JPH11188540A - 自動ねじ締め機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ねじ、ボルトおよびナット等の締結部品を締
付ける際に、その締付け途中にトルク検出手段に接続さ
れるセンサケーブル等が断線してこれを確実に検出でき
る自動ねじ締め機を提供しようとする。 【解決手段】 ドライバビット３ｃに加わるトルクをト
ルク検出手段４で検出するとともに、モータ３ａの負荷
電流値が所定値に達すると、トルク検出手段４の出力ト
ルク値の所定時間あたりの増加分を検出して前記増加分
が「ほぼ零」になると、トルク検出手段４内での断線と
して断線表示指令信号を出力する断線検出部を設けてい
るため、ドライバビット３ｃに加わるトルクを検出する
トルク検出手段４の出力トルク値を出力するセンサケー
ブル等の断線を締付け異常として表示するだけでなく、
即座にセンサケーブルの断線として検出することができ
るばかりか、センサケーブル等の断線により出力トルク
値が最終締付けトルクに達したときも、これを確実に検
出して、以後の締付け作業を中断することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ねじ、ボルトおよ
びナット等の締結部品を締結する際に、モータの回転を
受けて回転する駆動工具に加わるトルクを検出するトル
ク検出手段を備えた自動ねじ締め機、特に締付け途中に
トルク検出手段に接続されるセンサケーブル等が断線し
てもこれを確実にかつ即座に検出できる自動ねじ締め機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ねじ、ボルト、ナット等の締結部
品を所望締付けトルクで締付ける場合、トルクセンサを
介して駆動工具に加わるトルクを検出するように構成し
たトルク検出手段を備えた自動ねじ締め機が多用されて
いる。この種のねじ締め機では、トルク検出手段の出力
トルク値が所定値に達すると、モータを停止して締付け
が完了するように構成されている。この種のねじ締め機
では、締結部品の不良、または供給ミスあるいは相手材
の不良等で締付け時に締結部品の斜め食い付きによりモ
ータが早々に停止したり、モータがいつまでも回転し続
けて締付けを完了しないことがあり、これら異常を検出
する手段として、トルク検出手段の出力トルク値が締結
部品の着座を確認できるトルク値に達してから所定時間
内に締付けが完了したかどうかで、これら締付け異常を
検出する手段を設けるのが一般的となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の自動ねじ締め
機では、ねじの着座が検出されてから所定時間範囲内で
トルク値が所定の締付けトルクに達しない場合には、締
付け不足として異常検出がなされるが、トルク検出手段
とその電圧印加部との間のセンサケーブルが断線するよ
うなことがあると出力トルク値は都度異なる値をとるも
のの一定の値となる。そのため、センサケーブルの断線
が起こって出力トルク値が最終締付けトルク以下の値と
なって、前記所定時間範囲内に最終締付けトルクに達し
なかった時には、センサケーブルの断線にも拘わらず、
締付け異常として異常処理されるのみで、そのまま次回
の締付けが開始される等の欠点が生じている。また、前
記所定時間範囲内でセンサケーブルの断線が起こり、出
力トルク値が最終締付けトルク以上の値となった時に
は、正常な締付けと判断されて、次回の締付けが開始さ
れてしまう等の欠点が生じている。

【０００４】本発明は、上記欠点の除去を目的として創
案されたもので、駆動工具に加わるトルクを検出するト
ルク検出手段の出力トルク値を出力するセンサケーブル
等の断線を即座に検出することができる自動ねじ締め機
を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】モータの回転を受けて回
転する駆動工具と、この駆動工具に加わるトルクを検出
するトルク検出手段と、モータにパワーを供給する駆動
部と、駆動部に指令値を送る制御部とを設ける一方、前
記制御部をトルク検出手段の出力トルク値が最終締付け
トルクに達すると駆動部にモータ停止指令信号を出力す
るように構成した自動ねじ締め機において、モータに流
れる負荷電流値を検出する負荷電流検出部を設け、モー
タの負荷電流値が所定値に達するとトルク検出手段の出
力トルク値の所定時間あたりの増加分を検出して前記増
加分がほぼ零になると、トルク検出手段内での断線とし
て断線表示指令を出力する断線検出部を設けている。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態を説明する。図１において、１は自動ねじ締め機
であり、昇降手段２の作動により昇降自在な締付けユニ
ット３を有している。この締付けユニット３は、モータ
３ａと、その回転を差動遊星ギア機構３ｂを介して受け
て回転する駆動工具の一例のドライバビット３ｃと、こ
れに加わるトルクを検出するトルク検出手段４とを有し
ている。前記モータ３ａは制御装置５から供給されるパ
ワーにより駆動されてドライバビット３ｃを回転させ、
ドライバビット３ｃの先端に供給されたねじ（図示せ
ず）を所定の相手材（図示せず）に締付けるように構成
されている。

