JPH0466656B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ねじ締め完了時のドライバビツトの
持つ慣性の影響を排除して所望のねじ締めトルク
で確実にねじ締め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 従来、ねじを所望締付けトルクで、ワークに締
付ける場合、ドライバビツトに回転を伝達するモ
ータの電機子巻線に流れる負荷電流が静的に締付
けトルクに比例している関係で、この負荷電流を
検出し、この負荷電流があらかじめ設定された値
に達すると、モータへの電圧供給を停止してねじ
締めを終了するねじ締め方法が用いられている。

発明が解決しようとする問題点 このねじ締め方法では、ねじがワークに着座し
て、負荷電流が設定値に達した時に、モータへの
電圧供給を停止しても、高速回転中のモータの電
機子が急激な減速を受けるため、その電機子の慣
性力により負荷電流とは無関係の出力トルクがそ
の締付け方向に加わり、実際の締付け値が第９図
に示すように負荷電流により決まるトルク値より
も大きくなり、しかもその大きさも慣生力による
ものであるため一定せず、極めて不正確となり、
正確な締付けトルクの制御を行うことができない
等の欠点が生じている。また、この締付け方法で
は、負荷電流と設定値とを比較する回路が故障す
れば、締付け作業をまつたく行えなくなる等の欠
点が生じている。

問題点を解決するための手段 本発明は上記欠点の除去を目的とするもので、
出力側の負荷に応じて減速比が連続的に変わる差
動遊星機構を用い、その減速比が無限大に達した
時に差動遊星機構の摩擦係合面での境界潤滑作用
により生じる一定の伝達力を用いて、ねじ締めを
行うものである。ドライバ本体の一端には回転駆
動源が固定されており、その駆動軸の回転は差動
遊星機構の入力円板に伝達されるように構成され
ている。この入力円板には、これに摩擦係合する
ように複数個の遊星コーンが配置されており、し
かも、この遊星コーンにはカムデイスクが摩擦係
合して、その回転を受けて転動可能に配置されて
いる。また、前記カムデイスクには一体に回転す
るようにドライバビツトが連結されており、入力
円板の回転が遊星コーンを介してカムデイスクの
回転として取出され、ドライバビツトに伝達され
るように構成されている。

前記遊星コーンの円錐面には変速リングが摩擦
係合するように配置されており、この変速リング
の高速側の移動量は前記ドライバ本体内に配置さ
れた弾性保持部材により制限されている。しか
も、前記変速リングはドライバビツトの負荷トル
クにより回動可能にかつ前記円錐面に沿つて軸線
方向に摺動自在に構成されている。また、前記変
速リングはドライバビツトが停止するまで弾性保
持部材の弾性力に逆らつて前記円錐面の大径側に
移動可能に構成されている。また、回転駆動源が
回転しているにも拘らずドライバビツトが停止す
る時には一定のトルクを出力しており、このトル
クでねじを最終的に締付けるように構成されてい
る。

作 用 この自動ねじ締め機では、回転駆動源が回転す
ると、差動遊星機構の入力円板が回転する。これ
にともなつて入力円板に摩擦係合する遊星コーン
がその位置で自転しながら公転し、遊星コーンの
回転がカムデイスクに伝達される。このカムデイ
スクは変速リングが遊星コーンの円錐面に摩擦係
合する位置により決まる減速比で入力円板の回転
数を減速しながら回転し、その回転がドライバビ
ツトに伝達される。その後、ドライバビツトがね
じを締付け、ドライバビツトに加わる負荷トルク
が大きくなり、この負荷トルクにともなつて反力
トルクが変速リングに加わり、変速リングが回動
する。これにともなつて、弾性保持部材が傾斜
し、変速リングが弾性保持部材の弾性力に逆らつ
て遊星コーンの円錐面の大径側に移動する。前記
変速リングは反力トルクにより生じる軸線方向の
押圧力と弾性保持部材の持つ弾性力とが均衡する
位置まで移動してその位置で停止する。そのた
め、変速リングの遊星コーンの円錐面との摩擦係
合位置が変わり、ドライバビツトは徐々に低速高
トルクでねじを締付けることができる。前記ドラ
イバビツトに加わる負荷トルクの増大にともなつ
て減速比も連続的に大きくなり、ついにはドライ
バビツトは入力円板が回転しているにもかかわら
ず、その回転を停止し、前記差動遊星機構の持つ
境界潤滑作用により得られる一定のトルクを出力
し、このトルクによりねじ締めを完了する。

