JP2531978B2 - 締付機の締付力制御方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 （１） 産業上の利用分野 本発明は、締付機の締付力制御方法および装置に関
し、特に、被締付物たとえばボルト、ナット等を締付け
るためのインパクトレンチおよび油圧パルスレンチ等に
おいて締付力を制御するための制御方法および装置に関
する。

（２） 従来の技術 従来、締付機の締付力を制御するために第４図で示す
ような回路を備えたものがある。すなわちエアモータを
内蔵した締付機１は、空気圧供給状態と空気圧解放状態
とを切換可能にした開閉制御弁ＶおよびレギュレータＬ
を介して空気圧供給源２に接続され、締付機１内の空気
圧を検出する空気圧スイッチＳが、開閉制御弁Ｖの開閉
制御を行なう制御回路８′に接続されている。

（３） 発明が解決しようとする課題 上記従来のものでは、締付機１内の空気圧が第５図に
示すように変化する。すなわち開閉制御弁Ｖを空気圧供
給状態として締付機１内の空気圧が上昇する途中で空気
圧スイッチＳで設定された圧力を空気圧が超えると、制
御回路８′内のタイマが作動し、設定時間Ｔだけの時間
がタイマによりカウントされたときに開閉制御弁Ｖを空
気圧解放状態とする。このように従来の技術では、締付
機１内の空気圧が設定圧を超えるのを空気圧スイッチＳ
で検出し、その時刻t₁を締付開始時刻とし、設定時間Ｔ
が経過したときの時刻t₂まで被締付物の締付けを行なっ
ている。

ところが締付対象によっては実際の締付開始時点が変
動する。たとえば複数枚の鋼板をボルトで締付けるとき
には、ボルトがナットに食い込んでこじりが生じたり、
ボルトの頭部が鋼板にあたって鋼板の反り返りが発生し
たりするので、締付機１内の空気圧の変動のみによって
は締付開始時点を判断するのは困難である。この場合、
空気圧スイッチＳの設定圧が比較的低く設定されている
と、前記こじり等が生じた際には締付機１内の空気圧
が、実際の締付開始時点よりもかなり早めに設定圧を超
えてしまうため、締付が完了しないうちに締付機１の締
付作動が終了してしまう所謂未締付けの問題がある。ま
た前記こじり等の影響を排除して前記問題を回避すべく
空気圧スイッチＳの設定圧を高く設定すると、オーバー
トルク状態のまま比較的長い時間に亘り締付が行なわれ
ることとなり、好ましいことではない。

本発明は、このような相反する２つの問題を一挙に解
決できるようにした締付機の締付力制御方法および装置
を提供することを目的とする。

B.発明の構成 （１） 課題を解決するための手段 本発明に従う方法によると、流体圧の供給に応じて締
付作動する締付機により被締付物を締付けるにあたっ
て、高圧の流体圧を供給したときの締付作動時の締付機
内圧よりもわずかに低い第１設定圧と、低圧の流体圧を
供給したときの締付作動時の締付機内圧よりもわずかに
低い第２設定圧とを予め設定しておき、被締付物の締付
時には、先ず高圧の流体圧を締付機に供給し、締付機内
圧が第１設定圧を超えたときに締付機への供給流体圧を
高圧から低圧に切換え、その低圧供給状態で締付機内圧
が第２設定圧を超える状態を一定時間持続させることに
より、オーバートルクではない締付トルクによる締付状
態が必要時間得られるようにし、前記一定時間経過後に
締付機への流体圧供給を停止する。

