JPS5843230B2 - インパクトレンチ用締付トルク検出装置 - Google Patents
インパクトレンチ用締付トルク検出装置Info
- Publication number
- JPS5843230B2 JPS5843230B2 JP18839080A JP18839080A JPS5843230B2 JP S5843230 B2 JPS5843230 B2 JP S5843230B2 JP 18839080 A JP18839080 A JP 18839080A JP 18839080 A JP18839080 A JP 18839080A JP S5843230 B2 JPS5843230 B2 JP S5843230B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tightening
- signal
- tightening torque
- torque
- impact wrench
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、インパクトレンチ用の締付トルク検出装置に
関する。
関する。
ネジ、ボルト等を締付ける際に使用する従来レンチの型
式としては、手動もしくは電動により連続的に負荷を締
付けるスタティックレンチと、圧搾空気で駆動されるハ
ンマの衝撃力を利用して、負荷を間欠的に締付けるイン
パ・クトレンチカ知うれている。
式としては、手動もしくは電動により連続的に負荷を締
付けるスタティックレンチと、圧搾空気で駆動されるハ
ンマの衝撃力を利用して、負荷を間欠的に締付けるイン
パ・クトレンチカ知うれている。
スタティックレンチは付設したトルクメータで締付トル
クを測定表示し、これを確認しながら締付作業を行なう
ことができるから、負荷を要求される締付トルクで締付
けることができるが、インパクトレンチと比較して、要
求され徊帝付トルクが太きくなるに従って大型化し、取
扱いに困難を来し、さらに作業能率が悪いという欠点が
ある。
クを測定表示し、これを確認しながら締付作業を行なう
ことができるから、負荷を要求される締付トルクで締付
けることができるが、インパクトレンチと比較して、要
求され徊帝付トルクが太きくなるに従って大型化し、取
扱いに困難を来し、さらに作業能率が悪いという欠点が
ある。
このスタティックレンチの欠点のために、インパクトレ
ンチが汎用されているが、従来インパクトレンチにおい
ては、圧搾空気の供給を作業員の勘に頼っており、締付
トルクの均一性が保証されず、品質管理上極めて大きな
問題を残していた。
ンチが汎用されているが、従来インパクトレンチにおい
ては、圧搾空気の供給を作業員の勘に頼っており、締付
トルクの均一性が保証されず、品質管理上極めて大きな
問題を残していた。
かかる従来インパクトレンチの欠点を解消し、締付トル
クを自動的に一定化するため、第１図、第２図に示すイ
ンパクトレンチの締付トルク制御装置および歪検出装置
が提案されている。
クを自動的に一定化するため、第１図、第２図に示すイ
ンパクトレンチの締付トルク制御装置および歪検出装置
が提案されている。
すなわち、第１図に示「ように、インパクトレンチ１の
駆動軸に、動力伝達軸を有する歪検出器２を装置し、こ
の歪検出器２の動力伝達軸を締付トルクに対応させて正
寸せ、該歪を歪検出手段で電気信号に変換して検出し、
該検出信号値が設定レベルに達した時に信号処理回路３
，４から空気制御弁５−＼指令信号を送出し、圧搾空気
の供給を停止することにより、締付トルクを一定に維持
するのであるる。
駆動軸に、動力伝達軸を有する歪検出器２を装置し、こ
の歪検出器２の動力伝達軸を締付トルクに対応させて正
寸せ、該歪を歪検出手段で電気信号に変換して検出し、
該検出信号値が設定レベルに達した時に信号処理回路３
，４から空気制御弁５−＼指令信号を送出し、圧搾空気
の供給を停止することにより、締付トルクを一定に維持
するのであるる。
前述の歪検出器２は、第２図に示すように、剛体の動力
伝達軸６ｖｃストレンゲージ等を歪検出素子１を貼着し
、該歪検出素子７によって締付トルクに対応する動力伝
達軸６０吻理的歪を、電気信号に変換して検出する構成
になっている。
伝達軸６ｖｃストレンゲージ等を歪検出素子１を貼着し
、該歪検出素子７によって締付トルクに対応する動力伝
達軸６０吻理的歪を、電気信号に変換して検出する構成
