JPH05200677A - 締付工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インパクトレンチにおいて、ハンマとアンビ
ルの衝突回数を正確に検出し、セットされた回数で正確
に停止させたい。 【構成】 ハウジング中にマイクロフォンを内蔵させハ
ンマとアンビルの衝突回数を衝突音から検出する。カウ
ンタ等をマイクロコンピュータで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインパクトレンチやイン
パクトドライバ等の締付工具の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボルト・ナット等のねじ類を強固に締付
けるための締付工具としてインパクトレンチやインアク
トドライバ等がよく用いられる。この工具は例えば電動
モータやエアモータ等の回転駆動源でハンマを回転させ
る。一方この工具はねじ類に係合してねじ類を回転させ
るアンビルを備えている。このハンマとアンビルは相互
に衝突してハンマがアンビルを回転させることと、ハン
マとアンビル間に所定値以上の力が作用したときにアン
ビルに対してハンマが遊転するように連携されている。
この構成を備えているために、ねじが軽負荷で螺合する
間はハンマがアンビルを連続的に回転させねじ類を連続
的に締付けてゆく。ねじ類が締込まれアンビルとハンマ
間に所定値以上の力が作用するようになると、ハンマは
遊転を始め、所定角遊転した後にアンビルに衝突するよ
うになる。この遊転と衝突という動作が繰り返される。
アンビルは衝突されるたびに回転し、ねじ類はその都度
締付けられてゆく。このような締付工具は特開平2-1947
6 号公報等多くの公報に開示されている。

【０００３】かかる締付工具の場合、最終的なねじの締
付トルクは衝突回数に依存する。強く締付けるにはハン
マがアンビルに多数回衝突するまでハンマをまわし続け
ることになる。逆に締付トルクを調整するためには衝突
回数を調整すればよいことになる。締付力の調整に関す
る技術として、本出願人は特公昭51-43240号公報に開示
されている技術を開発した。この技術では直接衝突回数
を検出するのでなく、ハンマの回転時間を調整すること
で締付力を調整する。この技術は、同一形状のねじを同
一形状のねじ孔に螺合するような場合には有効であり、
ねじはほぼ一定の締付力となるまでねじ込まれる。しか
しながらねじが軽負荷でねじこまれる時間がふぞろいな
場合には当然のことながら一定の締付力とならない。一
方衝突回数を直接検出する技術も提案されている。これ
は実公昭53-21836号公報に開示されている。この技術で
はアンビルとハンマが遊転する毎に、ハンマが回転軸方
向に後退する現象に着目し、そのハンマの後退位置の近
傍に近接スイッチを配置しておくことでハンマの後退回
数（これは衝突回数に等しい）をカウントするものであ
る。このカウント数があらかじめ設定しておいた回数に
達したときにハンマを回転させる駆動源（この場合電動
機）を停止させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本出願人がハンマの後
退位置の近傍に近接スイッチを配置し、ハンマの後退回
数をカウントさせてみたところ、カウント数が不正確に
なりがちであることを見出した。すなわち締付力が一定
とならないことを見出した。この原因は次のものと推察
される。アンビルやハンマは高速で繰返し回転されるも
のであるため、その潤滑のためにハンマ等の周囲にはグ
リスが充填されている。グリスには潤滑性能を向上させ
るために金属の微粉末が分散されている。従って近接ス
イッチの周囲にもこの金属微粉末が存在している。この
金属微粉末の存在によって近接スイッチが誤作動し、ハ
ンマの後退回数が正確にカウントされないものと推察さ
れる。また別の問題としてハンマの後退位置は工具の先
端であり、ここまでリード線を伸ばすと生産工数がふ
え、またノイズ等をひろいやすいといった問題も存在し
ている。そこで本発明では、ハンマとアンビルの衝突回
数を正確にカウントし、締付力の調整性能が向上した締
付工具を開発することにした。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、ハン
マとアンビル間に所定値以上の力が作用したときに該ア
ンビルに対して該ハンマが遊転し、該ハンマが所定角遊
転した後に該ハンマが該アンビルに衝突して該アンビル
を回転させる締付工具において、該ハンマと該アンビル
の衝突音を電気信号に変換するマイクロフォンと、該マ
イクロフォンで検出された衝突音に相当するパルスの数
をカウントする手段と、衝突回数を予め設定しておく回
数設定手段と、該カウント手段のカウント数と該回数設
定手段の設定数を比較し、両者が一致したときに該ハン
マの回転駆動源を停止させるスイッチ手段とが付加され
たことを特徴とする締付工具を創り出した。

