(57)【要約】【課題】  止具の締付作業を確実に行うことのできる電動工具を提供する。【解決手段】  電動工具は、止具を締付可能な電動工具であって、正転又は逆転可能なモータと、モータにより回転されるハンマと、ハンマにより間欠的に第一の打撃力で打撃されるアンビルと、モータが逆転する度にモータに流れる第一の逆転電流値を検出する電流検出手段と、モータの回転を制御する制御手段とを備える。制御手段は、第一の逆転電流値が所定値以下になるときに、次のモータの逆転により電流検出手段によって検出される第二の逆転電流値も所定値と略同一となるか否かを判別する。【選択図】図３
2015030063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
止具を締付可能な電動工具であって、
正転又は逆転可能なモータと、
前記モータにより回転されるハンマと、
前記ハンマにより間欠的に第一の打撃力で打撃されるアンビルと、
前記モータが逆転する度に前記モータに流れる第一の逆転電流値を検出する電流検出手段と、
前記モータの回転を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記第一の逆転電流値が所定値以下になるときに、次の前記モータの逆転により前記電流検出手段によって検出される第二の逆転電流値も前記所定値と略同一となるか否かを判別することを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第二の逆転電流値が前記所定値以下となるか否かを判別することを特徴とする請求項１記載の電動工具。
【請求項３】
前記所定値は、前記第一の打撃力による前記止具の締付完了に対応した第一の閾値であり、
前記制御手段は、前記第二の逆転電流値が前記第一の閾値以下になると判別したときは、前記モータの駆動を停止することを特徴とする請求項１または２記載の電動工具。
【請求項４】
前記所定値は、前記第一の打撃力による前記止具の締付完了に対応した第一の閾値であり、
前記制御手段は、前記第二の逆転電流値が前記第一の閾値を上回ると判別したときは、前記ハンマによる前記アンビルの打撃を継続することを特徴とする請求項１又は２記載の電動工具。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第二の逆転電流値が前記第一の閾値を下回ると判別したときは、前記第一の打撃力に代えて前記第一の打撃力よりも小さい第二の打撃力で前記アンビルの打撃を継続することを特徴とする請求項４記載の電動工具。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第二の打撃力に起因する第三の逆転電流値が、前記第二の打撃力による前記止具の締付完了に対応する第二の閾値以下になるか否かを判別することを特徴とする請求項５記載の電動工具。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第三の逆転電流値が前記第二の閾値以下になるときは、前記モータの駆動を停止することを特徴とする請求項６記載の電動工具。
【請求項８】
前記制御手段は、前記第三の逆転電流値が前記第二の閾値よりも大きいときは、前記第二の打撃力に代えて前記第二の打撃力よりも大きい第三の打撃力で前記アンビルの打撃を継続することを特徴とする請求項６記載の電動工具。
【請求項９】
前記第一の打撃力よりも大きな打撃力で前記アンビルを打撃することを特徴とする請求項１から８までのいずれか一に記載の電動工具。
【請求項１０】
前記逆転電流値は、ピーク値であることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一に記載の電動工具。
【請求項１１】
止具を締付可能な電動工具であって、
正転又は逆転可能なモータと、
前記モータにより回転されるハンマと、
前記ハンマにより間欠的に打撃されるアンビルと、
前記モータが逆転するときに前記モータに流れる逆転電流値を検出する電流検出手段と、
前記モータの回転を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記逆転電流値が所定値以下になった後に、次の前記モータの逆転時の逆電電流値が前記所定値以下になる場合に前記モータを停止することを特徴とする電動工具。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記ハンマが前記アンビルを第一の打撃力で打撃するように前記モータを制御し、
前記制御手段は、前記逆転電流値が前記所定値以下になった後に、前記ハンマの打撃力が前記第一の打撃力より小さい第二の打撃力となるように前記モータを制御することを特徴とする請求項１１記載の電動工具。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記逆転電流値が前記所定値以下になった後に、次の前記モータの逆転時の逆電電流値が前記所定値を上回った場合には、前記ハンマの打撃力が前記第二の打撃力より大きい第三の打撃力となるように前記モータを制御することを特徴とする請求項１２記載の電動工具。
【請求項１４】
止具を締付可能な電動工具であって、
正転又は逆転可能なモータと、
前記モータにより回転されるハンマと、
前記ハンマにより間欠的に打撃されるアンビルと、
前記モータが逆転するときに前記モータに流れる第一の逆転電流値を検出する電流検出手段と、
前記モータの回転を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記第一の逆転電流値と、次の前記モータの逆転により前記電流検出手段によって検出される第二の逆転電流値との変動が、所定値以下となる場合に前記モータを停止することを特徴とする電動工具。
