WO2013168355A1 - インパクト回転工具 - Google Patents

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WO2013168355A1
WO2013168355A1 PCT/JP2013/002451 JP2013002451W WO2013168355A1 WO 2013168355 A1 WO2013168355 A1 WO 2013168355A1 JP 2013002451 W JP2013002451 W JP 2013002451W WO 2013168355 A1 WO2013168355 A1 WO 2013168355A1
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WO
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torque
impact
unit
rotary tool
noise
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/002451
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English (en)
French (fr)
Inventor
敏治 大橋
関野 文昭
直 有村
Original Assignee
パナソニック 株式会社
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Publication date
Application filed by パナソニック 株式会社 filed Critical パナソニック 株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/02Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose with means for imparting impact to screwdriver blade or nut socket
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/02Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose with means for imparting impact to screwdriver blade or nut socket
    • B25B21/026Impact clutches
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/147Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1475Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers for impact wrenches or screwdrivers

Definitions

  • the present invention relates to an impact rotary tool that has an impact force generator that converts the power of a drive source into an impact force that is a pulse-like torque, and that uses the impact force to rotate a shaft portion to which a tip tool is attached.
  • An impact rotary tool decelerates the rotational output of a motor, which is an example of a drive source, with a reduction mechanism, converts the reduced rotational output into a pulsed impact torque by hammering or hydraulic pressure, and tightens with that strong impact torque. It is a tool that performs relaxation work.
  • Impact rotary tools are widely used in construction sites and assembly factories because high torque is obtained and workability is improved compared to rotary tools using only a speed reduction mechanism (for example, Patent Documents 1 to 4). .
  • this impact rotary tool may be overtightened due to its high torque characteristics, and may damage the object.On the other hand, the operator may tighten too loosely because of overtightening, and there will be insufficient tightening torque. This causes a problem that an object such as a bolt or a screw cannot be fixed with a desired strength.
  • the torque is measured by a sensor such as a strain gauge or a torque sensor provided on the tool spindle (shaft). For example, when the torque based on the sensor output value reaches a predetermined torque (for example, target torque), the driving of the motor is stopped.
  • a predetermined torque for example, target torque
  • the tool spindle is a drive part
  • noise may be picked up during torque measurement, and accurate torque measurement may be difficult.
  • relatively large noise is likely to occur when impact force is applied to the shaft, and the torque applied to the shaft during impact is in the form of pulses. Is difficult to distinguish.
  • the drive source may be controlled to a predetermined driving state in which the driving of the motor is stopped. In this case, the impact rotary tool is stopped before the tightening torque reaches the predetermined torque.
  • Patent Document 4 discloses a technique for removing noise from a sensor output from a strain gauge provided on a drive shaft of a pulse wrench by a filter means such as a low-pass filter.
  • the object of the present invention is to reduce the disadvantage that the drive source is controlled to the predetermined drive state before the torque reaches the predetermined torque due to the erroneous detection of the torque caused by the noise generated during the rotation of the shaft portion.
  • An object of the present invention is to provide an impact rotary tool that can be reduced with a simple configuration.
  • the impact rotary tool includes a drive source, an impact force generation unit that generates an impact force by changing the power from the drive source into a pulsed torque, and the generated impact.
  • a shaft portion that receives a pulsed torque by force, a torque detection portion that generates a signal corresponding to the torque received by the shaft portion, and a noise that estimates whether noise is generated in the signal corresponding to the torque.
  • the generation estimation unit, the determination unit that determines whether or not the torque value obtained from the signal corresponding to the torque has reached a predetermined torque value, and the noise generation estimation unit estimate that no noise is generated
  • a control unit that controls the drive source to a predetermined drive state when the determination unit determines that the torque value has reached the predetermined torque value. Pact rotary tool is provided.
  • the impact rotating tool of the present invention further includes an operation detection unit that detects a mechanical operation of any one of the drive source, the impact force generation unit, and the shaft unit based on a signal corresponding to the torque. It is preferable that the noise generation estimation unit estimates that no noise is generated when the detected magnitude of the mechanical operation is equal to or less than a predetermined threshold value.
  • the operation detected by the operation detecting unit is an impact interval
  • the noise generation estimating unit generates noise when the impact interval is equal to or less than a predetermined threshold. It is preferable to estimate that it has not.
  • the noise generation estimation unit estimates that noise is generated when the impact interval is larger than a predetermined threshold, and the noise generation estimation unit generates noise.
  • the control unit preferably maintains the drive source in an active state.
  • the noise generation estimation unit when the noise generation estimation unit estimates that no noise is generated, the noise generation estimation unit supplies a permission signal to the determination unit, and the determination unit is supplied with the permission signal.
  • the torque value reaches the predetermined torque value, it is preferable to supply a command signal for instructing stop of the drive source to the control unit.
  • the noise generation estimation unit when the noise generation estimation unit estimates that noise is generated, the noise generation estimation unit supplies a prohibition signal to the determination unit, and the determination unit receives the prohibition signal.
  • the command signal is not supplied to the control unit.
  • the determination unit supplies a digital signal indicating the determination result to the control unit.
  • the impact rotary tool of the present invention further includes a processing circuit unit that is connected to the torque detection unit and converts a signal corresponding to the torque into a torque value, and the processing circuit unit receives the digital signal indicating the torque value. It is preferable to supply to the control unit.
  • the impact rotary tool of the present invention further includes a slip ring, and a signal corresponding to the torque is supplied from the torque detection unit via the slip ring.
  • the impact force generator includes a hammer driven by the power of the drive source and an anvil that transmits the impact force generated by the hammering force of the hammer to the shaft.
  • the impact rotary tool is provided in the anvil, transmits an output signal optically and rotates together with the anvil, and a position where the light of the optical transmitter can be received, It is preferable to include an optical receiver provided in a non-contact state with the optical transmitter.
  • the predetermined drive state is a stop state in which the drive source is stopped.
  • the operation detected by the operation detection unit is a rotation amount of the shaft portion from an impact to the next impact
  • the noise generation estimation unit is configured such that the rotation amount is a predetermined threshold value. In the following cases, it is preferable to estimate that no noise is generated.
  • the disadvantage that the drive source is controlled to the predetermined drive state before the torque reaches the predetermined torque due to the erroneous detection of the torque caused by the noise generated during the rotation of the shaft portion is relatively reduced.
  • An impact rotary tool that can be reduced with a simple configuration can be provided.
  • the schematic sectional side view of the impact rotary tool in 1st Embodiment of this invention A slip ring is shown, (a) is a sectional side view, (b) is a front view.
  • the graph explaining a torque determination process The bolt tightening process in the torque determination process is shown, (a), (c), (e), (g) are plan views of the bolt, and (b), (d), (f), (h) are side faces of the bolt.
  • Figure. The graph explaining a torque determination process.
  • the block diagram which shows the electric constitution of the impact rotary tool in 2nd Embodiment of this invention.
  • the impact rotary tool of 3rd Embodiment of this invention is shown, (a) is a fragmentary sectional view, (b) is principal part sectional drawing along the AA in FIG. 8 (a).
  • the block diagram which shows the electric constitution of the impact rotary tool in the modification of this invention.
  • (A) (b) is a schematic cross section which shows the structure of the light transmission part in the modification of this invention different from FIG.
  • the impact rotary tool 11 of the present embodiment is a hand-held type that can be gripped by a user with one hand, and is used as, for example, an impact driver or an impact wrench.
  • the main body housing 12 forming the exterior of the impact rotary tool 11 extends from the body portion 13 having a bottomed cylindrical shape to one direction (downward in FIG. 1) intersecting the axis of the body portion 13. And a handle portion 14.
  • a motor 15 which is an example of a drive source, causes the rotation axis of the motor 15 to coincide with the axis line of the body portion 13 and the output shaft 16 of the motor 15. Is arranged so as to face the front end of the body part 13.
  • the motor 15 is a DC motor including a brush motor or a brushless motor as an example.
  • an impact force generator 17 is provided at a position adjacent to the motor 15. The impact force generator 17 has a function of generating the impact force by converting the rotational power of the motor 15 into a pulsed torque.
  • the impact force generator 17 is struck by the hammer 19, a reduction mechanism 18 that reduces the rotation speed of the motor 15 at a predetermined reduction ratio, a hammer 19 that receives a rotation output that is decelerated by the reduction mechanism 18 and has increased torque.
  • An anvil 20 and a main shaft 21 which is an example of a shaft portion to which a rotational force is applied in an impact by impact.
  • the main shaft 21 is integrally formed with the anvil 20 as a part of the anvil 20, but may be fixed to the anvil 20.
  • the hammer 19 is provided so as to be rotatable with respect to the drive shaft 22 rotated by the output of the speed reduction mechanism 18 and to be slidable in the front-rear direction along the drive shaft 22. Further, the hammer 19 is urged forward (to the left in FIG. 1) by the elastic force of the coil spring 24 interposed between the speed reduction mechanism 18 and the hammer 19 and is disposed at a position where it abuts on the anvil 20.
  • the hammer 19 has a contact portion 20 a extending in the radial direction of the anvil 20 and a pair of contact portions 19 a that contact in the circumferential direction.
  • the rotation output of the drive shaft 22 decelerated by the speed reduction mechanism 18 is output from the hammer 19.
  • the anvil 20 and the anvil 20 are integrally rotated via the abutment of the abutting portions 19a and 20a, so that the anvil 20 is transmitted to the main shaft 21 coaxial with the anvil 20.
  • a chuck portion 13a for attaching / detaching the tip tool 23 in a state of being inserted into a socket hole (not shown) is provided at the tip portion (right end portion in FIG. 1) of the body portion 13.
  • the hammer 19 is repeatedly hit each time the hammer 19 rotates more than a certain amount with respect to the anvil 20 due to the load received by the main shaft 21.
  • the impact rotating tool 11 performs the tightening or loosening operation of the fastening member such as the bolt 70 or the screw.
  • a torque sensor 26 which is an example of a torque detector, is attached to the main shaft 21 of the impact rotary tool 11 of the present embodiment.
  • a torque detection signal (hereinafter also simply referred to as “detection signal”) supplied from the torque sensor 26 to the main shaft 21 is transmitted from the main shaft 21 side of the rotating system to the fixed system main body.
  • a slip ring 27 for transmission to the wiring on the housing 12 side is attached.
  • the torque sensor 26 is composed of a strain sensor that can detect torsional strain bonded to the main shaft 21 with an adhesive, detects the shaft strain generated when torque is applied to the main shaft 21, and outputs a voltage signal proportional to the strain. Generate.
