(57)【要約】【課題】軸部の回転中に発生したノイズに起因するトルクの誤検出が原因で、トルクが所定トルクに達する前に駆動源が所定駆動状態に制御されてしまう不都合を、比較的簡単な構成で低減できるインパクト回転工具を提供する。【解決手段】モータ１５の出力側には、インパクト力発生部１７が設けられている。インパクト力発生部１７は、減速機構１８、ハンマ１９、アンビル２０、主軸２１を備える。主軸２１にはトルクセンサ２６が取り付けられている。トルクセンサ２６の検出信号は、スリップリング２７を介して制御部６０に入力される。制御部６０は、トルクセンサ２６の検出信号のインパクトパルスの間隔（時間間隔）が設定値以下になると、測定トルクが設定値未満であるか否かを判定する停止判定を行う。【選択図】図３
2013233632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源の動力をパルス状のトルクに変化させてインパクト力を発生させるインパクト力発生部と、発生した前記インパクト力によりパルス状のトルクを先端工具に伝達する軸部と、を備えたインパクト回転工具であって、
前記軸部に加わるトルクに対応した信号を出力するトルク検出部と、
前記トルクに対応した信号中におけるノイズの発生の有無を推定するノイズ発生推定部と、
前記トルクに対応した信号から求められたトルク値が、所定のトルク値に達したか否かを判定する判定部と、
前記ノイズ発生推定部によりノイズが発生していないと推定され、かつ前記判定部により前記トルク値が前記所定のトルク値に達したと判定された場合に、前記駆動源を所定の駆動状態に制御する制御部と
を備えたことを特徴とするインパクト回転工具。
【請求項２】
前記トルク検出部により出力された前記トルクに対応した信号を基に、前記駆動源、前記インパクト力発生部及び前記軸部のうちいずれか一つでの機械的作動を検出する作動検出部を更に備え、
前記ノイズ発生推定部は、前記検出された機械的作動の大きさが所定の閾値以下である場合に、ノイズが発生していないと推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】
前記作動検出部により検出される前記作動は、インパクトの間隔であり、
前記ノイズ発生推定部は、前記インパクトの間隔が所定の閾値以下である場合に、ノイズが発生していないと推定することを特徴とする請求項２に記載のインパクト回転工具。
【請求項４】
前記判定部は、前記判定の結果を示す判定値をデジタル信号で前記制御部へ出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインパクト回転工具。
【請求項５】
前記トルク検出部は、前記トルクに対応した信号をトルク値に換算する処理回路部を有し、前記トルク値をデジタル信号で前記制御部へ出力することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のインパクト回転工具。
【請求項６】
前記トルク検出部からトルクに対応した信号の出力は、スリップリングを介して行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のインパクト回転工具。
【請求項７】
前記インパクト力発生部は、前記駆動源の動力で駆動するハンマと、前記ハンマの打撃力を受けて発生した前記インパクト力を前記軸部に伝達するアンビルとを有し、
前記トルク検出部、前記ノイズ発生推定部及び前記判定部のうち前記アンビルに設けられた少なくとも一つの出力信号を光送信すると共に前記アンビルと一体に回動する光送信部と、当該光送信部がある部分の前記アンビルの外周側において前記光送信部の光を受信可能な位置に、当該光送信部と非接触状態で設けられた光受信部と、を備えたことを特徴とする請求項６に記載の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、駆動源の動力をパルス状のトルクであるインパクト力に変換するインパクト力発生部を有し、そのインパクト力を利用して先端工具が取り付けられる軸部を回転させ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、駆動源の一例であるモータの回転出力を減速機構で減速した回転を、ハンマの打撃や油圧によりパルス状の衝撃トルクに変換し、その強い衝撃トルクで締め付け作業や弛緩作業を行う工具である。インパクト回転工具は、減速機構のみを用いた回転工具と比較して高いトルクが得られ、作業性が向上することから建築現場や組立工場などで幅広く使用されている（例えば特許文献１〜４）。
【０００３】
ところが、このインパクト回転工具はその高トルク特性のために締め過ぎてしまい対象物を破損してしまうことがある一方、作業者が締め過ぎを恐れて緩めに締めてしまい締付トルクの不足が生じてボルトやねじ等の対象物を所望の強さで固定できないなどの問題点が生じる。
【０００４】
そのため、特許文献１及び２に記載のインパクト回転工具では、所定のトルクで対象物の締め付けを行う際、工具用主軸（軸部）に設けた歪ゲージ又はトルクセンサ等のセンサによりトルクの測定を行い、例えばセンサ出力値に基づくトルクが所定トルク（例えば目標トルク）に達すると、モータの駆動を停止するようにしている。
【０００５】
しかし、工具用主軸は駆動部分であるため、トルク測定時にノイズを拾い、正確なトルク測定が困難になる場合がある。特にインパクト回転工具では、軸部にインパクト力が加わったときに比較的大きなノイズが発生し易いうえ、インパクト時に軸部に加わるトルクはパルス状であることから、センサ出力中のインパクトパルスとノイズとを区別することが難しい。ノイズをトルクと誤検出すると、ノイズに基づくトルクが所定トルクに達した場合にモータの駆動が停止されてしまうなど駆動源が所定の駆動状態に制御されてしまう虞があった。この場合、インパクト回転工具は、締め付けトルクが所定トルクに達する前に停止されてしまう。
【０００６】
