JPS60188B2 - 電動ドライバ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電動ドライバに関する。

従来より時計等の精密機械のねじ締め等に電動ドライバ
が広く利用されている。

電動ドライバの原動機である直流直巻モータは、その回
転速度が落ちるとトルクが増大するという特性が大きく
、最終的なねじ締めはこのトルクの増大により行ってい
る。しかしながら、従来の電動ドライバは、モータのト
ルク自体を制御し得ないため、最終的なねじの緒付けの
際トルクが大きすぎるとねじ山を破壊したり、また取付
対象物を破壊したりする危険があり、特に精密機械の場
合に問題が大きかった。

またトルクが弱いとねじ締めが十分に行われず、更に緒
付け時間を長くするとモータが過熱する等の危険があり
、いずれにしても、そのねじの綿付け作業は難しく、も
っぱら作業員の熟練に頼っていた。そのため、たとえば
裏公昭５３−４７６７７号や実開昭５３一１２５１９７
号に示すように、ドライバに所定の負荷がかかった場合
に、ドライバを停止せしめる回路及び装置が提案されて
いる。しかしながら、これらの回路及び装置は、所定負
荷時にモータに流れる過電流を検知して、この検知信号
によりモー夕を停止するものであるため、長年の使用に
よるモータの過電流による劣化は避けられず、またモー
タのトルク自体を制御するものではないので、トルク過
剰によるねじや敬付対象物の破損或はトルク不足による
ねじ締め不足等の問題は依然として残っていた。本発明
は上記点に鑑みてなされたもので、電動機の回転数を任
意の値に維持する定電圧回路を設けて電動機の定速度運
転を行うと共に、電動機のトルクを一定の値に制限する
定電流回路を設けて電動機に所定の負荷がかかった場合
、該定電流回路により定トルク運転を行い、一定時間遅
延後に電動機の電源をＯＦＦとするように構成したもの
である。

この構成により、安定したドライバの運転が可能となる
。以下図面に基づいてこの発明の一実施例を説明する。

第１図はこの発明による電動ドライバの一実施例の構成
を示すブロック図、第２図は外観を示す斜視図である。

この電動ドライバはドライバ本体Ａと制御装置Ｂから成
る。ドライバ本体Ａは、駆動源であるモータ１と警告発
生装置であるランプ２及び手動スイッチ３からなる。こ
のランプ２及び手動スイッチ３については後述する。制
御装置Ｂは、回路速度を所定の速度に維持する定速装置
と、トルクを所定の値に維持する定トルク装置及びドラ
イバ本体１に所定の負荷がかかった場合にこれを停止さ
せる停止装置から成る。

定速装置は、電圧設定器４と電圧検出器５と増幅器６と
から成る。電圧設定器４は可変抵抗により構成され、こ
こで得たい回転速度に応じて電圧設定を行う。電圧検出
器５は、モータ１に並列に接続された抵抗Ｒ，およびＲ
２から成り、モータ１に印加される電圧を検出する。増
幅器６は、前記電圧設定器４で設定された電圧と電圧検
出器５で検出された電圧との差を増幅し、トランジスタ
ＴＲ，を介してモータ１に与えられる電圧を設定電圧に
維持する。定トルク装置は、電流設定器７と電流検出器
８及び増幅器９とから構成されている。

電流検出器８は、モーターに直列に接続された抵抗Ｒ３
から成り、この抵抗Ｒ３による電圧降下を検出して電流
検出を行う。電流設定器７は可変抵抗からなり、得たい
トルクに応じて所定の電流値を設定する。増幅器９は、
前記電流検出器８で検出された検出値と電流設定器７に
より設定された設定値とを比較増幅する。検出器５から
の検出値が設定値に近づくと増幅器９の出力はｅ側に引
かれ、ダイオードＤ，を介して増幅器９の出力を吸収し
、これによりモーターの電流を設定値に保つ。停止装置
は設定電流検出器１０と、起動電流マスキング回路１１
とタイマ１２とモータ停止制御器１３及びスイッチ１４
とから構成されている。

設定電流検出器１０は、増幅器９の出力側に接続されて
おり、この例ではトランジスタＴＲ３と抵抗Ｒ４から成
るィンバータとしている。増幅器９の出力がｅ側に引か
れると検出器１０の出力は立上つて“Ｈ”状態となる。
タイマ１２は、検出器１川こ接続し、その出力の立上り
により駆動し一定時間経過後にモータ停止制御器１３に
信号を出力する。制御器１３の出力側は、ＡＮＤ回路１
７を介してスイッチ１４に接続し、またランプ２にイン
バータ１８を介して接続しており、タイマ１２からの信
号によりスイッチ１４の開閉及びランプ２の点滅を制御
する。ＡＮＤ回路１７の他方の入力は後記する手動スイ
ッチ３に接続している。スイッチ１４は、ェミツタが前
記増幅器６の出力側に接続し、ベースが制御器１３の出
力に接続するトランジスタＴＲ２から成り、制御器１３
或は手動スイッチ３からの出力によりＯＮとなって増幅
器６の出力を接地してトランジスタＴＲ，をＯＦＦにし
てモーターを停止せしめる。起動電流マスキング回路１
１はモータ１の起動時に停止装置が働くのを防ぐための
もので、タイマ１５とメモリ１６から構成される。

