JPH03136729A - Automatic screw driving device and its control method - Google Patents

Automatic screw driving device and its control method

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Publication number
JPH03136729A
JPH03136729A JP27328289A JP27328289A JPH03136729A JP H03136729 A JPH03136729 A JP H03136729A JP 27328289 A JP27328289 A JP 27328289A JP 27328289 A JP27328289 A JP 27328289A JP H03136729 A JPH03136729 A JP H03136729A
Authority
JP
Japan
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displacement
ball screw
torque
drive motor
torque spring
Prior art date
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Pending
Application number
JP27328289A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichi Shigehisa
重久 純一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication of JPH03136729A publication Critical patent/JPH03136729A/en
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Abstract

PURPOSE:To easily perform automization of screw driving operation with a robot by making fastening torque proportional to a displacement of a torque spring, whose characteristics does not depend upon operator's working attitude, and by constituting a device so as to detect the displacement of the torque spring as an axial displacement of a nut of a ball screw having high stiffness. CONSTITUTION:When a load is applied to a ball screw shaft 6, a ball screw nut 5 moves axially while rotating. As the result, a torque spring 7 deforms, and axial load increases with the displacement of the torque spring 7. Because torque of a ball screw 61 is proportional to the axial load of the ball screw 61, the torque is produced in proportion to the displacement of the torque spring 7. The ball screw shaft 6 is rotated by this torque. A movable dog 71 moves with this rotation according to the displacement of the torque spring 7. The position of the movable dog 71 is detected by a displacement sensor 8, and a required fastening torque, which is proportional to the required displacement, is detected. On the basis of the detected value of the sensor 8 and the set value of the torque spring 7, a driver motor 2 is controlled so as to fasten a screw with the required torque.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はボルトにナツトを自動的に締付ける工具に関し
、と(に締付はトルクを調整し、締付は作業を制御でき
るものに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a tool for automatically tightening a nut to a bolt, and also relates to a tool that can adjust the torque and control the tightening operation.

[従来の技術] 従来、所定の締付はトルクを得るために、ボルトの伸び
を検出してソケットの駆動モータを制御するもの(例え
ば実開平1−74029号公報)や、締付はトルクを駆
動モータの電流値で検出したり(例えば実開昭62−1
23830号公報)、ソケットの駆動軸に設けたトルク
検出器により検出して、ソケットの回転を制御するもの
(例えば実開昭63−728号公報)、さらに、歪ゲー
ジにより締付はトルクを検出し、この検出信号によりモ
ータを制御するものなどが開示されている。
[Prior Art] Conventionally, in order to obtain torque for predetermined tightening, the bolt elongation is detected and the drive motor of the socket is controlled (for example, Japanese Utility Model Application Publication No. 1-74029); It can be detected by the current value of the drive motor (for example,
No. 23830), those that control the rotation of the socket by detecting it with a torque detector installed on the drive shaft of the socket (for example, Japanese Utility Model Application Publication No. 1983-728), and those that detect tightening torque using a strain gauge. However, a method has been disclosed in which a motor is controlled using this detection signal.

[発明が解決しようとする課題] ところで、ボルトの伸びを検出するものについては超音
波や光などの受発信装置が必要で、装置が複雑である。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in order to detect the elongation of a bolt, a receiving and transmitting device for ultrasonic waves, light, etc. is required, and the device is complicated.

また、駆動モータの電流値によりトルクを検出して、ソ
ケットの回転を制御するものについても、締付はトルク
と検出値との相関の精度を高め、制御装置の応答性を高
くしないと、モータの惰走が発生して、締付はトルクが
過大になるおそれがある。また、歪ゲージによりトルク
を制御する装置では、締付はトルクに到達後の信号で制
御するため、モータの応答遅れや機構のイナーシャによ
り、締付はトルクが過大になることがある。
In addition, even for devices that control the rotation of the socket by detecting torque based on the current value of the drive motor, it is necessary to improve the accuracy of the correlation between the torque and the detected value and increase the responsiveness of the control device when tightening the motor. Coasting may occur, resulting in excessive tightening torque. In addition, in a device that controls torque using a strain gauge, tightening is controlled by a signal after the torque is reached, so the tightening torque may become excessive due to a delay in response of the motor or inertia of the mechanism.

