(57)【要約】      （修正有）【課題】シャーワッシャを具えたワンサイドボルトを所定トルクで一次締めした電動締付機の電流値による締付状態識別方法を提供する。【解決手段】起動スイッチをＯＮにしたときの電流値の急上昇直後の急下降を検出し、ナット締付け開始による電流値の上昇があってから、電流値が急下降した場合において、これをワッシャの内向きフランジが剪断されたと判断し、次に電流値が一次締めトルクに対応する値になれば、モータを停止する。【選択図】図２
2007276091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルト先端のチップに係合するインナーソケットと、
該ボルトに螺合したナットに係合するアウターソケットと、
上記両ソケットに、両ソケットを互いに逆回転させる方向に回転力を付与できる減速機構を介して連繋されたモータと、
該モータの回転を制御する制御部とを具え、
該制御部は、起動スイッチをＯＮにしたときのモータの電流値の急上昇である起動電流を検出する第１上昇検出手段と、
該第１上昇検出手段が上記電流値の急上昇を検出した直後に、電流値が急下降して収束したことを検出する第１下降検出手段とを有し、
前記制御部は、該第１下降検出手段が、上記電流値の急下降とその収束を検出したときに、起動電流の立上りを終えたと判断し、前記起動スイッチをＯＮにしたときの電流値の急上昇と、後に生じるボルト・ナット締付時の電流値の上昇とを識別するボルト・ナット電動締付機。
【請求項２】
ナットに係合するソケットと、ソケットの回転方向に対する反力を受ける反力受けと、ソケットと反力受けに互いに逆回転させる方向に回転力を付与できる減速機構を介して連繋されたモータと、
該モータの回転を制御する制御部とを具え、
該制御部は、起動スイッチをＯＮにしたときのモータの電流値の急上昇である起動電流を検出する第１上昇検出手段と、
該第１上昇検出手段が上記電流値の急上昇を検出した直後に、電流値が急下降して収束したことを検出する第１下降検出手段とを有し、
前記制御部は、該第１下降検出手段が、上記電流値の急下降とその収束を検出したときに、起動電流の立上りを終えたと判断し、前記起動スイッチをＯＮにしたときの電流値の急上昇と、後に生じるボルト・ナット締付時の電流値の上昇とを識別するボルト・ナット電動締付機。
【請求項３】
制御部は、第１下降検出手段が電流値の急下降とその収束を検出した後の電流値の上昇を検出する第２上昇検出手段を有し、該第２上昇検出手段が、予め設定した締付けトルクに対応する電流値を検出したとき、モータの回転を停止する請求項１又は２に記載のボルト・ナット電動締付機。
【請求項４】
シャーワッシャを具えたワンサイドボルトに螺合したナットに係合するアウターソケットと、
該ワンサイドボルト先端のチップに係合するインナーソケットと、
上記両ソケットに互いに逆向きに回転力を付与可能な減速機構を介して連繋されたモータと、
該モータの回転を制御する制御部とを具え、
該制御部は、起動スイッチをＯＮにしたときのモータの電流値の急上昇である起動電流を検出する第１上昇検出手段と、
該第１上昇検出手段が上記電流値の急上昇を検出した直後に、電流値が急下降して収束したことを検出する第１下降検出手段とを有し、
前記制御部は、該第１下降検出手段が、上記電流値の急下降とその収束を検出したときに、起動電流の立上りを終えたと判断し、前記起動スイッチをＯＮにしたときの電流値の急上昇と、後に生じるボルト・ナット締付時の電流値の上昇とを識別するボルト・ナット電動締付機。
【請求項５】
制御部は、第１下降検出手段が、電流値の急下降とその収束を検出した後に、ナットの締付けによる電流値の上昇があってから電流値が急下降したことを検出する第２下降検出手段を有し、
前記制御部は、該第２下降検出手段が上記電流値の急下降を検出したとき、これをシャーワッシャの内向きフランジが剪断されたと判断する、請求項４に記載のボルト・ナット電動締付機。
【請求項６】
