JPS6047071B2 - 小ねじ締め用電動ドライバ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電動ドライバ、特に小ねじ締め用の電動ドラ
イバに関する。

従来より時計等の精密機械のねじ締め等の小ねじ締めに
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つてい
る。しカルながら、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、最終的なねじの締付けの
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
合に問題が大きかつた。

またトルクが弱いとねじ締めが十分に行われず、更に締
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、そのねじの締付け作業は難しく、も
つぱら作業員の熟練に頼つていた。そのため、たとえば
実公昭５３−４７６７７号や実開昭５３−１２５１９７
号に示すように、ドライバに所定の負荷がかかつた場合
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
によりモータ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
剰によるねじや取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Ｊとして残つていた。上記
した欠点を改善するため本願出願人は既に特願昭５５−
３９１２１号特公昭６０−１８８号公報にて、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、電動機丁のトルクを一定の
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
かかつた場合、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０ＦＦとするように
構成した電動ドライバを提案済である。

しかし、この提案済の電動ドライバの場合、最終のねじ
締めは電動機の慣性力によるため、締付けトルクのコン
トロールが難しく、時計等ねじ締め精度の高いものが要
求される場合には、これを十分満足し得る精度とするこ
とは不可能であつた。

本発明はこの点に鑑み上記提案済の発明を更に発展させ
たもので、締付け時に電動機が停止したら、定電圧回路
の設定値を所定値まて増加して電動機を起動させ、この
起動トルクにより最終締付けを行い、所定時間後に電動
機を０ＦＦとするようにしたものである。

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とランプ
２から成る。

制御装置は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と、
該定速装置の設定値を切換える切換装置と、更に停止復
帰装置とから成る。

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
ら構成されている。

電圧設定器４は、増幅器６の単準電圧を設定し、得たい
回転速度に応じて電圧設定を行うもので、定電圧源小と
これ．に並列に接続された可変抵抗器Ｒｌ，Ｒ２から構
成されている。この可変抵抗器Ｒｌ，Ｒ２は後述するリ
レーＲＹの接点Ｓ１を介して増幅器６に選択的に接続さ
れている。この実施例においては抵抗値はＲ２〉Ｒ１と
なつている。抵抗Ｒ１の値は得たい回転．速度に応じて
設定しておく。電圧検出器５は、モータ１に並列に接続
された抵抗Ｒ５およびＲ６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て検出された電圧との差
を増幅し、トランジスタＴＲｌ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１に直列に接続された
抵抗Ｒ７から成り、この抵拍只，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は定電圧源ＺＤとこ
れに並列に接続された可変抵抗器Ｒ３から構成されてい
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８からの検出値が設定値に近づくと増幅器９
の出力はＯ側に引かれ、ダイオードＤ１を介して増幅器
６の出力を吸ノ収し、これによりモータ１の電流を設定
値に保つ。設定値切換装置は停止電流検出器１０と、単
安定マルチバイブレータ１１，１２とリレーＲＹ及び前
記その接点Ｓ１及び起動マスキング回路１９と−から構
成されている。

停止電流検出器１０は電動機１に過負荷がかかつて停止
し過電流が流れた時、この過電流を検出するもので、こ
の実施例では増幅器１０１とスイッチングトランジスタ
ＴＲ３から構成されている。

”増幅器１０１には、前記電流検出器８と定電圧源小と
可変抵抗Ｒ４からなる基準電流設定器１０２が入力して
いる。いま検出器８により検出された電流が設定器１０
２により設定された値以上になると、増幅器１０１の出
力ぱ゜Ｈ゛になり、トランジスタＴＲ３は０ＦＦになつ
て、検出器１０の出力が立上り゜゜Ｈ゛状態となる。

マルチバイブレータ１１はこの検出器１０の出力の立上
りにより所定値のパルスを出力する。

マルチバイブレータ１２は、マルチバイブレータ１１の
立下りにより所定幅のパルスを出力する。リレーＲＹは
マルチバイブレータ１２に出力がある間付勢され、その
接点Ｓ１を切換える。即ち、この実施例ではマルチバイ
ブレータ１２に出力がある間、抵抗Ｒ２が選択される。
起動電流マスキング回路１９はモータ１の起動時に設定
値切換装置が働くのを防ぐためのもので、単安定マルチ
バイブレータ１５とメモリ１６から構成される。

マルチバイブレータ１５の入力側は停止電流検出器１０
の出力に接続し、その出力側はマルチバイブレータ１２
のリセット端子とメモリ１６に接続している。メモリ１
６の出力はマルチバイブレータ１５に再び入力し、マル
チバイブレータ１５をロックする。マルチパイプレー夕
１５は検出器１０の出力立下りにより駆動し、一定時間
信号を出力してマルチバイブレータ１２をリセットし、
その稼動を停止する。メモ１川６はマルチバイブレータ
１５からの信号を入力して、マルチバイブレータ１５を
ロックして、以後マルチバイブレータ１５を禁止状態と
する。本発明では更に、上記設定値切換装置により設定
値を切換えた後、所定時間後に電動機１を０ＦＦとして
停止させる装置を備えている。また更にこの実施例では
停止後所定時間が経過したら再び復帰させる停止復帰装
置を備えている。これらの装置は単安定マルチバイブレ
ータ１２の出力側に接続された単安定マルチバイブレー
タ１３とゲート１７及び増幅器６の出力側を接地するス
イッチ１４から構成される。通常の状態では、マルチバ
イブレータ１２からは出力はなく、したがつてマルチバ
イブレータ１３からも出力がなく、ゲート１７の出力側
ぱ“Ｈ゛となつており、スイッチ１４はＯＦＦになつて
いる。マルチバイブレータ１２の出力が゜“Ｈ゛となつ
て立下るとマルチバイブレータ１３は、この立下りによ
り“゜Ｈ゛となりスイッチ１４を一定時間ＯＮとする。
スイッチ１４が０Ｎとなると増幅器６の出力は接地され
て、電動機１は停止する。マルチバイブレータ１３の出
力が所定時間後゛゜Ｌ゛になるとスイッチ１４は再び０
ＦＦになり電動機１は再ひ回転を始める。即ち、復帰す
る。マルチバイブレータ１３の出力は、メモリ１６のリ
セット端子に接続し、またインバータ１８を介してラン
プ２に接続しており、マルチバイブレータ１３に出力が
ある間、即ち電動機１が停止している間ランプ２を消し
て、電動機１の停止を表示する。

