JP4211675B2 - インパクト回転工具 - Google Patents

Description

本発明は、ボルトやナット、ねじなどの締め付け作業に用いるインパクト回転工具に関するものである。

インパクト工具においては、所定の締め付けトルクに達したならば自動停止させるものが各種提供されているが、実際の作業においては締め付け過ぎを避けるために、締め付け不足となっている場合が多々あり、このために増し締めを行うことができるようにしたものが特開２００１−１２９７６７号公報（特許文献１）に示されている。

このものでは、締め付けトルクに達したとして制御手段がモータを停止させた後も作業者がメインスイッチのオン状態を保持していると、制御手段はモータを再始動させて所定の打撃数だけ打撃を印加することで、増し締めを行う。この増し締めモードでは、一般に打撃エネルギーを小さくするために、締め付け過ぎを防ぐことができる。

しかし、このものではモータ停止後もメインスイッチのオン状態を保持していなければ、増し締め動作に移行しないために、モータ停止によって作業が完了したとして作業者がメインスイッチをオフにしてしまうと、増し締め動作に移行することができない。
特開２００１−１２９７６７号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、適切に増し締め動作モードに移行することができるインパクト回転工具を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係るインパクト回転工具は、打撃による衝撃力で締め付け作業を行う駆動機構と、該駆動機構の駆動源としてのモータと、動作指示用のメインスイッチと、モータのオンオフを制御する制御手段とを備えるとともに、増し締め動作モードを備えているインパクト回転工具であって、前記メインスイッチのオンオフ時間を測定する時間検出部を備えて、上記制御手段は時間検出部で検出されるメインスイッチがオフされてから再度オンされるまでの時間に基づいて増し締め動作モードへの移行を制御するものであり、通常の作業が完了した後、所定時間内に再度メインスイッチをオンとすれば、増し締め動作が行われるようにしたものであり、増し締め動作時に、上記制御手段により打撃量を漸次減少させることに特徴を有している。打撃量を漸次減少させることにより、目標の締め付けトルクや着座高さに対して漸近的に近づき、より適切に締め付けを行うようにしたものである。

上記制御手段は、当初のメインスイッチのオン時間が基準を満たさない場合は増し締め動作モードへの移行を規制していることが好ましい。初期作業の後にいきなり増し締め動作モードに入ってしまうことを防ぐことができる。

また、増し締め動作終了後の所定時間内のメインスイッチのオンに対して制御手段は再度増し締め動作モードとするものであると、増し締めを繰り返し行いたい場合に対応することができる。

また、増し締め動作モード中のメインスイッチのオン状態の保持に対して、制御手段は増し締め動作を繰り返すものであってもよい。この場合も増し締めを繰り返したい場合に対応することができる。

増し締めモードにおいて、当初のメインスイッチのオン時間もしくはその間の総打撃数に応じて、制御手段は次の増し締め動作時の打撃量を変化させるものであることに特徴を有している。

また、制御手段は連続して繰り返される増し締め動作における打撃量を漸次減少させるものである。

本発明は、作業者が作業完了と判断してメインスイッチをオフにした後に、締め付け力が不足している、もしくはねじ締めの締め込み不足があることがわかった場合、上記オフから所定時間内に再度メインスイッチをオンにするだけで、増し締め動作モードに移行して増し締め動作が行われるものであり、制御手段により連続して繰り返される増し締め動作における打撃量を漸次減少させることにより、的確に増し締め動作を行うことができて、木ねじやタッピングスクリューの頭部をきちんと着座させたい場合、増し締め動作モードを有効に利用することができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図２は本発明に係るインパクト回転工具の一例をブロック図で示しており、図中２は動作指示用のメインスイッチ、３はモータ、４はモータのオンオフ制御用のスイッチング素子、５は制御回路、６は打撃検知回路、７は通常作業時間設定ダイヤル、８は増し締め動作モード時間設定ダイヤル、９は作業時間検出回路、１０は電源としての電池、電池１０とメインスイッチ２とモータ３とスイッチング素子４が直列に接続されており、これらに制御回路５が並列に接続されている。

