JPS59196134A - ネジ締め装置 - Google Patents

ネジ締め装置

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JPS59196134A
JPS59196134A JP58068701A JP6870183A JPS59196134A JP S59196134 A JPS59196134 A JP S59196134A JP 58068701 A JP58068701 A JP 58068701A JP 6870183 A JP6870183 A JP 6870183A JP S59196134 A JPS59196134 A JP S59196134A
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JP
Japan
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signal
torque
circuit
hold circuit
detector
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JP58068701A
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Takao Naito
孝夫 内藤
Yoshibumi Hara
義文 原
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B23P19/06Screw or nut setting or loosening machines
    • B23P19/065Arrangements for torque limiters or torque indicators in screw or nut setting machines
    • B23P19/066Arrangements for torque limiters or torque indicators in screw or nut setting machines by electrical means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)

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、締付はトルクの反力を検出して、その検出出
力によりネジ締付はトルク値をデジタル表示すると共に
ネジ締付は状態の良否を自動的に判別するネジ締め装置
に関するものである。
従来例の構成とその問題点 従来のネジ締め装置で、例えば直流モータを使用したネ
ジ締め装置では、モータの電機子電流を検出し・負荷が
増大すると、即ち締付はトルクが大きくなると前記電流
値も比例して犬きくなる事を利用して所定の電流値に達
するとモータの電源を遮断し、定トルクの締付けを行な
うと共に、設定電流値をトルク値に変換してデジタル表
示するものがあった。このような構成では、モータの電
根子電流値と締付はトルクの関係は静的には比例する。
しかし実際のネジ締め作業では、ネジ頭部座面が締付は
拐料面に着座するときに高速回転中のモータ電機子は急
激な減速作用を受けるため電機子の慣性力により電機子
電流値と、は関係なく締付方向にトルクが発生し、この
トルクがネ/に加わるため、電機子電流値より実際の締
付はトルク値が大きくなる。即ち電機子電流値では正確
な締付はトルク値へのデシタル表示変換はできないとい
っだ欠点があった。
丑だタッピンネジや木ネジ等では最終締付は時のトルク
値よりもネジか締付は材料にくい込む初11Jj段階の
トルク値か大きい場合がある。続刊はトルクをトルクの
最大値として扱う構成の装置では使用できないといつ/
こ欠点があった。
発明の目的 本発明は一ヒ記欠点を解消するものであり、実際の最終
締付はトルクの反力を検出して、その検出出力により続
刊はトルク値をデジタル表示スルト共にねじ締付は状態
の良否を判別するねじ締め装置を提供するも−のである
発明の構成 本発明は、駆動源と、前記駆動源からの締付はトルクを
ネジに伝達するビットと、続刊はトルりを検出するトル
ク検出器と、前記トルク検出器からの信号を増幅する前
段増幅器と、トルク検出器が無負荷状態のときの前段増
幅器からの信号をホールドするサンプルホールド回路と
、前記前段増幅器の信号をサンプルホールド回路に取込
み動作をするリセット信号回路と、前段増幅器およびサ
ンプルホールド回路からの信号を入力とし、前記二つの
(g号差を増幅する差動増幅器と、差動増幅器の信号の
