JPH0621859U - ボルト締付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被締付け部材を仮締めしたナットを、所定角
度だけ本締めするナット回転角法による電動レンチにお
いて、 握り手を回転させることなく締付けを終了す
る。全長を短くすると共に握り手を任意方向に向けら
れるようにし、締付け作業に大きな自由度を与える。 【構成】 ソケットおよび反力受けを備えた回転ヘッ
ド、減速器、握り手を持つ本体を相互に回転可能に連結
し、回転角を検出するパルス発生器を本体内に設け、本
締め設定角度（１度刻み）とパルス検出器の出力パルス
を整数対応させる補正回路を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、鉄骨の橋梁やビルなどの鉄骨部材同士をボルト・ナット締めする際 に、トルクレンチ等によりハイテンションボルトとナットで被締付け部材を仮締 めした後に、このナットを本締めする電動レンチを備えたボルト締付け装置に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

橋梁の鉄骨部材同士の連結は、被連結部分の複数箇所をボルトとナットで仮締 め（一次締め）してから、複数箇所のナットを順次に本締めすることで行われる 。ボルトとナットの仮締めは、トルクレンチなどを使って行われ、仮締め後の本 締めは、モ−タや減速機を内蔵した電動レンチを備えたボルト締付け装置を使っ て行われる。この電動レンチの従来例（実開昭48-105998号等）を、図１０を参 照して説明する。

【０００３】 図１０は、鉄骨の被締付け部材（１）の複数箇所に仮締めされたボルト（ハイ テンションボルト）（２）とナット（３）、及び、ナット（３）を１つずつ本締 めする電動レンチ（４）を示す。電動レンチ（４）は、一体となった外枠（５） 内にモ−タ（６）と、減速ギヤ（７）と、ナット（３）に嵌合して回転させるソ ケット（８）を同軸に連結・収納して構成され、さらに外枠（５）の後端に握り 手（９）を形成し、外枠（５）の先端外周には、突起状の反力受け（10）を一体 的に形成している。外枠（５）に設けた握り手（９）を持ち、ソケット（８）を ナット（３）に嵌合させ、電源投入でモ−タ（６）を回転させ、減速ギア（７） を介してソケット（８）を回転させると、反力受け（10）が隣のナット（３）に 当った時点からナット（３）が回転して本締めが行われる。この本締めは、ナッ ト（３）回転の開始時点である本締め開始点から予め設定された１２０度などの 所定角度だけ回転させるナット回転角法で行われ、開始点はモータ電流の変化等 から検知し、回転角度は、外枠（５）に固定されてソケット（８）の回転を検出 するパルス発生器（11）により行なわれる。

【０００４】 この電動レンチ（４）の制御ブロック図を、図１１に示す。 Ａは上記パルス検出器（11）で、ソケット（８）の回転をパルスで検出する。 Ｂはスタート検出部で、モータ電流の変化等から本締め開始点（ナットの回転角 度のカウント開始点）を検出する。Ｃはパルス−角度変換部で、検出した回転パ ルスを分周して回転角度信号に変換する。Ｄは角度カウント部で、スタート信号 発生後をパルス−角度変換部Ｃの出力する角度信号をカウントする。Ｅは制御角 度設定部で、本締めの角度（例えば１２０度）を１度を単位として設定する。Ｆ は比較部で、カウント値が設定値に達するとレンチ制御部Ｇにモータ停止信号を 出力する。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

従来の電動工具は、図１０に示したように外枠（５）が反力受け（10）と一体 になっているので、反力受け（10）が隣接したナット（３）に当たるまでは外枠 （５）が一緒に回転する。このため向きが変化する握り手（９）に合わせて手を 動かす必要があり、作業性が悪い。また、ソケット（８）、減速ギア（７）、モ ータ（６）、握り手（９）が一直線上に配置されているので、工具寸法が長くな り、狭い場所での締付けができず、また、一定の作業姿勢を取る必要から足場が 限定された工事現場では使用し難いという問題があった。

【０００６】 そこで、本考案は、開始点からの締付け角度を測定する必要のあるナット回転 角法による電動レンチにおいて、ソケットをナットに嵌めてから、握り手を回 転させることなく締付けを終了できるようにする。全長を短くし、締付け姿勢 に大きな自由度を与える、という構造を提供することを目的とする。

【０００７】 上記の目的を達成するためには、握り手のある本体と、ナットが嵌まるソケ ットとを相対回転可能なように構成する必要がある。この場合に、締付け角度を 測定するパルス発生器を、ソケット側に取付けると、ここから引き出された出力 コードがソケットと本体側との相対回転によってねじ切れる問題が生じる。

