに徐々に上昇するトルクを印加
し、回転検出手段１６により回転手段１２の回転が検出
されたときに印加されているトルクを緩めトルクとする
緩めトルク測定手段２２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ねじ締めされたねじの
緩めトルクを測定するねじの緩めトルク測定方法及び装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】時計、カメラ等の精密機器、コンピュー
タ、ディスクメモリ装置等の電子機器等の各種産業にお
ける組立て作業において、ねじ締め作業は最も基本的な
ものである。このねじ締め作業は、モータ動力によりね
じ締めを行う自動ねじ締め装置を用いて行われる。

【０００３】一般にねじ締め作業においては、締め付け
トルクを予め設定した値にすることが求められている。
このため、製品におけるねじ締め状態の品質を管理する
必要がある。従来は、ねじ締め状態の品質を管理するた
めには、作業者が製品を適宜抜き取り、トルクメータを
用いて手作業によりねじの緩めトルクを測定して検査し
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、作業者
が製品を抜き取って検査するには、場合によっては生産
ラインを一時停止する必要があり、生産効率の低下を招
くという問題があった。また、生産ラインを一時停止し
ないとしても、作業者が製品を抜き取って手作業により
緩めトルクを測定するには非常に手数がかかるという問
題があった。

【０００５】本発明の目的は、生産効率を低下させるこ
となく、ねじ締めされたねじの緩めトルクを簡単に測定
することができるねじの緩めトルク測定方法及び装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、ねじ締めさ
れたねじの緩めトルクを測定するねじの緩めトルク測定
方法において、前記ねじを回転する回転手段により、前
記ねじの緩め方向に徐々に上昇するトルクを印加し、前
記回転手段の回転が検出されたときに印加されているト
ルクを緩めトルクとすることを特徴とするねじの緩めト
ルク測定方法によって達成される。

【０００７】また、上記目的は、ねじ締めされたねじの
緩めトルクを測定するねじの緩めトルク測定装置におい
て、前記ねじを緩め方向に回転する回転手段と、前記回
転手段の回転を検出する回転検出手段と、前記回転手段
によって前記ねじに印加するトルクを制御するトルク制
御手段と、前記トルク制御手段により前記ねじに徐々に
上昇するトルクを印加し、前記回転検出手段により前記
回転手段の回転が検出されたときに印加されているトル
クを緩めトルクとする緩めトルク測定手段とを備えたこ
とを特徴とするねじの緩めトルク測定装置によって達成
される。

【０００８】

【作用】本発明によれば、ねじを回転する回転手段によ
り、ねじの緩め方向に徐々に上昇するトルクを印加し、
回転手段の回転が検出されたときに印加されているトル
クを緩めトルクとするようにしたので、生産効率を低下
させることなく、ねじ締めされたねじの緩めトルクを簡
単に測定することができる。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例による緩めトルク測定装置
を図１乃至図３を用いて説明する。本実施例による緩め
トルク測定装置は、ねじを予め設定された設定締め付け
トルクで自動的に締め付けることができる自動ねじ締め
装置としての構成を基本とし、その基本構成に、ねじ締
めされたねじの緩めトルクを測定することができる構成
を加えたものである。以下の説明においては、自動ねじ
締め装置としての構成も併せて説明する。

【００１０】本実施例による緩めトルク測定装置は、ね
じ緩め又はねじ締めを行うドライバユニット１０と、ド
ライバユニット１０を制御する制御ユニット２０に分か
れている。これらドライバユニット１０と制御ユニット
２０はコネクタ３２により接続されている。ドライバユ
ニット１０にはねじ緩め又はねじ締めを行う回転手段で
あるモータ１２が設けられている。このモータ１２の回
転軸には、先端でねじを回転するビット１４が取付けら
れ、この回転軸の後端には、モータ１２の回転数を検出
するため回転に応じたパルス信号を出力するエンコーダ
１６が取付けられている。なお、エンコーダ１６の代わ
りにタコジェネレータを用いてもよい。

【００１１】制御ユニット２０には、例えばマイクロコ
ンピュータにより構成された制御部２２が設けられ、緩
めトルク測定装置の全体を制御している。制御ユニット
２０には、緩めトルク測定装置への各種指示を入力する
入力部２４と、その指示内容を表示する表示部２６とが
設けられ、制御部２２に接続されている。これら入力部
２４及び表示部２６は、図２に示す制御ユニット２０の
前面パネル２８上に設けられている。

【００１２】図２に示すように、前面パネル２８上部左
には、ねじ締めを行うモードとねじの緩めトルクチェッ
クを行うモードを切り換えるねじ締め／緩めトルクチェ
ック切換スイッチ２４ａが設けられている。ねじ締め／
緩めトルクチェック切換スイッチ２４ａ上部には現在選
択されたモードを表示するねじ締め／緩めトルクチェッ
ク表示部２６ａが設けられている。