【０００６】

【作用】本発明の締付工具によると、ハンマとアンビル
の衝突回数がその衝突音をカウントすることによって正
確にカウントされる。ここではグリス等の存在によって
カウント数が不正確になるといった問題は生じない。こ
のため本発明によると正確な回数だけ衝突させることに
よって正確な締付力に調整することができる。ここでカ
ウント手段や回数設定手段やスイッチ手段はマイクロコ
ンピュータを主体として構成されていることが好まし
く、マイクロコンピュータで構成されていると、回数設
定手段に予め指定された回数が設定されているときには
カウント数と設定数の比較処理を実行させないようにプ
ログラムしておくことができる。このようにすることに
より、例えば設定しうる数のうちの最大値が設定されて
いる場合には設定数に達してもなおハンマを回数させつ
づけるといったことが可能となる。またこの締付工具に
は塗料吹付手段を付加し、衝突回数が設定数に達してハ
ンマの回転が停止し、締付作業が完了したときに、ねじ
類にマーキング用の塗料を吹付けるようにすることが好
ましい。このようにすることにより、ねじ類が正確に所
定の締付力に締付けられていることが容易に確認できる
ようになる。

【０００７】

【実施例】次に本発明を具現化した一実施例を図を参照
して説明する。図１はマーキング用アダプタ１００を取
付けたインパクトレンチ本体１を示している。図中３は
ハウジングを示し、ここにモータ２２が収容固定されて
いる。モータ２２の出力軸２０にはギヤ１８が固定さ
れ、このギヤ１８に他のギヤ１６がかみあっている。ギ
ヤ１６はシャフト１４に固定され、シャフト１４の外周
にはギヤ歯１４ａが形成されている。このギヤ歯１４ａ
にギヤ１２がかみあっており、このギヤ１２はメインシ
ャフト８に固定されている。これらのギヤ列によって減
速機構が構成されており、メインシャフト８はモータ２
２で回転駆動される。メインシャフト８には溝８ａが斜
めに形成されており、そのメインシャフト８にハンマ４
が遊転可能となっている。ハンマ４と溝８ａ間にボール
６が介装されている。この溝８ａとボール６とによりカ
ム機構が構成され、ハンマ４はメインシャフト８に対し
溝８ａに沿って相対移動可能となっている。ハンマ４と
ギヤ１２との間にばね１０が圧縮状態で収容されてお
り、ハンマ４は図示左方に常時付勢されている。ハンマ
４の先端側にアンビル２がハウジング３に対して回転可
能に取付けられている。アンビル２の先端２ａは断面多
角形になっており、ここにナット類の頭部に係合する図
示しないボックスが取付けられる。アンビル２の後端面
には直径方向に伸びる一対の突条２ｂ，２ｃが形成され
ている。またハンマ４の先端面にも直径方向に伸びる突
条４ｂ，４ｃが形成されており、各突条２ｂ，２ｃ，４
ｂ，４ｃの側面は直径上で当接するようになっている。