【０００８】 また、上記の目的を達成するには、先端側にソケットを配置した減速器を、 モータを内蔵した本体の頭部に、直交状態（ピストル型）で首振り可能に取付け ればよい。しかし、この場合、本体に対して、パルス検出器をソケットまたは減 速器に取付けると、ここから本体側に延びる出力コードがねじ切れる問題が生じ る。

【０００９】 さらに、出力コードがねじ切れる上記問題を解決するために、パルス発生器を 本体側に取付け、モータの回転を直接検出させると、ソケットの回転角を、パル ス検出器の出力パルス数から、本締めの設定角度の単位（１度刻み）で読み取れ ず、誤差が生じる問題がある。これは、減速器の減速比とパルス発生器のモータ 軸１回転当たりのパルス発生数によって、締付け角度当たりの回転パルス数が整 数対応せず、小数点以下の端数が出るためで、この端数を無視（切り上げまたは 切り下げ）すると、締付角度に誤差が生じる。

【００１０】 この誤差について具体的に説明する。 例えば減速比が１：１０８８で、モータ軸１回転当たりの発生パルス数を１０ とすると、ソケット回転の１度に対するパルス数は １０８８×１０÷３６０＝ ３０.２ パルス／度となり、ここで、パルス発生器の出力に対して１／３０の分 周をかけると、１度当たり０.２パルスの誤差が生じる。本締め設定角度を仮に １８０度とすると、０.２×１８０＝３６パルスの誤差となり、分周により３０ パルスで１度としているので、３６÷３０≒１.２度の誤差となる。この誤差は 、減速比が３６０の倍数から離れた値になるほど大きく、また、本締め設定角度 が大きくなるに比例して増加する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は、握り手を回転させることなく締付けを終了するための基本構成と して、 本体内のモータの回転力を、減速器を介して回転ヘッドのソケットに与え、ボ ルトと共有して被締付け部材を仮締めしたナットを、パルス発生器でソケットの 回転数を検出することにより所定角度だけ本締めするナット回転角法によるボル ト締付け装置において、 回転ヘッドと減速器の間の配線をなくし、それらの相対回転を可能とするため 、上記パルス発生器を回転ヘッドに対し減速器側の回転部分に設けたボルト締付 け装置を提供する。

【００１２】 また、上記の構成に加え、全長を短くして締付け姿勢に大きな自由度を与 えることを目的として、 回転ヘッド、減速器、モータを内蔵した本体の相互間の配線をなくし、それら の相互回転を可能とするため、パルス発生器を本体の回転部分に設け、側面に握 り手を設けた本体の頭部に、減速器を直交状態で首振り自在に連結した構成のボ ルト締付け装置を提供する。

【００１３】 さらに上記の構成でパルス発生器を本体内に設けると、締付け角度と検出 パルス数が整数対応せず誤差が発生するのを解決する構成として、 減速器の減速比の逆数と、モータの回転を検出するパルス発生器のモータ軸１ 回転当たりのパルス発生数の積が、回転ヘッドの１回転である３６０（度）の倍 数と一致しない場合において、パルス発生器の出力と本締めの設定角とが整合す るように補正を加える補正回路を設けたボルト締付け装置を提供する。

【００１４】

【作用】

本考案の上記の構成は、モータの回転を検出するパルス発生器を、回転ヘッ ド（ソケット）に設けなくても良いため、パルス発生器の出力コードがねじ切れ るおそれがなく、握り手を設けた本体に対して回転ヘッドを自由回転させること ができる。そして減速器の回転出力は、反力受けを有する回転ヘッドの外枠とソ ケットを相対回転させる力として伝達され、ナットへの締付け力は隣接するナッ トに反力受けが当たることに対する反力として発生し、ソケットにナットを嵌入 させた後、握り手が回転することなく締付けを終了できる。

【００１５】 また上記の構成は、側面に握り手を設けた本体の頭部に、減速器を直交状態 で首振り自在に連結した構造により、作業姿勢に応じて減速器の固定方向を変え て全長を短くできる。この構成においても、パルス発生器を本体内に設けている ので、握り手を回転させることなく締付けを行うという上述の効果は発揮される 。

【００１６】 さらに上記の構成は、補正回路によってパルス検出器の出力パルス数と本締 め設定角度との整合が取られるので、パルス検出器をモータに直結して設けても 高精度が保障される。また減速器とパルス検出器は、この整合の問題を考慮しな くてもよいので設計が容易に行える。

【００１７】

【実施例】

図１に本考案装置の上記の特徴を具体化した実施例を示し、以下、同図 を参照して本考案を説明する。

【００１８】 図１は、鉄骨の被締付け部材（１）の複数箇所に仮締めされたボルト（ハイテ ンションボルト）（２）とナット（３）、及び、ナット（３）を１つずつ本締め する電動レンチ（12）を示す。

