JP6863763B2 - 締付工具 - Google Patents

Description

本発明は、ボルトまたはナットの締付工具に関する。

ボルトまたはナットの締付工具として、インパクトレンチ、インパクトドライバ等のいわゆる回転打撃工具が知られている。回転打撃工具では、モータによって回転されるハンマが、アンビルに対して係合と離脱を繰り返すことで、アンビルに回転打撃力（インパクト）を間欠的に発生させる。回転打撃工具は、この動作によってボルトやナットをしっかりと締め付けることができる一方で、ハンマがアンビルに対して係合する際に打撃音が発生してしまう。これに対して、特許文献１には、回転打撃工具のハンマケースに封入される潤滑油またはグリースに弾性体を混合することで、インパクト発生時の打撃音を軽減することが開示されている。

特開２０１０−２８４７４２号公報

特許文献１に開示された回転打撃工具によれば、インパクト発生時の打撃音はある程度軽減されるものの、作業環境の更なる改善のために、ボルトやナットの締結作業時に発生する騒音の更なる軽減が望まれている。

本発明は、かかる状況に鑑み、回転打撃工具に比べ、ボルトやナットの締結作業時の稼働音がより静かな締付工具を提供することを目的とするものである。

本発明の一態様によれば、ボルトまたはナットの締付工具が提供される。この締付工具は、モータと、遊星減速機と、ソケットと、反力受け部材とを備えている。

遊星減速機は、モータによって駆動される。また、遊星減速機は、第１出力シャフトと第２出力シャフトとを備えている。第１出力シャフトおよび第２出力シャフトは、所定の軸線に対して同軸状に配置され、互いに逆方向に回転可能に構成されている。

ソケットは、ボルトまたはナットに係合可能に構成されている。また、ソケットは、遊星減速機の第１出力シャフトに連結され、第１出力シャフトと一体的に回転するように構成されている。反力受け部材は、遊星減速機の第２出力シャフトに連結され、ソケットの回転時の反力によって、第２出力シャフトと一体的に前記ソケットと逆方向に回転するように構成されている。また、反力受け部材は、外部の当接対象物に当接可能なアーム部を備えている。

締付工具は、少なくとも、モータが、ソケットをボルトまたはナットを締め付ける正転方向に回転させるように駆動され、締付トルクが予め定められた所定の目標トルクに達した場合に駆動が停止される締付モードで動作可能に構成されている。また、反力受け部材の回転速度は、締付モードにおいてモータの駆動開始から締付トルクが目標トルクに達するまでの時間と、アーム部と当接対象物との間に介在物が存在する場合に、使用者がアーム部と介在物との干渉を回避するための動作を行うのに要する時間とに応じて定められている。

本態様の締付工具は、ボルトまたはナットの締め付けをソケットの回転によって行うため、回転打撃工具に比べて稼働音がより静かであり、また、ソケットの回転時の反力によってソケットと逆方向に回転する反力受け部材を備えるため、アーム部を介して当接対象物で反力を受けることができる。このような締付工具では、アーム部が当接対象物から離間して配置され、アーム部と当接対象物の間に介在物が存在する状態で締付作業が開始されると、反力受け部材が回転するのに伴って、アーム部と介在物とが干渉する可能性がある。そこで、本態様のように、反力受け部材の回転速度を、締付トルクが目標トルクに達するまでの時間と、使用者が干渉を回避するための動作を行うのに要する時間とに応じて定めることで、アーム部と介在物の干渉の可能性を低減しつつ、締付所要時間をできるだけ短縮することができる。

なお、本態様に係る締付工具に採用されるモータは、直流モータであっても交流モータであってもよいし、ブラシの有無も特に限定されない。但し、小型で大出力が得られるという観点からは、ブラシレスＤＣモータが採用されることが好ましい。

遊星減速機は、典型的には、太陽ギア、遊星ギアおよびインターナルギアを含む遊星ギア機構を主体として構成される。遊星減速機は、遊星ギア機構を１つのみ備えていてもよいし、２つ以上備えていてもよい。本態様の遊星減速機は、２つの出力シャフト（第１出力シャフトと第２出力シャフト）を有するように構成される。典型的には、遊星ギアのキャリアおよびインターナルギアを、夫々、第１出力シャフトおよび第２出力シャフトとすることができる。なお、第１出力シャフトと第２出力シャフトが「互いに逆方向に回転可能」とは、第１出力シャフトと第２出力シャフトのうち、何れか一方の出力シャフトに作用するトルクの反力（反動）として、このトルクと大きさが等しいトルク（反作用トルク（reaction torque））が他方の出力シャフトに逆方向に作用して、他方の出力シャフトが逆方向に回転することを意味する。

ソケットは、第１出力シャフトに対して直接連結されてもよいし、間接的に（言い換えると、別部材を介して）連結されていてもよい。また、複数種類のボルトまたはナットに対応するために、ソケットは、第１出力シャフトに対して着脱可能に構成されていることが好ましい。

ソケットと同様、反力受け部材も、第２出力シャフトに対して直接連結されてもよいし、間接的に（言い換えると、別部材を介して）連結されていてもよい。また、反力受け部材のアーム部が当接する当接対象物として、一般的には、近傍に配置されたボルトまたはナットや、その他の部材が使用される。このため、締付対象のボルトまたはナットと当接対象物との配置関係に応じて、アーム部の形状やサイズが異なる複数種類の反力受け部材を交換できるように、反力受け部材は、第２出力シャフトに対して着脱可能に構成されていることが好ましい。なお、反力受け部材は、典型的には、第２出力シャフトに直接または間接的に連結されるベース部（典型的には、筒状部分）と、アーム部とを備え、アーム部は、第２シャフトの回転軸に交差する方向（典型的には径方向）に延在する部分を含む。アーム部は、全体としては、例えば、直線状に形成されていてもよいし、Ｌ字状等、屈曲部を含む構成とされてもよい。

締付工具は、締付モードのみで動作可能であってもよいし、締付モード以外の動作モードでも動作可能であってもよい。目標トルクは、予め定められた一律の値であってもよいし、使用者の外部操作によって設定可能とされていてもよい。なお、締付トルクは、例えば、締付トルクと所定の相関関係を有するモータの電流値や、第２出力シャフトの歪みとして検出することができる。なお、締付トルクが目標トルクに達した場合のモータの駆動停止は、典型的には、制御部によって制御される。

