JPH0583345B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ねじ締め完了時のドライバビツトの
持つ慣性の影響を排除して所望のねじ締付けトル
クで確実にねじ締めを行うように構成した自動ね
じ締め機の制御装置に関する。

従来技術 一般に、ねじ締付けトルクを制御する場合に
は、回転駆動源によりドライバビツトを回転さ
せ、このドライバビツトに加わる負荷トルクを適
当な検出手段を用いて検出し、この検出値が設定
値に達すれば、回転駆動源を停止させる装置が一
般的である。この装置では、ねじ締付けトルクの
設定値が低い場合には、ねじ締付け完了時に回転
駆動部の持つ慣性の影響により締付けトルクが設
定値を越え、正確な締付けトルクにねじを締付け
ることができず、低い設定締付けトルクであつて
もねじを正確に締付けることのできるねじ締め機
が要望されている。

発明が解決しようとする問題点 本発明は特公昭57−13211号公報に示されるよ
うに回転駆動源を、入力軸より出力軸に至る伝動
系が遊星運動を伴う複数の遊星コーンを含んで構
成され、複数の遊星コーンの円錐面に共通に摩擦
係合する非回転の変速リングが設けられるととも
に、入力軸上の入力円板に摩擦係合する凹断面形
の伝動面と出力軸上のカムデイスクに摩擦係合す
る平坦な伝動面とが遊星コーン上に設けられる形
式の摩擦無断変速機に、負荷トルクの増大にとも
ない、出力軸の回転速度を低下させる方向に変速
リングを自動的に動かすようにする自動変速作用
部を持つ自動変速機として構成し、この自動変速
機の出力側をドライバビツトに連接してねじ締め
を行い、締付けトルクが設定値に達した時回転駆
動源を停止させることなく、ドライバビツトの回
転を零にして、この時の出力トルクでもつて締付
けトルクの保持を行うとともに、ねじ締付けが完
了して回転駆動源を停止させる時に生じる自動変
速機の出力軸のセルフロツクにより回転が拘束さ
れたドライバビツトを上昇させる際にねじの頭部
を損傷する問題を解決しようとするものである。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点の解決を目的とするもの
で、回転駆動源の回転を受けて回転する入力円板
と、その外周に摩擦係合する円周溝を首部に持つ
遊星コーンと、この遊星コーンの裏面の平坦面に
前記入力円板と同心上に位置して摩擦係合するカ
ムデイスクと、前記遊星コーンの円錐面に摩擦係
合して回動しながら円錐面に沿つて摺動可能なよ
うにアームにより保持された変速リングと、この
変速リングをアームが直立する方向に付勢するば
ねとから変速機構を構成するとともに、該変速機
構の出力回転をドライバビツト伝達するようにし
て、該ドライバビツトに係る負荷トルクにより変
速リングに加わる反力を受けるように構成されて
いる。

一方、前記回転駆動源には切換手段を介して正
転電圧供給部と正転電圧よりも低い電圧を供給す
る逆転電圧供給部とが接続されている。

また、ねじ締付けの際にドライバビツトに加わ
るトルクを検出する第１検出手段およびその検出
値が設定値Ａに達してねじ締付けが完了したこと
を検出する第２検出手段が設けられており、この
第２検出手段の出力により前記切換手段を作動さ
せ、正転電圧供給部を遮断して逆転電圧供給部の
逆転電圧を回転駆動源に供給するように構成され
ている。

また、前記回転駆動源の駆動軸の停止を検出す
る第３検出手段が設けられており、前記切換手段
の作動により正転電圧供給部を遮断して第３検出
手段により回転駆動源が停止したことを確認した
後、逆転電圧供給部の逆転電圧を回転駆動源に供
給するように構成することもできる。

作 用 上記自動ねじ締め機の制御装置では、回転駆動
源に正転電圧を供給して駆動し、その回転を遊星
コーンの円錐面に対する変速リングの摩擦係合位
置で決まる減速比でドライバビツトに伝達してね
じを締付ける。ねじを締付けると、ドライバビツ
トに係る負荷に応じて変速リングに反力が加わつ
て変速リングが回動すると、その軸心方向に移動
し、その減速比が大きくなり、ついには無限大と
なり、ドライバビツトの回転が停止する。一方、
ドライバビツトに負荷が加わるにしたがつて、回
転駆動源の負荷電流が大きくなるので、これを第
１検出手段により検出する。その検出値が設定値
Ａに達すると、第２検出手段により検出され、ね
じ締付けの完了が検出される。この第２検出手段
の出力信号により切換手段が作動し、回転駆動源
への正転電圧の供給を遮断する。その後、逆転電
圧供給部から正転電圧よりも低い電圧の逆転電圧
を回転駆動源に供給する。そのため、回転駆動源
が逆回転し、ドライバビツトに加わる負荷が回転
駆動源側から軽減されるので、変速リングが遊星
コーンの円錐面に沿つて原位置に復帰する。その
後、ドライバビツトが上昇するが、変速リングの
復帰により減速比が小さい初期の状態に復帰して
いるため、ドライバビツトはフリーな状態となつ
ているので、ねじの頭部を損傷することなく、次
回の作業に備える。

