JPS5943091Y2 - ボルトまたはナツトの着座前トルクの判定制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はボルトまたはナンドを自動ナンド締付器（ナツ
トランナーと呼ぶ）を用いて工作物等に締め付ける装置
の改良に関するもので、ボルトまたはナツトの締め付け
を行う場合に、あらかじめナツトランナーを始動させて
から着座までの時間を定めておき、その時間内に発生す
る異常トルクがあればこれを検出して表示器に表示する
と同時に、ナツト２ンナーを停止させる機能を有するこ
とが特長である。

たとえば車両や機器のボルトやナンドを空気圧または電
動力を用いた締付は工具すなわちナンドランナーによっ
て一部トルクで締付けることは従来から行われている。

このうちボルトやナツトを工作物や機器面に着座させた
後のトルクすなわち締付トルクを判定したりそれによっ
てトルクを制御する方法はすでに一般に用いられている
が、たとえばボルトやナンドあるいは締付けられる機器
のねじ部に不良や損傷があるときは最初からトルクが高
く、ボルトやナツトを単に設定トルクで締め付けても正
常な締付は得られないという欠点があった。

本考案はこのような不都合を防止することを目的として
いる。

第１図は本考案を実施したナツトランナーの工具部分の
一部断面図、第２図はトルク制御部の回路構成例図であ
る。

まず第１図においてＡは直流モータ、Ｂは直流モータの
軸の先端のギヤー（歯車）で、遊星歯車Ｃとかみ合い、
ＣはケースＦに加工しである内歯ギヤーＥに噛合う。

ギヤー〇の公転運動はビンＤを介してビニオンギヤーＧ
に伝達される。

ギヤー〇の回転運動は遊星歯車Ｈに伝達され、ギヤーＨ
はギヤーＥによって公転運動をし、その公転運動はピン
Ｊを介してボルトあるいはナツトを締付ける駆動軸Ｋに
伝達される。

すなわち直流モータＡの高速回転数はボルトやナツトを
締付けるに最適な回転数になるようにＢ、Ｃ。

Ｅ、Ｈ等のギヤーによって減速される。

Ｌはトルクトランスジューサ部で、これにはストレーン
ゲージＭが接着剤によって固着しである。

駆動軸にの先端には締付けようとするボルトやナンドの
頭部にはめ合うように６角形の溝Ｑを内部に設けである
ソケット（金具）Ｐが取付けである。

駆動軸にば回転してボルトやナンドＲを締付けてゆくと
締付トルクが上昇し駆動軸Ｋに締付トルクの反力が加わ
る。

この反力は内歯ギヤーＥを通じて工具全体に締付トルク
の反力が伝達される。

そしてトルクトランスジューサＬにねじりモーメントを
与えるからそのひずみがストレーン（ひずみ）ゲージＭ
の抵抗値を変化させる。

このことを利用して第２図および第３図によって以下説
明するようにボルト、ナン）Ｑ着座前のトルクを判定制
御することができる。

なおこの工具部は実際は上方より吊下げたボックス（Ｓ
はボックスの一部の工具取付板である）にたとえば２個
＝対として取付け、ボックスにつけであるハンドルによ
って工作物に押付けるように使用される。

次に第２図は本工具部すなわちナツトランナに対するト
ルク判定制御部の回路構成例ブロック図、第３図は第２
図中本考案に関する部分の具体的な回路構成図である。

第１図のストレーンゲージＭは周知のように第３図０１
のブリンジ回路を形成し、その検出出力はコネクタＮを
経由して一定増幅器１で増幅される。

まず第２図について説明すると２はナットク／すの始動
回路あるいはスタートボタンで、その動作によってタイ
マー４が起動し実験的に定めであるボルトまたはナン）
＋７）着座までの一定時間後はゲート回路６を閉じてゲ
ート回路６の出力がサーボ回路８に入力することを停止
する。

３は着座前トルク設定回路、５は比較器、Ｔは表示器を
含む表示回路で、３−５−６−７で形成する本考案回路
については第３図によってさらに詳しく説明する。

ゲート回路６が閉じられると同時にその後サーボ回路８
および直流モータＡ１１を制御するものは比較器１０の
出力に切替わるがこれは締付トルク設定回路９よりの締
付トルクの設定値と増幅器１よりのトルクトランスジュ
ーサの出力の一定増幅値との差の出力であり、着座した
ボルト、ナツトの締付トルクがこの出力なはｇ零とする
値に達すればサーボ回路８は直流モータ１１を急速に停
止または逆転させる。

