自動工具
【課題】自動工具における作業工具を簡便な操作によって被作業部に対して適切な向きに設定する。
【解決手段】電動インパクトレンチ１０の本体部には、回転工具３６が取り付けられる工具軸と、該工具軸を回転させるモータと、表面板における３箇所までの距離を検出する非接触距離検出センサ６０ａ、６０ｂ及び６０ｃとを有する。回転工具３６の六角ソケット部５６に装着されたナット１８は表面板から垂直に突出するボルトに螺合する。非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃにより得られた表面板から本体部までの各距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に基づいて工具軸と表面板とのなす角度を求め、該角度が適正な垂直範囲であるときにモータに対するインターロックを解除するとともに姿勢インジケータ８６を点灯させる。
【解決手段】電動インパクトレンチ１０の本体部には、回転工具３６が取り付けられる工具軸と、該工具軸を回転させるモータと、表面板における３箇所までの距離を検出する非接触距離検出センサ６０ａ、６０ｂ及び６０ｃとを有する。回転工具３６の六角ソケット部５６に装着されたナット１８は表面板から垂直に突出するボルトに螺合する。非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃにより得られた表面板から本体部までの各距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に基づいて工具軸と表面板とのなす角度を求め、該角度が適正な垂直範囲であるときにモータに対するインターロックを解除するとともに姿勢インジケータ８６を点灯させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締め付け工具等の作業工具及び該作業工具を回転させる駆動手段を備え、該作業工具を駆動することにより被作業部に作用させる自動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
インパクトレンチ等の自動工具によれば工具を自動的に回転させることによりボルト・ナット等の締め付け作業を効率的に行うことができる。ハンディタイプのインパクトレンチを用いてボルトに対してナットを螺合、締め付けを行う際には、インパクトレンチの工具軸に取り付けられたアタッチメント工具の先端ソケット部にナットを挿入した状態で該ナットをボルト先端部に当接させた後、運転スイッチを操作しアタッチメント工具を回転させる。これにより、ナットはボルトに対して螺合され、被係合物に対して所定のトルクで締結される。
【０００３】
ところで、ナットをボルト先端部に当接させる際には、作業者がアタッチメント工具の姿勢を目視又は手の感覚で確認しながら作業を行うため、必ずしも適切な姿勢となっていない場合がある。アタッチメント工具の姿勢が不適切である場合には、ナットがボルトに対して正常に螺合せず、ナット又はボルトのねじ山がつぶれてしまうことが懸念される。
【０００４】
ボルトとナットとを正常に螺合させるため、ソケット部内側に設けられた複数の距離センサによりナットの端面までの距離を計測し、ナットが適切に収納されていることを確認するナットランナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ねじの締め付けトルクの精度を向上させるため、ねじの位置を検出する検出棒を設け、該検出棒の信号に基づいてねじが着座する直前にモータの回転を一旦停止させる電動ドライバが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１７６８５２号公報
【特許文献２】実開平４−１２８１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記の特許文献１に記載されたナットランナによれば、ナットがソケット部に正常に装着されていることは確認可能であるが、ナットとボルトとの螺合状態を確認することはできず、結局、作業者が予め手作業でナットをボルトに対して予備螺合させておく必要があって、非効率的である。また、ナットの位置を検出するためのセンサはソケット部内側に設けるために極小サイズの特別なセンサを用いる必要があって、しかもソケット部は回転することからセンサ信号を信号処理部へ伝送することは大変困難である。
【０００７】
また、インパクトレンチに限らず一般の自動工具では、回転する作業工具を被作業部に対して適切な向きに設定することが必要とされている。
【０００８】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、回転する作業工具を簡便な操作によって被作業部に対して適切な向きに設定することのできる自動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】
【０００９】
本発明に係る自動工具は、作業工具が取り付けられる工具軸と、
前記工具軸を回転させる駆動手段を備える本体部と、
前記本体部に設けられ、前記作業工具が作用する被作業部が設けられた基準面における少なくとも３箇所までの距離を検出する非接触距離検出手段と、
前記非接触距離検出手段により得られた前記基準面から前記本体部までの各距離に基づいて前記工具軸と前記基準面とのなす角度を求め、該角度が設定された適正範囲値であるときに角度適正信号を出力する基準面角度判断部と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
非接触距離検出手段によって検出された基準面上の少なくとも３箇所までの距離を用いることにより、該工具軸と本体部とのなす角度が求められるため、被作業部に対して非接触状態を保ちながら、作業工具が被作業部に対して適正な角度であるか否かを簡便に判定することができる。また、この判定結果である角度適正信号に基づいて本体部及び工具軸を適切な向きに設定することができる。
【００１１】
さらに、前記角度適正信号に基づいて前記駆動手段の駆動を有効化又は無効化するインターロック部を有すると、作業工具が被作業部に対して不適切な角度で接触することを確実に防止することができる。
【００１２】
さらにまた、前記角度適正信号に基づいて、前記角度が前記適正範囲値であることを示す表示を行うインジケータを有すると、作業者は電動回転工具の姿勢を容易に把握することができ、操作が一層容易になる。
【００１３】
前記工具軸を回転させることにより前記作業工具を前記被作業部に作用させている際、前記インターロック部は、前記角度適正信号に基づいて前記駆動手段を停止させることにより、作業工具が被作業部に対して接触した後にも適正な姿勢を保持することができ、適正な作業が遂行される。
【００１４】
前記非接触距離検出手段は３つ以上のセンサであって、前記センサの向きを調整する角度調整機構を有すると、作業工具の長さに応じて非接触距離検出手段の向きを調整し、基準面までの距離を非接触距離検出手段の適正計測距離範囲内となるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る自動工具によれば、非接触距離検出手段によって検出された基準面上の少なくとも３箇所までの距離に基づいて該工具軸と本体部とのなす角度が求められるため、非接触な状態の簡便な操作によって、作業工具を被作業部に対して適切な向きに設定することができる。
【００１６】
また、工具軸と本体部とのなす角度に基づいて回転駆動部を有効化・無効化するインターロック部を設けることにより、作業工具が被作業部に対して不適切な角度で接触することを確実に防止することができる。さらに、角度適正信号に基いて、工具軸の角度が適正範囲値であることを示すインジケータを設けることにより、作業者は電動回転工具の姿勢を容易に把握することができ、操作が一層容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る自動工具について第１及び第２の実施形態を挙げ、添付の図１〜図６を参照しながら説明する。
【００１８】
図１及び図２に示すように、第１の形態に係る電動インパクトレンチ（自動工具）１０は、表面板１２と裏面板１４とをボルト１６及びナット１８で締結する作業に用いることができる。電動インパクトレンチ１０は、インターフェースアンプ２０、制御用シーケンサ２２及びインターロック用コントローラ２４とともに１つのシステムとして用いられる。
