JPS6090677A - Clamping device for screw - Google Patents
Clamping device for screwInfo
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- JPS6090677A JPS6090677A JP19939683A JP19939683A JPS6090677A JP S6090677 A JPS6090677 A JP S6090677A JP 19939683 A JP19939683 A JP 19939683A JP 19939683 A JP19939683 A JP 19939683A JP S6090677 A JPS6090677 A JP S6090677A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ネジ締付は時の反力トルクを検出し、その検
出出力によりネジ締めトルクを制御するとともに締付は
状態の良否を判別するネジ締め装置に関するものである
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention detects the reaction torque during screw tightening, controls the screw tightening torque based on the detected output, and determines whether the tightening condition is good or bad. This invention relates to a tightening device.
従来例の構成とその問題点
従来のネジ締め装置で直流モータを使用したものでは、
直流モータとドライバーのピントなどの回転部に生ずる
慣性ｌ・ルクの影響を受け、ネジの締付はトルクのバラ
ツキが大きいという問題点があり、この問題点を解消す
る手段として、特公昭５５−１２０９８６号公報におい
て、直流モータの印加電圧を２段階に切替えて制御する
ネジ締め装置が公知である。この方式では、ネジ締めト
ルクを検出する手段として直流モータの電流値を検出し
ているため、締付精度が良くないという問題点と、タッ
ピンネジや木ネジ等で、最終の締付はトルク値よりもネ
ジが締付は材料にくい込む初期段階のトルク値が大きい
場合において、第１段階の直流モータの印加電圧は第２
段階の印加電圧より低くしておかねば々らないだめ使用
できないという問題点があった。捷だ同様な理由で、ネ
ジが着座する捷での直流モータの回転数を高くとれない
だめ、ネジ締めに要する時間が長く々るという欠点もあ
った。Conventional configuration and its problems Conventional screw tightening devices that use a DC motor,
There is a problem in that there is a large variation in torque when tightening screws due to the influence of inertia l and torque generated in rotating parts such as the DC motor and the focus of the screwdriver.As a means to solve this problem, the No. 120986 discloses a screw tightening device that controls the voltage applied to a DC motor by switching it to two levels. With this method, the current value of the DC motor is detected as a means of detecting the screw tightening torque, so there is a problem that the tightening accuracy is not good. When the torque value is large at the initial stage when the screw is tightened into the material, the voltage applied to the DC motor in the first stage is
There was a problem in that it could not be used unless the applied voltage was lower than that of the step. For the same reason, the DC motor cannot be rotated at a high speed at the screw where the screw is seated, so it takes a long time to tighten the screw.
発明の目的
本発明は、上記従来の問題点を作１消するものであり、
実際のネジの締付トルクの反力をトルク検出器で検出し
、その検出出力をマイクロコンピュータで監視しすると
ともに直流モータの印加電圧を制御して、ネジ締めトル
クの制御を行なうネジ締め装置を提供するもので、ネジ
締めの最終トルクの表示や良否判定の機能も備えている
。Purpose of the Invention The present invention eliminates the above-mentioned conventional problems.
A screw tightening device that detects the reaction force of the actual screw tightening torque with a torque detector, monitors the detection output with a microcomputer, and controls the applied voltage of a DC motor to control the screw tightening torque. It also has functions to display the final torque of screw tightening and to judge pass/fail.
発明の構成
本発明は直流モータを使用した電動ドライバーにネジ締
付は時の反力トルクを検出できるようにトルク検出器を
固定し、トルク検出器の出力を増器で増幅した後、アナ
ログ・デジタル変換器でデジタル信号に変換し、記憶回
路と、第１の減算回路に入力し、前記の記憶回路はトル
ク検出器にがかる反力が零のタイミングで記憶動作を行
なわせ、記憶回路の出力も前記減算回路に入力して、ト
ルク検出器の実時間の出力と反力が零の時の差が減算回
路の出力となるようにし、第１の減算回路の出力と、締
付トルクの目標値を設定する第１のデジタル式の設定ス
イッチの値をトルク制御回路へ入力し、トルク制御回路
はモータの印加電圧を自由に可変できるプログラマブル
直流電源の出力電圧をネジが直属する直前のタイミング
から制御して徐々に増加させてゆき前記減算回路の出力
と前記デジタルスイッチの値が一致した時、プログラマ
ブル直流電源の出力を零にしてモータを止める手段と、
外部からのネジ締め開始信号を受けネジが直属する直前
のタイミングまでは定格電圧をモータに印加する手段を
持ち、さらに、前記増幅器の出力をピークホールド回路
へ接続し、その出力をアナログ・デジタル変換器により
デジタル値に変換し、この値と前記記憶回路の出力差を
第２の減算回路でめ、その結果を数表示するとともに、
ネジ締めトルクの上限と下限を設定する第２．第３の設
定スイッチを設け、これらの設定値と前記第２の減算回
路の出力とを比較してネジ締めトルクの良否を判定する
よう構成したネジ締め装置である。Structure of the Invention The present invention has a torque detector fixed to an electric screwdriver using a DC motor so as to be able to detect the reaction torque when tightening a screw, and after amplifying the output of the torque detector with an amplifier, analog It is converted into a digital signal by a digital converter and inputted to a storage circuit and a first subtraction circuit, and the storage circuit performs a storage operation at the timing when the reaction force applied to the torque detector is zero, and the storage circuit outputs the signal. is also input to the subtraction circuit so that the difference between the real-time output of the torque detector and the time when the reaction force is zero becomes the output of the subtraction circuit, and the output of the first subtraction circuit and the target tightening torque are The value of the first digital setting switch for setting the value is input to the torque control circuit, and the torque control circuit changes the output voltage of the programmable DC power supply that can freely vary the voltage applied to the motor from the timing immediately before the screw is applied. means for controlling and gradually increasing the output, and when the output of the subtraction circuit and the value of the digital switch match, the output of the programmable DC power supply is made zero to stop the motor;
It has means to apply the rated voltage to the motor until the timing immediately before the screw is directly applied when receiving a screw tightening start signal from the outside, and further connects the output of the amplifier to a peak hold circuit, and converts the output from analog to digital. convert it into a digital value using a second subtraction circuit, calculate the difference between this value and the output of the storage circuit using a second subtraction circuit, display the result numerically, and
The second step is to set the upper and lower limits of screw tightening torque. This screw tightening device is provided with a third setting switch and is configured to compare these set values with the output of the second subtraction circuit to determine whether the screw tightening torque is good or bad.
