JPS6229189B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は動力式レンチの締付トルク制御装置に
関する。

従来、ビルト等で被締付物を締付ける場合、適
正なボルト軸力を発生させるために、締付途中の
トルク値が適正締付トルクの約1/3のトルク値に
達した点を着座点（ボルト軸力の発生点）と見做
し、この点まで高速回転によつて仮締めを行な
い、その後低速回転に切換え、ボルトの回転角度
と軸力の既知の関係に基づき、着座点から所定角
度回転させるものや、締付後のボルト等の個有振
動数の変化を超音波探知機で検出してボルト軸力
を管理するもの等が知られているが、前者におい
てはボルト等のさび、ネジ孔の不良、被締付物の
穴のずれ等ボルト、被締付物等の状態の違いによ
り着座点締付トルクがばらつき、その結果ボルト
軸力がばらついてしまうため、締付けの不完全、
ボルト等のネジ山の欠損、ボルトの折損等を生
じ、また後者においては、ボルト軸力の確認が締
付作業中には行なえず別工程となるため作業時間
が増加し、生産性が低下する等の不都合がある。

本発明はかかる不都合を無くすとともに、ボル
トや被締付物のネジ孔等の良否に対する判断機能
を設け、自動組立等に適するようにすることをそ
の目的とするもので、本願の第１の発明は駆動軸
部にトルク検知器、レンチ本体に加速度計を各設
けた動力式レンチと、該加速度計の出力から着座
信号を読取る手段と、該着座信号により前記トル
ク検知器の出力から着座点締付トルク値を読取る
手段と、前記トルク検知器から得られる締付トル
ク値と着座点締付トルク値との差値を算出する手
段と、該差値と適正締付トルク値との比較手段
と、該比較手段の出力により付勢され前記動力式
レンチを駆動源から遮断する手段とを具備するこ
とを特徴とするとし、第２の発明は第１の発明の
構成の外に、設定した締付時間内に着座信号がな
い場合に異常を表示する手段を具備することを特
徴とし、第３の発明は、第１の発明の構成に着座
信号発生後所定時間内に締付トルクが適正締付ト
ルクにならない場合に異常を表示する手段を具備
することを特徴とする。

以下、本発明の実施例を図面につき説明する。
第１図乃至第３図は本発明に用いる動力式レンチ
の一例としてのインパクトレンチを示し、１はレ
ンチ本体で、その内部には例えば引金２ａを引く
ことによつて作動するエアーモーター２と、該エ
アーモーター２によつて回動されるアンビル３
と、一端に突起４ａが形成され、他端にレンチ本
体１の外方に突出するボルト締付部４ｂが形成さ
れて軸受５により回転自在に支持されるハンマー
４〔駆動軸部〕とが具備され、該アンビル３の内
周面には凹部３ａが形成され、こゝにバネ６によ
り偏倚され、前記アンビル３の回転時、前記ハン
マー４の突起４ａを打撃する打撃ピン７が配置さ
れた。８はハンマ４に固設された例えばストレン
ゲージから成るトルク検知器で、このリード線９
はハンマー４に設けられたスリツプリング１０に
接続され、該スリツプリング１０に接触する摺動
子１１に接続された電線１２からトルク信号が取
り出される。１３はレンチ本体１に固着された加
速度計、１４ａ，１４ｂは被締付物である。

第４図は上記インパクトレンチを用いた本装置
のブロツク図を示す。

図において１８はアキユムレータで、その入力
端子はＡ−Ｄ変換器１９、増幅器２０を介してト
ルク検知器８に接続し、その出力端子は着座点締
付トルクメモリー２１に接続した。２２は演算器
で、締付トルクメモリー２３から読出された締付
トルク値と着座点締付トルクメモリー２１から読
出された着座点締付トルク値の差値を算出するも
の、２４はその差値を記憶する締付トルクメモ
リ、２５は着座信号を出力する比較器で、その入
力端子の１つは着座点設定器２６に、他の１つは
加速度計１３に、その出力端子はアンドゲート２
７を介してアキユムレータ１８に接続すると共に
フリツプフロツプ２８−１、アンドゲート２９−
１を介してボルト不良表示器３０にそれぞれ接続
した。３１は締付時間設定器３２によりプリセツ
トされ、発振器３３の発振パルスをカウントする
プリセツトカウンタで、その端子３１−１は設定
時間の間出力し、該時間経過後出力が無くなり、
アンドゲート２９−１に接続された端子３１−２
はその反対に該時間経過すると出力する。３４は
追締め時間設定器３５によりプリセツトされるプ
リセツトカウンタで、その入力端子はアンドゲー
ト２７の出力により開かれるゲート３６を介して
発振器３３に接続した。その出力端子３４−１は
設定時間の間出力し、該時間が経過すると出力が
無くなり、端子３４−２はその反対に該時間が経
過すると出力する。３７はアンドゲート２９−２
を介して端子３４−２に接続されたネジ孔不良表
示器で、該時間内に適正締付トルク信号が入力し
ない場合に点燈する、３８は、締付トルクメモリ
ー２４から読出された締付トルクが締付トルク設
定器３９で設定された適正締付トルクになつたか
どうかを検知する判断器で、その出力端子３８−
１はアンドゲート４０を介して制御器４１及び表
示器４２に接続するとともにフリツプフロツプ２
８−２を介してアンドゲート２９−２に接続し
た。出力端子３８−２は締付トルクが適正締付ト
ルクを超過したとき出力する端子で、該端子には
締付不良表示器４３を接続した。前記制御器４１
は動力式レンチを駆動源から遮断するものであ
る。

