JPH07308866A - 締付け軸力の測定装置とそれを用いたインパクト式ねじ締め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】締結進行に伴って被締結体のみかけの剛性が変
化する場合でも、締付け軸力発生から締付け終了までの
全範囲について締付け軸力を精度良く測定できる測定装
置を提供する。 【構成】インパクト式ねじ締め装置の出力軸の回転角度
を検出する回転角検出部２０１と、インパクトごとのナ
ットの回転角が「着座判定上限回転角と着座判定下限回
転角との間の範囲」の値となった時点を着座時点と判定
し、「着座時点における着座以降のナットの回転角」を
「着座時点のインパクトによるナットの回転角の関数」
に基づいて求め、以降はインパクトごとのナットの回転
角を順次加算して着座以降のナットの回転角を検出し、
かつ被締結体のみかけの剛性が締結の進行に伴って変化
する場合についての「ナットの着座以降の回転角と締付
け軸力との関係についてのデータ」に基づいて締付け軸
力を演算する演算装置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・ランナなどを用いてねじ締
めを行う際に、ボルトに発生する締付け軸力（以下、軸
力と記す）を測定する技術に関し、特に、ボルトやナッ
ト（以下、代表してボルトと略記する）の回転角から軸
力を測定する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インパクトねじ締めの際にボルトの回転
角を検出することによってボルトに発生する軸力（以下
の説明では締結力と記述）を測定する従来の装置として
は、特願平４−２３８６１６号に記載の装置がある。図
１６（ａ）は上記の装置の断面図、図１６（ｂ）は回転
角検出部の円板４２の平面図である。図１６において、
インパクト・レンチ本体４０の主軸１５には該主軸１５
と共に回転する円板４２が固定されている。この円板４
２にはスリット４３が設けられており、該円板４２を挾
み込むように設けられた回転センサ４４（フォト・イン
タラプタや磁気センサ等）とで回転角検出部４１が構成
されている。また、該主軸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、インパクト
発生に対応したトルク・パルス（以下、インパクト・ト
ルクと略記する）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。さらに、上記のインパクト・レンチ本体４０
には制御装置１１０が接続されており、上記の回転角検
出部４１およびトルク検出部１１からの信号に基づいて
図１７に示すフローチャートの手順で締結力を演算し、
目標とする締結力に達したところで、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を閉
じてエア・モータ部１３への圧縮空気を遮断し、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。

【０００３】以下、図１７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Ｓ２０１で目標締結力cＦcの値を設定し、また
ステップＳ２０２で計算開始判定しきい値回転角ｓＡを
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Ｓ
２０４およびステップＳ２０５でそれまでの累積回転角
および締結力の値をそれぞれリセットする＜Ａ(０）＝
０、Ｆ(０）＝０＞。ここで、累積回転角Ａ(ｉ）は、ｉ
番目のインパクト後の締結開始時を起点とするボルトの
回転角であり、計算開始判定しきい値回転角ｓＡは、イ
ンパクトごとのボルトの回転角Ａ(ｉ）−Ａ(ｉ−１）か
ら着座、すなわち締結力計算開始時点を判定するための
しきい値である。

【０００４】次に、ステップＳ２０６では、ねじ締めを
開始する。また、ステップＳ２０７〜ステップＳ２０９
はループを形成しており、着座まではインパクトごとに
着座判定すなわち計算開始判定を行う。まず、ステップ
Ｓ２０７でカウントｉを１だけ増加させた後、ステップ
Ｓ２０８で回転角検出部４１の信号から累積回転角Ａ
(ｉ）を求める。次に、ステップＳ２０９では、インパ
クトごとのボルトの回転角Ａ(ｉ）−Ａ（ｉ−１）が計
算開始判定しきい値回転角ｓＡ以下か否かを判断し、Ｎ
Ｏすなわち未着座であればステップＳ２０７に戻ってス
テップＳ２０９までを繰返す。

【０００５】一方、ステップＳ２０９でＹＥＳになる
と、すなわち着座と判定すると、ステップＳ２１０〜ス
テップＳ２１３およびステップＳ２１４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う。まず、
ステップＳ２１０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。次
に、ステップＳ２１１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（図１８に一例を示す）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Ｓ２１２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Ｓ２１３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Ｓ２１４でカ
ウントｉを１だけ増加させた後、ステップＳ２１０に戻
ってステップＳ２１３までを繰返す。一方、ステップＳ
２１３でＹＥＳになると、ステップＳ２１５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Ｓ２１６
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
ねじ締めを行う。なお、上記の従来技術の説明は、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・ランナ等においても同様である。

【０００６】この従来例は、インパクト式ねじ締め機本
体の主軸のトルク変化を検出し、インパクトごとにピー
ク・トルク値を用いて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
を制御するインパクト式ねじ締め装置において、締結力
計算の開始時点を判断するために、ボルトの回転角を検
出するものである。したがって、ボルトの回転角の検出
精度はそれほど高くなくてもよいが、締結力を精度良く
計測するためにはトルク検出器が不可欠である、という
問題があった。

【０００７】また、本出願人は、インパクトねじ締め時
に、ボルトの回転角を検出することにより、ボルトの締
付け軸力を測定する装置を既に出願している（特願平５
−３３３９８８号 未公開）。図１９および図２０は、
該装置の構成図である。図１９は、全体の構成を示すブ
ロック図であり、回転角検出器２０１は、インパクトね
じ式締め機本体２２０と、締結部２０４との間に配置さ
れている。また、上記インパクト式ねじ締め機本体２２
０は、電気または圧縮空気を動力源とするモータ２０２
と、該モータの回転力をパルス状のトルクに変換するイ
ンパクト・トルク発生器２０３と、出力軸２３１とから
なり、上記締結部２０４は、被締結体２４１とボルト２
４２およびナット２４３からなる。上記回転角検出器２
０１の出力は信号処理回路２１５へ送られ、締付け軸力
として出力される。また、図２０は、回転角検出器２０
１の構成を示す断面図である。図２０において、ソケッ
ト２１１は、インパクト・トルク発生器２０３の出力軸
２３１に発生したパルス状のトルクをナット２４３に伝
える部材であり、このソケット２１１には、ロータリ・
エンコーダのコード・ホイール２１２が固定されてい
る。また、ソケット２１１を回転自在に支持する第１の
ハウジング２１４ａと、この第１のハウジング２１４ａ
が固定され、かつ図示されていない支持体に固定されて
いる第２のハウジング２１４ｂと、この第２のハウジン
グ２１４ｂに固定されたロータリ・エンコーダの検出ヘ
ッド２１３とが設けられている。

