JPH0724992B2 - 自動ねじ締め機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータの回転を受けて
回転するボックスビットあるいはドライバビットを用い
てボルト、ナット、ねじ等のねじ部品をワークに締付け
る際に、ねじ部品の頭部が着座する時の衝撃的な反力ト
ルクの影響を緩和して締付けを行うように構成した自動
ねじ締め機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ボルト、ナット、ねじ等の締付
けトルクを制御する場合には、モータによりボックスビ
ットあるいはドライバビット（以下、ドライバビットに
ついて説明する。）を回転させるとともに、このドライ
バビットに加わる負荷に応じて変動するモータの負荷電
流を検出する検出部を設け、その検出値が設定値に達す
れば、その時点から一定時間後にモータを停止させるよ
うに構成した装置、あるいはドライバビットに加わる反
力トルクを歪み管により歪み量に変換してその歪み量を
歪みゲージ等の検出部により検出し、これが一定値に達
すればモータを停止させるように構成した装置が一般的
である。これらの装置では、締付け完了の直前でねじの
頭部が着座する際に衝撃的な反力トルクが生じると、こ
れが検出部で検出され、設定締付けトルク値が低い時に
はその検出値が瞬時に設定値を超えてしまい、所望締付
けトルクで締付けを完了することができない等の欠点が
生じている。その上、これらの装置では、締付けを開始
して検出値が設定締付けトルクに達すれば、モータを停
止させている関係で、常にモータ停止時の慣性の影響で
実際の締付けトルクが設定締付けトルクを超えてしま
い、正確な締付け作業が行えない等の欠点が生じてい
る。

【０００３】これら欠点を除去する装置として、設定締
付けトルクに達すれば、モータは継続して回転した状態
でドライバビットの回転のみを停止させる自動変速機を
備えた自動ねじ締め機が創案されている。この自動ねじ
締め機１の自動変速機７は、図４に示すようにモータ６
により回転駆動される入力円板８と、これに摩擦係合す
る円周溝９ａを有する複数の遊星コーン９と、その裏面
の平坦面９ｃに摩擦係合するカムディスク１０と、前記
遊星コーン９の円錐面９ｂに沿って摩擦係合する変速リ
ング１１と、これを回動可能に保持するアーム１２と、
変速リング１１を高速側に付勢するばね１５とからなっ
ており、変速リング１１が回動してアーム１２が傾斜す
ることにより変速リング１１と遊星コーン９との摩擦係
合位置が変わって減速比が連続的に変わるように構成さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような自動変速
機７を備えた自動ねじ締め機１では、ねじ（図示せず）
の頭部が着座する際にドライバビットの持つ慣性の影響
で衝撃的な反力トルクが生じても、これが変速リング１
１の回動によりかなり吸収されてドライバビットの出力
トルクとしてはほとんど伝達されない。しかも、変速リ
ング１１の回動にともなって、変速リング１１が遊星コ
ーン９の円錐面９ｂに沿ってその大径側に移動し、その
減速比が大きくなって、ドライバビットが減速される。
この減速比が無限大となる時点を締付け完了時点として
いる場合には、締付け完了時にモータ６が回転している
にも拘わらずドライバビット（図示せず）の回転が停止
する関係で、モータ６の持つ慣性の影響を緩和してこの
時に自動変速機の持つ出力トルクで締付けを行うことが
でき、上記自動ねじ締め機１は▲高▼精度なねじ締め機
として▲高▼い評価を得ている。

【０００５】出願人は、この自動ねじ締め機１を利用し
てドライバビット停止時のみならず、ドライバビットに
加わるトルクを検出する手段を設けておいてドライバビ
ットが停止するまでに締付けを完了するように構成して
も▲高▼精度な締付けを行うことができる自動ねじ締め
機を創案した。この自動ねじ締め機では着座時点のモー
タの持つ慣性の影響を大部分緩和できるものの、モータ
へのパワー供給停止後の慣性の影響が僅かに残るばかり
か、締付けが進むに従って自動変速機の減速が急激に行
われる関係でドライバビットの出力トルクが影響を受
け、高精度な締付けが行えなくなり、しかもモータに大
きな負荷が加わってモータの寿命が短くなり、その上自
動変速機の各構成部品の磨耗が進むことがあって、その
改善が要望されている。