さらに、動作姿勢が複雑に変化する産業用ロボットなど
の手首に装着する場合には、振動や加速度に対して充分
な信頼性が必要であるが、上記の構成によるものはこれ
らの要求に応えるには構造が複雑で高価になるなどの欠
点があった。
Furthermore, when attached to the wrist of an industrial robot whose operating posture changes in a complex manner, sufficient reliability against vibration and acceleration is required, and the device with the above configuration is unable to meet these requirements. had disadvantages such as complicated structure and high cost.

本発明は、外部指令により必要トルクが設定でき、構成
が簡単で安価な自動ネジ締装置を提供するを目的とする
ものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an automatic screw tightening device that can set the necessary torque by an external command, has a simple configuration, and is inexpensive.

[課題を解決するための手段] 本発明は、中空のフレームの一方端の内側に設けられた
駆動モータと、前記駆動モータの出力軸に結合されたブ
レーキ付クラッチを介して駆動される工具取付は部を備
えた自動ネジ締装置において、−万端が前記ブレーキ付
クラッチの出力側に固定され、他方端に中空部が形成さ
れたスプライン軸と、前記スプライン軸の中空部の内側
に設けられたスプライン歯と、前記スプライン軸をフレ
ームに回転自在に、かつ軸方向の動きが止めて支持する
軸受と、前記スプライン歯と噛み合う外歯を外周に設け
たボールネジ用ナツトと、前記ボールネジ用ナツトに噛
み合うボールネジを設け、前記工具取付は部を結合した
ボールネジ軸と、前記フレームの他方端に設けられたブ
ラケットと、前記ボールネジ軸の中間部と前記ブラケッ
トとの間に設けられ、前記ボールネジ軸を回転自在にか
つ、軸方向の動きが止めて支持した軸受と、前記ブラケ
ットと前記ボールネジ用ナツトとの間にスラスト軸受を
介して挿入されたトルクバネと、前記トルクバネの変位
に応じて移動する可動ドッグと、前記可動ドッグの変位
を検出する変位検出器とを備えたものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a tool mounting system that is driven via a drive motor provided inside one end of a hollow frame and a clutch with a brake coupled to the output shaft of the drive motor. In an automatic screw tightening device having a part, a spline shaft is fixed to the output side of the clutch with a brake, a hollow part is formed at the other end, and a spline shaft is provided inside the hollow part of the spline shaft. Spline teeth, a bearing that supports the spline shaft in a frame so as to be rotatable and not move in the axial direction, a ball screw nut having external teeth on its outer periphery that mesh with the spline teeth, and a ball screw nut that meshes with the ball screw nut. A ball screw is provided, and the tool mounting is provided between a ball screw shaft connecting the parts, a bracket provided at the other end of the frame, and an intermediate portion of the ball screw shaft and the bracket, and the tool mounting is provided between the ball screw shaft and the bracket, and the tool mounting is provided between the ball screw shaft and the bracket, and the tool mounting is provided between the ball screw shaft that connects the parts, and the bracket provided at the other end of the frame, and the tool mounting is provided between the ball screw shaft and the bracket. and a bearing supported so as not to move in an axial direction, a torque spring inserted through a thrust bearing between the bracket and the ball screw nut, and a movable dog that moves according to displacement of the torque spring. and a displacement detector for detecting displacement of the movable dog.

また、前記ボールネジ軸の所望のトルクに対応する前記
トルクバネの変位を設定する変位設定器を設け、前記変
位検出器の検出値と前記変位設定器の設定値とにより前
記駆動モータを制御する制御方法である。
Further, a control method includes providing a displacement setting device for setting a displacement of the torque spring corresponding to a desired torque of the ball screw shaft, and controlling the drive motor based on a detected value of the displacement detector and a set value of the displacement setting device. It is.

