JPH05285749A - ピッチサークル直径変更可能ネジ締め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピッチサークル直径変更可能型ネジ締め装置
を軽量化およびコンパクト化する。 【構成】 一端にソケットを、他端にナットランナーの
先端に取り付けたナットランナー駆動平歯車に噛合する
偏心平歯車を有する軸を回動自在に偏心させて挿入させ
た平歯車を複数同一円周上に軸を平行にして等間隔に配
置し、少なくとも隣合う２つの平歯車に噛合するように
インナー平歯車と平歯車とインナー平歯車のうち１つを
所定角度回転させるエアシリンダを設け、オフセットを
利用したソケットの軸ピッチの変更が１つのエアシリン
ダで行えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車のハブナ
ット等のナットを締めつけるためのネジ締め装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】車両組立て量産ラインにおいて車両のハ
ブナットを締めつける作業は、作業の効率を図るため
に、ハブナットと対応する複数のソケットを有するナッ
トランナーを用い、同時に多数のハブナットを締めつけ
ているが、ハブボルトの位置（すなわちピッチサークル
直径）の異なる車種を同一の組立てラインに流すといっ
た混合ラインの場合、スペースの集約化、作業の平準化
のため、ソケットのピッチサークル直径を、締めつける
べき複数のナットのピッチサークル直径に合致するよう
に変更できるネジ締め装置が望まれる。このようなネジ
締め装置の一例が、例えば特開昭５８−１３２４２８号
公報に開示されている。このネジ締め装置について図６
ないし図８に基づいて以下に説明する。

【０００３】図６は従来装置の略解正面図であり、図７
はその一部を省略した断面図である。図８はソケットの
位置を示す説明図である。本体１の前面側に正面板２が
所定間隔離隔して取付けられており、その本体１と正面
板２との間に、５本の回転駆動軸３ａ、３ｂ、３ｃ、３
ｄ、３ｅが設けられている。これら回転駆動軸３ａ、３
ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅは本体１内に設けられた回転駆動
装置（図示せず）によって同一方向に回転するようにな
っており、そのうちの４本の回転駆動軸３ａ、３ｂ、３
ｃ、３ｄは正面板２を貫通させて回転自在に設けた歯車
箱４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ内に挿入されて、歯車箱４
ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに回転自在に係合されている。さ
らに残りの回転駆動軸３ｅは伸縮自在な構成で正面板２
を貫通し、かつ正面板２に対して回転自在に支持されて
いる。

【０００４】前記歯車箱４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは回転
駆動軸３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを中心に回転し得るよう
になっており、回転駆動軸３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに対
して偏心した位置に歯車箱４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ内の
歯車（歯車箱４ａ内の歯車のみ図示）７ａを介して先端
にソケット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを有する被動軸６
ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを係合させて回転自在に設けてあ
る。

【０００５】１０ａは一方の対をなす歯車箱４ａ、４ｂ
を回転させるためのエアシリンダであり、エアシリンダ
１０ａの一端はブラケット１１ａを介して歯車箱４ａの
筒状部に、他端はブラケット１１ｂを介して歯車箱４ｂ
の筒状部に取り付けられている。同様に１０ｂは他方の
対をなす歯車箱４ｃ、４ｄを回転させるためのエアシリ
ンダであり、エアシリンダ１０ｂの一端がブラケット１
１ｃを介して歯車箱４ｃの筒状部に、他端はブラケット
１１ｄを介して歯車箱４ｄの筒状部に取り付けられてい
る。さらに各歯車箱４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの筒状部に
は各歯車箱４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの回転角度を規制す
るためのストッパー板１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ
とストッパーピン１３ａ、１３ｂが設けられている。

【０００６】また、前記伸縮自在な回転駆動軸３ｅは図
６に示すように、本体１内に設けられた回転駆動装置
（図示せず）の出力軸に設けられた回転軸１９ａとその
回転軸１９ａに対して回転不能でかつ前後に摺動可能に
嵌合された円筒軸１９ｂとからなり円筒軸１９ｂの先端
にはソケット８ｅが取り付けられている。円筒軸１９ｂ
の外周には、該円筒軸１９ｂを後退させるための環状体
２１が遊嵌されるとともに、その環状体２１にはエアシ
リンダ１７のロッド１７ａに取り付けられたブラケット
１８に連結されている。

