JP6322387B2

JP6322387B2 - 締付装置及び締付方法

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Publication number: JP6322387B2
Application number: JP2013229147A
Authority: JP
Inventors: 勝弘藤本; 年彦櫛田; 達夫平井; 幸雄鳥飼; 中畑　達雄; 達雄中畑; 斎藤　学; 学斎藤; 政雄渡邉
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2033-11-05
Also published as: CN104608086A; JP2015089580A; US9776453B2; KR102302491B1; KR20150051886A; US20150122522A1; EP2873487A1; EP2873487B1; CN104608086B

Description

本発明は、ボルトやナットなどの締結部材を設定トルク以上で締め付けたことを確認することのできる締付装置及び締付方法に関するものである。

ボルトやナットなどの締結部材の締付精度を高めるために、締結部材に作用する締付トルクを測定し、その測定トルクが設定トルクに到達したときに、締付を終了するよう数値制御された締付機が知られている（たとえば特許文献１参照）。

また、既に締め付けられた締結部材にさらにトルクを加えて締め付ける増締めが行なわれることがある（同特許文献１参照）。

特開２０１３−１６６２１１号公報

締結部材を締め付けた後、又は、増締めを行なった後に、実際に所望された設定トルク以上で締付けが行なわれているかどうかを確認することが求められている。

一方、車両のホイールナットの締付けにおいて、ホイールナットを締め付けた後、慣らし運転を行なった後、規定された設定トルクで締付けが行なわれているかどうかを確認するために、一旦締め付けたホイールナットを緩め、再度、締付けを行なっている。このように、一旦締め付けた締結部材を緩めて再締付けすると、さらなる慣らし運転が必要となり、締付トルクが真に設定トルクに到達しているかどうかを判断することは難しかった。

本発明の目的は、締結部材を締め付けた後、締結部材を緩めることなく所望の設定トルク以上で締結されていることを確認することのできる締付装置及び締付方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の締付装置は、
モータと、
前記モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記モータによって回転し、先端にソケットが装着されて締結部材を締め付けることのできるドライブ軸と、
前記ソケットに作用する締付トルクを検出するトルク検出器と、
予め設定された設定トルクと、前記トルク検出器により測定された測定トルクに基づいて、前記モータ駆動回路を制御する制御部と、
を具える締付装置であって、
前記制御部は、
前記モータ駆動回路を制御して、前記トルク検出器により測定される測定トルクが、予め設定された第１制御開始トルクに到達した後、段階的に増減を繰り返しながら予め設定された第１設定トルクに到達するように前記モータの出力を調整し、前記測定トルクが前記第１設定トルクに到達すると、前記モータへの電力供給を遮断する第１締付工程の後、
前記モータ駆動回路を制御して、前記第１締付工程よりも小さい初期出力で前記モータを駆動させ、前記トルク検出器により測定される測定トルクが、予め設定された第２制御開始トルクに到達した後、段階的に増減を繰り返しながら予め設定された第２設定トルクに到達するように前記モータの出力を調整し、前記測定トルクが前記第２設定トルクに到達すると、前記モータへの電力供給を遮断する第２締付工程と、
を実行する。

また、本発明に係る締付装置の制御方法は、
モータと、
前記モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記モータによって回転し、先端にソケットが装着されて締結部材を締め付けることのできるドライブ軸と、
前記ソケットに作用する締付トルクを検出するトルク検出器と、
を具える締付装置の制御方法であって、
前記モータ駆動回路を制御して、前記トルク検出器により測定される測定トルクが、予め設定された第１制御開始トルクに到達した後、段階的に増減を繰り返しながら予め設定された第１設定トルクに到達するように前記モータの出力を調整し、前記測定トルクが前記第１設定トルクに到達すると、前記モータへの電力供給を遮断する第１締付工程と、
前記モータ駆動回路を制御して、前記第１締付工程よりも小さい初期出力で前記モータを駆動させ、前記トルク検出器により測定される測定トルクが、予め設定された第２制御開始トルクに到達した後、段階的に増減を繰り返しながら予め設定された第２設定トルクに到達するように前記モータの出力を調整し、前記測定トルクが前記第２設定トルクに到達すると、前記モータへの電力供給を遮断する第２締付工程と、
を実行する。

