JPS62166931A - 自動ねじ締め機 - 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、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イ償月−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、ねじ締付もプトルクを制御りる場合には、回転
駆動源ににリ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１−ルクを適当な検出手段を用いて
検出し、この検出１直が設定１直に達すれば、回転駆動
源を停止させる装置が一般的である。この装置では、ね
じ締付（ノトルクの設定値が低い場合には、ねじ締め完
了時に回転駆動部の持つ慣性の影響により締イ」リトル
クが設定値を越え、締付【プトルクでねじを正確に締付
けることができず、低い設定締付【）１〜ルクであって
もねじを正確に締付【ブ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、特願昭６０−１１２
６４６号の自動ねじ締め機が開発されている。この自動
ねじ締め機は、第６図に示すように回転駆動源の駆動軸
の回転を差動遊星数構２０の入力円板２１に伝達するよ
うに構成し、この入力円板２１の軸心を囲みかつその外
周に摩擦係合して回転づる複数個の遊星コーン２３が配
置されている。この遊星コーン２３はその裏面に平坦面
２３ｂでなる伝動面を有し、この伝動面に前記入力円板
２１と同心上で回転するカムディスク２４が摩１察係合
し、前記入力円板２１の回転がカムディスク２４の回転
として取出されるように構成さ°れている。

さらに、前記遊星コーン２３の円錐面２３ｃには摩擦係
合して回動する変速リング２５が配置されており、この
変速リング２５は一端が固定されたピアノ線５１により
保持されてピアノ線５１の撓みにともなって変速リング
２５を前記円錐面２３ｃに沿って回動させてその１傘家
係合位置が変更自在に構成されている。また、前記カム
ディスク２４にはドライバビット（図示せず）が一体に
回転するように連結されており、回転駆動源の回転をド
ライバビットに加わる締付はトルクに応じて無段階に減
速し、前記ピアノ線５１の捩れ方向の弾性力により規定
されるｌ−ルクに達すると、ドライバビットの回転を零
にするように構成されている。

発明が解決しようとする問題点 上記自動ねじ締め機では、ねじがワークに着座するまで
は高速でねじを締付けることができる。

その後は、ドライバビットに加わる負荷に応じて生じる
反力が変速リングを回動させてピアノ線を傾斜させる関
係で、変速リングがその軸線方向に移動し、回転駆動源
の回転数がドライバビットを零回転に至らせるまで連続
かつ急激に減速されてドライバビットに伝達され、ねじ
が締付けられる。

そのため、回転駆動部の持つ慣性の影響を受けることな
く、迅速かつ正確に設定締付け１ヘルクでねじを締付け
ることができるが、設定締付け１−ルクは変速リング２
５の回動にともなってピアノ線５１に生じる捩れにＪ：
る弾性力により規制され、しかもその調整もピアノ線５
１の長さを変更してその捩れωを調整する以外に方法が
ないため、その設定範囲が極めて僅かとなるばかりか、
ねじ締付けａ４には必ず所定回変速リングが回動する関
係で、ピアノ線に大きな応力が発生してその変形による
応力分だ（プで、ピアノ線５１が疲労破壊してしまうこ
ととなり、まったく実用に供さない等の欠点が生じてい
る。

問題点を解決するための手段 本発明は上記欠点の除去を目的と覆るもので、トライバ
本体の一端に回転駆動源を固定し、その駆動軸の回転を
受りて回転するＪ：うに入力円板を配置している。

前記入力円板の軸心を囲む円周上には、所定間隔をおい
て複数個の遊星」−ンか配置されてｉ１３す、この遊星
コーンには伝動面として円錐面とその裏面の平坦面とこ
れに隣接□して位置する凹断面形の円周）７４とが形成
されている。また、前記円周溝には前記入力円板が、前
記平坦面には前記入力円板と同心上で回転するカムディ
スクが摩１＝係合するように配置されており、しかもこ
のカムディスクにはこれと一体に回転するようにドライ
バビットが連結されている。

一方、前記遊星」−ンの外周にはその円多ＩＥ面に摩１
察係合して回動可能にかつこれに沿って移動刃るように
変速リングが配置されてａ３す、この変速リングはばね
により高速側に位置づるように付勢されている。しかも
、この変速リングに１は一端が回動自在に取付ｃノられ
たアームの他端が回動自在に係止されており、変速リン
グの高速側への移動量がｆｌ；ＩＩ限されるにうに構成
されている。また、この変速リングは前記ドライバビッ
トの負荷に応じた反力により回転してその軸心方向に移
動せられ、前記カムディスクを１高速から低速回転に無
段階に切換え、カムディスクおよびドライバビットに前
記入力円板の回転を伝達するように構成されている。