【０００７】次に上記のように構成した従来装置の動作
について説明する。図５は軸数を５軸に設定した状態を
示しており、この状態で回転駆動軸３ｅは最先端まで伸
び、回転駆動軸３ｅに取り付けられたソケット８ｅが他
のソケット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄと同位置まで突出し
ている。これら５本のソケット８ａ、８ｂ、８ｃ、８
ｄ、８ｅは所定のピッチサークル直径ｄの円周上に等間
隔に位置し、したがってこれらのソケット８ａ、８ｂ、
８ｃ、８ｄ、８ｅは正五角形の頂点に位置していること
になる。この状態で本体１内に設けられた回転駆動装置
によって回転駆動軸３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを回
転させると、全てのソケット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、
８ｅは同一方向に回転し、５個のナットを同時に締めつ
けることができる。

【０００８】次に軸数を４軸に変更するとき、エアシリ
ダ１７のロッド１７ａを後退させると前記環状体２１が
ロッド１７ａと共に後退し、円筒軸１９ｂが環状体２１
よって後退させられ、ソケット８ｅが後退する。円筒軸
１９ｂが後退位置まで後退したのち、エアシリンダ１０
ａのロッドをシリンダ内に後退させ、エアシリンダ１０
ｂのロッドを前進させると歯車箱４ａ、４ｂ、４ｃ、４
ｄは図６に示す矢印方向に回動する。そして各歯車箱４
ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに取り付けたストッパー板１２
ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄがストッパーピン１３ａ、
１３ｂに当接してその回動が止められることにより、各
ソケット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが図８に示す鎖線で示
す位置から実線で示す位置に移動し、ピッチサークル直
径Ｄがｄよりも大きくなり、各ソケット８ａ、８ｂ、８
ｃ、８ｄが正方形の各頂点に位置する。なお、軸数の４
軸から５軸への変更は上述した動作を逆に行うことによ
り可能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】自動車等の車輪の取り
付け作業を自動化させるためにはハブの位置を求めて、
その求めた位置にネジ締めユニットをシフトさせ締め付
けを行う必要がある。システムとしてはフレキシブル性
が必要となるので、締め付けユニットをロボットに持た
せ、高速化されたシステムの構築が望まれる。締め付け
ユニットをロボットに持たせせるためには締め付けユニ
ットはコンパクト化、軽量化が必須の要件となる。しか
しながら、従来のピッチサークル直径変更可能ネジ締め
付けユニットでは切換え用アクチュエータのストローク
が大きいこと、ソケットのピッチサークル直径を変更さ
せるためのアクチュエータ等の駆動手段が複数必要とな
ること等のためにコンパクト化、軽量化が困難であっ
た。

【００１０】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、ソケットの軸が平歯
車の軸に対して偏心して挿入された複数の平歯車のう
ち、１つの平歯車の回転をインナー平歯車を介して他の
平歯車に伝達することで、ピッチサークル直径を変更す
るための駆動手段を１つとすることによりコンパクトで
軽量なピッチサークル直径変更可能なネジ締め装置を得
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として本発明は、同一円周上にそれぞれの軸が平
行になるように等間隔に配置される回動可能な複数の平
歯車と、１つの平歯車とそれと円周方向で隣り合う平歯
車の両方に噛合するインナー平歯車と、これら複数の平
歯車と前記インナー平歯車のうちいずれか１つを所定角
度回転駆動させる回転駆動手段と、前記複数の平歯車の
それぞれに平歯車の軸心に対して偏心させて挿入される
回動可能な偏心軸に、それぞれの偏心軸の一端にソケッ
トを、他端に偏心平歯車を偏心軸と一体に回動するよう
に取り付け、前記それぞれの偏心平歯車と噛合する回動
可能なナットランナー駆動平歯車と、それらのそれぞれ
のナットランナー駆動平歯車に連結されるナットランナ
ーを備えたことを特徴としている。

