JPH0780103B2

JPH0780103B2 - 自動ねじ締め機

Info

Publication number: JPH0780103B2
Application number: JP2253611A
Authority: JP
Inventors: 修四方; 弘忠杉浦; 正知足立; 和則磯野
Original assignee: Nittoseiko Co Ltd
Current assignee: Nittoseiko Co Ltd
Priority date: 1990-09-22
Filing date: 1990-09-22
Publication date: 1995-08-30
Anticipated expiration: 2010-08-30
Also published as: JPH04135131A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、ねじ、ボルト等の締付け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けトル
クで確実に締付け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、締付けトルクの設定値が低い場合には、締付け完了
検出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
付け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。この要望に応え、慣
性の影響を緩和する手段として差動遊星コーン機構を備
えた実開昭63−107536号公報あるいは２段の差動遊星ギ
ア機構を備えた実開昭62−47936号公報に記載のねじ締
め機が開発されている。これらねじ締め機では、締付け
完了時のモータの慣性の影響は緩和されるものの、ねじ
がワークに着座した瞬間にトルク検出部で検出されるト
ルク値が急激に変化するため、トルク検出部が歪み管等
の柔軟な検出部材を使用している場合にはその検出部材
の変形自体も慣性の影響を受ける。そのため、ドライバ
ビットにかかるトルクを正確に検出することができない
等の欠点が生じている。また、検出部材に急激な回転方
向の力が加わるため、これが繰り返されると検出部材の
寿命が短くなる等の欠点が生じており、これら欠点を取
除いた自動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２個の差動遊星機構を介
してドライバビットを連結するとともに、一方の差動遊
星機構に連結されてドライバビットに加わるトルクを検
出するトルク検出部を設け、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
を設けた自動ねじ締め機において、回転駆動源側に連結される差動遊星機構として回転駆動
源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しかつドライバビッ
トと一体に回転するするカムディスクと前記遊星コーン
の外周に摩擦係合しかつアームにより回転自在に保持さ
れた変速リングとからなる差動遊星コーン機構を設け
る。また、ドライバビット側に連結される差動遊星機構
として、前記カムディスクと一体に回転する太陽ギア、
その回りを回転する遊星ギアを保持してドライバビット
と一体に回転する遊星ギア台、遊星ギアに噛合する内歯
ギアを持つリングギア部からなる差動遊星ギア機構を設
け、このリングギア部を回動可能に保持してこのリング
ギア部にトルク検出部を連結する。

［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
機構のリングギア部が遊星ギアからドライバビットと逆
方向に回転する方向の力を受ける。同時に、太陽ギアを
介して差動遊星コーン機構のカムディスクも負荷も受
け、この負荷に応じて変速リングが遊星コーンの周囲を
回動してこれにともなって軸心方向に移動して減速比を
増大させる。

ねじがワークに着座すると、ドライバビットに係る負荷
が急激に大きくなり、遊星ギアから大きな力を受ける
が、これをリングジア部のみならず、太陽ギアを介して
差動遊星コーン機構にも伝達される。そのため、リング
ギア部が急激に回動しようとするが、同時に差動遊星コ
ーン機構のカムディスクも急激な負荷を受け、変速リン
グが遊星コーンの周囲を回動する。これにともない、変
速リングがその軸心方向に移動し、差動遊星コーン機構
の減速比がさらに大きくなり、ドライバビットの速度が
低下する。このドライバビットの速度低下により、リン
グギア部の急激な回動は緩和され、またこのリングギア
部の回動によってもカムディスクの急激な負荷も緩和さ
れ、いずれの差動遊星機構の回動部も比較的時間をもっ
て回動でき、トルク検出部でのトルク値の検出が正確と
なる。また、繰り返しトルク検出部の検出が行われても
検出部材を破壊するようなことは皆無となる。

［実施例］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１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、後記する差動遊星コーン機構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の駆動軸にはモータ５側に位置する差
動遊星機構の一例の差動遊星コーン機構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13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10の摩擦係合位置を規制し、減速比の最大値および
最大締付け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の下端には後記するドライバビ
ット23側に位置する差動遊星機構としてギアケース３内
に設けられた差動遊星ギア機構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19c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11a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2
8、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け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を復帰させる締付け完了検出
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28bおよびゲイン補正部28cから
なっており、較正により締付け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
差動遊星コーン機構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、差動遊星コーン機構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10
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10の回動により、変速リング10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10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10
が移動する。