【００１９】
電動インパクトレンチ１０は、円筒状の本体部３０と、該本体部３０から斜め側方に延在するグリップ部３２と、本体部３０の先端部から同軸状にやや突出する工具軸３４と、該工具軸３４に対して着脱自在に取り付けられた回転工具（作業工具）３６と、本体部３０の先端周囲を囲むように設けられた距離計測ユニット３８とを有する。電動インパクトレンチ１０は、グリップ部３２を握りながら操作を行うことができ、いわゆるハンディタイプである。
【００２０】
グリップ部３２の先端には、給電ケーブル４０が接続されており外部電源から電力が供給される。グリップ部３２の根元部には工具軸３４の速度を連続可変的に回転させるための指操作用のトリガー４１が設けられており、該トリガー４１を指で引くことにより、引く量に応じて工具軸３４が回転する。トリガー４１は図示しない弾性体によって前方（つまり、回転工具３６が延在する方向）に向かって付勢されており、トリガー４１から指を放すことにより原位置に復帰し、工具軸３４は停止する。
【００２１】
本体部３０には、トリガー４１に連動して回転するモータ（駆動手段）４２と、該モータ４２の回転速度を減速して伝達する減速器４４と、該減速器４４に接続されてインパクト作用を奏する打撃機構部４６とが設けられ、前記の工具軸３４は打撃機構部４６に接続され回転、打撃作用を奏する。また、本体部３０は、工具軸３４の回転方向を設定する正逆転スイッチ４８と、締め付けトルクを設定するトルクスイッチ５０と、回転速度を検出する回転センサ５２とを有する。
【００２２】
工具軸３４には、前記の回転工具３６がクリックボール機構によって着脱自在に取り付けられている。該回転工具３６は中空円筒形状であって、先端部内側には、ナット１８を挿入可能な六角ソケット部５６を有する。六角ソケット部５６には、ナット１８を確実に吸着保持するための磁石が設けられていてもよい。
【００２３】
図２に示すように、距離計測ユニット３８は正面視で六角形状であって、工具軸３４を中心として１２０°間隔の放射状に３つの非接触距離検出センサ（非接触距離検出手段）６０ａ、６０ｂ、６０ｃが設けられており、それぞれ前方に設けられた物体との距離を非接触で検出することができる。したがって、非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃによれば、回転工具３６がボルト１６に対して略同軸状となるように保ちながら電動インパクトレンチ１０をボルト１６に接近させる際に、表面板１２の面から電動インパクトレンチ１０までの距離を３箇所で検出することができる。
【００２４】
非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃは汎用のレーザ式であって、投光部６２から発されて表面板１２で反射したレーザを受光部６４で受光処理を行い対象物である表面板１２までの距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３（図１参照）を計測することができる。非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃの適正計測可能な距離範囲はＬL〜ＬH（図１参照）である。
【００２５】
図３に示すように、非接触距離検出センサ６０ａは、ベース板６６から前方に突出した支持フォーク６８により回転可能に支持されており、該支持フォーク６８に設けられた角度調整機構７０により傾動角度が調整可能である。つまり、角度調整機構７０は、非接触距離検出センサ６０ａに固定されたホイールギア７２と、支持フォーク６８の一部により保持されてホイールギア７２と螺合するウォームギア７４と、該ウォームギア７４を回転させるつまみ７６とを有する。つまみ７６は、ベース板６６よりも後方に設けられており、ベース板６６を貫通する軸７８によってウォームギア７４の後端部に連結されている。このようの角度調整機構７０は、いわゆるウォームホイール機構を構成し、つまみ７６を回転させることによって非接触距離検出センサ６０ａの傾動角度を調整することができる。
【００２６】
非接触距離検出センサ６０ａには円弧状の目盛７９が設けられており、支持フォーク６８の側面に印されたポインタ８０が示す目盛７９の位置により非接触距離検出センサ６０ａの傾動角度が確認可能である。なお、他の非接触距離検出センサ６０ｂ及び６０ｃについても、同様の角度調整機構７０を有しており傾動角度が調整可能である。角度調整機構７０は、１つのつまみを回転させることによって非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃを連動させながら調整可能な構成にしてもよく、また、適当なアクチュエータによって自動調整可能な構成にしてもよい。
【００２７】
角度調整機構７０によれば、回転工具３６の長さＬT（図１参照）に応じて、各非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃから表面板１２までの距離Ｌが適正計測距離範囲ＬL〜ＬHとなるように調整することができる。つまり、回転工具３６が長いときには表面板１２に対して略垂直となるように非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃの角度を設定し、逆に回転工具３６が短いときには表面板１２に対して適正反射が得られる角度の範囲内で傾斜させるように設定し、表面板１２までの距離Ｌを正確に計測することができる。表面板１２上に突起等の障害物がある場合には、レーザの反射位置が該障害物と重ならないように非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃの向きを調整してもよい。
【００２８】
非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃは、ベース板６６及び該ベース板６６に対して着脱可能なカバー８２によって覆われ、保護されている。カバー８２は、各目盛７９が目視可能な３つの側面孔８２ａと、前面の各投光部６２及び受光部６４の正面に開口する前面孔８２ｂが設けられている。
【００２９】
側面孔８２ａから目盛７９を目視することにより非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃの傾動角度を確認することができ、また、前面孔８２ｂを通してレーザ光の投受光が可能である。カバー８２は、例えば透明な樹脂として目盛７９やボルト１６の視認性向上を図るようにしてもよい。
【００３０】
ベース板６６の上面には、パイロットインジケータ８４、姿勢インジケータ８６及び着座距離インジケータ８８が設けられている。パイロットインジケータ８４、姿勢インジケータ８６及び着座距離インジケータ８８は異なる色（又は、異なる形状）を有し識別が容易である。距離計測ユニット３８はインターフェースアンプ２０を介して制御用シーケンサ２２に接続されており、非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃで検出された距離信号は制御用シーケンサ２２に伝達されて計算処理に供せられ、パイロットインジケータ８４、姿勢インジケータ８６及び着座距離インジケータ８８は制御用シーケンサ２２の作用下に点灯する。制御用シーケンサ２２には前記の回転センサ５２の信号も供給される。
【００３１】
インターロック用コントローラ２４は、制御用シーケンサ２２から供給される角度適正信号Ｒ（図４参照）に基づいて、電動インパクトレンチ１０のモータ４２に作用して該モータ４２の回転を停止させることができる。
【００３２】
図４に示すように、制御用シーケンサ２２は、パラメータ入力設定部９０と、プログラム動作により実行される処理部である基準面角度判断部９２、トルク算出部９４及び着座判定部９６を有する。パラメータ入力設定部９０には、非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃの各傾動角度、回転工具３６の長さＬT等のパラメータが入力可能である。長さＬTは、工具軸３４の先端部を基準にして規定される（図１参照）。トルク算出部９４は、回転センサ５２から供給される速度信号等に基づいて工具軸３４が発生するトルクＴを算出する。算出されたトルクＴは、作業単位毎に所定のファイルに記録される。
