JP6482351B2

JP6482351B2 - 螺合部材締付け工具

Info

Publication number: JP6482351B2
Application number: JP2015066621A
Authority: JP
Inventors: 浩和肥田; 賢二大塚
Original assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Current assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2035-03-27
Also published as: EP3275596A1; CN107405760A; TW201703939A; CN107405760B; KR102006094B1; EP3275596A4; JP2016185581A; EP3275596B1; KR20170128467A; WO2016158712A1; TWI597134B

Description

本発明は、螺合部材締付け工具に関し、より詳細には、ネジ等の螺合部材の仮締め機能を備えた螺合部材締付け工具に関する。

例えば製造ラインにおける組み立て作業において、ネジやナットなどの螺合部材を被締結部材に対して完全には締付けない仮締め状態とすることがある。例えば、被締結部材が複数のネジによって締結される場合には、これらネジを一旦仮締め状態として、被締結部材の最終的な位置調整を行った後にこれらネジの本締めを行うことで正確な位置に被締結部材を締結固定することができるようになる。また、端子台における端子を固定するためのネジは、ユーザーが端子を接続して最終的に締付けるものであるため、製品出荷時においては仮締め状態とするのが通常である。

製造ラインにおけるネジ締め作業には、通常、特許文献１のような電動ドライバが使用される。このような電動ドライバでネジの仮締め作業を行う場合、作業者がレバーを操作してネジが完全に締付けられる前に電動ドライバを停止するようにしている場合が多い。

特許第３９９２６７６号公報

しかしながら、上述のように作業者の感覚的な操作に依存して螺合部材の仮締め作業を行うと、誤って螺合部材が締付けられた状態となる虞がある。螺合部材が締付けられてしまったときには、電動ドライバなどの螺合部材締付け工具を逆転させるように正転逆転スイッチを切り替えてから螺合部材を緩めるようにする必要があり面倒である。また、例えば座金として菊座を使用している場合には、一旦螺合部材を締付けてしまうと容易には螺合部材を緩めることができなくなり、実質的に仮締め状態とすることができなくなる。

本発明はこのような点に鑑み、作業者の感覚的操作に依存せずに螺合部材の仮締め作業を行うことができるような、螺合部材の仮締め機能を備えた螺合部材締付け工具を提供することを目的とする。

すなわち本発明は、
螺合部材を仮締めする機能を有する螺合部材締付け工具であって、
該螺合部材と係合する螺合部材係合部と、
該螺合部材係合部を回転駆動する駆動部と、
該駆動部の駆動を制御する制御部と、を備え、
該制御部が、該駆動部を制御して、該螺合部材係合部を第１回転量だけ正転させた後に該第１回転量よりも小さい第２回転量だけ自動的に逆転させるようにされた、螺合部材締付け工具を提供する。

当該螺合部材締付け工具においては、螺合部材係合部が第１回転量だけ正転した後に第２回転量だけ自動的に逆転するようになっているので、第１及び第２回転量を使用する螺合部材に合わせて適切に設定しておくことで、作業者の感覚的操作に依らずに螺合部材を仮締め状態とすることが可能となる。

好ましくは、該制御部が、該駆動部の駆動時間を制御することによって該螺合部材係合部の回転量を制御するようにされ、該駆動部を第１時間だけ正転駆動させることにより該螺合部材係合部を該第１回転量だけ正転させ、該駆動部を第２時間だけ逆転駆動させることにより該螺合部材係合部を該第２回転量だけ逆転させるようにされており、該第１回転量が、該螺合部材が被締結部材に着座しない量となるように該第１時間が設定されているようにすることができる。

第１回転量が螺合部材が被締結部材に着座しない量となるように第１時間が設定されているので、例えば菊座を使用している場合にも、螺合部材が菊座に着座して固定されてしまうことがない。また、螺合部材がネジやボルトである場合において、第１回転量をネジ等の頭が菊座に接触する直前の量となるように第１時間を設定することにより、雌ねじが奥まで形成されているかを確認した上でネジ等の頭が所定量だけ浮いた仮締め状態とすることも可能となる。

