JP2012051067A - オイルパルス工具 - Google Patents

Abstract

【課題】
長期間放置後のＯリングの油膜切れ等よるオイルパルス機構部の固着による不具合を解消できるオイルパルス工具を提供する。
【解決手段】
モータ３と、油圧を利用して打撃力を発生させるオイルパルス機構部２０と、オイルパルス機構部２０のメインシャフト（出力軸）２３を有するオイルパルス工具１であって、オイルパルス機構部２０のライナ２１を一方回転側に駆動する際に、回転のロック状態を検出したら、ライナ２１を所定角度分逆回転させた後に、一方回転側に駆動するようにした。逆回転させる所定角度は、ライナ２１とメインシャフト２３の相対回転角で３６０度未満であることが好ましく、特に好ましくは、１８０°以上３６０°未満とする。ライナ２１を反転させることにより、長期間放置後のＯリング３０の油膜切れ等によるオイルパルス機構部２０のロック現象を効果的に解消させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータにより回転駆動されて衝撃トルクを発生するオイルパルス機構を備え、ボルト等の締め付けをおこなうオイルパルス工具に関し、特に長期間放置後のＯリングの油膜切れ等よるオイルパルス機構部の固着から回復させることにある。

ネジやボルト等の締め付けを行う締め付け工具として、油圧を利用して打撃力を発生させるオイルパルス工具が知られている。オイルパルス工具は、金属同士の衝突がないため、メカニカル方式のインパクト工具に比べて、作動音が低いという特徴を有する。このようなオイルパルス工具として、例えば特許文献１があり、オイルパルス機構部を駆動する動力として電気モータを使用する。オイルパルス工具を稼働させるためにトリガスイッチを引くと、モータに駆動電力が供給される。モータが回転すると減速機構部を介して、その回転が減速されてオイルパルス機構部に伝達され、アンビル（出力軸）を回転させる。

特開２００３−２９１０７４号公報

特許文献１の技術において、オイルパルス機構部は、略棒状をなして外枠の前方へ指向するアンビルと、アンビルの半径方向外方にアンビルと略同軸的に設けられた筒状体（ライナ）と、筒状体内の空間を仕切るブレードを備える。アンビルと筒状体とにより画成される空間には、オイルが充填され、ブレードによって複数のオイル室が画成される。筒状体は減速機構部を介してモータの出力軸に連結され、モータが略一定速度で回転するのに伴い、筒状体はモータの出力軸よりも減速された略一定速度で回転する。筒状体が回転しているときに、所定のオイル室内部のオイルが圧縮され、オイル室間に圧力差が生ずる。この圧力差を解消しようとしてアンビルが回転することによってアンビルにパルス状の打撃トルクが発生する。

このオイルパルス機構部を長時間使用しなかった場合、オイルパルス機構部内のメインシャフトに取り付けたＯリングの油膜切れによる摩擦抵抗の増大が発生し、ライナがメインシャフトに対して相対回転できなくなる、いわゆるロック現象が発生することがあった。この現象は、ライナとメインシャフトの回転抵抗が、モータの停止トルクを上回る場合に発生するが、特に衝撃トルク発生時にブレードがライナ内壁に形成された凸状部を通過する際の抵抗増大に伴い発生し易い。ロック現象が起こると、先端工具からの反力が大きい場合に、ライナに連結したモータも停止状態になってしまう場合がある。このようなモータのロックが発生してしまうと締め付け作業が出来ない上に、作業者がトリガを引き続けるとモータが発熱して温度が上昇し、モータの性能が低下する場合があった。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、オイルパルス機構部の固着による不具合状態を解消させることができるオイルパルス工具を提供することにある。

本発明の他の目的は、ライナ（モータ）の回転停止を感知し、ライナを逆回転方向に回転させる事により、長期間放置後のＯリング等の油膜切れ等による固着状態を解消させるようにしたオイルパルス工具を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、適切に締め付けが完了したことによるモータの回転停止と、オイルパルス機構部のロック状態の発生を識別し、精度良く締め付け制御ができるようにしたオイルパルス工具を提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。

本発明の一つの特徴によれば、モータと、モータによって回転され油圧を利用して打撃力を発生させるオイルパルス機構部と、オイルパルス機構部の出力軸であるメインシャフトを有するオイルパルス工具であって、オイルパルス機構部を一方回転側に駆動する際に、回転のロック状態を検出したら、オイルパルス機構部を逆回転させた後に、一方回転側に再駆動するように構成した。オイルパルス機構部は、モータにより回転駆動される略円筒状のライナと、ライナ内の空洞内に配置されライナから延びて先端側に工具保持部が接続されるメインシャフトと、メインシャフトのライナの内部に位置する部分に設けた複数の軸方向溝内に嵌挿される複数のブレードと、ブレードをメインシャフトの外周方向に付勢してライナの内周壁に当接させる弾性手段を有し、解消されるロック状態は、ライナとメインシャフトの相対回転の停止状態である。

