JP3000185B2 - インパクトレンチによるボルト締結方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板状の締結バネを介し
て軌道用レールをボルト締結する際等に用いるインパク
トレンチに係り、予め設定されたスナッグトルク発生時
からのインパクトシャフトの回転角を測定することによ
り、所定のバネ押さえ力でボルト締結するようにしたイ
ンパクトレンチによるボルト締結方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】軌道用レールは、レール押え用の板状の
締結バネを介して木マクラギ、ＰＣマクラギ等にボルト
締結することにより固定している。このボルト締結のた
めに、周知のインパクトレンチを使用して所定のバネ押
さえ力で締結するには、締付けトルクを作業者の感覚に
依存するしかなく、相当の熟練を必要としていた。

【０００３】このような従来のインパクトレンチを自動
制御するため、本発明者はインパクトレンチの回転角を
測定し、これが予定の回転角に至った時点で自動的に電
動モータを停止するようにした回転角法によるインパク
トレンチ（実願平４−４４３０号）を開発するに至っ
た。

【０００４】周知のインパクトレンチは、ボルト締結用
のソケットを回転するためのインパクトシャフトに対し
て同軸上にハンマを噛み合わせ、該ハンマはインパクト
シャフト方向にバネで付勢するようにしてある。ボルト
締結の際には、電動モータの駆動によりハンマが回転
し、このハンマとインパクトシャフトとが噛合状態にあ
るときに該インパクトシャフトが回転し、ボルトの締付
け反力がハンマのバネ付勢力より大となったときには、
ハンマをインパクトシャフトから浮上させて離脱し、フ
リーの回転状態にする。次ぎの瞬間、ハンマは再びバネ
付勢されてインパクトシャフトに噛合する。この噛合の
際に、ハンマが回転しながらインパクトシャフトを打撃
してボルトを締付けるようにしてある。

【０００５】このような、インパクトレンチにおいて、
回転角法によって予定された回転角量でボルト締めする
には、回転角を測定し始める時期を特定する必要があ
る。

【０００６】そこで、実願平４−４４３０号に開示した
回転角法によるインパクトレンチは、ハンマがインパク
トシャフトから離脱した時点をスナッグトルク発生時と
して特定し、それ以降に測定した回転角量が所定のボル
ト締結量に達した時点でモータを停止するようにしてい
たのである。

【０００７】ところが、実際のボルト締結においては、
ボルト締結以前から、レールの底部がマクラギに接触せ
ずに浮上してくること（浮きマクラギ）がある。このよ
うな場合、上記の回転角法でボルト締結すると、レール
をＰＣマクラギに接触させるための押圧力が上方への反
力として作用し、正規のスナッグトルク検知より早い時
期に回転角の検出を始めるため、正規のボルト締結状態
とならないうちにモータが停止するおそれがあった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、このような従
来の問題点に鑑みて、本発明者は、インパクトレンチの
自動制御に回転角法とトルク法とを併用したボルト締結
法を採用したのであった（特願平５−１９６５０号）。

【０００９】このボルト締結法は、スナッグトルクが発
生してからインパクトシャフトの回転角とトルクとを測
定し、両者がいずれも設定量に達した時点で電動モータ
を停止するようにしたものである。

【００１０】このようなボルト締結方法により、回転角
法による欠点、浮きマクラギの状態でボルト締結が完了
しないうちに電動モータが停止すること、またトルク法
にによる欠点、ネジ面の状態に左右されて締結ボルトの
締付け力にばらつきが生じるという、両者の欠点を解消
し得たのである。

【００１１】ところが、この併用形式のボルト締結方法
においては、いずれもスナッグトルクの発生時期を、ハ
ンマがインパクトシャフトから離脱してインパクトが発
生した時期に特定していたのであった。その結果、回転
角法とトルク法との両者間にボルト締結終了時期のずれ
が生じ、どちらかにエラーが発生するという問題点が生
じたのである。

