ねじ締め工具
【課題】
歪ゲージのゼロ点調整とゲイン調整をハウジング組立て後に行えるようにして製造工数の低減を図ったねじ締め工具を提供する。
【解決手段】
モータと、モータによって先端工具が装着される出力軸を駆動する動力伝達機構と、モータの回転を制御する制御部と、出力軸における締付トルクの発生を検知するトルクセンサ１２と、トルクセンサ１２からの出力信号を検波して制御部に出力する検波回路７０ｂを有するねじ締め工具において、制御部にＡ／Ｄポートを有するマイコン６０を設け、検波回路７０ｂに、検波回路の出力のゼロ点又は／及び最大振幅の調整を電気的に行うデジタルポテンショメータ８３，８４を設け、デジタルポテンショメータ８３，８４を調整することによって、検波回路７０ｂの出力のゼロ点又は／及び最大振幅がマイコン６０に含まれるＡ／Ｄポートの入力電圧範囲内に入るよう調整する。
歪ゲージのゼロ点調整とゲイン調整をハウジング組立て後に行えるようにして製造工数の低減を図ったねじ締め工具を提供する。
【解決手段】
モータと、モータによって先端工具が装着される出力軸を駆動する動力伝達機構と、モータの回転を制御する制御部と、出力軸における締付トルクの発生を検知するトルクセンサ１２と、トルクセンサ１２からの出力信号を検波して制御部に出力する検波回路７０ｂを有するねじ締め工具において、制御部にＡ／Ｄポートを有するマイコン６０を設け、検波回路７０ｂに、検波回路の出力のゼロ点又は／及び最大振幅の調整を電気的に行うデジタルポテンショメータ８３，８４を設け、デジタルポテンショメータ８３，８４を調整することによって、検波回路７０ｂの出力のゼロ点又は／及び最大振幅がマイコン６０に含まれるＡ／Ｄポートの入力電圧範囲内に入るよう調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータにより回転駆動され所定の締め付けトルクにてねじ等を締め付けるねじ締め工具に関し、特に製造段階でのトルク検出装置の調整を容易に行うように改良したねじ締め工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネジやボルト等の締め付けを行うねじ締め工具として、油圧を利用して打撃力を発生させるオイルパルスユニットを用いた装置が知られている。オイルパルスユニットを用いた工具は、金属同士の衝突がないため作動音が低いという特徴を有する。その装置の例として、例えば特許文献１があり、オイルパルスユニットを駆動する動力としてエアモータ又は直流モータが使用され、モータの出力軸がオイルパルスユニットに直結される。装置を作動させるためのトリガスイッチを引くと、モータが駆動される。そして規定の締め付けトルクで締め付けが行われたかを、トルク検出手段や角度検出器からの出力を用いて外部に設けたコントロールボックス（外部接続装置）が検知し、規定の締め付け値に達したらモータの回転を停止する。
【０００３】
近年、可搬型のねじ締め工具の駆動源として、ブラシレス直流モータが使われるようになってきた。ブラシレス直流モータは、高精度な回転制御が可能、メンテナンスフリーで長寿命、ロスが少なく作業量がアップする、というメリットを有する。ブラシレス直流モータは、ブラシ（整流用刷子）の無い直流モータであり、巻線を固定子側に、永久磁石を回転子側に用い、インバータで駆動された電力を所定のコイルへ順次通電することによりロータを回転させる。ブラシレス直流モータを用いたねじ締め工具では、例えば、固定子巻線への通電をオン・オフさせるためのスイッチング素子と、スイッチング素子をオン・オフさせるための制御信号を発生させる制御回路を、ハウジング内に設けた回路基板上に搭載する必要がある。
【０００４】
一方、特許文献１のようにトルク検出手段や角度検出器からの出力を外部に設けたコントロールボックスに送出する方法では、検出器からの微弱な出力信号をケーブルを介して送出することから、減衰したりノイズに曝されること等から、配設できるケーブルの長さに限界があり、例えば３ｍ程度が限界である。そのため、このケーブルの長さ制限を無くするために、ねじ締め工具の内部において、トルク検出手段や角度検出器からの出力を処理して、検出結果を外部接続装置に送出したいという要望がでてきた。
【０００５】
このような要望を満たすため、ブラシレス直流モータを用いたねじ締め工具において、トルク検出手段を設け、トルク検出手段からの出力を用いてモータの回転を制御するようにした。従来のねじ締め工具においては特許文献２に示すように、トルク検出手段として出力軸に歪ゲージを設け、歪ゲージからの出力を回転トランスを設けて伝達してトルク検出手段（トルク検出回路）に入力し、トルク検出手段の出力信号を外部接続装置に送出するように構成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３００５６号公報
【特許文献２】特公平６−２４７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
歪ゲージから回転トランスを介して外部に伝えられる出力信号は微弱なアナログ信号であり、この出力を検波回路で検波して外部接続装置に伝える必要があった。この検波回路において検出される微弱な信号はアナログ／デジタル変換（以下、「Ａ／Ｄ変換」という）させる必要性があるので、ゲインの調整を精度良く行うことが重要である。そのため、Ａ／Ｄ変換器の測定範囲に検波回路からのアナログ波形の範囲を合わせるために、可変抵抗器を検波回路に設けて、製品組立時に可変抵抗器のボリュームを回転させることによって調整する必要があった。このような可変抵抗器の調整（機械的な調整作業）は煩雑であり、製造コストの上昇につながっていた。
【０００８】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、トルク検出回路の調整作業に要する工数を低減して製造コストの低減を図り、安価かつ高信頼性を図ったねじ締め工具を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、トルク検出回路の検波回路に含まれる可変抵抗器として電子式半固定抵抗器を用いて、抵抗値の調整を制御部又は外部接続装置から電気的に行うようにしたねじ締め工具を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、トルク検出回路の検波回路の出力信号をＡ／Ｄ変換するにあたり、専用のＡ／Ｄ変換器でなく制御用のマイクロコンピュータ（略して「マイコン」と称する）に含まれるＡ／Ｄ変換機能を用いるようにして、部品点数の削減を図ったねじ締め工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【００１２】
本発明の一つの特徴によれば、モータと、モータによって先端工具が装着される出力軸を駆動する動力伝達機構と、モータの回転を制御する制御部と、出力軸における締付トルクの発生を検知するトルク検出手段と、トルク検出手段からの出力信号を検波して制御部に出力する検波回路を有するねじ締め工具において、制御部にＡ／Ｄポートを有するマイクロコンピュータを設け、検波回路に、検波回路の出力のゼロ点又は／及び最大振幅の調整を電気的に行う調整手段を設け、調整手段を調整することによって、検波回路の出力のゼロ点又は／及び最大振幅がマイクロコンピュータのＡ／Ｄポートの入力電圧範囲内に入るよう調整される。トルク検出手段は、出力軸に設けられる歪ゲージと、歪ゲージの出力信号を検波回路に伝達する回転トランスを含み、調整手段は電子式半固定抵抗器である。
【００１３】
本発明の他の特徴によれば、電子式半固定抵抗器はデジタルポテンショメータであり、チップセレクト（ＣＳ）、インクリメント（ＩＮＣ）、アップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）の３本の入力端子を含んで構成され、デジタルポテンショメータの抵抗値は入力端子を介してマイクロコンピュータによって電気的に設定される。動力伝達機構は、オイルパルスユニットを有する打撃機構を含み、マイクロコンピュータは、検波回路によって検波された信号を用いてオイルパルスユニットによる締め付けトルク値を算出し、設定されたトルク値に達したらモータを停止させるようにした。ねじ締め工具は通信路を介して外部接続装置と通信するための送受信装置を有し、制御部は、通信路を介して外部接続装置から送られるデジタルポテンショメータの設定指示信号に基づいてデジタルポテンショメータの設定値の変更を行う。
【００１４】
本発明のさらに他の特徴によれば、モータと、モータによって駆動される出力部と、出力部に接続される先端工具と、モータを収容するハウジングと、ハウジングに収容されるセンサと、センサからの出力された信号のゲインを調整する調整手段を有するねじ締め工具であって、調整手段をハウジングの外部から電気的に調整できるよう構成した。調整手段は例えば電子式半固定抵抗器である。調整はねじ締め工具に接続可能な外部接続装置によって行われる。外部接続装置に出力部のトルクを検出するトルク測定器が接続され、トルク測定器からの信号によって調整が行われる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、検波回路に出力のゼロ点又は／及び最大振幅の調整を電気的に行う調整手段を設け、調整手段を調整することによって出力のゼロ点又は／及び最大振幅がマイクロコンピュータのＡ／Ｄポートの入力電圧範囲内に入るよう調整されるので、ゼロ点又は／及び最大振幅の調整をねじ締め工具の組み立ての前後に拘わらずに行うことができ、組み立てのための人件費の削減を図ることができるとともに、調整精度を向上させたねじ締め工具を実現できる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、トルク検出手段は出力軸に設けられる歪ゲージと歪ゲージの出力信号を検波回路に伝達する回転トランスを含み、調整手段は電子式半固定抵抗器であるので、ねじ締め工具に含まれるマイクロコンピュータや、ねじ締め工具に接続される外部接続装置から電気的に制御することができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、電子式半固定抵抗器はデジタルポテンショメータであるので、デジタルポテンショメータの入力端子にコマンド信号を送出するだけで設定抵抗値を容易に変更することができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、動力伝達機構はオイルパルスユニットを有する打撃機構を含み、マイクロコンピュータは検波回路によって検波された信号を用いてオイルパルスユニットによる締め付けトルク値を算出し、設定されたトルク値に達したらモータを停止させるので、規定の締め付けトルクにて確実に締め付けることができるねじ締め工具を実現できる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、制御部は、通信路を介して外部接続装置から送られるデジタルポテンショメータの設定指示信号に基づいてデジタルポテンショメータの設定値の変更を行うので、外部接続装置を用いてねじ締め工具の調整を精度良く簡単に行うことができる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、ねじ締め工具においてセンサからの出力された信号のゲインを調整する調整手段を、ハウジングの外部から電気的に調整できるように構成したので、ゼロ点又は／及び最大振幅の調整をねじ締め工具の組立の前後に拘わらずに行うことができ、組立のための人件費の削減を図ることができるとともに、調整精度を向上させたねじ締め工具を実現できる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、調整手段は電子式半固定抵抗器であるので、半固定抵抗器の設定抵抗値を電気的に制御することができる。
【００２２】
請求項８の発明によれば、調整はねじ締め工具に接続可能な外部接続装置によって行われるので、調整のために必要な制御プログラムをねじ締め工具内に予め準備していなくても外部接続装置側から制御することが可能となる。
【００２３】
請求項９の発明によれば、外部接続装置に出力部のトルクを検出するトルク測定器が接続され、トルク測定器からの信号によって調整が行われるので、実測トルク値に即した厳密な調整が可能であり精度の高いねじ締め工具を実現することができる。
【００２４】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例に係るねじ締め工具１の全体を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ部の断面図である。
【図３】本発明の実施例に係るねじ締め工具１のモータ３の駆動制御系の回路構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例に係るねじ締め工具１の回路の全体構成を示す図である。
【図５】図４の検波回路７０ｂの詳細構成を示すブロック図である。
【図６】図５の電子式半固定抵抗器８３の詳細構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例に係るねじ締め工具１のゼロ点調整及びゲイン調整の仕方を説明するための概略図である。
【図８】本発明の実施例に係るねじ締め工具１のゲイン調整時の接続機器のブロック構成図である。
【図９】本発明の実施例に係るねじ締め工具１のゼロ点調整の手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例に係るねじ締め工具１のゲイン調整の手順を示すフローチャートである。
【図１１】従来技術に係る検波回路１７０ｂの詳細構成を示すブロック図である。
【図１２】従来技術に係る検波回路１７０ｂ単体のゼロ点調整及びゲイン調整を行う手順を説明するための概略図である。
