JPH08294875A - インパクト式ねじ締め装置 - Google Patents

インパクト式ねじ締め装置

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JPH08294875A
JPH08294875A JP7101458A JP10145895A JPH08294875A JP H08294875 A JPH08294875 A JP H08294875A JP 7101458 A JP7101458 A JP 7101458A JP 10145895 A JP10145895 A JP 10145895A JP H08294875 A JPH08294875 A JP H08294875A
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JP
Japan
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impact
fastening force
type screw
torque
screw tightening
Prior art date
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JP7101458A
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English (en)
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Junichi Maruyama
山 旬 一 丸
Tatsumi Nabekura
倉 立 身 鍋
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/145—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1456—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers having electrical components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
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    • B25B23/145—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 締結力演算および制御ロジックが簡便で、し
かも、ねじ締め作業において、ねじ面および座面の摩擦
係数のバラツキが大きい場合であっても締結力を精度良
く演算でき、その結果、カット・オフ時の締結力のバラ
ツキを小さく抑えることのできるインパクト式ねじ締め
装置を提供する。 【構成】 駆動出力にパルス成分を有する駆動手段２，
３と、一端にねじとの継手部６を有しかつ駆動手段２，
３により駆動されてねじを締付ける主軸４と、主軸４の
トルク変化を検出するトルク検出手段５をそなえるイン
パクト式ねじ締め機本体１と、トルク検出手段５の検出
結果から着座以降のインパクトの発生回数を検出する演
算手段７と、インパクトの発生回数が所定値になった時
点で駆動手段２，３の動力源を遮断する制御手段７を具
備したインパクト式ねじ締め装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、衝撃力を利用してねじ
締め作業を行うねじ締め装置に関し、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】従来の締結力を制御するインパクト・レ
ンチとしては、例えば、特願平５−３３３９８８号明細
書および図面（未公開）に記載の装置がある。
【０００３】図１５は上記の装置の断面図である。図１
５において、インパクト・レンチ本体１０１の主軸１０
２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インパクト・トルクに伴う主軸
１０２の表面の透磁率変化をトルク検出部１０３の検出
コイル１０４ａ，１０４ｂ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。また、
上記のインパクト・レンチ本体１０１にはコントローラ
１０５が接続されており、上記のトルク検出部１０３か
らの信号に基づいて図１６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、コントローラ１０５からの制御信号により、シャッ
ト・オフ・バルブ１０６が閉じてエア・モータ部１０７
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１０８および主軸１０２の駆動を停止させるように構
成されている。
【０００４】以下、図１６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。
【０００５】まず、ステップＳ２０１で目標締結力ｃＦ
ｃ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ｓｔＦＲ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＞。
【０００６】次に、ステップＳ２０５では、ねじ締めを
開始する。
【０００７】また、ステップＳ２０６〜ステップＳ２０
８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。
【０００８】このループにおいて、まず、ステップＳ２
０６でカウントｉを１だけ増加させた後、ステップＳ２
０７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。
【０００９】次に、ステップＳ２０８では、フリーラン
ニング時間ｔＦＲが着座判定しきい値フリーランニング
時間ｓｔＦＲ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。
【００１０】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う。
【００１１】このループにおいて、まず、ステップＳ２
０９では、トルクセンサの信号からインパクトのピーク
・トルク値ＴＰ（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。
【００１２】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（図
１７に一例を示す）に基づいて計算する。ただし、Ｃ
ＴＦ（ｉ）＝ＣＴＦ［Ｆ（ｉ−１）］。
【００１３】次いで、ステップＳ２１１では、インパク
トによる締結力の増加分δＦ（ｉ）＝ＣＴＦ（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、
【００１４】
【数式１】 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ｃＦｃ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。
【００１５】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。
【００１６】次に、ステップＳ２１５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。
【００１７】なお、上記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。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、図１５
および図１６に示した従来の装置においては、締結力を
検出することはできるが、締結力演算および制御ロジッ
クが煩雑なため、インパクトの発生間隔が短い場合には
演算が間に合わないといった問題点があり、また、ねじ
面および座面の摩擦係数のバラツキが大きい場合には締
結力の演算精度が低下し、その結果としてカット・オフ
時の締結力のバラツキが大きくなってしまうという問題
点があった。
【００１９】
【発明の目的】本発明は上記のごとき先行技術の問題を
解決し、締結力演算および制御のロジックが簡便で、し
かも、ねじ締め作業において、ねじ面および座面の摩擦
係数のバラツキが大きい場合であっても締結力を精度良
く演算でき、その結果としてカット・オフ時の締結力の
バラツキを小さく抑える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している。
