(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、モータにより回転されるハンマと、ハンマによって打撃されて回転力が加えられる出力軸と、打撃検出に用いる打撃判定値が閾値を越えたときにハンマによる打撃を検出する打撃検出部と、打撃検出部の検出結果に基づいて締め付けトルクを算出するトルク算出部と、設定トルクを入力する設定入力部と、算出された締め付けトルクが設定トルク以上になるとモータを停止させる制御部とを具備するインパクト回転工具において、設定入力部で入力される設定トルクが大きくなるほどに、モータの出力と、打撃検出部で用いる検出用の前記閾値とが、共に大きくなるように切替えられることを特徴とするインパクト回転工具。
【請求項２】
モータと、モータにより回転されるハンマと、ハンマによって打撃されて回転力が加えられる出力軸と、打撃検出に用いる打撃判定値が閾値を越えたときにハンマによる打撃を検出する打撃検出部と、打撃検出部の検出結果に基づいて締め付けトルクを算出するトルク算出部と、設定トルクを入力する設定入力部と、算出された締め付けトルクが設定トルク以上になるとモータを停止させる制御部とを具備するインパクト回転工具において、設定入力部で入力される設定トルクが大きくなるほどに、モータの出力が大きくなり、打撃検出部で用いる打撃判定値を増幅させる増幅率が小さくなるように切替えられ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、ハンマの打撃により締め付け作業や緩め作業を行う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、回転駆動されるハンマによる打撃を出力軸に加えることで、出力軸を衝撃的に回転させて締め付け作業や緩め作業を行うものである。このインパクト回転工具においては、モータの減速出力で出力軸を直接回転させる回転工具に比べて、高い締め付けトルクを得ることができる。
【０００３】
ところで、上記インパクト回転工具において、設定トルクを入力する設定入力部を設けておき、ここで入力される設定トルクにまで締め付けトルクが到達した時点で回転を停止させるものが提案されている。
【０００４】
特許文献１に記載のインパクト回転工具にあっては、マイク等を用いてハンマによる出力軸の打撃を検出する打撃検出手段と、フォトインタラプタ等を用いて出力軸の回転角を検出する回転角検知手段とを具備し、両手段の検出結果に基づいて現在の締め付けトルクを算出するとともに、算出される締め付けトルクが設定トルクに到達した時点でモータを強制的に停止させるようになっている。
【０００５】
しかし、上記インパクト回転工具においては、設置トルクの値に関わらずモータの出力は一定である。そのため、例えば小型ねじを締め付けるために設定トルクを小さな値に設定しているときには、１回当たりの打撃力が大きすぎて締め付け精度が低下する場合がある。また、逆に大型ねじを締め付けるために設定トルクを大きな値に設定しているときには、１回当たりの打撃力が小さすぎてやはり締め付け精度が低下する場合もある。
【０００６】
この問題を解決するには、設定トルクの値に応じてモータの出力を切替えることが考えられる。即ち、設定トルクを小さな値に設定したときにはモータの回転数が小さくなり、設定トルクの値を大きな値に設定したときにはモータの回転数が大きくなるように切替える。これにより、作業に応じた打撃力で精度よく締め付け作業等を行うことが可能となる。
【０００７】
ところが、このようにしたときには、トルク算出の基となる打撃検出において以下の問題が生じる。つまり、打撃検出手段においては、マイクからの出力電圧が検出用の閾値を越えたときに打撃を検出するのだが、モータを大出力として大きな打撃力を発生させた際の出力電圧及びノイズと、モータを小出力として小さな打撃力を発生させた際の出力電圧及びノイズを上記閾値で一括して識別することは困難であり、打撃の誤検出を生じ易くなるのである。
【特許文献１】特開２０００−３５４９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、作業に応じた打撃力によって設定トルクに至るまで作業を行うことができ、しかも打撃の誤検出を防止した高精度での作業を可能としたインパクト回転工具を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明は、モータ１と、モータ１により回転されるハンマ３と、ハンマ３によって打撃されて回転力が加えられる出力軸５と、打撃検出に用いる打撃判定値が閾値を越えたときにハンマ３による打撃を検出する打撃検出部７と、打撃検出部７の検出結果に基づいて締め付けトルクを算出するトルク算出部１７と、設定トルクを入力する設定入力部１８と、算出された締め付けトルクが設定トルク以上になるとモータ１を停止させる制御部１１とを具備するインパクト回転工具において、設定入力部１８で入力される設定トルクが大きくなるほどに、モータ１の出力と、打撃検出部７で用いる検出用の前記閾値とが、共に大きくなるように切替えられることを特徴とする。
