JPH0544055Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ナツトランナーの出力軸の締付けト
ルクを検出するトルク検出装置に関し、特に、該
出力軸を低トルク高速回転と高トルク低速回転と
にソレノイドを用いて切換えるナツトランナーに
おけるトルク検出装置に関する。

（従来の技術） 従来、締付トルクの検出装置としては、特開昭
61−4676号公報記載のものが知られている。これ
は、第５図示の出力軸であるスピンドルａの外周
４箇所に直接貼着し第６図示のようにブリツジ回
路ｂを構成する歪ゲージｃによつてスピンドルａ
の歪量を検出しこれを電圧に変換して歪量に対応
するトルク値を検出するようにしたものである。
ブリツジ回路ｂは電源回路ｄから歪ゲージｃ後方
に設けた入力側ロータリトランスｅの固定側コイ
ルを介して回転側コイルに非接触で供給される出
力電圧を電源とすると共に、ブリツジ回路ｂから
の出力信号は出力側ロータリトランスｆの回転側
コイルに出力され、非接触で出力側ロータリトラ
ンスｆの固定側コイルに出力されて信号処理回路
ｇに入力されるようにしている。信号処理回路ｇ
は表示回路ｈと制御弁ｉに接続しており、スピン
ドルａからの検出信号に対応するトルク値を表示
するようにしていると共に、トルク設定値に対し
て制御弁ｉの開閉を行つて締付トルクの管理を行
うものである。

これは、スピンドルａに歪ゲージｃを直接貼着
しているので検出精度は良い。しかし、出力側ロ
ータリトランスｆから出力されて信号処理回路ｇ
に入力される歪量に対応する電圧は微小なので制
御のためにはこの電圧を増幅する必要があり、こ
のため増幅器を信号処理回路ｇ内に設けた場合、
出力側ロータリトランスｆと増幅器との間また歪
ゲージと両ロータリトランスの間の配線内にノイ
ズが混入し易く、このノイズは増幅器で出力信号
と共に増幅されるため高精度な締付トルクを検出
することは困難となる。

また、ナツトランナーでは、締付け時間を短く
するために最初は低トルク高速回転で締付け、そ
の後、慣性力による増締めを避けるため高トルク
低速回転により締付けるように出力軸の締付けト
ルクを検出して該出力軸の回転を切換えることが
行われる。

この切換え機構は、カム機構を用いてクラツチ
を切換える方式や、ソレノイドを用いてクラツチ
を切換える方式のものが提案されているがソレノ
イドを用いる切換え機構は、他の機構に比して構
成が簡単なる利点がある。

しかしながら、前述したようにソレノイドを用
いた切換え機構は前記トルク検出装置のノイズ源
となるため、容易に用いることができない不都合
があつた。

（本考案が解決しようとする問題点） 本考案は、かかる従来の不都合を解消して、ソ
レノイドを用いて、出力軸の回転を切換え可能と
したナツトランナーにおいて締付トルクを高精度
で検出することができるトルク検出装置を提供す
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本考案はかかる目的を達成するために、出力軸
を少なくとも低トルク高速回転と高トルク低速回
転の２段階にソレノイドを用いてクラツチを切換
え可能とする切換え機構を備えたナツトランナー
の出力軸の締付トルクを検出する検出装置におい
て、該出力軸に貼着した歪ゲージと、該歪ゲージ
を被包して該出力軸に外挿された第１の筒状シー
ルド部材と、該歪ゲージへの入出力信号の授受を
行うべく該第１の筒状シールド部材に外挿された
一対のロータリートランスと、該ロータリートラ
ンスを被包して該ロータリトランスに外挿された
第２の筒状シールド部材と、該ロータリトランス
の両端部の位置で出力軸に外挿された環状シール
ド部材とを同心上に互いに近接して設け、該ロー
タリトランスからの出力信号を増幅する増幅器を
外部に対してシールドカバーで被包してロータリ
トランスに近接してナツトランナーに内装したこ
とを特徴とする。

（作用） 本考案のかかる構成のトルク検出装置は前記ナ
ツトランナーの出力軸に貼着した前記歪ゲージに
入力側のロータリトランスからの搬送波電圧が伝
搬されて供給される。また、歪ゲージで検出した
出力軸の歪量は電気信号に変換され出力側のロー
タリトランスを介して両ロータリトランスに近接
して設けた増幅器により増幅され出力される。こ
のとき、前記歪ゲージが前記第１の筒状シールド
部材により被包されていると共に、前記ロータリ
トランスが前記第１の筒状シールド部材、第２の
筒状シールド部材及び環状シールド部材により周
囲を被包され、さらに前記増幅器がナツトランナ
ーに内装されて前記シールドカバーにより被包さ
れているので、これらの回路構成にソレノイドや
外部からのノイズが混入するのが防止される。そ
して、これらの歪ゲージ、ロータリトランス、第
１及び第２の筒状シールド部材、並びに環状シー
ルド部材を同心上に近接して設け、さらに、これ
に近接して増幅器及びシールドカバーを設けたの
で、これらの構成をコンパクトなものとすること
が可能となる。

