(57)【要約】【課題】目標トルクに到達した後に、締結時のトルクが起因した作業者への反力を低減するとともに締め付け回転方向への作業者の手の引き込まれを抑える電動工具を提供する。【解決手段】電動工具１０は、駆動電流が通電されることにより締結部材２０にトルクを付与する電動モータ１２と、電動モータ１２からのトルクを締結部材２０に伝達する電磁クラッチ１３と、締結部材２０を締めつける方向に締結部材２０に作用するトルクを測定するトルクセンサ１５と、電動モータ１２への駆動電流と、電磁クラッチ１３のトルクの伝達およびトルクの遮断と、を制御する制御部１６と、を備えている。制御部１６は、目標トルクに到達したときに、電動モータ１２に逆電流を通電し、逆電流により測定されたトルクが低下するタイミングで、電磁クラッチ１３によるトルクの遮断を行う。【選択図】図１
2017056534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
締結部材にトルクを付与することにより前記締結部材を締結する電動工具であって、
前記電動工具は、駆動電流が通電されることにより前記締結部材にトルクを付与する電動モータと、
前記電動モータからのトルクを前記締結部材に伝達する電磁クラッチと、
前記締結部材を締めつける方向に前記締結部材に作用するトルクを測定するトルクセンサと、
前記電動モータへの前記駆動電流と、前記電磁クラッチの前記トルクの伝達および前記トルクの遮断と、を制御する制御部と、を備えており、
前記制御部は、前記電動モータに前記駆動電流を通電し、前記トルクセンサにより測定されたトルクが目標トルクに到達したときに、前記電動モータに前記駆動電流と逆方向に逆電流を通電し、該逆電流により前記トルクセンサで測定されたトルクが低下するタイミングで、前記電磁クラッチによる前記トルクの遮断を行うことを特徴とする電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締結部材にトルクを付与することにより前記締結部材を締結する電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボルト、ナット、またはネジなどの締結部材を装置等の被締結部に締結する際に、電動工具が用いられる。電動工具は、駆動電流が通電されることにより締結部材にトルクを付与する電動モータを備えており、電動モータの駆動を制御することにより、締結部材を締結することができる。
【０００３】
たとえば、通常のナットランナーなどの電動工具は、図４（ａ）に示すように、電動モータから締結部材に作用するトルクが時間経過と共に大きくなるため、電動工具への反力が大きくなる。したがって、このような電動工具は、高いトルクが必要となる締結部材を締結するには適していない。
【０００４】
このような点を鑑みて、例えば、図４（ｂ）に示すように、電動モータにパルス電流を付与することにより、締結部材に作用するトルクを断続的に付与する電動工具が提案されている。
【０００５】
また、特許文献１では、以下の電動工具が開示されている。この電動工具は、電動モータからのトルクを締結部材に伝達する電磁クラッチと、電動モータから締結部材に作用するトルクを測定するトルクセンサと、を備えている。電動工具は、トルクセンサで測定したトルクが目標トルクに到達したときに、締結部材に伝達する電磁トルクを遮断するようにクラッチを制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２３０２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図４（ｂ）に示すように、電動モータにパルス電流を付与した場合であっても、目標トルク到達後、パルス電流ごとに僅かなトルクが残存する（図４（ｃ）のハッチング部分参照）。このトルクが起因して、電動工具を介して作業者の手に反力が断続的に作用してしまう。また、特許文献１の如く、目標トルク到達した直後に、締結部材に伝達するトルクを遮断すると、作業者の手が、締め付け回転方向に引き込まれることが想定される。
【０００８】