本発明の他の特徴によれば、ロック状態の検出は、モータのロック状態を検出することにより行う。ライナを逆回転させる所定角度は、ライナとメインシャフトの相対回転角で３６０度未満であることが好ましく、特に好ましくは、１８０°以上３６０°未満とすると良い。オイルパルス機構部の内部にはオイルが充填され、ライナとメインシャフト間には、オイルの漏洩を防ぐＯリング等のシール部材が設けられ、ライナを逆回転させた後に一方回転側に再駆動することによって、シール部材の固着状態が解除される。

本発明のさらに他の特徴によれば、モータ回転数検出手段を設け、モータの回転停止を検出した際にモータの回転方向を反転させて所定角度分逆回転させ、再び元の回転方向に回転させるように制御する。また、オイルパルス機構部による締め付けトルクの測定手段を設け、ロック状態を検出した際に測定された締め付けトルク値が、規定の締め付けトルクに到達した際には締め付けが正常に行われたとしてモータへの駆動電力の供給を遮断する。さらに、１回の締め付け作業中に生ずるロック状態の発生回数をモニタし、規定の締め付けトルクに到達する前に、ロック状態が所定回数以上、例えば５回以上、の場合は締め付け異常とみなしてモータへの駆動電力の供給を遮断する。

請求項１の発明によれば、オイルパルス機構部を一方回転側に駆動する際に、回転のロック状態を検出したら、オイルパルス機構部を逆回転させた後に一方回転側に駆動するので、オイルパルス機構のロック状態を効果的に解消させることができる。

請求項２の発明によれば、ロック状態は、ライナとメインシャフトの相対回転の停止であるので、ロック時にはライナの回転方向を反転させ、再び元の回転方向に反転させて再びメインシャフトに負荷が掛かる位置に戻るまでライナを加速させることで、ライナの角運動量を増大させ、ライナがロック位置を効果的に乗り越えることができ、この結果オイルパルス機構のロックを解消させることができる。

請求項３の発明によれば、ロック状態の検出はモータのロック状態を検出することにより行うので、ライナの回転数を直接検出しなくても、
従来からモータが有する検出素子（例えばブラシレスＤＣモータにおけるホールＩＣ）を用いて効果的にロック状態を検出することができる。

請求項４の発明によれば、逆回転させる所定角度はライナとメインシャフトの相対回転角で３６０度未満であるので、逆回転方向の次の凸状部を通過する前にライナの回転を正方向に戻すことができるので、逆回転方向に打撃することがなく、正方向への締め付け作業を阻害することがない。

請求項５の発明によれば、逆回転させる所定角度は、ライナとメインシャフトの相対回転角で１８０°以上３６０°未満であるので、逆回転方向への打撃が発生しない範囲内で大きな反転角度を確保することができる。

請求項６の発明によれば、メインシャフトには、オイルの漏洩を防ぐシール部材が設けられ、ライナを逆回転させた後に一方回転側に駆動することによって、ライナとメインシャフト間に介在するＯリング等のシール部材の固着状態が解除されるので、一度ロック状態が解消されれば、シール部材−ライナ間の油膜切れが無くなり、通常の締め付け動作が可能となる。

請求項７の発明によれば、モータの回転停止を検出した際にモータの回転方向を反転させて所定角度分逆回転させ、再び元の回転方向に回転させるように制御するので、オイルパルス機構部のロック状態の解除制御を、モータの駆動制御を改良するだけで簡単に実現することができる。

請求項８の発明によれば、締め付けトルクの測定手段を設けて、規定の締め付けトルクに到達した際にはモータへの駆動電力の供給を遮断するので、締め付け完了によるモータの回転停止をロック状態発生と誤判断することを防止できる。

請求項９の発明によれば、規定の締め付けトルクに到達する前に、ロック状態が所定回数以上の場合は締め付け異常としてモータへの駆動電力の供給を遮断させるので、ロック状態が解消されない場合でも確実にオイルパルス工具の動作を終了させることができる。

本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例に係るオイルパルス工具１の全体構成を示す側面図（一部断面図）である。 図１のＡ−Ａ部の断面図であって、オイルパルス機構部２０の使用状態における一回転の動きを８段階で示した断面図である。 本発明の実施例に係るオイルパルス工具１の概略ブロック図である。 本発明の実施例に係るオイルパルス機構部２０の制御手順を示すフローチャートである。 図１のＡ−Ａ部の断面図であって、オイルパルス機構部２０のロック状態の一例と、解除動作時の動きを示す断面図である。 図１のＡ−Ａ部の断面図であって、オイルパルス機構部２０のロック状態の別の例と、解除動作時の動きを示す断面図である。 図１のＡ−Ａ部の断面図であって、オイルパルス機構部２０のロック状態のさらに別の例と、解除動作時の動きを示す断面図である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。尚、本明細書の説明において上下及び前後の方向は、図１中に示した方向として説明する。