【００３３】
基準面角度判断部９２は、角度算出部９２ａと角度適否判定部９２ｂとを有する。角度算出部９２ａはパラメータ入力設定部９０から得られる各非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃの傾動角度及び該非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃによって計測された表面板１２までの距離Ｌ１〜Ｌ３（図５参照）に基づいて演算を行い、工具軸３４の軸心Ｃを基準として表面板１２の電動インパクトレンチ１０に対する傾斜角度θ（図５参照）及び基準位置（例えば、工具軸３４の先端等）から工具軸３４の軸線Ｃ上の距離Ｌ（図１参照）を算出し、角度適否判定部９２ｂに供給する。
【００３４】
このうち傾斜角度は、例えば、表面板１２の表面が面Ｓ１として表される場合、図５に示すように、面Ｓ１における３点Ｐ１、Ｐ２及びＰ３までの距離Ｌ１、Ｌ２及びＬ３が非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃによって計測されて、面Ｓ１を底面とする三角錐台Ａが空間上で特定される。次に面Ｓ１を示す方程式から法線Ｎを算出する。次いで、上面Ｓ２の重心点を通り上面Ｓ２に垂直な軸線Ｃと法線Ｎとのなす傾斜角度θをベクトルの内積又は外積等を用いて算出する。このように、角度算出部９２ａは、３つの非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃにより表面板１２の３箇所の位置が特定され、該表面板１２の向きを一意的に決定することができる。
【００３５】
角度適否判定部９２ｂでは、算出された傾斜角度θが所定の閾値範囲内であるか否かを確認し、閾値範囲内であるときに角度適正信号Ｒ（図４参照）をインターロック用コントローラ２４に供給する。
【００３６】
傾斜角度は、例えば、ヨー角度及びピッチ角度として表わし、これら２つの角度に基づいて処理を行ってもよい。基準面角度判断部９２における角度算出部９２ａと角度適否判定部９２ｂとの機能は明確に分かれている必要はなく、例えば、各非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃの傾動角度が一致していて、距離Ｌ１〜Ｌ３がボルト１６を中心とした等距離の位置を計測している場合であって、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３であるときに傾斜角度θが適正であると判断してもよい。
【００３７】
着座判定部９６は、算出されたトルクＴ及び距離Ｌに基づいてナット１８が表面板１２に適正に着座したか否かを監視、判定する。つまり、トルクＴが適正値となったときの距離Ｌを、回転工具３６の長さＬT（図２参照）とナット１８の突出量ＬNとの合計値と比較し、その差が所定の閾値範囲以内であるときにはナット１８が適正に着座したことが判定され、この情報がインターロック用コントローラ２４を介して着座距離インジケータ８８を点灯させる。
【００３８】
インターロック用コントローラ２４では、基準面角度判断部９２から角度適正信号Ｒが供給されているときには、インターロックを解除してモータ４２を駆動可能にするとともに姿勢インジケータ８６を点灯させる。また角度適正信号Ｒが検出されないときには、モータ４２の電源を遮断する等のインターロックを施すとともに姿勢インジケータ８６を消灯させる。
【００３９】
また、制御用シーケンサ２２は所定のウォッチドック機能により各部の作用が正常に動作しているか否かを自己診断し、正常であるときにはインターロック用コントローラ２４を介してパイロットインジケータ８４を点灯させる。
【００４０】
このように構成される電動インパクトレンチ１０によれば、先ず、工具軸３４に回転工具３６を取り付けるとともに、該回転工具３６の先端にナット１８を装着する。このとき、パラメータ入力設定部９０には所定のパラメータが予め入力されており、角度調整機構７０は回転工具３６の長さＬTに応じて適切に設定されているものとする。次に、作業者はパイロットインジケータ８４が点灯していること視認することで、制御用シーケンサ２２が正常に作用していることが確認できる。
【００４１】
次いで、電動インパクトレンチ１０を表面板１２に接近させ、姿勢を適切に設定することにより姿勢インジケータ８６が点灯し、工具軸３４の軸線Ｃが表面板１２に対して垂直な状態となっていることが確認される。これは、換言すれば回転工具３６及びナット１８がボルト１６に対して適切な向きに設定されており、ナット１８とボルト１６がかじることなくスムーズに螺合可能な状態であることを示す。
【００４２】
姿勢インジケータ８６の点灯を確認した後、作業者はトリガー４１を操作して工具軸３４及び回転工具３６を回転させてナット１８をボルト１６に螺合させる。この際、回転工具３６が表面板１２に対して垂直に設定されていない場合（つまり、姿勢インジケータ８６が消灯している場合）には、前記のインターロック機能によって回転工具３６の回転が阻止され、ボルト１６とナット１８とがかじることが確実に防止される。
【００４３】
ナット１８はボルト１６に螺合することにより次第に前進する。この螺合作業時においてもインターロック機能は有効であって、前記のクリックボール機構により発生するがた等に基づいて、電動インパクトレンチ１０の姿勢が当初の姿勢から大きくずれたり、不自然に振動するような場合にはモータ４２を停止させて、ナット１８とボルト１６とのかじりを未然に防止することができる。
【００４４】
ナット１８はボルト１６に螺合し、やがて表面板１２に着座して締結される。このとき、締結に伴ってトルクＴが適正な値まで上昇し、該トルクＴの値はトルク算出部９４で算出されて着座判定部９６に供給される。また、工具軸３４の先端から表面板１２までの距離Ｌは回転工具３６の長さＬT及び突出量ＬNに応じた適正な値となり、該距離Ｌは基準面角度判断部９２で算出されて着座判定部９６に供給される。着座判定部９６では、トルクＴ及び距離Ｌに基づいてナット１８が表面板１２の表面に適正に着座したことを判定し、着座距離インジケータ８８を点灯させ、作業者に対して締結作業が正常に終了したことを知らせる。
【００４５】
これにより、例えば、トルクＴが適正値まで上昇していても、ナット１８とボルト１６が不測の事態によってかじりついてナット１８が表面板１２に達していないときには、距離Ｌが適正値未満となっていないため、着座距離インジケータ８８を消灯させて不適正な締結であることを作業者に知らせることができる。逆に、ナット１８が表面板１２に達して距離Ｌが適正値となっていても、なんらかの理由によりトルクＴが適正値まで上昇していないときについても着座距離インジケータ８８を消灯させて不適正な締結であることを作業者に知らせることができる。
【００４６】
この後、制御用シーケンサ２２は作業単位毎にトルクＴを所定のファイルに記録する。
【００４７】
上記したように、第１の実施の形態に係る電動インパクトレンチ１０によれば、表面板１２から垂直に突出したボルト１６に対してナット１８を簡便かつ適正に螺合、締結させることができる。実際上、ボルト１６は表面板１２から垂直に突出していることが多く、電動インパクトレンチ１０は多くの場合に適用可能である。仮に、ボルト１６が表面板１２に対して垂直ではなく、又は表面板１２が曲面状である場合には、インターロック用コントローラ２４に設けられた解除スイッチ（図示せず）を操作してインターロック機能を解除すればよい。
【００４８】
また、電動インパクトレンチ１０で用いられる回転工具３６は汎用品を用いることができる。さらに、ナット１８は六角ソケット部５６に装着しておけばよく、ボルト１６に対して予め手作業で予備的螺合をさせておく必要がないため、螺合、締め付け作業を効率的に行うことができる。
【００４９】
電動インパクトレンチ１０は、非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃを用いることにより、表面板１２に対して非接触状態で作業を行うことができ扱いやすく、回転工具３６やボルト１６は常に露呈されており視認性がよい。非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃは汎用品を使うことでも良いが、更に出力センサ６０ａ〜６０ｃを小型化して専用に設計することでもよい。
