JP2750585B2 - Impact wrench - Google Patents
Impact wrenchInfo
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- JP2750585B2 JP2750585B2 JP63251442A JP25144288A JP2750585B2 JP 2750585 B2 JP2750585 B2 JP 2750585B2 JP 63251442 A JP63251442 A JP 63251442A JP 25144288 A JP25144288 A JP 25144288A JP 2750585 B2 JP2750585 B2 JP 2750585B2
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- rotating shaft
- torque
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- Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転軸を圧縮空気や電気を用いて回転さ
せ、ボルトやナット等に間歇的に衝撃力を与えて締め付
けるインパクトレンチに関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an impact wrench for rotating a rotating shaft using compressed air or electricity to intermittently apply an impact force to a bolt, a nut, or the like, and tighten the impact wrench.
インパクトレンチは、手動または電動によりボルトや
ナット等に連続的な締め付け力を与えて締め付けるスタ
テックレンチとことなり、間歇的な衝撃力により締め付
けるため、トルクメータを取り付けて締め付けトルクを
読み取ることができない。このため、インパクトレンチ
の先端に歪ゲージを用いたトルク検出器を取り付け、締
め付けトルクを検出する方法が提案されている(特公昭
63−190号公報)。The impact wrench is a static wrench that tightens the bolts and nuts by applying a continuous tightening force manually or electrically and tightens with intermittent impact force, so it is not possible to read the tightening torque by installing a torque meter . For this reason, a method has been proposed in which a torque detector using a strain gauge is attached to the tip of an impact wrench to detect a tightening torque.
No. 63-190).
この歪ゲージを用いたトルク検出器は、周知のように
計測対象となる軸の表面に4つの歪ゲージを貼着してブ
リッジ回路を形成し、トルクによる軸の捩じれに伴う歪
ゲージの抵抗の変化を検知してトルクを求めるものであ
る。As is well known, a torque detector using this strain gauge has four strain gauges attached to the surface of a shaft to be measured to form a bridge circuit, and the resistance of the strain gauge due to the torsion of the shaft due to torque. The change is detected to determine the torque.
しかし、歪ゲージを利用したトルク検出器は、歪ゲー
ジの抵抗の変化を検出するための電気回路に、スリップ
リングまたは交流トランスを使用しており、これらスリ
ップリングまたは交流トランスは、いずれもノイズが発
生しやすく、特に衝撃トルクの検出に対して、SN比(S/
N)を充分に取れない。このため、トルク検出器を用い
て締め付けトルクを検出し、締め付けトルクが予め設定
したトルクに達した時に、インパクトレンチの駆動を自
動的に停止させる場合、検出トルクと実際の締め付けト
ルクとが一致せず、実際の締め付けトルクのバラツキ大
きく、実用に供することができない欠点があった。そこ
で、スリップリングや交流トランスを用いない磁歪セン
サによるトルクの検出が考えられる。However, a torque detector using a strain gauge uses a slip ring or an AC transformer in an electric circuit for detecting a change in resistance of the strain gauge, and each of these slip rings or the AC transformer has noise. It is easy to generate, especially for the detection of impact torque.
N) cannot be obtained sufficiently. For this reason, when the tightening torque is detected using a torque detector and when the driving of the impact wrench is automatically stopped when the tightening torque reaches a preset torque, the detected torque and the actual tightening torque match. However, there was a drawback that the actual tightening torque had a large variation and could not be put to practical use. Therefore, detection of torque by a magnetostrictive sensor that does not use a slip ring or an AC transformer can be considered.
磁歪センサは、一般に2つのコイルを回転軸に近接し
て直交配置し、一方のコイルを励磁して発生させた磁束
が回転軸中を透過するようにし、他方のコイルによって
軸の歪みに基づいて生じた磁化方向の変化による変形し
た磁束を検出するようにしたものである。従って、磁歪
式トルクセンサは、コイルを回転軸と非接触に配置して
トルクを検出することができるところから、磁歪センサ
をインパクトレンチに取り付けることにより、ノイズの
少ないトルク検出信号を容易に取り出すことがができ
る。In general, a magnetostrictive sensor has two coils arranged close to and perpendicular to a rotation axis so that a magnetic flux generated by exciting one of the coils is transmitted through the rotation axis, and the other is based on the distortion of the axis. This is to detect a magnetic flux deformed due to a change in the generated magnetization direction. Therefore, since the magnetostrictive torque sensor can detect the torque by disposing the coil in non-contact with the rotating shaft, by mounting the magnetostrictive sensor on the impact wrench, it is possible to easily extract a torque detection signal with less noise. Can be.
