JPS62259782A - インパクトレンチの締付制御装置 - 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】 〈産業上の利用分野） この発明はインパクトレンチの締付制御装置に関するも
のである。

（従来の技術） インパクトレンチは、締付作業時の反動が少ないことか
ら、ボルト、ナンド等の各種被締結物の締付工具として
比較的多用されている工具である。

ところで、このインパクトレンチによって被締結物の締
付作業を行なうに当たっては、被締結物に作用する締付
トルクが所定の値に達した状態で締付作業を停止する必
要がある。っまりボルトやナツトに作用する締付トルク
が小さい内に締付作業を停止した場合には充分な締付力
が得られないし、また高いトルクに達するまで締付作業
を行なった場合にはボルトが破損してしまうことがある
からである。そこで所定の締付トルクに達した状態でイ
ンパクトレンチの作動を停止させる装置が種々開発され
、また実用化されて来ているが、その−例として、本出
願人の先の出願（実開昭５９−１６３４６７号）に記載
されたインパクトレンチの締付制御装置を挙げることが
できる。この装置は、反動回転量検出機構によってエア
ーモータの出力軸の打撃後の反動回転量を検出し、その
検出した反動回転量をカウンタによって積算、カウント
し、これが所定のカウント値に達したときに給気遮断機
構に指令信号を発し、給気通路を閉じるようにしたもの
であって、この装置によれば被締結物の締付トルクを精
度良く、自動的に制御することが可能となる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の制御装置においては、次のような
不具合の生ずることがある。すなわち、上記カウンタに
入力されている所定のカウント値つまり基準値は、被締
結物に合わせて予め設定する必要があるが、例えば直径
の異なる数種のボルトを締付けるような場合、各ボルト
の基準値は直径によって異なることがら、それぞれの種
類のボルトを締付ける度にその種類に応じた基準値を設
定しなければならないため、その作業に手数を要し、作
業能率が低下するという不具合が生じている。またボル
トの種類を変更する度毎に基準値を設定するのでは、設
定ミスの生ずる可能性があり、したがって精度のよいト
ルク管理を行ないにくいという欠゛点もある。そこで複
数の基準値設定手段を配設し、これらに予め各種被締結
物に合わせて基準値を設定しておき、被締結物の締付作
業を行なうときに切換用のスイッチ等を介して対応する
基準値を選択することも考えられるが、この場合でも作
業者は上記スイッチ等の切換作業を行なう必要があり、
また例えば各種被締結物の締付数量が定まっているライ
ン作業等においては、作業者は上記スイッチ等の切換作
業を行なうだけでなく締付数量の計算も行なう必要があ
り、したがって上記のようにしても大幅な作業能率の向
上は望み得ないし、また締付数量の計算ミスをする可能
性もある。

この発明は上記した従来の欠点を解決するためになされ
たものであって、その目的は、種類の異なる被締結物を
所定数量ずつ締付ける場合でも、手数を要さずにかつ精
度よく締付けることのできるインパクトレンチの締付制
御装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明のインパクトレンチの締付制御装置にお
いては、エアーモータと、このエアーモータによって駆
動される締付トルク発生機構とを有するインパクトレン
チにおいて、上記締付トルク発生機構による締付トルク
のトルク特性値を検出する検出手段と、この検出手段に
よって検出されたトルク特性値が基準値に達した際に指
令信号を発する制御手段と、この制御手段からの指令信
号により給気通路を閉じる給気遮断機構とを有し、さら
に上記制御手段から発せられる指令信号をカウントする
と共に所定のカウント値に達したときに締付完了信号を
出力するカウンタと、予め各種被締結物に合わせて基準
値を設定しておくための複数の基準値設定手段及び複数
の締付数量を設定しておくための締付数量設定手段と、
被締結物の種類及び数量の異なるワークに対応した信号
を出力する制御信号出力手段と、この制御信号出力手段
からの信号により、上記複数の基準値のうちから所定の
基準値を選択して上記制御手段に入力するための第１設
定値切換手段と、上記制御信号出力手段からの信号によ
り、上記複数の締付数量のうちから所定の締付数量を選
択して上記カウンタに入力するための第２設定値切換手
段とを具備しである。