【００１２】本発明は、以上の事情に鑑みてなされたも
ので、スナッグトルク発生時期の特定に伴う従来の問題
点を解消し、ボルト締結の環境がいかなるものであって
も、正規のボルト締結状態が自動的に得られるようにし
たインパクトレンチによるボルト締結方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明は、電動モータ２の出力軸３に連結したスピ
ンドル６の外周にて該スピンドル６に従動して回転する
と同時に、前後に移動可能なハンマ８を前方にバネ付勢
し、該ハンマ８とインパクトシャフト９とを回転方向に
互いに隙間を有して同軸上に噛合させ、前記インパクト
シャフト９の前端に固設したソケット１８に締結ボルト
３６を嵌合してボルト締めする際に、前記締結ボルト３
６の締付け反力に抗して前記ハンマ８が後方に浮上する
ことによって前記インパクトシャフト９との噛合を離脱
した直後、前方へのバネ付勢力により前記ハンマ８が前
記インパクトシャフト９に衝突することによってインパ
クト力を発生するようにしたレール押さえ用の締結バネ
を介したマクラギのインパクトレンチによるボルト締結
方法において、トルクが浮きマクラギを浮き上げるため
のトルク値近くになった後、前記ハンマ８が前記インパ
クトシャフト９から離脱したことによりインパクト発生
を検知するインパクトセンサ３１と、前記インパクトシ
ャフト９の回転角を測定する角度センサ３２とを設け、
該角度センサ３２によって前記インパクト力を１回発生
するごとの前記インパクトシャフト９の回転角の進み量
を測定して１インパクトごとの回転角の進み量をトルク
値に換算し、この１インパクトごとのトルク値が予め設
定したスナッグトルク設定値に達した時点から前記イン
パクトシャフト９の回転角全体の進み量を前記角度セン
サ３２によって測定し、この回転角進み量が予定の回転
角設定量に達したときに前記電動モータ２への供給電源
を断ち、ブレーキ回路にて前記インパクトシャフト９の
回転を停止するようにしたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明は、スナッグトルクの発生時期を、従来
のように様々な要因によって変動するインパクト発生時
期とせずに、インパクト発生後、１回のインパクトによ
って進む回転角、即ち１インパクトにおける回転角進み
量を測定することによって現実に締結しつつある個々の
ボルトの締付け力を感知し、この回転角進み量が予め設
定したスナッグトルク（スナッグトルク設定値）に達し
た時点を起点として、インパクトシャフトの回転角を測
定し始め、この回転角が予め設定した回転角量（回転角
設定量）に達した時点で電動モータを停止するようにし
たものである。本発明において、スナッグトルクとは、
一般的に云われるところの着座トルクとは異なるもの
で、着座したかどうかの判断を行うのではなく、目標締
結力に達する以前のある一定の締結力に達したかどうか
の判断を行うのであり、締結ネジの種類や大きさによっ
て可変すべき設定値である。 本発明は、従来のスナッグ
トルクの設定、即ちハンマがインパクトシャフトから離
脱した時点をスナッグトルク値の発生と判断するので
は、浮きマクラギ等において正規のボルト締結力を得ら
れないことに鑑みてなされたものであり、本発明におい
ては、スナッグトルクの設定を従来のように画一的なも
のとせずに、インパクト発生後の１インパクトごとの回
転角進み量を測定し、この１インパクトごとの回転角進
み量を演算によってトルク値に換算し、このトルク値が
予め設定したスナッグトルク設定値に到達した時点で、
ボルトの締結力測定を切り替える。即ち、上記のスナッ
グトルク設定値に到達したのを起点として最終目標のボ
ルト締結力に至るまでのインパクトシャフトの回転角の
進み量を角度センサで測定し、この回転角進み量が予定
の回転角設定量に達したときに電動モータへの供給電源
を断ち、ブレーキ回路にてインパクトシャフトの回転を
停止するようにしたものである。

【００１５】このようなボルト締結方法においては、ス
ナッグトルク設定値は可変であり、ボルトの締結環境に
応じて設定するようにする。

【００１６】ここで、図１に示したインパクトレンチを
浮きマクラギのボルト締結に使用した状況を図１１によ
って説明する。

【００１７】図１１には、インパクト発生のためのトル
クａが、浮きマクラギを浮き上げるためのトルク（浮上
げトルクｂ）より小である状況が示してある。スナッグ
トルク設定値ｃはこの浮上げトルクｂより大に設定す
る。

【００１８】そこで、インパクトシャフト９に取り付け
たボルト用ソケット１８をボルト頭部に嵌合して電動モ
ータ２を起動すると、形状センサ３４がＯＮした時点ｄ
で、ボルト頭部がソケット１８に正しく嵌合され、板バ
ネに着座したことを検知することとなる。

【００１９】次いで、ハンマ８がインパクトシャフト９
から浮上してインパクトセンサ３１がＯＮ（ｅ）すると
インパクトが生じ、これを起点として角度センサ３２に
よって１インパクトごとの回転角進み量が測定される。
このようなインパクトの発生は、板バネの押圧反力とし
て生じるものであるから、この時点で板バネの押さえが
始まる。

【００２０】浮きマクラギの場合は、このようなインパ
クトが発生しても、マクラギがまだレールから離間した
状態にあり、マクラギがレールに接触するまで回転角の
進行に関わらず浮上げトルクｂはほとんど変動しない。
そして、マクラギがレールに接触した時点で、レールを
押え付けるための板バネがたわみ始めてトルクが上昇す
る。

【００２１】次いで、角度センサ３２によって１インパ
クトごとの回転角進み量がスナッグトルク設定値に達し
た時点ｆで、ボルト締付けのための回転角量の測定が、
角度センサ３２によりインパクトシャフト９の回転角の
絶対値として測定され、これが回転角設定量に達した時
点でインパクトシャフト９の回転を終了させるのであ
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。

【００２３】図１(a) は本発明によるインパクトレンチ
の縦断面図であり、図１(b) は図１(a) のインパクトレ
ンチのボルト用ソケットと交換して取り付けることがで
きるナット用ソケットの部分断面図である。