ところが、磁歪式トルクセンサは、無負荷の状態であ
っても、回転軸の回転に伴い、第9図に示したように軸
の周方向における検出信号が大きく変動する。この第9
図に示したデータは、トルクが5kg−mのときに、出力
電圧が820mVとなるように感度を調整した場合のもの
で、無負荷時における周方向の検出信号は、1000mV以上
変動する。そして、この無負荷時の出力変動が零点の変
動として作用するため、検出トルクが実際のトルクと異
なった値となる欠点がある。そこで、この問題を解決す
るために、各種の手法が開示されている。However, in the magnetostrictive torque sensor, even when there is no load, the detection signal in the circumferential direction of the shaft fluctuates greatly with the rotation of the rotating shaft as shown in FIG. This ninth
The data shown in the figure is obtained when the sensitivity is adjusted so that the output voltage becomes 820 mV when the torque is 5 kg-m, and the detection signal in the circumferential direction when there is no load fluctuates by 1000 mV or more. Since the output fluctuation at the time of no load acts as the fluctuation of the zero point, there is a disadvantage that the detected torque becomes a value different from the actual torque. Therefore, various methods have been disclosed to solve this problem.
例えば、回転軸の表面に磁性材料による被膜を形成
し、回転軸の磁気特性の向上を図る方法(特公昭52−14
985号公報)、著しい磁気歪み特性を有するアモルフ
ァス磁性薄帯を回転軸に巻き付けて固定し、回転軸の歪
み応力をアモルファス磁性薄帯の磁気歪みを介して検出
する方法(特開昭58−9034号公報)、常に回転軸の一
定の位置においてサンプリングするようにし、回転軸の
周方向の磁化のバラツキによる影響を除去する方法(特
開昭62−15427号公報)、回転軸の無負荷時における
周方向の検出値をオフセット成分として記憶しておき、
回転軸に負荷が作用しているときの検出信号からオフセ
ット成分を減算してトルクを求める方法(特開昭62−55
533号公報)などがある。For example, a method of forming a coating of a magnetic material on the surface of a rotating shaft to improve the magnetic characteristics of the rotating shaft (Japanese Patent Publication No. 52-14 / 1982)
No. 985), a method in which an amorphous magnetic ribbon having remarkable magnetostriction characteristics is wound around a rotating shaft and fixed, and the strain stress of the rotating shaft is detected through the magnetic strain of the amorphous magnetic ribbon (Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-9904). Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-15427) discloses a method in which sampling is always performed at a fixed position on the rotating shaft to eliminate the influence of variations in magnetization in the circumferential direction of the rotating shaft (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-15427). The detected value in the circumferential direction is stored as an offset component,
A method of obtaining a torque by subtracting an offset component from a detection signal when a load is acting on a rotating shaft (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-55)
No. 533).
しかし、回転軸の表面に磁性材料からなる被膜を形成
する場合、被膜の厚さを一様にする事が困難である。ま
た、回転軸の表面にアモルファス磁性薄帯を巻き付ける
と、アモルファス磁性薄帯に歪みが生じることや、アモ
ルファス磁性薄帯を回転軸に密着させることが困難であ
る欠点を有している。そして、回転軸の一定位置でサン
プリングする方法や、無負荷時の回転軸周方向の検出値
を記憶しておく方法は、回転角を検出する手段等を必要
とし、センサが大型かつ高価となる欠点を有している。However, when forming a coating made of a magnetic material on the surface of the rotating shaft, it is difficult to make the thickness of the coating uniform. In addition, when the amorphous magnetic ribbon is wound around the surface of the rotating shaft, the amorphous magnetic ribbon is distorted, and it is difficult to bring the amorphous magnetic ribbon into close contact with the rotating shaft. The method of sampling at a fixed position on the rotating shaft and the method of storing the detected value in the rotating shaft circumferential direction when there is no load require a means for detecting the rotation angle, and the sensor becomes large and expensive. Has disadvantages.
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになさ
れたもので、締め付けトルクの検出精度に優れたインパ
クトレンチを提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned drawbacks of the related art, and has as its object to provide an impact wrench excellent in the accuracy of detecting a tightening torque.
本発明は、回転軸の周方向における零点の変動が、回
転軸の強度を得るために焼入れ処理が施され、この焼入
れ処理により回転軸の残留応力分布がランダムになるこ
とに基づくことに着目してなされたもので、上記の目的
を達成するために、回転軸を駆動装置により回転させ、
ボルトまたはナット等に間歇的に締め付け力を与えて締
め付けるインパクトレンチにおいて、前記回転軸に近接
して磁歪センサを設けるとともに、前記回転軸は、磁歪
センサ対向部が全周にわたって残留応力を除去され、前
記磁歪センサ対向部以外の部分が表面硬化処理されてい
ることを特徴としている。The present invention focuses on the fact that the fluctuation of the zero point in the circumferential direction of the rotating shaft is based on the fact that the quenching process is performed to obtain the strength of the rotating shaft, and the quenching process makes the residual stress distribution of the rotating shaft random. In order to achieve the above object, the rotating shaft is rotated by a driving device,
In an impact wrench for intermittently applying a tightening force to a bolt or a nut or the like, a magnetostrictive sensor is provided in proximity to the rotating shaft, and the rotating shaft has a magnetostrictive sensor-facing portion from which residual stress is removed over the entire circumference, A portion other than the magnetostrictive sensor facing portion is surface-hardened.
