JPH0451309B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0451309B2 JPH0451309B2 JP14641884A JP14641884A JPH0451309B2 JP H0451309 B2 JPH0451309 B2 JP H0451309B2 JP 14641884 A JP14641884 A JP 14641884A JP 14641884 A JP14641884 A JP 14641884A JP H0451309 B2 JPH0451309 B2 JP H0451309B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- value
- motor
- voltage
- torque
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 26
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ネジ締付け時の反力トルクを検出
し、その検出出力によりネジ締めトルクを制御す
るとともに締付け状態の良否を判別するネジ締め
装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a screw tightening device that detects reaction torque when tightening a screw, controls the screw tightening torque based on the detected output, and determines whether the tightening condition is good or bad. It is.
従来例の構成とその問題点
従来のネジ締め装置で直流モータを使用したも
のでは、直流モータとドライバーのビツトなどの
回転部に生ずる慣性トルクの影響を受け、ネジの
締付けトルクのバラツキが大きいという問題点が
あり、この問題点を解消する手段として、特開昭
55−120986号公報において、直流モータの印加圧
力を2段階に切替えて制御するネジ締め装置が公
知である。この方式は、単に2段階目でモータに
高い電圧を印加する方法なので、モータトルクが
急激に増加し、締付精度が良くないという問題点
と、タツピンネジや木ネジ等で、最後の締付けト
ルク値よりもネジが締付け材料にくい込む初期段
階のトルク値が大きい場合において、第1段階の
直流モータの印加電圧は第2段階の印加電圧より
低くしておかねばならないため使用できないとい
う問題点があつた。また同様な理由で、ネジが着
座するまでの直流モータの回転数を高くとれない
ため、ネジ締めに要する時間が長くなるという欠
点もあつた。Conventional structure and problems In conventional screw tightening devices that use a DC motor, the screw tightening torque varies widely due to the influence of inertia torque generated in rotating parts such as the DC motor and the bit of the screwdriver. There is a problem, and as a means to solve this problem,
No. 55-120986 discloses a screw tightening device that switches and controls the applied pressure of a DC motor in two stages. This method simply applies a high voltage to the motor in the second stage, so the problem is that the motor torque increases rapidly and the tightening accuracy is poor. There was a problem that when the torque value at the initial stage when the screw is embedded in the tightening material is large, it cannot be used because the voltage applied to the DC motor in the first stage must be lower than the voltage applied in the second stage. . Furthermore, for the same reason, the DC motor cannot be rotated at a high speed until the screws are seated, so there is a drawback that the time required to tighten the screws becomes longer.
発明の目的
本発明は、上記従来の問題点を解消するもので
あり、実際のネジの締付けトルクを直流モータの
電流をアナログ・デジタル変換し、計算によつて
トルクに換算し、その値を監視しながら、直流モ
ータに対する直流電圧をプログラマブル直流電源
で制御すること、ネジの着座直前のタイミングま
で直流モータの印加電圧を定格電圧にしておくこ
とによつて締付けトルクのバラツキが少なく、短
時間でネジ締めが行えるネジ締め装置を提供する
ものである。Purpose of the Invention The present invention solves the above conventional problems, and converts the actual screw tightening torque from DC motor current into analog to digital, converts it into torque through calculation, and monitors the value. However, by controlling the DC voltage to the DC motor with a programmable DC power supply and by keeping the voltage applied to the DC motor at the rated voltage until just before the screw is seated, there is less variation in tightening torque, and the screw can be tightened in a short time. The present invention provides a screw tightening device that can perform tightening.
発明の構成
本発明は、直流モータと、前記直流モータに流
れる電流を検出する電流検出器と、電流検出器の
信号出力をデジタル値に変換するアナログ・デジ
タル変換回路と、ネジ締付けトルクの目標値設定
のための設定スイツチと、直流電圧出力をデジタ
ル入力信号により可変できるプログラマブル直流
電源と、ネジの着座直前のタイミングを検出する
着座前検出手段と、前記アナログ・デジタル変換
回路の出力と前記設定スイツチの目標値を前記直
流モータの電流値に換算した値と比較し、一致信
号を出力する第1の比較回路と、前記アナログ・
デジタル変換回路の出力と前記設定スイツチの目
標値の数分の1の値を前記直流モータの電流値に
換算した値と比較し、一致信号を出力する第2の
比較回路と、外部装置からのネジ締め開始信号を
受け、前記着座前検出手段の出力を受信するまで
の間は、前記プログラマブル直流電源によつて前
記直流モータを定格電圧で駆動する第1のステツ
プ、前記着座前検出手段の出力を受信すると、前
記直流モータを急速停止させる第2のステツプ、
前記第2の比較回路の出力を受信するまで、前記
目標値の数分の1の値のトルクよりやや大なるト
ルクを発生するような電圧を前記プログラマブル
直流電源に設定して、前記直流モータを駆動する
第3のステツプ、前記アナログ・デジタル変換回
路の出力と比較し、自身が記憶している値より大
きな値である場合、そのアナログ・デジタル変換
回路の出力値と更新して記憶する最大値記憶手段
を設け、前記アナログ・デジタル変換回路の現在
の出力が、前記最大値記憶手段の内容と比較し、
等しいまたは小である間は前記プログラマブル直
流電源の電圧を一定電圧とし大である間は電圧を
漸次増加せしめ前記直流モータを駆動する第4ス
テツプ、前記第1の比較回路の出力を受信する
と、前記プログラマブル直流電源の電圧を零にし
て前記直流モータを停止させる第5のステツプの
手順でネジ締めトルクを制御するトルク制御回路
