JP4421193B2 - 締付工具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの回転が衝撃力発生手段を介して主軸に伝達されるインパクトレンチ、インパクトドライバ、トルクレンチ等の締付工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被締付部材（例えば鋼板等）に対し大きな締付トルクでネジ類（ボルト、ナット等）を締付るための締付工具では、モータの回転トルクは衝撃力発生手段を介して主軸に伝達される。一般的に、この種の締付工具では、衝撃力発生手段から発生する衝撃力の回数や頻度によってネジ類の締付トルクが決まる。そこで、ネジ類の締付トルクを作業毎に一定とするために、最初の衝撃力が発生してから所定時間後にモータを自動的に停止したり、衝撃力の発生した回数が設定値となったときにモータを自動的に停止する締付工具が開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２１０８７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した締付工具を用いた締付作業では、被締付部材の種類（例えば、材質（硬さ））が変化するとネジ類の締付トルクも変化する。すなわち、同一のネジ類を同一のモータ停止条件（例えば衝撃力発生回数が一定）で締付作業を行っても、被締付部材の種類が異なればネジ類の締付トルクは変化する。ネジ類の適正な締付トルクは、通常、被締付部材の種類によらずネジ類の種類によって決まり、同一のネジ類であれば適正な締付トルクも同一の値となる。したがって、同一のネジ類を異なる被締付部材に締付ける際にネジ類の締付トルクを適正な値とするためには、被締付部材の種類に応じてモータ停止条件を変えなければならない。従来の締付工具では、モータ停止条件の変更は作業者によって行われるため、作業者がモータ停止条件の変更を誤るとネジ類が適正な締付トルクで締付けられないこととなる。
【０００５】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータ停止条件の変更を行うことなく、異なる被締付部材に対しネジ類を適性な締付トルクで締付けることができる締付工具を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記課題を解決するため、本願第１の発明に係る締付工具は、複数種類の被締付部材に対し設定された締付トルクとなるようにネジ類を締付るための締付工具であって、モータと、ネジ類と係合可能な主軸と、モータと主軸の間に介装され、主軸に作用する負荷が所定値以下のときはモータからの回転トルクを直接主軸に伝達して主軸を回転させ、主軸に作用する負荷が所定値を越えるときは衝撃力を発生して主軸を回転させる衝撃力発生手段と、主軸の回転角変化とその回転方向を検出する回転角検出手段と、モータを自動停止するための自動停止条件を複数記憶する手段とを有する。
そして、この締付工具のモータ制御手段は、ネジ類の着座後に回転角検出手段によって検出される主軸の回転角変化とその回転方向から求められる「主軸のネジ締め方向の累積回転角量」と「主軸の１衝撃力当たりの回転角量」の一方に基づいて、自動停止条件記憶手段に記憶されている複数の自動停止条件の中から一つの自動停止条件を選択し、その選択した自動停止条件が満たされたときにモータを停止させることを特徴とする。
【０００７】
この締付工具では、回転角検出手段によって検出される着座後の主軸の運動状態に基づいて締付作業を行っている被締付部材の種類を特定する。すなわち、被締付部材の種類が相違すると着座後の主軸の運動状態が異なり、この違いによって締付作業を行っている被締付部材の種類を特定する。被締付部材の種類が特定できれば、その種類に対応するモータの自動停止条件が選択できる。この締付工具のモータ制御手段は、このように選択された自動停止条件が満たされたときにモータを停止する。したがって、作業者がモータ停止条件を変更しなくても異なる被締付部材に対しネジ類を適正な締付トルクで締め付けることができる。
【０００８】
ここで、上述したネジ類の種類の相違による着座後の主軸の運動状態の相違について図１５乃至図１７を参照して具体的に説明する。図１５は鉄などの硬い部材（以下、ハードジョイント材という）に機械ネジを締付たときの主軸の回転累積角度の推移と、着座後における１打撃（１衝撃力）当りの主軸の回転角の推移の一例を併せて示している。図１６は木材などの軟らかい部材（以下、ソフトジョイント材という）に機械ネジを締付たときの主軸の回転累積角度の推移と、着座後における１打撃（１衝撃力）当りの主軸の回転角の推移の一例を併せて示している。図１７はハードジョイント材とソフトジョイント材のそれぞれについて着座後における主軸の累積回転角の推移の一例を示している。
図１５〜図１７から明らかなように、両者とも着座前における主軸の回転累積角度の推移は略同一であるが、着座後における主軸の回転累積角度の推移は大きく異なる。ハードジョイント材では１打撃当りの主軸の回転角は小さく、着座後は殆どネジ類が回転しない。一方、ソフトジョイント材では１打撃当りの主軸の回転角は大きく、着座後もネジ類は回転してゆく。したがって、例えば回転角検出手段によって検出される主軸の回転角変化とその回転方向から着座後の主軸の回転累積角度（及び／又は１打撃当りの主軸の回転角）を求め、この値によって被締付部材がハードジョイント材であるかソフトジョイント材であるかを判定することが可能となる。したがって、ハードジョイント材であればハードジョイント材用の停止条件でモータを停止し、ソフトジョイント材であればソフトジョイント材用の停止条件でモータを停止すればよいこととなる。
【０００９】
したがって、前記モータ制御手段は、（１）回転角検出手段によって検出される主軸の回転角変化とその回転方向から、ネジ類の着座後に設定された所定時間内における主軸のネジ締め方向の累積回転角量を算出し、（２）算出された累積回転角量から被締付部材の種類を判定し、（３）その判定された被締付部材の種類に対応する自動停止条件が満たされたときにモータを停止させるようにプログラムされていることが好ましい。
なお、被締付部材の種類（例えば、ハードジョイント材又はソフトジョイント材）の判定は、上述した主軸の回転累積角度や１打撃当りの主軸の回転角以外にも種々の指標によって判定することができ、例えば、１打撃当りの主軸の回転角の変動率等を用いることもできる。
【００１０】
また、前記自動停止条件は、ネジ類の着座後のモータ駆動時間であってもよいし、ネジ類の着座後に衝撃力発生手段から発生する衝撃力の発生回数であってもよい。
このような構成によると、ネジ類が着座した後に所定の時間が経過するまで、あるいは所定回数の衝撃力が発生するまでモータが駆動され、ネジ類を適切な締付トルクで締め付けることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を具現化した一実施形態に係る締付工具では、モータの回転が衝撃力発生機構を介して主軸に伝達され、主軸が回転することによってネジ類の締付を行う。この締付工具は、主軸の回転角変化とその回転方向を検出するロータリーエンコーダを備える。ロータリーエンコーダはモータ制御手段（例えば、マイクロコンピュータ）と接続され、ロータリーエンコーダの検出信号はモータ制御手段に入力する。
モータ制御手段は、予め設定された周期でロータリーエンコーダによって検出される主軸の回転角変化量とその回転方向を記憶する。そして、（１）主軸に回転角変化が生じたときに、記憶されている主軸の回転角変化量とその回転方向とから、その回転角変化から第１設定時間だけ遡った時点からその回転角変化が生じた時点までの主軸のネジ締め方向の回転角変化量を算出し、（２）算出された回転角変化量が第１設定値以内のときに、その回転角変化から第２設定時間が経過するまでの主軸の回転角変化量の絶対値を算出し、（３）算出された回転角変化量の絶対値が第２設定値以上となるときに、上記（１）の回転角変化が生じた時を衝撃力の発生開始時であると判断する。
モータ制御手段は、さらに、衝撃力発生開始時であると判断された主軸の回転角変化から第３設定時間が経過するまでの主軸のネジ締め方向の回転角変化量が第３設定値以下となるとき、ネジ類が被締結部材に着座したと判断する。
ネジ類が着座したと判断されると、次いで、モータ制御手段は、着座後の設定時間の間における主軸の累積回転角を算出する。そして、その算出された累積回転角が第４設定値を超える場合はさらに所定の時間だけモータを駆動し、算出された累積回転角が第４設定値以内である場合はモータを停止する。
【００１２】
【実施例】
次に本発明を具現化した一実施例に係るアングルソフトインパクトレンチを説明する。図１はアングルソフトインパクトレンチの一部断面側面図を示している。図１に示すアングルソフトインパクトレンチ１は、ハウジング３内に駆動源であるモータＭ（図１において図示省略：但し図６に図示）が収容固定されている。モータＭの出力軸２０には遊星歯車機構１８が接続され、遊星歯車機構１８の出力軸１６には緩衝機構１４を介してオイルユニット１２が接続される。
オイルユニット１２は、その内部に収容したオイルの圧力を利用して出力軸８に瞬間的に大きな衝撃力（オイルパルス）を発生させる公知の装置である。オイルユニット１２で発生するオイルパルスは、内部に収容したオイルの最大圧力値を調整することで、所定の衝撃力が得られるよう調整されている。緩衝機構１４は、オイルユニット１０によるオイルパルス発生時の衝撃がダイレクトに遊星歯車機構１６側に伝達されることを防止するための公知の機構（例えば、実開平７−３１２８１号に開示されている機構）である。
オイルユニット１２の出力軸８は、後で詳述する軸受装置１０により軸支されており、その先端にはベベルギヤ６が連結されている。ベベルギヤ６は、出力軸８に対して直交状に軸支されるスピンドル２の一端に設けられたベベルギヤ４に噛合している。スピンドル２の他端には、ボルトやナット等の頭部に係合する図示されていないソケットが取付けられる。
したがって、上記のアングルソフトインパクトレンチ１においてモータＭが回転すると、その回転が遊星歯車機構１６によって減速されてオイルユニット１２に伝達される。オイルユニット１２は、ナット類を締付け始める初期の段階においてはスピンドル２への負荷が低いため、オイルパルスを発生させること無くモータ２２から伝達された回転をそのままスピンドル２に伝達する。このため、スピンドル２が連続的に回転し、これにともなってネジ類も連続的に締め付けられる。一方、ネジ類が締付けられてスピンドル２（出力軸８）への負荷が高くなると、オイルユニット１２からオイルパルスが発生し、その衝撃力によってネジ類が締付けられることとなる。
【００１３】
次に、上述のように作動するオイルユニット１２の出力軸８を回転可能に支持する軸受装置１０（請求項でいうロータリーエンコーダに相当する。）について図２〜５を参照して説明する。ここで、図２は軸受装置の構造を示す断面図であり、図３は軸受装置に組み込まれる磁石と回転角検出センサの位置関係を模式的に示す図であり、図４と図５は出力軸８が正転又は逆転するときに２つの回転角検出センサから出力される検出信号の状態をそれぞれ示す図である。
図２に示すように、軸受装置１０は内筒３０と、内筒３０を回転自在に支持する外筒３４を備える。内筒３０には、オイルユニット１２の出力軸８の外径と略同径（出力軸８の外径より若干小さい）の挿通孔が形成される。この挿通孔には、図面右端側よりオイルユニット１２の出力軸８が圧挿され、これによって出力軸８に内筒３０が固定されている。したがって、出力軸８が回転すると出力軸８と一体となって内筒３０が回転する。