また、回転駆動源に逆電圧を加えるタイミング
を第３検出手段から出力信号が発信されて回転駆
動源の回転が完全に停止したのを確認して後とす
ることにより、回転駆動源の制御部に過渡的にも
正逆２方向の電流が流れるようなことが皆無とな
り、その損傷および誤動作なく回転駆動源を逆回
転させることができる。

実施例 以下、実施例を図面について説明する。第１図
および第２図において、Ａは自動ねじ締め機１の
制御装置であり、第３図に示すフローチヤートに
従つて駆動されるように構成されている。前記制
御装置Ａの説明に先立つて第４図に示される本案
の自動ねじ締め機について説明する。この自動ね
じ締め機１は、ドライバ本体１８の一端に固定さ
れた回転駆動源のモータ１９を有しており、その
回転を受けて差動遊星機構２０の一部を構成する
入力円板２１が回転するように配置されている。
また、この入力円板２１の外周は複数個の遊星コ
ーン２３が配置されており、その首部の円周溝２
３ａが前記入力円板２１に摩擦係合して回転する
ように構成されている。この遊星コーン２３の円
錐面２３ｃの裏面に位置する平坦面２３ｂには前
記入力円板２１と同心上で回転するカムデイスク
２４が摩擦係合するように配置されている。しか
も、このカムデイスク２４にはこれと一体に回転
するようにドライバビツト（図示せず）が連結さ
れており、モータ１９の回転がドライバビツトに
伝達されるように構成されている。

さらに、前記遊星コーン２３の外周を囲むよう
にその円錐面２３ｃの一部に摩擦係合して回動し
ながら円錐面２３ｃに沿つて摺動可能な変速リン
グ２５が配置されており、この変速リング２５は
一端が回動自在に保持されたアーム３２により回
動自在に保持されている。しかも、この変速リン
グ２５はその摩擦係合位置が高速側に位置するよ
うにばね３１により付勢されており、このばね３
１と前記アーム３２とからなる弾力保持部材によ
り変速リング２５の摩擦係合位置で決まる減速比
の最大値および締付けトルクを規制しており、前
記入力円板２１、遊星コーン２３、カムデイスク
２４、変速リング２５、アーム３２およびばね３
１が変速機構をなすように構成されている。この
自動ねじ締め機１では、ドライバビツトに加わる
締付けトルクに応じて生じる反力トルクにより変
速リング２５が回動する。この変速リング２５の
回動による軸心方向の移動量はばね３１により規
制されている関係で、反力トルクにより変速リン
グ２５に生じるばね３１への押圧力とばね３１の
撓みにより生じる弾性力とが均衡する位置まで変
速リング２５が移動するように構成されている。
そのため、ドライバビツトに係る負荷が増大する
と、変速リング２５は遊星コーン２３の縁部まで
移動し、ドライバビツトは零回転に至るまで減速
され、第５図に示す特性曲線のごとくねじ締めが
行われる。

また、前記制御装置Ａは前記自動ねじ締め機の
回転駆動源のモータ１９を制御するように構成さ
れている。この制御装置Ａは、作業スタート部４
１を有し、この作業スタート部４１は正転制御部
４２に接続されている。前記モータ１９には正電
電圧供給部４３と正転電圧よりも低い電圧の逆転
電圧を供給する逆転電圧供給部４４とが切換手段
４５を介して接続されている。この切換手段４５
は前記正転制御部４２からの信号によりモータ１
９への正転電圧を供給遮断するとともに、後記す
る逆転制御部４６からの信号によりモータ１９に
逆転電圧を供給するように構成されている。しか
も、この切換手段４５は正転電圧と逆転電圧とが
同時に供給されないように構成されている。