【請求項１５】
前記モータの起動と停止とを操作するトリガを有し、
前記制御部は、前記トリガの操作量が最大の場合に前記制御を行うことを特徴とする請求項１から１４までのいずれか一項に記載の電動工具。
【請求項１６】
前記モータは、正転と逆転の間に停止区間を有し、
前記逆転電流値は、前記停止区間に検出されることを特徴とする請求項１から１５までのいずれか一項に記載の電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動工具に関し、特に回転駆動力を出力する電子パルスドライバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子工具たる電子パルスドライバは、モータと、モータによって駆動されるハンマと、先端工具が着脱可能でありハンマによって打撃されるアンビルとを有している。モータは、双方向に回転可能であって、モータが正回転してハンマがアンビルを打撃し、モータが逆回転してハンマがアンビルより離間し、再びモータが正回転してハンマがアンビルを打撃する。この動作を繰り返すことにより、先端工具で止具を加工部材に締結することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０３１３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような電子パルスドライバでは、正転時の電流が所定値を超えたとき、止具が加工部材に着座したと判断してモータを停止させていた。しかし、止具と先端工具とのかじりによって瞬間的に電流が所定値を超えることがあり、締付作業途中で作業が停止してしまうという問題があった。締付トルクを正確に判断する手段として、新たにトルクセンサを設けることが考えられるが、製造コストが増加するため他の制御方法が望まれていた。
【０００５】
そこで、本発明は、トルクセンサを使用せずに止具の締付作業を確実に行うことのできる電動工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の電動工具は、止具を締付可能な電動工具であって、正転又は逆転可能なモータと、前記モータにより回転されるハンマと、前記ハンマにより間欠的に第一の打撃力で打撃されるアンビルと、前記モータが逆転する度に前記モータに流れる第一の逆転電流値を検出する電流検出手段と、前記モータの回転を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第一の逆転電流値が所定値以下になるときに、次の前記モータの逆転により前記電流検出手段によって検出される第二の逆転電流値も前記所定値と略同一となるか否かを判別する。
【０００７】
上記構成により、止具の加工部材に対する締付作業が確実に行われたか否かを確認することができる。また、連続した２回の打撃による逆転電流値同士が所定値以下になるか否かを判別することにより、締付作業中の急激な負荷の増大に起因する、締付作業完了の誤った判断を回避ことができる。従って、止具の締付を確実に行うことができる。
【０００８】
好ましくは、前記制御手段は、前記第二の逆転電流値が前記所定値以下となるか否かを判別する。第二の逆転電流値も所定値以下になる場合、すなわち連続して逆転電流値が所定値以下になるので、締付作業が完了したと判断することができる。従って、止具の締付を確実に行うことができる。
【０００９】
好ましくは、前記所定値は、前記第一の打撃力による前記止具の締付完了に対応した第一の閾値であり、前記制御手段は、前記第二の逆転電流値が前記第一の閾値以下になると判別したときは、前記モータの駆動を停止する。
【００１０】
上記構成によれば、連続した２回の打撃による逆転電流値が同一値になることを確認することで、止具の締付作業が確実に行われたことを検知でき、確実な締付作業を行うことができる。
【００１１】
好ましくは、前記所定値は、前記第一の打撃力による前記止具の締付完了に対応した第一の閾値であり、前記制御手段は、前記第二の逆転電流値が前記第一の閾値を上回ると判別したときは、前記ハンマによる前記アンビルの打撃を継続する。
【００１２】
上記構成によれば、逆転電流値が第一の閾値となるときの止具の締結が不完全であることを知ることができ、第二の打撃力による締付作業を継続して確実に止具を加工部材に締め付けることができる。
【００１３】
好ましくは、前記制御手段は、前記第二の逆転電流値が前記第一の閾値を下回ると判別したときは、前記第一の打撃力に代えて前記第一の打撃力よりも小さい第二の打撃力で前記アンビルの打撃を継続する。上記構成によれば、第一の打撃力による締付作業の終了を推定した後で、第一の打撃力より小さい第二の打撃力で打撃を継続するので、加工部材に対する止具の締付過剰を防止することができる。
【００１４】
好ましくは、前記制御手段は、前記第二の打撃力に起因する第三の逆転電流値が、前記第二の打撃力による前記止具の締付完了に対応する第二の閾値以下になるか否かを判別する。上記構成によれば、止具の加工部材に対する締付作業が確実に行われたか否かを判別することができる。
【００１５】
好ましくは、前記制御手段は、前記第三の逆転電流値が前記第二の閾値以下になるときは、前記モータの駆動を停止する。上記構成によれば、止具の加工部材に対する締付作業が確実に行われたか否かを確認でき、締付作業の途中での中断を防止することができる。
【００１６】
好ましくは、前記制御手段は、前記第三の逆転電流値が前記第二の閾値よりも大きいときは、前記第二の打撃力に代えて前記第二の打撃力よりも大きい第三の打撃力で前記アンビルの打撃を継続する。上記構成によれば、大きな打撃力で打撃を継続するので、打撃作業を短時間のうちに終えることができる。
【００１７】
