JPS60187B2 - ボルト締付機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、不思議歯車機構を用いた３段変速機横を有す
るボルト緒付機に関するものである。

従来のボルト綿付機には、打撃回転力を利用するインパ
クトレンチ、トルク法又は回転角法を利用する定速ナッ
トランナ、通常の遊星歯車機構を用いた２段変速ナット
ランナ等がある。しかし、従来のこれ等のボルト統付機
において、インパクトレンチは、ボルト・ナットの綿付
速度は速いが、締付けたボルトの麹力のばらつきが大き
く、かつ作業中の騒音、振動が大きいという欠点が有り
、定速ナットランナは、縦付けたボルトの軸力のばらつ
きは小さいが、稀付速度が極端に遅いという欠点がある
。また、通常の遊星歯車機構を用いた２段変速ナットラ
ンナは、高速と低速の回転数の比が、精々８〜１０しか
取れないので、通常用いられる低速回転数１０〜２仇ｐ
ｍに対して、高速回転は８０〜２０仇ｐｍとなり、イン
パクトレンチの回転数１００びｐｍ以上に較べて非常に
４・さく、縦付速度が定速ナットランナよりは遠いが、
インパクトレンチよりは非常に小さいという欠点を有し
てい○る。本発明は、従来のこれ等のボルト締付機の欠
点を改善するためになされたもので、不思議歯車機構を
用いて、高速低トルク、中遠中トルク及び低速高トルク
の３段変速とし、ボルト・ナットの縦タ付速度をインパ
クトレンチと同等以上とすると共に、縦付けるべきボル
トの寸法が小さい時又はボルト・ナットの仮縦作業で回
転抵抗が増えた時には、高速低トルクと中速中トルクの
切換えで、ボルト・ナットの締付速度を一層速くするよ
うにし、かつ締付けられたボルトの鞠力のばらつきが小
さく、騒音、振動の小さいボルト締付機を提供するもの
である。

以下、本発明の一実施例を図面について詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例のボルト緒付機の要部断面正
面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図
のＢ−Ｂ断面図である。

図において、ボルト縦付機１の主要部は、原動Ｚ機２、
減速歯車機構３、不思議歯車機構４、高速低トルク用ク
ラッチ５（以下、クラッチ５と略記する）、駆動軸６、
ボルト・ナット締付用ソケット（以下、ソケットと略記
する）７、中速中トルク用クラッチ８（以下、クラッチ
８と略記する）、中速中トルク用一方向クラッチ９（以
下、一方向クラッチ９と略記する）及び低速高トルク用
一方向クラッチ１０（以下、一方向クラッチ１０と略記
する。

）より構成されている。原動機２は、ボルト１１を介し
てカバー１２に取付けられ、この原動機２には起動、停
止用スイッチ１３を取付けたハンドル１４が設けられて
いる。

減速歯車機構３は、原動機２の出力軸１５の鞠端に取付
けられた太陽歯車１６、この太陽歯車１６と噛合い、自
転かつ公転する複数個の遊星歯車１７、この遊星歯車１
７と噛合い、上部ケーシング１８１こ固定された内歯車
１９及び遊星歯車１７の自転軸２０と結合され、遊星歯
車１７の公転により回転する出力軸２１より構成されて
いる。

従って、原動機２の出力軸１５の回転は減速されて、減
速歯車機構３の出力軸２１に伝達され、出力軸２１は原
動機２の出力軸１５と同方向に回転する。本実施例では
、減速歯車機構として、上述のように遊星歯車機構のみ
を用いた場合が示してあるが、これは通常の減速歯車列
のみ又は遊星歯車機構と通常の減速歯車列を組合わせて
用いてもよい。不思議歯車機構４は、減速歯車機構３の
出力軸２１の中間に取付けられた太陽歯車２２、この太
陽歯車２２と噛合い、自転かつ公転する複数個の遊星歯
車２３、この遊星歯車２３と噛合い、中間ケーシング２
４に固定された固定内歯車２５、遊星歯車２３と噛合い
ながら回転する可動内歯車２６及びこの可動内歯車２６
の素材部を延長して形成された可動内歯車鞠５３より構
成され、可動内歯車２６の歯数を固定内歯車２５の歯数
より多くしてある。