使用者がアーム部と介在物との干渉を回避するための動作とは、例えば、介在物を移動させる動作や、反力受け部材の回転を止めるための動作等をいう。かかる動作を行うのに要する時間としては、例えば、人間が物体を視認してから体が反応して動くまでの平均的な反応時間を採用可能である。

本発明においては、反力受け部材の回転速度は、６０ｒｐｍから１００ｒｐｍまでの範囲内に定められる。人間が物体を視認してから体が反応して動くまでの反応時間に鑑みると、反力受け部材の回転速度が１００ｒｐｍ以下であることが好ましい。一方、反力受け部材の回転速度が６０ｒｐｍ未満となると、締付所要時間が回転打撃工具に比べて長くなってしまう。よって、反力受け部材の回転速度を本態様に規定する範囲内とすることで、アーム部と介在物との干渉の可能性を低減しつつ、回転打撃工具と同等の作業効率を確保することができる。反力受け部材の回転速度は、７０ｒｐｍから９０ｒｐｍまでの範囲内に定められているとより好ましく、概ね８０ｒｐｍとされることが更に好ましい。
また本発明では、目標トルクとして略１００Ｎ・ｍでの締め付けが可能に構成されている。

本発明の一態様において、締付工具は、ハウジングと、ハンドルと、バッテリとを更に備えていてもよい。ハウジングは、モータと、遊星減速機の少なくとも一部とを収容する。ハンドルは、ハウジングから所定の軸線に交差する方向に突出するとともに、使用者による把持が可能に構成されている。バッテリは、ハンドルの突出側の端部に設けられたバッテリ装着部に取り外し可能に装着されている。そして、バッテリが装着された場合の締付工具の重心は、ハンドル内に位置していてもよい。本態様のように、重心の位置がハンドル内にある場合、使用者は、どの方向に向けて締付作業を行う場合でも、締付工具を操作しやすい。なお、重心は、ハンドル内において、指による押圧操作が可能に構成されたトリガの近傍にあるとより好ましい。また、本態様の重心配置は、バッテリが装着された場合の総重量が２．５ｋｇ以下の締付工具（つまり、片手で締付工具を把持した状態で、色々な方向に向けて使用する可能性が高い締付工具）に適用された場合に、特に効果を発揮する。

本発明の一態様において、締付工具は、使用者による押圧操作が可能に構成された操作部材と、操作部材の押圧操作が解除された場合、反力受け部材の回転を止めるように構成されたブレーキ部とを更に備えてもよい。本態様によれば、使用者は、介在物が存在する場合、反力受け部材のアーム部と介在物との干渉を回避するための動作として、操作部材の押圧操作を解除することができる。モータを停止するだけではモータが慣性で回転し、反力受け部材が更に回転してしまう可能性があるが、本実施形態では、ブレーキ部が反力受け部材の回転を止めるため、より迅速且つ確実に干渉を回避することができる。

本発明の一態様において、締付工具は、アーム部を含む所定領域へ向けて光を照射するように構成された照明装置を更に備えてもよい。本態様によれば、使用者は、薄暗い作業場などにおいても当接対象物または介在物に対するアーム部の近接状態を容易に確認することができる。

本発明の一態様において、締付工具は、使用者の外部操作によって、目標トルクを設定可能に構成されたトルク設定部材を更に備えてもよい。本態様によれば、使用者は、締付工具で締め付けるボルトまたはナットの種類（ネジの呼び径等）に応じて適切な目標トルクを設定することができる。

本発明の一態様において、締付工具は、締付モードと、緩めモードとを含む複数の動作モードで動作可能に構成されていてもよい。緩めモードは、モータが、ソケットをボルトまたはナットを緩める逆転方向に回転させるように駆動される動作モードである。そして、緩めモードにおける第１出力シャフトのトルクは、締付モードにおける第１出力シャフトのトルクの最大値よりも大きく設定されていてもよい。ボルトまたはナットを締め付けた後、その締め付けを緩める場合には、締付時よりも大きなトルクが必要となる。本態様によれば、緩めモードにおける第１出力シャフトのトルクが、締付モードにおけるトルクの最大値よりも大きく設定されているため、緩めモードにおいても適切なトルクでボルトまたはナットを緩めることができる。

締付工具の右側面図である。 締付工具の背面図である。 締付工具の平面図である。 締付工具の縦断面図である。 反力受け部材が装着された状態の遊星ギアユニットの縦断面図である。 反力受け部材が装着された状態の遊星ギアユニットの一部縦断面図である。 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。 図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。 図５のＩＸ−ＩＸ線における断面図である。 図５のＸ−Ｘ線における断面図である。 反力受け部材が装着された状態の遊星ギアユニットの斜視図である。 従来のインパクトレンチおよび実施形態に係る締付工具の締付作業時の軸力の経時的変化を示すグラフである。

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。なお、以下の実施形態では、作業材９０の貫通孔に挿通されたボルト９１に対してナット９２を締め付ける締付工具１を例示する。

まず、図１を参照して、締付工具１の概略構成について説明する。図１に示すように、締付工具１の外郭は、主に、本体ハウジング１１と、遊星ギアユニット３の一部と、ハンドル１５によって形成されている。本体ハウジング１１と遊星ギアユニット３は、遊星ギアユニット３の一部が本体ハウジング１１に収容され、一部が外部に露出された状態で、所定の軸線Ａに沿って延在する。軸線Ａ方向において遊星ギアユニット３の露出側の一端部には、ナット９２に係合可能なソケット５と、反力受け部材６とが連結されている。ハンドル１５は、使用者による把持が可能に構成されており、本体ハウジング１１から軸線Ａに交差する方向に突出している。ハンドル１５の基端部には、使用者による押圧操作が可能なトリガ１５１が設けられている。また、ハンドル１５の突出側の端部には、バッテリ装着部１７を介して、充電式のバッテリ８が取り外し可能に装着されている。

使用者が、ボルト９１に対してある程度まで螺合されたナット９２にソケット５を係合させ、トリガ１５１を押圧操作すると、締付工具１はナット９２の締付を行う。このとき、隣接するナット９２等の当接対象物に反力受け部材６が当接することで、ソケット５の回転時の反力を、当接対象物で受けることができる。