好ましくは、前記第一の打撃力よりも大きな打撃力で前記アンビルを打撃する。上記構成により、短時間で締付作業を終えることができる。
【００１８】
好ましくは、前記逆転電流値は、ピーク値である。
【００１９】
さらに、本発明の電動工具は、止具を締付可能な電動工具であって、正転又は逆転可能なモータと、前記モータにより回転されるハンマと、前記ハンマにより間欠的に打撃されるアンビルと、前記モータが逆転するときに前記モータに流れる逆転電流値を検出する電流検出手段と、前記モータの回転を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記逆転電流値が所定値以下になった後に、次の前記モータの逆転時の逆電電流値が前記所定値以下になる場合に前記モータを停止する。
【００２０】
上記構成によれば、連続する２回の打撃による逆転電流値が、続けて所定値以下になることから、止具の締付作業が確実に行われたことを確認できるので、締付作業中の急峻な負荷の増大に起因する誤った締付作業完了の判断を回避することができる。
【００２１】
好ましくは、前記制御手段は、前記ハンマが前記アンビルを第一の打撃力で打撃するように前記モータを制御し、前記制御手段は、前記逆転電流値が前記所定値以下になった後に、前記ハンマの打撃力が前記第一の打撃力より小さい第二の打撃力となるように前記モータを制御する。逆転電流値が所定値以下になるときに、第一の打撃力より小さい第二の打撃力で打撃を継続することによって、止具の締付作業を確実に完了させることができると共に、過剰な締付を予防することができる。
【００２２】
好ましくは、前記制御手段は、前記逆転電流値が前記所定値以下になった後に、次の前記モータの逆転時の逆電電流値が前記所定値を上回った場合には、前記ハンマの打撃力が前記第二の打撃力より大きい第三の打撃力となるように前記モータを制御する。逆転電流値が所定値を上回ることは、締付作業が途中であることを意味するので、打撃力を増やして締付作業の進行を早くさせる。従って、締付作業に要する時間を短縮することができる。
【００２３】
さらに、本発明の電動工具は、止具を締付可能な電動工具であって、正転又は逆転可能なモータと、前記モータにより回転されるハンマと、前記ハンマにより間欠的に打撃されるアンビルと、前記モータが逆転するときに前記モータに流れる第一の逆転電流値を検出する電流検出手段と、前記モータの回転を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第一の逆転電流値と、次の前記モータの逆転により前記電流検出手段によって検出される第二の逆転電流値との変動が、所定値以下となる場合に前記モータを停止する。
【００２４】
上記構成により、止具の締付作業が完了したことを確認することができ、締付作業中の急激な負荷の増大に起因する、締付作業完了の誤った判断を回避することができる。
【００２５】
好ましくは、前記モータの起動と停止とを操作するトリガを有し、前記制御部は、前記トリガの操作量が最大の場合に前記制御を行う。トリガの操作量が小さければモータに供給される電流量も少ないため、締付作業が完了するとは考えにくい。そこで、トリガの操作量が最大のときに、逆転電流値を比較することによって締付作業の完了の判断を行い、作業の効率化を図る。
【００２６】
好ましくは、前記モータは、正転と逆転の間に停止区間を有し、前記逆転電流値は、前記停止区間に検出される。停止区間では、負荷変動に起因するモータへの電圧値の変動が無いため、正確な電圧値を検出できる。これにより、正確な逆転電流値を検出することができため、止具の締付作業の完了をより正確に判断することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の電動工具によれば、締付作業中に一時的且つ急激な負荷の上昇により逆転電流値が所定値以下になる場合であっても、止具の締付不良の発生を防止して確実な締付作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子パルスドライバの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電子パルスドライバのブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電子パルスドライバの電流、締付トルク、負荷を表すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態に係る電子パルスドライバの電流、締付トルク、負荷を表すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態に係る電子パルスドライバのパルスモードでの制御を表すフローチャートである。
【図６】図５における打撃動作・締付トルク判定処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態に係る電子パルスドライバの電池電圧、電流閾値、打撃力との関係を表すグラフである。
【図８】本発明の他の実施の形態に係る電子パルスドライバの電流、締付トルク、負荷を表すグラフである。
【図９】打撃動作・締付トルク判定処理の他の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の電動工具の実施の形態に係る電子パルスドライバ１の構成について、図１から図４に基づき説明する。
【００３０】
図１に示すように、電動工具の一例である電子パルスドライバ１は、ハウジング２と、モータ３と、ハンマ部４と、アンビル部５と、制御部６とから主に構成されている。ハウジング２は樹脂製であって電子パルスドライバ１の外郭を成しており、略筒状の胴体部２１と、胴体部２１から延出されるハンドル部２２とから主に構成されている。
