JPH0732973B2 - 自動ねじ締め機の締付け良否判定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、締付けトルクが仮締付けトルク値に達する時
点でモータを高速から低速に切換えとともに、この時点
から所定締付けトルク値に達するまでの時間が所定時間
内にあるか否かにより締付けの良否を判定するように構
成した自動ねじ締め機の締付け良否判定装置に関する。

［従来技術］ 最近、締付けトルクの管理が厳しく要求されるようにな
り、締付けの際のドライバビットの負荷トルクを検出し
てこれを所定締付けトルクに一致させるように構成した
トツク検出機構を備えた自動ねじ締め機が数多く利用さ
れている。この種自動ねじ締め機では、より正確な締付
けを行うため、ねじの座面がワークに着座する時点の締
付けトルクを仮締付けトルク値としてこの時点でモータ
を高速から低速に切換えて締付け完了時のモータの慣性
の影響を小さくするように構成されている。さらに、こ
の自動ねじ締め機はねじの斜め食付き等の異常を検出で
きるように仮締付けトルク値から所定締付けトルク値に
達するまでの時間を統計的に求め、これから締付け良否
の判定時間幅を決め、検出トルクが所定締付けトルク値
に達する時点が前記判定時間幅内にあるか否かにより締
付け良否が判定される締付け良否判定装置を有してい
る。

［発明が解決しようとする課題］ この締付け良否判定装置では、締付け完了時の慣性の影
響は軽減されているものの、仮締付けトルク値に達した
時点でモーターを一旦停止させ、モータを高速から低速
に切換えるため、仮締付けトルク値に達した時点のモー
タの持つ慣性の影響でモータ低速始動時の締付けトルク
は仮締付けトルク値を越え、しかもこの締付けトルクが
各締付け作業毎に異なるものとなっている。そのため、
低速駆動時の締付け開始時の締付けトルク値がばらつ
き、仮締付けトルク値に達した時点からの締付け良否の
判定を行っても、正確な締付け良否の判定ができない等
の欠点が生じている。

本発明は、上記欠点の除去を目的とするもので、モータ
速度切換時点の締付けトルクがその時点のモータの持つ
慣性の影響により変動するにともなって締付け良否を判
定する判定時間幅を補正するように構成した自動ねじ締
め機の締付け良否判定装置を提供しようとするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、昇降駆動源の作動により昇降
するドライバ本体にモータを固定し、その駆動軸の回転
を受けて回転するドライバビットを配置し、このドライ
バビットに係る負荷トルクをトルク検出機構により検出
してその検出トルクが締付けトルク値に達する時点で前
記モータを一旦停止させ、その後モータを低速回転さ
せ、検出トルクが所定締付けトルク値に達するとトルク
アップ信号を発信させる一方、このトルクアップ信号が
前記時点からの下限判定時間と上限判定時間とにより規
定される判定時間内に発信させるか否かにより締付け良
否を判定するように構成した自動ねじ締め機の締付け良
否判定装置において、 検出トルクが仮締付けトルク値に達する時点からの判定
時間を規定する下限判定時間と上限判定時間とを記憶す
る記憶手段、検出トルクが仮締付けトルク値に達してか
らモータが停止するまでの停止時間を計測する手段およ
びこの停止時間と前記下限判定時間、上限判定時間それ
ぞれとの差を算出してさらにこれらをそれぞれ前回算出
された下限判定時間、上限判定時間から減算してこの減
算値を記憶部に記憶された下限判定時間、上限判定時間
にそれぞれ加算して新たな下限判定時間、上限判定時間
を算出する手段を備えている。

また、前記停止時間を計測する手段に代え、モータが所
定低速度に低下するまでの低下時間を計測してこの低下
時間をもとに同様な新たな下限判定時間、上限判定時間
を算出してもよい。