インパクトレンチにおける回転軸は、締め付けトルク
に耐える強度を得るために、鋼による形成され、焼入れ
が施されている。そして、焼入れをした鋼は、焼入れし
たままでは組織的に不安定で、そのままにしておくと内
部応力が大きくなり、割れなどを生じるため、焼入れ後
焼もどしを行っている。しかし、焼もどしは、一般に靭
性の向上を目的としており、焼もどした軸中には内部応
力が残留し、この残留した内部応力が軸の周方向におけ
る磁化のバラツキが生じ、零点変動の原因となる。そこ
で、軸に残留している内部応力を除去すれば、軸の周方
向における磁化のバラツキを小さくでき、無負荷時の周
方向における検出信号(零点)の変動が小さくなって、
検出した締め付けトルクが実際の締め付けトルクと一致
するようになり、締め付けトルクの検出精度が向上し
て、検出した締め付けトルクが設定値に達したときに、
インパクトレンチの駆動を自動的に停止させることがで
きる。The rotating shaft in the impact wrench is formed of steel and quenched to obtain strength enough to withstand the tightening torque. Then, the quenched steel is structurally unstable when quenched, and if left as it is, the internal stress increases and cracks occur. Therefore, tempering is performed after quenching. However, tempering is generally aimed at improving toughness, and internal stress remains in the tempered shaft, and this residual internal stress causes magnetization variation in the circumferential direction of the shaft, causing zero point fluctuation. Become. Therefore, if the internal stress remaining on the shaft is removed, the variation in the magnetization in the circumferential direction of the shaft can be reduced, and the fluctuation of the detection signal (zero point) in the circumferential direction when no load is applied is reduced.
When the detected tightening torque matches the actual tightening torque, the accuracy of detecting the tightening torque is improved, and when the detected tightening torque reaches the set value,
The driving of the impact wrench can be automatically stopped.
本発明に係るインパクトレンチの好ましい実施例を、
添付図面に従って詳説する。A preferred embodiment of the impact wrench according to the present invention,
This will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第1図は、本発明の実施例に係るインパクトレンチの
要部を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a main part of an impact wrench according to an embodiment of the present invention.
第1図において、インパクトレンチ10は、例えば炭素
鋼をもって形成した回転軸12を有し、回転軸12の先端部
が外筒14から突出しており、この先端部がボルトまたは
ナット等を回転させるための図示しないソケットを連結
するための連結部16となっている。回転軸12の後端部
は、圧縮空気により作動する周知のエア駆動部(図示せ
ず)の接続部18に接続してある。また、回転軸12の中間
部には、軸方向にずらして、かつ90゜の角度を置いて一
対の磁石片20が取り付けてある。そして、外筒14には、
先端を磁石20に近接させて設けた回転角度センサ22が固
定してある。回転角度センサ22は、第2図に示したよう
に、回転軸12の周囲に90度間隔で配置したサインセンサ
22a、コサインセンサ22bの一対からなっている。In FIG. 1, an impact wrench 10 has a rotating shaft 12 formed of, for example, carbon steel, and a tip of the rotating shaft 12 protrudes from an outer cylinder 14 so that the tip rotates a bolt or a nut. A connecting portion 16 for connecting a socket (not shown). The rear end of the rotating shaft 12 is connected to a connecting portion 18 of a well-known air drive unit (not shown) operated by compressed air. A pair of magnet pieces 20 are attached to the intermediate portion of the rotating shaft 12 so as to be shifted in the axial direction and at an angle of 90 °. And, in the outer cylinder 14,
A rotation angle sensor 22 provided with the tip close to the magnet 20 is fixed. The rotation angle sensor 22 is a sine sensor arranged at 90-degree intervals around the rotation shaft 12 as shown in FIG.
22a and a pair of cosine sensors 22b.
外筒14には、さらに回転角度センサ22より先端側に、
回転軸12に近接配置した詳細を後述する磁歪センサ24が
設けてある。そして、回転軸12は、磁歪センサ24に対向
した検出部26が焼なまし処理を施され、全周にわたって
残留応力が除去され、周方向における磁化特性の一様化
が図られるとともに、検出部26以外の部分が高周波焼入
れ、炎焼入れ、窒化処理などにより表面硬化処理され、
耐摩耗性と強度の向上とが図られている。In the outer cylinder 14, further on the tip side than the rotation angle sensor 22,
A magnetostrictive sensor 24, which will be described in detail later, is provided in the vicinity of the rotating shaft 12. Then, the rotating shaft 12 is subjected to an annealing process at the detecting unit 26 facing the magnetostrictive sensor 24, the residual stress is removed over the entire circumference, the magnetization characteristics in the circumferential direction are made uniform, and the detecting unit 26 is rotated. Parts other than 26 are surface hardened by induction hardening, flame hardening, nitriding, etc.
Improvements in wear resistance and strength are achieved.
