(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ締め用のアンビルが回転自在に支持された工具本体内に前記アンビルの回転駆動用エアモータを組込み、そのエアモータのエア入口に連通する給気通路の途中に、その給気通路を開閉する操作バルブを設け、この操作バルブからエアモータのエア入口に至る管路に、前記アンビルによる締付けトルクが設定トルクに達するとその管路を閉じてエアモータを停止させるシャットオフバルブを設けたねじ締め工具と、前記シャットオフバルブの開閉を検出し、そのシャットオフバルブが閉鎖したことを検出すると締付け完了信号を出力するバルブ開閉検知手段とから成り、前記バルブ開閉検知手段が、差圧検出センサを有し、その差圧検出センサにねじ締め工具の給気通路に供給される圧縮エアの供給圧と前記操作バルブからシャットオフバルブに至る管路内の圧縮エア圧とを導入し、その両圧力の差が所定値以下になったとき差圧検出センサから締付け完了信号を出力させるようにしたねじ締め工具の締付け本数確認装置。
【請求項２】
前記差圧検出センサから出力される締付け完了信号を計数するカウンタを設け、そのカウンタにプリセットされたカウンタ値と計数値の比較においてねじ締付け数量の確認信号を出力させるようにした請求項１に記載のねじ締め工具の締付け本数確認装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ねじ締め工具によって締付けられるねじの締付け本数確認装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハンドルを有する工具本体内にエアモータを組込み、そのエアモータによって工具本体に支持されたアンビルを回転させてボルトやナットの締付けを行なうねじ締め工具は従来から知られている。
【０００３】
上記のようなねじ締め工具を用いるねじ締め作業においては、製品の組立てラインにおいて、一つの工程で複数のねじの締付けを行ない、その締付け完了後に、ワークを次工程に送り込むようにすることが多い。この場合、ねじの締付け完了毎にその数を計数し、その計数値とねじの締付け本数（設定値）とを比較し、両値が一致している場合のみワークを次工程に送ると共に、計数値が設定値より少ない場合は締め忘れがあるとの認識をもたせ、確認の作業を行なわせて組立て不良が生じるのを防止するようにしている。
【０００４】
この場合、ねじ締め工具からねじの締付け完了毎に締付け完了信号を出力させてカウンタで計数するようにしている。
【０００５】
ここで、締付け完了信号を出力させる方法として、歪みゲージや磁気歪み素子などを利用して、締付けトルクを検出し、その検出値が所定のトルク値に達したとき、締付け完了信号を出力させるようにした方法が従来から知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の方法においては、ねじ締め工具内に電子機器を組込む必要があり、複数で高価になるという不都合がある。
【０００７】
上記のような方法以外に、ねじ締め工具内に組み込まれたエアモータの排気圧力の圧力変化を検出し、あるいはエアモータに対する供給エアの流量変化を検出して締付け完了信号を出力させるようにした方法や操作バルブの動きを利用して締付け完了信号を出力させるようにした方法も存在するが、いずれの方法もねじ締め工具の空ふかしやねじを弛める方向にモータが回転した場合にも締付け完了信号が出力されるため、締付け完了信号だけを正確に出力させることができないという不都合がある。
【０００８】
この発明の課題は、ねじの締付け完了信号だけを正確に出力させることができるようにして締付け本数を正確に計数することができるようにした簡単な構造のコストの安いねじ締め工具の締付け本数確認装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、ねじ締め用のアンビルが回転自在に支持された工具本体内に前記アンビルの回転駆動用エアモータを組込み、そのエアモータのエア入口に連通する給気通路の途中に、その給気通路を開閉する操作バルブを設け、この操作バルブからエアモータのエア入口に至る管路に、前記アンビルによる締付けトルクが設定トルクに達するとその管路を閉じてエアモータを停止させるシャットオフバルブを設けたねじ締め工具と、前記シャットオフバルブの開閉を検出し、そのシャットオフバルブが閉鎖したことを検出すると締付け完了信号を出力するバルブ開閉検知手段とから成り、前記バルブ開閉検知手段が、差圧検出センサを有し、その差圧検出センサにねじ締め工具の給気通路に供給される圧縮エアの供給圧と前記操作バルブからシャットオフバルブに至る管路内の圧縮エア圧とを導入し、その両圧力の差が所定値以下になったとき差圧検出センサから締付け完了信号を出力させるようにした構成を採用したのである。