JPH0422901Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、ねじ締め完了時にドライバビツトに
所定の停動トルクを与えてドライバビツトの回転
を停止させるとともにドライバビツトをねじから
円滑に離脱させるように構成した自動ねじ締め機
に関する。

従来技術 最近、ねじ締め完了時のドライバビツトの慣性
の影響を排除するため、特願昭60−112646号に記
載のねじ締め機が開発されている。このねじ締め
機１は、第４図および第５図に示すようにシリン
ダ７の作動により昇降するドライバ取付台８を有
し、このドライバ取付台８には所定の間隔をおい
て第３ばね９により弾力的に不勢されたチヤツク
台１０が配置されている。また、このドライバ取
付台８はチヤツク台１０とともにガイドシヤフト
１１に沿つて所定位置まで一体に移動するように
構成されている。前記ドライバ取付台８の上部に
はドライバ本体１２が固定されており、このドラ
イバ本体１２は後記する連接機構１３を介してド
ライバビツト１４を回転させるように構成されて
いる。一方、前記チヤツク台１０にはチヤツクユ
ニツト１５が固定されており、前記ドライバビツ
ト１４がこのチヤツクユニツト１５内を貫通し、
チヤツク爪１５ａに保持されたねじ（図示せず）
を所定位置に螺入するように構成されている。

前記ドライバ本体１２は、ドライバ取付台８に
固定具１６を固定された内筒部１７およびこの底
部１７ａに一体化されたハウジング１８を有して
いる。しかも、このドライバ本体１２は前記ハウ
ジング１８に固定された回転駆動源のモータ１９
を有し、その駆動軸１９ａには自動変速機をなす
作動遊星機構２０の入力円板２１が連結されてい
る。この入力円板２１はその外周に環状部２１ａ
を有し、この環状部２１ａは複数個の遊星コーン
２３の円周溝２３ａのなす伝動面に摩擦係合する
ように構成されている。また、この遊星コーン２
３はコーン保持具２２により軸心を傾斜して保持
されており、その裏面には平坦面２３ｂが形成さ
れている。しかも、この平坦面２３ｂにはカムデ
イスク２４が摩擦係合しており、この遊星コーン
２３を前記入力円板２１との間に保持している。

前記遊星コーン２３の周囲には、その円錐面２
３ｃに接するように変速リング２５が位置してお
り、この変速リング２５は後記する複数本の線状
ばね２６により保持されている。この線状ばね２
６は変速リング２５に加わるトルクに応じて撓
み、前記円錐面２３ｃとの変速リング２５の摩擦
係合位置が変わり、これによつてカムデイスク２
４の回転数が減速比の連続的な変更によつて減少
するように構成されている。また、前記変速リン
グ２５の摩擦係合位置が第６図に示す位置（ａ：
ｂ＝ｃ：ｄを満足する位置）に達した時、カムデ
イスク２４は零回転となるように構成されてい
る。この時、モータ１９は継続して回転してお
り、ドライバビツト１４が所定停動トルクに保持
されて回転を停止するように構成されている。

前記カムデイスク２４には調圧機構２７が連接
されており、カムデイスク２４が遊星コーン２３
を押圧するように構成されている。また、前記調
圧機構２７は連続軸２８を有しており、この連接
軸２８が前記カムデイスク２４を貫通するととも
に前記内筒部１７の上部に固定されたベアリング
を介して回動自在に保持されている。前記連接軸
２８の周囲にはオイルシール機構が配置されてお
り、ハウジング１８と内筒部１７との間にオイル
を充填し、差動遊星機構２０の摩耗を防止するよ
うに構成されている。

さらに、前記連接軸２８にはクラツチ軸２９が
連接されており、その下端には噛合いクラツチを
介して被動クラツチ軸３２ａが連結され、しかも
この被動クラツチ軸３２ａには連接機構１３が連
接されている。また、前記噛合いクラツチは矩形
上の歯部を有する駆動クラツチ部３０、被動クラ
ツチ部３２および両者の間に間挿されたクラツチ
ばね３１からなつている。また、前記連接機構１
３は２個のユニバーサルジヨイント３３とこれら
を一体に回転自在に保持するとともに相対移動自
在に推力ばね３４により付勢された連結具３５を
有し、前記噛合いクラツチとドライバビツト１４
とが一体に回動自在にかつ噛合いクラツチがドラ
イバビツト１４に対して相対移動自在に構成され
ている。