【００２０】
【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、本発明に係わるインパクト
式ねじ締め装置は、請求項１に記載しているように、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
の継手部を有しかつ前記駆動手段により駆動されること
によってねじを締付ける主軸と、前記主軸のトルク変化
を検出するトルク検出手段をそなえるインパクト式ねじ
締め機本体と、前記トルク検出手段の検出結果から着座
以降のインパクトの発生回数を検出する演算手段と、前
記インパクトの発生回数が所定値になった時点で前記駆
動手段の動力源を遮断する制御手段を具備した構成とし
たことを特徴としている。
【００２１】なお、上記のインパクト式ねじ締め機本体
は、例えば、後記図１の実施例におけるインパクト式ね
じ締め機本体１に相当し、同じく、上記駆動手段はモー
タ２とトルク・パルス発生器３の部分に相当し、上記主
軸および上記トルク検出手段はそれぞれ、主軸４および
トルク検出器５に相当する。また、上記演算手段および
制御手段は、例えば、後記図１の実施例におけるコント
ローラ７に相当するものとすることができる。
【００２２】そして、請求項２に記載しているように、
請求項１に記載のインパクト式ねじ締め装置において、
演算手段が予め求めてある「着座以降のインパクトの発
生回数と締結力との関係」に基づいてインパクトごとに
締結力を演算する機能も兼ね備えているものとすること
ができる。
【００２３】なお、上記演算手段は、例えば、後記図１
の実施例におけるコントローラ７に相当するものとする
ことができる。
【００２４】また、請求項３に記載しているように、請
求項１または２に記載のインパクト式ねじ締め装置にお
いて、演算手段がトルク検出手段の検出結果から着座を
判定する機能も兼ね備えているものとすることができ
る。
【００２５】なお、上記演算手段は、例えば、後記図１
の実施例におけるコントローラ７に相当するものとする
ことができる。
【００２６】さらに、請求項４に記載しているように、
請求項１ないし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、インパクトごとに締結力を出力する
インパクト毎締結力出力手段を備えているものとするこ
とができる。
【００２７】なお、上記インパクト毎締結力出力手段
は、例えば、後記図１の実施例におけるコントローラ７
に相当するものとすることができる。
【００２８】さらにまた、請求項５に記載しているよう
に、請求項１ないし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、インパクトごとに締結力を表示
するインパクト毎締結力表示手段を備えているものとす
ることができる。
【００２９】なお、上記インパクト毎締結力表示手段
は、例えば、後記図１の実施例におけるコントローラ７
に相当するものとすることができる。
【００３０】さらにまた、請求項６に記載しているよう
に、請求項１ないし５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、インパクトの発生回数が所定値
になった時点における締結力を出力する所定時締結力出
力手段を備えているものとすることができる。
【００３１】なお、上記出力手段は、例えば後記図１の
実施例におけるコントローラ７に相当するものとするこ
とができる。
【００３２】さらにまた、請求項７に記載しているよう
に、請求項１ないし６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、インパクトの発生回数が所定値
になった時点における締結力を表示する所定時締結力表
示手段を備えているものとすることができる。
【００３３】なお、上記表示手段は、例えば、後記図１
の実施例におけるコントローラ７に相当するものとする
ことができる。
【００３４】さらに、同じ目的を達成する本発明に係わ
るインパクト式ねじ締め装置は、請求項８に記載してい
るように、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かつ前記駆動手段により駆
動されることによってねじを締付ける主軸と、前記主軸
のトルク変化を検出するトルク検出手段をそなえるイン
パクト式ねじ締め機本体と、前記トルク検出手段の検出
結果から着座以降のインパクトの発生回数およびインパ
クトごとのピーク・トルク値を検出しかつ予め求めてあ
る「着座以降のインパクトの発生回数およびインパクト
ごとのピーク・トルク値と締結力との関係」に基づいて
インパクトごとに締結力を演算する演算手段と、前記締
結力が所定範囲の値となった時点で前記駆動手段の動力
源を遮断する制御手段を具備した構成としたことを特徴
としている。
【００３５】なお、上記演算手段は、例えば、後記図９
の実施例におけるコントローラ５７に相当するものとす
ることができる。
【００３６】そして、請求項９に記載しているように、
請求項８に記載のインパクト式ねじ締め装置において、
演算手段がトルク検出手段の検出結果から着座を判定す
る機能も兼ね備えているものとすることができる。
【００３７】なお、上記演算手段は、例えば、後記図９
の実施例におけるコントローラ５７に相当するものとす
ることができる。
【００３８】また、請求項１０に記載しているように、
請求項８または９に記載のインパクト式ねじ締め装置に
おいて、インパクトごとに締結力を出力するインパクト
毎締結力出力手段を備えているものとすることができ
る。
【００３９】なお、上記出力手段は、例えば、後記図９
の実施例におけるコントローラ５７に相当するものとす
ることができる。
【００４０】さらに、請求項１１に記載しているよう
に、請求項８ないし１０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、インパクトごとに締結力を表
示するインパクト毎締結力表示手段を備えているものと
することができる。
【００４１】なお、上記表示手段は、例えば、後記図９
の実施例におけるコントローラ５７に相当するものとす
ることができる。
【００４２】さらにまた、請求項１２に記載しているよ
うに、請求項８ないし１１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、締結力が所定範囲の値とな
った時点における締結力を出力する所定値締結力出力手
段を備えているものとすることができる。
【００４３】なお、上記出力手段は、例えば、後記図９
の実施例におけるコントローラ５７に相当するものとす
ることができる。
【００４４】さらにまた、請求項１３に記載しているよ
うに、請求項８ないし１２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、締結力が所定範囲の値とな
った時点における締結力を表示する所定値締結力表示手
段を備えているものとすることができる。
【００４５】なお、上記表示手段は、例えば、後記図９
の実施例におけるコントローラ５７に相当するものとす
ることができる。
【００４６】
【発明の作用】本発明に係わるインパクト式ねじ締め装
置は、請求項１に記載しているように、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
しかつ前記駆動手段により駆動されてねじを締付ける主
軸と、前記主軸のトルク変化を検出するトルク検出手段
をそなえるインパクト式ねじ締め機本体と、前記トルク
検出手段の検出結果から着座以降のインパクトの発生回
数を検出する演算手段と、前記インパクトの発生回数が
所定値になった時点で前記駆動手段の動力源を遮断する
制御手段を具備した構成としたものであり、トルク検出
手段の検出結果から着座以降のインパクトの発生回数を
検出し、このインパクトの発生回数が所定値になった時
点で前記駆動手段の動力源を遮断するようにしているた
め、簡便な制御ロジックでカット・オフ時の締結力のバ
ラツキが低減することとなる。
【００４７】そして、請求項２に記載しているように、
トルク検出手段の検出結果から着座以降のインパクトの
発生回数を検出し、かつ、予め求めてある「着座以降の
インパクトの発生回数と締結力との関係」に基づいてイ
ンパクトごとに締結力を演算するようになすことによっ
て、簡便な演算ロジックで締結力が精度良く演算される
こととなる。
【００４８】また、請求項３に記載しているように、ト
ルク検出手段の検出結果から着座を判定するようになす
ことによって、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２９