【０００６】本発明は、上記要望に鑑み発明されたもの
で、幅広い締付けトルク範囲で締付け完了直前の衝撃的
なトルクの影響を緩和して高精度な締付けを行うことが
できる自動ねじ締め機を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】昇降駆動源の作動により
昇降するドライバ台が設けられており、このドライバ台
と一体に移動するようにケーシングが配置されている。
このケーシングの底部には内部に突出するスリーブ部を
有する底蓋が固定されており、しかもこのケーシング内
には潤滑油が充填されるように構成されている。また、
前記ケーシング内には、モータの回転駆動により回転さ
れる入力円板と、これに摩擦係合する円周溝を有する複
数の遊星コーンと、その裏面に摩擦係合するカムディス
クとが配置されている。また、前記カムディスクには出
力軸が連結されており、この出力軸には一体化して回転
するドライバビットが連接されている。さらに、前記遊
星コーンの円錐面に沿って変速リングが摩擦係合して配
置されており、この変速リングにアームの一端が係止さ
れている。このアームの他端は前記底蓋のスリーブ部の
周囲で回動可能に配置された係止部材に係止されてお
り、前記変速リングが遊星コーンの周囲で回動可能に保
持されている。前記係止部材はアームが直立する方向に
弾力部材により付勢されて固定されており、変速リング
の回動にともなって係止部材が徐々に回動するように構
成されている。また、前記変速リングはばねにより高速
側に付勢されており、変速リングの回動により減速比が
連続的に変わる自動変速機が構成されている。

【０００８】

【作用】上記自動ねじ締め機では、ねじの頭部がワーク
に着座するにともなって、ドライバビットに加わる負荷
が増大し、自動変速機の変速リングが反力トルクを受け
て回動する。そのため、この変速リングを保持するアー
ムが傾斜し、変速リングが遊星コーンの円錐面上を母線
方向に沿ってその大径側に引き下げられ、自動変速機の
減速比が増大し始め、ドライバビットが減速される。同
時に、変速リングの回動にともなって、変速リングにア
ームの一端が係止されており、しかもこのアームの他端
には係止部材が係合している関係で、係止部材が弾性部
材の弾性力に逆らって変速リングの回動方向に僅かに回
動し始める。そのため、アームはゆっくりと傾斜するこ
ととなり、変速リングは遊星コーンに対して円滑に引き
下げられ、ドライバビットの自動変速機の減速が円滑に
行われる。

【０００９】この間、ドライバビットの締付けトルクを
検出しておき、これが所定締付けトルク値に達し、モー
タへのパワーの供給が停止されても、モータの持つ慣性
の影響で所定時間継続して回転するが、このモータの持
つ慣性の影響は変速リング、アームおよび弾力保持され
た係止部材により緩和されているため、ドライバビット
の出力トルクはほとんど影響を受けず、低締付けトルク
範囲であっても、高精度な締付けを行うことができる。
また、自動変速機は円滑に減速比を増大させるため、モ
ータに急激な負荷をもたらすことがないばかりか、自動
変速機を構成する部品の磨耗を少なくすることができ
る。

【００１０】

【実施例】以下、実施例を図面に基づいて説明する。図
１および図２において、１は自動ねじ締め機であり、昇
降駆動源の一例のシリンダ（図示せず）の作動により昇
降するドライバ台（図示せず）およびこれと所定間隔を
おいて所定位置まで一体に下降しかつ後記するドライバ
ビット２１が挿通自在なチャックユニットを持つチャッ
ク台（図示せず）を有している。前記ドライバ台には、
一体に移動するように取付け台（図示せず）を介して後
記する出力軸２を回転自在に案内するスリーブ部３ａを
持つ底蓋３が固定されている。また、この底蓋３にはケ
ーシング４が固定されており、このケーシング４の上部
には上蓋５が固定され、ケーシング４内に潤滑油が充填
されるように構成されている。前記上蓋３には一体化し
て取付けられたブラケット５ａを介してモータ（図示せ
ず）が取付けられており、その回転が前記ケーシング４
に内蔵された自動変速機７の入力円板８に伝達されるよ
うに構成されている。