（作用） 上記したインパクトレンチの締付制御装置においては、
制御信号出力手段にワーク指示することにより、制御手
段には第１設定値切換手段を介して所定の基準値が入力
され、またカウンタには第２設定値切換手段を介して所
定の締付数量がそれぞれ入力されることになる。したが
って、作業者は被締結物を締付けて行くことにより、自
動的に精度のよい締付けが行なえると共に、上記カウン
タから出力される締付完了信号により締付数量が所定数
量に達したことを知りることができる。この場合、基準
値を選択し直すのにスイッチ等の切換作業を行なう必要
がなく、また被締結物の締付数量の計算も行なわな（で
よいことになる。

（実施例） 次にこの発明のインパクトレンチの締付制御装置の具体
的な実施例につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず第３図及び第４図に示すように、このインパクトレ
ンチＡは、把持部１と、把持部１に連なると共に前後方
向に延びる本体ケーシング２とを有している。本体ケー
シング２は、把持部１の上端部に一体的に連接された中
央ケーシング３と、中央ケーシング３の前端部からさら
に前方へと延びる前部ケーシング４と、中央ケーシング
３の後部を覆う後部ケーシング５とを有しており、中央
ケーシング３内にはエアーモータ６が、前部ケーシング
４内には締付トルク発生機構７が、後部ケーシング５内
には反動回転量検出機構８がそれぞれ収納さ゛れている
。締付トルク発生機構７は、エアーモータ６の出力軸９
の先端部にスプラインによって結合されたカム１１と、
カム１１によって回転駆動されるハンマー１２と、この
ハンマー１２を支持し、ハンマー１２と共に回転するハ
ンマー枠１３と、ハンマー１２からの打撃を受けるアン
ビル１４と、アンビル１４に固着され、ハンマー１２の
打撃によってアンビル１４と共に回転駆動される主軸１
５とより成るもので、この主軸１５の先端部は前部ケー
シング４の前端部を越えて外方へ導出され、締付用ソケ
・ノド（図示せず）が着脱可能に取着し得るようなされ
ている。エアーモータ６を作動させる空気は、把持部１
下端部に取着された給気管接続口１７から把持部１内の
給気通路１８を通り、給気弁機構１９を経て正逆切換及
び流量調整弁機構２１を介してエアーモータ６へと供給
されるようになされており、エアーモータ６からの排気
は適宜経路を経て外部へと放出される。上記給気弁機構
１９は、把持部１の前方に操作ノブ２２を突出させ、こ
の操作ノブ２２と直結する弁体２３の内側先端部に弁子
部２４を形成し、把持部１に嵌設したスリーブ状の弁体
２５の内端孔縁を弁座２６としたものであって、操作ノ
ブ２２を押入することによって弁子部２４を弁座２６か
ら引離し、この部分に形成される間隔及び弁体２５内側
を経て、弁体２５に穿設した透孔２７を通り、エアーモ
ータ６方向へと給気し得るようなされている。また操作
ノブ２２の裏面側には磁石２８が、把持部１の前部には
り−ドスイノチ２９がそれぞれ取着されており、操作ノ
ブ２２を押入してエアーモータ６への給気を開始する際
にリードスイッチ２９が磁石２８の近接を検出し、後記
する締付制御装置を起動させ得るようになっている。し
たがって、このリードスイッチ２９の結線３１．３１は
コネクタ３２を介して外部へ導出されている。なお３３
は正逆切換用レバー、３４は流星調整用つまみである。

