JP4493920B2 - 締付工具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの回転が衝撃力発生機構を介して主軸に伝達されるインパクトレンチ、インパクトドライバ、トルクレンチ等の締付工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インパクトレンチ等の締付工具は、モータの回転が衝撃力発生機構を介して主軸に伝達され、これによって主軸が回転してネジ類（ボルト，ナット等）を締付ける。この種の締付工具としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
特許文献１の締付工具は、ハンマが主軸から離れたことを検知するインパクトセンサと、主軸の回転角を側定する角度センサを備える。インパクトセンサは、ハンマが主軸と係合状態にあるときにＯＦＦ信号を出力し、ハンマが後退して主軸と離れたときにＯＮ信号を出力する。角度センサは、主軸の回転角に応じた信号を出力する。モータを制御する制御回路は、インパクトセンサがＯＮ信号を出力してから次のＯＮ信号を出力するまでの主軸の回転角の進み量を測定し、その進み量からネジ類の締付トルクが設定値（スナッグトルク）に達したか否かを判定する。締付トルクが設定値に達していると、次に、その時点からの主軸の回転角の進み量を測定し、測定された回転進み量が設定量となったときにモータを停止する。
この締付工具によると、締付トルクが設定値となってからさらに主軸が設定量だけ回転してモータを停止するため、ネジ類が着座（スナッグトルクが発生）する前にインパクトが生じる場合でも安定した締付トルクでネジ類を締付けることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３０４８７９号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の締付工具では、角度センサからの信号だけではインパクト発生開始時（衝撃力発生開始時）を特定できず、インパクト発生開始時を検知するためだけにインパクトセンサを備えなければならなかった。
すなわち、主軸の先端に取付けられるソケットとソケットに係合するネジ頭部との間にがたがある場合、衝撃力がネジに伝達されると、その反作用（ハンマリング作用）によって主軸は正転（ネジ締め方向の回転）と逆転（ネジ緩め方向の回転）を繰返す。したがって、主軸の回転が停止する前に次の衝撃力が発生する場合がある。かかる場合は主軸が常に回転しているため、角度センサからの信号も常に変化することとなる。このため、従来の技術では、角度センサだけではインパクト発生開始時を正確に特定することができず、別途インパクトセンサを装備しなければならなかった。
【０００５】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、主軸の回転角変化を検出するセンサの信号に基づいて衝撃力発生開始時を特定することで、従来必要とされた衝撃力発生開始時を検知するためのセンサを不要とすることができる技術を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記課題を解決するため、本願第１の発明に係る締付工具は、モータの回転が衝撃力発生機構を介して主軸に伝達され、主軸が回転することによってネジ類の締付を行う締付工具であって、主軸の回転角変化とその回転方向を検出するロータリーエンコーダと、ロータリーエンコーダで検出される主軸の回転角変化の履歴を記憶するメモリと、ロータリーエンコーダと接続され、ロータリーエンコーダから出力される信号に基づいてモータを制御する制御手段とを有する。
ロータリーエンコーダは、主軸が所定角度（２α）回転する毎に１パルス波となる検出信号を出力する２つの回転角検出センサを有しており、一方の回転角検出センサから出力されるパルス波と他方の回転角検出センサから出力されるパルス波の位相はα／２だけずれており、一方の回転角検出センサから出力されるパルス波と他方の回転角検出センサから出力されるパルス波は主軸の回転方向によって異なる方向に位相がずれることで、主軸の回転方向を検出することが可能となっている。
制御手段は、（１）２つの回転角検出センサのそれぞれから出力される検出信号の立上がりエッジ又は立下がりエッジが生じたか否かを予め設定された周期で判定するステップと、（２）前記（１）のステップで検出信号の立上がりエッジ又は立下りエッジが生じなかったと判定された場合は、主軸がネジ締め方向に回転していないとメモリに記憶するステップと、（３）前記（１）のステップで検出信号の立上がりエッジ又は立下りエッジが生じたと判定された場合は、ロータリーエンコーダで検出される主軸の回転方向がネジ締め方向であるときは主軸がネジ締め方向に回転角（α／２）だけ回転したとメモリに記憶する一方、ロータリーエンコーダで検出される主軸の回転方向がネジ締め方向と反対であるときは主軸がネジ締め方向に回転角（−α／２）だけ回転したとメモリに記憶し、さらに、その立上がりエッジ又は立下がりエッジが生じた時点を基準時として、その基準時から第１設定時間だけ遡った時点からその基準時までの主軸のネジ締め方向の回転角変化量を、メモリに記憶されている主軸の回転角変化の履歴から算出するステップと、（４）前記（３）のステップで算出された回転角変化量が第１設定値以内のときに、さらに、前記基準時から第２設定時間が経過するまで前記（１）のステップを予め設定された周期で繰り返し実行すると共に、その間の主軸の回転角変化量の絶対値を算出するステップと、（５）前記（４）のステップで算出された主軸の回転角変化量の絶対値が第２設定値以上となるときに、前記基準時を衝撃力の発生開始時であると判断するステップと、を実行する。
【０００７】
この締付工具では、主軸の回転角変化とその回転方向を検出するためにロータリーエンコーダを用いる。制御手段（例えば、マイクロプロセッサ等）は、予め設定された周期でロータリーエンコーダの２つの回転角検出センサから出力される検出信号の立上がりエッジ又は立下がりエッジが生じたか否かを予め設定された周期で判定する。
そして、制御手段は、検出信号の立上がりエッジ又は立下りエッジが生じていると判定したときは、主軸が実質的に回転を停止しているか否かを判断する。すなわち、立上がりエッジ又は立下がりエッジが生じた時点を基準時として、その基準時から第１設定時間だけ遡った時点からその基準時までの主軸のネジ締め方向の回転角変化量が第１設定値以内のときは、主軸がハンマリング作用によって正転と逆転を繰り返しているとして、主軸は停止していると判断される。主軸が実質的に回転を停止している場合、次に、基準時から第２設定時間が経過するまでの間の主軸の回転角変化量の絶対値を算出し、その絶対値が第２設定値以上となるか否か（主軸が回転を開始したか否か）を判断する。そして、主軸が回転を開始している場合は、その基準時を衝撃力発生開始時と判断する。これによって、ロータリーエンコーダのみで衝撃力発生開始時を特定可能としている。
【０００８】
なお、上記した回転角変化を記憶する周期、第１設定時間、第２設定時間は、衝撃力が発生する間隔よりも充分に小さくなるよう設定することが好ましい。また、これら周期、第１設定時間，第２設定時間は、締付作業の種類（金属のボルト締め，木ねじ締め等）に応じて適宜設定することが好ましい。
また、上記した衝撃力発生機構としては、従来公知の種々の機構を用いることができる。例えば、ハンマによりアンビル（主軸）を打撃する機械的な衝撃力発生機構や、油圧により衝撃力を発生させるオイルユニット等を用いることができる。
【０００９】
上記締付工具においては、１回の衝撃力による主軸のネジ締め方向の回転角変化量は、ネジ類が着座（ネジ類の底面が被締付部材の表面に当接）する前と着座した後では大きく異なる。すなわち、ネジ類の着座前における主軸の回転角変化量は大きく、ネジ類の着座後における主軸の回転角変化量は小さくなる。したがって、１回の衝撃力による主軸の回転角変化量の大きさによってネジ類が着座したか否かの判断が可能となる。
このため、前記制御手段は、さらに、（６）前記（３）のステップで算出された回転角変化量が第１設定値以内のときに、前記基準時から前記第２設定時間よりも長い前記第３設定時間が経過するまで前記（１）のステップを予め設定された周期で繰り返し実行すると共に、その間の主軸のネジ締め方向の回転角変化量を算出するステップと、（７）前記（６）のステップで算出された主軸のネジ締め方向の回転角変化量が第３設定値以下となるとき、ネジ類が被締結部材に着座していると判断するステップとを有することができる。
なお、第３設定値は、締付作業の種類（金属のボルト締め，木ねじ締め等）等に応じて適宜設定することができる。
【００１０】
さらに、前記制御手段は、さらに、ネジ類が被締付部材に着座していると判断した時点でオートストップタイマをスタートさせ、オートストップタイマが第４設定時間を計時したときにモータを停止させることができる。
このような構成によると、ネジ類が着座してからさらにモータが駆動（すなわち、ネジ締め）されるため、ネジ類を安定したトルクで締付けることができる。
【００１１】
なお、前記制御手段は、前記（７）のステップでネジ類が被締結部材に着座していると判断したときに、前記（１）〜（７）のステップを最初から繰り返し実行することで、ネジ類が被締付部材に着座していることを複数回に亘って判断するよう構成することができる。この場合、前記制御手段は、さらに、ネジ類が被締付部材に着座していると判断した回数をカウントし、カウントされた回数が第１設定回数となったときにオートストップタイマをスタートさせ、オートストップタイマが第４設定時間を計時したときにモータを停止させることができる。このような構成によると、着座判定が第１設定回数（複数回）だけ行われるため、より確実にネジ類を着座させることができる。
着座判定を複数回行う場合、前記制御手段は、前記（７）のステップでネジ類が被締付部材に着座していると判断された時点から第５設定時間が経過してから、前記（１）〜（７）のステップを開始することが好ましい。着座していると判定した直後に着座判定を行わない時間を設けることで、着座時の手ぶれ等の影響を排除することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
上述した各請求項に記載した締付工具は、下記に示す各形態で好適に実施することができる。
（形態１） 前記衝撃力発生機構は、主軸に衝撃力を発生させるオイルユニットを有し、オイルユニットの出力軸が主軸とされる。
このような形態では、オイルユニットで発生する最大圧力を調整することで主軸に伝達される衝撃力の最大値を調整することができる。また、オイルユニットが駆動されつづけることによって生じるオイルユニットの破損が防止される。
