JPS6219335A - 自動ねじ締め機におけるねじ締め不良検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動ねじ締め機における電動ドライバによるね
じ締め不良を検出する装置に関する。

（従来の技術） 第７図（４）は従来の自動ねじ締め機の一構成例を示す
概略図であって、図中、１はエアーシリンダ、２はエア
ーシリンダ１のピストンロッド１ａに固定されたねじ締
め用のトルク発生装置としての電動ドライバ、３はドラ
イバビット、４は締め付けられるねじ、５は被締付は物
（以下ワークという）、６は電動ドライバ２の制御装置
である。そして、第７図（Ｂ）は締めねじ４の軸心４ａ
がドライバビット３の軸心、すなわち、ワーク５のねじ
穴軸心５ａに対して傾斜して取り付けられた状態を示し
たものである。

第８図は電動ドライバの一般的な駆動制御回路であって
、ＤＩ　ｅ　Ｄ２　＃　ＤＦはダイオード、５ＣＲ１゜
５ＣＲ２はサイリスタであシ、ＤＩ、　Ｄ２．　ＳＣＲ
，、５ＣＲ２から成る整流回路は制御回路６からの制御
信号によってＡＣ電源を直流に整流し、チョークＬを介
して電動ドライバ２の駆動モータＭの回転を制御してい
る。

ところで、以上のように構成された自動ねじ締め装置は
、エアーシリンダ１が動作すると、そのピストン・ロッ
ド１ａに固定された電動ドライバ２の取付は台１ｂが矢
印方向に下降し、ドライバ・ビット３に取り付けられた
ねじ４が制御装置６によって回転させられる電動ドライ
バ２によりワーク５にねじ込まれ、エアーシリンダ１の
動作を終了せしめ、電動ドライバ２を矢印方向に上昇す
るように制御される。この場合、制御装置６で検出され
る電動ドライバ２の動作電流波形を第９図に示す。同図
において、７がその電流波形であって、正常なねじ締め
動作時の波形であシ、８は電流値で示した締め付はトル
ク設定値工。で、９はねじ締め完了予定時間Ｔ０を示し
ている。

以上のように、従来のねじ締め不良検出装置はねじ締め
動作が開始されて、ねじ締め完了予定時間７０以内にお
いて締め付はトルク７が締め付はトルク設定値Ｉ。に達
する動作を正常なねじ締めと判定し、それ以外はねじ締
め不良としていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成の装置では、第７図俤）に示す
ようにワーク５のねじ穴軸心５ａに対してねじ４の軸心
４ａが一致せず傾斜して締め付けられた、いわゆる、ね
じ浮きの場合には、その電流波形が第１０図の電流波形
１０に示されるようになり、ねじ締め完了予定時間Ｔ０
に至る途中で動作が早くも完了してしまっているにも拘
らず、締め付はトルク設定値工。に達しているので、こ
れを正常なねじ締めと判定してしまうという問題点があ
った。

この発明は前記従来技術の持っていた問題点を解決する
ために、締め付はトルク設定値Ｉ。に達したか否かだけ
でねじ締めの良不良を判定するのではなく、正常なねじ
締め動作にはねじ締め時においである一定時間以上トル
クがかかっている時間が必要である点に着目し、電動ド
ライバ２から検出した電流からその動作時間を測定する
ことによって、上記のねじ締め不良を検出することが可
能な装置を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するだめの手段） 上記目的を達成するための本発明の構成を、実施例に対
応する第１図及び第４図を用いて説明すると、本発明は
、自動ねじ締め機におけるねじ締め不良検出装置におい
て、制御装置６と電動ドライバ２とを接続する制御線の
一方に電動ドライバ２の駆動電流検出用の抵抗Ｒを設け
、この抵抗Ｒにおいて得られる駆動電流による電圧降下
１ＪＲと識別基準電圧υ。との比較回路１４と、この比
較回路１４からの出力パルス数を計数するカウンタ１５
と、前記駆動電流による電・圧降下−が識別基準電圧τ
。以上にある電動ドライバ２の駆動時間と、識別基準電
圧υ。に対応する電動ドライバ２０基準駆動時間Ｔｂと
、ねじ締め完了予定時間Ｔ。とを照合する照合器１６と
を有する電流波形識別照合部２゜と、前記基準駆動時間
中のパルス数Ｎｂを出方するマイクロコンピュータ１８
と、このマイクロ・コンピュータ１８からの出力・ぐル
スＮｂｔ−識別基準電圧τ。に変換するデジタル・アナ
ログ変換器（以下Ｄ−Ａり換器という）１７と、ねじ締
め完了予定時間Ｔ。

