JPH0468096B2 - - 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付けトル
クで確実にねじ締めを行うように構成した自動ね
じ締め機の制御装置に関する。

従来技術 一般に、ねじ締付け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ツトを回転さ
せ、このドライバビツ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、ねじ締付けトルクの
設定値が低い場合には、ねじ締付け完了時に回転
駆動部の持つ慣性の影響により締付けトルクが設
定値を越え、正確な締付けトルクでねじを締付け
ることができない。そこで、低い設定締付けトル
クであつてもねじ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。

発明が解決しようとする問題点 本発明は特公昭57−13221号公報に示されるよ
うに回転駆動源を、入力軸より出力軸に至る伝動
系が遊星運動を伴う複数の遊星コーンを含んで構
成され、複数の遊星コーンの円錐面に共通に摩擦
係合する非回転の変速リングが設けられるととも
に、入力軸上の入力円板に摩擦係合する凹断面形
の伝動面と出力軸上のカムデイスクに摩擦係合す
る平坦な伝動面とが遊星コーン上に設けられる形
式の摩擦無断変速機に、負荷トルクの増大にとも
ない、出力軸の回転速度を低下させる方向に変速
リングを自動的に動かすようにする自動変速作用
部を持つ自動変速機として構成し、この自動変速
機の出力側をドライバビツトに連接してねじ締め
を行い、締付けトルクが設定値に達した時回転駆
動源を停止させることなく、ドライバビツトの回
転を零にして、この時の出力トルクでもつて締付
けトルクの保持を行うとともに、ねじ締付け完了
時に生じるドライバビツトとねじ頭部との食付き
による問題を解決するものである。

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、
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
擦係合するコムデイスクとを介してドライバビツ
トを連結している。また、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、しかもドライバビツトに係る負荷ト
ルクにより変速リングに加わる反力トルクを弾力
保持部材により受けるように構成されている。

一方、前記回転駆動源には切換手段を介して正
転電圧供給部と逆転電圧供給部とが接続されてい
る。また、前記ドライバビツトの停止を検出する
回転停止検出手段が配置されており、この回転停
止検出手段の出力により前記切換手段を作動さ
せ、正転電圧供給部を遮断して逆転電圧供給部の
逆転電圧を所定時間だけ回転駆動源に供給するよ
うに構成されている。

作 用 上記自動ねじ締め機の制御装置では、回転駆動
源に正転電圧を供給してその回転を遊星コーンと
変速リングとの摩擦係合位置で決まる減速比でド
ライバビツトに伝達し、ドライバビツトによりね
じを締付ける。ねじを締付けると、ドライバビツ
トに係る負荷に応じて変速リングに反力トルクが
加わる。これにともなつて、変速リングが回動す
ると、その軸心方向に移動し、その減速比が大き
くなり、ついには無限大となつて、ドライバビツ
トの回転が停止する。これにともない、ドライバ
ビツトの回転停止を検出する回転停止検出手段が
作動し、その出力信号により切換手段が作動し、
回転駆動源への正転電圧の供給を遮断する。この
時、遊星コーンと変速リング、カムデイスクそれ
ぞれの接触点を結ぶ直線が遊星コーンとほぼ平行
となつているので、クサビ作用によりカムデイス
クはロツクされ、ドライバビツトは前記締付けト
ルク値を出力する。

その後、逆転電圧供給部から所定時間だけ逆転
電圧が回転駆動源に供給される。そのため、回転
駆動源は僅かに逆回転して停止するが、回転駆動
源側から遊星コーンおよび変速リングが僅かに逆
転し、摩擦係合位置が僅かに高速側に復帰する。
そのため、前記変速リング、カムデイスクおよび
遊星コーンのロツクが解除され、同時に回転駆動
源の逆転により軽減されたドライバビツトの負荷
に対応した位置まで変速リングが遊星コーンの円
錐面に沿つて復帰し、ついには原位置に戻る。そ
の後、ドライバビツトが上昇し、次回の作業に備
える。

