JPS5840274A - Bolt clamping device through rotation-angle method - Google Patents
Bolt clamping device through rotation-angle methodInfo
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- JPS5840274A JPS5840274A JP13447481A JP13447481A JPS5840274A JP S5840274 A JPS5840274 A JP S5840274A JP 13447481 A JP13447481 A JP 13447481A JP 13447481 A JP13447481 A JP 13447481A JP S5840274 A JPS5840274 A JP S5840274A
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- tightening
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- angle
- angular velocity
- bolt
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- Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
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】
この発明は、電、動板の電源遮断後における回転部分の
慣性による影響を補正し、正確な締付けを可能にする回
転角法によるボルト締付装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a bolt tightening device using a rotation angle method that corrects the influence of inertia of a rotating part after power is cut off to an electric moving plate and enables accurate tightening.
電動機を用いたボルト締付装置において、ボルト・ナツ
トの締付管理を行なう方法の一つとして回転角法が従来
よりある。この回転角法はボルト・ナツトと被締結部材
とが密着するように予め仮締めし、この定着状態を始点
としてボルトの種類等により決められた所定の回転角だ
け締付けるものである。しかし実際にはボルト・ナツト
および被締結部材間の摩擦係数のばらつきなどにより、
締付速度すなわち回転部分の角速度が異なるため、電動
機の電源遮断後の慣性による増締量が変化する。このた
め特に多数のボルトを締付ける場合には締付角のばらつ
きが生じ締付精度が低下するという問題があった。2. Description of the Related Art In a bolt tightening device using an electric motor, a rotation angle method has conventionally been used as one method for controlling the tightening of bolts and nuts. In this rotation angle method, a bolt/nut and a member to be fastened are temporarily tightened in advance so that they come into close contact with each other, and then, starting from this fixed state, the bolt/nut is tightened by a predetermined rotation angle determined by the type of bolt, etc. However, in reality, due to variations in the coefficient of friction between bolts/nuts and fastened parts,
Since the tightening speed, that is, the angular velocity of the rotating part is different, the amount of additional tightening due to inertia after the electric motor is powered off changes. For this reason, especially when tightening a large number of bolts, there is a problem in that the tightening angles vary and the tightening accuracy decreases.
この発明はこのような事情に鑑みなされたもので、慣性
による増締量を考慮して最終予測締付角を算出し、慣性
による最終締付角のばらつきを無くして正確な締付管理
を可能にする回転角法によるボルト締付装置を提供する
ことを第1の目的とする。This invention was made in view of these circumstances, and calculates the final predicted tightening angle by taking into account the amount of additional tightening due to inertia, thereby eliminating variations in the final tightening angle due to inertia and enabling accurate tightening management. The first object is to provide a bolt tightening device using the rotation angle method.
この発明はこの第1の目的達成のため、予め記憶された
プログラムおよび設定値に基づき一連の演算を行なうデ
ジタル演算装置を備え、前記演算装置は、ボルト密着状
態を始点として積算した回転角が最終目標締付角より小
さい設定しきい値を越えたことを判別するしきい値判別
ステップと゛、このしきい値判別後の回転角および角速
度に基づ角を越えたことを判別して締付停止信号を出力
する停止判別ステップとを有し、前記締付停止信号によ
って前記電動機の電源を遮断するように構成したもので
ある。In order to achieve this first object, the present invention is equipped with a digital calculation device that performs a series of calculations based on a pre-stored program and set values, and the calculation device is configured to calculate the rotation angle that is accumulated starting from the bolt tight state as the final value. A threshold determination step for determining whether a set threshold value smaller than the target tightening angle has been exceeded, and a tightening stop after determining that the angle has been exceeded based on the rotation angle and angular velocity after determining the threshold value. and a stop determination step for outputting a signal, and is configured to cut off power to the electric motor in response to the tightening stop signal.
またボルト・ナツトのねじ山の変形があって螺入が円滑
に行なわれない場合や、ボルトとナツトが共まわりして
締付けが進行しない場合がある。In addition, there are cases where the screw threads of the bolts and nuts are deformed, making it difficult to screw them in smoothly, or where the bolts and nuts rotate together, making it difficult to tighten them.
この発明はこのような締付は異常がある場合には速やか
にこの異常を検出し警報を発生するようにした回転角法
によるボルト締付装置を提供することを第2の目的とす
る。A second object of the present invention is to provide a bolt tightening device using the rotation angle method, which is capable of promptly detecting an abnormality and issuing an alarm if such an abnormality occurs.
