JPS6357178A - 締め付け力制御装置 - 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】 ［、Ｔ業上の利用分野］ 本発明はインパクトレンチの締め（＝Ｊ　ＧＪ力制σ０
装置、特に出力軸の回転角を利用して締め付ＧＪ力をｉ
、！Ｉエクサる装置に関する。

［従来の技術］ 今日インバク１〜レンチは、例えばボルトやプツトの締
めｆＪ　４Ｊや緩め作襲簀を（ｊうため各トド分野にお
いて幅広く用いられており、例えば自動巾工場等におい
ては、インパクトレンチにトーションバーを装置して多
数のボルト、ナツトの締め付け作業が行われている。

しかし、インパクトレンチを用いた締め付け作業を、作
Ｔ、者の個人的な杼験と勘に頼って行うと、ボルトやナ
ツトの締め付け力にばらつきが発生し易く１例え同一の
作業を行うＩ！；Ａ合で５作業者の能力により過度＜、
締めイ・１番ノや、締め付１ノ不足が発生し易く、箱庭
の良い締め付け作業を行うことが難しいという問題があ
った。

このため、従来より、インパクトレンチの締め付け力を
一定の値に自動開０１１７ｊる装置の開発が行われてい
る。

例えば、油谷ＥＴＣレンヂ（ＥＴＣ−６０＞は締め伺（
〕時のトルクを監視するトルクセンサをイｊし、締め付
け力が所望の値に）！シたｒ’！Ａ締め（＝Ｊけ作業を
終了するよう形成されている。

また、日本ニューマ装のレンチ（ＮＴＦ−１４＞やアト
ラス製のレンチ（ＬＴＳ−３６）は、１・−ジョンバー
の捩れ請、打撃回数を監視し締め付けトルクの検出を行
っている。そして、締め（、Ｊ　ｊ）１〜ルクが所望の
ｆ＋ｉに達した際、レンチの締め付（）０業を停止制御
する形成されている。

［発明が解決しようとする問題点コ しかし、このような従来装置は、いずれし検出された締
め付りトルクが所定［１標値に辻した際、インパクトレ
ンチの締め（’Ｊけ作業を停止コ、す御するものにすぎ
ない。

従って、締め（Ｊ　ＧＪ作業時に何らかの原因で、例え
ばネジの焼付け、ネジの斜め入り、雄ネジ長、雌ネジ浅
等の各種異常締め付けが発りしてもこれを何ら検出する
ことはできず、（の有効なλ［？ｊ４が望まれていた。

発明の目的 本発明は、このような従来の：！！！題に名みなされた
ものであり、ぞの目的ｔよ、巽１官締めイ寸けの監視を
行いながら、常に一定の締め（＝Ｊ　＋−ｊトルクで締
め付け作業を行うことが可能なインパクトレンチの締め
付け力制御装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明は、インパクトレン
チの出力回転軸側に設けられた検出回転体と、 インパクトレンチの固定部側に設けられ前記検出回転体
の回転を検出り゛る回転検出センサと、予め所定の着座
検出速度が設定され、前記回転検出センサの検出回転速
度が着座検出速度を下回った際トリガ信号を出力するト
リガ発生手段と、予め所望の締付力トルクに対応した目
標回転角が設定され、トリガ信号が出力された時点を原
点どした回転角が前記目標回転角に遠した際インバク［
・レンチの停止指令信号を出力する締め付け角度ｉｉ’
ｌ　ｌｊｎ手段と、 前記トリガ信号が出力されてから締め付けが完了寸ろま
て・の締め付け時間及び回転角に基づき？Ｉ：常締め付
けの検出を行う異常検出手段と、を含み、異常締め付け
の監視を行いながら、常に一定の蹄めイ・」けトルクで
締め付け作業を行うこと特徴とするインパクトレンチの
締め付け力制閲装置。

ここにおいて、前記回転検出センサは、出力軸の周囲に
一定ビツブーで設けられた回転検出歯を用いて形成する
ことが好ましい。

まｌζ、回転検出センサは、前記回転検出歯に対向配置
され、検出１ねが通過する亀にカウントパルスを出力す
るよう形成することが好ましい。

［作用］ 本発明は以上の描成からなり、次にその作用を説明する
。

インパクトレンチを用いて、例えばポル１−、ナツトを
締め付り固定していく場合を想定１ろと、ナツト又はボ
ルトが座面から浮いている場合には、インバクトレンｆ
の回転がイのまま出力・拗側、すなわちアンビルに伝達
され、その締めイ４（）が行われる。