焼なまし処理は鋼種により異なるが、例えば回転軸12
を500〜600℃に加熱し、この温度に所要時間保持した
後、室温まで徐冷する。この焼なまし処理により、残留
応力の殆どを除去することができ、回転軸12の周方向の
磁化特性のバラツキを大幅に改善して、回転軸12の無負
荷時における周方向の検出信号の変動を、焼なまし処理
をしない従来の回転軸に比較して極めて小さくすること
ができる。The annealing treatment differs depending on the type of steel.
Is heated to 500 to 600 ° C., maintained at this temperature for a required time, and then gradually cooled to room temperature. By this annealing process, most of the residual stress can be removed, the variation in the magnetization characteristics of the rotating shaft 12 in the circumferential direction can be greatly improved, and the detection signal of the circumferential direction when the rotating shaft 12 is not loaded can be obtained. Fluctuations can be made very small compared to conventional rotating shafts without annealing.
第5図は、回転軸12の焼なまし効果を示す零点移動を
特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing the zero point movement indicating the annealing effect of the rotating shaft 12.
第5図は、回転軸12に加える負荷を変化させるととも
に、回転軸12の周方向に60度間隔の位置における出力電
圧のヒステリシスを求めたときの5kg−mと無負荷との
出力電圧をプロットしたもので、零点移動の最大値は、
定格出力(5000mV)の約+6%となり、従来のものに比
較して零点移動を大幅に改善することがでる。この結
果、磁歪センサ24の検出誤差を従来に比較して大幅に小
さくすることができ、締め付けトルクが精度よく検出で
きて、締め付けトルクが予め設定したトルクに達したと
きに、インパクトレンチ10の駆動を自動的に停止させる
ことが可能となる。FIG. 5 plots the output voltage between 5 kg-m and no load when the load applied to the rotating shaft 12 is changed and the hysteresis of the output voltage at 60 ° intervals in the circumferential direction of the rotating shaft 12 is obtained. The maximum value of the zero shift is
It is about + 6% of the rated output (5000mV), and the zero point movement can be greatly improved compared to the conventional one. As a result, the detection error of the magnetostrictive sensor 24 can be significantly reduced as compared with the related art, and the tightening torque can be accurately detected. When the tightening torque reaches a preset torque, the driving of the impact wrench 10 is performed. Can be automatically stopped.
磁歪センサ24は、第3図に示したように、励磁コイル
28と検出コイル30とからなっている。励磁コイル28は、
回転軸12の軸方向に直交して配置したコの字状の励磁コ
ア32に巻回してある。また、検出コイル30は、励磁コア
32の内側に位置し、回転軸12の軸線に平行したコの字状
の検出コア34に巻回してある。The magnetostrictive sensor 24 is, as shown in FIG.
28 and a detection coil 30. The excitation coil 28
It is wound around a U-shaped excitation core 32 arranged orthogonally to the axial direction of the rotating shaft 12. The detection coil 30 is
It is wound inside a U-shaped detection core 34 which is located inside the axis 32 and is parallel to the axis of the rotating shaft 12.
励磁コイル28は、励磁回路36に接続され、励磁回路36
から励磁電流を受けて回転軸12を透過する磁束を発生す
る。一方、検出コイル30は、回転軸12を透過した磁束を
検出し、検出した磁束に応じた電圧を検出信号として検
出回路38に入力する。また、検出回路38には、サインセ
ンサ22aとコサインセンサ22bとの検出信号も入力するよ
うになっている。そして、検出回路38の出力信号は、ト
ルクを算出するトルク演算回路40に入力するようになっ
ており、トルク演算回路40が求めたトルクの値は、表示
器42と比較回路44とに送出される。The excitation coil 28 is connected to the excitation circuit 36,
And generates a magnetic flux that passes through the rotating shaft 12 in response to an exciting current. On the other hand, the detection coil 30 detects a magnetic flux transmitted through the rotating shaft 12, and inputs a voltage corresponding to the detected magnetic flux to the detection circuit 38 as a detection signal. The detection circuit 38 also receives detection signals from the sine sensor 22a and the cosine sensor 22b. The output signal of the detection circuit 38 is input to a torque calculation circuit 40 for calculating torque, and the torque value obtained by the torque calculation circuit 40 is sent to the display 42 and the comparison circuit 44. You.
励磁回路36は、第4図の如く、周波数調整器48により
周波数の調整がなされ、振幅調整器50により振幅の調整
がなされる励磁アンプ46を有し、所定周波数、所定振幅
の励磁電流を励磁コイル28に供給する。As shown in FIG. 4, the excitation circuit 36 has an excitation amplifier 46 whose frequency is adjusted by a frequency adjuster 48 and whose amplitude is adjusted by an amplitude adjuster 50, and which excites an excitation current having a predetermined frequency and a predetermined amplitude. Supply to coil 28.
