JP3373649B2 - インパクト回転工具 - Google Patents

インパクト回転工具

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JP3373649B2
JP3373649B2 JP11315094A JP11315094A JP3373649B2 JP 3373649 B2 JP3373649 B2 JP 3373649B2 JP 11315094 A JP11315094 A JP 11315094A JP 11315094 A JP11315094 A JP 11315094A JP 3373649 B2 JP3373649 B2 JP 3373649B2
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尚武 田中
豊勝 岡本
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はボルトやナット等のねじ
類の締め付け作業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ーのようなインパクト回転工
具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】インパクト回転工具では、回転駆動され
るハンマーによる打撃衝撃を出力軸に加えることで出力
軸を回転させて締緩作業を行うものであり、モータの減
速出力で出力軸を直接回転させるものに比して、高い締
付力を得られるのであるが、反面、小径のボルトやナッ
トを締め付ける時、締め過ぎて破損させてしまうことが
多々あり、これを恐れた場合、締め不足が発生すること
になる。
【0003】このために、特公平3−25304号公報
公報に示されているように、ハンマーによる出力軸の打
撃回数を機械的にカウントしてこの打撃回数が設定値に
達すれば、所定のトルクでの締め付けがなされたとして
モータを停止させるものが提供されている。一方、トリ
ガースイッチの引き込み量に応じて、モータの回転数を
変化させる速度制御機能を備えたインパクト回転工具も
提供されている。この場合、締め付け作業の初期はねじ
類の位置合わせが容易な低速で、後期は作業スピードを
高めることができる高速で作動させることが容易に行え
るものであり、負荷が小さい時にはモータによって直接
出力軸が回転駆動され、負荷が大きくなるとハンマーに
よる出力軸の打撃で出力軸が回転するようになっている
タイプのものにおいて特に有効である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ここにおいて、上記両
者の利点を組み合わせるべく、打撃回数による締付トル
クコントロール機能と、トリガースイッチの引き込み量
に応じたモータの回転数制御機能とを組み合わせる場
合、次の問題が生じる。すなわち、モータの回転数が異
なれば、ハンマーが出力軸を打撃する時に出力軸に与え
る力も異なるために、締付トルクは、図7に示すよう
に、モータの回転数が異なれば、打撃回数が同じであっ
ても異なってくる。従って、トリガースイッチの引き込
み量を最大(通常、回転数が最大)とした場合を除き、
引き込み量をある値に保つことは困難であることから、
作業のたびに締付トルクが変わってしまうことになる。
【0005】本発明はこのような点に鑑み為されたもの
であり、その目的とするところはスイッチの引き込み量
に応じた回転数制御による使い勝手の良さと、打撃量に
よるところの締付トルクの制御とを両立させることがで
きるインパクト回転工具を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】しかして本発明は、モー
タで回転駆動されるハンマーと、このハンマーにカム機
構によって連結されて連動回転するとともに、負荷の増
大に伴って上記ハンマーによる打撃動作にて回転力が加
えられる出力軸と、ハンマーによる出力軸の打撃量の検
出手段と、検出した打撃量に基づいてねじ類を締緩する
際のトルクを制御する制御手段とを備えたインパクト回
転工具において、締付トルクの設定部と、モータの回転
数を制御する速度制御回路とを備えておりスイッチの
引き込み量に応じた回転数でモータを回転させるととも
に上記打撃動作の開始に伴ってモータ回転数を所定値に
固定する上記制御手段は、上記設定部にて設定された締
付トルクを得るのに必要な所定の回転数と所定の打撃量
とでトルクを制御するものであり、且つ、所定の回転数
として最大回転数を用いるものであることに第1の特徴
を有しており、また、モータで回転駆動されるハンマー
と、このハンマーにカム機構によって連結されて連動回
転するとともに、負荷の増大に伴って上記ハンマーによ
る打撃動作にて回転力が加えられる出力軸と、ハンマー
による出力軸の打撃量の検出手段と、検出した打撃量に
基づいてねじ類を締緩する際のトルクを制御する制御手
段とを備えたインパクト回転工具において、締付トルク