  • This voltage signal (detection signal) is supplied to the circuit board 28 on the main body housing 12 side through the slip ring 27. The detailed configuration of the slip ring 27 will be described later.
  • the handle portion 14 is provided with a trigger lever 29 (operation lever) that is operated by the user when the impact rotary tool 11 is driven.
  • a control circuit 30 that performs rotation control, torque control, and the like of the motor 15 is provided on the circuit board 28 provided in the handle portion 14.
  • a battery pack mounting portion 31 formed of a substantially square box-shaped storage case is detachably provided at the lower end of the handle portion 14, and a battery pack 32 (battery pack) as a secondary battery is stored therein.
  • the impact rotary tool 11 is a rechargeable type that uses the battery pack 32 as a driving power source.
  • the battery pack 32 is connected to the control circuit 30 through the power line 33.
  • the motor 15 is provided with a speed detector 34 for detecting the motor speed.
  • a speed detection unit 34 for example, a frequency generator that generates a frequency signal having a frequency proportional to the number of rotations of the motor 15 is used.
  • the speed detection unit 34 may be, for example, an encoder or the like.
  • the speed detection unit 34 may perform speed detection using a Hall sensor signal or a counter electromotive force.
  • the speed detector 34 supplies a signal corresponding to the detected speed to the control circuit 30.
  • the control circuit 30 controls the motor 15 and is electrically connected to the motor 15 through the lead wire 35.
  • the control circuit 30 is electrically connected to a signal line 36 for transmitting a signal (torque detection signal) corresponding to the torque detected by the torque sensor 26 via the slip ring 27.
  • a signal torque detection signal
  • the output of the signal corresponding to the torque from the torque sensor 26 to the control circuit 30 is performed via the slip ring 27.
  • a trigger switch (not shown) that detects the operation of the trigger lever 29 is electrically connected to the control circuit 30.
  • the control circuit 30 performs control such as changing the rotation speed of the motor 15 according to the pulling amount of the trigger lever 29 when the operator operates the trigger lever 29.
  • the control circuit 30 controls energization to the motor 15 via a motor driver (not shown), and performs rotation control and torque control of the motor 15.
  • the control circuit 30 generates a signal corresponding to the distortion of the main shaft 21 detected by the torque sensor 26 as a torque sensor output.
  • the slip ring 27 includes a rectangular box-like case 42 that rotatably supports a rotating shaft 40 that constitutes the main shaft 21 via a plurality of bearings 41.
  • a plurality of signal wires 43 (lead wires) extending from the torque sensor 26 pass through a wiring hole 40 a formed inside the rotary shaft 40 and are part of the rotary shaft 40 located in the case 42. It is connected to a current collecting ring 44 fixed on the outer peripheral surface.
  • a terminal box 48 that rotatably supports the pair of arm portions 46 is provided in the case 42.
  • a pair of brushes 45 are attached to the distal ends of the pair of arm portions 46, and the pair of brushes 45 are pressed against the outer peripheral surface of the current collecting ring 44 by the biasing force of the spring 47 that biases the arm portion 46 in the closing direction. In contact.
  • the torque detection signal transmitted through each signal line 43 is individually supplied to the terminal box 48 via the current collecting ring 44 and the pair of brushes 45.
  • the signal supplied to the terminal box 48 is sent to a plurality of terminal portions 49 fixed to the outside of the case 42 (upper side in the example of FIG. 2) via each signal line 50.
  • the signal line 36 connected to the control circuit 30 is connected to the terminal portion 49.
  • the detection signal (torque sensor output) of the torque sensor 26 is supplied to the control circuit 30 through contact (sliding) between the current collecting ring 44 of the slip ring 27 and the brush 45.
  • the impact rotary tool 11 receives the torque detection signal from the torque sensor 26 via the slip ring 27 and the torque sensor 26 that detects the torque applied to the main shaft 21 as described above.
  • Circuit 30 includes a control unit 60 that manages torque management and speed control of the motor 15, and a torque setting unit 61 that sets a set torque that is a target value of the tightening torque.
  • the torque setting unit 61 includes, for example, a volume and is electrically connected to the control unit 60.
  • the operator operates the torque setting unit 61 to set a set torque that is a target value of the tightening torque when stopping the driving of the motor 15.
  • the torque setting unit 61 sets the target torque within a range of ⁇ 10% of the set torque.
  • the set torque itself may be the target torque.
  • the target torque corresponds to an example of a predetermined torque value.
  • the control unit 60 includes a motor speed measurement unit 62 that measures the rotation speed of the motor 15, a speed limit calculation unit 63 that calculates a speed limit, and a motor control unit 64 that controls the motor 15.
  • the control circuit 30 shown in FIG. 1 is provided with a CPU.
  • the control unit 60 is made of software that is constructed, for example, when the CPU executes a control program.
  • each unit 62 to 64 may be configured by hardware by an integrated circuit such as ASIC, or a part may be configured by software and the other part may be configured by hardware.
  • the motor speed measurement unit 62 measures the motor speed (measurement speed) based on a signal corresponding to the speed supplied from the speed detection unit 34.
  • the speed limit calculation unit 63 receives the measurement speed and the target torque, and calculates a speed limit for limiting the rotation speed of the motor 15 when the trigger lever 29 is pulled according to the magnitude of the target torque.
  • the motor control unit 64 controls the motor 15 so as to limit the motor speed below the limit speed. That is, when the target torque is small, the motor control unit 64 limits the motor 15 to a speed that does not reach the maximum speed even when the trigger lever 29 is pulled to the maximum.
  • control circuit 30 measures the torque value applied to the main shaft 21 based on the detection signal from the torque sensor 26, and the operation for detecting the mechanical operation of the main shaft 21 based on the detection signal of the torque sensor 26.
  • a detection unit 67 and a noise generation estimation unit 68 that estimates whether noise is generated in the torque detection signal based on the detection result of the mechanical operation.
  • the control circuit 30 includes a stop determination unit 69 that determines whether or not the torque value has reached the target torque.
  • the torque measuring unit 66 measures, for example, a peak value of the torque sensor output (torque detection signal) as a torque value (measured torque).
  • the torque measurement unit 66 supplies the measured torque value to the stop determination unit 69.
  • the operation detection unit 67 detects an impact interval applied to the main shaft 21 as a mechanical operation of the main shaft 21 based on a detection signal of the torque sensor 26.
  • the noise generation estimation unit 68 determines whether noise is generated based on the magnitude of the mechanical operation from the operation detection unit 67, that is, whether the impact interval is equal to or less than a predetermined threshold in this example. Estimate whether or not.
  • the noise generation estimation unit 68 supplies a permission signal to the stop determination unit 69 in the control unit 60 when it is estimated that no noise is generated, and to the stop determination unit 69 when it is estimated that noise is generated. Supply inhibit signal.
  • the noise occurrence estimation unit 68 estimates the occurrence of noise having such a magnitude that the torque value obtained by measuring the peak value of the noise has a slight possibility of reaching the target torque. It is estimated that the small noise that does not clearly reach the target torque is not generated.
  • each of the torque measurement unit 66, the operation detection unit 67, the noise generation estimation unit 68, and the stop determination unit 69 is configured by software, for example, when the CPU executes a torque detection and determination program.
  • it may be configured by hardware, a part may be configured by software, and the other part may be configured by hardware.
  • the stop determination unit 69 determines that the measured torque (for example, peak value) taken from the torque measurement unit 66 has reached the target torque (in this example, within a range of ⁇ 10% of the set torque), and the noise generation estimation unit Only when the permission signal is supplied from 68, a command signal for instructing the stop is supplied to the motor control unit 64. That is, even if the stop determination unit 69 determines that the measured torque taken from the torque measurement unit 66 has reached the target torque, if the prohibition signal is supplied from the noise generation estimation unit 68, the stop determination unit 69 notifies the motor control unit 64. In contrast, a command signal for commanding stop is not supplied.
  • FIG. 4 shows the output waveform of the torque sensor 26.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents torque sensor output (torque detection signal).
  • the torque measuring unit 66 detects the peak value of the impact pulse I in the torque detection signal St supplied from the torque sensor 26, and supplies the detected peak value to the stop determining unit 69 as the measured torque Tm. Since the output of the torque sensor 26 at this time is transmitted via the slip ring 27, when the anvil 20 is rotating, as shown in the graph of FIG. 4, the vibration of the brush 45 in the slip ring 27 is caused. Noise N is generated. When an erroneous measurement occurs in which the peak value of the noise N is regarded as the measured torque Tm, when the measured value of the noise N becomes equal to or greater than the target torque To, the torque value is considered to have reached the target torque To and the motor 15 is driven. Will be stopped.
  • the stop determination unit 69 determines whether or not the measured torque has reached the target speed in a state where noise N at a level that causes erroneous detection has not occurred. Therefore, in this embodiment, when the rotation speed of the anvil 20 is in a very low speed region where the anvil 20 almost stops and the noise generation estimation unit 68 estimates that the noise N that causes erroneous detection does not occur. In addition, the stop determination unit 69 performs a determination process as to whether or not the driving of the motor 15 should be stopped.
  • FIG. 5 shows the bolt tightening process with the impact rotary tool
  • FIG. 6 shows the output waveform of the torque sensor in the bolt tightening process.
  • the head 70a of the bolt 70 shown in FIG. 5 is inserted into the tip tool 23 attached to the tip of the main shaft 21. Then, for example, as shown in FIGS. 5A and 5B, when the shaft portion 70 b of the bolt 70 is inserted into the screw hole (not shown) of the target member 71 and the user pulls the trigger lever 29, the impact rotary tool 11 is driven, and the tip tool 23 rotates integrally with the rotation of the main shaft 21, whereby the bolt 70 is fastened to the target member 71.
  • the impact pulse I caused by the impact force caused by the hammer 19 is generated at a certain time interval, and the anvil 20 is rotating, which is caused by the sliding of the brush 45.
  • Noise N is generated.
  • a relatively large noise N is generated due to the impact force.
  • the sliding speed of the brush 45 decreases, so the noise N gradually decreases.
  • FIGS. 5 (e) and 5 (f) at a stage just before the completion of tightening, the rotation of the anvil 20 becomes very slow so that it can be regarded as almost stopped, as shown in FIG. Noise N is not generated.
  • the time interval Tip of the impact pulse I due to the hammer 19 hit is a predetermined threshold value Ts. It is as follows.
  • the impact pulse interval Tip (battering interval) is employed as the mechanical operation detected by the operation detection unit 67 based on the torque sensor output (torque detection signal).
