JPH06206172A - インパクトレンチのボルト締結方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】ネジ面状態が悪い場合などには、回転角法でボ
ルト締結する方法では、正規のボルト締結が完了しない
うちに締め付けを終了するという不都合があるので、ト
ルク法を併用することにより両者の欠点を補い、正確な
ボルト締結を行うようにする。 【構成】締結ボルトの頭部が締結バネの上面に着座し、
スナッグトルクが発生してからロータリエンコーダー３
２の位相差量により締結ボルトの回転角を測定し、イン
パクトシャフト９に一回のインパクトを加えた時の回転
角の進み量と締結ボルトの締付け力とに反比例の関係が
存するのを利用して、ロータリエンコーダー３２の位相
差量により、インパクトシャフト９に一回のインパクト
が加わった際の回転角の進み量を測定し（トルク法）、
両者の設定値が満足して共にインパクトレンチ停止信号
を発生した時に、電源モータ２への電源供給を断ち、次
いでブレーキ回路によりソケット回転を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軌道用レールを板状の
締結バネを介してボルト締結する際等に用いるインパク
トレンチに係り、回転角法とトルク法とを併用して所定
のバネ押さえ力でボルト締結するようにしたインパクト
レンチのボルト締結方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】軌道用レールは、レール押え用の板状の
締結バネを介して木マクラギ、ＰＣマクラギ等にボルト
締結することにより固定している。このため従来から使
用しているインパクトレンチとしては電動式又は圧縮空
気を利用したもの等があるが、所定のバネ押さえ力で締
結するには、締付けトルクを作業者の感覚に依存するし
かなく、相当の熟練を必要としていたのである。

【０００３】このような事情に鑑みて、本発明者は、イ
ンパクトレンチの回転角を検知することによって、所定
の回転角に至った時点で自動的に電動モータを停止する
ようにした回転角法によるインパクトレンチを開発する
に至った（実願平４−４４３０号）。

【０００４】この回転角法によるインパクトレンチは、
図１２に示すように、インパクト発生手段を具備した電
動モータ７１の出力軸７２をジョイント７４によってイ
ンパクトシャフト７５に連結し、ジョント７４はインパ
クトシャフト７５を軸方向に摺動自在としてあり、イン
パクトシャフト７５の前端には円形の後方フランジ７６
を固着し、最前端にソケット７３を固設したシャフトレ
ンチ７９の後端には円形の前方フランジ７７を設け、後
方フランジ７６と前方フランジ７７の突合わせ面は、互
いに周方向に遊びをもって噛合する複数個の凸部８０と
凹部８１とを交互に形成してあり、外筒７９に固設した
ブッシュ７９ａと後方フランジ７６間に嵌合したスプリ
ング７８のバネ力により、後方フランジ７６を前方フラ
ンジ７７側に付勢するようにし、かくして後方フランジ
７６と前方フランジ７７とを互いに噛合状態に突き合わ
せることにより同軸に結合する。

【０００５】さらに、後方フランジ７６側の凹面７６ａ
には皿８３を設け、皿８３に鋼球８２を嵌合する一方、
前方フランジ７７側の凸面７７ａには、鋼球８２を受け
る浅底の皿８４を設け、後方フランジ７６の上端外周に
は凹凸表面を有するセンサープレート８５を付設する。

【０００６】このセンサープレート８５の近接位置には
光センサー８６を設置してあるが、この光センサー８６
は、鋼球８２が皿８４から離脱してフランジ７７の凸面
７７ａ上に乗り上げることにより、後方フランジ７６が
浮上した場合（図１２(b) の状態）にのみセンサープレ
ート８５の外周に対して光り照射し得る位置に設置して
おき、該光センサー８６によりセンサープレート８５の
凹凸表面に対する反射光を受光してインパクトシャフト
７５の回転角を測定する。

【０００７】このようなインパクトレンチにおいて、軌
道用レール９１をＰＣマクラギ９３に対して締結バネ９
２を添えてボルト９４で締結するには、まずソケット７
３をボルト頭９４ａに嵌合し、次いで電動モータ７１を
駆動してソケット７３に対してインパクトを与えると、
ボルト締結の初期段階においては、スプリング７８のバ
ネ力がボルト９４の締め付け反力より大であるため、図
１２(a) に示すように、鋼球８２は、上下の皿８３、８
４間に挟まれてフランジ７６、７７を一体的に回転さ
せ、電動モータ７１の打撃回転はソケット７３にそのま
ま伝達される。ところが、ボルト９４の締め付け反力が
スナッグトルクに達したとき、前方フランジ７７を制動
するトルクが大きくなり、鋼球８２はコイルバネ７８の
バネ力に抗して、図１２(b) に示すように、前方フラン
ジ７７の皿８４から離脱してフランジ７７の凸面７７ａ
上に乗り上げ、後方フランジ７６を浮上させる。このと
き、センサープレート８５の凹凸表面は光センサー８６
の照射を受け、この反射光を光センサー８６で受光する
ことによりカウントして回転角を測定し、この測定した
回転角が設定カウント値に達した時点で電動モータ７１
を自動停止することにより回転角法によるボルト締結力
を得るようにしてある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の回転
角法のみに依存してボルト締結する際に生ずる問題点を
解消したものである。以下に、主な改良点を挙げる。