ここで、圧縮エアの供給圧とは、圧縮エア源から操作バルブの入口に至る管路の圧縮エアの圧力をいう。
【００１０】
上記のように構成すれば、シャットオフバルブはねじを完全に締付けたときのみ閉鎖状態となるため、そのシャットオフバルブの開閉をバルブ開閉検知手段によって検出し、シャットオフバルブが閉鎖したときバルブ開閉検知手段から信号を出力させることによって、ねじ締め完了信号のみを正確に出力させることができる。
【００１２】
上記のような差圧検出センサを用いるねじ締め工具の締付け本数確認装置において、前記差圧検出センサから出力される締付け完了信号を計数するカウンタを設け、そのカウンタにプリセットされたカウンタ値と計数値の比較においてねじ締付け数量の確認信号を出力させるようにすると、ねじの締付け本数を正確に把握することができる。
【００１３】
ここで、締付け本数の確認信号とは、所定数のねじの全体が締められたことを知らせる完了信号や締付け数が不足していることを知らせる信号をいう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、工具本体１はハンドル２を有している。工具本体１の先端部にはねじ締め用アンビル３が回転自在に取り付けられている。アンビル３の先端部は工具本体１の外部に位置し、その先端部にソケット等のねじ係合具が着脱自在に取り付けられる。
【００１５】
工具本体１内には圧縮エアを駆動源とするエアモータ４と、そのエアモータ４の回転軸４ａの回転トルクを増幅してアンビル３に伝達するトルク変換ユニット５とが組み込まれている。
【００１６】
トルク変換ユニット５として、ここでは、エアモータ４の回転軸４ａの回転トルクをパルス状に増幅する油圧パルス発生ユニットを採用している。この油圧パルス発生ユニットは、例えば特開平１１−２６２８７号公報に記載されているように従来から周知であり、アンビル３の回転によってねじの締付けを行ない、その締付けトルクが設定値を超えると通路６内の油圧が上昇するようになっている。
【００１７】
トルク変換ユニット５におけるライナキャップ７内にはピストンブッシュ８が組み込まれ、そのピストンブッシュ８に形成されたシリンダ室９と前記通路６とは連通路１０を介して連通している。
【００１８】
ピストンブッシュ８のシリンダ室９内にはピストン１１が摺動自在に組み込まれ、そのピストン１１に設けられたピストンピン１２はエアモータ４の回転軸４ａに形成された軸方向のピン挿入孔１３内に挿通されている。
【００１９】
図２に示すように、エアモータ４の背部にはシャットオフボディ１４が組み込まれ、そのシャットオフボディ１４には、前記ピストンピン１２が挿入されるピン孔１５と、外周面からそのピン孔１５の大径孔部１５ａに連通する排気通路１６とが形成され、上記排気通路１６は工具本体１に設けられた排気口１７を介して外部に連通している。
【００２０】
また、シャットオフボディ１４には、その背部に設けられたバルブ収納空間１８と、エアモータ４のエア入口４ｂとを連通させる連通孔１９が形成されている。さらに、シャットオフボディ１４にはバルブ収納空間１８と対向する端面に円筒状のバルブ案内部２０が設けられている。
【００２１】
バルブ案内部２０には閉塞端を有する筒状のシャットオフバルブ２１が摺動可能に嵌合されている。シャットオフバルブ２１の開口端部の外周にシール２２が取り付けられ、このシール２２はシャットオフボディ１４の端面に形成された円錐形のシート面２３に対して接触、離反可能とされている。
【００２２】
