JPS59196169A - インパクトレンチの締付制御装置 - 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】 この発明はインパクトレンチの締付制御装置に関するも
のである。

インパクトレンチは、締付作業時の反動が少ないことか
ら、ホルトやナツトの締付工具として比較的多用されて
いる工具である。このインパクトレンチを用いて締付作
業を行なうに当っては、例えばボルトやナンドに作用す
る締付トルクが小さい内に締付作業を停止した場合には
充分な締付力が得られないし、また高いトルクに達する
まで締付作業を行なった場合にはボルトが破損してしま
うことかある。安定した締付力を得るためには、ボルト
やナンドに作用する締付トルクが所定の値に達した状態
で締付作業を停止する必要があるが現在のところ、この
締付作業を停止するタイミングは、締付時の作動音や手
応え等に基づいた作業者の勘に頼っているのが実情であ
り、したがってその締付作業の精度はさほど嵩いものと
はいえない。

一方、所定の締付トルクに達した状態でインツマ。

クトレンチの作動を停止させる装置も種々開発され、ま
た実用化されている。この種の装置においては、締付１
−ルクに関する特性値をを検出し、この特性値が所定の
基準値に達した際にインパクトレンチの作動を停止させ
るようにしたものが多いが、この装置においても、充分
な締付トルクの制御精度か得られないという欠点がある
。すなわち、適正な締付トルクは、締付けられる部材の
表面状態やボルト及びねじ大の精度、表面状態によって
影響を受け、常に一定しているというものではないため
、一義的に締付トルクの基準値を定めてお〈従来の装置
においては、締付けられる部材の表面状態やボルト及び
ねし穴の精度、表面状態に最も適した締付トルクに達し
た状態でインパクトレンチの作動を停止させることが不
可能であるということである。

この発明は上記に鑑みなされたもので、その目的は、ボ
ルトやナンドの締付トルクを、締付けられる部材の表面
状態やボルト及びねじ大の精度、表面状態等に応じて精
度良く、自動的に制御することができ、しかも安価で、
取扱いの容易なインパクトレンチの締付制御装置を提供
することにある。

上記目的に沿うこの発明のインパクトレンチの締付制御
装置は、エアーモータと、このエアーモータによって駆
動される締付トルク発生機構とを有するインパクトレン
チにおいて、前記締付トル、り発生機構による締付トル
クのトルク特性値を検出する検出手段と、前記検出手段
によって検出されたトルク特性値が基準値に達した際に
指令信号を発する制御手段と、前記制御手段からの指令
信号により給気通路を閉じる給気遮断機構とを有し、さ
らに上記検出手段によって検出されたトルク特性値を可
視的に表示する表示手段と、上記基準値となるトルク特
性値を表示された特性値に対応して設定するだめの基準
値設定手段とを具備することを特徴とするものとなる。

以下にこの発明の具体的な実施例を図面を参照しつつ詳
細に説明する。

まず、この発明の第１の実施例について説明するが、こ
の実施例の装置は、締付トルク発生機構による締付トル
クのトルク特性値として、ハンマーがアンビルに衝突し
た後の反動によるエアーモータ出力軸の反動回転角の積
算角度を用しまたものである。