【００１９】 電動レンチ（12）は、モ−タ（13）を収納した本体（14）と、減速ギヤからな る減速機（15）、及び回転ヘッド（16）を連結して構成される。

【００２０】 本体（14）は本体枠（17）内にモータ（13）を収納したもので、本体枠（17） の一側面に握り手（18）を形成し、この握り手（18）に引き金式の起動スイッチ （19）を取付けている。この本体（14）は、握り手（18）から延長されたコード （20）を通して電源供給等を行なう制御装置（21）に接続されている。

【００２１】 減速器（15）は本体（14）の上端に直交状態で首振り自在に連結されるもので 、減速ギア（22）（例えば遊星歯車機構を２段に重ねて構成する）を収納した減 速器枠（23）の一端側部に、ベアリング（24）を有し本体の上端を回転自在に嵌 め合わせる継手（25）を形成している。モータ（13）のスピンドル（13a）の先 端に形成した歯車（13b）は、この継手内で減速ギア（22）と噛合し、本体枠（1 7）と減速器枠（23）は螺子式の固定手段（26）で相対回転位置が固定される。

【００２２】 回転ヘッド（16）は、外周に突起状の反力受け（27）を一体に形成したソケッ ト枠（28）と、ソケット枠（28）内に回転自在に支持されたソケット（29）から 構成される。このソケット（29）の基部には円周を等配する位置に、３個の遊星 歯車（30）が支持ピン（31）を介して回転自在に嵌められ、この遊星歯車（30） は、図２に示すように、ソケット枠（28）の内周面に形成したリングギア（28a ）と、減速器（15）の出力軸（15a）の先端に設けたサンギア（32）に噛合して 、この間を遊星運動する。

【００２３】 （33）はパルス発生器で、例えば図３に示したようにモータ（13）のスピンド ルに同軸に連結したスリット棒（34）の回転をフォトカプラ（35）で検出して回 転角度検出用のパルスを発生する。このスリット棒（34）は、例えば図４に示す ようなものである。また、スリット棒（34）に換え、図５に示すようにスリット を円周状の配置で形成したスリット板（36）を用いてもよい。 このパルス検出器（33）の出力するパルスは、制御装置（21）に送られ、本締 めの終了検出に用いられる。

【００２４】 前述したように、パルス検出器（33）はモータに直結され、減速器の減速比と モータ軸１回転当たりのパルス発生数との関係から、パルス検出器の出力パルス 数から、ソケットの回転角を本締めの設定角度の単位（１度）で読み取れない。 このため制御装置（21）において、次のように補正を加えている。

【００２５】 この補正の各種方式を図６〜図８について説明する。 図６は、図１１に示す従来の構成において、パルス−角度変換部Ｃをなくし、 カウンタＤの後に、補正回路Ｈを設けたものである。この補正部Ｈは、カウント 出力の誤差分をソフトウェア又はハードウェアにより、補正するもので、例えば 入力されたカウント数に対し所定の割合で、カウント値を割り増し（カウンタの 分周切下げられている場合）または割引して（切上げられている場合）出力する 。これによって、本締め設定角度と補正後のカウント値は整数対応することにな り、比較部Ｆで誤差なく締め付け終了時点を検出できる。

【００２６】 図７は、本締め角度の設定値に補正をかけるもので、補正回路Ｉにおいて、角 度設定値を検出パルスのカウント数に換算する。これは、例えば１度刻みの設定 角とカウント値の対応データを用意し、設定された制御角度に応じてこれを比較 部Ｆに出力させる。この方法では、検出パルスに対する補正は不要となる。

【００２７】 図８は、図１１に示す回路において、カウンタの出力の誤差分を加算補正する もので、補正回路Ｊでカウンタの出力に対して、一定割合（例えば１５０発に対 して１発）の補正パルスを出力させ、これを加算器Ｋでカウント値に加算して比 較部Ｆに入力させる。

【００２８】 上記３つの方法は、ソフト、ハードのいずれを用いても達成することができる が、ソフト上の処理が容易であり、変更も容易である利点を有する。これらの構 成によれば、パルス検出器を図３〜図５に示すような簡単な構造としても、誤差 をなくし高精度化を図ることができる。

【００２９】 次に、この電動レンチ（12）を用いて、仮締めされたナット（３）を本締めす る手順について説明する。 本体の握り手（18）の向きを変えたほうが良い場合は、始めに固定手段（26） のストッパーピンのストッパーキャップを押して、本体（14）の減速器（15）に 対する回転位置を図９に示すように変えると、自動的に固定する。なお、図９（ ａ）はナットの締付け面に対して側方から締付けを行なう場合、図９（ｂ）はナ ットの締付け面の反対側（ボルトのある側）から手前側に向けて締付けを行なう 場合に適している。