  • the noise generation estimation unit 68 may generate noise N that causes erroneous detection as long as the impact pulse interval Tip exceeds the predetermined threshold Ts (Tip> Ts). It is estimated that noise has occurred ”), and a prohibition signal is supplied to the stop determination unit 69. Further, when the impact pulse interval Tip is equal to or less than the predetermined threshold Ts (Tip ⁇ Ts), the noise generation estimation unit 68 does not have the possibility that this type of noise N is generated (“no noise generation”). The permission signal is supplied to the stop determination unit 69.
  • the motor speed measuring unit 62 shown in FIG. 3 is used when the noise generation estimating unit 68 performs this estimation process. It is made to confirm that the speed of the motor 15 is not changed by the signal supplied from.
  • the operator sets the set torque by operating the torque setting unit 61 in advance when tightening the bolt 70 or the screw. Further, the operator selects the switching lever at the normal rotation position when tightening.
  • the impact rotary tool 11 is driven and the tip tool 23 rotates. As a result, for example, as shown in FIG. 5, the bolt 70 is fastened to the target member 71.
  • the torque measuring unit 66 measures the peak value in the torque detection signal St from the torque sensor 26 and supplies the measured peak value to the stop determining unit 69 as the measured torque Tm.
  • an impact pulse I generated by the hammer 19 is generated at a certain time interval in the torque detection signal St.
  • the torque measuring unit 66 measures the peak value of the impact pulse I in the torque detection signal St, and supplies the measured peak value to the control unit 60 as the measured torque Tm. Further, since the anvil 20 is rotating, noise N due to the sliding of the brush 45 is generated in the torque detection signal St. For this reason, the case where the peak value of the noise N is also supplied to the stop determination unit 69 as the measured torque may occur.
  • the noise generation estimation unit 68 estimates that noise has occurred.
  • the prohibition signal is supplied to the stop determination unit 69.
  • the stop determination unit 69 does not perform the determination process or does not supply the command signal for instructing the motor control unit 64 to stop because the prohibition signal is being received even if the determination process is performed.
  • the motor control unit 64 maintains the motor 15 in the active state.
  • the noise generation estimation unit 68 supplies a permission signal to the stop determination unit 69 when the interval Tip of the impact pulse I is equal to or less than the predetermined threshold Ts (Tip ⁇ Ts).
  • the stop determination unit 69 determines whether or not the measured torque Tm has reached the target torque To (Tm ⁇ To).
  • Tm ⁇ To the target torque To
  • the stop determination unit 69 determines that Tm ⁇ To is satisfied, the condition that the measured torque Tm reaches the target torque To (Tm ⁇ To) and the permission signal is supplied is satisfied.
  • a command signal for commanding stop is supplied.
  • the motor control unit 64 controls the motor 15 to a predetermined driving state, that is, stops the driving of the motor 15. As a result, when the tightening torque reaches the target torque, the driving of the impact rotary tool 11 is stopped.
  • the noise generation estimation unit 68 supplies a permission signal to the stop determination unit 69.
  • the permission signal is supplied from the noise generation estimation unit 68 to the stop determination unit 69 and the measured torque (torque value) reaches the target torque (predetermined torque value)
  • the motor 15 drive source
  • the stop determination unit 69 performs the determination process by regarding the peak value of the noise N as the measured torque, and the motor 15 is stopped when the wrong measured torque based on the noise N reaches the target torque. Can be avoided.
  • the motor 15 can be stopped when the peak value of the impact pulse I reaches the target torque To in a state where the noise N is not generated.
  • the impact rotating tool 11 determines whether or not the magnitude of the action detected by the action detecting unit 67 and the action detecting unit 67 that detects the mechanical action on the main shaft 21 is equal to or less than a predetermined threshold value.
  • a noise generation estimation unit 68 that estimates the presence or absence of generation of noise N that causes erroneous detection is provided.
  • the noise generation estimation unit 68 estimates that noise has occurred if the magnitude of the operation detected by the operation detection unit 67 is greater than a predetermined threshold, supplies a prohibition signal to the stop determination unit 69, and the magnitude of the operation is predetermined. If it is less than the threshold value, it is estimated that no noise is generated, and a permission signal is supplied to the stop determination unit 69.
  • the stop determination unit 69 can determine whether or not the measured torque Tm has reached the target torque To in a situation where the noise N that causes erroneous detection has not occurred, so that the actual tightening torque becomes the target torque. When it reaches, the drive of the motor 15 can be stopped.
  • the operation detection unit 67 detects an impact pulse interval Tip (impact interval) as a mechanical operation, and the noise generation estimation unit 68 determines that the impact pulse interval Tip is equal to or less than a predetermined threshold Ts. And generate a permission signal. Therefore, since it can be estimated relatively accurately that no noise is generated, it can be determined relatively accurately that the actual tightening torque has reached the target torque To.
  • the torque waveform (analog signal) detected by the torque sensor 26 is supplied to the control unit 60 via the slip ring 27.
  • the stop determination unit 69 is arranged closer to the torque sensor 26 than the slip ring 27 in the signal transmission direction, and a signal passing through the slip ring 27 is transmitted to the stop determination unit 69. It is a digital signal of “0” or “1” indicating the determination result.
  • the torque sensor block 75 (sensor unit) attached to the anvil 20 includes a torque sensor 26, a torque measurement unit 66, an operation detection unit 67, a noise generation estimation unit 68, and a stop determination. Part 69.
  • the torque sensor block 75 is mounted at a position upstream of the slip ring 27 (torque sensor side) in the signal transmission direction.
  • the command signal supplied from the torque sensor block 75 attached to the main shaft 21 of the anvil 20 to the motor control unit 64 via the slip ring 27 is a digital signal “0” or “1” from the stop determination unit 69. It is.
  • the signal passing through the slip ring 27 is a digital signal, even if the noise N is superimposed on the signal, the content of the command signal can be correctly transmitted to the motor control unit 64.
  • the signal passing through the slip ring 27 is a digital signal, resistance to noise N is improved. As a result, it is possible to remarkably reduce the frequency of erroneous stops in which the driving of the motor 15 is stopped before the actual tightening torque reaches the target torque To. Therefore, the driving of the impact rotary tool 11 can be stopped more accurately when the actual tightening torque reaches the target torque To.
  • the impact force generator 17 includes the speed reduction mechanism 18, the hammer 19, the anvil 20, and the coil spring 24 described above.
  • a torque sensor 26, which is an example of a torque detector, is attached to the main shaft 21 and rotates integrally with the anvil 20, and generates a signal corresponding to the torque applied to the main shaft 21.
  • the speed reduction mechanism 18 includes a known planetary gear mechanism having a sun gear 18a, an outer gear 18b, and a plurality of planet gears 18c engaged between the sun gear 18a and the outer gear 18b.
  • the hammer 19 disposed behind the anvil 20 is supported so as to be rotatable around the axis of the drive shaft 22 and slidable in the axial direction of the drive shaft 22, and is urged toward the anvil 20 by the coil spring 24. ing.
  • the hammer 19 When the drive shaft 22 is rotated by driving the motor 15, the hammer 19 is rotated integrally with the drive shaft 22 by the steel ball 77, and the anvil 20 is rotated integrally with the main shaft 21 through contact with the hammer 19.
  • the main shaft 21 is rotated, and the tool 70 is tightened or loosened by the tip tool 23.
  • the hammer 19 rotates relative to the anvil 20, and the drive shaft
  • the hammer 19 retreats against the urging force of the coil spring 24 together with the steel ball 77 that moves to the rear end along the sliding groove 22 a on 22.
  • the contact between the retracted hammer 19 and the anvil 20 is released, the hammer 19 rotates while it is rotated by the elastic force of the compressed coil spring 24 and collides with the anvil 20. Added to.
  • a plurality of optical transmitters 81 are arranged in a substantially annular shape with a predetermined interval in the circumferential direction.
  • the optical transmitter 81 is made of, for example, a light emitting diode (LED).
  • LED light emitting diode
  • the optical reception unit 82 is disposed in a non-contact state that is separated from the optical transmission unit 81.
  • the light receiving unit 82 is made of a photodiode, for example.
  • four optical transmitters 81 are provided. However, as long as the optical receiver 82 can receive light from any one of the optical transmitters 81 regardless of the rotation angle of the main shaft 21. The number of the optical transmitters 81 can be changed to an appropriate value other than four.
  • the impact rotary tool 11 of the third embodiment has basically the same circuit configuration as that of the impact rotary tool according to the second embodiment shown in FIG. 7 except that an optical transmitter 81 and an optical receiver 82 are provided.
  • an optical transmitter 81 and an optical receiver 82 are provided.
  • the output (that is, the command signal) of the stop determination unit 69 shown in FIG. 7 is “1”
  • the light transmission unit 81 rotating integrally with the main shaft 21 of the anvil 20 is lit, and the lit light is
  • the light receiving unit 82 receives the light as a command signal for instructing the stop.
  • the optical transmission unit 81 is not turned on and the optical reception unit 82 receives no light.
  • the determination information determined based on the signal from the torque sensor 26 can be transmitted in a non-contact manner by optical communication from the light transmission unit 81 to the light reception unit 82, the resistance to noise is further improved.
  • the torque measuring unit 66 may be arranged upstream of the slip ring 27 in the signal transmission direction.
  • the torque measuring unit 66 may be configured by a processing circuit unit (for example, an A / D converter) that converts a signal corresponding to the torque into a torque value, and a digital signal indicating the torque value is sent to the stop determining unit 69. It may be configured to supply. According to this configuration, the influence of noise due to impact or vibration during impact during use of the impact rotary tool 11 is reduced, and the drive of the impact rotary tool 11 is accurately stopped when the actual tightening torque reaches the target torque. Can be made.
  • a processing circuit unit for example, an A / D converter
  • the impact rotary tool of the third embodiment may include a light transmission unit 85 that transmits light from the light transmission unit 81 to the light reception unit 82.
  • a light transmission unit 85 that transmits light from the light transmission unit 81 to the light reception unit 82.
  • the optical transmission unit 85 by providing the optical transmission unit 85, only one optical transmission unit 81 is required.
  • the light transmission portion 85 either the reflection method shown in FIG. 10A or the light guide method shown in FIG. 10B can be adopted.
  • a metal cylinder 83 is arranged in a non-contact state with the main shaft 21 and the optical transmission unit 81 and concentrically with the main shaft 21 on the outer periphery of the main shaft 21. ing.
