JPS5866670A - 自動ねじ締機 - 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】 定の仮締付トルクｅこ達すると仮篩完了信号を発し、そ
の時点以後本締を行なうようにした自動ねじ締機に関す
る。ここに仮締とは，ねじをワークに仮止めする程度の
意味である。そのため、仮締の段階ではねじがキャッチ
ャーから完全に押出されていない場合もある。従って、
ねじの締付１ルクが仮締付トルクに達していなくてもね
じ頭部がキャッチャーに保持さハていることによって仮
締付）Ｊレフに達したと検出されることがあるし、また
ねじがワークに全く締付けられていなくてもねじ頭部が
キャッチャ−に引掛かることによって仮締付トルクに達
したと検出されることもある。このような場合、そのま
ま本締を行なうと，精度の良いトｌレクコント口−Ｉし
が不可能となったり、またねじの斜め食υ１付き，ねじ
浮き等の弊害を生じるものである。

本発明は、このような弊害な仮締の完了した段階で未然
に排除することのできる新規な一手段を提供するもので
あり、その要旨とするところは，ドライバービットの軸
トルクが所定の仮締付トルクに達すると仮締完了信号を
発し、その時点以後本締を行なうようにした自動ねじ締
機において、ねじを保持するキャッチャ−を前記ビワイ
バーピットと別個独立して上昇動させる駆動手段を設け
、該手段な仮締完了信号に基づき仮締完了後本締開始前
に作動させるよう構成したことを要旨とする。

次に図面シこ基づき本発明の一実施例を説明する。第１
図は自動ねじ締機の一例として定置式単軸型の自動ねじ
締機を示し、図中（１）は支柱、（２）は該支柱に取付
けられた支持プレートで、上下端の腕部＋３１　＋３１
　）こ棒杆（４）が上下摺動自在に挿通さねている。こ
の棒杆（４）ｋこはねじ締機本体（５）を取着する取着
部材（６）が上下摺動自在に挿通さねており、両者を引
張りばね（４■が連結している。

又、この棒杆（４）には、止め輪（図示せず）が設けら
れており、棒杆（４）の上端と取Ｍ部材（６）とが一定
の間隔Ｖこ保持されている。さらに、棒杆（４）にはキ
ャッチャ−（７）を支持する支持板（８）がスライド自
任に挿通され、棒杆下端に螺入されたナツト（９）によ
って受止められている。前記ねじ締機本体（５）は回転
駆動源として例えばパルスモー＋３１ 夕０ωとドライバーピッ？　ｆｉｌｌと回転駆動源（１
■からドライバーピッ１（ｉｌｌに回転動力を伝達する
伝達軸ｉ１２とから組立てられており、伝達軸＋１Ｚに
はドライバービットの軸トｌレクを検出するトルクセン
サー（１３が設けられている。また、このねじ締機本体
（５）は支持プレート（２）に設けられた昇降シリンダ
（１４１によって上下昇降運動可能に構成されている。

昇降シリンダ１１４１の昇降動作は棒杆（４）を介して
キャッチャ−（７）にも伝達されるのでキャッチャ−（
７）もねじ締機本体（５）と共に昇降動作するが、その
下降量は棒杆（４）の上端と上側の腕部（３）とシこよ
って規制されている。またキャッチャ−（７）は、駆動
手段（１５１としてのシリンダのロッドｆ１６１先端ｔ
こ設けられたナツト（１６ａ）に係止されており、駆動
手段（１５１の作動によってドライバービットｔｌ１１
とは別個独立シこ上昇動が可能である。尚、図示はＩ７
ないが、ねじ締機本体（５）が上昇し、原ａｍに復帰し
ているとスイッチオンするリミツｉスイッチ等の原位置
復帰確認用スイッチが設＋４１ 良リセット部、０１）はねじ締機本体の原位置復帰手段
ａりは第２■に示す回路によって制御され、自動ねじ締
動作を行なうようにしである。第２図中、ｔ２＋１はね
じ締スタート部、ｃ１２はトルクセンサーｊｊ３　ｃｙ
）　検出口だ−を増幅するバッファアノＩ°。

