JP6309369B2 - ナット締付け機 - Google Patents

Description

本発明は、ボルトにナットを締め付けるナット締付け機に関する。

近年、鉄骨建築物における螺子締結には、トルシャーボルト（以下『シャーボルト』）と称されるボルトが利用されている。このシャーボルトは、ナットにより螺子締結がなされる。このナットによる螺子締結は、一次締めと本締めとの二度締めによるものとなっている。このようなナットの締付けには、ナット締付け機が利用されている（例えば特許文献１参照）。なお、上記したナット締付け機のオン操作は、工具本体に設けられる操作トリガの引き操作によってなされる。

特開２００９−２９７８５８号公報

ところで、建築現場では、複数のシャーボルトにナットを連続して締め付けていくことがある。このような場合には、上記したナット締付け機を、いちいちオフ操作するのが面倒だ、という声がある。すなわち、ナットを順次連続して締め付けていくような場合には、この締め付けていく間ずっと操作トリガを引き操作したままにしておきたい。

しかしながら、このように操作トリガを引き続けたままでは、一（一つ目）のナットを締め付けた後に別の他（二つ目）のナットを締め付けるまでの間、締付けに関係が無い無駄な電力を消費してしまう。加えて、上記したようなナット締付け機にあっては、電源として充電式バッテリを利用するものもある。この充電式バッテリを電源とするナット締付け機では、充電式バッテリから供給される電力量に限りがある。このため、上記した締付けに関係が無い無駄な電力は、限りがある充電式バッテリの電力量を無駄に減らしてしまうものであり、このような無駄な電力消費を抑えたい、という要請が強まってきている。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、ナット締付け機において、たとえユーザの手によるオン入力がされたままであっても、不要な電力消費を抑えて電力消費の効率性を高めることにある。

上記した課題を解決するにあたって、本発明に係るナット締付け機は次の手段をとる。すなわち、本発明の第１の発明に係るナット締付け機は、モータと、該モータの駆動を制御する制御部と、該モータの駆動を受けてボルトにナットを締め付けるレンチ部と、を有するナット締付け機であって、前記レンチ部は、締め付けられる前記ナットを嵌合するナット嵌合部と、前記ナット嵌合部に前記ナットが嵌合したことで変位される変位部材と、前記変位部材が変位した場合に該変位した旨の変位検出を前記制御部に送る変位検出部と、を有し、前記制御部は、前記変位検出が送られていない場合に前記モータを第１のモードで制御し、前記変位検出が送られている場合に前記モータを第２のモードで制御し、前記第１のモードによる前記モータの制御の出力が、前記第２のモードによる前記モータの制御の出力よりも低い出力になるように設定されている、という構成である。

第１の発明に係るナット締付け機によれば、変位検出が送られていない場合にモータを第１のモードで制御する。ここで、第１のモードによるモータの制御の出力が、第２のモードによるモータの制御の出力よりも低い出力になるように設定されているので、ナット嵌合部にナットが嵌合するまでは、低い出力でモータを制御することとなる。これによって、ナットの締付けには関係ない場合にはモータに供給される電力の省電力化を図ることができ、無駄な電力消費を抑えて電力消費の効率性を高めることができる。

本発明の第２の発明に係るナット締付け機は、モータと、該モータの駆動を制御する制御部と、該モータの駆動を受けてボルトにナットを締め付けるレンチ部と、を有するナット締付け機であって、前記レンチ部は、締め付けられる前記ナットを嵌合するナット嵌合部と、前記ナット嵌合部に前記ナットが嵌合した旨の嵌合検出を前記制御部に送る嵌合検出部と、を有し、前記制御部は、前記嵌合検出が送られていない場合に前記モータを第１のモードで制御し、前記嵌合検出が送られている場合に前記モータを第２のモードで制御し、前記第１のモードによる前記モータの制御の出力が、前記第２のモードによる前記モータの制御の出力よりも低い出力になるように設定されている、という構成である。

第２の発明に係るナット締付け機によれば、嵌合検出が送られていない場合にモータを第１のモードで制御する。ここで、第１のモードによるモータの制御の出力が、第２のモードによるモータの制御の出力よりも低い出力になるように設定されているので、ナット嵌合部にナットが嵌合するまでは、低い出力でモータを制御することとなる。これによって、ナットの締付けには関係ない場合にはモータに供給される電力の省電力化を図ることができ、無駄な電力消費を抑えて電力消費の効率性を高めることができる。

本発明の第３の発明に係るナット締付け機は、前記第１または前記第２の発明に係るナット締付け機において、前記第２のモードによる前記モータの制御は、前記ナット嵌合部に嵌合される前記ナットを締め付けるための制御である、という構成である。第３の発明に係るナット締付け機によれば、第２のモードによるモータの制御は、ナット嵌合部に嵌合されるナットを締め付けるための制御であるので、ナット嵌合部にナットが嵌合した場合にナットを締め付けることができる。

本発明の第４の発明に係るナット締付け機は、前記第１から前記第３のいずれかの発明に係るナット締付け機において、ユーザによりオン入力した場合に該オン入力した旨のオン信号を前記制御部に送信する操作入力部を有し、前記第１のモードによる前記モータの制御は、前記制御部が前記オン信号を受信している場合に、前記ナット嵌合部が静止するように該モータを駆動させない制御である、という構成である。第４の発明に係るナット締付け機によれば、第１のモードによるモータの制御はナット嵌合部が静止するようにモータを駆動させない制御であるので、ナットの締付けには関係ない場合にはモータには電力が供給されないこととなる。これによって、さらなる電力の省電力化を図ることができ、さらなる電力消費の効率性を高めることができる。

