JP2646445B2 - Screw fastening method and device - Google Patents
Screw fastening method and deviceInfo
- Publication number
- JP2646445B2 JP2646445B2 JP1163080A JP16308089A JP2646445B2 JP 2646445 B2 JP2646445 B2 JP 2646445B2 JP 1163080 A JP1163080 A JP 1163080A JP 16308089 A JP16308089 A JP 16308089A JP 2646445 B2 JP2646445 B2 JP 2646445B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- screw
- torque
- tightening
- drag 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 - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming 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] 本発明はモータによりねじを回転させることによりね
じを締めるねじ締め方法及び装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for tightening a screw by rotating the screw with a motor.
[従来の技術] 時計、カメラ等の精密機器、コンピュータ、ディスク
装置等の電子機器等の各種産業における組立て作業にお
いて、ねじ締め作業をもっとも基本的なものである。2. Description of the Related Art Screw assembling work is the most basic in assembling work in various industries such as precision equipment such as watches and cameras, electronic equipment such as computers and disk drives.
このねじ締め作業は以前は作業者が通常のドライバを
用いてねじをまわすことにより行われていた。しかし、
近年、作業の効率化の難点からモータによりねじをまわ
す電動ドライバが多く用いられるようになっている。Previously, this screwing operation was performed by an operator turning a screw using a normal driver. But,
2. Description of the Related Art In recent years, electric drivers that rotate a screw with a motor have been widely used because of difficulty in improving work efficiency.
ねじ締め作業において最も重要なことは、外力が加わ
っても簡単には緩まない適切な締め付け力でねじ締めを
行うことにある。人手によりねじ締めを行う場合には、
どの程度の力で締め付ければよいかを経験的に学び、熟
練者になれば極めて適切な締め付け力でねじ締め作業を
行うことができた。しかし、作業効率を一定程度以上向
上させることはできなかった。The most important thing in the screw tightening operation is to perform the screw tightening with an appropriate tightening force that does not easily loosen even when an external force is applied. When screwing by hand,
We learned empirically how much tightening power should be used, and as a skilled person, we were able to perform screw tightening work with extremely appropriate tightening force. However, the work efficiency could not be improved to a certain degree or more.
これに対し、電動ドライバを用いた場合には作業効率
を向上させることが期待できる。しかしながら、電動ド
ライバで速く締めようとすると、ねじを強く締め過ぎて
破壊してしまう可能性があり、しかも、ねじの締め付け
力を一定値にするように制御しなければならない。On the other hand, when an electric screwdriver is used, it can be expected to improve the working efficiency. However, when an electric screwdriver is used to fasten the screw, there is a possibility that the screw is over-tightened and the screw is broken, and furthermore, it is necessary to control the screw tightening force to a constant value.
このため、従来の電動ドライバでは次のような種々の
工夫をしている。For this reason, the following various measures are taken in the conventional electric driver.
モータの回転速度を速くすると、わずかなタイミング
のずれでもねじを締め過ぎて破壊してしまう。モータの
慣性モーメントが大きいほどねじを締め過ぎやすい。こ
のため、従来の電動ドライバではなるべく慣性モーメン
トの小さい小型のモータを用いるようにしている。If the rotation speed of the motor is increased, even a slight shift in timing may cause the screw to be overtightened and destroyed. The larger the moment of inertia of the motor, the easier it is to overtighten the screw. For this reason, the conventional electric driver uses a small motor having a small moment of inertia as much as possible.
一方、ねじ締め作業におけるねじ締め力はかなり高い
ものが要求されている。このため、従来の電動ドライバ
では、ねじ締めを2段階で行うようにし、ねじ締めの初
期段階では小さいモータ電流で比較的高速にモータを駆
動し、ねじ締めの最終段階ではモータ電流を大きくして
所望の大きな締め付け力になるような定電流制御に切り
換えて一定トルクで締め付けるようにしている。On the other hand, a considerably high screw tightening force in the screw tightening operation is required. For this reason, in the conventional electric screwdriver, screw tightening is performed in two stages, the motor is driven at a relatively high speed with a small motor current in the initial stage of screw tightening, and the motor current is increased in the final stage of screw tightening. The control is switched to constant current control so as to obtain a desired large tightening force, and the tightening is performed with a constant torque.