例えば特許文献４では、パルスレンチの駆動軸に設けた歪みゲージからのセンサー出力からローパスフィルタ等のフィルタ手段でノイズを除去する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平１−１０６１６９号公報
【特許文献２】特開平８−２６７３６８号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２５８７号公報
【特許文献４】特開平１１−２６７９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献４の技術によれば、ローパスフィルタ等のフィルタ手段が必要になり、インパクト回転工具の構造の複雑化及びこれに伴う高コスト化が問題となる。また、インパクトパルスとノイズを区別してノイズのみを除去するようにフィルタ手段の遮断周波数を巧く設定することは難しい。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、軸部の回転中に発生したノイズに起因するトルクの誤検出が原因で、トルクが所定トルクに達する前に駆動源が所定駆動状態に制御されてしまう不都合を、比較的簡単な構成で低減できるインパクト回転工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、駆動源の動力をパルス状のトルクに変化させてインパクト力を発生させるインパクト力発生部と、発生した前記インパクト力によりパルス状のトルクを先端工具に伝達する軸部と、を備えたインパクト回転工具であって、前記軸部に加わるトルクに対応した信号を出力するトルク検出部と、前記トルクに対応した信号中におけるノイズの発生の有無を推定するノイズ発生推定部と、前記トルクに対応した信号から求められたトルク値が、所定のトルク値に達したか否かを判定する判定部と、前記ノイズ発生推定部によりノイズが発生していないと推定され、かつ前記判定部により前記トルク値が前記所定のトルク値に達したと判定された場合に、前記駆動源を所定の駆動状態に制御する制御部とを備えたことを要旨とする。
【００１１】
本発明のインパクト回転工具では、前記トルク検出部により出力された前記トルクに対応した信号を基に、前記駆動源、前記インパクト力発生部及び前記軸部のうちいずれか一つでの機械的作動を検出する作動検出部を更に備え、前記ノイズ発生推定部は、前記検出された機械的作動の大きさが所定の閾値以下である場合に、ノイズが発生していないと推定することが好ましい。
【００１２】
本発明のインパクト回転工具では、前記作動検出部により検出される前記作動は、インパクトの間隔であり、前記ノイズ発生推定部は、前記インパクトの間隔が所定の閾値以下である場合に、ノイズが発生していないと推定することが好ましい。
【００１３】
本発明のインパクト回転工具では、前記トルク検出部は、前記トルクに対応した信号をトルク値に換算する処理回路部を有し、前記トルク値をデジタル信号で前記制御部へ出力することが好ましい。
【００１４】
本発明のインパクト回転工具では、前記トルク検出部からトルクに対応した信号の出力は、スリップリングを介して行われることが好ましい。
本発明のインパクト回転工具では、前記インパクト力発生部は、前記駆動源の動力で駆動するハンマと、前記ハンマの打撃力を受けて発生した前記インパクト力を前記軸部に伝達するアンビルとを有し、前記トルク検出部、前記ノイズ発生推定部及び前記判定部のうち前記アンビルに設けられた少なくとも一つの出力信号を光送信すると共に前記アンビルと一体に回動する光送信部と、当該光送信部がある部分の前記アンビルの外周側において前記光送信部の光を受信可能な位置に、当該光送信部と非接触状態で設けられた光受信部と、を備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、軸部の回転中に発生したノイズに起因するトルクの誤検出が原因で、トルクが所定トルクに達する前に駆動源が所定駆動状態に制御されてしまう不都合を、比較的簡単な構成で低減可能なインパクト回転工具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態におけるインパクト回転工具の模式側断面図。
【図２】スリップリングを示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図。
【図３】インパクト回転工具の電気的構成を示すブロック図。
【図４】トルク判定処理を説明するグラフ。
【図５】トルク判定処理におけるボルト締め付け過程を示し、（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ）はボルトの平面図、（ｂ），（ｄ），（ｆ），（ｈ）はボルトの側面図。
【図６】トルク判定処理を説明するグラフ。
【図７】第２実施形態におけるインパクト回転工具の電気的構成を示すブロック図。
【図８】第３実施形態のインパクト回転工具を示し、（ａ）は部分側断面図、（ｂ）は同図（ａ）にけるＡ−Ａ線における要部断面図。
【図９】変形例におけるインパクト回転工具の電気的構成を示すブロック図。
【図１０】（ａ），（ｂ）は図９と異なる変形例における光伝達部の構成を示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態のインパクト回転工具１１は、片手で把持可能な手持ち式であり、例えばインパクトドライバーあるいはインパクトレンチなどとして使用される。インパクト回転工具１１の外装を形成する本体ハウジング１２は、有底筒形状の胴部１３と、胴部１３からその軸線に対して交差する一方向（図１では下方）に延出するハンドル部１４とを有している。
【００１８】
胴部１３内の基端部側（図１では右端部側）の位置には、駆動源の一例としてのモータ１５がその回転軸線を胴部１３の軸線に一致させ、かつその出力軸１６が胴部１３の先端側となる向きに配設されている。このモータ１５は、一例としてブラシモータ又はブラシレスモータからなる直流モータである。モータ１５の出力軸１６側の隣接位置には、インパクト力発生部１７が設けられている。インパクト力発生部１７は、モータ１５の回転動力をパルス状のトルクに変換してインパクト力を発生させる機能を有する。