最大値を保持記、憶するピークホールド回路と、前記差
動増幅器の信号をピークホールド回路に取り込み動作を
する測定信号回路と、必要続刊はトルクに応じて上限値
と下限値が設定でき、その設定値信号を出すトルク設定
器と、ピークホールド回路の信号とトルク設定器の信号
を比較し、ピークホールド回路の信号値がトルク設定器
で設定した信号値範囲内にあるかどうかを判別し、信号
を出すデシタル判定記憶回路と、ピークホールド回路の
信号をデジタル信号に変換する八−D変換回路を含むデ
ジタル表示器とから構成されており、誤動作なく、高精
度な締付はトルク値の測定と、ネジ続刊は状態の良否を
判別で、きるものである。
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。
第1図において、ネジ締め用電動トライノ・1がトルク
検出器2に固定され、トル、り検出器2はブラケット3
を介してプレート4に固定され更に上スライドブロック
5に収付けられている。エア/リンダ6はブラケット7
に固定され、ロット8の中間部に上スライドブロック5
か2個のナツト9−a、9−bにより固定されている。
10はスライドシャフトで上スライドブロック5か摺動
自在にC」:め合されている。11は電動トライバ1と
ヒツト12を継ぐジヨイントである。13はヒツトガイ
ドで下端には供給されてきたネジを保持するキャッチャ
14か固定されている。15はビットガイドブラケット
でスライドシャフト10に摺動自在にはめ合されだ下ス
ライドブロック16に固定されている。まだ下スライド
ブロック16はエアシリンダ6のロッド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
イドブロック16の間のロット8には)くネ17か設け
られており下スライドブロック16を常にナツト9−C
K付勢している。18はスライトシャフl−10を支え
るブラケットで、ブラケット7と共にシャー719に固
定されている。2Qは上スライトフ゛ロック5の下降限
ストツノくである。21は下スライドブロック16の下
降限ストツノくである。
第3図に示ず22はリミットスイッチで、スイッチブラ
ケット23によりブラケット7に固定されている・リミ
ット22のアクチェータ22−aは上スライドフロック
5と接触しており、上スライドブロック5の上限を検出
する。
次に第4図によってトルり検出器2の詳細を説明する。
ブラケット3の上にトルり検出6本体24がボルト25
により固定されている。トルク検出。
器本体24ば、軸ねじり歪が生じやすいように貫通孔2
6を設け、中空薄肉軸部27を形成している。この中空
薄肉軸部27の外fI′]lIKは歪ゲー728を貼付
けである。トルク検出器本体24の上に(はプレート2
9がボルト3Qにより固定されており、更にプレート2
9V′Cはホルダ31がボルト32により固定されてい
る。ホルダ31はトルク検出器本体24と同心上になる
ように電動ドライバ1を固定するものである。33は電
動ドライバ1の出力軸であり、貫通孔26内に設けられ
、軸受け34により回転自在に取付けられている。
35はカバーで、その下部はトルク検出器本体24にボ
ルト36で固定され、上部に(d軸受37が挿入されて
いる。捷だその軸受37の内輪はl・ルク検出器本体2
4に挿入されている。38(はコネクターで歪ゲージ2
8の信号線が接続されている。
第5図は電気回路全体のブロック図で、破線で囲−まれ
ブを部分はネジ締めトルクの測定および判定表示する回
路である。第゛6図は本発明のネジ締め装置のタイミン
グ図である。
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。
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、そのロッド8に固定されだ上スライドブロック
5も下降を始め、グレート4、ブラケット3を介してそ
こに取付けられたトルク検出器2、電動トライバ1か下
降する。丑だ下スライドブロックもバネ18によシロソ
ド8の下端のナツト9−CK付勢されているので同時に
下降し、ヒツトガイドブラケット15、ビットガイド1
3、キャッチャ14も下降する。キャッチャ14に保持
されたネジ39は締付は物40に到達し、電動トライバ
1の回1云力は出力軸33、ジヨイント11、ビット1
2を介してネジ39に伝達され、締付けζ勿40に締付
けられる。電動ドライバ1の回転力は即ち続刊はトルク
であり、その締付はトルクd反力として、ブラケット3
に暇付けられているトルク検出器本体24にホルダ31
、プレート29を介して伝達され、トルク検出器本体2