【００１４】
【実施例】
次に本発明を具現化した一実施例に係るアングルソフトインパクトレンチを説明する。図１はアングルソフトインパクトレンチの一部断面側面図を示している。図１に示すアングルソフトインパクトレンチ１は、ハウジング３内に駆動源であるモータＭ（図１において図示省略：但し図６に図示）が収容固定されている。モータＭの出力軸２０には遊星歯車機構１８が接続され、遊星歯車機構１８の出力軸１６には緩衝機構１４を介してオイルユニット１２が接続される。
オイルユニット１２は、その内部に収容したオイルの圧力を利用して出力軸８に瞬間的に大きな衝撃力（オイルパルス）を発生させる公知の装置である。オイルユニット１２で発生するオイルパルスは、内部に収容したオイルの最大圧力値を調整することで、所定の衝撃力が得られるよう調整されている。緩衝機構１４は、オイルユニット１０によるオイルパルス発生時の衝撃がダイレクトに遊星歯車機構１６側に伝達されることを防止するための公知の機構（例えば、実開平７−３１２８１号に開示されている機構）である。
オイルユニット１２の出力軸８は、後で詳述する軸受装置１０により軸支されており、その先端にはベベルギヤ６が連結されている。ベベルギヤ６は、出力軸８に対して直交状に軸支されるスピンドル２の一端に設けられたベベルギヤ４に噛合している。スピンドル２の他端には、ボルトやナット等の頭部に係合する図示されていないソケットが取付けられる。
したがって、上記のアングルソフトインパクトレンチ１においてモータＭが回転すると、その回転が遊星歯車機構１６によって減速されてオイルユニット１２に伝達される。オイルユニット１２は、ナット類を締付け始める初期の段階においてはスピンドル２への負荷が低いため、オイルパルスを発生させること無くモータ２２から伝達された回転をそのままスピンドル２に伝達する。このため、スピンドル２が連続的に回転し、これにともなってネジ類も連続的に締め付けられる。一方、ネジ類が締付けられてスピンドル２（出力軸８）への負荷が高くなると、オイルユニット１２からオイルパルスが発生し、その衝撃力によってネジ類が締付けられることとなる。
【００１５】
次に、上述のように作動するオイルユニット１２の出力軸８を回転可能に支持する軸受装置１０（請求項でいうロータリーエンコーダに相当する。）について図２〜５を参照して説明する。ここで、図２は軸受装置の構造を示す断面図であり、図３は軸受装置に組み込まれる磁石と回転角検出センサの位置関係を模式的に示す図であり、図４と図５は出力軸８が正転又は逆転するときに２つの回転角検出センサから出力される検出信号の状態をそれぞれ示す図である。
図２に示すように、軸受装置１０は内筒３０と、内筒３０を回転自在に支持する外筒３４を備える。内筒３０には、オイルユニット１２の出力軸８の外径と略同径（出力軸８の外径より若干小さい）の挿通孔が形成される。この挿通孔には、図面右端側よりオイルユニット１２の出力軸８が圧挿され、これによって出力軸８に内筒３０が固定されている。したがって、出力軸８が回転すると出力軸８と一体となって内筒３０が回転する。
内筒３０の図面右端には、円筒状の磁石取付部材４０が固定されている。磁石取付部材４０の外周状には、複数の磁石４２（図３において４２ａ，４２ｂ，４２ｃ・・で示されている。）が等間隔で配置されている。磁石４２は、図３に示すようにＳ極が外周側となるように配置される磁石４２ａ，４２ｃ・・と、Ｎ極が外周側となるように配置される磁石４２ｂ・・とがあり、Ｓ極が外周側となる磁石４２ａ，４２ｃ・・と、Ｎ極が外周側となる磁石４２ｂ・・とは交互に配置されている。なお、隣接する磁石間の中心角（例えば、磁石４２ａの中心と磁石４２ｂの中心と内筒３０の回転中心とがなす角度）は、図３に示すようにそれぞれα°で同一角となる。
【００１６】
外筒３４は、図２に示すように内筒３０より大なる内径を有する円筒状部材である。内筒３０と外筒３４の間にはボール３２が介装され、内筒３０は外筒３４に対して回転可能に組み付けられている。したがって、外筒３４がハウジング３内に収容固定されると、内筒３０（すなわち、出力軸８）は外筒３４（すなわち、ハウジング３）に対して回転可能に支持されることとなる。
外筒３４の図面右端には、円筒状のセンサ取付部材３６が固定される。センサ取付部材３６の内壁面上で磁石４２と対向する部位には、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂが配設されている（図３参照）。回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、磁界の変化を検出して、検出信号の状態を切替えるラッチ型のホールＩＣである。回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、Ｓ極側の磁界が作用すると出力信号の状態がＬＯＷレベルとなり、Ｎ極側の磁界が作用すると出力信号の状態がＨＩＧＨレベルとなる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂが外周側をＳ極側とする磁石４２ａ，４２ｃ・・と対向する位置となると、回転検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の状態はＬＯＷレベルとなり、Ｎ極側を外周側とする磁石４２ｂ，・・と対向する位置となると回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の状態はＨＩＧＨレベルとなる。
【００１７】
また、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、図３に良く示されるように中心角θ°（本実施例ではθ＝α°／２）だけずれた位置に配設される。したがって、内筒３０（すなわち、出力軸８）が正転方向へ回転すると、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の状態は図４に示すように変化する。
具体的に説明するため、例えば、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂと磁石４２ａ，４２ｂ，４２ｃが図３の状態にあるものとする。図３の状態では、回転角検出センサ３８ａは磁石４２ｂ（Ｎ極が外周側）と対向する位置となるため、その検出信号はＨＩＧＨレベルとなっている。一方、回転角検出センサ３８ｂは既に通過した磁石４２ｃ（Ｓ極が外周側）によって、その検出信号はＬＯＷレベルとなっている。この状態から内筒３０がθ°だけ回転すると、磁石４２ｂ（Ｎ極が外周側）が回転角検出センサ３８ｂと対向する位置となる。このため、回転角検出センサ３８ｂから出力される検出信号はＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに切り替わる。このとき、回転角検出センサ３８ａの検出信号の状態はＨＩＧＨレベルのままである。さらに内筒３０が回転し、内筒３０が図３の状態からα°だけ回転すると、磁石４２ａ（Ｓ極が外周側）が回転角検出センサ３８ａと対向する位置となる。このため、回転角検出センサ３８ａの検出信号はＨＩＧＨレベルからＬＯＷレベルに切り替わる。以下、同様にして、回転角検出センサ３８ａの検出信号の状態が切り替わってから角θ°だけ内筒３０（出力軸８）が回転すると、回転角検出センサ３８ｂの検出信号の状態が切り替わることとなる。
また、出力軸８が逆転方向へ回転する場合は、上述の場合とは逆に、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂの検出信号は図５に示すように変化する。すなわち、回転角検出センサ３８ｂの検出信号の状態が切り替わってからさらに角θ°だけ出力軸８が回転すると、回転角検出センサ３８ａの検出信号の状態が切り替わることとなる。
【００１８】
上述の説明から明らかなように、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、それぞれ内筒３０（すなわち、オイルユニット１２の出力軸８）がα°回転する毎に検出信号のレベルが切り替わる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは出力軸８が２×α°回転する毎に１のパルス波を出力し、このパルス波の立上がりエッジ及び立下りエッジを後述するマイクロコンピュータ５０が検出することで出力軸８の回転角変化が検出される。
ここで、図４，５から明らかなように、回転角検出センサ３８ａと３８ｂの検出信号のいずれかには出力軸８がα°／２だけ回転する毎にエッジ変化が生じる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂにより検出できる出力軸８の回転角変化（正転方向及び逆転方向）の最小分解能はα°／２となる。
【００１９】
また、二つの回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号はα°／２だけ位相がずれ、位相がずれる方向は出力軸８の回転方向によって異なる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の位相のずれによって、出力軸８の回転方向が検出される。すなわち、回転角検出センサ３８ａの検出信号（立上がりエッジ及び立下りエッジ）と回転角検出センサ３８ｂの検出信号（立上がりエッジ及び立下りエッジ）が入力する順番によって判断する。
図７に示すような検出信号が測定された場合を例として具体的に説明する。図７の例では出力軸８がハンマリングしているため、時刻ｔ３〜ｔ７の間は回転角検出センサ３８ｂから出力される検出信号のみにエッジ変化が現れている。
まず、マイクロコンピュータ５０は、時刻ｔ１で回転角検出センサ３８ａの検出信号の立上がりエッジを検出する。この際、このエッジ変化の直前に検出されたエッジ変化が回転角検出センサ３８ａと３８ｂのいずれのエッジ変化であったかにより回転方向を検出する。ここでは、直前に検出されたエッジ変化が回転角検出センサ３８ｂの立下りエッジであるとする。したがって、主軸８は正転方向に回転していると判断され、主軸８の回転角度はα°／２だけ増加する。次いで、時刻ｔ２で回転角検出センサ３８ｂの検出信号の立上がりエッジを検出する。したがって、時刻ｔ２では出力軸８が正転していると判断され、主軸８の回転角度はα°／２だけ増加する。同様に、時刻ｔ３，ｔ４では、それぞれ出力軸８は正転していると判断され、主軸８の回転角度はα°／２ずつ増加する。