【００１９】
インパクト力発生部１７は、モータ１５の回転を所定の減速比で減速する減速機構１８と、減速機構１８により減速されてトルクが高められた回転が伝達されるハンマ１９と、ハンマ１９によって打撃されるアンビル２０と、その打撃によって回転力が衝撃的に印加される軸部の一例としての主軸２１とを備える。なお、本実施形態では、主軸２１はアンビル２０の一部としてアンビル２０に一体形成されているが、アンビル２０に固定された構成でもよい。
【００２０】
ハンマ１９は、減速機構１８の出力により回転する駆動軸２２に対して回転自在かつ駆動軸２２に沿って前後方向にスライド可能な状態に設けられている。また、ハンマ１９は、減速機構１８とハンマ１９との間に介装されたコイルばね２４の弾性力により、前方側（図１における左方側）へ付勢され、アンビル２０と当接する位置に配置される。ハンマ１９は、アンビル２０の径方向へ延出する当接部２０ａと周方向に当接する一対の当接部１９ａを有し、減速機構１８によって減速された駆動軸２２の回転は、ハンマ１９とアンビル２０とが当接部１９ａ，２０ａの当接を介して一体に回転することにより、アンビル２０と同軸の主軸２１に伝達される。胴部１３の先端部（図１では右端部）には、不図示のソケット孔に挿着された状態で先端工具２３を着脱するチャック部１３ａが設けられている。
【００２１】
主軸２１と共に回転する先端工具２３の回転によりボルト７０（図５参照）又はねじ（図示せず）等の締結部材の締め付けが進んだとき、あるいは締結部材を緩めるときに、主軸２１に加わる負荷が大きく、ハンマ１９とアンビル２０の間に所定以上の力が加わった状態では、ハンマ１９はコイルばね２４を圧縮しつつ駆動軸２２に沿って後方（図１では右方）へ移動する。この移動過程でアンビル２０に対してハンマ１９が一定以上回動したときに、コイルばね２４の圧縮力が開放され、ハンマ１９は回転しながらコイルばね２４の付勢力によりアンビル２０を打撃する。このハンマ１９の打撃は、主軸２１が受ける負荷によりアンビル２０に対してハンマ１９が一定以上回動する度に繰り返される。こうしてインパクト回転工具１１により、ボルト７０又はねじなどの締結部材の締め付け又は弛緩作業が行われる。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態のインパクト回転工具１１の主軸２１には、トルク検出部の一例としてのトルクセンサ２６が取り付けられている。また、主軸２１には、トルクセンサ２６から出力されるトルクに対応する信号であるトルク検出信号（以下、単に「検出信号」ともいう。）を、回転系の主軸２１側から固定系の本体ハウジング１２側の配線へ伝送するスリップリング２７が取り付けられている。トルクセンサ２６は、主軸２１にねじり歪み検出が可能な歪センサが接着剤で接着されることで構成され、主軸２１にトルクが加わることにより発生する軸の歪を検出し、歪に比例した電圧信号を出力する。この電圧信号（検出信号）はスリップリング２７を通じて本体ハウジング１２側の回路基板２８へ出力される。なお、スリップリング２７の詳細な構成は後述する。
【００２３】
ハンドル部１４には、インパクト回転工具１１を駆動させるときにユーザにより操作されるトリガレバー２９（操作レバー）が設けられている。また、図１に示すように、ハンドル部１４内に設けられた前述の回路基板２８には、モータ１５の回転制御及びトルク制御などを行う制御回路３０が設けられている。
【００２４】
また、ハンドル部１４の下端部には、略四角箱状の収容ケースからなる電池パック装着部３１が着脱可能に設けられ、その内部に二次電池である電池パック３２（バッテリパック）が収容されている。インパクト回転工具１１は、電池パック３２を駆動用電源とする充電式となっている。電池パック３２は電力線３３を通じて制御回路３０に接続されている。
【００２５】
また、図１に示すように、モータ１５には、モータ速度を検出する速度検出部３４が設けられている。速度検出部３４としては、例えばモータ１５の回転数に比例した周波数を有する周波数信号を発生する周波数ジェネレータを用いている。もちろん、速度検出部３４は、例えばエンコーダなどでもよく、ブラシレスモータであればホールセンサの信号や逆起電力による速度検出を行ってもよい。速度検出部３４は、検出した速度に対応する信号を制御回路３０に出力する。
【００２６】
制御回路３０は、モータ１５の制御などを司り、モータ１５とリード線３５を通じて電気的に接続されている。また、制御回路３０には、トルクセンサ２６が検出したトルクに対応する信号（トルク検出信号）を、スリップリング２７を介して伝送する信号線３６が電気的に接続されている。このようにトルクセンサ２６から制御回路３０へのトルクに対応した信号の出力は、スリップリング２７を介して行われる。さらに、制御回路３０には、トリガレバー２９の操作を検知するトリガースイッチ（図示せず）が電気的に接続されている。
【００２７】
制御回路３０は、操作者がトリガレバー２９を操作することで、トリガレバー２９の引き込み量に応じてモータ１５の回転速度を変化させるなどの制御を行う。制御回路３０は、不図示のモータドライバを介してモータ１５への通電を制御し、モータ１５の回転制御及びトルク制御を行う。制御回路３０は、トルクセンサ２６により検出された主軸２１の歪みに応じた信号をトルクセンサ出力として入力する。
【００２８】
次に、スリップリング２７の構造を図２に基づいて説明する。
図２に示すように、スリップリング２７は、主軸２１を構成する回転軸４０を、複数の軸受４１を介して回転可能に支持する四角箱状のケース４２を備える。トルクセンサ２６から延出する複数本の信号線４３（リード線）は、回転軸４０の内部に形成された配線用の孔４０ａを通って、回転軸４０のケース４２内に位置する部分の外周面上に固定された集電環４４に接続されている。
