JPH0463637A - 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、締付は完了時のボックスビット、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はトルクで
確実にねじ、ボルトの締付けを行うように構成した自動
ねじ締め機の改良に関する。

［従来技術］ 一般に、ねじ、ボルト等の締付はトルクを制御する場合
には、モータによりボックスビットあるいはドライバビ
ット（以下、ドライバビットについて説明する。）を回
転させ、このドライバビットに加わる負荷に応じて変動
するモータの負荷電流を検出し、この検出値が設定値に
達すれば、その時点から一定時間後にモータを停止させ
るように構成した装置、およびドライバビットに加わる
反力トルクを歪みゲージ等のトルク検出器により検出し
、これが一定値に達すればモータを停止させるように構
成した装置が一般的である。これらの装置では、ねじ締
付はトルクの設定値が低い場合には、締付は完了時に回
転駆動部の持つ慣性の影響により締付はトルクが設定値
を超えて過大な値となり、ねじを正確に所望締付はトル
クで締付けることができず、低い設定締付はトルクであ
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、新たな自動ねじ締
め機が開発されている。

この自動ねじ締め機は、シリンダの作動により昇降する
ドライバ台を有し、このドライバ台には第３図に示す自
動変速機８を介してモータ７が取付けられている。

この自動変速機８は、ドライバ台に取付けられる取付は
プレート９を有し、この取付はプレート９には後記する
出力軸１０を回転自在に案内するスリーブ部を有する底
蓋１１が固定されている。二の底蓋１１には前記モータ
７が固定されたモータ取付はケース１２が固定されてお
り、二のモータ取付はケース１２には前記モータ７の回
転を受けて回転する入力円板１３が配置されており、し
かもこの入力円板１３の外周には複数個の遊星コーン１
４がその円周溝１４ｃで摩擦係合して回転するように配
置されている。また、前記遊星コーン１４の円錐面１４
ａの裏面に位置する平坦面１４ｂには前記入力円板１３
と同心上で回転するカムディスク１５が摩擦係合するよ
うに配置されており、後記する変速リング１６と遊星コ
ーン１４との摩擦保合位置により、その変速比を連続的
に変えるように構成されている。

一方、前記遊星コーン１４の円錐面１４ａに沿って変速
リングＩ６が回動可能に配置されており、この変速リン
グ１６にはアーム１８の一端が係合され、このアーム１
８の他端は底蓋１１に固定された固定リング１７に係止
されている。また、前記変速リング１６はこれと遊星コ
ーン１４との摩擦係合位置が高速側（遊星コーン１４の
円錐面１４ａの小径ｍ＞　に位置するようにばね２０に
より付勢されており、このばね２０と前記アーム１８と
により変速リング１６の遊星コーン１４の円錐面１４ａ
との摩擦係合位置で決まる変速比の最大値および締付は
トルクを規制するように構成されている。

さらに、前記カムディスク１５には調圧機構２１を介し
て前記自動変速機８の出力軸１０が連接されており、こ
の出力軸１０にはダンパ機構２２ａを有する連結ロッド
２２を介して一体に回転する連接機構およびドライバビ
ット（１３！ｆｆ示せず）が連結され、モータ７の回転
がドライバビットに伝達されるように構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記自動ねじ締め機では、モータ７が回転してその回転
がドライバビットに伝達され、正常なねじ締付けが行わ
れる際に、ねじ（図示せず）の座面がワーク（図示せず
）に当接するまでは、ドライバビットに係る負荷は小さ
く、はぼ一定であるため、変速リング１６の移動がほと
んどなく、ドライバビットは高速で回転してねじを締付
けることができる。その後、ねじの座面がワークに当接
すると、ドライバビットに係る負荷が急激に増大し、変
速リング１６はドライバビットに係る負荷に応じて反力
トルクを受けてドライバビットと逆方向に回動する。こ
の時、変速リング１６はアーム１８により保持されてい
るため、アーム１８とともに遊星コーン１４との摩擦係
合位置を変え、遊星コーン１４の円錐面１４ａの大径側
に移動させられて変速比が次第に増大する。

