JPS62277272A - 電動締付機の制御装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、はずみ屯に蓄積した回転エネルギを瞬時に出
力してボルト・ナツトを締付ける電動締付機の制御装置
に関するものである。

（発明の背景〕 ボルト・ナツトの締付機として従来よりインパクト式、
ナツトランナ式、慣性式が提案されている。インパクト
式はナンドに係合するソケットにインパクトを繰り返し
加えるものであるが、！！汗が大きく、締付精度が低く
、かつトルク測定も困難であるという問題がある。ナツ
トランナ式は電動モータの回転を減速して締付けるもの
であるが、締付反力を受ける機構が必要で締付速度が遅
くなるばかりか減速機や反力受けなどのために機構が複
雑になるという問題がある。

ぜ１性式は、はずみｉｌｊに締付けに要するエネルギを
回転エネルギとして予め蓄積し、この回転エネルギを瞬
時に出力させて締付けを行うものである。この慣性式に
はトルク係数の変動による軸力の変化が他の方法に比べ
格段に小さくなり高精度な締付けが可能になるという優
れた特徴を有するものである。その理由をここで簡単に
説明しておく。

一般に軸力Ｎと締付トルクＴとは比例するからＮ＝（Δ
Ｎ／ΔＴ）Ｔ・・・（１） また、締付開始時の締付トルクＴｏをＯとし、その時の
角速度をω０として慣性のみで締付けるものとすれば、
最終的に到達する締付トルクＴ（ｍａｘ）は特公昭５４
−１１０３９号等にも示されているように次式のように
なる。

Ｔ　（ｍ　ａ　ｘ）　＝コ「ｒωｏ　−（２）ここにＥ
はボルトのばね定数、Ｊは慣性能率である。（１）式を
（２）式を用いて変形すればＮ＝（ΔＮ／ΔＴ）Ｆτコ
コ−ω０ ここにボルトのばね定数Ｅは Ｅ＝ΔＴ／Δθ であるから Ｎ＝ωｏ　Ｊ　ΔＴ／Δθ　・　（ΔＮ／ΔＴ）＝ωｏ
　　Ｊ　　ΔＴ　Δ０　　　ΔＮ／ΔＴ２−Ｊ（ΔＮ／
Δ０）は−・定と考えられるのでに′とおき、 Ｎ＝ωｏ　　ｋ’ｒコ−「Ｗフ］コ「Ｔ−（３）今（１
）式で（ΔＮ／ΔＴ）が１０％変動すれば軸力Ｎも１０
％変動する。しかしこの慣性式によれば（３）式から明
らかなように軸力Ｎの変動はＪ　１．１−ｒｔ、ｏ：Ｆ
ｏ、ｏｓ　　となることから、約５％に減少することが
解る。すなわち全締付けを慣性式で行えば、ねじ面や座
面の摩擦係数などに依存する定数であるトルク係数が変
動しても、その影響を約半分に減らすことができる。

このような慣性式による締付機として、トリガスインチ
により電動モータを起動し、モータ速度（はずみ車の速
度）が設定した速度ＶＱに達すると自動的にモータ電流
を遮断しかつはずみ車とソケットとの間のクラッチを接
続するものがある。

第４図はその動作タイミング図であり、ソケットをナツ
トに係合してトリガスイッチをオンにすると（同図Ｂ）
、モータが起動しく同図Ｄ）、モータ速度が上昇する（
同図Ａ）。そしてこのモータ速度が設定速度ｖｇに達す
るとモータ電流が遮断され（同図Ｄ）、これと同時にク
ラッチが接続される（同図Ｃ）。