（実施例） 本考案の実施の一例を第１図乃至第４図を用い
て以下詳細に説明する。

第１図は本考案の実施例を用いたナツトランナ
ーの全体説明的断面図、第２図は第１図の部分拡
大図、第３図は第２図の−線断面図、第４図
はトルク検出装置の回路図である。

第１図示のようにナツトランナーのアウターケ
ース１の後端にはDCモータ２が固着され、また
ケース１内には第１回転体３と、第２回転体４
と、切換えクラツチ５の支持部材であるスラスト
シヤフト６とを設け、これら第１及び第２の回転
体３，４、スラストシヤフト６及び第１乃至第３
遊星歯車機構７，８，９を介してモータ２の回転
を出力軸１０に伝達するようにしており、第２遊
星歯車８にはソレノイド１１による切換え機構を
備えトルク検出装置１２からの出力信号によつて
トルク回転数の切換えを行うようにしている。

トルク検出装置気12はアウターケース１の内側
で出力軸１０の先端部に設けられ、出力軸１０の
歪量を検出すべく出力軸１０の段部１０ａの円周
４箇所に均等に貼着されてブリツジ回路１３を構
成する歪ゲージ１４と、出力軸１０の外周に段部
１０ａを被包しベアリング１５を介して出力軸１
０と一体に回動自在なインナーカラー１６と、イ
ンナーカラー１６とベアリング１５を介して対向
しアウターケース１の内周側に固着して中央部に
突条部であるスペーサー１７ａを有するアウター
カラー１７と、インナーカラー１６とアウターカ
ラー１７との前部と後部に添設されたサイドカラ
ー１８ａ，１８ｂ及び１９と、インナーカラー１
７に固着されベアリング１５とスペーサー１７ａ
を挟んで設けられた前後部のインナーコア２０，
２１の外周に配線し各々ブリツジ回路１５に接続
する回転側コイル２２，２３及び回転側コイル２
２，２３の外周側対向位置に配置してアウターカ
ラー１７に固着される前後部のアウターコア２
４，２５の内周に配線した固定側コイル２６，２
７の各々対向するコイル２２と２６，２３と２７
からなる入力側、出力側ロータリトランス２８，
２９とアウターケース１のシールドカバー１ａ内
に絶縁シート３０を介して出力側ロータリトラン
ス２９と接続して設けられた増幅器３１とからな
る。さらに詳細には、前記インナーカラー１６及
びアウターカラー１７は筒状のものであり、イン
ナーカラー１６は歪ゲージ１４を被包して出力軸
１０に外挿され、アウターカラー１７はインナー
カラー１６に外挿されたロータリトランス２８，
２９を該インナーカラー１６との間に被包して該
ロータリトランス２８，２９に外挿されている。
また、サイドカラー１８ａ，１８ｂ，１９は、い
ずれも環状のものであり、これらはアウターカラ
ー１７及びインナーカラー１６の両端部の位置で
これらの間にロータリトランス２８，２９を封止
するようにして出力軸１０に外挿されている。

そして、前記インナーカラー１６、アウターカ
ラー１７、サイドカラー１８ａ，１８ｂ，１９
は、ロータリトランス２８，２９を被包するシー
ルド部材を構成する。また、図示するように、前
記歪ゲージ１４、ロータリトランス２８，２９及
びロータリトランス２８，２９のシールド部材を
構成するインナーカラー１６、アウターカラー１
７、サイドカラー１８ａ，１８ｂ，１９は、同心
上に近接して配設され、更に前記増幅器３１は、
該ロータリトランス２８，２９に近接して配設さ
れる。

つぎに、該ナツトランナーにおいてボルトまた
はナツトを締付けるときのトルク検出装置１２の
作動について説明する。

まず、ソレノイド１１の磁気吸着力で切換えク
ラツチ５を高速クラツチ３２側に接続保持してモ
ータ２を回転する。モータ２の回転は第１遊星歯
車機構７によつて減速され第１回転体３と高速ク
ラツチ３２と接続する切換えクラツチ５を介して
スラストシヤフト６に伝達される。さらに第２回
転体４に伝達され第３遊星歯車機構９によつて減
速されて出力軸１０の先端に取り付けたソケツト
（図示せず）によりボルトまたはナツトを低トル
ク高回転でボルトの頭またはナツトの着座位置近
傍まで締付ける。