そして、その締め付（）作業が准み、ノーツ［・又【ま
ポル１−が外面に接触づ゛るど、細め付け１−ルクが急
激に上昇し、アンビル側の回転が急激少なく　Ｃｃろ。

そして、締め付けトルクが急濫にＴＲした後は、エアモ
ータ側に設けられた例えばハンマー又はライナーがアン
ビルにその都度打撃を加え、ナツト又はボルトの締め付
けを進めていく。

ところで、前述したように締め（＝ＪけトルクがＤ激に
上界した後は、締め付けトルクの値とアンビル回転角度
とが略１対１に対応づ−ることが知られている。

本発明は、この点に着目し、前記アンビル回転角度を検
出して締め付けトルクを一定値に制御するとともに、異
常締め付けの監視を行うことを特徴とずろものである。

このため、本発明においては、トリガ発生手段に予め所
定の着座検出速度を設定しておく。そして、回転検出セ
ンサにより検出されるアンビルの回転速度が、この着座
検出速度を下回った際、トリガ信号を出力している。

従って、このトリガ発生手段からは、ボルト又はナツト
が着座すると同時にトリガ信号が出力されることになる
。

また１本発明に４３いて、締め付け角度制御手段には、
予め所望の締め付けトルクに対応した［−１標回転角が
設定されている。そして、前記トリガ信号が出力される
と同時に、回転検出ピングの出力に基づき出力軸の回や
λ角を測定し、その回転角が前記目標回転角に達した際
、インパクトレンチの停止指令信号を出力している。

このようにして、本発明によれば、ポル１−、プツトの
締め付けを所望締め付けトルクで精度よくｔＴうことが
可能となる。

更に、本発明によれば、異常検出手段を用い、トリガ信
号が出力されてから締め付けが完了するまでの締め付け
時間及び回転角を監視し、異常締め付けの検出を行って
いる。

例えば、ネジの焼付け安常は、トリガ信号が出力された
０点からアンビル回転角が目標回転角に達するまでの時
間が揉めて短くなることにより検出される。

また、ネジの斜め入り異常は、ネジの焼（Ｊ　ＩＪ異常
と同様にして検出される。

更に、雄ネジ長又は旧ネジ浅等の異常は、アンビルが目
標回転角まで達しないことや、この目標回転角に達する
までの時間が極めて長いことをもって検出さ・れる。

このようにして、本発明によれば、異常締めイ４けの監
視を行いながら、常に一定の締め付けトルクで締め付け
作業を行うことが可能となる。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。

第１実り 第２図＜Ａ＞には、本実施例に用いられるハンマ望イン
パクトレンチの好適な一例が示され、実施例のインパク
トレンチ１０は給気ホース１２を介して圧縮空気供給澱
と接続されている。

そして、始動レバー１４を図中矢印方向へ引くことによ
り、給気弁が解放され圧縮２気によりエアモータ１６が
回転駆動される。

また、このエアモータ１６の回転＠１８前方には、イの
回転中心が一致するよう出力軸、すなわらアンビル２０
が回動自在に軸支されている。

そして、エアモータ１６の回転は、その回転軸１８と一
体的に回転するハンマー２２によりアンビル２０へ伝達
される。

従って、このアンビル２０の先端にソケット体を一体的
に設（）れば、このソケット体に嵌合するボルト、ナラ
１−等を回転しその締めイリ＋：Ｊ　ｌ’ｌ−業を（ｊ
うことかできる。

ところで、このようなポル１〜．プツトの締め付け作業
は、周知のように、ボルトヤ）ナツトが座面に着座する
「１点を境にして、その前後にＪ５いＣ只なったものと
なる。

すなわら、ボルトやナツトが８〜面から）７いている状
態では、ハンマー２２がアンビル係合！Ｍと係合し、ア
ンビル２０がエア１−夕１Ｇの回転軸１８と一体的に回
転駆動Ｊろ。

