JP6125342B2

JP6125342B2 - 締付装置

Info

Publication number: JP6125342B2
Application number: JP2013126753A
Authority: JP
Inventors: 敏美油谷
Original assignee: 株式会社ユタニ
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2033-06-17
Also published as: JP2015000457A

Description

この発明は、ナットランナやインパクトレンチ等の締付装置に関する。

従来、この種の締付装置としては、特開２００９−１１３１３２号公報（特許文献１）に記載のものがある。

この従来の締付装置は、エアモ−タからの回転トルクを、打撃トルク発生装置によってパルス状の打撃トルクに変換して、駆動軸をパルス状の打撃トルク、つまり、増力された大きなトルクで駆動して、ネジ締めを行うようにしている。そして、上記駆動軸のネジに対する締付トルクをトルクセンサで検出し、駆動軸の回転角を角度センサで検出して、このトルクセンサと角度センサの出力に基づいて、判定部がネジの締付が適切に行われたか否かを判定するようにしている。

特開２００９−１１３１３２号公報

しかしながら、上記従来の締付装置では、トルクセンサの検出精度に異常が生じた場合、その異常を簡単に検出することができないと言う問題があった。締付装置に、内部診断装置を設けて、常時、トルクセンサの検出性能をチェックすることが考えられるが、内部診断装置自体が故障する場合がある。

そこで、この発明の課題は、外部診断機能を設けて、トルクセンサが正しくトルクを検出しているか否かを外部から簡単に確認できる締付装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の締付装置は、
動力部と、
この動力部によって駆動される増力部と、
この増力部によって駆動される駆動軸と、
少なくとも増力部を収容すると共に、上記駆動軸の締め付け時の反力を受けるケーシングと、
上記駆動軸の締付時の反力を検出するトルクセンサと、
上記駆動軸の軸心線の延長上、かつ、後端側に位置して、トルクレンチが着脱可能に連結可能な連結部と
を備え、
上記連結部は、上記ケーシングに一体に設けられていることを特徴としている。

上記構成の締付装置において、上記駆動軸の軸心線の延長上、かつ、後端側に位置して、トルクレンチが着脱可能に連結可能な連結部に、外部からトルクレンチを取り付ける。そして、この連結部にトルクレンチから既知のトルクを加えて、この既知のトルクと、上記トルクセンサの検出トルクとを照合することによって、トルクセンサが正しくトルクを検出しているか否かを外部から簡単に確認できる。

このように、締付装置の外部から、例えば、始業時等に、簡単に、トルクセンサが正常か否かを外部診断で確認することができる。

また、上記トルクレンチが着脱可能に連結可能な連結部は、上記駆動軸の軸心線の延長上、かつ、後端側に位置しているから、トルクレンチの着脱および操作を容易に行うことができる。
また、上記ケーシングに一体に設けられた連結部は、上記駆動軸の軸心線の延長上に位置しているから、トルクセンサの検出トルクと、トルクレンチの印加トルクとは、１：１の関係にある。
上記ケーシングに一体に設けられた連結部は、例えば、ボルトの６角頭状、６角穴状等であって、かつ、上記連結部はケーシングの一部（可動部でない）と見なされるものであるから、安全であり、かつ、簡単、安価に製造することができる。

１実施形態では、
上記ケーシングは、
上記駆動軸の外側に位置すると共に支持部材に固定される固定部と、
上記増力部のインターナルギアの軸方向の自由端とは反対側の軸方向の一端が固定された厚肉部と、
上記固定部と上記厚肉部との間、かつ、上記インターナルギアの軸方向の自由端側に位置すると共に、上記厚肉部の外径よりも外径が小さく、かつ、上記厚肉部よりも厚さが薄い薄肉部と
を有し、
上記薄肉部に上記トルクセンサが設けられている。

上記実施形態によれば、上記ケーシングの厚肉部に、増力部のインターナルギアの軸方向の一端が固定される一方、上記ケーシングの薄肉部は、インターナルギアの自由端側に位置して、インターナルギアに直接固定されていない。したがって、反力の伝達経路は、インターナルギア、そのインターナルギアの軸方向の一体が固定されるケーシングの厚肉部、薄肉部、固定部の順になる。すなわち、上記インターナルギアから、厚肉部で折り返して、薄肉部を経由して、固定部への力の伝達経路となるので、締付装置の全長が短くなり、かつ、薄肉部に設けたセンサの検出信号は、機械振動等のノイズ成分の影響が少なく、正確な反力、つまり、締付力のみを精度高く検出することができる。したがって、このような検出精度の高いトルクセンサについて、上述のような外部診断ができるので、極めて価値が高くなる。

