JP5537368B2

JP5537368B2 - 電動ネジ締め工具

Info

Publication number: JP5537368B2
Application number: JP2010214112A
Authority: JP
Inventors: 秀規清水; 進也北郷; 直有村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-09-24
Also published as: JP2012066358A

Description

本発明は、ネジ締め作業を行うことのできる電動ネジ締め工具に関する。

電動ドライバ等の電動ネジ締め工具を用いて、ボルト等のネジ部材を締め付けていくにあたり、締め付け対象のネジ穴にネジ部材が適正に係合しない姿勢で回転させていくと、ネジ部材が噛み込んだ状態となり、締結不良が生じるという問題がある。

これに対して、特許文献１に記載の電動ネジ締め工具では、回転起動時に出力軸をいったん反対側に回転（以下「反転」という。）させることで、ネジ部材を適正な姿勢にもってゆき、その後に、出力軸を正転させてネジ締め作業を行うように設けている。この電動ネジ締め工具では、トリガスイッチの引き込み量が小さな範囲内にあるときは出力軸が反転し、その範囲をある程度超える引き込み量となったときに、出力軸が正転するように設けている。

つまり、作業者がトリガスイッチの引き込み量を調整することで、出力軸の反転具合を調整しようとする構成である。

特開平０２−２２４９３４号公報

特許文献１に記載の電動ネジ締め工具においては、出力軸をいったん反転させるにあたり、ネジ部材やこれを締め付ける対象の種類等に応じて、作業者自身がトリガスイッチの引き込み方を微細に調整する必要がある。そのため、特に、多くのネジ締め作業を連続的に実行するような場合には、作業効率が低下するという問題がある。

これに対して、例えば、ネジ部材が適正な姿勢にあることを検知するセンサを備え、このセンサが適正な姿勢を検知するまで自動的に出力軸を反転させる構成とすることも考えられる。しかし、その場合には、工具自体に専用のセンサを設置する必要があるため、工具の高コスト化や大型化を招くことになる。

本発明は、前記問題点に鑑みて発明したものであって、作業性の低下を抑制し、且つ、工具の高コスト化や大型化を招くことについても抑制しながら、締結不良の発生を効果的に抑制することのできる電動ネジ締め工具を提供することを、課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の電動ネジ締め工具を、下記構成を具備したものとする。

本発明の電動ネジ締め工具は、モータと、前記モータにより回転されてネジ締め作業を行う出力軸と、前記モータによる前記出力軸の回転駆動を制御する制御回路と、前記出力軸の回転起動を指令するトリガスイッチとを具備し、前記回転起動時に前記出力軸をいったん反対側に回転させる電動ネジ締め工具である。本発明の電動ネジ締め工具は、前記回転起動時に前記出力軸をいったん反対側に回転させる回転モードとして複数種の反転モードを記憶させておくメモリ部と、複数種の前記反転モードのうち一つを設定するモード設定部とを具備する。そして、前記トリガスイッチにより前記回転起動を指令すると、前記制御回路は、設定された前記反転モードにて前記出力軸を所定の回転角だけ反対側に回転させ、その後に、前記出力軸をネジ締め方向に回転させるように設ける。

本発明の電動ネジ締め工具において、前記メモリ部に記憶させる前記反転モードは、回転角が互いに相違した複数種のものや、回転速度が互いに相違した複数種のものを含むことが好適である。

また、前記モード設定部は、無線通信によって前記反転モードを設定するものであることも好適である。

また、ネジ締め作業とネジ緩め作業を切り替える切替スイッチを備え、前記制御回路は、前記ネジ緩め作業に切り替えた場合には前記回転起動時の反転を実行しないように設けることも好適である。

本発明は、作業性の低下を抑制し、且つ、工具の高コスト化や大型化を抑制しながら、締結不良の発生を効果的に抑制することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態における一例の電動ネジ締め工具を概略的に示し、（ａ）は工具全体の説明用側面図、（ｂ）は要部正面図である。同上の電動ネジ締め工具の電気的構成を示すブロック図である。同上の電動ネジ締め工具の駆動回路及びモータの回路構成図である。同上の電動ネジ締め工具の制御フロー図である。本発明の実施形態における他例の電動ネジ締め工具の電気的構成を示すブロック図である。

本発明を、添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１〜図４には、本発明の実施形態における一例の電動ネジ締め工具について示している。

