JP4850532B2

JP4850532B2 - エアドライバ装置

Info

Publication number: JP4850532B2
Application number: JP2006040775A
Authority: JP
Inventors: 光司龍野
Original assignee: 瓜生製作株式会社
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2026-02-17
Also published as: EP1820605A2; EP1820605A3; JP2007216344A; US8066082B2; US20070193758A1; EP1820605B1

Description

本発明は、ビスやボルト・ナット等のねじ部材の締め付けに使用されるエアドライバ装置に関し、特に、ねじ部材を所定の締付力で締め付けるためのエアドライバ装置に関するものである。

従来、ビスやボルト・ナット等のねじ部材の締め付けに使用されるエアドライバ装置として、締付トルクがトルク設定値に達した場合に、締付トルク制御機構及びシャットオフバルブ機構により、エアモータへの圧縮空気の供給を遮断し、ねじ部材を所定の締付力で締め付けるようにしたエアドライバ装置が提案され、実用化されている（特許文献１及び２参照）。

このエアドライバ装置は、主軸を押し込むことによりエア供給路に配設したシャットオフバルブ機構のシャットオフバルブを開いてエアモータを回転させる作動軸を備えるとともに、エアモータにより回転するカムと主軸とを、締付トルクがトルク設定値に達した場合に相対的に回転差動させるトルク制御機構により接続し、トルク制御機構の回転差動によりプッシュロッドを移動させることによりシャットオフバルブ機構のシャットオフバルブを閉じてエアモータを停止するようにしている。

より具体的には、このエアドライバ装置は、トルク制御機構として、図１３〜図１４に示すように、主軸１０１に穿孔されたボール嵌合孔１２１内に嵌合支持されたボール１２６を、カム１０５の各ボール支持面１２０へ当接させるとともに、主軸１０１のボール嵌合支持部の外周に、ボール１２６と当接する面をテーパ面としたカムリング１２３を軸方向に摺動可能に嵌合することにより、エアモータ１０３によって回転するカム１０５からの回転駆動力をボール１２６を介して主軸１０１に伝達するようにし、一方、締付トルクがトルク設定値に達すると、ボール１２６がカム１０５のボール支持面１２０から外周方向へ押し出され、カム１０５と主軸１０１の間のトルク伝達が停止される構造のものを採用し、ボール１２６がカム１０５のボール支持面１２０より外周方向へ押し上げられたとき、カム１０５と主軸１０１との間に回転方向の差動が生じ両者間に回転差が生じることにより、カム１０５と一体となって回転するように設けられたパイロットピン１２２を、主軸１に対して相対的に回転することになり、その面取段部１３１の突部側にてロックピン１４０を押し上げ、ロックピン１４０によるパイロットピン１２２の面取段部１３１との係止を解除して、パイロットピン１２２及びプッシュロッド１０４の移動を可能にし、シャットオフバルブ機構のシャットオフバルブ１１０を閉じてエアモータを停止するようにしていた。
このように、上記従来のエアドライバ装置は、トルク制御機構として、カム１０５、ボール１２６、カムリング１２３等の構成部材からなる複雑な構造のものを用いているため、装置を小形化することが困難であり、また、構成部材が摩耗しやすく耐久性に乏しいという問題があった。
特公昭５８−３４２６５号公報特開２００４−１０６１４６号公報

本発明は、上記従来のエアドライバ装置の有する問題点に鑑み、構造が簡単で装置を小形化しやすく、また、耐久性に優れたエアドライバ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のエアドライバ装置は、エアモータを備え、締付トルクがトルク設定値に達した場合に、締付トルク制御機構及びシャットオフバルブ機構により、エアモータへの圧縮空気の供給を遮断し、ねじ部材を所定の締付力で締め付けるようにしたエアドライバ装置において、締付トルク制御機構を、クラッチ部と、締付トルクがトルク設定値に達した場合に前記クラッチ部のクラッチ板同士が相対的に回転差動することにより軸方向に移動するようにした一方のクラッチ板を背面に形成した駆動ピストンと、該駆動ピストンを収容するシリンダと、該シリンダ内に充填したオイルを介して前記駆動ピストンと連動し、前記シャットオフバルブ機構を作動させるチェック弁と、該チェック弁の軸方向に移動可能に配設した慣性力吸収用ピストンと、トルク設定値を規定するトルク調節部材とからなり、前記慣性力吸収用ピストンを介してトルク調節部材を構成するばねの付勢力がチェック弁に作用するようにすることにより、前記トルク調節部材によって定めたトルク設定値に締付力が達したときに、前記ばねの付勢力に抗してチェック弁が開放されて移動するとともに、オイルを介して前記ばねの付勢力に抗して慣性力吸収用ピストンがチェック弁の軸方向に移動して、慣性力吸収用ピストンを収容した副シリンダ内にオイルが一時貯留されるようにしたことを特徴とする。