【０００９】上記の構成においては、回転角検出の構成
が複雑で、インパクトレンチ出力が低下するという不都
合がある。

【００１０】また、ボルト締結以前から、レールの底部
がＰＣマクラギに接触せず浮上している場合、即ちＰＣ
マクラギとレール間に隙間がある場合に、上記の回転角
法でボルト締結すると、レールをＰＣマクラギに接触さ
せるための押圧力が上方への反力としてスナッグトルク
に作用し、正規のスナッグトルク検知より早い時期に回
転角検出を始めるために、正規のボルト締結が完了しな
いうちにモータが停止することがある。

【００１１】さらに、上記の回転角法では、締結ボルト
或はナット（スタットボルトをナットで締め付ける場
合）のネジ面状態が悪い場合、ボルト或はナットが板バ
ネを押圧しない状態でスナッグトルクを超えてしまうこ
とがある。このような場合でも、回転角が設定値になれ
ば、ソケットの回転が自動停止するため、正規の締結が
完了しない状態で締め付けを終了するという不都合があ
る。

【００１２】また、上記のように、センサープレートの
凹凸表面に対して光センサーによる反射光をカウントす
る方法では、インパクトレンチによるボルト締結はソケ
ットが一方向に回転するわけではなく、正逆回転を繰り
返しながら締結していくので、正逆方向ともカウントす
ることとなり、このようなカウント数では正確な回転角
が得らないにもかかわらず、設定カウント値に達すると
電動モータが停止するので、希望する設定回転角よりも
少ない回転角で締結が終わることになる。これを防止す
るためには、希望する回転角よりも設定値を多くして締
結を行う必要があるが、ネジ面の状態にばらつきがある
と、各々の締結にばらつきを生じてしまう。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のインパクトレンチのボルト締結方法は、
電動モータ２の回転力をスピンドル６を介してインパク
トシャフト９に伝達するのに、前記スピンドル６の外周
に設けられバネ力をもって前方へ付勢されたハンマ８と
前記インパクトシャフト９とを互いに遊びを有して噛合
させ、前記インパクトシャフト９の前端に設けたソケッ
ト１８に嵌合して締結ボルト３６を締結する際、前記締
結ボルト３６の締め付け反力に抗して前記ハンマ８が後
方に浮上することによって前記インパクトシャフト９と
の噛合を離脱し再び嵌合するごとにインパクト力を発生
するようにしたインパクトレンチのボルト締結方法にお
いて、前記ハンマ８が前記インパクトシャフト９から浮
上したことをスナッグトルク発生タイミングとして検知
するスナッグトルクセンサー３１と、前記インパクトシ
ャフト９の回転角を位相差量で測定するロータリエンコ
ーダ３２とを設け、ボルト締結の回転角設定値とトルク
設定値は共に許容値の最低値に設定しておき、前記スナ
ッグトルクセンサー３１によるスナッグトルク検出後
に、前記ロータリエンコーダ３２による前記インパクト
シャフト９の回転角を測定すると共に、前記インパクト
力を一回発生するごとの前記インパクトシャフト９の回
転角の進み量を測定することによって該インパクトシャ
フト９のトルクを測定し、前記インパクトシャフト９の
回転角とトルクとが共に所定の設定値に達したときに前
記電動モータ２への供給電源を断ち、ブレーキ回路にて
前記インパクトシャフト９の回転を停止するようにした
ことを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明は、上記の構成のように、締結バネの押
さえ力を回転角法とトルク法の二つの制御方法を併用す
ることにより行う。

【００１５】即ち、回転角法は、締結ボルト３６の頭部
３６ａが締結バネ３８の上面に着座し、スナッグトルク
が発生してからロータリエンコーダー３２の位相差量に
より締結ボルト３６の回転角を測定し、これが設定値に
達した時点で回転角法によるインパクトレンチ停止信号
を発生するようにしたものである。

【００１６】また、トルク法は、インパクトシャフト９
に一回のインパクトを加えた時の回転角の進み量と締結
ボルト３６の締付け力とに反比例の関係が存するのを利
用して、ロータリエンコーダー３２の位相差量により、
インパクトシャフト９に一回のインパクトが加わった際
の回転角の進み量を測定し、これが設定値に達した時点
でトルク法によるインパクトレンチ停止信号を発生する
ようにしたものである。

【００１７】そして、本発明においては、このような回
転角法とトルク法の二つの制御方法を併用すること、即
ち両者の設定値が満足して共にインパクトレンチ停止信
号を発生した時に、電源モータ２への電源供給を立ち、
次いでブレーキ回路によりソケット１８の回転を強制停
止することにより、回転角法とトルク法の夫々が有する
欠点を補い、希望のバネ押さえ力を得るようにしたもの
である。

【００１８】本発明の作用を説明するにあたり、回転角
法のみによってボルト締結する場合について図１０を参
照しながら説明する。

【００１９】図１０(a) に示すように、レール４０がＰ
Ｃマクラギ６０上に隙間なく設置され、レール４０に添
えた締結バネ３８を締結ボルト３６で図１０(b) に示す
所定のボルト締め付け量ｙ１だけ締め付ける場合の締結
バネ３８の押え力（以下、「バネ押え力」と称する）と
ボルト回転角との関係は、図１０(c) に示すとおりであ
る。