  • the inner peripheral surface of the cylindrical portion 83 is formed on the mirror surface 83a, and the outer peripheral surface of the main shaft 21 is formed on the mirror surface 21a.
  • a light exit port 83 b is opened at a position facing the light receiving portion 82 of the tube portion 83.
  • the light from the light transmitting unit 81 travels in the space between the main shaft 21 and the cylindrical part 83 in the circumferential direction while reflecting the mirror surface 83a and the mirror surface 21a alternately, for example, and is emitted from the light emitting port 83b to be emitted from the light receiving unit 82. Is received.
  • one light transmitting unit 81 has a light emitting direction of the light transmitting unit 81 that is tangential to the outer peripheral surface of the main shaft 21. It is arranged to face.
  • the cylindrical light guide plate 84 is attached concentrically to the main shaft 21 so as to be in close contact with the outer peripheral surface of the main shaft 21 so that the circumferential end face of the light guide plate 84 faces the light emitting portion of the light transmitting portion 81. .
  • the entire outer peripheral surface of the light guide plate 84 emits light with a predetermined brightness or more. The light is received by the unit 82.
  • the operation detected by the operation detection unit 67 is not limited to the impact time interval. Other operations may be performed as long as it can be determined whether or not noise has occurred.
  • the operation may be a rotation amount of the shaft portion from the impact to the next impact, for example, instead of the time interval of the impact pulse. Then, when it is estimated that the rotation amount between the impact pulses is equal to or less than a predetermined threshold value and noise that causes erroneous detection is not generated, the noise generation estimation unit 68 generates a permission signal.
  • the torque sensor is not limited to the main shaft 21 as long as the torque applied to the main shaft 21 can be detected, and may be the drive shaft 22, the anvil 20, or the hammer 19, for example.
  • the torque measuring unit 66 may supply the measured torque to the control unit 60 only when the noise generation estimating unit 68 determines that no noise is generated.
  • the mechanical operation detection target by the operation detection unit 67 is not limited to the main shaft 21 and may be, for example, the impact force generation unit 17 or the motor 15 as a drive source.
  • a torque sensor may be provided on the drive shaft 22 or the hammer 19 and the operation detection unit 67 may detect the mechanical operation.
  • a second torque sensor for detecting mechanical operation may be provided on the drive shaft 22 or the hammer 19 of the impact force generator 17, and this mechanical operation is activated.
  • the detection unit 67 may detect it.
  • the drive source of the impact force generation unit is a solenoid or a hydraulic drive source
  • the operation detection unit 67 can detect a mechanical operation such as an interval between impact pulses by providing the torque sensor 26 in the drive source.
  • the positions of the torque measurement unit 66, the operation detection unit 67, and the noise generation estimation unit 68 with respect to the slip ring 27 can be changed as appropriate in the signal transmission direction.
  • the slip ring 27 may be positioned between the torque measurement unit 66 and the stop determination unit 69, or the slip ring 27 may be positioned between the operation detection unit 67 and the noise generation estimation unit 68.
  • the slip ring 27 may be positioned between the part 68 and the stop determination part 69.
  • the predetermined drive state of the drive source whose control unit controls the drive source is a stop state in which the drive source is stopped, but the speed of the drive source is reduced, for example. It may be in a deceleration state. For example, when the torque value reaches a deceleration start torque set to have a value smaller than the target torque by a predetermined value, control for decelerating the drive of the motor 15 may be performed. Furthermore, a control for stopping the drive source after driving at a decelerated speed for a predetermined time may be added.
  • the predetermined driving state may be an acceleration state in which the speed of the driving source is increased.
  • the rotation of the motor 15 further continues until the main shaft 21 rotates by a predetermined rotation amount for additional tightening or until the torque value reaches the target torque value for additional tightening. However, it may be accelerated to a higher rotational speed.
  • the motor may be a DC motor or an AC motor other than the brush motor or the brushless motor.
  • the drive source of the impact rotary tool 11 is not limited to the electric motor, and may be a solenoid, for example. Further, the drive source is not limited to the electric type, and may be a hydraulic type drive source, for example.
  • the drive source may be a hydraulic motor, for example, and the output rotation of the hydraulic motor may be supplied to the impact force generator 17.
  • the drive source may be a hydraulic cylinder, and the impact force generator 17 may generate a pulsed impact force with a hydraulic force.
  • a pneumatic drive source can also be employed.
  • the impact rotary tool may be a rechargeable or non-rechargeable AC impact rotary tool.