【０００８】次に作用を説明する。自動車のシャシ部品
の締結に多く用いられる戻り止めナットが使われている
部位で、インパクト式ねじ締め機で締結を行う場合、未
着座の状態でインパクトごとに「ナットの戻り止め部と
ボルトのねじ面との摩擦力が発生するためにインパクト
が発生し、最大静止摩擦トルクを越えるとナットはフリ
ーランニング状態となって、大きな角度回転し、最後は
動摩擦のために減速・停止する」という単位運動が繰返
された後、着座に至る。着座すると、ボルトに発生した
締付け軸力のために、ねじ面および座面での摩擦力が増
加し、インパクトごとのナットの回転角は急激に減少す
るが、厳密に見ると着座時点ではナットの回転角が着座
判定上限回転角sθ_MAXと着座判定下限回転角sθ_MINとの
間の値となる。そして、この着座時点におけるインパク
トによるナットの回転角をθ_Lとすると、着座時点にお
ける着座以降のナットの回転角θ_FLは、下記の数式で求
めることができる。 θ_FL＝sθ_MIN×（sθ_MAX−θ_L）／（sθ_MAX−sθ_MIN） したがって、その後はインパクトごとのナットの回転角
を順次加算していくことにより、着座以降のナットの回
転角θ_Fを求めることが出来るので、ナットの回転角θ_F
と締付け軸力Ｆとの比例関係に基づいて、精度の高い軸
力の測定ができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、図１６
に示した従来の装置においては、軸力を精度良く計測す
るためにはトルク検出器が不可欠である、という問題が
あった。また、図１９および図２０に示した本出願人の
先行発明においては、ボルトの回転角と軸力との比例係
数が着座後において一定である場合には精度の高い軸力
の測定ができるが、後記図１４に示すブッシュ・ブラケ
ット・タイプの締結部位におけるように、締結の進行に
伴って被締結体のみかけの剛性が変化（詳細後述）し、
そのためナットの回転角θ_Fと締付け軸力Ｆとの比例関
係における比例定数が変化する場合には、軸力が発生し
始めてから締結を終了するまでの全範囲について、軸力
を精度良く測定することが困難である、という問題があ
った。

【００１０】本発明は上記のごとき従来技術および先行
技術のもつ問題を解決するためになされたものであり、
締結の進行に伴って被締結体のみかけの剛性が変化し、
ボルトの回転角と軸力との比例係数が変化する場合で
も、締付け軸力が発生し始めてから締結を終了するまで
の全範囲について、締付け軸力を精度良く測定できる締
付け軸力の測定装置、およびそれを用いたインパクト式
ねじ締め装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【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、インパクト式ねじ締め装置の出力軸、または該
出力軸に発生するパルス状のトルクを締結部のボルトま
たはナットに伝えるためのソケット部分、の回転角度を
検出する回転角検出手段と、上記回転角検出手段の検出
結果に基づいて、インパクトごとのボルトまたはナット
の回転角が予め設定した「着座判定上限回転角と着座判
定下限回転角との間の範囲」の値となった時点を着座時
点と判定し、「着座時点における着座以降のボルトまた
はナットの回転角」を予め求めてある「着座時点のイン
パクトによるボルトまたはナットの回転角の関数」に基
づいて求め、以降はインパクトごとのボルトまたはナッ
トの回転角を順次加算していくことによって着座以降の
ボルトまたはナットの回転角を検出し、かつ、予め求め
てある被締結体のみかけの剛性が締結の進行に伴って変
化する場合についての「ボルトまたはナットの着座以降
の回転角と締付け軸力との関係についてのデータ」に基
づいて締付け軸力を演算する演算手段と、を備えてい
る。なお、上記の回転角検出手段は、例えば後記図１の
実施例における回転角検出器２０１に相当し、上記の演
算手段は、例えば演算装置１２０に相当する。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の締付け軸力の測定装置において、上記演算手段
を下記のように構成したものである。すなわち、インパ
クトごとのボルトまたはナットの回転角から、締結部の
複数の部材の座面同士の接触状態、すなわち、座面同士
が接触していない状態、部分的に接触している状態、完
全に接触している状態のいずれであるかを判定し、それ
らの状態に応じて上記の「ボルトまたはナットの着座以
降の回転角と締付け軸力との関係についてのデータ」を
補正するように構成したものである。なお、上記の演算
手段は、例えば後記図５の実施例における演算装置１３
０に相当する。

【００１３】また、請求項３に記載の発明は、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、上記主軸の回転角を検出する
回転角検出手段と、を有するインパクト式ねじ締め機本
体と、上記回転角検出手段の検出結果に基づいて締付け
軸力を演算する請求項１または請求項２に記載の演算手
段とにより、インパクト式ねじ締め装置を構成したもの
である。また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記
載のインパクト式ねじ締め装置において、上記演算手段
で求めた締付け軸力に基づいて、目標とする締付け軸力
を実現するように上記駆動手段へ供給される動力源を制
御する制御手段を追加したものである。なお、請求項３
および請求項４に記載の各手段は、例えば後記図１０の
実施例における下記の手段に相当する。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１１に表示）に、駆動手段はモータ１
０２とインパクト・トルク発生器１０３の部分に、主軸
は主軸１０４に、回転角検出手段は回転角検出部１０１
に、制御手段は制御装置１４０に、それぞれ相当する。