【００２０】このグラフに示すように、インパクトレン
チを作動して、先ず締結ボルト３６が着座し（イ）（図
１０(c) の「イ」の位置、以下同様に示す）、次いでス
ナッグトルクが発生する（ロ）。この時点（ハ）で回転
角測定を開始するが、設定された量の回転角測定が終了
した時点（ニ）から、インパクトレンチの惰力によりボ
ルト締結が進行する回転角の誤差範囲（ヘ）を見込ん
で、回転角測定の終了（ニ）は希望するバネ押え力の最
低値に設定する。即ち、この時点（ニ）でインパクトレ
ンチ停止信号を発し、その後の回転角の誤差範囲（ヘ）
間に、希望のバネ押え力（ホ）が発生するようにすれ
ば、ボルト締結力の許容範囲（ト）内でボルト締結が終
了し、締結バネ３８は正常なバネ押さえ力（ホ）で押さ
えつけられて、図１０(a) において生じていた締結バネ
３８の隙間ｇ１も図１０(b) に示すように閉じる。

【００２１】ところが、図１０(d) に示すように、レー
ル４０の底部がＰＣマクラギ６０に隙間ｙ２を開けて設
置された場合（浮きマクラギ時）にボルト締結を行う
と、レール４０とＰＣマクラギ６０間の隙間ｙ２が閉じ
る一方で、ＰＣマクラギ６０が設置面より隙間ｙ２を開
けて上昇し、図１０(d) において生じていた締結バネ３
８の隙間ｇ２は図１０(e) に至ってもそのまま隙間ｇ２
として残る。即ち、締結ボルト３６の締結動作は締結バ
ネ３８を押え付けるのではなく、ＰＣマクラギ６０を浮
上させるのに働いただけとなる。この場合、図(f) に示
すように、スナッグトルクが発生した（ロ）の時点から
回転角測定が開始（ハ）しても、上記のように締結バネ
３８に対するバネ押え力が上がらないまま回転角が進行
して設定された量の回転角測定が終了し、インパクトレ
ンチの停止信号が発せられる（ニ）こととなる。これ
は、浮きマクラギに対する回転角量（チ）が進行する結
果、ＰＣマクラギ６０が上昇してレール４０との隙間ｙ
２を埋めただけで、締結バネ３８に対する押えつけ力は
ほとんど作用せずにバネ締結が終了（リ）したのであ
り、希望するバネ押え力（ホ）には到底及ばないのであ
る。

【００２２】本発明は、このような回転角法の欠点を補
うべく、スナッグトルクが発生した（ロ）の時点から、
トルク法を導入して回転角法と併用したものであるが、
トルク法のみに依存しないのは、トルク法はネジ面の状
態に左右され、ネジ精度が悪い場合は、締結バネ３８の
たわみがばらつくという事態が生ずるからである。

【００２３】これについて、本発明を適用した各種態様
について、図１１を参照しながら説明する。ただし、以
下の回転角法とトルク法とを併用したバネ締結法におい
ては、回転角法とトルク法の夫々における設定値を最低
値にしておき、夫々のインパクト停止信号が発せられて
からも惰力でネジ締結が進行する誤差範囲を考慮して、
その範囲内に希望のバネ押さえ力が発生するようにす
る。図１１(a) は、上記図１０(a) に示したように、浮
きマクラギが生じない場合のバネ締結に、本発明の回転
角法とトルク法とを併用した場合の標準的なグラフであ
り、スナッグトルクが発生した（ロ）時点からトルク測
定（ル）と回転角測定（ハ）を開始し、トルク測定が設
定値に達してトルク法によるインパクト停止信号を発し
（オ）、且つ回転角測定が設定値に達して回転角法によ
るインパクト停止信号を発した（ニ）の時点で電動モー
タ２への供給電源を断って、ブレーキ回路を作動させ、
回転角法とトルク法による誤差範囲（ソ）内に希望のバ
ネ押え力（ホ）が発生するようにする。

【００２４】図１１(b) は、図１０(f) に示した浮きマ
クラギのバネ締結時に、本発明の回転角法とトルク法と
を併用した場合のグラフであり、スナッグトルクが発生
した（ロ）時点から回転角測定（ハ）とトルク測定
（ル）を開始し、回転角法によるインパクトレンチ停止
信号は（ニ）で発せられるが、この回転角法によるバネ
押さえ力（ケ）は希望のバネ押さえ力（ホ）には不十分
であって、一方トルク法によるインパクト動作はその設
定値に達するまで続行し、トルク法によるインパクト停
止信号が発せられた（オ）の時点で初めて電動モータ２
への供給電源が断たれ、ブレーキ回路を作動して締結動
作を停止する。この場合、その後もトルク法による誤差
（ワ）がインパクトレンチの回転惰力として残り、トル
ク法による締結範囲（タ）内に希望するボルト押え力
（ホ）が発生する。

【００２５】図１１(c) はネジ面がきつい場合であっ
て、締結ボルト３６の締め付けトルクが通常より大の場
合に、本発明の回転角法とトルク法とを併用した場合の
グラフであり、この場合、トルク法によるバネ締結が先
に設定値に達して、トルク法によるインパクト停止信号
が発せられ（オ）、その後に回転角法によるインパクト
停止信号が発せられて（ニ）初めて電動モータ２の供給
電源が断たれるのであり、回転角法による締結範囲
（レ）内に希望のバネ押さえ力（ホ）が発生する。

【００２６】図１１(d) はネジ面に油等があって、締結
ボルト３６の締め付けトルクが通常より小の場合に、本
発明の回転角法とトルク法とを併用した場合のグラフで
あり、この場合、回転角法によるインパクト停止信号が
先に発する（ニ）が、まだトルク法によるネジ締結は続
行し、その後にトルク法によるインパクト停止信号が発
せられて（オ）初めて電動モータ２の供給電源が断たれ
るのであり、トルク法による締結範囲（タ）内に希望の
バネ押さえ力（ホ）が発生する。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。