次に後部ケーシング５内に配設された反動回転量検出機
構８について説明するが、この機構８はこの場合、エア
ーモータ６の出力軸９に直結された回転ディスク３５と
、後部ケーシング５内に互いに位相差をもたせて配設さ
れた一対のフォトインタラプタ３６．３７とより成るロ
ータリーエンコーダ式のものである。回転ディスク３５
はその周方向に沿って多数のスリット３８を穿設したも
ので、エアーモータ６の出力軸９後端部に固着された導
出シャフト３９の自由端部に、座金４１を介して、ボル
ト４２によって固着されている。各フォトインクラフ゛
り３６．３７は、回重云ディソ、り３５を介して互いに
相対向する位置に配設された一組の発光ダイオードとフ
ォトトランジスタとより成るもので、その間を通過した
スリット３８の数、すなわち回転ディスク３５及び出力
軸９の回転角度に対応した数の信号を発生する。そして
両フォトインクラブタ３６．３７を位相をずらせて配設
しであるため、一方のフォトインクラブタ３６の信号と
他方のフォトインクラブタ３７の信号とは位相差を持つ
ことになり、一方の信号のパルスエツジにおける他方の
信号のレベルを判断することによって回転ディスク３５
の回転方向を検知することが可能となる。したがって、
上記のロータリーエンコーダを用いることによって、ハ
ンマー１２がアンビル１４に衝突した後、このｉｈ突の
反動でエアーモークロの出力軸９が逆方向に戻る際の反
動回転角度のみを検出することができる。

上記反動回転量検出機構８を用いて締付トルクの制御を
行なう制御装置Ｂにつき、第１図及び第２図に基づいて
説明する。図において、回転ディスク３５及びフォトイ
ンクラブタ３６．３７は上記したとおりのものであるが
、フォトインクラブタ３６．３７からの出力は、まずシ
ュミット回路５１に送られて波形整形される。そしてシ
ュミット回路５１から出たカウントパルスはゲート５２
へと、また方向パルスは回転方向切換スイッチ５３を介
してゲート５２へと送られるが、この回転方向切換スイ
ッチ５３は、いずれの方向が締付回転方向であり、また
いずれの方向が反動回転方向かを定めておく部分である
。前記のように、エアーモータ６の回転方向は正逆切換
用レバー３３を操作することにより、正逆切換弁機構２
１によって定められるものであるため、上記回転方向切
換スイッチ５３は、切換用レバー３３あるいは正逆切換
弁機構２１を連動させるようにすることもある。そして
上記の結果ゲート５２からは、反動回転方向のカウント
パルスのみが出力されることになるが、この出力は分解
能を上げるため逓倍回路５４を通して加減算カウンタ５
５へと送られる。

加減算カウンタ５５はこのカウントパルスを積算してカ
ウントするが、さらにこのカウント数がサミールスイッ
チ６５．６６．６７に予め設定しである設定カウント数
に達した際に指令信号を発してリレー５７を作動させ、
ソレノイドバルブ等の給気遮断機構５８を作動させて給
気通路を閉じ、エアーモータ６の作動を停止させて１つ
の被締結物の締付作業を完了する。そして上記加減算カ
ウンタ５５から発せられる指令信号はカウンタ８５によ
ってカウントするようになされており、そのカウント数
が上記とは別個に設けられたサミールスインチア５．７
６．７７に予め設定しである設定カウント数に達すると
、締付完了信号が出力される。なお上記において、シュ
ミット回路５１からリレー５７及びカウンタ８５に至る
回路により、第１図に示すように、制御装置Ｂのコント
ロール回路Ｃが形成されるが、これらはインパクトレン
チ八本体と別体に配設してもよいし、インパクトレンチ
八本体に内蔵するようにしてもよい。

ところで上記制御装置Ｂにおいては、加減算カウンタ５
５及びカウンタ８５に所定のカウント数を設定するだめ
の号ミールスイッチ（デジタルスイッチ）がそれぞれ複
数（図の場合には３つずつ）設けられており、これらサ
ミールスイッチ６５．６６．６７及び７５．７６．７７
に予め設定された設定カウント数のうちのいずれかが上
記加減算カウンタ５５及びカウンタ８５に入力されてい
る。

すなわち、上記加減算カウンタ５５に対応するサミール
スイッチ６５．６６．６７には、例えば直径８■、Ｉｏ
ｎ、１４龍のボルトに対応する基準値がそれぞれその順
に設定されると共に、上記カウンタ８５に対応するサミ
ールスイッチ７５．７６．７７・には、予定される種々
の締付数量として、４本、６本、８本というカウント数
がそれぞれその順に設定されており、これらの基準値及
び締付数量のうちからワークに対応する基準値及び締付
数量が第１及び第２のカウント切換回路によって選択さ
れ、上記加減算カウンタ５５及びカウンタ８５に入力さ
れているのである。なお、図においてはサミールスイッ
チ６５．６６．６７とサミールスイ・ジチア５．７６．
７７とをそれぞれ３つ設けた例を示しているが、ボルト
径の種類や締付数量の種類がさらに多い場合には、これ
に合わせてサミールスイッチ７５．７６．７７も多数設
けられる。