考案が解決しようとする問題点 上記自動ねじ締め機では、ねじをドライバビツ
ト１４により締付け、その締付けトルクが設定ト
ルクに近付くなるに従つてドライバビツト１４の
回転数が無段階に減速され、設定締付けトルクに
達すると、ドライバビツト１４が所定停動トルク
に保持されて停止し、ねじをドライバビツト１４
の慣性の影響なく、設定トルクで締付けることが
できる。しかしながら、ねじ締め完了時、線状ば
ね２６、噛合クラツチおよびドライバビツト１４
でなる部材には設定トルクの相当する停動トルク
が捩れ撓みの状態で生じる。

一方、前記作動遊星機構は無限大の減速位置に
（出力軸側の回転数が零）あるため、差動遊星機
構は逆転することがなく、出力側の捩れが解決さ
れることはない。そのため、ドライバビツト１４
は極めて大きな停動トルクに保持されている。前
記停動トルクがドライバビツト１４に作用した状
態で、モータを上昇させると、推力ばね３４が伸
長する間は支障ないが、第７図に示すように断面
矩形状の歯部３０ｂ，３２ｂを有する噛合いクラ
ツチが離脱する際には前記停動トルクによりその
噛合いクラツチの歯部３０ｂ，３２ｂ間に摩擦力
が作用している関係で、噛合いクラツチが離脱で
きない。そのため、噛合いクラツチが嵌合した状
態でモータとともに上昇して、ドライバビツト１
４の上昇してしまうことがある。その際、ドライ
バビツト１４の先端でねじの頭部をこじり、ねじ
またはドライバビツト１４の損傷を招くことがあ
る。また、時にはドライバビツト１４がワークに
食付いた状態で上昇することがあり、この場合に
はワークをドライバビツト１４から離脱させるた
めのワーク押えが必要となり、装置が高価となる
等の欠点が生じている。

問題点を解決するための手段 本考案は上記欠点の除去を目的とするもので、
回転駆動源の駆動軸の回転を作動遊星機構により
無段階に切換えるとともに駆動クラツチ部と被動
クラツチ部とクラツチばねとからなる噛合いクラ
ツチを介してドライバビツトに伝達するように構
成されている。しかも、この噛合いクラツチとド
ライバビツトとは一体に回転自在に配置されてお
り、しかも噛合いクラツチに対してドライバビツ
トは推力ばねにより相対移動可能に弾力付勢され
ている。一方、前記噛合いクラツチの駆動クラツ
チ部および被動クラツチ部の歯部の噛合面は所定
角度の傾斜面で形成されている。この傾斜面の角
度αは、ドライバビツトの持つ停動トルクがもた
らすクラツチ離脱方向の分力Ｑと噛合いクラツチ
噛合時のクラツチばねの弾性力T₁の合力が、ド
ライバビツトがねじからカムアウトする際に推力
ばねの持つ推力よりも大きくなるように設定され
ている。

作 用 上記自動ねじ締め機では、回転駆動源の回転に
ともなつてドライバビツトが回転し、ドライバビ
ツトの先端に保持されたねじがワークに螺入され
る。ねじがワークに螺入されて、設定締付けトル
クに達すると、差動遊星機構が無限大の減速位置
に達し、ドライバビツトは回転を停止する。この
状態で、回転駆動源が上昇を開始すると、推力ば
ねが伸長し始め、推力ばねがほぼ伸長状態にな
る。この時、推力ばねの持つ弾性力T₂がクラツ
チばねよりも大きいが、ドライバビツトの持つ停
動トルクにより噛合いクラツチの被動クラツチ部
を離脱させる方向の分力Ｑが生じ、この分力Ｑと
クラツチばねの弾性力T₁との合力はドライバビ
ツトがカムアウトする際のドライバビツトに加わ
る推力よりも大きくなるので、ドライバビツトが
ねじからカムアウトする前に、被動クラツチ部は
駆動クラツチ部から離脱する。そのため、ドライ
バビツトに加わるトルクは皆無となり、ドライバ
ビツトはねじから円滑に離脱することができる。

実施例 以下、実施例を図面について説明する。第１図
ないし第３図において、８は自動ねじ締め機のド
ライバ取付台であり、このドライバ取付台８の上
部にはドライバ本体１２が固定されており、この
ドライバ本体１２はドライバ取付台８に固定員１
６を介して固定された内筒部１７およびこの底部
１７ａに一体化されたハウジング１８を有してい
る。しかも、このドライバ本体１２は差動遊星機
構２０を介してモータ（図示せず）の回転を連接
軸２８に伝達するように構成されている。

