JP2570067Y2 - Screw fastening device - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、電動機を駆動源としてナット等を締め付け
るねじ締め装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a screw tightening device for tightening a nut or the like using an electric motor as a drive source.

［従来の技術］ ロボット等の工作機に使用されるねじ締め装置は、そ
の駆動源である電動機への供給電力を制御して回転位置
制御，回転速度制御及び出力トルク制御が可能であるこ
と、各種工作機への搭載を前提とするために小型・軽量
で操作性に優れることなどが要求される。[Prior art] A screw tightening device used for a machine tool such as a robot can control a rotational position, a rotational speed, and an output torque by controlling electric power supplied to an electric motor as a driving source thereof. In order to be mounted on various machine tools, it is required to be small, lightweight and excellent in operability.

上記要求を満足する従来のねじ締め装置として、第12
図に示す装置が一般的に使用されている。As a conventional screw tightening device that satisfies the above requirements,
The device shown in the figure is commonly used.

駆動源となる電動機100は、電力を機械的動力に変換
するモータ本体102の回転軸に回転状態を検出するエン
コーダ104及び減速ギヤ106が直結され、当該減速ギヤ10
6の出力部にトルクセンサ108を介して負荷Ｌを連結する
構成である。An electric motor 100 serving as a driving source has an encoder 104 for detecting a rotation state and a reduction gear 106 directly connected to a rotating shaft of a motor main body 102 for converting electric power into mechanical power.
In this configuration, a load L is connected to the output unit 6 via a torque sensor 108.

そして、この様に構成される電動機100をねじ締め装
置の動力として利用するための電力制御回路は、各種信
号の処理を実行して電動機100の駆動が所望のパターン
となるように回転信号を作成するモータコントローラ11
0と、その回転信号に基づき制御した電力をモータ本体1
02へ供給するドライバユニット120とを中心として構成
される。すなわち、モータコントローラ110は、電動機1
00の出力トルクや回転角度情報を判断しつつ回転信号を
作成し、その回転信号等を受け取るドライバユニット12
0は回転角度情報をフィードバックしつつモータ駆動信
号を作成する。Then, the power control circuit for using the motor 100 configured as described above as the power of the screw tightening device executes processing of various signals to generate a rotation signal so that the driving of the motor 100 has a desired pattern. Motor controller 11
0 and the electric power controlled based on the rotation signal
02 and the driver unit 120 to be supplied to the main unit. That is, the motor controller 110
A driver unit 12 that generates a rotation signal while judging the output torque and rotation angle information of 00 and receives the rotation signal and the like.
0 creates a motor drive signal while feeding back the rotation angle information.

この様に構成されるねじ締め装置において、電動機10
0の回転角度、回転速度及び出力トルクは、モータコン
トローラ110の制御下におかれ、例えば上位のプログラ
マブル・コントローラ（PC）からの指令に忠実なねじ締
め動作を行うことが可能となる。In the screw tightening device thus configured, the electric motor 10
The rotation angle, the rotation speed, and the output torque of 0 are under the control of the motor controller 110, and for example, it is possible to perform a screw tightening operation that is faithful to a command from a higher-order programmable controller (PC).

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら上記従来のねじ締め装置には、次のよう
な課題が未解決である。[Problems to be Solved by the Invention] However, the following problems remain unsolved in the conventional screw tightening device.

即ち、従来のねじ締め装置において動力源として利用
される電動機100は、モータ本体102よりもこれに付属す
るエンコーダ104、減速ギヤ106及びトルクセンサ108の
占有体積が大きく大型、かつ、重量であり、用途が限定
される。That is, the electric motor 100 used as a power source in the conventional screw tightening device has a large occupied volume of the encoder 104, the reduction gear 106, and the torque sensor 108 attached to the motor main body 102, and is large and heavy, Uses are limited.

また、モータ本体102と負荷との間に減速ギヤ106やト
ルクセンサ108が介在するために、電力制御回路側でモ
ータ本体102の制御精度を高めても、負荷に対する制御
性が容易に改善されず制御性能に問題がある。In addition, since the reduction gear 106 and the torque sensor 108 are interposed between the motor body 102 and the load, even if the control accuracy of the motor body 102 is increased on the power control circuit side, the controllability of the load is not easily improved. There is a problem with control performance.

更に、多くの機械部品の集合としてねじ締め装置が構
成されるため、信頼性、保守性及び製品寿命が充分でな
く、過酷な環境下での使用が前提とされる工作機用とし
て基本的に不適格である。Furthermore, since the screw tightening device is configured as a set of many machine parts, reliability, maintainability and product life are not sufficient, and it is basically used for machine tools that are assumed to be used in harsh environments. I am ineligible.

一方、電動機100と共にねじ締め装置を構成する電力
制御回路側にも、次のような問題点がある。On the other hand, the power control circuit that constitutes the screw fastening device together with the electric motor 100 also has the following problems.

電力制御回路を構成するモータコントローラ110及び
ドライバユニット120は、電動機100の現実の回転状態を
正確に検出し、電動機100の制御に反映させる必要があ
る。このため、エンコーダ104から入力されるディジタ
ル信号とトルクセンサ108から入力されるアナログ信号
とを共に高速、高精度に処理する高度な処理回路が必要
となり、大型化し、信頼性が低く、しかも高価である。The motor controller 110 and the driver unit 120 that constitute the power control circuit need to accurately detect the actual rotation state of the electric motor 100 and reflect it in the control of the electric motor 100. For this reason, an advanced processing circuit that processes both the digital signal input from the encoder 104 and the analog signal input from the torque sensor 108 at high speed and with high accuracy is required, and the size, the reliability, and the cost are high. is there.

また、工作機用のねじ締め装置は過酷な環境下での使
用が前提であるが、トルクセンサ108の出力は温度ドリ
フト等の誤差要因を多く含むため、制御精度を容易に向
上させることができない。Further, although the screw tightening device for a machine tool is assumed to be used in a severe environment, the output of the torque sensor 108 includes many error factors such as temperature drift, so that the control accuracy cannot be easily improved. .

更に、モータ本体102と負荷（ナット等のねじ）との
間に介在する減速ギヤ106及びトルクセンサ108の応答性
により、ねじ締め装置全体としてのサーボ遅れが大きく
なり、ねじ締め装置を利用する工作機の稼動効率を低下
させている。そのうえ、トルクセンサ108の温度ドリフ
ト等を制御系で吸収するため、温度補償回路等の複雑、
かつ、高価な補償回路必要とし電力制御回路は一層大型
化している。Furthermore, the response of the reduction gear 106 and the torque sensor 108 interposed between the motor main body 102 and the load (a screw such as a nut) increases the servo delay of the entire screw tightening device, thereby increasing the machining time using the screw tightening device. The operating efficiency of the machine has been reduced. In addition, the control system absorbs the temperature drift of the torque sensor 108, etc.
In addition, an expensive compensation circuit is required, and the power control circuit is becoming larger.