好ましくは、
該螺合部材係合部に所定値以上の負荷トルクがかかったことを検知するトルク検知手段をさらに備え、
該螺合部材係合部を該第１回転量だけ正転させるように該駆動部が制御されている最中に該トルク検知手段によって該所定値以上の負荷トルクが検知されたときに、該制御部が該駆動部を停止させるようにすることができる。

好ましくは、
該第１回転量が、該螺合部材が被締結部材に着座してからさらに所定の締め付けトルクによって締付けられるまでに回転する量であり、
該制御部が、該螺合部材係合部を該第１回転量だけ回転させることで該螺合部材を該被締結部材に着座させて該着座した螺合部材に対して所定の締付トルクをかけてから、該螺合部材係合部を該第２回転量だけ自動的に逆転させるようにすることができる。

螺合部材を一旦着座させるので、螺合部材の長さのばらつきや螺合部材の初期配置のばらつきに影響を受けることなく、仮締め後の螺合部材の位置を均等にそろえることが可能となる。また、着座した螺合部材に対して所定の締付けトルクをかけることにより、座面の状態を安定させ、仮締め後の本締め時により安定した螺合部材の締付けを行うことが可能となる。すなわち、例えば座面にバリが存在する場合には、仮締め時に所定の締付けトルクをかけることにより座面のバリをつぶすことができるので、本締め時にはバリにより生じる負荷を低減させることができる。また、例えば座面が柔らかい場合には、仮締め時に所定の締付けトルクをかけることにより座面が一度つぶされた状態になるので、本締め時には座面をつぶす必要がなくなり、ねじが浮くことがなく確実な本締めを行うことができる。

好ましくは、
該駆動部と該螺合部材係合部とを駆動連結するクラッチ機構であって、該螺合部材係合部に該所定の締付トルク以上のトルクがかかったときに該駆動部と該螺合部材係合部との間の駆動連結が解除されるようにされたクラッチ機構と、
該クラッチ機構による該駆動連結が解除されたことを検知するクラッチセンサと、
をさらに備え、
該制御部が、該クラッチセンサが該駆動連結の解除を検知したときに該螺合部材係合部が該第１回転量だけ正転したと判断するようにすることができる。

クラッチ機構により、螺合部材及び被締結部材に過大な負荷がかかるのを防止することが可能となる。

さらに好ましくは、該螺合部材係合部が該第１回転量だけ正転されて更に該第２回転量だけ自動的に逆転されたときの回数を数えるカウンタ部をさらに備えるようにすることができる。

カウンタ部により、正常に仮締めを完了した螺合部材の数が分かるようになる。

好ましくは、該制御部と無線通信をして該第１及び第２回転量の設定値を変更する遠隔設定器をさらに備えるようにすることができる。

以下、本発明に係る螺合部材締付け工具の実施形態を添付図面に基づき説明する。

本発明の実施形態に係る電動ドライバの外観図である。図１の電動ドライバの回路ブロック図である。仮締めモードにおけるトルク制御モードの制御フローである。仮締めモードにおける時間制御モードの制御フローである。

本発明の一実施形態に係る電動ドライバ１は、図１に示すように、電動ドライバ本体１０と遠隔設定器１２とからなる。

電動ドライバ本体１０は、ハウジング１４と、ネジと係合するドライバビット１６と、ドライバビット１６を取外し可能に固定保持するビットホルダ１８と、ビットホルダ１８の駆動の開始と停止を操作するトリガレバー２０と、ビットホルダ１８の回転方向を切り替えるための正転逆転スイッチ２２と、ハウジング１４に固定された操作表示部２４とを備える。また、ハウジング１４の内部には、図２に示すように、メイン制御部２６及びモータ制御部２８からなる制御部３０と、モータ制御部２８によって駆動制御される駆動モータ３２とがある。ビットホルダ１８は、モータ制御部２８によって駆動制御される駆動モータ３２によって回転駆動される。また、ビットホルダ１８の回転方向は、正転逆転スイッチ２２を、正転（Ｒ）、ニュートラル、逆転（Ｌ）の間で切り替えて駆動モータ３２の回転方向を変更することにより変更可能となっている。駆動モータ３２とビットホルダ１８との間には、これらを駆動連結するクラッチ機構（図示しない）が設けられており、ビットホルダ１８にネジを本締めするときの所定の締め付けトルク以上のトルクが加わったときにこのクラッチ機構が作用して駆動モータ３２とビットホルダ１８との間の駆動連結が解除されるようになっている。ハウジング１４の内部にはさらに、クラッチ機構の駆動連結が解除されたことを検知するクラッチセンサ３４と、本締め及び仮締めをしたネジの本数を数えるカウンタ部３６と、遠隔設定器１２からの赤外線信号を受信する赤外線受信部３８とがある。