図１において、オイルパルス工具１は、バッテリ６により供給される電力を利用し、ハウジング２内に収容されるモータ３を駆動源としてオイルパルス機構部２０を駆動する。オイルパルス機構部２０は、出力軸たるメインシャフト（アンビル）２３を有し、メインシャフト２３に回転力と打撃力を与えることによって先端工具１８に回転打撃力を直接又は間欠的に伝達して被締め付け材にボルトやネジ等の締め付け作業等を行う。本実施例においては、モータ３の回転軸が、減速機構を介さずにオイルパルス機構部２０の入力部に直結される。従って、モータ３の回転数とオイルパルス機構部２０のライナ２１が同速度で同期して回転する。本実施例のオイルパルス工具１は充電可能なバッテリ６によって駆動されるモータ３によって駆動され、モータ３の回転駆動はオイルパルス工具１内の図示しない回路基板上に搭載される制御回路によって制御される。尚、モータ３を駆動するための電源はこの構成に限られずに、商用の交流電源によってモータを駆動するようにしても良い。また、本実施例ではモータ３の回転軸に直接オイルパルス機構部２０を接続したが、モータ３の出力側に遊星歯車機構等を用いた減速機構部を介してオイルパルス機構部２０を駆動する様にしても良い。

バッテリ６により供給される電力は、例えば１４Ｖの直流電力であり、後述するインバータ回路を介してモータ３に送られる。モータ３は、外周側にステータコアに巻かれた巻線を有する固定子（ステータ）を有し、内周側に永久磁石を有する回転子（ロータ）を有する公知のブラシレスＤＣモータであり、図示しないインバータ回路によって駆動される。ハウジング２は、モータ３を収容する筒状の胴体部２ａと、胴体部から直角方向下方に延在するグリップ部２ｂにより構成される。グリップ部２ｂは作業者によって把持される部分であり、その上部付近の前方にはトリガスイッチ８が設けられる。作業者がグリップ部２ｂを把持しながらトリガスイッチ８を引くと、引いた量に略比例する電圧がモータ３に伝達される。グリップ部２ｂの下方、つまり、グリップ部２ｂからみてモータ３とは反対側（反モータ側）には、バッテリ６が着脱可能に取り付けられる。

モータ３の回転軸の延長線上（軸線上）には、打撃力の発生機構となるオイルパルス機構部２０と、オイルパルス機構部２０のメインシャフト２３と、ビットホルダ１５が位置する。本実施例においては、一般的な電動式オイルパルス工具で見られるような減速機構がモータ３の回転軸の軸線上に存在しない。このように、締め付け作業を行う必要最低限の部品のみをモータ３の回転軸線上に配置したので、オイルパルス工具の前後長（全長）を短く構成することが可能となり、小型化が図れて操作性を大きく向上させることが可能となった。

ハウジング２の先端に接続されるケース４の内部にはオイルパルス機構部２０が収容される。オイルパルス機構部２０は、後方側に突出するライナプレート２２の嵌合軸部がモータ３の回転軸に減速機構等を介さず直接接続される。ケース４の外周面は、樹脂部材によるカバー５で覆われる。ライナプレート２２の後方側中心軸の断面形状が六角形状の嵌合軸に形成され、嵌合軸部はモータ３の回転軸に形成された嵌合穴に装着される。オイルパルス機構部２０の前方側に延びるメインシャフト２３は、オイルパルス機構部２０の出力軸となるもので、その先端部分にはビットホルダ１５等の公知の先端後部保持部が形成される。オイルパルス機構部２０は、後方側端部がベアリング１０によりホルダ１１により保持され、前方がベアリング９によりケース４に保持される。本実施例のベアリング９はボールベアリングであるが、ニードルベアリングやメタルベアリング等の他の軸受を用いることができる。

ビットホルダ１５には先端工具１８が装着可能である。図１の例では、先端工具１８の例として被締付け材４０にボルト３９を締めつける六角ソケットを示しているが、装着される先端工具１８は六角ソケットだけに限られず、ドライバビットやその他の先端工具を装着することが可能である。また本実施例の被締付け材４０は、ベース部材４２と表面材４１により構成されるが、これだけに限られずに任意のものであっても良い。

トリガスイッチ８が引かれてモータ３が起動されると、モータ３の回転力はオイルパルス機構部２０に伝達され、オイルパルス機構部２０のライナ２１はモータ３の回転速度と同速度で回転する。オイルパルス機構部２０の内部にはオイルが充填されていて、メインシャフト２３に負荷のかかっていないとき、又は、負荷が小さい際には、メインシャフト２３はオイルの抵抗のみでモータ３の回転にほぼ同期して回転する。メインシャフト２３に強い負荷がかかるとメインシャフト２３の回転が止まり、オイルパルス機構部２０の外周側のライナ２１のみが回転を続け、１回転に１箇所あるオイルを密閉する位置にてオイルの圧力が急激に上昇し、メインシャフト２３に大きな締め付けトルク（打撃力）が作用し、メインシャフト２３を大きな力で回転させる。以後、同様の衝撃動作が数回繰り返され、締め付け対象が設定トルクで締め付けられるまで打撃力がメインシャフト２３に間欠的に繰り返し伝達される。