【図１３】従来技術に係る検波回路１７０ｂの出力波形図と、そのゼロ点及びゲインの調整方法を説明するための概略図である。
【図１４】従来技術に係るねじ締め工具２０１の組立て後のゲイン調整（二次調整）の仕方を説明するための概略図である。
【図１５】従来技術に係るねじ締め工具２０１のゲイン調整（二次調整）による補正の仕方を説明するための波形図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。尚、本明細書の説明においてはねじ締め工具の例としてインパクト式のねじ締め工具１の例を用いて説明する。また、ねじ締め工具１の上下及び前後の方向は、図１中に示した方向として説明する。
【００２７】
図１は本実施例に係るねじ締め工具１及びそれに接続される電源ボックス３０、外部接続装置４０の全体を示す図であり、ねじ締め工具１については断面図を示す。ねじ締め工具１は、電源ボックス３０からケーブル２により供給される電力を利用してモータ３を駆動し、モータ３によってオイルパルスユニット４を駆動し、オイルパルスユニット４に連結された出力軸５に回転力と打撃力を与えることによって六角ソケット等の図示しない先端工具に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。
【００２８】
ケーブル２により供給される電源は、例えば直流１４０Ｖであり、工具本体の外部に設けられた電源ボックス３０内において、例えばＡＣ１００Ｖ等の商用電源２９から生成される。電源ボックス３０内においては、さらに制御系電源のために直流１２Ｖ電源が商用電源２９から生成され、ケーブル２を介してねじ締め工具１に供給される。ケーブル２は、図示していないが内部に直流１４０Ｖ用の電源コードと、直流１２Ｖ用の電源コードを含んで構成され、ケーブル２とねじ締め工具１及び／又は電源ボックス３０は、図示しないコネクタを用いて脱着可能に構成しても良いし、脱着不能に構成しても良い。
【００２９】
モータ３は、内周側に永久磁石を有する回転子３ｂを有し、外周側に鉄心に巻かれた巻線を有する固定子３ａとからなるブラシレス直流モータであって、２つのベアリング１０ａ、１０ｂによってその回転軸２０が固定され、ハウジングの筒状の胴体部６ａ内に収容される。ハウジングは、胴体部６ａとグリップ部６ｂと回路基板収納部６ｃの３つの部分で構成され、絶縁体たるプラスチック等により一体的に製造される。また、ハウジングは、胴体部６ａの長手方向軸線とグリップ部６ｂの長手方向軸線を含む面、即ち図１の断面部分で左右に分割可能であり、分割可能なハウジングは図示しない複数のネジによって固定される。モータ３の後方側には、モータ３を駆動するための駆動回路用基板７ｂが配設され、この回路基板上にはＦＥＴなどの半導体素子により構成されるインバータ回路及び回転子３ｂの回転位置を検出するための回転位置検出素子４２が搭載される。回転位置検出素子４２としては、例えば、ホール素子、ホールＩＣを用いることができる。ハウジングの胴体部６ａ内部の最後端には、モータ３及びオイルパルスユニット４を冷却するための冷却ファン１７が設けられる。
【００３０】
ハウジングの胴体部６ａから略直角に下方向に延びるグリップ部６ｂの取り付け部付近にはトリガスイッチ１４ａが配設され、その直下に設けられるスイッチ回路基板１４ｂによりトリガスイッチ１４ａを引いた量に比例する信号が、モータ制御用基板７ａに伝達される。グリップ部６ｂの下側の回路基板収納部６ｃの内部には、モータ制御用基板７ａ、センサ用基板８、通信用基板９の３つの回路基板が、ハウジングの分割面と略鉛直になる方向に並列に配置される。ハウジングの回路基板収納部６ｃの内壁には、回路基板を保持する部分となるガイド溝２１ａ、２１ｂ、２１ｃが形成される。これらガイド溝２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、分割可能な他方のハウジング側にも同様に形成され、組立の際に片側のハウジングの内面が上になるように作業台に置いて、３つの回路基板をハウジングのガイド溝２１ａ、２１ｂ、２１ｃに差し込み、もう一方のハウジングのガイド溝に３つの回路基板が嵌め込まれるように他方のハウジングを重ね合わせるだけで３つの回路基板を簡単に固定できる。
【００３１】
通信用基板９には、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）１８が設けられ、発光ダイオード１８の光は図示しないハウジングの透過窓を透過して又は貫通孔を通して外部から識別できるように配置される。発光ダイオード１８は、正常締め付けが完了してモータ３が停止した場合に点灯させたり、締め付け異常と判断された場合にアラームとしての点滅をさせたり、通信異常の発生の場合に点灯させたりする。
【００３２】
ハウジングの胴体部６ａ内に内蔵されたオイルパルスユニット４は、公知のものを用いることができ、主に、モータ３と同期して回転する駆動部分と、先端工具が取り付けられる出力軸５と同期して回転する出力部分の２つの部分により構成される。モータ３と同期して回転する駆動部分は、モータ３の回転軸２０に直結されるライナプレート２３と、その外周側で前方に延びるように固定される外径が略円柱形のライナ２２を含む。出力軸５と同期して回転する出力部分は、メインシャフト２４と、メインシャフト２４の外周側に１８０度隔てて形成された溝にバネを介して取付けられるブレード（図示せず）を含んで構成される。メインシャフト２４は一体成型されたライナ２２に貫通されて、ライナ２２とライナプレート２３により形成される閉空間内で回転できるように保持され、この閉空間内には、トルクを発生するためのオイル（作動油）が充填される。
【００３３】
トリガスイッチ１４ａが引かれてモータ３が起動されると、モータ３の回転力はオイルパルスユニット４に伝達される。オイルパルスユニット４の内部にはオイルが充填されていて、出力軸５に負荷のかかっていないとき、又は、負荷が小さい際には、オイルの抵抗のみで出力軸５はモータ３の回転にほぼ同期して回転する。出力軸５に強い負荷がかかると出力軸５及びメインシャフト２４の回転が止まり、オイルパルスユニット４の外周側のライナ２２のみが回転を続け、１回転に１箇所あるオイルを密閉する位置にてオイルの圧力が急激に上昇して衝撃パルスを発生し、尖塔状の強いトルクによりメインシャフト２４を回転させ、出力軸５に大きな締付トルクが伝達される。以後、同様の打撃動作が数回繰り返され、締め付け対象が設定トルクで締め付けられる。出力軸５は、後方側端部がベアリング１０ｃにより保持され、前方がメタル１６によりケース１５に保持される。
【００３４】
ベアリング１０ｃの前方側において出力軸５の径が細くなっており、その細くなった部分に、トルク検出センサである歪ゲージ１２が取り付けられる。歪ゲージ１２が取り付けられる箇所の前方側においては、出力軸５の径は太くなっており、その箇所に歪ゲージ１２へ電圧を供給する入力用トランス１１ａと、歪ゲージ１２からの出力を伝達する出力用トランス１１ｂが設けられる。入力用トランス１１ａと出力用トランス１１ｂは、それぞれ内周側と外周側に配置されるコイルを含んで構成される。内周側のコイルは出力軸５に固定され、外周側のコイルはケース１５に固定される。入力用トランス１１ａと出力用トランス１１ｂへの入出力電圧は、コネクタ１１ｃを介してセンサ用基板８に伝達される。出力軸５に取り付けられる上述した各部分は、円筒形のケース１５に組み込まれ、ケース１５はハウジングの胴体部６ａの前方側に取り付けられる。また、ケース１５の下部には、接続用の配線等をカバーするための配線カバー１９が設けられる。
【００３５】
次に図２を用いて回転位置検出センサとトルク検出センサの取り付け構造を説明する。
図２は、図１のＡ−Ａ部の断面図である。ケース１５の内側の出力軸５は、円柱形の出力軸５において、歪ゲージ１２が取り付けられる位置だけが、その径が細くなっていて、断面が略四角形になっている。そして断面の外周に位置する４つの平面それぞれに歪ゲージ１２が設けられる。これによりトルクの検出精度を向上させることができる。歪ゲージ１２は、機械的な寸法の微小な変化（ひずみ）を電気信号として検出するセンサで、構造物の表面に接着等により固定される。歪ゲージ１２として市販されている汎用品を用いることができるが、歪ゲージ１２の歪み受感部から引出線であるゲージリードが取り付けられる。配線カバー１９は、回転位置検出用の配線やトルク検出センサ用の後述する配線が通過する空間を形成するためのカバーである。
【００３６】
次に、前記モータ３の駆動制御系の構成と作用を図３に基づいて説明する。図３はモータ３の駆動制御系の回路構成を示すブロック図である。本実施例では、モータ３は３相のブラシレス直流モータで構成される。このブラシレス直流モータは、いわゆるインナーロータ型であって、複数組のＮ極とＳ極を含む永久磁石（マグネット）を含んで構成される回転子（ロータ）３ｂと、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗからなる固定子３ａ（ステータ）と、回転子３ｂの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に配置された３つの回転位置検出素子４２を有する。これら回転位置検出素子４２からの位置検出信号に基づいて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間が制御され、モータ３が回転する。
【００３７】
駆動回路用基板７ｂ上には、３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６からなるインバータ回路を含んで構成される。ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、回転制御回路５１に接続され、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ドレイン又は各ソースは、スター結線された固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。これによって、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、回転制御回路５１から入力されたスイッチング素子駆動信号（Ｈ１〜Ｈ６の駆動信号）によってスイッチング動作を行い、インバータ回路に印加される１４０Ｖ直流を３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに電力を供給する。
【００３８】
６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動するスイッチング素子駆動信号（３相信号）のうち、３個の負電源側スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６として供給し、トリガスイッチ１４ａの操作量（ストローク）を印加電圧設定回路４９で検出し、この操作量に基づいた設定信号をモータ制御用の第１のマイコン５０に出力する。マイコン５０は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号のパルス幅（デューティ比）を変化させることによってモータ３への電力供給量を調整し、モータ３の起動／停止と回転速度を制御する。
【００３９】
ここで、ＰＷＭ信号は、インバータ回路の正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３又は負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３又はスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を高速スイッチングさせることによって結果的に１４０Ｖ直流を各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を制御する。尚、本実施の形態では、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６にＰＷＭ信号が供給されるため、このＰＷＭ信号のパルス幅を制御することによって各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を調整してモータ３の回転速度を制御することができる。
【００４０】
１つ目のマイコン５０は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するための中央処理装置（ＣＰＵ）、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、時計機能をもつタイマ等を含んで構成される。
【００４１】
次に図４を用いて、本実施例に係るねじ締め工具１の回路の全体構成を説明する。本実施例では、モータ３及びモータ制御回路の電源となるモータ系電源と、その他の制御機器への制御用電源の２系統に分け、モータ系電源を非絶縁電源で、制御系電源を絶縁された電源で駆動され、外部に設けられる電源ボックス３０からケーブル２を介して２つの直流が供給される。１４０Ｖ直流は、電源ボックス３０内の全波整流平滑回路３１により生成される。全波整流平滑回路３１は、例えば、整流素子４個をブリッジ状に接続した整流回路とコンデンサによる平滑回路を組み合わせたものである。１２Ｖ直流は、電源ボックス３０内に配置されるＡＣ／ＤＣコンバータ３２により生成される。
【００４２】
回路１Ａ内において、１４０Ｖ直流はモータ３の駆動回路用基板７ｂに供給される。駆動回路用基板７ｂに搭載されたインバータ回路により、所定のモータ３の固定子巻線に駆動電源が供給される。１４０Ｖ直流はさらに、１８Ｖ定電圧回路５３にも供給される。１８Ｖ定電圧回路５３は公知のチョッパー回路で構成しても良いし、ツエナーダイオードとトランジスタを組み合わせた公知の定電圧回路で構成しても良い。１８Ｖ定電圧回路５３から出力された１８Ｖ直流は、第２の定電圧回路５２に入力され、第２の定電圧回路５２によって、マイコン５０が動作するための動作電圧Ｖｃｃ、例えば５Ｖ直流と３．３Ｖ直流が生成される。
