JP2008114303A - ねじ部品締結機 - Google Patents
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Abstract
【課題】1つの駆動モータでねじ部品のねじ込み初期には高速低トルクで、ねじ込み完了時には低速高トルクでねじ部品を締結可能にしたねじ部品締結機を得る。
【解決手段】駆動モータ2を正逆回転可能とし、これにより回転される伝達軸6の正転時には係合し、逆転時には係合が外れる第1一方向クラッチ10を設けて高速低トルク駆動する構成とし、一方、伝達軸6と減速手段との間に正転時には減速手段に回転を伝達しないで、逆転時には回転を伝達する構成の第2一方向クラッチ30を設け、更に、ドライブ軸5に減速手段を連結するとともにドライブ軸5にモータ軸3の正転時には回転を伝達しないで、逆転時には回転を伝達する構成の第3一方向クラッチ40を取り付けて低速高トルク駆動する構成のねじ部品締結機であるので、ねじ締め機全体がコンパクトになる。また、最終締結トルクが常に確実に得られるとともにねじ部品締結作業時間が短縮される。
【選択図】図1
Description
本発明は、ねじ、ボルトあるいはナット等のねじ部品を最初は高速低トルク回転でねじ込み、続いてあらかじめ設定した最終締結トルクまで低速高トルクでワークにねじ部品を締結するねじ部品締結機に関する。
従来から一般的に良く知られているボルト、ナット、ねじ等の自動ねじ部品締結機は、これら部品を作業サイクル毎に自動供給し、これをワークに締め付けるようにした機械が良く知られている。このような機械にあって、その一例としてのねじ締め機は、ねじの頭部に形成された十字あるいは六角穴のような矩形形状の駆動穴に係合可能なドライバビットを用い、このドライバビットを駆動軸を介して電動ドライバに連結した構成である。このねじ締め機でワークにねじを締結する場合、ねじの駆動穴にドライバビットを係合させた状態で電動ドライバを駆動する。これにより、ドライバビットからねじに回転力が伝達され、ねじはワークに締結されるようになっている。
このようなねじ締め機は、高いねじ締め精度(バラツキの少ない締結トルク)を要求される所へのねじ締め作業には適しておらず、締結トルクを規定通りにする必要がある場合にはあまり採用されていない。そこで、このような締結トルクの安定した部品締結機として最近使用されつつあるねじ部品締結機としては、一例として図3に示すような締結機がある。これは特許文献1に示されているねじ締め機であり、チャックユニット(図示せず)にねじが保持されてから低速高トルクドライバ102及び高速低トルクドライバ103を同時に駆動する。このとき、ワンウェイクラッチ110により外輪111が内輪112に対してスリップするため、ドライバビット(図示せず)は駆動軸105を介して高速低トルクドライバ103のみの回転を受けて回転し、ねじを高速で締め付けるようになっている。この動作において、ねじが締め付けられるにつれて高速低トルクドライバ103の回転数が低下して低速高トルクドライバ102の回転数よりも低下すると、ワンウェイクラッチ110の作用により低速高トルクドライバ102の回転をギア連結されている駆動軸105に伝達し、低速で最終締結トルクに達するまでねじ締めされるようになっている。
しかしながら、このようなねじ締め機においては、高速低トルクドライバと低速高トルクドライバの二台を必要としており、このため、ねじ締め機全体が大きくなっている。しかも、高速低トルクドライバと低速高トルクドライバはスタート信号が入ると、どちらにも電流が流れて夫々回転するようになっているため、現在のように省エネルギが求められている環境においては時代に逆行することになり、市場に受け容れられない。また、両方のトルクドライバが回転していることから、着座時の衝撃トルクは高くなっており、そのため、正確な最終締結トルクが得られない。更に、低速高トルクドライバの回転はギアにより連結されて駆動される構成のため、ねじ締め作業時の騒音が比較的高くなるとともにねじ締め完了時の衝撃も高くなっていた。その上、高速回転途中で低速回転に切り換わる構成であるから、この切り換わりがねじが着座するまでの位置であると、低速高トルクドライバでのねじ締め時間が長くなり、ねじ締め作業全体の作業時間が長くかかり作業コストの上昇を招いている等の課題が生じている。
本発明の目的は、このような課題を解消するとともに1つの駆動モータでねじ部品のねじ込み初期には高速低トルクで、ねじ込み完了時には低速高トルクでねじ部品を締結可能にしたねじ部品締結機を得ることである。
本発明の目的は、ねじ部品に係合してワークにねじ部品をねじ込むドライブ軸5と、このドライブ軸5に高速低トルクの駆動力を与えるとともに、高速低トルク駆動が終了すると続いて低速高トルク駆動でねじ部品をねじ込むねじ部品締結機において、前記ドライブ軸5に回転駆動力を与える1つの駆動モータ2を正逆回転可能とし、この駆動モータ2により回転される伝達軸6にこれの正転時には前記ドライブ軸5を一体回転可能にするよう係合し、逆転時にはこの係合が外れる第1一方向クラッチ10を設けて高速低トルク駆動する構成とし、一方、前記伝達軸6の周囲にこの伝達軸6の回転を減速する減速手段を配置し、この伝達軸6と減速手段との間に伝達軸6の正転時には減速手段に回転を伝達しないで、伝達軸6の逆転時には回転を伝達する構成の第2一方向クラッチ30を設け、更に、前記ドライブ軸5に前記減速手段に連結されているとともに伝達軸6の正転時には前記ドライブ軸5に回転を伝達しないで、伝達軸6の逆転時にはドライブ軸5に回転を伝達する構成の第3一方向クラッチ40を取り付けて低速高トルク駆動する構成とし、高速低トルクねじ込み作業によりねじ部品がワークに着座してストール状態になると、伝達軸6が逆転して低速高トルク駆動するよう構成したねじ部品締結機を提供することで達成される。
また、この目的を達成するために前記ねじ部品締結機の構成において、減速手段はその入力側に第2一方向クラッチ30を介して伝達軸6が連結され、出力側には第3一方向クラッチ40を介してドライブ軸5が連結されているハーモニックドライブ(登録商標)減速機構の減速機20であるので、大きな減速比が得られるとともにねじ部品の締結に十分な最終締結トルクも確実に得られる。
本発明によれば、一台の駆動モータでねじ込み初期には高速低トルクで、ねじ込み完了時には低速高トルクでねじ部品を締結することができるため、ねじ締め機全体がコンパクトになる。また、ねじ部品がワークに確実に着座して高速低トルクで正転しているモータ軸がストール状態になると、これと同時に駆動モータの回転が切り換わってモータ軸が逆転し、ドライブ軸は低速高トルク回転駆動するようになっているので、最終締結トルクが常に確実に得られるとともにねじ部品をワークに締結する締結作業時間が無駄なく短縮される。更に、このねじ部品締結機は従来のように、常時両方の駆動手段が回転駆動される構成ではなく、モータ軸に連結されている伝達軸の正転あるいは逆転により高速低トルクあるいは低速高トルクをドライブ軸に伝達する構成であるから、電力を無駄に消費することがなく、時代にあった省エネルギ効果が得られる。しかも、従来のものは低速高トルクドライバがギアにより動力を伝達する構成であるが、本発明では、1つの駆動源によりモータ軸を正転あるいは逆転させてねじ部品を締結する構成であるから、高速回転駆動時の騒音が減少するとともに衝撃力も若干緩和されるので、比較的低い衝撃トルクが得られやすい。その上、ねじ込み初期段階からねじ部品がワークに着座するまでは高速回転し、着座した後、確実に低速高トルク回転をドライブ軸に伝達する構成であるから、ねじ部品の締結コストが低減される等の特有の効果が得られる。
以下本発明の実施の形態を図1および図2に基づき説明する。図2において、1は、昇降台(図示せず)に載置されて上昇あるいは下降動作するねじ部品締結機である。この部品締結機1は上部に設けた正逆回転可能な1つの駆動モータ2とこれを固定しているとともに内部に回転伝達系を内蔵したケーシング4と回転伝達系からの回転を受けるドライブ軸5とから構成されている。この駆動モータ2のモータ軸3には伝達軸6が連結してあり、これの中心線延長上には前記ドライブ軸5が配置されている。ドライブ軸5の後端には伝達軸6が嵌り、この伝達軸6が正方向への回転、即ちモータ軸3の正転時に伝達軸6は前記ドライブ軸5と一体回転するように係合して作動し、逆転時にはこの係合が外れドライブ軸5に対して伝達軸6が空転するようにした第1一方向クラッチ10が介在している。
前記伝達軸6の周囲には図1に示すように、この伝達軸6の高速低トルクの回転を大きな減速比で減速し、これの回転を低速高トルクに変換する減速手段としての減速機20が配置されている。この減速機20はハーモニックドライブ(登録商標)減速機構と呼ばれる構造を有しており、これは前記モータ軸3から伝達軸6を介して伝達される回転を伝達軸6の回転方向とは逆方向の低速高トルクの回転に変換して出力するようにした構成である。この構成は例えば、特開昭58−196349号あるいは特開昭59−113342号公報に開示されており、本発明出願以前に既に公知となっているので、これの説明は省略する。
前記伝達軸6と減速機20の入力側のジェネレータ21との間には伝達軸6の正転時には減速機20に回転を伝達しないで、伝達軸6の逆転時にはジェネレータ21に回転を伝達する構成の第2一方向クラッチ30が介在されている。この減速機20の出力側となるフレキシブルギア22には前記ドライブ軸5の周囲に回転自在に設けられた取付部材23が固定してあり、この取付部材23はこれの下部に位置する第3一方向クラッチ40の外側の入力部材41に固定されている。また、前記ドライブ軸5の周囲には前記第3一方向クラッチ40の内側の出力部材42が位置しており、この出力部材42と前記ドライブ軸5とはキー43により一体回転可能に結合されて出力部材42が回転するとドライブ軸5が一体回転する構成となっている。この第3一方向クラッチ40は駆動モータ2のモータ軸3が正転するときはドライブ軸5と一体の出力部材42は入力部材41に対して空転し、モータ軸3が逆転するときは即ち、伝達軸6とドライブ軸5との係合が外れているときは入力部材41の回転とともに出力部材42が回転してドライブ軸5に低速高トルク回転を伝達する構成となっている。
更に、前記ドライブ軸5の先端にはねじの頭部に係合するボックスビットあるいは十字ビット等のドライバビット(図示せず)が連結してあり、このドライバビットはねじ部品のねじ込み初期には高速低トルクでねじ込み完了時には低速高トルクで回転されるようになっている。
その上、図2に示すように、前記ドライブ軸5の周囲にはこれを覆う筒状の起歪管50が前記ケーシング4の下端に固定されたスペーサ7に固定配置してあり、この起歪管50は前記ドライブ軸5がワーク(図示せず)にねじ部品が着座し、高トルクで締結されるときに発生する反力を受けるようになっており、この起歪管50にはこれが捻れ、この捻れに応じた歪みを電気信号として検出する歪みゲージ51が取り付けられている。これら起歪管50、歪みゲージ51によりトルクセンサが構成され、歪みゲージ51の信号から制御部8において締結トルクが判定され、所定締結トルクが得られるようになっている。
また、前記駆動モータ2はモータ軸3からの信号を出力するようになっており、この信号は前記制御部8に入り、前記センサからの信号とともに処理されるようになっている。更に、制御部8は前記駆動モータ2を正逆回転させるための信号を出力するようになっており、これは駆動モータ2のストール状態(ストールとは、駆動モータ2のモータ軸3が回転不可により回転できなくなる現象を指す。)における信号を出力するものであり、このストール状態になると、駆動モータ2のモータ軸3の正転による高速低トルクの駆動が前記信号を受けて駆動モータ2が切り換えられてモータ軸3が逆転し、ドライブ軸5には低速高トルク駆動が伝達されることになる。しかも、この制御部8は、ねじ部品の種類に応じて設定されている最終締結トルクに対して、駆動モータ2の正転によりねじ部品が高速回転でねじ込まれて、ねじ部品がワークに着座してストール状態になると、発生する衝撃トルクが前記最終締結トルクを超えないよう駆動モータ2の最高回転数を決定する構成ともなっている。
次に、本発明の作用を説明すると、ねじ部品を係合保持した状態のドライバビットを有するねじ部品締結機において、ワークの締結位置にねじ部品を位置させてから、スタート信号が入ると、昇降台が前進する。この後、駆動モータ2のモータ軸3が正方向即ち、ねじ込み方向へ回転する。このとき、前記ドライブ軸5は第1一方向クラッチ10が係合してモータ軸3、伝達軸6及びドライブ軸5は一体になって回転し、一方、減速機20は第2一方向クラッチ30が働いて伝達軸6の回転が遮断され、減速機20は回転しない。しかも、第3一方向クラッチ40もこれの入力部材41に対して出力部材42が空転することになり、ドライブ軸5は何らの抵抗も受けることなく高速低トルク回転し、ドライバビットにこの回転が伝達され、ねじ部品は高速低トルクでワークにねじ込まれる。
このようにして、ねじ部品が高速回転でねじ込まれてワークにねじ部品が着座すると、駆動モータ2はストール状態となり、この駆動モータ2には逆転開始の信号が制御部8から入り、駆動モータ2は逆転する。これにより、第1一方向クラッチ10は空転状態となるとともに第2及び第3一方向クラッチ30、40は夫々係合状態となり、駆動モータ2のモータ軸3の逆方向の回転は伝達軸6から減速機20に伝達され、この減速機20の出力側からの低速高トルクの回転がドライブ軸5に伝達される。そして、ねじ部品はワークに締結される。この低速高トルクの回転中において、トルクセンサにより締結トルクがあらかじめ所定値に設定されている最終締結トルクに達すると、締結完了となる。
このねじ部品の締結作業において、駆動モータ2によるストール状態は最終締結トルクより低い衝撃トルクで発生するように制御部8により駆動制御されているので、この駆動モータ2での慣性は小さいものとなり、最終締結トルクが駆動モータ2の逆転駆動により正確に得られることになる。このことから駆動モータ2の正回転でのねじ締め開始からワークに着座するまでの締結作業を高速回転で行うことができる。
一方、制御部8は駆動モータ2での高速低トルクねじ込み作業によりねじ部品がワークに着座してストール状態になると、駆動モータ2が逆転し、最終締結トルクに達するまでドライブ軸5を低速高トルクで回転駆動するよう制御を行うようになっており、このストール状態を検出して駆動モータ2を制御するとともに、ねじ部品が着座して最終締結トルクに達したか否かを判定している。このように駆動モータ2、トルクセンサ等の信号を制御部8との間で送受信することによって締結作業を総合的に制御することができ、ねじ部品の締結を効率よく行うことになる。
この後、ねじ部品の締結作業サイクルが完了すると、昇降台が後退し、元の位置に戻り、駆動モータ2も正回転の状態に復帰して次の作業サイクルまでの待機状態となって、次のスタート信号が入ると、以上の動作が繰り返される。
1 ねじ部品締結機
2 駆動モータ
3 モータ軸
4 ケーシング
5 ドライブ軸
6 伝達軸
7 スペーサ
8 制御部
10 第1一方向クラッチ
20 減速機
21 ジェネレータ
22 フレキシブルギア
23 取付部材
30 第2一方向クラッチ
40 第3一方向クラッチ
41 入力部材
42 出力部材
43 キー
50 起歪管
51 歪みゲージ
2 駆動モータ
3 モータ軸
4 ケーシング
5 ドライブ軸
6 伝達軸
7 スペーサ
8 制御部
10 第1一方向クラッチ
20 減速機
21 ジェネレータ
22 フレキシブルギア
23 取付部材
30 第2一方向クラッチ
40 第3一方向クラッチ
41 入力部材
42 出力部材
43 キー
50 起歪管
51 歪みゲージ
Claims (2)
- ねじ部品に係合してワークにねじ部品をねじ込むドライブ軸(5)と、このドライブ軸に高速低トルクの駆動力を与えるとともに、高速低トルク駆動が終了すると続いて低速高トルク駆動でねじ部品をねじ込むねじ部品締結機において、
前記ドライブ軸に回転駆動力を与える1つの駆動モータ(2)を正逆回転可能とし、この駆動モータにより回転される伝達軸(6)にこれの正転時には前記ドライブ軸を一体回転可能にするよう係合し、逆転時にはこの係合が外れる第1一方向クラッチ(10)を設けて高速低トルク駆動する構成とし、一方、前記伝達軸の周囲にこの伝達軸の回転を減速する減速手段を配置し、この伝達軸と減速手段との間に伝達軸の正転時には減速手段に回転を伝達しないで、伝達軸の逆転時には回転を伝達する構成の第2一方向クラッチ(30)を設け、更に、前記ドライブ軸に前記減速手段に連結されているとともに伝達軸の正転時には前記ドライブ軸に回転を伝達しないで、伝達軸の逆転時にはドライブ軸に回転を伝達する構成の第3一方向クラッチ(40)を取り付けて低速高トルク駆動する構成とし、高速低トルクねじ込み作業によりねじ部品がワークに着座してストール状態になると、伝達軸が逆転して低速高トルク駆動するよう構成したことを特徴とするねじ部品締結機。 - 減速手段はその入力側に第2一方向クラッチを介して伝達軸が連結され、出力側には第3一方向クラッチを介してドライブ軸が連結されているハーモニックドライブ(登録商標)減速機構の減速機(20)であることを特徴とする請求項1記載のねじ部品締結機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006296951A JP2008114303A (ja) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | ねじ部品締結機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006296951A JP2008114303A (ja) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | ねじ部品締結機 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009280805A Division JP5204747B2 (ja) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | ねじ部品締結機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008114303A true JP2008114303A (ja) | 2008-05-22 |
Family
ID=39500702
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006296951A Pending JP2008114303A (ja) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | ねじ部品締結機 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP2008114303A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105697663A (zh) * | 2016-03-22 | 2016-06-22 | 广东工业大学 | 一种实现谐波减速器应用于双向传动的机械装置 |
CN113108026A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-07-13 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种用于间歇运动机构的驱动组件 |
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-
2006
- 2006-10-31 JP JP2006296951A patent/JP2008114303A/ja active Pending
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100913 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110121 |