従って、こうした従来のねじ締め装置をロボット・ア
ームの先端に取り付けて、例えば、任意の位置に配置さ
れたボルトにナットを締め付けるナットランナ工作機と
して使用するには、その大きさ，重量の点からも、また
制御の信頼性，応答性の点からも、不具合な点が多いと
いう問題があった。Therefore, when such a conventional screw tightening device is attached to the tip of a robot arm and used as, for example, a nut runner machine tool for tightening a nut to a bolt arranged at an arbitrary position, the size and weight of the machine are also reduced. In addition, there is a problem that there are many defects in terms of control reliability and responsiveness.

本考案は、こうした問題に鑑みなされたもので、上記
従来装置における構成及び制御上の不具合を解消して、
小型、かつ、軽量で、しかも制御性，信頼性及び応答性
の優れたねじ締め装置を提供することを目的する。The present invention has been made in view of such a problem, and solves the problems in the configuration and control in the conventional device described above.
An object of the present invention is to provide a screw tightening device that is small, lightweight, and excellent in controllability, reliability, and responsiveness.

［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するためになされた本考案は、第１
図に例示する如く、電力を機械的出力に変換する電動機
を駆動源としてねじを締め付けるねじ締め装置におい
て、 前記電動機の界磁部が、負荷に無関係な一定の界磁を
作り出す永久磁石により構成され、前記電動機の回転子
の一方端部が、ねじ又は該ねじを嵌合するためのアダプ
タを直接結合可能な形状に形成されると共に、 前記電動機の回転子の回転状態を検出する回転検出手
段と、 前記電動機の電機子電流を検出する電流検出手段と、 該各検出手段の検出結果及び外部から入力される制御
目標データに基づき、少なくとも前記電動機の回転位置
及び出力トルクが、前記制御目標データに対応するよ
う、前記電動機への供給電力を制御する電力制御手段
と、 前記ねじの締付時には、前記電力制御手段に前記制御
目標データを出力することにより、前記電力制御手段に
対して、まず、前記電動機の出力トルクが所定値に達す
るまで前記電動機を駆動して前記ねじを仮締めするトル
ク制御を実行させ、その後、前記電動機を更に所定の回
転位置まで回転させて前記ねじを本締めする位置制御を
実行させるねじ締め制御手段と、 を備えたことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] The present invention, which has been made to achieve such an object, has a first aspect.
As illustrated in the figure, in a screw tightening device that tightens a screw by using a motor that converts electric power into a mechanical output as a driving source, a field part of the motor is configured by a permanent magnet that creates a constant field independent of a load. One end of a rotor of the electric motor is formed in a shape capable of directly connecting a screw or an adapter for fitting the screw, and rotation detecting means for detecting a rotation state of the rotor of the electric motor; Current detection means for detecting an armature current of the motor; based on a detection result of each of the detection means and control target data input from the outside, at least a rotational position and an output torque of the motor are included in the control target data. Correspondingly, power control means for controlling the power supplied to the electric motor, and outputting the control target data to the power control means when the screw is tightened. By causing the power control means to first perform torque control for driving the motor and temporarily tightening the screw until the output torque of the motor reaches a predetermined value, and thereafter, further rotate the motor for a predetermined rotation. And screw tightening control means for performing position control of rotating the screw to a position to fully tighten the screw.

［作用］ 一般的に電動機の出力トルクＴは、界磁の磁束φ及び
電機子コイルに通じられる電機子電流Ｉと間に次式の関
係が成立する。[Operation] Generally, the following relationship is established between the output torque T of the motor and the magnetic flux φ of the field and the armature current I passed through the armature coil.

Ｔ＝Ｋ・φ・Ｉ 但し、Ｋは比例定数 本考案のねじ締め装置における電動機の界磁部は、ね
じの締め時に電動機に加わる負荷に無関係な一定の界磁
磁束φを作り出す永久磁石により構成される。従って、
本考案のねじ締め装置における電動機の出力トルクと電
機子電流とは線形性が確保され、電機子電流から出力ト
ルクを検知できる。T = K · φ · I where K is a proportional constant The field part of the motor in the screw tightening device of the present invention is constituted by a permanent magnet that generates a constant field magnetic flux φ regardless of the load applied to the motor when the screw is tightened. Is done. Therefore,
In the screw tightening device of the present invention, the output torque of the motor and the armature current have linearity, and the output torque can be detected from the armature current.

また、本考案のねじ締め装置における電動機の回転子
は、その一方端部がねじ又はねじを嵌合するためのアダ
プタを直接結合可能な形状に形成され、ねじと回転子と
は機械的に一体化される。このため、電動機の制御性の
向上は直ちにねじ締め時の制御性の向上につながる。Further, the rotor of the electric motor in the screw tightening device of the present invention has one end formed in a shape capable of directly connecting a screw or an adapter for fitting the screw, and the screw and the rotor are mechanically integrated. Be transformed into For this reason, the improvement of the controllability of the electric motor immediately leads to the improvement of the controllability at the time of screw tightening.

そして、このように本考案では、電機子電流から電動
機の出力トルクを検知できることから、電動機への供給
電力を制御する電力制御手段が、回転検出手段及び電流
検出手段の検出結果（つまり電動機の回転状態及び電機
子電流）から、電動機の回転位置及び出力トルクを検知
し、これらが、外部から入力される制御目標データに対
応するように、電動機への供給電力を制御する。As described above, in the present invention, since the output torque of the motor can be detected from the armature current, the power control means for controlling the electric power supplied to the motor uses the detection results of the rotation detection means and the current detection means (that is, the rotation of the motor). From the state and the armature current, the rotational position and output torque of the motor are detected, and the power supplied to the motor is controlled so that they correspond to control target data input from the outside.

また、実際にねじ締めを行う際には、ねじ締め制御手
段が、電力制御手段に制御目標データを出力することに
より、電力制御手段に対して、まず、電動機の出力トル
クが所定値に達するまで電動機を駆動してねじを仮締め
するトルク制御を実行させ、その後、電動機を更に所定
の回転位置まで回転させてねじを本締めする位置制御を
実行させる。Further, when actually performing screw tightening, the screw tightening control unit outputs control target data to the power control unit, so that the power control unit is first controlled until the output torque of the electric motor reaches a predetermined value. The motor is driven to perform torque control for temporarily tightening the screw, and then the motor is further rotated to a predetermined rotational position to execute position control for fully tightening the screw.

以下、本考案のねじ締め装置をより具体的に説明する
ために、実施例を挙げて詳述する。Hereinafter, in order to more specifically describe the screw tightening device of the present invention, an example will be described in detail.

［実施例］ 第２図は、実施例のねじ締め装置のハード構成図であ
る。図に示す如く、本実施例のねじ締め装置は、アーム
に取り付けられた電動機10によりナットを締め付けるナ
ットランナ工作機50に適用したものであり、電動機10は
コントローラ60から供給される電機子電流Ｉによって制
御される。FIG. 2 is a hardware configuration diagram of a screw fastening device according to an embodiment. As shown in the figure, the screw tightening device of the present embodiment is applied to a nut runner machine tool 50 that tightens a nut by a motor 10 attached to an arm, and the motor 10 is controlled by an armature current I supplied from a controller 60. Controlled.