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。DESCRIPTION OF EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図はネジ締め装置の機構部側面図を表す。FIG. 1 shows a side view of the mechanical part of the screw tightening device.
第１図において、ネジ締め用電動ドライバ１がトルク検
出器２に固定され、トルク検出器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
取付けられている。エアシリンダ６はブラケット７に固
定され、ロッド８の中間部に上スライドブロック５が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が摺動自在
にはめ合されている。１１は電動ドライバ１とビット１
２を継ぐジヨイントである。１３はピッドガイドで下端
には供給されてきたネジを保持するキャッチャ１４が固
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１ｏに摺動自在にはめ合された下スライドブ
ロック１６に固定されている。また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１６０間のロッド８にはバネ１７が設けられており下
スライドブロック１６を常にナツト９−Ｃに付勢してい
る。１８はスライドシャフト１゜を支えるブラケットで
、ブラケット７と共にシャーン１９に固定されている。In FIG. 1, an electric screwdriver 1 for tightening screws is fixed to a torque detector 2, and the torque detector 2 is fixed to a plate 4 via a bracket 3, and further attached to an upper slide block 5. The air cylinder 6 is fixed to the bracket 7, and the upper slide block 5 is attached to the middle part of the rod 8.
It is fixed by two nuts 9-a and 9-b. 10
is a slide shaft into which an upper slide block 5 is slidably fitted. 11 is electric screwdriver 1 and bit 1
It is a joint that follows 2. Reference numeral 13 denotes a pit guide, and a catcher 14 for holding supplied screws is fixed at the lower end. A bit guide bracket 15 is fixed to a lower slide block 16 which is slidably fitted to the slide shaft 1o. In addition, the lower slide block 16 is attached to the lower end of the rod 8 of the air cylinder 6 with a nut 9-.
It is supported by C. A spring 17 is provided on the rod 8 between the nut 9-b and the lower slide block 160, and constantly biases the lower slide block 16 against the nut 9-C. A bracket 18 supports the slide shaft 1°, and is fixed to the shear 19 together with the bracket 7.
２０は上スライドブロック５の下降限ストッパである。20 is a lowering limit stopper for the upper slide block 5.
２１は下スライドブロック１６の下降限ストッパである
。21 is a lowering limit stopper of the lower slide block 16.
第２図は、第１図の電動ドライバ一部分を取外した機構
部の正面図で、リミットスイッチ２２の取付状態を表す
。リミットスイッチ２２はスイッチブラケット２３によ
りブラケット７に固定されており、その位置は」ユニに
調節可能である。上スライドブロック５が下降して所定
の位置に来るとリミットスイッチ２２がＯＮするような
構造になっている。このリミットスイッチはネジが着座
の直前タイミングでＯＮするように位置調整する。FIG. 2 is a front view of the mechanism section with a portion of the electric screwdriver shown in FIG. 1 removed, and shows how the limit switch 22 is attached. The limit switch 22 is fixed to the bracket 7 by a switch bracket 23, and its position can be adjusted unidirectionally. The structure is such that when the upper slide block 5 descends and reaches a predetermined position, the limit switch 22 is turned on. Adjust the position of this limit switch so that it turns on just before the screw is seated.
次に第３図によってトルク検出器２の詳細を説明する。Next, details of the torque detector 2 will be explained with reference to FIG.
ブラケット３の上にトルク検出器本体２４がボルト２６
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２６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の外側
には歪ゲージ２８を貼付けである。トルク検出器本体２
４の上にはプレート２９がボルト３ｏにより固定されて
おす、更にプレート２９にはホルダ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２
４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。The torque detector main body 24 is attached to the bolt 26 on the bracket 3.