Ｋセットされたタイマー１９とを有する識別基準電圧発
生部２１とを備え、前記照合器１６からの出力を前記マ
イクロ・コンピュータ１８において判定し、ねじ締め動
作の良、不良を検出するように構成したものである。

（作用） この発明によれば、以上のように自動ねじ締め機を構成
したので、識別基準電圧発生部２１は、そのマイクロ・
コンピュータ１８により出力されたパルスＮｂをＤ−Ａ
変換器１７で識別基準電圧！。

に変換し、又、コンピュータ１８とタイマー１９により
ねじ締め完了予定時間Ｔ。がセットされる。

そして、電流波形識別照合部２ｏは、その比較器１４は
抵抗Ｒにおいて得られた電圧τ８を前記Ｄ−Ａ変換器１
７からの識別基準電圧Ｖ。と比較して、その結果得られ
た出力パルスをカウンタ１５において計数し、照合器１
６はこの計数・ぐルス数をマイクロ・コンピータ１８か
ら出力される基準駆動時間Ｔｂに対応するパルス数Ｎｂ
とタイマー１９を介して入力されたねじ締め完了予定時
間Ｔ０との３者を照合して、その結果をコンピュータ１
８からねじ締め良、不良の判定を出力する。

したがって、前記問題点を除去できるものである。

（実施例） 以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例である自動ねじ締め機の構成
を示す概略図であって、図中、従来構造を示す第７図と
同一部分には同一符号が付してあυ、Ｒは電動ドライバ
２と制御回路６間を接続する制御線の一方に設けられた
抵抗であシ、１３はこの抵抗Ｒに現われる電動ドライバ
２の駆動電流ｉＲによる電圧降下ガを基準電圧ちと基準
駆動時間Ｔｂによって比較照合し、ねじ締めの良、不良
を判定する検出装置である。

第２図は本発明に係るねじ締め不良検出の原理を示す電
流波形図である。図中、１１はねじ締め機の正常な駆動
電圧の識別基準値τ。を示すラインで、ねじの種類や締
め付はトルク等の条件により決定される。又、Ｔ＆は電
流波形７が識別基準値ライン１１を越えている時間、つ
ま９、ねじ締め付は時において、ねじ４にトルクが加え
られている時間を意味するもので、ねじ自体あるいはね
じの締め付は状態が変ると変化する。Ｔｂはこの時間Ｔ
ａのうち、正常なねじ締め動作に必要な最小のねじにト
ルクが加えられている時間を示すものである。

ところで、電流波形７は第３図の拡大図１２に示される
ように、全体がノｔ？ルス状に変化しているので、この
性質を利用して時間ＴＩＬの間に含まれるパルスを直接
数シ出してカウントし、その／４’ルス数Ｎｘを時間Ｔ
Ｘと見做すことによって、従来行なわれていたパルスを
発生させてカウントしていた手間が省けるようになり、
次の条件によってねじ締め動作の良、不良を判定するこ
とが出来る。

すなわち、１）Ｎ３≧Ｎｂ（’、”Ｔａ≧’ｒｂ）のと
きは良。

２）０≦Ｎａ≦Ｎｂ（”、”Ｏ≦Ｔ＆≦Ｔｂ）のときは
不良。

ここで、Ｎａ、Ｎｂは時間ＴＩＬ、’ｒｂに含まれるパ
ルス数である。

第４図は本実施例の一構成図で、第１図のねじ締め不良
検出装置１３はブロック図で示しである。

図中、Ｒは前述のように、電動ドライバ２０制御線に設
けられた抵抗、１４は抵抗Ｒにより得られた電圧ｖＲと
識別基準電圧υ。との比較器、１５は比較器１４からの
出力ノルスを計数するカウンタ、Ｉ６はカウンタ１５の
出カッ４ルス数Ｎａ（時間Ｔａ）と、マイクロコンピュ
ータ１８からの出カッ母ルス数Ｎｂ（Ｔｂ）と、マイク
ロ・コンピュータ１８とタイマー１９により出力された
ねじ締め完了予定時間Ｔ。

との照合器、１７はマイクロコンピュータ１８から出力
された識別基準値Ｎｂを電圧Ｖ。に変換するＤ−Ａ変換
器である。

なお、２０は電流波形識別照合部、２１は識別基準発生
部である。

次に、本実施例の動作について説明する。

今、自動ねじ締め機の電動ドライバが動作して第５図に
示すよう゛に、抵抗ＲＫ波形２２で示される電圧τ３が
現われたとする。電圧ｖＲはＤ−Ａ変換器１７の出力電
圧τ。と比較器１４において比較され、パルス２３がカ
ウンタ１５に入力する。この例ではＮａ＝４であり、カ
ウンタ１５は矩形ノ４ルスを４個と計数し、これを照合
器１６の一入力端子に出力する。ここで、最小パルス数
Ｎｂを例えば２個すなわちＮｂ＝２と設定しておく。

