JPH0138632B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はボルト・ナツト等の締付作業に使用す
るインパクトレンチにおいて、締付終期に発生す
るハンマー片の打撃によるリバウンドを検出し
て、インパクトレンチの駆動を停止させるように
した締付力制御装置に関するものである。

従来から、自動車工場等において、多数のボル
ト・ナツト等のねじの締付けを行う場合、ワンハ
ンマータイプあるいはツーハンマータイプのイン
パクトレンチにトーシヨンバーを装着して締付作
業を行つているが、ハンマータイプによる締付時
間については作業員に個人差があり、同一作業で
も無駄な締付けを行つたり、あるいは締め不足が
生じ、多数のボルト・ナツトの締付力にバラツキ
が発生して精度の良い締付作業が行えない等の欠
点があつた。

本発明はこのような欠点をなくして常に所定の
締付トルクでねじの締付けを行うことを目的とす
るもので、インパクトレンチによりボルト・ナツ
ト等の螺子を回転、螺合させる際に螺合終了時に
ハンマー片の係脱により発生する打撃回転とリバ
ウンド回転との両回転を一対のセンサーとセンサ
ー駆動体とによつて検出し、その打撃時に生じる
リバウンド角が予め設定した数値に達した時から
打撃回数をカウントし、設定回数の打撃が継続し
て行われることにより、インパクトレンチの駆動
を停止させるように構成したことを特長とするイ
ンパクトレンチにおける締付力制御装置を提供す
るものである。

本発明の実施例を図面について説明すると、１
はインパクトレンチで、そのエアーモータ２のロ
ータ軸３の前端に嵌着したカム円板４のボス部４
ａにクラツチ枠５の後側壁５ｂを遊嵌させ、該後
側壁５ｂの外周に、所定数の歯６ａを有する歯車
状のセンサー駆動体６を一体的に且つ同心的に固
着してある。

なお、このセンサー駆動体６は第１１，１２図
に示すようにエアーモータ２の後端ロータ軸３ａ
に一体的に固着してもよく、要はインパクトレン
チ１の回転部に設けておけばよい。

７，８はこのセンサー駆動体６の外周面に近接
してインパクトレンチ１のケーシング１ａの内面
に固定した半導体磁気抵抗素子からなる一対の磁
気センサーで、センサー駆動体６の回転に伴つて
各別にパルス信号を出力すべくしており、またこ
のパルス信号の波形が両者間で90゜の位相差をも
つように取付けてある。

前記両センサー７，８から出力されるパルス信
号の位相差は、センサー駆動体６の回転方向が打
撃方向からリバウンド方向に変化することにより
反転するもので、この位相差反転を、Ｄ―フリツ
プフロツプ回路１１とアンド回路１２とからなる
位相差検出器によつて検出すべく構成する。即ち
前記センサー７，８を制御器内の増幅器９ａ，９
ｂからシユミツトトリガー回路１０ａ，１０ｂを
介してＤ―フリツプフロツプ回路１１のC.D端子
に接続し、増幅、波形処理されたセンサー７，８
のパルス信号イ，ロをＤ―フリツプフロツプ回路
１１に出力すべく構成すると共に、この回路１１
の端子から出力されるパルス信号ハと前記セン
サー８から出力されるパルス信号ロとの間でアン
ド回路１２を構成し、かつこのアンド回路１２の
出力端子と前記Ｄ―フリツプフロツプ回路１１の
Ｑ端子とをリバウンド角（歯数換算〕設定用の第
一プリセツトカウンター１３のＣ端子とPE端子
とに接続して、Ｄ―フリツプフロツプ回路１１か
らのパルス信号ハ及びアンド回路１２からのパル
ス信号ニを第一カウンター１３に出力すべく構成
する。

また前記第一カウンター１３のCo端子を打撃
回数設定用の第二プリセツトカウンター１４のＣ
端子に接続して、第一カウンター１３から出力さ
れるパルス信号（桁上げ信号）を第二カウンター
１４の出力すべく構成し、さらにこの第二カウン
ター１４のCo端子をＲ―Ｓフリツプフロツプ回
路１５のセツト端子に接続して、第二カウンター
１４から出力されるパルス信号（桁上げ信号）を
Ｒ―Ｓフリツプフロツプ回路１５に出力すべく構
成すると共に、該回路１５の端子を第二カウン
ター１４のPE端子に接続し、かつこのＲ―Ｓフ
リツプフロツプ回路１５のＱ端子を、電磁弁１６
のリレー１７を制御する開閉点に接続し、またＲ
―Ｓフリツプフロツプ回路１５のリセツト端子に
スイツチ１８を接続している。