で構成される。Composition of the Invention The present invention includes a DC motor, a current detector that detects the current flowing through the DC motor, an analog-to-digital conversion circuit that converts the signal output of the current detector into a digital value, and a target value of screw tightening torque. a setting switch for setting, a programmable DC power supply whose DC voltage output can be varied by a digital input signal, a pre-seating detection means for detecting the timing immediately before the screw is seated, an output of the analog-to-digital conversion circuit and the setting switch. a first comparison circuit that compares the target value of the DC motor with a value converted into a current value of the DC motor and outputs a matching signal;
a second comparison circuit that compares the output of the digital conversion circuit and a value that is a fraction of the target value of the setting switch with a value converted to the current value of the DC motor, and outputs a matching signal; After receiving the screw tightening start signal and until receiving the output of the pre-seating detecting means, a first step is to drive the DC motor at the rated voltage by the programmable DC power supply, and the output of the pre-seating detecting means is a second step of rapidly stopping the DC motor when the DC motor is received;
Until the output of the second comparator circuit is received, the programmable DC power supply is set to a voltage that generates a torque that is slightly larger than a torque that is a fraction of the target value, and the DC motor is operated. The third step of driving is to compare the output of the analog-to-digital conversion circuit, and if the value is larger than the value stored in the analog-to-digital conversion circuit, the maximum value is updated and stored as the output value of the analog-to-digital conversion circuit. storage means is provided, the current output of the analog-to-digital conversion circuit is compared with the content of the maximum value storage means;
a fourth step of driving the DC motor by keeping the voltage of the programmable DC power supply constant while the voltage is equal or small and gradually increasing the voltage while the voltage is high; It is comprised of a torque control circuit that controls the screw tightening torque according to the fifth step of reducing the voltage of the programmable DC power supply to zero and stopping the DC motor.
上記構成によれば、まず、第1のステツプでネ
ジの着座直前のタイミングを検出する着座前検出
手段によつて、ネジ締めの開始からネジの着座の
直前の位置までの間のネジが締付け材料にくい込
んでいる間を直流モータに定格電圧を印加するこ
とができるため、くい込み時に、目標のトルクよ
り大きなトルクが発生する場合でもネジ締めの制
御が止まらず、高速回転ができるからネジ締め時
間を短くすることができる。また、第3のステツ
プでネジの着座を検出する間、および第4のステ
ツプにおける最終のネジ締めトルクを制御してい
る間は、締付けの反力に逆らつてゆつくりと回転
するような印加電圧で直流モータを制御するた
め、モータの慣性の影響がほとんどなくなり、バ
ラツキの少ない高精度ネジ締めを実現できる。 According to the above configuration, first, in the first step, the pre-seating detection means detects the timing immediately before the screw is seated, and the screw from the start of screw tightening to the position immediately before the screw is seated is detected as a material to be tightened. Since the rated voltage can be applied to the DC motor while it is being driven in, the screw tightening control will not stop even if a torque larger than the target torque is generated during the time of penetration, and high-speed rotation can be achieved, reducing the screw tightening time. Can be shortened. In addition, while detecting the seating of the screw in the third step and while controlling the final screw tightening torque in the fourth step, an application that causes the screw to rotate slowly against the reaction force of tightening is applied. Since the DC motor is controlled by voltage, the influence of motor inertia is almost eliminated, making it possible to achieve high-precision screw tightening with little variation.
実施例の説明
以下本発明の一実施例について、図面を参照し
ながら説明する。DESCRIPTION OF EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図はネジ締め装置の機構部側面図を表す。
第1図において、1は直流モータと減速ギアを組
込んだネジ締め用の電動ドライバで、2は電動ド
ライバーの出力軸である。電動ドライバ1はブラ
ケツト3に固定され、ブラケツト3はプレート4
に固定され更に上スライドブロツク5に取付けら
れている。エアシリンダ6はブラケツト7に固定
され、ロツド8の中間部に上スライドブロツク5
が2個のナツト9−a,9−bにより固定されて
いる。10はスライドシヤフトで上スライドブロ
ツク5が摺動自在にはめ合されている。11は電
動ドライバ1とビツト12を継ぐジヨイントであ
る。13はビツトガイドで下端には供給されてき
たネジを保持するキヤツチヤ14が固定されてい
る。15はビツトガイドブラケツトでスライドシ
ヤフト10に摺動自在にはめ合された下スライド
ブロツク16に固定されている。また下スライド
ブロツク16はエアシリンダ6のロツド8の下端
にナツト9−cで支持されている。ナツト9−b
と下スライドブロツク16の間のロツド8にはバ
ネ17が設けられており下スライドブロツク16
を常にナツト9−cに付勢している。18はスラ
イドシヤフト10を支えるブラケツトで、ブラケ
ツト7と共にシヤーシ19に固定されている。2
0は上スライドブロツク5の下降限ストツパであ
る。21は下スライドブロツク16の下降限スト
ツパである。 FIG. 1 shows a side view of the mechanical part of the screw tightening device.
