JPS5856771A - 電動式ボルト締付機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本オ明は、高速低トルク用電動機と低速高トルク用電動
機の２台の電動機を有し、これら２台の電動機を同時に
回転させ、ボルト・ナツトの自由回転時の負荷の変動に
応じてどちらかの電動機でボルト・ナツトの締付げを行
５１！動式ポルト締付！！Ｉ！に関するものである。

一般に、ポル）締付機を使用するボルト・す７トの締付
作業において、ボルト・す、トの締付トルクが設定締付
トルク↑。ＩＣ達し、ボルト締付機の動力を遮断した時
のボルト締付機の出力軸の回転数を鴨、ボルト締付機の
回転部分の慣性能率をＪ、締付けているボルトのばね常
数なｋ、ボルト・す、トに作用する＠終締付トルクなＴ
とすると、Ｔ＝ｉ陀Ｔ の関係があり、鴨が大きいほど慣性の最終締付トルクＴ
への影響が大きく、またＷ。が小さいほど慣性の最終締
付トルクＴへの影響は小さくなるが。

ボルト・ナツトの締付所要時間は長くなる。従って、ボ
ルト・す、トを設定締付トルクで短時間に締付けるには
、ボルト・ナツトが締付部材に当接するまでのボルト・
ナツトの自由回転時には、ボルト・ナツトを高速低トル
クで回転させ、ボルト・ナツトが締付部材に当接してか
らのボルト・ナツトの給付時には、ボルト・ナツトを低
速高トルクで回転させればよい。

従って、高速低トルク用電動機と低速高トルク用電動機
の２台の電動機を使用し、ボルト・ナツトの自由回転時
は、高速低トルク用ｔｏｗでボルト・ナツトを高速低ト
ルクで回転させ、ボルト・ナツトが締付部材に当接して
、高速低トルク用電動機の電流が設定値に等しくなると
、高速低トルク用電動機を停止させ、低速高トルク用電
動機を回転させて、ボルト・ナツトを低速高トルクで締
付け、その電流が設定された所定締付トルク値に相応す
る電流値に等しくなると、低速高トルク用電動機を停止
させて、ボルト・ナツトの締付けを行５１！動式ボルト
締付磯が提案されている。しかし、この種の電動式ボル
ト締何機は、締付けているボルト・ナツトが締付部材に
当接するまでに、ボルト・ナツトの螺合８Ｋかじりを生
じたり、またはねじ部に変形箇所や発錆置所等があると
、高速低トルク用電動機の負荷がＮ７ＩＯシ、その電流
が設定値に達すると、高速低トルク用酸動機は停止して
、低速扁トルク用ｔＩ１１！Ｉ機に切替わるので、それ
以後はボルト・ナツトの自由回転は低速高トルク用電動
機により行なわれる。従クーで、ボルト・ナツトの締付
けに時間が掛り、特にボルトが長いはとその影響が大礫
（、作栗亀率を著しく低下させるという欠点があった。

本登明は、以上の点に鑑み、高速低トルク伝達部を介し
てソケット駆動部に高速低トルクを伝達する高速低トル
ク用電動機と、低速高トルク伝達部と一方面クラッチを
介して、ソケット駆動部に低迷高トルクを伝達する低速
高トルク電ｗＪａとを有する電動式ボルト締付［１！［
おいて、高速低トルク用電動機と低速高トルク用電ａｍ
を同時に回転させ、ボルト・ナツトの自由回転時の負荷
の変動に応じて、高速低トルク用電動機と低速高トルク
用電動機を自動的に切替えて使用し、ポル）−ナツトの
自由回転時の所要時間を極力短剣し、ボルト・ナツトが
締付部材に当接し、高速低トルク用電動機の電流が設定
値を越えたら、自動的に低速高トルク用電動機に切替え
、ボルト・ナツトを締付け、締付トルクが設定締付トル
クに達したら、自動的に高速低トルク用電動機及び低速
高トルク用電動機の電流を遮断して停止させ、締付所要
時間を短縮して、作業能率を向上させる電動式ボルト締
付機を提供するものである。

以下１本発明の一実施例を図面について説明する。

第１図は本発明の一実施例の電動式ポルト締付機の機械
的構造の概略図、第２図、第３図は制御装置の実施例の
ブロック線図である。

第１図において、電動式ボルト締付ｌ！ｌは、高速低ト
ルク用電動機２（以下、′電動機２と略記する）、高速
低トルク伝達部３、低速高トルク用電動機４（以下、電
動機４と略記する）、低速−高トルク伝達部５、一方向
クラッチ６、ソケッ）Ｉｉｌｌｆｌｓ７．制御装置８及
び外部’ｗｔｍ＜ｍ示せず）に接続する接栓９より構成
されている。

