(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
適正締付トルクのそれぞれ異なる複数種類のねじ部材の締緩作業に用いられる動力駆動回転工具において、ねじ部材の締緩を行うための出力軸と、前記出力軸を回転させる駆動部と、引き込み量に応じた操作信号を発生するトリガスイッチと、前記トリガスイッチから入力された操作信号に応じて前記駆動部の回転数を制御する駆動制御部と、前記出力軸にかかる負荷トルクを推定する負荷トルク推定部と、前記負荷トルク推定部の推定値の所定時間当たりの変動量を検出する負荷変動量検出部と、前記複数種類のねじ部材の適正締付トルクが予め設定され、前記負荷トルク推定部の推定値および前記負荷変動量検出部の検出結果に基づいて前記駆動部を所定の停止時間停止させる停止指令を前記駆動制御部に出力するシャットオフ判定部とを備え、シャットオフ判定部は、前記負荷トルク推定部の推定値と予め設定された複数の適正締付トルクとの高低を比較し、前記推定値が何れかの適正締付トルクに一致する毎に前記停止指令を前記駆動制御部に出力するとともに、前記負荷変動量検出部の検出した変動量が所定のしきい値以上になると前記停止指令を駆動制御部に出力し、前記駆動制御部は、前記シャットオフ判定部から前記停止指令が入力された場合、当該停止指令の入力時における前記負荷トルク推定部の推定値が、前記シャットオフ判定部に予め設定された複数の適正締付トルクのうち最も高い適正締付トルクでなければ、前記トリガスイッチの操作に関係無く前記駆動部を前記停止時間停止させるとともに、前記停止時間が経過するまでの間に前記トリガスイッチが開放されない場合は前記停止時間が経過した時点で前記駆動部を再び回転させ、前記停止指令の入力時における負荷トルク推定部の推定値が、シャットオフ判定部に予め設定された複数の適正締付トルクのうち最も高い適正締付トルクであれば、前記駆動部を停止させて、前記駆動部の再起動は行わないことを特徴とする動力駆動回転工具。
【請求項２】
前記停止時間が略０．２秒以上且つ略１秒以下であることを特徴とする請求項１記載の動力駆動回転工具。
【請求項３】
前記停止時間の設定値を変化させるための停止時間設定部を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の動力駆動回転工具。
【請求項４】
前記負荷変動量検出部の検出した変動量が前記しきい値以上になっていない段階で、前記負荷トルク推定部の推定値が所望の適正締付トルクに達して、前記シャットオフ判定部から前記駆動制御部に停止指令が入力された場合、前記駆動制御部は、前記トリガスイッチの操作信号に関係なく前記駆動部を停止させ、前記駆動部を停止させてから前記停止時間が経過するまでの間に前記トリガスイッチが開放されない場合は前記停止時間が経過した時点で、前記駆動部の回転を作業者が認識できる程度の十分短い間だけ前記駆動部を回転させた後、前記駆動部を停止させることを特徴とする請求項１記載の動力駆動回転工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボルトやナットなどのねじ類の締め付け作業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動力駆動回転工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の動力駆動回転工具としては、図９に示すように、モータ１によってハンマ３を回転駆動し、ハンマ３による打撃衝撃を出力軸５に加えることで出力軸５を回転させ、出力軸５に装着されたドライバビット６やソケットレンチなどのビットにより、ボルトやナット等のねじ類の締め付け作業や緩め作業を行うインパクトドライバやインパクトレンチのようなインパクト回転工具が提供されていた。
【０００３】
このインパクト回転工具は、出力軸５にかかるトルクを推定する負荷トルク推定部８と、締め付ける部材に応じて締付トルクを設定するためのリミットトルク設定器２０と、負荷トルク推定部８の推定値とリミットトルク設定器２０により設定された締付トルクの設定値との高低に応じてねじ部材が着座したか否かを判定し、ねじ部材の着座を判定するとモータ１を停止（シャットオフ）させる停止指令（シャットオフ指令）を発生するシャットオフ判定部１０とを備えている。
【０００４】
そして、ねじ締め作業を行う際は、シャットオフ判定部１０において負荷トルク推定部８の推定値と、リミットトルク設定器２０の設定値との高低を比較し、負荷トルク推定部８の推定値が締付トルクの設定値を超えると、ねじ部材が着座したと判定し、モータ１の回転を停止させていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したインパクト回転工具では、ねじ締め作業を行う際にリミットトルク設定器２０を用い、締め付けるねじ部材の種類に応じて締付トルクを予め設定した後、ねじ締め作業を行っていた。従って、締付トルクの異なる複数種類のねじ部材のねじ締め作業を行う場合は、種類の異なるねじ部材毎に締付トルクを設定する必要があり、設定作業の手間がかかるという問題があった。
【０００６】
そこで締付トルクの異なる複数のねじ部材の内、許容トルク範囲の重複しているねじ部材については、締付トルクに同じ値を設定することにより、ある程度締付トルクの設定作業を減らすことはできるが、許容トルク範囲の重複していないねじ部材については、締付トルクの設定を変更する必要があり、作業性が悪いという問題があった。また締付トルクの共通化には限度があり、共通化した締付トルクが許容トルク範囲の境界付近にある場合、ねじ部材の製造上のばらつき等により、締付トルクが不足して締付途中でねじ部材が停止したり、また過大な締付トルクが与えられて、ねじ部材が相手部材を貫通したり、ねじ部材が破損するなどして、ねじ締めの品質が低下する虞があった。
【０００７】
さらに、リミットトルク設定器２０を用いて締付トルクを設定する際に、誤って適正値に比べて低い値を設定してしまうと、締付トルクが不足して、ねじ部材が締付途中で停止し、再度ねじ締め作業を行う必要があった。また、適正値に比べて高い値を設定してしまうと、過大な締付トルクがねじ部材に加わって、ねじ部材が相手側の部材を貫通したり、ねじ部材が破損するなどして、部材の交換作業が必要な場合があり、ねじ締めの品質が低下する虞があった。