この発明はこの第2の目的達成のため、前記しきい値判
別ステップと停止判別ステップとの少なくとも一方のス
テップに設けられ、そのステップの判別条件成立までの
所要時間が設定時間範囲外になったことから異常を検出
して警報を発生させると共に締付停止信号を出力する異
常検出ステップを付加したものである。以下実施例に基
づき、この発明の詳細な説明する。In order to achieve this second object, the present invention is provided in at least one of the threshold value determination step and the stop determination step, and the time required to satisfy the determination condition of that step is outside the set time range. Therefore, an abnormality detection step is added to detect the abnormality, generate an alarm, and output a tightening stop signal. The present invention will be described in detail below based on Examples.
先づこの発明の詳細な説明する。今摩擦を省略すれば、
締付時の運動方程式は次のようになる。First, the invention will be explained in detail. If we omit friction now,
The equation of motion during tightening is as follows.
ここにJは電動機の出力軸でみた慣性能率、θはボルト
の締付開始後の回転角、Eはボルトのばね定数、Tは電
動機のトルク、またtは時間を示す。Here, J is the inertia factor as seen from the output shaft of the electric motor, θ is the rotation angle after the start of bolt tightening, E is the spring constant of the bolt, T is the torque of the electric motor, and t is time.
電源の遮断後においてはTは零になるから、この時には
d2θ
J−27−r=−Eθ ・・・・・・(2)が成立す
る。この(2)式をt=0でθ=θ0゜dθ/d1=ω
0 という初期条件の下で解けばとなる。ここにβ−町
4.9= to’ (θ。β4゜)である。この(8)
式より電源遮断後の回転角θの最大値θ1は
。Since T becomes zero after the power is cut off, at this time, d2θ J-27-r=-Eθ (2) holds true. This equation (2) is expressed as θ=θ0゜dθ/d1=ω at t=0.
If we solve under the initial condition of 0, we get Here, β-cho4.9=to' (θ.β4°). This (8)
From the formula, the maximum value θ1 of the rotation angle θ after the power is cut off is
.
となる。becomes.
この(4)式から明らかなように、電源遮断直前におけ
る回転角θ。とその時の角速度ω。が既知であれば最大
回転角θ□、すなわち慣性による増締量を考慮した最終
締付角シな予測することができる。このθfが最終予測
締付角であり、この締付角シな速やかに算出しこの締付
角θfがボルトの種類に応じて予め設定された最終目標
締付角θ5に達した時に電源を遮断すれば、常に最終目
標締付角θ。As is clear from this equation (4), the rotation angle θ immediately before the power is cut off. and the angular velocity ω at that time. If is known, it is possible to predict the maximum rotation angle θ□, that is, the final tightening angle in consideration of the amount of tightening due to inertia. This θf is the final predicted tightening angle, and this tightening angle is immediately calculated and the power is cut off when this tightening angle θf reaches the final target tightening angle θ5, which is preset according to the type of bolt. Then, the final target tightening angle θ is always achieved.
で正確に締付けることが可能になる。This allows for accurate tightening.
第1図は本発明によるボルト締付装置の一実施例を示す
ブロック図である。この図において1は交流電源であり
、その出力電圧はスイッチ2、半導体スイッチ3、直流
直巻電動機4からなる閉回路に供給される。6は電動機
4の回転によりボルト・ナツトの締付回転角度Δθ毎に
角度パルスP(θ)を発生する回転角検出器、7はデジ
タル演算装置でありこの演算装置は後記第2図に示すフ
ローチの演算装置がこの所定の演算を行なうための演算
プログラムを記憶しているメモリ、9は最終目標締付角
θ8.シきい値θtA、ボルトに関するデータ、さらに
締付装置の慣性能率など種々の設定値を設定する入出力
装置、10は位相制御回路、11はゲートパルス発生回
路である。位相制御回路1゜は演算装置7が発生する締
付停止信号Sによりゲートパルス回路11のゲートパル
スGの発生を停止させ、半導体スイッチ3を開路させる
ことにより電動機4の電源を遮断する。また12はスイ
ッチ?−の閉成を検出して演算装置7に対して演算開始
信号を出力する電源電圧検出器である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a bolt tightening device according to the present invention. In this figure, 1 is an AC power supply, and its output voltage is supplied to a closed circuit consisting of a switch 2, a semiconductor switch 3, and a DC series motor 4. Reference numeral 6 indicates a rotation angle detector which generates an angle pulse P(θ) for each tightening rotation angle Δθ of bolts and nuts due to the rotation of the electric motor 4. Reference numeral 7 indicates a digital arithmetic unit, and this arithmetic unit operates according to the flowchart shown in FIG. 2 below. A memory 9 stores a calculation program for the calculation device to perform this predetermined calculation, and 9 indicates the final target tightening angle θ8. An input/output device sets various set values such as the threshold value θtA, data regarding bolts, and the inertia rate of the tightening device, 10 is a phase control circuit, and 11 is a gate pulse generation circuit. The phase control circuit 1° stops the generation of the gate pulse G of the gate pulse circuit 11 in response to the tightening stop signal S generated by the arithmetic unit 7, and cuts off the power to the electric motor 4 by opening the semiconductor switch 3. Also, is 12 a switch? This is a power supply voltage detector that detects the closing of - and outputs a calculation start signal to the calculation device 7.
