JPH0253197B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はインパクトレンチの締付制御装置に
関するものである。

インパクトレンチは、締付作業時の反動が少な
いことから、ボルトやナツトの締付工具として比
較的多用されている工具である。このインパクト
レンチを用いて締付作業を行なうに当つては、例
えばボルトやナツトに作用する締付トルクが小さ
い内に締付作業を停止した場合には充分な締付力
が得られないし、また高いトルクに達するまで締
付作業を行なつた場合にはボルトが破損してしま
う、ということがあるため、安定した締付力を得
るのには、ボルトやナツトに作用する締付トルク
が所定の値に達した状態で締付作業を停止する必
要がある。現在のところ、この締付作業を停止す
るタイミングは、締付時の作動音や手応え等に基
づいた作業者の勘に頼つているのが実情であり、
したがつてその締付作業の精度はさほど高いもの
ではなかつた。一方、所定の締付トルクに達した
状態でインパクトレンチの作動を停止させる装置
も種々開発され、また実用化されてはいるが、こ
れら装置はその精度、仮格、取扱いの容易さ、等
の点において必ずしも満足し得るものではない。

この発明は上記に鑑みなされたもので、その目
的は、ボルトやナツトの締付トルクを精度良く、
自動的に制御することができ、しかも安価で、取
扱いの容易なインパクトレンチの締付制御装置を
提供することにある。

すなわち本発明のインパクトレンチの締付制御
装置は、エアーモータの出力軸の打撃後の反動回
転量を検出する反動回転量検出機構と、前記機構
によつて検出された反動回転量が所定回転量以上
であるか否かを判別すると共に所定回転量以上で
ある場合に信号を発生する比較器と、前記比較器
からの信号をカウントすると共に基準となる複数
カウント値に達したとき指令信号を発するカウン
タと、前記カウンタからの指令信号により給気通
路を閉じる給気遮断機構とを有するインパクトレ
ンチの締付制御装置であつて、さらに上記エアー
モータの始動時からの経過時間を計測するタイマ
ーと、上記エアーモータが始動してから所定時間
が経過するまでに上記比較器からの信号出力があ
つたときに警報信号を出力するトラブル検出手段
と、上記警報信号に基づいて作業者に警告を発す
る警告手段とを備えていることを特徴とするもの
である。

以下に本発明の具体的な実施例を図面を参照し
つつ詳細に説明する。

まず第１図及び第２図に示すように、このイン
パクトレンチＡは、把持部１と、把持部１に連ら
なると共に前後方向に延びる本体ケーシング２と
を有している。本体ケーシング２は、把持部１の
上端部に一体的に連設された中央ケーシング３
と、中央ケーシング３の前端部からさらに前方へ
と延びる前部ケーシング４と、中央ケーシング３
の後部を覆う後部ケーシング５とを有しており、
中央ケーシング３内にはエアーモータ６が、前部
ケーシング４内には締付トルク発生機構７が、後
部ケーシング５内には反動回転量検出機構８がそ
れぞれ収納されている。締付トルク発生機構７
は、エアーモータ６の出力軸９の先端部にスプラ
インによつて結合されたカム１１と、カム１１に
よつて回転駆動されるハンマー１２と、このハン
マー１２を支持し、ハンマー１２と共に回転する
ハンマー枠１３と、ハンマー１２からの打撃を受
けるアンビル１４と、アンビル１４に固着され、
ハンマー１２の打撃によつてアンビル１４と共に
回転駆動される主軸１５とより成るもので、この
主軸１５の先端部は前部ケーシング４のの前端部
を越えて外方へ導出され、締付用ソケツト（図示
せず）が着脱可能に取着し得るようなされてい
る。

エアーモータ６を作動させる空気は、把持部１
下端部に取着された給気管接続口１７から把持部
１内の給気通路１８を通り、給気弁機構１９を経
て正逆切替及び流量調整弁機構２１を介してエア
ーモータ６へと供給されるようになされており、
エアーモータ６からの排気は適宜経路を経て外部
へと放出される。上記給気弁機構１９は、把持部
１の前方に操作ノブ２２を突出させ、この操作ノ
ブ２２と直結する弁棒２３の内側先端部に弁子部
２４を形成し、把持部１に嵌設したスリーブ状の
弁体２５の内端孔縁を弁座２６としたものであつ
て、操作ノブ２２を押入することによつて弁子部
２４を弁座２６から引離し、この部分に形成され
る間隙及び弁体２５内側を経て、弁体２５に穿設
した透孔２７を通り、エアーモータ６方向へと給
気し得るようなされている。また操作ノブ２２の
裏面側には磁石２８が、把持部１の前部にはリー
ドスイツチ２９がそれぞれ取着されており、操作
ノブ２２を押入してエアーモータ６への給気を開
始する際にリードスイツチ２９が磁石２８の近接
を検出し、後記する締付制御装置を起動させ得る
ようになつている。したがつて、このリードスイ
ツチ２９の結線３１，３１はコネクタ３２を介し
て外部へ導出されている。なお３３は正逆切替用
レバー、３４は流量調整用つまみである。

