JP3394994B2 - 衝撃式締付工具 - Google Patents

衝撃式締付工具

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】この発明は、ボルトやナットの締
付トルクが所定の締付トルク(設定締付トルク)に達し
たときにモータを自動停止させる形式の衝撃式締付工具
に関するものである。 【0002】 【従来の技術】この種の衝撃式締付工具としては、既
に、特開昭61−4676号公報において開示されてい
る。 【0003】この衝撃式締付工具では、動力伝達軸の外
周面に歪みゲージを貼着してあり、ボルト・ナット等を
締め付けたときに生じる動力伝達軸の捩じれ量(歪み
量)を歪ゲージを介して電圧変換し、この電圧が適正締
付けトルクと対応する設定値に達したときにエアーモー
タへの空気の供給を停止するようにしている。 【0004】したがって、この衝撃式締付工具を使用し
た場合、ボルト・ナットを必要以上の締付トルクで締め
付けるようなことはなくなり、非常に都合がよい。 【0005】しかしながら、上記衝撃式締付工具では、
動力伝達軸に歪ゲージを貼着する作業が非常に繊細であ
ることから熟練を要し、また、動力伝達軸から歪ゲージ
が剥離してしまう場合があり工具全体の寿命が短いとい
う問題がある。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、組み立て作業に高度な熟練を要せず且つ工具寿命が
長い衝撃式締付工具を提供することを課題とする。 【0007】 【課題を解決する為の手段】この発明は、モータMの回
転力を衝撃発生機構Pによって間欠的な衝撃力に変換
し、前記衝撃力によって付与されるメインシャフトSの
回転力によりボルト・ナットを締め付ける形式の衝撃式
締付工具であって、モータMと一体的に回転すべく設け
てあり且つ衝撃力発生毎のモータMの回転減速時におい
て慣性力により揺動する揺動体1と、前記揺動体1の揺
動をシャフト24の直線運動に変換する変換機構2と、
前記シャフト24の直線運動方向線上に配置され且つシ
ャフト24の接近量と対応する電圧を出力するすきま検
出センサー3と、前記すきま検出センサー3からの電圧
出力が充電されるコンデンサー4とを具備しており、前
記コンデンサー4の両端の電圧が、適正締付トルクの大
きさと対応する設定値に達したときに上記モータMが回
転停止状態となるようにしてある。 【0008】 【作用】この発明は以下に示す作用を有する。 【0009】メインシャフトSにボックススパナを取り
付けてボルト・ナットを締め付けると、この締め付け反
力によりパルス発生毎にモータMの回転が瞬間的に減速
されることとなり、このとき慣性力によって揺動体1が
揺動する。この揺動体1の揺動は変換機構2によりシャ
フト24の直線運動に変換され、変換機構2の出力部の
移動量はすきま検出センサー3により電圧出力(シャフ
トの24の移動量と対応する)として取り出される。そ
して、前記すきま検出センサー3からの電圧出力はコン
デンサー4に充電され、前記コンデンサー4の両端の電
圧が、適正締付トルクの大きさと対応する設定値に達す
るとモータMは回転停止状態となる。即ち、ボルト・ナ
ットの締め付け作業が完了する。 【0010】このように、この発明の衝撃式締付工具
は、先行技術において問題となっていた歪ゲージを使用
しなくても同様にモータMの自動停止ができることとな
る。 【0011】 【実施例】この発明の構成を実施例として示した図面に
従って説明する。 【0012】この実施例の衝撃式締付工具は、図1に示
すように、締付工具本体Aとモータ停止装置Bとから構
成されているものであり、ボルト・ナットの締付トルク
が一定値に達したときにはエアー式のモータMが低速回
転から高速回転になると共に、前記締付トルクよりも大
きい設定締付トルクに達したときにはモータMが停止す
るようにしている。 【0013】締付工具本体Aは、基本的には図2に示す
ように、衝撃パルス発生機構P’(手段の欄の衝撃発生
機構Pと対応)と、モータMと、スロットルレバーSL
とを具備する公知のもの(例えば、実開昭63−506
67号公報に開示)を使用しており、また、モータ停止
装置Bは、図1に示すように、締付工具本体Aの後端部
に配置してある検知部b1と、工具本体外のコントロー
ラb2及び空気圧回路b3とにより構成されたものを使
用している。 【0014】以下に、この衝撃式締付工具における主要
な構成部分について詳述する。〔検知部b1の構成について〕 検知部b1は、図3や図4に示すように、モータMと同
一回転中心で一体的に回転するコントロールボディ5
と、前記コントロールボディ5の後端部にピン12によ
り揺動自在に取り付けられている揺動体1と、前記揺動
