JP2010076022A - インパクト回転工具 - Google Patents
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Abstract
【課題】インパクト回転工具自体の構造が複雑とならずに、過酷使用での過度の温度上昇を未然に防ぐことができるとともにモータの故障を防ぐことができるインパクト回転工具を提供する。
【解決手段】ハンマー30における後退方向側であって、且つスプリング32と同軸上に形状記憶合金製の形状記憶バネ50が配設されている。インパクト回転工具1が過酷使用状態に近づいてくると、形状記憶バネ50の温度が上昇するとともに形状記憶バネ50における変態点を超えると、急激に横弾性係数が高くなり、ハンマー30の後退を妨げるコイルバネとして機能する。後退を妨げられたハンマー30によってモータ17の負荷が高められるとともに、モータ17に過電流が流れ、この過電流が過電流保護閾値となったことを条件に、制御回路41がモータ17を停止させる。
【選択図】図1
【解決手段】ハンマー30における後退方向側であって、且つスプリング32と同軸上に形状記憶合金製の形状記憶バネ50が配設されている。インパクト回転工具1が過酷使用状態に近づいてくると、形状記憶バネ50の温度が上昇するとともに形状記憶バネ50における変態点を超えると、急激に横弾性係数が高くなり、ハンマー30の後退を妨げるコイルバネとして機能する。後退を妨げられたハンマー30によってモータ17の負荷が高められるとともに、モータ17に過電流が流れ、この過電流が過電流保護閾値となったことを条件に、制御回路41がモータ17を停止させる。
【選択図】図1
Description
本発明は、モータへ流れる過電流が、所定量以上流れることを条件にモータを停止させるモータ停止手段を有するインパクト回転工具に関する。
一般に、インパクト回転工具としては、例えば、特許文献1に開示されているものがある。このようなインパクト回転工具は、一定の締付トルクに達するとハンマーが後退し、アンビルとハンマーの爪部との噛み合いが外れ、ハンマーの後退とともに蓄えられる回転エネルギーがスプリングの復元力によってアンビルを打撃して、締付部品を締付もしくは緩めを行うものである。
特開平5−228849号公報
ところで、このようなインパクト回転工具には、過酷使用での過度な温度上昇によるモータの故障を防ぐために、モータに流れる電流がある一定の閾値を超えたところで、モータ本体を停止させる過電流保護の機能を有する制御回路を備えているものがある。モータの温度とモータに流れる電流の量とは高い相関を有しており、制御回路がモータの温度を検出するとともに、この検出された温度がある一定の閾値を超えていた場合、モータに流れる電流の量がある一定の閾値を超えていると判断し、制御回路は、モータ本体を停止させる。
モータの温度を検出するためには、モータの近傍に温度センサを配置することでモータの温度を検出することが考えられる。しかしながら、モータの近傍に温度センサを配置すると、温度センサと蓄電池とを電気的に接続するための配線が、モータの近傍から蓄電池を収納する電池パック内に向かって延びるように配設されることとなる。すなわち、配線の配置位置が複雑化してしまうといった問題が生じてしまい、インパクト回転工具自体の構造が複雑化してしまう虞があった。
本発明の目的は、インパクト回転工具自体の構造が複雑とならずに、過酷使用での過度の温度上昇を未然に防ぐことができるとともにモータの故障を防ぐことができるインパクト回転工具を提供することにある。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、鋼球を介してハンマーの回転運動を軸方向の後退運動に変換するカム溝が駆動軸に形成されるとともに、前記駆動軸はモータからの回転出力により回転し、一定の締付トルクに達すると前記ハンマーが後退するとともに、アンビルに形成された係止部と前記ハンマーの係止部との係止が外れ、前記ハンマーの後退とともに蓄えられる回転エネルギーがスプリングの復元力によって前記アンビルを打撃して、締付部品を締付もしくは緩めを行うとともに、さらに、前記モータへの負荷が高まると前記モータに過電流が流れるとともに、該過電流が所定量以上流れることを条件に前記モータを停止させるモータ停止手段を有するインパクト回転工具であって、変態点を超えることにより前記ハンマーの後退を規制する形状記憶合金製の弾性補助部材を設けたことを要旨とする。
