JP4392651B2 - オイルパルス工具の能力低下判定方法 - Google Patents

Description

この発明は、オイルパルス工具の能力低下判定方法に関するものである。

オイルパルス工具の能力低下判定装置（方法）としては、例えば、図６に示すようなものがある。

この装置は、図６に示すように、連続回転駆動する動力源９０と、該動力源９０による連続した回転力を断続的なパルス出力に変換するパルス発生部９１と、ねじ部材に係合されパルス発生部９１の断続的なパルス出力によりねじ部材を締付ける先端部９２とを有するオイルパルス工具に、パルス発生部９１の断続的なパルス出力によるねじ部材への締付けトルクを波形として検出するトルク信号検出部９３と、前記トルク信号検出部９３により得られた締付けトルク信号から締付けトルク値を演算処理するトルク信号処理部９４と、前記トルク信号処理部９４により求められた変動する締付けトルク値の波形に基づいてトルク「ＯＫ」，「Ｎ．Ｇ．」を判定するトルク判定部９５を付加したものである。

そして、この装置では、以下のようにしてオイルパルス工具の能力低下判定ができるようになっている。
（状況１）
ボルト又はナットの締付け時には、工具のパルス発生部９１でのパルス出力がトルク信号検出部９３でトルク波形として検出され、その波形がトルク信号処理部９４で締付けトルク値に演算処理される。

工具が新品時においては、トルク信号処理部９４で演算処理された締付けトルク値がトルク判定部９５により、図７に示す如く、予め設定された目標トルク値である「カットトルク」に達したと判定されると、締付け判定処理部からの信号により電磁弁が閉となり、工具が停止する。
（状況２）
工具による締付け本数が増えてくると、パルス発生部９３の内部に充填されたオイルが、ライナシャフトシール部のＯリング部分から微量づつ漏れ、パルス発生部のオイルが減少する。その結果、トルク信号処理部９４で演算処理された締付けトルク値が「カットトルク」に達するまでの状況が図８に示すようになり、図７と比較してパルス回数が増える傾向になる。

この場合においても、予め設定された「カットトルク」に達したことがトルク判定部９５により判定されると、締付け判定処理部９７からの信号により電磁弁が閉となり、工具が停止する。
（状況３）
さらに締付け本数が増え、パルス発生部のオイルが減少すると、図９に示すように、パルス回数が増える。そして、ツールの発生トルクが「カットトルク」に達しない状況であっても締付けのパルス回数の積算値が予め設定された設定値に達したことが打数カウント部９６により判定されると、締付け判定処理部９７からの信号により電磁弁が閉となり、工具が停止する。この場合、許容トルク範囲である「下限トルク」を超えていれば、締付け判定処理部９７による締付け判定は「ＯＫ」（コントローラ表示部９８に表示される）となる。
（状況４）
状況３からさらにパルス発生部のオイルが減少してパルス回数が増えると、工具の発生トルクが低下する。この場合においてもパルス回数が予め設定された回数に達すると工具は停止するが、その時の締付けトルク値が図１０に示すように「下限トルク」未満であるときにはじめて締付け判定処理部９７による締付け判定は「Ｎ．Ｇ．」（コントローラ表示部９８に表示される）となる。

通常はこの「Ｎ．Ｇ．」になった時点で、工具の能力低下と判断し、工具の油圧調整位置の再調整を行うか、工具を交換する。

ところが、上記オイルパルス工具の能力低下装置では、「ＯＫ」と許容される状況３の時点においては、状況１に比べて１打撃あたりのパルス高さが小さくなり、その結果、工具の締付け力が低下し、ねじ部材の軸力が減少するという事態が生じるという問題が発生する。

同類のオイルパルス工具の能力低下判定装置としては、例えば、特許文献１に示すようなものがある。
特開平１１−３５１９８７号公報 この装置では、能力低下の判定基準を以下の如く行っている。

締付け時のトルク波形から求められたパルス間隔時間から、一定時間のパルス回数を演算し、その値が予め設定された設定値の範囲外である場合、工具が能力低下していると判定する。他方、締付け時のトルク波形から求められたその波形のパルス巾（時間）が、予め設定された設定値以外の場合、工具が能力低下していると判定する。