【００１１】前記自動変速機７はモータの駆動軸６ａの
回転を受けて回転する入力円板８を有し、その外周には
摩擦係合する円周溝９ａを有する複数個の遊星コーン９
が、またこの遊星コーン９にはカムディスク１０が遊星
コーン９の円錐面９ｂの裏面に位置する平坦面９ｃに摩
擦係合し、かつ前記入力円板８と同心上で回転するよう
に配置されている。さらに、前記遊星コーン９の円錐面
９ｂには変速リング１１が摩擦係合して回動自在に配置
されており、この変速リング１１と遊星コーン９との摩
擦係合位置により、その減速比が連続的に変わるように
構成されている。また、この変速リング１１にはその外
周の複数箇所でアーム１２の一端が係合しており、この
アーム１２の他端は後記する係止部材の一例の係止スリ
ーブ１３に係止され、変速リング１１の高速側の移動量
が制限されるように構成されている。しかも、前記変速
リング１１は底蓋３のスリーブ部３ａの周囲に配置され
たばね保持スリーブ１４に保持されたばね１５により上
方に付勢されており、常時アーム１２を介して係止スリ
ーブ１３が引上げられるように構成されている。

【００１２】前記底蓋３のスリーブ部３ａの周囲には係
止スリーブ１３がその位置で回動自在に配置されてお
り、この係止スリーブ１３は前記アーム１２の一端が係
合する周縁部を持つ鍔部１３ａを有している。この係止
スリーブ１３の鍔部１３ａにはばね係止ピン１６が上方
に直立して植設されており、このばね係止ピン１６には
後記する引っ張りばね１７の一端が係止されるように構
成されている。また、前記係止スリーブ１３の鍔部１３
ａには２ヶ所に長穴１３ｂが穿設されており、この長穴
１３ｂから底蓋３に植設されたばね固定ピン１８が突出
するように構成されている。このばね固定ピン１８には
前記引っ張リばね１７の他端が固定されており、この引
っ張りばね１７が係止スリーブ１３をばね固定ピン１８
に当接する方向に付勢して一方側に停止させるように構
成されている。

【００１３】また、前記カムディスク１０には、調圧機
構１９を介して前記底蓋３のスリーブ部３ａに回転自在
に案内された出力軸２が連結されており、しかもこの出
力軸２にはドライバ台側に対して回転自在に保持された
連接軸２０が連結されている。この連接軸２０には伝達
機構（図示せず）を介してドライバビット２１が一体化
して回転するように構成されている。

【００１４】さらに、前記連接軸２０にはトルク検出手
段（図示せず）が設けられており、その検出値と自動変
速機７の減速比が無限大となってドライバビット２１が
停止する時の自動変速機７の出力トルク値までの任意の
設定値とが比較され、任意の締付けトルクで締付けを完
了することができるように構成されている。

【００１５】上記自動ねじ締め機では、モータが駆動さ
れて締付けが開始され、ねじがワークに着座すると、ド
ライバビット２１に加わる負荷が増大し、ドライバビッ
ト２１に係る負荷に応じて自動変速機７の変速リング１
１が遊星コーン９の円錐面９ｂに沿って締付け方向と反
対方向に回動する。この変速リング１１の回動により、
変速リング１１を保持するアーム１２が傾斜して、変速
リング１１が遊星コーン９の円錐面９ｂ上を母線方向に
沿ってその大径側に引き下げられる。この変速リング１
１の回動にともなって、アーム１２の傾斜角が大きくな
り、自動変速機７の減速比が急激に増大し始めるが、変
速リング１１に一端が係止されアーム１２の他端に係止
スリーブ１３が係止されている関係で、係止スリーブ１
３に変速リング１１と同方向に回転しようとする力が発
生する。この係止スリーブ１３の回転力が引っ張りばね
１７の弾性力よりも小さい時は、係止スリーブ１３はば
ね固定ピン１８に当接しているが、図３に示すように係
止スリーブ１３の回転力が引っ張りばね１７の弾性力よ
りも大きくなると、係止スリーブ１３は引っ張りばね１
７の弾性力に逆らって僅かに回動し始め、アーム１２の
固定側が変速リング１１と同方向に移動する。そのた
め、アーム１２の傾斜がゆっくりと進むこととなり、自
動変速機７の減速比が徐々に増大する。