作用 上記自動ねじ締め機では、回転駆動源の回転を受けて入
力円板が回転するにともなって、入力円板に摩１察係合
りる遊星コーンがその位置で自転し遊星コーンの回転が
カムディスクに伝達される。

このカムディスクは変速リングが遊星コーンの円錐面に
摩１寮係合する位置により決まる減速比で回転数を減速
しながら回転し、その回転がこれと一体に回転するドラ
イバビットに伝達きれる。ドライバどツ１〜がねじを締
付【プ、ドライバビットに負Ｍｌヘルクが加わると、そ
の負荷に応じた反力が変速リングに加わり、変速リング
がドライバじツ１〜と逆方向に回動する。この変速リン
グの回動に応じてアームは傾斜りるが、アームは変速リ
ングに対して回動するので、捩れが生じることなくアー
ムが傾斜し、変速リングの摩擦係合位置が遊星コーンの
円錐面の大径側に移動する。この変速リングの移動口は
ばねにより規制されているため、回転トルクにより変速
リングに生じるばねへの押圧力とばねの撓みにより生じ
る弾性力とが均衡する位置まで移動してその位置で停止
Ｊる。従って、ドライバビットは徐々に低速高１〜ルク
でねじを締付りるが、ねじが着座して急激にドライバビ
ット、　　に加わる負荷が大きくなると、その負荷に応
じた反力により変速リングが回動して変速リングが急激
に円錐面の縁部近くまで移動し、ドライバビットは入力
円板が回転しているにもかかわらず、高トルクに保持さ
れた状態で零回転となり、ねじ締めを完了する。

実施例 以下、実施例を図面について説明する。第１図および第
２図において、１は自動ねじ締め機であり、シリンダ７
の作動により昇降するドライバ取付台８およびこれと所
定間隔をおいて一体に移動自在にかつ相対移動自在なチ
ャック台１０を有している。また、前記ドライバ取付台
８の上部にはドライバユニツｌ〜１２が固定されており
、このドライバユニツ１〜１２は連接機構１３を介して
ドライバビット１４を回転させるように構成されている
。一方、前記チャック台１０にはチャックユニット１５
が固定されており、前記ドライバビット１４がこのチャ
ックユニツ１〜１５内を挿通し、チャック爪１５ａに保
持されたねじ（図示せず）を所定位置に螺入するように
構成されている。

前記、ドライバユニツ１〜１２は、ドライバ本体１８を
有し、その一端には回転駆動源のモータ１９が、またそ
の他端にはドライバ取付台８に固定された内筒部１７が
固定されている。前記モーｔ１１９の駆動軸１９ａには
自動変速機８なり差動遊星機１＋ｊｌ＋　２０の入力円
板２１が連結されている。また、前記入力円板２１の軸
心を囲む円周上には複数個の遊星コーン２３がコーン保
持具２２により所定間隔をｄ３いてｈりそめ軸心を傾斜
して配置されている。この″ｔｉ星コーン２３は伝動面
として円錐面２３ｃとその力面の平坦面２３ｂとこれに
隣接して位置づる間断面形の円周溝２３ａとを有し、前
記円周？Ｒ４２３ａには前記人力円板２１が、また前記
平坦面２３ｂには前記入ツノ円板２１と同心上で回転す
るカムディスク２４が摩１ン係合するように配置されて
いる。しかも、このカムディスク２４には′ｆ１星コー
ン２３を押圧する２圧はＪ？４２７を介して一体に回転
Ｊる連接軸２８が連結８れてｄ３す、この連接軸２８は
前記内筒部１７に回転自在に保持されている。しかも、
この連接軸２８には緩衝は（Ｍ　２９が連結されてＪ３
す、この緩征ｉ機横２９には前記連接機構１３を介して
前記ドライバビット１４が連結されている。