【００４３】
電源ボックス３０で生成された直流は、モータ３の制御用の回路以外の部分に入力される。まず、１２Ｖ直流は定電圧回路６４に入力され、そこでマイコン６０の動作用の電圧、例えば５Ｖ、３．３Ｖが生成され、マイコン６０に入力される。また。±１２Ｖ電源７１に入力される。±１２Ｖ電源７１では、＋１２Ｖに加えて−１２Ｖの電圧をも生成する。−１２Ｖは歪ゲージ１２の駆動用に用いられる。なお、±１２Ｖ電源７１から歪ゲージ１２に至る電源ラインは図示していない。１２Ｖ直流は、さらに冷却ファン１７にも供給される。冷却ファン１７は、マイコン６０の制御により、ドライブ回路７２によりＯＮ／ＯＦＦが制御される。
【００４４】
第１のマイコン５０と、第２のマイコン６０は、信号ラインにて接続されて双方でデータのやりとりを行うが、双方の絶縁関係を保つために信号ラインはフォトカプラ６５を介して接続される。第２のマイコン６０から第１のマイコン５０に送られる信号は、モータ３の回転駆動力を設定するための信号６８及びモータ３の回転をＯＦＦさせるためのＯＮ／ＯＦＦ制御のための信号６９である。第１のマイコン５０から第２のマイコン６０に送られるデータは、トリガスイッチ１４ａがＯＮされたか否かの信号６６と、モータ３の回転駆動力を設定するための信号６８に対するＡｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ信号６７である。もちろん、信号の種類はこれだけに限られず、その他の信号のやりとりをすることは任意である。
【００４５】
歪ゲージ１２には、トルク検出回路７０の発信回路７０ａからの発信信号が入力用トランス１１ａを介して供給される。同時に発信回路７０ａからの基準振幅はマイコン６０にも送られる。この基準振幅の入力がないとマイコン６０はトルク波形から歪みを検出できないからである。出力軸５にオイルパルスユニット４による締め付けトルクが生ずると、歪ゲージ１２の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化により変化した基準振幅信号は出力用トランス１１ｂを介して検波回路７０ｂに伝達され検波される。検波回路７０ｂには、マイコン６０からオフセット調整用の信号が送られているので、オフセット補正された検波信号をマイコン６０に出力する。
【００４６】
本実施例では検波回路７０ｂを含むトルク検出回路７０をねじ締め工具１の内部に設けた。また、マイコン６０は、歪ゲージ１２の出力値を用いて、どのくらいのトルク値で締め付けが行われたか（締め付けトルク）を算出するように構成した。通常、歪ゲージ１２の抵抗値の変化によって変形した基準振幅信号は、その信号レベルが微小であり外部ノイズの影響を受けやすい。しかし、本実施例では歪ゲージ１２から検波回路７０ｂまでの距離が短くて済むので、ノイズの影響を極力抑えつつ検波を行うことができる。さらに、検波回路７０ｂの出力は、マイコン６０に入力され、マイコン６０が有するＡ／Ｄコンバータを用いてデジタル化されるように構成されるので、別途のＡ／Ｄコンバータを準備する必要が無く、部品点数の削減を図ることができる。
【００４７】
次に、本実施例のねじ締め工具１を用いたボルトの締め付け時の動作を説明する。まず、作業者は、本体の操作ボタン（図示せず）を操作して、締め付けトルク値を設定する作業者が先端工具にボルト等をセットし、被締め付け材に位置決めした後にトリガスイッチ１４ａを引くと、その引かれたストロークに応じてマイコン５０はモータ３を回転させるように制御する。この際、マイコン６０は設定された締め付けトルクに応じて、モータ３の回転速度を制限することがあり、例えば、締め付けトルクが低い場合は、マイコン６０はマイコン５０に対して低い締め付けトルクに対応するモータ３の最大回転数を指示しておく。マイコン５０は、そのようにモータ３の回転数が制限されているときは、トリガスイッチ１４ａのストロークがそれ以上の回転数に対応している場合でも、モータ３の回転が指示された最大回転数に保たれるように制御する。
【００４８】
次に、マイコン６０は歪ゲージ１２の出力をモニターし、所定の締め付けトルクで締め付けが行われたかをモニターする。マイコン６０は設定された締め付けトルク値で正常に締め付けが完了したと判断したら、信号線６９を介してモータ３をＯＦＦさせる信号をマイコン５０に送る。マイコン５０は、そのモータＯＦＦの指示を受けると、トリガスイッチがＯＮになっているにも拘わらずにモータ３の回転を停止させる。作業者は、モータ３が自動停止したことにより作業が完了したことを認識できる。
【００４９】
マイコン６０はＲＳ４２２送受信機６１を介して、様々なデータを外部接続装置４０とやりとりすることが可能である。この場合、ＲＳ４２２送受信機６１と外部接続装置４０は、信号線４４を用いて接続される。信号線４４を含むケーブル２は、コネクタ４３によって着脱可能に接続され、電源ボックス３０及び外部接続装置４０に接続される。尚、信号線４４による通信は、有線による通信方式を用いずに、公知の無線通信方式を用いても良い。
【００５０】
以上説明したねじ締め工具１においては、締め付けトルクの管理のために歪ゲージ１２によって精度良く締め付けトルク値を検出することが重要となる。そこで、ねじ締め工具１の製造・組み立て工程においては、トルク検出回路７０の調整、とりわけ、検波回路７０ｂの調整を念入りに行っている。
【００５１】
ここで本発明の実施例を説明する前に図１１から図１５を用いて従来の検波回路の調整方法を説明する。図１１は、従来技術に係る検波回路１７０ｂの詳細構成を示すブロック図である。歪ゲージ１２から出力用トランス１１ｂを介して出力される信号は、トルク波形抽出回路１８０によって検出される。この検出される信号はアナログ出力であり、歪ゲージ１２の個体差によって−１２Ｖ〜＋１２Ｖの範囲でばらつく。このばらついている信号を、第二のマイコン６０に入力可能とするために、検波回路１７０ｂからの出力信号が０Ｖ〜５Ｖの範囲となるように調整される。
【００５２】
調整のポイントは２つあり、一つは打撃トルクが０の時の歪ゲージ１２の出力電圧であり、これが０Ｖになるようにゼロ点調整回路１８１に含まれる機械式半固定抵抗器１８３（ＶＲ＿１）により調整する。さらに、ゼロ点調整後の出力信号の最大値（最大締め付けトルク、例えば４０Ｎｍの打撃時の出力波形）が５Ｖになるようにゲイン調整回路１８２に含まれる機械式半固定抵抗器１８４（ＶＲ＿２）により調整する。機械式半固定抵抗器１８３、１８４は、例えばチップ型サーメット皮膜セラミック半固定可変抵抗器であり、スロット部をドライバ等で回すような機械的な操作によって所定の範囲で抵抗値を変化させることができる。
【００５３】
図１２は、機械式半固定抵抗器１８３、１８４の調整の仕方を説明する図である。この調整は、入力用トランス１１ａ及び出力用トランス１１ｂが収容されたケース１５をハウジングに組み込む前に行うもので、ケース１５とセンサ用基板２０８が接続された状態で調整される。まず、ケース１５から突出する出力軸５を固定具１８６の穴に嵌め込む。固定具１８６の穴の断面形状は、出力軸５の断面形状とほぼ同じであり、これによって出力軸５が回転できないように保持される。
【００５４】
次に、出力軸の後端の嵌合溝（図１の出力軸５を参照）に、図示しないトルク印加機器の出力軸１８５を嵌め込み、トルクを印加する前に、機械式半固定抵抗器１８３のスロット部をドライバ等で機械的に回すことによってゼロ点の調整を行う。次に、トルク印加機器によって所定のトルク値（例えば４０Ｎｍ）を印加して、その際の出力波形が＋５Ｖとなるように機械式半固定抵抗器１８４のスロット部をドライバ等で機械的に回すことによって調整する。
【００５５】
図１３は検波回路１７０ｂの出力波形図と、そのゼロ点及びゲインの調整方法を説明するための概略図である。図１３の左側には、調整対象となる機体ａ〜ｃの出力軸５に、４０Ｎｍのトルクを加えたときの検波回路１７０ｂの出力波形１９１〜１９３を示している。ここで、検波回路１７０ｂの出力波形は、−１２Ｖから＋１２Ｖまでの範囲でバラつくことになり、機体ａでは出力波形１９１で示すように、ゼロ点出力１９１ａが２Ｖ強程度で、４０Ｎｍ出力（４０Ｎｍを掛けたときの出力値）１９１ｂが１０Ｖ強である。このような波形を、機械式半固定抵抗器１８３、１８４を調整することによって、図１３の右側に示すような調整後の出力波形１９５のように、出力値が０Ｖ〜＋５Ｖの範囲に収まるようにする。つまり、２Ｖ強のゼロ点出力１９１ａが、調整後ゼロ点出力１９５ａのように０．５Ｖとなるように機械式半固定抵抗器１８３を調整する。次に、１０Ｖ強の４０Ｎｍ出力１９１ｂが、調整後４０Ｎｍ出力１９５ｂのように４．５Ｖとなるように機械式半固定抵抗器１８４を調整する。必要ならば、機械式半固定抵抗器１８３、１８４の調整を繰り返して図１３の右側の出力波形１９５のように調整する。このように調整することによって、調整された出力波形をマイコン６０のＡ／Ｄ変換ポートに入力させることができ、マイコン６０に内蔵されたＡ／Ｄ変換器を用いて以降の処理を行うことができる。
【００５６】
同様にして機体ｂの出力波形１９２は、−２．５Ｖ程度のゼロ点出力１９２ａが調整後ゼロ点出力１９５ａのように０．５Ｖとなるように調整され、１．２Ｖ程度の４０Ｎｍ出力１９２ｂが調整後４０Ｎｍ出力１９５ｂのように４．５Ｖとなるように調整される。さらに、機体ｃの出力波形１９３は、３．６Ｖ程度のゼロ点出力１９３ａが調整後ゼロ点出力１９５ａのように０．５Ｖとなるように調整され、６Ｖ程度の４０Ｎｍ出力１９３ｂが調整後４０Ｎｍ出力１９５ｂのように４．５Ｖとなるように調整される。
【００５７】
ここで、調整後ゼロ点出力１９５ａを０Ｖでなく０．５Ｖとするのは、ケース１５及びセンサ用基板２０８を組み込んだ後に、調整点がずれる可能性があるので、調整点がずれたとしてもマイコン６０側で電気的に補正できるようにするためである。また、調整後の４０Ｎｍ出力１９１ｂを５Ｖでなく４．５Ｖとするのは、想定される最大トルク値よりも１０％程度の検出余裕を設けるためである。
【００５８】
図１４は、ケース１５及びセンサ用基板２０８を組み込んだ後のねじ締め工具２０１の組立て後のゲイン調整（二次調整）の仕方を説明するための概略図である。ハウジングの組立て後は、図１４に示すような構成にてねじ締め工具１０１をトルク測定器９５に接続し、トルク測定器９５の表示値と外部接続装置４０の表示を比較し、一定トルク印加時とパルス状トルク測定時のズレを補正係数αとして算出し、この補正係数を外部接続装置から通信用基板内の不揮発性メモリに書き込む。トルク測定器９５は、ねじ締め工具２０１の出力軸５からの打撃トルクを入力する入力部（図示せず）を有するトルク測定器９５の本体９５ａと、測定されたトルク値を表示するための表示器９５ｂにより構成される。調整作業を行う者は、表示器９５ｂにより表示されるトルク値を読み取り、ねじ締め工具２０１に記憶させる補正値を計算し、得られた補正値を外部接続装置４０を介してねじ締め工具２０１に記憶させる。
【００５９】
図１５は従来技術に係るねじ締め工具２０１のゲイン調整（二次調整）による補正の仕方を説明するための波形図である。図１４に示す構成においてトルク測定器９５により出力トルクが４０Ｎｍと検出された際のねじ締め工具２０１の検波回路１７０ｂの出力波形１９６のピーク値は、理想的には＋４．５Ｖとなるはずである。しかしながら、組立後にも単体調整時の精度を１００％維持できるとは限らずに、図１５に示すように出力波形１９６のピーク値が＋４．５Ｖと一致しないことがある。そのため、＋４．５ＶとのずれＶｄをもとに補正係数αを求めて、補正係数αをマイコン６０に接続されるＥＥＰＲＯＭ６２（図４参照）に格納しておくようにした。ねじ締め工具２０１による実際のトルク値の検出では、この補正係数αを用いて締め付けトルク値を算出し、外部接続装置４０に出力する。実際の締め付け作業時には、外部接続装置４０又はねじ締め工具２０１は補正係数αを用いて締め付けトルク値を算出するので、バラツキのない正確なトルク値を得ることができる。
【００６０】
以上図１１〜図１５を用いて説明したのが従来のねじ締め工具２０１における検波回路１７０ｂのゼロ点調整及びゲイン調整方法であるが、発明者らの検討により下記のような改善すべき事項があることが判明した。
【００６１】
コストを抑える観点から、歪ゲージ１２のアナログ出力をマイコン６０に内蔵されているＡ／Ｄ変換器を使用して変換するので、Ａ／Ｄ変換器の分解能を最大限活用するためアナログ出力をＡ／Ｄ変換器の入力レンジ（０Ｖ〜＋５Ｖ）に合わせる必要がある。この作業は、ゼロ点の調整およびゲイン（最大振幅）の調整により達成され、この調整は製造段階で行われる。これらの調整は、機械式半固定抵抗器１８３、１８４を作業者が手で調整する方式とし、ユーザが調整できないようにハウジング組立て後は調整できないようにした。例えば、調整後はＶＲ＿１，ＶＲ＿２に緩み止めの塗料を塗布しハウジングの組立工程へ送られる。発明者らの検証により機械式半固定抵抗器の採用は部品としては低価格ではあるものの、調整にかかる工数が膨大でありトータルコストはかえって高くなるということが判明した。また、調整後のケース１５とセンサ用基板２０８をハウジングで組み込んだ後に、何らかの理由で、機械式半固定抵抗器１８３、１８４の調整が必要になった場合にはハウジングを分解する必要がありかえって煩わしいことがわかった。
【００６２】
そこで本実施例では検波回路７０ｂのゼロ点調整とゲイン調整を、ハウジングの組立後に電気的に調整できるように構成した。図５は、図４の検波回路７０ｂの詳細構成を示すブロック図である。検波回路７０ｂには、出力用トランス１１ｂからの出力信号を抽出するトルク波形抽出回路８０とゼロ点調整回路８１とゲイン調整回路８２が含まれ、ゼロ点調整回路８１の調整用に電子式半固定抵抗器８３が接続され、ゲイン調整回路８２の調整用に電子式半固定抵抗器８４が接続される。電子式半固定抵抗器８３、８４としては、例えばデジタルポテンショメータを用いることができ、マイコン６０からの制御線８５、８６によってその抵抗値を電気的に調整可能である。
