JPS61117030A - フアスナ部品の締結制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は頭部と脚部とからなるねじ、ボルト等のファス
ナ部品を締結する機械において、ワークに締結するファ
スナ部品の締結トルクを常時あらかじめ設定された適正
締結トルクにＲ１１１２１１する制御装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来からこのようなねじ、ボルト等のファスナ部品を締
結する機械にはモータからの回転動力をあらかじめ設定
した適正締結トルクに達すると、それ以上は締結トルク
が７７スナ部品に作用しないようにこの動力を遮断する
クラッチ手段が配置されている。このクラッチ手段には
、第６図に示すようなものがあり、１２０は入力軸であ
る。この入力軸１２０にはスリーブ１２３を嵌合して、
ガイドボール１２３ｂ及び長溝１２０ａを介して前後摺
動自在に相互結合するとともに、スリーブ１２３の後面
と入力軸１２０に螺結したナツト１２１の前面との間に
ばね１２７を介在させて、常時このスリーブ１２３を前
方へ加圧するごとく働かせである。スリーブ１２３の前
面には斜面つきのクラッチ爪１２３ａを形成し、かつこ
のクラッチ爪１２３ａは、入力軸１２０の端部鍔部によ
り支持され、該軸１２０に嵌着したリング１２４の同じ
斜面つきのクラッチ爪１２４ａに常時噛合っている。こ
のリング１２４の前面には斜面なしのクラッチ爪１２４
ｂを形成し、このクラッチ爪１２４ｂは端部にビット１
５２を装着したドライブ軸１２６の後面に形成した同じ
斜面なしのクラッチ爪１２６ａに噛合うことができるよ
うになっている。クラッチ爪１２４ｂ、　１２６ａの噛
合いは上記各構成部品が下降し、ビット１５２の先端に
嵌合しているねじ（図示せず）がワーク（図示せず）に
当接してそれ以上はドライブ軸１２６が下降することが
できないにもかかわらず、他の構成部品は今少し下降す
ることにより、支持台１０３から浮き上がってリング１
２４とドライブ軸１２６とが相対的に接近することに基
づき行われる。従って常時はこれらクラッチ爪１２４ｂ
１１２６ａは噛合っていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなりラッチ手段を使用して部品の締結を行った
場合、ファスナ部品締結開始から締結終了まで、ビット
に加わる回転は常時同じであるため、例えば、ビットの
回転を高速にして締結作業時間の短縮を計ろうとすると
、締結作業終了時の慣性力の影響及びあらかじめタイマ
などにより設定された締結ｖｒ間内に生じるハンマリン
グにより、締結トルクのばらつきが大きくなり、高精度
の締結作業が得られない。またこれとは逆に高精度の締
結作業を必要とする場合、ビットは低速回転が必要であ
るから締結作業時間が長くかかり、作業時間の短縮がで
きない。更に、最近ではファスナ部品の締結作業開始時
には高速で、締結作業終了時には低速でビットを回転さ
せるようにしたものも使用さ°れているが、この場合は
高速用と低速用の夫々独立した駆動源が必要であり、そ
のため、機械全体が大きくなるとともに高価になる等の
問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこのような問題を解決するとともに適正締結ト
ルクが常に確実に得られることを目的として発明された
ものであり、モータ９にモータ９からの回転動力を高速
及び低速の２系統に分岐する減速手段を直結し、この減
速手段の一方の高速回転系統に前記減速手段からの動力
を通断するクラッチ手段を連結し、このクラッチ手段と
同一中心線上に７７スナ部品を締結するビット５２が推
力を受けると前記クラッチ手段から回転動力が伝達され
るドライブ軸２６を配置し、更に、前記減速手段の他方
の低速回転系統にこれと一体回転可能で前記クラッチ手
段に一方向への回転時には噛合い可能で他方向への回転
時には噛合わない一方向クラッチ４１を有する回転伝達
部材４０を配置したものである。

〔作用〕

七−夕９の回転により減速手段を介して高速回転系統及
び低速回転系統の第１出力軸１３及び第２出力軸１６が
夫々回転される。この第１出力軸１３の回転はクラッチ
手段に伝達され、ファスナ部品を締結するビット５２に
このファスナ部品がワーク５１に当接することにより、
推力が加わる。これによりクラッチ手段が相互に噛合い
、この高速回転がビット５２に伝達されてファスナ部品
はワーク５１に締結される。このようにして、ファスナ
部品の頭部座面がワーク５１に着座すると、クラッチ手
段が作用し、回転が遮断される。

