JPS62266231A - トルク制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はねじ締め装置などに適用されるトルク制御装置
に関する。

（従来の技術） 例えばねじ締め装置は、モータの回転軸にねじと嵌合す
るドライバを直結し、モータを一定の′：回転数で駆動
してねじを締めつけている。ところでこの種のねじ締め
装置によってねじの締めつけを行なった場合、締めつけ
固定される部材や部品の位置ずれを招来することが往々
ある。即ちモータ駆動によるねじの締めつけが十分なさ
れているにもかかわらず、さらにねじの締めつけが行な
われるとねじの回転方向へ上記締めつけられた部材も回
転して部材の位置ずれが起る。この締めつけに当って起
り易い位置ずれを防止するため、締めつけ時のモータの
トルクを制御する手段が知られている。即ちモーｐにか
かる負荷の変化に伴なうモータへの電流変化をフィード
バックさせて、モータの駆動を制御したり、或いは締め
つけるねじの位置をリミットスイッチで検出しモータの
駆動を停止させることが一般に行なわれている（実開昭
５９−１０９４２９号）。しかしながら上記モータのト
ルク制御手段はモータが停止するまでの間、ねじを締め
つけるトルクが一定なため締めつけられる部材の位置す
れを全面的に防止し難く、特に部材乃至部品を指定した
位置に精度よく締めつけ固定を行なう場合には締めつけ
直しを要するなどし、実用上十分満足しつる手段とは云
えない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記事情に対処して、モータ駆動を調整して最
適なトルクを被回転体に与え１部材などを所定の位置に
高精度に且つ容易に締めつけ固定など行ないつるトルク
制御装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明はモータ回転軸の回転を第一の回転軸に回転を減
速伝達するように構成するとともに。

例えばドライバなど被回転体を支持回転する第二の回転
軸と前記第一の回転軸とを同軸的に配設し且つこれらの
間を、第一の回転軸に対して同一回転方向の付勢力をも
った弾性継手を介して連結させ、更に被回転体を支持回
転する第二の回転軸とモータ回転軸との回転角度差（出
力パルス数の差）を検出しうる手段および前記検出した
回転角度差乃至出力パルス数の差が所定の値を超えたと
きモータの、駆動を制御、停止させる電動制御回路を具
備して成るものである。

（作用） 本発明は上記構成により、モータ回転軸の回転数は減速
して被回転体側に伝動され、且つこの減速した形で被回
転体側の回転軸の回転角度のずれが検出される。かくし
てモータ回転軸と被回転体を回転する回転軸との回転角
度差も高精度に検出されるためモータ駆動の停止も精度
よく行なわれる。しかも上記モータ停止時にはトルクが
順次低減される状態になるため最終段階の締めつけなど
も柔らかく行なわれることになり、締めつけ固定される
部品についての位置ずれも全面的になくなる。

（実施例） 以下本発明をねじ締め装置に適用した実施例について図
面を参照して説明する。第１図はねじ締め装置の全体構
成図であって本体ケース（１）内にはモータ（２）が配
設され、このモータ（２）の回転＃（２ｍ）に′よって
第一のギヤー（３）が軸支されている。しかして前記第
一のギヤー（３）より歯数が多く、且つこの第一のギヤ
ー（３）に歯合して回転する第二のギヤー（４）が第一
の回転軸（５）に固定支軸されて、同じく本体ケース（
１）内に配設されている。ここで第一のギヤー（３）に
対する第二のギヤー（４）は歯数比は第二のギヤー歯数
／第一のギヤー歯数〉１でａ倍（但１を超える）に設定
されている。一方本体ケース（１）の他端側にはねじ（
図示せず）と嵌合するドライバ（６）が取りつけ具（力
に取着されており、またこのドライバ（６）には回転を
伝達する第二の回転軸（８）が連結している。更に上記
第一の回転軸（５）と第二の回転軸（８）とはばね固定
部（９ａ）、　（９ｂ）を介して連結され且つこの連結
部には前記第一の回転軸（５）の回転方向と同一方向に
付勢力を有するねじりばね顛を介在させた構成で弾性継
手をなしている。第２図は弾性継手をなす連結部の構造
を拡大し断面的に示したもので、第一の回転軸（５）に
はばね固定部（９りがスプリングピン（１１りによって
固定されており、また第二の回転軸（８）にはばね固定
部（９ｂ）が挿着され且つスプリングピン（ｌｌｂ）に
よって固定されている。しかしてこれらばね固定部（９
ａ）。

