JP2009262273A - インパクト回転工具 - Google Patents

Abstract

【課題】温度や湿度などによるハウジングの振動伝播特性の変化に影響されることなく打撃検出を精度良く行う。
【解決手段】モータ１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部と、打撃検出部の出力を基に締め付けトルクを推定するとともに推定した締め付けトルクが予め設定されたトルク値になればモータを停止させる制御部１０とを備える。上記打撃検出部としてハウジング７におけるインパクト機構からの距離が異なる位置にある複数のセンサＳ１，Ｓ２を備え、上記制御部は上記複数のセンサを切り換えて打撃検出を行う。ハウジングの振動伝播特性が変化してもいずれかのセンサを用いて打撃検出を的確に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボルトやナットなどのねじ類の締め付け（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。

インパクト回転工具は、モータ出力で回転させるハンマによって出力軸（アンビル）に回転方向の打撃衝撃を与えることで締め付けを行うもので、高速回転・高トルクという作業性の良さから、特に呼び径の大きいねじの締め付け作業が行われる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は、高トルク特性であるが故に締め付け過ぎてしまったり、締結する対象物等を破損してしまう虞が高く、この点を怖れて作業を行うと締め付けトルクが大きく不足してしまう事態が多々生じてしまうことから、所望の締め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たものが提供されている（例えば特許文献１参照）。

ここにおいて、上記締め付けトルクに達したかどうかの判断は、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による上記打撃をセンサで検出するとともに検出した打撃を基に締め付けトルクを算出して行っているのであるが、このようなセンサは打撃（によって生じる衝撃）を敏感に感知することができるように上記打撃が生じる部分の近傍に配置するのが一般的である（特許文献２参照）。

ところでこの種の工具のハウジングは、落下衝撃などに対抗することができるようにガラス繊維添加のポリアミド樹脂が広く使われているが、これは温度や湿度による吸水で弾性係数がかなり変化し、これに伴って振動の伝播特性が変化する。温度は環境温度だけでなく、動力源であるモータの発熱や、インパクト発生部において発生する熱の影響も受ける。

ここにおいて、上記打撃を検出するセンサ出力は、センサの感度とハウジングを伝播する振動の大きさによって決定する増幅率で増幅して使用することになる。この時、低温で乾燥した状態の時には、ハウジングの振動伝播特性が良好で低増幅率でも打撃検出という点において良好な結果を得ることができるが、この場合、ハウジングの温度が高かったり、吸水状態となっていると、ハウジングの振動伝播特性が下がるために、増幅後の出力波形が微小になってしまい、打撃検出精度が落ちてしまう。

逆にハウジングの振動伝播特性が低い場合を想定して増幅率を高めに設定すると、ハウジングの振動伝播特性が良好な場合に増幅後の出力波形が大きすぎて、打撃検出精度が落ちてしまうことになる。
特開２０００−３５４９７６号公報 特許第３２６４１５７号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、温度や湿度などによるハウジングの振動伝播特性の変化に影響されることなく打撃検出を精度良く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ものである。

上記課題を解決するために本発明に係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部と、打撃検出部の出力を基に締め付けトルクを推定するとともに推定した締め付けトルクが予め設定されたトルク値になればモータを停止させる制御部とを備えたものにおいて、上記打撃検出部として上記インパクト機構を収めたハウジングにおけるインパクト機構からの距離が異なる位置にある複数のセンサを備えるとともに、上記制御部は上記複数のセンサを切り換えて打撃検出を行うものであることに特徴を有している。ハウジングの振動伝播特性が変化してもいずれかのセンサを用いて打撃検出を的確に行うことができる。

上記複数のセンサとして、インパクト機構の近傍に配したセンサと、ハウジングにおけるグリップ部に配したセンサとを用いると、両センサに至るまでの振動伝播に大きな差があるために、ハウジングの振動伝播特性の変化が大きい時にも対応することができる。

そして制御部はセンサから得られる出力波形の積算平均値を基にセンサを切り換えるものであると、常に的確な打撃検出を行うことができる出力波形を基に打撃の検出を行うことができる。

制御部は温度センサの出力によってセンサを切り換えるものであってもよく、この場合、適切なセンサへの切り換えを簡便に行うことができる。

本発明によれば、ハウジングの振動伝播特性が変化してもいずれかのセンサの出力を用いて打撃検出を行うことで、打撃検出を的確に行うことができるものであり、これに伴って締め付けトルクが設定したトルクに至った際のシャットオフ動作を正確に行うことができる。

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。

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とアンビル５との係合部分に働く力でハンマー４がばね６に抗して押し戻され、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再係合するとともに、この時、アンビル５に回転方向の打撃衝撃（インパクト）を加える。

図２中の１０はマイクロコンピュータなどからなる制御部、１１は操作スイッチ（トリガスイッチ）、１２は駆動電源である充電池、１３は締め付けトルク設定用の設定入力部、１４は設定された締め付けトルクを記憶するメモリ、１５は設定された締め付けトルクを表示する表示部である。

