JPH1043970A - 自動ねじ締め機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ワークにめねじ成形型のねじを確実かつ良好に
螺入する自動ねじ締め機を提供する。 【解決手段】本発明は、めねじ成形型のねじを締め付け
るドライバビット５が所定の位置に到達するとＯＮにな
るセンサ１２と、このセンサ１２がＯＮになった時点か
ら所定時間をカウントするタイマ１３と、ドライバビッ
ト５を回転させるモータ４の駆動制御を行うモータ制御
部１０と備えた制御手段を有している。モータ４は、モ
ータ制御部１０によってタイマ１３がタイムアップする
と停止するように制御されている。また、制御手段に
は、モータ４の停止直前の電流値を取得してこれを保持
し、この電流値を基準値の範囲と比較してねじ締めの良
否を判定する良否判定部１４も設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木ねじ、タッピン
ねじなど、ワークに雌ねじを成形しながら螺入される雌
ねじ成形型のねじを締結するに適した自動ねじ締め機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、木ねじ、タッピンねじなどの各種
めねじ成形型のねじの締結には、トルクセンサによりね
じ締めトルクを検出し、検出トルクが設定トルクに達す
るとねじ締めを完了するトルク管理方式の自動ねじ締め
機、あるいはドライバビットの下降位置（高さ）を検出
し、ドライバビットが所定の位置まで下降した時点でね
じ締めを完了する高さ管理方式の自動ねじ締め機が利用
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、めねじ成形型
のねじをワークに螺入する際には、雌ねじの成形にとも
なってねじ締めトルクと同等あるいはそれ以上の負荷ト
ルクが発生する。このため、上記トルク管理方式の自動
ねじ締め機では、めねじ成形時の負荷トルクによってね
じ締めを完了してしまうことが極めて多く、ねじが着座
していない状態、いわゆるねじ浮き状態の発生が多くな
っている等の問題が発生している。これに対しては、締
付け完了トルクの設定値を大きくする等の対応がなされ
ているが、このように締付け完了トルクを大きく設定す
ると、ねじ着座時に必要以上の締付けトルクが作用し、
めねじを破壊してしまう等の問題が発生している。一
方、高さ管理方式を利用した自動ねじ締め機では、締付
けトルクの影響がない反面、ドライバビット等の各部品
の加工精度、ワークの寸法精度、ねじの寸法などの影響
を受け易く、例えば木材のように寸法精度の悪いワーク
にあっては、前述したねじ浮き現象、あるいは雌ねじの
破壊現象を引き起こしてしまう等の問題が発生してい
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、昇降駆動源の作動により昇降するドライバ台を設
け、このドライバ台にモータの駆動を受けて回転するド
ライバビットを配置してなる自動ねじ締め機において、
ねじ締めに際して前記ドライバビットが所定位置に到達
したことを検出するセンサと、このセンサがドライバビ
ットの位置を検出した時点から所定時間を計測するタイ
マと、前記モータを駆動してドライバビットを回転させ
るとともに、タイマによる所定時間計測後モータを停止
させるモータ制御部とを備えた制御手段を有している。
前記モータ制御部は、前記モータの駆動制御を行ってモ
ータの出力軸を常に所定の回転数で回転させるように構
成されている。また、制御手段には、モータの停止直前
の電流値を取得してこれを保持する電流値検出部と、こ
の電流値が基準値の範囲内にあるか否かを比較判定する
比較判定部とが備えられている。なお、前記モータ制御
部によって、センサがドライバビットの所定位置到達を
検出するまでドライバビットが高速回転するようモータ
を駆動し、センサがドライバビットの所定位置到達を検
出すると同時にドライバビットが低速回転するようモー
タの駆動切り換えを行ってもよい。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態を説明する。図１において、１は例えばタッピン
ねじ、木ねじなどのように自らめねじを成形するねじを
ワークに螺入するために用いられる自動ねじ締め機であ
り、昇降駆動源の一例であるエアシリンダ２の作動を受
けて昇降可能なドライバ台３を有している。このドライ
バ台３には、モータ４の駆動を受けて回転可能なドライ
バビット５が一体に移動するよう配置されており、この
ドライバビット５には、円周方向に突出して円盤状部材
６が一体に取り付けられている。また、前記エアシリン
ダ２には、ロッド２ａが所定位置まで伸長したことを検
出してＯＮになるように下限センサ７が取り付けられて
いる。前記エアシリンダ２およびモータ４は、制御手段
８によってその作動を制御されるように構成されてい
る。