（２３１は前記検出信号のゼロ補正、ゲイン補正をする
キヤリブレーシヨン、　ｆ２４＋は所定の仮締ｔｔｐｒ
レク値が設定された設定器、のは所定の本締付トルり値
が設定された設定器、（５）は末締完了した状態で最低
限必要なトルク値に設定された下限トルク設定器である
。これら各設定器α）〜ωは例えば１０回伝形ポテンシ
ョメータが用いられる。笥は計！レクセンサー（１３）
の検出トルク値と設定器（２４；に設定された仮締付１
ルク値とを比較する比較器、１２１１１は検出トルク値
と設定器Ｓｔこ設定された本締付トルク値とを比較する
比較器、ｔ２ｇｌは検出ｊｊレク値と設定器■ｔこ設定
された下限ト確認用リミットスイッチ、　ＧＺはサイク
ルレグイムオーパリセフ１部である。ここに、サイクル
タイムとは、ねじ締が正常に行なわｈだ場合に要する１
回のねじ給断要時間をいう。従って、ねじ締にこのサイ
クルタイム以」二かかればねじ締機に異常があるという
ことになる。（獅〜向はタイマーで、タイマー−は前記
サイクルタイムに設定されている。タイマー四はチャー
ジ完了時間に設定されている。ここにチャージ完了時間
とは、パルスモータ叫に電力供給するパワー供給部Ｇ＆
に用いられている平滑コンデンサがネジ締スタート信号
によりチャージ開始されてからチャージ完了するまでの
時間をいつ。このタイマー−はドライバービットの回転
駆動源としてパルスモータを用いているためをこ必要な
ものであり、他のモータを用いる場合は不要である。

タイマー−はマシンタイムに設定されている。

場合に本締完了するまでの時間をいう。前記サイクルタ
イムがねじ締機側の正常・異常をみる目安となる時間で
あったのに対し、マシンタイムは、ねじが存在しない状
態でねじ締動作を行なっていないかどうか、或いはねじ
バカになっていないかどうかというねじあるいはワーク
側の正常・異常をみる目安となる時間である。タイマー
−」は仮締完了後のなじみ時間に設定されている。なじ
み時間とは、トｌレクセンサー（１ｍで検出された軸１
ルりのうち、完了時迄に含んでいたワークないしねじの
材質や異常等をこよる初期検出誤差分・示達効率・ねじ
に伝達されるまでの伝達遅れ等を考慮した時間をいう。

このなじみ時間はワークないしねじの材質等によって長
短調整する必要があり、その結果なじみ後のねじの締付
トルりはその時検出された軸トルクと等しくなる。

例えば、ワークとしてウレタンゴム等を用いｆ＋七且ム
１．？叡すプ！十　仁羞茄中に亜／　柄１’　Ａτｎ−
クとなじむのには時間がかかるのＶこ加えて、完了によ
る回転停止）一時迄に受けていた材質特に弾性体固有の
特性による影響等によりねじの締付トルクが徐々に変化
して安定ｔこなるまで時間がかかる。従って、このよう
な場合は、なじみ時間を長くする必要がある。但し、な
じみ時間設定用タイマー（町の最小時間は、回転駆動源
としてパフレスモータを用いた場合には、パルスモータ
の特性上、１３９１分だけ余分に回転する場合があるの
で、この１パルレス分に相当する時間以上となるように
考慮しである。タイマー（ト）は５ねじが斜め食いつき
とかねじ浮と等を起していない正常な場合において本締
開始から完了までに最低限必要な時間に設定され、タイ
マーＵｔは同様な場合において本締開始から完了までに
最大限必要な時間に設定さねている。このような４Ｑ定
時間は、多数のねじを同一条件で締付けて標準の本締時
間Ｔｓ　（平均値）と、標準偏差（７） きる。通常タイマーーノはＴｓ−３ざに、タイマーσＪ
はＴ８＋３σに設定される。この２つのタイマーＩＪｅ
Ｎｆｆ＋によって本締開始から完了までの締付状態の異
常が判定さ名る。つまり、本締時間が異常に短かく、タ
イマー−がタイムアツプするまでに本締完了した場合を
こは、ねじの斜め食い付き或いはねじ浮き等を起してい
ると判定できるし、逆に本締時間が異常ｐこ長く、タイ
マー（５）がタイムアツプしても本締完了しない場合に
は、ねじの首とび等を起こしていると判定できる。