4の下部はボルト25によシ固定されているので中空薄
肉軸部27にねじれ歪を生じさせる。このねじれ歪はゲ
ージ28により電気抵抗の変化に変換され、コネクター
38を介して前段増幅器41に送られる。回転軸の外周
表面に歪ゲージが貼付けられ、このような歪ゲージの電
気抵抗の変化を応用しだトルク変換器は公知事実として
多用されている。次に第5図と第6図によって電気回路
の動作内容を説明する。
トルク検出器2の入力線に(はブリッジ電源42より基
準電圧がコネクタ38を介して印加される。
トルク検出器2の出力線からネジ締めトルクに比例した
微小信号電圧が出力される。この微小信号電圧は前段増
幅器41により増幅され、ロー・々スフィルタ回路43
により、電動ドライバ1から発生するノイスや高い周波
数の振動成分が遮断されて、サンプルホールド回路44
へ入力される。サンプルホールド回路44ばRESET
信号かONの期間中にロー・くスフイルタ43の出力電
圧を取込んでアナログ値で記憶するもので、したがって
第6図のt1〜t2の期間のトルク出力が記憶されるこ
とになる。差動増幅器45は、ロー・々スフイルタ回路
43およびサンプルホールド回路44の出力を入力とし
、これら2つの差を増幅する。差動増幅器45の出力は
電子スイッチ回路46へ入力される1゜ 電子スイッチ回路46ばM E A S信号で制御され
MEAS信号がONの時、差動増幅器45の出力をピー
クホールド回路4γへ接続し、OFFの時はQV(ホル
l−)をピークホールド回路47へ接続する切換スイッ
チとなっている。ピークホールド回路+7(dREsE
T信号がOFFの時、入力電圧をアナo外直で記憶する
もので、RESET信号が○への時、出力をoVにする
ものであ乙。
したがって、ピークホールド回路47によりMEAs信
号かONの間における前記差動増幅器45の出力の最大
値と対応するトルクのピーク値即ち第6図TPに相当す
る電圧が保持記憶される。ピークホールド回路47の出
力はピークトルクの下限値を設定する可変抵抗器48お
よび上限値を設定する可変抵抗器49で力えられる電圧
値とそれぞれ、比較器60,51で比較される。2つの
比較器50.51の出力および前記MEAS信号、RE
SET信号はデジタル判定記憶回路52に入力され、前
記2つの可変抵抗麗48.49で設定された電圧レベル
の範囲内であればOK倍信号、範囲外であればNG倍信
号MEAS信号の立下りで出力゛する。一方、ピークホ
ールド回路47の出力はA−D変換回路53にも入力さ
れ、同様にMEAS信号の立下りのタイミングで、アナ
ログデジタル変換される。したがって、数表示回路54
を介して表示器65で表示される数値は、トルクのピー
ク値に対応した値となる。
電動ドライバー制御回路56は、電動ドライバ1のモー
タを制御するとともに本発明のネジ締めトルク測定およ
び判定表示する回路へのRESET信号およびMEAS
信号を発生するものである。
第6図により詳しくその動作を説明する。作業者あるい
は他の自動機から、ネジ締めの開始を意味する5TAR
T信号を受けると、甘ず電動ドライバーのモータにネジ
締めトルク設定値に対応した電圧を印加し回転させる。
モータの速度が安定し、モータ電流が一定となシ、反力
トルクが零となるタイミングt1〜t2の間、タイマー
で管理してRESET信号を発生する。続いて、ネジが
被締結物にぐい込み始めるタイミングt3を経てからt
4〜t6のタイミングで同様にタイマーで管理したME
AS信号を生ずる。このMEAS信号がONの間に、ネ
ジが着座し、ネジの締付が完了するようにする。すると
MEAS信号のONの間の最大トルクはネジ締めトルク
となるのでピークホ−ルド回路47(Cより、その値を
保持することによりトルクピークを表示することが可能
となる。
ところで、RESET信号がONの間は、トルク検出器
2にかかる反力トルクは零である。しだがって前記第5
図のサンプルホールド回路44でこの間のトルク検出器
2の出力電圧を記憶しておき、RESET信号がOFF
の時はこの記憶した電圧とトルク検出器2の直接出力電
圧を差動増幅器45へ入力することによシ、トルク検出
器2の温度変化等を原因とするドリフト分による誤差を
相殺することが可能となる。
なお57は上記信号線を接続するためのコネクタである
以上のように本実施例によれば、続刊はトルクを反力と
して歪ゲージを用いてトルク検出器により検出している
ので、モータの慣性力等に関係なく実際にネジに負荷さ
れた正確な締付はトルクが検出でき、丑だトルク検出器
が無負荷状態のときの信号をサンプルホールド回路で記
憶しておき5次にネジ締付は時のトルク検出器からの直