[作用] ボールネジ軸に負荷が加わると、ボールネジ用ナツトは
回転しながら軸方向に移動する。その結果、トルクバネ
が変位し、軸方向荷重がトルクバネの変位に比例して大
きくなる。ボールネジのトルクは軸方向荷重に比例する
ので、゛トルクバネの変位に比例したトルクが発生し、
そのトルク、すなわち締付はトルクによってボールネジ
軸が回転される。
[Operation] When a load is applied to the ball screw shaft, the ball screw nut moves in the axial direction while rotating. As a result, the torque spring is displaced and the axial load increases in proportion to the displacement of the torque spring. Since the torque of the ball screw is proportional to the axial load, a torque proportional to the displacement of the torque spring is generated,
The torque, or tightening, rotates the ball screw shaft.

また、ボールネジ軸が回転して、トルクバネの変位に応
じて可動ドッグが移動するが、可動ドッグの位置を変位
検出器によって検出し、所定の変位に比例した所定の締
付はトルクが検出される。
In addition, when the ball screw shaft rotates, the movable dog moves according to the displacement of the torque spring, but the position of the movable dog is detected by a displacement detector, and the torque for a predetermined tightening that is proportional to the predetermined displacement is detected. .

また、変位検出器の検出値と、設定された変位設定器の
設定値とを比較することにより、締付はトルクが設定値
になったことを知ることができる。
Further, by comparing the detected value of the displacement detector and the set value of the displacement setter, it can be known that the tightening torque has reached the set value.

[実施例] 本発明を図に示す実施例について説明する。[Example] The present invention will be described with reference to embodiments shown in the drawings.

第1図は本発明の実施例の側断面図で、中空のフレーム
lの一方端の内側に駆動モータ2が固定され、駆動モー
タ2の出力軸21にはブレーキ付クラッチ3の入力側が
取り付けられている。ブレーキ付クラッチ3の固定部は
フレームlに固定されブレーキ付クラッチ3の出力側に
はスプライン軸4の一方端が固定されている。スプライ
ン軸4の他方端には中空部41が形成されて、フレーム
lに軸受11を介して回転自在に支持され、軸方向の動
きが止められている。中空部41の内側にはスプライン
歯42が設けられ、ボールネジ用ナツト5の外周に設け
られた外歯51が噛み合わされている。ボールネジ用ナ
ツト5にはボールネジ61が噛み合わされており、ボー
ルネジ軸6の一方端からほぼ中間部までに設けられてい
る。ボールネジ軸6の中間部は軸受12を介してフレー
ムlの他方端に設けられたブラケット13に回転自在に
支持され、軸方向の動きが止められている。ブラケット
13とボールネジ用ナツト5との間にはスラスト軸受5
2を介してトルクバネ7が挿入されている。また、スラ
スト軸受52にはトルクバネ7の変位に応じて移動する
可動ドッグ71が固定されている。フレームlの他方端
部付近には可動ドッグ71の変位を検出する近接スイッ
チなどの変位検出器8が設けられている。ボールネジ軸
6の他方端にはフランジ部91を備えた工具取付は部9
が軸方向に摺動じつるように設けられ、フランジ部91
と軸受12との間には、ナツトを締付けるときに軸方向
に加える圧力を発生する圧力バネ92が設けられている
FIG. 1 is a side sectional view of an embodiment of the present invention, in which a drive motor 2 is fixed inside one end of a hollow frame l, and an input side of a clutch with a brake 3 is attached to an output shaft 21 of the drive motor 2. ing. A fixed portion of the clutch with brake 3 is fixed to a frame l, and one end of a spline shaft 4 is fixed to the output side of the clutch with brake 3. A hollow portion 41 is formed at the other end of the spline shaft 4, and is rotatably supported by the frame 1 via a bearing 11, and movement in the axial direction is stopped. Spline teeth 42 are provided inside the hollow portion 41, and are engaged with external teeth 51 provided on the outer periphery of the ball screw nut 5. A ball screw 61 is engaged with the ball screw nut 5 and is provided from one end of the ball screw shaft 6 to approximately the middle portion. An intermediate portion of the ball screw shaft 6 is rotatably supported by a bracket 13 provided at the other end of the frame 1 via a bearing 12, and movement in the axial direction is stopped. A thrust bearing 5 is provided between the bracket 13 and the ball screw nut 5.
A torque spring 7 is inserted through 2. Furthermore, a movable dog 71 that moves according to the displacement of the torque spring 7 is fixed to the thrust bearing 52. A displacement detector 8 such as a proximity switch for detecting displacement of the movable dog 71 is provided near the other end of the frame l. The other end of the ball screw shaft 6 is provided with a flange portion 91, and a tool mounting portion 9 is provided.
is provided to slide in the axial direction, and the flange portion 91
A pressure spring 92 is provided between the nut and the bearing 12 to generate pressure applied in the axial direction when tightening the nut.