’　（９ｂ）の間、換言すれば第一の回転軸（５）と第
二の回転軸（８）との間にねじりばね傾が配設されてお
り。

且つこのねじればね鵠は上記スプリングピン（１１り。

（ｌｌｂ）を取り外すことくより定数の異なる別のねじ
りばねと適宜交換できる構成となっている。

ざらにモータ回転軸（２ａ）および第二の回転軸（８）
Ｋは、それら両回転軸（２ａ）および（８）との回転角
度差を検出するために第３図に平面的にその構造の概要
を示す周縁部に一定間隔をもって複数のスリブ）　（１
２Ｃ）を形設してなるスリット板（１２ｋ）がそれぞれ
取着されている。またこれらモータ回転軸（２ａ）およ
び第二の回転軸（８）にそれぞれ取着されたスリット板
（１２ａ）のスリット（１２Ｃ）に対向させて例えば発
光子と受光子とからなるセ／す（１３ａ）　。

（１３ｂ）がそれぞれ配設されており、モータ回転軸（
２ａ）やこ９二の回転軸（８）の回転に伴ない回転する
スリット板（１２ｂ）のスリット（１２Ｃ）とセンナ（
１３ａ）才たは（１３ｂ）との間でそれぞれ出力パルス
が発生するようになっている。しかしてこのスリット板
（１２ａ）もしくは（１２ｂ）とセｙす（１３ａ）もし
くは（１３ｂ）とでそれぞれ成す出力パルス検出手段に
おける出力パルスのカウントに肖っては、前記モータ回
転による回転の伝動が第一のギヤー（３）および第二の
ギヤー（４）を介して行なわれていること、また第二の
ギヤー（４）は第一のギヤー（３）に対してギヤー比が
１を超えていること（ａ倍になっている・・・ａ〉１）
から、センナ（１３ｂ）側のカウントは出力パルス数を
ａ倍化してセンサ（１３ａ）でカラン）した出力パルス
数と比較する構成になっている。Ｃ１４）は上記検出し
た両出力パルス数の差を計算しく回転角度差を求める）
、予め設定しである値と比較し、その設定値を超えた場
合モータ（２）の回転を制御乃至停止する機能を有する
駆動制御回路であり。

第４図のブロック図で示される構成をなしている。

なお第１図および第２図において（１５りは第一の回転
軸（５）の軸受け、　　（１５ｂ）は第二の回転５（８
）の軸受け、また＋１Ｑはタコグラフメータをそれぞれ
示す。

次に上記梼造のねじ締め装置の作用について説明する。

先ずモータ（２）が回転駆動するとこのモータ（２）の
回転軸（２ａ）に装置、軸支させた第一のギヤー（３〜
および第二の回転軸（５）に固定軸支された第二のギヤ
ー（４）を介して第一の回転軸（５）が回転する。

この第一の回転軸（５）の回転は上記モータ（２）の回
転を伝達する第一のギヤー（３）と第二のギヤー（４）
のうち第二のギヤー（４）の方が、歯数が多いように設
定されているため減速された状態になる。しかして上記
第一の回転＠（５）の回転はねじ固定部（９ａ）からね
じりばねｕＩを介してねじ固定部（９ｂ）　Ｋ伝えられ
。

さらに第二の回転軸（８）に伝えられる。かくしてドラ
イバ（被回転体）はモータ（２）の回転数より小さい回
転数で回転する。この段階では未だモータ（２）の回転
数を検出するスリット板（１２ａ）−センサ（１３ａ）
系および第二の回転軸（８）の回転数を検出するスリッ
ト板（１２ｂ）−センサ（１３ｂ）系はそれぞれ所定の
出力パルスを発生しそれらの出力パルス数の差は一定（
所定値）の範囲内にある。しかしねじの締めつけが進む
に従い締めつけるときの反発力とねじつばねｃｌＯｌの
付勢力とにより第二の回転軸（８）の回転数が減少する
とともにねじに加わるトルクが減少する。かくしてねじ
が部材に対して締めつけられてねじに加わるトルクが減
少すると前記モータ（２）の回転軸（２ａ）側のスリッ
ト板（１２ａ）−セ／す（１３ａ）系の出力パルス数に
較べ第二の回転軸（８１１１１＋１のスリット板（１２
ｂ）−センサ（１３ｂ）系の出力パルス数は減少し両出
力パルス数の差、換言すれば回転角度差が順次拡大する
。そして上記両出力パルス検出手段、即ちスリブ）　＆
　（１２ａ）−センサ（１３ａ）系とスリット板（１２
ｂ）　−セ：／す（１３ｂ）系とでそれぞれ検出された
出力パルスは駆動制御回路σ荀でそれぞれカウントされ
、且つ両カウント値の差を計講し、デジタル／アナログ
信号化されて。