【００１４】

【作用】請求項１の発明においては、着座後の回転角を
検出し、その値と、被締結体のみかけの剛性が締結の進
行に伴って変化する場合についての「ボルトまたはナッ
トの着座以降の回転角と締付け軸力との関係についての
データ」とに基づいて締付け軸力を演算するように構成
している。上記の「ボルトまたはナットの着座以降の回
転角と締付け軸力との関係についてのデータ」は、例え
ば実験などによって予め求めた数値をデータ・テーブル
などに記憶しておき、その値を読み出して用いる。その
ため、締結の進行に伴って被締結体のみかけの剛性が変
化する場合にも、締付け軸力が発生し始めてから締結を
終了するまでの全範囲について、締付け軸力を精度良く
測定することが出来る。

【００１５】また、請求項２に記載の発明においては、
インパクトごとのボルトまたはナットの回転角から、締
結部の複数の部材の座面同士の接触状態、すなわち、座
面同士が接触していない状態（後記の領域１に相当）、
部分的に接触している状態（後記の領域２に相当）、完
全に接触している状態（後記の領域３に相当）のいずれ
であるかを判定し、その結果に応じて上記の「ボルトま
たはナットの着座以降の回転角と締付け軸力との関係に
ついてのデータ」を補正するように構成している。その
ため、被締結部の部材の寸法バラツキによって、上記の
座面同士の接触状態の移行タイミング、特に、座面同士
が接触していない状態から部分的に接触している状態へ
の移行タイミングが、標準データ・テーブルで設定され
ているボルトまたはナットの着座以降の回転角からずれ
てしまった場合でも、締付け軸力を精度良く測定するこ
とが出来る。

【００１６】ここで、締結の進行に伴って被締結体のみ
かけの剛性が変化する場合について、締付け軸力および
インパクトごとのボルトまたはナットの回転角の締結の
進行に伴う変化を説明する。図１４は、ブッシュ・ブラ
ケット・タイプの締結部位の一例の側面図であり、図１
５は、図１４に示した締結部位を例として、ボルトに発
生する締付け軸力Ｆおよびインパクトごとのナットの回
転角θ_Iとナットの着座以降の回転角θ_Fとの関係につい
て模式的に示した特性図である。図１４において、２４
２はボルト、２４３はナット、２４４はブッシュ、２４
５はブラケットである。この構成においては、初期状態
ではブッシュ２４４とブラケット２５５とは座面が接触
していないが、ボルト２４２とナット２４３を締め付け
ることにより、ブラケット２４５が次第に変形し、最終
的にはブッシュ２４４とブラケット２５５との座面が接
触するようになる。図１５に示したように、締結プロセ
スは、締結部の部材の座面の接触状態によって領域１〜
３の３領域に分けられる。まず、領域１では、ボルト２
４２およびナット２４３とブラケット２４５とはそれぞ
れ座面同士が接触しているが、ブッシュ２４４とブラケ
ット２５５とは座面が接触していないため、締付け軸力
Ｆはブラケットの曲げ変形に応じて増加する。そのた
め、ナットの着座以降の回転角θ_Fと締付け軸力Ｆとの
比例係数、すなわち被締結体のみかけの剛性は小さく、
また、締付け軸力Ｆが小さいためにねじ面あるいは座面
に発生する摩擦力が小さいので、インパクトごとのナッ
トの回転角θ_Iは大きい。これに対して、領域３では、
ボルト２４２、ナット２４３、ブッシュ２４４およびブ
ラケット２４５はそれぞれ座面同士が完全に接触してい
るため、ボルトに発生する締付け軸力Ｆは被締結体の圧
縮変形によって増加する。そのため、被締結体のみかけ
の剛性は大きく、また、締付け軸力Ｆが大きいためにね
じ面あるいは座面に発生する摩擦力が大きいので、イン
パクトごとのナットの回転角θ_Iは小さい。また、領域
２は、領域１から領域３への遷移過程であり、この領域
２で被締結体のみかけの剛性は急激に増加する。上記の
ことから、領域１から領域２への移行タイミングの判定
を誤ると領域３において軸力測定に大きな誤差を発生さ
せてしまうことになるため、上記の移行タイミングを正
確に判定することが不可欠となる。

【００１７】ここで、領域１から領域２への移行に伴う
インパクトごとのナットの回転角θ_Iについてみると、
ブラケット２４５の座面がブッシュ２４４に接触するこ
とによって、ブラケット２４５のみかけの曲げ剛性が急
激に増加するために、ナットの着座以降の回転角θ_Fが
領域移行回転角sθ_FRとなった時点でインパクトごとの
ナットの回転角θ_Iが不連続的に急減する。このため、
図１５に示すように、領域判定しきい値回転角sθ_IRを
決定することができ、θ_Iをsθ_IRと比較判定すること
で、領域１か、領域２かの正確な判定が可能となる。し
たがって、請求項２のように構成することにより、被締
結部の部材の寸法バラツキによって、上記の座面同士の
接触状態の移行タイミング、特に、座面同士が接触して
いない状態から部分的に接触している状態への移行タイ
ミングが、標準のデータ・テーブルで設定されているボ
ルトまたはナットの着座以降の回転角からずれてしまっ
た場合でも、締付け軸力を精度良く測定することができ
る。

【００１８】また、請求項３に記載の発明においては、
インパクト式ねじ締め機本体の主軸の回転角を検出し、
その検出結果に基づいて、請求項１または請求項２に記
載の演算手段によって締付け軸力を求めるように構成し
ているので、インパクトねじ締めの際にボルトに発生す
る締付け軸力をインパクトごとに精度良く測定すること
ができる。このようにして測定した締付け軸力は、例え
ば表示装置で表示して作業者に示すことにより、容易に
正確なねじ締めを行なうことが出来る。また、請求項４
に記載の発明においては、請求項３に記載のインパクト
式ねじ締め装置において、目標とする締付け軸力を実現
するように駆動手段へ供給される動力源を制御するよう
にしている。そのため、締付け軸力をインパクトごとに
精度良く測定しながら、目標とする締結力まで精密にね
じ締めを行うことができる。