しかし、締め付けが進み、ボルトやナラ１〜が１１面が
シ１達すると、アンビル２０側がらの抵抗トルりが急激
に増加する。この場合には、ハンマ２２とアンビル係合
溝との係合状態が解除され、ハンマ２２のアンビル２０
に対する打撃が開始され、この打撃作用によりボルト、
ナツトの締め（ｉ　Ｇ）がｆ了われることになる。

第３図には、ハンマー２２による一連の打撃締め付け動
作が示されている。

まずボルト、ナツトが座面に到）ヱし、アンビル２０側
から加えられる抵抗トルクがモータトルクまで上背する
と、このアンビル２０の回転が停止に近付き、この結果
ハンマー２２とアンビル係合ｖ４２４の係止力が弱くな
って、両者の間に滑りが生じ、ハンマー２２が係合溝２
４から外れる。

これにより、ハンマー２２は、第３図（△）に示すごと
くアンビル２０側と係合することなく、エアエータ１６
により加速されながら一回転フリーランニングを行う。

そして、一回転のフリーランニング終了後、第３図（Ｂ
）に示すごとく、ハンマー２２は再びアンビル係合溝２
４と係合し打撃を加える。この際アンビル２０は加えら
れた打撃により回転し、ボルト、ナツトの締め付けを行
う。

また、これと同ＩＴＹに、ハンマー２２は打撃の反動に
より反時計方向にリバウンドする。

この■のリバウンド動作は、第３図（Ｃ）に示すごとく
、リバウンド動作ル、１１−とエア上−タ１６の出力ト
ルクとがバランスする位置まで行われ、その後を一タの
出力ｌ・ルクがリバウンドエネルギーに打勝ち、第３図
（Ｄ＞に示すごとくエアモータが百度正転を開始する。

そして、ハンマー２２は、エア■−りとともに前述した
ように一回転フリーランニングを行＜すった後、同様に
して、次の打撃、リバウンドを７１・）。

ところで、このようなボルトあるいはナツトの締め付け
トルクは、前述のようにボルト又はナツトが画面に右外
し−での回転数が急激に少なくなった時点以降は、アン
ビル２０の回転角度に対応した値となる。

従って、アンビル回転数が急激に少なくなった時点を検
出し、この時点を原点としてアンビル２○の回転角度を
閉窓すれば、前記ポル１〜あるいはプツトの締め付けト
ルクを正確に検出可能であることが理解される。

本発明はこのようなアンビル回転角度に基づき、ボルト
、ナツトの締め付けトルクを正確に制御するとともに、
この」：うな締めｆ＝Ｊけ作業時に発生する異常締め付
け、例えばネジ焼付け、ネジ斜め入れ、別ネジ長、以ネ
ジ浅等を正確に検出することを特徴とするものである。

このため、本発明の装置は、アンビル２０の周囲に検出
回転体２６を設け、この検出回転体２６とり・］面する
ようインバクトレンブ１０の固定部側に回転検出しンサ
２８を設けている。

実施例に１ｒ３いて、前記検出回転体２６は、第２図＜
８）に承づごとく、アンビル２０の外周に沿って設（）
られた南中３０から成り、アンビル２０と一体的に回転
するよう形成されている。

また、前記回転ト５コ出セン擾す２８は、インバクトレ
ンｆ−１０のケース３２の内周面に固定されている。そ
しで、このセンサ２８は、第２図（Ｂ）に示すように、
回転検出体２６を構成ｆる歯車３０の外周面に対向して
近接配置され、前記歯車３０の周囲にみ２けられた回転
検出歯が通過ブーるごとにパルス信号を出力するよう形
成されている。

第４図にはこの回転検出センサ２８から出力される検出
パルスが示されており、同図からし明らかなように、ボ
ルト又はナツトが座面から）７いている場合に１よ、検
出パルスの出力間隔は短く、ポル１〜又はナツトが着座
した後は検出パルスの出力１７ｆｆｉ隔は極端に長くな
る。