そのため、ドライバビットの回転が急激に減速され、つ
いにはその回転が零回転となってねじ締付けが完了し、
モータ７の回転部の持つ慣性の影響を受けることなく、
正確かつ迅速に締付けを行うことができる。ところが、
・この自動ねじ締め機ｌでは、締付は完了時点に変速リ
ング１６が遊星コーン１４の円錐面１４ａに沿って移動
し、その変速比が無限大となる位置に達し、出力軸ｌＯ
に所定のトルクを出力した状態で、変速リング１６と遊
星コーン−１４とがセルフロックされる。この状態で、
ドライバビットが上昇すると、ドライバビットがねじの
頭部に食付いてワークを持上げてワークを損傷したり、
ドライバビットがねじの頭部から無理に離脱し、ねじの
頭部またはドライバビットの先端が破損する恐れが生じ
る。これを防止するため、ドライバビットを上昇させる
際には、変速リング１６と遊星コーン１４との間のセル
フロックを解除する必要が生じている。そのため、締付
けが完了すると、モータ７を所定時間だけ僅かに逆転さ
せて、変速リング１６と遊星コーン１４との間のセルフ
ロックが解除されている。ところが、このセルフロック
の解除が瞬間に行われる関係で、この時間の設定が長す
ぎたりすると、モータ７の逆転がドライバビットに伝達
され、締付けの完了したねじを緩めてしまうような不具
合が生じている８ 本発明は、上記不具合の解消を目的とするもので、締付
は完了時に自動変速機に生じるセルフロックをモータを
逆転させることなく解除するように構成した自動ねじ締
め機を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を達成するため、昇降駆動源の作動により昇降
するドライバ台を有し、このドライバ台には自動変速機
を介してモータが一体に昇降するように取付けられてい
る。前記自動変速機は、モータの駆動軸の回転を受けて
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カムディスクとを有し、この遊星
コーンの円錐面には変速リングが摩擦係合して回動自在
に保持されている。また、前記変速リングはドライバ金
側に一端が係止されたアームに回動自在に支持され、し
かもばねにより高速側に付勢されて位置するように構成
されている。さらに、前記カムディスクにはこれと一体
に回転するようにドライバビットが連接されており、し
かもカムディスクとドライバビットとの間にはカムディ
スクの回転を伝達する電磁クラッチが配置されている。

［作用］ 上記自動ねじ締め機では、モータが駆動されると、モー
タの回転が遊星コーンの円錐面に対する変速リングの摩
擦係合位置で決まる変速比でカムディスクに伝達され、
さらに電磁クラッチを介してドライバビットに伝達され
て、ねじがワークの所定位置に締付けられる。ねじが締
付けられて、ドライバビットに係る反力トルクに応じて
変速リングに反力が加わり、変速リングとともにアーム
が回動し、変速リングがその軸心方向に移動してその変
速比が大きくなる。ねじの座面がワークに当接すると、
ドライバビットに係る負荷が急激に大きくなるので、前
記変速比が急激に大きくなり、ついには無限大となって
、ドライバビットの回転は停止し、締付けが完了する。

ねじ締付は完了により、電磁クラッチを作動させ、ドラ
イバビットとカムディスクとの接続を解除することによ
り、カムディスク側の負荷が皆無とされる。これにより
、ドライバビット側はフリーの状態となる一方で、変速
リングはアームとばねにより高速側に復帰し、昇降駆動
源を復帰させて次回の作業に備えることができる。

従って、昇降駆動源の復帰の際に生じる自動変速機のセ
ルフロック並びにドライバビットによるねじの頭部の食
付きの問題、ねじの頭部の損傷の問題等が皆無となる。

［実施例］ 以下、実施例を図面について説明する。第１図ないし第
３図において、　ｌは自動ねじ締め機であり、昇降駆動
源の一例のシリンダ２の作動により昇降するドライバ台
３およびこれと所定間隔をおいて所定位置まで一体に下
降するチャック台４を有している。このチャック台４に
はねじ（図示せず）を保持する一対のチャック爪５ａを
有するチャックユニット５が取付けられており、後記す
るドライバビット６が挿通可能に構成されている。

前記ドライバ台３にはスペーサを介してモータ７の回転
を受けて駆動される自動変速機８が一体に昇降するよう
に固定されている。この自動変速機８は前記スペーサに
固定される取付はプレート９を有し、この取付はプレー
ト９には後記する出力軸１０を回転自在に案内するスリ
ーブ部を持つ底蓋１１が固定されている。この底蓋１１
には前記モータ７がその駆動軸を下方にして固定された
モータ取付はケース１２が固定されている。前記モータ
取付はケース１２には潤滑油が充填されており、自動変
速機８の変速作用が円滑に行えるように構成されている
。

