JPH10180643A

JPH10180643A - 回転打撃工具

Info

Publication number: JPH10180643A
Application number: JP34747596A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Harada; 秀一原田
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1998-07-07

Abstract

(57)【要約】【課題】小さなねじ類の締め付け時に締め付けトルク
が過大となって、ねじを折ったり、ねじ山をつぶしたり
してしまうことをなくし、各種ねじにあった締め付けト
ルクで締め付けることができるようにし、精度良い締め
付けができるようにすると共に作業能率を向上できるよ
うにする。【解決手段】締め付けるねじに対応した複数組の回転
数及び打撃量のデータを記憶する記憶手段内のデータ
を、締め付けトルクが小さい領域においては固定の打撃
量及び各ねじに対応した回転数、締め付けトルクが大き
い領域においては各ねじに対応した打撃量および高い値
に固定された回転数とし、締め付けるねじに対応した回
転数及び打撃量となるように、モータ２の駆動を制御し
てねじを締め付けるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はボルトやナット等の
ねじ類の締め付けに使用されるインパクトドライバ、イ
ンパクトレンチ等の回転打撃工具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】回転打撃工具は、回転打撃機構により大
きな締め付けトルクが得られるが、小さなねじ類を締め
付ける際に締め付けトルクが過大となり、ねじを折った
り、ねじ山をつぶしたりしてしまうことがあった。この
対応策としてモータの回転数と打撃量を制御することに
より、締め付けトルクを制御する回転打撃工具が提供さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、各種ねじに対
して適正なモータの回転数と打撃量が設定されないと精
度良く締め付けることができないと共に作業能率を上げ
ることができないという問題があった。本発明の目的
は、上記した従来技術の欠点をなくし、各種ねじにあっ
た締め付けトルクで締め付けることができるようにし、
精度良い締め付けができるようにすると共に作業能率を
向上できるようにすることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、締め付ける
ねじに対応した複数組の回転数及び打撃量のデータを記
憶する記憶手段内のデータを、締め付けトルクが小さい
領域においては固定の打撃量及び各ねじに対応した回転
数、締め付けトルクが大きい領域においては各ねじに対
応した打撃量および高い値に固定された回転数とするこ
とにより達成される。また前記回転数及び打撃量のデー
タを被締付材の状態に対応させることにより、更に精度
良い締め付けが可能となる。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施例図面を参照し
て説明する。図１における回転打撃工具の制御回路は、
電池１、駆動源のモータ２、起動用メインスイッチ３、
メインスイッチ３の引き込み量に応じてモータ２の回転
数を無段階に変速する変速制御手段４、変速制御手段４
の出力によりモータ２を駆動する例えばＭＯＳＦＥＴ等
の半導体スイッチング素子５、締め付けるねじに対応し
た回転数及び打撃量を選択する選択手段６、回転打撃動
作を検出する打撃検出手段７、選択手段６、打撃検出手
段７及び後述する正逆転判別手段１１の出力を入力と
し、選択手段６によって選択された設定値から所定回転
数及び所定打撃量を選択し、スイッチング素子５を介し
てモータ２の回転数を所定回転数に制御すると共に打撃
量が所定打撃量に達した時にスイッチング素子５を介し
てモータ２を停止させるマイコン８、変速制御手段４の
出力とマイコン８の回転数制御出力を合成する例えばＡ
ＮＤゲート等からなる信号合成手段９、モータ２の回転
方向を切り替える正逆切替スイッチ１０、モータ２の回
転方向を判別する正逆転判別手段１１、マイコン８等の
電源回路１２等から構成される。なお打撃検出手段７
は、モータ２の電流値により検出する、衝撃を加速度セ
ンサ等により直接検出する、ロータリーエンコーダ等を
介して回転数変化で検出する等のいずれの検出法でもよ
いものである。またマイコン８には、図１２に示す如
く、各種ねじに対応したモータ２の所定回転数及び所定
打撃量すなわち後述する出力デューティＤ２と打撃時間
のデータが予め記憶されており、選択手段６によって選
択された設定値に対応した所定の出力デューティＤ２と
打撃時間のデータを出力する。なお図１２において同じ
ねじ、ボルトであっても出力デューティＤ２または打撃
時間が異なるものがあるが、これはねじまたはボルトに
よって締め付けられる被締付材の表面状態に対応するた
めである。例えば設定値１、２の小ねじ（Ｍ４〜５）
で、被締付材の表面に凹凸が多く摩擦が大きいと判断さ
れる場合、締め付けトルクが大きくなる出力デューティ
Ｄ２が０．６の設定値２が選択される。出力デューティ
Ｄ２と打撃時間のデータは、図１２に示す如く、締め付
けトルクが小さい設定値１〜３において、打撃時間が
０．１秒に固定され、出力デューティＤ２すなわち回転
数が各ねじに対応した回転数となる値に設定されてい
る。また締め付けトルクが大きい設定値４〜１０におい
て、打撃時間が各ねじに対応した値、出力デューティＤ
２が高い回転数となる固定された値１に設定されてい
る。

