JP3128539U - Measuring device for measuring angular displacement of output shaft of impact nut runner during tightening of threaded joint, and impact nut runner equipped with said measuring device - Google Patents
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Abstract
【課題】出力軸上で角度感知手段を使用することなく締付け間の出力軸の角度変位が得られる測定装置及び前記測定装置を備えた衝撃ナットランナーを提供する。
【解決手段】衝撃ナットランナーは、ハンドル11を有するハウジング10、スロットルバルブ12、圧力空気導入連結部13及び排気口14を備えている。さらに、ナットランナーは、回転子21及び固定シリンダ22を有する空気圧式ベーンモータ20と、ナットソケット26を介してねじ部品25と連結するための出力軸24を有するパルスユニット23とを備えている。また、パルスユニット23は円筒形の慣性駆動部材27を備え、この慣性駆動部材27は、モータの回転子21に堅固に連結され、前端壁30によって部分的に画定される作動液室29を備えている。
【選択図】図1A measuring device capable of obtaining an angular displacement of an output shaft during tightening without using an angle sensing means on the output shaft, and an impact nutrunner provided with the measuring device.
An impact nut runner includes a housing having a handle, a throttle valve, a pressurized air introduction connecting portion, and an exhaust port. The nut runner further includes a pneumatic vane motor 20 having a rotor 21 and a fixed cylinder 22, and a pulse unit 23 having an output shaft 24 for connection to a screw component 25 via a nut socket 26. In addition, the pulse unit 23 includes a cylindrical inertial drive member 27, which includes a hydraulic fluid chamber 29 that is firmly connected to the rotor 21 of the motor and partially defined by the front end wall 30. ing.
[Selection] Figure 1
Description
本考案は、衝撃ナットランナーの慣性駆動部材の角度変位を検出するように配置された角度感知装置からの情報を用いて、衝撃ナットランナーの出力軸の角度変位、即ち、締付工程間のねじ継手の角度変位を測定する測定装置及び前記想定装置を備えた衝撃ナットランナーに関する。 The present invention uses the information from the angle sensing device arranged to detect the angular displacement of the inertial drive member of the impact nut runner, the angular displacement of the output shaft of the impact nut runner, i.e. the screw during the tightening process. The present invention relates to a measuring device for measuring the angular displacement of a joint and an impact nutrunner provided with the assumed device.
衝撃ナットランナーにおいては、出力軸の角度変位、即ち、締付工程間のねじ継手の角度変位に関する正確な情報を得るという課題がある。従来技術では、出力軸に、回転角に関する信号を得るための角度センサを設けた衝撃ナットランナーが開示されている。例えば、米国特許第6,341,533号(特許文献1)が参照される。
この種の角度感知装置に関しては、ナットランナーの外径を大きくしてしまうという問題があり、特に、工具の長さを長くしてしまうという問題がある。特に、トルク演算目的のために慣性駆動部材の角度変位を検出するための角度センサが既に設けられているような衝撃ナットランナーにおいては、出力軸に余分な角度センサを付加することは、外形に望ましくなく、かつ、ナットランナーを複雑化する。例えば、国際公開WO02/083366(特許文献2)が参照される。 With this type of angle sensing device, there is a problem that the outer diameter of the nut runner is increased, and in particular, there is a problem that the length of the tool is increased. In particular, in an impact nut runner in which an angle sensor for detecting the angular displacement of the inertial drive member is already provided for the purpose of torque calculation, adding an extra angle sensor to the output shaft It is undesirable and complicates the nut runner. For example, International Publication WO02 / 083366 (Patent Document 2) is referred to.
本考案の主目的は、出力軸上で角度感知手段を使用することなく締付け間の出力軸の角度変位が得られる測定装置及び前記測定装置を備えた衝撃ナットランナーを提供することにある。言い換えれば、出力軸とねじ継手の角度変位は、衝撃ユニットの慣性駆動部材の角度変位を検出する角度感知装置によってもたらされる角度信号から直ちに計算される。
本考案のさらなる目的及び利点は、以下の説明及び実用新案登録請求の範囲から明らかになる。
The main object of the present invention is to provide a measuring device capable of obtaining the angular displacement of the output shaft during tightening without using an angle sensing means on the output shaft, and an impact nut runner equipped with the measuring device. In other words, the angular displacement between the output shaft and the threaded joint is immediately calculated from the angle signal provided by the angle sensing device that detects the angular displacement of the inertial drive member of the impact unit.
Further objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description and the utility model registration claims.