一方、時刻ｔ５では回転角検出センサ３８ｂの検出信号の立上がりエッジを検出する。したがって、時刻ｔ４と同一の回転角検出センサ３８ｂの検出信号にエッジ変化が検出され、出力軸８の回転方向が変化したと判断される（すなわち、出力軸８は逆転したと判断される）。このため、主軸８の回転角度はα°／２だけ減少する。同様に、時刻ｔ６では出力軸８の回転方向が変化して正転していると判断され、時刻ｔ７〜ｔ９では出力軸８が正転していると判断される。
【００２０】
なお、アングルソフトインパクトレンチ１には、モータＭを起動するためのトリガスイッチ２２が設けられ、また、ハウジング３の下端には、モータＭや次に説明するマイクロコンピュータ５０等に電力を供給するバッテリパック２４が着脱可能に取付けられている。
【００２１】
次に、図６を参照してアングルソフトインパクトレンチ１の制御回路の構成を説明する。本実施例に係るアングルソフトインパクトレンチ１の制御回路は、ハウジング３内に収容されたマイクロコンピュータ５０を中心に構成される。
マイクロコンピュータ５０はＣＰＵ５２、ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６とＩ／Ｏ５８が１チップ化されたマイクロコンピュータであり、図６に示すように接続されている。マイクロコンピュータ５０のＲＯＭ５４には、後で詳述するモータＭの駆動を自動的に停止するための制御プログラム等が記憶されている。
上述した回転角検出センサ（ホールＩＣ）３８ａ，３８ｂはＩ／Ｏ５８の所定の入力ポートに接続され、各回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号がマイクロコンピュータ５０に入力するようになっている。また、電源であるバッテリパック２４は、電源回路６４を介してマイクロコンピュータ５０に接続されるとともに、駆動回路６２を介してモータＭに接続されている。また、モータＭは、駆動回路６２及びブレーキ回路６０を介してマイクロコンピュータ５０に制御される。
モータＭが駆動されるとオイルユニット１２の出力軸８が回転し、これに伴って回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからマイクロコンピュータ５０に検出信号が入力する。マイクロコンピュータ５０は、入力する検出信号に基づいて次に説明する処理を行い、所定のタイミングでブレーキ回路６０を動作させることでモータＭを停止する。
【００２２】
なお、上記マイクロコンピュータ５０のＲＡＭ５６には、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号のエッジ変化を記憶するための保管レジスタＲ１〜Ｒ１０が設けられている（図８参照）。マイクロコンピュータ５０は、所定の周期毎に回転角検出センサ３８ａ，３８ｂのエッジ変化を検出し、検出したエッジ変化とその回転方向を保管レジスタＲ１〜Ｒ１０に格納する。具体的には、正転方向のエッジ変化が検出されている場合には「０１」が格納され、逆転方向のエッジ変化が検出されている場合には「ＦＦ」が格納され、エッジ変化が検出されていない場合には「００」が格納される。図８に示す例では、保管レジスタＲ１〜Ｒ１０にエッジ変化が記憶される間に主軸８はエッジ変化１つ分（すなわちα°／２）だけ正転方向に回転していることとなる。
なお、マイクロコンピュータ５０がエッジ変化を検出する周期は充分に短い時間（本実施例では０．２ｍｓ）とされるため、１周期の間に２以上のエッジ変化が生じないようになっている。また、マイクロコンピュータ５０は、レジスタＲ１からＲ１０に向って順に検出されたエッジ変化を格納するようプログラムされている。そして、保管レジスタＲ１〜Ｒ１０の全てにエッジ変化が格納されているときは、レジスタＲ２〜Ｒ１０までの情報をレジスタＲ１〜Ｒ９にシフトして記憶し、レジスタＲ１０に新たなエッジ変化を記憶するようプログラムされている。これによって、最も前に生じたエッジ変化が順にクリアされていくこととなる。
【００２３】
次に、上述のように構成されるアングルソフトインパクトレンチ１を用いてナット類を締付ける際のマイクロコンピュータ５０の処理について、図９〜図１３に示すフローチャートを参照して説明する。
アングルソフトインパクトレンチ１を用いてナット類を締付けるためには、まず、作業者はスピンドル２の先端に取付けられたソケットにナット類を係合させ、トリガスイッチ２２をＯＮする。トリガスイッチ２２をＯＮすると、マイクロコンピュータ５０は、モータＭの回転駆動を開始するとともに以下に説明する処理を行う。
【００２４】
トリガスイッチ２２がＯＮされると、図９に示すように、マイクロコンピュータ５０はまず保管レジスタＲ１〜Ｒ１０，着座検出カウンタＣ，及びオートストップタイマをリセットしてモータＭを起動する（ステップＳ１０）。着座検出カウンタＣは、ナット類が被締付部材に着座していると判定されると１インクリメントされる。オートストップタイマは、モータＭを停止するか否かを判定するためのタイマである。
初期化処理が行われると、次に着座検出タイマＴをリセットする（ステップＳ１２）。着座検出タイマＴは、後述する着座検出処理（ステップＳ１４〜Ｓ３４）を行う際に必要となるタイマである。
【００２５】
ステップＳ１４に進むと、マイクロコンピュータ５０は第１エッジ変化検出処理を開始する。図１０を参照して第１エッジ変化検出処理を説明する。
図１０に示すように第１エッジ変化検出処理では、まず回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからの検出信号にエッジ変化が生じたか否かを判定する（Ｓ３８）。エッジ変化が生じていない場合〔ステップＳ３８でＮＯ〕は保管レジスタＲに「００」を記憶して（Ｓ４０）、図９のステップＳ１２に戻りステップＳ１２からの処理を繰返す。
一方、エッジ変化が生じている場合〔ステップＳ３８でＹＥＳ〕は、そのエッジ変化が正転方向か逆転方向かを判定する（Ｓ４２）。正転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ４２でＹＥＳ〕は保管レジスタに「０１」を格納し（Ｓ４４，Ｓ４８）、逆転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ４２でＮＯ〕は保管レジスタに「ＦＦ」を格納する（Ｓ４６，Ｓ４８）。ステップＳ４８でエッジ変化が格納されると、次いで、そのエッジ変化を生じる前のＴ１ｍｓ（請求項でいう第１設定時間）の間における主軸８の正転方向（ネジ締め方向）の回転角変化量を算出する（Ｓ５０）。具体的には、保管レジスタＲ１〜Ｒ１０に記憶されているエッジ変化を加算して算出する。ステップＳ５０が終了すると、図９のステップＳ１６に進む。
【００２６】
ステップＳ１６に進むと、マイクロコンピュータ５０は、図１０のステップＳ５０で算出された回転角変化量が「設定値１」以下となるか否かを判定する。本実施例において「設定値１」（請求項でいう第１設定値）は、α°とされている。
ステップＳ５０で算出された回転角変化量が「設定値１」を超える場合〔ステップＳ１６でＮＯ〕は、主軸８が回転を停止した状態ではないと判断し、ステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理を繰返す。一方、ステップＳ５０で算出された回転角変化量が「設定値１」以下となる場合〔ステップＳ１６でＹＥＳ〕は、主軸８が回転を停止している状態であると判断し、ステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８に進むと、変数ｒに第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化（詳しくは、図１０のステップＳ４４，Ｓ４６）を格納する。変数ｒは、エッジ変化が生じた後のＴ２ｍｓ（請求項でいう第２設定時間）の間における主軸８の回転角変化量を算出するための変数である。
ステップＳ２０では、ステップＳ１８と同様、変数Ｒに第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化を格納する。変数Ｒは、エッジ変化が生じた後のＴ３ｍｓ（請求項でいう第３設定時間）の間における主軸８の正転方向の回転角変化量を算出するための変数である。
ステップＳ２４に進むと着座検出タイマＴがＴ２ｍｓに達したか否かを判定する。着座検出タイマＴがＴ２ｍｓに達している場合〔ステップＳ２４でＹＥＳ〕はステップＳ２８に進み、着座検出タイマＴがＴ２ｍｓに達していない場合〔ステップＳ２４でＮＯ〕はステップＳ２６に進んで第２エッジ変化検出処理を行う。
【００２７】
図１１を参照してステップＳ２６の第２エッジ変化検出処理を説明する。図１１に示すように第２エッジ変化検出処理では、まず回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからの検出信号にエッジ変化が生じたか否かを判定する（Ｓ５２）。エッジ変化が生じていない場合〔ステップＳ５２でＮＯ〕は、レジスタＲ４５，ｒ４５に「００」を記憶してステップＳ６２に進む。
一方、エッジ変化が生じている場合〔ステップＳ５２でＹＥＳ〕は、そのエッジ変化が正転方向か逆転方向かを判定する（Ｓ５６）。正転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ５６でＹＥＳ〕はレジスタＲ４５，ｒ４５に「０１」を格納し（Ｓ５８）、逆転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ５６でＮＯ〕はレジスタＲ４５に「ＦＦ」、ｒ４５に「０１」を格納する（Ｓ６０）。
ステップＳ６２に進むと、変数ＲにレジスタＲ４５の数値を加算し、変数ｒにレジスタｒ４５の数値を加算する。これによって、変数Ｒと変数ｒには、検出された主軸８の回転角変化量が加算されていくこととなる。なお、ステップＳ６２では、さらに保管レジスタにレジスタＲ４５の数値が格納される。ステップＳ６２が終わると図９のステップＳ２４に戻って、ステップＳ２４からの処理を繰返すこととなる。したがって、着座検出タイマＴがＴ２ｍｓとなるまで（すなわち、第２エッジ変化検出処理が（Ｔ２／０．２＋１）回行われるまで）、ステップＳ２４，Ｓ２６の処理を繰返す。
【００２８】
一方、図９のステップＳ２４でＹＥＳの場合（エッジ変化からＴ２ｍｓが経過すると）、変数ｒの絶対値が「設定値２」以上となったか否かを判定する（Ｓ２８）。すなわち、ステップＳ１４の第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化が生じた後、主軸８が回転（正転方向又は逆転方向）を開始したか否かを判定する。本実施例において「設定値２」（請求項でいう第２設定値）は、「設定値１」と同一の値（α°）とされている。