インパクト回転工具の使用状態が、過酷使用状態に近づいていくと、モータだけでなく、スプリング周辺の温度も上昇する。すると、弾性補助部材の温度が上昇するとともに、弾性補助部材の温度上昇に伴ってバネ定数が増加し、弾性補助部材は軸方向に伸びるように変形する。よって、一定の締付トルクに達するとハンマーが後退しようとするが、軸方向に伸びるように変形した弾性補助部材によって、ハンマーの後退が妨げられる。ハンマーの後退が妨げられると、ハンマーは、アンビルに形成された係止部とハンマーの係止部との係止が外れずに、モータの回転出力に伴ってアンビルを無理に回転させようとする。すると、モータへの負荷が高まるとともにモータに過電流が流れ、この過電流が所定量以上流れることを条件にモータ停止手段がモータを停止させる。よって、インパクト回転工具が過酷使用状態で使用されることを抑制することができるとともに、インパクト回転工具自体の構造が複雑とならずに、弾性補助部材を設けるだけで、過酷使用での過度の温度上昇を未然に防ぐことができるとともにモータの故障を防ぐことができる。ここで、「過酷使用状態」とは、使用者が使用しているインパクト回転工具において、当該インパクト回転工具におけるトルクの許容範囲を超えた状態で締付部品を締付もしくは緩めを連続的に行っている状態のことをいう。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記弾性補助部材は、前記スプリングと同軸上に配設されていることを要旨とする。
この発明によれば、弾性補助部材がスプリングと同軸上に配設されていることにより、弾性補助部材が変態点を超えて軸方向に伸びるように変形した際に、ハンマーの後面と当接し易いため、より効果的にハンマーの後退を妨げることができる。
この発明によれば、弾性補助部材がスプリングと同軸上に配設されていることにより、弾性補助部材が変態点を超えて軸方向に伸びるように変形した際に、ハンマーの後面と当接し易いため、より効果的にハンマーの後退を妨げることができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記弾性補助部材は、前記ハンマーにおける後退方向側に配設されていることを要旨とする。
この発明によれば、弾性補助部材がハンマーにおける後退方向側に配設されていることにより、インパクト回転工具において、駆動軸の径方向側への大型化を招くことがない。すなわち、弾性補助部材における配置スペースをあまりとることなく、コンパクトに弾性補助部材を配設することができる。
この発明によれば、弾性補助部材がハンマーにおける後退方向側に配設されていることにより、インパクト回転工具において、駆動軸の径方向側への大型化を招くことがない。すなわち、弾性補助部材における配置スペースをあまりとることなく、コンパクトに弾性補助部材を配設することができる。
本発明によれば、インパクト回転工具自体の構造が複雑とならずに、過酷使用での過度の温度上昇を未然に防ぐことができるとともにモータの故障を防ぐことができる。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図4にしたがって説明する。なお、以下の説明において、インパクト回転工具1の前後方向は、使用者がインパクト回転工具1を使用する使用形態における前後方向とし、図1に示すように、矢印Xに示す方向を前後方向とする。
図1に示すように、インパクト回転工具1は、本体10におけるハンドル部11に使用者により把握されるグリップ部12、操作スイッチ13及び切替レバー14が設けられているとともに、ハンドル部11の下端には、電池パック15が設けられている。
本体10内には、モータ取付台16を介してモータ17が配設されているとともに、モータ17の出力軸にはピニオン18が圧入固定されている。このピニオン18には、駆動軸19が後端部のキャリア部20に取付けられた複数の遊星ギヤ21が噛合している。駆動軸19は、後端が軸受22によって支持されるとともに、前端がアンビル23によって支持されている。遊星ギヤ21は、モータ取付台16に一体に形成されたインターナルギヤ24にも噛合しているとともに、モータ17が回転する時に、ピニオン18、遊星ギヤ21、インターナルギヤ24及びキャリア部20で構成される遊星機構による減速を受けて減速回転する。
駆動軸19の外周には環状のハンマー30が軸方向及び回転方向に移動自在に配設されている。ハンマー30の前面には係止部としての爪部30aが形成されるとともに、この爪部30aは、アンビル23の後端面に形成される係止部としての爪部23aと噛合するようになっている。ハンマー30の内周部には、軸方向に沿うように溝30bが形成されている。また、駆動軸19の外周には略V字状のカム溝19aが形成されるとともに、このカム溝19aと係合する鋼球31を介して駆動軸19と一体にハンマー30が回転可能となっている。