また本発明に従う装置は、被締付物を締付けるべく流
体圧の供給に応じて作動する締付機と；該締付機に流体
圧を供給するための流体圧供給源と；流体圧供給源から
の流体圧を予め設定した低設定圧に調整すべく流体圧供
給源に接続される低圧レギュレータと；低設定圧よりも
高く設定される高設定圧に流体圧を調整すべく流体圧供
給源に接続される高圧レギュレータと；流体圧供給状態
および流体圧解放状態を切換可能にして締付機に接続さ
れる開閉制御弁と；低圧レギュレータを開閉制御弁に接
続する低圧供給状態と高圧レギュレータを開閉制御弁に
接続する高圧供給状態とを切換えるべく、低圧および高
圧レギュレータと、開閉制御弁との間に介設される切換
制御弁と；前記高圧供給状態での締付作動時における締
付機内圧よりもわずかに低く設定された第１設定圧を締
付機内圧が超えるのに応じてスイッチング態様を変化し
て前記切換制御弁を高圧供給状態から低圧供給状態に変
化させるための第１圧力スイッチと；前記低圧供給状態
での締付作動時における締付機内圧よりもわずかに低く
設定された第２設定圧を締付機内圧が超えるのに応じて
スイッチング態様を変化する第２圧力スイッチと；低圧
供給状態で締付機内圧が第２設定圧を超える状態が一定
時間だけ持続したときに前記開閉制御弁を流体圧解放状
態に切換えるためのタイマ；とを備える。

（２） 作 用 上記方法によれば、高圧の流体圧を供給した状態で被
締付物が着座直前まで迅速且つ強力に締付けられ、締付
機内圧が第１設定圧を超えるのに応じて締付機への供給
流体圧が低圧に切換えられる。そしてその低圧供給状態
で締付機内圧が第２設定圧を超える状態、即ち被締付物
がオーバートルクでない適正なトルクで締付けられる状
態が一定時間持続され、その後に締付機への流体圧供給
が停止される。

従って被締付物のこじり等の影響を極力排除すべく第
１の設定圧を十分高く設定しても、この第１の設定圧ま
で締付機内圧が上昇すれば直ちに、締付機への供給流体
圧を高圧から低圧に切換えることができると共に、その
低圧切換状態を、前記こじり等の排除後において一定時
間持続させることができるため、締付時にオーバートル
ク状態が長く続くのを回避でき、しかもオーバートルク
でない適正な締付トルクによる締付状態を略一定時間に
亘り継続できるようになって前記未締付けの発生も回避
できる。

また上記装置によれば、締付機により被締付物の締付
を行なう際には、開閉制御弁を流体圧供給状態とすると
ともに切換制御弁を高圧供給状態として流体圧供給源か
ら締付機への流体圧供給が開始され、締付機内圧が上昇
して第１設定圧を超えるのに応じて第１圧力スイッチの
スイッチング態様が変化し、切換制御弁は低圧供給状態
に切換わり、この低圧供給状態で締付機内圧が第２設定
圧を超える状態が一定時間持続したこと（即ち適正トル
クによる締付けが一定時間実行されたこと）をタイマで
検出したときに開閉制御弁が自動的に流体圧解放状態と
なり、締付機の締付作動が終了するので、上記方法を適
切に実施することができる。

（３） 実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明する
と、先ず第１図において、締付機１は、被締付物たとえ
ばボルトを締付けるべく空気圧の供給に応じて作動する
インパクトレンチであり、図示しないエアモータが締付
機１に内蔵される。この締付機１には、流体圧として空
気圧を供給するための流体圧供給源２が、低圧レギュレ
ータ３、高圧レギュレータ４、切換制御弁５および開閉
制御弁６を介して接続される。

高圧レギュレータ４は流体圧供給源２からの流体圧を
予め設定した高設定圧たとえば4.3kg/cm²に調整すべく
流体圧供給源２に接続され、低圧レギュレータ３は流体
圧供給源２からの空気圧を、前記高設定圧よりも低く設
定された低設定圧たとえば2.4kg/cm²に調整すべく前記
高圧レギュレータ４に直列に接続される。