また、上記薄肉部は、上記厚肉部の外径よりも外径が小さく、かつ、記厚肉部よりも厚さが薄いから、上記薄肉部をより大きく歪ませることができ、締め付けトルクをより正確に検出することができる。

また、この発明では、
連結部は、上記ケーシングから露出する増力部の軸に設けられている。

この場合、上記連結部は、上記ケーシングから露出する増力部の軸に設けられているから、トルクレンチで増力部の軸に加えたトルクの増力部の増力比に比例したトルクを駆動軸にかけることができる。したがって、この駆動軸にかけた大きなトルクをトルクセンサで検出して、トルクレンチの既知のトルクの増力比倍と比較して、外部診断をすることができる。

この発明によれば、締付装置のトルクセンサが正しくトルクを検出しているか否かを、締付装置の外部から簡単に確認できる。

この発明の第１実施形態の締付装置の一部断面正面図である。上記第１実施形態の締付装置の外部診断を説明する図である。第２実施形態の一部断面正面図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、締付装置の一例としてのナットランナは、動力部の一例としてのエアモ−タ部９４と、増力部の一例としての平歯車機構９９および遊星歯車機構９１，９２と、駆動軸９３とを有する。上記エアモ−タ部９４の出力は、平歯車機構９９および遊星歯車機構９１で減速して増力され、さらに、遊星歯車機構９２で減速して増力される。上記遊星歯車機構９２のサンギア９５とインターナルギア９６に噛合する遊星歯車９７は、駆動軸９３の基部であるキャリア９８に支持されている。

なお、この第１実施形態では、遊星歯車機構９１，９２は、２段の遊星歯車機構を構成するが、１段の遊星歯車機構を用いてもよい。

上記インターナルギア９６の軸方向の一端は、ケーシング１００の厚肉部１０１にボルト１１９で固定されている一方、インターナルギア９６の軸方向の他端は自由端になっていて、他の部材に固定されていない。

上記遊星歯車機構９２の外側のケーシング１００の部分は、上記厚肉部１０１になっており、インターナルギア９６の軸方向の一端（後端）は、前述の如く、ケーシング１００の厚肉部１０１に固定されている。

一方、上記ケーシング１００の固定部１０３は、図示しない支持部材に固定される。

上記ケーシング１００の厚肉部１０１と固定部１０３との間は、上記厚肉部１０１の肉厚よりも薄く、かつ、厚肉部１０１の外径よりも径方向の内側に位置する薄肉部１０２になっている。つまり、上記薄肉部１０２は、厚肉部１０１よりも薄肉で、厚肉部１０１の外径よりも小径の外径を有する。この薄肉部１０２は、インターナルギア９６の軸方向の他端である自由端側に位置していて、この薄肉部１０２に、インターナルギア９６の軸方向の他端が固定されることはない。この薄肉部１０２の外面に、駆動軸９３の締付時の反力を検出するトルクセンサの一例としてのストレインゲージ等の歪みセンサ１０５を設けている。これにより、駆動軸９３の締付トルクの反力を受けるインターナルギア９６によって、薄肉部１０２に比較的に大きな歪みが生じ、この歪みを、歪みセンサ１０５で検出して、締付トルクを正確に検出できるようになっている。より詳しくは、上記ケーシング１００の厚肉部１０１に、インターナルギア９６の軸方向の一端が固定される一方、上記ケーシング１００の薄肉部１０２には、インターナルギア９６の軸方向の他端が固定されない。したがって、反力の伝達経路は、インターナルギア９６、そのインターナルギア９６の軸方向の一体が固定されるケーシング１００の厚肉部１０１、薄肉部１０２、固定部１０３の順になる。したがって、上記インターナルギア９６から、厚肉部１０１で折り返して、薄肉部１０２を経由して、固定部１０３への力の伝達経路となるので、薄肉部１０２に設けた歪みセンサ１０５の検出信号は、機械振動等のノイズ成分の影響が少なく、正確な締付時の反力、つまり、締付力のみを検出することができる。さらに、このように力の伝達経路が、厚肉部１０１で折り返して薄肉部１０２に力を伝える経路であるので、ナットランナの全長を短くすることができる。

