JPS6124153B2 - - Google Patents

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、自動車工場等において、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つているが、ハ
ンマータイプ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つ
たり、或いは締め不足が生じ、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つた。

本発明はこのような欠点をなくして常に所定の
締付け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つて検出し、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４
ａにクラツチ枠５の後側壁５ｂを嵌合させ、該後
側壁５ｂの外周に多数の歯６ａ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
的に且つ同心的に固着してある。

なお、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３ａに
一体的に固着してもよく、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。

７，８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１ａ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てある。

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９ａの前端部に締付角検
出用歯車体１０を一体的に固着してあり、この歯
車体１０の外周面に近接してケーシング１ａの内
面に締付角検出センサー１１を固定してある。こ
れらのセンサー７，８，１１は半導体磁気抵抗素
子からなる磁気センサーであつてもよく、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６′と
して外周に所定間隔毎に所定数のスリツト６a′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１２ａ，１２ｂからシ
ユミツトトリガ回路１３ａ，１３ｂを介してＤ―
フリツプフロツプ回路１４の端子Ｄ，Ｃに接続す
ると共にセンサー８の出力ロとＤ―フリツプフロ
ツプ回路１４の出力ハとの間でアンド回路１５
を構成し、このアンド回路１５の出力ニとＤ―フ
リツプフロツプ回路１４の出力とを夫々リバウ
ンド角度（歯数）を設定するプリセツトカウンタ
１６に接続CL，PEしてある。さらにプリセツト
カウンタ１６の出力側CoをＲ―Ｓフリツプフロ
ツプ回路１７の入力端子Ｓに接続し、このＲ―Ｓ
フリツプフロツプ回路１７を出力端子Ｑをボルト
等の螺子回転角検出用プリセツトカウンタ１８に
接続PEすると共にもう一方の端子Ｒをリセツト
ボタン１９と接続した他のＲ―Ｓフリツプフロツ
プ回路２０のＲ端子出力側に接続し、このＲ―Ｓ
フリツプフロツプ回路２０の端子Ｓ，Ｑを夫々前
記螺子回転角検出用プリセツトカウンタ１８の
Co端子と電磁弁２１を作動させる電磁リレー２
２に接続してある。

又、前記締付角検出センサー１１は増幅器１２
ｃ、シユミツトトリガ回路１３ｃを介して螺子回
転角検出用プリセツトカウンタ１８に接続CLし
てある。

一方、電磁弁２１は圧縮空気供給源２３からイ
ンパクトレンチ１に圧縮空気を供給する配管２４
中に配設されこの電磁弁２１と圧縮空気供給源２
３間の配管中に止め弁２５、空気圧調整ユニツト
２６が配設されてある。なお、電磁弁２１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つ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２７及
び切換用バルブ（図示せず）を操作してケーシン
グ１ａ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３の前端に一体的にスプライン嵌合したカム円
板４からクラツチ枠５の前後側壁５ａ，５ｂの外
周部間に左右揺動自在に軸承２８されたハンマー
片２９を介して該ハンマー片２９をケーシング１
の前端部に回転自在に支承されたアンビル９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
うにしてある。

ハマー片２９は第７〜１０図に示すようにく字
状に屈曲形成されてその中央部を軸２８に支承さ
れ、両側内端部２９ａ，２９ｂをアンビル胴体９
ａの外周部に刻設した両側係合溝９ｂ，９ｂに
夫々係脱させるようにすると共にハンマー片２９
の後部中央に係合片３０を一体的に設けて該係合
片３０の下端両側面３０ａ，３０ｂをカム円板４
の外周一部に凹設した凹所３１の対向側面３１
ａ，３１ｂに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２３
側の配管２４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７，８側をプリセツト
カウンタ側に接続し、さらに配管上の電磁弁２１
とプリセツトカウンタ側とを電気的に接続したの
ち電源を入れ、リセツトボタン１９を押すと共に
プリセツトカウンタ１６，１８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ツト
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２
７を押してエアーモータ２を時計方向に回転さ
せ、その回転ロータ軸３、カム円板４、クラツチ
枠５、ハンマー片２９からアンビル９に伝達して
該アンビル９の先端角軸部に嵌着したソケツト体
（図示せず）を回転させて該ソケツト体に嵌合し
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ツ
チ枠５からハンマー片２９を介してアンビル９に
伝達し、ボルト．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
はクラツチ枠５等のような回転伝達部分に固着し
た回転歯車体６も一体的に回転する。