本考案の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して以下に説明する。
本考案による測定装置は、特定の角度感知手段、即ち、トルク衝撃発生パルスユニットの慣性駆動部材に関連する角度センサを有する衝撃ナットランナーに適用される。本考案による改良点を理解してもらうために、以下に、この種の衝撃ナットランナーについて詳細に説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
The measuring device according to the invention is applied to an impact nutrunner having a specific angle sensing means, i.e. an angle sensor associated with the inertial drive member of the torque impact generating pulse unit. In order to understand the improvement by this invention, this kind of impact nutrunner is demonstrated in detail below.
図1に概略的に示した衝撃ナットランナーは、ハンドル11を有するハウジング10、スロットルバルブ12、圧力空気導入連結部13及び排気口14を備えている。さらに、ナットランナーは、回転子21及び固定シリンダ22を有する空気圧式ベーンモータ20と、ナットソケット26を介してねじ部品25と連結するための出力軸24を有するパルスユニット23とを備えている。
The impact nut runner schematically shown in FIG. 1 includes a housing 10 having a handle 11, a throttle valve 12, a pressure air
また、パルスユニット23は円筒形の慣性駆動部材27を備え、この慣性駆動部材27は、モータの回転子21に堅固に連結され、前端壁30によって部分的に画定される作動液室29を備えている。出力軸24には、後端部分34が形成されており、この後端部分34は作動液室29内にのび、衝撃発生機構からのトルク衝撃を受ける。後者は、二つの対向するピストン31a及び31bを備え、これらのピストンは、二つの作動ボール32a及び32bによって、出力軸24の横方向孔33内で往復運動させられる。ボール32a及び32bは、駆動部材27の内側円筒面上の不図示のカムに係合する。ピストン31a及び31bは、孔33におけるそれらの間に、トルク衝撃を発生させるための高圧室を形成する。
In addition, the pulse unit 23 includes a cylindrical inertia drive member 27, and the inertia drive member 27 includes a hydraulic fluid chamber 29 that is firmly connected to the
この種のパルスユニットは、例えば、米国特許第5,092,410号に既に開示されており、本考案の一部を形成するものではないので、これ以上詳細な説明は行わない。 This type of pulse unit has already been disclosed, for example, in U.S. Pat. No. 5,092,410 and does not form part of the present invention and will not be described in further detail.
トルク伝達工具の回転部分の回転運動を検出するために、慣性駆動部材27には、樹脂材料から成るリング要素35が設けられている。このリング要素35は、その外周全体に等間隔に配置された磁極に相当する多数の平行バンド36によって磁化されている(図3a参照)。図2に示されているように、リング要素35は、二つのねじ37によって慣性駆動部材27に固定され、慣性駆動部材27と共に堅固なユニットを形成する。
In order to detect the rotational movement of the rotating part of the torque transmitting tool, the inertial drive member 27 is provided with a
さらに、角度エンコーダは、回路基板39上に配置された固定センサユニット38を備えている。この固定センサユニット38は、リング要素35の磁気バンド36がセンサユニット38を通過した時に、慣性駆動部材27の回転を検出するよう構成されている。回路基板39は、工具ハウジング10に固定されており、ハウジング10にはモータ20に接続される電源手段も設けられている。センサユニット38は、磁気バンド36の通過する回数に応じた信号を、センサユニット38に接続された外部制御ユニット40へ送信するように構成されている。制御ユニット40は、センサユニット38からの信号と、工具関係係数としての総慣性モーメント値からの信号とを使用して、伝達トルクに加えて回転部材の遅れの大きさを測定するための演算手段を備えている。幾つかの信号処理用電子素子がナットランナー自体にも設けることができる。
Further, the angle encoder includes a
センサユニット38は、複数の細長い感知ループ42を備えている。これらの感知ループ42は、センサユニット38からの位相遅れ信号を得るように、平行に配置され、かつ、リング要素35上の磁気バンド36の間隔とは異なる間隔で相互に離間されている。この位相遅れによって、慣性部材27が回転する方向を測定することが可能になる。
The
上述した角度エンコーダは、丈夫な設計であり、かつ、非常に良好な角度分解を有しているので、この装置に特に好適である。この角度エンコーダは、それ自体は新規なものではなく、米国のAdmotec社(Advanced Motion Technologies)からSeries EK 622 Encoder Kitとして市販されている。 The angle encoder described above is particularly suitable for this device because of its robust design and very good angular resolution. This angle encoder is not new per se and is commercially available as Series EK 622 Encoder Kit from Admotec (Advanced Motion Technologies) in the United States.
