(57)【要約】使用中のインパクト機構から発生する音を検出する音響検出回路を含むバッテリパックを着脱可能に取り付ける電動インパクト工具を提供する。衝撃音が検出されると、調節可能な期間の計時が開始され、その期間の満了時に、バッテリパックのバッテリを工具モータから切り離すためのリレーが作動する。工具がトルク工具である場合、この発明はトルク制限機構として機能する。期間の長さはバッテリパックハウジング上のダイヤルで調節可能であり、制御回路には、バッテリパックハウジング上のスイッチを介して制御回路に選択的に電源供給される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに収容されたバッテリと、
前記バッテリを関連装置と電気的に接続するための接続回路と、
前記ハウジング内で動作制御用として接続回路に接続され、使用中の前記関連装置から発生する振動を検出して制御信号を生成する検出器を含む制御回路と、
該制御信号に応答して所定期間の計時を開始するタイマとを含み、
該設定期間の満了時に前記制御回路によって前記接続回路を切り離す前記バッテリパック。
【請求項２】
前記ハウジングにプラグ部が含まれ、関連インパクト工具のソケット部に前記プラグを差し込むことにより前記インパクト工具上に取り付けられる請求項１記載のバッテリパック。
【請求項３】
前記接続回路内に常閉接点を有するリレーが前記制御回路に含まれる請求項１記載のバッテリパック。
【請求項４】
さらに、前記制御回路に電源供給するためにバッテリを選択的に接続するオン／オフスイッチを含む請求項１記載のバッテリパック。
【請求項５】
前記制御回路に電源が接続されていることを示す表示器が前記スイッチに接続された請求項４記載のバッテリパック。
【請求項６】
所定期間の長さを選択的に調整するための回路が前記タイマに含まれる請求項１記載のバッテリパック。
【請求項７】
前記所定期間の満了時に前記接続回路の遮断期間の長さを制御する回路が前記タイマに含まれる請求項１記載のバッテリパック。
【請求項８】
前記検出器は音響検出器である請求項１記載のバッテリパック。
【請求項９】
前記音響検出器が応答する音響レベルを選択的に調整するための回路が前記音響検出器に含まれる請求項１記載のバッテリパック。
【請求項１０】
モータと、
前記モータによって駆動される動作機構と、
前記モータに電源供給するために着脱可能状態で接続されるコネクタとバッテリとを含み、さらに、使用中の前記動作機構から発生する振動を検出して制御信号を生成する検出器を備えた制御回路を含むバッテリパックと、
前記制御信号に応答して所定期間の計時を開始するタイマとを含み、
前記期間の満了時に前記制御回路によって前記バッテリを前記コネクタから切り離す電動装置。
【請求項１１】
さらに、前記モータおよびインパクト機構を収容するハウジングと、前記ハウジングに前記バッテリパックを取り付けるための構造を含む請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記バッテリパックのターレット部と、前記ハウジング内で該ターレット部分を受容するソケット部とが前記構造に含まれる請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記バッテリパックを前記ハウジング上に着脱可能状態で保持するラッチ機構を含む請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
さらに、前記制御回路に電源供給するために前記バッテリを選択的に接続するオン／オフスイッチを含む請求項１０記載の装置。
【請求項１５】
前記所定期間の長さを選択的に調整するための回路が前記タイマに含まれる請求項１０記載の装置。
【請求項１６】
ハンマと金床を備えたインパクト機構が前記動作機構に含まれ、インパクト工具として機能する請求項１０記載の装置。
【請求項１７】
前記インパクト工具がトルク工具である請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
ハウジングと、
該ハウジングに収容されたバッテリと、
前記バッテリを関連装置と電気的に接続するための手段と、
関連ツールから発生する衝撃に基づく振動を検出して制御信号を生成する手段と、
前記制御信号に応答して所定期間の計時を開始するタイミング手段と、
前記期間の満了時に前記バッテリを前記関連工具から切り離す手段とを含む電動インパクト工具用バッテリパック。
【請求項１９】
さらに、前記検出手段と、前記タイミング手段と、前記切り離し手段とに選択的に前記バッテリを接続する手段を含む請求項１８記載のバッテリパック。
【請求項２０】
さらに、前記検出手段と、前記タイミング手段と、前記切り離し手段に電源が供給されていることを示す手段を含む請求項１９記載のバッテリパック。
【請求項２１】