タイマー５の入力側は設定電流検出器１０の出力に接続
し、その出力側はタイマー２とメモリ１６に接続してい
る。メモリ１６の出力はタイマ１５に再び入力し、タイ
マ１５をロックする。タイマー５は検出器１０の出力の
立下りにより駆動し、一定時間経過後タイマー２に信号
を出力してタイマー２をリセットし、タイマ１２の稼動
を停止する。メモリ１６はタイマ１５からの信号を入力
して、タイマ１５をロックして、以後タイマ１５を禁止
状態とする。手動スイッチ３は、ドライバ本体Ａに設け
られており、タイマー２と制御器１３及びマスキング回
路１１のメモリ１６の夫々のりセット端子に接続し、モ
−ター停止後このスイッチ３をＯＦＦとすることにより
、これらをリセットする。

また手動スイッチ３は、ＡＮＤ回路１７の一方の入力側
にも接続しており、スイッチ１４のＯＮ、ＯＦＦを行う
ように構成されている。第２図中、４′は電圧設定器４
に連動する回転速度設定ダィアル、７′は電流設定器７
に連動するトルク設定ダィアル、２０は電源用スイッチ
、２１は電源のＯＮ、ＯＦＦを表示するランプ、２２は
モーターの正回転、逆回転の切替スイッチ、２３は定ト
ルク運転の切替スイッチ、２４は本体Ａと制御装置Ｂと
を連結するコードである。

なお、モータ１に所定負荷がかかった場合の警告発生装
置として本発明ではランプ２を用いているが、これに限
定されるものではなく、たとえばブザー等を用いても良
い。

次にこの電動ドライバの動作を説明する。

まず操作者は回転速度設定ダィアル４′及びトルク設定
ダィアル７′を操作して、所望の回転数、所望のトルク
を設定しておく。次に電源を投入するとイニシャルクリ
ア（図示せず）が働いて各素子がクリアされる。この状
態で制御器１３の出力は‘‘Ｈ”、スイッチ３の出力は
“Ｌ”であるからＡＮＤ回路１７の出力は“Ｌ”になっ
ており、トランジスタＴＲ２は導適状態となっている。
したがって増幅器６の出力は接地されている。次いで、
スイッチ３を押すと、その出力は“Ｈ”になり、ＡＮＤ
回路１７の出力は“Ｈ”となって、スイッチ１４はＯＦ
Ｆとなるから、増幅器６の出力の接地が遮断され、この
出力はトランジスタＴＲ，のベースに入力してモータ１
を駆動する。

モーターには駆動時に大電流が流れようとするが、この
電流は電流検出器８により検出され、ダィアル７′の操
作により電流設定器７であらかじめ設定された設定値と
増幅器９で比較増幅される。

この電流が設定電流１，に近づくにつれ、増幅器９の出
力はｅ側に引かれるため、増幅器６からの出力電圧はダ
イオードＤ，を介して落ち込み、その結果モ川ターに流
れる電流は設定電流１，を超えす設定値に維持される。
増幅器９の出力がｅ側に引かれると設定電流検出器１０
の出力が“Ｈ”になり、タイマ１２を駆動する。モータ
１に流れる電流は、モータ１が回転するにつれ小さくな
り、増幅器９の出力は由側に引かれる。そのためトモー
タ１はダィアル４′の操作により電圧設定器４であらか
じめ設定された電圧Ｖ，により定電圧で定速運転される
。増幅器９の出力が■側に引かれると、設定電流検出器
１０の出力は“Ｈ”から“Ｌ”に立下り、起動電流マス
キング回路のタイマー５が駆動され一定時間後タイマー
２のリセットにリセット信号を出力し、タイマー２の駆
動を止める。これにより、起動時の起動電流のマスキン
グが実現される。タイマ１５の出力は同時にメモリー６
に入力され、メモリ１６は該タイマ１５をロックし禁止
状態とする。このロックにより、以後検出器１０の出力
のドリフトやノイズ等により、タイマ１５が駆動されて
マスキング回路１１が働くことを防止出来る。定電圧回
路による定速運転を一定時間経過してドライバ本体Ａに
よるねじ締めが終了に近づくと、ドライバにかかる負荷
が大きくなるため、モータ１に流れている電流１２は次
第に大きくなり、所定のトルクに応じた設定電流１，に
達すると、この電流は検出器８により検出されて増幅器
９の出力はｅ側に引かれる。