オイルパルス機構部２０は、モータ３により回転されるライナ２１に形成した空洞内にオイルを充填、密閉し、ライナ２１内に同軸に嵌挿したメインシャフト（出力軸）２３に２本の軸方向溝を設け、軸方向溝内にブレード２５を嵌挿し、ブレード２５を常時メインシャフト２３の外周方向にスプリング等の弾性手段で付勢してライナに当接するように構成する。メインシャフト２３とライナ２１の摺動部分には、内部のオイルが漏れないようにＯリング３０が設けられる。ライナ２１を回転駆動することにより、ライナ２１の内周面に形成したシール部とメインシャフト２３の外周面に形成したシール部が合致した時オイルパルス機構部２０内に圧力差が発生して、メインシャフト２３に間欠的な衝撃トルクを生じさせる。

図２の（１）〜（８）は、図１のＡ−Ａ断面を示し、ライナ２１がメインシャフト２３に対して相対角で１回転する状態を示した図である。まず、動作手順を説明する前に、図２（６）〜（８）の図を用いてオイルパルス機構部２０の構造を説明する。

オイルパルス機構部２０は、主に、モータ３と同期して回転する駆動部分と、先端工具が取り付けられるメインシャフト２３の２つの部分により構成される。モータ３と同期して回転する駆動部分は、モータ３の回転軸に直結されるライナプレート２２（図１参照）と、その外周側で前方に延びるように固定される略円筒形の一体成型のライナ２１を含む。メインシャフト２３には、１８０度隔てて形成された２本の軸方向溝が設けられる。軸方向溝は、メインシャフト２３の外周側であって、１８０度隔てた位置にあって軸方向と平行に設けられる溝である。その長さは、ライナ２１の内壁の軸方向長さとほぼ同じ長さである。これら軸方向溝内にブレード２５ａ、２５ｂを嵌挿し、ブレード２５ａ、２５ｂを常時メインシャフト２３の外周方向にバネ２６ａ、２６ｂ等の弾性手段で付勢してライナ２１の内周壁に当接するように構成する。

メインシャフト２３のブレード２５ａ、２５ｂが取り付けられる位置から回転角でそれぞれほぼ９０°隔てた位置には、凸状シール面２３ａ、２３ｂが形成される。ライナ２１の内周側には、凸状シール面２３ａ、２３ｂとほぼ接触するように内部に突出する２つの凸状シール面２１ａ、２１ｂが形成される。凸状シール面２３ａ、２３ｂが凸状シール面２１ａ、２１ｂとそれぞれ対向する位置に有るときに、ブレード２５ａ、２５ｂが凸状部２１ｃ、２１ｄと当接する。

メインシャフト２３は、ライナ２１とライナプレート２２により形成される閉空間内で回転できるように保持され、この閉空間内にはトルクを発生するためのオイル（作動油）が充填される。ライナ２１とメインシャフト２３の間にはＯリング３０（図１参照）が設けられ、ライナ２１とメインシャフト２３間の気密性が確保される。尚、ライナ２１の円周方向の１箇所にはオイルの圧力を高圧室から低圧室に逃がすオイル通路３１と調整弁３２が設けられ、発生するオイルの最大圧力を制御し、締め付けトルクを調整することができる。また、ライナ２１の円周方向の別の箇所には、ライナ２１とライナプレート２２の取り付け位置合わせ用のピン３３が設けられる。

次に図２の（１）から（８）の順に沿って、オイルパルス機構部の動作を説明する。図２の（１）〜（８）は、ライナ２１がメインシャフト２３に対して相対角で１回転する状態を示した図である。トリガスイッチ８を引くことによりモータ３が回転され、これに伴いライナ２１も同期して回転する。ライナ２１の回転方向は、図２においてライナ２１の外側に示す矢印の方向である。前述したように、メインシャフト２３に負荷のかかっていないとき、又は、負荷が小さい時には、オイルの抵抗のみでメインシャフト２３がライナ２１の回転に追従して（同期して）回転する。メインシャフト２３に強い負荷がかかるとメインシャフト２３の回転が止まり、外側のライナ２１のみが回転を続ける。

図２の（１）は、メインシャフト２３に衝撃パルスによる打撃力が発生するときの位置関係を示す図である。この（１）に示す位置が、１回転に１箇所あるオイルを密閉する位置であり、本実施例ではこの時のメインシャフト２３に対するライナ２１の回転角を０°と定義する。ここでは、凸状シール面２１ａと凸状シール面２３ａが、凸状シール面２１ｂと凸状シール面２３ｂが、ブレード２５ａと凸状部２１ｃが、ブレード２５ｂと凸状部２１ｄがそれぞれメインシャフト２３の軸方向全域において当接し、これによりライナ２１の内部空間が２つの高圧室と２つの低圧室の４室に区画される。