次に第2図のフローチャートおよび第3図の特性図に基
づき動作を説明する。Next, the operation will be explained based on the flowchart of FIG. 2 and the characteristic diagram of FIG. 3.
先づ、ボルトは被締付部材との間に間隙が無くなるよう
密着状態に仮締めされる。この密着状態がこの締付装置
の始点となる。すなわちこの時回転角θ=Oとなる。次
に入出力装置9により、ボルトのばね定数E、電動機の
慣性能率J、第3図に示すようにボルト締付状態が弾性
域Aに入ったか否かを判別するための設定値θ1.最終
目標締付角θ5.この最終目標締付角θ5よりやや小さ
い設定しきい値θth、その他線付異常を検出するため
の種々の値が設定される。First, the bolt is temporarily tightened so that there is no gap between the bolt and the member to be tightened. This close contact state becomes the starting point of this tightening device. That is, at this time, the rotation angle θ=O. Next, the input/output device 9 inputs the spring constant E of the bolt, the inertia J of the electric motor, and a set value θ1 for determining whether the bolt tightening state has entered the elastic range A as shown in FIG. Final target tightening angle θ5. A set threshold value θth, which is slightly smaller than the final target tightening angle θ5, and various other values for detecting line abnormalities are set.
スイッチ2が閉成されると、電源電圧検出器12はこの
スイッチ2の閉成を検出して演算装置7へ演算開始信号
を送る。演算装置7はこの演算開始信号に基づきメモリ
8からプログラムを順次読込み、第2図に示す一連の演
算を実行するようになる。先づこの演算装置7は位相制
御回路10に締付動作開始信号を送り、ゲート、パルス
発生回路11から位相制御されたゲートパルスGを発生
させる。When the switch 2 is closed, the power supply voltage detector 12 detects the closing of the switch 2 and sends a calculation start signal to the calculation device 7. The arithmetic unit 7 sequentially reads programs from the memory 8 based on this arithmetic start signal and executes a series of arithmetic operations shown in FIG. First, the arithmetic unit 7 sends a tightening operation start signal to the phase control circuit 10, which causes the gate and pulse generation circuit 11 to generate a phase-controlled gate pulse G.
これにより、半導体スイッチ3はトリガパルスGに同期
した位相で導通し電動機4に駆動電流が流れ、電動機4
が回転を始める。このためボルトは次第に締付けられて
ゆくが、この回転に伴ない回転角検出器6は予め決めら
れた単位回転角Δθ毎に角度パルスP(すな出力する。As a result, the semiconductor switch 3 becomes conductive with a phase synchronized with the trigger pulse G, and a drive current flows to the motor 4.
starts rotating. For this reason, the bolt is gradually tightened, and as the bolt rotates, the rotation angle detector 6 outputs an angle pulse P (ie, at every predetermined unit rotation angle Δθ).
演算装置7はこの角度パルスP(θ)を積算することに
より締付回転角θを算出する。The calculation device 7 calculates the tightening rotation angle θ by integrating the angle pulses P(θ).
演算装置7は先づ締付けが正常に進行してボルトの弾性
域Aに入ったことを判別する(第2図、ステップ100
)。すなわち始点から弾性域Aに入るまでの回転角θは
ボルト、被締付体によりほぼ決っているから、弾性域A
に入る設定値θ1を入出力装置9から読込み、回転角θ
をこの設定値θ1゜と比較し、回転角θがこの設定値θ
1に達するまでこの比較動作を繰り返見す。一方演算装
置7はクロックパルス発生器を内蔵し、締付開始以後の
所要時間tを積算している。ステップ100の条件成立
までの所要時間tが設定時間1.以上になるとそのこと
がステップ102で判別され、ねじ山の変形などにより
ボルトまたはナツトがロックしているものとして警報を
発しくステップ104)締付けを停止する。またこの所
要時間tが設定時間t2以下であればステップ106で
判別され、ボルトが共まわりしているものとして警報(
ステップ104)を発し締付けを停止する。すなわちス
テップ102,104.106は回転角θが設定値θ1
になるまでの所要時間tが12<1<1.の範囲外にな
ったことから異常を検出して警報を発生させる一方、締
付停止信号Sを位相制御回路10へ送り半導体スイッチ
3を開路させて電動機4の電源を遮断する異常検出ステ
ップとなっている。The arithmetic unit 7 first determines that the tightening has progressed normally and the bolt has entered the elastic range A (FIG. 2, step 100).