【００１３】前面パネル２８上部右には、締め付けトル
クを設定するトルク設定スイッチ２４ｂが設けられてい
る。このトルク設定スイッチ２４ｂは、０．１Ｎ・ｍの
位の値を設定するスイッチと、０．０１Ｎ・ｍの位の値
を設定するスイッチと、０．００１Ｎ・ｍの位の値を設
定するスイッチという３つのスイッチにより構成されて
いる。トルク設定スイッチ２４ｂ上部には設定された締
め付けトルクの値を表示するトルク表示部２６ｂが設け
られている。

【００１４】前面パネル２８の中央部には、モータ１２
の回転方向を切換える正／逆転切換スイッチ２４ｃと、
リモートとマニュアルを切換えるリモート／マニュアル
切換スイッチ２４ｄが設けられている。前面パネル２８
下部左には、電源スイッチ３０が設けられ、下部右には
ドライバユニット１０を接続するためのコネクタ３２が
設けられている。

【００１５】制御ユニット２０による基本的制御は、ね
じを回転するモータ１２により、ねじの緩め方向に徐々
に上昇するトルクを印加し、モータ１２の回転が検出さ
れたときに印加されているトルクを緩めトルクとし、緩
めトルクを測定したねじを、モータ１２の回転方向を反
転して再びねじ締めするものである。ねじ締め制御の際
には、制御部２２は、設定された締め付けトルク値から
算出された最適回転数のデジタル値をＤ／Ａ変換器３４
に出力する。

【００１６】ドライバユニット１０のエンコーダ１６か
らのパルス信号は入力回路４２を介して制御部２２と定
速制御部４４に出力される。定速制御部４４は、ねじ締
め制御の際には、モータ１２の回転数が所定の最適定速
回転になるようにモータ１２を制御するために定速制御
信号を出力する。Ｄ／Ａ変換部４９は、ねじの緩めトル
クの測定の際には、緩めトルクが徐々に上昇するように
変化するデジタルの緩めトルク信号をアナログ信号に変
換し、モータ電流制限部３６に出力する。また、Ｄ／Ａ
変換部４９は、ねじ締め制御の際には、記憶された締め
付けトルクの最適な時間変化曲線に応じて変化するデジ
タルの締め付けトルク信号をアナログ信号に変換し、モ
ータ電流制限部３６に出力する。モータ電流制限部３６
は、このようなトルク値の変化に応じて定速制御信号を
制限する。

【００１７】立上り制御部５０は、ねじ締め制御の際に
は、定速制御部４４からの定速制御信号の立上りを一定
程度鈍らせて、モータ１２の回転トルクの立上りを鈍ら
せるようにする。定速制御信号の急激な変化があっても
急激に変化せず、締め付けトルクの時間変化特性に対し
て追随できるようにしておく。モータ駆動部３８は、立
上り制御部５０により変化させられた定速制御信号に応
じたモータ電流が流れるようにモータ駆動信号をモータ
１２に出力する。モータ駆動部３８にはオンオフ制御部
３７が設けられている。オンオフ制御部３７は、モータ
駆動部３８によるモータ駆動信号を、制御部２２からの
制御信号によりオンオフ制御する。

【００１８】回転方向切換部３９は、制御部２２からの
制御信号によりモータ１２の回転方向を切換える。ねじ
締め制御の際には、ねじ締めが行われる方向にモータ１
２を回転させ、緩めトルク測定の際には、ねじを緩める
方向にモータ１２を回転させる。モータ電流検出部５４
は、ねじ締め制御の際に、モータ電流制限部３６からの
出力信号によりモータ１２が停動トルクに達して着座し
たことを検出する着座検出手段として機能する。

【００１９】図３にモータ駆動部３８とオンオフ制御部
３７とモータ電流制限部３６の詳細を示す。モータ駆動
部３８はパワーアンプ３８ａにより構成されている。こ
のパワーアンプ３８ａの入力端には立上り制御部５０と
オンオフ制御部３７とモータ電流制限部３６が接続され
ている。

【００２０】オンオフ制御部３７はスイッチ３７ａによ
り構成されている。制御部２２からの制御信号により、
パワーアンプ３８ａの入力端を接地してモータ駆動信号
をオンオフする。モータ電流制限部３６はオペアンプ３
６ａにより構成され、オペアンプ３６ａの入力端の一方
にはモータ電流検出抵抗４０によるモータ電流信号が入
力され、他方にはＤ／Ａ変換部４９からのトルク信号が
入力される。