ここで、ボールネジのトルクTと軸方向荷重Fとの関係
は、次の式(1)で表わされる。
Here, the relationship between the torque T of the ball screw and the axial load F is expressed by the following equation (1).

T=F−1/2π・η  ・・・(1)ここで、βはボ
ールネジのリード、ηはネジの効率である。
T=F-1/2π·η (1) Here, β is the lead of the ball screw, and η is the efficiency of the screw.

したがって、リード11ネジの効率ηを一定とすれば、
ボールネジのトルクTは軸方向荷重Fに比例する。
Therefore, if the efficiency η of the lead 11 screw is constant,
The torque T of the ball screw is proportional to the axial load F.

いま、工具取付は部9にナツトを取り付けて駆動モータ
2を回転すると、ブレーキ付クラッチ3を介してスプラ
イン軸4が回転する。
Now, when the tool is attached by attaching a nut to the part 9 and rotating the drive motor 2, the spline shaft 4 is rotated via the clutch 3 with a brake.

負荷が無いときは、スプライン軸4とともにボールネジ
用ナツト5は軸方向に移動することなく回転し、ボール
ネジの摩擦トルクによってボールネジ軸6もスプライン
軸4とともに回転する。
When there is no load, the ball screw nut 5 rotates together with the spline shaft 4 without moving in the axial direction, and the ball screw shaft 6 also rotates together with the spline shaft 4 due to the friction torque of the ball screw.

ナツトに負荷が加わると、工具取付は部9を介してボー
ルネジ軸6の回転を止めようとする力がン働き、ボール
ネジ用ナツト5を回転させながら軸方向に移動する。そ
の結果、トルクバネ7が変位して、ボールネジにその変
位に比例した軸方向荷重が発生する。したがって、式(
1)で表わされるように軸方向荷重に比例したトルクが
発生し、そのトルク、すなわち締付はトルクによってボ
ールネジ軸6が回転される。
When a load is applied to the nut, a force acting to stop the rotation of the ball screw shaft 6 is applied to the tool attachment via the portion 9, and the ball screw nut 5 moves in the axial direction while rotating. As a result, the torque spring 7 is displaced, and an axial load proportional to the displacement is generated on the ball screw. Therefore, the expression (
As expressed by 1), a torque proportional to the axial load is generated, and the ball screw shaft 6 is rotated by the torque, that is, the tightening torque.

ボールネジ軸6を回転して、トルクバネ7の変位に応じ
て可動ドッグ71が移動するが、可動ドッグ71の位置
を変位検出器8によって検出し、所定の変位を検出した
ところで、所定の締付はトルクが得られる。さらに、所
定の締付はトルクが得られたときの変位検出器8の検出
信号によりブレーキ付クラッチ3を動作させ、ボールネ
ジ軸6の回転を停止させる。
By rotating the ball screw shaft 6, the movable dog 71 moves according to the displacement of the torque spring 7. When the position of the movable dog 71 is detected by the displacement detector 8 and a predetermined displacement is detected, the predetermined tightening is performed. Torque can be obtained. Furthermore, when a predetermined tightening is performed, the clutch with brake 3 is operated by the detection signal of the displacement detector 8 when torque is obtained, and the rotation of the ball screw shaft 6 is stopped.

