(57)【要約】【課題】パルス状に発生する締付トルクを用いるインパクト締付工具において、締付角度測定の精度を向上させることができる。【解決手段】スナッグトルク値Ｔｓと、カットトルク値Ｔｃを予め設定する。締付開始後に初めてトルク値Ｔｓ以上となった初回締付トルクについてのトルクセンサの検出値をＴｓ１とし、締付開始後から初回締付トルクまでの角度センサの検出値の積算値をθｓ１とする。初回締付トルクの直前の締付トルクについてのトルクセンサの検出値をＴｂとし、締付開始後から直前締付トルクまでの角度センサの検出値の積算値をθｂとする。締付開始後から、トルク値Ｔｃ以上となったパルス状の締付トルクである終了締付トルクまでの角度センサの検出値の積算値をθｃ１とする。この場合に、締付角度θａを下記の式（１）によって算出する。θａ＝θｃ１−［θｂ＋｛（θｓ１−θｂ）×（Ｔｓ−Ｔｂ）／（Ｔｓ１−Ｔｂ）｝］【選択図】  図３
2010247302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ類の締付トルクを検出するトルクセンサと、ねじ類の回転角度を検出する角度センサとを備えており、ねじ類にパルス状の締付トルクを作用させて締付作業を行うインパクト締付工具の締付角度を測定する方法であって、
スナッグトルク値Ｔｓと、カットトルク値Ｔｃを予め設定し、
締付開始後に初めてトルク値Ｔｓ以上となったパルス状の締付トルクである初回締付トルクについてのトルクセンサの検出値をＴｓ１とし、
締付開始後から前記初回締付トルクまでの角度センサの検出値の積算値をθｓ１とし、
前記初回締付トルクの直前のパルス状の締付トルクである直前締付トルクについてのトルクセンサの検出値をＴｂとし、
締付開始後から前記直前締付トルクまでの角度センサの検出値の積算値をθｂとし、
締付開始後から、トルク値Ｔｃ以上となったパルス状の締付トルクである終了締付トルクまでの角度センサの検出値の積算値をθｃ１とした場合に、
締付角度θａを下記の式：
θａ＝θｃ１−［θｂ＋｛（θｓ１−θｂ）×（Ｔｓ−Ｔｂ）／（Ｔｓ１−Ｔｂ）｝］
によって算出する締付角度の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インパクト締付工具の締付角度の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インパクト締付工具は、モータ等の回転エネルギーをパルス状の締付トルクに変換し、回転軸を回転させる。インパクト締付工具の回転軸の先端部とねじ類の頭部を嵌合させ、モータを駆動することによって、ねじ類の締め付けを行うことができる。インパクト締付工具を用いてボルトやナット等のねじ類を締め付ける場合には、その締付トルクや締付角度を検出することによって、ねじ類の締め付けについて品質管理を行う。例えば、特許文献１には、ねじ類の締付トルクを検出するトルクセンサと、回転軸の回転角度を検出する角度センサとを備えたインパクト締付工具における締付角度の測定方法が開示されている。特許文献１では、予め任意にスナッグトルクＴｓを設定し、スナッグトルクがＴｓとなる時点から、ねじ類の締付終了時点まで、角度センサの検出値を積算する。この角度検出値の積算値を用いて、ねじ類の締付角度とする。これによって、手ぶれやリバウンド等のノイズの影響を排除し、正確な締付角度測定ができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３００５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、パルス状の締付トルクは経時変化が急峻であり、回転軸の角度もステップ状に変化する。このため、締付トルクがＴｓとなった時点の回転軸の回転角度を正確に検出することは非常に困難である。その結果、Ｔｓを超えるパルス状のトルクが加えられた場合には、そのパルスのピーク値であるＴｓｘ（Ｔｓｘ＞Ｔｓ）の時の回転軸の回転角度ηｓｘが検出される。Ｔｓｘ＞Ｔｓであるから、角度ηｓｘは、トルクがＴｓの時の回転軸の回転角度であるηｓよりも大きくなる。さらに、ＴｓｘとＴｓとの差が大きいほど、ηｓｘとηｓとの差も大きくなる。
【０００５】
特許文献１では、締付作業を開始してから初めてＴｓを超えるピーク値をもつトルクＴｓ１（Ｔｓ１＞Ｔｓ）によって締付が行われた場合、ピーク値であるＴｓ１の際の回転角度ηｓ１が検出され、ηｓ１がゼロ点とされる。ηｓ１をゼロ点として、締付終了までの角度センサの積算値が算出される。Ｔｓ１およびηｓ１の値は、毎回の締付作業によってばらつき、ゼロ点ηｓ１は必ずしもηｓと一致しない。このため、角度センサの検出値の積算値がばらつき、締付角度の測定精度を確保することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ねじ類の締付トルクを検出するトルクセンサと、ねじ類の回転角度を検出する角度センサとを備えており、ねじ類にパルス状の締付トルクを作用させて締付作業を行うインパクト締付工具の締付角度を測定する方法に関する。