実施例 以下、実施例を図面について説明する。第１図
において、Ａは自動ねじ締め機１の制御装置であ
り、この制御装置Ａに先立つて第３図に示す自動
ねじ締め機について説明する。この自動ねじ締め
機１は、ドライバ本体１８の一端に固定された回
転駆動源のモータ１９を有しており、その回転を
受けて差動遊星機構２０の一部をなす入力円板２
１が回転するように配置されている。また、この
入力円板２１の外周には複数個の遊星コーン２３
が配置され、その円周溝２３ａが前記入力円板２
１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２３の円錐面２３ｃの裏面に
位置する平坦面２３ｂには前記入力円板２１と同
心上で回転するカムデイスク２４が摩擦係合する
ように配置されている。しかも、このカムデイス
ク２４にはこれと一体に回転するようにドライバ
ビツト２６が連結されており、モータ１９の回転
がドライバビツト２６に伝達されるように構成さ
れている。

さらに、前記遊星コーン２３の外周には変速リ
ング２５がその円錐面２３ｃ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２５
は一端が回動自在に保持されたアーム３２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２５はその摩擦係合位置が高速側に位置する
ようにばね３１により付勢されており、このばね
３１と前記アーム３２とからなる弾力保持部材に
より変速リング２５の摩擦係合位置が規制され、
減速比の最大値および締付けトルクが決定される
ように構成されている。この自動ねじ締め機１で
は、ドライバビツト２６に加わる締付けトルクに
応じて生じる反力トルクにより変速リング２５が
回動する。この変速リング２５の回動による軸心
方向の移動量はばね３１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２５に生じる
ばね３１への押圧力とばね３１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２５が
移動するように構成されている。そのため、ドラ
イバビツト２６に係る負荷が増大すると、変速リ
ング２５は遊星コーン２３の縁部まで移動し、ド
ライバビツト２６は零回転に至るまで減速され、
第４図に示す特性曲線のごとくねじ締めが行われ
る。

また、前記制御装置Ａは前記自動ねじ締め機の
回転駆動源のモータ１９を制御するように構成さ
れており、第１図に示すように作業スタート部４
１を有し、この作業スタート部４１は正転制御部
４２に接続されている。前記モータ１９は正転電
圧供給部４３と正転電圧よりも低い電圧の逆転電
圧を供給する逆転電圧供給部４４とが切換手段４
５を介して接続されている。この切換手段４５は
前記正転制御部４２からの信号によりモータ１９
への正転電圧を供給するとともに、停止判断部５
６からの信号により正転電圧を遮断して後、逆転
制御部４６からの信号によりモータ１９に逆転電
圧を供給するように構成されている。

また、前記ドライバビツト２６にはその昇降に
支障のない位置にドライバビツト２６の回転停止
を検出する回転停止検出手段５０が配置されてい
る。この回転停止検出手段５０はドライバ本体１
８と一体に昇降自在かつドライバビツト２６と一
体に回転するスリツト円板５１とその一端のスリ
ツトの移動路に対応して配置された回転検出部５
２とを有している。この回転検出部５２は前記ス
リツト円板５１のスリツトの通過を検出するとそ
の間出力パルスを発信するように構成されてい
る。この回転検出部５２には増幅部５７、波形整
形部５４および微分回路５５を介して停止判断部
５６に接続されている。この停止判断部５６はパ
ルス幅検出部の一例をなすタイマ５６ａと記憶器
の一例をなすフリツプフロツプ５６ｂとからなつ
ており、作業スタート信号が発信されてのち第１
遅延回路５３により決る所定時間（T4）経過後
に回転検出部５２から出力パルスにより、タイマ
５６ａをリセツトして、第３遅延回路５６ｃによ
り決まるほんの僅かな時間経過後、ただちにこの
タイマ５６ａをセツトするように構成されてい
る。しかも、このタイマ５６ａはセツトされて所
定時間（T1）回転検出部５２から出力パルスが
発信されないと、出力信号をフリツプフロツプ５
６ｂに出力し、この出力信号を受けてフリツプフ
ロツプ５６ｂは停止判断部５６の出力信号を出力
するように構成されている。