【００５０】
電動インパクトレンチ１０は、姿勢が不適当であるときには姿勢インジケータ８６が消灯するとともにインターロックによってモータ４２の駆動が停止されるため、習熟を要さずに確実な螺合、締め付け作業が可能となり、作業の効率及び信頼性向上を図ることができる。
【００５１】
なお、電動インパクトレンチ１０の本体部３０、インターフェースアンプ２０、制御用シーケンサ２２及びインターロック用コントローラ２４の間で行われる信号の授受は無線を用いてもよい。
【００５２】
次に、第２の実施の形態に係る電動インパクトレンチ１０ａについて、図６を参照しながら説明する。電動インパクトレンチ１０ａは、基本的な構成は前記電動インパクトレンチ１０と同様であって、同機構の部分には同符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５３】
電動インパクトレンチ１０ａは、前記電動インパクトレンチ１０で外付けとして設けられていたインターフェースアンプ２０、制御用シーケンサ２２及びインターロック用コントローラ２４と略同機能を有する制御部１００が本体部３０の上面に設けられており、外付けの構成品のない一体型となっている。また、電動インパクトレンチ１０ａは、前記距離計測ユニット３８に相当する距離計測ユニット１０２を有する。該距離計測ユニット１０２は、正面視で八角形状であって、工具軸３４を中心として９０°間隔の縦横放射状に４つの非接触距離検出センサ（非接触距離検出手段）１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄが設けられている。これらの非接触距離検出センサ１０４ａ〜１０４ｄは、前記の非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃと同じセンサであって、表面板１２までの距離をそれぞれ検出することができる。非接触距離検出センサ１０４ａ及び１０４ｃは縦方向に対象な位置に設けられており、非接触距離検出センサ１０４ｂ及び１０４ｄは横方向に対象な位置に設けられている。
【００５４】
距離計測ユニット１０２の背面側には、縦横放射状に４つの傾斜修正指示インジケータ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ及び１０６ｄが設けられており、このうち、傾斜修正指示インジケータ１０６ａ及び１０６ｃは縦方向に対象な位置に設けられており、傾斜修正指示インジケータ１０６ｂ及び１０６ｄは横方向に対象な位置に設けられている。各傾斜修正指示インジケータ１０６ａから１０６ｃは外方を指向する矢印形状となっており、それぞれ順に非接触距離検出センサ１０４ａ〜１０４ｄの背後近傍に設けられている。
【００５５】
制御部１００は、非接触距離検出センサ１０４ａ〜１０４ｄから供給される４つの計測距離、及び回転センサ５２（図２参照）から供給される速度信号等に基づいて表面板１２に対する工具軸３４の傾斜角度を算出し、適正角度であると判断される場合（つまり、表面板１２が回転工具３６に対して垂直である場合）には、姿勢インジケータ８６を点灯させるとともに、モータ４２をインターロックする。このような判断は、例えば、４つの計測距離が全て等しい場合に適正角度であると判断すればよい。
【００５６】
さらに、制御部１００は、表面板１２に対する電動インパクトレンチ１０ａの傾斜角度が不適正であると判断される場合には、傾斜修正指示インジケータ１０６ａ〜１０６ｄのうち修正すべき方向を示す１又は２つを点灯させる。このような判断は、例えば、上方に設けられた非接触距離検出センサ１０４ａによって検出される上方距離と、下方に設けられた非接触距離検出センサ１０４ｃによって検出される下方距離とを比較し、上方距離が短ければ下方の傾斜修正指示インジケータ１０６ｃを点灯させ、下方距離が短ければ上方の傾斜修正指示インジケータ１０６ａを点灯させればよい。また、右方に設けられた非接触距離検出センサ１０４ｂによって検出される右距離と、左方に設けられた非接触距離検出センサ１０４ｄによって検出される左距離とを比較し、右距離が短ければ左側の傾斜修正指示インジケータ１０６ｄを点灯させ、左距離が短ければ右側の傾斜修正指示インジケータ１０６ｂを点灯させればよい。
【００５７】
このような簡便な比較判断に基づいて傾斜修正指示インジケータ１０６ａ〜１０６ｄを点灯させることにより、作業者は電動インパクトレンチ１０ａの姿勢を修正すべき方向を極めて容易に確認することができ、しかも修正する方向は上下左右の四方向（つまり、ピッチ方向とヨー方向）で示されることから感覚的に操作しやすい。
【００５８】
さらにまた、制御部１００は、工具軸３４の先端部を基準とした距離Ｌ（図１参照）を計測するとともに、該距離Ｌ及びトルクＴに基づいてナット１８が表面板１２に対して適正に着座したか否かを監視及び判断し、適正に着座したと判断されたときには、着座距離インジケータ８８を点灯させる。
【００５９】
上記したように、本実施の形態に係る電動インパクトレンチ１０及び１０ａによれば、工具軸３４及び回転工具３６を簡便な操作によってボルト１６に対して適切な向きに設定することができ、回転工具３６の六角ソケット部５６に装着されたナット１８を適正に螺合、締結することができる。
【００６０】
また、距離計測ユニット３８及び１０２は本体部３０に対して一体式であってもよいし、着脱可能であってもよい。回転工具３６の着脱機構はクリックボール機構に限らずチャック締め付け式であってもよい。
【００６１】
さらに、インターロック機構は必ずしも必要ではなく、作業者は姿勢インジケータ８６のみで工具軸３４の角度を判断するようにしてもよい。
【００６２】
本発明に係る自動工具は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんであり電動ドライバ、電動ドリル、電動研磨工具等であってもよく、被作業体の面に対して規定された向きに設定して作業を行う自動工具に適用可能である。駆動方式は電動に限らず、エアー等の流体駆動方式等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１の実施の形態に係る電動インパクトレンチと外付け機器を示すシステム図である。
【図２】第１の実施の形態に係る電動インパクトレンチの正面図である。
【図３】非接触距離検出センサ及びその角度調整機構を示す斜視図である。
【図４】制御用シーケンサの機能ブロック図である。
【図５】非接触距離検出センサの位置と表面板における計測位置との関係を幾何学的に示す説明図である。
【図６】第２の実施の形態に係る電動インパクトレンチの斜視図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０、１０ａ…電動インパクトレンチ １２…表面板
１６…ボルト １８…ナット
２０…インターフェースアンプ ２２…制御用シーケンサ
２４…インターロック用コントローラ ３０…本体部
３４…工具軸 ３６…回転工具
３８、１０２…距離計測ユニット ４１…トリガー
４２…モータ ５６…六角ソケット部
６０ａ〜６０ｃ、１０４ａ〜１０４ｄ…非接触距離検出センサ
６２…投光部 ６４…受光部
８４…パイロットインジケータ ８６…姿勢インジケータ
８８…着座距離インジケータ ９２…基準面角度判断部
９２ａ…角度算出部 ９２ｂ…角度適否判定部
９４…トルク算出部 ９６…着座判定部
１０６ａ〜１０６ｄ…傾斜修正指示インジケータ
Ｃ…軸線 Ｌ…距離
Ｎ…法線 Ｒ…角度適正信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締め付け工具等の作業工具及び該作業工具を回転させる駆動手段を備え、該作業工具を駆動することにより被作業部に作用させる自動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
インパクトレンチ等の自動工具によれば工具を自動的に回転させることによりボルト・ナット等の締め付け作業を効率的に行うことができる。ハンディタイプのインパクトレンチを用いてボルトに対してナットを螺合、締め付けを行う際には、インパクトレンチの工具軸に取り付けられたアタッチメント工具の先端ソケット部にナットを挿入した状態で該ナットをボルト先端部に当接させた後、運転スイッチを操作しアタッチメント工具を回転させる。これにより、ナットはボルトに対して螺合され、被係合物に対して所定のトルクで締結される。