【０００８】今ナット類が軽負荷で締付けられていると
すると、アンビル２とハンマ４の各突条間に作用する
力、すなわちメインシャフト８とハンマ４間にボール６
を介して作用する力も弱く、ハンマ４はばね１０の力に
よってアンビル２側に押付けられている。このためメイ
ンシャフト８の回転がハンマ４とアンビル２に連続的に
伝えられ、ナット類（図示しない）は連続的に締付けら
れてゆく。しかるにナット類の締付力が大きくなると、
アンビル２とハンマ４の各突条間にも大きな力が作用す
るようになり、メインシャフト８とハンマ４間にもボー
ル６を介して大きな力が作用するようになる。このため
ハンマ４を溝８ａに沿ってメインシャフト８の後方側に
移動させる力も大きくなる。すなわちアンビル２とハン
マ４間に所定値以上の力が作用すると、ハンマ４が後退
して突条２ｂ，２ｃと突条４ｂ，４ｃの当接関係が失わ
れ、ハンマ４はアンビル２に対して遊転する。突条４
ｂ，４ｃが突条２ｂ，２ｃをのりこえると、ばね１０に
よりハンマ４は前進する。このためハンマ４はアンビル
２に対して所定角遊転したのちに衝突する。この遊転し
て衝突する現象が繰り返され、衝突毎にナット類はより
強固に締付けられてゆく。

【０００９】図中４８はモータ２２を回転させるための
メインスイッチ、２４はモータ２２の回転方向を切換え
るスイッチである。ハウジング３の下端には制御機構が
組込まれている。図１と図３に示される荷号３２はボリ
ュームを示している。また３４はディジタルスイッチを
示している。ディジタルスイッチ３４は図３に示される
ように作業者が操作して２桁の数をセットできるように
なっている。また符号４２はコネクタであり、図１では
図示しないバッテリパックからのプラグが挿入される。
図１中参照符号３６は制御基板を示し、ここにマイクロ
コンピュータ３８やリレー４０等の電子部品が実装され
ている。

【００１０】ハウジング３の内部でハンドル部３ａの下
方にはマイクロフォン３０が組込まれている。マイクロ
フォン３０はスポンジ２８にくるまれた状態でハウジン
グ３に設けられたリブ２６で固定されている。

【００１１】次にマーキング用アダプタ１００について
説明する。アダプタ１００は上部ハウジング６０と下部
ハウジング５８を主体として構成され、内部に塗料吹付
用のスプレー缶６２が収容可能となっている。上部ハウ
ジング６０に雄プラグ５２が固定されており、これはイ
ンパクトレンチ本体１に設けられた雌ソケット４４にさ
しこまれる。また上部ハウジング６０に支軸５６によっ
てフック５４が揺動可能となっており、このフック５４
がインパクトレンチ本体１側に設けられた溝４６に係合
することで、アダプタ１００の下端側がインパクトレン
チ本体１に取付けられる。一方アダプタ１００の上端に
はシャフト７４が固定されており、このシャフト７４は
インパクトレンチ本体１側の孔に挿入される。さらに、
両サイドにフック７６（図２も参照）が設けられてお
り、このフック７６がインパクトレンチ本体１側の溝に
係合することによってアダプタ１００の上端側がインパ
クトレンチ本体１に取付けられる。上部ハウジング６０
内にはスプレー缶６２のスプレー部を収容する孔６４ａ
を有するヘッド６４が図１中上下方向に所定距離移動可
能となっている。このヘッド６４を水平方向に偏心ピン
６８がつらぬき、偏心ピン６８は図２によく示されてい
るようにレバー６８ａによって軸心６８ｂを中心に回動
可能となっている。図２は偏心ピン６８によってヘッド
６４が上方にもちあげられた状態を示し、この状態では
スプレー缶６２のスプレー部が押し下げられず、塗料吹
付けられない。一方偏心ピン６８がまわされヘッド６４
が下方におしさげられるとスプレー部が押し下げられ塗
料は吹付可能状態とされる。ただし、このアダプタ１０
０では図１に示されているように塗料のガイドチューブ
６６の途中に電磁バルブ７０が取付けられており、電磁
バルブ７０がオンとされない限り塗料がノズル７２から
吹付けられないようになっている。すなわち偏心ピン６
８でヘッド６４が持ち上げられていれば塗料はスプレー
缶６２からでず、ヘッド６４が押し下げられた状態での
み電磁バルブ７０がオンしたあいだ塗料が吹付けられる
ようになっている。電磁バルブ７０はプラグ５２と図示
しないリード線で接続されている。図２において７８は
スプレー缶６２を上方に付勢するスプリング、８０はば
ね８２を内部から支えるフレームを示している。ばね８
２は係合爪５８ａを外方に付勢しており、作業者がボタ
ン８４を押すと係合爪５８ａは縮まる。この状態で下部
ハウジング５８は上部ハウジング６０から分離し、スプ
レー缶６２が交換される。

