JPH1015844A

JPH1015844A - 電動ナットランナー

Info

Publication number: JPH1015844A
Application number: JP17509496A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Tsuchida; 隆一土田; Kiyoshi Wakaizumi; 潔若泉; Nagahiro Kodama; 長大小玉; Hikari Miyano; 光宮野; Tsugio Fukumoto; 次男福元; Isamu Sato; 勇佐藤
Original assignee: ASAHI KINZOKU KOGYO KK; Janome Sewing Machine Co Ltd
Current assignee: ASAHI KINZOKU KOGYO KK; Janome Corp
Priority date: 1996-07-04
Filing date: 1996-07-04
Publication date: 1998-01-20

Abstract

(57)【要約】【課題】スロースターター機能を備え、作業の安全性
を高めること。【解決手段】制御可能なモータ２と、トルク値を入力
できる各設定値入力手段１１と、トルク値を適宜記憶す
る記憶手段１２と、ナット締め開始を検出可能なナット
締め開始検出手段１３と、実際に発生したトルクを検出
するトルク検出手段１６と、検出したトルク値と予め設
定したトルク値とを比較演算して設定したトルク値で締
め付けできるように制御すること。スロースタート時間
を設定するスロースタート時間設定手段１２ａを設け、
該スロースタート時間で最高速度に回転制御できるよう
にしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トルクの管理が良
好にでき、且つスロースターター機能，ナット締めの結
果を記憶できたり、該記憶値を外部出力できたり、或い
は設定トルク値まで締め付けができたり、破損等の危険
状態の検出機能を備えた電動ナットランナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ナット締めを行う電動ナット
ランナーは種々のものが存在している。しかるに、電動
ナットランナーには、スロースターター機能を備えたも
のや、或いは、ナット締めの結果を記憶できたり、該記
憶値を外部出力できるものは存在しなかった。さらに
は、設定トルク値まで締め付けができたり、破損等の危
険状態の検出機能を備えたものは存在していない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来より、締め付け作
業時のモータの電流値を検出することにより、トルクの
管理をおこなう方式が開発されている。特に、モータに
おいて、負荷トルク、モータ回転数、モータに流れる電
流の間に相関関係がある。この特性を利用して電流値よ
りトルク制御を行っているが、環境等の条件によりバラ
つきが多い欠点があった。

【０００４】また、従来の電動ナットランナーでは、ス
ロースタート時間の設定が一定であり、ナット締めの条
件によりスロースタート時間を設定することができなか
った。このため、出力軸の衝撃を和らげることができな
い場合があった。また、２度締めを行ったときにナット
を締め付け過ぎる場合があった。

【０００５】また、従来の電動ナットランナーにおいて
は、ナット締めを行った後の結果を記憶する機能が存在
しないため、ナット締めの結果を複数回分まとめて確認
したり、そのナット締めの結果の最大値，最小値及び平
均値を容易に求めることはできなかった。さらに、その
ナット締めの結果を外部に出力することができなかっ
た。

【０００６】また、従来の電動ナットランナーでは、一
度停止トルクを設定すると、ナット締め（正回転）とナ
ット緩め（逆回転）とも設定トルクを検出すると停止す
る。一度締め付けを行ったナットを外すには、締め付け
たトルク値よりも大きなトルクが必要となるため、再度
トルクを設定する必要があり作業が複雑となる重大な欠
点があった。

