JPH05162086A - インパクトレンチの打撃回数検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造的に変更することなく打撃回数を検出す
ること。 【構成】 衝撃力発生時にハンマー３２が軸方向に後退
することを利用し、この偏位をセンサーで検出する。ハ
ンマー３２に近接してハウジング１２に近接スイッチ４
４を配設する。図１の状態ではハンマー３２は近接スイ
ッチ４４の検出範囲外であるが、ハンマー３２が後退し
た場合はハンマー３２が近接スイッチ４４の検出範囲内
となり、検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボルトやナット等のね
じ具を締め付けるインパクトレンチの打撃回数検出装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ボルトやナットによる締め付け作業にお
いては、従来よりスパナやボックスレンチ等の手動工具
を使用したり、締め付け力や作業効率を高めるために、
インパクトレンチが用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特に、インパクトレン
チにおいては、圧縮空気を用いたエアーモータにより駆
動されるタイプのものが多く用いられているが、コンプ
レッサや空気配管が必要であり、作業性が悪い場所では
充電電池式のインパクトレンチが有利である。充電式の
インパクトレンチにおいては、そのバッテリー切れが問
題となり、できるだけ効率良くねじ締めをする必要があ
り、インパクト式の工具では、所定トルクに達したとこ
ろで素早く回路を切断することが望まれる。

【０００４】従って、打撃回数を知ることは充電式工具
においては重要なポイントとなる。エアー方式では、従
来よりギア式のエンコーダによる検出方法が提案されて
いるが、余分な部品が必要となってくる。本発明は上述
の点に鑑みて提供したものであって、充電式に見られる
インパクト発生機構の特徴を利用し、構造的に変更する
ことなく打撃回数を検出することを目的としたインパク
トレンチの打撃回数検出装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、モータの回転
を軸方向に前後動作するハンマーを介して出力軸の回転
打撃力に変換し、出力軸の回転衝撃力によりボルトやナ
ット等のねじ具を締め付けるようにしたインパクトレン
チにおいて、ハンマーの前後動作を検出して打撃回数を
検出するセンサーを設けたものである。

【０００６】また、請求項２では、ハンマーが衝撃力を
発生した際に発生する衝撃音を検出する検出手段を設
け、衝撃力発生回数を検出するようにしている。更に、
請求項３では、ハンマーの打撃回数が予め設定した回数
に達した時に、モータを停止させるモータ停止手段を設
けている。

【０００７】

【作用】而して、センサーにてハンマーの前後動作を検
出して、打撃回数を検出しているものであり、そのた
め、単にセンサーを用いるだけで、ハンマーに対して非
接触で衝撃発生回数の検知が可能であり、しかも、セン
サーを配置するハウジング部分の変更のみで良く、ハン
マー部に対する加工も最小限で実施できる。

【０００８】また、請求項２では、ハンマーが衝撃力を
発生した際に発生する衝撃音を検出する検出手段を設
け、打撃回数を検出するようにしていることにより、単
に衝撃音を検出するだけで、ハンマーに対して非接触で
打撃回数の検知が可能であり、しかも、衝撃音を検出す
る検出手段を配置するハウジング部分の変更のみで良
く、ハンマー部に対する加工も最小限で実施できる。

【０００９】更に、請求項３では、ハンマーの打撃回数
が予め設定した回数に達した時に、モータを停止させる
モータ停止手段を設けていることにより、ねじ具の締め
付けが飽和した場合にモータを停止させて、余分な打撃
をすることなく、電池の消耗を防ぐことができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。まず、本発明が適用されるインパクトレンチの構
造の一例を図１３に基づいて説明を行う。図１３に示す
ように、インパクトレンチは、モータ１の回転を出力軸
２の回転打撃力に変換し、出力軸２の回転衝撃力を大き
くするために回転衝撃発生手段３を備えた構造となって
いる。モータ１と回転衝撃発生手段３の間には、減速機
構７が設けられており、モータ１の回転トルクを増幅し
ている。

【００１１】ハウジング１２の把手６内の上部にはモー
タ１の回転を制御するスイッチ部４と充電式電池８が納
装されている。また、把手６の外側の上部には工具の動
作をオンオフする操作スイッチ１０と、回転方向を切り
換えるレバー１１が配設されている。次に、内部機構に
ついて説明する。モータ１は電池８により駆動され、そ
の回転力は減速機構７において減速される。本実施例で
は、減速機構７は２段の遊星歯車により構成されてい
る。この減速機構７により決まる減速比で減速された回
転力は伝達軸２６に伝達され、回転衝撃発生手段３に接
続されている。回転衝撃発生手段３は、減速機構７と出
力軸２との間に構成される。