また、前記モータ１９にはその電機子巻線に流
れる負荷電流を検出する第１検出手段４７が接続
されており、この第１検出手段４７はフイルタ４
８およびゲイン補正部４９を有し、しかもこの第
１検出手段４７はねじ締付けの完了を検出する第
２検出手段５０に接続されている。この第２検出
手段５０はねじ締付けの完了を検出するために所
望締付けトルクに対応した電圧値よりも低い電圧
値を設定する第１設定器５１とこの設定値Ａと前
記検出値とを比較する第１比較器５２と、この第
１比較器５２の出力信号および後記第３検出手段
５５の出力信号のアンド出力信号を受けて所定時
間（Ｔ１）後に出力信号を発信する第１遅延回路
５３とからなつている。この第１遅延回路５３は
後記するＡ−Ｄ変換部５４に変換指令信号を発信
するように構成されている。

また、前記第１検出手段４７はモータ１９の回
転停止を検出する第３検出手段５５に接続されて
おり、この第３検出手段５５はモータ１９の回転
停止を検出するためほぼ零に近い値の設定値を有
する第２設定器５６、この設定値と前記検出値と
を比較する第２比較器５７とからなつており、前
記設定値と検出値とが一致した時に第２比較器５
７から出力信号が発信されるように構成されてい
る。

前記第１検出手段４７の検出値はＡ−Ｄ変換部
５４に供給され、前記第２検出手段５０の出力信
号により完全にねじ締付けが完了した時点の検出
値の変換が開始され、変換完了後にこのＡ−Ｄ変
換部５４から変換完了信号が発信されると同時に
変換データが出力されるように構成されている。
また、前記変換データは表示部５８に供給され、
前記変換完了信号を受けてトルク値として表示さ
れるように構成されている。

一方、前記変換完了信号は前記正転制御部４２
に供給され、作業スタート部４１からの信号によ
り供給されたモータ１９への正転電圧を遮断する
ように構成されている。また、この変換完了信号
は第２遅延回路５９に供給され、通常回転してい
るモータ１９が停止するに必要な時間（Ｔ２）だ
け遅延されるとともに、モータ１９の回転が完全
に停止したことを確認する前記第３検出手段５５
からの出力信号を待つて、パルス発生部６０に供
給されており、このパルス発生部６０から前記モ
ータ１９に所望逆転時間（Ｔ３）のパルス信号が
発信されるように構成されている。前記パルス発
生部６０は逆転制御部４６に接続されており、そ
のパルス信号により逆転制御部４６を作動させる
一方、マシンサイクル完了検出部６１を介してド
ライバビツトの昇降手段６２を作動させてドライ
バビツトを上昇復帰させるように構成されてい
る。

さらに、前記第１検出手段４７の検出値は締付
良否判定部６３の第３比較器６４に供給され、第
３設定器６９に設定された下限締付けトルクに相
当する電圧値と比較され、これらが一致した時に
第３比較器６４から出力信号が発信されるように
構成され、この出力信号が発信されない時に締付
不足が検出されるように構成されている。また、
前記締付良否判定部６３は前記Ａ−Ｄ変換部５４
の変換データに対して第４設定器６５および第５
設定器６６に設定された締付けトルクの上限およ
び下限の設定値の範囲にあるか否かを判定する第
４比較器６７および第５比較器６８を有してい
る。また、前記締付良否判定部６３はねじ締付開
始からねじ締付完了までの時間が所定時間内であ
るか否かを判定する判定部（図示せず）を有し、
前記変換完了信号を受けて総合的にねじ締付の良
否を判定して、締付良否表示部７０で表示するよ
うに構成されている。

上記自動ねじ締め機の制御装置では、第２図
ａ，ｃに示すように作業スタート部４１の出力信
号によりドライバビツトの昇降手段６２が作動
し、ドライバビツトが下降する。同時に、作業ス
タート部４１の出力信号が正転制御部４２を介し
て切換手段４５に供給されて切換手段４５が作動
し、第２図ｂに示すように正転電圧供給部４３か
ら正転電圧がモータ１９に供給される。モータ１
９の回転にともなつて入力円板２１、遊星コーン
２３、カムデイスク２４および変速リング２５で
なる差動遊星機構２０を介してドライバビツトが
回転し、ねじ締付けが開始される。この時、ドラ
イバビツトに加わる負荷に応じて変速リング２５
が回動し、その減速比が連続的に増大し、ついに
はその減速比が無限大となつて、ドライバビツト
の回転が停止する。一方、第２図ｄに示すように
ドライバビツトの負荷に応じてモータ１９の負荷
電流が増加するので、この負荷電流が第１検出手
段４７に検出され、第２図ｅに示すようにその検
出値が第１設定器５１の設定値と比較され、これ
が一致すると、第２図ｆに示すようにその時点か
ら所定時間（Ｔ１）後に変換指令信号がＡ−Ｄ変
換部５４に供給され、Ａ−Ｄ変換部５４はその時
点の検出値をデイジタルデータに変換し、この変
換データが表示部５８で表示される。この変換完
了と同時に、変換完了信号が第２図ｇに示すよう
に正転制御部４２に供給され、モータ１９の回転
が停止する。

