JPH04135131A - 自動ねじ締め機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ねじ、ボルト等の締付は完了検出時のドライ
バビットの持つ慣性の影響を排除して所望の締付はトル
クで確実に締付は作業を行うように構成した自動ねじ締
め機に関する。

［従来技術］および ［発明が解決しようとする課題］ 一般に、ねじ、ボルト等の締付はトルクを制御する場合
には、回転駆動源によりドライバビットを回転させ、こ
のドライバビットに加わる負荷トルクを適当な検出手段
を用いて検出し、この検出値が設定値に達すれば、回転
駆動源を停止させる方法が一般的である。この方法では
、締付はトルクの設定値が低い場合には、締付は完了検
出時に回転駆動部の持つ慣性の影響により締付はトルク
が設定値を越え、正確な締付はトルクでねじあるいはボ
ルトを締付けることができない、そこで、低い設定締付
はトルクであってもこれらを正確に締付けることのでき
るねじ締め機が要望されている。

［課題を解決するための手段］ 上記要望に鑑み、回転駆動源にはその回転を受けて回転
する入力円板とその外周に摩擦係合する遊星コーンとこ
れに摩擦係合するカムディスクとを介してドライバビッ
トが連結されている。前記遊星コーンの外周には、その
円錐面に摩擦係合する変速リングが配置されており、し
かもこの変速リングは弾力保持部材に保持され、ドライ
バビットに係る負荷トルクにより変速リングが反力トル
クを受けるように構成されている。また、前記カムディ
スクとドライバビットとの間にはドライバビットに加わ
る反力により回動するリングギア部を有する差動遊星ギ
ア機構が配置されており、このリングギア部にはトルク
検出部が取付けられている。

一方、前記トルク検出部の出力信号があらかじめ設定さ
れた締付はトルク値に対応した設定値に達する時回転駆
動源を停止させる締付は完了信号を出力する締付は完了
検出部が設けられており、ドライバビットの負荷トルク
が大きくなると無段階にドライバビットの回転を低下さ
せ、希望の締付はトルク値で締付けを完了するように構
成されている。

［作用］ 上記自動ねじ締め機では、回転駆動源の回転が遊星コー
ンと変速リングとの摩擦係合位置で決まる減速比で、差
動遊星ギア機構を介してドライバビットに伝達され、ね
じがワークに締付けられる。

ねじがワークに締付けられると、ドライバビットに係る
負荷に応じて差動遊星ギア機構を介して変速リングに反
力トルクが加わる。ドライバビットに係る負荷が大きく
なるにともなって、弾力保持部材に保持された変速リン
グが回動しながら、その軸心方向に移動し、その減速比
が大きくなり。

ドライバビットの回転が無段階に徐々に低下する。

この間、差動遊星ギア機構のリングギア部もドライバビ
ットに加わる負荷に応じて反力トルクを受けてドライバ
ビットと逆方向に回動しており、このリングギア部の反
力トルクがトルク検出部により検出される。

この状態で、ねじが締付られて、トルク検出部の出力信
号があらかじめ設定された締付はトルクに対応する設定
値に達すると、締付は完了検出部から回転駆動源に停止
信号が出力され、回転駆動源が停止し、締付は作業が完
了する。この時、ドライバビットは低速で回転している
ので、回転駆動源の停止とともに、ドライバビットの回
転も慣性の影響を受けずに、ただちに停止することがで
き、所望締付はトルク値に正確に締付けることができる
。

［実施例コ 以下、実施例を図面について説明する。第１図および第
２図において、１は自動ねじ締め機であり、この自動ね
じ締め機ｌは、昇降駆動源２６の作動により昇降するド
ライバ台２にギアケース３を介して固定されたドライバ
本体４を有している。このドライバ本体４内には潤滑オ
イルが充填されており、後記する差動遊星機構６の周囲
を覆うように構成されている。また、前記ドライバ本体
４の一端には回転駆動源のモータ５が固定されており、
このモータ５の駆動軸には差動遊星機構６の一部をなす
入力円板７が連結され、モータ５の回転を受けて一体に
回転するように配置されている。この入力円板７の外周
には複数個の遊星コーン８が配置され、その円周溝８ａ
が前記入力円板７に摩擦係合して回転するように構成さ
れている。この遊星コーン８の円錐面８ｃの裏面に位置
する平坦面８ｂには前記入力円板７と同心上で回転する
カムディスク９が摩擦係合するように配置されている。