まず、初めに電動機10の詳細な構成に関して、第３図
の断面図を用いて説明する。第３図に図示するように電
動機10は回転界磁型ACサーボモータであり、かつ、回転
軸12と一体となって回転する回転子14の周面に界磁磁束
φを発生する永久磁石16が固着されるPM型である。従っ
て、界磁の磁束φは、回転子14の負荷に拘らず常に一定
である。First, the detailed configuration of the electric motor 10 will be described with reference to the cross-sectional view of FIG. As shown in FIG. 3, the electric motor 10 is a rotating field type AC servomotor, and a permanent magnet 16 which generates a field magnetic flux φ on a peripheral surface of a rotor 14 which rotates integrally with the rotating shaft 12. Is a PM type to which is adhered. Therefore, the magnetic flux φ of the field is always constant regardless of the load on the rotor 14.

この回転子14の一方の負荷端部14aは、負荷であるナ
ットを直接結合できる形状に形成される。本実施例で
は、電動機10をロボット・アームの先端部に取り付け、
その回転力によりナットを締め付けるナットランナ工作
機50の動力源として利用するため、第４図に示すごと
く、電動機10はナットランナ工作機50のアーム52の先端
部に取り付けられ、電動機10から外部に突出した回転子
14の負荷端部14aに直接、あるいは、図示しないアダプ
タを用いてワーク54のナット56を嵌合させる。そして、
後述するごとく電動機10を駆動してナット56を締め付け
る処理を実行する。このため、負荷端部14aは、ナット5
6又はナット56を嵌合させるアダプタを嵌着するアダプ
タ形状に形成されている。One load end 14a of the rotor 14 is formed in a shape that can directly connect a nut as a load. In this embodiment, the electric motor 10 is attached to the tip of the robot arm,
As shown in FIG. 4, the electric motor 10 is attached to the distal end of the arm 52 of the nut runner machine 50 and used to protrude outside from the electric motor 10, as shown in FIG. Rotor
The nut 56 of the work 54 is fitted to the load end 14a of the work 14 directly or by using an adapter (not shown). And
As will be described later, a process of driving the electric motor 10 to tighten the nut 56 is executed. For this reason, the load end 14a is
6 or an adapter shape for fitting an adapter for fitting the nut 56.

電動機10の固定子20は、回転子14の永久磁石16と僅か
な間隙を保って円周状に多数配置された磁極22と、この
磁極22にそれぞれ巻装され前記間隙に回転磁界を発生さ
せるための電機子電流が通じられる電機子コイル24とを
中心として構成される。そして、この磁極22に対して回
転子14を回転自在に軸支するため、図面左側部では回転
子14に前部ベアリング26が装着され、この前部ベアリン
グ26と磁極22との間に前部ベアリングケース28が設けら
れる。また、図面右側部では回転軸12に後部ベアリング
30が装着され、この後部ベアリング30と磁極22との間に
後部ベアリングケース32が設けられる。The stator 20 of the electric motor 10 has a large number of magnetic poles 22 arranged circumferentially with a small gap from the permanent magnet 16 of the rotor 14, and each of the magnetic poles 22 is wound around the magnetic pole 22 to generate a rotating magnetic field in the gap. And an armature coil 24 through which an armature current flows. In order to rotatably support the rotor 14 with respect to the magnetic pole 22, a front bearing 26 is mounted on the rotor 14 on the left side of the drawing, and a front part is provided between the front bearing 26 and the magnetic pole 22. A bearing case 28 is provided. Also, on the right side of the drawing, a rear bearing is attached to the rotating shaft 12.
A rear bearing case 32 is provided between the rear bearing 30 and the magnetic pole 22.

また、前部ベアリング26に塵等が付着することを防止
するため、前部ベアリングケース28と負荷端部14aの外
周面との間にシール部材34が設けられている。同様に、
後部ベアリング30の防塵性のため、図示するごとく後部
ベアリングケース32の右端面はガスケット36を介装して
シールプレート38により密閉される。In order to prevent dust and the like from adhering to the front bearing 26, a seal member 34 is provided between the front bearing case 28 and the outer peripheral surface of the load end 14a. Similarly,
As shown in the figure, the right end face of the rear bearing case 32 is sealed by a seal plate 38 with a gasket 36 interposed therebetween for the dustproof property of the rear bearing 30.

上記のような電動機としての基本的構成に加えて、更
に本実施例の電動機10は、固定子20に対する回転子14の
相対的回転状態を検出するためのエンコーダ40を以下の
ごとく内蔵する。なお、本実施例で利用するエンコーダ
40は、略中空円筒形状の一般的なもので、エンコーダ40
の中空部に回転体を貫通させると共に当該回転体とエン
コーダ内部で回転自在の回転スリット板とを結合し、回
転体と一体となって回転する回転スリット板とエンコー
ダ外枠に固定された固定スリット板とを挟む位置に設け
られた発光・受光素子から得られるパルス列信号により
回転体の回転量及び回転方向を判定する。In addition to the above-described basic configuration of the electric motor, the electric motor 10 of the present embodiment further includes an encoder 40 for detecting a relative rotation state of the rotor 14 with respect to the stator 20 as described below. The encoder used in this embodiment
40 is a generally hollow cylindrical shape general, and the encoder 40
The rotating body is penetrated into the hollow portion of the rotary body, and the rotating body and the rotating slit plate rotatable inside the encoder are combined, and the rotating slit plate that rotates integrally with the rotating body and the fixed slit fixed to the encoder outer frame. A rotation amount and a rotation direction of the rotating body are determined based on a pulse train signal obtained from a light emitting / receiving element provided at a position sandwiching the plate.

一方の端部に負荷端部14aが形成される回転子14の他
方端部には、大径の嵌合孔14bが穿設され、大きな空間
部が形成されている。エンコーダ40は、回転軸12に嵌合
された状態でこの嵌合孔14bと所定間隙を介して配置さ
れ、回転軸12と図示しないエンコーダ内部の回転スリッ
ト板とが結合される。また、エンコーダ外枠には固定子
20側への取り付けに配慮したフランジ部40aが予め形成
されているため、後部ベアリングケース32にそのフラン
ジ部40aをネジ40bで取り付ける。これによりエンコーダ
40の図示しない固定スリット板は固定子20と一体となっ
て固定され、また回転スリット板は回転軸12と一体とな
って回転し、固定子20と回転軸12との相対的な回転状態
が検出される。At the other end of the rotor 14 having a load end 14a formed at one end, a large-diameter fitting hole 14b is formed to form a large space. The encoder 40 is arranged with the fitting hole 14b and a predetermined gap therebetween while being fitted to the rotary shaft 12, and the rotary shaft 12 and a rotary slit plate inside the encoder (not shown) are connected. In addition, a stator is
Since the flange portion 40a is formed in advance in consideration of attachment to the 20 side, the flange portion 40a is attached to the rear bearing case 32 with the screw 40b. This allows the encoder
A fixed slit plate 40 (not shown) is fixed integrally with the stator 20, and the rotating slit plate rotates integrally with the rotating shaft 12, and the relative rotation state between the stator 20 and the rotating shaft 12 is changed. Is detected.