ハンマー30の後面には、コイル状のスプリング32の一端がスラスト板33を介して接しているとともに、他端がスプリング32の受座となるスラスト板34を介して遊星ギヤ21の歯車軸21aに支持されており、このスプリング32によってハンマー30を前方に突出付勢している。アンビル23は、軸受35によって回転自在に支持されるとともに、アンビル23の前端にはビットホルダー2が備えられている。
また、電池パック15内には、電源である蓄電池40が収容されるとともに、グリップ部12における下部には、操作スイッチ13及び切替レバー14の操作状態に基づいて、モータ17の作動を制御するための制御回路41が収容されている。さらに、本体10内には、制御回路41に制御されることによりモータ17に対する駆動電力の生成及び供給を実行する駆動回路42が収容されている。
図2に示すように、本実施形態では、モータ17には、ブラシレスモータが採用されている。そして、これに合わせ、駆動回路42にも、複数のスイッチング素子(FET)43を接続してなる周知のPWMインバータが用いられている。
具体的には、本実施形態の駆動回路42は、FET43a,43d、FET43b,43e、及びFET43c,43fの各直列回路(アーム)を並列接続してなっている。これら各アームを構成する上段側の各FET43a,43b,43cは、蓄電池40のプラス端子に接続されるとともに、下段側の各FET43d,43e,43fは接地されている。そして、各アームにおける上下段FETの接続点44u,44v,44wは、それぞれモータ17の各モータコイル17u,17v,17wに接続されている。
また、各FET43a〜43fのゲート端子は制御回路41に接続されているとともに、制御回路41は、これらの各ゲート端子に対して、上記操作スイッチ13及び切替レバー14の操作状態に基づきモータ17の作動を制御するためのモータ制御信号(ゲートオン/オフ信号)を出力する。そして、そのモータ制御信号に応答して各FET43a〜43fがオン/オフすることにより、蓄電池40の直流電圧が、三相の駆動電力に変換されてモータ17へと供給されるようになっている。また、FET43と蓄電池40との間には、電流検出抵抗45が設けられているとともに、制御回路41は、電流検出抵抗45における電圧差を検出することで、モータ17に供給されている電流の量を検出するようになっている。なお、制御回路41内には、電流検出抵抗45の電圧を増幅させるための増幅回路(図示せず)が設けられている。
図1に示すように、ハンマー30の後面(ハンマー30における後退方向側の面)であって、且つスプリング32の内周側には、弾性補助部材としての形状記憶バネ50がスプリング32とともに並設されている。形状記憶バネ50は、スプリング32と同軸上に配設されている。形状記憶バネ50の一端は、ハンマー30の後面であって、且つハンマー30における内周側寄りの端面30cに接しているとともに、他端がスラスト板34を介して遊星ギヤ21の歯車軸21aに支持されている。
形状記憶バネ50は、形状記憶合金製であるとともにスプリング32と同様の形状をしている。すなわち、一定の温度では一定のバネ定数を有するコイルバネとして機能するが、温度変化に応じてバネ定数が変化して変形する。
インパクト回転工具1における使用許容領域においては、モータ17によって回転駆動される駆動軸19は、その回転力を鋼球31を介してハンマー30に伝達させる。ハンマー30は、スプリング32の付勢力でアンビル23と噛合した状態であるため、ハンマー30の回転はアンビル23を通じてビットホルダー2に装備されたドライバービットに伝達される。また、ドライバービットによる締付部品としてのネジ・ボルト等の締付もしくは緩めの作業を行っている際に、負荷が大きくなってくると、ハンマー30とアンビル23との噛合部においてハンマー30を後退させる分力が発生する。よって、ハンマー30は、駆動軸19のカム溝19aに沿うようにして駆動軸19に対して回転しながら後退する。そして、ハンマー30とアンビル23との噛合が外れると、モータ17からの回転エネルギーとスプリング32との反力とによって、ハンマー30は、アンビル23を回転方向に沿う方向へ打撃する。この打撃によるアンビル23に対しての回転方向の衝撃がドライバービットに加えられるとともに、ネジ・ボルト等を締付もしくは緩めを行う。スプリング32の反力による軸方向の衝撃は、軸受35とアンビル23との間に設けられたスラストリング36によって受けられる。
次に、形状記憶バネ50の作用について説明する。