なお、駆動モータ2を応答性の良いサーボモータで構成
し、変位検出器8の検出信号により直接駆動モータを第
2図に示す制御装置22により制御することができる。
Note that the drive motor 2 can be constituted by a servo motor with good responsiveness, and the drive motor can be directly controlled by a control device 22 shown in FIG. 2 based on a detection signal from the displacement detector 8.

すなわち、変位検出器8は近接スイッチを複数個軸方向
に配列して、複数の設定された締付はトルクに対応した
変位を検出し、ブレーキ付クラッチ3または駆動モータ
2に所要の動作を指令する。
That is, the displacement detector 8 has a plurality of proximity switches arranged in the axial direction, detects the displacement corresponding to the torque of a plurality of set tightenings, and instructs the clutch with brake 3 or the drive motor 2 to perform the required operation. do.

この場合、制御装置22には所要トルクが小さいときの
トルクバネ7の変位、例えばネジが2〜3回転して食い
込み始めるときに生じるトルクに対応する変位を設定す
る第1変位設定器221を設け、この設定された低トル
クの変位値と変位検出器8の出力とを比較器222によ
り比較して一致したときに、低速指令器223により選
択スイッチ224を介して、制御器225により駆動モ
ータ2の回転速度を低速回転に制御してネジの食い込み
始めを円滑にする。
In this case, the control device 22 is provided with a first displacement setting device 221 that sets the displacement of the torque spring 7 when the required torque is small, for example, the displacement corresponding to the torque generated when the screw rotates two to three times and starts biting. The set low torque displacement value and the output of the displacement detector 8 are compared by the comparator 222, and when they match, the low speed command 223 controls the drive motor 2 by the controller 225 via the selection switch 224. To control the rotation speed to a low speed to make the screw start to bite smoothly.

また、ネジをねじ込むときの所要トルクに対応するトル
クバネ7の変位を設定する第2変位設定器226を設け
、この設定されたネジ締トルクの変位値と変位検出器8
の出力とを比較器227により比較して一致したときに
、高速速指令器228により選択スイッチ224を介し
て制御器225により駆動モータ2の回転速度を高めて
ネジ締を行う。
Further, a second displacement setter 226 is provided to set the displacement of the torque spring 7 corresponding to the required torque when screwing the screw, and a displacement value of the set screw tightening torque and a displacement detector 8 are provided.
The comparator 227 compares the outputs of the drive motor 2 with the output of the drive motor 2, and when they match, the high speed command 228 causes the controller 225 to increase the rotational speed of the drive motor 2 via the selection switch 224 to tighten the screws.

さらに、ネジを締め込むときの所要トルクに対応するト
ルクバネ7の変位を設定する第3変位設定器229を設
け、この設定された締め込みトルクの変位値と変位検出
器8の出力とを比較器230により比較して一致したと
きに、低速指令器231により選択スイッチ224を介
して、制御器225により駆動モータ2の回転速度を低
速回転に制御する。
Furthermore, a third displacement setter 229 is provided to set the displacement of the torque spring 7 corresponding to the required torque when tightening the screw, and a comparator is used to compare the displacement value of the set tightening torque and the output of the displacement detector 8. 230 and when they match, the controller 225 controls the rotation speed of the drive motor 2 to a low speed rotation via the selection switch 224 using the low speed command device 231.

なお、締め込みトルクの作用する時間をタイマー232
により設定して、過負荷になる前に停止指令器233に
より駆動モータ2を停止させるように制御器225によ
り制御する。
Note that the timer 232 sets the time during which the tightening torque is applied.
The controller 225 controls the drive motor 2 so that the drive motor 2 is stopped by the stop command device 233 before an overload occurs.

