(57)【要約】                                                                        【課題】  工具の外形及び大きさが従来のものとほとんど変わらず、且つ空気源と電源とがあれば使用できる衝撃式締付工具を提供すること。【解決手段】  エアーモータ１０の回転力を衝撃発生機構１１によって間欠的な衝撃に変換し、前記衝撃力によって付与されるメインシャフト１２の回転力によりネジ部材を締め付けるものであって、工具自体を手で把持するためのグリップ１４内に、ネジ部材の締め付けを管理するための締め付け管理用コントローラ３が収容されている。前記グリップ１４内に基板を収容してあり、前記基板に締め付け管理用コントローラ３を構成する部品が組み込んである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアーモータの回転力を衝撃発生機構によって間欠的な衝撃に変換し、前記衝撃力によって付与されるメインシャフトの回転力によりネジ部材を締め付けるものであって、工具自体を手で把持するためのグリップ内に、ネジ部材の締め付けを管理するための締め付け管理用コントローラが収容されていることを特徴とする衝撃式締付工具。
【請求項２】
グリップ内に基板を収容してあり、前記基板に締め付け管理用コントローラを構成する部品が組み込んであることを特徴とする請求項１記載の衝撃式締付工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボルトやナット（ネジ部材）の締付トルクが所定の締付トルク（設定締付トルク）に達したときにエアーモータを自動停止させる衝撃式締付工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の衝撃式締付工具としては、既に、下記に記述するものが特許公報において開示されている（例えば、特許文献１、２。）。
【０００３】
これらの衝撃式締付工具では、工具でトルクとして検出した信号を、外付けのコントローラで演算処理し、数字としてのトルク表示、締め付け判定、締め付け本数等の管理をしている。そのため、外付けのコントローラ分のスペースが必要であり、また使用場所にそれぞれ別置きのコントローラ設備が必要となっていた。
【０００４】
したがって、この種の衝撃式締付工具を使用する業界では、工具の外形及び大きさが従来のものとほとんど変わらず且つ空気源と電源とがあれば使用できる衝撃式締付工具が開発されることを待ち望んでいる。
【特許文献１】特開２００１−２１２７７１
【特許文献２】特開平３−６０９８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、この発明は、工具の外形及び大きさが従来のものとほとんど変わらず、且つ空気源と電源とがあれば使用できる衝撃式締付工具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（請求項１記載の発明）
この発明の衝撃式締付工具は、エアーモータの回転力を衝撃発生機構によって間欠的な衝撃に変換し、前記衝撃力によって付与されるメインシャフトの回転力によりネジ部材を締め付けるものであって、工具自体を手で把持するためのグリップ内に、ネジ部材の締め付けを管理するための締め付け管理用コントローラが収容されている。
【０００７】
（請求項２記載の発明）
この発明の衝撃式締付工具は、上記請求項１記載の発明に関し、グリップ内に基板を収容してあり、前記基板に締め付け管理用コントローラを構成する部品が組み込んである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の衝撃式締付工具は以上に述べたように構成されているので、外形及び大きさが従来のものとほとんど変わらず、且つ空気源と電源とがあれば使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の衝撃式締付工具を実施するための最良の形態について、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１はこの発明の実施例１の衝撃式締付工具１の断面図、図２は前記衝撃式締付工具１のトルクセンサとしてのロータリーエンコーダ２の信号処理プロセスをブロック図として表した説明図、図３は前記衝撃式締付工具１を構成するロータリーエンコーダ２から出力された回転角度、角速度、角加速度をグラフ化した図を示している。
【００１１】
（この衝撃式締付工具の基本的構成について）