タイマー幣は本締完了後のなじみ時間に設定されている
。このなじみ時間は前述した仮締完了後のなじみ時間と
同様な意味をもつ。但し、パフレスモータの特性上、本
締完了しても１パフレス分余分に回転する場合があるの
で、前記タイマー　Ｉｒｎの最小設定時間はこの】パル
ス分に相当する時間ｔこなるように考慮されている。タ
イマー匝ノは、前記タイマー篤」のタイムアツプにて変
換０とを求め、この７日とσとから定めることかで（８
） 子信号で時間言１上を始め、タイムアツプは本締完了時
よりも相当遅ねる。このタイマー−により最終的な締付
トルクが下限トルり設定器■の設定トＩレク値より高い
か低いかの判定がなされるＱ タイマー向は、パルスモータ駆動回路への電力供給が断
たれた後、パワー供給部（ト）の平滑コンデンサに蓄積
された電荷が放電するのに要する時間に設定されている
。平滑コンデンサに電荷が蓄積されている限り、パルス
モータは励磁状態にあり停動トルクにて拘束されている
からその状態でねじ締機本体１５）を上昇動させると、
ねじにｉルクがかかった状態でドライバービットがねじ
から離れ、ワークの損傷等を生じることがある。従って
、このタイマーｈを設けることによってパルスモータの
励磁が解かれ、回転軸がフリー状態になってから、ねじ
締機本体（５）を上昇させることができる。しかし、パ
ルスモ−叫ノは不要である。

暖はサイクルタイムオーバ検出部で、タイマー−がタイ
ムアツプするとサイクルタイムオーバの表示と外部へ信
号を発する。（３４）はマシンタイムオーバ検出部で、
タイマー［［１？、ｌがタイムアツプするとマシンタイ
ムオーバ信号を発する。田は本締に要した時間がタイマ
ー−に設定された時間とタイマー（四に設定された時間
の間にあるかどうかを判定する本締時間判定部、■はタ
イマー−〕がタタイムアラしたときの検出トルクが下限
トルク設定器■１に設定されたトルク値よりも大きいか
小さいかを判定する下限判定部、国は、前記各判定部（
ト）■及びマシンタイムオーバ検出部６４１からの信号
に基づき締付の良否を表示する判定表示部である。この
表示部ａ；は前記タイマー口）がタイムアツプしないと
表示動作を行なわない。［有］はパフレスモータｆｌｌ
にパワー供給するための供給部で、スタート部１２１）
か作動するとパワー供給を開始し、タイマー口がタイム
アツプし、又はマシンタイムオーバ検出ＨＥ　１３４１
あるいは本締付時間判定部ｃ（５）が検出信号を発する
とパワー供給を停止する。■は雑音をこ強い２重積分形
のＡ−Ｄ変換器で、タイマー幣がタイムアツプしたとき
の検出［ルり値をディジクル量に変換して表示駆動部器
に入力する。ここで、検出トルク値をピークホールド回
路を介さずにＡ−Ｄ変換器Ｔ３ｍに直接入力しているの
は、パフレスモータの場合、励磁下・供給パルス停止下
にある回転軸は１回転停止状態で、かっ停動）／レフに
て拘束されているためであるからである。従って、パル
スモータ以外のモータの場合は、回転停止すると回転軸
かフリーな状態となるので。

検出トルク値を一旦ビークホールド回路でホールドして
後Ａ−Ｄ変換器に入力する必要がある。

表示駆動部（４［ｌｌは、前記判定表示部面と同じ表示
のタイミングとなるよう同期がとられているので、Ａ−
Ｄ変換益田から入力されたディジタル量を判定表示部位
の表示と同一タイミングで出０１） 力し、表示器（４１）にてディジタル表示する。（４２
１は仮締比較器＠、本締比較器■の比較出力やグイマー
ーー（５）の出力等の信号を演算処理する論理回路とし
て例えばマイクロコンピュータ−で。

