締付工具
【課題】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の提供。
【解決手段】モータ３０はブラシレスモータにより構成されており、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が設けられている。図示せぬ電流検出装置は制御回路１５に電気的に接続されており、制御回路１５において電流値を検出可能である。重り４０の係合凹部４０ａに重り係合部３４が係合することにより、重り４０と出力軸３１とは一体回転可能である。重り４０の回転により締付トルク１Ｎｍあたりの先端工具に伝わる回転エネルギは０．２Ｊ〜０．４Ｊであり、モータの回転速度、重り４０の慣性モーメントは、それぞれ３５０ｒａｄ／ｓ〜５００ｒａｄ／ｓ、８０ｋｇ・ｍ２〜１５０ｋｇ・ｍ２である。これらの値とすることで、図示せぬ先端工具の回転エネルギを８Ｊ〜１６Ｊとすることができる。
【解決手段】モータ３０はブラシレスモータにより構成されており、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が設けられている。図示せぬ電流検出装置は制御回路１５に電気的に接続されており、制御回路１５において電流値を検出可能である。重り４０の係合凹部４０ａに重り係合部３４が係合することにより、重り４０と出力軸３１とは一体回転可能である。重り４０の回転により締付トルク１Ｎｍあたりの先端工具に伝わる回転エネルギは０．２Ｊ〜０．４Ｊであり、モータの回転速度、重り４０の慣性モーメントは、それぞれ３５０ｒａｄ／ｓ〜５００ｒａｄ／ｓ、８０ｋｇ・ｍ２〜１５０ｋｇ・ｍ２である。これらの値とすることで、図示せぬ先端工具の回転エネルギを８Ｊ〜１６Ｊとすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は締付工具に関し、特に、先端工具によりネジやボルト等を締め付けるための締付工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりネジやボルト等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。
【０００３】
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、又は交流または直流の電源コード（図示せず）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。
【０００４】
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２００５−０２２０８２号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００５】
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。
【０００６】
そこで、低騒音化された締付工具としてモータの回転を伝達する機構としてオイルパルス機構を有するオイルパルス工具が知られている。オイルパルス工具のオイルパルスユニットはモータ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と同期して回転する出力部の２つの部分により構成されている。駆動部分が一回転する毎に、当該一回転に対して１箇所設けられたオイルを密閉する位置においてオイルの圧力が急激に上昇し衝撃パルスを発生し出力軸締付トルクが伝達される。このことにより、六角ソケット等の図示しない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２００３−０３９３４１号公報（特許文献２）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−０２２０８２号公報
【特許文献２】特開２００３−０３９３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述の特許文献２記載のオイルパルス工具は、特許文献１記載のインパクト工具よりは騒音は小さいものの、一般にボルト等を締め付けると数回〜十数回の打撃によって締結が行われるため、静かな場所では騒音が目立つ。また、工場等において部品を取り付ける際に音で取り付けを確認する作業を行うことがあるが、このような工場でオイルパルス工具を使用すると、オイルパルス工具の騒音が当該作業の妨げとなることがある。そこで、オイルパルス工具よりも更に低騒音の工具が求められている。
【０００９】
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。
【００１０】
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。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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、出力軸を有するモータと、 前記モータを収容するハウジングと、 前記モータに接続され、前記モータにより回転駆動される先端工具保持部と、回転減速機構を介さずに前記出力軸と接続可能であり、前記モータの出力軸と一体的に回転可能な重りと、を備え、前記重りと、前記先端工具保持部とを一体回転可能に構成した締付工具を提供している。
【００１３】
モータの出力軸と同軸的に一体回転可能な重りには、モータの出力軸を中心として回動するような重りも含まれる。
【００１４】
出力軸と接続可能であり、モータの出力軸と一体的に回転可能な重りを備えるため、先端工具保持部に保持される先端工具の回転により締め付ける締付具が最終的に締め付け完了する着座時に、回転方向に１打撃のみ打撃を行うようにすることができる。このため締付工具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、モータの出力軸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。
【００１５】
ここで、該モータの駆動開始後に該モータを一定回転させる制御と、該モータが一定回転中に該モータに流れる電流値が所定の値以上になったときに該モータへの電流の供給を中断又は低下させる制御と、を行う制御手段を有することが好ましい。
【００１６】
モータの駆動開始後にモータを一定回転させる制御と、モータが一定回転中にモータに流れる電流値が所定の値以上になったときにモータへの電流の供給を中断又は低下させる制御と、を行う制御手段を有するため、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。
【００１７】
