JP2009083003A - インパクト回転工具 - Google Patents

Abstract

【課題】インパクト回転工具において、ハンマの打撃を的確に検出することで、ねじの締付トルクを精度よく制御する。
【解決手段】インパクト回転工具１は、モータ３１と、減速機３２を介して当該モータ３１の回転力が伝達されるハンマ３３と、ハンマ３３によって打撃されて回転力が加えられるアンビル３４と、アンビル３４の回転力をねじに伝達するための出力軸３５とを有する駆動部３と、駆動部３の長手方向に略直交して延在するグリップ部４と、ハンマ３３の打撃を検出する打撃検出センサ５と、打撃検出センサ５の検出結果から得られる打撃回数及び打撃間隔の情報に応じて、モータ３１を停止させることで、ねじの締付トルクを制御する制御部６とを備える。打撃検出センサ５をグリップ部４の駆動部３が位置する側とは反対側に配置し、モータ３１の回転むらや偏心に起因する振動や、モータ３１の駆動時に発生する電磁ノイズが打撃検出に及ぼす影響を排除する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボルトやナット等のねじの締め付け作業及び弛緩作業に用いられる、インパクトレンチやインパクトドライバ等の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、モータの動力が伝達されて回転駆動するハンマが出力軸を打撃することで、出力軸に打撃による強い衝撃力を付加して出力軸を回転させるものである。そのため、モータの動力を減速機に伝達して、減速機の出力動力によって直接出力軸を回転させる回転工具と比較して高い締付トルクが得られるため、呼び径が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等で幅広く使用されている。

ところで、インパクト回転工具を使用してねじの締め付け作業を行う際、上述のように高トルク特性であるために、締め過ぎてしまってボルトやナット、さらには締結する対象物等を破損してしまう場合がある。一方で、作業者が締め過ぎることを恐れて作業を行うと、締付トルクが不足して対象物を所望の通りに締結することができない場合がある。そこで、適切な締付トルクでねじの締め付け作業を行うことができるように、ハンマの打撃頻度や出力軸の回転速度等から締付トルクを推定し、推定した締付トルクが予め設定した規定値に達するとモータを停止するように構成したインパクト回転工具が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この種の工具において、衝撃センサや加速度センサによってハンマの打撃の検出する場合には、センサが打撃の衝撃力を敏感に感知できるように、ハンマと出力軸が衝突する位置の近傍、例えば、本体ハウジング内のモータ後方に上記センサを設けるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−３５４９７６号公報 特許第３２６４１５７号公報

しかしながら、上述のような従来の工具では、モータの回転むらや偏心に起因する振動や、モータの駆動時に発生する電磁ノイズによって、センサがハンマの打撃を誤検出することがある。また、モータや減速機が発熱することで、センサの検出性能が低下することがある。そのため、締付トルクを精度よく制御することができないことがある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ハンマの打撃を的確に検出することで、ねじの締付トルクを精度よく制御することができるインパクト回転工具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、モータと、前記モータの回転を所定の減速比で減速する減速機を介して当該モータの回転力が伝達されるハンマと、前記ハンマによって打撃されて回転力が加えられるアンビルと、前記アンビルの回転力をねじに伝達するための出力軸とを有する駆動部と、前記駆動部の長手方向に略直交して延在し、操作に際しユーザによって把持されるグリップ部とを備えたインパクト回転工具において、前記ハンマによって前記アンビルが打撃されたことを検出する打撃検出センサと、前記打撃検出センサの検出結果から得られる打撃回数及び打撃間隔の情報に応じて、前記モータを停止させることにより、ねじの締付トルクを制御する制御部とをさらに備え、前記打撃検出センサは、前記グリップ部の前記駆動部が位置する側とは反対側に配置されたものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記打撃検出センサは、出力軸に直交する回転半径方向での検出感度が高くなるように配置されたものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記グリップ部には、金属カバーに覆われた充電池が取り外し自在に設けられており、前記打撃検出センサは、前記金属カバーによって外来ノイズからシールドされるように、前記充電池の近傍に配置されたものである。

請求項１の発明によれば、打撃検出センサが駆動部から離れた位置にあるので、モータの回転むらや偏心に起因する振動や、モータの駆動時に発生する電磁ノイズが打撃検出に及ぼす影響を排除でき、アンビルが打撃されたことが的確に検出される。また、モータや減速機の発熱によるセンサの検出性能の低下を防止することができる。これにより、締付トルクを精度よく制御することが可能になり、ボルトやナット、さらには締結する対象物等を破損させることなく、ねじの締め付け作業を効率よく行うことができる。