【０００８】
また、表面にねじ溝が形成されておらず、ねじ孔にねじ込むことによってねじ溝を切りながらねじ締めを行う樹脂グロメットのような合成樹脂製の部材（以下、「ソフトジョイント部材」と言う。）に交えて、金属製のねじ部材（以下、「ハードジョイント部材」と言う。）のねじ締め作業を上述のインパクト回転工具を用いて行う場合には、トルク推定値の変化速度が所定値に達すると、ねじ部材がソフトジョイント部材であると判断し、締付トルクに関わらずねじ締め作業を停止させると共に、トルク推定値の変化速度が所定値未満であれば、ねじ部材がハードジョイント部材であると判断し、締付トルクがハードジョイント部材の適正締付トルクに達した時点でねじ締め作業を停止させることにより、締付トルクの設定作業を不要にする方法も提案されているが、ハードジョイント部材の場合の締付トルクを複数設定することができないため、締付トルクの同じハードジョイント部材しか同時にねじ締め作業を行えないという問題があった。
【０００９】
しかも、ねじ孔の形成された鉄板に焼付け塗装を行った後、鉄板に形成されたねじ孔にスプリングワッシャを間にしてねじ部材をねじ込む場合、ねじ孔に付着した塗装を剥がしながら、ねじ部材をねじ孔にねじ込んだ後、ねじ部材によってスプリングワッシャを押し潰すため、負荷トルクの推移の仕方が上述したソフトジョイント部材の締付時に発生する負荷トルクの推移と極めて酷似し、両者の区別がつかない場合がある。そのため、鉄板に設けたねじ孔にハードジョイント部材を締め付けているにもかかわらず、シャットオフ判定部１０がソフトジョイント部材と判定し、締付トルクの小さい段階で締付作業を停止させてしまい、締付トルクが不足するという問題もあった。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、締付トルクの設定作業を行うことなく、締付トルクの異なる複数種類のねじ部材のねじ締め作業を確実に行うことができる動力駆動回転工具を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、適正締付トルクのそれぞれ異なる複数種類のねじ部材の締緩作業に用いられる動力駆動回転工具において、ねじ部材の締緩を行うための出力軸と、出力軸を回転させる駆動部と、引き込み量に応じた操作信号を発生するトリガスイッチと、トリガスイッチから入力された操作信号に応じて駆動部の回転数を制御する駆動制御部と、出力軸にかかる負荷トルクを推定する負荷トルク推定部と、負荷トルク推定部の推定値の所定時間当たりの変動量を検出する負荷変動量検出部と、複数種類のねじ部材の適正締付トルクが予め設定され、負荷トルク推定部の推定値および負荷変動量検出部の検出結果に基づいて駆動部を所定の停止時間停止させる停止指令を駆動制御部に出力するシャットオフ判定部とを備え、シャットオフ判定部は、負荷トルク推定部の推定値と予め設定された複数の適正締付トルクとの高低を比較し、推定値が何れかの適正締付トルクに一致する毎に停止指令を駆動制御部に出力するとともに、負荷変動量検出部の検出した変動量が所定のしきい値以上になると停止指令を駆動制御部に出力し、駆動制御部は、シャットオフ判定部から停止指令が入力された場合、当該停止指令の入力時における負荷トルク推定部の推定値が、シャットオフ判定部に予め設定された複数の適正締付トルクのうち最も高い適正締付トルクでなければ、トリガスイッチの操作に関係無く駆動部を停止時間停止させるとともに、停止時間が経過するまでの間にトリガスイッチが開放されない場合は停止時間が経過した時点で駆動部を再び回転させ、停止指令の入力時における負荷トルク推定部の推定値が、シャットオフ判定部に予め設定された複数の適正締付トルクのうち最も高い適正締付トルクであれば、駆動部を停止させて、駆動部の再起動は行わないことを特徴とし、シャットオフ判定部は負荷トルクが各ねじ部材の適正締付トルクに達すると停止指令を駆動制御部に出力しており、駆動制御部では停止指令が入力されると、所定の停止時間だけ駆動部を停止させているので、この間にトリガスイッチを開放すれば、負荷トルクをこの時点の適正締付トルクとすることができる。一方停止時間が経過する間トリガスイッチを引き続けていれば、駆動制御部は駆動部の回転を再開させ、次に負荷トルクが適正締付トルクに達した時点でシャットオフ判定部から入力された停止指令により駆動部を停止させるから、負荷トルクが所望の適正締付トルクに達した時点でトリガスイッチを開放することにより、所望の適正締付トルクまでねじ部材を締め付けることができ、且つ駆動部の停止した回数で現在の締付トルクを把握することができる。したがって、締付トルクの設定作業を行うことなく、締付トルクの異なる複数のねじ部材のねじ締め作業を効率良く行うことができ、且つ従来の動力駆動回転工具のように締付トルクを設定するトルク設定器が不要になるから、動力駆動回転工具の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００１２】
しかも、樹脂グロメットのようなソフトジョイント部材のねじ締め作業を行う場合、着座直後にねじ締め作業を終了すれば、締付トルクが適正値となるが、シャットオフ判定部では、負荷変動量検出部の検出した変動量が所定のしきい値以上になると最初に停止指令を出力しているので、駆動制御部により駆動部が最初に停止された時点でトリガスイッチを開放すれば、負荷トルクの変動量が急激に増加した時点、すなわちねじ部材が着座した時点で駆動部を停止させることができ、適切な締付トルクでソフトジョイント部材のねじ締め作業を行える。
【００１３】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、停止時間が略０．２秒以上且つ略１秒以下であることを特徴とし、停止時間は、負荷トルクが所望のトルクに達した時点でねじ締め作業を終了したい場合に作業者がトリガスイッチを離すだけの時間を確保できるような時間であって、且つ、ねじ締め作業を継続したい場合に駆動部が再起動されるまでの待ち時間を長く感じることがないような時間に設定するのが望ましく、停止時間としては略０．２秒以上且つ略１秒以下とするのが好ましい。