Fixed by The torque detector main body 24 is provided with a through hole 26 to form a hollow thin shaft portion 27 so that axial torsional strain is likely to occur. A strain gauge 28 is attached to the outside of this hollow thin shaft portion 27. Torque detector body 2
A plate 29 is fixed onto the plate 4 by bolts 3o, and a holder 31 is further fixed to the plate 29 by bolts 32. The holder 31 is the torque detector main body 2
The electric screwdriver 1 is fixed so as to be concentric with the screwdriver 4. Reference numeral 33 denotes an output shaft of the electric screwdriver 1, which is provided in the through hole 26 and is rotatably mounted by a bearing 34.
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、上部には軸受３７が挿入されてい
る。またその軸受３７の内輪はトルク検出器本体２４に
挿入されている。３８はコネクターで歪ゲージ２８の信
号線３９が接続されている。35 is a cover, the lower part of which is fixed to the torque detector main body 24 with bolts 36, and the upper part of which a bearing 37 is inserted. Further, the inner ring of the bearing 37 is inserted into the torque detector main body 24. 38 is a connector to which a signal line 39 of the strain gauge 28 is connected.
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。The operation of the screw tightening device configured as described above will be explained below.
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に固定された上スライドブロック
５も下降を始め、プレート４、プラケット３を介してそ
こに取付けられたトルク検出器２、電動ドライバ１が下
降する。捷た下スライドブロックもバネ１８によりロッ
ド８の下端のナソ）９−ｃに付勢されているので同時に
下降し、ビットガイドブラケソ１−１５、ビットガイド
１３、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４０は締付は物４１に到達し、電動ドライ
バ１０回転力は出力軸３３、ジヨイント１１、ビット１
２を介してネジ３９に伝達され、締付は物４１に締付け
られる′０電動ドライバ１の回転力は即ち締付はトルク
であり、その締付はトルクは反力として、ブラケット３
に取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により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によシミ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たトル、り変換器は公知事実とし
て多用されている。When the air cylinder 6 descends while the electric screwdriver 1 is rotating, the upper slide block 5 fixed to the rod 8 also begins to descend, and the torque detector 2 attached thereto via the plate 4 and the placket 3, and the electric Driver 1 descends. Since the bent lower slide block is also urged by the spring 18 to the naso 9-c at the lower end of the rod 8, it descends at the same time, and the bit guide bracket 1-15, bit guide 13, and catcher 14 also descend. The screw 40 held by the catcher 14 reaches the object 41 when tightened, and the rotational force of the electric screwdriver 10 is applied to the output shaft 33, the joint 11, and the bit 1.
The rotational force of the electric screwdriver 1 is transmitted to the screw 39 through the screw 2, and the torque is transmitted to the object 41.
The holder 31 is attached to the torque detector main body 24 attached to the
, is transmitted via the plate 29, and the torque detector body 2
4 is fixed by a bolt 25, which causes torsional strain in the hollow thin-walled shaft portion 27. This torsional strain is converted into a change in stain resistance by the gauge 28 and sent to the preamplifier 41 via the connector 38. It is well known that a strain gauge is attached to the outer circumferential surface of a rotating shaft, and a torque transducer that utilizes changes in the electrical resistance of such a strain gauge is widely used.
次に第４図により実施例の制御回路の構成について説明
する。破線で囲捷れた部分が本発明の制御装置のズック
図を示す。Next, the configuration of the control circuit of the embodiment will be explained with reference to FIG. The part surrounded by the broken line shows a sketch diagram of the control device of the present invention.
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。A reference voltage is applied from a bridge power supply 42 to the input line of the torque detector 2 via a connector 38.
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４３により増幅され、ローパスフィルタ回路４４に
より、電動ドライバーのモータ１から発生するノイズや
高い周波数の振動成分が遮断されて、ピークホールド回
路４５へ入力される。ピークホールド回路４５はＲ３信
号がＯＦＦの時、入力電圧のピークをアナログ値で記憶
するもので、Ｒ３信号がＯＮの時、出力が○Ｖとなるも
のである。電子スイッチ４６は、Ｓ１信号により２つの
アナログ信号入力のいずれか一方を選択して、そのまま
の電圧を出力するスイッチ回路℃Ｓ１信号がＯＦＦの時
、前記ローパスフィルタ回路４４の出力が選択され、Ｓ
１信号がＯＮの時ピークホールド回路４５の出力が選択
される。４８はＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）と入出力インターフェイス
回路を持ち、演算機能を備えたマイクロコンピュータ（
以下マイコンと略す）である。A minute signal voltage proportional to the screw tightening torque is output from the output line of the torque detector 2. This minute signal voltage is amplified by a preamplifier 43, and is input to a peak hold circuit 45 after noise and high frequency vibration components generated from the motor 1 of the electric driver are blocked by a low-pass filter circuit 44. The peak hold circuit 45 stores the peak of the input voltage as an analog value when the R3 signal is OFF, and outputs ○V when the R3 signal is ON. The electronic switch 46 is a switch circuit that selects one of the two analog signal inputs based on the S1 signal and outputs the same voltage. When the S1 signal is OFF, the output of the low-pass filter circuit 44 is selected, and the S
When the 1 signal is ON, the output of the peak hold circuit 45 is selected. 48 is ROM (read only memory), RAM
(random access memory), input/output interface circuit, and a microcomputer (
(hereinafter abbreviated as microcomputer).