操作表示部２４には、図１に示すように、ＬＥＤ表示部４０、７セグメント表示部４２、及び各種操作ボタン４４等が配置されている。ＬＥＤ表示部４０は、当該電動ドライバ１の動作状態をその色で表示する。７セグメント表示部４２は、設定時には設定パラメータを表示し、何らかのエラーが発生したときにはそのエラーに対応する番号等を表示する。各種操作ボタン４４により、当該電動ドライバ本体１０の設定を変更したり、当該電動ドライバ本体１０を、後述する、通常駆動モード、仮締めモード、赤外線通信モード、本体設定モード、及びネジ締め時間計測モードの間で切り替えたりすることができる。

遠隔設定器１２は、電動ドライバ本体１０の赤外線受信部３８に対して赤外線信号を送信する赤外線送信部４６と、ボタン操作部４８と、液晶表示部５０と、これらの制御を行う制御部５２と、を備えている。遠隔設定器１２は、電動ドライバ本体１０が赤外線通信モードに切り替わっているときに、赤外線通信によって電動ドライバ本体１０のメイン制御部２６と通信して電動ドライバ本体１０の各種設定を変更するようになっている。遠隔設定器１２では、電動ドライバ本体１０の操作表示部２４によって行える設定項目に比べてより詳細な設定が行えるようになっている。

電動ドライバ本体１０は、電源を入れるとパスワード入力状態となり、予め設定されているパスワードを入力することで駆動可能な状態である通常駆動モードに移行する。なお、パスワードの設定は任意であり、パスワードの入力なしですぐに通常駆動モードとなるようにすることもできる。

通常駆動モードにおいては、正転逆転スイッチ２２を正転（Ｒ）又は逆転（Ｌ）の意位置としドライバビット１６をネジに押しつけた状態でトリガレバー２０をＯＮにすることにより、正転逆転スイッチ２２で選択している方向にビットホルダ１８が回転するように駆動モータ３２が制御される。また、トリガレバー２０をＯＦＦにすることにより駆動モータ３２が停止されてビットホルダ１８の回転が停止される。ただし、トリガレバー２０をＯＮ状態に維持している場合でも、駆動モータ３２に過電流が流れていることが検知されたり、正転逆転スイッチ２２が操作されたり、所定の最大駆動時間を越えて駆動が続けられていたりした場合には、エラーが発生したと判断して、駆動モータ３２を強制的に停止してビットホルダ１８の回転を停止するようになっている。また、所定の最小駆動時間が経過する前にトリガレバー２０がＯＦＦにされた場合にもエラー信号が発せられて駆動モータ３２は強制的に停止される。エラーが発生した場合には、そのエラーに応じた表示が７セグメント表示部に表示される。エラーが発生することなく正常に駆動モータ３２が停止されると、ネジの本締めが正常に完了したと判断してカウンタ部３６が本締めしたネジの数を更新する。

仮締めモードにおいては、トリガレバー２０をＯＮにすることにより、ビットホルダ１８が所定の第１回転量だけ正転した後に第１回転量よりも小さい所定の第２回転量だけ自動的に逆転するように、制御部３０によって駆動モータ３２が制御される。この仮締めモードはより詳細にはさらに２つの制御モードに分かれている。その一つは、ネジが被締結部材に着座し更に着座したネジに所定の締め付けトルクが加えられて、クラッチ機構が解除されそれをクラッチセンサ３４によって検知したことを以てビットホルダ１８が第１回転量だけ正転したと判断するトルク制御モードである（図２）。もう一つは、所定時間だけ駆動モータ３２を駆動したことを以てビットホルダ１８が第１回転量だけ正転したと判断する時間制御モードである（図３）。

