JPH0310729A - 電動ねじ締め装置 - 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、締め付はトルクを２段階に切り換え可能な電
動ねじ締め装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、部材を複数本のボルトを用いてねじ締めするに
当っては１部材の変形およびこれに伴う各ボルトの締め
付はトルクのばらつきを軽減するため、まず低いトルク
で全てのボルトを締結した後、締め付はトルクを所定の
高トルクに調整して再度締め付けるといった方法がとら
れる。

従来、締め付はトルクを２段階に切り換え可能な電動ね
じ締め装置としては、ドライバービットの駆動源として
ステッピングモータやサーボモータ等を用い、これらの
モータに印加される電圧値を調整することによってドラ
イバービットに加わるトルクを切り換えるようにしたも
のが知られている。

また、他の例としては、締め付はトルクが所定の低トル
クに調整された第１の電動ドライバーと、締め付はトル
クが所定の高トルクに調整された第２の電動ドライバー
とを備え、これら２つの電動ドライバーを適宜使い分け
るようにしたものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記した従来の電動ねじ締め装置のうち前者は、モータ
およびドライバービットを含む駆動部をコンパクトに構
成できるため、自動組立装置（ねじ締めロボット）への
組込みが容易であるという利点を有するが、その反面、
モータ自体が高価であるばかりでなく複雑なコントロー
ラを必要とするため、締め付は装置が高コスト化すると
いう不都合がある。

一方、後者は、２つの電動ドライバーおよびこれらを選
択的に駆動するための駆動装置を必要とするので、装置
が高価となるばかりでなく、大型化し、ねじ締めロボッ
トへの組込みが困難になるという問題がある。

本発明は、かかる従来技術の欠点を解消するためになさ
れたものであって、その目的は、小型軽量にして制御が
容易であり′、ねじ締めロボットに搭載するに好適な電
動ねじ締め装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記の目的を達成するため、トルクレベルが
第１の値に設定された第１のスリップクラッチと動力伝
達方向が第１の方向に設定された第１の一方向クラッチ
とが第１の回転軸に取り付けられ、前記第１の一方向ク
ラッチの外輪に連結されたドライバービットをこの第１
の回転軸と同軸に配置して成る第１の駆動体と、トルク
レベルが第２の値に設定された第２のスリップクラッチ
と動力伝達方向が第２の方向に設定された第２の一方向
クラッチとを第２の回転軸に取り付けて成る第２の駆動
体と、正逆転可能に結線されたＤＣモータとを備え、前
記ＤＣモータの回転軸と前記第１および第２のスリップ
クラッチのハウジングとを所望の動力伝達装置にて連結
するとともに、前記第１および第２の一方向クラッチの
外輪同士を所望の動力伝達手段にて連結した。

〔作用〕

ＤＣモータは、印加される電源電圧の極性を変えること
によって正転または逆転する。

ＤＣモータを駆動したとき、その回転力は所望の動力伝
達機構を介して第１の駆動体および第２の駆動体に伝達
され、第１の回転軸および第２の回転軸の双方が回転駆
動される。

各回転軸には、動力伝達方向が反対に設定された一方向
クラッチが取り付けられ、かつ各一方向クラッチの外輪
が所望の動力伝達手段にて連結されているため、回転軸
の回転方向と動力伝達方向とが合致しないいずれか一方
の一方向クラッチが空転し、他方の一方向クラッチと同
軸に取り付けられたスリップクラッチを介してＤＣモー
タの回転力がドライバービットに伝達される。

また、ＤＣモータを正転したときと逆転したときとでは
、第１の回転軸および第２の回転軸の回転方向が反転し
、空転する一方向クラッチが他方の一方向クラッチに切
り換わるから、ドライバービットの回転方向は常に一定
に保たれる。

よって、第１お１び第２のスリップクラッチのうちいず
れか一方のスリップクラッチに設定されたトルクレベル
にてねじを仮じめし、他方のスリップクラッチに設定さ
れたトルクレベルにてねじを本じめすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る電動ねじ締め装置のドライバービ
ット駆動部の斜視図、第２図はスリップクラッチの断面
図、第３図（ａ）、（ｂ）は一方向クラッチの動作説明
図、第４図は本発明に係る電動ねじ締め装置の全体構成
を示す一部断面した正面図、第５図はドライバービット
設定部の構成を示す要部断面図、第６図はＤＣモータと
スリップクラッチとの連結状態を示す平面方向から見た
断面図、第７図は２つの一方向クラッチの連結状態を示
す平面方向から見た断面図である。

第１図に示すように、本発明の電動ねじ締め装置は、主
としてＤＣモータ１と、ドライバービット２を備えた第
１の駆動体３と、第２の駆動体４と、前記ＤＣモータ１
の回転力を前記第１の駆動体３および第２の駆動体４に
伝達する中間歯車５とから成る。