【０００３】
ところで、ナットをボルト先端部に当接させる際には、作業者がアタッチメント工具の姿勢を目視又は手の感覚で確認しながら作業を行うため、必ずしも適切な姿勢となっていない場合がある。アタッチメント工具の姿勢が不適切である場合には、ナットがボルトに対して正常に螺合せず、ナット又はボルトのねじ山がつぶれてしまうことが懸念される。
【０００４】
ボルトとナットとを正常に螺合させるため、ソケット部内側に設けられた複数の距離センサによりナットの端面までの距離を計測し、ナットが適切に収納されていることを確認するナットランナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ねじの締め付けトルクの精度を向上させるため、ねじの位置を検出する検出棒を設け、該検出棒の信号に基づいてねじが着座する直前にモータの回転を一旦停止させる電動ドライバが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１７６８５２号公報
【特許文献２】実開平４−１２８１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記の特許文献１に記載されたナットランナによれば、ナットがソケット部に正常に装着されていることは確認可能であるが、ナットとボルトとの螺合状態を確認することはできず、結局、作業者が予め手作業でナットをボルトに対して予備螺合させておく必要があって、非効率的である。また、ナットの位置を検出するためのセンサはソケット部内側に設けるために極小サイズの特別なセンサを用いる必要があって、しかもソケット部は回転することからセンサ信号を信号処理部へ伝送することは大変困難である。
【０００７】
また、インパクトレンチに限らず一般の自動工具では、回転する作業工具を被作業部に対して適切な向きに設定することが必要とされている。
【０００８】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、回転する作業工具を簡便な操作によって被作業部に対して適切な向きに設定することのできる自動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】
【０００９】
本発明に係る自動工具は、作業工具が取り付けられる工具軸と、
前記工具軸を回転させる駆動手段を備える本体部と、
前記本体部に設けられ、前記作業工具が作用する被作業部が設けられた基準面における少なくとも３箇所までの距離を検出する非接触距離検出手段と、
前記非接触距離検出手段により得られた前記基準面から前記本体部までの各距離に基づいて前記工具軸と前記基準面とのなす角度を求め、該角度が設定された適正範囲値であるときに角度適正信号を出力する基準面角度判断部と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
非接触距離検出手段によって検出された基準面上の少なくとも３箇所までの距離を用いることにより、該工具軸と本体部とのなす角度が求められるため、被作業部に対して非接触状態を保ちながら、作業工具が被作業部に対して適正な角度であるか否かを簡便に判定することができる。また、この判定結果である角度適正信号に基づいて本体部及び工具軸を適切な向きに設定することができる。
【００１１】
さらに、前記角度適正信号に基づいて前記駆動手段の駆動を有効化又は無効化するインターロック部を有すると、作業工具が被作業部に対して不適切な角度で接触することを確実に防止することができる。
【００１２】
さらにまた、前記角度適正信号に基づいて、前記角度が前記適正範囲値であることを示す表示を行うインジケータを有すると、作業者は電動回転工具の姿勢を容易に把握することができ、操作が一層容易になる。
【００１３】
前記工具軸を回転させることにより前記作業工具を前記被作業部に作用させている際、前記インターロック部は、前記角度適正信号に基づいて前記駆動手段を停止させることにより、作業工具が被作業部に対して接触した後にも適正な姿勢を保持することができ、適正な作業が遂行される。
【００１４】
前記非接触距離検出手段は３つ以上のセンサであって、前記センサの向きを調整する角度調整機構を有すると、作業工具の長さに応じて非接触距離検出手段の向きを調整し、基準面までの距離を非接触距離検出手段の適正計測距離範囲内となるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る自動工具によれば、非接触距離検出手段によって検出された基準面上の少なくとも３箇所までの距離に基づいて該工具軸と本体部とのなす角度が求められるため、非接触な状態の簡便な操作によって、作業工具を被作業部に対して適切な向きに設定することができる。
【００１６】
また、工具軸と本体部とのなす角度に基づいて回転駆動部を有効化・無効化するインターロック部を設けることにより、作業工具が被作業部に対して不適切な角度で接触することを確実に防止することができる。さらに、角度適正信号に基いて、工具軸の角度が適正範囲値であることを示すインジケータを設けることにより、作業者は電動回転工具の姿勢を容易に把握することができ、操作が一層容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る自動工具について第１及び第２の実施形態を挙げ、添付の図１〜図６を参照しながら説明する。
【００１８】
図１及び図２に示すように、第１の形態に係る電動インパクトレンチ（自動工具）１０は、表面板１２と裏面板１４とをボルト１６及びナット１８で締結する作業に用いることができる。電動インパクトレンチ１０は、インターフェースアンプ２０、制御用シーケンサ２２及びインターロック用コントローラ２４とともに１つのシステムとして用いられる。
【００１９】
電動インパクトレンチ１０は、円筒状の本体部３０と、該本体部３０から斜め側方に延在するグリップ部３２と、本体部３０の先端部から同軸状にやや突出する工具軸３４と、該工具軸３４に対して着脱自在に取り付けられた回転工具（作業工具）３６と、本体部３０の先端周囲を囲むように設けられた距離計測ユニット３８とを有する。電動インパクトレンチ１０は、グリップ部３２を握りながら操作を行うことができ、いわゆるハンディタイプである。
【００２０】
グリップ部３２の先端には、給電ケーブル４０が接続されており外部電源から電力が供給される。グリップ部３２の根元部には工具軸３４の速度を連続可変的に回転させるための指操作用のトリガー４１が設けられており、該トリガー４１を指で引くことにより、引く量に応じて工具軸３４が回転する。トリガー４１は図示しない弾性体によって前方（つまり、回転工具３６が延在する方向）に向かって付勢されており、トリガー４１から指を放すことにより原位置に復帰し、工具軸３４は停止する。
【００２１】
本体部３０には、トリガー４１に連動して回転するモータ（駆動手段）４２と、該モータ４２の回転速度を減速して伝達する減速器４４と、該減速器４４に接続されてインパクト作用を奏する打撃機構部４６とが設けられ、前記の工具軸３４は打撃機構部４６に接続され回転、打撃作用を奏する。また、本体部３０は、工具軸３４の回転方向を設定する正逆転スイッチ４８と、締め付けトルクを設定するトルクスイッチ５０と、回転速度を検出する回転センサ５２とを有する。
【００２２】
工具軸３４には、前記の回転工具３６がクリックボール機構によって着脱自在に取り付けられている。該回転工具３６は中空円筒形状であって、先端部内側には、ナット１８を挿入可能な六角ソケット部５６を有する。六角ソケット部５６には、ナット１８を確実に吸着保持するための磁石が設けられていてもよい。
【００２３】
図２に示すように、距離計測ユニット３８は正面視で六角形状であって、工具軸３４を中心として１２０°間隔の放射状に３つの非接触距離検出センサ（非接触距離検出手段）６０ａ、６０ｂ、６０ｃが設けられており、それぞれ前方に設けられた物体との距離を非接触で検出することができる。したがって、非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃによれば、回転工具３６がボルト１６に対して略同軸状となるように保ちながら電動インパクトレンチ１０をボルト１６に接近させる際に、表面板１２の面から電動インパクトレンチ１０までの距離を３箇所で検出することができる。