このように従来のものはトリガスイッチをオフとしてい
る間にソケットを別のナツトに係合し。

トリカスインチをオンとしてモータを加速するものであ
るため、動作のサイクル時間ｔ　（第４図参照）が長く
なり作業能率が低下゛するという問題があった。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、慣
性式による締付機において動作サイクルを短縮して作業
能率を向上させることができる電動１締付機の制御装置
を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明によればこの目的は、電動モータに直結されたは
ずみ東と、ナツトに係合するソケットが取付けられたド
ライブ軸と、前記はずみ車の回転をドライブ軸に伝達す
るクラッチとを備え、予めはずみｉｌｊに蓄積した回転
エネルギを前記クラッチを瞬時に接続することによりド
ライブ軸に伝える電動締付機において、前記電動モータ
を起動する上スイッチと、前記電動モータを一定速度に
管理する制御回路と、前記クラッチを接続しかつ電動モ
ータ電流を遮断するためのトリガスイッチと、前記トリ
ガスイッチの作動を前記電動モータが−・定速度に達す
るまで禁止する禁止回路とを備えることを特徴とする電
動締付機の制御装置により達成される。

（作用） 上スイッチをオンにすると電動モータが起動して制御回
路によりモータおよびはずみ車が一定速に保持される。

ソケットをナンドに係入しトリガスイッチをオンにする
と、クラッチが接続されると共にモータ電流が遮断され
慣性によりナツトの締付けが行われる。トリガスイッチ
をオフとしてソケットを他のナツトに係合すれば、その
間にモータは再起動し一定速に維持される。従ってソケ
ットをナツトに係合した後モータ回転の」二昇を待つこ
となく即座にトリガスイッチをオンして締付けを開始で
きる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の概念図、第２図はその動作
タイミング図である。

第１図で符号１０はユニバーサルモータで、その電機子
１２および界磁１４は、主サイリスタ１６、主スイッチ
１８、交流電源２０と共に閉じた主回路を形成する。Ｔ
ｆ、ａ子１２にははずみ車２２が直結され、このはずみ
車２２の回転はクラッチ２４を介してソケット２６に伝
達可能となっている。このソケット２６はナツト２８に
係合してナツト２８を締付ける。

はずみ車２２およびＴｒＬａ子１２の回転速度はロータ
リエンコーダ３０により検出され、その速度Ｖは制御回
路３２に入力される。制御回路３２はソフトスタート機
構を備え、前記主スイッチ！８に連動するスイッチ３４
のオンによりモータ１０を緩起動してモータ１０を穏や
かに加速しその回転を−・定速に保つ。すなわち速度設
定器３６で１没定された速度”／Ｑを前記速度Ｖと比較
し、その大小に応じてサイリスタ１６を位相制御する。

３８は速度ＶがＶＱに達した蒔に定速信号ａを出力する
比較器、４０はアンドゲートであり、これらによって禁
止回路４２が形成される。すなわちこのアンドゲート４
０は、定速信号ａとトリがスイッチ４４によるトリガ信
号すとが同時に入力された時に制御回路３２およびクラ
ッチドライバ４６に動作を開始させる。

制御回路３２はこのトリガ信号すに基づきサイリスタ１
６のゲート信号ｇの送出を停止してモータ電流を遮断し
、電機子１２を遊転状態とする。

またドライバ４６はこのトリガ信号すに基づいてクラッ
チ２４を接続する。

次に本実施例の動作を説明する。まず主スイッチ１８を
オンとすれば（第２図Ｂ）、制御回路３２が動作してモ
ータ電流が流れ始める（同図Ｅ）。従ってモータ１０が
起動し、電機子１２とはずみ車２２とが一体に回転して
加速する（同図Ａ）。この時にはクラッチ２４は切れて
いる。回転速Ｖが−・定速”／Ｑに達すると、制御回路
３２によりその速度ＶＱに保たれると共に、比較器３８
が出力する定速信号ａによりアンドゲート４０に入力さ
れる。この状７ｇでトリガスイッチ４４を手動操作して
オンとすれば（同図Ｃ）、トリが信号すもアントゲ−）
４０に入力され、制御回路３２はモータ電流を遮断させ
ると共に、ドライバ４６はクラッチ２４を瞬時に接続さ
せる（同図Ｄ）。

