JPH07308865A

JPH07308865A - インパクト式ねじ締め装置

Info

Publication number: JPH07308865A
Application number: JP9939294A
Authority: JP
Inventors: Junichi Maruyama; 旬一丸山; Teruo Fukumura; 輝雄福村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】１つの合わせ面を複数のボルトで締結する場合
にも精度の良いねじ締め作業のできるインパクト式ねじ
締め装置を提供する。【構成】駆動部（モータ１０２とインパクトトルク発生
器１０３）と、該駆動部によって駆動され、ねじを締付
ける主軸１０４と、該主軸のトルク変化を検出するトル
ク検出部１０１と、を有するインパクト式ねじ締め機本
体１００と、トルク検出部の検出結果から求めたピーク
・トルク値を用いてインパクト毎に締結力の増加量を演
算して順次締結力を求め、目標とする締結力を実現する
ように動力源を制御し、かつ１つの合わせ面を複数のボ
ルトで締結する場合に、締結を複数の段階に分けて各ボ
ルトごとに仮締付けを行ない、各段階ごとに各ボルトの
締結力を一定範囲の値とした後に次の段階に移るように
制御し、最終的に上記目標とする締結力を達成するよう
に制御する制御装置１２０と、を備えた構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、衝撃力を利用して、
ねじ締め作業を行なうねじ締め装置、例えばインパクト
・レンチやインパクト式ナット・ランナーなどに関し、
特に、ねじの締結力（締付け力）を制御する技術に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の締付けトルクを制御するインパク
ト・レンチとしては、例えば実願平３−１２３７０号に
記載の装置がある。図１８は上記の装置の断面図であ
る。図１８において、主軸１５は磁歪効果を有する材料
で構成されている。そしてねじ締めの際に発生するトル
ク・パルスに伴う主軸１５表面の透磁率変化をトルク検
出部１１の検出コイル２６ａ、２６ｂのインダクタンス
変化として検出することにより、トルクの変化を検出す
る。そして、検出されたトルクが所定の範囲の値に達し
たところで、制御装置１１０からの制御信号により、シ
ャット・オフ・バルブ１２が閉じてエア・モータ部１３
への圧縮空気が遮断され、これによって油圧パルス発生
部１４および主軸１５の駆動を停止させるように構成さ
れている。しかし、テーパ・ビーム・レンチなどのトル
ク・レンチによるねじ締めの場合には、締付けトルクと
締結部に発生する締結力とが比例関係にあるが、上記の
ごときインパクト・レンチにおいては、インパクトによ
るトルク・パルスのピーク値は締結力には比例せず、例
えば、直前のインパクトよりもトルク・パルスのピーク
値の小さなインパクトが発生した場合にも締結力が増加
する、というようなことが頻繁に生じることが実験の結
果判明した。このように、インパクトによるトルク・パ
ルスのピーク値は締結力に一対一で対応する量とはいえ
ないため、このトルク・パルスのピーク値を正確に検出
しても締結力を精度良く検出することはできず、したが
って、これに基づいてシャット・オフ・バルブをカット
・オフ制御したとしても、締結力を精度良く制御してい
ることにはならない。上記のように従来の装置において
は、締結力を正確に検出することができなかったので、
所望の締結力に正確に制御することが困難である、とい
う問題があった。

【０００３】上記の問題を解決するため、本出願人は、
ねじの着座に伴うトルク・パルスの波形変形から着座時
点を判定し、締結力を正確に演算する装置を既に出願し
ている（特願平５−３３３９８８：未公開）。図１９
は、上記の装置における演算のフローチャートである。
なお、機構部分は図１８に示したものと同じである。以
下、図１９に示すフローチャートに基づいて締結力の演
算および制御の手順を説明する。まず、ステップＳ２０
１で目標締結力ｃＦｃの値を、またステップＳ２０２で
着座判定しきい値フリーランニング時間ｓｔ_FRをそれぞ
れ設定した後、ステップＳ２０３でインパクト数のカウ
ンタをリセットし＜カウントｉ＝０＞、さらにステップ
Ｓ２０４でそれまでの締結力の値をリセットする＜Ｆ
(０）＝０＞。

【０００４】次に、ステップＳ２０５では、ねじ締めを
開始する。また、ステップＳ２０６〜ステップＳ２０８
はループを形成しており、着座まではインパクトごとに
着座判定を行なう。まず、ステップＳ２０６でカウント
ｉを１だけ増加させた後、ステップＳ２０７でトルクセ
ンサの信号からフリーランニング時間ｔ_FRを求める。な
お、フリーランニング時間とは、各インパクトごとに発
生する複数のトルク・パルスのうち最初に発生するトル
ク・パルスと第２番目に発生するトルク・パルスとの間
隔であり、この間はナットとボルトはフリーランニング
状態になっている。

【０００５】次に、ステップＳ２０８では、フリーラン
ニング時間ｔ_FRが着座判定しきい値フリーランニング時
間ｓｔ_FR以下か否かを判断し、ＮＯすなわち未着座であ
ればステップＳ２０６に戻ってステップＳ２０８までを
繰返す。一方、ステップＳ２０８でＹＥＳになると、す
なわち着座と判定すると、ステップＳ２０９〜ステップ
Ｓ２１２およびステップＳ２１３よりなるループに進
み、インパクトごとに締結力の計算を行なう。まず、ス
テップＳ２０９では、トルクセンサの信号からインパク
トに対応したトルクパルスのピーク値（以下、ピーク・
トルク値と記す）Ｔ_P(ｉ）を求めて記憶する。なお、着
座時点においては、上記ステップＳ２０７において一時
的に記憶されているトルク信号からピーク・トルク値Ｔ
_P(ｉ）を求めればよい。次に、ステップＳ２１０では、
Ｆ(ｉ−１）におけるトルク−締結力変換係数Ｃ_TF(ｉ）
を、締結力データ・メモリ部のテーブルに基づいて計算
する。ただし、Ｃ_TF(ｉ）＝Ｃ_TF〔Ｆ(ｉ−１）〕。次
に、ステップＳ２１１では、インパクトによる締結力の
増加分δＦ(ｉ）＝Ｃ_TF(ｉ）×Ｔ_P(ｉ）を計算し、さら
にこのインパクト後の締結力Ｆ(ｉ）を、それまでの締
結力すなわち１回前のインパクト後の締結力Ｆ(ｉ−
１）に上記の増加分δＦ(ｉ）を加算することによって
計算する。したがって、Ｆ(ｉ）はＦ(ｉ）＝Ｆ(ｉ−
１）＋Ｃ_TF(ｉ）×Ｔ_P(ｉ）。次に、ステップＳ２１２
では、インパクト後の締結力Ｆ(ｉ）が目標締結力ｃＦ
ｃ以上か否かを判断し、ＮＯであればステップＳ２１３
でカウントｉを１だけ増加させた後、ステップＳ２０９
に戻ってステップＳ２１２までを繰返す。一方、ステッ
プＳ２１２でＹＥＳになると、ステップＳ２１４へ進
み、その時点でカット・オフ命令が出される。これによ
って圧縮空気のバルブが閉じられる。次に、ステップＳ
２１５では、終了するか否かを判断し、ＹＥＳであれば
そのまま終了し、ＮＯであればステップＳ２０３へ戻っ
て次のねじ締めを行なう。なお、上記の従来例および本
出願人の先行技術の説明は、インパクト・レンチを例と
して説明したが、インパクト式ナット・ランナー等にお
いても同様である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、図１８
に示した従来の装置においては、締結力を正確に検出す
ることができなかったので、所望の締結力に正確に制御
することが困難である、という問題があった。また、上
記の問題を解決するためになされた本出願人の先行発明
においては、締結力を正確に検出することはできるが、
次のごとき問題があった。すなわち、１つの合わせ面を
複数のボルトで締結する場合には、ボルトごとに目標と
する締結力まで一度に締付けることになるので、複数の
ボルト間に偏りを生じ、締結体とボルトとの芯ズレ等に
よって各ボルトの締結力にバラツキが発生してしまい、
均一に締付けることができない場合がある、という問題
があった。

