JPS5822668A - インパクトレンチにおける締付力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はボルト、ナツト等の螺子の締付作業に使用する
インパクトレンチにおいて、螺子の締付力が所定のトル
クに達した時にインパクトレンチの作動を自動的に停止
させるようにした締付力制御装置に関するものである。

従来から、自動軍工場等に右いて、多数のボルト、ナツ
ト等のねじの締付けを行う場合、ワンハンマータイプ或
いはツーハンマータイプのインパクトレンチを用いて締
付作業を行っているが、ハンマータイツによる締付時間
については作業員に個人差があり、同一作業でも無駄な
締付けを行ったり、或いは締め不足が住じ、多数のボル
ト、ナツトの締付力にバラツキが発生して精度の良い締
付作業が行えない等の欠点があった。

本発明はこのような欠点をなくして常に所定の締付はト
ルクでねじの締付けを行うことを目的とするもので、イ
ンパクトレンチによりボルト、ナツト等の螺子を回転、
螺合させる際に螺合終了時にハンマー片の係脱により発
生する打撃回転を回転歯車体とセンサーによって検出し
、その打撃時に生じるリバウンド角度が予め設定した数
値に達した時から更に所定の螺子回転角度に達した時に
インパクトレンチの作動を停止させるように構成したこ
とを特長とするインパクトレンチにおける締付力制御装
置を提供するものである。

本発明の実施例を図面について説明すると、（１）はイ
ンパクトレンチで、そのエアーモータ（２）のロータ軸
（３）の前端に嵌着したカム円板（４）のボス部（４１
）にクラッチ枠（５）の後側壁（５ｂ）を嵌合させ、該
後側壁（５ｂ）の外周に多数の歯（６鳳）を所定間隔毎
に連続的に外周全面に設けてなる回転歯車体（６）を一
体重に且つ同心的に固着しである。

な忽、この回転歯車体（６）は第１１．１２図に示すよ
うにエアーモータ（２）の後端ローター軸（３１）に一
体重に固着してもよく、要はインパクトレンチ（１）の
打撃伝達側回転部に設けておけばよい。

（７）　（８１はこの歯車体（６）の外周面に近接して
インパクトレンチ（１）のケーシング（１峠の内面に固
定した一対のセンサーで、その出力の波形が９０＠の位
相差をもつように取付けである。

（９）はボルト、ナツト等の螺子締め側回転部であるア
ンビルで、その胴体（９＄１）の前端部に締付角検出用
歯車体００を一体的に固着してあり、この−車体ＱＯの
外周面に近接してケーシング（１１）の内面に締付角検
出センサーαυを固定しである。これらのセンサー（７
１（８１ＱＤは半導体磁気抵抗素子からなる磁気センサ
ーであってもよく、又、第１３図に示すように光センサ
ーを使用してもよいものであり、光センサーの場合には
歯車体（６１として外周に所定間隔毎に所定数のスリ７
）　（６ｍ）を設けたものを使用する。

打撃伝達側回転部に設けた回転歯車体（６）に対向する
前記一対のセンサー（７）　（８）は、第２図に示すよ
うに、夫々制御器内の増幅器（１２ｍ）（１２ｂ）から
シュミットトリガ回路（１３ｍ）（１３ｂ）を介してＤ
−フリップフロップ回路０着の端子（１））（ＣＩＨｃ
接続すると共にセンサー（８）の出力（ロ）とＤ−フリ
ップフロップ回路０４の出力Ｑ（ハ）との間でアンド回
路（至）を構成し、このアンド回路Ｑ５の出力に）とＤ
−フリップフロップ回路α祷の出力Ｑｒ→とを夫々リバ
ウンド角度（歯数）を設定するプリセットカウンタαＱ
に接続（ＣＬ）　（ＰＥ）してある。さらにプリセット
カウンタａ・の出力側（ＣＯ）をＲ−５フリップフロッ
プ回路αηの入力端子（Ｓ）に接続し、このＲ−３フリ
ップフロップ回路ａηを出力端子Ｑをボルト等の螺子回
転角検出用プリセットカウンタ（至）に接続（ＰＫ）す
ると共にもう一方の端子間をリセットボタン（６）と接
続した他のＲ−５フリップフロップ回路（１）のに端子
出力側に接続し、このＲ−８フリップフロップ回路（１
）の端子（Ｓ）（Ｑを夫々前記螺子回転角検出用プリセ
ットカウンタ（至）のＣＯ端子と電磁弁（２）を作動さ
せる電磁リレー（２）に接続しである。