従って、減速歯車機構３の出力軸２１の回転は減速され
て可動内歯車２６に伝達され、可動内歯車軸５３は、減
速歯車機構３の出力軸２１と同方向に回転する。クラッ
チ５は、本実施例では電磁クラッチを使用した場合が示
してあり、減速歯車機構３の出力軸２１に固定された駆
動部２７と、後述の駆動軸６の上端部にフェザキー２８
を介して取付けられた被駆動部２９より構成されている
。

駆動部２７が励磁されると、被駆動部２９は駆動部２７
に吸引され、減速歯車機構３の出力藤２１の回転は、駆
動部２７、被駆動部２９を介して駆動軸６に伝達される
。電磁クラッチの代りに機械式クラッチ、例えばばねと
駆動及び被動産糠板より成る摩擦クラッチ等を用いても
よい。駆動軸６は、軸受３０を介して下部ケーシング３
１に回転自在に支承されている。

また、軸受３川こ隣接して、駆動軸６と下部ケーシング
３１の間にはオイルシール３２が設けられ、ボルト締付
機１へ機体外部より塵挨が侵入するのを防止すると共に
、機体内部より潤滑油が漏洩するのを防止するようにし
てある。駆動軸６の下部には、ソケット７がピン３３及
びピン３３の脱出防止用０リング３４を介して取付けら
れている。クラッチ８は、本実施例ではクラッチ５と同
機に電磁クラッチを使用した場合が示してあり、不思議
歯車機構４の遊星歯車公転軸３５に固着された駆動部３
６と、後述の一方向クラッチ９を介して駆動軸６と係合
する中間軸３７の上端部にフェザキー３８を介して取付
けられた被駆動部３９より構成されている。

駆動部３６が励磁されると、被駆動部３９は駆動部３６
に吸引され、不思議歯車機構４の遊星歯車公転軸３５の
回転は、駆動部３６、被駆動部３９、中間軸３７を介し
て、一方向クラッチ９の外筒４１に伝達される。電磁ク
ラッチの代りに機械式クラッチ、例えばばねと駆動及び
被駆動摩擦板より成る摩擦クラッチを用いてもよい。一
方向クラッチ９は、中間軸３７の下端部にボルト４０を
介して取付けられた外筒４１と、駆動軸６に設けられた
内筒４２及び外筒４１と内筒４２の間に俄入された複数
個のローラ４３と、各ローラ４３と係合するばね４４よ
り構成されている。