【００２９】
図２（ｂ）に示すように、ケース４２内には、一対のアーム部４６を回動可能な状態で支持する端子箱４８が設けられている。一対のアーム部４６の先端部には一対のブラシ４５がそれぞれ取り付けられ、アーム部４６を閉じる方向に付勢するばね４７の付勢力により、一対のブラシ４５は集電環４４の外周面に圧接状態で接触している。
【００３０】
端子箱４８には、各信号線４３を通じて伝送されたトルク検出信号が、集電環４４及び一対のブラシ４５を介して個別に入力される。端子箱４８に入力された信号は、各信号線５０を介してケース４２の外側（図２の例では上側）に固定された複数の端子部４９に送られる。そして、端子部４９には、制御回路３０に接続された信号線３６が接続されている。こうしてトルクセンサ２６の検出信号（トルクセンサ出力）は、スリップリング２７の集電環４４とブラシ４５との接触（摺動）を介して制御回路３０に入力される。
【００３１】
次に、インパクト回転工具１１の電気的構成を、図３を用いて説明する。
図３に示すように、インパクト回転工具１１は、前述のように、主軸２１に加わるトルクを検出するトルクセンサ２６と、トルクセンサ２６からスリップリング２７を介してトルク検出信号を入力する制御回路３０とを備える。制御回路３０は、モータ１５のトルク管理及び速度制御などを司る制御部６０と、締め付けトルクの目標値となる設定トルクを設定するトルク設定部６１とを備えている。
【００３２】
トルク設定部６１は、例えばボリュームなどから構成され、制御部６０と電気的に接続されている。作業者は、トルク設定部６１を操作して、モータ１５の駆動を停止させる際の締め付けトルクの目標地とする設定トルクを設定する。トルク設定部６１は、本例では設定トルクの±１０％の範囲内に目標トルクを設定する。もちろん、設定トルクそのものを目標トルクとしてもよい。なお、本実施形態では、目標トルクが、所定のトルク値の一例に相当する。
【００３３】
制御部６０は、モータ１５の回転速度を測定するモータ速度測定部６２と、制限速度を算出する制限速度算出部６３と、モータ１５を制御するモータ制御部６４とを備える。ここで、図１に示す制御回路３０にはＣＰＵが設けられている。制御部６０は、例えばＣＰＵが制御用プログラムを実行することにより構築されるソフトウェアからなる。もちろん、ＡＳＩＣ等の集積回路により各部６２〜６４をハードウェアで構成したり、一部をソフトウェアで構成し他の一部をハードウェアで構成したりしてもよい。
【００３４】
モータ速度測定部６２は、速度検出部３４から入力した速度に対応する信号に基づきモータ速度（測定速度）を測定する。制限速度算出部６３は、測定速度と目標トルクとを入力し、目標トルクの大きさに応じて、トリガレバー２９を引いた時のモータ１５の回転速度を制限するための制限速度を算出する。モータ制御部６４は、モータ速度を制限速度以下に制限するようにモータ１５を制御する。つまり、モータ制御部６４は、目標トルクが小さいときには、トリガレバー２９を最大限に引いても、モータ１５を最高速度に達しない速度に制限する。
【００３５】
さらに制御回路３０は、トルクセンサ２６の検出信号を基に主軸２１に加わるトルク値を測定するトルク測定部６６と、トルクセンサ２６の検出信号を基に主軸２１の機械的作動を検出する作動検出部６７と、機械的作動の検出結果に基づいてトルク検出信号中のノイズの発生の有無を推定するノイズ発生推定部６８とを備える。また、制御回路３０は、トルク値が目標トルクに達したか否かを判定する停止判定部６９を備える。
【００３６】
トルク測定部６６は、トルクセンサ出力（トルク検出信号）の例えばピーク値をトルク値（測定トルク）として測定する。トルク測定部６６は測定したトルク値を停止判定部６９へ出力する。作動検出部６７は、トルクセンサ２６の検出信号を基に主軸２１の機械的作動として、主軸２１に加わるインパクトの間隔を検出する。また、ノイズ発生推定部６８は、作動検出部６７からの機械的作動の大きさ、つまり本例ではインパクトの間隔が、所定の閾値以下であるか否かにより、ノイズ発生の有無を推定する。ノイズ発生推定部６８は、ノイズが発生していないと推定した場合に制御部６０内の停止判定部６９に許可信号を出力し、ノイズが発生していると推定した場合に停止判定部６９に禁止信号を出力する。ここで、ノイズ発生推定部６８は、ノイズのピーク値を測定して得られるトルク値が、目標トルクに達する可能性が少しでもある大きさのノイズの発生を推定するものであって、目標トルクに達することが明らかにない小さなノイズは発生していないものとして推定する。なお、各部６６〜６９は、例えばＣＰＵがトルク検出用及び判定用プログラムを実行することによりソフトウェアで構成されるが、集積回路等によりハードウェアで構成したり、一部をソフトウェアで構成し他の一部をハードウェアで構成したりしてもよい。
【００３７】
次に、停止判定部６９の判定処理の詳細を説明する。停止判定部６９は、トルク測定部６６から取り込んだ測定トルク（例えばピーク値）が、目標トルク（本例では設定トルクの±１０％の範囲内）に達したと判定し、かつノイズ発生推定部６８から許可信号を入力しているときに限り、停止を指令する指令信号をモータ制御部６４に出力する。つまり、停止判定部６９は、トルク測定部６６から取り込んだ測定トルクが目標トルクに達したと判定しても、ノイズ発生推定部６８から禁止信号を入力しているときは、モータ制御部６４に対して停止を指令する指令信号を出力しない。
【００３８】
図４に、トルクセンサ２６の出力波形を示す。このグラフでは、横軸は時間、縦軸はトルクセンサ出力（トルク検出信号）を示す。