第５の発明に係るナット締付け機は、前記第１から前記第３のいずれかの発明に係るナット締付け機において、ユーザによりオン入力した場合に該オン入力した旨のオン信号を前記制御部に送信する操作入力部を有し、前記第１のモードによる前記モータの制御は、前記制御部が前記オン信号を受信している場合に、前記ナット嵌合部が揺れ動くように該モータの回転を正方向と逆方向に交互に切り替える制御である、という構成である。第５の発明に係るナット締付け機によれば、第１のモードによるモータの制御は、ユーザによるオン入力によりナット嵌合部を揺れ動かすことができる。これによって、ナット嵌合部に対してナットを嵌合させ易くすることができて、ナット締付け機による作業性を高めることができる。

第６の発明に係るナット締付け機は、前記第１から前記第３のいずれかの発明に係るナット締付け機において、ユーザによりオン入力した場合に該オン入力した旨のオン信号を前記制御部に送信する操作入力部を有し、前記第１のモードによる前記モータの制御は、前記制御部が前記オン信号を受信している場合に、前記ナット嵌合部がゆっくり回転するように該モータの回転を前記第２のモードよりもゆっくり回転させる制御である、という構成である。第６の発明に係るナット締付け機によれば、第１のモードによるモータの制御は、ユーザによるオン入力によりナット嵌合部をゆっくり回転させることができる。これによって、ナット嵌合部に対してナットを嵌合させ易くすることができて、ナット締付け機による作業性を高めることができる。

ナット締付け機の全体外観を斜視にて示す外観斜視図である。 ナット締付け機の内部構造を示す内部構造図である。本図は、シャーボルトのチップ部がインナーソケットに挿入される前の状態を示している。 ナット締付け機の内部構造を示す左右割り内部構造図である。本図は、シャーボルトのチップ部がインナーソケットに挿入された状態を示している。 ブラシレスＤＣモータの駆動システムを模式的に示すブロック図である。 省電力制御のフローを示すフローチャートである。 嵌合アシスト付き省電力制御のフローを示すフローチャートである。

以下、本発明に係るナット締付け機を実施するための実施の形態について説明する。図１の斜視図は、ナット締付け機１０の全体外観を斜視にて示している。図２および図３の断面図は、ナット締付け機１０の内部構造を示している。なお、図２は、シャーボルトＳのチップ部Ｓａがインナーソケット５７に挿入される前の状態を示しており、図３は、シャーボルトＳのチップ部Ｓａがインナーソケット５７に挿入された状態を示している。なお、以下にナット締付け機１０を説明するにあたっては、図面記載の前後上下左右の方向に基づいて説明する。図示されるナット締付け機１０は、シャーレンチとも称される工具である。このナット締付け機１０は、シャーボルトＳに六角ナットＮを螺子締結する用途に用いられる。つまり、このナット締付け機１０は、シャーボルトＳに六角ナットＮを締め付ける機能と、シャーボルトＳの端部に設けられるチップ部Ｓａを剪断（切断）する機能とを有する。

ナット締付け機１０は、図１等に示すように、概略、工具本体１１と、モータ部２０と、ハンドル部３０とを有する。工具本体１１は、大まかに、モータ部２０からの回転駆動を受けて、上記した締付け機能および剪断機能を発揮する。なお、この工具本体１１は、シャーボルトＳに六角ナットＮを締め付ける本発明に係るレンチ部に相当する。モータ部２０およびハンドル部３０は、工具本体１１の下側に配置される。モータ部２０は、ブラシレスＤＣモータ２２を有して回転駆動力を発生させる。ハンドル部３０は、使用者が把持可能な側面視Ｄ形をなしている。

モータ部２０は、モータハウジング２１にブラシレスＤＣモータ２２を内装して構成される。ブラシレスＤＣモータ２２は、本発明に係るモータに相当する。ブラシレスＤＣモータ２２は、モータ軸２３と、回転子２４と、コイル２５と、インシュレータ２６と、センサ基板２７とを有する。モータ軸２３は、回転子２４の軸であり上下に延びるように配置されている。モータ軸２３は、上下に配置されるベアリング２３１，２３２により回転可能に支持されている。これらのベアリング２３１，２３２は、モータハウジング２１にて支持されている。

回転子２４は、モータ軸２３に支持されている。コイル２５とインシュレータ２６は、回転子２４の周囲に配置され、モータハウジング２１に支持されている。センサ基板２７は、回転子２４の上側に配置されており、後に説明するコントローラ７０に電気的に接続されている。このセンサ基板２７は、ホール素子を利用して構成され、回転子２４の回転に関する検出を行う。つまり、このセンサ基板２７は、本発明に係るモータ位置検出部に相当する。このセンサ基板２７は、回転子２４の回転に基づいてコントローラ７０の制御処理装置７１に位置信号を送信する。また、モータ軸２３には、主にコイル２５を冷却する冷却ファン２８が取り付けられている。

