JPS6374576A - インパクトレンチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【技術分野】

本発明はインパクトレンチに関する。即ち、建築物の骨
組や機械の組立等に用いられるポルＦ。 ナツトを締め付けるための工具に関するものである。

【背景技術】 ボルトやナツトによりｍ染物の骨組を組み立てたり、機
械を組み立てたりする場合、ボルトやナツトを１つ１つ
スパナやボックスレンチで回して締めていたのでは、手
間がかかって作業がはかどらないし、虫た締付力も施工
者の腕力の違いなどにより一定に保たれないため、従来
よりボルトやナツトを締め付けるためにインパクトレン
チが用いられている。特に、インパクトレンチを用いる
場合でもボルトやナツトの締付力については、その構造
物の強度を確保するためある一定の締付トルクで締結さ
れるように管理する必要がある。 インパクトレンチの締付トルクを管理する方法としては
、在米上りトルクセンサ一応用方式とカムに対するバネ
圧可変方式とが用いられている。 前者のトルクセンサ一応用方式は、歪みデージをトルク
センサーとしてインパクトレンチの出力軸の表面に貼付
け、出力軸のねじりトルクを歪みゲージにより検出し、
この検出信号をコントロール部へ入力し、検出値を駆動
系へフィードバックさせて一定の締付トルクに制御する
ものであり、歪みゲージの検出精度が高いために最も制
御開度の高い方法となっている。しかし、この方法では
コントロール部と駆動系に高い精度を要求されるため、
トルクセンサ一応用方式のインパクトレンチは非常１こ
高価な機器となっており、一般に２０万円〜２００万円
の価格帯にある。したがって、これは主に工場内設備に
使用されている。また、後者のバネ圧可変方式は、カム
に対するバネ圧を変えることにより、カムが乗り上げて
動作するトルクを変える方法であり、非常に低価格で枯
成できる。したがって、一般のドライバーではこの方式
が採用されている。しかしながら、このバネ圧可変方式
では、溝造的に摩耗が大きいので小トルク用（せいぜい
２００　ｋＨ−ｃｍまで）にしか使用できず、バネ定数
及びカム面の角度や面粗度などにばらつきが大きく、正
確なトルクコントロールを行えないという問題があった
。 しかして、上記従来例の欠点を解消するため、実公昭５
９−１７５８２号公報の電動式のインパクトレンチある
いは特公昭５７−２４７０号公報に開示されているエア
式の′ｉＪｉ動締付上締付工具タイマー制御方式が採用
されている。このタイマー制御方式は、モータを一定回
転数で回転させ、あるいはコンプレッサーを一定空気圧
で運転させ、タイマーで制御される一定時間モータ等を
駆動させて一定のトルクを加え、あるいはタイマーの設
定時間を調整してモータ等の駆動時間を変えることによ
りトルクを可変にするものである。即ち、ｆ５５図から
も分かるように、モータを所定回転数で起動した場合、
モータの回転トルクは直ちに一定値に達するものではな
く、徐々に増加率を減少させながら増加し、回転数によ
り異なるが数秒経過した後にほぼ一定値に漸近する。従
って、モータを一定回転数で回転させ、タイマーにより
モータの駆動時間を変化させて締付は時間を制御するこ
とにより締付トルクを可変にすることができるのである
。しかるに、タイマー制御方式では、締付トルクの精度
を得るためにはモータの回転数が一定であることが前提
となるが、モータの回転数は電源の電圧レベルの変ｆｄ
ｉＪ＜例えば、交流式の場合には工事現場で１つのコン
セントからタフ足配線でインパクトレンチ以外の工具や
照明等へも同時に給電されることが多く、これが電圧レ
ベルの変動の原因になる。また、直流の電池式の場合に
はフル充電されている時と空に近くなってきた時とでは
電圧の変動が大きい、）やモータの精度、その他の電気
部品のバラツキにより影響を受は易く、第５図から分か
るようにこのモータ回転数のばらつきによりインパクト
レンチの締付トルクに変動が生じるという問題がある。 このタイマー制御方式ではバネ圧可変方式よりも高精度
が得られるとはいうものの、モータ回転数の変動による
締付トルクのばらつきのため、建築に使用されるボルト
やナツトの締め付けに必要な精度など、用途によっては
十分な精度を得られないという問題が指摘されている。 同じように、エア式でもコンプレッサーの空気圧が一定
であることが前提となるが、これはコンプレッサーの空
気圧の変動やホースによる圧力損失のために出力軸の回
転数にばらつきを生じ、同じように締付トルクにも変動
を生じるという問題がある。また、タイマー制御方式で
は、小さな締付トルクの場合には短時間で設定トルクに
達するから、短時間で締付けを完了するが、大きな締付
トルクでは設定トルクに達するまでに長時間を要するの
で締付トルクが大きくなるほど締付は作業に長時間を要
して待ち時間が長く、この待ち時間のために作業能率が
者しく低下して使用に不都合を来すという問題がある。

【発明の目的】

本発明は叙上のような技術的背景に鑑みて為されたもの
であり、その目的とするところは電源電圧などの変動に
よって締付トルクの精度に影響を受けることがなく、精
度の高い締付トルクの設定を行え、しかも締付トルクが
大きくなっても締付は時間（待ち時間）が長くなること