電子スイッチ４６によし選択された信号は、アナログ・
デジタル変換回路４７（以下Ａ−Ｄ変換回路と略す）に
入力され、デジタル信号となって、マイコンに入力され
る。The signal selected by the electronic switch 46 is analog
The signal is input to a digital conversion circuit 47 (hereinafter abbreviated as an A-D conversion circuit), becomes a digital signal, and is input to a microcomputer.
したがって、マイコンは、電子スイッチの制御信号Ｓ１
を制御し、トルクのピーク値が と刻々と変化するトル
クの値を切換えて取込むことができる。またＡ−Ｄ変換
の開始は、マイコン４８からのＡＤＳＴ信号の立上りの
タイミングで行なわれ、Ａ−Ｄ変換が完了するとＡＤＥ
ＮＤ信号が出力される。Therefore, the microcomputer outputs the control signal S1 of the electronic switch.
It is possible to control and take in the torque value, which changes moment by moment, such that the peak torque value is . Further, the start of A-D conversion is performed at the timing of the rise of the ADST signal from the microcomputer 48, and when the A-D conversion is completed, the ADE
An ND signal is output.
一方、４９は直流電圧出力の実効値を可変することので
きるプログラマブル直流電源で、電動ドライバーのモー
タ１の印加電圧ＶＭを可変するだめのものである。数表
示回路５０は、マイコン死により制御され、トルクのピ
ーク値をデジタル表示するものである。設定スイッチ５
１は、ネジ締めトルクの目標値や上限呟、下限値などを
デジタル値として作業者が設定するだめのものである。On the other hand, 49 is a programmable DC power supply that can vary the effective value of DC voltage output, and is used to vary the voltage VM applied to the motor 1 of the electric screwdriver. The numerical display circuit 50 is controlled by a microcomputer and digitally displays the peak value of torque. Setting switch 5
1 is for the operator to set the target value, upper limit value, lower limit value, etc. of the screw tightening torque as digital values.
前記エアーシリンダ６はマイコン４８により、リレー５
２を介して制御される。またコネクタ３８ｃを介して、
外部からの制御信号として５ＴＡＲＴ。The air cylinder 6 is connected to the relay 5 by the microcomputer 48.
2. Also, via the connector 38c,
5TART as an external control signal.
５ＴＯＰ、ＭＥＡＳがマイコン４８に入力されている。5TOP and MEAS are input to the microcomputer 48.
なお３８．３８ａ 、３８ｂ 、３８ｃはコネクタを示
す。Note that 38.38a, 38b, and 38c indicate connectors.
次に本発明の動作内容について、第５図により詳しく説
明する。作業者あるいは他の自動機からネジ締めの開始
を合図する５ＴＡＲＴ信号を受取ると、まずマイコン４
８は、エアーシリンダ６をＯＮするとともに、プログラ
マブル［百流電源４９に定格電圧ｖＲに設定し、電動ド
ライバ１のモータを高速回転させる。電子スイッチ４６
の制御信号Ｓ１はＯＦＦにし、トルク検出器２４の実時
間の値がＡ−Ｄ変換器４７を介して入力できるようにす
る。丑た数表示回路５０およびネジの締付は結果として
、ピークトルクが設定スイッチで設定されたトルクの上
限値と下限値の間にあるかどうかの判定結果○に／ＮＧ
信号もリセットする〇モータが回転し、その速度が安定
してモータ電流が一定となり反力トルクが零となるタイ
ミングｔ４〜ｔ３の間の任意のタイミングｔ２ をタイ
マーＴ１ で管理して、マイコン４８はトルクが雰の時
のローパスフィルタ回路４４の出力であるトルク出力ｖ
０ を記憶する。つづいて、ネジが被締結物にくい込み
始めるタイミングｔ３ を経てから、前記リミットスイ
ッチ２２より、ネジが着座の直前であることを示すリミ
ットスイッチのＭＥＡＳ信号がタイミングｔ４で出力さ
れる。するとマイコン４８は、プログラマブル直流電源
４９の出力ｖＭを零にし、モータの両端子間を短絡して
急速停止させる。この間でもネジは締付けられている。Next, the operation of the present invention will be explained in detail with reference to FIG. When receiving the 5TART signal from the operator or other automatic machine to signal the start of screw tightening, the microcomputer 4
8 turns on the air cylinder 6, sets the programmable [100 current power supply 49] to the rated voltage vR, and rotates the motor of the electric driver 1 at high speed. electronic switch 46
The control signal S1 is turned OFF so that the real-time value of the torque detector 24 can be inputted via the AD converter 47. As a result of the number display circuit 50 and the tightening of the screws, the judgment result is ○/NG whether the peak torque is between the upper and lower limits of torque set by the setting switch.