また、該先端工具保持部に保持される先端工具によって締め付けられる締付具の締付トルク１Ｎｍあたりの該先端工具保持部の回転エネルギが０．２Ｊ以上０．４Ｊ以下であることが好ましい。先端工具保持部に保持される先端工具によって締め付けられる締付具の締付トルク１Ｎｍあたりの先端工具保持部の回転エネルギが０．２Ｊ以上０．４Ｊ以下であるため、この値に基づいて、目標とする締付トルク値に応じて先端工具の回転数を容易に設定することができる。
【００１８】
また、該重りの慣性モーメントが８０ｋｇ・ｍ２以上１５０ｋｇ・ｍ２以下であり、該モータは該先端工具保持部を３５０ｒａｄ／ｓ以上５００ｒａｄ／ｓ以下の回転速度で回転可能であり、該先端工具保持部の回転エネルギは８Ｊ以上１６Ｊ以下であることが好ましい。
【００１９】
重りの慣性モーメントが８０ｋｇ・ｍ２以上１５０ｋｇ・ｍ２以下であり、モータは先端工具保持部を３５０ｒａｄ／ｓ以上５００ｒａｄ／ｓ以下の回転速度で回転可能であり、先端工具保持部の回転エネルギは８Ｊ以上１６Ｊ以下であるため、低騒音且つ低反動の締付工具であっても高トルク締付を効率よく実現することができる。
【００２０】
また、該重りは該モータの出力軸に直接接続され固定されていることが好ましい。重りはモータの出力軸に直接接続され固定されているため、モータの出力軸と一体回転する重りの構成を簡単にすることができる。
【００２１】
また、該重りは複数設けられていることが好ましい。重りは複数設けられているため、重りを支持する部材、例えばモータの出力軸等の負担を分散させ軽減させることができる。このため、モータの出力軸が破損してしまうことを抑えることができる。また、出力軸と重りとの間に生ずるすべりを抑えることができ、エネルギロスを抑えることができる。
【００２２】
また、該重りが回転し始めてから所定角度回転した後に該先端工具保持部と該重りとを連結して該先端工具保持部と該重りとを一体回転させる回転開始遅延手段を有していることが好ましい。
【００２３】
重りが回転し始めてから所定角度回転した後に先端工具保持部と重りとを連結して先端工具保持部と重りとを一体回転させる回転開始遅延手段を有しているため、重りが回転し始めてから、重りと先端工具とが一体回転し始めるまでの間に、重りに回転の勢いをつけることができる。このため、何らかの原因により、先端工具保持部に保持された先端工具で締め付けている締付具が、締め付け完了していない途中で、回転させるのに負荷がほとんどかからないいわゆるフリーランの状態とならずに回転が止まってしまった場合に、そのような状態から脱出し、再びフリーランの状態とすることができる。また、一旦締結された締付具を追い締めすることもできる。
【発明の効果】
【００２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態による締付工具を示す断面図。
【図２】本発明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。
【図３】本発明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。
【図４】本発明の実施の形態による締付工具の重りの慣性モーメントと回転速度との関係を示すグラフ。
【図５】本発明の実施の形態による締付工具の動作、及び制御回路の制御を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施の形態による締付工具の変形例を示す断面図。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩに沿った要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明による締付工具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、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、を有している。締付工具で締付ける「ねじ」とは、具体的にはナットに対して螺合するボルトであり、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を意味する。
【００２７】
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は略筒状をなしており、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、図１の上側を上側、下側を下側と定義して説明する。
【００２８】
ハンドルハウジング部１２には、制御回路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。また、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及び制御回路１５に電力を供給可能である。制御回路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。
【００２９】
また、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いる。図示せぬ操作部は制御回路１５に電気的に接続されている。
【００３０】
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は後述の重り４０の後端部を回転可能に支承している。また、インナカバー３６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。
【００３１】
上下方向においてインナカバー３６とハンマケース３８とが重なっている部分には、インナカバー３６とハンマケース３８とに挟持されるようにして図示せぬシール部材が設けられている。図示せぬシール部材は、内部の潤滑油が漏れ出さないようにシールする。ハンマケース３８の前部の内周面には、メタルベアリング３９が設けられており、メタルベアリング３９は、重り４０の前部を回転可能に支承している。
【００３２】
モータ３０は、ブラシレスモータにより構成されており、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が設けられている。図示せぬ電流検出装置は制御回路１５に電気的に接続されており、制御回路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出力軸３１を備えている。出力軸３１は軸受３２を介して胴体ハウジング部１１に対して回転可能に胴体ハウジング部１１に支承されている。モータ３０の出力軸３１は、最大で５００ｒａｄ／ｓで回転可能である。モータ３０よりも前側に位置している出力軸３１の部分には、ファン３３が設けられている。ファン３３は出力軸３１と同軸的に一体回転可能に出力軸３１に固定されている。ファン３３の質量は１２０ｇである。
【００３３】