又、前記締付角検出センサーＱｌ）は増幅器（１２０、
シュ尤ットトリガ回路（１３Ｃ）を介して螺子回転角検
出用プリセットカウンタ（至）に接続（ＣＬ）　してあ
る。

一方、電磁弁シｖは圧縮空気供給源翰からインパクトレ
ンチ（１）に圧縮空気を供給する配管榊中に配設され、
この電磁弁（ハ）と圧縮空気供給源に）間の配管中に止
め弁（ハ）、空気圧調整ユニット（７）が配設されであ
る。なお、電磁弁（至）はインパクトレンチ（１）のケ
ーシング（１ａ）に内蔵しておいてもよい。

圧縮空気の供給によって作動するインパクトレンチの構
造としては公知の種々の構造のものが採用できるが、例
示したものは、操作レバー（財）及び切換用バルブ（図
示せず）を操作してケーシング（１１）内のエアーモー
タ（２）を左又は右方向に高速回転させるようにし、該
エアーモータ（２）のロータ軸（３１の前端に一体的に
スプライン嵌合したカム円板（４゛からクラッチ枠（５
）の前後側壁（５ｍ）　（５ｂ）の外周部間に左右揺動
自在に軸承（至）されたハンマー片四を介して該ハンマ
ー片四をケーシング（１１の前端部に回転自在に支承さ
れたアンビル（２）の胴体（９ａ）に係脱自在に係合さ
せることによりエアーモータ（２）側からの回転をアン
ビル（９）に伝達するようにしである。

ハンマー片四は第７〜１０図に示すようにく字吠に屈曲
形成されてその中央部を軸（至）に支承され、両側内端
部Ｃ２９ａ）（２９ｂ）をアンビル胴体（９峠の外周部
に刻設した両側係合溝（９ｂ）　（９ｂ）に夫々保税さ
せるようにすると共にハンマー片部の後部中央に係合片
（至）を一体重に設けて該保合片（７）の下端両側面（
３０１）　（３０ｂ）をカム円板（４１の外周一部に凹
設した凹所０υの対向側面（３１ｍ）（３１ｂ）−こ夫
々当接可能に介在させてなるものである。

以上のように構成した実施例の作用を述べると、まず、
インパクトレンチ（１）を圧縮供給源一側の配管（ハ）
に連結すると共に該インパクトレンチ（１）に内蔵され
たセンサー（７１（８１側をプリセットカウンタ側に接
続し、さらに配管上の電磁弁のとプリセットカウンタ側
とを電気的に接続したのち電源を入れ、リセットボタン
Ｑ９を押すと共にプリセットカウンタＯＱ（至）のリバ
ウンド角度及び螺子締付角度を夫々所望の角度数にセッ
トし、自動スタートの状態にする。

こうして作業準備が完了すれば、操作レバー翰を押して
エアーモータ（２）を時計方向に回転させ、その回転を
ロータ軸（３）、カム円板（４）、クラッチ枠（５）　
、ハンマー片（ホ）からアンビル（９）に伝達して該ア
ンビル（９）の先端角細部に嵌着したソケット体（図示
せず）を回転させて該ソケット体に嵌合したボルト、ナ
ツト等を回転、螺進させる。

こうしてエアーモータ（２）の回転トルクをクラッチ枠
（５１からハンマー片（ハ）を介してアンビル（９）に
伝達し、ボルト６ナツトを回転螺進させるものであるが
、この時、エアーモータ（２）のロータ軸或いはクラッ
チ枠（５１等のような同転伝達部分に固着した回転歯車
体（６）も一体重に回転する。