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような従来の電動ドライバの場
合、初期段階においてモータの回転速度を上げるとねじ
を締め過ぎてしまうため、ある程度以上には上げられな
いという問題があった。しかし、作業効率を上げるため
には、ねじが着座する前の初期段階でなるべく高速でね
じを回転させることが望ましい。したがって、従来は実
験データをもとにして経験と勘により調整して、ねじを
締め過ぎない範囲でいかに高速に回転させるかを決定し
ていた。しかも、締め付けるねじの種類により許容され
る回転速度が異なるため、ねじ毎に手探りの状態で調整
を行う必要があり、作業効率を更に低下させていた。[Problem to be Solved by the Invention] However, in the case of such a conventional electric screwdriver, if the rotation speed of the motor is increased in the initial stage, the screw will be overtightened, and there is a problem that the screw cannot be increased to a certain extent. Was. However, in order to increase work efficiency, it is desirable to rotate the screw as fast as possible in the initial stage before the screw is seated. Therefore, conventionally, adjustment was made based on experimental data based on experience and intuition, and how to rotate the screw at a high speed without excessively tightening the screw was determined. In addition, since the allowable rotation speed differs depending on the type of screw to be tightened, it is necessary to make adjustments in a groping state for each screw, which further reduces the working efficiency.
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、常に適
切な締め付け力で高速でねじ締めを行うことができるね
じ締め方法及び装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a screw tightening method and apparatus that can always perform screw tightening with an appropriate tightening force at high speed.
[課題を解決するための手段] 従来からねじ締めは経験と勘により行われており、ね
じ締めの力学的動作について本格的に解析したものでは
なく、基本的にどのような運動方程式に基づいてねじ締
めが行われるかについては全く不明であった。[Means for solving the problem] Conventionally, screw tightening has been performed based on experience and intuition, and it is not a full-scale analysis of the dynamic operation of screw tightening, but basically based on any equation of motion. It was unknown at all whether the screws would be tightened.
本願発明者はモータを用いたねじ締めについて力学的
な解析を行い、鋭意研究努力の結果、ねじ締め動作を適
切に表現した基本的な運動方程式を求めることに成功し
た。すなわち、ねじ締め動作の基本的な運動方程式は次
の通りである。The inventor of the present application has performed a dynamic analysis on screw tightening using a motor, and as a result of earnest research efforts, has succeeded in obtaining a basic equation of motion that appropriately expresses a screw tightening operation. That is, the basic equation of motion of the screw tightening operation is as follows.
I・d2θ/dt2=−f(θ)+g(i) ただし、Iはモータにより回転する全体の慣性モーメ
ント、θはモータの回転角、f(θ)はねじから反発さ
れる抗力トルク、iはモータの電流値、g(i)はモー
タの発生するモータトルクである。I · d 2 θ / dt 2 = −f (θ) + g (i) where I is the total moment of inertia rotated by the motor, θ is the rotation angle of the motor, and f (θ) is the drag torque repelled from the screw. , I is the current value of the motor, and g (i) is the motor torque generated by the motor.
本発明はかかる運動方程式に基づいてなされたもので
ある。本発明の原理を第1図を用いて説明する。The present invention has been made based on such an equation of motion. The principle of the present invention will be described with reference to FIG.
ねじ1は、モータ2により回転されるビット3により
締められる。回転角加速度検出手段4は、モータ2の回
転状態から回転角加速度d2θ/dt2を常に検出しており、
トルク検出手段5は、モータ2が発生するモータトルク
g(i)を検出する。モータ駆動制御手段6は、回転角
加速度検出手段4からの回転角加速度d2θ/dt2、トルク
検出手段5からのモータトルクg(i)から上述の運動
方程式を変形した運動方程式 f(θ)=−I・d2θ/dt2+g(i) に基づいて、ねじの抗力トルクf(θ)すなわち、ねじ
の締め付けトルクを演算し、抗力トルクf(θ)が目標
トルク値になった時点で停止するようにモータ2を駆動
制御する。The screw 1 is tightened by a bit 3 rotated by a motor 2. The rotation angular acceleration detection means 4 constantly detects the rotation angular acceleration d 2 θ / dt 2 from the rotation state of the motor 2,
The torque detecting means 5 detects a motor torque g (i) generated by the motor 2. The motor drive control unit 6 calculates a motion equation f (θ) obtained by transforming the above motion equation from the rotation angular acceleration d 2 θ / dt 2 from the rotation angular acceleration detection unit 4 and the motor torque g (i) from the torque detection unit 5. ) = − I · d 2 θ / dt 2 + g (i), the drag torque f (θ) of the screw, that is, the tightening torque of the screw is calculated, and the drag torque f (θ) becomes the target torque value. The drive of the motor 2 is controlled so as to stop at the time.
[作用] 本発明によれば、モータの駆動制御をねじ締めの運動
方程式に基づいて行うようにしているので、常にねじの
抗力トルクを正確に把握することができる。したがっ
て、抗力トルクが設定値になった時点でモータを停止さ
せるようにすれば、常に正確な締め付けトルクでねじを
締めることができる。[Operation] According to the present invention, since the drive control of the motor is performed based on the equation of motion of screw tightening, the drag torque of the screw can always be accurately grasped. Therefore, if the motor is stopped when the drag torque reaches the set value, the screw can always be tightened with an accurate tightening torque.