がないインパクトレンチを開発することにある。

【発明の開示】

本発明のインパクトレンチは、モータ１の回転を出力軸
２の回転衝撃力に変換し、出力軸２の回転ＦＪｉ撃力に
よりボルトやナツト等のねじ具を締めイ寸（するよう１
こしたインパクトレンチにおいて、モータ１の回転を出
力軸２の回転衝撃力に変換すると共にモータ１の回転数
の増加に伴い出力軸２の回転衝撃力を大きくするように
した回転衝撃力変換手段３と、前記モータ１の回転数を
可変設定するモータ制御手段４とを備え、モータ１の回
転数を可変設定することによりねじ其の締付トルクを可
変設定するようにしたことを特徴とするものである。モ
ータ１の回転数と締付トルクと締付は時間との間には第
５図に示すような関係がある。 ＰＩＩＪ５図において横軸は締付は時間ｔ（ｓｅｅ）を
、縦軸は締付トルクＴ（ｋｇ−ｃｍ）を示しており、ま
た第５図の曲線群はモータ１の回転数Ｎが２００　ｒｐ
ｍ〜３００　Ｏｒｐｍのものについて表している。この
ようにインパクトレンチ内のモータ１を起動してボルト
等を締め付けると、締付開始後ただちに出力軸２の締付
トルクＴが一定値に達するのでなく、締付トルクＴは徐
々に増加して数秒後に漸近的に一定値に達するものであ
り、またモータ１の回転数Ｎが大きくなるほど締付トル
クＴも大きくなる。 従って、締付は時間りを一定に保ったままでモータ１の
回転数Ｎを変えることにより出力軸２の締付トルクＴを
制御することができるのである。しかして、この回転数
制御方式によれば、モータ制御手段４によりモータ１の
回転数を制御しているので、電源電圧などが変動しても
モータ１の回転数のばらつきが生じることがなく、一定
の締付は時間でボルトやナツトなどの締付けを行うこと
により締付トルクを高精度で制御することができるもの
である。また、モータ１の回＠数を変化させて締付トル
クを可変にするものであり、大きな締付トルクが必要な
場合にはモータ１の回転数を高くして締付トルクを増大
させることができ、小さな締付トルクが必要な場合には
モータ１の回転数を低くして締付トルクを減少させるこ
とができ、締付トルクが大きくなっても締付は時間が良
くならないように一定の締付は時間で作業を行光、また
モータ１の回転数を調整することにより締付は時間を短
くも長くも設定でき、締付は作業を行い易いタイミング
で作業を繰り返すことができて作業能率の向上を図るこ
とがでさる。 以下本発明の実施例を添付図に基いて詳述する。 第１図にインパクトレンチＡの外観を示し、第３図に内
部の断面を示す、インパクトレンチＡの後端部には直流
のモータ１が内Ｂされており、モータ１の前にはモータ
１の回転を減速させるための減速８！横７が内蔵され、
減速８！構７の前には減速されたモータ１の回転を出力
軸２の回転衝撃力に変換するための回転衝撃力変換手段
３が内蔵されていて出力軸２がインパクトレンチＡのハ
ウジング１２前端から突出している。又、モータ１の下
方のグリップ部６内にはモータ１の回転数を制御するた
めの制御回路部８が内蔵されており、制御回路部８の下
にはモータ１の電源となる複数個の電池を直列に接続し
た電池パック９が内蔵されている。グリップ部６の前面
のグリップ部６を握った時に人差し指ないし中指のかか
る位置にはモータ１を起動させるためのメインスイッチ
１０とモータ１の回転を正逆に切り替えるための切換え
レバー１１が設けられており、ハウジング１２の背面に
は、制御回路部８の可変抵抗１３の抵抗値を変化させて
モータ１の回転数を設定するためのダイアル１４が設け
られており、また出力軸２の前端にはボルトやナツト等
のねじ具の大きさに合ったサイズのレンチアタッチメン
ト１５を取り替え自在に取り付けることができるように
なっている。 モータ１は電池パック９内の電池を電源として回転する
直流モータであり、モータ１には減速機ｖｔ７が接続さ
れている。減速ｎｖｔ７は第３図に示すように遊星歯車
ｆｉ構を二段に構成したものである。即ち、モータ釉１
６に第−太陽歯車１７を取着され、ハウジング１２の内
面に固定された円筒状のパイプ１８の内面に形成された
内歯＄１９に噛合された複数個の第二太陽歯車２２を第
−太陽両軍１７に噛合させてあり、更にこの第−遊星歯
車２０の軸２１を第二太陽歯車２２のベース２３に固定
しである。従って、モータ１の回転ばこの一段目の遊星
歯側Ｉ！により減速されて第二太陽歯車２２に伝達され
る。更に内歯車１９に噛合された複数個の第二遊星歯ｒ
＃２４は第二太陽１！１車２２に噛合されており、この
第二遊星歯車２４の紬２５は減速ｆｉｖＩ７の伝達軸２
６に固定されており、第二太陽歯＄２２の回転は更に減
速されて伝達軸２６に伝達され、結局モータ１の回転は
一定の減速比で減速されて伝達軸２６から出力される。 なお、図示例では二段の遊星歯Ｘ￥ｉｇ構により減速機
構７を構成したが、一段でも良くまた三段以上の複数段
としても良く、１１星歯車８！構以外の減速機構でも良
い。 回転衝撃力変換手段３は減速機構７と出力軸２との間に
画成されており、第３図のような機構を有している。出
力軸２はハウジング１２の前端において軸受け２８によ
り回転自在に枢支されており、減速機構７の伝達軸２６
と一体に成形された駆動軸２７の先端部は出力軸２の後
端面に凹設された接続用凹所２９内に嵌合された軸受け
３０により回転自在に枢支されている。駆！ｌ！ＩＩ釉
