JPH03103608A - ねじ締め制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ねじ締めの際に電動ドライバの制御を行なう
ねじ締め制御装置に関するものである。

（従来の技術） ねじ締めを行なうために従来から直流モータとこの直流
モータの回転軸に連結されたビットとからなる電動ドラ
イバが多用されている。この電動ドライバを制御してね
じ締めを行なうために従来直流モータに一定の電圧を印
加することによりビットを回転させるトルクを得るとと
もに、上記モータに流れる電流をモニタして該電流が所
定値を越えた場合に上記モータへの電力の供給を遮断す
るという方法が採用されている（例えば特開昭５３−３
９５９９号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） 既にめねじが形威されておりおねじが形成されたビスを
そのめねじに螺入する場合は、螺入している途中は上記
モータのトルクは非常に小さく、上記ビスの着座時に上
記モータに流れる電流が急激に増加するため、上記制御
方法で十分である。

しかし、例えばプラスチック等に対するねじ締めは、主
としてタツピングねじを用い下穴にめねじを形成しなが
らねじ込むため、下穴やタツピングねじのばらつきによ
り締付時のトルクがかなり高くなることがある。この場
合、上記電動ドライバのモータに一定電圧を加えて回転
力を得る制御方法では、ねじ込みの途中でねじの頭が浮
いた状態でビットが停止する場合があるという問題点が
生じていた。

第３図（Ａ）．　　（Ｂ）は、この問題点をさらに説明
するための、それぞれ電動ドライバのモータに印加され
る電圧と、該モータに流れる電流とを表わした図である
。

従来は時刻ｔｏから時刻ｔ１までの所定期間モータに一
定電圧を印加しているため、ねじ込みの開始の瞬間の時
刻ｔ２からねじ込み終了の瞬間（着座の瞬間）の時刻ｔ
３までの間ねじ込みのトルクが増大するにつれてビット
の回転速度ｎ′が低下する。ここで正常にねじ込みが行
なわれるためのマージンΔ′が非常に小さく、したがっ
てねじ込みのトルクが異常に増大すると第３図（Ｂ）に
破線で示すように回転速度が急激に低下し、この場合ね
じが着座する前にビットの回転が停止してしまうことに
なる。

上記問題点を解決するために上記一定電圧を高い値に設
定することも考えられ、この場合ねじ込みの途中でビッ
トが停止するという問題の発生する率は減少するが、今
度は、タッピングねじの頭が浮いた状態でそれ以上ねじ
込みを行なうために高トルクが必要となった場合に上記
タッピングねじの頭がつぶれてビットが空転してしまう
という問題や上記タッピングねじの径に比し下穴が多少
広い方向にばらついた時にめねじかつぶれてしまうとい
う問題が生じることになる。

本発明は、上記問題点に鑑み、ねじ締めが進みトルクが
上昇してきたときに、ビットがねじ締めの途中で負荷に
負けて停止せず、該ねじを確実に着座させることのでき
るねじ締め制御装置を提供することを目的とするもので
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明のねじ締め制御装置は、 ねじ締め用ビットと、負荷トルクの上昇により回転数が
低下する変速度特性を有する、前記ビットを回転させる
ためのモータとを備えた電動ドライバの制御を行なうね
じ締め制御装置において、゛前記モータに流れる電流を
検出して電流モニタ信号を得る電流検出手段と、前記モ
ータの回転速度を指示する速度指令信号に前記電流モニ
タ信号を加算することにより加算信号を出力する加算手
段と、前記加算信号を入力して該加算信号に応じた電圧
を前記モータに印加する電力供給手段とを備えたことを
特徴とするものである。

（作　　用） 本発明では上記電流検出手段により上記電流モニタ信号
を得、上記加算手段により上記速度指令信号と上記電流
モニタ信号とを加算して上記加算信号を得、上記電力供
給手段により上記加算信号に応じた電圧を上記モータに
印加するようにしたため、ねじ締めが進み負荷トルクが
上昇してきたときにその負荷トルクの大きさに応じた電
圧が上記モータに印加されることにより、ねじの浮きが
確実に防止される。

（実施態様） 以下、図面を参照して本発明の実施態様について説明す
る。

第１図は、本発明のねじ締め制御装置の一実施態様を表
わしたブロック図である。

電動ドライバｌのモータｌａの回転の開始を指示する図
示しない指示装置やマニュアルでこの指示を行なう場合
のボタンスイッチ等からスタート信号Ｓが人力されると
、このスタート信号Ｓは、上記モータｌａの回転を停止
させる際に該スタート信号Ｓを遮断するためのスタート
信号遮断回路２を経由し、速度指令回路３に入力される
。この速度指令回路３には、速度基準設定回路４により
設定された上記モータｌａの基準速度ｖｌも人力され、
上記スタート信号Ｓが人力されたタイミングで加算回路
５に向けて速度指令信号ａを出力する。この加算回路５
は本発明の加算手段の実施態様である。上記加算回路５
では、この速度指令信号ａと後述する電流モニタ信号ｂ
とを加算して加算信号ｐを生成し電力増幅回路６に向け
て出力する。この電力増幅回路６は本発明の電力供給手
段の一態様であり、この電力増幅回路６は上記電動ドラ
イバ１のモータｌａに上記加算信号ｐに応じた電圧ｖ２
を印加する。ただし上記電力増幅回路６には電流リミッ
タ回路７が接続されており、上記モータ１ａに流れ込む
電流が所定値以下となるように電流制限が行なわれる。