請求項２の発明によれば、アンビルが打撃された際に、打撃検出センサが、工具が出力軸を中心に回転することによる、遠心力方向の加速度の変化を的確に検出することができるので、打撃検出の精度が一層向上する。

請求項３の発明によれば、外来ノイズによる誤検出を低減し、打撃検出の精度が一層向上する。

本発明の一実施形態に係るインパクト回転工具について図面を参照して説明する。図１及び図２は、本実施形態に係るインパクト回転工具の外観構成を示す。インパクト回転工具（以下、本工具という）１は、先端部に取り付けられるビット２を打撃力を付加して回転させる駆動部３と、駆動部３の長手方向に略直交するグリップ部４と、駆動部３での打撃を検出する打撃検出センサ５と、駆動部３を制御する制御部６とを備える。ここで、ビット２は、ボルトやナット等、ねじの種類に応じて多数の種類があり、ソケット７によって駆動部３に着脱自在に取り付けられる。

駆動部３は、駆動源であるモータ３１と、モータ３１の回転を所定の減速比で減速する伝達機構である減速機３２と、減速機３２を介してモータ３１の回転力が伝達されるハンマ３３と、ハンマ３３によって打撃されて回転力が加えられるアンビル３４と、アンビル３４に固定されてその回転力をソケット７を介してビット２に伝達する出力軸３５とを有する。ハンマ３３は、カム機構（図示せず）を介して、回動自在且つ軸方向に移動自在にアンビル３４に取り付けられており、さらに減速機３２とハンマ３３の間に設けられたスプリング３６によってアンビル３４へとばね付勢されている。ハンマ３３には、回転方向においてアンビル３４と当接する爪部３３ａが形成されている。このように構成された駆動部３では、出力軸３５にかかる負荷が小さい場合には、ハンマ３３の爪部３３ａがアンビル３４と当接して、ハンマ３３とアンビル３４が一体に回転する。一方で、出力軸３５にかかる負荷が大きい場合には、上記カム機構の働きで、ハンマ３３が、スプリング３６の付勢力に抗して後退すると共に、爪部３３ａがアンビル３４と当接しなくなると回転しながら前進し、爪部３３ａが打撃を伴ってアンビル３４と当接する。従って、ハンマ３３がアンビル３４対して一定以上回転すると、ハンマ３３によってアンビル３４が打撃され、この打撃によってアンビル３４には回転方向に衝撃力が付加されて、その回転力が増大されるようになっている。

グリップ部４は、駆動部３を収容する本体ハウジング３７と一体的に構成されており、操作に際しユーザによって把持されるように、本体ハウジング３７に対して下方に延在するように形成されている。グリップ部４の前面には、モータ３１の起動とその回転速度の調整を行うためのトリガスイッチ４１と、モータ３１の回転方向を切り替えるための逆転スイッチ４２が設けられている。グリップ部４の背面には、ねじの締付トルクを設定するためのトルク設定ダイヤル４３が設けられている。グリップ部４の下端部には、金属カバーに覆われた充電池８が取り外し自在に設けられている。

打撃検出センサ５は、圧電素子で構成された衝撃センサや加速度センサ等であって、ハンマ３３によってアンビル３４が打撃されたこと（ハンマ３３の打撃）を検出するものである。打撃検出センサ５は、グリップ部４内の、駆動部３が位置する側とは反対側（下端側）であって、充電池８の金属カバーによって外来ノイズからシールドされるように、充電池８の近傍に位置配置されている。また、打撃検出センサ５は、出力軸３５に直交する回転半径方向での検出感度が高くなるように、センサの検出軸方向を図中の矢印の方向に向けて配置されている。このように打撃検出センサ５を配置することで、ハンマ３３の打撃に伴って、本工具１が出力軸３５を中心に回転し、遠心力が打撃検出センサ５に作用した際に、回転半径方向の加速度の変化を打撃検出センサ５によって検出するようにしている。

制御部６は、ユーザがトリガスイッチ４１を引き込むことで、充電池８から電力をモータ３１に供給し、トリガスイッチ４１の引き込み量に応じた回転速度で、且つ逆転スイッチ４２で設定した回転方向にモータ３１を回転させる。また、制御部６は、ユーザがトルク設定ダイヤル４３によって設定した締付トルクに基づき、打撃検出センサ５の検出結果から得られる打撃回数及び打撃間隔の情報に応じて、モータ３１を停止させることにより、ねじの締付トルクを制御する。制御部６には、上記設定した締付トルクに対応する打撃回数及び打撃間隔の規定値テーブルを記憶するメモリが内蔵されている。

