JPH0224064A - 空気工具の安定締付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、空気工具による締付を安定させるようにし
た安定締付装置に関する。

〈従来の技術〉 空気工具は、一般に、供給される空気の圧力が上昇する
と出力が上昇し、逆に空気の圧力が低下すると出力が低
下する。このため、空気工具でネジ等の締付を行う場合
、従来は、安定した締付トルクを得るために、供給する
空気の圧力を一定に保ち、出力を一定にするようにして
いた。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来のように出力を一定にした場合、被
締結物が軟体の場合と剛体の場合とでは、締付トルクは
軟体の場合の方が剛体の場合より低くなり、また、締付
時間は軟体の場合の方が剛体の場合よりも長くなり、締
付トルクが安定せず、また、締付時間にばらつきが生じ
るという問題がある。

そこで、この発明の目的は、空気工具でネジ等の締付を
行う場合に、締付トルクを安定させ、締付時間にばらつ
きが生じないようにした空気工具の安定締付装置に関す
る。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、第１の発明の空気工具の安定
締付装置は、空気工具の締付トルクを検出するトルクセ
ンサと、入力電気信号に従って、上記空気工具に供給す
る空気の圧力を変化させる電空変換手段と、上記空気工
具の起動時から所定のカジリ時間と所定の締付判定時間
をカウントする第！タイマと、上記トルクセンサが所定
の着座トルクを検出したときから所定のそれぞれ異なる
複数の判定時間をカウントする第２タイマと、上記トル
クセンサが検出した締付トルクが、上記第１タイマが上
記カジリ時間をカウントする時までに所定のカジリトル
クを超えた場合に、カジリを判定するカジリ判定手段と
、上記トルクセンサが検出した締付トルクが、上記第２
タイマが上記各判定時間をカウントしたときに所定の下
限トルクよりも小さい場合に、締付トルクが上記下限ト
ルクよりも大きくなるように上記電空変換手段を制御す
る制御手段と、上記トルクセンサが検出した締付トルク
が、上記第１タイマが上記締付判定時間をカウントした
時に所定のトルク範囲にない場合に、締付不良と判定す
る良否判定手段とを備えたことを特徴としている。

また、第２の発明の空気工具の安定締付装置は、空気工
具の締付トルクを検出するトルクセンサと、入力電気信
号に従って、上記空気工具に供給する空気の圧力を変化
させろ電空変換手段と、上記空気工具の起動時から所定
のカジリ時間と所定の締付判定時間をカウントする第１
タイマと、上記トルクセンサが所定の着座トルクを検出
したときから所定のそれぞれ異なる複数の判定時間をカ
ウントする第２タイマと、上記トルクセンサが検出した
締付トルクが、上記第１タイマが上記カジリ時間をカウ
ントする時までに所定のカジリトルクを超えた場合に、
カジリを判定するカモ と、上記トルクセンサが検出した締付トルクが、上記第
２タイマが上記各判定時間をカウントしたときに所定の
トルク範囲にない場合に、締付トルクが上記トルク範囲
になるように上記電空変換手段を制御する制御手段と、
上記トルクセンサが検出した締付トルクが、上記第１タ
イマが上記締付判定時間をカウントした時に所定のトル
ク範囲にない場合に、締付不良と判定する良否判定手段
とを備えたことを特徴としている。

〈作用〉 第１の発明においては、空気工具の締付トルクをトルク
センサが検出すると共に、第１タイマが上記空気工具の
起動時から所定のカジリ時間と所定の締付判定時間をカ
ウントする。一方、第２タイマが、上記トルクセンサが
所定の着座トルクを検出したときから所定のそれぞれ異
なる複数の判定時間をカウントする。そして、上記トル
クセンサが検出した締付トルクが、上記第１タイマが上
記カジリ時間をカウントする時までに所定のカジリトル
クを超えた場合にカジリ判定手段がカジリを判定し、上
記トルクセンサが検出した締付トルクが、上記第２タイ
マが上記各判定時間をカウントしたときに所定の下限ト
ルクよりも小さい場合に、制御手段が、締付トルクが上
記下限トルクよりも大きくなるように電空変換手段を制
御する。

