JP2725322B2 - ねじ締め方法 - Google Patents
ねじ締め方法Info
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- JP2725322B2 JP2725322B2 JP63296474A JP29647488A JP2725322B2 JP 2725322 B2 JP2725322 B2 JP 2725322B2 JP 63296474 A JP63296474 A JP 63296474A JP 29647488 A JP29647488 A JP 29647488A JP 2725322 B2 JP2725322 B2 JP 2725322B2
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- tightening
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- screw tightening
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、小ねじ，木ねじ，タッピングねじ等多様な
ねじに対し広範囲な締付けを精度よく実現しようとする
ねじ締め方法に関するものである。
ねじに対し広範囲な締付けを精度よく実現しようとする
ねじ締め方法に関するものである。
従来の技術 近年のねじ締め作業は、微小ねじ等のねじの多様化や
多様なワークの出現により、締付け精度が高く、締付け
トルク範囲の広い、品位の高いねじ締め作業が要求され
ている。
多様なワークの出現により、締付け精度が高く、締付け
トルク範囲の広い、品位の高いねじ締め作業が要求され
ている。
以下図面を参照しながら、従来のねじ締め装置による
ねじ締め作業を説明する。第５図はねじ締め装置の概要
を、第６図・第７図は電気的に制御された電動ドライバ
ーの例を示すものである。第６図において、１は整流器
である。２はパワートランジスタ（以下パワーTrとす
る）でモータの電力を制御する。３はドライバーモータ
で、４はモータに流れる電流を検出する検出抵抗、５は
電流判定レベル調整用ボリューム、６はその比較判定
器、７はパワーTrを駆動するトランジスタである。第７
図において、８はモータに流れる電流例を示し、９は判
定レベルで、10はねじ締め完了のレベルである。
ねじ締め作業を説明する。第５図はねじ締め装置の概要
を、第６図・第７図は電気的に制御された電動ドライバ
ーの例を示すものである。第６図において、１は整流器
である。２はパワートランジスタ（以下パワーTrとす
る）でモータの電力を制御する。３はドライバーモータ
で、４はモータに流れる電流を検出する検出抵抗、５は
電流判定レベル調整用ボリューム、６はその比較判定
器、７はパワーTrを駆動するトランジスタである。第７
図において、８はモータに流れる電流例を示し、９は判
定レベルで、10はねじ締め完了のレベルである。
以上のように構成されたねじ締め装置について、以下
その動作を説明する。まず、パワーTr2に与えられたス
タート信号によりモータ３に電力が供給されモータ３が
回転を始めると共に、エアーシリンダー11が作動して電
動ドライバー12が下降する。真空吸引パイプ13がキャッ
チャー14に押し当たり、ねじ15が吸い上げられビット16
先端に位置する。更に電動ドライバー12は下降を続けワ
ークに着座し電流が上昇し、レベル調整用ボリューム５
で設定された値９に一致すると比較器６が動作し、駆動
トランジスタ７によりパワーTr2はOFFされ、ねじ締めが
完了する。
その動作を説明する。まず、パワーTr2に与えられたス
タート信号によりモータ３に電力が供給されモータ３が
回転を始めると共に、エアーシリンダー11が作動して電
動ドライバー12が下降する。真空吸引パイプ13がキャッ
チャー14に押し当たり、ねじ15が吸い上げられビット16
先端に位置する。更に電動ドライバー12は下降を続けワ
ークに着座し電流が上昇し、レベル調整用ボリューム５
で設定された値９に一致すると比較器６が動作し、駆動
トランジスタ７によりパワーTr2はOFFされ、ねじ締めが
完了する。
又、別の従来例として、第８図・第９図は、従来のメ
カニズム的に制御された電動ドライバーの例を示すもの
で、３はモータ、17は駆動カム、18は従動カム、16は締
付け用ビット、19はトルクバネ、20はリミットスイッ
チ、15はねじである。
カニズム的に制御された電動ドライバーの例を示すもの
で、３はモータ、17は駆動カム、18は従動カム、16は締
付け用ビット、19はトルクバネ、20はリミットスイッ
チ、15はねじである。
以上のように構成されたメカ的電動ドライバーについ
て、以下その動作を説明する。第８図のモータ３に第９