前記停止判断部５６の出力信号は前記正転制御
部４２に供給され、作業スタート部４１からの信
号により供給されたモータ１９への正転電圧を遮
断するように構成されている。また、この出力信
号は第２遅延回路５９に供給され、通常回転して
いるモータ１９が停止する必要な時間（T2）だ
け遅延されて後、パルス発生部６０に供給される
ように構成されている。このパルス発生部６０は
前記逆転制御部４６に所望逆転時間（T3）のパ
ルス信号を発信し、モータ１９を所定時間だけ逆
転可能に構成されている。また、前記パルス発生
部６０はマシンサイクル完了検出部６１を介して
ドライバビツト２６の昇降手段６２を作動させて
ドライバビツト２６を上昇復帰させるように構成
されている。

上記自動ねじ締め機の制御装置では、第２図
ａ，ｂに示すように作業スタート部４１の出力信
号により昇降手段６２が作動し、ドライバビツト
２６が下降する。同時に、作業スタート部４１の
出力信号が正転制御部４２を介して切換手段４５
に供給されて切換手段４５が作動し、第２図ｃに
示すように正転電圧供給部４３から正転電圧がモ
ータ１９に供給される。モータ１９の回転にとも
なつて入力円板２１、遊星コーン２３、カムデイ
スク２４および変速リング２５でなる差動遊星機
構２０を介してドライバビツト２６が回転し、ね
じ締付けが開始される。これにともなつて、スリ
ツト円板５１が回転するので、回転検出部５２か
ら出力パルスが発信される。この出力パルスは波
形整形されて後、第２図ｄに示すように停止判断
部５６に供給される。タイマ５６ａが所定時間
（T1）を計上する前に、この出力パルスが連続し
て供給される場合には、第２図ｅに示すように次
の出力パルスにより前記タイマ５６ａがリセツト
され、タイマ５６ａは出力信号を発信しない。ま
た、前記タイマ５６ａはリセツト後ただちにセツ
トされ、次の出力パルスに備える。この状態で、
ねじ締付けが進むと、ドライバビツト２６に加わ
る負荷に応じて変速リング２５が回動し、その減
速比が連続的に増大し、ついにはその減速比が無
限大となつて、ドライバビツト２６の回転が停止
する。ドライバビツト２６の回転が停止すると、
回転検出部５２からの出力パルスが発信されなく
なり、タイマ５６ａが所定時間（T1）を計上し、
第２図ｅに示すように出力信号を発信する。その
ため、第２図ｆに示すようにフリツプフロツプ５
６ｂの出力が反転し、その出力信号が正転制御部
４２に達して正転電圧を遮断する。同時にこのフ
リツプフロツプ５６ｂの出力信号は第２遅延回路
５９に供給され、第２図ｇに示すように前記モー
タ１９の通常停止するに必要な時間（T2）だけ
遅延され、パルス発生部６０に供給される。

このパルス発生部６０は第２図ｈに示すように
所定時間幅（T3）のパルス信号を発信し、これ
を逆転制御部４６に供給する。この逆転制御部４
６はそのパルス信号が発信される間、切換手段４
５を作動させ、逆転電圧供給部４４から逆転電圧
をモータ１９に供給する。モータ１９は僅かに逆
回転して停止するが、モータ１９の逆回転にとも
なつて遊星コーン２３および変速リング２５が逆
転する。そのため、遊星コーン２３と変速リング
との摩擦係合位置が高速側に復帰し、変速リング
２５、カムデイスク２４および遊星コーン２３の
ロツクがモータ１９側から解除され、ドライバビ
ツト２６に係る負荷に対応した反力トルクが変速
リング２５に伝達される。この時、前記ドライバ
ビツト２６に加わる負荷はモータ１９の逆回転に
ともなつて軽減されているので、その負荷に応じ
て変速リング２５が遊星コーン２３の円錐面に沿
つて復帰し、ついには原位置に復帰する。しか
も、前記逆転電圧は第２図ｃに示すように正転電
圧よりも充分小さいので、モータ１９の逆転時間
が長くなつていても、ドライバビツト２６は逆転
方向の負荷を受けるが、この負荷が小さく、ドラ
イバビツトが逆転するようなことはない。

また、前記パルス発生部６０からのパルス信号
はマシンサイクル完了検出部６１に供給され、そ
の出力信号が第２図ｉに示すように昇降手段に供
給され、これを作動させてドライバビツト２６を
上昇させ、次回の作業に備える。

