JPS6141713B2 - - Google Patents

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JPS6141713B2
JPS6141713B2 JP56150718A JP15071881A JPS6141713B2 JP S6141713 B2 JPS6141713 B2 JP S6141713B2 JP 56150718 A JP56150718 A JP 56150718A JP 15071881 A JP15071881 A JP 15071881A JP S6141713 B2 JPS6141713 B2 JP S6141713B2
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JP
Japan
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speed
low
torque
current
electric motor
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JP56150718A
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JPS5856771A (ja
Inventor
Hiroshi Yasojima
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Shibaura Mechatronics Corp
Original Assignee
Shibaura Engineering Works Co Ltd
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  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、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・ナツトの締付けを行う電動式ボルト締付
機に関するものである。
一般に、ボルト締付機を使用するボルト・ナツ
トの締付作業において、ボルト・ナツトの締付ト
ルクが設定締付トルクT0に達し、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
転角速度をω、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をk、
ボルト・ナツトに作用する最終締付トルクをTと
すると、 の関係があり、ω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ω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。
従つて、ボルト・ナツ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・ナツトの締付時には、ボルト・ナツトを低速
高トルクで回転させればよい。
従つて、従来より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、高速低トルク用電動
機でボルト・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
締付けを行う電動式ボルト締付機が提案されてい
る。しかし、この種の電動式ボルト締付機は、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・ナツトの螺合部にかじりを生じ
たり、またはねじ部に変形箇所や発錆箇所等があ
ると、高速低トルク用電動機の負荷が増加し、そ
の電流が設定値に達すると、高速低トルク用電動
機は停止して、低速高トルク用電動機に切替わる
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。従つて、
ボルト・ナツトの締付けに時間が掛り、特にボル
トが長いほどその影響が大きく、作業能率を著し
く低下させるという欠点があつた。
本発明は、以上の点に鑑み、高速低トルク伝達
部を介してソケツ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
部と一方向クラツチを介して、ソケツト駆動部に
低速高トルクを伝達する低速高トルク電動機とを
有する電動式ボルト締付機において、高速低トル
ク用電動機と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し、ボルト・ナ
ツトの自由回転時の所要時間を極力短縮し、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になつたら、自動的に低速
高トルク用電動機に切替え、ボルト・ナツトを低
速高トルクで締付け、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、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ボルト締付
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ツク線図である。
第1図において、電動式ボルト締付機1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、一方向クラツチ6、ソケツト駆動
部7、制御装置8及び外部電源(図示せず)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、電動機2の出力軸に
連結された減速機構10と、この減速機構10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、ソケツト駆動部7に高速低トル
クを伝達する。
低速高トルク伝達部5は、電動機4の出力軸に
連結された減速機構で、その出力軸は一方向クラ
ツチ6に連結され、一方向クラツチ6を介して、
ソケツト駆動部7のソケツト軸13に低速高トル
クを伝達する。
一方向クラツチ6は、低速高トルク伝達部5と
ソケツト駆動部7の間に設けられ、低速高トルク
伝達部5の出力軸の回転が、ソケツト駆動部7の
ソケツト軸13の回転より高くなつた場合にの
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ツト駆動部7のソケツト軸1
3に伝達する。
ソケツト駆動部7は、一端を一方向クラツチ6
に連結され、他端にソケツト12を着脱自在に取
付けたソケツト軸13と、このソケツト軸13に
固着され、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、ソケツト12に嵌合され
たボルト・ナツトに、その締付状態に応じて、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御部16
(以下、制御部16と略記する)と、電流遮断回
路としてのゲート遮断回路17とから構成されて
いる。また、電動機2及び電動機4は、それぞれ
電機子2A,4A及び直巻界磁巻線2F,4Fを
有し、それぞれサイリスタ19,20に直列に接
続され、共通のスイツチ21及び接栓9を介して
外部電源に接続される。なお、スイツチ21は、
制御装置8又は電動式ボルト締付機1の本体又は
その他の操作し易い所に設けてもよい。制御部1
5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22によつて
検出された電流を増幅して出力する増幅器23、
電動機2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、電動機2
の回転を次第に低下させ、前記電流差がほぼ零に
なつた時に、電動機2をほ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26によ
つて検出された電流を増幅して出力する増幅器2
7、締付けるべきボルト・ナツトの所定締付トル
クに相応する電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
遮断回路17に対して出力される。ゲート遮断回
路17は、前記電流差を入力し、この電流差が零
になつた時に作動し、ゲート遮断信号をサイリス
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及び電動機4の電流を遮断し
て停止させる。第3図は制御装置の他の実施例を
示し、第2図の回路にソフトスタート回路18を
追加したもので、このソフトスタート回路18
は、トルク設定器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、電動機4の起動電流によりゲート遮断回路1
7が作動しないようにするために設けたものであ
る。
次に、以上の構成を有する電動式ボルト締付機
1の作用について第1図、第2図を参照して説明
する。
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に締付けるべきボルト・ナツトの所定締付ト
ルクを設定し、ソケツト12を締付けるべきボル