【００３０】 次に、ソケット（29）をナット（３）に嵌合させ、本体の握り手（18）の起動 スイッチ（19）を引いてモ−タ（13）を駆動させる。モータの回転は減速ギア（ 22）を介してソケット（29）に伝達され、回転ヘッド（16）のソケット（29）を その外枠（28）との間に相対回転させる。始めは反力受け（27）を有するソケッ ト枠（28）のみが回転し、反力受けが隣のナット（３）に当った開始時点（モー タ電流、回転速度の変化等から検出される）からソケットが回転を始めて、ナッ ト（３）の本締めが行われる。開始が検出されると、パルス発生器（33）の出力 を上記補正回路（Ｈ，Ｉ，Ｊ）を持つ制御装置（21）内でカウントし、このカウ ント値が本締め角度設定器で設定された値（例えば１２０度）になると、制御装 置（21）はモ−タ駆動を停止して本締めを終了する。

【００３１】 上記実施例は、回転を検出するパルス発生器（33）を本体内に設け、回転ヘッ ド（16）、減速器（15）、本体（14）を相互に回転可能としたので、ソケット をナットに嵌めてから、握り手を回転させることなく締付けを終了できるように する、全長を短くし、締付け姿勢に大きな自由度を与える、という両効果を達 成することができる。しかし、上記の効果を目的とするだけならば、パルス発 生器（33）を減速器内に設け、回転ヘッド（16）と減速器（15）の相対回転を可 能とするだけで良い。

【００３２】

【考案の効果】

本考案によれば、締付け回転角を検出するパルス発生器を、減速機、又は本体 に設けたので、パルス発生器から引き出される出力コードを捻切るおそれなく、 回転ヘッド、減速機、本体（握り手）を相互に回転させることができ、締付け時 にソケットをナットに嵌め合わせた後、反力受けが隣接したナットに当たる迄の ソケット外枠の回転を、減速器および握り手と独立して回転させることができる 。

【００３３】 また、本体（握り手）を減速器に対して直交させて短縮すると共に、連結した 握り手を回転させて任意の方向に向けることができるので、横方向或いは斜め手 前側から締付け作業が行なえ、狭い場所での作業が容易に行なえる。さらに、こ の構成において、本締め設定角（１度刻み）とパルス検出器の出力パルスを整数 対応させる補正回路を設けたので、パルス検出器をモータに直結して設けても、 高精度な締め付けが保障される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示すボルト締付け装置の断面
図

【図２】図１のボルト締付け装置の回転ヘッド部分の断
面図

【図３】スリット棒とフォトカプラを用いたパルス検出
器をモータに取付けた状態を示す図

【図４】図３のスリット棒を拡大して示す正面図および
底面図

【図５】スリット板とフォトカプラを用いたパルス検出
器をモータに取付けた状態を示す図

【図６】カウント値を補正する方式の補正回路を持つボ
ルト締付け装置の制御ブロック図

【図７】設定角度を補正する方式の補正回路を持つボル
ト締付け装置の制御ブロック図

【図８】カウント値を加算補正する方式の補正回路を持
つボルト締付け装置の制御ブロック図

【図９】図１のボルト締付け装置の首振り状態を示す側
面図

【図１０】従来のボルト締付け装置示す断面図

【図１１】図１０のボルト締付け装置の制御ブロック図

【符号の説明】

１ 被締付け部材 ２ ボルト ３ ナット 12 電動レンチ 13 モ−タ 14 本体 15 減速器 16 回転ヘッド 18 握り手 27 反力受け 29 ソケット 33 パルス発生器 Ｈ，Ｉ，Ｊ 補正回路

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体内のモータの回転力を、減速器を介
   して回転ヘッドのソケットに与え、ボルトと共有して被
   締付け部材を仮締めしたナットを、パルス発生器でソケ
   ットの回転数を検出することにより所定角度だけ本締め
   するナット回転角法によるボルト締付け装置において、 回転ヘッドと減速器の間の配線をなくし、それらの相対
   回転を可能とするため、上記パルス発生器を回転ヘッド
   に対し減速器側の回転部分に設けたことを特徴とするボ
   ルト締付け装置。
2. 【請求項２】 回転ヘッド、減速器、モータを内蔵した
   本体の相互間の配線をなくし、それらの相互回転を可能
   とするため、パルス発生器を本体の回転部分に設け、側
   面に握り手を設けた本体の頭部に、減速器を直交状態で
   首振り自在に連結したことを特徴とする請求項１記載の
   ボルト締付け装置。
3. 【請求項３】 減速器の減速比の逆数と、モータの回転
   を検出するパルス発生器のモータ軸１回転当たりのパル
   ス発生数の積が、回転ヘッドの１回転である３６０
   （度）の倍数と一致しない場合において、パルス発生器
   の出力と本締めの設定角とが整合するように補正を加え
   る補正回路を設けたことを特徴とする請求項２記載のボ
   ルト締付け装置。