In FIG. 1, 1 is an electric screwdriver for tightening screws incorporating a DC motor and a reduction gear, and 2 is an output shaft of the electric screwdriver. The electric screwdriver 1 is fixed to a bracket 3, and the bracket 3 is attached to a plate 4.
and is further attached to the upper slide block 5. The air cylinder 6 is fixed to a bracket 7, and an upper slide block 5 is attached to the middle part of the rod 8.
is fixed by two nuts 9-a and 9-b. Reference numeral 10 denotes a slide shaft into which the upper slide block 5 is slidably fitted. 11 is a joint connecting the electric screwdriver 1 and the bit 12. Reference numeral 13 denotes a bit guide, and a catcher 14 for holding supplied screws is fixed at the lower end. A bit guide bracket 15 is fixed to a lower slide block 16 which is slidably fitted to the slide shaft 10. Further, the lower slide block 16 is supported at the lower end of the rod 8 of the air cylinder 6 by a nut 9-c. Nuts 9-b
A spring 17 is provided on the rod 8 between the lower slide block 16 and the lower slide block 16.
is always applied to the nut 9-c. A bracket 18 supports the slide shaft 10 and is fixed to the chassis 19 together with the bracket 7. 2
0 is the lowering limit stopper of the upper slide block 5. 21 is a lowering limit stopper of the lower slide block 16.
第2図は、第1図の電動ドライバー部分を取外
した機構部の正面図で、リミツトスイツチ22の
取付状態を表す。第3図はネジ締めの先端部とネ
ジ締め物(母材)の関係を表す。リミツトスイツ
チ22はスイツチブラケツト23によりブラケツ
ト7に固定されており、その位置は上下に調節可
能である。上スライドブロツク5が下降して所定
の位置に来るとリミツトスイツチ22がONする
ような構造になつている。このリミツトスイツチ
22はネジが着座の直前タイミングでONするよ
うに位置調整する。 FIG. 2 is a front view of the mechanism section with the electric screwdriver portion of FIG. 1 removed, and shows the state in which the limit switch 22 is attached. Figure 3 shows the relationship between the tip of the screw fastener and the screw fastener (base material). The limit switch 22 is fixed to the bracket 7 by a switch bracket 23, and its position can be adjusted up and down. The structure is such that when the upper slide block 5 descends to a predetermined position, the limit switch 22 is turned on. The position of this limit switch 22 is adjusted so that it is turned on just before the screw is seated.
以上のように構成されたネジ締め装置について
以下その動作を説明する。 The operation of the screw tightening device configured as described above will be explained below.
電動ドライバ1が回転した状態でエアシリンダ
6が下降すると、そのロツド8に固定された上ス
ライドブロツク5も下降を始め、プレート4、ブ
ラケツト3を介してそこに取付けられた電動ドラ
イバ1が下降する。また下スライドブロツク16
もバネ18によりロツド8の下端のナツト9−c
に付勢されているので同時に下降し、ビツトガイ
ドブラケツト15、ビツトガイド13、キヤツチ
ヤ14も下降する。第3図のようにキヤツチヤ1
4に保持されたネジ24は締付け物25に到達
し、電動ドライバ1の回転力は出力軸2、ジヨイ
ント11、ビツト12を介してネジ24に伝達さ
れ、締付け物25に締付けられる。電動ドライバ
1の回転力は即ち締付けトルクであり、その締付
けトルクTQと電動ドライバ1の直流モータの電
流の関係は第4図に示す通りであり、式(1)で表わ
すことができる。 When the air cylinder 6 descends while the electric screwdriver 1 is rotating, the upper slide block 5 fixed to the rod 8 also begins to descend, and the electric screwdriver 1 attached thereto via the plate 4 and bracket 3 descends. . Also, lower slide block 16
The nut 9-c at the lower end of the rod 8 is also tightened by the spring 18.
Since the bit guide bracket 15, the bit guide 13, and the catcher 14 also descend at the same time. Catcher 1 as shown in Figure 3.
4 reaches the fastener 25, the rotational force of the electric screwdriver 1 is transmitted to the screw 24 via the output shaft 2, the joint 11, and the bit 12, and is tightened by the fastener 25. The rotational force of the electric screwdriver 1 is a tightening torque, and the relationship between the tightening torque TQ and the current of the DC motor of the electric screwdriver 1 is as shown in FIG. 4 and can be expressed by equation (1).
T=K1IM+K2 …(1)
(ただし、K1,K2は定数)
したがつて、モータ電流IMを計測することによ
り、トルクTを算出することができる。 T=K 1 I M +K 2 (1) (K 1 and K 2 are constants) Therefore, by measuring the motor current I M , the torque T can be calculated.
次に第5図により実施例の制御回路の構成につ
いて説明する。破線で囲まれた部分が本発明の制
御装置のブロツク図を示す。 Next, the configuration of the control circuit of the embodiment will be explained with reference to FIG. The part surrounded by broken lines shows a block diagram of the control device of the present invention.
