JPS62166932A - 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、ねじ締め完了時のドライバピッ１〜の持つ慣
性の影響を排除して所望のねじ締イ償プ１〜ルクで確実
にねじ締めを行うように情１成した自動ねじ締め機に関
する。

従来技術 一般に、ねじ締付りｌ〜シルク制御する場合には、回転
駆動源によりドライバビットを回転さＵ、このドライバ
ピッ１〜に加わる負荷１〜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ずれば回転駆動源を
停止させる装置が一般的である。この種の装置では、ね
じ締付はトルクの設定値が低い場合には、ドライバビッ
ト停止時のドライバビットの持つ慣性の影響により締付
Ｃプｌ〜ルクが設定値を越え、設定締付（プトルクでね
じを正確に締付けることができず、低い設定線イ］す１
〜ルクであっても、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。この要望に沿って、特願
昭６０−１１２６４６＠の自動ねじ締め機が開発されて
いる。この自動ねじ締めはは、第７図に示びょうに回転
駆動源の駆動軸の回転を差動遊星機構２０の入力円板２
１に伝達するように構成し、この入力円板２１０軸心を
囲みかつその外周に摩１察係合して回転する複数個の遊
星コーン２３が配置されている。

この遊星コーン２３はその円錐面２３Ｃの裏面に平坦面
２３ｂでなる伝動面を有し、この伝動面に前記入力円板
２１と同心上で回転するカムディスク２４が摩擦係合し
、前記入力円板２１の回転がカムディスク２４の回転と
して取出されるように構成されている。

さらに、前記遊星コーン２３の円錐面２３ｃには摩擦係
合して回動する変速リング２５が配置されており、この
変速リング２５は一端が固定されたピアノ線５１により
保持されてピアノ線５１の撓みにともなって変速リング
２５を前記円錐面２３ｃに沿って回動させてその摩擦係
合位置が変更自在に構成されている。また、前記カムデ
ィスク２４にはドライバビット１４が一体に回転するよ
うに連結されてＪ３す、回転駆動源の回転をドライバピ
ッ１〜１４に７３１１わる締付はトルクに応じて無段階
に減速し、前記ピアノ線５１の捩れ方向の弾性力にＪ二
り規定されるトルクに達すると、ドライバピッ１−１４
の回転を零にするように構成されている。

発明が解決しようとする問題点 上記自動ねじ締め機では、ねじがワークに着座するまで
は高速でねじを締付りることかできる。

その後は、ドライバピッ１〜に加わる負荷に応じて生じ
る反力が変速リングを回動させてピアノ線を傾斜させる
関係で、変速リングがその軸線方向に移動し、回転駆動
源の回転をドライバピッ１〜が零回転に至るまで連続か
つ急激に減速してドライバピッ１〜に伝達し、ねじが締
付りられる。そのため、回転駆動部の持つ慣性の影響を
受けることなく、迅速かつ正確に設定締付り１〜ルクで
ねじを締付りることがてぎるが、設定締付り１〜ルクは
変速リング２５の回動にともなってピアノ線５１に生じ
る捩れによる弾性力により規制され、しかもその調整も
ピアノ線５１の艮ざを変更してその捩れ足を調整する以
外に方法がないため、その設定範囲が極めて僅かとなる
ばかりか、ねじ締付【プロ、１には必ず所定量変速リン
グが回動する関係で、ピアノ線に大きな応力か発生して
その変形による応力分たりて、ピアノ線が疲労破壊して
しまうこととなり、まったく実用に供さない雪゛の欠点
が生じている。

問題点を解決−りるための手段 本発明は上記欠点の除去を目的とＪるもので、ドライバ
本体の一端に回転駆動源を固定し、その駆動軸の回転を
受りて回転するように入力円板を配置している。

前記入力円板の軸心を囲む円周上には、所定間隔をＪ３
いて入力円板と摩１察係合Ｊるように複数個の遊星コー
ンが配置されており、この遊星コーンの円錐面の裏面に
位置する平坦面には前記入力円板と同心上で回転するカ
ムディスクが摩）寮係合するＪ：うに配置されている。