前記遊星コーン８の外周には変速リング１０がその円錐
面８ｃと摩擦係合して回転するように配置されており、
この変速リング１０は一端が後記する底蓋１１側に配置
された固定リング１２に回動自在に保持されたアーム１
３により回動自在に保持されている。しかも、この変速
リング１０はその摩擦係合位置が高速側に位置するよう
にばね１４により付勢されており、このばね１４と前記
アーム１３とから弾力保持部材が構成されている。この
弾力保持部材は変速リングｌＯの摩擦係合位置を規制し
、減速比の最大値および最大締付はトルクを決定するよ
うに構成されている。また、前記ばね１４は底蓋１１の
円筒部１１ａに沿って移動自在なばね座１５に載置され
ており、このばね座１５は底蓋１１に回転自在に保持さ
れた調整ボルト１６に螺合し、その位置が任意に選択で
きるように構成されている。

前記カムディスク９にはドライバ本体４の一部を構成す
る底蓋１１の円筒部１１ａに回転自在に保持された出力
軸１７を介して連接軸１８が連結されており、カムディ
スク９、出力軸１７および連接軸１８が一体に回転する
ように構成されている。前記連接軸１８の下端にはギア
ケース３内に位置する差動遊星ギア機構１９の太陽ギア
１９ａが連結されており、この太陽ギア１９ａに等間隔
をおいて噛合する３個の遊星ギア１９ｂが遊星ギア台１
９ｃに支持されて配置されている。また、前記遊星ギア
１９ｂはギアケース３内で回動自在に保持された内歯ギ
アを有するリングギア部１９ｄの内歯ギアに噛合してお
り、連接軸１８の回転が所定比に減速されて遊星ギア台
１９ｃに伝達されるように構成されている。前記リング
ギア部１９ｄには前記連接軸１８を内包するように配置
されたトルク検出部の一例の歪み管２０が固定されてお
り、この歪み管２０の上端は前記底蓋１１の円筒部１１
ａ側に固定されている。前記歪み管２０にはその歪み量
を検出するストレンゲージ２１が貼付されており、歪み
管２０の歪み量を検出してリングギア部１９ｄに加わる
反力トルクを検出できるように構成されている。

前記遊星ギア台１９ｃには、伝達機構２２を介してドラ
イバビット２３が連結されており、モータ５の回転がド
ライバビット２３に伝達されるように構成されている。

さらに、前記自動ねじ締め機の制御装置２４は、作業ス
タート信号を出力する作業スタート部２５、作業スター
ト信号を受けて作動を開始する昇降駆動源２６、作業ス
タート信号を受けてモータ５にパワーを供給するパワー
供給部２７、前記ストレンゲージ２１の出力信号を受け
てドライバビット２３に加わる反力トルクを検出するト
ルク検出部２８、トルク検出部２８の出力信号がトルク
設定部２９であらかじめ設定された締付はトルクに対応
する設定値に達するとモータ５へのパワー供給を停止す
る停止信号を出力するとともに昇降駆動源２６を復帰さ
せる締付は完了検出部３０から構成されている。前記ト
ルク検出部２８は、フィルタ部２８ａ、零点補正部２８
ｂおよびゲイン補正部２８ｃからなっており、較正によ
り締付はトルク値に対応した検出値が得られるように構
成されている。なお、前記検出値はアナログ値であるが
、ディジタル値に変更してもよい、また、前記制御装置
２４にモータ５を逆転させる切換え部（図示せず）を設
けておけば、差動遊星機構６がストール状態になっても
、これを解除することができる。

上記自動ねじ締め機１では、作業スタート信号を受ける
と、モータ５にパワーが供給され、モータが回転する。

モータ５の回転にともなってその回転が入力円板７、遊
星コーン８、カムディスク９および変速リング１０でな
る差動遊星機構６および差動遊星ギア機構１９を介して
ドライバビット２３に伝達され、ドライバビット２３の
先端に配置されたねじを所定ワークの下穴に嵌合させ、
締付けが開始される。ねじがワーク（図示せず）に螺入
され、ドライバビット２３の負荷が大きくなると、この
負荷に応じた反力トルクが差動遊星ギア機構１９のリン
グギア部１９ｄに加わり、リングギア部１９ｄがドライ
バビット２３の回転方向と逆方向に回動する。同時に、
太陽ギア１９ａに加わる負荷も大きくなり、差動遊星機
構６のカムディスク９と一体の出力軸１７および連接軸
１８にドライバビット２３の負荷に応じた反力トルクが
生じる。この反力トルクにより変速リング１０が回動す
るが、変速リング１ｏが一定長さのアーム１３により保
持されている関係で、この変速リングｌＯの回動により
、変速リングｌｏはその軸心方向に移動する。この時、
その移動量は変速リング１０がばね１４により規制され
ている関係で、反力トルクにより変速リング１ｏに生じ
るばね１４への押圧力とばね１４の撓みにより生じる弾
性力とが均衡する位置まで変速リング１ｏが移動する。