体1の揺動をシャフト24の直線運動に変換する変換機
構2と、前記シャフト24の直線移動量を電圧出力とし
て取り出すすきま検出センサー3とから構成されてい
る。 【0015】コントロールボディ5は、図3に示すよう
に、円形状のボディ本体部50とこれに連結された雄螺
子部51とから構成されており、モータケースカバー9
0内で自由に回転できるようにモータMの軸芯部に前記
雄螺子部51を利用して螺着してある。 【0016】揺動体1は、図4や図5に示すように、ウ
エイト部10とアーム部11とから成る略L字状のもの
で、衝撃パルス発生毎のモータMの回転減速時において
慣性力により揺動するようになっている。 【0017】変換機構2は、図3〜図5に示すように、
コイルバネ20により上記ウエイト部10に圧接すべく
付勢されており且つ中程部にテーパ面21aを有するセ
ンサーピン21と、前記センサーピン21の進退に伴な
いテーパー面21aによりモータMの軸線方向に進退せ
しめられるボール22と、コイルバネ23により一端部
が前記ボール22に圧接すべく付勢されたシャフト24
とから構成されている。 【0018】尚、図3に示すように、上記コイルバネ2
0及びセンサーピン21はボディ本体部50に形成した
半径方向の孔52に収容してあり、また、シャフト24
はケースMに軸線方向に取り付けられたブッシュ91内
に摺動自在に収容してある。 【0019】また、センサーピン21を付勢するコイル
バネ20のバネ定数は比較的大きくしてあり、これによ
り、上記揺動体1が無負荷回転時において不用意に揺動
しないようにしてある。 【0020】すきま検出センサー3は、市販されている
リニア近接センサーを使用してあり、シャフト24がこ
のセンサーに接近すると、その接近量と対応する電圧が
図6に示すコンデンサー4に充電されるようにしてあ
る。〔コントローラb2の構成について〕 コントローラb2
は、基本的には図6に示すように、ゼロ点位置検出部6
0と、電圧−電流変換部61と、打撃停止検出部62
と、締付OK表示部63と、締付NG表示部64と、コ
ンデンサー4と、設定/入力比較部65と、高低圧切換
部66と、電磁弁遮断部67と、高低圧切換レベル設定
部66a,遮断レベル設定部67aと、コンデンサーリ
セット68と、電源部69とから構成されており、各部
は以下のように機能する。 (ゼロ点位置検出部60)無負荷時におけるすきま検出
センサ3に対するシャフト24の端部位置を検出する。 (電圧−電流変換部61)コンデンサー4に充電するた
め、シャフト24の端部位置が移動したときの電圧出力
を、その移動量と対応する電流に変換する。 (打撃停止検出部62)工具が停止したことを検出す
る。 (締付OK表示部63)コンデンサー4の電圧が設定値
に達するとOK表示が点灯する。 (締付NG表示部64)コンデンサー4の電圧が設定値
に達しないのに工具が停止するとNG表示が点灯する。 (設定/入力比較部65)設定値とコンデンサー4の両
端の電圧とを比較する。 【0021】尚、メイン電磁弁72の遮断レベル設定は
遮断レベル設定部67aにより成され、高低圧切換用電
磁弁73の切換レベル設定は高低圧切換レベル設定部6
6aにより成される。 (高低圧切換部66)コンデンサー4の両端の電圧が、
設定値以下の一定値に達したときに高低圧切換用電磁弁
73をOFF状態にする。 (電磁弁遮断部67)コンデンサー4の両端の電圧が、
遮断設定値に達したときにメイン電磁弁73をOFF状
態にする。一定時間後電磁弁73はON状態になる。 【0022】ここで、この衝撃式締付工具では、如何に
して締付トルクがコントロールできるかについて説明す
る。 【0023】締付トルクを管理する方法として、従来の
欄に記載したように締付軸に歪ゲージを貼設し、軸の捩
れ量を電圧として出力処理しているが、歪ゲージと揺動
体1との相関関係をリアルタイムで検証したところ、図
7に示すグラフの通り同調していることが確認された。
したがって、揺動体1の動きの量をとらえることにより
1パルス毎のトルクがわかるので、複数パルスのトルク
を積算することにより、発生する締付トルクの締付経過
のどのタイミングで空気を遮断してモータMを停止させ
るかを、コンデンサー4に蓄積される電圧の設定値によ
り決めれば、締付トルクをコントロールできる。空気の
高低圧切換のタイミングについても同様である。〔空気圧回路b3の構成について〕 空気圧回路b3は、図1に示すように、空気源となるコ
ンプレッサ70と、減圧弁71と、ノーマルオープンの
メイン電磁弁72と、高低圧切換用電磁弁73とを同図
に示す如く接続してあり、上記高低圧切換部66からの
出力信号により高低圧切換用電磁弁73がOFF状態
に、電磁弁遮断部67からの出力信号によりメイン電磁
弁72がOFF状態になるようになっている。 【0024】ここで、この実施例の衝撃式締付工具の動