【００１４】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、停止時間の設定値を変化させるための停止時間設定部を設けたことを特徴とし、停止時間は、負荷トルクが所望のトルクに達した時点でねじ締め作業を終了したい場合に作業者がトリガスイッチを離すだけの時間を確保できるような時間であって、且つ、ねじ締め作業を継続したい場合に駆動部が再起動されるまでの待ち時間を長く感じることがないような時間に設定するのが望ましく、停止時間設定部により停止時間を所望の時間に設定することができる。
【００１５】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、負荷変動量検出部の検出した変動量がしきい値以上になっていない段階で、負荷トルク推定部の推定値が所望の適正締付トルクに達して、シャットオフ判定部から駆動制御部に停止指令が入力された場合、駆動制御部は、トリガスイッチの操作信号に関係なく駆動部を停止させ、駆動部を停止させてから停止時間が経過するまでの間にトリガスイッチが開放されない場合は停止時間が経過した時点で、駆動部の回転を作業者が認識できる程度の十分短い間だけ駆動部を回転させた後、駆動部を停止させることを特徴とし、ねじ部材の種類やその組合せの設計によっては、負荷変動量検出部の検出した変動量がしきい値以上になっていない段階で、負荷トルク推定部の推定値がねじ部材の適正締付トルクに達する場合もあり、このような場合、所望の適正締付トルクに達するまでに駆動部が停止する回数が作業者の予想する回数よりも１回分少なくなり、所望のトルクでねじ締め作業が終了したのか作業者が分からなくなる場合があるが、負荷変動量検出部の検出した変動量がしきい値以上になっていない段階で、負荷トルク推定部の推定値が所望の適正締付トルクに達して、シャットオフ判定部から駆動制御部に停止指令が入力された場合、駆動部を停止させた時点から所定の停止時間が経過するまでの間にトリガスイッチが開放されなければ、停止時間が経過した時点で駆動制御部は所定の時間駆動部を回転させた後、停止させているので、締付トルクが所望の適正締付トルクに達するまでに駆動部が停止する回数を１回分増やして補正することができるから、所望の適正締付トルクでねじ部材が締め付けられたことを作業者に知らしめることができ、且つこの場合に駆動制御部が回転させる駆動部の回転量は十分小さいので、これによって締付トルク精度が大きく悪化するようなこともない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
（基本構成）
本発明の基本構成を図１乃至図３を参照して説明する。この動力駆動回転工具は、モータ１によってハンマ３を回転駆動し、ハンマ３による打撃衝撃を出力軸５に加えることで出力軸５を回転させ、出力軸５に装着されたドライバビット６やソケットなどのビットにより、ボルトやナット等のねじ類の締め付け作業や緩め作業を行うインパクトドライバやインパクトレンチのようなインパクト回転工具であり、ハンマ３による打撃構造として次のものを用いている。すなわち、モータ１の回転が遊星減速機構からなる減速機２で減速されて伝達される駆動軸２ａの外周に、円筒状のハンマ３を遊転自在に配設しており、駆動軸２ａの外周に形成されたカム機構（図示せず）によって、駆動軸２ａとハンマ３とが相互の軸方向の動き及び軸回り方向の動きが規制されている。そして、ばね４によって出力軸５側に向けて付勢されているハンマ３の先端面には出力軸５の後端部から側方に向けて突設されているアンビル５ａと係合する打撃部３ａが設けられている。
【００１８】
而して、ドライバビット６やソケットが先端に装着される出力軸５に負荷が殆どかかっていない状態では、駆動軸２ａの回転が上記カム機構を介してハンマ３に伝達されるとともに、ハンマ３の打撃部３ａとアンビル５ａとの係合で出力軸５に伝達される。そして出力軸５にかかる負荷が大きくなれば、ハンマ３と駆動軸２ａとの間でカム機構により許されている範囲内の相対回転が生じるとともに、カム機構に誘導されてハンマ３がばね４に抗して後退し、打撃部３ａとアンビル５ａとの係合が外れて打撃部３ａがアンビル５ａを乗り越えると、ばね４の復元力によってハンマ３がカム機構に誘導されて前進してアンビル５ａに打撃部３ａを衝撃的に係合させ、打撃衝撃によって出力軸５に回転力を与える。ここに、ハンマ３やばね４やアンビル５ａなどから出力軸５に打撃衝撃による回転力を与える打撃機構が構成される。
【００１９】
ところで、駆動制御部たるモータ制御部１２はトリガスイッチ７の引き込み量に応じてモータ１の回転数制御を行っており、モータ制御回路１３がモータ制御部１２から入力される制御信号に応じて、充電池１４からモータ１への供給電力を調整することによりモータ１の回転速度が可変制御される。すなわち、モータ制御回路１３は充電池１４からモータ１への給電経路に挿入されたスイッチング素子と、後述のモータ制御部１２から入力される制御信号に応じてスイッチング素子をオン／オフ駆動する駆動回路とを具備しており、モータ制御部１２から入力される制御信号に応じて例えば上記スイッチング素子のオンデューティ比を可変することにより、供給電力を調整してモータ１の回転速度を可変している。
【００２０】
また本回転工具は、例えばモータ１の回転数の推移から出力軸５にかかる負荷トルクを推定する負荷トルク推定部８と、負荷トルク推定部８の推定値からねじ部材が着座したと判定し、モータ１を停止させるシャットオフ指令（停止指令）をモータ制御部１２に出力するシャットオフ判定部１０を備えており、モータ制御部１２はシャットオフ判定部１０からシャットオフ指令が入力されるとモータ制御回路１３を制御して、モータ１の回転を停止させる。尚、負荷トルク推定部８では例えば過去４回の推定値の移動平均を求め、その平均値を推定値としてシャットオフ判定部１０に出力する。また、負荷トルク推定部８による負荷トルクの推定方法は上記の方法に限定されるものではなく、例えばトルクセンサを用いたり、モータ１の電流量や電圧量、ビットの進行角度、ハンマ３の跳ね返り量などから負荷トルクを推定しても良い。また、本回転工具では負荷トルク推定部８とシャットオフ判定部１０とモータ制御部１２とをマイクロコンピュータにより構成している。
【００２１】