[実施例] 本発明の一実施例によるねじ締め装置を第2図に示
す。Embodiment FIG. 2 shows a screw fastening device according to an embodiment of the present invention.
本実施例では例えば直流モータ12を用いている。この
モータ12の先端にはビット14が取り付けられており、こ
のビット14によりねじ10が回転されて締められる。In this embodiment, for example, a DC motor 12 is used. A bit 14 is attached to the tip of the motor 12, and the screw 10 is rotated and tightened by the bit 14.
モータ12の後部には回転角θを検出するために例えば
エンコーダ16が取り付けられている。エンコーダ16は、
モータ12の回転軸に取り付けられた回転板に刻まれた格
子を例えば光学的に読取り、モータ12の回転角θに応じ
たパルス信号を発生するものである。At the rear of the motor 12, for example, an encoder 16 is attached to detect the rotation angle θ. The encoder 16
For example, the grating engraved on a rotating plate attached to the rotating shaft of the motor 12 is optically read, and a pulse signal corresponding to the rotating angle θ of the motor 12 is generated.
エンコーダ16からの回転角信号は微分回路18により時
間tで微分され、回転角速度dθ/dt(回転角速度ω)
が求められる。さらに、回転角速度信号は微分回路20に
より時間tで微分され、回転角加速度d2θ/dt2が求めら
れる。The rotation angle signal from the encoder 16 is differentiated at the time t by the differentiating circuit 18, and the rotation angular velocity dθ / dt (rotational angular velocity ω)
Is required. Further, the rotation angular velocity signal is differentiated at time t by the differentiating circuit 20, and the rotation angular acceleration d 2 θ / dt 2 is obtained.
微分回路20により求められた回転角加速度d2θ/dt
2は、慣性モーメントIと乗算部22により乗算され、I
・d2θ/dt2が求められる。慣性モーメントIはモータ12
により回転される全体の慣性モーメントであり、正確に
はモータ12の慣性モーメントの他にビット14やねじ10の
慣性モーメントも含むものである。しかしながら、直径
が小さい部材の慣性モーメントは無視できるほど小さい
ので、実際には慣性モーメントIはモータ12の慣性モー
メントとして差支えない。したがって、ねじ10やビット
14の種類が異なっても慣性モーメントIは同じである。Rotational angular acceleration d 2 θ / dt obtained by differentiating circuit 20
2 is multiplied by a moment of inertia I by a multiplying unit 22, and I
・ D 2 θ / dt 2 is required. The moment of inertia I is
The moment of inertia is the total moment of inertia rotated by the motor, and more precisely includes the moment of inertia of the bit 14 and the screw 10 in addition to the moment of inertia of the motor 12. However, since the moment of inertia of a member having a small diameter is negligibly small, the moment of inertia I may actually be used as the moment of inertia of the motor 12. Therefore, screw 10 or bit
The inertia moment I is the same even if the 14 types are different.
乗算部24はモータ12が発生するモータトルクg(i)
を演算する。すなわち、直流モータ12の場合、モータト
ルクg(i)はモータ電流iにトルク定数kを掛けたも
のになることが知られているので、モータ12に供給され
ている電流iにモータ12のトルク定数kを乗算して、モ
ータトルクg(i)であるk・iを求める。The multiplication unit 24 calculates the motor torque g (i) generated by the motor 12.
Is calculated. That is, in the case of the DC motor 12, since it is known that the motor torque g (i) is obtained by multiplying the motor current i by the torque constant k, the torque i of the motor 12 is reduced by the current i supplied to the motor 12. The constant k is multiplied to obtain ki which is the motor torque g (i).
減算部26は、乗算部24からのモータトルクg(i)で
あるk・iから乗算部22からのI・d2θ/dt2を減算し
て、抗力トルクf(θ) f(θ)=−I・d2θ/dt2+k・i を求める。The subtraction unit 26 subtracts I · d 2 θ / dt 2 from the multiplication unit 22 from k · i, which is the motor torque g (i) from the multiplication unit 24, to obtain a drag torque f (θ) f (θ). = −I · d 2 θ / dt 2 + k · i.
比較部28は、減算部26により求められた抗力トルクf
(θ)を設定された抗力トルク値f0と比較する。抗力ト
ルク値f0は可変抵抗器により構成されたトルク設定部29
により外部から自由に設定することができる。The comparison unit 28 calculates the drag torque f obtained by the subtraction unit 26.
(Θ) is compared with the set drag torque value f 0 . The drag torque value f 0 is determined by a torque setting unit 29 constituted by a variable resistor.
Can be set freely from outside.