電動ドライバの直流モータ1にコネクタ26a
を介して電流IMを供給する。モータ電流IMを電流
検出器27により検出する。電流検出器27はた
とえば小さな直列抵抗を使いその両端の電圧降下
を測る、あるいは、コイルとホール素子を使用す
ることによりモータ電流IMに比例した電圧を出力
するものである。電流検出器27の出力は前段増
幅器28により増幅され、ローパスフイルタ回路
29により、電動ドライバのモータ1から発生す
るノイズや高い周波数の振動成分が遮断されて、
アナログ・デジタル変換回路30(以下A−D回
路と略す)に入力される。A−D変換回路30に
より、デジタル信号に変換され、モータ電流値は
マイクロコンピユータ31に入力される。マイク
ロコンピユータ31(以下マイコンと略す)は
ROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダムア
クセスメモリ)と入出力インターフエイス回路を
持ち、演算機能を備えたものである。 Connector 26a to DC motor 1 of electric screwdriver
Supply a current I M through. Motor current I M is detected by current detector 27 . The current detector 27 uses, for example, a small series resistor to measure the voltage drop across the resistor, or uses a coil and a Hall element to output a voltage proportional to the motor current I M. The output of the current detector 27 is amplified by the preamplifier 28, and the low-pass filter circuit 29 blocks noise and high frequency vibration components generated from the motor 1 of the electric screwdriver.
The signal is input to an analog-to-digital conversion circuit 30 (hereinafter abbreviated as A-D circuit). The A-D conversion circuit 30 converts the motor current value into a digital signal, and the motor current value is input to the microcomputer 31. The microcomputer 31 (hereinafter abbreviated as microcomputer)
It has ROM (read-only memory), RAM (random access memory), and input/output interface circuits, and is equipped with arithmetic functions.
前述のように、電動ドライバ1の出力トルク
TQとモータ電流IMは式(1)の関係にあるので、マ
イコンは、ローパスフイルタ回路29の出力電圧
vを監視することにより、ネジ締めトルクの値を
知ることができる。以下ローパスフイルタ回路2
9の出力電圧をトルク電圧vと称す。またA−D
変換の開始は、マイコン31からのADST信号
の立上りのタイミングで行なわれ、A−D変換が
完了するとADEND信号が出力される。 As mentioned above, the output torque of electric screwdriver 1
Since T Q and motor current I M have the relationship shown in equation (1), the microcomputer can know the value of the screw tightening torque by monitoring the output voltage v of the low-pass filter circuit 29. Low pass filter circuit 2 below
The output voltage of No. 9 is referred to as torque voltage v. Also A-D
The conversion starts at the rising edge of the ADST signal from the microcomputer 31, and when the AD conversion is completed, the ADEND signal is output.
一方、32は直流電圧出力の実効値を可変する
ことのできるプログラマブル直流電源で、電動ド
ライバのモータ1の印加電圧VMを可変するため
のものであり、33,34は設定スイツチで、ネ
ジ締めトルクの目標値モータのトルク定数をデジ
タル値として作業者が設定するためのものであ
る。前記エアーシリンダ6はマイコン31によ
り、リレー34を介して制御される。またコネク
タ26cを介して、外部からの制御信号として
START,STOP,MEASがマイコン31に入力
されている。なお26a,26b,26cはコネ
クタを示す。 On the other hand, 32 is a programmable DC power supply that can vary the effective value of the DC voltage output, and is used to vary the applied voltage V M of the motor 1 of the electric driver, and 33 and 34 are setting switches that can be used to tighten the screws. Torque target value This is for the operator to set the torque constant of the motor as a digital value. The air cylinder 6 is controlled by a microcomputer 31 via a relay 34. Also, as a control signal from the outside via the connector 26c.
START, STOP, and MEAS are input to the microcomputer 31. Note that 26a, 26b, and 26c indicate connectors.
次に本発明の動作内容について、第6図により
詳しく説明する。 Next, the operation of the present invention will be explained in detail with reference to FIG. 6.
電源がONされるとマイコン31はトルク電圧
vをA−D変換回路30を介して入力する。作業
者あるいは他の自動機からネジ締めの開始を合図
するSTART信号を受取ると、まずマイコン31
は、この時のトルク電圧v0を記憶する。記憶され
たv0の値はモータ電流が零の時の値である。 When the power is turned on, the microcomputer 31 inputs the torque voltage v via the A-D conversion circuit 30. When a START signal is received from an operator or other automatic machine to signal the start of screw tightening, the microcomputer 31
stores the torque voltage v 0 at this time. The stored value of v 0 is the value when the motor current is zero.
次に、エアーシリンダ6をONするとともに、
プログラマブル直流電源32を定格電圧VRに設
定し、電動ドライバ1のモータを高速回転させ、
外部装置35に対してのネジ締め完了を示す
END信号をOFFにする。 Next, while turning on the air cylinder 6,
Set the programmable DC power supply 32 to the rated voltage V R , rotate the motor of the electric driver 1 at high speed,
Indicates completion of screw tightening to external device 35
Turn off the END signal.