その出力信号によって、昇降シリンダ（１４１や駆動手
段（１５１を作動する電磁弁＋４３１　＋４４１が通電
　非通電制御され５またパルスモータ駆動回路（４ωに
供給するパルスの高速・低速の切換え及び供給がなされ
る。この切換は仮締を完了した段階で行なわれる。高速
パルスとは、パルスモータｆｌＧの自起動周波数以上、
低速パルスとは自起動周波数以下のパルスをいう。高速
パフレスが加えられると、パルスモータ０１は高速で回
転し、低速パルスが加えられると、低速で回転する。こ
のように仮締の段階でパルスモータ１１０１を高速で回
転するようにしたのは、ねじ蹄時間を短縮するためであ
り、本締の段階で低速で回転するようにしたのは、高精
度なｉルクコントロールを可能とする次に上記構成によ
る自動ねじ締動作を第３図に示すフローチャー計に従っ
て説明する。スタート部２＋１が作動するとパワー供給
部■が動作し、パルスモータ駆動回路（４５１にパワー
供給を開始すると同時ｔこ、トルク表示器（４１１や判
定表示部位がリセットされ、またタイマー（１１１！１
（Ｔｂｌが時間計上を開始する。パワー供給部■の平滑
コンデンサがチャージ完了し、タイマー−がタイムアツ
プすると、論理回路（４２から高速パルス列のパフレス
供給と下降指令が出て、パルスモータ０αが高速回転を
始めると共ｔこ、ねじ締機本体（５）が下降して仮締作
業を開始する。また、このとぎ同時にタイマー−が時間
計上を開始する０仮締作業に異常がなければその作業中
にタイマー（等がタイムアツプすることはないが、例え
ばキャッチャ−内でねじかねている等の異常があった場
合をこは仮締中にタイマー−がタイムアツプする。する
と、そのタイムアツプ信号に基づき論理回路（４２段０
５１の作動指令が出て、パフレスモータ＋１０１が回転
停止すると共に、駆動手段（旧が作動する。駆動手段（
１５１の作動によってキャッチャ−（７）が単独で上昇
するので、キャッチャ−（７）内でねてぃたねじは排出
される。また、これらの動作と並行してダイマー−のタ
イムアツプにより、判定表示部口に締付不良を指示する
信号が入力されるしねじ締機本体（５）の原位置復帰動
作が開始される。

但し、前記信号が判定表示部に入力されても不良表示は
ダイマー１［’ｉ＋がタイムアツプしてからでないと行
なわれない。フローチャートにおいて■は締付不良を指
示する信号を、■は原位置復帰）開始ヲ、■はタイマー
−のタイムアツプによる表示指令を示す。

一方、仮締作業に異常がなく、タイマーｈがタイムアツ
プするまでにトルクセンサーの検出トルり値が設定器例
の仮締トルク値に達し、比較器−から仮締完了信号を発
すると、タイマー（至）が時間計上を始めると共に、論
理回路＋４２から５１ 理回路＋４２から低速パルス列の供給が停止されて高速
パルス列の供給が停止され、同時に駆動手段作動指令が
発せられる。パルス列の供給停止によってパルスモータ
Ｇ１が回転停止し、駆動手段作動指令によって駆動手段
（１５１が作動する。駆動手段（旧の作動によってキャ
ッチャ−（７）が単独で上昇するので、仮締完了した時
点Ｖこおいては仮締されたねじの頭部がギャッチャーに
保持されたり、引掛かったりしていても、キャッチャ−
（７）が上昇した後はその状態が解消され、トルクセン
サー（１３１によって純粋な締付トルりのみの検出が行
なえるようになる。

