JPH0319035B2 - - 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
うことがある。安定した締付力を得るためには、
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が
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とはいえな
い。

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、また実用化されている。この種の装置におい
ては、締付トルクに関する特性値を検出し、この
特性値が所定の基準値に達した際にインパクトレ
ンチの作動を停止させるようにしたものが多い
が、この装置においても、充分な締付トルクの制
御精度が得られないという欠点がある。すなわ
ち、適正な締付トルクは、締付けられる部材の表
面状態やボルト及びねじ穴の精度、表面状態によ
つて影響を受け、常に一定しているというもので
はないため、一義的に締付トルクの基準値を定め
ておく従来の装置においては、締付けられる部材
の表面状態やボルト及びねじ穴の精度、表面状態
に最も適した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ことが不可能である
ということである。

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、締付けら
れる部材の表面状態やボルト及びねじ穴の精度、
表面状態等に応じて精度良く、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。

上記目的に沿うこの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
た反動回転量からトルク特性値を各打撃時毎に求
めて順次積算し、この積算値が基準値に達した際
に指令信号を発する制御手段と、前記制御手段か
らの指令信号により給気通路を閉じる給気遮断機
構とを有し、さらに上記基準値を設定するための
基準値設定手段と、定常締付作業モード及びテス
ト締付作業モードの切換えを行うためのモード切
換手段と、このモード切換手段でテスト締付作業
モードへの切換えが行われたときに、各打撃時毎
のトルク特性値の積算値を可視的に表示する表示
手段とを設けていることを特徴とする。

以下にこの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、この発明の第１の実施例について説明す
るが、この実施例の装置は、締付トルク発生機構
による締付トルクのトルク特性値として、ハンマ
ーがアンピルに衝突した後の反動によるエアーモ
ータ出力軸の反動回転角の積算角度を用いたもの
である。

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
部に一体的に連接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
ピル１４と、アンピル１４に固着され、ハンマー
１２の打撃によつてアンピル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にされている。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の穿設した透孔２
７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、３
４は流量調整用つまみである。

次に締付トルク特性値の検出手段、すなわち後
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３
５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３
６の信号は他方のフオトインタラプタ３７の信号
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がアンピル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手段につき、第３図に基づい
て説明する。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は上記したとおり
のものであるが、フオトインタラプタ３６，３７
からの出力は、まずシユミツト回路５１に送られ
て波形整形される。そしてシユミツト回路５１か
ら出たカウントパルスはゲート５２へと、また方
向パルスは回転方向切換スイツチ５３を介してゲ
ート５２へと送られるが、この回転方向切換スイ
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換用レバー３３を操作するこ
とにより、正逆切換弁機構２１によつて定められ
るものであるため、上記回転方向切換スイツチ５
３は、切替用レバー３３あるいは正逆切換弁機構
２１を連動させるようにすることもある。そして
上記の結果ゲート５１からは、反動回転方向のカ
ウントパルスのみが出力されることになるが、こ
の出力は分解能を上げるため逓倍回路５４を通し
て加減算カウンタ５５へと送られる。加減算カウ
ンタ５５はこのカウントパルスを積算してカウン
トするが、さらにこのカウント数が基準値設定手
段たるサミールスイツチ５６に予め設定してある
設定カウント数に達した際に指令信号を発してリ
レー５７を作動させ、ソレノイドバルブ等の給気
遮断機構５８を作動させて給気通路を閉じ、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、５９は表示手段となるデジタル表示装
置であつて、デコーダ６０を介して加減算カウン
タ５５に接続されており、サミールスイツチ５６
の設定カウント数と、検出された積算カウント数
との差を可視的に表示し得るようなされている。
また６１はテスト用スイツチ、６２はテスト用リ
セツトスイツチ、２９は上記したレバー連動スイ
ツチをそれぞれ示している。

上記のような装置において、サミールスイツチ
５６に設定カウント数を設定するための締付テス
トについて説明する。まず、テスト用スイツチ６
１をテスト位置に切換え、従来と同様な感覚で被
締結物を締付ける。この場合、テスト用スイツチ
６１をテスト位置に切換えることにより、加減算
カウンタはアツプカウントとなり、カウントパル
スが入力されるとアツプカウントを行う。したが
つて、締付終了時にはデジタル表示装置５９に、
締付開始から締付終了に至るまでの間の反動回転
方向のカウントパルスの積算カウント数が表示さ
れる。次に上記によつて締付られた被締結物の実
際の締付トルクを測定するが、これは被締結物の
ゆるめトルクをトルクレンチ等によつて測定する
ことによつて行なう。このゆるめトルクは、締結
物によつて異なるものの、ほとんどの場合締付ト
ルクの80％程度の値となるため、実用的にはゆる
めトルクの測定結果から締付トルクを推定するこ
とが可能である。測定されたトルク値が適正であ
れば、テストはこれで終了するが、締付トルクに
過不足が生じた場合には、テスト用リセツトスイ
ツチ６２を作動させて再度テストを行ない、適正
な締付トルクとなるまでこのテストを繰返す。そ
して、上記テストの結果、締付トルク値が適正で
あつた際のデジタル表示装置５９の数値を読み取
り、この数値を、基準値設定手段たるサミールス
イツチ５６の設定ダイヤルを回すことにより設定
カウント数として設定し、テスト作業を終了し、
テスト用スイツチ６１を解除する。その結果、サ
ミールスイツチ５６には、締付トルクが最適値と
なる際の、反動回転方向の積算カウント数の最適
値がセツトされることになる。