このとき、トルクが発生して出力軸１０が捩れ
これに貼着された歪ゲージ１４に発生トルクに伴
う歪が発生する。あらかじめ歪ゲージ１４によつ
て構成されるブリツジ回路１３にはコントローラ
（図示せず）から供給され入力側ロータリトラン
ス２８の固定側コイル２６を介して回転側コイル
２２に非接触で伝搬される搬送波電圧が入力され
ており、出力軸１０に生ずる歪により歪ゲージの
抵抗値は変化し、それによりブリツジ回路１３内
の電圧は変化しトルクが大きくなるとこの電圧
（以下トルク値電圧という）がこの歪量と比例し
て高くなる。トルク値電圧が出力側ロータリトラ
ンス２９の回転側コイル２３から固定側コイル２
７に非接触で伝搬され、増幅器３１を介して増幅
されてコントローラに検出値として出力される。

このトルク値電圧はコントローラ内でトルク値
に換算され、あらかじめ定められた設定切換えト
ルク値と比較され、出力軸１０の締付トルクが設
定切換えトルク値に達するとコントローラによつ
てソレノイド１１への通電を遮断して切換えクラ
ツチ５と高速クラツチ３２の接続を解除する。高
速クラツチ３２との接続を解除された切換えクラ
ツチ５はスプリング３３に付勢されて低速クラツ
チ３４と接続される。モータ２の回転は第１、第
２遊星歯車機構７，８及び低速クラツチ３４と接
続する切換えクラツチ５を介してスラストシヤフ
ト６に伝達され、第２回転体４と第３遊星歯車機
構９とによつて出力軸１０を高トルク低回転で回
転しボルトまたはナツトを完全に締付ける。

このとき、トルクがさらに大きくなりトルク値
電圧も高くなり、このトルク値電圧を換算した締
付トルクがあらかじめ定められた設定締付トルク
値と一致するとモータ２の回転を停止して締付作
業を完了する。

従つて、歪ゲージ１４を出力軸１０の外周に直
接貼着するので正確な出力軸トルクを検出でき、
ロータリトランス２８，２９を用いているので摺
動部分がなく保守が容易であり、ロータリトラン
ス２８，２９はシルド部材１６，１７，１８ａ，
１８ｂ，１９によつてまた、増幅器３１はシール
ドカバー１ａによつて被包されてソレノイド１１
等からのノイズの混入を防止でき出力軸トルクを
正確に把握できるのでボルトまたはナツトの締付
作業を高速化できると共に、正確な締付けを行う
ことができる。

（効果） 本考案は、以上の説明から明らかなように、ソ
レノイドを用いてクラツチを切換えて出力軸を低
トルク高速回転と高トルク低速回転との２段階に
切換えるナツトランナーにおいて、出力軸に貼着
した歪ゲージを出力軸に外挿した第１の筒状シー
ルド部材により被包すると共に、該第１の筒状シ
ールド部材に外挿した一対のロータリトランス
を、これに外挿した第２の筒状シールド部材と、
前記第１の筒状シールド部材と、これらの両端部
の位置に設けた環状シールド部材との間に被包
し、さらに、これらに近接させてナツトランナー
に内装した増幅器をシールドカバーにより被包し
たことによつて、ソレノイドや外部からのノイズ
に影響されることなく締付トルクの出力信号を正
確に高精度で検出することができる。また、前記
歪ゲージ、ロータリトランス、シールド部材を同
心上に近接して設け、前記増幅器をロータリトラ
ンスに近接してナツトランナーに内装したので、
装置全体をコンパクトに構成することができるナ
ツトランナーのトルク検出装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を用いたナツトラン
ナーの全体説明的断面図、第２図は第１図の部分
拡大図、第３図は第２図の−線断面図、第４
図はトルク検出装置の回路図、第５図及び第６図
は従来例の説明図である。 １ａ……シールドカバー、５，３２，３４……
クラツチ、１０……出力軸、１１……ソレノイ
ド、１２……トルク検出装置、１４……歪ゲー
ジ、１６，１７，１８ａ，１８ｂ，１９……シー
ルド部材、２８……入力側ロータリトランス、２
９……出力側ロータリトランス、３１……増幅
器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 出力軸を少なくとも低トルク高速回転と高トル
   ク低速回転の２段階にソレノイドを用いてクラツ
   チを切換え可能とする切換え機構を備えたナツト
   ランナーの出力軸の締付トルクを検出する検出装
   置において、該出力軸に貼着した歪ゲージと、該
   歪ゲージを被包して該出力軸に外挿された第１の
   筒状シールド部材と、該歪ゲージへの入出力信号
   の授受を行うべく該第１の筒状シールド部材に外
   挿された一対のロータリートランスと、該ロータ
   リートランスを被包して該ロータリートランスに
   外挿された第２の筒状シールド部材と、該ロータ
   リートランスの両端部の位置で出力軸に外挿され
   た環状シールド部材とを同心上に互いに近接して
   設け、該ロータリトランスからの出力信号を増幅
   する増幅器を外部に対してシールドカバーで被包
   してロータリトランスに近接してナツトランナー
   に内装したことを特徴とするナツトランナーのト
   ルク検出装置。