ステップＳ２８でＮＯと判定されると、第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化はオイルパルスの発生開始時点のものではないと判断し、ステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理を繰返す。ステップＳ２８でＹＥＳと判定されると、第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化はオイルパルスの発生開始時点のものであると判断してステップＳ３４に進む。
ステップＳ３４では着座検出タイマＴがＴ３ｍｓに達したか否かを判定する。着座検出タイマＴがＴ３ｍｓに達している場合〔ステップＳ３４でＹＥＳ〕はステップＳ３６のモータ停止処理（Ｓ３６）に進み、着座検出タイマＴがＴ３ｍｓに達していない場合〔ステップＳ３４でＮＯ〕はステップＳ３２に進んで第３エッジ変化検出処理（Ｓ３２）に進む。
【００２９】
まず、ステップＳ３２の第３エッジ変化検出処理について図１２を参照して説明する。
図１２に示すように第３エッジ変化検出処理では、まず回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからの検出信号にエッジ変化が生じたか否かを判定する（Ｓ６４）。エッジ変化が生じていない場合〔ステップＳ６４でＮＯ〕は、レジスタＲ４５に「００」を記憶してステップＳ７４に進む。
一方、エッジ変化が生じている場合〔ステップＳ６４でＹＥＳ〕は、そのエッジ変化が正転方向か逆転方向かを判定する（Ｓ６８）。正転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ６８でＹＥＳ〕はレジスタＲ４５に「０１」を格納し（Ｓ７０）、逆転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ６８でＮＯ〕はレジスタＲ４５に「ＦＦ」を格納する（Ｓ７２）。
ステップＳ７４に進むと、変数ＲにレジスタＲ４５の数値を加算する。これによって、変数Ｒには、０．２ｍｓ毎に検出される主軸８の回転角変化が加算されてゆく。また、ステップＳ７４では、さらに保管レジスタにレジスタＲ４５の数値が格納される。ステップＳ７４が終わると図９のステップＳ３０に戻って、ステップＳ３０からの処理を繰返すこととなる。したがって、着座検出タイマＴがＴ３ｍｓとなるまで（すなわち、第３エッジ検出処理が（（Ｔ３−Ｔ２）／０．２）回行われるまで）ステップＳ２８〜Ｓ３４までの処理を繰返す。
【００３０】
次に、ステップＳ３６のモータ停止処理について図１３を参照して説明する。図１３に示すようにモータ停止処理では、まず、変数Ｒの値（すなわち、第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化からＴ３ｍｓが経過するまでの間における主軸８の正転方向への回転角変化量）が「設定値３」以下となったか否かを判定する（Ｓ７６）。なお、「設定値３」は、ネジ類の種類（例えば、木ネジ，ボルト・ナット等の機械ネジ）や締付作業の種類に応じて適切な値を設定することが好ましい。
変数Ｒが「設定値３」を超える場合〔ステップＳ７６でＮＯ〕はネジ類が着座していないとしてステップＳ８４に進み、変数Ｒが「設定値３」以内となる場合〔ステップＳ７６でＹＥＳ〕はネジ類が着座したとしてステップＳ７８に進む。すなわち本実施例では、ネジ類の着座前と比較してネジ類の着座後は、１回のオイルパルス（衝撃力）によって主軸８が正転方向に回転する回転角の変化量が小さくなることを利用してネジ類の着座を判定する。
ステップＳ７６でＹＥＳの場合は、着座検出カウンタＣに１加算して（Ｓ７８）、着座検出カウンタＣが２となったか否かを判定する（Ｓ８０）。着座検出カウンタＣが２でない場合〔ステップＳ８０でＮＯ〕は、２回目の着座検出を行うためにステップＳ８４に進む。一方、着座検出カウンタＣが２の場合〔ステップＳ８０でＹＥＳ〕はオートストップタイマをスタートさせ（Ｓ８６）、オートストップタイマが設定時間Ｔ４（請求項でいう第４設定時間）となったか否かを判定する（Ｓ８８）。オートストップタイマが設定時間Ｔ４となっていない場合〔ステップＳ８８でＮＯ〕はオートストップタイマが設定時間Ｔ４となるまで待機する。逆に、オートストップタイマが設定時間Ｔ４となっている場合〔ステップＳ８８でＹＥＳ〕はモータＭを停止する（Ｓ９０）。
一方、ステップＳ８４に進むと、着座検出タイマＴがＴ５ｍｓと一致したか否かが判定される（Ｓ８４）。着座検出タイマＴがＴ５ｍｓと一致しない場合〔ステップＳ８４でＮＯ〕は着座検出タイマＴがＴ５ｍｓとなるまで待機する。着座検出タイマＴがＴ５ｍｓと一致する場合〔ステップＳ８４でＹＥＳ〕は、図９のステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理を繰返す。したがって、着座判定が行われるとＴ５ｍｓ（請求項でいう第５設定時間）が経過するまでは次の着座判定が行われない。したがって、ネジ類が着座することによる手ぶれ等が次回の着座判定に影響しないため、ネジ類の着座を精度良く検出することができる。
【００３１】
上述した説明から明らかなように、本実施例では回転角検出センサ３８ａ，３８ｂのエッジ変化とその回転方向が所定の周期毎に保管レジスタＲ１〜Ｒ１０に格納することで、エッジ変化が検出される前の主軸８の運動状態（停止又は回転）を判断する。また、主軸８が停止していると判断されると、さらに、エッジ変化が検出された後の主軸８の運動状態（停止又は回転）を測定することで、そのエッジ変化が発生した時点がオイルパルスの発生開始時点であるか否かを判定する。したがって、主軸８の回転角変化を検出する回転角検出センサ３８ａ、３８ｂによってオイルパルスの発生開始時点を特定するため、これによって従来必要とされたインパクトセンサを不要とすることができる。
【００３２】
以上、本発明の好適な一実施例について詳細に説明したが、これは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上述した実施例においては、ネジ類が着座してから所定時間後にモータＭの回転を停止させたが、本発明はこのような例に限られず、主軸に加えられる衝撃力（打撃）の回数をカウントし、打撃回数が所定回数となったときにモータＭの駆動を停止するようにしてもよい。
また、上述の実施例では衝撃力発生機構にオイルユニットを用いたが、衝撃力を発生させる機構としては、その他の種々の機構、例えば、ハンマによりアンビルを打撃する機械的な衝撃力発生機構を有する締付工具にも本発明を適用することができる。
【００３３】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施例に係るアングルソフトインパクトレンチの一部断面側面図。
【図２】 軸受装置の構造を示す断面図。
【図３】 軸受装置に組み込まれる磁石と回転角検出センサの位置関係を模式的に示す図。
【図４】 出力軸が正転するときに、二つの回転角検出センサから出力される検出信号の状態を示す図。
【図５】 出力軸が逆転するときに、二つの回転角検出センサから出力される検出信号の状態を示す図。
【図６】 アングルソフトインパクトレンチの制御回路の構成を示すブロック図。
【図７】 回転角検出センサ３８ａ，３８ｂの検出信号と主軸８の回転角度変化との関係を模式的に示す図。
【図８】 マイクロコンピュータのＲＡＭに設けられる保管レジスタの構成を示す図。
【図９】 マイクロコンピュータが行うオートストップ処理のフローチャート。
【図１０】 第１エッジ変化検出処理のフローチャート。
【図１１】 第２エッジ変化検出処理のフローチャート。
【図１２】 第３エッジ変化検出処理のフローチャート。
【図１３】 モータ停止処理のフロチャート。
【符号の説明】
１ ・・アングルソフトインパクトレンチ
８ ・・出力軸
１０・・軸受装置
１２・・オイルユニット
２２・・トリガスイッチ
３０・・内筒
３４・・外筒
３６・・センサ取付部材
３８ａ，３８ｂ・・回転角検出センサ
４０・・磁石取付部材
４２・・磁石
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの回転が衝撃力発生機構を介して主軸に伝達されるインパクトレンチ、インパクトドライバ、トルクレンチ等の締付工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インパクトレンチ等の締付工具は、モータの回転が衝撃力発生機構を介して主軸に伝達され、これによって主軸が回転してネジ類（ボルト，ナット等）を締付ける。この種の締付工具としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
特許文献１の締付工具は、ハンマが主軸から離れたことを検知するインパクトセンサと、主軸の回転角を側定する角度センサを備える。インパクトセンサは、ハンマが主軸と係合状態にあるときにＯＦＦ信号を出力し、ハンマが後退して主軸と離れたときにＯＮ信号を出力する。角度センサは、主軸の回転角に応じた信号を出力する。モータを制御する制御回路は、インパクトセンサがＯＮ信号を出力してから次のＯＮ信号を出力するまでの主軸の回転角の進み量を測定し、その進み量からネジ類の締付トルクが設定値（スナッグトルク）に達したか否かを判定する。締付トルクが設定値に達していると、次に、その時点からの主軸の回転角の進み量を測定し、測定された回転進み量が設定量となったときにモータを停止する。
この締付工具によると、締付トルクが設定値となってからさらに主軸が設定量だけ回転してモータを停止するため、ネジ類が着座（スナッグトルクが発生）する前にインパクトが生じる場合でも安定した締付トルクでネジ類を締付けることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３０４８７９号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の締付工具では、角度センサからの信号だけではインパクト発生開始時（衝撃力発生開始時）を特定できず、インパクト発生開始時を検知するためだけにインパクトセンサを備えなければならなかった。
すなわち、主軸の先端に取付けられるソケットとソケットに係合するネジ頭部との間にがたがある場合、衝撃力がネジに伝達されると、その反作用（ハンマリング作用）によって主軸は正転（ネジ締め方向の回転）と逆転（ネジ緩め方向の回転）を繰返す。したがって、主軸の回転が停止する前に次の衝撃力が発生する場合がある。かかる場合は主軸が常に回転しているため、角度センサからの信号も常に変化することとなる。このため、従来の技術では、角度センサだけではインパクト発生開始時を正確に特定することができず、別途インパクトセンサを装備しなければならなかった。