図３に構造的な概略を、図４に打撃による衝撃で締め付け作業を行う駆動機構３０の一例を示す。モータ３の回転はサンギア３４と遊星ギア３２とインターナルギア３３とからなる遊星機構で構成された減速部によって遊星ギア３２を軸３５で支持している駆動軸３６に伝達される。駆動軸３６の外周には鋼球３８とカム溝３９とによるカム機構を介してハンマー４０が配設されており、ばね３７によって前方へと付勢されている上記ハンマー４０は、出力軸３１が備えるアンビル部と係合する係合部を備えている。

出力軸３１に負荷がかかっていない時には、モータ３による駆動でハンマー４０と出力軸３１とは一体に回転するが、出力軸３１に所定値以上の負荷がかかった時には、ハンマー４０がばね３７に抗して後退し、アンビルとの係合が外れた次点でハンマー４０が回転しながら前進してアンビル（出力軸３１）に回転方向の打撃衝撃を与え、出力軸３１を回転させる。

前記上記打撃の検知のための打撃検知回路６は、マイクや加速度センサーのような打撃自体を検知するものを用いることができるほか、モータの回転数が打撃時に変化することから、モータの回転数を検出するエンコーダーを利用することができる。

作業時間検出回路９はメインスイッチ２と並列に接続され、メインスイッチ２のオン時間及びオフ時間を測定する。

制御回路５に接続された通常作業時間設定ダイヤル７及び増し締め動作モード時間設定ダイヤル８は、たとえば図５に示すようなダイヤル型のもの、図６に示すようなＬＥＤ表示のレベルメータとそのレベルのアップダウン用のボタン７１，７２の形態のもの等を利用することができる。

ここで通常時間設定ダイヤル７は、次に述べる時間Ｔ２を変更するものであり、増し締め動作モード時間設定ダイヤル８は次に述べる時間Ｔ４を変更するものであり、増し締め動作モード時間設定ダイヤル８によって設定される時間Ｔ４は、たとえば設定１の時に０．５秒、設定２の時に０．７５秒、設定３の時に１秒、設定９の時に２．５秒などのように段階的に増分するものとなっている。

このインパクト回転工具において、ボルトやナット、ねじ等の締め付け作業を行う時、メインスイッチ２をオンとすれば図１に示すようにモータ３が始動して打撃を開始する。そして作業が完了したと作業者が判断してメインスイッチ２をオフとすれば、モータ３もオフとなるが、この間の実作業時間Ｔ１を作業時間検出回路９において検出しており、この実作業時間Ｔ１が上記通常作業時間Ｔ２よりも大であれば、通常の締め付け作業αがなされたと制御回路５は判断する。

上記実作業時間Ｔ１が図７に示すように時間Ｔ２よりも短ければ、ねじ締め開始時に必要なねじ立て、あるいはボルトナットの締め始めでのねじ部の誘い込み等の初期作業γがなされたと制御回路５は判断する。

そして通常の締め付け作業αがなされたと制御回路５が判断した場合、上記のメインスイッチ２のオフから次のメインスイッチ２のオンとされるまでの時間Ｔ３を計測し、この時間Ｔ３が前記時間Ｔ４よりも短ければ、作業者が求めている作業は増し締め作業であると制御回路５は判断して、増し締め動作モードでモータ３を作動させる。この増し締め動作モードは、所定の打撃量である打撃数や、モータへの通電時間、回転数抑制等によって、打撃動作を制限した状態であって、打撃数、動作時間、回転数抑制を個々にあるいは組み合わせたものであってもよい。ちなみに回転数抑制はモータ３への動力をスイッチング素子４の断続的にオンオフするＰＷＭ制御などで行うことができ、回転数を抑えることでインパクトの打撃力を抑制する。

打撃数での増し締め管理は打撃検知回路６にて打撃を検知して行えばよく、時間での増し締め管理は作業時間検出回路９における時間測定で可能である。

増し締め動作モードでの増し締め動作βを、所定の打撃数の打撃を行えばモータ３を停止させることで行う場合、その打撃量は固定としておくほか、通常作業時間Ｔ２の長さや、通常作業中の総打撃数に応じて変化させるようにすることも好ましい。通常作業時間が長い時は、ねじ締め完了付近の締め付けの微調整に必要な打撃量が大きくなるからである。