［作用］ 上記自動ねじ締め機では、締付けが開始されるにともな
って、トルク検出機構によりドライバビットに係る負荷
トルクが検出される。この検出トルクが仮締付けトルク
値に達すると、モータを高速から低速に切換えるため、
モータへのパワー供給が低速用に減じられるとともに、
時計計上が開始される。同時に、この時点からモータが
停止あるいは所定低速度まで低下するまでの時間および
検出トルクが所定締付けトルクに達するまでの時間が計
測される。前記モータが停止あるいは所定低速度まで低
下すると、モータが所定低速度で保持されて駆動され
る。この時、仮締付けトルク値に達してから前記モータ
が停止あるいは所定速度まで低下するに要する時間とあ
らかじめ設定された判定時間との差が算出される。この
差と前回算出された下限、上限判定時間とが減算され、
すなわちこの時の停止時間あるいは低下時間と前回の停
止時間あるいは低下時間とが減算され、その減算値が記
憶部に記憶された下限、上限判定時間に加算されて新た
な判定時間が算出される。

その後も、ドライバビットに係る負荷トルクがトルク検
出機構により継続して検出され、検出トルクが所定締付
けトルク値に達すると、トルクアップ信号が発信される
とともに、この時点が新たに算出された判定時間内であ
るか否かが判定される。この場合、低速駆動開始時点の
モータの慣性による締付けトルク値のばらつきが生じて
いるが、これをモータの停止または低下時間のばらつき
として検出してその分判定時間を補正しているので、低
速駆動による締付けの良否判定を補正後の新たな判定時
間のもとに行うことができ、正確な締付け良否判定がで
きる。

［実施例］ 以下、実施例を図面に基づき説明する。第１図におい
て、１は自動ねじ締め機であり、モータ２およびこのモ
ータ２の回転を連接軸３を介して受けて一体に回転する
ドライバビット４を有している。このモータ２は、トル
ク検出機構５の一部をなす歪み管5aを介して昇降駆動源
６の作動により昇降するドライバ台７に保持されてお
り、モータ２および昇降駆動源６が作動してドライバビ
ット４がねじ（図示せず）をワーク（図示せず）に締付
けると、その負荷トルクに応じてドライバビット４に生
じる反力が歪み管5aを回動させるように構成されてい
る。前記歪み管5aの外周には、ブリッジ回路を構成する
ように４個の歪みゲージ5bでなる検出抵抗が貼付され、
このブリッジ回路の入力端には基準電圧供給部（図示せ
ず）が接続されてブリッジ回路の出力端から増幅部5c、
フィルタ5d、Ａ−Ｄ変換部5eを介してトルク検出機構５
の検出トルクが得られるように構成されている。

また、前記自動ねじ締め機１の制御部８は、マイクロコ
ンピュータでなっており、I/Oインタフェース９の入力
側を介して作業スタート部10、ねじがワークに着座する
時点を示す仮締付けトルク値を記憶する第１設定部11、
所望締付けトルク値を記憶する第２設定部12およびドラ
イバビット４の停止を検出してモータ２の停止を検出す
るモータ停止検出部13ならびに原位置確認部14が接続さ
れている。また、前記制御部８は仮締付けトルク値と所
定締付けトルク値とモータ２の低速時の速度とから、モ
ータ２の持つ慣性の影響を無視して理論的に仮締付けト
ルク値から所定締付けトルク値に達するに要する時間を
算出し、この時間をもとに下限判定時間および上限判定
時間を算出し、これらを記憶部（図示せず）で記憶する
ように構成されている。