締め付け作業を行う時、上記制御部１０は打撃間隔や打撃数、モータ回転数などを基に締め付けトルクの算出を行い、算出した締め付けトルクが設定入力部１３によって予め設定されたトルクに達したならば、制御部１０はモータ１を停止させて締め付け作業を停止する。図３にこの動作についてのフローチャートを示す。

ここにおける締め付けトルクの算出法は、前記特許文献１などにも示された方法のほかにも種々のものが存在しているとともに、本発明はその手法を限定するものではないためにここでは説明を省略する。

ただし上記算出に際しては、インパクト機構で発生させる打撃の検出が必須であり、このために打撃検出用に打撃衝撃を検出することができるセンサ（加速度センサ）を設けているのであるが、ここでは２つのセンサＳ１，Ｓ２を用いるとともに、センサＳ１とセンサＳ２とをインパクト機構からの振動伝播距離が異なるところに配置している。具体的には一方のセンサＳ１は、ハウジング７における上記インパクト機構を納めている胴部７１内に配置し、他方のセンサ７２は上記胴部７１から延出されて先端に電池パック８が着脱自在に装着されるグリップ部７２における先端側に配置している。

上記２つのセンサＳ１，Ｓ２のうち、インパクト機構の近傍に配したセンサＳ１は、ハウジング７が高温であったり吸湿していたりするために振動伝播特性が低下している時に打撃検出用として用い、インパクト機構から離れた位置にあるセンサＳ２は、ハウジング１が低温であったり乾燥していたりするためにハウジング７の振動伝播特性が良好である時に打撃検出用として用いるもので、いずれのセンサＳ１，Ｓ２の出力を基に上記締め付けトルクの算出を行うかについては、ここではセンサＳ１の出力の所定時間内の積算平均値Ａを用いて切り換えている。

すなわち、センサＳ１の出力はハウジング７の振動伝播特性が低下している時を想定した増幅率で増幅を行っており、このためにハウジング７の振動伝播特性が低下している時には、その増幅後の出力波形は図４(a)に示すように、打撃を的確に検出することができる波形となっており、その出力波形を積分回路にて積算平均して得た積算平均値Ａは図４(b)に示すように低レベルにある。

しかし、ハウジング７の振動伝播特性が良好な時には、その増幅後の出力波形は、図５(a)に示すように大きくなって打撃の的確な検出が難しくなるが、この時の積算平均値Ａは図５(b)に示すように高レベルとなる。上記制御部１０は、積算平均値Ａが予め設定した閾値ＴＨよりも高くなれば、打撃検出をセンサＳ１の出力を基にするのではなく、センサＳ２の出力を基に行う。

センサＳ２はハウジング７におけるインパクト機構から最も離れたところに配されたものである上に使用者が工具の使用時に握る部分にあるために、ハウジング７の振動伝播特性が良好である時にも、伝播される振動はさほど大きくはなく、このために打撃検出を的確に行うことができるレベルの出力波形を得ることができる。図１にセンサＳ１，Ｓ２の切り換えについてのフローチャートを示す。

センサＳ１，Ｓ２の切り換えは、温度センサ（たとえばサーミスタ）Ｔをハウジング７内に配置して該温度センサＴの出力を基に行ってもよい。温度が低い時にはインパクト機構から離れたところにあるセンサＳ２を、温度が高い時にはインパクト機構に近いところにあるセンサＳ１を用いて打撃検出を行うのである。

打撃検出のためのセンサＳ１，Ｓ２として衝撃センサ（加速度センサ）を用いている場合の例を示したが、センサＳ１，Ｓ２は打撃音を拾うマイクであってもよい。なお、打撃音の伝播も温度や湿度、これに伴うハウジング７の弾性係数の変化の影響を受ける。

本発明の実施の形態の一例における動作を示すフローチャートである。 同上の概略ブロック図である。 同上の基本動作のフローチャートである。 打撃検出用のセンサの好ましい出力波形が得られている場合を示すもので、(a)は波形を示すタイムチャート、(b)は積算平均値を示すグラフである。 打撃検出用のセンサの出力波形が大きすぎる場合を示すもので、(a)は波形を示すタイムチャート、(b)は積算平均値を示すグラフである。

符号の説明

１ モータ
２ 減速機
３ 駆動軸
４ ハンマー
５ アンビル
６ ばね
１０ 制御部
Ｓ１ センサ
Ｓ２ センサ

Claims (4)

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部と、打撃検出部の出力を基に締め付けトルクを推定するとともに推定した締め付けトルクが予め設定されたトルク値になればモータを停止させる制御部とを備えたインパクト回転工具において、上記打撃検出部として上記インパクト機構を収めたハウジングにおけるインパクト機構からの距離が異なる位置にある複数のセンサを備えるとともに、上記制御部は上記複数のセンサを切り換えて打撃検出を行うものであることを特徴とするインパクト回転工具。
2. 複数のセンサとして、インパクト機構の近傍に配したセンサと、ハウジングにおけるグリップ部に配したセンサとを備えてい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。
3. 制御部はセンサから得られる出力波形の積算平均値を基にセンサを切り換えるものであ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。
4. 制御部は温度センサの出力によってセンサを切り換えるものであ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。

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