９頁〜第３０１頁に記載がある。）を用いる締結のよう
に、着座前にもインパクトが発生する場合であっても、
簡便な演算・制御ロジックで締結力が精度良く演算され
ることとなり、しかも、カット・オフ時の締結力のバラ
ツキが低減することとなる。
【００４９】さらに、請求項４に記載しているように、
インパクトごとに締結力を出力するようにしたり、請求
項５に記載しているように、インパクトごとに締結力を
表示するようにしたりすることによって、締結の進行に
伴う締結力の変化がモニタされることとなる。
【００５０】さらにまた、請求項６に記載しているよう
に、インパクトの発生回数が所定値になった時点におけ
る締結力を出力するようにしたり、請求項７に記載して
いるように、インパクトの発生回数が所定値になった時
点における締結力を表示するようにしたりすることによ
って、カット・オフ時の締結力が記録・保存されるよう
になったり、作業者が作業中に確認できるようになった
りする。
【００５１】また、同じ目的を達成する本発明に係わる
インパクト式ねじ締め装置は、請求項８に記載している
ように、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かつ前記駆動手段により駆動
されてねじを締付ける主軸と、前記主軸のトルク変化を
検出するトルク検出手段をそなえるインパクト式ねじ締
め機本体と、前記トルク検出手段の検出結果から着座以
降のインパクトの発生回数およびインパクトごとのピー
ク・トルク値を検出しかつ予め求めてある「着座以降の
インパクトの発生回数およびインパクトごとのピーク・
トルク値と締結力との関係」に基づいてインパクトごと
に締結力を演算する演算手段と、前記締結力が所定範囲
の値となった時点で前記駆動手段の動力源を遮断する制
御手段を具備した構成としたものであり、トルク検出手
段の検出結果から着座以降のインパクトの発生回数およ
びインパクトごとのピーク・トルク値を検出しかつ予め
求めてある「着座以降のインパクトの発生回数およびイ
ンパクトごとのピーク・トルク値と締結力との関係」に
基づいてインパクトごとに締結力を演算し、前記締結力
が所定範囲の値となった時点で前記駆動手段の動力源を
遮断するようにしているため、比較的簡便な演算・制御
ロジックで締結力が精度良く演算されることとなり、し
かも、カット・オフ時の締結力のバラツキが低減される
こととなる。
【００５２】そして、請求項９に記載しているように、
トルク検出手段の検出結果から着座を判定するようにな
すことによって、戻り止めナットを用いる締結のよう
に、着座前にもインパクトが発生する場合であっても、
比較的簡便な演算・制御ロジックで締結力が精度良く演
算されることとなり、しかも、カット・オフ時の締結力
のバラツキが低減することとなる。
【００５３】また、請求項１０に記載しているように、
インパクトごとに締結力を出力するようにしたり、請求
項１１に記載しているように、インパクトごとに締結力
を表示するようにしたりすることによって、締結の進行
に伴う締結力の変化がモニタされることとなる。
【００５４】さらに、請求項１２に記載しているよう
に、締結力が所定範囲の値となった時点における締結力
を出力するようにしたり、請求項１３に記載しているよ
うに、締結力が所定範囲の値となった時点における締結
力を表示するようにしたりすることによって、カット・
オフ時の締結力が記録・保存されるようになったり、作
業者が作業中に確認できるようになったりする。
【００５５】ここで、インパクトねじ締めにおける締結
力の変化について、力学的挙動に基づいて説明する。
【００５６】ツールからワークへインパクトのエネルギ
ーが与えられると、ボルトまたはナットはねじ面および
座面に発生する摩擦力を受けながら回転し、ボルトの首
下部がねじれながら伸びて締結力が増加する。したがっ
て、ｉ番目のインパクトにおける締付け弾性エネルギー
ＵＥ（ｉ）、摩擦損失エネルギーＵＦ（ｉ）、残留ねじ
れエネルギーＵＴ（ｉ）およびツールの供給エネルギー
Ａ（一定値と見なす。）の間には
【００５７】
【数式２】 の関係が成り立つ。ここで、締付け弾性エネルギーＵ
Ｅ（ｉ）は、ｉ番目のインパクトによってボルトの張力
および被締結体の圧縮力の形で締結部に蓄えられる弾性
エネルギーであり、ｉ番目のインパクト直前の締結力、
ｉ番目のインパクト後の締結力および締付け弾性エネル
ギー定数を、それぞれＦ（ｉ−１）、Ｆ（ｉ ）およびＫ
Ｅとすれば
【００５８】
【数式３】 で表される。なお、締付け弾性エネルギー定数ＫＥは、
縦弾性係数Ｅ、ボルト首下部の有効断面積ＳＡ、被締結
体の弾性変形部を中空円筒と見なしたときの軸垂直断面
積ＳＢおよび被締結体の厚さＬＢに対して
【００５９】
【数式４】 で与えられる。また、摩擦損失エネルギーＥ
Ｆ（ｉ）は、ｉ番目のインパクトでボルトまたはナット
が回転するとき、ねじ面および座面で発生する摩擦力に
打勝つために費やされるエネルギーであり、摩擦損失エ
ネルギー定数をＫＦとすれば
【００６０】
【数式５】 で表される。なお、摩擦損失エネルギー定数ＫＦは、ボ
ルトまたはナットの回転角と締結力との比例定数
ＫＡＦ、平均動摩擦係数μＤ（一定値と見なす。）およ
び座面の平均回転半径ＲＢに対して
【００６１】
【数式６】 で与えられる。また、残留ねじれエネルギーＥＴ（ｉ）
は、ｉ番目のインパクトにおいてボルトの首下部に締付
けトルクに釣合うねじれが発生するために蓄えられるね
じれ弾性エネルギーであり（締付け弾性エネルギーとは
異なり締結力としては寄与しない。）、残留ねじれエネ
ルギー定数をＫＴとすれば
【００６２】
【数式７】 で表される。なお、残留ねじれエネルギー定数ＫＴは、
トルク係数Ｋ、ねじの呼び径ｄ、横弾性係数Ｇ、被締結
体の厚さＬＢおよびボルト首下部の有効半径ＲＣに対し
て
【００６３】
【数式８】 で与えられる。したがって、式（３）、（５）および
（７）を式（２）に代入すると
【００６４】
【数式９】 となり、この二次方程式からＦ（ｉ）＞０を満たす解と
して
【００６５】
【数式１０】 が得られる。
【００６６】このことから、インパクトねじ締めにおい
ては、ツールの供給エネルギーＡ、締付け弾性エネルギ
ー定数ＫＥ、摩擦損失エネルギー定数ＫＦおよび残留ね
じれエネルギー定数ＫＴを一定値と見なすことができる
場合、すなわち、ねじ面および座面の摩擦係数のバラツ
キが小さく管理されている場合には、図４に示すよう
に、ｉ番目のインパクト後の締結力Ｆ（ｉ）はｉのみに
よって決まることになる。したがって、請求項１〜請求
項３の構成とすることにより、カット・オフ時の締結力
のバラツキを低減することができる。
【００６７】また、ねじ面および座面の摩擦係数のバラ
ツキが大きい場合には、摩擦損失エネルギー定数ＫＦお
よび残留ねじれエネルギー定数ＫＴのバラツキも大きく
なるため、この影響を考慮して締結力を推定することが
必要となる。ここで、摩擦損失エネルギー定数ＫＦは、
その標準値をＫＦ０とし、摩擦係数の標準値からのズレ
率をｘとすれば、式（６）より
【００６８】
【数式１１】 となる。また、残留ねじれエネルギー定数ＫＴは、その
標準値をＫＴ０とすると、式（８）においてトルク係数
Ｋが摩擦係数に比例するから、
【００６９】
【数式１２】
【００７０】
【数式１３】 となる（Ｋ０はトルク係数の標準値）。したがって、式
（１１）および式（１２）を式（１０）に代入すると、
【００７１】
【数式１４】 となる。一方、インパクトのピーク・トルク値Ｔ
Ｐ（ｉ）はボルトまたはナットが回転し始める直前の最
大静止摩擦トルクであるから、式（１２）より
【００７２】
【数式１５】 となる。このことは、Ｆ（ｉ）およびＴＰ（ｉ）がとも
にインパクトの発生回数ｉおよび摩擦係数のズレ率ｘに
よって決まることを意味している。すなわち、図１１に
示したような、Ｆ（ｉ）とＴＰ（ｉ）との関係をｉおよ
びｘをパラメータとして表したテーブルを用意すること
により、検出可能なｉとＴＰ（ｉ）とからＦ（ｉ）を求
めることができる。したがって、請求項８または請求項
９の構成とすることにより、ねじ面および座面の摩擦係
数のバラツキが大きい場合であっても、締結力を精度良
く演算することができ、カット・オフ時の締結力のバラ
ツキを低減することができる。
【００７３】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
【００７４】実施例１ 第１の実施例は、トルク検出手段の検出結果から着座を
判定した後、着座以降のインパクトの発生回数を検出
し、予め求めてある「着座以降のインパクトの発生回数
と締結力との関係」に基づいてインパクトごとに締結力
を演算するとともに、演算結果を出力し、併せて表示
し、さらに、インパクトの発生回数が所定値になった時