内橋４２は、第２図に示すように、その外周に沿って、
その半径方向に対して煩斜している座面４５及び切立っ
た端面４６より形成される切欠部４７が等間隔で複数個
設けられ、その各切欠部４７と外筒４１の内周面４８の
間にはローラ４３が鉄入され、各ローラ４３と端面４６
の間にはばね４４を介在させて、ローラ４３が常に外筒
４１の内周面４８と座面４５に接触するようにしてある
。また、ローラ４３が軸方向に移動しないように、押え
板４９，５０がローラ４３を上下に挟むように外筒４１
に取付けられている。この一方向クラッチの作用は次の
通りである。第２図に示すように、外筒４１及び内筒４
２が共に矢印５１，５２の方向（時計方向）に回転し、
内筒４２の回転が外筒４１の回転より遠い場合は、各ロ
ーラ４３は内筒４２の端面４６とばね４４を介して係合
し、外筒４１の内周面４８上を転動し、内筒４２は外筒
４１の回転とは関係なく回転する。内橋４２が停止する
か、内筒４２の回転が外筒４１の回転より遅くなると、
各ローラ４３は外筒４１の内周面４８と、内筒４２の座
面４５の間に襖状に係合し、外筒４１と内筒４２は一体
となりト外筒４１の回転はそのま）内筒４２に伝達され
る。一方向クラッチ１０‘ま、不思議歯車機構４の可動
内歯車麹５３の延長部５３の下端にボルト４０′を介し
て取付けられた外筒４１′と駆動軸６に設けられた内筒
４２′及び外筒４１′と内筒４２′の間に鮫入された複
数個のローラ４３′と、各ローラ４３′と係合するばね
４４′より構成されている。内筒４２′は、第３図に示
すように、その外周に沿って、その半径方向に対して額
斜している座面４５′及び切立った端面４６′より形成
される切欠部４７′が等間隔で複数個設けられ、その各
切欠部４７′と外筒４１′の内周面４８′の間にはロー
ラ４３′が豚入され、各ローラ４３′と端面４６′の間
にはばね４４′を介在させて、ローラ４３′が常に外筒
４１′の内周面４８′と座面４５′に接触するようにし
てある。また、ローラ４３′が轍方向に移動しないよう
に、押え板４９′，５０ｆがローラ４３′を上下に挟む
ように外筒４１′に取付けられている。この一方向クラ
ッチ１０の作用は次の通りである。第３図に示すように
、外筒４１′及び内筒４２′が共に矢印５１′，５２′
の方向（時計方向）に回転し、内筒４２′の回転が外筒
４１′の回転より速い場合は、各ローラ４３′は、内筒
４２′の端面４６′とばね４４′を介して係合し、外筒
４１′の内周面４８′上を転動し、内筒４２′は外筒４
１′の回転とは関係なく回転する。内筒４２ｒが停止す
るか、内筒４２′の回転が外筒４１′の回転より遅くな
ると、各ローラ４３′は外筒４１′の内周面４８′と、
内筒４２′の座面４５′の間に裸状に係合し、外敵４１
′と内筒４２′は一体となり、外筒４１′の回転は、そ
のまま内筒４２」に伝達される。なお、一方向クラッチ
９，１０の代りに、爪と爪車を利用した一方向クラッチ
を用いてもよい。次に、以上の構成を有するボルト綿付
機１の作用について説明する。ボルト綿付機１のソケッ
ト７を綿付けるべきボルト・ナットに鉄合させ、原動機
２のスイッチ１３を入れると、原動機２が起動すると共
にクラッチ５及びクラッチ８が個々に又は同時に入るよ
うにしておく。

いま、クラッチ５，８を同時に入れた場合について説明
すると、原動機２の出力軸１５は、減速歯車機構３、減
速歯車機構３の出力軸２１、クラッチ５を介して、ソケ
ット７を取付けた駆動軸６と結合され、高速低トルク伝
達機構５４を形成する。この場合、原動機２の回転数を
勘案して、減速歯車機構３の減速比を、出力軸２１の回
転数が１００比ｐｍ以上になるように選定しておけば、
ボルト・ナット締付作業における高速低トルクの回転速
度を、インパクトレンチの回転速度と同等又はそれ以上
にすることができる。従って、原動機２の回転は、減速
歯車機構３の出力軸２１、クラッチ５、駆動軸６を介し
ソケット７に伝達され、ソケット７に競合されたボルト
・ナットを、インパクトレンチと同等又はそれ以上の回
転速度で回転させる。また、原動機２の出力軸１５が、
減速歯車機構３、減速歯車機構３の出力軸２１、不思議
歯車機構４の遊星歯車公転軸３５、クラッチ８、中間軸
３７、この中間軸３７の下端部に取付けられた一方向ク
ラッチ９を介して、ソケット７を取付けた駆動軸６と結
合されると、中遠中トルク伝達機構５５を形成する。こ
の場合、不思議歯車機構４の遊星歯車公転軸３５の回転
数は、太陽歯車２２の歯数をＺ，、固定内歯車２５の歯
数をＺ３とすると、太陽歯車２２の回転数、即ち減速歯
車機構３の出力軸２１の回転数に；隼Ｚを乗じた値に減
速される。従って、原動機２の回転は、減速歯車機構３
の出力軸２１、不思議歯車機構４の遊星歯車公転軸３５
、クラッチ８、中間軸３７、一方向クラッチ９、駆動軸
６を介して、駆動軸６に取付けられたソケット７に伝達
され、ソケット７に鉄合されたボルト・ナットを上述の
回転速度で回転させる。また、電動機２の出力軸１５が
、減速歯車機構３、減速歯車機構３の出力軸２１、不思
議歯車機構４、不思議歯車機構４の可動内歯車軸５３の
下端部に取付けられた一方向クラッチ１０を介して、ソ
ケット７を取付けた駆動軸６と結合されると、低速高ト
ルク伝達機構５６を形成する。この場合、不思議歯車機
構４の可動内歯車２６の回転数は、可動内歯車２６の歯
数をＺ４とする≧、ぷ或速歯車機構３の出力軸２１の回
転数ｂこ髪髪箸美を乗じた側こ減厳秘細減速比穿き章三
多言手は非常に大きく（例えば１肌以上）することがで
きるので、高速低トルク伝達機構５４の回転数をインパ
クトレンチと同等又はそれ以上（１００仇ｐｍ以上）に
大きくしても、低速高トルク伝達機構５６の回転数を１
０〜２仇ｐｍに減速することは容易である。