また、このカムディスクにはこれと一体に回転するよう
に連接軸が連結されており、この連接軸はドライバ本体
の細端に固定された内面部により回転自在に保持されて
いる。しかも、この連接軸にはこれと一体に回転するよ
うにドライバピッ１−が連結されている。

一方、前記′ｔｉ星コーンの外周には変速リングがモの
円錐面に１情１察係合して回動可能にかっこれに冶って
移動するように配置されている。この変速リングはばね
により高速側に位置するように付カされており、しかし
この変速リングには回動自在なアームが係止されており
、このアームにより変速リングの高速側への移動けが制
限されるように構成されている。

また、前記内筒部の外周には１〜ルク調整リングがこれ
に沿ってｌ習動自在に配置されており、この調整リング
が前記変速リングを付勢するばねを保持するように構成
されている。しかも、前記内筒部には調整ボルトが回転
自在に配置されており、この調整ボルトの回転により１
〜ルク調整リングが昇降して、前記ばねの予圧を変える
ように構成されている。

作用 上記自動ねじ締め機では、回転駆動源の回転を受Ｃすで
入力円板が回転するにともなって、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、遊星コーンの回転
がカムディスクに伝達される。

このカムディ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減速されながら
回転し、その回転がこれと一体に回転するドライバビッ
トに伝達される。ドライバビットがねじを締付り、ドラ
イバピッ１〜に負荷１〜ルクが加わると、その負荷に応
じた反力トルクが変速リングに加わり、ドライバピッ１
〜と逆方向に変速リングが回動する。この変速リングの
回動に応じてアームは傾斜するが、アームは変速リング
に対して回動するので、捩れが生じることなくアームが
傾斜し、変速リングの摩擦係合位置が遊星コーンの円錐
面の大径側に移動する。この変速リングの移動ωはばね
により規制されているため、回転トルクにより変速リン
グに生じるばねへの押圧力とばねの撓みにより生じる弾
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
。従って、ドライバピッ１〜は徐々に低速高トルクでね
じを締付【プるが、ねじが着座して急激にドライバピッ
Ｉ・の回転数が低下すると、変速リングが急激に円錐面
の縁部近くまで移動し、ドライバピッ１−は入力円板が
回転しているにもかかわらず、高１〜ルクに保持された
状態で零回転となり、ねじ締めを完了する。

また、締（＝ｌけトルクの設定値を高くする場合には、
適当な工具により調整ポル（・を回転さけて、トルク調
整スリーブを上昇させる。そのため、ばねが圧縮され、
ばねの予圧が大きくなり、ばねが所定量１尭んだ時に有
する弾性力を大きくすることかできる。しかも、ばねを
前記内筒部と並列に配置してあけば、ばねの本数°し比
較的簡単に減らすことができ、１台のねじ締め機で極め
て幅広い締付けトルクの設定に対応することができる。

実施例 以下、実施例を図面について説明する。第１図Ｊ３よび
第２図に４３いて、１は自動ねじ締め機でおり、シリン
ダ７の作動により昇降するドライバ取付台８おにびこれ
と所定間隔をｄ′３いて一体に移動自在にかつ相対移動
自在なチャック台１０を付している。また、前記ドライ
バ取付台８の上部にはドライバユニット１２が固定され
ており、このドライバビット１〜１２は連接機構１３を
介してトライバピッ１〜１４を回転させるＪ：うに構成
されている。一方、前記チャック台１０にはチャックユ
ニット１５が固定されてＪ３す、前記ドライバビット１
４がこのチャックユニツ１へ１５内を挿通し、チャック
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。