動作中、出力軸24は、ナットソケット26を介してねじ部品25に連結され、駆動トルクをパルスユニット23に送るようにモータ20に動力圧力空気が供給される。ねじ部品25からのトルク抵抗が特定のレベルより下である限り、パルスユニット23は、何の衝撃も発生させることなく、出力軸24に連続モータトルクを直接送る。ねじ部品25が徐々に止まり、トルク抵抗が前記特定のレベルより上へ上がると、パルスユニット23は、連続モータトルクをトルク衝撃に変換し始める。これにより、慣性駆動部材27は、二回の連続する衝撃の間の完全回転中に連続的に加速され、衝撃機構23を介して出力軸24へ運動エネルギーを送る。この運動エネルギーを介して送られたトルクは、モータ20によって送られる連続トルクより何倍か高く、ねじ部品25の段階的な締め付けを達成する。
During operation, the output shaft 24 is connected to the threaded
磁化リング要素35及びセンサユニット38を用いて回転部分の動きを検出することによって、回転速度に加えて回転部分の遅れの大きさを演算することができ、かつ、演算された遅れの大きさと、駆動部材27及び工具の駆動部材と共働する部分の総慣性モーメントとを使用することによって、ねじ部品25に伝達されるトルクを決めることができる。
By detecting the movement of the rotating part using the
本考案によれば、角度センサ35及び38によって発生される信号を用いることにより、出力軸とねじ部品の角度変位を測定することも可能である。各衝撃発生間の駆動部材27の回転運動φDが、一つの完全な回転、即ち、360°に、駆動軸の結果変位Δφ0を加えた値であるので、総出力軸変位φ0totは、始めに、駆動部材27の総回転角度φDtotを決め、次いで、その角度から、完全回転の総数の総角度φNtot:Ntot・360°から一完全回転:360°を引くことによって得られる角度を減算することによって算出することができる。これは下式で表すことができる。
φ0tot=φDtot−(Ntot−1)・360
第1の衝撃は駆動部材の不知の加速角度によって先行され得るので、一完全回転は減算する必要がある。
According to the present invention, it is also possible to measure the angular displacement between the output shaft and the screw component by using the signals generated by the
φ 0tot = φ Dtot − (N tot −1) · 360
Since the first impact can be preceded by an unknown acceleration angle of the drive member, one full rotation needs to be subtracted.
締め付けの初期は、ねじ継手等の設定に起因して非常に流動的であるため、衝撃の総数に加えて駆動部材27の総角度変位φDtotは、締付工程中の本当に最初の衝撃からは計算することができない。言い換えれば、総駆動部材変位φDtotは、所望の最終トルクレベルTfの特定の割合、例えば50%に合う所定の基準トルクレベルTtから計算される。 Since the initial stage of tightening is very fluid due to the setting of the threaded joint or the like, the total angular displacement φ Dtot of the drive member 27 in addition to the total number of impacts is from the very first impact during the tightening process. It cannot be calculated. In other words, the total drive member displacement φ Dtot is calculated from a predetermined reference torque level T t that meets a certain percentage of the desired final torque level T f , for example 50%.
本考案は、衝撃ユニット駆動部材に設けられ、ナットランナーの伝達出力トルクの計算のような他の目的にも使用される角度センサによって送られてくる信号を利用して、出力軸の角度変位を支障なく測定することができるという効果を奏し、ナットランナーの外形を大きくしたり、構造を複雑にしたりする余分な角度感知手段を必要としない。 The present invention uses the signal sent by the angle sensor, which is provided on the impact unit drive member and used for other purposes such as calculation of the transmission output torque of the nut runner, to change the angular displacement of the output shaft. There is an effect that measurement can be performed without hindrance, and no extra angle sensing means is required for enlarging the outer shape of the nut runner or complicating the structure.
