JPH1086021A - ナットランナーにおける出力軸原点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廉価なコストで製作することができるととも
に、出力軸の角度原点の検出を極めて容易に行なうこと
のできるナットランナーの出力軸原点検出装置を提供す
ること。 【解決手段】 ナットランナー１は、主モータ２と、出
力軸４を有する減速機３と、トルクモータ６と、ボルト
またはナットを把持するソケット５と、を備えて構成さ
れている。出力軸４を支持する軸受け部材７に光電セン
サー９が取り付けられ、出力軸４の光電センサー９に対
向する位置に、貫通穴４ａが形成されている。光電セン
サー９から投光される光が貫通穴４ａに向かって発射さ
れると、センサー９はＯＦＦを検知し、ＯＦＦを検知し
た位置を出力軸の角度原点に設定する。そして、出力軸
４を角度原点に対して所定角度回転させることによっ
て、ボルトまたはナットをソケットに挿入し、ワークに
締め付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動モータの出
力軸を減速機にて減速させて、トルクを検出させて用い
るナットランナーに関し、さらに詳しくは、出力軸の角
度原点を検出し、ボルトまたはナットを角度原点に対し
て所定角度回転させてワークに締め付けることに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ナットランナーは、出力軸の先
端に配設され六角穴が形成されているソケットを、供給
装置によって供給された六角ボルト（以下、ボルトとい
う）の頭部や六角ナット（以下、ナットという）に挿入
し、出力軸を所定角度回転することによって、ワークに
締め付けるように構成されている。しかし、ボルトやナ
ットに、ソケットの六角穴を挿入する際、ソケットに形
成された六角穴は、通常配置されているボルトやナット
との角度位置がずれているため、ボルトの頭部またはナ
ットが配置された角度に位相を合わせなければならな
い。この場合、従来では手動操作でその位相のずれを調
整していた。

【０００３】しかし、数の多いボルトやナットを、その
都度手動で設定することは手間がかかるとともにボルト
やナットを傷つけてしまう。

【０００４】また、従来では、電動モータにロータリー
エンコーダを取り付け、エンコーダから出力されるパル
ス信号をもとに、出力軸の角度原点を検出する装置が提
供され、角度原点位置から出力軸を所定角度回転するこ
とによって、ボルトまたはナットの締め付けを行なって
いた。ロータリーエンコーダには、絶対位置を検出でき
るアブソリュート式と、相対位置を検出するインクリメ
ンタル式が知られていて、必要に応じてそれぞれ使用さ
れていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ロータリーエ
ンコーダを使用する場合、アブソリュート式においては
コストが高いばかりでなく、モータと減速機とを組み替
えた場合には再度の設定が必要となり、その都度、角度
原点位置を検出し設定しなければならない。また、イン
クリメンタル式においても、モータの出力を減速機を介
して減速しているので、モータと減速機とを組み替えた
場合、または電源再投入時に、再度の角度原点の検出と
設定が必要になる。しかも角度原点を検出し設定する場
合は、ソケットとボルトまたはナットの角度位置を合わ
せなければならいので、その作業に手間と時間がかかっ
ていた。

【０００６】この発明は、上述の課題を解決するもので
あり、廉価なコストで製作できるともに、出力軸の角度
原点の検出を極めて容易に行なうことのできるナットラ
ンナーの出力軸原点検出装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明にかかわるナッ
トランナーにおける出力軸原点検出装置では、上述の課
題を解決するために次のように構成するものである、即
ち、モータ、減速機を備え、前記減速機に配設される出
力軸の先端に、ボルトの頭部またはナットが挿入される
口部を有するソケットが配設され、前記出力軸を所定角
度回転させることによって、ボルトまたはナットをワー
クに締め付けるように構成されるナットランナーにおけ
る出力軸原点検出装置であって、前記出力軸に向かって
発信可能な検出手段と、前記出力軸の前記検出手段に対
向する位置に配設される被検出手段とを有し、前記検出
手段が前記被検出手段を検知する位置で、前記出力軸の
角度原点が設定されることを特徴とするものである。