ハンドル部３０は、ユーザに手で握られる部分である。ハンドル部３０は、六角ナットＮを締め付ける回転軸線となる機軸Ｊと交差する方向に延びている。ハンドル部３０は、ハンドルハウジング３１の外形形状により設定される。このハンドルハウジング３１は、手で握り易いグリップ形状が選択されている。このハンドルハウジング３１の内部には、操作スイッチ３３が設けられている。この操作スイッチ３３は、本発明に係る操作入力部に相当する。この操作スイッチ３３は、ユーザの手によりオンオフ入力切替されるものとなっている。具体的には、操作スイッチ３３は、前面に設けられるスイッチレバー３４の引き操作によりスイッチオンとなり、引き操作を止めると自動的にスイッチオフとなる。ここでスイッチオンとなっている場合には、操作スイッチ３３は、コントローラ７０（制御処理装置７１）にスイッチオンである旨のオン信号を送信する。逆に、スイッチオフとなっている場合には、操作スイッチ３３は、このスイッチオンである旨のオン信号をコントローラ７０（制御処理装置７１）に送信しない。

モータ軸２３の回転駆動は、工具本体１１に向けて伝達される。具体的には、モータ軸２３の先端には、ピニオンギヤ４１が設けられている。このピニオンギヤ４１は、第１中間ギヤ４２に噛合している。また、第１中間ギヤ４２は、第２中間ギヤ４３に噛合している。このため、モータ軸２３の回転駆動は、２つの中間ギヤ４２，４３を経て中間軸４４に伝達される。中間軸４４の先端には、ベベルギヤ４５が設けられている。このベベルギヤ４５は、工具本体１１の入力ベベルギヤ５１と噛合している。このため、中間軸４４の回転駆動は、入力ベベルギヤ５１と一体にされる入力軸５０に伝達される。入力軸５０は、ベアリング５２１，５２２により回転可能に支持されている。ベアリング５２１，５２２は、本体ハウジング１２にて支持されている。なお、この入力軸５０の回転軸線が工具本体１１の機軸Ｊと一致している。

入力軸５０の先端には、第１段サンギヤ５２が設けられている。この第１段サンギヤ５２は、第１段遊星ギヤ列１３に噛合して回転駆動が伝達されている。なお、第１段遊星ギヤ列１３は、第２段遊星ギヤ列１４に回転駆動が伝達されている。また、第２段遊星ギヤ列１４は、第３段遊星ギヤ列１５に回転駆動が伝達されている。この第３段遊星ギヤ列１５の回転駆動は、インナースリーブ１６とアウタースリーブ１７に伝達されている。インナースリーブ１６およびアウタースリーブ１７は、機軸Ｊ回りで回転可能となっている。アウタースリーブ１７は、フロントハウジング１８に対して機軸Ｊ回りの回転について一体化されている。フロントハウジング１８は、本体ハウジング１２に対して機軸Ｊ回りに回転可能に支持されている。

フロントハウジング１８とアウタースリーブ１７とは一体で回転する。インナースリーブ１６は、ベアリング１９の内輪側で回転可能に支持されている。アウタースリーブ１７とフロントハウジング１８とは、ベアリング１９の外輪側で回転可能に支持されている。アウタースリーブ１７の前端には、アウターソケット５５が結合されている。アウターソケット５５の内周面には、上記した六角ナットＮを嵌込み可能にされるナット嵌合部５６が設けられている。このナット嵌合部５６は、六角ナットＮを締め付けるにあたって六角ナットＮを嵌合させる部分である。

アウターソケット５５は、アウタースリーブ１７に対して軸方向変位可能かつ軸回りに相対回転不能に結合されている。アウターソケット５５は、インナースリーブ１６に対して同軸に配置されている。アウターソケット５５は、アウタースリーブ１７に対して前側へ変位させることにより取り外すことができる。インナースリーブ１６とアウターソケット５５の内周側には、インナーソケット５７が支持されている。インナーソケット５７は圧縮ばね５９によりインナースリーブ１６に対して前側へ付勢されている。

ちなみに、アウターソケット５５は、アウタースリーブ１７に対して相対的に近づけられるように、圧縮ばね５９の付勢力に抗して後側に変位させることができる。この際、図１に示すように、アウターソケット５５の雌ガイド部５５１は、アウタースリーブ１７の雄ガイド部１７１によりガイドされる。なお、インナーソケット５７の外周は、インナースリーブ１６の内周に対してスプライン嵌合されている。これによりインナースリーブ１６とインナーソケット５７は機軸Ｊ回りで一体に回転する。

インナーソケット５７の内周面にはチップ嵌合部５８が設けられている。チップ嵌合部５８内にはなめり防止ピン６０が突き出されている。なめり防止ピン６０は、圧縮ばね６１によりインナーソケット５７に対して突き出す方向で付勢されている。インナーソケット５７のチップ嵌合部５８内にチップ部Ｓａが完全に嵌合されると、なめり防止ピン６０はチップ嵌合部５８内から退避する。そうすると、インナーソケット５７の周面に設けたストッパ６２がインナーソケット５７の内周側に退避し、インナーソケット５７はインナースリーブ１６の後側に移動可能となる。この構成によれば、インナーソケット５７のチップ嵌合部５８にチップ部Ｓａを完全に嵌合しなければ、アウターソケット５５のナット嵌合部５６に六角ナットＮを嵌合させることはできず、これによりチップ部Ｓａに対してのなめりが防止されるようになっている。