【００２４】
非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃは汎用のレーザ式であって、投光部６２から発されて表面板１２で反射したレーザを受光部６４で受光処理を行い対象物である表面板１２までの距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３（図１参照）を計測することができる。非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃの適正計測可能な距離範囲はＬL〜ＬH（図１参照）である。
【００２５】
図３に示すように、非接触距離検出センサ６０ａは、ベース板６６から前方に突出した支持フォーク６８により回転可能に支持されており、該支持フォーク６８に設けられた角度調整機構７０により傾動角度が調整可能である。つまり、角度調整機構７０は、非接触距離検出センサ６０ａに固定されたホイールギア７２と、支持フォーク６８の一部により保持されてホイールギア７２と螺合するウォームギア７４と、該ウォームギア７４を回転させるつまみ７６とを有する。つまみ７６は、ベース板６６よりも後方に設けられており、ベース板６６を貫通する軸７８によってウォームギア７４の後端部に連結されている。このようの角度調整機構７０は、いわゆるウォームホイール機構を構成し、つまみ７６を回転させることによって非接触距離検出センサ６０ａの傾動角度を調整することができる。
【００２６】
非接触距離検出センサ６０ａには円弧状の目盛７９が設けられており、支持フォーク６８の側面に印されたポインタ８０が示す目盛７９の位置により非接触距離検出センサ６０ａの傾動角度が確認可能である。なお、他の非接触距離検出センサ６０ｂ及び６０ｃについても、同様の角度調整機構７０を有しており傾動角度が調整可能である。角度調整機構７０は、１つのつまみを回転させることによって非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃを連動させながら調整可能な構成にしてもよく、また、適当なアクチュエータによって自動調整可能な構成にしてもよい。
【００２７】
角度調整機構７０によれば、回転工具３６の長さＬT（図１参照）に応じて、各非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃから表面板１２までの距離Ｌが適正計測距離範囲ＬL〜ＬHとなるように調整することができる。つまり、回転工具３６が長いときには表面板１２に対して略垂直となるように非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃの角度を設定し、逆に回転工具３６が短いときには表面板１２に対して適正反射が得られる角度の範囲内で傾斜させるように設定し、表面板１２までの距離Ｌを正確に計測することができる。表面板１２上に突起等の障害物がある場合には、レーザの反射位置が該障害物と重ならないように非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃの向きを調整してもよい。
【００２８】
非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃは、ベース板６６及び該ベース板６６に対して着脱可能なカバー８２によって覆われ、保護されている。カバー８２は、各目盛７９が目視可能な３つの側面孔８２ａと、前面の各投光部６２及び受光部６４の正面に開口する前面孔８２ｂが設けられている。
【００２９】
側面孔８２ａから目盛７９を目視することにより非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃの傾動角度を確認することができ、また、前面孔８２ｂを通してレーザ光の投受光が可能である。カバー８２は、例えば透明な樹脂として目盛７９やボルト１６の視認性向上を図るようにしてもよい。
【００３０】
ベース板６６の上面には、パイロットインジケータ８４、姿勢インジケータ８６及び着座距離インジケータ８８が設けられている。パイロットインジケータ８４、姿勢インジケータ８６及び着座距離インジケータ８８は異なる色（又は、異なる形状）を有し識別が容易である。距離計測ユニット３８はインターフェースアンプ２０を介して制御用シーケンサ２２に接続されており、非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃで検出された距離信号は制御用シーケンサ２２に伝達されて計算処理に供せられ、パイロットインジケータ８４、姿勢インジケータ８６及び着座距離インジケータ８８は制御用シーケンサ２２の作用下に点灯する。制御用シーケンサ２２には前記の回転センサ５２の信号も供給される。
【００３１】
インターロック用コントローラ２４は、制御用シーケンサ２２から供給される角度適正信号Ｒ（図４参照）に基づいて、電動インパクトレンチ１０のモータ４２に作用して該モータ４２の回転を停止させることができる。
【００３２】
図４に示すように、制御用シーケンサ２２は、パラメータ入力設定部９０と、プログラム動作により実行される処理部である基準面角度判断部９２、トルク算出部９４及び着座判定部９６を有する。パラメータ入力設定部９０には、非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃの各傾動角度、回転工具３６の長さＬT等のパラメータが入力可能である。長さＬTは、工具軸３４の先端部を基準にして規定される（図１参照）。トルク算出部９４は、回転センサ５２から供給される速度信号等に基づいて工具軸３４が発生するトルクＴを算出する。算出されたトルクＴは、作業単位毎に所定のファイルに記録される。
【００３３】
基準面角度判断部９２は、角度算出部９２ａと角度適否判定部９２ｂとを有する。角度算出部９２ａはパラメータ入力設定部９０から得られる各非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃの傾動角度及び該非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃによって計測された表面板１２までの距離Ｌ１〜Ｌ３（図５参照）に基づいて演算を行い、工具軸３４の軸心Ｃを基準として表面板１２の電動インパクトレンチ１０に対する傾斜角度θ（図５参照）及び基準位置（例えば、工具軸３４の先端等）から工具軸３４の軸線Ｃ上の距離Ｌ（図１参照）を算出し、角度適否判定部９２ｂに供給する。
【００３４】
このうち傾斜角度は、例えば、表面板１２の表面が面Ｓ１として表される場合、図５に示すように、面Ｓ１における３点Ｐ１、Ｐ２及びＰ３までの距離Ｌ１、Ｌ２及びＬ３が非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃによって計測されて、面Ｓ１を底面とする三角錐台Ａが空間上で特定される。次に面Ｓ１を示す方程式から法線Ｎを算出する。次いで、上面Ｓ２の重心点を通り上面Ｓ２に垂直な軸線Ｃと法線Ｎとのなす傾斜角度θをベクトルの内積又は外積等を用いて算出する。このように、角度算出部９２ａは、３つの非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃにより表面板１２の３箇所の位置が特定され、該表面板１２の向きを一意的に決定することができる。
【００３５】
角度適否判定部９２ｂでは、算出された傾斜角度θが所定の閾値範囲内であるか否かを確認し、閾値範囲内であるときに角度適正信号Ｒ（図４参照）をインターロック用コントローラ２４に供給する。
【００３６】
傾斜角度は、例えば、ヨー角度及びピッチ角度として表わし、これら２つの角度に基づいて処理を行ってもよい。基準面角度判断部９２における角度算出部９２ａと角度適否判定部９２ｂとの機能は明確に分かれている必要はなく、例えば、各非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃの傾動角度が一致していて、距離Ｌ１〜Ｌ３がボルト１６を中心とした等距離の位置を計測している場合であって、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３であるときに傾斜角度θが適正であると判断してもよい。
【００３７】
