JP2015085474A - 締付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】次の締付工程に移行したときに、前回の締付トルクが表示されない締付装置を提供する。【解決手段】本発明の締付装置は、モータ２４と、前記モータの起動を制御するスイッチ２６と、前記モータによって回転し、先端にソケットが装着されて締結部材を締め付けることのできるドライブ軸２１と、前記ソケットに作用する締付トルクを検出するトルク検出器５０と、前記スイッチの操作により前記モータを起動し、予め設定された設定トルクと、前記トルク検出器により測定された測定トルクに達すると、前記モータを停止する締付工程を実行する制御部３３と、前記測定トルクを表示する表示部４１と、を具える締付装置であって、前記表示部は、前記締付工程終了後も前記測定トルクの表示を続け、前記スイッチが操作されて前記モータが再度起動すると、表示をリセットする。【選択図】図３

Description

本発明は、ボルトやナットなどの締結部材を複数の締付工程により締め付けることのできる締付装置に関するものである。

ボルトやナットなどの締結部材の締付精度を高めるために、締結部材に作用する締付トルクを測定し、設定トルクに到達したときに、締付を終了するよう数値制御された締付機が知られている（たとえば特許文献１参照）。

特許文献１の締付機では、測定トルクは、締付機と一体又は締付機とは別個に設けられた表示部に表示される。

表示部に表示された測定トルクは、ユーザが締付完了後目視確認できるようにその値を表示したまま次の締付工程に移ることが望まれる。そこで、次の締付工程にて締付けを開始し、新たに入力される測定トルクが、予め設定された表示開始トルク値に到達すると、その表示を入力された測定トルクに切り替えた締付機が提案されている。

特開２０１０−２４７２７７号公報

しかしながら、ユーザが新たな締付工程において表示部を参照したときに、前回の測定トルクを現在の測定トルクであると認識し、締付工程を終了してしまう虞がある。

本発明の目的は、次の締付工程に移行したときに、前回の締付トルクが表示されない締付装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の締付装置は、
モータと、
前記モータの起動を制御するスイッチと、
前記モータによって回転し、先端にソケットが装着されて締結部材を締め付けることのできるドライブ軸と、
前記ソケットに作用する締付トルクを検出するトルク検出器と、
前記スイッチの操作により前記モータを起動し、予め設定された設定トルクと、前記トルク検出器により測定された測定トルクに達すると、前記モータを停止する締付工程を実行する制御部と、
前記測定トルクを表示する表示部と、
を具える締付装置であって、
前記表示部は、前記締付工程終了後も前記測定トルクの表示を続け、前記スイッチが操作されて前記モータが再度起動すると、表示をリセットする。

前記表示部は、表示がリセットされた後、前記トルク検出器により測定された測定トルクが予め設定された表示開始トルクに達すると、測定トルクの表示を行なうことができる。

本発明の締付装置によれば、１回の締付工程が終了した後も、表示部にこの締付工程の測定トルクが表示されているから、ユーザは締付工程終了後に目視により締付トルクが設定トルクを満たしていることを確認することができる。

また、締付工程終了後、後の締付工程に入ってスイッチ操作することで表示部の表示はリセットされるから、後の締付工程において、表示部の見間違いによるヒューマンエラーをなくすことができる。従って、締結部材の締付トルクの信頼性を高めることができる。

また、表示部の測定トルクは、表示がリセットされた後、予め設定された表示開始トルクに達するまではリセットされたままであるから、スイッチを操作してモータを起動させたときに残留トルクがあったとしても、このトルクは表示されない。従って、表示部の見間違いによるヒューマンエラーをなくすことができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る締付装置の概略説明図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る締付装置のブロック図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る締付装置の制御方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の締付装置１０を、図１及び図２に示すように締付けを行なう本体となる締付機２０と、この締付機２０を制御する制御装置３０、トルクを測定するトルク検出器５０から構成した数値制御式の締付装置に適用した実施形態について説明する。なお、制御装置３０は、その機能の一部又は全部を締付機２０に内蔵する構成とすることもでき、また、制御装置３０の一部の機能を外部ＰＣ等で実行するように構成してもよい。