本発明の測定方法では、スナッグトルク値Ｔｓと、カットトルク値Ｔｃを予め設定する。締付開始後に初めてトルク値Ｔｓ以上となったパルス状の締付トルクである初回締付トルクについてのトルクセンサの検出値をＴｓ１とし、締付開始後から初回締付トルクまでの角度センサの検出値の積算値をθｓ１とする。初回締付トルクの直前のパルス状の締付トルクである直前締付トルクについてのトルクセンサの検出値をＴｂとし、締付開始後から直前締付トルクまでの角度センサの検出値の積算値をθｂとする。締付開始後から、トルク値Ｔｃ以上となったパルス状の締付トルクである終了締付トルクまでの角度センサの検出値の積算値をθｃ１とする。この場合に、締付角度θａを下記の式（１）によって算出する。
θａ＝θｃ１−［θｂ＋｛（θｓ１−θｂ）×（Ｔｓ−Ｔｂ）／（Ｔｓ１−Ｔｂ）｝］……（１）
【０００７】
本発明では、締付作業の初期段階では、トルク値と角度値がほぼ比例関係にあることに着目し、実測したトルク検出値Ｔｓ１およびＴｂ、角度検出値θｓ１およびθｂよりその比例定数であるＫ＝（θｓ１−θｂ）／（Ｔｓ１−Ｔｂ）を用いて、設定したスナッグトルク値Ｔｓに対応するθｓの計算値θｓ（計算値）＝θｂ＋｛（θｓ１−θｂ）×（Ｔｓ−Ｔｂ）／（Ｔｓ１−Ｔｂ）｝を算出する。θｓ=θｓ（計算値）として、締付角度θａ＝θｃ１−θｓを算出する。従来のθｓ=θｓ１とする場合と比較して、角度の積算値のゼロ点であるθｓとして用いる値がばらつきにくくなる。また、締付作業ごとにθｓ１とθｂがばらついても、θｓとして用いる値がばらつきにくくなる。角度の積算値のゼロ点であるθｓとして用いる値のばらつきが小さくなるため、角度検出の精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、パルス状に発生する締付トルクを用いるインパクト締付工具において、締付角度測定の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係るインパクト締付工具の概略図。
【図２】実施例１の制御方法のフローチャート。
【図３】実施例１に係るトルクセンサの検出値と、角度センサの検出値の積算値の経時変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１０】
以下、本発明の実施例１について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、本実施例に係るインパクト締付工具１の構造を示す概略図である。インパクト締付工具１は、本体１０と、グリップ１１と、操作スイッチ１２と、本体に内蔵されたモータ１３と、油圧式のトルク発生装置１４と、回転軸１５と、回転軸１５のトルクを検出するトルクセンサ２と、回転軸１５の回転角度を検出する角度センサ３を備えている。トルクセンサ２、角度センサ３、モータ１３は、インパクト締付工具１の外部に設置された制御装置４０に接続されている。
【００１２】
操作スイッチ１２を押すと、モータ１３が駆動し、これによってトルク発生装置１４が駆動される。トルク発生装置１４の内部にはオイルが充填されており、モータ１３の回転エネルギーがこのオイルの油圧に変換され、油圧が上昇する。これよって、回転軸１５を回転させるためのパルス状の締付トルクを断続的に得ることができる。
【００１３】
例えば、ボルトの締付作業を行う場合には、締め付けるボルトの頭部に嵌合する凹部を有するソケットを、回転軸１５の先端に取付ける。グリップ１１を握り、ソケットをボルトの頭部に嵌合させて操作スイッチ１２を押すと、ボルトにパルス状の締付トルクを作用させることができる。
【００１４】
図２は、本実施例に係る締付作業時に制御装置４０によって行われる制御のフローチャートを示す図である。締付作業が開始すると、ステップＳ１１に示すように、トルクセンサ２から出力されるトルク検出値Ｔと、角度センサ３から出力される角度検出値を積算した積算値θが、制御装置４０の記憶部に記憶される。
【００１５】
制御装置４０の記憶部には、予め設定されたスナッグトルク値Ｔｓと、カットトルク値Ｔｃが記憶されている。次のステップＳ１３では、トルク検出値Ｔがカットトルク値Ｔｃ以上か否かを判定する。Ｔ＜Ｔｃである場合には、ステップＳ１１に戻り、Ｔ≧Ｔｃである場合には、ステップＳ１５に移行する。すなわち、制御装置４０は、トルクセンサ２から出力されたトルク検出値がカットトルク値Ｔｃを超えるまで、ステップＳ１１を繰り返し実行する。
【００１６】
ステップＳ１５では、制御装置４０は、締付終了制御を行う。具体的には、モータ１３に停止信号を出力して、締付作業を停止させる。尚、締付作業の停止は、制御装置４０の制御によって行われなくともよい。例えば、トルク発生装置１４として機械式のトルク発生装置を用い、トルク値が閾値以上になった場合に自動的にトルクの発生が停止されるようにしてもよい。
【００１７】