作について説明する。コントローラの電源をON状態
にすると高低圧切換用電磁弁73がON状態となる。メ
イン電磁弁72はノーマルオープンであるから、工具の
スロットルレバーSLをON状態にすると、コンプレッ
サ70からの空気は減圧弁71を通り工具のモータMを
回転駆動する。メインシャフトSにボックススパナを
取り付けボルト・ナットを締付けると、締付けの反力に
よりモータMの回転が減速され、慣性力により揺動体1
が揺動する。すると、その揺動力は、センサーピン21
→ボール22→シャフト24の経路で伝達され、前記シ
ャフト24はすきま検出センサー3に対して接近するこ
とになる。ここで、前記接近時には検出センサー3から
の出力信号は1パルスの変化分に対応した定電流に変換
され、コンデンサー4に充電される。コンデンサー4
の両端の電圧が、高低圧切換レベルに達すると、高低圧
切換用電磁弁73がOFF状態になり、モータMへの空
気圧力は高圧に切り換わる。時間の経過と共に、コン
デンサー4の両端の電圧が遮断レベルに達すると、メイ
ン電磁弁72はON状態となり、モータMへの供給空気
は遮断され、工具は停止する。そのとき、締付OK表
示部63が点灯し、OKリレーがONされる。メイン電
磁弁72が設定された時間に達すると、遮断されていた
メイン電磁弁72は開放される。高低圧切換用電磁弁7
3はメイン電磁弁72が遮断され、打撃停止検出部路6
2が働くとON状態になる。即ち、次の締付け作業を行
うことができる。 【0025】尚、上記実施例はインパルスレンチにこの
発明を施したが、これに限定されることなく、衝撃発生
機構Pを有するものであればインパクトレンチにもこの
発明を施すことができる。 【0026】また、上記実施例では、モータをエアー式
のモータとしてあるが、これに限定されることなく電気
式のモータでも同様の結果が得られる。 【0027】更に、上記実施例では、エアーモータに供
給する空気圧を低圧から高圧に切り換えるようにしてあ
るが、これに限定されるものではない。 【0028】 【発明の効果】上記作用の欄に記載した内容から、組み
立て作業に高度な熟練を要せず且つ工具寿命が長い衝撃
式締付工具を提供することができた。
【図面の簡単な説明】 【図1】この発明の実施例の衝撃式締付工具の全体を示
す図。 【図2】この発明の実施例の衝撃式締付工具の正面図。 【図3】前記衝撃式締付工具の検知部を示す断面図。 【図4】前記衝撃式締付工具の変換機構を示す断面図。 【図5】前記変換機構の揺動体が揺動したときの断面
図。 【図6】前記衝撃式締付工具のコントローラのブロック
回路図。 【図7】パルス発生時におけるすきま検出センサの値と
歪ゲージの値をアナログ量をデジタル変換した値をレベ
ルで表した相関関係グラフ。 【符号の説明】 M モータ P 衝撃発生機構 S メインシャフト 1 揺動体 2 変換機構 3 すきま検出センサー 4 コンデンサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−25781(JP,A) 特開 平1−281879(JP,A) 特開 平4−176574(JP,A) 特開 平5−4176(JP,A) 実公 昭45−21198(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B25B 21/00 - 21/02 B25B 23/00 - 23/18

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 モータ(M)の回転力を衝撃発生機構
    (P)によって間欠的な衝撃力に変換し、前記衝撃力に
    よって付与されるメインシャフト(S)の回転力により
    ボルト・ナットを締め付ける形式の衝撃式締付工具であ
    って、モータ(M)と一体的に回転すべく設けてあり且
    つ衝撃力発生毎のモータ(M)の回転減速時において慣
    性力により揺動する揺動体(1)と、前記揺動体(1)
    の揺動をシャフト(24)の直線運動に変換する変換機
    構(2)と、前記シャフト(24)の直線運動方向線上
    に配置され且つシャフト(24)の接近量と対応する電
    圧を出力するすきま検出センサー(3)と、前記すきま
    検出センサー(3)からの電圧出力が充電されるコンデ
    ンサー(4)とを具備しており、前記コンデンサー
    (4)の両端の電圧が、適正締付トルクの大きさと対応
    する設定値に達したときに上記モータ(M)が回転停止
    状態となるようにしてあることを特徴とする衝撃式締付
    工具。
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