【０００７】本発明は、上記のごとき本出願人の先行技
術における問題を解決するためになされたものであり、
１つの合わせ面を複数のボルトで締結する場合にも精度
の良いねじ締め作業を行なうことのできるインパクト式
ねじ締め装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、請求項１に記載の発明にお
いては、駆動出力にパルス成分を有する駆動手段と、一
端にねじとの継手部を有し、上記駆動手段によって駆動
されることによってねじを締付ける主軸と、上記主軸の
トルク変化を検出するトルク検出手段と、を有するイン
パクト式ねじ締め機本体と、上記トルク検出手段の検出
結果から求めたピーク・トルク値を用いて、インパクト
ごとに締結力の増加量を演算して順次締結力を求め、目
標とする締結力を実現するように上記駆動手段へ与えら
れる動力源を制御し、かつ、１つの合わせ面を複数のボ
ルトで締結する場合に、締結を複数の段階に分けて各ボ
ルトごとに仮締付けを行ない、上記各段階ごとに各ボル
トの締結力を一定範囲の値とした後に次の段階に移るよ
うに制御し、最終的に上記目標とする締結力を達成する
ように制御する制御手段と、を備えている。なお、上記
の各手段は、例えば後記図１の実施例における下記の部
分に相当する。すなわち、インパクト式ねじ締め機本体
はインパクト式ねじ締め機本体１００（詳細は図２に表
示）に、駆動手段はモータ１０２とトルク・パルス発生
器１０３の部分に、主軸は主軸１０４に、トルク検出手
段はトルク検出器１０１に、制御手段は制御装置１２０
に、それぞれ相当する。

【０００９】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載のインパクト式ねじ締め装置において、上記制御
手段を、仮締付け時における一時停止後に締付けを再開
して締結力を演算する際に、一時停止時に到達する締結
力の標準値を起点として各ボルトごとに締結力を演算す
るように構成したものである。上記の構成は、例えば後
記図１の実施例に相当する。また、請求項３に記載の発
明は、請求項１に記載のインパクト式ねじ締め装置にお
いて、上記制御手段を、仮締付け時における一時停止時
に各ボルトごとに締結力を記憶しておき、一時停止後に
締付けを再開して締結力を演算する際に、各ボルトごと
に上記の記憶されている締結力を起点として締結力を演
算するように構成したものである。なお、上記の構成
は、例えば後記図７の実施例に相当する。

【００１０】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
〜請求項３に記載のインパクト式ねじ締め装置におい
て、上記制御手段を、各ボルトごとに仮締付けとして少
なくとも着座時点で締付けを一時停止し、その後、目標
とする締結力まで締付けるように制御するように構成し
たものである。なお、上記の構成は、例えば後記図１ま
たは図７の実施例に相当する。また、請求項５に記載の
発明は、請求項１〜請求項４に記載のインパクト式ねじ
締め装置において、ねじ締め機本体を１個のみ備え、そ
のねじ締め機本体によって複数のボルトを順次仮締付け
しながら締結するように構成したものである。なお、上
記の構成は、例えば後記図１の実施例に相当する。ま
た、請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項４に記
載のインパクト式ねじ締め装置において、ねじ締め機本
体を複数個備え、複数のボルトをそれぞれのねじ締め機
本体で仮締付けしながら個別に締結するように構成した
ものである。なお、上記の構成は、例えば後記図１１の
実施例に相当する。

【００１１】

【作用】請求項１の発明は、１つの合わせ面を複数のボ
ルトで締結する場合に、締結を複数の段階に分けて各ボ
ルトごとに仮締付けを行ない、上記各段階ごとに各ボル
トの締結力を一定範囲の値とした後に次の段階に移るよ
うに制御し、最終的に目標とする締結力を達成するよう
に制御するものである。すなわち、複数の各ボルトを一
度に目標とする締結力まで締結するのではなく、一定の
締結力まで仮締付けを行ないながら順次目標とする締結
力まで締付けるものである。そのため、１つの合わせ面
を複数のボルトで締結する場合にも、目標とする締結力
に至るまでの途中段階でボルト間の締結力のバラツキを
小さく押さえることができるので、均一に締付けること
ができ、精度の良いねじ締め作業を行なうことができ
る。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、仮締付け
後に再び当該ボルトの締付けを行なうときに締結力を計
算する際には、一時停止時に到達する締結力の標準値
（予め設定した値）を起点としてボルトごとに計算する
ように構成したものである。そのため、各段階におい
て、ボルトの締付け順番を必ずしも一定としなくても、
締結力を高い精度で演算できるので、各ボルトとも目標
とする締結力まで精密にねじ締めを行なうことができ
る。また、請求項３に記載の発明は、仮締付け時におけ
る一時停止時に各ボルトごとに締結力を記憶しておき、
仮締付け後に再び当該ボルトの締付けを行なうときに締
結力を計算する際には、ボルトごとに上記の記憶されて
いる締結力を起点として計算するように構成したもので
ある。そのため、一時停止させることなく締付けた場合
と同等の高い精度で各ボルトごとに締結力を演算できる
ので、各ボルトとも目標とする締結力まで精密にねじ締
めを行なうことができる。また、請求項４に記載の発明
においては、着座時点を基準として仮締付けの判断を行
なうように構成したものである。これは、インパクト・
トルクの波形変化から着座時点を精度良く判定できるこ
とを利用したものである。このように構成したことによ
り、常に締結力の小さい一定の状態で仮締付けを行なう
ことが出来るので、被締結体とボルトとの芯ズレが自動
的に調整されることになり、その後の締付けを均一に行
なうことができる。

