JPH08290368A - 締付トルク調節回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ネジ締付電動工具でネジ締付を行う場合に、
それぞれのネジに対する締付トルクを一定にすることを
目的とする。 【構成】 上記目的を達成するネジ締付電動工具の締付
トルク調節回路は、回転部ＲＧの回転数を検出する回転
検出部６と、ネジ締付のほぼ終了状態で回転部ＲＧの回
転数が所定値まで低下したタイミングから設定時限後に
モ−タ４を停止させるように駆動部８を制御するワンシ
ョットマルチバイブレ−タＩＣ２を有するタイマ部７と
を備えた構成になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モ−タの駆動により締
付トルクを発生させ、ネジ締付を行うインパクトレンチ
等の電動工具の締付トルク調節回路に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】インパクトレンチ等の電動工具でネジ締
めを行う場合、それぞれの被締付ネジに対する締付トル
クを一定に保つことが、製品等の品質の確保のために極
めて重要である。そのため、従来は、それぞれの被締付
ネジに対する締付開始から締付完了までの運転時間を一
定にすることにより、それぞれの被締付ネジの締付トル
クを一定にするという手段が採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】それぞれの被締付ネジ
に対する締付開始から締付完了までの電動工具の運転時
間を一定にすることにより、それぞれの被締付ネジの締
付トルクを一定にするという上記従来の手段は、それぞ
れの被締付ネジのネジ送りのかたさ、ネジ長さ等のバラ
ツキがある場合、それぞれの被締付ネジの締付トルクに
バラツキが生じるという問題がある。そこで本発明で
は、被締付ネジにおける締付がほぼ終了して回転部の回
転数が所定の回転数まで低下したタイミングから、一定
時限、締付動作を継続することにより、それぞれの被締
付ネジのネジ送りのかたさ、ネジ長さ等のバラツキがあ
る場合でも、それぞれの被締付ネジの締付トルクを一定
に保つことが出来るようにすることを解決すべき課題と
するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するため、駆動部による駆動制御によりモ−タを駆
動して回転部を回転させ、ネジ締付を行う電動工具の締
付トルク調節回路を、前記回転部の回転数を検出する回
転検出部と、ネジ締付のほぼ終了状態で前記回転部の回
転数が所定値まで低下したタイミングから設定時限後に
前記モ−タの駆動を停止させるように前記駆動部を制御
するタイマ部とを備えた構成にすることである。

【０００５】

【作用】請求項１の構成の締付トルク調節回路によれ
ば、インパクトレンチ等のネジ締付電動工具のスイッチ
がオンされ、モ−タが駆動されると、アンビル等の回転
部が回転されてネジに対する締付が行われ、ネジ締付の
ほぼ終了状態で回転部の回転数が所定値まで低下すると
タイマ部はそのタイミングから設定時限後にモ−タの駆
動を停止させるように駆動部を制御する。

【０００６】また、請求項２の構成の締付トルク調節回
路によれば、モ−タを逆転してネジを緩めるような場合
に、タイマ動作無効制御部により、タイマ部の動作が無
効にされるため、ネジ締付電動工具の使い勝手が良くな
る。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１はインパクトレンチ等のネジ締付電動工具の
締付トルク調節回路であり、図２は、締付トルク調節回
路の各ポイントＡ〜Ｊにおけるタイミングチャ−トであ
る。図１において、電動工具には１２ボルトのバッテリ
１が内蔵されており、バッテリ１にはスイッチ１０Ａ，
１０Ｂが接続されている。このスイッチ１０Ａ，１０Ｂ
には、バッテリ１からモ−タ４に対して正回転、逆回転
用の駆動電力を供給する主回路３が接続されている。ま
た、バッテリ１から電源部５には直接、１２ボルトの電
源電圧が印加されている。上記スイッチ１０Ａ，１０Ｂ
は、モ−タ４を正回転させるとき、モ−タ４を逆回転さ
せるとき、及びモ−タ４に対する駆動電力の供給を停止
するとき、それぞれの接点ａ，ｂが次のように切替接続
される。