【００１２】次に図４を参照して本インパクトレンチの
回路構成を説明する。制御基板３６に取付けられている
マイクロコンピュータ３８はＣＰＵ１１０，ＲＯＭ１１
８，ＲＡＭ１２０とＩ／Ｏ １０８が１チップ化された
マイクロコンピュータであり、図４に示すように接続さ
れている。マイクロフォン３０はフィルタ１０２を介し
て比較器１０４の一方の端子に接続されている。比較器
１０４の他方の端子には電圧発生器１１２の電圧Ｖ３が
入力される。電圧発生器１１２の発生電圧Ｖ３はマイク
ロコンピュータ３８で調整される。比較器１０４の出力
電圧はラッチ１０６を介してマイクロコンピュータ３８
に入力される。ラッチ１０６はマイクロコンピュータ３
８でオンからオフされる。電源であるバッテリパック１
２２はコネクター４２と正逆スイッチ２４とリレー４０
を介してモータ２２に接続されている。そのリレー４０
は第１のスイッチング回路１１４を介してマイクロコン
ピュータ３８に接続されている。また塗料用の電磁弁７
０は第２のスイッチング回路１１６を介してマイクロコ
ンピュータ３８に接続されている。さらにボリューム３
２，ディジタルスイッチ３４，メインスイッチ４８もマ
イクロコンピュータ３８に接続されている。モータ２２
が回転し、ハンマ４がアンビル２に衝突するとそのたび
毎に衝突音が発生し、マイクロフォン３０からは図５
（ａ）に例示する電圧Ｖ１が発生する。この電圧Ｖ１は
高周波・低周波のノイズ（モータ音等）に衝突音に相当
するパルス波が重複したものとなっている。このうち低
周波ノイズはフィルタ１０２で除去され、フィルタ１０
２の出力電圧Ｖ２は図５（ｂ）に例示するものになる。
比較器１０４はフィルタ電圧Ｖ２が他方の比較電圧Ｖ３
よりも高くなるとオフからオンする。ラッチ１０６は比
較器１０４がオフからオンに転じたときにオンし、その
後所定時間ＴＣが経過するまでオンを維持しその後にマ
イクロコンピュータ３８によってオフされる。このため
ラッチ１０６からは図５（ｃ）に例示するパルス波Ｖ５
が出力される。各パルス波はハンマ４とアンビル２の衝
突のときにたちあがっており、衝突音に相当するもので
ある。図５（ｂ）に示すように比較器１０４の比較電圧
Ｖ３はノイズレベル以上に設定されている。なお使用環
境によりノイズレベルが大きい場合には図５（ｄ）に示
すようにそのノイズレベルよりも大きな値Ｖ３ｎｅｗに
調整される。これについては後で詳しく説明する。マイ
クロコンピュータ３８はＲＯＭ１１８に記憶されている
プログラムに従って図６の処理を実行する。この処理は
メインスイッチ４８が操作されている間実行され、オフ
されるとその実行も停止される。再度メインスイッチ４
８が操作されると再度実行が開始される。メインスイッ
チ４８がオンされるとまずステップＳ４でディジタルス
イッチ３４にセットされている数が読込まれ変数ＸＸと
して記憶される。次にボリューム３２のアナログ値が読
込まれて変数ＴＶに記憶される（ステップＳ６）。次に
ステップＳ８でディジタルスイッチ３４にセットされて
いる値がゼロかどうか比較される。もしもゼロであれば
処理Ｓ１０〜Ｓ３４の処理をスキップさせ、ステップＳ
３６を直接実行させる。ステップＳ３６では電磁弁７０
をオンさせ塗料を吹出させはじめる。次に処理Ｓ３８と
Ｓ４０によりボリューム３２の調整値ＴＶに比例する時
間が経過するまで遅延され、その時間が経過したときに
ステップＳ４２で電磁弁７０をオフさせる。すなわち電
磁弁７０のオン時間はボリューム３２で調整される。作
業者はボリューム３２を調整することで塗料の吹付け時
間を調整することができるのである。上述から明らかな
ように、ディジタルスイッチ３４にゼロがセットされて
いると、ステップＳ１０〜Ｓ２８で実行する衝突回数の
カウント処理やモータ２２への通電処理をスキップし、
塗料の吹付けのみを実行する。すなわち作業者はゼロを
セットしておくことにより塗料吹付けをテストすること
ができる。ステップＳ８でディジタルスイッチ３４のセ
ット値がゼロでないとされると、次にステップＳ１０で
「９９」がセットされているか否かを判別する。ここで
「９９」はセットしうる最大値であり、この最大値がセ
ットされていれば次にステップＳ１６でリレー４０をオ
ンさせる。すなわち「９９」がセットされていれば、メ
インスイッチ４８がオンされている間はモータ２２を回
転させつづける。作業者は「９９」をセットしておくこ
とで、連続締付けを実行させうるのである。「ゼロ」も
「９９」もセットされていなければ次にステップＳ１２
でスイッチ２４で正転がセットされているか逆転がセッ
トされているのかを判別する。これは図４に示すように
正逆スイッチ２４とリレー４０間の一方のリード線の電
位を判別することで判別される。この電位はスイッチ２
４の正逆によって変化する。逆転がセットされていると
きはステップＳ１６でモータ２２を回転させつづける。
すなわち逆転のときはメインスイッチ４８がオフされる
までモータ２２をまわしつづけ、ナット等をゆるめる。