このように構成された電動機10は、外部からの電機子
電流の供給を必要とする電機子コイル24と、外部へパル
ス列信号を出力するエンコーダ40とを内蔵する。これら
電機子コイル24及びエンコーダ40と外部機器との接続を
電動機10の防塵性を保って可能とするため、電機子コイ
ル24及びエンコーダ40の端子を外部に導き出すためのコ
ネクタ42が後部ベアリングケース32を貫通して設けられ
ている。また、前述したごとく電動機10はナットランナ
工作機50のアーム52に取り付けられて使用されるため、
アーム52への取り付けが容易となるように、取付フラン
ジ44が外部ベアリングケース32に固着されている。The electric motor 10 configured as described above incorporates an armature coil 24 that requires an external supply of an armature current, and an encoder 40 that outputs a pulse train signal to the outside. In order to enable the connection between the armature coil 24 and the encoder 40 and the external device while keeping the electric motor 10 dustproof, a connector 42 for leading the terminals of the armature coil 24 and the encoder 40 to the outside is provided in the rear bearing case 32. Are provided to pass through. Also, as described above, since the electric motor 10 is used by being attached to the arm 52 of the nutrunner machine tool 50,
A mounting flange 44 is fixed to the outer bearing case 32 so that the mounting to the arm 52 is facilitated.

上記構成により、電動機10の出力トルク特性は第５図
のようになる。すなわち、界磁磁束φが永久磁石16によ
り一定に保たれるため、電動機10の出力トルクＴは電機
子コイル24に通じられる電機子電流の実効値Ｉに対して
線形特性を示す。従って、電機子電流Ｉを制御すること
で電動機10の出力トルクＴを正確に制御することが可能
となり、トルクセンサを用いることなく電動機10のトル
ク制御が達成される。With the above configuration, the output torque characteristics of the electric motor 10 are as shown in FIG. That is, since the field magnetic flux φ is kept constant by the permanent magnet 16, the output torque T of the electric motor 10 shows a linear characteristic with respect to the effective value I of the armature current passed through the armature coil 24. Therefore, by controlling the armature current I, the output torque T of the electric motor 10 can be accurately controlled, and the torque control of the electric motor 10 is achieved without using a torque sensor.

次に、上記のごとく構成された電動機10の電機子コイ
ル24へ電機子電流Ｉを供給し、その機械的出力を制御す
るコントローラ60について説明する。尚、このコントロ
ーラは、本考案の電力制御手段に相当する。Next, the controller 60 that supplies the armature current I to the armature coil 24 of the electric motor 10 configured as described above and controls the mechanical output thereof will be described. This controller corresponds to the power control means of the present invention.

第２図に示すごとくコントローラ60は、構成の簡略
化、汎用性を考慮してマイクロコンピュータを中心とし
たディジタル回路により構成されている。すなわち、論
理演算を実行するCPU60a、該CPU60aの実行する各種制御
プログラム及び制御に必要となる各種パラメータを不揮
発的に記憶しているROM60b、情報の一時的記憶を実行し
てCPU60aの演算を補助するRAM60cおよびこれら論理回路
と他の機器との情報の授受を受け持つ入出力ポート60d
を主要な構成部としている。As shown in FIG. 2, the controller 60 is composed of a digital circuit mainly composed of a microcomputer in consideration of simplification of the configuration and versatility. That is, the CPU 60a that executes a logical operation, the ROM 60b that non-volatilely stores various control programs executed by the CPU 60a and various parameters required for control, and executes the temporary storage of information to assist the operation of the CPU 60a. RAM 60c and input / output port 60d for exchanging information between these logic circuits and other devices
Is the main component.

コントローラ60のその他の機器としては、電動機10を
駆動するための電気回路として、入出力ポート60dより
入力する制御信号に従ったPWM信号を出力するPWM回路60
e、そのPWM信号に基づきパワートランジスタにより構成
されたパワーアンプ60fを駆動するプリドライバー60gが
設けられている。このパワーアンプ60fによってPWM制御
された電機子電流Ｉが電動機10へ供給されるため、電動
機10の駆動状況は入出力ポート60dから出力される制御
信号により、すなわちCPU60aを中心とした論理回路によ
り制御されることになる。Other devices of the controller 60 include a PWM circuit 60 that outputs a PWM signal according to a control signal input from an input / output port 60d as an electric circuit for driving the electric motor 10.
e, a pre-driver 60g for driving a power amplifier 60f constituted by a power transistor based on the PWM signal is provided. Since the armature current I PWM-controlled by the power amplifier 60f is supplied to the motor 10, the driving state of the motor 10 is controlled by a control signal output from the input / output port 60d, that is, by a logic circuit centering on the CPU 60a. Will be done.

また、コントローラ60は電動機10をより高精度に安定
して制御するため、フィードバック制御方式を採用して
いる。帰還される電動機10の情報は、電動機10の発生す
るトルクを検出するために各電機子コイル24に通じられ
る電機子電流Ｉを検出する、電流検出手段としての電機
子電流検出回路60hからの検出出力、および電動機10の
回転子14の回転状況を検出するため当該電動機10に内蔵
されている、回転検出手段としてのエンコーダ40からの
検出出力である。なお、電機子電流検出回路60hとは、
電動機10の各電機子コイル24に接続された電機子電流供
給ラインにコイルを巻装し、当該電機子電流供給ライン
を流れる電機子電流Ｉによりコイルに誘起される起電力
を増幅し、そのアナログデータを外部へ出力する通常の
電流検出センサにより構成される。Further, the controller 60 employs a feedback control method to stably control the electric motor 10 with higher accuracy. The information of the motor 10 to be fed back is detected from an armature current detection circuit 60h as current detection means for detecting an armature current I passed through each armature coil 24 to detect a torque generated by the motor 10. It is a detection output from an encoder 40 as rotation detection means incorporated in the electric motor 10 for detecting the output and the rotation state of the rotor 14 of the electric motor 10. In addition, the armature current detection circuit 60h
A coil is wound around an armature current supply line connected to each armature coil 24 of the motor 10, and an electromotive force induced in the coil by the armature current I flowing through the armature current supply line is amplified. It is composed of a normal current detection sensor that outputs data to the outside.

以上のように構成されるコントローラ60のROM60bに
は、ねじ締め装置として作動するために以下に説明する
制御プログラムが記憶されている。このROM60bに記憶さ
れるプログラムのフローチャートを第６図、第７図およ
び第８図に示している。これらのプログラムは、コント
ローラ60を含むねじ締め装置の起動がなされたときから
繰り返し実行されるものであり、第６図の2mSec割込み
ルーチンは2mSec毎に、第７図の200μSec割込みルーチ
ンは200μSec毎に、第８図の60μSec割込みルーチンは6
0μSec毎にCPU60aに割込むことで繰り返し実行される。
以下、各割込みルーチンの処理について説明する。The control program described below is stored in the ROM 60b of the controller 60 configured as described above in order to operate as a screw fastening device. The flowchart of the program stored in the ROM 60b is shown in FIG. 6, FIG. 7, and FIG. These programs are repeatedly executed from the time when the screw tightening device including the controller 60 is started. The 2mSec interrupt routine of FIG. 6 is executed every 2 mSec, and the 200 μSec interrupt routine of FIG. 7 is executed every 200 μSec. The 60 μSec interrupt routine in FIG.
It is repeatedly executed by interrupting the CPU 60a every 0 μSec.
Hereinafter, the processing of each interrupt routine will be described.