第１図及び第２図に示すように、このイン）ｉクトレン
チ（Ａ）は、把持部１と、把持部ＩＧこ連らなると共に
前後方向に延びる本体ケーシング゛２と／ を有している。本体ケーシング２は、把持部１の上端部
に一体的に連接された中央ケーシング゛３と、中央ケー
シング３の前端部からさらＧこ前方へと延びる前部ケー
シング４と、中央ケーシング゛３の後部を覆う後部ケー
シング５とを有しており、中央ケーシング３内にはエア
ーモータ６カく、称Ｔ　会１（ケーシング４内には締付
トルク発生機構７カく、後ＲＢケーシング５内には反動
回転量検出機構８力くそれぞれ収納されている。締付ト
ルり発生機構７番よ、エアーモータ６の出力軸９の先端
部Ｇこスプラインによって結合されたカム１１と、カム
１１によつ１回転駆動されるハンマー１２と、この）＼
シマー１２を支持し、ハンマー１２と共に回転するノ＼
ンマー枠１３と、ハンマー１２からの打撃を受しするア
ンビル１４と、アンビル１４に固着され、ノλンマー１
２の打撃によってアンビル１４と共Ｇこ回転駆動される
主軸１５とより成るもので、この主軸１５の先端部は前
部ケーシング４の前端部を越えて外方へ導出され、締付
用ソケット（図示せず）力く着脱可能に取着し得るよう
なされてし）る。エアーモークロを作動させる空気は、
把持部１下端部Ｇこ取着された給気管接続口１７から把
持部１内の給気通路１８を通り、給気弁機構１９を経て
正逆切替及び流量凋整弁機構２１を介してエアーモータ
６へと供給されるようになされており、エアーモータ６
からの排気は適宜経路を経て外部へと放出される。上記
給気弁機構１９は、把持部１の前方に操作ノブ２２を突
出させ、この操作ノフ゛２２と直結する弁棒２３の内側
先端部に弁子部２４を形成し、把持部１に嵌設したスリ
ーブ状の弁体２５の内端孔縁を弁座２６としたものであ
って、操１乍ノブ２２を押入することによって弁子部２
４を弁座２６から引離し、この部分に形成される間隙及
び弁体２５内側を経て、弁体２５に穿設した透孔２７作
り、エアーモータ６方向へと給気し得るようなされてい
る。また操作ノブ２２の裏面側には磁石２８が、把持部
１の前部にはり−ドスイ・７チ２９がそれぞれ取着さに
ており、操作ノブ２２を押入してエアーモータ６への給
気を開始する際にリードスイッチ２９が磁石２８の近接
を検出し、後記する締付市１）御装置を起動させ得るよ
うになっている。したがって、このリードスイッチ２９
の結線３１．３１はコネクタ３２を介して外部へ導出さ
れている。なお３３は正逆切替用し八−１３４は流量調
整用つまみである。

次に締付１〜ルク特性値の検出手段、すなわち後部ケー
シング５内に配設され牟反動回転量検出機構８について
説明するが、この機構８はこの場合、エアーモータ６の
出力軸９に直結された回転ディスク３５と、後部ケーシ
ング５内に互いに位相差をもたせて配設された一対のフ
ォトインクラブクー３６．３７とより成るロータリーエ
ンコーダ式のものである。回転ディスク３５はその周方
向に沿って多数のスリット３８を穿設したもので、エア
ーモータ６の出力軸９後端部に固着された導出シャフト
３９の自由端部に、座金４１を介して、ボルト４２によ
って固着されている。各フォトインクラブタ３６１．３
７は、回転ディスク３５を介して互いに相対向する位置
に配設された一組の発光ダイオードとフォトトランジス
タとより成るもので１．その間を通過したスリット３８
の数、すな、わち回転ディスク３５及び出力軸９の回転
角度に対応した数の信号を発生する。そして両フォトイ
ンクラブタ３６．３７を位相をずらせて配設しであるた
め、一方のフォトインクラブタ３６の信号と他方のフォ
トインクラブタ３７の信号とは位相差を持つことになり
、一方の信号のパルスエツジにおける他方の信号のレベ
ルを判断することによって回転ディスク３５の回転方向
を検知することが可能となる。したがって、上記のロー
タリーエンコーダを用いることによって、ハンマー１２
がアンビル１４に衝突した後、このｉｈ突の反動でエア
ーモータ６の出力軸９が逆方向に戻る際の反動　、回転
角度のみを検出することができる。

上記反動回転量検出機構８を用いて締付トルクの制御を
行なう制御手段につき、第３図に基づいて説明する。図
において、回転ディスク３５及びフォトインクラブタ３
６．３７は上記したとおりの・ものであるが、フォトイ
ンクラブタ３６．３７からの出力は、まずシュミット回
路５１に送られて波形整形される。そしてシュミット回
路５１から出たカウントパルスはケー１〜５２へと、ま
た方向パルスは回転方向切換スイッチ５３を介してゲー
ト５２へと送られるが、この回転方向切換スイッチ５３
は、いずれの方向か締付回転方向であり−１またいずれ
の方向が反動回転方向かを定めておく部分である。前記
のように、エアーモータ６の回転方向は正逆切換用レバ
ー３３を操作することにより、正逆切換弁機構２１によ
って定められるものであるため、上記回転方向切換スイ
ッチ５３ば、切替用レバー３３あるいは正逆切換弁機構
２１を連動させるようにすることもある。そして上記の
結果ゲート５１からは、反動回転方向のカウントパルス
のみが出力されることになるが、この出力は分解能を上
げるため逓倍回路５４を通して加減算カウンタ５５へと
送られる。加減算カウンタ５５はこのカウントパルスを
積算してカウントするが、さらにこのカウント数が基準
値設定手段たるサミールスイッチ５６に予め設定しであ
る設定カウント数に達した際に指令信号を発してリレー
５７を作動させ、ソレノイドバルブ等の給気遮断機構５
８を作動させて給気通路を閉じ、エアーモータ６の作動
を停止させて締付作業を完了する。なお、５９は表示手
段となるデジタル表示装置であって、テコーダ６０を介
して加減算カウンタ５５に接続されており、サミールス
イッチ５６の設定カウント数と、検出された積算カウン
ト数との差を可視的に表示し得るようなされている。ま
た６１はケス１〜用スイッチ、６２はテスト用すセソ斗
スイ、チ、２９は上記したレバ一連動スイッチをそれぞ
れ示している。