開閉制御弁６は、ソレノイド6aの消磁状態における流
体圧供給状態と、ソレノイド6aの励磁状態における流体
圧解放状態とを切換可能な３ポート２位置ソレノイド弁
であり、締付機１に接続される。また切換制御弁５は、
低圧レギュレータ３および高圧レギュレータ４と、開閉
制御弁６との間に介設される３ポート２位置空気圧操作
弁であり、パイロット室5aに空気圧が供給された状態で
は高圧レギュレータ４を開閉制御弁６に接続した高圧供
給状態とし、またパイロット室5aの空気圧が解放された
状態では低圧レギュレータ３を開閉制御弁６に接続した
低圧供給状態とする。さらに切換制御弁５のパイロット
室5aおよび高圧レギュレータ４間にはパイロット弁７が
介設されており、このパイロット弁７は、ソレノイド7a
の消磁により高圧レギュレータ４およびパイロット室5a
間を接続する状態と、ソレノイド7aの励磁によりパイロ
ット室5aを解放する状態とを切換可能な３ポート２位置
ソレノイド弁である。

開閉制御弁６のソレノイド6aおよびパイロット弁７の
ソレノイド7aの消磁および励磁は、制御手段８により制
御されるものであり、この制御手段８には、締付機１の
内圧を検出してスイッチング態様を変化させる第１、第
２および第３圧力スイッチS1,S2,S3がそれぞれ接続され
る。而して第１圧力スイッチS1は、切換制御弁５を高圧
供給状態として締付機１を締付作動せしめたときの該締
付機１内圧よりもわずかに低く設定された第１設定圧P1
たとえば3.8kg/cm²を締付機１内圧が超えるのに応じて
導通状態となるものであり、また第２圧力スイッチS2は
切換制御弁５を低圧供給状態として締付機１を締付作動
せしめたときの締付機１内圧よりもわずかに低く設定さ
れた第２設定圧P2たとえば1.5kg/cm²を締付機１内圧が
超えるのに応じて導通状態となるものであり、さらに第
３圧力スイッチS3は、前記高圧供給状態で締付機１を無
負荷状態としたときの締付機１内圧よりもわずかに低く
設定された第３設定圧P3たとえば1.0kg/cm²を締付機１
内圧が超えるのに応じて導通する。

第２図において、制御手段８の主要構成部について説
明すると、図示しない電源の両端にそれぞれ連なるライ
ンL1,L2間には、第１圧力スイッチS1、第３圧力スイッ
チS3およびリレーコイルＲから成る直列回路が接続さ
れ、該直列回路と並列に、リレースイッチRbおよびソレ
ノイド7aから成る直列回路と、リレースイッチRc、第２
圧力スイッチS2およびタイマTRから成る直列回路と、タ
イマスイッチTRaおよびソレノイド6aから成る直列回路
とが接続され、第１圧力スイッチS1にはリレースイッチ
Raが並列に接続される。各リレースイッチRa,Rb,Rcはリ
レーコイルＲの励磁に応じて導通するものであり、タイ
マスイッチTRaはタイマTRで設定された時間経過後に導
通するものである。

かかる制御手段８によれば、第１および第３圧力スイ
ッチS1,S3がともに導通したときにリレーコイルＲが励
磁され、それによりリレースイッチRa,Rb,Rcが導通す
る。したがってリレーコイルＲが励磁された後に、第１
圧力スイッチS1が遮断しても、第３圧力スイッチS3が導
通している限りリレーコイルＲは励磁されたままであ
り、そのリレーコイルＲの励磁に応じてソレノイド7aも
励磁される。またリレーコイルＲが励磁された状態で第
２圧力スイッチS2が導通している状態が一定時間以上持
続したときにタイマスイッチTRaが導通してソレノイド6
aが励磁される。

次に第３図を参照しながらこの実施例の作用について
説明すると、締付機１によるボルトの締付けを行なうに
あたって、ソレノイド6a,7aは消磁された状態となって
いる。それにより第１図で示すように切換制御弁５は高
圧供給状態となり、また開閉制御弁６は流体圧供給状態
となる。したがって高圧レギュレータ４で高設定圧に調
整された空気圧が締付機１内に供給され、締付機１内の
空気圧が上昇していく。而して締付機１内の空気圧は第
３設定圧P3および第２設定圧P2を超えて上昇し、ボルト
がナットに噛み込んだ後、ボルトが着座する前に第１設
定圧P1を超えると第１圧力スイッチS1が導通する。