仮締めモードにおけるトルク制御モードにおいては、図３に示すように、トリガレバー２０がＯＮにされると（Ｓ１０）、制御部３０によって駆動モータ３２の正転方向での駆動が開始されてビットホルダ１８が正転を開始する（Ｓ１２）。ビットホルダ１８の正転中にトリガレバー２０がＯＦＦにされると（Ｓ１４）、駆動モータ３２は徐々に停止される（Ｓ１６）。ネジが着座するとビットホルダ１８には負荷トルクがかかるが、この負荷トルクが所定の締め付けトルク以上となりクラッチ機構が解除されるとともにクラッチセンサ３４によってクラッチ機構の解除が検知されたときに、制御部はビットホルダ１８が第１回転量だけ回転したものとする（Ｓ１８）。クラッチ機構が解除されると、制御部３０は駆動モータ３２の駆動を一定時間、例えば０．５秒間停止する（Ｓ２０）。一定時間の停止が終わると、駆動モータ３２の逆転方向での駆動が開始されて、ビットホルダ１８が自動的に逆転を始める（Ｓ２２）。制御部３０は、逆転開始から所定時間経過した時点でビットホルダ１８が第２回転量だけ回転したものと判断する（Ｓ２８）。所定の逆転駆動時間が経過する前に、例えば、ネジが噛み込み状態にあったために逆転されずビットホルダ１８に所定値以上の負荷トルクが加わりクラッチ機構が解除されてクラッチセンサ３４がこれを検知すると（Ｓ２４）、エラー信号を発して駆動モータ３２が停止される（Ｓ２６）。逆転を開始してから所定の逆転駆動時間が経過すると（Ｓ２８）、駆動モータ３２が停止されてそれに伴いビットホルダ１８の回転駆動も停止される（Ｓ３０）。これにより、ネジはその頭が被締結部材から所定量だけ浮いている仮締め状態となる。このようにして、一旦ネジを締付けてから所定量(第２回転量)だけ戻すようにしているため、ネジの長さのばらつきや、ネジの初期配置状態（ネジの先端を雌ネジに係合させてネジ締めが行われる前の状態）のばらつきに影響を受けることなく、複数のネジの頭をほぼ均等な量だけ浮かせた状態とすることができる。正常にネジの仮締めが完了すると、カウンタ部３６が仮締めしたネジの本数を更新する（Ｓ３２）。この実施例では、逆転開始からの所定時間の経過をもって第２回転量だけ逆転がされたものとしているが、第２回転量としての所定回転数をあらかじめ設定しておき、この所定回転数をカウントして第２回転量だけ逆転したものとすることもできる。

仮締めモードにおける時間制御モードにおいては、図４に示すように、トリガレバー２０がＯＮにされると（Ｓ５０）、制御部３０によって駆動モータ３２の正転方向での駆動が開始されてビットホルダ１８が正転を始める（Ｓ５２）。トリガレバー２０がＯＮにされてから所定の正転駆動時間（第１時間）が経過する前にトリガレバー２０がＯＦＦにされると（Ｓ５６）、駆動モータ３２は徐々に停止される（Ｓ５８）。また、雌ネジの形成が完全になされていないなどして正転駆動中にビットホルダ１８に所定値以上の負荷トルクがかかりクラッチ機構が解除されてクラッチセンサ３４によりこれが検知されると（Ｓ６０）、エラー信号が発せられ、駆動モータ３２は停止される（Ｓ６２）。所定の正転駆動時間が経過すると（Ｓ５４）、駆動モータ３２が一旦停止されて、０．５秒間待機する（Ｓ６４）。待機が終わると、制御部によって駆動モータ３２の逆転方向での駆動が開始されてビットホルダ１８が自動的に逆転を始める（Ｓ６６）。逆転駆動中にビットホルダ１８に所定値以上の負荷トルクがかかりクラッチ機構が解除されてクラッチセンサ３４によりこれが検知されると（Ｓ６８）、エラー信号が発せられ、駆動モータ３２は停止される（Ｓ７０）。逆転を開始してから正転駆動時間よりも短い所定の逆転駆動時間（第２時間）が経過すると（Ｓ７２）、駆動モータ３２が停止される（Ｓ７４）。これにより、ビットホルダ１８は所定の第１回転量だけ正転した後に第１回転量よりも小さい第２回転量だけ逆転することになるため、ネジはその頭が被締結部材から所定量だけ浮いている仮締め状態となる。この時間制御モードを選択する場合には、第１回転量はネジが被締結部材に着座しない量となるように正転駆動時間（第１時間）を設定する。こうすることで、ネジを被締結部材に着座させることなく仮締め状態にできるので、例えば一旦ネジを締付けると容易には緩めることができなくなる菊座のような部材を使用している場合においてもネジを仮締め状態とすることが可能となる。また、第１回転量をネジが着座する直ぐ手前となる量に設定することで、ネジが螺合される雌ねじ部のより深い位置までのネジ形成の確認を行うこともできる。正常にネジの仮締めが完了すると、カウンタ部３６が仮締めしたネジの数を更新する（Ｓ７６）。

