JPH0715699Y2 - 自動ねじ締め機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、ねじ締め完了時のドライバビットの持つ慣性
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、モータ
によりドライバビットを回転させ、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
る装置が一般的である。これら装置では、ねじ締付けト
ルクの設定値が低い場合には、ねじ締付け完了時に回転
駆動部の持つ慣性の影響により締付けトルクが設定値か
らかけ離れた値となり、ねじを正確に所望締付けトルク
で締付けることができず、低い設定締付けトルクであっ
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１は、第４図
ないし第６図に示すように、シリンダ２の作動により昇
降するドライバ台３を有している。このドライバ台３に
はロッド３ａを介してモータ台４が固定されており、こ
のモータ台４にはモータ４ａがその駆動軸を下方にして
取付けられている。前記モータ４ａの駆動軸には、自動
変速機１５が連結されている。この自動変速機１５は前
記モータ４ａの回転を受けて回転する入力円板５を有
し、この入力円板５の外周には複数個の遊星コーン６が
摩擦係合して回転するように配置されている。前記遊星
コーン６の円錐面６ｃの裏面に位置する平坦面６ｂには
前記入力円板５と同心上で回転するカムディスク７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
９と遊星コーン６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、前記カ
ムディスク７には調圧機構１４を介して前記自動変速機
１５の出力軸１６が連接されており、この出力軸１６に
はこれと一体に回転する連接機構１７を介してドライバ
ビット８が連結され、モータ４ａの回転がドライバビッ
ト８に伝達されるように構成されている。さらに、前記
ドライバ台３には前記モータ台４との間にトルク検出部
３ｂを介してケース１０が回転自在に配置されており、
このケース１０は前記入力円板５、遊星コーン６および
カムディスク７を内包するように構成されている。ま
た、このケース１０内にはその底蓋１８に固定された固
定具１１を介してアーム１２が回動自在に係止されてお
り、このアーム１２の上端には変速リング９が回動自在
に支持され、前記遊星コーン６の円錐面６ｃに沿って移
動可能に構成されている。前記変速リング９ はその摩
擦係合位置が高速側に位置するようにばね１３により付
勢されており、このばね１３と前記アーム１２とが変速
リング９の摩擦係合位置で決まる減速比の最大値および
締付けトルクを規制するように構成されている。 ［考案が解決しようとする問題点］ 上記自動ねじ締め機では、正常なねじ締付けの際に、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８に加わる負荷が小さく、ほぼ
一定であるため、変速リング９の移動がほとんどなく、
ドライバビット８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８の負荷が急激に増大する。同時に、変
速リング９がドライバビット８の負荷に応じて反力トル
クを受け、ドライバビット８と逆方向に回動する。この
時、変速リング９はアーム１２により保持されているた
め、遊星コーン６との摩擦係合位置を変え、その減速比
が急激に増大する。そのため、ドライバビット８の回転
が急激に減速され、その回転が零回転となってねじ締付
けを完了し、モータ４ａ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１では、ねじ締め完
了時点では、変速リング９が遊星コーン６の円錐面６ｃ
に沿って移動し、その減速比が無限大となる位置に達
し、変速リング９と遊星コーン６とがセルフロックされ
ている。この状態で、ドライバビット８が上昇すると、
ドライバビット８がねじの頭部に食付いてワークを持ち
上げたり、ドライバビット８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８の先端が破損
する恐れが生じている。これを防止するため、ドライバ
ビット８を上昇させる際には、変速リング９と遊星コー
ン６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、モータ４ａの制御部（図示せず）に適当
なねじ締付け完了検出部（図示せず）を設け、その出力
信号によりモータ４ａを所定時間だけ僅かに逆転させ
て、変速リング９と遊星コーン６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４ａの逆転がドライバビット８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。 ［問題点を解決するための手段］ 本考案は、上記不具合の解消を目的とするもので、シリ
ンダの作動により昇降するドライバ台を有している。こ
のドライバ台には、モータが一体に昇降するように取付
られており、このモータにはそ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連接し、さらにこのカム
ディスクには出力軸およびドライバビットが一体に回転
するように連接されている。また、前記ドライバ台側に
一端が回動自在に係止されたアームが配置されている。
このアームの他端には変速リングが回動自在にかつ前記
遊星コーンの円錐面に摩擦係合する位置に保持されてお
り、しかも前記変速リングは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。一方、前記モータ
の制御部にはねじ締付け完了検出部が設けられており、
このねじ締付け完了検出部の出力信号は前記モータの正
転を停止させるとともに前記モータを所定時間わずかに
逆転させるように構成されている。さらに、前記出力軸
とドライバビットとの間には出力軸と一体に回転しかつ
出力軸の一端に設けられた段部に係合する切欠を有する
駆動軸部と、これと同心上に位置するように配置されて
かつドライバビットと一体に回転する被動軸部とが設け
られている。また、この駆動軸部と被動軸部とにはその
周面に当接するようにばねが巻付けられており、そのば
ね長さは駆動軸部側と被動軸部側とで規制されている。 ［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
タの正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減速比でカムディスクおよび出力軸
に伝達され、これに係合する駆動軸部が回転する。この
回転によりその周面に接するばねが駆動軸部および被動
軸部に巻き付く方向に縮み、駆動軸部と被動軸部とが一
体となって出力軸の回転が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、ドライバビットの反力トルクに応じて変速
リングに反力が加わり、変速リングが回動すると、アー
ムが傾斜し、変速リングがその軸心方向に移動し、その
減速比が大きくなる。ねじの座面がワークに当接する
と、ドライバビットの負荷が急激に大きくなるので、前
記減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。同時に、ドライバビットの回転停止にともなって、
ねじ締付け完了検出部から出力信号が発信され、モータ
の正転が停止する。同時に、モータに逆転指令が与えら
れ、モータが所定時間僅かに逆転する。そのため、入力
円板および遊星コーンが逆転し、変速リングと遊星コー
ンとの間のセルフロックが解除され、変速リングは遊星
コーンに沿って高速側に復帰する。この時、変速リング
が瞬時に復帰するため、変速リングが復帰後しばらくの
時間モータの逆転がカムディスクおよび出力軸に伝達さ
れる。このカムディスクおよび出力軸の逆転は駆動軸部
に伝達されるが、その周面に接するばねは周面から離れ
る方向に延びるため、駆動軸部と被動軸部とは分離し、
被動軸部には駆動軸部の逆転が伝達されず、ドライバビ
ットは逆転せず、締付を完了したねじを緩めることが皆
無となる。しない。 ［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、１は自動ねじ締め機であり、ドライバ台
（図示せず）と一体に昇降するモータ（図示せず）の回
転を受けて回転する自動変速機１５を有している。この
自動変速機１５はモータの駆動軸の回転を受けて回転す
る入力円板５、この外周に摩擦係合して回転する複数個
の遊星コーン６、遊星コーン６の円錐面６ｃの裏面に位
置する平坦面６ｂに摩擦係合しかつ前記入力円板５と同
心上で回転するカムディスク７およびこのカムディスク
７に調圧機構１４を介して連接された出力軸１６を有し
ている。この出力軸１６はトルク検出部（図示せず）を
介してドライバ台に取付けられたケース１０の底蓋１８
の内壁部１８ａで回転自在に保持されている。また、前
記自動変速機１５は前記ドライバ台側に一端が回動自在
に係止されたアーム１２およびこの上端に保持されかつ
前記遊星コーン６の円錐面６ｃに摩擦係合する変速リン
グ９を有し、この変速リング９と遊星コーン６との摩擦
係合位置により、その変速比を連続的に変え前記出力軸
１６の回転を減速するように構成されている。前記出力
軸１６は一端に段部１６ａを有し、この出力軸１６の段
部１６ａはラップスプリングクラッチ２１を構成する駆
動軸部２２の上端に設けられた切欠２２ａに係合するよ
うに構成されている。前記駆動軸部２２は前記出力軸１
６と同心上に配置されており、その下部にはその軸線方
向に延びる収納穴２２ｂを有している。この収納穴２２
ｂには駆動軸部２２と同心上に配置された被動軸部２３
の先端の係合部２４が貫挿されており、この係合部２４
には円周溝２４ａが形成され、この円周溝２４ａには前
記駆動軸部２２に圧入されたピン２５が位置して駆動軸
部２２と被動軸部２３とが離脱しないように構成されて
いる。また、前記駆動軸部２２と被動軸部２３にはその
周面に当接するようにばね２６が巻付けられており、そ
のばね長さが駆動軸部２２に固定されたストップリング
２７と被動軸部２３の膨径部２３ａとにより規制される
ように構成されており、駆動軸部２２の正転時にばね２
６が縮んで駆動軸部２２および被動軸部２３が一体とな
り、駆動軸部２２の正転のみが被動軸部２３に伝達され
るように構成されている。さらに、前記被動軸部２３の
一端には連結機構（図示せず）を介してドライバビット
（図示せず）が一体に回転するように連結されている。
上記自動ねじ締め機では、モータが駆動されてモータの
正転が遊星コーン６の円錐面６ｃに対する変速リング９
の摩擦係合位置で決まる減速比で自動変速機１５の出力
軸１６に伝達される。この出力軸１６の回転にともな