また、なめり防止ピン６０は、チップロッド６３と連動可能に一体にされている。つまり、チップ部Ｓａがインナーソケット５７のチップ嵌合部５８に挿入されると、圧縮ばね６１に抗して、なめり防止ピン６０およびチップロッド６３を後退させる。次いで、チップ部Ｓａがチップ嵌合部５８内に完全に挿入されると、圧縮ばね６１に抗してインナーソケット５７を後退させることとなる。ここで六角ナットＮは、図３に示すようにアウターソケット５５のナット嵌合部５６に嵌合される。インナーソケット５７は、インナースリーブ１６にスプライン嵌合されているので、ブラシレスＤＣモータ２２の回転駆動により、アウターソケット５５を回転させて六角ナットＮをシャーボルトＳに締め付けていく。

六角ナットＮは、アウターソケット５５の回転により締め付けられていくこととなる。そうすると、六角ナットＮの締付けは、締付け完了とされる最終段階に至ることとなる。ここで、アウターソケット５５の回転が停止することとなると、この回転停止の反動トルクはアウターソケット５５に付加される。そうすると、この反動トルクは第３段遊星ギヤ列１５に向けて伝達されることとなり、六角ナットＮの締付け方向とは逆方向にインナーソケット５７を回転させることとなる。このようなインナーソケット５７の回転は、シャーボルトＳのチップ部Ｓａに剪断するように作用する。

つまり、シャーボルトＳのチップ部Ｓａには剪断力が働くこととなり、チップ部Ｓａは剪断（切断）される。剪断されたチップ部Ｓａは、なめり防止ピン６０の前側への突出力によりチップ嵌合部５８から排出される。なお、スイッチレバー３４の上方には、排出レバー３７が設けられている。この排出レバー３７は引き操作されると、チップロッド６３を前側に強制的に移動させる。前側に強制的に移動されたチップロッド６３は、剪断されたチップ部Ｓａをチップ嵌合部５８から強制的に排出する。

このナット締付け機１０は、電源として着脱可能にされる充電式バッテリＢが利用されている。すなわち、ハンドル部３０の下部には、２つの充電式バッテリＢ，Ｂを装着可能とするバッテリ装着構造８０が設けられている。このバッテリ装着構造８０は、モータ部２０の下部７８とハンドル部３０の下部７９との両者に連接して設けられている。バッテリ装着構造８０の下面には、２つの充電式バッテリＢを着脱可能に装着する２組のバッテリ装着部７７（図２参照）が並列して設けられている。このバッテリ装着部７７は、充電式バッテリＢ，Ｂを同じ前後方向でスライドさせることにより着脱させることができる構成を有する。充電式バッテリＢは、スライドさせることによりバッテリ装着部７７に着脱される充電式バッテリとなっている。

なお、並列配置されるバッテリ装着部７７は、電気的には直列に接続されている。つまり、電圧が１８Ｖに設定される充電式バッテリＢが２個で取り付けられるので、合計電圧である３６Ｖで定格電圧を模して利用することができる。バッテリ装着部７７のそれぞれに装着された充電式バッテリＢ，Ｂは、後に説明するコントローラ７０に電気的に接続される。また、充電式バッテリＢに充電された電力は、上記したブラシレスＤＣモータ２２のコイル２５に供給される。このように、ナット締付け機１０は、充電式バッテリＢから電力供給される直流電源仕用となっている。

ところで、上記したモータ部２０には、コントローラ７０が設けられている。このコントローラ７０は、ブラシレスＤＣモータ２２の回転駆動に関する電力供給の制御を行っている。このコントローラ７０は、ブラシレスＤＣモータ２２の下側となるモータハウジング２１の下部に内装されている。このコントローラ７０は、本発明に係る制御部に相当する。図４のブロック図はブラシレスＤＣモータ２２の駆動システム１００を模式的に示している。すなわち、図４に示すようにコントローラ７０は、制御処理装置７１とブリッジ回路装置７２とを有する。

なお、このコントローラ７０の下側には、不図示のボルト径入力ダイヤルが設けられている。このボルト径入力ダイヤルは、六角ナットＮが締め付けられるボルトの径をユーザが入力する部分である。すなわち、六角ナットＮが締め付けられるボルトの径には、その規格としてＭ１６、Ｍ２０、Ｍ２２、Ｍ２４がある。ユーザは、このボルト径入力ダイヤルより、六角ナットＮが締め付けられるボルトの径が、Ｍ１６、Ｍ２０、Ｍ２２、Ｍ２４のいずれであるかを入力することができる。なお、このボルト径入力ダイヤルは、後に説明するコントローラ７０の制御処理装置７１に電気的に接続される。このボルト径入力ダイヤルは、図４のブロック図の駆動システム１００では符号３９が付されて図示されている。このボルト径入力ダイヤル３９は、選択されるボルトの径に基づいて制御処理装置７１にボルト径信号を送るものとなっている。

制御処理装置７１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および適宜の記憶媒体を有して構成される。ブリッジ回路装置７２は、上記したブラシレスＤＣモータ２２を駆動させるためのスイッチング回路として構成される。このため、ブリッジ回路装置７２は、スイッチング素子としてのＦＥＴ（Field effect transistor）を有し、制御処理装置７１からの駆動制御を受ける。つまり、制御処理装置７１は、ブリッジ回路装置７２の駆動制御を行う。また、制御処理装置７１は、バッテリ装着部７７に装着される充電式バッテリＢの定格電圧を不図示の入力より検出する。なお、ブリッジ回路装置７２は、充電式バッテリＢから直接電力供給されており、ブラシレスＤＣモータ２２のコイル２５に電力を供給可能に結線されている。