この電空変換手段は上記制御手段からの入力電気信号に
従って、上記空気工具に供給する空気の圧力を変化させ
る。一方、上記トルクセンサが検出した締付トルクが、
上記第１タイマが上記締付判定時間をカウントした時に
所定のトルク範囲にない場合に、良否判定手段が締付不
良と判定する。

このように、締付トルクが所定の下限トルクより小さい
場合に、締付トルクを上記下限トルクより大きくなるよ
うに制御するので、レンチのように締付時間が短い空気
工具に対し、締付トルクを安定させることができる。

また、第２の発明においては、空気工具の締付トルクを
トルクセンサが検出すると共に、第１タイマが上記空気
工具の起動時から所定のカジリ時間と所定の締付判定時
間をカウントする。一方、第２タイマが、上記トルクセ
ンサが所定の着座トルクを検出したときから所定のそれ
ぞれ異なる複数の判定時間をカウントする。そして、上
記トルクセンサが検出した締付トルクが、上記第１タイ
マが上記カジリ時間をカウントする時までに所定のカジ
リトルクを超えた場合にカジリ判定手段がカジリを判定
し、上記トルクセンサが検出した締付トルクが、上記第
２タイマが上記各判定時間をカウントしたときに所定の
トルク範囲にない場合に、制御手段が、締付トルクが上
記トルク範囲になるように電空変換手段を制御する。こ
の電空変換手段は上記制御手段からの入力電気信号に従
って、上記空気工具に供給する空気の圧力を変化させる
。一方、上記トルクセンサが検出した締付トルクが、上
記第１タイマが上記締付判定時間をカウントした時に所
定のトルク範囲にない場合に、良否判定手段が締付不良
と判定する。

このように、締付トルクが所定のトルク範囲にない場合
に、締付トルクを上記トルク範囲になるように制御する
ので、ナツトランナのように比較的締付時間が長く、制
御動作に時間的余裕のある空気工具に対し、締付トルク
を安定させることができる。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図において、ｌはレンチやナツトランナ等の空気工
具、２は空気工具ｌに空気を供給するための空気配管、
３は空気配管２に取り付けられ上記空気工具１への空気
の供給を制御する電磁弁、４は上記空気配管２に取り付
けられ、入力電気信号に従って上記空気工具１に供給さ
れる空気の圧力を変化させる電空変換レギュレータであ
る。

上記空気工具ｌは締付トルクを検出するトルクセンサを
内蔵しており、その検出結果を制御部５に出力する。こ
の制御部５はＡＣ＋００Ｖ？Ｗ源により動作し、上記電
磁弁３の開閉を制御する一方、上記トルクセンサからの
信号をうけて上記電空変換レギュレータ４を制御するこ
とにより、上記空気工具ｌの締付トルクを制御するよう
になっている。

上記制御部５の回路構成を第２図に示す。第２図におい
て、２１はトルクトランスジューサであり、上記トルク
センサからの締付トルクを表わす信号をうけ、アンプ２
２、Ａ／Ｄ変換器２３を介してＣＰＵ２４に出力する。

ＣＰＵ２４はタイマＣ，，Ｃ，を有し、上記締付トルク
の大きさに従って、入出力装置２５、Ｄ／Ａ変換器２６
を介して電空変換レギュレータ４を制御する。

上記入出力装置２５にはキー入力２７が接続されていて
このキー入力２７により、上記タイマＣ８゜Ｃ３の設定
や制御されるトルクの設定が行えるようになっている。

また、上記入出力装置２５には起動スイッチ、リセット
スイッチ、電磁弁（ＳＱＬ）３および表示装置などの各
種入出力装置等が接続されていて、起動スイッチを押す
ことにより電磁弁３が開き、空気が空気工具のエアモー
タに供給され空気工具が起動する。また、リセットスイ
ッチを押すことによりタイマＣ８，Ｃ＋や表示装置の表
示等がリセットされる。

以下、上記ＣＰＵ２４の動作を第３図および第５図の締
付トルク曲線と第４図および第６図フローチャートにも
とづいて説明する。

第３図と第４図はレンチのように締付時間の短い空気工
具に対し、締付トルクが所定トルク以上になるように、
電空変換レギュレータを増圧制御する場合を示し、第５
図と第６図はナツトランナのように比較的締付時間の長
い空気工具に対し、締付トルクが所定トルク範囲内にな
るように、電空変換レギュレータを増圧および減圧制御
する場合を示している。