第６図の2mSec割込みルーチンの処理が開始される
と、まず現在の電動機10の駆動状態を検出するため、エ
ンコーダ40の検出結果より回転位置Xn（添え字のｎは、
経過時間を表している）の検出（ステップ100）が実行
される。そして、図12に示したプログラマブル・コント
ローラ（PC）等からなる外部NC機器（本考案のねじ締め
制御手段に相当する）から、この状態の電動機10を次の
どの様に駆動すればよいかを指示する制御目標データDn
を読み込み（ステップ110）、これらのデータXn,Dnに基
づき電動機10の回転位置Ｘのフィードバック制御系の演
算が次式により実行される（ステップ120）。When the processing of the 2mSec interrupt routine of FIG. 6 is started, first, the current driving state of the electric motor 10 is detected, and the rotational position Xn (the subscript n is
(Representing the elapsed time) is detected (step 100). Then, from the external NC device (corresponding to the screw tightening control means of the present invention) including the programmable controller (PC) shown in FIG. 12, how to drive the motor 10 in this state as follows. Instructed control target data Dn
Is read (step 110), and the calculation of the feedback control system for the rotational position X of the electric motor 10 is executed based on the data Xn and Dn by the following equation (step 120).

OX＝AX（Dn−β１・Xn） すなわち、今回の制御目標データDnに現在の回転位置
Xnの情報を負帰還するのであり、ステップ120では、今
回読み込んだ制御目標データDnと現在の回転位置Xnから
の回転位置の偏差を算出するために、制御目標データDn
から回転位置Xnにフィードバックゲインβ１を乗算した
値（β１・Xn）が減算され、これに増幅度AXを乗算して
変数OXとしている。ここで増幅度AXとは、比例定数P1お
よび積分定数I1を含むものであり、いわゆるPI制御を実
行する。OX = AX (Dn−β1 · Xn) That is, the current rotational position is added to the current control target data Dn.
The information of Xn is negatively fed back.In step 120, the control target data Dn is calculated in order to calculate the deviation between the currently read control target data Dn and the rotational position from the current rotational position Xn.
The value (β1 · Xn) obtained by multiplying the rotational position Xn by the feedback gain β1 is subtracted from the obtained value, and the result is multiplied by the amplification degree AX to obtain a variable OX. Here, the amplification degree AX includes the proportional constant P1 and the integral constant I1, and executes a so-called PI control.

そして、この最新の算出データOXをRAM60cに格納して
（ステップ130）、本プログラムを終了する。Then, the latest calculation data OX is stored in the RAM 60c (step 130), and the program ends.

この様にして算出され、RAM60cに格納された変数OX
は、第７図に示す200μSec割込みルーチンにて次のよう
に利用される。まず、200μSec割込みルーチンでは、電
動機10の駆動状態を検出するためエンコーダ40の検出結
果より回転位置Xnの検出を行い（ステップ200）、その
結果を微分演算して回転速度Vnを算出する（ステップ21
0）。そして、上記2mSec割込みルーチンにて算出された
最新の変数OXの読み込みを実行し（ステップ220）、こ
れらのデータに基づき次式により回転速度に対する負帰
還の演算が実行される（ステップ230）。The variable OX calculated in this way and stored in the RAM 60c
Is used as follows in the 200 μSec interrupt routine shown in FIG. First, in the 200 μSec interrupt routine, the rotational position Xn is detected from the detection result of the encoder 40 to detect the driving state of the electric motor 10 (step 200), and the result is differentiated to calculate the rotational speed Vn (step 21).
0). Then, the latest variable OX calculated in the 2mSec interrupt routine is read (step 220), and based on these data, a negative feedback calculation for the rotational speed is executed by the following equation (step 230).

OV＝AV（OX−β２・Vn） ここで、β２はフィードバックゲインを表している。
また、AVは比例定数P2および積分定数I2を含む増幅度で
あり、前記同様にPI制御を実行する。そして、このよう
にして算出されたデータOVをRAM60cの所定アドレスに格
納して（ステップ240）、本プログラムを終了する。OV = AV (OX−β2 · Vn) Here, β2 represents a feedback gain.
AV is an amplification factor including a proportional constant P2 and an integral constant I2, and executes PI control in the same manner as described above. Then, the data OV calculated in this manner is stored at a predetermined address of the RAM 60c (step 240), and the program ends.

この200μSec割込みルーチンにて算出される変数OVは
第８図の60μSec割込みルーチンにより利用され、最終
的に目的としているPWM回路60eに出力する制御信号OTの
決定がなされる。すなわち、初めにアナログ情報である
電機子電流検出回路60hの検出結果をディジタル情報に
変換したトルクTnを算出して（ステップ300）以下の処
理に備える。そして、上記200μSec割込みルーチンにて
算出された最新の変数OVの読み込みが実行され（ステッ
プ310）、変数OVにステップ300にて検出したトルクTnを
負帰還するため、次式による演算が実行され、最終的な
制御信号OTの算出がなされる（ステップ320）。The variable OV calculated by the 200 μSec interrupt routine is used by the 60 μSec interrupt routine of FIG. 8 to finally determine the control signal OT to be output to the intended PWM circuit 60e. That is, first, a torque Tn obtained by converting the detection result of the armature current detection circuit 60h, which is analog information, into digital information is calculated (step 300), and the process is prepared for the following steps. Then, the latest variable OV calculated in the 200 μSec interrupt routine is read (step 310), and the torque Tn detected in step 300 is negatively fed back to the variable OV, so that the following equation is executed, The final control signal OT is calculated (step 320).

OT＝AT（OV−B3・Tn） ここで、β３はフィードバックゲインを表している。
また、ATは後述するごとく比例定数P3および積分定数I3
を含むPI補償伝達関数である。OT = AT (OV−B3 · Tn) Here, β3 represents a feedback gain.
AT is a proportional constant P3 and an integral constant I3 as described later.
Is the PI compensation transfer function.

そして、最終的な制御信号OTが算出されると、この制
御信号OTを入出力ポート60dからPWM回路60eに出力し
（ステップ330）、一連の処理を完了する。When the final control signal OT is calculated, the control signal OT is output from the input / output port 60d to the PWM circuit 60e (step 330), and a series of processing is completed.

上記３つの割込みルーチンによる処理を要約するなら
ば、制御目標データDnと現実のサーボモータ20の回転位
置Xnとの偏差が2mSec毎に検出され、速度の偏差が200μ
Sec毎におよび電流（トルク）の偏差が60μSec毎に検出
され、これらを最小とするべく電動機10の電機子電流Ｉ
がPWM制御されるのである。To summarize the processing by the above three interrupt routines, the deviation between the control target data Dn and the actual rotational position Xn of the servo motor 20 is detected every 2 mSec, and the deviation of the speed is 200 μm.
The deviation of the current (torque) is detected every 60 μsec and every 60 μSec.
Is controlled by PWM.