前記電磁弁１６は、圧縮空気供給源１９からイ
ンパクトレンチ１に圧縮空気を供給する配管２０
中に配設され、また電磁弁１６と圧縮空気供給源
１９との配管中に止め弁２１、空気圧調整ユニツ
ト２２が配設されてある。なお、電磁弁１６はイ
ンパクトレンチ１のケーシング１ａに内蔵してお
いてもよい。

圧縮空気の供給によつて作動するインパクトレ
ンチの構造としては公知の種々の構造のものが採
用できるが、例示したものは、操作レバー２３及
び切換用バルブ（図示せず）を操作して、ケーシ
ング１ａ内のエアーモータ２を左又は右方向に高
速回転させるようにし、該エアーモータ２のロー
タ軸３の前端にカム円板４をスプライン嵌合させ
ると共に、このカム円板４からクラツチ枠５の前
後側壁５ａ，５ｂの外周部間に軸２４を介してハ
ンマー片２５を左右揺動自在に軸承し、このハン
マー片２５をケーシング１の前端部に回転自在に
支承されたアンベル２６の胴体２７に係脱自在に
係合させることにより、エアーモータ２側からの
回転をアンビル２６に伝達するようにしてある。

ハンマー片２５は第７〜１０図に示すようにく
字状に屈曲形成されてその中央部を軸２４に支承
され、両側内端部２５ａ，２５ｂをアンビル胴体
２７の外周部に刻設した両側係合溝２７ａ，２７
ｂに夫々係脱させるようにすると共に、ハンマー
片２５がアンビル胴体２７の回りを回転する際に
その内端部２５ａ，２５ｂをアンビル胴体２７の
外周面に摺接させてこれらの内端部２５ａ，２５
ｂが夫々前記両側係合溝２７ａ，２７ｂに係合可
能な姿勢に保持されるようにし、さらに、ハンマ
ー片２５の後部中央に係合片２８を一体的に設け
て、該係合片２８の下端両側面２８ａ，２８ｂを
カム円板４の外周一部に凹設した凹所２９の対向
側面２９ａ，２９ｂに夫々当接可能に介在させて
なるものである。

以上のように構成した実施例の作用を述べる
と、まず、インパクトレンチ１を圧縮供給源１９
側の配管２０に連結すると共に、該インパクトレ
ンチ１に内蔵されたセンサー７，８側をプリセツ
トカウンターに接続し、さらに配管上の電磁弁１
６とプリセツトカウンターとを電気的に接続した
のちプリセツトカウンターの電源を入れ、プリセ
ツトカウンター１３を所望のリバウンド角に設定
すると共に、他方のプリセツトカウンター１４に
よつて所望の打撃数に設定し、リセツトボタン１
８を押して自動スタートの状態にする。

こうして作業準備が完了すれば、操作レバー２
３を押してエアーモータ２を時計方向に回転させ
れば、ロータ軸３とカム円板４とが一体的に回転
を開始すると共にその回転開始時にカム円板４の
凹所２９の側面２９ａがハンマー片２５の対向側
面２８ｂに当接してハンマー片２５をクラツチ枠
５と一体的にアンビル胴体２７の回りをその内端
部２５ａがアンビル胴体２７の係合溝２７ａに達
するまで旋回させ、該内端部２５ａが係合溝２７
ａに係合したのちはハンマー片２５とアンビル胴
体２７とが一体回転を行つてアンビル２６の先端
角軸部に嵌着したソケツト体（図示せず）を回転
させ、該ソケツト体に嵌合したボルト・ナツト等
を回転、螺進させる。

こうしてエアーモータ２の回転トルクをカム円
板４からハンマー片２５を介してアンビル２６に
伝達し、ボルト・ナツトを回転螺進させるもので
あるが、この時、エアーモータ２のロータ軸ある
いはクラツチ枠５等のような回転部分に固着した
センサー駆動体６も一体的に回転してセンサー
７，８によりパルス信号イ，ロを発生させる。こ
れらのセンサー７，８によるパルス信号の波形は
第４図に夫々示すように一定の位相差を有して発
生する。

次にボルト・ナツトが螺締されてアンビル側か
らの抵抗トルクがモータトルクに達すると、アン
ビル２６の回転が停止に近づき、従つてハンマー
片２５の一側内端部２５ａとアンビル胴体２７の
係合溝２７ａとの係止力が弱くなると共にモータ
側からの回転トルクによりカム円板４の凹所２９
の側面２９ａがハンマー片２５の対向側面２８ｂ
を押圧して該ハンマー片２５の内端部２５ａをア
ンビル胴体２７の係合溝２７ａから外れる方向に
すべりを生じさせ、ハンマー片２５が係合溝２７
ａから外れてカム円板４と一体的にアンビル胴体
２７の回りをフリーライニングし、再びアンビル
胴体２７の係合溝２７ａにハンマー片２５の一側
内端部２５ａが衝撃的に係合してアンビル胴体２
７側に回転力を伝達することになる。