ここで高圧、低圧とは、内部に存在するオイルの圧力である。さらにモータ３の回転によってライナ２１が回転すると、高圧室のオイルはオイル通路３１、調整弁３２を介して高圧室から低圧室に流れ、高圧室のオイルの容積は減少するためオイルは圧縮されて瞬間的に高圧が発生し、この高圧はブレード２５を低圧室側に押しやる。その結果、メインシャフト２３には上下のブレード２５ａ、２５ｂを介して瞬間的に力が作用して強力な回転トルクが発生する。この高圧室が形成されることにより、ブレード２５ａ、２５ｂを図中時計方向に回転させるような強い打撃力が作用する。図２（１）に示すライナ２１の回転角を０°の位置を本明細書では「打撃位置」と呼ぶ。

図２の（２）は、打撃位置からライナ２１が４５度回転した状態を示す。（１）に示す打撃位置を過ぎると、凸状シール面２１ａと凸状シール面２３ａ、凸状シール面２１ｂと凸状シール面２３ｂ、ブレード２５ａと凸状部２１ｃ、及び、ブレード２５ｂと凸状部２１ｄの当接状態が解除されるため、ライナ２１の内部の４室に区画されていた空間が解除され、相互の空間にオイルが流れるため、トルクは発生せず、ライナ２１はモータ３の回転によりさらに回転する。

図２の（３）は、打撃位置からライナ２１が９０度回転した状態を示す。この状態では、ブレード２５ａ、２５ｂが凸状シール面２１ａ、２１ｂに当接してメインシャフト２３から突出しない位置まで半径方向内側まで後退するため、オイルの圧力の影響を受けずトルクは発生しないため、ライナ２１はそのまま回転する。

図２の（４）は、打撃位置からライナ２１が１３５度回転した状態を示す。この状態ではライナ２１の内部空間は連通してオイルの圧力変化は生じないため、メインシャフト２３に回転トルクは発生しない。

図２の（５）は、打撃位置からライナ２１が１８０度回転した状態を示す。この位置では、凸状シール面２１ｂと凸状シール面２３ａ、凸状シール面２１ａと凸状シール面２３ｂが接近するが当接しない。これは、メインシャフト２３に形成した凸状シール面２３ａと凸状シール面２３ｂが、メインシャフト２３の軸に対して対称位置にないためである。同様にライナ２１の内周に形成した凸状シール面２１ａと２１ｂもメインシャフト２３の軸に対して対称位置にはない。従って、この位置ではオイルの影響をほとんど受けないためトルクはほとんど発生しない（しかしながら、僅かにトルクが発生することもある）。尚、発生するトルクがゼロではないのは、内部に充填されるオイルには粘性があり、凸状シール面２１ｂと凸状シール面２３ａ、又は、凸状シール面２１ａと凸状シール面２３ｂが対面した際に、ほんの僅かながら高圧室が形成されるため、（２）〜（４）、（６）〜（８）と違って若干の回転トルクを生じさせる。

図２の（６）〜（８）の状態は、（２）〜（４）とほぼ同様であり、これらの状態の際はトルクが発生しない。（８）の状態からさらに回転すると、図２の（１）の状態に戻る。図２（１）の打撃位置において発生した高圧室の圧力は、ライナ２１に設けたオイル通路３１を通り、調整弁３２を介し、低圧室に流入する。この流入の程度により、高圧室の圧力が変化し、発生する衝撃トルクの強弱が調整される。つまり、調整弁３２の開口面積を広くすると高圧室のオイルが低圧室に早く流入するため、高圧室の圧力は低くなり、逆に開口面積を狭めると低圧室への流入量が減り、高圧室の圧力は高くなる。

以上説明したように、オイルパルス機構部２０においては、ライナ２１とメインシャフト２３が相対的に回転することによって、１周に１回の強い打撃トルクを発生させることができるので、先端工具１８を強い締め付けトルクにて回転させることができる。また、回転中に、打撃位置(図２の(１))、打撃位置から９０度回転した位置(図２の(３))、打撃位置から１８０度回転した位置(図２の(５))、打撃位置から２７０度回転した位置(図２の(７))では、高圧室の発生、ブレードを付勢するスプリングの圧縮によって、ライナとメインシャフトの回転抵抗が高くなることが分かる。

次に図３を用いてオイルパルス工具１の制御回路構成を説明する。図３は、本発明の実施例に係るオイルパルス工具１のブロック図である。本実施例のオイルパルス工具１には制御回路３５が設けられる。制御回路３５には、処理プログラムとデータに基づいて所定の演算処理を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）と、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、タイマ等を含んで構成される。制御回路３５は、モータ３の回転を電子的に制御する事を含め、オイルパルス工具１の制御を行う。