  • the impact rotary tool can be applied to, for example, hammer drills, circular saws, jigsaws, vibration drivers, grinders, nailing machines, etc., in addition to impact drivers and impact wrenches. Even in these cases, by providing the impact generating portion, it is possible to generate the impact force and rotate the shaft portion when the load applied to the shaft portion is large.
  • the mechanical operation is defined as follows.
  • the mechanical operation indicates a mechanical operation (for example, rotation of the shaft portion) per impact force at the driving source, the impact force generation portion, and the shaft portion.
  • movement points out the operation amount per impact force (As an example, the rotation amount of the axial part from an impact to the next impact).

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Abstract

インパクト回転工具(11)は、モータ(15)と、モータ(15)の出力側に設けられたインパクト力発生部17とを含む。インパクト力発生部(17)は、減速機構(18)、ハンマ(19)、アンビル(20)、主軸(21)を備える。主軸(21)にはトルクセンサ(26)が取り付けられている。トルクセンサ(26)の検出信号は、スリップリング(27)を介して制御部(60)に供給される。制御部(60)は、トルクセンサ(26)の検出信号のインパクトパルスの間隔(時間間隔)が設定値以下であると、測定トルクが設定値未満であるか否かを判定する。

Description

インパクト回転工具
 本発明は、駆動源の動力をパルス状のトルクであるインパクト力に変換するインパクト力発生部を有し、そのインパクト力を利用して先端工具が取り付けられる軸部を回転させるインパクト回転工具に関する。
 インパクト回転工具は、駆動源の一例であるモータの回転出力を減速機構で減速し、減速された回転出力をハンマの打撃や油圧によりパルス状の衝撃トルクに変換し、その強い衝撃トルクで締め付け作業や弛緩作業を行う工具である。インパクト回転工具は、減速機構のみを用いた回転工具と比較して高いトルクが得られ、作業性が向上することから建築現場や組立工場などで幅広く使用されている(例えば特許文献1~4)。
 ところが、このインパクト回転工具はその高トルク特性のために締め過ぎてしまい、対象物を破損してしまうことがある一方、作業者が締め過ぎを恐れて緩めに締めてしまい締付トルクの不足が生じてボルトやねじ等の対象物を所望の強さで固定できないなどの問題点が生じる。
 そのため、特許文献1及び2に記載のインパクト回転工具では、所定のトルクで対象物の締め付けを行う際、工具用主軸(軸部)に設けた歪ゲージ又はトルクセンサ等のセンサによりトルクの測定を行い、例えばセンサ出力値に基づくトルクが所定トルク(例えば目標トルク)に達すると、モータの駆動を停止するようにしている。
 しかし、工具用主軸は駆動部分であるため、トルク測定時にノイズを拾い、正確なトルク測定が困難である場合がある。特にインパクト回転工具では、軸部にインパクト力が加わったときに比較的大きなノイズが発生し易いうえ、インパクト時に軸部に加わるトルクはパルス状であることから、センサ出力の中のインパクトパルスとノイズとを区別することが難しい。ノイズをトルクであると誤検出すると、例えば、ノイズに基づくトルクが所定トルクに達した場合にモータの駆動が停止されるという所定の駆動状態に駆動源が制御されてしまう虞があった。この場合、インパクト回転工具は、締め付けトルクが所定トルクに達する前に停止されてしまう。
 例えば特許文献4は、パルスレンチの駆動軸に設けられた歪みゲージからのセンサー出力からローパスフィルタ等のフィルタ手段でノイズを除去する技術を開示している。
 しかしながら、特許文献4の技術によれば、ローパスフィルタ等のフィルタ手段が必要になり、インパクト回転工具の構造の複雑化及びこれに伴う高コスト化が問題となる。また、インパクトパルスとノイズとを区別してノイズのみを除去できるようにフィルタ手段の遮断周波数を巧く設定することは難しい。
実開平1-106169号公報 特開平8-267368号公報 特開2010-12587号公報 特開平11-267981号公報
 本発明の目的は、軸部の回転中に発生したノイズに起因するトルクの誤検出が原因で、トルクが所定トルクに達する前に駆動源が所定駆動状態に制御されてしまう不都合を、比較的簡単な構成で低減できるインパクト回転工具を提供することにある。
 本発明の一側面によれば、インパクト回転工具であって、駆動源と、前記駆動源からの動力をパルス状のトルクに変化させてインパクト力を発生させるインパクト力発生部と、発生した前記インパクト力によりパルス状のトルクを受け取る軸部と、前記軸部が受け取るトルクに対応した信号を生成するトルク検出部と、前記トルクに対応した信号中にノイズが発生しているか否かを推定するノイズ発生推定部と、前記トルクに対応した信号から求められたトルク値が、所定のトルク値に達したか否かを判定する判定部と、前記ノイズ発生推定部によりノイズが発生していないと推定され、かつ前記判定部により前記トルク値が前記所定のトルク値に達したと判定された場合に、前記駆動源を所定の駆動状態に制御する制御部とを備える、インパクト回転工具が提供される。
 本発明のインパクト回転工具では、前記トルクに対応した信号に基づいて、前記駆動源、前記インパクト力発生部及び前記軸部のうちいずれか一つでの機械的作動を検出する作動検出部を更に備え、前記ノイズ発生推定部は、前記検出された機械的作動の大きさが所定の閾値以下である場合に、ノイズが発生していないと推定することが好ましい。
 本発明のインパクト回転工具では、前記作動検出部により検出される前記作動は、インパクトの間隔であり、前記ノイズ発生推定部は、前記インパクトの間隔が所定の閾値以下である場合に、ノイズが発生していないと推定することが好ましい。
 本発明のインパクト回転工具では、前記ノイズ発生推定部は、前記インパクトの間隔が所定の閾値よりも大きい場合に、ノイズが発生していると推定し、前記ノイズ発生推定部によりノイズが発生していると推定された場合に、前記制御部は、前記駆動源を活性状態に維持することが好ましい。
 本発明のインパクト回転工具では、前記ノイズ発生推定部は、ノイズが発生していないと推定した場合に前記判定部に許可信号を供給し、前記判定部は、前記許可信号が供給されている間に前記トルク値が前記所定のトルク値に達した場合、前記駆動源の停止を指令する指令信号を前記制御部に供給することが好ましい。
 本発明のインパクト回転工具では、前記ノイズ発生推定部は、ノイズが発生していると推定した場合に前記判定部に禁止信号を供給し、前記判定部は、前記禁止信号が供給されている場合には、前記指令信号を前記制御部に供給しないことが好ましい。
 本発明のインパクト回転工具では、判定部は、前記判定の結果を示すデジタル信号を前記制御部へ供給することが好ましい。
 本発明のインパクト回転工具では、前記トルク検出部に接続され、前記トルクに対応した信号をトルク値に換算する処理回路部を更に備え、前記処理回路部は、前記トルク値を示すデジタル信号を前記制御部へ供給することが好ましい。
 本発明のインパクト回転工具では、スリップリングを更に備え、前記トルクに対応した信号は、前記トルク検出部から前記スリップリングを介して供給されることが好ましい。
 本発明のインパクト回転工具では、前記インパクト力発生部は、前記駆動源の動力で駆動されるハンマと、前記ハンマの打撃力を受けて発生した前記インパクト力を前記軸部に伝達するアンビルとを含み、前記インパクト回転工具は、前記アンビルに設けられ、出力信号を光送信すると共に前記アンビルと一体に回動する少なくとも一つの光送信部と、前記光送信部の光を受信可能な位置に、当該光送信部と非接触状態で設けられた光受信部とを備えることが好ましい。
 本発明のインパクト回転工具では、前記所定の駆動状態は、前記駆動源が停止される停止状態であることが好ましい。
 本発明のインパクト回転工具では、前記作動検出部により検出される前記作動は、インパクトから次のインパクトまでの前記軸部の回動量であり、前記ノイズ発生推定部は、前記回動量が所定の閾値以下である場合に、ノイズが発生していないと推定することが好ましい。
 本発明によれば、軸部の回転中に発生したノイズに起因するトルクの誤検出が原因で、トルクが所定トルクに達する前に駆動源が所定駆動状態に制御されてしまう不都合を、比較的簡単な構成で低減可能なインパクト回転工具を提供できる。
本発明の第1実施形態におけるインパクト回転工具の模式側断面図。 スリップリングを示し、(a)は側断面図、(b)は正面図。 インパクト回転工具の電気的構成を示すブロック図。 トルク判定処理を説明するグラフ。 トルク判定処理におけるボルト締め付け過程を示し、(a),(c),(e),(g)はボルトの平面図、(b),(d),(f),(h)はボルトの側面図。 トルク判定処理を説明するグラフ。 本発明の第2実施形態におけるインパクト回転工具の電気的構成を示すブロック図。 本発明の第3実施形態のインパクト回転工具を示し、(a)は部分側断面図、(b)は図8(a)にけるA-A線に沿った要部断面図。 本発明の変形例におけるインパクト回転工具の電気的構成を示すブロック図。 (a),(b)は図9と異なる本発明の変形例における光伝達部の構成を示す模式断面図。
 (第1実施形態)
 以下、本発明の第1実施形態によるインパクト回転工具を図1~図6を参照して説明する。
 図1に示されるように、本実施形態のインパクト回転工具11は、ユーザが片手で把持可能な手持ち式であり、例えばインパクトドライバーあるいはインパクトレンチなどとして使用される。インパクト回転工具11の外装を形成する本体ハウジング12は、有底筒形状の胴部13と、胴部13から胴部13の軸線に対して交差する一方向(図1では下方)に延出するハンドル部14とを有している。
 胴部13内の基端部(図1では右端部)には、駆動源の一例であるモータ15が、モータ15の回転軸線を胴部13の軸線に一致させ、かつモータ15の出力軸16が胴部13の先端に向くように配設されている。このモータ15は、一例としてブラシモータ又はブラシレスモータからなる直流モータである。出力軸16側において、モータ15の隣接位置には、インパクト力発生部17が設けられている。インパクト力発生部17は、モータ15の回転動力をパルス状のトルクに変換してインパクト力を発生させる機能を有する。
 インパクト力発生部17は、モータ15の回転速度を所定の減速比で減速する減速機構18と、減速機構18により減速されてトルクが高められた回転出力を受け取るハンマ19と、ハンマ19によって打撃されるアンビル20と、その打撃によって回転力が衝撃的に印加される軸部の一例である主軸21とを備える。なお、本実施形態では、主軸21は、アンビル20の一部としてアンビル20に一体形成されているが、アンビル20に固定されていてもよい。
 ハンマ19は、減速機構18の出力により回転する駆動軸22に対して回転自在かつ駆動軸22に沿って前後方向にスライド可能に設けられている。また、ハンマ19は、減速機構18とハンマ19との間に介装されたコイルばね24の弾性力により、前方(図1における左方)へ付勢され、アンビル20と当接する位置に配置される。ハンマ19は、アンビル20の径方向へ延出する当接部20aと周方向に当接する一対の当接部19aを有し、減速機構18によって減速された駆動軸22の回転出力は、ハンマ19とアンビル20とが当接部19a,20aの当接を介して一体に回転することにより、アンビル20と同軸の主軸21に伝達される。胴部13の先端部(図1では右端部)には、不図示のソケット孔に挿着された状態で先端工具23を着脱するチャック部13aが設けられている。