２７の中央部には円筒状のカム３１が固嵌めされており
、カム３１の外周には略円筒状のハンマー３２が遊ｆ＆
されており、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、
鋼球３３により係合されている。 つまり、ハンマー３２の外周面には中央部で駆動軸２７
の先端側へ突曲したＶ字形のカム溝３４が複数個刻設さ
れており、このカム溝３４に対向してハンマー３２の内
面には軸方向のカム溝３５がＸＩＪ設されていてカム溝
３５の後端には鋼球３３の移動を止めるためのストッパ
端３６（カム溝３５の端）を設けてあり、両カム溝３４
．３５間に鋼球３３を転勤自在に嵌合させである。しか
して、駆動軸２７の回転は鋼球３３を介してハンマー３
２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
の作用により前方へ押されているので、鋼球は通常は第
４図のようにカム溝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
生じると鋼球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Ｑ３Ｇが鋼球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。 また、出力軸２の後端面には爪３８が突設され″Ｃ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３２がスライ
ドすることにより係合したり、分離したりできるように
なっている。駆動軸２７の後端に嵌合された鍔４０とハ
ンマー３２の内周のスプリング受は部４１の間にはスプ
リング３７が張られており、スプリング３７はハンマー
３２を前方へ付勢して爪３８と爪３９とを互いに係合さ
せている。回［Ｖｊ撃力変換手段３は上記のように構成
されているので、次ぎ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Ｖ、
衝撃力を加える。即ち、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３つと出力軸２の爪３８とが係合して
いるので、出力軸２も回転する。このとｂ出力ＨＪ２の
先のレンチアタッチメント１５がボルトやナツトなどを
つかんでいると、ボルトやナツト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の回転方向を第４図の口方向とすると、滑り
により鋼球３３はカム溝３４内をイ方向へ移動し、ハン
マー３２は鋼球３３によって後方へ押され、ハンマー３
２はスプリング３７を押し縮めながら後方へスライドす
る。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　ト係今可能な状態
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、この打撃の繰り返しによりボルトやナツト等が
高い締付トルクで締め付けられるのである。 本発明のインパクトレンチＡは、第５図の縦軸と平行な
締付は時間ｔ＝一定の制御ラインの上でモータ１の回転
数を変えることにより、締付トルクＴを変化させるもの
であり、このようにモータ１の回転数を制御するための
モータ制御手段４としてグリップ部６内に制御回路部８
が内蔵されている。制御回路部８を第６図に示し、この
動作を第７図に従って説明する。これはパルス幅変調（
ＰＷＭ）制御方式により直流モータ１の回転数を無段階
に調整できるようにすると共にモータ１の回転数をエン
コーグ４２により検出し、この検出信号をフィードバッ
クさせてモータ１の回転数を精度良く一定の設定回転数
に保持できるようにしたものである。即ち、モータ１に
スイッチング素子としてＮ形のパワーＭＯ８ＦＥＴ４３
を直列に接続し、モータ１の回転数はパワーＭＯ３ＦＥ
Ｔ４３のデートに印加するデート電圧のデユーティ比を
制御することによりＰ　Ｗ　Ｍ制御するものである。 また、モータ１の回転数はモータ１に接続されたエンコ
ーグ４２により検出されており、モータ１の回転数に比
例した速度信号は正弦波形として周波数ジ二ネレータ９
２から出力される（第７図（ａ））、ｇＪ波数ノエネレ
ータ９２から出力された正弦波電圧は波形成形回路４４
へ送られ、波形成形回路４４で同じ周波数の方形波電圧
に変換される。つまり、正弦波はコンパレータ４６で方
形波に変換された後、ヒステリシスアンプ４５により整
形され、ヒステリシスアンプ４５からはモータ１の回転
数と比例した周波数のｆ５７図（ｂ）のような方形波電
圧が出力される。波形成形回路４４からの出力は鋸歯状
波発生回路４７及びサンプルホールド回路４８へ送られ
、鋸歯状波発生回路４７では方形波をタイミング信号と
して第７図（ｅ）のようにリセットパルス発生回路４９
からリセットパルスを出力し、サンプルホールド回路４
８では方形波をタイミング信号として第７図（ｄ）のよ
うにホールドパルス発生回路５０からホールドパルスを
出力する。鋸歯状波発生回路４７では、リセットパルス
発生回路４９からリセットパルスを出力した瞬間１こア
ース：こ＃：続されたスイッチ５１をオンにしてコンデ