ステップＳ１７〜ステップＳ２３では、制御装置４０は、記憶部に記憶されたトルク検出値Ｔおよび角度検出値の積算値θからねじ類の締付角度θａを算出し、表示部等に出力する。以下、図３を用いて、具体的に説明する。
【００１８】
図３は、本実施例のインパクト締付工具１を用いて行う締付作業の一例を示す図である。縦軸の第１軸は、トルクセンサ２の検出値Ｔ、縦軸の第２軸は、角度センサ３の検出値の積算値θを示している。横軸は締付作業の時間を示しており、縦軸の第１軸側から第２軸側に時間が経過している。図３に示すように、トルク検出値Ｔはパルス状であり、経時的にそのピーク値が大きくなる。角度検出値の積算値θは、パルス状の締付トルクが発生した時にほぼステップ状に増加する。
【００１９】
ステップＳ１７では、制御装置４０は、締付開始後に初めてトルク値Ｔｓ以上となったパルス状の締付トルクである初回締付トルクについて、トルクセンサの検出値をＴｓ１とする。図３に示すように、トルク検出値Ｔｓ１は、初回締付トルクの最大値を示している。また、締付開始後からトルク検出値がＴｓ１となった時点までの角度センサの検出値の積算値をθｓ１とする。また、制御装置４０の記憶部には、締付終了時のトルク検出値Ｔｃ１と、角度センサの検出値の積算値θｃ１が記憶されている。
【００２０】
さらに、制御装置４０は、初回締付トルクの直前のパルス状の締付トルクである直前締付トルクについて、トルクセンサの検出値をＴｂとする。図３に示すように、トルク検出値Ｔｂは、直前締付トルクの最大値を示している。また、締付開始後からトルク検出値がＴｂとなった時点までの角度センサの検出値の積算値をθｂとする。
【００２１】
ステップＳ１９では、ステップＳ１７において読み取られたＴｓ１、θｓ１、Ｔｂ、θｂ、θｃ１を用いて、下記の式（２）によって、θｓ（計算値）が算出される。
θｓ（計算値）＝θｂ＋｛（θｓ１−θｂ）×（Ｔｓ−Ｔｂ）／（Ｔｓ１−Ｔｂ）｝……（２）
【００２２】
ステップＳ２１では、下記の式（３）によって、締付角度θａが算出される。締付角度θａは、図３に示す角度θａに相当する。
θａ＝θｃ１−θｓ（計算値）……（３）
【００２３】
続くステップＳ２３において、表示装置等に締付角度θａが出力され、制御を終了する。
【００２４】
図３に示すように、トルクＴｓ１は、締付作業開始後、初めてスナッグトルクＴｓ以上となったパルス状の締付トルクの最大値を示している。図３より、明らかに、Ｔｓ１＞Ｔｓとなっている。Ｔｓ１とＴｓとの差が大きくなれば、θｓ１とθｓとの差も大きくなる。また、このトルクＴｓ１は、毎回の締付作業によってばらつく。
【００２５】
このθｓ１をゼロ点θｓとして用いると、締付角度は、図３にφａで示す大きさとなる。図３に示すように、明らかにφａはθａよりも小さくなってしまう。また、θｓ１は、毎回の作業でずれ、必ずしもθｓと一致しない。ゼロ点として用いるθｓ１がばらつくため、締付角度測定の精度がばらついてしまう。
【００２６】
これに対して、本実施例に係る測定方法では、締付作業の初期段階では、トルク値と角度値がほぼ比例関係にあることに着目し、実測されたトルク検出値Ｔｓ１およびＴｂ、角度検出値θｓ１およびθｂを用いてθｓを算出する。このため、角度の積算値のゼロ点であるθｓとして用いる値がばらつきにくくなる。また、締付作業ごとにθｓ１とθｂがばらついても、θｓとして用いる値がばらつきにくくなる。角度の積算値のゼロ点であるθｓとして用いる値のばらつきが小さくなるため、角度検出の精度を向上させることができる。
【００２７】
尚、本実施例では、締付作業実行中は、制御装置は、トルクセンサの検出値Ｔと角度センサの検出値の積算値θを記憶するのみであり、締付作業終了後に、締付角度θａの算出等を実行したが、これに限定されず、実質的に式（１）によって算出されるθａが締付角度として求められればよい。例えば、締付作業実行中に、式（２）を用いてθｓ（計算値）を算出してもよい。また、締付作業実行中に算出したθｓ（計算値）をゼロ点とし、これに対して角度センサの検出値を積算することによってθａを算出してもよい。
【００２８】
また、上記の実施例では、油圧式のトルク発生装置を用いたが、これに限定されず、パルス状の締付トルクを得られるものであればよい。例えば、クラッチの断続によって、パルス状のトルクを得るものであってもよい。また、制御装置はインパクト締付工具の外部に設置されていたが、インパクト締付工具に内蔵されていてもよい。
【００２９】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００３０】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３１】
１     インパクト締付工具
２     トルクセンサ
３     角度センサ
１０   本体
１１   グリップ
１２   操作スイッチ
１３   モータ
１４   トルク発生装置
１５   回転軸
４０   制御装置
【図１】
2010247302.tif 000003
【図２】
2010247302.tif 000004
【図３】
2010247302.tif 000005