【０００８】また、前記被検出手段が、前記出力軸の軸
方向に直交する方向に形成される貫通穴であることを特
徴とするものであれば好ましい。

【０００９】また、前記被検出手段が、前記出力軸の外
周面に配設されるリング体の凸部であることを特徴とす
るものであってもよい。

【００１０】さらに、前記被検出手段が、前記出力軸の
外周面に配設されるリング体の凹部であることを特徴と
するものであってもよい。。

【００１１】また、前記検出発信部が、光センサーであ
ることを特徴とするものであれば好ましい。

【００１２】さらに、前記検出発信部が、磁気センサー
であることを特徴とするものであってもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面に基づいて説明する。

【００１４】図１は、ナットランナー１の断面を示すも
のであり、ナットランナー１の駆動部は上方に配設され
る主モータ２と、主モータ２の下方に接続される減速機
３と、減速機３の下方に形成される出力軸４と、出力軸
４の先端部に連結されるソケット５、とを備えて構成さ
れている。さらに、トルク検出用のトルクセンサー６
が、減速機３の下方に固定されるとともに出力軸４の回
りに配設され、トルクセンサー６の下部に、出力軸４を
回転可能に支持する軸受け部材７が配設されている。そ
して、ソケット５の下方に供給される六角ボルトまたは
六角ナット（以下、ボルトまたはナットという）をソケ
ット５に挿入し出力軸を回転させて、図示しないワーク
に締め付ける。

【００１５】主モータ２は、ケース２１内に固定される
ステータ２２と回転体としてのロータ２３とを有し、上
端にインクリメンタル式のロータリーエンコーダ２４が
配設され、ロータ２３下部に形成されるモータ軸２５は
軸受けに支持され下端部に歯部２５ａが形成されてい
る。

【００１６】減速機３には、ケース３１内に複数のギア
３２で構成されるギア組３３が２段に配設され、上段の
ギア組３３Ａがモータ軸２５の歯部２５ａに齒合され、
下段のギア組３３Ｂの下部に、軸受けに支持される出力
軸４が形成されている。

【００１７】トルクセンサー６は、中央部の歪み部６１
に歪みゲージ６２が配設され、上部が減速機３に固定さ
れ、下部が軸受け部材７に固定されている。

【００１８】出力軸４の胴体部は円柱状に形成され、軸
受け部材７に支持される部分に貫通穴４ａが形成されて
いる。また、軸受け部材７は、平面視円筒状（図２参
照）に形成され、ベアリングが配設される軸受け部７ａ
と軸受け部７ａの上方の一部に位置される切欠部７ｂと
が配設され、切欠部７ｂに光電センサー９が配設されて
いる。そして光電センサー９に対向する位置に前述の貫
通穴４ａが出力軸４に形成されることになる。

【００１９】光電センサー９は、限定反射式の光電セン
サーが使用され、光ファイバーケーブル１０を介してセ
ンサーアンプ１１が接続されている。そして、光電セン
サー９の投光部９ａと受光部９ｂは、Ｖ字状に形成され
た斜面に対向するように配置され、投光部９ａから発射
した光が反射され、反射した光を受光部９ｂで検知する
かどうかによって、ＯＮ、ＯＦＦを判断する。

【００２０】ソケット５は、図３に示されるように、上
部が出力軸４に接続され下面側から上方に向かって六角
状の口部５ａが形成されている。そして、口部５ａは、
供給されるボルトの頭部の外形、またはナットの外形が
挿入される大きさに形成されている。

【００２１】出力軸４の原点を検出するための装置とし
ては、第１の形態では、上述のように、検出発信部とし
て光電センサー９と、被検出部として出力軸４の外周面
と出力軸４に形成される貫通穴４ａと、を備える構成が
示される。

【００２２】この構成においては、回転される出力軸４
に対し、光電センサー９の投光部９ａから光が出力軸４
に向かって斜めに発射されると、図４（ａ）に示される
ように、貫通穴４ａの形成されている部分では、光は貫
通穴４ａ内を通過するため、光は反射されず受光部９ｂ
に入射されない。従って、センサー９はＯＦＦを検知
し、図４（ｂ）に示されるように、貫通穴４ａが形成さ
れていない部分においては、光は出力軸４の外周面にあ
たった後、反射されて受光部９ｂに入射される。出力軸
４の外周面は中心軸に対して同心上に形成されているた
め、センサー９と出力軸４の外周面との距離は略一定で
あり、貫通穴４ａが形成されていないすべての外周面に
対して、センサー９はＯＮを検知する。そして、センサ
ー９がＯＦＦを検知した位置を角度原点とし、図示しな
いコントローラに記憶される。