シャットオフ判定部１０には、第１のねじ部材の適正締付トルク（以下、第１の閾値と言う。）と、第２のねじ部材の適正締付トルク（以下、第２の閾値と言う。）の値が予め設定されており、第２の閾値は第１の閾値に比べて高い値に設定されている。尚、本回転工具では適正締付トルクの異なる２種類のねじ部材の締付作業を行う場合を例にして説明を行う。
【００２２】
ここで、負荷トルク推定部８ではハンマ３による打撃が発生する毎に負荷トルクの推定値を出力しており、負荷トルク推定部８からシャットオフ判定部１０に負荷トルクの推定値が入力されると、シャットオフ判定部１０は負荷トルクの推定値と第１及び第２の閾値との高低を比較し、負荷トルクの推定値が第１の閾値に達すると第１のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力すると共に、負荷トルクの推定値が第２の閾値に達すると第２のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力する。
【００２３】
モータ制御部１２はトリガスイッチ７の引き込み量に応じてモータ１の回転速度を制御しており、シャットオフ判定部１０からシャットオフ指令が入力されると、トリガスイッチ７の引き込み操作に関係なく、モータ１を停止させる。ここで、シャットオフ判定部１０から入力されたシャットオフ指令が第１の閾値による第１のシャットオフ指令の場合、モータ１を停止させた時点から所定の停止時間が経過するまでの間にトリガスイッチ７が開放されなければ、停止時間が経過した時点でモータ制御部１２はモータ１を再び回転させる。一方、シャットオフ判定部１０から入力されたシャットオフ指令が第２の閾値による第２のシャットオフ指令の場合、モータ制御部１２はモータ１を停止させ、モータ１の再起動は行わない。
【００２４】
以下にモータ１の制御動作を図２のフローチャートを参照して説明する。電源投入時に各部を初期化した後（図２のＳ２）、モータ制御部１２では、トリガスイッチ７からの入力を読み込み（図２のＳ３）、作業者によってトリガスイッチ７が引き込まれたか否かを監視しており（図２のＳ４）、トリガスイッチ７が引き込まれると、モータ１の始動処理を行う（図２のＳ５）。
【００２５】
その後モータ制御部１２は、トリガスイッチ７が開放されるか、又はシャットオフ判定部１０からシャットオフ指令が入力されるか否かを監視しており（図２のＳ６）、トリガスイッチ７が開放されず且つシャットオフ指令が入力されていなければモータ１を回転させる回転処理を行い（図２のＳ８）、トリガスイッチ７からの入力を読み込んだ後（図２のＳ９）、図２のＳ６に戻って上述の処理を繰り返し、トリガスイッチ７が開放されるか、又は、シャットオフ指令が入力されるまでトリガスイッチ７の引き込み量に応じてモータ１の回転制御を行う。
【００２６】
一方、トリガスイッチ７が開放されるか、又は、シャットオフ判定部１０からシャットオフ指令が入力されると、モータ制御部１２はモータ１を一時的に停止させる停止信号をモータ制御回路１３に出力して、モータ１を一時的に停止させる処理を行い（図２のＳ７）、シャットオフ判定部１０から入力されたシャットオフ指令が第１の閾値による第１のシャットオフ指令か否かを判断する（図２のＳ１０）。
【００２７】
ここで、シャットオフ指令が第１の閾値によるものであれば、モータ制御部１２はトリガスイッチ７からの入力を読み込み（図２のＳ１２）、トリガスイッチ７が開放されるか否かを判断する（図２のＳ１３）。そして、トリガスイッチ７が開放されていなければ、モータ１を停止させてから所定の停止時間が経過したか否かを判断し（図２のＳ１４）、停止時間が経過していなければ再びＳ１２に戻って上述の処理を繰り返し、停止時間が経過していればモータ１を再び回転させる再起動処理を行った後（図２のＳ１６）、図２のＳ６に戻って上述の処理を繰り返す。
【００２８】
また、シャットオフ指令が第１の閾値によるものではなかったり、停止時間が経過するまでの間にトリガスイッチ７が開放された場合、モータ制御部１２はトリガスイッチ７からの入力を読み込み（図２のＳ１１）、トリガスイッチ７が開放されたか否かを判断し（図２のＳ１５）、トリガスイッチ７が開放されると、図２のＳ３に戻る。
【００２９】
ところで、上述の打撃機構による打撃が発生する毎に割込みが発生し、後述のシャットオフ判定処理が行われる。以下にシャットオフ判定処理について図３のフローチャートを参照して説明する。
【００３０】
打撃機構による打撃が発生すると、負荷トルク推定部８は打撃間のモータ１の回転数や打撃時のモータ１の回転速度からドライバビット６にかかる負荷トルクを推定し、シャットオフ判定部１０に出力する（図３のＳ２１）。シャットオフ判定部１０では、負荷トルク推定部８から負荷トルクの推定値が入力されると、既に第１のシャットオフ指令を発生したか否かを判断し（図３のＳ２２）、第１の第１のシャットオフ指令を発生していなければ、負荷トルクの推定値（推定トルク）と第１の閾値との高低を比較する（図３のＳ２３）。そして、負荷トルクの推定値が第１の閾値に達すると第１のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力する（図３のＳ２５）。一方、既に第１のシャットオフ指令を発生しているか、又は、負荷トルクの推定値が第１の閾値以下であれば、シャットオフ判定部１０は負荷トルクの推定値と第２の閾値との高低を比較し（図３のＳ２４）、負荷トルクの推定値が第２の閾値に達すると第２のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力する（図３のＳ２６）。
【００３１】
而して、負荷トルク推定部８の推定トルクが第１の閾値に達すると、シャットオフ判定部１０は第１のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力し、モータ制御部１２が第１のシャットオフ指令に応じてモータ１の回転を所定の停止時間停止させているので、モータ１の回転が停止した時点でトリガスイッチ７を開放すれば、ねじ部材の締付トルクを第１の閾値とすることができ、適正な締付トルクで第１のねじ部材のねじ締めが行える。一方、第２のねじ部材のねじ込み作業を行っている場合は、モータ１が停止した後もトリガスイッチ７を引き続けていれば、モータ１の停止時から所定の停止時間が経過した時点でモータ制御部１２がモータ１を再び回転させ、負荷トルクが第２の閾値に達した時点でモータ１を停止させることができるから、適正な締付トルクで第２のねじ部材のねじ締め作業を行うことができる。