【００２４】図２(a) 及び(b) は本発明に係るインパク
トレンチのインパクト発生部を示す部分断面図である。

【００２５】図３(a) は本発明に係る角度センサのＡ−
Ａ線矢示の方向から見た図であり、図３(b) は図３(a)
の角度センサによる出力電圧の信号波形図である。

【００２６】図４(a) 乃至(c) は本発明に係るインパク
トレンチのボルト用ソケットの場合の形状センサとソケ
ットセンサの説明のための断面図である。

【００２７】図５(a) 乃至(c) は本発明に係るインパク
トレンチのナット用ソケットの場合の形状センサとソケ
ットセンサの説明のための断面図である。

【００２８】図６(a) 乃至(c) は本発明に係るインパク
トレンチを用いたボルト緩め動作の説明図である。

【００２９】図７は本発明に係るインパクトレンチを左
右に二機搭載して構成したインパクトレンチ搭載機であ
る。

【００３０】図８(a) は本発明のインパクトレンチの回
路構成図であり、図８(b) は本発明のインパクトレンチ
のブレーキ回路図である。

【００３１】図９は本発明のインパクトレンチのボルト
締結時の動作を示すチャート図である。

【００３２】図１０は本発明のインパクトレンチのボル
ト緩め時の動作を示すチャート図である。

【００３３】図１(a) に示したインパクトレンチは、ケ
ース１内に電動モータ２が設けてあり、その出力軸３の
外周をベアリング４で支持してある。モータ２の出力軸
３の先端外周にはギヤ３ａが形成してあり、このギヤ３
ａに噛合した二枚のアイドルギヤ５、５がスピンドル６
の後端の対称位置に軸支してある。二枚のアイドルギヤ
５、５の外周ギヤ部はケース１内に嵌合したリングギヤ
７の内周ギヤ部に対して噛合させてある。

【００３４】このような構成により、モータ２の出力軸
３が回転すると、両側のアイドルギヤ５、５がリングギ
ヤ７に案内されながら回転し、これによりスピンドル６
が減速回転する。

【００３５】ハンマ８の内部は、図２に示すように、ス
ピンドル６の後端に、カップ形状のスプリングシート１
１を嵌合すると共に、スピンドル６の前方外周にはハン
マ８を摺動自在に嵌合してある。ハンマ８の後方には外
筒部８ｃを形成し、この外筒部８ｃの内周をスプリング
シート１１の外周に摺動可能に嵌合してある。そして、
スプリングシート１１とハンマ８との間にはスプリング
１２をスピンドル６と同軸に介在し、スプリングシート
１１に対してハンマ８を前方（ソケット１８の方向）に
付勢するようにしてある。

【００３６】また、スピンドル６の外周には長さを限定
した螺旋溝１０が対称位置に刻設さえ、夫々の螺旋溝１
０にボール１３を収嵌してその外周をハンマ８の前方の
内腔部８ｂと摺接してある。これにより、ハンマ８はス
プリング１２のバネ力で前方に付勢される一方、ボール
１３が螺旋溝１０に沿って移動し得る範囲で前後移動す
ることができる。

【００３７】さらに、ハンマ８の先端には前方に突出し
た二枚の突出歯８ａ、８ａを軸対称位置に形成してあ
る。そして、ハンマ８の前端に設けられたインパクトシ
ャフト９は、ケース１内に嵌合された前後のベアリング
１５ａ、１５ｂに回転自在に位置決めされると共に、イ
ンパクトシャフト９の後端に設けられた二枚の突出歯９
ｄを軸の対称位置に設けてある。ハンマ８の突出歯８ａ
とインパクトシャフト９の突出歯９ｄとは互いに回転方
向に隙間を有して噛合する。

【００３８】また、図１(a) に示すように、インパクト
シャフト９の先端には、ボルト用ソケット１８が着脱自
在に設けてある。なお、このボルト用ソケット１８は、
図１(b) に示すナット用ソケット２４に交換可能であ
る。

【００３９】このような構成により、ボルト用ソケット
１８をボルト頭に嵌合してモータ２を回転すると、スプ
リング１２のバネ力がインパクトシャフト９のトルクよ
り大きい初期段階では、図２(a) に示すように、ハンマ
８はボール１３の案内に従って前方に押し出された状態
にあり、このときハンマ８の突出歯８ａはインパクトシ
ャフト９の突出歯９ｄと係合した状態で回転する。

【００４０】そして、次第にボルトの締め付け力が大き
くなってインパクトシャフト９を後方に押し上げる反力
がスプリング１２のバネ力より大になると、図２(b) に
示すように、ハンマ８は後方に押し込まれ、ハンマ８の
突出歯８ａがインパクトシャフト９の突出歯９ｄから離
脱する。このとき、ハンマ８はインパクトシャフト９の
負荷から一時的に開放され、次の瞬間にはスプリング１
２の付勢力により前方に弾発する。

【００４１】これによってハンマ８の突出歯８ａとイン
パクトシャフト９の突出歯９ｄとが次の係合位置で衝突
し（図２(a) の状態）、インパクトシャフト９にインパ
クト力を発生させる。

【００４２】次に、本装置に設けた各種の検出手段につ
いて説明する。

【００４３】１）インパクトセンサ３１について（図１
及び図２参照）。

【００４４】ハンマ８の外筒部８ａの後端外周の近傍位
置には、ケース１に対して金属感知式のインパクトセン
サ３１が取付けてある。このインパクトセンサ３１は金
属との相対的な離間距離により感知するように構成され
た周知の近接スイッチ用い、ハンマ８がインパクトシャ
フト９と係合状態にあるときにＯＦＦ信号を発し（図２
(a) の状態）、ハンマ８が後方に押し込まれてインパク
トシャフト９から離脱したときにＯＮ信号を発する（図
２(b) の状態）。

【００４５】ハンマ８がインパクトシャフト９から離脱
した直後には、インパクトシャフト９に対するハンマ８
のインパクト動作が行われるのであるから、このインパ
クトセンサ３１のＯＮ信号によりにより、インパクトセ
ンサ３１におけるインパクト発生を検知することができ
る。

【００４６】２）角度センサ３２について。（図２及び
図３参照） 金属製によるインパクトシャフト９の後端外周に沿って
夫々の外径を変位することにより、第１、第２、第３変
位トラック９ａ、９ｂ、９ｃを順次形成してある。ま
た、ケース１には夫々の第１、第２、第３変位トラック
９ａ、９ｂ、９ｃに対向して変位センサ３２ａ、近接ス
イッチ３２ｂ、３２ｃが配置してある。これらの第１、
第２、第３変位トラック９ａ、９ｂ、９ｃと変位センサ
３２ａ、近接スイッチ３２ｂ、３２ｃとの組み合わせに
よりインパクトシャフト９の回転角を検知する角度セン
サ３２を構成する。

【００４７】変位センサ３２ａは周知の渦電流式変位セ
ンサによって構成し、第１変位トラック９ａの外周との
相対的な離間距離を出力電圧の変化として測定すること
により、第１変位トラックの外径変位を検知することが
できる。近接スイッチ３２ｂ、３２ｃの夫々もまた、原
理的にはこれと同様であるが、この近接スイッチの場合
は、第２、第３変位トラック９ｂ、９ｃとの相対的な離
間距離に応じてＯＮ・ＯＦＦ信号を得るようにしてあ
る。

【００４８】図３(a) において、第１変位トラック９ａ
の外周形状は、直径Ｂ１−Ｂ２がこれに直交する直径Ｃ
１−Ｃ２よりやや大とされた楕円形状に形成され、第１
変位トラック９ａは１８０°周期の変位形状を有する。
そこで、インパクトシャフト９が回転すると、変位セン
サ３２ａによって測定される出力電圧は、図３(b) に示
すように１８０°周期の山形の出力波形を示すことにな
る。

【００４９】次に、第２変位トラック９ｂの外周形状
は、図３(a) に示すように、Ｂ１から右回りにＢ２に至
るまで大径であり、Ｂ２から右回りにＢ１に至るまでや
や小径であって、１８０°周期で大径と小径に変位して
ある。この第２変位トラック９ｂの外周を第１近接スイ
ッチ３２ｂで測定した１８０°感知信号は、図３(b) に
示すように、０°から１８０°が「０」、１８０°から
３６０°が「１」である直線的な出力波形を示す。

【００５０】さらに、第３変位トラック９ｃの外周形状
は、図３(a) に示すように、Ｂ１から右回りにＣ１に至
る外周とＢ２から右回りにＣ２に至る外周とが小径であ
り、Ｃ１から右回りにＢ２に至るまでの外周とＣ２から
右回りにＢ１に至るまでの外周とがそれよりやや大径で
あり、このように９０°周期で大径から小径へと変位し
てある。この第３変位トラック９ｃの外周を第２近接ス
イッチ３２ｃで測定した９０°感知信号は、図３(b) に
示すように、０°から９０°が「０」、９０°から１８
０°が「１」、１８０°から２７０°が「０」、２７０
°から３６０°が「１」である直線的な出力波形を示
す。

【００５１】第１変位トラック９ａの１８０°周期によ
る山形波形は、３６０°内で９０°ごとに４個の同一の
出力電圧値を示すが、第２変位トラック９ｂと第３変位
トラック９ｃとの組み合わせは、３６０°内で９０°ご
とに異なる組合わせを示すため、第１変位トラック９ａ
の出力値が３６０°内のどの位置におけるものかを第２
変位トラック９ｂと第３変位トラック９ｃとの組み合わ
せによって判別することができる。

【００５２】例えば、第１変位トラック９ａが図３(b)
における山形波形の中間値を示すと、この中間値に対応
する回転角は４５°、１３５°、２２５°、３１５°と
なるが、第２変位トラック９ｂによる１８０°感知信号
が「１」を示し、第３変位トラック９ｃによる９０°感
知信号が「０」を示した場合、この組み合わせによって
１８０°から２７０°内での出力値に限定され、第１変
位トラック９ａの出力値を２２５°と判別することがで
きる。

【００５３】また、第１変位トラック９ａの回転角が３
６０°を超える場合、第二回目以降に表れる第２変位ト
ラック９ｂと第３変位トラック９ｃとの組み合わせによ
り、３６０°に加算した回転角の絶対値として求めるこ
とができる。

【００５４】また、この角度センサ３２によって、イン
パクトシャフト９のトルクを検知することができる。こ
れは、インパクトシャフト９に一回のインパクトが発生
したとき、インパクトシャフト９の回転角進み量と締結
ボルトの締付け力との間に反比例の関係があることを利
用して、インパクトセンサ３１がＯＮから次のＯＮまで
の間（１インパクト間）のインパクトシャフト９の回転
角進み量を角度センサ３２によって検知することによ
り、反比例の関係にあるインパクトシャフト９のトルク
を演算によりトルク値に換算し、このトルク値が予め設
定したトルク値（目標締結力に達する以前のある一定に
設定されたトルク値）をスナッグトルク値として検知
し、次いで、上記のスナッグトルク設定値に到達した時
点で、ボルトの締結力測定を切り替え、最終目標のボル
ト締結力に至るまでのインパクトシャフト９の回転角の
進み量を角度センサ３２で測定し、インパクトシャフト
９の最終停止時期を知るのである。なお、このスナッグ
トルク設定値に到達以降のインパクトシャフト９の回転
角の進み量は、角度センサ３２による１インパクト毎の
進み量を加算したものでもよいし、スナッグトルク設定
値に到達以降のインパクトシャフト９の回転角の進み量
を連続的に測定した進み量で判断する方法でもよく、い
ずれにしろスナッグトルク設定値に到達した時点からの
インパクトシャフト９の回転角の進み量が予定の回転角
設定量に達したとき最終目標の締結力が得られたと判断
して、電動モータ２への供給電源を断ち、ブレーキ回路
にてインパクトシャフト９の回転を停止する。

【００５５】３）ソケットセンサ３３及び形状センサ３
４について（図１及び図４参照）。 インパクトシャフト９内の軸中心には貫通孔９ｃを形成
してあり、該貫通孔９ｃにはセンサロッド１６が摺動自
在に収嵌してある。センサロッド１６の後端はスプリン
グ１７を介してスピンドル９の軸上突出部９ｅに係止し
てあり、センサロッド１６は前方に付勢される。センサ
ロッド１６の先端は、インパクトシャフト９の先端から
ボルト用ソケット１８内に突出してある。インパクトシ
ャフト９の途中には長孔２０を貫通し、センサロッド１
６に挿通したピン１９をこの長孔２０に挿入すると共
に、ピン１９の両端をセンサケース２１に固着する。セ
ンサケース２１はインパクトシャフト９の外周に沿って
摺動自在である。

【００５６】これにより、センサロッド１６は長孔２０
の長さだけ前後に移動すると共に、該センサロッド１６
の移動に従動してセンサケース２１をインパクトシャフ
ト９の外周にて前後に摺動させる。

【００５７】センサケース２１は合成樹脂からなり、こ
のセンサケース２１の後方部外周には金属製のセンサリ
ング２２が嵌合してある。そして、このようなセンサリ
ング２２の側部に近接して、ケース１に対して、ソケッ
トセンサ３３を後端側に、形状センサ３４を前端側に付
設する。ソケットセンサ３３と形状センサ３４とは共
に、金属製センサリング２２の有無を感知する金属感知
式のセンサであり、センサリング２２の感知の有無によ
って、センサロッド１６の前後位置を知ることができ
る。

【００５８】即ち、図４(a) に示すように、ソケット１
８内にボルト頭部３６ａを挿入する以前の状態では、セ
ンサロッド１６は、ピン１９が長孔２０の最下端位置に
当接した状態まで前方に付勢され、センサロッド１６の
先端はソケット１８内に突出する。このような状態のと
き、センサリング２２に対してソケットセンサ３３が対
接位置から外れてＯＦＦの状態にあるのに対して、形状
センサ３４は対接してＯＮの状態にある。

【００５９】そして、図４(b) に示すように、ソケット
１８内にボルト頭部３６ａを挿入すると、センサロッド
１６の先端がボルト頭部３６ａに当たり、スプリング１
７のバネ力に抗して、ピン１９が長孔２０の最上端位置
に当接した状態まで後方に押し込まれる。この状態で、
ボルト頭部３６ａの高さよりソケット１８の深さが大で
あると、座金３７とボルト頭部３６ａの下端との間に隙
間ｇが生じる。このような状態のとき、センサリング２
２に対してソケットセンサ３３が対接してＯＮの状態に
あるのに対し、形状センサ３４は対接位置から外れてＯ
ＦＦの状態にある。

【００６０】このようにソケットセンサ３３がＯＮにな
った後に、形状センサ３４がＯＮとなったことを検知す
ることによって、ソケット１８内におけるボルト頭部３
６ａの正常な収嵌状態を検知することができる。

【００６１】次いで、ソケット１８を回転すると、図４
(c) に示すように、ボルト３６はソケット１８内にて下
降し、ボルト頭部３６ａの下端が座金３７に当接して隙
間ｇがなくなる。このとき、センサロッド１６が下降す
るにつれてセンサリング２２も下降し、該センサリング
２２に対してソケットセンサ３３と形状センサ３４とが
共に対接してＯＮの状態となり、ボルト頭部３６ａが正
しく締結バネ３８の上の座金３７に着座したことを検知
することができる。

【００６２】なお、上記の構成において、インパクトシ
ャフト９の先端に付設したボルト用ソケット１８は、図
１(b) に示すナット用ソケット２４に交換することがで
きる。これは、図５に示すように、スタットボルト３９
をナット３９ａで締め付ける場合に有用である。

【００６３】仮に、スタットボルト３９に噛合したナッ
ト３９ａに対して、ボルト用ソケット１８を嵌合した場
合、センサロッド１６はスタットボルト３９に当接した
位置を変えることがなく、ナット３９ａの締め付け変化
を知ることができない。従って、上記のセンサロッド１
６による検出を可能とするには、ソケット内にカップ形
状のナットケース２５をその底面がセンサロッド１６に
当接する側に向けて挿着することによってナット用ソケ
ット２４を構成する。

【００６４】このようなナット用ソケット２４により、
図５(b) に示すように、ナットケース２５の下端周部に
ナット３９ａの上面が当たった状態で、スタットボルト
３９はナットケース２５の内方にて自由に伸長できる。
これにより、スタットボルト３９の場合であっても、上
記ボルト用ソケット１８で説明したと同様の動作をもっ
て図５(a) 乃至(c) に示すような、ソケットセンサ３３
と形状センサ３４とによるナット３９ａの締結状態が検
知可能となる。

【００６５】４）ボルト抜き高さセンサ３５について
（図６及び図７参照）。

【００６６】図６及び図７は上記のインパクトレンチ４
５を二機組み込んだ構成を示すものである。台車４２に
前後車輪４１、４１を付設して軌道用レール４０に沿っ
て搭載し得るようにする。台車４２にはレール４０を挟
んで左右独立した位置にスライドレール４３、４３を首
振り自在に立設し、各スライドレール４３、４３の上端
にゼンマイ式のウェイトバランス用板バネ４４、４４を
設置する。各インパクトレンチ４５、４５の側方に突出
した案内板４３ａ、４３ａをスライドレール４３、４３
に摺動可能に嵌合すると共に、板バネ４４、４４の下端
を各案内板４３ａ、４３ａに固定する。

【００６７】これにより、各インパクトレンチ４５、４
５は独立的に板バネ４４、４４に吊り上げられた浮動状
態を保ち、ハンドル４７の操作により容易に上下動し、
かつ締結ボルト３６に対する前後左右の位置を変動する
ことができる。

【００６８】さらに、インパクトレンチ４５、４５側に
は、金属感知式のボルト抜き高さセンサ３５を固定し、
スライドレール４３、４３側には、金属板４６を上下稼
動可能に設ける。

【００６９】また、ハンドル４７の手元には正転用リミ
ットスイッチ４８と逆転用リミットスイッチ４９を設
け、インパクトレンチの上端部には、自動・手動切換え
スイッチ５１と回転角設定ボリューム５２とトルク設定
ボリューム５３とを設けたコントローラ５０を装備して
ある（図８参照）。

【００７０】レール締結装置のボルト３６を緩める場
合、全部抜きたい場合と、少しだけ抜きたい場合とがあ
るが、ボルト３６のネジピッチが荒いため手動スイッチ
では、抜き高さをコントロールすることができず、全部
抜けてしまうか、抜き高さが不揃になる。

【００７１】そのため、上記構成においては、ボルト抜
き高さセンサ３５とモータ２のブレーキ回路を利用し
て、ボルト抜き高さを自動調整することができる。

【００７２】即ち、スライドレール４３に沿って金属板
４６を上下に移動調整し、ボルト抜き高さを小（図６
(b) のｈ１の如し）としたいときは、金属板４６を下方
に固定し、ボルト抜き高さを大（図６(c) のｈ２の如
し）としたいときは、金属板４６を上方に固定するとい
うように、所望するボルト抜き高さに応じて金属板４６
の高さを予め設定しておく。

【００７３】そうすると、図６(a) に示すボルト締結動
作の最中ではボルト抜き高さセンサ３５は金属板４６を
感知せずＯＦＦの状態にあるが、図６(b) 或は図６(c)
に示すように、締結ボルト３６の緩め動作によって該締
結ボルト３６が上方に押し上がると、所望するボルト抜
き高さに応じてボルト抜き高さセンサ３５が金属板４６
を感知したところでＯＮとなり、そこでモータ２の電源
を切り、後述するブレーキ回路にてモータ２の回転が停
止して自動的に所望のボルト抜き高さが得られるのであ
る。

【００７４】ここで、図８(a) において、上記のインパ
クトレンチと各種センサの回路構成について説明する。

【００７５】コントローラ５０には、自動・手動切換え
スイッチ５１と正転用リミットスイッチ４８と逆転用ス
イッチ４９のほか、回転角設定ボリューム５２とトルク
設定ボリューム５３、さらに上記の各種センサ、即ちイ
ンパクトセンサ３１と、角度センサ３２（第１乃至第３
変位センサ３２ａ、近接スイッチ３２ｂ、３２ｃ）と、
ソケットセンサ３３と、形状センサ３４と、ボルト抜き
高さセンサ３５とを入力するように構成する。

【００７６】コントローラ５０からの出力は、正転リレ
ー５４と逆転リレー５５とブレーキリレー５６を介して
電動モータ２に入力すると共に、コントローラ５０から
の指令を受けるＳＳＲ（ソリッドステートリレー）５７
を正転リレー５４と逆転リレー５５とブレーキリレー５
６にも接続し、各リレー５４、５５、５６の入った状態
でＳＳＲ５７の間欠的なＯＮ・ＯＦＦ動作（インチング
動作）を制御するようにする。

【００７７】電動モータ２の正逆転回路とブレーキ回路
については、図８(b) に示すとおりであり、単相直巻整
流子電動機構成の電動モータ２に対して正転リレー
（Ｒ）又は逆転リレー（Ｆ）が入ってる状態でブレーキ
リレー（Ｂ）を作動させるようにしてある。

【００７８】上記構成のインパクトレンチを用いたボル
ト締結動作の手順について図９及び図１０のチャートを
参照しながら説明する。

【００７９】図９において、予め回転角設定ボリューム
５２に回転角設定量を設定し、またトルク設定ボリュー
ム５３に対してスナッグトルク設定値を設定しておく。

【００８０】そして、締結すべきボルト３６の頭部３６
ａにソケット１８を嵌合し、自動スイッチ５１をＯＮし
て正転用リミットスイッチ（以下、「正転スイッチ」と
称する）４８をＯＮすると、正転リレー５４がＯＮす
る。

【００８１】いま、ボルト頭部３６ａにソケット１８が
正確に嵌合した状態であればソケットセンサ３３がＯＮ
して次ぎの段階に進むが、ボルト頭部３６ａにソケット
１８が正確に嵌合していないときは、ソケットセンサ３
３がＯＦＦとなって、ＳＳＲ５７によりソケット１８に
対して０．１秒回転と１．０秒停止の繰り返し動作（イ
ンチング動作）をするようにモータ２に指令する。そし
て、ボルト頭部３６ａにソケット１８が正確に嵌合する
と、ソケットセンサ３３がＯＮする。

【００８２】次いで、回転を０．２秒タイマーで遅らせ
る。これは、ボルト３６の頭部にソケット１８が嵌合し
た後、ボルト３６の頭部がソケット１８の奥部まで完全
に入るのを待つために０．２秒のブランクを取るように
したのである。

【００８３】次いで、ＳＳＲ５７がＯＮしてモータ２に
よる回転が開始される。このとき、形状センサ３４によ
ってボルト３６の頭部が締結バネ３８上面に着座したこ
とを検知する。

【００８４】一方、インパクトセンサ３１によってハン
マ８の浮上状況を検出することにより、インパクトシャ
フト９にインパクトが発生したことを検出する。この時
点から、角度センサ３２で１回のインパクト発生ごとの
インパクトシャフト９の回転角進み量を測定し、この値
がスナッグトルク設定値に達した時点からインパクトシ
ャフト９の回転角の進み量を検出する。

【００８５】そして、このようなインパクトシャフト９
の回転角進み量が予定の回転角設定量に達した時点で、
ＳＳＲ５７がＯＦＦし、ブレーキリレー５６が作動す
る。

【００８６】このとき、正転スイッチ４８がＯＮしたま
まなので、再度繰り返し動作となるため、それを防止す
るため、正転スイッチ４８がＯＮのままでも１０秒間は
作動しないようにタイマーを入れてある。

【００８７】次いで、ブレーキリレー５６によってモー
タ２の回転停止後、正転スイッチ５４を切ると、回転角
測定量がリセットされる。

【００８８】なお、図９において、正転スイッチ４８が
ＯＦＦした時点でデータ処理を図示のように行うように
してある。これはコントローラ５０における制御状況を
データ処理したもので、周知のＩＣカード等により個々
のボルトの締結状況を記録することができる。

【００８９】ボルト緩め動作の場合は、図１０におい
て、予め、ボルト抜き高さセンサ３５に対する金属板３
５を所望のボルト抜き高さに応じた高さに設定してお
く。

【００９０】そして、締結すべきボルト３６の頭部にソ
ケット１８を嵌合し、自動スイッチ５１をＯＮして逆転
用リミットスイッチ（以下、「逆転スイッチ」と称す
る）４９をＯＮすると、逆転リレー５５がＯＮする。

【００９１】次ぎ段階のソケットセンサ３３による検知
は、ボルト抜きの場合にソケット１８がボルト３６の頭
部に正確に嵌合した状態か否かを検知するのであり、こ
れは図９に示す場合と同様である。

【００９２】上記によりソケット１８がボルト３６の頭
部に正確に嵌合した後、０．２秒タイマーで回転を遅ら
せて、ボルト頭部３６ａがソケット１８の奥部まで完全
に入るようにし、ボルト抜き高さセンサ３５がＯＦＦの
場合、ＳＳＲ５７がＯＮし、ボルト抜き高さセンサ３５
がＯＮの場合、ＳＳＲ５７がＯＦＦして、ブレーキリレ
ー５６が作動する。このとき、上記同様に１０秒タイマ
ーを作動させ、モータ２の回転停止後、逆転スイッチ５
４を切ると、逆転リレー５５がＯＦＦする。

【００９３】以上説明したように、本発明は、レール押
さえ用の締結バネを介したマクラギのインパクトレンチ
によるボルト締結方法であって、トルクが浮きマクラギ
を浮き上げるためのトルク値近くになった後、ハンマが
インパクトシャフトから離脱したことによりインパクト
発生を検知し、このインパクト発生後に、１インパクト
における回転角進み量を測定することによって現実に締
結しつつある個々のボルトの締付け反力を感知し、この
回転角進み量が予め設定したスナッグトルク（スナッグ
トルク設定値）に達した時点を起点として、インパクト
シャフトの回転角を測定し始め、この回転角が予め設定
した回転角量（回転角設定量）に達した時点で電動モー
タを停止するようにしたものである。

【００９４】従って、このようなボルト締結方法におい
ては、スナッグトルク設定値は可変であり、従来の回転
角法及びトルク法のボルト締結方法に採用されたよう
に、このスナッグトルク設定値を様々な要因によって変
動するインパクトの発生時期とすることなくボルトの締
結環境に応じて設定することができる。

【００９５】しかも、角度センサはいずれも被測定物に
対して非接触であり、インパクトシャフトの打撃力の影
響を受けず、高精度の測定結果を得ることができる。

【００９６】上記の本発明によれば、作業者の感に頼ら
ずに、自動的に規定のボルト締結力で締め付け作業がで
き、初心者にもボルト締結力のばらつきを生じることな
く、適切なボルト締結作業が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(a) は本発明によるインパクトレンチの縦
断面図であり、図１(b) は図１(a) のインパクトレンチ
のボルト用ソケットと交換して取り付けることができる
ナット用ソケットの部分断面図である。

【図２】図２(a) 及び(b) は本発明に係るインパクトレ
ンチのインパクト発生部を示す部分断面図である。

【図３】図３(a) は本発明に係る角度センサのＡ−Ａ線
の方向から見た図であり、図３(b) は図３(a) の角度セ
ンサによる出力電圧の信号波形図である。

【図４】図４(a) 乃至(c) は本発明に係るインパクトレ
ンチのボルト用ソケットの場合の形状センサとソケット
センサの説明のための断面図である。

【図５】図５(a) 乃至(c) は本発明に係るインパクトレ
ンチのナット用ソケットの場合の形状センサとソケット
センサの説明のための断面図である。

【図６】図６(a) 乃至(c) は本発明に係るインパクトレ
ンチを用いたボルト緩め動作の説明図である。

【図７】図７は本発明に係るインパクトレンチを左右に
二機搭載して構成したインパクトレンチ搭載機である。

【図８】図８(a) は本発明のインパクトレンチの回路構
成図であり、図８(b) は本発明のインパクトレンチのブ
レーキ回路図である。

【図９】図９は本発明のインパクトレンチのボルト締結
時の動作を示すチャート図である。

【図１０】図１０は本発明のインパクトレンチのボルト
緩め時の動作を示すチャート図である。

【図１１】図１１は本発明のインパクトレンチによる浮
きマクラギの場合の締付けトルクと回転角の関係を示し
た図である。

【符合の説明】

２…電動モータ、３…モータ出力軸、６…スピンドル、
８…ハンマ、８ａ…ハンマの突出歯、９…インパクトシ
ャフト、９ａ、９ｂ、９ｃ…第１乃至第３変位トラッ
ク、９ｄ…イパクトシャフトの突出歯、１０…螺旋溝、
１２…スプリング、１３…ボール、１６…センサロッ
ド、１８…ボルト用ソケット、１９…ピン、２０…長
孔、２１…センサケース、２２…ソケットセンサ、２４
…ナット用ソケット、２５…ナットケース、３１…イン
パクトセンサ、３２…角度センサ、３２ａ…変位セン
サ、３２ｂ…第１近接スイッチ、３２ｃ…第２近接スイ
ッチ、３３…ソケットセンサ、３４…形状センサ、３５
…ボルト抜き高さセンサ、３６…締結ボルト、３６ａ…
ボルト頭部、３７…座金、３８…締結バネ、４０…軌道
用レール、６０…マクラギ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動モータ２の出力軸３に連結したスピン
   ドル６の外周にて該スピンドル６に従動して回転すると
   同時に、前後に移動可能なハンマ８を前方にバネ付勢
   し、該ハンマ８とインパクトシャフト９とを回転方向に
   互いに隙間を有して同軸上に噛合させ、前記インパクト
   シャフト９の前端に固設したソケット１８に締結ボルト
   ３６を嵌合してボルト締めする際に、前記締結ボルト３
   ６の締付け反力に抗して前記ハンマ８が後方に浮上する
   ことによって前記インパクトシャフト９との噛合を離脱
   した直後、前方へのバネ付勢力により前記ハンマ８が前
   記インパクトシャフト９に衝突することによってインパ
   クト力を発生するようにしたレール押さえ用の締結バネ
   を介したマクラギのインパクトレンチによるボルト締結
   方法において、トルクが浮きマクラギを浮き上げるためのトルク値近く
   になった後、 前記ハンマ８が前記インパクトシャフト９
   から離脱したことによりインパクト発生を検知するイン
   パクトセンサ３１と、前記インパクトシャフト９の回転
   角を測定する角度センサ３２とを設け、該角度センサ３
   ２によって前記インパクト力を１回発生するごとの前記
   インパクトシャフト９の回転角の進み量を測定して１イ
   ンパクトごとの回転角の進み量をトルク値に換算し、こ
   の１インパクトごとのトルク値が予め設定したスナッグ
   トルク設定値に達した時点から前記インパクトシャフト
   ９の回転角全体の進み量を前記角度センサ３２によって
   測定し、この回転角進み量が予定の回転角設定量に達し
   たときに前記電動モータ２への供給電源を断ち、ブレー
   キ回路にて前記インパクトシャフト９の回転を停止する
   ようにしたことを特徴とするレール押さえ用の締結バネ
   を介したマクラギのインパクトレンチによるボルト締結
   方法。