【００１３】ここで、着座に伴うインパクト・トルクの
波形変化について説明する。図１７は、戻り止めナット
（戻り止めナットに関しては、例えば「ねじ締め付け機
構設計のポイント」財団法人日本規格協会１９８９年
第４刷発行第２９９頁〜第３０１頁に記載）を用いて
締付けた場合の、インパクトが発生し始めてから着座
し、さらに締付けが完了するまでのインパクトの発生状
況と、各段階のインパクト・トルクの波形について模式
的に説明した図である。図１７で明らかなように、着座
前、着座時および着座後のインパクト・トルクの波形の
顕著な差異は、フリーランニング時間の差にある。フリ
ーランニング時間とは、一回のインパクト毎に発生する
複数のトルク・パルスのうち、第１番目に発生するトル
ク・パルスと第２番目に発生するトルク・パルスとの間
隔のことである。上記第１番目のトルク・パルスは、静
止しているボルトまたはナットにトルクがかかり始めて
から最大静止摩擦トルクに達してボルトまたはナットが
回転し始めるときのトルク波形であり、上記第２番目の
トルク・パルスは、回転しているボルトまたはナットが
動摩擦によって次第に減速していき停止するときのトル
ク波形である。そして、第１番目のトルク・パルスから
第２番目のトルク・パルスに至る間、すなわちフリーラ
ンニング時間においてはボルトまたはナットがフリーラ
ンニング状態で回転している。そして、着座に伴ってフ
リーランニング時間は急激に短くなり、着座後において
はフリーランニング時間は観測されなくなる。このこと
を利用して、先行技術として引用した特願平５−３３３
９８８号では着座判定を行っている。したがって、請求
項４のように構成することにより、１つの合わせ面を複
数のボルトで締結するような場合においても、目標とす
る締結力まで精密にねじ締めを行なうことができる。

【００１４】また、請求項５に記載の発明は、１個のね
じ締め機本体を用いて、複数のボルトを順次仮締付けし
ながら締結するものであり、請求項６に記載の発明は、
ねじ締め機本体を複数個備え、複数のボルトをそれぞれ
のねじ締め機本体で仮締付けしながら個別に締結するも
の、例えば多軸インパクト式ナット・ランナのごときも
のである。このように構成したことにより、１個のイン
パクト・レンチを用いる場合でも、或いは多軸インパク
ト式ナット・ランナ等においても、目標とする締結力に
至るまでの途中段階でボルト間の締結力のバラツキを小
さく押さえることができるので、均一に締付けることが
でき、精度の良いねじ締め作業を行なうことができる。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。第１の実施例は、１つの合わせ面を複数のボルト
で締結する場合に、１台のインパクト・レンチを用いて
各ボルトごとに順次仮締付けを行ないながら目標とする
締結力まで締付けるものである。この実施例において
は、仮締付けの判断は着座時点を基準として行なう。す
なわち、各ボルトの着座時点で締付けを一時停止して次
のボルトの締付けを行ない、次に再び当該ボルトの締付
けを行なうときに締結力を計算する際には、一時停止時
に到達する締結力の標準値（予め設定した値）を起点と
してボルトごとに計算するようにした例である。

【００１６】図１〜図４は本発明の第１の実施例図であ
り、図１は本実施例のブロック図、図２は圧縮空気を動
力源とするインパクト・レンチ本体の断面図、図３およ
び図４は演算処理を示すフローチャートである。まず、
図１において、インパクト式ねじ締め機本体１００は、
モータ１０２と、該モータ１０２の出力軸に接続され、
該モータ１０２の連続的な回転力をインパクト・トルク
に変換するインパクト・トルク発生器１０３と、該イン
パクト・トルク発生器１０３の出力軸すなわち主軸１０
４に作用しているトルクを検出するトルク検出器１０１
と、上記主軸１０４に取付けられた締付けソケット（継
手部）１０５とからなる。なお、モータ１０２は電動モ
ータ、エア・モータなどのように駆動力を発生するもの
であればいずれの形式のものでもよい。上記のインパク
ト式ねじ締め機本体１００には制御装置１２０が接続さ
れている。この制御装置１２０は、上記トルク検出器１
０１からの信号をトルク信号に変換するトルク信号処理
部１２１と、ピーク値処理部１２２と、フリーランニン
グ時間処理部１２８と、締結力データ・メモリ部１２３
と、締結力演算部１２４と、動力制御部１２５とから構
成されている。

【００１７】次に、図２は、本発明の具体的な実施例で
あり、圧縮空気を動力源とするインパクト・レンチとし
て構成した場合の断面図を示す。図２において、１０は
インパクト・レンチ本体（図１の１００の部分に相当）
であり、このインパクト・レンチ本体１０内には、給気
部１６、エア．モータ部１３、油圧パルス発生部１４お
よびトルク検出部１１が設けられている。給気部１６に
は、エア・モータ部１３に連通するエア通路１７が形成
され、その途中にはメイン・バルブ１８および切替えバ
ルブ１９がこの順に設けられている。メイン・バルブ１
８は、バルブ操作レバー２０を引くことによって開き、
切替えバルブ１９は回転切替えレバー２１を所定の回転
位置まで回すことによって開くようになっている。エア
・モータ部１３は偏心したシリンダ内に配置された回転
駆動軸２２を備えており、この回転駆動軸２２は、ベー
ン２３に圧縮空気が作用することによって回転するよう
になっている。油圧パルス発生部１４は、エア・モータ
部１３の回転駆動軸２２に直結されたライナ・ケース２
４内に設けられた主軸１５と、この主軸１５に外装され
たドライビング・ブレード２５とからなり、ライナ・ケ
ース２４内には油液が充満されている。主軸１５は、一
定以上の負荷がないときはライナ・ケース２４内面とド
ライビング・ブレード２５の抵抗によってエア・モータ
部１３の回転駆動軸２２とともに回り、一定以上の負荷
があるときはリリーフ・バルブ２８を介してドライビン
グ・ブレード２５の内面に作用する油圧が変動すること
によって衝撃的に回るようになっている。この主軸１５
の先端部は、ソケット（ボックス・レンチ）を介してね
じに接続するような形状になっており、この先端部を所
望のねじに合わせることによって、ねじ締めを行なうこ
とができる。トルク検出部１１は、主軸１５の周囲に配
置され、かつ、インパクト・レンチ本体１０に固定され
た１対のコイル２６ａ、２６ｂから構成されている。主
軸１５は左右１対の螺旋角の異なる溝列２７ａ、２７ｂ
が設けられた磁歪効果を有する材料で作られており、こ
れらの溝列２７ａ、２７ｂに対向してコイル２６ａ、２
６ｂが配置されている。そして、これらのコイル２６
ａ、２６ｂによって、主軸１５に作用するトルクを検出
できるようになっている。圧縮空気の遮断機構の構成に
ついては、エア・モータ部１３へ送られる圧縮空気を供
給・遮断するためのシャット・オフ・バルブ１２が、切
替えバルブ１９とエア・モータ部１３とを連絡するエア
通路１７の途中に設けられている。

【００１８】また、インパクト・レンチ本体１０と電気
的に接続された制御装置３０は図１の１２０に相当する
部分であり、トルク検出部１１から発せられる信号を入
力としてトルク信号をつくるトルク信号処理部１２１
と、トルク信号からインパクトごとにピーク・トルク値
を抽出するピーク値処理部１２２と、フリーランニング
時間処理部１２８と、トルク−締結力変換係数と締結力
との関係を示す関数が記録されている締結力データ・メ
モリ部１２３と、締結力演算部１２４と、着座したか否
かおよび演算された締結力が適正範囲にあるか否かを判
定して、シャット・オフ・バルブ１２への開閉制御信号
を送出する動力制御部１２５とからなる。なお、上記の
１２１〜１２５および１２８は、図１と同じ構成である
ため、図示を省略している。