トルク測定部６６は、トルクセンサ２６が出力したトルク検出信号Ｓｔ中のインパクトパルスＩのピーク値を検出し、検出したピーク値を測定トルクＴｍとして出力する。このときのトルクセンサ２６の出力は、スリップリング２７を介して伝えられるため、アンビル２０が回転している時は、図４のグラフに示すように、スリップリング２７内のブラシ４５の振動によるノイズＮが発生する。ノイズＮのピーク値を測定トルクＴｍとされる誤測定が発生すると、ノイズＮの測定値が目標トルクＴｏ以上となった場合、トルク値が目標トルクＴｏに達したとみなされてモータ１５の駆動が停止されてしまう。この場合、インパクト回転工具１１によって締め付けられたトルクは目標トルクよりも小さいものとなってしまう。この種のノイズＮは、アンビル２０の回転中におけるブラシ４５の摺動に起因するものであり、インパクト力が加わったときの衝撃で特に大きくなる。そこで、本実施形態では、誤検出の原因となるレベルのノイズＮの発生していない状態の下で、停止判定部６９は測定トルクが目標速度に達したか否かを判定する。そのため、本実施形態では、アンビル２０の回転がほとんど停止する極低速領域にあって、誤検出の原因となるほどのノイズＮが発生しないことをノイズ発生推定部６８により推定し、この種のノイズＮが発生しないと推定できたときに、停止判定部６９による停止判定を行う。
【００３９】
図５はインパクト回転工具によるボルトの締め付け過程を示し、図６はボルト締め付け過程におけるトルクセンサの出力波形を示す。主軸２１の先端部に装着された先端工具２３に図５に示すボルト７０の頭部７０ａを挿着する。そして、例えば図５（ａ），（ｂ）に示すように、ボルト７０の軸部７０ｂを対象部材７１のねじ孔（図示略）に差し込んで、トリガレバー２９を引くと、インパクト回転工具１１が駆動されて主軸２１の回転により先端工具２３が一体的に回転することにより、ボルト７０は対象部材７１に締め付けられる。
【００４０】
図５（ａ），（ｂ）に示すボルト７０の対象部材７１への締め付け開始時は、アンビル２０が回転し、スリップリング２７内のブラシ４５が集電環４４に摺動する。この摺動時の振動に起因してトルク検出信号Ｓｔ中に発生するノイズＮは比較的小さい。ボルト７０の締め付けが進んで、例えば図５（ｃ），（ｄ）に示すようにボルト７０の頭部７０ａが対象部材７１に着座すると、比較的大きな負荷がかかりアンビル２０が回転しにくくなる。そして、ハンマ１９とアンビル２０との間に所定以上の力が生じると、ハンマ１９がアンビル２０に対して相対回転しつつ駆動軸２２に沿って後方へスライドすることでコイルばね２４が圧縮される。ハンマ１９がアンビル２０に対して一定以上回転すると、両者の当接が解除され、圧縮されたコイルばね２４の弾性力によりハンマ１９がアンビル２０を打撃する。
【００４１】
このとき、図６のグラフに示すように、ハンマ１９の打撃によるインパクト力に起因するインパクトパルスＩがある時間間隔で発生すると共に、アンビル２０の回転中であるためブラシ４５の摺動に起因するノイズＮが発生する。このとき、インパクト力の影響で比較的大きなノイズＮが発生する。締め付けが進んでアンビル２０の回転が徐々に遅くなるに連れてブラシ４５の摺動速度が低下するので、ノイズＮは徐々に小さくなる。そして、例えば図５（ｅ），（ｆ）に示すように、締め付け完了の少し手前の段階になると、アンビル２０の回転がほとんど停止とみなせる程度に非常に遅くなり、図６に示すように、ノイズＮが発生しなくなる。この締め付け完了の少し手前（図５（ｅ），（ｆ））を過ぎたアンビル２０の回転がほとんど止まる極低速領域では、ハンマ１９の打撃によるインパクトパルスＩの時間間隔Ｔipが所定の閾値Ｔｓ以下になる。
【００４２】
そのため、本実施形態では、トルクセンサ出力（トルク検出信号）を基に、作動検出部６７に検出させる機械的作動としてインパクトパルスの間隔Ｔip（打撃間隔）を採用する。そして、ノイズ発生推定部６８は、インパクトパルスの間隔Ｔipが所定の閾値Ｔｓを超えているうちは（Ｔip＞Ｔｓ）、誤検出の原因となるノイズＮが発生している可能性のある「ノイズ発生あり」と推定して禁止信号を出力する。また、ノイズ発生推定部６８は、インパクトパルスの間隔Ｔipが所定の閾値Ｔｓ以下になると（Ｔip≦Ｔｓ）、この種のノイズＮが発生している可能性がない「ノイズ発生なし」と推定して許可信号を出力する。但し、この手法が可能なのは、モータ１５の速度が変化していない略定速のときであるので、ノイズ発生推定部６８がこの推定処理を行うときは、図３に示すモータ速度測定部６２から入力する信号よりモータ１５の速度が変化してないことを確認するようにしている。
【００４３】
次に、本実施形態のインパクト回転工具１１の作用を説明する。作業者はボルト７０やねじ等を締め付けるときは、予めトルク設定部６１を操作して設定トルクを設定しておく。また、締め付け時には切替レバーを正転位置に選択しておく。この状態でトリガレバー２９を操作すると（引き込むと）、インパクト回転工具１１が駆動され、先端工具２３が回転する。この結果、例えば図５に示すように対象部材７１に対するボルト７０の締め付けが行われる。
【００４４】
このインパクト回転工具１１の駆動時は、モータ１５の回転が減速機構１８を介して減速され、その減速によりトルクが高められた回転がインパクト力発生部１７を介して主軸２１に伝達され、主軸２１の先端部に取り付けられた先端工具２３が回転する。このインパクト回転工具１１の駆動時には、トルク測定部６６がトルクセンサ２６からのトルク検出信号Ｓｔ中のピーク値を測定し、測定トルクＴｍとして停止判定部６９へ出力する。
【００４５】
図５（ａ）に示すボルト７０の対象部材７１への締め付け開始時は、アンビル２０が回転し、スリップリング２７内のブラシ４５が集電環４４に摺動し、この摺動時の振動に起因してトルク検出信号Ｓｔ中にノイズが発生する。ボルト７０の締め付けが進んで、図５（ｃ），（ｄ）に示すようにボルト７０の頭部７０ａが対象部材７１に着座すると、負荷がかかってアンビル２０が回転しにくくなる。そして、ハンマ１９とアンビル２０との間に所定以上の力が生じると、ハンマ１９がアンビル２０に対して回転しつつ駆動軸２２に沿って後方へスライドしてコイルばね２４が圧縮され、一定以上回転すると、両者の当接が外れ、コイルばね２４の弾性力によりハンマ１９がアンビル２０を打撃する。
【００４６】