前記連接軸２８にはクラツチ軸２９を介して駆
動クラツチ部３０が連結されており、この駆動ク
ラツチ部３０の下方には、被動クラツチ部３２が
回転自在に配置されている。また、この被動クラ
ツチ部３２には前記クラツチ軸２９が挿入され、
しかも駆動クラツチ部３０との間にはクラツチば
ね３１が配置されている。また、前記駆動クラツ
チ部３０と被動クラツチ部３２とはお互い螺合す
る歯部３０ｂ，３２ｂを有しており、この歯部３
０ｂ，３２ｂの螺合面は所定傾斜角の傾斜面で形
成されている。この傾斜面の傾斜角はドライバビ
ツト（図示せず）に作用する停動トルクが加わる
時に生じるクラツチ離脱方向の分力と噛合いクラ
ツチ噛合時のクラツチばね３１の弾性力T1との
合力が後記する推力ばね３４の弾性T2よりも大
きくなるように設定されている。

ここで、傾斜角αは、第３図に示すように摩擦
係数をμとすると、停動トルクにより噛合面に生
じる抗力Ｎおよび摩擦力μNの合力ｐと、停動ト
ルクにより被動クラツチ部３２の歯部３２ｂに加
わる力F_tと、摩擦角φとから、次式で表わさせ
る。

F_t＝Ｐ cos（π／２−φ−α）＝Ｐ sin（φ＋α）、 また、被動クラツチ部３２に加わるクラツチ離脱
方向の分力Ｑは、 Ｑ＝Ｐ sin（π／２−φ−α）＝Ｐ cos（φ＋α）、 上式から、 Ｑ＝F_tcos（φ＋α）／sin（φ＋α）＝F_t１／tan（φ
＋α） Ｑ＝F_t１−tanφ・tanα／tanφ＋tanα ここで、tanφ＝μであるから、 Ｑ＝F_t１−μtanα／μ＋tanαとなる。

上式に、実際の値、すなわち締付け完了時の停
動トルクT_r＝15Kgcm、駆動クラツチ部３０の歯
部３０ｂの有効半径Ｒ＝0.75cm、鋼と鋼との滑り
摩擦係数μ＝0.1を代入すると、 Ｑ＝15／0.75×１−0.1tanα／0.1＋tanα tanα＝20−0.1Q／Ｑ＋２ ここで、 T1とＱの反力との合力がドライバビツトがね
じからカムアウトする推力よりも大きくなるよう
に、Ｑの値を選び、噛合面の傾斜角αを求めれば
よい。

一方、前記被動クラツチ部３２は被動クラツチ
軸３２ａを有し、この被動クラツチ軸３２ａには
２個のユニバーサルジヨイント３３とこれらを一
体に回転自在に配置され、かつ推力ばね３４によ
り相対移動自在に付勢された連結具３５からなる
連接機構１３が接続され、前記モータの回転が前
記ドライバビツト（図示せず）に伝達されるよう
に構成されている。

上記自動ねじ締め機において、モータの回転に
ともなつてドライバビツトが回転し、ドライバビ
ツトの先端に保持されたねじがワークに螺入され
る。ねじがワークに螺入されて、設定締付けトル
クに達すると、差動遊星機構２０の作動によりド
ライバビツトは回転を停止する。この時、線状ば
ね２６、噛合いクラツチおよびドライバビツトか
らなる部材には設定トルクに相当する停動トルク
が捩れ撓みの状態で生じているので、モータの回
転の有無にかかわらず、ドライバビツトは高い停
動トルクで保持される。この状態で、ドライバ取
付台８の上昇にともないモータが上昇を開始する
と、推力ばね３４が伸長し始め、推力ばね３４が
ほぼ伸長状態になる。この時、第３図に示すよう
に推力ばね３４の持つ弾性力T₂がクラツチばね
３１の持つ弾性力T₁よりも大きいが、ドライバ
ビツトの持つ停動トルクT_rにより噛合いクラツ
チの噛合面に生じる抗力Ｎとこの抗力Ｎにより噛
合面に生じる摩擦力μNとの合力Ｐにより被動ク
ラツチ部３２を離脱させる方向の分力Ｑが生じて
いるので、この分力Ｑとクラツチばね３１の弾性
力T₁との合力はドライバビツトがねじからカム
アウトするまえに，推力ばね３４の弾性力F₂よ
りも大きくなり、被動クラツチ部３２は駆動クラ
ツチ部３０から離脱する。そのため、ドライバビ
ツトに加わるトルクは皆無となり、モータがさら
に上昇してもドライバビツトはねじから円滑に離
脱する。