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、１は自動ねじ締め機であ
り、基台２に植設された支柱３を有している。こ
の支柱３には、固定プレート４が固定されてお
り、この固定プレート４に上下に上ブラケツト５
および下ブラケツト６が固定されている。この上
ブラケツト５には、シリンダ７が固定されてお
り、そのロツド（図示せず）にはドライバ取付台
８が固定されている。前記ドライバ取付台８には
所定の間隔をおくように第１ばね９により弾力的
に付勢されたチヤツク台１０が配置されており、
このドライバ取付台８はチヤツク台１０とととも
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。また、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１
５内を挿通し、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
をなす差動遊星機構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はコーン保持具
２２により軸心を傾斜して保持された複数個の遊
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。しかも、この遊
星コーン２３は裏面に平坦面２３ｂを有し、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。また、前記遊星コーン２
３の周囲には、その円錐面２３ｃ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の高速側の移動量はドライバ本体１２内で変
速リング２５と内筒部１７との間に設けられた弾
性保持部材により制限されている。前記弾性保持
部材は後記する複数本のピアノ線２６からなつて
おり、このピアノ線２６は変速リング２５に加わ
る反力トルクに応じて傾斜しながら撓み、変速リ
ング２５がその軸線方向に摺動するように構成さ
れている。この変速リング２５はその軸線方向の
移動により前記円錐面２３ｃとの摩擦係合位置を
変え、カムデイスク２４の回転数が連続的に変わ
る減速比で減速され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４図
に示す位置（ａ：ｂ＝ｃ：ｄを満足する位置）に
ほぼ達した時、カムデイスク２４は零回転となる
とともに差動遊星機構での境界潤滑作用により一
定のトルクを出力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は連接軸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
を介して回転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、その下端には駆動クラツチ部３０が回
転自在に嵌入されている。この駆動クラツチ部３
０と前記クラツチ軸２９とは第２ばね３１により
連結されており、ねじの頭部が着座する際にドラ
イバビツト１４が受ける急激な衝撃を緩和するよ
うに構成されている。前記駆動クラツチ部３０の
下方には、被動クラツチ部３２が回転自在に配置
されており、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との間には第３ばね３３が配置されている。
また、前記被動クラツチ部３２は中空部を有し、
この中空部に突出するように係止ピン３４が第６
図に示すように取付けられている。この係止ピン
３４は先端に半球部を有し、この係止ピン３４が
前記クラツチ軸２９に植設されたピン３５と係合
し、クラツチ軸２９の回転が常時被動クラツチ部
３２に伝達されるように構成されている。さら
に、前記被動クラツチ部３２は被動クラツチ軸３
２ａを有し、この被動クラツチ軸３２ａには前記
連接機構１３が接続され、前記モータ１９の回転
が前記ドライバビツト１４に伝達されるように構
成されている。

一方、前記内筒部１７の外周には第５図に示す
ようにトルク調整スリーブ３６が摺動自在に配置
されており、しかも前記ハウジング１８と一体化
された内筒部１７の底部１７ａと前記変速リング
２５との間には弾性保持部材をなす線状の弾性体
をなす複数本のピアノ線２６が固定されている。
このピアノ線２６は前記変速リング２５を回動か
つその軸線方向に摺動自在に保持している。ま
た、前記ピアノ線２６は変速リング２５を高速側
に保持するとともに、変速リング２５が回動し始
めるとこれを高速側に復帰させる反力を生じるよ
うに構成されている。一方、前記トルク調整スリ
ーブ３６はその外周に等間隔に切欠溝３６ａを有
しており、前記ピアノ線２６がこの切欠溝３６ａ
を通過するように構成されている。また、トルク
調整スリーブ３６はつば部を有し、このつば部に
前記内筒部１７の底部１７ａにその位置で回転自
在に保持された調整ボルト３７が螺合するように
構成されている。しかも、トルク調整スリーブ３
６はその高さ位置を変えることによりピアノ線２
６のばね定数を変え、締付けトルクに応じた弾性
力が得られるよう構成されている。

上記自動ねじ締め機において、モータ１９が回
転すると、その回転は変速リング２５と遊星コー
ン２３の円錐面２３ｃとが摩擦係合する位置によ
り決まる減速比で減速されてカムデイスク２４に
伝達される。このカムデイスク２４の回転が駆動
クラツチ部３０に伝達される。この時、駆動クラ
ツチ部３０と被動クラツチ部３２とは、嵌合して
いないが、クラツチ軸２９のピン３５と被動クラ
ツチ部３２の係止ピン３４とが係合し、カムデイ
スク２４の回転がドライバビツト１４に伝達され
る。

この状態で、ドライバ本体１２がシリンダ７の
作動により下降すると、ドライバビツト１４がチ
ヤツク爪１５内のねじに嵌合するとともに、ねじ
がワークに着座し、前記連接機構１３およびドラ
イバビツト１４の相対的な上昇により被動クラツ
チ部３２も相対的に第３ばね３３に抗して上昇す
る。そのため、クラツチ軸２９上のピン３５と被
動クラツチ部３２の係止ピン３４との係合状態が
解除され、続いて駆動クラツチ部３０と被動クラ
ツチ部３２とが噛合する。これにともなつて、前
記カムデイスクの出力トルクによりドライバビツ
ト１４が回転し、ねじを所定の位置に螺入する。