点で駆動手段の動力源を遮断するようにした例である。
【００７５】図１〜図３は本発明の第１の実施例を示す
図であり、このうち、図１は本発明の第１実施例による
インパクト式ねじ締め装置のブロック図、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は演算処理を示すフローチャートである。
【００７６】まず、図１において、インパクト式ねじ締
め機本体１は、モータ２と、該モータ２の出力軸２ａに
接続され、該モータ２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３と、該イ
ンパクト・トルク発生器３の出力軸すなわち主軸４に作
用しているトルクを検出するトルク検出器５と、前記主
軸４に取付けられた締付けソケット（継手部）６とから
なる。なお、モータ２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。また、締付けソケット６の形状を選定す
ることによってレンチにもナット・ランナーにも構成す
ることができる。
【００７７】このインパクト式ねじ締め機本体１にはコ
ントローラ７が接続されている。このコントローラ７
は、上記トルク検出器５からの信号をトルク信号に変換
するトルク信号処理部７Ａと、フリーランニング時間処
理部７Ｂと、締結力データ・メモリ部７Ｃと、締結力演
算部７Ｄと、動力制御部７Ｅと、出力部７Ｆと、表示部
７Ｇとから構成されている。
【００７８】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。
【００７９】図２において、１１はインパクト・レンチ
本体（図１のインパクト式ねじ締め機本体１に相当す
る。）であり、このインパクト・レンチ本体１１内に
は、給気部１２、エア・モータ部（図１のモータ２に相
当する。）１３、油圧パルス発生部（図１のインパクト
・トルク発生器３に相当する。）１４およびトルク検出
部（図１のトルク検出器５に相当する。）１５が設けら
れている。
【００８０】そして、給気部１２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。
【００８１】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２
２に直結されたライナ・ケース２４内に設けられた主軸
（図１の主軸４に相当する。）２５と、この主軸２５に
外装されたドライビング・ブレード２６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。
【００８２】主軸２５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２６
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２６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。
【００８３】この主軸２５の先端部は、ソケット（ボッ
クス・レンチ；図１の締付けソケット６に相当する。）
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。
【００８４】トルク検出部（図１のトルク検出器５に相
当する。）１５は、主軸２５の周囲に配置され、かつ、
インパクト・レンチ本体１１に固定された１対のコイル
２９ａ，２９ｂから構成されている。主軸２５は左右１
対の螺旋角の異なる溝列３１ａ，３１ｂ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３１
ａ，３１ｂに対向してコイル２９ａ，２９ｂが配置され
ている。そして、これらのコイル２９ａ，２９ｂによっ
て、主軸２５に作用するトルクを検出することができる
ようになっている。
【００８５】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３２が、切替えバルブ１
９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。
【００８６】また、インパクト・レンチ本体１１と電気
的に接続されたコントローラ７は図１のコントローラ７
に相当する部分であり、トルク検出部１５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７Ａと、フリーランニング時間処理部７Ｂと、「イン
パクト発生回数ＮＰと締結力Ｆとの関係についてのテー
ブル」が記録されている締結力データ・メモリ部７Ｃ
と、締結力演算部７Ｄと、インパクト発生回数が所定値
に達したか否かを判定して、シャット・オフ・バルブ３
２への開閉制御信号を送出する動力制御部７Ｅと、締結
力の演算値を出力する出力部７Ｆと、締結力の演算値を
表示する表示部７Ｇとからなる。
【００８７】図４は、締結力データ・メモリ部７Ｃに記
録されている「着座後のインパクト発生回数ＮＰと締結
力Ｆとの関係についてのテーブル」の一例を示す説明図
である。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。し
たがって、このようなテーブルがインパクト・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。そして、締結力演算部７Ｄ
ではこのテーブルに基づいて締結力が演算される。
【００８８】次に、図３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。
【００８９】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１２からシャット・オフ・バル
ブ３２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２５に伝達されて、ねじ締め
作業が行われる。
【００９０】まず、ステップＳ１においてインパクトの
発生回数の所定値、すなわち、目標インパクト発生回数
ＣＮＰの値を、また、ステップＳ２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ＳｔＦＲを設定
した後、ステップＳ３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Ｓ４では着座以降
のインパクト発生回数ＮＰをリセットする＜ＮＰ＝０
＞。
【００９１】次に、ステップＳ５では、ねじ締めを開始
する。
【００９２】ステップＳ６〜ステップＳ１６において、
ステップＳ７はフリーランニング時間処理部７Ｂにおけ
る処理内容、ステップＳ１３およびステップＳ１５は動
力制御部７Ｅにおける処理内容であり、その他は締結力
演算部７Ｄにおける処理内容である。
【００９３】また、ステップＳ６〜ステップＳ８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。
【００９４】このグループにおいて、まず、ステップＳ
６でカウントｉを１だけ増加させた後、ステップＳ７で
トルク信号処理部７Ａ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ｔＦＲを求める。
【００９５】次に、ステップＳ８では、フリーランニン
グ時間ｔＦＲが着座判定しきい値フリーランニング時間
ｓｔＦＲ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Ｓ６に戻ってステップＳ８までを繰返す。
【００９６】一方、ステップＳ８でＹＥＳになると、す
なわち、着座と判定すると、ステップＳ９〜ステップＳ
１３およびステップＳ１４からなるループに進み、イン
パクトごとに締結力の演算、演算結果の出力および表示
を行う。
【００９７】このループにおいて、まず、ステップＳ９
で着座以降のインパクト発生回数ＮＰを１だけ増加させ
た後、ステップＳ１０で締結力データ・メモリ部７Ｃの
テーブルに基づいて締結力ＦＣ（ＮＰ）を計算する。
【００９８】次に、ステップＳ１１で締結力出力命令
が、また、ステップＳ１２で締結力表示命令が、それぞ
れ出される。これによって、締結力が出力部７Ｆから出
力され、表示部７Ｇに表示される。
【００９９】次に、ステップＳ１３では、着座以降のイ
ンパクト発生回数ＮＰが目標インパクト発生回数ＣＮＰ
に等しいか否かを判断し、ＮＯであればステップＳ１４
でカウントｉを１だけ増加させた後、ステップＳ９に戻
ってステップＳ１３までを繰返す。
【０１００】一方、ステップＳ１３でＹＥＳになると、
ステップＳ１５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。