この停止回路については本考案者が既に提案しであるの
で詳細な説明は省略する。

第３図において増幅器１よりのトルクトランスジューサ
の出力すなわちストレーンゲージ出力はアナログメモリ
目配Ｇ２に入力するが、この回路はピーク値ホールド回
路であってコンデンサＣ４に充電されたトルクトランス
ジューサの信号電圧最高値を高インピーダンスの電界効
果トランジスタＦ１およびオペレーショナル増幅器Ｉｃ
５によって長時間同電位を保持する。

なおＳＷｌはリセット用スイッチでたとえば第２図のタ
イマー４のオンによって動作しピーク値をリセットさせ
る。

５ａ、５ｂは比較器５を構成するコンパレータで、ポテ
ンショメータＥ１およびＥ２は着座前トルク設定回路３
を構成する。

ポテンショメータＥ１は着座前の締付トルクの上限に相
等する電圧を設定し、ポテンショメータＥ２は同じく下
限に相等する電圧を設定する。

これらの設定値と上記アナログメモリ回路Ｇ２の電圧出
力をそれぞれコンパレータ５ａ、５ｂによって比較判定
し、トランジスタＴ５ａおよびＴ５ｂによって表示２ン
プＬ１またはＬ２を点灯表示させる。

Ｌ□の点灯はナンドランナーの締付トルクが設定値の上
限を超えていることを示し、Ｌ２の点灯はナツトランナ
ーの締付トルクが設定値の下限以下であることを示す。

６はゲート回路で、締付トルクが設定値の限界内にある
限りコンパレータ５ａおよび５ｂよりの入力がないので
、その結果をトランジスタＴ６によって２ンプＬ３を点
灯させて表示すると共に、第２図のサーボ回路に送って
直流モータ１１の回転すなわち締付けを続行させる。

そしてコンパレータ５ａまたは５ｂよりの出力があれば
２ンプＬ３は消え、サーボ回路への出力は消失またはレ
ベルが急変するから直流モータ１１にブレーキがか＼り
停止させあるいはその速度制御が行われる。

また２ンプＬ１−Ｌ３は発光ダイオード（ＬＥＤ）等の
他の発光素子に置換えてもよいことは明らかである。

上記のように本考案はボルトまたはナンドを締付は着座
させる前のナンドランナーの締付トルクを設定基準値す
なわち規格値と絶えず比較判定しその結果を表示させる
と共に締付精度を上げることが出来、実用上の効果は大
である。

なお締付トルクの上、下限値に対する表示回路は締付ト
ルクの制御には必要がないと考えられるが動作を常にモ
ニターできることは信頼性を高める上で非常に有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を実施した自動ナツト締付器の一部断面
を含む構造図、第２図は第１図のトルク判定制御部の回
路構成例ブロック図、第３図は第２図中本考案に関する
部分の更に詳しい回路構成図である。 Ａ、１１・・・・・・直流モータ、Ｂ、Ｅ、Ｇ・・・・
・・ギヤー、Ｃ，Ｈ・・・・・・遊星ギヤー、Ｄ、Ｊ・
・・・・・ピン、Ｆ・・・・・・ケース、Ｋ・・・・・
・駆動軸、Ｌ・・・・・・トルクトランスジューサ、Ｍ
・・・・・・ストレーンゲージ、Ｐ・・・・・・ソケッ
ト、Ｒ・・・・・・ナンド、Ｓ・・・・・・工具取付板
、Ｇ１・・・・・・ストレーンゲージブリッジ、Ｇ２・
・・・・・アナログメモリ回路、１・・・・・・増幅器
、２・・・・・・始動回路、３・・・・・・着座前トル
ク設定回路、４・・・・・・タイマー、５．５ａ、５ｂ
、１０・・・・・・比較器、６・・・・・・ゲート回路
、Ｔ・・・・・・表示回路、８・・・・・・サーボ回路
、９・・・・・・締付トルク設定回路、１１・・・・・
・直流モータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 自動ナツト締付器が始動してボルトまたはナンドが着座
   するまでの正常時間に設定されたタイマーと、締付トル
   クを検出するひずみゲージと、このひずみゲージの出力
   を増巾しその最高値を保持する回路と、この最高値が着
   座前トルク設定値の上限および下限の設定値の限界内に
   あるか限界外にあるかを判定する判定検出回路と、その
   限界内にあると云う検出出力によって締付器駆動モータ
   の回路を継続し限界外にあると云う検出出力によって締
   付器駆動モーターを停止または逆転させる上記タイマー
   によって制御される締付量駆動モーター制御回路とを備
   えたことを特徴とするボルトまたはナンドの着座前トル
   クの判定制御装置。