(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
締付けトルクを検出するトルク検出手段と、締付けトルクが所定の停止条件に至れば締付けを停止させる制御手段と、停止条件を設定する条件設定手段とを具備する締付け工具において、上記条件設定手段は、工具本体が受信専用モードにあるときに、工具本体の外部から無線で伝達される指令に基づいてのみ、停止条件を設定可能なものであり、工具本体を受信専用モードに切り替えるためのモード切り替え手段は、該工具本体側にのみ備えてあり、工具本体を最後に使用してから所定時間経過後にのみ、該工具本体を受信専用モードに切り替え可能とすることを特徴とする締付け工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじやボルト等の締付け作業に用いる締付け工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ねじやボルト等の締結具の締付け作業に用いられる締付け工具として、内蔵してあるモータの回転力を利用して上記締付け作業を行うとともに、締結具が着座するとその時点で自動的にモータの回転を停止させる自動停止機能を有したものがある。例えば特許文献１には、この自動停止機能として、１打撃毎のアンビルの回転角を基に締結具の締付けトルクを推定するトルク検出手段を備え、ここで得られる締付けトルクが閾値を越える等の所定の停止条件に至って着座したと判断されると、その時点で自動的にモータを停止する機能を有するものが記載されている。
【０００３】
ところで、これら従来の締付け工具は、家庭や一般の作業現場で使用することを前提としたものである。そのため、作業者が自ら停止条件を自由に設定できるように、工具本体側に設定スイッチを備えることが通常である。
【０００４】
しかし、締付け工具を工場のライン等で使用する場合に、上記のように工具本体側に設定スイッチを備えた構成ではトルク管理上の問題が生じる。つまり、工場のライン等においては、停止条件の設定は工程の管理者側が一括して行うことが要求され、作業者の各々が自由に設定することは好ましくないのだが、上記のように工具本体に設定スイッチを備えた構成では管理者側の意図しない停止条件に変更される恐れがあり、これがトルク管理上の問題となる。
【特許文献１】特開２００５−１１８９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、締付け作業を停止するための停止条件を、作業者側ではなく管理者側によってのみ設定可能とした締付け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】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明を、締付けトルクを検出するトルク検出手段１５と、締付けトルクが所定の停止条件に至れば締付けを停止させる制御手段３１と、停止条件を設定する条件設定手段とを具備する締付け工具において、上記条件設定手段は、工具本体Ａが受信専用モードにあるときに、工具本体Ａの外部から無線で伝達される指令に基づいてのみ、停止条件を設定可能なものとする。そして、工具本体Ａを受信専用モードに切り替えるためのモード切り替え手段は、該工具本体Ａ側にのみ備えてあり、工具本体Ａを最後に使用してから所定時間経過後にのみ、該工具本体Ａを受信専用モードに切り替え可能とする。
【０００７】
このようにすることで、工場のライン等において作業者が停止条件を自由に設定することは不能となり、工程の管理者側からの無線によってのみ停止条件が設定可能となる。また、設定対象の工具本体Ａであることを確認して該工具本体Ａを受信専用モードに移行させたうえでないと停止条件を設定できないので、対象でない他の工具本体Ａに対して誤って停止条件を設定することが防止される。
【０００８】
また、モード切り替え手段は、該工具本体Ａ側にのみ備えてあり、モード切り替えについては無線でなく工具本体Ａ側で直接行うようにしているので、対象でない他の工具本体Ａを誤って受信専用モードに切り替えてしまうことが防止される。さらに、上記モード切り替え手段は、工具本体Ａを最後に使用してから所定時間経過後にのみ、該工具本体Ａを受信専用モードに切り替え可能とするので、現場での締付け作業から一旦離れた状況で、受信専用モードへの移行が行われる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明は、工具本体が受信専用モードにあるときに、工具本体の外部から無線で伝達される指令に基づいてのみ、停止条件を設定可能としたので、この停止条件の設定を、作業者側ではなく管理者側によってのみ可能なものにすることができるという効果を奏する。また、対象でない他の工具本体に対して誤って停止条件を設定することが防止されるという効果を奏する。