また、出力軸３１の前端部には、重り係合部３４が設けられている。重り係合部３４は、正面視が図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、その軸心位置に出力軸３１が固定されている。
【００３４】
重り４０は、図１に示すように胴体ハウジング部１１の内部前側空間内に配置されており、その後端部に係合凹部４０ａが形成されている。係合凹部４０ａは重り係合部３４と略同一形状をなしており、係合凹部４０ａには重り係合部３４が係合している。重り４０の前端部４０Ａは工具駆動部をなし、後側が閉塞された略筒形状をなしている。重り４０の前端部４０Ａ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。
【００３５】
重り４０の前端部４０Ａには、重り４０の前端部４０Ａを環装するように略円筒状をしたスリーブ４１が設けられている。スリーブ４１の内周面には、スリーブ４１の半径方向内方へ突出する凸部４１Ａが設けられており、スリーブ４１は前後方向に所定の範囲内を移動可能である。また、略筒形状をした重り４０の前端部４０Ａ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４０ｂをなす。
【００３６】
また、重り４０の前端部４０Ａには、当該前端部４０Ａの外部空間と内部空間とを連通するボール保持孔４０ｃが複数形成されている。複数のボール保持孔４０ｃ内には、それぞれ１つずつボール４２が配置されている。ボール４２は、スリーブ４１の前後方向への移動によりスリーブ４１の凸部４１Ａに当接していない状態となっているときに、重り４０の前端部４０Ａ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４０ｂ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４２を係合させる。その後スリーブ４１を移動させてスリーブ４１の凸部４１Ａにボール４２が当接している状態とすることにより、ボール４２は重り４０の前端部４０Ａ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、重り４０の前端部４０Ａから外れないように当該前端部４０Ａに接続される。図示せぬ先端工具は、その先端部にねじの頭部と略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ねじ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４０Ａは先端工具保持部に相当する。
【００３７】
重り４０の質量は３３０ｇ程度である。図示せぬ先端工具によってねじ等を締め付ける締付トルクは先端工具の回転エネルギによって変化する。大きな締付トルクを得るためには大きな回転エネルギが必要となる。トルクと回転エネルギとの関係は、締め付けようとするねじの大きさやねじ着座時の剛性、ねじ回転中の抵抗等によって変化するが、締付工具１では、締付トルク１Ｎｍあたりの先端工具に伝わる回転エネルギを０．２Ｊ〜０．４Ｊに設定している。従来の１Ｎｍあたり回転エネルギは、オイルパルス工具において０．１以下であり、従来のインパクト工具では０．０２程度である。従って本実施の形態の締付工具１における回転エネルギ、換言すれば回転速度と慣性モーメントは、従来のインパクト工具やオイルパルス工具よりはるかに大きい。
【００３８】
図４のグラフにおいては、本実施の形態の締付工具１をＡとしてモータ３０及び重り４０の回転数と重り４０の慣性モーメントとの関係を示している。また、従来のインパクト工具をＢとしてハンマの回転数とハンマの慣性モーメントとの関係を示している。また、従来のオイルパルス工具をＣとしてモータ３０と同期して回転する駆動部分の回転数と当該部分の慣性モーメントとの関係を示している。図４に示すグラフより締付工具１は、大きな慣性モーメントを高い回転数で回転させてねじ締付を行っていることが分かる。
【００３９】
回転エネルギの値によって締付トルクの値はある程度決定されるが、回転エネルギの値だけではなくモータ３０の大きさに適した回転速度の値と慣性モーメントの値とが決定されなければならない。例えば締付トルク３０Ｎｍ程度を狙った場合の回転速度、重り４０の慣性モーメントは、本実施例ではそれぞれ３５０ｒａｄ／ｓ〜５００ｒａｄ／ｓ、８０ｋｇ・ｍ２〜１５０ｋｇ・ｍ２である。より好ましくは４００ｒａｄ／ｓ、１００ｋｇ・ｍ２である。
【００４０】
重り４０は重くなりすぎると起動時に狙いの回転数に到達するまでに時間を要する。従って重りの慣性モーメントの上限値を１５０ｋｇ・ｍ２とし、回転数の下限値を５００ｒａｄ／ｓとしている。また、軽すぎるとモータ３０の回転数を増加させなければならず、また、ファン３３等の機械的な損失の増加により効率が低下し、モータ３０のトルクも低下するので性能が十分に発揮できなくなる。従って重りの慣性モーメントの下限値を８０ｋｇ・ｍ２とし、回転数の下限値を３５０ｒａｄ／ｓとしている。これらの値とすることで、図示せぬ先端工具の回転エネルギを８Ｊ〜１６Ｊとすることができ、本実施の形態の締付工具１の構成において効率良く締め付けの性能を発揮することができる。
【００４１】
締付工具１によりねじを締め付けるときの制御回路１５による制御及び締付工具１の動作については図５に示すとおりである。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３０の駆動を開始させると、ねじが回転している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（Ｓ３）。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（Ｓ４、図３のＡの区間）。
【００４２】
次に、ねじが着座してねじの回転が停止すると（Ｓ５、図３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（Ｓ６、図３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（Ｓ６、図３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（Ｓ７）。ここで、電子クラッチとは、制御回路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。
【００４３】
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。
【００４４】
しかし、上述フローチャートで示すように制御回路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。
【００４５】
モータ３０の出力軸３１に接続され出力軸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。