第３図において、横軸は時間、縦軸はトルクを表わし、
曲線（ａ）はカジリか発生した場合の締付トルク曲線、
曲線（ｂ）は適性な締付が行われた場合の締付トルク曲
線である。時間軸におけるＫｔはカジリ時間、ｔｏは締
付判定時間であり、起動直後からタイマＣ０がカウント
するようになっている。また、Ｃ１，〜Ｃｔ、はそれぞ
れその時点での締付トルクが所定の下限トルクＴ１〜Ｔ
、を超えているかどうかを判定するための判定時間であ
り、締付トルクが着座トルクＳｉに達してからタイマＣ
がカウントするようになっている。また、ＫＴはカジリ
トルクであり、曲線（ａ）のように締付トルクが上記カ
ジリ時間Ｋｔ以内にこのカジリトルクＫＴ以上になると
“カノリ”が発生したものと判定する。また、ＬＴ、Ｕ
Ｔは適性締付トルク（Ｃ０ＮＴ）をはさんだ下限値と上
限値であり、上記締付判定時間ｔ。における締付トルク
がこのＬＴとＵＴとの間にあれば締付が適性に行われた
ものと判定される。

次に、第４図のフローチャートにもとづき動作を説明す
る。

ステップＳｌで起動スイッチを“ＯＮ”すると、ステッ
プＳ２から８５に進み、Ａ／Ｄ変換器によるデータの読
み込みを開始し、零点調整（オート０）したのち、電空
変換レギュレータ（以下、ＥＡＲと略称する）４に電流
を流して駆動し、電磁弁（ＳＯＬ）３を“ＯＮ”にする
。そうすると、ステップＳ６で空気工具１のエアモータ
が回転し、ステップＳ７でタイマＣ８がカジリ時間Ｋｔ
と締付判定時間ｔｏのカウントを開始する。次にステッ
プＳ８から８９に進み、検出トルク（以下、“ＤＡＴＡ
”と呼称する）とカジリトルクＫＴを比較し、カジリ時
間ＫＬがタイムアウトするまでに“ＤＡＴＡ”がＫＴ以
上になればステップＳＩＯからＳ１３に進み、５ＯＬ３
とＥＡＲ４を“ＯＦＦ”にしてエアモータを停止して表
示装置に“カジリＮＧ”を表示する。

一方、“ＤＡＴＡ”がカジリトルクＫＴ以上にならｆに
カジリ時間Ｋｔがタイムアウトすると、ステップＳ１４
に進み、“ＤＡＴＡ“が着座トルクＳＴに達したかどう
かを判断する。そして、“ＤＡＴＡ“がＳＴ以上になる
とステップＳ１５に進み、タイマＣ２が判定時間Ｃｔ１
〜Ｃｔ、のカウントを開始する。

そして、ステップ９１６から８１８に進み、判定時間Ｃ
ｔ１がタイムアウトしたときに、“ＤＡＴＡ“が下限ト
ルクＴ１に達していなければＥＡＲ４に増圧指令を出し
、“ＤＡＴＡ”がＴ１以上になるようにＥＡＲ４を制御
する。このとき、ステップＳ１７で“ＤＡＴＡ”がすで
に適性締付トルク（ＣＯＮＴ）以上になっていれば、Ｅ
ＡＲ４に増圧指令を出すことなくステップＳ３１の判定
に入る。

以下、ステップＳ１９からＳ２３に進み、それぞれ判定
時間Ｃｔｏ、　ＣＬ３．　Ｃｔｏ、　ＣＬｓがタイムア
ウトした場合に、上記判定時間Ｃｔ　＋がタイムアウト
した場合の動作と同様の動作を行い、“ＤＡＴＡ”を適
性締付トルク（ＣＯＮＴ）に近づける。