【００３２】
なお、本回転工具では、適正締付トルクの異なる２種類のねじ部材の締付作業を行う場合について説明したが、シャットオフ判定部１０に３種類以上のねじ部材の適正締付トルクを設定し、負荷トルク推定部８の推定値が各ねじ部材の適正締付トルクに達すると、シャットオフ判定部１０が停止指令をモータ制御部１２に出力するようにしても良く、モータ制御部１２が、シャットオフ判定部１０からから停止指令が入力されるとトリガスイッチ７の操作信号に関係なくモータ１を停止させ、モータ１を停止させてから所定の停止時間が経過するまでの間にトリガスイッチ７が開放されない場合は停止時間が経過した時点でモータ１を再び回転させ、この動作を負荷トルク推定部８の推定トルクが適正締付トルクの最も高いねじ部材の適正締付トルクに達するまで繰り返すことにより、上述と同様、３種類以上のねじ部材のねじ締め作業を行う場合でも、締付トルクの設定作業を行うことなく、適正締付トルクの異なる複数のねじ部材のねじ締め作業を効率良く行うことができ、且つ従来の動力駆動回転工具のように締付トルクを設定するトルク設定器が不要になるから、動力駆動回転工具の小型化、低コスト化を図ることができる。また、モータ１の停止回数から現在の締付トルクを把握することもできる。
【００３３】
尚、モータ制御部１２がモータ１の回転を一旦停止させる停止時間としては、負荷トルクが第１のねじ部材の適正締付トルクに達した時点でねじ締め作業を終了したい場合に作業者がトリガスイッチ７を離すだけの時間を確保できるような時間であり、且つ、負荷トルクが第２のねじ部材の適正締付トルクに達した時点でねじ締め作業を完了させたい場合に、モータ１が再起動されるまでの待ち時間を長く感じることがないような時間に設定するのが望ましく、本回転工具では例えば略０．４５秒に設定している。尚、停止時間を０．４５秒に限定する趣旨のものではなく、上記の条件を満たすような時間に適宜設定すれば良く、例えば約０．２秒以上且つ約１秒以下の時間に設定するのが好ましい。
【００３４】
（実施形態１）
本発明の実施形態１を図４及び図５を参照して説明する。本実施形態では、基本構成で説明した動力駆動回転工具において、負荷トルク推定部８の推定した負荷トルクの推定値の推移から負荷トルクの変動量を算出する負荷変動量評価部（負荷変動量検出部）１１を設けている。尚、負荷変動量評価部１１以外の構成は基本構成と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３５】
負荷トルク推定部８は打撃機構による打撃が発生する毎に負荷トルクを推定し、その推定結果をシャットオフ判定部１０及び負荷変動量評価部１１に出力する。負荷変動量評価部１１では、前回打撃が発生した際の負荷トルク推定部８の推定値と、次回打撃発生時の負荷トルク推定部８の推定値との差を変動量として出力しても良いが、耐ノイズ性を考慮する場合はバンドパスフィルタ処理を行うのが望ましい。バンドパスフィルタ処理の一例としては、負荷変動量評価部１１が、負荷トルク推定部８の推定値の短期移動平均と長期移動平均とを算出し、両者の差を変動量として出力する方法がある。例えば、負荷変動量評価部１１が短期移動平均として現在までの４個の推定値の移動平均を算出すると共に、長期移動平均として現在までの１６個の推定値の移動平均を算出し、両者の差を求めて負荷変動量ｄＴを求めている場合、負荷トルク推定部８が現在までに出力した負荷トルクの推定値をＴ１，Ｔ２，Ｔ３，……，Ｔ２０とすると、負荷変動量ｄＴは次式で表される。
【００３６】
【数１】
0003945129.tif 000002
【００３７】
そして、シャットオフ判定部１０では、負荷変動量評価部１１の算出した負荷変動量ｄＴが所定のしきい値（以下、第３の閾値と言う。）以上になると、第１のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力すると共に、負荷トルクの推定値が第２の閾値に達すると第２のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力する。
【００３８】
ここで、シャットオフ判定処理について図５のフローチャートを参照して説明する。尚、モータ１の制御動作は基本構成と同様であるので、その説明は省略する。
【００３９】
打撃機構による打撃が発生すると、負荷トルク推定部８は打撃間のモータ１の回転数や打撃時のモータ１の回転速度からドライバビット６にかかる負荷トルクを推定し、シャットオフ判定部１０及び負荷変動量評価部１１に出力する（図５のＳ３１）。負荷変動量評価部１１は負荷トルク推定部８の推定値から負荷トルクの負荷変動量ｄＴを求め、シャットオフ判定部１０に出力する。シャットオフ判定部１０では、既に第３の閾値による第１のシャットオフ指令を出力したか否かを判断し（図５のＳ３２）、第１のシャットオフ指令を出力していなければ、負荷変動量評価部１１の求めた負荷変動量ｄＴと第３の閾値との高低を比較する（図５のＳ３３）。そして、負荷変動量ｄＴが第３の閾値以上であれば第１のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力する（図５のＳ３５）。一方、既に第１のシャットオフ指令を出力しているか、又は、負荷変動量ｄＴが第３の閾値未満であれば、シャットオフ判定部１０は推定トルクと第２の閾値との高低を比較し（図５のＳ３４）、推定トルクが第２の閾値に達すると第２のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力する（図５のＳ３６）。
【００４０】