【０００５】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、主軸の回転角変化を検出するセンサの信号に基づいて衝撃力発生開始時を特定することで、従来必要とされた衝撃力発生開始時を検知するためのセンサを不要とすることができる技術を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記課題を解決するため、本願第１の発明に係る締付工具は、モータの回転が衝撃力発生機構を介して主軸に伝達され、主軸が回転することによってネジ類の締付を行う締付工具であって、主軸の回転角変化とその回転方向を検出するロータリーエンコーダと、ロータリーエンコーダで検出される主軸の回転角変化の履歴を記憶するメモリと、ロータリーエンコーダと接続され、ロータリーエンコーダから出力される信号に基づいてモータを制御する制御手段とを有する。
ロータリーエンコーダは、主軸が所定角度（２α）回転する毎に１パルス波となる検出信号を出力する２つの回転角検出センサを有しており、一方の回転角検出センサから出力されるパルス波と他方の回転角検出センサから出力されるパルス波の位相はα／２だけずれており、一方の回転角検出センサから出力されるパルス波と他方の回転角検出センサから出力されるパルス波は主軸の回転方向によって異なる方向に位相がずれることで、主軸の回転方向を検出することが可能となっている。
制御手段は、（１）２つの回転角検出センサのそれぞれから出力される検出信号の立上がりエッジ又は立下がりエッジが生じたか否かを予め設定された周期で判定するステップと、（２）前記（１）のステップで検出信号の立上がりエッジ又は立下りエッジが生じなかったと判定された場合は、主軸がネジ締め方向に回転していないとメモリに記憶するステップと、（３）前記（１）のステップで検出信号の立上がりエッジ又は立下りエッジが生じたと判定された場合は、ロータリーエンコーダで検出される主軸の回転方向がネジ締め方向であるときは主軸がネジ締め方向に回転角（α／２）だけ回転したとメモリに記憶する一方、ロータリーエンコーダで検出される主軸の回転方向がネジ締め方向と反対であるときは主軸がネジ締め方向に回転角（−α／２）だけ回転したとメモリに記憶し、さらに、その立上がりエッジ又は立下がりエッジが生じた時点を基準時として、その基準時から第１設定時間だけ遡った時点からその基準時までの主軸のネジ締め方向の回転角変化量を、メモリに記憶されている主軸の回転角変化の履歴から算出するステップと、（４）前記（３）のステップで算出された回転角変化量が第１設定値以内のときに、さらに、前記基準時から第２設定時間が経過するまで前記（１）のステップを予め設定された周期で繰り返し実行すると共に、その間の主軸の回転角変化量の絶対値を算出するステップと、（５）前記（４）のステップで算出された主軸の回転角変化量の絶対値が第２設定値以上となるときに、前記基準時を衝撃力の発生開始時であると判断するステップと、を実行する。
【０００７】
この締付工具では、主軸の回転角変化とその回転方向を検出するためにロータリーエンコーダを用いる。制御手段（例えば、マイクロプロセッサ等）は、予め設定された周期でロータリーエンコーダの２つの回転角検出センサから出力される検出信号の立上がりエッジ又は立下がりエッジが生じたか否かを予め設定された周期で判定する。
そして、制御手段は、検出信号の立上がりエッジ又は立下りエッジが生じていると判定したときは、主軸が実質的に回転を停止しているか否かを判断する。すなわち、立上がりエッジ又は立下がりエッジが生じた時点を基準時として、その基準時から第１設定時間だけ遡った時点からその基準時までの主軸のネジ締め方向の回転角変化量が第１設定値以内のときは、主軸がハンマリング作用によって正転と逆転を繰り返しているとして、主軸は停止していると判断される。主軸が実質的に回転を停止している場合、次に、基準時から第２設定時間が経過するまでの間の主軸の回転角変化量の絶対値を算出し、その絶対値が第２設定値以上となるか否か（主軸が回転を開始したか否か）を判断する。そして、主軸が回転を開始している場合は、その基準時を衝撃力発生開始時と判断する。これによって、ロータリーエンコーダのみで衝撃力発生開始時を特定可能としている。
【０００８】
なお、上記した回転角変化を記憶する周期、第１設定時間、第２設定時間は、衝撃力が発生する間隔よりも充分に小さくなるよう設定することが好ましい。また、これら周期、第１設定時間，第２設定時間は、締付作業の種類（金属のボルト締め，木ねじ締め等）に応じて適宜設定することが好ましい。
また、上記した衝撃力発生機構としては、従来公知の種々の機構を用いることができる。例えば、ハンマによりアンビル（主軸）を打撃する機械的な衝撃力発生機構や、油圧により衝撃力を発生させるオイルユニット等を用いることができる。
【０００９】
上記締付工具においては、１回の衝撃力による主軸のネジ締め方向の回転角変化量は、ネジ類が着座（ネジ類の底面が被締付部材の表面に当接）する前と着座した後では大きく異なる。すなわち、ネジ類の着座前における主軸の回転角変化量は大きく、ネジ類の着座後における主軸の回転角変化量は小さくなる。したがって、１回の衝撃力による主軸の回転角変化量の大きさによってネジ類が着座したか否かの判断が可能となる。
このため、前記制御手段は、さらに、（６）前記（３）のステップで算出された回転角変化量が第１設定値以内のときに、前記基準時から前記第２設定時間よりも長い前記第３設定時間が経過するまで前記（１）のステップを予め設定された周期で繰り返し実行すると共に、その間の主軸のネジ締め方向の回転角変化量を算出するステップと、（７）前記（６）のステップで算出された主軸のネジ締め方向の回転角変化量が第３設定値以下となるとき、ネジ類が被締結部材に着座していると判断するステップとを有することができる。
なお、第３設定値は、締付作業の種類（金属のボルト締め，木ねじ締め等）等に応じて適宜設定することができる。
【００１０】
さらに、前記制御手段は、さらに、ネジ類が被締付部材に着座していると判断した時点でオートストップタイマをスタートさせ、オートストップタイマが第４設定時間を計時したときにモータを停止させることができる。
このような構成によると、ネジ類が着座してからさらにモータが駆動（すなわち、ネジ締め）されるため、ネジ類を安定したトルクで締付けることができる。
【００１１】
なお、前記制御手段は、前記（７）のステップでネジ類が被締結部材に着座していると判断したときに、前記（１）〜（７）のステップを最初から繰り返し実行することで、ネジ類が被締付部材に着座していることを複数回に亘って判断するよう構成することができる。この場合、前記制御手段は、さらに、ネジ類が被締付部材に着座していると判断した回数をカウントし、カウントされた回数が第１設定回数となったときにオートストップタイマをスタートさせ、オートストップタイマが第４設定時間を計時したときにモータを停止させることができる。このような構成によると、着座判定が第１設定回数（複数回）だけ行われるため、より確実にネジ類を着座させることができる。
着座判定を複数回行う場合、前記制御手段は、前記（７）のステップでネジ類が被締付部材に着座していると判断された時点から第５設定時間が経過してから、前記（１）〜（７）のステップを開始することが好ましい。着座していると判定した直後に着座判定を行わない時間を設けることで、着座時の手ぶれ等の影響を排除することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
上述した各請求項に記載した締付工具は、下記に示す各形態で好適に実施することができる。
（形態１） 前記衝撃力発生機構は、主軸に衝撃力を発生させるオイルユニットを有し、オイルユニットの出力軸が主軸とされる。
このような形態では、オイルユニットで発生する最大圧力を調整することで主軸に伝達される衝撃力の最大値を調整することができる。また、オイルユニットが駆動されつづけることによって生じるオイルユニットの破損が防止される。
【００１４】
【実施例】
次に本発明を具現化した一実施例に係るアングルソフトインパクトレンチを説明する。図１はアングルソフトインパクトレンチの一部断面側面図を示している。図１に示すアングルソフトインパクトレンチ１は、ハウジング３内に駆動源であるモータＭ（図１において図示省略：但し図６に図示）が収容固定されている。モータＭの出力軸２０には遊星歯車機構１８が接続され、遊星歯車機構１８の出力軸１６には緩衝機構１４を介してオイルユニット１２が接続される。
オイルユニット１２は、その内部に収容したオイルの圧力を利用して出力軸８に瞬間的に大きな衝撃力（オイルパルス）を発生させる公知の装置である。オイルユニット１２で発生するオイルパルスは、内部に収容したオイルの最大圧力値を調整することで、所定の衝撃力が得られるよう調整されている。緩衝機構１４は、オイルユニット１０によるオイルパルス発生時の衝撃がダイレクトに遊星歯車機構１６側に伝達されることを防止するための公知の機構（例えば、実開平７−３１２８１号に開示されている機構）である。
オイルユニット１２の出力軸８は、後で詳述する軸受装置１０により軸支されており、その先端にはベベルギヤ６が連結されている。ベベルギヤ６は、出力軸８に対して直交状に軸支されるスピンドル２の一端に設けられたベベルギヤ４に噛合している。スピンドル２の他端には、ボルトやナット等の頭部に係合する図示されていないソケットが取付けられる。
したがって、上記のアングルソフトインパクトレンチ１においてモータＭが回転すると、その回転が遊星歯車機構１６によって減速されてオイルユニット１２に伝達される。オイルユニット１２は、ナット類を締付け始める初期の段階においてはスピンドル２への負荷が低いため、オイルパルスを発生させること無くモータ２２から伝達された回転をそのままスピンドル２に伝達する。このため、スピンドル２が連続的に回転し、これにともなってネジ類も連続的に締め付けられる。一方、ネジ類が締付けられてスピンドル２（出力軸８）への負荷が高くなると、オイルユニット１２からオイルパルスが発生し、その衝撃力によってネジ類が締付けられることとなる。
【００１５】
次に、上述のように作動するオイルユニット１２の出力軸８を回転可能に支持する軸受装置１０（請求項でいうロータリーエンコーダに相当する。）について図２〜５を参照して説明する。ここで、図２は軸受装置の構造を示す断面図であり、図３は軸受装置に組み込まれる磁石と回転角検出センサの位置関係を模式的に示す図であり、図４と図５は出力軸８が正転又は逆転するときに２つの回転角検出センサから出力される検出信号の状態をそれぞれ示す図である。