【００１１】
また請求項１に係る発明は、対象でない他の工具本体を誤って受信専用モードに切り替えてしまうことが防止されるという効果や、現場での締付け作業から一旦離れた状況でのみ受信専用モードへの移行が可能となり、作業中等の誤操作により受信専用モードに切り替わる事態が更に確実に防止され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】
【００１４】
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、本発明の実施の形態における一例の締付け工具の工具本体Ａと、工具本体Ａとは別体の遠隔操作器Ｂを示している。
【００１５】
本例の工具本体Ａは、図２に概略的に示すような構成のものであって、締付けトルクが大きくなるとハンマ４がアンビル５に対する打撃を繰り返し行い、この打撃による強力な締付けトルクでねじやボルト等の締結具（図示せず）の締付け作業を確実に行うことのできるインパクト工具である。
【００１６】
工具本体Ａの外殻を成す本体ハウジング５０内には、駆動源であるモータ１と、モータ１の回転力を伝達して締結具の締付け作業を行う動力伝達手段１０とを備えている。上記動力伝達手段１０として具体的には、モータ１の回転を伝達する減速機２と、減速機２を介してモータ１により回転駆動される駆動軸３と、駆動軸３にカム機構（図示せず）を介して軸方向にスライド自在に嵌合して共に回転運動を行うハンマ４と、ハンマ４との係合により回転運動を行うアンビル５と、ハンマ４をアンビル５側に付勢するスプリングから成る付勢手段６と、アンビル５に連結されて締結具にまで回転力を伝達するビット７とを備えている。そして、上記カム機構により、ハンマ４とアンビル５との回転方向の衝撃的な係合が打撃として繰り返し行われる。
【００１７】
モータ１は、モータ制御回路８によりその回転及び停止が制御されるものであり、該モータ制御回路８には、トリガ９の引き込み量に応じてモータ制御部３０を介して回転や停止の指令が出力されるようになっている。また、本例の工具本体Ａには、ハンマ４によるアンビル５への打撃を検出する打撃検出手段１１と、アンビル５の回転角を検出する回転角検出手段１２と、上記各手段１１，１２からの出力を基に１打撃毎のアンビル５の回転角Δｒを算出するアンビル回転角演算部１３と、アンビル回転角演算部１３から得られる上記回転角Δｒを基に締付けトルクを推定するトルク推定部１４とを備えており、上記の各構成によりトルク検出手段１５を形成している。
【００１８】
上記打撃検出手段１１として具体的には、ハンマ４がアンビル５に衝突する際に発生する打撃音を電圧として検出するマイク１６を設置している。また、上記回転角検出手段１２として具体的には、アンビル５と一体に回転するスリット入りのディスク１７と、ディスク１７の回転角を検出する透過型フォトインタラプタ１８とで構成されるロータリエンコーダ１９を設置しており、アンビル５の回転角がパルス信号として検出されるようになっている。
【００１９】
マイク１６とロータリエンコーダ１９は共に、バンドパスフィルタやコンパレータで構成される波形整形回路２０を介してアンビル回転角演算部１３に接続されており、マイク１６で検出された打撃信号とロータリエンコーダ１９で検出された回転角信号とが、波形整形回路２０によりノイズ処理されてアンビル回転角演算部１３に送られる。
【００２０】
アンビル回転角演算部１３では、上記したように１打撃毎のアンビル５の回転角Δｒを順次算出してゆき、この算出結果を基にトルク推定部１４で締付けトルクを順次算出してゆく。トルク推定部１４での締付けトルクの算出は、打撃により与えられるエネルギと締付けで消費されるエネルギとが略等しいとする関係から得られる式、Ｔ＝（Ｊ×ω２）／（２×Δｒ）を用いることで行われる。
【００２１】