また、ボールネジ軸6の回転数を検出する回転数検出器
234と、ネジの食い込み始めの2〜3回転を設定する
回転数設定器235とを設け、回転数検出器234の出
力と回転数設定器235の設定値を比較器236により
比較する。なお、この場合、スプライン軸4と駆動モー
タ2の出力軸21を中空にしておき、ボールネジ軸6の
一方端に同心に固定した検出軸62を貫通させ、検出軸
62を回転数検出器234に結合させておく。
Further, a rotation speed detector 234 that detects the rotation speed of the ball screw shaft 6 and a rotation speed setting device 235 that sets the 2 to 3 rotations at which the screw starts biting are provided, and the output of the rotation speed detector 234 and the rotation speed setting are provided. The set value of the device 235 is compared by the comparator 236. In this case, the spline shaft 4 and the output shaft 21 of the drive motor 2 are made hollow, and the detection shaft 62 fixed concentrically to one end of the ball screw shaft 6 is passed through, and the detection shaft 62 is connected to the rotation speed detector 234. Let's combine them.

駆動モータ2によりボールネジ軸6とともに検出軸62
を回転させ、回転数検出器234の出力と回転数設定器
235の設定値が一致したとき、第3変位設定器229
により設定した締め込みトルクに対応する変位が出力さ
れると、乗算器237を介して停止指令器233に過負
荷信号を出力し、制御器225により駆動モータ2を停
止する。
The detection shaft 62 along with the ball screw shaft 6 is driven by the drive motor 2.
When the output of the rotation speed detector 234 and the setting value of the rotation speed setting device 235 match, the third displacement setting device 229
When the displacement corresponding to the set tightening torque is output, an overload signal is output to the stop command device 233 via the multiplier 237, and the drive motor 2 is stopped by the controller 225.

すなわち、ボールネジ軸6の所定の回転数で、トルクバ
ネ7に締め込みトルクに対応する変位以下の変位が発生
している場合は正常と判断し、所定の回転数のとき、締
め込みトルクに対応する変位に達した場合は、ネジが異
常な状態で噛み合わされたと判断するようにしであるの
で、ネジの食い込み始めの異常検出をすることができる
That is, if the torque spring 7 is displaced less than the displacement corresponding to the tightening torque at a predetermined rotation speed of the ball screw shaft 6, it is determined to be normal; If the displacement is reached, it is determined that the screws are engaged in an abnormal state, so that it is possible to detect an abnormality when the screws start to bite.

このように、変位検出器8と上記の制御装置22を設け
ることにより、過負荷の生じない信頼性の高いネジ締作
業のプログラム制御を行うことができる。
In this way, by providing the displacement detector 8 and the above-mentioned control device 22, highly reliable program control of screw tightening work without overload can be performed.

また、近接スイッチに変えて差動トランスやリニアパル
ス発生器を使用し、所定の締付はトルクを無段階に設定
して検出するようにしてもよい。
Alternatively, a differential transformer or a linear pulse generator may be used instead of the proximity switch, and predetermined tightening may be detected by setting the torque steplessly.

また、駆動モータ2に代えて、工業用ロボットのアーム
に取り付けられた手首のねじり駆動モータを直接ブレー
キ付クラッチまたはスプライン軸に連結させると、コン
パクトなネジ締ロボットを構成することができる。
Moreover, if instead of the drive motor 2, a wrist torsion drive motor attached to the arm of the industrial robot is directly connected to a clutch with a brake or a spline shaft, a compact screw tightening robot can be constructed.

[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、締付はトルクを動
作姿勢が変化しても特性が変わらないトルクバネの変位
に比例させ、その変位を剛性の高いボールネジ用ナツト
の軸方向変位によって検出するようにしであるので、簡
単で信頼性が高く、安価な自動ネジ締装置を提供しつる
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, tightening is performed by making torque proportional to the displacement of a torque spring whose characteristics do not change even if the operating posture changes, and by applying the displacement to a highly rigid ball screw nut. Since the detection is based on axial displacement, a simple, reliable, and inexpensive automatic screw tightening device is provided.