ト・ナツトに嵌合させ、スイツチ21を入れる
と、電動機2はサイリスタ19を介して起動し、
同時に電動機4もサイリスタ20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、ソケツト駆動部7のソケツト軸1
3に伝達され、ソケツト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5の出力軸の回転は、ソ
ケツト軸13の回転より非常に低いので、一方向
クラツチ6により遮断され、ソケツト軸13には
伝達されない。通常、ソケツト軸13の回転数
は、高速低トルク伝達部3により駆動される場合
は、約200rpm、低速高トルク伝達部5より駆動
される場合は約10rpmである。次いで、ボルト・
ナツ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22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はほぼ零回転とな
り、その状態を保持する。一方、この低下した電
動機2の回転は、高速低トルク伝達部3よりソケ
ツト駆動部7のソケツト軸13に伝達される。こ
のソケツト軸13の回転が、低速高トルク伝達部
5の出力軸の回転より低下すると、電動機4の動
力は一方向クラツチ6を介して、低速高トルク伝
達部5からソケツト駆動部7のソケツト軸13に
伝達され、ソケツト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機4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値の電流差が、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
が零になつた時に作動し、サイリスタ19,20
のゲートを同時に遮断して、電動機2及び電動機
4の電流を遮断して停止させる。従つて、ボル
ト・ナツトは、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。次いで、スイツチ
21を切ると全ての電気回路がリセツトされ、電
動式ボルト締付機1のソケツト12を次のボル
ト・ナツトに嵌合させて、上述と同様の操作を繰
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、電動機2により、高速低ト
ルク伝達部3及びソケツト駆動部7を介して、高
速低トルクでボルト・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、ねじ部に変形箇所や発錆箇所等があ
り、電動機2の負荷が増大して、電動機2の検出
電流値が電流制限設定器24の設定値に等しくな
ると、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・ナツトは、電動機4により
低速高トルク伝達部5、一方向クラツチ6及びソ
ケツト駆動部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・ナツトの螺合部
のかじりが無くなり、または、ボルト・ナツトが
ねじ部の変形箇所や発錆部等を脱して、前と同じ
ように負荷が軽くなると、ボルト・ナツトは再び
電動機2により、高速低トルク伝達部3及びソケ
ツト駆動部7を介して、高速低トルクで回転させ
れらる。従つて、ボルト・ナツトは、その自由回
転時の負荷の変動に応じて、自動的に高速低トル
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他の実施例は、
電動機4の起動時その起動電流により、ゲート遮
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をソフトスタートさせる他は第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によつて
検出された電動機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にするために、
電流検出器26と増幅器27の間に不感帯回路を
設けてもよいことは自明である。
以上のように、本発明の電動式ボルト締付機
は、高速低トルク伝達部を介して、ソケツト駆動
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向クラツチを介
して、ソケツト駆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で、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、従つて作業能率を著しく向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第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ツ
ク線図である。 1……電動式ボルト締付機、2……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……一方向クラツチ、7……ソケツト駆動
部、8……制御装置、9……接栓、10……減速
機構、11,14……歯車、12……ソケツト、
13……ソケツト軸、15……高速低トルク用電
動機制御部、16……低速高トルク用電動機制御
部、17……ゲート遮断回路、18……ソフトス
タート回路、19,20……サイリスタ、21…
…スイツチ、22,26……電流検出器、23,
27……増幅器、24……電流制限設定器、25
……位相制御回路、28……トルク設定器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 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
    部又は一方向クラツ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ツト駆動部と、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け始めるま
    での前記ボルト・ナツトの自由回転時は、その負
    荷の変動に応じて、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前記ソ
    ケツト駆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
    付状態に入ると、高速低トルク用電動機をほぼ零
    回転の状態に保持し、前記低速高トルク電動機で
    前記一方向クラツチと前記低速高トルク伝達部に
    より前記ソケツト駆動部を介して前記ボルト・ナ
    ツトを締付け、前記ボルト・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
    時に遮断する制御装置とから成る電動式ボルト締
    付機。 2 制御装置が、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
    制御値に等しくなつた時に、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
    べきボルト・ナツトの設定された所定締付トルク
    値に対応する電流値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
    動機制御部の出力の電流差を入力し、その電流差
    が零になつた時に、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電流を同時に遮断す
    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
    制御値に等しくなつた時に、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
    べきボルト・ナツトの設定された所定締付トルク
    値に対応する電流値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
    動機制御部の出力の電流差を入力し、その電流差
    が零になつた時に、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電流を同時に遮断す
    る電流遮断回路と、前記電流遮断回路が、前記低
    速高トルク用電動機の起動電流により作動しない
    よう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。
JP15071881A 1981-09-25 1981-09-25 電動式ボルト締付機 Granted JPS5856771A (ja)

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JPS6052268A (ja) * 1983-08-31 1985-03-25 日東精工株式会社 ねじ締め機
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