(57)【要約】【課題】フレキシブルシャフトを用いたねじ締め機において、トルクの検出精度に優れたねじ締め機を提供する。【解決手段】ねじ締め機１においては、モータ３の回転駆動を伝達するフレキシブルシャフト４の出力側に取付けられるドライバツール２０が、作業者に把持されてドライバビット２を所望の位置へ操作するハウジング６と、ハウジング６に内包されるとともに、フレキシブルシャフト４に伝達された回転駆動をドライバビット２へ伝達する回転軸５と、この回転軸５を内包する一方、ハウジング６に内包され、一端がハウジング６に取付けられる歪みゲージ７付きの起歪管８と、起歪管８の他端に取付けられる内歯車１０と、回転軸５の先端に設けられる太陽歯車１１と、内歯車１０と太陽歯車１１とに噛合して相対回転する遊星歯車１２と、遊星歯車１２の相対回転に伴って一体に回転可能に取付けられ、かつドライバビット２を連結する遊星キャリア１３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動源の駆動軸に連結して回転駆動を伝達するフレキシブルシャフトと、このフレキシブルシャフトの出力側に取付けられるとともに、前記回転駆動源の回転駆動に伴って回転するドライバビットを有するドライバツールとを備えるねじ締め機において、
前記ドライバツールが、作業者によって把持されて前記ドライバビットの先端を所望の位置へ操作するハウジングと、このハウジングに内包されるとともに、当該フレキシブルシャフトに伝達された回転駆動を前記ドライバビットへ伝達する回転軸と、この回転軸を内包する一方、当該ハウジングに内包され、一端が当該ハウジングに取付けられる歪みゲージ付きの起歪管と、この起歪管の他端に取付けられる内歯車と、当該回転軸の先端に設けられる太陽歯車と、これら内歯車と太陽歯車とに噛合して相対回転する遊星歯車と、この遊星歯車の相対回転に伴って一体に回転可能に取付けられ、かつ前記ドライバビットを連結する遊星キャリアとを備えることを特徴とするねじ締め機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転駆動をドライバビットへ伝達する伝達軸に、フレキシブルシャフトを用いたねじ締め機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フレキシブルシャフト型のねじ締め機としては、特許文献１に示すものがある。このねじ締め機においては、モータの回転駆動をドライバビットへ伝達する伝達軸にフレキシブルシャフトが用いられている。このフレキシブルシャフトは、柔らかく、容易に曲げることができるため、ねじの斜め方向への締め付けや、狭い箇所への締付けに適している。しかしながら、フレキシブルシャフトを曲げた状態でモータを駆動させると、摩擦の影響により、トルクの伝達損失が生じる。そのため、目標のねじ締めトルクと、実際のねじ締めトルクとに差が生じてしまい、所望のトルクでねじを締付けることができない問題があった。
【０００３】
そこで、上記問題を解決することを目的として、特許文献２に示すフレキシブルシャフト型のねじ締め機がある。このねじ締め機においては、フレキシブルシャフトと、ドライバビットとの間にトルクセンサが配設させてある。このトルクセンサは、フレキシブルシャフトと、ドライバビットとの間に介在する軸部の捻れを検出することにより、フレキシブルシャフトによる損失後のトルクを測定するよう構成されている。この構成により、当該測定値をモータへフィードバック制御することで、所望のトルクでのねじの締付けを実現することを目的とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１６９３７３号公報
