JPS5918190B2 - 動力工具の制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は手持式の動カニ具、特にその制御回路に関する
ものである。

従来より種々のトルク工具が開発され市販されている。

例えば、電動または空気圧ナツトセッターは一般に広く
用いられている。

この種の工具は、工具が発生するトルクを制限する手段
を具えるのが普通であり、したがって工具で駆動される
物品には一定値以下のトルクしか作用しない。

トルクを制限するための上記手段はガバナ制御装置と停
正装置とを具える。

さらに、ショックレンチ等の工具はトルクを交互に負荷
および除荷する手段を有し、このために工具使用者の感
するトルク反力を減少することが出来る。

しかし、上記工具には種々の欠点がある。

例えば、これらの工具は作動が比較的おそく、しかも作
用させるトルクの大きさも不正確であり、さらに、作動
速度の比較的おそい工具においてトルクを間欠的に負荷
する場合には工具は衝撃作用のためにこわれやすい傾向
があるので、保守費用がかさむ。

本発明の主な目的は、前記欠点を解決するため、工具を
高速で周期的にオンオフすることにより使用者が感する
トルク反力を低減するのみならず工具に作用する衝撃力
を工具の慣性により吸収し、さらに、使用者が感するト
ルク反力を工具の出力トルクの増加とは無関係にほぼ一
定に保つための制御回路を具える、より改良された手持
工具を提案するにある。

本発明による制御回路を設けるトルク工具は、工具の出
力軸を回転させるためにこれに連結された流体モータと
、この流体モータの作動を制御すべく流体モータとその
流体圧力源との間に接続された流体制御弁とを具える。

この制御回路は前記出力軸に連結されたトランスジュー
サよりなるトルク出力レベル検出装置を具え、これが出
力トルクに相当する出力トルク電圧を発生する。

この制御回路は、さらに、所望出力トルクの最大値に対
応する基準トルク電圧を供給する装置と、この基準トル
ク電圧および前記出力トルク電圧を比較する比較器とを
具え、前記流体制御弁は出力トルク電圧が基準トルク電
圧を超える時に比較器に応動して流体モータを消勢する
。

本発明による制御回路には、出力トルクが作用する際に
、所望出力トルク値が得られるまで流体モータを約１０
〜１２Ｈｚの周波数でオンオフさせつつ回転させる装置
と、出力トルクの増加に応じて流体モータのオン時間を
漸減させて工具使用者が感するトルク反力をさらに減少
させる装置とを設ける。

本発明において流体モータを上記のごとき周波数でオン
オフさせるのは、周波数が低すぎる場合には流体モータ
をオフ状態からオン状態に切換える際に過大な衝撃力が
作用して工具の寿命が短くなり、周波数が高すぎる場合
にはトルク反力が効果的に低減されなくなり、結局オン
オフ周波数として約１０〜１２Ｈｚが慣性により高いピ
ークトルクを吸収するのに最も適していることが経験的
に確認されたことに基づくものである。

以下、本発明を図面について説明する。

本発明の種々の態様を手持式の空気圧駆動ナツトセッタ
ーについて説明するが、本発明をねじ回わし等の他種の
工具に同様に適用することができ、さらに油圧等の他の
駆動手段を採用することもできる。

第１図に線図的に示した工具はソケット１０と、これを
ｉ動する流体モータとしてのエアモータ１１とを具える
手持式の空気圧、駆動ナツトセッターである。

エアモータ１１には空気圧力源としての導入部１２より
空気を供給し、この空気弁、すなわち制御弁１３を経て
流れる。

この実施例において、制御弁１３はソレノイド１４で電
気的に制御する。

エアモータ１１をソケット１０、すなわち工具の出力部
材にギヤボックス１６を介して連結し、トランスジュー
サ１７でソケット１０に加えられる出力トルク値を計測
する。

上記の素子１１，１３゜１６および１７をハウジング１
５内に配置するとともに、ソケット１０をハウジング外
方に延在する出力軸２０に取付げる。

トランスジューサ１７は、この実症例では、可変抵抗ひ
ずみケージを有するブリッジ回路１８を具える。

トランスジューサ１７の詳細構造については本願人の先
に開示したところであるので特に言及しないこととする
。

ブリッジ回路１８の出力は一対の出力導線１９に現われ
る直流電圧で形成され、この直流電圧の大きさは工具の
動トルク出力の関数である。

導線１９上の電圧が工具始動時に生ずるトルクではなく
動トルク出力を表示するのを確実にするために、２個の
コンデンサ２５を導線１９と大地との間に接続し導線１
９上に生ずるいかなる電圧ピークをも除去するように構
成しても良い。

第１図は、トランスジューサ１７の出力に応じてソレノ
イド１４を介して制御弁１３を制御する制御回路の参考
例を示す。

この制御回路において導線１９上の直流電圧はプリアン
プ２１で増幅しピーク信号記録装置２２に供給する。

この記録装置２２はそのリセット入力端子上に生ずるす
七ツト信号２３によりリセットされるまでプリアンプ２
１からの電圧のピーク値を貯える。

記録装置２２の出力端子における電圧レベルは工具作動
時にプリアンプ２１から供給されるピーク電圧に対応し
、出力トルク電圧として記録装置２２の出力はレベル検
出器３１に供給される。

検出器３１には導線２６上の基準トルク電圧も供給され
、この電圧は基準ポテンショメータ２７により発生され
る。

導線２６上の電位はポテンショメータ２７のワイパー２
８の位置を変えることにより工具の使用者自身が調整す
るか、または製造業者が予め設定することができる。

ポテンショメータ２７の抵抗素子は直流電源２９を横ぎ
って接続する。

、レベル検出器３１でソレノイド１４の励磁を制御する
。

レベル検出器３１は記録装置２２からの出力トルク電圧
がポテンショメータ２７かもの基準トルク電圧より低い
ときに電流がソレノイド内を流れるように作動する。

例えば、検出器３１への上記２種の入力電圧がほぼ等し
い場合に、検出器３１がこの状態を検出してソレノイド
１４内の電流の流れを終了させる。

ソレノイド１４とレベル検出器３１との間に常開接点ス
イッチ３２および電源スィッチ３０を配置する。

接点スイッチ３２を手動操作可能とし工具使用者が工具
を作動もしくは回転させるために手動で閉じるよう構成
する。

接点スイッチ３２が閉じられ更に電源スィッチ３０が検
出器３１により操作されると電流が電源スィッチ３０、
接点スイッチ３２、ソレノイド１４および直流電源３３
を通して流れ、この結果制御弁１３を開いて工具が作動
開始する。