上記シャットオフバルブ２１はシート面２３に対するシール２２の接触によって連通孔１９を閉じるようになっている。このシャットオフバルブ２１はシャットオフボディ１４との間に組み込まれたバルブスプリング２４によってシール２２がシート面２３から離反する方向に押圧されて端板２１ａがバルブ収納空間１８の端部開口を閉じるキャップ２５に押し付けられ、その端板２１ａにはシャットオフバルブ２１の内部空間２１ｂとバルブ収納空間１８を連通させる小孔２６が形成されている。
【００２３】
シャットオフボディ１４に形成されたバルブ案内部２０の内部にはチャンバ２７が形成され、そのチャンバ２７内にボール２８が組み込まれている。ボール２８はスプリング２９の押圧によってチャンバ２７と排気通路１６の連通を遮断する閉鎖位置に向けて押され、前記ピストンピン１２で押されると後退して開放状態となり、チャンバ２７と排気通路１６を連通させるようになっている。
【００２４】
図１に示すように、前記工具本体１にはバルブ収納空間１８に連通する給気通路３０が形成されている。給気通路３０は、ハンドル２に設けられた操作バルブ３１によって開閉される。操作バルブ３１はレバー３２を有し、そのレバー３２を握ると操作バルブ３１が開放状態となり、握りを解除すると閉鎖状態となるようになっている。前記給気通路３０は、操作バルブ３１を境として、バルブ収納空間１８に至る管路３０ｂと後述する圧縮エア源４０に至る管路３０ｃに分かれる。
【００２５】
上記の構成から成るねじ締め工具においては、操作バルブ３１のレバー３２を握り、その操作バルブ３１を開放状態にすると、管路３０ｂ内に圧縮エアが供給され、その圧縮エアはバルブ収納空間１８からシャットオフボディ１４に形成された連通孔１９に流れてエアモータ４のエア入口４ｂに供給される。
【００２６】
このとき、圧縮エアは小孔２６を介してシャットオフバルブ２１の内部空間２１ａに入るので、シャットオフバルブ２１の左右は同圧となり、バルブスプリング２４はシャットオフバルブ２１を開放位置に向けて押圧しているので、シャットオフバルブ２１は開放状態に維持される。
【００２７】
エア入口４ｂに対する圧縮エアの供給により、エアモータ４が回転し、その回転軸４ａの回転トルクはトルク変換ユニット５により増幅されてアンビル３に伝達され、アンビル３がねじを締付ける方向に回転する。
【００２８】
このため、アンビル３に、例えばソケットを取付け、そのソケットをボルトやナットに係合させることによって、ボルトあるいはナットの締付けを行なうことができる。
【００２９】
ボルトやナットの締付けトルクが所定の締付けトルクに達すると、トルク変換ユニット５に形成された通路６内の油圧が上昇し、上記通路６内の油圧によってピストン１１が後退し、ピストンピン１２がボール２８をスプリング２９に抗して押し、移動させる。
【００３０】
ボール２８が開放状態になると、チャンバ２７内のエアは排気通路１６から外部に排出され、そのエアの排出によってチャンバ２７およびシャットオフバルブ２１の内部空間２１ｂの圧力が低下するため、シャットオフバルブ２１がシャットオフボディ１４に向けて移動してシール２２がシート面２３に当接する。そのシャットオフバルブ２１の閉鎖によってエアモータ４のエア入口４ｂに対する圧縮エアの供給が遮断される。このため、エアモータ４が停止し、ボルトやナットの締付けが完了する。このとき、小孔２６を通過する圧縮エア量は排気通路１６から外部に排出される圧縮エア量に比較して少ないため、シャットオフバルブ２１の内部の圧力が低下することを妨げることはない。
【００３１】
締付け作業の完了後、操作バルブ３１のレバー３２の握りを解除すると、操作バルブ３１は閉鎖されバルブ収納空間１８内の圧力は、シャットオフバルブ２１に形成されたオリフィス３３からエアモータ４の内部を通過し、外部に排出される。このとき、圧縮エアの通過流量はエアモータ４を回転させることができない程度に少ない。バルブ収納空間１８の圧力がシャットオフバルブ２１の内部の圧力とほぼ等しくなると、バルブスプリング２４の弾力によってシャットオフバルブ２１は開放状態に戻る。
【００３２】
また、トルク変換ユニット５における通路６内の油圧も低下し、その低下によってシャットオフボディ１４のチャンバ２７内に組み込まれたボール２８はスプリング２９の弾力によって閉鎖位置に戻り、そのボール２８の移動によりピストンピン１２が押されてピストン１１がねじ締付け前の待機位置に戻る。