検出回路38は、検出コイル30の検出信号を増幅するAC
アンプ52、サインセンサ22a、コサインセンサ22bの出力
信号を処理するコントローラ54、56を備えている。そし
て、ACアンプ52が増幅した検出コイル30の検出信号は、
検波器58によって検波された後、DCアンプ60により増幅
される。このDCアンプ60には、粗調ツマミ62、オートゼ
ロ調整器64が接続され、表示器42に表示されるトルク値
の零点が調整される。The detection circuit 38 is an AC circuit that amplifies the detection signal of the detection coil 30.
The controller includes controllers 54 and 56 for processing output signals of the amplifier 52, the sine sensor 22a, and the cosine sensor 22b. Then, the detection signal of the detection coil 30 amplified by the AC amplifier 52 is
After being detected by the detector 58, it is amplified by the DC amplifier 60. A coarse adjustment knob 62 and an auto zero adjuster 64 are connected to the DC amplifier 60, and the zero point of the torque value displayed on the display 42 is adjusted.
一方、コントローラ54、56の出力側は、それぞれバッ
ファアンプ66、68に接続してあり、バッファアンプ66、
68を介してサインセンサ22a、コサインセンサ22bの検出
した角度位置信号を受けてコントローラ54、56が正弦・
余弦波形を発振して表示部70、72に表示される。On the other hand, the outputs of the controllers 54 and 56 are connected to buffer amplifiers 66 and 68, respectively.
In response to the angular position signals detected by the sine sensor 22a and the cosine sensor 22b via the controller 68, the controllers 54 and 56
The cosine waveform oscillates and is displayed on the display units 70 and 72.
トルク演算回路40は、DCアンプ60、バッファアンプ6
6、68が出力するアナログ信号をディジタル信号に変換
するアナログ・ディジタル変換器(A/D変換器)74、7
6、78と、A/D変換器76、78の出力を受けて回転軸12の回
転角を演算する回転角演算器80と、零点補正データおよ
び感度補正データを格納しているメモリ82と、このメモ
リ82内のデータとA/D変換器74、回転角演算器80の出力
に基づいて回転軸12に作用するトルクを求めるトルク演
算器84とからなっている。The torque calculation circuit 40 includes a DC amplifier 60 and a buffer amplifier 6
Analog-to-digital converters (A / D converters) 74, 7 that convert analog signals output by 6, 68 into digital signals
6, 78, a rotation angle calculator 80 that receives the outputs of the A / D converters 76, 78 and calculates the rotation angle of the rotation shaft 12, and a memory 82 that stores zero point correction data and sensitivity correction data. An A / D converter 74 and a torque calculator 84 for obtaining a torque acting on the rotary shaft 12 based on the output of the rotation angle calculator 80 are provided.
メモリ82に格納してある零点補正データは、回転軸12
の無負荷時における磁歪センサ24が検出した周方向の検
出値であり、回転軸12の回転角度と対応させてある。ま
た、感度補正データは、無負荷時の検出データと所定の
トルク、例えば5kg−mを加えた時の検出値との差が所
定の値(例えば+5000mVまたは−5000mV)となるような
係数であって、これも回転角度と対応させてある。The zero point correction data stored in the memory 82 is
Is the circumferential detection value detected by the magnetostrictive sensor 24 at the time of no load, and corresponds to the rotation angle of the rotating shaft 12. The sensitivity correction data is a coefficient such that the difference between the no-load detection data and a predetermined torque, for example, a detection value when 5 kg-m is applied, becomes a predetermined value (for example, +5000 mV or -5000 mV). This also corresponds to the rotation angle.
トルク演算器84が求めたトルクは、バッファアンプ86
を介して表示器42とトルク出力端子88および比較回路44
に入力する。比較回路44は、コンパレータ90とこのコン
パレータ90に基準値を入力するリミット設定器92とから
なる。そして、コンパレータ90の出力側は、リレー94を
介して制御出力端子96に接続してある。The torque obtained by the torque calculator 84 is stored in a buffer amplifier 86
Via the display 42, the torque output terminal 88 and the comparison circuit 44
To enter. The comparison circuit 44 includes a comparator 90 and a limit setting device 92 for inputting a reference value to the comparator 90. The output side of the comparator 90 is connected to a control output terminal 96 via a relay 94.
なお、これら各回路の電源部98は、電源スイッチ10
0、ヒューズ102、ノイズフィルタ104を介してAC100Vに
接続される。The power supply section 98 of each of these circuits is provided with a power switch 10
0, connected to 100 V AC via a fuse 102 and a noise filter 104.
上記の如く構成した実施例の作用は、次のとおりであ
る。The operation of the embodiment configured as described above is as follows.
メモリ82には、回転軸12の回転角(回転位置)に対応
して、例えば回転角1度ごとに前記した零点補正デー
タ、感度補正データが予め格納してある。In the memory 82, the above-mentioned zero point correction data and sensitivity correction data are stored in advance corresponding to the rotation angle (rotation position) of the rotation shaft 12, for example, for each rotation angle of 1 degree.