次に、ボルト、ナツトが螺締されてアンビル側からの抵
抗トルクがモータトルクに達すると、アンビル（９）の
回転が停止に近ずき、従ってハンマー片部の一側内端１
（２９ａ）とアンビル胴体（９ａ）の係合溝（９ｂ）と
の係止力が剥くなって両者間にすべりを生じさせなから
ノ）ンマー片■が係合溝（２９鳳）から外れエアーモー
タ（２）と一体重にフリーランニングを行い、再びアン
ビル胴体（９１）の係合溝（９ｂ）とハンマー片四の一
側内端部（２９ｍ）とが係合することになる。

しかしながら、アンビル（９）側にモータ（２）の回転
トルク以上の抵抗トルクがあるときは、アンビル胴体（
９りの係合溝（９ｂ）とハンマー片（２）との係合が生
じても直ちに外れ、抵抗トルクが大きくなるに従って両
者の係合が衝撃的に行われてクラッチ枠（５）がハンマ
ー片部を介してリバウンド（逆方向の回動）を行いなが
ら回転することになり、この衝撃打を繰返すことによっ
てねじが完全に締着されるものである。

今、前述したフリーランニング及び衝撃打時において、
回転伝達側の磁気センサー（７１（８）により検出され
た信号は、制御器内の増幅器（１２す（１２りで夫々増
幅され、次いでシュミットトリガ回路（１３ｍ）（１３
ｂ）で波形を整形されたのちＤ−フリップフロップ回路
（ロ）に入る。Ｄ−フリップフロップ回路ａ４はクラッ
チ枠（５）の回転方向が変化するごとに出力ＱΩが反転
してインパクトレンチ（１）に打撃があったことを検出
する。又、これらのセンサー（７）（８）からの出力波
形（イ）（ロ）は９０度の位相差をもつので、ハンマー
片部による打撃時や反転時（リバウンド時）のように回
転方向が逆転する位置を中心として左右対称の波形にな
る。

而して第４図において、センサー（８）の出力波形凹の
アップエツジ（上向きの端）に着用すると、ハンマー片
（支）がアンビル胴体（９ａ）の係合溝（９ｂ）に当接
して打撃が行われるまでの間（〜鳳）は、センサー（７
）の出力波形（イ）は全て＃１１の状態にあるのでＤ−
フリップフロップ回路−の出力ｑは１１＃になる。即ち
クラッチ枠（５）の右回転時の伊フリップフロップ回路
６−の出力は＃１＃となる。

同様にしてハンマー片−（至）による打撃が行われてハ
ンマー片四がリバウンド（左回転）を行う間（ａ　−ｂ
　）のセンサー（８）の波形（０）のアップエツジに着
目すると、一方のセンサー（７）の波形は全て＃０＃の
状態にあるのでＤ〜フリップフロップ回回路の出力Ｑは
ｌｏ＃になる。即ち左回転時のＤ−フリップフロップ回
路の出力ｑは−０・となる。但し、このように右回転時
の出力ｑが・１＃、左回転時の出力ｑがｌＯ＃となるの
は、予めセンサーをその様に結線しておくからであって
、第２図において、センサー（７）と（８）を互に逆に
接続すると出力ｑは逆相となる。

さらに、ハンマー片部がリバウンド後、再び右回転を行
う間（ｂ−ｃ）のＤ−フリップフロップ回路α４の出力
ｑはｓｌｙとなり、次いでリバウンドを行って左回転を
する間（Ｃ〜）ではその出力はＩＯ＃となる。

即ち、Ｄ−フリップフロップ回路ａ４の出力Ｑは右回転
時には常に＃１１となり、左回転時には常に＃Ｏｌとな
る。

こうして、レンチのハンマー片部により打撃回転力がア
ンビル側に伝達されるＦ［Ｋ、ハンマー片部の打撃によ
りリバウンドが始まる壱きＤ−フリップフロップ回路−
の出力Ｑは１→０−こ変わり、リバウンドに打ち勝って
モータ（２）が正転し始めた時に出力ＱはＯ→１となる
。