一方、前記変換完了信号は第２図ｈに示すよう
に前記モータ１９の通常停止するに必要な時間
（Ｔ２）だけ遅延されるとともに、第２図ｉに示
すように第３検出手段５５の出力信号を待つてモ
ータ１９の回転停止が確認されて後、パルス発生
部６０に供給される。このパルス発生部６０は第
２図ｊに示すように所定時間幅（Ｔ３）のパルス
信号を発信し、これを逆転制御部４６に供給す
る。この逆転制御部４６はそのパルス信号が発信
される間、切換手段４５を作動させ、逆転電圧供
給部４４から逆転電圧をモータ１９に供給する。
モータ１９がわずかに逆回転すると、ドライバビ
ツトに加わる負荷がモータ１９側から軽減され、
変速リング２５が遊星コーン２３に沿つて徐々に
復帰し、ドライバビツトのロツク状態が解除され
る。また、前記パルス発生部６０からのパルス信
号はマシンサイクル完了検出部６１に供給され、
その出力信号が第２図ｋに示すように昇降手段に
供給され、これを作動させてドライバビツトを上
昇させ、次回の作業に備える。

この時、逆転電圧は第２図ｂに示すように正転
電圧よりも充分小さいので、モータ１９の逆転時
間が長くなつていても、ドライバビツトは逆転方
向の負荷を受けるが、この負荷が小さく、ドライ
バビツトが逆転するようなことはない。

さらに、前記締付良否判定部６３の第３比較器
６９によりその第３設定器６５の下限締付けトル
クに対応する設定値と前記検出値とが比較され、
トルク伝達系に異常がないかが監視される。ま
た、前記Ａ−Ｄ変換部５４の変換データは第４設
定器６５および第５設定器６６の締付けトルクの
上限および下限の設定値とそれぞれ比較されてね
じ締付けトルクの良否が、またねじ締付けに要し
た時間が設定時間と比較されてそのねじ締付け時
間により締付け状態が判定され、総合的にねじ締
付け作業の良否が判定され、締付良否表示部７０
で表示される。

なお、前記表示部５８および締付良否表示部７
０は次回の作業スタート部４１からの信号により
リセツトされる。

発明の効果 以上説明したように、本発明はモータの回転を
入力円板、遊星コーン、カムデイスクおよび変速
リングでなる差動遊星機構を介してドライバビツ
トに伝達して変速リングの軸心方向の移動を弾性
部材により規制するとともに、前記回転駆動源に
正転電圧を供給してドライバビツトに加わる負荷
に応じて変動する負荷電流からねじ締付け完了を
検出し、ねじ締付け完了後、回転駆動源への正転
電圧の供給を停止し、その後回転駆動源に正転電
圧よりも低い値の逆転電圧を回転駆動源に供給す
るように構成しているため、ねじ締付け完了時に
差動遊星機構がロツク状態で停止しても、これを
回転駆動源側からロツク状態を解除し、差動遊星
機構の変速リングを徐々に原位置に復帰させるこ
とができ、騒音のない静かな装置を提供でき、し
かもドライバビツトを上昇復帰させる際にも、ド
ライバビツトが円滑にねじから離脱し、ワークを
持ち上げることが皆無となり、ねじの頭部またド
ライバビツトの破損も皆無となる等の利点があ
る。また、本発明は回転駆動源の正転電圧を遮断
してから回転駆動源の停止を確認後、逆転電圧を
供給し、回転駆動源を逆転するように構成してい
るため、回転駆動部に正逆２方向の電流が過渡的
にも流れるようなことがなく、駆動部の寿命が伸
長する等の利点がある。