前記制御部８にはI/Oインタフェース９の出力側を介し
てドライバ台７を昇降させる前記昇降駆動源６、モータ
２に指令値を送ってパワー供給部15aからパワーを供給
して、モータ２の回転を制御するモータ駆動部15、前記
トルク検出機構５の検出トルクおよび締付け異常の有無
を表示する表示部16が接続されている。この制御部８は
I/Oインタフェース９の出力側を介して前記Ａ−Ｄ変換
部5eに変換指令信号を送るように構成されている。ま
た、前記制御部８は記憶部に記憶された下限判定時間を
第１タイマ時間として持つ第１タイマ（図示せず）、記
憶部に記憶された上限判定時間を第２タイマ時間として
持つ第２タイマ（図示せず）およびモータ２にパワー供
給停止指令信号が発信されてからモータ２が停止するま
での停止時間を計測する第３タイマ（図示せず）を有し
ており、これらのタイムアップ信号および時間計測値は
随時読出されるように構成されている。

さらに、前記制御部８は、第２図に示すように、 １）作業スタート部10から作業スタート信号を受ける
と、表意リセットを行う。

２）高速回転指令信号をモータ駆動部15に送るとともに
昇降駆動源６に下降指令信号を送る。

３）Ａ−Ｄ変換器5eにＡ−Ｄ変換指令信号を送る。

４）Ａ−Ｄ変換器5eに出力信号に仮締付けトルク値とし
て第１設定部11に記憶された第１設定値とを比較し、一
致しない時、３）に戻る。

５）モータ２にパワー供給停止指令信号を送るととも
に、第１タイマ、第２タイマのタイマ時間をそれぞれ記
憶部に記憶された下限判定時間、上限判定時間とし、こ
れら第１タイマ、第２タイマおよび第３タイマを作動さ
せ、時間計上を開始する。

６）モータ停止検出部13からの停止検出信号を待つ。

７）モータ駆動部15に低速回転指令信号を送るととも
に、第３タイマの時間計測値を停止時間として記憶する
とともに、前記下限判定時間および上限判定時間と前記
停止時間との差をとり、この差から前回算出された下
限、上限判定時間を減算し、この減算値を記憶部に記憶
された下限、上限判定時間に加算して新たな判定時間を
算出し、第１タイマ、第２タイマのタイマ時間を再設定
する。

８）新たに算出された下限判定時間がタイマ時間として
再設定された第１タイマからのタイムアップ信号の有無
を判断し、タイムアップ信号が発信されていないとき、
16）にジャンプする。

９）新たに算出された上限判定時間がタイマ時間として
再設定された第２タイマからのタイムアップ信号の有無
を判断し、タイムアップ信号が発信されるとき、異常表
示指令を表示部16に送り、14）にジャンプする。

10）検出トルクが所定締付けトルク値として第２設定部
12に記憶された第２設定値に達していないとき、９）に
戻る。

11）第２タイマをリセットする。

12）検出トルクを表示するトルク表示指令信号を表示部
16に送る。

13）正常表示指令信号を表示部16に送る。

14）昇降駆動源６に上昇指令信号を送る。

原位置確認部14からの原位置確認信号を持つ。

15）エンド 16）検出トルクが前記第２設定値に達していない時、
８）に戻る。

17）異常表示指令を表示部16に送る。

18）第１タイマをリセットするとともに、14）に戻る。

上記動作順序で作動するように構成されている。

上記自動ねじ締め機では、作業スタート信号は発信され
る前に、仮締付けトルク値と所定締付けトルク値と、低
速時のモータ２の速度が入力されると、仮締付けトルク
値から所定締付けトルクに達するまでに要する時間が算
出され、この時間をもとに締付け良否の判定時間の下限
判定時間および上限判定時間が算出される。これら下限
判定時間および上限判定時間が記憶部でそれぞれ記憶さ
れる。なお、あらかじめ前記下限判定時間および上限判
定時間を算出して記憶させておいてもよい。