上記電動ドライバ１は、図に示すように上記モータｌａ
と、ビットｌｂと、上記モータｌａと上記ビットｌｂと
を接続するカップリングｌｃとから構成されている。こ
こで、上記ビットｌｂの回転数をｎとする。上記モータ
ｌａを流れる電流は本発明の電流検出手段の一態様であ
る電流検出回路８によりモニタされ、上記電流モニタ信
号ｂが得られる。この電流モニタ信号ｂは前述したよう
に上記加算回路５に入力され上記速度指令信号ａと加算
される。この電流モニタ信号ｂは上記電流リミッタ回路
７にも入力され、上記のように所定値以上の電流が上記
モータ１ａに流れることのないように電流制限が行なわ
れる。また上記電流モニタ信号ｂはトルクアップ検出回
路９にも入力される。このトルクアップ検出回路９は入
力された上記電流モニタ信号ｂと、基準値設定回路ｌＯ
から入力された基準値ｇとを比較し、上記電流モニタ信
号ｂが上記基準値Ｄを越えた時にねじが着座したものと
してトルクアップ信号ｍを出力する。

このトルクアップ信号ｍは上記スタート信号遮断回路２
に入力される。このスタート信号遮断回路２は図に示す
ように２人力ＡＮＤ回路２ａとタイマ２ｂとスイッチと
して作動するＮＰＮ｝ランジスタ２ｃとから構成されて
いる。このスタート信号遮断回路２から上記スタート信
号Ｓが出力されており、かつ上記トルクアップ信号ｍが
入力されると上記タイマ２ｂが作動を開始し、所定時間
経過後に上記スタート信号Ｓを遮断する。この遮断によ
り上記モータｌａに電圧が印加されなくなり、上記ビッ
トｌｂの回転トルクがなくなる。

第２図は、第１図に示したブロック図中、上記速度指令
信号ａ、上記モータｌａに印加される電圧Ｖ２、上記電
流モニタ信号ｂ，および上記ビットの回転速度ｎの時間
変化を示した図である。この第２図を参照して第１図に
示したねじ締め制御回路の動作についてさらに説明する
。

第２図（Ａ）は上記速度指令回路３から出力された上記
速度指令信号ａの時間変化を表わした図である。上記ス
タート信号Ｓが入力された瞬間の時刻ｔｏで立ち上がり
、上記スタート信号遮断回路２によって上記スタート信
号Ｓが遮断される瞬間の時刻ｔ！で立ち下がっている。

第２図（Ｂ），第２図（Ｃ）は、上記電力増幅回路６か
ら出力され上記モータｌａに印加される電圧ｖｚ１およ
び該モータｌａに流れる電流（上記電流検出回路８によ
り検出された上記電流モニタ信号ｂ）の時間変化を表わ
した図である。上記モータ１ａに電圧を印加した瞬間に
突入電流が流れてピーク１ｌが形威され、その後ねじ込
みが開始される時刻ｔ２からねじ込みのトルクが大きく
なるにつれて上記モータｉｂを流れる電流は増大し着座
した瞬間の時刻ｔ３以後は上記電流リミッタ回路７の作
用により前記所定値にクリップされる。

また、上記電圧ｖ２は上記加算回路５により上記速度指
令信号ａと上記電流モニタ信号ｂとを加算した加算信号
ｐに応じたものであるため、上記電流モニタ信号ｂが増
大するにつれて増大している。

第２図（Ｄ）は上記ビットｌｂの回転速度ｎの時間変化
を表わした図である。ねじ込みの行なわれている間（上
記時刻ｔ２〜上記時刻ｔ３の間）多少の速度変動はある
が、前述した従来の制御方法と比べ格段に一定速度を保
持している。このようにねじ込みに伴う負荷トルクが増
大しても略一定速度を維持することによりマージンΔが
前述した従来の制御方法におけるマージンΔ′　（第３
図参照）よりも格段に大きくなり、確実にねじ込みが行
なわれる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明のねじ締め制御装置
は、上記モータに流れる電流が増大するにつれて高い電
圧を該モータに印加するように構成したため、ねじ込み
の途中のトルクの上昇が大きくても確実にねじ込みを行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のねじ締め制御装置の一実施態様を表
わしたブロック図、 第２図は、第１図に示したブロック図の各部の信号等の
時間変化を示した図、 第３図は、従来の問題点を説明するための、電動ドライ
バのモータに印加される電圧と該モータに流れる電流と
を表わした図である。 １・・・電動ドライバ　　　　　１ａ・・・モータ１ｂ
・・・ビット　　　　　　　　１ｃ・・・カップリング
２・・・スタート信号遮断回路　３・・・速度指令回路
４・・・速度基準設定回路　　　５・・・加算回路６・
・・電力増幅回路 ７・・・電流リミッタ回路　　　８・・・電流検出回路
９・・・トリクアップ検出回路 １０・・・基準値設定回路 ロ ．Ω

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ねじ締め用ビットと、負荷トルクの上昇により回転数が
   低下する変速度特性を有する、前記ビットを回転させる
   ためのモータとを備えた電動ドライバの制御を行なうね
   じ締め制御装置において、前記モータに流れる電流を検
   出して電流モニタ信号を得る電流検出手段と、前記モー
   タの回転速度を指示する速度指令信号に前記電流モニタ
   信号を加算することにより加算信号を出力する加算手段
   と、前記加算信号を入力して該加算信号に応じた電圧を
   前記モータに印加する電力供給手段とを備えたことを特
   徴とするねじ締め制御装置。