着座判定部９６は、算出されたトルクＴ及び距離Ｌに基づいてナット１８が表面板１２に適正に着座したか否かを監視、判定する。つまり、トルクＴが適正値となったときの距離Ｌを、回転工具３６の長さＬT（図２参照）とナット１８の突出量ＬNとの合計値と比較し、その差が所定の閾値範囲以内であるときにはナット１８が適正に着座したことが判定され、この情報がインターロック用コントローラ２４を介して着座距離インジケータ８８を点灯させる。
【００３８】
インターロック用コントローラ２４では、基準面角度判断部９２から角度適正信号Ｒが供給されているときには、インターロックを解除してモータ４２を駆動可能にするとともに姿勢インジケータ８６を点灯させる。また角度適正信号Ｒが検出されないときには、モータ４２の電源を遮断する等のインターロックを施すとともに姿勢インジケータ８６を消灯させる。
【００３９】
また、制御用シーケンサ２２は所定のウォッチドック機能により各部の作用が正常に動作しているか否かを自己診断し、正常であるときにはインターロック用コントローラ２４を介してパイロットインジケータ８４を点灯させる。
【００４０】
このように構成される電動インパクトレンチ１０によれば、先ず、工具軸３４に回転工具３６を取り付けるとともに、該回転工具３６の先端にナット１８を装着する。このとき、パラメータ入力設定部９０には所定のパラメータが予め入力されており、角度調整機構７０は回転工具３６の長さＬTに応じて適切に設定されているものとする。次に、作業者はパイロットインジケータ８４が点灯していること視認することで、制御用シーケンサ２２が正常に作用していることが確認できる。
【００４１】
次いで、電動インパクトレンチ１０を表面板１２に接近させ、姿勢を適切に設定することにより姿勢インジケータ８６が点灯し、工具軸３４の軸線Ｃが表面板１２に対して垂直な状態となっていることが確認される。これは、換言すれば回転工具３６及びナット１８がボルト１６に対して適切な向きに設定されており、ナット１８とボルト１６がかじることなくスムーズに螺合可能な状態であることを示す。
【００４２】
姿勢インジケータ８６の点灯を確認した後、作業者はトリガー４１を操作して工具軸３４及び回転工具３６を回転させてナット１８をボルト１６に螺合させる。この際、回転工具３６が表面板１２に対して垂直に設定されていない場合（つまり、姿勢インジケータ８６が消灯している場合）には、前記のインターロック機能によって回転工具３６の回転が阻止され、ボルト１６とナット１８とがかじることが確実に防止される。
【００４３】
ナット１８はボルト１６に螺合することにより次第に前進する。この螺合作業時においてもインターロック機能は有効であって、前記のクリックボール機構により発生するがた等に基づいて、電動インパクトレンチ１０の姿勢が当初の姿勢から大きくずれたり、不自然に振動するような場合にはモータ４２を停止させて、ナット１８とボルト１６とのかじりを未然に防止することができる。
【００４４】
ナット１８はボルト１６に螺合し、やがて表面板１２に着座して締結される。このとき、締結に伴ってトルクＴが適正な値まで上昇し、該トルクＴの値はトルク算出部９４で算出されて着座判定部９６に供給される。また、工具軸３４の先端から表面板１２までの距離Ｌは回転工具３６の長さＬT及び突出量ＬNに応じた適正な値となり、該距離Ｌは基準面角度判断部９２で算出されて着座判定部９６に供給される。着座判定部９６では、トルクＴ及び距離Ｌに基づいてナット１８が表面板１２の表面に適正に着座したことを判定し、着座距離インジケータ８８を点灯させ、作業者に対して締結作業が正常に終了したことを知らせる。
【００４５】
これにより、例えば、トルクＴが適正値まで上昇していても、ナット１８とボルト１６が不測の事態によってかじりついてナット１８が表面板１２に達していないときには、距離Ｌが適正値未満となっていないため、着座距離インジケータ８８を消灯させて不適正な締結であることを作業者に知らせることができる。逆に、ナット１８が表面板１２に達して距離Ｌが適正値となっていても、なんらかの理由によりトルクＴが適正値まで上昇していないときについても着座距離インジケータ８８を消灯させて不適正な締結であることを作業者に知らせることができる。
【００４６】
この後、制御用シーケンサ２２は作業単位毎にトルクＴを所定のファイルに記録する。
【００４７】
上記したように、第１の実施の形態に係る電動インパクトレンチ１０によれば、表面板１２から垂直に突出したボルト１６に対してナット１８を簡便かつ適正に螺合、締結させることができる。実際上、ボルト１６は表面板１２から垂直に突出していることが多く、電動インパクトレンチ１０は多くの場合に適用可能である。仮に、ボルト１６が表面板１２に対して垂直ではなく、又は表面板１２が曲面状である場合には、インターロック用コントローラ２４に設けられた解除スイッチ（図示せず）を操作してインターロック機能を解除すればよい。
【００４８】
また、電動インパクトレンチ１０で用いられる回転工具３６は汎用品を用いることができる。さらに、ナット１８は六角ソケット部５６に装着しておけばよく、ボルト１６に対して予め手作業で予備的螺合をさせておく必要がないため、螺合、締め付け作業を効率的に行うことができる。
【００４９】
電動インパクトレンチ１０は、非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃを用いることにより、表面板１２に対して非接触状態で作業を行うことができ扱いやすく、回転工具３６やボルト１６は常に露呈されており視認性がよい。非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃは汎用品を使うことでも良いが、更に出力センサ６０ａ〜６０ｃを小型化して専用に設計することでもよい。
【００５０】
電動インパクトレンチ１０は、姿勢が不適当であるときには姿勢インジケータ８６が消灯するとともにインターロックによってモータ４２の駆動が停止されるため、習熟を要さずに確実な螺合、締め付け作業が可能となり、作業の効率及び信頼性向上を図ることができる。
【００５１】
なお、電動インパクトレンチ１０の本体部３０、インターフェースアンプ２０、制御用シーケンサ２２及びインターロック用コントローラ２４の間で行われる信号の授受は無線を用いてもよい。
【００５２】
次に、第２の実施の形態に係る電動インパクトレンチ１０ａについて、図６を参照しながら説明する。電動インパクトレンチ１０ａは、基本的な構成は前記電動インパクトレンチ１０と同様であって、同機構の部分には同符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５３】
電動インパクトレンチ１０ａは、前記電動インパクトレンチ１０で外付けとして設けられていたインターフェースアンプ２０、制御用シーケンサ２２及びインターロック用コントローラ２４と略同機能を有する制御部１００が本体部３０の上面に設けられており、外付けの構成品のない一体型となっている。また、電動インパクトレンチ１０ａは、前記距離計測ユニット３８に相当する距離計測ユニット１０２を有する。該距離計測ユニット１０２は、正面視で八角形状であって、工具軸３４を中心として９０°間隔の縦横放射状に４つの非接触距離検出センサ（非接触距離検出手段）１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄが設けられている。これらの非接触距離検出センサ１０４ａ〜１０４ｄは、前記の非接触距離検出センサ６０ａ〜６０ｃと同じセンサであって、表面板１２までの距離をそれぞれ検出することができる。非接触距離検出センサ１０４ａ及び１０４ｃは縦方向に対象な位置に設けられており、非接触距離検出センサ１０４ｂ及び１０４ｄは横方向に対象な位置に設けられている。
【００５４】
距離計測ユニット１０２の背面側には、縦横放射状に４つの傾斜修正指示インジケータ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ及び１０６ｄが設けられており、このうち、傾斜修正指示インジケータ１０６ａ及び１０６ｃは縦方向に対象な位置に設けられており、傾斜修正指示インジケータ１０６ｂ及び１０６ｄは横方向に対象な位置に設けられている。各傾斜修正指示インジケータ１０６ａから１０６ｃは外方を指向する矢印形状となっており、それぞれ順に非接触距離検出センサ１０４ａ〜１０４ｄの背後近傍に設けられている。
【００５５】