 主軸21と共に回転する先端工具23の回転によりボルト70(図5参照)又はねじ(図示せず)等の締結部材の締め付けが進んだとき、あるいは締結部材を緩めるときに、主軸21に加わる負荷が大きい。この場合、ハンマ19とアンビル20との間に所定以上の力が加わると、ハンマ19はコイルばね24を圧縮しつつ駆動軸22に沿って後方(図1では右方)へ移動する。この移動過程でアンビル20に対してハンマ19が一定以上回動したときに、コイルばね24の圧縮力が開放され、ハンマ19は回転しながらコイルばね24の付勢力によりアンビル20を打撃する。このハンマ19による打撃は、主軸21が受ける負荷により、アンビル20に対してハンマ19が一定以上回動する度に繰り返される。こうしてインパクト回転工具11により、ボルト70又はねじなどの締結部材の締め付け又は弛緩作業が行われる。
 図1に示されるように、本実施形態のインパクト回転工具11の主軸21には、トルク検出部の一例であるトルクセンサ26が取り付けられている。また、主軸21には、トルクセンサ26から供給される、トルクに対応する信号であるトルク検出信号(以下、単に「検出信号」ともいう。)を、回転系の主軸21側から固定系の本体ハウジング12側の配線へ伝送するスリップリング27が取り付けられている。トルクセンサ26は、主軸21に接着剤で接着されたねじり歪み検出が可能な歪センサにより構成され、主軸21にトルクが加わることにより発生する軸の歪を検出し、歪に比例した電圧信号を生成する。この電圧信号(検出信号)はスリップリング27を通じて本体ハウジング12側の回路基板28へ供給される。なお、スリップリング27の詳細な構成は後述する。
 ハンドル部14には、インパクト回転工具11を駆動する際にユーザにより操作されるトリガレバー29(操作レバー)が設けられている。また、図1に示されるように、ハンドル部14内に設けられた前述の回路基板28には、モータ15の回転制御及びトルク制御などを行う制御回路30が設けられている。
 また、ハンドル部14の下端部には、略四角箱状の収容ケースからなる電池パック装着部31が着脱可能に設けられ、その内部に二次電池である電池パック32(バッテリパック)が収容されている。インパクト回転工具11は、電池パック32を駆動用電源として用いる充電式である。電池パック32は電力線33を通じて制御回路30に接続されている。
 また、図1に示されるように、モータ15には、モータ速度を検出する速度検出部34が設けられている。速度検出部34としては、例えばモータ15の回転数に比例した周波数を有する周波数信号を発生する周波数ジェネレータが用いられている。もちろん、速度検出部34は、例えばエンコーダなどでもよく、モータ15がブラシレスモータである場合にはホールセンサの信号や逆起電力による速度検出を行ってもよい。速度検出部34は、検出された速度に対応する信号を制御回路30に供給する。
 制御回路30は、モータ15の制御などを司り、リード線35を通じてモータ15と電気的に接続されている。また、制御回路30には、トルクセンサ26により検出されたトルクに対応する信号(トルク検出信号)を、スリップリング27を介して伝送するための信号線36が電気的に接続されている。このようにトルクセンサ26から制御回路30への、トルクに対応した信号の出力は、スリップリング27を介して行われる。さらに、制御回路30には、トリガレバー29の操作を検知するトリガースイッチ(図示せず)が電気的に接続されている。
 制御回路30は、操作者がトリガレバー29を操作する際の、トリガレバー29の引き込み量に応じてモータ15の回転速度を変化させるなどの制御を行う。制御回路30は、不図示のモータドライバを介してモータ15への通電を制御し、モータ15の回転制御及びトルク制御を行う。制御回路30は、トルクセンサ26により検出された主軸21の歪みに応じた信号をトルクセンサ出力として生成する。
 次に、スリップリング27の構造を図2に基づいて説明する。
 図2に示されるように、スリップリング27は、主軸21を構成する回転軸40を、複数の軸受41を介して回転可能に支持する四角箱状のケース42を備える。トルクセンサ26から延出する複数本の信号線43(リード線)は、回転軸40の内部に形成された配線用の孔40aを通って、ケース42内に位置する回転軸40の一部の外周面上に固定された集電環44に接続されている。
 図2(b)に示されるように、ケース42内には、一対のアーム部46を回動可能に支持する端子箱48が設けられている。一対のアーム部46の先端部には一対のブラシ45がそれぞれ取り付けられ、アーム部46を閉じる方向に付勢するばね47の付勢力により、一対のブラシ45は集電環44の外周面に圧接状態で接触している。
 端子箱48には、各信号線43を通じて伝送されたトルク検出信号が、集電環44及び一対のブラシ45を介して個別に供給される。端子箱48に供給された信号は、各信号線50を介してケース42の外側(図2の例では上側)に固定された複数の端子部49に送られる。そして、端子部49には、制御回路30に接続された信号線36が接続されている。こうしてトルクセンサ26の検出信号(トルクセンサ出力)は、スリップリング27の集電環44とブラシ45との接触(摺動)を介して制御回路30に供給される。
 次に、インパクト回転工具11の電気的構成を、図3を用いて説明する。
 図3に示されるように、インパクト回転工具11は、前述のように、主軸21に加えられるトルクを検出するトルクセンサ26と、トルクセンサ26からスリップリング27を介してトルク検出信号を受信する制御回路30とを備える。制御回路30は、モータ15のトルク管理及び速度制御などを司る制御部60と、締め付けトルクの目標値である設定トルクを設定するトルク設定部61とを備えている。
 トルク設定部61は、例えばボリュームなどから構成され、制御部60と電気的に接続されている。作業者は、トルク設定部61を操作して、モータ15の駆動を停止させる際の締め付けトルクの目標値である設定トルクを設定する。トルク設定部61は、本例では設定トルクの±10%の範囲内に目標トルクを設定する。もちろん、設定トルクそのものを目標トルクとしてもよい。なお、本実施形態では、目標トルクが、所定のトルク値の一例に相当する。
 制御部60は、モータ15の回転速度を測定するモータ速度測定部62と、制限速度を算出する制限速度算出部63と、モータ15を制御するモータ制御部64とを備える。ここで、図1に示される制御回路30にはCPUが設けられている。制御部60は、例えばCPUが制御用プログラムを実行することにより構築されるソフトウェアからなる。もちろん、ASIC等の集積回路により各部62~64をハードウェアで構成したり、一部をソフトウェアで構成し他の一部をハードウェアで構成したりしてもよい。
 モータ速度測定部62は、速度検出部34から供給された速度に対応する信号に基づきモータ速度(測定速度)を測定する。制限速度算出部63は、測定速度と目標トルクとを受信し、目標トルクの大きさに応じて、トリガレバー29を引いた時のモータ15の回転速度を制限するための制限速度を算出する。モータ制御部64は、モータ速度を制限速度以下に制限するようにモータ15を制御する。つまり、モータ制御部64は、目標トルクが小さいときには、トリガレバー29を最大限に引いても、モータ15を最高速度に達しない速度に制限する。
 さらに制御回路30は、トルクセンサ26からの検出信号に基づいて主軸21に加わるトルク値を測定するトルク測定部66と、トルクセンサ26の検出信号に基づいて主軸21の機械的作動を検出する作動検出部67と、機械的作動の検出結果に基づいてトルク検出信号中にノイズが発生しているか否かを推定するノイズ発生推定部68とを備える。また、制御回路30は、トルク値が目標トルクに達したか否かを判定する停止判定部69を備える。
 トルク測定部66は、トルクセンサ出力(トルク検出信号)の例えばピーク値をトルク値(測定トルク)として測定する。トルク測定部66は、測定されたトルク値を停止判定部69へ供給する。作動検出部67は、トルクセンサ26の検出信号を基に主軸21の機械的作動として、主軸21に加わるインパクトの間隔を検出する。また、ノイズ発生推定部68は、作動検出部67からの機械的作動の大きさ、つまり本例ではインパクトの間隔が、所定の閾値以下であるか否かに基づいて、ノイズが発生しているか否かを推定する。ノイズ発生推定部68は、ノイズが発生していないと推定した場合に制御部60内の停止判定部69へ許可信号を供給し、ノイズが発生していると推定した場合に停止判定部69へ禁止信号を供給する。ここで、ノイズ発生推定部68は、ノイズのピーク値を測定して得られるトルク値が、目標トルクに達する可能性が少しでもあるような大きさを有するノイズの発生を推定するものであって、目標トルクに達することが明らかにない小さなノイズは発生していないものとして推定する。なお、トルク測定部66、作動検出部67、ノイズ発生推定部68、停止判定部69の各々は、例えばCPUがトルク検出用及び判定用プログラムを実行することによりソフトウェアで構成されるが、集積回路等によりハードウェアで構成したり、一部をソフトウェアで構成し他の一部をハードウェアで構成したりしてもよい。
 次に、停止判定部69の判定処理の詳細を説明する。停止判定部69は、トルク測定部66から取り込んだ測定トルク(例えばピーク値)が、目標トルク(本例では設定トルクの±10%の範囲内)に達したと判定し、かつノイズ発生推定部68から許可信号が供給されているときに限り、停止を指令する指令信号をモータ制御部64に供給する。つまり、停止判定部69は、トルク測定部66から取り込んだ測定トルクが目標トルクに達したと判定しても、ノイズ発生推定部68から禁止信号が供給されているときは、モータ制御部64に対して停止を指令する指令信号を供給しない。
 図4は、トルクセンサ26の出力波形を示す。このグラフでは、横軸は時間、縦軸はトルクセンサ出力(トルク検出信号)を示す。
 トルク測定部66は、トルクセンサ26から供給されたトルク検出信号St中のインパクトパルスIのピーク値を検出し、検出されたピーク値を測定トルクTmとして停止判定部69へ供給する。このときのトルクセンサ26の出力は、スリップリング27を介して伝えられるため、アンビル20が回転している時は、図4のグラフに示されるように、スリップリング27内のブラシ45の振動によるノイズNが発生する。ノイズNのピーク値が測定トルクTmとみなされる誤測定が発生すると、ノイズNの測定値が目標トルクTo以上となった場合、トルク値が目標トルクToに達したとみなされてモータ15の駆動が停止されてしまう。この場合、インパクト回転工具11によって締め付けられたトルクは目標トルクよりも小さいものとなってしまう。この種のノイズNは、アンビル20の回転中におけるブラシ45の摺動に起因するものであり、インパクト力が加わったときの衝撃で特に大きくなる。そこで、本実施形態では、誤検出の原因となるレベルのノイズNが発生していない状態の下で、停止判定部69は測定トルクが目標速度に達したか否かを判定する。そのため、本実施形態では、アンビル20の回転速度が、アンビル20がほとんど停止する極低速領域にあって、誤検出の原因となるほどのノイズNが発生しないことをノイズ発生推定部68が推定した場合に停止判定部69は、モータ15の駆動を停止すべきか否かの判定処理を行う。
 図5はインパクト回転工具によるボルトの締め付け過程を示し、図6はボルト締め付け過程におけるトルクセンサの出力波形を示す。主軸21の先端部に装着された先端工具23に、図5に示されるボルト70の頭部70aが挿着される。そして、例えば図5(a),(b)に示すように、ボルト70の軸部70bを対象部材71のねじ孔(図示略)に差し込んで、ユーザがトリガレバー29を引くと、インパクト回転工具11が駆動されて主軸21の回転により先端工具23が一体的に回転することにより、ボルト70は対象部材71に締め付けられる。
 図5(a),(b)に示すボルト70の対象部材71への締め付け開始時は、アンビル20が回転し、スリップリング27内のブラシ45が集電環44に対して摺動する。この摺動時の振動に起因してトルク検出信号St中に発生するノイズNは比較的小さい。ボルト70の締め付けが進んで、例えば図5(c),(d)に示すようにボルト70の頭部70aが対象部材71に着座すると、比較的大きな負荷がかかりアンビル20が回転しにくくなる。そして、ハンマ19とアンビル20との間に所定以上の力が生じると、ハンマ19がアンビル20に対して相対回転しつつ駆動軸22に沿って後方へスライドすることでコイルばね24が圧縮される。ハンマ19がアンビル20に対して一定以上回転すると、ハンマ19とアンビル20との当接が解除され、圧縮されたコイルばね24の弾性力によりハンマ19がアンビル20を打撃する。