発明の効果 以上説明したように、本発明はモータの回転を
入力円板、遊星コーン、カムデイスクおよび変速
リングでなる差動遊星機構を介してドライバビツ
トに伝達して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するとともに、ドライバビツ
トの停止を検出する回転停止検出手段を設け、そ
の出力信号により回転駆動源への正転電圧の供給
を停止し、その後回転駆動源に逆転電圧を所定時
間だけ供給するように構成しているため、ねじ締
付け完了時に差動遊星機構がロツク状態で停止し
ても、これを回転駆動源側から遊星コーンと変速
リングとを逆転させ、僅かにその摩擦係合位置を
変えて変速リングをドライバビツトの負荷に応じ
て復帰させて原位置に復帰させることができ、ド
ライバビツトを上昇復帰させる際にも、ドライバ
ビツトが円滑にねじから離脱し、ワークを持ち上
げることが皆無となり、ねじの頭部またはドライ
バビツトの破損も皆無となる等の利点がある。

なお、実施例では、モータを正転させて後、回
転検出部からの出力パルスが発信されなくなるの
を検出して、モータを逆転させるように構成され
ているが、所定時間内の回転検出部の出力パルス
が所定個以下であればモータを逆回転させるよう
に構成してもよい。また、回転検出部はスリツト
円板と光電センサとにより構成されているが、ス
リツト円板と光電センサとの組み合せに代え、外
周に埋設された磁石を有する円板と磁気センサと
の組合せを使用することもできる。さらに、回転
検出部として、オプトエンコーダあるいは磁気エ
ンコーダを使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブロツク図、第２図は第１図
の各点におけるタイムチヤート、第３図は本発明
に係わる自動ねじ締め機の要部断面図、第４図は
本発明に係わる自動変速機の出力軸の持つトルク
−回転数特性曲線図である。 Ａ……制御装置、１……自動ねじ締め機、１８
……ドライバ本体、１９……モータ、２０……差
動遊星機構、２１……入力円板、２３……遊星コ
ーン、２３ａ……円周溝、２３ｂ……平坦面、２
３ｃ……円錐面、２４……カムデイスク、２５…
…変速リング、２６……ドライバビツト、３１…
…ばね、３２……アーム、４１……作業スタート
部、４２……正転制御部、４３……正転電圧供給
部、４４……逆転電圧供給部、４５……切換手
段、４６……逆転制御部、５０……回転停止検出
手段、５１……スリツト円板、５２……回転検出
部、５３……第１遅延回路、５４……波形整形
部、５５……微分回路、５６……停止判断部、５
６ａ……タイマ、５６ｂ……フリツプフロツプ、
５６ｃ……第３遅延回路、５７……増幅部、５９
……第２遅延回路、６０……パルス発生部、６１
……マシンサイクル完了検出部、６２……昇降手
段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転駆動源にその回転を受けて回転する入力
   円板２１とその外周に摩擦係合する遊星コーン２
   ３とこれに摩擦係合するカムデイスク２４とを介
   してドライバビツト２６を連結するとともに前記
   遊星コーン２３の外周に摩擦係合する変速リング
   ２５を配置してドライバビツト２６に係る負荷ト
   ルクにより変速リング２５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、 前記回転駆動源に切換手段４５を介して正転電
   圧供給部４３と逆転電圧供給部４４とを接続する
   とともに、ドライバビツト２６の停止を検出する
   回転停止検出手段５０を設け、この回転停止検出
   手段５０の出力により前記切換手段４５を作動さ
   せて正転電圧供給部４３を遮断した後、逆転電圧
   供給部４４の逆転電圧を所定時間だけ回転駆動源
   に供給するように構成し、前記回転駆動源を僅か
   に逆転させてロツク状態を解除し、遊星コーン２
   ３と変速リング２５との摩擦係合位置を回転駆動
   源側から僅かに高速側に復帰させて回転駆動源の
   逆転にともなつて軽減されるドライバビツト２６
   に係る負荷に対応して変速リング２５を弾力保持
   部材の弾性力により高速側に回動復帰させるよう
   に構成したことを特徴とする自動ねじ締め機の制
   御装置。