【特許文献２】特開２００５−３２９４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献２に示すねじ締め機においては、反力トルクが発生すると、モータ固定点と、ドライバビット先端との２点間で捻れが生じる。つまり、フレキシブルシャフトを含むドライバビットおよび軸部から成る軸線上で捻れが生じる。このような構成では、フレキシブルシャフトの影響により、ねじりモーメントに損失が生じる。しかも、ねじりモーメントが作用する軸線が長く、これもねじりモーメントの損失の原因となる。これらの理由から、従来のフレキシブルシャフト型のねじ締め機では、結局、トルクセンサを用いても、実際のねじ締めトルクを正確に検出することができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のねじ締め機は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、回転駆動源の駆動軸に連結して回転駆動を伝達するフレキシブルシャフトと、このフレキシブルシャフトの出力側に取付けられるとともに、前記回転駆動源の回転駆動に伴って回転するドライバビットを有するドライバツールとを備えるねじ締め機において、前記ドライバツールが、作業者によって把持されて前記ドライバビットの先端を所望の位置へ操作するハウジングと、このハウジングに内包されるとともに、当該フレキシブルシャフトに伝達された回転駆動を前記ドライバビットへ伝達する回転軸と、この回転軸を内包する一方、当該ハウジングに内包され、一端が当該ハウジングに取付けられる歪みゲージ付きの起歪管と、この起歪管の他端に取付けられる内歯車と、当該回転軸の先端に設けられる太陽歯車と、これら内歯車と太陽歯車とに噛合して相対回転する遊星歯車と、この遊星歯車の相対回転に伴って一体に回転可能に取付けられ、かつ前記ドライバビットを連結する遊星キャリアとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のねじ締め機によれば、反力トルクが起歪管を介してハウジングに伝達される。また、作業者がハウジングを把持して固定するので、当該ハウジングと、ドライバビットとが固定端となり、これら２点間でねじりモーメントが作用する。この構成により、ねじりモーメントが、フレキシブルシャフトには伝達されず、つまりフレキシブルシャフトを含まない経路間で作用する。そのため、ねじりモーメントにフレキシブルシャフトの特性による損失が生じない。すなわち、本発明のねじ締め機においては、フレキシブルシャフトを備える構成でありながらも、実際のトルクを精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のねじ締め機の全体図である。
【図２】本発明のねじ締め機の要部拡大断面図である。
【図３】本発明のねじ締め機のモータの取付状態を示す拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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はハンドタイプの吊り下げ式ねじ締め機（以下、ねじ締め機という。）であり、回転駆動源の一例であるモータ３と、このモータ３の駆動軸３ａに連結して回転駆動を伝達するフレキシブルシャフト４と、このフレキシブルシャフト４の出力側に取付けられるとともに、モータ３の回転駆動に伴って回転するドライバビット２を有するドライバツール２０とを備えている。
【００１０】
図２に示すように、前記ドライバツール２０は、前記フレキシブルシャフト４と前記ドライバビット２とを連結して当該フレキシブルシャフト４の回転駆動をドライバビット２へ伝達する回転軸５を有している。また、このドライバツール２０は、作業者によって把持されて前記ドライバビット２を所望の位置へ操作するハウジング６を有しており、このハウジング６の一端は前記フレキシブルシャフト４の端部外周に取付けられている。さらに、このドライバツール２０は、周面に歪みゲージ７を貼付けて構成される起歪管８を有している。この起歪管８は、前記ハウジング６に内包される一方、前記回転軸５を内包するよう、その一端が前記ハウジング６に取付けられている。これら起歪管８および歪みゲージ７によりトルクセンサが構成されている。
【００１１】
前記フレキシブルシャフト４は、硬鋼線を数層巻いた構成であり、柔軟性を有する。また、図２に示すように、このフレキシブルシャフト４の一端は、前記モータ３の駆動軸３ａに接続される一方、他端は前記回転軸５に接続され、モータ３の回転駆動を伝達するよう構成されている。
【００１２】
前記起歪管８には、減速機としての遊星歯車機構９が取付けられている。詳細な構成としては、起歪管８の他端には内歯車１０が取付けられている。また、前記回転軸５の先端には太陽歯車１１が取付けられており、これら内歯車１０と太陽歯車１１とには遊星歯車１２が噛合して相対回転するよう構成されている。さらに、この遊星歯車１２には遊星キャリア１３が当該遊星歯車１２の相対回転に伴って一体に回転可能に取付けられており、かつ前記ドライバビット２と連結するよう構成されている。
【００１３】
図３に示すように、前記モータ３は、支柱１７の上面の取付面１７ａに設けられたコネクタ１４に取付けられている。なお、コネクタ１４は、支柱１７に限らず、天井あるいは側壁等に取付けてもよい。このコネクタ１４は、モータ３を支持するとともに、これを水平方向および垂直方向へ旋回可能に構成されている。詳細な構成としては、コネクタ１４は、支柱１７の上面に取付けられ、かつ水平面を軸１５ａ廻りに旋回自在なＬ字型の水平旋回部材１５と、当該水平旋回部材１５の側面に取付けられ、垂直面を軸１６ａ廻りに旋回自在なＬ字型の垂直旋回部材１６とから構成されている。そして、当該垂直旋回部材１６にモータ３が固定されている。この構成により、作業者がハウジング６を把持して引張ると、フレキシブルシャフト４を介してモータ３が引張られて旋回する。そして、ドライバビット２を所望の位置へ移動させ、スタートスイッチ１８を握ると、モータが駆動してドライバビット２が回転する。
【００１４】
以下、本発明のねじ締め機１に作用するトルク（ねじりモーメント）について説明する。例えば、モータ３の出力が１Ｎ・ｍ、減速比が５の場合、ねじにかかるトルクは５Ｎ・ｍであり、この反力トルクも５Ｎ・ｍである。この反力トルクの内訳としては、回転軸５を介してフレキシブルシャフト４に伝わる反力トルクが１Ｎ・ｍであり、一方回転軸５を介して遊星キャリア１３、遊星歯車１２、内歯車１０、起歪管８からハウジング６に伝わる反力トルクが４Ｎ・ｍである。ここで、ハウジング６は作業者によって把持されているので、ドライバビット２、遊星キャリア１３、遊星歯車１２、内歯車１０、起歪管８およびハウジング６の間では４Ｎ・ｍのねじりモーメントが作用する。これにより、起歪管８が捻れ、当該捻れを歪みゲージ７で検出することにより、ねじ締めトルクを測定することができる。なお、ドライバビット２、回転軸５、フレキシブルシャフト４およびモータ３の間では１Ｎ・ｍのねじりモーメントが作用する。
【００１５】
以下、本発明のねじ締め機１によるねじ締め方法について説明する。このねじ締め機１においては、仮締めおよび本締めの２段階でねじを締付けるよう構成されている。まず、仮締めとは、ねじの座面がワークに着座するまでの工程である。この仮締め工程におけるねじ締めトルクを前記トルクセンサにより常時検出し、これがモータ用コントローラ１９に予め設定された仮締めトルク値に到達するまで、モータ３を高速低トルクで駆動する。続いて、本締め工程でも、ねじ締めトルクを前記トルクセンサにより常時検出し、これがモータ用コントローラ１９に予め設定された本締めトルク値に到達するまで、モータ３を低速高トルクで駆動する。そして、モータ３の駆動を停止して、ねじ締めが完了する。
【００１６】
ところで、適正なねじ締めを実現するための条件として、仮締めトルク値は、本締めトルク値を超えないことが望ましい。この実現には、トルクの検出精度に正確性が求められる。そこで、本発明のねじ締め機１によれば、前述のように、増幅されたトルクの反力である４Ｎ・ｍが、ねじりモーメントとして起歪管に作用する。しかも、ねじりモーメントは、フレキシブルシャフトを経由せずに作用する。そのため、従来の方法と比較して、格段に歪みを大きく、かつ精度良く検出することができるため、トルクの検出精度に優れたものとなる。
【００１７】
１  ねじ締め機
２  ドライバビット
３  モータ
３ａ  駆動軸
４  フレキシブルシャフト
５  回転軸
６  ハウジング
７  歪みゲージ
８  起歪管
９  遊星歯車機構
１０  内歯車
１１  太陽歯車
１２  遊星歯車
１３  遊星キャリア
１４  コネクタ
１５  水平旋回部材
１５ａ  軸
１６  垂直旋回部材
１６ａ  軸
１７  支柱
１７  取付面
１８  スタートスイッチ
１９  モータ用コントローラ
２０  ドライバツール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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