【００１９】

【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、被締結体のみかけの剛性が締結
の進行に伴って変化する場合についての「ボルトまたは
ナットの着座以降の回転角と締付け軸力との関係につい
てのデータ」を予め求めておき、測定した回転角と上記
のデータから締付け軸力を演算するように構成した例で
ある。

【００２０】図１および図２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、回
転角検出器２０１は、図２０に示した先行例と同様の構
成のものであり、略記したインパクトねじ式締め機本体
（インパクト・トルク発生器２０３、出力軸２３１）と
締結部（ナット２４３）との間に配置されている。ま
た、上記回転角検出器２０１と電気的に接続された演算
装置１２０は、回転角検出器２０１から発せられる信号
を入力として回転角信号をつくる回転角信号処理部１２
１と、被締結体のみかけの剛性が締結の進行に伴って変
化する場合についての「ボルトまたはナットの着座以降
の回転角θ_Fと締付け軸力Ｆとの関係についてのデー
タ」が記録されている軸力データ・メモリ部１２３と、
軸力演算部１２４とからなる。図３は、軸力データ・メ
モリ部１２３に記録されているデータ（関数）の一例図
である。このデータの具体的な値は、ボルトと被締結体
の組合せでそれぞれ異なる。このようなデータが使用対
象であるボルトと被締結体の組合せごとに関数として用
意され、例えばデータ・テーブルの形で記憶されてい
る。軸力演算部１２２では後述するようにこのデータに
基づいて締付け軸力が演算される。

【００２１】次に、図２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。まず、ステップＳ１
およびステップＳ２において着座判定上限回転角sθ_MAX
および着座判定下限回転角sθ_MINの値をそれぞれ設定す
る。次に、ステップＳ３でインパクト数のカウンタをリ
セットする＜カウントｉ＝０＞。次に、ステップＳ４で
は、ねじ締めを開始する。ステップＳ５〜ステップＳ１
３において、ステップＳ６は回転角処理部１２１におけ
る処理内容であり、その他は軸力演算部１２２における
処理内容である。

【００２２】また、ステップＳ５〜ステップＳ７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
定を行う。まず、ステップＳ５でカウントｉを１だけ増
加させた後、ステップＳ６でインパクトごとのナットの
回転角θ_I(ｉ）を計算して記憶する。次に、ステップＳ
７では、インパクトごとのボルトの回転角θ_I(ｉ）が着
座判定上限回転角sθ_MAX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Ｓ５に戻ってステップＳ
７までを繰返す。一方、ステップＳ７でＹＥＳになる
と、すなわち着座と判断すると、ステップＳ８に進み、
着座時点における着座以降のナットの回転角θ_FLを下記
の数式によって計算する。 θ_FL＝sθ_MIN×〔sθ_MAX−θ_I(ｉ）〕／（sθ_MAX−sθ
_MIN） そして、この回転角θ_FLの値を着座以降のナットの回転
角θ_F(ｉ）として記憶する＜θ_F(ｉ）＝θ_FL＞。

【００２３】次に、ステップＳ９〜ステップＳ１３のル
ープに進み、軸力の計算を行う。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でイ
ンパクトごとのナットの回転角θ_I(ｉ）を計算して記憶
する。次に、ステップＳ１１では、着座以降のナットの
回転角θ_F(ｉ）を計算して記憶する。ただし、θ_F(ｉ）
＝θ_F(ｉ−１）＋θ_I(ｉ）。次に、ステップＳ１２で
は、軸力データ・メモリ部１２３に記録されている「ナ
ットの着座以降の回転角θ_Fと締付け軸力Ｆとの関係に
ついてのデータ」に基づいて締付け軸力Ｆ(ｉ）を求め
て記憶する。次に、ステップＳ１３では、終了するか否
かを判断し、ＹＥＳであれば、すなわち終了条件を満足
していれば、そのまま終了し、ＮＯであれば軸力測定を
継続する、すなわち、ステップＳ９に戻ってステップＳ
１３までを繰返す。

【００２４】図４は、上記実施例と比較例（先行例）と
の軸力測定精度についての特性を示す特性図である。図
４において、○印は本実施例の特性、●印および■印は
先行例の特性を示す。なお、上記の先行例の特性は、■
印が着座判定下限回転角sθ_{M IN}および着座判定上限回転
角sθ_MAXを本実施例と同じ値に設定した場合の特性であ
り、●印は着座判定下限回転角sθ_MINの設定値を、図１
５において領域１から領域２へ移行するときのインパク
トごとのナットの回転角とし、それより少し大きい値に
着座判定上限回転角sθ_MAXを設定した場合の結果を示
す。また、図４の特性は、cＦc＝４０ｋＮとしてＭ１２
のボルトおよびナットを用いて着座時の座面間距離が４
０ｍｍの被締結体を締結した場合の結果であり、実施例
および■印の比較例では、sθ_MIN＝１２０ｄｅｇ、sθ
_MAX＝１８０ｄｅｇとし、「ナットの着座以降の回転角
θ_Fと締付け軸力Ｆとの関係についてのデータ」につい
ては、図３に示したものを用いている。一方、●印の比
較例では、先行技術の方式においてsθ_MIN＝１５ｄｅ
ｇ、sθ_MAX＝３０ｄｅｇとし、ナットの着座以降の回転
角θ_Fと締付け軸力Ｆとの比例係数については、図３の
領域３における傾きを用いている。図４の特性において
は、横軸に示した歪ゲージで測定した軸力Ｆ_G（ｋＮ）
を基準としており、それと縦軸に示した回転角で測定し
た軸力Ｆ_R（ｋＮ）とを比較している。したがって横軸
の値と縦軸の値が一致していれば、測定が正確であるこ
とを示す。また、横軸において、０〜４ｋＮ程度の範囲
が前記の領域１に相当し、４〜１０ｋＮ程度の範囲が領
域２に、１０ｋＮ以上の範囲が領域３相当する。図４に
おいて、■印の比較例は、領域１（データが重なってい
るため、図では）○印のみを示している）では良く一致
しているが、領域２および領域３では誤差が大きく、ま
た、●印の比較例は、領域３では良く一致しているが、
領域１および領域２では測定出来ない。それに対して○
印（本実施例）では、領域１〜領域３の全ての範囲につ
いて一致している。