【０００８】モ−タ４を正回転させるとき、スイッチ１
０Ａ、スイッチ１０Ｂ共、接点ａ側に接続される。ま
た、モ−タ４を逆回転させるとき、スイッチ１０Ａ、ス
イッチ１０Ｂ共、接点ｂ側に接続される。また、モ−タ
４に対する駆動電力の供給を停止するとき、即ち、後述
するメインスイッチ２（図３参照）がオフの停止状態で
はスイッチ１０Ａは、接点ｂ側に接続され、スイッチ１
０Ｂは接点ａ側に接続される。尚、スイッチ１０Ａ、ス
イッチ１０Ｂは、後述の切替スイッチ１０（図３参照）
の切替操作により接点ａ，ｂが設定される。

【０００９】主回路３には、モ−タ４が停止状態になっ
たときにモ−タ４をダイナミック制動するための制動ス
イッチ１１が接続されている。この制動スイッチ１１
は、リレ−ｘ１の接点が用いられ、リレ−ｘ１のコイル
に励磁電流が通電されたとき、モ−タ４は接点ａ側に接
続され、モ−タ４に駆動電流が通電される。一方、リレ
−ｘ１のコイルに励磁電流が通電されないとき、モ−タ
４は接点ｂ側に接続され、モ−タ４がダイナミック制動
される。

【００１０】電源部５は、バッテリ１からの１２ボルト
の電圧を、抵抗Ｒ１を介したツェナ−ダイオ−ドＺＤ１
により定電圧化し、キャパシタＣ１にその定電圧を蓄電
したうえ、各回路部に供給する。

【００１１】回転検出部６は、モ−タ４の回転に伴って
回転する回転部（図３に示したアンビル２６を主とす
る）ＲＧに取り付けられた磁石１２のそれぞれが近接す
る毎に論理「Ｈ」信号を出力する回転センサＩＣ１を設
けた構成になっている。従って、回転センサＩＣ１は、
回転部ＲＧが半回転する毎に論理「Ｈ」のパルス信号を
１個出力する（回転部ＲＧが１回転する毎に論理「Ｈ」
のパルス信号を２個出力する）ようになっている。尚、
実際には、上記回転センサＩＣ１は、オ−プンコレクタ
接点を内蔵しており、磁石１２を検出する毎にオ−プン
コレクタがオフの状態になり、抵抗Ｒ２によりプルアッ
プされている出力端子が論理「Ｈ」になる一方、磁石１
２を検出しない状態では、オ−プンコレクタが閉じるた
め、同出力端子がア−スに導通されることから、論理
「Ｌ」になるが、説明の都合上、回転センサＩＣ１は回
転部ＲＧが半回転する毎に論理「Ｈ」のパルス信号を１
個出力すると、記載している。

【００１２】タイマ部７は、トランジスタＴＲ１、ワン
ショットマルチバイブレ−タＩＣ２、４個の２入力ナン
ドゲ−トＩＣ３〜ＩＣ６、抵抗Ｒ２〜Ｒ１１、及びキャ
パシタＣ２〜Ｃ６などで構成されている。抵抗Ｒ２によ
りプルアップされた回転センサＩＣ１の出力端子には抵
抗Ｒ３が接続されており、モ−タ４の回転による回転部
ＲＧの回転に伴って回転センサＩＣ１が論理「Ｈ」のパ
ルス信号を出力すると、抵抗Ｒ４を介した２入力ナンド
ゲ−トＩＣ３の入力端子（ポイントＦ）は、図２のＦに
示すように、そのパルス幅だけ論理「Ｈ」となる。

【００１３】一方、前述のスイッチ１０Ａが正回転側に
設定されている状態で、バッテリ１からの１２ボルトの
電圧が印加される抵抗５とア−ス間にはキャパシタＣ３
が接続され、このキャパシタＣ３にバッテリ１からの１
２ボルトの電圧が充電される。一方の端部がキャパシタ
Ｃ３に接続された抵抗Ｒ６の他方の端部は、ＮＰＮ型の
トランジスタＴＲ１のベ−スに接続されており、図２の
Ａに示すように、キャパシタＣ３の充電電圧が閾値を越
えると、トランジスタＴＲ１がオンにスイッチする。そ
の結果、ポイントＢは図２のＢに示すように論理「Ｈ」
から論理「Ｌ」となって、ポイントＢに接続された２入
力ナンドゲ−トＩＣ５の入力端子は論理「Ｌ」となり、
その出力端子は論理「Ｌ」から論理「Ｈ」に変化する。
そのため、２入力ナンドゲ−トＩＣ６の一方の入力端子
（ポイントＣ）も、図２のＣに示すように論理「Ｌ」か
ら論理「Ｈ」に変化する。