これと同時に前記低速回転系統の第２出力軸１６からの
動力がクラッチ手段に一方向クラッチ４１を介して伝達
されるからビット５２は引続き低速締結作業をファスナ
部品に加え、あらかじめ設定されたモータ９の出力がこ
のファスナ部品の適正締結トルクに一致すると、モータ
９が停止し、締結作業が完了するものである。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図乃至第５図に基づき説明
する。

第２図は定置式自動ねじ締め機を示しており、１は支柱
である。この支柱１にはねじ締めユニットＡを支持する
固定板２が固定されている。

この固定板２の上部には先端に支持台３を取付けて伸縮
動作するピストンシリンダ４が固定されており、この支
持台３の下方にはキャッチャ台５が所定間隔を設けて配
置されている。このキャッチャ台５は前記支持台３との
間で常時はこの所定間隔を保ち、支持台３とキャッチャ
台５が所定位置まで下降りると、キャッチャ台５が下降
を停止するように構成されている。このキャッチャ台５
にはねじ締め作業サイクル毎にねじ供給装置（図示せず
）から１個づつ供給されるねじを保持するキャッチャ６
が取付けられ゛　ている。このキャッチャ６にはこれに
保持されたねじをワークに締結するよう作用するビット
が回転かつ往復動自在に貫挿してあり、このビットは前
記支持台３に固定されたドライバ部７に連結された回転
軸系８に連動連結されている。

このドライバ部７は第１図に示すように、モータ９、減
速手段、クラッチ手段とから構成されて８５す、モータ
９の回転軸９ａには減速手段を構成する第１太陽歯車１
０が固定されている。この第１太陽歯車１０の周囲には
自転しながらこの回りを公転する第１遊星歯車１１が、
下方に配置した支持部材１２に回転自在に軸支されてい
る。

この支持部材１２は前記モータ９と同一中心を有して高
速回転を伝達する高速回転系統を構成している第１出力
軸１３に固定してあり、この第１出力軸１３には第２太
陽歯車１４が形成されている。

この第２太陽歯車１４の周囲には第２′ｆｉ星歯車１５
がこの第１出力軸１３に対して回転自在に設けられかつ
前記高速回転系統より低速回転する低速回転系統を構成
する第２出力軸１６に回転自在に軸支されている。この
第２出力軸１６は前記第１、第２遊星歯車１１．１５の
周囲に配置されてこれと噛合う内歯歯車１１を固定した
外筒１８に回転自在に支持されている。

前記高速回転系統の第１出力軸１３の先端はクラッチ手
段の入力軸２０に一体回転可能に嵌合しており、この入
力軸２０にはナツト２１が螺結され、このナツト２１の
座面にはこれに対して回転自在な円板２２が配置されて
いる。この入力軸２０には先端に斜面なしクラッチ爪が
形成されかつがイドボール２３ｂ及び長溝２３ｃを介し
て入力軸２０に沿い摺動自在であるとともに入力軸２０
と一体回転可能なりラッチスリーブ２３が取付けられて
いる。このクラッチスリーブ２３の前方には前記クラッ
チ爪と噛合う斜面なしクラッチ爪を後部に形成し、前部
に斜面つきクラッチ爪を夫々形成したクラッチリング２
４が入ノＪ軸２０に対して回転かつ軸方向に摺動自在に
設けられている。

またこのクラッチリング２４の前方には前記斜面つきク
ラッチ爪と噛合う斜面つきクラッチ爪を後部に形成し、
前部に斜面なしクラッチ爪を形成したクラッチブロック
２５が回転自在にかつ前方への扱は止めを施して入力軸
２０に係止されている。このクラッチブロック２５の前
方には前記斜面なしクラッチ爪に噛合う斜面なしクラッ
チ爪を後部に形成したドライブ軸２６が前記支持台３に
回転かつ軸方向に摺動自在に支持されている。前記円板
２２とクラッチリング２４の後端との間には第１クラッ
チばね２７が配置され、この第１クラッチばね２γはこ
のクラッチリング２４を常時前方へ加圧している。また
入力軸２０には前記クラッチスリーブ２３を常時前方へ
加圧する第２クラッチばね２８を係止するばね受２９が
取付けられている。この入力軸２０の中心線上には段付
き孔３０が穿設してあり、この段付き孔３０には後方に
向って前記第１出力軸１３、回転＠９ａを貫通し、先端
がモータ９の後方へ突出しているスピンドル３１を形成
したロッド３２が軸方向に摺動自在に挿入されている。

