JP3289955B2 - 電動式トルクコントロールレンチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインパクト型の電動式ト
ルクコントロールレンチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ねじ締めやボルト締めに際しての締め付
けトルクを調整することができるインパクトレンチとし
て、実開平３−４００７６号公報に示されたものがあ
る。これは空気圧で回転駆動されるエアモータを動力と
し、このエアモータによって回転するライナー内に充填
されてライナーの回転を出力軸に伝達するための作動油
の圧力を、リリーフバルブを介して取り出すとともに、
この作動油の圧力で、エアモータにおけるロータを貫通
しているロッドを作動させて、上記空気圧を制御するシ
ャットオフバルブを駆動するようにしたもので、締め付
けトルクが設定圧に達すれば、この締め付けトルクに比
例する作動油の圧力で上記リリーフバルブが開き、この
油圧でロッドを介してエアモータを停止させるためのシ
ャットオフバルブを作動させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このものでは、回転動
力源であるエアモータの慣性が大きく、しかもシャット
オフバルブを利用するために、エア流路が複雑になって
おり、本体の加工コストが大であると同時に、サイズも
大きく且つ重くなってしまっており、エアモータに高圧
空気圧を導くためのエアホースの接続が必須であること
もあって使い勝手が悪い。またエアモータを駆動した空
気圧の排気の際の排気音が発生するために、エアモータ
によって回転するライナーと出力軸との間の動力伝達を
いわゆるオイルパルスインパクトで行う油圧式のインパ
クト装置を使用していても、その静音効果が発揮されな
い。

【０００４】本発明はこのような点に鑑み為されたもの
であり、その目的とするところは小型コンパクトで使い
勝手がよい上に、油圧式インパクト装置の静音性を活か
すことができる電動トルクコントロールレンチを提供す
るにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、回転
駆動源としての電動機と、この電動機によって駆動され
る油圧式のインパクト装置と、このインパクト装置内の
油圧を検知する検知手段と、検知手段における設定圧以
上の油圧検知出力にて、上記電動機の電源回路を遮断す
るとともにこの遮断状態を保持するシャットオフ回路と
を備え、上記検知手段は、リリーフバルブと、このリリ
ーフバルブを通過した作動油の油圧でインパクト装置に
至る回転伝達部の軸方向に移動する軸方向移動部材と、
回転伝達部と共に回転する上記軸方向移動部材でレバー
を介して駆動される電気的スイッチとからなり、軸方向
移動部材及びレバーは互いに非接触となる方向にばね付
勢され、検知手段における少なくとも軸方向移動部とレ
バー及び電気的スイッチが電動機とインパクト装置との
間に配設されていることに特徴を有している。

【０００６】

【作用】本発明によれば、回転駆動源が電池電源でも作
動する小型軽量の電動機でよく、締め付けトルクが所定
値になった時に電動機を停止させるためのシャットオフ
回路も、簡易であるとともに配置自由度の高い電気的な
もので構成することができる。

【０００７】

【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述す
ると、図示例のトルクコントロールレンチは、図３及び
図４に示すように、本体１におけるハンドル部１１に着
脱自在に装着される蓄電池パック９内の蓄電池を電源と
するとともに、トリガーハンドル１５を引いた際にオン
となるスイッチユニット１６を通じて給電される電動機
２０を回転動力源とする電池電源型の電動式のもので、
そのハウジング１０の後端部には、トリガーハンドル１
５の引き具合に応じた出力を出すスイッチユニット１６
内のスピードコントロールモジュールの出力に応じて、
電動機２０の回転数をデューティ比の変化で制御するド
ライブ回路Ｄと、締め付けトルクが設定値に達した時に
電動機２０への通電を遮断するシャットオフ回路ブロッ
クＳとが納められている。図中１７は電動機２０の回転
方向を切り換えるための正逆切換スイッチ、１８は上記
シャットオフ回路ブロックＳの動作を有効とするか無効
とするか、つまりはトルクコントロールを行うか行わな
いかを切り換えるための切換スイッチである。

【０００８】上記ハウジング１０の先端側には、電動機
２０の回転を減速する減速ブロック２と、オイルパルス
インパクトを出力軸５に与える油圧式のインパクト装置
３とが納められている。減速ブロック２は、図１に示す
ように、電動機２０の出力軸に固着された太陽ギア２１
と、ハウジング１０に固定されたモータ取付台１２の内
周面に固着されているインターナルギア２２、太陽ギア
２１とインターナルギア２２とに噛み合う複数個の遊星
ギア２３、そして遊星ギア２３を支持しているキャリア
２４とからなる遊星機構で構成されたもので、軸受２
８，２８によって支持されたキャリア２４は、中空の連
結軸２５を備えている。