【００１４】上記トランジスタＴＲ１がオンにスイッチ
するのに伴い、キャパシタＣ４の充電電荷は抵抗Ｒ９と
トランジスタＴＲ１を介して放電されるため、２入力ナ
ンドゲ−トＩＣ６の他方の入力端子（ポイントＤ）に印
加される電圧が図２のＤに示すように閾値より低下する
と、２入力ナンドゲ−トＩＣ６の出力端子（ポイント
Ｅ）からは、図２のＥに示すような、キャパシタＣ４と
抵抗Ｒ９の時定数に対応した時間幅の論理「Ｌ」信号が
出力される。

【００１５】２入力ナンドゲ−トＩＣ６の出力端子は、
２入力ナンドゲ−トＩＣ４の一方の入力端子と接続さ
れ、この２入力ナンドゲ−トＩＣ４の他方の入力端子
は、前述の２入力ナンドゲ−トＩＣ３の出力端子（ポイ
ントＧ）と接続されている。従って、２入力ナンドゲ−
トＩＣ４の出力端子からは、ポイントＥとポイントＧに
おける論理信号に基づいた論理信号が出力される。

【００１６】２入力ナンドゲ−トＩＣ４の出力端子は、
ワンショットマルチバイブレ−タＩＣ２の入力端子（ポ
イントＨ）と接続されている。ワンショットマルチバイ
ブレ−タＩＣ２は、２入力ナンドゲ−トＩＣ４の出力端
子から出力される図２のＨに示すようなパルス信号の立
ち上がりに同期して、キャパシタＣ５と抵抗Ｒ１１の時
定数に基づく時間幅のパルス信号を出力端子（ポイント
Ｉ）から出力する。従って、２入力ナンドゲ−トＩＣ４
の出力端子から出力されるパルス信号が、キャパシタＣ
５と抵抗Ｒ１１の時定数に基づくパルス信号のパルス幅
より短い周期でワンショットマルチバイブレ−タＩＣ２
の入力端子に入力されている限り、ワンショットマルチ
バイブレ−タＩＣ２の出力端子から出力される信号は、
図２のＩに示すように論理「Ｈ」となる。

【００１７】ワンショットマルチバイブレ−タＩＣ２の
出力端子から論理「Ｈ」信号が出力されると、この信号
は駆動部８を構成するダイオ−ドＤ２、抵抗Ｒ１３を介
してＮＰＮ型のトランジスタＴＲ２のベ−スに印加され
るため、トランジスタＴＲ２はオンにスイッチングされ
る。その結果、前述のリレ−ｘ１のコイルに励磁電流が
通電され、制動スイッチ１１が接点ａ側に接続されるた
め、モ−タ４に正転駆動用の電流が通電される。

【００１８】一方、ネジ締付電動工具によるネジ締付が
ほぼ終了してアンビル２６（図３参照）の回転数が所定
速度以下に低下すると、２入力ナンドゲ−トＩＣ４の出
力端子から出力されるパルス信号が、キャパシタＣ５と
抵抗Ｒ１１の時定数に基づくパルス信号のパルス幅より
長い周期でワンショットマルチバイブレ−タＩＣ２の入
力端子に入力される。そのため、ワンショットマルチバ
イブレ−タＩＣ２の出力端子から出力される信号が論理
「Ｈ」から論理「Ｌ」となり、トランジスタＴＲ２はオ
フの状態になる。その状態ではリレ−ｘ１のコイルに励
磁電流が通電されなくなるため、制動スイッチ１１は接
点ｂ側に切り替えられ、モ−タ４に対する駆動電流の通
電が停止されるとともに、モ−タ４にダイナミック制動
が掛けられる。