 このとき、図6のグラフに示されるように、ハンマ19の打撃によるインパクト力に起因するインパクトパルスIがある時間間隔で発生すると共に、アンビル20の回転中であるためブラシ45の摺動に起因するノイズNが発生する。このとき、インパクト力の影響で比較的大きなノイズNが発生する。締め付けが進んでアンビル20の回転が徐々に遅くなるに連れてブラシ45の摺動速度が低下するので、ノイズNは徐々に小さくなる。そして、例えば図5(e),(f)に示されるように、締め付け完了の少し手前の段階では、アンビル20の回転がほとんど停止とみなせる程度に非常に遅くなり、図6に示されるように、ノイズNが発生しなくなる。この締め付け完了の少し手前(図5(e),(f))を過ぎた、アンビル20の回転がほとんど止まる極低速領域では、ハンマ19の打撃によるインパクトパルスIの時間間隔Tipが所定の閾値Ts以下である。
 そのため、本実施形態では、トルクセンサ出力(トルク検出信号)を基に、作動検出部67が検出する機械的作動として、インパクトパルスの間隔Tip(打撃間隔)が採用される。そして、ノイズ発生推定部68は、インパクトパルスの間隔Tipが所定の閾値Tsを超えているうちは(Tip>Ts)、誤検出の原因となるノイズNが発生している可能性がある(「ノイズ発生あり」)と推定して禁止信号を停止判定部69へ供給する。また、ノイズ発生推定部68は、インパクトパルスの間隔Tipが所定の閾値Ts以下であると(Tip≦Ts)、この種のノイズNが発生している可能性がない(「ノイズ発生なし」)と推定して許可信号を停止判定部69へ供給する。但し、この手法が可能なのは、モータ15の速度が変化していない略定速のときであるので、ノイズ発生推定部68がこの推定処理を行うときは、図3に示されるモータ速度測定部62から供給される信号により、モータ15の速度が変化してないことを確認するようにしている。
 次に、本実施形態のインパクト回転工具11の作用を説明する。作業者はボルト70やねじ等を締め付けるときは、予めトルク設定部61を操作して設定トルクを設定しておく。また、作業者は、締め付け時には切替レバーを正転位置に選択しておく。この状態で作業者がトリガレバー29を操作すると(引き込むと)、インパクト回転工具11が駆動され、先端工具23が回転する。この結果、例えば図5に示されるように対象部材71に対するボルト70の締め付けが行われる。
 このインパクト回転工具11の駆動時は、モータ15の回転速度が減速機構18を介して減速され、その減速によりトルクが高められた回転がインパクト力発生部17を介して主軸21に伝達され、主軸21の先端部に取り付けられた先端工具23が回転する。このインパクト回転工具11の駆動時には、トルク測定部66がトルクセンサ26からのトルク検出信号St中のピーク値を測定し、測定されたピーク値を測定トルクTmとして停止判定部69へ供給する。
 図5(a)に示されるボルト70の対象部材71への締め付け開始時は、アンビル20が回転し、スリップリング27内のブラシ45が集電環44に対して摺動し、この摺動時の振動に起因してトルク検出信号St中にノイズが発生する。ボルト70の締め付けが進んで、図5(c),(d)に示すようにボルト70の頭部70aが対象部材71に着座すると、負荷がかかってアンビル20が回転しにくくなる。そして、ハンマ19とアンビル20との間に所定以上の力が生じると、ハンマ19がアンビル20に対して回転しつつ駆動軸22に沿って後方へスライドしてコイルばね24が圧縮される。ハンマ19がアンビル20に対して一定以上回転すると、ハンマ19とアンビル20との当接が外れ、コイルばね24の弾性力によりハンマ19がアンビル20を打撃する。
 このとき、図6のグラフに示されるように、トルク検出信号St中には、ハンマ19の打撃によるインパクトパルスIがある時間間隔で発生する。トルク測定部66は、トルク検出信号St中のインパクトパルスIのピーク値を測定し、測定されたピーク値を測定トルクTmとして制御部60へ供給する。また、アンビル20の回転中であるため、トルク検出信号St中にはブラシ45の摺動に起因するノイズNが発生する。このため、ノイズNのピーク値も測定トルクとして停止判定部69へ供給される場合が発生しうる。
 ここまでの締め付け過程では、図6に示されるように、インパクトパルスIの間隔Tipが、所定の閾値Tsよりも大きいので(Tip>Ts)、ノイズ発生推定部68はノイズ発生ありと推定して禁止信号を停止判定部69に供給する。このため、停止判定部69は、判定処理を行わないか、判定処理を行っても、禁止信号の受信中なので、モータ制御部64に対して停止を指令する指令信号を供給しない。この結果、モータ制御部64は、モータ15を活性状態に維持する。
 そして、インパクト力による強いトルクで締め付けが進み、例えば図5(e),(f)に示されるように締め付け完了の少し手前の締め付け最終期では、アンビル20の回転がほとんど停止し回転速度が非常に遅くなるので、誤検出の原因となるノイズNが発生しなくなる。この締め付け最終期では、アンビル20は極低速で回転するので、ハンマ19の打撃によるインパクトパルスIの間隔Tipが所定の閾値Ts以下である。
 ノイズ発生推定部68は、インパクトパルスIの間隔Tipが所定の閾値Ts以下であると(Tip≦Ts)、許可信号を停止判定部69に供給する。停止判定部69は、許可信号を受信する場合、測定トルクTmが目標トルクToに達した(Tm≧To)か否かを判定する。そして、停止判定部69は、Tm≧Toが成立すると判断すると、測定トルクTmが目標トルクToに達し(Tm≧To)かつ許可信号が供給されるという条件が満たされるので、モータ制御部64に対して停止を指令する指令信号を供給する。モータ制御部64は、停止指令を受信すると、モータ15を所定の駆動状態に制御、すなわち、モータ15の駆動を停止させる。この結果、締め付けトルクが目標トルクに達すると、インパクト回転工具11の駆動が停止される。
 以上詳述したように、本実施形態のインパクト回転工具によれば、以下の効果が得られる。
 (1)ノイズ発生推定部68は、ノイズNが発生していないと推定すると、停止判定部69に許可信号を供給する。停止判定部69にノイズ発生推定部68から許可信号が供給され、かつ測定トルク(トルク値)が目標トルク(所定のトルク値)に達した場合に、モータ15(駆動源)が停止状態に制御される。このため、ノイズNのピーク値を測定トルクとみなして停止判定部69が判定処理を行い、ノイズNに基づく間違った測定トルクが目標トルクに達した場合に、モータ15が停止されてしまう不都合を回避できる。このため、ノイズNが発生していない状態でインパクトパルスIのピーク値が目標トルクToに達したときに、モータ15を停止させることができる。この結果、実際の締め付けトルクが目標トルクに達したときに、インパクト回転工具11の駆動を停止させることができる。よって、ノイズNを測定トルクと誤検出したことに起因して、実際の締め付けトルクが目標トルクに達していないにも拘わらず、インパクト回転工具11の駆動が停止されてしまう不都合を回避できる。
 (2)インパクト回転工具11は、主軸21での機械的作動を検出する作動検出部67と、作動検出部67で検出された作動の大きさが所定の閾値以下であるか否かを判定することで、誤検出の原因となるノイズNの発生の有無を推定するノイズ発生推定部68とを備える。ノイズ発生推定部68は、作動検出部67で検出された作動の大きさが所定の閾値より大きければノイズ発生ありと推定して停止判定部69へ禁止信号を供給し、作動の大きさが所定の閾値以下であればノイズ発生なしと推定して停止判定部69へ許可信号を供給する。よって、停止判定部69は、誤検出の原因となるノイズNが発生していない状況下で測定トルクTmが目標トルクToに達したか否かを判定できるので、実際の締め付けトルクが目標トルクに達したときにモータ15の駆動を停止することができる。
 (3)作動検出部67は、機械的作動として、インパクトパルスの間隔Tip(インパクトの間隔)を検出し、ノイズ発生推定部68は、インパクトパルスの間隔Tipが所定の閾値Ts以下である場合に、許可信号を生成する。よって、ノイズが発生していないことを比較的正確に推定できるので、実際の締め付けトルクが目標トルクToに達したことを比較的正確に判定できる。
 (4)トルクセンサ26からの、トルクに対応した信号(トルク検出信号)は、スリップリング27を介して制御回路30へ供給されるため、ブラシ45と集電環44との摺動部分に加わる振動及びインパクト力に起因してトルク検出信号にノイズが重畳する。しかし、本実施形態では、トルク検出信号Stに誤検出の原因となるノイズNが重畳していないと推定されるときに停止判定部69が判定処理を行うので、ノイズNの影響をさほど受けずにインパクト回転工具11の停止制御を行うことができる。
 (第2実施形態)
 次に、第2実施形態によるインパクト回転工具を、図7を参照して説明する。
 前記第1実施形態では、トルクセンサ26により検出されたトルクの波形(アナログ信号)が、スリップリング27を介して制御部60へ供給された。これに対して、この第2実施形態では、停止判定部69が、信号伝送方向において、スリップリング27よりも、トルクセンサ26寄りに配置され、スリップリング27を通る信号が、停止判定部69の判定結果を示す「0」又は「1」のデジタル信号である。
 図7に示されるように、アンビル20に取り付けられたトルクセンサブロック75(センサユニット)は、トルクセンサ26と、トルク測定部66と、作動検出部67と、ノイズ発生推定部68と、停止判定部69とを備える。このトルクセンサブロック75は、信号伝送方向において、スリップリング27よりも上流(トルクセンサ側)の位置に搭載されている。これによりアンビル20の主軸21に取り付けられたトルクセンサブロック75からスリップリング27を介してモータ制御部64へ供給される指令信号は、停止判定部69からの「0」又は「1」のデジタル信号である。このようにスリップリング27を通る信号がデジタル信号であるため、信号にノイズNが重畳しても、指令信号の内容を正しくモータ制御部64に伝えることができる。
 この第2実施形態のインパクト回転工具によれば、以下の効果を得ることができる。
 スリップリング27を通る信号がデジタル信号であるため、ノイズNに対する耐性が改善される。この結果、実際の締め付けトルクが目標トルクToに達する前にモータ15の駆動が停止される誤停止の発生頻度を顕著に低減できる。よって、実際の締め付けトルクが目標トルクToに達したときに一層正確にインパクト回転工具11の駆動を停止することができる。
 (第3実施形態)
 次に、第3実施形態によるインパクト回転工具を図8に基づいて説明する。
 図8(a)に示されるように、インパクト力発生部17は、前述の減速機構18、ハンマ19、アンビル20、及びコイルばね24を含む。トルク検出部の一例であるトルクセンサ26は、主軸21に取り付けられてアンビル20と一体に回転し、主軸21に加わるトルクに対応した信号を生成する。
 減速機構18は、サンギア18aと、アウタギア18bと、サンギア18a及びアウタギア18bの間に両者に噛合する複数のプラネットギア18cとを有する公知の遊星歯車機構からなる。アンビル20の後方に配置されるハンマ19は、駆動軸22の軸周りに回動自在かつ駆動軸22の軸方向にスライド自在に支持されて、コイルばね24により、アンビル20に向かって付勢されている。
 モータ15の駆動により駆動軸22が回転すると、鋼球77によりハンマ19が駆動軸22と一体に回転し、さらにアンビル20がハンマ19との当接を介して主軸21と一体で回転することにより、主軸21が回転し、先端工具23によりボルト70等の締め付け又は弛緩が行われる。例えば締め付けが進行して先端工具23に加わる負荷が大きくなって、減速機構18で大きくしたトルクでは先端工具23の回転を維持できなくなると、ハンマ19がアンビル20に対して相対回転し、駆動軸22上の摺動溝22aに沿って後端部へ移動する鋼球77と共にハンマ19が、コイルばね24の付勢力に抗して後退する。さらに後退したハンマ19とアンビル20との当接が外れると、圧縮されたコイルばね24の弾性力によりハンマ19が回転しながら前進してアンビル20に衝突し、衝突の衝撃による回転トルクが主軸21に加えられる。