). In other words, since the rotation angle θ from the starting point to entering the elastic region A is almost determined by the bolt and the object to be tightened, the rotation angle θ from the starting point to the elastic region A
Read the set value θ1 from the input/output device 9, and set the rotation angle θ.
is compared with this set value θ1°, and the rotation angle θ is compared with this set value θ1°.
Repeat this comparison operation until it reaches 1. On the other hand, the arithmetic unit 7 has a built-in clock pulse generator and integrates the required time t after the start of tightening. The time t required to satisfy the condition in step 100 is the set time 1. If this happens, it is determined in step 102 that the bolt or nut is locked due to deformation of the screw thread, etc., and a warning is issued and the tightening is stopped in step 104). Further, if this required time t is less than the set time t2, it is determined in step 106, and an alarm (
Step 104) is issued to stop tightening. That is, in steps 102, 104, and 106, the rotation angle θ is the set value θ1.
The time t required to reach 12<1<1. This is an abnormality detection step in which an abnormality is detected and an alarm is generated since it is outside the range of ing.
演算装置7は次に回転角θがしきい値θthを越えたこ
とをしきい値判別ステップ108で判別する。このしき
い値θthは最終目標締付角θ5より小さい角度として
予め設定され、入出力装置9に入力されている。ステッ
プ110 、112ハ前記Xテップ102.106と同
様に異常を検出するだめのステップである。The arithmetic unit 7 then determines in a threshold value determination step 108 that the rotation angle θ exceeds the threshold value θth. This threshold value θth is preset as an angle smaller than the final target tightening angle θ5, and is input to the input/output device 9. Steps 110 and 112 are steps for detecting abnormalities, similar to the above-mentioned X steps 102 and 106.
回転角θがしきい値θthに達するとその時の回転角θ
が前記(3) 、 (4)式における初期値θ。とじて
読込まれると共に、その時の前記回転角検出器6の角度
パルスP(θ)の時間間隔から角速度ω。が算出される
(ステップ114)。すなわち角速度ω。は角度パルス
P(θ)の時間間隔に反比例し、この時間間隔はこの時
間間隔内に積算されたクロックパルス数Nに比例するか
ら、結局角速度ω。はこのクロックパルス数Nに逆比例
するものとして算出される。When the rotation angle θ reaches the threshold value θth, the rotation angle θ at that time
is the initial value θ in equations (3) and (4) above. The angular velocity ω is determined from the time interval of the angle pulse P(θ) of the rotation angle detector 6 at that time. is calculated (step 114). That is, the angular velocity ω. is inversely proportional to the time interval of the angular pulse P(θ), and this time interval is proportional to the number N of clock pulses accumulated within this time interval, so the angular velocity ω is the result. is calculated as being inversely proportional to this clock pulse number N.
この角速度ω。は予め設定された角速度ω1と比較され
(ステップ116)、ω0〉ω1であれば共まわりと判
断され警報を発した後(ステップ118)、締付停止信
号Sを出力して締付けを停止させる。This angular velocity ω. is compared with a preset angular velocity ω1 (step 116), and if ω0>ω1, it is determined that there is rotation, and an alarm is issued (step 118), followed by outputting a tightening stop signal S to stop tightening.
すなわち共まわりが発生すると回転速度が速くなるから
である。共まわりが発生していなければ、予測ステップ
120において最終予測締付角θfを算出し、この最終
予測締付角シが最終目標締付角θ、を越えるまで順次ス
テップ114,116゜120の演算を繰り返えす(停
止判別ステップ122)。この時の所要時間tは、前記
ステップ102.110および106,112と同様に
、ステップ124 、126で設定値1..1. と比
較され異常の有無が判定される。そしてこれらステップ
124,126で異常が検出されれば警報を発しくステ
ップ104)、異常が無ければ警報を発することなく締
付けを終了する。That is, when co-rotation occurs, the rotational speed increases. If co-rotation has not occurred, the final predicted tightening angle θf is calculated in prediction step 120, and the calculations in steps 114, 116°120 are performed sequentially until this final predicted tightening angle exceeds the final target tightening angle θ. is repeated (stop determination step 122). The required time t at this time is set at the set value 1. .. 1. The presence or absence of an abnormality is determined by comparing with . If an abnormality is detected in these steps 124 and 126, an alarm is issued (step 104); if there is no abnormality, the tightening is completed without issuing an alarm.
この実施例ではステップ102.106,110゜11
2.124.126において、締付所要時間lが設定時
間範囲外になったことから異常を検出するだけでなく、
ステップ116において角速度ω0が設定値ω1以七に
なったことからも共まわりを検出するから、異常検出が
一層確実になる。なお共まわりを検出するステップ10
6,112,1.26の警報と、ねじ山の異常などを検
出するステツープ102.110,124の警報とを別
々に設ければ、異常の種類も即座に知ることができる。In this example, steps 102, 106, 110°11
In 2.124.126, the required tightening time l was outside the set time range, so not only was the abnormality detected,
Since the angular velocity ω0 becomes seven times greater than or equal to the set value ω1 in step 116, co-rotation is also detected, making abnormality detection more reliable. Note that step 10 of detecting co-rotation
If the alarms 6, 112, 1.26 and the alarms 102, 110, 124 for detecting abnormalities in the screw threads are provided separately, the type of abnormality can be known immediately.
