JP5674027B2 - 締付工具 - Google Patents

Description

本発明は締付工具に関し、特に、先端工具によりネジを締め付けるための締付工具に関する。

従来よりナットやボルト等のネジを締め付けるためのいわゆるインパクト工具たる締付工具が知られている。インパクト工具としては、ハンマの回転衝撃力により出力軸に回転方向へ打撃力を伝達する構成のものが知られている。この構成のインパクト工具は、モータと、ハンマと、アンビルと、を備えている。

インパクト工具においては、充電可能な電池から供給される電力か、又は電源コードにより外部から供給される電力を利用して、ハウジング内に設置されたモータを駆動し、モータによって減速機構部を介してスピンドルを回転させる。そして、スピンドルに形成したカム溝に挿入されたスチールボールを介して、スピンドル上で回動可能かつ軸方向に移動可能なハンマによってアンビルを打撃することで締付を行う。

ハンマは減速機構部とスピンドル部間に配置されているスプリングによって前方に押されており、ねじの着座以降に回転抵抗が大きくなるとアンビルの回転が抑制され、ハンマがアンビルのハンマ衝突部を乗り越えて、加速されて再びアンビルを打撃する。このようにして六角ソケット等の図示せぬ先端工具に数回から十数回の回転打撃力を連続的又は間欠的に伝達して、ナット締めやボルト締め等の作業を行う。このような締付工具は、例えば特開２０１０−０５８１８６号公報（特許文献１）に記載されている。

特開２０１０−０５８１８６号公報

しかし、この構成の締付工具では、一般にハンマとアンビルは金属材により構成されているため、打撃効果は大きいが、衝突時の騒音は非常に大きく、低騒音が要求される環境内では使用が困難になる。ここで低騒音化とは、１回の打撃時に発生する音を低減することと、打撃の回数を極力減らして音が発生する回数を低減させることである。

打撃数を低減させる場合、例えばモータと先端工具とが減速機構を介して連結された構成のものを用いれば１回の打撃でねじ締めすることが可能である。しかし、同程度のモータを用いたインパクト工具に対して締付トルクが十分の一以下になり、さらに手に伝わる反動が非常に大きくなり危険である。また一般的なコードレスのオイルパルス工具の場合には、危険性はインパクト工具よりは小さいが、それでもボルト締め時に手に伝わる反動は大きく連続作業の際に負担となっている。

そこで、本発明は、打撃音が極めて小さく１回の打撃でボルトやねじを締結でき、且つ反動の小さい締付工具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、モータと、該モータにより回転されて回転エネルギを蓄積可能な重りと、該重りに接続可能であり、先端工具が装着される工具装着部を備えた出力軸部と、を備え、該重りと該出力軸部とは、該重りが該重りの軸周りに一周以上回転した状態で該出力軸部に回転エネルギを伝達可能に構成されている締付工具を提供している。

このような構成によると、重りが一周以上回転できるので、十分に回転エネルギを蓄えることができ、この回転エネルギが出力軸部へと伝達されることで、出力軸部で出力される打撃力を大きくすることができる。

上記構成の締付工具において、該モータは該重りに直接接続されると共に、該出力軸部は該重りが一周以上回転した後に該重りに直接接続可能に構成されていることが好ましい。

このような構成によると、モータと重りの間、および重りと出力軸部との間に、変速機構等が介在しないため、モータや重り、出力軸部を包括して保持するハウジング等に、重り、出力軸部の回転に伴う反力が伝達されることが抑制され、手に伝わる反動を極力抑制することができる。

また該モータへ流れる電流を検出すると共に該モータの回転を制御する制御装置を更に備え、該制御装置は、該モータの起動後に該モータの回転数を一定回転数に制御する回転数制御手段と、該モータに流れる電流が規定の値に到達した時に該モータの回転を停止させるモータ停止手段の少なくとも一方若しくは両方を備えることが好ましい。

このような構成によると、先端工具保持部に保持された先端工具により締め付けられる締付具を締付け完了した着座後に、モータの回転を停止させ又はモータの回転数を下げて、電力を無駄に浪費することを防止することができる。

また、該重りは、該重りの軸方向に並び該軸を回転軸心として回転可能な複数の回転体から構成され、該複数の回転体は、該軸方向において一端側に位置する該回転体が該出力軸部に接続可能であり、他端側に位置する該回転体が該モータにより回転駆動され、各々の回転体は、該各々の回転体に隣り合う回転体が該各々の回転体に対して３６０°近傍まで回転した時に、該隣り合う回転体に当接する当接部を備えていることが好ましい。

このような構成によると、モータに近い回転体から徐々に回転し、出力軸部に回転力が伝達される。出力軸部に回転力が伝達された時に、出力軸部に隣り合わない回転体は複数周回転しているため、重り全体としては一周以上回転した回転エネルギが蓄積され、この回転エネルギを出力軸部に伝達することにより、出力軸部に好適な打撃力を付加することができる。

また該モータの回転を制御する制御装置と、該制御装置に信号を出力するスイッチとを更に備え、該制御装置は、該モータが停止した状態で該スイッチからの信号入力により、該軸方向他端側に位置する回転体が隣り合う回転体に対して少なくとも３６０°近傍まで回転するように該モータを回転させるモータ回転手段を有することが好ましい。

このような構成によると、一の回転体の当接部が隣り合う回転体から離間した状態を作り出すことができ、各々の回転体が回転した状態で重りが出力軸部に接続される状態を作り出すことができる。