モータが回転し、t1のタイミングでその速度が
安定してモータ電流が一定となるる。つづいて、
ネジが被締結物にくい込み始めるタイミングt2を
経てから、前記記リミツトスイツチ22より、ネ
ジが着座の直前であることを示すリミツトスイツ
チのMEAS信号がタイミングt3で出力される。す
るとマイコン31は、プログラマブル直流電源3
2の出力VMを零にし、モータの両端子間を短絡
して急速停止させる。この間でもネジは締付けら
れている。タイミングt3から一定時間T1を経たt4
の時点でプログラマブル直流電源32の出力電圧
VMを後述の目標トルクの約1/2〜1/4の設定値vt
より大きなトルクを発生させることができる電圧
VSに設定する。するとモータは低い回転数でネ
ジを締付けてゆく。やがて、タイミングt5になる
と、ネジが着座し、トルク電圧vは急激に増加す
る。マイコン31はA−D変換回路30に対しタ
イミングt5の時点から短い周期でA−D変換開始
信号ADSTを与え、常時このトルク電圧vを監
視する。ところで、ネジ締め用の直流モータ電流
IMと出力トルクTQは前述の第(1)式のような関係
にあるるので、34で示す設定スイツチBで設定
された値をもとにトルク電圧vより、ネジ締め時
のトルクTQが算出できる。そこで、このトルク
電圧vが設定締付トルクの約1/2〜1/4程度の値vt
を超過した時点t6において、マイコン31はプロ
グラマブル直流電源32の出力VMを一定時間間
隔(ΔT)で直線的に増加させてゆく。すでに着
座しているのでネジは低速回転で徐々に締付けら
れる。トルク出力が所定の締付トルク値vaになる
まで、マイコン31はA−D変換回路30の出力
を監視する。ところが、第6図でタイミングがt7
〜t8,t9〜t10のように、同一電圧をモータに印加
してネジ締めすると、ネジ締めに必要なトルクが
いつたん減少し、その後再び増加するような場合
がある。原因は、ネジが着座した後、ネジが回転
する角度によりネジ締めされる母材とネジ頭との
接触面での境界面の摩擦力が異なるためと考えら
れる。この場合、マイコン31はプログラマブル
直流電源32の出力VMを時間経過に対し直線的
に増加するのを一たん停止し、一定電圧にする
(t7,t9の時点)。そしてこれまでのトルク電圧v
の最大値、即ち、タイミングt7ではv1の値、タイ
ミングt9ではv2の値を記憶する。その後、トルク
電圧vの値を監視しつづけ、記憶している最大値
v1、またはv2の値をトルク電圧vが超過したタイ
ミングt8またはt10より再びプログラマブル直流電
源32の出力を時間に比例して増加させる。その
後、トルク電圧vの値が目標の締付トルクvaとな
つたt11のタイミングでマイコン31はプログラ
マブル直流電源32の出力VMを零にするととも
にモータへの電圧印加を停止する。 The motor rotates, and at timing t1 , its speed becomes stable and the motor current becomes constant. Continuing,
After timing t2 when the screw starts to sink into the object to be fastened, the limit switch MEAS signal indicating that the screw is about to be seated is outputted from the limit switch 22 at timing t3. Then, the microcomputer 31 controls the programmable DC power supply 3.
2 output V M is set to zero, and both terminals of the motor are short-circuited to bring it to a rapid stop. The screws are still tightened during this time. t 4 after a certain period of time T 1 from timing t 3
The output voltage of the programmable DC power supply 32 at the time of
Set V M to a set value v t of approximately 1/2 to 1/4 of the target torque described below.
Voltage that can generate greater torque
Set to VS. The motor then tightens the screw at a low rotation speed. Eventually, at timing t5 , the screw is seated and the torque voltage v increases rapidly. The microcomputer 31 supplies the A/D conversion start signal ADST to the A/D conversion circuit 30 in short cycles from timing t5 , and constantly monitors this torque voltage v. By the way, the DC motor current for screw tightening
Since I M and the output torque T Q have a relationship as shown in equation (1) above, the torque T when tightening the screw is calculated from the torque voltage v based on the value set by the setting switch B shown at 34. Q can be calculated. Therefore, this torque voltage v is approximately 1/2 to 1/4 of the set tightening torque v t
At time t 6 when the time t 6 is exceeded, the microcomputer 31 linearly increases the output V M of the programmable DC power supply 32 at fixed time intervals (ΔT). Since it is already seated, the screws are gradually tightened at low speed. The microcomputer 31 monitors the output of the A-D conversion circuit 30 until the torque output reaches a predetermined tightening torque value v a . However, in Figure 6, the timing is t 7
As in ~ t8 , t9 ~ t10 , when the same voltage is applied to the motor to tighten the screws, the torque required for screw tightening may temporarily decrease and then increase again. The reason is thought to be that after the screw is seated, the frictional force at the interface between the base material to be screwed and the screw head differs depending on the angle at which the screw rotates. In this case, the microcomputer 31 temporarily stops increasing the output V M of the programmable DC power supply 32 linearly over time and makes it a constant voltage (at times t 7 and t 9 ). And the torque voltage v so far
The maximum value of , that is, the value of v 1 at timing t 7 and the value of v 2 at timing t 9 is stored. After that, the value of the torque voltage v is continuously monitored and the stored maximum value is
From timing t8 or t10 when the torque voltage v exceeds the value of v1 or v2 , the output of the programmable DC power supply 32 is increased again in proportion to time. Thereafter, at timing t11 when the value of the torque voltage v reaches the target tightening torque v a , the microcomputer 31 reduces the output V M of the programmable DC power supply 32 to zero and stops applying voltage to the motor.
t11の時点から若干の待ち時間を経て、タイミ
ングt12でマイコン31は前記のネジ締め完了を
示すEND信号をONし、信号S1をOFFしてエア
シリンダ6をOFFする。既に述べたようにv0の
値はトルクが零の時の値である。したがつて、ト
ルク電圧vの監視のタイミングt6〜t11の間におい
て、マイコン31は(v−v0)の値がvtまたはva
と等しいかどうかとして判断することにより、電
流検出器27や前段増幅器28の温度変化等を原
因とするドリフト分による誤差を相殺することも
可能である。 After some waiting time from time t11 , at timing t12 , the microcomputer 31 turns on the END signal indicating the completion of screw tightening, turns off the signal S1 , and turns off the air cylinder 6. As already mentioned, the value of v 0 is the value when the torque is zero. Therefore, during the timing t 6 to t 11 of monitoring the torque voltage v, the microcomputer 31 determines whether the value of (v−v 0 ) is v t or v a
By determining whether or not the difference is equal to , it is also possible to cancel out errors due to drift caused by temperature changes in the current detector 27 and the preamplifier 28 .
