自動ねじ締め機
【課題】高速低トルク駆動および低速高トルク駆動によるねじ締めを１つのモータで実現し、かつねじ締め完了時にドライバビットを逆回転させてねじとの食い付きを解除することが可能な自動ねじ締め機を提供する。
【解決手段】回転駆動源３の駆動に伴って回転する伝達軸４と、この伝達軸４の回転に伴って回転する出力軸１３と、前記伝達軸４に直結して出力軸１３へ回転伝達する高速低トルク伝達系と、前記伝達軸４からの回転を減速手段５を介して出力軸１３へ回転伝達する低速高トルク伝達系と、これら双方の伝達系による差動回転を許容する双方向クラッチ１０と、前記伝達軸４あるいは出力軸１３に所定の負荷トルクが作用すると、高速低トルク伝達系を遮断するトルクリミッタ９とを備える自動ねじ締め機１による。
【解決手段】回転駆動源３の駆動に伴って回転する伝達軸４と、この伝達軸４の回転に伴って回転する出力軸１３と、前記伝達軸４に直結して出力軸１３へ回転伝達する高速低トルク伝達系と、前記伝達軸４からの回転を減速手段５を介して出力軸１３へ回転伝達する低速高トルク伝達系と、これら双方の伝達系による差動回転を許容する双方向クラッチ１０と、前記伝達軸４あるいは出力軸１３に所定の負荷トルクが作用すると、高速低トルク伝達系を遮断するトルクリミッタ９とを備える自動ねじ締め機１による。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ部品を高速低トルクで仮締めした後、低速高トルクで本締めを行う自動ねじ締め機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、上記技術分野に属するねじ締め機としては、特許文献１に示すものがある。このねじ締め機は、高速低トルク用モータと、低速高トルク用モータとを備えており、仮締め段階では、高速低トルク用モータの駆動がドライバビットへ伝達される。そして、ねじ部品が着座してその衝撃トルクが検出されると、低速高トルク用モータの駆動に切り替わり、本締め段階へと移行してねじ締めが完了する。このねじ締め機によれば、ねじ締め時間は短縮されるものの、モータを２個備える構成のため、装置が大型になるばかりか、コスト面においても問題があった。
【０００３】
そこで、上記問題を解決する従来のねじ締め機としては、特許文献２に示すものがある。このねじ締め機に用いるモータは、高速低トルク駆動および低速高トルク駆動が可能であり、かつ正逆転駆動が可能である。また、このねじ締め機の駆動伝達機構としては、入力が減速機を介して出力される駆動経路と、入力が減速機を介させずに出力される駆動経路との２系統で構成されている。そして、伝達経路上に複数の一方向クラッチを配置することにより、モータの正転時には出力が減速機を介さずに高速低トルクが出力される一方、モータの逆転時には出力が減速機を介して低速高トルク駆動が伝達されるように構成されている。この構成により、モータが１個の構成でありながらも、高速低トルクによる仮締めと、低速高トルクによる本締めとを実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−００６５６０号公報
【特許文献２】特開２００８−１１４３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２に示すねじ締め機では、モータの正逆転駆動により、高速低トルク駆動および高速低トルク駆動を切り替えている。このため、ねじ締め完了時に、ドライバビットを逆転させることができず、ドライバビットとねじ部品との食付きを解除することができない。また、複数の一方向クラッチを用いる構成のため、部品点数が多くなり、コスト面においても問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の部品供給装置は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、回転駆動源の駆動に伴って回転する伝達軸と、この伝達軸の回転に伴って回転する出力軸と、前記伝達軸に直結して出力軸へ回転伝達する高速低トルク伝達系と、前記伝達軸からの回転を減速手段を介して出力軸へ回転伝達する低速高トルク伝達系と、これら双方の伝達系による差動回転を許容する回転伝達手段と、前記伝達軸あるいは出力軸に所定の負荷トルクが作用すると、高速低トルク伝達系を遮断する切り替え手段とを備える。
【０００７】