【００１２】まず、出力軸２はハウジング１２の前端に
おいて軸受２８により回転自在に枢支されており、図１
６に示すように略Ｔ字型となっている。次に、駆動軸２
７は減速機構７の伝達軸２６と一体に成形されており、
その先端部は先に述べた出力軸２の後端部に設けられた
凹部２９に嵌合された軸受３０により回転自在に枢支さ
れている。駆動軸２７の中央部には円筒形のカム３１が
設けられており、カム３１の外側にはハンマー３２が遊
嵌されている。

【００１３】ハンマー３２は駆動軸２７の軸方向に摺動
可能となっており、カム３１とハンマー３２との間は綱
球３３により係合されている。すなわち、ハンマー３２
の外周面には中央部で駆動軸２７の先端側へ突極したＶ
字形のカム溝３４に対向してハンマー３２の内面には、
図１５に示すように、軸方向のカム球３５の後端には綱
球３３の移動を止めるためのストッパ端３６（カム溝３
４の端）が設けてあり、カム溝３４とカム球３５との間
に綱球３３を転動自在に嵌合させてある。

【００１４】しかして、駆動軸２７の回転は綱球３３を
介してハンマー３２に伝達され、ハンマー３２も駆動軸
２７と同じ回転数で回転している。また、ハンマー３２
はスプリング３７の作用により前方に押されているの
で、綱球３３は通常は図１４のようにカム溝３４の中央
（前端）に位置しているが、カム３１とハンマー３２と
の間に回転方向の滑りを生じると綱球３３がカム溝３４
内をイ方向へ移動するので、ハンマー３２のストッパ端
３６が綱球３３に押されてハンマー３２が後方へ強制的
にスライドさせられる。

【００１５】また、出力軸２の後端面には爪３８が突設
されており、この爪３８に対向させてハンマー３２にも
爪３９が突設されており、両爪３８と３９はハンマー３
２がスライドすることにより係合したり、分離したりで
きたりするようになっている。駆動軸２７の後端に嵌合
された釣４０とハンマー３２の内周のスプリング受け部
４１の間にはスプリング３７が張られており、スプリン
グ３７にはハンマー３２を前方へ付勢して爪３８と爪３
９とを互いに係合させている。

【００１６】回転衝撃発生手段３は上記のように構成さ
れているので、次のような動作によりモータ１の回転力
を回転衝撃力に変換して出力軸２に間欠的に回転衝撃力
を加える。すなわち、駆動軸２７が減速回転すると、カ
ム３１を介してハンマー３２も同じ回転数で回転し、ハ
ンマー３２の爪３９と出力軸２の爪３８とが係合してい
るので、出力軸２も回転する。

【００１７】この時、出力軸２の先のレーンアタッチメ
ント１５がボルトやナット等を掴んでいると、ボルトや
ナット等がある程度締まった時に回転に対する抵抗が生
じ、この抵抗力によって出力軸２の回転が妨げられるた
めに、ハンマー３２とカム３１との間に回転方向の滑り
を発生する。駆動軸２７の回転方向を図１５のロ方向と
すると、滑りにより綱球３３はカム溝３４内をイ方向へ
移動し、ハンマー３２は綱球３３によって後方へ押さ
れ、ハンマー３２はスプリング３７を押し縮めながら後
方へスライドする。

【００１８】ハンマー３２が後方へスライドしてハンマ
ー３２の爪３９が出力軸２の爪３８から外れると、スプ
リング３７の押圧力のためにハンマー３２は前方へ押し
戻されると同時に、カム３１に追従すべく駆動軸２７よ
りも高速で回転し、ハンマー３２が出力軸２に衝突する
と共に、ハンマー３２の爪３９が出力軸２の爪３８と係
合可能な状態となり、ハンマー３２が回転してハンマー
３２の爪３９が一つ進んだ状態で出力軸２の爪３８と係
合した瞬間にハンマー３２の回転力が回転衝撃力として
出力軸２に伝えられる。

【００１９】尚、ボルトやナットが締まってくると、こ
の衝撃力が反発力になり工具回転方向とは逆の方向にハ
ンマー３２が動作する場合も見られるが、上記の動作を
繰り返すことにより、ボルトやナットが高い締め付けト
ルクで締め付けられるのである。本発明は、上述のよう
に、衝撃力発生時にハンマー３２が軸方向に後退するこ
とを利用し、この偏位をセンサーでセンシングして、回
数をカウントすることでハンマー打撃回数（衝撃力発生
回数）の検出が可能である。