【００３１】
胴体部２１内には、その長手方向がモータ３の軸方向と一致するようにモータ３が配置されると共に、モータ３の軸方向一端側に向かってハンマ部４、アンビル部５が並んで配置されている。以下の説明においては、アンビル部５側を前側、モータ３側を後側、モータ３の軸方向と平行な方向を前後方向と定義する。また、胴体部２１側を上側、ハンドル部２２側を下側、胴体部２１からハンドル部２２が延びる方向を上下方向と定義する。また、前後方向及び上下方向と直交する方向を左右方向と定義する。
【００３２】
胴体部２１内の前側位置には、ハンマ部４及びアンビル部５が内蔵される金属製のハンマケース２３が配置されている。ハンマケース２３は、前方に向かうに従って徐々に径が細くなる略漏斗形状を成している。ハンマケース２３には、前端部分には開口２３ａが形成され、開口２３ａを画成する内壁にはメタル２３Ａが設けられている。メタル２３Ａは、アンビル部５を回転可能に支承している。
【００３３】
開口２３ａ近傍位置であってハンマケース２３の下方位置には、後述の先端工具装着部５１に装着された図示せぬ先端工具を照射するためのライト２Ａが配置されている。また、ライト２Ａの下方位置には、制御モードの切り替え及び締付トルク設定のためのダイヤル２Ｂが回転操作可能に配置されている。ライト２Ａ及びダイヤル２Ｂは、左右方向における胴体部２１の略中央位置にそれぞれ配置されている。また、胴体部２１には、後述のファン３２により胴体部２１内に外気を吸入・排出する図示せぬ吸気口及び排気口が形成されている。更に、胴体部２１の上部かつ後側には、いずれの制御モードが選択されているかを表示する表示部２６が配置されている。また、表示部２６には、ＬＥＤ２８が設けられている。ＬＥＤ２８は、予め設定された締付トルクに到達しないまま締付作業を終了した場合に点滅し、作業者に止具が締付トルクで締結されていない旨を警告する。
【００３４】
ハンドル部２２は、胴体部２１の前後方向略中央位置から下側に向けて延出され胴体部２１と一体に構成されている。ハンドル部２２の内部には、スイッチ機構７が内蔵されると共に、その下端位置にモータ３等に電力を供給する電池２４が着脱可能に装着されている。ハンドル部２２の上部かつ前側位置には、トリガ２５が設けられている。トリガ２５の近傍には、モータ３の回転方向を切替える正逆切替レバー２７が設けられている（図２）。
【００３５】
図１に示すように、モータ３は、出力軸３１を有するロータ３Ａと、ロータ３Ａと対向配置されたステータ３Ｂとから主に構成されるブラシレスモータであり、出力軸３１の軸方向が前後方向と一致するように胴体部２１内に配置されている。出力軸３１は、ロータ３Ａの前後に突出しており、その突出した箇所でベアリングにより胴体部２１に回転可能に支承されている。出力軸３１の前側に突出している箇所には、出力軸３１と同軸一体回転するファン３２が設けられており、更に、当該箇所の最前端位置には、ピニオンギヤ３１Ａが出力軸３１と同軸一体回転するように設けられている。モータ３の後方には、出力軸３１に直交する方向に延びるインバータ基板８が設けられている。
【００３６】
ハンマ部４は、ギヤ機構４１と、ハンマ４２とから主に構成されており、ハンマケース２３内のモータ３の前側に内蔵されている。ギヤ機構４１は、２段遊星歯車機構であり、アウターギヤ４１Ａ及び４１Ｂと、それぞれ３つの遊星歯車４１Ｃ及び４１Ｄと、キャリア４１Ｅ、を備えている。アウターギヤ４１Ａ及び４１Ｂは、ハンマケース２３内に固定されている。
【００３７】
１段目の遊星歯車機構について説明する。３つの遊星歯車４１Ｃは、太陽ギヤとしてのピニオンギヤ３１Ａの周囲にピニオンギヤ３１Ａと噛合するように配置され、かつ、アウターギヤ４１Ａ内にアウターギヤ４１Ａと噛合するように配置されている。また、３つの遊星歯車４１Ｃは、太陽ギヤを有するキャリア４１Ｅに固定されている。このような構成により、ピニオンギヤ３１Ａの回転に伴い、３つの遊星歯車４１Ｂは、ピニオンギヤ３１Ａの周りを公転し、その公転により減速された回転がキャリア４１Ｅの太陽ギヤに伝達される。同様にして、２段目の遊星歯車機構でもモータ３の回転は減速され、ハンマ４２に伝達される。
【００３８】
ハンマ４２は、ギヤ機構４１の前側に配置されており、回転軸に対して対極に配置され、前側に向けて突出した第１係合突起４２Ａ及び第２係合突起４２Ｂを有している。
【００３９】
アンビル部５は、ハンマ部４の前方に配置されており、先端工具装着部５１と、アンビル５２とから主に構成されている。先端工具装着部５１は、円筒状に構成され、ハンマケース２３の開口２３ａ内にメタル２３Ａを介して回転可能に支持されている。先端工具装着部５１には、図示せぬ先端工具が挿入される穿孔５１ａが前後方向へ穿設されており、前端部分には、図示せぬ先端工具を保持するチャック５１Ａが設けられている。
【００４０】
アンビル５２は、先端工具装着部５１の後方であってハンマケース２３内に先端工具装着部５１と一体に構成されており、先端工具装着部５１の回転中心に対して対極に配置され後側に向けて突出した第１被係合突起５２Ａ及び第２被係合突起５２Ｂを有している。ハンマ４２が回転すると、第１係合突起４２Ａと第１被係合突起５２Ａとが衝突すると同時に、第２係合突起４２Ｂと第２被係合突起５２Ｂとが衝突し、これにより、ハンマ４２の回転力がアンビル５２に伝達される。
【００４１】
次に、モータ３の駆動制御系の構成を図２に基づき説明する。本実施の形態では、モータ３は、３相のブラシレスＤＣモータであり、ロータ３Ａは複数組（本実施の形態では２組）のＮ極とＳ極を含む永久磁石３Ｃを有し、ステータ３Ｂはスター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗである。
【００４２】