本発明のエアドライバ装置によれば、締付トルク制御機構を、クラッチ部と、締付トルクがトルク設定値に達した場合に前記クラッチ部のクラッチ板同士が相対的に回転差動することにより軸方向に移動するようにした一方のクラッチ板を背面に形成した駆動ピストンと、該駆動ピストンを収容するシリンダと、該シリンダ内に充填したオイルを介して前記駆動ピストンと連動し、前記シャットオフバルブ機構を作動させるチェック弁と、トルク設定値を規定するトルク調節部材とから構成することにより、構造が簡単で装置を小形化することができ、また、作動機構にシリンダ内に充填したオイルを介在させることにより、摩耗しやすい構成部材が少なく、耐久性に優れたエアドライバ装置を提供することができる。

そして、前記チェック弁に、チェック弁の軸方向に移動可能に慣性力吸収用ピストンを配設し、該慣性力吸収用ピストンを介してトルク調節部材を構成するばねの付勢力がチェック弁に作用するようにするとともに、慣性力吸収用ピストンを収容した副シリンダ内にオイルが一時貯留されるようにすることにより、クラッチ部の係脱を円滑に行うことができ、シャットオフバルブ機構の作動時の慣性力によるねじ部材の締め付け過ぎを防止し、所定の締付力で正確な締付を行うことができる。

以下、本発明のエアドライバ装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図１２に、本発明のエアドライバ装置の一実施例を示す。

このエアドライバ装置は、主軸１を押し込むことによりエア供給路８に配設したバルブ２を開いてエアモータ３を回転させるプッシュロッド４を備えるとともに、エアモータ３により回転される減速駆動部５と主軸１とをトルク制御機構６により接続し、締付トルクがトルク設定値に達した場合に、締付トルク制御機構６及びシャットオフバルブ機構７により、エアモータ３への圧縮空気の供給を遮断し、ねじ部材を所定の締付力で締め付けるようにしたものである。

そして、このエアドライバ装置は、特許文献２と同様、図２及び図４に示すように、エア供給路８に配設したバルブ２の下流側に、エアモータ３に連通するエアモータ側流路９ａと、圧力検知手段（図示省略）に連通する検知側流路９ｂとを形成し、締付トルク制御機構６及びシャットオフバルブ機構７によって、プッシュロッド４が後退したときに、エアモータ側流路９ａのみを閉鎖する栓体１０をプッシュロッド４の先端側に配設するとともに、プッシュロッド４に摺動可能にプッシュパイプ１１を外嵌し、プッシュパイプ１１を介して主軸１の押し込み時にバルブ２の開状態を維持するようにしている。
より具体的には、プッシュロッド４は、栓体１０を摺動可能に貫設したスライド棒１２に摺動可能に嵌挿されている。
スライド棒１２には、栓体１０を内側から押圧する押し片１３が外嵌されている。
これにより、プッシュロッド４は押し片１３を介して栓体１０を開栓状態にするようにされている。
一方、プッシュパイプ１１は、スライド棒１２の縁部に当接できるように配設されており、この縁部を押圧することによりスライド棒１２を移動させてバルブ２を開くようにされている。
この際、押し片１３はスライド棒１２に外嵌されていることから、プッシュパイプ１１は、押し片１３を栓体１０に作用させることなく栓体１０を閉栓状態としてバルブ２を開くことができるようにされている。
これにより、プッシュロッド４を後退させてエアモータ３を停止する際に、検知側流路９ｂに高圧のエアを作用させることができ、これにより、シャットオフを認識させてボルト等の締付回数を正確にカウントすることができるようにしている。

ところで、このエアドライバ装置は、締付トルク制御機構６を、図２、図３及び図５〜図８に示すように、クラッチ部６１と、締付トルクがトルク設定値に達した場合にクラッチ部６１のクラッチ板６１ａ、６１ｂ同士が相対的に回転差動することにより軸方向に移動するようにした一方のクラッチ板６１ａを背面に形成した駆動ピストン６２と、この駆動ピストン６２を収容するシリンダ６３と、シリンダ６３内に充填したオイルを介して駆動ピストン６２と連動し、シャットオフバルブ機構７を作動させるチェック弁６４と、トルク設定値を規定するトルク調節部材６５とからその主要部を構成するようにしている。