一方、前記遊星コーン２３の外周にはその円１１１面に
摩擦係合して回動可能にかつこれに治ってその軸心方向
に移動するように変速リング２５か配置されている。ま
た、この変速リング２５の下端には軸受を介して軸受台
３０が取付りられてｄ３す、この軸受台３０ｈ）後記す
るばね３１の弾゛１（［力を受Ｃプるように（苦成さ−
れている。前記変速リング２５は前記ぽね３１により高
速側に位置するように付勢されて６３す、しかもこの変
速リング２５にはアーム３２の一端が回動自在に係止さ
れＣいる。また、このアーム３２の他端は前記内筒ｒ、
ｒＳ１７に固定された固定リング３３に回動自在に係止
されており、このアーム３２が変速リング２５の高速側
への移動♀を制限づるにうに構成されている。前記アー
ム３２は変速リング２５に加わるドライバビット１４の
負荷に応じた反力により傾斜せられるので、変速リング
２５はその軸心方向に移動し、前記円錐面２３ｃと変速
リング２５との摩１寮係合位首が変わり、これによって
カムディスク２４の回転数が減速比の連続的な変更によ
って減少するように構成されている。また、前記変速リ
ング２５の摩に係合位置が第３図に示ず位ｚ　（ａ；　
ｂ＝ｃ：ｄをほぼ満足する位置）に達した時、カムディ
スク２４は零回転となるように構成されている。

一方、前記内筒部１７の外周には１−ルク調整スリーブ
３６が同動自在に配置されており、このトルク調整スリ
ーブ３６の下端にはばね座部３６ａおにび鍔部３６ｂが
形成されている。前記ばね座部３６ａには前記連接軸２
８を囲むようにばね３１が配置されており、このばね３
１は変速リング２５を高速側に付勢するように構成され
ている。また、前記鍔部３６ｂには前記内筒部１７の底
部にその位置で回転自在に保持された調整ポル１〜３７
が螺合するように構成されている。さらに、この調整ボ
ルト３７の駆動部は前記ドライバ取付台８の切欠穴８ａ
内に露出して位置し、第５図に示すようにこの調整ボル
トを調整して（ヘルク調整スリーブ３６の高さ位置を変
えて、ばねの予圧を変え、ばね３１が所定Ｈ撓んだ旧の
弾性力を任意に選択し、幅広い締付けトルクに対応でき
るように構成されている。

さらに、前記駆動軸１９ａおよび連接軸２８の周囲には
オイルシール機構が配置されており、ドライバ本体１８
と内筒部１７との間にオイルが充填され、差動遊星機構
２０の摩耗が防止されるように構成されている。

上記自動ねじ締め機において、第４図（ａ）に示づよう
にモータ１９が回転すると、その回転は入力円板２１か
ら遊星コーン２３を介してカムディスク２４に伝達され
、変速リング２５が遊星コーン２３の円錐面２３ｃと摩
擦係合する位置により決まる減速比で減速されてドライ
バビット１４に伝達される。この状態で、ドライバビッ
ト１〜１２がシリンダ７の作動により下降し、ドライバ
ビット１４がチャック爪１５ａ内のねじに嵌合してこれ
をワーク（図示せず）に締付ける。

ねじの締付は時、ドライバピッｌ〜１４に負荷１〜ルク
が加わると、変速リング２５にその負荷に応じた反力ト
ルクが加わり、ドライバピッ１−１４の回転方向と逆方
向に変速リングが回動する。変速リング２５が回動する
と、アーム３２が変速リング２５ｉ１５よび固定リング
３３それぞれに対して回転しながら傾斜せられ、このア
ーム３２の傾斜により変速リング２５が遊星コーン２３
の円錐面２３ｃに沿って下降する。

そのため、変速リング２５と円Ｗｆｋ面２３ｃとの摩１
察係合位［δが変り、変速リング２５に加わる回転１〜
ルクによるばね３１への押圧力とばね３１の撓みによる
弾性力とが均衡する摩１察係合位置で変速リング２５の
動きが停止する。

ざらに、締付【プトルクが大きくなると、上記変速リン
グ２５の移動が連続して行われ、その減速比がどんどん
大きくなる。前記ねじがワークに着座するにともなって
、締付けトルクか急激に大きくなり、第４図（ｂ）に示
すように前記変速リング２５が急速に移動して、前記円
錐面２３ｃの縁部に達すると、入力円板２１が回転する
にもかかわらずカムディスク２４は零回転となり、ドラ
イバビット１４は第７図に示す特性曲線で示されるスト
ールトルクに相当する所定の締付り１〜ルクに保持され
た状態で停止し、ねじ締めを終了する。

ねじ締め完了後、シリンダ７を復帰させてドライバユニ
ット１２を上昇させる場合には、ねじ締め完了時に、ド
ライバビット１４とねじとが食付いている関係で、モー
タ１９を僅かに逆回転さばて、ドライバピッ１−１４と
ねじとの食付きを解いて後、シリンダ７を復帰さ一Ｕ、
次回の作業に備える。

