JPH05337753A - ねじ締め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ねじ締め装置に関し、軸トルク検
出形のトルクセンサをねじ部材と係合部の側に設置する
ことにより、締付けトルクの直接的な検出を可能にし
て、装置の小型化と作業効率の改善を図ることを目的と
する。 【構成】 六角穴付ボルト50に係合する六角レンチ部40
と、減速機22と、該減速機22を介して六角レンチ部40を
駆動するモータ21と、六角レンチ部40の駆動トルクを検
出するトルクセンサと、を所定の軸線上に備え、該軸線
と直交する取付面31に取付けられたねじ締め装置におい
て、前記取付面31に対し前記軸線方向の一方側に前記六
角レンチ部40と該六角レンチ部40に近接する軸トルク検
出形のトルクセンサ70とを配置し、前記取付面31に対し
軸線方向他方側に前記減速機22と前記モータ21とを配置
した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ねじ締め装置、特にト
ルクセンサを有するねじ締め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種の生産ラインにおいてボルト
やナット等のねじ部材を自動締付けするねじ締め装置が
使用されているが、近時のねじ締め装置は、例えば電動
モータの出力を減速機により減速してねじ部材を駆動す
るものが主流になっている。この種のねじ締め装置とし
ては、例えば図３に示すようなものがある。

【０００３】同図において、１は六角穴付きボルト、２
は六角穴付きボルトの六角穴１ａに係合する六角レンチ
部であり、３は減速機、４は減速機３を介して六角レン
チ部２を駆動する電動モータである。減速機３は、例え
ばサンギヤ、ピニオンおよびキャリヤ等を有する遊星歯
車減速機で、所定のトルクを得るために複数段にして高
減速比を得るようになっている。５は、六角穴付きボル
ト１の駆動トルクを検出する反力式トルクセンサであ
り、トルクセンサ５は減速機３およびモータ４と同一軸
線上に設けられ、これらと一体的に支持体６の取付面６
ａに取り付けられている。

【０００４】また、トルクセンサ５と六角レンチ部１と
の間には、ねじ締め時のねじ部材の進みやねじ部材の受
渡し（例えば図示しない受渡し装置によって図示位置に
供給される）に対応して六角レンチ部１を進退動させる
よう機械要素10が設けられている。機械要素10は、一端
で減速機３の低速軸に連結され一対の軸受７Ａ，７Ｂに
支持された第１軸８と、一端で第１軸８のスプライン穴
８ａに挿入され他端で係合部１に連結された第２軸９
と、第２軸９に装着された止め輪11と、止め輪11と第１
軸８の間に縮設された圧縮ばね12とを有している。な
お、第２軸９はリニアベアリング13によって回転可能に
軸方向に案内されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のねじ締め装置にあっては、トルクセンサ５、
減速機３およびモータ４が同一軸線上で連結され、これ
らが一体となって支持体６の取付け面６ａに取り付けら
れていたため、全長や取付け面からの突出長さが大きく
なり、小型化の障害になっていた。

【０００６】また、六角レンチ部１とトルクセンサ５の
間に機械要素10が介在するため、この機械要素10のトル
ク損を含むトルクをトルクセンサ５で検出することにな
り、実際のねじ締め工程で締付けトルクを直接測定する
ことができなかった。一方、トルクセンサ５は、トルク
反力を測定するものであるため、トルクを発生する減速
機３と反力を発生する支持体６との間に介在しなければ
ならず、しかも、専用機でねじ締めする場合には機械要
素10は不可欠である。

【０００７】したがって、実際に締付けトルクを知る必
要があるときは、まず、締付け時の最終回転数で無負荷
運転してトルク伝達系のトルク損失を測定し、そのトル
ク損失と所定の締付けトルクを加算して締付けトルクの
指令値を設定し、その指令値で実際にねじを締め付けた
ときの締付けトルクをトルクセンサ５にて測定する。そ
して、この測定値から前記トルク損失を減じ、締付けト
ルクを算出する。