【０００７】また、ナット締め付け中にボルト又はナッ
ト等が破損すると、強い衝撃とともに空回りを始め危険
な状態になることもある。また、従来より電動ナットラ
ンナーでは、この危険な状態を検出することができず、
危険状態から退避（モータ停止）するには、使用者がス
イッチを切るしか方法がなく、退避が遅れて人身事故等
が発生することもあった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで発明者は、前記課
題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、その発明
を、モータ駆動にて遊星歯車変速部を介して出力軸に駆
動力を伝達させる電動ナットランナーにおいて、前記遊
星歯車変速部の内歯歯車箇所に設けた起歪体と、該起歪
体に連動する歪みゲージとを正転用，逆転用の一対備
え、該歪みゲージにてトルク制御するようにしてなる電
動ナットランナー等としたことにより、トルク値を適ト
ルクの管理が良好にでき、且つスロースターター機能，
ナット締めの結果を記憶できたり、該記憶値を外部出力
できたり、或いは設定トルク値まで締め付けができた
り、破損等の危険状態の検出機能を備えることもでき、
前記の課題を解決したものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明すると、図１は本発明の電動ナットラン
ナーの断面図であり、筐体１の内部に、モータ２の駆動
軸３を介して２段の遊星歯車変速部Ａが設けられてい
る。該１段目の遊星歯車変速部Ａの内歯歯車Ａ₁の回転
に対して固定する起歪体４が設けられ、該起歪体４に張
り付けられて歪みゲージ５が設けられている。ナット締
めにより、トルクが加わったときに、前記内歯歯車Ａ₁
に反力方向のトルクが発生して前記歪みゲージ５を歪ま
せる。該歪みゲージ５によって検出されたトルク値に
て、制御部Ｂにてトルク管理が行われるように構成され
ている。前記２段目の遊星歯車変速部Ａを介して出力軸
６が駆動可能に設けられ、該出力軸６には、ナットを回
すためのソケット７が固着されている。前記筐体１の先
端箇所には、ナット締めの際に発生する反力を受けるた
めの反力受け部８が設けられている。

【００１０】前記起歪体４は、実施の形態では、正回転
用、逆回転用とトルクのかかる方向により別々に検知で
きるように２つ設けられている。これによって、前記歪
みゲージ５も２つ設けられている。２つの歪みゲージ５
を設けると、ねじ締め，緩めの各動作に対して設定トル
クを変更してできる。即ち、ねじを緩める際には、絞め
る際に要したトルクより高いトルクを加えないと確実に
緩めることができない点を解決するものである。

【００１１】前記起歪体４が内歯歯車Ａ₁及び筐体１に
接する面を円筒面または球面として円の頂点が起歪体４
断面の図心を通るように構成されている。このようにし
たのは、トルク検出精度を改善するためである。即ち、
起歪体４に力を伝達する部分が平面同士で接触している
場合には、微小に見た場合、力のかかる点（力点）が不
定となり、力点が起歪体断面の図心から外れ、曲げ成分
の応力が発生し、トルク検出制度が悪化する不都合を解
消するものである。また、前記起歪体４が弾性体９を介
して固定されている。これは、不要な力を起歪体４に掛
けることなく、固定することができ、起歪体４に力を掛
ける力点を安定させ、トルク検出精度を改善するためで
ある。また、前記起歪体４，歪みゲージ５は、それぞれ
１つのみに構成することもある。

【００１２】前記制御部Ｂには、演算及びシステム全体
を制御する中央演算処理装置（ＣＰＵ）１０が設けられ
ている。また、ナット締め及び緩めの各トルク値を入力
できる各設定値入力手段１１も設けられている。そのト
ルク値は記憶手段１２に適宜格納される。また、ナット
締めの開始，終了を検出するナット締め開始検出手段１
３が設けられている。

【００１３】１４はモータ制御手段であって、前記ナッ
ト締め開始検出手段１３によりナット締め開始を検出す
ると、モータ制御手段１４により前記モータ２を制御
し、トルクが発生するように構成されている。また、該
トルクが発生したときに、トルク値を検出するトルク検
出手段１６が設けられ、該トルク値は前記中央演算処理
装置（ＣＰＵ）１０に格納される。

【００１４】検出されたトルク値と、前記各設定値入力
手段１１にて設定されたトルク値とが比較演算され、そ
の設定されたトルク値になるまでモータ２は駆動され
る。このとき、設定されたトルク値となった場合，或い
は、ナット締め開始検出手段１３にてナット締めが終了
を検出した場合には、前記モータ制御手段１４によりモ
ータ２が停止する。

【００１５】前記各設定値入力手段１１に入力されたト
ルク値や、計測されたトルク値は制御部Ｂの表面側に設
けた表示手段１７にデジタル表示されるように設けられ
ている。１２ａはスロースタート時間の時間設定手段
で、前記記憶手段１２に記憶されている。この時間設定
することで、スロースタート時間で、モータ２の回転数
が最高回転数になるようにモータ２が制御される。前記
制御部Ｂは、図３の鎖線内で囲まれた，各設定値入力手
段１１，記憶手段１２，時間設定手段１２ａ，ナット締
め開始検出手段１３，モータ制御手段１４，トルク検出
手段１６、表示手段１７にて構成されている。また、電
動ナットランナーには、トリガスイッチ２１が設けられ
ている。

