JPH06341498A - 締め付け装置の変速機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 仮り締め時には高速で締め付けて、最終段階
で低速の所定のトルクで締めつけて効率良く締め付ける
装置を提供する。 【構成】 原動機２の駆動軸２ｂから締付体６への伝動
経路中に配設された遊星歯車式の減速部Ｃ１であって、
該減速部Ｃ１には、そのサンギア１２とこれに噛み合う
遊星ギア１３を支持するキャリア１６との間を、所定の
トルクが伝動可能な状態に摩擦係合する手段１７、及び
前記遊星ギア１３が噛み合うインターナルギア１４を遊
転状態と固定状態とに切り換えるクラッチ手段１５，１
５’を備えた。また、前記原動機２が前記サンギア１２
を一方向にのみ回転させるタイプに構成され、クラッチ
手段が、前記インターナルギア１４と、前記減速部Ｃ１
を収容するケース１０との間に配設されたワンウエイク
ラッチ１５であって、該インターナルギア１４が前記サ
ンギア１２の回転方向Ｂと同方向にのみ回転するのを許
容するワンウエイクラッチ１５であるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はボルトやナット、ねじ等
の締め付け回転数を締め付けトルクに応じて二段階に減
速できる締め付け装置の変速機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からボルトやナット、ねじ等の締め
付け装置は公知となっており、製品の組立工場等におい
て、次々と流されてくる部品をボルトやナット等により
締めつけて組み立てる時に、締め付け装置が使用される
が、この締め付け装置はモーターの動力、或いはエアー
の動力により一定回転で締め付けていたのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のような
締め付け装置であると、高トルクを得るためには回転数
を下げる必要があるが、回転数を下げると部品を組み立
てる時間が長くなり、仮り止め等の高トルクを必要とし
ない時でも回転数が低いので、作業効率が悪くなってい
たのである。そこで、仮り締め時には高速で締め付け
て、最終段階で低速の所定のトルクで締めつける装置が
望まれていたのである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の解決すべき課題
は以上の如くであり、該課題を解決するために、原動機
２の駆動軸２ｂから締付体６への伝動経路中に配設され
た遊星歯車式の減速部Ｃ１であって、該減速部Ｃ１に
は、そのサンギア１２とこれに噛み合う遊星ギア１３を
支持するキャリア１６との間を、所定のトルクが伝動可
能な状態に摩擦係合する手段１７、及び前記遊星ギア１
３が噛み合うインターナルギア１４を遊転状態と固定状
態とに切り換えるクラッチ手段１５，１５’を備えさせ
た。また、前記原動機２が前記サンギア１２を一方向の
み回転させるタイプに構成され、クラッチ手段が、前記
インターナルギア１４と、前記減速部Ｃ１を収容するケ
ース１０との間に配設されたワンウエイクラッチ１５で
あって、該インターナルギア１４が前記サンギア１２の
回転方向Ｂと同方向にのみ回転するのを許容するワンウ
エイクラッチ１５であるようにしたものである。

【０００５】

【作用】以上のように構成することによって、ナットや
ボルト、ねじ等の被締付体に締付体を嵌合して、電動モ
ーター２を駆動して駆動軸２ｂを回転させて、締め付け
作業が開始される。第１減速部Ｃ１のサンギア１２と、
これに噛み合う遊星ギア１３を支持するキャリア１６と
は摩擦係合手段１７により所定のトルクを伝動可能な直
結の状態におかれ、この時にクラッチ手段１５，１５’
がインターナルギア１４を遊転状態にしていると遊星ギ
ア１３は自転せず、駆動軸２ｂの回転は第１減速部Ｃ１
による減速作用を受けずに該キャリア１６にそのまま出
力され、締付体６が比較的高速・低トルクで回転され
る。