ねじの締付けトルクが大きくなると、ドライバ
ビツト１４に係る負荷トルクに応じて、変速リン
グ２５が反力トルクを受けて回動するので、第７
図に示すようにピアノ線２６が傾きながら撓む。
そのため、変速リング２５がピアノ線２６の弾性
力に逆らつてその軸線方向に移動して、遊星コー
ン２３の円錐面２３ｃに沿つて摺動するのでその
摩擦係合位置が変わる。前記変速リング２５はそ
の反力トルクから生じる軸線方向の押圧力とピア
ノ線２６の弾性力とが均衡する摩擦係合位置で停
止する。

さらに、ねじがワークに着座すると、締付けト
ルクが大きくなり、反力トルクが急激に大きくな
る。これにともなつて、上記変速リング２５が前
記円錐面の大径部側の縁部近くまで移動し、その
減速比がどんどん大きくなり、ついには入力円板
２１が回転するにもかかわらずカムデイスク２４
は零回転となる。この時、ドライバビツト１４は
前記差動遊星機構のもつ境界潤滑作用により生じ
る一定のトルクを出力しており、このトルクでド
ライバビツト１４はねじを最終的に締付けること
ができる。

しかも、ねじがワークに着座する際、急激に大
きくなつて設定値に達するが、この時の回転数が
零であるので、モータ１９を含む回転駆動部の慣
性の影響なく、ねじ締めを完了することができ
る。

発明の効果 以上説明したように本発明は回転駆動源の回転
を遊星コーンを有する差動遊星機構よりなる自動
変速機を介してドライバビツトに伝達するように
構成しているため、締付けトルクによるドライバ
ビツトに加わる反力トルクが大きくなるにともな
つて回転駆動源から回転を受けて回転するドライ
バビツトの回転を連続的に減速することができる
ばかりか、所望締付けトルクに達すると、回転駆
動源の回転にかかわらず、ドライバビツトを零回
転とすることができ、ねじ締め完了時にドライバ
ビツトの慣性の影響をまつたく受けることがな
く、極めて精度の高い締付けが可能となる等の利
点がある。また、本発明は最終締付けを差動遊星
機構の持つ境界潤滑作用により生じる一定のトル
クで行うことができ、しかもそのトルクも第８図
のトルク特性曲線で示すように最大値であつて安
定しているため、極めてトルクモニタリングが容
易でかつ正確に可能となるばかりか、トルクモニ
タリング装置の故障にも拘らず、確実に所定のト
ルクでねじを締付け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ドラ
イバ本体の一部切欠断面図、第４図は本発明に係
わる差動遊星機構の作動状態を示す要部断面図、
第５図は本発明に係わるトルク調整リングの要部
斜視図、第６図は第１図のＡ−Ａ線から見た要部
拡大斜視図、第７図は本発明の動作状態を示す要
部断面図、第８図は本発明の自動ねじ締め機のド
ライバビツトの持つトルク特性曲線図、第９図は
従来のねじ締め機のドライバビツトの持つトルク
曲線図である。 １……自動ねじ締め機、２……基台、３……支
柱、４……固定プレート、５……上ブラケツト、
６……下ブラケツト、７……シリンダ、８……ド
ライバ取付台、９……第１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、１
７ａ……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、２３ａ
……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……ピアノ線、２７……調圧機構、２８
……連接軸、２９……クラツチ軸、３０……駆動
クラツチ部、３１……第２ばね、３２……被動ク
ラツチ部、３２ａ……被動クラツチ軸、３３……
第３ばね、３４……係止ピン、３５……ピン、３
６……トルク調整スリーブ、３６ａ……切欠溝、
３７……調整ボルト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ドライバ本体１２の一端に回転駆動源を固定
   し、その駆動軸１９ａの回転を差動遊星機構２０
   の入力円板２１に伝達するように構成し、この入
   力円板２１に複数個の遊星コーン２３を摩擦係合
   するように配置し、この遊星コーン２３にカムデ
   イスク２４を摩擦係合させて遊星コーン２３の回
   転を受けて転動するように配置し、さらにこのカ
   ムデイスク２４にドライバビツト１４を一体に回
   転するように連結して前記入力円板２１の回転を
   カムデイスク２４の回転として取出してドライバ
   ビツト１４に伝達するように構成するとともに、 前記遊星コーン２３の円錐面２３ｃに摩擦係合
   するように変速リング２５を配置し、この変速リ
   ング２５の高速側への移動量をドライバ本体１２
   内に設けられた弾性保持部材により制限し、ドラ
   イバビツト１４に係る負荷トルクによりこの変速
   リング２５を回動可能にかつ前記円錐面２３ｃに
   沿つて軸線方向に摺動自在に構成し、ドライバビ
   ツト１４の回転が停止するまでこの変速リング２
   ５を前記円錐面２３ｃの大径部側に移動可能に構
   成し、ドライバビツト１４の回転停止時に生じる
   一定の出力トルクでねじを締付けるように構成し
   たことを特徴とする自動ねじ締め機。