このスピンドル３１はロッド３２が後退することにより
モータ９の後部に取付けられたセンサ３３に作用し、モ
ータ９に電気信号を与えるようにしたものである。この
ロッド３２の後部と段付き孔３０の肩部との間の前記ス
ピンドル３１にはこのロッド３２を前方へ加圧する第１
０ツドばね３４が巻設してあり、このロッド３２の先端
と前記段付き孔３０の先端に挿入されて　　　　、＋　
＋いる前記ドライブ軸２６のガイド部２６ａとの間には
常時、即ち、クラッチブロック２５とドライブ軸２６の
斜面なしクラッチ爪が噛合っていない状態の時に自由長
を有する第２０ツドばね３５が貫挿されている。前記第
１０ツドばね３４と第２０ツドばね３５はドライブ軸２
６とクラッチブロック２５のクラッチ爪が噛合って前記
入力軸２０に形成した小孔２０ａに保持された前記法３
６がロッド３２の係合を解除した状態においては、第２
０ツドばね３５が第１０ツドばね３４に抗してロッド３
２を後退させ、ドライブ軸２６が前進した状態において
は、前記第１０ツドばね３４がロッド３２を前進させる
関係を有している。また前記ロッド３２には前記法３６
を支持する支持溝３２ａが形成してあり、前記クラッチ
スリーブ２３の内面にもこの球３６が嵌入する環状溝２
３ａが形成されており、常時は球３６が支持溝３２ａに
嵌り、クラッチスリーブ２３が後退し、ロッド３２が後
退すると、球３６が環状溝２３ａｌ、：する構成１であ
る。

更に、前記第２出力軸１６には円筒状の回転伝達部材４
０が前記第２出力軸１６と一体低速回転可能に固定して
あり、この回転伝達部材４ｏの前部の内面には前記クラ
ッチブロック２５との間で一方向への回転時には噛合い
、他方向への回転時には噛合わない一方向クラッチ４１
が配置されている。この回転伝達部材４０はこの周囲に
外挿されるとともに前記外筒１８を固定したカバー４２
で回転自在に支持されており、このカバー４２は前記支
持台３に固定されている。

次にこの実施例の動作を説明する。キＩ２ツチ？６にね
じ５０が保持された後、ピストンシリンダ４が伸長し、
キャッチ１１台５と支持台３は共に一体となって前進す
る。このように前進してキャッチャ６の先端がワーク５
１に当接する直前でキャッチャ台５は前進を停止するが
、支持台３は引続き前進するため、ビット５２はねじ５
０の頭部に係合し、ねじ５０は第３図に示すように、ワ
ーク５１に加圧され、ドライブ軸２６の後部とクラッチ
ブロック２５の面部のクラッチ爪は互いに噛合う。この
時、既にモータ９は回転しているから第１太陽歯車１０
が回転し、第１遊星歯車１１はこの第７太陽歯車１０の
周囲を自転しながら公転し、これを軸支している支持部
材１２は第１出力軸１３と共に回転し、この回転は高速
回転系統に伝達される。この第１出力軸１３の回転は入
力軸２０を介してクラッチスリーブ２３に伝達され、こ
のクラッチスリーブ２３からクラッチリング２４、クラ
ッチブロック２５を介して前記ドライブ軸２６に伝達さ
れ、ねじ５０はワーク５１に締結される。

一方、前記第１出力軸１３の回転は第２太陽歯車１４に
噛合う第２遊星歯車１５に伝達されるからこの第２Ｍ星
歯車１５は第２太陽歯車１４の周囲を自転しながら公転
し、この第２１２星歯車１５を軸支する第２出力軸１６
は第１出力軸１３を中心に第１出力軸１３の回転より低
速で回転し、低速回転系統に伝達される。この第２出力
軸１６の低速回転は高速回転系統のクラッチ手段の周囲
に配置された回転伝達部材４０を介してこの回転伝達部
材４０とクラッチブロック２５との間の一方向クラッチ
４１へ伝達されるが、前記のように高速回転がドライブ
軸２６に伝達されている間はこの低速回転はクラッチブ
ロック２５に伝達されない。