このランプ２はたとえはブザー等であつても良い。第２
図中、４″は電圧設定器４に連動する回転速度設定ダイ
アル、７″は電流設定器７に連動するトルク設定ダイア
ル、２０は電源用スイッチ、２１は電源の０Ｎ，０ＦＦ
を表示するランプ、２２はモータ１の正回転、逆回転の
切替スイッチ、２４は本体Ａと制御装置Ｂとを連続する
コードである。

次にこの電動ドライバの動作を第３図を参照して説明す
る。

まず、操作者は回転速度設定ダイアル４″及びトルク設
定ダイアル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。次にスイッチ２０を０Ｎにして電源
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。この状態で単安定マルチバイブレ
ータ１３の出力は“Ｌ゛であるからゲート１７の出力は
“Ｈ゛になつており、トランジスタＴＲ２は不導通状態
となつている。したがつて増幅器６の出力は接地されて
おらず、この出力はトランジスタＴＲｌのベースに入力
してモータ１を駆動する。モータ１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、ダイアル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に近づくにつれ、増幅器９の出力は
Ｏ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Ｄ１を介して落ち込み、その結果モータ１に流れる
電流は設定電流を超えず設定値に維持される。モータ１
に流れる電流は、モータ１が回転するにつれて小さくな
り、増幅器９の出力は４側に引かれる。そのため、モー
タ１はダイアル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Ｖ１により定電圧で定速運転される
。始動時に、基準電流設定器１０２で設定された電流以
上の電流が流れると、これは検出器１０に検出され、マ
ルチバイブレータ１１を駆動するが、検出器１０の出力
が立下ると単安定マルチバイブレータ１５が駆動され、
これにより単安定マルチバイブレータ１２がリセットさ
れ、したがつ”てマルチバイブレータ１２は駆動されな
い。

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。マルチバイブレータ１５の出力は同時にメモリ１６
に入力され、メモリ１６は該マルチバイブレータ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、マルチバイ
ブレータ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ｊ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は停止して流れている電流は大きくなり、所定のトル
クに応じた設定電流１１に達すると、この電流は検出器
１０により検出されてマルチバイブレータ１１が駆動さ
れ、一定時間パルスを出力する。

この実施例では、これを安定時間Ｓｔとし、０．１ｓｅ
ｃとしている。ここで、この０．１ｓｅｃの安定時間Ｓ
ｔを設けた理由は、この間にモータ１がねじに所定のト
ルクを与え続けるため、締付け力が均一化し、締付け力
のバラツキを防止出来るためである。マルチバイブレー
タ１１の出力が立下ると単安定マルチバイブレータ１２
が駆動し、所定幅のパルスを出力する。

この出力により、リレーＲＹが付勢され、スイッチＳ１
が切換り、電圧設定器４の抵抗がＲ２に切換る。これに
より増幅器６の出力電圧が増大し、停止しているモータ
１を始動し、最終ねじ締めが行われる。したがつてこの
最終ねじ締めは始動トルクにより行われる。単安定マル
チバイブレータ１２が立下ると、単安定マルチバイブレ
ータ１３の出力が立上り、ゲート１７の出力が゜゜Ｌ゛
となり、スイッチ１４が０Ｎとなつて、増幅器６の出力
が接地されてモータ１が停止する。この時、同時にメモ
リ１６がリセットさ−れ、ランプ２が消える。一定時間
経過して単安定マルチバイブレータ１３が立下ると、ゲ
ート１７の出力が゛゜Ｌ゛となりスイッチ１４が０ＦＦ
となつて、増幅器６の接地が解かれてモータ１が再起動
する。以上により停止及び復帰が行われ、以後同じ動作
を繰返す。以上説明したように、本発明によれば所望の
回転数及びトルクでドライバの運転をすることができ、
また最終ねじ締めは起動トルクにより行うことが出来る
ため、全体として極めて確実な安定した運転が可能であ
り、時計等の組立用のドライバとして好適である。

【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
タイムチャートである。 図中、１は電動機、２はランプ、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、１０は停止電流検出器、１１，１２
，１３は単安定マルチバイブレータ、１４はスイッチ、
１９は起動マスキング回路を各示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、所定値以上の負荷により電動機の回転が停止し
   た時前記電圧設定器により設定された設定電圧を所定値
   まで増加する設定値切換装置と、設定電圧増加後所定時
   間後に電動機をＯＦＦにする装置とを有することを特徴
   とする小ねじ締め用電動ドライバ。