図２に示すように、インバータ基板８は、３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴ等の６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６及び３つの回転位置検出素子９が設けられている。回転位置検出素子９は、ロータ３Ａの永久磁石３Ｃに対向する位置に設けられており、ロータ３Ａの周方向に所定の間隔毎（例えば角度６０°毎）に配置されている。
【００４３】
制御部６は、制御手段として、ハンドル部２２内の電池２４近傍位置に配置された基板に搭載されており、電池２４に接続されると共に表示部２６、トリガ２５（スイッチ機構７）、及び正逆切替レバー２７に接続されている。また、制御部６は、電流検出回路６１Ａと、電圧検出回路６１Ｂと、スイッチ操作検出回路６２と、印加電圧設定回路６３と、回転方向設定回路６４と、回転子位置検出回路６５と、回転数検出回路６６と、演算部６８と、制御信号出力回路６９と、を備えている。
【００４４】
インバータ基板８の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートは、制御部６の制御信号出力回路６９に接続され、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のドレイン又はソースは、ステータ３Ｂの固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続されている。６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路６９から入力されるスイッチング素子駆動信号によってスイッチング動作を行い、インバータ基板８に印加される電池２４の直流電圧を３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに電力を供給する。詳細には、制御信号出力回路６９から正電源側スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３に入力される出力切替信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３により、通電される固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗ、すなわち、ロータ３Ａの回転方向が制御される。また、制御信号出力回路６９から負電源側スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６に入力されるパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６により、固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの電力供給量、すなわち、ロータ３Ａの回転速度が制御される。
【００４５】
電流検出回路６１Ａは、電流検出手段として、モータ３に供給される電流を検出し、演算部６８に出力する。電圧検出回路６１Ｂは、電池２４の電圧を検出し、演算部６８に出力する。スイッチ操作検出回路６２は、トリガ２５の操作の有無を検出して演算部６８に出力する。印加電圧設定回路６３は、トリガ２５の操作量に応じた信号を演算部６８に出力する。
【００４６】
回転方向設定回路６４は、正逆切替レバー２７の切り替えを検出すると、モータ３の回転方向を切り替えるための信号を演算部６８に送信する。
【００４７】
回転子位置検出回路６５は、回転位置検出素子９からの信号に基づきロータ３Ａの回転位置を検出し、演算部６８に出力する。回転数検出回路６６は、回転位置検出素子９からの信号に基づきロータ３Ａの回転数を検出し、演算部６８へ出力する。
【００４８】
演算部６８は、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するための図示せぬ中央処理装置（ＣＰＵ）と、処理プログラムや制御データを記憶するための記憶部６８Ａと、を備えている。記憶部６８Ａには、図４に示すような電池２４の電圧と電流閾値との関係を示すグラフや後述の打撃開始電流閾値等が保存されている。演算部６８は、回転方向設定回路６４と回転子位置検出回路６５からの信号に基づき、出力切替信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を、印加電圧設定回路６３からの信号に基づきパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６を生成し、制御信号出力回路６９に出力する。なお、ＰＷＭ信号を正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３に出力し、出力切替信号を負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６に出力してもよい。
【００４９】
次に、図３から図６を用いて、電子パルスドライバ１における制御モードについて説明する。本実施の形態による電子パルスドライバは、ドリルモード、クラッチモード、パルスモードの３つの制御モードを備えており、ダイヤル２Ｂを操作することによりモード切り替えが可能である。
【００５０】
ドリルモードとは、ハンマ４２とアンビル５２とを一体的に回転させるモードであって、主に、木ネジを加工部材に締結する場合等に用いられる。クラッチモードとは、ハンマ４２とアンビル５２とを一体的に回転させた状態でモータ３に流れる電流が目標値まで増加した場合にモータ３の駆動を停止させるモードであって、主に、締結後に外観に現れる留め金具を締結する場合等に用いられる。
【００５１】