なお、以下では、締付工具１の方向に関して、説明の便宜上、軸線Ａ方向を締付工具１の前後方向と規定し、ソケット５が配置されている側を前側、反対側を後側と規定する。また、軸線Ａに直交し、ハンドル１５の延在方向に対応する方向を上下方向と規定し、本体ハウジング１１が配置される側を上側、バッテリ８が装着される側を下側と規定する。

以下、図１〜図１１を参照して、締付工具１の詳細構成について説明する。

図４に示すように、本体ハウジング１１には、主に、モータ２と、遊星ギアユニット３の一部とが収容されている。本実施形態では、モータ２として、小型で高出力なブラシレスＤＣモータが採用されている。モータ２は、ロータ（図示略）と共に回転する出力シャフト２１の回転軸が軸線Ａ上を延在するように、本体ハウジング１１の後端部内に配置されている。遊星ギアユニット３は、遊星減速機として構成されており、モータ２の前側に配置されている。遊星ギアユニット３は、モータ２によって駆動され、ソケット５および反力受け部材６に動力を伝達する。なお、遊星ギアユニット３、ソケット５、および反力受け部材６については、後で詳述する。

図１、図２および図４に示すように、本体ハウジング１１の下端部には、使用者の外部操作に応じて、締付工具１の動作モードを、締付モードと緩めモードとの間で切り替えるための切替スイッチ１１１が設けられている。締付モードとは、モータ２が、ソケット５を、ナット９２を締め付ける正転方向に回転させるように駆動される（正転駆動される）動作モードである。一方、緩めモードとは、モータ２が、ソケット５を、正転方向とは逆の方向、すなわち、ナット９２を緩める逆転方向に回転させるように駆動される（逆転駆動される）動作モードである。

本実施形態では、切替スイッチ１１１は、締付モードおよび緩めモードのうち何れかを設定可能なモード設定部材として構成されている。具体的には、切替スイッチ１１１は、本体ハウジング１１によって左右方向に移動可能に保持されており、その配置位置に応じた信号を出力する。後述のコントローラ７（図４参照）は、切替スイッチ１１１が右側から押圧されて、図２に示すように、その左端部が本体ハウジング１１から左方へ突出する位置（以下、左方位置という）に配置されると、モータ２を締付モードで正転駆動する。図示は省略するが、反対に、切替スイッチ１１１が左側から押圧されて、右端部が本体ハウジング１１から右方へ突出する位置に配置（以下、右方位置という）されると、コントローラ７は、モータ２を緩めモードで逆転駆動する。なお、切替スイッチ１１１は、締付モードおよび緩めモードに加え、その他の動作モードを設定可能に構成されていてもよい。

図３および図４に示すように、本体ハウジング１１の上面には、使用者の外部操作によって、締付作業時の目標トルクを設定可能なトルク設定ダイアル１１３が設けられている。詳細は後述するが、目標トルクとは、ナット９２の締付完了の判断基準として使用されるトルクの閾値をいう。本実施形態では、トルク設定ダイアル１１３は、回転位置（基準位置からの回転量）に応じて無段階で目標トルクの調整が可能に構成されており、上面には、その目安として、ゼロから９までの数値が示されている。

図１および図４に示すように、本体ハウジング１１の下端部の前端には、照明ユニット１１５が設けられている。本実施形態の照明ユニット１１５は、光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ）と、ＬＥＤを収容する透光材料製（透明樹脂、ガラス等）のケースを主体として構成されている。照明ユニット１１５は、ＬＥＤが発する光が前方の所定領域を照らすように、光の照射方向が設定されている。本実施形態では、所定領域は、ソケット５による締付が行われる作業領域と、後述の反力受け部材６のアーム部６５の回転移動範囲を含むように設定されている。

図１および図４に示すように、ハンドル１５は、使用者によって把持可能に構成されており、上端部の前側に、指での押圧操作が可能なトリガ１５１を有する。ハンドル１５の内部には、スイッチ１５２が収容されている。スイッチ１５２は、トリガ１５１の押圧操作に応じてオンとされてオン信号を出力し、トリガ１５１の押圧が解除されるとオフとされてオフ信号を出力する。

また、図４に示すように、ハンドル１５の下端部には、上述のように、バッテリ８を着脱可能に構成されたバッテリ装着部１７が設けられている。バッテリ装着部１７にバッテリ８が装着された場合の締付工具１の総重量は、２ｋｇ程度である。また、バッテリ８が装着された場合の締付工具１の重心Ｇは、図１〜図３に示すように、ハンドル１５内に位置する。より詳細には、重心Ｇは、上下方向においてはトリガ１５１の下端部と概ね同じ位置にあり、前後方向においてはトリガ１５１の若干後側の位置にある。使用者は、ハンドル１５を把持し、様々な方向へ締付工具１を向けて締付作業を行うが、重心Ｇがハンドル１５内にある場合、使用者は、どの方向においても締付工具１を操作しやすい。特に、本実施形態では、重心Ｇがハンドル１５内においてトリガ１５１の近傍にあるため、締付工具１は優れた操作性を発揮することができる。

ハンドル１５の下端部内（バッテリ装着部１７の上側）には、モータ２の駆動制御等、締付工具１の制御を司るコントローラ７が収容されている。本実施形態では、コントローラ７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータで構成されている。コントローラ７は、図示しない配線を介して、上述の切替スイッチ１１１、トルク設定ダイアル１１３、照明ユニット１１５、トリガ１５１のスイッチ１５２等に電気的に接続されている。更に、図２に示すように、ハンドル１５の下端部の左側面には、Ｕ字状のフック１５７が、ネジによって取り付けられている。フック１５７は、使用者のベルト等に引掛け可能に構成されている。

以下、遊星ギアユニット３、ソケット５、および反力受け部材６の詳細構成について、順に説明する。

まず、遊星ギアユニット３について説明する。図５に示すように、本実施形態の遊星ギアユニット３は、第１遊星ギア機構３１、第２遊星ギア機構３２、第３遊星ギア機構３３、および第４遊星ギア機構３４の４組の遊星ギア機構と、これら４組の遊星ギア機構を支持するギアハウジング３６とを備えている。