【００３３】
なお、ねじを弛める場合には図示省略のエアモータ正逆バルブを逆転に切り換えるために圧縮エアは管路３０ｂを通過しないようになっており、また、空ふかしの場合もアンビル３が設定トルクに達することがないので、やはり、シャットオフバルブ２１は作動しない。
【００３４】
上記のような作用を行なうねじ締め工具は従来から周知である。
【００３５】
ねじ締め工具は、上記のように、ねじの締め付けが完了するとシャットオフバルブ２１が閉鎖するため、この発明では、そのシャットオフバルブ２１の開閉を検出し、そのシャットオフバルブ２１が閉鎖したことを検出すると、締付け完了信号を出力し、その締付け完了信号をカウンタにより計数して締付け本数の確認が行なえるようにしている。
【００３６】
図３は、締付け完了信号を出力する信号発生回路を示す。この信号発生回路において、Ｒは図１に示すねじ締め工具の全体を示す。
【００３７】
圧縮エア源４０には第１カプラ４１を介してホース４２の一端が接続され、ホース４２の他端は第２カプラ４３を介してねじ締め工具Ｒの圧縮エア供給口３０ａに接続されている。圧縮エア源４０から第１カプラ４１に至る圧縮エアの供給圧Ｐ1 は第１導管４４を介してバルブ開閉検知手段としての差圧検出センサ４５に導入される。また、ねじ締め工具Ｒにおける操作バルブ３１とシャットオフバルブ２１間の管路３０ｂにおける圧縮エアの圧力Ｐ2 は第２導管４６を介して前記差圧検出センサ４５内に導入される。差圧検出センサ４５は、圧縮エア源４０からの圧縮エアの供給圧Ｐ1 と給気通路３０内の圧縮エアの圧力Ｐ2 との圧力差が所定値以下になると締付け完了信号をカウンタ４７に出力するようになっている。
【００３８】
カウンタ４７は差圧検出センサ４５から入力される検出信号を計数し、その計数値がプリセットされたカウンタ値と一致すると締付け本数確認信号を出力するようになっている。
【００３９】
締付け本数確認信号は、所定数のねじの全体が締付けられたことを知らせる完了信号や締付け本数が不足していることを知らせる不足認識信号である。
【００４０】
図４は差圧検出センサ４５の一例を示す。この差圧検出センサ４５はセンサハウジング５０内にシリンダ室５１を形成し、そのシリンダ室５１内に、その内部を前室５１ａと後室５１ｂに仕切る摺動可能なピストン５２と、そのピストン５２を前室５１ａの容積が縮小する方向に向けて押圧するスプリング５３とを組込み、前記前室５１ａに連通する第１ポート５４に第１導管４４を接続し、後室５１ｂに連通する第２ポート５５に第２導管４６を接続している。また、センサハウジング５０に前記前室５１ａに連通するホルダ取付け孔５６を形成し、そのホルダ取付け孔５６にスイッチホルダ５７を取付け、前記前室５１ａ内の圧力と後室５１ｂ内の圧力の差が所定値以下になると、スプリング５３の弾力によりピストン５２をスイッチホルダ５７に向けて移動させて、そのスイッチホルダ５７に保持された図示省略のスイッチを作動させるようにしている。
【００４１】
ここで、スイッチは近接スイッチであってもよく、有接点スイッチであってもよい。
【００４２】
図５は差圧検出センサ４５の他の例を示す。この差圧検出センサ４５はセンサハウジング６０の内部の空間６１内にダイヤフラム６２を張設して前記空間６１を前室６１ａと後室６１ｂに仕切り、前記前室６１ａに連通する第１ポート６３に第１導管４４を接続すると共に、後室６１ｂに連通する第２ポート６４に第２導管４６を接続し、前室６１ａ内の圧力と後室６１ｂ内の圧力の差が所定値以下になると、後室６１ｂ内に組み込まれたスプリング６５の弾力によりダイヤフラム６２を前室６１ａ側にわん曲させ、そのダイヤフラム６２の中央部に設けられた作動片６６によってスイッチホルダ６７に保持された図示省略のスイッチを作動させるようにしている。なお、差圧検出センサ４５は、上記以外にも、歪ゲージを利用した構成のものを採用することができる。
【００４３】
上記の構成から成る信号発生回路において、ねじ締め工具Ｒの操作バルブ３１が閉鎖状態にあるとき、操作バルブ３１とシャットオフバルブ２１間の管路３０ｂはエアモータ４を介して外部と連通しているので大気圧であり、その管路３０ｂにおける圧力Ｐ2 と圧縮エア源４０のエア供給圧Ｐ1 との圧力差は所定値を超えている。差圧検出センサ４５は両圧Ｐ1 、Ｐ2 の圧力差が所定値以下の場合に作動するようになっているので、この段階で検出信号が出力されることはない。