The signal is also reset. The microcomputer 48 manages an arbitrary timing t2 between timing t4 and t3 when the motor rotates, its speed becomes stable, the motor current becomes constant, and the reaction torque becomes zero, using the timer T1. Torque output v, which is the output of the low-pass filter circuit 44 when the torque is
Store 0. Subsequently, after timing t3 when the screw starts to sink into the object to be fastened, the limit switch 22 outputs a MEAS signal of the limit switch at timing t4, which indicates that the screw is about to be seated. Then, the microcomputer 48 makes the output vM of the programmable DC power supply 49 zero, short-circuits both terminals of the motor, and quickly stops the motor. The screws are still tightened during this time.
タイミングｔ４から一定時間間隔経だｔ５の時点でリセ
ット信号Ｒ８を出力して、ピークホールド回路４６の出
力をＯ■にする。一方プログラマブル直流電源の出力電
圧ｖＭを目標のネジ締めトルクを発生するのに必要な電
圧の約％程度の電圧Ｖｓに設定する。するとモータは低
い回転数でネジを締付けてゆく。やがて、タイミング七
〇になると、ネジが着座し、トルク出力Ｖは急激に増加
する。At time t5, which is a fixed time interval after timing t4, a reset signal R8 is output, and the output of the peak hold circuit 46 is set to O■. On the other hand, the output voltage vM of the programmable DC power supply is set to a voltage Vs that is approximately % of the voltage required to generate the target screw tightening torque. The motor then tightens the screw at a low rotation speed. Eventually, at timing 70, the screw is seated and the torque output V increases rapidly.
マイコン４８は、Ａ−Ｄ変換回路４７に対しタイミング
ｔ５の時点から短い周期でＡ−Ｄ変換開始信号ＡＤＳＴ
を与え、常時このトルク出力Ｖを監視する。このトルク
出力Ｖが設定締付トルクの約％程度の値ｖ１ を超過し
た時点ｔ６において、マイコン４８はプログラマブル直
流電源４９の出力■Ｍを一定時間間隔（ΔＴ）で直線的
に増加させてゆく。すでに着座しているのでネジは徐々
に締付けられる。トルク出力が所定の締付トルク値かに
なるまで、マイコン４８はＡ−Ｄ変換回路４７の出力を
監視を続け、目標の締付トルクＶａ となったｔ７のタ
イミングでプログラマブル直流電源の出力ｖＭを零にす
るとともにモータへの電圧印加を停止する。The microcomputer 48 sends an A-D conversion start signal ADST to the A-D conversion circuit 47 in short cycles from timing t5.
is given, and this torque output V is constantly monitored. At time t6 when this torque output V exceeds a value v1 of approximately % of the set tightening torque, the microcomputer 48 linearly increases the output M of the programmable DC power supply 49 at fixed time intervals (ΔT). Since it is already seated, the screws are gradually tightened. The microcomputer 48 continues to monitor the output of the A-D converter circuit 47 until the torque output reaches a predetermined tightening torque value, and at timing t7 when the target tightening torque Va has been reached, the microcomputer 48 changes the output vM of the programmable DC power supply. At the same time, the voltage application to the motor is stopped.
ｔ７ の時点から若干の待ち時間を経て、タイミングｔ
８てマイコン４８はＳｌ をＯＮし、Ａ−Ｄ変換回路４
７の入力側を電子スイッチ４６によりピークホールド回
路４５に変え、再び若干の待ち時間をとり、タイミング
ｔ９ でトルク出力のピーク値がを入力する。マイコン
４８はＶｐ と前記ｖ０の差即ち（ｖｐ−ｖ。）の値を
ピークトルク値として数表示回路５０へ出力する。さら
にこの（ｖｐＶｏ）の値を判定して○に／ＮＧ信号も出
力する。既に述べたようにＶ の値はトルク検出器２に
かかる反りトルクが零の時の値であるｏしたがって、（
ｖｐ−ｖｏ）とすることにより、トルク検出器２や前段
増幅器４３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る。一方、スタート時点から
着座の直前までの間はモータに定格電圧が印加されてい
るため高速のネジ締めができるとともに、ネジが締付は
材料にくい込む時のトルクが大きくても問題なくネジ締
めできる。After some waiting time from t7, timing t
8, the microcomputer 48 turns on Sl, and the A-D conversion circuit 4
The input side of 7 is changed to the peak hold circuit 45 by the electronic switch 46, and after waiting for some time again, the peak value of the torque output is inputted at timing t9. The microcomputer 48 outputs the difference between Vp and v0, that is, the value (vp-v), to the number display circuit 50 as a peak torque value. Furthermore, the value of this (vpVo) is determined and a /NG signal is also outputted. As already mentioned, the value of V is the value when the warping torque applied to the torque detector 2 is zero. Therefore, (
vp-vo), it is possible to cancel out errors due to drift caused by temperature changes in the torque detector 2 and the front-stage amplifier 43. On the other hand, since the rated voltage is applied to the motor from the time of start until just before seating, it is possible to tighten screws at high speed, and the screws can be tightened without any problem even if the torque is large when digging into the material. .