パルスモードとは、図３に示すように、ハンマ４２とアンビル５２とを一体的に回転させた状態でモータ３に流れる電流が所定値まで増加した場合にモータ３の正転及び逆転を交互に切り換えて打撃により留め金具を締結するモードである。パルスモードは、主に、外観に現れない場所で用いられる長尺のネジを締結する場合等に用いられる。これにより、強力な締結力を供給することができると同時に、被加工部材からの反発力を低減することができる。
【００５２】
次に、電子パルスドライバ１がパルスモードによって締結作業を行うときの制御部６による動作を、図３から図５を参照しながら説明する。
【００５３】
図３は、パルスモードで止具を締結する際の電流、締付トルク、電子パルスドライバ１１に作用する負荷の推移を表すグラフである。制御モードがパルスモードに設定されている場合には、トリガ２５が操作されると、制御部６はモータ３を回転させてハンマ４２とアンビル５２とを一体的に回転させる。時刻ｔ１において電流が予め設定された打撃開始電流閾値を超えると、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの休止期間を挟んで、時刻ｔ３にてモータ３の逆転を開始する。これにより、ハンマ４２とアンビル５２とは回転方向に互いに離間する。なお、打撃開始電流閾値とは、ハンマ４２がアンビル５２への打撃を開始する電流値である。また、休止期間とは、モータ３に電流が付与されていない期間のことをいう。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの休止期間では、ハンマ４２は慣性力によってアンビル５２を回転方向に押圧している。
【００５４】
時刻ｔ４から時刻ｔ５までの休止期間を置いた後、時刻ｔ５において、制御部６はモータ３を正転させる。これによって、時刻ｔＤにおいて、ハンマ４２とアンビル５２とが互いに衝突する。時刻ｔ６から時刻ｔ７までの休止期間を経過した後、時刻ｔ７において、制御部６は、再びモータ３を逆転させる。このような制御を繰り返すことにより、ハンマ４２とアンビル５２とが連続的に衝突して、止具に締付トルクが付与される。止具の締結が進むにつれて、締付トルクは増加し、ハンマ４２がアンビル５２を打撃した後の反発力（負荷）が増加する。これは、止具の締結が進むと、ハンマ４２がアンビル５２を打撃した際の回転エネルギが、アンビル５２の回転に使用されずに反発力としてハンマ４２に作用するためである。反発力は、ハンマ４２をアンビル５２と離間させる方向に働くため、ハンマ４２を逆転させるために必要なトルクを減らすことができる。すなわち、モータ３に流す逆転電流を減らすことができるため、締付作業が進行するにつれて、徐々にモータ３の逆転電流が低下する。
【００５５】
このとき、制御部６は、打撃毎に検出されるモータ３の逆転電流値が所定の電流閾値以下になるか否かを判断している。時刻ｔ１０において、逆転電流値が電流閾値（本実施の形態では２０［Ａ］）以下となると、制御部６は締付トルクが目標トルクＴ（本実施の形態では２０［Ｎｍ］）に到達したと判断する。この判断に基づき、制御部６は、次の打撃を判定打撃として行い、判定打撃の結果として時刻ｔ１４にてモータ３に流れる逆転電流値を電流閾値と比較する。この逆転電流値が電流閾値以下であれば、制御部６は、止具の加工部材への締付作業が完了したと判断してモータ３を停止させる。判定打撃とは、逆転電流値から締付作業が終了したと推定するときに、第一の打撃力（判定打撃前までの打撃力であり、３５Ｎｍ）よりも弱い第二の打撃力（目標トルクであり、２０Ｎｍ）で打撃を行い、止具の締付作業が確実に行われて完了しているか否かを判断するための打撃である。なお、締付トルクは、実際の打撃動作において、アンビル５２によって止具に作用するトルク、すなわち打撃力である。目標トルクとは、締付作業が完了したときに電子パルスドライバ１に作用するトルクである。
【００５６】
一方、図４に示すように、時刻ｔ２０での逆転電流値が電流閾値以下となり、締付作業が完了したと推定される場合であっても、次の判定打撃によって時刻ｔ２１にてモータ３に流れる逆転電流値が電流閾値を上回る場合、制御部６は、止具の締付作業が依然として途中であると判断して、打撃を継続する。従って、予期せぬ負荷の上昇による締付作業の中断を防止して、止具の締付作業を確実に行うことができる。
【００５７】
次に、図５及び図６を参照しながら電子パルスドライバ１の制御フローについて説明する。
【００５８】
電子パルスドライバ１に電池２４が装着されることにより、制御部６が起動してフローチャートがスタートする。制御部６は、トリガ２５が操作されたか否かを判断する（Ｓ１）。トリガ２５が操作されていない場合は（Ｓ１：ＮＯ）、Ｓ１をループする。トリガ２５が操作された場合は（Ｓ１：ＹＥＳ）、制御部６はモータ３を正転させる（Ｓ２）。制御部６は、モータ３の電流が打撃開始電流閾値を超えたか否かを判断する（Ｓ３）。詳細には、演算部６８が、電流検出回路６１Ａからの信号に基づいてモータ３の電流が打撃開始電流閾値を超えたか否かを判断する。モータ３の電流が打撃開始電流閾値未満の場合には（Ｓ３：ＮＯ）、モータ３を引き続き正転させる（Ｓ２）。モータ３の電流が打撃開始電流閾値以上の場合には（Ｓ３：ＹＥＳ、図３のｔ１）、打撃動作・締付トルク判定処理へと進む（Ｓ４）。
【００５９】