次に後部ケーシング５内に配設された反動回転
量検出機構８について説明するが、この機構８は
この場合、エアーモータ６の出力軸９に直結され
た回転デイスク３５と、後部ケーシング５内に互
いに位相差をもたせて配設された一対のフオトイ
ンタラプター３６，３７とより成るロータリーエ
ンコーダ式のものである。回転デイスク３５はそ
の周方向に沿つて多数のスリツト３８を穿設した
もので、エアーモータ６の出力軸９後端部に固着
された導出シヤフト３９の自由端部に、座金４１
を介して、ボルト４２によつて固着されている。
各フオトインタラプタ３６，３７は、回転デイス
ク３５を介して互いに相対向する位置に配設され
た一組の発光ダイオードとフオトトランジスタと
より成るもので、その間を通過したスリツト３８
の数、すなわち回転デイスク３５及び出力軸９の
回転角度に対応した数の信号を発生する。そして
両フオトインタラプタ３６，３７を位相をずらせ
て配設してあるため、一方のフオトインタラプタ
３６の信号と他方のフオトインタラプタ３７のボ
ルトやナツトとは位相差を持つことになり、一方
の信号のパルスエツジにおける他方の信号のレベ
ルを判断することによつて回転デイスク３５の回
転方向を検知することが可能となる。したがつ
て、上記のロータリーエンコーダを用いることに
よつて、ハンマー１２がアンビル１４に衝突した
後、この衝突の反動でエアーモータ６の出力軸９
が逆方向に戻る際の反動回転角度のみを検出する
ことができる。

上記反動回転量検出機構８を用いて締付トルク
の制御を行なう制御装置につき、第３図に基づい
て説明するが、この制御装置は前記のように、給
気弁機構１９の操作ノブ２２が押入されてエアー
モータ６への給気が開始され、操作ノブ２２の磁
石２８の近接をリードスイツチ２９が検出した後
に作動するものである。第３図において、回転デ
イスク３５及びフオトインタラプタ３６，３７は
上記したとうりのものであるが、フオトインタラ
プタ３６，３７からの各出力は、まずアンプ及び
シユミツト回路５１，５２によつてそれぞれ増
幅、波形整形される。増幅、波形整形された各出
力は左右回転切換スイツチ５３へと送られるが、
このスイツチ５３はいずれの方向が締付回転方向
であり、またいずれの方向が反動回転方向である
のかを定めておく部分である。前記のように、エ
アーモータ６の回転方向は正逆切替用レバー３３
を操作することにより、正逆切替弁機構２１によ
つて定められるものであるため、上記左右回転切
換スイツチ５３は、切替用レバー３３あるいは正
逆切替弁機構２１と連動させるのが好ましい。そ
してアンプ及びシユミツト回路５１，５２からの
出力は左右回転切換スイツチ５３を経て、回転方
向検出及び反動回転パルスパス回路５４へと送ら
れるが、この回路５４では上記スイツチ５３の決
定に従い、両フオトインタラプタ３６，３７の出
力の位相差に基づいて締付回転方向と反動回転方
向との検出を行ない、反動回転パルスのみを選択
的に通過させる。反動回転パルスは次いでカウン
タ５５へ送られ、ここで反動回転パルス数すなわ
ち反動回転角が計測される。計測された反動回転
角はその後、比較器５６へ送られ、反動回転角設
定回路５７によつて定められる基準反動回転角と
比角される。そして計測された反動回転角が基準
反動回転角より大なる場合には、比較器５６から
カウンタ５８へと信号を発する。計測された反動
回転角が基準反動回転角より小さい場合には、比
較器５６から信号を発生せず、そのまま次の信号
の処理を行なう。カウンタ５８では上記のよう
に、基準反動回転角より大きな反動回転量が生ず
る度数をカウントするが、この度数が、打撃数設
定回路５９によつて設定された基準となる複数カ
ウント値に達した時に指令信号を発し、この指令
信号によりソレノイドバルブ等より成る給気遮断
機構６０を作動させ、給気通路を閉じることによ
つてエアーモータ６の作動を停止させて、締付作
業を完了する。なお、６１は二度締め及び締付初
期トラブル検出機構であつて、タイマー６２と、
トラブル検出手段としての二度締め及び初期トラ
ブル検出回路と、警告手段を可視的に構成した警
告表示装置６４とより成り、気動トルクレンチＡ
の把持部１に設けたリードスイツチ２９の作動に
よつてタイマー６２が作動した後、所定時間内に
比較器５６から、基準反動回転角よりも大なる反
動回転角が生じた旨の比較器が送られてきた場合
に、締付の終了したボルト等を再度締付ている
か、あるいは締付の初期に何らかのトラブルが生
じていると判断して作業者に警告を発するもので
ある。上記のように締付作業が終了した後、操作
ノブ２２を再び突出させて磁石２８をリードスイ
ツチ２９から引離すと、リードスイツチ２９はこ
の状態を検出し、この検出信号によつて制御装置
を締付開始前の状態へと回復させ、次の締付作業
に備える。

