JPH03103609A - ねじ締め制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ねじ締めの際に電動ドライバの制御を行なう
ねじ締め制御装置に関し、詳細にはモータとビットとが
トーションバネを介して連結された構造を備えた電動ド
ライバの制御に関するものである。

（従来の技術） ねじ締めを行なうために従来から直流モータとこの直流
モータの回転軸に連結されたビットとを備えた電動ドラ
イバが多用されており、この電動ドライバのうち、ねじ
の着座時のショックを和げるために上記モータの回転軸
とビットとがトーションバネを介して連結された電動ド
ライバも多用されている。

ねじ締めを行なう際の上記電動ドライバの制御方法とし
て、従来は、直流モータに一定の電圧を印加することに
よりビットを回転させるトルクを得、上記モータに流れ
る電流をモニタして該電流が所定値を越えた場合に上記
モータへの電圧の印加を遮断するという方法が採用され
ている（例えば特開昭５３−３９５９９号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） 既にめねじが形威されておりそのめねじにビスを螺人す
る場合は、螺人している途中は上記モータのトルクは非
常に小さく、上記ビスの着座時に上記モータに流れる電
流が急激に増加するため、上記制御方法で十分である。

しかし、例えばプラスチック等に対するねじ締めは、主
としてタッピングねじを用い下穴にめねじを形成しなが
らねじ込むため、下穴やタッピングもねじのばらつきに
より締付時のトルクがかなり高くなることがある。この
場合、上記電動ドライバのモータに一定電圧を加えて回
転力を得る制御方法では、ねじ込みの途中のねじの頭が
浮いた状態でビットが停止するという問題点が生じてい
た。

上記問題点を解決するために上記一定電圧を高い値に設
定することも考えられ、この場合ねじ込みの途中でビッ
トが停止するという問題の発生する率は減少するが、今
度は、タッピングねじの径に比して下穴が多少広い方向
にばらついた時にめねじがつぶれてしまうという問題が
生じることになる。

本発明は、上記問題点に鑑み、ねじ締めが進み負荷が上
昇してきたときに、該負荷に負けてビットが一旦停止し
た場合にもねじ込みを再開させ、該ねじを確実に着座さ
せることのできるねじ締め制御装置を提供することを目
的とするも′のである。

（課題を解決するための手段） 本発明のねじ締め制御装置は、 ねじ締め用ビットと、負荷トルクの上昇により回転数が
低下する変速度特性を有するモータと、該モータの回転
軸と前記ビットとの間に配置され、トーションバネを介
して前記モータの回転力を前記ビットに伝達するカップ
リングとを備えた電動ドライバの制御を行なうねじ締め
制御装置において、 前記モータに流れる電流の上限値を指示する上限値指示
手段と、前記モータに流れる電流を検出して電流モニタ
信号を得る電流検出手段と、前記モータに流れる電流が
前記上限値を越えないように制限して、該モータの回転
速度を指示する速度指令信号に応じた電圧を該モータに
印加する電力供給手段と、前記モータに流れる電流が前
記上限値に達した後前記トーションバネの振動の略一周
期を経過した際に、前記上限値をこれまでの値より高い
値に変更する上限値変更手段とを備えたことを特徴とす
るものである。

（作　　用） 本発明では、前記電動ドライバのモータに流れる電流が
前記上限値に達しても、その後前記トーションバネの振
動の略一周期を経過した際に、前記上限値をこれまでの
値より高い値に変更するようにしたため、ビットが負荷
に負けて一旦停止した場合でも前記トーションバネの弾
性力に積極的に前記モータのトルクを加えて増し締めが
行なわれ、ねじの浮きが確実に防止される。

（実施態様） 以下、図面参照して本発明の実施態様について説明する
。

第１図は、本発明のねじ締め制御装置の一実施態様を表
わしたブロック図である。

速度基準回路１から電動ドライバ２のモータ２ａの回転
の開始、停止および基準の回転速度を指示する基準信号
ａが出力され加算回路３に入力される。該加算回路３で
はこの基準信号ａに後述するトルク増加信号ｄを加算し
て加算信号ｅを得、この加算信号ｅを速度指令回路４に
入力する。この速度指令回路４では、上記加算信号ｅに
応じて上記モータ２ａの実際の回転速度を指示する速度
指令信号ｂを生戊する。この速度指令信号ｂは、本発明
の電力供給手段の一態様である電力増幅回路５に入力さ
れ、該電力増幅回路５は上記速度指令信号ｂに応じた電
圧Ｖを上記モータ２ａに印加する。