【００１９】以上のように、ネジ締付電動工具によるネ
ジ締付がほぼ終了してアンビル２６の回転数が所定速度
以下に低下し、回転センサＩＣ１から出力されるパルス
信号の出力間隔が長くなって、２入力ナンドゲ−トＩＣ
４の出力端子から出力されるパルス信号の出力間隔が、
ワンショットマルチバイブレ−タＩＣ２の出力パルス信
号のパルス幅より長くなると、ワンショットマルチバイ
ブレ−タＩＣ２から出力されるパルス信号は論理「Ｈ」
から論理「Ｌ」となる。即ち、アンビル２６の回転数が
所定速度以下になったとき、回転センサＩＣ１から出力
される最後のパルス信号の立ち上がりに同期してワンシ
ョットマルチバイブレ−タＩＣ２から出力されたパルス
信号の立ち下がりタイミングで、モ−タ４に対する駆動
電流の通電が停止されるため、ネジ締付のほぼ終了タイ
ミングからモ−タ４に対する駆動電流の通電停止タイミ
ングまでの時間が一定になり、それぞれのネジの締付ト
ルクが一定になる。更に、ワンショットマルチバイブレ
−タＩＣ２から出力されるパルス信号が論理「Ｌ」であ
るため、２入力ナンドゲ−トＩＣ３の出力Ｇは常に論理
「Ｈ」となり、回転検出部６からの出力信号をワンショ
ットマルチバイブレ−タＩＣ２に伝えない。従って、一
旦、モ−タ４が停止したあと、外力でこの電動工具の回
転部ＲＧ（アンビル２６）が回された場合でも、再度、
モ−タ４が起動することはない。そして、次のネジの締
付作業を開始するために後述のメインスイッチ２（図３
参照）をオンするまでモ−タ４は停止する。

【００２０】従って、ワンショットマルチバイブレ−タ
ＩＣ２に接続されたキャパシタＣ５、抵抗Ｒ１１の一
方、又は両方の値を変えることにより、ワンショットマ
ルチバイブレ−タＩＣ２から出力されるパルス信号のパ
ルス幅を任意に変えることができるため、ネジ締付のほ
ぼ終了タイミングからモ−タ４に対する駆動電流の通電
停止タイミングまでの時間を自由に設定することができ
る。そのため、被締付ネジに応じた締付トルクを現場的
に調整するためには、抵抗Ｒ１１を可変抵抗器に置き換
えれば良い。

【００２１】次に、ネジを緩めるような作業をする場
合、切替スイッチ１０（図３参照）を逆回転側に切替操
作すると、それぞれのスイッチ１０Ａ，１０Ｂは、接点
ｂ側に接続される。その結果、バッテリ１からモ−タ４
に対する駆動電流の通電方向が正回転と反対の方向にな
り、モ−タ４は逆転駆動される。この際、タイマ動作無
効制御部９を構成する抵抗Ｒ１２に対してバッテリ１か
ら１２ボルトのプラス電圧が印加されるため、この抵抗
Ｒ１２に直列に接続されたダイオ−ドＤ３と抵抗Ｒ１３
とを介してトランジスタＴＲ２のベ−スに、同トランジ
スタＴＲ２をオンにスイッチングする電圧が印加される
ことから、前述のタイマ部７の動作に無関係に前述のリ
レ−ｘ１のコイルに励磁電流が通電され、制動スイッチ
１１が接点ａ側に接続されるため、モ−タ４に逆回転駆
動用の電流が通電される。

【００２２】図３は、ネジ締付電動工具Ｔの一部破断側
面図である。ネジ締付電動工具Ｔは、握り部２１に前述
のバッテリ１を内蔵するとともに、握り部２１の上部に
は前述のメインスイッチ２が取り付けられている。ま
た、前述の電源部５、回転検出部６、タイマ部７、駆動
部８及びタイマ動作無効制御部９などの電子回路が構成
されたプリント基板２２が本体２３後方部に内蔵されて
いる。

【００２３】上記プリント基板２２の前方には、前述の
モ−タ４が取り付けられており、モ−タ４の出力軸は減
速機２４の入力部に接続されている。そして減速機２４
の出力部は打撃機構部２５と接続されており、更に、図
示していないドライバあるいはソケット等を装着するア
ンビル２６が、打撃機構部２５に接続されている。