上記のような装置において、サミールスイッチ５６に設
定カウント数を設定するための締付テストについて説明
する。まず、テスト用スイッチ６１をテスト位置に切換
え、従来と同様な感覚で被締結物を締付ける。この場合
、テスト用スイッチ６１゛をテスト位置に切換えること
により、加減算カウンタはアンプカウントとなり、カウ
ントパルスが入力されるとアンプカウントを行う。した
がって、締付終了時にはデジタル表示装置５９に、締付
開始から締付終了に至るまでの間の反動回転方向のカウ
ントパルスの積算カウント数が表示される。次に上記に
よって締付られた被締結物の実際の締付トルクを測定す
るか、これは被締結物のゆるめトルクをトルクレンチ等
によって測定することによって行なう。このゆるめトル
クは、締結物によって異なるものの、はとんどの場合締
付トルクの８０％程度の値となるため、実用的にはゆる
めトルクの測定結果から締付トルクを推定することが可
能である。測定されたトルク値が適正であれば、テスト
はこれで終了するが、締付トルクに過不足が生じた場合
には、テスト用すセソトスイ、ノブ６２を作動させて再
度テストを行ない、適正な締付トルクとなるまでこのテ
ストを繰返す。そして、上記テストの結果、締付トルク
値が適正であった際のデジタル表示装置５９の数値を読
み取−り、この数値を、基準値設定手段たるサミールス
イッチ５６の設定ダイヤルを回すことにより設定カウン
ト数として設定し、テスト作業を終了し、テスト用スイ
ッチ６１を解除する。その結果、サミールスイッチ５６
には、締付トルクが最適値となる際の、反動回転方向の
積算カウント数の最適値かセットされることになる。

上記のようなインパクトレンチ（Ａ）を用いて締付作業
を行なう場合、まず操作ノブ２２を操作することによっ
てエアーモータ６が作動して締付を開始すると共に、リ
ードスイッチ２９からの信号によって制御装置も起動状
態となる。そして締付中におけるエアーモータ６の出力
軸９の反動回転角度がカウントパルスとして検出され、
この検出されたカウントパルスは加減算カウンタ５５に
おいて積算される。デジタル表示装置５９には、締付開
始時においては、サミールスイッチ５６における設定カ
ウント数が表示されているが、この表示数は締付開始後
、上記のように積算されたカウントパルス数に応じて減
算されていく。デジタル表示装置５９の表示数が零とな
った場合、すなわちカウントパルスの積算数が設定カウ
ント数に達した場合、加減算カウンタ５５から指令信号
を発し、ソレノイド）＜ルブ等の給気遮断機構５８を作
動させてエアーを遮断し、インパクトレンチの作動を停
止させて締付作業を完了する。そして締付作業の終了と
共にトリツガ−を戻し、同時に設定カウレト数が再度自
動的にセ・ノドされ、上記と同様な次の締付作業の準備
が完了する。このように、上記インパクトレンチによれ
ば、基準となる締付トルク値を締付られる部材、ボルト
及びねじ大の種々の状態に応じて設定することができる
ので、きわめて精度の高い締付トルク制御を行なうこと
か可能となる。

次に、この発萌の第２の実施例について説明するが、こ
の装置は、エアーモータの出力軸の打撃後の反動回転の
内の所定角度以上の反動回転数を検出すると共にカウン
トして締付トルクのトルク特性値とし、このカウント数
が所定のカウント数に達した際に給気遮断機構５８を作
動させるようにしたものである。この装置の制御手段の
ブロック図を第４図に示すが、この場合のインパクトレ
ンチ（Ａ）本体及び反動回転角検出機構８は、上記第１
実施例に示したものと同一である。