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とすることころは、目標トルクに到達した後に、締結時のトルクが起因した作業者への反力を低減するとともに締め付け回転方向への作業者の手の引き込まれを抑える電動工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を鑑みて、本発明に係る電動工具は、締結部材にトルクを付与することにより前記締結部材を締結する電動工具であって、前記電動工具は、駆動電流が通電されることにより前記締結部材にトルクを付与する電動モータと、前記電動モータからのトルクを前記締結部材に伝達する電磁クラッチと、前記締結部材を締めつける方向に前記締結部材に作用するトルクを測定するトルクセンサと、前記電動モータへの前記駆動電流と、前記電磁クラッチの前記トルクの伝達および前記トルクの遮断と、を制御する制御部と、を備えており、前記制御部は、前記電動モータに前記駆動電流を通電し、前記トルクセンサにより測定されたトルクが目標トルクに到達したときに、前記電動モータに前記駆動電流と逆方向に逆電流を通電し、該逆電流により前記トルクセンサで測定されたトルクが低下するタイミングで、前記電磁クラッチによる前記トルクの遮断を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、制御部で電動モータに駆動電流を通電し、締結部材を被締結部に締結することができる。そして、トルクセンサにより測定されたトルクが目標トルクに到達したときに、まず、前記電動モータに前記駆動電流と逆方向に逆電流を通電する。これにより、その後、電磁クラッチによりトルクを遮断したとしても、締め付け回転方向への作業者の手の引き込まれを抑えることができる。
【００１１】
さらに、電磁クラッチによりトルクを遮断するタイミングを、逆電流によりトルクセンサで測定されたトルクが低下するタイミングで行うので、逆電流により締結部材が緩むことを防止することができる。これに加えて、締結時のトルクが起因した反力が、電動工具を介して作業者の手に作用することを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る電動工具の模式的概念図である。
【図２】図１に示す電動工具の制御フロー図である。
【図３】図１に示す電動工具の駆動電流とトルクのタイミングチャートである。
【図４】（ａ）は、従来の電動工具のトルクのタイミングチャートであり、（ｂ）は、別の電動工具の駆動電流とトルクのタイミングチャートであり、（ｃ）は、（ｂ）に示すトルク波形の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の実施形態に係る電動工具を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電動工具１０の模式的概念図である。
【００１４】
本実施形態に係る電動工具１０は、締結部材２０にトルクを付与することにより締結部材２０を、被締結部３０に締結する電動工具である。電動工具１０で締結される締結部材２０は、ボルト、ナット、皿ネジなどであり、被締結部３０のネジ部に螺着するためのネジ部が形成されている。
【００１５】
電動工具１０は、電動モータ１２と、電磁クラッチ１３と、減速機１４と、トルクセンサ１５と、制御部１６と、を少なくとも備えている。電動モータ１２は、外部電源または内部バッテリ（図示せず）から駆動電流が通電されることにより締結部材２０にトルクを付与する装置であり、電動モータ１２の出力軸は、電磁クラッチ１３に連結されている。
【００１６】
電動モータ１２は、制御部１６に電気的に接続されており、制御部１６は、電動モータ１２に通電する駆動電流を制御することにより、電動モータ１２が出力するトルクおよび回転方向を制御する。
【００１７】
電磁クラッチ１３は、電動モータ１２から入力されたトルクを、減速機１４を介して締結部材２０に伝達する装置である。電磁クラッチ１３は、減速機１４の入力軸（図示せず）に連結されている。
【００１８】
ここで、電磁クラッチ１３がＯＮ状態にあるときは、電動モータ１２からのトルクが締結部材２０に伝達される。一方、電磁クラッチ１３がＯＦＦ状態にあるときは、電動モータ１２から締結部材２０へのトルクが遮断される。
【００１９】
電磁クラッチ１３は、制御部１６に電気的に接続されている。制御部１６は、電磁クラッチ１３のＯＮ状態からＯＦＦ状態、またはＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替えて制御することにより、電動モータ１２から締結部材２０へのトルクの伝達およびトルクの遮断を制御する。