タイミングt12以降、マイコン31は電源ONの
直後の状態と同じように、A−D変換器30を介
してトルク電圧vを入力する。そして再び
START信号がONするのを待つ。 After timing t12 , the microcomputer 31 inputs the torque voltage v via the AD converter 30 in the same manner as in the state immediately after the power is turned on. and again
Wait for the START signal to turn ON.
ところで、スタート時点から着座の直前までの
間はモータに定格電圧が印加されているため、高
速のネジ締めができるとともに、ネジが締付け材
料にくい込む時のトルクが大きくても問題なくネ
ジ締めできる。またネジの着座直前までモータを
高速回転させるのでネジが材料にくい込んた後の
時間を短縮できる。そして、ネジの着座の直前に
モータを止め、その後マイコンがプログラマブル
直流電源を制御し、モータを低速回転でネジ締め
を行ない、目標の締付トルクとなつた時、モータ
の印加電圧を零にする。低速でネジ締めを完了す
るため、モータの慣性の影響がなくなり、ネジ締
めトルクのバラツキの少ない正確なネジ締めが可
能となる。 By the way, since the rated voltage is applied to the motor from the time of starting to just before seating, it is possible to fasten screws at high speed, and even if the torque is large when the screws penetrate into the tightening material, the screws can be tightened without any problems. Furthermore, since the motor is rotated at high speed until just before the screw is seated, the time required for the screw to sink into the material can be shortened. Then, the motor is stopped just before the screws are seated, and then the microcomputer controls the programmable DC power supply to tighten the screws at low speed. When the target tightening torque is reached, the voltage applied to the motor is reduced to zero. . Since screw tightening is completed at low speed, the influence of motor inertia is eliminated, allowing accurate screw tightening with less variation in screw tightening torque.
以上のように動作させるためのマイクロコンピ
ユータの概略フローチヤートを第7図に示す。な
お、タイミングt3は外部からのMEAS信号により
検出したがマイコン31によりタイマーでt0から
t3までの時間を管理することによつても同様な制
御が可能である。 FIG. 7 shows a schematic flowchart of the microcomputer for operating as described above. Note that the timing t 3 was detected by the external MEAS signal, but the microcomputer 31 uses a timer to detect the timing from t 0 .
Similar control is possible by managing the time up to t3 .
一方、34で示す設定スイツチBによりモータ
のトルク定数を設定しているが、モータが故障す
るまでは、一定値であるから、マイコンのROM
内に、このトルク定数を記憶させておき、設定ス
イツチBを使わずに本発明を実施できる。 On the other hand, the torque constant of the motor is set by the setting switch B shown at 34, but since it is a constant value until the motor fails, the ROM of the microcomputer
By storing this torque constant in the memory, the present invention can be carried out without using the setting switch B.
発明の効果
本発明によれば、ネジ締めにおける電動ドライ
バの直流モータに流れる電流を検出する電流検出
器の信号出力をアナログ・デジタル変換し、その
値から締付けトルクを計算する手段と、直流電圧
出力をデジタル入力信号により可変できるプログ
ラマブル直流電源と、ネジの着座直前のタイミン
グを検出する着座前検出手段と、前記締付け中の
電流検出器の信号出力の値と設定スイツチで設定
される締付けトルクの目標値の直流モータ電流の
換算値とを比較し、一致信号を出力する第1の比
較回路と、前記締付け中の電流検出器の信号出力
の値と目標値トルクの数分の1の値を直流モータ
の電流に換算して比較し、一致信号を出力する第
2の比較回路と、外部装置からのネジ締め開始信
号を受け、前記着座前検出手段の出力を受信する
までの間は、前記プログラマブル直流電源によつ
て前記直流モータを定格電圧で駆動する第1のス
テツプ、前記着座前検出手段の出力を受信する
と、前記直流モータを急速停止させる第2のステ
ツプ、前記第2の比較回路の出力を受信するま
で、前記目標値の数分の1の値のトルクよりやや
大なるトルクを発生するような電圧を前記プログ
ラマブル直流電源に設定して、前記直流モータを
駆動する第3のステツプ、電流検出器の出力がそ
れまでの最大値より増加した場合は、前記プログ
ラマブル直流電源の電圧を漸次増加せしめ、等し
いまたは小である間は一定電圧として前記直流モ
ータを駆動する第4ステツプ、前記第1の比較回
路の出力を受信すると、前記プログラマブル直流
電源の電圧を零にして前記直流モータを停止させ
る第5のステツプの手順でネジ締めトルクを制御
するトルク制御回路で構成されている。Effects of the Invention According to the present invention, there is provided a means for converting the signal output of a current detector that detects the current flowing through the DC motor of an electric screwdriver during screw tightening from analog to digital, and calculating a tightening torque from the converted value, and a DC voltage output. a programmable DC power supply that can be varied by a digital input signal, a pre-seating detection means that detects the timing just before the screw is seated, and a target tightening torque set by the signal output value of the current detector during tightening and the setting switch. A first comparison circuit compares the value with the converted value of the DC motor current and outputs a matching signal, and compares the value of the signal output of the current detector during tightening with the value of a fraction of the target value torque. A second comparator circuit converts the current into motor current and outputs a matching signal, and the programmable circuit receives the screw tightening start signal from the external device and receives the output of the pre-seating detection means. a first step of driving the DC motor at a rated voltage by a DC power source; a second step of rapidly stopping the DC motor upon receiving the output of the pre-seating detection means; an output of the second comparison circuit; A third step of driving the DC motor by setting the programmable DC power supply to a voltage that generates a torque that is slightly larger than a torque that is a fraction of the target value until the current a fourth step of gradually increasing the voltage of the programmable DC power supply when the output of the detector has increased from the previous maximum value, and driving the DC motor with a constant voltage while the voltage is equal to or smaller than the first voltage; When receiving the output of the comparison circuit, the torque control circuit controls the screw tightening torque in a fifth step of reducing the voltage of the programmable DC power supply to zero and stopping the DC motor.
