JPH09109046A - クラッチ式ねじ締め装置 - Google Patents
クラッチ式ねじ締め装置Info
- Publication number
- JPH09109046A JPH09109046A JP27250695A JP27250695A JPH09109046A JP H09109046 A JPH09109046 A JP H09109046A JP 27250695 A JP27250695 A JP 27250695A JP 27250695 A JP27250695 A JP 27250695A JP H09109046 A JPH09109046 A JP H09109046A
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- JP
- Japan
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- cam
- movable
- shaft
- fixed cam
- movable cam
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- Pending
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- Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、ねじの締付けと緩め時において、
それぞれ異なったトルクを高精度に設定する。 【解決手段】 鋼球から成る可動カム１０と、円筒コロ
から成る固定カム４とを有し、可動カム１０を出没自在
に収納する回転板５と固定カム４を保持する受容溝の近
傍に緩やかな斜面を持つ固定カム受容器３及びコイルス
プリング１１の押圧力を可動カム１０に伝達する可動板
９とから構成されている。
それぞれ異なったトルクを高精度に設定する。 【解決手段】 鋼球から成る可動カム１０と、円筒コロ
から成る固定カム４とを有し、可動カム１０を出没自在
に収納する回転板５と固定カム４を保持する受容溝の近
傍に緩やかな斜面を持つ固定カム受容器３及びコイルス
プリング１１の押圧力を可動カム１０に伝達する可動板
９とから構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】近年、産業用ロボットの発達
普及に伴いねじ締め作業も無人化され、しかも特殊な環
境での作業が増えてきている。本発明は、特殊な実験装
置内や宇宙空間など真空中でのねじ締めまたは緩め作業
に適したクラッチ式ねじ締め装置に関するものである。
普及に伴いねじ締め作業も無人化され、しかも特殊な環
境での作業が増えてきている。本発明は、特殊な実験装
置内や宇宙空間など真空中でのねじ締めまたは緩め作業
に適したクラッチ式ねじ締め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にねじの緩めトルクは締付け時の７
０〜８０％とされているが、真空中ではこの常識が通じ
ない。真空中では空気に含まれる微小な水分による潤滑
効果が期待できないため摩擦係数が不定であり、締付け
トルクの二倍以上の緩めトルクが必要になることもあ
る。従って、従来のクラッチ式ねじ締め装置では締付け
または緩め共に同一トルクだったため、度々緩め作業不
能という不具合が発生していた。その対策として、緩め
時においてはクラッチを動作させない方法が取られてい
るが、この場合、ねじが緩まずモ−トルがロックし焼損
したり、減速装置が破損したりする事故につながってい
た。
０〜８０％とされているが、真空中ではこの常識が通じ
ない。真空中では空気に含まれる微小な水分による潤滑
効果が期待できないため摩擦係数が不定であり、締付け
トルクの二倍以上の緩めトルクが必要になることもあ
る。従って、従来のクラッチ式ねじ締め装置では締付け
または緩め共に同一トルクだったため、度々緩め作業不
能という不具合が発生していた。その対策として、緩め
時においてはクラッチを動作させない方法が取られてい
るが、この場合、ねじが緩まずモ−トルがロックし焼損
したり、減速装置が破損したりする事故につながってい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のクラッチ式ねじ
締め装置は、上述したように締付けまたは緩め時のトル
クが同一トルクだったため、度々緩め作業不能という不
具合が発生していた。
締め装置は、上述したように締付けまたは緩め時のトル
クが同一トルクだったため、度々緩め作業不能という不
具合が発生していた。
【０００４】本発明の目的は、従来技術の欠点をなく
し、締付け及び緩めトルクを異なる値に設定できるた
め、限られた狭い空間に設置しなければならない特殊な
ねじ締め作業に対して、小形でトルク精度の良い安価な
クラッチ式ねじ締め装置を提供することである。
し、締付け及び緩めトルクを異なる値に設定できるた
め、限られた狭い空間に設置しなければならない特殊な
ねじ締め作業に対して、小形でトルク精度の良い安価な
クラッチ式ねじ締め装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、鋼球から成
