JPS6039514B2

JPS6039514B2 - ねじ締付トルク制御装置

Info

Publication number: JPS6039514B2
Application number: JP2594581A
Authority: JP
Inventors: 利生田中
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 1981-02-23
Filing date: 1981-02-23
Publication date: 1985-09-06
Also published as: JPS57144673A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、プラスチック等の軟質材からなる薄板の下穴
にタッピソねじをねじ込み、その綿付トルクを制御する
ねじ縦付トルク制御装置に関する。

従来、ねじを所定締付トルクで稀付ける場合には、ドラ
イバビットに回転を与える直流モータの負荷電流を検出
してこれがあらかじめ設定された所望総付トルク値に対
応する設定値に一致した瞬間に直流モータを停止してね
じ締付トルクを制御する方法がある。

この方法では、ドライバビットに回転を与える直流モー
タを起動させる際に直流モータに設定値よりも大きな起
動電流が生じたり、また薄板の下穴にタッピンねじをそ
の脚部が貫通するように螺入する場合には、タッピンね
じの座面が薄板に当接するまでに薄板の下穴にめねじを
成形する際に生じる初期トルクに対応する初期電流が設
定値よりも大きくなってしまい、起動電流または初期電
流により直流モータが停止し、タツピンねじが薄板に完
全に螺入されずに、タツピンねじの座面が薄板に当接す
るまでにねじ締付が完了し、ねじ浮き等のねじ縦付不良
を招く等の欠点が生じている。この欠点を除く方法とし
て、特開昭５１一１３０９９９号公報に記載の装置があ
る。

この装置は、起動電流により、直流モータが停止するの
を防止するため、直流モータの負荷電流が設定値に２回
達すると、直流モータを停止させるように構成されてい
る。この装置によれば、直流モータの負荷電流が漸増ま
たは漸減するものであれば起動トルクによる直流モータ
の停止は防止できるが、厳密には直流モータの負荷電流
は直流モータの極数に応じたりップル分を有している関
係で、起動電流であっても設定値に何回も達することが
あり、やはり起動電流による直流モータの停止を防止で
きないこ夕とがある。また、この装魔では、前記起動電
流を除けば、タツピンねじの脚部が薄板を貫通しない場
合には、負荷電流の増減の変動がない関係で、確実なト
ルク制御を行うことができる。ところが、タッピンねじ
の脚部が薄板を貫通するような場合には、タッピンねじ
が薄板に当接するまでにめねじ成形段階で設定値よりも
大きな初期電流が生じる関係で、この初期電流により道
流モ−夕が停止してしまうことがあり、これを防止する
ことができなかった。また、起動電流により、直流モー
タが停止するのを防止する装置′としては、袴閥階４９
−２７９９叫号公報に記載の装置もある。この菱簿は直
流モータの負荷電流の変化値が所定値に達して後、負荷
電流と設定値とが一致すると直流モータを停止させるよ
うに構成されている。この装置では、起動電流に・より
、直流モータの停止を防止することができるものの、起
動電流以外にタッピンねじの座面が薄板に当験するまで
にタッピンねじが薄板の下穴にめねじを成形する際の初
期電流も設定値以上に達するようなことがあるが、この
場合には、負荷電流の変化値を０とするとこれと等しく
なる点がねじ締め完了までに起動電流が収束する時以外
にめねじ成形が完了した時およびめねじ成形時の初期電
流が収束した時等数多〈ある。そのため、変化値がのい
ずれの時点のものかの判別ができず、依然として初期電
流による直流モータの停止を防止できない等の欠点が生
じている。本発明は上言己欠点の除去を目的とするもの
で、以下実施例を図面について説明する。

第１図及び第２図において、１はドライバビット（図示
せず。）に回転を与え、チャック（図示せず。）の先端
に保持されたタッピンねじを締付ける直流モータであり
、この直流モータ１には回転数を制御するため、定電圧
回路２が接続され、その電機子巻線に直流モータ駆動用
電力が供給されている。前記定電圧回路２はダーリント
ン接続した２個のＮＰＮ型トランジスタＴｒ，，Ｔｒ２
と２個のッェナーダィオードＺＤ．，ＺＤ２と抵抗Ｒ，
とからなり、ＮＰＮ型トランジスタＴｒ３によりなる亀
圧切換回路３が後記するめねじ切り完了信号により作動
して２段階の出力電圧を送出するように構成されている
。前記電機子巻線には電流検出部４として検出抵抗Ｒ２
が直列に接続され、ねじ締付の際ドライバビットの回転
が阻止されることにより増加する電機子巻線に流れる負
荷電流を検出してねじの締付トルクを検出するように構
成されている。前記電流検出部４にはノイズフィル夕５
が後続され、直流モータ１のブラシ（図示せず。