第１図には、前記セ〕／す２８の検出出力に基づきイン
バク１−レンチ１０の締め（＝Ｊけ力をｉ、ｉｌ　１２
１１するＰｉ置の電気回路が示されている。

実施例において、センサ２８から出力される検出パルス
は、トリガ発生回路３４．締めイ・」け角度制御回路３
６及び異常検出回路３８にてれでれ入力されている。

ここにおいて、１））記トリガ発生回路３４には、ボル
ト又はナラ１−が着座した時点にＪ３けろアンどル回転
速疫が）１Ｌ準速度として設定されている。

そして、このトリガ発生回路は、回転検出しンサ２８の
出力する検出パルスに基づきアンビル回転速度を検出し
、この検出速度が前記基準速度を下回った際トリガ信号
を出力する。

また、前記締め付け角度制御回路３６には予め所望の締
め付けトルクに対応した目標回転角が設定されている。

そして、前記トリガ信号が出力されると同時に、回転検
出センナ２８の出力する検出パルスのカウントを開始し
、トリが信号出力時点を原点としたアンビル回転角の測
定を行う。そして、このアンビル回転角が前記目標回転
角に達した際、インパクトレンチの停止指令をシャツ＋
−オフバルブ４０へ向は出ツノする。

これにより、シ１７ツトオフバルブ４０　ＧＪ、インパ
クトレンチ１０への高圧空気の供給を停止し、インパク
トレンチ１０を自動的に停止制御する。

このようにして、本実施例の装置は、インバク１−レン
チ１ｏを用いたボルト、ナツトの締め刊けを常に一定の
締め付けトルクで行うことができる。

また、前記異常検出回路３８は、トリガ信号が出力され
てから、ＬＹｉめ付けが完了するまでの締め付け時間を
及び締め（Ｊけ角度θに基づき、５１．１常締め（Ｊけ
の検出を（１うよう形成されている。

本実施例において、例えばネジの焼付け、ネジの斜め入
れ笠の？・：常締め付けは、トリガ信尼が出力されてか
らアンビルが目標回転角に達するまでの時間が比較的に
短いことをしって検出されろ。

また、卸ネジ艮、匍スジ浅等の異常検出は、トリガ（Ｈ
ｐ３が出力されてからアンビルが目標回転角に達するま
での時間が極めて長いこと、あるいはアンビル回転角が
目標回転角に達しないこと笠をもって検出される。

そして、この異常検出回路３８は、その検出Ｆ＋’＋果
を異常表示装置４２に向けて出ノｊし、ネジ締めイ・１
け作業のＯＫ又はＮＧ表示を行っている。

剃χ工美１ また、本発明は前記ハンマ型インバク１〜レンブばかり
でなく、これ以外のインバク１レンブ込例えば油圧パル
スを用いたインバク１〜レンブなどに対しても有効であ
ることはいうまでもない。

第２図（Δ′）には、このよう〈ヱ油圧パルスを用いた
インパクトレンチの好適な一例が示されており、実施例
のインパクトレンチ１０−１．１、吸気ホース１２′を
介して圧縮空気源と接続されている。

そして、始動レバート１−を図中矢印方向に引くことに
より、エア七−夕１６′が回転駆動される。このとき、
エアモー夕１６′の回転は、その回転軸１８′と一体的
に回転するライナー２２′によりアンビル２０−へ伝達
される。

従って、このアンビル２０′の先端に、ソケット体を一
体的に設けることで、このソケット体と嵌合するボルト
、ナツトなどを回転し、その締イ・１０作業を行うこと
ができる。

ところで、この油圧パルスを用いたインパクトレンチ１
０′においても、前記ハンマライノ■！のインパクトレ
ンチと同（，１に、ポル１〜、ナラ１〜が座面とｒＪ座
する０１点を境にしでその締ト１け作業が巽なったもの
となる。

寸なわら、ボルトやナツトが座面からン゛７いている状
態では、ライナー２２′とアンビル２０−との間の摩擦
力で、アンビル２０′がエア［−り１６−の回転軸と一
体的に回転駆動する。

しかし、締付【）が進みポルｌ−やナツトが坤面に到）
ヱすると、アンビル２０′側からの抵抗トルクが急激に
増加づろ。この場合には、アンビル２０′側からの抵抗
トルクがライノー２２″とアンビル２０′との間の摩擦
力より人きくなる。この結束、ライノー２２′のアンビ
ル２０−にλ］７ｊる打撃が開始され、この打撃作用に
よりポル１−、プーットの締付けが行われることになる
。