 図8(a),(b)に示されるように、アンビル20の主軸21の外周面上には複数の光送信部81が周方向に所定の間隔を開けて略環状に配置されている。光送信部81は例えば発光ダイオード(LED)からなる。光送信部81に対向する胴部13の内壁面上の位置には、光受信部82が、光送信部81と離間する非接触状態で配置されている。光受信部82は例えばフォトダイオードからなる。なお、図8では4個の光送信部81が設けられているが、主軸21がどの回転角にあってもいずれか1つの光送信部81からの光を光受信部82が受光できる限りにおいて、光送信部81の個数は4個以外の適宜な値に変更できる。
 この第3実施形態のインパクト回転工具11は、光送信部81及び光受信部82を備える点以外は、図7で示された第2実施形態によるインパクト回転工具と基本的に同様の回路構成を有している。図7に示される停止判定部69の出力(つまり指令信号)が「1」の場合には、アンビル20の主軸21と一体で回転している光送信部81が点灯し、その点灯した光は停止を指令する指令信号として光受信部82に受光される。一方、停止判定部69の出力(指令信号)が「0」の場合には、光送信部81が点灯せず、光受信部82は何も受光しない。
 この第3実施形態のインパクト回転工具によれば、以下の効果を得ることができる。
 トルクセンサ26の信号に基づき判定された判定情報を、光送信部81から光受信部82への光通信により非接触で伝送できるため、さらにノイズに対する耐性が改善される。
 なお、実施形態は、以下に示す態様に変更してもよい。
 ・図9に示されるように、トルク測定部66が、スリップリング27よりも信号伝送方向において上流に配置されてもよい。また、このトルク測定部66は、トルクに対応した信号をトルク値に換算する処理回路部(例えばA/D変換器)により構成されてもよく、トルク値を示すデジタル信号を停止判定部69へ供給するように構成されてもよい。この構成によれば、インパクト回転工具11の使用中のインパクト時の衝撃や振動によるノイズの影響を低減し、実際の締め付けトルクが目標トルクに達したときに正確にインパクト回転工具11の駆動を停止させることができる。
 ・図10に示されるように、第3実施形態のインパクト回転工具は、光送信部81からの光を光受信部82へ伝える光伝達部85を備えてもよい。図10の例では、光伝達部85を設けることにより、光送信部81を1個で済ませている。光伝達部85としては、図10(a)に示される反射方式と、図10(b)に示される導光方式とのうちどちらでも採用できる。図10(a)に示される反射方式の例では、例えば金属製の筒部83が、主軸21及び光送信部81と非接触状態で、主軸21の外周において、主軸21と同心上に配置されている。筒部83の内周面が鏡面83aに形成されると共に、主軸21の外周面が鏡面21aに形成されている。そして、筒部83の光受信部82と対向する位置には光出射口83bが開口している。光送信部81からの光は、鏡面83a及び鏡面21aを例えば交互に反射しながら主軸21と筒部83との間の空間を周方向に進み、光出射口83bから出射して光受信部82に受光される。また、図10(b)に示される導光方式では、主軸21の外周面上には、一つの光送信部81が、光送信部81の光出射方向が主軸21の外周面の接線方向を向くように配置される。筒状の導光板84は、導光板84の周方向端面が光送信部81の光出射部と対向するように、主軸21の外周面に密着して、主軸21と同心上に取り付けられている。光送信部81から出射された光が筒状の導光板84内を周方向に伝播すると、導光板84の外周面全体が所定以上の明るさで発光するので、導光板84の発光が光受信部82に受光される。これらの構成によれば、光送信部81が1個で済むので、前記第3実施形態の構成に比べ、光伝達部85を追加するものの、複数個(図8の例に対して例えば3個)の光送信部81及び発光制御用の配線等を削減できるため、比較的簡単な構造で済むうえ、光送信部81の消費電力を低減できる。
 ・作動検出部67により検出される作動は、インパクトの時間間隔に限定されない。ノイズが発生したか否かを判定することができれば、他の作動でもよい。作動は、例えばインパクトパルスの時間間隔に替え、インパクトから次のインパクトまでの軸部の回動量でもよい。そして、インパクトパルス間の回動量が所定の閾値以下であり、誤検出の原因となるノイズが発生していないと推定されると、ノイズ発生推定部68は許可信号を生成する。
 ・トルクセンサの取付け箇所は、主軸21に加わるトルクを検出できれば、主軸21に限定されず、例えば駆動軸22、アンビル20、ハンマ19でもよい。
 ・ノイズ発生推定部68が、ノイズ発生なしと判定する時に限り、トルク測定部66が制御部60へ測定トルクを供給してもよい。
 ・作動検出部67による機械的作動の検出対象は、主軸21に限定されず、例えばインパクト力発生部17、さらには駆動源であるモータ15でもよい。例えばインパクト力発生部17が検出対象である場合、駆動軸22又はハンマ19にトルクセンサが設けられ、その機械的作動を作動検出部67が検出してもよい。また、インパクト力発生部17の駆動軸22又はハンマ19に、主軸21に設けたトルクセンサとは別に機械的作動検出用の第2のトルクセンサが設けられてもよく、その機械的作動を作動検出部67が検出してもよい。また、インパクト力発生部の駆動源が、ソレノイド又は油圧式駆動源の場合、駆動源にトルクセンサ26を設けることで、インパクトパルスの間隔などの機械的作動を作動検出部67により検出できる。
 ・スリップリング27に対するトルク測定部66、作動検出部67、ノイズ発生推定部68の各々の位置は、信号伝送方向において適宜変更できる。トルク測定部66と停止判定部69との間にスリップリング27が位置してもよく、作動検出部67とノイズ発生推定部68との間にスリップリング27が位置してもよく、ノイズ発生推定部68と停止判定部69との間にスリップリング27が位置してもよい。
 ・前記第1実施形態のインパクト回転工具では、制御部が駆動源を制御する駆動源の所定の駆動状態は、駆動源が停止される停止状態であるが、例えば駆動源の速度が低減される減速状態であってもよい。例えば目標トルクよりも所定の値だけ小さな値を有するように設定された減速開始トルクにトルク値が達すると、モータ15の駆動を減速させる制御が行われてもよい。さらに、減速された速度で所定時間だけ駆動した後に駆動源を停止させる制御が追加されてもよい。また、所定の駆動状態は、駆動源の速度が増加される加速状態でもよい。例えばトルク値が所定のトルク値に達したら、増し締めのために主軸21が所定回動量の回動をするまで、あるいはトルク値が増し締め用の目標トルク値に達するまで、更にモータ15の回転が、一段高い回転速度に加速されてもよい。
 ・モータ(電動モータ)は、ブラシモータ又はブラシレスモータ以外の直流モータ又は交流モータでもよい。
 ・インパクト回転工具11の駆動源は、電動モータに限定されず、例えばソレノイドでもよい。また、駆動源は、電動式に限定されず、例えば油圧式の駆動源でもよい。駆動源が例えば油圧モータであってもよく、油圧モータの出力回転をインパクト力発生部17に供給してもよい。駆動源が油圧シリンダであってもよく、インパクト力発生部17が油圧の力でパルス状のインパクト力を発生させてもよい。もちろん、空圧式の駆動源も採用できる。
 ・インパクト回転工具は、充電式であっても、充電式でないACインパクト回転工具であってもよい。
 ・インパクト回転工具は、例えばインパクトドライバー及びインパクトレンチの他、ハンマードリル、丸鋸、ジグソー、振動ドライバー、グラインダ、釘打機などに適用することができる。これらの場合でも、インパクト発生部を設けることで、軸部に加わる負荷が大きいときにインパクト力を発生させて軸部を回転させることができる。
 ・本明細書では、機械的作動が次のように定義される。機械的作動は、駆動源、インパクト力発生部、軸部でのインパクト力1回当たりの機械的な作動(例えば軸部の回動)を指す。そして、作動の大きさは、インパクト力1回当たりの作動量(一例としてインパクトから次のインパクトまでの軸部の回動量)を指す。

Claims (12)

  1.  インパクト回転工具であって、
     駆動源と、
     前記駆動源からの動力をパルス状のトルクに変化させてインパクト力を発生させるインパクト力発生部と、
     発生した前記インパクト力によりパルス状のトルクを受け取る軸部と、
     前記軸部が受け取るトルクに対応した信号を生成するトルク検出部と、
     前記トルクに対応した信号中にノイズが発生しているか否かを推定するノイズ発生推定部と、
     前記トルクに対応した信号から求められたトルク値が、所定のトルク値に達したか否かを判定する判定部と、
     前記ノイズ発生推定部によりノイズが発生していないと推定され、かつ前記判定部により前記トルク値が前記所定のトルク値に達したと判定された場合に、前記駆動源を所定の駆動状態に制御する制御部と
    を備える、インパクト回転工具。
  2.  請求項1に記載のインパクト回転工具であって、
     前記トルクに対応した信号に基づいて、前記駆動源、前記インパクト力発生部及び前記軸部のうちいずれか一つでの機械的作動を検出する作動検出部を更に備え、
     前記ノイズ発生推定部は、前記検出された機械的作動の大きさが所定の閾値以下である場合に、ノイズが発生していないと推定する、インパクト回転工具。
  3.  請求項2に記載のインパクト回転工具であって、
     前記作動検出部により検出される前記作動は、インパクトの間隔であり、
     前記ノイズ発生推定部は、前記インパクトの間隔が所定の閾値以下である場合に、ノイズが発生していないと推定する、インパクト回転工具。
  4.  請求項3に記載のインパクト回転工具であって、
     前記ノイズ発生推定部は、前記インパクトの間隔が所定の閾値よりも大きい場合に、ノイズが発生していると推定し、
     前記ノイズ発生推定部によりノイズが発生していると推定された場合に、前記制御部は、前記駆動源を活性状態に維持する、インパクト回転工具。
  5.  請求項1に記載のインパクト回転工具であって、
     前記ノイズ発生推定部は、ノイズが発生していないと推定した場合に前記判定部に許可信号を供給し、
     前記判定部は、前記許可信号が供給されている間に前記トルク値が前記所定のトルク値に達した場合、前記駆動源の停止を指令する指令信号を前記制御部に供給する、インパクト回転工具。
  6.  請求項5に記載のインパクト回転工具であって、
     前記ノイズ発生推定部は、ノイズが発生していると推定した場合に前記判定部に禁止信号を供給し、
     前記判定部は、前記禁止信号が供給されている場合には、前記指令信号を前記制御部に供給しない、インパクト回転工具。
  7.  請求項1乃至6のいずれか一項に記載のインパクト回転工具であって、
     前記判定部は、前記判定の結果を示すデジタル信号を前記制御部へ供給する、インパクト回転工具。
  8.  請求項1乃至7のいずれか一項に記載のインパクト回転工具であって、
     前記トルク検出部に接続され、前記トルクに対応した信号をトルク値に換算する処理回路部を更に備え、前記処理回路部は、前記トルク値を示すデジタル信号を前記制御部へ供給する、インパクト回転工具。
  9.  請求項1乃至8のいずれか一項に記載のインパクト回転工具であって、スリップリングを更に備え、前記トルクに対応した信号は、前記トルク検出部から前記スリップリングを介して供給される、インパクト回転工具。
  10.  請求項9に記載のインパクト回転工具であって、
     前記インパクト力発生部は、前記駆動源の動力で駆動されるハンマと、前記ハンマの打撃力を受けて発生した前記インパクト力を前記軸部に伝達するアンビルとを含み、
     前記インパクト回転工具は、
     前記アンビルに設けられ、出力信号を光送信すると共に前記アンビルと一体に回動する少なくとも一つの光送信部と、
     前記光送信部の光を受信可能な位置に、当該光送信部と非接触状態で設けられた光受信部と
    を備える、インパクト回転工具。
  11.  請求項1に記載のインパクト回転工具であって、前記所定の駆動状態は、前記駆動源が停止される停止状態である、インパクト回転工具。
  12.  請求項2に記載のインパクト回転工具であって、
     前記作動検出部により検出される前記作動は、インパクトから次のインパクトまでの前記軸部の回動量であり、
     前記ノイズ発生推定部は、前記回動量が所定の閾値以下である場合に、ノイズが発生していないと推定する、インパクト回転工具。
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