JP2009160719A - ナットランナ - Google Patents

Abstract

【課題】作業者の任意のタイミングで駆動モータの回転速度を変更することのできるナットランナを提供する。
【解決手段】ナットランナ本体にスイッチを設け、このスイッチで駆動モータの回転速度を変更可能とする。例えば、スイッチで、駆動モータの運転を制御するプログラムのステップの歩進を行うことで、駆動モータの回転速度を変更可能とすることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ナット又はボルトを締め付けるナットランナ、特に、作業者の手作業による締め付けに用いられるハンドヘルドタイプのナットランナに関する。

例えば特許文献１に示されているナットランナは、ボルト等に嵌合するソケットと、ソケットを回転駆動する駆動モータと、駆動モータを起動するスイッチとを有するナットランナ本体を備えたものである。

特開２０００−１７６８５２号公報

このようなハンドヘルドタイプのナットランナは、通常、ナットランナ本体と別体にコントローラが設けられ、このコントローラに組み込まれたプログラムにより駆動モータの運転が制御される。かかるプログラムは複数のステップで構成され、様々なステップを組み合わせることで駆動モータの動作を自由に設定することができる。

このようなナットランナにおける駆動モータの制御の一例を、図６〜８に基づいて説明する。まず、図６（ａ）に示すように、ナットランナ（図示省略）のソケット１０１の端面をボルト１０２の端面と当接させる。この状態では、ソケット１０１の内孔とボルト１０２の外周の位置は合っていないことが多い。そこで、スイッチにより駆動モータ（図示省略）を起動し、図８のグラフに示すように低速回転で一定時間回転させる。この低速回転における駆動モータの回転数及び時間は予めプログラムにより設定され、このステップを第１ステップと称す。この低速回転の間に、ソケット１０１の内孔とボルト１０２の外周との位置を合わせてこれらを嵌合する（図７参照）。一定時間が経過すると自動的にプログラムのステップの歩進が行われ、第１ステップから、駆動モータを高速回転させる第２ステップに移行する。その後、駆動モータのトルクを検出するトルクセンサ（図示省略）がボルト１０２の着座トルクを検知したら、その検知結果がコントローラに伝達され、これにより高速回転の第２ステップから低速回転の第３ステップへの歩進が行われる。低速回転でボルト１０２を締め付け、トルクセンサがボルト１０２の締付完了トルクを検知したら、駆動モータを停止させて締め付けが完了する。

しかしながら、上記のように、プログラムのステップの歩進が自動的に行われ、作業者の意思に関わらず駆動モータの回転速度が変更されると、様々な不具合を生じる恐れがある。例えば、上記の駆動モータの制御方法では、第１ステップ（低速回転）の所定時間が経過すると、ソケットとボルトの嵌合状態にかかわらず自動的に第２ステップへと歩進されるため、第１ステップの間にソケットとボルトを嵌合させなければボルトの締め付けを行うことができない。かかる不具合を回避するためには、第１ステップの時間を長めに設定すればよいが、この場合、第１ステップの初期にソケットがボルトに嵌合すると、その後の低速回転は意味を成さないものとなり、余計なサイクルタイムが増えることとなる。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、作業者の任意のタイミングで駆動モータの回転速度を変更することのできるナットランナを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、駆動モータを有するナットランナ本体と、複数のステップからなるプログラムにより駆動モータの運転を制御するコントローラとを備えたハンドヘルドタイプのナットランナにおいて、ナットランナ本体にスイッチを設け、このスイッチで駆動モータの回転速度を変更可能としたことを特徴とする。

このように、ナットランナ本体に駆動モータの回転速度を変更するスイッチを設けることにより、作業者がスイッチを操作することで任意のタイミングで駆動モータの回転速度を変更することができる。

このナットランナにおいて、例えばスイッチでプログラムのステップの歩進を行うことにより、駆動モータの回転速度を変更可能とすることができる。すなわち、プログラムが、例えば駆動モータを低速で回転させる第１ステップと、駆動モータを高速で回転させる第２ステップとを有する場合、この第１ステップから第２ステップへの歩進をスイッチで行うことにより、駆動モータの回転速度を低速から高速へと変更することができる。これにより、例えばソケットとボルト又はナットとの嵌合を確認できるまで駆動モータを低速回転させることができるため、嵌合不良によりボルト等が締め付け不能となる恐れを回避できる。また、作業者が嵌合を確認したらスイッチでステップを歩進させて、低速回転（第１ステップ）から高速回転（第２ステップ）に切り換えることができるため、余計なサイクルタイムを省略することができる。

このナットランナにおいて、スイッチを所定量だけ押込むことにより駆動モータが起動し、前記スイッチをさらに押込むことによりプログラムのステップの歩進を行うようにすれば、一つのスイッチボタンで駆動モータの起動及びプログラムのステップの歩進を行うことができるため、ナットランナ本体の構造を簡略化することができる。