一方、マイクロ・コンピュータ１８は最小ノやルス数Ｎ
ｂ（＝２個）を出力すると共に、タイマー１９をねじ締
め完了予定時間Ｔ０にセットし、タイマー１９から時間
Ｔ。時に信号を送信するので、前記入力・ぐルスＮａ（
＝４個）は照合器１６においてねじ締め完了予定時間Ｔ
０内にあって最小・ぐルス数Ｎｂ（＝２個）より大きい
ことが判定され、前記判定基準（１）に該当するため、
ねじ締め良と検出され、これをマイクロ・コンピュータ
１８から出力することになる。なお、Ｎａ＝１の場合は
Ｏ≦Ｎｌｌ≦Ｎｂとなシ、判定基準（２）によって、ね
じ締め不良と判定される。

第６図は電動ドライバ２によるねじ破損及びねじ無しの
検出がなされた場合の電流波形を示したもので、電流波
形２５がそれで、これは電動ドライバに締め付はトルク
がかかつていないからである。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、自動ねじ締
め機の電動ドライバに流れる電流を検出して、ねじ締め
時におけるねじにトルクが加わっている時間をパルス数
として測定することによって、細かい締め付はトルクの
識別が可能となり、次の効果が期待出来る。

（１）　　ワーク（被締付は物）のねじ穴軸心に対して
ねじの軸心が一致せず傾斜して締め付けられた場合の不
良検出 （２）電動ドライバによるねじ破損の検出（３）　　ね
じ無しの検出

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である自動ねじ締め機の構成
を示す概略図、第２図は本発明に係るねじ締め不良検出
の原理を示す電流波形図、第３図は電流波形図及び一部
拡大図、第４図は本発明実施例の具体的構成を示す一部
ブロック回路図、第５図は比較器の入出力を示す動作電
流波形図、第６図はねじ破損あるいはねじ無し検出の場
合の電流波形図、第７図は従来装置の一構成例を示す概
略図、第８図はその電動ドライバの制御回路図、第９図
は電動ドライバの正常動作時の電流波形図、第１０図は
ねじ浮き状態及び正常状態の電流波形図である。 １・・・エアーシリンダ、２・・・電動ドライバ、３・
・・ドライバ・ビット、４・・・ねじ、５・・・被締付
は物、６・・・制御装置、７・・・正常電流波形、８・
・・締め付はトルク設定値、９・・・ねじ締め完了予定
時間、１０・・・ねじ浮き状態の電流波形、１ノ・・・
識別基準値（Ｖ。）、１３・・・ねじ締め不良検出装置
１．１４・・・比較器、１５・・・カウンタ、１６・・
・照合器、１７・・−Ｄ　−Ａ変換器、１ｇ−・・マイ
クロコンピュータ、１９・・・タイマー、２０・・・電
流波形識別照合部、２１・・・識別基準発生部、２２・
・・電圧波形、２３・・・比較器の出カッ母ルス。 特許出願人　　沖電気工業株式会社 ｉ、亮＠＃Ｉｉｉ令π剖撃め１１叶惜仄も１す１電じ珈
セ品イ１涛←罐Ｉ第１図 ぬじ海ｔｔ４＃Ｉゐじ脚め不裏中費出がい電ゴし岩ｊ杉
第６図 電；丸造形図 第２図 電え波形ビデの部を棉大２図 第３図 ）ｒ−０１：ａ−＋＠ｙｌ　Ｉ　Ｈ，−（−稍ｒｔｎ・
、７図第４図 ｒｂ瞳扁崎Ｘ出カ′遣倦凹 第５図 トＸ−５ａ Ａえ粂の自１欝ぬび岸セめ府曳□相先冒ト穆ａ又凹第７
図 電動Ｌ１シ１ｂか１π回に 第８図 第９図 正章時勤π１吟出時の電入Ｊ形２ 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エアーシリンダとそのピストンロッドに固定されかつね
   じ締めトルクを発生する電動ドライバとこの電動ドライ
   バの制御装置とを備えた自動ねじ締め機において、 制御装置と電動ドライバとを接続する制御線の一方に電
   動ドライバの駆動電流検出手段を配し、前記検出手段に
   より得られる駆動電流による電圧降下と識別基準電圧と
   を比較して駆動電流による電圧降下が識別基準電圧以上
   にある電動ドライバの駆動時間を測定し、ねじ締め動作
   の良、不良を検出することを特徴とする自動ねじ締め機
   におけるねじ締め不良検出装置。