そして、ネジの直前にモータを止め、その後マイコンが
プログラマブル直流電源を制御し、徐々にモータの印加
電圧を高くすることにより、低速回転でネジ締めを行な
う。その結果、モータの慣性の影響がなくなり、ネジ締
めトルクのバラツキの少ない正確なネジ締めが可能とな
る。捷だネジの着座直前寸でモータを高速回転させるの
でネジが材料にくい込んだ後の時間を短縮できる。Then, the motor is stopped just before the screw is tightened, and then the microcomputer controls the programmable DC power supply to gradually increase the voltage applied to the motor, thereby tightening the screw at a low speed. As a result, the influence of the inertia of the motor is eliminated, and accurate screw tightening with less variation in screw tightening torque becomes possible. Since the motor is rotated at high speed just before the screw is seated, the time required for the screw to sink into the material can be shortened.
以上のように動作させるだめのマイクロコンピュータの
概略フローチャートを第６図に示す。なお、タイミング
ｔ４は外部からのＭＥＡＳ信号により検出したがマイコ
ン４８に」：リタイマーでｔ。FIG. 6 shows a schematic flowchart of the microcomputer that operates as described above. Incidentally, the timing t4 was detected by an external MEAS signal, but the microcomputer 48: t was detected by the retimer.
からｔ４までの時間を管理することに」＝っでも同様な
制御が可能である。寸だＡ−Ｄ変換器を２つ設ケ、ピー
クホールド回路４５とローパスフィルタ回路４４の出力
を独立してＡ−Ｄ変換するような構成とし電子スイッチ
４６をなくすことも可能である。Similar control is possible for managing the time from t4 to t4. It is also possible to eliminate the electronic switch 46 by providing two analog-to-digital converters and converting the outputs of the peak hold circuit 45 and the low-pass filter circuit 44 independently.
発明の効果
本発明によればまず、ネジ締めトルクを電動ドライバに
固定したトルク検出器で反力として測定し、トルク検出
器の反力が零であるタイミングで、トルク検出器の信号
出力をＡ−Ｄ変換してマイクロコンピュータが記憶し、
ネジ締め制御時に、トルク検出器の信号出力とこの記憶
した値との差の値をネジ締めトルクとすることによりネ
ジ締めトルクの測定精度が向上できた。次にプログラマ
ブル電源をマイクロコンピュータで制御しネジの着座の
直前寸で電動ドライバのモータに定格電圧を印加し、着
座の直前に−たんモータを急速停止させ、つづいて、徐
々にモータの印加電圧を上昇させながら、ゆっくりと締
付けるとともに前記トルク検出器の信号出力をマイクロ
コンピュータで監視し、この信号出力があらかじめ設定
された締付トルクとなった時、電動ドライバーのモータ
を停止させるような制御を行なうことにより、ネジ締め
時間が短縮でき、かつ、締付はトルクのバラツキが少な
く、高精度のネジ締めが行なえるように彦った。Effects of the Invention According to the present invention, first, the screw tightening torque is measured as a reaction force by a torque detector fixed to an electric screwdriver, and at the timing when the reaction force of the torque detector is zero, the signal output of the torque detector is changed to A. -D converted and stored in the microcomputer,
During screw tightening control, the measurement accuracy of the screw tightening torque can be improved by using the difference between the signal output of the torque detector and this stored value as the screw tightening torque. Next, the programmable power supply is controlled by a microcomputer, and the rated voltage is applied to the motor of the electric screwdriver just before the screw is seated, the motor is stopped quickly just before the screw is seated, and then the voltage applied to the motor is gradually reduced. While raising the screwdriver, slowly tighten it while monitoring the signal output of the torque detector with a microcomputer, and when this signal output reaches a preset tightening torque, control is performed to stop the motor of the electric screwdriver. As a result, the screw tightening time can be shortened, and there is less variation in tightening torque, allowing highly accurate screw tightening.
さらにネジ締めのピークトルクをピークボールド回路で
アナログ値として記憶し、Ａ−Ｄ変換した値と前記トル
ク検出器の反力が零の時との差をめ、その差が設定スイ
ッチで設定されたネジ締めトルクの上限、下限値と比較
できるようにして、正確々ネジ締め結果の判定も行なう
ことが可能になった。Furthermore, the peak torque of screw tightening was memorized as an analog value using a peak bold circuit, the difference between the A-D converted value and the value when the reaction force of the torque detector was zero was determined, and the difference was set using a setting switch. By making it possible to compare the upper and lower limits of the screw tightening torque, it is now possible to accurately judge the screw tightening results.