【００２０】次に、本発明の要旨の部分について詳述す
る。すなわち、図１に示すように、ハンマー３２に近接
してハウジング１２に近接スイッチ４４を配設したもの
である。図１の状態ではハンマー３２は近接スイッチ４
４の検出範囲外であるが、ハンマー３２が後退した場合
は図２に示すように、ハンマー３２が近接スイッチ４４
の検出範囲内となり、検出することができる。

【００２１】つまり、ねじが締まりきっていない場合、
近接スイッチ４４は図１に示すようにハンマー３２が近
接スイッチ４４の検出範囲にいないため、それに応じた
信号（非検出信号）を出力する。衝撃発生後、図２に示
すように、ハンマー３２が後退した際には、近接スイッ
チ４４はハンマー３２が目前に位置するので、これを検
知することができる。すなわち、ハンマー３２の打撃回
数を検出することができる。

【００２２】（実施例２）尚、上記の実施例では、近接
スイッチ４４をハンマー３２とモータ１との間に位置さ
せ、ハンマー３２が近づくのを検知する構成であるが、
本実施例では、図３及び図４に示すように、ハンマー３
２と出力軸２との間に位置させて、ハンマー３２が遠ざ
かったことを検知するようにしたものである。尚、検出
動作は先の実施例と同じである。

【００２３】（実施例３）本実施例は、光スイッチを用
いて検出するようにしたものである。すなわち、図５に
示すように、ハンマー３２の外周の一部に、他の部分と
は反射率の異なるような表面処理４６を行い、ハンマー
３２の後退により反射率が変化する現象を反射光を検知
する光スイッチ４５で検知することで、ハンマー３２の
有無を検知する構成としている。

【００２４】尚、この光スイッチ４５は、発光ダイオー
ドのような発光素子４８と、光トランジスタ４７で構成
されている。例えば、ハンマー３２の出力軸２側の半分
が反射面（表面処理４６を施した部分）、残りが非反射
面とした場合、図６に示す通常では、光スイッチ４５の
発光素子４８の光は反射されないため、光トランジスタ
４７はオフしている。しかし、図７に示すように、衝撃
発生後、ハンマー３２が後退した際にハンマー３２の反
射面により光が反射して、光トランジスタ４７がオンす
る。これによりハンマー３２の衝撃回数を検出すること
ができる。

【００２５】（実施例４）実施例４を図８及び図９に示
す。光スイッチ４５をハンマー３２の先端側に配置させ
たものであり、図８は衝撃発生前のハンマー３２の位置
を示し、この状態では光スイッチ４５がオンしているこ
とで、ハンマー３２の衝撃発生前と認識する。

【００２６】そして、図９に示すように、ハンマー３２
の衝撃発生後は、ハンマー３２が後退するため、光スイ
ッチ４５はオフとなり、このオフ信号にてハンマー３２
の衝撃回数を検出することができる。尚、非反射面を空
間とするような光スイッチ４５の配置を行うようにして
も酔い。

【００２７】（実施例５）図１０は実施例５を示すもの
である。本実施例では、ハンマー３２の近傍に配設した
小型のマイクロフォン４９により、ハンマー３２が出力
軸２に高速で衝突した際に発生する音を検出するように
したものである。マイクロフォン４９からの信号を増幅
器を兼ねたフィルタ回路５０により、所定の周波数のみ
を検出して、衝撃音の成分だけを検出する。そして、フ
ィルタ回路５０の出力は比較手段５１に入力され、所定
の設定値以上の音量であれば、衝撃発生とみなし、ハン
マー３２の打撃回数を検出するものである。

【００２８】このように、上記の各実施例においては、
非接触で衝撃発生回数が検知可能であり、且つ、ハウジ
ング１２の部分の変更のみで良く、ハンマー３２に対す
る加工も最小限で実施可能である。 （実施例６）図１１に実施例６を示す。先の実施例のい
ずれかのハンマー３２の打撃検出手段で構成された衝撃
力発生検出手段５２から打数信号Ｊを出力し、この打数
信号Ｊをカウント手段５３でカウントを行う。そして、
予め設定された設定値（回数）Ｌとカウント手段５３で
カウントされた値を比較手段５４で比較し、カウント値
Ｋ≧設定値Ｌとなった場合に、モータ停止手段５５を駆
動し、モータ１への電源の供給を停止するようにしてい
る。