図のように、フォトインクラブタ３６．３７からの各出
力は、まずアンプ及びシュミット回路７１．７２によっ
てそれぞれ増幅、波形整形され、左右回転切換スイッチ
７３へと送られ、次いで回転方向検出及び反動回転パル
スバス回路７４へと送られる。この回路７４は、上記ス
イッチ７３の決定に従い、両フォトインクラブタ３６．
３７の出力の内、反動向転パルスのみを選択的に通過さ
せるものである。反動回転パルスは次いで力うンタ７５
へ送られ、ここで反動回転パルス数、すなわち反動回転
角が計測される。計測された反動回転角はその後、比較
器７６へ送られ、反動回転角設定回路７７によって定め
られる基準′反動回転角と比較される。そして計測され
た反９回転角が基準反動回転角より大なる場合には、比
較器７６からカウンタ７８へと信号を発する。一方、計
測された反動回転角が基準反動回転角より小なる場合に
は、比較器７６からカウンタ７８へと信号を発すること
なく、そのまま次の信号の処理を行う。

カウンタ７８では、上記のように、基準反動回転角より
大きな反動回転量が生ずる度数をカウントするが、この
度数が、基準値設定手段たる打撃数設定回路７９によっ
て設定されたカウント値に達した時に指令信号を発し、
この指令信号によりソレノイドバルブ等より成る給気遮
断機構５８を作動させ、給気を停止し得るようなされて
いる。なお、８０はデジタル表示装置であって、トルク
特性値たるカウント値を可視的に表示する表示手段であ
り、テスト作業において締付トルクが最適である場合の
この表示値をもとにして打撃数設定回路７９の基準カラ
ン１〜値を設定し得るようなされている。

上記第２実施例の装置においても、第１実施例と同様に
、基準となる締付トルク値を締付られる部材、ボルト及
びねし穴の種々の状態に応して設定することができるの
で、きわめて精度の高い締付トルク制御を行なうことが
可能となる。

なお上記のインパクトレンチ（Ａ）の本体と制御装置と
は別体に配設し、両者を給気用ホース及びこのホースに
沿わせたリード線にて接続してもよいし、制御装置を本
体に内蔵させることもできる。

また、締付トルク発生機構７としては上記のハンマー・
アンビル式のもののほか、流体の封シ込み部分に間欠的
な圧力増加を発生させ、この圧力増加によって出力軸に
衝撃的な作用力を与える形式のものを用いることもある
。

本発、明のインパクトレンチの締付制御装置は上記のよ
うに構成されたものであり、したがって本発明によれば
、ボルトやナンドの締付トルクを、綿付けられる部材の
表面状態やボルト及びねじ大の精度、表面状態等に応じ
て精度良く、自動的に制御することができ、しかも安価
で、取扱いの容易なインパクトレンチを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示し、第１図は縦断正面図、第２
図は第１図のｎ＝ｎ視断面断面図３図は制御装置の第１
実施例のブロック図、第４図は制御装置の第２実施例の
ブロック図である。 （Ａ）　　・・・インパクトレンチ、６・・・エアーモ
ータ、−７・・・締付トルク発生機構、８・・・反動回
転量検出機構、９・・・出力軸、５５．７８・・・カウ
ンタ、５６・・・サミールスイッチ、７９・・・打撃数
設定回路、５８・・・給気遮断機構、５９．８０・・・
デジタル表示装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エアーモータと、このエアーモータによって駆動さ
   れる締付トルク発生機構とを有するインパクトレンチに
   おいて、前記締付トルク発生機構による締付トルクのト
   ルク特性値を検出する検出手段と、前記検出手段によっ
   て検出されたトルク特性値か基準値に達した際に指令信
   号を発する制御手段と、前記制御手段からの指令信号に
   より給気通路を閉じる給気遮断機構とを有し、さらに上
   記検出手段によって検出されたトルク特性値を可視的に
   表示する表示手段と、上記基準値となるｌ−ルク特性値
   を表示された特性値に対応して設定するための基準値設
   定手段とを具備することを特徴とするインパクトレンチ
   の゛締付制御装置。