(57)【要約】【課題】締付トルクの制御精度を高めるための技術を提供する。【解決手段】インパクト回転工具１において、インパクト機構９は、モータ出力によって出力軸８に間欠的な回転打撃力を発生させる。打撃検出部１２は、インパクト機構９により出力軸８に加えられた打撃を検出する打撃検出部１２と、打撃検出部１２の出力波形を監視する打撃監視部２５とを備える。打撃監視部２５は、打撃検出部１２の出力波形から、インパクト機構９による打撃挙動が適正であるか否かを特定し、また不適正な打撃挙動の種類を特定する。【選択図】図１
2019081213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ出力によって出力軸に間欠的な回転打撃力を発生させるインパクト機構と、
前記インパクト機構により出力軸に加えられた打撃を検出する打撃検出部と、
前記打撃検出部の出力波形を監視する打撃監視部と、を備えたインパクト回転工具であって、
前記打撃監視部は、前記打撃検出部の出力波形から、前記インパクト機構による打撃挙動が適正であるか否かを特定する、
ことを特徴とするインパクト回転工具。
【請求項２】
前記打撃監視部は、前記打撃検出部の出力波形に応じて、不適正な打撃挙動の種類を特定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のインパクト回転工具。
【請求項３】
前記打撃監視部により特定された結果を表示する表示部を、さらに備える、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のインパクト回転工具。
【請求項４】
ユーザ操作によりモータの上限回転数を変更する設定部を、さらに備える、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインパクト回転工具。
【請求項５】
前記インパクト機構の１回の打撃による出力軸回転角を取得する回転角取得部と、
前記インパクト機構の１回の打撃により出力軸に加えられた打撃エネルギを算出するエネルギ算出部と、
前記エネルギ算出部が算出した打撃エネルギと前記回転角取得部が取得した出力軸回転角にもとづいて締付トルクを算出する締付トルク算出部と、
算出した締付トルクにもとづいてモータの回転を制御するモータ制御部と、を備え、
前記モータ制御部は、モータの上限回転数を所定値に制限する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインパクト回転工具。
【請求項６】
モータ出力によって出力軸に間欠的な回転打撃力を発生させるインパクト機構と、
前記インパクト機構により出力軸に加えられた打撃を検出する打撃検出部と、
前記インパクト機構の１回の打撃による出力軸回転角を取得する回転角取得部と、
前記インパクト機構の１回の打撃により出力軸に加えられた打撃エネルギを算出するエネルギ算出部と、
前記エネルギ算出部が算出した打撃エネルギと前記回転角取得部が取得した出力軸回転角にもとづいて締付トルクを算出する締付トルク算出部と、
算出した締付トルクにもとづいてモータの回転を制御するモータ制御部と、
ユーザ操作によりモータの上限回転数を変更する設定部と、を備える、
ことを特徴とするインパクト回転工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルトやナットなどのねじ部材を間欠的な回転打撃力により締め付けるインパクト回転工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
インパクト回転工具は、モータ出力で回転するハンマがアンビルを回転方向に間欠的に打撃することで、ねじ部材を締め付ける。インパクト回転工具は組立工場などで使用されるため、ねじ部材の締付トルクは、ユーザにより設定された値となるように正確に制御される必要がある。
【０００３】
インパクト回転工具では、電力がバッテリパックに内蔵された充電電池により供給されるため、電池電圧の低下によりモータ回転数を一定に維持できなくなると、高精度に締付トルクを制御することが困難になることがある。そこで特許文献１は、電池電圧が高いときの打撃力をＰＷＭ制御により制限し、電池電圧が低下した場合にも打撃力を保つようにモータを制御するインパクト回転工具を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１３３０８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インパクト回転工具による締付作業において、締付対象となるねじ部材の材質やサイズは様々であり、出力軸に装着されるソケットも、ねじ部材や作業環境に応じて様々なものが用いられる。使用されるソケットには、標準尺のインパクトソケット、長尺のエクステンションソケット、小径のボールポイントビットなどの種類があるが、これらのソケットのねじり剛性は、形状、サイズ等の違いにより異なっている。