高速低トルク伝達部３は、ｔｓ機２の出力軸に４ｔｉさ
れた減速機構１０と、この減速機構ｌＯの出力軸に取付
けられた歯車１１から成り、この歯車１１を介して、ソ
ケット駆動部７ｖｃ高速低トルクを伝達する。

低速高トルク伝達ｓ５は、電ＩＩＪ憬４の出力軸に連結
されたｍｓ機構で、その出力軸は一方向クラッチ６に連
結され、一方向クラッチ６を介して。

ソケット鳴動部７のソケット軸１３に低屈高トルクを伝
達する。

＝方向クラッチ６は、低連高トルク伝達部５とソケット
駆動Ｎ７の間に設置すられ、低速高トルク伝達部５の出
力軸の回転が、ソケット躯ＩＩｈ部７のソケット軸１３
の回転より高（なった場合にのみ、低速高トルク伝達部
５の出力、即ち低速高トルクをそのままソケット鳴動部
７のソケット軸１３に伝達する。

ソケット駆動部７は、一端を一方向クラッチ６に連結さ
れ、他端にソケット］２を着脱自在に取付けたソケット
＠１３と、このソケット軸１３Ｋｂ！ｄｊｌｉされ、高
速低トルク伝達部３の歯車１１と噛合う歯車１４から成
り、ソケット１２に嵌合されたボルト・ナツトに、その
締付状＊に応じて、高速低トルク伝達部３又は低速高ト
ルク伝達部５の出力を伝達する。

制御装置８は、第２図に示すように、高速低トルク用電
動機制御部１５（以下、制御部１５と略記する）と、低
速高トルク用電動機制何＠ＸＳ（以下、制御部１６と略
記する）と、電流遮断回路としてのゲート遍断回路１７
とから構成されている。また。

電＃磯２及びｌ１ＥＩＩＩ磯４は、それぞれ電機子２Ａ
、４Ａ及び直巻界磁巻線２Ｆ、４Ｆを有し、それぞれサ
イリスク１９　、２０に匝列に接続され、共通のスイッ
チ何機１０本体又はその他の操作し易い所に設置すても
よい。ｌｔＩ＋制御部１５は、サイリスタ１９、電動機
２の電流を検出する電流検出器２２、この電流検出器２
２によって検出された電流をｒａｍして出力する増幅器
２３．電動４！１２２の電流制限値を設定する電流制限
設定器２４．この電流制限設定器２４に設定された電流
制限値と増幅器２３の出力の電流差を入力し、電動機２
の電流が設定された電流制限値に近づくにつれ、サイリ
スタ１９の位相をしぼり、電′＠磯２の回転を次第に低
下させ、前記′電流差がほぼ零になった時に、電動機２
をはぼ零回転の状態に保持する位相制御回路２５より構
成されている。制御部１６は、サイリスタ２０、電動機
４の電流を検出する電流検出器２６、この電流検出器２
６によって検出され流値を設定するトルク設定器２８か
ら構成され、このトルク設定器２８に設定された電流値
と増幅器２７の出力の電流差が、ゲート遇断回路１７に
対して出力される。ゲート遍断回路１７は、前記電流差
を入力し、この電流差が零になうた時に作動し、ゲート
遍断信号をサイリスタ１９　、２０に対して出力し、そ
のゲートを同時に遮断して電動機２及び電＃機４の−ａ
ｍを遮断して停止させる。４９３図は第２図の回路にソ
フトスタート回路１８を彪加したもので、このソフトス
タート回路１Ｂは、トルク設定＠２８に設定された、締
付けるべきボルト・ナツトの所定締付トルク値に相応す
る電流値が、電動機４の起動電流値より小さい場合、電
動暖４の起動電流によりゲート遮断回路１７が作動しな
いようにするために設けたものである。

次に５以上の構成を有する電動式ボルト締付機１の作用
についてｗＪ１図、第２図を参照して説明するＯ 今、接栓９を外部電源に接続し、電流制限設定器２４に
電動機２の電流制限値を、トルク設定器２８に締付ける
べ會ポルト・ナツトｅ所定締付トルクを設定し、ソケッ
ト１２を締付けるべきボルト・ナツトに嵌合させ、スイ
ッチ２１を入れると、電動機２はサイリスタ１９を介し
て起動し、同時圧電動機４もサイリスタ２Ｇを介して起
動する。そして、ボルト・ナツトが締付部材に当接する
までは、電動機２の動力は、高速低トルク伝達部３を介
して。

ソケット駆動部７のソケット軸１３に伝達され、ソケッ
ト１２を介してボルト・ナツトを高速低トルクで自由回
転させる。この場合、低速高トルク伝達部Ｓの出力軸の
回転は、ソケッ）ｌｆ！１１１：ｔの回転より非常に低
いので、一方向クラッチ６により遮断され、ソケット軸
１３には伝達されない。通常、ソケット軸１３０回転数
は、高速低トルク伝達部３により駆動される場合は、約
２００ｒｐｒｎ、低速高トルク伝達部５より駆動される
場合は約１Ｏｒｐｍである。

次いで、ボルト・す、トが締付部材に当接して締付状態
に入ると、電動機２の電流が増加し、その電流検出器２
２により検出された電流値が電流制限設定器２４に設定
された電流制限値に近づくと、制御部１５により制御さ
れて、電動機２の回転は次第に低下し、電動機２の前記
検出電流値が前記設定電流制限値にほぼ等しくなると、
電動機２ははぼ零回転となり、その状態を保持する。一
方、この低下した電動１ｍ２の回転は、高速低トルク伝
−遍部３よりソケット駆動部７のソケット軸１３に伝達
される。このソケット軸１３の回転が、低速高トルク伝
４都５の出力軸の回転より低下すると、電動機４の動力
は一方向クラッチ６を介して、低速高トルク伝達部５か
らソケット１動部７のソケット軸１３に伝達され、ソケ
ッ）１２を介してボルト・ナツトを低速高トルクで締付
ける。この場合、電流検出器２６により検出された電動
８Ｉ４の電流値と、トルク設定器２８に設定されたボル
ト・ナツトの所定締付トルクに相応する電流聾の電流差
が、制御部□１６よりゲート遮断回路１７に対して出力
される。ゲート遮断回路１７は、入力した前記電流差が
零になった時に作動し、サイリスタ１９　、２０のゲー
トを同時に遮断して、電動機２及び電ｌｌｌ１Ｉ機４の
電流を遮断して停止させる。従って、ボルト・す、トは
。

トルク設定器２８に設定された所定締付トルクで締付け
られる１次いで、スイッチ２１を切ると全ての電気回路
がリセットされ、電動式ボルト締付機ｌのソケット１２
を次のボルト・ナツトに嵌合させて。

上述と同様の操作な繰返えせば、連続し゛てボルト・ナ
ツトの締付作業を行うことができる。また。

上述のボルト・ナツトの締付作業において、電動ｌ１２
により、高速低トルク伝達部３及びソケット駆動部７を
介して、高連低トルクでボルト・ナツトを自由回転させ
る場合に、ボルト・ナツトの螺合部にかじりを生じたり
、または、ｆ′２じ部に変形箇所中発錆箇所等があり、
電動機２の負荷が増大して、電動機２の検出電ｄＬ値が
ｔ流制限設定器２４０設定ＩｌＫ等しくなると、Ｗｉｌ
制御部１５により電動機２は零回転の状態に保持され、
ボルト・す、トは、電動機４により低速高トルク伝達部
５．一方向クラッチ６及びソケット駆動部７を介して、
低速高トルクで自由回転させられる。そして、ボルト・
す、トの螺合部のかじりが無（なり、または、ボルト・
ナツトがねじ部の変形面所や発錆部等を脱して、ｍと同
じように負荷が軽くなると、ボルト・ナツトは栴び電動
機２により、高速低トルク伝達部３及びソケット駆動部
７を介して、高速低トルクで回転させられる。従りて、
ボルト・ナツトは、その自由回転時の負荷の′ＸＩｔｌ
Ｉに応じて、自動的（高巡低トルク又は低速高トルクに
切替えられて自由回転させられるので、ボルト・ナツト
が自由回転を始めてから、締付部材に当接し、締付状態
に入るまでの自由回転時の所要時間を非常に短縮するこ
とができる。

また、第３図に示す制御装置の慣の実施例は、電動機４
の起動時その起動電流により、ゲート遣断回路が作動し
ないように、ソフトスタート回路１８で電動機４をソフ
トさせる他は第２図と同じ作用をする。

なお、ソフトスタート回路のかわりに電動機４の起動時
より一定時間、電流検出器２６によって検出された電動
！ｌ！４の電流値がトルク設定器２８の設定値とつき合
わされないようＩＣするために、電流検出器２６と増幅
器２７０間に不感帯回路を設けてもよいことは自明であ
る。

以上のように１本発明の電動式ボルト締何機は。

高速低トルク伝達部を介して、ソケット駆動ＷＬＫ高速
低トルクを伝達する高速低トルク用電動機と、低速高ト
ルク伝達部と一方向クラッチを介して。

ソケッ）ｌ！！動部に低速高トルクを伝達する低速高ト
ルク用電動機を同時に回転させ、ボルト・ナツトの自由
回転時の負荷の変動に応じて、高速低トルク用電動機と
低速高トルク用電動機を自動的に切替えて使用するの手
、ボルト・ナツトの自由回転時の所要時間を非常に短縮
することができ、従って作ｇｒｉｔ率を着しく同上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

＠１図は本発明の一実施例の機械的構造の概略図、第２
図、第３図は制御装置の実施例のブロック−図である。 １−・・電動式ボルト締付機、２１・・・高速低トルク
用　　　　゛電動機、３−・・高速低トルク伝達部、４
・・・低速高トルク用電動機、５・・・低速高トルク伝
達部、６・・・一方向クラッチ、７−・・ソケットｍ動
部、８・・・制御装置、９・−・接栓、１０・・・Ｉｌ
＆達機構、１１　、１４・・・歯車、１２−・・ソケッ
ト、１３・・・ソケット軸、１５・・・高速低トルク用
電動憬制御部、１６・・・低速高トルク用電動機制御Ｎ
％１７・・・ゲート遍断回路、　１８・・・ソフトスタ
ート回路、　１９　、２０・・・サイリスタ、２１・・
・スイッチ、　２２　、２６−・・電流検出器、　２３
　、２７・・・増幅器、２４・・・１！流制限設定器、
２５・・・位相制御回路、２８・・・トルク設定器。 特許出願人 株式会社芝浦製作所 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （リ　高速低トルク用電動機により駆動される高速低ト
   ルク伝達部と、低速高トルク用電動機により駆動される
   低速高トルク伝達部と、締付けるべきボルト・ナツトと
   嵌合し、前記高速低トルク伝達部又は一方向クラッチを
   介して前記低速高トルク伝達部により駆動されるソケッ
   トｆｆｉ動部と、前記高速低トルク用電動機と前記低速
   高トルク用電動機を同時に回転させ、前記ボルト・ナツ
   トが締付部材に当接して、前記締付部材を締付は始める
   までの前記ボルト・ナツトの自由回転時は、その負萄の
   変動に応じて、前記高速低トルク伝達部と前記低速高ト
   ルク伝達部を自動的に切換えて繭記ソケット躯動部を介
   して前記ボルト・ナツトを回転し、前記ボルト・ナツト
   □が締付部材に当接して締付状７０！ＶＣ入ると、高速
   低トルク弔電動機をはぼ零回転の状態に保持し、前記低
   通高トルク電動機で前記一方向クラッチと前記低速高ト
   ルク伝達部により前記ソケット駆動部を介して前記ボル
   ト・ナツトを締付け、ＰＩａ記ボルト・ナツトの締付ト
   ルクが所定締付トルクに達すると、前記高速低トルク用
   電動機と前記低速高トルク用電動機の電流を同時に遮断
   する１辛制御装置とから成る電動式ボルト締付機。 （２）　　制＊装置が、高速低トルク用電動機の電流を
   検出し、この検出された電流値が設定された電流制御値
   に等しくなった時に、前記高速低トルク用電動機をはぼ
   零回転の状態に保持する高咄低トルク用電動機制御部と
   、低速高トルク用電動機の電流を検出し、この検出され
   た電流値と、締付けるべ穴ボルト・す、トの設定された
   所定締付トルク値に対応する電ＴＩ／ｌＩｌとの電流差
   を出力する低速高トルク用電動機制御部と、前記低速高
   トルク用電＃磯制御１ｓの出力のｉｔ電流差入力し、そ
   の電流差が零になった時に、前記高速低トルク用電動機
   と前記低速高トルク用電動機の４ＩｔｉＬを同時に遮断
   する電流遮断回路とから成る特許請求の範囲第１項記載
   の電動式ボルト締付機、　・（３）制御装置が、高速低
   トルク用遊動磯の電流を横出し、この検出された’１ｔ
   ｔｉｔ値が設定された電流制御設値に等しくなった時に
   、前記高速低トルク用電動機をほぼ零回転の状態に保持
   する高速低トルク用ｔａ機制御部と、低速高トルク用電
   動機の′を流を検出し、この検出された電流値と、締付
   ｔするべきボルト・ナツトの設定された所定締付トルク
   ＋１ＩｌｌｖＣ対応する電流値との電流差を出力する低
   逮高トルク用電動機制＠１部と、前記低速高トルク用電
   動機制＃部の出力の電流差を入力し、その電流差が零に
   なった時に、前記高速低トルク用電動機と前記低速高ト
   ルク用！動機の電流を同時にＪｉ断する電流遮断回路と
   、前記電流遮断回路が、前記低速高トルク用ｔ＠磯の起
   動電流により作動しないよ５にする回路とから成る特許
   請求の範囲第１項記載の電動式ボルト締付機・