ところで、図２と図３を比較して分かるように、インナーソケット５７のチップ嵌合部５８にシャーボルトＳのチップ部Ｓａが挿入されているか否かで、チップロッド６３の配置箇所は相違する。具体的には、チップ嵌合部５８にチップ部Ｓａが挿入されていない場合、チップロッド６３は、チップ部Ｓａにより移動しておらず図２に示すように配置される。つまり、チップロッド６３は、圧縮ばね６１の付勢力を受けて図２に示す前側箇所に配置される。これに対して、チップ嵌合部５８にチップ部Ｓａが挿入されている場合、圧縮ばね３２の付勢力に抗して挿入されたチップ部Ｓａにより、チップロッド６３は移動される。つまり、チップロッド６３は、図３に示す後側箇所に配置される。つまり、このチップロッド６３は、ナット嵌合部５６に六角ナットＮが嵌合したことで変位される部材であり、本発明に係る変位部材に相当する。

この際のレンチ部としての工具本体１１は、六角ナットＮを嵌め込む方向の反対圧力を受けているものとなっている。つまり、工具本体１１は、ナット嵌合部５６に六角ナットＮが嵌め込まれることにより受圧されているものとなっている。つまり、チップロッド６３が図３に示す後側に配置されていることにより、この工具本体１１は六角ナットＮが嵌め込まれて受圧されていることが検出されるように構成される。すなわち、工具本体１１は、チップロッド６３が図３に示す後側に配置されていることを検出できるように構成される。具体的には、工具本体１１の内部には、図３に示す後側配置のチップロッド６３の後端部６５を検出する磁気センサ６７が設けられている。

磁気センサ６７は、チップロッド６３が図３に示す後側に配置される場合に、チップロッド６３の後端部６５が図３に示す位置で存することを検出する。逆に言えば、この磁気センサ６７は、図２に示す前側配置のチップロッド６３の後端部６５を検出することはない。つまり、磁気センサ６７は、図３に示す後側にチップロッド６３が配置される場合に限ってチップロッド６３の後端部６５を検出するものであり、図２に示す前側にチップロッド６３が配置される場合にはチップロッド６３の後端部６５を検出しないものとなっている。なお、この磁気センサ６７が、チップロッド６３の後端部６５を検出した場合には、コントローラ７０（制御処理装置７１）にセンサ信号を送信する。つまり、このセンサ信号は、本発明に係る変位検出および嵌合検出に相当する。

すなわち、この磁気センサ６７は、本発明に係る受圧検出部および嵌合検出部に相当する。また、この磁気センサ６７は、本発明に係る変位検出部に相当する。つまり、磁気センサ６７は、変位部材としてのチップロッド６３の後側への変位に基づいてセンサ信号（変位検出）を制御処理装置７１に送る。また、この際の磁気センサ６７から送信されるセンサ信号は、本発明に係る受圧信号および嵌合信号に相当する。つまり、磁気センサ６７が、図３に示すようにチップロッド６３の後端部６５を検出した場合には、工具本体１１が六角ナットＮを嵌め込む方向の反対圧力を受けているものとしてコントローラ７０（制御処理装置７１）にセンサ信号を送信する。また同じように、磁気センサ６７が、図３に示すようにチップロッド６３の後端部６５を検出した場合には、アウターソケット５５に六角ナットＮが嵌合しているものとしてコントローラ７０（制御処理装置７１）にセンサ信号を送信する。

上記した各種の構成は、図４のブロック図に示すとおりの駆動システム１００を構成する。この駆動システム１００により、図５および図６に示す省電力制御を行う。すなわち、図５のフローチャートは、省電力制御のフローを示している。図６のフローチャートは、嵌合アシスト付き省電力制御のフローを示している。すなわち、上記した制御処理装置７１は、ブラシレスＤＣモータ２２に電力を供給するにあたって、例えば図５に示す省電力制御を行っている。省電力制御（Ｓ１０）では、先ず、制御処理装置７１が操作スイッチ３３からオン信号を受信したかを判断する（Ｓ１１１）。このＳ１１１で、制御処理装置７１が操作スイッチ３３からオン信号を受信したと判断した場合には、締付け完了トルク閾値設定処理（Ｓ１１５）に移る。なお、このＳ１１１で、制御処理装置７１が操作スイッチ３３からオン信号を受信していないと判断した場合には、オン信号を受信するまで判断が繰り返される（Ｓ１１１）。

このＳ１１５では、制御処理装置７１は、上記したボルト径入力ダイヤル３９から送られるボルト径信号に基づいて、締付け完了となるブラシレスＤＣモータ２２のトルク閾値を設定する。なお、このブラシレスＤＣモータ２２のトルク閾値は、ブラシレスＤＣモータ２２の回転数の閾値、ブラシレスＤＣモータ２２に送られる電力の電流値の閾値などを含むものとなっている。このようにＳ１１５にて設定されたトルク閾値は、後のＳ１４における締付け完了のトルク閾値の判定に用いられる。この締付け完了のトルク閾値の設定処理（Ｓ１１５）の後は、制御処理装置７１が磁気センサ６７からセンサ信号を受信したかの判断（Ｓ１２）に移るものとなっている。