次に、上記のように構成されたインパクト回転工具１の制御部６の動作について説明する。図３は、上記動作のフローチャートを示す。ユーザがトリガスイッチ４１を引き込むことで、制御部６は以下の動作を開始する。まず、モータ３１の回転方向の判別を行う（＃１）。モータ３１が正転時のときには（＃１でＹｅｓ）、上述した、締付トルクに対応する規定値テーブルを読み込み（＃２）、モータ３１が逆転時のときには（＃１でＮｏ）、ユーザがトリガスイッチ４１を放すまで＃２〜＃６の動作を行わずに待機する。

次に、ハンマ３３の打撃が開始されたか否かの判別を行う（＃３）。打撃検出センサ５によって上記打撃が検出されたときには（＃３でＹｅｓ）、打撃検出センサ５の検出結果に基づいて、打撃回数のカウント及び打撃間隔の計時を開始し（＃４）、上記打撃が検出されないときには（＃３でＮｏ）、打撃が検出されるまで待機する。

次に、＃４で取得した打撃回数及び打撃間隔が＃２で読み込んだ規定値に到達したか否かの判定を行う（＃５）。打撃回数及び打撃間隔が規定値に到達したときには（＃５でＹｅｓ）、モータ３１を停止させる。規定値に到達していないときには（＃５でＮｏ）、上記判定を繰り返し行う。最後に、ユーザがトリガスイッチ４１を放すことで、上述した＃１〜＃６の動作がリセットされる。

本実施形態に係るインパクト回転工具１によれば、打撃検出センサ５が駆動部３から離れた位置にあるので、モータ３１の回転むらや偏心に起因する振動や、モータ３１の駆動時に発生する電磁ノイズが打撃検出に及ぼす影響を排除でき、ハンマ３３の打撃が的確に検出される。また、モータ３１や減速機３２の発熱による打撃検出センサ５の検出性能の低下を防止することができる。これにより、締付トルクを精度よく制御することが可能になり、ボルトやナット、さらには締結する対象物等を破損させることなく、ねじの締め付け作業を効率よく行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、グリップ部４における打撃検出センサ５の設置箇所を金属カバーで覆うことにより、打撃検出センサ５に外来ノイズが侵入することを一層確実に防止したものであってもよい。さらに、グリップ部４と充電池８と間に断熱材を設けることにより、充電池８の発熱による打撃検出センサ５の検出性能の低下を防止したものであってもよい。

本発明の一実施形態に係るインパクト回転工具を示す側面図。 同インパクト回転工具を示す背面図。 同インパクト回転工具の制御部の動作手順を示すフローチャート。

符号の説明

１ インパクト回転工具
３ 駆動部
４ グリップ部
５ 打撃検出センサ
６ 制御部
８ 充電池
３１ モータ
３２ 減速機
３３ ハンマ
３４ アンビル
３５ 出力軸

Claims (3)

1. モータと、前記モータの回転を所定の減速比で減速する減速機を介して当該モータの回転力が伝達されるハンマと、前記ハンマによって打撃されて回転力が加えられるアンビルと、前記アンビルの回転力をねじに伝達するための出力軸とを有する駆動部と、
   前記駆動部の長手方向に略直交して延在し、操作に際しユーザによって把持されるグリップ部とを備えたインパクト回転工具において、
   前記ハンマによって前記アンビルが打撃されたことを検出する打撃検出センサと、
   前記打撃検出センサの検出結果から得られる打撃回数及び打撃間隔の情報に応じて、前記モータを停止させることにより、ねじの締付トルクを制御する制御部とをさらに備え、
   前記打撃検出センサは、前記グリップ部の前記駆動部が位置する側とは反対側に配置されたことを特徴とするインパクト回転工具。
2. 前記打撃検出センサは、出力軸に直交する回転半径方向での検出感度が高くなるように配置されたことを特徴とする請求項１に記載のインパクト回転工具。
3. 前記グリップ部には、金属カバーに覆われた充電池が取り外し自在に設けられており、
   前記打撃検出センサは、前記金属カバーによって外来ノイズからシールドされるように、前記充電池の近傍に配置されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインパクト回転工具。

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