【００２８】図１(a) は本発明によるインパクトレンチ
の縦断面図であり、図１(b) はナット用ソケットの部分
断面図である。

【００２９】図２(a) 及び(b) は本発明に係るインパク
トレンチのインパクト発生部を示す部分断面図である。

【００３０】図３(a) 乃至(c) は本発明に係るインパク
トレンチのボルト用ソケット部を示す部分断面図であ
る。

【００３１】図４(a) 乃至(c) は本発明に係るインパク
トレンチのナット用ソケット部を示す部分断面図であ
る。

【００３２】図５(a) 乃至(c) は本発明に係るインパク
トレンチを用いたボルト緩め動作の説明図である。

【００３３】図６は本発明に係るインパクトレンチを左
右に二機搭載して構成したインパクトレンチ搭載機であ
る。

【００３４】図７(a) は本発明のインパクトレンチの回
路構成図であり、図７(b) は本発明のインパクトレンチ
のブレーキ回路図である。

【００３５】図８は本発明のインパクトレンチのボルト
締結時の動作を示すチャート図である。

【００３６】図９は本発明のインパクトレンチのボルト
緩め時の動作を示すチャート図である。図１(a) におい
て、ケース１内に電動モータ２を設け、このモータ２の
出力軸３をベアリング４を介してケース１内に位置決め
する。モータ２の出力軸３の先端外周にはギヤ３ａが形
成してあり、このギヤ３ａの外周の対称位置に二枚のア
イドルギヤ５、５を噛合する。アイドルギヤ５、５はス
ピンドル６の後端の対称位置に夫々軸支される共に、こ
の二枚のアイドルギヤ５、５の外周ギヤ部はケース１内
に嵌合したリングギヤ７の内周ギヤ部で同時に噛合して
ある。

【００３７】このような構成により、モータ２の減速機
構を構成すると共に、モータ２の回転力をスピンドル６
に伝達するようにしてある。

【００３８】スピンドル６の外周には、特定した長さを
有する螺旋溝１０を対称的に二か所形成してある。スピ
ンドル６のモータ２側には、カップ形のスプリングシー
ト１１を嵌合すると共に、スピンドル６の前方外周に摺
接するよう嵌合したハンマ８の後方の外筒部８ｂをスプ
リングシート１１の外周に摺動可能に嵌合し、さらにス
プリングシート１１とハンマ８との間にはスプリング１
２をスピンドル６と同軸に介在させ、スプリングシート
１１に対してハンマ８を前方に付勢するようにしてあ
る。

【００３９】また、ハンマ８の内周には、スピンドル６
の前方内周に沿って空隙８ｃを形成し、スピンドル６の
螺旋溝１０に入れたボール１３をこの空隙８ｃ内に収嵌
してある。これにより、ハンマ８はスプリング１２のバ
ネ力で前方に付勢される一方、ハンマ８はボール１３が
螺旋溝１０に沿って移動し得る範囲に限って前進及び後
退移動する。

【００４０】さらに、ハンマ８の先端には、軸の対称位
置にて突出した二枚の歯８ａ、８ａを形成してある。そ
して、ハンマ８の先方に設けられたインパクトシャフト
９は、ケース１内に嵌合された前後のベアリング１５
ａ、１５ｂに位置決めされると共に、インパクトシャフ
ト９の後端にも上記ハンマ８の歯８ａ、８ａと遊びを有
して互いに係合する二枚の歯９ａ、９ａを軸の対称位置
に設けてあり、両者の歯８ａと９ａの係合によりハンマ
８の回転をインパクトシャフト９に伝達することができ
る。

【００４１】また、インパクトシャフト９の先端には、
ボルト用ソケット１８が着脱自在に設けてある。

【００４２】このような構成により、ボルト用ソケット
１８を締結ボルト３６（図３参照）に嵌合した状態でモ
ータ２を回転駆動すると、図２(a) の初期段階では、ス
プリング１２のバネ力がインパクトシャフト９のトルク
より大であって、この状態では、ハンマ８の歯８ａとイ
ンパクトシャフト９の歯９ａとを係合した状態で回転す
る。

【００４３】そして、次第にボルト３６の締め付け力が
大になると、図２(b) に示すように、インパクトシャフ
ト９のトルクがスプリング１２のバネ力より大となっ
て、スプリング１２を圧縮しながら、ボール１３がスピ
ンドル６の螺旋溝１０に沿って後方に移動してハンマ８
を後方に移動量ｕ１だけ持ち上げ、ハンマ８の歯８ａが
インパクトシャフト９の歯９ａの係合から離脱した時点
で、ハンマ８はインパクトシャフト９の負荷から一時的
に開放されて回転すると同時に、その間、スプリング１
２は前方に弾発して、ハンマ８の歯８ａとインパクトシ
ャフト９の歯９ａとが次の係合位置で衝突する（図２
(a) の状態）ことによってインパクトシャフト９のイン
パクトを発生するのである。

【００４４】次に、本装置に設けた各種検出手段につい
て説明する。

【００４５】１）スナッグトルクセンサー３１について
（図１及び図２参照）。

【００４６】上記のように、インパクトシャフト９のト
ルクが大になるにつれて、スプリングシート１１の外周
に嵌合したハンマ８が後方に移動する。この移動状態を
検知すべく、ハンマ８の最後端位置の側部に近接して金
属感知式のスナッグトルクセンサー３１が付設してあ
る。このスナッグトルクセンサー３１はケース１をさら
に包囲するハウジング３０内に固設され、ハンマ８の最
後端位置に近接した位置から金属感知式の距離測定によ
りハンマ８の最後端の有無を検知する。