【００６３】
図６は、電子式半固定抵抗器８３の詳細構成を示すブロック図である。電子式半固定抵抗器８３はアナログの可変抵抗部８３ｂ（トリマやボリウム）のワイパをマイコンなどのデジタル信号で外部から設定する部品である。全体がひとつのＩＣとして構成されて内部に、可変抵抗部８３ｂと制御・メモリ８３ａを含んで構成され、その抵抗値を決定するワイパ設定が、制御・メモリ８３ａ内に含まれるＥＥＰＲＯＭに記憶される。
【００６４】
ワイパポジションは３本の入力線を通じて制御される。電子式半固定抵抗器８３の制御線８５は、チップセレクト（ＣＳ）８５ａ、インクリメント（ＩＮＣ）８５ｂ、アップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）８５ｃの３本が含まれる。チップセレクト（ＣＳ）８５ａは、ローにすると、インクリメント（ＩＮＣ）８５ｂとアップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）８５ｃの信号を用いてワイパポジションを調節することができるようになる。チップセレクト（ＣＳ）８５ａをハイにしてアップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）８５ｃで方向を決めれば、インクリメント（ＩＮＣ）８５ｂに加えるクロックに同期して制御・メモリ８３ａに含まれる内部レジスタの値が１ずつ増減する。このようにレジスタの値を変更することによって、電子式半固定抵抗器８３のワイパ位置をマイコンにより制御することができる。
【００６５】
次に図７を用いて本発明の実施例に係るねじ締め工具１のゼロ点調整及びゲイン調整の仕方を説明する。図１１〜図１５で説明した従来のねじ締め工具においては、入力用トランス１１ａ及び出力用トランス１１ｂが収容されたケース１５をハウジングに組み込む前にゼロ点調整及びゲイン調整を行うようにしていた。しかし本実施例においては、これらをハウジングに組み込んだ後に調整するようにした。図７のようにハウジングの組立て後において、ねじ締め工具１の出力軸５をトルク測定器９５の本体９５ａにセットする。この状態において、ねじ締め工具１を停止又は所定のトルクで駆動させながらゼロ点調整及びゲイン調整を行う。この時の接続機器のブロック構成図が図８である。
【００６６】
図８において、通信用基板９に搭載される第２のマイコン６０は、信号線４４を介して外部接続装置４０に接続される。図７においては図示していないが、外部接続装置４０はトルク測定器９５とも接続され、外部接続装置４０とトルク測定器９５間でデータのやりとりができるように構成される。
【００６７】
図９は本発明の実施例に係るねじ締め工具１のゼロ点調整の手順を示すフローチャートである。この調整は図７のようにねじ締め工具１の出力軸５をトルク測定器９５の本体９５ａにセットし、トリガスイッチを引いていない状態で行うもので、外部接続装置４０に含まれる図示しないマイクロコンピュータを用いてコンピュータプログラムを実行することによりソフトウェアで実現する。
【００６８】
最初にステップ１０１にて、トリガスイッチ１４ａがオフになっているかを判定する。オフでないときはゼロ点調整ができないので待機する（ステップ１０１）。トリガスイッチ１４ａがオフになっていたら、外部接続装置４０はマイコン６０に対して検波回路７０ｂの出力電圧Ｖ０を測定するように指示を出し、その測定結果を受け取る（ステップ１０２）。次に外部接続装置４０は、出力電圧Ｖ０が規定の範囲、ここでは０．４Ｖ以上０．６Ｖ以下になっているかを判定する（ステップ１０３）。ここで出力電圧Ｖ０が規定の範囲に入っている場合はゼロ点調整の処理は終了である。
【００６９】
ステップ１０３で出力電圧Ｖ０が規定の範囲を逸脱していたら、外部接続装置４０は出力電圧Ｖ０が０．６Ｖよりも大きいかを判定する（ステップ１０４）。出力電圧Ｖ０が０．６Ｖよりも大きい場合は、ゼロ点を下側にずらすべく電子式半固定抵抗器８３に対してチップセレクト（ＣＳ）８５ａをハイにして、アップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）８５ｃでダウン方向として、インクリメント（ＩＮＣ）８５ｂに加えるよう１パルス送出する（ステップ１０５）。このような操作は外部接続装置４０がマイコン６０に指示することにより、マイコン６０から電子式半固定抵抗器８３に対して信号が発せられる。ステップ１０５が終了したらステップ１０１に戻る。
【００７０】
ステップ１０４で出力電圧Ｖ０が０．６Ｖよりも小さい場合は、ゼロ点を上側にずらすべく電子式半固定抵抗器８３に対してチップセレクト（ＣＳ）８５ａをハイにして、アップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）８５ｃでアップ方向として、インクリメント（ＩＮＣ）８５ｂに加えるよう１パルス送出する（ステップ１０６）。このような操作は外部接続装置４０がマイコン６０に指示することにより、マイコン６０が電子式半固定抵抗器８３に対して行う。ステップ１０５が終了したらステップ１０１に戻る。
【００７１】
次に、ゼロ点調整が終了したら図１０で説明するゲイン調整の手順に移る。図１０は本発明の実施例に係るねじ締め工具１のゲイン調整の手順を示すフローチャートである。この調整は図７のようにねじ締め工具１の出力軸５をトルク測定器９５の本体９５ａにセットし、トリガスイッチを引いて行うもので、外部接続装置４０に含まれる図示しないマイクロコンピュータを用いてコンピュータプログラムを実行することによりソフトウェアで実現する。
【００７２】
まず外部接続装置４０は、調整モードをゲイン調整モードに設定する。ゲイン調整モードにおいては、ねじ締め工具１だけでなくトルク測定器９５とのデータのやりとりを行う。次に外部接続装置４０は、マイコン６０にたいして約４０Ｎｍのピークトルクが発生するモータ印加電圧を設定し、この印加電圧をモータ３に印加させるようにねじ締め工具１のマイコン６０に指示を出す（ステップ１１２）。指示を受けたマイコン６０は、マイコン５０（図４参照）に対してその指示を出すことによって、モータ３が起動する（ステップ１１３）。ステップ１１３にてモータ３が起動していなければ外部接続装置４０は待機し、起動したらトルク測定器９５から送られるピークトルクＶｐを測定する。このピークトルクＶｐの最大値Ｖｐｍは、同時に外部接続装置４０の表示部４０ａに表示され（ステップ１１４）、これにより作業者は調整具合を確認することができる。
【００７３】
次にマイコン６０はトリガスイッチ１４ａをＯＦＦ状態にすることによりモータ３の回転を停止させる（ステップ１１５）。次に、外部接続装置４０はトルク測定器９５によって計測されたモータ起動中のＶ’ｐの最大値Ｖ’ｐｍとＶｐｍを比較する。そして、その差（Ｖｐｍ−Ｖ’ｐｍ）を外部接続装置４０の表示部４０ａに表示する（ステップ１１６）。次に、算出された差（Ｖｐｍ−Ｖ’ｐｍ）が、−０．１Ｎｍ以上＋０．１Ｎｍ以内の範囲内に入っているかを判断し、範囲内にあったら処理を終了する（ステップ１１７）。ステップ１１７において−０．１Ｎｍ以上＋０．１Ｎｍ以内でなかったら、外部接続装置４０から電子式半固定抵抗器８４に対してチップセレクト（ＣＳ）８５ａをハイにして、アップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）信号のカウントを指示して、インクリメント（ＩＮＣ）にパルスを送出し（ステップ１１８）、ステップ１１３に戻る。尚、ステップ１１８の操作は、外部接続装置４０がマイコン６０に指示を出すことにより、マイコン６０が電子式半固定抵抗器８４に対して電気的に制御する。
【００７４】
以上説明したように、本実施例においては２つの電子式半固定抵抗器８３、８４を用いてハウジングの組立後に、電気的にトルクの検波回路７０ｂのゼロ点調整とゲイン調整を行うようにしたので、ハウジングの組立前の調整を省くことができるので、組立コストを大幅に低減させるねじ締め工具を実現することができる。また、製品出荷後に検波回路７０ｂのゼロ点とゲインの再調整を行う場合であっても、ハウジングを分解することなく容易に行うことができる。
【００７５】
以上、本発明を示す実施例に基づき説明したが、本発明は上述の形態に限定されるも
のではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例においてはトルクセンサを有するインパクト工具の例で説明したが、これだけに限られずに、歪ゲージを用いて締め付けトルクを検出するねじ締め工具であれば、ドライバドリルやその他の回転工具であっても同様に適用できる。
【符号の説明】
【００７６】
１ ねじ締め工具 １Ａ （内部に組み込まれる）全体回路
２ ケーブル ３ モータ ３ａ （モータの）固定子
３ｂ （モータの）回転子 ４ オイルパルスユニット
５ 出力軸 ６ ハウジング ６ａ （ハウジングの）胴体部
６ｂ （ハウジングの）グリップ部 ６ｃ （ハウジングの）回路基板収納部
７ａ モータ制御用基板 ７ｂ 駆動回路用基板 ８ センサ用基板
９ 通信用基板 １０ａ、１０ｂ、１０ｃ ベアリング
１１ａ 入力用トランス １１ｂ 出力用トランス
１１ｃ コネクタ １２ 歪ゲージ １４ａ トリガスイッチ
１４ｂ スイッチ回路基板 １５ ケース １６ メタル
１７ 冷却ファン １８ 発光ダイオード １９ 配線カバー
２０ 回転軸 ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ ガイド溝
２２ ライナ ２３ ライナプレート ２４ メインシャフト
２９ 商用電源 ３０ 電源ボックス ３１ 全波整流平滑回路
３２ ＡＣ／ＤＣコンバータ ４０ 外部接続装置 ４０ａ 表示部
４２ 回転位置検出素子 ４３ コネクタ ４４ 信号線
４９ 印加電圧設定回路 ５０ マイコン ５１ 回転制御回路
５２ 定電圧回路 ５３ １８Ｖ定電圧回路 ６０ マイコン
６１ ＲＳ４２２送受信機 ６２ ＥＥＰＲＯＭ ６４ 定電圧回路
６５ フォトカプラ ６６、６７、６８、６９ 信号線
７０ トルク検出回路 ７０ａ （トルク検出回路内の）発信回路
７０ｂ （トルク検出回路内の）検波回路 ７１ ±１２Ｖ電源
７２ ドライブ回路 ８０ トルク波形抽出回路 ８１ ゼロ点調整回路
８２ ゲイン調整回路 ８３ 電子式半固定抵抗器 ８３ａ メモリ
８３ｂ 可変抵抗部 ８４ 電子式半固定抵抗器 ８５ 制御線
９５ トルク測定器 ９５ａ 本体 ９５ｂ 表示器
１０１ ねじ締め工具 １７０ｂ 検波回路 １８０ トルク波形抽出回路
１８１ ゼロ点調整回路 １８２ ゲイン調整回路
１８３、１８４ 機械式半固定抵抗器 １８５ 出力軸 １８６ 固定具
１９１、１９２、１９３、１９５ 出力波形
１９１ａ、１９２ａ、１９３ａ、１９５ａ ゼロ点出力
１９１ｂ、１９２ｂ、１９３ｂ、１９５ｂ ４０Ｎｍ出力
１９６ 出力波形 ２０１ ねじ締め工具 ２０８ センサ用基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータにより回転駆動され所定の締め付けトルクにてねじ等を締め付けるねじ締め工具に関し、特に製造段階でのトルク検出装置の調整を容易に行うように改良したねじ締め工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネジやボルト等の締め付けを行うねじ締め工具として、油圧を利用して打撃力を発生させるオイルパルスユニットを用いた装置が知られている。オイルパルスユニットを用いた工具は、金属同士の衝突がないため作動音が低いという特徴を有する。その装置の例として、例えば特許文献１があり、オイルパルスユニットを駆動する動力としてエアモータ又は直流モータが使用され、モータの出力軸がオイルパルスユニットに直結される。装置を作動させるためのトリガスイッチを引くと、モータが駆動される。そして規定の締め付けトルクで締め付けが行われたかを、トルク検出手段や角度検出器からの出力を用いて外部に設けたコントロールボックス（外部接続装置）が検知し、規定の締め付け値に達したらモータの回転を停止する。
【０００３】
近年、可搬型のねじ締め工具の駆動源として、ブラシレス直流モータが使われるようになってきた。ブラシレス直流モータは、高精度な回転制御が可能、メンテナンスフリーで長寿命、ロスが少なく作業量がアップする、というメリットを有する。ブラシレス直流モータは、ブラシ（整流用刷子）の無い直流モータであり、巻線を固定子側に、永久磁石を回転子側に用い、インバータで駆動された電力を所定のコイルへ順次通電することによりロータを回転させる。ブラシレス直流モータを用いたねじ締め工具では、例えば、固定子巻線への通電をオン・オフさせるためのスイッチング素子と、スイッチング素子をオン・オフさせるための制御信号を発生させる制御回路を、ハウジング内に設けた回路基板上に搭載する必要がある。
【０００４】
一方、特許文献１のようにトルク検出手段や角度検出器からの出力を外部に設けたコントロールボックスに送出する方法では、検出器からの微弱な出力信号をケーブルを介して送出することから、減衰したりノイズに曝されること等から、配設できるケーブルの長さに限界があり、例えば３ｍ程度が限界である。そのため、このケーブルの長さ制限を無くするために、ねじ締め工具の内部において、トルク検出手段や角度検出器からの出力を処理して、検出結果を外部接続装置に送出したいという要望がでてきた。
【０００５】