この実施例１の衝撃式締付工具は、図１や図２に示すように、連続回転駆動するエアーモータ１０と、当該モータ１０による連続した回転力を断続的なパルス出力に変換する衝撃発生機構１１と、ネジ部材に係合され衝撃発生機構１１の断続的なパルス出力によりネジ部材を締付けるメインシャフト１２とを有する締付工具本体１に、モータ１０と一体回転して当該モータ１０の回転角度を検出するロータリーエンコーダ２を具備させてあり、更に、グリップ１４内に、前記ロータリーエンコーダ２の回転角度を二度微分して角加速度を演算すると共に、前記角加速度に慣性モーメントや補正値を含んだ係数を掛けたものをトルク値として出力し、測定されたトルク値が、予め設定された目標締付トルク値に達したときに、電磁弁にエアーモータ停止信号を発する締め付け管理用コントローラ３を設けてある。
【００１２】
（締付工具本体１について）
締付工具本体１は、上述した如く図１に示すように、エアーモータ１０と、衝撃発生機構１１と、メインシャフト１２と、スロトッルレバー１３とを具備する公知のものを使用しており、前記スロットルレバー１３の押し込み操作によりエアーモータ１０が回転せしめられ、その回転が衝撃発生機構１１を介してメインシャフト１２に伝達されるようになっている。
【００１３】
（ロータリーエンコーダ２について）
ロータリーエンコーダ２は、図１に示すように、工具を構成する回転部であるエアーモータ１０と一体回転すべく設けてあり、前記エアーモータ１０の回転角度を検出するようにしてある。  このロータリーエンコーダ２について詳述すると、図１や図２に示すように、エアーモータ１０の後端部にネジ止めされ且つエアーモータ１０の回転軸芯と同軸上で一体回転するマグネットロータ２ａと、前記マグネットロータ２ａの外周面に臨ませたＭＲセンサ２ｂとからなり、エアーモータ１０と一体回転するマグネットロータ２ａの回転角に応じた波形を出力するものである。なお、ロータリーエンコーダ２は例えば１８０〜３６０パルス／回転の性能を有するものが一般的であるが、３６０パルス／回転以上の性質のものが好ましい。但し、１８０パルス／回転の性質のものを、電気的に倍精度にすることもできる。
【００１４】
（締め付け管理用コントローラ３について）
締め付け管理用コントローラ３は、図１に示したグリップ１４内の空間部分に配置された基板に設けられており、上記ロータリーエンコーダ２の回転角度を二度微分して角加速度を演算し、前記角加速度に慣性モーメントや補正値を含んだ係数を掛けたものをトルク値として出力するようにしている。これを、具体的に信号処理プロセスをブロック毎に示すと、図２に示すように、増幅・波形成形器３１と、デコーダ（回転方向弁別）３２と、プリセット型Ｕｐ／Ｄｏｗｎカウンタ３３と、Ｄ／Ａコンバータ３４と、Ｆ／Ｖコンバータ３５と、ハイパスフィルタ３６とから構成されており、前記ロータリーエンコーダ２０からの出力を増幅・波形成形器３１を通し、デコーダ３２とプリセット型Ｕｐ／Ｄｏｗｎカウンタ３３とＤ／Ａコンバータ３４により回転角度として、デコーダ３２とＦ／Ｖコンバータ３５により角速度として、デコーダ３２とＦ／Ｖコンバータ３５とハイパスフィルタ３６により角加速度として、それぞれ検出するようにしている。
【００１５】
増幅・波形成形器３１は、ロータリーエンコーダ３０の出力波形を、デジタル波形に変換できるレベルまで増幅し、アナログ波形をデジタル波形に変換するものである。
【００１６】
デコーダ３２は、パルス列で出力される信号をＣＷ（Ｕｐ）、ＣＣＷ（Ｄｏｗｎ）信号に変換するものである。
【００１７】
プリセット型Ｕｐ／Ｄｏｗｎカウンタ３３は、ＣＷ／ＣＣＷ方向の回転信号に追随して、回転角度を検出するカウンタである。
【００１８】
Ｄ／Ａコンバータ３４は、デジタル信号を汎用レコーダでモニタするためアナログ信号に変換するものである。
【００１９】
Ｆ／Ｖコンバータ３５は、ロータリーエンコーダ１の出力を周波数変換（微分処理）し、汎用レコーダ用にアナログ電圧出力するものである。
【００２０】
ハイパスフィルタ３６は、アナログ出力された角速度信号を微分処理し、角加速度信号を出力するものである。
【００２１】
上記のようにして検出された回転角度、角速度、角加速度をグラフ化したものを図３に示す。
【００２２】
なお、物理公式では角加速度とトルクとの関係は以下のようになっている。
【００２３】
トルク＝慣性モーメント×角加速度  
すなわち、前記の演算で得られた角加速度に、レンチ機種毎に一定の慣性モーメントを掛けることによってトルクが求められる。
【００２４】
しかしながら衝撃工具の場合、現実には慣性モーメントだけではなく、締付ワークの特性に関わる補正値も含めて係数としたものを掛けることによりトルク値が求められることになる。
【００２５】