【００１０】
このように、モータ１の出力を、設定入力部１８で入力される設定トルクが大きくなるほど大きな出力となるように切替えることで、１回当たりの打撃力を作業に応じた打撃力に設定することが可能となる。加えて、打撃検出部７で用いる検出用の閾値についても、設定トルクが大きくなるほど大きな閾値となるように切替えることで、モータ１の出力変更に関わらず、打撃による出力電圧とノイズを的確に識別することが可能となり、打撃の誤検出が防止される。
【００１１】
また本発明は、モータ１と、モータ１により回転されるハンマ３と、ハンマ３によって打撃されて回転力が加えられる出力軸５と、打撃検出に用いる打撃判定値が閾値を越えたときにハンマ３による打撃を検出する打撃検出部７と、打撃検出部７の検出結果に基づいて締め付けトルクを算出するトルク算出部１７と、設定トルクを入力する設定入力部１８と、算出された締め付けトルクが設定トルク以上になるとモータ１を停止させる制御部１１とを具備するインパクト回転工具において、設定入力部１８で入力される設定トルクが大きくなるほどに、モータ１の出力が大きくなり、打撃検出部７で用いる打撃判定値を増幅させる増幅率が小さくなるように切替えられることを特徴としてもよい。
【００１２】
この場合においても、モータ１の出力を、設定入力部１８で入力される設定トルクが大きくなるほど大きな出力となるように切替えることで、１回当たりの打撃力を作業に応じた打撃力に設定することが可能となる。加えて、打撃検出部７で用いる打撃判定値を増幅させる増幅率についても、設定トルクが大きくなるほど小さな増幅率となるように切替えることで、モータ１の出力変更に関わらず、打撃による出力電圧とノイズを的確に識別することが可能となり、打撃の誤検出が防止される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明は、作業に応じた打撃力によって設定トルクに至るまで作業を行うことができ、しかも、設定トルクに応じて閾値を切替えることで打撃の誤検出を防止し、高精度で作業を行うことが可能になるという効果を奏する。
【００１４】
また請求項２に係る発明は、作業に応じた打撃力によって設定トルクに至るまで作業を行うことができ、しかも、設定トルクに応じて増幅率を切替えることで打撃の誤検出を防止し、高精度で作業を行うことが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１には、本発明の実施形態における一例のインパクト回転工具を概略的に示している。
【００１６】
本例のインパクト回転工具は、駆動手段であるモータ１と、モータ１の回転を所定の減速比で減速する伝達機構である減速機２と、モータ１の回転が減速機２を介して伝達されるハンマ３と、ハンマ３によって打撃されるアンビル部４を有しておりハンマ３がアンビル部４を打撃することで回転力が衝撃的に加えられる出力軸５と、ハンマ３によるアンビル部４の打撃音を電圧信号に変換するマイク６と、マイク６の出力電圧の値が所定の閾値を上回ることからハンマ３によりアンビル部４が打撃されたことを検出する打撃検出部７と、出力軸５に取り付けられており複数のスリット（図示せず）が周方向に形成された円板状の遮光板８と、遮光板８のスリットが形成された部位を挟むように配置されたフォトインタラプタ９と、フォトインタラプタ９から出力される信号を波形整形して出力軸５の回転角に応じたパルス数のパルス信号を発生する波形整形回路１０と、打撃検出部７及び波形整形回路１０の出力を基に締め付けトルクを算出するとともに該締め付けトルクが設定トルク以上になるとモータ１を停止させる停止信号を発生する制御部１１と、トリガ状の操作部（図示せず）により入力されるトリガ信号（速度指令）Ｓｔに応じてモータ１を回転させるととともに制御部１１から入力される停止信号に応じてモータ１の回転を停止させるモータ駆動部１２とを具備している。
【００１７】
上記制御部１１は、波形整形回路１０から入力されるパルス信号のパルス数をカウントする回転角算出手段としてのカウンタ１３と、一定の時間間隔で割込信号を発生するタイマ１４と、タイマ１４より割込信号が前回入力されてから次回入力されるまでの間のカウンタ１３のカウント値より出力軸５の回転速度を算出する回転速度算出部１５と、カウンタ１３のカウント値より打撃検出部７が前回打撃を検出してから次に打撃を検出するまでの間の出力軸５の回転角を算出する打撃間回転角算出部１６と、出力軸５が打撃された時点で回転速度算出部１５が算出した出力軸５の回転速度から出力軸５に加えられたエネルギを算出するとともに、このエネルギと打撃間回転角算出部１６の算出した回転角とから締め付けトルクを算出し、締め付けトルクが設定トルク以上になるとモータ１を停止させる停止信号を発生するトルク算出部１７とで構成されている。
【００１８】
トルク算出部１７では、ハンマ３がアンビル部４を打撃することによって出力軸５に加えられるエネルギが、ボルトやナットなどのねじの締め付けに消費されるエネルギに略等しいという関係を利用して締め付けトルクを算出している。上記算出の方法は特許文献１等に開示される周知の方法と同様であることから、ここでは説明を省略する。