【００１９】図５は、締結力データ・メモリ部１２３に
記録されている関数の一例図である。図５に示すよう
に、或るピーク・トルク値をもったインパクトが付与さ
れたとき、その時点での締結力が小さいときには、この
付与されたインパクトによる締結力の増加量は大きくな
り、一方、すでに相当のレベルの締結力が発生している
状態のときには、同じピーク・トルク値のインパクトで
もこれによって上乗せされる締結力の増加量は大きくな
いことがわかる。なお、その具体的な値は、ボルト、被
締結体およびインパクト・レンチの組合せでそれぞれ異
なる。このような係数データがインパクト・レンチとそ
の使用対象であるボルトおよび被締結体との組合せごと
に関数として用意される。締結力演算部１２４では後述
するように上記のピーク・トルク値と関数データを基に
締結力が演算される。

【００２０】次に、図３および図４に示すフローチャー
トに基づいて第１の実施例の作用を説明する。なお、図
３および図４において、およびはそれぞれ同符号の
部分が接続されることを示す。図２に示したバルブ操作
レバー２０が引かれることによって給気部１６からシャ
ット・オフ・バルブ１２を介してエア・モータ部１３に
送られた圧縮空気により、エア・モータ部１３の回転駆
動軸２２が回転し、その回転力は油圧パルス発生部１４
において衝撃的な回転力に変換され、主軸１５に伝達さ
れて、ねじ締め作業が行われる。まず、図３のステップ
Ｓ１およびステップＳ２において目標締結力ｃＦｃおよ
びボルト締付け本数Ｎ_Bの値を設定し、またステップＳ
３およびステップＳ４で予め実験で求めた着座時の標準
締結力Ｆ_Lおよび着座判定しきい値フリーランニング時
間ｓｔ_FRをそれぞれ設定する。ここで、ボルト締付け本
数Ｎ_Bは１つの合わせ面の締結に必要なボルト本数であ
り、着座時の標準締結力Ｆ_Lは着座時に得られる締結力
の標準値である。次に、ステップＳ５でボルト締付け本
数のカウンタをリセットし＜カウントｋ＝０＞、ステッ
プＳ６〜ステップＳ１３のループに進み、ボルトごとに
着座まで仮締めする。

【００２１】ステップＳ６〜ステップＳ１３において、
ステップＳ１０はフリーランニング時間処理部１２８に
おける処理内容、ステップＳ８、ステップＳ１１および
ステップＳ１２は動力制御部１２５における処理内容で
あり、その他は締結力演算部１２４における処理内容で
ある。まず、ステップＳ６でカウントｋを１だけ増加さ
せた後、ステップＳ７でインパクト数のカウンタをリセ
ットし＜カウントｉ＝０＞、ステップＳ８でねじ締めを
開始する。また、ステップＳ９〜ステップＳ１１はルー
プを形成しており、着座まではインパクトごとに着座判
定を行なう。まず、ステップＳ９でカウントｉを１だけ
増加させた後、ステップＳ１０でトルク信号処理部１２
１からの信号（トルク信号）に基づいてフリーランニン
グ時間ｔ_FRを求める。

【００２２】次に、ステップＳ１１では、フリーランニ
ング時間ｔ_FRが着座判定しきい値フリーランニング時間
ｔ_FR以下か否かを判断し、ＮＯすなわち未着座であれば
ステップＳ９に戻ってステップＳ１１までを繰返す。ま
た、ステップＳ１１でＹＥＳになると、すなわち着座と
判定すると、ステップＳ１２へ進み、一時停止命令が出
される。これによって圧縮空気のバルブが閉じられ、仮
締付けを終了する。次に、ステップＳ１３でカウントｋ
がボルト締付け本数Ｎ_Bに等しいか否かを判断し、ＮＯ
すなわち仮締付けを終了していないボルトがあれば、ス
テップＳ６に戻ってステップＳ１３までを繰返す。一
方、ステップＳ１３でＹＥＳになると、すなわちすべて
のボルトの仮締付けが終了すると、図４のステップＳ１
４に進み（→）、カウントｋを再度リセットし＜ｋ
＝０＞、ステップＳ１５〜ステップＳ２５のループに進
み、ボルトごとに本締付けを行なう。

【００２３】ステップＳ１５〜ステップＳ２５におい
て、ステップＳ２０はピーク値処理部１２２における処
理内容、ステップＳ２３およびステップＳ２４は動力制
御部１２５における処理内容であり、その他は締結力演
算部１２４における処理内容である。まず、ステップＳ
１５でカウントｋを１だけ増加させた後、ステップＳ１
６でカウントｉを再度リセットし＜ｉ＝０＞、ステップ
Ｓ１７で締結力を着座時の標準締結力Ｆ_Lにセットした
後＜Ｆ(０）＝Ｆ_L＞、ステップＳ１８でねじ締めを再開
する。また、ステップＳ１９〜ステップＳ２３はループ
を形成しており、インパクトごとに締結力の計算を行な
う。まず、ステップＳ１９でカウントｉを１だけ増加さ
せた後、ステップＳ２０でトルク信号からインパクトの
ピーク・トルク値Ｔ_P(ｉ）を求めて記憶する。

【００２４】次に、ステップＳ２１では、Ｆ(ｉ−１）
におけるトルク−締結力変換係数Ｃ_T _F(ｉ）を、締結力
データ・メモリ部１２３のテーブルに基づいて計算す
る。ただし、Ｃ_TF(ｉ）＝Ｃ_TF［Ｆ(ｉ−１）］。次に、
ステップＳ２２では、インパクトによる締結力の増加分
δＦ(ｉ）＝Ｃ_T _F(ｉ）×Ｔ_P(ｉ）を計算し、さらにこの
インパクト後の締結力Ｆ(ｉ）を、それまでの締結力す
なわち１回前のインパクト後の締結力Ｆ(ｉ−１）に上
記の増加分δＦ(ｉ）を加算することにより計算する。
したがって、Ｆ(ｉ）はＦ(ｉ）＝Ｆ(ｉ−１）＋Ｃ
_TF(ｉ）×Ｔ_P(ｉ）。次に、ステップＳ２３では、イン
パクト後の締結力Ｆ(ｉ）が目標締結力ｃＦｃ以上か否
かを判断し、ＮＯであればステップＳ１９に戻ってステ
ップＳ２３までを繰返す。一方、ステップＳ２３でＹＥ
Ｓになると、ステップＳ２４へ進み、その時点でカット
・オフ命令が出される。これによって圧縮空気のバルブ
が閉じられ、本締付けを終了する。次に、ステップＳ２
５でカウントｋがボルト締付け本数Ｎ_Bに等しいか否か
を判断し、ＮＯすなわち本締付けを終了していないボル
トがあれば、ステップＳ１５に戻ってステップＳ２５ま
でを繰返す。一方、ステップＳ２５でＹＥＳになると、
すなわちすべてのボルトの本締付けが終了すると、ステ
ップＳ２６に進み、終了するか否かを判断し、ＹＥＳで
あればそのまま終了し、ＮＯであればステップＳ５へ戻
って（→）次のワークのねじ締めを行なう。