ンサ９３を放電させ、リセットパルスによる放電と電源
９４からコンデンサ９３への光電とを繰り返して第７図
（ｅ）のような鋸歯状波を発生させる。また、サンプル
ホールド回路４８では、ホールドパルス発生回路５０か
らホールドパルスが発生した時にホールドコンデンサ９
５を充放電し、その瞬間の鋸歯状電圧をサンプルホール
　゛ド回路４８ａへ取り込み、サンプルホールド回路４
８ａからはモータ１の回転数に逆比例したほぼ一定の電
圧のサンプルホールド電圧Ｖｓが第７図（ｆ）のように
出力される。即ち、ホールドパルスは方形波の立ち上が
り時に出力され、リセットパルスはホールドパルスの出
力後一定時間後に出力されるようになっているので、ホ
ールドパルスによりサンプル信号として取り込まれる瞬
間の鋸歯状波の電圧はモータ１の回転数に逆比例しく正
確には周期の一次関数となる）、モータ１の回転数が大
きくなるとサンプルホールド電圧Ｖｓが小さくなり、モ
ータ１の回転数が小さくなるとサンプルホールド電圧Ｖ
ｓが太き（なる。サンプルホールド電圧Ｖｓと速度可変
回路５２で設定された設定電圧Ｖｘとはエラーアンプ５
３に入力され、エラーアンプ５３からは基準となる設定
電圧■にとサンプルホールド電圧Ｖｓとの差をＲｖ／Ｒ
ｄｃ倍して出力され、コンパレータ５４では第７図（ｇ
）のように基準三角波発生回路５５で発生させられた基
準三角波と比較され、基準三角波よりも高電圧の領域で
方形波を出力する。しかして、モータ１の回転数が小さ
いほど、サンプルホールド電圧Ｖｓが第８図（ａ）のよ
うに高くなるので、コンパレータ５４で基準三角波と比
較した時に基準三角波より高電圧の領域が拡大し、コン
パレータ５４から出力される方形波の幅が広くなり、デ
ユーティ−比が大きくなる。コンパレータ５４の出力は
出力回路５６ａを通じて出力され、定電圧ダイオード５
６により１．２ボルト以上の一定電圧に揃えられてパワ
ーＭＯ６ＦＥＴ４３のゲートに入力される。 パワーＭＯＳＦＥＴ４３にＨ電圧が入力されるとパワー
Ｍ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　４３がオンになってモータ１に
通電され、パワーＭＯ８ＦＥＴ４３にＬ電圧が入力され
るとパワーＭＯ８ＦＥＴ４３がオフになってモータ１の
電流がカットされ、速い周期でパワーＭＯ８ＦＥＴ４３
のオンとオフが切り替えられ、パワーＭＯ６ＦＥＴ４３
のデートに加えられるデート信号のデユーティ−比を制
御することによりモータ１の供給電源がＰＷＭ制御され
るのである。 ここで、モータ１の回転数が設定回転数よりも小さくな
ると、エンコーダ４２から周波数ジェネレータ９２へフ
ィードバックされ、サンプルホールド電圧Ｖｓ及びコン
パレータ５４の入力電圧が大きくなるので（第８図（ａ
））、コンパレータ５４の出力電圧及びパワーＭＯ８Ｆ
ＥＴ４３のデートに印加するデート電圧のデユーティ−
比が大きくなって（第８図（ｂ）（Ｃ））モータ１の回
転数が増加させられ、逆にモータ１の回転数が設定回転
数よりも大きくなると、エンコーダ４２からフィードバ
ックされてサンプルホールド電圧Ｖｓ及びフンパレータ
５４の入力電圧が小さくなるので、パワーＭＯ８ＦＥＴ
４３のデートに印加するデート電圧のデユーティ−比が
小さくなってモータ１の回転数が減少させられ、モータ
１は設定回転数で回転するように制御されるのである。 また、モータ１の設定回転数はインパクトレンチＡの背
面に設けられたグイフル１４をハウジング１２の背面に
表示された目盛り５７（締付トルクは締付は時間により
変わるので、図示例では標準時間表示５８として締付は
時間が２秒の場合について表示しである。）に合わせる
ことにより簡単に設定することができる。このダイアル
１４を回すと、速度可変回路５２内の可変抵抗１３が摺
動し、バッファ５９から出力される基準電圧Ｖｘが変化
するので、エラーアンプ５３でサンプルホールド電圧Ｖ
Ｓの基準となる電圧が変化し、パワーＭＯ８ＦＥＴ４３
のデートに印加される方形波のデユーティ−比が変化し
、モータ１の設定回転数が変化する。即ち、速度可変回
路５２の出力Ｖｘが小さくなると、コンパレータ５４の
入力電圧が大きくなる結果コンパレータ５４の出力電圧
のデユーティ−比が大きくなり、大きなデユーティ−比
でパワーＭＯ６ＦＥＴ４３が駆動されてモータ１の回転
数が大きくなり、逆に速度可変回路５２の出力ＶＸを大
さくするとモータ１の設定回転数は小さくなるのである
。 尚、インパクトレンチＡの締付トルクは、第５図のよう
に締付は時間により変化するので、精度の高い締め付け
を行うためには締付は時間を精度良く制御する必要があ
るが、そのためにはタイマーなどの時間的制御手段を必
要とする。このタイマーとしては、例えば２秒の締付は
時間でモータ１を停止させるタイマー回路を制御回路部
８とは別にインパクトレンチＡ内に組み込むことも可能
であるが、また工場内設備として自動組立などに使用す
る場合にはインパクトレンチ八を握って操作するロボッ
トのハンドなどにインパクトレンチＡを２秒間締め付は
操作するように制御させることも可能である。また、締
付はトルクの精度を厳しく要求されないような状況では
、インパクトレンチＡを手で持って操作し、作業者の感
覚で締付は時１ｉｆｔがほぼ一定時ＦｌＩＩ（例えば２