回転軸12の先端に形成した連結部16に装着したソケッ
ト(図示せず)を、ボルトまたはナットと嵌合させ、図
示しないエア駆動部を作動させて回転軸12を回転させ
る。また、磁歪センサ24の励磁コイル28は、励磁アンプ
50から所定周波数、所定振幅の励磁電流が供給され、磁
束を発生する。励磁コイル28が発生した磁束は、励磁コ
ア32の一方の脚から出て回転軸12を透過して他方の脚に
達する。そして、回転軸12は、回転してボルトまたはナ
ットに締め付けトルクを与えると、捩じれて歪みを生
じ、磁化の方向が変化する。この結果、回転軸12を透過
する磁束の一部が検出コイル30と鎖交し、検出コイル30
に電圧が誘起される。A socket (not shown) attached to a connecting portion 16 formed at the tip of the rotating shaft 12 is fitted with a bolt or a nut, and an air driving unit (not shown) is operated to rotate the rotating shaft 12. The exciting coil 28 of the magnetostrictive sensor 24 is an exciting amplifier.
An exciting current having a predetermined frequency and a predetermined amplitude is supplied from 50 to generate a magnetic flux. The magnetic flux generated by the exciting coil 28 exits from one leg of the exciting core 32, passes through the rotating shaft 12, and reaches the other leg. When the rotating shaft 12 is rotated to apply a tightening torque to the bolt or the nut, the rotating shaft 12 is twisted to generate distortion, and the direction of magnetization changes. As a result, a part of the magnetic flux transmitted through the rotating shaft 12 interlinks with the detection coil 30, and the detection coil 30
, A voltage is induced.
検出コイル30に誘起した電圧は、検出信号としてACア
ンプ52に入力されて増幅された後、検波器58により直流
の検出信号に変換される。検波器58から出力された検出
信号は、DCアンプ60により増幅された後、A/D変換器74
に送られてアナログ値からディジタル値に変換され、ト
ルク演算器84に送られる。The voltage induced in the detection coil 30 is input to the AC amplifier 52 as a detection signal, amplified, and then converted by the detector 58 into a DC detection signal. After the detection signal output from the detector 58 is amplified by the DC amplifier 60, the A / D converter 74
Is converted from an analog value to a digital value, and is sent to the torque calculator 84.
一方、回転軸12が回転すると、サインセンサ22aとコ
サインセンサ22bとは、対向する軸に取り付けられた磁
石片20から生じている磁束の周期的変化を検出してコン
トローラ54、56に入力する。コントローラ54、56は、サ
インセンサ22a、コサインセンサ22bの検出信号を360度
周期の波形となるように処理し、バッファアンプ66、68
を介して表示部70、72に表示するとともに、トルク演算
回路40のA/D変換器76、78に送る。A/D変換器76、78は、
入力してきたアナログ値をディジタル値に変換し、回転
角演算器80に入力する。回転角演算器80は、A/D変換器7
6、78が出力したサインセンサ22a、コサインセンサ22b
の検出データに基づき回転軸12の回転角を演算し、例え
ば回転角1度ごとに回転角データをトルク演算器84に送
出する。On the other hand, when the rotating shaft 12 rotates, the sine sensor 22a and the cosine sensor 22b detect a periodic change of the magnetic flux generated from the magnet piece 20 attached to the opposed shaft, and input the detected change to the controllers 54 and 56. The controllers 54 and 56 process the detection signals of the sine sensor 22a and the cosine sensor 22b so that the signals have a 360-degree cycle, and the buffer amplifiers 66 and 68
Are displayed on the display units 70 and 72 via the, and are sent to the A / D converters 76 and 78 of the torque calculation circuit 40. A / D converters 76 and 78
The input analog value is converted into a digital value and input to the rotation angle calculator 80. The rotation angle calculator 80 is an A / D converter 7
Sine sensor 22a and cosine sensor 22b output by 6, 78
The rotation angle of the rotary shaft 12 is calculated based on the detected data of the rotation angle, and the rotation angle data is sent to the torque calculator 84, for example, every one degree of the rotation angle.
トルク演算器84は、A/D変換器から磁歪センサ24の検
出信号が入力してくると、このときの回転角演算器80が
求めた回転軸12の回転角に基づき、メモリ82に読出信号
を送出して、その回転角度における前記した零点補正デ
ータと感度補正データとを読み出す。そして、トルク演
算器84は、検出コイル30が検出した値から零点補正デー
タの値を減算するとともに、この減算した値に感度補正
データを乗算し、検出値の補正をするとともに、補正し
た検出値からトルクを算出して出力する。When the detection signal of the magnetostriction sensor 24 is input from the A / D converter, the torque calculator 84 reads the read signal to the memory 82 based on the rotation angle of the rotating shaft 12 obtained by the rotation angle calculator 80 at this time. To read out the zero point correction data and sensitivity correction data at the rotation angle. Then, the torque calculator 84 subtracts the value of the zero-point correction data from the value detected by the detection coil 30, multiplies the subtracted value by the sensitivity correction data, corrects the detection value, and corrects the detected value. And calculates and outputs the torque.