比較部28により抗力トルクf(θ)が抗力トルク値f0
になったことが検知されると、ただちに検知信号をモー
タ電流切換スイッチ30に出力する。なお、抗力トルク値
f0は最終的なねじ締め時における締め付けトルクとして
定められた目標トルク値F0よりも少し低い値にするのが
望ましい。これは、実際にはモータ12を0秒又は十分短
い時間で停止できないためである。The comparing unit 28 changes the drag torque f (θ) to the drag torque value f 0.
Is detected, the detection signal is output to the motor current switch 30 immediately. The drag torque value
It is desirable that f 0 be a value slightly lower than the target torque value F 0 defined as the tightening torque at the time of final screw tightening. This is because the motor 12 cannot actually be stopped in 0 seconds or a sufficiently short time.
モータ電流切換スイッチ30は、ねじ10を締める方向に
モータ12を回転させるための定速回転制御部34から出力
されるモータ電流と、逆方向のブレーキ電流iBとを切り
換えて、モータ駆動部32に供給する。定速回転制御部34
は指示回転角速度ω0でモータ12を定速回転させるため
の電流を出力するもので、定速回転制御時のモータ電流
は最大モータ電流iRで制限され、不必要な締めつけトル
クを生じないようにしている。最初は、定速回転制御部
34からのモータ電流iRをモータ駆動部32に供給してモー
タ12を回転させるが、比較部28が抗力トルクf(θ)が
設定値f0になったこと検出すると、モータ駆動部32にブ
レーキ電流iBを供給してモータ12にブレーキをかける。Motor current change-over switch 30 is switched and a motor current output from the constant speed control unit 34 for rotating the motor 12 in the direction of tightening the screw 10, the reverse and braking current i B, the motor driving unit 32 To supply. Constant speed rotation control unit 34
Is for outputting a current for rotating the motor 12 at a constant speed at the designated rotational angular speed ω 0. The motor current during the constant speed rotation control is limited by the maximum motor current i R so that unnecessary tightening torque is not generated. I have to. First, the constant speed rotation control unit
The motor current i R from 34 is supplied to the motor drive unit 32 to rotate the motor 12. When the comparison unit 28 detects that the drag torque f (θ) has reached the set value f 0 , the motor drive unit 32 The brake current i B is supplied to apply a brake to the motor 12.
モータ駆動部32はモータ電流切換スイッチ30からの電
流によりモータ12を駆動すると共に、回転角速度dθ/d
tが零になるとモータ12への電流の供給を停止する。The motor drive unit 32 drives the motor 12 with the current from the motor current changeover switch 30 and has a rotational angular velocity dθ / d
When t becomes zero, the supply of current to the motor 12 is stopped.
次に、第3図を用いて本実施例の動作を説明する。同
図(a)はモータ電流iのタイムチャートであり、同図
(b)はモータ12の回転角速度ω(=dθ/dt)のタイ
ムチャートであり、同図(c)はねじ10の抗力トルクf
(θ)のタイムチャートである。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. 2A is a time chart of the motor current i, FIG. 2B is a time chart of the rotational angular velocity ω (= dθ / dt) of the motor 12, and FIG. f
6 is a time chart of (θ).
最初は、ねじ10のねじ頭10aは着座しておらず、モー
タ12は定速回転制御部34により定速回転制御されてお
り、回転角速度ω0で回転している。このとき、ねじ10
はまた着座していないので、その抗力トルクf(θ)
は、おねじ山とめねじ山との摩擦力のみに起因するもの
であるため、ほぼ一定の低い値である。Initially, the screw head 10a of the screw 10 is not seated, the motor 12 is rotated at a constant speed controlled by the constant-speed rotation control unit 34, it is rotated at a rotational angular velocity omega 0. At this time, screw 10
Is also not seated, so its drag torque f (θ)
Is an almost constant low value because it is caused only by the frictional force between the external thread and the internal thread.
着座する直前から回転角速度ωが徐々に低くなろうと
し、定速回転制御のためモータ電流iが大きくなるに伴
い、抗力トルクf(θ)が大きくなる。しかし、モータ
駆動部32によるモータ電流iは電流制限値iRにより制限
されているため、着座すると回転角速度ωが急激に低く
なり、抗力トルクf(θ)が急激に大きくなる。Immediately before sitting, the rotational angular velocity ω tends to gradually decrease, and as the motor current i increases for constant-speed rotation control, the drag torque f (θ) increases. However, since the motor current i of the motor drive unit 32 is limited by the current limit value i R, and seated rotational angular velocity ω becomes rapidly lowered, drag torque f (theta) increases sharply.
抗力トルクf(θ)があらかじめ設定された抗力トル
ク値f0に達すると、比較部28からの信号によりモータ電
流切換スイッチ30がブレーキ電流iBに切換えられる。す
るとモータ駆動部32は、モータ12に逆方向のブレーキ電
流iBを供給して急ブレーキをかける。When the drag torque f (θ) reaches a preset drag torque value f 0 , the motor current switch 30 is switched to the brake current i B by a signal from the comparison unit 28. Then, the motor drive unit 32 supplies the brake current i B in the reverse direction to the motor 12 to apply a sudden brake.