このとき、図６のグラフに示すように、トルク検出信号Ｓｔ中には、ハンマ１９の打撃によるインパクトパルスＩがある時間間隔で発生する。トルク測定部６６は、トルク検出信号Ｓｔ中のインパクトパルスＩのピーク値を測定した測定トルクＴｍを制御部６０へ出力する。また、アンビル２０の回転中であるため、トルク検出信号Ｓｔ中にはブラシ４５の摺動に起因するノイズＮが発生する。このため、ノイズＮのピーク値も測定トルクとして出力される場合が発生しうる。
【００４７】
ここまでの締め付け過程では、図６に示すように、インパクトパルスＩの間隔Ｔipが所定の閾値Ｔｓよりも大きいので（Ｔip＞Ｔｓ）、ノイズ発生推定部６８はノイズ発生ありと推定して禁止信号を出力する。このため、停止判定部６９は、判定処理を行わないか、判定処理行っても、禁止信号の入力中なので、モータ制御部６４に対して停止を指令する指令信号を出力しない。
【００４８】
そして、インパクト力による強いトルクで締め付けが進み、例えば図５（ｅ），（ｆ）に示すように締め付け完了の少し手前の締め付け最終期になると、アンビル２０の回転がほとんど停止し回転速度が非常に遅くなるので、誤検出の原因となるノイズＮが発生しなくなる。この締め付け最終期では、アンビル２０は極低速で回転するので、ハンマ１９の打撃によるインパクトパルスＩの間隔Ｔipが所定の閾値Ｔｓ以下になる。
【００４９】
ノイズ発生推定部６８は、インパクトパルスＩの間隔Ｔipが所定の閾値Ｔｓ以下になると（Ｔip≦Ｔｓ）、許可信号を出力する。停止判定部６９は、許可信号を入力する状態の下では、測定トルクＴｍが目標トルクＴｏに達した（Ｔｍ≧Ｔｏ）か否かを判定する。そして、停止判定部６９は、Ｔｍ≧Ｔｏが成立すると判断すると、Ｔｍ≧Ｔｏかつ許可信号入力の条件が成立するので、モータ制御部６４に対して停止を指令する指令信号を出力する。停止指令を受け付けたモータ制御部６４は、モータ１５の駆動を停止させる。この結果、締め付けトルクが目標トルクになると、インパクト回転工具１１の駆動が停止される。
【００５０】
以上詳述したように本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）ノイズ発生推定部６８によりノイズＮが発生していないと推定された際の許可信号の入力状態の下で、測定トルク（トルク値）が目標トルク（所定のトルク値）に達した場合に、モータ１５（駆動源）を停止状態に制御する。このため、ノイズＮのピーク値を測定トルクとして停止判定部６９が判定処理を行ったため、ノイズＮに基づく間違った測定トルクが目標トルクに達したためにモータ１５が停止されてしまう不都合を回避できる。このため、インパクトパルスＩのピーク値が目標トルクＴｏに達したときに、モータ１５を停止させることができる。この結果、実際の締め付けトルクが目標トルクに達したときに、インパクト回転工具１１の駆動を停止させることができる。よって、ノイズＮを測定トルクと誤検出したことに起因して、実際の締め付けトルクが目標トルクに達していないにも拘わらず、インパクト回転工具１１の駆動が停止されてしまう不都合を回避できる。
【００５１】
（２）主軸２１での機械的作動を検出する作動検出部６７と、作動検出部６７で検出された作動の大きさが所定の閾値以下であるか否かを判定することで、誤検出の原因となるノイズＮの発生の有無を推定するノイズ発生推定部６８とを設けた。ノイズ発生推定部６８は、作動検出部６７で検出された作動の大きさが所定の閾値より大きければノイズ発生ありと推定して停止判定部６９へ禁止信号を出力し、作動の大きさが所定の閾値以下であればノイズ発生なしと推定して停止判定部６９へ許可信号を出力する。よって、停止判定部６９は、誤検出の原因となるノイズＮが発生していない状況下で測定トルクＴｍが目標トルクＴｏに達したか否かを判定できるので、実際の締め付けトルクが目標トルクに達したときにモータ１５の駆動を停止することができる。
【００５２】
（３）作動検出部６７は機械的作動として、インパクトパルスの間隔Ｔip（インパクトの間隔）を検出し、ノイズ発生推定部６８は、インパクトパルスの間隔Ｔipが所定の閾値Ｔｓ以下である場合に、許可信号を出力する。よって、ノイズ発生なしであることを比較的正確に推定できるので、実際の締め付けトルクが目標トルクＴｏに達したことを比較的正確に判定できる。
【００５３】
（４）トルクセンサ２６からのトルクに対応した信号（トルク検出信号）はスリップリング２７を介して制御回路３０へ出力されるため、ブラシ４５と集電環４４との摺動部分に加わる振動及びインパクト力に起因してトルク検出信号にノイズが重畳する。しかし、本実施形態では、トルク検出信号Ｓｔに誤検出の原因となるノイズＮが重畳していないと推定されるときに停止判定部６９が停止判定を行うので、ノイズＮの影響をさほど受けずにインパクト回転工具１１の停止制御を行うことができる。
【００５４】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図７に基づいて説明する。
前記第１実施形態では、トルクセンサ２６が検出したトルクの波形（アナログ信号）を、スリップリング２７を介して制御部６０へ出力した。これに対して、この第２実施形態は、スリップリング２７よりも信号伝送方向にトルクセンサ２６側の位置に停止判定部６９を配置し、スリップリング２７を通る信号を、停止判定部６９の判定結果を示す「０」又は「１」のデジタル信号とした例である。
【００５５】
図７に示すように、アンビル２０に取り付けたトルクセンサブロック７５（センサユニット）には、トルクセンサ２６、トルク測定部６６、作動検出部６７、ノイズ発生推定部６８及び停止判定部６９が備えられている。このトルクセンサブロック７５は、スリップリング２７よりも信号伝送方向における上流側（トルクセンサ側）の位置に搭載されている。これによりアンビル２０の主軸２１に取り付けたトルクセンサブロック７５からスリップリング２７を介してモータ制御部６４へ出力される指令信号は、停止判定部６９からの「０」又は「１」のデジタル信号となる。このようにスリップリング２７を通る信号がデジタル信号のため、信号にノイズＮが重畳しても、指令信号の内容を正しくモータ制御部６４に伝えることができる。