図１は、本発明の締付装置１０の概略を説明する図であり、図２は、締付装置１０の概略ブロック図である。図に示すように、締付装置１０は、締付機２０と制御装置３０から構成され、締付機２０には、ソケットに作用するトルクを検出するトルク検出器５０を具える。

＜締付機２０＞
締付機２０として、図１に示す実施形態では、ドライブ軸が内軸と外軸２２の２軸式の電動レンチを例示している。しかしながら、２軸式のものに限定されず１軸式のものであってもよく、また、締付機２０は、インパクトレンチ、インパクトドライバー、振動・ハンマードリルなどであってもよい。

２軸式の締付機２０は、ドライブ軸２１となる内軸と外軸２２が、ハウジング２３に内蔵されたモータ２４によって互いに逆回転可能となっている。内軸と外軸２２は、遊星歯車機構などの減速機構２８によってモータ２４に連繋することができる。

締付機２０は、内軸の先端には、ボルトやナットなどの締結部材が装着可能なソケットを具える。また、外軸２２の先端には、ドライブ軸２１の軸芯に対して先端が略垂直方向に突出するアームを具備する反力受け２５が取り付けられている。

締付機２０は、図１に示すトリガスイッチ２６の操作によって、図２に示す制御装置３０からの指令を受けてモータ２４を駆動させ、ドライブ軸２１を回転させる。また、図１に示すように、締付機２０には、正逆切替用スイッチ２７が配備されており、正逆切替用スイッチ２７を操作することで、モータ２４の回転を逆転させて、締結部材の締付け及び緩め作業を行なうことができる。正逆切替用スイッチ２７は、減速機構２８のギア切替えやクラッチ操作などによって、機構的にドライブ軸２１の正転と逆転を切り替えるものとすることができる。また、正逆切替用スイッチ２７は、モータ２４に供給される電圧を反転させるものであってもよい。

＜トルク検出器５０＞
締付機２０には、ソケットに作用するトルクを検出するトルク検出器５０が配備される。トルク検出器５０は、制御装置３０にトルクに関する信号を送信する。トルク検出器５０として、図１に示すように、締付トルクを検出するトルクセンサ５１をドライブ軸２１とソケットとの間に直接装着するものを採用することができる。ソケットに作用するトルクは、締付機２０の電気系統、たとえばモータ電流の変化から検出するものであってもよい。また、ソケットに作用するトルクは、ドライブ軸２１やモータ２４、減速機構２８等の回転角度から換算するようにしてもよい。

トルク検出器５０を図１のようにドライブ軸２１に装着すると、トルク検出器５０はドライブ軸２１と一体回転するから、制御装置３０と有線接続することはできない。従って、図２に示すように、トルクセンサ５１にて測定された締付トルクに関する信号は、増幅回路５２で増幅し、Ａ／Ｄ変換回路５３にてＡ／Ｄ変換してＣＰＵ５４に入力し、ＲＦ（Radio Frequency）回路５５及びアンテナ５６を経由して無線送信することが望まれる。トルク検出器５０への電源の供給はトルク検出器５０に小型のバッテリを搭載することで行なうことができる。

具体的実施形態として、トルクセンサ５１は、外軸２２に貼着された歪みゲージを例示することができる。外軸２２に作用する締付トルクは、歪みゲージの抵抗変化が電圧変化として出力される。

＜制御装置３０＞
制御装置３０は、図１に示すように、締付機２０と接続用ケーブル６０によって電気的に接続されており、締付機２０との通信及び締付機２０に電源供給可能となっている。また、制御装置３０は、先端にプラグ６１が連繋された電源用ケーブル６２に商用電源に接続可能となっている。なお、制御装置３０及び／又は締付機２０をバッテリ内蔵とし、制御装置３０と締付機２０の接続用ケーブル６０を省略して、これらの間の通信を無線により行なうこともできる。

具体的実施形態として、制御装置３０は、図１に示すようにボックス型のケーシング３１に、図２に示す制御手段３２を内蔵している。制御手段３２は、ＣＰＵ３４、ＲＡＭ、ＲＯＭなどのメモリ３５、Ｄ／Ａ変換器等の種々の電子部品を中心に構成された制御部３３を具え、メモリ３５に記憶された種々のプログラム等によって実現することができる。図２では、これらの連繋によって実現される代表的な機能に関する機能ブロックを描いている。これら機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウエアのみ又はこれらの組合せによって実現可能であることは当然理解されるべきである。