本例の電動ネジ締め工具は、図１（ａ）に示すような可搬型の電動ドライバであり、工具本体１に、充電電池パックである電源部２を着脱自在に装着したものとなっている。工具本体１は、モータ５やこれにより回転駆動される出力軸６を配した筒部３と、該筒部３の外周面から延設したハンドル部４とから成り、ハンドル部４の先端に電源部２を装着している。

筒部３内には、正逆回転が可能なモータ５と、このモータ５の回転を伝達する減速機構からなる駆動部７と、この駆動部７を介してモータ５により回転駆動される出力軸６と、モータ５の回転を検知する回転検知部８とを、一直線上に配している。出力軸６は、筒部３が有する開口からその先端部を突出させており、その先端部にネジ締め用の先端工具５０を装着させている。

ハンドル部４は、作業者が片手で把持する部分であって、その根元部分には、トリガスイッチ９と切替スイッチ１０を設けている。トリガスイッチ９は、その引き込み量に応じてモータ５のオンオフや回転速度（つまり出力軸６の回転速度等）を制御するスイッチであり、切替スイッチ１０は、ネジ締め作業とネジ緩め作業（つまり出力軸６の回転方向の正逆）を切り替えるスイッチである。

ハンドル部４の正面部分には、起動時の反転モードを設定するためのモード設定部１１と、その設定内容を表示する表示部１２とを、外部から視認可能に設けている。また、ハンドル部４には、マイクロコンピュータから成る制御回路１３を収容している。この制御回路１３には、回転検知部８、トリガスイッチ９、切替スイッチ１０、モード設定部１１及び表示部１２等を、電気的に接続させている。

図１（ｂ）に示すように、モード設定部１１と表示部１２は隣接配置されており、モード設定部１１にはモード選択ボタン１５を設けている。表示部１２は、設定されたモードを数字で表示するように設けている。作業者が「△」印のモード選択ボタン１５を押せば、表示部１２の数字が１，２，３，…のように増加してゆき、「▽」印のモード選択ボタン１５を押せば、表示部１２の数字が順に減少する。

図２には、本例の電動ネジ締め工具の電気的構成を示している。図示のように、制御回路１３には、記憶素子からなるメモリ部１６を接続させている。このメモリ部１６には、回転起動時に出力軸６をいったん反転させる際の回転モードとして、複数種の反転モードを記憶させている。記憶させている反転モードは、回転角や回転速度を互いに相違させたものである。また、制御回路１３には、モータ５を回転駆動させる駆動回路１７を接続させている。

図３には、駆動回路１７及びモータ５の回路構成を示している。モータ５は、モータコイル２０，２１，２２を有する三相のブラシレスモータであり、電源部２から供給される直流電圧が、駆動回路１７を介して三相の駆動電力に変換されたうえで、各モータコイル２０，２１，２２に供給される。

駆動回路１７は、ＦＥＴから成る６個のスイッチング素子２３，２４，２５，２６，２７，２８を有している。スイッチング素子２３，２４の組と、スイッチング素子２５，２６の組と、スイッチング素子２７，２８の組とは、それぞれの組において素子同士を直列接続させたものであり、これら各組をさらに並列接続させている。そして、接続端子３０を介してスイッチング素子２３，２４の中間点とモータコイル２０を接続させている。また、接続端子３１を介してスイッチング素子２５，２６の中間点とモータコイル２１を接続させ、接続端子３２を介してスイッチング素子２７，２８の中間点とモータコイル２２を接続させている。

各スイッチング素子２３，２４，２５，２６，２７，２８のゲート端子は、制御回路１３からの信号によってオンオフされる。これらゲート端子のオンオフによって、駆動部７からの直流電圧を、三相の駆動電力に適宜変換したうえで各モータコイル２０，２１，２２に供給し、モータ５を所望の回転方向に回転駆動させる。つまり、制御回路１３によって、モータ５のオンオフ及びその回転方向や回転速度が制御可能となっている。