【００１６】次にフローチャートについて図４に基づい
て説明すると、まず、スロースタート時間を適宜設定す
る（Ｓ１参照）。そして、スロースタート時間を再設定
するか否かを判断し（Ｓ２参照）、ＮＯの場合には、そ
のままとする。再設定の場合には、Ｓ１の手前に戻る。
そして、ナット締め開始検出手段１３にてナット締めの
開始か否かを判断し（Ｓ３参照）、ナット締めが開始し
たことを検出したときに、モータ２は回転する（Ｓ４参
照）。そして、そのスロースタート時間内で、モータ２
の回転数は上昇する（Ｓ５参照）。さらに、回転数が増
加して、設定したトルク値と、トルク検出手段１６にて
検出したトルク値とを比較判断し、設定したトルク値に
達したか否かを判断し（Ｓ６参照）、達した場合には、
モータ２が停止する（Ｓ９参照）。また、トルク値に達
しない場合、ナット締めを続けるか否かを判断し（Ｓ７
参照）、続けないとした場合には、モータ２を停止させ
る（Ｓ９参照）。ナット締めを続ける状態では、さらに
最高回転になっているか否かを判断し（Ｓ８参照）、最
高回転数の場合には、設定トルク値になっているかを判
断するＳ６の手前に戻る。また、最高回転数になってい
ない場合には、Ｓ５のモータ２の回転数がさらに上昇す
る箇所に戻る。

【００１７】次に、第２の実施の形態では、第１の実施
の形態の構成に加えるに、前記記憶手段１２に、作業結
果が記憶されるようにしたものである。さらに、記憶さ
れた結果及び結果の最大のトルク値，最小のトルク値，
平均値のトルク値を前記表示手段１７に表示する。この
場合のフローチャートでは、図５に示すように、ナット
締め開始検出手段１３にてナット締め開始か否かを判断
し（Ｓ１１参照）、ナット締め開始を検出したときに、
モータ２は回転し（Ｓ１２参照）、設定したトルク値
と、トルク検出手段１６にて検出したトルク値とを比較
判断し、設定したトルク値に達したか否かを判断し（Ｓ
１３参照）、トルク値に達した場合、作業結果を記憶手
段１２に記憶し（Ｓ１８参照）、モータ２を停止する
（Ｓ１５参照）。トルク値に達しない場合、ナット締め
を続けるか否かを判断し（Ｓ１４参照）、ナット締めを
続ける状態では、さらに前記Ｓ１３の手前に戻る。ま
た、続けないとした場合には、モータ２が停止する（Ｓ
１５参照）。また、記憶手段１２に記憶されている各種
の作業結果を参照するか否かを判断し（Ｓ１６参照）、
参照する場合には、作業結果（設定された最大のトルク
値，最小のトルク値，平均値のトルク値等）を表示手段
１７に表示して（Ｓ１７参照）終了する。

【００１８】次に、第３の実施の形態では、前記第１の
実施の形態において、前記記憶手段１２に記憶された作
業結果（停止トルク，開始〜停止までのトルク経過等）
の各種データが、通信手段１８にて外部に通信可能に構
成されている。他の構成は第１の実施の形態と同一であ
る。そのフローチャートは図６に示されている。そのＳ
１１乃至Ｓ１７及びＳ２０までは、図５のフローチャー
トと同様であり、表示手段１７に表示した後、これを通
信するか否かを判断し（Ｓ１８参照）、通信すると判断
したときには、その作業結果を外部に通信して（Ｓ１９
参照）、終了する。

【００１９】次に、第４の実施の形態では、第１の実施
の形態に対して、モード設定手段１９が設けられてい
る。該モード設定手段１９には、正転側のトルクのみを
検出する，正転検出モード１９ａと、逆転側のトルクの
みを検出する，逆転検出モード１９ａとがある。この外
は、第１の実施の形態と同様である。