そして、ステップＳ２３において“ＤＡＴＡ“が下限ト
ルクＴ６以上になるとステップＳ２４に進み、“ＤＡＴ
Ａ”が適性締付トルク（ＣＯＮＴ）に達したかとうかを
判断する。そして、ＤＡＴＡがＣＯＮＴより少なければ
ステップＳ２５から８２６に進み、締付判定時間ｔ。が
タイムアウトしたときに“ＤＡＴＡ”が下限値ＬＴにも
達していなければ、ステップＳ２７から９３０に進んで
５ＯＬ３とＥＡＲ４を“ＯＦＦ”にしてエアモータを停
止し、表示装置に“−ＮＧ”を表示する。

一方、ステップＳ２４で“ＤＡＴＡ”が適性締付トルク
（ＣＯＮＴ）以上になるか、あるいは、ステップＳ２６
で“ＤＡＴＡ”が下限値ＬＴ以上であればステップＳ３
１に進み、“ＤＡＴＡ“が上限値ＵＴを超えたかどうか
を判断する。そして、“ＤＡＴＡ”が上限値ＵＴ以上で
あればステップＳ３２からＳ３５に進み、５ＯＬ３とＥ
Ａ１１４を“ＯＦＦ”にしてエアモータを停止し、表示
装置に“十ＮＧ”を表示する。一方、“ＤＡＴＡ”が上
限値ＵＴより少なければステップ９３６から８３３９に
進み、５ＯＬ３とＥＡＲ４を“ＯＦＦ″にしてエアモー
タを停止し、表示装置にＯＫ”を表示する。

次に、第５図と第６図の場合の動作について説明する。

この場合の動作は、第３図と第４図の場合の動作と比較
して、判定時間Ｃｔ　ｌ−Ｃｔ　＋、がタイムアウトし
たときのトルクの判定動作が異なるのみで他の動作は全
く同一であるので、このトルクの判定動作のみ説明し、
他の動作の説明は省略する。

第５図において、ＴＬ、−ＴＬ５はそれぞれ判定時間Ｃ
ｔ１〜Ｃｔｓがタイムアウトしたときの判定のための下
限値であり、ＴＵ、〜ＴＵ、は同じ＜Ｃｔ。

〜Ｃｔ５がタイムアウトしたときの判定のための上限値
である。そして、第６図のステップＳ１８゜Ｓ１８°に
示すように、Ｃｔｌがタイムアウトしたときに、“ＤＡ
ＴＡ”がＴＬ、より小さければＥＡＲ４に増圧指令を出
し、“ＤＡＴＡ“がＴＵ、より大きければＥＡＲ４に減
圧指令を出して、“ＤＡＴＡ”がＴＬ、とＴＵ、の間の
値をとるようにＥＡＲ４を制御する。以下、Ｃｔ＊、　
Ｃｔｓ、　ＣＬ４．　ＣＬｓがタイムアウトしたときに
も同様の動作を行い、“ＤＡＴＡ”を適性締付トルク（
ＣＯＮＴ）に近づける。

このように、入力電気信号に従って、空気工具１に供給
する空気の圧力を変化させる電空変換レギュレータ４を
備え、空気工具１がレンチのように締付時間の短い空気
工具である場合には、各判定時間に締付トルクが所定ト
ルク以上になるように上記電空変換レギュレータ４を増
圧制御し、ナツトランナのように締付時間の長い空気工
具である場合には、各判定時間毎に、締付トルクが所定
トルク範囲内になるように上記電空変換レギュレータ４
を増圧および減圧制御するようにしているので、空気工
具ｌの締付トルクが被締結物によらず安定し、被締結物
が軟体の場合にも締付時間を短くすることができる。ま
た、ワーク自体の部品摩耗等による多少の能力低下があ
っても正常なトルクが得られるので寿命が長くなる。更
に、ナツトランナ等においてはねじ締付時の貝柱をなく
すことができ、締付トルクが安定し、多軸ナツトランナ
等においては各工具間の締付時間が同じになり、片締付
がなくなり、締付トルクが安定する。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、第１の発明の空気工具の安定
締付装置は、空気工具の締付トルクを検出するトルクセ
ンサと、入力電気信号に従って、上記空気工具に供給す
る空気の圧力を変化させる電空変換手段を備え、第１タ
イマが、上記空気工具の起動時から所定のカンリ時間と
所定の締付判定時間をカウントする一方、第２タイマが
、上記トルクセンサが所定の着座トルクを検出したとき
から所定のそれぞれ異なる複数の判定時間をカウントし
、上記トルクセンサが検出した締付トルクが、上記第１
タイマが上記カジリ時間をカウントする時までに所定の
カジリトルクを超えた場合に、カノリ判定手段かカジリ
を判定し、上記トルクセンサが検出した締付トルクが、
上記第２タイマが上記各判定時間をカウントしたときに
所定の下限トルクよりも小さい場合に、制御手段が、締
付トルクが上記下限トルクよりも大きくなるように上記
電空変換手段を制御し、上記トルクセンサが検出した締
付トルクが、上記第１タイマが上記締付判定時間をカウ
ントした時に所定のトルク範囲にない場合に、良否判定
手段が締付不良と判定するようにしているので、空気工
具の締付トルクが安定し、被締結物による締付時間のむ
らが生じない。