））により生じたノイズを除いている。この／イズフイ
ルタ５は演算増幅器ＯＰ，を含んだアクティブフィル夕
を用いている。このノイズフィル夕５は比較回路６のプ
ラス端子に接続され、又そのマイナス端子には抵抗戊８
，Ｒ４，可変抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ，からなる第１
設定回路７が接続されている。この第１設定回路７は、
その電圧値を所望の締付トルクに対応して任意に設定可
能に構成されてお０り、前記比較回路６とともに実際の
縦付トルクが設定トルクに達した瞬間にディジタル信号
を発信する判定回路を構成している。前記比較回路６は
抵抗Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，ダイオードＤ，及びＮＰＮ型ト
ランジスタＴｒ４からなる波形整に形回路８に接続され
ている。

波形整形回路８はィンバータｌｎｖ，を介して第１ナン
ド回路９の一方入力に接続され、第１ナンド回路９のゲ
−トが関のとき波形整形回路８の出力がスイッチ回路１
川こ加わり、前記定電圧回路２をオフにするように構成
されている。前記スイッチ回路１０‘まオフ回路ＯＲ，
，インバータｌｎｖ２，ｌｎｖ３，ＦＦ回路ＦＦ，及び
ＮＰＮ型トランジスタＴｒ５から構成されており、第１
ナンド回路９の出力に関係なく、万一ドライバビットが
回転を停止すれば、定電圧回路２をオフとする一方、操
作スイッチ１１により定電圧回路２をオンとするように
構成されている。前記第１ナンド回路９のゲートの開閉
は後記するめねじ切り完了信号により行われる。次に本
発明の要部について説明する。

前記電流検出部４の出力はノイズフィル夕５を介してピ
ーク電圧保持回路１２に印加されるように構成されてい
る。又、このピーク電圧保持回路１２は比較器ＣＯＭ及
び抵抗Ｒ９からなる電圧降下検出回路１３を介してタイ
マ回路１４に接続され、ピーク電圧に対して電流検出部
４の出力が低くなると、タイマ回路１４が作動するよう
に抵抗Ｒ，ｏ，Ｒ，．，コンデンサＣ２，Ｃ３，ダイオ
ードＤ２及び演算増幅器ＯＰ２により構成されており、
前記ピーク電圧保持回路１２と電圧降下検出回路１３と
によりピーク検出回路が構成されている。タイマ回路１
４は抵抗Ｒ，２，Ｒ，３，Ｒ，４，ダイオードＤ３，Ｄ
４，コンデンサＣ４及びツェナーダィオードＺＤ３から
構成され、電流検出部４の検出値が第１設定値以下にな
るまでタイマ回路１４はリセツトされるとともに、ピー
ク電圧が第２設定回路１５で設定された電圧に達しない
とタイマ回路１４は作動しないように構成されている。
又、前記ピーク電圧は締付トルクが設定締付トルクに達
すれば、リセットされるように構成されている。前記タ
イマ回路１４は波形整形回路１６を介してィンバー夕ｌ
ｎｖ４に接続され、さらに第２ナンド回路１７の一方入
力に接続されている。

この第２ナンド回路１７のゲートは初期リセツト回路１
８によりねじ綿付開始後所定時間経過すれば開かれＺて
、タイマ回路１４の出力信号をめねじ切り完了検出回路
１９に送るように構成されている。このめねじ切り完了
検出回路１９はＦＦ回路ＦＦ２からなり、そのＱ出力は
インバータｌｎｖ５を介して霞圧切換回路３に接続され
、直流モータ１に印加する電圧を切換える一方、Ｑ出力
は前記第１ナンド回路９の他方入力に接続され、前記判
定回路からの信号を通過又は遮断するように構成されて
いる。上記ねじ緒付トルク制御装置において、スイッチ
回路１０に操作スイッチ１１により信号を加え、ＦＦ回
路ＦＦ，をリセットすると定電圧回路２に電圧が生じて
直流モータ１に印加される。この時、電機子巻線に起動
電流が流れるが、初期リセット回路１８により所定時間
はピーク電圧保持回路１２が働かない。そのためタイマ
回路１４も作動せず、ねじ切り完了検出回路１９に信号
が加わらない。従って、ねじ切り完了検出回路１９のＦ
Ｆ回路ＦＦ２のＱ，Ｑ出力に変化がなく、定電圧回路２
の電圧が保持され、第１ナンド回路９のゲートも閉じた
状態となり、スイッチ回路１０から定電圧回路２にオソ
信号が継続して送られる。次にドライバビットがチャッ
ク先端のタツピンねじに食付いて、タッピンねじを薄板
にその脚部が貫通するようにねじ込み始めるとその脚部
によりめねじが成形されるが、その際に初期トルクが、
第１設定回路７の設定値を越え、比較回路６から信号が
発せられる。然しながら、第１ナンド回路９のゲートに
は電圧＄蜂下検出回路１３が作動せずにめねじ切り完了
検出回路１９から信号が発せられないため、前記比較回
路６の信号は第１ナンド回路９を通過せず、スイッチ回
路１０１こ印加されない。そのため、直流モータ１は継
続して回転する。薄板の下穴にめねじを切り終えるとタ
ッピンねじ‘ま低いトルクで螺入されるため電流検出部
４の検出電圧は下降する。