モータ12が停止して微分回路18から出力される回転角
速度ωが零になると、第3図(a)に示すようにモータ
駆動部32は直ちにブレーキ電流を切る。When the motor 12 stops and the rotational angular velocity ω output from the differentiating circuit 18 becomes zero, the motor drive unit 32 immediately turns off the brake current as shown in FIG.
モータ12のブレーキ期間も、モータ12は回転するの
で、抗力トルクf(θ)は設定値f0を超えて上昇し、ほ
ぼ締め付け目標トルク値F0に達した状態で停止する。Since the motor 12 also rotates during the braking period of the motor 12, the drag torque f (θ) rises beyond the set value f 0 and stops almost at the tightening target torque value F 0 .
このように本実施例によれば、ねじの抗力トルクを検
出しながらモータを駆動制御するようにしたので、抗力
トルクが設定値になった時点でモータを急停止させるよ
うにすれば、所望の締め付けトルクでねじを締めること
ができる。As described above, according to the present embodiment, the motor is driven and controlled while detecting the drag torque of the screw. Therefore, if the motor is suddenly stopped when the drag torque reaches a set value, a desired value can be obtained. Screws can be tightened with tightening torque.
従来は、ねじを締め過ぎることを防止するため、慣性
モーメントの小さいモータを使い、着座までは締め過ぎ
ない範囲に押さえる必要があった。しかるに、本実施例
によれば常に抗力トルクを正確に把握しながらねじ締め
を行うので、慣性モーメントを大きく、モータの回転角
速度を大きくしても適格なねじ締めを行うことが可能で
ある。このことにより次のような多くの利点がある。Conventionally, in order to prevent the screw from being overtightened, it was necessary to use a motor having a small moment of inertia and to keep the screw in a range where it is not overtightened until seating. However, according to the present embodiment, screw tightening is always performed while accurately grasping the drag torque, so that proper screw tightening can be performed even when the moment of inertia is increased and the rotational angular velocity of the motor is increased. This has a number of advantages:
一般に慣性モーメントが小さくモータトルクの大きな
モータは高価であるのに対し、慣性モーメントの大きな
モータは安価であるので、本実施例によれば慣性モーメ
ントの大きい安価なモータを用いることが可能になる。Generally, a motor having a small inertia moment and a large motor torque is expensive, while a motor having a large inertia moment is inexpensive. Therefore, according to this embodiment, an inexpensive motor having a large inertia moment can be used.
また、従来は慣性モーメントの影響をできるだけ押さ
えるようにしてねじ締めをしていたのに対し、本実施例
では逆に慣性モーメントの力を利用してねじ締めを行っ
ており、省エネルギーで効率的なねじ締めが行える。Conventionally, the screw is tightened to minimize the influence of the moment of inertia.In contrast, in the present embodiment, the screw is tightened by using the force of the moment of inertia. Screw can be tightened.
また、大きな慣性モーメントのモータを用いることに
より、ねじの抗力トルクが設定値に達するまえに自然に
停止して、所望のトルクでねじ締めすることができない
という事態を回避することができる。Further, by using a motor having a large moment of inertia, it is possible to avoid a situation in which the screw stops spontaneously before the drag torque of the screw reaches the set value and the screw cannot be tightened with a desired torque.
さらに、本実施例によればねじ締めの初期の段階から
高速でねじ締めを行うことができる。通常、ねじ締め作
業は着座してからの締める角度よりも、着座までねじを
回転させる角度の方が圧倒的に大きい。しかも、着座す
るまでのモータ駆動は締め付けトルクに全く影響しな
い。したがって、ねじ締め作業のトータルな時間短縮の
ためには、着座してからのねじ締め時間より着座するま
での時間を短くする方が有効である。しかし、従来はね
じの締め過ぎ防止のため着座までの期間、高速回転でき
なかった。しかるに、本実施例によれば、ねじの締め過
ぎを考慮することなく最初から高速でねじ締めを行うこ
とができるので、ねじ締め作業全体の時間を大幅に短縮
することができる。Further, according to the present embodiment, screw tightening can be performed at a high speed from the initial stage of screw tightening. Usually, in the screw tightening operation, the angle at which the screw is rotated to the seating position is overwhelmingly larger than the tightening angle after the seating operation. In addition, the driving of the motor until seating does not affect the tightening torque at all. Therefore, in order to shorten the total time of the screw tightening operation, it is more effective to shorten the time until the seating than the screw tightening time after sitting. However, conventionally, high-speed rotation could not be performed until the seat was seated in order to prevent the screw from being overtightened. However, according to the present embodiment, the screw can be fastened from the beginning without considering excessive screw tightening, so that the entire time of the screw tightening operation can be greatly reduced.