また、第２の発明の空気工具の安定締付装置は、第１の
発明における制御手段の代わりに、上記トルクセンサが
検出した締付トルクが上記第２タイマが上記各判定時間
をカウントしたときに所定のトルク範囲にない場合に、
締付トルクが上記トルク範囲になるように上記電空変換
手段を制御する制御手段を備え、その他の構成は第１の
発明と同一であるので、第１の発明の効果に加えて、ナ
ツトランナ等におけるねじ締付時の貝柱をなくすことが
でき、更に、多軸ナツトランナ等における各工具間の締
付時間を同じくして、片棒付をなくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は上記実施例における制御部の回路構成を示すブ
ロック図、第３図および第４図はそれぞれ上記実施例を
レンチに適用した場合の締付トルク曲線と動作フローチ
ャート、第５図および第６図はそれぞれ上記実施例をナ
ツトランナに適用した場合の締付トルク曲線と動作フロ
ーチャートである。 １・・・空気工具、２・・・空気配管、３・・・電磁弁
、４・・・電空変換手段、５・・・制御部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気工具の締付トルクを検出するトルクセンサと
   、 入力電気信号に従って、上記空気工具に供給する空気の
   圧力を変化させる電空変換手段と、上記空気工具の起動
   時から所定のカジリ時間と所定の締付判定時間をカウン
   トする第１タイマと、上記トルクセンサが所定の着座ト
   ルクを検出したときから所定のそれぞれ異なる複数の判
   定時間をカウントする第２タイマと、 上記トルクセンサが検出した締付トルクが、上記第１タ
   イマが上記カジリ時間をカウントする時までに所定のカ
   ジリトルクを超えた場合に、カジリを判定するカジリ判
   定手段と、 上記トルクセンサが検出した締付トルクが、上記第２タ
   イマが上記各判定時間をカウントしたときに所定の下限
   トルクよりも小さい場合に、締付トルクが上記下限トル
   クよりも大きくなるように上記電空変換手段を制御する
   制御手段と、 上記トルクセンサが検出した締付トルクが、上記第１タ
   イマが上記締付判定時間をカウントした時に所定のトル
   ク範囲にない場合に、締付不良と判定する良否判定手段
   とを備えたことを特徴とする空気工具の安定締付装置。
2. （２）空気工具の締付トルクを検出するトルクセンサと
   、 入力電気信号に従って、上記空気工具に供給する空気の
   圧力を変化させる電空変換手段と、上記空気工具の起動
   時から所定のカジリ時間と所定の締付判定時間をカウン
   トする第１タイマと、上記トルクセンサが所定の着座ト
   ルクを検出したときから所定のそれぞれ異なる複数の判
   定時間をカウントする第２タイマと、 上記トルクセンサが検出した締付トルクが、上記第１タ
   イマが上記カジリ時間をカウントする時までに所定のカ
   ジリトルクを超えた場合に、カジリを判定するカジリ判
   定手段と、 上記トルクセンサが検出した締付トルクが、上記第２タ
   イマが上記各判定時間をカウントしたときに所定のトル
   ク範囲にない場合に、締付トルクが上記トルク範囲にな
   るように上記電空変換手段を制御する制御手段と、 上記トルクセンサが検出した締付トルクが、上記第１タ
   イマが上記締付判定時間をカウントした時に所定のトル
   ク範囲にない場合に、締付不良と判定する良否判定手段
   とを備えたことを特徴とする空気工具の安定締付装置。