になっている。
歪検出素子７に対する電力の供給ｐよび検出信号の取り
出しは、空隙付変圧器またはスリップリングとブラシと
の組合せ等より成る伝達手段８，９によって行なう。
出しは、空隙付変圧器またはスリップリングとブラシと
の組合せ等より成る伝達手段８，９によって行なう。
しかしながら、インパクトレンチは圧搾空気をエネルギ
ー源として、間欠的な・・ンマの衝撃力によって負荷を
締付ける方式であり、慣性が負荷を締付ける根源となる
ため、歪検出器２の動力伝達軸６の慣性が検出精度に悪
影響を及ぼし、締付トルクを高精度で検出すること７５
琲常に困難になっていた。
ー源として、間欠的な・・ンマの衝撃力によって負荷を
締付ける方式であり、慣性が負荷を締付ける根源となる
ため、歪検出器２の動力伝達軸６の慣性が検出精度に悪
影響を及ぼし、締付トルクを高精度で検出すること７５
琲常に困難になっていた。
すなわち、第１図に示した歪検出器にかいて、インパク
トレンチを駆動すると、第２図における動力伝達軸６の
軸部６ａにもエネルギーが伝達され、慣性エネルギーと
して保存される。
トレンチを駆動すると、第２図における動力伝達軸６の
軸部６ａにもエネルギーが伝達され、慣性エネルギーと
して保存される。
したがって、軸部６ａは負荷締付時には検出手段７によ
って検出されない慣性エネルギーを有することとなる。
って検出されない慣性エネルギーを有することとなる。
しかるにこの軸部６ａの慣性エネルギーは負荷締付の際
、負荷にはき出されその負荷締付に寄与するものである
から、本来締付トルクに含渣せて測定されるべきもので
ある。
、負荷にはき出されその負荷締付に寄与するものである
から、本来締付トルクに含渣せて測定されるべきもので
ある。
このため、各インパクト毎に軸部６ａの慣性エネルギー
が測定されることなく締付トルクに加算され、締付トル
ク検出誤差を生じるものである。
が測定されることなく締付トルクに加算され、締付トル
ク検出誤差を生じるものである。
軸部６ａの慣性を小さくして検出誤差を小さくする方法
も試みられたが、軸部６ａの慣性を零にすることは不可
能であるから、完全な対策とはなり得ない。
も試みられたが、軸部６ａの慣性を零にすることは不可
能であるから、完全な対策とはなり得ない。
本発明は上述する従来技術の欠点を除去し、締付負荷に
対する実締付トルクを、動力伝達軸の慣性による影響を
受けることなく、正確に精度良く検出し得るようにした
締付トルク検出装置を提供することを目的とする。
対する実締付トルクを、動力伝達軸の慣性による影響を
受けることなく、正確に精度良く検出し得るようにした
締付トルク検出装置を提供することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明に係る締付トルク検出
装置は、インパクトレンチの回転駆動力を締付負荷に伝
達する動力伝達軸上に歪検出手段を設けた歪検出器と、
前記動力伝達軸の回転速度を検出する回転速度検出手段
と、該回転速度検出手段で得られた回転速度信号及びこ
れから演算された回転加速度信号にそれぞれ係数を乗じ
、その信号を前記歪検出器の歪検出信号から減じて締付
トルク検出信号を出力する回路とを有することを特徴と
する。
装置は、インパクトレンチの回転駆動力を締付負荷に伝
達する動力伝達軸上に歪検出手段を設けた歪検出器と、
前記動力伝達軸の回転速度を検出する回転速度検出手段
と、該回転速度検出手段で得られた回転速度信号及びこ
れから演算された回転加速度信号にそれぞれ係数を乗じ
、その信号を前記歪検出器の歪検出信号から減じて締付
トルク検出信号を出力する回路とを有することを特徴と
する。
以下添付図面を参照して本発明の内容を具体的に説明す
る。
る。
第３図は第２図に示した締付トルク検出器を使用して、
ボルト等の締付負荷をインパクトレンチで締付ける場合
の機械的等価図を示している。
ボルト等の締付負荷をインパクトレンチで締付ける場合
の機械的等価図を示している。
図にわいて、６は検出器の動力伝達軸、１０はボルト等
の締付負荷、１１は締付負荷１０を取付ける固着部で、
例えば自動車の車体等である。
の締付負荷、１１は締付負荷１０を取付ける固着部で、
例えば自動車の車体等である。
動力伝達軸６は出力部６ａ、入力部６ｂおよび歪検出部
６ｃを有しているものとする。
６ｃを有しているものとする。
また締付負荷１ｏｆｉスベリ摩擦によるトルク伝達部１
０ａと非回転部１０ｂとに分けられる。
０ａと非回転部１０ｂとに分けられる。
次に、第３図において、
Ｔ１はインパクトレンチから人力部６ｂに加えられるト
ルク Ｔ１は入力部６ｂにおける極慣性能率 θ１はインパクトレンチ回転駆動時の入力部６ｂの回転
角度。
ルク Ｔ１は入力部６ｂにおける極慣性能率 θ１はインパクトレンチ回転駆動時の入力部６ｂの回転
角度。
Ｋ１は歪険出部６ｃの捩りバネ定数
■２は出力部６ａの極慣性能率
Ｔ２はスベリ摩擦により動力伝達軸６から締付負荷１０
側に伝えられるトルク θ２は出力部６ａの回転角度 Ｔ３は非回転部１０ｂの極慣性能率 に３は締付負荷１０と固着部１１との間の捩りバネ定数 Ｔ３は固着部１１に伝達されるトルク θ３は固着部１１と非回転部１０ｂとの間の捩れ角 と定義する。
側に伝えられるトルク θ２は出力部６ａの回転角度 Ｔ３は非回転部１０ｂの極慣性能率 に３は締付負荷１０と固着部１１との間の捩りバネ定数 Ｔ３は固着部１１に伝達されるトルク θ３は固着部１１と非回転部１０ｂとの間の捩れ角 と定義する。
インパクトレンチから動力伝達軸６の入力部６ｂに加え
られたトルクＴ１ば、入力部６ｂを加速させる以外は、
軸６の捩りを通じて出力部６ａに伝えられる。
られたトルクＴ１ば、入力部６ｂを加速させる以外は、
軸６の捩りを通じて出力部６ａに伝えられる。
出力部６ａへ伝えられたトルクは、スベリ摩擦により非
回転部１０ｂへ伝えられるトルクＴ２を除き、出力部６
ａを加速するのに消費される。
回転部１０ｂへ伝えられるトルクＴ２を除き、出力部６
ａを加速するのに消費される。
したがって、この運動方程式は
Ｔ１−１１θ’Ｑ ＝に１（θ１−θ２） ・・・・
・・・・佃に１（θ１−θ２）＝■２θ；＋Ｔ２ ・
・・・・・・・・（２）ここで ｄ２θ１ θ“ ＝ １ ｄｔ” ／ ａ ２θ２ θ；＝、、２ θ１−θ２は軸６の捩れ角 である。
・・・・佃に１（θ１−θ２）＝■２θ；＋Ｔ２ ・
・・・・・・・・（２）ここで ｄ２θ１ θ“ ＝ １ ｄｔ” ／ ａ ２θ２ θ；＝、、２ θ１−θ２は軸６の捩れ角 である。
次に摩擦により伝えられたトルクＴ２は、固着部１１に
伝えられるトルクＴ３と１、非回転部１０ｂを加速する
のに用いられるから、 ■３θ雀＋に３θ３＝Ｔ２ ・・・・・・・・・・・
・・・・（３）Ｋ２Ｏ２−Ｔ３ ・・・・・・・・・
・・・・・（→となる。
伝えられるトルクＴ３と１、非回転部１０ｂを加速する
のに用いられるから、 ■３θ雀＋に３θ３＝Ｔ２ ・・・・・・・・・・・
・・・・（３）Ｋ２Ｏ２−Ｔ３ ・・・・・・・・・
・・・・・（→となる。
この場合、インパクトレンチより動力伝達軸６を介しづ
締付負荷１０に与えられる締付トルクはＴ２、また締付
負荷１０め締付角度はθ２−０３ となる。
締付負荷１０に与えられる締付トルクはＴ２、また締付
負荷１０め締付角度はθ２−０３ となる。
上式（１）Ａ→を吟味すると、極慣性能率１１．■２を
太きくすれば締付力Ｔ２が大きくできないこと、筐た締
付対象物の剛性が小さいと捩りバネ定数に３が小さくな
り、同口締付トルクＴ２に対し捩れ角θ３が犬きくなる
ため、締付けにくくなることなど、これ昔で現場で感覚
的に認識されていたことが、理論的に解明できる。
太きくすれば締付力Ｔ２が大きくできないこと、筐た締
付対象物の剛性が小さいと捩りバネ定数に３が小さくな
り、同口締付トルクＴ２に対し捩れ角θ３が犬きくなる
ため、締付けにくくなることなど、これ昔で現場で感覚
的に認識されていたことが、理論的に解明できる。
上掲（２）式を変形すると
Ｔ２＝に、（θ１−θ２）−Ｉ２θ冬 ・・・・・・・
・・（５）となる。
・・（５）となる。
この（５）式は、軸６を通って加えられたトルクに１（
θ１−θ２）から出力部６ａを加速するためのトルク■
２θごを差引けば締付負荷１０に加えられる実締付トル
クＴ２が求められることを示している。
θ１−θ２）から出力部６ａを加速するためのトルク■
２θごを差引けば締付負荷１０に加えられる実締付トル
クＴ２が求められることを示している。
もし軸６の捩れ剛性が高く、θ１中θ２とみなせるとき
は、θヴの代りにθτを用いてもよいまた、軸受の摩擦
等の影響で、回転速度によってトルクが消費される量が
大きい場合は、Ｔ２−に１（θ１−θ２）−ζθ□ −
Ｉ２θ冬・・・（６）としてもよい。
は、θヴの代りにθτを用いてもよいまた、軸受の摩擦
等の影響で、回転速度によってトルクが消費される量が
大きい場合は、Ｔ２−に１（θ１−θ２）−ζθ□ −
Ｉ２θ冬・・・（６）としてもよい。
軸６を通って加えられるトルクＫ（θ１−０２）は、歪
検出部６ｃにおける歪検出手段により歪検出信号として
検出される。
検出部６ｃにおける歪検出手段により歪検出信号として
検出される。
したがって、この歪検出信号から、回転速度信号及びこ
の回転速度信号を微分して得られる回転加速度信号に係
数を乗じたものを減することにより、（５）、 （６）
式に示すごとく、締付負荷に対して加えられる実締付ト
ルクＴ２が検出される。
の回転速度信号を微分して得られる回転加速度信号に係
数を乗じたものを減することにより、（５）、 （６）
式に示すごとく、締付負荷に対して加えられる実締付ト
ルクＴ２が検出される。
第４図は（６）式を対象する演算回路のフロック図であ
る。
る。
図に、ｉ−いて、１２は歪検出器、１３ばこの歪検出器
１２の動力伝達軸の回転速度を検出する回転速度検出部
、１４は回転速度検出部より与えられる回転速度信号よ
り回転加速度を演算する回転加速度演算部、１５は回転
速度信号に対し係数を乗じて（６）式のζθ６を算出す
る係数設定部、１６は回転加速度信号に係数を乗じて（
６）式の■２θざを算出する係数設定部、１１は増幅器
、１８は増幅器である。
１２の動力伝達軸の回転速度を検出する回転速度検出部
、１４は回転速度検出部より与えられる回転速度信号よ
り回転加速度を演算する回転加速度演算部、１５は回転
速度信号に対し係数を乗じて（６）式のζθ６を算出す
る係数設定部、１６は回転加速度信号に係数を乗じて（
６）式の■２θざを算出する係数設定部、１１は増幅器
、１８は増幅器である。
前記回転速度検出部１３は、検出器１２の動力伝達軸に
たとえば回転発電機等を結合して、回転速度信号θ□を
アナログ信号として直接出力する構成、寸たは動力伝達
軸の回転角度を検出する回転角度検出器を備え、その回
転角度信号を一次微分して回転速度信号を得る構成とす
ることができる。
たとえば回転発電機等を結合して、回転速度信号θ□を
アナログ信号として直接出力する構成、寸たは動力伝達
軸の回転角度を検出する回転角度検出器を備え、その回
転角度信号を一次微分して回転速度信号を得る構成とす
ることができる。
第５図は後者の具体的な一実施列を示している。
この実施例では、動力伝達軸６の出力部６ａに、筒状の
支持体２０を取付は固定し、この支持体２０の外周面に
磁気テープ２１を貼着しである磁気テープ２１には一定
の微小角度毎に信号７５配録されており、回転時にヘッ
ド２２によってその磁気記録信号をパルスとして検出す
れば、総検出パルス数が回転角となる。
支持体２０を取付は固定し、この支持体２０の外周面に
磁気テープ２１を貼着しである磁気テープ２１には一定
の微小角度毎に信号７５配録されており、回転時にヘッ
ド２２によってその磁気記録信号をパルスとして検出す
れば、総検出パルス数が回転角となる。
この検出信号を周波数−電圧変換器に入力すれば回転速
度信号θつがアナログ量として取り出される。
度信号θつがアナログ量として取り出される。
以上述べたように、本発明に係る締付トルク検出装置は
、インパクトレンチの回転駆動力を締付負荷に伝達する
動力伝達軸上に歪検出手段を設けた歪検出器と、前記動
力伝達軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、該
回転速度検出手段で得られた回転速度信号及びこれから
演算された回転加速度信号にそれぞれ係数を乗じ、この
信号を前記歪検出器の歪検出信号から減じて締付トルク
検出信号を出力する回路とを有することを特徴とするか
ら、動力伝達軸の慣性に基づく検出誤差をなくし、実締
付トルクを高精度で検出し得るインパクトレンチ用の締
付トルク検出装置を提供することができる。
、インパクトレンチの回転駆動力を締付負荷に伝達する
動力伝達軸上に歪検出手段を設けた歪検出器と、前記動
力伝達軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、該
回転速度検出手段で得られた回転速度信号及びこれから
演算された回転加速度信号にそれぞれ係数を乗じ、この
信号を前記歪検出器の歪検出信号から減じて締付トルク
検出信号を出力する回路とを有することを特徴とするか
ら、動力伝達軸の慣性に基づく検出誤差をなくし、実締
付トルクを高精度で検出し得るインパクトレンチ用の締
付トルク検出装置を提供することができる。
第１図はインパクトレンチの締付トルク制御装置、第２
図は歪検出器の断面図、第３図は第２図の歪検出器を使
用してインパクトレンチで締付負荷を締付ける場合の機
械的等価図、第４図は本発明に係る締付トルク検出装置
のブロック図、第５図は回転角度検出の具体例を示す図
である。 １２・・歪検出器、１３・・何紙速度検出部、１４・・
・回転加速度演算部、１５．１６・・係数設定部。
図は歪検出器の断面図、第３図は第２図の歪検出器を使
用してインパクトレンチで締付負荷を締付ける場合の機
械的等価図、第４図は本発明に係る締付トルク検出装置
のブロック図、第５図は回転角度検出の具体例を示す図
である。 １２・・歪検出器、１３・・何紙速度検出部、１４・・
・回転加速度演算部、１５．１６・・係数設定部。
Claims (1)
- １ インパクトレンチの回転駆動力を締付負荷に伝達す
る動力伝達軸上に歪検出手段を設けた歪検出器と、前記
動力伝達軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
該回転速度検出手段で得られた回転速度信号及びこれよ
り演算された回転加速度信号にそれぞれ係数を乗じ、こ
の信号を、前記歪検出器の歪検出信号から減じて締付ト
ルク検出信号を出力する回路とを備えることを特徴とす
るインパクトレンチ用締付トルク検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18839080A JPS5843230B2 (ja) | 1980-12-26 | 1980-12-26 | インパクトレンチ用締付トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18839080A JPS5843230B2 (ja) | 1980-12-26 | 1980-12-26 | インパクトレンチ用締付トルク検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57114370A JPS57114370A (en) | 1982-07-16 |
| JPS5843230B2 true JPS5843230B2 (ja) | 1983-09-26 |
Family
ID=16222786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18839080A Expired JPS5843230B2 (ja) | 1980-12-26 | 1980-12-26 | インパクトレンチ用締付トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5843230B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2826596A3 (en) | 2013-07-19 | 2015-07-22 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Impact rotation tool and impact rotation tool attachment |
| JP6135925B2 (ja) * | 2013-07-19 | 2017-05-31 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | インパクト回転工具及びインパクト回転工具用先端アタッチメント |
| JP6277541B2 (ja) * | 2013-09-27 | 2018-02-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | インパクト回転工具及びインパクト回転工具の制御装置 |
-
1980
- 1980-12-26 JP JP18839080A patent/JPS5843230B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57114370A (en) | 1982-07-16 |
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