この第１圧力スイッチS1の導通により制御手段８で
は、リレーコイルＲが励磁され、それに応じてソレノイ
ド7aが励磁され、パイロット弁７は切換制御弁５のパイ
ロット室5aを解放する状態となる。したがって切換制御
弁５は、高圧供給状態から低圧供給状態へと変化し、締
付機１内には低圧レギュレータ３で設定された低設定圧
が供給されることになり、締付機１内の空気圧が低下し
ていく。

而してボルトのナットへの食い込みに因るこじり等の
影響を排除してボルトを着座直前まで一気に締付け得る
ように第１設定圧P1を十分高い設定値とした場合には、
締付機１内の空気圧が前記切換制御弁５の切換に伴い第
１設定圧P1から降下する途中で直ちに締付状態となる
が、タイマTRの限時作動は、第２図の回路から明らかな
如く締付機１内の空気圧が第１設定圧P1を超えたときに
開始され、そのタイマTRの設定時間Ｔの経過後にソレノ
イド6aが励磁され、開閉制御弁６は流体圧解放状態とな
る。これにより締付機１への流体圧供給が停止され、締
付け作動が停止する。

尚、第１設定圧P1が前記設定値よりも多少低く設定さ
れた場合には、第３図の鎖線で示すように締付機１内の
空気圧は第２設定圧P2以下となるまで一旦降下し、その
後、ボルトの着座による締付開始に応じて増大する。こ
の場合もタイマTRの限時作動は締付機１内の空気圧が第
１設定圧P1を超えたときに開始されるが、締付機１内の
空気圧が第１設定圧P1から第２設定圧P2まで降下する時
間Ｔ′はタイマTRの設定時間Ｔよりも短いので、ソレノ
イド6aの励磁には至らない。ボルトの着座により締付機
１内の空気圧が上昇し、第２設定圧P2を超えると、タイ
マTRの限時作動が再開され、締付機１による締付け作動
が継続され、この締付け作動が一定時間Ｔだけ持続する
と、ソレノイド6aが励磁され、開閉制御弁６は流体圧解
放状態となる。

しかも流体圧供給停止後に締付機１内の空気圧が第３
設定圧P3以下になると、制御手段８に含まれるリセット
タイマが作動し、そのリセットタイマで設定された時間
が経過するまでは、次の締付作動が阻止される。

このようにして、締付機１内には被締付物の締付作動
が開始する直前までは高圧レギュレータ４による高設定
圧が供給され、その後、低設定圧により一定時間の締付
けが行なわれることになり、締付開始時点が締付対象に
より変動することを回避し、オーバートルクの発生や未
締付けの発生を防止し、締付トルクにばらつきが生じる
ことを極力防止することができる。

C.発明の効果 以上のように本発明方法によれば、締付機により被締
付物の締付を行なう際には、締付機に先ず高圧の流体圧
を供給した状態で被締付物を着座直前まで迅速且つ強力
に締付け、その締付けにより締付機内圧が第１設定圧を
超えるのに応じて締付機への供給流体圧を低圧に切換
え、その低圧供給状態で締付機内圧が第２設定圧を超え
る状態を一定時間だけ持続させて締付けるようにしたの
で、被締付物のこじり等の影響を極力排除すべく第１の
設定圧を十分高く設定しても、この第１の設定圧まで締
付機内圧が上昇すれば直ちに、締付機への供給流体圧を
高圧から低圧に切換えることができると共に、その低圧
切換状態を、前記こじり等の排除後において一定時間持
続させることができ、従って締付時にオーバートルク状
態が長く続くのを確実に回避しながら、オーバートルク
でない適正な締付トルクによる締付状態を略一定時間に
亘り継続することができて前記未締付けの発生も回避で
き、前記こじり等に影響されずに締付作業を常に的確に
行うことができる。