しかしながら、この装置では、別途特殊な装置が必要となり、コントローラの構成が複雑になってしまう。

そこで、この発明では、コントローラの構成が簡単であり且つ、工具による締付け力不足が解消できて締付けねじ部材への締付け力の安定化を図ることができるオイルパルス工具の能力低下判定方法を提供することを課題とする。

この発明は、連続回転駆動する動力源と、前記動力源による連続した回転力を断続的なパルス出力に変換するパルス発生部と、ねじ部材に係合されパルス発生部の断続的なパルス出力によりねじ部材を締付ける先端部と、パルス発生部の断続的なパルス出力によるねじ部材への締付けトルクを締付けトルク信号として検出するトルク信号検出部とを有するパルスレンチの能力低下判定方法であって、締付けされたねじ部材の締付け本数と、前記締付け本数のうち、パルス発生部の断続的なパルス出力によるねじ部材への締付けトルクが予め設定された目標締付けトルクに達する前に、締付けのパルス回数の積算値が予め設定された回数に達して動力源が停止せしめられたときのねじ部材の締付け本数と、の割合に基づいてオイルパルス工具の能力低下を判定するものとしている。

この発明のオイルパルス工具の能力低下判定方法では、コントローラの構成が簡単であり且つ、工具による締付け力不足が解消できて締付けねじ部材への締付け力の安定化を図ることができる。

以下にこの発明のオイルパルス工具の能力低下判定方法を実施するための最良の形態としての実施例について詳細に説明する。

図１にこの発明の実施形態のオイルパルスレンチ（以下、単にパルスレンチという）の能力低下方法を用いた装置のブロック、図２〜図５に状況１〜状況４を示す締付けトルク（Ｙ軸）−パルス回数（Ｘ軸）のグラフを示す。
（このパルスレンチの能力低下判定装置の基本的構成について）
この実施形態のパルスレンチの能力低下判定装置は、図１に示すように、基本的には、連続回転駆動する動力源１と、前記動力源１による連続した回転力を断続的なパルス出力に変換するパルス発生部２と、ねじ部材（図示せず）に係合されパルス発生部２の断続的なパルス出力によりねじ部材を締付ける先端部３とを有するパルスレンチＰに、トルク信号検出部４を具備させ、さらに、前記トルク信号検出部４からの電気信号に基づいてレンチの能力低下の判定をするコントローラ５を付加している。

コントローラ５は、図１に示すように、トルク信号処理部５０と、トルク判定部５１と、打数カウント部５２と、能力低下判定部５３と、締付け判定処理部５４と、コントローラ表示部５５と、判定結果出力端子５６とから構成されている。
（パルスレンチＰについて）
パルスレンチＰは、上述した如く図１に示すように、動力源１と、パルス発生部２と、先端部３とを有するものである。

動力源１は、この実施形態では、圧縮空気を供給されることにより連続して回転駆動するエアーモータからなるもので、図１に示すように、電磁弁１０を介して圧縮空気供給源１１と接続されている。この動力源１０は、エアーモータに限定されることなく、電気により駆動されるモータを採用することもできる。動力源１の主軸１２はパルス発生部１１に接続されており、その連続する回転力はパルス発生部２に伝達される。

パルス発生部２は、動力源１による連続回転力を受けて、内部に充填されたオイルの圧力を急激に上昇させることにより、断続的なパルスに変換してパルス出力を発生させるもので、この断続的なパルス出力は先端部３に伝達される。

先端部３は、ねじ部材がボルト（図示せず）である場合、このボルトのヘッドに係合される対応部３０を先端に有しており、パルス発生部２による断続的なパルス出力を受けてボルトを締付ける。