前記ドライバユニット１２は、ドライバ本体１８を有し
、その一端には回転駆動源のモータ１９が、またその他
端にはドライバ取付台８に固定された内筒部１７が固定
されている。前記モータ１９の駆動軸１９ａには自動変
速機をなす差動）１甲懇横２０の入力円板２１が連結さ
れている。また、前記入力円板２１の軸心を囲む円周上
には複数個の遊星コーン２３かコーン保持具２２により
所定間隔をおいてかつその軸心を傾斜して配置されてい
る。この遊星コーン２３は伝動面として円工１１面２３
ｃとその集面の平坦面２３ｂとこれに隣接して位置する
凹断面形の円周溝２３ａとを有し、前記円周ｉｌｌ、’
　２３ａには前記入力円板２１が、また前記平坦面２３
ｂには前記入力円板２１と同心上で回転するカムディス
ク２４か摩擦係合するように配置されている。しかも、
このカムディスク２４には遊星コーン２３を押圧する調
圧機構２７を介して一体に回転する連接＋１’ｌｌｌ　
２８か連結されており、この連接軸２８は前記内筒部１
７に回転自在に保持されている。しかも、この連接１Ｉ
ｉＩ１１２８には緩衝機構２９が連結されており、この
緩衝驕構２９には前記連接機ｄ４１３を介して前記ドラ
イバビット１４が連結されている。

一方、前記遊星コーン２３の外周にはその円錐面２３ｃ
に１１１６係合して回動可能にかつこれに沿ってその軸
心方向に移動するように変速リング２５が配置されてい
る。また、この変速リング２５の下端には軸受を介して
軸受台３０が取付けられて、１３す、この軸受台３０が
後記するばね３１の弾性力を受けるように構成されてい
る。前記変速リング２５は前記ばね３１により高速側に
位置するように付勢されており、しかもこの変速リング
２５にはアーム３２の一端が回動自在に係止されている
。また、このアーム３２の他端は前記内筒部１７に形成
された鍔部１７ａの貫通穴１７ｂで回動自在に係止され
ており、このアーム３２が変速リング２５の高速側への
移動量を制限するように構成されている。前記アーム３
２は変速リング２５に加わるドライバピッ１〜１４の負
荷に応じた反力により傾斜せられるので、変速リング２
５はその軸心方向に移動して、前記円錐面２３ｃと変速
リング２５との摩擦係合位置が変わり、これによってカ
ムディスク２４の回転数が減速比の連続的な変更によっ
て減少するように］ｉ４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３図に示す位置（ａ：ｂ
＝ｃ：ｄをほぼ満足する位置）に達した時、カムディス
ク２４は零回転となるように構成されている。

一方、前記内筒部１７の外周には１〜ルク調整リング３
６が摺動自在に配置されており、このトルク調整リング
３６にはその側部に位置して等間隔にかつ前記アーム３
２の傾斜に支障がないように凹部３６ｂが、またその上
面にばね座部３６ａが形成されている。前記ばね座部３
６ａには第４図に示ずように３対のばね３１が前記連接
軸２８と並列にかつこれを等間隔をおいて囲むにうに配
置されており、このばね３１により変速リング２５が高
速側に付勢されるＪ：うに構成されている。また、前記
１〜ルク調整リング３６には前記内筒部１７の底部にそ
の位置で回転自在に保持されたｒＡ整ボルト３７が螺合
するように構成されている。ざらに、この調整ボルト３
７の駆動部は前記ドライバ取付台８の切欠穴８ａ内に露
出して位置し、第５図に示すようにこの調整ボルトを調
整してトルク調整リング３６の高さ゛位置を変えて、ば
ね３１の予圧を変え、ばね３１が所定■１尭んだ時の弾
性力を任意に選択し、幅広い締付け１〜ルクに対応でき
るにうに構成されている。

さらに、前記駆動軸１９ａおにび連接軸２８の周囲には
オイルシール機構が配置されてａ３す、ドライバ本体１
８と内筒部１７との間にオイルが充填され、差動遊星機
構２０の１ｆ耗が防止されるにうに（１４成されている
。

上記自動ねじ締め機にｄ３いて、モータ１９が回転する
と、その回転は入力円板２１から遊星コーン２３を介し
てカムディスク２４に伝）ネされ、変速リング２５が遊
星コーン２３の円１１［而２３ｃと摩擦係合する位置に
Ｊ、り決まる減速比で減速されてドライバビット１４に
伝達される。この状態で、ドライバビット１〜１２かシ
リンダ７の作動により下降し、ドライバビット１４がチ
ャック爪１５ａ内のねじに嵌合してこれをワーク（図示
せず）に締付ける。