【００１３】一方正転がセットされていると、ステップ
Ｓ１４でリレー４０をオンし、モータ２２を回転させは
じめる。次にステップＳ１８でラッチ電圧Ｖ５がハイな
いしはオンするまで待機する。ハイないしオンするとス
テップＳ２０が実行され、タイマＴ１をゼロとする。次
にステップＳ２２でタイマＴ１がＴＣをカウントするま
で待機する。タイマＴ１がＴＣに達するとステップＳ２
４でラッチ１０６をリセットする。これにより図５
（ｃ）に示すようにＴＣ時間経過したあとラッチ電圧Ｖ
５がローないしオフされる。次にステップＳ２６でその
直後にラッチ１０６が再度オンないしハイとなったかを
判別する。ここで比較電圧Ｖ３がノイズレベルに比して
低すぎるとラッチ１０６はオフされた直後に再度オンさ
れてしまう。このときはステップＳ３０で比較電圧Ｖ３
を△Ｖだけ大きくする。ここで大きくされた電圧は図５
（ｄ）にＶ３ｎｅｗとして示されているように、使用環
境によって大きくなったノイズレベルよりも大きな値と
なるように△Ｖがあらかじめ定められている。ステップ
Ｓ２６でラッチ１０６がオフされた直後にはオンされな
いことがわかると、次にディジタルスイッチ３４のセッ
ト値から１を減じる（ステップＳ２８）。次に、１を減
じられた結果がゼロになったか否か判別され（ステップ
Ｓ３２）、ゼロになればリレー４０をオフし（Ｓ３
４）、モータ２２の回転駆動を停止する。ゼロでなけれ
ばステップＳ１８以後をくりかえす。これによりディジ
タルスイッチ３４にセットされている回数だけハンマ４
とアンビル２が衝突したときにモータ２２は停止され
る。モータ２２が停止すると、次にステップＳ３６以後
が実行され、ボリューム３２で設定されている時間だけ
塗料が吹付けられる。

