(57)【要約】【課題】より正確なトルクでの締め付けを行うことができるものとする。【解決手段】モータ出力によって出力軸に打撃衝撃を加えるインパクト機構と、該インパクト機構による打撃を検出する打撃検出手段２１と、モータの回転数を検出する回転角検出手段２２と、打撃検出手段で得られる打撃のタイミングと回転角検出手段によるモータ回転角とから打撃速度を算出する打撃検出手段２４と、前記打撃検出手段で検出された打撃数をカウントして所定打撃数になればモータを停止させる制御手段１０とを備え、制御手段は打撃速度検出手段で得られた打撃速度が所定打撃速度以下であるときに不足打撃数を補正する。さらに不足打撃数の補正量を調整するための調整部１５を備える。【選択図】図１
2013107165.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打撃衝撃を加えるインパクト機構と、該インパクト機構による打撃を検出する打撃検出手段と、モータの回転数を検出する回転角検出手段と、打撃検出手段で得られる打撃のタイミングと回転角検出手段によるモータ回転角とから打撃速度を算出する打撃検出手段と、前記打撃検出手段で検出された打撃数をカウントして所定打撃数になればモータを停止させる制御手段とを備えるとともに、上記制御手段は上記打撃速度検出手段で得られた打撃速度が所定打撃速度以下であるときに不足打撃数を補正するものであり、さらに不足打撃数の補正量を調整するための調整部を備えていることを特徴とするインパクト回転工具。
【請求項２】
上記調整部は、打撃される締付部材や該締付部材が締め付けられる相手部材の硬軟に応じて予め設定された調整量を適用するものであることを特徴とする請求項１記載のインパクト回転工具。
【請求項３】
上記調整部は、工具本体とは別の装置として設けられていることを特徴とする請求項１または２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、ボルトやナットなどのねじ類の締付け（及び緩め）作業に使用するインパクトレンチやインパクトドライバのようなインパクト回転工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インパクト回転工具は、モータ出力で回転させるハンマーによって出力軸（アンビル）に回転方向の打撃衝撃を与えることで締付けを行うもので、高速回転・高トルクという作業性の良さから、建築現場や組立工場などで幅広く使われているが、このようなインパクト回転工具において、所望の締付けトルクに達すれば自動停止するシャットオフ機能を設けるにあたり、上記の打撃の回数をカウントしてこの打撃回数が所望の締付けトルクに対応する回数に達したかどうかで制御するものが特許文献１に示されている。
【０００３】
ところで、インパクト回転工具の最大締付け力は駆動電源の電圧に依存することになる上記ハンマーの回転速度（モータの回転速度）で決定されてしまう。このために上記の打撃回数のみを利用してシャットオフを行う場合、駆動電源が電池であって連続した作業によって電池電圧が徐々に低下した時、締付けトルクも徐々に低下してしまうことになり、工場等の主にボルト・ナット等の締付けトルクの管理が必要な工程でその管理ができなくなってしまう。
【０００４】
このために、特許文献２においては、打撃速度の低下があった時にはこれを検知して打撃数を補正するものが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２００６７７号公報
【特許文献２】特開２００９−０８３０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、作業条件によって打撃補正と打撃速度の関係が変化するために、打撃速度の低下に伴う打撃補正量が一様であると、作業条件によっては適切な補正とならないことから、トルク管理の点でさらなる精度向上が望まれる。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、より正確なトルクでの締め付けを行うことができるインパクト回転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】
【０００８】