あるいは、スイッチの押し量に応じて駆動モータの速度を変更可能とすれば、作業者がスイッチの押し量を調節することで駆動モータを任意の速度で回転させることができる。従って、例えばソケットとボルトを嵌合させるときは、スイッチの押し量を小さくして駆動モータを低速回転させることにより嵌合を容易化することができる。また、ソケットとボルトが嵌合すれば、スイッチの押し量を大きくして駆動モータを高速回転させることにより、余計なサイクルタイムを省略することができる。

以上のように、本発明のナットランナによれば、作業者の任意のタイミングで駆動モータの回転速度を変更することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に、本発明を適用したナットランナ１の一構成例を概念的に示す。このナットランナ１は、ハンドヘルドタイプのナットランナ本体１０と、ナットランナ本体１０と別体に設けられた据付型のコントローラ２０とを備える。ナットランナ本体１０は、駆動モータ１１と、減速機１２と、トルクセンサ１３と、ソケット１４と、スイッチ１５とを備える。駆動モータ１１を回転させると、減速機１２を介して接続したソケット１４が回転し、ソケット１４に嵌合された図示しないボルト（あるいはナット、以下同じ）をワークに締め付けることができる。この締め付け時のソケット１４に負荷される締め付けトルクをトルクセンサ１３で検出し、その検出されたトルク信号がコントローラ２０にフィードバックされる。

図２にスイッチ１５の詳細を示す。このスイッチ１５は、スイッチボタン１５ａと、ボタン保持部１５ｂと、起動スイッチ１５ｃと、歩進スイッチ１５ｄとを備える。スイッチボタン１５ａはボタン保持部１５ｂを貫通して配され、スイッチボタン１５ａの押込み方向先行側には起動スイッチ１５ｃ及び歩進スイッチ１５ｄが並べて設けられる。これらの起動スイッチ１５ｃ及び歩進スイッチ１５ｄは、内周に挿入されたスイッチボタン１５ａを検知する光電スイッチである。

ナットランナ停止時は、図２（ａ）に示すように、スイッチボタン１５ａは最後退位置にあり、起動スイッチ１５ｃ及び歩進スイッチ１５ｄが共にＯＦＦ状態となっている。この状態からスイッチボタン１５ａを押込むと、起動スイッチ１５ｃの内周にスイッチボタン１５ａの先端部が挿入され、これを検知して起動スイッチ１５ｃがＯＮとなる（図２（ｂ）参照）。さらにスイッチボタン１５ａを押込むと、スイッチボタン１５ａの先端部が歩進スイッチ１５ｄの内周まで達し、これを検知して歩進スイッチ１５ｄがＯＮとなる（図２（ｃ）参照）。以上のように、スイッチ１５は、スイッチボタン１５ａで起動スイッチ１５ｃ及び歩進スイッチ１５ｄのＯＮ／ＯＦＦ操作を可能とするものであり、このように一つのボタンで二つのスイッチの操作を可能とすることでナットランナ本体１０の構造を簡略化することができる。

次に、上記ナットランナ１によるボルトの締め付け方法を図３に基づいて説明する。まず、ソケット１４の端面をボルトの端面と当接させる。この状態では、通常、ソケット１４の内孔とボルトの外周との位置は合っていない（図６参照）。そして、スイッチボタン１５ａを押込んで起動スイッチ１５ｃをＯＮにし、駆動モータ１１を起動する。このとき、駆動モータ１１は、図３に示すように低速回転（第１ステップ）で回転し、これによりソケット１４とボルトとを嵌合させやすくしている。

ソケット１４の内孔とボルトの外周の位置が合ったら、これらを嵌合させる（図５参照）。この嵌合を確認したら、スイッチボタン１５ａをさらに押込み、歩進スイッチ１５ｄをＯＮにしてプログラムを第１ステップから第２ステップに歩進させ、駆動モータ１１を低速回転から高速回転に切り換える。このように、作業者が嵌合を確認してからステップの歩進を行うことにより、ソケット１４とボルトとを確実に嵌合させることができる。また、駆動モータを低速で回転させる時間を必要最小限とすることができるため、サイクルタイムの短縮を図ることができる。さらに、ボルトが着座するまでのトルクはそれ程大きくないため、この間の駆動モータ１１を高速回転させることにより、サイクルタイムのさらなる短縮を図ることができる。

ボルトが着座したら、プログラムの第２ステップ（高速回転）から第３ステップ（低速回転）への歩進が行われる。着座後のボルトを締め付けるには大きなトルクを要するため、このときの駆動モータの回転を低速で行うことにより、ボルトを確実に締め付けることができる。このときのステップの歩進は、トルクセンサ１３が検出したボルトの着座トルクの検出信号に基づいて行われる。すなわち、ボルトの着座トルクを予め設定しておき、トルクセンサ１３が検出したトルクが着座トルクに達したら、その検出信号をコントローラ２０にフィードバックし、これにより第２ステップから第３ステップへの歩進が行われて回転速度が変更される。尚、この第２ステップから第３ステップへの歩進は、上記のようにトルク信号に基づいて自動的に行うものに限らず、第１ステップから第２ステップへの歩進と同様に、ナットランナ本体に設けた歩進スイッチにより行うようにしてもよい。