ねじがワークに着座すると、ドライバビット23にかかる
負荷が急激に大きくなり、リングギア部19dが遊星ギア1
9bから回転方向と逆方向の大きな力を受けるが、これが
リングギア部19dのみならず太陽ギア19aを介して差動遊
星コーン機構６にも伝達される。そのため、リングギア
部19dが急激に回動しようとするが、同時に差動遊星コ
ーン機構６のカムディスク９も急激な負荷を受け、その
負荷に応じて変速リング10が遊星コーン８の周囲を回動
する。この変速リング10は回動にともなってその軸心方
向に移動してその減速比をさらに大きくし、ドライバビ
ット23の速度を低下させる。このドライバビット23の速
度低下により、リングギア部19dの急激な回動は緩和さ
れ、またリングギア部19dの回動によってもカムディス
ク９の急激な負荷が緩和され、変速リング10、リングギ
ア部19dはいずれも比較的時間をもって回動する。その
ため、リングギア部19dに固定された歪み管20の変形も
慣性の影響なく進み、トルク値の検出が正確となる。

また、ドライバビット23に係る負荷の増大にともなっ
て、変速リング10が遊星コーン８の縁部近くまで移動す
ると、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けトルクを出力
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、こ
の回動による歪み管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けト
ルクに対応する設定値に達すると、締付け完了信号が締
付け完了検出部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23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コー
ン機構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の回転は差動遊星コーン機構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
じを所定締付けトルクで確実に締付けることができる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明は回転駆動源に２個の差動
遊星機構を介してドライバビットを連結するとともに、
一方の差動遊星機構に連結されてドライバビットに係る
トルクを検出するトルク検出部を設ける一方、回転駆動源側に連結される差動遊星機構として回転駆動
源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しかつドライバビッ
トと一体に回転するするカムディスクと前記遊星コーン
の外周に摩擦係合しかつアームに回動自在に保持された
変速リングとからなる差動遊星コーン機構を、ドライバ
ビット側に連結される差動遊星機構として、前記カムデ
ィスクと一体に回転する太陽ギア、その回りを回転する
遊星ギアを保持してドライバビットと一体に回転する遊
星ギア台、遊星ギアに噛合する内歯ギアを持つリングギ
ア部からなる差動遊星ギア機構を設け、このリングギア
部を回動可能に保持してこのリングギア部に前記トルク
検出部を連結するように構成している。そのため、ねじ
がワークに着座する際にリングギア部が急激に回動する
ように力を受けても、これをリングギア部のみならず太
陽ギアを介して差動遊星コーン機構にも伝達し、差動遊
星コーン機構の作動によりドライバビットの減速比を増
大させてドライバビットの速度を低下させ、リングギア
部の急激な回動を抑えることができる。また、リングギ
ア部の回動によってもカムディスクの急激な負荷も緩和
され、変速リング、リングギア部が相互に影響しあって
いずれの回動部も比較的時間をもって回動でき、トルク
検出部の検出部材の変形が慣性なく行われ、正確なトル
ク検出が可能となるばかりか、繰り返し測定が行われて
もトルク検出部には衝撃が加わらないため寿命の長い装
置を提供することができる。

【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コーン機構
の出力軸の持つトルク−回転数特性図である。１……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……差動遊星コーン機構、７……入力円板、８……遊星コーン、 8a……円周溝、8b……平坦面、 8c……円錐面、９……カムディスク、 10……変速リング、11……底蓋、 11a……円筒部、12……固定リング、 13……アーム、14……ばね、 15……ばね座、16……調整ボルト、 17……出力軸、18……連接軸、 19……差動遊星ギア機構、19a……太陽ギア、 19b……遊星ギア、19c……遊星ギア台、 19d……リングギア部、20……歪み管、 21……ストレンゲージ、22……伝達機構、 23……ドライバビット、24……制御装置、 25……作業スタート部、26……昇降駆動源、 27……パワー供給部、28……トルク検出部、 28a……フィルタ部、28b……零点補正部、 28c……ゲイン補正部、29……トルク設定部、 30……締付け完了検出部、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転駆動源に２個の差動遊星機構を介して
ドライバビットを連結するとともに、一方の差動遊星機
構に連結されてドライバビットに加わるトルクを検出す
るトルク検出部を設け、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
けた自動ねじ締め機において、回転駆動源側に連結される差動遊星機構として回転駆動
源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しかつドライバビッ
トと一体に回転するするカムディスクと前記遊星コーン
の外周に摩擦係合しかつアームにより回動自在に保持さ
れた変速リングとからなる差動遊星コーン機構を、ドラ
イバビット側に連結される差動遊星機構として、前記カ
ムディスクと一体に回転する太陽ギア、その回りを回転
する遊星ギアを保持してドライバビットと一体に回転す
る遊星ギア台、遊星ギアに噛合する内歯ギアを持つリン
グギア部からなる差動遊星ギア機構を設け、このリング
ギア部を回動可能に保持してこのリングギア部にトルク
検出部を連結したことを特徴とする自動ねじ締め機。