秒）となるようなタイミングでボルト等の締め付は作業
をおこなっても良い。第５図から分かるように、モータ
１の回転数は到達トルク（最大トルク）が使用トルクよ
りも大さくなるように設定され、最大トルクに達する前
の短時間で締め付けを完了するので、１秒〜２秒の締付
は時間で高トルクが得られ、作業能第９図に示すものは
本発明の第二実施例における制御回路部８（モータ制御
手段４）の回路図（メインスイッチ１０等は省略しであ
る。）であり、非安定マルチバイブレータ６０の時定数
を変化させることにより、モーフ１の電源供給時間をＰ
ＷＭ制御しているパワーＭＯ８ＦＥＴ４３のデート電圧
Ｖ＝のデユティ−比を変化させてモータ１の回転数を無
段階に可変にしたものである。即ち、マルチバイブレー
タ６０は、３個のインバータ８１．８２．８３とコンデ
ンサ８４、各抵抗８５，８６．８７、可変抵抗１３によ
り構成されており、その周波ＷＬｒは ｆ＝１／Ｔ　　、　　　Ｔ＝２．２０（Ｒ，＋Ｒｖ）Ｃ
。 （ただし、インバータのスレッショルド電圧Ｖｔｈ＝−
）Ｖｃｃの時） で決まる。ここでＲ４は抵抗８７の抵抗値、Ｒｖは可変
抵抗１３の抵抗値、Ｃ２はコンデンサ８４の容量である
。従って、可変抵抗１３を変化させることによりマルチ
バイブレーク６０の周波数が変化するが、ダイオード８
８．８９の作用のために出力パルスの立ち上がり動作時
と立ち下が９動作時とではコンデンサ８４の充放電の時
定数が異なり、このためダイアル１４を回して可変抵抗
１３を可変させると出力パルスのデユティ−比がｔ５１
０図（ａ）（ｂ）のように変化し、モータ１の回転数が
設定されるのである。ここで抵抗８７の抵抗値Ｒ４は可
変抵抗１３によって変化させられる出力パルスのオン時
間の最小時間を決定している。 ｔｊＳ１１図に示すらのは本発明の第三実施例であり、
可変抵抗１３の調整によりモータ１の供給電圧を可変に
してモータ１の回転数を制御するものである。即ち、モ
ータ１と電源との開に挿入されたトランジスター６３は
コンパレータ６２の出力によりオン、オフ制御されるよ
うになっており、コンパレータ６２の非反転入力端子側
には可変抵抗１３により定電圧グイオード６１の定電圧
を分圧された設定電圧Ｖｘが入力されており、フンパレ
ータ６２の反転入力端子側には抵抗９０（抵抗値Ｒ２）
、抵抗９１（抵抗値Ｒ３）でモータ１の印加電圧Ｖ０を
分圧された電圧ＲＩＶＯ／（Ｒ，＋Ｒ３）が入力されて
いる。従って、モータ１の印加電圧■。 が Ｖ　Ｏ＜　（Ｒ２＋Ｒ３）Ｖ　ｘ／　Ｒ３の場合にはコ
ンパレータ６２から出力されてトランジスター６３がオ
ンになり、モータ１に電源が供給されるが、モータ１の
印加電圧■。が大きくなって Ｖ　ｏ　＞　（Ｒ２＋　Ｒｚ　）　Ｖ　ｘ／　Ｒｓとな
ると、コンパレータ６２からトランジスター６３のベー
スへ出力されなくなり、トランジスター６３がオフにな
ってモータ１に電源が供給されなくなる。したがって、
ダイアル１４を回して可変抵抗１３を’１４’ｌすると
、設定電圧Ｖｘが変化するので、モータ１に印加される
電源電圧を制御することができ、これによりモータ１の
回転数を設定することができるものである。 第１２図に示すものは本発明の第四実施例であり、制御
回路部８にモータ１の駆動時間を一定時間に制御するた
めのタイマー手段５とモータの電流値を検出する電流検
知センサー９６を設けたものである。この制御回路部８
は例えば第６図や第９図に示したものと同じものであり
、タイマー手段５はタイマー回路６５により構成されて
おり、電流検知センサー９６は抵抗６４によりｖＩ成さ
れていて抵抗６４に流れる電流を抵抗６４の両端の電圧
としてモータ検出回路７４により検出するようにしであ
る。即ち、制御回路部８の出力端のパワーＭＯ８ＦＥＴ
４３にはモータ電流検出回路７４の電流検出用の抵抗６
４が直列に挿入されており、この抵抗６４の上の電圧は
オペアンプ６６の貝帰還増幅回路の非反転入力端子に入
力されている。インパクトレンチＡでボルトなどを締め
た時にモータ１に流れる電流は第１３図のように変化し
、モータ１の起動時には突入電流へが流れ、ボルトなど
を締めている時には低い電流二が流れ、ボルトなどが締
まって打撃を与えてトルクをかけている時には大きな電
流ホが流れる。従って、ボルトなどが締まってからはモ
ータ１に大きな電流が流れるので、抵抗６４の上の電圧
が上昇する。 この電圧は小さいのでオペアンプ６６で増幅してからコ
ンパレータ６７の非反転入力端子に入力される。コンパ
レータ６７の反転入力端子には基準電圧回路６８から基
準電圧が加えられており、この基準電圧は第１３図の締
め付は中の低い電流値と打撃時の高い電流値の開に設定
された検知電流レベルに対応するものである。従って、
ボルト等の締め付は中でモータ電流のレベルが二にある
場合にはコンパレータ６７から出力されない（Ｌ信号）
が、インパクトレンチＡがボルト等に打撃を与えてトル
クを加えていてモータ電流のレベルが検知電流レベルを
越えてホになった場合にはコンパレータ６７からＨ信号
が出力される。フンパレータ６７から信号が出力されて
いない時にはタイマー回路６５内のインバータ６９の出
力はＨになっているので、コンデンサ７０はインバータ
６９の出力電圧に充電されており、モータ１がトルクを
加え始めてコンパレータ６７がらＨ信号が出力されると