【０１０１】次に、ステップＳ１６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Ｓ３へ戻って次のねじ締めを行う。
【０１０２】図５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。
【０１０３】この例は、目標締付け軸力を５０ｋＮ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４０ｍｍの被締結体を締結した場合の結果を示す
ものであり、実施例では、図４に示した「着座以降のイ
ンパクトの発生回数ＮＰと締結力Ｆとの関係についての
テーブル」に基づいてインパクトごとに締結力Ｆ（ｉ ）
を求めている。一方、比較例では、「トルク−締結力変
換係数ＣＴＦの締結力Ｆへの依存性についてのテーブ
ル」については図１７に示したものを用いている。
【０１０４】また、図６は上記実施例と比較例（先行
例）との演算処理速度についての比較図であり、○印お
よび●印は本実施例の特性、◇印および◆印は先行例の
特性を示す。インパクトの発生間隔が変化したときに、
次のインパクトまでに演算処理を終了できた場合が○印
および◇印であり、終了できなかった場合が●印および
◆印である。
【０１０５】図５および図６の特性から明らかなよう
に、本実施例における測定精度は先行例と同等であり、
本実施例の演算処理速度は先行例より早くなっている。
【０１０６】上記のように、本実施例においては、トル
ク検出手段の検出結果から着座を判定した後、着座以降
のインパクトの発生回数を検出し、予め求めてある「着
座以降のインパクトの発生回数と締結力との関係」に基
づいてインパクトごとに締結力を演算するとともに、演
算結果を出力し、併せて表示し、さらに、このインパク
トの発生回数が所定値になった時点で駆動手段の動力源
を遮断するようにしているため、戻り止めナットを用い
る締結のように、着座前にもインパクトが発生する場合
であっても、処理時間の短い簡便な演算・制御ロジック
で締結力を精度良く演算することができ、しかも、カッ
ト・オフ時の締結力のバラツキを低減することができ
る。併せて、締結の進行に伴う締結力の変化をモニタす
ることもできる。
【０１０７】実施例２ 図７および図８は、本発明の第２の実施例を示す図であ
り、このうち、図７は本発明の第２実施例によるインパ
クト式ねじ締め装置のブロック図、図８は演算処理を示
すフローチャートである。
【０１０８】この実施例は、トルク検出手段の検出結果
から着座を判定した後、着座以降のインパクトの発生回
数を検出し、予め求めてある「着座以降のインパクトの
発生回数と締結力との関係」に基づいてインパクトごと
に締結力を演算し、さらに、このインパクトの発生回数
が所定値になった時点で駆動手段の動力源を遮断すると
ともに、カット・オフ時の締結力を出力し、併せて表示
するようにした例である。
【０１０９】まず、図７に基づいて構成を説明する。
【０１１０】図７において、インパクト式ねじ締め機本
体４１は、第１の実施例と同様に、モータ４２、インパ
クト・トルク発生器４３、主軸４４、トルク検出器４５
および締付けソケット４６からなる。
【０１１１】このインパクト式ねじ締め機本体４１には
コントローラ４７が接続されている。このコントローラ
４７は、第１の実施例と同様のトルク信号処理部４７
Ａ、フリーランニング時間処理部４７Ｂ、締結力データ
・メモリ部４７Ｃおよび動力制御部４７Ｅのほかに、第
１の実施例とは少し異なる締結力演算部４７Ｄ、出力部
４７Ｆおよび表示部４７Ｇを備えている。
【０１１２】次に、図８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。
【０１１３】まず、ステップＳ２１においてインパクト
の発生回数の所定値、すなわち、目標インパクト発生回
数ＣＮＰの値を、また、ステップＳ２２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ｓｔＦＲを
設定した後、ステップＳ２３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Ｓ２４では
着座以降のインパクト発生回数ＮＰをリセットする＜Ｎ
Ｐ＝０＞。
【０１１４】次に、ステップＳ２５では、ねじ締めを開
始する。
【０１１５】ステップＳ２６〜ステップＳ３６におい
て、ステップＳ２７はフリーランニング時間処理部４７
Ｂにおける処理内容、ステップＳ３１およびステップＳ
３３は動力制御部４７Ｅにおける処理内容であり、その
他は締結力演算部４７Ｄにおける処理内容である。
【０１１６】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。
【０１１７】このループにおいて、まず、ステップＳ２
６でカウントｉを１だけ増加させた後、ステップＳ２７
でトルク信号処理部４７Ａ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ｔＦＲを求める。
【０１１８】次に、ステップＳ２８では、フリーランニ
ング時間ｔＦＲが着座判定しきい値フリーランニング時
間ｓｔＦＲ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。
【０１１９】一方、ステップＳ２８でＹＥＳになると、
すなわち、着座と判定すると、ステップＳ２９〜ステッ
プＳ３１およびステップＳ３２からなるループに進み、
インパクトごとに締結力を演算する。
【０１２０】このループにおいて、まず、ステップＳ２
９で着座以降のインパクト発生回数ＮＰを１だけ増加さ
せた後、ステップＳ３０で締結力データ・メモリ部４７
Ｃのテーブルに基づいて締結力ＦＣ（ＮＰ）を計算す
る。
【０１２１】次に、ステップＳ３１では、着座以降のイ
ンパクト発生回数ＮＰが目標インパクト発生回数ＣＮＰ
に等しいか否かを判断し、ＮＯであればステップＳ３２
でカウントｉを１だけ増加させた後、ステップＳ２９に
戻ってステップＳ３１までを繰返す。
【０１２２】一方、ステップＳ３１でＹＥＳになると、
ステップＳ３３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。また、ステップＳ３４で締結力出力命令が、また、
ステップＳ３５で締結力表示命令が、それぞれ出され
る。これによって、カット・オフ時の締結力が出力部４
７Ｆから出力され、表示部４７Ｇに表示される。
【０１２３】次に、ステップＳ３６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Ｓ３３へ戻って次のねじ締めを行う。
【０１２４】そして、実施例１と同じ締結部位に本実施
例を適用した場合、図５および図６と同様の結果が得ら
れた。
【０１２５】上記のように、本実施例においては、トル
ク検出手段の検出結果から着座を判定した後、着座以降
のインパクトの発生回数を検出し、予め求めてある「着
座以降のインパクトの発生回数と締結力との関係」に基
づいてインパクトごとに締結力を演算し、さらに、この
インパクトの発生回数が所定値になった時点で駆動手段
の動力源を遮断するとともに、カット・オフ時の締結力
を出力し、併せて表示するようにしているため、戻り止
めナットを用いる締結のように、着座前にもインパクト
が発生する場合であっても、処理時間の短い簡便な演算
・制御ロジックで締結力を精度良く演算することがで
き、しかも、カット・オフ時の締結力のバラツキを低減
することができる。併せて、カット・オフ時の締結力を
記録・保存したり、作業者が作業中に確認したりするこ
とができる。
【０１２６】実施例３ 図９ないし図１１は、本発明の第３の実施例を示す図で
あり、このうち、図９は本発明の第３実施例によるイン
パクト式ねじ締め装置のブロック図、図１０は演算処理
を示すフローチャート、図１１は締結力データ・メモリ
部に記録されている「インパクト発生回数ＮＰおよびイ
ンパクトごとのピーク・トルク値ＴＰと締結力Ｆとの関
係についてのテーブル」の一例を示す説明図である。
【０１２７】この実施例は、トルク検出手段の検出結果
から着座を判定した後、着座以降のインパクトの発生回
数およびインパクトごとのピーク・トルク値を検出し、
予め求めてある「着座以降のインパクトの発生回数およ
びインパクトごとのピーク・トルク値と締結力との関
係」に基づいてインパクトごとに締結力を演算するとと
もに、演算結果を出力し、併せて表示し、さらに、この
締結力が所定範囲の値となった時点で駆動手段の動力源
を即時に遮断するようにした例である。
【０１２８】まず、図９に基づいて構成を説明する。
【０１２９】図９において、インパクト式ねじ締め機本
体５１は、第１の実施例と同様に、モータ５２、インパ
クト・トルク発生器５３、主軸５４、トルク検出器５５