トルク演算器84が出力したトルクの値は、バッファア
ンプ86を介して表示器42に表示されるとともに、比較回
路44のコンパレータ90とトルク出力端子88とに出力され
る。コンパレータ90には、リミット設定器92により基準
値が入力しており、トルク演算器84の出力したトルクの
値が基準値に達すると、例えば"1"を出力してリレー94
を作動させる。リレー94が作動すると、制御出力端子96
から、インパクトレンチ10と図示しない圧縮空気源との
間に介在させた電磁弁を閉じる信号が出力され、電磁弁
が閉じてインパクトレンチ10のエア駆動部の作動が停止
する。また、トルク出力端子88に入力してきたトルクの
値は、プリンタなどの外部装置に送られる。The value of the torque output by the torque calculator 84 is displayed on the display 42 via the buffer amplifier 86, and is also output to the comparator 90 and the torque output terminal 88 of the comparison circuit 44. The reference value is input to the comparator 90 by the limit setting device 92. When the torque value output from the torque calculator 84 reaches the reference value, for example, “1” is output and the relay 94 is output.
Activate When the relay 94 is activated, the control output terminal 96
Thus, a signal for closing the electromagnetic valve interposed between the impact wrench 10 and a compressed air source (not shown) is output, the electromagnetic valve is closed, and the operation of the air drive unit of the impact wrench 10 is stopped. The torque value input to the torque output terminal 88 is sent to an external device such as a printer.
第6図は、実施例によりナットを締めたときのトルク
出力の時系列データを示したものである。4kg/cm2のエ
ア圧力によりナットを締め付けたもので、表示器42に表
示された検出トルクの最大瞬時値は6.78kg−mであっ
た。また、このときのスパナによるナット緩め時のトル
ク計測装置によるトルク検出値は6.2kg−mとなり、実
施例により検出されたトルクの方が約10%大きな値を示
した。FIG. 6 shows time-series data of torque output when the nut is tightened according to the embodiment. The nut was tightened with an air pressure of 4 kg / cm 2 , and the maximum instantaneous value of the detected torque indicated on the display 42 was 6.78 kg-m. At this time, the torque detected by the torque measuring device when the nut was loosened by the spanner was 6.2 kg-m, and the torque detected by the example was about 10% larger.
このように、実施例においては、検出トルクの誤差を
従来に比較して大幅に小さくすることができ、予め設定
した締め付けトルクに達したときに、インパクトレンチ
10の駆動を自動的に停止させることが可能となった。As described above, in the embodiment, the error of the detected torque can be significantly reduced as compared with the related art.
It has become possible to automatically stop the drive of ten.
なお、前記実施例においては、励磁コイル28を回転軸
12の軸線に直交させて配置した場合について説明した
が、励磁コイル28を軸線に沿って配置し、検出コイル30
を軸線と直交させてもよい。また、励磁コイル28と検出
コイル30とを回転軸12の周囲に重ねて巻回してもよい。
さらに、前記実施例においては、トルク演算器84で零点
補正、感度補正をする場合について説明したが、かれら
の補正を省略することも可能である。また、前記実施例
においては、焼入れ処理により残留応力を除去する場合
について説明したが、これに限定されず機械的方法等の
他の方法によって残留応力を除去してもよい。In the above embodiment, the exciting coil 28 is
Although the case where it is arranged perpendicular to the 12 axes has been described, the excitation coil 28 is arranged along the axis and the detection coil 30
May be orthogonal to the axis. Further, the exciting coil 28 and the detecting coil 30 may be wound around the rotating shaft 12 in an overlapping manner.
Further, in the above-described embodiment, the case where the zero point correction and the sensitivity correction are performed by the torque calculator 84 has been described. However, these corrections can be omitted. Further, in the above-described embodiment, the case where the residual stress is removed by the quenching process is described. However, the present invention is not limited to this, and the residual stress may be removed by another method such as a mechanical method.
第7図は、回転軸の他の実施例を示したものである。 FIG. 7 shows another embodiment of the rotating shaft.
第7図に示した回転軸12は、焼なまし処理を施した検
出部26を他の部分より大径に形成したものである。これ
により、焼なまし処理により低下した検出部26の強度を
補強することができる。The rotating shaft 12 shown in FIG. 7 has a larger diameter than the other parts of the detecting portion 26 which has been subjected to the annealing process. This makes it possible to reinforce the strength of the detection unit 26 that has been reduced by the annealing process.
第8図は、回転軸のさらに他の実施例の断面図を示し
たものである。FIG. 8 shows a sectional view of still another embodiment of the rotating shaft.