また該モータの回転を制御する制御装置を更に備え、該制御装置は、該モータを停止状態から起動させ該重りを該軸周り一方側に回転させるに際して、該軸方向他端側に位置する回転体が隣り合う回転体に対して少なくとも３６０°近傍まで該軸周り他方側に回転するように該モータを回転させた後に該重りを該一方側に回転させるように該モータを回転させるモータ回転時反転手段と、該重りを該一方側に回転させる回転状態から該モータを停止させるに際して、該軸方向他端側に位置する回転体が隣り合う回転体に対して少なくとも３６０°近傍まで該軸周り他方側に回転するように該モータを回転させた後に該モータを停止させるモータ停止時反転手段と、の少なくとも一方の手段を有してもよい。

また該モータの回転を制御する制御装置と、該制御装置に該モータの正転・逆転を切り替える信号を出力する切替スイッチとを更に備え、該制御装置は、該切替スイッチからの切り替えの信号が入力された際に、該軸方向一端側に位置する回転体が隣り合う回転体に対して、該切替スイッチからの該信号入力に基づき該モータが回転する方向とは反対の方向に、少なくとも３６０°近傍まで回転するように該モータを回転させるモータ切替時反転手段を有してもよい。

このような構成によると、モータが停止した時、モータが回転を始めたとき、モータの回転を切り替えたときのそれぞれにおいて、一の回転体の当接部が隣り合う回転体から離間した状態を作り出すことができる。

また該出力軸部を該出力軸部の回転軸回りに回転可能かつ該回転軸と平行な方向に摺動可能に保持する保持部を更に有し、該出力軸部と該重りとは、同軸上に配置されると共に、該出力軸部が該重り側に摺動した状態でのみ互いに当接可能な当接部を備えることが好ましい。

このような構成によると重りが複数周回転した状態で重りと出力軸部とを接続することにより、重りに蓄えられた回転エネルギを出力軸部に伝達することができる。

以上より本発明は、打撃音が極めて小さく１回の打撃でボルトやねじを締結でき、且つ反動の小さい締付工具を提供することができる。

本発明の第一の実施の形態による締付工具を示す断面図。 本発明の第一の実施の形態による締付工具のモータの出力軸の前端部を示す正面図。 本発明の第一の実施の形態による締付工具の重りを示す図。 図３のIV-IV線に沿った断面図。 図３のV-V線に沿った断面図。 本発明の第一の実施の形態による締付工具において、重りに回転エネルギを蓄積可能ではない状態を示す断面図。 本発明の第一の実施の形態による締付工具において、重りに回転エネルギを蓄積可能である状態を示す断面図。 本発明の第一の実施の形態による締付工具の動作、及び制御装置の制御を示すフローチャート。 本発明の第一の実施の形態による締付工具におけるモータの電流値とトルクと回転速度との関係を示すグラフ。 本発明の第二の実施の形態による締付工具例を示す断面図。

本発明による締付工具の第一の実施の形態について図１乃至図５を参照しながら説明する。図１に示すように締付工具１は、具体的には、ボルト若しくはナットであるねじを締め付けるための締付工具であり、ハウジング１０と、モータ３０と、重り４０と、アンビル５０とを有している。この「ナット」及び「ボルト」は、締め付け開始時には回転させるための負荷がほとんどかからず、締付け完了間際に急激に負荷が大きくなるものを意味する。

ハウジング１０は胴体ハウジング部１１とハンドルハウジング部１２とにより構成されており、胴体ハウジング部１１とハンドルハウジング部１２とは、樹脂により一体に形成されて互いに一体接続されている。胴体ハウジング部１１は筒形状をなしており、モータ３０と重り４０とは胴体ハウジング部１１内に並んで配置されている。以下の説明においては、モータ３０に対して重り４０が配置されている側を前側、重り４０に対してモータ３０が配置されている側を後側と定義して説明する。また、前後方向と直交する方向であって胴体ハウジング部１１からハンドルハウジング部１２が延出される方向を下方として上下方向を定義して説明する。

ハンドルハウジング部１２には、制御装置１５や図示せぬ記憶装置が内蔵されており、また、ハンドルハウジング部１２の上端部には、トリガ１３が設けられている。図示せぬ記憶装置には、後述のようにねじが着座したときにモータ３０に流れる電流の上限値が予め記憶されている。ハンドルハウジング部１２の下端部には、充電可能な電池１４が、ハンドルハウジング部１２に対して着脱可能に設けられている。電池１４は、モータ３０及び制御装置１５に電力を供給可能である。制御装置１５は、トリガ１３が作業者によって操作されることによりモータ３０に電力を供給するように構成されている。

胴体ハウジング部１１の外部には、モータ３０の回転数やモータ３０に流れる電流値等を設定可能な図示せぬ操作部が設けられており、操作部には、後述のモータ反転スイッチが備えられている。また胴体ハウジング部１１においてトリガ１３近傍位置には、モータ３０の回転方向を切り替える図示せぬ切替スイッチが配置されている。図示せぬ操作部及び図示せぬ切替スイッチは制御装置１５に電気的に接続されている。

モータ反転スイッチは、切替スイッチによって規定される回転方向の反対方向にモータ３０を所定角度回転させるスイッチである。即ち、切替スイッチにより、モータ３０が時計回りに回転するように規定されている場合には、モータ反転スイッチを操作することにより反時計回りに所定角度モータ３０を回転させることができる。

また、胴体ハウジング部１１の内部であって後述する重り４０を収容する部分には、インナカバー３６が設けられている。インナカバー３６の後部にはメタルベアリング３７が設けられている。メタルベアリング３７は後述の第一回転体４１の後端部を回転可能に支承している。