および締付けソケット５６からなる。
【０１３０】このインパクト式ねじ締め機本体５１には
コントローラ５７が接続されている。このコントローラ
５７は、ピーク値処理部５７Ｐと、第１の実施例と同様
のトルク信号処理部５７Ａ、フリーランニング時間処理
部５７Ｂ、出力部５７Ｆおよび表示部５７Ｇのほかに、
第１および第２の実施例とは少し異なる締結力データ・
メモリ部５７Ｃ、締結力演算部５７Ｄおよび動力制御部
５７Ｅ備えている。
【０１３１】図１１は、締結力データ・メモリ部５７Ｃ
に記録されている「インパクト発生回数ＮＰおよびイン
パクトごとのピーク・トルク値ＴＰと締結力Ｆとの関係
についてのテーブル」の一例を示す説明図である。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。したがって、
このようなテーブルがインパクト・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。そして、締結力演算部５７Ｄではこの
テーブルに基づいて締結力が演算される。
【０１３２】次に、図１０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。
【０１３３】まず、ステップＳ４１において目標の締結
力ｃＦｃの値を、また、ステップＳ４２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ｓｔＦＲを
設定した後、ステップＳ４３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Ｓ４４ で
は締結力ＦＣ（ＮＰ）をリセットする＜ＦＣ（ＮＰ）＝
０＞。
【０１３４】次に、ステップＳ４５では、ねじ締めを開
始する。
【０１３５】ステップＳ４６〜ステップＳ５７におい
て、ステップＳ４７はフリーランニング時間処理部５７
Ｂにおける処理内容、ステップＳ５０はピーク値処理部
５７Ｐにおける処理内容、ステップＳ５４およびステッ
プＳ５６は動力制御部５７Ｅにおける処理内容であり、
その他は締結力演算部５７Ｄにおける処理内容である。
【０１３６】また、ステップＳ４６〜ステップＳ４８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。
【０１３７】このループにおいて、まず、ステップＳ４
６でカウントｉを１だけ増加させた後、ステップＳ４７
でトルク信号処理部５７Ａ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ｔＦＲを求める。
【０１３８】次に、ステップＳ４８では、フリーランニ
ング時間ｔＦＲが着座判定しきい値フリーランニング時
間ｓｔＦＲ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Ｓ４６に戻ってステップＳ４８までを繰
返す。
【０１３９】一方、ステップＳ４８でＹＥＳになると、
すなわち、着座と判定すると、ステップＳ４９〜ステッ
プＳ５４およびステップＳ５５からなるループに進み、
インパクトごとに締結力の演算、演算結果の出力および
表示を行う。
【０１４０】このループにおいて、まず、ステップＳ４
９で着座以降のインパクト発生回数ＮＰを１だけ増加さ
せた後、ステップＳ５０では、インパクトのピーク・ト
ルク値ＴＰ（ｉ）を求めて記憶する。
【０１４１】次に、ステップＳ５１で締結力データ・メ
モリ部５７Ｃのテーブルに基づいて締結力ＦＣ（ＮＰ）
を計算する。
【０１４２】次いで、ステップＳ５２で締結力出力命令
が、また、ステップＳ５３で締結力表示命令が、それぞ
れ出される。これによって、締結力が出力部５７Ｆから
出力され、表示部５７Ｇに表示される。
【０１４３】次に、ステップＳ５４では、締結力Ｆ
Ｃ（ＮＰ）が目標締結力ｃＦｃ以上か否かを判断し、Ｎ
ＯであればステップＳ５５でカウントｉを１だけ増加さ
せた後、ステップＳ４９に戻ってステップＳ５４までを
繰返す。
【０１４４】一方、ステップＳ５４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
る。
【０１４５】次に、ステップＳ５７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Ｓ４３へ戻って次のねじ締めを行う。
【０１４６】図１２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比較図であり、○印および
◇印は本実施例の特性、●印および◆印は先行例の特性
を示す。
【０１４７】この例は、目標締付け軸力を５０ｋＮ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４０ｍｍの被締結体を締結した場合の結果であ
り、○印および●印は潤滑剤として油を用いたときの特
性、◇印および◆印は潤滑剤を用いないときの特性を示
す。また、実施例では、図１１に示した「着座以降のイ
ンパクトの発生回数ＮＰおよびインパクトごとのピーク
・トルク値ＴＰと締結力Ｆとの関係についてのテーブ
ル」に基づいてインパクトごとに締結力Ｆ（ｉ）を求め
ている。一方、比較例（先行例）では、「トルク−締結
力変換係数ＣＴＦの締結力Ｆへの依存性についてのテー
ブル」については図１７に示したもの（油潤滑の場合の
もの）を用いている。
【０１４８】図１２の特性から明らかなように、油潤滑
の場合には、先行例における「トルク−締結力変換係数
ＣＴＦの締結力Ｆへの依存性についてのテーブル」がこ
の状態についてのものであるため、本実施例と先行例と
は同等の測定精度となっているが、無潤滑の場合には先
行例で測定精度が著しく低下しているのに対して、本実
施例では良好な精度が保たれている。
【０１４９】上記のように、本実施例においては、トル
ク検出手段の検出結果から着座を判定した後、着座以降
のインパクトの発生回数およびインパクトごとのピーク
・トルク値を検出し、予め求めてある「着座以降のイン
パクトの発生回数およびインパクトごとのピーク・トル
ク値と締結力との関係」に基づいてインパクトごとに締
結力を演算するとともに、演算結果を出力し、併せて表
示し、さらに、上記の締結力が所定範囲の値となった時
点で駆動手段の動力源を遮断するようにしているため、
戻り止めナットを用いる締結のように、着座前にもイン
パクトが発生する場合であっても、比較的簡便な演算・
制御ロジックで締結力を精度良く演算することができ、
しかも、カット・オフ時の締結力のバラツキを低減する
ことができる。併せて、締結の進行に伴う締結力の変化
をモニタすることができる。
【０１５０】次に、図１３および図１４は、本発明の第
４の実施例を示す図であり、図１３はブロック図、図１
４は演算処理を示すフローチャートである。
【０１５１】この実施例は、トルク検出手段の検出結果
から着座を判定した後、着座以降のインパクトの発生回
数およびインパクトごとのピーク・トルク値を検出し、
予め求めてある「着座以降のインパクトの発生回数およ
びインパクトごとのピーク・トルク値と締結力との関
係」に基づいてインパクトごとに締結力を演算し、さら
に、上記の締結力が所定範囲の値となった時点で駆動手
段の動力源を遮断するとともに、カット・オフ時の締結
力を出力し、併せて表示するようにした例である。
【０１５２】まず、図１３に基づいて構成を説明する。
【０１５３】図１３において、インパクト式ねじ締め機
本体６１は、第１の実施例と同様に、モータ６２、イン
パクト・トルク発生器６３、主軸６４、トルク検出器６
５および締付けソケット６６からなる。
【０１５４】このインパクト式ねじ締め機本体６１には
コントローラ６７が接続されている。このコントローラ
６７は、第１の実施例と同様のトルク信号処理部６７Ａ
およびフリーランニング時間処理部６７Ｂ、第２の実施
例と同様の出力部６７Ｆおよび表示部６７Ｇと、第３の
実施例と同様のピーク値処理部６７Ｐ、締結力データ・
メモリ部６７Ｃおよび動力制御部６７Ｅのほかに、第
１、第２および第３の実施例とは少し異なる締結力演算
部６７Ｄを備えている。
【０１５５】次に、図１４に示すフローチャートに基づ
いて第４の実施例の作用を説明する。
【０１５６】まず、ステップＳ６１において目標締結力
ｃＦｃの値を、また、ステップＳ６２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ｓｔＦＲを設
定した後、ステップＳ６３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Ｓ６４では締
結力ＦＣ（ＮＰ）をリセットする＜ＦＣ（ＮＰ）＝０
＞。
【０１５７】次に、ステップＳ６５では、ねじ締めを開
始する。
【０１５８】ステップＳ６６〜ステップＳ７７におい