【０００８】すなわち、従来のねじ締め装置にあって
は、小形化が困難であるとともに、締付けトルクの直接
的な検出ができないためにトルク測定に時間がかかり、
作業効率が悪いという問題があった。そこで、本発明
は、軸トルク検出形のトルクセンサをねじ部材との係合
部の側に設置することにより、締付けトルクの直接的な
検出を可能にして、装置の小型化と作業効率の改善を図
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明は、ねじ部材に係合する係合部と、減速機と、該減
速機を介して係合部を駆動するモータと、係合部の駆動
トルクを検出するトルクセンサとを所定の軸線上に備
え、該軸線と直交する取付面に取付けられたねじ締め装
置において、前記取付面に対し前記軸線方向の一方側に
前記係合部と該係合部に近接する軸トルク検出形のトル
クセンサとを配置し、前記取付面に対し軸線方向他方側
に前記減速機と前記モータとを配置したことを特徴とす
るものである。

【００１０】

【作用】本発明では、軸線方向の一方側に係合部とそれ
に近接する軸トルク検出形のトルクセンサが配置され、
軸線方向他方側には減速機とモータが配置される。した
がって、取付面から突出する部分の長さと重量が小さく
なり、装置の小型化が可能になる。さらに、締付けトル
クの直接的な検出が可能になり、作業効率が改善され
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は本発明に係るねじ締め装置の一実施例を示す図であ
る。同図において、20は、電動式のモータ21と減速機22
からなる駆動ユニットであり、駆動ユニット20のモータ
21は減速機22を介して六角レンチ部40を駆動するように
なっている。駆動ユニット20の減速機22は、モータ21と
同軸に連結されるとともにその軸線と直交する支持体30
の取付面31にモータ21と一体に取付けられたもので、例
えば公知の遊星歯車減速機からなる。この減速機22は、
その筒状ケースから図１の左方に突出した低速出力軸23
を有している。六角レンチ部40は所定の六角穴付きボル
ト50（ねじ部材）の六角穴51に挿入されるようになって
おり、六角レンチ部40に係合する六角穴付きボルト50は
図示しないボルト受渡し装置により所定位置（図示位
置）に供給されるようになっている。

【００１２】また、この減速機22の低速出力軸23と前記
六角レンチ部40の間には、ねじ締め時の六角穴付きボル
ト50の進みや前記受渡し装置によるボルト50の受渡しに
対応して六角レンチ部40を進退動させる機械要素60が設
けられている。この機械要素60は、一端側で減速機22の
低速出力軸23に連結され他端側にスプライン穴61ａが形
成された第１軸61と、一端側で第１軸61のスプライン穴
61ａに挿入され他端側で六角レンチ部40に連結された第
２軸62と、第２軸62を第１軸61のスプライン穴61ａから
抜き出す方向に付勢する圧縮ばね63と、第１軸61を支持
する一対の軸受64、65と、第２軸を回転および軸方向移
動可能に案内するリニアベアリング66とを有している。

【００１３】一方、第２軸62の中間の外周部近傍には、
第２軸62の外周と所定の隙間を隔てて軸トルク検出形の
トルクセンサ70が配置されている。このトルクセンサ70
は軸方向に移動可能に支持体30に連結されるとともに一
対の軸受72、73により第２軸62に対し回転自在かつ同軸
に保たれており、軸62に負荷しているトルクを検出す
る。すなわち、詳細を図示しないが、両軸受72、73の間
において第２軸62の捩れによる歪み量を、歪ゲージによ
り、磁気歪により、或は、軸方向に距離を隔てて軸62に
設けた一対の円盤の位相差により検出し、これをそれぞ
れ公知の方法で電気信号（トルク信号）として外部に伝
達する。

【００１４】なお、モータ21および前記ボルト受渡し装
置は図示しない制御装置によって制御されるようになっ
ている。また、六角レンチ部40は低速出力軸23に一体に
又は着脱可能に連結されている。図中、21ａ、71はそれ
ぞれ電源又は外部の処理回路への接続線である。上記構
成を有する本実施例のねじ締め装置においては、まず、
前記制御装置からの指令によって前記ボルト受渡し装置
が作動し、六角穴付きボルト50が所定位置に供給され六
角レンチ部40に受け渡される。

【００１５】次いで、モータ21が駆動されると、モータ
21の回転が減速機22によって減速され、減速機22の低速
出力軸23が低速で回転することにより六角レンチ部40と
六角穴付きボルト50が締付け方向に回転する。このと
き、六角穴付きボルト50は軸回りに回転しつつ図示しな
い相手側部品のボルト孔内に入り込む（進む）が、六角
レンチ部40は圧縮ばね63により前方に付勢された第２軸
62と共にボルト50の進みに追従しながら締付けを実行す
る。