このようにして第４図に示すように、ワーク５１にねじ
５００座面が着座し、適正締結トルクに達すると、これ
と同時に高速回転されているクラッチリング２４とクラ
ッチブロック２５との間の互いに斜面つきクラッチ爪は
これら斜面で互いに滑るため、クラッチリング２４とク
ラッチスリーブ２３とは一体となって第１クラッチばね
２７、第２クラッチクラッチばね２８に抗して後方へ移
動する。このようにクラッチスリーブ２３が後方へ移動
すると、このクラッチスリーブ２３の内面に形成された
環状溝２３ａが入力軸２０の小孔２０ａに保持されてい
る球３６の位置に達するからロッド３２の支持溝３２ａ
に入っていた球３６が第２０ツドばね３５で付勢されて
いるロッド３２の後退により前記環状溝２３ａに入る。

これによりこのクラッチスリーブ２３はクラッチリング
２４が第１クラッチばね２７で加圧されて前進してもこ
の位置で係止されるから第５図に示すように、クラッチ
スリーブ２３とクラッチリング２４との間のクラッチ爪
の噛合いが解除され、高速回転はごット５２に伝達され
ない。このため前記低速回転系統から伝達されている低
速回転が一方向クラッチ４１を介してクラッチブロック
２５に伝達され、入力軸２０に対して回転自在なりラッ
チブロック２５からドライブ軸２６にこの低速回転が伝
達される。そしてビット５２は続いてこの低速回転でね
じ５０をワーク５１に締結し、モータ９の出力とこの締
結トルクとが一致して締結作業が終了する。

この後、ピストンシリンダ４が縮退するから支持台３と
キャッチャ台５とは後退して元の位置へ復帰する。これ
により、ビット５２の推力が解除されてドライブ軸２６
は前進し、ロッド３２は第１０ツドばね３４により第２
０ツドばね３５に抗して前進するから球３６が支持溝３
２ａへ入り、クラッチスリーブ２３の係止が解除される
ので、クラッチスリーブ２３は第２クラッチばね２８に
より前進し、元の状態に復帰する。

〔発明の効果〕

以上説明した実施例から明らかなように、本発明はモー
タ９にこれからの回転動力を高速及び低速の２系統に分
岐する減速手段を直結し、この減速手段の一方の高速回
転系統に前記減速手段からの動力を通断するクラッチ手
段を連結し、このクラッチ手段と同一中心線上にどット
５２を連結しかつファスナ部品を締結するビット５２が
推力を受けると前記クラッチ手段から回転動力が伝達さ
れるドライブ軸２６を配置し、更に、前記減速手段の他
方の低速回転系統にこれと一体回転可能で前記クラッチ
手段に係合可能に設けられた一方向クラッチ４１を有す
る回転伝達部材４０を設けたものである。

このため、ねじ、ボルト等のファスナ部品の締結開始時
にはビットの高速回転によるファスナ部品締結作業がで
き、このファスナ部品の座面がワークに着座すると、前
記高速回転から低速回転にビットの回転が変更できるか
らファスナ部品は常時慣性力の影響を受けることがない
。