以下においては、本例の電動ネジ締め工具を用いて行うネジ締め作業について述べる。

本例の電動ネジ締め工具では、作業者がモード設定部１１をボタン操作して、適宜の反転モードを選択することができる。反転モードとしては、回転角度や回転速度が相違する複数種のものを予めメモリ部１６に記憶させているので、この中から、ネジ部材をネジ穴に対して適正な姿勢にもってゆくために最適と思われるものを、作業状況に応じて適宜選択すればよい。ここでの作業状況とは、例えばネジ部材の種類・寸法形状・硬さ・汚れ・ネジ山のバリ、ネジ部材の締め付け対象の種類・寸法形状・硬さ・汚れ・ネジ山のバリ・塗膜の厚み、作業者の押し付け方、作業者の姿勢、等が挙げられる。

作業者は、反転モードの設定を完了したうえで、電動ネジ締め工具のハンドル部４を把持し、出力軸６に装着した先端工具５０の先端部分にネジ部材を押し当てる。ここでトリガスイッチ９を引き込み操作すると、制御回路１３は、設定した反転モードで出力軸６が回転するように、モータ５の回転駆動を制御する。このときの出力軸６の回転方向は、ネジ締めのための回転方向Ａとは反対側の回転方向Ｂである（図１参照）。

制御回路１３は、反転モードで設定される所定の回転角（例えば９０°、１８０°等）だけ、出力軸６を所定回転速度で回転方向Ｂに回転させると、次いで、出力軸６を回転方向Ａに回転させる。出力軸６の回転方向Ａの回転駆動は、トリガスイッチ９の引き込み量に応じた回転速度で行われる。

設定した反転モードは次回以降の作業まで保存されるが、作業状況等に変化が生じれば、モード設定部１１を操作して反転モードを変更し、反転時の回転角や回転速度を、その状況に適したものに変更すればよい。例えば、ネジ部材やこれの締め付け対象が、多くのバリや汚れを有するものである場合には、回転角や回転速度をより大きく設定して、反転時のクリーニング効果で確実にバリや汚れを排除できるように設定すればよい。また、締め付け対象が、例えば塗装されたナット等である場合には、反転時に不要な塗膜が排除されるよう、その塗膜の厚みに応じて回転角や回転速度を設定することが好ましい。

ところで、不要なバリ、汚れ、塗膜等が存在した状態では、これらがネジ部材をがたつかせるため、ネジ部材が適正に係合しない姿勢となりやすい。そこで、バリ、汚れ、塗膜等の量に応じて回転角や回転速度を設定し、反転時のクリーニング効果が極力発揮されるように設定することで、締結不良を一層抑制することができる。

また、例えばネジ部材が二条ネジである場合には、一条ネジである場合と比べて小さな回転角の反転によって、ネジ部材を適正な姿勢にもってゆくことができる。そのため、ネジ部材が一条ネジから二条ネジに変更されるような場合には、より小さな回転角に設定して作業時間を短縮することもできる。

その他、各種の作業状況やさらには作業者の好み、作業に要求される確実性や効率性等の様々な要素に応じて、反転モードを使い分けることができる。そして、各反転モードでの出力軸６の回転制御は、設定どおりに自動的に行われるので、多くのネジ締め作業を連続的に実行するような場合であっても作業効率が低下することはない。

図４には、本例の電動ネジ締め工具の制御フローを示している。図示のように、ネジ締め作業の場合（正逆信号＝正転の場合）には、既述のごとく、いったん出力軸６を設定回転角だけ反転させたうえで、出力軸６を正転させる。

一方、切替スイッチ１０を操作して、ネジ緩め作業を選択した場合（正逆信号≠正転の場合）には、制御回路１３は、ネジ締め作業の場合のような回転起動時の反転動作を実行しないように設けている。つまり、ネジ緩め作業の場合には、トリガスイッチ９を引き込んだ当初から最後まで、出力軸６をネジ締め用の回転方向（図１中の回転方向Ｂ）にだけ回転駆動するように設定している。

以上述べたように、本例の電動ネジ締め工具は、モータ５と、モータ５により回転されてネジ締め作業を行う出力軸６と、モータ５による出力軸６の回転駆動を制御する制御回路１３と、出力軸６の回転起動を指令するトリガスイッチ９とを具備し、回転起動時に出力軸６をいったん反対側に回転させる。さらに、本例の電動ネジ締め工具は、回転起動時に出力軸６をいったん反対側に回転させる回転モードとして複数種の反転モードを記憶させておくメモリ部１６と、複数種の反転モードのうち一つを設定するモード設定部１１とを具備する。そして、トリガスイッチ９により回転起動を指令すると、制御回路１３は、設定された反転モードにて出力軸６を所定の回転角だけ反対側に回転させ、その後に、出力軸６をネジ締め方向に回転させるように設けている。