一方、Ｄ−フリップフロップ回路α４の出力ｑは、一方
の出力ｑの逆相の出方であり、その出力ｑは右回転時に
〜０＃、左回転時（リバウンド時）に＃１〃となる。

ここで、センサー（８）の出力（ロ）とＤ−フリップフ
ロップ回路Ｑ＠の出力ｑ（ハ）との間で前記アンド回路
（至）を構成しておくと、このアンド回路出力−は前記
出力（ロ）と（ハ）が共に・１＃のとキノみ１１＃とな
り、リバウンド時の検出歯数を出力するようになるもの
である。

今、予めプリセットカウンタＱｌに所望のリバウンド角
度（歯＃１．）を設定しておく。例えばリバウンド角度
を３６°に設定すると、回転歯車体（６）の歯数が６０
であれば、１つの歯が６°の分解能を有することになる
ので、歯数がｒ６Ｊとなる。

しかるのち、インパクトレンチ（１１を作動させてボル
ト、ナツト尋の螺進終期においてハンマー片部による打
撃が発注し、リバウンドが始まると、第３図における出
力内にはリバウンド時の歯数が現われるが、この出力内
をリバウンド角度設定用プリセットカウンタ（ＣＯ）に
入力しても、第４図に右いて（魚〜ｂ）間ではパルスが
５個しか入力されないので、設定角度「６」以下となっ
てプリセットカウンタ（Ｃｏ）からは桁上げ信号（Ｃｏ
）が出力されず、有効な打撃とは認められない。

次に、右回転時（ｂ−ｃ）間では、出力Ｑが反転されて
プリセットカウンタ（ＣＯ）内部はリセットされ、再び
打撃が起ってリバウンドを行う（Ｃ〜）間でその出力歯
数が前記同様にプリセットカウンタ（ＣＯ）に入力され
る。この時、この出力歯数μ最初に設定された数「１２
」に達するとプリセットカウンタ（Ｃｏ）から桁上げ信
号−が出力され、有効打撃とみなされ、Ｒ−Ｓフリップ
フロップ回路叩に出力され、その出力を螺子回転角検出
用プリセットカウンター（至）に伝達する。

との状態においては螺子が座面に適度の圧接力でもって
接してあり、この状態から更に螺子を所望角度締付は回
動するものである。

即ち、前記桁上げ信号−）がプリセットカウンター（至
）に伝達されると、螺子締め側のセンサーＱｌ）による
螺子回動角の検出が可能となり、桁上げ信号（ホ）が出
力されたのち（即ち、有効打撃後）、次の打撃が行われ
た時にその打撃によって回動するアンビル（９）側の締
付角検ａ用歯車体００の歯数をセンサーａυにより検出
し、プリセットカウンター（至）に伝達する。而して、
有効打撃後におけるこのような打撃が繰返されて加算さ
れるアンビル側の回転角Ｉｌｌ子の締付角）が、予め螺
子回転角検出用プリセットカウンター（至）に設定して
おいた角度に達すると、該カウンター（至）から桁上げ
信号がＲ−Ｓフリップフロップ回路四に出力され、その
出力によって電磁リレー翰が作動し、これに連動する電
磁弁（財）によってレンチ作動用エアーの供給が遮断さ
れ、レンチ（１）の作動が停止するものである。

なお、リセットボタンＱ９は電磁リレー作動用に−Ｓフ
リップフロップ回路−を初期化（エア供給準備状態）に
するためのものであり、本発明実施例においては電磁リ
レー（支）の作動（エア供給遮断）後、タイマーが作動
し、一定時間（０，１〜９．９秒の間で選択）後に自動
的に作動開始状態に戻るようになっている。