このＳ１２で、制御処理装置７１が磁気センサ６７からセンサ信号を受信したと判断した場合には、制御処理装置７１はブラシレスＤＣモータ２２に電力を供給する（Ｓ１３）。なお、このＳ１２で、制御処理装置７１が磁気センサ６７からセンサ信号を受信していないと判断した場合には、再びＳ１１１からの判断が始まり、センサ信号を受信するまで判断が繰り返される（Ｓ１２）。つまり、制御処理装置７１は、オン信号とセンサ信号との両方を受信している場合に、第２のモードとなるナット嵌合部５６に嵌合される六角ナットＮを締め付けるように、ブラシレスＤＣモータ２２を駆動させるように電力を供給する。ここで、制御処理装置７１は、センサ信号が送られていない場合には、第１のモードとなるナット嵌合部５６が静止するようにブラシレスＤＣモータ２２を駆動させない制御を行う。なお、第１のモードによるブラシレスＤＣモータ２２の制御の出力は、第２のモードによるブラシレスＤＣモータ２２の制御の出力よりも、当然低い出力となっている。Ｓ１３で、ブラシレスＤＣモータ２２に供給される電力は、アウターソケット５５に嵌合される六角ナットＮを締め付けるようにブラシレスＤＣモータ２２を回転駆動させる電力である。

その後、制御処理装置７１は、ブラシレスＤＣモータ２２から検出されるトルクがＳ１１５で設定したトルク閾値を越えたか、を判断する（Ｓ１４）。具体的には、制御処理装置７１は、センサ基板２７から送られる位置信号に基づいてブラシレスＤＣモータ２２のトルクを算出して検出する。次いで、制御処理装置７１は、この検出されたトルクが、Ｓ１１５で設定したトルク閾値を越えたかを判断する。Ｓ１４で、検出するブラシレスＤＣモータ２２のトルクがＳ１１５で設定したトルク閾値を越えたと制御処理装置７１が判断した場合には、制御処理装置７１はブラシレスＤＣモータ２２への電力供給を停止する（Ｓ１５）。なお、Ｓ１４で、検出するブラシレスＤＣモータ２２のトルクがＳ１１５で設定したトルク閾値を越えていないと制御処理装置７１が判断した場合には、制御処理装置７１は再びＳ１１１からの判断が始めてＳ１４まで同様に判断する（Ｓ１１１，Ｓ１２）。つまり、制御処理装置７１は、ブラシレスＤＣモータ２２への電力供給を続けるものとなっている（Ｓ１３）。なお、上記したように制御処理装置７１が検出するトルクは、センサ基板２７から送られる位置信号に基づいて制御処理装置７１が算出するブラシレスＤＣモータ２２の回転数であったり、ブラシレスＤＣモータ２２に送られている電力を検出して制御処理装置７１が算出するブラシレスＤＣモータ２２の電流値であったりする。

また、上記した制御処理装置７１は、上記した省電力制御に代えて図６に示す嵌合アシスト付き省電力制御を行うものであってもよい。図６のフローチャートは、嵌合アシスト付き省電力制御（Ｓ２０）のフローを示している。嵌合アシスト付き省電力制御（Ｓ２０）でも、上記した省電力制御（Ｓ１０）にて行う判断制御（Ｓ１１１〜Ｓ１５）と略同様の判断制御（Ｓ２１１〜Ｓ２５）を行う。ただ、Ｓ２２において、磁気センサ６７からセンサ信号を受信していないと判断した場合には、Ｓ２６の嵌合アシスト制御を行う。このＳ２６の嵌合アシスト制御は、アウターソケット５５に対して六角ナットＮを嵌合させるようにブラシレスＤＣモータ２２に電力を供給する制御である。つまり、Ｓ２６で行う制御は、Ｓ２３（Ｓ１３）で行う制御とは相違する制御を行っている。この嵌合アシスト制御（Ｓ２６）は、アウターソケット５５に対して六角ナットＮが嵌合するまで繰り返される（Ｓ２２，Ｓ２６）。

この嵌合アシスト制御（Ｓ２６）では、制御処理装置７１がオン信号のみを受信しているものとして、ナット嵌合部５６に対して六角ナットＮを嵌合させるようにブラシレスＤＣモータ２２に電力を供給する。つまり、制御処理装置７１は、オン信号とセンサ信号との両方を受信している場合に、第２のモードとなるナット嵌合部５６に嵌合される六角ナットＮを締め付けるように、ブラシレスＤＣモータ２２を駆動させるように電力を供給するが、センサ信号が送られていない場合には嵌合アシスト制御を行う。この嵌合アシスト制御（Ｓ２６）は、本発明に係る第２のモードとなる制御であり、ナット嵌合部５６に六角ナットＮを嵌合させるように、ブラシレスＤＣモータ２２を駆動させるように電力を供給する。

このＳ２６の嵌合アシスト制御の具体的な制御としては各種の制御を選択することが可能である。例えば、この嵌合アシスト制御（Ｓ２６）の制御処理装置７１の制御の１つとしては、ナット嵌合部５６が揺れ動くようにブラシレスＤＣモータ２２の回転を正方向と逆方向に交互に切り替える制御がある。具体的には、細分化した時間区切りでブラシレスＤＣモータ２２に正回転と逆回転とを複数回繰り返すようにする制御がある。この際、制御処理装置７１は、ブラシレスＤＣモータ２２に電力を供給するにあたり、正方向と逆方向とに交互に流す電流切替えを複数回行う。そうすると、ナット嵌合部５６（アウターソケット５５）は、正逆の細かい回転が複数回行われることとなり、ナット嵌合部５６に対して六角ナットＮを嵌合させ易くすることができる。