【００２５】図６は、上記実施例と比較例（先行例）と
の演算精度についての比較図であり、○印は本実施例の
特性、●印は先行例の特性を示す。この例は、４ケ所締
めのコンパニオン・フランジ（着座時の座面間距離２５
ｍｍ）をＭ１２のボルトおよびナットを用いてｃＦｃ＝
５０ｋＮとして締結した場合の結果である。図６の特性
から明らかなように、本実施例では本締付け後の締結力
のボルト間のバラツキが先行例より著しく低減している
ことがわかる。

【００２６】上記のように、本実施例においては、１台
のねじ締め機本体を用いて、１つの合わせ面を複数のボ
ルトで締結する場合に、各ボルトごとに複数の段階に分
けて目標とする締結力まで締付けを行い、しかも段階ご
とに各ボルトの締結力を一定範囲の値とした後、次の段
階に移るように制御し、かつ、仮締付け時の一時停止後
に締付けを再開して締結力を計算する際に、一時停止時
に到達する締結力の標準値を起点としてボルトごとに計
算するようにし、さらに、仮締付け時の一時停止は各ボ
ルトごとに着座時点で行ない、その後、目標とする締結
力まで締付けるようにしている。そのため、均一な締付
けが可能となり、本締付け後の締結力のボルト間のバラ
ツキを小さく押さえることができる。これにより、各ボ
ルトとも目標とする締結力まで精密にねじ締めを行なう
ことができる。

【００２７】次に、図７〜図９は、本発明の第２の実施
例であり、図７はブロック図、図８および図９は演算処
理を示すフローチャートである。この実施例は、１つの
合わせ面を複数のボルトで締結する場合に、１台のイン
パクト・レンチを用いて各ボルトごとに順次仮締付けを
行ないながら目標とする締結力まで締付けるものであ
る。この実施例においては、仮締付けの判断は着座時点
を基準として行なう。そして、各ボルトごとに着座時点
で締付けを一時停止すると共にそのときの締結力を記憶
しておき、次に再び当該ボルトの締付けを行なうときに
締結力を計算する際には、ボルトごとに上記の記憶され
ている締結力を起点として計算するようにした例であ
る。

【００２８】まず、図７に基づいて構成を説明する。図
７において、インパクト式ねじ締め機本体１００は、第
１の実施例と同様に、モータ１０２、インパクト・トル
ク発生器１０３、主軸１０４、トルク検出器１０１およ
び締付けソケット１０５からなる。このインパクト式ね
じ締め機本体１００には制御装置１３０が接続されてい
る。制御装置１３０は、第１の実施例と同様のトルク信
号処理部１２１、ピーク値処理部１２２、フリーランニ
ング時間処理部１２８、締結力データ・メモリ部１２３
および動力制御部１２５のほかに、第１の実施例とは少
し異なる締結力演算部１３４を備えている。

【００２９】次に、図８および図９に示すフローチャー
トに基づいて第２の実施例の作用を説明する。なお、図
８および図９において、およびはそれぞれ同符号の
部分が接続されることを示す。まず、図８のステップＳ
３１およびステップＳ３２において目標締結力ｃＦｃお
よびボルト締付け本数Ｎ_Bの値をそれぞれ設定し、また
ステップＳ３３で予め実験で求めた着座判定しきい値フ
リーランニング時間ｓｔ_FRを設定する。次に、ステップ
Ｓ３４でボルト締付け本数のカウンタをリセットし＜カ
ウントｋ＝０＞、ステップＳ３５〜ステップＳ４５のル
ープに進み、ボルトごとに着座まで仮締付けする。ステ
ップＳ３５〜ステップＳ４５において、ステップＳ４２
はピーク値処理部１２２における処理内容、ステップＳ
３９はフリーランニング時間処理部１２８における処理
内容、ステップＳ３７、ステップＳ４０およびステップ
Ｓ４１は動力制御部１２５における処理内容であり、そ
の他は締結力演算部１３４における処理内容である。

【００３０】まず、ステップＳ３５でカウントｋを１だ
け増加させた後、ステップＳ３６でインパクト数のカウ
ンタをリセットし＜カウントｉ＝０＞、ステップＳ３７
でねじ締めを開始する。また、ステップＳ３８〜ステッ
プＳ４０はループを形成しており、着座まではインパク
トごとに着座判定を行なう。まず、ステップＳ３８でカ
ウントｉを１だけ増加させた後、ステップＳ３９でトル
ク信号に基づいてフリーランニング時間ｔ_FRを求める。

【００３１】次に、ステップＳ４０では、フリーランニ
ング時間ｔ_FRが着座判定しきい値フリーランニング時間
ｓｔ_FR以下か否かを判断し、ＮＯすなわち未着座であれ
ばステップＳ３８に戻ってステップＳ４０までを繰返
す。また、ステップＳ４０でＹＥＳになると、すなわち
着座と判定すると、ステップＳ４１へ進み、一時停止命
令が出される。これによって圧縮空気のバルブが閉じら
れ、仮締付けを終了する。次に、ステップＳ４２では、
上記ステップＳ３９において一時的に記憶されているト
ルク信号からピーク・トルク値Ｔ_P(ｉ）を求める。次
に、ステップＳ４３では、Ｆ(ｉ−１）＝０におけるト
ルク−締結力変換係数Ｃ_TF(ｉ）を、締結力データ・メ
モリ部１２３のテーブルから読出す。次に、ステップＳ
４４では、着座時の締結力Ｆ_L(ｋ）を計算して記憶す
る。ただし、Ｆ_L(ｋ）＝Ｃ_TF(ｉ）×Ｔ_P(ｉ）。

【００３２】次に、ステップＳ４５でカウントｋがボル
ト締付け本数Ｎ_Bに等しいか否かを判断し、ＮＯすなわ
ち仮締付けを終了していないボルトがあれば、ステップ
Ｓ３５に戻ってステップＳ４５までを繰返す。一方、ス
テップＳ４５でＹＥＳになると、すなわちすべてのボル
トの仮締付けが終了すると、図９のステップＳ４６に進
み（→）、カウントｋを再度リセットし＜ｋ＝０
＞、ステップＳ４７〜ステップＳ５７のループに進み、
ボルトごとに本締付けを行なう。

【００３３】ステップＳ４７〜ステップＳ５７におい
て、ステップＳ５２はピーク値処理部１２２における処
理内容、ステップＳ５５およびステップＳ５６は動力制
御部１２５における処理内容であり、その他は締結力演
算部１３４における処理内容である。まず、ステップＳ
４７でカウントｋを１だけ増加させた後、ステップＳ４
８でカウントｉを再度リセットし＜ｉ＝０＞、ステップ
Ｓ４９で締結力を着座時の締結力Ｆ_L(ｋ）にセットした
後＜Ｆ(０）＝Ｆ_L(ｋ）＞、ステップＳ５０でねじ締め
を再開する。また、ステップＳ５１〜ステップＳ５５は
ループを形成しており、インパクトごとに締結力の計算
を行なう。まず、ステップＳ５１でカウントｉを１だけ
増加させた後、ステップＳ５２でトルク信号からインパ
クトのピーク・トルク値Ｔ_P(ｉ）を求めて記憶する。