モータの回転軸（２ａ）と第二の回転軸（８）との回転
角度差として予め設定しである値と比較される。しかし
て所定の値を超えている場合にはトルク制御回路および
増幅回路を介してモータ（２）の駆動を制御乃至停止さ
せる。ここで出力パルス検出手段によって検出した出力
パルスのカウントに当ってはモータ（２）の回転が第一
のギヤー（３）および第二のギヤー（４）を介して伝達
され且つこれら両ギヤー（３）および（４）によって回
転数を低減化（減速化）されている点を考慮して補正さ
れる。即ち第二の出力パルス柱出手１役で検出された出
力パルス数は１回転が１倍で伝達されていたときの値で
あるためａ倍化する必要がある。

なお上記においてはモータの回転軸（２ａ）から第一の
回転軸（５）への動力伝達をギヤー（３！　、　（４）
によって行なったが例えばベルト方式或いは鎖伝動方式
などによって行なってもよい。また第一の回転軸（５）
と第二の回転軸（８）との連結部も、上記ねじりばねを
用いた構成に限らず、要は第一の回転軸（５）の回転方
向と同じ回転方向に付勢力を有するように構成されてい
れば１例えば板ばねを用いたものなど他の弾性継手であ
ってもよい。

さらに上記においてはねじ締め装置に適用した例を示し
たが５例えばドリル装置や圧延装置などトルク制御を要
する他の装置に対しても広く適用しうる。

〔発明の効果〕

上記の如く本発明に係るトルク制御装置によればモータ
の回転は動力伝達手段を介して上（但しａ〉１）借地で
減速されて被（ロ）転体を回転する構成を採るきともに
、モータ回転軸の回転と被回転体の回転（第二の回転軸
の回転でもある）とを別々に出力パルスとして演出する
手段とを備えている。しかして上記被回転体の回転は減
速された形でその回転数に応じた出力パルスがカウント
されるためそのカウントは精度よく行なわれる。かくし
てモータ回転軸における出力パルス数との差。

換言すれば被回転体とモータの回転軸との回転角度差は
容易に精度よく検出できるため、この出力パルス数に伴
なうモータの駆動制御乃至停止は容易に行ないつる。し
かも被回転体側の回転軸はねじを締めつける方向に対し
て逆回きの力がねじりばねに加わって、ねじを締めつけ
る力（トルク）は次第に弱くなるためねじの締めっけ最
終段階では柔らかくねじの締めつけが行なわれることに
なる。従ってねじ締めと同時に部材が回転するようなこ
とも全面的に抑止され、所定の位置に精度よく部材を締
めつけ固定しうろことになる。なお上記ねじりばねにつ
いてばね定数や出力パルス数差（回転角度差）の設定値
、モータ回転数の選択などにより上記ねじの締めつけ度
合など適宜可変することもできる。かくして本発明に係
るトルク制御装置は実用上多くの利点をもたらすものと
云える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るトルク制イＪ１装置１ｔの一実施
例をねじ締め？＜置に適用した場合の構成図、第２図は
回転軸の結合部分の具体構成を示す断面図。 第３図はスリット板の外観図、第４図は駆動制御系のブ
ロック図である。 （２）：モータ、　　　　　（２ａ）　：モータ回転軸
。 （３）　、　（４）　：１倍の動力伝達手段。 （５）：第一の回転軸、　　　　（６）：被回転体。 （８）：第二の回転軸、　　　　（ｌｏ＋：ねじつばね
（ｉｐ’ｆｒｌ吻（１２ａ）、（１３ａ）：第一の出力
パルス検出手段をなすスリット板とセンサ。 （１２ｂ）、　（１３ｂ）　：　＠二の出力パルス検出
手段をなすスリット板とセンサ。 （１４）　：駆動制御回路。 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　竹　花　喜久男 第　　１　　　ｒＡ　　　　Ｖ二の出ｒＪｌでルス庫【
出手段２Ｎ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転するモータと、前記モータの回転が所定の減速比で
   伝達される第一の回転軸と、前記第一の回転軸と同軸上
   に近接して配置された一端に被回転体が取りつけられる
   第二の回転軸と、前記第二の回転軸の他端を第一の回転
   軸の近接した端部に連結する弾性継手と、前記モータの
   回転軸に取着されモータの回転数に対応した出力パルス
   数を検出する第一の出力パルス検出手段と、前記第二の
   回転軸に取着され第二の回転軸の回転数に対応した出力
   パルス数を検出する第二の出力パルス検出手段と、前記
   第一の出力パルス検出手段および第二の出力パルス検出
   手段でそれぞれ検出した出力パルス数の差を求める減算
   回路と、前記減算回路で求めた出力パルス数の差を予め
   設定した値と比較し設定値を超えた場合前記モータの駆
   動を制御停止する、駆動制御回路とを備え、且つ前記弾
   性継手は第一の回転軸の回転方向に対し同一回転方向に
   付勢力を有することを特徴とするトルク制御装置。