ただし上記電力増幅回路５には本発明の上限値指示手段
の一態様である電流リミッタ回路６が接続されており、
上記モータｌａに流れる電流が所定の上限値以下となる
ように電流制限が行なわれている。

上記電動ドライバ２は、図に示すように、上記モータ２
ａと、ねじを回転させてねじ込みを行なうビット２ｂと
、上記モータ２ａおよび上記ビット２ｂとをトーション
バネ２ｃを介して連結するカップリング２ｄとから構成
されている。ここで、上記モータ２ａの回転軸に対する
上記ビット２ｂのねじれ角をψで表わす。

上記モータ２ａを流れる電流は、本発明の電流検出手段
の一態様である電流検出回路７によりモニタされ、電流
モニタ信号Ｃが得られる。この電流モニタ信号Ｃは上記
電流リミッタ回路６に入力され、上記のように上限値以
上の電流が上記モータｌａに流れることのないように電
流制限が行なわれる。また上記電流モニタ信号Ｃはトル
クアップ検出回路８にも入力される。このトルクアップ
検出回路８では入力された上記電流モニタ信号Ｃと、基
準値設定回路９から入力された基準値１とを比較し、上
記電流モニタ信号Ｃが上記基準値１を越えた時にねじが
着座したものと一旦仮定してトルクアップ信号ｍを出力
する。尚、このトルクアッブ信号ｍは上記電流リミッタ
回路６が作動した時、即ち上記モータ２ａに流れる電流
が上記上限値を越えた時、またはその越えた時と相前後
して出力されるように上記基準値設定回路９が調整され
ている。

上記トルクアップ信号ｍによりフリップフロップＩＯが
セットされ、このセットされたタイミングによりタイマ
１１が作動し、上記トーションバネ２ｃの振動の略一周
期に相当する時間が経過した後に加算量設定回路１２に
向けて上記トルク増加信号ｄを出力するように指示する
。上記トルク増加信号ｄは加算回路ｌ３に入力される。

該加算回路ｌ３ではリミッタ基準回路ｌ４から出力され
た、上記上限値を示すリミッタ基準信号ｎにトルク増加
信号ｄを加算して上限値信号０を出力する。この上限値
信号０は上記電流リミッタ回路６に人力され該電流リミ
ッタ回路６では上記電流モニタ信号Ｃが上限値信号０と
比較され上記モータ２ａに流れる電流が上記上限値を越
えないように上記電力増幅回路５を制御する。尚、本実
施態様では上記トルクアッブ検出回路８〜上記リミッタ
基準回路１４の各回路により、上限値変更手段の一態様
としての上限値変更回路ｌ５が構成されている。

第２図は、第１図に示したブロック図の各部の信号等の
時間変化を示した図である。この第２図を参照して第１
図に示したねじ締め制御装置の動作についてさらに説明
する。

第２図（Ａ）は、上記速度基準回路１から出力された上
記基準信号ａの時間変化を表わした図である。時刻ｔｏ
で立ち上がることにより上記モータ２ａの回転開始を指
示し、基準信号ａの値により上記モータ２ａの回転速度
を指示し、時刻ｔ１で立ち下がることにより上記モータ
２ａへの電カの遮断が指示される。

第２図（Ｂ）は、上記速度指令回路４から出力された上
記速度指令信号ｂの時間変化を表わした図である。上記
時刻ｔｏから上記トルク増加信号ｄが出力される時刻ｔ
２までの間は所定の電圧ｖ（１に保持され該トルク増加
信号ｄが出力された時刻ｔ２以降上記時刻ｔ１までの間
はより高い電？ｖ１に保持される。この電圧ｖ■及びＶ
１は電流リミッタが作動しない場合の、上記モータ２ａ
に印加される電圧と比例する。尚、本発明では上記電圧
ＶＱが十分に高い値に設定される場合、即ち、上記モー
タ２ｃが十分な高速度で回転ように設定する場合は、上
記トルクアップ検出回路８から上記トルクアップ信号ｍ
が出力された時刻ｔ２以降も電圧をＶ■からＶｌにさら
に上昇させることは必ずしも必要ではない。即ち一二の
場合、上記加算回路３は不要であって上記基準信号ａを
そのまま上記加算信号ｅとしてもよい。

第２図（Ｃ）は、上記電力増幅回路５から出力され上記
モータ２ａに入力される上記電圧Ｖの時間変化を表わし
た図、第２図（Ｄ）は、上記電流検出回路７によって得
られた上記電流モニタ信号Ｃの時間変化を表わした図、
第２図（Ｅ）は、上記モータ２ａの回転軸に対する上記
ビット２ｂのねじれ角ψの時間変化を表わした図である
。