この場合、クラッチ部６１の他方のクラッチ板６１ｂは、主軸１の背面に形成するようにしている。

また、トルク調節部材６５は、チェック弁６４を付勢するトルク調節用ばね６５ａ、ばね受け６５ｂ、戻り止め６５ｃ、回転調整部材６５ｄ及び緩み止め用ばね６５ｅとから構成し、回転シリンダ６３の後部に延設したチェック弁６４の収容部６３ａの外周面に形成した雄ねじに螺合した回転調整部材６５ｄを、エアドライバ装置本体Ｋを通して外部から操作することにより、チェック弁６４を付勢するトルク調節用ばね６５ａの付勢力、すなわち、トルク設定値を調節することができるようにしている。

そして、チェック弁６４には、チェック弁６４の軸方向に移動可能に慣性力吸収用ピストン６６を配設し、この慣性力吸収用ピストン６６を介してトルク調節用ばね６５ａの付勢力がチェック弁６４に作用するようにするとともに、慣性力吸収用ピストン６６を収容した副シリンダ６３ｂ内にシリンダ６３のオイルが一時貯留されるようにしている。
これにより、クラッチ部６１の係脱を円滑に行うことができ、シャットオフバルブ機構７の作動時の慣性力によるねじ部材の締め付け過ぎを防止し、所定の締付力で正確な締め付けを行うことができる。

エアドライバ装置本体Ｋの外周部には、図１、図２及び図９に示すように、エアドライバ装置本体Ｋの外周面を覆うように反力吸収用のグリップ１４を配設するようにする。
このグリップ１４は、グリップ本体を、合成樹脂、ゴム等の柔軟性を有する材料から形成するとともに、グリップ１４とエアドライバ装置本体Ｋとを、グリップ１４の軸方向の一部分で部分的に固定するようにする。
ここで、グリップ１４とエアドライバ装置本体Ｋとの固定は、特に限定されるものではないが、例えば、グリップ１４の内周面に形成した嵌合部（嵌合凸部）１４ａと、エアドライバ装置本体Ｋの外周面に形成した嵌合部（嵌合凹部）Ｋａとを嵌合させ、さらに必要に応じて、この部分を接着剤等を用いて、固定するようにする。
これにより、グリップ１４の固定部Ｆからグリップ１４に伝達された反力を、グリップ１４の非固定部（図９（ａ）において、固定部Ｆの右側）がねじられることによって吸収することができ、エアドライバ装置本体Ｋから作業者に伝わる反力を３次元的に分散させて軽減することができる。
なお、グリップ１４の固定部Ｆの長さは、特に限定されるものではないが、グリップ１４の固定部Ｆの強度、グリップ１４の非固定部がねじられることによって吸収する想定される反力の大きさ等に応じて、グリップ１４の全長の１０〜４０％、好ましくは、１５〜３０％程度に設定するようにする。

また、グリップ本体を形成する材料には、柔軟なゲル状のシリコン樹脂やウレタン樹脂を好適に用いることができる。
これにより、エアドライバ装置本体Ｋから作業者に伝わる反力を一層軽減することができる。

また、グリップ１４の非固定部の内周面に、エアドライバ装置本体Ｋの外周面との摩擦抵抗を軽減できる離隔部材１４ｂを配設することができる。
この場合、離隔部材１４ｂは、グリップ１４の固定部Ｆに対して、グリップ１４の固定部Ｆの長さと略同じ長さに形成したグリップ１４の非固定部を挟んで配設するようにすることが望ましい。
この離隔部材１４ｂは、グリップ本体を形成する材料よりも硬質のポリオレフィン系樹脂等の合成樹脂や鉄、アルミニウム等の金属からなる筒状体を好適に用いることができる。なお、離隔部材１４ｂは、グリップ本体を成形する際に、型材として、一体成形することができる。
これにより、グリップ１４の非固定部が摩擦抵抗によってエアドライバ装置本体Ｋの外周面に拘束されることを防止し、グリップ１４の非固定部がねじられることを許容するようにすることができる。

次に、このエアドライバ装置の作用について説明する。
ボルトやナット或いはビスの締め付け等を行う場合、主軸１の先端にアタッチメントを装着し、図１０の状態から主軸１を軸方向に押圧すると、図１１に示すように、プッシュロッド４等を介してバルブ２が開くように操作され、コンプレッサからの高圧のエアがエアモータ３に供給される。これにより、エアモータ３は所定の方向に回転し、減速駆動部５を介して締付トルク制御機構６が回転する。

締付トルク制御機構６において、回転力は、シリンダ６３、シリンダ貫通軸６３ｃ、駆動ピストン６２及びクラッチ部６１を介して、主軸１に伝達される。
そして、主軸１はその締め付けの際、押圧力により後退し、所望の締め付けが行われる。