またこの実施例ではステップ114〜122でステップ
122の条件成立捷での間、順次角速度と回転角のW期
値ω。、θ。を新たに読み替えて最終目標締付角〜を算
出しているので、非常に正確になるが、この発明は第4
図のように構成してもよい。すなわちこの第4図の実施
例では、回転角θがしきい値θthを越えた後(ステッ
プ108)の増締量(θ−00)が(θS−θf)を越
えると(停止判別ステップ130)締付を停止し、この
条件成立までの所要時間tが設定値t1 を越えると
ステップ132で共まわりと判別するようにしたもので
ある。Further, in this embodiment, in steps 114 to 122, the W period value ω of the angular velocity and rotation angle is sequentially determined while the condition of step 122 is satisfied. , θ. Since the final target tightening angle ~ is calculated by rereading, it becomes very accurate, but this invention
It may be configured as shown in the figure. That is, in the embodiment shown in FIG. 4, after the rotation angle θ exceeds the threshold value θth (step 108), when the tightening amount (θ-00) exceeds (θS-θf) (stop determination step 130) When the tightening is stopped and the time t required for this condition to be satisfied exceeds a set value t1, it is determined in step 132 that co-rotation occurs.
この第4図の実施例によれば演算時間が比較的長いステ
ップ120の実行が1回で済むので、特に高速で締付け
を行なう装置に適する。According to the embodiment shown in FIG. 4, step 120, which takes a relatively long calculation time, can be executed only once, so it is particularly suitable for an apparatus that performs fastening at high speed.
第5因はさらに他の実施例を示すブロック図、第6図は
そのフローチャートである。この実施例は電動機の駆動
電流および駆動電圧に基づいて角速度ωを算出し、この
角速度ωと演算装置内のクロックパルス発生器が出力す
るクロックパルスとにより回転角θを遂次算出するよう
にしたものであるO
第5図において20は電動機電圧をデジタル信号VDに
変換するAD変換器、22は電動機4に直列接続された
電流検出用抵抗器、24はこの抵抗器22の両端電圧か
ら電動機電流を検出しデジタル信号IDに変換するAl
)変換器、26はこれらのデジタル信号■。、voによ
り電動機4の角速度ωおよび回転角θを算出する第2の
デジタル演算装置、28はこの第2の演算装置の演算プ
ログラムを記憶しているメモリである。この図において
前記第1図と同一部分には同一符号を付したから、その
説明は繰り返えさない。The fifth factor is a block diagram showing yet another embodiment, and FIG. 6 is a flowchart thereof. In this embodiment, the angular velocity ω is calculated based on the drive current and drive voltage of the motor, and the rotation angle θ is successively calculated based on this angular velocity ω and the clock pulses output from the clock pulse generator in the arithmetic unit. In FIG. 5, 20 is an AD converter that converts the motor voltage into a digital signal VD, 22 is a current detection resistor connected in series with the motor 4, and 24 is the motor current from the voltage across this resistor 22. Al that detects and converts it into a digital signal ID
) converter, 26 converts these digital signals■. , vo is used to calculate the angular velocity ω and rotation angle θ of the electric motor 4. Reference numeral 28 is a memory that stores a calculation program for the second digital calculation device. In this figure, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals, so their description will not be repeated.
次に、この実施例の動作を第6図に基づいて説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained based on FIG.
先づスイッチ2の閉成により、電圧検出器12は第2の
演算装置26を初期化し、この演算装置26はメモリ2
8から演算プログラムを読込み演算実行可能な状態とさ
れる。−万演算装置7は電圧検出器12(7p出力に基
づき位相制御回路10に動作開始信号を送り、ゲートパ
ルス回路11がゲートパルスGを発生する。このため半
導体スイッチ3がこのゲートパルスGに同期して導通し
、電動機電流が流れ始める。A[)変換器20 、22
は、電動機電圧と電流を交流電源1の周期より極めて短
かい周期で量子化してそれぞれデジタル信号VD、I、
とするが、第2の演算装置26はこれらのデジタル信号
VD、IDを交流電源1の半周期または1周期に亘り積
分する(ステップ200)。この積分値ΣvD、ΣI、
はそれぞれ電圧、電流の実効1直−1■8に相当する。First, by closing the switch 2, the voltage detector 12 initializes the second arithmetic unit 26, which in turn initializes the memory 2.