また、トルクバネの変位を検出する変位検出器と、変位
検出値により駆動モータを制御する制御装置を設けるこ
とにより、ネジ締作業のプログラム制御を行うことがで
きるので、工業用ロボットによるネジ締作業の自動化が
容易になる効果がある。
In addition, by providing a displacement detector that detects the displacement of the torque spring and a control device that controls the drive motor based on the detected displacement value, screw tightening work can be program controlled, so industrial robots can perform screw tightening work. This has the effect of making automation easier.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示す側断面図、第2図は制御
装置のブロック図である。 l・・・フレーム、2・・・駆動モータ、3・・・ブレ
ーキ付クラッチ、4・・・スプライン軸、5・・・ボー
ルネジ用ナツト、6・・・ボールネジ軸、61・・・ボ
ールネジ、62・・・検出軸、7・・・トルクバネ、8
・・・変位検出器、22・・・制御装置、221・・・
第1変位設定器、226・・・第2変位設定器、229
・・・第3変位設定器、234・・・回転数検出器、2
35・・・回転数設定器第1図 第2図
FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a control device. l... Frame, 2... Drive motor, 3... Clutch with brake, 4... Spline shaft, 5... Ball screw nut, 6... Ball screw shaft, 61... Ball screw, 62 ...Detection axis, 7...Torque spring, 8
...Displacement detector, 22...Control device, 221...
First displacement setter, 226...Second displacement setter, 229
...Third displacement setter, 234...Rotation speed detector, 2
35...Rotation speed setting device Fig. 1 Fig. 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、中空のフレームの一方端の内側に設けられた駆動モ
ータと、前記駆動モータの出力軸により駆動される工具
取付け部を備えた自動ネジ締装置において、 一方端が前記駆動モータの出力軸に連結され、他方端に
中空部が形成されたスプライン軸と、前記スプライン軸
の中空部の内側に設けられたスプライン歯と、 前記スプライン軸をフレームに回転自在に、かつ軸方向
の動きが止めて支持する軸受と、前記スプライン歯と噛
み合う外歯を外周に設けたボールネジ用ナットと、 前記ボールネジ用ナットに噛み合うボールネジを設け、
前記工具取付け部を結合したボールネジ軸と、 前記フレームの他方端に設けられたブラケットと、 前記ボールネジ軸の中間部と前記ブラケットとの間に設
けられ、前記ボールネジ軸を回転自在にかつ、軸方向の
動きが止めて支持した軸受と、前記ブラケットと前記ボ
ールネジ用ナットとの間にスラスト軸受を介して挿入さ
れたトルクバネと、 前記トルクバネの変位に応じて移動する可動ドッグと、 前記可動ドッグの変位を検出する変位検出器とを備えた
ことを特徴とする自動ネジ締装置。 2、前記駆動モータの出力軸に結合されたブレーキ付ク
ラッチと、前記ブレーキ付クラッチに結合された前記ス
プライン軸とを備えた請求項1記載の自動ネジ締装置。 3、前記変位検出器が複数個軸方向に配列した近接スイ
ッチからなる請求項1または2記載の自動ネジ締装置。 4、前記変位検出器が無段階変位検出器からなる請求項
1または2記載の自動ネジ締装置。 5、前記ボールネジ軸の所望のトルクに対応する前記ト
ルクバネの変位を設定する変位設定器を設け、前記変位
検出器の検出値と前記変位設定器の設定値とにより前記
駆動モータを制御することを特徴とする自動ネジ締装置
の制御方法。 6、ネジの食い込み始めに発生するトルクに対応する前
記トルクバネの変位を設定する第1変位設定器を設け、
前記変位検出器の検出値と前記第1変位設定器の設定値
とにより前記駆動モータの回転速度を低速にし、 ネジ込みのときに発生するトルクに対応する前記トルク
バネの変位を設定する第2変位設定器を設け、前記変位
検出器の検出値と前記第2変位設定器の設定値とにより
所定の回転数に高め、ネジの締込みのときに発生するト
ルクに対応する前記トルクバネの変位を設定する第3変
位設定器を設け、前記変位検出器の検出値と前記第3変
位設定器の設定値とにより低速にする制御を行う第5項
記載の自動ネジ締装置の制御方法。 7、前記ボールネジ軸の回転数を検出する回転数検出器
と、所定の回転数を設定しうる回転数設定器とを設け、 前記回転数設定器の設定回転数のとき、前記第3変位設
定器の設定値以下の変位が発生している場合は正常と判
断して第6項記載の駆動モータの制御を継続し、前記設
定回転数のとき、前記第3変位設定器の設定値に達した
場合は、ネジが異常な状態で噛み合わされたものと判断
して、前記駆動モータを停止させる請求項6に記載の自
動ネジ締装置の制御方法。
[Scope of Claims] 1. An automatic screw tightening device comprising a drive motor provided inside one end of a hollow frame, and a tool mounting portion driven by an output shaft of the drive motor, wherein one end is provided inside the one end of the hollow frame. a spline shaft connected to an output shaft of a drive motor and having a hollow portion formed at the other end; spline teeth provided inside the hollow portion of the spline shaft; A bearing for stopping and supporting directional movement, a ball screw nut having external teeth on the outer periphery that mesh with the spline teeth, and a ball screw meshing with the ball screw nut,