他方、検出器３１への前記２種の入力電圧がほぼ等しく
なる場合には、検出器３１が作動して電源スィッチ３０
を開くことによりソレノイド１４への通電を終了させ、
制御弁１３が閉じ、その結果工具の作動を停止する。

接点スイッチ３２にはリセットスイッチ３４を機械的に
連結してこのリセットスイッチが直流電源３３からピー
ク信号記録装置２２への回路を工具の各作動開始時に閉
じる構成とする。

このリセットスイッチ３４は信号を入力端子に加えてピ
ーク信号記録装置２２のリセットを行うことを目的とす
る。

工具の作動に際して、使用者は２個のスイッチ３２．３
４を手で閉じることにより記録装置２２をリセットしソ
レノイド１４の励磁に基づいて制御弁１３を開く。

工具が作動してナツトを回転させる時に、例えば、工具
の出力トルクはナツトの始動の間の第１段階では比較的
低く、記録装置２２からの電圧は第２図において符号３
６で示した曲線の部分で代表される。

第２図における符号３７は導線２６０基準トルク電圧を
代表する。

ナツトが締まり始めると、トランスジューサ１７からの
出力トルク電圧は第２図の傾斜線３８に沿って上昇し、
線３８が基準トルク電圧３７に達すると、レベル検出器
３１がこのことを検出して電源スィッチ３０を作動させ
ソレノイド１４への通電を終止させ、これにより工具を
停＋ｈさせる。

次に使用者が工具を始動させると、リセットスイッチ３
４の閉じた状態が記録装置２２をリセットして新たな作
動が開始する。

記録装置２２は工具が上述したように停止した後に再度
即座に始動するのを防止するために必要なものである。

すなわち、工具が停止して使用者が接点スイッチ３２を
閉じたままにする場合に、トランスジューサ１７からの
電圧が低下する反面で導線２６上の基準トルク電圧は高
い状態を維持する。

記録装置２２がないとすれば、トランスジューサの電圧
低下は工具が再度即座に起動される結果をもたらす。

実際には、記録装置２２がピーク電圧レベルを保ちリセ
ットされるまで工具を停止状態に維持する。

第１図の回路においては、記録装置２２かものピーク電
圧が出力トルク電圧として基準トルク電圧と比較される
。

別の参考例を示す第３図の回路においては、出力トルク
に相当する瞬間電圧を基準トルク電圧レベルと比較する
。

トランスジューサ１７の出力をプリアンプ４２の入力端
子４１に供給しプリアンプの出力は比較器として機能す
るレベル検出器４３の一方の入力端子に供給する。

レベル検出器４３の他方の入力端子は第１図のポテンシ
ョメータ２７等のポテンショメータに接続された導線４
４に接続して基準トルク電圧を供給可能とする。

レベル検出器４３の出力はフリップフロップ４７のセッ
ト入力端子に接続された導線４６上に発生する。

フリップフロップ４７のリセット入力端子は導線４８上
に生ずるリセット信号２３が供給されるように接続する
。

工具の作動開始時に、導線４８上のリセット信号がフリ
ップフロップ４７をリセットし、フリップフロップ４７
の出力端子に接続された電源スイッチ４９を作動させる
ことによりソレノイド１４を空気制御弁が開くように作
動させる。

プリアンプ４２の出力端子における出力トルク電圧が導
線４４上の基準トルク電圧と比較して所定レベルに達す
ると、レベル検出器４３が応答して導線４６上に信号を
発生しこれがフリップフロップ４７をセットする。

フリップフロップ４７がセットされる結果電源スィッチ
４９が作動して制御弁１３を閉じる。

するとフリップフロップ４７は工具の次の作動時までそ
のセット状態を維持し、この時には他のリセット信号が
導線４８上に生じてフリップフロップ４７を次の操作の
待機状態にリセットする。

第４図に示す本発明の制御回路は第３図のものとよく類
似しているがナツト締付時に比較的高速（約１０〜１２
Ｈｚ）でエアモータ１１をオンオフさせる手段を有する
ので使用者は平均トルク反力のみを感じピーク出力トル
クは感じない。

第４図の回路の構成および作動を第５図および第６図に
関連して説明する。

第４図において、トランスジューサ１７からの出力トル
ク電圧は導線５１上に、基準トルク電圧は導線５２上に
、またリセット信号は導線５３上にそれぞれ発生する。

第３図におけると同様に、トランスジューサ１γからの
出力トルク電圧を導線５１およびプリアンプ５４を経て
比較器、すなわちレベル検出器５６に供給し、検出器５
６には更に導線５２により基準トルク電圧も供給する。

レベル検出器５６の出力端子をフリップフロップ５Ｔの
一方の入力端子と接続し、このフリップフロップ５７に
は導線５３上に生ずるリセット信号をも供給する。

上述した各素子の作動は第３図に示した対応する各素子
の作動とほぼ同一である。

フリップフロップ５７の出力はＡＮＤゲート５８の一方
の入力端子に供給される。

ＡＮＤゲート５８は電源スィッチ５９の作動を制御する
信号を通過させ、２種の入力信号が同時にＡＮＤゲート
５８に供給された時にのみこれより出力信号が生ずる。

ＡＮＤゲート５８の一方の入力信号は上述のごとくフリ
ップフロップ５７より供給され、他方の入力信号はやは
り比較器としての第２のレベル検出器６２の出力端子に
接続された導線６１上に発生される。

レベル検出器部は２個の入力端子を有し、その一方には
導線６３上の基準トルク反力電圧が供給され、他方には
フィルター回路６４の出力信号が供給される。

このフィルター回路６４の入力端子にもプリアンプ５４
の出力端子からの瞬間出力トルク電圧が供給される。

工具を始動するに際して、導線５３上のリセット信号が
フリップフロップ５７をリセットし高いまたは正の出力
信号がＡＮＤゲート５８の関連して設けた入力端子に生
ずる。

同時に、レベル検出器６２もまた高出力信号を導線６１
に供給するのでＡＮＤゲート５８は電源スィッチ５９へ
の高出力を発生し、ソレノイド１４に制御された空気弁
すなわち制御弁１３を作動させる。