ところで、上述したソフトジョイント部材のねじ締め作業を行う場合、着座直後にねじ締め作業を終了すれば、締付トルクが適正値となるので、本実施形態では負荷トルクの急激な上昇からねじ部材の着座を検出して、ねじ締め作業を終了させることにより、適切な締付トルクでソフトジョイント部材のねじ締め作業を行えるようにしている。すなわち本実施形態では、負荷変動量評価部１１の求めた負荷トルクの負荷変動量ｄＴが第３の閾値以上になると、シャットオフ判定部１０が第１のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力し、モータ制御部１２がモータ１の回転を停止させているので、ソフトジョイント部材のねじ込み作業を行っている場合は、モータ１の回転が最初に停止した時点でトリガスイッチ７を開放することにより、ソフトジョイント部材が着座した直後にねじ締め作業を終了させることができ、ソフトジョイント部材を適切な締付トルクで締め付けることができる。一方、ハードジョイント部材のねじ込み作業を行っている場合は、モータ１が最初に停止した後もトリガスイッチ７を引き続けていれば、モータ１の停止時から所定の停止時間が経過した時点でモータ制御部１２がモータ１を再び回転させ、負荷トルクが第２の閾値に達した時点でシャットオフ判定部が第２のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力し、モータ１を停止させているから、適正な締付トルクでハードジョイント部材のねじ締め作業を行うことができる。
【００４１】
尚、モータ制御部１２がモータ１の回転を一旦停止させる停止時間としては、負荷トルクの変動量が第３の閾値以上になった時点でねじ締め作業を終了したい場合に作業者がトリガスイッチ７を離すだけの時間を確保できるような時間であり、且つ、負荷トルクが第２のねじ部材の適正締付トルクに達した時点でねじ締め作業を完了させたい場合に、モータ１が再起動されるまでの待ち時間を長く感じることがないような時間に設定するのが望ましく、本実施形態では例えば略０．４５秒に設定している。尚、停止時間を０．４５秒に限定する趣旨のものではなく、上記の条件を満たすような時間に適宜設定すれば良く、例えば約０．２秒以上且つ約１秒以下の時間に設定するのが好ましい。
【００４２】
本実施形態ではソフトジョイント部材とハードジョイント部材の２種類のねじ部材の締付作業を行う場合を例にして説明したが、基本構成で説明したようにシャットオフ判定部１０に、複数のハードジョイント部材の適正締付トルクの値を設定して、負荷トルクの推定値が各適正締付トルクに達すると、シャットオフ判定部１０がシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力するようにし、ソフトジョイント部材と、適正締付トルクの異なる複数のハードジョイント部材との締付作業を行うようにしても良いことは勿論のことである。
【００４３】
（実施形態２）
本発明の実施形態２を図６を参照して説明する。本実施形態では、実施形態１の動力駆動回転工具において、シャットオフ判定部１０から第３の閾値によるシャットオフ指令がモータ制御部１２に入力され、モータ制御部１２がシャットオフ指令によりモータ１を一時的に停止させてからモータ１を再起動するまでの停止時間（再起動待機時間）の設定値を変化させる再起動待機時間設定部（停止時間設定部）１５を設けている。尚、再起動待機時間設定部１５以外の構成は実施形態１と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４４】
ここで、再起動待機時間設定部１５は例えばダイヤル式の操作摘みを備えており、この操作摘みを回転させることによって停止時間を例えば約０．２秒以上、約１秒以下の範囲、好ましくは約０．２５秒以上、約１秒以下の範囲で変化させることができる。上述のように停止時間は、負荷トルクの変動量が第３の閾値以上になった時点でねじ締め作業を終了したい場合に作業者がトリガスイッチ７を離すだけの時間を確保できるような時間であり、且つ、負荷トルクが第２のねじ部材の適正締付トルクに達した時点でねじ締め作業を完了させたい場合に、モータ１が再起動されるまでの待ち時間を長く感じることのないような時間に設定するのが望ましいが、この停止時間の設定を再起動待機時間設定部１５により変化させることができるので、作業者の習熟度に応じて停止時間を必要最小限の時間に設定することにより、作業時間を短縮することができる。
【００４５】
尚、本実施形態では実施形態１の動力駆動回転工具において停止時間の設定値を変化させるための再起動待機時間設定部１５を設けているが、基本構成で説明した動力駆動回転工具に本実施形態の再起動待機時間設定部１５を設けても良く、上述と同様の効果が得られる。
【００４６】
（実施形態３）
本発明の実施形態３を図７を参照して説明する。尚、動力駆動回転工具の構成は実施形態１と同様であるので、その説明は省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
【００４７】
シャットオフ判定部１０は、実施形態１と同様、負荷変動量評価部１１の算出した負荷変動量ｄＴが第３の閾値以上になると、第１のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力すると共に、負荷トルクの推定値が第２の閾値に達すると第２のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力する。またシャットオフ判定部１０では、負荷変動量評価部１１の求めた負荷トルクの変動量ｄＴが第３の閾値以上になっていない状態（すなわち第１のシャットオフ指令を出力していない状態）で、負荷トルク推定部８の推定した負荷トルクの推定値が第２の閾値に達して、第２のシャットオフ指令を出力した場合、モータ１の回転を作業者が認識できる程度の十分短い間だけモータ１を回転させた後停止させる第３のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力する。
【００４８】