次に上記加減算カウンタ５５とカウンタ８５とに基準値
と締付数量とを入力するだめの手順について説明する。

まずコンピュータ８１から締付作業を行なおうとするワ
ークの＋ｍｉ？ＱＡ、Ｂ・・・を示す信号を、制御信号
出力手段としてのカウンタ組合せ切換回路８２に出力す
る。このカウンタ組合せ切換回路８２においては、例え
ば、ワークＡについては直径８龍と締付数量６本との組
合せ、ワークＢについては直径１０ｆｍと締付数量４本
との組合せ、ワークＣについては直径１４龍と締付数量
８本との組合せ、さらにワークＤについては直径８ｎと
締付数量８本との組合せ、というようにワークの種類に
対応して締付ボルト径と締付本数とが記憶されており、
上記コンピュータ８１からワークＡを指示する信号が入
力されると、上記直径と締付数量との記憶に基づいて、
上記第１及び第２のカウント切換回路８３．８４に、サ
ミールスイッチ６５と７６とに設定されている基準値と
締付数量とを選択させるべく信号を出力し、またワーク
Ｄを指示する信号が入力されると、これに対応する直径
と締付数量との記憶に基づいて、上記第１及び第２のカ
ウント切換回路８３．８４に、サミールスイッチ６５と
７７とに設定されている基準値と締付数量とを選択させ
るべ（信号を出力するのである。なお、５９はデジタル
表示装置であって、デコーダ６０を介して加減算カウン
タ５５に接続されており、サミールスイッチ６５．６６
または６７の設定カウント数と、検出された積算カウン
ト数との差を可視的に表示し得るようなされている。ま
た６１はテスト用スイッチ、６２はテスト用リセットス
イッチ、２９は上記したレバ一連動スイッチをそれぞれ
示している。

次に、上記加減算カウンタ５５の各サミールスイッチ６
５．６７．６７に設定カウント数を設定するための締付
テストについて説明する。この場合、例えば被締結物が
直径８１１．１０龍、１４龍の三種のボルトである場合
には、それぞれについて次のテスト作業を行なって各サ
ミールスイッチ６５．６６．６７にその設定カウント数
を設定する。まず、上記テスト用スイッチ６１をテスト
位置に切換え、締付時の作動音や手応え等に基づいて被
締結物を締付ける。この場合、テスト用スイッチ６１を
テスト位置に切換えることにより、加減算カウンタ５５
はアップカウントとなり、カウントパルスが入力される
とアンプカウントを行なう。したがって、締付終了時に
はデジタル表示装置５９に、締付開始から締付終了に至
るまでの間の反動回転方向のカウントパルスの積算カウ
ント数が表示される。次に上記によって締付られた被締
結物の実際の締付トルクを測定するが、これは被締結物
のゆるめトルクをトルクレンチ等によって測定すること
によって行なう。このゆるめトルクは、締結物によって
異なるものの、はとんどの場合締付トルクの８０％程度
の値となるため、実用的にはゆるめトルクの測定結果か
ら締付トルクを推定することが可能である。測定された
トルク値が適正であれば、テストはこれで終了するが、
締付トルクに過不足が生じた場合には、テスト用リセッ
トスイッチ６２を作動させて再度テストを行ない、適正
な締付トルクとなるまでこのテストを繰返す。

そして、上記テストの結果、締付トルク値が適正であっ
た際のデジタル表示装置５９の数値を読み取り、この数
値を設定ダイヤルを回していずれかのサミールスイ・ノ
チ６５．６６、または６７に設定することによりテスト
作業を終了し、テスト用スイッチ６１を解除する。そし
て上記のテスト作業を各種のボルトについて行なうこと
により、各サミールスイッチ６５．６６．６７には、そ
れぞれ締付トルクが最適値となる際の、反動回転方向の
積算カウント数の最適値がセットされることになる。