また、前記回転伝達手段が、双方向クラッチであることが望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の自動ねじ締め機においては、高速低トルク伝達系および低速高トルク伝達系の双方による差動回転を許容する回転伝達手段を備えている。これにより、一方向クラッチを複数用いなくても、高速低トルク伝達系および低速高トルク伝達系の２系統を構成することができる。そのため、部品点数が少なくなり、経済的に安価で、かつ小型の自動ねじ締め機を提供することができる。しかも、高速低トルク駆動から低速高トルク駆動への切り替えの際、逆転駆動が不要となる。そのため、モータを逆転駆動させてドライバビットを逆転方向へ回転させることが可能となり、ねじ締め完了時に食い付きを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の自動ねじ締め機を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、１は自動ねじ締め機であり、ハウジング２に取り付けられた回転駆動源の一例であるサーボモータ３（以下、単にモータという）を有している。このモータ３の駆動軸３ａには、伝達軸４が連結されており、駆動軸３ａの回転に伴って回転するよう構成されている。
【００１１】
前記伝達軸４の先端の周囲には、減速手段の一例である遊星歯車機構５が配置されている。そこで、伝達軸４の先端部分にはその周面に外歯が形成されており、すなわち太陽歯車６が形成されている。また、この太陽歯車６を中心にしてその周囲には複数の遊星歯車７が噛合させてあり、内歯が形成された内歯歯車８に噛合して公転するよう構成されている。
【００１２】
前記伝達軸４の先端は遊星歯車７の回転底面から突出しており、ここには切り替え手段の一例であるトルクリミッタ９が連結してある。また、このトルクリミッタ９には双方向クラッチ１０の入力軸１１が接続されている。さらに、この双方向クラッチ１０の出力軸１２には、ドライバビット（図示せず）を先端に備える出力軸１３が連結されている。このように、双方向クラッチ１０の入力軸１１が伝達軸４に直結して回転駆動を伝達する構成により、高速低トルク系を成している。
【００１３】
一方、前記遊星歯車７には、この公転運動に伴い回転するよう遊星キャリア１４が取り付けられている。この遊星キャリア１４は、円筒を成しており、前記トルクリミッタ９を内包するようにして、前記双方向クラッチ１０の外輪１５に接続されている。このように、双方向クラッチ１０の外輪１５が遊星歯車機構５を介して伝達軸４に連結して回転駆動を伝達する構成により、低速高トルク系を成している。
【００１４】
前記双方向クラッチ１０は、図１および図２に示すように、既に公知のものであり、入力側である入力軸１１および外輪１５からの双方向の回転が従動側である出力軸１２へ伝達され、出力側からの回転は入力側へ伝達されないよう構成されている。すなわち、入力軸からの高速低トルク回転及び外輪からの低速高トルク回転の双方の差動回転を許容して出力するよう構成されている。
【００１５】
前記トルクリミッタ９は、ねじが着座した際、伝達軸４あるいは出力軸１３に所定の負荷トルクが作用すると、伝達軸４と双方向クラッチ１０の入力軸１１との連結を断ち、高速低トルク伝達系を遮断するよう構成されている。そのため、低速高トルク伝達系の回転駆動だけが出力軸１３へ伝達される。
【００１６】
以下、本発明の自動ねじ締め機１による動作を説明する。まず、ねじが着座するまでの仮締め段階においては、トルクリミッタ９は伝達軸４と双方向クラッチ１０の入力軸１１とを連結している。このため、出力軸１２には、高速低トルク駆動および高速低トルク駆動の双方が伝達される。ただし、双方向クラッチの入力軸１１と外輪１５とは、回転速度の違いから差動回転する。したがって、実際に出力される駆動は、入力軸１１からの高速低トルク駆動だけである。
【００１７】
その後ねじが着座すると、伝達軸４あるいは出力軸１３には所定の負荷トルクを超える衝撃トルクが生じる。これを受け、トルクリミッタ９が伝達軸４と双方向クラッチ１０の入力軸１１との連結を遮断する。そして、本締め段階に移行する。この本締め段階では、トルクリミッタ９の作動により、低速高トルク伝達系による駆動だけが出力軸１２へ伝達される。そして、ねじ締めが完了すると、モータ３には所定の値を超える負荷電流が流れるので、これを受けモータ３の駆動を停止してねじ締めが完了する。
【００１８】
また、ねじ締め完了時には、ドライバビットとねじ駆動穴との食い付きを解除すべく、必要に応じて一時的にモータ３を逆転駆動させてドライバビットを逆回転させる。これにより、食い付きが解除され、ドライバビットをねじ駆動穴から抜いて取り外すことができる。
【００１９】
なお、前記伝達軸４の周囲には起歪管１６が配置されており、その一端はハウジング２に固定され、もう一端は前記遊星歯車機構５の内場歯車８に固定されている。これにより、トルクセンサが構成されており、出力軸１３に作用する回転抵抗に応じて内場歯車８を介して起歪管１６が円周方向に歪み、この歪みを起歪管１６に貼付けられた歪みゲージ１７が電気信号として検出するよう構成されている。そこで、ねじ締めの完了となる基準値を前述した負荷電流値によるものに代えてトルクセンサによる検出値にしてもよい。