【００２１】オペアンプ３６ａの出力端には出力抵抗３
６ｂが接続されている。この出力抵抗３６ｂとパワーア
ンプ３８ａの入力端との間にはダイオード３６ｃが設け
られ、モータ駆動部３８からモータ電流制限部３６の方
向にのみ電流が流れるように構成されている。モータ電
流検出部５４はオペアンプ５４ａにより構成されてい
る。オペアンプ５４ａの両入力端はモータ電流制限部３
６のダイオード３６ｃの両端に接続されている。検出さ
れたモータ電流信号は制御部２２に出力される。

【００２２】なお、制御ユニット２０の制御部２２と外
部制御装置との間でデータを入出力するために内部制御
インターフェース５６が設けられている。後述するアイ
ドリング動作、緩めトルクの測定動作、ねじ締め動作
は、外部制御装置より送られてくる制御コードにより動
作する。次に、本実施例の緩めトルク測定装置を用いた
ねじの緩めトルクの測定動作の具体例について説明す
る。

【００２３】まず、電源スイッチ３０をオンし、モータ
１２が軽いトルクで低速回転するアイドリング状態とす
る。Ｄ／Ａ変換器３４で低い回転数を設定し、Ｄ／Ａ変
換部４９で低いトルク値（例えば、最小設定トルク値の
１／２）を設定し、回転方向切換部３９によりねじ締め
方向に回転させる。このアイドリング状態によりモータ
１２のビット１４をねじ頭に合わせると、トルク値が低
く設定されているため、実質的にねじ締めすることなく
直ちに設定トルク値に達してビット１４の回転が停止す
る。これによりビット１４でねじ頭を削り取ることな
く、ビット１４がねじ頭に噛み合って停止する。

【００２４】次に、回転方向切換部３９によりビット１
４の回転方向をねじの緩め方向に反転させ、Ｄ／Ａ変換
部４９による設定トルク値を徐々に上昇させる。これに
よりビット１４によりねじを緩め方向に回転させようと
するトルク値が徐々に上昇する。そして、遂にねじが緩
め方向に回転すると、エンコーダ１６からパルス信号が
出力され、入力部４２を介して制御部２２に入力され
る。このときのＤ／Ａ変換部４９への設定トルク値を、
ねじの緩めトルク値として測定する。

【００２５】続いて、制御部２２は、エンコーダ１６か
らのパルス信号をカウントし、ビット１４が所定回転数
（例えば、半回転）だけ回転したことを検出すると、オ
ンオフ制御部３７にオフ制御信号を出力し、スイッチ３
７ａが閉じて、モータ駆動部３８のオペアンプ３８ａの
入力端が接地され、モータ１２の回転が停止する。この
ようにしてねじの緩めトルクが測定される。

【００２６】ねじの緩めトルクの測定が終了すると、回
転方向切換部３９によりビット１４の回転方向をねじ締
め方向に反転させ、ねじ締め動作を行い、ねじを所定の
設定トルク値で再度ねじ締めする。次に、本実施例の緩
めトルク測定装置を用いたねじの緩めトルクの測定動作
の他の具体例について説明する。

【００２７】前述した具体例では、既にねじ締めされた
ねじの緩めトルクを測定する場合の動作であったが、本
具体例ではねじ締めした直後に緩めトルクを測定し、再
度ねじ締めする。まず、回転方向切換部３９によりねじ
締め方向にモータ１２を回転させる。ドライバユニット
１０のビット１４先端に真空によりねじをチャッキング
し、チャッキングされたねじをねじ穴に合わせてねじ締
めを開始する。

【００２８】ねじ締めを開始すると、定速制御部４４
は、モータ１２の回転数がＤ／Ａ変換器３４により設定
された最適回転数になるような定速制御信号を出力す
る。ねじが着座すると急激に回転が減少するので、定速
制御部４４からの定速制御信号がモータ１２を最適回転
数で回転させるように急激に立上がる。立上り制御部５
０は定速制御信号の急激な立上りを鈍らせるようにモー
タ駆動部３８を制御する。

【００２９】定速制御信号が増大していくと、モータ電
流制限部３６は、Ｄ／Ａ変換部４９から出力される締め
付けトルクの時間変化特性に応じて、締め付けトルクを
越えようとすると、オペアンプ３６ａがパワーアンプ３
８ａの入力端から電流を引込んで、定速制御信号が増大
しないように制限する。このため、ねじ着座後の定速制
御部４４によるモータ電流は、Ｄ／Ａ変換部４９からの
締め付けトルクの時間変化特性に応じた締め付け制御が
なされ、最終的には設定された締め付けトルクでねじ締
めが行われる。

【００３０】この後、制御部２２は、所定時間だけモー
タ電流を切ることなく停動状態を保持し、その後オンオ
フ制御部３７を制御してモータ１２の電流を切る。これ
によりねじ締めを終了する。続いて、制御部２２からの
信号によりモータを所定時間停止させた後に、回転方向
切換部３９によりビット１４の回転方向をねじの緩め方
向に反転させ、Ｄ／Ａ変換部４９による設定トルク値を
徐々に上昇させる。これによりビット１４によりねじを
緩め方向に回転させようとするトルク値が徐々に上昇す
る。