内筒３０の図面右端には、円筒状の磁石取付部材４０が固定されている。磁石取付部材４０の外周状には、複数の磁石４２（図３において４２ａ，４２ｂ，４２ｃ・・で示されている。）が等間隔で配置されている。磁石４２は、図３に示すようにＳ極が外周側となるように配置される磁石４２ａ，４２ｃ・・と、Ｎ極が外周側となるように配置される磁石４２ｂ・・とがあり、Ｓ極が外周側となる磁石４２ａ，４２ｃ・・と、Ｎ極が外周側となる磁石４２ｂ・・とは交互に配置されている。なお、隣接する磁石間の中心角（例えば、磁石４２ａの中心と磁石４２ｂの中心と内筒３０の回転中心とがなす角度）は、図３に示すようにそれぞれα°で同一角となる。
【００１４】
外筒３４は、図２に示すように内筒３０より大なる内径を有する円筒状部材である。内筒３０と外筒３４の間にはボール３２が介装され、内筒３０は外筒３４に対して回転可能に組み付けられている。したがって、外筒３４がハウジング３内に収容固定されると、内筒３０（すなわち、出力軸８）は外筒３４（すなわち、ハウジング３）に対して回転可能に支持されることとなる。
外筒３４の図面右端には、円筒状のセンサ取付部材３６が固定される。センサ取付部材３６の内壁面上で磁石４２と対向する部位には、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂが配設されている（図３参照）。回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、磁界の変化を検出して、検出信号の状態を切替えるラッチ型のホールＩＣである。回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、Ｓ極側の磁界が作用すると出力信号の状態がＬＯＷレベルとなり、Ｎ極側の磁界が作用すると出力信号の状態がＨＩＧＨレベルとなる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂが外周側をＳ極側とする磁石４２ａ，４２ｃ・・と対向する位置となると、回転検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の状態はＬＯＷレベルとなり、Ｎ極側を外周側とする磁石４２ｂ，・・と対向する位置となると回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の状態はＨＩＧＨレベルとなる。
【００１５】
また、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、図３に良く示されるように中心角θ°（本実施例ではθ＝α°／２）だけずれた位置に配設される。したがって、内筒３０（すなわち、出力軸８）が正転方向へ回転すると、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の状態は図４に示すように変化する。
具体的に説明するため、例えば、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂと磁石４２ａ，４２ｂ，４２ｃが図３の状態にあるものとする。図３の状態では、回転角検出センサ３８ａは磁石４２ｂ（Ｎ極が外周側）と対向する位置となるため、その検出信号はＨＩＧＨレベルとなっている。一方、回転角検出センサ３８ｂは既に通過した磁石４２ｃ（Ｓ極が外周側）によって、その検出信号はＬＯＷレベルとなっている。この状態から内筒３０がθ°だけ回転すると、磁石４２ｂ（Ｎ極が外周側）が回転角検出センサ３８ｂと対向する位置となる。このため、回転角検出センサ３８ｂから出力される検出信号はＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに切り替わる。このとき、回転角検出センサ３８ａの検出信号の状態はＨＩＧＨレベルのままである。さらに内筒３０が回転し、内筒３０が図３の状態からα°だけ回転すると、磁石４２ａ（Ｓ極が外周側）が回転角検出センサ３８ａと対向する位置となる。このため、回転角検出センサ３８ａの検出信号はＨＩＧＨレベルからＬＯＷレベルに切り替わる。以下、同様にして、回転角検出センサ３８ａの検出信号の状態が切り替わってから角θ°だけ内筒３０（出力軸８）が回転すると、回転角検出センサ３８ｂの検出信号の状態が切り替わることとなる。
また、出力軸８が逆転方向へ回転する場合は、上述の場合とは逆に、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂの検出信号は図５に示すように変化する。すなわち、回転角検出センサ３８ｂの検出信号の状態が切り替わってからさらに角θ°だけ出力軸８が回転すると、回転角検出センサ３８ａの検出信号の状態が切り替わることとなる。
【００１６】
上述の説明から明らかなように、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、それぞれ内筒３０（すなわち、オイルユニット１２の出力軸８）がα°回転する毎に検出信号のレベルが切り替わる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは出力軸８が２×α°回転する毎に１のパルス波を出力し、このパルス波の立上がりエッジ及び立下りエッジを後述するマイクロコンピュータ５０が検出することで出力軸８の回転角変化が検出される。
ここで、図４，５から明らかなように、回転角検出センサ３８ａと３８ｂの検出信号のいずれかには出力軸８がα°／２だけ回転する毎にエッジ変化が生じる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂにより検出できる出力軸８の回転角変化（正転方向及び逆転方向）の最小分解能はα°／２となる。
【００１７】
また、二つの回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号はα°／２だけ位相がずれ、位相がずれる方向は出力軸８の回転方向によって異なる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の位相のずれによって、出力軸８の回転方向が検出される。すなわち、回転角検出センサ３８ａの検出信号（立上がりエッジ及び立下りエッジ）と回転角検出センサ３８ｂの検出信号（立上がりエッジ及び立下りエッジ）が入力する順番によって判断する。
図７に示すような検出信号が測定された場合を例として具体的に説明する。図７の例では出力軸８がハンマリングしているため、時刻ｔ３〜ｔ７の間は回転角検出センサ３８ｂから出力される検出信号のみにエッジ変化が現れている。
まず、マイクロコンピュータ５０は、時刻ｔ１で回転角検出センサ３８ａの検出信号の立上がりエッジを検出する。この際、このエッジ変化の直前に検出されたエッジ変化が回転角検出センサ３８ａと３８ｂのいずれのエッジ変化であったかにより回転方向を検出する。ここでは、直前に検出されたエッジ変化が回転角検出センサ３８ｂの立下りエッジであるとする。したがって、主軸８は正転方向に回転していると判断され、主軸８の回転角度はα°／２だけ増加する。次いで、時刻ｔ２で回転角検出センサ３８ｂの検出信号の立上がりエッジを検出する。したがって、時刻ｔ２では出力軸８が正転していると判断され、主軸８の回転角度はα°／２だけ増加する。同様に、時刻ｔ３，ｔ４では、それぞれ出力軸８は正転していると判断され、主軸８の回転角度はα°／２ずつ増加する。
一方、時刻ｔ５では回転角検出センサ３８ｂの検出信号の立上がりエッジを検出する。したがって、時刻ｔ４と同一の回転角検出センサ３８ｂの検出信号にエッジ変化が検出され、出力軸８の回転方向が変化したと判断される（すなわち、出力軸８は逆転したと判断される）。このため、主軸８の回転角度はα°／２だけ減少する。同様に、時刻ｔ６では出力軸８の回転方向が変化して正転していると判断され、時刻ｔ７〜ｔ９では出力軸８が正転していると判断される。
【００１８】
なお、アングルソフトインパクトレンチ１には、モータＭを起動するためのトリガスイッチ２２が設けられ、また、ハウジング３の下端には、モータＭや次に説明するマイクロコンピュータ５０等に電力を供給するバッテリパック２４が着脱可能に取付けられている。
【００１９】
次に、図６を参照してアングルソフトインパクトレンチ１の制御回路の構成を説明する。本実施例に係るアングルソフトインパクトレンチ１の制御回路は、ハウジング３内に収容されたマイクロコンピュータ５０を中心に構成される。
マイクロコンピュータ５０はＣＰＵ５２、ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６とＩ／Ｏ５８が１チップ化されたマイクロコンピュータであり、図６に示すように接続されている。マイクロコンピュータ５０のＲＯＭ５４には、後で詳述するモータＭの駆動を自動的に停止するための制御プログラム等が記憶されている。
上述した回転角検出センサ（ホールＩＣ）３８ａ，３８ｂはＩ／Ｏ５８の所定の入力ポートに接続され、各回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号がマイクロコンピュータ５０に入力するようになっている。また、電源であるバッテリパック２４は、電源回路６４を介してマイクロコンピュータ５０に接続されるとともに、駆動回路６２を介してモータＭに接続されている。また、モータＭは、駆動回路６２及びブレーキ回路６０を介してマイクロコンピュータ５０に制御される。
モータＭが駆動されるとオイルユニット１２の出力軸８が回転し、これに伴って回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからマイクロコンピュータ５０に検出信号が入力する。マイクロコンピュータ５０は、入力する検出信号に基づいて次に説明する処理を行い、所定のタイミングでブレーキ回路６０を動作させることでモータＭを停止する。
【００２０】
なお、上記マイクロコンピュータ５０のＲＡＭ５６には、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号のエッジ変化を記憶するための保管レジスタＲ１〜Ｒ１０が設けられている（図８参照）。マイクロコンピュータ５０は、所定の周期毎に回転角検出センサ３８ａ，３８ｂのエッジ変化を検出し、検出したエッジ変化とその回転方向を保管レジスタＲ１〜Ｒ１０に格納する。具体的には、正転方向のエッジ変化が検出されている場合には「０１」が格納され、逆転方向のエッジ変化が検出されている場合には「ＦＦ」が格納され、エッジ変化が検出されていない場合には「００」が格納される。図８に示す例では、保管レジスタＲ１〜Ｒ１０にエッジ変化が記憶される間に主軸８はエッジ変化１つ分（すなわちα°／２）だけ正転方向に回転していることとなる。
なお、マイクロコンピュータ５０がエッジ変化を検出する周期は充分に短い時間（本実施例では０．２ｍｓ）とされるため、１周期の間に２以上のエッジ変化が生じないようになっている。また、マイクロコンピュータ５０は、レジスタＲ１からＲ１０に向って順に検出されたエッジ変化を格納するようプログラムされている。そして、保管レジスタＲ１〜Ｒ１０の全てにエッジ変化が格納されているときは、レジスタＲ２〜Ｒ１０までの情報をレジスタＲ１〜Ｒ９にシフトして記憶し、レジスタＲ１０に新たなエッジ変化を記憶するようプログラムされている。これによって、最も前に生じたエッジ変化が順にクリアされていくこととなる。
【００２１】
次に、上述のように構成されるアングルソフトインパクトレンチ１を用いてナット類を締付ける際のマイクロコンピュータ５０の処理について、図９〜図１３に示すフローチャートを参照して説明する。
アングルソフトインパクトレンチ１を用いてナット類を締付けるためには、まず、作業者はスピンドル２の先端に取付けられたソケットにナット類を係合させ、トリガスイッチ２２をＯＮする。トリガスイッチ２２をＯＮすると、マイクロコンピュータ５０は、モータＭの回転駆動を開始するとともに以下に説明する処理を行う。
【００２２】