The arithmetic program is read from 8 and the arithmetic operation is ready. - The operation unit 7 sends an operation start signal to the phase control circuit 10 based on the voltage detector 12 (7p output), and the gate pulse circuit 11 generates a gate pulse G. Therefore, the semiconductor switch 3 is synchronized with this gate pulse G. conduction, and motor current begins to flow.A[) converters 20, 22
quantizes the motor voltage and current at a cycle much shorter than the cycle of the AC power supply 1 and generates digital signals VD, I, respectively.
However, the second arithmetic unit 26 integrates these digital signals VD and ID over a half cycle or one cycle of the AC power supply 1 (step 200). These integral values ΣvD, ΣI,
correspond to the effective voltage and current of 1 series - 1 8, respectively.
一般に直巻整流子電動機の回転速度は次の速度特性式に
より求められる。Generally, the rotational speed of a series commutator motor is determined by the following speed characteristic equation.
ここにωは角速度、Rは電機子抵抗、Φは界磁、Kは定
数である。界磁Φは一般には電流IMの関数となるが、
その変化特性は予めメモリ28に記憶されているものと
する。第2の演算装置26はこの(5)式の演算を行な
い、交流電源1の半周期または1周期毎に角速度ωを出
力する(ステップ202)。またこの第2の演算装置2
6は内蔵するクロック発生器が発生するクロックパルス
を用いて微小回転角Δθ=ω・Δtを算出し、この微小
回転角Δθを締付開始から積算することにより回転角θ
=ΣΔθを求め、この回転角θを電源1の半周期または
1周期毎に出力する(ステップ204)。Here, ω is the angular velocity, R is the armature resistance, Φ is the field, and K is a constant. The field Φ is generally a function of the current IM, but
It is assumed that the change characteristics are stored in the memory 28 in advance. The second arithmetic unit 26 calculates the equation (5) and outputs the angular velocity ω every half cycle or every cycle of the AC power supply 1 (step 202). Also, this second arithmetic device 2
6 calculates the minute rotation angle Δθ=ω・Δt using the clock pulses generated by the built-in clock generator, and calculates the rotation angle θ by integrating this minute rotation angle Δθ from the start of tightening.
=ΣΔθ is determined, and this rotation angle θ is output every half cycle or every cycle of the power supply 1 (step 204).
演算装置7はこの第2の演算装置26が出力する角速度
ωおよび回転角θを適宜読込み、前記第1〜3図に示し
た実施例と同様の動作を行なう。The arithmetic unit 7 appropriately reads the angular velocity ω and rotation angle θ output from the second arithmetic unit 26, and performs the same operation as in the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 above.
なお第2図ではステップ114でクロックパルス数の積
算値Nから角速度ωを求めているが、この第5.6図の
実施例では第2の演算装置26から角速度ωを読込めば
足りるので、このステップ114が僅かに異なり、また
異常検出のためのステップ116,118が省かれてい
る。このように第6図の後半の動作は前記第2図と略同
−であり、同一ステップに同一符号を付したので、その
説明は繰り返えさない。In addition, in FIG. 2, the angular velocity ω is obtained from the integrated value N of the number of clock pulses in step 114, but in the embodiment of FIG. 5.6, it is sufficient to read the angular velocity ω from the second arithmetic unit 26. This step 114 is slightly different, and steps 116 and 118 for abnormality detection are omitted. As described above, the operation in the second half of FIG. 6 is substantially the same as that in FIG. 2, and the same steps are denoted by the same reference numerals, so the description thereof will not be repeated.
以1の第1〜6図に示した実施例では角速度ωが締付の
進行につれて変化するものであるが、この発明は角速度
ωが一定となるように速度制御されたものにも適用可能
なことは勿論である。例えば電機子逆起電圧が角速度ω
に比例することを利用し、この逆起電圧の変化に応じて
半導体スイッチの導通タイミングを位相制御することに
より、角速度ωを一定にするものがある。このような場
合はこの一定の角速度ωを入出力装置により予め設定し
、演算装置に内蔵されたクロック発生器が出力するクロ
ックパルスから時間lを計測し、これら角速度ωと時間
tの積から回転角θを算出するようにすれば、前記第2
、4 、611と同様の演算を行なうことにより最終
目標締付角θSでの締付けが可能である。In the embodiments shown in FIGS. 1 to 6 below, the angular velocity ω changes as the tightening progresses, but the present invention can also be applied to those in which the angular velocity ω is controlled to be constant. Of course. For example, the armature back electromotive force is angular velocity ω
There is a device that makes the angular velocity ω constant by controlling the phase of the conduction timing of the semiconductor switch in accordance with the change in the back electromotive force. In such a case, this constant angular velocity ω is set in advance by the input/output device, the time l is measured from the clock pulse output by the clock generator built in the arithmetic unit, and the rotation is calculated from the product of the angular velocity ω and the time t. If the angle θ is calculated, the second
, 4, and 611, it is possible to perform tightening at the final target tightening angle θS.