ケーシング３１の一面には、図１に示すように、ユーザの所望する設定トルクを表示する設定トルク表示部４０と、トルク検出器５０にて測定された締付トルクを表示する測定トルク表示部４１を具える。また、ユーザが設定トルクを増減するトルク設定ボタン４７，４８、異なる締付モードに切り替えるモード切替スイッチ４４が設けられている。さらに、ケーシング３１には、締付装置１０の設定トルクの設定可能範囲を示すトルク設定範囲表示部４６が設けられている。

設定トルク表示部４０及び測定トルク表示部４１は、たとえばＬＥＤを採用したデジタル表示器とすることができる。設定トルク表示部４０と測定トルク表示部４１は、図１に示すように、桁を揃えて上下二段とすることが望ましい。これにより、測定トルクがどの程度設定トルクに近づいているかを瞬時に判断することができる。また、設定トルクと測定トルクとの見間違いも低減できる。

図１中、符号４２は、トルク設定ボタン４７，４８を操作したときに、その設定トルクを表示する設定トルクサブ表示部であり、設定トルク表示部４０よりも小さく形成している。

トルク設定ボタン４７，４８は、設定トルクを小さくするマイナスボタン４７と大きくするプラスボタン４８である。これらトルク設定ボタン４７，４８は、締付装置１０に何らかの異常が生じたときに、その何れかを操作することで、エラー解除ボタンとしても用いることができる。

モード切替スイッチ４４は、異なる２つの締付モードを切り替えるスイッチであり、押しボタン式、ダイヤル式又はスライド式などを採用することができる。モード切替スイッチ４４が何れの締付モードに設定されているか視認できるように、モード切替スイッチ４４内又はケーシング３１の適所に、何れかの締付モードに対応して点灯するＬＥＤ４５が配備されている。図示のモード切替スイッチ４４は、一方の締付モードに設定されたときに内蔵されたＬＥＤ４５が点灯するようにしている。

トルク設定範囲表示部４６は、図１に示すように、締付装置１０の設定トルクの上限及び下限を示す。トルク設定範囲表示部４６は、図１に示すようにプレートにその設定範囲を刻印したり、シールに印刷し、ケーシング３１に取り付けたものを例示できる。また、上記設定トルク表示部４０等と同様にデジタル表示器とすることもできる。トルク設定範囲表示部４６をケーシング３１に設けることで、機器の仕様を容易に判別することができる利点がある。

制御手段３２を構成する制御部３３は、図２に示す如く上記した表示部４０，４１，４２、ボタン４７，７８、モード切替スイッチ４４、ＬＥＤ４５、正逆切替用スイッチ２７が夫々接続されると共に、トリガスイッチ２６を介して締付機２０のモータ２４を駆動するモータ駆動回路３６、トルク検出器５０と無線通信するためのＲＦ回路３７及びアンテナ３７ａが接続されている。たとえば、モータ駆動回路３６によるモータ２４の出力調整は、位相制御やＰＷＭ制御によって行なうことができる。

メモリ３５には、締付機２０を制御するためのすべてのプログラムが記憶される。たとえば、メモリ３５には、締付モードに応じてユーザにより設定された設定トルク、各締付モードに応じた締付プログラムや各種パラメータ、滞在中の締付モード、受信された測定トルクと設定トルクに基づいてモータ２４の出力を調整するためのモータ駆動回路３６の制御量などが記憶される。

上記構成の締付装置１０について、以下の要領で締付作業が行なわれる。

図３は、本発明の一実施形態に係る制御フローを示している。なお、ステップＳ１０１は、２回目以降の締付工程にて行なわれる処理であるため後述する。

１回目の締付工程は、締付機２０のソケットを締結部材に嵌めた状態でトリガスイッチ２６をオンにすることで開始される（ステップＳ１０２）。図１に示す締付機２０では、ユーザが指でトリガスイッチ２６を引くことでオンとなる。