この時、ピーク電圧保持回路１２に保持されたピーク電
圧よりも検出電圧が低くなり、電圧降下検出回路１３か
ら信号が発信され、タイマ回路１４に印加される。前記
検出電圧が第１設定回路７の第１設定値以下となるとタ
イマ回路１４が作動し、所定時間経過後タイマ回路１４
は信号を発し、波形整形回路１６を通してめねじ切り完
了検出回路１９に信号を発信する。そのため、めねじ切
り完了検出回路１９のＦＦ回路がセットされ、その出力
信号がともに反転し、一方の出力信号で直流モータ１に
加わる電圧を亀圧切換回路３を通じて切換える。又、他
方の出力信号は第１ナンド回路９に印加され、そのゲー
トを開にする。その後、直流モータ１が低速で回転し、
前記タッピンねじをねじ込む。タッピンねじの座面が薄
板に当接してねじ綿付が完了すると電流検出部４の検出
電圧が比較回路６の基準値と等しくなり、比較回路６か
ら信号が発信され、第１ナンド回路９に加わる。この時
第１ナンド回路９のゲートが開となっているため、この
信号は第１ナンド回路９を通過し、スイッチ回路１川こ
印加される。スイッチ回路１０からオフ信号が定電圧回
路２に加わり、定電圧回路２の出力電圧は零となり、直
流モ−夕１を停止させる。以上説明したように、本発明
は薄板の下穴にタッピンねじをその脚部が貫通するよう
に螺入するドライバビットに直流モータを連接し、ねじ
締付開始後所定時間経過するとともに、負荷電流が一日
ピークに達して薄板へのタッピンねじのめねじ成形が完
了したことが検出されて初めて、直流モータの負荷電流
があらかじめ設定された所望のねじ綾付トルクに対応し
た設定値に一致すれば直流モータを停止するように構成
しているため、夕ッピンねじによりその脚部が貫通する
ように薄板を締結する場合、所望緒付トルクが低くて設
定値が小さく、直流モータ起動時の起動電流が設定値を
越え、またタッピンねじの座面が薄板に当授する以前に
タッピンねじが薄板にめねじを成形する段階での初期ト
ルクに対応する初期電流が設定値を越えることがあって
もタッピソねじの座面が薄板に確実に当接し、しかもこ
のタッピンねじを薄板に確実に設定値で締結することが
でき、ねじ浮き等の縦付け不良を招くことは皆無となる
等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の電気回路図、第３図は第１図の各点におけるタイム
チャートである。１・・・・・・直流モータ、２…・・・定電圧回路、３
・…・・竜圧切換回路、４・・…・電流検出部、５・・
・・・・ノイズフィル夕、６・・…・比較回路、７・…
・・第１設定回路、８……波形整形回路、９……第１ナ
ンド回路、１０・・・・・・スイッチ回路、１１・・・
・・・操作スイッチ、１２・…・・ピーク電圧保持回路
、１３・・・・・・電圧降下検出回路、１４・・・・・
・タイマ回路、１５・・・・・・第２設定回路、１６・
・・・・・波形整形回路、１７・・・・・・第２ナンド
回路、１８・・・・・・初期リセット回路、１９・・・
・・・めねじ切り完了検出回路。第３図第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

１薄板の下穴にタツピンねじをその脚部が貫通するよ
うに螺入するドライバビツトに直流モータを連接し、こ
の直流モータに流れる負荷電流を検出してその検出値を
あらかじめ設定された所望のねじ締付トルクに対応した
設定値と比較する比較回路を設け、この比較回路の出力
により直流モータを停止するように構成したねじ締付ト
ルク制御装置において、ねじ締付開始後所定時間経過
すると信号を出力する初期リセツト回路を設けるととも
に、初期リセツト回路の信号を受けて後負荷電流がピー
クに達すると信号を出力するピーク検出回路とを設け、
前記初期リセツト回路およびピーク検出回路から信号を
受けて初めて比較回路の出力により直流モータを停止さ
せるように構成したことを特徴とするねじ締付トルク制
御装置。