【００２５】上記のように、本実施例においては、被締
結体のみかけの剛性が締結の進行に伴って変化する場合
についての、予め求めてある「ボルトまたはナットの着
座以降の回転角と締付け軸力との関係についてのデー
タ」に基づいて締付け軸力を測定するようにしている。
そのため、締結の進行に伴って被締結体のみかけの剛性
が変化する場合でも、締付け軸力が発生し始めてから締
結を終了するまでの全範囲について、締付け軸力を精度
良く測定できる。

【００２６】次に、図５〜図７は、本発明の第２の実施
例であり、図５はブロック図、図６および図７は演算処
理を示すフローチャートである。この実施例は、インパ
クトごとのボルトまたはナットの回転角から、締結部の
複数の部材の座面同士の接触状態、すなわち、座面同士
が接触していない状態（領域１）、部分的に接触してい
る状態（領域２）、完全に接触している状態（領域３）
のいずれであるかを判定し、それらの状態に応じて、上
記の「ボルトまたはナットの着座以降の回転角と締付け
軸力との関係についてのデータ」を補正（具体的には、
例えば後記図８の特性）するように構成した例である。

【００２７】まず、図６に基づいて構成を説明する。図
６において、回転角検出器２０１は、図２０に示した先
行例と同様の構成のものであり、略記したインパクトね
じ式締め機本体（インパクト・トルク発生器２０３、出
力軸２３１）と締結部（ナット２４３）との間に配置さ
れている。また、上記回転角検出器２０１と電気的に接
続された演算装置１３０は、回転角検出器２０１から発
せられる信号を入力として回転角信号をつくる、第１の
実施例と同様の回転角信号処理部１２１と、「ボルトま
たはナットの着座以降の回転角θ_Fと締付け軸力Ｆとの
関係についてのデータ」が記録されており、かつ、後述
のように上記のデータを補正する機能をもつ軸力データ
・メモリ部１３３と、第１の実施例とは少し異なる軸力
演算部１３２とからなる。

【００２８】次に、図６および図７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
６および図７において、は同じ符号の個所が接続され
ていることを示す。まず、図６のステップＳ２１および
ステップＳ２２において着座判定上限回転角sθ_MAXおよ
び着座判定下限回転角sθ_MINの値を、またステップＳ２
３において領域判定しきい値回転角sθ_IRの値をそれぞ
れ設定する。次に、ステップＳ２４でインパクト数のカ
ウンタをリセットする＜カウントｉ＝０＞。次に、ステ
ップＳ２５では、ねじ締めを開始する。ステップＳ２６
〜ステップＳ４２において、ステップＳ２７、ステップ
Ｓ３１およびステップＳ３９は回転角処理部１２１にお
ける処理内容、ステップＳ３５は軸力データ・メモリ部
１３３における処理内容であり、その他は軸力演算部１
３２における処理内容である。また、ステップＳ２６〜
ステップＳ２８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う。まず、ステップＳ２６
でカウントｉを１だけ増加させた後、ステップＳ２７で
インパクトごとのナットの回転角θ_I(ｉ）を計算して記
憶する。次に、ステップＳ２８では、インパクトごとの
ボルトの回転角θ_I(ｉ）が着座判定上限回転角sθ_MAX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Ｓ２６に戻ってステップＳ２８までを繰返す。

【００２９】一方、ステップＳ２８でＹＥＳになると、
すなわち着座と判断すると、ステップＳ２９に進み、着
座時点における着座以降のナットの回転角θ_FLを下記の
数式によって計算する。 θ_FL＝sθ_MIN×〔sθ_MAX−θ_I(ｉ）〕／（sθ_MAX−sθ
_MIN） そして、この回転角θ_FLの値を着座以降のナットの回転
角θ_F(ｉ）として記憶する＜θ_F(ｉ）＝θ_FL＞。次に、
ステップＳ３０〜ステップＳ３２、ステップＳ３３およ
びステップＳ３４よりなるループに進み、領域１におけ
る締付け軸力の計算、および領域１から領域２への移行
タイミングの判定を行う。まず、ステップＳ３０でカウ
ントｉを１だけ増加させた後、ステップＳ３１でインパ
クトごとのナットの回転角θ_I(ｉ）を計算して記憶す
る。次に、ステップＳ３２では、インパクトごとのナッ
トの回転角θ_I(ｉ）が領域判定しきい値回転角sθ_IR以
下か否かを判断し、ＮＯであれば、すなわち締結の進行
状態が領域１にあれば、ステップＳ３３に進み、着座以
降のナットの回転角θ_F(ｉ）を計算して記憶する。ただ
し、θ_F(ｉ）＝θ_F(ｉ−１）＋θ_I(ｉ）。次に、ステッ
プＳ３４では、軸力データ・メモリ部１３３に記録され
ている「ナットの着座以降の回転角θ_Fと締付け軸力Ｆ
との関係についてのデータ」の領域１における傾きを用
いて締付け軸力Ｆ(ｉ）を求めて記憶した後、ステップ
Ｓ３０に戻ってステップＳ３２までを繰返す。