図４、図５および図７に示すように、第１遊星ギア機構３１は、太陽ギア３１１と、キャリア３１２と、５つの遊星ギア３１５と、インターナルギア３１７とを含む。第１遊星ギア機構３１は、軸線Ａ周りに回転するモータ２の出力シャフト２１を入力シャフトとして構成されており、太陽ギア３１１は、出力シャフト２１の前端に固定されている。キャリア３１２は、太陽ギア３１１に噛合する５つの遊星ギア３１５を回転可能に支持するとともに、軸線Ａと同軸状に配置されたシャフト部３１３を有する。インターナルギア３１７は、軸線Ａと同軸状に配置されており、遊星ギア３１５に噛合する。

図５および図８に示すように、第２遊星ギア機構３２は、太陽ギア３２１と、キャリア３２２と、５つの遊星ギア３２５と、インターナルギア３２７とを含む。太陽ギア３２１は、第１遊星ギア機構３１のキャリア３１２のシャフト部３１３に固定されている。キャリア３２２は、太陽ギア３２１に噛合する５つの遊星ギア３２５を回転可能に支持するとともに、軸線Ａと同軸状に配置されたシャフト部３２３を有する。インターナルギア３２７は、軸線Ａと同軸状に配置されており、遊星ギア３２５に噛合する。

なお、第１遊星ギア機構３１のインターナルギア３１７と第２遊星ギア機構３２のインターナルギア３２７は、いずれも円筒状の保持スリーブ３５１によって保持されている。より詳細には、図７に示すように、インターナルギア３１７の外周部には、軸線Ａ方向に延在する突状３１８が複数形成される一方、保持スリーブ３５１の後側部分の内周部には、軸線Ａ方向に延在し、突状３１８に係合可能な溝３５２が複数形成されている。また、図示は省略するが、インターナルギア３２７の後端部の外周部にも、インターナルギア３１７と同様の突状が形成されている。よって、インターナルギア３１７、３２７が保持スリーブ３５１に嵌合されることで、インターナルギア３１７、３２７は、保持スリーブ３５１によって軸線Ａ周りの回転が禁止された状態で保持される。

図５および図９に示すように、第３遊星ギア機構３３は、太陽ギア３３１と、キャリア３３２と、３つの遊星ギア３３５と、インターナルギア３３７とを含む。太陽ギア３３１は、第２遊星ギア機構３２のキャリア３２２のシャフト部３２３に固定されている。キャリア３３２は、太陽ギア３３１に噛合する３つの遊星ギア３３５を回転可能に支持するとともに、軸線Ａと同軸状に配置されたシャフト部３３３を有する。インターナルギア３３７は、軸線Ａと同軸状に配置されており、遊星ギア３３５に噛合する。

図５および図１０に示すように、第４遊星ギア機構３４は、太陽ギア３４１と、キャリア３４２と、３つの遊星ギア３４５と、インターナルギア３３７とを含む。太陽ギア３４１は、第３遊星ギア機構３３のキャリア３３２のシャフト部３３３に固定されている。キャリア３４２は、太陽ギア３４１に噛合する３つの遊星ギア３４５を回転可能に支持するとともに、軸線Ａと同軸状に配置されたシャフト部３４３を有する。インターナルギア３３７は、第３遊星ギア機構３３と第４遊星ギア機構３４に共通の部材であって、軸線Ａ方向（前後方向）において、少なくとも、第３遊星ギア機構３３の遊星ギア３３５と、第４遊星ギア機構３４の遊星ギア３４５とを収容可能な長さに形成されている。

なお、インターナルギア３３７の後端部には、凹凸が形成されている。一方、上述のインターナルギア３１７、３２７の保持スリーブ３５１の前端部にも、同様に凹凸が形成されている。インターナルギア３３７の凹凸が保持スリーブ３５１の凹凸に嵌合されることで、インターナルギア３３７は、保持スリーブ３５１を介してインターナルギア３１７、３２７と軸線Ａ方向に一体化されている。言い換えると、インターナルギア３１７、３２７、３３７、および保持スリーブ３５１は、全体として、第１遊星ギア機構３１〜第４遊星ギア機構３４に共通する１つのインターナルギア（以下、インターナルギアユニット３５という）を構成している。

図５に示すように、第１遊星ギア機構３１〜第４遊星ギア機構３４を支持するギアハウジング３６は、主に、後部ハウジング３６１と、前部ハウジング３６３と、抜け止めスリーブ３６７によって構成されている。

後部ハウジング３６１は、有底円筒状に形成されている。後部ハウジング３６１には、軸線Ａ周りの回転が許容された状態で、保持スリーブ３５１が収容されている。後部ハウジング３６１の底部に形成された貫通孔３６２には、太陽ギア３１１が固定されたモータ２の出力シャフト２１が挿入される（図４参照）。

前部ハウジング３６３は、後部ハウジング３６１よりも大径の筒状に形成されており、前部ハウジング３６３の後端部内に後部ハウジング３６１の前端部が嵌め込まれている。この状態で、前部ハウジング３６３と後部ハウジング３６１とがネジ（図示略）で固定され、一体化されている。抜け止めスリーブ３６７は、前端にフランジ３６８を有する円筒状に形成されている。抜け止めスリーブ３６７は、インターナルギア３３７の外周面と前部ハウジング３６３の内周面との間に、フランジ３６８が前部ハウジング３６３の前端に当接するように、前側から嵌め込まれている。インターナルギア（インターナルギアユニット３５）の前端部は、抜け止めスリーブ３６７から前方へ突出し、外部に露出している。

なお、抜け止めスリーブ３６７は、その外周部の周方向に形成された３本の環状溝に夫々装着されたＯリング３６９によって、前部ハウジング３６３に対する移動が規制されている。インターナルギア３３７の後端部には、径方向外側へ突出するフランジ３３８が設けられており、抜け止めスリーブ３６７が嵌めこまれると、フランジ３３８は、後部ハウジング３６１の前端と抜け止めスリーブ３６７の後端との間に配置される。これにより、インターナルギア３３７の軸線Ａ方向（前後方向）の移動が規制され、且つ、軸線Ａ周りの回転が許容された状態で、抜け止めスリーブ３６７に保持されている。上述のように、保持スリーブ３５１も軸線Ａ周りの回転が許容された状態で後部ハウジング３６１に保持されている。つまりインターナルギアユニット３５は、軸線Ａ周りの回転が許容された状態で、ギアハウジング３６（後部ハウジング３６１、前部ハウジング３６３、および抜け止めスリーブ３６７）によって保持されている。