そして、締め付けが進行し、その締付トルクが予めトルク調節部材６５を調節することによって定めたトルク設定値である所定の締付力に達すると、図１２に示すように、チェック弁６４を付勢するトルク調節用ばね６５ａの付勢力に抗して、クラッチ部６１のクラッチ板６１ａ、６１ｂ同士が相対的に回転差動することにより駆動ピストン６２が軸方向に移動し、これにシリンダ６３内に充填したオイルを介してチェック弁６４が連動して、シャットオフバルブ機構７を作動させる。
その結果、プッシュロッド４が後退することによって栓体１０を閉じ、エアモータ３を停止する。
このとき、引き続く主軸１の押し込みにより、プッシュパイプ１１が、スライド棒１２を介して、バルブ２を開いた状態に保持することから、検知側流路９ｂに高圧のエアを供給して圧力検知手段（図示省略）に作用させることができ、これにより、シャットオフを認識させてボルト等の締め付け回数をカウントすることができる。

なお、締め付け完了後は、押し込みを止めることにより、主軸１、プッシュパイプ１１及びスライド棒１２が後退（先端側に復帰）して、バルブ２が閉じるとともに、締付トルク制御機構６及びシャットオフバルブ機構７が元に戻り、次の締め付けを行えるようになる。

また、このエアドライバ装置は、エアドライバ装置本体Ｋの外周面を覆うように配設した反力吸収用のグリップ１４のグリップ本体を、柔軟性を有する材料から形成するとともに、グリップ１４とエアドライバ装置本体Ｋとを、グリップ１４の軸方向の一部分で部分的に固定するようにしているので、固定部Ｆからグリップ１４に伝達された反力を、グリップ１４の非固定部がねじられることによって吸収することができ、これにより、エアドライバ装置本体Ｋから作業者に伝わる反力を軽減することができる。

以上、本発明のエアドライバ装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明のエアドライバ装置は、構造が簡単で装置を小形化しやすく、また、耐久性に優れていることから、各種電気機械の組立ライン等で用いられるエアドライバ装置の用途に好適に用いることができる。

本発明のエアドライバ装置の一実施例を示す正面図である。同断面図である。同部分拡大断面図である。同部分拡大断面図である。主軸を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は右側面図である。駆動ピストンを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は正面断面図である。シリンダを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は右側面図である。構成部材の説明図である。グリップを示し、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。エアドライバ装置のスタート前の断面図である。エアドライバ装置の締め付け時の断面図である。エアドライバ装置のシャットオフ時の断面図である。従来のエアドライバ装置を示し、（ａ）はスタート前の断面図、（ｂ）はシャットオフ時の断面図である。同（ａ１）、（ａ２）は図１３（ａ）の横断面図、（ｂ１）、（ｂ２）は図１３（ｂ）の横断面図である。

１主軸
２バルブ
３エアモータ
４プッシュロッド
５減速駆動部
６締付トルク制御機構
６１クラッチ部
６１ａクラッチ板
６１ｂクラッチ板
６２駆動ピストン
６３シリンダ
６４チェック弁
６５トルク調節部材
６６慣性力吸収用ピストン
７シャットオフバルブ機構
８エア供給路
９ａエアモータ側流路
９ｂ検知側流路
１０栓体
１１プッシュパイプ
１２スライド棒
１３押し片
１４グリップ
１４ａ嵌合部
１４ｂ離隔部材
Ｆグリップの固定部
Ｋエアドライバ装置本体
Ｋａ嵌合部

Claims

エアモータを備え、締付トルクがトルク設定値に達した場合に、締付トルク制御機構及びシャットオフバルブ機構により、エアモータへの圧縮空気の供給を遮断し、ねじ部材を所定の締付力で締め付けるようにしたエアドライバ装置において、締付トルク制御機構を、クラッチ部と、締付トルクがトルク設定値に達した場合に前記クラッチ部のクラッチ板同士が相対的に回転差動することにより軸方向に移動するようにした一方のクラッチ板を背面に形成した駆動ピストンと、該駆動ピストンを収容するシリンダと、該シリンダ内に充填したオイルを介して前記駆動ピストンと連動し、前記シャットオフバルブ機構を作動させるチェック弁と、該チェック弁の軸方向に移動可能に配設した慣性力吸収用ピストンと、トルク設定値を規定するトルク調節部材とからなり、前記慣性力吸収用ピストンを介してトルク調節部材を構成するばねの付勢力がチェック弁に作用するようにすることにより、前記トルク調節部材によって定めたトルク設定値に締付力が達したときに、前記ばねの付勢力に抗してチェック弁が開放されて移動するとともに、オイルを介して前記ばねの付勢力に抗して慣性力吸収用ピストンがチェック弁の軸方向に移動して、慣性力吸収用ピストンを収容した副シリンダ内にオイルが一時貯留されるようにしたことを特徴とするエアドライバ装置。