【００３０】一方、ステップＳ３２でＹＥＳになると、
図７のステップＳ３５に進み（→）、軸力データ・
メモリ部１３３に記録されている「ナットの着座以降の
回転角θ_Fと締付け軸力Ｆとの関係についてのデータ」
を補正する。具体的には、図８に示すように、この時点
における着座以降のナットの回転角θ_F(ｉ）を領域移行
回転角sθ_FRとして、領域２および領域３の特性線を平
行移動することによってデータの補正を行う。なお、図
８において、Ａは標準データ・テーブルの特性、Ｂはs
θ_FRが標準データ・テーブルにおける値より小さい場合
の補正特性、Ｃはsθ_FRが標準データ・テーブルにおけ
る値より大きい場合の補正特性である。次に、ステップ
Ｓ３６では、着座以降のナットの回転角θ_F(ｉ）を計算
して記憶する。ただし、θ_F(ｉ）＝θ_F(ｉ−１）＋θ
_I(ｉ）。次に、ステップＳ３７で、ステップＳ３５にお
いて補正したデータに基づいて締付け軸力Ｆ(ｉ）を求
めて記憶した後、ステップＳ３８〜ステップＳ４２のル
ープに進み、領域２および領域３における締付け軸力の
計算を行う。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でインパクトごとのナ
ットの回転角θ_I(ｉ）を計算して記憶する。次に、ステ
ップＳ４０では、着座以降のナットの回転角θ_F(ｉ）を
計算して記憶する。ただし、θ_F(ｉ）＝θ_F(ｉ−１）＋
θ_I(ｉ）。次に、ステップＳ４１で、ステップＳ３５に
おいて補正したデータに基づいて締付け軸力Ｆ(ｉ）を
求めて記憶する。次に、ステップＳ４２では、終了する
か否かを判断し、ＹＥＳであれば、すなわち終了条件を
満足していれば、そのまま終了し、ＮＯであれば軸力測
定を継続する、すなわち、ステップＳ３８に戻ってステ
ップＳ４２までを繰返す。

【００３１】図９は、上記実施例と比較例との軸力測定
精度についての比較図であり、○印は本実施例の特性、
●印は比較例の特性（本実施例のデータについて補正処
理を施さなかったとした場合の結果）を示す。この例
は、第１の実施例と同一の締結部位についての結果であ
り、実施例、比較例とも、sθ_MIN＝１２０ｄｅｇ、sθ
_MAX＝１８０ｄｅｇとし、「ナットの着座以降の回転角
θ_Fと締付け軸力Ｆとの関係についてのデータ」につい
ては、図３に示したものを用いている。図９の特性から
明らかなように、ブッシュとブラケットの座面同士が接
触していない状態、すなわち領域１においては、実施例
と比較例との差はないが（データが重なっているために
図では○印のみとなっている）、ブッシュとブラケット
の座面が部分的接触している状態（領域２）あるいは完
全に接触している状態（領域３）においては、実施例で
は補正の効果によって軸力測定精度が著しく向上してい
る。

【００３２】上記のように、本実施例においては、イン
パクトごとのボルトまたはナットの回転角から、締結部
の複数の部材の座面同士の接触状態を判定し、「ボルト
またはナットの着座以降の回転角と締付け軸力との関係
についてのデータ」を補正するようにしている。そのた
め、被締結部の部材の寸法バラツキによって、上記の座
面同士の接触状態の移行タイミング、特に、座面同士が
接触していない状態から部分的に接触している状態への
移行タイミングが、標準データで設定されているボルト
またはナットの着座以降の回転角からずれてしまった場
合でも、締付け軸力を精度良く測定できる。

【００３３】次に、図１０〜図１３は、本発明の第３の
実施例であり、図１０は本実施例のブロック図、図１１
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１２および図１３は演算処理を示すフローチャ
ートである。この実施例は、インパクト式ねじ締め機本
体の主軸の回転角を検出し、その検出結果に基づいて、
前記第２の実施例に示した測定方法によって締付け軸力
を測定し、目標とする締付け軸力を実現するように駆動
手段へ供給される動力源を制御するように構成した例で
ある。まず、図１０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１
０３と、該インパクト・トルク発生器１０３の出力軸す
なわち主軸１０４の回転角を検出する回転角検出部１０
１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１４０が接
続されている。この制御装置１４０は、上記回転角検出
部１０１からの信号を回転角信号に変換する、第１の実
施例と同様の回転角信号処理部１２１と、第２の実施例
と同様の軸力データ・メモリ部１３３および締結力演算
部１３２のほかに、動力制御部１４５を備えている。

【００３４】次に、図１１は、本実施例の具体的な実施
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１１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および回転角検出部５０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１
７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１８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２４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１
５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
行うことができる。回転角検出部５０は、主軸１５に固
定されて該主軸１５と共に回転するロータリ・エンコー
ダのコード・ホイール２１２と、該コード・ホイール４
２を挾み込むように設けられたロータリ・エンコーダの
検出ヘッド２１３とで構成されており、主軸１５の回転
角を検出する。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。

【００３５】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１０の１４０に相当す
る部分であり、回転角検出部５０から発せられる信号を
入力として回転角信号をつくる回転角信号処理部１２１
と、「ボルトまたはナットの着座以降の回転角θ_Fと締
付け軸力Ｆとの関係についてのデータ」が記録されてお
り、かつ、上記のデータを補正する機能をもつ軸力デー
タ・メモリ部１３３と、軸力演算部１３２と、締付け軸
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１
４５とからなる。なお、上記の１２１、１３２、１３３
および１４５は、図１０と同じ構成であるため、図示を
省略している。

【００３６】次に、図１２および図１３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１２および図１３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１１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
１２のステップＳ５１において目標締結力cＦcの値を設
定し、またステップＳ５２、ステップＳ５３およびステ
ップＳ５４において、着座判定上限回転角sθ_MAX、着座
判定下限回転角sθ_MINおよび領域判定しきい値回転角s
θ_IRの値をそれぞれ設定した後、ステップＳ５５でイン
パクト数のカウンタをリセットする＜カウントｉ＝０
＞。次に、ステップＳ５６では、ねじ締めを開始する。
ステップＳ５７〜ステップＳ７４において、ステップＳ
５８、ステップＳ６２およびステップＳ７０は回転角処
理部１２１における処理内容、ステップＳ６６は軸力デ
ータ・メモリ部１３３における処理内容、ステップＳ７
３およびステップＳ７４は動力制御部１４５における処
理内容であり、その他は軸力演算部１３２における処理
内容である。