上記のようなインパクトレンチＡを用いて締付
作業を行なう場合、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る。そして締付中
におけるエアーモータ６の出力軸９の反動回転角
度がカウントパルスとして検出され、この検出さ
れたカウントパルスは加減算カウンタ５５におい
て積算される。デジタル表示装置５９には、締付
開始時においては、サミールスイツチ５６におけ
る設定カウント数が表示されているが、この表示
数は締付開始後、上記のように積算されたカウン
トパルス数に応じて減算されていく。デジタル表
示装置５９の表示数が零となつた場合、すなわち
カウントパルスの積算数が設定カウント数に達し
た場合、加減算カウンタ５５から指令信号を発
し、ソレノイドバルブ等の給気遮断機構５８を作
動させてエアーを遮断し、インパクトレンチの作
動を停止させて締付作業を完了する。そして締付
作業の終了と共にトリツガーを戻し、同時に設定
カウント数が再度自動的にセツトされ、上記と同
様な次の締付作業の準備が完了する。このよう
に、上記インパクトレンチによれば、基準となる
締付トルク値を締付られる部材、ボルト及びねじ
穴の種々の状態に応じて設定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
ことが可能となる。

次に、この発明の第２の実施例について説明す
るが、この装置は、エアーモータの出力軸の打撃
後の反動回転の内の所定角度以上の反動回転数を
検出すると共にカウントして締付トルクのトルク
特性値とし、このカウント数が所定のカウント数
に達した際に給気遮断機構５８を作動させるよう
にしたものである。この装置の制御手段のブロツ
ク図を第４図に示すが、この場合のインパクトレ
ンチＡ本体及び反動回転角検出機構８は、上記第
１実施例に示したものと同一である。

図のように、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７
１，７２によつてそれぞれ増幅、波形整形され、
左右回転切換スイツチ７３へと送られ、次いで回
転方向検出及び反動回転パルスパス回路７４へと
送られる。この回路７４は、上記スイツチ７３の
決定に従い、両フオトインタラプタ３６，３７の
出力の内、反動回転パルスのみを選択的に通過さ
せるものである。反動回転パルスは次いでカウン
タ７５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７６へ送られ、反動回転角
設定回路７７によつて定められる基準反動回転角
と比較される。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７６か
らカウンタ７８へと信号を発する。一方、計測さ
れた反動回転角が基準反動回転角より小なる場合
には、比較器７６からカウンタ７８へと信号を発
することなく、そのまま次の信号の処理を行う。
カウンタ７８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、基準値設定手段たる打撃数
設定回路７９によつて設定されたカウント値に達
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５８を作
動させ、給気を停止し得るようなされている。な
お、８０はデジタル表示装置であつて、トルク特
性値たるカウント値を可視的に表示する表示手段
であり、テスト作業において締付トルクが最適で
ある場合のこの表示値をもとにして打撃数設定回
路７９の基準カウント値を設定し得るようなされ
ている。

上記第２実施例の装置においても、第１実施例
と同様に、基準となる締付トルク値を締付られる
部材、ボルト及びねじ穴の種々の状態に応じて設
定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可能となる。

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。

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、
締付けられる部材の表面状態やボルト及びねじ穴
の精度、表面状態等に応じて精度良く、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。

すなわち、所定の締付トルクに達した最終的な
締付状態のみに対応する基準値で締付作動を停止
させる構成を採用する場合には、例えばねじ部に
異物が侵入する等のトラブルが生じ、締付け初期
の段階において瞬間的に基準値を超えるような反
動回転量が生じた場合等に、これを所定トルクで
の締付けが完了したものと誤つた判断をして作動
を停止してしまうという問題を生じる。これに対
して本願発明では、所定の締付トルクに至る過程
で繰返される打撃毎のトルク特性値の積算値を基
準値とする構成としており、このため締付け初期
段階において異物の侵入等により一時的に正常時
とは異なるトルク特性値が生じたとしても、トル
ク特性値を積算していく過程での増分量が一時的
に大きくなるだけであつて、直ちに締付作動の停
止に結び付く訳ではない。このように本願発明で
は誤作動を低減し得る構成であり、そのため締付
精度を向上することができる。またこのような制
御構成での上記基準値の変更、設定作業に当たつ
ては、テスト締付作業モードで、各打撃時毎のト
ルク特性値の積算値が表示手段に表示されるの
で、テスト締付作業モードで被締結体の締付けを
行つた後に、その締結状態での締付トルクを計測
して適正値が得られた場合での上記表示手段に表
示されている値を読み取り、これを基準値設定手
段に設定するという手順にて、上記基準値の変
更、設定作業も容易に行い得るものとしている。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示し、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
制御装置の第１実施例のブロツク図、第４図は制
御装置の第２実施例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、５５，７８…カウンタ、５６…
サミールスイツチ、７９…打撃数設定回路、５８
…給気遮断機構、５９，８０…デジタル表示装
置。

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
   からトルク特性値を各打撃時毎に求めて順次積算
   し、この積算値が基準値に達した際に指令信号を
   発する制御手段と、前記制御手段からの指令信号
   により給気通路を閉じる給気遮断機構とを有し、
   さらに上記基準値を設定するための基準値設定手
   段と、定常締付作業モード及びテスト締付作業モ
   ードの切換えを行うためのモード切換手段と、こ
   のモード切換手段でテスト締付作業モードへの切
   換えが行われたときに、各打撃時毎のトルク特性
   値の積算値を可視的に表示する表示手段とを設け
   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。