また、この嵌合アシスト制御（Ｓ２６）の制御処理装置７１の制御の１つとしては、ナット嵌合部５６がゆっくり回転するようにブラシレスＤＣモータ２２の回転を第２のモード（Ｓ２３）よりもゆっくり回転させる制御である。具体的には、なお、この回転には、正回転または逆回転のいずれであってもよい。この際、制御処理装置７１は、ブラシレスＤＣモータ２２に小さい電圧の電力をブラシレスＤＣモータ２２に供給する。そうすると、ナット嵌合部５６（アウターソケット５５）は、ゆっくりとした速度で正回転あるいは逆回転することとなり、ナット嵌合部５６に対して六角ナットＮを嵌合させ易くすることができる。

上記したナット締付け機１０によれば、次のような作用効果を奏することができる。すなわち、上記したナット締付け機１０によれば、ナット嵌合部５６に六角ナットＮが嵌合するまでは、低い出力でブラシレスＤＣモータ２２を制御することとなる。これによって、六角ナットＮの締付けには関係ない場合にはブラシレスＤＣモータ２２に供給される電力の省電力化を図ることができ、無駄な電力消費を抑えて電力消費の効率性を高めることができる。また、第１のモードによる制御がナット嵌合部５６が静止するように駆動させない制御の場合には、六角ナットＮの締付けには関係ない場合にはブラシレスＤＣモータ２２には電力が供給されないこととなる。これによって、さらなる電力の省電力化を図ることができ、さらなる電力消費の効率性を高めることができる。また、第１のモードによる制御がナット嵌合部５６を揺れ動かすような制御の場合には、ナット嵌合部５６に対して六角ナットＮを嵌合させ易くすることができて、ナット締付け機による作業性を高めることができる。また、第１のモードによる制御がナット嵌合部５６をゆっくり回転させる制御の場合にも、ナット嵌合部５６に対して六角ナットＮを嵌合させ易くすることができて、ナット締付け機による作業性を高めることができる。

なお、本発明に係るナット締付け機にあっては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、適宜個所を変更して構成するようにしてもよい。たとえば、上記した実施の形態にあっては電源として充電式バッテリＢを利用するものであったが、これに代えて家庭用電源（ＡＣ）接続して電源を確保する構成であってもよい。また、上記した実施の形態にあっては駆動源としてブラシレスＤＣモータ２２を利用するものであったが、これに代えてブラシモータを駆動源とするものであってもよい。また、上記した実施の形態にあっては、本発明に係る変位部材としてチップロッド６３を用いていた。しかしながら、本発明に係る変位部材としては、これに限定されることなく、例えばアウターソケット５５で構成されるものであってもよい。すなわち、本発明に係る変位部材としては、ナット嵌合部５６に六角ナットＮが嵌合したことで変位される部材であればよいものである。

また、上記した実施の形態にあっては、本発明に係る変位検出部および嵌合検出部として磁気センサ６７を用いていた。しかしながら、本発明に係る変位検出部および嵌合検出部としては、これに限定されることなく、例えば接点スイッチやフォトセンサ（光学式センサ）で構成されるものであってもよい。すなわち、本発明に係る変位検出部としては、変位部材が変位した場合に変位した旨の変位検出を制御部に送ることが可能であれば、多様な構成を採用することができる。また、本発明に係る嵌合検出部としては、ナット嵌合部に六角ナットが嵌合した旨の嵌合検出を制御部に送ることが可能であれば、多様な構成を採用することができる。また、本発明に係る第１のモードとしては、上記したような嵌合アシスト制御（Ｓ２６）に限定されることなく、適宜の制御が可能である。すなわち、本発明に係る第１のモードは、モータの制御の出力が第２のモードによるモータの制御の出力よりも低い出力であればよいものである。

１０ ナット締付け機
１１ 工具本体（レンチ部）
１２ 本体ハウジング
１３ 第１段遊星ギヤ列
１４ 第２段遊星ギヤ列
１５ 第３段遊星ギヤ列
１６ インナースリーブ
１７ アウタースリーブ
１７１ 雄ガイド部
１８ フロントハウジング
１９ ベアリング
２０ モータ部
２１ モータハウジング
２２ ブラシレスＤＣモータ（モータ）
２３ モータ軸
２３１，２３２ ベアリング
２４ 回転子
２５ コイル
２６ インシュレータ
２７ センサ基板（モータ位置検出部）
２８ 冷却ファン
３０ ハンドル部
３１ ハンドルハウジング
３３ 操作スイッチ（操作入力部）
３４ スイッチレバー
３７ 排出レバー
４１ ピニオンギヤ
４２ 第１中間ギヤ
４３ 第２中間ギヤ
４４ 中間軸
４５ ベベルギヤ
５０ 入力軸
５１ 入力ベベルギヤ
５２ 第１段サンギヤ
５２１，５２２ ベアリング
５５ アウターソケット
５５１ 雌ガイド部
５６ ナット嵌合部
５７ インナーソケット
５８ チップ嵌合部
６０ なめり防止ピン
６２ ストッパ
６３ チップロッド（変位部材）
６５ チップロッドの後端部
６７ 磁気センサ（変位検出部、嵌合検出部）
７０ コントローラ（制御部）
７１ 制御処理装置
７２ ブリッジ回路装置
７７ バッテリ装着部
７８ モータ部の下部
７９ ハンドル部の下部
８０ バッテリ装着構造
１００ 駆動システム
Ｊ 機軸
Ｎ 六角ナット
Ｓ シャーボルト（トルシャーボルト）
Ｓａ チップ部