図3に示すように、本実施形態の形状記憶バネ50は、温度上昇に伴ってバネ定数が増加するように構成されている。すなわち、形状記憶バネ50は温度上昇に伴って軸方向に伸びるように変形する。よって、使用許容領域で作業している際には、横弾性係数が低いために、形状記憶バネ50はコイルバネとしてはほとんど機能しない。しかし、過酷使用状態に近づいてくると、モータ17の温度だけでなくスプリング32周辺の温度も過剰に上昇するため、形状記憶バネ50の温度が上昇するとともに、形状記憶バネ50における変態点を超えると、急激に横弾性係数が高くなり、ハンマー30の後退を妨げるコイルバネとして機能する。ここで、「過酷使用状態」とは、使用者が使用しているインパクト回転工具1において、当該インパクト回転工具1におけるトルクの許容範囲を超えた状態でネジ・ボルト等を締付もしくは緩めを連続的に行っている状態のことをいう。よって、一定の締付トルクに達するとハンマー30が後退しようとするが、軸方向に伸びるように変形した形状記憶バネ50によって、ハンマー30の後退が妨げられる。
図3に示すように、本実施形態の形状記憶バネ50は、温度上昇に伴ってバネ定数が増加するように構成されている。すなわち、形状記憶バネ50は温度上昇に伴って軸方向に伸びるように変形する。よって、使用許容領域で作業している際には、横弾性係数が低いために、形状記憶バネ50はコイルバネとしてはほとんど機能しない。しかし、過酷使用状態に近づいてくると、モータ17の温度だけでなくスプリング32周辺の温度も過剰に上昇するため、形状記憶バネ50の温度が上昇するとともに、形状記憶バネ50における変態点を超えると、急激に横弾性係数が高くなり、ハンマー30の後退を妨げるコイルバネとして機能する。ここで、「過酷使用状態」とは、使用者が使用しているインパクト回転工具1において、当該インパクト回転工具1におけるトルクの許容範囲を超えた状態でネジ・ボルト等を締付もしくは緩めを連続的に行っている状態のことをいう。よって、一定の締付トルクに達するとハンマー30が後退しようとするが、軸方向に伸びるように変形した形状記憶バネ50によって、ハンマー30の後退が妨げられる。
ハンマー30の後退が妨げられると、ハンマー30は、アンビル23の爪部23aとハンマー30の爪部30aとの噛み合いが外れずに、モータ17の回転出力に伴ってアンビル23を無理に回転させようとする。すると、図4に示すように、モータ17における回転数が下がるとともにトルクが上昇し、また、トルクが上昇するとモータ17に対する駆動電力の生成及び電流の供給が増加する。すなわち、モータ17への負荷が高まるとともにモータ17に過電流が流れ、この過電流が、図4に示すような予め決められた過電流保護閾値となったことを条件に、制御回路41は、駆動回路42におけるFET43全てをオフ状態にするとともに、モータ17を停止させる。すなわち、制御回路41は、過電流が過電流保護閾値となったことを条件にモータ17を停止させるモータ停止手段として機能する。ここで、「過電流保護閾値」とは、図4に示すように、この閾値を超えるとインパクト回転工具1が過酷使用状態になると判断される電流の所定量である。よって、インパクト回転工具1が過酷使用状態で使用されることを抑制することができるとともに、インパクト回転工具1自体の構造が複雑とならずに、形状記憶バネ50を設けるだけで、過酷使用での過度の温度上昇を未然に防ぐことができるとともにモータの故障を防ぐことができる。
また、過電流保護閾値を超えてモータ17が停止された後、インパクト回転工具1を使用せずに所定の時間が経過すると、形状記憶バネ50は冷却されて変態点を下回る。すると、形状記憶バネ50は、横弾性係数が低くなり、コイルバネとしてはほとんど機能しなくなる。よって、使用者はまた通常の作業に復帰することができる。
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)ハンマー30の後面(ハンマー30における後退方向側の面)であって、且つスプリング32の内周側には、形状記憶バネ50がスプリング32とともに並設されている。よって、形状記憶バネ50における変態点を超えると、急激に横弾性係数が高くなり、ハンマー30の後退を妨げるコイルバネとして機能する。後退を妨げられたハンマー30によってモータ17の負荷が高められるとともに、モータ17に過電流が流れ、この過電流が過電流保護閾値となったことを条件に、制御回路41が駆動回路42におけるFET43全てをオフ状態にするとともに、モータ17を停止させる。したがって、インパクト回転工具1が過酷使用状態で使用されることを抑制することができるとともに、例えば、モータ17の温度を検出する温度センサを配設する必要なく、形状記憶バネ50を設けるだけで、過酷使用での過度の温度上昇を未然に防ぐことができるとともにモータの故障を防ぐことができる。