オイルパルス工具１にバッテリ６が装着され、作業者によってトリガスイッチ８が引かれると、制御回路３５は作業者によるトリガ操作量に応じてモータ３の回転を開始させる。モータ３には、モータの回転数を検出する回転数検出回路３６が設けられる。この検出手段は、専用のロータリーエンコーダや、ロータに取付けたマグネットと本体に固定されたホール素子を用いた検出回路等、モータの回転を検出可能であればその方式は問わない。本実施例においては、モータ３としてブラシレスＤＣモータを用いるので、モータ３に含まれるホールＩＣの信号を利用して回転の検出が可能である。回転数検出回路３６は、モータ３の回転を検出して、制御回路３５に回転信号パルスを送出する。制御回路３５は回転信号パルスを用いてモータ３の回転数が目標回転数になるようにフィードバック制御する。モータ３の回転力はオイルパルス機構部２０に伝達され、先端工具１８が回転される。

図４は、本発明のオイルパルス工具１の制御手順を示すフローチャートである。本フローチャートに示す制御手順は。制御回路３５（図３参照）に含まれるマイクロコンピュータを用いてプログラムを実行することによりソフト的に実行することができる。オイルパルス工具１にバッテリ６が装着されると工具のスタンバイ状態となり、制御回路３５は作業者によってトリガが操作されてトリガＯＮになったか否か判断する（ステップ５１）。トリガスイッチ８が操作されていない場合はステップ５１に戻る。トリガスイッチ８がＯＮになったら制御回路３５は、後述するリトライ回数のカウント用のカウンタ値Ｎを初期化するため０をセットする（ステップ５２）。次に制御回路３５は、モータ３に駆動電流を供給することによってモータ３を回転させる（ステップ５３）。

次に制御回路３５は、トリガスイッチ８がオフにされたか否かを検出し、オフにされた場合はモータを停止してステップ５１に戻る（ステップ５４、６２）。トリガスイッチ８が引かれたままの場合は、制御回路３５は、回転数検出回路３６（図３）の出力からモータ３の回転数を検出すると共に、締め付けトルク値を検出する（ステップ５５）。締め付けトルク値の検出は、制御回路３５がモータ３に流れる駆動電流を検出して、その電流値を用いて検出すると良い。しかしながら、その他の公知のトルク検出方法を用いても良い。規定トルク値まで締め付けが完了したら、制御回路３５はモータ３の回転を停止させてステップ５１に戻る（ステップ５６、６３）。

ステップ５６において締め付けが完了していなかったら、モータ３の回転が停止したか否かを検出する（ステップ５７）。モータ３が停止していなかったら、締め付け作業の実行中であるのでステップ５３に戻り、モータ３の回転が一定時間停止している場合は、オイルパルス機構部２０がロックしていると判定し、次のステップに進む（ステップ５７）。ステップ５８では、カウンタ値Ｎを１増やして、そのカウンタ値Ｎが５以上であるかを判断する（ステップ５８、５９）。

ステップ５９でカウンタ値Ｎが５以下の場合は、モータ３を逆方向に回転させ（反転）、メインシャフト２３に対して約１８０°だけライナ２１反転させ、その後再び回転方向を変えて正転方向に回転を開始する（ステップ６１）。このように本実施例では、締め付け作業が正常に完了する前にオイルパルス機構部２０がロックした場合には、モータ３の回転を一旦反転させ、その後に再び締め付け方向に回転させることにより、ロック状態を解消させる機能を実現した。このロック状態の解消を行う制御手順について、図５〜７を用いてさらに説明する。

図５〜７は反転動作時の、オイルパルス機構部の動作図であり、各図は図１のＡ−Ａ部の断面図を示している。図５は、打撃位置でロックした状態、図６はブレードがメインシャフトの溝に押し入れられ、スプリングを圧縮した状態、図７はその他の状態である。Ｏリング３０等の固着によりメインシャフト２３と、ライナ２１、ライナプレート２２との摺動抵抗が高まると、まず高圧室形成時の抵抗にＯリング３０の摺動抵抗が加算され、打撃位置でロック状態が発生する（図５にて後述）。さらにＯリング３０等の固着が強い場合は、スプリングの圧縮によってライナ２１とブレード２５ａ、２５ｂの摺動抵抗が高まることで高圧室形成前の時点でもロックが発生する(図６にて後述)。Ｏリング３０等の固着がさらに強い場合は、ライナ２１とメインシャフト２３の位置によらずロックが発生する(図７にて後述)。

まず、図５を用いて打撃位置で、ライナ２１とメインシャフト２３がロックした状態について説明する。本図では（１）〜（６）にて図１のＡ−Ａ部の断面図を示すと共に、先端工具１８によるボルト３９の回転状態を対応させて図示している。固着現象が発生しているオイルパルス機構部２０を用いて１本目のボルト３９の締め付けを行うと、ボルト３９が着座する前は負荷が軽いため、ライナ２１とメインシャフト２３は同速度で回転し、通常の締め付けが行える。図５（１）は、ボルト着座前でメインシャフトに負荷が発生せず、ライナとメインシャフトが共回りしている状態である。