【００３４】次に、ステップＳ５３では、Ｆ(ｉ−１）
におけるトルク−締結力変換係数Ｃ_T _F(ｉ）を、締結力
データ・メモリ部１２３のテーブルに基づいて計算す
る。ただし、Ｃ_TF(ｉ）＝Ｃ_TF〔Ｆ(ｉ−１）〕。次に、
ステップＳ５４では、インパクトによる締結力の増加分
δＦ(ｉ）＝Ｃ_T _F(ｉ）×Ｔ_P(ｉ）を計算し、さらにこの
インパクト後の締結力Ｆ(ｉ）を、それまでの締結力す
なわち１回前のインパクト後の締結力Ｆ(ｉ−１）に上
記の増加分δＦ(ｉ）を加算することにより計算する。
したがって、Ｆ(ｉ）はＦ(ｉ）＝Ｆ(ｉ−１）＋Ｃ
_TF(ｉ）×Ｔ_P(ｉ）。

【００３５】次に、ステップＳ５５では、インパクト後
の締結力Ｆ(ｉ）が目標締結力ｃＦｃ以上か否かを判断
し、ＮＯであればステップＳ５１に戻ってステップＳ５
５までを繰返す。一方、ステップＳ５５でＹＥＳになる
と、ステップＳ５６へ進み、その時点でカット・オフ命
令が出される。これによって圧縮空気のバルブが閉じら
れ、本締付けを終了する。次に、ステップＳ５７でカウ
ントｋがボルト締付け本数Ｎ_Bに等しいか否かを判断
し、ＮＯすなわち本締付けを終了していないボルトがあ
れば、ステップＳ４７に戻ってステップＳ５７までを繰
返す。一方、ステップＳ５７でＹＥＳになると、すなわ
ちすべてのボルトの本締付けが終了すると、ステップＳ
５８に進み、終了するか否かを判断し、ＹＥＳであれば
そのまま終了し、ＮＯであればステップＳ３４へ戻って
（→）次のワークのねじ締めを行なう。

【００３６】図１０は、上記第２の実施例と比較例（先
行例）との演算精度についての比較図であり、○印は本
実施例の特性、●印は先行例の特性を示す。この例も、
第１の実施例と同様に、４ケ所締めのコンパニオン・フ
ランジ（着座時の座面間距離２５ｍｍ）をＭ１２のボル
トおよびナットを用いてｃＦｃ＝５０ｋＮとして締結し
た場合の結果である。図１０の特性から明らかなよう
に、本実施例では本締め後の締結力のボルト間のバラツ
キが先行例より著しく低減していることがわかる。

【００３７】上記のように、本実施例においては、１台
のねじ締め機本体を用いて、１つの合わせ面を複数のボ
ルトで締結する場合に、各ボルトごとに複数の段階に分
けて目標とする締結力まで締付けを行い、しかも段階ご
とに各ボルトの締結力を一定範囲の値とした後、次の段
階に移るように制御し、かつ、仮締付けの一時停止時に
ボルトごとに締結力を記憶しておき、一時停止後に締付
けを再開して締結力を計算する際に、ボルトごとに上記
の記憶されている締結力を起点として計算するように
し、さらに、仮締付け時の一時停止は各ボルトごとに着
座時点で行ない、その後、目標とする締結力まで締付け
るようにしている。そのため、一時停止させることなく
締付けた場合と同等の高い精度で各ボルトごとに締結力
を演算できるので、本締付け後の締結力のボルト間のバ
ラツキを小さく押さえることができる。これにより、各
ボルトとも目標とする締結力まで精密にねじ締めを行な
うことができる。

【００３８】次に、図１１〜図１５は、本発明の第３の
実施例であり、図１１および図１２はブロック図、図１
３〜図１５は演算処理を示すフローチャートである。こ
の実施例は、複数個のねじ締め機本体を用いて、複数の
ボルトをそれぞれのねじ締め機本体で仮締付けしながら
個別に締結する場合の例であり、多軸のインパクト式ナ
ット・ランナを用いて１つの合わせ面を複数のボルトで
締結する場合に、各ボルトごとに着座時点で締付けを一
時停止して仮締付けすると共に、そのときの締結力を記
憶しておき、一時停止後に締付けを再開して締結力を計
算する際に、ボルトごとに上記の記憶されている締結力
を起点として計算するように構成した例である。

【００３９】まず、図１１および図１２に基づいて構成
を説明する。図１１において、複数のインパクト式ねじ
締め機本体１００（図１１では５個の場合を示す）は５
軸ナットランナを構成しており、制御装置２００に接続
されている。制御装置２００は１つの集中制御部２１０
と、個々のインパクト式ねじ締め機を制御する５個の個
別制御部２２０とで構成されている。また、図１２にお
いて、それぞれのインパクト式ねじ締め機本体１００
は、第１の実施例と同様に、モータ１０２、インパクト
・トルク発生器１０３、主軸１０４、トルク検出器１０
１および締付けソケット１０５からなる。これらのイン
パクト式ねじ締め機本体１００には、それぞれに対応し
て個別制御部２２０が接続されている。個別制御部２２
０は、第１の実施例と同様のトルク信号処理部１２１、
ピーク値処理部１２２、フリーランニング時間処理部１
２８、締結力データ・メモリ部１２３のほかに、第１の
実施例とは少し異なる締結力演算部２２４および動力制
御部２２５を備えている。

【００４０】次に、図１３〜図１５に示すフローチャー
トに基づいて第３の実施例の作用を説明する。なお、図
１３は集中制御部２１０におけるフローチャートであ
り、図１４および図１５はそれぞれ、個別制御部２２０
における仮締付けおよび本締付けについてのフローチャ
ートである。まず、集中制御部２１０について説明す
る。図１３のステップＳ１０１およびステップＳ１０２
において目標締結力ｃＦｃおよびボルト締付け本数Ｎ_B
の値をそれぞれ設定し、またステップＳ１０３で予め実
験で求めた着座判定しきい値フリーランニング時間ｓｔ
_FRを設定する。次に、ステップＳ１０４で仮締付け開始
命令が個別制御部２２０に送信される。これにより、後
記の仮締付けが行われる。次に、ステップＳ１０５およ
びステップＳ１０６よりなるループに進み、ステップＳ
１０５では個々の個別制御部２２０から送信されてくる
仮締付け終了信号を確認し、ステップＳ１０６では全て
のボルトの仮締付けが終了したか否かを判断する。ステ
ップＳ１０６でＮＯであれば、すなわち仮締付けが終了
していないボルトがあるときは、ステップＳ１０５に戻
ってステップＳ１０６までを繰返す。一方、ステップＳ
１０６でＹＥＳになると、ステップＳ１０７に進み、本
締付け開始命令が個別制御部２２０に送信される。これ
により、後記の本締付けが行われる。次に、ステップＳ
１０８およびステップＳ１０９よりなるループに進み、
ステップＳ１０８では個々の個別制御部２２０から送信
されてくる本締付け終了信号を確認し、ステップＳ１０
９では全てのボルトの本締付けが終了したか否かを判断
する。ステップＳ１０９でＮＯであれば、すなわち本締
付けが終了していないボルトがあるときは、ステップＳ
１０８に戻ってステップＳ１０９までを繰返す。一方、
ステップＳ１０９でＹＥＳになると、ステップＳ１１０
に進み、終了するか否かを判断し、ＹＥＳであればその
まま終了し、ＮＯであればステップＳ１０４へ戻って次
のワークのねじ締めを行なう。