図２に示すように、軸受装置１０は内筒３０と、内筒３０を回転自在に支持する外筒３４を備える。内筒３０には、オイルユニット１２の出力軸８の外径と略同径（出力軸８の外径より若干小さい）の挿通孔が形成される。この挿通孔には、図面右端側よりオイルユニット１２の出力軸８が圧挿され、これによって出力軸８に内筒３０が固定されている。したがって、出力軸８が回転すると出力軸８と一体となって内筒３０が回転する。
内筒３０の図面右端には、円筒状の磁石取付部材４０が固定されている。磁石取付部材４０の外周状には、複数の磁石４２（図３において４２ａ，４２ｂ，４２ｃ・・で示されている。）が等間隔で配置されている。磁石４２は、図３に示すようにＳ極が外周側となるように配置される磁石４２ａ，４２ｃ・・と、Ｎ極が外周側となるように配置される磁石４２ｂ・・とがあり、Ｓ極が外周側となる磁石４２ａ，４２ｃ・・と、Ｎ極が外周側となる磁石４２ｂ・・とは交互に配置されている。なお、隣接する磁石間の中心角（例えば、磁石４２ａの中心と磁石４２ｂの中心と内筒３０の回転中心とがなす角度）は、図３に示すようにそれぞれα°で同一角となる。
【００１６】
外筒３４は、図２に示すように内筒３０より大なる内径を有する円筒状部材である。内筒３０と外筒３４の間にはボール３２が介装され、内筒３０は外筒３４に対して回転可能に組み付けられている。したがって、外筒３４がハウジング３内に収容固定されると、内筒３０（すなわち、出力軸８）は外筒３４（すなわち、ハウジング３）に対して回転可能に支持されることとなる。
外筒３４の図面右端には、円筒状のセンサ取付部材３６が固定される。センサ取付部材３６の内壁面上で磁石４２と対向する部位には、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂが配設されている（図３参照）。回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、磁界の変化を検出して、検出信号の状態を切替えるラッチ型のホールＩＣである。回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、Ｓ極側の磁界が作用すると出力信号の状態がＬＯＷレベルとなり、Ｎ極側の磁界が作用すると出力信号の状態がＨＩＧＨレベルとなる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂが外周側をＳ極側とする磁石４２ａ，４２ｃ・・と対向する位置となると、回転検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の状態はＬＯＷレベルとなり、Ｎ極側を外周側とする磁石４２ｂ，・・と対向する位置となると回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の状態はＨＩＧＨレベルとなる。
【００１７】
また、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、図３に良く示されるように中心角θ°（本実施例ではθ＝α°／２）だけずれた位置に配設される。したがって、内筒３０（すなわち、出力軸８）が正転方向へ回転すると、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の状態は図４に示すように変化する。
具体的に説明するため、例えば、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂと磁石４２ａ，４２ｂ，４２ｃが図３の状態にあるものとする。図３の状態では、回転角検出センサ３８ａは磁石４２ｂ（Ｎ極が外周側）と対向する位置となるため、その検出信号はＨＩＧＨレベルとなっている。一方、回転角検出センサ３８ｂは既に通過した磁石４２ｃ（Ｓ極が外周側）によって、その検出信号はＬＯＷレベルとなっている。この状態から内筒３０がθ°だけ回転すると、磁石４２ｂ（Ｎ極が外周側）が回転角検出センサ３８ｂと対向する位置となる。このため、回転角検出センサ３８ｂから出力される検出信号はＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに切り替わる。このとき、回転角検出センサ３８ａの検出信号の状態はＨＩＧＨレベルのままである。さらに内筒３０が回転し、内筒３０が図３の状態からα°だけ回転すると、磁石４２ａ（Ｓ極が外周側）が回転角検出センサ３８ａと対向する位置となる。このため、回転角検出センサ３８ａの検出信号はＨＩＧＨレベルからＬＯＷレベルに切り替わる。以下、同様にして、回転角検出センサ３８ａの検出信号の状態が切り替わってから角θ°だけ内筒３０（出力軸８）が回転すると、回転角検出センサ３８ｂの検出信号の状態が切り替わることとなる。
また、出力軸８が逆転方向へ回転する場合は、上述の場合とは逆に、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂの検出信号は図５に示すように変化する。すなわち、回転角検出センサ３８ｂの検出信号の状態が切り替わってからさらに角θ°だけ出力軸８が回転すると、回転角検出センサ３８ａの検出信号の状態が切り替わることとなる。
【００１８】
上述の説明から明らかなように、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、それぞれ内筒３０（すなわち、オイルユニット１２の出力軸８）がα°回転する毎に検出信号のレベルが切り替わる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは出力軸８が２×α°回転する毎に１のパルス波を出力し、このパルス波の立上がりエッジ及び立下りエッジを後述するマイクロコンピュータ５０が検出することで出力軸８の回転角変化が検出される。
ここで、図４，５から明らかなように、回転角検出センサ３８ａと３８ｂの検出信号のいずれかには出力軸８がα°／２だけ回転する毎にエッジ変化が生じる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂにより検出できる出力軸８の回転角変化（正転方向及び逆転方向）の最小分解能はα°／２となる。
【００１９】
また、二つの回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号はα°／２だけ位相がずれ、位相がずれる方向は出力軸８の回転方向によって異なる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の位相のずれによって、出力軸８の回転方向が検出される。すなわち、回転角検出センサ３８ａの検出信号（立上がりエッジ及び立下りエッジ）と回転角検出センサ３８ｂの検出信号（立上がりエッジ及び立下りエッジ）が入力する順番によって判断する。
図７に示すような検出信号が測定された場合を例として具体的に説明する。図７の例では出力軸８がハンマリングしているため、時刻ｔ３〜ｔ７の間は回転角検出センサ３８ｂから出力される検出信号のみにエッジ変化が現れている。
まず、マイクロコンピュータ５０は、時刻ｔ１で回転角検出センサ３８ａの検出信号の立上がりエッジを検出する。この際、このエッジ変化の直前に検出されたエッジ変化が回転角検出センサ３８ａと３８ｂのいずれのエッジ変化であったかにより回転方向を検出する。ここでは、直前に検出されたエッジ変化が回転角検出センサ３８ｂの立下りエッジであるとする。したがって、主軸８は正転方向に回転していると判断され、主軸８の回転角度はα°／２だけ増加する。次いで、時刻ｔ２で回転角検出センサ３８ｂの検出信号の立上がりエッジを検出する。したがって、時刻ｔ２では出力軸８が正転していると判断され、主軸８の回転角度はα°／２だけ増加する。同様に、時刻ｔ３，ｔ４では、それぞれ出力軸８は正転していると判断され、主軸８の回転角度はα°／２ずつ増加する。
一方、時刻ｔ５では回転角検出センサ３８ｂの検出信号の立上がりエッジを検出する。したがって、時刻ｔ４と同一の回転角検出センサ３８ｂの検出信号にエッジ変化が検出され、出力軸８の回転方向が変化したと判断される（すなわち、出力軸８は逆転したと判断される）。このため、主軸８の回転角度はα°／２だけ減少する。同様に、時刻ｔ６では出力軸８の回転方向が変化して正転していると判断され、時刻ｔ７〜ｔ９では出力軸８が正転していると判断される。
【００２０】
なお、アングルソフトインパクトレンチ１には、モータＭを起動するためのトリガスイッチ２２が設けられ、また、ハウジング３の下端には、モータＭや次に説明するマイクロコンピュータ５０等に電力を供給するバッテリパック２４が着脱可能に取付けられている。
【００２１】
次に、図６を参照してアングルソフトインパクトレンチ１の制御回路の構成を説明する。本実施例に係るアングルソフトインパクトレンチ１の制御回路は、ハウジング３内に収容されたマイクロコンピュータ５０を中心に構成される。
マイクロコンピュータ５０はＣＰＵ５２、ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６とＩ／Ｏ５８が１チップ化されたマイクロコンピュータであり、図６に示すように接続されている。マイクロコンピュータ５０のＲＯＭ５４には、後で詳述するモータＭの駆動を自動的に停止するための制御プログラム等が記憶されている。
上述した回転角検出センサ（ホールＩＣ）３８ａ，３８ｂはＩ／Ｏ５８の所定の入力ポートに接続され、各回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号がマイクロコンピュータ５０に入力するようになっている。また、電源であるバッテリパック２４は、電源回路６４を介してマイクロコンピュータ５０に接続されるとともに、駆動回路６２を介してモータＭに接続されている。また、モータＭは、駆動回路６２及びブレーキ回路６０を介してマイクロコンピュータ５０に制御される。
モータＭが駆動されるとオイルユニット１２の出力軸８が回転し、これに伴って回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからマイクロコンピュータ５０に検出信号が入力する。マイクロコンピュータ５０は、入力する検出信号に基づいて次に説明する処理を行い、所定のタイミングでブレーキ回路６０を動作させることでモータＭを停止する。
【００２２】
なお、上記マイクロコンピュータ５０のＲＡＭ５６には、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号のエッジ変化を記憶するための保管レジスタＲ１〜Ｒ１０が設けられている（図８参照）。マイクロコンピュータ５０は、所定の周期毎に回転角検出センサ３８ａ，３８ｂのエッジ変化を検出し、検出したエッジ変化とその回転方向を保管レジスタＲ１〜Ｒ１０に格納する。具体的には、正転方向のエッジ変化が検出されている場合には「０１」が格納され、逆転方向のエッジ変化が検出されている場合には「ＦＦ」が格納され、エッジ変化が検出されていない場合には「００」が格納される。図８に示す例では、保管レジスタＲ１〜Ｒ１０にエッジ変化が記憶される間に主軸８はエッジ変化１つ分（すなわちα°／２）だけ正転方向に回転していることとなる。