る可動カムとこれを出没自在に収納する回転板及び可動
板、円筒コロから成る固定カムとこの受容溝の近傍に緩
やかな斜面を持つ固定カム受容器により達成される。ま
た可動カムと固定カムの係合深さが締付け時と緩め時に
おいて異なるように動作することにより達成される。
る可動カムとこれを出没自在に収納する回転板及び可動
板、円筒コロから成る固定カムとこの受容溝の近傍に緩
やかな斜面を持つ固定カム受容器により達成される。ま
た可動カムと固定カムの係合深さが締付け時と緩め時に
おいて異なるように動作することにより達成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１〜図４を
用いて説明する。図１、図３及び図４において、１はモ
−トル、２は遊星歯車機構による減速装置である。３は
減速装置２の第二アイドルギヤ２ａを支持する第二ギヤ
ホルダで、出力側に固定カム受容溝３ａとその近傍に緩
やかな斜面３ｂを有し、円筒コロより成る固定カム４を
保持する固定カム受容器である。回転板５はドライバビ
ット６を保持するソケット７を接続支承したシャフト８
の六角軸８ａに挿入され該シャフト８と一体回転する。
回転板５の可動カム受容穴５ａには鋼球より成る可動カ
ム１０が可動カム受容穴５ａの両端面から出没自在に収
納されており、締付け(緩め)トルク調整用のコイルスプ
リング１１の押圧力によりスリ−ブ１２、ロッド１３、
可動板９を介して前記固定カム受容器３に密着し、固定
カム４と係合してクラッチ機構を構成している。ここで
可動板９もシャフト８の六角軸８ａに軸方向に摺動自在
に挿入されシャフト８と一体回転する。また可動カム受
容穴５ａに出入り可能な形状の突起部９ａが設けられて
おり可動カム４に相対している。１４は上記の各部材を
収納するギヤカバ、１５はコイルスプリング１１のセッ
ト長を変えて締付け(緩め)トルクを調整するアジャスト
リングである。
用いて説明する。図１、図３及び図４において、１はモ
−トル、２は遊星歯車機構による減速装置である。３は
減速装置２の第二アイドルギヤ２ａを支持する第二ギヤ
ホルダで、出力側に固定カム受容溝３ａとその近傍に緩
やかな斜面３ｂを有し、円筒コロより成る固定カム４を
保持する固定カム受容器である。回転板５はドライバビ
ット６を保持するソケット７を接続支承したシャフト８
の六角軸８ａに挿入され該シャフト８と一体回転する。
回転板５の可動カム受容穴５ａには鋼球より成る可動カ
ム１０が可動カム受容穴５ａの両端面から出没自在に収
納されており、締付け(緩め)トルク調整用のコイルスプ
リング１１の押圧力によりスリ−ブ１２、ロッド１３、
可動板９を介して前記固定カム受容器３に密着し、固定
カム４と係合してクラッチ機構を構成している。ここで
可動板９もシャフト８の六角軸８ａに軸方向に摺動自在
に挿入されシャフト８と一体回転する。また可動カム受
容穴５ａに出入り可能な形状の突起部９ａが設けられて
おり可動カム４に相対している。１４は上記の各部材を
収納するギヤカバ、１５はコイルスプリング１１のセッ
ト長を変えて締付け(緩め)トルクを調整するアジャスト
リングである。
【０００７】次に図２を用いてクラッチの係合深さと動
作トルク(締付け、緩めトルク)との関係を説明する。
作トルク(締付け、緩めトルク)との関係を説明する。
【０００８】 クラッチの動作トルク Ｔs ［Kgmm］ 固定カム４と可動カム１０の摩擦角 λ (λ＝tan~1μ μは摩擦係数) 固定カム４と可動カム１０の接触角 α （リ−ド角に相当する） 固定カム４と可動カム１０の実接触半径 ｒ ［mm］ コイルスプリング１１の押圧力 Ｐc ［Kg］とすると、 動作トルクは、次式(1)で表される。
【０００９】Ｔs＝tan(λ＋α)・ｒ・Ｐc ………(1) ここで図２において、 固定カム４（円筒コロ）の直径…………Ｄ1 可動カム１０（鋼球）の直径 …………Ｄ2 可動カム１０の設置半径…………………Ｒ クラッチの係合深さ………………………ｈとすれば、固
定カム４と可動カム１０の接触角αは次式(2)で表され
る。
定カム４と可動カム１０の接触角αは次式(2)で表され
る。
【００１０】
【数１】
【００１１】また固定カム４と可動カム１０の実接触半
径ｒはｒ≒Ｒとしてよいが、厳密には次式(3)で表され
る。
径ｒはｒ≒Ｒとしてよいが、厳密には次式(3)で表され
る。
【００１２】
【数２】
【００１３】となる。上記の式(2)によれば、固定カム
４と可動カム１０の接触角αがクラッチの係合深さｈに
よって大きく変化することが判る。
４と可動カム１０の接触角αがクラッチの係合深さｈに
よって大きく変化することが判る。
【００１４】次に、締付け及び緩め作業時の各部の動作
について説明する。図１においてモ−トル１の回転トル
クは減速装置２により減速され固定カム４と可動カム１
０の係合により回転板５、シャフト８、ソケット７を介
してドライバビット６に伝達され、ねじ等（図示せず）
の締付け又は緩めを行う。図３に示す通り締付け時は固
定カム受容器３の緩やかな斜面３ｂによって可動カム１
０が押し上げられ固定カム４と浅く係合する。ここで緩
やかな斜面３ｂの勾配(θ)は前記の式(2)で示す接触角
αに対し、常に次式(4)に示すように θ≦α………(4) となるよう設定する。ねじの締付けが進み所定の締付ト