、インバータ６９の出力がＬになってコンデンサ７０に
充電されていた電荷は抵抗７１全通して放電され、コン
デンサ７０の電圧が低下する。 コンデンサ７０の電圧がインバータ７２のスレッシタル
ト電圧よりも低くなるとインバータ７２からＨ信号が出
てスイッチングトランジスタ７３をオンにし、パワーＭ
Ｏ８ＦＥＴ４３のデート入力をアースに落としてパワー
ＭＯ８ＦＥＴ４３をオフにし、モータ１を停止させる。 ここで、タイマー回路６５の設定タイマー時間はコンデ
ンサ７０の容量Ｃ３と抵抗７１の抵抗値Ｒ１により決ま
り、これは例えば２秒に設定される。また、モータ１の
起動時には突入電流へとして大きな電流が流れるので、
この電流でタイマー回路６５が誤始動しないようにタイ
マー遅延回路７５を設けである。 これはメインスイッチ１０をオンにすると、バッフ７７
６により抵抗７７を通じてコンデンサ７８に充電するも
のであり、コンデンサ７８の電圧がインバータ７９のス
レッシ１ルド電圧を越えるとインバータ７９の出力がＬ
になってスイッチングトランジスタ８０がオフになるも
のである。即ち、メインスイッチ１０の投入直後にはス
イッチングトランジスタ８０がオンになっているので、
モータ１起動時に抵抗６４を流れる突入電流による信号
はスイッチングトランジスタ８０によりアースに落とさ
れてモータ検出回路７４に入力されず、突入電流の通過
後にインバータ７９がＬに反転してスイッチングトラン
ジスタ８０をオフにして抵抗６４からの信号をモータ電
流検出回路７４に入力可能にするのである。したがって
、突入電流の流れている時にはモータ電流検出回路７４
はオフになっていてタイマー回路６５の誤動作が防止さ
れているのである。メインスイッチ１０をオンにしてか
らスイッチングトランジスタ８０がオフになるまでの遅
延時間はコンデンサ７８の容量Ｃ２と抵抗７７の抵抗値
Ｒ，により決まるが、これらの素子の定数は遅延時間が
突入電流イの流れる時間とほぼ等しくなるように決定し
である。 第１４図及び第１５図に示すものは本発明の第五実施例
であり、回転数検知センサー９７によりモータ１の回転
数を検出し、インパクトレンチ八が打撃を開始してボル
ト等にトルクを与え始めるとボルト等を回していた時よ
りも回転数が低下するので、この締付は開始に伴う回転
数の低下を回転数検知センサー９７により検出してタイ
マー回路６５をオンにし、設定タイマー時間（２秒）経
過後にパワーＭＯＳＦＥＴ４３をオフにしてモータ１を
停止させるものであり、またモータ１の起動時に出力軸
２が停止している時にタイマー回路６５がオンになるの
を防止するためのタイマー遅延回路７５を設けである。 回転数検知センサー９７は、第１４図に示すようにイン
パクトレンチＡのハウジング１２内面に設けられたホー
ル素子９８と出力軸２の基部にホール素子９８と対向さ
せて設けられた磁石９９とにより植成されており、回転
数検知センサー９７のホール索子９８からはモータ１の
回転数と同調した周波数の信号が出力されている。この
検出信号は回転数検出回路１００へ入力されてモータ１
の回転数と基準回転数とを比較判断される。回転数検知
センサー９７からの正弦波信号は波形成形回路１０１へ
入力されて正弦波信号と同じ周波数の方形波信号に変換
され、波形成形回路１０１の方形波出力は鋸歯状波発生
回路１０２へ入力されて方形波５３号と同じ周波数の鋸
歯状波が発生させられる。したがって、鋸歯状波発生回
路１０２から出力される鋸歯状波の最大電圧はモータ１
の回転周期に比例することになる。つまり、モータ１の
回転数がダウンすると鋸歯状波発生回路１０２から発生
させられる鋸歯状波の最大電圧は大きくなる。この鋸歯
状波の最大電圧はサンプルホールド回路１０３でホール
ドされ、サンプルホールド回路１０３の出力と基準電圧
回路１０４の出力とがコンパレータ１０５により比［’
れる。しかして、インパクトレンチ八がボルト等を回し
ていてモータ１の回転数が大きい時には、サンプルホー
ルド回路１０３の出力が低いのでコンパレータ１０５が
らはＬ信号が出力され、このＬ信号はナンド索子１０６
とラッチ回路１０７を経てタイマー回路６５へＬ入力と
して入力されており、タイマー回路６５はオフ状態とな
っている。一方、インパクトレンチ八がボルト等にトル
クを与えて打撃を開始するとモータ１の回転数が低下す
るので、サンプルホールド回路１０３の出力が高くなり
、コンパレータ１０５からＨ信号を出力し、Ｈ信号はナ
ンド素子１０６を経てラッチ回路１０７を反転させ、タ
イマー回路６５へＨ入力として入力され、タイマー回路
６５をオンにする。そして、タイマー回路６５はオン後
、設定タイマー時間経過後パワーＭＯ８ＦＥＴ４３のデ
ート入力を遮断してモータ１を停止させるのである。ま
た、タイマー遅延回路７５により上記ナンド素子１０６
へはＬ出力が入力されているので、モータ１の起動時に
出力軸２が停止している状態が検知されてコンパレータ
１０５がらＨ信号が出力されてもタイマー遅延回路７５
からナンド索子１０６へＬ出力が入力されている間はタ
イマー回路６５へＨ信号が伝達されることはなく、モー
タ１の起動時にタイマー回路６５がオンになるのを防止
している。メインスイッチ１０をオンにした後所定の遅
延時間が経過してタイマー遅延回路７５からナンド索子
１０６へＨ信号が入力されるとナンド素子１０６がイン