このような要望を満たすため、ブラシレス直流モータを用いたねじ締め工具において、トルク検出手段を設け、トルク検出手段からの出力を用いてモータの回転を制御するようにした。従来のねじ締め工具においては特許文献２に示すように、トルク検出手段として出力軸に歪ゲージを設け、歪ゲージからの出力を回転トランスを設けて伝達してトルク検出手段（トルク検出回路）に入力し、トルク検出手段の出力信号を外部接続装置に送出するように構成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３００５６号公報
【特許文献２】特公平６−２４７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
歪ゲージから回転トランスを介して外部に伝えられる出力信号は微弱なアナログ信号であり、この出力を検波回路で検波して外部接続装置に伝える必要があった。この検波回路において検出される微弱な信号はアナログ／デジタル変換（以下、「Ａ／Ｄ変換」という）させる必要性があるので、ゲインの調整を精度良く行うことが重要である。そのため、Ａ／Ｄ変換器の測定範囲に検波回路からのアナログ波形の範囲を合わせるために、可変抵抗器を検波回路に設けて、製品組立時に可変抵抗器のボリュームを回転させることによって調整する必要があった。このような可変抵抗器の調整（機械的な調整作業）は煩雑であり、製造コストの上昇につながっていた。
【０００８】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、トルク検出回路の調整作業に要する工数を低減して製造コストの低減を図り、安価かつ高信頼性を図ったねじ締め工具を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、トルク検出回路の検波回路に含まれる可変抵抗器として電子式半固定抵抗器を用いて、抵抗値の調整を制御部又は外部接続装置から電気的に行うようにしたねじ締め工具を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、トルク検出回路の検波回路の出力信号をＡ／Ｄ変換するにあたり、専用のＡ／Ｄ変換器でなく制御用のマイクロコンピュータ（略して「マイコン」と称する）に含まれるＡ／Ｄ変換機能を用いるようにして、部品点数の削減を図ったねじ締め工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【００１２】
本発明の一つの特徴によれば、モータと、モータによって先端工具が装着される出力軸を駆動する動力伝達機構と、モータの回転を制御する制御部と、出力軸における締付トルクの発生を検知するトルク検出手段と、トルク検出手段からの出力信号を検波して制御部に出力する検波回路を有するねじ締め工具において、制御部にＡ／Ｄポートを有するマイクロコンピュータを設け、検波回路に、検波回路の出力のゼロ点又は／及び最大振幅の調整を電気的に行う調整手段を設け、調整手段を調整することによって、検波回路の出力のゼロ点又は／及び最大振幅がマイクロコンピュータのＡ／Ｄポートの入力電圧範囲内に入るよう調整される。トルク検出手段は、出力軸に設けられる歪ゲージと、歪ゲージの出力信号を検波回路に伝達する回転トランスを含み、調整手段は電子式半固定抵抗器である。
【００１３】
本発明の他の特徴によれば、電子式半固定抵抗器はデジタルポテンショメータであり、チップセレクト（ＣＳ）、インクリメント（ＩＮＣ）、アップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）の３本の入力端子を含んで構成され、デジタルポテンショメータの抵抗値は入力端子を介してマイクロコンピュータによって電気的に設定される。動力伝達機構は、オイルパルスユニットを有する打撃機構を含み、マイクロコンピュータは、検波回路によって検波された信号を用いてオイルパルスユニットによる締め付けトルク値を算出し、設定されたトルク値に達したらモータを停止させるようにした。ねじ締め工具は通信路を介して外部接続装置と通信するための送受信装置を有し、制御部は、通信路を介して外部接続装置から送られるデジタルポテンショメータの設定指示信号に基づいてデジタルポテンショメータの設定値の変更を行う。
【００１４】
本発明のさらに他の特徴によれば、モータと、モータによって駆動される出力部と、出力部に接続される先端工具と、モータを収容するハウジングと、ハウジングに収容されるセンサと、センサからの出力された信号のゲインを調整する調整手段を有するねじ締め工具であって、調整手段をハウジングの外部から電気的に調整できるよう構成した。調整手段は例えば電子式半固定抵抗器である。調整はねじ締め工具に接続可能な外部接続装置によって行われる。外部接続装置に出力部のトルクを検出するトルク測定器が接続され、トルク測定器からの信号によって調整が行われる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、検波回路に出力のゼロ点又は／及び最大振幅の調整を電気的に行う調整手段を設け、調整手段を調整することによって出力のゼロ点又は／及び最大振幅がマイクロコンピュータのＡ／Ｄポートの入力電圧範囲内に入るよう調整されるので、ゼロ点又は／及び最大振幅の調整をねじ締め工具の組み立ての前後に拘わらずに行うことができ、組み立てのための人件費の削減を図ることができるとともに、調整精度を向上させたねじ締め工具を実現できる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、トルク検出手段は出力軸に設けられる歪ゲージと歪ゲージの出力信号を検波回路に伝達する回転トランスを含み、調整手段は電子式半固定抵抗器であるので、ねじ締め工具に含まれるマイクロコンピュータや、ねじ締め工具に接続される外部接続装置から電気的に制御することができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、電子式半固定抵抗器はデジタルポテンショメータであるので、デジタルポテンショメータの入力端子にコマンド信号を送出するだけで設定抵抗値を容易に変更することができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、動力伝達機構はオイルパルスユニットを有する打撃機構を含み、マイクロコンピュータは検波回路によって検波された信号を用いてオイルパルスユニットによる締め付けトルク値を算出し、設定されたトルク値に達したらモータを停止させるので、規定の締め付けトルクにて確実に締め付けることができるねじ締め工具を実現できる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、制御部は、通信路を介して外部接続装置から送られるデジタルポテンショメータの設定指示信号に基づいてデジタルポテンショメータの設定値の変更を行うので、外部接続装置を用いてねじ締め工具の調整を精度良く簡単に行うことができる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、ねじ締め工具においてセンサからの出力された信号のゲインを調整する調整手段を、ハウジングの外部から電気的に調整できるように構成したので、ゼロ点又は／及び最大振幅の調整をねじ締め工具の組立の前後に拘わらずに行うことができ、組立のための人件費の削減を図ることができるとともに、調整精度を向上させたねじ締め工具を実現できる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、調整手段は電子式半固定抵抗器であるので、半固定抵抗器の設定抵抗値を電気的に制御することができる。
【００２２】
請求項８の発明によれば、調整はねじ締め工具に接続可能な外部接続装置によって行われるので、調整のために必要な制御プログラムをねじ締め工具内に予め準備していなくても外部接続装置側から制御することが可能となる。
【００２３】
請求項９の発明によれば、外部接続装置に出力部のトルクを検出するトルク測定器が接続され、トルク測定器からの信号によって調整が行われるので、実測トルク値に即した厳密な調整が可能であり精度の高いねじ締め工具を実現することができる。
【００２４】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例に係るねじ締め工具１の全体を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ部の断面図である。
【図３】本発明の実施例に係るねじ締め工具１のモータ３の駆動制御系の回路構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例に係るねじ締め工具１の回路の全体構成を示す図である。
【図５】図４の検波回路７０ｂの詳細構成を示すブロック図である。
【図６】図５の電子式半固定抵抗器８３の詳細構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例に係るねじ締め工具１のゼロ点調整及びゲイン調整の仕方を説明するための概略図である。
【図８】本発明の実施例に係るねじ締め工具１のゲイン調整時の接続機器のブロック構成図である。
【図９】本発明の実施例に係るねじ締め工具１のゼロ点調整の手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例に係るねじ締め工具１のゲイン調整の手順を示すフローチャートである。
【図１１】従来技術に係る検波回路１７０ｂの詳細構成を示すブロック図である。
【図１２】従来技術に係る検波回路１７０ｂ単体のゼロ点調整及びゲイン調整を行う手順を説明するための概略図である。
【図１３】従来技術に係る検波回路１７０ｂの出力波形図と、そのゼロ点及びゲインの調整方法を説明するための概略図である。
【図１４】従来技術に係るねじ締め工具２０１の組立て後のゲイン調整（二次調整）の仕方を説明するための概略図である。
【図１５】従来技術に係るねじ締め工具２０１のゲイン調整（二次調整）による補正の仕方を説明するための波形図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。尚、本明細書の説明においてはねじ締め工具の例としてインパクト式のねじ締め工具１の例を用いて説明する。また、ねじ締め工具１の上下及び前後の方向は、図１中に示した方向として説明する。
【００２７】
図１は本実施例に係るねじ締め工具１及びそれに接続される電源ボックス３０、外部接続装置４０の全体を示す図であり、ねじ締め工具１については断面図を示す。ねじ締め工具１は、電源ボックス３０からケーブル２により供給される電力を利用してモータ３を駆動し、モータ３によってオイルパルスユニット４を駆動し、オイルパルスユニット４に連結された出力軸５に回転力と打撃力を与えることによって六角ソケット等の図示しない先端工具に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。
【００２８】
ケーブル２により供給される電源は、例えば直流１４０Ｖであり、工具本体の外部に設けられた電源ボックス３０内において、例えばＡＣ１００Ｖ等の商用電源２９から生成される。電源ボックス３０内においては、さらに制御系電源のために直流１２Ｖ電源が商用電源２９から生成され、ケーブル２を介してねじ締め工具１に供給される。ケーブル２は、図示していないが内部に直流１４０Ｖ用の電源コードと、直流１２Ｖ用の電源コードを含んで構成され、ケーブル２とねじ締め工具１及び／又は電源ボックス３０は、図示しないコネクタを用いて脱着可能に構成しても良いし、脱着不能に構成しても良い。
【００２９】
モータ３は、内周側に永久磁石を有する回転子３ｂを有し、外周側に鉄心に巻かれた巻線を有する固定子３ａとからなるブラシレス直流モータであって、２つのベアリング１０ａ、１０ｂによってその回転軸２０が固定され、ハウジングの筒状の胴体部６ａ内に収容される。ハウジングは、胴体部６ａとグリップ部６ｂと回路基板収納部６ｃの３つの部分で構成され、絶縁体たるプラスチック等により一体的に製造される。また、ハウジングは、胴体部６ａの長手方向軸線とグリップ部６ｂの長手方向軸線を含む面、即ち図１の断面部分で左右に分割可能であり、分割可能なハウジングは図示しない複数のネジによって固定される。モータ３の後方側には、モータ３を駆動するための駆動回路用基板７ｂが配設され、この回路基板上にはＦＥＴなどの半導体素子により構成されるインバータ回路及び回転子３ｂの回転位置を検出するための回転位置検出素子４２が搭載される。回転位置検出素子４２としては、例えば、ホール素子、ホールＩＣを用いることができる。ハウジングの胴体部６ａ内部の最後端には、モータ３及びオイルパルスユニット４を冷却するための冷却ファン１７が設けられる。
【００３０】
ハウジングの胴体部６ａから略直角に下方向に延びるグリップ部６ｂの取り付け部付近にはトリガスイッチ１４ａが配設され、その直下に設けられるスイッチ回路基板１４ｂによりトリガスイッチ１４ａを引いた量に比例する信号が、モータ制御用基板７ａに伝達される。グリップ部６ｂの下側の回路基板収納部６ｃの内部には、モータ制御用基板７ａ、センサ用基板８、通信用基板９の３つの回路基板が、ハウジングの分割面と略鉛直になる方向に並列に配置される。ハウジングの回路基板収納部６ｃの内壁には、回路基板を保持する部分となるガイド溝２１ａ、２１ｂ、２１ｃが形成される。これらガイド溝２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、分割可能な他方のハウジング側にも同様に形成され、組立の際に片側のハウジングの内面が上になるように作業台に置いて、３つの回路基板をハウジングのガイド溝２１ａ、２１ｂ、２１ｃに差し込み、もう一方のハウジングのガイド溝に３つの回路基板が嵌め込まれるように他方のハウジングを重ね合わせるだけで３つの回路基板を簡単に固定できる。
【００３１】