【００５６】
この第２実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（５）スリップリング２７を通る信号がデジタル信号のため、ノイズＮに強くなる。この結果、実際の締め付けトルクが目標トルクＴｏに達する前にモータ１５の駆動が停止される誤停止の発生頻度を顕著に低減できる。よって、実際の締め付けトルクが目標トルクＴｏに達したときに一層正確にインパクト回転工具１１の駆動を停止することができる。
【００５７】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態を図８に基づいて説明する。
図８（ａ）に示すように、インパクト力発生部１７は、前述の減速機構１８、ハンマ１９、アンビル２０及びコイルばね２４等を有する。トルク検出部の一例であるトルクセンサ２６は、主軸２１に取り付けられてアンビル２０と一体に回転して主軸２１に加わるトルクに対応した信号を出力する。
【００５８】
減速機構１８は、サンギア１８ａと、サンギア１８ａとアウタギア１８ｂとの間に両者に噛合する複数のプラネットギア１８ｃとを有する公知の遊星歯車機構からなる。アンビル２０の後方に配置されるハンマ１９は、駆動軸２２の軸周りに回動自在かつ駆動軸２２の軸方向にスライド自在に支持された状態で、コイルばね２４によりアンビル２０側へ付勢されている。
【００５９】
モータ１５を駆動して駆動軸２２を回転させると、鋼球７７によりハンマ１９が駆動軸２２と一体に回転し、さらにアンビル２０がハンマ１９との当接を介して一体で回転することにより、主軸２１が回転し、先端工具２３によりボルト７０等の締め付け又は弛緩が行われる。例えば締め付けが進行して先端工具２３に加わる負荷が大きくなって減速機構１８で大きくしたトルクでは先端工具２３の回転を維持できなくなると、ハンマ１９がアンビル２０に対して相対回転し、駆動軸２２上の摺動溝２２ａに沿って後端部へ移動する鋼球７７と共にハンマ１９が、コイルばね２４の付勢力に抗して後退する。さらに後退したハンマ１９とアンビル２０との当接が外れると、圧縮されたコイルばね２４の弾性力によりハンマ１９が回転しながら前進してアンビル２０に衝突し、衝撃による回転トルクが主軸２１に加えられる。
【００６０】
図８（ａ），（ｂ）に示すように、アンビル２０の主軸２１の外周面上には複数の光送信部８１が周方向に所定の間隔を開けて略環状に配置されている。光送信部８１は例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる。光送信部８１に対向する胴部１３の内壁面上の位置には、光受信部８２が光送信部８１と離間する非接触状態で配置されている。光受信部８２は例えばフォトダイオードからなる。なお、図８では光送信部８１を４個設けているが、主軸２１がどの回転角にあってもいずれか１つの光送信部８１からの光を光受信部８２が受光できる限りにおいて、光送信部８１の個数は４個以外の適宜な値に変更できる。
【００６１】
この第３実施形態のインパクト回転工具１１は、光送信部８１及び光受信部８２を備える点以外は、前記第２実施形態の図７で示したものと基本的に同様の回路構成を有している。図７に示す停止判定部６９の出力（つまり指令信号）が「１」の場合には、アンビル２０の主軸２１と一体で回転している光送信部８１が点灯し、その点灯した光は停止を指令する指令信号として光受信部８２に受光される。一方、停止判定部６９の出力（指令信号）が「０」の場合には、光送信部８１が点灯せず、光受信部８２は何も受光しない。
【００６２】
この第３実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（６）トルクセンサ２６の信号に基づき判定した判定情報を、光送信部８１から光受信部８２への光通信で非接触で伝送できるため、さらに耐ノイズ性が強くなる。
【００６３】
なお、実施形態は、以下に示す態様でもよい。
・図９に示すように、トルク測定部６６を、スリップリング２７よりも信号伝送方向の上流側の位置に配置すると共に、このトルク測定部６６をトルクに対応した信号をトルク値に換算する処理回路部（例えばＡ／Ｄ変換器）により構成し、トルク値をデジタル信号で停止判定部６９へ出力する構成としてもよい。この構成によれば、インパクト回転工具１１の使用時におけるインパクト時の衝撃や振動によるノイズの影響を低減し、実際の締め付けトルクが目標トルクに達したときに正確にインパクト回転工具１１の駆動を停止させることができる。
【００６４】
・図１０に示すように、第３実施形態において、光送信部８１からの光を光受信部８２へ伝える光伝達部８５を設けてもよい。図１０の例では、光伝達部８５を設けることにより、光送信部８１を１個で済ませている。光伝達部８５としては、図１０（ａ）に示す反射方式と、図１０（ｂ）に示す導光方式とのうちどちらでも採用できる。図１０（ａ）に示す反射方式の例では、主軸２１の外周側に例えば金属製の筒部８３が、主軸２１及び光送信部８１と非接触状態で主軸２１と同心上に配置されている。筒部８３の内周面が鏡面８３ａに形成されると共に、主軸２１の外周面が鏡面２１ａに形成されている。そして、筒部８３の光受信部８２と対向する位置には光出射口８３ｂが開口している。光送信部８１からの光は、鏡面８３ａ及び鏡面２１ａを例えば交互に反射しながら主軸２１と筒部８３との間の空間を周方向に進み、光出射口８３ｂから出射して光受信部８２に受光される。また、図１０（ｂ）に示す導光方式では、主軸２１の外周面上には一つの光送信部８１がその光出射方向を主軸２１の外周面との接線方向を向く横向きに配置されると共に、筒状の導光板８４がその周方向端面が光送信部８１の光出射部と対向する状態で、主軸２１の外周面に密着する状態かつ主軸２１と同心上に取り付けられている。光送信部８１から出射された光が筒状の導光板８４内を周方向に伝播されることで、導光板８４の外周面全体が所定以上の明るさで発光するので、導光板８４の発光が光受信部８２に受光される。これらの構成によれば、光送信部８１が１個で済むので、前記第３実施形態の構成に比べ、光伝達部８５を追加するものの、複数個（図８の例に対して例えば３個）の光送信部８１及び発光制御用の配線等を削減できるため、比較的簡単な構造で済むうえ、光送信部８１の消費電力を低減できる。