その後、作業スタート信号が発信されると、前回の表示
はリセットされ、昇降駆動源６が作動するともに、モー
タ駆動部15に高速回転指令信号が送られ、パワー供給部
15aからモータ２にパワーが供給されてモータ２は高速
で回転する。締付け作業が進むにともなって、ドライバ
ビット４に係る負荷トルク検出機構５で検出され、この
検出トルクが仮締付けトルク値でなる第１設定値と比較
される。検出トルクが仮締付けトルク値に達すると、モ
ータ停止指令信号が送られるとともに、タイマ時間をそ
れぞれ記憶部に記憶された下限判定時間、上限判定時間
とする第１タイマおよび第２タイマ並びにモータ２が停
止するまでの停止時間を計測する第３タイマが時間計上
を開始する。同時に、モータ停止検出部13からの停止検
出信号を待ち、これが発信されると、前記モータ２に低
速回転指令信号を送るとともに、第１タイマおよび第２
タイマからのタイムアップ信号の有無を判断する。

同時に、この時の第３タイマの時間計測値を停止時間と
して読込み、この読込みの都度、この停止時間と記憶部
に記憶された下限判定時間、上限判定時間それぞれとの
差が算出される。さらに、この差と前回算出されて第１
タイマ、第２タイマのタイマ時間をなす下限判定時間、
上限判定時間とがそれぞれ減算され、すなわちこの時の
停止時間と前回の停止時間とが減算され、この減算値が
記憶部に記憶された下限判定時間、上限判定時間に加算
されて、新たな下限判定時間、上限判定時間を算出され
る。この新たな下限判定時間、上限判定時間が第１タイ
マおよび第２タイマのタイマ時間として再設定される。
なお、この再設定は各タイマが制御部内部で構成されて
いるため、タイマ時間の変更のみで済み、短時間で行わ
れる。また、モータ22の切換時点でトルクアップしない
のはもちろんである。

この状態で、第１タイマのタイムアップ信号の有無を判
断する。第１タイマからタイムアップ信号が発信されて
いない時、トルク検出機構５の検出トルクと所定締付け
トルク値でなる第２設定部12の第２設定部とが比較され
る。前記検出トルクが第２設定値に達してない時には第
１タイマのタイムアップの信号の有無が再度判断され
る。また、検出トルクが第２設定値に達してトルクアッ
プ信号が発信されている時には、下限判定時間が経過す
る前であるので、斜め食付き等の異常締付けと判定さ
れ、異常表示指令信号が表示部16に送られ、表示部16で
異常締付が表示される。

また、前記第１タイマからタイムアップ信号が発信され
ている時には、第２タイマからのタイムアップ信号の有
無が判断される。第２タイマからタイムアップ信号が発
信されている時には、異常表示指令が表示部16に送ら
れ、異常が表示される。また、前記第２タイマからタイ
ムアップ信号が発信されていない時には、前記トルク検
出機構５の検出トルクと所定締付けトルク値でなる第２
設定値とが比較される。前記検出トルクが第２設定値に
達せず、トルクアップ信号が発信されていない時には第
２タイマのタイムアップ信号の有無が再度判断される。
一方、トルクアップ信号が発信されている時には、上限
判定時間が経過する前であるので、正常締付けと判定さ
れ、正常表示指令信号が検出トルク値とともに表示部16
に送られ、締付け正常が表示される。

その後、昇降駆動源６に上昇指令信号が発信され、昇降
駆動源６が復動し、原位置に復帰すると、原位置確認部
14で確認され、すべての作業を完了することができる。

［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高速から
低速に切換えて締付け作業を行うとともにこの切換時点
を所定締付けトルク値よりも低い仮締付けトルク値に達
した時点とするとともに、この時点から所定時間幅内に
トルクアップ信号が発信されるか否かにより締付けの良
否を判定する一方、仮締付けトルク値に達した時にモー
タが持つ慣性による締付けトルク値のばらつきをモータ
の停止時間あるいは所定低速度までの低下時間として検
出してこれら時間と前回の時間とを減算してこの減算値
を所定判定時間に加算して新たな判定時間を算出するよ
うに構成しているため、モータの速度切換時のモータの
持つ慣性により、低速締付け開始時の締付けトルク値が
ばらついても、このばらつきに応じて判定時間を補正す
ることができ、低速駆動時の締付けの良否を正確に判断
することができる。また、本発明は締付け良否の判定が
判定時間を時間計上するタイマのタイムアップ時点で行
われるように構成されているため、ねじの不良により締
付けが完了しなくても、上限判定時間に達すれば異常と
して処理することができ、特別な不良検出が不要となる
等の利点がある。