【００１２】

【作用】複数の平歯車とインナー平歯車のうち１つを回
転駆動手段により所定角度回転させると、前記インナー
平歯車を介して複数の平歯車はすべて同一角度、同方向
に回転する。前記それぞれの平歯車内部の偏心軸は平歯
車の軸心に対して偏心しているため、平歯車の軸心を中
心にそれぞれ同じ距離回転移動し、それぞれの偏心軸の
先端に設けられたソケットの軸間距離が変化して、ピッ
チサークル直径が変更される。

【００１３】

【実施例】以下本発明のピッチサークル直径変更可能ネ
ジ締め装置をソケットを５本、ピッチサークル直径を１
００と１１４．３に切り換えるものに適用した一実施例
について図１ないし図４に基づいて説明する。図１は本
発明の一実施例を示すピッチサークル直径変更可能ネジ
締め装置の略解正面図、図２は同じく側面図、図３は図
１の III-III矢視断面図、図４は図２のIV−IV矢視断面
図である。１０３は円柱形状で中央部外周に歯部１０
３’を有し、本体１０１内に回動可能に支持されたイン
ナー平歯車であり、このインナー平歯車１０３の周りに
円筒形状で中央部外周に歯部を有する平歯車１０２、１
０４、１０５、１０６、１０７がそれぞれ軸心をインナ
ー平歯車１０３の軸心と平行にし、インナー平歯車１０
３に噛合するように等間隔に回動可能に配置され本体１
０１内に支持されている。

【００１４】１２０は平歯車１０２の内部に平歯車の軸
心に対して、ピッチサークル半径の差の２分の１（（１
１４．３／２）−（１００／２））／２の距離だけ軸心
を偏心させて形成された貫通孔１２３に挿入された偏心
軸であり、偏心軸１２０は軸受１２４によって貫通孔１
２３内に回動自在に支持されている。偏心軸１２０の本
体１０１側の端部には偏心平歯車１０８が偏心軸１２０
と軸心を合わせて一体に回動するように取り付けられて
おり、偏心平歯車１０８とは反対側の端部にはナット
（図示せず）に嵌合するソケット１１２が軸心を合わせ
て偏心軸１２０と一体に回動するように取り付けられて
いる。他の平歯車１０４、１０５、１０６、１０７にも
平歯車１０２と同様に偏心軸がそれぞれ挿入され、偏心
軸にはそれぞれ偏心平歯車及びソケットが取り付けられ
ている。各々の平歯車１０２、１０４、１０５、１０
６、１０７はそれぞれの偏心軸が平歯車１０２の偏心軸
１２０の回転移動に同期して変位するように位置決めし
てインナー平歯車１０３にそれぞれ噛合させてある。

【００１５】１１１は円筒状のエアシリンダであり、そ
の内部には、両端にピストン１１５、１１６が取り付け
られた板状のラック１１４が移動自在に納められ、ラッ
クの一端面には前記平歯車１０２の歯の数以上の歯部１
１４’が形成されている。エアシリンダ１１１の中央外
周の一部には開口部１１３が形成されている。この開口
部からは前記ラック１１４の歯部１１４’が露出してお
り、前記平歯車１０２とラック１１４とが噛合してい
る。またその大きさはピストン１１５、１１６がエアシ
リンダ１１１内を移動した際に、開口部１１３からピス
トンが露出することのないものである。エアシリンダの
長さはピストン１１５、１１６が取り付けられたラック
１１４がエアシリンダ１１１内を最も長い距離移動した
ときに前記平歯車１０２が１８０度だけ回転するように
寸法設計されている。ブラケット１１４の移動はピスト
ン１１５とエアシリンダ１１１とで形成される第１の空
間１１７と、ピストン１１６とエアシリンダ１１１とで
形成される第２の空間１１８の相互のエア圧を調整する
ことにより成され、１１１ａ、１１１ｂはそれらの空間
のエア圧を調整するためにエアシリンダ１１１の両端に
設けられたエアの配管口である。１２１ａ、１２１ｂは
ピストン１１５、１１６の摺動を止めるためのストッパ
ーである。本実施例ではストッパーを設けているが、ピ
ストン１１５、１１６をエアシリンダ１１１の底面内壁
に当接させることでピストンの摺動を止めるものでもよ
い。このエアシリンダ１１１を平歯車１０２の偏心軸１
２０が前記インナー平歯車１０３の軸心に対して最も近
づいたときにラック１１４がエアシリンダ１１１内で図
４において最も左側にある状態にして、平歯車１０２と
ブラケット１１４とがエアシリンダ１１１の中央で噛合
するように位置決めし、本体１０１に固定してある。