仮締完了後ねじがワークになじみ、タイマー（至）がタ
イムアツプすると、論理回路＋４Ｚから低速８７７１列
の供給パフレスが発せられて、パフレスモータ０艶を自
起動周波数以下の低速で回転しっつ本締がなされる。ま
た、本締開始と同時にタイマー−と「ノが時間計上を始
める。この場合、ねじバカ等の異常を生じて未だ本締が
完了していないのにタイマー−がタイムアツプすると、
論［株］ かの異常を生じているから、上述した仮締不良パルスモ
ータ０（１か回転停止すると共に、上述した仮締不良の
場合と同様、締付不良信号■を発し、またねじ締機本体
（５１の原位置復帰動作の開始■が行なわれる。

一方、ねじｐこ異常がなく、トルクセンサー（１３の検
出トｌレク値が設定器のの本締トルク値に達すると、比
較器節から本締完了信号が発せられる。そしてこの信号
νこ基づぎ論理回路（４２１から低速パルス列の供給が
停止されて、パルスモータ（１αが回転停止する。また
、同時にタイマー−（５）がリセットされ、タイマー−
が時間計上を始める。この場合５前記本締完了信号が発
せられた時点が、タイマーＮ　、　ｔｆｆ＋がタイムア
ツプする前か後かによって本締の締付状態の正常・異常
が判別される。本締完了信号が発せられた時点がタイマ
ー−がタイムアツプする前であった場合及びタイマー［
ｆｆＪがタイムアツプした後であったの場合と同様に締
付不良信号■が発せられ、またねじ締機本体（５１の原
位置復帰動作の開始■が行なわれる。他方、本締完了信
号が発せられた時点が、タイマー−のタイムアツプ後で
且つタイマー「〕のタイムアツプ前である場合シこは、
ねじに異常がなく正常に本締されているから、タイマー
（ト）がタイムアツプするのを待って、Ａ−Ｄ変換器■
を作動させ、タイマー幣がタイムアツプした時点の１ル
クセンサー０３１の検出トルク値をディジグル変換して
表示駆動部（４〔に入力する。表示駆動部ｆ４［１はこ
の入力信号を一旦保持し判定表示部のと同一のタイミン
グで表示するよう動作する。

前記Ａ−Ｄ変換器田が作動し、変換完了出方を発すると
同時にタイマー（ホ）が時間引上を始める。そして該タ
イマー−のタイムアツプ信号によって下限利足部■が判
定動作を行なう。このの時間及びＡ−Ｄ変換時間後の時
点におけるトルクセンサー（１３）の検出トルク値が設
定器のの下限ｌ−ルク値より高いか低いかが判別される
。このように本締完了後相当な時間が経過した後の検出
トルク値を判定対象に選んだのは、これを本締完了後の
なじみ時間の延長と等価と考え、締付合否利足の最終手
段とぜんが為である。よって、この時間は前記仮締完了
及び本締完了後のなじみ時間と同様な意味をもつととも
に、時間を少し長くすることで更に応力緩和あるいはＨ
Ｉ付トルクが大きくなるあるいは温度が高くなることに
よって促進されるクリープ現象等にて締付トルクが低下
する傾向にあることも含めて考慮されている。検出トル
ク値が設定型置の下限トｌレク値より低い場合はトルク
不足であるからタイマー（５）がタイムアツプするのを
待ってその表示指令■により利足表示部■が不良表示を
行う。

これに対して検出）　／ｌ／り値が設定器■の下限トノ
ンク値よりも高い場合は、タイマー葭ｔがタイツ、アッ
プするのを待ってその表示指令■により判定表示部（２
）が締付良の表示を、表示駆動部（４０に保持された検
出ｉルク値のディジグル表示を表示器（４１１が、夫々
行なう。また、下限判定部■で上記判定が行なわれると
最終的にねじ締動作が終了するので、判定の結果が良で
あろうと不良であろうとねじ締機本体（５）の原位置復
帰動作の開始■が行なわれる。