以上のような各種プログラムによりコントローラ60と
して構成される疑似的な電子回路を視覚的に示すなら
ば、第９図のブロック図のようになる。上記各種プログ
ラムの実行により、CPU60aないし入出力ポート60dによ
り構成される論理回路は、図示するように３重のフィー
ドバックループを有するサーボ回路を構成する。A pseudo electronic circuit constituted as the controller 60 by the above various programs is visually shown as a block diagram in FIG. By executing the above-mentioned various programs, the logic circuit configured by the CPU 60a or the input / output port 60d forms a servo circuit having a triple feedback loop as shown.

簡単に説明すると、図示しない外部機器よりこのサー
ボ系に与えられた制御目標データDnを段階的に増幅する
位置アンプ70a、速度アンプ70bおよび電流アンプ70cの
増幅度（伝達係数）は、CPU60a内で実行される論理演算
の際の係数に相当する。すなわち、位置アンプ70aの増
幅度は前述ステップ120の係数AXに、速度アンプ70bの増
幅度は前述ステップ230の係数AVに、電流アンプ70cの増
幅度は前述ステップ320の係数ATに相当する。また、こ
のサーボ系の帰還情報は、前述したごとく電機子電流検
出回路60hおよびエンコーダ40の検出出力であるが、電
機子電流検出回路60hの検出出力はアナログ出力である
ためA/D変換器70dによりディジタル情報に変換された後
に、所定のフィードバックゲインβ３を経て電流アンプ
70cの入力に帰還される。またエンコーダ40の検出出力
はディジタル信号であるため、直接フィードバックゲイ
ンβ１を経て位置アンプ70aの入力に帰還され、また微
分因子ｓおよびフィードバックゲインβ２を経て速度ア
ンプ70bの入力に帰還される。In brief, the amplification (transfer coefficient) of the position amplifier 70a, the speed amplifier 70b, and the current amplifier 70c that amplifies the control target data Dn given to the servo system from an external device (not shown) in a stepwise manner is determined within the CPU 60a. It corresponds to a coefficient in a logical operation to be performed. That is, the amplification of the position amplifier 70a corresponds to the coefficient AX of the above-described step 120, the amplification of the speed amplifier 70b corresponds to the coefficient AV of the above-described step 230, and the amplification of the current amplifier 70c corresponds to the coefficient AT of the above-described step 320. The feedback information of this servo system is the detection output of the armature current detection circuit 60h and the encoder 40 as described above, but since the detection output of the armature current detection circuit 60h is an analog output, the A / D converter 70d After being converted into digital information by a current amplifier, through a predetermined feedback gain β3.
Returned to 70c input. Since the detection output of the encoder 40 is a digital signal, it is directly fed back to the input of the position amplifier 70a via the feedback gain β1, and is fed back to the input of the speed amplifier 70b via the differential factor s and the feedback gain β2.

以上のごとく構成された本実施例のねじ締め装置は、
ねじ締め制御手段としての外部NC機器からの制御目標デ
ータDnに基づき次のように作動する。The screw tightening device of the present embodiment configured as described above,
It operates as follows based on control target data Dn from an external NC device as a screw tightening control means.

第10図は、外部NC機器からコントローラ60へ入力され
る制御目標データDnの一例を表形式にて記述したもので
ある。この制御目標データDnは第４図に示したナット56
を締め付ける際の制御パターンを記述したもので、制御
の順位に示すごとく制御の初期において出力トルクＴの
みを制御対象とするトルク制御を、次に回転位置のみを
制御対象とする位置制御を指令している。すなわち、ト
ルク制御においては、電動機10の出力トルクＴが所定値
T1となるまでは回転位置ｘ、回転速度ｖには上限等を指
令しない。また、位置制御においては、回転位置ｘが所
定値x1となるまで回転を続けさせ、回転速度v,出力トル
クＴには上限等を指令しない。なお、トルクの所定値T1
とは、ナット56を仮締めするに充分な大きさである。ま
た、回転位置x1とは、回転子14を１回転させる移動位置
に相当する値で、ナット56を本締めするに充分な回転量
である。FIG. 10 describes an example of control target data Dn input from an external NC device to the controller 60 in a table format. This control target data Dn corresponds to the nut 56 shown in FIG.
The control pattern when tightening is described. As shown in the order of control, at the beginning of the control, torque control is performed with only the output torque T as the control target, and then position control with only the rotational position as the control target is commanded. ing. That is, in the torque control, the output torque T of the electric motor 10 is set to a predetermined value.
Until T1, the upper limit and the like are not commanded for the rotational position x and the rotational speed v. In the position control, the rotation is continued until the rotation position x reaches the predetermined value x1, and the rotation speed v and the output torque T are not commanded with an upper limit or the like. In addition, the predetermined value T1 of the torque
Is large enough to temporarily tighten the nut 56. The rotation position x1 is a value corresponding to a movement position at which the rotor 14 makes one rotation, and is a rotation amount sufficient to fully tighten the nut 56.

第11図は、制御目標データDnに従い制御される電動機
10の出力トルク変化を表す。図において、経過時間０〜
t1は、制御目標データDnに従いコントローラ60が電動機
10の出力トルクＴを所定値T1に制御するトルク制御の期
間であり、この期間中、制御目標データDnが入力された
時点（経過時間０）からナット56の反力により出力トル
クＴには小さな山が現れ、その後は低い一定の出力トル
クによるナット締めが実行され、締めの終了に近づくに
つれて出力トルクＴは直線的に大きくなる。FIG. 11 shows an electric motor controlled according to control target data Dn.
10 represents the output torque change. In the figure, elapsed time 0
t1 is the time when the controller 60 controls the motor according to the control target data Dn.
This is a period of torque control for controlling the output torque T of No. 10 to a predetermined value T1. During this period, the output torque T is small due to the reaction force of the nut 56 from the time when the control target data Dn is input (elapsed time 0). A peak appears, after which the nut is tightened with a low and constant output torque, and the output torque T increases linearly as the tightening ends.

また、ナット締め開始後、経過時間t1が経過して、電
機子電流Ｉの検出値が出力トルクT1を示す値I1（第５図
参照）になると、外部NC機器からは制御目標データDnと
して、経過時間t1〜t2の期間中に、電動機10（換言すれ
ばナット56）を１回転させるためのデータが出力され
て、コントローラ60は、この制御データDnに従い、電動
機10を１回転させる位置制御を行う。そして、この位置
制御により、電動機10の出力トルクＴは所定値T1を越え
て更に上昇し、ナット56が１回転した時点（経過時間t
2）で、外部NC機器からの制御目標データDnの出力が停
止し、コントローラ60はナットの締め付け動作を終了す
る。When the elapsed time t1 has elapsed since the start of the nut tightening and the detected value of the armature current I has reached the value I1 (see FIG. 5) indicating the output torque T1, the external NC device outputs the control target data Dn as control target data Dn. During the period from the elapsed time t1 to t2, data for rotating the electric motor 10 (in other words, the nut 56) once is output, and the controller 60 performs position control for rotating the electric motor 10 once according to the control data Dn. Do. By this position control, the output torque T of the electric motor 10 further exceeds the predetermined value T1, and further increases when the nut 56 makes one rotation (elapsed time t).
In 2), the output of the control target data Dn from the external NC device is stopped, and the controller 60 ends the nut tightening operation.