トリガスイッチ２２がＯＮされると、図９に示すように、マイクロコンピュータ５０はまず保管レジスタＲ１〜Ｒ１０，着座検出カウンタＣ，及びオートストップタイマをリセットしてモータＭを起動する（ステップＳ１０）。着座検出カウンタＣは、ナット類が被締付部材に着座していると判定されると１インクリメントされる。オートストップタイマは、モータＭを停止するか否かを判定するためのタイマである。
初期化処理が行われると、次に着座検出タイマＴをリセットする（ステップＳ１２）。着座検出タイマＴは、後述する着座検出処理（ステップＳ１４〜Ｓ３４）を行う際に必要となるタイマである。
【００２３】
ステップＳ１４に進むと、マイクロコンピュータ５０は第１エッジ変化検出処理を開始する。図１０を参照して第１エッジ変化検出処理を説明する。
図１０に示すように第１エッジ変化検出処理では、まず回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからの検出信号にエッジ変化が生じたか否かを判定する（Ｓ３８）。エッジ変化が生じていない場合〔ステップＳ３８でＮＯ〕は保管レジスタＲに「００」を記憶して（Ｓ４０）、図９のステップＳ１２に戻りステップＳ１２からの処理を繰返す。
一方、エッジ変化が生じている場合〔ステップＳ３８でＹＥＳ〕は、そのエッジ変化が正転方向か逆転方向かを判定する（Ｓ４２）。正転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ４２でＹＥＳ〕は保管レジスタに「０１」を格納し（Ｓ４４，Ｓ４８）、逆転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ４２でＮＯ〕は保管レジスタに「ＦＦ」を格納する（Ｓ４６，Ｓ４８）。ステップＳ４８でエッジ変化が格納されると、次いで、そのエッジ変化を生じる前のＴ１ｍｓ（請求項でいう第１設定時間）の間における主軸８の正転方向（ネジ締め方向）の回転角変化量を算出する（Ｓ５０）。具体的には、保管レジスタＲ１〜Ｒ１０に記憶されているエッジ変化を加算して算出する。ステップＳ５０が終了すると、図９のステップＳ１６に進む。
【００２４】
ステップＳ１６に進むと、マイクロコンピュータ５０は、図１０のステップＳ５０で算出された回転角変化量が「設定値１」以下となるか否かを判定する。本実施例において「設定値１」（請求項でいう第１設定値）は、α°とされている。
ステップＳ５０で算出された回転角変化量が「設定値１」を超える場合〔ステップＳ１６でＮＯ〕は、主軸８が回転を停止した状態ではないと判断し、ステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理を繰返す。一方、ステップＳ５０で算出された回転角変化量が「設定値１」以下となる場合〔ステップＳ１６でＹＥＳ〕は、主軸８が回転を停止している状態であると判断し、ステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８に進むと、変数ｒに第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化（詳しくは、図１０のステップＳ４４，Ｓ４６）を格納する。変数ｒは、エッジ変化が生じた後のＴ２ｍｓ（請求項でいう第２設定時間）の間における主軸８の回転角変化量を算出するための変数である。
ステップＳ２０では、ステップＳ１８と同様、変数Ｒに第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化を格納する。変数Ｒは、エッジ変化が生じた後のＴ３ｍｓ（請求項でいう第３設定時間）の間における主軸８の正転方向の回転角変化量を算出するための変数である。
ステップＳ２４に進むと着座検出タイマＴがＴ２ｍｓに達したか否かを判定する。着座検出タイマＴがＴ２ｍｓに達している場合〔ステップＳ２４でＹＥＳ〕はステップＳ２８に進み、着座検出タイマＴがＴ２ｍｓに達していない場合〔ステップＳ２４でＮＯ〕はステップＳ２６に進んで第２エッジ変化検出処理を行う。
【００２５】
図１１を参照してステップＳ２６の第２エッジ変化検出処理を説明する。図１１に示すように第２エッジ変化検出処理では、まず回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからの検出信号にエッジ変化が生じたか否かを判定する（Ｓ５２）。エッジ変化が生じていない場合〔ステップＳ５２でＮＯ〕は、レジスタＲ４５，ｒ４５に「００」を記憶してステップＳ６２に進む。
一方、エッジ変化が生じている場合〔ステップＳ５２でＹＥＳ〕は、そのエッジ変化が正転方向か逆転方向かを判定する（Ｓ５６）。正転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ５６でＹＥＳ〕はレジスタＲ４５，ｒ４５に「０１」を格納し（Ｓ５８）、逆転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ５６でＮＯ〕はレジスタＲ４５に「ＦＦ」、ｒ４５に「０１」を格納する（Ｓ６０）。
ステップＳ６２に進むと、変数ＲにレジスタＲ４５の数値を加算し、変数ｒにレジスタｒ４５の数値を加算する。これによって、変数Ｒと変数ｒには、検出された主軸８の回転角変化量が加算されていくこととなる。なお、ステップＳ６２では、さらに保管レジスタにレジスタＲ４５の数値が格納される。ステップＳ６２が終わると図９のステップＳ２４に戻って、ステップＳ２４からの処理を繰返すこととなる。したがって、着座検出タイマＴがＴ２ｍｓとなるまで（すなわち、第２エッジ変化検出処理が（Ｔ２／０．２＋１）回行われるまで）、ステップＳ２４，Ｓ２６の処理を繰返す。
【００２６】
一方、図９のステップＳ２４でＹＥＳの場合（エッジ変化からＴ２ｍｓが経過すると）、変数ｒの絶対値が「設定値２」以上となったか否かを判定する（Ｓ２８）。すなわち、ステップＳ１４の第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化が生じた後、主軸８が回転（正転方向又は逆転方向）を開始したか否かを判定する。本実施例において「設定値２」（請求項でいう第２設定値）は、「設定値１」と同一の値（α°）とされている。
ステップＳ２８でＮＯと判定されると、第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化はオイルパルスの発生開始時点のものではないと判断し、ステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理を繰返す。ステップＳ２８でＹＥＳと判定されると、第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化はオイルパルスの発生開始時点のものであると判断してステップＳ３４に進む。
ステップＳ３４では着座検出タイマＴがＴ３ｍｓに達したか否かを判定する。着座検出タイマＴがＴ３ｍｓに達している場合〔ステップＳ３４でＹＥＳ〕はステップＳ３６のモータ停止処理（Ｓ３６）に進み、着座検出タイマＴがＴ３ｍｓに達していない場合〔ステップＳ３４でＮＯ〕はステップＳ３２に進んで第３エッジ変化検出処理（Ｓ３２）に進む。
【００２７】
まず、ステップＳ３２の第３エッジ変化検出処理について図１２を参照して説明する。
図１２に示すように第３エッジ変化検出処理では、まず回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからの検出信号にエッジ変化が生じたか否かを判定する（Ｓ６４）。エッジ変化が生じていない場合〔ステップＳ６４でＮＯ〕は、レジスタＲ４５に「００」を記憶してステップＳ７４に進む。
一方、エッジ変化が生じている場合〔ステップＳ６４でＹＥＳ〕は、そのエッジ変化が正転方向か逆転方向かを判定する（Ｓ６８）。正転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ６８でＹＥＳ〕はレジスタＲ４５に「０１」を格納し（Ｓ７０）、逆転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ６８でＮＯ〕はレジスタＲ４５に「ＦＦ」を格納する（Ｓ７２）。
ステップＳ７４に進むと、変数ＲにレジスタＲ４５の数値を加算する。これによって、変数Ｒには、０．２ｍｓ毎に検出される主軸８の回転角変化が加算されてゆく。また、ステップＳ７４では、さらに保管レジスタにレジスタＲ４５の数値が格納される。ステップＳ７４が終わると図９のステップＳ３０に戻って、ステップＳ３０からの処理を繰返すこととなる。したがって、着座検出タイマＴがＴ３ｍｓとなるまで（すなわち、第３エッジ検出処理が（（Ｔ３−Ｔ２）／０．２）回行われるまで）ステップＳ２８〜Ｓ３４までの処理を繰返す。
【００２８】
次に、ステップＳ３６のモータ停止処理について図１３を参照して説明する。
図１３に示すようにモータ停止処理では、まず、変数Ｒの値（すなわち、第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化からＴ３ｍｓが経過するまでの間における主軸８の正転方向への回転角変化量）が「設定値３」以下となったか否かを判定する（Ｓ７６）。なお、「設定値３」は、ネジ類の種類（例えば、木ネジ，ボルト・ナット等の機械ネジ）や締付作業の種類に応じて適切な値を設定することが好ましい。
変数Ｒが「設定値３」を超える場合〔ステップＳ７６でＮＯ〕はネジ類が着座していないとしてステップＳ８４に進み、変数Ｒが「設定値３」以内となる場合〔ステップＳ７６でＹＥＳ〕はネジ類が着座したとしてステップＳ７８に進む。すなわち本実施例では、ネジ類の着座前と比較してネジ類の着座後は、１回のオイルパルス（衝撃力）によって主軸８が正転方向に回転する回転角の変化量が小さくなることを利用してネジ類の着座を判定する。
ステップＳ７６でＹＥＳの場合は、着座検出カウンタＣに１加算して（Ｓ７８）、着座検出カウンタＣが２となったか否かを判定する（Ｓ８０）。着座検出カウンタＣが２でない場合〔ステップＳ８０でＮＯ〕は、２回目の着座検出を行うためにステップＳ８４に進む。一方、着座検出カウンタＣが２の場合〔ステップＳ８０でＹＥＳ〕はオートストップタイマをスタートさせ（Ｓ８６）、オートストップタイマが設定時間Ｔ４（請求項でいう第４設定時間）となったか否かを判定する（Ｓ８８）。オートストップタイマが設定時間Ｔ４となっていない場合〔ステップＳ８８でＮＯ〕はオートストップタイマが設定時間Ｔ４となるまで待機する。逆に、オートストップタイマが設定時間Ｔ４となっている場合〔ステップＳ８８でＹＥＳ〕はモータＭを停止する（Ｓ９０）。
一方、ステップＳ８４に進むと、着座検出タイマＴがＴ５ｍｓと一致したか否かが判定される（Ｓ８４）。着座検出タイマＴがＴ５ｍｓと一致しない場合〔ステップＳ８４でＮＯ〕は着座検出タイマＴがＴ５ｍｓとなるまで待機する。着座検出タイマＴがＴ５ｍｓと一致する場合〔ステップＳ８４でＹＥＳ〕は、図９のステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理を繰返す。したがって、着座判定が行われるとＴ５ｍｓ（請求項でいう第５設定時間）が経過するまでは次の着座判定が行われない。したがって、ネジ類が着座することによる手ぶれ等が次回の着座判定に影響しないため、ネジ類の着座を精度良く検出することができる。
【００２９】
上述した説明から明らかなように、本実施例では回転角検出センサ３８ａ，３８ｂのエッジ変化とその回転方向が所定の周期毎に保管レジスタＲ１〜Ｒ１０に格納することで、エッジ変化が検出される前の主軸８の運動状態（停止又は回転）を判断する。また、主軸８が停止していると判断されると、さらに、エッジ変化が検出された後の主軸８の運動状態（停止又は回転）を測定することで、そのエッジ変化が発生した時点がオイルパルスの発生開始時点であるか否かを判定する。したがって、主軸８の回転角変化を検出する回転角検出センサ３８ａ、３８ｂによってオイルパルスの発生開始時点を特定するため、これによって従来必要とされたインパクトセンサを不要とすることができる。