また、前記モータ取付はケース１２内にはモータ７の駆
動軸の回転を受けて回転する入力円板１３、この外周に
摩擦係合する円周溝１４ｃを有する複数個の遊星コーン
１４、遊星コーン１４の円錐面１４ａの裏面に位置する
平坦面１４ｂに摩擦係合しかつ前記入力円板１３と同心
上で回転するカムディスク１５が配置されている。さら
に、前記遊星コーン１４の円錐面１４ａには変速リング
１６が摩擦係合して回動自在に配置されており、この変
速リング１６と遊星コーン１４との摩擦係合位置により
、その変速比を連続的に変えるように構成されている。

また、この変速リング１６はアーム１８の一端に係合さ
れ、このアーム１８の他端は前記底蓋１１に取付けられ
た固定リング１７に係止されている。しかも、前記変速
リング１６はこれと前記底ｍ１ｌｌのスリーブ部に沿っ
て摺動自在なばね支持スリーブ１９との間に位置するば
ね２０により上方に付勢されており、常時アーム１８が
直立するように構成されている。

前記カムディスク１５には、調圧機構２１を介して前記
底蓋１１のスリーブ部に回転自在に案内された出力軸ｌ
Ｏが連接されており、しかもこの出力軸１０にはダンパ
機構２２ａを備えた連結ロッド２２が接続されている。

前記連結ロッド２２の一端にはドライバ台３に固定され
た電磁クラッチ２３の駆動クラッチ部２３ａが係止され
、これと係合する被動クラッチ部２３ｂには連接軸２４
が挿通され、被動クラッチ部２３ｂはキー２６により連
接軸２４と一体に回転かつこれに沿って移動可能となっ
ている。前記駆動クラッチ部２３ａは被動クラッチ部２
３ｂ（：摩擦係合する摩擦板部２３ｃを有し、被動クラ
ッチ部２３ｂはばね２３ｄにより常時摩擦板部２３ｃに
当接するように付勢されており、電磁クラッチ２３の作
動により被動クラッチ部２３ｂが連接軸２４の軸方向に
移動してその接続が解除されるように構成されている。

また、前記連接軸２４の一端には連接機構２５を介して
ドライバビット６が一体に回転するように連結されてお
り、しかもこのドライバビット６は前記チャックユニッ
ト５内を挿通可能に構成されている。

一方、前記自動ねじ締め機１は締付は完了を検出する手
段としてドライバビット６の回転停止を検出する締付は
完了検出部（図示せず）を有しており、モータ回転中に
ドライバビット６の停止が検出されると、締付は完了検
出信号を出力するように構成されている。なお、二の締
付は完了検出部はモータ７の負荷電流により締付は完了
を検出するようにも、また変速リング１６に加わるトル
クを検出するトルク検出ｆＪ（図示せず）を設けておけ
ば、そのトルク検出部の出力信号によっても締付は完了
を検出するようにも構成できる。

上記自動ねじ締め機では、モータ７が駆動されてその回
転が遊星コーン１４の円錐面１４ａに対する変速リング
１６の摩擦係合位置で決まる変速比で出力軸ｌＯに伝達
される。この出力軸１０の回転は電磁クラッチ２３の駆
動クラッチ部２３ａおよびこれに係合する被動クラッチ
部２３ｂを介してドライバビット６に伝達され、ねじが
ワークの所定位置に締付けられる。ねじが締付けられて
、ねじの座面がワークに当接すると、ドライバビット６
に係る負荷が急激に大きくなり、ドライバビット６に係
る負荷に応じて変速リング１６とともにアーム１８が回
動する。

これにともない、前記変速リング１６がその軸心方向に
移動し、その変速比が次第に大きくなり、ついには無限
大となって、ドライバビット６の回転は停止し、締付け
が完了する。この時、出力軸ｌＯに所定のトルクを出力
した状態で自動変速機８の変速リング１６と遊星コーン
１４との間でセルフロックが働くが、ドライバビット６
の回転停止にともなって、締付は完了検出部から締付は
完了信号が出力される。この締付は完了信号により電磁
クラッチ２３が作動し、駆動クラッチ部２３ａと被動ク
ラッチ部２３ｂとの間の接続が解除され、出力軸ｌＯと
ドライバビット６側との間が遮断される。そのため、カ
ムディスク１５側の負荷が皆無とされ、ドライバビット
６側がフリーな状態となる一方で、変速リング１６がア
ーム１８とばね２０とにより遊星コーン１４０円錐面１
４ａに沿って高速側に復帰し、自動変速機８の変速リン
グ１６と遊星コーン１４との間のセルフロックを解除す
ることができる。また、この状態で、シリンダ２が復帰
してドライバ台３が上昇復帰すると、ドライバビット６
はフリーな状態に保持されているので、ねじの頭部から
円滑に離脱することができ、ワークを持ち上げたりする
ことは皆無となる。