10 ハウジング
11 ハンドル
12 スロットルバルブ
13 圧力空気導入連結部
14 排気口
20 ベーンモータ
21 回転子
22 固定シリンダ
23 パルスユニット
24 出力軸
25 ねじ部品
26 ナットソケット
27 慣性駆動部材
29 作動液室
30 前端壁
31a ピストン
31b ピストン
32a 作動ボール
32b 作動ボール
33 横方向孔
34 後端部分
35 リング要素
36 平行バンド
37 ねじ
38 固定センサユニット
39 回路基板
40 外部制御ユニット
42 感知ループ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Housing 11 Handle 12
Claims (4)
慣性駆動部材(27)の回転運動(φD)を検出するために配置された角度感知装置(35,38)と
を備えた衝撃ナットランナーに関して、
所望の最終トルクレベル(Tf)までねじ継手を締付けた時の衝撃ナットランナーの出力軸(24)の角度変位(φ0)を測定可能な衝撃ナットランナー用の測定装置であって、
慣性駆動部材(27)の回転運動(φD)の検出の基となる基準トルクレベル(Tt)を決め、
前記基準トルクレベル(Tt)から計算したトルク衝撃の総数(Ntot)によって達成される慣性駆動部材の総回転角度(φDtot)を決め、かつ、
前記基準トルクレベル(Tt)から計算した慣性駆動部材(27)の総回転角度(φDtot)から、完全回転の総数(Ntot)の総角度(φNtot)から一完全回転を引いた値((Ntot−1)・360°)を減算することによって、前記基準トルクレベル(Tt)から計算したトルク衝撃の総数(Ntot)によって達成される出力軸(24)の総角度変位(φ0tot)を算出する
ように構成したことを特徴とする測定装置。 An impact unit (23) having a motor driven inertial drive member (27) for transmitting a torque impact to the output shaft (24) for every complete rotation;
For an impact nutrunner with an angle sensing device (35, 38) arranged to detect the rotational movement (φ D ) of the inertial drive member (27),
A measuring device for an impact nut runner capable of measuring the angular displacement (φ 0 ) of the output shaft (24) of the impact nut runner when the threaded joint is tightened to a desired final torque level (T f ),
A reference torque level (T t ) that is a basis for detecting the rotational motion (φ D ) of the inertial drive member (27) is determined,
Determining the total rotational angle (φ Dtot ) of the inertial drive member achieved by the total number of torque impacts (N tot ) calculated from the reference torque level (T t );
A value obtained by subtracting one complete rotation from the total angle (φ Ntot ) of the total number of complete rotations (N tot ) from the total rotation angle (φ Dtot ) of the inertial drive member (27) calculated from the reference torque level (T t ). By subtracting ((N tot −1) · 360 °), the total angular displacement of the output shaft (24) achieved by the total number of torque impacts (N tot ) calculated from the reference torque level (T t ) ( A measuring apparatus configured to calculate φ 0tot ).
ことを特徴とする請求項1に記載の測定装置。 The measuring apparatus according to claim 1, wherein the reference torque level (T t ) is a predetermined ratio of a desired final torque level (T f ).
慣性駆動部材(27)の回転運動(φD)を検出するために配置された角度感知装置(35,38)と
所望の最終トルクレベル(Tf)までねじ継手を締付けた時の衝撃ナットランナーの出力軸(24)の角度変位(φ0)を測定する測定装置(40)と
を備えた衝撃ナットランナーであって、
前記測定装置(40)が、
慣性駆動部材(27)の回転運動(φD)の検出の基となる基準トルクレベル(Tt)を決め、
前記角度感知装置からの信号に基づいて、
前記基準トルクレベル(Tt)から計算したトルク衝撃の総数(Ntot)によって達成される慣性駆動部材の総回転角度(φDtot)を決め、かつ、
前記基準トルクレベル(Tt)から計算した慣性駆動部材(27)の総回転角度(φDtot)から、完全回転の総数(Ntot)の総角度(φNtot)から一完全回転を引いた値((Ntot−1)・360°)を減算することによって、前記基準トルクレベル(Tt)から計算したトルク衝撃の総数(Ntot)によって達成される出力軸(24)の総角度変位(φ0tot)を算出する
ように構成されていることを特徴とする衝撃ナットランナー。 An impact unit (23) having a motor driven inertial drive member (27) for transmitting a torque impact to the output shaft (24) for every complete rotation;
Angle sensing device (35, 38) arranged to detect rotational movement (φ D ) of inertial drive member (27) and impact nut runner when screw joint is tightened to desired final torque level (T f ) An impact nutrunner comprising a measuring device (40) for measuring the angular displacement (φ 0 ) of the output shaft (24) of
The measuring device (40)
A reference torque level (T t ) that is a basis for detecting the rotational motion (φ D ) of the inertial drive member (27) is determined,
Based on the signal from the angle sensing device,
Determining the total rotational angle (φ Dtot ) of the inertial drive member achieved by the total number of torque impacts (N tot ) calculated from the reference torque level (T t );
A value obtained by subtracting one complete rotation from the total angle (φ Ntot ) of the total number of complete rotations (N tot ) from the total rotation angle (φ Dtot ) of the inertial drive member (27) calculated from the reference torque level (T t ). By subtracting ((N tot −1) · 360 °), the total angular displacement of the output shaft (24) achieved by the total number of torque impacts (N tot ) calculated from the reference torque level (T t ) ( An impact nut runner characterized in that φ 0tot ) is calculated.
ことを特徴とする請求項3に記載の衝撃ナットランナー。
The impact nutrunner according to claim 3, wherein the reference torque level (T t ) is a predetermined ratio of a desired final torque level (T f ).
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JP2006008132U JP3128539U (en) | 2006-10-05 | 2006-10-05 | Measuring device for measuring angular displacement of output shaft of impact nut runner during tightening of threaded joint, and impact nut runner equipped with said measuring device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013094870A (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Hitachi Koki Co Ltd | Power tool |
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2006
- 2006-10-05 JP JP2006008132U patent/JP3128539U/en not_active Expired - Lifetime
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