本実施例によれば従来より3〜5倍以上の角速度でね
じ締めを行うことができ、ねじ締め時間を3〜5分の1
以上に短縮することができた。According to the present embodiment, screw tightening can be performed at an angular velocity 3 to 5 times or more as compared with the related art, and the screw tightening time is reduced to 3 to 5 times.
It was able to shorten more.
本発明は上記実施例に限らず種々の変形が可能であ
る。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
上記実施例では抗力トルクが設定値に達するまでモー
タ電流を一定値にしたが、モータの駆動開始時は大きな
電流を流してできるだけ速く起動させるようにし、一定
速度になった後は電流値を小さくするようにしてもよ
い。In the above embodiment, the motor current was set to a constant value until the drag torque reached the set value.However, at the start of driving the motor, a large current was supplied to start the motor as quickly as possible, and after the speed became constant, the current value was reduced. You may make it.
また、本発明によれば抗力トルクf(θ)をモニタす
ることによってねじの着座を確実に検出できる。よって
着座した後にモータの電流を切ってg(i)=0とし、
設定トルクまで慣性力のみでねじ締めを行い、設定トル
ク値に達した時点でブレーキ手段によって停止するよう
にしてもよい。また、ねじが着座した後、抗力トルクf
(θ)が設定トルク値に達する以前にモータを停止する
か、回転角速度を減速する制御を行い、その後、慣性に
よる締め過ぎが発生しないような回転角速度で−I・d2
θ/dt2≒0の状態を維持したまま、モータの発生トルク
g(i)によりねじ締めを進行し、抗力トルクf(θ)
が設定トルク値に達した時点でモータを停止することに
よってねじ締めを行ってもよい。Further, according to the present invention, the seating of the screw can be reliably detected by monitoring the drag torque f (θ). Therefore, after seating, the current of the motor is turned off to make g (i) = 0,
The screw may be tightened only by the inertia force up to the set torque, and stopped by the brake means when the set torque value is reached. After the screw is seated, the drag torque f
Before (θ) reaches the set torque value, the motor is stopped or the control for reducing the rotational angular velocity is performed, and thereafter, −I · d 2 at a rotational angular velocity that does not cause excessive tightening due to inertia.
While maintaining the state of θ / dt 2 ≒ 0, screw tightening proceeds with the generated torque g (i) of the motor, and the drag torque f (θ)
The screw may be tightened by stopping the motor when the motor reaches the set torque value.
さらに、モータ電流値は一定値でなくとも、モータト
ルクg(i)は検出できるので、例えば定速回転制御の
ような複雑なモータ制御を行ってもよい。また、抗力ト
ルクの設定値を段階的に複数用意して比較し、各段階で
モータ制御を変え、最後に締めつけるべきトルクで停止
するようにしてもよい。Further, since the motor torque g (i) can be detected even if the motor current value is not constant, complicated motor control such as constant-speed rotation control may be performed. Further, a plurality of set values of the drag torque may be prepared in a stepwise manner and compared, and the motor control may be changed in each step so that the motor is stopped at the torque to be finally tightened.
また、上記実施例では、ねじの抗力トルクf(θ)が
目標トルク値に達する直前にモータに逆方向の電流を流
すことによりブレーキをかけたが、モータに機械的ブレ
ーキを設け、この機械的ブレーキを制御してモータにブ
レーキをかけるようにしてもよい。また、例えば、モー
タの回転軸とビットとの間にクラッチを設け、ブレーキ
をかける代わりにビットをモータから切り離してモータ
の回転力が伝わらないようにしてもよい。ビットの慣性
モーメントはモータに比べて小さいのでモータから切り
離されると、ブレーキをかけた場合と同様に直ちに停止
する。Further, in the above embodiment, the brake was applied by flowing a current in the reverse direction to the motor immediately before the drag torque f (θ) of the screw reached the target torque value. The brake may be controlled to brake the motor. Further, for example, a clutch may be provided between the rotating shaft of the motor and the bit, and instead of applying the brake, the bit may be separated from the motor so that the torque of the motor is not transmitted. Since the bit has a smaller moment of inertia than the motor, when the bit is disconnected from the motor, it stops immediately, as in the case of applying the brake.
また、基準となる抗力トルクのカーブと発生している
抗力トルクf(θ)とを比較し、連続的にモータ電流を
制御して最終的に目標トルク値になった所で停止するよ
うにしてもよい。Also, the reference drag torque curve is compared with the generated drag torque f (θ), and the motor current is continuously controlled so that the motor stops when it finally reaches the target torque value. Is also good.