本発明にかかるインパクト回転工具は、モータ出力によって出力軸に打撃衝撃を加えるインパクト機構と、該インパクト機構による打撃を検出する打撃検出手段と、モータの回転数を検出する回転角検出手段と、打撃検出手段で得られる打撃のタイミングと回転角検出手段によるモータ回転角とから打撃速度を算出する打撃検出手段と、前記打撃検出手段で検出された打撃数をカウントして所定打撃数になればモータを停止させる制御手段とを備えるとともに、上記制御手段は上記打撃速度検出手段で得られた打撃速度が所定打撃速度以下であるときに不足打撃数を補正するものであり、さらに不足打撃数の補正量を調整するための調整部を備えていることに特徴を有している。
【０００９】
上記調整部としては、打撃される締付部材や該締付部材が締め付けられる相手部材の硬軟に応じて予め設定された調整量を適用するものを好適に用いることができる。
【００１０】
また、上記調整部は、工具本体とは別の別装置として設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明においては、１打撃の打撃エネルギーと打撃速度とが相関があることから、打撃速度を検出して、この打撃速度に応じて打撃数を補正するために、安定した締付けトルクを実現できるものであり、しかも調整部の存在により、ビスやボルト等の締付部材や、鉄板や成形品のような相手部材に応じて補正量を調整することができるために、より安定した締付トルクを実現することができ、工場等の締付管理が必要な作業において有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態の一例の動作を示すフローチャートである。
【図２】同上のブロック図である。
【図３】同上の締付けトルクと回転角の関係の説明図である。
【図４】同上の打撃速度と補正打撃数の関係の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図２中の１は駆動源であるモータであり、その回転出力は減速機２によって減速されて駆動軸３に伝達される。この駆動軸３にはハンマー４がカム機構（図示せず）を介して連結されている。また、ハンマー４は出力軸を備えるアンビル５と係合しているとともに、ばね６によってアンビル５側に向けて付勢されており、これらハンマー４とアンビル５とばね６及び上記カム機構でインパクト機構が構成されている。
【００１４】
ハンマー４とアンビル５とはばね６による付勢で係合していることから、アンビル５側に負荷がかかっていない時、モータ１の回転をハンマー４はそのままアンビル５側に伝達している。しかし、負荷トルクが大きくなれば、ハンマー４がばね６に抗して後退し、この後退によってアンビル５とハンマー４との係合が外れたならば、上記ばね６による付勢と上記カム機構による誘導でハンマー４は回転しながら前進してアンビル５に回転方向の打撃衝撃（インパクト）を加える。
【００１５】
図２中の１０は制御回路、１１はモータ駆動回路、１２は駆動電源である充電池、１３はトリガスイッチであり、該トリガスイッチ１３の操作によりモータ１のオンオフがなされるとともにその操作量に応じてモータ１の回転数が調整される。
【００１６】
また、このインパクト回転工具においては、ハンマー４によるアンビル５の打撃がなされた時にこれを検出する打撃検出手段２１と、上記モータ１の回転角を検出する回転角検出手段２２と、着座検出手段２３と、打撃速度検出手段２４とを備えている。なお、着座検出手段２３と打撃速度検出手段２４は本例では制御回路１０における演算部で構成している。
【００１７】
打撃検出手段２１は打撃音をとらえるマイク、あるいは打撃衝撃を感知する加速度センサ等で構成されるもので、打撃衝撃が加えられたタイミングを検出する。
【００１８】
回転角検出手段２２はモータ１の回転角を検出するもので、モータ１がブラシモータの場合はモータ１に付加する回転センサ（例えば周波数ジェネレータ）であり、モータ１がブラシレスモータの場合はロータの位置を検出する位置検出センサ（ホール素子）等で構成する。
【００１９】
着座検出手段２３は、ねじまたはボルトの頭部が被締付け部材に接する着座を検出するためのもので、モータ１の回転速度と打撃間のモータ回転量とから締付けトルクを推定して、この推定締付けトルクが所定値に達したかどうかで検出するものとしている。
【００２０】
なお、本発明では着座については上記の演算によって求める推定締付けトルクに基づいて判定を行い、最終の締付けトルクは着座後の打撃数をカウントすることで判定しているが、この理由は後述する。
【００２１】