【００１６】この間に、トルク検出手段の検出値が設定
値に達し、モータへのパワー供給が停止されても、モー
タの持つ慣性によりモータは所定時間回転を継続する
が、モータの持つ慣性の影響は変速リング１１、アーム
１２および係止スリーブ１３により緩和されているた
め、ドライバビット２１はモータの慣性の影響を受ける
ことなく、ただちに停止することができ、低締付けトル
ク範囲内の締付けトルク値であっても、高精度な締付け
を行うことができる。また、締付け完了直前であっても
アーム１２の傾斜がゆっくりと進み、自動変速機７の減
速が徐々に増大するので、モータに大きな負荷が加わら
ず、モータの寿命を伸長することができるばかりか、自
動変速機７を構成する各部品の磨耗を最小限に押さえる
ことができる。さらに、自動変速機７は円滑に減速比を
増大するため、モータの出力トルクがロスなくドライバ
ビット２１に伝達され、モータの容量を余分に大きくす
る必要がなく、小さな容量のモータを使用できる。

【００１７】なお、実施例では、係止スリーブ１３を引
っ張りばね１７により一方方向に付勢しているが、引っ
張りばね１７に代えて圧縮ばね（図示せず）を使用して
もよいし、両方向に移動できるように付勢してもよい。
さらに、これらばね以外に他の公知の弾力部材を使用す
ることもできる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は入力円
板、その回転を受けて回転する遊星コーン、その裏面の
平坦面に摩擦係合するカムディスク、遊星コーンの円錐
面に摩擦係合する変速リング、これを回転可能に保持す
るアーム、このアームが常時直立するように変速リング
を付勢するばねおよびアームの一端を係止して回動可能
に弾力保持された係止部材からなる自動変速機を設ける
とともに、この自動変速機の出力軸にドライバビットを
一体に回転するように連接しているため、締付けが進ん
で、ねじの頭部がワークに着座する際に生じる衝撃的な
反力トルクおよびモータへのパワー供給を停止して後の
モータの持つ慣性の影響を変速リングとアームと係止部
材との回動により緩和することができ、ドライバビット
の出力トルクは着座時はもとよりモータへのパワー供給
停止時の影響をほとんど受けることなく、低締付けトル
ク範囲での締付けであっても高精度な締付けを行うこと
ができる。また、本発明はアームがゆっくりと傾斜して
自動変速機の減速比が徐々に増大するように構成されて
いるため、モータに無理な負荷が加わらないばかりか、
自動変速機を構成する各部品の磨耗を最小限に押さえる
ことができ、機械の寿命を伸長することができる。ま
た、本発明は自動変速機の減速比が徐々に増大するよう
に構成されているため、モータのパワーがロスなく確実
にドライバビットに伝達され、モータの容量を余分に大
きなものとする必要がなく、コンパクトなねじ締め機を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図２】本発明に係る自動変速機の要部縦断面図であ
る。

【図３】本発明の要部動作説明図である。

【図４】従来の自動ねじ締め機の要部縦断面図である。

【符号の説明】

１ 自動ねじ締め機 ２ 出力軸 ３ 底蓋 ３ａ スリーブ部 ４ ケーシング ５ 上蓋 ５ａ ブラケット ６ モータ ６ａ 駆動軸 ７ 自動変速機 ８ 入力円板 ９ 遊星コーン ９ａ 円周溝 ９ｂ 円錐面 ９ｃ 平坦面 １０ カムディスク １１ 変速リング １２ アーム １３ 係止スリーブ １３ａ 鍔部 １３ｂ 長穴 １４ ばね保持スリーブ １５ ばね １６ ばね係止ピン １７ 引っ張りばね １８ ばね固定ピン １９ 調圧機構 ２０ 連接軸 ２１ ドライバビット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 昇降駆動源の作動により昇降するドライ
   バ台と一体に移動するようにケーシングを配置し、この
   ケーシングの底部に内部に突出するスリーブ部を有する
   底蓋を固定してこのケーシング内に潤滑油を充填するよ
   うに構成するとともに、前記ケーシング内にモータの回
   転駆動により回転される入力円板と、これに摩擦係合す
   る円周溝を有する複数の遊星コーンと、その裏面に摩擦
   係合するカムディスクとを配置し、さらに前記遊星コー
   ンの円錐面に沿って変速リングを摩擦係合して配置し、
   この変速リングを前記ドライバ台側に一端が係止された
   アームにより回動可能に保持してばねにより高速側に付
   勢する一方、 前記カムディスクに出力軸を一体化して連結し、この出
   力軸に一体化して回転するドライバビットを連接した自
   動ねじ締め機において、 ドライバ台側に底蓋のスリーブ部の周囲で回動する係止
   部材を配置し、この係止部材を弾性部材により付勢して
   固定する一方、この係止部材に変速リングを保持するア
   ームの他端を係止したことを特徴とする自動ねじ締め
   機。