電動ドライバ本体１０を赤外線受信モードに切り替えると、遠隔設定器１２との赤外線通信が可能となり、該遠隔設定器１２によって、駆動モータ３２の駆動速度や正転駆動時間（第１時間）及び逆転駆動時間（第２時間）の設定変更を行うことが可能となる。また、電動ドライバ本体１０を本体設定モードに切り替えると、電動ドライバ本体１０の操作表示部２４によって、上述の各種設定変更を行うことが可能となる。

ネジ締め時間計測モードにおいては、製造ラインで実際に使用されるネジを締付けるのに要する時間を計測することにより、上述の最大駆動時間と最小駆動時間の設定を行うことができる。具体的には、トリガレバー２０をＯＮにしてからネジを実際に締付けるのに要する時間を自動で計測し、その計測した時間が既に設定されている最大駆動時間よりも大きければ最大駆動時間をその計測した時間に更新し、最小駆動時間よりも小さければ最小駆動時間をその計測した時間に更新するようにする。このような作業を複数のネジに対して行うことにより、通常駆動モードにおいて正常に本締めが完了したと判断される駆動時間の範囲を適切に設定することができる。

上記実施形態においては、ビットホルダ１８にかかるトルクを検知するためのトルク検知手段としてクラッチ機構とクラッチセンサ３４を用いているが、トルクセンサによってトルクを測定したり、駆動モータ３２に流れる電流を測定することでトルクを求めるようにしたりしてもよい。また、制御部３０及びカウンタ部３６は、電動ドライバ本体１０の外部に配置して、電動ドライバ本体１０と配線接続するようにしてもよい。また、遠隔設定器１２は赤外線よる光無線通信によって電動ドライバ本体１０の制御部３０と通信するようにしているが、他の周波数帯の電磁波を使用して無線通信をするようにしてもよい。

上記実施形態では、ビットホルダ１８を回転駆動する駆動部として電動の駆動モータ３２を用いた電動ドライバを示しているが、圧縮空気を駆動源とするエアモータを用いた空気式のドライバとし、エアモータに供給する圧縮空気の制御をする電磁弁を設けて、制御部でこの電磁弁を制御するようにすることもできる。また、仮締めや本締めをする対象は十字穴を有するネジに限られず、六角ボルトやナットなどの他の螺合部材を対象とすることもできる。このときには、対象となる螺合部材に合わせて、螺合部材係合部としてのドライバビット１６をソケットなどの他のものに交換する。または螺合部材係合部を工具本体に固定保持されて取り外せないようにしてもよい。

電動ドライバ１；電動ドライバ本体１０；遠隔設定器１２；ハウジング１４；ドライバビット１６；ビットホルダ１８；トリガレバー２０；正転逆転スイッチ２２；操作表示部２４；メイン制御部２６；モータ制御部２８；制御部３０；駆動モータ３２；クラッチセンサ３４；カウンタ部３６；赤外線受信部３８；ＬＥＤ表示部４０；７セグメント表示部４２；操作ボタン４４；赤外線送信部４６；ボタン操作部４８；液晶表示部５０；制御部５２；