【００４７】即ち、インパクトシャフト９の回転初期に
おいては、上記のように、ハンマ８はインパクトシャフ
ト９と嵌合した状態で回転し、このときスナッグトルク
センサー３１は、図２(a) に示すように、スプリングシ
ート１１の外周を感知できない状態（ＯＦＦの状態）に
あるが、ボルト締結が進むにつれて、次第にインパクト
シャフト９に負荷がかかり、ハンマ８が後方に移動する
と、図２(b) に示すように、スナッグトルクセンサー３
１はハンマ８の最後端部の外周をスナッグトルクセンサ
で感知して、インパクトシャフト９にスナッグトルクが
生じたと判定するのである。

【００４８】２）回転角検出用ロータリエンコーダ３２
について（図１参照）。

【００４９】インパクトシャフト９の後方外周にはリン
グギヤ９ｂを固定し、該リングギヤ９ｂの外周ギヤ部と
噛合するようにロータリエンコーダ３２を設ける。この
ロータリエンコーダ３２はハウジング３０に固定され、
回転子３２ａの外周ギヤ部を上記リングギヤ９ｂの外周
ギヤ部と噛合してあり、インパクトシャフト９の正逆方
向への回転はすべてこのロータリエンコーダ３２によっ
て位相差量を検出するようにしてある。

【００５０】即ち、インパクトシャフト９の正転方向の
回転角と、インパクト発生時におけるインパクトシャフ
ト９の逆転方向へのはね返り量とを加減し得る位相差量
によって、インパクトシャフト９、即ちソケット１８の
正確な回転角を検知するのである。

【００５１】また、このロータリエンコーダ３２によっ
て、インパクトシャフト９のトルクを検知することがで
きる。これは、インパクトシャフト９に上記の構成によ
り一回のインパクトが発生したとき、インパクトシャフ
ト９の回転角の進み量と締結ボルト３６の締め付け力と
の間に反比例の関係があることを利用したもので、具体
的には、スナッグトルクセンサー３１がＯＮからＯＦＦ
に変化した後のインパクトシャフト９の回転角の進み量
をロータリエンコーダ３２によって検出することによ
り、上記反比例の関係にあるトルクを演算するのであ
る。

【００５２】３）ソケットセンサー３３及び形状センサ
ー３４について（図１及び図３参照）。

【００５３】インパクトシャフト９内の軸中心には貫通
孔９ｃを形成してあり、該貫通孔９ｃにはセンサーロッ
ド１６が摺動自在に収嵌してある。センサーロッド１６
の後端はスプリング１７を介してスピンドル６の軸上突
端部６ａに係止してある。これによりセンサーロッド１
６は前方に付勢される。該センサーロッド１６の先端
は、インパクトシャフト９の先端からボルト用ソケット
１８内に突出してある。インパクトシャフト９の途中に
は長孔２０が貫通してあり、センサーロッド１６に挿通
したピン１９をこの長孔２０に介挿すると共に、ピン１
９の両端をセンサーケース２１に固着し、該センサーケ
ース２１はインパクトシャフト９の外周に沿って摺動自
在としてある。これにより、センサーロッド１６は長孔
２０の長さだけ前後に移動すると共に、該センサーロッ
ド１６の移動に従動してセンサーケース２１をインパク
トシャフト９の外周にて前後に摺動させる。

【００５４】センサーケース２１は合成樹脂からなり、
このセンサーケース２１の後方部外周には金属製のセン
サーリング２２が嵌合してある。そして、このようなセ
ンサーリング２２の側部に近接して、ソケットセンサー
３３を後端側に、形状センサー３４を前端側に付設す
る。ソケットセンサー３３と形状センサー３４とは共
に、金属製センサーリング２２の有無を感知する金属感
知式のセンサーであり、センサーリング２２の感知の有
無によって、センサーロッド１６の前後位置を知ること
ができる。

【００５５】即ち、図３(a) に示すように、ソケット１
８内にボルト３６の頭部を挿入する以前の状態では、セ
ンサーロッド１６は、スプリング１７によって前方に付
勢され、ピン１９が長孔２０の最下端位置に当接した状
態までセンサーロッド１６の先端がソケット１８内に突
出する。このとき、センサーリング２２に対して、ソケ
ットセンサー３３が対接位置から外れてＯＦＦの状態に
あるのに対して、形状センサー３４は対接してＯＮの状
態にある。

【００５６】そして、図３(b) に示すように、ソケット
１８内にボルト３６の頭部３６ａを挿入すると、センサ
ーロッド１６の先端がボルト頭部３６ａに当たり、ピン
１９が長孔２０の最上端位置に当接した状態まで、セン
サーロッド１６がスプリング１７のバネ力に抗して後方
に押し込まれる。この状態で、ボルト頭部３６ａの高さ
よりソケット１８の深さを大とすると、座金３７とボル
ト頭部３６ａの下端との間に隙間ｇが生じる。このと
き、センサーリング２２に対してソケットセンサー３３
が対接してＯＮの状態にあるのに対し、形状センサー３
４は対接位置から外れてＯＦＦの状態にある。

【００５７】次いで、ソケット１８を回転すると、図３
(c) に示すように、ボルト３６はねじ込まれてソケット
１８内にて滑り下り、ボルト頭部３６ａの下端が座金３
７に当接すると隙間ｇがなくなる。このとき、センサー
ロッド１６が下降するにつれてセンサーリング２２も下
降し、該センサーリング２２に対してソケットセンサー
３３と形状センサー３４とが共に対接してＯＮの状態と
なり、ボルト３６の頭部が正しく締結バネ３８の上の座
金３７に着座したことを検知する。