なお、マイクロコンピュータ５０がエッジ変化を検出する周期は充分に短い時間（本実施例では０．２ｍｓ）とされるため、１周期の間に２以上のエッジ変化が生じないようになっている。また、マイクロコンピュータ５０は、レジスタＲ１からＲ１０に向って順に検出されたエッジ変化を格納するようプログラムされている。そして、保管レジスタＲ１〜Ｒ１０の全てにエッジ変化が格納されているときは、レジスタＲ２〜Ｒ１０までの情報をレジスタＲ１〜Ｒ９にシフトして記憶し、レジスタＲ１０に新たなエッジ変化を記憶するようプログラムされている。これによって、最も前に生じたエッジ変化が順にクリアされていくこととなる。
【００２３】
次に、上述のように構成されるアングルソフトインパクトレンチ１を用いてナット類を締付ける際のマイクロコンピュータ５０の処理について、図９〜図１３に示すフローチャートを参照して説明する。
アングルソフトインパクトレンチ１を用いてナット類を締付けるためには、まず、作業者はスピンドル２の先端に取付けられたソケットにナット類を係合させ、トリガスイッチ２２をＯＮする。トリガスイッチ２２をＯＮすると、マイクロコンピュータ５０は、モータＭの回転駆動を開始するとともに以下に説明する処理を行う。
【００２４】
トリガスイッチ２２がＯＮされると、図９に示すように、マイクロコンピュータ５０はまず保管レジスタＲ１〜Ｒ１０，着座検出カウンタＣ，及びオートストップタイマをリセットしてモータＭを起動する（ステップＳ１０）。着座検出カウンタＣは、ナット類が被締付部材に着座していると判定されると１インクリメントされる。オートストップタイマは、モータＭを停止するか否かを判定するためのタイマである。
初期化処理が行われると、次に着座検出タイマＴをリセットする（ステップＳ１２）。着座検出タイマＴは、後述する着座検出処理（ステップＳ１４〜Ｓ３４）を行う際に必要となるタイマである。
【００２５】
ステップＳ１４に進むと、マイクロコンピュータ５０は第１エッジ変化検出処理を開始する。図１０を参照して第１エッジ変化検出処理を説明する。
図１０に示すように第１エッジ変化検出処理では、まず回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからの検出信号にエッジ変化が生じたか否かを判定する（Ｓ３８）。エッジ変化が生じていない場合〔ステップＳ３８でＮＯ〕は保管レジスタＲに「００」を記憶して（Ｓ４０）、図９のステップＳ１２に戻りステップＳ１２からの処理を繰返す。
一方、エッジ変化が生じている場合〔ステップＳ３８でＹＥＳ〕は、そのエッジ変化が正転方向か逆転方向かを判定する（Ｓ４２）。正転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ４２でＹＥＳ〕は保管レジスタに「０１」を格納し（Ｓ４４，Ｓ４８）、逆転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ４２でＮＯ〕は保管レジスタに「ＦＦ」を格納する（Ｓ４６，Ｓ４８）。ステップＳ４８でエッジ変化が格納されると、次いで、そのエッジ変化を生じる前のＴ１ｍｓ（請求項でいう第１設定時間）の間における主軸８の正転方向（ネジ締め方向）の回転角変化量を算出する（Ｓ５０）。具体的には、保管レジスタＲ１〜Ｒ１０に記憶されているエッジ変化を加算して算出する。ステップＳ５０が終了すると、図９のステップＳ１６に進む。
【００２６】
ステップＳ１６に進むと、マイクロコンピュータ５０は、図１０のステップＳ５０で算出された回転角変化量が「設定値１」以下となるか否かを判定する。本実施例において「設定値１」（請求項でいう第１設定値）は、α°とされている。
ステップＳ５０で算出された回転角変化量が「設定値１」を超える場合〔ステップＳ１６でＮＯ〕は、主軸８が回転を停止した状態ではないと判断し、ステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理を繰返す。一方、ステップＳ５０で算出された回転角変化量が「設定値１」以下となる場合〔ステップＳ１６でＹＥＳ〕は、主軸８が回転を停止している状態であると判断し、ステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８に進むと、変数ｒに第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化（詳しくは、図１０のステップＳ４４，Ｓ４６）を格納する。変数ｒは、エッジ変化が生じた後のＴ２ｍｓ（請求項でいう第２設定時間）の間における主軸８の回転角変化量を算出するための変数である。
ステップＳ２０では、ステップＳ１８と同様、変数Ｒに第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化を格納する。変数Ｒは、エッジ変化が生じた後のＴ３ｍｓ（請求項でいう第３設定時間）の間における主軸８の正転方向の回転角変化量を算出するための変数である。
ステップＳ２４に進むと着座検出タイマＴがＴ２ｍｓに達したか否かを判定する。着座検出タイマＴがＴ２ｍｓに達している場合〔ステップＳ２４でＹＥＳ〕はステップＳ２８に進み、着座検出タイマＴがＴ２ｍｓに達していない場合〔ステップＳ２４でＮＯ〕はステップＳ２６に進んで第２エッジ変化検出処理を行う。
【００２７】
図１１を参照してステップＳ２６の第２エッジ変化検出処理を説明する。図１１に示すように第２エッジ変化検出処理では、まず回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからの検出信号にエッジ変化が生じたか否かを判定する（Ｓ５２）。エッジ変化が生じていない場合〔ステップＳ５２でＮＯ〕は、レジスタＲ４５，ｒ４５に「００」を記憶してステップＳ６２に進む。
一方、エッジ変化が生じている場合〔ステップＳ５２でＹＥＳ〕は、そのエッジ変化が正転方向か逆転方向かを判定する（Ｓ５６）。正転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ５６でＹＥＳ〕はレジスタＲ４５，ｒ４５に「０１」を格納し（Ｓ５８）、逆転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ５６でＮＯ〕はレジスタＲ４５に「ＦＦ」、ｒ４５に「０１」を格納する（Ｓ６０）。
ステップＳ６２に進むと、変数ＲにレジスタＲ４５の数値を加算し、変数ｒにレジスタｒ４５の数値を加算する。これによって、変数Ｒと変数ｒには、検出された主軸８の回転角変化量が加算されていくこととなる。なお、ステップＳ６２では、さらに保管レジスタにレジスタＲ４５の数値が格納される。ステップＳ６２が終わると図９のステップＳ２４に戻って、ステップＳ２４からの処理を繰返すこととなる。したがって、着座検出タイマＴがＴ２ｍｓとなるまで（すなわち、第２エッジ変化検出処理が（Ｔ２／０．２＋１）回行われるまで）、ステップＳ２４，Ｓ２６の処理を繰返す。
【００２８】
一方、図９のステップＳ２４でＹＥＳの場合（エッジ変化からＴ２ｍｓが経過すると）、変数ｒの絶対値が「設定値２」以上となったか否かを判定する（Ｓ２８）。すなわち、ステップＳ１４の第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化が生じた後、主軸８が回転（正転方向又は逆転方向）を開始したか否かを判定する。本実施例において「設定値２」（請求項でいう第２設定値）は、「設定値１」と同一の値（α°）とされている。
ステップＳ２８でＮＯと判定されると、第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化はオイルパルスの発生開始時点のものではないと判断し、ステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理を繰返す。ステップＳ２８でＹＥＳと判定されると、第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化はオイルパルスの発生開始時点のものであると判断してステップＳ３４に進む。
ステップＳ３４では着座検出タイマＴがＴ３ｍｓに達したか否かを判定する。着座検出タイマＴがＴ３ｍｓに達している場合〔ステップＳ３４でＹＥＳ〕はステップＳ３６のモータ停止処理（Ｓ３６）に進み、着座検出タイマＴがＴ３ｍｓに達していない場合〔ステップＳ３４でＮＯ〕はステップＳ３２に進んで第３エッジ変化検出処理（Ｓ３２）に進む。
【００２９】
まず、ステップＳ３２の第３エッジ変化検出処理について図１２を参照して説明する。
図１２に示すように第３エッジ変化検出処理では、まず回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからの検出信号にエッジ変化が生じたか否かを判定する（Ｓ６４）。エッジ変化が生じていない場合〔ステップＳ６４でＮＯ〕は、レジスタＲ４５に「００」を記憶してステップＳ７４に進む。
一方、エッジ変化が生じている場合〔ステップＳ６４でＹＥＳ〕は、そのエッジ変化が正転方向か逆転方向かを判定する（Ｓ６８）。正転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ６８でＹＥＳ〕はレジスタＲ４５に「０１」を格納し（Ｓ７０）、逆転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ６８でＮＯ〕はレジスタＲ４５に「ＦＦ」を格納する（Ｓ７２）。
ステップＳ７４に進むと、変数ＲにレジスタＲ４５の数値を加算する。これによって、変数Ｒには、０．２ｍｓ毎に検出される主軸８の回転角変化が加算されてゆく。また、ステップＳ７４では、さらに保管レジスタにレジスタＲ４５の数値が格納される。ステップＳ７４が終わると図９のステップＳ３０に戻って、ステップＳ３０からの処理を繰返すこととなる。したがって、着座検出タイマＴがＴ３ｍｓとなるまで（すなわち、第３エッジ検出処理が（（Ｔ３−Ｔ２）／０．２）回行われるまで）ステップＳ２８〜Ｓ３４までの処理を繰返す。
【００３０】
次に、ステップＳ３６のモータ停止処理について図１３を参照して説明する。図１３に示すようにモータ停止処理では、まず、変数Ｒの値（すなわち、第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化からＴ３ｍｓが経過するまでの間における主軸８の正転方向への回転角変化量）が「設定値３」以下となったか否かを判定する（Ｓ７６）。なお、「設定値３」は、ネジ類の種類（例えば、木ネジ，ボルト・ナット等の機械ネジ）や締付作業の種類に応じて適切な値を設定することが好ましい。