Claims

螺合部材を仮締めする機能を有する螺合部材締付け工具であって、
該螺合部材と係合する螺合部材係合部を回転駆動する駆動部と、
該駆動部の駆動を制御する制御部と、を備え、
該制御部が、該駆動部を制御して、該螺合部材係合部を第１回転量だけ正転させた後に該第１回転量よりも小さい第２回転量だけ自動的に逆転させるようにされ、
該制御部が、該駆動部の駆動時間を制御することによって該螺合部材係合部の回転量を制御するようにされ、該駆動部を第１時間だけ正転駆動させることにより該螺合部材係合部を該第１回転量だけ正転させ、該駆動部を第２時間だけ逆転駆動させることにより該螺合部材係合部を該第２回転量だけ逆転させるようにされており、該第１回転量が、該螺合部材が被締結部材に着座しない量となるように該第１時間が設定されている、螺合部材締付け工具。
該螺合部材係合部に所定値以上の負荷トルクがかかったことを検知するトルク検知手段をさらに備え、
該螺合部材係合部を該第１回転量だけ正転させるように該駆動部が制御されている最中に該トルク検知手段によって該所定値以上の負荷トルクが検知されたときに、該制御部が該駆動部を停止させるようにされた、請求項１に記載の螺合部材締付け工具。
螺合部材を仮締めする機能を有する螺合部材締付け工具であって、
該螺合部材と係合する螺合部材係合部を回転駆動する駆動部と、
該駆動部の駆動を制御する制御部と、を備え、
該制御部が、該駆動部を制御して、該螺合部材係合部を第１回転量だけ正転させた後に該第１回転量よりも小さい第２回転量だけ自動的に逆転させるようにされ、
該制御部が、
該駆動部の駆動時間を制御することによって該螺合部材係合部の回転量を制御するようにされ、該駆動部を第１時間だけ正転駆動させることにより該螺合部材係合部を該第１回転量だけ正転させ、該駆動部を第２時間だけ逆転駆動させることにより該螺合部材係合部を該第２回転量だけ逆転させる時間制御モードであって、該第１回転量が、該螺合部材が被締結部材に着座しない量となるように該第１時間が設定されている時間制御モードと、
該第１回転量を、該螺合部材が被締結部材に着座してからさらに所定の締め付けトルクによって締付けられるまでに回転する量とし、該螺合部材係合部を該第１回転量だけ回転させることで該螺合部材を該被締結部材に着座させて該着座した螺合部材に対して所定の締付トルクをかけてから、該螺合部材係合部を該第２回転量だけ自動的に逆転させるトルク制御モードと、
を選択可能とされている、螺合部材締付け工具。
該駆動部と該螺合部材係合部とを駆動連結するクラッチ機構であって、該螺合部材係合部に該所定の締付トルク以上のトルクがかかったときに該駆動部と該螺合部材係合部との間の駆動連結が解除されるようにされたクラッチ機構と、
該クラッチ機構による該駆動連結が解除されたことを検知するクラッチセンサと、
をさらに備え、
該制御部が、該トルク制御モードにおいて、該クラッチセンサが該駆動連結の解除を検知したときに該螺合部材係合部が該第１回転量だけ正転したと判断するようにされた、請求項３に記載の螺合部材締付け工具。
該制御部が、該トルク制御モードにおいて、該逆転を開始してからの一定時間の経過をもって該螺合部材係合部が該第２回転量だけ回転されたものと判断するようにされた、請求項３又は４に記載の螺合部材締付け工具。
該螺合部材係合部が該第１回転量だけ正転されて更に該第２回転量だけ自動的に逆転されたときに、正常な仮締めが一回なされたものとして計数するカウンタ部をさらに備える、請求項１乃至５の何れか一項に記載の螺合部材締付け工具。
該制御部と無線通信をして該第１及び第２回転量の設定値を変更する遠隔設定器をさらに備える、請求項１乃至６の何れか一項に記載の螺合部材締付け工具。