て、ステップＳ６７はフリーランニング時間処理部６７
Ｂにおける処理内容、ステップＳ７０はピーク値処理部
６７Ｐにおける処理内容、ステップＳ７２およびステッ
プＳ７４は動力制御部６７Ｅにおける処理内容であり、
その他は締結力演算部６７Ｄにおける処理内容である。
【０１５９】また、ステップＳ６６〜ステップＳ６８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。
【０１６０】このループにおいて、まず、ステップＳ６
６でカウントｉを１だけ増加させた後、ステップＳ６７
でトルク信号処理部６７Ａ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ｔＦＲを求める。
【０１６１】次に、ステップＳ６８では、フリーランニ
ング時間ｔＦＲが着座判定しきい値フリーランニング時
間ｓｔＦＲ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Ｓ６６に戻ってステップＳ６８までを繰
返す。
【０１６２】一方、ステップＳ６８でＹＥＳになると、
すなわち、着座と判定すると、ステップＳ６９〜ステッ
プＳ７２およびステップＳ７３からなるループに進み、
インパクトごとに締結力を演算する。
【０１６３】このループにおいて、まず、ステップＳ６
９で着座以降のインパクト発生回数ＮＰを１だけ増加さ
せた後、ステップＳ７０では、インパクトのピーク・ト
ルク値ＴＰ（ｉ）を求めて記憶する。
【０１６４】次に、ステップＳ７１で締結力データ・メ
モリ部６７Ｃのテーブルに基づいて締結力ＦＣ（ＮＰ）
を計算する。
【０１６５】次いで、ステップＳ７２では、締結力ＦＣ
（ＮＰ）が目標締結力ｃＦｃに以上か否かを判断し、Ｎ
ＯであればステップＳ７３でカウントｉを１だけ増加さ
せた後、ステップＳ６９に戻ってステップＳ７２までを
繰返す。
【０１６６】一方、ステップＳ７２でＹＥＳになると、
ステップＳ７４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。また、ステップＳ７５で締結力出力命令が、また、
ステップＳ７６で締結力表示命令が、それぞれ出され
る。これによって、締結力が出力部６７Ｆから出力さ
れ、表示部６７Ｇに表示される。
【０１６７】次に、ステップＳ７７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Ｓ６３へ戻って次のねじ締めを行う。
【０１６８】そして、実施例３と同じ締結部位に本実施
例を適用した場合、図１２と同様の結果が得られた。
【０１６９】上記のように、本実施例においては、トル
ク検出手段の検出結果から着座を判定した後、着座以降
のインパクトの発生回数およびインパクトごとのピーク
・トルク値を検出し、予め求めてある「着座以降のイン
パクトの発生回数およびインパクトごとのピーク・トル
ク値と締結力との関係」に基づいてインパクトごとに締
結力を演算し、さらに、上記の締結力が所定範囲の値と
なった時点で駆動手段の動力源を遮断するとともに、カ
ット・オフ時の締結力を出力し、併せて表示するように
しているため、戻り止めナットを用いる締結のように、
着座前にもインパクトが発生する場合であっても、比較
的簡便な演算・制御ロジックで締結力を精度良く演算す
ることができ、しかも、カット・オフ時の締結力のバラ
ツキを低減することができる。併せて、カット・オフ時
の締結力を記録・保存したり、作業者が作業中に確認し
たりすることができる。
【０１７０】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係わ
るインパクト式ねじ締め装置は、請求項１に記載してい
るように、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かつ前記駆動手段により駆
動されてねじを締付ける主軸と、前記主軸のトルク変化
を検出するトルク検出手段をそなえるインパクト式ねじ
締め機本体と、前記トルク検出手段の検出結果から着座
以降のインパクトの発生回数を検出する演算手段と、前
記インパクトの発生回数が所定値になった時点で前記駆
動手段の動力源を遮断する制御手段を具備した構成とし
ており、トルク検出手段の検出結果から着座以降のイン
パクトの発生回数を検出し、このインパクトの発生回数
が所定値になった時点で前記駆動手段の動力源を遮断す
るようにしているため、簡便な制御ロジックでカット・
オフ時の締結力のバラツキを低減することができるとい
う著しく優れた効果がもたらされる。
【０１７１】そして、請求項２に記載しているように、
トルク検出手段の検出結果から着座以降のインパクトの
発生回数を検出し、かつ、予め求めてある「着座以降の
インパクトの発生回数と締結力との関係」に基づいてイ
ンパクトごとに締結力を演算するようになすことによっ
て、簡便な演算ロジックで締結力を精度良く演算するこ
とができるという著しく優れた効果がもたらされる。
【０１７２】また、請求項３に記載しているように、ト
ルク検出手段の検出結果から着座を判定するようになす
ことによって、戻り止めナットを用いる締結のように、
着座前にもインパクトが発生する場合であっても、簡便
な演算・制御ロジックで締結力を精度良く演算すること
ができ、しかも、カット・オフ時の締結力のバラツキを
低減することができるという著しく優れた効果がもたら
される。
【０１７３】さらに、請求項４に記載しているように、
インパクトごとに締結力を出力するようにしたり、請求
項５に記載しているように、インパクトごとに締結力を
表示するようにしたりすることによって、締結の進行に
伴う締結力の変化をモニタすることができるという著し
く優れた効果がもたらされる。
【０１７４】さらにまた、請求項６に記載しているよう
に、インパクトの発生回数が所定値になった時点におけ
る締結力を出力するようにしたり、請求項７に記載して
いるように、インパクトの発生回数が所定値になった時
点における締結力を表示するようにしたりすることによ
って、カット・オフ時の締結力を記録・保存したり、作
業者が作業中に確認したりすることができるようになる
という著しく優れた効果がもたらされる。
【０１７５】また、同じく本発明に係わるインパクト式
ねじ締め装置は、請求項８に記載しているように、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
継手部を有しかつ前記駆動手段により駆動されてねじを
締付ける主軸と、前記主軸のトルク変化を検出するトル
ク検出手段をそなえるインパクト式ねじ締め機本体と、
前記トルク検出手段の検出結果から着座以降のインパク
トの発生回数およびインパクトごとのピーク・トルク値
を検出しかつ予め求めてある「着座以降のインパクトの
発生回数およびインパクトごとのピーク・トルク値と締
結力との関係」に基づいてインパクトごとに締結力を演
算する演算手段と、前記締結力が所定範囲の値となった
時点で前記駆動手段の動力源を遮断する制御手段を具備
した構成としており、トルク検出手段の検出結果から着
座以降のインパクトの発生回数およびインパクトごとの
ピーク・トルク値を検出しかつ予め求めてある「着座以
降のインパクトの発生回数およびインパクトごとのピー
ク・トルク値と締結力との関係」に基づいてインパクト
ごとに締結力を演算し、前記締結力が所定範囲の値とな
った時点で前記駆動手段の動力源を遮断するようにした
ことにより、比較的簡便な演算・制御ロジックで締結力
を精度良く演算することができ、しかも、カット・オフ
時の締結力のバラツキを低減することができるという著
しく優れた効果がもたらされる。
【０１７６】そして、請求項９に記載しているように、
トルク検出手段の検出結果から着座を判定するようにな
すことによって、戻り止めナットを用いる締結のよう
に、着座前にもインパクトが発生する場合であっても、
比較的簡便な演算・制御ロジックで締結力を精度良く演
算することができ、しかも、カット・オフ時の締結力の
バラツキを低減することができるという著しく優れた効
果がもたらされる。
【０１７７】また、請求項１０に記載しているように、
インパクトごとに締結力を出力するようにしたり、請求
項１１に記載しているように、インパクトごとに締結力
を表示するようにしたりすることによって、締結の進行
に伴う締結力の変化をモニタすることができるという著
しく優れた効果がもたらされる。
【０１７８】さらにまた、請求項１２に記載しているよ
うに、締結力が所定範囲の値となった時点における締結
力を出力するようにしたり、請求項１３に記載している
ように、締結力が所定範囲の値となった時点における締
結力を表示するようにしたりすることによって、カット
・オフ時の締結力を記録・保存したり、作業者が作業中