図６に示すように、打撃動作・締付トルク判定処理では、最初に、これから行う第一の打撃力による打撃が判定打撃であるか否かを判別する（Ｓ１１）。締結作業において行われる最初の打撃は、判定打撃では無いので（Ｓ１１：ＮＯ）、Ｓ１２に進む。まず、例えば時刻ｔ４からｔ５までの休止期間の間モータ３を休止させ（Ｓ１２）、次に時刻ｔ５からｔ６までの間モータ３を正転させて打撃を行う（Ｓ１３）。時刻ｔ６から時刻ｔ７までのモータ３の休止期間（Ｓ１４）の間に電圧検出回路６１Ｂによって電池２４の電圧値を検出し、目標トルクに対応する第一の電流閾値を算出する（Ｓ１５）。制御部６の演算部６８は、電圧検出回路６１Ｂからの信号に基づいて、記憶部６８Ａに記憶された図７に示すグラフを参照することにより第一の電流閾値を決定する（Ｓ１５）。第一の電流閾値は、電池２４の電池電圧と設定された締付トルクとに基づいて設定される値である。本実施の形態では、締付作業を短時間で行うために、目標の締付トルク２０Ｎｍに対して、第一の打撃力は３５Ｎｍとする。図７では、締付トルクが、３５Ｎｍの場合と２０Ｎｍとの場合のそれぞれの電流閾値を示す。なお、モータ３の休止期間に電池２４の電圧値を検出するのは、負荷変動による電圧値の変動が生じないため、正確な電圧値を検出することができるからである。
【００６０】
制御部６は、時刻ｔ７から時刻ｔ８までの間モータ３を逆転させ（Ｓ１６）、トリガ２５の操作量が最大であるか否かを判断する（Ｓ１７）。詳細には、制御部６の演算部６８は、印加電圧設定回路６３からの信号に基づいて、トリガ２５の操作量が最大であるか否かを判断する。電子パルスドライバ１では、トリガ２５の操作量に応じてモータ３に供給する電流を制御している。つまり、トリガ２５の操作量が小さければモータ３に供給される電流も小さくなる。従って、止具を目標トルクＴで締結するためには、トリガ２５の操作量が最大である必要がある。
【００６１】
トリガ２５の操作量が最大の場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、制御部６がモータ３の逆転電流を検出し（Ｓ１８）、時刻ｔ７から時刻ｔ８までの間に検出した逆転電流がＳ１５にて算出された第一の電流閾値よりも小さいか否かを判断する（Ｓ１９）。なお、逆転電流は、ピーク値で判断する。詳細には、電流検出回路６１Ａからの信号により、演算部６８がモータ３の逆転電流と第一の電流閾値とを比較する。通常、第１回目や第２回目の打撃は、締付作業を開始したばかりであり、加工部材に対する止具の変位量が大きいため、その後のモータ３の逆転のための逆転電流量は大きく、第一の電流閾値を下回ることはない（Ｓ１９：ＮＯ）。
【００６２】
トリガ２５操作量が最大でないと判断された場合（Ｓ１７：ＮＯ）、又はモータ３の逆転電流が第一の電流閾値を上回る場合には（Ｓ１９：ＮＯ）、制御部６は目標トルクＴで締結されていないと推定し、判定ＮＧと判断する（Ｓ３０）。そして、制御部６は、打撃動作・締付トルク判定処理を終了する。なお、モータ３の逆転電流が第一の電流閾値以下となる場合は（Ｓ１９：ＹＥＳ）、Ｓ２０に進み、詳細を後述する判定打撃を開始する。
【００６３】
制御部６は、判定ＮＧと判断して（Ｓ３０）打撃動作・締付トルク判定処理を終えた後、図５の制御フローに戻り、判定がＯＫであるかＮＧであるかを判断する（Ｓ５）。すなわち、制御部６は止具が目標トルクＴで締結されているか否かを判断する。この場合、判定はＮＧであり（Ｓ５：ＮＯ）、次にトリガ２５が操作されているか否かを判断する（Ｓ６）。トリガ２５が引き続き操作されている場合には（Ｓ６：ＹＥＳ）、再び打撃動作・締付トルク判定処理（Ｓ４）を行う。トリガ２５が操作されていない場合には（Ｓ６：ＮＯ）、モータ３を停止する（Ｓ７）。このときは、判定がＮＧとなされているため止具が所定トルクＴで締結されていない。そこで、制御部６は、ＬＥＤ２８を点滅させて作業者に止具が所定トルクＴで締結されていないことを報知する（Ｓ８）。
【００６４】
時刻ｔ８以降の再度の打撃動作・締付トルク判定処理（Ｓ４）では、次の打撃は、判定打撃では無いので（Ｓ１１：ＮＯ）、制御部６は、逆転電流値が第一の閾値以下となるまで、Ｓ１２〜Ｓ１８、Ｓ１９：ＮＯ、Ｓ３０、Ｓ５：ＮＯ、Ｓ６：ＹＥＳからなるループ処理を繰り返し実行する。一般に、締付が進行するに従い、電子パルスドライバ１に作用する負荷は増大し、負荷の増大に伴いモータ３の逆転電流値は減少する。
【００６５】
上記ループ処理を繰り返した後、制御部６は、時刻ｔ１０で検出した逆転電流値が第一の閾値以下となると判断した場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、止具が目標トルクＴで締結されていると推定してＳ２０に進み、判定打撃を開始する。
【００６６】
判定打撃では、時刻ｔ１１からｔ１２までの休止期間の間モータ３を休止させ（Ｓ２１）、次に時刻ｔ１２からｔ１３までの間モータ３を正転させて打撃を行う（Ｓ２２）。この時の打撃は、第一の打撃力よりも弱い第二の打撃力で行う。時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までのモータ３の休止期間（Ｓ２３）の間に電圧検出回路６１Ｂによって電池２４の電圧値を検出し、第二の電流閾値を算出する（Ｓ２４）。制御部６の演算部６８は、電圧検出回路６１Ｂからの信号に基づいて、記憶部６８Ａに記憶された図７に示すグラフを参照することにより、第二の打撃力に応じた第二の電流閾値を決定する（Ｓ２４）。
【００６７】
制御部６は、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５までの間モータ３を逆転させ（Ｓ２５）、Ｓ１７と同様に、トリガ２５の操作量が最大であるか否かを判断する（Ｓ２６）。
【００６８】
トリガ２５の操作量が最大の場合には（Ｓ２６：ＹＥＳ）、制御部６はモータ３の逆転電流を検出し（Ｓ２７）、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５までの間に検出した逆転電流がＳ２４にて算出された第二の電流閾値よりも小さいか否かを判断する（Ｓ２８）。詳細には、電流検出回路６１Ａからの信号により、演算部６８がモータ３の逆転電流と第二の電流閾値とを比較する。
【００６９】