本発明の締付装置及び締付方法によれば、第１締付工程にて第１設定トルクを目標値として締結部材を締め付けた後、第２締付工程は、第１締付工程の初期出力よりも小さい初期出力でモータを駆動し、第２設定トルクを目標値として締付けが実施される。この第２締付工程を行なうことで、締結部材が少なくとも第２設定トルクで締め付けられていることが確認できる。

第２締付工程は、第１締付工程よりもモータの初期出力が小さく、また、段階的に増減を繰り返しながら増加する締付けであるため、第２設定トルクに対して締め付け過ぎ、所謂オーバーシュートを防止することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る締付装置の概略説明図である。図２は、本発明の一実施形態に係る締付装置のブロック図である。図３は、本発明の一実施形態に係る締付方法の全体的な流れを示すフローチャートである。図４は、本発明の一実施形態に係る締付装置のモード切替フローを示すフローチャートである。図５は、本発明の一実施形態に係る締付装置の設定トルク変更フローを示すフローチャートである。図６は、本発明の一実施形態に係る締付装置の締付フローを示すフローチャートである。図７（ａ）は、第１締付工程のノーマル締付モードにおける締付トルクの変化を示すグラフ、図７（ｂ）は、モータ出力の変化を示すグラフである。図８（ａ）は、第１締付工程のハード締付モードにおける締付トルクの変化を示すグラフ、図８（ｂ）は、モータ出力の変化を示すグラフである。図９（ａ）は、第２締付工程の確認締付モードにおける締付トルクの変化を示すグラフ、図９（ｂ）は、モータ出力の変化を示すグラフである。図１０は、実施例１の結果を示す表である。図１１は、実施例２の結果を示す表である。

以下、本発明の締付装置１０を、図１及び図２に示すように締付けを行なう本体となる締付機２０と、この締付機２０を制御する制御装置３０、トルクを測定するトルク検出器５０から構成した数値制御式の締付装置に適用した実施形態について説明する。なお、制御装置３０は、その機能の一部又は全部を締付機２０に内蔵する構成とすることもでき、また、制御装置３０の一部の機能を外部ＰＣ等で実行するように構成してもよい。

また、以下の実施形態では、締付工程は、図３に示すように第１締付工程と第２締付工程からなり、第１締付工程は、締結される部材に応じたノーマル締付モードとハード締付モードを含み、第２締付工程は、締付トルクが設定トルク以上であるかどうかを確認できる確認締付モードとなっている。

図１は、本発明の締付装置１０の概略を説明する図であり、図２は、締付装置１０の概略ブロック図である。図に示すように、締付装置１０は、締付機２０と制御装置３０から構成され、締付機２０には、ソケットに作用するトルクを検出するトルク検出器５０を具える。

＜締付機２０＞
締付機２０として、図１に示す実施形態では、ドライブ軸が内軸と外軸２２の２軸式の電動レンチを例示している。しかしながら、２軸式のものに限定されず１軸式のものであってもよく、また、締付機２０は、インパクトレンチ、インパクトドライバー、振動・ハンマードリルなどであってもよい。

２軸式の締付機２０は、ドライブ軸２１となる内軸と外軸２２が、ハウジング２３に内蔵されたモータ２４によって互いに逆回転可能となっている。内軸と外軸２２は、遊星歯車機構などの減速機構２８によってモータ２４に連繋することができる。

締付機２０は、内軸の先端には、ボルトやナットなどの締結部材が装着可能なソケットを具える。また、外軸２２の先端には、ドライブ軸２１の軸芯に対して先端が略垂直方向に突出するアームを具備する反力受け２５が取り付けられている。

締付機２０は、図１に示すトリガスイッチ２６の操作によって、図２に示す制御装置３０からの指令を受けてモータ２４を駆動させ、ドライブ軸２１を回転させる。また、図１に示すように、締付機２０には、正逆切替用スイッチ２７が配備されており、正逆切替用スイッチ２７を操作することで、モータ２４の回転を逆転させて、締結部材の締付け及び緩め作業を行なうことができる。正逆切替用スイッチ２７は、減速機構２８のギヤ切替えやクラッチ操作などによって、機構的にドライブ軸２１の正転と逆転を切り替えるものとすることができる。また、正逆切替用スイッチ２７は、モータ２４に供給される電圧を反転させるスイッチであってもよい。