【０００６】図２における回転打撃工具は、モータ２、
モータ２の回転を減速する減速機構２１、減速機構２１
の出力を受けて本発明出力軸を構成するアンビル２２に
回転打撃力として伝えるハンマ２３から構成される。ハ
ウジング２４のハンドル部には前記メインスイッチ３、
正逆切替スイッチ１０、電池１が内蔵され、本体上面に
は選択手段６が取り付けられ、モータ２の後方には図１
の制御回路を搭載した制御回路基板２５が設置されてい
る。

【０００７】締め付け動作を図３に示すフローチャート
により説明する。メインスイッチ３を引くとマイコン８
に電源が供給され制御がスタートする。まず正逆転判別
手段１１の出力から回転方向を判別し（ステップ３
１）、正転であれば選択手段６によって選択された設定
値を読み込む（ステップ３２）。マイコン８は設定値に
対応した回転数と打撃量のデータを選択し（ステップ３
３）、モータ２を選択した回転数で回転させる（ステッ
プ３４）。打撃検出手段７が打撃を検出する（ステップ
３５）と打撃時間計測のタイマがスタートする（ステッ
プ３６）。設定された時間が経過すると（ステップ３
７）、マイコン８は停止信号を出力しスイッチング素子
５をオフさせてモータ２を停止する（ステップ３８）。
メインスイッチ３が放されると締め付け動作は完了す
る。モータ２の逆転時は制御は行われず待機する（ステ
ップ３９）。なお打撃時間によるトルク制御は、打撃回
数によるトルク制御に置き換えてもよい。打撃回数によ
る制御を行う場合、ステップ３６のタイマスタートを打
撃回数をカウントするカウンタのスタートに置き換え、
ステップ３７の打撃時間経過を打撃回数経過に置き換え
ればよい。

【０００８】モータ２の回転数制御を図４により説明す
る。（ａ）は変速制御手段４の出力を示し、パルス幅ｔ
１結果として出力デューティＤ１（＝ｔ１／Ｔ１）はメ
インスイッチ３の引き込み量に対応して変化する。
（ｂ）はマイコン８の回転数制御出力を示し、パルス幅
ｔ２結果として出力デューティＤ２（＝ｔ２／Ｔ２）は
選択手段６によって選択された設定値に対応して変化す
る。（ｃ）は信号合成手段９の出力すなわちスイッチン
グ素子５のゲートに加えられる駆動信号を示し、前記
（ａ）、（ｂ）の論理積をとったもので、出力デューテ
ィＤはＤ＝Ｄ１・Ｄ２となる。従ってモータ２は、メイ
ンスイッチ３及び選択手段６によって決定される回転数
で回転するようになる。

【０００９】変速制御手段４は、例えば図５に示す如
く、発振回路５１、メインスイッチ３に連動した可変抵
抗５２、発振回路５１の出力電圧と可変抵抗５２の端子
電圧すなわち基準電圧を比較し、メインスイッチ３の引
き量に応じた出力デューティＤ１の方形波を出力するコ
ンパレータ５３から構成されている。発振回路５１は図
６（ａ）に示すような三角波を出力し、この出力を可変
抵抗５２上の基準電圧（ｃ）とコンパレータ５３で比較
し、発振回路５１の出力（ａ）が基準電圧（ｃ）より大
きければコンパレータ５３の出力は論理値１となり、発
振回路５１の出力（ａ）が基準電圧（ｃ）より小さけれ
ばコンパレータ５３の出力は論理値０となる。すなわち
コンパレータ５３の出力は（ｂ）の如く方形波となり、
メインスイッチ３を引き込むと基準電圧（ｃ）が下が
り、方形波（ｂ）の出力デューティＤ１が大きくなる。
逆にメインスイッチ３を戻すと基準電圧（ｃ’）が上が
り、方形波（ｂ’）の出力デューティＤ１が小さくな
る。

【００１０】マイコン８の回転数制御出力は図４（ｂ）
に示すような方形波である。この方形波は、例えばマイ
コン８内蔵のタイマを用いて発生され、タイマが１０カ
ウントする時間（Ｔ２）を基準とし、５カウント（ｔ
２）の間論理値１、残りの５カウントの間論理値０とす
ることにより、出力デューティＤ２（＝ｔ２／Ｔ２）が
０．５となる。マイコン８は選択手段６によって選択さ
れた設定値から出力デューティＤ２を読み取り、出力デ
ューティＤ２に対応した方形波を出力する。なお出力デ
ューティＤ２が１の場合、マイコン８の回転数制御出力
は論理値１のまま継続した波形となる。

【００１１】スイッチング素子５は信号合成手段９の出
力すなわち図４（ｃ）に示す信号により出力デューティ
Ｄでオンオフを繰り返してモータ２を駆動する。すなわ
ちモータ２は、上記した如く、メインスイッチ３及び選
択手段６によって決定される回転数で回転するようにな
る。

【００１２】図７は前記出力デューティＤ１とＤの関係
を示すグラフで、出力デューティＤ１はメインスイッチ
３の引き込み量に応じて０〜１まで変化するため、出力
デューティＤは０〜Ｄ２まで変化することを示してい
る。図１０は出力デューティＤ２とモータ２の最高回転
数すなわちメインスイッチ３を最大に引き込んだ時のモ
ータ２の回転数の関係を示すグラフである。

【００１３】従って、設定値１〜３が選択された場合、
モータ２はメインスイッチ３が最大に引かれたとしても
出力デューティＤ２によって規制される回転数で駆動さ
れ、かつ打撃時間は短く設定されているので、締め付け
トルクが過大となる恐れはない。また設定値４〜１０が
選択された場合、モータ２はメインスイッチ３の引き込
み量に応じた回転数で回転されると共に打撃時間は各ね
じに対応した時間となるので精度よい締め付けが可能な
る。なおいずれの場合においても締め付け当初モータ２
は、メインスイッチ３の引き量に対応した低い回転数で
回転するようになるので、工具先端がねじ等から離脱す
る恐れがなく作業能率を向上できるようになる。

【００１４】図１１に打撃時間と締め付けトルクの関係
を示す。打撃時間及び出力デューティＤ２により締め付
けトルクが変化することが分かり、打撃時間及び出力デ
ューティＤ２を適宜設定することにより小さな締め付け
トルクを必要とする小ねじに容易に対応できるようにな
ることが分かる。

【００１５】上記実施例においては信号合成手段９をＡ
ＮＤゲートにより構成するとしたが、図８に示すトラン
ジスタ８１により構成してもよい。すなわちベースがマ
イコン８の出力端に接続され、コレクタが変速制御手段
４の出力端及びスイッチング素子５のゲートとの接続点
に接続されたトランジスタ８１により構成するようにし
たもので、図４と同様な信号を示す図９から明らかな如
く、図１のＡＮＤゲートとほぼ同じ作用をするようにな
る。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、締め付け
トルクが小さい領域においては打撃量を固定しモータの
回転数を変えて対応し、締め付けトルクが大きい領域に
おいてはモータを高い回転数で固定し打撃量を変えて対
応することにより、各種ねじの必要とする広範囲の締め
付けトルクに対応でき、精度良く締め付けることができ
るようになると共に作業能率を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明回転打撃工具の一実施例を示すブロック
回路図。

【図２】本発明回転打撃工具の一実施例を示す一部断面
側面図。

【図３】本発明回転打撃工具の締め付け動作を示すフロ
ーチャート。

【図４】モータの回転数制御の原理を示すタイムチャー
ト。

【図５】変速制御手段の一実施例を示すブロック回路
図。

【図６】変速制御手段の動作説明用出力波形図。

【図７】出力デューティＤとＤ１との関係を示すグラ
フ。

【図８】本発明回転打撃工具の他の実施例を示すブロッ
ク回路図。

【図９】図８のモータの回転数制御の原理を示すタイム
チャート。

【図１０】出力デューティＤ２とモータの回転数との関
係を示すグラフ。

【図１１】打撃時間と締め付けトルクの関係を示すグラ
フ。

【図１２】締め付け対象ねじと出力デューティＤ２及び
打撃時間との関係を示す表。

【符号の説明】

１は電池、２はモータ、３はメインスイッチ、４は変速
制御手段、５は半導体スイッチング素子、６は選択手
段、７は打撃検出手段、８はマイコン、９は信号合成手
段、１０は正逆切替スイッチ、１１は正逆転判別手段、
１２は電源回路、２１は減速機構、２２はアンビル、２
３はハンマ、２４はハウジング、２５は制御回路基板で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータにより駆動されるハンマから回転
打撃力が加えられる出力軸によってボルトやナット等の
ねじを締め付ける回転打撃工具であって、締め付けるねじに対応した複数組の回転数及び打撃量の
データを記憶する記憶手段と、締め付けるねじに対応し
た記憶手段内のデータの一つを選択する選択手段と、選
択手段によって選択された回転数でモータを駆動させる
と共に選択された打撃量に達した時にモータを停止させ
る制御手段とを備え、前記記憶手段内のデータを、締め
付けトルクが小さい領域においては固定の打撃量及び各
ねじに対応した回転数、締め付けトルクが大きい領域に
おいては各ねじに対応した打撃量及び高い値に固定され
た回転数としたことを特徴とする回転打撃工具。
【請求項２】前記記憶手段内の回転数及び打撃量のデ
ータを、被締付材の表面状態に対応させたことを特徴と
する請求項１記載の回転打撃工具。