【０００６】クラッチ手段１５・１５’がインターナル
ギア１４を固定状態にすると遊星ギア１３の自転が開始
され、駆動軸２ｂの回転数はサンギア１２・遊星ギア１
３及びインターナルギア１４による減速作用を受けてキ
ャリア１６により減速回転が出力される。またこの時に
は、サンギア１２とキャリア１６の間の摩擦伝動手段１
７がスリップして前記直結の状態が解かれる。よって締
付体６が比較的低速・高トルクで回転される。

【０００７】請求項２によれば、締め付け初期にはクラ
ッチ手段であるワンウエイクラッチ１５が空転するので
摩擦係合手段１７にて設定された所定のトルクまでは該
摩擦係合手段１７によりサンギア１２とキャリア１６と
の直結の状態を維持して比較的高速回転で締め付けが行
われるが、締め付け途中や着座地点で所定値以上のトル
クが必要となって摩擦係合手段１７がスリップした場合
には自動的に前記ワンウエイクラッチ１５が係合してイ
ンターナルギア１４を固定状態にするので、キャリア１
６の回転が自動的に減速され低トルクを出力できる状態
に変速される。

【０００８】

【実施例】本発明の解決すべき課題及び解決する手段は
以上の如くであり、次に本発明の一実施例をナットの締
め付け装置の実施例について図面に従って説明すると、
図１はナット締め付け装置の斜視図、図２は締め付け装
置の減速ギアボックス断面図、図３は図２に於けるＸ−
Ｘ矢視断面図、図４は他の実施例のスケルトン図、図５
はクラッチ手段の変形例を示す断面図である。

【０００９】図１において、ナット締め付け装置Ａは基
台１上部に昇降可能に締め付け部を配設して、原動機で
ある電動モーター２のケースより支持フレーム２ａを突
出して、該支持フレーム２ａを基台１前面に立設したガ
イドロッド４に貫通支持され、基台１上面に立設した電
動シリンダー３のピストンロッド３ａを下方に突出し、
該ピストンロッド３ａ先端を前記支持フレーム２ａに固
設し、該電動シリンダー３を伸縮させることにより締め
付け部を昇降するようにしている。

【００１０】前記ナット締め付け部は上部に電動モータ
ー２を配置し、その下部に減速ギアボックス５を配置
し、該減速ギアボックス５下部に被締付体であるナット
やボルトやネジ等の大きさ形状に合わせて嵌合できるソ
ケット等の締付体６が突出されており、減速ギアボック
ス５内の構成は図２、図３、図４に示すように、減速ケ
ース１０上中央に電動モーター２の駆動軸２ｂが挿入さ
れ、該駆動軸２ｂにカップリング１１を介してサンギア
１２の軸部１２ａと連結され、該サンギア１２の周囲に
は遊星ギア１３を数個配置して噛合し、該遊星ギア１３
の外側はそれぞれインターナルギア１４と噛合し、該イ
ンターナルギア１４の外側と減速ケース１０の間には、
クラッチ手段としてワンウエイクラッチ１５が介装され
ている。前記電動モーター２は一方向回転型に構成され
ていて、サンギア１２の回転方向Ｂと同方向にのみイン
ターナルギア１４が、減速ケース１０に固定されず遊転
するようにワンウエイクラッチ１５のスプラグが組み込
まれている。前記遊星ギア１３を回転自在に支持するキ
ャリア１６の中央下部にはサンギア１６ａが形成されて
出力側とし、これらで第一の減速部Ｃ１を形成してい
る。

【００１１】そして、前記キャリア１６において、前記
サンギア１２の側面と対面する個所に凹部１６ｂを形成
して、該サンギア１２と前記凹部１６ｂの上面の間に皿
バネやフリクションプレート等よりなる摩擦係合手段１
７が介装されて両者を摩擦係合し、サンギア１２の駆動
時に所定トルクまでキャリア１６とサンギア１２を直結
して一緒に回転可能なようにしている。