A ball screw shaft that connects the tool mounting portion, a bracket provided at the other end of the frame, and a bracket provided between an intermediate portion of the ball screw shaft and the bracket, which allows the ball screw shaft to rotate freely and in the axial direction. a torque spring inserted through a thrust bearing between the bracket and the ball screw nut; a movable dog that moves according to the displacement of the torque spring; and a displacement of the movable dog. An automatic screw tightening device characterized by being equipped with a displacement detector that detects. 2. The automatic screw tightening device according to claim 1, comprising: a clutch with a brake coupled to the output shaft of the drive motor; and the spline shaft coupled to the clutch with brake. 3. The automatic screw tightening device according to claim 1 or 2, wherein the displacement detector comprises a plurality of proximity switches arranged in the axial direction. 4. The automatic screw tightening device according to claim 1 or 2, wherein the displacement detector is a stepless displacement detector. 5. A displacement setter is provided for setting a displacement of the torque spring corresponding to a desired torque of the ball screw shaft, and the drive motor is controlled by a detected value of the displacement detector and a set value of the displacement setter. Features: Control method for automatic screw tightening device. 6. A first displacement setting device is provided for setting the displacement of the torque spring corresponding to the torque generated when the screw starts biting,
a second displacement that lowers the rotational speed of the drive motor based on the detected value of the displacement detector and the set value of the first displacement setter, and sets the displacement of the torque spring corresponding to the torque generated during screwing; A setting device is provided, and the rotation speed is increased to a predetermined value based on the detected value of the displacement detector and the setting value of the second displacement setting device, and the displacement of the torque spring corresponding to the torque generated when tightening the screw is set. 6. The method for controlling an automatic screw tightening device according to claim 5, wherein a third displacement setting device is provided, and the speed is controlled to be reduced based on the detection value of the displacement detector and the setting value of the third displacement setting device. 7. A rotation speed detector for detecting the rotation speed of the ball screw shaft and a rotation speed setting device capable of setting a predetermined rotation speed are provided, and when the rotation speed is set by the rotation speed setting device, the third displacement setting is performed. If the displacement is equal to or less than the set value of the device, it is determined to be normal and the control of the drive motor described in paragraph 6 is continued, and when the set rotation speed is reached, the set value of the third displacement setter is reached. 7. The method of controlling an automatic screw tightening device according to claim 6, wherein if this occurs, it is determined that the screws are engaged in an abnormal state, and the drive motor is stopped.
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