その後、トルクセンサ１３により検出したトルクが、予め設定されたボルトの締め付け完了トルクに達したら、この検出信号をコントローラ２０にフィードバックし、自動的に駆動モータ１１を停止させて締め付けが完了する。

本発明の実施形態は上記に限られない。本発明の他の実施形態に係るナットランナによるボルトの締め付け方法を、図４及び図５に基づいて説明する。尚、上記の実施形態と構成、機能が同じ箇所には同一の符号を付して説明を省略する。

この実施形態のナットランナは、スイッチボタン１５ａの押し量に応じて駆動モータ１１の回転速度を調節可能としたものである。図４に本実施形態のナットランナのスイッチ１５を示す。このスイッチ１５は、速度調節スイッチ１５ｅを有する点で上記の実施形態のスイッチと異なる。速度調節スイッチ１５ｅは、内周に挿入されるスイッチボタン１５ａの挿入深さを検出するものであり、この挿入深さの検出結果に応じて駆動モータ１１の回転速度が決定される。例えば、図４（ａ）に示すように、スイッチボタン１５ａが速度調節スイッチ１５ｅの内周に挿入されない状態では駆動モータ１１は駆動されない。スイッチボタン１５ａを押込んで、スイッチボタン１５ａが速度調節スイッチ１５ｅの内周へ浅く挿入されると（図４（ｂ）参照）、駆動モータは低速で回転する。さらにスイッチボタン１５ａを押込むと、スイッチボタン１５ａの速度調節スイッチ１５ｅへの挿入量に応じて駆動モータ１１の回転速度が高められ、スイッチボタン１５ａを最も押込んだ状態で駆動モータ１１の回転速度が最高となる（図４（ｃ）参照）。このように、スイッチボタン１５ａの押し量を調節することにより、駆動モータ１１の回転速度を自由に設定することができる。

このナットランナによるボルトの締め付け方法を、図５に基づいて説明する。この運転を制御するプログラムは、スイッチの押し量で駆動モータ１１の回転速度を制御する第１ステップと、駆動モータ１１を低速で回転させる第２ステップとを有する。まず、ソケットの端面とボルトの端面とを当接させ（図４参照）、この状態でスイッチボタン１５ａを押込んで第１ステップを開始する。ソケットとボルトが嵌合するまでは、スイッチボタン１５ａの押し量を小さくして駆動モータ１１を低速で回転させる。この回転速度を維持したまま、ソケットの内孔とボルトの外周とを嵌合させ、嵌合を確認したら、スイッチボタン１５ａをさらに押込んで駆動モータ１１を高速で回転させる。その後、トルクセンサ１３が着座トルクを検出したら、この検出結果がコントローラ２０にフィードバックされ、第１ステップから第２ステップへと自動的に歩進させる。その後の運転は上記実施形態と同様である。

こうして、スイッチボタン１５ａの押し量に応じて駆動モータ１１の回転速度を調節可能とすることで、上記実施形態と同様に、ソケット１４とボルトとを確実に嵌合させることができる。特に本実施形態では、スイッチボタン１５ａの押し量を調節することで駆動モータ１１をより一層低速で回転させることができるため、ソケット１４とボルトとを嵌合させにくい場合は、駆動モータ１１の回転速度を落として嵌合を容易化することもできる。また、作業者が確認して駆動モータの速度変更を行うことができるため、上記実施形態と同様にサイクルタイムの短縮を図る効果を得ることができる。

ナットランナを概念的に示す側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、スイッチを拡大して示す断面図である。 ナットランナの制御方法を示すグラフである。 （ａ）〜（ｃ）は、他の実施形態に係るスイッチの断面図である。 他の実施形態に係るナットランナの制御方法を示すグラフである。 （ａ）はソケットとボルトの嵌合前の状態を示す側面図であり、（ｂ）は同上面図である。 （ａ）はソケットとボルトが嵌合した状態を示す側面図であり、（ｂ）は同上面図である。 従来のナットランナの制御方法を示すグラフである。

符号の説明

１ ナットランナ
１０ ナットランナ本体
１１ 駆動モータ
１２ 減速機
１３ トルクセンサ
１４ ソケット
１５ スイッチ
１５ａ スイッチボタン
１５ｂ ボタン保持部
１５ｃ 起動スイッチ
１５ｄ 歩進スイッチ
１５ｅ 速度調節スイッチ
２０ コントローラ

Claims (4)

1. 駆動モータを有するナットランナ本体と、複数のステップからなるプログラムにより駆動モータの運転を制御するコントローラとを備えたハンドヘルドタイプのナットランナにおいて、
   ナットランナ本体にスイッチを設け、このスイッチで駆動モータの回転速度を変更可能としたことを特徴とするナットランナ。
2. 前記スイッチで前記プログラムのステップの歩進を行うことにより、駆動モータの回転速度を変更可能とした請求項１記載のナットランナ。
3. 前記スイッチを所定量だけ押込むことにより駆動モータが起動し、前記スイッチをさらに押込むことによりプログラムのステップの歩進を行う請求項１記載のナットランナ。
4. 前記スイッチの押し量に応じて駆動モータの回転速度を変更可能とした請求項１記載のナットランナ。

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