このように構成されたパルスレンチＰでは、使用しているうちに、パルス発生部１１が、パルスレンチの場合においては内部に充填されたオイルが漏れて減少する等により能力低下することとなる。なお、インパクトレンチの場合においても、パルス発生部１１としてインパクトを発生させるためのハンマ機構が磨耗する等により能力低下する。
（トルク信号検出部４の構成について）
トルク信号検出部４は、この実施形態では先端部３に設けられた歪みゲージを有するトルクトランスデュサーから成るものであり、パルス発生部２の断続的なパルス出力によってねじ部材を締付ける際の先端部３に生じる歪みに応じて変化する電圧を締付けトルク信号として図１に示すようにコントローラ５のトルク信号処理部５０に出力するようになっている。
（コントローラ５の構成するトルク信号処理部５０等の構成について）
トルク信号処理部５０は、トルク信号検出部４から出力された締付けトルク信号から締付けトルク値を演算処理するものであり、図１に示すように前記締付けトルク値をトルク判定部５１に、パルス回数（打数）を打数カウント部５２に、それぞれ出力するようになっている。

トルク判定部５１は、トルク信号処理部５０から出力されてきた締付けトルク値が、コントロール５で予め設定された「下限トルク」、目標トルク値である「カットトルク」、「上限トルク」に対して、どの位置にあるかを調べ、その時の締付け結果を図１に示すように締付けトルク判定処理部５４に出力する。

打数カウント部５２は、締付けのパルス回数を積算カウントし、その時のパルスがコントローラ５で予め設定された打数分に達しているかどうかを調べ、図１に示すようにその結果を能力低下判定部５３、締付け判定処理部５４に出力する。

能力低下判定部５３は、打数カウント部５２からの判定結果をその都度保存し、最新締付け本数１００本（一例）中、コントローラ５での予め設定された打数分で工具が停止せしめられた本数が５０本（一例）以上となった時点でコントローラ表示部５５及び判定結果出力端子５６に「能力低下警告」の信号を出力する。

締付け判定処理部５４は、打数カウント部５２及びトルク判定部５１からの情報に基づいて、締付けトルク値が「カットトルク」に達した場合か、コントローラ５で予め設定された打数分に達した場合に、パルスレンチＰを停止させるために電磁弁１０に信号を出す。

コントローラ表示部５は、締付けトルク値の表示をコントローラ５の前面パネルで行う。また、「トルクＯＫ」「トルクＮ．Ｇ．」「能力低下警告」等を前面パネル部の例えばランプにて表示する。

判定結果出力端子６は、「トルクＯＫ」「トルクＮ．Ｇ．」「能力低下警告」等の信号をリレー出力により外部に出力する役割をなす。
（このパルスレンチの能力低下判定装置による能力低下判定について）
（状況１）
ねじ部材の締付け時には、パルスレンチＰのパルス発生部２でのパルス出力がトルク信号検出部４で電気信号として検出され、その締付けトルク値がコントロ−ラ５のトルク信号処理部５０で演算処理される。

パルスレンチＰが新品時においては、トルク信号処理部５０で演算処理された締付けトルク値が、図２に示す如くコントロ−ラ５で予め設定された値である「カットトルク」に達すると、締付け判定処理部５４から電磁弁へ停止信号が出され、その結果エア−供給が無くなり、パルスレンチＰが停止する。
（状況２）
パルスレンチＰによるねじ部材の締付け本数が増えてくると、パルス発生部２の内部に充填されたオイルが、ライナシャフトシール部のＯリング部分から微量づつ漏れ、パルス発生部２のオイルが減少する。その結果、トルク信号処理部５０で演算処理されたトルク値が「カットトルク」に達するまでの状況が図３に示すようになり、図２と比較してパルス回数が増える傾向になる。

この場合においても、コントロ−ラ５で予め設定された「カットトルク」に達したことがトルク判定部５１により判定されると、締付け判定処理部５４から電磁弁に停止信号が出され、その結果エアー供給が無くなり、パルスレンチＰが停止する。
（状況３）
さらにパルスレンチＰによるねじ部材の締付け本数が増え、パルス発生部のオイルが減少すると、パルス回数が増える。そして、図４や図５に示すようにパルスレンチＰの締付けトルク値が「カットトルク」に達しない状況であっても、打数カウント部５２により積算カウントがコントローラ５により予め設定された回数に達すると、締付け判定処理部５４から電磁弁に停止信号が出され、その結果エア−供給が無くなり、パルスレンチＰが停止する。