尚、実施例では差動′ｔｉ星（幾横とドライバビットと
をクラッチｆｊ！Ａ構を介さずに連結しているか、設定
締付け１〜ルクが小さい場合には、クラッチ機構を介し
て差動５Ｖｌ星機構とドライバビットとを連結してもよ
い。

発明の詳細 な説明したように本発明はモータの回転を遊星コーンを
有する差動遊尾機）黄よりなる自動変速機を介してドラ
イバビットに伝達するように構成しているため、締付は
トルクによるドライバビットの回転数の低下分に応じて
モータの減速比を連続的に大きくすることができ、所望
締付はトルクに達すると、モータの回転にかかわらず、
ドライバビットを零回転とすることができ、ねじ締め完
了時にドライバビットの慣性の影響をまったく受けるこ
とがなく、極めて精度の高い締付けが可能となる等の利
点がある。また、本発明は遊星コーンの円錐面に摩擦係
合するように配置された変速リングをばねにより高速側
に付勢するとともに、その１ｆ擦係合位置の高速側の最
大値を変速リングに回動自在に係止されたアームにより
規制するように構成しているため、変速リングの回動を
ばねの軸方向の撓みによる弾性力により規制でき、その
ばねの予圧の変更のみで、幅広い締付はトルクの設定が
可能となるばかりか、ねじ締め機が繰返し使用され、変
速リングが回動復帰を繰返しても、アームは傾斜するの
みでアーム自体に捩れ等が生じることがなく、また、ア
ームの長さを調整する必要もないので、その破損は皆無
となり、ねじ締め機の寿命を著しく伸長し、しかもねじ
締め機の小形化も計ることができる等の利点がおる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部拡大断面図、第２図は本発明の全
体説明図、第３図は本発明に係わる差動遊星機構の作動
状態を示ず要部断面図、第４図は本発明の詳細な説明図
、第５図は本発明の締付け１〜ルクを調整した状態を示
す要部断面図、第６図は従来例の要部断面図、第７図は
本発明に係わる自動変速機の出力軸のトルク−回転数特
性曲線図である。 １　自動ねじ締め機、 ７　シリンダ、 ８　ドライバ取付台、　　８ａ　　切欠穴、１０　　チ
ャック台、　　　　　１２　　ドライバビット１〜．１
３　　連接Ｉａ横、 １４　　ドライバビット、　１５　　チャックユニツ１
〜．１５ａヂヤツク爪、　　　　１７　　内筒部、１８
　　ドライバ本体、　　　　１９　　・し−タ、１９ａ
駆動軸、　　　　　　２ｏ　　差動遊星機構、２１　　
人力円板、　　　　　２２　　コーン保持具、２３　　
遊星コーン、　　　　２３ａ円周満、２３ｂ平坦面、　
　　　　　２３ａ円錐面、２４　　カムディスク、　　
　２５　　変速リング、２７　　調圧ｉａ椙、　　　　
　２８　　連接軸、２９　　緩衝機構、　　　　　３ｏ
　　軸受台、３１　　ばね、　　　　　　　　３２　　
アーム、３３　　固定リング、 ３６１−ルク調整スリーブ、３６ａばね座部、３６ｂ鍔
部、　　　　　　　３７　　調整ポル１〜．５１　　ピ
アノ線、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ドライバ本体１８の一端に回転駆動源を固定し、その駆
   動軸１９ａの回転を受けて回転するように入力円板２１
   を配置するとともに、 前記入力円板２１の軸心を囲む円周上に所定間隔をおい
   て複数個の遊星コーン２３を配置し、この遊星コーン２
   ３に伝動面として円錐面２３ｃとその裏面の平坦面２３
   ｂとこれに隣接して位置する凹断面形の円周溝２３ａと
   を形成し、その円周溝２３ａに入力円板２１を、平坦面
   ２３ｂに前記入力円板２１と同心上で回転するカムディ
   スク２４を摩擦係合させ、しかもこのカムディスク２４
   にこれと一体に回転するようにドライバビット１４を連
   結する一方、 前記円錐面２３ｃに摩擦係合して回動可能にかつこれに
   沿って移動するように変速リング２５を配置し、この変
   速リング２５をばね３１により高速側に位置するように
   付勢し、しかもこの変速リング２５に一端が回動自在に
   取付けられたアーム３２の他端を回動自在に係止して変
   速リング２５の高速側への移動量を制限するように構成
   し、この変速リング２５の移動により前記カムディスク
   ２４を高速から低速回転に無段階に減速し、カムディス
   ク２４およびドライバビット１４に前記入力円板２１の
   回転を伝達するように構成したことを特徴とする自動ね
   じ締め機。