【００１４】この実施例では、フィルタ１０２、比較器
１０４、ラッチ１０６、ステップＳ２８とそれを実行す
るマイクロコンピュータ３８によって衝突音に相当する
パルス数をカウントする手段が構成されている。またデ
ィジタルスイッチ３４とステップＳ４とそれを実行する
マイクロコンピュータ３８で衝突回数を予め設定してお
く回数設定手段が構成されている。またステップＳ３２
とＳ３４とマイクロコンピュータ３８と第１のスイッチ
ング回路１１４とリレー４０とによりカウント数と設定
数が一致したときにモータ２２を停止させるスイッチ手
段が構成されている。このようにカウント手段と回収設
定手段とスイッチ手段はマイクロコンピュータ３８を主
体に構成されている。さらに本実施例では、ステップＳ
８，Ｓ１０によってステップＳ２８，３２，３４等をス
キップさせる処理によって、予め指定された回数（この
場合ゼロと９９）が設定されているときには、カウント
数と設定数の比較処理を実行させないようにプログラム
されているのである。また本実施例ではステップＳ３６
以後の処理とマイクロコンピュータ３８と第２のスイッ
チング回路１１６とにより、カウント数と設定数が一致
したときに塗料吹付手段であるアダプタ１００を作動さ
せる第２のスイッチ手段が構成されている。本実施例に
よると、衝突音から締付回数が正確に検出され、締付力
が正確に調整される。また本実施例によると衝突音を抽
出するための比較電圧Ｖ３がノイズレベルに合わせて自
動調整される。さらにまた本実施例によると、偏心ピン
６８によってスプレー部を押し下げたり解放したりする
ことができる。このため長期にわたって使用しないとき
にはスプレー部を解放しておくことにより、ガイドチュ
ーブ６６中で塗料が乾燥してつまらせるといったことを
防止できる。

【００１５】

【発明の効果】本発明によると、マイクロフォンで衝突
音を検出するために正確に衝突回数がカウントされる。
また音を検出するためにマイクロフォンの設置場所が自
由に設定できる。このようにして正確に締付力を調整で
きるインパクトレンチが安価に生産しえるようになるの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】インパクトレンチの一部断面側面図

【図２】インパクトレンチの正面図

【図３】インパクトレンチの一部背面図

【図４】インパクトレンチの回路構成を示す図

【図５】マイクロフォン，フィルタ，ラッチの出力電圧
を説明する図

【図６】処理手順図

【符号の説明】

３０ マイクロフォン ３８ マイクロコンピュータ ３４ ディジタルスイッチ １００ 塗料吹付アダプタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンマとアンビル間に所定値以上の力が
   作用したときに該アンビルに対して該ハンマが遊転し、
   該ハンマが所定角遊転した後に該ハンマが該アンビルに
   衝突して該アンビルを回転させる締付工具において、 該ハンマと該アンビルの衝突音を電気信号に変換するマ
   イクロフォン、 該マイクロフォンで検出された衝突音に相当するパルス
   の数をカウントする手段、 衝突回数を予め設定しておく回数設定手段、 該カウント手段のカウント数と該回数設定手段の設定数
   を比較し、両者が一致したときに該ハンマの回転駆動源
   を停止させるスイッチ手段、 とが付加されたことを特徴とする締付工具。
2. 【請求項２】 請求項１の締付工具において、該カウン
   ト手段と該回数設定手段と該スイッチ手段がマイクロコ
   ンピュータを主体に構成されており、該回数設定手段に
   予め指定された回数が設定されているときには前記カウ
   ント数と設定数の比較処理を実行させない処理手段が実
   行されるようにプログラムされていることを特徴とする
   締付工具。
3. 【請求項３】 請求項１の締付工具において、さらに、
   塗料吹付手段と、前記カウント数と設定数が一致したと
   きに該塗料吹付手段を作動させる第二のスイッチ手段と
   が付加されたことを特徴とする締付工具。