そして、アンビル２６側にモータ２の回転トル
ク以上の抵抗トルクがあるときは、アンビル胴体
２７の係合溝２７ａとハンマー片２５との係合が
生じても直ちに外れ、抵抗トルクが大きくなるに
従つて両者の係合が衝撃的に行われて、クラツチ
枠５が一旦ハンマー片２５を介してリバウンド
（逆方向の回動）を行いながら正回転（右回転）
することになり、この衝撃打を繰返す毎に徐々に
そのリバウンド角が大となつてねじが完全に締着
されるものである。

今、このようなねじの締着を自動的に検出して
所定の締付トルクに達した時にエアーモータ２を
停止させる方法について次に説明する。

フリーランニング及び衝撃打時において、磁気
センサー７，８により検出されたパルス信号イ，
ロは、制御器内の増幅器９ａ，９ｂで夫々増幅さ
れ、次いでシユミツトトリガ回路１０ａ，１０ｂ
で波形を整形されたのちＤ―フリツプフロツプ回
路１１に入る。Ｄ―フリツプフロツプ回路１１は
クラツチ枠５の回転方向が変化することに伴つて
出力Ｑ，が反転して、インパクトレンチ１に打
撃があつたことを検出する。又、これらのセンサ
ー７，８からのパルス信号イ，ロは90度の位相差
をもつので、ハンマー片２５による打撃時や反転
時（リバウンド時）のように回転方向が逆転する
位置を中心として左右対称の波形となり、所謂位
相差反転が生じる。

今、第４図において、センサー８のパルス信号
ロの波形でそのアツプエツジ（上向きの端）に着
目すると、ハンマー片２５がアンビル胴体２７の
係合溝２７ａに当接して打撃が行われるまでの間
〜ａは、センサー７のパルス信号イは全て“１”
の状態にあるのでＤ―フリツプフロツプ回路１１
の出力Ｑは“１”になる。即ちクラツチ枠５の右
回転時のＤ―フリツプフロツプ回路１１の出力は
“１”となる。

同様にしてハンマー片２５による打撃が行われ
てハンマー片２５がリバウンド（左回転）を行う
間ａ〜ｂのセンサー８のパルス信号ロ波形でその
アツプエツジに着目すると、一方のセンサー７の
波形は全て“０”の状態にあるので、Ｄ―フリツ
プフロツプ回路１１の出力Ｑは“０”になる。即
ち左回転時のＤ―フリツプフロツプ回路１１の出
力は“０”となる。但し、このように右回転時の
出力Ｑが“１”、左回転時の出力Ｑが“０”とな
るのは、予めセンサーをその様に結線しておくか
らであつて、第２図において、センサー７と８を
互いに逆に接続すると出力Ｑは逆相となる。

さらに、ハンマー片２５がリバウンド後、再び
右回転を行う間ｂ〜ｃのＤ―フリツプフロツプ回
路１１の出力Ｑは“１”となり、次いでリバウン
ドを行つて左回転をする間ｃ〜ではその出力は
“０”となる。

即ち、Ｄ―フリツプフロツプ回路１１の出力Ｑ
は右回転時には常に“１”となり、左回転時には
常に“０”となる。

こうして、レンチのハンマー片２５により打撃
回転力がアンビル側に伝達される際に、ハンマー
片２５の打撃によりリバウンドが始まるとき、Ｄ
―フリツプフロツプ回路１１の出力Ｑは１→０に
変わり、リバウンドに打ち勝つてモータ２が正転
し始めた時に出力Ｑは０→１となる。

一方、Ｄ―フリツプフロツプ回路１１の出力
は、一方の出力Ｑの逆相の出力であり、その出力
Ｑは右回転時に“０”、左回転時（リバウンド時）
に“１”となる。

ここで、センサー８の出力ロとＤ―フリツプフ
ロツプ回路１１の出力ハとの間で前記アンド回
路１２を構成しておくと、このアンド回路出力ニ
は前記出力ロとハが共に“１”のときのみ“１”
となり、リバウンド時の検出歯数を出力するよう
になるものである。

今、予め第一カウンター１３に所望のリバウン
ド角（歯数）を設定しておき、次に所望する打撃
数を第二カウンター１４に設定しておく。例え
ば、リバウンド角を36゜に設定すると、センサー
駆動体６の歯数が60であれば、１つの歯が6゜の分
解能を有することになるので、歯数が６となる。

しかるのち、インパクトレンチ１を作動させ
て、ボルト・ナツト等の螺進終期においてハンマ
ー片２５による打撃が発生し、リバウンドが始ま
ると、第２図における出力ニにはリバウンド時の
歯数が現れるが、この出力ニにリバウンド角設定
用第一カウンター１３に入力しても、ａ〜ｂ間で
はパルスが５個しか入力されないので、設定角度
「６」以下となつて第一カウンター１３からは桁
上げ信号Coが出力されず、有効な打撃とは認め
られない。