ねじの締付け１〜ルクが大きくなると、ドライバビット
１４に負荷トルクが加わり、その負荷に応じた反力トル
クが変速リング２５に加わり、変速リング２５がドライ
バピッ１〜１４の回転方向と逆方向に回転する。変速リ
ング２５が回動すると、アーム３２が変速リング２５お
よび鍔部１７ａそれぞれに対して回動しながら傾斜せら
れ、このアーム３２の傾斜により変速リング２５が遊星
コーン２３の円錐面２３ｃに沿って下降する。そのため
、変速リング２５と円錐面２３ｃとの摩家係合位置が変
り、変速リング２５に加わる回転トルクによるばね３１
への押圧力とばね３１の１尭みにＪ：る弾性力とが均衡
する摩１察係合位置で変速リング２５の動きが停市する
。

ざらに、締付（プトルクが人ぎくなると、上記変速１ノ
ング２５の移動が連続して行われ、その減速比かどんど
ん大きくなる。前記ねじがワークに着座するにともなっ
て、締付りトルクが急激に大きくなり、第５図に示すよ
うに前記変速リング２５が急激に移動して、前記円錐面
２３ｃの縁部に達すると、入力円板２１が回転するにも
かかわらずカムディスク２４は零回転となり、ドライバ
ビット１４は第８図に示す特性曲線で示されるストール
トルクに相当する所定の締付はトルクに保持された状態
で停止し、ねじ締めを終了する。

ねじ締め完了俊、シリンダ７を復帰させてドライバユニ
ツ１〜１２を上昇させる場合には、ねじ締め完了時に、
ドライバビット１４とねじとが食付いている関係で、モ
ータ１９を僅かに逆回転させて、ドライバビット１４と
ねじとの食付きを解いて後、シリンダ７を復帰させ、次
回の作業に備える。

また、設定締付【プｌ−ルクを変更する場合には、調整
ボルト３７を適当な工具を用いて回転させ、第６図に示
すようにトルク調整リング３６を移動させる。１〜ルク
調整リング３６が移動すると、これに保持されたばね３
１の予圧が変わり、ばね３１が所定量撓んだ時のばね３
１の持つ弾性力が変わるので、任意に設定締付け１〜ル
クを選択することができる。

さらに、前記調整ボルト３７の調整によっては希望の設
定値が得られない場合には、内筒部１７とドライバ本体
１８との間のオイルを扱いた後、内筒部１７からドライ
バ本体１８を取外すと、トルク調整リング３６と軸受台
３０とが露出するので、ばね３１の本数を任意に増減し
て、任意の設定締付け１〜ルクを選択することができる
。

発明の詳細 な説明したように本発明は−し一夕の回転を遊星コーン
を有する差動遊星は構にりなる自動変速機を介してドラ
イバピッ１〜に伝達するように構成しているため、締付
り１〜ルクによりドライバビットに加わる負荷１〜ルク
に応じてモータの減速比を連続的に大きくすることがで
き、所望締イ」けトルクに達すると、モータの回転にか
かわらず、ドライバピッ１〜を零回転とすることかでき
、ねじ締め完了時に回転駆動源の回転部の持つ旧姓の影
響をまっ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、本発明は遊星コ
ーンの円錐面に摩擦係合するように配置された変速リン
グをばねにより高速側に付勢Ｊるとともに、その摩擦係
合位置の高速側の最大値を変速リングに回動自在に係止
されたアームにより規制するように構成しているため、
変速リングの回動をばねの撓みによる弾性力により規制
でき、ねじ締め機が繰返し使用きれ、変速リングが回動
復帰を繰返しても、アームは傾斜するのみでアーム自体
に捩れ等が生じることがなく、またアームの長さを調整
する必要もないので、その応力変形もなく、その破］口
は皆無となり、ねじ締め機の寿命を著しく伸長すること
ができる等の利点がある。