仮に通常作業時間に応じて増し締め動作モードでの所定の打撃数を変化させる場合、通常作業時間が０．５〜１秒であれば打撃数２、通常作業時間が１．０〜１．５秒であれば打撃数３、通常作業時間が１．５〜２．０秒であれば打撃数４、通常作業時間が５．０以上であれば打撃数１０とし、通常作業時間の総打撃数に応じて変化させるのであれば、たとえば総打撃数が５打撃未満であれば打撃数２，総打撃数が６〜１０打撃であれば打撃数３、総打撃数が１１〜２０打撃であれば打撃数４、総打撃数が５０打撃以上であれば打撃数１０とするのである。

なお、前記時間Ｔ３が時間Ｔ４よりも長ければ、増し締め動作モードに移行することなく通常の作業モードでモータ３を始動させる。

図８は一度目の通常作業で作業者が十分締め付けが完了したと判断し、増し締めが必要でない場合を示しており、次の締め付け作業を始めるためにねじやボルトやナットを取り出して取り付けがなされる。時間Ｔ４はこの作業に必要な時間を想定したものであり、作業内容に応じて時間Ｔ４を変更することができるようにしている時、誤って増し締め動作モードに移行してしまう事態の発生を無くすことができる。

図９は増し締め動作モードの際に増し締め動作βが完了してもなお作業者がメインスイッチ２のオン状態を保持しつづけた時、所定時間後に再度増し締め動作βを開始するようにしたものを示す。

時間Ｔ１はメインスイッチ２のオン状態時間として検出するのではなく、インパクトの打撃開始からの時間を計測したものとしてもよい。

図１０及び図１１に更に他例を示す。これは増し締め動作モードに入るまでは上記の各例と同じであるが、増し締め動作βが連続して行われる場合、先の増し締め動作βでの打撃量に対し、次の増し締め動作β２での打撃量を小さくするようにしたものである。この場合、目標の締め付けトルクや着座高さに対して等段階の締め付け調整ではなく漸近的に近づくために、より適切な締め付けを行うことができる。

なお、以上の各例では締め付けトルクを算出して算出したトルクが設定されている値になればモータを自動停止させるトルク管理機能を備えていないものを示したが、このトルク管理機能を備えたものにおいても本発明を適用することができる。

本発明の実施の形態の一例の動作説明図である。 同上のブロック回路図である。 同上の概略構成図である。 同上の駆動機構の一例の断面図である。 同上のトルク設定ダイヤル及び増し締め設定スイッチの一例の正面図である。 同上のトルク設定ダイヤル及び増し締め設定スイッチの他例の正面図である。 同上の他の動作説明図である。 同上の更に他の動作説明図である。 他例の動作説明図である。 更に他例動作説明図である。 別の例の動作説明図である。

符号の説明

２ メインスイッチ
３ モータ
５ 制御手段

Claims (4)

1. 打撃による衝撃力で締め付け作業を行う駆動機構と、該駆動機構の駆動源としてのモータと、動作指示用のメインスイッチと、モータのオンオフを制御する制御手段とを備えるとともに、通常の締め付け動作より打撃動作を制限した状態である増し締め動作モードを備えているインパクト回転工具であって、前記メインスイッチのオンオフ時間を測定する時間検出部を備えて、上記制御手段は時間検出部で検出されるメインスイッチがオフされてから再度オンされるまでの時間に基づいて増し締め動作モードへの移行を制御するものであり、制御手段により増し締めモード時に連続して繰り返される増し締め動作時の打撃量を漸次減少させることを特徴とするインパクト回転工具。
2. 制御手段は、当初のメインスイッチのオン時間が基準を満たさない場合は増し締め動作モードへの移行を規制していることを特徴とする請求項１記載のインパクト回転工具。
3. 増し締め動作終了後の所定時間内のメインスイッチのオンに対して制御手段は再度増し締め動作モードとするものであることを特徴とする請求項１または２記載のインパクト回転工具。
4. 増し締め動作モード中のメインスイッチのオン状態の保持に対して、制御手段は増し締め動作を繰り返すことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインパクト回転工具。

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