[发明专利]螺钉紧固装置及转矩传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够正确且容易地对以电动机为驱动源的螺钉紧固装置及驱动侧的紧固力进行测定的转矩传感器。

背景技术

作为以往的螺钉紧固装置，具有角型、手枪型等，其中，已知具有如下结构的螺钉紧固装置，即，减速器与电动机驱动部的输出侧连接，离合器与该减速器的输出侧连接，且在该离合器的输出侧设有套筒工具(例如，参照专利文献1)。当将螺钉进行紧固后，使用转矩扳手来达到所要求的紧固转矩。

作为测定针对紧固对象物的螺钉(螺栓)的紧固轴力的机构，在桥梁等处在螺钉和紧固对象物之间安装应变仪，但是对于车体的生产线等是不现实的，因此，在螺母安装器、电动驱动器中内置有转矩传感器，以实时监视紧固转矩值，当达到目标紧固力后实施制动使其停止。

关于转矩传感器的结构，具有对因变形导致的磁特性的变化进行检测的磁致伸缩方式和编码器方式。

如专利文献2所公开的那样，对于磁致伸缩方式而言，其在驱动轴或与驱动轴一体地旋转的构件的外周上安装有应变仪(通常为四个)，以这四个应变仪形成检测电路(惠斯登电桥)，由于因在驱动轴上产生的扭曲转矩使应变仪的阻力值变化，因此通过将该变化作为电压值取出以检测转矩值。

如专利文献3所公开的那样，编码器方式是根据在扭杆的两端设置的一对转动式编码器的输出的相位差来检测扭曲的角度。

另外，还存在使用不利用应变仪的机械式离合器而以一定的紧固力进行紧固的机构。该机构将驱动轴的旋转力变化为轴向力，在该轴向力的作用下压缩螺旋弹簧，当压缩量成为一定值时，开关工作使旋转停止。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平06-079637号公报

专利文献2：日本特开平11-285933号公报

专利文献3：日本特开2002-228526号公报

发明内容

然而，在以往的螺钉紧固装置中，由于在减速器的输出侧设置离合器，所以需要以减速后的高输出转矩使离合器工作，因而离合器的容量变大而变得大型化，从而存在导致装置整体也变得大型化且操作性不良这一问题。另外，若所要求的紧固转矩增加，则反作用力也增加，从而存在导致单手作业困难这一问题。

对于专利文献2所公开的在旋转轴上安装有应变仪的类型，其为旋转环与电刷接触的结构，噪音对测定精度造成影响，且电刷磨损导致存在耐久性问题，而且，对于在旋转轴上安装有应变仪的结构，必须使用非触点的线圈(四个)用于电压的输入输出，从而导致重量的增大。

在专利文献3的编码器方式中，由于对扭杆的扭曲的角度进行检测，所以通常使轴的一部分变细从而使变形增长。因此，容易超出应力极限而缺乏可靠性。

在使用机械式离合器的情况下，存在如下问题，即，因弹簧特性导致冲击力被缓和而转矩降低，开关的位置精度大幅度影响转矩精度，而且在转矩与弹簧常数匹配方面存在困难。

本发明是鉴于以往的技术所存在的这些问题点而提出的，其目的在于提供一种使离合器小型化且使装置整体也小型轻量化、并且操作性良好的螺钉紧固装置和转矩传感器。

在用于解决上述问题的第一方案的第一发明中，螺钉紧固装置以电动机为驱动源，且在电动机的输出侧连接有离合器，在该离合器的输出侧连接有减速器，在该减速器的输出侧设有套筒工具。

第二方案的发明以第一方案所记载的螺钉紧固装置为基础，对所述电动机间歇地供给电力而使所述电动机断续地旋转。

第三方案的发明以第一方案或第二方案所记载的螺钉紧固装置为基础，根据电动机的驱动时间和/或在所述离合器上设置的位移开关的动作状态来确定紧固转矩已达到期望值这一情况。

第四方案的发明以第三方案所记载的螺钉紧固装置为基础，所述位移开关利用对所述离合器的限位件的运动进行检测的开关杆和对该开关杆的动作进行缓冲的弹簧缓冲器来工作。

为了解决上述问题，第二发明的转矩传感器具备：凸轮机构，其向所述旋转轴传递来自电动机的驱动力；测量基体，其配置成在所述旋转轴的周围与旋转轴非接触且不旋转，并且该测量基体在轴向上能够压缩；压缩量检测元件，其安装在该测量基体上；控制部，其与该检测元件连接且利用与压缩量对应的测定电压控制所述电动机。

作为将所述测量基体配置成在旋转轴的周围与旋转轴非接触且不旋转的机构，可以想到例如经由推力轴承在旋转轴的外侧浮动支承测量基体。

作为所述测量基体，形成由铝等金属或树脂等弹性体构成的筒体。在这种情况下，通过调整厚度能够控制轴向的压缩量。即，根据目标检测转矩值的大小事先准备厚度不同的测量基体，从而能够根据需要进行更换。