以上のごとく、本実施例のねじ締め装置によれば、電
動機10の出力トルクＴを電機子電流Ｉにより正確に検出
し、かつ、制御することができる。また、その回転子14
に負荷端部14aが形成され、負荷であるナット56が直接
結合される。すなわち、減速ギヤ等の減速機構あるいは
駆動力伝達機構が一切不要となり、トルクセンサの検出
誤差や温度ドリフト等が一切存在しない。As described above, according to the screw fastening device of the present embodiment, the output torque T of the electric motor 10 can be accurately detected and controlled by the armature current I. Also, its rotor 14
The load end 14a is formed at the end, and the nut 56, which is a load, is directly coupled. That is, no reduction mechanism such as a reduction gear or a driving force transmission mechanism is required at all, and there is no detection error of the torque sensor, no temperature drift, or the like.

このため、電動機10がきわめて小型化、軽量化される
ばかりか、電機子電流Ｉを制御することで電動機10の出
力トルクＴを正確に制御することが可能となり、コント
ローラ60の制御精度が向上する。また、コントローラ60
に複雑な補償回路を設けることなく電動機10の出力トル
クＴを正確に制御することが可能となり、コントローラ
60の小型化、軽量化及び低廉な装置構成が達成される。For this reason, not only is the motor 10 extremely reduced in size and weight, but also by controlling the armature current I, the output torque T of the motor 10 can be accurately controlled, and the control accuracy of the controller 60 is improved. . Also, the controller 60
It is possible to accurately control the output torque T of the electric motor 10 without providing a complicated compensation circuit to the controller.
60 miniaturization, weight reduction and inexpensive device configuration are achieved.

更に、本実施例のねじ締め装置は、電動機10にトルク
センサや減速ギヤ等の機構部品が不要となり、コントロ
ーラ60に複雑な補償回路が不要となり、単純な構成であ
る。従って、ねじ締め装置の信頼性は大きく向上し、保
守及び取り扱いがきわめて容易となる。Further, the screw tightening device of the present embodiment does not require mechanical parts such as a torque sensor and a reduction gear in the electric motor 10, and does not require a complicated compensation circuit in the controller 60, and has a simple configuration. Therefore, the reliability of the screw tightening device is greatly improved, and maintenance and handling become extremely easy.

また、ナット締付時、コントローラ60は、外部NC機器
からの制御目標データDnに従い、まず電動機10の出力ト
ルクＴが所定値T1に達するまでの間、トルク制御を実行
して、ナット56を仮締めし、その後、ナット56を更に１
回転させる回転位置制御を実行して、ナットを本締めす
る。このため、本実施例のねじ締め装置によれば、ナッ
ト締めを行うに当たって、ナットが被締付部に着座する
まではナットを高速に回転させてナットの仮締めを速や
かに行い、その後、ナットをしっかりと確実に締め付け
ることができる。Further, at the time of nut tightening, the controller 60 first executes torque control until the output torque T of the electric motor 10 reaches the predetermined value T1, and temporarily controls the nut 56 according to the control target data Dn from the external NC device. Tighten, and then add one more nut 56
Execute the rotation position control to rotate and fully tighten the nut. For this reason, according to the screw tightening device of the present embodiment, when tightening the nut, the nut is rotated at high speed until the nut is seated on the portion to be tightened, and the nut is temporarily temporarily tightened. Can be securely and securely tightened.

また、こうしたコントローラ60によるナット締めは、
外部NC機器から出力される制御目標データDnに従い実行
されることから、外部NC機器側では、コントローラ60に
トルク制御を実行させているにもかかわらず出力トルク
Ｔが所定値T1を越えない場合、或いは、コントローラ60
に位置制御を実行させているにもかかわらず電動機10が
１回転しない場合等、ナット又はナットが螺合されるボ
ルトのねじ山の不良等により、ナットを正常に締め付け
ることができず、コントローラ60側でのトルク制御或い
は位置制御が完了しない場合には、その制御の経過時間
から、その旨を検知することもできる。In addition, nut tightening by such controller 60
Since the control is executed according to the control target data Dn output from the external NC device, if the output torque T does not exceed the predetermined value T1 even though the controller 60 executes the torque control on the external NC device side, Alternatively, the controller 60
When the motor 10 does not make one rotation despite the position control being executed, the nut cannot be properly tightened due to a defect of the nut or the screw thread of the bolt to which the nut is screwed. If the torque control or the position control on the side is not completed, it can be detected from the elapsed time of the control.

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案のねじ締め装置において
は、電動機の界磁部を、負荷に無関係な一定の界磁を作
り出す永久磁石により構成すると共に、電動機の回転子
の一方端部を、負荷であるねじと直結可能に形成し、し
かも、電動機の出力トルクを電機子電流から検出するよ
うにされている。[Effects of the Invention] As described above, in the screw tightening device of the present invention, the field portion of the electric motor is constituted by a permanent magnet that creates a constant field independent of the load, and one of the rotors of the electric motor. The end is formed so as to be directly connected to a screw as a load, and the output torque of the electric motor is detected from the armature current.

このため、本考案のねじ締め装置によれば、電動機及
びその制御系の構成をともに簡略化して、小型・軽量化
を図ることができる。従って、ねじ締め装置をロボット
・アームに装着して使用する際、ロボット・アームの強
度や装着可能な部分が比較的小さなものであっても、ね
じ締め装置を容易に装着することができ、適用範囲を大
幅に広げることができる。また、電動機の回転子にトル
クセンサを設けず、回転子とねじとを直結できるように
しているため、制御性，信頼性及び応答性に優れ、電動
機のトルク制御や回転位置制御を極めて高精度に実行す
ることができる。For this reason, according to the screw fastening device of the present invention, both the configuration of the electric motor and the control system thereof can be simplified, and the size and weight can be reduced. Therefore, when using the screw tightening device mounted on the robot arm, the screw tightening device can be easily mounted even if the strength or mountable portion of the robot arm is relatively small. The range can be greatly expanded. In addition, since the rotor of the motor is not provided with a torque sensor and the rotor can be directly connected to the screw, controllability, reliability and responsiveness are excellent, and torque control and rotational position control of the motor are extremely accurate. Can be performed.

また本考案では、電動機への供給電力を制御する電力
制御手段が、回転検出手段及び電流検出手段の検出結果
（つまり電動機の回転状態及び電機子電流）から、電動
機の回転位置及び出力トルクを検知し、これらが外部か
ら入力される制御目標データに対応するように、電動機
への供給電力を制御し、実際にねじ締めを行う際には、
ねじ締め制御手段が、電力制御手段に制御目標データを
出力することにより、電力制御手段に対して、まず、電
動機の出力トルクが所定値に達するまで電動機を駆動し
てねじを仮締めするトルク制御を実行させ、その後、電
動機を更に所定の回転位置まで回転させてねじを本締め
する位置制御を実行させる。Further, in the present invention, the power control means for controlling the power supplied to the motor detects the rotational position and the output torque of the motor from the detection results of the rotation detecting means and the current detecting means (that is, the rotation state of the motor and the armature current). However, when controlling the power supply to the electric motor so that these correspond to the control target data input from the outside and actually performing screw tightening,
The screw tightening control means outputs control target data to the power control means, so that the power control means firstly drives the electric motor until the output torque of the electric motor reaches a predetermined value, thereby temporarily controlling the torque. After that, the motor is further rotated to a predetermined rotation position to execute the position control for fully tightening the screw.