工具の作動に伴ないナツトが回転し、この時の工具の出
力トルクは第５図に符号６６で示すように比較的低レベ
ルである。

ナツトが締まると、工具の出力トルクは第５図に斜線６
７で示すように増加する。

この増加トルク信号レベルはフィルター回路６４および
レベル検出器６２で感知され、第５図に符号６８で示し
たレベルにおいて、導線６１上の信号は低下する。

第１０図ないし第１２図に関連して後述するように、点
６８においてトルク反力電圧は導線６３上の基準トルク
反力電圧を超過するレベルであり、したがって工具はオ
フとされる。

第１０図に関連して説明するように、フィルター回路６
４の出力信号が導線６３上の電圧と内部フィードバック
信号との和を超過すると、検出器６２の出力は低下し又
は負となり、ＡＮＤゲート５８の出力を低とするスイッ
チ作用がなされ、電源スィッチ５９、ソレノイド１４お
よび制御弁１３を介してエアモータ１１が停止する。

トルク反力電圧が導線６３の電圧と上記フィードバック
信号との差以下に低下すると、レベル検出器６２の出力
は高くなるか又は正となり工具がオンとなる（この場合
フリップフロップ５７の出力も正であると仮定する）。

以上のように、工具は導線５１上の出力トルク電圧に由
来するトルク反力電圧が導線６３上の基準トルク反力電
圧に比較して上下する際にオンオフされる。

第６図における曲線６９は工具の使用者が感するトルク
反力を代表する。

工具が時間１． （第５図参照）にわたりオフとされ
た後、工具が再度オンとされ工具のピーク出力トルクが
符号７１で示したレベルに上昇してこの時工具は再度オ
フに切換られる。

第５図に示し上述したように、工具は第４図における回
路素子６４，６２．５８の作動により反復的にオンオフ
切換され、この動作は工具のピーク出力トルクが第５図
に符号７２で示したレベルに達するまで継続される。

レベル７２において、出力トルクは導線５２上のレベル
に対して十分に高いのでレベル検出器５６がフリップフ
ロップ５７をセットし、低出力信号が発生され、ＡＮＤ
ゲート５８がオフとされ、動カニ具がオフとされる。

この後工具は使用者が手動の接点スイッチ３２およびリ
セットスイッチ３４を閉じてフリップフロップ５７をリ
セットし操作を再開するまでオフ状態に保たれる。

本発明において手持工具に上記構成の制御回路な設けた
ことに基づく重要な利点は、使用者が平均トルク反力し
か感じないことである。

工具がオンオフ切換される速度、したがって第５図に示
すトルク出力に相当するパルスの周波数が１０〜１２Ｈ
ｚであるため、前記したごとく工具の慣性が高いピーク
トルクを吸収する。

フィルター回路６４およびレベル検出器６２を第１０図
に関連して説明するように構成配置して工具の出力トル
クが増加するに従い工具がオンとされる時間を除々に減
少させる。

これを第５図では出力トルク信号の漸減時間幅もしくは
間隔で示しである。

各サイクルにおける工具オン時間の漸減に基づいて、平
均トルク反力は、第６図に線６９で示すよ５に、工具の
トルク出力が増加するにもかかわらずほぼ一定値に維持
される。

したがって、工具の使用者はナツトが締付けられるに従
って増加するトルク出力を感することがない。

第７図は他の実施例による制御回路を示しており、この
制御回路は第４図に関連して説明したように工具のオン
オフ切替えを行ってトルク反力を平均化するための回路
を含む。

第７図において、基準トルク電圧は導線７６上に、リセ
ット信号は導線７７上に、トランスジューサ１７からの
出力トルク電圧は導線７８上に、さらに基準トルク反力
電圧は導線７９上に、それぞれ現われる。

導線７８上の出力トルク電圧はプリアンプ８１を通過し
てピーク信号記録装置８２に伝達され、この記録装置に
はリセット信号も伝達される。

記録装置８２の出力は比較器としてのレベル検出器８３
に伝達され、この検出器８３には基準トルク電圧も伝達
される。

上記各素子は第１図に関連する各素子にほぼ対応する。

レベル検出器８３の出力は導線８４上に現われこの導線
はＡＮＤゲート８６の一方の入力端子に接続される。

ＡＮＤゲート８６は第２の入力端子８７を具え、この端
子８７はやはり比較器としてのレベル検出器８８に接続
される。

レベル検出器８８には導線７９上の基準トルク反力電圧
ならびにフィルター回路８９からのトルク反力電圧が供
給される。

フィルター回路８９０入力端子はプリアンプ８１の出力
端子と接続される。

第４図に関連して説明したように、レベル検出器８８の
出力は交互に高低値となり、その反面でレベル検出器８
３の出力はピークトルク出力が所定レベルに達する時に
のみ逆転する。

ピークレベルに達すると、電源スィッチ９１が作動して
空気弁、すなわち制御弁１３、したがってエアモータ１
１がオフとなり工具の作動が停止する。

工具の次の作動開始に際して、導線７７内のリセット信
号が第１図における記録装置２２のリセットと同様に記
録装置８２のリセットを行う。

フィルター回路８９およびレベル検出器８８の第１０図
に関連して後述する構成により、工具の連続的なオン時
間は工具の出力トルクの増加に伴ない徐々に減少する。

第８図は第１図と類似しているが、本発明による制御回
路において使用しつるレベル検出回路の一例を示し、こ
のレベル検出回路は上述したようにトルクを代表する可
変出力トルク電圧を発生するトランスジューサ１４１、
トランスジューサ１４１の出力端子に接続されたプリア
ンプ１４２、プリアンプ１４２に接続されたピーク信号
記録装置１４３、バッファーアンプ１４４および比較器
としてのレベル検出器１４６を具える。

出力トルク電圧の現われるバッファーアンプ１４４の出
力端子はレベル検出器１４６の第１の入力端１４７に接
続され、レベル検出器１４６は正の直流基準電位に接続
された第２の入力端子１４８を有する。

レベル検出器１４６は第１の入力端子１４７における出
力トルク電圧が第２の入力端子１４８における基準トル
ク電圧とほぼ等しいか又はそれ以上の場合にスイッチ作
用を行う特性とする。

例えば、第２の入力端子１４８における基準電圧レベル
が正の１０ボルトであり第１の入力端子１４７における
電圧レベルが初め１０ボルトより低い場合に、出力導線
１４９上の出力信号は高く又は正になり、レベル検出器
１４６の出力端子に接続された電源スィッチ１５１が工
具をオンに切換える。