したがって、本例の電動ネジ締め工具によれば、従来のように作業者自身が作業のたびにトリガスイッチ９の引き込み量を調整せずとも、自動的に出力軸６をいったん反転させて締結不良の発生を抑制することができる。そのため、多くのネジ締め作業を連続的に実行するような場合にも、作業効率の低下が抑えられる。しかも、そのために専用のセンサ等を配する必要がないので、工具の高コスト化や大型化も抑えられる。そして、反転モードとしては、その作業状況等に応じた適当なものが設定可能であるから、モード選択により締結不良の発生が一層効果的に抑制される。

また、本例の電動ネジ締め工具において、メモリ部１６に記憶させる反転モードは、回転角が互いに相違した複数種のものを含んでいる。これにより、反転時の回転角として最も適当と思われるものが、作業状況に応じて設定可能となり、締結不良の発生が一層効果的に抑制される。

また、本例の電動ネジ締め工具において、メモリ部１６に記憶させる反転モードは、回転速度が互いに相違した複数種のものを含んでいる。これにより、反転時の回転速度として最も適当と思われるものが、作業状況に応じて設定可能となり、締結不良の発生が一層効果的に抑制される。

また、本例の電動ネジ締め工具においては、ネジ締め作業とネジ緩め作業を切り替える切替スイッチ１０を備え、制御回路１３は、ネジ緩め作業に切り替えた場合には回転起動時の反転を実行しないように設けている。したがって、ネジ緩め作業についても可能であるとともに、このときには起動時の反転を実行しないので、ネジ部材等の破損を防止することができ、また作業効率を向上させることができる。

次に、本発明の実施形態における他例の電動ネジ締め工具について、図５に基づいて説明する。なお、本例の基本的な構成は一例と同様であるから、以下においては、一例とは相違する特徴的な構成についてのみ述べる。

本例の電動ネジ締め工具では、モード設定部１１として、無線信号を発信するリモコン操作部４０と、リモコン操作部４０からの無線信号を受信する受信部４１とを備えている。リモコン操作部４０は、一例のモード選択ボタン１５と同様のボタン操作が可能なものであり、その操作内容を無線信号として発信する。受信部４１は制御回路１３に接続されており、受信した無線信号を制御回路１３に入力する。

このように、本例のモード設定部１１は、無線通信によって反転モードを設定するものである。したがって、工場のライン等の、多数の作業者がそれぞれ電動ネジ締め工具を使用するような作業環境においては、これら多数の電動ネジ締め工具の反転モードを、無線にて一括管理することができる。

以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更を行うことが可能である。

５モータ
６出力軸
９トリガスイッチ
１０切替スイッチ
１１モード設定部
１３制御回路
１６メモリ部

Claims

モータと、前記モータにより回転されてネジ締め作業を行う出力軸と、前記モータによる前記出力軸の回転駆動を制御する制御回路と、前記出力軸の回転起動を指令するトリガスイッチとを具備し、前記回転起動時に前記出力軸をいったん反対側に回転させる電動ネジ締め工具であって、前記回転起動時に前記出力軸をいったん反対側に回転させる回転モードとして複数種の反転モードを記憶させておくメモリ部と、複数種の前記反転モードのうち一つを設定するモード設定部とを具備し、前記トリガスイッチにより前記回転起動を指令すると、前記制御回路は、設定された前記反転モードにて前記出力軸を所定の回転角だけ反対側に回転させ、その後に、前記出力軸をネジ締め方向に回転させるように設けたことを特徴とする電動ネジ締め工具。
前記メモリ部に記憶させる前記反転モードは、回転角が互いに相違した複数種のものを含むことを特徴とする請求項１に記載の電動ネジ締め工具。
前記メモリ部に記憶させる前記反転モードは、回転速度が互いに相違した複数種のものを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動ネジ締め工具。
前記モード設定部は、無線通信によって前記反転モードを設定するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動ネジ締め工具。
ネジ締め作業とネジ緩め作業を切り替える切替スイッチを備え、前記制御回路は、前記ネジ緩め作業に切り替えた場合には前記回転起動時の反転を実行しないように設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動ネジ締め工具。