このため、本考案のねじ締め装置によれば、ねじ締め
を行うに当たって、ねじが被締付部に着座するまではね
じを高速に回転させてねじの仮締めを速やかに行い、そ
の後、ねじをしっかりと確実に締め付けることができ
る。つまり本考案のねじ締め装置によれば、ねじ締めを
短時間でかつ確実に行うことができる。For this reason, according to the screw tightening device of the present invention, in tightening the screw, the screw is rotated at high speed until the screw is seated on the portion to be tightened, and the screw is temporarily tightened quickly, and then the screw is tightened. It can be securely and securely tightened. That is, according to the screw tightening device of the present invention, screw tightening can be performed quickly and reliably.

また、上記のように電力制御手段には、ねじ締め制御
手段から制御目標データが入力され、電力制御手段は、
この制御目標データに従い電動機を回転させることか
ら、電力制御手段側では、ねじ締めに要する時間を、制
御目標データの出力時間から管理することができ、例え
ば、負荷となるねじのねじ山不良等によってねじ締めを
正常に行うことができないようなときには、制御目標デ
ータの出力時間からその旨を検知することができる。Further, as described above, the power control means receives control target data from the screw tightening control means, and the power control means
Since the electric motor is rotated in accordance with the control target data, the time required for screw tightening can be managed from the output time of the control target data on the power control means side. When screw tightening cannot be performed normally, the fact can be detected from the output time of the control target data.

従って、本考案のねじ締め装置を生産工場等で使用す
るようにすれば、ねじ締め工程での時間管理が容易にな
り、また、ねじ締め不良が生じた場合には、その旨を速
やかに検出して、不良品がそのまま出荷されてしまうの
を未然に防止できることになる。Therefore, if the screw tightening device of the present invention is used in a production plant, etc., time management in the screw tightening process becomes easy, and when a screw tightening failure occurs, the fact is quickly detected. As a result, it is possible to prevent defective products from being shipped as they are.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は本考案の基本的構成を示す基本構成説明図、第
２図は実施例であるねじ締め装置の構成ブロック図、第
３図は同実施例で利用される電動機の断面図、第４図は
同実施例のねじ締め装置の利用態様を説明する説明図、
第５図は同実施例の電動機の出力トルク特性図、第６
図、第７図及び第８図は同実施例のコントローラにて処
理されるプログラムのフローチャート、第９図は同実施
例の疑似的な電気回路ブロック図、第10図は同実施例の
コントローラに外部NC機器から入力される制御目標デー
タの説明図、第11図はその制御目標データによる電動機
の出力トルク変化説明図、第12図は従来の工作機用電動
装置の構成説明図、を示している。 10……電動機、12……回転軸、14……回転子、14a……
負荷端部 14b……嵌合孔、16……永久磁石、20……固定子、22…
…磁極 24……電機子コイル、26……前部ベアリング 28……前部ベアリングケース、30……後部ベアリング 32……後部ベアリングケース、34……シール部材、36…
…ガスケット 38……シールプレート、40……エンコーダ、42……コネ
クタ 44……取付フランジ、50……ナットランナ工作機、56…
…ナット 60……コントローラ、60a……CPU、60b……ROM 60c……RAM、60d……入出力ポート、60e……PWM回路 60f……パワーアンプ、60g……プリドライバー 60h……電機子電流検出回路FIG. 1 is an explanatory view of a basic configuration showing a basic configuration of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a configuration of a screw tightening device as an embodiment, FIG. 3 is a sectional view of an electric motor used in the embodiment, FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a use mode of the screw tightening device of the embodiment,
FIG. 5 is an output torque characteristic diagram of the motor of the embodiment, and FIG.
FIGS. 7, 7 and 8 are flowcharts of a program processed by the controller of the embodiment, FIG. 9 is a block diagram of a pseudo electric circuit of the embodiment, and FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram of control target data input from an external NC device, FIG. 11 is an explanatory diagram of a change in output torque of an electric motor according to the control target data, and FIG. 12 is a structural explanatory diagram of a conventional electric device for a machine tool. I have. 10 ... motor, 12 ... rotary shaft, 14 ... rotor, 14a ...
Load end 14b Fitting hole, 16 Permanent magnet, 20 Stator, 22
… Magnetic pole 24 …… armature coil, 26 …… front bearing 28 …… front bearing case, 30 …… rear bearing 32 …… rear bearing case, 34 …… seal member, 36…
... gasket 38 ... seal plate, 40 ... encoder, 42 ... connector 44 ... mounting flange, 50 ... nut runner machine tool, 56 ...
Nut 60 Controller 60a CPU 60b ROM 60c RAM 60d I / O port 60e PWM circuit 60f Power amplifier 60g Predriver 60h Armature current Detection circuit

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項１】電力を機械的出力に変換する電動機を駆動
源としてねじを締め付けるねじ締め装置において、 前記電動機の界磁部が、負荷に無関係な一定の界磁を作
り出す永久磁石により構成され、前記電動機の回転子の
一方端部が、ねじ又は該ねじを嵌合するためのアダプタ
を直接結合可能な形状に形成されると共に、 前記電動機の回転子の回転状態を検出する回転検出手段
と、 前記電動機の電機子電流を検出する電流検出手段と、 該各検出手段の検出結果及び外部から入力される制御目
標データに基づき、少なくとも前記電動機の回転位置及
び出力トルクが、前記制御目標データに対応するよう、
前記電動機への供給電力を制御する電力制御手段と、 前記ねじの締付時には、前記電力制御手段に前記制御目
標データを出力することにより、前記電力制御手段に対
して、まず、前記電動機の出力トルクが所定値に達する
まで前記電動機を駆動して前記ねじを仮締めするトルク
制御を実行させ、その後、前記電動機を更に所定の回転
位置まで回転させて前記ねじを本締めする位置制御を実
行させるねじ締め制御手段と、 を備えたことを特徴とするねじ締め装置。1. A screw tightening device for tightening a screw using an electric motor for converting electric power into a mechanical output as a driving source, wherein a field portion of the electric motor is constituted by a permanent magnet that creates a constant field independent of a load, One end of a rotor of the electric motor is formed in a shape capable of directly connecting a screw or an adapter for fitting the screw, and rotation detecting means for detecting a rotation state of the rotor of the electric motor, Current detection means for detecting an armature current of the motor; and at least a rotation position and an output torque of the motor corresponding to the control target data based on a detection result of each detection means and control target data inputted from outside. Like
Power control means for controlling the power supplied to the electric motor; and, at the time of tightening the screw, by outputting the control target data to the electric power control means. Until the torque reaches a predetermined value, the motor is driven to perform torque control for temporarily tightening the screw, and then the motor is further rotated to a predetermined rotation position to perform position control for fully tightening the screw. A screw tightening device, comprising: screw tightening control means.