接最大信号と2サンプルホ一ルド回路で記・1Mした信
−弓を差動増幅器へ入力することにより、トルク検出器
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
することができ高精度な締付はトルクの検出測定をする
ことができる。  ゛ 発明の効果 見、上のように本発明は、駆動源と、前記駆動源からの
続刊はトルクをネジに伝達するビットと、締付はトルク
を検出するトルク検出器と、前記トルク検出器からの信
号を増幅する前段増幅器と、トルク検出器が無負荷状態
のときの前段増幅器からの信号をホールトするサンプル
ホールド回路と、前記前段増幅器の信号をサンプルホー
ルド回路に取込み動作をするリセット信号回路と、前段
増幅器およびサンプルホールド回路からの信号を入力と
し、前記二つの信号差を増幅する差動増幅器と、差動増
幅器の信号の最大値を保持記憶するビークロ又−ルド回
路と、前記差動増幅器の信号をピークホールド回路に取
込み動作をする測定信号回路と、必要締付はトルクに応
じて上限値と下限値が設定てき、その設定値信号を出す
トルク設定器と、ピークホールド回路の信号とトルク設
定器の信号を比較し、ピークホールド回路の信号値がト
ルり設定器で設定した信号値範囲内にあるかどうかを判
別し、信号を出すデジタル判楚記憶回路と、ピークホー
ルド回路の信号をデジタル信号に変換するA−D変換回
路を含むデジタル表示器を設けることにより、締付はト
ルクを反力としてトルり検出器で検出しているので実際
にネジに負荷された締付はトルクが検出でき、またトル
り検出器が無負荷状態のときの信号をサンプルホールド
回路で記憶し、次にネジ締付は時のトルク検出器からの
直接最大信号と、サンプルホールド回路で記憶した信号
の差を増幅する差動増幅器へ入力することによりトルク
検出器の温度変化等を原因とするドリフト分による誤差
を相殺することができ高精度な締付はトルクの検出測定
と、ネジ締付は状態の良否を判別することかでき、その
実用的効果は大なるものが、ちる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけるネジ締め装置の要部
側面図、第2図は第1図のプレートガイドブラケット 図は同要部平面図、第4図はトルク検出器の要部断面図
、第5図は同実施例の電気回路ブロック図、第6図は同
動作タイピング図である。 1 ・・・・電動ドライバ、2・・・・・トルク検出器
、24−・・トルク検出器本体、27 ・・中空薄肉軸
部、28・・、歪ゲージ、41・・・・・・前段増幅器
、44・・・・・・サンプルホールド回路、45・・・
・差動増幅器、47 ・ピークホールド回路、48 、
 49・・・・・・可変抵抗器、50.51   比較
器、52  デジタル判定記憶回路、55・・ 表示器
、56・・・電動ドライバ制御回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図     第2図 第5図 第6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 駆動源と、前記駆動源からの締付はトルクをネジに伝達
    するビットと、締付はトルクを検出するトルク検出器と
    、前記トルク検出器からの信号を増幅する前段増幅器と
    、トルク検出器が無負荷状態のときの前段増幅器からの
    信号をホールドするサンプルホールド回路と、前記前段
    増幅器の信号をサンプルホールド回路に取込み動作をす
    るリセット信号回路と、前段増幅器およびサンプルホー
    ルド回路からの信号を入力とし、前記二つの信弓差を増
    幅する差動増幅器と、差動増幅器の信号の最大値を保持
    記憶するピークホールド回路と、前記差動増幅器の信号
    をピークホールド回路に取込み動作をする測定信号回路
    と、必要締付はトルクに応じて」二限値と下限値が設定
    でき、その設定値信号を出すトルク設定器と、ピークホ
    ールド回路の信号とトルク設定器の信号を比較し、ピー
    クホールド回路の信号値がトルク設定器で設定した信号
    値範囲内にあるかどうかを判別し、信号を出すデジタル
    判定記憶回路と、ピークホールド回路の信号をデジタル
    信号に変換するA−D変換回路を含むデジタル表示器と
    を備えたねじ締め装置。
JP58068701A 1983-04-18 1983-04-18 ネジ締め装置 Granted JPS59196134A (ja)

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