次に、右回転時ｂ〜ｃ間では、出力Ｑが反転さ
れて第一カウンター１３内部はリセツトされ、再
び打撃が起こつてリバウンドを行うｃ〜間でその
出力歯数が前記同様に第一カウンター１３に入力
される。この時、この出力歯数が最初に設定され
た数「６」に達すると第一カウンター１３から桁
上げ信号ホが出力され、有効打撃とみなされて次
段のカウンター１４に入力される。

こうして、リバウンドが生じるに従い、有効打
撃のみが第二カウンター１４に加算されてゆき、
この第二カウンター１４に予め設定された打撃回
数に達すると、この第二カウンター１４から桁上
げ信号がＲ―Ｓフリツプフロツプ回路１５に出力
され、その出力によつてリレー１７が作動し、こ
れに連動する電磁弁１６によつてレンチ作動用エ
アーの供給が遮断され、レンチ１が停止するもの
である。

なお、リセツトボタン１８は電磁リレー作動用
Ｒ―Ｓフリツプフロツプ回路１５を初期化（エア
ー供給準備状態）にするためのものであり、本発
明実施例においては電磁リレー１７の作動（エア
ー供給遮断）後、タイマーが作動し、一定時間
（0.1〜〜9.9秒の間で選択）後に自動的に作動開
始状態に戻るようになつている。

以上の実施例においては、センサー７，８とし
て磁気センサーを採用したが、第１３図に示すよ
うに光センサー７′，８′を使用して外周に多数の
スリツトを所定間隔毎に設けたスリツト板からな
るセンサー駆動体６′にこれらの光センサー７′，
８′を対設させてもよい。

以上説明した如く本発明によるときは、ハンマ
ー片の打撃時におけるリバウンド角を第一カウン
ターにより設定し、またハンマー片の打撃回数を
第二カウンターにより設定するもので、ボルト・
ナツト等の締付作業における最終締付トルクの制
御は、 リバウンド角（打撃の大きさ）×打撃回数 によつて行われることになるので、このトルク制
御を極めて正確に行わせることができ、インパク
トレンチによるボルト・ナツト等の締付作業の信
頼性を高め得るに至つたのである。

またボルト・ナツト等の螺子部分に傷がある場
合や異物を噛込んでいる場合、その箇処でハンマ
ー片による打撃が行われ、設定された大きさ以上
に打撃として検出が行われるのであるが、この打
撃は継続して数回行われるようなことがなく、従
つて締付作業を最後まで確実に行つて、締め不足
が生じるごとき恐れをなくし得るに至つたのであ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
その簡略側面図、第２図は配線回路図、第３図は
配管回路図、第４図はパルスの線図、第５図はイ
ンパクトレンチの縦断側面図、第６図は第５図Ａ
―Ａ線における断面図、第７図乃至第１０図はそ
の作用を説明するための縦断正面図、第１１図は
検出部をロータ軸側に固定した場合のインパクト
レンチの要部の縦断側面図、第１２図は第１１図
Ｂ―Ｂ線における断面図、第１３図は別なセンサ
ーとセンサー駆動体との使用を示す正面図であ
る。 １…インパクトレンチ、２…エアーモータ、４
…カム円板、６…センサー駆動体、７，８…セン
サー、１１…Ｄ―フリツプフロツプ回路、１２…
アンド回路、１３…第一カウンター、１４…第二
カウンター、１５…Ｒ―Ｓフリツプフロツプ回
路、１６…電磁弁、１９…圧縮空気供給源、２５
…ハンマー片、２６…アンビル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ インパクトレンチの回転部にセンサー駆動体
   を一体に形成すると共に、インパクトレンチの非
   回転部で、センサー駆動体に対応する位置に一対
   のセンサーを設け、両センサーとセンサー駆動体
   とにより、前記回転部の回転を検出して両センサ
   ーから各別にパルス信号を出力すべく構成し、か
   つ前記両センサーのセンサー駆動体に対する位置
   設定をして両パルス信号間に所定の位相差を与え
   る一方、センサー駆動体の回転方向がインパクト
   レンチの打撃方向からリバウンド方向に変化した
   際に反転する前記両センサーから出力されるパル
   ス信号の位相差反転検出器と、該位相差反転検出
   器からの出力信号により駆動され、かつセンサー
   駆動体が設定値以上のリバウンド角に達した時に
   出力を行う第一カウンターと、該カウンターから
   の出力信号により駆動され、かつ設定リバウンド
   数のカウントをして出力を行う第二カウンターと
   を設け、この第二カウンターによりインパクトレ
   ンチの駆動を制御すべく構成したことを特徴とす
   るインパクトレンチにおける締付力制御装置。