通信用基板９には、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）１８が設けられ、発光ダイオード１８の光は図示しないハウジングの透過窓を透過して又は貫通孔を通して外部から識別できるように配置される。発光ダイオード１８は、正常締め付けが完了してモータ３が停止した場合に点灯させたり、締め付け異常と判断された場合にアラームとしての点滅をさせたり、通信異常の発生の場合に点灯させたりする。
【００３２】
ハウジングの胴体部６ａ内に内蔵されたオイルパルスユニット４は、公知のものを用いることができ、主に、モータ３と同期して回転する駆動部分と、先端工具が取り付けられる出力軸５と同期して回転する出力部分の２つの部分により構成される。モータ３と同期して回転する駆動部分は、モータ３の回転軸２０に直結されるライナプレート２３と、その外周側で前方に延びるように固定される外径が略円柱形のライナ２２を含む。出力軸５と同期して回転する出力部分は、メインシャフト２４と、メインシャフト２４の外周側に１８０度隔てて形成された溝にバネを介して取付けられるブレード（図示せず）を含んで構成される。メインシャフト２４は一体成型されたライナ２２に貫通されて、ライナ２２とライナプレート２３により形成される閉空間内で回転できるように保持され、この閉空間内には、トルクを発生するためのオイル（作動油）が充填される。
【００３３】
トリガスイッチ１４ａが引かれてモータ３が起動されると、モータ３の回転力はオイルパルスユニット４に伝達される。オイルパルスユニット４の内部にはオイルが充填されていて、出力軸５に負荷のかかっていないとき、又は、負荷が小さい際には、オイルの抵抗のみで出力軸５はモータ３の回転にほぼ同期して回転する。出力軸５に強い負荷がかかると出力軸５及びメインシャフト２４の回転が止まり、オイルパルスユニット４の外周側のライナ２２のみが回転を続け、１回転に１箇所あるオイルを密閉する位置にてオイルの圧力が急激に上昇して衝撃パルスを発生し、尖塔状の強いトルクによりメインシャフト２４を回転させ、出力軸５に大きな締付トルクが伝達される。以後、同様の打撃動作が数回繰り返され、締め付け対象が設定トルクで締め付けられる。出力軸５は、後方側端部がベアリング１０ｃにより保持され、前方がメタル１６によりケース１５に保持される。
【００３４】
ベアリング１０ｃの前方側において出力軸５の径が細くなっており、その細くなった部分に、トルク検出センサである歪ゲージ１２が取り付けられる。歪ゲージ１２が取り付けられる箇所の前方側においては、出力軸５の径は太くなっており、その箇所に歪ゲージ１２へ電圧を供給する入力用トランス１１ａと、歪ゲージ１２からの出力を伝達する出力用トランス１１ｂが設けられる。入力用トランス１１ａと出力用トランス１１ｂは、それぞれ内周側と外周側に配置されるコイルを含んで構成される。内周側のコイルは出力軸５に固定され、外周側のコイルはケース１５に固定される。入力用トランス１１ａと出力用トランス１１ｂへの入出力電圧は、コネクタ１１ｃを介してセンサ用基板８に伝達される。出力軸５に取り付けられる上述した各部分は、円筒形のケース１５に組み込まれ、ケース１５はハウジングの胴体部６ａの前方側に取り付けられる。また、ケース１５の下部には、接続用の配線等をカバーするための配線カバー１９が設けられる。
【００３５】
次に図２を用いて回転位置検出センサとトルク検出センサの取り付け構造を説明する。
図２は、図１のＡ−Ａ部の断面図である。ケース１５の内側の出力軸５は、円柱形の出力軸５において、歪ゲージ１２が取り付けられる位置だけが、その径が細くなっていて、断面が略四角形になっている。そして断面の外周に位置する４つの平面それぞれに歪ゲージ１２が設けられる。これによりトルクの検出精度を向上させることができる。歪ゲージ１２は、機械的な寸法の微小な変化（ひずみ）を電気信号として検出するセンサで、構造物の表面に接着等により固定される。歪ゲージ１２として市販されている汎用品を用いることができるが、歪ゲージ１２の歪み受感部から引出線であるゲージリードが取り付けられる。配線カバー１９は、回転位置検出用の配線やトルク検出センサ用の後述する配線が通過する空間を形成するためのカバーである。
【００３６】
次に、前記モータ３の駆動制御系の構成と作用を図３に基づいて説明する。図３はモータ３の駆動制御系の回路構成を示すブロック図である。本実施例では、モータ３は３相のブラシレス直流モータで構成される。このブラシレス直流モータは、いわゆるインナーロータ型であって、複数組のＮ極とＳ極を含む永久磁石（マグネット）を含んで構成される回転子（ロータ）３ｂと、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗからなる固定子３ａ（ステータ）と、回転子３ｂの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に配置された３つの回転位置検出素子４２を有する。これら回転位置検出素子４２からの位置検出信号に基づいて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間が制御され、モータ３が回転する。
【００３７】
駆動回路用基板７ｂ上には、３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６からなるインバータ回路を含んで構成される。ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、回転制御回路５１に接続され、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ドレイン又は各ソースは、スター結線された固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。これによって、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、回転制御回路５１から入力されたスイッチング素子駆動信号（Ｈ１〜Ｈ６の駆動信号）によってスイッチング動作を行い、インバータ回路に印加される１４０Ｖ直流を３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに電力を供給する。
【００３８】
６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動するスイッチング素子駆動信号（３相信号）のうち、３個の負電源側スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６として供給し、トリガスイッチ１４ａの操作量（ストローク）を印加電圧設定回路４９で検出し、この操作量に基づいた設定信号をモータ制御用の第１のマイコン５０に出力する。マイコン５０は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号のパルス幅（デューティ比）を変化させることによってモータ３への電力供給量を調整し、モータ３の起動／停止と回転速度を制御する。
【００３９】
ここで、ＰＷＭ信号は、インバータ回路の正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３又は負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３又はスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を高速スイッチングさせることによって結果的に１４０Ｖ直流を各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を制御する。尚、本実施の形態では、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６にＰＷＭ信号が供給されるため、このＰＷＭ信号のパルス幅を制御することによって各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を調整してモータ３の回転速度を制御することができる。
【００４０】
１つ目のマイコン５０は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するための中央処理装置（ＣＰＵ）、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、時計機能をもつタイマ等を含んで構成される。
【００４１】
次に図４を用いて、本実施例に係るねじ締め工具１の回路の全体構成を説明する。本実施例では、モータ３及びモータ制御回路の電源となるモータ系電源と、その他の制御機器への制御用電源の２系統に分け、モータ系電源を非絶縁電源で、制御系電源を絶縁された電源で駆動され、外部に設けられる電源ボックス３０からケーブル２を介して２つの直流が供給される。１４０Ｖ直流は、電源ボックス３０内の全波整流平滑回路３１により生成される。全波整流平滑回路３１は、例えば、整流素子４個をブリッジ状に接続した整流回路とコンデンサによる平滑回路を組み合わせたものである。１２Ｖ直流は、電源ボックス３０内に配置されるＡＣ／ＤＣコンバータ３２により生成される。
【００４２】
回路１Ａ内において、１４０Ｖ直流はモータ３の駆動回路用基板７ｂに供給される。駆動回路用基板７ｂに搭載されたインバータ回路により、所定のモータ３の固定子巻線に駆動電源が供給される。１４０Ｖ直流はさらに、１８Ｖ定電圧回路５３にも供給される。１８Ｖ定電圧回路５３は公知のチョッパー回路で構成しても良いし、ツエナーダイオードとトランジスタを組み合わせた公知の定電圧回路で構成しても良い。１８Ｖ定電圧回路５３から出力された１８Ｖ直流は、第２の定電圧回路５２に入力され、第２の定電圧回路５２によって、マイコン５０が動作するための動作電圧Ｖｃｃ、例えば５Ｖ直流と３．３Ｖ直流が生成される。
【００４３】
電源ボックス３０で生成された直流は、モータ３の制御用の回路以外の部分に入力される。まず、１２Ｖ直流は定電圧回路６４に入力され、そこでマイコン６０の動作用の電圧、例えば５Ｖ、３．３Ｖが生成され、マイコン６０に入力される。また。±１２Ｖ電源７１に入力される。±１２Ｖ電源７１では、＋１２Ｖに加えて−１２Ｖの電圧をも生成する。−１２Ｖは歪ゲージ１２の駆動用に用いられる。なお、±１２Ｖ電源７１から歪ゲージ１２に至る電源ラインは図示していない。１２Ｖ直流は、さらに冷却ファン１７にも供給される。冷却ファン１７は、マイコン６０の制御により、ドライブ回路７２によりＯＮ／ＯＦＦが制御される。
【００４４】
第１のマイコン５０と、第２のマイコン６０は、信号ラインにて接続されて双方でデータのやりとりを行うが、双方の絶縁関係を保つために信号ラインはフォトカプラ６５を介して接続される。第２のマイコン６０から第１のマイコン５０に送られる信号は、モータ３の回転駆動力を設定するための信号６８及びモータ３の回転をＯＦＦさせるためのＯＮ／ＯＦＦ制御のための信号６９である。第１のマイコン５０から第２のマイコン６０に送られるデータは、トリガスイッチ１４ａがＯＮされたか否かの信号６６と、モータ３の回転駆動力を設定するための信号６８に対するＡｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ信号６７である。もちろん、信号の種類はこれだけに限られず、その他の信号のやりとりをすることは任意である。
【００４５】
歪ゲージ１２には、トルク検出回路７０の発信回路７０ａからの発信信号が入力用トランス１１ａを介して供給される。同時に発信回路７０ａからの基準振幅はマイコン６０にも送られる。この基準振幅の入力がないとマイコン６０はトルク波形から歪みを検出できないからである。出力軸５にオイルパルスユニット４による締め付けトルクが生ずると、歪ゲージ１２の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化により変化した基準振幅信号は出力用トランス１１ｂを介して検波回路７０ｂに伝達され検波される。検波回路７０ｂには、マイコン６０からオフセット調整用の信号が送られているので、オフセット補正された検波信号をマイコン６０に出力する。
【００４６】
本実施例では検波回路７０ｂを含むトルク検出回路７０をねじ締め工具１の内部に設けた。また、マイコン６０は、歪ゲージ１２の出力値を用いて、どのくらいのトルク値で締め付けが行われたか（締め付けトルク）を算出するように構成した。通常、歪ゲージ１２の抵抗値の変化によって変形した基準振幅信号は、その信号レベルが微小であり外部ノイズの影響を受けやすい。しかし、本実施例では歪ゲージ１２から検波回路７０ｂまでの距離が短くて済むので、ノイズの影響を極力抑えつつ検波を行うことができる。さらに、検波回路７０ｂの出力は、マイコン６０に入力され、マイコン６０が有するＡ／Ｄコンバータを用いてデジタル化されるように構成されるので、別途のＡ／Ｄコンバータを準備する必要が無く、部品点数の削減を図ることができる。
【００４７】
次に、本実施例のねじ締め工具１を用いたボルトの締め付け時の動作を説明する。まず、作業者は、本体の操作ボタン（図示せず）を操作して、締め付けトルク値を設定する作業者が先端工具にボルト等をセットし、被締め付け材に位置決めした後にトリガスイッチ１４ａを引くと、その引かれたストロークに応じてマイコン５０はモータ３を回転させるように制御する。この際、マイコン６０は設定された締め付けトルクに応じて、モータ３の回転速度を制限することがあり、例えば、締め付けトルクが低い場合は、マイコン６０はマイコン５０に対して低い締め付けトルクに対応するモータ３の最大回転数を指示しておく。マイコン５０は、そのようにモータ３の回転数が制限されているときは、トリガスイッチ１４ａのストロークがそれ以上の回転数に対応している場合でも、モータ３の回転が指示された最大回転数に保たれるように制御する。
【００４８】
次に、マイコン６０は歪ゲージ１２の出力をモニターし、所定の締め付けトルクで締め付けが行われたかをモニターする。マイコン６０は設定された締め付けトルク値で正常に締め付けが完了したと判断したら、信号線６９を介してモータ３をＯＦＦさせる信号をマイコン５０に送る。マイコン５０は、そのモータＯＦＦの指示を受けると、トリガスイッチがＯＮになっているにも拘わらずにモータ３の回転を停止させる。作業者は、モータ３が自動停止したことにより作業が完了したことを認識できる。
【００４９】
マイコン６０はＲＳ４２２送受信機６１を介して、様々なデータを外部接続装置４０とやりとりすることが可能である。この場合、ＲＳ４２２送受信機６１と外部接続装置４０は、信号線４４を用いて接続される。信号線４４を含むケーブル２は、コネクタ４３によって着脱可能に接続され、電源ボックス３０及び外部接続装置４０に接続される。尚、信号線４４による通信は、有線による通信方式を用いずに、公知の無線通信方式を用いても良い。
【００５０】
以上説明したねじ締め工具１においては、締め付けトルクの管理のために歪ゲージ１２によって精度良く締め付けトルク値を検出することが重要となる。そこで、ねじ締め工具１の製造・組み立て工程においては、トルク検出回路７０の調整、とりわけ、検波回路７０ｂの調整を念入りに行っている。
【００５１】
ここで本発明の実施例を説明する前に図１１から図１５を用いて従来の検波回路の調整方法を説明する。図１１は、従来技術に係る検波回路１７０ｂの詳細構成を示すブロック図である。歪ゲージ１２から出力用トランス１１ｂを介して出力される信号は、トルク波形抽出回路１８０によって検出される。この検出される信号はアナログ出力であり、歪ゲージ１２の個体差によって−１２Ｖ〜＋１２Ｖの範囲でばらつく。このばらついている信号を、第二のマイコン６０に入力可能とするために、検波回路１７０ｂからの出力信号が０Ｖ〜５Ｖの範囲となるように調整される。
【００５２】
調整のポイントは２つあり、一つは打撃トルクが０の時の歪ゲージ１２の出力電圧であり、これが０Ｖになるようにゼロ点調整回路１８１に含まれる機械式半固定抵抗器１８３（ＶＲ＿１）により調整する。さらに、ゼロ点調整後の出力信号の最大値（最大締め付けトルク、例えば４０Ｎｍの打撃時の出力波形）が５Ｖになるようにゲイン調整回路１８２に含まれる機械式半固定抵抗器１８４（ＶＲ＿２）により調整する。機械式半固定抵抗器１８３、１８４は、例えばチップ型サーメット皮膜セラミック半固定可変抵抗器であり、スロット部をドライバ等で回すような機械的な操作によって所定の範囲で抵抗値を変化させることができる。
【００５３】
図１２は、機械式半固定抵抗器１８３、１８４の調整の仕方を説明する図である。この調整は、入力用トランス１１ａ及び出力用トランス１１ｂが収容されたケース１５をハウジングに組み込む前に行うもので、ケース１５とセンサ用基板２０８が接続された状態で調整される。まず、ケース１５から突出する出力軸５を固定具１８６の穴に嵌め込む。固定具１８６の穴の断面形状は、出力軸５の断面形状とほぼ同じであり、これによって出力軸５が回転できないように保持される。
【００５４】
次に、出力軸の後端の嵌合溝（図１の出力軸５を参照）に、図示しないトルク印加機器の出力軸１８５を嵌め込み、トルクを印加する前に、機械式半固定抵抗器１８３のスロット部をドライバ等で機械的に回すことによってゼロ点の調整を行う。次に、トルク印加機器によって所定のトルク値（例えば４０Ｎｍ）を印加して、その際の出力波形が＋５Ｖとなるように機械式半固定抵抗器１８４のスロット部をドライバ等で機械的に回すことによって調整する。
【００５５】
図１３は検波回路１７０ｂの出力波形図と、そのゼロ点及びゲインの調整方法を説明するための概略図である。図１３の左側には、調整対象となる機体ａ〜ｃの出力軸５に、４０Ｎｍのトルクを加えたときの検波回路１７０ｂの出力波形１９１〜１９３を示している。ここで、検波回路１７０ｂの出力波形は、−１２Ｖから＋１２Ｖまでの範囲でバラつくことになり、機体ａでは出力波形１９１で示すように、ゼロ点出力１９１ａが２Ｖ強程度で、４０Ｎｍ出力（４０Ｎｍを掛けたときの出力値）１９１ｂが１０Ｖ強である。このような波形を、機械式半固定抵抗器１８３、１８４を調整することによって、図１３の右側に示すような調整後の出力波形１９５のように、出力値が０Ｖ〜＋５Ｖの範囲に収まるようにする。つまり、２Ｖ強のゼロ点出力１９１ａが、調整後ゼロ点出力１９５ａのように０．５Ｖとなるように機械式半固定抵抗器１８３を調整する。次に、１０Ｖ強の４０Ｎｍ出力１９１ｂが、調整後４０Ｎｍ出力１９５ｂのように４．５Ｖとなるように機械式半固定抵抗器１８４を調整する。必要ならば、機械式半固定抵抗器１８３、１８４の調整を繰り返して図１３の右側の出力波形１９５のように調整する。このように調整することによって、調整された出力波形をマイコン６０のＡ／Ｄ変換ポートに入力させることができ、マイコン６０に内蔵されたＡ／Ｄ変換器を用いて以降の処理を行うことができる。
【００５６】
同様にして機体ｂの出力波形１９２は、−２．５Ｖ程度のゼロ点出力１９２ａが調整後ゼロ点出力１９５ａのように０．５Ｖとなるように調整され、１．２Ｖ程度の４０Ｎｍ出力１９２ｂが調整後４０Ｎｍ出力１９５ｂのように４．５Ｖとなるように調整される。さらに、機体ｃの出力波形１９３は、３．６Ｖ程度のゼロ点出力１９３ａが調整後ゼロ点出力１９５ａのように０．５Ｖとなるように調整され、６Ｖ程度の４０Ｎｍ出力１９３ｂが調整後４０Ｎｍ出力１９５ｂのように４．５Ｖとなるように調整される。
【００５７】
ここで、調整後ゼロ点出力１９５ａを０Ｖでなく０．５Ｖとするのは、ケース１５及びセンサ用基板２０８を組み込んだ後に、調整点がずれる可能性があるので、調整点がずれたとしてもマイコン６０側で電気的に補正できるようにするためである。また、調整後の４０Ｎｍ出力１９１ｂを５Ｖでなく４．５Ｖとするのは、想定される最大トルク値よりも１０％程度の検出余裕を設けるためである。
【００５８】
図１４は、ケース１５及びセンサ用基板２０８を組み込んだ後のねじ締め工具２０１の組立て後のゲイン調整（二次調整）の仕方を説明するための概略図である。ハウジングの組立て後は、図１４に示すような構成にてねじ締め工具１０１をトルク測定器９５に接続し、トルク測定器９５の表示値と外部接続装置４０の表示を比較し、一定トルク印加時とパルス状トルク測定時のズレを補正係数αとして算出し、この補正係数を外部接続装置から通信用基板内の不揮発性メモリに書き込む。トルク測定器９５は、ねじ締め工具２０１の出力軸５からの打撃トルクを入力する入力部（図示せず）を有するトルク測定器９５の本体９５ａと、測定されたトルク値を表示するための表示器９５ｂにより構成される。調整作業を行う者は、表示器９５ｂにより表示されるトルク値を読み取り、ねじ締め工具２０１に記憶させる補正値を計算し、得られた補正値を外部接続装置４０を介してねじ締め工具２０１に記憶させる。
【００５９】
図１５は従来技術に係るねじ締め工具２０１のゲイン調整（二次調整）による補正の仕方を説明するための波形図である。図１４に示す構成においてトルク測定器９５により出力トルクが４０Ｎｍと検出された際のねじ締め工具２０１の検波回路１７０ｂの出力波形１９６のピーク値は、理想的には＋４．５Ｖとなるはずである。しかしながら、組立後にも単体調整時の精度を１００％維持できるとは限らずに、図１５に示すように出力波形１９６のピーク値が＋４．５Ｖと一致しないことがある。そのため、＋４．５ＶとのずれＶｄをもとに補正係数αを求めて、補正係数αをマイコン６０に接続されるＥＥＰＲＯＭ６２（図４参照）に格納しておくようにした。ねじ締め工具２０１による実際のトルク値の検出では、この補正係数αを用いて締め付けトルク値を算出し、外部接続装置４０に出力する。実際の締め付け作業時には、外部接続装置４０又はねじ締め工具２０１は補正係数αを用いて締め付けトルク値を算出するので、バラツキのない正確なトルク値を得ることができる。
【００６０】
以上図１１〜図１５を用いて説明したのが従来のねじ締め工具２０１における検波回路１７０ｂのゼロ点調整及びゲイン調整方法であるが、発明者らの検討により下記のような改善すべき事項があることが判明した。
【００６１】
コストを抑える観点から、歪ゲージ１２のアナログ出力をマイコン６０に内蔵されているＡ／Ｄ変換器を使用して変換するので、Ａ／Ｄ変換器の分解能を最大限活用するためアナログ出力をＡ／Ｄ変換器の入力レンジ（０Ｖ〜＋５Ｖ）に合わせる必要がある。この作業は、ゼロ点の調整およびゲイン（最大振幅）の調整により達成され、この調整は製造段階で行われる。これらの調整は、機械式半固定抵抗器１８３、１８４を作業者が手で調整する方式とし、ユーザが調整できないようにハウジング組立て後は調整できないようにした。例えば、調整後はＶＲ＿１，ＶＲ＿２に緩み止めの塗料を塗布しハウジングの組立工程へ送られる。発明者らの検証により機械式半固定抵抗器の採用は部品としては低価格ではあるものの、調整にかかる工数が膨大でありトータルコストはかえって高くなるということが判明した。また、調整後のケース１５とセンサ用基板２０８をハウジングで組み込んだ後に、何らかの理由で、機械式半固定抵抗器１８３、１８４の調整が必要になった場合にはハウジングを分解する必要がありかえって煩わしいことがわかった。
【００６２】
そこで本実施例では検波回路７０ｂのゼロ点調整とゲイン調整を、ハウジングの組立後に電気的に調整できるように構成した。図５は、図４の検波回路７０ｂの詳細構成を示すブロック図である。検波回路７０ｂには、出力用トランス１１ｂからの出力信号を抽出するトルク波形抽出回路８０とゼロ点調整回路８１とゲイン調整回路８２が含まれ、ゼロ点調整回路８１の調整用に電子式半固定抵抗器８３が接続され、ゲイン調整回路８２の調整用に電子式半固定抵抗器８４が接続される。電子式半固定抵抗器８３、８４としては、例えばデジタルポテンショメータを用いることができ、マイコン６０からの制御線８５、８６によってその抵抗値を電気的に調整可能である。
【００６３】
図６は、電子式半固定抵抗器８３の詳細構成を示すブロック図である。電子式半固定抵抗器８３はアナログの可変抵抗部８３ｂ（トリマやボリウム）のワイパをマイコンなどのデジタル信号で外部から設定する部品である。全体がひとつのＩＣとして構成されて内部に、可変抵抗部８３ｂと制御・メモリ８３ａを含んで構成され、その抵抗値を決定するワイパ設定が、制御・メモリ８３ａ内に含まれるＥＥＰＲＯＭに記憶される。
【００６４】
ワイパポジションは３本の入力線を通じて制御される。電子式半固定抵抗器８３の制御線８５は、チップセレクト（ＣＳ）８５ａ、インクリメント（ＩＮＣ）８５ｂ、アップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）８５ｃの３本が含まれる。チップセレクト（ＣＳ）８５ａは、ローにすると、インクリメント（ＩＮＣ）８５ｂとアップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）８５ｃの信号を用いてワイパポジションを調節することができるようになる。チップセレクト（ＣＳ）８５ａをハイにしてアップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）８５ｃで方向を決めれば、インクリメント（ＩＮＣ）８５ｂに加えるクロックに同期して制御・メモリ８３ａに含まれる内部レジスタの値が１ずつ増減する。このようにレジスタの値を変更することによって、電子式半固定抵抗器８３のワイパ位置をマイコンにより制御することができる。
【００６５】
次に図７を用いて本発明の実施例に係るねじ締め工具１のゼロ点調整及びゲイン調整の仕方を説明する。図１１〜図１５で説明した従来のねじ締め工具においては、入力用トランス１１ａ及び出力用トランス１１ｂが収容されたケース１５をハウジングに組み込む前にゼロ点調整及びゲイン調整を行うようにしていた。しかし本実施例においては、これらをハウジングに組み込んだ後に調整するようにした。図７のようにハウジングの組立て後において、ねじ締め工具１の出力軸５をトルク測定器９５の本体９５ａにセットする。この状態において、ねじ締め工具１を停止又は所定のトルクで駆動させながらゼロ点調整及びゲイン調整を行う。この時の接続機器のブロック構成図が図８である。
【００６６】
図８において、通信用基板９に搭載される第２のマイコン６０は、信号線４４を介して外部接続装置４０に接続される。図７においては図示していないが、外部接続装置４０はトルク測定器９５とも接続され、外部接続装置４０とトルク測定器９５間でデータのやりとりができるように構成される。
【００６７】
図９は本発明の実施例に係るねじ締め工具１のゼロ点調整の手順を示すフローチャートである。この調整は図７のようにねじ締め工具１の出力軸５をトルク測定器９５の本体９５ａにセットし、トリガスイッチを引いていない状態で行うもので、外部接続装置４０に含まれる図示しないマイクロコンピュータを用いてコンピュータプログラムを実行することによりソフトウェアで実現する。
【００６８】
最初にステップ１０１にて、トリガスイッチ１４ａがオフになっているかを判定する。オフでないときはゼロ点調整ができないので待機する（ステップ１０１）。トリガスイッチ１４ａがオフになっていたら、外部接続装置４０はマイコン６０に対して検波回路７０ｂの出力電圧Ｖ０を測定するように指示を出し、その測定結果を受け取る（ステップ１０２）。次に外部接続装置４０は、出力電圧Ｖ０が規定の範囲、ここでは０．４Ｖ以上０．６Ｖ以下になっているかを判定する（ステップ１０３）。ここで出力電圧Ｖ０が規定の範囲に入っている場合はゼロ点調整の処理は終了である。
【００６９】
ステップ１０３で出力電圧Ｖ０が規定の範囲を逸脱していたら、外部接続装置４０は出力電圧Ｖ０が０．６Ｖよりも大きいかを判定する（ステップ１０４）。出力電圧Ｖ０が０．６Ｖよりも大きい場合は、ゼロ点を下側にずらすべく電子式半固定抵抗器８３に対してチップセレクト（ＣＳ）８５ａをハイにして、アップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）８５ｃでダウン方向として、インクリメント（ＩＮＣ）８５ｂに加えるよう１パルス送出する（ステップ１０５）。このような操作は外部接続装置４０がマイコン６０に指示することにより、マイコン６０から電子式半固定抵抗器８３に対して信号が発せられる。ステップ１０５が終了したらステップ１０１に戻る。
【００７０】
ステップ１０４で出力電圧Ｖ０が０．６Ｖよりも小さい場合は、ゼロ点を上側にずらすべく電子式半固定抵抗器８３に対してチップセレクト（ＣＳ）８５ａをハイにして、アップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）８５ｃでアップ方向として、インクリメント（ＩＮＣ）８５ｂに加えるよう１パルス送出する（ステップ１０６）。このような操作は外部接続装置４０がマイコン６０に指示することにより、マイコン６０が電子式半固定抵抗器８３に対して行う。ステップ１０５が終了したらステップ１０１に戻る。
【００７１】
次に、ゼロ点調整が終了したら図１０で説明するゲイン調整の手順に移る。図１０は本発明の実施例に係るねじ締め工具１のゲイン調整の手順を示すフローチャートである。この調整は図７のようにねじ締め工具１の出力軸５をトルク測定器９５の本体９５ａにセットし、トリガスイッチを引いて行うもので、外部接続装置４０に含まれる図示しないマイクロコンピュータを用いてコンピュータプログラムを実行することによりソフトウェアで実現する。
【００７２】
まず外部接続装置４０は、調整モードをゲイン調整モードに設定する。ゲイン調整モードにおいては、ねじ締め工具１だけでなくトルク測定器９５とのデータのやりとりを行う。次に外部接続装置４０は、マイコン６０にたいして約４０Ｎｍのピークトルクが発生するモータ印加電圧を設定し、この印加電圧をモータ３に印加させるようにねじ締め工具１のマイコン６０に指示を出す（ステップ１１２）。指示を受けたマイコン６０は、マイコン５０（図４参照）に対してその指示を出すことによって、モータ３が起動する（ステップ１１３）。ステップ１１３にてモータ３が起動していなければ外部接続装置４０は待機し、起動したらトルク測定器９５から送られるピークトルクＶｐを測定する。このピークトルクＶｐの最大値Ｖｐｍは、同時に外部接続装置４０の表示部４０ａに表示され（ステップ１１４）、これにより作業者は調整具合を確認することができる。
【００７３】
次にマイコン６０はトリガスイッチ１４ａをＯＦＦ状態にすることによりモータ３の回転を停止させる（ステップ１１５）。次に、外部接続装置４０はトルク測定器９５によって計測されたモータ起動中のＶ’ｐの最大値Ｖ’ｐｍとＶｐｍを比較する。そして、その差（Ｖｐｍ−Ｖ’ｐｍ）を外部接続装置４０の表示部４０ａに表示する（ステップ１１６）。次に、算出された差（Ｖｐｍ−Ｖ’ｐｍ）が、−０．１Ｎｍ以上＋０．１Ｎｍ以内の範囲内に入っているかを判断し、範囲内にあったら処理を終了する（ステップ１１７）。ステップ１１７において−０．１Ｎｍ以上＋０．１Ｎｍ以内でなかったら、外部接続装置４０から電子式半固定抵抗器８４に対してチップセレクト（ＣＳ）８５ａをハイにして、アップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）信号のカウントを指示して、インクリメント（ＩＮＣ）にパルスを送出し（ステップ１１８）、ステップ１１３に戻る。尚、ステップ１１８の操作は、外部接続装置４０がマイコン６０に指示を出すことにより、マイコン６０が電子式半固定抵抗器８４に対して電気的に制御する。
【００７４】
以上説明したように、本実施例においては２つの電子式半固定抵抗器８３、８４を用いてハウジングの組立後に、電気的にトルクの検波回路７０ｂのゼロ点調整とゲイン調整を行うようにしたので、ハウジングの組立前の調整を省くことができるので、組立コストを大幅に低減させるねじ締め工具を実現することができる。また、製品出荷後に検波回路７０ｂのゼロ点とゲインの再調整を行う場合であっても、ハウジングを分解することなく容易に行うことができる。
【００７５】
以上、本発明を示す実施例に基づき説明したが、本発明は上述の形態に限定されるも
のではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例においてはトルクセンサを有するインパクト工具の例で説明したが、これだけに限られずに、歪ゲージを用いて締め付けトルクを検出するねじ締め工具であれば、ドライバドリルやその他の回転工具であっても同様に適用できる。
【符号の説明】
【００７６】
１ ねじ締め工具 １Ａ （内部に組み込まれる）全体回路
２ ケーブル ３ モータ ３ａ （モータの）固定子
３ｂ （モータの）回転子 ４ オイルパルスユニット
５ 出力軸 ６ ハウジング ６ａ （ハウジングの）胴体部
６ｂ （ハウジングの）グリップ部 ６ｃ （ハウジングの）回路基板収納部
７ａ モータ制御用基板 ７ｂ 駆動回路用基板 ８ センサ用基板
９ 通信用基板 １０ａ、１０ｂ、１０ｃ ベアリング
１１ａ 入力用トランス １１ｂ 出力用トランス
１１ｃ コネクタ １２ 歪ゲージ １４ａ トリガスイッチ
１４ｂ スイッチ回路基板 １５ ケース １６ メタル
１７ 冷却ファン １８ 発光ダイオード １９ 配線カバー
２０ 回転軸 ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ ガイド溝
２２ ライナ ２３ ライナプレート ２４ メインシャフト
２９ 商用電源 ３０ 電源ボックス ３１ 全波整流平滑回路
３２ ＡＣ／ＤＣコンバータ ４０ 外部接続装置 ４０ａ 表示部
４２ 回転位置検出素子 ４３ コネクタ ４４ 信号線
４９ 印加電圧設定回路 ５０ マイコン ５１ 回転制御回路
５２ 定電圧回路 ５３ １８Ｖ定電圧回路 ６０ マイコン
６１ ＲＳ４２２送受信機 ６２ ＥＥＰＲＯＭ ６４ 定電圧回路
６５ フォトカプラ ６６、６７、６８、６９ 信号線
７０ トルク検出回路 ７０ａ （トルク検出回路内の）発信回路
７０ｂ （トルク検出回路内の）検波回路 ７１ ±１２Ｖ電源
７２ ドライブ回路 ８０ トルク波形抽出回路 ８１ ゼロ点調整回路
８２ ゲイン調整回路 ８３ 電子式半固定抵抗器 ８３ａ メモリ
８３ｂ 可変抵抗部 ８４ 電子式半固定抵抗器 ８５ 制御線
９５ トルク測定器 ９５ａ 本体 ９５ｂ 表示器
１０１ ねじ締め工具 １７０ｂ 検波回路 １８０ トルク波形抽出回路
１８１ ゼロ点調整回路 １８２ ゲイン調整回路
１８３、１８４ 機械式半固定抵抗器 １８５ 出力軸 １８６ 固定具
１９１、１９２、１９３、１９５ 出力波形
１９１ａ、１９２ａ、１９３ａ、１９５ａ ゼロ点出力
１９１ｂ、１９２ｂ、１９３ｂ、１９５ｂ ４０Ｎｍ出力
１９６ 出力波形 ２０１ ねじ締め工具 ２０８ センサ用基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータによって先端工具が装着される出力軸を駆動する動力伝達機構と、
前記モータの回転を制御する制御部と、
前記出力軸における締付トルクの発生を検知するトルク検出手段と、
前記トルク検出手段からの出力信号を検波して前記制御部に出力する検波回路を有するねじ締め工具において、
前記制御部にＡ／Ｄポートを有するマイクロコンピュータを設け、
前記検波回路に、前記検波回路の出力のゼロ点又は／及び最大振幅の調整を電気的に行う調整手段を設け、
前記調整手段を調整することによって、前記検波回路の出力のゼロ点又は／及び最大振幅が前記マイクロコンピュータのＡ／Ｄポートの入力電圧範囲内に入るよう調整されることを特徴するねじ締め工具。
【請求項２】
前記トルク検出手段は、前記出力軸に設けられる歪ゲージと、前記歪ゲージの出力信号を前記検波回路に伝達する回転トランスを含み、
前記調整手段は電子式半固定抵抗器であることを特徴とする請求項１に記載のねじ締め工具。
【請求項３】
前記電子式半固定抵抗器はデジタルポテンショメータであり、チップセレクト（ＣＳ）、インクリメント（ＩＮＣ）、アップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）の３本の入力端子を含んで構成され、
デジタルポテンショメータの抵抗値は前記入力端子を介して前記マイクロコンピュータによって電気的に設定されることを特徴とする請求項２に記載のねじ締め工具。
【請求項４】
前記動力伝達機構は、オイルパルスユニットを有する打撃機構を含み、
前記マイクロコンピュータは、前記検波回路によって検波された信号を用いてオイルパルスユニットによる締め付けトルク値を算出し、設定されたトルク値に達したら前記モータを停止させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のねじ締め工具。
【請求項５】
前記ねじ締め工具は通信路を介して外部接続装置と通信するための送受信装置を有し、
前記制御部は、前記通信路を介して前記外部接続装置から送られる前記デジタルポテンショメータの設定指示信号に基づいて前記デジタルポテンショメータの設定値の変更を行うことを特徴とする請求項４に記載のねじ締め工具。
【請求項６】
モータと、
前記モータによって駆動される出力部と、
前記出力部に接続される先端工具と、
前記モータを収容するハウジングと、
前記ハウジングに収容されるセンサと、
前記センサからの出力された信号のゲインを調整する調整手段と、を有するねじ締め工具であって、
前記調整手段を、前記ハウジングの外部から電気的に調整できるよう構成したことを特徴とするねじ締め工具。
【請求項７】
前記調整手段は、電子式半固定抵抗器であることを特徴とする請求項６に記載のねじ締め工具。
【請求項８】
前記調整は、前記ねじ締め工具に接続可能な外部接続装置によって行われることを特徴とする請求項６又は７に記載のねじ締め工具。
【請求項９】
前記外部接続装置に前記出力部のトルクを検出するトルク測定器が接続され、
前記トルク測定器からの信号によって前記調整が行われることを特徴とする請求項７又は８に記載のねじ締め工具。
【請求項１】
モータと、
前記モータによって先端工具が装着される出力軸を駆動する動力伝達機構と、
前記モータの回転を制御する制御部と、
前記出力軸における締付トルクの発生を検知するトルク検出手段と、
前記トルク検出手段からの出力信号を検波して前記制御部に出力する検波回路を有するねじ締め工具において、
前記制御部にＡ／Ｄポートを有するマイクロコンピュータを設け、
前記検波回路に、前記検波回路の出力のゼロ点又は／及び最大振幅の調整を電気的に行う調整手段を設け、
前記調整手段を調整することによって、前記検波回路の出力のゼロ点又は／及び最大振幅が前記マイクロコンピュータのＡ／Ｄポートの入力電圧範囲内に入るよう調整されることを特徴するねじ締め工具。
【請求項２】
前記トルク検出手段は、前記出力軸に設けられる歪ゲージと、前記歪ゲージの出力信号を前記検波回路に伝達する回転トランスを含み、
前記調整手段は電子式半固定抵抗器であることを特徴とする請求項１に記載のねじ締め工具。
【請求項３】
前記電子式半固定抵抗器はデジタルポテンショメータであり、チップセレクト（ＣＳ）、インクリメント（ＩＮＣ）、アップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）の３本の入力端子を含んで構成され、
デジタルポテンショメータの抵抗値は前記入力端子を介して前記マイクロコンピュータによって電気的に設定されることを特徴とする請求項２に記載のねじ締め工具。
【請求項４】
前記動力伝達機構は、オイルパルスユニットを有する打撃機構を含み、
前記マイクロコンピュータは、前記検波回路によって検波された信号を用いてオイルパルスユニットによる締め付けトルク値を算出し、設定されたトルク値に達したら前記モータを停止させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のねじ締め工具。
【請求項５】
前記ねじ締め工具は通信路を介して外部接続装置と通信するための送受信装置を有し、
前記制御部は、前記通信路を介して前記外部接続装置から送られる前記デジタルポテンショメータの設定指示信号に基づいて前記デジタルポテンショメータの設定値の変更を行うことを特徴とする請求項４に記載のねじ締め工具。
【請求項６】
モータと、
前記モータによって駆動される出力部と、
前記出力部に接続される先端工具と、
前記モータを収容するハウジングと、
前記ハウジングに収容されるセンサと、
前記センサからの出力された信号のゲインを調整する調整手段と、を有するねじ締め工具であって、
前記調整手段を、前記ハウジングの外部から電気的に調整できるよう構成したことを特徴とするねじ締め工具。
【請求項７】
前記調整手段は、電子式半固定抵抗器であることを特徴とする請求項６に記載のねじ締め工具。
【請求項８】
前記調整は、前記ねじ締め工具に接続可能な外部接続装置によって行われることを特徴とする請求項６又は７に記載のねじ締め工具。
【請求項９】
前記外部接続装置に前記出力部のトルクを検出するトルク測定器が接続され、
前記トルク測定器からの信号によって前記調整が行われることを特徴とする請求項７又は８に記載のねじ締め工具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１３９７８６（Ｐ２０１２−１３９７８６Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９４５３５（Ｐ２０１０−２９４５３５）
【出願日】平成２２年１２月２９日（２０１０．１２．２９）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２９日（２０１０．１２．２９）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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