第１図は本発明の一実施例におけるネジ締め装置の機構
部の側面図、第２図は第１図から電動ドライバ一部分を
取外しだ機構部の正面図、第３図はトルク検出器の機構
部の断面図、第４図は同実施例の制御回路ブロック図、
第５図は同動作タイミング図、第６図（−） 、 （ｂ
）は同マイクロコンピュータのフローチャート図である
。
１・・・・・・電動ドライバ、２・・・・・トルク検出
器、２２・・・・・リミソトスイッチ、２４・・・・・
・トルク検出器本体、２ア・・・・・中空薄肉軸部、２
８・・・・・・歪ゲージ、４２・・・ブリッジ電源、４
３・・・・・前段増幅器、石・・・・・ピークホールド
回路、４７・・・Ａ−Ｄ変換回路、４８・・・・マイク
ロコンピュータ、４９・・・・・プログラマブル直流電
源、５ｏ・・・・数表示回路、５１・・・・設定スイッ
チ。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図
第３図
第４図
第５図
第６図
（ＯＪ）
第６図
ｔｈ＋Fig. 1 is a side view of the mechanism of a screw tightening device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a front view of the mechanism with a part of the electric screwdriver removed from Fig. 1, and Fig. 3 is the mechanism of the torque detector. FIG. 4 is a control circuit block diagram of the same embodiment.
Figure 5 is a timing diagram of the same operation, Figure 6 (-), (b
) is a flowchart diagram of the same microcomputer. 1...Electric screwdriver, 2...Torque detector, 22...Rimisoto switch, 24...
・Torque detector body, 2A...Hollow thin-walled shaft part, 2
8...Strain gauge, 42...Bridge power supply, 4
3...Pre-stage amplifier, Stone...Peak hold circuit, 47...A-D conversion circuit, 48...Microcomputer, 49...Programmable DC power supply, 5o... ...Number display circuit, 51...Setting switch. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 (OJ) Figure 6 th+
Claims (2)
に伝達するビットと、締付トルクを反力として検出する
トルク検出器と、トルク検出器の信号を増幅する増幅器
と増幅器の出力をデジタル値に変換するアナログ・デジ
タル変換器と、前記トルク検出器の受ける反力トルクが
零の時のアナログ・デジタル変換器の出力を記憶する記
憶手段と、ネジ締付トルクの目標値をデジタル値で設定
するための第１の設定スイッチと、直流電圧出力をデジ
タル入力信号により可変できるプログラマブル直流電源
と、ネジ締め中における前記アナログ・デジタル変換器
の出力と前記記憶手段の記憶値との差を計算する第１の
減算回路と、ネジの着座直前のタイミングを検出する直
属前検出手段と前記第１の減算回路と前記第１の設定ス
イッチの目標値を比較して一致信号を出する第１の比較
回路と外部装置からのネジ締め開始信号を受け、前記着
座前検出手段の出力を受信するまで前記プログラマブル
直流電源の出力を前記直流モータの定格電圧を印加する
第１のトルク制御回路と、前記着座前検出手段の出力を
受け、前記プログラマブル直流電源の出力がネジ締め目
標トルクの数分の１のトルクを直流モータが発生するだ
めの値となるよう設定し、前記第１の減算回路の出力を
監視してネジが着座するタイミングを検出する直属検出
手段と、直属検出手段の出力を受け、前記第１の比較回
路の一致信号が出るまで前記プログラマブル直流電源の
出力を漸次増加させる第２のトルク制御回路を備えたネ
ジ締め装置。(1) A DC motor, a bit that transmits the tightening torque from the DC motor to the screw, a torque detector that detects the tightening torque as a reaction force, an amplifier that amplifies the torque detector signal, and a digital output of the amplifier. an analog-to-digital converter for converting into a value, a storage means for storing the output of the analog-to-digital converter when the reaction torque received by the torque detector is zero, and a target value for the screw tightening torque as a digital value. A first setting switch for setting, a programmable DC power supply whose DC voltage output can be varied by a digital input signal, and calculating the difference between the output of the analog-to-digital converter and the value stored in the storage means during screw tightening. a first subtraction circuit for detecting a timing immediately before the screw is seated; and a first subtraction circuit for comparing a target value of the first setting switch with a target value of the first setting switch and outputting a matching signal. a first torque control circuit that receives a screw tightening start signal from a comparison circuit and an external device and applies the output of the programmable DC power supply to the rated voltage of the DC motor until receiving the output of the pre-seating detection means; In response to the output of the pre-seating detection means, the output of the programmable DC power supply is set to a value that the DC motor should generate, which is a fraction of the screw tightening target torque, and the output of the first subtraction circuit is set. direct detection means for detecting the timing of seating of the screw by monitoring the timing of the screw seating; and a second direct detection means for receiving the output of the direct detection means and gradually increasing the output of the programmable DC power supply until a match signal is output from the first comparison circuit. Screw tightening device with torque control circuit.