次をこねじ締機本体（５）の原位置復帰動作を第４図の
フローチャートに基づいて説明する。ねじ締機本体（５
）の原位置復帰の開始■の条件は上述の如＜、タイマー
艶）がタイムアツプしたとぎ、或いはタイマー（駒がタ
イムアツプしてマシンタイムをオーバした時あるいは１
本締時間判定■−より異常信号を発した時である。この
開始条件により、パワー供給部（支）からパルスモータ
駆動回路（４９へのパワー供給が停止され、同時にタイ
マー−が時間引上を始める。やがてグイマー（Ｆｉ〕９ がタイムアツプし、パフレスモータ（Ｉｌの回転軸がフ
リー状態にこなると、論理回路ｆ４Ｚから上昇指令が発
せられて昇降シリンダｆ＋４１が上昇動を始める。

また前記タイマー（５）のタイムアツプによって判定表
示［シこ締付合否判定表示を行なうための指令■が発せ
られ、この時点で判定表示部口が前述した締付不良、締
件良の表示を行なう。この時、同時に表示駆動部＋４０
１に保持された検出トルク値を表示器（４１）にて表示
する０前記昇降シリンダ（１４）の上昇動によってねじ
締機本体（５）がやがて原位置に復帰すると、タイマー
−がリセツｒされ、また論理回路＋４Ｚが駆動手段（１
５１の作動解除指令を発して駆動手段（１５１を下降す
る。駆動手段（１５１の下降によってキャッチャ−（７
）が下降し、新たなねじを受入れ可能な状態ンこ復帰す
る。この場合、論理回路（４２１が上昇指令を発しても
ねじ締機本体（５）が原位置復帰せず、そノタメタイマ
ー（句がタイムアツプすると、サイ■ 一パ表示を行なう０伺、サイクｌレタイムオーＩく表示
はねじ締スタート部（２１１が作動し、ねじ締機本体１
５）が原位置から下降した後いつの時点でタイマー−が
タイムアツプしでも行なわれる。このサイクルタイムオ
ーバ表示によりねじ締機側に異常があることがわかり、
適切な修復作業を行なうことができるＯ 本実施例は、定置式単軸型の自動ねじ締機をこりいて記
載されているが、定置式多軸型の自動ねじ締機について
も同様の効果がもたらされる。

本発明に係る自動ねじ締機は、以上説明したようにねじ
を保持するキャッチャ−をドワイノく一ビツトと別個独
立して上昇動させる駆動手段を設け、該手段を仮締終了
信号に基づき仮締終了後本締開始前に作動させるよう構
成したため次σ）如き効果がある。即ち、ねじの締付ト
Ｉレクが仮Ｎｐルクに達していないが、ねじ頭部がキャ
ッチャ−をこ保持されていることによって仮締記駆動手
段の作動によるキャッチャ−の上昇動によって、ねじ頭
部の保持が解かれ、以後の本締は純粋にねじの締付トル
クを検出しながら行なうことができる。従って、高精度
なトルクコントロールが可ａ１２である。また、ねじが
全く締付けられていないでねじ頭部がキャッチャ−に引
掛かることによって仮締付トルクに達している場合には
、駆動手段の作動によるキャッチャの上昇動ｔこよって
引掛かりが解消され、ねじが排出される。従って、本締
の段階で起りがちなねじの斜め食い付ぎやねじ浮ぎ等が
未然に防止されるし５次に新たなねじの締付けを行なう
にあたっても、キャッチャ−内にねじが２個存在すると
いったことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す自動ねじ締機側面図、
＠２図は該ねじ締機の電気回路図、第３図（イ）１０１
（／Ｎは該ねじ締機のねじ締動作を説明するフローチャ
ート、第４図は該ねじ締機の原位置復帰動作を説明する
フローチャートである。 （７）・・・キャッチャ−１ （１１）・・・ドライバービット、 （Ｉ５１・・駆動手段、 特許出願人　　　日東精工株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ドライバービットの軸トルクが所定の仮締付トルりに達
   すると仮締完了信号を発し、その時点以後本締を行なう
   ようにした自動ねじ締機において、ねじを保持するキャ
   ッチャ−を前記ドライバービットと別個独立して上昇動
   させる駆動手段を設け、該手段な仮締完了信号に基づき
   仮締完了後本締開始前に作動させるよう構成したことを
   特徴とする自動ねじ締機。