Claims (7)

1. モータと、該モータの駆動を制御する制御部と、該モータの駆動を受けてボルトにナットを締め付けるレンチ部と、を有するナット締付け機であって、
   前記レンチ部は、
   締め付けられる前記ナットを嵌合するナット嵌合部と、
   前記ナット嵌合部に前記ナットが嵌合したことで変位される変位部材と、
   前記変位部材が変位した場合に該変位した旨の変位検出を前記制御部に送る変位検出部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記変位検出が送られていない場合に前記モータを第１のモードで制御し、
   前記変位検出が送られている場合に前記モータを第２のモードで制御し、
   前記第１のモードによる前記モータの制御の出力が、前記第２のモードによる前記モータの制御の出力よりも低い出力になるように設定されており、
   ユーザによりオン入力した場合に該オン入力した旨のオン信号を前記制御部に送信する操作入力部を有し、
   前記第１のモードによる前記モータの制御は、前記制御部が前記オン信号を受信している場合に、前記ナット嵌合部が揺れ動くように該モータの回転を正方向と逆方向に交互に切り替える制御である、ナット締付け機。
2. モータと、該モータの駆動を制御する制御部と、該モータの駆動を受けてボルトにナットを締め付けるレンチ部と、を有するナット締付け機であって、
   前記レンチ部は、
   締め付けられる前記ナットを嵌合するナット嵌合部と、
   前記ナット嵌合部に前記ナットが嵌合した旨の嵌合検出を前記制御部に送る嵌合検出部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記嵌合検出が送られていない場合に前記モータを第１のモードで制御し、
   前記嵌合検出が送られている場合に前記モータを第２のモードで制御し、
   前記第１のモードによる前記モータの制御の出力が、前記第２のモードによる前記モータの制御の出力よりも低い出力になるように設定されており、
   ユーザによりオン入力した場合に該オン入力した旨のオン信号を前記制御部に送信する操作入力部を有し、
   前記第１のモードによる前記モータの制御は、前記制御部が前記オン信号を受信している場合に、前記ナット嵌合部が揺れ動くように該モータの回転を正方向と逆方向に交互に切り替える制御である、ナット締付け機。
3. モータと、該モータの駆動を制御する制御部と、該モータの駆動を受けてボルトにナットを締め付けるレンチ部と、を有するナット締付け機であって、
   前記レンチ部は、
   締め付けられる前記ナットを嵌合するナット嵌合部と、
   前記ナット嵌合部に前記ナットが嵌合したことで変位される変位部材と、
   前記変位部材が変位した場合に該変位した旨の変位検出を前記制御部に送る変位検出部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記変位検出が送られていない場合に前記モータを第１のモードで制御し、
   前記変位検出が送られている場合に前記モータを第２のモードで制御し、
   ユーザによりオン入力した場合に該オン入力した旨のオン信号を前記制御部に送信する操作入力部を有し、
   前記第１のモードによる前記モータの制御は、前記制御部が前記オン信号を受信している場合に、前記ナット嵌合部が揺れ動くように該モータの回転を正方向と逆方向に交互に切り替える制御であり、かつ前記ナット嵌合部がゆっくり回転するように該モータの回転を前記第２のモードよりもゆっくり回転させる制御である、ナット締付け機。
4. モータと、該モータの駆動を制御する制御部と、該モータの駆動を受けてボルトにナットを締め付けるレンチ部と、を有するナット締付け機であって、
   前記レンチ部は、
   締め付けられる前記ナットを嵌合するナット嵌合部と、
   前記ナット嵌合部に前記ナットが嵌合した旨の嵌合検出を前記制御部に送る嵌合検出部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記嵌合検出が送られていない場合に前記モータを第１のモードで制御し、
   前記嵌合検出が送られている場合に前記モータを第２のモードで制御し、
   ユーザによりオン入力した場合に該オン入力した旨のオン信号を前記制御部に送信する操作入力部を有し、
   前記第１のモードによる前記モータの制御は、前記制御部が前記オン信号を受信している場合に、前記ナット嵌合部が揺れ動くように該モータの回転を正方向と逆方向に交互に切り替える制御であり、かつ前記ナット嵌合部がゆっくり回転するように該モータの回転を前記第２のモードよりもゆっくり回転させる制御である、ナット締付け機。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のナット締付け機において、
   前記第２のモードによる前記モータの制御は、前記ナット嵌合部に嵌合される前記ナットを締め付けるための制御である、ナット締付け機。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のナット締付け機において、
   前記第１のモードによる前記モータの制御は、前記制御部が前記オン信号を受信している場合に、前記ナット嵌合部が静止するように該モータを駆動させない制御である、ナット締付け機。
7. 請求項１または請求項２に記載のナット締付け機において、
   前記第１のモードによる前記モータの制御は、前記制御部が前記オン信号を受信している場合に、前記ナット嵌合部がゆっくり回転するように該モータの回転を前記第２のモードよりもゆっくり回転させる制御である、ナット締付け機。
   

Images