【００３７】また、ステップＳ５７〜ステップＳ５９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
座判定を行う。まず、ステップＳ５７でカウントｉを１
だけ増加させた後、ステップＳ５８でインパクトごとの
ナットの回転角θ_I(ｉ）を計算して記憶する。次に、ス
テップＳ５９では、インパクトごとのボルトの回転角θ
_I(ｉ）が着座判定上限回転角sθ_MAX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Ｓ５７に戻
ってステップＳ５９までを繰返す。一方、ステップＳ５
９でＹＥＳになると、すなわち着座と判断すると、ステ
ップＳ６０に進み、着座時点における着座以降のナット
の回転角θ_FLを下記の数式によって計算する。 θ_FL＝sθ_MIN×〔sθ_MAX−θ_I(ｉ）〕／（sθ_MAX−sθ
_MIN） そして、この回転角θ_FLの値を着座以降のナットの回転
角θ_F(ｉ）として記憶する＜θ_F(ｉ）＝θ_FL＞。次に、
ステップＳ６１〜ステップＳ６３、ステップＳ６４およ
びステップＳ６５よりなるループに進み、領域１におけ
る締付け軸力の計算、および領域１から領域２への移行
タイミングの判定を行う。まず、ステップＳ６１でカウ
ントｉを１だけ増加させた後、ステップＳ６２でインパ
クトごとのナットの回転角θ_I(ｉ）を計算して記憶す
る。次に、ステップＳ６３では、インパクトごとのナッ
トの回転角θ_I(ｉ）が領域判定しきい値回転角sθ_IR以
下か否かを判断し、ＮＯであれば、すなわち締結の進行
状態が領域１にあれば、ステップＳ６４に進み、着座以
降のナットの回転角θ_F(ｉ）を計算して記憶する。ただ
し、θ_F(ｉ）＝θ_F(ｉ−１）＋θ_I(ｉ）。次に、ステッ
プＳ６５では、軸力データ・メモリ部１３３に記録され
ている「ナットの着座以降の回転角θ_Fと締付け軸力Ｆ
との関係についてのデータ」の領域１における傾きを用
いて締付け軸力Ｆ(ｉ）を求めて記憶した後、ステップ
Ｓ６１に戻ってステップＳ６３までを繰返す。

【００３８】一方、ステップＳ６３でＹＥＳになると、
図７のステップＳ６６に進み（→）、軸力データ・
メモリ部１３３に記録されている「ナットの着座以降の
回転角θ_Fと締付け軸力Ｆとの関係についてのデータ」
を補正する。具体的には、図８に示すように、この時点
における着座以降のナットの回転角θ_F(ｉ）を領域移行
回転角sθ_FRとして、領域２および領域３の特性線を平
行移動することによってデータの補正を行う。次に、ス
テップＳ６７では、着座以降のナットの回転角θ_F(ｉ）
を計算して記憶する。ただし、θ_F(ｉ）＝θ_F(ｉ−１）
＋θ_I(ｉ）。次に、ステップＳ６８で、ステップＳ６６
において補正したデータに基づいて締付け軸力Ｆ(ｉ）
を求めて記憶した後、ステップＳ６９〜ステップＳ７３
のループに進み、領域２および領域３における締付け軸
力の計算を行う。まず、ステップＳ６９でカウントｉを
１だけ増加させた後、ステップＳ７０でインパクトごと
のナットの回転角θ_I(ｉ）を計算して記憶する。次に、
ステップＳ７１では、着座以降のナットの回転角θ
_F(ｉ）を計算して記憶する。ただし、θ_F(ｉ）＝θ_F(ｉ
−１）＋θ_I(ｉ）。次に、ステップＳ７２で、ステップ
Ｓ６６において補正したデータに基づいて締付け軸力Ｆ
(ｉ）を求めて記憶する。次に、ステップＳ７３では、
締付け軸力Ｆ(ｉ）が目標軸力cＦc以上か否かを判断
し、ＮＯであればステップＳ６９に戻ってステップＳ７
３までを繰返す。一方、ステップＳ７３でＹＥＳになる
と、ステップＳ７４に進み、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Ｓ７５では、終了するか否かを判断し、Ｙ
ＥＳであればそのまま終了し、ＮＯであればステップＳ
５５に戻って次のねじ締めを行う。これにより、図９と
同様の結果が得られる。

【００３９】上記のように、本実施例においては、イン
パクト式ねじ締め機本体の主軸の回転角を検出し、その
検出結果に基づいて、前記第２の実施例に示した測定方
法によって締付け軸力を測定し、目標とする締付け軸力
を実現するように駆動手段へ供給される動力源を制御す
るようにしている。そのため、インパクトねじ締めの際
にボルトに発生する締付け軸力をインパクトごとに精度
良く測定することができるので、目標とする締結力まで
精密にねじ締めを行うことができる。また、被締結部の
部材の寸法バラツキによって、上記の座面同士の接触状
態の移行タイミング、特に、座面同士が接触していない
状態から部分的に接触している状態への移行タイミング
が、標準データで設定されているボルトまたはナットの
着座以降の回転角からずれてしまった場合でも、締付け
軸力を精度良く測定できる。