図９〜図１１に示すように、前部ハウジング３６３の後端部の周方向の４箇所には、前部ハウジング３６３の円筒状の前側部分よりも径方向外側に突出する固定部３６４が設けられている。固定部３６４は、前後方向に延在する貫通孔３６５を有する。図１に示すように、固定部３６４の前側から、ネジ３７が貫通孔３６５に挿通され、本体ハウジング１１に形成されたネジ穴（図示略）に螺合されることで、ギアハウジング３６が本体ハウジング１１に固定されている。

上述のように構成された遊星ギアユニット３において、モータ２の動力は、第１遊星ギア機構３１、第２遊星ギア機構３２、第３遊星ギア機構３３、および第４遊星ギア機構３４の順に伝達される。具体的には、モータ２の駆動に伴い、出力シャフト２１と一体的に第１遊星ギア機構３１の太陽ギア３１１が回転する。遊星ギア３１５は、自転しつつ太陽ギア３１１の周りを公転することで、キャリア３１２（シャフト部３１３）を、軸線Ａ周りに出力シャフト２１と同じ方向に回転させる。第２遊星ギア機構３２、第３遊星ギア機構３３、第４遊星ギア機構３４でも、同様の伝達が行われ、キャリア３２２、３３２、３４２が出力シャフト２１と同じ方向に回転する。

一方で、第１遊星ギア機構３１〜第４遊星ギア機構３４において、キャリア３１２、３２２、３３２、３４２の回転時の反力は、遊星ギア３１５、３２５、３３５、３４５を介して、ギアハウジング３６に保持されたインターナルギアユニット３５をキャリア３１２、３２２、３３２、３４２とは逆方向に回転させるように作用する。つまり、遊星ギアユニット３において、動力伝達経路の最下流側に位置する第４遊星ギア機構３４のキャリア３４２のシャフト部３４３およびインターナルギアユニット３５は、互いに逆方向に回転する２つの最終出力シャフトとして構成されている。このことから、以下では、第４遊星ギア機構３４のキャリア３４２のシャフト部３４３およびインターナルギアユニット３５を、夫々、第１出力シャフト３４３および第２出力シャフト３５ともいう。

以下、図４および図１１を参照して、ソケット５について説明する。本実施形態では、ソケット５は、遊星ギアユニット３の第１出力シャフト３４３（キャリア３４２のシャフト部３４３）に着脱可能に構成されている。なお、本実施形態では、ソケット５を第１出力シャフト３４３に着脱可能とする構成として、周知の構成が採用されているため、ここでは簡単に説明する。

図１１に示すように、第１出力シャフト３４３は、前端部に、角柱状に形成されたソケット装着部３４６を有する。ソケット装着部３４６には、軸線Ａに直交する方向に延在し、抜け止め用のピン（図示略）が挿通される貫通孔３４７が設けられている。一方、図４に示すように、ソケット５は、全体としては筒状に形成されている。ソケット５の後端部の内周部は、ソケット装着部３４６が嵌合可能なシャフト装着部５１を構成している。ソケット５の後端部がソケット装着部３４６の外側に嵌合され、ソケット５に設けられた貫通孔（図示略）と貫通孔３４７にピンが挿通され、ピンがソケット５の外周側からＯリング（図示略）によって抜け止めされることで、ソケット５が第１出力シャフト３４３に装着される。

また、ソケット５の前端部の内周部は、ナット９２に係合可能なナット係合部５５を構成している。締付工具１に着脱可能なソケット５は、サイズ（径）の異なるナット９２に対応できるように、複数種類が用意されている。使用者は、実際に使用するナット９２のサイズに応じて適切なソケット５を第１出力シャフト３４３に装着すればよい。

以下、図５、図６、および図１１を参照して、反力受け部材６について説明する。本実施形態では、反力受け部材６は、遊星ギアユニット３の第２出力シャフト(インターナルギアユニット）３５に対して、連結部材３８を介して着脱可能に構成されている。

図１１に示すように、インターナルギア３３７の前端部には、複数の係止凹部３５４が周方向に互いに離間して設けられている。係止凹部３５４は、インターナルギア３３７の前端から後方へ向けて矩形状に凹む凹部である。また、図５および図６に示すように、前端部の内周部は、他の部分よりも周壁が薄く（内径が大きく）形成されており、連結部材３８が嵌合される嵌合凹部３５３を構成している。また、図６に示すように、インターナルギア３３７の前端部の内周部には、環状溝３５５が周方向に設けられている。

図５および図６に示すように、連結部材３８は、連結部材３８の後端部を構成するギア嵌合部３８１と、前端部を構成する反力受け装着部３８５とを含む。ギア嵌合部３８１は、インターナルギア３３７に形成された嵌合凹部３５３に嵌合可能な円筒状に形成されている。また、ギア嵌合部３８１の前端部には、複数の係止凸部３８３が周方向に互いに離間して設けられている。係止凸部３８３は、係止凹部３５４に嵌合可能な矩形状に形成され、径方向外側に突出するように設けられている。連結部材３８は、係止凸部３８３が係止凹部３５４に嵌合された状態で、ギア嵌合部３８１が嵌合凹部３５３に嵌め込まれ、更に、環状溝３５５に嵌め込まれた止め輪３８９によって、インターナルギア３３７に対して固定されている。つまり、連結部材３８は、インターナルギア３３７に一体状に連結されている。