＜トルク検出器５０＞
締付機２０には、ソケットに作用するトルクを検出するトルク検出器５０が配備される。トルク検出器５０は、制御装置３０にトルクに関する信号を送信する。トルク検出器５０として、図１に示すように、締付トルクを検出するトルクセンサ５１をドライブ軸２１とソケットとの間に直接装着するものを採用することができる。ソケットに作用するトルクは、締付機２０の電気系統、たとえばモータ電流の変化から検出するものであってもよい。また、ソケットに作用するトルクは、ドライブ軸２１やモータ２４、減速機構２８等の回転角度から換算するようにしてもよい。

トルク検出器５０を図１のようにドライブ軸２１に装着すると、トルク検出器５０はドライブ軸２１と一体回転するから、制御装置３０と有線接続することはできない。従って、図２に示すように、トルクセンサ５１にて測定された締付トルクに関する信号は、増幅回路５２で増幅し、Ａ／Ｄ変換回路５３にてＡ／Ｄ変換してＣＰＵ５４に入力し、ＲＦ（Radio Frequency）回路５５及びアンテナ５６を経由して無線送信することが望まれる。トルク検出器５０への電源の供給はトルク検出器５０に小型のバッテリを搭載することで行なうことができる。

具体的実施形態として、トルクセンサ５１は、外軸２２に貼着された歪みゲージを例示することができる。外軸２２に作用する締付トルクは、歪みゲージの抵抗変化が電圧変化として出力される。

＜制御装置３０＞
制御装置３０は、図１に示すように、締付機２０と接続用ケーブル６０によって電気的に接続されており、締付機２０との通信及び締付機２０に電源供給可能となっている。また、制御装置３０は、先端にプラグ６１が連繋された電源用ケーブル６２に商用電源に接続可能となっている。なお、制御装置３０及び／又は締付機２０をバッテリ内蔵とし、制御装置３０と締付機２０の接続用ケーブル６０を省略して、これらの間の通信を無線により行なうこともできる。

具体的実施形態として、制御装置３０は、図１に示すようにボックス型のケーシング３１に、図２に示す制御手段３２を内蔵している。制御手段３２は、ＣＰＵ３４、ＲＡＭ、ＲＯＭなどのメモリ３５、Ｄ／Ａ変換器等の種々の電子部品を中心に構成された制御部３３を具え、メモリ３５に記憶された種々のプログラム等によって実現することができる。図２では、これらの連繋によって実現される代表的な機能に関する機能ブロックを描いている。これら機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウエアのみ又はこれらの組合せによって実現可能であることは当然理解されるべきである。

ケーシング３１の一面には、図１に示すように、ユーザの所望する設定トルクを表示する設定トルク表示部４０と、トルク検出器５０にて測定された締付トルクを表示する測定トルク表示部４１を具える。また、ユーザが設定トルクを増減するトルク設定ボタン４７，４８、第１締付工程となるノーマル締付モードとハード締付モード、さらには、第２締付工程の確認締付モードを切り替えるモード切替スイッチ４４が設けられている。さらに、ケーシング３１には、締付装置１０の設定トルクの設定可能範囲を示すトルク設定範囲表示部４６が設けられている。

設定トルク表示部４０及び測定トルク表示部４１は、たとえばＬＥＤを採用したデジタル表示器とすることができる。これら又は何れか一方の表示部は、締付装置１０に何らかの異常が生じた場合に、その異常を表示するエラー表示部を兼ねることができる。なお、図１中、符号４２は、トルク設定ボタン４７，４８を操作したときに、その設定トルクを表示する設定トルクサブ表示部であり、設定トルク表示部４０よりも小さく形成している。

トルク設定ボタン４７，４８は、設定トルクを小さくするマイナスボタン４７と大きくするプラスボタン４８である。これらトルク設定ボタン４７，４８は、締付装置１０に何らかの異常が生じたときに、その何れかを操作することで、エラー解除ボタンとしても用いることができる。