【００４１】次に、個別制御部２２０における仮締付け
について図１４に基づいて説明する。ステップＳ１１１
〜ステップＳ１２０において、ステップＳ１１７はピー
ク値処理部１２２における処理内容、ステップＳ１１４
はフリーランニング時間処理部１２８における処理内
容、ステップＳ１１２、ステップＳ１１５、ステップＳ
１１６およびステップＳ１２０は動力制御部２２５にお
ける処理内容であり、その他は締結力演算部２２４にお
ける処理内容である。まず、ステップＳ１１１でインパ
クト数のカウンタをリセットし＜カウントｉ＝０＞、ス
テップＳ１１２でねじ締めを開始する。また、ステップ
Ｓ１１３〜ステップＳ１１５はループを形成しており、
着座まではインパクトごとに着座判定を行なう。まず、
ステップＳ１１３でカウントｉを１だけ増加させた後、
ステップＳ１１４でトルク信号に基づいてフリーランニ
ング時間ｔ_FRを求める。次に、ステップＳ１１５では、
フリーランニング時間ｔ_FRが着座判定しきい値フリーラ
ンニング時間ｓｔ_FR以下か否かを判断し、ＮＯすなわち
未着座であればステップＳ１１３に戻ってステップＳ１
１５までを繰返す。また、ステップＳ１１５でＹＥＳに
なると、すなわち着座と判定すると、ステップＳ１１６
へ進み、一時停止命令が出される。これによって圧縮空
気のバルブが閉じられ、仮締付けを終了する。次に、ス
テップＳ１１７では、上記ステップＳ１１４において一
時的に記憶されているトルク信号からピーク・トルク値
Ｔ_P(ｉ）を求める。次に、ステップＳ１１８では、Ｆ
(ｉ−１）＝０におけるトルク−締結力変換係数Ｃ
_TF(ｉ）を、締結力データ・メモリ部１２３のテーブル
から読出す。次に、ステップＳ１１９では、着座時の締
結力Ｆ_Lを計算して記憶する。ただし、Ｆ_L＝Ｃ_TF(ｉ）
×Ｔ_P(ｉ）。次に、ステップＳ１２０では、仮締付け終
了信号が集中制御部２１０に送信される。

【００４２】次に、個別制御部２２０における本締付け
について図１５に基づいて説明する。ステップＳ１２１
〜ステップＳ１３０において、ステップＳ１２５はピー
ク値処理部１２２における処理内容、ステップＳ１２
３、ステップＳ１２８〜ステップＳ１３０は動力制御部
２２５における処理内容であり、その他は締結力演算部
２２４における処理内容である。まず、ステップＳ１２
１でカウントｉをリセットし＜ｉ＝０＞、ステップＳ１
２２で締結力を着座時の締結力Ｆ_Lにセットした後＜Ｆ
(０）＝Ｆ_L＞、ステップＳ１２３でねじ締めを再開す
る。また、ステップＳ１２４〜ステップＳ１２８はルー
プを形成しており、インパクトごとに締結力の計算を行
なう。まず、ステップＳ１２４でカウントｉを１だけ増
加させた後、ステップＳ１２５でトルク信号からインパ
クトのピーク・トルク値Ｔ_P(ｉ）を求めて記憶する。

【００４３】次に、ステップＳ１２６では、Ｆ(ｉ−
１）におけるトルク−締結力変換係数Ｃ_TF(ｉ）を、締
結力データ・メモリ部１２３のテーブルに基づいて計算
する。ただし、Ｃ_TF(ｉ）＝Ｃ_TF〔Ｆ(ｉ−１）〕。次
に、ステップＳ１２７では、インパクトによる締結力の
増加分δＦ(ｉ）＝Ｃ_TF(ｉ）×Ｔ_P(ｉ）を計算し、さら
にこのインパクト後の締結力Ｆ(ｉ）を、それまでの締
結力すなわち１回前のインパクト後の締結力Ｆ(ｉ−
１）に上記の増加分δＦ(ｉ）を加算することにより計
算する。したがって、Ｆ(ｉ）は、Ｆ(ｉ）＝Ｆ(ｉ−
１）＋Ｃ_TF(ｉ）×Ｔ_P(ｉ）。次に、ステップＳ１２８
では、インパクト後の締結力Ｆ(ｉ）が目標締結力ｃＦ
ｃ以上か否かを判断し、ＮＯであればステップＳ１２４
に戻ってステップＳ１２８までを繰返す。一方、ステッ
プＳ１２８でＹＥＳになると、ステップＳ１２９へ進
み、その時点でカット・オフ命令が出される。これによ
って圧縮空気のバルブが閉じられ、本締付けを終了す
る。次に、ステップＳ１３０では、本締付け終了信号が
集中制御部２１０に送信される。

【００４４】図１６は、上記実施例と比較例（先行例）
との演算精度についての比較図であり、○印は本実施例
の特性、●印は先行例の特性を示す。この例は、１０ケ
所締めのエンジンのシリンダ・ヘッドとブロックとをＭ
１０のボルトおよびナットを用いてｃＦｃ＝４０ｋＮと
して締結した場合（着座時の座面間距離７０ｍｍ）の結
果である。図１６の特性から明らかなように、本実施例
では本締付け後の締結力のボルト間のバラツキが先行例
より著しく低減していることがわかる。