(1)ハンマー30の後面(ハンマー30における後退方向側の面)であって、且つスプリング32の内周側には、形状記憶バネ50がスプリング32とともに並設されている。よって、形状記憶バネ50における変態点を超えると、急激に横弾性係数が高くなり、ハンマー30の後退を妨げるコイルバネとして機能する。後退を妨げられたハンマー30によってモータ17の負荷が高められるとともに、モータ17に過電流が流れ、この過電流が過電流保護閾値となったことを条件に、制御回路41が駆動回路42におけるFET43全てをオフ状態にするとともに、モータ17を停止させる。したがって、インパクト回転工具1が過酷使用状態で使用されることを抑制することができるとともに、例えば、モータ17の温度を検出する温度センサを配設する必要なく、形状記憶バネ50を設けるだけで、過酷使用での過度の温度上昇を未然に防ぐことができるとともにモータの故障を防ぐことができる。
(2)形状記憶バネ50は、一度温度が上昇したとしても、インパクト回転工具1を使用せずに所定の時間経過させることによって冷却され、変態点を下回ると横弾性係数が低くなり、コイルバネとしてはほとんど機能しなくなる。よって、使用者はまた通常の作業に復帰することができる。
(3)形状記憶バネ50を設けるだけで過酷使用での過度の温度上昇を未然に防ぐことができるとともにモータの故障を防ぐことができるので、制御回路41における過電流保護のための制御プログラムを簡略化することができる。
(4)形状記憶バネ50がスプリング32と同軸上に配設されていることにより、形状記憶バネ50が変態点を超えて軸方向に伸びるように変形した際に、ハンマー30の後面と当接し易いため、より効果的にハンマー30の後退を妨げることができる。
(5)形状記憶バネ50がハンマー30における後退方向側に配設されていることにより、インパクト回転工具1において、駆動軸19の径方向側への大型化を招くことがない。すなわち、形状記憶バネ50における配置スペースをあまりとることなく、コンパクトに形状記憶バネ50を配設することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、弾性補助部材は、スプリング32のようなコイル状をしているものに限らず、例えば、蛇腹状のバネであってもよい。
○ 実施形態において、弾性補助部材は、スプリング32のようなコイル状をしているものに限らず、例えば、蛇腹状のバネであってもよい。
○ 実施形態において、制御回路41は、過電流が過電流保護閾値を超えてから所定の時間内に、駆動回路42におけるFET43全てをオフ状態にするとともに、モータ17を停止させるようにしてもよい。
以下の技術的思想(発明)は前記実施形態から把握できる。
(1)前記弾性補助部材は、コイル状のバネである請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のインパクト回転工具。
(1)前記弾性補助部材は、コイル状のバネである請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のインパクト回転工具。
(2)前記弾性補助部材は、蛇腹状のバネである請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のインパクト回転工具。
1…インパクト回転工具、17…モータ、19…駆動軸、19a…カム溝、23…アンビル、23a…係止部としての爪部、30…ハンマー、30a…係止部としての爪部、31…鋼球、32…スプリング、41…モータ停止手段として機能する制御回路、50…弾性補助部材としての形状記憶バネ。
Claims (3)
- 鋼球を介してハンマーの回転運動を軸方向の後退運動に変換するカム溝が駆動軸に形成されるとともに、前記駆動軸はモータからの回転出力により回転し、一定の締付トルクに達すると前記ハンマーが後退するとともに、アンビルに形成された係止部と前記ハンマーの係止部との係止が外れ、前記ハンマーの後退とともに蓄えられる回転エネルギーがスプリングの復元力によって前記アンビルを打撃して、締付部品を締付もしくは緩めを行うとともに、さらに、前記モータへの負荷が高まると前記モータに過電流が流れるとともに、該過電流が所定量以上流れることを条件に前記モータを停止させるモータ停止手段を有するインパクト回転工具であって、
変態点を超えることにより前記ハンマーの後退を規制する形状記憶合金製の弾性補助部材を設けたことを特徴とするインパクト回転工具。 - 前記弾性補助部材は、前記スプリングと同軸上に配設されている請求項1に記載のインパクト回転工具。
- 前記弾性補助部材は、前記ハンマーにおける後退方向側に配設されている請求項1又は請求項2に記載のインパクト回転工具。
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