図３に示すように、モータ３の時刻ｔ１４から時刻ｔ１５までの間に検出した逆転電流値が第二の閾値以下である場合には（Ｓ２８：ＹＥＳ）、制御部６は止具が所定トルクＴで締結されていると判断し、判定ＯＫと判別する（Ｓ２９）。そして、打撃動作・締付トルク判定処理を終了する。打撃動作・締付トルク判定処理の終了後、制御部６は、図５に戻り、判定ＯＫであるために（Ｓ５：ＹＥＳ）、トリガ２５の操作に関わらずモータ３を停止する（Ｓ９）。
【００７０】
一方、図４に示すように、時刻ｔ２０での逆転電流値が第一の閾値以下になった場合であっても、その後の時刻ｔ２１で検出されるモータ３の逆転電流値が第二の閾値を上回る場合には（Ｓ２８：ＮＯ）、制御部６は止具が目標トルクＴで締結されていないと判断し、判定ＮＧと判別する（Ｓ３０）。この場合、制御部６は、図５の制御フローに戻り、判定ＮＧであるため（Ｓ５：ＮＯ）、トリガ２５が引き続き操作されている場合には（Ｓ６：ＹＥＳ）、再び打撃動作・締付トルク判定処理（Ｓ４）を行う。
【００７１】
再度打撃動作・締付トルク判定処理（Ｓ４）を行う場合、既に時刻ｔ２０以降判定打撃を開始しているので（Ｓ１１：ＹＥＳ）、制御部６は、Ｓ２０に進み、上記のＳ２０〜Ｓ２７、Ｓ２８：ＮＯ、Ｓ３０、図５のＳ４〜Ｓ６を、検出された逆転電流値が第二の閾値以下になるまで実行する。その後、例えば、図４の時刻ｔ２２での逆転電流値が第二の閾値以下となる場合、Ｓ２８でＹＥＳとなるために、制御部６は判定ＯＫと判断し（Ｓ２９）、打撃動作・締付トルク判定処理を終了する。そして、制御部６は、図５の制御フローに戻り、Ｓ５で判定ＯＫとなるため（Ｓ５：ＹＥＳ）、トリガ２５の操作に拘わらずモータ３を停止する（Ｓ９）。
【００７２】
従って、加工部材からの瞬間的な負荷変動により、締付作業が目標トルクで行われたと推定されて締付作業が途中で中断されるような場合が発生しても、止具の締付作業が完了したと推定した後で、さらに判定打撃を行うことで、締付作業の中断を回避して、止具の締付作業を完了させることができる。
【００７３】
上記構成によれば、制御部６が、止具の加工部材への締付作業が完了したと最初に判断するときにモータ３に流れる逆転電流値と、次の打撃によるモータ３の逆転電流値とが略同一になると判断するとき（すなわち、いずれの逆転電流値も閾値以下になった場合）、締付作業が確実に行われたと判断することができる。従って、急激な負荷の上昇による締付作業の途中での停止を回避して、締付作業を確実に行うことができる。
【００７４】
上記構成によれば、制御部６が、ハンマ４２の第一の打撃力に起因する逆転電流が、止具の加工部材への締付作業の完了に対応する第一の閾値以下になるときに、判定打撃を行い、次の打撃によってモータ３に流れる逆転電流値も第二の閾値以下になることを確認しているので、瞬間的な負荷の上昇による締付作業の完了の誤判定を防止して、確実な締付作業を行うことができる。
【００７５】
上記構成によれば、判定打撃において、当初の打撃力よりも小さい打撃力でハンマ４２の打撃を継続するので、止具の加工部材に対する締めすぎを防止することができる。
【００７６】
上記構成によれば、目標トルクよりも大きい締付トルクを用いて締付作業を行うので、短時間で締付作業を完了することができる。
【００７７】
上記実施の形態では、図６に示す判定打撃の開始後（Ｓ２０）、ハンマ４２の打撃力を当初の打撃力よりも小さくしたが、判定打撃の開始後であっても、打撃力を小さくせずにハンマ４２による打撃を継続することができる。この場合、第二の閾値として第一の閾値と同一の値を使用することができ、締付作業の確実な完了を簡単に確認することができる。
【００７８】
上記実施の形態では、判定打撃開始後、打撃力を小さくしてハンマ４２による打撃を行ったが、打撃力を小さくすると、締付作業の終了に時間を要することになるので、以下のようにすることもできる。例えば、図８に示すように、時刻ｔ３０にて逆転電流値が第一の閾値以下に低下後、図９の制御フローに示すように、時刻ｔ３１で判定打撃（２０Ｎｍ打撃）を開始するが（Ｓ２０）、判定打撃開始直後に行われる打撃に起因して時刻ｔ３２で検出された逆転電流値が第二の閾値よりも大きい場合（Ｓ２８：ＮＯ）、制御部６は、判定ＮＧと判断する（Ｓ３０）。このとき、制御部６は、図５のＳ５，Ｓ６：ＹＥＳを介して、再度、打撃動作・締め詰めトルク判定処理４を行うが、当該処理の実行にあたり、時刻ｔ３３で打撃力を元の強度の打撃力（第一の打撃力、３５Ｎｍ打撃）に戻して打撃を行うことができる（図８、Ｓ１１ａ）。これによって、締付作業に要する時間を短縮することができる。また、ステップＳ１９、Ｓ２８で逆転電流値を電流閾値と比較しているが、ステップＳ１８、Ｓ２７で検出した逆転電流値の差が所定値以下（すなわち略同一）である場合にステップＳ２９で判定ＯＫとすることもできる。
【００７９】
また、電源として電池２４ではなく商用電源を使用することもできる。
【符号の説明】
【００８０】
１    電子パルスドライバ
３    モータ
４    ハンマ部
５    アンビル部
６    制御部
４２    ハンマ
５２    アンビル
６１Ａ    電流検出回路
６１Ｂ    電圧検出回路
６２    スイッチ操作検出回路
６３    印加電圧設定回路
６６    回転数検出回路
【図１】
2015030063.tif 000003
【図２】
2015030063.tif 000004
【図３】
2015030063.tif 000005
【図４】
2015030063.tif 000006
【図５】
2015030063.tif 000007
【図６】
2015030063.tif 000008
【図７】
2015030063.tif 000009
【図８】
2015030063.tif 000010
【図９】
2015030063.tif 000011