なお第2.4.6図に示すように、これらの実施例では
回転角θがしきい値θthに達する前に、回転角θが設
定値θ1に達したことから弾性域A(第3図)に入った
ことを判別しくステップ100)、この設定値θ1に達
するまでの所要時間tから締付異常の有無を検出するの
で(ステップ102.106)、異常検出が他のステッ
プ110゜112.124,126と共に複数段に亘っ
て行なわれることになり異常検出が非常に確実になる。In addition, as shown in Figure 2.4.6, in these examples, the rotation angle θ reached the set value θ1 before the rotation angle θ reached the threshold value θth, so the elastic region A (Figure 3 ), the presence or absence of a tightening abnormality is detected from the time t required to reach this set value θ1 (steps 102 and 106), so the abnormality detection is different from other steps 110 and 112. 124 and 126, the abnormality detection becomes very reliable.
しかしこの発明は、しきい値判別ステップ108および
停止判別ステップ122のいずれかに異常検出ステップ
を設けてもよい。However, in the present invention, an abnormality detection step may be provided in either the threshold value determination step 108 or the stop determination step 122.
この発明は以上のように電動機の電源遮断後の慣性によ
る増締量を予測して最終予測締付角が最終目標締付角に
一致するようにしたから締付管理を正確に行なうことが
可能になり、締付角のばらつきが無くなる。また最終締
付角を予測し電源を遮断するまでの処理はすべてデジタ
ル信号処理により行なわれるので、アナログ信号による
ものに比べて信号処理中の位相遅れや信号保持手段によ
る誤差が発生せず、締付精度が著しく向上する。As described above, this invention predicts the amount of additional tightening due to inertia after the electric motor is powered off, and makes the final predicted tightening angle match the final target tightening angle, making it possible to accurately manage tightening. , and the variation in tightening angle is eliminated. In addition, since all processing from predicting the final tightening angle to turning off the power is performed by digital signal processing, there is no phase delay during signal processing or errors due to signal holding means compared to analog signals, and tightening The attachment accuracy is significantly improved.
またしきい値判別ステップや停止判別ステップにこれら
の判別条件成立までの所要時間から締付異常を検出する
異常検出ステップを設けた場合には、ボルトの共まわり
やねじ山の異常などを確実に検知できる。In addition, if an abnormality detection step is provided in the threshold value determination step or stop determination step to detect tightening abnormalities based on the time required for these determination conditions to be satisfied, it is possible to reliably detect abnormalities such as co-rotation of bolts and thread threads. Can be detected.
さらにこの発明はデジタル演算装置を用いているのでプ
ログラムを変更するだけで異常検出ステップを設けるこ
とができる。また種々の設定値やプログラムの変更によ
り、ボルトの種類や締付条件が変化しても柔軟に対処で
き、汎用性に富むという効果もある。Furthermore, since the present invention uses a digital arithmetic unit, an abnormality detection step can be provided by simply changing the program. In addition, by changing various setting values and programs, it is possible to flexibly deal with changes in the type of bolt and tightening conditions, which has the effect of being highly versatile.
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
はその動作を示すフローチャート、第3図は締付特性図
、第4図は他の実施例のフローチャート、また第5図は
さらに他の実施例を示すブロック図、第6図はそのフロ
ーチャートである。
4・・・電動機、7・・・デジタル演算装置、lO8・
・・しきい値判別ステップ−
120・・・予測ステップ。
122・・・停止判別ステップ、
110.112,124.126・・・異常検出ステッ
プ、θ・・・回転角、す・・・最終予測締付角、6th
・・ルきい値、O5・・・最終目標締付角。
トド露フ゛Fig. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a flowchart showing its operation, Fig. 3 is a tightening characteristic diagram, Fig. 4 is a flowchart of another embodiment, and Fig. 5 is a flowchart showing its operation. FIG. 6 is a block diagram showing still another embodiment, and FIG. 6 is a flowchart thereof. 4...Electric motor, 7...Digital arithmetic unit, lO8・
. . . Threshold determination step - 120 . . . Prediction step. 122... Stop determination step, 110.112, 124.126... Abnormality detection step, θ... Rotation angle, Su... Final predicted tightening angle, 6th
...R threshold, O5...Final target tightening angle. Sea lion star
Claims (1)
おいて、予め記憶されたプログラムおよび設定値に基づ
き一連の演算を行なうデジタル演算装置を備え、前記演
算装置は、ボルト密着状態を始点として積算した回転角
が最終目標締付角より小さい設定しきい値を越えたこと
を判別するしきい値判別ステップと、このしきい値判別
後の回転角および角速度に基づき慣性補正を行って最終
予測締付角を算出する予測ステップと、前記最終予測締
付角が最終目標締付角を越えたことを判別して締付停止
信号を出力する停止4判別ステップとを有し、前記締付
停止信号によって前記電動機の電源を遮断することを特
徴とする回転角法によるボルト締付装置。 (2)回転角は回転角検出器が所定の単位回転角毎に出
力する角度パルスを積算することにより、また角速度は
前記角度パルス間に積算されるクロックパルス数により
それぞれ求める特許請求の範囲第1項記載の回転角法に
よるボルト締付装置。 (8)電動機の駆動電流および駆動電圧をそれぞれ示す
デジタル信号と、電動機の速度特性式とに基づいて角速
度および回転角を算出する特許請求の範囲第1項記載の
回転角法によるボルト締付機。 (4)電動機は角速度が一定となるように位相制御され
、回転角はこの角速度とクロックパルスとに基づき求め
る特許請求の範囲第1項記載の回転角法によるボルト締
付装置。 (5) 電動機を用いた回転角法によるボルト締付装
置において、予め記憶されたプログラムおよび設定値に
基づき一連の演算を行なうデジタル演算装置を備え、前
記演算装置はボルト密着状態を始点として積算した回転
角が最終目標締付角より小さい設定しきい値を越えたこ
とを判別するしきい値判別ステップと、このしきい値判
別後の回転角および角速度に基づき慣性補正を行って最
終予測締付角な算出する予測ステップと、前記最終予測