【００２０】この第４の実施の形態のフローチャートで
は、図７に示すように、まず、モード設定の状態とし
（Ｓ２１参照）、そしてモード設定手段１９にて正転，
逆転モードを設定するか否かを判断し（Ｓ２２参照）、
モード設定した後は、ナット締め開始検出手段１３にて
ナット締め開始か否かを判断し（Ｓ２３参照）、ナット
締め開始を検出したときに、モータ２は回転する（Ｓ２
４参照）。そして、モード設定による検出モードとなっ
ているか否かを判断し（Ｓ２５参照）、正転，逆転のモ
ードを検出したときには、設定したトルク値と、トルク
検出手段１６にて検出したトルク値とを比較判断し、設
定したトルク値に達したか否かを判断し（Ｓ２６参
照）、達した場合には、モータ２が停止する（Ｓ２８参
照）。また、トルク値に達しない場合、ナット締めを続
けるか否かを判断し（Ｓ２７参照）、続けないとした場
合には、モータ２が停止する（Ｓ２８参照）。ナット締
めを続けるときに、再度、設定トルク値になっているか
を判断するＳ２５の手前に戻る。

【００２１】次に、第５の実施の形態では、第１の実施
の形態に対して、危険状態検出手段２０が設けられてい
る。これによって、具体的には、発生したトルクが急激
に減少した場合には、モータ２を停止等するように制御
されている。さらに具体的には、警報をでるように構成
されたり、或いは、警報灯が点灯されたり、或いは表示
手段１７に警報内容が表示されるように構成されること
もある。

【００２２】この第５の実施の形態のフローチャートで
は、図８に示すように、ナット締め開始検出手段１３に
てナット締め開始か否かを判断し（Ｓ３１参照）、ナッ
ト締め開始を検出したときに、モータ２は回転する（Ｓ
３２参照）。そして、前記危険状態検出手段２０にて危
険状態か否かを判断し（Ｓ３３参照）、危険状態である
場合には、モータ２は停止する（Ｓ３６参照）。しか
し、危険状態でない場合には、さらに、回転数が増加し
て、設定したトルク値と、トルク検出手段１６にて検出
したトルク値とを比較判断し、設定したトルク値に達し
たか否かを判断し（Ｓ３４参照）、トルク値に達しない
場合、ナット締めを続けるか否かを判断し（Ｓ３５参
照）、続けないとした場合に、モータ２が停止する（Ｓ
３６参照）。続けるとした場合には、危険状態か否かを
判断する（Ｓ３３参照）ように戻る。

【００２３】

【発明の効果】請求項１の発明では、モータ２の駆動に
て遊星歯車変速部Ａを介して出力軸６に駆動力を伝達さ
せる電動ナットランナーにおいて、前記遊星歯車変速部
Ａの内歯歯車Ａ₁箇所に設けた起歪体４と、該起歪体４
に連動する歪みゲージ５とを正転用，逆転用の一対備
え、該歪みゲージにてトルク制御できるようにしてなる
電動ナットランナーとしたことにより、起歪体４を２個
設けることで、回転方向を検知しトルク制御が良好がで
きる。即ち、ねじを緩める際には、締める際に要したト
ルクより高いトルクを加えないと確実に緩めることがで
きなが、起歪体４を２個設けることで、正転，逆転に対
して良好に対応できる利点がある。

【００２４】次に、請求項２の発明では、制御可能なモ
ータ２と、トルク値を入力できる各設定値入力手段１１
と、トルク値を適宜記憶する記憶手段１２と、ナット締
め開始を検出可能なナット締め開始検出手段１３と、実
際に発生したトルクを検出するトルク検出手段１６と、
検出したトルク値と予め設定したトルク値とを比較演算
して設定したトルク値で締め付けできるように制御し、
スロースタート時間を設定するスロースタート時間設定
手段１２ａを設け、該スロースタート時間で最高速度に
回転制御できるようにしてなる電動ナットランナーとし
たことにより、スロースタート時間をナット締めの条件
にあった設定をすることにより、ナット締め開始時の衝
撃を和らげることができ、作業の安全性を高めることが
できる。特に、スロースタート時間を設けることで、衝
撃なる締め付けでなくなり、ナットを二度締めする場合
においてもナットの締め過ぎを軽減できる。

【００２５】また、請求項３の発明では、特に、トルク
の最大値，最小値，平均値等の作業結果を記憶手段に記
憶するようにしてなることで、複数回分のナット締め結
果をまとめて確認でき、作業の正確性を確保できる。

【００２６】また、請求項４の発明では、特に、正転側
のトルク及び逆転側のトルクをそれぞれ設定するモード
設定手段１９を備えることで、締め付けたナットを緩め
るために再度トルクを設定しなければならない煩雑な作
業をすることがなくなり、極めて効率の良い電動ナット
ランナーを提供できる。