ここで、Ｊはアンビル５の慣性モーメントであり、ωは打撃発生時点でのアンビル５の回転速度である。回転速度ωについては、ロータリエンコーダ１９で検出される回転角信号のパルス幅により求められるので、上記の式において１打撃毎のアンビル５の回転角Δｒを入力すれば推定トルクが算出される。
【００２２】
なお、トルク検出手段１５を構成する打撃検出手段１１や回転角検出手段１２は、別形態のものであってもよい。また、トルク検出手段１５として、他の手順で締付けトルクを推定する手段を用いてもよいし、或いは、実際の締付けトルクを検出する手段を用いてもよい。
【００２３】
次に、本例の締付け判定について説明する。図２に示す締付け判定部２１は、トルク推定部１４にて推定された締付けトルクを用いて締結具の着座を判定し、着座と判定した時点でモータ制御回路８にモータ１の停止指令を出力させるものである。
【００２４】
ここでの具体的な着座判定の方法は、図３に示すようなもので、特許文献１に記載の方法と同様である。つまり、まずトルク推定部１４にて打撃毎に算出される締付けトルクを基に、締付けトルクのモータ１の回転角（又は時間変化）に対する変化の割合であるトルク変動量ΔＴを算出し、更に、モータ１の回転角（又は時間変化）に対する上記トルク変動量ΔＴの変化の割合であるトルク変動率ΔΔＴを算出する。そして、算出される締付けトルクが、予め設定してある所定の閾値を超えたうえで、トルク変動率ΔΔＴが正から負に至った場合に、着座と判定してモータ制御回路８にモータ１の停止指令を出力させるようになっている。
【００２５】
このように、締付けトルクを用いた所定の停止条件を工具本体Ａに設定しておき、この停止条件を満たしたときにモータ１を停止させるようにしているのだが、停止条件としては上記条件に限定される訳ではなく、他の停止条件により着座を判定して締付けを停止させるものであってもよい。
【００２６】
次に、締付けトルクの上記閾値を設定する（つまり、締付けを停止させるための停止条件を設定する）ための条件設定手段について説明する。図２に示すように、本例の締付け工具に内蔵される制御手段３１は、上述のアンビル回転角演算部１３、トルク推定部１４、締付け判定部２１、モータ制御部３０等を有し、推定される締付けトルクが所定の停止条件に至れば締付けを停止させるものである。
【００２７】
この制御手段３１には、現在の閾値のレベル（換言すれば、現在の締付け強度レベル）を数字で表示する表示部２２と、赤外線信号を受信する無線受信部２３と、工具本体Ａを後述の受信専用モードに切り替えるためのモード切り替え手段を成す切替スイッチ２４とが接続されている。閾値としては予め複数段階のレベルのものが設定してあり、表示のレベルが例えば１、２、３…と上がるにつれて高い閾値に設定変更されるようになっている。工具本体Ａのグリップ部下部には操作パネル２５が設けてあり、この操作パネル２５内に上記の表示部２２、無線受信部２３、切替スイッチ２４を配置している。
【００２８】
工具本体Ａとは別体の遠隔操作器Ｂは、工程の管理者側が保持するものであって、閾値を一段上のレベルの閾値に変更する上ボタン４１と、締付けトルクの閾値を一段下のレベルの閾値に変更する下ボタン４２と、変更した閾値に最終決定する決定ボタン４３と、トルク設定ボタン４４と、クリアボタン４５と、赤外線信号を発信する無線発信部４６とを備えている。
【００２９】
図４に示すように、工具本体Ａは駆動モードと受信専用モードとを有する。駆動モードは、作業者が通常の締付け作業を行うためのモードであって、トリガ９を引き込み操作することでモータ１を駆動し、図３に示した手順で締付け作業を行う。トリガ９を離せば工具本体Ａは駆動待機状態となり、この駆動待機状態で所定時間（例えば５分間）経過すれば自動的に電源オフとなる（矢印ａ参照）。
【００３０】
受信専用モードへの移行は、工具本体Ａが電源オフの状態において、切替スイッチ２４を押し込むと共にトリガ９を引き込み操作した場合にのみ行われる（矢印ｂ参照）。このようにして工具本体Ａを受信専用モードに移行させた場合にのみ、閾値のレベル変更が可能である。
【００３１】
閾値を変更しようとする狙いの工具本体Ａをこの受信専用モードに移行させたうえで管理者が遠隔操作器Ｂのトルク設定ボタン４４を押下操作すると、遠隔操作器Ｂの無線発信部４６から発信される赤外線信号を無線受信部２３で受信した工具本体Ａは、設定待機状態となって表示部２２で表示される数字を点滅させる。なお、遠隔操作器Ｂから工具本体Ａへの指令信号は、全て赤外線信号により無線で行われるが、以下においてはこの赤外線信号についての説明は省略する。