【００４６】
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の出力軸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。
【００４７】
また、ねじを締付ける締付トルク１Ｎｍあたりの工具の回転エネルギが０．２Ｊ以上０．４Ｊ以下であるため、この値に基づいて、目標とする締付トルク値に応じてモータ３０及び先端工具の回転数を容易に設定することができる。
【００４８】
また、重り４０の慣性モーメントが８０ｋｇ・ｍ２〜１５０ｋｇ・ｍ２であり、モータ３０は工具を３５０ｒａｄ／ｓ〜５００ｒａｄ／ｓの回転速度で回転可能であり、工具の回転エネルギは８Ｊ以上１６Ｊ以下であるため、低騒音且つ低反動の締付工具１であっても高トルク締付を効率よく実現することができる。
【００４９】
また、重り４０はモータ３０の出力軸３１に直接接続され固定されているため、モータ３０の出力軸３１と一体回転する重り４０の構成を簡単にすることができる。
【００５０】
本発明の締付工具は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態では、重り４０の前端部４０Ａたる工具駆動部に図示せぬ先端工具を着脱可能に構成されていたが、この構成に限定されない。例えば、図６、図７に示すように、締付工具１０１の重り１４０と工具駆動部たる先端工具取付け部１４０Ａとを別体で構成し、これらを一体回転可能としてもよい。
【００５１】
具体的には、重り１４０の前端面には、重り１４０の軸心を中心とする直径方向位置において前方へ突出する一対の重り側凸部１４１Ｃが設けられている。重り側凸部１４１Ｃは、図７に示すように、前後方向に直交する平面で切った断面がそれぞれ扇形をなす。先端工具取付け部１４０Ａの後端面には、重り１４０の軸心を中心とする直径方向位置において後方へ突出する一対の扇型をした取付け部側凸部１４０Ｂが設けられている。重り１４０がモータ３０の出力軸３１と一体回転することにより、重り側凸部１４１Ｃが重り１４０の軸心を中心として回転し取付け部側凸部１４０Ｂと当接し取付け部側凸部１４０Ｂを重り１４０の軸心を中心として押圧することにより先端工具取付け部１４０Ａを重り１４０及びモータ３０の出力軸３１と同軸的に一体回転させる。重り側凸部１４１Ｃ、取付け部側凸部１４０Ｂは回転開始遅延手段に相当する。
【００５２】
このような構成とすることで、重り１４０の回転に対して先端工具取付け部１４０Ａにあそびを持たせることができ、重り１４０が回転し始めてから、重り側凸部１４１Ｃが取付け部側凸部１４０Ａに当接するまでの間に重り１４０に回転の勢いをつけることができる。このため、何らかの原因により図示せぬ先端工具で締め付けているねじが締め付け完了していない途中でフリーランの状態とならずに回転が止まってしまった場合に、そのような状態から脱出し、再びフリーランの状態とすることができる。また、一旦締結されたねじを追い締めすることもできる。
【００５３】
また、工具駆動部と先端工具とを一体で構成してもよい。
【００５４】
また、本実施の形態では、重り４０はモータ３０の回転軸に直接固定されることにより、モータ３０の出力軸３１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、重り４０は１つ設けられたが１つに限定されない。例えば、重りは複数設けられ、モータ３０の出力軸３１には重り支持部が接続され、複数の重りは重り支持部にそれぞれ固定され、モータ３０の出力軸３１を中心として複数の重りとが回動可能又は回転可能な構成としてもよい。
【００５５】
重り４０が複数設けられているため、重り４０を支持する部材、例えばモータ３０の出力軸３１等の負担を分散させ軽減させることができる。このため、モータ３０の出力軸３１が破損してしまうことを抑えることができる。また、出力軸３１と重り４０との間に生ずるすべりを抑えることができ、エネルギロスを抑えることができる。
【００５６】
また、本実施の形態では、重り４０とモータ３０の出力軸３１とは直接接続され固定されて一体回転したが、この構成に限定されない。例えば、ねじを回転させ始めて締め付けが完了するまで重りとモータの出力軸とが連結されて一体回転し、その後重りとモータの出力軸とは連結が解除され一体回転しない状態となるような構成としてもよい。
【００５７】
また、本実施の形態では、モータ３０の回転数を制御し、モータ３０に流れる電流値の大小によりモータ３０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。
【００５８】
また、本実施の形態では、電動機たるブラシレスモータ３０が用いられたが、ブラシレスモータ３０に限定されない。例えばエアモータ等であってもよい。
【００５９】
また、本実施の形態では、締付工具１で締付ける「ねじ」とは、具体的にはボルトであったが、ボルトに限定されない。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。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の締付工具は、ねじやボルト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。
【符号の説明】
【００６１】
１、１０１・・・締付工具 １０・・・ハウジング ３０・・・モータ ３１・・・出力軸 ４０、１４０・・・重り
【技術分野】
【０００１】
本発明は締付工具に関し、特に、先端工具によりネジやボルト等を締め付けるための締付工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりネジやボルト等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。
【０００３】
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、又は交流または直流の電源コード（図示せず）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。
【０００４】
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２００５−０２２０８２号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００５】
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。
【０００６】
