JPH0373409B2 - - 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装置が一般
的である。この種の装置では、ねじ締付けトルク
の設定値が低い場合には、ドライバビツト停止時
のドライバビツトの持つ慣性の影響により締付け
トルクが設定値を越え、設定締付けトルクでねじ
を正確に締付けることができず、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
けトルクを保持する装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、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
隔をおいて入力円板と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、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イスクが摩擦係合す
るように配置されている。また、このカムデイス
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他端に
固定された内筒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
るようにドライバビツトが連結されている。

一方、前記遊星コーンの外周には変速リングが
その円錐面に摩擦係合して回動可能にかつこれに
沿つ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勢
されており、しかもこの変速リングと内筒部との
間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量が制
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トルク調整リング
がこれに沿つて摺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、この前記
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トルク調整リン
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
受けて入力円板が回転するにともなつて、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、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ツトに伝達される。ドライ
バビツトがねじを締付け、ドライバビツトに負荷
トルクが加わると、その負荷に応じた反力トルク
が変速リングに加わり、ドライバビツトと逆方向
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、アームの一端が内
筒部に回転自在に係止されているために、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量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。従つて、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が、ねじが着座してドラ
イバビツトに加わる負荷が大きくなると、その負
荷に応じた反力により変速リングが回動して、変
速リングが急激に円錐面の縁部近くまで移動せら
れ、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、高ト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、締付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ボルトを回転させて、
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
所定量撓んだ時に有する弾性力を大きくすること
ができる。しかも、ばねを前記内筒部と並列に配
置しておけば、ばねの本数も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
および第２図において、１は自動ねじ締め機であ
り、シリンダ７の作動により昇降するドライバ取
付台８およびこれと所定間隔をおいて一体に移動
自在にかつ相対移動自在なチヤツク台１０を有し
ている。また、前記ドライバ取付台８の上部には
ドライバユニツト１２が固定されており、このド
ライバユニツト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１５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。

前記ドライバユニツト１２は、ドライバ本体１
８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１
９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。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がコーン保持具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
錐面２３ｃとその裏面の平坦面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、前記円周溝２３ａには前記入力円板２１が、
また前記平坦面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には遊星コーン２３を押圧する調圧機構２
７をを介して一体に回転する連接軸２８が連結さ
れており、この連接軸２８は前記内筒部１７に回
転自在に保持されている。しかも、この連接軸２
８には緩衝機構２９が連結されており、この緩衝
機構２９には前記連接機構１３を介して前記ドラ
イバビツト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に摩擦係合して回動可能にかつこれに沿
つてその軸心方向に移動するように変速リング２
５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
ており、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２
５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３２は変速リング２
５に加わるドライバビツト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２５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
つてカムデイスク２４の回転数が減速比の連続的
な変更によつて減少す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、カムデイスク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の外周にはトルク調整リ
ング３６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３２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３６ａには第４図
に示すように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ように配置
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ように構成されている。ま
た、前記トルク調整リング３６には前記内筒部１
７の底部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。さ
らに、この調整ボルト３７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３７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が所定量撓んだ時の
弾性力を任意に選択し、幅広い締付けトルクに対
応できるように構成されている。

さらに、前記駆動軸１９ａおよび連接軸２８の
周囲にはオイルシール機構が配置されており、ド
ライバ本体１８と内筒部１７との間にオイルが充
填され、差動遊星機構２０の摩耗が防止されるよ
うに構成されている。

上記自動ねじ締め機において、モータ１９が回
転すると、その回転は入力円板２１から遊星コー
ン２３を介してカムデイスク２４に伝達され、変
速リング２５が遊星コーン２３の円錐面２３ｃと
摩擦係合する位置により決まる減速比で減速され
てドライバビツト１４に伝達される。この状態
で、ドライバユニツト１２がシリンダ７の作動に
より下降し、ドライバビツト１４がチヤツク爪１
５ａ内のねじに嵌合してこれをワーク（図示せ
ず）に締付ける。

ねじの締付けトルクが大きくなると、ドライバ
ビツト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がドライバビツト１４の回転方向と逆
方向に回動する。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、かつ傾斜せられ、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に沿つて下降する。そのた
め、変速リング２５と円錐面２３ｃとの摩擦係合
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の撓みによ
る弾性力とが均衡する摩擦係合位置で変速リング
２５の動きが停止する。

さらに、締付けトルクが大きくなると、上記変
速リング２５の移動が連続して行われ、その減速
比がどんどん大きくなる。前記ねじがワークに着
座するにともなつて、締付け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
カムデイスク２４は零回転となり、ドライバビツ
ト１４は第７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けトルクに保持さ
れた状態で停止し、ねじ締めを終了する。

ねじ締め完了後、シリンダ７を復帰させてドラ
イバユニツト１２を上昇させる場合には、ねじ締
め完了時に、ドライバビツト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、ドライバビツト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、設定締付けト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。トルク調整リング３６が移動すると、こ
れに保持されたばね３１の予圧が変わり、ばね３
１が所定量撓んだ時のばね３１の持つ弾性力が変
わるので、任意に設定締付けトルクを選択するこ
とができる。さらに、前記調整ボルト３７の調整
によつ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
抜いた後、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、任意の設定締付けトルクを選択することがで
きる。

発明の効果 以上説明したように本発明はモータの回転を遊
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、締付けトルクによりドライバビツ
トに加わる負荷ト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、所望締付けトル
クに達すると、モータの回転にかかわらず、ドラ
イバビツトを零回転とすることができ、ねじ締め
完了時に回転駆動源の回転部の持つ慣性の影響を
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する
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され、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、その破損は皆無となり、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付勢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、従つて
ドライバユニツトの全長を短くでき、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トルク調整リング
を調整ボルトにより移動させることができるばか
りか、内筒部と並列に複数本配置しているため、
そのばねの予圧を調整ボルトの調整により変え、
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すだけで簡単に
ばねの本数を増減でき、極めて幅広い締付けトル
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差動
遊星機構の作動状態を示す要部断面図、第４図は
第１図のＡ−Ａ線に沿つた要部拡大断面図、第５
図は本発明の要部動作説明図、第６図は本発明の
締付けトルクを調整した状態を示す要部断面図、
第７図は本発明に係わる無段減速機構の出力軸の
トルク−回転数特性曲線図である。 １…自動ねじ締め機、７…シリンダ、８…ドラ
イバ取付台、８ａ…切欠穴、１０…チヤツク台、
１２…ドライバユニツト、１３…連接機構、１４
…ドライバビツト、１５…チヤツクユニツト、１
５ａ…チヤツク爪、１７…内筒部、１７ａ…鍔
部、１７ｂ…貫通穴、１８…ドライバ本体、１９
…モータ、１９ａ…駆動軸、２０…差動遊星機
構、２１…入力円板、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…カムデイスク、２５
…変速リング、２７…調圧機構、２８…連接軸、
２９…緩衝機構、３０…軸受台、３１…ばね、３
２…アーム、３３…固定リング、３６…トルク調
整リング、３６ａ…ばね座部、３６ｂ…凹部、３
７…調整ボルト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ドライバ本体１８の一端に回転駆動源を固定
   し、その駆動軸１９ａの回転を受けて回転するよ
   うに入力円板２１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イスク
   ２４を摩擦係合させ、このカムデイスク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ツ
   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
   つこれに沿つ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と内筒部１７との間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に沿つ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２５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。