なお、実施例では電磁クラッチ２３として被動クラッチ
部２３ｂが駆動クラッチ部２３ａに向かって移動するよ
うに構成されているが、電磁クラッチ２３であればどの
ようなものでもよく、たとえば第４図に示すようにパウ
ダクラッチ２７を使用することもできる。二のパウダク
ラッチ２７はドライバ台（図示せず）側に固定されるコ
イル部２７ａと、自動変速機（図示せず）の出力軸（図
示せず）と一体に回転するように連結された連結ロッド
２２の回転を受けて回転するドライブ部２７ｂと、ドラ
イバビット（図示せず）と一体に回転するドリブン部２
７ｃと、ドライブ部２７ｂおよびドリブン＠２７ｃ間に
充填された金属パウダ２７ｄとからなっており、コイル
部２７ａの作動により金属パウダ２７ｄが磁化されると
ドライブ部２７ｂとドリブン部２７ｃとを一体に回転さ
せ、金属パウダ２７ｄの磁性が解かれるとドライブ部２
７ｂとドリブン部２７ｃとが遮断されるように構成され
る。

［発明の効果コ 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、カムディスクおよび変速リングでなる自
動変速機および電磁クラッチを介してドライバビットに
伝達するとともに、締付は完了時に電磁クラッチを作動
させて自動変速機の出力軸とドライバビットとの間を遮
断させるように構成しているため、締付は完了時点で自
動変速機がセルフロックされても、これを簡単に解除す
ることができるばかりか、自動変速機のセルフロックを
解除するためにモータを逆転させる必要もなく、締付け
を完了したねじ、ボルト等を緩めることがなく、確実な
締付けが可能となり、さらに締付けに要するサイクルタ
イムを短縮することができる等の利点がある。

【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自動変速機の要部拡
大断面図、第４図は本発明の他の実施例を示す要部断面
説明図である。 ｌ　自動ねじ締め機、　　　　２　シリンダ、３　ドラ
イバ台、　　　　　　４　チャック台、５　チャックユ
ニット、　　５ａ　　チャック爪、６　ドライバビット
、　　　　７　モータ、８　自動変速機、　　　　　９
　取付はプレート、ｌＯ出力軸、　　　　　　　１１　
　底蓋、１２　　モータ取付はケース、　１３　　人力
円板、１４　　遊星コーン、　　　　　１４ａ　　円錐
面、１４ｂ　　平坦面、　　　　　　　１４ａ円周溝、
２ａ ３ａ ３ｃ ７ａ ７ｃ カムディスク、 固定リング、 ばね支持スリーブ、 調圧機構、 ダンパ機構、 駆動クラッチ部、 摩擦板部、 連接軸、 キー コイル部、 ドリブン部、 ■８ ３ｂ ３ｄ ７ｂ ７ｄ 変速リング、 アーム、 ばね、 連結ロッド、 電磁クラッチ、 被動クラッチ ばね、 連接機構、 パウダクラッチ、 ドライブ部、 金属パウダ、 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 昇降駆動源の作動により昇降するドライバ台３を設け、
   このドライバ台３にこれと一体に昇降するようにモータ
   ７を固定し、このモータ７の回転駆動により回転される
   入力円板１３とその外周に摩擦係合する円周溝１４ｃを
   有する複数の遊星コーン１４と前記遊星コーン１４の裏
   面に摩擦係合するカムディスク１５とを配置し、前記遊
   星コーン１４の円錐面１４ａに沿って摩擦係合する変速
   リング１６を回動可能に配置し、これを前記ドライバ台
   ３側に一端が係止されたアーム１８により保持するとと
   もにこの変速リング１６をばね２０を介して高速側に付
   勢して自動変速機８を構成する一方、 前記カムディスク１５に出力軸１０を連結し、この出力
   軸１０に一体に回転するようにドライバビット６を連接
   するとともに、出力軸１０とドライバビット６との間に
   出力軸１０の回転をドライバビット６に伝達する電磁ク
   ラッチ２３を配置したことを特徴とする自動ねじ締め機
   。