そこで、低騒音化された締付工具としてモータの回転を伝達する機構としてオイルパルス機構を有するオイルパルス工具が知られている。オイルパルス工具のオイルパルスユニットはモータ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と同期して回転する出力部の２つの部分により構成されている。駆動部分が一回転する毎に、当該一回転に対して１箇所設けられたオイルを密閉する位置においてオイルの圧力が急激に上昇し衝撃パルスを発生し出力軸締付トルクが伝達される。このことにより、六角ソケット等の図示しない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２００３−０３９３４１号公報（特許文献２）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−０２２０８２号公報
【特許文献２】特開２００３−０３９３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述の特許文献２記載のオイルパルス工具は、特許文献１記載のインパクト工具よりは騒音は小さいものの、一般にボルト等を締め付けると数回〜十数回の打撃によって締結が行われるため、静かな場所では騒音が目立つ。また、工場等において部品を取り付ける際に音で取り付けを確認する作業を行うことがあるが、このような工場でオイルパルス工具を使用すると、オイルパルス工具の騒音が当該作業の妨げとなることがある。そこで、オイルパルス工具よりも更に低騒音の工具が求められている。
【０００９】
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。
【００１０】
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。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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、出力軸を有するモータと、 前記モータを収容するハウジングと、 前記モータに接続され、前記モータにより回転駆動される先端工具保持部と、回転減速機構を介さずに前記出力軸と接続可能であり、前記モータの出力軸と一体的に回転可能な重りと、を備え、前記重りと、前記先端工具保持部とを一体回転可能に構成した締付工具を提供している。
【００１３】
モータの出力軸と同軸的に一体回転可能な重りには、モータの出力軸を中心として回動するような重りも含まれる。
【００１４】
出力軸と接続可能であり、モータの出力軸と一体的に回転可能な重りを備えるため、先端工具保持部に保持される先端工具の回転により締め付ける締付具が最終的に締め付け完了する着座時に、回転方向に１打撃のみ打撃を行うようにすることができる。このため締付工具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、モータの出力軸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。
【００１５】
ここで、該モータの駆動開始後に該モータを一定回転させる制御と、該モータが一定回転中に該モータに流れる電流値が所定の値以上になったときに該モータへの電流の供給を中断又は低下させる制御と、を行う制御手段を有することが好ましい。
【００１６】
モータの駆動開始後にモータを一定回転させる制御と、モータが一定回転中にモータに流れる電流値が所定の値以上になったときにモータへの電流の供給を中断又は低下させる制御と、を行う制御手段を有するため、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。
【００１７】
また、該先端工具保持部に保持される先端工具によって締め付けられる締付具の締付トルク１Ｎｍあたりの該先端工具保持部の回転エネルギが０．２Ｊ以上０．４Ｊ以下であることが好ましい。先端工具保持部に保持される先端工具によって締め付けられる締付具の締付トルク１Ｎｍあたりの先端工具保持部の回転エネルギが０．２Ｊ以上０．４Ｊ以下であるため、この値に基づいて、目標とする締付トルク値に応じて先端工具の回転数を容易に設定することができる。
【００１８】
また、該重りの慣性モーメントが８０ｋｇ・ｍ２以上１５０ｋｇ・ｍ２以下であり、該モータは該先端工具保持部を３５０ｒａｄ／ｓ以上５００ｒａｄ／ｓ以下の回転速度で回転可能であり、該先端工具保持部の回転エネルギは８Ｊ以上１６Ｊ以下であることが好ましい。
【００１９】
重りの慣性モーメントが８０ｋｇ・ｍ２以上１５０ｋｇ・ｍ２以下であり、モータは先端工具保持部を３５０ｒａｄ／ｓ以上５００ｒａｄ／ｓ以下の回転速度で回転可能であり、先端工具保持部の回転エネルギは８Ｊ以上１６Ｊ以下であるため、低騒音且つ低反動の締付工具であっても高トルク締付を効率よく実現することができる。
【００２０】
また、該重りは該モータの出力軸に直接接続され固定されていることが好ましい。重りはモータの出力軸に直接接続され固定されているため、モータの出力軸と一体回転する重りの構成を簡単にすることができる。
【００２１】
また、該重りは複数設けられていることが好ましい。重りは複数設けられているため、重りを支持する部材、例えばモータの出力軸等の負担を分散させ軽減させることができる。このため、モータの出力軸が破損してしまうことを抑えることができる。また、出力軸と重りとの間に生ずるすべりを抑えることができ、エネルギロスを抑えることができる。
【００２２】
また、該重りが回転し始めてから所定角度回転した後に該先端工具保持部と該重りとを連結して該先端工具保持部と該重りとを一体回転させる回転開始遅延手段を有していることが好ましい。
【００２３】
重りが回転し始めてから所定角度回転した後に先端工具保持部と重りとを連結して先端工具保持部と重りとを一体回転させる回転開始遅延手段を有しているため、重りが回転し始めてから、重りと先端工具とが一体回転し始めるまでの間に、重りに回転の勢いをつけることができる。このため、何らかの原因により、先端工具保持部に保持された先端工具で締め付けている締付具が、締め付け完了していない途中で、回転させるのに負荷がほとんどかからないいわゆるフリーランの状態とならずに回転が止まってしまった場合に、そのような状態から脱出し、再びフリーランの状態とすることができる。また、一旦締結された締付具を追い締めすることもできる。
【発明の効果】
【００２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態による締付工具を示す断面図。
【図２】本発明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。
【図３】本発明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。
【図４】本発明の実施の形態による締付工具の重りの慣性モーメントと回転速度との関係を示すグラフ。
【図５】本発明の実施の形態による締付工具の動作、及び制御回路の制御を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施の形態による締付工具の変形例を示す断面図。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩに沿った要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明による締付工具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、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、を有している。締付工具で締付ける「ねじ」とは、具体的にはナットに対して螺合するボルトであり、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を意味する。
【００２７】
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は略筒状をなしており、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、図１の上側を上側、下側を下側と定義して説明する。
【００２８】
ハンドルハウジング部１２には、制御回路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。また、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及び制御回路１５に電力を供給可能である。制御回路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。
【００２９】
また、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いる。図示せぬ操作部は制御回路１５に電気的に接続されている。
【００３０】
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は後述の重り４０の後端部を回転可能に支承している。また、インナカバー３６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。
【００３１】
上下方向においてインナカバー３６とハンマケース３８とが重なっている部分には、インナカバー３６とハンマケース３８とに挟持されるようにして図示せぬシール部材が設けられている。図示せぬシール部材は、内部の潤滑油が漏れ出さないようにシールする。ハンマケース３８の前部の内周面には、メタルベアリング３９が設けられており、メタルベアリング３９は、重り４０の前部を回転可能に支承している。
【００３２】
モータ３０は、ブラシレスモータにより構成されており、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が設けられている。図示せぬ電流検出装置は制御回路１５に電気的に接続されており、制御回路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出力軸３１を備えている。出力軸３１は軸受３２を介して胴体ハウジング部１１に対して回転可能に胴体ハウジング部１１に支承されている。モータ３０の出力軸３１は、最大で５００ｒａｄ／ｓで回転可能である。モータ３０よりも前側に位置している出力軸３１の部分には、ファン３３が設けられている。ファン３３は出力軸３１と同軸的に一体回転可能に出力軸３１に固定されている。ファン３３の質量は１２０ｇである。
【００３３】
また、出力軸３１の前端部には、重り係合部３４が設けられている。重り係合部３４は、正面視が図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、その軸心位置に出力軸３１が固定されている。
【００３４】
重り４０は、図１に示すように胴体ハウジング部１１の内部前側空間内に配置されており、その後端部に係合凹部４０ａが形成されている。係合凹部４０ａは重り係合部３４と略同一形状をなしており、係合凹部４０ａには重り係合部３４が係合している。重り４０の前端部４０Ａは工具駆動部をなし、後側が閉塞された略筒形状をなしている。重り４０の前端部４０Ａ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。
【００３５】
重り４０の前端部４０Ａには、重り４０の前端部４０Ａを環装するように略円筒状をしたスリーブ４１が設けられている。スリーブ４１の内周面には、スリーブ４１の半径方向内方へ突出する凸部４１Ａが設けられており、スリーブ４１は前後方向に所定の範囲内を移動可能である。また、略筒形状をした重り４０の前端部４０Ａ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４０ｂをなす。
【００３６】
また、重り４０の前端部４０Ａには、当該前端部４０Ａの外部空間と内部空間とを連通するボール保持孔４０ｃが複数形成されている。複数のボール保持孔４０ｃ内には、それぞれ１つずつボール４２が配置されている。ボール４２は、スリーブ４１の前後方向への移動によりスリーブ４１の凸部４１Ａに当接していない状態となっているときに、重り４０の前端部４０Ａ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４０ｂ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４２を係合させる。その後スリーブ４１を移動させてスリーブ４１の凸部４１Ａにボール４２が当接している状態とすることにより、ボール４２は重り４０の前端部４０Ａ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、重り４０の前端部４０Ａから外れないように当該前端部４０Ａに接続される。図示せぬ先端工具は、その先端部にねじの頭部と略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ねじ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４０Ａは先端工具保持部に相当する。
【００３７】
重り４０の質量は３３０ｇ程度である。図示せぬ先端工具によってねじ等を締め付ける締付トルクは先端工具の回転エネルギによって変化する。大きな締付トルクを得るためには大きな回転エネルギが必要となる。トルクと回転エネルギとの関係は、締め付けようとするねじの大きさやねじ着座時の剛性、ねじ回転中の抵抗等によって変化するが、締付工具１では、締付トルク１Ｎｍあたりの先端工具に伝わる回転エネルギを０．２Ｊ〜０．４Ｊに設定している。従来の１Ｎｍあたり回転エネルギは、オイルパルス工具において０．１以下であり、従来のインパクト工具では０．０２程度である。従って本実施の形態の締付工具１における回転エネルギ、換言すれば回転速度と慣性モーメントは、従来のインパクト工具やオイルパルス工具よりはるかに大きい。
【００３８】
図４のグラフにおいては、本実施の形態の締付工具１をＡとしてモータ３０及び重り４０の回転数と重り４０の慣性モーメントとの関係を示している。また、従来のインパクト工具をＢとしてハンマの回転数とハンマの慣性モーメントとの関係を示している。また、従来のオイルパルス工具をＣとしてモータ３０と同期して回転する駆動部分の回転数と当該部分の慣性モーメントとの関係を示している。図４に示すグラフより締付工具１は、大きな慣性モーメントを高い回転数で回転させてねじ締付を行っていることが分かる。
【００３９】
回転エネルギの値によって締付トルクの値はある程度決定されるが、回転エネルギの値だけではなくモータ３０の大きさに適した回転速度の値と慣性モーメントの値とが決定されなければならない。例えば締付トルク３０Ｎｍ程度を狙った場合の回転速度、重り４０の慣性モーメントは、本実施例ではそれぞれ３５０ｒａｄ／ｓ〜５００ｒａｄ／ｓ、８０ｋｇ・ｍ２〜１５０ｋｇ・ｍ２である。より好ましくは４００ｒａｄ／ｓ、１００ｋｇ・ｍ２である。
【００４０】
重り４０は重くなりすぎると起動時に狙いの回転数に到達するまでに時間を要する。従って重りの慣性モーメントの上限値を１５０ｋｇ・ｍ２とし、回転数の下限値を５００ｒａｄ／ｓとしている。また、軽すぎるとモータ３０の回転数を増加させなければならず、また、ファン３３等の機械的な損失の増加により効率が低下し、モータ３０のトルクも低下するので性能が十分に発揮できなくなる。従って重りの慣性モーメントの下限値を８０ｋｇ・ｍ２とし、回転数の下限値を３５０ｒａｄ／ｓとしている。これらの値とすることで、図示せぬ先端工具の回転エネルギを８Ｊ〜１６Ｊとすることができ、本実施の形態の締付工具１の構成において効率良く締め付けの性能を発揮することができる。
【００４１】
締付工具１によりねじを締め付けるときの制御回路１５による制御及び締付工具１の動作については図５に示すとおりである。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３０の駆動を開始させると、ねじが回転している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（Ｓ３）。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（Ｓ４、図３のＡの区間）。
【００４２】
次に、ねじが着座してねじの回転が停止すると（Ｓ５、図３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（Ｓ６、図３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（Ｓ６、図３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（Ｓ７）。ここで、電子クラッチとは、制御回路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。
【００４３】
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。
【００４４】
しかし、上述フローチャートで示すように制御回路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。
【００４５】
モータ３０の出力軸３１に接続され出力軸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。
【００４６】
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の出力軸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。
【００４７】
また、ねじを締付ける締付トルク１Ｎｍあたりの工具の回転エネルギが０．２Ｊ以上０．４Ｊ以下であるため、この値に基づいて、目標とする締付トルク値に応じてモータ３０及び先端工具の回転数を容易に設定することができる。
【００４８】
また、重り４０の慣性モーメントが８０ｋｇ・ｍ２〜１５０ｋｇ・ｍ２であり、モータ３０は工具を３５０ｒａｄ／ｓ〜５００ｒａｄ／ｓの回転速度で回転可能であり、工具の回転エネルギは８Ｊ以上１６Ｊ以下であるため、低騒音且つ低反動の締付工具１であっても高トルク締付を効率よく実現することができる。
【００４９】
また、重り４０はモータ３０の出力軸３１に直接接続され固定されているため、モータ３０の出力軸３１と一体回転する重り４０の構成を簡単にすることができる。
【００５０】
本発明の締付工具は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態では、重り４０の前端部４０Ａたる工具駆動部に図示せぬ先端工具を着脱可能に構成されていたが、この構成に限定されない。例えば、図６、図７に示すように、締付工具１０１の重り１４０と工具駆動部たる先端工具取付け部１４０Ａとを別体で構成し、これらを一体回転可能としてもよい。
【００５１】
具体的には、重り１４０の前端面には、重り１４０の軸心を中心とする直径方向位置において前方へ突出する一対の重り側凸部１４１Ｃが設けられている。重り側凸部１４１Ｃは、図７に示すように、前後方向に直交する平面で切った断面がそれぞれ扇形をなす。先端工具取付け部１４０Ａの後端面には、重り１４０の軸心を中心とする直径方向位置において後方へ突出する一対の扇型をした取付け部側凸部１４０Ｂが設けられている。重り１４０がモータ３０の出力軸３１と一体回転することにより、重り側凸部１４１Ｃが重り１４０の軸心を中心として回転し取付け部側凸部１４０Ｂと当接し取付け部側凸部１４０Ｂを重り１４０の軸心を中心として押圧することにより先端工具取付け部１４０Ａを重り１４０及びモータ３０の出力軸３１と同軸的に一体回転させる。重り側凸部１４１Ｃ、取付け部側凸部１４０Ｂは回転開始遅延手段に相当する。
【００５２】
このような構成とすることで、重り１４０の回転に対して先端工具取付け部１４０Ａにあそびを持たせることができ、重り１４０が回転し始めてから、重り側凸部１４１Ｃが取付け部側凸部１４０Ａに当接するまでの間に重り１４０に回転の勢いをつけることができる。このため、何らかの原因により図示せぬ先端工具で締め付けているねじが締め付け完了していない途中でフリーランの状態とならずに回転が止まってしまった場合に、そのような状態から脱出し、再びフリーランの状態とすることができる。また、一旦締結されたねじを追い締めすることもできる。
【００５３】
また、工具駆動部と先端工具とを一体で構成してもよい。
【００５４】
また、本実施の形態では、重り４０はモータ３０の回転軸に直接固定されることにより、モータ３０の出力軸３１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、重り４０は１つ設けられたが１つに限定されない。例えば、重りは複数設けられ、モータ３０の出力軸３１には重り支持部が接続され、複数の重りは重り支持部にそれぞれ固定され、モータ３０の出力軸３１を中心として複数の重りとが回動可能又は回転可能な構成としてもよい。
【００５５】
重り４０が複数設けられているため、重り４０を支持する部材、例えばモータ３０の出力軸３１等の負担を分散させ軽減させることができる。このため、モータ３０の出力軸３１が破損してしまうことを抑えることができる。また、出力軸３１と重り４０との間に生ずるすべりを抑えることができ、エネルギロスを抑えることができる。
【００５６】
また、本実施の形態では、重り４０とモータ３０の出力軸３１とは直接接続され固定されて一体回転したが、この構成に限定されない。例えば、ねじを回転させ始めて締め付けが完了するまで重りとモータの出力軸とが連結されて一体回転し、その後重りとモータの出力軸とは連結が解除され一体回転しない状態となるような構成としてもよい。
【００５７】
また、本実施の形態では、モータ３０の回転数を制御し、モータ３０に流れる電流値の大小によりモータ３０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。
【００５８】
また、本実施の形態では、電動機たるブラシレスモータ３０が用いられたが、ブラシレスモータ３０に限定されない。例えばエアモータ等であってもよい。
【００５９】
また、本実施の形態では、締付工具１で締付ける「ねじ」とは、具体的にはボルトであったが、ボルトに限定されない。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。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の締付工具は、ねじやボルト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。
【符号の説明】
【００６１】
１、１０１・・・締付工具 １０・・・ハウジング ３０・・・モータ ３１・・・出力軸 ４０、１４０・・・重り
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸を有するモータと、
前記モータを収容するハウジングと、
前記モータに接続され、前記モータにより回転駆動される先端工具保持部と、
回転減速機構を介さずに前記出力軸と接続可能であり、前記モータの出力軸と一体的に回転可能な重りと、を備え、
前記重りと、前記先端工具保持部とを一体回転可能に構成したことを特徴とする締付工具。
【請求項２】
該モータの駆動開始後に該モータを一定回転させる制御と、該モータが一定回転中に該モータに流れる電流値が所定の値以上になったときに該モータへの電流の供給を中断又は低下させる制御と、を行う制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の締付工具。
【請求項３】
該先端工具保持部に保持される先端工具によって締め付けられる締付具の締付トルク１Ｎｍあたりの該先端工具保持部の回転エネルギが０．２Ｊ以上０．４Ｊ以下であることを特徴とする請求項１記載の締付工具。
【請求項４】
該重りの慣性モーメントが８０ｋｇ・ｍ２以上１５０ｋｇ・ｍ２以下であり、該モータは該先端工具保持部を３５０ｒａｄ／ｓ以上５００ｒａｄ／ｓ以下の回転速度で回転可能であり、該先端工具保持部の回転エネルギは８Ｊ以上１６Ｊ以下であることを特徴とする請求項３記載の締付工具。
【請求項５】
該重りは該モータの出力軸に直接接続され固定されていることを特徴とする請求項１記載の締付工具。
【請求項６】
該重りは複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の締付工具。
【請求項７】
該重りが回転し始めてから所定角度回転した後に該先端工具保持部と該重りとを連結して該先端工具保持部と該重りとを一体回転させる回転開始遅延手段を有していることを特徴とする請求項１記載の締付工具。
【請求項１】
出力軸を有するモータと、
前記モータを収容するハウジングと、
前記モータに接続され、前記モータにより回転駆動される先端工具保持部と、
回転減速機構を介さずに前記出力軸と接続可能であり、前記モータの出力軸と一体的に回転可能な重りと、を備え、
前記重りと、前記先端工具保持部とを一体回転可能に構成したことを特徴とする締付工具。
【請求項２】
該モータの駆動開始後に該モータを一定回転させる制御と、該モータが一定回転中に該モータに流れる電流値が所定の値以上になったときに該モータへの電流の供給を中断又は低下させる制御と、を行う制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の締付工具。
【請求項３】
該先端工具保持部に保持される先端工具によって締め付けられる締付具の締付トルク１Ｎｍあたりの該先端工具保持部の回転エネルギが０．２Ｊ以上０．４Ｊ以下であることを特徴とする請求項１記載の締付工具。
【請求項４】
該重りの慣性モーメントが８０ｋｇ・ｍ２以上１５０ｋｇ・ｍ２以下であり、該モータは該先端工具保持部を３５０ｒａｄ／ｓ以上５００ｒａｄ／ｓ以下の回転速度で回転可能であり、該先端工具保持部の回転エネルギは８Ｊ以上１６Ｊ以下であることを特徴とする請求項３記載の締付工具。
【請求項５】
該重りは該モータの出力軸に直接接続され固定されていることを特徴とする請求項１記載の締付工具。
【請求項６】
該重りは複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の締付工具。
【請求項７】
該重りが回転し始めてから所定角度回転した後に該先端工具保持部と該重りとを連結して該先端工具保持部と該重りとを一体回転させる回転開始遅延手段を有していることを特徴とする請求項１記載の締付工具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１３９７６７（Ｐ２０１２−１３９７６７Ａ）
【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２０１０−２９３６７６（Ｐ２０１０−２９３６７６）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【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２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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