【０００６】
インパクト回転工具において、ハンマはアンビルを打撃すると、アンビルから離れる方向に一旦後退し、その後、回転しながらばね付勢力により前進してアンビルを打撃する挙動を繰り返す。この打撃挙動は、ハンマの後退量が適正値をとることで好適に繰り返され、これにより高精度なトルク制御を実現するための状態が整えられる。しかしながら、ばね部材およびソケットの組合せにより生じるねじり剛性によっては、ハンマ後退量が適正値から外れることがあり、この場合は不適正な打撃挙動が発生して、高精度なトルク制御の実現が困難になることがある。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、インパクト機構による打撃挙動を特定する技術、またはインパクト機構による打撃挙動を調整するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のインパクト回転工具は、モータ出力によって出力軸に間欠的な回転打撃力を発生させるインパクト機構と、インパクト機構により出力軸に加えられた打撃を検出する打撃検出部と、打撃検出部の出力波形を監視する打撃監視部とを備え、打撃監視部は、打撃検出部の出力波形から、インパクト機構による打撃挙動が適正であるか否かを特定する。
【０００９】
本発明の別の態様もまた、インパクト回転工具である。このインパクト回転工具は、モータ出力によって出力軸に間欠的な回転打撃力を発生させるインパクト機構と、インパクト機構により出力軸に加えられた打撃を検出する打撃検出部と、インパクト機構の１回の打撃による出力軸回転角を取得する回転角取得部と、インパクト機構の１回の打撃により出力軸に加えられた打撃エネルギを算出するエネルギ算出部と、エネルギ算出部が算出した打撃エネルギと回転角取得部が取得した出力軸回転角にもとづいて締付トルクを算出する締付トルク算出部と、算出した締付トルクにもとづいてモータの回転を制御するモータ制御部と、ユーザ操作によりモータの上限回転数を変更する設定部とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、インパクト機構による打撃挙動を特定する技術、またはインパクト機構による打撃挙動を調整するための技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係るインパクト回転工具の構成を示す図である。
【図２】操作スイッチの引込量とモータ回転数との関係の例を示す図である。
【図３】ハンマがアンビルに回転方向の打撃を加える様子を示す図である。
【図４】ハンマによる打撃挙動を説明するための図である。
【図５】打撃検出部の出力波形の一例を示す図である。
【図６】不適正な打撃挙動の第１モードを説明するための図である。
【図７】不適正な打撃挙動の第２モードを説明するための図である。
【図８】不適正な打撃挙動の第３モードを説明するための図である。
【図９】不適正な打撃挙動の第４モードを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るインパクト回転工具の構成を示す。インパクト回転工具１において、電力はバッテリパックに内蔵されたバッテリ１３により供給される。モータ駆動回路１１は、ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）やＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などのスイッチング素子を搭載してインバータ回路を構成し、駆動源であるモータ２を駆動する。モータ２の回転出力は、減速機３によって減速されて駆動軸５に伝達される。駆動軸５には、カム機構（図示せず）を介してハンマ６が連結され、ハンマ６は、ばね４により出力軸８を備えるアンビル７に向けて付勢される。出力軸８には、締付対象となるねじ部材や作業環境に適したソケットが装着される。
【００１３】