バータ動作をしてコンパレータ１０５の出力がラッチ回
路１０７へ伝達され、タイマー回路６５のオン動作が可
能になる。 ｆ５１６図乃至第１８図に示すものは本発明の第六実施
例であり、タイマー手段５の設定時間を多段（図示例で
は３段）に切り替えられるようにしたものである。即ち
、インパクトレンチＡの背面に設けられたレンジ切換ス
イッチ１０８をレンツＡルンジＢルンノＣ１こ切り替え
ることｌこよりタイマー回路６５の設定時間を可変にす
ることができると共にタイマー回路６５の設定時間の切
換えと連動して制、御回路部８の波形成形回路４４の出
力周波数をモータ１の回転数と同じ周波数、５分の１の
周波数、１０分の１の周波数で出力させられるようにし
である。タイマー回路６５は第１２図に示したものと同
じものであるが、第１６図に示すようにレンジ切換スイ
ッチ１０８を切り替えることによりコンデンサ７０の充
電速度を制御する抵抗７１を異なる抵抗値Ｒ，，Ｒ２，
Ｒ，のものに切り替えることができるようにしてあり、
抵抗値Ｒ１１Ｒ２１Ｒ３の切り替えによりタイマー回路
６５の時定数がＲ，Ｃ，Ｒ２Ｏ，Ｒ，Ｃに切替わるよう
になっている。この時定数の切り替えにより、例えばタ
イマー回路６５の設定時間は第５図のレンツＡルンジＢ
、レンジＣ（２秒）の制御ラインに切り変えられるよう
になっており、レンジ８１更（こレンジＣでタイマー設
定時間が艮くなっている。制御回路部８も第６図に示し
たものと同じものであるが、レンジ切換スイッチ１０８
を切り換えると、連動して制御回路部８でもレンツＢ、
レンジＣでは波形成形回路４４のコンパレータ４６の出
力が夫々５分周の分周回路１０９と１０分周の分周回路
１１０（Ｃ−ＭＯＳ　　４０１８）に切り換えられるよ
うになっている。例えば、レンツ切換スイッチ１０８を
レンジＢに切り換えると、タイマー回路６５の設定時間
が長くなるので、モータ１の同じ回転数であれば発生す
る締付ト、ルクはレンジＡの場合よりも大きくなるが、
同時に波形成形回路４４の出力が５分の１分周の分周回
路１０９へ接続され、５分の１の周波数の信号が波形成
形回路４４から出力され、サンプルホールド回路４８か
らエラーアンプ５３へ出力されるサンプルホールド電圧
Ｖｓが高くなり、パワーＭＯ８ＦＥＴ４３のデート電圧
のデユーティ−比が大きくなってモータ１の回転数が５
倍になる。即ち、タイマー設定時間が短くて大きな締付
トルクの出ないレンジＡではダイヤル１４により設定さ
れるモータ１の回転数の領域が狭く、精密な締付トルク
の設定を行え、逆にタイマー設定時間が長くて大きな締
付トルクの発生するレンジＣではモータ１の回転数が増
幅されていて一層大きな締付トルクを発生するようにな
っており、言い替えるとレンジを切り換えても締付トル
クの制御精度を均一に保持でさるようにしである。尚、
インパクトレンチＡの背面には、第１８図のようにレン
ジの切り換えに応じて各レンジ毎の締付トルク設定用の
目盛り５７を表しである。 第１９図に示すものは本発明の第七実施例であり、イン
パクトレンチＡがボルト等の回転を終えて打撃を開始し
た時には昇圧回路１１１によりモータ１の電源電圧をよ
り高くし、モータ１の回転数を高くして打撃時に締付ト
ルクを大きくするようにしたものである。即ち、モータ
１と直列に挿入された電源切換スイッチ１１２を電源バ
ック９内の電源と昇圧回路１１１側とに切り換えること
ができるようにし、！＠１２図に示したのと同じモータ
電流検出回路７４の出力側を電源切換スイッチ１１２に
接続し、電源切換スイッチ１１２をモータ電流検出回路
７４により制御するようにしたものである。即ち、イン
パクトレンチＡがボルト等を回していてモータ電流が小
さい時にはモータ電流検出回路７４がらはＬ信号が出力
されていて電源切換スイッチは電源バック９の電源に接
続されているが、インパクトレンチＡがボルト等に打撃
を開始してモータ１に大きな電流が流れるとモ−タ電流
検出回路７４がらＨ信号が出力されて電源切換スイッチ
１１２が昇圧回路１１１に切替わり、モータ１は昇圧回
路１１１で昇圧された高電圧電源により一層高速で回転
させられ、大きな締付トルクを発生するのである。

【発明の効果】

本発明は、叙述のごと（モータの回転を出力軸の回転衝
撃力に変換し、出力軸の回転衝撃力によりボルトやナツ
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、モータの回転を出力軸の回転衝撃力に変換す
ると共にモータの回転数の増加に伴い出力軸の回転衝撃
力を大きくするようにした回転衝撃力変換手段と、前記
モータの回転数を可変設定するモータ制御手段とを備え
モータの回転数を可変設定することによりねじ艮の締付
トルクを可変設定できるようにしであるから、締付は時
間を一定に保ったままでモータの回転数を変えることに
より出力軸の締付トルクを制御することができるもので
あり、モータ制御手段によりモータの回転数を制御しで
いるので、電源電圧などが変動してもモータの回転数の
ばらつきが生じることがなく、一定の締付は時間でボル
トやナツトなどの締付けをおこなうことにより締付トル
クを高精度で制御することができるという利点がある。 又、モータの回転数を変化させて締付トルクを可変にす
るものであり、大きな締付トルクが必要な場合にはモー