【００２９】図１２はインパクトレンチによるねじ締め
時の測定トルクを示す。これによると、ねじが着座し徐
々に締まる初期段階には、発生した衝撃力はねじの締め
付け力に吸収され、測定データは小さく、ねじが締まる
につれて徐々に増加する。そして、最後は発生衝撃力と
ねじの締め付け力が一致すると、これ以上ねじに締め付
け力を与えることができず、測定される衝撃力は飽和す
る。

【００３０】従って、ある回数以上の衝撃発生は電池を
消耗するのみであるから、予め締めるねじに応じた回数
を設定することで、締め付けが飽和した場合にモータ１
を停止させることで、電池の消耗を防ぐことができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は上述のように、モータの回転を
軸方向に前後動作するハンマーを介して出力軸の回転打
撃力に変換し、出力軸の回転衝撃力によりボルトやナッ
ト等のねじ具を締め付けるようにしたインパクトレンチ
において、ハンマーの前後動作を検出して打撃回数を検
出するセンサーを設けたものであるから、センサーにて
ハンマーの前後動作を検出して、打撃回数を検出してい
るものであり、そのため、単にセンサーを用いるだけ
で、ハンマーに対して非接触で衝撃発生回数の検知が可
能であり、しかも、センサーを配置するハウジング部分
の変更のみで良く、ハンマー部に対する加工も最小限で
実施できる効果を奏するものである。

【００３２】また、請求項２では、ハンマーが衝撃力を
発生した際に発生する衝撃音を検出する検出手段を設
け、打撃回数を検出するようにしていることにより、単
に衝撃音を検出するだけで、ハンマーに対して非接触で
打撃回数の検知が可能であり、しかも、衝撃音を検出す
る検出手段を配置するハウジング部分の変更のみで良
く、ハンマー部に対する加工も最小限で実施できるもの
である。

【００３３】更に、請求項３では、ハンマーの打撃回数
が予め設定した回数に達した時に、モータを停止させる
モータ停止手段を設けていることにより、ねじ具の締め
付けが飽和した場合にモータを停止させて、余分な打撃
をすることなく、電池の消耗を防ぐことができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の衝撃力発生前のハンマーの位
置を示す断面図である。

【図２】同上の衝撃力発生後のハンマーの位置を示す断
面図である。

【図３】同上の実施例２の衝撃力発生前のハンマーの位
置を示す断面図である。

【図４】同上の衝撃力発生後のハンマーの位置を示す断
面図である。

【図５】同上の実施例３の構成図である。

【図６】同上の衝撃力発生前のハンマーの位置を示す断
面図である。

【図７】同上の衝撃力発生後のハンマーの位置を示す断
面図である。

【図８】同上の実施例４の衝撃力発生前のハンマーの位
置を示す断面図である。

【図９】同上の衝撃力発生後のハンマーの位置を示す断
面図である。

【図１０】同上の実施例５の構成図である。

【図１１】同上の実施例６の構成図である。

【図１２】同上のねじ締め時の測定トルクを示す図であ
る。

【図１３】同上のインパクトレンチの外観の側面図であ
る。

【図１４】同上の要部断面図である。

【図１５】同上の説明図である。

【図１６】同上の出力軸の斜視図である。

【符号の説明】

１ モータ ２ 出力軸 ３２ ハンマー ４４ 近接スイッチ ４５ 光スイッチ ４９ マイクロフォン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの回転を軸方向に前後動作するハ
   ンマーを介して出力軸の回転打撃力に変換し、出力軸の
   回転衝撃力によりボルトやナット等のねじ具を締め付け
   るようにしたインパクトレンチにおいて、ハンマーの前
   後動作を検出して打撃回数を検出するセンサーを設けた
   ことを特徴とするインパクトレンチの打撃回数検出装
   置。
2. 【請求項２】 ハンマーが衝撃力を発生した際に発生す
   る衝撃音を検出する検出手段を設け、衝撃力発生回数を
   検出するようにしたことを特徴とする請求項１記載のイ
   ンパクトレンチの打撃回数検出装置。
3. 【請求項３】 ハンマーの打撃回数が予め設定した回数
   に達した時に、モータを停止させるモータ停止手段を設
   けたことを特徴とする請求項１又は２記載のインパクト
   レンチの打撃回数検出装置。