トリガスイッチ２６がオンとなると（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、制御部３３は、測定トルク表示部４１の表示するトルク値をリセット（たとえばゼロ表示）する（ステップＳ１０３）。そして、制御部３３は、メモリ３５を参照し、滞在している締付モードとその設定トルクに応じてモータ駆動回路３６からモータ２４に供給される電力を制御し、モータ２４を起動する（ステップＳ１０４）。これにより、反力受け２５がソケットの締付方向とは逆向きに回転して他の締結部材などに当接し、ソケットによる締結部材の締付が開始され、ソケットから締結部材に加わるトルク値が上昇し、トルク検出器５０により測定され（ステップＳ１０５）、制御部３３に送信される。

この状態ではまだ、測定トルク表示部４１が表示するトルク値はリセットされたまま（ゼロのまま）である。このため、連続して締付工程を実施する場合に、トリガスイッチ２６を操作してモータ２４を起動させたときに残留トルクがあったとしても、このトルクは表示されない。従って、測定トルク表示部４１の見間違いによるヒューマンエラーをなくすことができる。

締結部材の締付けが進み、トルク検出器５０の測定トルクが、予め設定された表示開始トルク値まで上昇すると（ステップＳ１０６のＹｅｓ）、制御部３３は、トルク検出器５０から受信した測定トルクを測定値として測定トルク表示部４１に表示する（ステップＳ１０７）。

トルク制御による締付けは、トルク検出器５０により測定されたトルク値を参照しながら行なわれ、測定されたトルク値が、設定トルクに到達するまで、トルク検出器５０から受信した測定トルクが測定値として測定トルク表示部４１に表示される（ステップＳ１０８のＮｏ）。この測定されたトルク値は、その最大値がメモリ３５に一時的に記憶される。

測定されたトルク値が、設定トルクに到達すると（ステップＳ１０８のＹｅｓ）、制御部３３は、モータ駆動回路３６からのモータ２４への電力の供給を遮断し、モータ２４を停止させる（ステップＳ１０９）。

制御部３３は、モータ２４が停止したときに、メモリ３５に記憶されたトルク値の最大値をピークトルク値として確定し（ステップＳ１１０）、ピークトルク値を測定トルク表示部４１に表示する（ステップＳ１０１）。

測定トルク表示部４１へのピークトルク値の表示は、次にトリガスイッチ２６が操作されるまで保持される（ステップＳ１０２のＮｏ）。

従って、締付工程終了後、次の締付工程の開始までは、測定トルク表示部４１にピークトルク値が表示されたままであるから、ユーザは、締結部材が設定トルクで締め付けられたことを目視により確認することができる。

また、次の締付工程にてトリガスイッチ２６を操作すると、測定トルク表示部４１の表示はリセットされる。すなわち、測定トルク表示部４１に前の締付工程のピークトルク値は残っていないので、見間違いによるヒューマンエラーをなくすことができる。

上記説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を限縮するように解すべきではない。また、本発明の各部構成は、上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

１０ 締付装置
２０ 締付機
２６ スイッチ（トリガスイッチ）
３０ 制御装置
３３ 制御部
４１ 表示部（測定トルク表示部）
５０ トルク検出器

Claims (3)

1. モータと、
   前記モータの起動を制御するスイッチと、
   前記モータによって回転し、先端にソケットが装着されて締結部材を締め付けることのできるドライブ軸と、
   前記ソケットに作用する締付トルクを検出するトルク検出器と、
   前記スイッチの操作により前記モータを起動し、予め設定された設定トルクと、前記トルク検出器により測定された測定トルクに達すると、前記モータを停止する締付工程を実行する制御部と、
   前記測定トルクを表示する表示部と、
   を具える締付装置であって、
   前記表示部は、前記締付工程終了後も前記測定トルクの表示を続け、前記スイッチが操作されて前記モータが再度起動すると、表示をリセットする、
   ことを特徴とする締付装置。
2. 前記表示部は、表示がリセットされた後、前記トルク検出器により測定された測定トルクが予め設定された表示開始トルクに達すると、測定トルクの表示を行なう、
   請求項１に記載の締付装置。
3. 前記表示部に表示される測定トルクは、前記締付工程におけるピークトルク値である、
   請求項１又は請求項２に記載の締付装置。

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