図の回路のような形で電力が供給され、モータ３が回転
し、前記の従来例と同様、下降動の途中で真空吸引によ
り、ねじ15を回転するビット16先端に保持し、その後、
ねじ締めが行われる。そして、ねじ15がワークに着座
し、トルクバネ19で設定されたトルク値に達すると、駆
動カム17と従動カム18は、第８図のように各々のカムの
頭の所へ乗り上げた状態になり、リミットスイッチ20が
動作しモータ３への電力をOFFされ、ねじ締めが完了す
る。
て、以下その動作を説明する。第８図のモータ３に第９
図の回路のような形で電力が供給され、モータ３が回転
し、前記の従来例と同様、下降動の途中で真空吸引によ
り、ねじ15を回転するビット16先端に保持し、その後、
ねじ締めが行われる。そして、ねじ15がワークに着座
し、トルクバネ19で設定されたトルク値に達すると、駆
動カム17と従動カム18は、第８図のように各々のカムの
頭の所へ乗り上げた状態になり、リミットスイッチ20が
動作しモータ３への電力をOFFされ、ねじ締めが完了す
る。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような２つの従来例の構成では電
気的方法でもモータが高速回転時に短時間でレベル判定
し、モータのイナーシャなしに停止させるのは非常に難
しく締付けトルク値のバラツキが大きかったり、機構的
な方法でも細かな締付けトルク値の設定や広い範囲は難
かしく、かつメカ的に音，寿命といった問題も大きかっ
た。
気的方法でもモータが高速回転時に短時間でレベル判定
し、モータのイナーシャなしに停止させるのは非常に難
しく締付けトルク値のバラツキが大きかったり、機構的
な方法でも細かな締付けトルク値の設定や広い範囲は難
かしく、かつメカ的に音，寿命といった問題も大きかっ
た。
本発明は上記問題点に鑑み、高速で回転するモータを
制御し、締付け力一定で高精度なねじ締めをする電動ド
ライバーのねじ締付け制御装置を提供するものである。
制御し、締付け力一定で高精度なねじ締めをする電動ド
ライバーのねじ締付け制御装置を提供するものである。
課題を解決するための手段 そして上記課題を解決する本発明の技術的手段は、ね
じを締め付け可能なドライバーを駆動する駆動部の回転
と前記駆動部に流れる電流とを検出する第１の工程と、
前記検出した検出信号によりワークへの着座を検出し、
前記駆動部に逆転ブレーキをかける第２の工程と、所定
の電流制限をかけた後、所定時間、前記ワークおよびね
じに応じたトルクで前記駆動部を駆動する第３の工程
と、前記駆動部の電流を漸増し、着座状態から予め設定
された角度を締め上げる第４の工程とから構成されたも
のである。
じを締め付け可能なドライバーを駆動する駆動部の回転
と前記駆動部に流れる電流とを検出する第１の工程と、
前記検出した検出信号によりワークへの着座を検出し、
前記駆動部に逆転ブレーキをかける第２の工程と、所定
の電流制限をかけた後、所定時間、前記ワークおよびね
じに応じたトルクで前記駆動部を駆動する第３の工程
と、前記駆動部の電流を漸増し、着座状態から予め設定
された角度を締め上げる第４の工程とから構成されたも
のである。
すなわち、高速回転する電動ドライバー用モータのね
じ着座検出回路、モータ及びメカのイナーシャをころす
ための逆転ブレーキ回路及び締付け力を一定でかつ高精
度にねじ締めするための回転位置検出手段を備え、高範
囲な締付けトルクでねじ締めできるよう、電源及びモー
タの駆動回路をPWM制御する回路を設けるものである。
じ着座検出回路、モータ及びメカのイナーシャをころす
ための逆転ブレーキ回路及び締付け力を一定でかつ高精
度にねじ締めするための回転位置検出手段を備え、高範
囲な締付けトルクでねじ締めできるよう、電源及びモー
タの駆動回路をPWM制御する回路を設けるものである。
作用 この技術的手段による作用は次のようになる。モータ
が高速回転であればあるほど回転から停止への変化は大
きく、従って着座の検出が非常に短時間で実施でき、か
つ電流制限も含めた逆転ブレーキ回路によりイナーシャ
による締め過ぎ、不安定さも発生せず、その後電源及び
パワーTrを制御することにより、一旦ねじ頭のすりわり
にビット先端を回転方向に押当てて正確な着座位置を検
出し、そこからあらかじめ設定された角度を締込むこと
により、ねじ締め完了時にもイナーシャは発生せず締付
け力一定の精度よいねじ締めが実現できる。
が高速回転であればあるほど回転から停止への変化は大
きく、従って着座の検出が非常に短時間で実施でき、か
つ電流制限も含めた逆転ブレーキ回路によりイナーシャ
による締め過ぎ、不安定さも発生せず、その後電源及び
パワーTrを制御することにより、一旦ねじ頭のすりわり
にビット先端を回転方向に押当てて正確な着座位置を検