図１１に示すように、反力受け部材６は、上述の連結部材３８に着脱可能に構成されたベース部６１と、ベース部６１から突出するアーム部６５とを備えている。

ベース部６１は、連結部材３８の反力受け装着部３８５の外周に嵌合可能な、断面六角形状の取付け孔６１１を有する。アーム部６５は、ベース部６１と一体的に形成されており、全体としては、ベース部６１の斜め前方へ向けて径方向外側に延在している。詳細には、アーム部６５は、ベース部６１の前端から斜め前方且つ軸線Ａに対して径方向外側に突出する第１部分６５１と、第１部分６５１の先端から径方向外側へ突出する第２部分６５３とを含む。なお、図２に示すように、アーム部６５は、軸線Ａ方向にみたときに、少なくとも一部が本体ハウジング１１の外郭よりも外側に突出して視認可能な長さに形成されている。アーム部６５のうち、第２部分６５３は、締付作業時に当接対象物に当接する当接部として構成されている。反力受け部材６は、反力受け装着部３８５の外周にベース部６１が嵌合された状態で、ベース部６１に形成された貫通孔（図示略）を介して、連結部材３８にネジ（図示略）で固定されている。

なお、締結対象のナット９２と当接対象物との様々な配置関係に対応できるように、反力受け部材６は、アーム部６５の長さや形状が異なる複数種類が用意されている。使用者は、締結対象のナット９２と当接対象物との配置関係に応じて適切な反力受け部材６を、連結部材３８を介して第２出力シャフト３５に装着すればよい。

以下、締付工具１によるナット９２の締付作業と、緩め作業について、順に説明する。

締付作業を行う場合、使用者は、まず、作業材９０の貫通孔に挿通されたボルト９１に、ナット９２を手である程度まで（典型的には、ナット９２が完全にボルト９１の先端部（頭部と反対側の端部）に螺合された状態まで）螺合させる。また、使用者は、切替スイッチ１１１を右側から押圧して左方位置に配置することで、締付工具１の動作モードを締付モードに設定する。更に、トルク設定ダイアル１１３を操作して、ボルト９１とナット９２の種類に応じた適切な目標トルクを設定する。なお、本実施形態の締付工具１では、目標トルクは、最大１００Ｎ・ｍまで設定可能とされている。

その後、使用者は、図４に示すように、ソケット５のナット係合部５５をナット９２に係合させて、トリガ１５１を押圧操作する。トリガ１５１の押圧操作に応じてスイッチ１５２がオンとされると、コントローラ７は、照明ユニット１１５のＬＥＤを点灯させた後、モータ２の正転駆動を開始する。本実施形態では、モータ２は、締付トルクが目標トルクに達した場合、または、締付トルクが目標トルクに達する前に、トリガ１５１の押圧操作が解除され、スイッチ１５２がオフとされた場合、モータ２の正転駆動を停止する。締付モードにおける正転駆動時には、モータ２は、予め締付モードに対応して設定された回転速度（回転数）で正転駆動される。本実施形態では、正転駆動時のモータ２の回転速度は、反力受け部材６（第２出力シャフト３５）の回転速度が６０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍの範囲内となるように設定されている。

モータ２が正転駆動されると、遊星ギアユニット３の第１出力シャフト（シャフト部）３４３に連結されたソケット５は、ナット９２を締め付ける正転方向に回転される。このとき、遊星ギアユニット３の第２出力シャフト（インターナルギアユニット）３５には、反力として逆方向のトルクが作用するため、第２出力シャフト３５に連結された反力受け部材６は、ある時点で、軸線Ａを中心として、ソケット５とは逆方向に回転し始める。反力受け部材６が回転し、締結対象のナット９２に隣接して配置された当接対象物（図２の例では、ナット９２）に第２部分６５３が当接すると、ソケット５の回転による反力を、反力受け部材６を介して当接対象物が受けることになる。

ナット９２が作業材９０（またはナット９２と作業材９０の間に配置された座金）に着座すると、締付トルクが増大し、目標トルクに達する。本実施形態では、コントローラ７は、締付トルクとして、電流検出アンプ（図示略）によって検出されたモータ２の駆動電流値を使用し、設定された目標トルクに対応する電流値と比較することで、締付終了の判断を行う。この方法については公知であるため、ここでの詳細な説明は省略する。なお、歪ゲージで測定された実際の締付トルクを目標トルクと比較する方法等、他の公知の方法が採用されてもよい。締付トルクが目標トルクに達すると、コントローラ７は、モータ２の駆動を停止することで、締付工程を終了する。その後、使用者がトリガ１５１の押圧操作を解除すると、コントローラ７は、所定期間経過後に照明ユニット１１５のＬＥＤを消灯する。

なお、締付トルクが目標トルクに達する前に、トリガ１５１の押圧操作が解除され、スイッチ１５２がオフとされた場合には、コントローラ７は、モータ２の駆動を停止する。なお、コントローラ７は、反力受け部材６が慣性で回転し続けるのを防止するために、モータ２を一時的に逆転駆動した後、モータ２の駆動を停止してもよい。この場合、コントローラ７は、モータ２の駆動停止から所定期間経過後に照明ユニット１１５のＬＥＤを消灯する。

緩め作業を行う場合、使用者は、切替スイッチ１１１を左側から押圧して右方位置に配置することで、締付工具１の動作モードを緩めモードに設定し、ソケット５のナット係合部５５をナット９２に係合させて、トリガ１５１を押圧操作する。コントローラ７は、照明ユニット１１５のＬＥＤを点灯させた後、モータ２の逆転駆動を開始する。締付が完了したナット９２を緩める場合、締付時の締付トルクよりも大きなトルクが必要となる。よって、本実施形態では、緩めモードにおける逆転駆動時のトルク値として、締付モードにおけるトルクの最大値よりも高い値（つまり、目標トルクとして設定可能な１００Ｎ・ｍよりも高い値）が設定されている。

緩めモードにおいては、コントローラ７は、トリガ１５１の押圧操作が解除され、スイッチ１５２がオフとされた場合に、モータ２の駆動を停止し、その後、所定期間が経過するとＬＥＤを消灯する。なお、緩めモードでも、締付モードと同様、反力受け部材６が慣性で回転し続けるのを防止するために、コントローラ７は、モータ２を一時的に正転駆動した後、モータ２の駆動を停止してもよい。

以上のように構成された実施形態の締付工具１では、回転打撃工具（例えば、インパクトレンチ）の使用時のような打撃音は発生しない。つまり、本実施形態によれば、回転打撃工具に比べて稼働音がより静かな締付工具１が実現されている。