【０００７】前記トルク検出手段４は、差動遊星ギア機
構３ｂの環状ギアの回動に応じて変形する起歪管４ａを
有し、この起歪管４ａにはセンサの一例の歪みゲージ４
ｂが４個でブリッジ回路を構成するように貼付されてい
る。このブリッジ回路は直流電源部４ｃが接続される電
源接続端と、ブリッジ回路の出力信号が出力される信号
出力端とを有しており、信号出力端はセンサケーブルを
介して差動増幅部４ｄの入力端にそれぞれ接続されてい
る。この差動増幅部４ｄは第１Ａ−Ｄ変換部１０を介し
て後記する制御部６に接続されており、ブリッジ回路の
出力信号がディジタル値に変換されて制御部６で出力ト
ルク値として読み込まれるように構成されている。

【０００８】また、前記モータ３ａにはその負荷電流値
を検出する負荷電流検出部１２が設けられており、この
負荷電流検出部１２は増幅部１３および第２Ａ−Ｄ変換
部１４を介して制御部６に接続されており、負荷電流検
出部１２で検出されたモータ３ａの負荷電流値がディジ
タル値に変換されて制御部６で読み込まれるように構成
されている。

【０００９】前記制御装置５は、制御部６と、作業開始
指令信号等各種指令信号を出力する操作部７と、ねじの
座面が相手材に着座したことを検出できるモータの設定
電流値、最終締付けトルク等所定の締付けを行うに必要
な各種データを記憶する記憶部８と、制御部６からの指
令値に応じてモータ３ａにパワーを供給する駆動部９
と、各種の表示を行う表示部１１とからなっている。

【００１０】前記制御部６は、トルク検出手段の出力ト
ルク値検出部と前記トルク検出手段に接続されるセンサ
ケーブルの断線検出部とをプログラム上で構成してお
り、図２に示すように、 １）操作部からの作業開始指令信号を待つ。 ２）昇降手段に下降指令信号を出力して、これを作動さ
せ、締付けユニットを相手材に対して下降させて、続い
てモータを所定速度で回転させるモータ駆動指令値を駆
動部に出力する。また、表示用トルクをリセットする。 ３）負荷電流検出部の負荷電流値を読み込む。 ４）負荷電流値があらかじめ設定された設定電流値に達
したか否かを判断し、これが設定電流値に達してない
時、３）に戻る。 ５）トルク増分検出フラグをリセット（フラグ＝０）す
るとともに、前回出力トルク値をリセットする。 ６）出力トルク値を読み込む。 ７）トルク増分検出フラグ＝０か否かを判断し、これが
０でない時、１０）にジャンプする。 ８）出力トルク値が最終締付けトルクに達したか否かを
判断し、これが最終締付けトルクに達している時、１
２）にジャンプする。 ９）出力トルク値を前回出力トルク値として記憶すると
ともに、トルク増分検出フラグをセット（フラグ＝１）
して、６）に戻る。 １０）前回出力トルク値と今回読み込まれた出力トルク
値との差を検出し、これが「ほぼ零」の時、駆動部にモ
ータ停止指令信号を出力して、１６）にジャンプする。 １１）前回出力トルク値と今回読み込まれた出力トルク
値との差が「ほぼ零」でない時、８）に戻る。 １２）駆動部にモータを停止させるモータ停止指令信号
を出力するとともに、出力トルク値を表示用トルクとし
て記憶する。 １３）所定時間の経過を待つ。この時間は、正常締付け
時のモータ停止による出力トルク値のピークを誤検出し
ない十分長い時間、すなわちモータが確実に停止する時
間、あるいは食い付き解除用の逆転がなされるときに
は、その間の時間に設定される。 １４）出力トルク値を読み込む。 １５）出力トルク値が最終締付けトルクに達したか否か
が判断され、これが最終締付けトルクに達してない時、
正常締付け表示指令信号とともに、表示用トルクとして
記憶された出力トルク値の表示指令信号を表示部に出力
し、１７）にジャンプする。 １６）異常締付け表示およびセンサケーブルの断線表示
指令信号を表示部に出力する。 １７）昇降手段に上昇指令信号を出力して、これを作動
させ、締付けユニットを相手材に対して上昇復帰させ
る。 １８）エンド。 となるように構成されている。

【００１１】上記自動ねじ締め機では、操作部７から作
業開始指令信号が出力されると、昇降手段２に下降指令
信号が出力され、昇降手段２が作動してドライバビット
３ｃが下降する。同時に、前回表示トルクをリセットし
て後、モータ３ａが駆動され、モータ３ａの回転を受け
てドライバビット３ｃが回転して、その下方に位置する
ねじが相手材に締付けられる。ねじが相手材に締付けら
れるにともない、ドライバビット３ｃに加わるトルクが
増大し、これが差動遊星ギア機構３ｂを介して起歪管４
ａに伝達される。そのため、起歪管４ａが歪み、その歪
み量が４個の歪みゲージ４ｂでなるブリッジ回路で検出
される。これが第１Ａ−Ｄ変換部１０でディジタル値に
変換され、制御部６に出力トルク値として読み込まれ
る。