変数Ｒが「設定値３」を超える場合〔ステップＳ７６でＮＯ〕はネジ類が着座していないとしてステップＳ８４に進み、変数Ｒが「設定値３」以内となる場合〔ステップＳ７６でＹＥＳ〕はネジ類が着座したとしてステップＳ７８に進む。すなわち本実施例では、ネジ類の着座前と比較してネジ類の着座後は、１回のオイルパルス（衝撃力）によって主軸８が正転方向に回転する回転角の変化量が小さくなることを利用してネジ類の着座を判定する。
ステップＳ７６でＹＥＳの場合は、着座検出カウンタＣに１加算して（Ｓ７８）、着座検出カウンタＣが２となったか否かを判定する（Ｓ８０）。着座検出カウンタＣが２でない場合〔ステップＳ８０でＮＯ〕は、２回目の着座検出を行うためにステップＳ８４に進む。一方、着座検出カウンタＣが２の場合〔ステップＳ８０でＹＥＳ〕はオートストップタイマをスタートさせ（Ｓ８６）、オートストップタイマが設定時間Ｔ４（請求項でいう第４設定時間）となったか否かを判定する（Ｓ８８）。オートストップタイマが設定時間Ｔ４となっていない場合〔ステップＳ８８でＮＯ〕はオートストップタイマが設定時間Ｔ４となるまで待機する。逆に、オートストップタイマが設定時間Ｔ４となっている場合〔ステップＳ８８でＹＥＳ〕はモータＭを停止する（Ｓ９０）。
一方、ステップＳ８４に進むと、着座検出タイマＴがＴ５ｍｓと一致したか否かが判定される（Ｓ８４）。着座検出タイマＴがＴ５ｍｓと一致しない場合〔ステップＳ８４でＮＯ〕は着座検出タイマＴがＴ５ｍｓとなるまで待機する。着座検出タイマＴがＴ５ｍｓと一致する場合〔ステップＳ８４でＹＥＳ〕は、図９のステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理を繰返す。したがって、着座判定が行われるとＴ５ｍｓ（請求項でいう第５設定時間）が経過するまでは次の着座判定が行われない。したがって、ネジ類が着座することによる手ぶれ等が次回の着座判定に影響しないため、ネジ類の着座を精度良く検出することができる。
【００３１】
上述した説明から明らかなように、本実施例では回転角検出センサ３８ａ，３８ｂのエッジ変化とその回転方向が所定の周期毎に保管レジスタＲ１〜Ｒ１０に格納することで、エッジ変化が検出される前の主軸８の運動状態（停止又は回転）を判断する。また、主軸８が停止していると判断されると、さらに、エッジ変化が検出された後の主軸８の運動状態（停止又は回転）を測定することで、そのエッジ変化が発生した時点がオイルパルスの発生開始時点であるか否かを判定する。したがって、主軸８の回転角変化を検出する回転角検出センサ３８ａ、３８ｂによってオイルパルスの発生開始時点を特定するため、これによって従来必要とされたインパクトセンサを不要とすることができる。
【００３２】
以上、本発明の好適な一実施例について詳細に説明したが、これは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上述した実施例においては、ネジ類が着座してから所定時間後にモータＭの回転を停止させたが、本発明はこのような例に限られず、主軸に加えられる衝撃力（打撃）の回数をカウントし、打撃回数が所定回数となったときにモータＭの駆動を停止するようにしてもよい。
また、上述の実施例では衝撃力発生機構にオイルユニットを用いたが、衝撃力を発生させる機構としては、その他の種々の機構、例えば、ハンマによりアンビルを打撃する機械的な衝撃力発生機構を有する締付工具にも本発明を適用することができる。
【００３３】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施例に係るアングルソフトインパクトレンチの一部断面側面図。
【図２】 軸受装置の構造を示す断面図。
【図３】 軸受装置に組み込まれる磁石と回転角検出センサの位置関係を模式的に示す図。
【図４】 出力軸が正転するときに、二つの回転角検出センサから出力される検出信号の状態を示す図。
【図５】 出力軸が逆転するときに、二つの回転角検出センサから出力される検出信号の状態を示す図。
【図６】 アングルソフトインパクトレンチの制御回路の構成を示すブロック図。
【図７】 回転角検出センサ３８ａ，３８ｂの検出信号と主軸８の回転角度変化との関係を模式的に示す図。
【図８】 マイクロコンピュータのＲＡＭに設けられる保管レジスタの構成を示す図。
【図９】 マイクロコンピュータが行うオートストップ処理のフローチャート。
【図１０】 第１エッジ変化検出処理のフローチャート。
【図１１】 第２エッジ変化検出処理のフローチャート。
【図１２】 第３エッジ変化検出処理のフローチャート。
【図１３】 モータ停止処理のフロチャート。
【符号の説明】
１ ・・アングルソフトインパクトレンチ
８ ・・出力軸
１０・・軸受装置
１２・・オイルユニット
２２・・トリガスイッチ
３０・・内筒
３４・・外筒
３６・・センサ取付部材
３８ａ，３８ｂ・・回転角検出センサ
４０・・磁石取付部材
４２・・磁石
Claims (5)
- モータの回転が衝撃力発生機構を介して主軸に伝達され、主軸が回転することによってネジ類の締付を行う締付工具であって、
主軸の回転角変化とその回転方向を検出するロータリーエンコーダと、
ロータリーエンコーダで検出される主軸の回転角変化の履歴を記憶するメモリと、
ロータリーエンコーダと接続され、ロータリーエンコーダから出力される信号に基づいてモータを制御する制御手段とを有し、
ロータリーエンコーダは、主軸が所定角度（２α）回転する毎に１パルス波となる検出信号を出力する２つの回転角検出センサを有しており、一方の回転角検出センサから出力されるパルス波と他方の回転角検出センサから出力されるパルス波の位相はα／２だけずれており、一方の回転角検出センサから出力されるパルス波と他方の回転角検出センサから出力されるパルス波は主軸の回転方向によって異なる方向に位相がずれることで、主軸の回転方向を検出することが可能とされており、
制御手段は、
（１）２つの回転角検出センサのそれぞれから出力される検出信号の立上がりエッジ又は立下がりエッジが生じたか否かを予め設定された周期で判定するステップと、
（２）前記（１）のステップで検出信号の立上がりエッジ又は立下りエッジが生じなかったと判定された場合は、主軸がネジ締め方向に回転していないとメモリに記憶するステップと、
（３）前記（１）のステップで検出信号の立上がりエッジ又は立下りエッジが生じたと判定された場合は、ロータリーエンコーダで検出される主軸の回転方向がネジ締め方向であるときは主軸がネジ締め方向に回転角（α／２）だけ回転したとメモリに記憶する一方、ロータリーエンコーダで検出される主軸の回転方向がネジ締め方向と反対であるときは主軸がネジ締め方向に回転角（−α／２）だけ回転したとメモリに記憶し、さらに、その立上がりエッジ又は立下がりエッジが生じた時点を基準時として、その基準時から第１設定時間だけ遡った時点からその基準時までの主軸のネジ締め方向の回転角変化量を、メモリに記憶されている主軸の回転角変化の履歴から算出するステップと、
（４）前記（３）のステップで算出された回転角変化量が第１設定値以内のときに、さらに、前記基準時から第２設定時間が経過するまで前記（１）のステップを予め設定された周期で繰り返し実行すると共に、その間の主軸の回転角変化量の絶対値を算出するステップと、
（５）前記（４）のステップで算出された主軸の回転角変化量の絶対値が第２設定値以上となるときに、前記基準時を衝撃力の発生開始時であると判断するステップと、を実行することを特徴とする締付工具。 - 前記制御手段は、さらに、
（６）前記（３）のステップで算出された回転角変化量が第１設定値以内のときに、前記基準時から前記第２設定時間よりも長い前記第３設定時間が経過するまで前記（１）のステップを予め設定された周期で繰り返し実行すると共に、その間の主軸のネジ締め方向の回転角変化量を算出するステップと、
（７）前記（６）のステップで算出された主軸のネジ締め方向の回転角変化量が第３設定値以下となるとき、ネジ類が被締結部材に着座していると判断するステップとを有することを特徴とする請求項１に記載の締付工具。 - 前記制御手段は、さらに、ネジ類が被締付部材に着座していると判断した時点でオートストップタイマをスタートさせ、オートストップタイマが第４設定時間を計時したときにモータを停止させることを特徴とする請求項２に記載の締付工具。
- 前記制御手段は、前記（７）のステップでネジ類が被締結部材に着座していると判断したときに、前記（１）〜（７）のステップを最初から繰り返し実行することで、ネジ類が被締付部材に着座していることを複数回に亘って判断するよう構成されており、
前記制御手段は、さらに、ネジ類が被締付部材に着座していると判断した回数をカウントし、カウントされた回数が第１設定回数となったときにオートストップタイマをスタートさせ、オートストップタイマが第４設定時間を計時したときにモータを停止させることを特徴とする請求項２に記載の締付工具。 - 前記制御手段は、前記（７）のステップでネジ類が被締付部材に着座していると判断された時点から第５設定時間が経過してから、前記（１）〜（７）のステップを開始することを特徴とする請求項４に記載の締付工具。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS51140300A (en) * | 1975-05-19 | 1976-12-03 | Standard Pressed Steel Co | Impact wrench |
| JPS5893473U (ja) * | 1981-12-16 | 1983-06-24 | 株式会社小松製作所 | 固着具締付け装置 |
| WO2000054939A1 (fr) * | 1999-03-16 | 2000-09-21 | Kuken Co., Ltd. | Procede de lecture d'angle de rotation de cle rotative a main, procede de detection de vibrations a la main, procede d'evaluation de serrage et procede de controle d'outil a main de desserrage mecanique |
-
2003
- 2003-02-05 JP JP2003028709A patent/JP4493920B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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