締付角が最終目標締付角を越えたことを判別して締付停
止信号を出力する停止判別ステップと、前記しきい値判
別ステップおよび停止判別ステップの少なくも一方のス
テップに設けられそのステップの判別条件成立までの所
要時間が設定時間範囲外になったことから異常を検出し
て警報を発生させると共に締付停止信号を出力する異常
検出ステップとを有し、前記いずれかの締付停止信号に
よって前記電動機の電源を遮断することを特徴とする回
転角法によるボルト締付装置。[Scope of Claims] (Li) A bolt tightening device using a rotation angle method using an electric motor, comprising a digital calculation device that performs a series of calculations based on a pre-stored program and set values, the calculation device A threshold determination step for determining whether the rotation angle accumulated from the state as a starting point exceeds a set threshold value smaller than the final target tightening angle, and inertia correction based on the rotation angle and angular velocity after this threshold value determination. and a stop 4 determination step of determining that the final predicted tightening angle exceeds the final target tightening angle and outputting a tightening stop signal, A bolt tightening device using a rotation angle method, characterized in that the power supply to the electric motor is cut off in response to the tightening stop signal. (2) The rotation angle is an angle pulse output by a rotation angle detector for each predetermined unit rotation angle. The bolt tightening device according to the rotation angle method according to claim 1, wherein the angular velocity is determined by the number of clock pulses accumulated between the angular pulses. (8) Drive current and drive voltage of the motor. The bolt tightening machine according to the rotation angle method according to claim 1, which calculates the angular velocity and rotation angle based on the digital signals respectively indicating the angular velocity and the speed characteristic formula of the electric motor. The bolt tightening device according to the rotation angle method according to claim 1, in which the rotation angle is determined based on the angular velocity and the clock pulse. (5) Bolt tightening using the rotation angle method using an electric motor The attached device is equipped with a digital calculation device that performs a series of calculations based on a pre-stored program and set values, and the calculation device is configured to detect a set threshold in which the rotation angle accumulated starting from the bolt tight state is smaller than the final target tightening angle. a threshold value determination step for determining whether the value has been exceeded; a prediction step for calculating a final predicted tightening angle by performing inertia correction based on the rotation angle and angular velocity after this threshold value determination; and a prediction step for calculating the final predicted tightening angle. a stop determination step that determines that the corner has exceeded the final target tightening angle and outputs a tightening stop signal; and a stop determination step that is provided in at least one of the threshold value determination step and the stop determination step and is provided for determining that step. and an abnormality detection step of detecting an abnormality when the time required to satisfy the condition is outside the set time range, generating an alarm, and outputting a tightening stop signal, and in response to any of the tightening stop signals mentioned above. A bolt tightening device using a rotation angle method, characterized in that the electric power of the electric motor is cut off.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13447481A JPS5840274A (en) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | Bolt clamping device through rotation-angle method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13447481A JPS5840274A (en) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | Bolt clamping device through rotation-angle method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5840274A true JPS5840274A (en) | 1983-03-09 |
JPS6111749B2 JPS6111749B2 (en) | 1986-04-04 |
Family
ID=15129161
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13447481A Granted JPS5840274A (en) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | Bolt clamping device through rotation-angle method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5840274A (en) |
-
1981
- 1981-08-27 JP JP13447481A patent/JPS5840274A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6111749B2 (en) | 1986-04-04 |
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