前記所定期間の長さを選択的に調整するための手段が前記タイミング手段に含まれる請求項１８記載のバッテリパック。
【請求項２２】
前記所定期間の満了時にバッテリを前記関連ツールから切り離し状態に維持する期間の長さを決めるための手段が前記タイミング手段に含まれる請求項１８記載のバッテリパック。
【請求項２３】
前記検出手段が応答する振動レベルを選択的に調整するための手段が前記検出手段に含まれる請求項１８記載のバッテリパック。
【請求項２４】
電動インパクト工具に電源供給するために着脱可能に接続されるバッテリパックを用意するステップと、
前記インパクト工具から発生する衝撃音を検出するステップと、
衝撃音検出時に所定期間の計時を開始するステップと、
前記期間の満了時に前記工具から前記バッテリパックを自動的に切り離すステップとを含む電動インパクト工具の動作制御方法。
【請求項２５】
さらに、前記インパクト工具に前記バッテリパックを取り付けるステップを含む請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
さらに、前記所定期間の長さを選択的に調整するスペップを含む請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
所定期間の満了時に前記バッテリパックを前記ツールから切り離し状態に維持する期間の長さを決めるステップを含む請求項２４記載のバッテリパック。
【請求項２８】
前記検出ステップで検出可能な音響レベルを調整するステップを含む請求項２４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電動工具、特に取り外し可能なバッテリパックから電源供給される道具に関する。明細書では特に、インパクトレンチや他のトルク工具などのインパクト工具に関して記述する。
【背景技術】
【０００２】
留め具のオーバートルクを防止するために、工具によるトルクを制御または制限する手段を備えた動力付きトルク工具がよく知られている。通常、これらのトルク制限技術には、印加トルクを測定して所定の基準トルクレベルと比較する複雑で高価な機械式、電気機械式、または電子装置が利用される。これらの技術によれば、かなり正確なトルク制御が可能である。
【０００３】
しかし、用途によっては正確なトルク制御を必要とせず、大まかなトルク制限機能で十分、あるいは、その方が望ましい場合がある。トルクが増加し始めた時に工具から発生する衝撃音を検出するために、マイクロホン等の音響検出器または振動検出器を組み込んだインパクト工具が知られている。例えば米国特許第５，２７７，２６１号で開示されている装置では、衝撃数を計数して、衝撃数が所定数に達したときにモータの電源が切り離される。しかし、この特徴を利用するためには、それに対応した工具を購入しなければならない。
【発明の開示】
【０００４】
この明細書では、従来装置の欠点を克服すると共に、新たな構造上、動作上の利点を持つ電動装置について説明する。
【０００５】
主な特徴は、既存の装置に簡単かつ経済的な音響起動式制御機能を付加することである。
【０００６】
これと関連して、もう一つの特徴は、電動装置と取り外し可能なバッテリパックとの組み合わせにより、バッテリパックに音響起動式制御機能を持たせることである。
【０００７】
発明はまた、上記用途のバッテリパックを提供する。
【０００８】
さらに、電動インパクトツールの電源を音響制御によって切断するための方法を提供する。
【０００９】
上記は発明の電動装置用バッテリパックによって実現する。発明のバッテリパックは、ハウジングと、ハウジングに収容されたバッテリと、バッテリを関連装置と電気的に接続するための接続回路と、動作制御用の接続回路に接続されるハウジング内の制御回路とを含む。制御回路は、使用中の関連装置から発生する振動を検出する検出器と、制御信号に応答して所定期間を設定するタイマとを含み、タイマ設定期間の満了時に接続回路を切り離す。
【００１０】
発明を容易に理解し得るように、以下に、付図を用いて発明の詳細を説明する。
【実施例】
【００１１】
図１はピストルグリップ型ハウジング１１を含むインパクト工具１０を示す。ハウジングの円筒部１２の内部には、電動モータ１３と、ハンマ１５および金床（アンビル）１６を含むインパクト機構１４とが取り付けられ、金床は出力駆動用スクウェア（ｓｑｕａｒｅ）１７と結合する。ハウジング１１の内部には、モータ１３の動作を制御するための引き金１９を取り付けるハンドル１８が設けられる。駆動用スクウェア１７には、トルクが掛かる留め具等との間に介在するソケット等の適切な工具が取り付けられる。インパクト工具１０は様々なメーカから供給される一般的なタイプのものであり、その構造および動作は当業者に周知であるから、詳しく説明しない。
【００１２】
インパクト工具１０は、そのハンドル１８に着脱可能に取り付けられるバッテリパック２０によって電源供給される。図２に示すように、バッテリパック２０のハウジング２１には拡大ベース２２が含まれ、ハンドル１８の保持構造（図示せず）と協働する一対のラッチ機構２３（一方のみ図示）がベース上に取り付けられる。ベース２２には更に、オン／オフスイッチ２４と制御ダイヤル２５が取り付けられるが、詳細は後述する。ベース２２から上向きに突出したターレット２６は、工具１０のハンドル１８の下端凹部に差し込まれる。そして、ターレットに設けられた電気ターミナル２８がハンドル１８のターミナル（図示せず）に接続されると、バッテリパック２０は引き金機構１９を介してモータ１３と電気的に接続される。図１に示すように、ハンドル１８の所定位置にバッテリパック２０が取り付けられると、ラッチ機構２３の係合によりバッテリパックが適切に保持される。バッテリパック２０を取外す場合は、手動操作によりラッチ機構２３を解除する。
【００１３】
図３に示すように、バッテリパックハウジング２１にはバッテリ３０と制御回路が含まれる。バッテリ３０はインパクト工具１０の駆動に適したもの、例えば１２ボルトのＮｉＣａｄバッテリ等が使用可能であるが、バッテリの種類、電圧は使用工具に応じて選択することができる。バッテリ３０の正負ターミナルはターレット２６のターミナル２８にそれぞれ接続され、正のバッテリターミナルはリレーの常閉コンタクト３１を介してターミナル２８に接続される。バッテリ３０は、７８Ｌｏ５などの集積回路電圧レギュレータ３３を内蔵する電源回路３２の一部を形成する。具体的に、バッテリ３０の正負ターミナルは電圧レギュレータ３３のピン１、２にそれぞれ接続されるが、正のバッテリターミナルとピンの間には衝撃制御オン／オフスイッチ２４が介在する。電圧レギュレータ３３の入力端子間には、ＬＥＤ３４と限流抵抗器３５の直列回路が接続され、スイッチ２４が閉じたときにＬＥＤ３４が点灯して、バッテリパック回路の後段が動作中であることを示す。電圧レギュレータ３３の入力端子間には更に、キャパシタ３６、３７の並列回路が接続され、電圧レギュレータ３３のピン２と出力ターミナル側のピン３との間にはキャパシタ３８が接続される。電圧レギュレータの入力にはバッテリ３０のＢ＋電圧が接続され、出力端子からＶ＋電圧、例えば５ＶＤＣが発生する。キャパシタ３７、３８は電圧レギュレータ３３の発振を抑制し、キャパシタ３６は電圧レギュレータの損傷を防止する。
【００１４】
バッテリパックハウジング２１の中には更に、抵抗器４２を介してＶ＋電源の端子間に接続される振動／音響検出器４１（例えばマイクロホン）を含むトリガ回路４０が設けられる。マイクロホン４１はバッテリパック２０に伝わる振動を電気的信号に変換する。その信号振幅は振動の大きさに比例して変化する。マイクロホンは結合コンデンサ４３と抵抗器４４を介してＩＣ比較器４５（例えばＴＬＣ３７２）の信号入力に接続される。比較器の基準入力は、Ｖ＋電源の端子間で抵抗器４６と直列接続されるポテンショメータ４７のワイパに接続される。ノイズフィルタ用キャパシタ４８は、比較器４５の電源入力側のＶ＋電源端子間に接続される。比較器４５の出力は、抵抗器４９を介してタイマ回路５０に接続される。キャパシタ４３は比較器４５からのＤＣ成分を遮断する。ポテンショメータ４７は、工具１０の衝撃に基づく所定振幅以上の振動に比較器４５が反応するように調整される。
【００１５】
タイマ回路５０は、例えばＭＣ１４５３８Ｂ等の集積回路デュアルタイマ５１で構成される。デュアルタイマ５１のピン１６にＶ＋電圧が供給され、ピン８は接地される。比較器４５のピン１に現れるトリガ回路４０の出力は、デュアルタイマ５１の入力ピン４に接続される。デュアルタイマ５１のピン２〜７は、衝撃持続期間を制御するための第一のタイマに関連する端子であり、ピン９〜１５はバッテリ遮断期間を制御する第二のタイマに関連する端子である。抵抗器５２とキャパシタ５３の直列回路がＶ＋電源に接続され、直列回路の中間接続点がデュアルタイマ５１のピン３、１３に接続される。また、ポテンショメータ５４とキャパシタ５５の直列回路がＶ＋電源に接続され、直列回路の中間接続点とポテンショメータ５４のワイパがデュアルタイマ５１のピン２に接続され、ピン１は接地される。また、抵抗器５６とキャパシタ５７の直列回路がＶ＋電源に接続され、キャパシタ５７の反対側ターミナルにデュアルタイマ５１のピン１４、１５が接続される。デュアルタイマ５１のピン５、７、１２は共通接続され、ピン９、１１も共通接続される。ピン１６はキャパシタ５８を介して接地される。デュアルタイマ５１の出力端はピン１０であり、ピン６は未接続である。
【００１６】
動作時、比較器４５の出力がロー（０ボルト）からハイ（５ボルト）に遷移すると、第一のタイマが作動し、デュアルタイマ５１のピン７がローになる。第一のタイマの持続期間は、キャパシタ５５の値およびポテンショメータ５４のアーム調整抵抗値によって決まる。なお、抵抗値はダイヤル２５（図２）によって調節される。ピン５、７が共通接続されているため、ピン４にトリガ信号が現れても動作中の第一のタイマは再始動しない。第一のタイマがオフになった後、ピン１２がハイからローへ遷移したときに第二のタイマが始動するように、ピン７はピン１２と接続されている。第二のタイマの持続期間は、抵抗器５６とキャパシタ５７の値によって決まり、通常は、ユーザが引き金１９を開放するために十分な時間である約一秒に設定される。ピン９、１１が共通接続されているため、ピン１２にトリガ信号が現れても動作中の第二のタイマは再始動しない。ピン３、１３に接続された抵抗器５２とキャパシタ５３はパワーオンリセットとして機能する。したがって、スイッチ２４が閉じているとき、トリガ回路４０から適切なトリガ信号が現れるまで両タイマは確実にオフ状態を維持する。
【００１７】
バッテリパックハウジングには更に、リレー回路６０が設けられる。デュアルタイマ５１の出力は、ピン１０から抵抗器６１を介してトランジスタ６２のベースに供給される。このトランジスタのエミッタは接地され、コレクタはダイオード６４のアノードに接続され、ダイオードのカソードはＢ＋電源に接続される。リレーのコイル６５はダイオード６４の端子間に接続される。デュアルタイマ５１のピン１０がハイのとき、トランジスタ６２は導通し、抵抗器６１が電流制限機能を果たす。その結果、リレーのコイル６５に電流が流れ、常閉接点３１が開いて、バッテリパックのターミナル２８からバッテリ３０が切り離される。ダイオード６４は、トランジスタ６２の遮断時にリレーから発生する電圧スパイクから回路を保護する。
【００１８】
動作中、時限衝撃制御が望ましい場合、衝撃制御スイッチ２４を閉じることにより、バッテリパック２０の制御回路に電源が入り、その状態はＬＥＤ３４の点灯によって示される。ポテンショメータ５４の設定はダイヤル２５で調節される。時間対トルク方程式（ｔｉｍｅ  ｖｅｒｓｕｓ  ｔｏｒｑｕｅ  ｅｑｕａｔｉｏｎ）は接合強度、摩擦、その他の変数によって変化するので、初回の使用前に適切な衝撃期間を決める必要がある。これは、期間を最小値に設定して工具１０を動作させ、関連工具に掛かるトルクを測定し、期間を徐々に増加させ、測定トルクが目標値に合うまでこの手順を反復することによって可能である。適切な衝撃期間が決まれば、その期間設定を用いて、同様の接合に同じトルクを与えることができる。
【００１９】
適切な期間が設定された後、工具１０は留め具にトルクを与えるために普通に使用される。ユーザが引き金１９を引くと、モータ１３に電源が入り、出力駆動用スクウェア１７が回転する。低トルク状態では、留め具が自由に回転しているとき、バッテリパック２０の制御回路は働かない。留め具の回転が止まり、トルクが増加し始めると、インパクト機構１４から留め具に衝撃力が付与され始める。その衝撃力に基づく振動がマイクロホン４１によって検出されると、デュアルタイマ５１の第一のタイマが始動する。一般に、このタイマの設定期間は、留め具を固定するのに必要な時間である数秒間である。その期間が経過すると、リレー６５を作動させて第二のタイマを起動するための出力がデュアルタイマ５１のピン１０から発生する。リレーの動作により、接点３１が開き、バッテリ３０がモータ１３から切り離される。その時点で制限トルクに達しているので、ユーザは引き金１９を開放する。第二のタイマ期間が経過すると、トランジスタ６２がオフになって接点３１が再び閉じ、次のトルク周期に対する装置の準備段階になる。
【００２０】
時限衝撃制御を行わないときは、スイッチ２４を開放状態にするだけで普通にバッテリパック２０を使用する。その場合、ＬＥＤ３４は消灯し、工具１０は普通に動作する。留め具を緩める場合はトルク制限が不要であり、通常、このモードでバッテリパックを使用することができる。
【００２１】
この発明はトルクインパクト工具に関連した使用について記述しているが、実際には、他のタイプのインパクト工具や、インパクト工具以外の電動装置にも利用可能であり、その場合、検出可能な音または振動の発生が所定条件の開始を意味する。また、実施例では工具の衝撃を検出するためにマイクロホンが使用されるが、他のタイプの振動検出装置も使用可能である。
【００２２】
以上の記述および添付図面は単なる説明手段であって、発明を制限するものではない。以上に特定の実施例について述べてきたが、当業者には明らかなように、発明の趣旨から逸脱することなく変更が可能である。実際の発明の範囲は、別紙の特許請求の範囲において画定される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】音響的に起動される制御回路を組み込んだバッテリパックを取り付けた電動インパクト工具の側面図。
【図２】図１のバッテリパックの拡大透視図。
【図３】図１のバッテリパックの電気回路図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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