【００１６】１０９はナットランナー１１１の軸の先端
に軸心を一致させて回動可能に取り付けられたナットラ
ンナー駆動平歯車であり、偏心平歯車１０８と噛合して
いる。ナットランナー駆動平歯車１０９は偏心平歯車１
０８がインナー平歯車１０３に最も近づいた時（図１の
の位置）におけるナットランナー駆動平歯車１０９と
の噛み合い代と、偏心平歯車１０８がインナー平歯車１
０３から最も離れた時における噛み合い代が同じになる
ように偏心平歯車１０８に対して図１の紙面右側に配置
されて支持され、なおかつ偏心平歯車１０８がナットラ
ンナー駆動平歯車１０９に対して最も離れたとき（図１
のの位置）に噛み合いが外れないように寸法設計され
ている。他軸の偏心平歯車１０４、１０５、１０６、１
０７のそれぞれに対応するナットランナーが取り付けら
たナットランナー駆動平歯車がナットランナー駆動平歯
車１０９と同じように設けられている。このときそれぞ
れのナットランナー駆動平歯車は噛合している偏心平歯
車以外の偏心平歯車とは干渉しないものとなっている。

【００１７】以上に述べた構成の実施例の作用を説明す
る。まずピッチサークル直径を１００に設定したときに
は偏心平歯車１０８の軸心は図１のの位置にあり、偏
心平歯車１０８はインナー平歯車１０３に最も近い位置
にある。他軸の偏心平歯車の軸心も偏心平歯車１０８と
同じくインナー平歯車１０３から最も近い位置にある。
この時エアシリンダ１１１内のピストン１１５はストッ
パー１２１ａに当接しており、ラック１１４はエアシリ
ンダ１１１内で図１の紙面において最も左側に位置して
いる。この状態でそれぞれの軸のナットランナーを駆動
させるとナットランナーの駆動力はナットランナー駆動
平歯車を介して偏心平歯車へ伝達され、偏心平歯車と同
軸上にあるソケットが回転してネジ締めが行われる。偏
心平歯車が回転してもその駆動力は平歯車１０２、１０
４、１０５、１０６、１０７には伝わらないので平歯車
１０２、１０４、１０５、１０６、１０７は回転しな
い。

【００１８】次に、この状態からピッチサークル直径を
１１４．３に変更するには、エアの配管口１１１ａから
前記第一の空間内１１７にエアを供給し、もう一方の前
記第二の空間内１１８のエアを配管口１１１ｂから抜
き、ピストン１１６がストッパー１２１ｂに当接するま
で移動させると、ラック１１４は図１の紙面左側から右
側へ移動して停止する。このとき平歯車１０２はラック
１１４の移動によって左回りに１８０度だけ回転する。
平歯車１０２の回転に伴って偏心平歯車１０８はその軸
心が平歯車１０２の軸心を中心に図１のの位置を移動
始まり点として左回りに図１のの位置を経由して、図
１のの位置の移動終わり点まで１８０度だけ回転移動
する。このとき偏心平歯車１０８がナットランナー駆動
平歯車１０９に対して最も離れた位置（図１のの位
置）でも偏心平歯車１０８とナットランナー駆動平歯車
１０９との噛み合いが外れることはなく、かつ偏心平歯
車１０８の軸心が移動始まり点（図１のの位置）にあ
るときと、移動終わり点（図１のの位置）にあるとき
で偏心平歯車１０８とナットランナー駆動平歯車１０９
との噛み合い代が同じになっている。平歯車１０２の回
転はインナー平歯車１０３を介して、他の平歯車１０
４、１０５、１０６、１０７にも作用し、平歯車１０
４、１０５、１０６、１０７はそれぞれ１８０度だけ左
回りに回転する。平歯車１０４、１０５、１０６、１０
７の偏心平歯車の軸心は偏心平歯車１０８と同期して回
転移動する。各偏心平歯車の軸心の移動始まり点と移動
終わり点との距離がピッチサークル直径の差の１／２
（（１１４．３−１００）／２）となっており、ソケッ
トの軸心は偏心平歯車の軸心と一致しているのでピッチ
サークル直径が１００から１１４．３に変更される。こ
の状態で各々の軸のナットランナーを駆動させればピッ
チサークル直径１００の時と同様にネジ締めが行える。