、また、本発明は並列に配置された複数個のばねにより
変速リングを（＝Ｊ−Ｈするように構成しているため、
１本のばねにより付勢する方式のものよりも、ばねの長
さを短くすることができ、従ってドライバユニツ１〜の
全長を短くでき、ねじ締め機の小形化を計ることができ
る等の利点がある。さらに、本発明はばねを保持する１
〜ルク調整リングを調整ボルトにより移動さぼることが
できるばかりか、内筒部と並列に複故木装置しているた
め、そのばねの予圧を調整ポル１−の調整により変え、
ばねの弾性力を任意に変更することができ、しかも内筒
部からドライバ本体を取外Ｊだ【プで簡単にばねの本数
を増減でき、極めて幅広い締付りトルクの設定が簡単に
可能となる等の利点がある。

【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２ａ動遊星は構の作
動状態を示す要部断面図、第４図は第１図のＡ−Ａ線に
沿った要部拡大断面図、第５図は本発明の詳細な説明図
、第６図は本発明の締付Ｃプトルクを調整した状態を示
す要部断面図、第７図は従来例の要部断面図、第８図は
本発明に係わる無段減速懇横の出力軸の１〜ルク一回転
数特性曲線図でおる。 １　自動ねじ締め別、 ７　シリンダ、 ８　ドライバ取付台、　　８ｉｘ　　切欠穴、１０　　
チャック台、　　　　　１２　　ドシイバユニツ１〜．
１３　　連接供横、 １４　　ｔ”ライハｔｆツ（〜、１５−７−ヤツクユニ
ツ１〜、１５ａチヤツク爪、　　　　１７　　内筒部、
１７ａ鍔部、　　　　　　　１７ｂ貴通穴、１８　　ド
ライバ本体、　　　１９　　モータ、１９ａ駆動軸、　
　　　　　２０　　差動５ｆ、Ｊ足機構、２１　　人力
円板、　　　　　２２　　コーン保持具、２３　　遊星
コーン、　　　　２３ａ円周溝、２３ｂ平坦面、　　　
　　　２３ｃ円錐面、２４　　カムディスク、　　　２
５　　変速リング、２７　　調圧機構、　　　　　２８
　　連接軸、２９　　緩衝機構、　　　　　３０Ｉｌｌ
ｌｌＩＩ受台、３１　　ばね、　　　　　　　３２　　
アーム、３３　　固定リング、 ３６１〜ルク調整リング、　３６ａばね座部、３６ｂ凹
部、　　　　　　　３７　　調整ボルト、５１　　ピア
ノ線、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ドライバ本体の一端に回転駆動源を固定し、その駆
   動軸の回転を受けて回転するように入力円板を配置する
   とともに、 前記入力円板２１の軸心を囲む円周上に所定間隔をおい
   て入力円板２１に摩擦係合する複数個の遊星コーン２３
   を配置し、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に前記入力円板２１と同心上で回
   転するカムディスク２４を摩擦係合させ、このカムディ
   スク２４に一体に回転するように連接軸２８を連結し、
   この連接軸２８をドライバ本体１８の他端に固定された
   内筒部１７により回転自在に保持し、しかもこの連接軸
   ２８に一体に回転するようにドライバビット１４を連結
   する一方、 前記円錐面２３ｃに摩擦係合して回動可能にかつこれに
   沿って移動するように変速リング２５を配置し、この変
   速リング２５をばね３１により高速側に位置するように
   付勢し、しかもこの変速リング２５に回動自在なアーム
   ３２を係止してこのアーム３２により変速リング２５の
   高速側への移動量を制限するように構成した自動ねじ締
   め機において、 内筒部１７に沿って摺動自在のトルク調整リング３６を
   配置し、このトルク調整リング３６により変速リング２
   ５を付勢するばね３１を保持することを特徴とする自動
   ねじ締め機。 ２）トルク調整リング３６は内筒部１７に回転自在に配
   置された調整ボルト３７の回転により昇降自在に構成さ
   れたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動
   ねじ締め機。 ３）ばね３１は内筒部１７と並列にかつこれを囲むよう
   に複数個配置されたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の自動ねじ締め機。