【００２０】
本発明の自動ねじ締め機１によれば、双方向クラッチ１０の作用により、仮締め段階では、高速低トルク駆動と低速高トルク駆動との作動回転を許容しながら高速低トルク駆動だけが伝達される。また、本締め段階では、トルクリミッタ９の作用により、低速高トルク駆動だけが伝達される。これにより、仮締め段階および本締め段階共にモータ３は、正転駆動であるから、ねじ締め完了時に食い付きを防止すべく、モータ３を逆転駆動させてこれを解除することができる。
【００２１】
また、高速トルク低トルク伝達系および低速高トルク伝達系の構成に用いるクラッチの数が、双方向クラッチだけである。そのため、部品点数が少なく、コンパクトかつ経済的に安価な自動ねじ締め機を提供することができる。
【００２２】
さらに、従来のように、高速トルク低トルク駆動から低速高トルク駆動への切り替えをモータ３の逆転駆動により行う構成では、回転慣性による影響から、切り替え時にワンウェイクラッチにかかる負荷が大きく、劣化する虞がある。これに対して本発明のねじ締め機１によれば、双方向クラッチ１０が双方の伝達系による回転を許容しながら、切り替え時には高速低トルク系の連結を遮断する構成により、双方向クラッチにかかる負荷も小さく耐久性に優れたものとなる。よって、仮締め段階において、回転慣性による影響を低減すべく仮締め完了前に回転数を下げる必要もなくなる。したがって、仮締め段階においても、仮締め開始から完了まで、モータ３の回転慣性に鑑みることなく高回転数でねじを締め付けること可能となるので、高速ねじ締めを実現することができる。
【００２３】
１ 自動ねじ締め機
２ ハウジング
３ サーボモータ
３ａ 駆動軸
４ 伝達軸
５ 遊星歯車機構
６ 太陽歯車
７ 遊星歯車
８ 内場歯車
９ トルクリミッタ
１０ 双方向クラッチ
１１ 入力軸
１２ 出力軸
１３ 出力軸
１４ 遊星キャリア
１５ 外輪
１６ 起歪管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ部品を高速低トルクで仮締めした後、低速高トルクで本締めを行う自動ねじ締め機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、上記技術分野に属するねじ締め機としては、特許文献１に示すものがある。このねじ締め機は、高速低トルク用モータと、低速高トルク用モータとを備えており、仮締め段階では、高速低トルク用モータの駆動がドライバビットへ伝達される。そして、ねじ部品が着座してその衝撃トルクが検出されると、低速高トルク用モータの駆動に切り替わり、本締め段階へと移行してねじ締めが完了する。このねじ締め機によれば、ねじ締め時間は短縮されるものの、モータを２個備える構成のため、装置が大型になるばかりか、コスト面においても問題があった。
【０００３】
そこで、上記問題を解決する従来のねじ締め機としては、特許文献２に示すものがある。このねじ締め機に用いるモータは、高速低トルク駆動および低速高トルク駆動が可能であり、かつ正逆転駆動が可能である。また、このねじ締め機の駆動伝達機構としては、入力が減速機を介して出力される駆動経路と、入力が減速機を介させずに出力される駆動経路との２系統で構成されている。そして、伝達経路上に複数の一方向クラッチを配置することにより、モータの正転時には出力が減速機を介さずに高速低トルクが出力される一方、モータの逆転時には出力が減速機を介して低速高トルク駆動が伝達されるように構成されている。この構成により、モータが１個の構成でありながらも、高速低トルクによる仮締めと、低速高トルクによる本締めとを実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−００６５６０号公報
【特許文献２】特開２００８−１１４３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２に示すねじ締め機では、モータの正逆転駆動により、高速低トルク駆動および高速低トルク駆動を切り替えている。このため、ねじ締め完了時に、ドライバビットを逆転させることができず、ドライバビットとねじ部品との食付きを解除することができない。また、複数の一方向クラッチを用いる構成のため、部品点数が多くなり、コスト面においても問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の部品供給装置は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、回転駆動源の駆動に伴って回転する伝達軸と、この伝達軸の回転に伴って回転する出力軸と、前記伝達軸に直結して出力軸へ回転伝達する高速低トルク伝達系と、前記伝達軸からの回転を減速手段を介して出力軸へ回転伝達する低速高トルク伝達系と、これら双方の伝達系による差動回転を許容する回転伝達手段と、前記伝達軸あるいは出力軸に所定の負荷トルクが作用すると、高速低トルク伝達系を遮断する切り替え手段とを備える。
【０００７】
また、前記回転伝達手段が、双方向クラッチであることが望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の自動ねじ締め機においては、高速低トルク伝達系および低速高トルク伝達系の双方による差動回転を許容する回転伝達手段を備えている。これにより、一方向クラッチを複数用いなくても、高速低トルク伝達系および低速高トルク伝達系の２系統を構成することができる。そのため、部品点数が少なくなり、経済的に安価で、かつ小型の自動ねじ締め機を提供することができる。しかも、高速低トルク駆動から低速高トルク駆動への切り替えの際、逆転駆動が不要となる。そのため、モータを逆転駆動させてドライバビットを逆転方向へ回転させることが可能となり、ねじ締め完了時に食い付きを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の自動ねじ締め機を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、１は自動ねじ締め機であり、ハウジング２に取り付けられた回転駆動源の一例であるサーボモータ３（以下、単にモータという）を有している。このモータ３の駆動軸３ａには、伝達軸４が連結されており、駆動軸３ａの回転に伴って回転するよう構成されている。
【００１１】
前記伝達軸４の先端の周囲には、減速手段の一例である遊星歯車機構５が配置されている。そこで、伝達軸４の先端部分にはその周面に外歯が形成されており、すなわち太陽歯車６が形成されている。また、この太陽歯車６を中心にしてその周囲には複数の遊星歯車７が噛合させてあり、内歯が形成された内歯歯車８に噛合して公転するよう構成されている。
【００１２】
前記伝達軸４の先端は遊星歯車７の回転底面から突出しており、ここには切り替え手段の一例であるトルクリミッタ９が連結してある。また、このトルクリミッタ９には双方向クラッチ１０の入力軸１１が接続されている。さらに、この双方向クラッチ１０の出力軸１２には、ドライバビット（図示せず）を先端に備える出力軸１３が連結されている。このように、双方向クラッチ１０の入力軸１１が伝達軸４に直結して回転駆動を伝達する構成により、高速低トルク系を成している。
【００１３】
一方、前記遊星歯車７には、この公転運動に伴い回転するよう遊星キャリア１４が取り付けられている。この遊星キャリア１４は、円筒を成しており、前記トルクリミッタ９を内包するようにして、前記双方向クラッチ１０の外輪１５に接続されている。このように、双方向クラッチ１０の外輪１５が遊星歯車機構５を介して伝達軸４に連結して回転駆動を伝達する構成により、低速高トルク系を成している。
【００１４】
前記双方向クラッチ１０は、図１および図２に示すように、既に公知のものであり、入力側である入力軸１１および外輪１５からの双方向の回転が従動側である出力軸１２へ伝達され、出力側からの回転は入力側へ伝達されないよう構成されている。すなわち、入力軸からの高速低トルク回転及び外輪からの低速高トルク回転の双方の差動回転を許容して出力するよう構成されている。
【００１５】
前記トルクリミッタ９は、ねじが着座した際、伝達軸４あるいは出力軸１３に所定の負荷トルクが作用すると、伝達軸４と双方向クラッチ１０の入力軸１１との連結を断ち、高速低トルク伝達系を遮断するよう構成されている。そのため、低速高トルク伝達系の回転駆動だけが出力軸１３へ伝達される。
【００１６】
以下、本発明の自動ねじ締め機１による動作を説明する。まず、ねじが着座するまでの仮締め段階においては、トルクリミッタ９は伝達軸４と双方向クラッチ１０の入力軸１１とを連結している。このため、出力軸１２には、高速低トルク駆動および高速低トルク駆動の双方が伝達される。ただし、双方向クラッチの入力軸１１と外輪１５とは、回転速度の違いから差動回転する。したがって、実際に出力される駆動は、入力軸１１からの高速低トルク駆動だけである。
【００１７】
その後ねじが着座すると、伝達軸４あるいは出力軸１３には所定の負荷トルクを超える衝撃トルクが生じる。これを受け、トルクリミッタ９が伝達軸４と双方向クラッチ１０の入力軸１１との連結を遮断する。そして、本締め段階に移行する。この本締め段階では、トルクリミッタ９の作動により、低速高トルク伝達系による駆動だけが出力軸１２へ伝達される。そして、ねじ締めが完了すると、モータ３には所定の値を超える負荷電流が流れるので、これを受けモータ３の駆動を停止してねじ締めが完了する。
【００１８】
また、ねじ締め完了時には、ドライバビットとねじ駆動穴との食い付きを解除すべく、必要に応じて一時的にモータ３を逆転駆動させてドライバビットを逆回転させる。これにより、食い付きが解除され、ドライバビットをねじ駆動穴から抜いて取り外すことができる。
【００１９】
なお、前記伝達軸４の周囲には起歪管１６が配置されており、その一端はハウジング２に固定され、もう一端は前記遊星歯車機構５の内場歯車８に固定されている。これにより、トルクセンサが構成されており、出力軸１３に作用する回転抵抗に応じて内場歯車８を介して起歪管１６が円周方向に歪み、この歪みを起歪管１６に貼付けられた歪みゲージ１７が電気信号として検出するよう構成されている。そこで、ねじ締めの完了となる基準値を前述した負荷電流値によるものに代えてトルクセンサによる検出値にしてもよい。
【００２０】
本発明の自動ねじ締め機１によれば、双方向クラッチ１０の作用により、仮締め段階では、高速低トルク駆動と低速高トルク駆動との作動回転を許容しながら高速低トルク駆動だけが伝達される。また、本締め段階では、トルクリミッタ９の作用により、低速高トルク駆動だけが伝達される。これにより、仮締め段階および本締め段階共にモータ３は、正転駆動であるから、ねじ締め完了時に食い付きを防止すべく、モータ３を逆転駆動させてこれを解除することができる。
【００２１】
また、高速トルク低トルク伝達系および低速高トルク伝達系の構成に用いるクラッチの数が、双方向クラッチだけである。そのため、部品点数が少なく、コンパクトかつ経済的に安価な自動ねじ締め機を提供することができる。
【００２２】
さらに、従来のように、高速トルク低トルク駆動から低速高トルク駆動への切り替えをモータ３の逆転駆動により行う構成では、回転慣性による影響から、切り替え時にワンウェイクラッチにかかる負荷が大きく、劣化する虞がある。これに対して本発明のねじ締め機１によれば、双方向クラッチ１０が双方の伝達系による回転を許容しながら、切り替え時には高速低トルク系の連結を遮断する構成により、双方向クラッチにかかる負荷も小さく耐久性に優れたものとなる。よって、仮締め段階において、回転慣性による影響を低減すべく仮締め完了前に回転数を下げる必要もなくなる。したがって、仮締め段階においても、仮締め開始から完了まで、モータ３の回転慣性に鑑みることなく高回転数でねじを締め付けること可能となるので、高速ねじ締めを実現することができる。
【００２３】
１ 自動ねじ締め機
２ ハウジング
３ サーボモータ
３ａ 駆動軸
４ 伝達軸
５ 遊星歯車機構
６ 太陽歯車
７ 遊星歯車
８ 内場歯車
９ トルクリミッタ
１０ 双方向クラッチ
１１ 入力軸
１２ 出力軸
１３ 出力軸
１４ 遊星キャリア
１５ 外輪
１６ 起歪管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動源の駆動に伴って回転する伝達軸と、
この伝達軸の回転に伴って回転する出力軸と、
前記伝達軸に直結して出力軸へ回転伝達する高速低トルク伝達系と、
前記伝達軸からの回転を減速手段を介して出力軸へ回転伝達する低速高トルク伝達系と、
これら双方の伝達系による差動回転を許容する回転伝達手段と、
前記伝達軸あるいは出力軸に所定の負荷トルクが作用すると、高速低トルク伝達系を遮断する切り替え手段と
を備えることを特徴とする自動ねじ締め機。
【請求項２】
前記回転伝達手段が、双方向クラッチであることを特徴とする請求項１に記載の自動ねじ締め機。
【請求項１】
回転駆動源の駆動に伴って回転する伝達軸と、
この伝達軸の回転に伴って回転する出力軸と、
前記伝達軸に直結して出力軸へ回転伝達する高速低トルク伝達系と、
前記伝達軸からの回転を減速手段を介して出力軸へ回転伝達する低速高トルク伝達系と、
これら双方の伝達系による差動回転を許容する回転伝達手段と、
前記伝達軸あるいは出力軸に所定の負荷トルクが作用すると、高速低トルク伝達系を遮断する切り替え手段と
を備えることを特徴とする自動ねじ締め機。
【請求項２】
前記回転伝達手段が、双方向クラッチであることを特徴とする請求項１に記載の自動ねじ締め機。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−４０６５６（Ｐ２０１２−４０６５６Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８５２４９（Ｐ２０１０−１８５２４９）
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【出願人】（０００２２７４６７）日東精工株式会社 (263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【出願人】（０００２２７４６７）日東精工株式会社 (263)
【Ｆターム（参考）】
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