従って、電動機２の回転は、減速歯車機構３の出力軸２
１、不思議歯車機構４、一方向クラッチ１０、駆動軸６
を介して、駆動軸６に取付けられたソケット７に伝達さ
れ、ソケット７に俵合されたボルト・ナットを上述の回
転数で、被締結物に縦付ける。以上のことより、クラッ
チ５により、減速歯車機構３の出力軸２１と駆動軸６が
結合され、高速低トルク機構５４が作動している間は、
減速歯車機構３の出力軸２１の回転は、そのまま駆動軸
３６、一方向クラッチ９の内筒４２及び一方向クラッチ
１０の内筒４２′に伝達される。

従って、一方向クラッチ９の内筒４２及び一方向クラッ
チ１０の内筒４２′は、それぞれその外筒４１，４１′
よりも速く回転するので、上述のように、内子筒４２，
４２′及び駆動軸６は外筒４１，４１′の回転に関係な
く、減速歯車機構３の出力軸２１と同じ回転速度で回転
し、駆動軸６に取付けられたソケット７に俵合されたボ
ルト・ナットを高速低トルクで自由回転させる。しかし
、ボルト・ナットが被締結物に接触し、原動機２の負荷
が増加し、原動機２が電動機の場合はその入力電流が所
定値に達した時点、原動機２が油圧モータ又はェアモー
タの場合はその油圧又は空気圧が所定値に達した時点を
検出して、クラッチ５の励磁を解くと、減速歯車機構３
の出力軸２１と駆動軸６の結合が解除されて、駆動軸６
の回転は、ボルト・ナットの抵抗の増加によって急速に
減速される。従ｏつて、一方向クラッチ９の内筒４２の
回転が外筒４１の回転より遅くなった時点で、上述のよ
うに、外筒４１と内筒４２はローラ４３を介して一体に
結合され「高速低トルク伝達機構５４は中遠中トルク伝
達機構５５に切換わり、ボルト・ナッタトは中速中トル
クで締付けられる。また、クラッチ５の励磁を解くと同
時にクラッチ８の励磁も解くと、不思議歯車機構４の遊
星歯車公転藤３５と中間軸３７の結合も解除され、駆動
軸６が減速されて、一方向クラッチ１０の内筒４２′の
回転がｏ外筒４１′の回転より遅くなると、外筒４１′
と内筒４２′はローラ４３′を介して一体に結合され、
高速低トルク伝達機構５４は低速高トルク伝達機構５６
に切換わり、ボルト・ナットは低速高トルークで縦付け
られ、その締付トルクが所定のボルトの軸力に相当する
締付トルクに達した時点、又はボルト・ナットの回転角
が所定のボルトの鞠力に相当する回転角に達した時点を
検出して、原動機１２を停止させれば、ボルト・ナット
を所定のボルトの軸力に相当する綿付トルク又は回転角
で綿付けることができる。従って、３段変速機構を適宜
に選択使用することにより、ボルト・ナットの綿付作業
の能率を上げることができる。例えば、大型ボルトの締
付作業の場合は、高速低トルク伝達機構５４から低速高
トルク伝達機構６６への切換えを使用し、小型ボルトの
縦付作業の場合は高速低トルク伝達機構５４から中速中
トルク伝達機構５５への切換えを使用すればよい。また
、ボルト・ナットの仮締作業の場合、ねじの谷等に切削
粉等が残留していて、回転抵抗が増え、高速低トルク伝
達機構５４では仮締めできなくなった場合でも、中速中
トルク伝達機構５５に切換えることにより効率よく仮綿
作業を行なうことができる。クラッチ５及びクラッチ８
にばねを用いた機械式クラッチを用いた場合は、ばねを
予め調整しておけば、原動機の入力電流又は油圧や空気
圧を検出することなく、名クラッチの入切を行なうこと
ができる。以上のように、本発明のボルト締付機は、高
速低トルク伝達機構、中遠中トルク伝達機構及び低速高
トルク伝達機構の３段変速機構を有し、ボルト・ナット
を自由回転の状態から、被締結物に接触して拘束状態に
達するまでは、高速低トルク伝達機構により、インパク
トレンチの回転速度と同等又はそれ以上の回転速度で回
転させ、ボルト・Ｚナットの最終締付けは、ボルトの寸
法に応じて、中遠中トルク伝達機構又は低速高トルク伝
達機構を適宜選択し、定速ナットランナと同様に締付け
を完了させることができる。