ルクに達すると、コイルスプリング１１の押圧力に打ち
勝って可動カム１０は軸方向（可動板９側）に押し出さ
れ、固定カム４との係合が外れモ−トル１の回転トルク
伝達が遮断され、締付けが完了する。一方、図４に示す
通り緩め時は固定カム受容器３の緩やかな斜面３ｂを可
動カム１０が下って固定カム４と深く係合し、大きな緩
めトルクを発生させる。この緩めトルクはクラッチの係
合深さｈにより締付けトルクの２〜４倍に設定できる。
通常はこの大きな緩めトルクによってねじが緩み、緩め
作業が完了するが、もし所定の緩めトルクでもねじが緩
まない場合は、締付け時と同様にコイルスプリング１１
の押圧力に打ちかって可動カム１０が可動板９側に押し
出され、固定カム４との係合が外れてモ−トル１の回転
トルク伝達が遮断される。このため万一ねじが緩まない
場合でもモ−トル１がロックしたり、減速装置２が破損
したりする前にトルクリミッタとして機能し、ねじ締め
装置の破損を防止することができる。
について説明する。図１においてモ−トル１の回転トル
クは減速装置２により減速され固定カム４と可動カム１
０の係合により回転板５、シャフト８、ソケット７を介
してドライバビット６に伝達され、ねじ等（図示せず）
の締付け又は緩めを行う。図３に示す通り締付け時は固
定カム受容器３の緩やかな斜面３ｂによって可動カム１
０が押し上げられ固定カム４と浅く係合する。ここで緩
やかな斜面３ｂの勾配(θ)は前記の式(2)で示す接触角
αに対し、常に次式(4)に示すように θ≦α………(4) となるよう設定する。ねじの締付けが進み所定の締付ト
ルクに達すると、コイルスプリング１１の押圧力に打ち
勝って可動カム１０は軸方向（可動板９側）に押し出さ
れ、固定カム４との係合が外れモ−トル１の回転トルク
伝達が遮断され、締付けが完了する。一方、図４に示す
通り緩め時は固定カム受容器３の緩やかな斜面３ｂを可
動カム１０が下って固定カム４と深く係合し、大きな緩
めトルクを発生させる。この緩めトルクはクラッチの係
合深さｈにより締付けトルクの２〜４倍に設定できる。
通常はこの大きな緩めトルクによってねじが緩み、緩め
作業が完了するが、もし所定の緩めトルクでもねじが緩
まない場合は、締付け時と同様にコイルスプリング１１
の押圧力に打ちかって可動カム１０が可動板９側に押し
出され、固定カム４との係合が外れてモ−トル１の回転
トルク伝達が遮断される。このため万一ねじが緩まない
場合でもモ−トル１がロックしたり、減速装置２が破損
したりする前にトルクリミッタとして機能し、ねじ締め
装置の破損を防止することができる。
【００１５】上記の実施例では２対の固定カムと可動カ
ムを用いたが、カム接触面での応力（ヘルツ応力）を減
少させたい場合は３対、４対と増やすことができる。ま
た真空中の作業でクラッチ機構部の摩擦が問題になる場
合は、潤滑剤として液体成分を含まない真空用グリース
または硫化モリブデン等の固体潤滑剤を使用する。
ムを用いたが、カム接触面での応力（ヘルツ応力）を減
少させたい場合は３対、４対と増やすことができる。ま
た真空中の作業でクラッチ機構部の摩擦が問題になる場
合は、潤滑剤として液体成分を含まない真空用グリース
または硫化モリブデン等の固体潤滑剤を使用する。
【００１６】なお、本発明になるクラッチ機構の上記し
た以外の利点としては、クラッチの動作時に可動カム１
０が転がるため、摩擦係数の変化による影響が少なく、
安定した高精度のクラッチ式ねじ締め装置を提供でき
る。また上記の式(2)からも明らかなように、クラッチ
の動作トルクは作動直前が最大となり、動作中はクラッ
チの係合深さｈが減少し接触角αが激減する機構である
ため、極めて切れ味の良いクラッチを得ることができ
る。
た以外の利点としては、クラッチの動作時に可動カム１
０が転がるため、摩擦係数の変化による影響が少なく、
安定した高精度のクラッチ式ねじ締め装置を提供でき
る。また上記の式(2)からも明らかなように、クラッチ
の動作トルクは作動直前が最大となり、動作中はクラッ
チの係合深さｈが減少し接触角αが激減する機構である
ため、極めて切れ味の良いクラッチを得ることができ
る。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、クラッチの動作トルク
のバラツキを押さえ、また締付け時と緩め時のトルクを
異なる値に設定できるようにしたので、高精度のねじ締
め作業と確実な緩め作業を可能とし、また万一緩まない
ねじにあたった場合でも、ねじ締め装置の破損を確実に
防止することができる。
のバラツキを押さえ、また締付け時と緩め時のトルクを
異なる値に設定できるようにしたので、高精度のねじ締
め作業と確実な緩め作業を可能とし、また万一緩まない
ねじにあたった場合でも、ねじ締め装置の破損を確実に
防止することができる。
【図１】 本発明になるクラッチ式ねじ締め装置の一実
施例を示す縦断側面図である。
施例を示す縦断側面図である。
【図２】 本発明になるクラッチ機構の理論式を説明す
る構成図である。
る構成図である。
【図３】 締付け時の固定カムと可動カムの係合を示す
要部断面図である。
要部断面図である。
【図４】 緩め時の固定カムと可動カムの係合を示す要
部断面図である。
部断面図である。