以下に、図１２を参照して、本実施形態の締付工具１において、反力受け部材６の回転速度を６０ｒｐｍ、８０ｒｐｍ、１００ｒｐｍに夫々設定して、締付作業を行った場合と、反力受け部材付きのインパクトレンチ（反力受け部材の回転速度は２，８００ｒｐｍ）で締結作業を行った場合の、軸力（締結力）の経時的変化の比較結果について説明する。なお、所定の軸力Ｆに到達するまでに要する時間（言い換えると、締付トルクが目標トルクに到達して締付工程が完了するまでの時間）を比較するために、Ｍ１２に分類されるボルト９１にナット９２を手締めした状態で、ネジ山３つ分を締付工具１またはインパクトレンチで締めてナット９２を着座させる条件を採用した。つまり、締付工程完了時には、ナット９２からボルト９１のネジ山が３つ出ている状態となる。

図１２に示すように、インパクトレンチの場合、締付を開始して０．０６４秒後には、ナット９２が着座し、軸力が上昇を開始するが、所定の軸力Ｆに到達するまでに約４秒を要している。本実施形態の締付工具１で回転速度を６０ｒｐｍとした場合には、締付を開始してから着座までに３秒を要するものの、その後、軸力は急激に上昇し、締付開始から約３．５秒後には所定の軸力Ｆに到達している。また、本実施形態の締付工具１で回転速度を８０ｒｐｍとした場合には、着座までの時間は、約２．２５秒、所定の軸力Ｆに到達するまでの時間は、約２．７５秒である。本実施形態の締付工具１で回転速度を１００ｒｐｍとした場合には、着座までの時間は、約１．８秒、所定の軸力Ｆに到達するまでの時間は、約２．３秒である。

上述の比較結果から、反力受け部材６（第２出力シャフト３５）の回転速度が６０ｒｐｍ以上の場合には、締付工具１は、インパクトレンチと同等あるいはより短い時間で締付作業を完了することができることがわかる。一方で、アーム部６５が当接対象物から離間して配置され、アーム部６５と当接対象物の間に介在物が存在する状態で締付作業が開始されると、反力受け部材６が回転するのに伴って、アーム部６５と介在物とが干渉する可能性がある。反力受け部材６の回転速度（つまり、ソケット５（第１出力シャフト３４３）の回転速度）を上げるほど、締付所要時間を短縮化することはできるが、人間が物体を視認してから体が反応して動くまでの反応時間に鑑みると、反力受け部材の回転速度は１００ｒｐｍ以下であることが好ましい。一方、反力受け部材６の回転速度が６０ｒｐｍ未満となると、締付所要時間が回転打撃工具に比べて長くなってしまう。

そこで、本実施形態では、反力受け部材６の回転速度を６０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍの範囲内とすることで、アーム部６５と介在物との干渉の可能性を低減しつつ、回転打撃工具と同等あるいはそれ以上の作業効率を確保することができる。なお、反力受け部材６の回転速度は、７０〜９０ｒｐｍまでの範囲内に定められているとより好ましく、概ね８０ｒｐｍとされることが更に好ましい。

更に、トリガ１５１の押圧操作が解除された場合、コントローラ７がモータ２の駆動を制御することで、反力受け部材６の回転を止めるブレーキ部として機能することができる。よって、使用者は、アーム部６５と当接対象物の間に介在物が存在する場合、アーム部６５と介在物との干渉を回避するための動作として、トリガ１５１の押圧操作を解除するだけでよい。モータ２を単に停止するだけでは、モータ２が慣性で回転し、反力受け部材６が更に回転してしまう可能性があるが、コントローラ７がモータの出力シャフト２１を一時的に本来の回転方向と反対方向に回転させることで反力受け部材６の回転を止める場合には、より迅速且つ確実に干渉を回避することができる。なお、コントローラ７によるモータ２の制御に代えて、トリガ１５１の押圧操作が解除された場合、反力受け部材６または第２出力シャフト３５に作用して反力受け部材６の回転を止めるように構成された機械的なブレーキが設けられてもよい。

また、本実施形態の締付工具１は、ソケット５による締付が行われる作業領域と、反力受け部材６のアーム部６５の回転移動範囲を含む所定領域を照らす照明ユニット１１５を備えている。よって、使用者は、薄暗い作業場などにおいても、当接対象物または介在物に対するアーム部６５の近接状態を容易に確認することができる。更に、本実施形態では、照明ユニット１１５は、モータ２の駆動に先立って点灯され、且つ、モータ２の駆動停止後に消灯される。よって、使用者は、締付作業を開始する前および終了した後にも、作業状態や、当接対象物または介在物に対するアーム部６５の配置を容易に確認することができる。

また、本実施形態では、締付工具１は、使用者の外部操作によって、目標トルクを設定可能に構成されたトルク設定ダイアル１１３を備えている。よって、使用者は、締付工具１での締付対象であるボルト９１とナット９の種類に応じて、適切な目標トルクを設定することができる。また、緩めモードでは、第１出力シャフト３４３のトルク値として、締付モードにおけるトルクの最大値よりも高い値（つまり、目標トルクとして設定可能な１００Ｎ・ｍよりも高い値）が設定されているため、十分に大きなトルクで締付後のナット９２を緩めることができる。なお、緩めモードにおけるトルク値は、一律の値ではなく、コントローラ７が、設定されている目標トルクよりも大きな値（例えば、目標値よりも所定値分大きい値）を自動的に設定してもよい。

上記実施形態およびその変形例の各構成要素と本発明の各構成要素との対応関係を以下に示す。締付工具１は、本発明の「締付工具」に対応する構成例である。モータ２は、本発明の「モータ」に対応する構成例である。遊星ギアユニット３は、本発明の「遊星減速機」に対応する構成例である。第４遊星ギア機構３４のシャフト部３４３は、本発明の「第１出力シャフト」に対応する構成例である。第４遊星ギア機構３４のインターナルギア３３７（インターナルギアユニット３５）は、本発明の「第２出力シャフト」に対応する構成例である。ソケット５は、本発明の「ソケット」に対応する構成例である。反力受け部材６、アーム部６５は、夫々、本発明の「反力受け部材」、「アーム部」に対応する構成例である。