したがつて、第1のステツプでネジの着座直前
のタイミングを検出す着座前検出手段によつて、
ネジ締めの開始からネジの着座の直前の位置まで
の間のネジが締付け材料にくい込んでいる間を直
流モータに定格電圧を印加することができるた
め、くい込み時に、目標のトルクより大きなトル
クが発生する場合でもネジ締めの制御が止まら
ず、高速回転できるからネジ締め時間を短かくで
きる。また、第3のステツプでネジの着座を検出
する間、および第4のステツプにおける最終のネ
ジ締めトルクを制御している間は、締付けの反力
に逆らつてゆつくりと回転するような印加電圧で
直流モータを制御するため、モータの慣性の影響
がほとんどなくなり、バラツキの少ない高精度ネ
ジ締めを実現できる。 Therefore, in the first step, by the pre-seating detection means that detects the timing immediately before the screw is seated,
Since the rated voltage can be applied to the DC motor while the screw is embedded in the tightening material from the start of screw tightening to the position just before the screw is seated, a torque greater than the target torque is generated when the screw is embedded. The screw tightening control does not stop even when the screw is tightened, and the screw tightening time can be shortened because the screw can be rotated at high speed. In addition, while detecting the seating of the screw in the third step and while controlling the final screw tightening torque in the fourth step, an application that causes the screw to rotate slowly against the reaction force of tightening is applied. Since the DC motor is controlled by voltage, the influence of motor inertia is almost eliminated, making it possible to achieve high-precision screw tightening with little variation.
第1図は本発明の一実施例におけるネジ締め装
置の機構部の側面図、第2図は第1図から電動ド
ライバ部分を取外した機構部の正面図、第3図は
ネジ締め装置の先端部の断面図、第4図はモータ
電流とトルクの関係図、第5図は同実施例の制御
回路ブロツク図、第6図は同動作タイミング図、
第7図a,bは同マイクロコンピユータのフロー
チヤート図である。
1…電動ドライバ、22…リミツトスイツチ、
27…電流検出器、28…前段増幅器、29…ロ
ーパスフイルタ回路、30…A−D変換回路、3
1…マイクロコンピユータ、32…プログラマブ
ル直流電源、33…設定スイツチ。
Figure 1 is a side view of the mechanical part of a screw tightening device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a front view of the mechanism with the electric driver part removed from Figure 1, and Figure 3 is the tip of the screw tightening device. 4 is a diagram showing the relationship between motor current and torque, FIG. 5 is a control circuit block diagram of the same embodiment, and FIG. 6 is an operation timing diagram of the same example.
FIGS. 7a and 7b are flowcharts of the same microcomputer. 1...Electric screwdriver, 22...Limit switch,
27...Current detector, 28...Pre-stage amplifier, 29...Low pass filter circuit, 30...A-D conversion circuit, 3
1...Microcomputer, 32...Programmable DC power supply, 33...Setting switch.