ＤＣモータ１は、極性切換えスイッチ装置６を介してＤ
Ｃ電源７に接続されており、スイッチ装置６を切り換え
、ＤＣモータ１に印加される電源電圧の極性を変更する
ことによって適宜正転または逆転できるようになってい
る。このＤＣモータ１の回転軸１ａには歯車８が固着さ
れており、第４図により明確に示すように、中間歯車５
と噛み合わされている。

第１の駆動体３は、トルクレベルがボルトの仮じめに必
要な低トルクに設定された第１のスリップクラッチ９と
、ＤＣモータ１を正転（第１図の矢印Ａの方向）したと
き、前記第１のスリップクラッチ９に連結された第１の
回転軸１０の回転力を前記ドライバービット２に伝達す
るように動力伝達方向が設定された第１の一方向クラッ
チ１１とを同軸に配置して成る。

第２の駆動体４は、トルクレベルがボルトの本じめに必
要な高トルクに設定された第２のスリップクラッチ１２
と、ＤＣモータ１を逆転（第１図の矢印Ｂの方向）した
とき、前記第２のスリップクラッチ１２に連結された第
２の回転軸１３の回転力を前記第１の一方向クラッチ１
１を介して前記ドライバービット２に伝達するように動
力伝達方向が設定された第２の一方向クラッチＩ４とを
同軸に配置して成る。

スリップクラッチ９，１２は、第２図に示すように、ハ
ブ２１の外周部にハウジング２２を回転自在に設け、前
記ハブ２１とともに回転する複数枚のクラッチ板２３と
前記ハウジング２２とともに回転する複数枚の摩擦板２
４とを交互に接合し、前記ハウジング２２に螺合された
予圧調整リング２５にて前記クラッチ板２３と摩擦板２
４との接合体を押圧するようにしたもので、予圧調整リ
ング２５の締め付は強さを調整することによって、ハブ
２１に対するハウジング２２の回転開始トルクが適宜設
定できるようになっている。

すなわち、第１のスリップクラッチ９は、予圧調整リン
グ２５の締め付は強さを弱くすることによってトルクレ
ベルがボルトの仮じめに必要な低トルクに設定され、第
２の一方向クラッチ１４は。

予圧調整リング２５の締め付は強さを強くすることによ
ってトルクレベルがボルトの本しめに必要な高トルクに
設定される。

前記第１のスリップクラッチ９のハウジング２２゜およ
び前記第２のスリップクラッチ１２のハウジング２２に
は、それぞれピッチ径および歯数が相等しい歯車２６．
２７が固着されており、第６図により明確に示すように
、前記中間歯車５と噛み合わされている。

一方向クラッチ１１．１４は、第３図（ａ）。

（ｂ）に示すように、外輪２８の内面に波形のカム面２
９を形成したもの゛であって、第３図（ａ）に示すよう
に回転軸１０（１３）を矢印Ｃの方向に回転したときに
は、ベアリング３０が幅狭部２９ａにくさび状にくい込
んで外輪２８を回転軸１０（１３）とともに回転し、反
対に２第３図（ｂ）に示すように回転軸１０（１３）を
矢印りの方向に回転したときには、ベアリング３０が幅
広部２９ｂ内に転動して、回転軸１０（１３）と外輪２
８との係合が解除されるようになっている。

すなわち、前記第１の一方向クラッチ１１と第２の一方
向クラッチ１２とは、同一構成の一方向クラッチであっ
て、互いに天地逆例した状態で第１の回転軸１０および
第２の回転軸１３に取り付けることによって動力伝達方
向が逆向きになるように設定されている。

前記第１の一方向クラッチ１１の外輪２８および第２の
一方向クラッチ１４の外輪２８には、それぞれピッチ径
および歯数が相等しい歯車３１゜３２が固着されており
、第７図により明確に示すように、互いに噛み合わされ
ている。

前記ＤＣモータ１、第１の駆動体３、第２の駆動体４は
、第４図および第５図に示すように、電動ねじ締め装置
の基板４１に取り付けられる。また１図示は省略するが
、前記中間歯車５もこの基板４１上に取り付けられる。

これら各装置のうち、第１の駆動体３、第２の駆動体４
、中間歯車５の周囲にはカバー４２が被着され、塵埃の
付着や異物の衝合等が防止される。

ドライバービット２は、第５図に示すように、第１の一
方向クラッチ１１の外輪２８に連結された連結部材４３
の先端部に摺動可能に取り付けられており、第１の一方
向クラッチ１１の外輪２８と一体に回転するとともに、
前記第１の一方向クラッチ１１の外輪２８との間に張設
されたばね４４に抗して軸線方向に移動し、締め付は時
、ボルトを接合部材に略一定の押圧力で押圧できるよう
になっている。

