JP2009172741A

JP2009172741A - インパクト回転工具

Info

Publication number: JP2009172741A
Application number: JP2008016925A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Miyazaki; 博宮崎; Hiroshi Kawai; 啓河合; Masaaki Sakagami; 正昭阪上; Sunao Arimura; 直有村; Toshiharu Ohashi; 敏治大橋
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2009-08-06
Anticipated expiration: 2028-01-28
Also published as: JP5033004B2

Abstract

【課題】打撃検出部の異常を的確に検出して締め付けトルク管理に異常が生じることを防ぐ。
【解決手段】モータ１出力によって出力軸に打撃衝撃を加えるインパクト機構と、該インパクト機構による打撃を検出する打撃検出部７と、打撃検出部の出力を基に締付けトルクを推定するとともに推定した締付けトルクが予め設定されたトルク値になればモータを停止させる制御部１０とを備える。モータ電流を検出する電流検出部８を備え、上記制御部は電流検出部で検出される電流と打撃検出部の出力とから打撃検出部の異常を判断する判断部を備える。モータ電流から打撃がなされていると判断されるのに打撃検出部で打撃が検出されない時は異常と判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボルトやナットなどのねじ類の締付け（及び緩め）作業に使用するインパクトレンチやインパクトドライバのようなインパクト回転工具に関するものである。

インパクト回転工具は、モータ出力で回転させるハンマによって出力軸（アンビル）に回転方向の打撃衝撃を与えることで締付けを行うもので、高速回転・高トルクという作業性の良さから、特に呼び径の大きいねじの締め付け作業が行われる建築現場や組立工場などで幅広く使われているが、このようなインパクト回転工具においては、高トルク特性であるが故に締め付け過ぎてしまったり、締結する対象物等を破損してしまう虞が高く、この点を怖れて作業を行うと締付けトルクが大きく不足してしまう事態が多々生じてしまうことから、所望の締付けトルクに達すれば自動停止するシャットオフ機能を設けたものが提供されている（例えば特許文献１参照）。

ここにおいて、上記締付けトルクに達したかどうかの判断は、モータ出力によって出力軸に打撃衝撃を加えるインパクト機構による上記打撃をセンサで検出するとともに検出した打撃を基に締め付けトルクを算出して行っているのであるが、このようなセンサは打撃（によって生じる衝撃）を敏感に感知することができるように上記打撃が生じる部分の近傍に配置することになり、この場合、衝撃によってセンサそのものが破損してしまったり、センサに接続された信号線が断線してしまったりする虞が高い。

そしてこのような打撃を検知することができなくなる状態が生じたならば、狙いのトルクで打撃を停止させることができなくなり、締め付け過ぎや締結対象物の破損等を招くことになる。
特開２０００−３５４９７６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、打撃検出部の異常を的確に検出して締め付けトルク管理に異常が生じることを防ぐ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、モータ出力によって出力軸に打撃衝撃を加えるインパクト機構と、該インパクト機構による打撃を検出する打撃検出部と、打撃検出部の出力を基に締付けトルクを推定するとともに推定した締付けトルクが予め設定されたトルク値になればモータを停止させる制御部とを備えたインパクト回転工具において、モータ電流を検出する電流検出部を備えるとともに、上記制御部は電流検出部で検出される電流と打撃検出部の出力とから打撃検出部の異常を判断する判断部を備えていることに特徴を有している。

モータ電流から打撃がなされていると判断されるのに打撃検出部で打撃が検出されない時は異常と判断するようにしたものである。

前記制御部の判断部は、電流検出手段で検出される電流の平均電流値と打撃検出部の出力とから打撃検出部の異常を判断するものであっても、電流検出手段で検出されるピーク電流と打撃検出部の出力とから打撃検出部の異常を判断するものであってもよい。

また、前記制御部の判断部は、予め設定されるトルク値に応じて判断基準を変更するものが、より正確な判断を行うことができるようにする点で好ましい。

さらに、制御部は異常と判断した時にこれを記憶するメモリを備えるとともに、メモリに記憶された判断結果に応じて次回の起動制限を行うものであると、異常と判断されることになる適当でない作業が繰り返しなされてしまうことを防ぐことができる。

本発明は、打撃検出部の異常を的確に判断することができるために、正常な締付けトルクでの締付けができない状態での作業が生じることを防ぐことができ、ねじの締め付けトルクを精度良く制御することができる。

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中の１は駆動源であるモータであり、その回転出力は減速機２によって減速されて駆動軸３に伝達される。この駆動軸３にはハンマー４がカム機構（図示せず）を介して連結されている。また、ハンマー４は出力軸を備えるアンビル５と係合しているとともに、ばね６によってアンビル５側に向けて付勢されており、これらハンマー４とアンビル５とばね６及び上記カム機構でインパクト機構が構成されている。

ハンマー４とアンビル５とはばね６による付勢で係合していることから、アンビル５側に負荷がかかっていない時、モータ１の回転をハンマー４はそのままアンビル５側に伝達している。しかし、負荷トルクが大きくなれば、ハンマー４がばね６に抗して後退し、この後退によってアンビル５とハンマー４との係合が外れたならば、上記ばね６による付勢と上記カム機構による誘導でハンマー４は回転しながら前進してアンビル５に回転方向の打撃衝撃（インパクト）を加える。

図２中の１０はマイクロコンピュータなどからなる制御部、１１はモータ制御回路、１２は駆動電源である充電池、ＳＷは操作スイッチ（トリガスイッチ）であり、該操作スイッチＳＷの操作によりモータ１のオンオフがなされるとともにその操作量に応じてモータ制御回路１１がモータ１の印加電圧を調整してモータ回転数を調整する。

また、このインパクト回転工具においては、ハンマー４によるアンビル５の打撃がなされた時にこれを検出する打撃検出部７と、上記モータ１に流れる電流を検出する電流検出部８とを備えている。

上記打撃検出部７は打撃衝撃を感知する加速度センサや、打撃音を拾うマイクなどのセンサ７０とこれを増幅する増幅回路とからなるもので、回路構成の一例を図４に、その出力波形を図３(a)に示す。打撃力が大きくなれば検出される打撃の出力ＩＯも大きくなる。

電流検出部８は電流検出抵抗の両端電圧からモータに流れる電流を検出するもので、その増幅出力が上記打撃検出部７の出力とともに制御部１０に入力される。電流検出部８で検出される打撃中の電流波形の一例を図３(b)に示す。打撃力が大きくなればピーク電流ＰＡが大きくなる上に、平均電流ＡＡも大きくなる。

打撃検出部７で検出した打撃の打撃数や打撃間隔等を基に締め付けトルクを算出することについては、前記特許文献１などにも示された方法のほかにも種々のものが存在しているためにここでは説明を省略するが、算出した締め付けトルクが設定入力部１３によって予め設定されたトルクに達したならば、制御部１０はモータ１を停止させて締め付け作業を停止する。この時のタイムチャートを図５に示す。作業開始時は前述のようにハンマー４の回転にアンビル５が追随するために打撃が生じておらず、平均電流も低いレベルにあるが、打撃が始まれば平均電流ＡＡが大きくなる。

ここにおいて、打撃検出手段７の前記センサ７０が破損したり断線が生じた時には、図６に示すように、実際には打撃中であっても打撃検出の信号が得られないことになる。このために打撃検出信号を締め付けトルクの算出の基にしている場合、予め設定されたトルクに達してもなお、算出される締め付けトルクは非常に小さいために、締め付け過ぎなどの事態を招くことになる。

このために、ここでは図１のフローチャートで示すように、電流検出部８で検出される電流の平均電流ＡＡが、閾値Ｌａを越えることで打撃が開始されたと判断される時点から所定時間Ｔａ内に打撃検出部７からの打撃検出信号が入らなければ（打撃検出信号のレベルが所定値を越えることがなければ）、制御部１０は打撃検出部７のセンサ７０等に故障が生じて打撃検出が正常になされない状態に陥ったと判断して、モータ１を停止させるとともに、故障が生じたことを図２に示す表示部１４に表示する。

図１中の「電流判定値切替」は、設定入力部１３によって入力設定されるトルク設定に応じて上記閾値Ｌａを切り替えることで、上記判断の精度を高めるためであるが、この時、閾値Ｌａだけでなく、上記時間Ｔａ、打撃検出部７の出力から打撃があったと判定する際の閾値電圧なども切り換えれば、更に精度を高めることができる。なお、設定トルクが高いほど、電流閾値Ｌａは大きく、判定時間Ｔａは長く、打撃判定電圧は高くする。

ちなみに作業によっては全く打撃が生じない場合もあるが、この時には図７に示すように電流検出部８で検出される電流の平均電流ＡＡが閾値Ｌａを越えることがないために、故障判定してしまうことはない。

電流検出手段８で検出する電流からの打撃が生じているかどうかの判定は、上記平均電流ＡＡではなく、ピーク電流ＰＡで行ってもよい。打撃が生じていない時にはピーク電流ＰＡの発生がないことから、ピーク電流ＰＡの発生の有無で判定すればよい。

ところで、センサ７０の故障と考えられる事態が生じた際にはモータ１を停止させるとともに図２に示すメモリ１５に異常判定フラグを書き込むものとし、次に操作スイッチＳＷが操作された際、メモリ１５に異常判定フラグがたっておればモータ１の起動を禁止するようにしておけば、故障をかかえたインパクト回転工具を使用してしまうことがなくなるために、締め付けが適当でない状態で作業が繰り返されてしまうことを防ぐことができる。図８及び図９はこの点を示したものである。

なお、メモリ１５に書き込まれた上記異常判定フラグは、修理業者によってのみ操作することができる位置、たとえば工具内に配した解除スイッチ１６の操作で解除することができるようにしておくことが好ましい。

本発明の実施の形態の一例の動作の一例を示すフローチャートである。同上のブロック図である。 (a)は同上の打撃検出部の出力のタイムチャート、(b)は電流値についてのタイムチャートである。同上の打撃検出部の回路図である。同上の正常時のタイムチャートである。同上の異常時のフローチャートである。他の動作時のタイムチャートである。別の例の動作を示すフローチャートである。同上の異常時のタイムチャートである。

符号の説明

１モータ
７打撃検出部
８電流検出部
１０制御部

Claims

モータ出力によって出力軸に打撃衝撃を加えるインパクト機構と、該インパクト機構による打撃を検出する打撃検出部と、打撃検出部の出力を基に締付けトルクを推定するとともに推定した締付けトルクが予め設定されたトルク値になればモータを停止させる制御部とを備えたインパクト回転工具において、モータ電流を検出する電流検出部を備えるとともに、上記制御部は電流検出部で検出される電流と打撃検出部の出力とから打撃検出部の異常を判断する判断部を備えていることを特徴とするインパクト回転工具。
前記制御部の判断部は、電流検出手段で検出される電流の平均電流値と打撃検出部の出力とから打撃検出部の異常を判断するものであ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。
前記制御部の判断部は、電流検出手段で検出されるピーク電流と打撃検出部の出力とから打撃検出部の異常を判断するものであ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。
前記制御部の判断部は、予め設定されるトルク値に応じて判断基準を変更するものである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。
制御部は異常と判断した時にこれを記憶するメモリを備えるとともに、メモリに記憶された判断結果に応じて次回の起動制限を行うものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインパクト回転工具。