従って、ボルトの締付速度をインパクトレンチと同等以
上にすることができると共に、綾付けられたボルトの鞠
力のばらつきを小さくすることができる。また、ボルト
・ナットの仮綿作業の場合、まずボルト・ナットを高速
低トルク伝達機構で回転させ、途中で回転抵抗が増えた
場合は、中速中トルク伝達機構に切換えることにより効
率よく仮総作業を行なうことができる。また、インパク
トレンチのように、打撃機構を使用しないので、騒音、
振動を小さくすることができる等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部断面図、第２図は第１
図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ一Ｂ断面図であ
る。 １・・・・・・ボルト締付機、２・・・・・・原動機、
３・・・・・・減速歯車機構、４・・・・・・不思議歯
車機構、５・・・・・・高速低トルク用クラッチ、６…
・・・駆動軸、７・・・・・・ボルト・ナット縦付用ソ
ケット、８・…・・中遠中トルク用クラッチ、９・・・
・・・中遠中トルク用一方向クラッチ、１０・・・…低
速高トルク用一方向クラッチ、２１・・…・出力軸、２
６…・・・可動内歯車、５４…・・・高速低トルク伝達
機構、５５・・・・・・中速中トルク伝達機構、５６・
…・・低速高トルク伝達機構。 第２図第３図 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原動機の出力軸に連結された減速歯車機構と；この
   減速歯車機構の出力軸に連結された不思議歯車機構と；
   前記減速歯車機構の出力軸とソケツトを取付けた駆動軸
   とを結合し、または、その結合を解除する高速低トルク
   用クラツチと；前記不思議歯車機構の遊星歯車公転軸と
   、前記駆動軸と同心に設けられた中間軸とを連結し、ま
   たは、その連結を解除する中速中トルク用クラツチと；
   前記中間軸と前記駆動軸の間に設けられた中速中トルク
   用一方向クラツチと；前記不思議歯車機構の可動内歯車
   軸と前記駆動軸の間に設けられた低速高トルク用一方向
   クラツチとを有し、前記原動機の出力軸を、前記減速歯
   車機構、前記高速低トルク用クラツチを介して前記駆動
   軸とを結合することにより高速低トルク伝達機構を形成
   させ、また、前記原動機の出力軸を、前記減速歯車機構
   、前記不思議歯車機構の遊星歯車公転軸、前記中速中ト
   ルク用クラツチ、前記中間軸、中速中トルク用一方向ク
   ラツチを介して前記駆動軸と連結することにより中速中
   トルク伝達機構を形成させ、また、前記原動機の出力軸
   を、前記減速歯車機構、前記不思議歯車機構の可動内歯
   車軸、前記低速高トルク用一方向クラツチを介して前記
   駆動軸と連結することにより低速高トルク伝達機構を形
   成させようにしたことを特徴とするボルト締付機。