考案の効果 以上説明したように、本考案は噛合いクラツチ
の噛合面を所定角度を持つた傾斜面により形成
し、その角度をドライバビツトに作用する停動ト
ルクにより生じる離脱方向の分力とクラツチばね
の弾性力との合力がドライバビツトのカムアウト
時の推力ばねが持つ推力よりも大きくなるように
構成されているため、ねじ締め完了時にドライバ
ビツトが高い停動トルクをもつて停止していて
も、ドライバビツトがねじから離脱する際には、
噛合いクラツチから先に離脱するので、ドライバ
ビツトの先端によりねじの頭部がこじられ、ねじ
またはドライバビツト先端が損傷を受けることが
ないばかりか、ドライバビツトが原位置に上昇す
る際にドライバビツトがワークに食付いてワーク
を持ちあげることがないので、ワーク押え等の余
分な部品が不要となり、安価な装置を提供するこ
とができる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の要部断面図、第２図は本考案
に係わる噛合いクラツチの要部拡大正面図、第３
図は本考案に係わる噛合いクラツチの要部動作説
明図、第４図は従来例の全体説明図、第５図は第
４図の要部断面図、第６図は第５図の差動遊星機
構の要部動作図、第７図は第５図のクラツチ部の
要部拡大図である。 １……自動ねじ締め機、７……シリンダ、８…
…ドライバ取付台、９……第３ばね、１０……チ
ヤツク台、１１……ガイドシヤフト、１２……ド
ライバ本体、１３……連接機構、１４……ドライ
バビツト、１５……チヤツクユニツト、１５ａ…
…チヤツク爪、１６……固定具、１７……内筒
部、１７ａ……底部、１８……ハウジング、１９
……モータ、１９ａ……駆動軸、２０……差動遊
星機構、２１……入力円板、２１ａ……環状部、
２２……コーン保持具、２３……遊星コーン、２
３ａ……円周溝、２３ｂ……平坦部、２３ｃ……
円錐面、２４……カムデイスク、２５……変速リ
ング、２６……線状ばね、２７……調圧機構、２
８……連接軸、２９……クラツチ軸、３０……駆
動クラツチ部、３０ｂ……歯部、３１……クラツ
チばね、３２……被動クラツチ部、３２ａ……被
動クラツチ軸、３２ｂ……歯部、３３……ユニバ
ーサルジヨイント、３４……推力ばね、３５……
連結具。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 回転駆動源の駆動軸１９ａの回転を差動遊星機
   構の入力円板２１に伝達するとともに軸心を傾斜
   させて自転するように保持された複数個の遊星コ
   ーン２３を介してカムデイスク２４に伝達すると
   ともに、前記遊星コーン２３の外周に接してその
   自転速度を規制するように変速リング２５を配置
   する一方、前記カムデイスク２４の回転をクラツ
   チばね３１を有する噛合いクラツチを介してドラ
   イバビツト１４に伝達するとともにこの噛合いク
   ラツチとドライバビツト１４との間に推力ばね３
   ４を配置し、ねじ締め時に前記カムデイスク２４
   に加わる反力によつて前記変速リング２５と遊星
   コーン２３との接触位置を変えて遊星コーン２３
   の自転速度を変えるように構成し、ねじ締め完了
   時にドライバビツト１４を所定停動トルクに保持
   して停止するように構成した自動ねじ締め機にお
   いて、 噛合いクラツチの駆動クラツチ部３０および被
   動クラツチ部３２の歯部３０ｂ，３２ｂの噛合面
   を所定角度の傾斜面とするとともに、この傾斜面
   の傾斜角αをドライバビツト１４に作用する停動
   トルクがもたらすクラツチ離脱方向の分力Ｑと噛
   合いクラツチ噛合時のクラツチばね３１の弾性力
   T₁との合力をドライバビツト１４がねじからカ
   ムアウトする時の推力ばね３４の持つ推力よりも
   大きくなるように設定したことを特徴とする自動
   ねじ締め機。