【００１６】このように本実施例においては、支持体30
の取付け面31に対して軸線方向の一方側に六角レンチ部
40とそれに近接する軸トルク検出形のトルクセンサ70が
配置されるとともに、取付け面31に対し軸線方向の他方
側には減速機22とモータ21だけが配置される。したがっ
て、従来の場合（モータ、減速機およびトルクセンサが
取付け面から突出するもの）と比べて、装置の全長がト
ルクセンサ70の長さ分だけ短縮されるとともに、取付面
31から図中右方に突出する部分（モータ21、減速機22）
の長さもトルクセンサ70を支持体30内に移動させた分だ
け小さくなり、装置が小型化される。さらに、トルクセ
ンサ70によって六角レンチ部40に直結する第２軸62の捩
れからねじ締め作業時において直接に締付けトルクを測
定することが可能になり、作業効率が大幅に改善され
る。

【００１７】図２は本発明に係るねじ締め装置の他の実
施例を示す図である。なお、同図において、上述の実施
例と同一の構成には同一符合を付し、重複する説明は省
略する。同図において、80はロボットアーム等の移動支
持部材であり、移動支持部材80にはモータ21と減速機92
からなる駆動ユニット90が取り付けられている。駆動ユ
ニット90のモータ21は減速機92を介して六角レンチ部40
を駆動するようになっており、減速機92はモータ21と同
軸に連結されるとともにその軸線と直交する支持体80の
取付面81にモータ21と一体に取付けられている。この減
速機92は、例えば公知の遊星歯車減速機からなり、その
筒状ケースから図２の左方に突出した低速出力軸93を有
している。低速出力軸93は、六角レンチ部40と直結さ
れ、軸トルク検出形のトルクセンサ100によって取り囲
まれている。そして、移動支持部材80が前記ボルト受渡
し装置からボルトを受け取り、所定の複数の締付け箇所
において六角穴付きボルト50の締付けを行なう。

【００１８】本実施例においても、移動支持部材80の取
付け面81に対して軸線方向の一方側に六角レンチ部40と
それに近接する軸トルク検出形のトルクセンサ100が配
置されるとともに、取付け面81に対し軸線方向他方側に
は減速機92とモータ21だけが配置される。したがって、
従来と比べて、装置の全長がトルクセンサの長さ分だけ
短縮され、小型化が可能になり、上述例と同様な効果が
得られる。

【００１９】なお、上述の各実施例においては、ねじ部
材を六角穴付きボルト50として説明したが、本発明にお
けるねじ部材はナットや他の形状（例えば、多角形のボ
ルトヘッド）を有するボルトであってもよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、軸線方向一方側に係合
部とそれに近接する軸トルク検出形のトルクセンサを配
置し、軸線方向他方側に減速機とモータを配置している
ので、装置の全長と取付面からの突出長さとを短縮して
小型を図ることができ、締付けトルクの直接的な検出を
行なって作業効率を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るねじ締め装置の一実施例の全体構
成を示す断面図である。

【図２】本発明に係るねじ締め装置の他の実施例の全体
構成を示す正面図である。

【図３】従来例の全体構成を示す断面図である。

【符号の説明】

20 駆動ユニット 21 モータ 22、92 減速機 30 支持体 31、81 取付面 40 六角レンチ部（係合部） 50 六角穴付きボルト（ねじ部材） 60 機械要素 70、100 トルクセンサ 80 移動支持部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ねじ部材(50)に係合する係合部(40)と、減
   速機(22)と、該減速機(22)を介して係合部(40)を駆動す
   るモータ(21)と、係合部(40)の駆動トルクを検出するト
   ルクセンサと、を所定の軸線上に備え、 該軸線と直交する取付面(31)に取付けられたねじ締め装
   置において、 前記取付面(31)に対し前記軸線方向の一方側に前記係合
   部(40)と該係合部(40)に近接する軸トルク検出形のトル
   クセンサ(70)とを配置し、 前記取付面(31)に対し軸線方向他方側に前記減速機(22)
   と前記モータ(21)とを配置したことを特徴とするねじ締
   め装置。