【００４０】

【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、予め求めてある被締結体のみかけ
の剛性が締結の進行に伴って変化する場合についての
「ボルトまたはナットの着座以降の回転角と締付け軸力
との関係についてのデータ」に基づいて締付け軸力を演
算するように構成したことにより、締結の進行に伴って
被締結体のみかけの剛性が変化する場合でも、締付け軸
力が発生し始めてから締結を終了するまでの全範囲につ
いて、締付け軸力を精度良く測定することができる、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、インパクトごとのボルトまたはナットの回転角
から、締結部の複数の部材の座面同士の接触状態を判定
し、それに応じて上記の「ボルトまたはナットの着座以
降の回転角と締付け軸力との関係についてのデータ」を
補正するように構成したことにより、被締結部の部材の
寸法バラツキによって、上記の座面同士の接触状態の移
行タイミング、特に、座面同士が接触していない状態か
ら部分的に接触している状態への移行タイミングが、標
準データで設定されているボルトまたはナットの着座以
降の回転角からずれてしまった場合でも、締付け軸力を
精度良く測定することができる、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、インパク
ト式ねじ締め機本体の主軸の回転角を検出し、その検出
結果に基づいて、請求項１または請求項２に記載の演算
手段によって締付け軸力を測定するように構成したこと
により、インパクトねじ締めの際にボルトに発生する締
付け軸力をインパクトごとに精度良く測定することがで
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、請求項３に記載のインパクト式ねじ締
め装置において、目標とする締付け軸力を実現するよう
に駆動手段へ供給される動力源を制御するように構成し
たことにより、締付け軸力をインパクトごとに精度良く
測定しながら、目標とする締結力まで精密にねじ締めを
行うことができる、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】第１の実施例における演算処理を示すフローチ
ャート。

【図３】軸力データ・メモリ部１２３に記録されてい
る、被締結体のみかけの剛性が締結の進行に伴って変化
する場合についての「ボルトまたはナットの着座以降の
回転角と締付け軸力との関係についてのデータ」の一例
図。

【図４】第１の実施例と比較例（先行例）との軸力測定
精度についての比較特性図。

【図５】本発明の第２の実施例のブロック図。

【図６】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７】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８】「ボルトまたはナットの着座以降の回転角と締
付け軸力との関係についてのデータ」の補正特性を示す
特性図。

【図９】第２の実施例と比較例との軸力測定精度につい
ての比較特性図。

【図１０】本発明の第３の実施例のブロック図。

【図１１】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１２】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
チャートの他の一部。

【図１４】ブッシュ・ブラケット・タイプの締結部位を
示す側面図。

【図１５】締付け軸力Ｆおよびインパクトごとのナット
の回転角θ_Iとナットの着座以降の回転角θ_Fとの関係に
ついての模式的な特性図。

【図１６】従来装置の一例の断面図。

【図１７】従来例における演算処理を示すフローチャー
ト。

【図１８】従来例において用いられるトルク−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１９】先行例における軸力測定の全体構成を示すブ
ロック図。

【図２０】先行例の回転角検出器２０１の構成を示す断
面図。

【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 ４０…インパクト・レンチ本体 ４４…回転セン
サ ４１…回転角検出部 ５０…回転角検
出部 ４２…円板 １００…インパクト式ねじ締め機本体 １２１…回転角
信号処理部 １０１…回転角検出部 １２２…軸力演
算部 １０２…モータ １２３…軸力デ
ータ・メモリ部 １０３…インパクト・トルク発生器 １３０…演算装
置 １０４…主軸 １３２…軸力演
算部 １０５…締付けソケット １３３…軸力デ
ータ・メモリ部 １１０…制御装置 １４０…制御装
置 １２０…演算装置 １４５…動力制
御部 ２０１…回転角検出器 ２２０…インパ
クトねじ締め機本体 ２０２…モータ ２３１…出力軸 ２０３…インパクト・トルク発生器 ２４１…被締結
体 ２０４…締結部 ２４２…ボルト ２１１…ソケット ２４３…ナット ２１２…ロータリ・エンコーダのコード・ホイール ２１３…ロータリ・エンコーダの検出ヘッド ２１４ａ…第１のハウジング ２１４ｂ…第２のハウジング ２４４…ブッシ
ュ ２１５…信号処理回路 ２４５…ブラケ
ット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インパクト式ねじ締め装置の出力軸、また
   は該出力軸に発生するパルス状のトルクを締結部のボル
   トまたはナットに伝えるためのソケット部分、の回転角
   度を検出する回転角検出手段と、 上記回転角検出手段の検出結果に基づいて、インパクト
   ごとのボルトまたはナットの回転角が予め設定した「着
   座判定上限回転角と着座判定下限回転角との間の範囲」
   の値となった時点を着座時点と判定し、「着座時点にお
   ける着座以降のボルトまたはナットの回転角」を予め求
   めてある「着座時点のインパクトによるボルトまたはナ
   ットの回転角の関数」に基づいて求め、以降はインパク
   トごとのボルトまたはナットの回転角を順次加算してい
   くことによって着座以降のボルトまたはナットの回転角
   を検出し、かつ、予め求めてある被締結体のみかけの剛
   性が締結の進行に伴って変化する場合についての「ボル
   トまたはナットの着座以降の回転角と締付け軸力との関
   係についてのデータ」に基づいて締付け軸力を演算する
   演算手段と、 を備えたことを特徴とする締付け軸力の測定装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の締付け軸力の測定装置に
   おいて、 上記演算手段は、インパクトごとのボルトまたはナット
   の回転角から、締結部の複数の部材の座面同士の接触状
   態、すなわち、座面同士が接触していない状態、部分的
   に接触している状態、完全に接触している状態のいずれ
   であるかを判定し、それらの状態に応じて上記の「ボル
   トまたはナットの着座以降の回転角と締付け軸力との関
   係についてのデータ」を補正するように構成したもので
   ある、ことを特徴とする締付け軸力の測定装置。
3. 【請求項３】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
   主軸の回転角を検出する回転角検出手段と、を有するイ
   ンパクト式ねじ締め機本体と、 上記回転角検出手段の検出結果に基づいて締付け軸力を
   演算する請求項１または請求項２に記載の演算手段と、 を備えたことを特徴とするインパクト式ねじ締め装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載のインパクト式ねじ締め装
   置において、 上記演算手段で求めた締付け軸力に基づいて、目標とす
   る締付け軸力を実現するように上記駆動手段へ供給され
   る動力源を制御する制御手段を備えたことを特徴とする
   インパクト式ねじ締め装置。