【００１２】前記サンギア１６ａの周囲には数個の遊星
ギア２０が配設されてそれぞれサンギア１６ａと噛合
し、該遊星ギア２０の外側は減速ケース１０に固定され
たインターナルギア２１と噛合し、該遊星ギア２０は出
力軸２２の上側に突出したキャリア軸２２ａに回転自在
に枢支され、これらで第二の減速部Ｃ２を形成してい
る。そして、前記出力軸２２は減速ケース１０下端に固
設した軸受ケース２３にベアリング２４・２４・・・を
介して回転自在に軸支され、該軸受ケース２３の外側に
はトルク検出センサー２５が配設され、ボルト締付時の
電動モーター２のトルク反力による軸受ケース２３の歪
みによりトルクを検出し、出力軸２２先端（下端）には
締付体６が脱着可能に固定され、該締付体６先端にナッ
トを挿入する嵌入部６ａが形成されている。

【００１３】このような構成において、ナット締め付け
装置Ａの所定位置に締め付ける部品が搬送されると、電
動シリンダー３を伸長して締付体６をナット又ボルトに
挿入して、電動モーター２を駆動し、駆動軸２ｂよりサ
ンギア１２が回動される。該サンギア１２と、これに噛
み合う遊星ギア１３を支持するキャリア１６とは摩擦係
合手段１７により所定のトルクを伝動可能な直結の状態
におかれている。インターナルギア１４はワンウエイク
ラッチ１５により減速ケース１０に対しては遊転状態で
あるため、駆動軸２ｂの回転は、第一段の減速部Ｃ１で
は減速されずにそのままキャリア１６より出力され、キ
ャリア１６に形成したサンギア１６ａからは、遊星ギア
２０を回動し、このときインターナルギア２１は減速ケ
ース１０に固定されているために出力軸２２は減速され
る。よって締付体６は一段減速作用を受けて、比較的高
い回転数でナットが締め付けられる。

【００１４】そして、締め込み終端になり所定トルクに
なると、出力軸２２側の反作用により弾性体１７の付勢
力ではキャリア１６とサンギア１２を係合できなくな
り、スリップする。キャリア１６に枢支した遊星ギア１
３とサンギア１２は噛合回転する為、該遊星ギア１３が
回転するとインターナルギア１４はサンギア１２の回転
方向Ｂと逆方向に回転しようとする力を受けるが、イン
ターナルギア１４はワンウエイクラッチ１５により減速
ケース１０に固定されるため、キャリア１６からは減速
回転が出力されて、第一段の減速部Ｃ１において減速作
用が生じる。この時サンギア１２とキャリア１６との間
は摩擦係合手段１７がスリップすることにより相対回転
差を許容している。更にその出力回転は前記同様に第二
段の減速部Ｃ２でも減速される。よって締付体６は二段
減速作用を受けて低い回転数、即ち大きなトルクでナッ
トを締め付けるようになるのである。そして、締め込み
が進み設定トルクになるとトルク検出センサー２５から
の信号により制御回路から電動モーター２が停止され、
締め付け作業は終了し、電動シリンダー３が縮小されて
ナットから締付体６を外し締め付け作業は完了する。ク
ラッチ手段１５と摩擦係合手段１７を有する遊星歯車式
の減速部Ｃ１は上記したように、原動機の駆動軸２ｂと
締付体６への伝動経路中に配設された他の減速部Ｃ２に
対して動力伝達上手側に配設する他に、図４に示すよう
に他の減速部Ｃ２に対して動力伝達下手側に配設しても
上記と同様の作用を奏するのである。