に伝達するビットと、締付トルクを反力として検出する
トルク検出器と、トルク検出器の信号を増幅する増幅器
と増幅器の出力をデジタル値に変換するアナログ・デジ
タル変換器と前記トルク検出器の受ける反力トルクが零
の時のアナログ・デジタル変換器の出力を記憶する記憶
手段と、ネジ締付トルクの目標値をデジタル値で設定す
るだめの第１の設定スイッチと、直流電圧出力をデジタ
ル入力信号により可変できるプログラマブル直流電源と
、ネジ締め中における前記アナログ・デジタル変換器の
出力と前記記憶手段の記憶値との差を割算する第１の減
算回路と、ネジの着座直前のタイミングを検出する直属
前検出手段と前記第１の減算回路と前記第１の設定スイ
ッチの目標値を比較して一致信号を出する第１の比較回
路と、外部装置からのネジ締め開始信号を受け、前記着
座前検出手段の出力を受信するまで前記プログラマブル
直流電源の出力を前記直流モータの定格電圧を印加する
第１のトルク制御回路と、前記着座前検出手段の出力を
受け、前記プログラマブル直流電源の出力がネジ締め目
標トルクの数分の１のトルクを直流モータが発生するだ
めの値となるよう設定し、前記第１の減算回路の出力を
監視してネジが着座するタイミングを検出する直属検出
手段と、直属検出手段の出力を受け、前記第１の比較回
路の一致信号が出るまで前記プログラマブル直流電源の
出力を漸次増加させる第２のトルク制御回路を、前記増
幅器の出力の最大値をデジタル値に変換し記憶するピー
クホールド回路と、前記着座前検出手段の出力を受けピ
ークホールド回路のリセット信号を発生するリセット回
路と、前記ピークホールド回路の出力と前記記憶手段と
の差を計算する第２の減算回路と、第２の減算回路の出
力を表示する数表示回路と、ネジ締めトルクの上限値と
下限値をデジタル値で設定するだめの第２、第３の設定
スイッチと、前記第２の減算器の出力と第２．第３の設
定スイッチとを比較し、ネジ締めトルクの良・不良を判
定する第２の比較回路を備えたネジ締め装置。(2) A DC motor, a bit that transmits the tightening torque from the DC motor to the screw, a torque detector that detects the tightening torque as a reaction force, an amplifier that amplifies the torque detector signal, and a digital output of the amplifier. an analog-to-digital converter for converting into a value, a storage means for storing the output of the analog-to-digital converter when the reaction torque received by the torque detector is zero, and a target value for the screw tightening torque is set as a digital value. A first setting switch of the terminal, a programmable DC power supply whose DC voltage output can be varied by a digital input signal, and dividing the difference between the output of the analog-to-digital converter and the value stored in the storage means during screw tightening. a first subtraction circuit for detecting a timing immediately before the screw is seated; and a first subtraction circuit for comparing a target value of the first setting switch with a target value of the first setting switch and outputting a matching signal. a comparison circuit; a first torque control circuit that receives a screw tightening start signal from an external device and applies the output of the programmable DC power supply to the rated voltage of the DC motor until receiving the output of the pre-seating detection means; In response to the output of the pre-seating detection means, the output of the programmable DC power supply is set to a value at which the DC motor should generate a torque that is a fraction of the screw tightening target torque, and the output of the first subtraction circuit is direct detection means for monitoring the output and detecting the timing when the screw is seated; and a second direct detection means for receiving the output of the direct detection means and gradually increasing the output of the programmable DC power supply until a match signal is output from the first comparison circuit. The torque control circuit includes: a peak hold circuit that converts the maximum value of the output of the amplifier into a digital value and stores it; a reset circuit that receives the output of the pre-seating detection means and generates a reset signal for the peak hold circuit; a second subtraction circuit that calculates the difference between the output of the hold circuit and the storage means; a number display circuit that displays the output of the second subtraction circuit; and digital values for setting upper and lower limits of screw tightening torque. the output of the second and third setting switches, the output of the second subtracter, and the second. A screw tightening device comprising a second comparison circuit that compares the torque with a third setting switch and determines whether the screw tightening torque is good or bad.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19939683A JPS6090677A (en) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | Clamping device for screw |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19939683A JPS6090677A (en) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | Clamping device for screw |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6090677A true JPS6090677A (en) | 1985-05-21 |
| JPH0227119B2 JPH0227119B2 (en) | 1990-06-14 |
Family
ID=16407084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19939683A Granted JPS6090677A (en) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | Clamping device for screw |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6090677A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62166404A (en) * | 1986-01-20 | 1987-07-22 | Sony Corp | Adjusting device for circuit board |
| JPS62188633A (en) * | 1986-02-10 | 1987-08-18 | Miyayama Gijutsu Kenkyusho:Kk | Automatic tightening device |
| JPS6399180A (en) * | 1986-10-15 | 1988-04-30 | マツダ株式会社 | Clamping torque controller |
| JPH02145227A (en) * | 1988-11-24 | 1990-06-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thread fastening method |
| JPH0379279A (en) * | 1989-08-15 | 1991-04-04 | Hayashi Tokei Kogyo Kk | Motor driver |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5510503A (en) * | 1978-06-06 | 1980-01-25 | Yutani Tekko Kk | Torque control unit for nut runner |
| JPS5524853A (en) * | 1978-08-07 | 1980-02-22 | Sanyo Kiko Kk | Controller of nut runner |
-
1983
- 1983-10-25 JP JP19939683A patent/JPS6090677A/en active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5510503A (en) * | 1978-06-06 | 1980-01-25 | Yutani Tekko Kk | Torque control unit for nut runner |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH0379279A (en) * | 1989-08-15 | 1991-04-04 | Hayashi Tokei Kogyo Kk | Motor driver |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0227119B2 (en) | 1990-06-14 |
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