ところで、この」、うむポル１〜あるいはナラ１−の締
（＝ｊ　ｆプトルクは、前述したようにボルト又はノッ
１へが座面に青Ｐトしその回転数が急激に少なくなった
時点以降はアンビル２０′の回転角度に対応した値どな
る。

従って、前記第１の実施例と同様に、アンビル２０−の
周囲に検出回転体２Ｇを設（〕、この検出回転体２６に
λ１向するようにインパクトレンチ１Ｏの固定部に回転
検出セン９２８を設ければ、前記第１図に示す締付け力
制御装置を用いて、異常締付けの監視を行いながら、常
に一定の締付け力でその締付け作業を精度良く行うこと
が可能となる。

特に、油圧パルスＪｊｌＨＭを用いたインパクトレンチ
では、ハンマを用いたものと異なり、打″？による回転
が規律１的であるため、ハン−７クイブのものに比し締
イ］けトルクを更に精度を良く行うことが可能となる。

［発明の効果１ 以上説明したように、本発明によれば、異常締め付けの
監視を行いながら、常に一定の締め付け１〜ルクでその
締め付け作業を精度良く行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るインパクトレンチの締め付け力制
御装置の好適な実膿例を示すブロック図、第２図（△）
は本実施例のハンマーを用いたインバクｌへレンチの側
断面説明図、 第２図（Ａ′）は油圧パルス機構を用いたインバク１−
レンチの側断面説明図、 第２図（ｒ３）は第２図（△）及び（八′）の■−■断
面説明図、 第３図はインパクトレンチのハンマーと）７ンビルどの
動作状態を示す説明図、 第４図は本実施例の回転検出センサから出力される検出
パルスの出力波形図である。 １０　・・・　ハンマーな用いたインパクトレンチ１０
′　・・・　油圧パルス機構を用いたインパクトレンチ ２０　・・・　アンビル ２０−　　・・・　アンビル ３４　・・・　トリが発生回路 ３６　・・・　締めイ・」け角度ａ、制御回路３８　・
・・　異常検出回路。 第３図 （ｃ）　　　　　　　　　　　ＣＤ） りへ゛ウンド　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　Ａ、１７ｏ速第４図 手続補正書（ハ） 侍許庁長官殿 事件の表示 昭和６１年　特＝１願　第７８０１６号２、発明の名称 締め付け力制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 住所　　愛知県豊田市トヨタ町１呑地 名称　　（３２０）　　　トヨタ自動車株式会社昭和６
２年　８月　５日（発送日　昭和６２年　８月２５日）
補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄及び［で面。 補正の内容 １）明細書第１９頁１９行〜第２０頁５行「第２図（Ａ
）は・・説明図、」を 「第２図（Ａ）は本実施釣りのハンマーを用いた・ｒン
パクトレンチの側断面説明図、 第２図（Ｃ）は第２図（Ａ）及び（Ｂ）の■−■断面説
明図、」に訂正する。 （２）第２図を別紙の通り訂正する。 以上 手続ネ市正書（自発）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）インパクトレンチの出力回転軸側に設けられた検
   出回転体と、 インパクトレンチの固定部側に設けられ前記検出回転体
   の回転を検出する回転検出センサと、予め所定の着座検
   出速度が設定され、前記回転検出センサの検出回転速度
   が着座検出速度を下回った際トリガ信号を出力するトリ
   ガ発生手段と、予め所望の締め付けトルクに対応した目
   標回転角が設定され、トリガ信号が出力された時点を原
   点とした回転角が前記目標回転角に達した際インパクト
   レンチの停止指令信号を出力する締め付け角度制御手段
   と、 前記トリガ信号が出力されてから締め付けが完了するま
   での締め付け時間及び回転角に基づき異常締め付けの検
   出を行う異常検出手段と、 を含み、異常締め付けの監視を行いながら、常に一定の
   締め付けトルクで締め付け作業を行うこと特徴とするイ
   ンパクトレンチの締め付け力制御装置。
2. （２）特許請求の範囲（１）記載の装置において、検出
   回転体は、出力軸の周囲に一定のピッチで設けられた回
   転検出歯から成り、 回転検出センサは、前記回転検出歯に対向配置され、検
   出歯が通過する毎にカウントパルスを出力することを特
   徴とするインパクトレンチの締め付け力制御装置。