【００２３】角度原点が設定されたナットランナー１
は、図示しないボルトまたはナット供給装置に供給され
ているボルトまたはナットを取りに移動される。ソケッ
ト５の口部５ａはランダムな角度位置にあるため、図３
（ｂ）のように、通常ボルトの頭部またはナットの形状
と対応する位置にはない。この移動時に、ソケット５の
口部５ａが、ボルトの頭部の六角形状またはナットの六
角形状と対応する位置になるように、コントローラに指
示された角度だけモータが回転され、出力軸４が所定角
度回転される。そして、ナットランナー１が下降され、
ソケット５に六角ボルトまたはナットが挿入される。挿
入されたボルトまたはナットはソケット５内に配設され
る磁石等で保持され、ワークの位置まで移動される。そ
して、コントローラの指示により適度なトルクで締め付
けられるように、所定角度回転されてワークに螺合され
る。

【００２４】そして、再びコントローラにより指示され
て所定角度回転され、ボルトまたはナットを取りに行
く。このように、一旦、出力軸４の角度原点が設定され
ると、後は、モータが２がコントローラから指示された
角度分回転され、出力軸４がその都度所定角度回転され
る。そして、その作動が繰り返される。

【００２５】出力軸４の角度原点を検出する装置の第２
及び第３の形態では、被検出部が第１の形態と相違す
る。被検出部は、図５に示されるように、光電センサー
９に対向する出力軸４の位置に配設され、凸部１３ａを
対向する位置に２個設けたリング１３であったり、図６
に示されるように、光電センサー９に対向する出力軸４
の位置に配設され、凹部１４ａを対向する位置に２箇所
形成されるリング１４であったりする。

【００２６】第２の形態においては、光電センサー９の
投光部９ａから発射される光が、図５（ａ）に示される
ように、リング１３の凸部１３ａにあたって反射される
場合は、反射光は受光部に入射され、センサー９はＯＮ
を検知し、また、図５（ｂ）に示されるように、リング
１３の凸部が形成されていない外周面にあたって反射さ
れる場合は、凸部１３ａとの高低差により、反射光は受
光部９ｂと離れた位置に反射され受光部９ｂには入射さ
れず、センサー９はＯＦＦを検知する。この場合は、セ
ンサー９のＯＮで角度原点が設定される。

【００２７】第３の形態においては、光電センサー９の
投光部９ａから発射される光が、図６（ａ）に示される
ように、リング１４の凹部１４ａが形成されていない外
周面あたって反射される場合は、反射光は受光部９ｂに
入射され、センサー９はＯＮを検知し、また、図６
（ｂ）に示されるように、リング１４に形成される凹部
１４ａに反射される場合は、リング１４の外周面との高
低差により、反射光はセンサー９とは別の方向に反射さ
れ、受光部９ｂには入射されない。この場合は、センサ
ー９のＯＦＦで角度原点が設定される。

【００２８】さらに、検出発信部としての光センサーを
磁気センサーに変更することもできる。磁気センサーと
しては、例えば近接スイッチを用いることができ、金属
片を近接スイッチに近づけたり、離れるようにしてＯ
Ｎ、ＯＦＦを検知する。上述の出力軸４やリング１３、
１４は金属で形成されているため、被検出部としてその
まま用いることができる。

【００２９】第１の形態のように、出力軸４に貫通穴４
ａが形成されている場合、回転される出力軸４に対し
て、貫通穴４ａが近接スイッチに近づくと信号が発信さ
れずＯＦＦが検知され、貫通穴４ａが形成されていない
外周面が近接スイッチに近づくとＯＮが検知され、ＯＦ
Ｆが検知された時に、角度原点を設定すればよい。

【００３０】また、第２の形態のように、凸部１３ａが
形成されたリング１３を配設する場合、凸部１３ａが近
接スイッチに近づくとＯＮが検知され、凸部１３ａが離
れるとＯＦＦが検知される。この場合は、ＯＮが検知さ
れた時に角度原点を設定すればよい。