なお、実施例では、モータの速度切換時にモータを一旦
停止させて後にモータを低速で駆動しているが、低速時
の所定速度まで低下した時点でモータの速度を保持する
ようにモータを駆動しても同様の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体説明ブロック図、第２図は本発明
の動作を説明するフローチャートである。 １……自動ねじ締め機、２……モータ、３……連接軸、
４……ドライバビット、５……トルク検出機構、5a……
歪み管、5b……歪みゲージ、5c……増幅部、5d……フィ
ルタ、5e……Ａ−Ｄ変換部、６……昇降駆動源、７……
ドライバ台、８……制御部、９……I/Oインタフェー
ス、10……作業スタート部、11……第１設定部、12……
第２設定部、13……モータ停止検出部、14……原位置確
認部、15……モータ駆動部、15a……パワー供給部、16
……表示部、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】昇降駆動源の作動により昇降するドライバ
   本体にモータを固定し、その駆動軸の回転を受けて回転
   するドライバビットを配置し、このドライバビットに係
   る負荷トルクをトルク検出機構により検出してその検出
   トルクが締付けトルク値に達する時点で前記モータを一
   旦停止させ、その後モータを低速回転させ、検出トルク
   が所定締付けトルク値に達するとトルクアップ信号を発
   信させる一方、このトルクアップ信号が前記時点からの
   下限判定時間と上限判定時間とにより規定される判定時
   間内に発信されるか否かにより締付け良否を判定するよ
   うに構成した自動ねじ締め機の締付け良否判定装置にお
   いて、 検出トルクが仮締付けトルク値に達する時点からの判定
   時間を規定する下限判定時間と上限判定時間とを記憶す
   る記憶手段、検出トルクが仮締付けトルク値に達してか
   らモータが停止するまでの停止時間を計測する手段およ
   びこの停止時間と前記下限判定時間、上限判定時間それ
   ぞれとの差を算出してさらにこれらをそれぞれ前回算出
   された下限判定時間、上限判定時間から減算してこの減
   算値を記憶部に記憶された下限判定時間、上限判定時間
   にそれぞれ加算して新たな下限判定時間、上限判定時間
   を算出する手段を備えたことを特徴とする自動ねじ締め
   機締付け良否判定装置。
2. 【請求項２】昇降駆動源の作動により昇降するドライバ
   本体にモータを固定し、その駆動軸の回転を受けて回転
   するドライバビットを配置し、このドライバビットに係
   る負荷トルクをトルク検出機構により検出してその検出
   トルクが締付けトルク値に達する時点でモータを低速回
   転させ、検出トルクが所定締付けトルク値に達するとト
   ルクアップ信号を発信させる一方、このトルクアップ信
   号が前記時点からの下限判定時間と上限判定時間とによ
   り規定される判定時間内に発信されるか否かにより締付
   け良否を判定するように構成した自動ねじ締め機の締付
   け良否判定装置において、 検出トルクが仮締付けトルク値に達する時点からの判定
   時間を規定する下限判定時間と上限判定時間とを記憶す
   る記憶手段、検出トルクが仮締付けトルク値に達してか
   らモータが所定低速度まで低下する低下時間を計測する
   手段およびこの低下時間と前記下限判定時間、上限判定
   時間それぞれとの差を算出してさらにこれらをそれぞれ
   前回算出された下限判定時間、上限判定時間から減算し
   てこの減算値を記憶部に記憶された下限判定時間、上限
   判定時間にそれぞれ加算して新たな下限判定時間、上限
   判定時間を算出する手段を備えたことを特徴とする自動
   ねじ締め機の締付け良否判定装置。