【０００６】前記制御手段８は、前記エアシリンダ２へ
のエア供給を制御するシリンダ制御部９と、前記モータ
４への供給電圧の制御を行うモータ制御部１０と、前記
円盤状部材６の直下の所定位置に配置したセンサ１２
と、このセンサ１２が円盤状部材６を検出したことを受
けてあらかじめ設定された所定時間を計測するタイマ１
３と、このタイマ１３が所定時間を計測してタイムアッ
プする直前のモータ４の電流値を取得しこれを基準値の
範囲と比較してねじ締めの良否を判定する良否判定部１
４と、この良否判定部１４によるねじ締め状態の判定結
果に応じて点灯するＯＫ、ＮＧのＬＥＤ（図示せず）を
有する表示部１５とを備えて構成されている。

【０００７】前記センサ１２は、ねじ締め作業にともな
ってねじが着座する１〜２回転前までドライバビット５
が下降した時、円盤状部材６を検出してＯＮになるよう
位置決めされており、ドライバビット５が所定の位置に
到達したことを検出できるようになっている。また、前
記タイマ１３の設定時間は、センサ１２がＯＮになる位
置からねじを締め込んで、最終的に良好なトルクで締付
けられるまでの時間であり、あらかじめ実際のねじ締め
作業と同じ条件でねじ締め試験を行い、これにより知り
得た範囲内の値が設定されている。

【０００８】前記モータ制御部１０は、前記下限センサ
７がＯＮになるとモータ４を高速駆動し、前記センサ１
２がＯＮになることによってモータ４を高速駆動から低
速駆動に切り換え、前記タイマ１３のタイムアップによ
りモータ４の駆動を停止するように構成されている。

【０００９】前記良否判定部１４は、前記タイマ１３の
タイムアップ直前に前記モータ制御部１０からモータ４
の電流値を取得し、これを保持する電流値検出部１６
と、この電流値検出部１６に接続される比較判定部１７
とから構成されている。前記比較判定部１７には、あら
かじめねじ締め試験を行って知り得た基準電流値の上限
値および下限値が登録されており、電流値検出部１６に
よって取得されたモータの電流値と比較できるように構
成されている。

【００１０】上記自動ねじ締め機では、例えばワークの
下穴に先端が嵌め合わされた状態にあるめねじ成形型の
ねじを締め付けるに際して、まず制御手段８のシリンダ
制御部９によってエアシリンダ２にエア供給が行われ、
エアシリンダ２のロッド２ａが伸長してドライバ台３を
下降させる。これにともなって、ドライバビット５がね
じ頭部の駆動穴（図示せず）に係合可能な位置に達する
と、下限センサ７がＯＮになり、これを受けてモータ制
御部１０がモータ４を高速駆動する。このことによっ
て、ドライバビット５は高速回転するため、ワークにね
じを迅速に螺入することができる。

【００１１】続いて、ねじが着座する１〜２回転前まで
螺入されると、センサ１２が円盤状部材６を検出してＯ
Ｎになり、これを受けてモータ制御部１０によってモー
タ４の駆動が高速から低速に切り換えられる。この頃に
は、ワークにめねじが成形されてしまっているため、め
ねじ成形に係る負荷トルクは小さくなっている。また、
センサ１２がＯＮすると同時に、タイマ１３による所定
時間の計測が開始され、このタイマ１３がタイムアップ
すると、モータ制御部１０がモータ４を停止させるとと
もに、シリンダ制御部１０によってエアシリンダ２のロ
ッド２ａが後退するようにエア供給が行われ、ドライバ
ビット５は原位置に復帰し、次のねじ締め作業に備えて
待機する。なお、この時モータは低速駆動に切り換えら
れているため、停止時において出力軸が惰性で回転する
ようなことがなく、所定の位置で確実にねじ締めを完了
することができる。

【００１２】前述のタイマ１３がタイムアップする直
前、良否判定部１４の電流値検出部１６では、その時点
のモータ４の電流値が取得保持される。この電流値は、
ドライバビット５に作用する締め付けトルクに応じて変
化するため、この時の電流値を比較判定部１７の基準電
流値と比較することによって、ねじが適正トルクの範囲
内で締結されているか否かを判定することが可能であ
る。なお、この良否判定部１４によるねじ締め状態の判
定結果に応じて、表示部１５ではＯＫまたはＮＧのＬＥ
Ｄ（図示せず）が点灯し、これによってねじ締めの良否
を外部に告示することができる。