その結果、増幅器６の出力は落ちて、モーターに流れる
電流は設定電流１，に維持される（Ｌ〜ｔ２）。従って
このｔ，〜らの間は定電流による定トルク運転が行われ
る。一方、増幅器９の出力がｅ側になると検出器１０の
出力は立上つて“Ｈ”になりタイマ１２が騒動される。

この場合モータ起動時と異なって検出器１０の出力が立
下ることがないため、マスキング回路１１のタイマ１５
は駆動しない。またタイマ１５は前記したようにロック
されているためノイズ等により駆動されることはない。
タイマ１２は一定時間（ち〜ｔ２時間）遅延後に、制御
器１３に信号を出力する。この信号を入力すると制御器
１ ３の出力は“Ｌ”に反転し、そのため、ＡＮＤ回路
１７の出力は“Ｌ”となり、トランジスタＴＲ２が導通
し増幅器６の出力側がアースされ、トランジスタＴＲ，
はＯＦＦになりモータ１は停止する。このｔ，〜ｔ２の
間は上託したように定トルク運転であり、電流設定器７
により設定された電流に応じたトルクにより、一定トル
クでねじの最終緒付けを行うことが出来る。またｔ，〜
ｔ２の時間間隔も、タイマ１２の時定数を変えることに
より容易に設定変更が可能となる。一方、制御器１３の
出力が“Ｌ”になると同時にインバータ１８の出力が“
Ｈ”となってランプ２を点灯する。

この実施例ではランプ２をドライバ本体Ａに設けている
ため、操作者は容易かつ確実にランプ２の点灯を認識で
き、ドライバ本体Ａに所定の負荷がかかった状態を確実
に知ることが出来る。モーターが停止して、手薮スイッ
チ３をＯＦＦにすると、タイマ１２とメモリ１６がリセ
ットされ、同時に制御器１３がリセットされる。

制御器１３がリセツトされるとその出力は“Ｈ”になり
「インバータ１８の出力が‘‘Ｌ”となってランプ２は
点灯する。また、ＡＮＤ回路１７は制御器１３からの入
力が“Ｈ’１になるが、この時スイッチ３はＯＦＦにな
っているため、ＡＮＤ回路１７の出力は“Ｌ”を維持す
る。一方、上記〆モリ１６がリセットされると、メモリ
１６からタイマ１５への出力は‘‘Ｌ”になるため、タ
イマー５の禁止状態が解かれてマスキング回路１１は駆
動可能状態となる。

次に再び手動スイッチ３をＯＮにすれば、ＡＮＤ回路１
７の出力は“Ｈ”に立上り、トランジスタＴＲ２がＯＦ
Ｆになり増幅器６の出力の接地が遮断されて、再びモー
ターが駆動を開始し、上言己と同じ動作を繰返す。

以上説明したように、本発明では、定電圧運転により所
望の回転数でドライバの運転を行うことが出来る上、定
電流運転により、所望のトルクで所望の時間最終ねじ締
めを行うことが出来るため、全体として極めて確実な安
定したドライバの運転を実現できる。

また、電動機に過電流が流れることが全くないため、長
年の使用による電動機の劣化を未然に防止することが出
来る等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による電動ドライバの一実施例を示す
ブロック図、第２図はその外観を示す斜視図、第３図は
電圧及び電流の変化を示すグラフである。 図中、１はモータ、２はランプ、３は手動スイッチ、４
は電圧設定器、５は電圧検出器、６は増幅器、７は電流
設定器、８は電流検出器、９は増幅器、１川婚設定電流
検出器、１ １は起動電流マスキング回路ｔ １２はタ
イマ、１３はモータ停止制御器、１４はスイッチ、１５
はタイマ、１６はメモリ、１７はＡＮＤ回路、１８はイ
ンバータ、２川ま電源用スイッチ、２１は表示ランプ、
２２は正逆回転切替スイッチ、２３は定トルク運転の切
替スイッチ、２４はコードである。 第３図 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の回転速度を設定するための電圧設定器と、電
   動機に印加される電圧を検出する電圧検出器と、前記電
   圧設定器により設定された電圧と前記電圧検出器により
   検出された電圧との差を増幅する増幅器とからなる定速
   装置と、所定のトルクを設定する電流設定器と、電動機
   に流れる電流を検出する電流検出器と、前記電流設定器
   により設定された設定値と前記電流検出器により検出さ
   れた検出値との差を増幅する増幅器とからなる定トルク
   装置とを備え、通常時は前記定速装置により電動機を定
   速運転し、電動機に所定の負荷がかかつた場合、前記定
   トルク装置により定トルク運転を行い、更に電動機に一
   定時間以上所定の負荷がかかつた時、所定時間遅延後、
   電動機を停止せしめる停止装置とを設けたことを特徴と
   する電動ドライバ。 ２ 電動機に一定時間以上所定の負荷がかかつた時、警
   告を発する警告発生装置をドライバ本体に設けた特許請
   求の範囲第１項に記載の電動ドライバ。