の設定部と、モータの回転数を制御する速度制御回路
と、複数のモータ回転数での締付トルクと打撃量との関
係を記憶したメモリとを備えており、スイッチの引き込
み量に応じた回転数でモータを回転させるとともに上記
打撃動作の開始に伴ってモータ回転数を所定値に固定す
る上記制御手段は、上記設定部にて設定された締付トル
クを得るのに必要な所定の回転数と所定の打撃量との組
み合わせを前記メモリから求めて、この所定の回転数と
所定の打撃量とでトルクを制御するものであることに第
2の特徴を有しており、さらにモータで回転駆動される
ハンマーと、このハンマーにカム機構によって連結され
て連動回転するとともに、負荷の増大に伴って上記ハン
マーによる打撃動作にて回転力が加えられる出力軸と、
ハンマーによる出力軸の打撃量の検出手段と、検出した
打撃量に基づいてねじ類を締緩する際のトルクを制御す
る制御手段とを備えたインパクト回転工具において、締
付トルクの設定部と、モータの回転数を制御する速度制
御回路とを備えており、 スイッチの引き込み量に応じた
回転数でモータを回転させるとともに上記打撃動作の開
始に伴ってモータ回転数を所定値に固定する上記制御手
段は、上記設定部にて設定された締付トルクよりも小さ
いトルクまでは所定の高い回転数と打撃量とでトルクを
制御し、その後は上記設定部にて設定された締付トルク
の得るのに必要な所定の低い回転数と打撃量とでトルク
を制御するものであることに第3の特徴を有している。
【0007】
【作用】本発明によれば、打撃動作が開始されるまでは
スイッチの引き込み量に応じた回転数でモータが回転す
るものの、打撃動作が開始されればモータ回転数が固定
されるために、回転数と打撃量とに基づく締付トルクの
制御を精度良く行うことができる。
【0008】
【0009】
【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述す
ると、ハンマー2による出力軸4の打撃構造として、こ
こでは次のものを用いている。すなわち、図2に示すよ
うに、モータ1の回転が遊星減速機構からなる減速部1
0で減速されて伝達される駆動軸11の外周に、円筒状
のハンマー2を遊転自在に配設しており、駆動軸11の
外周に形成されたV字形のカム溝31と、ハンマー2の
内周面に形成されたカム溝32と、両カム溝31,32
に係合するボール33とからなるカム3によって、駆動
軸11とハンマー2とが相互の軸方向の動き及び軸回り
方向の動きが規制されている。そしてばね5によって出
力軸4側に向けて付勢されているハンマー2の先端面に
は、出力軸4の後端部から側方に向けて突設されている
アンビル部40と係合する打撃部24が設けられてい
る。
【0010】ドライバービットやソケットが先端に装着
される出力軸4に負荷が殆どかかっていない状態では、
駆動軸11の回転がカム3を介してハンマー2に伝達さ
れるとともに、ハンマー2の打撃部24とアンビル部4
0との係合で出力軸4に伝達される。そして出力軸4に
かかる負荷が大きくなれば、ハンマー2と駆動軸11と
の間でカム3で許されている範囲内の相対回転が生じる
とともに、この時、カム3に誘導されてハンマー2がば
ね5に抗して後退し、打撃部24とアンビル部40との
係合が外れて打撃部24がアンビル部40を乗り越える
と、ばね5の復元力によってハンマー2がカム3に誘導
されて前進してアンビル部40に打撃部24を衝撃的に
係合させ、出力軸4に回転力を打撃衝撃によって与え
る。
【0011】上記モータ1は、図1に示すように、スイ
ッチング素子6に直列に接続されているとともに、スイ
ッチング素子6は速度制御回路60を介してマイクロコ
ンピュータからなる制御回路7に接続されており、制御
回路7及び速度制御回路60によってモータ1はそのオ
ンオフだけでなく、回転数も制御されるものとなってい
る。そして上記制御回路7には、スイッチSWと、ハン
マー2による出力軸4の打撃回数を検出する打撃量検出
回路71が接続されているとともに、締付トルクを設定
するためのトルク設定部75と、メモリ8とが接続され
ている。上記スイッチSWは、トリガースイッチにて形
成されており、オンオフだけでなく、その引き込み操作
量も制御回路7に伝達することができるものが用いられ
ている。上記メモリ8は、モータ1の回転数が最大であ
る時の締付トルクと打撃量との関係を記憶させたもので
ある。
【0012】上記打撃量検出回路71は、ハンマー2に
よる出力軸4の打撃回数をメカニカルに検出するもの、
光学的に検出するもの、モータ電流等から電気的に検出
するもののいずれであってもよく、また打撃回数ではな
く、打撃を行っている時間(打撃時間)を検出するもの
であってもよい。更に、トルク設定部75としては、こ
こでは図3に示すように、ハウジングの後端面等に設置
されるボリュームとして配設したものを示しているが、
このような形態に限るものではない。
【0013】しかしてこのインパクト回転工具において
は、ねじ類の締め付け作業を行うにあたり、締付トルク
をトルク設定部75によって設定したならば、図4に示
すように、制御回路7は設定された締付トルクに対応す
る打撃量(打撃数)Kpをメモリ8に記憶させた情報か
ら求める。そして、スイッチSWが操作されたならば、
打撃量検出回路71から打撃が開始がされたことを示す
信号が入るまで、図5に示すように、モータ1をスイッ
チSWの引き込み量に応じた回転数で速度制御回路60
を介して駆動し、打撃が開始されたことが検出されたな
らば、その時点のスイッチSWの引き込み量に関係な
く、図6に示すように、モータ1の回転数を最大回転数
Nmaxに変更し、打撃量検出回路71で検出される打
撃量が上記打撃量Kpとなれば、モータ1を停止させ
る。
【0014】ところで、ある締付トルクで締め付ける際
の回転数と打撃量とは複数の組み合わせが考えられ、上
記実施例の場合は、モータ1の回転数を最大にセットす
るために、上記の組み合わせのうち、締め付けに要する
時間が最短となる組み合わせを選択したことになる。し
かし、このように回転数を最大にしてしまうと設定でき
る締付トルクの値が限定されることが生じる。たとえ
ば、図7中の締付トルクT3は、最大回転数での打撃回
数1回の時と2回の時との値T1,T2の中間の値であ
るために、締付トルクT3で締め付けることができない
ことになる。回転数を最小にしてしまう時には、細かい
締付トルクの設定が可能となるが、設定値によっては多
くの打撃回数が必要となって時間がかかる上に、高い締
付トルクT0を設定することができなくなる。
【0015】このために、複数の回転数での締付トルク
と打撃回数との関係を上記メモリ8に記憶させておき、
トルク設定部75で設定された締付トルクに応じて、制
御回路7がその締付トルクを達成することができる組み
合わせの中で高い回転数と打撃数を有するもの、つまり
は最小の打撃回数(最短時間)で達することができる回
転数Npと打撃回数Kpとの組み合わせを選択して、打
撃開始に伴い、その回転数Npでモータ1を回転させる
ようにするとよい。図8にこの時のフローチャートを示
す。
【0016】もっとも、このように作業時間を最短とす
る方針で回転数と打撃回数とを選択する場合、設定する
締付トルクがさほど大きくない場合に次の問題が残る。
つまり、打撃数のコントロールは、モータ1の停止で行
うために、慣性によってモータ1をオフとさせた後も打
撃が行われる場合がある。また、打撃検出回路71では
検出できなかった打撃ミスで本来の打撃回数が検出され
た打撃回数よりも少ない場合もある。この時、モータ1
の回転数がたとえば最大に設定されたならば、締付トル
クがさほど大きくない領域においては、実打撃回数の違
いは締付トルクに大きなばらつきをもたらすことにな
る。このために、トルク管理に正確さが要求される作業
用としては、打撃回数の誤差に基づくトルクのばらつき
が最小となるように、回転数と打撃量との組み合わせを
選択するようにしたものが好ましい。具体的には、打撃
回数に対するトルク変化は、打撃回数が増加するにつれ
て飽和していくことから、設定された締付トルクが飽和
状態に近いところにある回転数と打撃数との組み合わせ
を選択するのである。つまり、選択できる回転数が複数
ある時は低い方の回転数を選択する。このような選択を
行えば、打撃回数が多くなるために、どうしても作業時
間が長くなってしまうものの、打撃回数に少々の誤差が
生じても、締付トルクは殆ど変わらないことになる。
【0017】作業スピードを優先するか正確さを優先す
るかの切換スイッチによって上記の2種の回転数と打撃
回数との組み合わせ選択を切り換えられるようにしてお
くことも好ましい。また、図9及び図10に示すよう
に、設定された締付トルクTよりも低いトルクTcまで
は、作業時間が短くなる高い回転数N1と少ない打撃回
数K1との組み合わせを選択し、その後はばらつきが最
小となるように低い回転数N2と多い打撃回数K3−K
2の組み合わせに移行させることによっても、作業時間
の短縮とばらつきを少なくすることとの両立を図ること
ができる。
【0018】なお、本発明においては、打撃回数のカウ
ントやモータ1の制御のための回路部品は、モータ1の
後方に位置するハウジングの後端部に納めている。ハン
マー2よる出力軸4の打撃構造は各種存在しているが、
これらのいずれであってもよいのはもちろんである。ま
た、実施例において、打撃回数を打撃量としたものを示
したが、打撃時間を用いてもよい。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明においては打撃動
作が開始されるまではスイッチの引き込み量に応じた回
転数でモータを回転させることによる操作性の良さを得
ることができる上に、打撃動作が開始されたならばモー
タ回転数が固定されるために、回転数と打撃量とに基づ
く締付トルクの制御を精度良く行うことができものであ
って、スイッチの引き込み量に応じた回転数制御による
使い勝手の良さと、打撃量によるところの締付トルクの
制御とを両立させることができるものであり、しかも請
求項1の発明においては回転数として最大回転数が用い
られるために作業時間を短縮することができ、さらに請
求項3の発明においては、作業時間の短縮とトルクのば
らつきの最小化とを両立させることができるもので
る。
【0020】
【0021】
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の回路図である。
【図2】同上の破断側面図である。
【図3】同上の設定部の正面図である。
【図4】同上の動作を示すフローチャートである。
【図5】同上のスイッチの引き込み量とモータ回転数と
の相関の説明図である。
【図6】同上の動作説明図である。
【図7】回転数と打撃数とトルクの相関の説明図であ
る。
【図8】他の動作を示すフローチャートである。
【図9】別の動作を示すフローチャートである。
【図10】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
1 モータ 2 ハンマー 4 出力軸 7 制御回路 60 速度制御回路 71 打撃量検出回路 75 トルク設定部 SW スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−1676(JP,A) 特開 平5−104454(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B25B 21/02 B25B 23/151

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータで回転駆動されるハンマーと、こ
    のハンマーにカム機構によって連結されて連動回転する
    とともに、負荷の増大に伴って上記ハンマーによる打撃
    動作にて回転力が加えられる出力軸と、ハンマーによる
    出力軸の打撃量の検出手段と、検出した打撃量に基づい
    てねじ類を締緩する際のトルクを制御する制御手段とを
    備えたインパクト回転工具において、締付トルクの設定
    部と、モータの回転数を制御する速度制御回路とを備え
    ておりスイッチの引き込み量に応じた回転数でモータ
    を回転させるとともに上記打撃動作の開始に伴ってモー
    タ回転数を所定値に固定する上記制御手段は、上記設定
    部にて設定された締付トルクを得るのに必要な所定の回
    転数と所定の打撃量とでトルクを制御するものであり、
    且つ、所定の回転数として最大回転数を用いるものであ
    ことを特徴とするインパクト回転工具。
  2. 【請求項2】 モータで回転駆動されるハンマーと、こ
    のハンマーにカム機構によって連結されて連動回転する
    とともに、負荷の増大に伴って上記ハンマーによる打撃
    動作にて回転力が加えられる出力軸と、ハンマーによる
    出力軸の打撃量の検出手段と、検出した打撃量に基づい
    てねじ類を締緩する際のトルクを制御する制御手段とを
    備えたインパクト回転工具において、締付トルクの設定
    部と、モータの回転数を制御する速度制御回路と、複数
    のモータ回転数での締付トルクと打撃量との関係を記憶
    したメモリとを備えており、スイッチの引き込み量に応
    じた回転数でモータを回転させるとともに上記打撃動作
    の開始に伴ってモータ回転数を所定値に固定する上記制
    御手段は、上記設定部にて設定された締付トルクを得る
    のに必要な所定の回転数と所定の打撃量との組み合わせ
    を前記メモリから求めて、この所定の回転数と所定の打
    撃量とでトルクを制御するものであることを特徴とする
    インパクト回転工具。
  3. 【請求項3】 モータで回転駆動されるハンマーと、こ
    のハンマーにカム機構によって連結されて連動回転する
    とともに、負荷の増大に伴って上記ハンマーによる打撃
    動作にて回転力が加えられる出力軸と、ハンマーによる
    出力軸の打撃量の検出手段と、検出した打撃量に基づい
    てねじ類を締緩する際のトルクを制御する制御手段とを
    備えたインパクト回転工具において、締付トルクの設定
    部と、モ ータの回転数を制御する速度制御回路とを備え
    ており、スイッチの引き込み量に応じた回転数でモータ
    を回転させるとともに上記打撃動作の開始に伴ってモー
    タ回転数を所定値に固定する上記制御手段は、上記設定
    部にて設定された締付トルクよりも小さいトルクまでは
    所定の高い回転数と打撃量とでトルクを制御し、その後
    は上記設定部にて設定された締付トルクの得るのに必要
    な所定の低い回転数と打撃量とでトルクを制御するもの
    であることを特徴とするインパクト回転工具。
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