【００３１】そして、遂にねじが緩め方向に回転する
と、エンコーダ１６からパルス信号が出力され、入力回
路４２を介して制御部２２に入力される。このときのＤ
／Ａ変換部４９への設定トルク値を、ねじの緩めトルク
値として測定する。続いて、制御部２２は、エンコーダ
１６からのパルス信号をカウントし、ビット１４が所定
回転数（例えば、半回転）だけ回転したことを検出する
と、オンオフ制御部３７にオフ制御信号を出力し、スイ
ッチ３７ａが閉じて、モータ駆動部３８のオペアンプ３
８ａの入力端が接地され、モータ１２の回転が停止す
る。

【００３２】このようにしてねじの緩めトルクが測定さ
れる。ねじの緩めトルクの測定が終了すると、回転方向
切換部３９によりビット１４の回転方向をねじ締め方向
に反転させ、ねじ締め動作を行い、ねじを所定の設定ト
ルク値で再度ねじ締めする。なお、本具体例による緩め
トルクの測定は全数について行ってもよいが、抜き取り
検査として所定個数ごとに行うようにしてもよい。

【００３３】このように本実施例によれば、ねじを回転
するモータにより、ねじの緩め方向に徐々に上昇するト
ルクを印加し、モータの回転が検出されたときに印加さ
れているトルクを緩めトルクとするようにしたので、作
業者が製品を抜き取って検査する必要がなく、ねじ締め
されたねじの緩めトルクを効率的に測定することができ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、ねじを回
転する回転手段により、ねじの緩め方向に徐々に上昇す
るトルクを印加し、回転手段の回転が検出されたときに
印加されているトルクを緩めトルクとするようにしたの
で、生産効率を低下させることなく、ねじ締めされたね
じの緩めトルクを簡単に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による緩めトルク測定装置の
ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例による緩めトルク測定装置の
制御ユニットの前面パネルを示す図である。

【図３】本発明の一実施例による緩めトルク測定装置の
要部の詳細を示す回路図である。

【符号の説明】

１０…ドライバユニット １２…モータ １４…ビット １６…エンコーダ ２０…制御ユニット ２２…制御部 ２４…入力部 ２４ａ…ねじ締め／緩めトルクチェック切換スイッチ ２４ｂ…トルク設定スイッチ ２４ｃ…正／逆転切換スイッチ ２４ｄ…リモート／マニュアル切換スイッチ ２６ａ…ねじ締め／緩めトルクチェック表示部 ２６ｂ…トルク表示部 ２８…前面パネル ３０…電源スイッチ ３２…コネクタ ３４…Ｄ／Ａ変換部 ３６…モータ電流制限部 ３６ａ…オペアンプ ３６ｂ…出力抵抗 ３６ｃ…ダイオード ３８…モータ駆動部 ３８ａ…パワーアンプ ４０…モータ電流検出抵抗 ４２…入力回路 ４４…定速制御部 ４９…Ｄ／Ａ変換部 ５０…立上り制御部 ５４…モータ電流検出部 ５６…外部制御インタフェース

フロントページの続き (72)発明者 森元 勇生 東京都杉並区和泉４丁目51番15号 株式会 社日本テクナート内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ねじ締めされたねじの緩めトルクを測定
   するねじの緩めトルク測定方法において、 前記ねじを回転する回転手段により、前記ねじの緩め方
   向に徐々に上昇するトルクを印加し、 前記回転手段の回転が検出されたときに印加されている
   トルクを緩めトルクとすることを特徴とするねじの緩め
   トルク測定方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のねじの緩めトルク測定方
   法において、 前記緩めトルクを測定したねじを、前記回転手段の回転
   方向を反転して再びねじ締めすることを特徴とするねじ
   の緩めトルク測定方法。
3. 【請求項３】 ねじ締めされたねじの緩めトルクを測定
   するねじの緩めトルク測定装置において、 前記ねじを緩め方向に回転する回転手段と、 前記回転手段の回転を検出する回転検出手段と、 前記回転手段によって前記ねじに印加するトルクを制御
   するトルク制御手段と、 前記トルク制御手段により前記ねじに徐々に上昇するト
   ルクを印加し、前記回転検出手段により前記回転手段の
   回転が検出されたときに印加されているトルクを緩めト
   ルクとする緩めトルク測定手段とを備えたことを特徴と
   するねじの緩めトルク測定装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のねじの緩めトルク測定装
   置において、 前記回転手段の回転方向を切換える回転方向切換手段を
   更に有し、 前記緩めトルクを測定したねじを、前記回転方向切換手
   段により前記回転手段の回転方向を反転して再びねじ締
   めすることを特徴とするねじの緩めトルク測定方法。