また、上記実施例ではモータの回転角をエンコーダに
より検出したが、他の手段により検出してもよい。ま
た、タコメータなどを用いて直接回転角速度を検出し、
それを微分して回転角加速度を求めてもよい。さらに、
モータから直接回転角加速度を検出するようにしてもよ
い。In the above embodiment, the rotation angle of the motor is detected by the encoder, but may be detected by other means. In addition, the rotational angular velocity is directly detected using a tachometer or the like,
The rotation angular acceleration may be obtained by differentiating the difference. further,
The rotation angular acceleration may be directly detected from the motor.
また、上記実施例では制御のための演算をアナログ回
路を用いて行っているが、マイクロコンピュータ等を用
いたデジタル回路によって同様の演算を行ってもよい。Further, in the above embodiment, the calculation for control is performed using an analog circuit, but the same calculation may be performed using a digital circuit using a microcomputer or the like.
さらに、上記実施例では直流モータを用いたが、交流
モータ等の他の種類のモータを用いてもよい。Further, although a DC motor is used in the above embodiment, another type of motor such as an AC motor may be used.
[発明の効果] 以上の通り、本発明によれば、常に適切な締め付け力
で高速でねじ締めを行うことができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, screw tightening can always be performed at a high speed with an appropriate tightening force.
第1図は本発明の原理説明図、 第2図は本発明の一実施例によるねじ締め装置のブロッ
ク図、 第3図は同ねじ締め装置の動作を示すタイムチャートで
ある。 図において、 1……ねじ 2……モータ 3……ビット 4……回転角加速度検出手段 5……トルク検出手段 6……モータ駆動制御手段 10……ねじ 10a……ねじ頭 12……モータ 14……ビット 16……エンコーダ 18、20……微分回路 22、24……乗算部 26……減算部 28……比較部 29……トルク設定部 30……モータ電流切換スイッチ 32……モータ駆動部 34……定速回転制御部FIG. 1 is a view for explaining the principle of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a screw tightening device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a time chart showing the operation of the screw tightening device. In the figure, 1 ... screw 2 ... motor 3 ... bit 4 ... rotational angular acceleration detecting means 5 ... torque detecting means 6 ... motor drive control means 10 ... screw 10a ... screw head 12 ... motor 14 Bit 16 Encoder 18, 20 Differential circuit 22, 24 Multiplication unit 26 Subtraction unit 28 Comparison unit 29 Torque setting unit 30 Motor current switch 32 Motor drive unit 34 ... Constant speed rotation control unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 三郎 東京都杉並区和泉4丁目51番15号 株式 会社日本テクナート内 (72)発明者 前田 栄三 東京都港区虎ノ門2丁目10番1号 日本 鉱業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−212425(JP,A) 特開 昭59−93270(JP,A) 特開 昭58−59770(JP,A) 実開 昭63−4232(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Saburo Kojima 4-51-15 Izumi, Suginami-ku, Tokyo Inside Japan Technat Co., Ltd. (72) Eizo Maeda 2-10-1, Toranomon, Minato-ku, Tokyo Japan Mining (56) References JP-A-63-212425 (JP, A) JP-A-59-93270 (JP, A) JP-A-58-59770 (JP, A) Jpn. U)
Claims (4)
ねじを締めるねじ締め方法において、 慣性モーメントをI、前記モータの回転角をθ、前記モ
ータの電流値をiとして、前記モータの発生するモータ
トルクg(i)及び前記モータの回転角加速度d2θ/dt2
を検出しながら、運動方程式 f(θ)=−I・d2θ/dt2+g(i) に基づいてねじの抗力トルクf(θ)を演算し、前記モ
ータ停止時の前記抗力トルクf(θ)が予め設定された
目標トルク値になるように前記モータを駆動制御するこ
とを特徴とするねじ締め方法。1. A screw tightening method for tightening a screw by rotating the screw by means of a motor, wherein a moment of inertia is I, a rotation angle of the motor is θ, and a current value of the motor is i, a motor torque generated by the motor. g (i) and the rotational angular acceleration d 2 θ / dt 2 of the motor
, The drag torque f (θ) of the screw is calculated based on the equation of motion f (θ) = − I · d 2 θ / dt 2 + g (i), and the drag torque f ( a screw driving method, wherein the motor is drive-controlled so that θ) becomes a preset target torque value.
じの抗力トルクf(θ)が前記目標トルク値に達する直
前に前記モータにブレーキをかけて、前記モータの停止
時に前記ねじの抗力トルクが前記目標トルク値になるよ
うに前記ねじを締めることを特徴とするねじ締め方法。2. The screw tightening method according to claim 1, wherein the brake is applied to the motor immediately before the drag torque f (θ) of the screw reaches the target torque value, and the drag torque of the screw is stopped when the motor is stopped. Wherein the screw is tightened so that the target torque value is obtained.