【００５８】即ち、ソケットセンサー３３がＯＮになっ
た後に、形状センサー３４がＯＮとなったことを検知す
ることによって、ソケット１８内にボルト３６の頭部が
正しく挿入し、且つボルト３６の頭部が正しく締結バネ
３８の上面に着座したことを知るのである。

【００５９】なお、上記の構成において、インパクトシ
ャフト９の先端に付設したボルト用ソケット１８は、図
１(b) に示すナット用ソケット２４に交換することがで
きる。これは、図４に示すように、スタットボルト３９
をナット３９ａで締め付ける場合に有用である。

【００６０】仮に、スタットボルト３９に噛合したナッ
ト３９ａに対して、ボルト用ソケット１８を嵌合した場
合、センサーロッド１６はスタットボルト３９に当接し
た位置を変えることがなく、ナット３９ａの締め付け変
化を知ることができない。従って、上記のセンサーロッ
ド１６による検出を可能とするには、図１(b) 及び図４
に示すように、ソケット内にカップ形状のナットケース
２５をその底面がセンサーロッド１６に当接する側に向
けて挿着することによってナット用ソケット２４を構成
する。

【００６１】このようなナット用ソケット２４により、
図４(b) に示すように、ナットケース２５の下端周部に
ナット３９ａの上面が当たった状態で、スタットボルト
３９はナットケース２５の内方にて自由に伸長できる。
これにより、スタットボルト３９の場合であっても、上
記ボルト用ソケット１８で説明したと同様の動作をもっ
て図４(a) 乃至(c) に示すような、ソケットセンサー３
３と形状センサー３４とによるナット３９ａの締結状態
が検知可能となる。

【００６２】４）ボルト抜き高さセンサー３５について
（図５及び図６参照）。

【００６３】図５及び図６は上記のインパクトレンチ４
５を二機組み込んだ構成を示すものである。これは、台
車４２に前後車輪４１、４１を付設し、該前後車輪４
１、４１を介して軌道用レール４０に沿って搭載し得る
ようにし、台車４２にはレール４０を挟んで左右独立し
た位置にスライドレール４３、４３を首振り自在に立設
して、各スライドレール４３、４３の上端にゼンマイ式
のウェイトバランス用板バネ４４、４４を設置する。

【００６４】そして、上記構成の各インパクトレンチ４
５、４５の側方に突出した案内板４３ａ、４３ａをスラ
イドレール４３、４３に摺動可能に嵌合すると共に、板
バネ４４、４４の下端を各案内板４３ａ、４３ａに固定
する。これにより、各インパクトレンチ４５、４５は独
立的に板バネ４４、４４に吊り上げられた浮動状態を保
ち、ハンドル４７の操作により容易に上下動し、かつ締
結ボルト３６に対する前後左右の位置を変動することが
できる。

【００６５】さらに、インパクトレンチ４５、４５側に
は、金属感知式のボルト抜き高さセンサー３５を固定
し、スライドレール４３、４３側には、金属板４６を上
下稼動可能に設ける。また、ハンドル４７の手元には正
転用リミットスイッチ４８と逆転用リミットスイッチ４
９を設ける。さらに、インパクトレンチの上端部には、
自動・手動切換えスイッチ５１と回転角設定ボリューム
５２とトルク設定ボリューム５３とを設けたコントロー
ラ５０を装備してある（図７参照）。

【００６６】レール締結装置のボルト３６を緩める場
合、全部抜きたい場合と、少しだけ抜きたい場合とがあ
るが、ボルト３６のネジピッチが荒いため手動スイッチ
では、抜き高さをコントロールすることができず、全部
抜けてしまうか、抜き高さが不揃になる。

【００６７】そのため、上記構成においては、ボルト抜
き高さセンサー３５とモータ２のブレーキ回路を利用し
て、ボルト抜き高さを自動調整することができる。即
ち、スライドレール４３に沿って金属板４６を上下に移
動調整し、ボルト抜き高さを小（図５(b) のｈ１の如
し）としたいときは、金属板４６を下方に固定し、ボル
ト抜き高さを大（図５(c) のｈ２の如し）としたいとき
は、金属板４６を上方に固定するというように、所望す
るボルト抜き高さに応じて金属板４６の高さを予め設定
しておく。そうすると、図５(a) に示すボルト締結動作
の最中ではボルト抜き高さセンサー３５は金属板４６を
感知せずＯＦＦの状態にあるが、図５(b) 或は図５(c)
に示すように、締結ボルト３６の緩め動作によって該締
結ボルト３６が上方に押し上がると、所望するボルト抜
き高さに応じてボルト抜き高さセンサー３５が金属板４
６を感知したところでＯＮとなり、そこでモータ２の電
源を切り、後述するブレーキ回路にてモータ２の回転が
停止して自動的に所望のボルト抜き高さが得られるので
ある。

【００６８】ここで、図７(a) において、上記のインパ
クトレンチと各種センサーの回路構成について説明す
る。コントローラ５０には、自動・手動切換えスイッチ
５１と正転用リミットスイッチ４８と逆転用スイッチ４
９のほか、回転角設定ボリューム５２とトルク設定ボリ
ューム５３、さらに上記の各種センサー、即ちスナッグ
トルクセンサー３１と、回転角検出用ロータリエンコー
ダ３２と、ソケットセンサー３３と、形状センサー３４
と、ボルト抜き高さセンサー３５とを入力するように構
成する。