【００１３】なお、本発明の実施の形態においては、ワ
ークに仮締めした状態にあるねじを締結する自動ねじ締
め機について述べたが、これ以外にも、例えばドライバ
ビットの移動路上にねじを保持するチャックユニットを
設け、ドライバビットの下降によってチャックユニット
からねじを押し出してワークに締結する構成の自動ねじ
締め機であっても、得られる効果は同様である。また、
センサがＯＮになってからトルクセンサなどを用いて締
め付けトルクを管理するねじ締めに切り替えることも可
能であり、めねじ成形型のねじであってもめねじ成形に
係る負荷トルクを無視して良好にトルク管理型のねじ締
めを行うことが可能である。さらに、モータの出力軸が
常に所定の回転数で回転するよう、モータをフィードバ
ック制御しても、得られる効果は同様である。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の自動ねじ締
め機は、ワークにめねじ成形型のねじを螺入中のドライ
バビットが所定位置に到達したことを検出するセンサ
と、このセンサがドライバビットの位置を検出した時点
から所定時間を計測するタイマと、モータを駆動してド
ライバビットを回転させるとともに、タイマによる所定
時間計測後モータを停止させるモータ制御部とを備えて
いるため、ねじ締め作業に際してねじが着座する１〜２
回転前を検知し、そこからねじが着座するまでの間、ド
ライバビットをタイマ制御により回転駆動することがで
き、めねじの破壊、ねじ浮きなどの締め付け不良を発生
することなく、めねじ成形型のねじを確実かつ良好にワ
ークに螺入することができる等の利点がある。

【００１５】また、モータの停止直前の電流値を取得し
てこれを保持する電流値検出部と、この電流値が基準値
の範囲内にあるか否かを比較判定する比較判定部とを備
えているため、モータの電流値から、螺入されたねじの
締め付けトルクを確認して良否を判定し、めねじ成形型
のねじの締結信頼性を向上することができるとともに、
締付けトルク程度のめねじ成型時の負荷トルクを無視し
て確実に締付けトルクを管理できる等の利点がある。し
かも、前記モータ制御部は、前記センサがドライバビッ
トの所定位置到達を検出するまではドライバビットが高
速回転するようモータを駆動し、センサがドライバビッ
トの所定位置到達を検出すると同時にドライバビットが
低速回転するようモータの駆動を切り換えるように構成
されているため、ねじを高速で螺入することが可能であ
り、ねじ締め時間を短縮して作業の高速化を図ることが
できる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動ねじ締め機の説明図である。

【符号の説明】 １ 自動ねじ締め機 ２ エアシリンダ ２ａ ロッド ３ ドライバ台 ４ モータ ４ａ 出力軸 ５ ドライバビット ６ 円盤状部材 ７ 下限センサ ８ 制御手段 ９ シリンダ制御部 １０ モータ制御部 １２ センサ １３ タイマ １４ 良否判定部 １５ 表示部 １６ 電流値検出部 １７ 比較判定部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】昇降駆動源の作動により昇降するドライバ
   台を設け、このドライバ台にモータの駆動を受けて回転
   するドライバビットを配置してなる自動ねじ締め機にお
   いて、 ねじ締めに際して前記ドライバビットが所定位置に到達
   したことを検出するセンサと、 このセンサがドライバビットの位置を検出した時点から
   所定時間を計測するタイマと、 前記モータを駆動するとともに、前記タイマのタイムア
   ップと同時にモータを停止させるモータ制御部とを備え
   てなる制御手段を設けたことを特徴とする自動ねじ締め
   機。
2. 【請求項２】制御手段は、 タイマのタイムアップ直前にモータの電流値を取得し、
   この電流値を基準電流値と比較してねじ締めの良否を判
   定する良否判定部を備えることを特徴とする請求項１に
   記載の自動ねじ締め機。
3. 【請求項３】モータ制御部は、 センサがドライバビットの所定位置到達を検出するまで
   ドライバビットが高速回転するようモータを駆動し、セ
   ンサがドライバビットの所定位置到達を検出すると同時
   にドライバビットが低速回転するようモータの駆動を切
   り換えるよう構成されることを特徴とする請求項１また
   は請求項２に記載の自動ねじ締め機。