【０００９】油圧式のインパクト装置３は、筒状であり
且つ内面形状が図２に示すように「繭」型となっている
ライナー３０と、ライナー３０の外周を囲んでいるジャ
ケット３１、ライナー３０の両端を閉じているエンドプ
レート３２，３３、出力軸５におけるライナー３０で囲
まれた部分に取り付けられたベーン５０，５０、そして
ライナー３０の内部空間に充填された作動油とから構成
されている。ここにおけるエンドプレート３３は、上記
減速ブロック２におけるキャリア２４の連結軸２５に嵌
合連結される連結部を備えており、原動機２０の減速出
力によって、ライナー３０が回転駆動されるようになっ
ている。

【００１０】上記ライナー３０は、図２に示すように、
その内面における長径方向に夫々シール面３５，３５を
備えるとともに、短径方向で且つ長径方向の一方にずれ
たところに夫々シール面３６，３６を備えており、また
ライナー３０内に位置する出力軸５は、ばね５１によっ
て外方へと突出する方向に付勢された上記一対のベーン
５０，５０を備えるほか、外周面に一対のシール面５
６，５６を備えている。ここで、両ベーン５０，５０
は、出力軸５の中心を通る線上に並んでいるのに対し
て、両シール面５６，５６は、両ベーン５０，５０をつ
なぐ線と直交する方向で且つ一方のベーン５０側に寄っ
たところに設けられており、出力軸５に対するライナー
３０の一回転中において、図２に示す位置関係にある時
にのみ、ベーン５０，５０がシール面３５，３５に接す
るとともにシール面５６，５６がシール面３６，３６に
接して、作動油が充填されたライナー３０の内部空間を
複数室に分離する。なお、図２中の左上の室と右下の室
とはベーン５０，５０の配置部分を通じて連通している
ことから、３室に分離されていることになる。また、こ
のように分離されるのはこの時点だけであり、たとえば
図２に示す状態から出力軸５に対してライナー３０が１
８０°回転した状態においては、シール面３６とシール
面５６とがずれた位置となる。

【００１１】今、電動機２０の減速出力によってライナ
ー３０が回転する時、出力軸５に負荷がかかっておれ
ば、ライナー３０のみが回転することになるが、ベーン
５０及びシール面５６を備えた出力軸５と、シール面３
５，３６を備えたライナー３０とが図２に示す位置関係
に達する度に、ライナー３０の回転が作動油を介して回
転軸５に伝達される状態となり、出力軸５に力が加えら
れる。

【００１２】ここにおいて、また図２に示す位置関係に
なった時、ベーン５０の両側に位置する２室のうち、一
方はライナー３０の回転で容積が小さくなり、他方は容
積が大きくなるために、前者の室内の作動油は高圧ＨＰ
となり、後者の室内の作動油は低圧ＨＰとなる。そし
て、高圧ＨＰとなった作動油の圧力値は、出力軸５でボ
ルト締めやねじ締めを行う時の締め付けトルクに応じた
ものとなるために、作動油の圧力値を検知することによ
ってトルクコントロールを行えることになる。

【００１３】このトルクコントールのための構成につい
て説明すると、これはライナー３０内に配された調整軸
４０とリリーフバルブ４７、エンドプレート３３に配し
たピストン６０、減速ブロック２における中空の連結軸
２５内に配したロッド６１、連結軸２５の外周面に配さ
れてロッド６１に連動するスリーブ６３、軸６５で支持
されたレバー６６、レバー６６によって開閉される検知
スイッチ１９、そして前記シャットオフ回路ブロックＳ
で構成されている。図中６２はロッド６１とスリーブ６
３とを連動させるためのピン、６４はスリーブ６３を付
勢しているばね、６７はレバー６６を付勢しているばね
であり、これらばね６４，６７は、キャリア２４と共に
回転するスリーブ６３と回転しないレバー６６とが、通
常時、非接触状態になるように保つ。

【００１４】上記調整軸４０は、ライナー３０における
２つのシール面３６，３６のうちの一方の両側に形成さ
れている一対のポート３７，３８間を連通させることに
なる環状の溝４１を外周面に備えるとともに、この溝４
１に一端がつながり且つ他端が調整軸４０の端面に至る
通孔４２を備えたもので、通孔４２の端面にはばね４８
による付勢を受けたリリーフバルブ４７が接して、通孔
４２を閉じている。そしてリリーフバルブ４７が配され
た部分は、エンドプレート３３に穿たれた連通孔３９を
通じて、エンドプレート３３と出力軸５の端面との間で
且つピストン６０の一端面が露出する室内に連通してい
る。