ここで、シャットオフ判定処理について図７のフローチャートを参照して説明する。打撃機構による打撃が発生すると、負荷トルク推定部８は打撃間のモータ１の回転数や打撃時のモータ１の回転速度からドライバビット６にかかる負荷トルクを推定し、シャットオフ判定部１０及び負荷変動量評価部１１に出力する（図７のＳ４１）。負荷変動量評価部１１は負荷トルク推定部８の推定値から負荷トルクの負荷変動量ｄＴを求め、シャットオフ判定部１０に出力する。シャットオフ判定部１０では、負荷変動量ｄＴが第３の閾値を越えたことにより第１のシャットオフ指令を既に出力したか否かを判断し（図７のＳ４２）、まだ第１のシャットオフ指令を出力していなければ、負荷トルク推定部８の推定値が第２の閾値に達したことによるシャットオフ処理が既に行われているか否かを判断し（図７のＳ４３）、シャットオフ処理が行われていれば、モータ１を所定量だけ回転させた後停止させる第３のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力する（図７のＳ４６）。一方、シャットオフ処理が行われていなければ、シャットオフ判定部１０は、負荷変動量評価部１１の求めた負荷変動量ｄＴと第３の閾値との高低を比較し（図７のＳ４４）、負荷変動量ｄＴが第３の閾値以上になると、第１のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力する（図７のＳ４７）。また、既に第１のシャットオフ指令を出力しているか、又は、負荷変動量ｄＴが第３の閾値未満であれば、シャットオフ判定部１０は負荷トルク推定部８の推定値と第２の閾値との高低を比較し（図７のＳ４５）、負荷トルクの推定値が第２の閾値以上になると、第２のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力する（図７のＳ４８）。
【００４９】
而して、モータ制御部１２は、トリガスイッチ７の引き込み量に応じてモータ１の回転速度を制御するとともに、シャットオフ判定部１０からシャットオフ指令が入力されると、トリガスイッチ７の引き込み操作に関係なく、モータ１を停止させる。ここで、シャットオフ判定部１０から入力されたシャットオフ指令が第３の閾値による第１のシャットオフ指令の場合、モータ１を停止させた時点から所定の停止時間が経過するまでの間にトリガスイッチ７が開放されなければ、停止時間が経過した時点でモータ制御部１２はモータ１を再び回転させる。また、シャットオフ判定部１０から入力されたシャットオフ指令が第２の閾値による第２のシャットオフ指令の場合、モータ制御部１２はモータ１を停止させ、モータ１の再起動は行わない。一方、モータ制御部１２では、第１のシャットオフ指令が入力されるよりも前に第２のシャットオフ指令が入力された場合、モータ１を停止させた時点から所定の停止時間が経過するまでの間にトリガスイッチ７が開放されなければ、停止時間が経過した時点でモータ制御部１２は所定の時間モータ１を回転させた後、モータ１を停止させ、ねじ締め作業を終了する。
【００５０】
ところで、ねじ部材の種類やその組合せの設計によっては、シャットオフ判定部１０が第１のシャットオフ指令を出力することなく、負荷トルクの推定値が第２の閾値に達して第２のシャットオフ指令を出力する場合もあり得る。このような場合、モータ１が１回停止しただけで負荷トルクが適正締付トルクに達するため、適正締付トルクに達するまでにモータ１が停止する回数が作業者の予想する回数よりも少なくなり、第１のねじ部材の適正締付トルクでねじ締め作業が終了したのか、第２のねじ部材の適正締付トルクでねじ締め作業が終了したのか作業者が分からなくなる場合がある。
【００５１】
それに対して、本実施形態では、第１のシャットオフ指令が入力されるよりも前に第２のシャットオフ指令が入力された場合、モータ１を停止させた時点から所定の停止時間が経過するまでの間にトリガスイッチ７が開放されなければ、停止時間が経過した時点でモータ制御部１２は所定の時間モータ１を回転させた後、モータ１を停止させているので、締付トルクが第２のねじ部材の適正締付トルクに達するまでにモータ１が停止する回数を１回分増やして、２回に合わせることができ、第２のねじ部材の適正締付トルクでねじ部材が締め付けられたことを作業者に知らしめることができる。また、第３のシャットオフ指令によりモータ１が回転する回転量は十分小さいので、これによって締付トルク精度が大きく悪化するようなこともない。
【００５２】
ここで、図８はねじ締め作業の進行（すなわちハンマ３による打撃数Ｎ）に伴って変化する負荷トルク推定部８の推定トルクＴ及び負荷変動量評価部１１の求めた変動量ｄＴを示しており、負荷変動量ｄＴが第３の閾値Ｔｂ以上になった時点Ｐ２で、シャットオフ判定部１０は第１のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力し、モータ制御部１２がモータ１を所定の停止時間停止される。そして、停止時間が経過するまでの間にトリガスイッチ７が開放されなければ、停止時間の経過後にモータ制御部１２がモータ１の回転を再び開始させ、負荷トルク推定部８の推定トルクＴが第２の閾値Ｔａに達した時点Ｐ１で、シャットオフ判定部１０は第２のシャットオフ指令をモータ制御部１２に出力し、モータ制御部１２がモータ１を停止させる。
【００５３】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、適正締付トルクのそれぞれ異なる複数種類のねじ部材の締緩作業に用いられる動力駆動回転工具において、ねじ部材の締緩を行うための出力軸と、出力軸を回転させる駆動部と、引き込み量に応じた操作信号を発生するトリガスイッチと、トリガスイッチから入力された操作信号に応じて駆動部の回転数を制御する駆動制御部と、出力軸にかかる負荷トルクを推定する負荷トルク推定部と、負荷トルク推定部の推定値の所定時間当たりの変動量を検出する負荷変動量検出部と、複数種類のねじ部材の適正締付トルクが予め設定され、負荷トルク推定部の推定値および負荷変動量検出部の検出結果に基づいて駆動部を所定の停止時間停止させる停止指令を駆動制御部に出力するシャットオフ判定部とを備え、シャットオフ判定部は、負荷トルク推定部の推定値と予め設定された複数の適正締付トルクとの高低を比較し、推定値が何れかの適正締付トルクに一致する毎に停止指令を駆動制御部に出力するとともに、負荷変動量検出部の検出した変動量が所定のしきい値以上になると停止指令を駆動制御部に出力し、駆動制御部は、シャットオフ判定部から停止指令が入力された場合、当該停止指令の入力時における負荷トルク推定部の推定値が、シャットオフ判定部に予め設定された複数の適正締付トルクのうち最も高い適正締付トルクでなければ、トリガスイッチの操作に関係無く駆動部を停止時間停止させるとともに、停止時間が経過するまでの間にトリガスイッチが開放されない場合は停止時間が経過した時点で駆動部を再び回転させ、停止指令の入力時における負荷トルク推定部の推定値が、シャットオフ判定部に予め設定された複数の適正締付トルクのうち最も高い適正締付トルクであれば、駆動部を停止させて、駆動部の再起動は行わないことを特徴とし、シャットオフ判定部は負荷トルクが各ねじ部材の適正締付トルクに達すると停止指令を駆動制御部に出力しており、駆動制御部では停止指令が入力されると、所定の停止時間だけ駆動部を停止させているので、この間にトリガスイッチを開放すれば、負荷トルクをこの時点の適正締付トルクとすることができる。