【００３１】さらに、第３の形態のように、凹部１４ａ
が形成されたリング１４を配設する場合、凹部１４ａが
形成されていない外周面が近接スイッチに近づくと、近
接スイッチはＯＮを検知し、凹部１４ａが近接スイッチ
に近づくと、近接スイッチはＯＦＦを検知する。この場
合は、ＯＦＦが検知された時に角度接点を設定すればよ
い。

【００３２】なお、リング１３における凸部１３ａとリ
ング１３の外周面との高低差、または、リング１４にお
ける凹部１４ａとリング１３の外周面との高低差は、大
きければ大きいほど検知する精度が向上される。

【００３３】また、凸部１３ａ、凹部１４ａは、それぞ
れ１個でもよく２個以上形成されていてもよい。

【００３４】第２の形態及び第３の形態におけるナット
ランナー１の作動は、第１の形態と同様であるので省略
する。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、本発明のナットランナ
ー出力軸原点検出装置は、ナットランナーの出力軸に向
かって発信可能な検出手段と、前記出力軸の前記検出手
段に対向する位置に配設される被検出手段とを備えてい
る。そして、前記検出手段が前記被検出手段を検知する
位置で、前記出力軸の角度原点が設定されるように構成
するため、出力軸の角度原点を極めて容易に検出するこ
とができるとともに、角度原点を再設定する必要がな
い。

【００３６】また、前記被検出手段が、前記出力軸に形
成される貫通穴であれば、部品を少なくすることがで
き、廉価なコストで製作できる。

【００３７】さらに、被検出手段が、リング体に形成さ
れる凸部または凹部であり、検出手段が光センサーまた
は磁気センサーであれば、確実にしかも容易に角度原点
を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による出力軸原点検
出装置を使用したナットランナーの断面図

【図２】図１におけるI −I 断面図

【図３】図１におけるソケットとボルトの位置関係を示
す図

【図４】第１の形態の出力軸原点検出装置を示す図

【図５】第２の形態の出力軸原点検出装置を示す図

【図６】第３の形態の出力軸原点検出装置を示す図

【符号の説明】

１…ナットランナー ２…主モータ ３…減速機 ４…出力軸 ４ａ…貫通穴（被検出手段） ５…ソケット ９…光電センサー（検出手段） １３、１４…リング（リング体） １３ａ…凸部（被検出手段） １４ａ…凹部（被検出手段）

フロントページの続き (72)発明者 石崎 明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータ、減速機を備え、前記減速機に配
   設される出力軸の先端に、ボルトの頭部またはナットが
   挿入される口部を有するソケットが配設され、前記出力
   軸を所定角度回転させることによって、ボルトまたはナ
   ットをワークに締め付けるように構成されるナットラン
   ナーにおける出力軸原点検出装置であって、 前記出力軸に向かって発信可能な検出手段と、前記出力
   軸の前記検出手段に対向する位置に配設される被検出手
   段とを有し、 前記検出手段が前記被検出手段を検知する位置で、前記
   出力軸の角度原点が設定されることを特徴とするナット
   ランナーにおける出力軸原点検出装置。
2. 【請求項２】 前記被検出手段が、前記出力軸の軸方向
   に直交する方向に形成される貫通穴であることを特徴と
   する請求項１記載のナットランナーにおける出力軸原点
   検出装置。
3. 【請求項３】 前記被検出手段が、前記出力軸の外周面
   に配設されるリング体の凸部であることを特徴とする請
   求項１記載のナットランナーにおける出力軸原点検出装
   置。
4. 【請求項４】 前記被検出手段が、前記出力軸の外周面
   に配設されるリング体の凹部であることを特徴とする請
   求項１記載のナットランナーにおける出力軸原点検出装
   置。
5. 【請求項５】 前記検出手段が、光センサーであること
   を特徴とする請求項１，２，３または４記載のナットラ
   ンナーにおける出力軸原点検出装置。
6. 【請求項６】 前記検出手段が、磁気センサーであるこ
   とを特徴とする請求項１，２，３または４記載のナット
   ランナーにおける出力軸原点検出装置。