(57)【要約】【課題】  正転あるいは逆転時に検出する測定トルクを正確に測定できる自動ねじ締め装置の提供を目的とする。【解決手段】本発明の自動ねじ締め装置は、負荷トルクに応じた出力電圧を出力するトルクセンサと、前記出力電圧を当該負荷トルク対応するトルクへ変換しこの変換した測定トルクを外部へ出力可能な変換手段とを備えて成る。前記変換手段は、正方向の締付けに対して測定トルクへ変換するゲインを２つ以上設定して成り、測定トルクの変換に利用するゲインを入力された出力電圧の値に基づいて選択するように構成した。このように、トルクセンサの出力特性に合った最適なゲイン設定およびゲイン選択を行えるため、従来に比べて誤差の少ないトルク測定が行える。具体的には、前記トルクセンサから出力された出力電圧が＋Ｃの範囲にある場合、第３ゲインＧ３が選択され、この第３ゲインと当該出力電圧によって測定トルクが算出される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
零から定格トルクまでの負荷トルクに応じた出力電圧を出力するトルクセンサと、前記出力電圧を当該負荷トルクに対応するトルクへ変換しこの変換した測定トルクを外部へ出力可能な変換手段とを備えて成る自動ねじ締め装置において、
前記変換手段は、一方の締付け方向に対して測定トルクへ変換するゲインを２つ以上設定して成り、測定トルクの変換に利用するゲインを入力された出力電圧の値に基づいて選択するように構成したことを特徴とする自動ねじ締め装置。
【請求項２】
前記変換手段は、前記ゲインを少なくとも４つ以上設定して成り、双方の締付け方向に対応していることを特徴とする請求項１に記載の自動ねじ締め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正転あるいは逆転時に検出する測定トルクを正確に測定できる自動ねじ締め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動ねじ締め装置は、ねじの締付けトルク（実際に負荷されたトルク）を測定トルク（計算上のトルク）として表示するトルク測定ユニットを備えて成り、その詳細は特許文献１に開示されている。
【０００３】
前記トルク測定ユニットは、負荷トルクに応じた電圧（以下、出力電圧という。）を出力するトルクセンサと、予め設定したゲインにより前記出力電圧を補正するとともにこの補正したものを測定トルクに変換するアンプと、変換された前記測定トルクを表示する表示手段とから構成される。
【０００４】
前記ゲインは、トルクセンサの製作過程で行われるトルク検査などの検査結果に基づき決定されるものであり、図２に示すように、トルクセンサに負荷トルクを掛けていない時点の出力電圧と、所定の負荷トルクを掛けた時点の出力電圧との関係から導き出されている。
【０００５】
上述したトルク検査では、一般的に負荷トルクを零（以下、ポイントＰ０という。）から定格トルクＨｔまで正の方向へ漸増させ、各ポイント（Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に相当）の前記出力電圧を順次測定したり、あるいは、負荷トルクを前記ポイントＰ０から定格トルクＬｔまで負の方向へ漸減させ、各ポイント（Ｐ０，Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４に相当）の前記出力電圧を順次測定している。
【０００６】
また、前記ゲインは、前記ポイントＰ０および前記ポイントＰ４を直線で結んで導き出された正転用ゲインＧＲと、前記ポイントＰ０および前記ポイントＰ１４を直線で結んで導き出された逆転用ゲインＧＬとに分けられている。つまり、前記アンプには、ねじの締付け方向毎に１つずつのゲインが予め設定されており、当該測定トルクは、その時の締付け方向に基づいて該当する一方のゲインと当該出力電圧とに基づき算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2009-297822号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の自動ねじ締め装置は、測定トルクが零から定格トルクの中間付近に相当する場合、当該測定トルクは実際に負荷された負荷トルクに対して誤差を生じるものになる。なぜならば、図２に示すように前記正転用ゲインＧＲが負荷トルク零に相当するポイントＰ０と正方向の定格トルクＨｔに相当するポイントＰ４との２点のみを通る直線であるため、上述の中間付近に相当するポイントＰ１、ポイントＰ２、ポイントＰ３が何れも測定の基準とする正転用ゲインＧＲの線上に位置しないからである。このことは、前記逆転用ゲインＧＬについても同様である。