なお、図示しないが、薄肉部１０２の外径は、厚肉部１０１の外径と同じにしてもよい。

また、上記ケーシング１００には、駆動軸９３の軸心線Ｃの延長上、かつ、後端側に位置する連結部の一例としての６角頭部１１０を一体に設けている。この６角頭部１１０はケーシング１１０に固定して相対回転不可に一体化していてもよい。上記６角頭部１１０は、図２に示すトルクレンチに着脱自在に嵌合することができる。

上記構成のナットランナにおいて、図示しない電磁弁を開放して、エアモ−タ部９１に高圧空気を供給して、エアモ−タ部９４を駆動すると、エアモ−タ部９４の出力は、平歯車機構９９，遊星歯車機構９１，９２によってさらに増力されて、駆動軸９３が回転されて、駆動軸９３の先端の図示しないナットが締め付けられる。

上記駆動軸９３によるナットの締め付け時には、ケーシング１００の厚肉部１０１に、インターナルギア９６の軸方向の一端が固定されているから、駆動軸９３の締付力の大きな反力をケーシング１００の厚肉部１０１が受けるが、厚肉になっているから、十分の強度を有して、振動などが少ない。

一方、このとき、上記ケーシング１００の厚肉部１０１と固定部１０３との間の薄肉部１０２は、厚肉部１０１よりも薄肉かつ小径になっているから、締付力に対して十分に歪み、歪みセンサ１０５は、薄肉部１０２のこの大きな歪みを、振動等が少ない状態で、より正確に、検出して、締付力を正確に検出することができる。より詳しくは、上記ケーシング１００の厚肉部１０１に、インターナルギア９６の軸方向の一端が固定される一方、上記ケーシング１００の薄肉部１０２には、インターナルギア９６の軸方向の他端が固定されない。したがって、反力の伝達経路は、インターナルギア９６、そのインターナルギア９６の軸方向の一体が固定されるケーシング１００の厚肉部１０１、薄肉部１０２、固定部１０３の順になる。したがって、上記インターナルギア９６から、厚肉部１０１で折り返して、薄肉部１０２を経由して、固定部１０３への力の伝達経路となるので、薄肉部１０２に設けた歪みセンサ１０５の検出信号は、機械振動等のノイズ成分の影響が少なく、正確な反力、つまり、締付力のみを検出することができる。さらに、このように力の伝達経路が、厚肉部１０１で折り返して薄肉部１０２に力を伝える経路であるので、ナットランナの全長を短くすることができる。

次に、例えば、始業時等に、トルクセンサとしての歪みセンサ１０５が正しくトルクを検出しているか、次のように、外部診断を行う。

図２に示すように、上記駆動軸９３の軸心線Ｃの延長上、かつ、後端側に位置するケーシング１００の６角頭部１１０に、外部からトルクレンチ２００のキャップ２０１を嵌合して取り付ける。そして、この６角頭部１１０にトルクレンチ２００から既知のトルクを加えて、ケーシング１００を捩る。このケーシング１００の固定部１０３は、図示しない支持部材に固定されているから、ケーシング１００は上記既知のトルクで捩られることになる。この既知のトルクと、歪みセンサ１０５から出力される検出トルクとを照合することによって、トルクセンサとしての歪みセンサ１０５が正しくトルクを検出しているか否かを外部から簡単に診断して確認できる。

このように、ナットランナの外部から、例えば、始業時等に、簡単に、歪みセンサ１０５が正常か否かを外部診断で確認することができる。

また、上記トルクレンチ２００が着脱可能に連結可能な６角頭部１１０は、駆動軸９３の軸心線Ｃの延長上、かつ、後端側に位置しているから、トルクレンチ２００の着脱および操作を容易に行うことができる。

また、上記６角頭部１１０は、ケーシング１００の一部（可動部でない）と見なされるものであるから、安全であり、かつ、簡単、安価に製造することができる。

また、上記ケーシング１００に一体に設けられた６角頭部１１０は、駆動軸９３の軸心線Ｃの延長上に位置しているから、歪みセンサ１０５の検出トルクと、トルクレンチ２００の印加トルクとは、１：１の関係にある。

上記第１実施形態では、ケーシング１００に一体に設けられた連結部を、６角頭部１１０により構成したが、例えば、連結部は、４角頭部、６角穴状等で構成してもよい。要は、トルクレンチに着脱可能に嵌合できるものであればよい。