次に、上記のようなインパクトレンチＡを用いてボルト
を締付けて行く場合の作動状態について説明する。この
場合、まずコンピュータ８１からカウンタ組合せ切換回
路８２にワークＡを指示する信号が出力されると、カウ
ンタ組合せ切換回路８２は、上記ワークＡに対応して例
えば直径８鶴のボルトに最適な設定カウント数及び締付
数量６本を選択すべく第１及び第２のカウント切換回路
８３．８４に信号を出力することとなる。そうすると、
上述の例では第１カウント切換回路８３はサミールスイ
ッチ６５に設定されているカウント数を、また第２カウ
ント切換回路８４はサミールスイッチ７６に設定されて
いる締付数量６本をそれぞれ選択し、これらがそれぞれ
加減算カウンタ５５及びカウンタ８５に入力されること
となる。

そこで、次に作業者が操作ノブ２２を操作すると、エア
ーモータ６が作動し、当該ボルトの締付けを開始する。

またこれと共に、リードスイッチ２９からの信号によっ
て制御装置Ｂも起動状態となる。

そして締付中におけるエアーモータ６の出力軸９の反動
回転角度がカウントパルスとして検出され、この検出さ
れたカウントパルスは加減算カウンタ５５において積算
される。デジタル表示装置５９には、締付開始時におい
ては、サミールスイッチ６５における設定カウント数が
表示されているが、この表示数は締付開始後、上記のよ
うに積算されたカウントパルス数に応じて減算されてい
く。そしてカウントパルスの積算数が設定カウント数に
達してデジタル表示装置５９の表示数が零となった場合
、加減算カウンタ５５から指令信号を発し、ソレノイド
バルブ等の給気遮断機構５８を作動させてエアーを遮断
し、インパクトレンチの作動を停止させると共に、カウ
ンタ８５にて上記指令信号のカウントを行ない、最初の
ボルトの締付作業を完了する。そして締付作業の終了と
共にトリツガ−を戻し、同時に設定カウント数が再度自
動的にセントされ、上記と同様な次の締付作業の準備が
完了する。そこで作業者は次に２本目、３本目と締付作
業を進めて行くことになる訳であるが、所定の本数（６
本）に達したところで、カウンタ８５から締付完了信号
が出力されることになり、この信号に基づいてブザー等
を作動させ、これにより作業者は締付数量が所定数量に
達したことを知り得ることになる。

次にワークがワークＡからワークＣに変更された場合に
ついて説明すると、コンピュータ８１がらはカウンタ組
合せ切換回路８２にワークＣを指示する信号が出力され
る。そうすると、カウンタ組合せ切換回路８２はワーク
Ｃの信号に基づいて、上記第１及び第２のカウント切換
回路８３．８４に、ポルト径１４龍、本数１０本に対応
して、サミールスイッチ６７と７７とに設定されている
基準値と締付数量とを選択させるべく信号を出力し、第
■及び第２のカウント切換回路８３．８４はこれらの基
準値本締付数量とを加減算カウンタ５５及びカウンタ８
５に新たに設定することになり、作業者は上記と同様な
手順にて締付作業を行なうのである。

なお上記カウンタ組合せ切換回路８２において記憶する
直径と締付数量との組合せは、適宜選択されるものであ
るが、直径と締付数量との組合せが常に一定である場合
には、カウンタ組合せ切換回路８２からは所定の基準値
と締付数量°とを常に一対にして選択すべく第１及び第
２のカウント切換回路８３．８４に信号を出力すればよ
く、この場合は、図のようにカウンタ８５に対応するサ
ミールスイッチ７５．７６．７７は加減算カウンタ５５
のサミールスイッチ６５．６６．６７と同数となる。ま
た上記コンピュータ８１からカウンタ組合せ切換回路８
２に出力される信号は、工程を指示する信号であっても
よく、要は当該インパクトレンチにて締付けられるワー
クが特定できればよい。