尚、図示しないが、表示器３０，３７，４３と
並列に接続されて動力式レンチを駆動源から遮断
する制御器や各種メモリー、演算器、レンチの作
動時に引金２ａと連動しＡ−Ｄ変換器等に指令を
与えてこれらに一連の動作を行わせるコントロー
ラ、及び発振器３３をレンチの作動時にプリセツ
トカウンタ３１に接続するスイツチ等を設ける。

尚また、破線で囲んだ電子回路４４はマイクロ
コンピユータに置き換えることができる。

第５図は本装置の概略的な外観図を示し、４５
は動力式レンチ、４６は該動力式レンチ４５と接
続された制御装置本体で制御器４１等を収納した
部分４６−１と第４図示の電子回路４４を収納し
た部分４６−２とから成る。４７は表示装置であ
る。

次にその作動について説明するに、作業者がレ
ンチ本体１の把持部１ａを把持し、ハンマー４の
ボルト締付部４ｂを、ソケツト１７を介して被締
付物１４ａ，１４ｂの一方のネジ孔１５に先端を
螺合したボルト１６に係合して後、引金２ａを引
くと、エアーモーター２に空気が供給されて該モ
ーター２が回転し、ハンマー４は、その突起４ａ
が該モーター２の回転により回転されるアンビル
３の打撃ピン７で間歇的に打撃されることにより
回転し、ボルト１６を締付方向に回転させる。ボ
ルト１６が被締付物１４ａ，１４ｂ内に進入し、
その座面が接触すると、締付トルクが増大し、ボ
ルト１６の軸力が被締付物１４ａ，１４ｂに作用
し始める。これは着座点と呼ばれる。この着座点
ではレンチ本体１に反動力が働くため、第６図Ａ
に示すように該レンチ本体１に固設された加速度
計１３から大きな振幅の信号を出力する。第６図
Ｂはトルク検知器８により検知された締付トル
ク、第６図ｃはボルト１６の軸力の各時間的経過
を示す。この図から明らかなように着座点は加速
度計１３の出力から容易に知ることができ、この
点からの締付トルクの増加分を監視することによ
りボルト１６の軸力を正確に管理することができ
る。加速度計13の出力が着座点設定器２６で設定
した第６図Ａに示すＬレベルを超えると、比較器
２５から着座信号が出力し、アンドゲート２７を
通つてアキユムレータ１８に入力するので、この
時点にトルク検知器８から出力し、増幅器２０で
増幅されＡ−Ｄ変換器１９でデイジタル信号に変
換された締付トルク信号はアキユムレータ１８に
書込まれる。この書込まれた締付トルク信号は次
いで着座点締付トルクメモリー２１に移され記憶
される。一方、締付トルクメモリー２３には、Ａ
−Ｄ変換器１９から締付トルク信号が間歇的に書
込まれ、演算器２２において、締付トルク値と着
座点締付トルク値の差値が算出され、次段の締付
トルクメモリー２４にこの差値が書込まれる。こ
の差値は判断器３８に入力し、締付トルク設定器
３９で設定された一定範囲の適正締付トルク値と
比較され、該範囲に入つたときは端子３８−１か
ら出力し、この出力は追締め設定時間の間開かれ
ているアンドゲート４０を通つて制御器４１及び
表示器４２を作動させ、レンチを駆動源から遮断
すると共に適正に締付けられたことを表示する。
該差値が適正締付トルク範囲を超えたときは、端
子３８−２からの出力により表示器４３が作動
し、締付不良が表示される。

動力式レンチを作動させてから締付時間設定器
３２で設定された締付時間（第６図Ｂのta）が経
過しても着座信号が比較器２５から出ないとき
は、プリセツトカウンタ３１の端子３１−２から
の出力がアンドゲート２９−１を通つて表示器３
０が作動し、被締付物１４ｂのネジ孔１５等の不
良を表示すると共に図示しない制御器を作動し、
レンチの作動を停止する。

また、着座信号が出てから追締め時間設定器３
５で設定された追締め時間第６図Ｂのtb）が経過
しても締付トルクが適正締付トルク範囲に入らな
い時は、プリセツトカウンタ３４の端子３４−２
からの出力により表示器３７が作動し、ボルト不
良、被締付物のネジ欠損等の不良を表示すると共
に図示しない制御器が作動しレンチを停止させ
る。