この結果はずみ車２２および電機子１２に蓄積された回
転エネルギはソケット２６に伝達され、この回転エネル
ギに相当する仕事量分だけナツト２８が締付けられる。

なお速度設定器３６には、はずみ車２２および電機子１
２に蓄積される回転エネルギがナツト２８を希望の軸力
Ｎに締付けるために必要なエネルギに等しくなる速度Ｖ
Ｑが予め設定されるが、ナツト２８を予備１締めしであ
る場合には、この予備締め状態から希望軸力までの締付
けに要するエネルギ相当の速度が設定されるのは勿論で
ある。

このようにトリガスインチ４４をオフにすれば直ちにモ
ータ１０は１１起動するので、ソケット２６を別のナツ
ト２８に係合する際に、モータ速度が・定速ＶＱまで上
昇するのを待つ心安がなくなり、動作のサイクル時間ｔ
′が短くなり、作業能−（ｌが向にする。

第３図は本発明の他の実施例の概念図である。

この実施例ではモータＩＯＡの界？ａ１４　Ａの電流方
向を変えてモータ１６Ａを正逆転するためのスイッチ１
８Ａ、１８Ｂを主スイッチとし、これら主スイッチ１８
Ａ、１８ＢにはｉＥ転位置Ｆと逆転位置Ｒの間に停止に
位置Ｎを設けた。従って主スイッチ１８Ａ、１８Ｂの正
転位’＋；１．　Ｆでは１）１１記第１図の実施例と全
く同様の構成となり、この時の動作は前記した通りであ
る。また１２インチ１８Ａ、１８Ｂを停止位置Ｎにすれ
ばモータ１０Ａは停＋Ｔｈする。さらに主スイッチ１８
Ａ、１８Ｂを逆転位；在ＲにすればモータＩＯＡは逆転
する（同図Ａ、Ｈの仮想線参照）。この時の動作は正転
時と同様である。

なお第３図では第１図と同一部分に回−符りを付したの
で、その説明は繰り返さない。

また以−にの実施例のようにモータを穏やかに起動させ
るように制御すれば、すなわちモータのソフトスタート
機構を設けておけば、モータ加速に伴う反力を小さくで
き作業性が向上する。

（発明の効果） 本発明は以りのように、電動モータを主スイッチにより
起動すると共に、クラッチを接続しかつ電動モータ電流
を遮断するためのトリガスイッチの作動を、電動モータ
が一定速度に達するまでは禁＋ｈするように構成したも
のであるから、１つのナツトを締め終ってトリガスイッ
チをオフにすれば直ちにモータは加速され、その間に他
のナツトにンケントを係合することができる。従ってモ
ータの加速に要する待ち時間が不要となり、動作サイク
ル時間が短縮でき、作業能率を向上させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概念図、第２図はその動作
タイミング図、第３図は他の実施例の概念図、また第４
図は従来装置の動作タイミング図である。 １０、ＩＯＡ・・・電動モータ、 １８．１８Ａ、１８Ｂ・・・主スイッチ、２２・・・は
ずみ車、 ２４・・・クラッチ、 ２６・・・クラッチ、 ２８・・・ナツト、 ３２・・・制御回路、 ４２・・・禁止回路、 ４４・・・トリガスイッチ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動モータに直結されたはずみ車と、ナットに係
   合するソケットが取付けられたドライブ軸と、前記はず
   み車の回転をドライブ軸に伝達するクラッチとを備え、
   予めはずみ車に蓄積した回転エネルギを前記クラッチを
   瞬時に接続することによりドライブ軸に伝える電動締付
   機において、前記電動モータを起動する主スイッチと、
   前記電動モータを一定速度に管理する制御回路と、前記
   クラッチを接続しかつ電動モータ電流を遮断するための
   トリガスイッチと、前記トリガスイッチの作動を前記電
   動モータが一定速度に達するまで禁止する禁止回路とを
   備えることを特徴とする電動締付機の制御装置。
2. （２）前記主スイッチは、前記電動モータの正転・停止
   ・逆転の各位置を選択可能とされることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の電動締付機の制御装置。