ハンマ６とアンビル７との間に所定値以上の負荷が作用しない間は、ハンマ６とアンビル７とが回転方向に係合し、ハンマ６は、駆動軸５の回転をアンビル７に伝達する。しかしながらハンマ６とアンビル７との間に所定値以上の負荷が作用すると、ハンマ６がカム機構によりばね４に抗して後退し、ハンマ６とアンビル７との係合状態が解除される。その後、ばね４による付勢とカム機構による誘導により、ハンマ６は回転しながら前進してアンビル７に回転方向の打撃を加える。インパクト回転工具１において、ばね４、駆動軸５、ハンマ６およびカム機構は、モータ出力によってアンビル７および出力軸８に打撃衝撃を加えて、アンビル７および出力軸８に間欠的な回転打撃力を発生させるインパクト機構９を構成する。
【００１４】
インパクト回転工具１において、制御部１０、設定部１５などの構成は、制御基板に搭載されるマイクロコンピュータなどにより実現される。制御部１０は、回転角取得部２０、回転速度取得部２１、エネルギ算出部２２、締付トルク算出部２３、モータ制御部２４および打撃監視部２５を有し、締付トルクを算出して、算出した締付トルクにもとづいてモータ２の回転を制御する機能を有する。
【００１５】
操作スイッチ１６は、ユーザにより引き操作されるトリガスイッチである。モータ制御部２４は、操作スイッチ１６の操作によりモータ２のオンオフを制御するとともに、操作スイッチ１６の引込量に応じた回転数でモータ２を回転させる駆動指示をモータ駆動回路１１に供給する。モータ駆動回路１１は、モータ制御部２４から供給される駆動指示によりモータ２のステータ巻線に駆動電流を供給して、モータ２を回転させる。
【００１６】
図２は、操作スイッチの引込量とモータ回転数との関係の例を示す。０〜ａ０の引込量の区間には遊びが設定されている。ａ０〜ａ１の引込量の区間は、低速回転区間であり、引込量の増加につれて回転数が大きくなるような関係が設定されている。モータ制御部２４は、スイッチ引込量がａ０になると、モータ２をオンするとともに回転数Ｎ０で回転させ、引込量がａ１に近づくにつれて、モータ回転数をＮ１に近づけるように調整する。インパクト回転工具１にもよるが、たとえばａ０は２ｍｍ、はａ１は５ｍｍ程度であってよい。
【００１７】
ａ１以上の引込量に対して、モータ回転数は上限回転数Ｎmaxに設定される。ユーザは締付作業において、モータ２が自動停止するまで、操作スイッチ１６を最大引込量（＞ａ１）まで引いた状態を維持する。したがってモータ制御部２４は、モータ２を自動停止するまで、モータ回転数が上限回転数Ｎmaxとなるように、モータ駆動回路１１に駆動指示を供給する。
【００１８】
インパクト回転工具１において、バッテリ１３の電池電圧には使用可能範囲が設定されており、モータ制御部２４は、電池電圧が使用可能範囲の下限電圧を下回ると、電圧低下異常を判断してモータ駆動を禁止するバッテリ管理を行っている。このバッテリ管理のもと、上限回転数Ｎmaxは、下限電圧で回転させることのできる回転数に定められてよい。上限回転数Ｎmaxを予め低い値に制限しておくことで、電池電圧の使用可能範囲において、モータ制御部２４は、モータ２を常に上限回転数Ｎmaxで回転制御することが可能となる。つまりモータ制御部２４は、電池電圧が高いときの打撃力をＰＷＭ制御により制限し、電池電圧が低下した場合にも打撃力を一定に維持できるようにモータ２を制御する。なお上限回転数Ｎmaxは、下限電圧よりも高い電圧で回転させることのできる回転数に定められてもよい。
【００１９】
打撃検出部１２は、インパクト機構９によりアンビル７および出力軸８に加えられた打撃を検出する。たとえば打撃検出部１２は、ハンマ６がアンビル７を打撃することによる衝撃を検出する衝撃センサと、衝撃センサの出力を増幅して制御部１０に供給する増幅器を含んで構成されてよい。たとえば衝撃センサは、圧電式ショックセンサであって衝撃に応じた電圧信号を出力し、増幅器は、出力された電圧信号を増幅して制御部１０に供給する。なお打撃検出部１２は、別の構成を採用してもよく、たとえば打撃音を検出することで、インパクト機構９によりアンビル７に加えられた衝撃を検出する音センサであってもよい。
【００２０】
回転角検出部１８は、モータ２の回転角を検出する。実施形態において回転角検出部１８は、モータ２の回転角を検出する磁気ロータリエンコーダであってよい。回転角検出部１８は、モータ回転角検出信号を回転角取得部２０に供給する。実施形態において回転角取得部２０は、モータ回転角検出信号から、出力軸８の回転角を取得する機能を有する。ここで回転角取得部２０は、インパクト機構９による打撃ごとに出力軸８が回転する角度を取得する。以下、１回の打撃により出力軸８が回転する角度を、単に「出力軸回転角」と呼ぶ。
【００２１】
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、ハンマ６がアンビル７に回転方向の打撃を加える様子を示す。ハンマ６は、前面から立設する一対のハンマ爪６ａ、６ｂを有し、アンビル７は、中心部から径方向に延びる一対のアンビル爪７ａ、７ｂを有する。なおアンビル７は出力軸８と一体であり、出力軸８はアンビル７とともに回転する。
【００２２】
図３（ａ）は、ハンマ爪とアンビル爪とが周方向に係合した状態を示す。ハンマ爪６ａ、６ｂは、それぞれアンビル爪７ａ、７ｂに係合して、矢印Ａで示す方向に回転力を加える。
図３（ｂ）は、ハンマ爪とアンビル爪との係合状態が解除された状態を示す。係合状態においてハンマ６とアンビル７の間に所定値以上の負荷が作用すると、ハンマ６はカム機構（図示せず）によりアンビル７に対して後退し、ハンマ爪６ａとアンビル爪７ａとの係合状態、およびハンマ爪６ｂとアンビル爪７ｂとの係合状態がそれぞれ解除される。
図３（ｃ）は、ハンマ爪がアンビル爪を打撃してアンビル７を回転させた状態を示す。ハンマ爪６ａ、６ｂとアンビル爪７ａ、７ｂとの係合状態が解除されると、ハンマ６は矢印Ａで示す方向に回転しながら前進して、ハンマ爪６ａ、６ｂが、それぞれアンビル爪７ｂ、７ａを打撃する。この打撃衝撃によりアンビル７は、ｌ１とｌ２のなす角度θだけ回転し、このときハンマ６の回転角は（π＋θ）となる。
【００２３】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、ハンマ６による打撃挙動を説明するために、ハンマ６およびアンビル７を周方向に模式的に展開した位置関係を示す。
図４（ａ）は、ハンマ爪６ａ、６ｂがそれぞれアンビル爪７ａ、７ｂを打撃したときの状態を示す。ハンマ６は、矢印Ａで示す方向に回転力を加えられており、また前進方向（アンビル７に向かう方向）にばね４による付勢力を加えられている。
【００２４】
ハンマ爪６ａ、６ｂがアンビル爪７ａ、７ｂを打撃すると、衝突の反力を受けてカム機構により後退しながら、アンビル爪７ａ、７ｂから周方向に相対的に離れる方向に移動する（図４（ｂ）参照）。その後ハンマ爪６ａ、６ｂは、それぞれアンビル爪７ａ、７ｂを乗り越えるように動き（図４（ｃ）参照）、ハンマ６は矢印Ａで示す方向に回転しながら、押し縮められたばね４の付勢力によってアンビル７に向かって前進する。そして図４（ｄ）に示すように、ハンマ爪６ａ、６ｂが、それぞれアンビル爪７ｂ、７ａを打撃する。ねじ部材の締付作業中、以上の動作が高速で繰り返され、ハンマ６による回転打撃力がアンビル７に対して繰り返し付与される。
【００２５】
回転角取得部２０は、打撃検出部１２による検出結果および回転角検出部１８による検出結果を用いて、１打撃あたりの出力軸回転角θを取得する。具体的に回転角取得部２０は、以下の（式１）を用いて、打撃間のモータ回転角φから、１回の打撃による出力軸回転角θを取得する。打撃検出部１２がインパクト機構９による打撃を検出すると、回転角取得部２０は、打撃が検出されたタイミングで、モータ回転角検出信号から打撃間の出力軸回転角θを導出する。
θ＝（φ／η）−π  ・・・  （式１）
ここでηは減速機３による減速比を示す。
【００２６】
図５は、打撃検出部１２の出力波形の一例を示す。打撃監視部２５は、ショックセンサである打撃検出部１２の出力波形を監視する。図５に示す出力波形では、時間ｔｎおよびｔｎ＋１において打撃によるパルス（以下、「打撃パルス」とも呼ぶ）が発生しており、打撃監視部２５は打撃パルスを検出すると、回転角取得部２０に打撃が生じたことを通知する。これにより回転角取得部２０は、時間ｔｎおよびｔｎ＋１の間に生じた出力軸回転角θを導出する。
【００２７】
回転速度取得部２１は、打撃検出部１２による検出結果、回転角検出部１８による検出結果およびタイマ（図示せず）からの情報を用いて、打撃間の打撃速度ωを取得する。回転速度取得部２１は、タイマ出力から打撃間の時間を特定して、打撃速度ωを算出する。エネルギ算出部２２は、アンビル７および出力軸８の慣性モーメントをＪとするとき、以下の（式２）を用いて、インパクト機構９の１回の打撃によりアンビル７および出力軸８に加えられた打撃エネルギＥを算出する。
Ｅ＝（１／２）×Ｊ×ω２  ・・・  （式２）
【００２８】
締付トルク算出部２３は、以下の（式３）を用いて、エネルギ算出部２２が算出した打撃エネルギＥと、回転角取得部２０が取得した出力軸回転角θにもとづいて締付トルクＴを算出する。
Ｔ＝Ｅ／θ  ・・・  （式３）
モータ制御部２４は、締付トルク算出部２３が算出した締付トルクＴにもとづいてモータ２の回転を制御し、具体的にはモータ２の回転を自動停止させる。以下、モータ自動停止の制御例について説明する。
【００２９】
ユーザは作業開始前に、作業対象に応じた目標締付トルク値（以下、単に「目標トルク値」とも呼ぶ）をインパクト回転工具１に設定する。受付部１４はユーザによる操作入力を受け付け、設定部１５に供給する。受付部１４は無線通信モジュールを有し、ユーザは工具付属のリモートコントローラを用いて、インパクト回転工具１に対する操作入力を行ってよい。実施形態のインパクト回転工具１で、ユーザは、３０ステップの目標トルク値の中から１つを選択できる。なお工具本体に操作ボタン類やタッチパネルが設けられ、受付部１４が、ユーザから目標トルク値の入力を受け付けてもよい。
【００３０】
受付部１４が目標トルク値の入力を受け付けると、設定部１５はシャットオフ打撃数記憶部１７の記憶内容を参照して、目標トルク値に対応するシャットオフ打撃数および所定のトルク値を導出し、制御部１０に設定する。設定部１５がシャットオフ打撃数および所定のトルク値を制御部１０に供給し、制御部１０がシャットオフ打撃数をモータ２の回転制御に利用できる状態にすることを、シャットオフ打撃数の設定処理と呼ぶ。
【００３１】
シャットオフ打撃数記憶部１７は、３０ステップの目標トルク値ごとに、所定のトルク値に達してから目標トルク値に達するまでの打撃数を記憶する。シャットオフ打撃数記憶部１７はマスターテーブルとして構成され、記憶内容は更新不可とされてよい。
【００３２】
作業中、打撃監視部２５は打撃検出部１２の出力波形を監視し、打撃検出部１２の出力電圧が打撃判定電圧Ｖthを超えると、インパクト機構９による打撃の発生を判定する。打撃監視部２５は、打撃検出部１２の出力電圧と打撃判定電圧Ｖthとを比較するコンパレータを有し、コンパレータの出力から、出力軸８が打撃されたことを判定してよい。
【００３３】
モータ制御部２４は、締付トルク算出部２３が算出した締付トルクＴにもとづいてモータ２の回転を制御する。具体的にモータ制御部２４は、締付トルクＴが所定のトルク値に達すると、打撃監視部２５により判定された打撃をカウントして、カウントした打撃数がシャットオフ打撃数になるとモータ２の回転を停止させる。このようなモータ制御により、インパクト回転工具１は、締付トルクを高精度に制御する。
【００３４】
このようにシャットオフ打撃数は、締付トルクを管理するために利用される。インパクト回転工具１のメーカは、所定のねじ部材およびソケットを用いて、複数の締付トルク値のそれぞれを実現するためのシャットオフ打撃数を実測し、マスターテーブルを作成する。このようにしてマスターテーブルには、所定の条件下で実測された各締付トルク値に対応するシャットオフ打撃数が記録される。
【００３５】
しかしながら実際の作業対象となるねじ部材およびソケットは、マスターテーブル作成時のねじ部材およびソケットと異なることがある。たとえばマスタテーブル作成時に使用したソケットが標準尺のインパクトソケットである場合に、実際の作業で使用するソケットが長尺のエクステンションソケットであると、ソケット自体のねじり剛性が大きく異なってくる。また、ねじ部材とソケットの組合せによっても剛性は変化する。インパクト機構９による打撃挙動は、図４（ａ）〜図４（ｄ）に示した軌道で、ハンマ爪とアンビル爪とが衝突することが理想的であるが、実際の作業においては、ねじり剛性など様々な要因により、打撃挙動が不適正となることがある。そこで実施形態のインパクト回転工具１において、打撃監視部２５は、打撃検出部１２の出力波形から、インパクト機構９による打撃挙動が適正であるか否かを特定する機能をもつ。
【００３６】
以下、不適正な打撃挙動の種類（モード）について説明する。
図６（ａ）は、不適正な打撃挙動の第１モードを示す。この第１モードでは、ハンマ爪６ａがアンビル爪７ｂを打撃した後、ハンマ６が、カム機構による最大後退位置まで後退する。その結果、カム機構における鋼球がカム溝端部と衝突し、騒音や振動が発生したり、さらにはカム機構が破損する可能性も生じる。第１モードが発生する要因としては、ばね４による前進力が不足していることや、ハンマ６の回転速度が大きすぎることなどがあげられる。
【００３７】
図６（ｂ）は、第１モードにおける打撃検出部１２の出力波形の例を示す。図６（ｂ）に示す出力波形において、時間ｔｎの打撃パルスは、図６（ａ）におけるハンマ爪６ａによるアンビル爪７ｂの打撃を検出したものである。第１モードでは、ハンマ爪６ａによるアンビル爪７ｂの打撃後、ハンマ６がカム機構による最大後退位置まで後退したときに、鋼球とカム溝端部が衝突したことで、打撃検出部１２は、時間ｔｎおよびｔｎ＋１の中間位置よりも時間ｔｎに近い時間ｔａで振動パルス４１を出力する。
【００３８】
打撃監視部２５は、時間ｔｎの打撃パルスの後に検出される打撃パルスのタイミングが時間ｔｎ＋１付近であることを把握している。そのため図５を参照して、打撃検出部１２が時間ｔｎおよびｔｎ＋１で打撃パルスを出力したときには、打撃監視部２５は、インパクト機構９による打撃挙動が適正であることを特定する。
【００３９】
一方で、図６（ｂ）に示すように、打撃検出部１２から時間ｔａで振動パルス４１が出力されると、打撃監視部２５は、インパクト機構９による打撃挙動が不適正であることを特定する。また打撃監視部２５は、打撃検出部１２の出力波形に応じて、不適正な打撃挙動の種類を特定してもよい。図６（ｂ）に示す出力波形に関し、打撃監視部２５は、打撃パルスの時間ｔｎと振動パルス４１の時間ｔａの間隔により、第１モードの打撃挙動が発生していることを特定してよい。
【００４０】
図７（ａ）は、不適正な打撃挙動の第２モードを示す。この第２モードでは、ハンマ爪６ａがアンビル爪７ａを打撃した後、一旦後退してからアンビル爪７ｂに向かったときに、前進量の不足が発生する。その結果、ハンマ爪６ａがアンビル爪７ｂの側面を打撃できずに、アンビル爪７ｂの底面をかすりながら次のアンビル爪７ａに向かうように動作する。これにより締付トルクの低下や、ハンマ爪やアンビル爪が偏摩耗する可能性が生じる。第２モードが発生する要因としては、ばね４による前進力が不足していることや、ハンマ６の回転速度が大きすぎることなどがあげられる。
【００４１】
図７（ｂ）は、第２モードにおける打撃検出部１２の出力波形の例を示す。図７（ｂ）に示す出力波形において、時間ｔｎの打撃パルスは、図７（ａ）におけるハンマ爪６ａによるアンビル爪７ａの打撃を検出したものである。第２モードでは、ハンマ爪６ａによるアンビル爪７ａの打撃後、ハンマ爪６ａの前面がアンビル爪７ｂの底面に接触することで、打撃検出部１２は、時間ｔｎおよびｔｎ＋１の中間位置よりも時間ｔｎ＋１に近い時間ｔｂで振動パルス４２を出力する。
【００４２】
打撃検出部１２から時間ｔｂで振動パルス４２が出力されると、打撃監視部２５は、インパクト機構９による打撃挙動が不適正であることを特定する。また打撃監視部２５は、図７（ｂ）に示す出力波形に関し、打撃パルスの時間ｔｎと振動パルス４２の時間ｔｂの間隔により、第２モードの打撃挙動が発生していることを特定してよい。
【００４３】
第１モードおよび第２モードは、ばね４によるハンマ６の前進力不足や、ハンマ６の回転速度が大きすぎることを要因として発生する。この要因を解消する現実的な手法の１つは、ハンマ６の回転速度を下げることである。ハンマ６の回転速度を適切に下げることで、第１モードおよび第２モードの発生要因は解消し、インパクト機構９による打撃挙動を修正できる。
【００４４】
打撃監視部２５が、打撃挙動が不適正であることを特定すると、表示部３０は、打撃監視部２５による特定結果を表示する。なお打撃監視部２５が不適正な打撃挙動の種類を特定していれば、表示部３０は、不適正な打撃挙動の種類を示す情報を表示する。これによりユーザは、不適正な打撃挙動が発生していること、および不適正な打撃挙動の種類を認識し、ハンマ６の回転速度を適切に下げることで打撃挙動が適正になることを理解する。
【００４５】
ユーザはリモートコントローラを用いて、モータ２の上限回転数Ｎmaxを下げるための操作入力を行う。受付部１４が、ユーザからの操作入力を受け付けると、設定部１５が、モータ２の上限回転数Ｎmaxを下げるように変更する。設定部１５が上限回転数Ｎmaxを下げることで、モータ制御部２４は、第１モードまたは第２モードが発生していたときよりもモータ２の回転数を低減することになる。それからユーザは、上限回転数Ｎmax変更後のインパクト回転工具１を用いて締付作業を行い、打撃挙動が適正になっているか確認する。作業中または作業後に表示部３０に不適正な打撃挙動の種類を示す情報が再表示されると、ユーザは、リモートコントローラを用いて上限回転数Ｎmaxを再調整する。表示部３０にエラー表示がでなくなるまで、上限回転数Ｎmaxの調整作業を行うことで、ねじ部材およびソケットの組み合わせに最適な上限回転数Ｎmaxが導出される。
【００４６】
なお上限回転数Ｎmaxを下げた場合、１回の打撃による打撃エネルギが小さくなるため、ユーザは、シャットオフ打撃数を多く設定しなおす必要がある。実施形態のインパクト回転工具１では、ユーザが３０ステップの目標トルク値の中から、上限回転数Ｎmaxを下げる前の目標トルク値よりも高い目標トルク値を選択することで、シャットオフ打撃数を増やすことができる。したがってユーザが上限回転数Ｎmaxを下げる場合には、同時にシャットオフ打撃数を定める目標トルク値を高く設定することで、インパクト回転工具１は、適切なトルク制御を実施できる。
【００４７】
図８（ａ）は、不適正な打撃挙動の第３モードを示す。この第３モードでは、ハンマ爪６ａがアンビル爪７ｂを打撃した後、後退量が不足して、アンビル爪７ｂを再度打撃する、もしくはアンビル爪７ｂの打撃面を擦り上がるように動作する。これにより締付トルクの低下や、ハンマ爪やアンビル爪が偏摩耗する可能性が生じる。第３モードが発生する要因としては、ばね４による前進力が大きすぎることや、ハンマ６の回転速度が小さすぎることなどがあげられる。
【００４８】
図８（ｂ）は、第３モードにおける打撃検出部１２の出力波形の例を示す。図８（ｂ）に示す出力波形において、時間ｔｎ＋１の打撃パルスは、図８（ａ）におけるハンマ爪６ａによるアンビル爪７ｂの最初の打撃を検出したものである。第３モードでは、ハンマ爪６ａによるアンビル爪７ｂの打撃後、ハンマ爪６ａの側面がアンビル爪７ｂの側面に再接触（再打撃）することで、打撃検出部１２は、時間ｔｎ＋１の直後の時間ｔｃで振動パルス４３を出力する。
【００４９】
打撃検出部１２から時間ｔｃで振動パルス４３が出力されると、打撃監視部２５は、インパクト機構９による打撃挙動が不適正であることを特定する。また打撃監視部２５は、図８（ｂ）に示す出力波形に関し、打撃パルスの時間ｔｎ＋１と振動パルス４３の時間ｔｃの間隔により、第３モードの打撃挙動が発生していることを特定してよい。
【００５０】
図９（ａ）は、不適正な打撃挙動の第４モードを示す。この第４モードでは、ハンマ爪６ａがアンビル爪７ａを打撃した後、前進量が過剰のために、アンビル爪７ｂを打撃する前にアンビル７に接触する。これにより締付トルクの低下や、ハンマ爪やアンビル爪が偏摩耗する可能性が生じ、振動や騒音が増大する。第４モードが発生する要因としては、ばね４による前進力が大きすぎることや、ハンマ６の回転速度が小さすぎることなどがあげられる。
【００５１】
図９（ｂ）は、第４モードにおける打撃検出部１２の出力波形の例を示す。図９（ｂ）に示す出力波形において、時間ｔｎの打撃パルスは、図９（ａ）におけるハンマ爪６ａによるアンビル爪７ａの打撃を検出したものである。第４モードでは、ハンマ爪６ａによるアンビル爪７ａの打撃後、ハンマ爪６ａの前面がアンビル７の表面に接触（衝突）することで、打撃検出部１２は、時間ｔｎ＋１の直前の時間ｔｄで振動パルス４４を出力する。
【００５２】
打撃検出部１２から時間ｔｄで振動パルス４４が出力されると、打撃監視部２５は、インパクト機構９による打撃挙動が不適正であることを特定する。また打撃監視部２５は、図９（ｂ）に示す出力波形に関し、打撃パルスの時間ｔｎと振動パルス４４の時間ｔｄの間隔により、第４モードの打撃挙動が発生していることを特定してよい。
【００５３】
第３モードおよび第４モードは、ばね４によるハンマ６の前進力が大きすぎることや、ハンマ６の回転速度が小さすぎることを要因として発生する。この要因を解消する現実的な手法の１つは、ハンマ６の回転速度を上げることである。ハンマ６の回転速度を適切に上げることで、第３モードおよび第４モードの発生要因は解消し、インパクト機構９による打撃挙動を修正できる。
【００５４】
打撃監視部２５が、打撃挙動が不適正であることを特定すると、表示部３０は、打撃監視部２５による特定結果を表示する。なお打撃監視部２５が不適正な打撃挙動の種類を特定していれば、表示部３０は、不適正な打撃挙動の種類を示す情報を表示する。これによりユーザは、不適正な打撃挙動が発生していること、および不適正な打撃挙動の種類を認識し、ハンマ６の回転速度を適切に上げることで打撃挙動が適正になることを理解する。
【００５５】
ユーザはリモートコントローラを用いて、モータ２の上限回転数Ｎmaxを上げるための操作入力を行う。受付部１４が、ユーザからの操作入力を受け付けると、設定部１５が、モータ２の上限回転数Ｎmaxを上げるように変更する。設定部１５が上限回転数Ｎmaxを上げることで、モータ制御部２４は、第３モードまたは第４モードが発生していたときよりもモータ２の回転数を増加することになる。それからユーザは、上限回転数Ｎmax変更後のインパクト回転工具１を用いて締付作業を行い、打撃挙動が適正になっているか確認する。作業中または作業後に表示部３０に不適正な打撃挙動の種類を示す情報が再表示されると、ユーザは、リモートコントローラを用いて上限回転数Ｎmaxを再調整する。表示部３０にエラー表示がでなくなるまで、上限回転数Ｎmaxの調整作業を行うことで、ねじ部材およびソケットの組み合わせに最適な上限回転数Ｎmaxが導出される。
【００５６】
なお上限回転数Ｎmaxを上げた場合、１回の打撃による打撃エネルギが大きくなるため、ユーザは、シャットオフ打撃数を少なく設定しなおす必要がある。ユーザが上限回転数Ｎmaxを上げる場合には、同時にシャットオフ打撃数を定める目標トルク値を低く設定することで、インパクト回転工具１は、適切なトルク制御を実施できる。
【００５７】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５８】
実施形態では、打撃監視部２５が打撃挙動の適正、不適正を判定し、ユーザがモータ２の上限回転数Ｎmaxを手動で調整するための契機を提供したが、ユーザは作業開始前に、使用するソケットや使用環境などに応じて、上限回転数Ｎmaxを自由に変更できる。
【００５９】
また実施形態では、ユーザがリモートコントローラを用いて上限回転数Ｎmaxおよび目標トルク値を手動で調整することを説明したが、設定部１５が、不適正な打撃挙動の種類に応じて、上限回転数Ｎmaxおよび目標トルク値を自動調整してもよい。
【００６０】
本発明の態様の概要は、次の通りである。
本発明のある態様のインパクト回転工具（１）は、モータ出力によって出力軸（８）に間欠的な回転打撃力を発生させるインパクト機構（９）と、インパクト機構（９）により出力軸（８）に加えられた打撃を検出する打撃検出部（１２）と、打撃検出部（１２）の出力波形を監視する打撃監視部（２５）と、を備え、打撃監視部（２５）は、打撃検出部（１２）の出力波形から、インパクト機構（９）による打撃挙動が適正であるか否かを特定する。
【００６１】
打撃監視部（２５）は、打撃検出部（１２）の出力波形に応じて、不適正な打撃挙動の種類を特定してもよい。インパクト回転工具（１）は、打撃監視部（２５）により特定された結果を表示する表示部（３０）をさらに備えてよい。インパクト回転工具（１）は、ユーザ操作によりモータ（２）の上限回転数を変更する設定部（１５）をさらに備えてもよい。
【００６２】
インパクト回転工具（１）は、インパクト機構（９）の１回の打撃による出力軸回転角を取得する回転角取得部（２０）と、インパクト機構（９）の１回の打撃により出力軸（８）に加えられた打撃エネルギを算出するエネルギ算出部（２２）と、エネルギ算出部（２２）が算出した打撃エネルギと回転角取得部（２０）が取得した出力軸回転角にもとづいて締付トルクを算出する締付トルク算出部（２３）と、算出した締付トルクにもとづいてモータ（２）の回転を制御するモータ制御部（２４）と、を備えてよい。モータ制御部（２４）は、モータ（２）の上限回転数を所定値に制限してよい。
【００６３】
本発明の別の態様のインパクト回転工具（１）は、モータ出力によって出力軸（８）に間欠的な回転打撃力を発生させるインパクト機構（９）と、インパクト機構（９）により出力軸（８）に加えられた打撃を検出する打撃検出部（１２）と、インパクト機構（９）の１回の打撃による出力軸回転角を取得する回転角取得部（２０）と、インパクト機構（９）の１回の打撃により出力軸（８）に加えられた打撃エネルギを算出するエネルギ算出部（２２）と、エネルギ算出部（２２）が算出した打撃エネルギと回転角取得部（２０）が取得した出力軸回転角にもとづいて締付トルクを算出する締付トルク算出部（２３）と、算出した締付トルクにもとづいてモータ（２）の回転を制御するモータ制御部（２４）と、ユーザ操作によりモータ（２）の上限回転数を変更する設定部（１５）と、を備える。
【符号の説明】
【００６４】
１・・・インパクト回転工具、２・・・モータ、６・・・ハンマ、６ａ，６ｂ・・・ハンマ爪、７・・・アンビル、７ａ，７ｂ・・・アンビル爪、８・・・出力軸、９・・・インパクト機構、１０・・・制御部、１１・・・モータ駆動回路、１２・・・打撃検出部、１３・・・バッテリ、１４・・・受付部、１５・・・設定部、１６・・・操作スイッチ、１７・・・シャットオフ打撃数記憶部、１８・・・回転角検出部、２０・・・回転角取得部、２１・・・回転速度取得部、２２・・・エネルギ算出部、２３・・・締付トルク算出部、２４・・・モータ制御部、２５・・・打撃監視部、３０・・・表示部。
【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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