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、従つてハンマー
片２９の一側内端部２９ａとアンビル胴体９ａの
係合溝９ｂとの係止力が弱くなつて両者間にすべ
りを生じさせながらハンマー片２９が係合溝２９
ａから外れエアーモータ２と一体的にフリーラン
ニングを行い、再びアンビル胴体９ａの係合溝９
ｂとハンマー片２９の一側内端部２９ａ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９ａの係合溝９ｂとハンマー片２９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
に従つて両者の係合が衝撃的に行われてクラツチ
枠５がハンマー片２９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つ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７，８により
検出された信号は、制御器内の増幅器１２ａ，１
２ａで夫々増幅され、次いでシユミツトトリガ回
路１３ａ，１３ｂで波形を整形されたのちＤ―フ
リツプフロツプ回路１４に入る。Ｄ―フリツプフ
ロツプ回路１４はクラツチ枠５の回転方向が変化
するごとに出力Ｑ，が反転してインパクトレン
チ１に打撃があつたことを検出する。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２９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
Ｄのアツプエツジ（上向きの端）に着用すると、
ハンマー片２９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（〜ａ）は、
センサー７の出力波形イは全て“１”の状態にあ
るのでＤ―フリツプフロツプ回路１４の出力Ｑは
“１”になる。即ちクラツチ枠５の右回転時にＤ
―フリツプフロツプ回路１４の出力は“１”とな
る。

同様にしてハンマー片２９による打撃が行われ
てハンマー片２９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のアツプエツ
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―フリツプフロツプ回
路１４の出力Ｑは“０”になる。即ち左回転時の
Ｄ―フリツプフロツプ回路の出力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“０”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つて、
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２９がリバウンド後、再び
右回転を行う間（ｂ〜ｃ）のＤ―フリツプフロツ
プ回路１４の出力Ｑは“１”となり、次いでリバ
ウンドを行つて左回転をする間（ｃ〜）ではその
出力は“０”となる。

即ち、Ｄ―フリツプフロツプ回路１４の出力Ｑ
は右回転時には常に“１”となり、左回転時に常
に“０”となる。

こうして、レンチのハンマー片２９により打撃
回転力がアンビル側に伝達される際に、ハンマー
片２９の打撃によりリバウンドが始まるときＤ―
フリツプフロツプ回路１４の出力Ｑは１→０に変
わり、リバウンドに打ち勝つてモータ２が正転し
始めた時に出力Ｑは０→１となる。

一方、Ｄ―フリツプフロツプ回路１４の出力
は、一方の出力Ｑの逆相の出力であり、その出力
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―フリツプフ
ロツプ回路１４の出力ハとの間で前記アンド回
路１５を構成しておくと、このアンド回路出力ニ
は前記出力ロとハが共に“１”のときのみ“１”
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、予めプリセツトカウンタ１６に所望のリバ
ウンド角度（歯数）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「６」となる。

しかるのち、インパクトレンチ１を作動させて
ボルト．ナツト等の螺進終期においてハンマー片
２９による打撃が発生し、リバウンドが始まる
と、第３図における出力ニにはリバウンド時の歯
数が現われるが、この出力ニをリバウンド角度設
定用プリセツトカウンタCoに入力しても、第４
図において（ａ〜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」以下となつてプ
リセツトカウンタ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
転されてプリセツトカウンタCo内部はリセツト
され、再び打撃が起つ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ツトカ
ウンタCoに入力される。この時、この出力歯数
が最初に設定された数「12」に達するとプリセツ
トカウンタCoから桁上げ信号ホが出力され、有
効打撃とみなされＲ―Ｓフリツプフロツプ回路１
７に出力され、その出力を螺子回転角検出用プリ
セツトカウンター１８に伝達する。