このため締結トルクはばらつくことなくワークにあらか
じめ設定された適正締結トルクでの締結が可能となる。

またこのように、締結開始時には高速回転で、ファスナ
部品がワークに着座した後は、低速回転でワークに７７
スナ部品を締結するため、作業時間が短縮されるととも
に効率の良いファスナ部品の締結作業が可能となる。更
に、クラッチ手段はファスナ部品がワークに着座すると
、直ちに高速回転が遮断され、この動作中に再び噛合う
ことがないので、クラッチ手段に衝撃が加わることが皆
無となるからクラッチ手段の寿命が延びるとともに騒音
が発生しない等の特有の効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部を示す断面図、第２図は本発明の
一実施例を示す定置式の自動ねじ締め機の概略正面図、
第３図乃至第５図は本発明の一実施例の定置式の自動ね
じ締め機におけるねじ締め動作を示すもので、第３図は
ねじがワークに当接した状態を示す拡大要部断面図、第
４図はねじがワークに着座した状態を示す第３図の要部
断面図、第５図はねじがワークに締結された状態を示す
第４図と同様の要部断面図、第６図は本発明の従来例を
示す要部断面図である。 Ａはねじ締めユニット、 １は支柱、　　　　　　２は固定板、 ３は支持台、　　　　　　４はピストンシリンダ、５は
キャッチャ台、　　６はギャツチ鬼！、７はドライバ部
、　　　８は回転軸系、９はモータ、　　　　　　９ａ
は回転軸、１０は第１太陽歯車、　　１１は第１遊星歯
車、１２は支持部材、　　　　１３は第１出力軸、１４
は第２太陽歯車、　　１５は第２遊星歯車、１６は第２
出力軸、　　　１１は内歯歯車、１８は外筒、 ２０は入力軸、　　　　　２０ａは小孔、２１はナツト
、　　　　　　２２は円板、２３はクラッチスリーブ、
２３ａは環状溝１．１τ ２３ｂはガイドボール、　２３ｃは長面、２４はクラッ
チリング、　２５はクラッチブロック、２６はドライブ
軸、　　　２６ａはガイド部、２７は第１クラッチばね
、２８は第２クラッチばね、２９はばね受、 ３０は段付き孔、　　　　３１はスピンドル、３２はロ
ッド、　　　　　　３２ａは支持溝、３３はセンサ、　
　　　　　３４は第１０ツドばね、３５は第２０ツドば
ね、　３６は球、 ４０は回転伝達部材、　　４１は一方向クラッチ、４２
はカバー、 ５０はねじ、　　　　　　　５１はワーク、５２はビッ
ト、 特許出願人　　　　　　　日東精工株式会社第２図 第１図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）モータ９に直結されてモータ９からの回転動力を高
   速及び低速の２系統に分岐する減速手段と、 この減速手段の一方の高速回転系統に連結されて前記減
   速手段からの動力を通断するクラッチ手段と、 このクラッチ手段と同一中心線上に配置されてファスナ
   部品を締結するビット５２を連結したドライブ軸２６と
   、 更に、前記減速手段の他方の低速回転系統に配置してこ
   れと一体回転可能で前記クラッチ手段に一方向への回転
   時に噛合い可能な一方向クラッチ４１を有する回転伝達
   部材４０、とから構成されたことを特徴とするファスナ
   部品の締結制御装置。 ２）減速手段は回転軸９ａに固定された第１太陽歯車１
   ０と、この第１太陽歯車１０に噛合いこの周囲を公転す
   る第１遊星歯車１１を回転自在に軸支する支持部材１２
   と、この支持部材１２に固定した第１出力軸１３に形成
   された第２太陽歯車１４と、この第２太陽歯車１４に噛
   合いこの周囲を公転する第２遊星歯車１５を回転自在に
   軸支する第２出力軸１６と、前記第１、第２遊星歯車１
   １、１５に噛合うとともに前記第１、第２太陽歯車１０
   、１４の中心軸と同一中心を有する内歯歯車１７とから
   構成されていることを特徴とする特許請求の範囲１項記
   載のファスナ部品の締結制御装置。 ３）クラッチ手段は前記高速回転系統の回転を伝達する
   入力軸２０に回転自在に取付けて前記ドライブ軸２６と
   の間で回転動力を通断するクラッチ爪を有するクラッチ
   ブロック２５と、前記入力軸２０に回転かつ摺動自在に
   設けられて前記クラッチブロック２５の他端に形成され
   た斜面つきクラッチ爪に対向する位置にこれに噛合い可
   能で斜面つきクラッチ爪を形成したクラッチリング２４
   と、更に前記入力軸２０に沿い摺動自在で前記クラッチ
   リング２４の他端に形成された斜面なしクラッチ爪に噛
   合い可能な斜面なしクラッチ爪を形成したクラッチスリ
   ーブ２３と、前記クラッチリング２４を常時クラッチブ
   ロック２５に加圧する第１クラッチばね２７と、前記ク
   ラッチスリーブ２３を常時クラッチリング２４に押圧す
   る第２クラッチばね２８、とから構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項記載のファスナ部
   品の締結制御装置。