【００６５】
・作動検出部６７により検出される作動は、インパクトの時間間隔に限定されない。ノイズの発生の有無を判定することができれば、他の作動でもよい。例えばインパクトパルスの時間間隔に替え、インパクトパルス間で回動する回動量の間隔でもよい。そして、インパクトパルス間の回動量の間隔が所定の閾値以下になって、誤検出の原因となるノイズが発生していないと推定されると、ノイズ発生推定部６８は許可信号を出力する。
【００６６】
・トルクセンサの取付け箇所は、主軸２１に加わるトルクを検出できれば、主軸２１に限定されず、例えば駆動軸２２、アンビル２０、ハンマ１９でもよい。
・ノイズ発生推定部６８がノイズ発生なしの判定時に限り、トルク測定部６６が制御部６０へ測定トルクを出力する構成としてもよい。
【００６７】
・作動検出部６７による機械的作動の検出対象は、主軸２１に限定されず、例えばインパクト力発生部１７、さらには駆動源であるモータ１５でもよい。例えばインパクト力発生部１７の場合、駆動軸２２又はハンマ１９にトルクセンサを設け、その機械的作動を作動検出部６７が検出してもよい。また、インパクト力発生部１７の駆動軸２２又はハンマ１９に、主軸２１に設けたトルクセンサとは別に機械的作動検出用の第２のトルクセンサを設け、その機械的作動を作動検出部６７が検出してもよい。また、インパクト力発生部の駆動源が、ソレノイド又は油圧式駆動源の場合、駆動源にトルクセンサ２６を設けることで、インパクトパルスの間隔などの機械的作動を作動検出部６７により検出できる。
【００６８】
・スリップリング２７に対する信号伝送方向における各部６６〜６８の位置は、適宜変更できる。トルク測定部６６と停止判定部６９との間にスリップリング２７が位置する構成、作動検出部６７とノイズ発生推定部６８との間にスリップリング２７が位置する構成、ノイズ発生推定部６８と停止判定部６９との間にスリップリング２７が位置する構成などでもよい。
【００６９】
・前記第１実施形態では、制御部が駆動源を制御する駆動源の所定の駆動状態として、駆動源の停止状態を採用したが、例えば減速状態としてもよい。例えば目標トルクよりも所定の値だけ小さな減速開始トルクを設定し、減速開始トルクに達すると、モータ１５の駆動を減速させる制御を行ってもよい。さらに、減速した速度で所定時間だけ駆動した後に駆動源を停止させる制御を追加してもよい。また、所定の駆動状態は、駆動源の速度を上げた加速状態でもよい。例えばトルク値が所定のトルク値に達したら、増し締めのために主軸２１が所定回動量の回動をするまで、あるいはトルク値が増し締め用の目標トルク値に達するまで、更にモータ１５を一段高い回転速度に加速してもよい。
【００７０】
・モータ（電動モータ）はブラシモータ又はブラシレスモータ以外の直流モータ又は交流モータでもよい。
・インパクト回転工具１１の駆動源は電動モータに限定されず、例えばソレノイドでもよい。また、電動式に限定されず、例えば油圧式の駆動源でもよい。駆動源が例えば油圧モータであってその出力回転をインパクト力発生部１７に出力する構成でもよいし、駆動源が油圧シリンダであって、インパクト力発生部１７が油圧の力でパルス状のインパクト力を発生させる構成でもよい。もちろん、空圧式の駆動源も採用できる。
【００７１】
・インパクト回転工具を充電式としたが、充電式でないタイプのＡＣインパクト回転工具に適用してもよい。
・インパクト回転工具は、例えばインパクトドライバー及びインパクトレンチの他、ハンマードリル、丸鋸、ジグソー、振動ドライバー、グラインダ、釘打機などに適用することができる。これらの場合でも、インパクト発生部を設けることで、軸部に加わる負荷が大きいときにインパクト力を発生させて軸部を回転させることができる。
【００７２】
・本明細書では、機械的作動を次のように定義する。機械的作動とは、駆動源、インパクト力発生部、軸部でのインパクト力１回当たりの機械的な作動（例えば軸部の回動）を指す。そして、作動の大きさとは、インパクト力１回当たりの作動量（一例としてインパクトから次のインパクトまで回動量）を指す。
【符号の説明】
【００７３】
１１…インパクト回転工具、１２…本体ハウジング、１５…駆動源の一例としてのモータ、１７…インパクト力発生部、１８…減速機構、１９…ハンマ、２０…アンビル、２１…軸部の一例としての主軸、２３…先端工具、２４…コイルばね、２６…トルク検出部の一例としてのトルクセンサ、２７…スリップリング、２９…トリガレバー、３０…制御回路、６０…制御部、６１…トルク設定部、６４…モータ制御部、６６…トルク測定部、６７…作動検出部、６８…ノイズ発生推定部、６９…判定部の一例としての停止判定部、７０…ボルト（締結部材）、７１…対象部材、７５…トルクセンサブロック、８１…光送信部、８２…光受信部、Ｓｔ…トルクに対応した信号の一例であるトルク検出信号、Ｉ…インパクトパルス、Ｎ…ノイズ、Ｔip…インパクトの間隔の一例としてのインパクトパルスの時間間隔、Ｔｓ…所定の閾値、Ｔｏ…所定のトルク値の一例としての目標トルク。
【図１】
2013233632.tif 000003
【図２】
2013233632.tif 000004
【図３】
2013233632.tif 000005
【図４】
2013233632.tif 000006
【図５】
2013233632.tif 000007
【図６】
2013233632.tif 000008
【図７】
2013233632.tif 000009
【図８】
2013233632.tif 000010
【図９】
2013233632.tif 000011
【図１０】
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