この状態においては螺子が座面に適度の圧接力
でもつて接してあり、この状態から更に螺子を所
望角度締付け回動するものである。

即ち、前記桁上げ信号ホがプリセツトカウンタ
ー１８に伝達されると、螺子締め側のセンサー１
１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つて回動す
るアンビル９側の締付角検出用歯車体１０の歯数
センサー１１により検出し、プリセツトカウンタ
ー１８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（螺子の締付角）が、予め螺子回転角
検出用プリセツトカウンター１８に設定しておい
た角度に達すると、該カウンター１８から桁上げ
信号がＲ―Ｓフリツプフロツプ回路２０に出力さ
れ、その出力によつて電磁リレー２２が作動し、
これに連動する電磁弁２１によつてレンチ作動用
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、リセツトボタン１９は電磁リレー作動用
Ｒ―Ｓフリツプフロツプ回路１７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２２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
に戻るようになつている。

以上のように本発明は、インパクトレンチの打
撃伝達側回転部に対向してレンチのの非回転部に
一対のセンサーを所定の位相差でもつて配設し、
これらのセンサーを回転伝達部の反転検出回路に
接続してインパクトレンチの打撃時に生じる回転
伝達部の反転を両センサーからのパルス信号の変
化によつて検出させるようにすると共に反転検出
回路を反転角度設定カウンタに接続して該反転角
度設定カウンタの設定値以上の反転角度に達した
時にその信号を反転角度設定カウンタに接続した
螺子回転角検出用カウンタに出力させるように構
成し、さらに、インパクトレンチの螺子締め側回
転部に対向してレンチの非回転部に前記反転角度
が設定値以上に達した時からの螺子締め側回転部
の回転角度を検出する締付角検出センサーを固定
し、この締付角検出センサーを前記螺子回転角検
出用カウンタに接続して螺子締め側回転部が該螺
子締め側回転角検出用カウンタの設定回転角以上
に達したときにインパクトレンチの作動を停止さ
せる信号を出力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
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
全に拝して全ての螺子を自動的に所定の締付け力
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、第６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部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、第１２図は第１１
図ＢーＢ線における断面図、第１３図は検出機構
の他の実施例を示す正面図、第１４図は第５図Ｃ
―Ｃ線における縦断正面図である。 １はインパクトレンチ、２はエアーモータ、５
はクラツチ枠、６は回転歯車体、７，８はセンサ
ー、９はアンビル、１０は締付角検出用歯車体、
１１はセンサー、１６，１８はプリセツトカウン
タ、２３は圧縮空気供給源、２９はハンマー片。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ インパクトレンチの打撃伝達側回転部に対向
   してレンチの非回転部に一対のセンサーを所定の
   位相差でもつて配設し、これらのセンサーを回転
   伝達部の反転検出回路に接続してインパクトレン
   チの打撃時に生じる回転伝達部の反転を両センサ
   ーからのパルス信号の変化によつて検出させるよ
   うにすると共に反転検出回路を反転角度設定カウ
   ンタに接続して該反転角度設定カウンタの設定値
   以上の反転角度に達した時にその信号を反転角度
   設定カウンタに接続した螺子回転角検出用カウン
   タに出力させるように構成し、さらに、インパク
   トレンチの螺子締め側回転部に対向してレンチの
   非回転部に前記反転角度が設定値以上に達した時
   からの螺子締め側回転部の回転角度を検出する締
   付角検出センサーを固定し、この締付角検出セン
   サーを前記螺子回転角検出用カウンタに接続して
   螺子締め側回転部が該螺子締め側回転角検出用カ
   ウンタの設定回転角以上に達したときにインパク
   トレンチの作動を停止させる信号を出力させるよ
   うに構成したことを特徴とするインパクトレンチ
   における締付力制制御装置。