【００１５】高圧ＨＰとなった作動油は、ポート３７か
ら調整軸４０の溝４１とポート３８を通じて低圧ＬＰ側
に流れようとするわけであるが、この流れの一部が通孔
４２に入ってリリーフバルブ４７を押圧するものであ
り、この押圧力がばね４８の力に勝った時点でリリーフ
バルブ４７が開いて、作動油がピストン６０側へと流
れ、ピストン６０を押圧する。この時、ピストン６０
は、ロッド６１を後退させるものであり、ロッド６１と
共にばね付勢に抗して後退するスリーブ６３は、レバー
６６を回動させて検知スイッチ１９を切り換える。そし
て検知スイッチ１９が切り換えられると、シャットオフ
回路ブロックＳが、電動機２０への通電を遮断するとと
もに、この遮断状態を保持する。

【００１６】なお、調整軸４０はライナー３０の一端を
閉じているエンドプレート３２に螺合しているととも
に、エンドプレート３２を貫通しており、その螺進退に
よって、ばね４８の圧力で設定されるリリーフ圧を調整
することができるものとなっている。図６はシャットオ
フ回路ブロックＳの一例を示す回路図であって、ここで
はＲＳフリップフロップからなるラッチ回路Ｌと、トラ
ンジスタＱ、常閉型のリレーＲｙでシャットオフ回路ブ
ロックＳを構成しており、上記検知スイッチ１９は、ラ
ッチ回路Ｌにおけるセット端子Ｓに接続してある。な
お、ラッチ回路Ｌは、そのイネーブル端子Ｅがローレベ
ルの時、出力端子Ｏをハイインピーダンスに、イネーブ
ル端子Ｅがハイレベルでリセット端子Ｒがローレベルの
時に出力端子Ｏをローレベルに、イネーブル端子Ｅ及び
リセット端子Ｒがハイレベルでセット端子Ｓがローレベ
ルの時に出力端子Ｏをハイレベルに、そしてイネーブル
端子Ｅとリセット端子Ｒとセット端子Ｓがハイレベルの
時、出力端子Ｏの出力レベルをそれ以前の状態にラッチ
するものである。

【００１７】今、トリガーハンドル１５を引いてスイッ
チユニット１６をオンとすれば、電動機２０は正逆切換
スイッチ１７と、リレーＲｙにおける常閉接点ＮＣを通
じて蓄電池パック９における電池Ｖに接続されて回転を
始める。この時、同時に電源が入るラッチ回路Ｌは、そ
のリセット端子Ｒ入力が抵抗ＲとコンデンサＣ₁ とによ
る遅延回路のために初期ではローレベルであるもののす
ぐにハイレベルになり、検知スイッチ１９がオフであっ
てセット端子Ｓ入力がハイレベルにあるために、トラン
ジスタＱのベースに接続された出力端子Ｏはローレベル
にあるとともに、上記リセット端子Ｒ入力のハイレベル
への移行に伴ってラッチ状態となり、ローレベルを保持
する。従って、トランジスタＱがオフ、リレーＲｙは上
述のように常閉位置にある。

【００１８】そして締め付けトルクが設定値に達したた
めに、前述のように検知スイッチ１９が切り換えられて
オンとなれば、セット端子Ｓ入力がローレベルに変わっ
て上記ラッチが解除されるとともに出力端子Ｏがハイレ
ベルとなり、トランジスタＱのオンでリレーＲｙが作動
し、接点を常開ＮＯ側に切り換える。このために、電動
機２０への通電が遮断されると同時に、電動機２０は短
絡されて発電制動状態になり、その回転を急速に停止す
る。これに伴って検知スイッチ１９はオフに復帰する
が、この復帰でセット端子Ｓ入力をハイレベルとしてラ
ッチ状態に移行させるために、出力端子Ｏはハイレベル
を維持するものであり、従って電動機２０への通電遮断
状態（電動機２０の短絡状態）は、トリガーハンドル１
５を戻してスイッチユニット１６をオフとすることでラ
ッチ回路Ｌの電源を切るまで保持される。電動機２０を
停止させる際に短絡させて自己制動をかけるようにして
いることから、締め付けトルクが設定圧に達した時点で
レスポンスよく停止するものであり、トルク制御精度の
高いものとなっている。

【００１９】なお、図６においては電動機２０のスピー
ドコントロールのための構成については省略している。
また電動機２０の逆転運転時には、上記トルクコントー
ル機構が作動しないために、ラッチ回路Ｌの出力端子Ｏ
は常時ローレベルにあり、シャットオフ動作に移行する
ことはない。ねじの不具合等があるといった理由でシャ
ットオフ動作が働かないようにしたい時には、切換スイ
ッチ１８をオフに切り換えればよい。この場合、締め付
けトルクが設定値に達して検知スイッチ１９がオンとな
っても、セット端子Ｓの入力は常にハイレベルとなるた
めに、前述のように、トランジスタＱがオフ、リレーＲ
ｙは常閉位置にあり、シャットオフ動作が機能しない。
図６中のＤ₁ は逆起電力対策用のダイオード、Ｃは電動
機２０による電圧降下等の電圧変動を防ぐコンデンサー
である。

【００２０】図７及び図８に示すものは、上記実施例の
ように調整軸４０そのものを回転させつつ移動させる場
合、その回転角と設定されるリリーフ圧との比が図１２
に示すように線形とならないことが生じる点に鑑みたも
ので、調整軸４０をライナー３０から突設されたピン４
４が係合する長孔４５を有して軸方向にのみ可動とされ
た調整軸本体４０ａと、この調整軸本体４０ａに螺合す
るねじ部４０ｂとに分割し、またライナー３０に設けら
れたポート３７，３８を接続するものとして、調整軸本
体４０ａを軸方向と直交する方向に貫通する貫通孔４３
を設けたものである。この場合、ねじ軸４０ｂを回転さ
せれば、調整軸本体４０ａは回転することなく軸方向に
移動するものであり、ねじ軸４０ｂの回転角と設定され
るリリーフ圧との関係がより線形に近くなり、締め付け
トルクの調整をより精度よく行えるものとなる。

【００２１】また、図９〜図１１に示す実施例では、調
整軸本体４０ａとねじ軸４０ｂとからなる調整軸４０及
びリリーフバルブ４７を、ライナー３０の一端を閉じて
いるエンドプレート３３に設けるとともに、ライナー３
０内の高圧ＨＰとなる室と低圧ＬＰとなる室とを連通さ
せるためのポート３７，３８を、エンドプレート３３に
おける一方のシール面３５をはさむ両側に位置させてい
る。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明においては、回転駆
動源が電池電源でも作動する小型軽量の電動機でよく、
締め付けトルクが所定値になった時に電動機を停止させ
るためのシャットオフ回路も、簡易であるとともに配置
自由度の高い電気的なもので構成することができるもの
であり、このために油圧式のインパクト装置の静音性を
活かした小型軽量で使い勝手のよいものとすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の縦断面図である。

【図２】同上のインパクト装置の横断面図である。

【図３】同上の側面図である。

【図４】同上の破断側面図である。

【図５】(a)(b)は同上の横断面図である。

【図６】同上の回路図である。

【図７】他例の横断面図である。

【図８】同上の調整軸を示すもので、(a) は調整軸本体
の破断正面図、(b) は調整軸本体の断面図、(c) は縦断
面図である。

【図９】他の実施例の縦断面図である。

【図１０】同上の横断面図である。

【図１１】同上の横断面図である。

【図１２】調整軸の回転とリリーフ圧との相関図であ
る。

【符号の説明】

３ インパクト装置 １９ 検知スイッチ ２０ 電動機 ４７ リリーフバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺本 弘和 大阪市東成区深江南１丁目２番11号 瓜 生製作株式会社内 (72)発明者 北村 昌巳 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 鈴木 一敬 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 中村 善一 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−129675（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−40076（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25B 21/02 B25B 23/147

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動源としての電動機と、この電動
   機によって駆動される油圧式のインパクト装置と、この
   インパクト装置内の油圧を検知する検知手段と、検知手
   段における設定圧以上の油圧検知出力にて、上記電動機
   の電源回路を遮断するとともにこの遮断状態を保持する
   シャットオフ回路とを備え、上記検知手段は、リリーフ
   バルブと、このリリーフバルブを通過した作動油の油圧
   でインパクト装置に至る回転伝達部の軸方向に移動する
   軸方向移動部材と、回転伝達部と共に回転する上記軸方
   向移動部材でレバーを介して駆動される電気的スイッチ
   とからなり、軸方向移動部材及びレバーは互いに非接触
   となる方向にばね付勢され、検知手段における少なくと
   も軸方向移動部材とレバー及び電気的スイッチが電動機
   とインパクト装置との間に配設されていることを特徴と
   する電動式トルクコントロールレンチ。
2. 【請求項２】 シャットオフ回路は電動機を短絡させる
   ブレーキ回路を備えていることを特徴とする請求項１記
   載の電動式トルクコントロールレンチ。
3. 【請求項３】 シャットオフ回路を無効とする切換スイ
   ッチを備えていることを特徴とする請求項１記載の電動
   式トルクコントロールレンチ。