出し、そこからあらかじめ設定された角度を締込むこと
により、ねじ締め完了時にもイナーシャは発生せず締付
け力一定の精度よいねじ締めが実現できる。
実施例 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。第１図は、本発明の第１の実施例における、ねじ締
めロボットの斜視図である。第１図において、11はエア
ーシリンダー、21は減速ギヤユニット、22は組立用ロボ
ット、23はねじ供給ユニット、35は回転検出器である。
第２図は第１の実施例におけるねじ締付け制御装置の回
転ブロック図である。第２図において、24は制御用CP
U、25は制御用ソフト及びねじ締め用パターンの入ったR
OM、26はねじ締め条件を記憶するRAMである。27はチョ
ッパー式電源部、28はアナログデジタル変換器（以降A/
D変換器という）、29は電流検出変換回路、30は速度検
出着座検出回路である。31はモータのドライバー部で内
部にパワーTr32,パワーTrの制御回路33,電流検出34等を
含む。３は電動ドライバーモータ、35は回転検出器であ
る。36はねじ締めトルク値及び締付け条件等の表示部、
37はデータ入力・操作用のスイッチ、38は外部機器との
接続インターフェース回路（以降I/Fという）で、スタ
ート・ねじ締め条件39等を受け、完了・不良・トルクデ
ータ等の信号40を出力する。41はチョッパー式電源への
指令信号、42は電動ドライバーモータ３への出力電圧、
43は電動ドライバーモータ３を駆動するパワーTrの制御
信号及びブレーキ信号である。
る。第１図は、本発明の第１の実施例における、ねじ締
めロボットの斜視図である。第１図において、11はエア
ーシリンダー、21は減速ギヤユニット、22は組立用ロボ
ット、23はねじ供給ユニット、35は回転検出器である。
第２図は第１の実施例におけるねじ締付け制御装置の回
転ブロック図である。第２図において、24は制御用CP
U、25は制御用ソフト及びねじ締め用パターンの入ったR
OM、26はねじ締め条件を記憶するRAMである。27はチョ
ッパー式電源部、28はアナログデジタル変換器（以降A/
D変換器という）、29は電流検出変換回路、30は速度検
出着座検出回路である。31はモータのドライバー部で内
部にパワーTr32,パワーTrの制御回路33,電流検出34等を
含む。３は電動ドライバーモータ、35は回転検出器であ
る。36はねじ締めトルク値及び締付け条件等の表示部、
37はデータ入力・操作用のスイッチ、38は外部機器との
接続インターフェース回路（以降I/Fという）で、スタ
ート・ねじ締め条件39等を受け、完了・不良・トルクデ
ータ等の信号40を出力する。41はチョッパー式電源への
指令信号、42は電動ドライバーモータ３への出力電圧、
43は電動ドライバーモータ３を駆動するパワーTrの制御
信号及びブレーキ信号である。
以上のように構成されたねじ締付け制御装置につい
て、第１図・第２図・第３図・第４図を用いてその動作
を説明する。第３図は、本電動トライバーモータ３に流
れる電流カーブを示すもので、その値は電流検出器34,
電流検出変換回路29,A/D変換器28にて読み込まれ、かつ
第２図の回転検出器35による速度の変動も速度検出変換
回路30,A/D変換器28を通して読み込まれ、チョッパー式
電源部27と、パワーTr32をPWM制御している。あわせ
て、回転検出器35の分解能と減速ギヤユニット21の減速
比から、ビット16の回転角度もCPU24のカウンターによ
って算出でき、回転角検出が可能となっている。
て、第１図・第２図・第３図・第４図を用いてその動作
を説明する。第３図は、本電動トライバーモータ３に流
れる電流カーブを示すもので、その値は電流検出器34,
電流検出変換回路29,A/D変換器28にて読み込まれ、かつ
第２図の回転検出器35による速度の変動も速度検出変換
回路30,A/D変換器28を通して読み込まれ、チョッパー式
電源部27と、パワーTr32をPWM制御している。あわせ
て、回転検出器35の分解能と減速ギヤユニット21の減速
比から、ビット16の回転角度もCPU24のカウンターによ
って算出でき、回転角検出が可能となっている。
モータ３が起動されると第３図の起動電流44が流れ
た。ねじ15がワークに締込まれた45後、第４図の（ａ）
に示すように締付けビット16によりねじ15がワークＡに
着座するとビット16とねじ15の位置関係は第４図（ｂ）
に示すようになり、第３図の変曲点46のように電流が変
化を起こす。この変化を、第２図の回転検出器35,速度
検出着座検出回路30による回転と、電流検出器34,電流
検出変換回路29による電流の変化を読み取ることによ
り、CPU24から逆転ブレーキ指令を制御回路33にt1時間
出力すると共にモータ３の電流制限をすると第３図のブ