い、これに係合する駆動軸部２２が回転し、この回転に
よりその周面に接するばね２６が駆動軸部２２および被
動軸部２３に巻き付く方向に縮み、駆動軸部２２および
被動軸部２３が一体となって出力軸１６の回転がドライ
バビットに確実に伝達されて、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、ねじの座面がワ
ークに当接すると、ドライバビットの負荷が急激に大き
くなり、ドライバビットの負荷に応じて変速リング９が
回動してアーム１２が傾斜する。これにともない、前記
変速リング９がその軸心方向に移動し、その減速比が急
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。この時、自動
変速機１５の変速リング９と遊星コーン６との間でセル
フロックが働くが、ドライバビットの回転停止にともな
って、ねじ締付け完了検出部から出力信号が発信され、
モータの正転が停止する。同時に、モータに逆転指令が
与えられてモータが所定時間僅かに逆転する。モータの
逆転により、自動変速機１５の変速リング９と遊星コー
ン６との間のセルフロックが解除され、同時に、モータ
の逆転が自動変速機１５の出力軸１６に伝達される。こ
の出力軸１６が逆転すると駆動軸部２２が逆転するが、
ばね２６が周面から離れるように伸びるので、駆動軸部
２２と被動軸部２３とは分離し、駆動軸部２２のみが逆
転して、被動軸部２３は逆転しない。そのため、ドライ
バビットの逆転が皆無となり、締付けを完了したねじは
緩まず、その頭部に嵌合しているドライバビットの負荷
のみが軽減される。 ［考案の効果］ 以上説明したように、本考案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
自動変速機を介してドライバビットに伝達するととも
に、前記モータの制御部に締付け完了検出部を接続して
その出力信号によりモータの正転を停止させ、さらにモ
ータを所定時間わずかに逆転させるように構成する一
方、前記自動変速機の出力軸を正転方向のみの回転を伝
達するラップスプリングを介してドライバビットに連接
するように構成しているため、ねじ締付け完了時点でモ
ータの正転が停止して後モータが逆転する際に、自動変
速機の出力軸が逆転しても、ドライバビットは停止した
状態に保持され、ドライバビットの負荷が軽減されるの
みで、締付けを完了したねじを緩めることがなく、確実
な締付けが可能となるばかりか、ドライバビット上昇時
にねじの頭部を破損することもなく、またモータに大き
な負荷も加わらず、モータの寿命も伸長する等の利点が
ある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本考案の要部縦断面図である。 【図２】本考案に係るラップスプリングの一部切欠拡大
図である。 【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った要部断面図である。 【図４】本考案に係わる自動ねじ締め機の全体説明図で
ある。 【図５】図４の一部を切欠いた要部拡大図である。 【図６】本考案に係わる自動変速機の要部拡大断面図で
ある。 【符号の説明】 １ 自動ねじ締め機 ２ シリンダ ３ ドライバ台 ３ａ ロッド ３ｂ トルク検出部 ４ モータ台 ５ 入力円板 ６ 遊星コーン ６ａ 円周溝 ６ｂ 平坦面 ６ｃ 円錐面 ７ カムディスク ８ ドライバビット ９ 変速リング １０ ケース １１ 固定具 １２ アーム １３ ばね １４ 調圧機構 １５ 自動変速機 １６ 出力軸 １６ａ 段部 １７ 連接機構 １８ 底蓋 １８ａ 内壁部 ２１ ラップスプリングクラッチ ２２ 駆動軸部 ２２ａ 切欠 ２２ｂ 収納穴 ２３ 被動軸部 ２３ａ 膨径部 ２４ 係合部 ２４ａ 円周溝 ２５ ピン ２６ ばね ２７ ストップリング

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 シリンダ２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に一体に昇降するようにモータ４ａを
   固定し、このモータ４ａにその回転を受けて回転する入
   力円板５とその外周に摩擦係合する遊星コーン６とこれ
   に摩擦係合するカムディスク７とを配置し、このカムデ
   ィスク７にこれと一体に回転するように出力軸１６およ
   びドライバビット８を連接するとともに、前記ドライバ
   台３側に一端が回動自在に係止されたアーム１２を配置
   し、このアーム１２の上端に変速リング９を回動可能に
   かつ前記遊星コーン６の外周に摩擦係合して配置し、さ
   らにこの変速リング９をばね１３により高速側に付勢す
   る一方、 前記ねじ締付け完了検出部を設け、このねじ締付け完了
   検出部の出力信号により前記モータ４ａの正転を停止さ
   せるとともに前記モータ４ａをわずかに逆転させるモー
   タ４ａの制御部を設けた自動ねじ締め機において、 出力軸１６とドライバビット８との間に、出力軸１６と
   一体に回転しかつ出力軸の一端に設けられた段部に係合
   する切欠２２ａを有する駆動軸部２２と、これと同心上
   に位置するように配置されてかつドライバビットと一体
   に回転する被動軸部とを設けるとともに、駆動軸部２２
   と被動軸部２３とにその周面に当接するようにばね２６
   を巻付け、そのばね長さを駆動軸部２２側と被動軸部２
   ３側とで規制したことを特徴とする自動ねじ締め機。