第8図に示した回転軸12は、周方向の残留応力あるい
は磁化特性のバラツキ、すなわち無負荷時の検出値の周
方向のバラツキに応じて回転軸12またはコマ11(回転軸
の検出部外周に装着する)を切削加工し、無負荷時の検
出値が周方向において一様となるよう修正できるように
したものである。ただし、この場合、光センサ106など
のギャップdを検出するセンサを設け、磁歪センサ24と
回転軸12またはコマ11との回転角度ごとのギャップdを
求めて検出値の補正をする必要がある。The rotating shaft 12 shown in FIG. 8 is driven by the rotating shaft 12 or the top 11 (the outer periphery of the detecting portion of the rotating shaft) according to the circumferential residual stress or the variation of the magnetization characteristics, that is, the circumferential variation of the detected value when no load is applied. Is mounted so that the detection value at the time of no load can be corrected so as to be uniform in the circumferential direction. However, in this case, it is necessary to provide a sensor for detecting the gap d, such as the optical sensor 106, and obtain the gap d for each rotation angle between the magnetostrictive sensor 24 and the rotating shaft 12 or the top 11, and correct the detection value.
以上に説明した如く、本発明によれば、回転軸に近接
して磁歪センサを設けるとともに、回転軸の磁歪センサ
に対向した部分を、全周にわたって残留応力を除去した
ことにより、締め付けトルクを精度よく検出できる。As described above, according to the present invention, the magnetostrictive sensor is provided close to the rotating shaft, and the portion of the rotating shaft facing the magnetostrictive sensor is free of residual stress over the entire circumference, so that the tightening torque can be reduced. Can be detected well.
第1図は本発明の実施例に係るインパクトレンチの要部
を示す断面図、第2図は第1図のII−II線に沿う断面
図、第3図は実施例のトルク検出回路の概略を示すブロ
ック図、第4図はトルク検出回路の詳細ブロック図、第
5図は焼なまし処理による回転軸の周方向のバラツキの
改善状態を示す特性図、第6図は実施例によりナットを
締めたときのトルク出力の時系列データを示し特性図、
第7図は回転軸の他の実施例を示す説明図、第8図は回
転軸のさらに他の実施例の断面図、第9図は従来の回転
軸の無負荷時における検出値の周方向のバラツキの説明
図である。 10……インパクトレンチ、12……回転軸、20……磁石、
22……回転角度センサ、24……磁歪センサ、26……検出
部、28……励磁コイル、30……検出コイル。FIG. 1 is a sectional view showing a main part of an impact wrench according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic diagram of a torque detecting circuit of the embodiment. FIG. 4 is a detailed block diagram of the torque detection circuit, FIG. 5 is a characteristic diagram showing an improved state of the variation in the circumferential direction of the rotating shaft by the annealing process, and FIG. Characteristic diagram showing time series data of torque output when tightening,
FIG. 7 is an explanatory view showing another embodiment of the rotating shaft, FIG. 8 is a sectional view of still another embodiment of the rotating shaft, and FIG. 9 is a circumferential direction of a detected value of the conventional rotating shaft when there is no load. FIG. 10… impact wrench, 12… rotary axis, 20… magnet,
22: Rotation angle sensor, 24: Magnetostrictive sensor, 26: Detection unit, 28: Excitation coil, 30: Detection coil.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−117230(JP,A) 特開 昭52−122997(JP,A) 実開 昭61−193345(JP,U)Continuation of front page (56) References JP-A-63-117230 (JP, A) JP-A-52-122997 (JP, A)
Claims (1)
またはナット等に間歇的に締め付け力を与えて締め付け
るインパクトレンチにおいて、前記回転軸に近接して磁
歪センサを設けるとともに、前記回転軸は、磁歪センサ
対向部が全周にわたって残留応力を除去され、前記磁歪
センサ対向部以外の部分が表面硬化処理されていること
を特徴とするインパクトレンチ。1. An impact wrench for rotating a rotating shaft by a driving device to intermittently apply a tightening force to a bolt or a nut or the like to provide a magnetostrictive sensor in proximity to the rotating shaft. An impact wrench, wherein a residual stress is removed over the entire circumference of the magnetostrictive sensor facing portion, and a portion other than the magnetostrictive sensor facing portion is subjected to a surface hardening treatment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63251442A JP2750585B2 (en) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | Impact wrench |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63251442A JP2750585B2 (en) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | Impact wrench |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02100881A JPH02100881A (en) | 1990-04-12 |
JP2750585B2 true JP2750585B2 (en) | 1998-05-13 |
Family
ID=17222893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63251442A Expired - Lifetime JP2750585B2 (en) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | Impact wrench |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2750585B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5537055B2 (en) | 2009-03-24 | 2014-07-02 | 株式会社マキタ | Electric tool |
JP2013132704A (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Aisin Aw Co Ltd | Torque wrench device and nut runner with torque wrench using the same |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52122997A (en) * | 1976-04-08 | 1977-10-15 | Nitsushiyou Denki Kk | Impact wrench for automatically controlling fastening torque and method of carrying out said control |
JPS61193345U (en) * | 1985-05-23 | 1986-12-02 |
-
1988
- 1988-10-05 JP JP63251442A patent/JP2750585B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH02100881A (en) | 1990-04-12 |
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