第２図（Ｃ）に示すように上記モニタ２ａの回転開始時
刻ｔｏからねじが着座した瞬間の時刻ｔ３までの間は一
定電圧ｖ　ｏ／が上記モータ２ａに印加される。この間
第２図（Ｃ）に示すように上記モータ２ａに流れる電流
は先ず上記時刻ｔｏで突入電流が流れ、その後ねじ込み
開始時刻ｔ４まではトルクは非常に小さいため小さな電
流値が保持され、上記ねじ込み開始時刻ｔ４からねじ込
みが完了し該ねじが着座した時刻ｔ３までの間はねじ込
みの負荷トルクの上昇とともに電流値が上昇する。また
、上記ビット２ｂの上記ねじれ角ψは上記時刻ｔｏの回
転開始の後多少振動した後上記ねじれ角ψがψユ０に一
旦落ち着く。ねじ込みが開始されると（上記時刻ｔ４）
、ねじ込みが完了する時刻ｔ４までの間トルクの上昇に
伴って上記ねじれ角ψが徐々に大きくなる。

第２図（Ｄ）に示すように、ねじ込みが完了すると（上
記時刻ｔ４）トルクが急激に大きくなり、電流リミッタ
が作動して所定の上限値ｉ（Ｈに電流がクリップされ、
したがって、これとともに第２図（Ｃ）に示すように上
記電圧Ｖは多少低い値ｖｚ／に低下する。このため上記
ねじれ角ψは第２図（Ｅ）に示すように上記時刻ｔ３以
降所定の周期で振動し、時刻ｔ２において一周期となる
。

第１図に示すフリップフロップ９は上記時刻ｔ３でセッ
トされ、タイマ１０は上記時刻ｔ２でタイムアップする
ように設定される。このため上記トルク増加信号ｄが上
記時刻ｔ２で出力され、該時刻ｔ２において第２図（Ｃ
）に示すようにそれまでの上記上限値ｉ０がより高い値
ｔｌに変更される。

これによりトーションバネ２ｃの弾性力と上記モータ２
ａのトルクとが加算され、ねじをさらにねじ込む方向に
回転させる力が働くことになる。このため、もし上記時
刻ｔ３がねじが着座した時刻ではなく、上記モータ２ａ
のトルクが負荷に負けて上記ビット２ｂが一旦停止して
しまった時刻であった場合、ねじが確実に着座するよう
に上記時刻ｔ２において再度ねじ込みが行なわれる。こ
れにより、ねじ込みが途中で中断されねじの頭が浮いた
状態となることが防止される。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明のねじ締め制御装置
は、電動ドライバのモータに流れる電流が上限値に達し
た後トーションバネの振動の略一周期を経過した際に、
上記上限値をこれまでの値より高い値に変更する上限値
変更手段を備えているため、ねじ締めが進み負荷が上昇
してきたときに、該負荷に負けてビットが一旦停止して
も、ねじ込みが再開され確実にねじ込みが行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のねじ締め制御装置の一実施態様を表
わしたブロック図、 第２図は、第１図に示したブロック図の各部の信号等の
時間変化を示した図である。 １・・・速度基準回路 ２ａ・・・モータ ２ｃ・・・トーションバネ ３・・・加算回路 ５・・・電力増幅回路 ｌ５・・・上限値変更回路 ２・・・電動ドライバ ２ｂ・・・ビット ２ｄ・・・カップリング ４・・・速度指令回路 ６・・・電流リミッタ回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ねじ締め用ビットと、負荷トルクの上昇により回転数が
   低下する変速度特性を有するモータと、該モータの回転
   軸と前記ビットとの間に配置され、トーションバネを介
   して前記モータの回転力を前記ビットに伝達するカップ
   リングとを備えた電動ドライバの制御を行なうねじ締め
   制御装置において、 前記モータに流れる電流の上限値を指示する上限値指示
   手段と、前記モータに流れる電流を検出して電流モニタ
   信号を得る電流検出手段と、前記モータに流れる電流が
   前記上限値を越えないように制限して、該モータの回転
   速度を指示する速度指令信号に応じた電圧を該モータに
   印加する電力供給手段と、前記モータに流れる電流が前
   記上限値に達した後前記トーションバネの振動の略一周
   期を経過した際に、前記上限値をこれまでの値より高い
   値に変更する上限値変更手段とを備えたことを特徴とす
   るねじ締め制御装置。