レーキ電流47が設定された時間流れ、その時のビット16
とねじ15の位置関係は第４図（ｃ）のようになる。次に
設定時間後ワークとねじ種類に応じた低い第１次締込み
電流値48を加え、第４図（ｄ）のようにビット16がねじ
15に再度当る時衝撃が加わらないようt2時間出力する。
次に回転検出器から出力されるパルスをCPU24でカウン
トしつつ、電動ドライバーモータ３の電流値を曲線49の
ように漸増させ、あらかじめ設定した角度に相当するパ
ルス数を出力し終えた電流値50でt3時間電動ドライバー
モータ３を駆動しモータ及びギヤのイナーシャがないよ
うに停止させる。こうしてねじ締めが完了するのであ
る。
た。ねじ15がワークに締込まれた45後、第４図の（ａ）
に示すように締付けビット16によりねじ15がワークＡに
着座するとビット16とねじ15の位置関係は第４図（ｂ）
に示すようになり、第３図の変曲点46のように電流が変
化を起こす。この変化を、第２図の回転検出器35,速度
検出着座検出回路30による回転と、電流検出器34,電流
検出変換回路29による電流の変化を読み取ることによ
り、CPU24から逆転ブレーキ指令を制御回路33にt1時間
出力すると共にモータ３の電流制限をすると第３図のブ
レーキ電流47が設定された時間流れ、その時のビット16
とねじ15の位置関係は第４図（ｃ）のようになる。次に
設定時間後ワークとねじ種類に応じた低い第１次締込み
電流値48を加え、第４図（ｄ）のようにビット16がねじ
15に再度当る時衝撃が加わらないようt2時間出力する。
次に回転検出器から出力されるパルスをCPU24でカウン
トしつつ、電動ドライバーモータ３の電流値を曲線49の
ように漸増させ、あらかじめ設定した角度に相当するパ
ルス数を出力し終えた電流値50でt3時間電動ドライバー
モータ３を駆動しモータ及びギヤのイナーシャがないよ
うに停止させる。こうしてねじ締めが完了するのであ
る。
本実施例においては、電動ドライバーモータ３として
ブラシレスDCモータを想定し、回転検出にホールセンサ
ーを想定したが、この他の実施例として、回転検出器35
にエンコーダを用いたもの（図示していない）等があ
る。
ブラシレスDCモータを想定し、回転検出にホールセンサ
ーを想定したが、この他の実施例として、回転検出器35
にエンコーダを用いたもの（図示していない）等があ
る。
発明の効果 以上のように本発明は、ねじを締め付け可能なドライ
バーを駆動する駆動部の回転と前記駆動部に流れる電流
とを検出する第１の工程と、前記検出した検出信号によ
りワークへの着座を検出し、前記駆動部に逆転ブレーキ
をかける第２の工程と、所定の電流制限をかけた後、所
定時間、前記ワークおよびねじに応じたトルクで前記駆
動部を駆動する第３の工程と、前記駆動部の電流を漸増
し、着座状態から予め設定された角度を締め上げる第４
図の工程をもうけることにより、正確な着座状態から適
切なトルクによるねじ締めを行い、最後に一定の角度を
締め上げることにより均一のねじ締めが行え締め付け力
の大幅な精度向上が実現できるともに、締付トルク制御
範囲の広がりをもった、ねじ締め電動ドライバーが実現
できる。
バーを駆動する駆動部の回転と前記駆動部に流れる電流
とを検出する第１の工程と、前記検出した検出信号によ
りワークへの着座を検出し、前記駆動部に逆転ブレーキ
をかける第２の工程と、所定の電流制限をかけた後、所
定時間、前記ワークおよびねじに応じたトルクで前記駆
動部を駆動する第３の工程と、前記駆動部の電流を漸増
し、着座状態から予め設定された角度を締め上げる第４
図の工程をもうけることにより、正確な着座状態から適
切なトルクによるねじ締めを行い、最後に一定の角度を
締め上げることにより均一のねじ締めが行え締め付け力
の大幅な精度向上が実現できるともに、締付トルク制御
範囲の広がりをもった、ねじ締め電動ドライバーが実現
できる。
第１図は本発明の第１実施例におけるねじ締め装置を組
込んだロボットの斜視図、第２図は第１実施例における
ねじ締め装置の締付け制御回路図、第３図は第２図の回
路による電動ドライバーモータの電流カーブ図、第４図
（ａ）はワークへのねじの着座の状態を示す真空吸引パ
イプの断面図、第４図（ｂ），（ｃ），（ｄ）はねじよ
り下からみたビットの平面図、第５図は従来のねじ締め
装置の側断面図、第６図は従来の電気回路図、第７図は
同電流カーブ図、第８図は従来のメカ的構成を示すビッ
トの断面図、第９図は同電気回路図である。 ３……電動ドライバーモータ、11……エアーシリンダ
ー、12……電動ドライバー、13……真空吸引パイプ、15
……ねじ、16……ビット、21……減速ギヤユニット、22
……組立用ロボット、23……ねじ供給ユニット、35……
回転検出器。
込んだロボットの斜視図、第２図は第１実施例における