このように、上記インパクトレンチＡによれば、一台の
インパクトレンチＡで１１の異なる被締結物を所定数量
ずつ手数を要さずに締付けることが可能となり、しかも
基準値をその都度設定したり締付数量の計算を行なう必
要がないので、設定ミスや計算ミスの発生を防止でき、
精度のよいトルク管理を行なうことが可能である。

なお上記実施例ではワークを特定するための信号をコン
ピュータ８１からカウンタ組合せ切換回路８２に出力す
るようにしであるが、例えば第１図及び第２図に並記す
るように、自動車組立工場のラインに設置された車種検
出用リミットスイッチ８６．８７．８８のようなリミソ
Ｉ−スイ・７チ等の信号をカウンタ組合せ切換回路８２
に出力するようにしてもよい。

（発明の効果） この発明のインパクトレンチの締付制御装置においては
、制御手段から発せられる指令信号をカウントすると共
に所定のカウント値に達したときに締付完了信号を出力
するカウンタと、予め各種被締結物に合わせて基準値を
設定しておくための複数の基準値設定手段及び複数の締
付数量を設定しておくための締付数量設定手段と、被締
結物の種類及び数量の異なるワークに対応した信号を出
力する制御信号出力手段と、この制御信号出力手段から
の信号により、上記複数の基準値のうちから所定の基準
値を選択して上記制御手段に入力するための第１設定値
切換手段と、上記制御信号出力手段からの信号により、
上記複数の締付数量のうちから所定の締付数量を選択し
て上記カウンタに入力するための第２設定値切換手段と
を具備しているので、作業者は被締結物を締付けるだけ
で自動的に精度のよい締付けを行なうことができると共
に、カウンタから出力される締付完了信号により締付数
量が所定数量に達したことを知ることができる。したが
って、ワークの変更による基準値の設定作業や締付数量
の計算を行なうことなく、種類の異なる被締結物を所定
数量ずつ締付けることができ、これにより作業能率を大
幅に向上することが可能となる。しかも基準値の設定ミ
スや被締結物の締付数量の計算ミスが発生することもな
く、この結果、精度のよい締付トルク管理を行なうこと
か可能となる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示し、第１図はこの発明のイン
パクトレンチの締付制御装置の全体回路図、第２図は同
ブロック図、第３図はインパクトレンチの縦断正面図、
第４図は第３図のｆＶ−ＩＶ矢視断面図である。 Ａ・・・インパクトレンチ、Ｂ・・・制御装置、６・・
・エアーモータ、７・・・締付トルク発生機構、８・・
・反動回転量キ★出機構、５５・・・加減算カウンタ、
５８・・・給気遮断機構、６５．６６．６７．７５．７
６．７７・・　・サミールス゛イッチ、８２・・・カウ
ンタ組合せ切換回路、８３・・・第１カウント切換回路
、８４・・・第２カウント切換回路、８５・・・カウン
タ。 特許出願人　　　　　　　　　不二空機株式会社代理人
　　　　百聞　正博　　： ・　　′　　１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エアーモータと、このエアーモータによって駆動さ
   れる締付トルク発生機構とを有するインパクトレンチに
   おいて、上記締付トルク発生機構による締付トルクのト
   ルク特性値を検出する検出手段と、この検出手段によっ
   て検出されたトルク特性値が基準値に達した際に指令信
   号を発する制御手段と、この制御手段からの指令信号に
   より給気通路を閉じる給気遮断機構とを有し、さらに上
   記制御手段から発せられる指令信号をカウントすると共
   に所定のカウント値に達したときに締付完了信号を出力
   するカウンタと、予め各種被締結物に合わせて基準値を
   設定しておくための複数の基準値設定手段及び複数の締
   付数量を設定しておくための締付数量設定手段と、被締
   結物の種類及び数量の異なるワークに対応した信号を出
   力する制御信号出力手段と、この制御信号出力手段から
   の信号により、上記複数の基準値のうちから所定の基準
   値を選択して上記制御手段に入力するための第１設定値
   切換手段と、上記制御信号出力手段からの信号により、
   上記複数の締付数量のうちから所定の締付数量を選択し
   て上記カウンタに入力するための第２設定値切換手段と
   を具備することを特徴とするインパクトレンチの締付制
   御装置。