【００１５】また、クラッチ手段として前記ワンウエイ
クラッチ１５の代わりに、図５に示すような、アクチュ
エーター１５’を配設してインターナルギア１４を遊転
状態及び固定状態可能に構成することもできる。該アク
チュエーター１５’は電磁ソレノイドやシリンダー（電
気、油圧、空圧）等より構成して、図５では電磁ソレノ
イド２６によりインターナルギア１４の外周端１４ａを
圧接できるようにして、締め込み終端の所定トルクにな
る前はインターナルギア１４を遊転状態とし、所定トル
クになるとトルク検出センサー２５からの信号により、
電磁ソレノイド２６ａに通電して外周端１４ａを圧接さ
せてインターナルギア１４を減速ケース１０に固定し
て、減速ができるようになっている。なお、締め付け装
置が、電動モーター２に両方向回転型のものを使用して
電動モーター２の駆動軸２ｂを逆転させてワークに締め
付けられた被締付体を緩めることも可能なように構成さ
れている場合には、前記アクチュエータ１５’によって
インターナルギア１４のクラッチ手段を構成した方が、
回転方向に関わらず任意にインターナルギア１４を減速
ケース１０に固定して減速部Ｃ１による減速作用を得ら
れる利点がある。

【００１６】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するものである。即ち請求項１によれ
ば、第一減速部Ｃ１のサンギア１２と、これに噛み合う
遊星ギア１３を支持するキャリア１６とは摩擦係合手段
１７によって所定のトルクを伝動可能な直結の状態にお
かれており、クラッチ手段１５，１５’により単にイン
ターナルギア１４を遊転状態にするか、固定状態にする
かの切り換えでもって、締付体６が比較的高速回転の低
トルクで回転される状態と、比較的低速回転の高トルク
で回転される状態とに制御することができる。摩擦係合
手段１７は、締付体６が比較的低速・高トルクで回転す
る場合にはそのスリップにより、サンギア１２とキャリ
ア１６の間の相対回転を許容することができる。このよ
うに、締付体６の変速機構を極めて簡単な低コストなも
のとして提供できるのである。

【００１７】請求項２によれば、締め付け初期にはワン
ウエイクラッチ１５が空転するので摩擦係合手段１７に
て設定された所定のトルクまでは該摩擦係合手段１７に
よりサンギア１２とキャリア１６との直結の状態が維持
されて比較的高速回転で締め付けが行われるが、締め付
け途中や着座地点では所定以上のトルクが必要となって
摩擦係合手段１７がスリップした場合には自動的に前記
ワンウエイクラッチ１５が係合してインターナルギア１
４を固定状態にするので、キャリア１６の回転が減速さ
れ低トルクを出力できる状態に自動的に変速される。よ
ってこのような変速切り換えを図る為の電気的なトルク
管理が不要となり電気制御系統が簡素化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】ナット締め付け装置の斜視図である。

【図２】締め付け装置の減速ギアボックス断面図であ
る。

【図３】図２におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。

【図４】他の実施例のスケルトン図である。

【図５】クラッチ手段の変形例を示す断面図である。

【符号の説明】

Ｃ１ 減速部 ２ 電動モーター ２ｂ 駆動軸 ６ 締付体 １２ サンギア １３ 遊星ギア １４ インターナルギア １６ キャリア １７ 摩擦係合手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機２の駆動軸２ｂから締付体６への
   伝動経路中に配設された遊星歯車式の減速部Ｃ１であっ
   て、該減速部Ｃ１には、そのサンギア１２とこれに噛み
   合う遊星ギア１３を支持するキャリア１６との間を、所
   定のトルクが伝動可能な状態に摩擦係合する手段１７、
   及び前記遊星ギア１３が噛み合うインターナルギア１４
   を遊転状態と固定状態とに切り換えるクラッチ手段１
   ５，１５’を備えさせてあることを特徴とする締め付け
   装置の変速機構。
2. 【請求項２】 請求項１記載の原動機２が前記サンギア
   １２を一方向のみ回転させるタイプに構成され、クラッ
   チ手段が、前記インターナルギア１４と、前記減速部Ｃ
   １を収容するケース１０との間に配設されたワンウエイ
   クラッチ１５であって、該インターナルギア１４が前記
   サンギア１２の回転方向Ｂと同方向にのみ回転するのを
   許容するワンウエイクラッチ１５であることを特徴とす
   る締め付け装置の変速機構。