図５（２）は、ボルト３９が着座した状態であるが、着座後はメインシャフト２３の回転が停止し、ライナ２１のみが回転する。図５（３）は、ライナ２１の回転により、凸状シール面２１ａと凸状シール面２３ａが、凸状シール面２１ｂと凸状シール面２３ｂが、ブレード２５ａと凸状部２１ｃが、ブレード２５ｂと凸状部２１ｄがそれぞれメインシャフト２３の軸方向全域において当接し、これによりライナ２１の内部空間が２つの高圧室と２つの低圧室の４室に区画される。この位置が打撃位置である。この時、ライナ２１に掛かる抵抗が最大となるが、固着現象が発生しているオイルパルス機構部２０ではＯリング３０等の摺動抵抗が加わることで、打撃位置を通過させるために必要な回転トルクが、モータ３を停止させるトルクを上まわってしまい、ライナ２１が回転できずにロックしてしまう。

図５（４）はライナ２１を、打撃位置からメインシャフト２３に対して２２５度逆転動作させた状態である。メインシャフト２３はボルト３９と接続されており、ライナ２１のみが回転する。この２２５度逆転された状態から、ライナ２１の回転方向を切り替えて正転方向に再加速すると、図５（５）に示すように、再び打撃位置になり、高圧室及び低圧室が形成される。この際には、ライナ２１を再加速して運動エネルギーを高め、再度打撃行程を行うことでＯリング３０等の摺動抵抗の増加分にも打ち勝って打撃位置を通過することができる。そして、図５（６）のように、ライナ２１とメインシャフト２３が相対運動を続けることができ、Ｏリングの固着が緩み摺動抵抗が低下し、以降は正常に打撃が行われる。

次に、図６を用いてさらにＯリング３０等の固着が強い場合の回転状態を説明する。これは、ブレード２５ａ、２５ｂがメインシャフト２３の溝に押し入れられ、スプリングを圧縮した位置でロックしている状態について説明する。図６（１）〜（２）の最初の動作は、図５（１）〜（２）で説明した状態と同じであるが、Ｏリング３０等の固着が強いと、打撃位置に次いで回転抵抗の高まるスプリング圧縮位置（図６（３）に示す位置）でもロック現象が起きる。

図６（１）は、ボルト３９が着座前でメインシャフト２３に負荷が発生せず、ライナ２１とメインシャフト２３が共回りしている状態である。図６（２）は、ボルト３９が着座し、メインシャフト２３の回転が停止し、ライナ２１のみが回転を開始する状態である。図６（３）は、ライナ２１の回転により、ブレード２５ａ、２５ｂがメインシャフト２３の溝に押し入れられ、スプリングを圧縮した位置である。この時ライナ２１に掛かるブレード２５ａ、２５ｂの摩擦抵抗が最大となり、Ｏリング３０等の摺動抵抗が更に加わることで、ライナ２１が図６（３）の位置を通過して回転を継続することができないロック状態となる。そこで、図６（４）に示すように、ライナ２１をメインシャフト２３に対して２２５度逆転させる。メインシャフト２３はボルト３９と接続されており、ライナ２１のみが回転する。この２２５度逆転された状態から、ライナ２１の回転方向を切り替えて正転方向に再加速すると、図６（５）に示すように、再びスプリング圧縮位置（図６（３）と同じ位置）になる。この際、ライナ２１は再加速され運動エネルギーが高められているので、スプリング圧縮位置を惰性で通過することができる。さらに、Ｏリング３０やスプリング等の固着状態が解消するので、これ以降にライナ２１とメインシャフト２３の相対運動が可能となり、以降は正常に打撃が行われる。
(図６（６）)

次に、図７を用いてさらにＯリング３０等の固着がさらに強い場合の回転状態を説明する。図７（１）〜（２）の最初の動作は、図５（１）〜（２）で説明した状態と同じであるが、Ｏリング３０やスプリング等の固着がさらに強いと、図７（２）の位置にてボルト３９が着座すると、メインシャフト２３の回転が停止すると共にライナ２１の回転も停止してしまう。つまり、メインシャフト２３とライナ２１が相対回転できない状態であり、ライナ２１はどのような位置でもロックしている。

図７（３）は、図７（２）の状態からライナ２１を２２５度逆転動作させた状態である。本例の場合は、ロック後にライナ２１を逆転すると、ライナ２１だけでなくメインシャフト２３も一体で逆転するので、ボルト３９も一端緩むことになる。この状態から、ライナ２１の回転方向を切り替えて正転方向に再加速すると、図７（４）に示すように再びボルト３９が着座する位置まで回転する。この際、ライナ２１は再加速されて運動エネルギーが十分高められているので、着座時のメインシャフト２３停止後も、Ｏリング３０等の摺動抵抗に打ち勝ち、ライナ２１が回転を継続することが多い。発明者らの実験によると、１回の反転で摺動抵抗に打ち勝つことができなくても、図７（３）のような反転動作を複数回繰り返すことにより、ほぼロック状態を解消することができた。ロック状態が解消されると、ライナ２１とメインシャフト２３が相対運動をすることになり、Ｏリング３０等の固着が緩み摺動抵抗が低下し、以降は正常に打撃が行われる。(図７（５）)