【００１２】この間、負荷電流検出部１２の負荷電流値
が読み込まれ、これが設定電流値に達したか否かが判断
され、負荷電流値が設定電流値に達するのを、すなわち
ねじの着座が検出されるのを待つ。負荷電流値が設定電
流値に達すると、トルク増分検出フラグがリセット（フ
ラグ＝０）され、続いて出力トルク値が読み込まれる。
この時には、すなわちねじが着座してすぐには、トルク
増分検出フラグが０のため、また出力トルク値も最終締
付けトルクには達してないので、この時の出力トルク値
が前回の出力トルク値として記憶されるとともに、トル
ク増分検出フラグが１にセットされ、再度新たな出力ト
ルク値が読み込まれる。

【００１３】前記トルク増分検出フラグが１となってい
る時には、新たに読み込まれた出力トルク値と前回の出
力トルク値とが比較される。これら出力トルク値の差が
「ほぼ零」でない時には、出力トルク値が最終締付けト
ルクに達したか否かが判断され、これが最終締付けトル
クに達してない時には、新たに読み込まれた出力トルク
値が前回の出力トルク値として記憶され、前述の動作が
繰り返される。また、前記出力トルク値が最終締付けト
ルクに達せずに、繰り返し出力トルク値と前回の出力ト
ルク値とが比較される時に、その差が「ほぼ零」となる
ときには、センサケーブルの断線による出力トルク値の
一定出力と判断され、ただちにモータ停止指令信号およ
び断線表示指令信号が出力され、つづいて昇降手段２に
上昇指令信号が出力されて締付けが即座に中断される。

【００１４】前記出力トルク値が最終締付けトルクに達
したか否かが判断される際に、出力トルク値が締付け異
常検出手段（図示せず）により正常締付けと判定される
ねじ着座後の所定時間範囲内に最終締付けトルクに達す
れは、モータ停止指令信号が出力されて、モータが停止
するとともに、出力トルク値が記憶部８で記憶される。
その後、所定時間の経過を待って、再度出力トルク値が
読み込まれ、この出力トルク値が最終締付けトルク以上
か否かが判断される。通常、モータ停止時にはドライバ
ビットは拘束されずに、フリーとなっているため、出力
トルク値は零に近い十分小さな値となる。そのため、出
力トルク値が最終締付けトルクに達して後所定時間後に
読み込まれた出力トルク値が最終締付けトルクに達して
ない時には、締付けは正常と判断され、記憶部８で記憶
された出力トルク値が表示部１１で表示されるととも
に、正常締付け表示指令信号が出力されて、昇降手段２
に上昇指令信号出力されて締付けが完了する。

【００１５】一方、前記出力トルク値が最終締付けトル
クに達して後所定時間後に読み込まれた出力トルク値が
最終締付けトルクに達している時には、センサケーブル
の断線による出力トルク値の一定出力と判断され、異常
表示指令信号とともに断線表示指令信号が出力され、つ
づいて昇降手段２に上昇指令信号が出力されて締付けが
即座に中断される。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は駆動工具
に加わるトルクをトルク検出手段で検出するとともに、
モータの負荷電流値が所定値に達すると、トルク検出手
段の出力トルク値の所定時間あたりの増加分を検出して
前記増加分が「ほぼ零」になると、トルク検出手段内で
の断線として断線表示指令信号を出力する断線検出部を
設けているため、駆動工具に加わるトルクを検出するト
ルク検出手段の出力トルク値を出力するセンサケーブル
等の断線を締付け異常として表示するだけでなく、即座
にセンサケーブルの断線として検出することができるば
かりか、センサケーブル等の断線により出力トルク値が
最終締付けトルクに達したときも、これを確実に検出し
て、以後の締付け作業を中断することができる等の利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動ねじ締め機の説明概略図であ
る。

【図２】本発明に係る制御部の概略動作を説明するフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ 自動ねじ締め機 ２ 昇降手段 ３ 締付けユニット ３ａ モータ ３ｂ 差動遊星ギア機構 ３ｃ ドライバビット ４ トルク検出手段 ４ａ 起歪管 ４ｂ 歪みゲージ ４ｃ 直流電源部 ４ｄ 差動増幅部 ５ 制御装置 ６ 制御部 ７ 操作部 ８ 記憶部 ９ 駆動部 １０ 第１Ａ−Ｄ変換部 １１ 表示部 １２ 負荷電流検出部 １３ 増幅部 １４ 第２Ａ−Ｄ変換部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータの回転を受けて回転する駆動工具
   と、この駆動工具に加わるトルクを検出するトルク検出
   手段と、モータにパワーを供給する駆動部と、駆動部に
   指令値を送る制御部とを設ける一方、前記制御部をトル
   ク検出手段の出力トルク値が最終締付けトルクに達する
   と駆動部にモータ停止指令信号を出力するように構成し
   た自動ねじ締め機において、 モータに流れる負荷電流値を検出する負荷電流検出部を
   設け、モータの負荷電流値が所定値に達すると、トルク
   検出手段の出力トルク値の所定時間あたりの増加分を検
   出して前記増加分がほぼ零になると、トルク検出手段内
   での断線として断線表示指令信号を出力する断線検出部
   を設けたことを特徴とする自動ねじ締め機。