他方、工具の出力トルクが増加すると、第１の入力端子
１４７上の電圧レベルが増加して第２の入力端子１４８
における電圧値まで上昇し、これらがほぼ等しくなる場
合には出力導線１４９における電圧が低く又は負の値と
なり、電源スィッチ１５１をオフとして工具の作動を停
止する。

レベル検出器１４６の第１の入力端子１４７には導線１
５２も接続する。

この導線１５２は抵抗１５０を経てポテンショメータ１
５４のワイパー１５３に接続し、ポテンショメータ１５
４の抵抗素子は直流電源１５６を横切って接続する。

導線１５２を上述したバッファーアンプ１４４の出力端
子とともに第１の入力端子１４７に接続し、符号１５７
で示した結合点はバッファーアンプ１４４の出力電圧と
導線１５２上の電圧との加算点を代表する。

これら２種の電圧の和が第１の入力端子１４７に現われ
て第２の入力端子１４８上の電圧値と比較され、前述し
たと同様にレベル検出器１４６を制御する。

このように、レベル検出器１４６は２個の入力端子１４
７および１４８に生ずる電圧の相対値を比較するコンパ
レータ回路として作動してこの相対入力レベルが予定さ
れた関係に達すると回路１４６の出力導線１４９の電圧
レベルを切換える。

ワイパー１５３を基準もしくは底電圧レベルに調整して
、バッファーアンプ１４４かもの電圧に代表され、レベ
ル検出器１４６を切換えるに必要な出力トルク値を変化
させることが可能である。

第９図はより好適な実施例を示し、これについては第７
図の回路と関連して説明を行う。

ピーク信号記録装置８２（第７図参照）からの出力トル
ク電圧のピーク信号は導線１６１（第９図参照）上に現
われ、プリアンプ８１かもの出力トルク電圧は導線１６
２上に現われる。

導線１６３を介して大地と接続されたポテンショメータ
１６４は、第７図においては導線７６上に生ずる基準ト
ルク電圧を発生する。

導線１６１上の信号は前述のごとく出力トルク電圧のピ
ーク信号であり第１０図における波形１６５で代表され
る漸増電圧成分を有する。

その傾斜部１６５ａは工具オン時のトルクを、また水平
部１６５ｂは工具オフ時のトルクをそれぞれ代表する。

ポテンショメータ１６４の抵抗素子１６７は導線１６３
および直流電位１６８に接続する。

ポテンショメータ１６４のワイパー１６６は抵抗１６９
を経て加算点１７１に接続し、この加算点で導線１６１
上のピーク電圧信号１６５と加え合わせる。

加算点１７１を比較器としてのレベル検出器１７３の第
１の入力端子１７２に接続し、レベル検出器１７３の出
力端子１７４は電源スィッチ１７６の作動を制御するよ
うに接続する。

この入力端子１７２は、相互に逆向きに並列接続された
２個のダイオード１７０を介して接地され、これによっ
て第１の入力端子１７２上の電位が約１ボルト以下に保
たれる。

レベル検出器１７３は以下に説明するように変動電圧レ
ベルが作用する第２の入力端子１７７を有する。

導線１６２上に生ずる電圧は出力トルクの瞬間値を代表
し、工具が交互にオンオフ切換されると仮定すれば、導
線１６２上の出力トルク電圧は交互に比較的高い値およ
び比較的低い値となる。

工具がオンである場合、この出力トルク電圧は第１１図
において符号１８１で示すレベルであり、工具がオフで
ある場合、出力トルク電圧は符号１８２で示す値に低下
する。

導線１６２は抵抗１８０を経てコンデンサ１８３の一端
に接続し、このコンデンサを導線１６２と大地との間に
接続し、抵抗１８４を導線１６２に対しコンデンサ１８
３と並列に接続する。

高い電圧レベルが生じている間に、コンデンサ１８３が
第１１図において符号１８７で示す線に沿って充電を行
い、導線１６２上の電圧が低レベル１８２である間に、
コンデンサ１８３は第１１図の線１８８に沿って徐々に
放電を行う。

抵抗１８０および１８４の各抵抗値ならびにコンデンサ
１８３を横切る電圧値が線１８７および１８８の傾斜を
決定することは言うまでもない。

したがって、コンデンサ１８３を横切る電圧は上昇およ
び下降し、線１８９で示す平均値を有し、この線１８９
は工具使用者が感する平均トルク反力を代表する。

コンデンサ１８３を横切るトルク反力電圧は電圧レベル
検出器１９２の一方の入力端子に作用し、この検出器１
９２の他方の入力端子１９３は直流電位１９４により供
給される基準トルク反力電圧を受取る。

レベル検出器１９２の出力端子は抵抗およびダイオード
を経てレベル検出器１７３の第２の入力端子１７７に接
続し、電圧レベル検出器１９２の出力端子も抵抗１９９
を経て入力端子１９３に接続してフィードバックループ
を形成する。

電圧レベル検出器１９２は導線１９１上の出力トルク電
圧が少くとも基準電位１９４に抵抗１９９を経てのフィ
ードバック電位を加えた値以上の時にスイッチ作用をな
しその出力電圧を低下させる。

さらに、電圧レベル検出器１９２は導線１９１上の出力
トルク電圧が基準電位１９４からフィードバック電位を
引いた値以下の時にスイッチ作用をなしその出力電圧を
上昇させる。

例えば、基準電位１９４が１．０２にり・ｍ（７，５ｆ
し１ｂ）のトルクを代表し電圧レベル検出器１９２の出
力が正または負の０．３４〜・ｍ（２，５ｆｔ・１ｂ）
のトルクを代表するとすれば、電圧レベル検出器１９２
はｔ、３６Ｋｙ−ｍ（１ｏｆｔＩｂ）および０．６８Ｋ
ｇ−ｍ（５ｆｔ−１ｂ ）でスイッチ作用を行う。

トルクを作用させるに際して工具が交互にオンオフ切換
され、かつ工具が丁度オフとされたと仮定すると、コン
デンサ１８３を横切る電圧は線１８８（第１１図参照）
に沿い低下する。

線１８８で示す電圧がレベル２０１に低下すると、電圧
レベル検出器１９２の出力端子における電圧がスイッチ
作用を行ない、その出力が高くなる。

すると瞬間トルクがレベル１８１に増大しコンデンサ１
８３が線１８７に沿い徐々に充電される。

線１８７で代表されるコンデンサ１８３の電位が増加し
てレベル２０２に達すると、電圧レベル検出器１９２が
再度スイッチ作用を行い、その出力端子における電圧が
再度低下する。

このサイクルは導線１６１上の波形１６５のピーク電圧
信号が上昇して工具をオフに切換えるレベルに達するま
で連続的に反復される。

レベル検出器１７３もスイッチ作用を行い、その出力は
第１の入力端子１７２における電位が第２の入力端子１
７７における電圧と等しいか又はそれ以上である時に低
い値から高い又は正の値に移行する。

直流電位１６８は負であり、導線１６１上の電位は第１
０図に曲線１６５で示すように正の方向に徐々に増加す
る。

このように、加算点１７１における２電位の和は、ダイ
オード１７０がないとすれば、トルク出力が増加するに
従って負の値から正のレベルに向って増加する。

しかし、前述したように、ダイオード１７０が第１の入
力端子１７２の電圧を１ボルト以下に保つ。

第２の入力端子１７７の電位は電圧レベル検出器１９２
の出力の正負に応じて変動する。

正の場合、レベル検出器１７３の第２の入力端子１７７
はダイオードにより零ボルトとなり、仮に第１の入力端
子１７２における電圧が第２の入力端子１７７における
電圧（零ボルト）以下であればレベル検出器１７３の出
力端子１７４の電圧は低い値となり工具がオンに切換わ
る。

電圧レベル検出器１９２の出力が低い場合、ダイオード
が導通して検出器１７３の第２の入力端子１７７におけ
る電圧はダイオード１７０が第１の入力端子１７２にお
いて許容する以上に負となる。

したがって、レベル検出器１７３の出力は高くなり工具
がオフに切換えられる。

したがって、工具のトルク出力が漸増するにもかかわら
ず、使用者が感する平均トルク反力は第１１図において
線１８９で示すようになる。

さらに、ナツトが締まるにつれてトルクが増加するにも
かかわらず、使用者が感する平均トルク反力はほぼ一定
であり、その理由は各サイクル内で工具がオンである時
間長は徐々に短縮されるからである。

その短縮の原因は、導線１６２上に生ずる電圧レベルが
増加しコンデンサ１８３が抵抗１８０を経て急速に充電
されるからである。

コンデンサ１８３の充電が、これを横切る電圧の増加に
より急速になされるので、線１８７の傾斜が１サイクル
ごとに急になりその結果より短い時間でレベル２０２に
達する。

他方、コンデンサ１８３の放電時間は印加される電圧の
変化とは無関係に一定である。

したがってコンデンサ１８３の充放電に対応してオンオ
フ切換がなされる工具の出力トルクは第１１図に符号１
８１，１８２で示すごとくパルス的となり、そのパルス
幅、すなわち工具がオンである時間長はコンデンサ１８
３の充電時間が出力トルクの増加に伴なって短縮される
ことに基づいて減少し、その発生周波数はコンデンサ１
８３の放電時間が一定であることとパルス幅が上述のご
とく減少することとに基づいて、例えば工具の脈動開始
時に約１０Ｈｚであるとすれば工具がオフとされる直前
には約１２Ｈｚまで徐々に増加する。

なおコンデンサ１８３ならびに抵抗１８０および１８４
は第４図および第７図のフィルター回路６４．８９を形
成する。

第１２図はここで説明した種々の回路に使用できるピー
ク信号記録装置の−９ｌを示す。

トランスジューサからの信号は、導線１３１上に生じ正
の電圧からなっている。

この電圧をダイオード１３２のアノードに供給し、ダイ
オード１３２のカソードをトランジスタ１３３０ベース
に接続する。

ダイオード１３２とトランジスタ１３３との間に配置さ
れるコンデンサ１３４はトランジスタ１３３のベースと
基準電位との間に接続する。

トランジスタ１３３のエミッタを抵抗１３５を経て負の
直流電位に接続すると共にトランジスタ１３３のコレク
タを正の直流電位に接続する。

信号出力はトランジスタ１３３のエミッタより取出す。

正のパルスがトランジューサかもの導線１３１上に現わ
れると、これはダイオード１３２を通過してコンデンサ
１３４を充電する。

電圧はトランジスタのベース上に現われてトランジスタ
をターンオンする。

工具がオフとされて導線１３１上の電圧信号が除去され
ても、コンデンサ１３４はダイオード１３２を経て放電
することが出来ないためにトランジスタ１３３がそのピ
ークレベルに保たれる。

トランスジューサから他の信号が伝達されると、コンデ
ンサ１３４は追加充電がなされ、コンデンサは増加する
電圧の信号を次々に受取るに際して充電を続ける。

このようにして、コンデンサ１３４はトランスジューサ
のピーク電圧レベルにとどまるために記録装置として作
用する。

記録装置をリセットするためにコンデンサ１３４の放電
を行うように、リセットスイッチ１３６をコンデンサ１
３４に並列に接続する。

放電抵抗１３７をリセットスイッチ１３６に直列に接続
し、リセットスイッチ１３６が閉じると、コンデンサ１
３４が放電抵抗１３７を経て急速に放電することにより
トランジスタ１３３のベース電圧が基準レヘルに減少す
る。

第１２図においてはリセットスイッチ１３６を簡単な機
械的オンオフスイッチで示しであるが、ソレノイド作動
スイッチ、電子制御）ランジスタスイツテ等のリセット
パルスに応じて閉じる他のいかなる種類のスイッチを使
用することもできる。

第１３図に示す回路は第９図に関連して説明したものと
よく類似しており、その主要相違点は基準トルク反力電
圧をフィードバックヒステリシスレベルに関係なく変化
させうることである。

第１３図においてプリアンプからの出力はコンデンサ２
１０を横切って現われこのコンデンサは抵抗２１１に並
列に接続されている。

その結果コンデンサ２１０が充電する速度はこれを横切
る電圧の関数であり、さらに抵抗２１１の値の関数であ
る。

工具の各オン時間の後、コンデンサ２１０は抵抗２１１
を経て部分的に放電する。

第１４図は電源スィッチおよび使用者により制御される
トリガースイッチの構成を示す。

トリガースイッチ２１６は工具の空気制御弁を制御する
ソレノイド２１７の巻線に直列に接続し、トリガースイ
ッチを閉じると、電流が正の直流電源２１８からソレノ
イド２１７の巻線、ダイオード２２０、抵抗２１９およ
びトランジスタ２２１を経て接地される配置とする。

トランジスタ２２１のベース２２２をレベル検出器の出
力端子に接続し、正電位がベース２２２の電極上に生ず
るとトランジスタがターンオンされる。

トランジスタ２２１に直列接続された抵抗２１９および
ダイオード２２０により、正の電位がリセットトランジ
スタ２２３のベースおよびエミッカ電極の間に生ずる。

この場合、リセットトランジスタ２２３がバイアスされ
かつ導通する。

すると電流が直流電源からリセットトランジスタを経て
通じる。

リセットトランジスタ２２３がバイアスされるに先たち
、リセットトランジスタ２２３のコレクタに接続された
コンデンサ２２４が直流電源により充電される。

リセットトランジスタ２２３がバイアスされると、コン
デンサ２２４がリセットトランジスタ２２３を経て大地
に放電しその際に鋭い負のパルスを発生するのでこれを
リセットパルスとして用いる。

このリセットパルスを利用してソレノイドを作動しソレ
ノイドで前述したように電子回路をリセットしても良い
。

ソレノイド導線のインピーダンスが高い場合に工具のオ
ンの過渡状態の間にリセットトランジスタ２２３をオン
に保つためには、コンデンサ２２６および抵抗２２７を
リセットトランジスタ２２３のベース・エミッタ間に接
続し、抵抗２２８をベースに接続スる。

コンデンサ２２６はソレノイドを流れる電流で発生する
素子２２０，２１９および２２１の電圧降下がリセット
トランジスタ２２３をターンオンするに充分なものとな
るまで放電してリセットトランジスタ２２３をオンに保
つ。

第１５図ないし第１７図は本発明の制御回路の一実症例
を適用した動カニ具を示す。

工具の構造はニドマッド・シー・ドウデックの発明に係
わり本願人に譲渡された１９７３年５月１４日出願の米
国特許出願第３５９６４０号および１９７３年１１月２
３日出願の米国特許出願第４１８７７９号に記載された
ものと類似している。

この工具は長い、はぼ円筒形の工具本体２３５を持つナ
ツトセッターである。

ノ・ンドル組立体２３６を本体の一端に取付け、トルク
出力手段を直角なナツトセッターアタッチメント２３７
として本体の他端に取付ける。

本体２３５はその主要可動部としてのトルク発生手段を
有し、これを本実施例ではエアモータ２３８により構成
する。

このエアモータ２３８にシリンダブロックと、慣性を減
少するために軽量構造とされたロータとを設ける。

このロータを例えば２段の遊星歯車列２３９等の適当な
駆動装置を介してナツトセッターアタッチメント２３７
に連結してこれを駆動可能とする。

トランスジューサ１７にほぼ対応するトランスジューサ
２４１を、ナツトセッターアタッチメント２３７のトル
ク出力に比例した信号が発生されるように設ける。

このようなトランスジューサ２４１は前述した米国特許
出願第３５９６４０号に記載されている。

このトランスジューサ２４１を電気ケーブル２４３の導
線２４２に接続しケーブルは工具本体および空気ホース
２４４の一部を貫通させて配置する。

このケーブル２４３は空気ホース２４４から適当な接合
具（図示せず）を介して取出して制御回路の残部に導く
。

ホース２４４内の加圧空気は取付具２４６を通過して工
具内に導かれ工具内の通路を流れて第１６図および第１
７図に詳細構造を示した制御弁組立体２４７よりなる制
御手段に達する。

制御弁組立体２４７はパイロット弁部分２５１にホペッ
ト型パイロット弁２５３をパイロット弁孔２５４内で摺
動可能に設けてなり、この孔をブツシュ２５５内に配置
する。

パイロット弁孔２５４が規定されるよう形成してパイロ
ット弁２５３が開放位置にある時に弁のフランジ２５８
が肩部と掛合する構成とする。

ポート２６２を肩部２５７上でパイロット弁孔２５４と
交叉させ、ポート２６２の外端部はブツシュ外周部の凹
部もしくは溝２６３に合致させる。

内部に円筒状の貫通孔を設けた中空キャップ２６６をブ
ツシュ２５５内の他の孔にねじ込み、この貫通孔には第
１６図に示すように肩部２７３を形成する小径部分をキ
ャップ上端近くに設ける。

肩部２７３を圧縮コイルばね２７４の一方の端部の座と
して用い、その他方の端部でパイロット弁２５３を押圧
する。

キャップ２６６の下端はパイロット弁２３５上に取付げ
たＯリング２７７の座として用いる。

キャップ２６６の下端との掛合時に、Ｏリング２７７は
空気がポート２６２およびキャップ２６６を経て大気に
流出するのを防止する。

ばね２７４は常時パイロット弁２５３をその開放位置に
押圧しソレノイド２８３のプランジャ２８２はソレノイ
ドが励磁されるとパイロット弁を第１７図に示す閉鎖位
置にシフトする。

このソレノイド２８３を孔内に取付け、孔の下端をキャ
ップ２８６で閉じる。

ソレノイド２８３への電流はバンドル本体内の傾斜した
孔を通る一対の導線２８７により供給し、これらの導線
は傾斜孔外で電気ケーブル２４３と一体とする。

制御弁組立体の制御弁部分２５２に制御弁素子２９５を
設け、この素子もまたポペット型とし、この素子により
第１６図における弁素子２９５の下端に設けた空洞部２
９６とはぼ軸線方向に延在する通路２９７との連通を制
御する構成とする。

上記空洞部２９６は工具ハウジング内に設けた連通孔お
よび空洞（図示せず）と、したがって空気ホース２４４
と通じる。

かくして、室もしくは空洞部２９６内には工具が作動準
備状態にある時にライン圧の空気が存在する。

軸線方向の通路２９７の内部の又は左側の端部はエアモ
ータ２３８の入口ボートと連通させ、通路２９７の内部
の又は右側の端部は中空ブツシュ３０２内のポート２９
８と合致させ、このブツシュはパイロット弁のブツシュ
２５５に密接して工具本体内に設けた横孔内に取付ける
。

パイロット弁のブツシュおよび制御弁のブツシュは各軸
線を平行とするのが望ましい。

前述したように、制御弁部分２５２の制御弁プ子２９５
はポペット型でありほぼ円板形状の頭部１がステム部の
一端で支持されたものである。

Ｏリング３０８を頭部３０６内で円周溝内に取付げスこ
れを頭部３０６が閉位置にある時にブッシュ１端部３０
９と掛合させる。

制御弁素子の頭部３０６およびステム部の重量軽減のた
めに、これらを１空としても良い。

第１６図および第１７図において、制御弁素仔２９５の
ステム部の上端部分をカップ形状の案Ｖ部３０４の端壁
と連結して案内部を中空ブツシュ３０２の孔内に摺動可
能に取付ける。

軽量な又間紙慣性のスペーサをポリカーボネート樹脂、
例天ばレキサン（Ｌｅｘａｎ、 Ｇ −Ｅ、社の登録商
標）等グ軽量で強度の高い材料で形成して案内部３０４
−に取付ける。

このスペーサに棒状のステム部と一対の軸線方向に離間
した円筒状フランジ部とを詔げフランジ部は案内部３０
４の内径に密に嵌合しつるように構成する。

ステム部の長さは案内部３０４より大きくしてその一端
を案内部３０４より外方に突出させカップ形状のピスト
ン３１４に端壁内面と掛合させる。

ピストン３１４をブツラユ孔の孔部内に摺動可能に取付
け、孔部の直径をブツシュ孔の直径より幾分小さめとす
る。

引延されただ円形状のカバーもしくはハウジング部材３
１７によりブツシュの上端を封じピストン３１４の上端
部もしくは外端部で室３１８を曲成する。

ピストン３１４と案内部３０４との間に断面積の関係は
、室３１８内にライン圧（約６，２Ｆ４／ｃｎｌｃ ９
０ ｐ、ｓ、ｉ））の空気が存在する時に、制御弁素子
２９５が約１．３５ｉ（７（３１ｂｓ−）の力て第１γ
図に示した開放位置にブツシュ内を下方に急速に変位す
るように決定する。

加圧下の空気を室３１８内に傾斜孔３１９を経て供給し
、この子１は工具が不作動時ではあるが空気ホース２４
４滲にライン圧力が作用している場合にパイロット力部
分２５１を通ってのブリード空気の過剰な流れを防止し
つる程度に十分小さなものとする。

し力゛しながら、傾斜孔３１９の直径は制御弁素子２９
５の応答時間を減少する程小さくはない。

キャップ３２３をハウジング内にねじ込み、第１６図に
汗すように制御弁素子２９５の下方への移動を開明する
ストッパーとして作用させ、さらに検査もしくは交換の
ために手を入れつるようにする。

制御弁素子２９５を開閉するための室３１８の加圧およ
び減圧をパイロット弁２５３により制御する。

このために、傾斜孔３２２をノ・ウジング内に設け、こ
の孔３２２を一端で室３１８と連通させると共に他端で
溝２６３と連通させる。

したがって、パイロット弁２５３がその開放位置にある
時に、室３１８内の加圧下の空気は傾斜孔３２２、溝２
６３およびパイロット弁ブツシュ内のポート２６２を経
て、すなわち孔およびキャップ２６６に設けた小径部を
通って大気に放出される。

傾斜孔３２２の断面積を傾斜孔３１９に較べて実質的に
犬としたので、室３１８内の圧力は、パイロット弁２５
３が開放位置にある時に制御弁素子２９５を座から離す
のには不十分である。

制御弁素子２９５が閉鎖位置にある時にエアモータ２３
８の室内の空気を速かに放出させこれによりモータを速
かに停止−卜させるようにするために、バンドルハウジ
ングには少くとも一対、望ましくは二対の放出通路を設
ける。

各対の放出通路３２５をそれぞれ制御弁ブツシュ内の彎
曲ポートの対と合致させ、かつブツシュ３０２の孔内の
環状溝３３４と合致させる。

この溝３３４の幅は、制御弁素子２９５が閉鎖位置にあ
る時にカップ形状の案内部３０４の端壁の下部もしくは
内端部が環状溝３３４の下端部を通過してポート２９８
と放出通路３２５とを連通しつるように決定する。

工具のトルク行程を開始させるには手動弁ボタン３４２
（第１５図および第１７図参照）を押込む。

この押ボタン３４２を中空案内部３４４内に往復動可能
に設けたステムに取付け、この案内部３４４は工具バン
ドル内の横孔３４６内に設ける。

押ボタン３４２のステムの軸はパイロット弁および制御
弁ブツシュの軸に垂直とする。

保持ピン３４７をバンドルハウジング内の交叉孔に貫通
させると共に中空案内部３４４内の溝３４８に延在する
。

押ボタン３４２のステムの下部もしくは内端部３５２は
、中空案内部３４４内の空洞内に取付けた一対のスイッ
チ３５６のプランジャ３５３上に重なる。

符号３６２で示した導線をそれぞれスイッチ３５６に接
続して電気ケーブル２４３と一体としこれらを工具の附
随する制御回路に接続する。

プラグ３６４をバンドル内にねじ込み手入または部品交
換のためのスイッチ３５６の組込み又は取外すしを容易
にすることができる。

空気ホース２４４かものライン空気圧が工具の供給通路
内および空洞部２９６内に作用しておりかつ使用者が押
ボタン３４２を押込んでいないと仮定すると、ソレノイ
ド２８３が消勢されパイロット弁２５３はばね２７４に
よりその開放位置に保持される。

したがって、制御弁素子２９５上端の室３１８は傾斜孔
３２２、構２６３、ポート２６２および中空キャップ２
６６内部を経て大気と通じている。

制御弁素子２９５はこの特約１′３５Ｑ＋（３０１ｂｓ
、 ）の力でその閉鎖位置に偏寄される。

使用者が押ボタン３４２を押込むと、付属制御回路が導
線２８７を経てソレノイド２８３に電流を供給する。

このソレノイド２８３が第１図および第１４図のソレノ
イド１４および２１７に対応することは言をまたない。

したがって、プランジャ２８２が伸びてパイロット弁２
５３を第１６図に示す閉鎖位置に押上げる。

この結果、室３１８と大気との連通が遮断されて室３１
８内の圧力は急速に上昇する。

この圧力がピストンもしくはキャップ３１４上に作用し
て制御弁素子２９５を第１６図に示す開放位置に急速に
下降変位させる。

制御弁素子２９５を開く際に作用する力は約１３５〜（
３１ｂａ）であり制御弁素子をその開放位置（又は閉鎖
位置に移動するに要する時間は数ミリ秒のオーダである
。

応答がかくも短時間でなされるのは制御弁機構の素子の
構造が軽量であることと弁のストロークが０．２５４ｍ
ｍ（０，０１０１ｎｃｈ）という短いものであることに
よる。

制御弁素子２９５が開くと、加圧空気がエアモータ２３
８の室に供給されてモータを回転させナツトセッターア
タッチメント２３７と掛合したナツトもしくは他の締結
素子にトルクを作用させる。

制御−弁素子２９５は、ナツトが回る間に、または使用
者に作用しトランスジューサ２４１にも感知される反動
トルクが約１．３６Ｋｇ−ｍ（１０ｆｉ、１ｂｓＯ値に
達するまで、第１６図に示す開放位置にとどまる。

トルクがこの値に達すると、トランスジューサ２４１か
もの信号が付属制御回路を作動させてソレノイド２８３
への通電を終了させパイロット弁２５３を開放位置に変
位させこれにより制御弁素子２９５を閉じる。

第７図の制御回路をあわせて使用すると、制御弁素子２
９５は極めて短時間閉鎖状態を保った後、付属制御回路
による制御弁素子２９５宋の通電の中止および開始に応
じて急速に開閉する。

制御弁素子２９５のこの急速開閉により工具のトルク出
力はパル艮状に脈動し、換言するとショツンレンチのよ
うは変調される。

トルク脈動の周波数は工具の脈動開始時に約１０Ｈｚで
あり工具がオフとされる前には約１２Ｈｚにまで徐々に
増加する。

トルク出力がこのように脈動する結果、工具の使用者は
工具が締結素子に作用するピークトルクパルスの平均値
だけを持つトルク反力しか感じることがない。

接合部に作用するピーク反動トルクが所望値に達すると
、この値は同様にトランスジューサ２４１で検出され、
付属制御回路がソレノイド２８３への他のいかなる電流
も１ｌｔｌ−、して工具をオフ状態に保つ。

これにより、使用者は作業が完了したことを知る。

使用者は押ボタン３４２を解除して工具を接合部から離
す。

何らかの理由により使用者が作業中に押ボタン３４２を
解除して工具を接合部から離さなければならない場合、
部分的に完了したトルク作業は工具を接合部に再掛合し
て押ボタン３４２を押込むだけで再開される。

この場合、工具は前回のトルク行程が中断された点を検
出して行程を完了する。

以上、本発明の制御回路を特定の実施例について説明し
たが、上記以外にも種々の変更をなしつることは言うま
でもない。

例えば、第５図では工具のトルク出力はオフ時間に零に
下る例を示したが、放出通路３２５に工具内における完
全な圧力損失を防止する手段を設け、これにより工具の
トルク出力がオフ時間に零とならないようにすることも
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用することのできる動カニ具を制御
回路の参考例と共に示す線図的説明図、第２図は第１図
の制御回路の作動を説明するグラフ、第３図は制御回路
の他の参考例のブロック線図、第４図は本発明の制御回
路の一実施例のブロック線図、第５図および第６図は第
４図の制御回路の作動を説明するグラフ、第７図ないし
第９図は本発明の他の例のブロック線図、第１０図およ
び第１１図は第９図の回路の作動な説明する波形図、第
１２図ないし第１４図は制御回路の要部の回路図、第１
５図ないし第１７図は制御回路を組込んだ弁構造を示す
手持工具の側面図および断面図である。 １０．２３７・・・工具の出力部材、１１，２３８・・
・流体モータ、１２・・・導入部、１３・・・流体制御
弁１４．２８３・・・ソレノイド、１７，１４１，２４
１・・・トランスジューサ、２７，１５４，１６４゜２
０９・・・ポテンショメータ、３０．４９，５９゜１５
１．１７６・・・電源スィッチ、３１．４３．５６゜６
２．８３．８８，１４６，１７３，１９２・・・比較器
としてのレベル検出器、５８．８６・・・論理回路、６
４．８９・・・トルク反力電圧を発生するためのフィル
ター回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体圧力源と、流体圧力源からの流体圧により作動
   する流体モータと、流体モータにより駆動される出力部
   材とを具え、流体モータの出力トルクを制御するソレノ
   イド作動流体制御弁が流体圧力源および流体モータの間
   に配置された手持式動カニ具において： 流体モータの出力トルクを計測して出力トルク電圧を発
   生するトランスジューサ； トランスジューサからの出力トルク電圧と、基準トルク
   電圧とを比較して出力トルク電圧が基準トルク電圧より
   小であるか否かを判別する第１の比較器； トランスジューサからの出力トルク電圧に基づいて、前
   記動カニ具の作動時に使用者に及ぼされるトルク反力に
   相当するトルク反力電圧を発生するフィルター回路； フィルター回路からのトルク反力電圧と、基準トルク反
   力電圧とを比較してトルク反力電圧が基準トルク反力電
   圧より小であるか否かを判別する第２の比較器；ならび
   に 第１および第２の比較器に接続され、出力トルク電圧が
   基準トルク電圧より小であり、かつ、トルク反力電圧が
   基準トルク反力電圧より小であるか否かを判別する論理
   回路を設け； ソレノイド作動流体制御弁のソレノイドと電源との間に
   接続された電源スィッチが前記倫理回路によって制御さ
   れ、出力トルク電圧が基準トルク電圧より小であり、か
   つ、トルク反力電圧が基準トルク反力電圧より小である
   ときに電源スィッチが閉じてソレノイド作動流体制御弁
   が開くことにより、流体圧力源からの流体圧が流体モー
   タに供給される構成とし； フィルター回路、基準トルク反力電圧の発生手段および
   第２の比較器によりトルク反力判別装置を構成し、その
   フィルター回路により、トルク反力電圧が基準トルク反
   力電圧を超えたときに約１０〜１２Ｈｚの周波数を有し
   出力トルクの増加に応じてパルス幅が減少するパルスを
   トルク反力電圧として発生し、かくして発生されたパル
   スを含む出力を第２の比較器から前記論理回路に供給し
   て動カニ具の作動時に流体モータの出力トルクを高速に
   脈動させることを特徴とする動カニ具。