上記着座検出手段２３による締付けトルクの推定は、１打撃ごとの運動エネルギーの収支をもとにしたもので、ハンマー４の打撃がアンビル５に与えるエネルギーと、締付けで消費されたエネルギーとが略等しいという関係を利用したもので、今、部材によって決定される着座付近のねじの回転角度θと締付けトルクＴの関係が図３のような関数Ｔ＝τ（θ）で表せるとし、ハンマー４による打撃がアンビル回転角θ1・・・θNの各地点で発生したものとすると、関数τを区間〔θ1，θ2〕で積分した値Ｅ１は、締付け作業に消費されたエネルギーであり、θ1地点でハンマー４がアンビル５を打撃してアンビル５に与えたエネルギーに等しいことになる。従って区間〔θN+1，θN〕における平均の締付けトルクＴはエネルギーＥｎと打撃間回転角θｎ＝(θN+1−θN)とから、
Ｔ＝Ｅｎ／θｎ …（１）
と求めることができる。
【００２２】
上記エネルギーＥｎは、前記打撃速度検出手段２４が打撃間のアンビル回転角を打撃間隔で除す演算を行うことによって得る打撃速度ωｎと、既知であるアンビル５の慣性モーメントＪaとから、
Ｅｎ＝１／２×Ｊa×ωｎ2…（２）
と求めることができる。なお、アンビル回転角θは、ここでは打撃間のモータ回転角と減速機２の減速比及びハンマー４が１回転する間にアンビル５を何回打撃するかの関係から算出している。
【００２３】
ここにおいて、打撃数を基に目標締付けトルクに達したかどうかを判定する場合、その繰り返し精度は前述のように電源電圧の低下により悪化してしまう。
【００２４】
このために打撃数をカウントしてこの打撃数が目標締付けトルクに対応する所定打撃数に達した時にシャットオフを行う制御を行うにあたり、前記式（２）中の打撃速度ωｎを監視し、この打撃速度ωｎに応じて所定打撃数を補正するものとしている。
【００２５】
すなわち、図１において、ステップＳ１０４が着座判定、ステップＳ１０５〜Ｓ１１０が打撃数に基づくシャットオフ動作を示しており、着座と判定されれば、制御手段１０は打撃検出手段２３が検出する打撃信号で打撃数をカウントする。
【００２６】
そして、所定打撃数で停止する前の打撃速度が第１の所定打撃速度（本来電池電圧が正常な場合での打撃速度）以上であれば、打撃数が所定打撃数に達した時点（Ｓ１１２）でシャットオフ動作に移るが、上記打撃速度が第１の所定打撃速度未満であれば、所定打撃数の補正を行う。
【００２７】
この補正は、第１の所定打撃速度から演算される打撃エネルギーと、検出演算で求めた打撃速度から演算される打撃エネルギーの差に所定打撃数を乗算した値を不足打撃エネルギーとし、この不足打撃エネルギーを不足打撃数に変換して、前記所定打撃数に不足打撃数を加算して補正打撃数を求めることで行っており、そして打撃数が補正打撃数に至れば（Ｓ１０９）モータ１を停止させてシャットオフを行っている。ちなみに上記不足エネルギーの算出（不足エネルギー＝（（第１の所定打撃速度）2−（実際の打撃速度）2）×所定設定打撃数）は、打撃間回転角が微小でほぼ一定である場合、打撃速度の２乗が締付けトルクに比例すると考えられることに基づいたものであり、不足エネルギーからの不足打撃数の変換は、
不足打撃数＝補正係数×不足エネルギー÷（実際の打撃速度）2
によって行っている。打撃速度が低くなればなるほど不足打撃数も多くなるために、より精度の高い補正を行うことができる。上記補正係数はインパクト回転工具によって異なる任意の定数である。
【００２８】
ところで不足打撃数は、ビスやボルト等の締付部材の種類や、この締付部材が締め付けられる相手部材が鉄板等の剛体であるか、あるいは成形品のように軟体であるかによって、一様ではなく、これに伴って補正打撃数も変わってくることになる。
【００２９】
このために、ここでは制御回路１０に接続された図２に示す調整部１５を操作することで、打撃速度に応じた補正量を調整することができるようにしている。この調整は、図４に示すように、代表的な部材（鉄板、成形品）を想定して、打撃速度と不足打撃数のカーブを想定部材毎に予め設定しておき、このカーブを選択することで不足打撃数（補正打撃数）を調整する。
【００３０】
また、調整部１５は、たとえば工具本体に対して着脱自在として、作業時は取り外した状態としたり、あるいはパーソナルコンピュータ等で調整部１５を構成し、調整に際しては工具本体を調整部１５に接続することが必要としたりすることで、つまりは調整部１５を別の装置として構成することで、作業者が勝手に調整操作を行うことができないようにしておくことと、現場の管理において有効である。
【符号の説明】
【００３１】
１ モータ
４ ハンマー
５ アンビル
１０ 制御回路
１５ 調整部
２１ 打撃検出手段
２２ 回転角検出手段
２４ 打撃速度検出手段
【図１】
2013107165.tif 000003
【図２】
2013107165.tif 000004
【図３】
2013107165.tif 000005
【図４】
2013107165.tif 000006