（第２実施形態）
この第２実施形態の締結装置としてのナットランナは、図３に示すように、連結部の構成のみが第１実施形態と異なる。したがって、図３の第２実施形態において、図１，２の第１実施形態の構成要素と同一または類似の構成要素については、図１，２の構成要素と同一参照番号を付して、その説明を省略し、異なる構成要素のみについて以下に説明する。

この第２実施形態では、駆動軸９３に軸心線Cの延長上、かつ、後端側に位置する増力部の一例である遊星歯車機構９１の入力側の軸１９９、つまり、平歯車機構９９の出力側の軸１９９を、ケーシング１００から露出させ、この軸１１９の先端に、例えば、６角穴、４角穴等の嵌合穴からなる連結部１２０を設けている。この連結部１２０は、トルクレンチ２００の６角または４角等の嵌合突起２１２に着脱可能に嵌合する。

上記構成において、駆動軸９３の先端を図示しない治具等の嵌合穴に嵌合して固定し、エアモ−タ部２４をアンロード状態にして自由回転できるようにし、この状態で、トルクレンチ２００で軸１９９の連結部１２０を既知のトルクで捩る。そうすると、連結部１２０は増力部としての遊星歯車機構９１，９２の軸１９９に設けられているから、トルクレンチ２００で連結部１２０に印加した既知のトルクは、増力部としての遊星歯車機構９１，９２の増力比に比例したトルクに増力されて、駆動軸９３にかけられる。したがって、この駆動軸９３にかけられた大きなトルクは、インターナルギア９６（図１を参照）を介して、トルクセンサとしての歪みセンサ１０５（図１を参照）で検出されるから、この検出したトルクを、トルクレンチ２００の既知のトルクの増力比倍と比較して、歪みセンサ１０５が正しくトルクを検出しているか否かを簡単に外部診断することができる。

なお、上記連結部１２０の露出している箇所に、キャップを設けるようにしてもよい。

上記第１およい第２実施形態では、動力部として、エアモ−タ部２４を用いたが、動力部として電動モ−タを用いてもよく、油圧モ−タを用いてもよい。

また、上記第１およい第２実施形態では、増力部として遊星歯車機構９１，９２、平歯車機構９９を用いたが、増力部として、特許文献１のようなパルス状の打撃トルクを発生する打撃トルク発生装置を用いてもよい。この打撃トルク発生装置は、油圧式であってよく、機械式であってもよい。

９１，９２遊星歯車機構
９３駆動軸
９４エアモ−タ部
９９平歯車機構
１００ケーシング
１０１厚肉部
１０２薄肉部
１０３固定部
１０５歪みセンサ

Claims

動力部と、
この動力部によって駆動される増力部と、
この増力部によって駆動される駆動軸と、
少なくとも増力部を収容すると共に、上記駆動軸の締め付け時の反力を受けるケーシングと、
上記駆動軸の締付時の反力を検出するトルクセンサと、
上記駆動軸の軸心線の延長上、かつ、後端側に位置して、トルクレンチが着脱可能に連結可能な連結部と
を備え、
上記連結部は、上記ケーシングに一体に設けられていることを特徴とする締付装置。
動力部と、
この動力部によって駆動される増力部と、
この増力部によって駆動される駆動軸と、
少なくとも増力部を収容すると共に、上記駆動軸の締め付け時の反力を受けるケーシングと、
上記駆動軸の締付時の反力を検出するトルクセンサと、
上記駆動軸の軸心線の延長上、かつ、後端側に位置して、トルクレンチが着脱可能に連結可能な連結部と
を備え、
上記連結部は、上記ケーシングから露出する増力部の軸に設けられていることを特徴とする締付装置。
請求項１または２に記載の締付装置において、
上記ケーシングは、
上記駆動軸の外側に位置すると共に支持部材に固定される固定部と、
上記増力部のインターナルギアの軸方向の自由端とは反対側の軸方向の一端が固定された厚肉部と、
上記固定部と上記厚肉部との間、かつ、上記インターナルギアの軸方向の自由端側に位置すると共に、上記厚肉部の外径よりも外径が小さく、かつ、上記厚肉部よりも厚さが薄い薄肉部と
を有し、
上記薄肉部に上記トルクセンサが設けられている
ことを特徴とする締付装置。