コントローラ本体３は、測定されたトルク値が、予め設定された目標締付トルク値に達したときに、電磁弁にエアーモータ停止信号を発するものとしてある。つまり、このエアーモータ停止信号により、圧縮空気供給源からエアーモータ１０への空気の供給が電磁弁により遮断され、工具は停止する。
【００２６】
なお、この実施例１の衝撃式締付工具では、図１に示すように、その後端面（締め付け状態において上端面となる位置）にトルク値が表示される表示部４０、及び適正トルクで締め付けられたか否かを判定する判定ランプブザー４１を具備させている。
【００２７】
（この衝撃式締付工具の優れた点について）
(1) 従来から空間があったグリップ１４内に締め付け管理用コントローラ３を収容させてあるから、工具の外形及び大きさが従来のものとほとんど変わらない。
【００２８】
(2) この衝撃式締付工具では、グリップ１４内に締め付け管理用コントローラ３を収容させてあるから、空気源と電源とがあればどこでも使用できる。
【００２９】
(3) この衝撃式締付工具では、ロータリーエンコーダ２の設置は、マグネットロータ２ａをエアーモータ１０の後端部にネジ止めし、ＭＲセンサ２ｂをマグネットロータ２ａの内周面付近に配置させるだけであるから、熟練を要する組立作業が不要である。また、マグネットロータ２ａの回転角度をＭＲセンサ２ｂを非接触で検出するものであるから、歪みゲージ式に比べて部品点数が少なく低コストになる。
【００３０】
(4) この衝撃式締付工具では、基本的にはロータリーエンコーダ２はマグネットロータ２ａとＭＲセンサ２ｂ等のみや電子機器から構成された小さなものであるから、大型・重量化しない。
【００３１】
(5) この衝撃式締付工具では、回転角度を２度微分することにより跳ね返り角度が発生しない場合（図３の回転角度部分  最初から３打撃分）でも角加速度では確実に波形は発生するので、その角加速度による信号をトルク比例信号とし、その信号に係数をかけることにより、トルクを抽出でき、締め付け管理を行うことができる。
【実施例２】
【００３２】
上記実施例１の構成にかえて、図２において破線で囲まれた、増幅＆波形成形器３１、デコーダ（回転方向弁別）３２と、プリセット型Ｕｐ／Ｄｏｗｎカウンタ３３と、Ｄ／Ａコンバータ３４と、Ｆ／Ｖコンバータ３５と、ハイパスフィルタ３６によるプロセスを、図４に示すように、信号処理をＣＰＵでデジタル処理するようにしてもよい。この構成を採用した場合、ハードウエアの構成が小型でシンプルになり、ソフトウエア的にも合理化できる。
【００３３】
したがって、実施例１と同様に、工具の外形及び大きさが従来のものとほとんど変わらず、空気源と電源とがあればどこでも使用できる。
【実施例３】
【００３４】
この実施例３の衝撃式締付工具ではトルクセンサを、上記実施例１、２の如きロータリーエンコーダ２ではなく歪みゲージとしたものである。
【００３５】
この場合においても図５の二点鎖線で囲んだ部分をグリップ１４内に収容させることにより、工具の外形及び大きさが従来のものとほとんど変わらず、空気源と電源とがあればどこでも使用できるものとなる。
【実施例４】
【００３６】
この実施例４の衝撃式締付工具では、上記実施例１、２、３の如きロータリーエンコーダ２や歪みゲージではなく空気圧センサを利用してトルク管理をしている。
【００３７】
この場合においても図６の二点鎖線で囲んだ部分をグリップ１４内に収容させることにより、工具の外形及び大きさが従来のものとほとんど変わらず、空気源と電源とがあればどこでも使用できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の実施例１の衝撃式締付工具の締付工具本体の断面図。
【図２】実施例１の衝撃式締付工具のロータリーエンコーダの信号処理プロセスをブロック図として表した説明図。
【図３】実施例１の衝撃式締付工具を構成するトルク信号検出部により検出された回転角度、角速度、角加速度をグラフ化した図。
【図４】この発明の実施例２の衝撃式締付工具であって、信号処理をＣＰＵでデジタル処理した場合の概念図。
【図５】この発明の実施例３の衝撃式締付工具の説明図。
【図６】この発明の実施例４の衝撃式締付工具の説明図。
【符号の説明】
【００３９】
１      締付工具本体
１０    エアーモータ
１１    衝撃発生機構
１２    メインシャフト
１４    グリップ
３      締め付け管理用コントローラ
【図１】
2005212022.tif 000003
【図２】
2005212022.tif 000004
【図３】
2005212022.tif 000005
【図４】
2005212022.tif 000006
【図５】
2005212022.tif 000007
【図６】
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