制御部は、シャーワッシャの内向きフランジが剪断されたと判断した後に、予め設定した一次締めトルクに対応する電流値に達すればモータを停止することを特徴とする、請求項４又は５に記載のボルト・ナット電動締付機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨等の被締付け部材にボルトを締め付ける電動締付機に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６乃至図９は、シャーワッシャ付きワンサイドボルト(２)によって複数の鉄骨(３)(３)を締結する工程を示し、図１１は該締結工程において、該ワンサイドボルト(２)を締め付ける電動締付機(１)の駆動モータ(15)に流れる電流値(以下、単に「電流値」と言う)の波形を示している。
公知の如く、ワンサイドボルト(２)は、通常のボルト・ナットとは違って、ボルト挿入側からナットの締付けができる、即ち、片側からボルト・ナットの締付けができる特徴がある。
【０００３】
図６に示す如く、シャーワッシャ付きワンサイドボルト(２)は、シャーボルト(21)にボルト頭(22)から順に、鍔用筒部材(27)、スペーサ筒(29)、シャーワッシャ(25)を夫々軸方向にスライド可能に嵌めてからナット(24)を螺合して構成されている。
シャーボルト(21)は先端に剪断用のチップ(23)を具えている。
シャーワッシャ(25)は、前記スペーサ筒(29)の端面に当接し、スペーサ筒(29)の押圧により剪断されるフランジ(26)を内向きに突設している。
電動締付機(１)は、ケーシング(11)内に、１入力軸、２出力軸の遊星歯車減速機構(14)を収納している。ケーシング先端から同芯に突出したアウターソケット(12)とインナーソケット(13)は、該遊星歯車減速機構(14)の２つの出力軸に互いに逆回転可能に連繋されている。遊星歯車減速機構(14)の入力軸にはモータ(15)が連繋される(例えば、特許文献１)。
【０００４】
図６に示す如く、重ね合わせた複数の鉄骨(３)(３)に予め開設された孔(31)(31)へ、ワンサイドボルト(２)をボルト頭(22)から挿入して、挿入側とは反対側に鍔用筒部材(27)の全体を貫通させる。
電動締付機(１)のインナーソケット(13)をボルトチップ(23)に、アウターソケット(12)をナット(24)に嵌め、電動締付機(１)のトリガー(16)を引いてモータ起動スイッチ(47)をＯＮにする。
起動スイッチ(47)がＯＮになってモータ(15)に通電がなされた瞬間に、図１１「イ」に示す如く、モータ(15)の電流値が急上昇し、その直後に「ロ」に示す如く、急下降する。所謂、突入電流(以下、「起動電流」と呼ぶ)の現象である。
この段階ではモータ(15)に殆んど負荷が作用せず、電流値も低い値に収束する。
【０００５】
図７に示す如く、ナット(24)の回転によってボルト(21)が電動締付機側に引っ張られ、鍔用筒部材(27)の端面とボルト頭(22)との間、及び鍔用筒部材(27)とスペーサ筒(29)との間に隙間のない状態で、ワッシャ(25)の内向きフランジ(26)がスペーサ筒(29)の端面に当たる(以下、この状態を「ナットの着座」と呼ぶ)。
ナット(24)が着座すると、該ナットの回転によるネジ推力が、鍔用筒部材(27)とスペーサ筒(29)に対する軸方向圧縮力として作用する。鉄骨(３)(３)の孔(31)(31)に嵌まっているスペーサ筒(29)には変形する余地はなく、該孔(31)(31)から外側に位置する鍔用筒部材(27)が、前記軸方向圧縮力によって塑性変形して鍔状に膨らむ(図７参照)。
更に、ナット(24)の回転によるネジ推力が加わると、スペーサ筒(29)がシャーワッシャ(25)の内向きフランジ(26)を剪断する(図８参照)(以下、この状態を「シャーワッシャ(25)の剪断」と呼ぶ)。
上記締付け動作の間、ボルトチップ(23)に係合したインナーソケット(13)は反力受けとなり、ナット(24)とボルト(21)の供回りを防止する。
【０００６】
図１１において、「ハ」がナットの着座時、「ニ」がシャーワッシャ(25)の剪断時の電流値を示しており、「ハ」から「ニ」にかけて電流値が徐々に上昇していることが分かる。
シャーワッシャ(25)が剪断された瞬間、電流値は急下降して低い値のまま収束する。
【０００７】
図８に示す如く、シャーワッシャ(25)が剪断されてスペーサ筒(29)のワッシャ(25)内への侵入が許され、これによって鍔用筒部材(27)の鍔部(28)が鉄骨(３)に着座する。
以上の工程は、鍔用筒部材(27)に鍔部(28)を形成するため及び鍔部(28)を鉄骨(３)に着座するためのボルト・ナットに対する締付工程であって、鉄骨(３)(３)に対する締付け力は作用していない。
【０００８】
上記鍔部(28)が鉄骨(３)に着座してから鉄骨(３)(３)に対する締付けが開始され、ナット(24)を締切り状態にまで締め上げると、アウターソケット(12)の回転は止まり、インナーソケット(13)がアウターソケット(12)とは逆方向に回転してボルトチップ(23)を剪断する。
ボルトチップ(23)が剪断されたことで、ワンサイドボルト(２)が所定のトルクで締め付けられていることを保証できる。
図１１において、「ヘ」が鉄骨締付け開始時の、「ト」がボルトチップ(23)剪断時の夫々の電流値を示しており、ボルトチップ(23)を剪断した瞬間にモータ(15)への負荷が瞬間的に下がるため、電流値が急下降することが分かる。
【０００９】
鉄骨の締結では、複数本のボルトが用いられるが、ボルトを１本づつ順に、ボルトチップが剪断するまで締め付けると、各ボルトを均等に締付け出来ない等の問題が生じる。そこで通常はボルトチップを剪断するトルクよりも小さい一定のトルクで各ボルト(21)を一次締めし、次に各ボルト(21)を、先端チップ(23)が剪断するまで本締めすることが要求される。
【００１０】
従来は、一次締めトルクに達すると自動停止する一次締め専用締付機と、ボルトチップ(23)を剪断するまで締め付ける本締め専用締付機を使い分ける必要があり、不便であり、ネジ締めのコスト高を招来した。
【００１１】
又、通常のボルト・ナットの締付けにおいても、ナット及び／又はボルトのネジ山が損傷している場合には、図１１の「イ」から「ホ」までと同様の電流値パターンが表れる。即ち、ナット及び／又はボルトのネジ山が正常な場合には、図１１の「ニ」を越えて電流値が上昇を続ける。しかし、「ニ」以後に電流値が急下降することがある。これはナット及び／又はボルトを締め付けていく段階で、締付けトルクに抜けが生じてモータ負荷が激減したためであり、ナット及び／又はボルトのネジ山に何らかの異常があると判断できる。
この場合、締付け作業者に警報を発して知らせることが必要である。
【００１２】
【特許文献１】特開平９−３１４４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記問題を解決するため、ボルト・ナットの締付けの進行による電流値のパターンから、シャーワッシャ付きワンサイドボルトであれば、シャーワッシャが剪断されたことを検出し、又、通常のボルト・ナットであれば、締付け途上でネジ山の不良等による締付け異常を検出する。そして、前者の場合では、シャーワッシャが剪断された後に、一次締めトルクに対応するまで電流値が上昇したときに、電動締付機を自動停止させることを可能にし、後者の場合であれば締付け異常を検出すれば、直ちに警報を発する等、適切な制御を行うことを可能にした電動締付機を明らかにするものである。
更に本発明では、電動締付機のモータのスイッチをＯＮにした瞬間に、無負荷であっても電流値が急激に上昇することが、シャーワッシャが剪断されたときの電流値や、一次締めトルクに達したときの電流値と区別できない問題を解決して、正しい制御指令を発することができる電動締付機を明らかにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１のボルト・ナット電動締付機は、
ボルト先端のチップに係合するインナーソケットと、
該ボルトに螺合したナットに係合するアウターソケットと、
上記両ソケットに、両ソケットを互いに逆回転させる方向に回転力を付与できる減速機構を介して連繋されたモータと、
該モータの回転を制御する制御部とを具え、
該制御部は、起動スイッチをＯＮにしたときのモータの電流値の急上昇を検出する第１上昇検出手段と、
該第１上昇検出手段が上記電流値の急上昇を検出した直後に、電流値が急下降して収束したことを検出する第１下降検出手段とを有し、
前記制御部は、該第１下降検出手段が、上記電流値の急下降とその収束を検出したときに、起動電流の立上りを終えたと判断し、前記起動スイッチをＯＮにしたときの電流値の急上昇と、後に生じるボルト・ナット締付時の電流値の上昇とを識別する。
【００１５】
請求項２のボルト・ナット電動締付機は、
ナットに係合するソケットと、ソケットの回転方向に対する反力を受ける反力受けと、ソケットと反力受けに互いに逆回転させる方向に回転力を付与できる減速機構を介して連繋されたモータと、
該モータの回転を制御する制御部とを具え、
該制御部は、起動スイッチをＯＮにしたときのモータの電流値の急上昇を検出する第１上昇検出手段と、
該第１上昇検出手段が上記電流値の急上昇を検出した直後に、電流値が急下降して収束したことを検出する第１下降検出手段とを有し、
前記制御部は、該第１下降検出手段が、上記電流値の急下降とその収束を検出したときに、起動電流の立上りを終えたと判断し、前記起動スイッチをＯＮにしたときの電流値の急上昇と、後に生じるボルト・ナット締付時の電流値の上昇とを識別する。
【００１６】
請求項３は、請求項１又は３のボルト・ナット電動締付機において、
制御部は、第１下降検出手段が電流値の急下降とその収束を検出した後の電流値の上昇を検出する第２上昇検出手段を有し、該第２上昇検出手段が、予め設定した締付けトルクに対応する電流値を検出したとき、モータの回転を停止する。
【００１７】
請求項４のボルト・ナット電動締付機は、
シャーワッシャを具えたワンサイドボルトに螺合したナットに係合するアウターソケットと、
該ワンサイドボルト先端のチップに係合するインナーソケットと、
上記両ソケットに互いに逆向きに回転力を付与可能な減速機構を介して連繋されたモータと、
該モータの回転を制御する制御部とを具え、
該制御部は、起動スイッチをＯＮにしたときのモータの電流値の急上昇を検出する第１上昇検出手段と、
該第１上昇検出手段が上記電流値の急上昇を検出した直後に、電流値が急下降して収束したことを検出する第１下降検出手段とを有し、
前記制御部は、該第１下降検出手段が、上記電流値の急下降とその収束を検出したときに、起動電流の立上りを終えたと判断し、前記起動スイッチをＯＮにしたときの電流値の急上昇と、後に生じるボルト・ナット締付時の電流値の上昇とを識別する。
【００１８】
請求項５のボルト・ナット電動締付機の制御部は、
第１下降検出手段が、電流値の急下降とその収束を検出した後に、ナットの締付けによる電流値の上昇があってから電流値が急下降したことを検出する第２下降検出手段を有し、
前記制御部は、該第２下降検出手段が上記電流値の急下降を検出したとき、これをシャーワッシャの内向きフランジが剪断されたと判断する。
【００１９】
請求項６は、請求項４又は５のボルト・ナット電動締付機において、
制御部は、シャーワッシャの内向きフランジが剪断されたと判断した後に、予め設定した一次締めトルクに対応する電流値に達すればモータを停止する。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１のボルト・ナット電動締付機では、制御部はモータ起動時の起動電流を、その電流値のパターン及び発生のタイミングから認識するから、認識に誤りがない。従って、起動電流後の、ボルト・ナット締付終了等における電動締付機の自動停止や、不測の事態に対する警報の発信等の制御を正しく行うことができる。
【００２１】
請求項２のボルト・ナット電動締付機は、請求項１のボルト・ナット電動締付機が、ナットを回転駆動させるときの反力を、インナーソケットを介してボルトで受けるのに対し、締付け位置近傍の突出物に反力受けを当てて反力を受ける違いがあるだけで、効果の点は請求項１と同じである。
【００２２】
請求項３はのボルト・ナット電動締付機は、ボルト・ナットの締付トルクが設定値に達すれば、モータが自動停止するから、必要以上のトルクでボルト・ナットを締め付けることを防止できる。モータ通電時の電流の立ち上がり最高値が、締付トルクに対応する電流値よりも高くても、請求項１で述べた効果により、ボルト・ナット締付け前のモータ起動時にモータが自動停止することは防止される。
【００２３】
請求項４のボルト・ナット電動締付機の効果は、締付け対象がシャーワッシャーを具えたワンサイドボルトに変わっただけで、前記請求項１と同様の効果を奏する。
【００２４】
請求項５のボルト・ナット電動締付機では、モータ起動時の起動電流が収束された後に、ナットの締付による電流値の上昇があってから、電流値の急下降を検出した場合において、これをシャーワッシャが剪断されたと判断するから、モータ起動時の急激な電流値の上昇直後の急激な電流値の下降を、シャーワッシャの剪断と判断する誤りは生じない。
【００２５】
請求項６のボルト・ナット電動締付機は、請求項４及び５の効果に加えて、制御部によって、シャーワッシャが剪断されたと判断した後に、モータの電流値が一次締めトルクに対応する値に達すればモータを停止する様に制御すると、ボルト・ナットを一次締めトルクで締付けできる。
必要な本数のボルト・ナットを一次締めした後、同じ電動締付機で該ボルト・ナットを締め付けると、既にシャーワッシャの内向きフランジが剪断されているから、モータのトルクはボルトチップが剪断するまで上昇し、ボルトチップが剪断される。
即ち、電動締付機が本締め可能なトルクを出力できれば、１台の電動締付機で一次締めと本締めが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
第１実施例
［ワンサイドボルトの電動締付機］
ワンサイドボルト(２)、電動締付機(１)の何れの基本構成も、前記した図６に示す従来例のものと同じである。但し、電動締付機(１)の制御系統が従来とは異なる。
【００２７】
図１は、本例に於ける電動締付機(１)の制御系ブロック図である。
電動締付機の駆動モータ(15)は、モータドライブ回路(41)を介して制御部(44)によって通電のＯＮ−ＯＦＦが制御される。
電源(４)とモータドライブ回路(41)との間には、電流値を検出する回路電流センサ(43)が設けられている。回路電流センサ(43)からの信号は制御部(44)に入力され、該制御部(44)は回路電流センサ(43)からの信号を受けて、モータドライブ回路(41)を制御する。
制御部(44)には、作業者が一次締めトルクを手動設定するためのトルク設定ダイアル(42)が接続される。
制御部(44)は、電動締付機(１)のトリガー(16)を引いて起動スイッチ(47)をＯＮにした直後に生じる電流値の急上昇とその直後の急下降を検出し、電流値が収束しときに、この特異な電流値パターンをモータ起動時の起動電流による変化と判断する。
又、制御部(44)は、上記起動電流を検出した後に、電流値の上昇があってから電流値が急下降したことを検出すれば、これをナット締付け開始による電流値の上昇及びワンサイドボルト(２)のシャーワッシャ(25)の剪断による電流値の急下降と判断し、この判断の後に、電流値が一次締めトルクに対応する値に達すればモータを停止する。
【００２８】
制御部(44)は、後記する電流のしきい値が格納されたメモリである記憶部(45)及び各種ランプ群からなる表示部(46)に繋がる。ランプ群は、具体的にはモータ(15)が回転していることを示す「運転ランプ」、ナット(24)を締付け始めたことを示す「締付中ランプ」、シャーワッシャ(25)が剪断されたことを表示する「ワッシャ剪断ランプ」及びナット(24)の一次締め終了を示す「一次締め終了ランプ」から構成される。
電動締付機(１)は、警報ブザー、警報ランプ等の警報器(48)にも繋がっており、後記する異常締付けの場合に、警報を発する。
【００２９】
図６に示す如く、鉄骨(３)(３)にセットしたワンサイドボルト(２)を電動締付機(１)によって締め付ける場合において、図１０は、回路電流センサ(43)によって検出される電流値を縦軸に、経過時間を横軸にして、正常な一次締め及び本締めが行われたときの電流値の変化を示すグラフである。
先ず、トリガー(16)を引くことにより、スイッチ(47)を投入してモータ(15)を起動させると、図１０「イ」から「ロ」(図１１の従来例で説明した「イ」から「ロ」と同様)に示すように、起動電流の電流値パターンが生じる。
前出の如く、ナット(24)が着座して、ワンサイドボルト(２)の鍔用筒部材(27)の塑性変形が始まってモータ(15)に負荷が掛かり、図１０の「ハ」から「ニ」に示す様に、電流値が次第に大きくなる。
「ニ」の時点でシャーワッシャ(25)が剪断されて、電流値が急下降して低い値に収束する(「ニ」から「ホ」の間)。
更に、ナット(24)が回転すると、鉄骨(３)(３)に対する締付けが開始され、電流値が徐々に大きくなる(「へ」から「チ」の間)。
電流値が、予め設定した一次締めトルクに対応する値に達すると、制御部(44)からの信号でモータ(15)への通電を遮断する。
従って、ワンサイドボルト(２)が一次締めトルク以上で締め付けられることはない。
【００３０】
必要な本数のワンサイドボルト(２)の一次締めが完了すれば、シャーボルト(21)のチップ(23)を破断するまで締め付ける本締めを行う。本締めは、電動締付機の最大出力トルクに余裕があれば一次締めを行なった電動締付機(１)と同じ電動締付機で実施可能である。
トリガー(16)を引くことにより、電動締付機(１)のスイッチ(47)を投入してモータ(15)を起動させると、図１０「リ」から「ヌ」に示すように、起動電流のパターンが生じる。
更に続いて、ナット(24)を締め付けるが、ナットは一次締めされているので急激に負荷が作用して、「ヌ」から「ル」に示す如く、電流値は急激に大きくなる。
ナット(24)が締切り状態まで締め付けられると、アウターソケット(12)の回転は止まり、インナーソケット(13)がアウターソケット(12)とは逆方向に回転して、シャーボルト(21)先端のチップ(23)を剪断する。図１０の「ル」がチップ剪断時の電流値を示している。
【００３１】
図２は、一次締めの制御フローチャートを示す。
電動締付機(１)の電源プラグ(図示せず)をコンセントに差し込んで、電動締付機(１)に電源を投入する(Ｓ000)。このとき電動締付機(１)のトリガー(16)を引いたまま、即ち、電源スイッチ(47)がＯＮ状態であれば、モータドライブ回路(41)にモータ駆動の指令は発せられない(Ｓ001)。トリガー(16)がフリー状態で電源スイッチ(47)がＯＦＦの状態であればＳ002に移る。ここでトリガー(16)を引いて電源スイッチ(47)をＯＮにすれば、モータドライブ回路(41)にモータ駆動指令が発せられ(Ｓ003)、運転ランプが点灯し(Ｓ004)、第１上昇検出手段(図示せず)が、後記する起動電流開始パターン検出サブルーチン(Ｓ005)に基づく動作を行い、モータ(15)に通電した直後に発生する起動電流の電流値パターンを検出する。
次に第１下降検出手段(図示せず)が、後記する起動電流収束パターン検出サブルーチン(Ｓ006)に基づく動作を行ない、起動電流が収束したことを検出する。
締付機のインナーソケットとアウターソケットに、ボルトチップ及びナットが正しくセットされておれば、前述の如く、ボルト・ナットは締め付けられ、ナット(24)が着座してから鉄骨(３)(３)への締付けが開始され、後記するトルク抜けパターン検出サブルーチン(Ｓ0007)によってシャーワッシャー(25)の剪断を検出する。
次に後記する設定電流値検出サブルーチン(Ｓ009)によって、ボルト・ナットに対する締付トルクが、前記トルク設定ダイアル(42)によって設定したボルト・ナットの締付けトルクに達するとモータ(15)の回転を停止し(Ｓ010)、制御完了を前記「一次締め終了ランプ」で表示し(Ｓ011)、前記Ｓ001へ戻って次のボルト・ナットの一次締めに備える。
【００３２】
図３は起動電流開始パターン検出サブルーチン(Ｓ005)を示しているが、便宜上、Ｓの100番台の符号を付す。
該サブルーチン(Ｓ100)において、制御部(44)は電流値のサンプリングを行ない(Ｓ101)、電流微分値を差分計算し(Ｓ102)、記憶部(45)に格納された第１しきい値と比較する(Ｓ103)。微分値の差分計算は、単位時間当りの微分値の累計を、後の累計と前の累計の差を求める。差分計算の結果が第１しきい値よりも大きくなれば起動電流開始と判断する。次に第１下降検出手段が、図２の起動電流収束パターン検出サブルーチン(Ｓ006)に基づく動作を行ない、起動電力収束パターンを検出する。
以下の各サブルーチンにおいて、微分値の差分計算とは、上記手法と同じである。
【００３３】
図４は、第１下降検出手段による、起動電流収束パターン検出サブルーチン(Ｓ006)を示しているが、便宜上、Ｓの200番台の符号を付す。
該サブルーチン(200)において、制御部(44)は電流値のサンプリングを行い(Ｓ201)、微分値を差分計算し(Ｓ202)、記憶部(45)に格納された第２しきい値と比較する(Ｓ203)。
差分計算の結果が第２しきい値よりも小さくなれば、起動電流減少開始と判断し、Ｓ204に移る。ここで制御部(44)は電流値のサンプリングを行ない、電流微分値の差分計算を行ない(Ｓ205)、差分計算の結果が第３しきい値よりも大きくなれば起動電流収束と判断する(Ｓ206)。
【００３４】
図５は、第２下降検出手段による、トルク抜けパターン検出サブルーチン(Ｓ007)を示しているが、便宜上、Ｓの300番台の符号を付す。
該トルク抜けパターン検出サブルーチン(300)において、制御部(44)は電流値のサンプリングを行ない(Ｓ301)、電流微分値の差分計算を行ない(Ｓ302)、差分計算の結果が第４しきい値よりも小さくなればトルク抜け、即ち、シャーワッシャ(25)が剪断されたと判断し(Ｓ303)、図２の負荷運転開始パータン検出サブルーチン(Ｓ008)に基づく負荷運転開始パターンを検出する。
【００３５】
負荷運転開始パターン検出サブルーチン(詳細は図示せず)において、制御部(44)は電流値のサンプリングを行い、微分値を差分計算し、記憶部(45)に格納された第５しきい値と比較する。
差分計算の結果が、第５しきい値よりも大きくなれば負荷運転開始(鉄骨への締付け開始)と判断し、図２の設定電流検出サブルーチンに基づく動作を行なう。
【００３６】
設定電流検出サブルーチン(詳細は図示せず)において、制御部(44)は電流値のサンプリングを行い、微分値を差分計算し、記憶部(45)に格納された第６しきい値と比較する。
差分計算の結果が、第６しきい値よりも大きくなれば、設定電流値検出、即ち、一次締め終了と判断し、図２のＳ010に移ってモータ(15)への通電を遮断する。更にＳ011に移って「一次締め終了ランプ」を点灯させる。
【００３７】
所定本数のワンサイドボルト(２)の一次締めが終了すれば本締めを行う。
一次締めに使用した電動締付機(１)が、本締めに必要なトルクを出力できれば該電動締付機で本締めができる。
このときの電流値を、図１０の右端に示す。
前記した図２のＳ000からＳ006までは、本締めも一次締めと同様に推移し、次から本締めが開始されて、ボルトチップが剪断するまで締付けが行われる。
図１０の「リ」が本締めの際の起動電流値の上端を示し、「ヌ」が収束を示している。「ル」は本締めによってボルトチップ(23)が剪断された時点を示している。
【００３８】
上記実施例において、図１０の「ハ」のナット(24)の着座から「ニ」のシャーワッシャ(25)の剪断までの電流値の上昇が緩やか過ぎる場合は、シャーボルト(21)及び／又はナット(24)のネジの損傷等の異常締付けが原因であり、必要な一締めトルクで締め付けられている保証はない。従って、締付け途中でも警報を発してモータ(15)を停止することが望ましい。
実施例の場合、制御部(44)が、ナット(24)の着座からシャーワッシャ(25)の剪断までの所用時間が予め設定した時間を超えた場合、前記電流値の上昇が緩やかすぎると判断して、警報器(48)を動作させ、更にモータ(15)への通電を遮断する様にしている。
【００３９】
尚、上記説明において、第１乃至第６の各しきい値は、締付機の能力、ボルト・ナットの径等の条件に応じて、実験等で最適なしきい値を選択すればよい。例えば、実施例では第１しきい値は、サンプリング時間単位あたり２０Ａ(アンペア)である。
【００４０】
上記は、ワンサイドボルト(２)の締付けについての説明であるが、締付機(１)は、ワンサイドボルト(２)に限らず、先端にチップ(23)を具えたボルトとナットの締付けにも使用できる。
その場合、図２示すフローチャートのＳ007までの機能により、ボルト・ナットの締付け途上で、ネジ山不良によるネジ山の剪断等の異常事態による急激なトルクの抜けを検出できる。
即ち、図１０の「ニ」のシャーワッシャの剪断が該異常事態に相当し、電流値が急下降することで異常事態を認識できる。
但し、先端のチップ(23)が剪断用であり、一次締めすることなく、最初の締付けからチップの剪断までを一度に行う場合、チップを剪断したときに、異常事態と判断するから注意が必要である。
【００４１】
第２実施例
上記第１実施例の電動締付機(１)は、アウターソケット(12)とインナーソケット(13)を具えており、ボルト先端にインナーソケット(13)が係合するチップ(23)を具えたボルト・ナット専用であったが、図１２に示す第２実施例の電動締付機(１)は、ボルト先端にチップを具えない通常のボルト・ナット電動締付機に実施したものである。
第２実施例の電動締付機(１)は、図１２に示す如く、ケーシング(11)内に、１入力軸、２出力軸の遊星歯車減速機構(14)を収納し、ケーシング先端に回転可能に突設したソケット(12)に遊星歯車減速機構(14)の一方の出力軸を連繋し、他方の出力軸に連繋した反力受け(17)をソケット(12)の軸芯と直交し、或いは斜めに突出させている。
ソケット(12)にナット(24)を係合し、該ナット近傍の別のナット(24a)等の突出部に反力受け(17)を当ててナット(24)の締付けを行う。
通常のボルト・ナットの締付けにおいて、電源入力から一次締め終了まで、及び本締め完了の電流値のパターンは、前記図１０と同様のパターンを示し、「ニ」の時点が、ネジ山不良等によるトルクの抜けと判断する。
【００４２】
尚、制御部に、前記第１下降検出手段が電流値の急下降とその収束を検出した後の電流値の上昇を検出する第２上昇検出手段を設けて、該第２上昇検出手段が、予め設定した締付けトルクに対応する電流値を検出したとき、モータの回転を停止させることもできる。
【００４３】
上記実施例の説明は本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは該範囲を減縮する様に解すべきではない。本発明の各部構成は、上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で、種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】制御ブロック図
【図２】制御フローチャート
【図３】起動電流開始パターン検出サブルーチンのフローチャートである。
【図４】起動電流収束パターン検出サブルーチンのフローチャートである。
【図５】トルク抜けパターン検出サブルーチンのフローチャートである。
【図６】ワンサイドボルトと電動締付機の説明図である。
【図７】ワンサイドボルトに鍔部を形成した状態の説明図である。
【図８】ワンサイドボルトのシャーワッシャを剪断した状態の説明図である。
【図９】ワンサイドボルトのボルトチップを剪断した状態の説明図である。
【図１０】本発明の電動締付機でワンサイドボルトを締め付けたときの電流パターン図である。
【図１１】従来の電動締付機でワンサイドボルトを締め付けたときの電流パターン図である。
【図１２】第２実施例の電動締付機の説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  電動締付機
12  アウターソケット
13  インナーソケット
14  遊星歯車減速機構
15  モータ
２  ワンサイドボルト
21  シャーボルト
23  チップ
24  ナット
25  シャーワッシャ
26  内向きフランジ
27  鍔用筒部材
44  制御部
45  記憶部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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