インナカバー３６の前側にはハンマケース３８が接続されており、インナカバー３６とハンマケース３８とで重り４０を収容する空間を画成している。ハンマケース３８の前端は開口しており、この開口内にメタルベアリング３９が設けられている。メタルベアリング３９は、アンビル５０を回転可能に支承している。インナカバー３６とハンマケース３８との間には、図示せぬシール部材が介在しており、図示せぬシール部材は、インナカバー３６とハンマケース３８との間を、内部の潤滑油が漏れ出さないようにシールしている。

モータ３０は、ブラシレスモータであり、モータ３０に流れる電流を検出可能な図示せぬ電流検出装置を備えている。図示せぬ電流検出装置は制御装置１５に電気的に接続されており、制御装置１５において電流値を検出可能である。また、モータ３０は前後方向に延出する回転軸部３１を備えている。回転軸部３１はその後端および前端が軸受３２、３２を介して胴体ハウジング部１１に支承され、胴体ハウジング部１１に対して回転可能に構成されている。モータ３０は、回転軸部３１を最大で５００ｒａｄ／ｓで回転可能に構成されている。回転軸部３１において前側の軸受３２の後方位置には、ファン３３が回転軸部３１と同軸一体回転するように固定されている。また、回転軸部３１において前側の軸受け３２の前方位置には、重り係合部３４が設けられている。

重り係合部３４は、前後方向と直行する平面視が図２に示すように平行な一対の辺３４Ａと、これら一対の辺３４Ａの端部をそれぞれ結ぶ一対の円弧３４Ｂとを有する形状をなしており、その軸心位置に回転軸部３１が同軸一体回転するように固定されている。

重り４０は、インナカバー３６とハンマケース３８とで画成する空間内に配置されており、四枚の第一回転体４１〜第四回転体４４と、心棒４５とから主に構成されている。四枚の第一回転体４１〜第四回転体４４は、それぞれ同径の円板状であり、第一回転体４１が最後方に位置し第四回転体４４が最前方に位置するように後方から前方へと向かって並び、各々の円板の軸方向が前後方向と一致かつ同軸になると共に各々の円板が平行になるように各々回転可能に配置されている。

第一回転体４１はその外周にメタルベアリング３７が環挿される構成を成してメタルベアリング３７に回転可能に支承されている。第一回転体４１の後面には、図１および図３に示されるように係合凹部４１ａが形成されている。係合凹部４１ａは重り係合部３４と同一形状をなしており、係合凹部４１ａに重り係合部３４が同軸となるように係合している。

図４に示されるように、第一回転体４１の前面には、第二回転体４２側に向けて突出し第二回転体４２と当接可能な当接部である前面内周側凸部４１Ｃと前面外周側凸部４１Ｄとを備えている。前後方向と直交する平面上において、前面内周側凸部４１Ｃと前面外周側凸部４１Ｄとは、それぞれ中心径が６０°で同中心径となる扇形に形成され、第一回転体４１の軸心周りに１８０°ずれた位置であると共に軸心周りの回転の軌跡が重ならない位置に配置されている。また前面内周側凸部４１Ｃと前面外周側凸部４１Ｄとの周方向における両側面は、第一回転体４１軸心周りの接線方向と直交する平面状をなし、第一回転体４１の軸心を含み半径方向に延びる平面と一致するように構成されている。

また第一回転体４１の前面には、軸心位置に配置されて前面内周側凸部４１Ｃ及び前面外周側凸部４１Ｄより前側に突出する突出部４１Ｅが設けられており、突出部４１Ｅには、軸心上に位置して突出部４１Ｅ前面に開口する穿孔４１ｂが形成されている。

第二回転体４２〜第四回転体４４はいずれも同形状、同方向に配置されるように構成されているため、一例として第二回転体４２について説明する。第二回転体４２は、図３及び図４に示されるように、その後面に第一回転体４１の突出部４１Ｅが当接して第一回転体４１に対する前後方向の位置が規制されている。第二回転体４２の後面には第一回転体４１側に向けて突出し第一回転体４１の前面内周側凸部４１Ｃと前面外周側凸部４１Ｄとにそれぞれ当接可能な当接部である後面内周側凸部４２Ａと後面外周側凸部４２Ｂとを備えている。

後面内周側凸部４２Ａと後面外周側凸部４２Ｂとは、それぞれ中心径が６０°で同中心径となる扇形に形成され、第二回転体４２の軸心周りに１８０°ずれた位置であると共に軸心周りの回転の軌跡が重ならない位置に配置されている。後面内周側凸部４２Ａと後面外周側凸部４２Ｂとの周方向における一側面及び他側面は、それぞれ接線方向と直交する平面状をなし、第二回転体４２の軸心を含み半径方向に延びる平面と一致するように構成されている。また後面内周側凸部４２Ａの軸心からの距離が第一回転体４１の軸心から前面内周側凸部４１Ｃまでの距離と等しく、後面外周側凸部４２Ｂの軸心からの距離が第一回転体４１の軸心から前面外周側凸部４１Ｄまでの距離と等しくなるように構成されている。即ち後面内周側凸部４２Ａ及び後面外周側凸部４２Ｂは、前面内周側凸部４１Ｃ及び前面外周側凸部４１Ｄと同形状を成している。第一回転体４１と第二回転体４２とは、上述のように同軸上に回転可能に配置されているため、第二回転体４２の後面内周側凸部４２Ａ及び後面外周側凸部４２Ｂの周方向一側面及び他側面が、第一回転体４１の前面内周側凸部４１Ｃ及び前面外周側凸部４１Ｄの周方向他側面に当接している状態（図６）から一側面に当接している状態（図７）までの間、即ち第二回転体４２が第一回転体４１に対して３６０°未満かつ３６０°近傍となる角度である２４０°（２４０°＝３６０°−６０°×２）回転することができる。