モード切替スイッチ４４は、第１締付工程と第２締付工程の締付モードを切り替えるスイッチであり、たとえばダイヤル式のものを採用することができる。モード切替スイッチ４４が何れの締付モードに設定されているか視認できるように、ケーシング３１には、対応する位置に「ノーマル」、「ハード」及び「確認」の文字が記載されている。もちろん、モード切替スイッチ４４は、ボタン式やスライド式のものであってもよい。

トルク設定範囲表示部４６は、図１に示すように、締付装置１０の設定トルクの上限及び下限を示す。トルク設定範囲表示部４６は、図１に示すようにプレートにその設定範囲を刻印したり、シールに印刷し、ケーシング３１に取り付けたものを例示できる。また、上記設定トルク表示部４０等と同様にデジタル表示器とすることもできる。

制御手段３２を構成する制御部３３は、図２に示す如く上記した表示部４０，４１，４２、ボタン４７，７８、モード切替スイッチ４４が夫々接続されると共に、トリガスイッチ２６を介して締付機２０のモータ２４を駆動するモータ駆動回路３６、トルク検出器５０と無線通信するためのＲＦ回路３７及びアンテナ３８が接続されている。たとえば、モータ駆動回路３６によるモータ２４の出力調整は、位相制御やＰＷＭ制御によって行なうことができる。

メモリ３５には、締付機２０を制御するためのすべてのプログラムが記憶される。たとえば、メモリ３５には、第１締付工程と第２締付工程の各締付モードに応じてユーザにより設定された設定トルク、各締付モードに応じた締付プログラムや各種パラメータ、滞在中の締付モード、受信された測定トルクと設定トルクに基づいてモータ２４の出力を調整するためのモータ駆動回路３６の制御量などが記憶される。

上記のような構成の締付装置１０の制御は、図３に示すように、モード切替フロー（ステップＳ００１、図４）、設定トルク変更フロー（ステップＳ００２、図５）及び第１締付工程（ステップＳ００３）と第２締付工程（ステップＳ００４）を含む締付フロー（図６）に大別することができる。

＜モード切替フロー＞
モード切替フローは、第１締付工程と第２締付工程、本実施形態では第１締付工程のノーマル締付モードとハード締付モード、第２締付工程の確認締付モードとを切り替えるフローである。

より詳細には、図４に示すように、モード切替スイッチ４４が操作されたときに（ステップＳ１０１）、滞在する締付モードを第１締付工程のノーマル締付モード、ハード締付モード、第２締付工程の確認締付モード間で切り替え（ステップＳ１０２）、制御部３３のメモリ３５に記憶する処理である（ステップＳ１０３）。なお、モード切替スイッチ４４の操作は、誤操作を防止するために、後述する設定トルク変更フローや第１締付工程、第２締付工程中は無効とすることが望ましい。

＜設定トルク変更フロー＞
図３に示すようにモード切替フロー（ステップＳ００１）の後、図５に示す設定トルク変更フロー（ステップＳ００２）が実行される。この設定トルク変更フローは、締付装置１０の初期設定時や各締付モードの設定トルクを変更する場合にモード切替フローに引き続いて実行される。本実施形態では、ノーマル締付モードの設定トルク（第１設定トルク）、ハード締付モードの設定トルク（第１設定トルク）及び確認締付モードの設定トルク（第２設定トルク）が設定される。既に設定トルクを設定又は変更した状態で締付装置１０を使用する場合には、設定トルク変更フローの実行をスキップできる。

設定トルク変更フローは、トルク設定ボタン４７，７８が操作されたときに、その滞在中の締付モードに対する設定トルクを設定し記憶するものである。
具体的実施形態として、図５に示すように、トルク設定ボタン４７，４８の操作があると（ステップＳ２０１）、制御部３３は、トルク設定ボタン４７，４８の操作に応じて、メモリ３５に記憶されている設定トルクをその指定値ずつインクリメント又はディクリメントする（ステップＳ２０２）。そして、新しい設定トルクを設定トルクとしてメモリ３５に記憶する処理である（ステップＳ２０３）。

なお、トルク設定ボタン４７，４８の操作は、誤操作を防止するために、モード切替フローや第１締付工程、第２締付工程中は無効とすることが望ましく、また、トルク設定ボタン４７，４８を操作した後、所定時間内に続けてトルク設定ボタン４７，４８が操作されることを待機した後、ステップＳ２０３に移行するようにしてもよい。

＜締付工程＞
設定トルク変更フロー（ステップＳ００２）により、各締付モードの設定トルクが設定された後、図３及び図６に示すように、選択された締付モードに応じた実際の締付工程（ステップＳ００３、ステップＳ００４）に入る。

＜締付モードの説明＞
ここで、本発明の一実施形態に係る第１締付工程のノーマル締付モード、ハード締付モードと、第２工程の確認締付モードの各締付モードの概要について説明する。

何れの締付モードにおいても、図７乃至図９に示すように、値は異なるが、所定の初期出力（Ｖ０）でモータ２４を起動し、初期出力（Ｖ０）を維持する。そして、トルク検出器５０にて検出される測定トルクが、所定の制御開始トルク（ＶＦ）（第１締付工程では第１制御開始トルク、第２締付工程では第２制御開始トルク）に到達した後、測定トルクに基づいて、モータ２４の出力をフィードバック制御するものである。フィードバック制御では、夫々所定のモータ２４の上限出力（ＶＲ）と下限出力（ＶＢ）の範囲内で出力を調整しながらモータ２４を駆動する。これにより、測定トルクは、段階的に増減を繰り返しながら上昇する。

そして、測定トルクが、予め設定された設定トルクに到達すると、前記モータへの電力供給を遮断するようにしている。

＜ノーマル締付モード（第１締付工程）＞
ノーマル締付モードは、モータ２４の初期出力が大きい締付モードであって、目標トルクの１０％から１００％までのトルク増分が角度変位２７°超に相当する締結対象の締付け（ＩＳＯ５３９３）に適した締付モードである。
ノーマル締付モードは、図７に示すように、モータ２４の初期出力（Ｖ０）が３つの締付モードの中で最も大きい（図７乃至図９参照）。従って、目標トルクの１０％から１００％までのトルク増分が角度変位２７°以下に相当する締結対象の締付けにこのノーマル締付モードを使用すると、締付トルクがオーバーシュートしてしまう虞がある。一方で、モータ２４の初期出力が大きいから、短時間で締付けを行なうことができる利点がある。

＜ハード締付モード（第１締付工程）＞
ハード締付モードは、目標トルクの１０％から１００％までのトルク増分が角度変位２７°以下に相当する締結対象の締付け（ＩＳＯ５３９３）に適した締付モードである。
ハード締付モードは、図８に示すように、モータ２４の初期出力（Ｖ０）がノーマル締付モード以下であり、次に説明する確認締付モードよりも大きい締付モードである。このため、締付トルクがオーバーシュートすることを防ぐことができるが、ノーマル締付モードよりも締付けに時間が掛かることとなる。

＜確認締付モード（第２締付工程）＞
確認締付モードは、上記した第１締付工程のノーマル締付モード又はハード締付モードの後に、何れかの締付モードで締め付けられた締結部材が、所定のトルク以上で締め付けられているかどうかを確認するための締付モードである。

確認締付モードは、図９に示すように、モータ２４の初期出力（Ｖ０）がノーマル締付モード及びハード締付モードよりも小さい締付モードである。

このように、確認締付モードは、モータ２４の初期出力（Ｖ０）を小さく設定することで、所定の設定トルクに到達するまでに時間はさらに掛かるが、締付け過ぎ（オーバーシュート）を防止することができる利点がある。

より詳細な各締付モードの制御フローを図６に示す。なお、第１締付工程と第２締付工程をまとめて説明するが、締結部材を締め付ける際に、まず、ステップＳ００３の第１締付工程（ノーマル締付モード又はハード締付モード）を実行し、所定の設定トルクで締結部材を締め付けた後、ステップＳ００４の第２締付工程（確認締付モード）が実行される。

第１締付工程におけるノーマル締付モードとハード締付モードの選択は、目標トルクの１０％から１００％までのトルク増分が角度変位２７°超に相当する締結対象であればノーマル締付モード、目標トルクの１０％から１００％までのトルク増分が角度変位２７°以下に相当する締結対象であればハード締付モードとすることができる。

締付フローは、締付機２０のソケットを締結部材に嵌めた状態で、トリガスイッチ２６をオンにすることで開始される（ステップＳ３０１）。図１に示す締付機２０では、ユーザが指でトリガスイッチ２６を引くことでオンとなる。

トリガスイッチ２６がオンとなると（ステップＳ３０１）、制御部３３は、メモリ３５を参照し、滞在している締付モードとその設定トルクに応じてモータ駆動回路３６からモータ２４に供給される電力を制御し、モータ２４を初期出力（Ｖ０）で駆動する（ステップＳ３０２）。これにより、反力受け２５がソケットの締付方向とは逆向きに回転して他の締結部材などに当接し、ソケットによる締結部材の締付が開始される。

初期出力（Ｖ０）は、たとえば、モータ２４の最低始動出力をＶＢとすると、ノーマル締付モードの初期出力＞ハード締付モードの初期出力＞確認締付モードの初期出力≧ＶＢとする。確認締付モードの初期出力を最低始動出力（ＶＢ）と一致又は限りなく近づけることで、より好適な確認締付を行なうことができる。

モータ２４が駆動を開始すると、トルク検出器５０は、ソケットに作用するトルクを検知し、測定トルクとして制御手段３２に送信する。その測定トルクが、各締付モードに応じた規定の制御開始トルク（ＶＦ）に達するまで、初期出力（Ｖ０）でモータを駆動する（ステップＳ３０３のＮｏ、図７乃至図９の丸数字１の範囲）。測定トルクが、規定の制御開始トルク（ＶＦ）に達すると（ステップＳ３０３のＹｅｓ、図７乃至図９のＰ）、モータフィードバック制御を開始する（ステップＳ３０４、図７乃至図９の丸数字２の範囲）。なお、規定のトルク（ＶＦ）は、締付モードに応じて設定することができる。制御開始トルク（ＶＦ）は、第１締付工程（第１制御開始トルク）と第２締付工程（第２制御開始トルク）で夫々設定することができ、この場合第１制御開始トルク（ＶＦ）≧第２制御開始トルク（ＶＦ）とする。望ましくは、ノーマル締付モードの制御開始トルク（ＶＦ）≧ハード締付モードの制御開始トルク（ＶＦ）＞確認締付モードの制御開始トルク（ＶＦ）とする。たとえば、図７乃至図９では、ノーマル締付モードの制御開始トルクは設定トルクＴの０．７倍（ＶＦ＝Ｔ×０．７）、ハード締付モードの制御開始トルクも設定トルクＴの０．７倍（ＶＦ＝Ｔ×０．７）、確認締付モードの制御開始トルクはＶＦ＝５０Ｎ・ｍ（＜Ｔ×０．５）としている。

モータフィードバック制御（ステップＳ３０４）では、図７乃至図９に示すように、トルク検出器５０からの測定トルクに基づいて、測定トルクの上昇率が所定値より大きい場合には（ステップＳ３０５のＹｅｓ）、制御部３３は、モータ駆動回路３６からモータ２４に供給される電力を下げるよう制御し（ステップＳ３０６）、測定トルクの上昇率が前記所定値以下であれば（ステップＳ３０５のＮｏ）、続くステップＳ３０７に進む。

図７乃至図９に示すように、逆に、トルク検出器５０からの測定トルクの上昇率が所定値よりも小さい場合には（ステップＳ３０７のＹｅｓ）、制御部３３は、モータ駆動回路３６からモータ２４に供給される電力を上げるよう制御し（ステップＳ３０８）、測定トルクの上昇率が前記所定値以上であれば（ステップＳ３０７のＮｏ）、続くステップＳ３０９に進む。

上記フィードバック制御（ステップＳ３０５〜Ｓ３０８）は、トルク検出器５０からの測定トルクが、各々の締付モードに対応して設定された設定トルクＴに到達するまで実行される（ステップＳ３０９のＮｏ）。測定トルクが、設定トルクＴに到達すると（ステップＳ３０９のＹｅｓ）、制御部３３は、モータ駆動回路３６からのモータ２４への電力の供給を遮断し、モータ２４の出力を停止させる（ステップＳ３１０、図７乃至図９の丸数字３）。

各締付モードに対応した上記締付フローにおける締付トルクの変化を示すグラフとモータ２４の出力の変化を示すグラフを、夫々図７乃至図９に（ａ）及び（ｂ）に示す。

図７乃至図９を参照すると、何れの締付モードにおいても、測定トルクは初期出力（Ｖ０）から略直線状に増加していき、締付モードに応じた第１制御開始トルク又は第２制御開始トルク（ＶＦ）に達すると、段階的に増減を繰り返しながら増加し、設定トルクＴに近づいていることがわかる。

第１締付工程であるノーマル締付モードとハード締付モードは、モータ２４の初期出力が大きいから、締付けは短時間で行なうことができる反面、締付トルクがオーバーシュートしてしまう虞がある。この場合、締付トルクを確認する第２締付工程にてノーマル締付モードやハード締付モードで締付けを行なうと、さらに大きい締付トルクで締め付けられてしまう。

本発明では、第２締付工程にてノーマル締付モードやハード締付モードよりもモータ２４の初期出力（Ｖ０）が小さい確認締付モードで締付トルクを確認するようにしているから、オーバーシュートはほとんど生じない。従って、締結部材が設定された締付トルク以上で締め付けられたことを正確に確認することができる。

すなわち、第１締付工程にて締付トルクが設定トルクに満たない締結部材に第２締付工程を実施すると、設定トルクまで締付トルクを上昇させることができる。一方で、第１締付工程にて締付トルクが設定トルク以上となっている締結部材に第２締付工程を実施すると、締結部材の締付トルクをさらに上昇させたり、緩めることなく、設定トルク以上で締め付けられていることを確認することができる。

第２締付工程では、締結部材を緩めることなく設定トルク以上で締め付けられていることを確認できるから、従来、一旦緩めてから再締付けを行なっているホイールナットの締付けへの適用に効果が高い。

上記説明は、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、或いは範囲を限縮するように解すべきではない。また、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。

たとえば、第１締付工程と第２締付工程は、各締結部材に対して連続して実行することもできるし、複数の締結部材に第１締付工程を実行した後、これら複数の締結部材に対して第２締付工程をまとめて実行してもよい。また、他の締付装置によって締め付けられた締結部材に対して、第２締付工程のみを実行するようにしてもよい。

＜実施例１＞
目標トルクの１０％から１００％までのトルク増分が角度変位２７°以下に相当する締結対象に締付けを行なった。締付けは、板厚５１ｍｍの鉄板に対し、締結部材として高力六角ボルト（ＪＩＳＢ１１８６）、Ｆ１０Ｔ、呼び径Ｍ４５、長さ１３０ｍｍを使用した。
設定トルクはＴ＝６００Ｎ・ｍであり、第１締付工程として、１０Ｎ・ｍ着座状態よりノーマル締付モードとハード締付モードを夫々実施した。結果を図１０に示す。

図１０を参照すると、ノーマル締付モードは、ハード締付モードよりも、締付トルクが大きくオーバーシュートしている。これらから、目標トルクの１０％から１００％までのトルク増分が角度変位２７°以下に相当する締結対象の第１締付工程には、ハード締付モードが好適であることがわかる。

続いて、上記締結対象に第１締付工程にて６００Ｎ・ｍで締付けを行なった後、第２締付工程を実施した。第２締付工程は、確認締付モードと、比較のためのハード締付モードである。結果を図１０に示す。

図１０を参照すると、確認締付モードは、モータ２４の初期出力が小さい分、ハード締付モードよりも精度のよい締付トルクで締付けを行なえたことがわかる。

上記より、目標トルクの１０％から１００％までのトルク増分が角度変位２７°以下に相当する締結対象の締付けには、第１締付工程としてハード締付モード、第２締付工程として確認締付モードの組合せを採用することが好適であることがわかる。

＜実施例２＞
目標トルクの１０％から１００％までのトルク増分が角度変位２７°超に相当する締結対象に締付けを行なった。締付けは、板厚４０ｍｍの鉄板に対し、締結部材として高力六角ボルト（ＪＩＳＢ１１８６）、Ｆ１０Ｔ、呼び径Ｍ２４、長さ９０ｍｍを使用した。
設定トルクはＴ＝６００Ｎ・ｍであり、第１締付工程として、１０Ｎ・ｍ着座状態よりノーマル締付モードとハード締付モードを夫々実施した。結果を図１１に示す。

図１１を参照すると、ノーマル締付モードは、ハード締付モードよりも、締付トルクが大きくオーバーシュートしている。しかしながら、実施例１と比較して、そのオーバーシュート量は小さい。従って、目標トルクの１０％から１００％までのトルク増分が角度変位２７°超に相当する締結対象の締付けの第１締付工程には、短時間で締付けを行なうことのできるノーマル締付モードが好適であることがわかる。

続いて、上記締結対象に第１締付工程にて６００Ｎ・ｍで締付けを行なった後、第２締付工程を実施した。第２締付工程は、確認締付モードと、比較のためのハード締付モードである。結果を図１１に示す。

図１１を参照すると、確認締付モードは、モータ２４の出力が小さい分、ハード締付モードよりも精度のよい締付トルクで締付けを行なえたことがわかる。

上記より、目標トルクの１０％から１００％までのトルク増分が角度変位２７°超に相当する締結対象の締付けには、第１締付工程としてノーマル締付モード、第２締付工程として確認締付モードの組合せを採用することが好適であることがわかる。

１０締付装置
２０締付機
３０制御装置
３３制御部
３６モータ駆動回路
４４モード切替スイッチ
５０トルク検出器

Claims

モータと、
前記モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記モータによって回転し、先端にソケットが装着されて締結部材を締め付けることのできるドライブ軸と、
前記ソケットに作用する締付トルクを検出するトルク検出器と、
予め設定された設定トルクと、前記トルク検出器により測定された測定トルクに基づいて、前記モータ駆動回路を制御する制御部と、
を具える締付装置であって、
前記制御部は、
前記モータ駆動回路を制御して、前記トルク検出器により測定される測定トルクが、予め設定された第１制御開始トルクに到達した後、段階的に増減を繰り返しながら前記設定トルクに到達するように前記モータの出力を調整し、前記測定トルクが前記設定トルクに到達すると、前記モータへの電力供給を遮断する第１締付工程の後、
前記モータ駆動回路を制御して、前記締結部材の締付トルクがオーバーシュートすることを防止するために前記第１締付工程よりも小さい初期出力で前記モータを駆動させ、前記トルク検出器により測定される測定トルクが、予め設定された第２制御開始トルクに到達した後、段階的に増減を繰り返しながら前記設定トルクに到達するように前記モータの出力を調整し、前記測定トルクが前記設定トルクに到達すると、前記モータへの電力供給を遮断する第２締付工程と、
を実行することを特徴とする締付装置。
前記第２制御開始トルクは、前記第１制御開始トルクよりも小さい、
請求項１に記載の締付装置。
前記トルク検出器は、ドライブ軸に装着され、
前記トルク検出器と前記制御部は、無線通信によって信号の送受信を行なう、
請求項１又は請求項２に記載の締付装置。
モータと、
前記モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記モータによって回転し、先端にソケットが装着されて締結部材を締め付けることのできるドライブ軸と、
前記ソケットに作用する締付トルクを検出するトルク検出器と、
を具える締付装置の制御方法であって、
前記モータ駆動回路を制御して、前記トルク検出器により測定される測定トルクが、予め設定された第１制御開始トルクに到達した後、段階的に増減を繰り返しながら予め設定された設定トルクに到達するように前記モータの出力を調整し、前記測定トルクが前記設定トルクに到達すると、前記モータへの電力供給を遮断する第１締付工程と、
前記モータ駆動回路を制御して、前記締結部材の締付トルクがオーバーシュートすることを防止するために前記第１締付工程よりも小さい初期出力で前記モータを駆動させ、前記トルク検出器により測定される測定トルクが、予め設定された第２制御開始トルクに到達した後、段階的に増減を繰り返しながら前記設定トルクに到達するように前記モータの出力を調整し、前記測定トルクが前記設定トルクに到達すると、前記モータへの電力供給を遮断する第２締付工程と、
を実行することを特徴とする締付装置の制御方法。
前記第２制御開始トルクは、前記第１制御開始トルクよりも小さい、
請求項４に記載の締付装置の制御方法。
複数の前記締結部材に対して、前記第１締付工程を実行した後、
前記複数の締結部材に対して、前記第２締付工程を実行する、
請求項４又は請求項５に記載の締付装置の制御方法。