【００１９】エアシリンダ１１１のブラケット１１４を
上記と逆に駆動させると上記の作用とは逆の作用でピッ
チサークル直径は１１４．３から１００に切り換えられ
る。

【００２０】また本発明の他の実施例としては、平歯車
１０２、１０４、１０５、１０６、１０７を回転駆動す
る手段、例えばモータなどをインナー平歯車１０３に取
り付けてインナー平歯車１０３を所定角度回転させるも
のでもよいし、あるいは図５に示すように、本実施例の
インナー平歯車１０３の代わりに平歯車と同数のインナ
ー平歯車をそれぞれ平歯車の間に、隣り合う２つの平歯
車に噛合するように設けたものでもよいこのような構成
においても、複数の平歯車またはインナー平歯車のうち
１つを回転駆動することによって、すべての平歯車を同
様に回転させることが可能である。なお本実施例にはソ
ケットの軸数が５本のものを説明したが、軸数が５本以
外のものにも適用が可能なことは言うまでもない。

【００２１】本実施例では、大きいピッチサークル直径
と小さいピッチサークル直径の時の偏心平歯車とナット
ランナー駆動平歯車の噛み合い代が同じになるように構
成されているので、ナットランナーを駆動させたときに
同じトルクでネジを締め付けることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では１つの
平歯車の回転がインナー平歯車を介して全ての平歯車に
伝達されるようにし、ソケットの軸は平歯車の回転によ
って変位し、１つのソケットの軸を変位させるとすべて
のソケットの軸が同様に変位するようにしたので、ピッ
チサークル直径を変更させるために必要な駆動手段が１
つで足りるので、装置の軽量化およびコンパクト化が達
成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例のピッチサークル直径変
更可能ネジ締め装置を示す略解正面図。

【図２】 同じくピッチサークル直径変更可能ネジ締
め装置を示す側面図。

【図３】 図１のIII-III 矢視断面図。

【図４】 図２のIV−IV矢視断面図。

【図５】 本発明の第２実施例の説明図。

【図６】 従来装置の略解正面図。

【図７】 従来装置の略解縦断面図。

【図８】 従来装置のソケットの位置を示す説明図。

【符号の説明】

１０１・・・ネジ締め装置本体 １０２、１０４、１０５、１０６、１０７・・・平歯車 １０３・・・インナー平歯車 １０８・・・平歯車１０２の偏心平歯車 １０９・・・ナットランナー駆動平歯車 １１０・・・ナットランナー １１１・・・エアシリンダ １１２・・・ソケット １１４・・・ブラケット １１５、１１６・・・ピストン １１１ａ、１１１ｂ・・・エア配管口 １２１ａ、１２１ｂ・・・ストッパー １２３・・・貫通孔 １２４・・・軸受

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一円周上にそれぞれの軸が平行になる
   ように等間隔に配置される回動可能な複数の平歯車と、 １つの平歯車とそれと円周方向で隣り合う平歯車の両方
   に噛合するインナー平歯車と、 これら複数の平歯車と前記インナー平歯車のうちいずれ
   か１つを所定角度回転駆動させる回転駆動手段と、 前記複数の平歯車のそれぞれに平歯車の軸心に対して偏
   心させて挿入された回動可能な偏心軸に、それぞれの偏
   心軸の一端にソケットを、他端に偏心平歯車を偏心軸と
   一体に回動するように取り付け、 前記それぞれの偏心平歯車と噛合する回動可能なナット
   ランナー駆動平歯車と、 それらのそれぞれのナットランナー駆動平歯車に連結さ
   れるナットランナーを備えことを特徴とするピッチサー
   クル直径変更可能ネジ締め装置。