ここで、前記打数カウントによる態様でパルスレンチＰが停止した場合、能力低下判定部５３は打数カウント部５２からの判定結果をその都度保存し、最新締付け本数１００本（一例）中、コントローラ５での設定打数分で停止した本数が５０本（一例）以上になった時点で、コントローラ表示部５５の前面パネルで「能力低下警告」を行うと同時に判定結果出力端子からも「能力低下警告」のリレー出力を行う。

作業者は、上記「能力低下警告」が前面パネルに表示された時点で、パルスレンチＰの能力低下と判断し、工具の油圧調整位置の再調整を行うか、工具を交換する。
（このパルスレンチの能力低下判定装置が優れている点について）
上記装置による方法では、前記欄で示した如くパルスレンチＰの能力低下を判定しているから、工具による締付け力不足が解消できて締付けねじ部材の締付け力の安定化を図ることができる。

また、この装置による方法では、前述された特許文献１の能力低下判定装置に比べても構成が簡単である。また、従来の能力低下判定装置のないものに対してもソフトウエアーの変更だけで対応が可能である。

なお、上記実施形態ではオイルパルス工具をパルスレンチとしたが、これに限定されることなくインパクトレンチにもこの能力低下判定方法は採用できる。

この発明のオイルパルス工具能力低下判定方法を使用した装置のブロック図。 前記装置を使用した場合の締付け状況１を示す締付けトルク（Ｙ軸）−パルス回数（Ｘ軸）のグラフ。 前記装置を使用した場合の締付け状況２を示す締付けトルク（Ｙ軸）−パルス回数（Ｘ軸）のグラフ。 前記装置を使用した場合の締付け状況３を示す締付けトルク（Ｙ軸）−パルス回数（Ｘ軸）のグラフ。 前記装置を使用した場合の締付け状況４を示す締付けトルク（Ｙ軸）−パルス回数（Ｘ軸）のグラフ。 先行技術であるオイルパルス工具能力低下判定方法を使用した装置のブロック図。 先行技術である装置を使用した場合の締付け状況１を示す締付けトルク（Ｙ軸）−パルス回数（Ｘ軸）のグラフ。 先行技術である装置を使用した場合の締付け状況２を示す締付けトルク（Ｙ軸）−パルス回数（Ｘ軸）のグラフ。 先行技術である装置を使用した場合の締付け状況３を示す締付けトルク（Ｙ軸）−パルス回数（Ｘ軸）のグラフ。 先行技術である装置を使用した場合の締付け状況４を示す締付けトルク（Ｙ軸）−パルス回数（Ｘ軸）のグラフ。

符号の説明

Ｐ オイルパルスレンチ
１ 動力源
２ パルス発生部
３ 先端部
４ トルク信号検出部
５ コントローラ
１０ 電磁弁
１１ 圧縮空気供給源
３０ 工具対応部
５０ トルク信号処理部
５１ トルク判定部
５２ 打数カウント部
５３ 能力低下判定部
５４ 締付け判定処理部
５５ コントローラ表示部
５６ 判定結果出力端子

Claims (1)

1. 連続回転駆動する動力源と、前記動力源による連続した回転力を断続的なパルス出力に変換するパルス発生部と、ねじ部材に係合されパルス発生部の断続的なパルス出力によりねじ部材を締付ける先端部と、パルス発生部の断続的なパルス出力によるねじ部材への締付けトルクを締付けトルク信号として検出するトルク信号検出部とを有するパルスレンチの能力低下判定方法であって、締付けされたねじ部材の締付け本数と、前記締付け本数のうち、パルス発生部の断続的なパルス出力によるねじ部材への締付けトルクが予め設定された目標締付けトルクに達する前に、締付けのパルス回数の積算値が予め設定された回数に達して動力源が停止せしめられたときのねじ部材の締付け本数と、の割合に基づいてオイルパルス工具の能力低下を判定することを特徴とするオイルパルス工具の能力低下判定方法。

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