また本発明装置によれば、締付機により被締付物の締
付を行なう際には、締付機への高圧の流体圧供給に伴い
締付機内圧が上昇して第１設定圧を超えるのに応じて第
１圧力スイッチのスイッチング態様が変化し、これによ
り切換制御弁が高圧供給状態から低圧供給状態に切換わ
り、この低圧供給状態で締付機内圧が第２設定圧を超え
る状態が一定時間持続したこと（即ち適正トルクによる
締付けが一定時間実行されたこと）をタイマで検出した
ときに開閉制御弁が自動的に流体圧解放状態となって、
締付作動が終了するようにしたから、上記方法を常に適
切に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すものであ
り、第１図は全体流体圧回路図、第２図は制御手段の要
部構成を示す回路図、第３図は締付機内の流体圧特性を
示す図、第４図および第５図は従来例を示すものであ
り、第４図は第１図に対応する流体圧回路図、第５図は
第３図に対応する流体圧特性図である。 １……締付機、２……流体圧供給源、３……低圧レギュ
レータ、４……高圧レギュレータ、５……切換制御弁、
６……開閉制御弁、 P1……第１設定圧、P2……第２設定圧、S1……第１圧力
スイッチ、S2……第２圧力スイッチ、TR……タイマ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体圧の供給に応じて締付作動する締付機
   （１）により被締付物を締付けるにあたって、高圧の流
   体圧を供給したときの締付作動時の締付機内圧よりもわ
   ずかに低い第１設定圧（P1）と、低圧の流体圧を供給し
   たときの締付作動時の締付機内圧よりもわずかに低い第
   ２設定圧（P2）とを予め設定しておき、被締付物の締付
   時には、先ず高圧の流体圧を締付機（１）に供給し、締
   付機内圧が第１設定圧（P1）を超えたときに締付機
   （１）への供給流体圧を高圧から低圧に切換え、その低
   圧供給状態で締付機内圧が第２設定圧（P2）を超える状
   態を一定時間持続させることにより、オーバートルクで
   はない締付トルクによる締付状態が必要時間得られるよ
   うにし、前記一定時間経過後に締付機（１）への流体圧
   供給を停止することを特徴とする、締付機の締付力制御
   方法。
2. 【請求項２】被締付物を締付けるべく流体圧の供給に応
   じて作動する締付機（１）と；該締付機（１）に流体圧
   を供給するための流体圧供給源（２）と；流体圧供給源
   （２）からの流体圧を予め設定した低設定圧に調整すべ
   く流体圧供給源（２）に接続される低圧レギュレータ
   （３）と；低設定圧よりも高く設定される高設定圧に流
   体圧を調整すべく流体圧供給源（２）に接続される高圧
   レギュレータ（４）と；流体圧供給状態および流体圧解
   放状態を切換可能にして締付機（１）に接続される開閉
   制御弁（６）と；低圧レギュレータ（３）を開閉制御弁
   （６）に接続する低圧供給状態と高圧レギュレータ
   （４）を開閉制御弁（６）に接続する高圧供給状態とを
   切換えるべく、低圧および高圧レギュレータ（3,4）
   と、開閉制御弁（６）との間に介設される切換制御弁
   （５）と；前記高圧供給状態での締付作動時における締
   付機内圧よりもわずかに低く設定された第１設定圧（P
   1）を締付機内圧が超えるのに応じてスイッチング態様
   を変化して前記切換制御弁（５）を高圧供給状態から低
   圧供給状態に変化させるための第１圧力スイッチ（S1）
   と；前記低圧供給状態での締付作動時における締付機内
   圧よりもわずかに低く設定された第２設定圧（P2）を締
   付機内圧が超えるのに応じてスイッチング態様を変化す
   る第２圧力スイッチ（S2）と；低圧供給状態で締付機内
   圧が第２設定圧（P2）を超える状態が一定時間だけ持続
   したときに前記開閉制御弁（６）を流体圧解放状態に切
   換えるためのタイマ（TR）；とを備えることを特徴とす
   る締付機の締付力制御装置。