【００６９】コントローラ５０からの出力は、正転リレ
ー５４と逆転リレー５５とブレーキリレー５６を介して
電動モータ２に入力すると共に、コントローラ５０から
の指令を受けるＳＳＲ（ソリッドステートリレー）５７
を正転リレー５４と逆転リレー５５とブレーキリレー５
６にも接続し、各リレー５４、５５、５６の入った状態
でＳＳＲ５７の間欠的なＯＮ・ＯＦＦ動作（インチング
動作）を制御するようにする。

【００７０】電動モータ２の正逆転回路とブレーキ回路
については、図７(b) に示すとおりであり、単相直巻整
流子電動機構成の電動モータ２に対して正転リレー
（Ｒ）又は逆転リレー（Ｆ）が入ってる状態でブレーキ
リレー（Ｂ）を作動させるようにしてある。

【００７１】そこで、上記構成のインパクトレンチを用
いて、回転角法とトルク法とを併用したボルト締結動作
の手順について、図８及び図９のチャートを参照しなが
ら説明する。

【００７２】図８において、ボルト締め付け動作の場
合、予め、回転角設定ボリューム５２とトルク設定ボリ
ューム５３に対して所望の回転角とトルクとを設定して
おく。そして、締結すべきボルト３６の頭部にソケット
１８を嵌合し、自動スイッチ５１をＯＮして正転用リミ
ットスイッチ（以下、「正転スイッチ」と称する）４８
をＯＮすると、正転リレー５４がＯＮする。

【００７３】いま、ボルト３６の頭部にソケット１８が
正確に嵌合した状態であればソケットセンサー３３がＯ
Ｎして次ぎの段階に進むが、ボルト３６の頭部にソケッ
ト１８が正確に嵌合していないとき、ソケットセンサー
３３がＯＦＦとなって、ＳＳＲ５７によりソケット１８
に対して０．１秒回転、１．０秒停止の繰り返し動作
（インチング動作）をするようにモータ２に指令する。
これにより、ボルト３６の頭部にソケット１８が正確に
嵌合すると、ソケットセンサー３３がＯＮする。次い
で、回転を０．２秒タイマーで遅らせる。これは、ボル
ト３６の頭部にソケット１８が嵌合した後、ボルト３６
の頭部がソケット１８の奥部まで完全に入るのを待つた
めに０．２秒のブランクを取るようにしたのである。

【００７４】次いで、ＳＳＲ５７がＯＮしてモータ２に
よる回転が開始される。このとき、形状センサー３４に
よってボルト３６の頭部が締結バネ３８上面に着座した
ことを検知し、スナッグトルクセンサー３１によってボ
ルトの締結力がスナッグトルクに達したことを検知し、
即ち両者のセンサーがＯＮしたことによって、次段階の
回転角検出とトルク検出とを正しく行うことができる状
態となったことを検知するのである。

【００７５】回転角検出は、上記の回転角検出用ロータ
リエンコーダ３２により行い、トルク検出は、上記のと
おりスナッグトルクセンサー３１がＯＮからＯＦＦに変
化した後のインパクトシャフト９の回転角の進み量をロ
ータリエンコーダ３２によって検出する。即ち、回転角
検出及びトルク検出共にロータリエンコーダ３２によっ
て位相差量が測定でき、それが共に設定値に達すると、
ＳＳＲ５７がＯＦＦし、ブレーキリレー５６が作動す
る。

【００７６】このとき、正転スイッチ４８がＯＮしたま
まなので、再度繰り返し動作となるため、それを防止す
るため、正転スイッチ４８がＯＮのままでも１０秒間は
作動しないようにタイマーを入れてある。

【００７７】次いで、ブレーキリレー５６によってモー
タ２の回転停止後、正転スイッチ５４を切ると、入力位
相差量がリセットされる。

【００７８】図９において、ボルト緩め動作の場合、予
め、ボルト抜き高さセンサー３５に対する金属板３５を
所望のボルト抜き高さに応じた高さに設定しておく。

【００７９】そして、締結すべきボルト３６の頭部にソ
ケット１８を嵌合し、自動スイッチ５１をＯＮして逆転
用リミットスイッチ（以下、「逆転スイッチ」と称す
る）４９をＯＮすると、逆転リレー５５がＯＮする。

【００８０】次ぎ段階のソケットセンサー３３による検
知は、ボルト抜きの場合にソケット１８がボルト３６の
頭部に正確に嵌合した状態か否かを検知するのであり、
これは図８に示す場合と同様である。

【００８１】上記によりソケット１８がボルト３６の頭
部に正確に嵌合した後、ボルト抜き高さセンサー３５が
ＯＦＦした場合、０．２秒タイマーで回転を遅らせ、ボ
ルト抜き高さセンサー３５がＯＮすれば、ＳＳＲ５７が
ＯＦＦし、ブレーキリレー５６が作動する。このとき、
上記同様に１０秒タイマーを作動させ、モータ２の回転
停止後、逆転スイッチ５４を切ると、逆転リレー５５が
ＯＦＦする。

【００８２】なお、上記で設定した回転角値及びトルク
値共に、自由に設定しうるものであり、場合によって
は、回転角或はトルクの設定値を下げて、回転角法或は
トルク法のみで所定のボルト締結を行うようにしてもよ
い。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインパク
トレンチのボルト締結方法においては、インパクトレン
チに対して回転角法とトルク法とを併用したボルト締結
法を採用し、スナッグトルクが発生してから回転角法と
トルク法とが満足した時点で電動モータの供給の電源を
断ち、ブレーキ回路を作動させてモータ回転を停止する
ようにしたので、回転角法とトルク法の有する欠点、即
ち、回転角法では、浮きマクラギの時、締結が完了しな
い時点でソケット回転が停止、トルク法では、ネジ面の
状態に左右されネジ精度が悪い時は締結バネのたわみが
ばらつくという欠点を同時に解消したボルト締結法が得
られる。