【００２０】
減速機１４は、電磁クラッチ１３により伝達されたトルクを増大させて、締結部材２０に伝達する装置であり、トルクセンサ１５は、締結部材２０に作用するトルクを測定する計測装置である。トルクセンサ１５は、制御部１６に電気的に接続されており、制御部１６は、トルクセンサ１５で測定したトルクの値を入力する。
【００２１】
制御部１６は、電動モータ１２に駆動電流を通電し、トルクセンサ１５により測定されたトルクが目標トルクに到達したときに、電動モータ１２への駆動電流と、電磁クラッチ１３のトルクの遮断を制御する。具体的には、制御部１６は、上述した目標トルク到達の際に、電動モータ１２に駆動電流と逆方向に逆電流を通電し、逆電流によりトルクセンサ１５で計測されたトルクが低下するタイミングで、電磁クラッチ１３によるトルクの遮断を行うように、設定されている。
【００２２】
なお、トルクセンサ１５で計測されたトルクが低下するタイミングを、トルクセンサ１５で測定したトルクからリアルタイムに決定してもよく、予め実験等をおこなって、このタイミングを決定してもよい。
【００２３】
本実施形態に係る電動工具１０の動作を、図２および図３を参照しながら説明する。図２は、図１に示す電動工具１０の制御フロー図である。図３は、図１に示す電動工具１０の駆動電流とトルクのタイミングチャートである。
【００２４】
以上の装置構成を前提に、図２に示すように、作業者の操作により、ステップＳ２１で、制御部１６は、電動モータ１２に駆動電流の通電を開始し（時刻Ｔ１）、電動モータ１２を駆動させる。この時、電磁クラッチ１３はＯＮ状態であり、電動モータ１２からのトルクは、電磁クラッチ１３および減速機１４を介して、締結部材２０に伝達される。
【００２５】
これにより、図３に示すように、締結部材２０が被締結部３０に締結された状態で、締結部材２０に作用するトルクは増加する。締結部材２０に作用するトルクは、トルクセンサ１５で測定される。
【００２６】
次に、ステップＳ２２で、制御部１６は、トルクセンサ１５により測定されたトルクが目標トルクに到達したことを判定し（時刻Ｔ２）、この判定に伴い、ステップＳ２３に進む。次に、ステップＳ２３で、電動モータ１２に駆動電流と逆方向に逆電流を通電する（時刻Ｔ３）。
【００２７】
これにより、図３に示すように、電動モータ１２に通電される駆動電流は、従来の駆動電流の波形（駆動電流を終了する際の波形）よりもより速い速度で減少する。このとき、トルクセンサ１５で計測されるトルク（締結部材２０に作用するトルク）は、所定の時間（僅かな時間）保持され、その後、減少する。
【００２８】
このように逆電流を流すことにより、後述するステップＳ２４で、電磁クラッチ１３によりトルクを遮断したとしても、締め付け回転方向への作業者の手の引き込まれ（反動）を抑えることができる。
【００２９】
次に、ステップＳ２４に進み、逆電流によりトルクセンサ１５で測定されたトルクが低下するタイミングで、電磁クラッチ１３によるトルクの遮断を行う（時刻Ｔ４）。なお、このタイミングは、駆動電流の値がゼロ（０）から負に反転したときのタイミングであるため、この駆動電流のタイミングで、電磁クラッチ１３によるトルクの遮断を行ってもよい。
【００３０】
これにより、逆電流により締結部材２０が緩む前に、トルクセンサ１５により測定されたトルクはゼロ（０）となる。そして、本実施形態では、締め付け時のトルクにより残存する反力（図３のトルクのタイミングチャートに示すハッチング部分）が、電動工具１０を介して作業者の手に作用することを抑えることができる。
【００３１】
その後、ステップＳ２５に進み、制御部１６は、電動モータ１２への逆電流の通電を終了し（時刻Ｔ５）、電動モータ１２に通電される駆動電流がゼロとなり、ステップＳ２６で、締結部材２０の締結が完了する（時刻Ｔ６）。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１０：電動工具、
１２：電動モータ、
１３：電磁クラッチ、
１４：減速機、
１５：トルクセンサ、
１６：制御部、
２０：締結部材、
３０：被締結部。
【図１】
2017056534.tif 000003
【図２】
2017056534.tif 000004
【図３】
2017056534.tif 000005
【図４】
2017056534.tif 000006