【００２４】上記アンビル２６の軸には円板２６Ａが取
り付けられており、その円板２６Ａには、前述の２個の
磁石１２が取り付けられている。この磁石１２は、アン
ビル２６の回転に伴って回転する。そして前述の回転セ
ンサＩＣ１が磁石１２の磁気を検知できる位置に固定さ
れている。

【００２５】また、モ−タ４の正回転及び逆回転設定の
ための前述の切替スイッチ１０は、メインスイッチ２の
近くに取り付けられており、押し込み操作により正転又
は逆転が設定される。

【００２６】以上のように構成されたネジ締付電動工具
Ｔにより、ネジの締付をする場合、切替スイッチ１０を
正転に切替えた状態で、メインスイッチ２をオンにする
と、前述のスイッチ１０Ａ，１０Ｂの接点ａ，ｂが停止
接続の状態から正回転側に接続され、モ−タ４の始動と
ともにネジの締付が開始され、回転センサＩＣ１から図
２のＦに示すようなパルス信号が出力される。モ−タ４
は加速、定速、減速の過程を経てネジ締付が行われてい
る状態では、前述のワンショットマルチバイブレ−タＩ
Ｃ２から出力される信号は図２のＩに示すように論理
「Ｈ」の信号が出力されるが、ネジ締付のほぼ終了状態
で最後のパルス信号が回転センサＩＣ１から出力される
と、前述したように、ワンショットマルチバイブレ−タ
ＩＣ２から出力される信号は論理「Ｈ」から論理「Ｌ」
に変化する。即ち、ネジ締付のほぼ終了状態で最後のパ
ルス信号が回転センサＩＣ１から出力されると、そのパ
ルス信号の立ち上がりタイミングからワンショットマル
チバイブレ−タＩＣ２の出力信号が論理「Ｌ」に変化す
るまでのタイミングは一定時間になるため、ネジ締付ト
ルクを一定にすることができる。一方、モ−タ４の逆転
時には、一般にネジを緩めるための作業となるため、前
述したように上記ネジ締付トルク一定保持制御が解除さ
れる。

【００２７】

【発明の効果】請求項１の構成の締付トルク調節回路に
よれば、インパクトレンチ等の電動工具のモ−タが駆動
されて、被締付ネジに対する締付が行われ、ネジ締付の
ほぼ終了状態で回転部の回転数が所定回転数まで低下す
ると、タイマ部は設定時限後、停止信号を出力し、駆動
部はモ−タの回転を停止させるため、ネジ締付のほぼ終
了状態から所定時間、ネジ締付が継続されることから、
それぞれのネジに対する締付トルクを一定に保つことが
出来るという効果がある。

【００２８】また、請求項２の構成の締付トルク調節回
路によれば、タイマ動作無効制御部により、モ−タの逆
転時にはタイマ部の動作が無効にされるため、ネジの緩
め作業等を円滑に進めることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】締付トルク調節回路図である。

【図２】締付トルク調節回路のタイミングチャ−ト図で
ある。

【図３】ネジ締付電動工具の一部破断側面図である。

【符号の説明】 １ バッテリ ４ モ−タ ５ 電源部 ６ 回転検出部 ７ タイマ部 ８ 駆動部 ９ タイマ動作無効制御部 １０ 切替スイッチ １０Ａ スイッチ １０Ｂ スイッチ １２ 磁石 ＩＣ１ 回転センサ ＩＣ２ ワンショットマルチバイブレ−タ ＲＧ 回転部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動部による駆動制御によりモ−タを駆
   動して回転部を回転させ、ネジ締付を行う電動工具の締
   付トルク調節回路であって、前記回転部の回転数を検出
   する回転検出部と、ネジ締付のほぼ終了状態で前記回転
   部の回転数が所定値まで低下したタイミングから設定時
   限後に前記モ−タの駆動を停止させるように前記駆動部
   を制御するタイマ部とを備えたことを特徴とする締付ト
   ルク調節回路。
2. 【請求項２】 モ−タの逆回転時にタイマ部の動作を無
   効にするタイマ動作無効制御部を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載の締付トルク調節回路。