【００８４】しかも、本発明装置のインパクト発生手段
は従来のものを使用し、装備したセンサー類は簡易な構
成であって、インパクトレンチの出力に影響しない。

【００８５】さらに、本発明の回転角法とトルク法の開
始タイミングは、共にスナッグトルク発生時点であっ
て、共通の構成で開始タイミングをとることができ、し
かも、回転角法の測定方法はロータリエンコーダの位相
差信号により得ることができるから、従来の光りセンサ
ーによる回転角の測定に見られたように、正逆両方向を
カウントすることがなく、しかもトルク法においては、
回転角法で用いると同一のロータリエンコーダを用い
て、インパクトシャフトに一回のインパクトが発生した
時点の回転角の進み量を測定することにより計測するの
であるから、両者に独立した計測器を必要とせず、簡易
な構成により回転角法とトルク法の測定が可能となる。

【００８６】従って、上記の本発明によれば、作業者の
感に頼らずに、自動的に規定のボルト締結力で締め付け
作業ができ、初心者にもボルト締結力のばらつきを生じ
ることなく、適切なボルト締結作業が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(a) は本発明によるインパクトレンチの縦
断面図であり、図１(b) はナット用ソケットの部分断面
図である。

【図２】図２(a) 及び(b) は本発明に係るインパクトレ
ンチのインパクト発生部を示す部分断面図である。

【図３】図３(a) 乃至(c) は本発明に係るインパクトレ
ンチのボルト用ソケット部を示す部分断面図である。

【図４】図４(a) 乃至(c) は本発明に係るインパクトレ
ンチのナット用ソケット部を示す部分断面図である。

【図５】図５(a) 乃至(c) は本発明に係るインパクトレ
ンチを用いたボルト緩め動作の説明図である。

【図６】図６は本発明に係るインパクトレンチを左右に
二機搭載して構成したインパクトレンチ搭載機である。

【図７】図７(a) は本発明のインパクトレンチの回路構
成図であり、図７(b) は本発明のインパクトレンチのブ
レーキ回路図である。

【図８】図８は本発明のインパクトレンチのボルト締結
時の動作を示すチャート図である。

【図９】図９は本発明のインパクトレンチのボルト緩め
時の動作を示すチャート図である。

【図１０】図１０(a) 乃至(e) はＰＣマクラギがレール
底部よりも沈んでいる場合に回転角法を用いてボルト締
結を行った場合の動作説明図である。

【図１１】図１１(a) 乃至(d) は本発明による回転角法
とトルク法を用いたボルト締結の動作説明図である。

【図１２】図１２(a) 及び(b) は従来のインパクトレン
チの要部を概略的に示す図である。

【符合の説明】

２…電動モータ、３…モータ出力軸、６…スピンドル、
８…ハンマ、８ａ…ハンマの歯、９…インパクトシャフ
ト、９ａ…イパクトシャフトの歯、１０…螺旋溝、１２
…スプリング、１３…ボール、１６…センサーロッド、
１８…ボルト用ソケット、１９…ピン、２０…長孔、２
１…センサーケース、２２…ソケットセンサー、２４…
ナット用ソケット、２５…ナットケース、３１…スナッ
グトルクセンサー、３２…ロータリーエンコーダー、３
３…ソケットセンサー、３４…形状センサー、３５…ボ
ルト抜き高さセンサー、３６…締結ボルト、３７…座
金、３８…締結バネ、４０…軌道用レール、６０…ＰＣ
マクラギ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動モータ２の回転力をスピンドル６を介
   してインパクトシャフト９に伝達するのに、前記スピン
   ドル６の外周に設けられバネ力をもって前方へ付勢され
   たハンマ８と前記インパクトシャフト９とを互いに遊び
   を有して噛合させ、前記インパクトシャフト９の前端に
   設けたソケット１８に嵌合して締結ボルト３６を締結す
   る際、前記締結ボルト３６の締め付け反力に抗して前記
   ハンマ８が後方に浮上することによって前記インパクト
   シャフト９との噛合を離脱し再び嵌合するごとにインパ
   クト力を発生するようにしたインパクトレンチのボルト
   締結方法において、前記ハンマ８が前記インパクトシャ
   フト９から浮上したことをスナッグトルク発生タイミン
   グとして検知するスナッグトルクセンサー３１と、前記
   インパクトシャフト９の回転角を位相差量で測定するロ
   ータリエンコーダ３２とを設け、ボルト締結の回転角設
   定値とトルク設定値は共に許容値の最低値に設定してお
   き、前記スナッグトルクセンサー３１によるスナッグト
   ルク検出後に、前記ロータリエンコーダ３２による前記
   インパクトシャフト９の回転角を測定すると共に、前記
   インパクト力を一回発生するごとの前記インパクトシャ
   フト９の回転角の進み量を測定することによって該イン
   パクトシャフト９のトルクを測定し、前記インパクトシ
   ャフト９の回転角とトルクとが共に所定の設定値に達し
   たときに前記電動モータ２への供給電源を断ち、ブレー
   キ回路にて前記インパクトシャフト９の回転を停止する
   ようにしたことを特徴とするインパクトレンチのボルト
   締結方法。