尚設定された時間内に着座信号が比較器２５か
ら出力したときは、フリツプフロツプ２８−１は
着座信号によりオンになるので、アンドゲート２
９−１は開かれず、端子３１−２の出力では表示
器３０は点燈しない。設定された追締め時間内に
適正締付トルク信号が判断器３８の端子３８−１
から出力したときは、表示器３０と同様に表示器
４３は点灯しない。

第７図は第４図示の判断器３８及び締付トルク
設定器３９の具体的回路の一例を示す。

締付トルク設定器３９の３９Ｂ及び３９Ａは適
正締付トルクの上限値Ｂ及び下限値Ａを設定する
もので、それぞれ例えばダイオードマトリツクス
で構成された10進−２進変換器である。

判断器３８の３８Ｂ，３８Ａは多数の論理素子
により構成された論理回路で、締付トルクメモリ
ー２４の出力が上限値Ｂ及び下限値Ａより大きい
が、等しいか、あるいは小さいかに応じてそれに
該当する端子から“１”レベルの信号を出力する
もの、３８Ｃは３８Ａ，３８Ｂに接続され、締付
トルク値Ｘが適正締付トルク範囲〔Ａ≦Ｘ≦Ｂ〕
のときは端子３８−１より“１”が、超過すると
き〔Ｘ＞Ｂ〕は端子３８−２より“１”が、未満
であるとき〔Ｘ＜Ａ〕は端子３８−３より“１”
が出力する。

尚、図は説明の便宜上、設定値は一桁になつて
いるが、実際は複数桁であるから、判断器はそれ
に応じた数のダイオードマトリツクスや論理回路
で構成する。

このように本発明によるときは、動力式レンチ
のレンチ本体に加速度計を設け、その出力により
着座点を見出しているので、被締付物やボルト等
の状態に違いがあつても締付終了時におけるボル
ト軸力にばらつきが生じないから、締付けのゆる
みやボルト、被締付物のネジ山の欠損、ボルトの
折損等の不都合を生ずることがなく、また被締付
物のネジ孔の不良、ボルトの折損、ネジ山の欠
損、ボルトとネジ孔の不適合等の場合にこれを識
別することができるので、自動化することがで
き。更に作業時間が短く、信頼性も高い効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施の一例を示し、第１図乃至
第３図は動力式レンチの一部截断側面図、第１図
の−線截断面図及び第１図−線截断面
図、第４図は電気回路の概略的ブロツク図、第５
図は本発明装置の概略的外観図、第６図Ａ，Ｂ，
Ｃは各部の出力波形図、第７図は判断器及び締付
トルク設定器の具体的回路図である。 ８……トルク検知器、１３……加速度計、１４
ａ，１４ｂ……被締付物、１８……アキユムレー
タ、１９……Ａ−Ｄ変換器、２１……着座点締付
トルクメモリー、２２……演算器、２３，２４…
…締付トルクメモリー、２５……比較器、３０…
…表示器、３１，３４……プリセツトカウンタ、
３７……表示器、３８……判断器、４１……制御
器、４２，４３……表示器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動軸部にトルク検知器、レンチ本体に加速
   度計を各設けた動力式レンチと、該加速度計の出
   力から着座信号を読取る手段と、該着座信号によ
   り前記トルク検知器の出力から着座点締付トルク
   値を読取る手段と、前記トルク検知器から得られ
   る締付トルク値と着座点締付トルク値との差値を
   算出する手段と、該差値と適正締付トルク値との
   比較手段と、該比較手段の出力により付勢され前
   記動力式レンチを駆動源から遮断する手段とを具
   備することを特徴とする動力式レンチ式の締付ト
   ルク制御装置。 ２ 駆動軸部にトルク検知器、レンチ本体に加速
   度計を各設けた動力式レンチと、該加速度計の出
   力から着座信号を読取る手段と、該着座信号によ
   り前記トルク検知器の出力から着座点締付トルク
   値を読取る手段と、前記トルク検知器から得られ
   る締付トルク値と着座点締付トルク値との差値を
   算出する手段と、該差値と適正締付トルク値との
   比較手段と、該比較手段の出力により付勢され前
   記動力式レンチを駆動源から遮断する手段と、設
   定した締付時間内に着座信号がない場合に異常を
   表示する手段とを具備することを特徴とする動力
   式レンチの締付トルク制御装置。 ３ 駆動軸部にトルク検知器、レンチ本体に加速
   度計を各設けた動力式レンチと、該加速度計の出
   力から着座信号を読取る手段と、該着座信号によ
   り前記トルク検知器の出力から着座点締付トルク
   値を読取る手段と、前記トルク検知器から得られ
   る締付トルク値と着座点締付トルク値との差値を
   算出する手段と、該差値と適正締付トルク値との
   比較手段と、該比較手段の出力により付勢され前
   記動力式レンチを駆動源から遮断する手段と、着
   座信号発生後所定時間内に締付トルクが適正締付
   トルクにならない場合に異常を表示する手段とを
   具備することを特徴とする動力式レンチの締付ト
   ルク制御装置。