【００４５】上記のように、本実施例においては、多軸
ナットランナのような複数個のねじ締め機本体を用い
て、１つの合わせ面を複数のボルトで締結する場合に、
各ボルトごとに複数の段階に分けて目標とする締結力ま
で締付けを行い、しかも段階ごとに各ボルトの締結力を
一定範囲の値とした後、次の段階に移るように制御し、
かつ、仮締付けの一時停止時にボルトごとに締結力を記
憶しておき、一時停止後に締付けを再開して締結力を計
算する際に、ボルトごとに上記の記憶されている締結力
を起点として計算するようにし、さらに、仮締付け時の
一時停止は各ボルトごとに着座時点で行ない、その後、
目標の締結力まで締結するように構成している。そのた
め、均一な締付けが可能となると共に、一時停止させる
ことなく締付けた場合と同等の高い精度で各ボルトごと
に締結力を演算できるので、本締付け後の締結力のボル
ト間のバラツキを小さく押さえることができる。これに
より、各ボルトとも目標とする締結力まで精密にねじ締
めを行なうことができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１に記
載の発明においては、１つの合わせ面を複数のボルトで
締結する場合に、各ボルトごとに複数の段階に分けて目
標とする締結力まで締付けを行い、しかも段階ごとに各
ボルトの締結力を一定範囲の値とした後、次の段階に移
るように制御することにより、目標とする締結力に至る
までの途中段階でボルト間の締結力のバラツキを小さく
押さえることができるので、均一に締付けることがで
き、精度の良いねじ締め作業を行なうことができる、と
いう効果が得られる。また、請求項２に記載の発明にお
いては、上記の効果に加えて、各段階において、ボルト
の締付け順番を必ずしも一定としなくても、締結力を高
い精度で演算できるので、各ボルトとも目標とする締結
力まで精密にねじ締めを行なうことができる、という効
果が得られる。また、請求項３に記載の発明において
は、上記の効果に加えて、各ボルトごとに一時停止させ
ることなく締付けた場合と同等の高い精度で締結力を演
算できるので、各ボルトとも目標とする締結力まで精密
にねじ締めを行なうことができる、という効果が得られ
る。また、請求項４に記載の発明においては、上記の効
果に加えて、常に締結力の小さい一定の状態で仮締付け
を行なうことが出来るので、被締結体とボルトとの芯ズ
レが自動的に調整されることになり、その後の締付けを
均一に行なうことができる、という効果が得られる。ま
た、請求項５および請求項６に記載の発明においては、
１個のインパクト・レンチを用いる場合でも、或いは多
軸インパクト式ナット・ランナ等においても、目標とす
る締結力に至るまでの途中段階でボルト間の締結力のバ
ラツキを小さく押さえることができるので、均一に締付
けることができ、精度の良いねじ締め作業を行なうこと
ができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のブロック図。

【図２】圧縮空気を動力源とするインパクト・レンチと
して構成した場合の断面図。

【図３】第１の実施例における演算処理を示すフローチ
ャートの一部。

【図４】第１の実施例における演算処理を示すフローチ
ャートの他の一部。

【図５】締結力データ・メモリ部１２３に記録されてい
るトルク−締結力変換係数と締結力との関係を示す関数
の一例図。

【図６】第１の実施例と比較例との締結力のバラツキに
ついての比較特性図。

【図７】本発明の第２の実施例のブロック図。

【図８】第２の実施例における演算処理を示すフローチ
ャートの一部。

【図９】第２の実施例における演算処理を示すフローチ
ャートの他の一部。

【図１０】第２の実施例と比較例との締結力のバラツキ
についての比較特性図。

【図１１】本発明の第３の実施例における全体の構成を
示すブロック図。

【図１２】本発明の第３の実施例におけるそれぞれ構成
部分の詳細を示すブロック図。

【図１３】第３の実施例における演算処理を示すフロー
チャートの一部。

【図１４】第３の実施例における演算処理を示すフロー
チャートの他の一部。

【図１５】第３の実施例における演算処理を示すフロー
チャートの他の一部。

【図１６】第３の実施例と比較例との締結力のバラツキ
についての比較特性図。

【図１７】インパクトが発生し始めてから着座するまで
のインパクト・トルクの波形変化および各インパクトに
おけるフリーランニング時間についての模式的な特性
図。

【図１８】従来装置の一例の断面図。

【図１９】本出願人の先行技術における演算処理を示す
フローチャート。

【符号の説明】

１０…インパクト・レンチ本体１５…主軸１１…トルク検出部１６…給気部１２…シャット・オフ・バルブ１７…エア通路１３…エア・モータ部１８…メイン・
バルブ１４…油圧パルス発生部１９…切替えバ
ルブ２０…バルブ操作レバー２５…ドライビ
ング・ブレード２１…回転切替えレバー２６ａ、２６ｂ
…検出コイル２２…回転駆動軸２７ａ、２７ｂ
…溝列２３…ベーン２８…リリーフ
・バルブ２４…ライナ・ケース３０…制御装置１００…インパクト式ねじ締め機本体１２１…トルク
信号処理部１０１…トルク検出部１２２…ピーク
値処理部１０２…モータ１２３…締結力
データ・メモリ部１０３…インパクト・トルク発生器１２４…締結力
演算部１０４…主軸１２５…動力制
御部１０５…締付けソケット１２８…トルク
・パルス持続時間処理部１１０…制御装置１３０…制御装
置１２０…制御装置１３４…締結力
演算部２００…制御装置２２４…締結力
演算部２１０…集中制御部２２５…動力制
御部２２０…個別制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動出力にパルス成分を有する駆動手段
と、一端にねじとの継手部を有し、上記駆動手段によっ
て駆動されることによってねじを締付ける主軸と、上記
主軸のトルク変化を検出するトルク検出手段と、を有す
るインパクト式ねじ締め機本体と、上記トルク検出手段の検出結果から求めたピーク・トル
ク値を用いて、インパクトごとに締結力の増加量を演算
して順次締結力を求め、目標とする締結力を実現するよ
うに上記駆動手段へ与えられる動力源を制御し、かつ、
１つの合わせ面を複数のボルトで締結する場合に、締結
を複数の段階に分けて各ボルトごとに仮締付けを行な
い、上記各段階ごとに各ボルトの締結力を一定範囲の値
とした後に次の段階に移るように制御し、最終的に上記
目標とする締結力を達成するように制御する制御手段
と、を備えたことを特徴とするインパクト式ねじ締め装置。
【請求項２】請求項１に記載のインパクト式ねじ締め装
置において、上記制御手段は、仮締付け時における一時
停止後に締付けを再開して締結力を演算する際に、一時
停止時に到達する締結力の標準値を起点として各ボルト
ごとに締結力を演算するように構成したものである、こ
とを特徴とするインパクト式ねじ締め装置。
【請求項３】請求項１に記載のインパクト式ねじ締め装
置において、上記制御手段は、仮締付け時における一時停止時に各ボ
ルトごとに締結力を記憶しておき、一時停止後に締付け
を再開して締結力を演算する際に、各ボルトごとに上記
の記憶されている締結力を起点として締結力を演算する
ように構成したものである、ことを特徴とするインパク
ト式ねじ締め装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
インパクト式ねじ締め装置において、上記制御手段は、各ボルトごとに上記仮締付けとして少
なくとも着座時点で締付けを一時停止し、その後、目標
とする締結力まで締付けるように制御するものである、
ことを特徴とするインパクト式ねじ締め装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の
インパクト式ねじ締め装置において、上記のねじ締め機本体を１個のみ備え、そのねじ締め機
本体によって複数のボルトを順次仮締付けしながら締結
するように構成したことを特徴とするインパクト式ねじ
締め装置。
【請求項６】請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の
インパクト式ねじ締め装置において、上記のねじ締め機本体を複数個備え、複数のボルトをそ
れぞれのねじ締め機本体で仮締付けしながら個別に締結
するように構成したことを特徴とするインパクト式ねじ
締め装置。