【００２７】また、請求項５の発明では、特に、ナット
破壊等により発生したトルクが急激に減少したときに検
出する危険状態検出手段２０を設けることにより、締め
付け中にボルト又はナットが破損すると、強い衝撃を受
けると共に空回りするような危険な状態となることをそ
の危険状態検出手段２０で感知し、その危険状態の検出
に応じてトルク制御するようにできる。具体的には、モ
ータ２を自動的に停止等することができ、極めて安全に
できる。即ち、従来では、人手で停止させることしかで
きなかった点を確実に解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の側面図（Ｂ）は本発明の縦方向を断面とした要部拡大側面図

【図２】（Ａ）は図１（Ｂ）の要部拡大断面図（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大平面図

【図３】本発明のブロック図

【図４】第１の実施の形態のフローチャート

【図５】第２の実施の形態のフローチャート

【図６】第３の実施の形態のフローチャート

【図７】第４の実施の形態のフローチャート

【図８】第５の実施の形態のフローチャート

【符号の説明】

Ａ…遊星歯車変速部Ａ₁…内歯歯車２…モータ３…駆動軸４…起歪体５…歪みゲージ１１…各設定値入力手段１２…記憶手段１２ａ…スロースタート時間設定手段１６…トルク検出手段１９…モード設定手段２０…危険状態検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者若泉潔東京都中央区京橋３丁目１番１号蛇の目ミシン工業株式会社内 (72)発明者小玉長大東京都中央区京橋３丁目１番１号蛇の目ミシン工業株式会社内 (72)発明者宮野光新潟県西蒲原郡吉田町大字下中野1444番地旭金属工業株式会社内 (72)発明者福元次男新潟県西蒲原郡吉田町大字下中野1444番地旭金属工業株式会社内 (72)発明者佐藤勇新潟県西蒲原郡吉田町大字下中野1444番地旭金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータ駆動にて遊星歯車変速部を介して
出力軸に駆動力を伝達させる電動ナットランナーにおい
て、前記遊星歯車変速部の内歯歯車箇所に設けた起歪体
と、該起歪体に連動する歪みゲージとを正転用，逆転用
の一対備え、該歪みゲージにてトルク制御するようにし
てなることを特徴とする電動ナットランナー。
【請求項２】制御可能なモータと、トルク値を入力で
きる各設定値入力手段と、トルク値を適宜記憶する記憶
手段と、ナット締め開始を検出可能なナット締め開始検
出手段と、実際に発生したトルクを検出するトルク検出
手段と、検出したトルク値と予め設定したトルク値とを
比較演算して設定したトルク値で締め付けできるように
制御可能とし、スロースタート時間を設定するスロース
タート時間設定手段を設け、該スロースタート時間で最
高速度に回転制御できるようにしてなることを特徴とす
る電動ナットランナー。
【請求項３】制御可能なモータと、トルク値を入力で
きる各設定値入力手段と、トルク値を適宜記憶する記憶
手段と、ナット締め開始を検出可能なナット締め開始検
出手段と、実際に発生したトルクを検出するトルク検出
手段と、検出したトルク値と予め設定したトルク値とを
比較演算して設定したトルク値で締め付けできるように
制御可能とし、トルクの最大値，最小値，平均値等の作
業結果を記憶手段に記憶するようにしてなることを特徴
とする電動ナットランナー。
【請求項４】制御可能なモータと、トルク値を入力で
きる各設定値入力手段と、トルク値を適宜記憶する記憶
手段と、ナット締め開始を検出可能なナット締め開始検
出手段と、実際に発生したトルクを検出するトルク検出
手段と、検出したトルク値と予め設定したトルク値とを
比較演算して設定したトルク値で締め付けできるように
制御可能とし、正転側のトルク及び逆転側のトルクをそ
れぞれ設定するモード設定手段を備えてなることを特徴
とする電動ナットランナー。
【請求項５】制御可能なモータと、トルク値を入力で
きる各設定値入力手段と、トルク値を適宜記憶する記憶
手段と、ナット締め開始を検出可能なナット締め開始検
出手段と、実際に発生したトルクを検出するトルク検出
手段と、検出したトルク値と予め設定したトルク値とを
比較演算して設定したトルク値で締め付けできるように
制御可能とし、ナット破壊等により発生したトルクが急
激に減少したときに検出する危険状態検出手段を設け、
その危険状態の検出に応じてトルク制御するようにして
なることを特徴とする電動ナットランナー。