ねじを締めるねじ締め装置において、 前記モータの回転角加速度d2θ/dt2を検出する回転角加
速度検出手段と、 前記モータの電流値をiとして、前記モータの発生する
モータトルクg(i)を検出するトルク検出手段と、 前記回転角加速度検出手段からの回転角加速度d2θ/dt2
及び前記トルク検出手段からのモータトルクg(i)か
ら、運動方程式 f(θ)=−I・d2θ/dt2+g(i) に基づいてねじの抗力トルクf(θ)を演算し、前記モ
ータ停止時の前記抗力トルクf(θ)が予め設定された
目標トルク値になるように前記モータを駆動制御するモ
ータ駆動制御手段と を備えたことを特徴とするねじ締め装置。3. A screw tightening device for tightening a screw by rotating the screw by a motor, wherein: a rotation angular acceleration detecting means for detecting a rotation angular acceleration d 2 θ / dt 2 of the motor; A torque detecting means for detecting a motor torque g (i) generated by the motor; and a rotational angular acceleration d 2 θ / dt 2 from the rotational angular acceleration detecting means.
And from the motor torque g (i) from the torque detecting means, a drag torque f (θ) of the screw is calculated based on the equation of motion f (θ) = − I · d 2 θ / dt 2 + g (i), And a motor drive control means for controlling the drive of the motor such that the drag torque f (θ) at the time of stopping the motor has a preset target torque value.
直前に前記ブレーキ手段により前記モータにブレーキを
かけて、前記モータの停止時に前記ねじの抗力トルクf
(θ)が前記目標トルク値になるように前記ねじを締め
ることを特徴とするねじ締め装置。4. The screw tightening device according to claim 3, further comprising a brake means for braking the motor, wherein the brake means controls the motor by the brake means immediately before the screw drag torque f (θ) reaches the target torque value. When the brake is applied and the motor stops, the drag torque f of the screw
A screw tightening device, wherein the screw is tightened so that (θ) becomes the target torque value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1163080A JP2646445B2 (en) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | Screw fastening method and device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1163080A JP2646445B2 (en) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | Screw fastening method and device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0326431A JPH0326431A (en) | 1991-02-05 |
JP2646445B2 true JP2646445B2 (en) | 1997-08-27 |
Family
ID=15766806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1163080A Expired - Lifetime JP2646445B2 (en) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | Screw fastening method and device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2646445B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004053288A1 (en) * | 2004-11-04 | 2006-05-11 | Paul-Heinz Wagner | Method for controlling a tightening behavior of a screwing device |
FR2972665B1 (en) * | 2011-03-18 | 2014-05-30 | Renault Georges Ets | METHOD FOR AUTOMATICALLY ADAPTING THE SPINDLE OF A TOOL OF A SCREW TOOL TO REACH A SETTING TORQUE BY ANTICIPATED BRAKING. |
EP3639977A4 (en) * | 2017-06-16 | 2020-07-29 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Power tool |
JP2023124687A (en) * | 2022-02-25 | 2023-09-06 | パナソニックホールディングス株式会社 | Electric tool |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63212425A (en) * | 1987-02-23 | 1988-09-05 | Nitto Seiko Co Ltd | Poor tightening detecting device for automatic screw tightening machine |
-
1989
- 1989-06-26 JP JP1163080A patent/JP2646445B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0326431A (en) | 1991-02-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3452373B2 (en) | Screw fastening device and screw fastening method | |
JPH0596429A (en) | Nut runner | |
US5353882A (en) | Screwing apparatus | |
JP2646445B2 (en) | Screw fastening method and device | |
JPH05104454A (en) | Power tool | |
JPH04336979A (en) | Power tool | |
US11839957B2 (en) | Intelligent electric tool and control method thereof | |
JP2807036B2 (en) | Automatic screw tightening method and device | |
JPH0283173A (en) | Thread fastening method | |
JPH02100882A (en) | Control method for driving motor driver | |
JP3707873B2 (en) | Tightening device | |
JPH07186063A (en) | Method and apparatus for tightening screw | |
JPH04336981A (en) | Power tool | |
JP2658487B2 (en) | Screw tightening method | |
JP2530146B2 (en) | Screw tightening device | |
JPH0343161A (en) | Driving control method for motor driver | |
KR100738468B1 (en) | Motor error prevention apparatus in eps system | |
JP2953727B2 (en) | Temporary fastening machine | |
JPH10193229A (en) | Automatic screw fastener | |
JPH0921712A (en) | Method of forming screw bond | |
JP3266051B2 (en) | Optical disk drive | |
JP3084937B2 (en) | Electric power steering device | |
JPS6186142A (en) | Screw fastening control | |
JPH081011Y2 (en) | centrifuge | |
JP3503210B2 (en) | Motor control device for electric vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090509 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090509 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100509 Year of fee payment: 13 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100509 Year of fee payment: 13 |