【００３０】
（実施例２） 次に、本発明を具現化した第２実施例に係る締付工具（アングルソフトインパクトレンチ）について図面を参照して説明する。
第２実施例に係る締付工具も、その機械的な構成は第１実施例に係る締付工具と同一となる。ただし、第２実施例の締付工具は、２種類の被締付部材（ハードジョイント材（具体的には鉄板）とソフトジョイント材（具体的には木板））の締付け作業を行うために用いられる。このため、マイクロコンピュータ５０のＲＯＭ５４には、ハードジョイント材用のモータ停止条件（着座後のモータ駆動時間Ｔ１）とソフトジョイント材用のモータ停止条件（着座後のモータ駆動時間Ｔ２（ただし、Ｔ２＞Ｔ１））が格納される。また、マイクロコンピュータ５０のＲＯＭ５４には、締付けている被締付部材がハードジョイント材かソフトジョイント材かを判断し、ハードジョイント材の場合には着座後にモータ駆動時間Ｔ１だけモータＭを駆動し、また、ソフトジョイント材の場合には着座後にモータ駆動時間Ｔ２だけモータＭを駆動するためのプログラムが組まれている。したがって、第１実施例と第２実施例の相違はマイクロコンピュータ５０のプログラムが異なるだけでハード構成は同一である。このため、第２実施例に係る締付工具の機械的な構成については、第１実施例の符号を援用するとともにその説明を省略する。以下、第１実施例とは異なる点のみを説明する。
【００３１】
第２実施例の締付工具においても、マイクロコンピュータ５０は図９に示すフローチャートにしたがって処理を行う。また、図９に示すフローチャート中の第１エッジ変化検出処理（図１０）、第２エッジ変化検出処理（図１１）及び第３エッジ変化検出処理（図１２）についても第１実施例と同様に行われる。ただし、第２実施例では図９に示すステップＳ３６のモータ停止処理が第１実施例のモータ停止処理と異なる。以下、第２実施例に係るモータ停止処理を図１４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３２】
図１４に示すように、第２実施例のモータ停止処理では、まず、着座検出フラグＦが「１」か否かを判定する（Ｓ９２）。着座検出フラグＦはネジ類が着座しているか否かを示すフラグであり、着座していると「１」となり、着座していないと「０」となる。なお、着座検出フラグＦは、図９のステップＳ１０の初期化処理においてクリアされ、モータＭの起動後の最初に行われるモータ停止処理では必ずステップＳ９２の判定がＮＯとなる。
着座検出フラグＦが「１」でない場合〔ステップＳ９２でＮＯ〕はステップＳ９４に進んで、変数Ｒの値（すなわち、第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化から５．０ｍｓが経過するまでの間における主軸８の正転方向への回転角変化量）が「設定値３」以下となったか否かを判定する。変数Ｒが「設定値３」を超える場合〔ステップＳ９４でＮＯ〕はネジ類が着座していないとしてステップＳ１０４に進み、変数Ｒが「設定値３」以内となる場合〔ステップＳ９４でＹＥＳ〕はネジ類が着座したとしてステップＳ９６に進む。
ステップＳ９６では着座検出カウンタＣに１加算して、次いで、着座検出カウンタＣが２となったか否かを判定する（Ｓ９８）。着座検出カウンタＣが２でない場合〔ステップＳ９８でＮＯ〕は、２回目の着座検出を行うためにステップＳ１０４に進む。一方、着座検出カウンタＣが２の場合〔ステップＳ９８でＹＥＳ〕は、着座検出フラグＦを「１」とすると共にオートストップタイマをスタートし（Ｓ１００）、ステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４では、着座検出タイマＴが１５ｍｓと一致したか否かが判定される（Ｓ１０４）。着座検出タイマＴが１５ｍｓと一致しない場合〔ステップＳ１０４でＮＯ〕は、着座検出タイマＴが１５ｍｓとなるまで待機する。着座検出タイマＴが１５ｍｓと一致する場合〔ステップＳ１０４でＹＥＳ〕は、図９のステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理を繰返す。したがって、第２実施例ではオートストップタイマがスタートした後も、再び図９のステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理が行われる。
【００３３】
一方、ステップＳ９２でＹＥＳの場合（すなわち、着座検出フラグＦが「１」でオートストップタイマがスタートしている場合）は、変数ＲＲに変数Ｒの値（すなわち、第１エッジ変化検出処理（Ｓ１４）で検出されたエッジ変化から現時点までの主軸８の正転方向への回転角変化量）を加算し（Ｓ１０６）、オートストップタイマが「設定時間」となったか否かを判定する（Ｓ１０８）。なお、ステップＳ１０８の「設定時間」はハードジョイント材用のモータ駆動時間Ｔ１である。
オートストップタイマが「設定時間」となっていない場合〔ステップＳ１０８でＮＯ〕はステップＳ１０４に進む。したがって、再び図９のステップＳ１２からの処理が繰返され、変数ＲＲにはネジ類の着座後における主軸８の正転方向への回転角変化量が記憶されてゆく。
一方、オートストップタイマが「設定時間」となる場合〔ステップＳ１０８でＹＥＳ〕はステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、変数ＲＲ（すなわち、着座検出後から「設定時間」が経過するまでの主軸８の正転方向への回転角変化量（請求項でいう累積回転角量に相当する））が「設定角度」以上となるか否かを判断する（Ｓ１１０）。
変数ＲＲが「設定角度」未満の場合〔ステップＳ１１０でＮＯ〕は締付けている被締付部材がハードジョイント材であると判断し、そのままモータＭを停止させる（Ｓ１１６）。一方、変数ＲＲが「設定角度」以上となる場合〔ステップＳ１１０でＹＥＳ〕は締付けている被締付部材がソフトジョイント材であると判断し、「設定時間」をｋ倍（ｋ＞１）する（Ｓ１１２）。すなわち、ソフトジョイント材用の「設定時間」であるモータ駆動時間Ｔ２に変更する。そして、オートストップタイマが「設定時間」となるまで待機し（Ｓ１１４）、オートストップタイマが「設定時間」となるとモータを停止して処理を終了する（Ｓ１１６）。
【００３４】
上述した説明から明らかなように第２実施例では、着座検出後における主軸８の正転方向への回転角変化量（累積回転角量）を算出し、その算出された回転角変化量を閾値と比較する。そして、算出された回転角変化量が閾値以上となると締付けている被締付部材がソフトジョイント材であると判定し、算出された回転角変化量が閾値未満となると締付けている被締付部材がハードジョイント材であると判定する。ハードジョイント材であると判定されると着座後に駆動時間Ｔ１だけモータが駆動され、ソフトジョイント材であると判定されると着座後に駆動時間Ｔ２だけモータが駆動される。したがって、被締付部材の種類に応じて着座後のモータ駆動時間が自動的に変更されるため、被締付部材の種類が異なってもネジ類を適切な締付トルクで締付けることができる。
【００３５】
以上、本発明の好適ないくつかの実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上述した各実施例においては、ネジ類が着座してから所定時間後にモータＭの回転を停止させたが、本発明はこのような例に限られず、主軸に加えられる衝撃力（打撃）の回数をカウントし、打撃回数が所定回数となったときにモータＭの駆動を停止するようにしてもよい。
また、上述の実施例では衝撃力発生機構にオイルユニットを用いたが、衝撃力を発生させる機構としては、その他の種々の機構、例えば、ハンマによりアンビルを打撃する機械的な衝撃力発生機構を有する締付工具にも本発明を適用することができる。
さらに、上述の第２実施例では、主軸の正転方向への回転角変化量によってハードジョイント材かソフトジョイント材かを判定したが、これ以外にも、例えば、オイルパルス毎に主軸の正転方向への回転角変化量（あるいは１オイルパルスの平均回転角変化量）を算出し、この値によってネジの種類を判定してもよい。
また、上述した第２実施例では、ネジ類を締付ける被締付部材の種類がハードジョイント材とソフトジョイント材の２種類であったが、ネジ類を締付ける被締付部材の種類は２種類に限られない。例えば、図１８に示すように主軸の累積回転角量と比較する閾値を複数設け、これら複数の閾値と主軸の累積回転角量を比較することで３種類以上の被締付部材についてネジ類を締付けることができる。図１８に示す例の場合、主軸の累積回転角量が閾値４未満であると被締付部材１と判定し、主軸の累積回転角量が閾値４〜閾値３であると被締付部材２と判定し、主軸の累積回転角量が閾値３〜閾値２であると被締付部材３と判定し、主軸の累積回転角量が閾値２〜閾値１であると被締付部材４と判定し、主軸の累積回転角量が閾値１以上であると被締付部材５と判定する。被締付部材の種類が判定できれば、その種類に応じたモータ停止条件でモータを停止すればよい。
【００３６】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施例に係るアングルソフトインパクトレンチの一部断面側面図。
【図２】 軸受装置の構造を示す断面図。
【図３】 軸受装置に組み込まれる磁石と回転角検出センサの位置関係を模式的に示す図。
【図４】 出力軸が正転するときに、二つの回転角検出センサから出力される検出信号の状態を示す図。
【図５】 出力軸が逆転するときに、二つの回転角検出センサから出力される検出信号の状態を示す図。
【図６】 アングルソフトインパクトレンチの制御回路の構成を示すブロック図。
【図７】 回転角検出センサ３８ａ，３８ｂの検出信号と主軸８の回転角度変化との関係を模式的に示す図。
【図８】 マイクロコンピュータのＲＡＭに設けられる保管レジスタの構成を示す図。
【図９】 マイクロコンピュータが行うオートストップ処理のフローチャート。
【図１０】 第１エッジ変化検出処理のフローチャート。
【図１１】 第２エッジ変化検出処理のフローチャート。
【図１２】 第３エッジ変化検出処理のフローチャート。
【図１３】 モータ停止処理のフロチャート。
【図１４】 第２実施例のモータ停止処理のフローチャート。
【図１５】 材質が硬い機械ネジを締付たときの主軸の回転累積角度の推移と、着座後における１打撃（１衝撃力）当りの主軸の回転角の推移の一例を併せて示す図。
【図１６】 材質が軟らかい機械ネジ（以下、ソフトジョイント材という）を締付たときの主軸の回転累積角度の推移と、着座後における１打撃（１衝撃力）当りの主軸の回転角の推移の一例を併せて示す図。
【図１７】 ハードジョイント材とソフトジョイント材のそれぞれについて着座後における主軸の累積回転角の推移の一例を示す図。
【図１８】 第２実施例の変形例を説明するための図
【符号の説明】
１ ・・アングルソフトインパクトレンチ
８ ・・出力軸
１０・・軸受装置
１２・・オイルユニット
２２・・トリガスイッチ
３０・・内筒
３４・・外筒
３６・・センサ取付部材
３８ａ，３８ｂ・・回転角検出センサ
４０・・磁石取付部材
４２・・磁石
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの回転が衝撃力発生手段を介して主軸に伝達されるインパクトレンチ、インパクトドライバ、トルクレンチ等の締付工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被締付部材（例えば鋼板等）に対し大きな締付トルクでネジ類（ボルト、ナット等）を締付るための締付工具では、モータの回転トルクは衝撃力発生手段を介して主軸に伝達される。一般的に、この種の締付工具では、衝撃力発生手段から発生する衝撃力の回数や頻度によってネジ類の締付トルクが決まる。そこで、ネジ類の締付トルクを作業毎に一定とするために、最初の衝撃力が発生してから所定時間後にモータを自動的に停止したり、衝撃力の発生した回数が設定値となったときにモータを自動的に停止する締付工具が開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２１０８７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した締付工具を用いた締付作業では、被締付部材の種類（例えば、材質（硬さ））が変化するとネジ類の締付トルクも変化する。すなわち、同一のネジ類を同一のモータ停止条件（例えば衝撃力発生回数が一定）で締付作業を行っても、被締付部材の種類が異なればネジ類の締付トルクは変化する。ネジ類の適正な締付トルクは、通常、被締付部材の種類によらずネジ類の種類によって決まり、同一のネジ類であれば適正な締付トルクも同一の値となる。したがって、同一のネジ類を異なる被締付部材に締付ける際にネジ類の締付トルクを適正な値とするためには、被締付部材の種類に応じてモータ停止条件を変えなければならない。従来の締付工具では、モータ停止条件の変更は作業者によって行われるため、作業者がモータ停止条件の変更を誤るとネジ類が適正な締付トルクで締付けられないこととなる。
【０００５】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータ停止条件の変更を行うことなく、異なる被締付部材に対しネジ類を適性な締付トルクで締付けることができる締付工具を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記課題を解決するため、本願第１の発明に係る締付工具は、複数種類の被締付部材に対し設定された締付トルクとなるようにネジ類を締付るための締付工具であって、モータと、ネジ類と係合可能な主軸と、モータと主軸の間に介装され、主軸に作用する負荷が所定値以下のときはモータからの回転トルクを直接主軸に伝達して主軸を回転させ、主軸に作用する負荷が所定値を越えるときは衝撃力を発生して主軸を回転させる衝撃力発生手段と、主軸の回転角変化とその回転方向を検出する回転角検出手段と、モータを自動停止するための自動停止条件を複数記憶する手段とを有する。
そして、この締付工具のモータ制御手段は、ネジ類の着座後に回転角検出手段によって検出される主軸の回転角変化とその回転方向から求められる「主軸のネジ締め方向の累積回転角量」と「主軸の１衝撃力当たりの回転角量」の一方に基づいて、自動停止条件記憶手段に記憶されている複数の自動停止条件の中から一つの自動停止条件を選択し、その選択した自動停止条件が満たされたときにモータを停止させることを特徴とする。
【０００７】
この締付工具では、回転角検出手段によって検出される着座後の主軸の運動状態に基づいて締付作業を行っている被締付部材の種類を特定する。すなわち、被締付部材の種類が相違すると着座後の主軸の運動状態が異なり、この違いによって締付作業を行っている被締付部材の種類を特定する。被締付部材の種類が特定できれば、その種類に対応するモータの自動停止条件が選択できる。この締付工具のモータ制御手段は、このように選択された自動停止条件が満たされたときにモータを停止する。したがって、作業者がモータ停止条件を変更しなくても異なる被締付部材に対しネジ類を適正な締付トルクで締め付けることができる。
【０００８】
ここで、上述したネジ類の種類の相違による着座後の主軸の運動状態の相違について図１５乃至図１７を参照して具体的に説明する。図１５は鉄などの硬い部材（以下、ハードジョイント材という）に機械ネジを締付たときの主軸の回転累積角度の推移と、着座後における１打撃（１衝撃力）当りの主軸の回転角の推移の一例を併せて示している。図１６は木材などの軟らかい部材（以下、ソフトジョイント材という）に機械ネジを締付たときの主軸の回転累積角度の推移と、着座後における１打撃（１衝撃力）当りの主軸の回転角の推移の一例を併せて示している。図１７はハードジョイント材とソフトジョイント材のそれぞれについて着座後における主軸の累積回転角の推移の一例を示している。
図１５〜図１７から明らかなように、両者とも着座前における主軸の回転累積角度の推移は略同一であるが、着座後における主軸の回転累積角度の推移は大きく異なる。ハードジョイント材では１打撃当りの主軸の回転角は小さく、着座後は殆どネジ類が回転しない。一方、ソフトジョイント材では１打撃当りの主軸の回転角は大きく、着座後もネジ類は回転してゆく。したがって、例えば回転角検出手段によって検出される主軸の回転角変化とその回転方向から着座後の主軸の回転累積角度（及び／又は１打撃当りの主軸の回転角）を求め、この値によって被締付部材がハードジョイント材であるかソフトジョイント材であるかを判定することが可能となる。したがって、ハードジョイント材であればハードジョイント材用の停止条件でモータを停止し、ソフトジョイント材であればソフトジョイント材用の停止条件でモータを停止すればよいこととなる。
【０００９】
したがって、前記モータ制御手段は、（１）回転角検出手段によって検出される主軸の回転角変化とその回転方向から、ネジ類の着座後に設定された所定時間内における主軸のネジ締め方向の累積回転角量を算出し、（２）算出された累積回転角量から被締付部材の種類を判定し、（３）その判定された被締付部材の種類に対応する自動停止条件が満たされたときにモータを停止させるようにプログラムされていることが好ましい。
なお、被締付部材の種類（例えば、ハードジョイント材又はソフトジョイント材）の判定は、上述した主軸の回転累積角度や１打撃当りの主軸の回転角以外にも種々の指標によって判定することができ、例えば、１打撃当りの主軸の回転角の変動率等を用いることもできる。
【００１０】
また、前記自動停止条件は、ネジ類の着座後のモータ駆動時間であってもよいし、ネジ類の着座後に衝撃力発生手段から発生する衝撃力の発生回数であってもよい。
このような構成によると、ネジ類が着座した後に所定の時間が経過するまで、あるいは所定回数の衝撃力が発生するまでモータが駆動され、ネジ類を適切な締付トルクで締め付けることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を具現化した一実施形態に係る締付工具では、モータの回転が衝撃力発生機構を介して主軸に伝達され、主軸が回転することによってネジ類の締付を行う。この締付工具は、主軸の回転角変化とその回転方向を検出するロータリーエンコーダを備える。ロータリーエンコーダはモータ制御手段（例えば、マイクロコンピュータ）と接続され、ロータリーエンコーダの検出信号はモータ制御手段に入力する。
モータ制御手段は、予め設定された周期でロータリーエンコーダによって検出される主軸の回転角変化量とその回転方向を記憶する。そして、（１）主軸に回転角変化が生じたときに、記憶されている主軸の回転角変化量とその回転方向とから、その回転角変化から第１設定時間だけ遡った時点からその回転角変化が生じた時点までの主軸のネジ締め方向の回転角変化量を算出し、（２）算出された回転角変化量が第１設定値以内のときに、その回転角変化から第２設定時間が経過するまでの主軸の回転角変化量の絶対値を算出し、（３）算出された回転角変化量の絶対値が第２設定値以上となるときに、上記（１）の回転角変化が生じた時を衝撃力の発生開始時であると判断する。
モータ制御手段は、さらに、衝撃力発生開始時であると判断された主軸の回転角変化から第３設定時間が経過するまでの主軸のネジ締め方向の回転角変化量が第３設定値以下となるとき、ネジ類が被締結部材に着座したと判断する。
ネジ類が着座したと判断されると、次いで、モータ制御手段は、着座後の設定時間の間における主軸の累積回転角を算出する。そして、その算出された累積回転角が第４設定値を超える場合はさらに所定の時間だけモータを駆動し、算出された累積回転角が第４設定値以内である場合はモータを停止する。
【００１２】
【実施例】
次に本発明を具現化した一実施例に係るアングルソフトインパクトレンチを説明する。図１はアングルソフトインパクトレンチの一部断面側面図を示している。図１に示すアングルソフトインパクトレンチ１は、ハウジング３内に駆動源であるモータＭ（図１において図示省略：但し図６に図示）が収容固定されている。モータＭの出力軸２０には遊星歯車機構１８が接続され、遊星歯車機構１８の出力軸１６には緩衝機構１４を介してオイルユニット１２が接続される。
オイルユニット１２は、その内部に収容したオイルの圧力を利用して出力軸８に瞬間的に大きな衝撃力（オイルパルス）を発生させる公知の装置である。オイルユニット１２で発生するオイルパルスは、内部に収容したオイルの最大圧力値を調整することで、所定の衝撃力が得られるよう調整されている。緩衝機構１４は、オイルユニット１０によるオイルパルス発生時の衝撃がダイレクトに遊星歯車機構１６側に伝達されることを防止するための公知の機構（例えば、実開平７−３１２８１号に開示されている機構）である。
オイルユニット１２の出力軸８は、後で詳述する軸受装置１０により軸支されており、その先端にはベベルギヤ６が連結されている。ベベルギヤ６は、出力軸８に対して直交状に軸支されるスピンドル２の一端に設けられたベベルギヤ４に噛合している。スピンドル２の他端には、ボルトやナット等の頭部に係合する図示されていないソケットが取付けられる。
したがって、上記のアングルソフトインパクトレンチ１においてモータＭが回転すると、その回転が遊星歯車機構１６によって減速されてオイルユニット１２に伝達される。オイルユニット１２は、ナット類を締付け始める初期の段階においてはスピンドル２への負荷が低いため、オイルパルスを発生させること無くモータ２２から伝達された回転をそのままスピンドル２に伝達する。このため、スピンドル２が連続的に回転し、これにともなってネジ類も連続的に締め付けられる。一方、ネジ類が締付けられてスピンドル２（出力軸８）への負荷が高くなると、オイルユニット１２からオイルパルスが発生し、その衝撃力によってネジ類が締付けられることとなる。
【００１３】
次に、上述のように作動するオイルユニット１２の出力軸８を回転可能に支持する軸受装置１０（請求項でいうロータリーエンコーダに相当する。）について図２〜５を参照して説明する。ここで、図２は軸受装置の構造を示す断面図であり、図３は軸受装置に組み込まれる磁石と回転角検出センサの位置関係を模式的に示す図であり、図４と図５は出力軸８が正転又は逆転するときに２つの回転角検出センサから出力される検出信号の状態をそれぞれ示す図である。
図２に示すように、軸受装置１０は内筒３０と、内筒３０を回転自在に支持する外筒３４を備える。内筒３０には、オイルユニット１２の出力軸８の外径と略同径（出力軸８の外径より若干小さい）の挿通孔が形成される。この挿通孔には、図面右端側よりオイルユニット１２の出力軸８が圧挿され、これによって出力軸８に内筒３０が固定されている。したがって、出力軸８が回転すると出力軸８と一体となって内筒３０が回転する。
内筒３０の図面右端には、円筒状の磁石取付部材４０が固定されている。磁石取付部材４０の外周状には、複数の磁石４２（図３において４２ａ，４２ｂ，４２ｃ・・で示されている。）が等間隔で配置されている。磁石４２は、図３に示すようにＳ極が外周側となるように配置される磁石４２ａ，４２ｃ・・と、Ｎ極が外周側となるように配置される磁石４２ｂ・・とがあり、Ｓ極が外周側となる磁石４２ａ，４２ｃ・・と、Ｎ極が外周側となる磁石４２ｂ・・とは交互に配置されている。なお、隣接する磁石間の中心角（例えば、磁石４２ａの中心と磁石４２ｂの中心と内筒３０の回転中心とがなす角度）は、図３に示すようにそれぞれα°で同一角となる。
【００１４】
外筒３４は、図２に示すように内筒３０より大なる内径を有する円筒状部材である。内筒３０と外筒３４の間にはボール３２が介装され、内筒３０は外筒３４に対して回転可能に組み付けられている。したがって、外筒３４がハウジング３内に収容固定されると、内筒３０（すなわち、出力軸８）は外筒３４（すなわち、ハウジング３）に対して回転可能に支持されることとなる。
外筒３４の図面右端には、円筒状のセンサ取付部材３６が固定される。センサ取付部材３６の内壁面上で磁石４２と対向する部位には、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂが配設されている（図３参照）。回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、磁界の変化を検出して、検出信号の状態を切替えるラッチ型のホールＩＣである。回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、Ｓ極側の磁界が作用すると出力信号の状態がＬＯＷレベルとなり、Ｎ極側の磁界が作用すると出力信号の状態がＨＩＧＨレベルとなる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂが外周側をＳ極側とする磁石４２ａ，４２ｃ・・と対向する位置となると、回転検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の状態はＬＯＷレベルとなり、Ｎ極側を外周側とする磁石４２ｂ，・・と対向する位置となると回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の状態はＨＩＧＨレベルとなる。
【００１５】
また、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、図３に良く示されるように中心角θ°（本実施例ではθ＝α°／２）だけずれた位置に配設される。したがって、内筒３０（すなわち、出力軸８）が正転方向へ回転すると、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の状態は図４に示すように変化する。
具体的に説明するため、例えば、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂと磁石４２ａ，４２ｂ，４２ｃが図３の状態にあるものとする。図３の状態では、回転角検出センサ３８ａは磁石４２ｂ（Ｎ極が外周側）と対向する位置となるため、その検出信号はＨＩＧＨレベルとなっている。一方、回転角検出センサ３８ｂは既に通過した磁石４２ｃ（Ｓ極が外周側）によって、その検出信号はＬＯＷレベルとなっている。この状態から内筒３０がθ°だけ回転すると、磁石４２ｂ（Ｎ極が外周側）が回転角検出センサ３８ｂと対向する位置となる。このため、回転角検出センサ３８ｂから出力される検出信号はＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに切り替わる。このとき、回転角検出センサ３８ａの検出信号の状態はＨＩＧＨレベルのままである。さらに内筒３０が回転し、内筒３０が図３の状態からα°だけ回転すると、磁石４２ａ（Ｓ極が外周側）が回転角検出センサ３８ａと対向する位置となる。このため、回転角検出センサ３８ａの検出信号はＨＩＧＨレベルからＬＯＷレベルに切り替わる。以下、同様にして、回転角検出センサ３８ａの検出信号の状態が切り替わってから角θ°だけ内筒３０（出力軸８）が回転すると、回転角検出センサ３８ｂの検出信号の状態が切り替わることとなる。
また、出力軸８が逆転方向へ回転する場合は、上述の場合とは逆に、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂの検出信号は図５に示すように変化する。すなわち、回転角検出センサ３８ｂの検出信号の状態が切り替わってからさらに角θ°だけ出力軸８が回転すると、回転角検出センサ３８ａの検出信号の状態が切り替わることとなる。
【００１６】
上述の説明から明らかなように、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、それぞれ内筒３０（すなわち、オイルユニット１２の出力軸８）がα°回転する毎に検出信号のレベルが切り替わる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは出力軸８が２×α°回転する毎に１のパルス波を出力し、このパルス波の立上がりエッジ及び立下りエッジを後述するマイクロコンピュータ５０が検出することで出力軸８の回転角変化が検出される。
ここで、図４，５から明らかなように、回転角検出センサ３８ａと３８ｂの検出信号のいずれかには出力軸８がα°／２だけ回転する毎にエッジ変化が生じる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂにより検出できる出力軸８の回転角変化（正転方向及び逆転方向）の最小分解能はα°／２となる。
【００１７】
また、二つの回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号はα°／２だけ位相がずれ、位相がずれる方向は出力軸８の回転方向によって異なる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の位相のずれによって、出力軸８の回転方向が検出される。すなわち、回転角検出センサ３８ａの検出信号（立上がりエッジ及び立下りエッジ）と回転角検出センサ３８ｂの検出信号（立上がりエッジ及び立下りエッジ）が入力する順番によって判断する。
図７に示すような検出信号が測定された場合を例として具体的に説明する。図７の例では出力軸８がハンマリングしているため、時刻ｔ３〜ｔ７の間は回転角検出センサ３８ｂから出力される検出信号のみにエッジ変化が現れている。
まず、マイクロコンピュータ５０は、時刻ｔ１で回転角検出センサ３８ａの検出信号の立上がりエッジを検出する。この際、このエッジ変化の直前に検出されたエッジ変化が回転角検出センサ３８ａと３８ｂのいずれのエッジ変化であったかにより回転方向を検出する。ここでは、直前に検出されたエッジ変化が回転角検出センサ３８ｂの立下りエッジであるとする。したがって、主軸８は正転方向に回転していると判断され、主軸８の回転角度はα°／２だけ増加する。次いで、時刻ｔ２で回転角検出センサ３８ｂの検出信号の立上がりエッジを検出する。したがって、時刻ｔ２では出力軸８が正転していると判断され、主軸８の回転角度はα°／２だけ増加する。同様に、時刻ｔ３，ｔ４では、それぞれ出力軸８は正転していると判断され、主軸８の回転角度はα°／２ずつ増加する。
一方、時刻ｔ５では回転角検出センサ３８ｂの検出信号の立上がりエッジを検出する。したがって、時刻ｔ４と同一の回転角検出センサ３８ｂの検出信号にエッジ変化が検出され、出力軸８の回転方向が変化したと判断される（すなわち、出力軸８は逆転したと判断される）。このため、主軸８の回転角度はα°／２だけ減少する。同様に、時刻ｔ６では出力軸８の回転方向が変化して正転していると判断され、時刻ｔ７〜ｔ９では出力軸８が正転していると判断される。
【００１８】
なお、アングルソフトインパクトレンチ１には、モータＭを起動するためのトリガスイッチ２２が設けられ、また、ハウジング３の下端には、モータＭや次に説明するマイクロコンピュータ５０等に電力を供給するバッテリパック２４が着脱可能に取付けられている。
【００１９】
次に、図６を参照してアングルソフトインパクトレンチ１の制御回路の構成を説明する。本実施例に係るアングルソフトインパクトレンチ１の制御回路は、ハウジング３内に収容されたマイクロコンピュータ５０を中心に構成される。
マイクロコンピュータ５０はＣＰＵ５２、ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６とＩ／Ｏ５８が１チップ化されたマイクロコンピュータであり、図６に示すように接続されている。マイクロコンピュータ５０のＲＯＭ５４には、後で詳述するモータＭの駆動を自動的に停止するための制御プログラム等が記憶されている。
上述した回転角検出センサ（ホールＩＣ）３８ａ，３８ｂはＩ／Ｏ５８の所定の入力ポートに接続され、各回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号がマイクロコンピュータ５０に入力するようになっている。また、電源であるバッテリパック２４は、電源回路６４を介してマイクロコンピュータ５０に接続されるとともに、駆動回路６２を介してモータＭに接続されている。また、モータＭは、駆動回路６２及びブレーキ回路６０を介してマイクロコンピュータ５０に制御される。
モータＭが駆動されるとオイルユニット１２の出力軸８が回転し、これに伴って回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからマイクロコンピュータ５０に検出信号が入力する。マイクロコンピュータ５０は、入力する検出信号に基づいて次に説明する処理を行い、所定のタイミングでブレーキ回路６０を動作させることでモータＭを停止する。
【００２０】
なお、上記マイクロコンピュータ５０のＲＡＭ５６には、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号のエッジ変化を記憶するための保管レジスタＲ１〜Ｒ１０が設けられている（図８参照）。マイクロコンピュータ５０は、所定の周期毎に回転角検出センサ３８ａ，３８ｂのエッジ変化を検出し、検出したエッジ変化とその回転方向を保管レジスタＲ１〜Ｒ１０に格納する。具体的には、正転方向のエッジ変化が検出されている場合には「０１」が格納され、逆転方向のエッジ変化が検出されている場合には「ＦＦ」が格納され、エッジ変化が検出されていない場合には「００」が格納される。図８に示す例では、保管レジスタＲ１〜Ｒ１０にエッジ変化が記憶される間に主軸８はエッジ変化１つ分（すなわちα°／２）だけ正転方向に回転していることとなる。
なお、マイクロコンピュータ５０がエッジ変化を検出する周期は充分に短い時間（本実施例では０．２ｍｓ）とされるため、１周期の間に２以上のエッジ変化が生じないようになっている。また、マイクロコンピュータ５０は、レジスタＲ１からＲ１０に向って順に検出されたエッジ変化を格納するようプログラムされている。そして、保管レジスタＲ１〜Ｒ１０の全てにエッジ変化が格納されているときは、レジスタＲ２〜Ｒ１０までの情報をレジスタＲ１〜Ｒ９にシフトして記憶し、レジスタＲ１０に新たなエッジ変化を記憶するようプログラムされている。これによって、最も前に生じたエッジ変化が順にクリアされていくこととなる。
【００２１】
次に、上述のように構成されるアングルソフトインパクトレンチ１を用いてナット類を締付ける際のマイクロコンピュータ５０の処理について、図９〜図１３に示すフローチャートを参照して説明する。
アングルソフトインパクトレンチ１を用いてナット類を締付けるためには、まず、作業者はスピンドル２の先端に取付けられたソケットにナット類を係合させ、トリガスイッチ２２をＯＮする。トリガスイッチ２２をＯＮすると、マイクロコンピュータ５０は、モータＭの回転駆動を開始するとともに以下に説明する処理を行う。
【００２２】
トリガスイッチ２２がＯＮされると、図９に示すように、マイクロコンピュータ５０はまず保管レジスタＲ１〜Ｒ１０，着座検出カウンタＣ，及びオートストップタイマをリセットしてモータＭを起動する（ステップＳ１０）。着座検出カウンタＣは、ナット類が被締付部材に着座していると判定されると１インクリメントされる。オートストップタイマは、モータＭを停止するか否かを判定するためのタイマである。
初期化処理が行われると、次に着座検出タイマＴをリセットする（ステップＳ１２）。着座検出タイマＴは、後述する着座検出処理（ステップＳ１４〜Ｓ３４）を行う際に必要となるタイマである。
【００２３】
ステップＳ１４に進むと、マイクロコンピュータ５０は第１エッジ変化検出処理を開始する。図１０を参照して第１エッジ変化検出処理を説明する。
図１０に示すように第１エッジ変化検出処理では、まず回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからの検出信号にエッジ変化が生じたか否かを判定する（Ｓ３８）。エッジ変化が生じていない場合〔ステップＳ３８でＮＯ〕は保管レジスタＲに「００」を記憶して（Ｓ４０）、図９のステップＳ１２に戻りステップＳ１２からの処理を繰返す。
一方、エッジ変化が生じている場合〔ステップＳ３８でＹＥＳ〕は、そのエッジ変化が正転方向か逆転方向かを判定する（Ｓ４２）。正転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ４２でＹＥＳ〕は保管レジスタに「０１」を格納し（Ｓ４４，Ｓ４８）、逆転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ４２でＮＯ〕は保管レジスタに「ＦＦ」を格納する（Ｓ４６，Ｓ４８）。ステップＳ４８でエッジ変化が格納されると、次いで、そのエッジ変化を生じる前のＴ１ｍｓ（請求項でいう第１設定時間）の間における主軸８の正転方向（ネジ締め方向）の回転角変化量を算出する（Ｓ５０）。具体的には、保管レジスタＲ１〜Ｒ１０に記憶されているエッジ変化を加算して算出する。ステップＳ５０が終了すると、図９のステップＳ１６に進む。
【００２４】
ステップＳ１６に進むと、マイクロコンピュータ５０は、図１０のステップＳ５０で算出された回転角変化量が「設定値１」以下となるか否かを判定する。本実施例において「設定値１」（請求項でいう第１設定値）は、α°とされている。
ステップＳ５０で算出された回転角変化量が「設定値１」を超える場合〔ステップＳ１６でＮＯ〕は、主軸８が回転を停止した状態ではないと判断し、ステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理を繰返す。一方、ステップＳ５０で算出された回転角変化量が「設定値１」以下となる場合〔ステップＳ１６でＹＥＳ〕は、主軸８が回転を停止している状態であると判断し、ステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８に進むと、変数ｒに第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化（詳しくは、図１０のステップＳ４４，Ｓ４６）を格納する。変数ｒは、エッジ変化が生じた後のＴ２ｍｓ（請求項でいう第２設定時間）の間における主軸８の回転角変化量を算出するための変数である。
ステップＳ２０では、ステップＳ１８と同様、変数Ｒに第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化を格納する。変数Ｒは、エッジ変化が生じた後のＴ３ｍｓ（請求項でいう第３設定時間）の間における主軸８の正転方向の回転角変化量を算出するための変数である。
ステップＳ２４に進むと着座検出タイマＴがＴ２ｍｓに達したか否かを判定する。着座検出タイマＴがＴ２ｍｓに達している場合〔ステップＳ２４でＹＥＳ〕はステップＳ２８に進み、着座検出タイマＴがＴ２ｍｓに達していない場合〔ステップＳ２４でＮＯ〕はステップＳ２６に進んで第２エッジ変化検出処理を行う。
【００２５】
図１１を参照してステップＳ２６の第２エッジ変化検出処理を説明する。図１１に示すように第２エッジ変化検出処理では、まず回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからの検出信号にエッジ変化が生じたか否かを判定する（Ｓ５２）。エッジ変化が生じていない場合〔ステップＳ５２でＮＯ〕は、レジスタＲ４５，ｒ４５に「００」を記憶してステップＳ６２に進む。
一方、エッジ変化が生じている場合〔ステップＳ５２でＹＥＳ〕は、そのエッジ変化が正転方向か逆転方向かを判定する（Ｓ５６）。正転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ５６でＹＥＳ〕はレジスタＲ４５，ｒ４５に「０１」を格納し（Ｓ５８）、逆転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ５６でＮＯ〕はレジスタＲ４５に「ＦＦ」、ｒ４５に「０１」を格納する（Ｓ６０）。
ステップＳ６２に進むと、変数ＲにレジスタＲ４５の数値を加算し、変数ｒにレジスタｒ４５の数値を加算する。これによって、変数Ｒと変数ｒには、検出された主軸８の回転角変化量が加算されていくこととなる。なお、ステップＳ６２では、さらに保管レジスタにレジスタＲ４５の数値が格納される。ステップＳ６２が終わると図９のステップＳ２４に戻って、ステップＳ２４からの処理を繰返すこととなる。したがって、着座検出タイマＴがＴ２ｍｓとなるまで（すなわち、第２エッジ変化検出処理が（Ｔ２／０．２＋１）回行われるまで）、ステップＳ２４，Ｓ２６の処理を繰返す。
【００２６】
一方、図９のステップＳ２４でＹＥＳの場合（エッジ変化からＴ２ｍｓが経過すると）、変数ｒの絶対値が「設定値２」以上となったか否かを判定する（Ｓ２８）。すなわち、ステップＳ１４の第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化が生じた後、主軸８が回転（正転方向又は逆転方向）を開始したか否かを判定する。本実施例において「設定値２」（請求項でいう第２設定値）は、「設定値１」と同一の値（α°）とされている。
ステップＳ２８でＮＯと判定されると、第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化はオイルパルスの発生開始時点のものではないと判断し、ステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理を繰返す。ステップＳ２８でＹＥＳと判定されると、第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化はオイルパルスの発生開始時点のものであると判断してステップＳ３４に進む。
ステップＳ３４では着座検出タイマＴがＴ３ｍｓに達したか否かを判定する。着座検出タイマＴがＴ３ｍｓに達している場合〔ステップＳ３４でＹＥＳ〕はステップＳ３６のモータ停止処理（Ｓ３６）に進み、着座検出タイマＴがＴ３ｍｓに達していない場合〔ステップＳ３４でＮＯ〕はステップＳ３２に進んで第３エッジ変化検出処理（Ｓ３２）に進む。
【００２７】
まず、ステップＳ３２の第３エッジ変化検出処理について図１２を参照して説明する。
図１２に示すように第３エッジ変化検出処理では、まず回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからの検出信号にエッジ変化が生じたか否かを判定する（Ｓ６４）。エッジ変化が生じていない場合〔ステップＳ６４でＮＯ〕は、レジスタＲ４５に「００」を記憶してステップＳ７４に進む。
一方、エッジ変化が生じている場合〔ステップＳ６４でＹＥＳ〕は、そのエッジ変化が正転方向か逆転方向かを判定する（Ｓ６８）。正転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ６８でＹＥＳ〕はレジスタＲ４５に「０１」を格納し（Ｓ７０）、逆転方向のエッジ変化の場合〔ステップＳ６８でＮＯ〕はレジスタＲ４５に「ＦＦ」を格納する（Ｓ７２）。
ステップＳ７４に進むと、変数ＲにレジスタＲ４５の数値を加算する。これによって、変数Ｒには、０．２ｍｓ毎に検出される主軸８の回転角変化が加算されてゆく。また、ステップＳ７４では、さらに保管レジスタにレジスタＲ４５の数値が格納される。ステップＳ７４が終わると図９のステップＳ３０に戻って、ステップＳ３０からの処理を繰返すこととなる。したがって、着座検出タイマＴがＴ３ｍｓとなるまで（すなわち、第３エッジ検出処理が（（Ｔ３−Ｔ２）／０．２）回行われるまで）ステップＳ２８〜Ｓ３４までの処理を繰返す。
【００２８】
次に、ステップＳ３６のモータ停止処理について図１３を参照して説明する。
図１３に示すようにモータ停止処理では、まず、変数Ｒの値（すなわち、第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化からＴ３ｍｓが経過するまでの間における主軸８の正転方向への回転角変化量）が「設定値３」以下となったか否かを判定する（Ｓ７６）。なお、「設定値３」は、ネジ類の種類（例えば、木ネジ，ボルト・ナット等の機械ネジ）や締付作業の種類に応じて適切な値を設定することが好ましい。
変数Ｒが「設定値３」を超える場合〔ステップＳ７６でＮＯ〕はネジ類が着座していないとしてステップＳ８４に進み、変数Ｒが「設定値３」以内となる場合〔ステップＳ７６でＹＥＳ〕はネジ類が着座したとしてステップＳ７８に進む。すなわち本実施例では、ネジ類の着座前と比較してネジ類の着座後は、１回のオイルパルス（衝撃力）によって主軸８が正転方向に回転する回転角の変化量が小さくなることを利用してネジ類の着座を判定する。
ステップＳ７６でＹＥＳの場合は、着座検出カウンタＣに１加算して（Ｓ７８）、着座検出カウンタＣが２となったか否かを判定する（Ｓ８０）。着座検出カウンタＣが２でない場合〔ステップＳ８０でＮＯ〕は、２回目の着座検出を行うためにステップＳ８４に進む。一方、着座検出カウンタＣが２の場合〔ステップＳ８０でＹＥＳ〕はオートストップタイマをスタートさせ（Ｓ８６）、オートストップタイマが設定時間Ｔ４（請求項でいう第４設定時間）となったか否かを判定する（Ｓ８８）。オートストップタイマが設定時間Ｔ４となっていない場合〔ステップＳ８８でＮＯ〕はオートストップタイマが設定時間Ｔ４となるまで待機する。逆に、オートストップタイマが設定時間Ｔ４となっている場合〔ステップＳ８８でＹＥＳ〕はモータＭを停止する（Ｓ９０）。
一方、ステップＳ８４に進むと、着座検出タイマＴがＴ５ｍｓと一致したか否かが判定される（Ｓ８４）。着座検出タイマＴがＴ５ｍｓと一致しない場合〔ステップＳ８４でＮＯ〕は着座検出タイマＴがＴ５ｍｓとなるまで待機する。着座検出タイマＴがＴ５ｍｓと一致する場合〔ステップＳ８４でＹＥＳ〕は、図９のステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理を繰返す。したがって、着座判定が行われるとＴ５ｍｓ（請求項でいう第５設定時間）が経過するまでは次の着座判定が行われない。したがって、ネジ類が着座することによる手ぶれ等が次回の着座判定に影響しないため、ネジ類の着座を精度良く検出することができる。
【００２９】
上述した説明から明らかなように、本実施例では回転角検出センサ３８ａ，３８ｂのエッジ変化とその回転方向が所定の周期毎に保管レジスタＲ１〜Ｒ１０に格納することで、エッジ変化が検出される前の主軸８の運動状態（停止又は回転）を判断する。また、主軸８が停止していると判断されると、さらに、エッジ変化が検出された後の主軸８の運動状態（停止又は回転）を測定することで、そのエッジ変化が発生した時点がオイルパルスの発生開始時点であるか否かを判定する。したがって、主軸８の回転角変化を検出する回転角検出センサ３８ａ、３８ｂによってオイルパルスの発生開始時点を特定するため、これによって従来必要とされたインパクトセンサを不要とすることができる。
【００３０】
（実施例２） 次に、本発明を具現化した第２実施例に係る締付工具（アングルソフトインパクトレンチ）について図面を参照して説明する。
第２実施例に係る締付工具も、その機械的な構成は第１実施例に係る締付工具と同一となる。ただし、第２実施例の締付工具は、２種類の被締付部材（ハードジョイント材（具体的には鉄板）とソフトジョイント材（具体的には木板））の締付け作業を行うために用いられる。このため、マイクロコンピュータ５０のＲＯＭ５４には、ハードジョイント材用のモータ停止条件（着座後のモータ駆動時間Ｔ１）とソフトジョイント材用のモータ停止条件（着座後のモータ駆動時間Ｔ２（ただし、Ｔ２＞Ｔ１））が格納される。また、マイクロコンピュータ５０のＲＯＭ５４には、締付けている被締付部材がハードジョイント材かソフトジョイント材かを判断し、ハードジョイント材の場合には着座後にモータ駆動時間Ｔ１だけモータＭを駆動し、また、ソフトジョイント材の場合には着座後にモータ駆動時間Ｔ２だけモータＭを駆動するためのプログラムが組まれている。したがって、第１実施例と第２実施例の相違はマイクロコンピュータ５０のプログラムが異なるだけでハード構成は同一である。このため、第２実施例に係る締付工具の機械的な構成については、第１実施例の符号を援用するとともにその説明を省略する。以下、第１実施例とは異なる点のみを説明する。
【００３１】
第２実施例の締付工具においても、マイクロコンピュータ５０は図９に示すフローチャートにしたがって処理を行う。また、図９に示すフローチャート中の第１エッジ変化検出処理（図１０）、第２エッジ変化検出処理（図１１）及び第３エッジ変化検出処理（図１２）についても第１実施例と同様に行われる。ただし、第２実施例では図９に示すステップＳ３６のモータ停止処理が第１実施例のモータ停止処理と異なる。以下、第２実施例に係るモータ停止処理を図１４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３２】
図１４に示すように、第２実施例のモータ停止処理では、まず、着座検出フラグＦが「１」か否かを判定する（Ｓ９２）。着座検出フラグＦはネジ類が着座しているか否かを示すフラグであり、着座していると「１」となり、着座していないと「０」となる。なお、着座検出フラグＦは、図９のステップＳ１０の初期化処理においてクリアされ、モータＭの起動後の最初に行われるモータ停止処理では必ずステップＳ９２の判定がＮＯとなる。
着座検出フラグＦが「１」でない場合〔ステップＳ９２でＮＯ〕はステップＳ９４に進んで、変数Ｒの値（すなわち、第１エッジ変化検出処理で検出されたエッジ変化から５．０ｍｓが経過するまでの間における主軸８の正転方向への回転角変化量）が「設定値３」以下となったか否かを判定する。変数Ｒが「設定値３」を超える場合〔ステップＳ９４でＮＯ〕はネジ類が着座していないとしてステップＳ１０４に進み、変数Ｒが「設定値３」以内となる場合〔ステップＳ９４でＹＥＳ〕はネジ類が着座したとしてステップＳ９６に進む。
ステップＳ９６では着座検出カウンタＣに１加算して、次いで、着座検出カウンタＣが２となったか否かを判定する（Ｓ９８）。着座検出カウンタＣが２でない場合〔ステップＳ９８でＮＯ〕は、２回目の着座検出を行うためにステップＳ１０４に進む。一方、着座検出カウンタＣが２の場合〔ステップＳ９８でＹＥＳ〕は、着座検出フラグＦを「１」とすると共にオートストップタイマをスタートし（Ｓ１００）、ステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４では、着座検出タイマＴが１５ｍｓと一致したか否かが判定される（Ｓ１０４）。着座検出タイマＴが１５ｍｓと一致しない場合〔ステップＳ１０４でＮＯ〕は、着座検出タイマＴが１５ｍｓとなるまで待機する。着座検出タイマＴが１５ｍｓと一致する場合〔ステップＳ１０４でＹＥＳ〕は、図９のステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理を繰返す。したがって、第２実施例ではオートストップタイマがスタートした後も、再び図９のステップＳ１２に戻ってステップＳ１２からの処理が行われる。
【００３３】
一方、ステップＳ９２でＹＥＳの場合（すなわち、着座検出フラグＦが「１」でオートストップタイマがスタートしている場合）は、変数ＲＲに変数Ｒの値（すなわち、第１エッジ変化検出処理（Ｓ１４）で検出されたエッジ変化から現時点までの主軸８の正転方向への回転角変化量）を加算し（Ｓ１０６）、オートストップタイマが「設定時間」となったか否かを判定する（Ｓ１０８）。なお、ステップＳ１０８の「設定時間」はハードジョイント材用のモータ駆動時間Ｔ１である。
オートストップタイマが「設定時間」となっていない場合〔ステップＳ１０８でＮＯ〕はステップＳ１０４に進む。したがって、再び図９のステップＳ１２からの処理が繰返され、変数ＲＲにはネジ類の着座後における主軸８の正転方向への回転角変化量が記憶されてゆく。
一方、オートストップタイマが「設定時間」となる場合〔ステップＳ１０８でＹＥＳ〕はステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、変数ＲＲ（すなわち、着座検出後から「設定時間」が経過するまでの主軸８の正転方向への回転角変化量（請求項でいう累積回転角量に相当する））が「設定角度」以上となるか否かを判断する（Ｓ１１０）。
変数ＲＲが「設定角度」未満の場合〔ステップＳ１１０でＮＯ〕は締付けている被締付部材がハードジョイント材であると判断し、そのままモータＭを停止させる（Ｓ１１６）。一方、変数ＲＲが「設定角度」以上となる場合〔ステップＳ１１０でＹＥＳ〕は締付けている被締付部材がソフトジョイント材であると判断し、「設定時間」をｋ倍（ｋ＞１）する（Ｓ１１２）。すなわち、ソフトジョイント材用の「設定時間」であるモータ駆動時間Ｔ２に変更する。そして、オートストップタイマが「設定時間」となるまで待機し（Ｓ１１４）、オートストップタイマが「設定時間」となるとモータを停止して処理を終了する（Ｓ１１６）。
【００３４】
上述した説明から明らかなように第２実施例では、着座検出後における主軸８の正転方向への回転角変化量（累積回転角量）を算出し、その算出された回転角変化量を閾値と比較する。そして、算出された回転角変化量が閾値以上となると締付けている被締付部材がソフトジョイント材であると判定し、算出された回転角変化量が閾値未満となると締付けている被締付部材がハードジョイント材であると判定する。ハードジョイント材であると判定されると着座後に駆動時間Ｔ１だけモータが駆動され、ソフトジョイント材であると判定されると着座後に駆動時間Ｔ２だけモータが駆動される。したがって、被締付部材の種類に応じて着座後のモータ駆動時間が自動的に変更されるため、被締付部材の種類が異なってもネジ類を適切な締付トルクで締付けることができる。
【００３５】
以上、本発明の好適ないくつかの実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上述した各実施例においては、ネジ類が着座してから所定時間後にモータＭの回転を停止させたが、本発明はこのような例に限られず、主軸に加えられる衝撃力（打撃）の回数をカウントし、打撃回数が所定回数となったときにモータＭの駆動を停止するようにしてもよい。
また、上述の実施例では衝撃力発生機構にオイルユニットを用いたが、衝撃力を発生させる機構としては、その他の種々の機構、例えば、ハンマによりアンビルを打撃する機械的な衝撃力発生機構を有する締付工具にも本発明を適用することができる。
さらに、上述の第２実施例では、主軸の正転方向への回転角変化量によってハードジョイント材かソフトジョイント材かを判定したが、これ以外にも、例えば、オイルパルス毎に主軸の正転方向への回転角変化量（あるいは１オイルパルスの平均回転角変化量）を算出し、この値によってネジの種類を判定してもよい。
また、上述した第２実施例では、ネジ類を締付ける被締付部材の種類がハードジョイント材とソフトジョイント材の２種類であったが、ネジ類を締付ける被締付部材の種類は２種類に限られない。例えば、図１８に示すように主軸の累積回転角量と比較する閾値を複数設け、これら複数の閾値と主軸の累積回転角量を比較することで３種類以上の被締付部材についてネジ類を締付けることができる。図１８に示す例の場合、主軸の累積回転角量が閾値４未満であると被締付部材１と判定し、主軸の累積回転角量が閾値４〜閾値３であると被締付部材２と判定し、主軸の累積回転角量が閾値３〜閾値２であると被締付部材３と判定し、主軸の累積回転角量が閾値２〜閾値１であると被締付部材４と判定し、主軸の累積回転角量が閾値１以上であると被締付部材５と判定する。被締付部材の種類が判定できれば、その種類に応じたモータ停止条件でモータを停止すればよい。
【００３６】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施例に係るアングルソフトインパクトレンチの一部断面側面図。
【図２】 軸受装置の構造を示す断面図。
【図３】 軸受装置に組み込まれる磁石と回転角検出センサの位置関係を模式的に示す図。
【図４】 出力軸が正転するときに、二つの回転角検出センサから出力される検出信号の状態を示す図。
【図５】 出力軸が逆転するときに、二つの回転角検出センサから出力される検出信号の状態を示す図。
【図６】 アングルソフトインパクトレンチの制御回路の構成を示すブロック図。
【図７】 回転角検出センサ３８ａ，３８ｂの検出信号と主軸８の回転角度変化との関係を模式的に示す図。
【図８】 マイクロコンピュータのＲＡＭに設けられる保管レジスタの構成を示す図。
【図９】 マイクロコンピュータが行うオートストップ処理のフローチャート。
【図１０】 第１エッジ変化検出処理のフローチャート。
【図１１】 第２エッジ変化検出処理のフローチャート。
【図１２】 第３エッジ変化検出処理のフローチャート。
【図１３】 モータ停止処理のフロチャート。
【図１４】 第２実施例のモータ停止処理のフローチャート。
【図１５】 材質が硬い機械ネジを締付たときの主軸の回転累積角度の推移と、着座後における１打撃（１衝撃力）当りの主軸の回転角の推移の一例を併せて示す図。
【図１６】 材質が軟らかい機械ネジ（以下、ソフトジョイント材という）を締付たときの主軸の回転累積角度の推移と、着座後における１打撃（１衝撃力）当りの主軸の回転角の推移の一例を併せて示す図。
【図１７】 ハードジョイント材とソフトジョイント材のそれぞれについて着座後における主軸の累積回転角の推移の一例を示す図。
【図１８】 第２実施例の変形例を説明するための図
【符号の説明】
１ ・・アングルソフトインパクトレンチ
８ ・・出力軸
１０・・軸受装置
１２・・オイルユニット
２２・・トリガスイッチ
３０・・内筒
３４・・外筒
３６・・センサ取付部材
３８ａ，３８ｂ・・回転角検出センサ
４０・・磁石取付部材
４２・・磁石
Claims (4)
- 複数種類の被締付部材に対し設定された締付トルクとなるようにネジ類を締付るための締付工具であって、
モータと、
ネジ類と係合可能な主軸と、
モータと主軸の間に介装され、主軸に作用する負荷が所定値以下のときはモータからの回転トルクを直接主軸に伝達して主軸を回転させ、主軸に作用する負荷が所定値を越えるときは衝撃力を発生して主軸を回転させる衝撃力発生手段と、
主軸の回転角変化とその回転方向を検出する回転角検出手段と、
モータを自動停止するための自動停止条件を複数記憶する手段と、
ネジ類の着座後に回転角検出手段によって検出される主軸の回転角変化とその回転方向から求められる「主軸のネジ締め方向の累積回転角量」と「主軸の１衝撃力当たりの回転角量」の一方に基づいて、自動停止条件記憶手段に記憶されている複数の自動停止条件の中から一つの自動停止条件を選択し、その選択した自動停止条件が満たされたときにモータを停止させるモータ制御手段と、
を有する締付工具。 - 前記モータ制御手段は、（１）回転角検出手段によって検出される主軸の回転角変化とその回転方向から、ネジ類の着座後に設定された所定時間内における主軸のネジ締め方向の累積回転角量を算出し、（２）算出された累積回転角量から被締付部材の種類を判定し、（３）その判定された被締付部材の種類に対応する自動停止条件が満たされたときにモータを停止させることを特徴とする請求項１に記載の締付工具。
- 前記自動停止条件は、ネジ類の着座後のモータ駆動時間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の締付工具。
- 前記自動停止条件は、ネジ類の着座後に衝撃力発生手段から発生する衝撃力の発生回数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の締付工具。
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