【００３２】
次に、管理者が遠隔操作器Ｂの上ボタン４１又は下ボタン４２を押下操作すると、工具本体Ａ側において閾値のレベルが変更されるとともに、変更された内容が表示部２２に点滅表示される。表示部２２の表示内容を見て所望レベルの閾値に設定されたことを確認し、決定ボタン４３を押下操作すると、工具本体Ａ側において変更された閾値が確定する。なお、決定ボタン４３を押下操作する前にクリアボタン４５を押下操作すれば、閾値を当初のレベルに戻すことができる。
【００３３】
設定変更が完了すれば、受信専用モードにあるときにトリガ９を引き込み操作することで、工具本体Ａを駆動モードに切り替える（矢印ｃ参照）。また、最後に設定操作してから所定時間が経過することでも、工具本体Ａは駆動モードに切り替わる。駆動モードに切り替わった後は、変更後の閾値を用いた新たな停止条件により、締付け作業を行うことができる。このとき工具本体Ａの表示部２２には現在の閾値のレベルが表示されており、作業者は変更された新たな閾値のレベル（締付け強度レベル）を確認しながら作業を行うことができる。
【００３４】
つまり、本例の締付け工具にあっては、工具本体Ａが駆動モードとは別に設けた受信専用モードにあり、且つ、工具本体Ａ外部の遠隔操作器Ｂからの指令が無線伝達された場合にのみ、締付けの停止条件が設定変更されるようになっている。したがって、遠隔操作器Ｂを保持しない作業者が独自に閾値を変更することはできず、設定変更の作業を、管理者側によってのみ可能な作業にすることができる。
【００３５】
しかも、閾値を変更する対象の工具本体Ａをまず受信専用モードに移行させたうえでないと設定変更はできないので、変更対象以外の工具本体Ａが誤って赤外線を受信し、不意に閾値が変更されるという事態は防止される。したがって、例えば工場のラインにおいては、特定のラインで用いる工具本体Ａだけを受信専用モードに移行させて一つずつ又は一斉に設定変更することができ、且つ、他のラインで用いる工具本体Ａにまで誤って赤外線が飛んでもこれによる誤設定は確実に防止される。
【００３６】
また、工具本体Ａを受信専用モードに切り替えるためのモード切り替え手段については、該工具本体Ａ側にのみ、切替スイッチ２４とトリガ９を組み合わせた形で設置してあるので、閾値を変更する対象の工具本体Ａのみを確実に受信専用モードに移行させていくことができる。つまり、仮にモード切り替え手段を遠隔操作器Ｂ側に設けてあって無線で切り替える構造であれば、対象以外の工具本体Ａが無線信号を誤受信すれば受信専用モードに移行してしまうが、上記モード切り替え手段によれば誤受信はなく、この事態が確実に防止される。
【００３７】
更に、ここで同時に操作する切替スイッチ２４とトリガ９とは、片手では同時に操作不能となるように、工具本体Ａにおいて十分に距離を隔てた異なる面上に設置し、且つ、互いの操作方向も相違させてある。したがって、意図的に両手を使って両スイッチ２４，９を操作しなければ受信専用モードに切り替えることはできず、モード切り替えを過って行うことが防止される。
【００３８】
また、過ってモード切り替えが行われることを更に確実に防止するために、既述のように、工具本体Ａのトリガ９の操作を最後に行ってから所定時間経過し、電源がオフになっている状態でしか、駆動モードから受信専用モードに切り替えることができないように設定している。これにより、工場のライン等において現場の締付け作業から一旦離れた状況下でしかモードを切り替えることができないようにし、作業中の誤操作によって受信専用モードに切り替わってしまうという事態を、更に確実に防止している。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態における一例の締付け工具の工具本体と遠隔操作器を示す説明図である。
【図２】同上の工具本体の構成図である。
【図３】同上の工具本体のモータ停止処理を示すフローチャートである。
【図４】同上の工具本体の各モード移行を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１５  トルク検出手段
３１  制御手段
Ａ  工具本体
【図１】
0004936462.tif 000002
【図２】
0004936462.tif 000003
【図３】
0004936462.tif 000004
【図４】
0004936462.tif 000005