図３及び図５に示されるように、第二回転体４２の前面には第三回転体４３側に向けて突出し第三回転体４３にそれぞれ当接可能な当接部である前面内周側凸部４２Ｃと前面外周側凸部４２Ｄとを備えている。前面内周側凸部４２Ｃ及び前面外周側凸部４２Ｄは、その形状が第一回転体４１の前面内周側凸部４１Ｃ及び前面外周側凸部４１Ｄと同形状を成し、かつ後面内周側凸部４２Ａ及び後面外周側凸部４２Ｂに対して軸心周りに１８０°ずれた位置に配置されている。後面内周側凸部４２Ａ及び後面外周側凸部４２Ｂと前面内周側凸部４２Ｃ及び前面外周側凸部４２Ｄとが１８０°ずれた位置に配置されていることにより、第二回転体４２の重心位置を軸心位置にすることができる。

また第二回転体４２の前面には、その軸心位置に配置されて前面内周側凸部４２Ｃ及び前面外周側凸部４２Ｄより前側に突出する突出部４２Ｅが設けられており、この突出部４２Ｅが第三回転体４３に当接することにより、第二回転体４２と第三回転体４３との間の前後方向距離を規定することができる。突出部４２Ｅには、軸心上に位置して突出部４２Ｅ前面及び第二回転体４２後面にそれぞれ開口する貫通孔４２ａが形成されている。この貫通孔４２ａは、その内径が穿孔４１ｂ内径と同径になるように形成されている。

第三回転体４３及び第四回転体４４も第二回転体４２と同形状であるため、第二回転体４２は第三回転体４３に対して２４０°回転可能であり、第三回転体４３は第四回転体４４に対して２４０°回転可能である。よって第一回転体４１は第四回転体４４に対して２４０°×３＝７２０°回転可能になり、第二回転体４２は第四回転体４４に対して２４０°×２＝４８０°回転可能になる。

心棒４５は、その外径が穿孔４１ｂ内径より僅かに小径の丸棒であり、図３に示されるように穿孔４１ｂ、貫通孔４２ａ、貫通孔４３ａ、貫通孔４４ａを挿通して前端が第四回転体４４の突出部４４Ｅ前面より突出している。心棒４５が穿孔４１ｂ〜貫通孔４４ａを貫通することにより、第一回転体４１〜第四回転体４４に軸ずれが発生することを抑制している。

図１に示されるように、アンビル５０は、前方を頭部とする裁頭円錐状の接続部５１と、接続部５１の前端に接続される前端部５３とから構成されている。接続部５１において後面には、第四回転体４４に向けて突出する一対の凸部５２、５２が設けられている。一対の凸部５２、５２はアンビル５０の軸心周りに１８０°ずれた位置に配置され第四回転体４４の図示せぬ前面内周側凸部及び前面外周側凸部に当接可能に構成されている。この凸部５２、５２と図示せぬ前面内周側凸部及び前面外周側凸部との構成により、第四回転体４４は、アンビル５０に対して１２０°回転可能である。よって重り４０は、見かけ上、アンビル５０に対して１２０°回転可能になる。

また図３に示されるように、接続部５１の後面において軸心位置には、軸心に沿って穿設された穿孔５１ａが形成されている。穿孔５１ａは、穿孔４１ｂと同様の内径に形成されており、その内部に心棒４５の前端が挿入されている。アンビル５０は前述のようにメタルベアリング３９（図１）に支承されているため、心棒４５もアンビル５０を介してメタルベアリング３９に支承されることになる。

図１に示されるように、前端部５３は接続部５１と一体に構成され、前端面に開口が形成されて後側が閉塞された筒形状をなしており、メタルベアリング３９に回転可能に支承されている。前端部５３は胴体ハウジング部１１の前端から胴体ハウジング部１１の外方へ露出し、胴体ハウジング部１１よりも前方へ突出している。

前端部５３には、前端部５３を環装するように円筒状をしたスリーブ５４が設けられている。スリーブ５４の内周面には、スリーブ５４の半径方向内方へ突出する凸部５４Ａが設けられており、スリーブ５４は前後方向に所定の範囲内を移動可能である。また、筒形状をした前端部５３の内部空間は、六角ソケット等の図示せぬ先端工具の後端部を係合可能な先端工具係合凹部５３ｂをなす。

また、前端部５３には、当該前端部５３の外部空間と内部空間とを連通するボール保持孔５３ｃが複数形成されている。複数のボール保持孔５３ｃ内には、それぞれ１つずつボール５５が配置されている。ボール５５は、スリーブ５４の前後方向への移動によりスリーブ５４の凸部５４Ａに当接していない状態となっているときに、前端部５３の半径方向外方へ移動可能となる。このときに、先端工具係合凹部５３ｂ内に図示せぬ先端工具の後端部を挿入してゆき、当該後端部に形成された図示せぬ凹部にボール５５を係合させる。その後スリーブ５４を移動させてスリーブ５４の凸部５４Ａにボール５５が当接している状態とすることにより、ボール５５は前端部５３の半径方向外方への移動が規制され、図示せぬ先端工具は、前端部５３から外れないように当該前端部５３に接続される。

図示せぬ先端工具は、その先端部にボルトの頭部等と同一形状の六角形の凹部が形成されており、当該凹部内にねじの頭部が係合した状態でモータ３０を駆動させ先端工具を回転させることによりボルト等を締め付けることができるように構成されている。前端部５３は先端工具保持部に相当する。