よって、当該測定トルクは、大半のトルク領域において実際の負荷トルクに対して異なってしまい誤差を生じていることから、従来の自動ねじ締め装置は問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みて創成されたものであり、零から定格トルクまでの負荷トルクに応じた出力電圧を出力するトルクセンサと、前記出力電圧を当該負荷トルクに対応するトルクへ変換しこの変換した測定トルクを外部へ出力可能な変換手段とを備えて成る自動ねじ締め装置において、前記変換手段は、一方の締付け方向に対して測定トルクへ変換するゲインを２つ以上設定して成り、測定トルクの変換に利用するゲインを入力された出力電圧の値に基づいて選択するように構成したことを特徴とする。なお、前記変換手段は、前記ゲインを少なくとも４つ以上設定して成り、双方の締付け方向に対応していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の自動ねじ締め装置は、一方の締付け方向に対して２つ以上のゲインが設定されているため、従来に比べてトルク測定が実際の締付けトルクに近くなり測定誤差が少ない。つまり、前記ゲインは、トルクセンサから出力される出力電圧の範囲毎に複数設定されているため、当該測定トルクは一方の全トルク領域に渡って何れも近い値となる利点がある。また、本発明の自動ねじ締め装置は、一方の締付け方向のみならず異なる締付け方向毎にゲインを設定することができ、これら双方向のゲインが４つ以上設定されているため、正方向および負方向の締付け作業を交互に行った場合であっても、出力された測定トルクの精度が従来に比べて向上する。つまり、出力された測定トルクは、締付け方向に関係なくトルクセンサの負の定格トルクから正の定格トルクまでの双方向の全トルク領域に渡って正確に測定できる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の自動ねじ締め装置に係るゲインの設定を説明するための説明図である。
【図２】従来の自動ねじ締め装置に係るゲインの設定を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施例を説明する。本発明の自動ねじ締め装置は、負荷トルクに応じた出力電圧を出力するトルクセンサと、前記出力電圧を補正して測定トルクを算出する変換手段とを備えて成る。
【００１３】
前記トルクセンサは、ねじに係合するビットとこのビットを回転駆動する回転駆動源との間に配されており、ビットの捩じれに応じたトルクに相当する歪信号を常時発する歪検出部を備えて成る。前記歪検出部には、前記歪信号を発する歪ゲージが固着されており、この歪ゲージが前記歪信号である出力電圧を出力する。
【００１４】
前記変換手段は、前記歪ゲージが発した出力電圧を適宜入力可能に構成されるとともに、前記出力電圧を補正するためのゲインを予め設定可能に構成されており、前記ゲインは前記出力電圧の範囲毎に複数設定されている。
【００１５】
以下、図１を用いて前記ゲインが複数設定されている内容について説明する。まず、この図１は、トルクセンサの製作過程で行われるトルク検査により得られたものであり、この検査時に負荷した実際の負荷トルクとこの負荷トルクに対して出力した出力電圧との関係を表している。
【００１６】
図１に示すポイントＰ０は、無負荷状態の負荷トルクである”零”とその時の出力電圧である”零”との交点である。なお、前記出力電圧の零は図示しない調整用ボリュームなどによって適宜調整可能である。
【００１７】
また、ポイントＰ４は、正方向の最大負荷トルクである”定格トルクＨｔ”とその時の前記出力電圧との交点であり、前記ポイントＰ０とポイントＰ４との間に存在するポイントＰ１、ポイントＰ２、ポイントＰ３は、前記ポイントＰ０から前記ポイントＰ４までの範囲を４等分にした３箇所の負荷トルクと、これら３箇所の負荷トルクに対応する出力電圧との交点である。
【００１８】
一方、図１に示すポイントＰ１４は、負方向の最大負荷トルクである”定格トルクＬｔ”とその時の前記出力電圧との交点であり、前記ポイントＰ０と前記ポイントＰ１４との間に存在するポイントＰ１１、ポイントＰ１２、ポイントＰ１３は、前記ポイントＰ０から前記ポイントＰ１４までの範囲を４等分にした３箇所の負荷トルクと、これら３箇所の負荷トルクに対応する出力電圧との交点である。
【００１９】
前記トルク検査は、前記トルクセンサに正方向のトルクを順次負荷する正方向のトルク検査と負方向のトルクを順次負荷する負方向のトルク検査とが存在する。まず、正方向のトルク検査は、各ポイント（ポイントＰ０ないしポイントＰ４）の負荷トルクおよび出力電圧がそれぞれ測定される。この場合、必ずポイントＰ０から測定され、ポイントＰ１、ポイントＰ２、ポイントＰ３、ポイントＰ４の順で負荷トルクが漸増される。次に、負方向のトルク検査では、必ずポイントＰ０から測定され、ポイントＰ１１、ポイントＰ１２、ポイントＰ１３、ポイントＰ１４の順で負荷トルクが漸減される。
【００２０】
前記ゲインは、前記ポイントＰ０から次のポイントＰ１までの出力電圧の範囲に対応する第１ゲインＧ１と、前記ポイントＰ１から次のポイントＰ２までの出力電圧の範囲に対応する第２ゲインＧ２と、前記ポイントＰ２から次のポイントＰ３までの出力電圧の範囲に対応する第３ゲインＧ３と、前記ポイントＰ３から最終の負荷トルクが”正の定格トルクＨｔ”であるポイントＰ４までの出力電圧の範囲に対応する第４ゲインＧ４とに分けられている。