また、前記連結部材４３の外周部には、ベアリング４５
を介してガイド部材の保持具４６が取り付けられており
、この保持具４６に前記ドライバービット２の外周部を
被うガイド部材４７が弾接されている。

このガイド部材４７の内周の空間は、真空ポンプ４８に
接続されており、ドライバービット２の先端部にボルト
を吸着できるようになっている。

本実施例の電動ねじ締め装置は、以上のような構成を有
する。

次に、前記実施例に係るねじ締め装置の動作を第８図（
ａ）〜（ｅ）とともに説明する。

まず、図示外の駆動装置を駆動して、前記した電動ねじ
締め装置を多数のボルトが準備されたボルト収納部まで
移動し、ガイド部材４７内にそのうちの１つを取り込む
。

次いで、真空ポンプ４８を駆動し、第８図（ａ）に示す
ように、ドライバービット２の先端部にボルト５１をセ
ットする。

しかる後、再度図示外の駆動装置を駆動して、ドライバ
ービット２の先端部（ボルト５１のねじ込み端）を所望
とする接合部材５２のねじ孔５３に合致させる。

スイッチ装置６を正転側に切り換え、ＤＣモータ１を時
計回りすなわち第１図の矢印Ａの方向に回転すると、中
間歯車５を介してその回転力が第１のスリップクラッチ
９のハウジング２２および第２のスリップクラッチ１２
のハウジング２２に伝達され、第１の回転軸１０および
第２の回転軸１３がともに時計回りＡに回転する。

第１の回転軸１０には、当該第１の回転軸１０が矢印Ａ
の方向に回転したときこれと一体に回転する第１の一方
向クラッチ１１が取り付けられているので、この第１の
回転軸１０の回転力が第１の一方向クラッチ１１の外輪
２８を介してドライバービット２に伝達され、ドライバ
ービット２が時計回りに回転する。

このとき、第２の回転軸１３には、当該第２の回転軸１
３が時計回りＡの方向に回転したとき空転する第２の一
方向クラッチ１４が取り付けられているため、第２の回
転軸１３の回転力が第１の一方向クラッチ１１に伝達さ
れない。

従って、第８図（ｂ）および（Ｃ）に示すように、ガイ
ド部材４７の先端部を接合部材５２に、またドライバー
ビット２をボルト５１に弾接しつつドライバービット２
を駆動することによって、右ねじが刻設されたボルト５
１を接合部材５２に螺合することができる。

第１の回転軸１０が第１の一方向クラッチ１１およびド
ライバービット２を介してボルト５１に伝達することの
できる回転力は、第１のスリップクラッチ９に設定され
たトルクレベルであるので。

ボルト５１は第１のスリップクラッチ９に設定された低
レベルのトルクで仮じめされる。

螺合後、第８図（ｄ）に示すように、ドライバービット
２をボルト５１から離脱し、さらに第８図（ｅ）に示す
ように、ガイド部材４７を接合部材５２から離脱するこ
とによって、１本のボルトについての仮じめを終了する
。

以下、前記と同様にして所要数のボルト５１を接合部材
５２に仮しめする。

次に、ボルトの本じめについて説明する。

まず１図示外の駆動装置を駆動して、ドライバービット
２の先端部を最初に仮じめがなされたボルト５１に合致
させる。

スイッチ装Ｍ６を逆転側に切り換え、ＤＣモータ１を反
時計回りすなわち第１図の矢印Ｂの方向に回転すると、
中間歯車５を介してその回転力が第１のスリップクラッ
チ９のハウジング２２および第２のスリップクラッチ１
２のハウジング２２に伝達され、第１の回転軸１０およ
び第２の回転軸１３がともに反時計回りＢに回転する。

第２の回転軸１３には、当該第２の回転軸１３が矢印Ｂ
の方向に回転したときこれと一体に回転する第２の一方
向クラッチ１４が取り付けられているので、この第２の
回転軸１３の回転力が第２の一方向クラッチ１４の外輪
２８および第１の一方向クラッチ１１の外輪２８を介し
てドライバービット２に伝達され、ドライバービット２
が時計回りに回転する。

このとき、第１の回転軸１０には、当該第１の回転軸１
０が反時計回りＢの方向に回転したとき空転する第１の
一方向クラッチ１１が取り付けられているため、第１の
回転軸１０の回転力が第１の一方向クラッチ１１すなわ
ちドライバービット２に伝達されない。

第２の回転軸１３が第２の一方向クラッチ１４、第１の
一方向クラッチ１１の外輪２８、およびドライバービッ
ト２を介してボルト５１に伝達することのできる回転力
は、第２のスリップクラッチ１２に設定されたトルクレ
ベルであるので、ボルト５１は第２のスリップクラッチ
１２に設定された高レベルのトルクで本じめされる。

前記実施例の電動ねじ締め装置は、ドライバービット２
の駆動源としてＤＣモータ１を用いたので、電源電圧の
極性を変更するだけで回転数を落すことなく回転方向を
正逆転することができ、制御系を簡略化することができ
る。

また、１つのＤＣモータ１と、２つのスリップクラッチ
９，１２と、２つの一方向クラッチ１１゜１４の組合せ
によってボルトの仮じめど本じめとを行えるようにした
ので、小型かつ安価に実施することができる。

さらに、動力伝達手段として歯車を用いたので、ＤＣモ
ータ１の動力を確実に伝達することができる。

なお、前記実施例においては、第１のスリップクラッチ
９のトルクレベルを低レベルに、第２のスリップクラッ
チ１２のトルクレベルを高レベルに設定したが、これと
は逆に、第１のスリップクラッチ９のトルクレベルを高
レベルに、第２のスリップクラッチ１２のトルクレベル
を低レベルに設定しても同様の効果を奏することができ
る。

また、前記実施例においては、ＤＣモータ１の回転軸と
第１および第２のスリップクラッチ９゜１２のハウジン
グ２２とを連結する動力伝達手段。

および第１の一方向クラッチ１１の外輪２８と前記第２
の一方向クラッチ１４の外輪２８とを連結する動力伝達
手段として歯車を用いたが、前記２組の動力伝達手段の
うちいずれか一方または双方を摩擦車やベルトを巻回す
るプーリなど他の動力伝達手段に置き換えることもでき
る。

さらに、前記実施例においては、ドライバービット２を
平面方向から見て時計回りに駆動するようにしたが、ド
ライバービット２を反時計回りに駆動し、左ねじが刻設
されたボルトに適用させることもできる。

その他１本発明の精神を逸脱しない範囲で適宜の変更を
加えうろことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ドライバービッ
トの駆動源としてＤＣモータを用いたので、ドライバー
ビットの回転数制御および回転方向制御を１つのスイッ
チ装置にて行うことができ、また、少数の部材の組合せ
でボルトの仮じめど本じめとを行えるようにしたので、
装置の小型と低コスト化を実現することができる。よっ
て、自動組立装置のロボットに好適な電動ねじ締め装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図は全て本発明を説明するためのものであって、第１図
は本発明に係る電動ねじ締め装置のドライバービット駆
動部の斜視図、第２図はスリップクラッチの断面図、第
３図（ａ）、（ｂ）は一方向クラッチの動作説明図、第
４図は本発明に係る電動ねじ締め装置の全体構成を示す
一部断面した正面図、第５図はドライバービット設定部
の構成を示す要部断面図、第６図はＤＣモータとスリッ
プクラッチとの連結状態を示す平面方向から見た断面図
、第７図は２つの一方向クラッチの連結状態を示す平面
方向から見た断面図、第８図（ａ）〜（ｅ）はボルトが
接合部材に螺合される過程を示す説明図である。 １・・・・・・ＤＣモータ、２・・・・・・ドライバー
ビット、３・・・・・・第１の駆動体、４・・・・・・
第２の駆動体、５・・・・・・中間歯車、９・・・・・
・第１のスリップクラッチ、１０・・・・・・第１の回
転軸、１１・・・・・・第１の一方向クラッチ、１２・
・・・・・第２のスリップクラッチ、１３・・・・・・
第２の回転軸、１４・・・・・・第２の一方向クラッチ
、２１・・・・・・ハブ、２２・・・・・・ハウジング
、２８・・・・・・外輪、５１・・・・・・ボルト、５
２・・・・・・接合部材。 第２！ ２４５２４２３ ２ 第３図 ｒσノ （ｂ） １０（１３） １０（１３） 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トルクレベルが第１の値に設定された第１のスリップク
   ラッチと動力伝達方向が第１の方向に設定された第１の
   一方向クラッチとが第１の回転軸に取り付けられ、前記
   第１の一方向クラッチの外輪に連結されたドライバービ
   ットをこの第１の回転軸と同軸に配置して成る第１の駆
   動体と、トルクレベルが第２の値に設定された第２のス
   リップクラッチと動力伝達方向が第２の方向に設定され
   た第２の一方向クラッチとを第２の回転軸に取り付けて
   成る第２の駆動体と、正逆転可能に結線されたＤＣモー
   タとを備え、前記ＤＣモータの回転軸と前記第１および
   第２のスリップクラッチのハウジングとを所望の動力伝
   達装置にて連結するとともに、前記第１および第２の一
   方向クラッチの外輪と同士を所望の動力伝達手段にて連
   結したことを特徴とする電動ねじ締め装置。