制御部１００は、非接触距離検出センサ１０４ａ〜１０４ｄから供給される４つの計測距離、及び回転センサ５２（図２参照）から供給される速度信号等に基づいて表面板１２に対する工具軸３４の傾斜角度を算出し、適正角度であると判断される場合（つまり、表面板１２が回転工具３６に対して垂直である場合）には、姿勢インジケータ８６を点灯させるとともに、モータ４２をインターロックする。このような判断は、例えば、４つの計測距離が全て等しい場合に適正角度であると判断すればよい。
【００５６】
さらに、制御部１００は、表面板１２に対する電動インパクトレンチ１０ａの傾斜角度が不適正であると判断される場合には、傾斜修正指示インジケータ１０６ａ〜１０６ｄのうち修正すべき方向を示す１又は２つを点灯させる。このような判断は、例えば、上方に設けられた非接触距離検出センサ１０４ａによって検出される上方距離と、下方に設けられた非接触距離検出センサ１０４ｃによって検出される下方距離とを比較し、上方距離が短ければ下方の傾斜修正指示インジケータ１０６ｃを点灯させ、下方距離が短ければ上方の傾斜修正指示インジケータ１０６ａを点灯させればよい。また、右方に設けられた非接触距離検出センサ１０４ｂによって検出される右距離と、左方に設けられた非接触距離検出センサ１０４ｄによって検出される左距離とを比較し、右距離が短ければ左側の傾斜修正指示インジケータ１０６ｄを点灯させ、左距離が短ければ右側の傾斜修正指示インジケータ１０６ｂを点灯させればよい。
【００５７】
このような簡便な比較判断に基づいて傾斜修正指示インジケータ１０６ａ〜１０６ｄを点灯させることにより、作業者は電動インパクトレンチ１０ａの姿勢を修正すべき方向を極めて容易に確認することができ、しかも修正する方向は上下左右の四方向（つまり、ピッチ方向とヨー方向）で示されることから感覚的に操作しやすい。
【００５８】
さらにまた、制御部１００は、工具軸３４の先端部を基準とした距離Ｌ（図１参照）を計測するとともに、該距離Ｌ及びトルクＴに基づいてナット１８が表面板１２に対して適正に着座したか否かを監視及び判断し、適正に着座したと判断されたときには、着座距離インジケータ８８を点灯させる。
【００５９】
上記したように、本実施の形態に係る電動インパクトレンチ１０及び１０ａによれば、工具軸３４及び回転工具３６を簡便な操作によってボルト１６に対して適切な向きに設定することができ、回転工具３６の六角ソケット部５６に装着されたナット１８を適正に螺合、締結することができる。
【００６０】
また、距離計測ユニット３８及び１０２は本体部３０に対して一体式であってもよいし、着脱可能であってもよい。回転工具３６の着脱機構はクリックボール機構に限らずチャック締め付け式であってもよい。
【００６１】
さらに、インターロック機構は必ずしも必要ではなく、作業者は姿勢インジケータ８６のみで工具軸３４の角度を判断するようにしてもよい。
【００６２】
本発明に係る自動工具は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんであり電動ドライバ、電動ドリル、電動研磨工具等であってもよく、被作業体の面に対して規定された向きに設定して作業を行う自動工具に適用可能である。駆動方式は電動に限らず、エアー等の流体駆動方式等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１の実施の形態に係る電動インパクトレンチと外付け機器を示すシステム図である。
【図２】第１の実施の形態に係る電動インパクトレンチの正面図である。
【図３】非接触距離検出センサ及びその角度調整機構を示す斜視図である。
【図４】制御用シーケンサの機能ブロック図である。
【図５】非接触距離検出センサの位置と表面板における計測位置との関係を幾何学的に示す説明図である。
【図６】第２の実施の形態に係る電動インパクトレンチの斜視図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０、１０ａ…電動インパクトレンチ １２…表面板
１６…ボルト １８…ナット
２０…インターフェースアンプ ２２…制御用シーケンサ
２４…インターロック用コントローラ ３０…本体部
３４…工具軸 ３６…回転工具
３８、１０２…距離計測ユニット ４１…トリガー
４２…モータ ５６…六角ソケット部
６０ａ〜６０ｃ、１０４ａ〜１０４ｄ…非接触距離検出センサ
６２…投光部 ６４…受光部
８４…パイロットインジケータ ８６…姿勢インジケータ
８８…着座距離インジケータ ９２…基準面角度判断部
９２ａ…角度算出部 ９２ｂ…角度適否判定部
９４…トルク算出部 ９６…着座判定部
１０６ａ〜１０６ｄ…傾斜修正指示インジケータ
Ｃ…軸線 Ｌ…距離
Ｎ…法線 Ｒ…角度適正信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業工具が取り付けられる工具軸と、
前記工具軸を回転させる駆動手段を備える本体部と、
前記本体部に設けられ、前記作業工具が作用する被作業部が設けられた基準面における少なくとも３箇所までの距離を検出する非接触距離検出手段と、
前記非接触距離検出手段により得られた前記基準面から前記本体部までの各距離に基づいて前記工具軸と前記基準面とのなす角度を求め、該角度が設定された適正範囲値であるときに角度適正信号を出力する基準面角度判断部と、
を有することを特徴とする自動工具。
【請求項２】
請求項１記載の自動工具において、
さらに、前記角度適正信号に基づいて前記駆動手段の駆動を有効化又は無効化するインターロック部を有することを特徴とする自動工具。
【請求項３】
請求項２記載の自動工具において、
さらに、前記角度適正信号に基づいて、前記角度が前記適正範囲値であることを示すインジケータを有することを特徴とする自動工具。
【請求項４】
請求項１記載の自動工具において、
前記工具軸を回転させることにより前記作業工具を前記被作業部に作用させている際、前記インターロック部は、前記角度適正信号に基づいて前記駆動手段を停止させることを特徴とする自動工具。
【請求項５】
請求項１記載の自動工具において、
前記非接触距離検出手段は３つ以上のセンサであって、前記センサの向きを調整する角度調整機構を有することを特徴とする自動工具。
【請求項１】
作業工具が取り付けられる工具軸と、
前記工具軸を回転させる駆動手段を備える本体部と、
前記本体部に設けられ、前記作業工具が作用する被作業部が設けられた基準面における少なくとも３箇所までの距離を検出する非接触距離検出手段と、
前記非接触距離検出手段により得られた前記基準面から前記本体部までの各距離に基づいて前記工具軸と前記基準面とのなす角度を求め、該角度が設定された適正範囲値であるときに角度適正信号を出力する基準面角度判断部と、
を有することを特徴とする自動工具。
【請求項２】
請求項１記載の自動工具において、
さらに、前記角度適正信号に基づいて前記駆動手段の駆動を有効化又は無効化するインターロック部を有することを特徴とする自動工具。
【請求項３】
請求項２記載の自動工具において、
さらに、前記角度適正信号に基づいて、前記角度が前記適正範囲値であることを示すインジケータを有することを特徴とする自動工具。
【請求項４】
請求項１記載の自動工具において、
前記工具軸を回転させることにより前記作業工具を前記被作業部に作用させている際、前記インターロック部は、前記角度適正信号に基づいて前記駆動手段を停止させることを特徴とする自動工具。
【請求項５】
請求項１記載の自動工具において、
前記非接触距離検出手段は３つ以上のセンサであって、前記センサの向きを調整する角度調整機構を有することを特徴とする自動工具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−９５６２６（Ｐ２００６−９５６２６Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８３１５７（Ｐ２００４−２８３１５７）
【出願日】平成１６年９月２９日（２００４．９．２９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２９日（２００４．９．２９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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