尚、実施例では、モータは昇降源が作動すると
同時に回転するように構成されているが、モータ
が所定位置まで下降してから回転するように構成
することもできる。また、モータはACモータで
も良く、この場合、第１検出手段は歪みゲージ等
のトルクセンサを使用すると良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブロツク図、第２図は第１図
の各点における信号波形図、第３図は本発明の動
作を示すフローチヤート、第４図は本発明に係わ
る自動ねじ締め機の要部断面図、第５図は本発明
に係わる自動変速機の出力軸の持つトルク−回転
数特性曲線図である。 Ａ……制御装置、１……自動ねじ締め機、１８
……ドライバ本体、１９……モータ、２０……差
動遊星機構、２１……入力円板、２３……遊星コ
ーン、２３ａ……円周溝、２３ｂ……平坦面、２
３ｃ……円錐面、２４……カムデイスク、２５…
…変速リング、３１……ばね、３２……アーム、
４１……作業スタート部、４２……正転制御部、
４３……正転電圧供給部、４４……逆転電圧供給
部、４５……切換手段、４６……逆転制御部、４
７……第１検出手段、４８……フイルタ、４９…
…ゲイン補正部、５０……第２検出手段、５１…
…第１設定器、５２……第１比較器、５３……第
１遅延回路、５４……Ａ−Ｄ変換部、５５……第
３検出手段、５６……第２設定器、５７……第２
比較器、５８……表示部、５９……第２遅延回
路、６０……パルス発生部、６１……マシンサイ
クル完了検出部、６２……昇降手段、６３……締
付良否判定部、６４……第３比較器、６５……第
４設定器、６６……第５設定器、６７……第４比
較器、６８……第５比較器、６９……第３設定
器、７０……締付良否表示部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転駆動源の回転を受けて回転する入力円板
   ２１と、その外周に摩擦係合する円周溝２３ａを
   首部に持つ遊星コーン２３と、この遊星コーン２
   ３の裏面の平坦面２３ｂに前記入力円板２１と同
   心上に位置して摩擦係合するカムデイスク２４
   と、前記遊星コーン２３の円錐面２３ｃに摩擦係
   合して回動しながら円錐面２３ｃに沿つて摺動可
   能なようにアーム３２により保持された変速リン
   グ２５と、この変速リング２５をアーム３２が直
   立する方向に付勢するばね３１とから変速機構を
   構成するとともに、該ドライバビツトに係る負荷
   トルクにより変速リンク２５に加わる反力を受け
   るように構成する一方、 前記回転駆動源に切換手段４５を介して正転電
   圧供給部４３と正転電圧よりも低い電圧を供給す
   る逆転電圧供給部４４とを接続するとともに、 ねじ締付けの際にドライバビツトに加わるトル
   クを検出する第１検出手段４７およびその検出値
   が設定値Ａに達したことを検出する第２検出手段
   ５０を設け、この第２検出手段５０の出力により
   前記切換手段４５を作動させて回転駆動源と正転
   電圧供給部４３とを遮断した後、回転駆動源と逆
   転電圧供給部４４とを接続するように構成し、前
   記回転駆動源を逆転させることにより変速リング
   ２５を遊星コーン２３に沿つて低速側から高速側
   への位置へ復帰させて、ドライバビツトに加わる
   負荷を軽減したことを特徴とする自動ねじ締め機
   の制御装置。 ２ 切換手段４５は逆転電圧供給部４４の逆転電
   圧を所定設定時間回転駆動源に供給することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動ねじ締
   め機の制御装置。 ３ 第２検出手段５０は第１検出手段４７の検出
   値が設定値Ａに達してから所定時間後にねじ締付
   けの完了を検出することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の自動ねじ締め機の制御装置。 ４ 回転駆動源の回転を受けて回転する入力円板
   ２１と、その外周に摩擦係合する円周溝２３ａを
   首部に持つ遊星コーン２３と、この遊星コーン２
   ３の裏面の平坦面２３ｂに前記入力円板２１と同
   心上に位置して摩擦係合するカムデイスク２４
   と、前記遊星コーン２３の円錐面２３ｃに摩擦係
   合して回動しながら円錐面２３ｃに沿つて摺動可
   能なようにアーム３２により保持された変速リン
   グ２５と、この変速リング２５をアーム３２が直
   立する方向に付勢するばね３１とから変速機構を
   構成するとともに、該ドライバビツトに係る負荷
   トルクにより変速リング２５に加わる反力を受け
   るように構成する一方、 前記回転駆動源に切換手段４５を介して正転電
   圧供給部４３と正転電圧よりも低い電圧を供給す
   る逆転電圧供給部４４とを接続するとともに、 ねじ締付けの際にドライバビツトに加わるトル
   クを検出する第１検出手段４７およびその検出値
   が設定値Ａに達したことを検出する第２検出手段
   ５０を設け、この第２検出手段５０の出力により
   前記切換手段４５を作動させて回転駆動源と正転
   電圧供給部４３とを遮断するように構成するとと
   もに、前記回転駆動源の停止を検出する第３検出
   手段５５を設け、この第３検出手段５５の出力信
   号を受けて回転駆動源と逆転電圧供給部４４とを
   接続して逆転電圧を回転駆動源に供給し、前記回
   転駆動源を逆転させることにより変速リング２５
   を遊星コーン２３に沿つて低速側から高速側への
   位置に復帰させて、ドライバビツトに加わる負荷
   を軽減したことを特徴とする自動ねじ締め機の制
   御装置。