以上のように本発明は、インパクトレンチの打撃伝達側
回転部と螺子締め側回転部とに夫々回転歯車体を一体的
に設け、打撃伝達側回転部に設けた回転歯車体に対向し
てレンチの非回転部に一対のセンサーを所定の位相差で
もって配設してこれらのセンサーによりインパクトレン
チの打撃時にヰじる伝達側回転部のリパウンドを検出さ
せるようにし、さらに該リバウンドの角度が設定値以上
になった時からの螺子締め側回転部の回転角度を該螺子
締め側回転部に対向シてレンチの非回転部に固定したセ
ンサーにより検出させてその角度が所定の角度に達した
時にインパクトレンチの作動を停止させるようにおける
締付力制御袋数に係るものであるから締付けられる螺子
が座面につくまでの間やすべり打ち或いはボルト等の締
付不足などでリバウンド角が予め設定した角度よりも小
さいときにはその打撃を無効にでき、有効打撃のみを検
出して螺子の締付けを行うと共にその有効打撃後におい
て更に螺子を所定角度締付けたのち停止させるように構
成したので、従来のインパクトレンチにおけるような無
駄な打撃による締め過ぎや打撃回数の不足による締付力
の不足を完全に排して全ての螺子を自動的に所定の締付
は力にまで締付けることができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はその簡略
側面図、第２図は配線回路図、第３図は配管回路図、第
４図はパルスの線図、第５図はインパクトレンチの縦断
側面図、１８６図は第５図Ａ−Ａ線における断面図、第
７図乃至第１０図はその作用を説明するための縦断正面
図、第１１図は検出部をローター軸側に固着した場合の
インパクトレンチの要部の縦断側面図、＠１２図は＄１
１図Ｂ−Ｂ線における断面図、（１１はインパクトレン
チ、（２）はエアーモータ、（５）はクラッチ枠、（６
）は回転歯車体、　（７）ｆ８１はセンサー、（９）は
アンビル、（ＩＱは締付角検出用歯車体、ａυはセンサ
ー、αＧ＜１８はプリセットカウンタ、（２）は圧縮空
気供給源、翰はハンマー片。 第１図 第７図 ５ 箸’７　ＩＡ ８１０１−：４ ７１１１１１７１ 手　続　補　正　書（自発） 昭和５６年　１０月？３日 特許庁長官　島　１）＃　舗　　殿 事件の表示 昭和５６年　特許　　願第　１２１０７８号発明の名称 インパクトレンチにおける細付力側−装置補正をする者 事件との関係　　　特許　　　　　出願人住所　　　大
阪府羽曳Ｖ？市野々上３丁目６番１５号よ　、　　株式
会社　空　研 （名称）　　　代表取緬役芝　１）良　−昭和　　　年
　　　月　　　日（発送日　昭和　　年　　月　　　日
）２補正の自答 ＋ｌ）　　明細書の特Ｗ！ｆ請求の範囲を次のとおり補
正します。 「インパクトレンチの打撃伝達側回転部に対所定の位相
差でもって配役してこ几らりセンサーによりインパクト
レンチの打撃時に生じる伝ｉＩｎ回転部のリバウンドを
検出させるようにし、さらに該リバウンドの角度が設定
１１以上になった時からの螺子締め側回転部の回転角度
を該螺子締め側回転部に対向してレンチの非回転部に固
定したセンサーにより検出させてその角度がｈｗの角度
に達した時にインパクトレンチの作動を停止させるよう
に構成したことを特徴とするインパクトレンチにおける
絢付力制両装置。」 （２）　　明細誉槙１５頁４９行〜第１２行の「打撃伝
達側回転部φ・・・・転部に」を「打撃伝達側回転部に
対向してレンチの非回転部に」と補正します。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インパクトレンチの打撃伝達側回転部と螺子締め側回転
   部とに夫々回転細車体を一体的に設け、打撃伝達側回転
   部に設けた回転歯車体に対向してレンチの非回転部に一
   対のセンサーを所定の位相差でもって配設してこれらの
   センサーによりインパクトレンチの打撃時に生じる伝達
   側回転部のリバウンドを検出させるようにし、さらに該
   リバウンドの角度が設定値以上になった時からの螺子締
   め側回転部の回転角度を該螺子締め側回転部に対向して
   レンチの非回転部に固定したセンサーにより検出させて
   その角度が所定の角度に達した時にインパクトレンチの
   作動を停止させるように構成したことを特徴とするイン
   パクトレンチにおける締付力制御装置。