１はモートル、２は減速装置、３は固定カム受容器、４
は固定カム、５は回転板、６はドライバビット、７はソ
ケット、８はシャフト、９は可動板、１０は可動カム、
１１はコイルスプリング、１２はスリ−ブ、１３はロッ
ド、１４はギヤカバ、１５はアジャストリングである。
は固定カム、５は回転板、６はドライバビット、７はソ
ケット、８はシャフト、９は可動板、１０は可動カム、
１１はコイルスプリング、１２はスリ−ブ、１３はロッ
ド、１４はギヤカバ、１５はアジャストリングである。
Claims (4)
- 【請求項１】 モ−トルの回転トルクをシャフトに伝達
する固定カム及び可動カムから成るクラッチ機構と、該
可動カムを該固定カムに圧接係合させるコイルスプリン
グと、該シャフトにより回転される先端工具とを有して
おり、且つ所定の回転トルクを越えた場合に該コイルス
プリングの押圧力に打ちかって該可動カムが該シャフト
の軸方向に移動し該固定カムとの係合が外れることによ
って該シャフトへの回転トルクの伝達を遮断しているク
ラッチ式ねじ締め装置において、前記固定カムは固定カ
ム受容溝とその近傍に緩やかな斜面を持つ固定カム受容
器に収納されていると共に、締付けまたは緩め時におい
て前記可動カムとの係合深さが異なることを特徴とする
クラッチ式ねじ締め装置。 - 【請求項２】 前記シャフトの後端に前記コイルスプリ
ングの押圧力を前記可動カムに伝達する可動板と、前記
シャフトの軸心に並行な可動カム受容穴を有する回転板
とを配設し、且つ該可動板及び該回転板が前記シャフト
と一体回転すると共に、前記可動カムを前記可動カム受
容穴に出没自在に収納していることを特徴とする請求項
１記載のクラッチ式ねじ締め装置。 - 【請求項３】 前記可動板に前記可動カム受容穴に相対
する突起を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項
２記載のクラッチ式ねじ締め装置。 - 【請求項４】 前記固定カム及び前記可動カムは複数対
の円筒コロ及び鋼球によって構成されていることを特徴
とする請求項１乃至請求項３記載のクラッチ式ねじ締め
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27250695A JPH09109046A (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | クラッチ式ねじ締め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27250695A JPH09109046A (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | クラッチ式ねじ締め装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09109046A true JPH09109046A (ja) | 1997-04-28 |
Family
ID=17514858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27250695A Pending JPH09109046A (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | クラッチ式ねじ締め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09109046A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102395448A (zh) * | 2009-04-16 | 2012-03-28 | 株式会社东日制作所 | 转矩扳手 |
| JP2013075349A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Makita Corp | 電動工具 |
-
1995
- 1995-10-20 JP JP27250695A patent/JPH09109046A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102395448A (zh) * | 2009-04-16 | 2012-03-28 | 株式会社东日制作所 | 转矩扳手 |
| JP2013075349A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Makita Corp | 電動工具 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040302 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040423 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040907 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050111 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |