JP2008105129A - Engaging device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact engaging device having two power transmission paths for a high speed gear train and a high torque gear train. <P>SOLUTION: A socket 6 is rotated and driven by a gear mechanism 5 of a rack-and-pinion mechanism by providing a holder plate 3 being advanced and retracted by an air cylinder 1 with a high speed rack 4a and a torque rack 4b and letting them advance integrally with the holder plate 3 to fasten a bolt 7 into a nut hole 9 of a workpiece 8. This engaging device has two systems of the high speed gear train and the high torque gear train driven by the high speed rack 4a and the torque rack 4b, respectively, in the gear mechanism 5. When the bolt 7 is seated, the high speed rack 4a stops driving by a high speed side escape mechanism 10a, fastening by high torque by the torque rack 4b is continued, and then power transmission is stopped by a torque side escape mechanism 10b when reaching predetermined fastening completion torque, thereby completing fastening. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この出願は、ボルト・ナット等の締結部材に対する自動締結装置に関する。
This application relates to an automatic fastening device for fastening members such as bolts and nuts.

締結作業を迅速化するため、ボルト・ナットの着座までは低トルク・高速回転でソケットを回転させる高速駆動部と、着座後高トルクで締結する高トルク駆動部を備えた締結装置が公知である（特許文献１参照）。
また、ソケットの回転をラックアンドピニオン機構を利用して行うものも公知である（特許文献２参照）。
特開平７−３４７９７号公報 特開２００２−２００５６９号公報 In order to speed up the fastening operation, a fastening device having a high-speed drive unit that rotates the socket with low torque and high-speed rotation until the bolt and nut are seated and a high-torque drive unit that fastens with high torque after sitting is known. (See Patent Document 1).
Moreover, what performs rotation of a socket using a rack and pinion mechanism is also well-known (refer patent document 2).
JP 7-34797 A JP 2002-200569 A

ところで、上記２系統の駆動手段を有するものは、高速駆動部をモータ駆動式とし、高トルク駆動部列としてラチェットをシリンダ駆動するようになっている。このため、装置に２通りの異なる動力源を有する駆動機構を必要とするため、駆動・伝達構造が別々となり、装置が複雑・大型化した。
そこで本願は、単一の動力源で駆動させ、かつ動力伝達も簡単にすることにより、装置を簡単・小型化することを目的とする。
By the way, the thing which has the above-mentioned 2 systems of drive means makes a high-speed drive part a motor drive type, and carries out cylinder drive of a ratchet as a high torque drive part row. For this reason, the device requires a drive mechanism having two different power sources, so that the drive / transmission structure is separated, and the device becomes complicated and large.
Therefore, the present application aims to simplify and reduce the size of the apparatus by driving with a single power source and simplifying power transmission.

上記課題を解決するため締結装置に係る請求項１の発明は、ワークへ締結部材を締結するための締結部と、この締結部を回転駆動させるための駆動機構とを備えた締結装置において、
前記駆動機構は、締結部材を高速で着座位置へ送り込む高速駆動部と、
その後、締結部材を高トルクで締結するための高トルク駆動部とを備え、
これら高速駆動部と高トルク駆動部とを同一の動力源により駆動するとともに、締結部材の着座までは高速駆動部により駆動し、着座後は高トルク駆動部により駆動するように動力伝達を切り換える切換手段を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problem, the invention of claim 1 relating to a fastening device is a fastening device comprising a fastening portion for fastening a fastening member to a workpiece, and a drive mechanism for rotationally driving the fastening portion.
The drive mechanism includes a high-speed drive unit that sends the fastening member to the seating position at high speed,
Thereafter, a high torque drive unit for fastening the fastening member with high torque,
The high-speed drive unit and the high-torque drive unit are driven by the same power source, and the high-speed drive unit is driven until the fastening member is seated, and the power transmission is switched so as to be driven by the high-torque drive unit after seating. Means are provided.

請求項２の発明は上記請求項１において、前記駆動機構が、高速低トルクで出力する高速ギヤ列と、低速高トルクで出力する高トルクギヤ列を備え、各ギヤ列はラックアンドピニオン機構で駆動されることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the drive mechanism includes a high-speed gear train that outputs at high speed and low torque and a high-torque gear train that outputs at low speed and high torque, and each gear train is driven by a rack and pinion mechanism. It is characterized by being.

請求項３の発明は上記請求項２において、前記高速駆動部に締結部材の着座により動力伝達を停止する高速側エスケープ機構を備えることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the high-speed drive unit includes a high-speed side escape mechanism that stops power transmission by seating a fastening member.

請求項４の発明は上記請求項３において、前記高速側エスケープ機構に加えて前記高トルク駆動部に、締結完了時の所定トルクで動力伝達を停止するトルク側エスケープ機構を備えることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, in addition to the high-speed side escape mechanism, the high-torque drive unit is provided with a torque-side escape mechanism that stops power transmission with a predetermined torque when the fastening is completed. .

請求項５の発明は上記請求項４において、前記駆動機構は、共通の動力源で駆動される高速側ラックとトルク側ラックを備え、前記高速側エスケープ機構は前記高速ラック側に設けられ、前記トラック側エスケープ機構は前記トルクラック側に設けられることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the drive mechanism includes a high-speed side rack and a torque-side rack driven by a common power source, and the high-speed side escape mechanism is provided on the high-speed rack side, The track-side escape mechanism is provided on the torque rack side.

請求項１の発明によれば、締結部材を高速で着座位置へ送り込む高速駆動部と、その後、締結部材を高トルクで締結するための高トルク駆動部とを同一の動力源により駆動するとともに、締結部材の着座までは高速駆動部により駆動し、着座後は高トルク駆動部により駆動するように動力伝達を切り換える切換手段を備えたので、動力源を単一化でき、かつ動力伝達経路も同様構造のもので構成できるようになり、装置を簡単・小型化できる。   According to the first aspect of the present invention, the high-speed drive unit that sends the fastening member to the seating position at high speed and the high-torque drive unit for fastening the fastening member with high torque are driven by the same power source. It is equipped with switching means that switches the power transmission so that the fastening member is driven by the high-speed drive unit until seating and after the seating is driven by the high torque drive unit, so that the power source can be unified and the power transmission path is the same It can be configured with a structure, and the device can be simplified and miniaturized.

請求項２の発明によれば、駆動機構を高速ギヤ列と高トルクギヤ列からなるギヤ機構で構成し、かつ各ギヤ列をラックアンドピニオン機構で駆動するようにしたので、エアシリンダのような動力源の動力をラックの直線運動で伝達してギヤ機構の回転運動に変換させることができ、駆動及び伝達構造を簡単化でき、装置をコンパクト化できる。   According to the second aspect of the present invention, the drive mechanism is constituted by a gear mechanism including a high speed gear train and a high torque gear train, and each gear train is driven by the rack and pinion mechanism. The power of the source can be transmitted by the linear motion of the rack and converted into the rotational motion of the gear mechanism, the drive and transmission structure can be simplified, and the device can be made compact.

請求項３の発明によれば、駆動機構は、締結部材の着座により動力伝達を停止する高速側エスケープ機構を備えるので、着座までは高速駆動部で締結部材を高速送りするとともに、着座後は高速側エスケープ機構により高速駆動部に対する動力伝達を自動的に停止して、高トルク駆動部による高トルクでの締結に切り換えることができる。   According to the third aspect of the present invention, the drive mechanism includes the high-speed side escape mechanism that stops the power transmission when the fastening member is seated. Power transmission to the high-speed drive unit can be automatically stopped by the side escape mechanism, and switching to high-torque fastening by the high-torque drive unit can be performed.

請求項４の発明によれば、高速側エスケープ機構に加えて、トルク側エスケープ機構を設けたので、高トルク駆動部による締結が続行され、次第にトルクが増加し、やがて締結完了時の所定トルクになると、トルク側エスケープ機構により自動的に高トルク駆動部に対する動力伝達が停止され、過大トルクによる締結を防止し、適切なトルクで締結作業を完了させることができる。   According to the invention of claim 4, since the torque side escape mechanism is provided in addition to the high speed side escape mechanism, the fastening by the high torque drive unit is continued, the torque gradually increases, and eventually the predetermined torque at the completion of the fastening is reached. Then, the power transmission to the high torque drive unit is automatically stopped by the torque side escape mechanism, the fastening by the excessive torque can be prevented, and the fastening operation can be completed with an appropriate torque.

請求項５の発明によれば、共通の動力源で駆動される高速側ラックとトルク側ラックを備え、高速側エスケープ機構とトラック側エスケープ機構を設けたので、各エスケープ機構は、動力源からラックへの動力伝達を断続する簡単な構造として構成できる。
According to the invention of claim 5, since the high speed side rack and the torque side rack driven by a common power source are provided, and the high speed side escape mechanism and the track side escape mechanism are provided, each escape mechanism is connected to the rack from the power source. It can be configured as a simple structure that interrupts power transmission to.

以下、ボルト締結装置として構成された実施例を図面に基づいて説明する。
図１は装置全体の平面構成を概略的に示す図、図２は装置の斜視図である。
これらの図において、このボルト締結装置は、動力源としてのエアシリンダ１と、このエアシリンダ１の伸縮ロッド２により進退する（図の右方、すなわち締結方向への移動を前進、逆方向への移動を後退とする）ホルダプレート３と、このホルダプレート３によって進退する一対のラック（高速ラック４ａ及びトルクラック４ｂ）と、これらのラックの直線運動をラックアンドピニオン機構を介して回転出力に変換するギヤ機構５を備える。ギヤ機構５の出力軸（図示省略）にはソケット６が一体回転するように設けられ、このソケット６に保持されているボルト７を、ワーク８のナット穴９（図１）へ締結するようになっている。 Hereinafter, an embodiment configured as a bolt fastening device will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a planar configuration of the entire apparatus, and FIG. 2 is a perspective view of the apparatus.
In these drawings, the bolt fastening device is advanced and retracted by an air cylinder 1 as a power source and an extendable rod 2 of the air cylinder 1 (moving in the right direction in the drawing, that is, in the fastening direction, moving forward and backward). A holder plate 3 that is moved backward), a pair of racks (high-speed rack 4a and torque rack 4b) that are advanced and retracted by the holder plate 3, and linear movement of these racks is converted into rotational output via a rack and pinion mechanism. The gear mechanism 5 is provided. A socket 6 is provided on an output shaft (not shown) of the gear mechanism 5 so as to rotate integrally, and a bolt 7 held in the socket 6 is fastened to a nut hole 9 (FIG. 1) of the workpiece 8. It has become.

各ラックの後端側はエスケープ機構を介してホルダプレート３側へ摺動自在に支持され、他端側はエアシリンダ１上に一体化されているホルダ１ａに対して進退自在に支持されている。エスケープ機構は、高速ラック４ａ側の高速側エスケープ機構１０ａとトルクラック４ｂ側のトルク側エスケープ機構１０ｂを備える。高速ラック４ａ及びトルクラック４ｂはそれぞれ前進することによりギヤ機構５のピニオンギヤ２０、３０を回転駆動する。   The rear end side of each rack is slidably supported toward the holder plate 3 via an escape mechanism, and the other end side is supported so as to be movable forward and backward with respect to the holder 1a integrated on the air cylinder 1. . The escape mechanism includes a high speed side escape mechanism 10a on the high speed rack 4a side and a torque side escape mechanism 10b on the torque rack 4b side. The high-speed rack 4a and the torque rack 4b move forward to rotate the pinion gears 20 and 30 of the gear mechanism 5, respectively.

ボルト７がワーク８の入り口へ着座するまでは、高速ラック４ａにより駆動されたギヤ機構５が低トルク高速回転出力でソケット６を回転させ、ボルト７の高速送り込みを実現する。
ボルト７がワーク８の締結部へ着座すると、高速側エスケープ機構１０ａがそのトルク増大を感知して高速ラック４ａをホルダプレート３に対してフリーとすることにより、高速ラック４ａへの動力伝達を遮断する。 Until the bolt 7 is seated at the entrance of the workpiece 8, the gear mechanism 5 driven by the high-speed rack 4a rotates the socket 6 with a low torque high-speed rotation output, thereby realizing high-speed feeding of the bolt 7.
When the bolt 7 is seated on the fastening portion of the workpiece 8, the high-speed side escape mechanism 10a senses the increase in torque and releases the high-speed rack 4a with respect to the holder plate 3, thereby interrupting power transmission to the high-speed rack 4a. To do.

以下、ホルダプレートに各ラックが連動する状態を非エスケープ状態、フリーとなって連動しない状態をエスケープ状態とし、高速側エスケープ機構１０ａがエスケープ状態となるトルクを着座トルクということにする。また着座とは、ボルト７の頭部が、ナット穴９の開口端部又はその上に重ねられた締結部材に当接してトルク増になる状態をいう。   Hereinafter, a state in which each rack is interlocked with the holder plate is referred to as a non-escape state, a state in which the rack is free and not interlocked is referred to as an escape state, and a torque at which the high speed side escape mechanism 10a is in an escape state is referred to as a seating torque. The seating means a state where the head of the bolt 7 is in contact with the opening end of the nut hole 9 or the fastening member stacked on the nut hole 9 and the torque is increased.

ボルト７の着座後は、高速ラック４ａによる駆動がエスケープされるが、トルクラック４ｂによる駆動はまだエスケープされないため、トルクラック４ｂにより駆動してギヤ機構５が高トルク低速回転出力でソケット６を回転させ、ボルト７を所定トルクで締結完了する。以下、このときの所定トルクを締結完了トルクという。   After the bolt 7 is seated, the drive by the high-speed rack 4a is escaped, but the drive by the torque rack 4b is not escaped yet, so the gear mechanism 5 is driven by the torque rack 4b and the socket 6 rotates with the high-torque low-speed rotation output. And tightening the bolt 7 with a predetermined torque. Hereinafter, the predetermined torque at this time is referred to as fastening completion torque.

ボルト７のトルクが締結完了トルクになると、その反力がトルクラック４ｂから伝達されたトルク側エスケープ機構１０ｂはエスケープ状態となり、トルクラック４ｂをホルダプレート３に対してフリーとすることにより、トルクラック４ｂへの動力伝達を遮断する。   When the torque of the bolt 7 becomes the fastening completion torque, the torque side escape mechanism 10b to which the reaction force is transmitted from the torque rack 4b is in an escape state, and the torque rack 4b is free with respect to the holder plate 3, thereby Power transmission to 4b is cut off.

トルク側エスケープ機構１０ｂのエスケープにより締結が完了するので、その後、ワーク８を取り出し、手動又は自動によりエアシリンダ１の伸縮ロッド２を後退させれば、ホルダプレート３は当初位置に戻り、高速ラック４ａ及びトルクラック４ｂがそれぞれ当初の状態に復帰し、さらに高速側エスケープ機構１０ａ及びトルク側エスケープ機構１０ｂも当初の作動前状態に復帰するので、次の締結が可能となる。   Since the fastening is completed by the escape of the torque side escape mechanism 10b, when the workpiece 8 is taken out and the telescopic rod 2 of the air cylinder 1 is retracted manually or automatically, the holder plate 3 returns to the initial position, and the high speed rack 4a. And the torque rack 4b is restored to the original state, and the high speed side escape mechanism 10a and the torque side escape mechanism 10b are also restored to the initial pre-operation state, so that the next fastening is possible.

以下、エスケープ機構について説明する。図３は非エスケープ状態、図４はエスケープ状態をそれぞれ示す斜視図である。これらの図において、高速側エスケープ機構１０ａ、１０ｂはそれぞれ、ホルダプレート３の背面に設けられたブラケット１１へ回動自在に支持されたＬ字形レバー１２と、このＬ字形レバー１２をラックの前進側へ回動付勢するエスケープスプリング１３を備える。   Hereinafter, the escape mechanism will be described. 3 is a perspective view showing a non-escape state, and FIG. 4 is a perspective view showing an escape state. In these drawings, each of the high-speed side escape mechanisms 10a and 10b is an L-shaped lever 12 rotatably supported by a bracket 11 provided on the back surface of the holder plate 3, and the L-shaped lever 12 is moved forward of the rack. There is provided an escape spring 13 that is urged to rotate.

各ラックの反力がエスケープスプリング１３の設定荷重より大きくなると、エスケープスプリング１３の弾力に抗してＬ字形レバー１２が回動し、ラックをフリーにして後退させ（図４）、ホルダプレート３からラックへの動力伝達を遮断し、ラックによるギヤ機構５の駆動を停止するように構成される。   When the reaction force of each rack becomes larger than the set load of the escape spring 13, the L-shaped lever 12 rotates against the elasticity of the escape spring 13, freeing the rack to retreat (FIG. 4), and from the holder plate 3. The power transmission to the rack is interrupted, and the drive of the gear mechanism 5 by the rack is stopped.

Ｌ字形レバー１２は、ブラケット１１へ軸１４により回動自在に支持され、一方の腕部１２ａを高速ラック４ａの端部に設けられた頭部１５に当接し、他端をエスケープスプリング１３の一端に当接している。エスケープスプリング１３の他端はブラケット１１に取付けられているアジャストボルト１６の先端に支持され、アジャストボルト１６を進退させることによりバネ力を微調整できる。   The L-shaped lever 12 is rotatably supported on the bracket 11 by a shaft 14, one arm portion 12 a abuts against a head 15 provided at the end of the high-speed rack 4 a, and the other end is one end of the escape spring 13. Abut. The other end of the escape spring 13 is supported by the tip of an adjustment bolt 16 attached to the bracket 11, and the spring force can be finely adjusted by moving the adjustment bolt 16 forward and backward.

各エスケープスプリング１３のセット荷重は、高速側の高速側エスケープ機構１０ａにおけるものが着座トルクと均衡する程度、高トルク側のトルク側エスケープ機構１０ｂにおけるものが締結完了トルクに均衡する程度となるようそれぞれ設定される。なおエスケープスプリング１３は図示のコイルスプリングに限らず種々な形式が可能である。   The set load of each escape spring 13 is such that the load in the high speed side escape mechanism 10a on the high speed side balances with the seating torque, and the load in the torque side escape mechanism 10b on the high torque side balances with the fastening completion torque. Is set. The escape spring 13 is not limited to the illustrated coil spring, and various types are possible.

図５はギヤ機構５の構成を示す。ギヤ機構５は高速ギヤ列１７及び高トルクギヤ列１８の２系統のギヤ列で構成される。高速ギヤ列１７は高速ラック４ａにて駆動されるピニオンギヤ２０と、このピニオンギヤ２０と一体化されている大径ギヤ２１と、この大径ギヤ２１により駆動される小径ギヤ２２とを備え、小径ギヤ２２が設けられている主軸２３を介して同軸の駆動傘歯車２４へ駆動力を増速して伝達する。   FIG. 5 shows the configuration of the gear mechanism 5. The gear mechanism 5 includes two gear trains, a high-speed gear train 17 and a high torque gear train 18. The high-speed gear train 17 includes a pinion gear 20 driven by the high-speed rack 4a, a large-diameter gear 21 integrated with the pinion gear 20, and a small-diameter gear 22 driven by the large-diameter gear 21. The driving force is increased and transmitted to the coaxial driving bevel gear 24 through the main shaft 23 provided with the motor 22.

駆動傘歯車２４は出力傘歯車２５と噛み合い、出力傘歯車２５はソケット６と同軸の出力軸２６上に形成されているので、出力傘歯車２５を回転させることによりソケット６を回転駆動する。小径ギヤ２２と主軸２３の間にはワンウェイクラッチ２６が設けられ、小径ギヤ２２が主軸２３より高速に回転するときのみ、小径ギヤ２２の回転を主軸２３へ伝達する。
ピニオンギヤ２０と大径ギヤ２１は主軸２３と平行な副軸２７上にベアリング２８、２９で回転自在に支持されている。 The drive bevel gear 24 meshes with the output bevel gear 25, and the output bevel gear 25 is formed on the output shaft 26 coaxial with the socket 6, so that the socket 6 is rotationally driven by rotating the output bevel gear 25. A one-way clutch 26 is provided between the small diameter gear 22 and the main shaft 23, and the rotation of the small diameter gear 22 is transmitted to the main shaft 23 only when the small diameter gear 22 rotates at a higher speed than the main shaft 23.
The pinion gear 20 and the large-diameter gear 21 are rotatably supported by bearings 28 and 29 on a secondary shaft 27 parallel to the main shaft 23.

高トルクギヤ列１８側は、トルクラック４ｂと噛み合うピニオンギヤ３０及びこれと噛み合う大径の減速ギヤ３１とからなり、ピニオンギヤ３０は副軸２７上にベアリング３２を介して回転自在に支持され、ピニオンギヤ２０及び大径ギヤ２１と同軸で支持されている。
ピニオンギヤ３０は減速ギヤ３１を減速回転させる。減速ギヤ３１はワンウエイクラッチ３３を介して主軸２３上に支持され、主軸２３の回転よりも減速ギヤ３１側の回転が速くなるときのみ、回転出力を主軸２３へ伝達し、駆動傘歯車２４を主軸２３と一体に回転させる。 The high torque gear train 18 side includes a pinion gear 30 that meshes with the torque rack 4b and a large-diameter reduction gear 31 that meshes with the pinion gear 30. The pinion gear 30 is rotatably supported on the auxiliary shaft 27 via a bearing 32. It is supported coaxially with the large diameter gear 21.
The pinion gear 30 rotates the reduction gear 31 at a reduced speed. The reduction gear 31 is supported on the main shaft 23 via the one-way clutch 33. Only when the rotation on the reduction gear 31 side becomes faster than the rotation of the main shaft 23, the rotation output is transmitted to the main shaft 23, and the drive bevel gear 24 is connected to the main shaft 23. 23 and rotate together.

高速ギヤ列１７は低トルク高速回転出力を得るため、例えば、歯数比を、ピニオンギヤ２０：大径ギヤ２１：小径ギヤ２２＝１０：４８：１０として、１０倍で伝達するようになっている。
高トルクギヤ列１８は、高トルク低速回転出力を得るため、例えば、歯数比をピニオンギヤ３０：減速ギヤ３１＝１０：４２とし、トルク伝達が４．８倍程度となるようになっている。
なお、これらのギヤ比は任意に設定可能であり、歯数比を調整して、より高速化・高トルク化するよう設定することもできる。 In order to obtain a low-torque high-speed rotational output, the high-speed gear train 17 transmits, for example, a pinion gear 20: large diameter gear 21: small diameter gear 22 = 10: 48: 10 at 10 times. .
In order to obtain a high torque low-speed rotation output, the high torque gear train 18 has, for example, a pinion gear 30: reduction gear 31 = 10: 42 and torque transmission is about 4.8 times.
These gear ratios can be set arbitrarily, and can be set to increase the speed and torque by adjusting the gear ratio.

高速ギヤ列１７と高トルクギヤ列１８の切り換えは、エスケープ機構との連動で行われる。ボルト７の着座前までは、高速ラック４ａ及びトルクラック４ｂが共にピニオンギヤ２０及びピニオンギヤ３０をそれぞれ駆動するが、この段階では小径ギヤ２２の回転が速いので、ワンウエイクラッチ２６が接続となり、同３３が断絶となり、高速ギヤ列１７側の回転のみが出力傘歯車２５へ伝達される。このとき高トルクギヤ列１８はアイドル状態となる。   Switching between the high speed gear train 17 and the high torque gear train 18 is performed in conjunction with the escape mechanism. Until the bolt 7 is seated, both the high-speed rack 4a and the torque rack 4b drive the pinion gear 20 and the pinion gear 30, respectively. At this stage, since the small-diameter gear 22 rotates rapidly, the one-way clutch 26 is connected, and Only the rotation on the high-speed gear train 17 side is transmitted to the output bevel gear 25. At this time, the high torque gear train 18 is in an idle state.

着座後は、高速ラック４ａの駆動力がエスケープされるため、ピニオンギヤ２０は駆動されず、ピニオンギヤ３０のみがトルクラック４ｂで駆動されて、減速ギヤ３１を減速回転させる。このとき、副軸２７上のピニオンギヤ２０及び大径ギヤ２１はそれぞれベアリング２８、２９で回転自在であるため回転せず、その結果、小径ギヤ２２は回転されない。またワンウエイクラッチ２６は主軸２３側の回転が速くなるため、断絶状態となる。したがって、駆動傘歯車２４へは減速ギヤ３１の回転のみが伝えられることになり、高トルク低速回転で出力傘歯車２５を駆動する。   After the seating, the driving force of the high-speed rack 4a is escaped, so that the pinion gear 20 is not driven, and only the pinion gear 30 is driven by the torque rack 4b to rotate the reduction gear 31 at a reduced speed. At this time, the pinion gear 20 and the large-diameter gear 21 on the auxiliary shaft 27 are not rotated because they are rotatable by bearings 28 and 29, respectively. As a result, the small-diameter gear 22 is not rotated. Further, the one-way clutch 26 is disconnected because the rotation on the main shaft 23 side becomes faster. Therefore, only the rotation of the reduction gear 31 is transmitted to the drive bevel gear 24, and the output bevel gear 25 is driven at high torque and low speed rotation.

図６は高速系及び高トルク系の各駆動を対比説明するための図である。図中のＡ・Ｂ・Ｃは高速ギヤ列による駆動状態であり、Ａはギヤ機構５における回転伝達経路を示し、
高速ラック４ａ→ピニオンギヤ２０→大径ギヤ２１→小径ギヤ２２→主軸２３→駆動傘歯車２４→出力傘歯車２５、
と回転が伝達され、出力軸２６を高速・低トルクで回転駆動する。 FIG. 6 is a diagram for comparing the driving of the high speed system and the high torque system. A, B, and C in the figure are driving states by a high-speed gear train, A indicates a rotation transmission path in the gear mechanism 5,
High-speed rack 4a → pinion gear 20 → large diameter gear 21 → small diameter gear 22 → main shaft 23 → drive bevel gear 24 → output bevel gear 25,
The rotation is transmitted and the output shaft 26 is driven to rotate at high speed and low torque.

Ｂは着座前の状態を示し、高速側エスケープ機構１０ａは非エスケープ状態であって、ホルダープレート３は高速ラック４ａを前進側へ押圧付勢し、高速ラック４ａによるピニオンギヤ２０の駆動を可能にする。
Ｃは着座後であり、ソケット６から小径ギヤ２２側へ伝えられる着座荷重の反力により高速ラック４ａが高速側エスケープ機構１０ａをエスケープ状態となって高速ラック４ａをフリーにする。 B shows a state before sitting, the high-speed side escape mechanism 10a is in a non-escape state, and the holder plate 3 presses and urges the high-speed rack 4a forward, thereby enabling the pinion gear 20 to be driven by the high-speed rack 4a. .
C is after seating, and the high-speed rack 4a escapes the high-speed side escape mechanism 10a by the reaction force of the seating load transmitted from the socket 6 to the small-diameter gear 22 side, thereby freeing the high-speed rack 4a.

Ｄ・Ｅ・Ｆは、高トルクギヤ列１８による駆動状態であり、Ｄはギヤ機構５における回転伝達経路を示し、
トルクラック４ｂ→ピニオンギヤ３０→減速ギヤ３１→主軸２３→駆動傘歯車２４→出力傘歯車２５と、
回転が伝達され、出力軸２６を低速・高トルクで回転駆動する。 D, E, and F are driving states by the high torque gear train 18, D indicates a rotation transmission path in the gear mechanism 5,
Torque rack 4b → pinion gear 30 → reduction gear 31 → main shaft 23 → drive bevel gear 24 → output bevel gear 25,
The rotation is transmitted, and the output shaft 26 is rotationally driven at a low speed and a high torque.

Ｅは着座前の状態を示し、高トルクギヤ列１８はアイドル状態であり、主軸２３に回転力を伝達しない。
Ｆは着座後の状態であり、着座後も締結完了までのストロークＳに相当する間はトルク側エスケープ機構１０ｂが非エスケープ状態を継続し、トルクラック４ｂによりピニオンギヤ３０を駆動し、さらに減速ギヤ３１を減速回転させて出力傘歯車２５へ低速高トルク回転を出力する。
その後、締め付けが完了し、締結完了トルクに達すると、トルク側エスケープ機構１０ｂも高速側と同様にエスケープ状態となり、トルクラック４ｂによるピニオンギヤ３０の駆動を停止する。 E shows a state before seating, and the high torque gear train 18 is in an idle state and does not transmit a rotational force to the main shaft 23.
F is a state after the seating, and the torque side escape mechanism 10b continues in the non-escape state after the seating and corresponds to the stroke S until the fastening is completed, and the pinion gear 30 is driven by the torque rack 4b. Is rotated at a reduced speed to output low-speed high-torque rotation to the output bevel gear 25.
Thereafter, when the tightening is completed and the tightening completion torque is reached, the torque side escape mechanism 10b is also in the escape state in the same manner as the high speed side, and the drive of the pinion gear 30 by the torque rack 4b is stopped.

図７はエスケープタイミングチャートである。まず締結スタートすると、高速ラック４ａ及びトルクラック４ｂは並んで前進する。やがて着座すると、高速側エスケープ機構１０ａがエスケープ状態となり、高速ラック４ａは前進を停止するが、トルクラック４ｂは引き続き前進し、トルクを増大するトルクアップが開始され、高トルクでの締結を行う。   FIG. 7 is an escape timing chart. First, when fastening is started, the high-speed rack 4a and the torque rack 4b move forward side by side. When seated, the high-speed side escape mechanism 10a enters the escape state, and the high-speed rack 4a stops moving forward, but the torque rack 4b continues to move forward, and torque-up to increase torque is started, and fastening with high torque is performed.

その後、締結完了トルクに達するとトルク増大が終了し、トルク側エスケープ機構１０ｂもエスケープ状態となり、トルクラック４ｂも前進を停止してトルクアップが終了する。
続いてホルダプレート３を戻すと、やがて高速側エスケープ機構１０ａ，１０ｂが戻り、全体が当初状態に戻る。 Thereafter, when the engagement completion torque is reached, the torque increase is terminated, the torque side escape mechanism 10b is also in the escape state, the torque rack 4b also stops moving forward, and the torque up is completed.
Subsequently, when the holder plate 3 is returned, the high speed side escape mechanisms 10a and 10b are eventually returned, and the whole returns to the initial state.

このように、着座までは、高速ギヤ列１７により高速でボルト７を送り込み、着座後は、高トルクギヤ列１８により締結完了トルクまで締め上げるので、迅速な締結作業が可能になる。
しかも、共通の動力源であるエアシリンダ１により両ラックを駆動するので、種類が異なる複数の動力を用いる必要がなく、装置の構造を簡単化し、装置の小型化を可能にする。 Thus, the bolt 7 is fed at a high speed by the high-speed gear train 17 until seating, and after the seating is tightened to the fastening completion torque by the high-torque gear train 18, a quick fastening operation is possible.
In addition, since both racks are driven by the air cylinder 1 that is a common power source, it is not necessary to use a plurality of different types of power, simplifying the structure of the apparatus and allowing the apparatus to be downsized.

また、ラック・ピニオン機構による駆動形式のため、エアシリンダ１でホルダプレート３を進退させるだけで、簡単かつ確実な駆動を可能にする。
しかも高速ギヤ列１７，高トルクギヤ列１８をほぼ同様構成の機構として構成できるので、動力伝達構造を簡単化できる。また、ギヤ機構とすることでコンパクトに構成できる。 Further, since the drive system is based on a rack and pinion mechanism, simple and reliable driving can be achieved simply by moving the holder plate 3 back and forth with the air cylinder 1.
Moreover, since the high-speed gear train 17 and the high-torque gear train 18 can be configured as mechanisms having substantially the same configuration, the power transmission structure can be simplified. Moreover, it can comprise compactly by setting it as a gear mechanism.

そのうえ、エスケープ機構を設けることにより、所定のトルクで高速ギヤ列１７と高トルクギヤ列１８を確実に選択切り換えできるので、簡単な構造で２系統の動力伝達経路を制御できる。このとき高速側エスケープ機構１０ａを設けることにより、高速送りとトルクアップの切換をタイミング良く自動的に行えるとともに、高トルク側エスケープ機構１０ｂを設けることにより過大トルクによる締結を防止し、適切なトルクで締結作業を完了させることができる。
さらに、ワンウェイクラッチにより、ギヤ機構におけるる２系統の動力伝達経路切換を簡単な構造で可能にする。 In addition, by providing an escape mechanism, the high-speed gear train 17 and the high-torque gear train 18 can be selected and switched reliably with a predetermined torque, so that two power transmission paths can be controlled with a simple structure. At this time, by providing the high-speed side escape mechanism 10a, switching between high-speed feeding and torque-up can be performed automatically in a timely manner, and by providing the high-torque side escape mechanism 10b, fastening due to excessive torque can be prevented, and an appropriate torque can be obtained. The fastening operation can be completed.
Furthermore, the one-way clutch enables switching between two power transmission paths in the gear mechanism with a simple structure.

なお、エスケープ機構は必ずしも実施例構造である必要はなく、公知のクラッチ機構を用いて伝達を制御することもできる。
また、動力源はエアシリンダ１のみならず、電動モータなど、他の形式ものを適宜用いることができる。
さらに、ボルト用締結装置のみならず、ナットの締結装置としても使用できる。
Note that the escape mechanism does not necessarily have the structure of the embodiment, and transmission can be controlled using a known clutch mechanism.
Further, as the power source, not only the air cylinder 1 but also other types such as an electric motor can be used as appropriate.
Furthermore, it can be used not only as a bolt fastening device but also as a nut fastening device.

装置全体の平面構成を概略的に示す図The figure which shows the plane constitution of the whole device roughly 装置の斜視図Perspective view of the device 非エスケープ状態にあるエスケープ機構の斜視図Perspective view of escape mechanism in non-escape state エスケープ状態にあるエスケープ機構の斜視図Perspective view of the escape mechanism in the escape state ギヤ機構の構成を示す図Diagram showing the structure of the gear mechanism 高速系及び高トルク系の各駆動を対比説明するための図Diagram for comparing each drive of high speed system and high torque system エスケープタイミングを示す図Diagram showing escape timing

符号の説明Explanation of symbols

１：エアシリンダ、２：伸縮ロッド、３：駆動伝達部、４：ラック、５：締結部、６：ソケット、７：ボルト、８：ワーク、９：ナット穴、１０：エスケープ機構、１３：エスケープスプリング
1: Air cylinder, 2: Telescopic rod, 3: Drive transmission part, 4: Rack, 5: Fastening part, 6: Socket, 7: Bolt, 8: Workpiece, 9: Nut hole, 10: Escape mechanism, 13: Escape spring

Claims (5)

ワークへ締結部材を締結するための締結部と、この締結部を回転駆動させるための駆動機構とを備えた締結装置において、
前記駆動機構は、締結部材を高速で着座位置へ送り込む高速駆動部と、
その後、締結部材を高トルクで締結するための高トルク駆動部とを備え、
これら高速駆動部と高トルク駆動部とを同一の動力源により駆動するとともに、締結部材の着座までは高速駆動部により駆動し、着座後は高トルク駆動部により駆動するように動力伝達を切り換える切換手段を備えることを特徴とする締結装置。 In a fastening device including a fastening portion for fastening a fastening member to a workpiece, and a drive mechanism for rotationally driving the fastening portion,
The drive mechanism includes a high-speed drive unit that sends the fastening member to the seating position at high speed,
Thereafter, a high torque drive unit for fastening the fastening member with high torque,
The high-speed drive unit and the high-torque drive unit are driven by the same power source, and the high-speed drive unit is driven until the fastening member is seated, and the power transmission is switched so as to be driven by the high-torque drive unit after seating. A fastening device comprising means. 前記駆動機構は、高速低トルクで出力する高速ギヤ列と、低速高トルクで出力する高トルクギヤ列を備え、各ギヤ列はラックアンドピニオン機構で駆動されることを特徴とする請求項１の締結装置。 The fastening mechanism according to claim 1, wherein the drive mechanism includes a high-speed gear train that outputs at high speed and low torque and a high-torque gear train that outputs at low speed and high torque, and each gear train is driven by a rack and pinion mechanism. apparatus. 前記駆動機構は、締結部材の着座により動力伝達を停止する高速側エスケープ機構を備えることを特徴とする請求項２の締結装置。 The fastening device according to claim 2, wherein the drive mechanism includes a high-speed side escape mechanism that stops power transmission when the fastening member is seated. 前記駆動機構は、前記高速側エスケープ機構に加えて、締結完了時の所定トルクで動力伝達を停止するトルク側エスケープ機構を備えることを特徴とする請求項３の締結装置。 The fastening device according to claim 3, wherein the drive mechanism includes a torque side escape mechanism that stops power transmission with a predetermined torque when the fastening is completed, in addition to the high speed side escape mechanism. 前記駆動機構は、共通の動力源で駆動される高速側ラックとトルク側ラックを備え、前記高速側エスケープ機構は前記高速ラック側に設けられ、前記トラック側エスケープ機構は前記トルクラック側に設けられることを特徴とする請求項４の締結装置。




The drive mechanism includes a high speed side rack and a torque side rack driven by a common power source, the high speed side escape mechanism is provided on the high speed rack side, and the track side escape mechanism is provided on the torque rack side. The fastening device according to claim 4.




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