本体ハウジング１１は、本発明の「ハウジング」に対応する構成例である。ハンドル１５は、本発明の「ハンドル」に対応する構成例である。バッテリ装着部１７は、本発明の「バッテリ装着部」に対応する構成例である。バッテリ８は、本発明の「バッテリ」に対応する構成例である。トリガ１５１は、本発明の「操作部材」に対応する構成例である。コントローラ７は、本発明の「ブレーキ部」に対応する構成例である。照明ユニット１１５は、本発明の「照明装置」に対応する構成例である。トルク設定ダイアル１１３は、本発明の「トルク設定部材」に対応する構成例である。

上記実施形態は単なる例示であり、本発明に係る締付工具は、例示された締付工具１の構成に限定されるものではない。本発明および上記実施形態の趣旨に鑑み、以下の態様が更に構築される。以下の各態様は、他の態様、実施形態に示す締付工具１、または各請求項に記載された発明と組み合わされて採用されうる。

[態様１]
反力受け部材の回転速度は、７０ｒｐｍから９０ｒｐｍまでの範囲内に定められていてもよい。
[態様２]
反力受け部材の回転速度は、概ね８０ｒｐｍに定められていてもよい。
[態様３]
締付工具は、バッテリが装着された場合の総重量が、２．５ｋｇ以下の締付工具として構成されていてもよい。

１：締付工具
１１：本体ハウジング
１１１：切替スイッチ
１１３：トルク設定ダイアル
１１５：照明ユニット
１５：ハンドル
１５１：トリガ
１５２：スイッチ
１５７：フック
１７：バッテリ装着部
２：モータ
２１：出力シャフト
３：遊星ギアユニット
３１：第１遊星ギア機構
３１１：太陽ギア
３１２：キャリア
３１３：シャフト部
３１５：遊星ギア
３１７：インターナルギア
３１８：突状
３２：第２遊星ギア機構
３２１：太陽ギア
３２２：キャリア
３２３：シャフト部
３２５：遊星ギア
３２７：インターナルギア
３３：第３遊星ギア機構
３３１：太陽ギア
３３２：キャリア
３３３：シャフト部
３３５：遊星ギア
３３７：インターナルギア
３３８：フランジ
３４：第４遊星ギア機構
３４１：太陽ギア
３４２：キャリア
３４３：シャフト部（第１出力シャフト）
３４５：遊星ギア
３４６：ソケット装着部
３４７：貫通孔
３５：インターナルギアユニット（第２出力シャフト）
３５１：保持スリーブ
３５２：溝
３５３：嵌合凹部
３５４：係止凹部
３５５：環状溝
３６：ギアハウジング
３６１：後部ハウジング
３６２：貫通孔
３６３：前部ハウジング
３６４：固定部
３６５：貫通孔
３６７：抜け止めスリーブ
３６８：フランジ
３６９：Ｏリング
３７：ネジ
３８：連結部材
３８１：ギア嵌合部
３８３：係止凸部
３８５：反力受け装着部
３８９：止め輪
５：ソケット
５１：シャフト装着部
５５：ナット係合部
６：反力受け部材
６１：ベース部
６１１：取付け孔
６５：アーム部
６５１：第１部分
６５３：第２部分
７：コントローラ
８：バッテリ
９０：作業材
９１：ボルト
９２：ナット
Ａ：軸線
Ｇ：重心

Claims (6)

1. ボルトまたはナットの締付工具であって、
   モータと、
   前記モータによって駆動される遊星減速機であって、所定の軸線に対して同軸状に配置されるとともに、互いに逆方向に回転可能な第１出力シャフトと第２出力シャフトとを備えた遊星減速機と、
   前記ボルトまたは前記ナットに係合可能に構成されるとともに、前記第１出力シャフトに連結され、前記第１出力シャフトと一体的に回転するように構成されたソケットと、
   前記第２出力シャフトに連結され、前記ソケットの回転時の反力によって、前記第２出力シャフトと一体的に前記ソケットと逆方向に回転するように構成された反力受け部材とを備え、
   前記反力受け部材は、外部の当接対象物に当接可能なアーム部を備え、
   前記締付工具は、少なくとも、前記モータが、前記ソケットを前記ボルトまたは前記ナットを締め付ける正転方向に回転させるように駆動され、締付トルクが予め定められた所定の目標トルクに達した場合に駆動が停止される締付モードで動作可能に構成され、
   前記反力受け部材の回転速度は、６０ｒｐｍから１００ｒｐｍまでの範囲内に定められるとともに、
   前記目標トルクとして略１００Ｎ・ｍでの締め付けが可能に構成されていることを特徴とする締付工具。
2. 請求項１に記載の締付工具であって、
   前記モータと、前記遊星減速機の少なくとも一部とを収容するハウジングと、
   前記ハウジングから前記軸線に交差する方向に突出するとともに、前記使用者による把持が可能に構成されたハンドルと、
   前記ハンドルの突出側の端部に設けられたバッテリ装着部に取り外し可能に装着されたバッテリとを更に備え、
   前記バッテリが装着された場合の前記締付工具の重心は、前記ハンドル内に位置することを特徴とする締付工具。
3. 請求項１または２に記載の締付工具であって、
   前記使用者による押圧操作が可能に構成された操作部材と、
   前記操作部材の押圧操作が解除された場合、前記反力受け部材の回転を止めるように構成されたブレーキ部とを更に備えたことを特徴とする締付工具。
4. 請求項１〜３の何れか１つに記載の締付工具であって、
   前記アーム部を含む所定領域へ向けて光を照射するように構成された照明装置を更に備えたことを特徴とする締付工具。
5. 請求項１〜４の何れか１つに記載の締付工具であって、
   前記使用者の外部操作によって、前記目標トルクを設定可能に構成されたトルク設定部材を更に備えたことを特徴とする締付工具。
6. 請求項１〜５の何れか１つに記載の締付工具であって、
   前記締付工具は、前記締付モードと、前記モータが、前記ソケットを前記ボルトまたは前記ナットを緩める逆転方向に回転させるように駆動される緩めモードとを含む複数の動作モードで動作可能に構成され、
   前記緩めモードにおける前記第１出力シャフトのトルクは、前記締付モードにおける前記第１出力シャフトのトルクの最大値よりも大きく設定されていることを特徴とする締付工具。

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