【００４４】
操作バルブ３１が開放されると、圧縮エア源４０からの圧縮エアは圧縮エア供給口３０ａから管路３０ｃ、管路３０ｂを経てバルブ収納空間１８および連通孔１９に流れてエアモータ４のエア入口に供給され、エアモータ４が回転する。
【００４５】
このとき、圧縮エア源４０からの圧縮エアは第１カプラ４１、ホース４２、第２カプラ４３および管路３０ｃに流れるため、圧力損失（通常０．０２〜０．１ＭＰａ）が生じる。このため、操作バルブ３１とシャットオフバルブ２１間の管路３０ｂにおける圧縮エアの圧力Ｐ2 は圧縮エア源４０のエア供給圧Ｐ1 より低く、差圧検出センサ４５から検出信号が出力されることはない。
【００４６】
本発明に使用する差圧検出センサ４５はＰ1 とＰ2 の差が約０．０１ＭＰａ以下となれば作動するものを使用している。
【００４７】
なお、エア供給圧Ｐ1 を圧縮エア源４０に近い位置からとると、管路抵抗による圧力損失の発生は少なくなり、管路３０ｂの圧力Ｐ2 との差が大きくなるので、差圧検出センサ４５は０．０１ＭＰａ以上で作動するものも使用できる。
【００４８】
エアモータ４の駆動によりアンビル３が回転され、そのアンビル３の回転によってねじの締付け作業が完了すると、シャットオフバルブ２１が閉じるため、圧縮エアの通過流量がなくなり、圧縮エア源４０から給気通路３０までの圧力損失はゼロとなり、操作バルブ３１と、シャットオフバルブ２１間の管路３０ｂにおける圧縮エアの圧力Ｐ2 は圧縮エア源４０のエア供給圧Ｐ1 に等しくなり、差圧検出センサ４５が作動して締付け完了信号が出力される。
【００４９】
その後、レバー３２を解放すると、操作バルブ３１が閉じて、管路３０ｂと管路３０ｃを遮断する。そして、管路３０ｂおよびバルブ収納空間１８内の圧縮エアはエアモータ４を介して排出され、シャットオフバルブ２１が復帰する。
【００５０】
このように、アンビル３の回転によってねじの締付けが行なわれ、上記ねじが所定の締付けトルクで締付けられて締付けが完了すると、シャットオフバルブ２１が閉じ、操作バルブ３１とシャットオフバルブ２１間の管路３０ｂの圧縮エアの圧力Ｐ2 は圧縮エア源４０のエア供給圧Ｐ1 と等しくなり、差圧検出センサ４５から締付け完了信号が出力されるが、空ふかしやアンビル３の逆転によるねじの弛み作業時にはシャットオフバルブ２１が閉鎖状態にされることがないため、締付け完了信号は出力されず、締付け完了信号だけを正確に計数することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、ねじの締付けが完了してシャットオフバルブが閉じ、操作バルブとシャットオフバルブ間の管路における圧縮エアの圧力と圧縮エア源のエア供給圧の差圧が所定値以下になると差圧検出センサを作動させるようにしたので、ねじが設定トルクで締付けられたときのみ締付け完了信号が出力されることになり、その信号をカウンタで計数することによって、ねじの締付け数を正確に把握することができる。
【００５２】
また、圧縮エア源のエア供給圧と給気通路の圧縮エア圧とを差圧検出センサに導入すればよいため、構成が簡単であり、コストの安いねじ締め工具のねじ締付け本数確認装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るねじ締め工具の実施形態を示す縦断正面図
【図２】図１に示すねじ締め工具のシャットオフバルブの組込み部を拡大して示す断面図
【図３】ねじの締付け完了信号を出力する信号発生回路図
【図４】図３の信号発生回路に使用される差圧検出センサの一例を示す断面図
【図５】差圧検出センサの他の例を示す断面図
【符号の説明】
１  工具本体
３  アンビル
４  エアモータ
２１  シャットオフバルブ
３０  給気通路
３０ｂ  管路
３０ｃ  管路
３１  操作バルブ
４５  差圧検出センサ
４７  カウンタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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