Claims (1)
ジの締付けトルクを制御するネジ締め装置におい
て、前記直流モータに流れる電流を検出する電流
検出器と、前記電流検出器の信号出力の高周波成
分を除去するローパスフイルタ回路と、前記ロー
パスフイルタ回路の出力をデジタル値に変換する
アナログ・デジタル変換回路と、ネジ締付けトル
クの目標値をデジタル値で設定するための設定ス
イツチと、直流電圧出力をデジタル入力信号によ
り可変できるプログラマブル直流電源と、ネジの
着座直前のタイミングを検出する着座前検出手段
と、前記アナログ・デジタル変換回路の出力と前
記設定スイツチの目標値を前記直流モータの電流
値に換算した値と比較し、一致信号を出力する第
1の比較回路と、前記アナログ・デジタル変換回
路の出力と前記設定スイツチの目標値の数分の1
の値を前記直流モータの電流値に換算した値と比
較し、一致信号を出力する第2の比較回路と、外
部装置からのネジ締め開始信号を受け、前記着座
前検出手段の出力を受信するまでの間は、前記プ
ログラマブル直流電源によつて前記直流モータを
定格電圧で駆動する第1のステツプ、前記着座前
検出手段の出力を受信すると、前記直流モータを
急速停止させる第2のステツプ、前記第2の比較
回路の出力を受信するまで、前記目標値の数分の
1の値のトルクよりやや大なるトルクを発生する
ような電圧を前記プログラマブル直流電源に設定
して、前記直流モータを駆動する第3のステツ
プ、前記アナログ・デジタル変換回路の出力と比
較し、自身が記憶している値より大きな値である
場合、そのアナログ・デジタル変換回路の出力値
と更新して記憶する最大値記憶手段を設け、前記
アナログ・デジタル変換回路の現在の出力が、前
記最大値記憶手段の内容と比較し、等しいまたは
小である間は前記プログラマブル直流電源の電圧
を一定電圧とし、大である間は電圧を漸次増加せ
しめ前記直流モータを駆動する第4ステツプ、前
記第1の比較回路の出力を受信すると、前記プロ
グラマブル直流電源の電圧を零にして前記直流モ
ータを停止させる第5のステツプの手順でネジ締
めトルク制御するトルク制御回路を備えたことを
特徴とするネジ締め装置。1. A screw tightening device that controls the tightening torque of a screw by controlling the current of a DC motor, which includes a current detector that detects the current flowing through the DC motor, and a high frequency component of the signal output of the current detector that is removed. an analog-to-digital conversion circuit that converts the output of the low-pass filter circuit into a digital value, a setting switch that sets the target value of screw tightening torque as a digital value, and a DC voltage output that converts the DC voltage output into a digital input signal. a programmable DC power source that can be varied by a programmable DC power supply, a pre-seating detection means that detects the timing immediately before the screw is seated, and a value obtained by converting the output of the analog-to-digital conversion circuit and the target value of the setting switch into a current value of the DC motor. a first comparison circuit that compares and outputs a matching signal; and a fraction of the output of the analog-to-digital conversion circuit and the target value of the setting switch.
a second comparison circuit that compares the value of the current value with a value converted into a current value of the DC motor and outputs a matching signal, receives a screw tightening start signal from an external device, and receives the output of the pre-seating detection means. A first step of driving the DC motor at a rated voltage by the programmable DC power supply; a second step of rapidly stopping the DC motor upon receiving the output of the pre-seating detection means; Until the output of the second comparator circuit is received, the DC motor is driven by setting the programmable DC power supply to a voltage that generates a torque that is slightly larger than a torque that is a fraction of the target value. The third step is to compare the output of the analog-to-digital conversion circuit, and if the value is larger than the stored value, store the maximum value updated with the output value of the analog-to-digital conversion circuit. means for comparing the current output of the analog-to-digital conversion circuit with the contents of the maximum value storage means, and setting the voltage of the programmable DC power supply to a constant voltage while the current output is equal to or smaller than the current output of the analog-to-digital conversion circuit; a fourth step of gradually increasing the voltage to drive the DC motor; and a fifth step of reducing the voltage of the programmable DC power supply to zero to stop the DC motor upon receiving the output of the first comparison circuit; A screw tightening device characterized by being equipped with a torque control circuit for controlling screw tightening torque.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14641884A JPS6125782A (en) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | screw tightening device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14641884A JPS6125782A (en) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | screw tightening device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6125782A JPS6125782A (en) | 1986-02-04 |
| JPH0451309B2 true JPH0451309B2 (en) | 1992-08-18 |
Family
ID=15407235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14641884A Granted JPS6125782A (en) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | screw tightening device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6125782A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04105880A (en) * | 1990-08-28 | 1992-04-07 | Matsushita Electric Works Ltd | Charging tool |
| JPH04336979A (en) * | 1991-05-15 | 1992-11-25 | Matsushita Electric Works Ltd | Power tool |
| JPH055367U (en) * | 1991-07-15 | 1993-01-26 | 松下電工株式会社 | Electric tool |
| JPH05104454A (en) * | 1991-10-15 | 1993-04-27 | Matsushita Electric Works Ltd | Power tool |
-
1984
- 1984-07-13 JP JP14641884A patent/JPS6125782A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6125782A (en) | 1986-02-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6144635B2 (en) | ||
| US4987806A (en) | Electronic control circuitry for a nutrunner | |
| JP3452373B2 (en) | Screw fastening device and screw fastening method | |
| JPH0549434B2 (en) | ||
| US5061885A (en) | Power screwdriver | |
| GB2096361A (en) | Method and apparatus for automatically tensioning threaded fasteners | |
| JPH0451309B2 (en) | ||
| JPH0227119B2 (en) | ||
| JPH0238353B2 (en) | NEJISHIMESOCHI | |
| EP0271902A2 (en) | Method of and apparatus for tightening screw-threaded fasteners | |
| JPS63191B2 (en) | ||
| JPH07106548B2 (en) | Electric screwdriver with slip detection function | |
| JPS59196134A (en) | screw tightening device | |
| JPS6337233A (en) | material testing equipment | |
| JP3037288B1 (en) | Bolt tightening torque control method | |
| KR100594795B1 (en) | Bolt fastening method | |
| JPH081455A (en) | Automatic screw tightening method and device | |
| JPH07136939A (en) | Method and device for confirming finish of screw fastening by electric screwdriver | |
| JPS584369A (en) | bolt tightening device | |
| JPH0430975A (en) | Screw driving method | |
| JP2603010B2 (en) | Shift failure detection circuit of drive robot | |
| JPH09183074A (en) | Automatic screw tightening machine | |
| JPS6234514B2 (en) | ||
| JPS6322067Y2 (en) | ||
| JP2001030123A (en) | Automatic screw tightening machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |