(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転を減速させて回転主軸に伝え、この回転主軸により、ネジ締め作業をするナットランナーに於いて、減速軸と回転主軸との間にクラッチ機構を介装すると共に、回転主軸にトルクトランスジューサを付設し、締付トルクがクラッチ機構作動トルク値よりも小さなモータ切替トルク値に達したのを、トルクトランスジューサが検知して、モータに高速回転から低速回転に切替える信号を送り、また、前記クラッチ機構は、クラッチ上と、クラッチ下と、その間に挟まれたボールとからなり、クラッチ面には、中央部に小さな隆起部と、これに続く傾斜部とが設けられていて、トルクトランスジューサが前記切替信号を送った後に、クラッチ機構が作動し、ボールは、隆起部を乗り越えるのに一定トルクを要するが、乗り越えが完了すると一時的にトルクが低下すると共に、その後、ボールが傾斜部に移って、締付トルクの上昇を一時的に遅延させ、この間にモータの回転を高速から低速に切替える作業を完了させ、更に、その後、締付トルクが再び上昇して、予め設定した締付トルクに達したのを、トルクトランスジューサが検知し、モータを停止させることを特徴とするナットランナー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、短時間締付、例えばロボット締付などへの利用に適し、ネジ締め作業を時間ロスなく、高速で行えるナットランナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ナットランナーによるネジ締め作業の高速化を図るには、ナットの着座前は高速回転とし、着座後は低速回転に切替えて締め込むようにする必要がある。そして、従来、この高速回転から低速回転への切替方式は、ねじ込み量から割出して、着座の少し手前で切替えるように設定したり、或いは、着座による電流値の上昇を検出して、切替えたりしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の切替方式では、切替えを適確に行えない為、時間的なロスが出て、作業能率が悪いという問題がある。例えば、ロボットなどで１〜２本のナットランナーで数箇所の締付けをする時、ねじ込み量で切替制御しようとすると、底面の高さにそれぞれ違いがある為、着座直前に好タイミングでの切替え制御ができず、少し早目に切替える結果、時間的なロスが出るようになる。また、電流制御方式による場合には、高速ネジ締め作業の際には、切替に時間的な遅れが出て、締込み過ぎを招き、切替後、一度、ネジを緩めて再締付をする必要がある。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑み、着座時における高速回転から低速回転への切替を適確かつ迅速に行え、所定トルクでの締付け作業を高速で能率よく行えるナットランナーを提供するにある。更に、本発明は、切替時の締付トルクの設定だけで、着座時の切替を、自動的に行うことができ、短時間の締付、例えばロボット締付などの利用に適するナットランナーを提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のナットランナーの技術的手段は、モータの回転を減速させて回転主軸に伝え、この回転主軸により、ネジ締め作業をするナットランナーに於いて、減速軸と回転主軸との間にクラッチ機構を介装すると共に、回転主軸にトルクトランスジューサを付設し、締付トルクがクラッチ機構作動トルク値よりも小さなモータ切替トルク値に達したのを、トルクトランスジューサが検知して、モータに高速回転から低速回転に切替える信号を送り、また、前記クラッチ機構は、クラッチ上と、クラッチ下と、その間に挟まれたボールとからなり、クラッチ面には、中央部に小さな隆起部と、これに続く傾斜部とが設けられていて、トルクトランスジューサが前記切替信号を送った後に、クラッチ機構が作動し、ボールは、隆起部を乗り越えるのに一定トルクを要するが、乗り越えが完了すると一時的にトルクが低下すると共に、その後、ボールが傾斜部に移って、締付トルクの上昇を一時的に遅延させ、この間にモータの回転を高速から低速に切替える作業を完了させ、更に、その後、締付トルクが再び上昇して、予め設定した締付トルクに達したのを、トルクトランスジューサが検知し、モータを停止させることにある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のナットランナーの実施の形態を、図面の実施例に基づいて説明する。図１はナットランナーの全体を示し、１はモータ部、２は減速部、３はクラッチ部、４はトルクトランスジューサ、５は回転主軸、６はリミットスイッチである。実施例では、モータ部１には、ＡＣサーボモータ（最大トルク  １２ｋｇｆｃｍ、無負荷回転数  ２４０００ｒｐｍ）が用いられている。減速部２には、遊星歯車式の２段減速機（減速比  １／２５）が用いられている。これにより主軸５では、最大締付トルクは２００ｋｇｆｃｍとなり、無負荷回転数は１０００ｒｐｍとなる。またトルクトランスジューサ４には、歪計を利用したものが用いられていて、締付トルクを計測できるようになっている。
【０００８】
クラッチ部３の詳細は、図２、図３に示されている。このクラッチ部３の要部は、ボール式クラッチ機構であり、その作用は、締付トルクがある程度、高まった段階でクラッチが作動して、締付トルクを一旦、低下させると共に、トルク上昇を一時的に遅延させるというものである。図について説明すると、クラッチ機構１０は、クラッチ上１１とクラッチ下１２と、その間に挟まれたボール１３とからなる。ボール１３は円周線上に複数個（図示例では３個）設けられている。ボール１３と接触するクラッチ面１４、１５は図３のような形をしていて、中央部に小さな隆起部１６がある。従って、ボール１３がこの隆起部１６を乗り越えるには、一定の締付トルクを要する。しかし、ボール１３が隆起部１６を乗り越えると、締付トルクは一旦、低下する。そして、一定の時間遅延の後に、締付トルクが再び高まるようになり、締付完了に至る。
【０００９】
図４に、この状況が示されている。ＡＢ間は着座前であり、負荷は小さく、高速回転で締付作業が行われる。Ｂ点で着座すると、その後は徐々にトルクが高まり、Ｃ点でボール１３が隆起部１６を越えると、一旦、トルクは低下する。そしてＤ点からは再びトルクが高まり、Ｅ点で締付が完了する。締付制御の設定時には、Ｃ点よりやや低いトルク値をモータ切替トルク値（ＴＳ−１）として設定し、トランスジューサ４がこの値を検知すると、モータ１に信号を送って、回転を高速から低速へと切替えさせる。一方、クラッチ機構１０の作動トルク値は、ＴＳ−１よりやや高いトルク値（ＴＳ−２）に設定しておき、モータ１の切替よりやや遅れてクラッチが作動するようにする。切替に要する時間は、サーボモータでは０．２５ｍｓｅｃであり、他方、ＣＤ間の所要時間は、高速の１０００ｒｐｍの場合でも、０．５ｍｓｅｃである。従って、ＣＤ間でモータの切替を充分に終えることができる。その上、クラッチ機構１０の作動が遅れる分だけ、モータ１の切替に時間的余裕を持たすことができる。次にＤＥ間では再び締付トルクが高まるので、所定の締付トルクに達した段階で、トランスジューサ４からの信号でモータは停止させられる。
【００１０】
クラッチ部３の構造の詳細を、図２で説明すると、減速部２の軸２０からの回転は、スプライン２１を介して、クラッチシャフト２２に伝わり、更に、ボールキー２３を介してクラッチ上１１に伝わる。ボールキー２３は、クラッチシャフト２２の側面に複数列（実施例では６列）設けられていて、回転力を伝達すると共に、クラッチ上１１の上下動を許容する。クラッチ上１１の上面には、バネ２４による押圧力が付与されて、そのバネ圧は、上端のバネ座金２５の位置を調節ナット２６で変えることによって、強弱調節可能である。
【００１１】
以上の機構により、締付初期には、減速軸２０からの回転は、クラッチシャフト２２、クラッチ上１１、クラッチ下１２、回転主軸５と伝わり、高速回転でネジ締めする。次に、ネジが着座すると、トルクが高まるので、先ず、トルク値がＴＳ−１に達した段階で、トランスジューサ４がこれを検知し、モータ１に信号を送って、回転を高速から低速へと切替える。続いて、トルク値がＴＳ−２に達した段階で、クラッチ機構１０が作動し、ボール１３が隆起部１６を乗り越えるようになり、トルク値は一時的に低下する。従って、この間にモータ１の回転切替を完全に終えることができる。なお、ＴＳ−２のトルク値は、バネ２４の圧力調節によって自由に設定可能である。このようにして、モータの回転が低速に切替わり、更に締付が進行すると、トルクは再び上昇する。そして、予じめ設定した締付トルク（ＴＳ−３）に達した段階で、トランスジューサ４からの信号によって、モータ１を停止させ、ネジ締め作業が完了する。
【００１２】
図示の実施例では、前記の切替作動を、リミットスイッチ６でも行えるようになっている。即ち、図示の如く、クラッチ上１１の外面には、鍔２７が設けられていて、クラッチ上１１がＣ点まで上昇移動すると、リミットスイッチ６の突子２８に衝突し、突子２８を押して、スイッチ６を作動させる。そして、スイッチ６からモータに信号を送って、モータ１の回転を高速から低速へと切替える。この場合でも、クラッチ機構１０の作動によって、締付トルクの上昇に時間遅れが出るので、この間に高速から低速への切替をスムーズに行うことができる。なお、この方式による場合には、トランスジューサを用いた時よりも切替作動が多少遅くなるが、高速締付にも充分追従可能であり、また、作動が確実になる利点がある。なお、図２に於いて、クラッチ下１２は、クラッチシャフト２２に対して回転自在であるが、上下動はしない。また、クラッチ下１２の下面は、台形歯２９によって、回転主軸５と咬み合っている。従って、クラッチ下１２と回転主軸５とは常に一体回転する。
【００１３】
本発明は、前記の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で自由に実施可能である。特に、クラッチ部３の詳細な構成、及びモータ部１、減速部２、トルクトランスジューサ４の種類などは自由である。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のナットランナーでは、ネジが着座して、締付トルクが一定値まで上昇すると、クラッチ機構が作動して、トルクの上昇が一時的に遅延するので、この間を利用して、モータの回転を高速から低速へと切替えることができる。従って、ネジ締め作業に全く時間的なロスが無くて、作業能率を高めることができ、その上、着座までの締付け量の違いなどの影響を受けないので、短時間締付作業に好適である。
【００１５】
また本発明では、ボール式のクラッチ機構を用い、かつ、クラッチ面には隆起部と傾斜部とを設けたので、ボールがこの隆起部を乗り越えるには一定の締付トルクを要するが、乗り越えが完了すると、締付トルクは一旦、低下する。そして、ボールが傾斜部に移っている間の、一定時間の遅延の後に、締付トルクが再び高まるようになる。従って、この遅延の間に、トルクトランスジューサからの信号による、モータの高速回転から低速回転への切替作業を確実に行わせることができる。
【００１６】
更に本発明では、トルクトランスジューサでトルク値を検出して、モータを高速回転から低速回転に切替えると共に、予め設定した締付トルクに達した段階で、モータを停止させる方式であるから、作動が速くて、高速締付作業時でも遅れなく、適格に切替えを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のナットランナーの側面図。
【図２】クラッチ部の断面図。
【図３】ボール式のクラッチ機構の要部を示す断面図。
【図４】クラッチの作動状況を示す図。
【符号の説明】
１        モータ部
２        減速部
３        クラッチ部
４        トルクトランスジューサ
５        回転主軸
６        リミットスイッチ
１０      クラッチ機構
１１      クラッチ上
１２      クラッチ下
１３      ボール
１６      隆起部
２０      減速軸
２２      クラッチシャフト
２４      バネ
２７      クラッチ上の鍔
２８      リミットスイッチの突子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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