以上、本発明を実施例によれば、モータ３により回転されるライナ２１を回転駆動することにより、ライナ２１の内周面に形成したシール部（凸状シール面２１ａ、２１ｂ）とブレード２５ａ、２５ｂの回転が停止したことを検出したら、ライナ２１の回転方向を反転させ、再び元の回転方向に切り替えるように制御するので、長期間放置後のＯリング３０の油膜切れによるオイルパルス機構部２０のロック現象を効果的に解消させることができる。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、本実施例においてはオイルパルス機構部２０のロック状態の発生を、モータ３の回転ロックの発生により検出したが、モータ３に流れる電流の大きさ、打撃センサの出力等、その他の方法を用いて検出するようにしても良い。また、オイルパルス機構部２０のロック状態を解消させるための、ライナ２１の反転角度は約１８０°や約２２５°に限る必要はなく、数十度から３６０°未満の回転角を任意に選んでも良い。さらに、ライナ２１とメインシャフト２３の相対角度を正確に検出するために、メインシャフト２３の回転位置を検出する手段を設けるようにすれば、より精度の高い制御が可能となる。

１ オイルパルス工具 ２ ハウジング ２ａ 胴体部
２ｂ グリップ部 ３ モータ ４ ケース
５ カバー ６ バッテリ ８ トリガスイッチ
９、１０ ベアリング １１ ホルダ １５ ビットホルダ
１８ 先端工具 ２０ オイルパルス機構部
２１ ライナ ２１ａ、２１ｂ 凸状シール面
２１ｃ、２１ｄ 凸状部 ２２ ライナプレート
２３ メインシャフト ２３ａ、２３ｂ 凸状シール面
２５、２５ａ、２５ｂ ブレード ２６ａ、２６ｂ バネ
３０ Ｏリング ３１ オイル通路 ３２ 調整弁
３３ ピン ３５ 制御回路 ３６ 回転数検出回路
３９ ボルト ４０ 被締付け材 ４１ 表面材
４２ ベース部材

Claims (9)

1. モータと、
   前記モータによって回転され油圧を利用して打撃力を発生させるオイルパルス機構部と、
   前記オイルパルス機構部の出力軸であるメインシャフトと、を有するオイルパルス工具であって、
   前記オイルパルス機構部を一方回転側に駆動する際に、回転のロック状態を検出したら、前記オイルパルス機構部を逆回転させた後に一方回転側に駆動することを特徴とするオイルパルス工具。
2. 前記オイルパルス機構部は、
   前記モータにより回転駆動される略円筒状のライナと、
   前記ライナ内の空洞内に配置され前記ライナから延びて先端側に工具保持部が接続されるメインシャフトと、
   前記メインシャフトの前記ライナの内部に位置する部分に設けた複数の軸方向溝内に嵌挿される複数のブレードと、
   前記ブレードを前記メインシャフトの外周方向に付勢して前記ライナの内周壁に当接させる弾性手段を有し、
   前記ロック状態は、前記ライナと前記メインシャフトの相対回転の停止であることを特徴とする請求項１に記載のオイルパルス工具。
3. 前記ロック状態の検出は、前記モータのロック状態を検出することにより行うことを特徴とする請求項２に記載のオイルパルス工具。
4. 前記逆回転させる所定角度は、前記ライナと前記メインシャフトの相対回転角で３６０度未満であることを特徴とする請求項３に記載のオイルパルス工具。
5. 前記逆回転させる所定角度は、前記ライナと前記メインシャフトの相対回転角で１８０°以上３６０°未満であることを特徴とする請求項３に記載のオイルパルス工具。
6. 前記オイルパルス機構部の内部にはオイルが充填され、
   前記ライナと前記メインシャフト間には、前記オイルの漏洩を防ぐシール部材が設けられ、
   前記ライナを逆回転させた後に一方回転側に駆動することによって、前記シール部材の固着状態が解除されることを特徴とする請求項４又は５に記載のオイルパルス工具。
7. モータ回転数検出手段を設け、
   前記モータの回転停止を検出した際に前記モータの回転方向を反転させて所定角度分逆回転させ、再び元の回転方向に回転させるように制御することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のオイルパルス工具。
8. 前記オイルパルス機構部による締め付けトルクの測定手段を設け、
   前記ロック状態を検出した際に測定された締め付けトルク値が、規定の締め付けトルクに到達した際には前記モータへの駆動電力の供給を遮断することを特徴とする請求項７に記載のオイルパルス工具。
9. 前記ロック状態の発生回数をモニタし、規定の締め付けトルクに到達する前に、前記ロック状態が所定回数以上の場合は締め付け異常として前記モータへの駆動電力の供給を遮断することを特徴とする請求項８に記載のオイルパルス工具。

Images