に確認したりすることができるという著しく優れた効果
がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるインパクト式ねじ締め装置の第１
の実施例のブロック図である。
【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インパクト・レンチ本体の断面図で
ある。
【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。
【図４】第１の実施例における締結力データ・メモリ部
７Ｃに記録されている「着座後のインパクトの発生回数
と締結力との関係についてのテーブル」の一例を示す説
明図である。
【図５】実施例と比較例（先行例）との締結力測定精度
についての比較特性図である。
【図６】実施例と比較例（先行例）との演算処理速度に
ついての比較特性図である。
【図７】本発明によるインパクト式ねじ締め装置の第２
の実施例のブロック図である。
【図８】第２の実施例における演算処理を示すフローチ
ャートである。
【図９】本発明によるインパクト式ねじ締め装置の第３
の実施例のブロック図である。
【図１０】第３の実施例における演算処理を示すフロー
チャートである。
【図１１】第３の実施例における締結力データ・メモリ
部５７Ｃに記録されている「インパクト発生回数および
インパクトごとのピーク・トルク値と締結力との関係に
ついてのテーブル」の一例を示す説明図である。
【図１２】実施例と比較例（先行例）との締結力測定精
度についての比較特性図である。
【図１３】本発明によるインパクト式ねじ締め装置の第
４の実施例のブロック図である。
【図１４】第４の実施例における演算処理を示すフロー
チャートである。
【図１５】先行例のインパクト・レンチ本体の断面図で
ある。
【図１６】先行例における演算処理を示すフローチャー
トである。
【図１７】先行例の制御装置の締結力データ・メモリ部
に記録されている「トルク−締結力変換係数の締結力へ
の依存性についてのテーブル」の一例を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
１，４１，５１，６１ インパクト式ねじ締め機本体 ２，４２，５２，６２ モータ（駆動手段） ３，４３，５３，６３ インパクト・トルク発生器（駆
動手段） ４，４４，５４，６４ 主軸 ５，４５，５５，６５ トルク検出器（トルク検出手
段） ６，４６，５６，６６ 締付けソケット（ねじとの継手
部） ７，４７，５７，６７ コントローラ ７Ａ，４７Ａ，５７Ａ，６７Ａ トルク信号処理部 ７Ｂ，４７Ｂ，５７Ｂ，６７Ｂ フリーランニング時間
処理部 ７Ｃ，４７Ｃ，５７Ｃ，６７Ｃ 締結力（軸力）データ
・メモリ部 ７Ｄ，４７Ｄ，５７Ｄ，６７Ｄ 締結力（軸力）演算部
（演算手段） ７Ｅ，４７Ｅ，５７Ｅ，６７Ｅ 動力制御部（制御手
段） ７Ｆ，４７Ｆ，５７Ｆ，６７Ｆ 出力部 ７Ｇ，４７Ｇ，５７Ｇ，６７Ｇ 表示部 ５７Ｐ，６７Ｐ ピーク値処理部 １１ インパクト・レンチ本体（インパクト式ねじ締め
機本体） １３ エア・モータ部（駆動手段） １４ 油圧パルス発生部（駆動手段） １５ トルク検出部（トルク検出手段） ２５ 主軸

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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かつ前記駆動手段によ
    り駆動されてねじを締付ける主軸と、前記主軸のトルク
    変化を検出するトルク検出手段をそなえるインパクト式
    ねじ締め機本体と、 前記トルク検出手段の検出結果から着座以降のインパク
    トの発生回数を検出する演算手段と、 前記インパクトの発生回数が所定値になった時点で前記
    駆動手段の動力源を遮断する制御手段を具備したことを
    特徴とするインパクト式ねじ締め装置。
  2. 【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、演算手段が予め求めてある「着座以降の
    インパクトの発生回数と締結力との関係」に基づいてイ
    ンパクトごとに締結力を演算する機能も兼ね備えている
    ことを特徴とするインパクト式ねじ締め装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のインパクト式
    ねじ締め装置において、演算手段がトルク検出手段の検
    出結果から着座を判定する機能も兼ね備えていることを
    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１ないし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、インパクトごとに締
    結力を出力するインパクト毎締結力出力手段を備えてい
    ることを特徴とするインパクト式ねじ締め装置。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし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、インパクトごとに締
    結力を表示するインパクト毎締結力表示手段を備えてい
    ることを特徴とするインパクト式ねじ締め装置。
  6. 【請求項６】 請求項１ないし５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、インパクトの発生回
    数が所定値になった時点における締結力を出力する所定
    時締結力出力手段を備えていることを特徴とするインパ
    クト式ねじ締め装置。
  7. 【請求項７】 請求項１ないし６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、インパクトの発生回
    数が所定値になった時点における締結力を表示する所定
    時締結力表示手段を備えていることを特徴とするインパ
    クト式ねじ締め装置。
  8. 【請求項８】 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かつ前記駆動手段によ
    り駆動されてねじを締付ける主軸と、前記主軸のトルク
    変化を検出するトルク検出手段をそなえるインパクト式
    ねじ締め機本体と、 前記トルク検出手段の検出結果から着座以降のインパク
    トの発生回数およびインパクトごとのピーク・トルク値
    を検出しかつ予め求めてある「着座以降のインパクトの
    発生回数およびインパクトごとのピーク・トルク値と締
    結力との関係」に基づいてインパクトごとに締結力を演
    算する演算手段と、 前記締結力が所定範囲の値となった時点で前記駆動手段
    の動力源を遮断する制御手段を具備したことを特徴とす
    るインパクト式ねじ締め装置。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載のインパクト式ねじ締め
    装置において、演算手段がトルク検出手段の検出結果か
    ら着座を判定する機能も兼ね備えていることを特徴とす
    るインパクト式ねじ締め装置。
  10. 【請求項１０】 請求項８，９に記載のインパクト式ね
    じ締め装置において、インパクトごとに締結力を出力す
    るインパクト毎締結力出力手段を備えていることを特徴
    とするインパクト式ねじ締め装置。
  11. 【請求項１１】 請求項８ないし１０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、インパクトごと
    に締結力を表示するインパクト毎締結力表示手段を備え
    ていることを特徴とするインパクト式ねじ締め装置。
  12. 【請求項１２】 請求項８ないし１１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、締結力が所定範
    囲の値となった時点における締結力を出力する所定値締
    結力出力手段を備えていることを特徴とするインパクト
    式ねじ締め装置。
  13. 【請求項１３】 請求項８ないし１２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、締結力が所定範
    囲の値となった時点における締結力を表示する所定値締
    結力表示手段を備えていることを特徴とするインパクト
    式ねじ締め装置。
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