ドライバビット２３に係る負荷がさらに増大して、所望
締付はトルク値近くなり、差動遊星ギア機構１９を介し
て連接された出力軸１７および連接軸１８の負荷が大き
くなると、変速リングＩＯは遊星コーン８の縁部近くま
で移動し、出力軸１７および連接軸１８の回転は零回転
近くまで低下し、ドライバビット２３は零回転近くにな
るまで減速され、第３図に示す特性曲線の示す締付はト
ルクを出力しながらねじの締付けが行われる。

この間、ドライバビット２３の負荷の増大にともない、
リングギア部１９ｄは反力トルクを受けてさらに回動し
、二〇回動による歪み管２０の歪み量がストレンゲージ
２１により検出される。このストレンゲージ２１の検出
信号が増幅されてトルク設定部２９にあらかじめ設定さ
れた締付はトルクに対応する設定値に達すると、締付は
完了信号が締付は完了検出部３０から出力され、モータ
５へのパワー供給が停止される。この時、ドライバビッ
ト２３は零回転近くになっているためドライバビット２
３自体の持つ慣性はほとんど生じないばかりか、モータ
５へのパワー供給が停止されると、モータ５自体の持つ
慣性は差動遊星機構６の入力円板７に伝達されて入力円
板７が回転するものの、入力円板７の回転は差動遊星機
構６の作動によりほとんど出力軸１７および連接軸１８
に伝達されず、この面からもドライバビット２３は慣性
の影響を受けることがなく、ドライバビット２３はモー
タ５へのパワー供給の停止と同時にその回転を停止する
ことができ、ねじを所定締付はトルクで確実に締付ける
ことができる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明は回転駆動源の回転を入力
円板、遊星コーン、カムディスクおよび変速リングでな
る差動遊星機構および差動遊星ギア機構を介してドライ
バビットに伝達するとともに変速リングの軸心方向の移
動を弾力保持部材により規制し、さらにドライバビット
の負荷により差動遊星ギア機構に加わる反力トルクを検
出するトルク検出部を設け、この検出値があらかじめ設
定された締付はトルクに対応する設定値に達すると、回
転駆動源へのパワーの供給を停止するように構成してい
るため、締付は完了時にドライバビットの回転は零回転
近くになっており、ドライバビット自体の慣性は小さく
て済むばかりか、回転駆動源停止時にそれ自体の持つ慣
性により差動遊星機構の入力円板が継続して回転しても
、差動遊星機構の作用によりその回転はほぼ零回転近く
になってドライバビットに伝達されるに過ぎず、ドライ
バビットは回転駆動源の慣性の影響をほとんど受けるこ
とがなく、締付は完了と同時にドライバビットは停止で
き、所望締付はトルクで締付は作業を行うことができる
等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部拡大断面図、第２図は本発明の全
体説明図、第３図は本発明に係わる差動遊星機構の出力
軸の持つトルク−回転数特性図である。 ■　自動ねじ締め機、　　２　ドライバ台、３　ギアケ
ース、　　　　４　ドライバ本体、５　モータ、　　　
　　　６　差動遊星機構、７　人力円板、　　　　　８
　遊星コーン。 ８ａ円周溝、 ８０円錐面、 １０　　変速リング、 １１ａ円筒部、 １３　　アーム、 １５　　ばね座、 １７　　出力軸、 １９　　差動遊星ギア機構、 １９ｂ遊星ギア、 １９ｄリングギア部、 ２１　　ストレンゲージ、 ２３　　ドライバビット、 ２５　　作業スタート部、 ２７　　パワー供給部、 ２８ａフィルタ部、 ２８ｃゲイン補正部、 ３０　　締付は完了検出部、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転駆動源にその回転を受けて回転する入力円板とその
   外周に摩擦係合する遊星コーンとこれに摩擦係合するカ
   ムディスクとを介してドライバビットを連結するととも
   に前記遊星コーンの外周に摩擦係合する変速リングを配
   置してドライバビットに係る負荷トルクにより変速リン
   グに加わる反力を弾力保持部材により受けるように構成
   する一方、 カムディスクとドライバビットとの間に差動遊星ギア機
   構を配置し、ドライバビットに加わる反力により内歯ギ
   アを有するリングギア部を回動可能に保持するとともに
   、このリングギア部にトルク検出部を取付け、 さらに、トルク検出部の出力信号があらかじめ決められ
   た締付けトルク値に対応した設定値に達する時締付け完
   了信号を出力する締付け完了検出部を設けたことを特徴
   とする自動ねじ締め機。