以上に本発明の一実施例を説明したが、上記イ
ンパクトレンチＡによれば、まず操作ノブ２２を
操作することによつてエアーモータ６が作動して
締付を開始すると共にリードスイツチ２９からの
信号によつて制御装置も起動状態となり、次いで
ボルト等へ作用する締付トルクがある程度大きく
なつて、エアーモータ６の出力軸９の反動回転が
所定角度以上でしかも所定回数以上発生する状態
となれば、この状態を検出して給気を遮断し、エ
アーモータ６を停止することができるので、きわ
めて精度の高い締付トルク制御を行なうことがで
きる。

なお上記のインパクトレンチＡの本体と制御装
置とは別体に配設し、両者を給気用ホース及びこ
のホースに沿わせたリード線にて接続してもよい
し、制御装置を本体に内蔵させることもできる。
また反動回転角設定回路５７及び打撃数設定回路
５９における各設定値は一定にしておくこともあ
るが、ボルト等の寸法、材質の変化を考慮して、
デジタルスイツチによつて調整する。さらに、締
付トルク発生機構７としては上記のハンマー・ア
ンビル式のもののほか、流体の封じ込み部分に間
欠的な圧力増加を発生させ、この圧力増加によつ
て出力軸に衝撃的な作用力を与える形式のものを
用いることもある。

本発明のインパクトレンチの締付制御装置は上
記のように構成されたものであり、したがつて本
発明によればボルトやナツトの締付トルクを精度
良く、自動的に制御することができ、しかも安価
で取扱いの容易なインパクトレンチを提供するこ
とができる。また本願発明によれば、二度締めを
防止したり、初期トラブルを早期に発見し得ると
いう利点が生ずる。すなわち、エアモータが始動
してから所定時間内に比較器から、基準反動回転
角よりも大なる反動回転が生じた旨の信号の出力
があつた場合には、締付の終了したボルト等を再
度締付ているか、あるいは締付初期に何らかのト
ラブルが生じている訳であるから、その旨を作業
者に告知し、これにより上記不具合を早急に回避
し得ることになるためである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示し、第１図は縦断正
面図、第２図は第１図の−視断面図、第３図
は制御装置のブロツク図である。 Ａ…インパクトレンチ、６…エアーモータ、７
…締付トルク発生機構、８…反動回転量検出機
構、９…出力軸、５６…比較器、５８…カウン
タ、６０…給気遮断機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エアーモータと、このエアーモータによつて
   駆動される締付トルク発生機構とを有するインパ
   クトレンチにおいて、前記エアーモータの出力軸
   の打撃後の反動回転量を検出する反動回転量検出
   機構と、前記機構によつて検出された反動回転量
   が所定回転量以上であるか否かを判別すると共に
   所定回転量以上である場合に信号を発生する比較
   器と、前記比較器からの信号をカウントすると共
   に基準となる複数カウント値に達したとき指令信
   号を発するカウンタと、前記カウンタからの指令
   信号により給気通路を閉じる給気遮断機構とを有
   するインパクトレンチの締付制御装置であつて、
   さらに上記エアーモータの始動時からの経過時間
   を計測するタイマーと、上記エアーモータが始動
   してから所定時間が経過するまでに上記比較器か
   らの信号出力があつたときに警報信号を出力する
   トラブル検出手段と、上記警報信号に基づいて作
   業者に警告を発する警告手段とを備えていること
   を特徴とするインパクトレンチの締付制御装置。