【００１９】
そして、本例にあっては、トルク算出部１７に対して設定トルクを入力する設定入力部１８と、設定入力部１８により入力された設定トルクに応じて打撃検出部７で用いる所定の閾値を切替える閾値変更部１９とを備えている。また、制御部１１は、設定入力部１８により入力された設定トルクに応じてモータ１の出力（回転数）を切替えるようになっている。
【００２０】
図２には、主として打撃検出部７と閾値変更部１９を示している。打撃検出部７は、打撃間回転角算出部１６の入力端に出力端が接続されたものであり、閾値変更部１９にて確定する閾電圧値（閾値）が反転入力端子に印加されるコンパレータＣｏ１と、コンパレータＣｏ１の反転入力端子に一端を接続されるコンデンサＣ２と、コンパレータＣｏ１の非反転入力端子に接続されるコンデンサＣ１と、一端に動作電圧Ｖｄが印加される抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ２の他端及びコンデンサＣ１の他端にソースが接続されるトランジスタＴｒ１と、トランジスタＴｒ１のドレインに一端を接続され、他端をコンデンサＣ２に接続される抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ３及びトランジスタＴｒ１のゲートに接続される抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２の直流電圧Ｖｄが印加される一端及びコンパレータＣｏ１の出力端子に接続される抵抗Ｒ６と、抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ１の直列回路に並列接続されるダイオードＤ１並びに抵抗Ｒ４と、コンデンサＣ１及びトランジスタＴｒ１並びに抵抗Ｒ３の直列回路に並列接続されるダイオードＤ２並びに抵抗Ｒ５とから成る。マイク６は、この打撃検出部７の抵抗Ｒ１に並列接続されている。
【００２１】
マイク６が検出するハンマ３の打撃音は、電圧信号に変換され、打撃検出部７のトランジスタＴｒ１を介して所定の増幅率で増幅されたうえで、コンパレータＣｏ１の非反転入力端に入力される。この非反転入力端に入力される電圧信号は、例えば図３に示すような波形を有している。図示の波形は、約３０ｍ秒毎（約３３．３Ｈｚ）の打撃音によって時刻ｔ１〜ｔ７の各々の付近において他の時刻ｔよりも大きな振幅が現れている。
【００２２】
打撃検出部７のコンパレータＣｏ１においては、上記のように非反転入力端子に入力された電圧信号の電圧値と、閾値変更部１９から入力される閾電圧値（閾値）とを比較し、前者の方が大きな値であれば打撃があったと判断して矩形波の打撃検知信号を打撃間回転角算出部１６の入力端に出力する。これにより、打撃間回転角算出部１６は図３の時刻ｔ１〜ｔ７の各々の付近でハンマ３による打撃があったとして打撃回数をカウントし、これを基にトルク算出部１７で締め付けトルクを算出する。
【００２３】
上記のように、本例にあっては打撃検出に用いる打撃判定値として、マイク６から出力される電圧信号の電圧値を用いているが、打撃判定値としては他の値を用いても構わない。例えば、マイク６の代わりに衝撃センサを備え、衝撃センサから出力される電圧信号の電圧値を打撃判定値として用いることも好適である。なお、衝撃センサもマイク６と同様に圧電素子を用いるので、回路図は図２に示すものと同様となる。
【００２４】
閾値変更部１９においては、設定入力部１８で選択される設定トルクに応じてトランジスタＴｒ２ａ〜Ｔｒ２ｃのうち一つが選択され、これによりコンパレータＣｏ１の反転入力端子に入力される閾電圧値が変更される。図５に示すように、設定入力部１８では複数段階（図示例では１００、２００、３００ｋｇｆｃｍの三段階）の設定トルクが選択可能になっており、制御部１１はここで選択された設定トルクに応じた回転数でモータ１を回転させるように、モータ駆動部１２に対して信号を出力する。
【００２５】
具体的には、選択された設定トルクが大きな値となるほどに回転数も大きくなるように設定している。図示例では、設定トルクが１００ｋｇｆｃｍであるときに回転数１０００ｒｐｍ、設定トルクが２００ｋｇｆｃｍであるときに回転数１２００ｒｐｍ、設定トルクが３００ｋｇｆｃｍであるときに回転数１５００ｒｐｍである。
【００２６】
また、制御部１１は、設定入力部１８で決定された設定トルクに応じた閾電圧値（閾値）を選択するように、閾値変更部１９に対して信号を出力する。選択される閾電圧値はＶ１，Ｖ２，Ｖ３（Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）の三段階設けており、設定トルクが１００ｋｇｆｃｍであって回転数が１０００ｒｐｍであるときには最小の閾電圧値Ｖ１、設定トルクが２００ｋｇｆｃｍであって回転数が１２００ｒｐｍであるときには中間の閾電圧値Ｖ２、設定トルクが３００ｋｇｆｃｍであって回転数が１５００ｒｐｍであるときには最大の閾電圧値Ｖ３が選択される。
【００２７】
このように、モータ１の回転数を、設定入力部１８で入力される設定トルクが大きくなるほど大きな値に変更されるように設けたことで、作業に応じた打撃力によって締め付けトルクが設定トルクに至るまで作業を行うことが可能となる。加えて、打撃検出部７で用いる打撃検出用の閾電圧値についても、設定入力部１８で入力される設定トルクが大きくなるほど（即ち、モータ１の回転数が大きくなるほど）大きな値に変更されるように設けてあるので、図４に示すように、１回当たりの打撃力が小さくて電圧信号の振幅が小幅となる場合にはこれに応じて小さな閾電圧値が用いられ、打撃力が大きくて電圧信号の振幅が大きくなる場合にはこれに応じて大きな閾電圧値が用いられる。したがって、打撃による出力電圧とノイズを的確に識別することが可能となり、打撃の誤検出が防止されることとなる。
【００２８】
図６は、本例のインパクト回転工具の動作を示すフローチャートである。図示のように、使用者はまず設定入力部１８で作業に適した設定トルクを選択したうえでトリガ状の操作部を引き込み、その設定トルクに応じた回転数でモータ１を駆動させる。ここで、選択した設定トルクに応じた閾値を用いて打撃検出を行うとともに該打撃検出に基づいて締め付けトルクを算出し、締め付けトルクが設定トルク以上となった時点でモータ１を停止させる。
【００２９】
次に、本発明の実施形態における他例のインパクト回転工具について、図７、図８基づいて説明する。なお、本例の基本的な構成は既述した一例の構成と同様であるため、一例の構成と一致する構成については説明を省略し、一例の構成とは相違する特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。
【００３０】
本例にあっては、一例のように閾値変更部１９を設けて閾電圧値を変更するのではなく、その代わりに増幅率変更部２０を設けることで、マイク６から出力される電圧信号の電圧値を増幅させる増幅率を切替えるようにしている。
【００３１】
増幅率変更部２０においては、設定入力部１８で選択される設定トルクに応じてトランジスタＴｒ３ａ〜Ｔｒ３ｃのうち一つが選択され、これによりコンパレータＣｏ１の非反入力端子に入力される電圧信号の電圧値の増幅率が選択される。なお、コンパレータＣｏ１の反転入力端子に入力される閾電圧値は固定値となっている。
【００３２】
制御部１１は、設定入力部１８で決定された設定トルクに応じた増幅率を選択するように、増幅率変更部２０に対して信号を出力する。図８に示すように、選択される増幅率ｈ１，ｈ２，ｈ３（ｈ１＞ｈ２＞ｈ３）の三段階設けており、設定トルクが１００ｋｇｆｃｍであって回転数が１０００ｒｐｍであるときには最大の増幅率ｈ１、設定トルクが２００ｋｇｆｃｍであって回転数が１２００ｒｐｍであるときには中間の増幅率ｈ２、設定トルクが３００ｋｇｆｃｍであって回転数が１５００ｒｐｍであるときには最小の増幅率ｈ３が選択される。
【００３３】
このように、打撃検出部７で用いる打撃判定値であるマイク６からの電圧信号の電圧値を増幅させる増幅率を、設定入力部１８で入力される設定トルクが大きくなるほど（即ち、モータ１の回転数が大きくなるほど）小さな値に変更するように設けたことで、打撃による出力電圧とノイズを的確に識別することが可能となり、一例の場合と同様に打撃の誤検出が防止されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態における一例のインパクト回転工具の概略構成図である。
【図２】同上のインパクト回転工具の更に要部を示す概略構成図である。
【図３】同上のインパクト回転工具のマイクから出力される電圧信号の波形を示す説明図である。
【図４】同上のインパクト回転工具の閾値変更の様子を示す説明図である。
【図５】同上のインパクト回転工具の設定トルクと、モータの回転数及び閾電圧値の関係を示す説明図である。
【図６】同上のインパクト回転工具の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態における他例のインパクト回転工具の要部を示す概略構成図である。
【図８】同上のインパクト回転工具の設定トルクと、モータの回転数及び増幅率の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  モータ
３  ハンマ
５  出力軸
７  打撃検出部
１１  制御部
１７  トルク算出部
１８  設定入力部
１９  閾値変更部
２０  増幅率変更部
【図１】
0005144200.tif 000002
【図２】
0005144200.tif 000003
【図３】
0005144200.tif 000004
【図４】
0005144200.tif 000005
【図５】
0005144200.tif 000006
【図６】
0005144200.tif 000007
【図７】
0005144200.tif 000008
【図８】
0005144200.tif 000009