上述のように、重り４０は、四枚の第一回転体４１〜第四回転体４４に分割されており、第一回転体４１〜第四回転体４４のそれぞれの質量をｍ１〜ｍ４（ｍ１+ｍ２+ｍ３+ｍ４＝Ｍとする）と定義すると、重り４０の回転エネルギは一般に１／２Ｉω＾２で与えられる。ここでＩは、慣性モーメントであり、ωは、角速度（ｒａｄ／ｓ）である。また慣性モーメントＩは、第一回転体４１〜第四回転体４４の半径をｒとすると１／２Ｍｒ＾２で与えられる。ｍ１〜ｍ４、ｒはそれぞれ定数であるため、回転エネルギは角速度：ωに依存することになる。

アンビル５０に当接する第四回転体４４のアンビル５０に対して回転可能な回転角は、３６０°未満である１２０°である。しかし上述のように、重り４０からアンビル５０に回転力が伝達されるまで、即ち第四回転体４４が回転して図示せぬ前面内周側凸部及び前面外周側凸部までアンビル５０の凸部５２，５２に当接するまでに第一回転体４１〜第三回転体４３が回転することができるので、重り４０が停止している状態からモータ３０を駆動し第四回転体４４が回転してアンビル５０に当接するまでに、第一回転体４１から徐々に回転し、十分に回転エネルギが蓄積された状態で、第三回転体４３から第四回転体４４に回転エネルギを伝達することができる。これにより、第四回転体４４を、角速度を高めた状態でアンビル５０に当接させることができる。尚、第四回転体４４がアンビル５０に当接する際には、隣り合う第一回転体４１〜第四回転体４４のそれぞれの凸部が当接しているため、第一回転体４１〜第四回転体４４は一体となり、故に第一回転体４１〜第四回転体４４に蓄積された回転エネルギがアンビル５０に伝達される。よって第一回転体４１〜第四回転体４４が一体として高められた角速度でアンビル５０に当接することになり、アンビル５０で発生する打撃力を高めることができる。

上記重り４０が、仮に上述の分割構造を成していないとすると、この重り４０がアンビル５０に対して停止状態から１２０°回転したのみで当接することになる。この場合には、モータ３０で重り４０を一体として回転させることになるが、重り４０の慣性力により停止状態から１２０°回転させた状態では、重り４０の角速度を十分に増加させることはできない。これに対して第一の実施の形態に係る重り４０を分割した構造では、重り４０が見かけ上はアンビル５０に対して１２０°しか回転していないが、第一回転体４１〜第三回転体４３がそれぞれ第四回転体４４対して回転しているため、実際は少なくとも重り４０の一部である第一回転体４１がアンビル５０に対して一周以上回転して重り４０がアンビル５０に対して一周以上回転した状態であり、同じ重量、外径であって分割が成されていない重りに比べて、アンビル５０に当接する際の角速度、即ちアンビル５０に打撃力として伝達する回転エネルギを大きくすることができる。

締付工具１によりねじを締め付けるときの制御装置１５による制御及び締付工具１の動作については図８に示すフローチャート及び図９に示すタイムチャートとおりである。先ず、図示せぬ操作部から、モータ３０の回転数及びモータ３０に流れる電流の上限値を入力し設定する（Ｓ１）。次に、トリガ１３を作業者が操作することによりモータ３０の駆動を開始させる（Ｓ２）。モータの駆動が開始すると、予め、回転エネルギが蓄積可能になった状態の重り４０に回転エネルギを蓄積する（Ｓ３、図９のＦの区間）。

第一回転体４１〜第三回転体４３が隣り合う回転体に当接し、かつ第四回転体４４がアンビル５０に当接することで、モータ３０とアンビル５０とが一体に回転し、アンビル５０に保持されているねじも回転する。このときにねじの締め付けの抵抗がほとんどない状態、即ちフリーラン状態でねじは回転し回転数が上昇する（Ｓ４）。その後、Ｓ１において設定したモータ３０の回転数に到達すると、それ以降後述のようにねじが着座するまで一定回転数でモータ３０は回転を続ける（Ｓ５、図９のＨの区間）。

次に、ねじが着座してねじの回転が停止すると（Ｓ６、図９のＢ点）、図示せぬ電流検出装置により検出される電流値が急激に上昇し、トルクが急激に上昇し、回転速度は急激に低下する（Ｓ７、図９のＣの区間）。そして、当該電流値が図示せぬ記憶装置に記憶されている電流の上限値よりも大きくなったときに（Ｓ７、図９のＤ点）、モータ３０への電流の供給を停止するか又は電子クラッチを行う（Ｓ８）。ここで、電子クラッチとは、制御装置１５による制御により、モータ３０に対して低い電流を供給してモータ３０を小刻みに正逆運転させることをいう。

本実施の形態では、大きな慣性モーメントの重り４０を高速で回転させるため、締め付けトルクのコントロールは難しい。また、ねじ締め時に、ねじと穴との寸法誤差や、ねじと穴との間に異物が挟まったりすることでねじが着座前に抵抗が発生した場合に、必要な回転速度が得られなくなりねじ締めの性能が低下することが予想される。また、ねじ等が締め付けられる締付対象物の剛性が低い場合も着座時の回転エネルギは低下する。

しかし、上述フローチャートで示すように制御装置１５によって制御を行うため、ねじ締め時における多少の抵抗の違いを調整することができる。また、着座時にモータ３０に供給される電流が上限値を超えたら電力の供給を中断または低下（電子クラッチ）させることで余分な回転エネルギを遮断することができる。

モータ３０の回転軸部３１に接続され回転軸部３１と同軸的に一体回転可能な重り４０を備えるため、先端工具の回転により締め付けるねじが最終的に締め付け完了する着座時に、１打撃のみ回転方向への打撃を行うようにすることができる。

このため締付工具１内部に衝撃が生じないため打撃音は小さく、更に手に伝わる反動も抑制することができる。また、電気的な制御によって回転数を調整してトルクをコントロールできる。また、モータ３０の回転軸部３１との間に回転減速機構が設けられていないため、手に伝わる反動を極力抑制することができる。

図８に示されるフローチャートは、モータ３０の起動時に、過大なトルクが必要ではない通常の作業で締め付けを行う工程を示している。一方、ねじを締めた後に行う増し締めや、締めたねじを緩める作業では、モータ３０の起動時に過大なトルクが必要になる。この場合には、予め、重り４０に回転エネルギが最大限蓄積される必要がある。具体的には、図示せぬモータ反転スイッチを押すことにより、モータ３０を、図示せぬ切替スイッチで規定されている現在の回転方向（正転方向）とは反対方向（反転方向）に所定角度回転させる（モータ回転手段）。ここで「所定角度」とは、重り４０に最大限回転エネルギを蓄積可能にすべく、第一回転体４１を第二回転体４２に対して２４０°正転方向に回転可能にし、第二回転体４２を第三回転体４３に対して２４０°正転方向に回転可能にし、第三回転体４３を第四回転体４４に対して２４０°正転方向に回転可能にし、かつ第四回転体４４をアンビル５０に対して１２０°正転方向に回転可能にする角度（２４０°×３＋１２０°＝８４０°）である。

この状態からトリガ１３を引きモータ３０を正転方向に回転させることにより、アンビル５０に大きな打撃力を付加することができ、増し締めや、締めたねじを緩める作業を好適に行うことができる。またこの時に発生する打撃音は、第一回転体４１と第二回転体４２との当接、第二回転体４２と第三回転体４３との当接、第三回転体４３と第四回転体４４との当接、第四回転体４４とアンビル５０との当接、の計四回の当接で発生するが、この四回の当接は極短時間で行われるため、作業者には一回の打撃音と認識され、低騒音化を図ることができる。

またモータ３０を上記所定角度回転させる制御については、必ずしも図示せぬモータ反転スイッチを押すにかぎらず、たとえば、図８に示されるフローチャートにおいて、Ｓ１とＳ２との間に、モータ３０を所定角度反転させるフローを入れてもよい（モータ回転時反転手段）。このような制御によると、作業開始時に、常に重り４０を回転エネルギが最大限蓄積可能な状態にすることができる。また図８にフローチャートにおいて、Ｓ８の後に更にモータ３０を所定角度反転させるフローを入れてもよい（モータ停止時反転手段）。このような制御によると、モータ３０を停止させた後に次の作業を行う際には、必ず重り４０が回転エネルギを最大限蓄積可能な状態にすることができる。

また締付工具１は、モータ３０の回転方向（図示せぬ先端工具の回転方向）を切り替える図示せぬ切替スイッチを備えており、例えばモータ３０の正転方向が時計回りの状態において、重り４０に回転エネルギを蓄積可能にするために所定角度反転させた後に、図示せぬ切替スイッチにより、モータ３０の正転方向を反時計回りに切り替えた場合、重り４０を駆動しても回転エネルギを蓄積することはできない。よって制御装置１５において図示せぬ切替スイッチからの信号入力が有った際には、その切替スイッチからの入力信号に基づきモータ３０が回転する正転方向に対して、反対方向に所定角度モータ３０を回転させる（モータ切替時反転手段）。このような制御によると、モータ３０の回転数を切り替えモータ３０を正転させる際に、重り４０が回転エネルギを最大限蓄積可能な状態にすることができる。

次に本発明の第二の実施の形態について、図１０に基づき説明する。図１０に示される締付工具１０１は、主に第一の実施の形態に係る締付工具１の重り４０及びアンビル５０の形状が異なる構成である。よって異なる構成以外については締付工具１の符号に１００を足してその説明を省略する。

重り１４０は、単一の円柱状に構成されその円柱の軸方向を前後方向として、インナカバー１３６とハンマケース１３８とによって形成される空間内に配置されている。重り１４０において軸心上かつ後面には、重り１４０の後面から突出する円柱状の後端側突出部１４１が設けられており、重り１４０は後端側突出部１４１の外周でメタルベアリング３７に回転可能に支承されている。また後端側突出部１４１の軸心上かつ後端位置には、重り係合部１３４が係合する係合凹部１４１ａが形成されている。

重り１４０の軸心上かつ前面には、重り１４０の前面からアンビル１５０側へと向けて突出する円柱状の前端側突出部１４２が設けられており、前端側突出部１４２は、後述の穿孔１５１ａ内に挿入され回転可能に支承されている。重り１４０の前面において前端側突出部１４２の根元位置には、前端側突出部１４２の外周を囲むように一連の溝１４２ａが形成されている。また重り１４０の前面において外周位置には、アンビル１５０に向けて突出する凸部１４３、１４３が一対設けられている。一対の凸部１４３、１４３は、それぞれ軸心周りに１８０°ずれた位置に配置されており、軸心周りに対称な形状を成している。

また前端側突出部１４２には、溝１４２ａ内に挿入されアンビル１５０に接してこれを付勢するバネ１４４が環装されている。

アンビル５０は、前方を頭部とする裁頭円錐状の接続部１５１と、接続部１５１の前端に接続される前端部１５３とから構成されており、ハンマケース１３８に対して回転可能かつ前後摺動可能に構成されている。接続部１５１において後面には、重り１４０に向けて突出する一対の凸部１５２、１５２が設けられている。一対の凸部１５２、１５２はアンビル１５０の軸心周りに１８０°ずれた位置に配置されており、アンビル１５０が最も前方へと移動している状態で重り１４０の一対の凸部１４３、１４３と当接不能であり、アンビル１５０が後方へと移動した状態で一対の凸部１４３、１４３と周方向において当接するように構成されている。

また接続部１５１の後面において軸心位置には、軸心に沿って穿設された穿孔１５１ａが形成されている。穿孔１５１ａはその内径が前端側突出部１４２の外径より僅かに大径となるように形成されており、その内部に前端側突出部１４２の前端が挿入され、かつ前端側突出部１４２が穿孔１５１ａ内に挿入された状態でアンビル１５０が重り１４０に対して前後動可能な穿孔深さを有している。アンビル１５０は前述のようにメタルベアリング１３９に支承されているため、前端側突出部１４２もアンビル１５０を介してメタルベアリング１３９に支承されることになる。

上述のように前端側突出部１４２にはバネ１４４が環装されているため、前端側突出部１４２が穿孔１５１ａ内に挿入されることにより、重り１４０とアンビル１５０との間にバネ１４４が介在し、バネ１４４によって重り１４０に対してアンビル１５０が前側に付勢される。この構成により、アンビル１５０がばね１４３の付勢力に抗って後方に移動しない限り、重り１４０からアンビル１５０に回転力が伝達されることはない。

前端部１５３は接続部１５１と一体に構成され、前端面に開口が形成されて後側が閉塞された筒形状をなしており、メタルベアリング１３９に回転可能かつ前後摺動可能に支承されている。

上記構成の締付工具１０１で作業を行う際には、図示せぬ先端工具にねじを係合させた状態で、締付工具１０１をねじ側、即ち前側へと押し付けた後にトリガ１１３を引き、モータ１３０を回転させる。締付工具１０１を前側に押し付けることにより、重り１４０に対してアンビル１５０が相対的に後方、即ち重り１４０側へと移動し、一対の凸部１４３、１４３と一対の凸部１５２、１５２とが周方向で当接可能になる。この状態でモータ１３０が回転することにより重り１４０も回転し、一対の凸部１４３、１４３と一対の凸部１５２、１５２とが当接することによりアンビル１５０及び図示せぬ先端工具へと回転力が伝達され、ねじを締めることが可能になる。

また、ねじを締めた後に行う増し締めや、締めたねじを緩める作業では、先端工具にねじを係合させた状態で、締付工具１０１を前側へと押し付ける前にトリガ１１３を引き、重り１４０をアンビル１５０に当接しない状態で空転させる。そして重り１４０に回転エネルギが蓄積された状態、即ち角速度が最高速になった状態で締付工具１０１を前側へと押し付けることにより、重り１４０とアンビル１５０が接続され、重り１４０の回転エネルギがアンビル１５０の打撃力に転換される。

このような構成により、重り１４０に蓄えられる回転エネルギを最も高エネルギ状態にすることができ、かつ高エネルギ状態で回転エネルギをアンビル１５０の打撃力に転換することができる。また、一対の凸部１４３、１４３と一対の凸部１５２、１５２との周方向での当接が一回のみであるため、打撃音も低減することができる。

第一の実施の形態及び第二の実施の形態では、前端部と先端工具とは別体であったが、これらを一体で構成してもよい。また第一の実施の形態では重りを分割することによって回転エネルギを蓄積し、第二の実施の形態では、重りとアンビルとを遮断状態と接続状態とにすることにより、回転エネルギを蓄積しており、別々の実施の形態として説明しているが、これらを組合わせてもよい。具体的には、アンビルの形状を第二の実施の形態とし、重りの形状を第一の実施の形態とすると共に、第四回転体の前面形状を第二の実施の形態の重りの前面形状とすることにより、重りにより回転エネルギを蓄積することもでき、かつ重りとアンビルとを遮断状態と接続状態とにすることもできる。

また、本実施の形態では、重りはモータの回転軸に直接固定されることにより、モータの回転軸部と一体回転可能であったが、直接固定されなくてもよい。

また、第一、第二の実施の形態では、モータの回転数を制御し、モータに流れる電流値の大小によりモータに供給する電流値を変化させたりしたが、回転数と電流値との両方に限定されず、いずれか一方のみを制御するようにしてもよい。

また、第一、第二の実施の形態では、電動機たるブラシレスモータが用いられたが、ブラシレスモータに限定されない。例えばエアモータ等であってもよい。

また、第一、第二の実施の形態では、締付工具で締付ける「ねじ」とは、具体的にはボルト及びナットであったが、これらに限定されない。締め付け開始時には回転させるための負荷がほとんどかからず、締付け完了時に急激に負荷が大きくなるものであればよい。
また第一の実施の形態では、一の回転体と隣り合う回転体に対して、それぞれ３６０°近傍かつ３６０°未満の角度として２４０°回転するように構成したが、この角度に限定せず、回転体の材質、枚数、大きさ等の諸性状に応じて、３６０°未満の角度であるならば、種々の角度に設定することができる。

本発明の締付工具は、ねじ等の締め付けを行うための締付工具の分野において特に有用である。

１：締付工具 １０：ハウジング １１：胴体ハウジング部
１２：ハンドルハウジング部 １３：トリガ １４：電池 １５：制御装置
３０：モータ ３１：回転軸部 ３２：軸受 ３３：ファン ３４：係合部
３４Ａ：辺 ３４Ｂ：円弧 ３６：インナカバー ３７：メタルベアリング
３８：ハンマケース ３９：メタルベアリング ４１：第一回転体
４１Ｃ：前面内周側凸部 ４１Ｄ：前面外周側凸部 ４１Ｅ：突出部
４１ａ：係合凹部 ４１ｂ：穿孔 ４２：第二回転体 ４２Ａ：後面内周側凸部
４２Ｂ：後面外周側凸部 ４２Ｃ：前面内周側凸部 ４２Ｄ：前面外周側凸部
４２Ｅ：突出部 ４２ａ：貫通孔 ４３：第三回転体 ４３Ａ：後面内周側凸部
４３Ｂ：後面外周側凸部 ４３Ｃ：前面内周側凸部 ４３Ｄ：前面外周側凸部
４３Ｅ：突出部 ４３ａ：貫通孔 ４４：第四回転体 ４４Ａ：後面内周側凸部
４４Ｂ：後面外周側凸部 ４４Ｅ：突出部 ４４ａ：貫通孔 ４５：心棒
５０：アンビル ５１：接続部 ５１ａ：穿孔 ５２：凸部 ５３：前端部
５３ｂ：先端工具係合凹部 ５３ｃ：ボール保持孔 ５４：スリーブ ５４Ａ：凸部
５５：ボール １０１：締付工具 １１３：トリガ １３０：モータ １３４：係合部
１３６：インナカバー １３８：ハンマケース １３９：メタルベアリング
１４１：後端側突出部 １４１ａ：係合凹部 １４２：前端側突出部 １４２ａ：溝
１４３：凸部 １４４：バネ １５０：アンビル １５１：接続部 １５１ａ：穿孔
１５２：凸部 １５３：前端部

Claims (8)

1. モータと、
   該モータにより回転されて回転エネルギーを蓄積可能な重りと、
   該重りに接続可能であり、先端工具が装着される先端工具保持部を備えた出力軸部と、を備え、
   該重りは、該重りの軸方向に並び、該軸を回転軸心として回転可能な複数の回転体から構成され、
   該複数の回転体は、該軸方向において一端側に位置する該回転体が該出力軸部に接続可能であり、他端側に位置する該回転体が該モータにより回転駆動され、各々の回転体は、該先端工具の押し付けにかかわらず、該各々の回転体に隣り合う回転体が該各々の回転体に対して３６０°未満回転したときに、該隣り合う回転体に当接する当接部を備えていることを特徴とする締付工具。
2. 該モータは該他端側に位置する該回転体に直接接続されると共に、該重りと該出力軸部とは、該重りが該重りの軸周りに一周以上回転した状態で該出力軸部に回転エネルギーを伝達可能に構成され、該出力軸部は該重りが一周以上回転した後に該重りに直接接続可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の締付工具。
3. 該モータへ流れる電流を検出すると共に該モータの回転を制御する制御装置を更に備え、
   該制御装置は、該モータの起動後に該モータの回転数を一定回転数に制御する回転数制御手段と、該モータに流れる電流が規定の値に到達した時に該モータの回転を停止させるモータ停止手段の少なくとも一方若しくは両方を備えることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の締付工具。
4. 該重りと該出力軸部とは、該重りが該重りの軸周りに一周以上回転した状態で該出力軸部に回転エネルギーを伝達可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の締付工具。
5. 該モータの回転を制御する制御装置と、該制御装置に信号を出力するスイッチとを更に備え、
   該制御装置は、該モータが停止した状態で該スイッチからの信号入力により、該軸方向他端側に位置する回転体が隣り合う回転体に対して３６０°未満の範囲で該軸周りに正転方向とは反対方向へ回転するように該モータを回転させるモータ回転手段を有することを特徴とする請求項１または４に記載の締付工具。
6. 該モータの回転を制御する制御装置を更に備え、
   該制御装置は、該モータを停止状態から起動させ該重りを該軸周り一方側に回転させるに際して、該軸方向他端側に位置する回転体が隣り合う回転体に対して少なくとも３６０°未満の範囲で該軸周り他方側に回転するように該モータを回転させた後に該重りを該一方側に回転させるように該モータを回転させるモータ回転時反転手段と、
   該重りを該一方側に回転させる回転状態から該モータを停止させるに際して、該軸方向他端側に位置する回転体が隣り合う回転体に対して少なくとも３６０°未満の範囲で該軸周り他方側に回転するように該モータを回転させた後に該モータを停止させるモータ停止時反転手段と、の少なくとも一方の手段を有することを特徴とする請求項１に記載の締付工具。
7. 該モータの回転を制御する制御装置と、該制御装置に該モータの正転・逆転を切り替える信号を出力する切替スイッチとを更に備え、
   該制御装置は、該切替スイッチからの切り替えの信号が入力された際に、該軸方向一端側に位置する回転体が隣り合う回転体に対して、該切替スイッチからの該信号入力に基づき該モータが回転する方向とは反対の方向に、少なくとも３６０°未満の範囲で回転するように該モータを回転させるモータ切替時反転手段を有することを特徴とする請求項１に記載の締付工具。
8. 該出力軸部を該出力軸部の回転軸回りに回転可能かつ該回転軸と平行な方向に摺動可能に保持する保持部を更に有し、
   該出力軸部と該重りとは、同軸上に配置されると共に、該出力軸部が該重り側に摺動した状態でのみ互いに当接可能な当接部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の締付工具。
   

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