一方停止時間が経過する間トリガスイッチを引き続けていれば、駆動制御部は駆動部の回転を再開させ、次に負荷トルクが適正締付トルクに達した時点でシャットオフ判定部から入力された停止指令により駆動部を停止させるから、負荷トルクが所望の適正締付トルクに達した時点でトリガスイッチを開放することにより、所望の適正締付トルクまでねじ部材を締め付けることができ、且つ駆動部の停止した回数で現在の締付トルクを把握することができる。したがって、締付トルクの設定作業を行うことなく、締付トルクの異なる複数のねじ部材のねじ締め作業を効率良く行うことができ、且つ従来の動力駆動回転工具のように締付トルクを設定するトルク設定器が不要になるから、動力駆動回転工具の小型化、低コスト化を図ることができるという効果がある。
【００５４】
しかも、樹脂グロメットのようなソフトジョイント部材のねじ締め作業を行う場合、着座直後にねじ締め作業を終了すれば、締付トルクが適正値となるが、シャットオフ判定部では、負荷変動量検出部の検出した変動量が所定のしきい値以上になると最初に停止指令を出力しているので、駆動制御部により駆動部が最初に停止された時点でトリガスイッチを開放すれば、負荷トルクの変動量が急激に増加した時点、すなわちねじ部材が着座した時点で駆動部を停止させることができ、適切な締付トルクでソフトジョイント部材のねじ締め作業を行えるという効果がある。
【００５５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、停止時間が略０．２秒以上且つ略１秒以下であることを特徴とし、停止時間は、負荷トルクが所望のトルクに達した時点でねじ締め作業を終了したい場合に作業者がトリガスイッチを離すだけの時間を確保できるような時間であって、且つ、ねじ締め作業を継続したい場合に駆動部が再起動されるまでの待ち時間を長く感じることがないような時間に設定するのが望ましく、停止時間としては略０．２秒以上且つ略１秒以下とするのが好ましい。
【００５６】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、停止時間の設定値を変化させるための停止時間設定部を設けたことを特徴とし、停止時間は、負荷トルクが所望のトルクに達した時点でねじ締め作業を終了したい場合に作業者がトリガスイッチを離すだけの時間を確保できるような時間であって、且つ、ねじ締め作業を継続したい場合に駆動部が再起動されるまでの待ち時間を長く感じることがないような時間に設定するのが望ましく、停止時間設定部により停止時間を所望の時間に設定することができるという効果がある。
【００５７】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、負荷変動量検出部の検出した変動量がしきい値以上になっていない段階で、負荷トルク推定部の推定値が所望の適正締付トルクに達して、シャットオフ判定部から駆動制御部に停止指令が入力された場合、駆動制御部は、トリガスイッチの操作信号に関係なく駆動部を停止させ、駆動部を停止させてから停止時間が経過するまでの間にトリガスイッチが開放されない場合は停止時間が経過した時点で、駆動部の回転を作業者が認識できる程度の十分短い間だけ駆動部を回転させた後、駆動部を停止させることを特徴とし、ねじ部材の種類やその組合せの設計によっては、負荷変動量検出部の検出した変動量がしきい値以上になっていない段階で、負荷トルク推定部の推定値がねじ部材の適正締付トルクに達する場合もあり、このような場合、所望の適正締付トルクに達するまでに駆動部が停止する回数が作業者の予想する回数よりも１回分少なくなり、所望のトルクでねじ締め作業が終了したのか作業者が分からなくなる場合があるが、負荷変動量検出部の検出した変動量がしきい値以上になっていない段階で、負荷トルク推定部の推定値が所望の適正締付トルクに達して、シャットオフ判定部から駆動制御部に停止指令が入力された場合、駆動部を停止させた時点から所定の停止時間が経過するまでの間にトリガスイッチが開放されなければ、停止時間が経過した時点で駆動制御部は所定の時間駆動部を回転させた後、停止させているので、締付トルクが所望の適正締付トルクに達するまでに駆動部が停止する回数を１回分増やして補正することができるから、所望の適正締付トルクでねじ部材が締め付けられたことを作業者に知らしめることができ、且つこの場合に駆動制御部が回転させる駆動部の回転量は十分小さいので、これによって締付トルク精度が大きく悪化するようなこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るインパクト回転工具の基本構成を示すブロック図である。
【図２】  同上の動作を説明するフローチャートである。
【図３】  同上の別の動作を説明するフローチャートである。
【図４】  実施形態１のインパクト回転工具のブロック図である。
【図５】  同上の動作を説明するフローチャートである。
【図６】  実施形態２のインパクト回転工具のブロック図である。
【図７】  実施形態３のインパクト回転工具の動作を説明するフローチャートである。
【図８】  同上の打撃回数とトルクとの関係を説明する説明図である。
【図９】  従来のインパクト回転工具のブロック図である。
【符号の説明】
１  モータ
６  出力軸
７  トリガスイッチ
８  負荷トルク推定部
１０  シャットオフ判定部
１２  モータ制御部
【図１】
0003945129.tif 000003
【図２】
0003945129.tif 000004
【図３】
0003945129.tif 000005
【図４】
0003945129.tif 000006
【図５】
0003945129.tif 000007
【図６】
0003945129.tif 000008
【図７】
0003945129.tif 000009
【図８】
0003945129.tif 000010
【図９】
0003945129.tif 000011