【００２１】
また、前記ポイントＰ０から次のポイントＰ１１までの出力電圧の範囲に対応する第１１ゲインＧ１１と、前記ポイントＰ１１から次のポイントＰ１２までの出力電圧の範囲に対応する第１２ゲインＧ１２と、前記ポイントＰ１２から次のポイントＰ１３までの出力電圧の範囲に対応する第１３ゲインＧ１３と、前記ポイントＰ１３から最終の負荷トルクが”負の定格トルクＬｔ”であるポイントＰ１４までの出力電圧の範囲に対応する第１４ゲインＧ１４とに分けられている。
【００２２】
これら前記第１ないし第４のゲインおよび前記第１１ないし第１４のゲインは、それぞれ隣り合う各ポイントを直線で結び各直線の傾きに基づいた係数であり、前述した各出力電圧の範囲毎にそれぞれ設定されている。つまり、前記変換手段は、トルクセンサから出力された出力電圧の値が図１に示す出力電圧（＋Ａ，＋Ｂ，＋Ｃ，＋Ｄ，−Ａ，−Ｂ，−Ｃ，−Ｄ）の何れの範囲であるかを判断するとともに該当するゲインを選択して測定トルクを算出している。
【００２３】
次に、本発明の自動ねじ締め装置の作用について説明する。まず、ねじを正方向に締付ける右ねじの場合について説明する。前記回転駆動源の回転駆動を受け前記ビットが右方向へ回転することにより、前記ねじは、図示しないワークへ螺入され、この頭部座面がワーク表面に密着する。これにより、前記ビットに作用する負荷トルクは、正方向へ上昇し予め設定された目標のトルクに到達する。
【００２４】
この時、前記トルクセンサは、作用した負荷トルクに相当の出力電圧を前記変換手段へ出力する。前記変換手段は、入力された出力電圧に基づき該当するゲインを選択するとともに、この選択したゲインを前記出力電圧に乗じて測定トルクへ変換する。例えば、前記変換手段に入力された出力電圧が＋Ｂの範囲内にある場合、前記変換手段は、ゲインＧ２を選択してこのゲインＧ２と前記出力電圧とに基づいて測定トルクを算出して出力する。したがって、当該測定トルクは、前記トルクセンサに作用した実際の負荷トルクに限りなく近い値となる。このことは、図１の二点鎖線で示す従来の正転用ゲインＧＲが締付け方向に対して１つしか設定されていないことからも明らかである。
【００２５】
次に、ねじを負方向に締付ける左ねじの場合について説明する。前記回転駆動源の回転駆動を受け前記ビットが左方向へ回転することにより、前記ねじは、図示しないワークへ螺入され、この頭部座面がワーク表面に密着する。これにより、前記ビットに作用する負荷トルクは、負方向へ下降し予め設定された目標のトルクに到達する。
【００２６】
この時、前記トルクセンサは、作用した負荷トルクに相当の出力電圧を前記変換手段へ出力する。前記変換手段は、入力された出力電圧に基づき該当するゲインを選択するとともに、この選択したゲインを前記出力電圧に乗じて測定トルクへ変換する。例えば、前記変換手段に入力された出力電圧が−Ｃの範囲内にある場合、前記変換手段は、ゲインＧ１３を選択してこのゲインＧ１３および前記出力電圧に基づいて導き出された測定トルクを出力する。したがって、前記測定トルクは、前記トルクセンサに作用した実際の負荷トルクに限りなく近い値となる。このことは、図１の破線で示す従来の逆転用ゲインＧＬが締付け方向に対して１つしか設定されていないことからも明らかである。
【００２７】
なお、本実施形態において、前記ポイントＰ１ないしポイントＰ３、前記ポイントＰ１１ないし前記ポイントＰ１３の設定については、前記ポイントＰ０と定格トルク（ポイントＰ４あるいはポイントＰ１４）までの範囲を４等分にして設定しているが、前記ポイントＰ０から定格トルクまでの間に少なくとも１つ以上のポイントを設定していればよく、例えば１０等分に分けて設定してもよい。また、前記ポイントＰ０から定格トルク（ポイントＰ４あるいはポイントＰ１４）のトルク範囲を正確に等分する必要はなく、例えば、所定のトルク範囲において誤差が大きくなる場合であれば、このトルク範囲に数多くのポイントを集中させるなど不均一な間隔で設定してもよい。さらに、前記ゲインは、上述したように出力電圧と負荷トルクとの関係から導き出されたものであるため、”出力電圧の範囲毎”の記載は”負荷トルクの範囲毎”の記載に置き換えても問題がない。また、前記トルクセンサは、歪ゲージを用いた歪ゲージ式トルクセンサであるが、例えば、負荷トルクに応じて磁気変化を検出しこれを出力電圧に変換する磁歪式トルクセンサであってもよい。また、前記トルクセンサは、負荷トルクに応じた出力電圧を出力可能に構成しているが、これに限定されるものではなく、出力電圧を出力電流に置き換えられ構成されてもよいことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００２８】
Ｇ１    第１ゲイン
Ｇ２    第２ゲイン
Ｇ３    第３ゲイン
Ｇ４    第４ゲイン
Ｇ１１  第１１ゲイン
Ｇ１２  第１２ゲイン
Ｇ１３  第１３ゲイン
Ｇ１４  第１４ゲイン
【図１】
2015226950.tif 000003
【図２】
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