タの回転数を高くして締付トルクを増大させろことがで
き、小さな締付トルクが必要な場合にはモータの回転数
を低くして締付トルクを減少させることができ、締付ト
ルクが大きくなっても締付は時間が長くならないように
一定の締付は時間で作業を行え、またモータの回転数を
調整することによ’）ｆＩＩ付は時間を短くも・　　長
くも設定でき、締付は作業を行い易いタイミングで作業
を繰り返すことができて作業能率の向上を図ることがで
きる。更に、トルクセンサ一応用方式のインパクトレン
チよりも低価格の商品を提供できると共にバネ圧可変方
式のものよりも高い精度を持つものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例を示す側面図、第２図は同
上の一部破断した背面図、ｐｌＳ３図は同上の一部破断
した断面図、第４図は同上のカムの表面に刻設されたカ
ム溝を示す平面図、ＰＩ′＆５図は同上の締付トルクの
制御原理を示すグラフ、第６図は同上の制御回路部を示
す回路図、第７図＋÷→伺十←利千に―→糾＋→及び１
８図相はゼ叶わ＋は同上の動作を説明するタイムチャー
ト、第９図は本発明の第二実施例における制御回路部を
示す回路図、第１０図（ａ）（ｂ）は同上のモータを制
御する１１１御回路部の８力のデユーティ−比を示すタ
イムチャート、第１１図は本発明の第五実施例の制御回
路部を示す回路図、第１２図は本発明の第四実施例の制
御回路部とタイマー回路を示す回路図、第１３図はモー
タ電流の変化を示すタイムチャート、第１４図は本発明
の第五実施例の−ｆｆ１Ｓ破断した断面図、第１５図は
同上のタイマー回路を示す回路図、第１６図は本発明の
第六実施例のタイマー回路を示す回路図、第１７図は同
上の制御回路部を示す回路図、ｍ１８図は同上の目盛り
とレンジ切換スイッチを示すインパクトレンチの一部破
断した背面図、！５１９図は本発明の第七実施例の回路
図である。 １・・・モータ、２・・・出力軸、３・・・回転衝撃力
変換手段、４・・・モータ制御手段。 １・・・モータ 第２図 第１０図 （Ｃｌ） 第１３図

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータの回転を出力軸の回転衝撃力に変換し、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、モータ
   の回転を出力軸の回転衝撃力に変換すると共にモータの
   回転数の増加に伴い出力軸の回転衝撃力を大きくするよ
   うにした回転衝撃力変換手段と、前記モータの回転数を
   可変設定するモータ制御手段とを備え、モータの回転数
   を可変設定することによりねじ具の締付トルクを可変設
   定するようにしたことを特徴とするインパクトレンチ。
2. （２）パルス幅変調制御方式によりモータの回転数を無
   段階に可変させると共にモータの回転数をエンコーダに
   よりフィードバックさせてモータの回転数を設定回転数
   で一定に保つようにしたモータ制御手段を備えて成るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のインパクト
   レンチ。
3. （３）マルチバイブレータの時定数を変化させてモータ
   への電源供給時間を変化させることによりモータの回転
   数を無段階に可変させるようにしたモータ制御手段を備
   えて成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   インパクトレンチ。
4. （４）モータへの供給電源の電圧を可変にすることによ
   りモータの回転数を無段階に可変させるようにしたモー
   タ制御手段を備えて成ることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のインパクトレンチ。
5. （５）モータの駆動時間を設定するタイマー手段を設け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のインパ
   クトレンチ。
6. （６）モータの電流値を検出する電流検知センサーを設
   け、モータの電流値が所定値以上になったときにタイマ
   ー手段がオンになるようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載のインパクトレンチ。
7. （７）モータの回転数を検出する回転数検知センサーを
   設け、出力軸が一時停止したときにタイマー手段がオン
   になるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第５
   項記載のインパクトレンチ。
8. （８）タイマー手段のタイマー設定時間を多段に切換え
   可能としたことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載
   のインパクトレンチ。
9. （９）出力軸の打撃時にモータに供給する電源電圧を高
   くする昇圧回路を備え、出力軸の打撃時にモータの回転
   数を高くすることによって締付トルクを大きくしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のインパクトレ
   ンチ。