ねじ締め装置の締付け制御回路図、第３図は第２図の回
路による電動ドライバーモータの電流カーブ図、第４図
（ａ）はワークへのねじの着座の状態を示す真空吸引パ
イプの断面図、第４図（ｂ），（ｃ），（ｄ）はねじよ
り下からみたビットの平面図、第５図は従来のねじ締め
装置の側断面図、第６図は従来の電気回路図、第７図は
同電流カーブ図、第８図は従来のメカ的構成を示すビッ
トの断面図、第９図は同電気回路図である。 ３……電動ドライバーモータ、11……エアーシリンダ
ー、12……電動ドライバー、13……真空吸引パイプ、15
……ねじ、16……ビット、21……減速ギヤユニット、22
……組立用ロボット、23……ねじ供給ユニット、35……
回転検出器。
Claims (1)
- 【請求項１】ねじを締め付け可能なドライバーを駆動す
る駆動部の回転と前記駆動部に流れる電流とを検出する
第１の工程と、前記検出した検出信号によりワークへの
着座を検出し、前記駆動部に逆転ブレーキをかける第２
の工程と、所定の電流制限をかけた後、所定時間、前記
ワークおよびねじに応じたトルクで前記駆動部を駆動す
る第３の工程と、前記駆動部の電流を漸増し、着座状態
から予め設定された角度を締め上げる第４の工程を有す
るねじ締め方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63296474A JP2725322B2 (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | ねじ締め方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63296474A JP2725322B2 (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | ねじ締め方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02145227A JPH02145227A (ja) | 1990-06-04 |
| JP2725322B2 true JP2725322B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=17834022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63296474A Expired - Fee Related JP2725322B2 (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | ねじ締め方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2725322B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200023018A (ko) * | 2018-08-24 | 2020-03-04 | 현대자동차주식회사 | 다층부품 체결 시스템 및 그 방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9193055B2 (en) | 2012-04-13 | 2015-11-24 | Black & Decker Inc. | Electronic clutch for power tool |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5859770A (ja) * | 1981-10-01 | 1983-04-08 | キヤノン株式会社 | ねじ締め機の電動ドライバ−の給電方法 |
| JPS6090677A (ja) * | 1983-10-25 | 1985-05-21 | 松下電器産業株式会社 | ネジ締め装置 |
-
1988
- 1988-11-24 JP JP63296474A patent/JP2725322B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200023018A (ko) * | 2018-08-24 | 2020-03-04 | 현대자동차주식회사 | 다층부품 체결 시스템 및 그 방법 |
| KR102142286B1 (ko) | 2018-08-24 | 2020-08-07 | 현대자동차 주식회사 | 다층부품 체결 시스템 및 그 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02145227A (ja) | 1990-06-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |