CN103052472B - 冲击旋转工具 - Google Patents

Abstract

包括：马达（2），作为旋转驱动源；冲击产生装置，根据马达旋转而产生脉冲状的冲击，并且以该冲击对输出轴（7）施加旋转转矩；转矩传感器（10），测量对输出轴施加的转矩；以及控制构件（C），在由转矩传感器测量出的转矩达到所设定的目标转矩时，使上述马达停止。上述控制构件构成为，根据所设定的目标转矩，使每一次冲击的转矩增大值变化。

Description

冲击旋转工具

技术领域

本发明涉及在螺栓、螺母等的紧固作业及松弛作业中使用的冲击扳手、冲击扳头等冲击旋转工具、特别是带转矩传感器的冲击旋转工具。

背景技术

通过由马达旋转驱动的锤带来的敲打冲击、液压带来的脉冲状冲击来使输出部旋转的冲击旋转工具与仅使用了减速器的旋转工具相比较，由于获得由冲击施加所带来的高的转矩，因此广泛应用于建筑工地、组装工厂等。

但是，该冲击旋转工具由于以一次冲击就能够获得较高的转矩的高转矩特性，往往发生过紧从而将对象物损坏。并且，当作业者担心过紧而较松地拧紧时，会产生以下问题点：发生紧固转矩不足从而无法按期望将对象物固定。

为了进行适度的紧固，存在如日本专利公开8-267368号公报那样的装置，即，在输出轴上安装转矩传感器，在由转矩传感器测量出的转矩达到目标转矩时，使马达停止。

另一方面，在冲击旋转工具中，为了快速地紧固较大的螺栓，使每一次冲击的转矩增加变大。但是，在用相同的工具紧固较小的螺栓时，以一次冲击就达到所设定的目标转矩以上的转矩、或以极少的冲击数就达到比目标转矩的范围内高的转矩。为此，存在难以在产生恰当的转矩后停止、紧固转矩的精度低下等问题，需要根据目标转矩的大小区分使用多台工具。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供能够以1台冲击旋转工具对广泛的目标转矩进行高精度地紧固的冲击旋转工具。

本发明的冲击旋转工具，包括：马达，作为旋转驱动源；冲击产生装置，根据马达旋转而产生脉冲状的冲击，并以该冲击对输出轴施加旋转转矩；转矩传感器，测量对输出轴施加的转矩；以及控制构件，在由转矩传感器测量出的转矩达到所设定的目标转矩时，使上述马达停止，上述控制构件构成为，根据所设定的目标转矩，使每一次冲击的转矩增大值变化。

根据此发明，对于能够产生大转矩从而也紧固较大的螺丝的工具而言，在紧固较小的螺丝时，仅仅将目标转矩变更得较小，就成为应对较小的螺丝的冲击旋转工具，能够以1台冲击旋转工具对广泛的目标转矩进行高精度地紧固。因此，即使不根据目标转矩的大小区分使用多台工具，也能够以1台冲击旋转工具对广泛的目标转矩进行高精度地紧固。

在此发明中，较为理想的是，上述控制构件为目标转矩越小则使上述转矩增大值越小的构件。由此，仅仅将目标转矩变更为更小，就成为应对更小的螺丝的冲击旋转工具。

在此发明中，较为理想的是，上述控制构件存储基准转矩，在目标转矩小于该基准转矩时，使上述转矩增大值减少，在目标转矩大于该基准转矩时，使上述转矩增大值增加。由此，通过将目标转矩变更为比基准转矩小或大，能够应对各种螺丝。

在此发明中，较为理想的是，上述目标转矩至少包括第1目标转矩和小于第1目标转矩的第2目标转矩，上述控制构件至少存储与上述第1目标转矩对应的第1转矩增大值及与上述第2目标转矩对应的第2转矩增大值作为上述转矩增大值，上述第2转矩增大值被设定得比上述第1转矩增大值小。由此，通过将目标转矩设定为第1目标转矩或第2目标转矩，能够应对各种螺丝。

在此发明中，较为理想的是，上述控制构件根据所设定的目标转矩，限制马达输出。由此，不需要追加的部件等，就能够以低成本使每一次冲击的转矩增大值变化。

在此发明中，较为理想的是，上述控制构件根据所设定的目标转矩，限制马达的最大旋转速度。由此，控制被简单地完成。

另外，较为理想的是，上述控制构件根据所设定的目标转矩，限制马达的最大加速度。由此，转矩较小的范围内输出低下，因此能够提高目标转矩较小时的精度。

并且，较为理想的是，上述控制构件仅根据所设定的目标转矩的大小，使每一次冲击的转矩增大值变化。由此，控制被简单地完成。

较为理想的是，上述控制构件除了根据所设定的目标转矩的大小以外还根据所设定的目标转矩与由转矩传感器测量出的转矩的差值，使每一次冲击的转矩增大值变化。由此，紧固开始时使输出较大，若接近目标转矩，能够进一步限制输出，因此能够获得能够以较少的冲击数快速地达到目标转矩并且精度也高的工具。

并且，较为理想的是，上述控制构件将每一次冲击的转矩增大值限制为达到所设定的目标转矩为止需要规定次数以上的冲击的值。由此，能够更可靠地进行在目标转矩附近使紧固停止。

尤其，较为理想的是，在设相对于目标转矩的误差范围为±x%时，使达到目标转矩范围的下限为止所需要的冲击的次数为50/x次以上。由此，能够在目标转矩范围内产生两次以上的冲击，即使存在根据马达的停止时机而在停止之前进一步施加一次冲击这种情况，紧固转矩也不会脱离目标转矩范围，能够在目标转矩的精度内进行紧固。

附图说明

进一步详细地记述本发明的优选的实施方式。与以下的详细的记述及附图相关联而更好地理解本发明的其他特征及优点。

图1是本发明的实施方式的冲击旋转工具的一例的框图。

图2是本发明的实施方式的冲击旋转工具的概略剖视图。

图3是本发明的实施方式的冲击旋转工具中的目标转矩较大时的动作说明图。

图4是本发明的实施方式的冲击旋转工具中的目标转矩较小时的动作说明图。

图5是表示以往例的问题点的动作说明图。

具体实施方式

以下，参照图1～图5对本发明的实施方式进行说明。如图2所示，本实施方式的冲击旋转工具1包括：马达2，作为驱动源；减速器3，使马达2的旋转以规定的减速比减速；锤4，经由减速器3传递马达2的旋转；砧5，被锤4敲打；弹簧6，在轴方向上对锤4施力；输出轴7，通过该敲打冲击性地施加旋转力；转矩传感器10；以及控制电路C（控制构件）。图2中的输出轴7上安装有钻头8。在锤4与砧5之间施加规定以上的负荷转矩，因此在相对于砧5，锤4抵抗弹簧6并后退并且转动了一定以上时产生锤4的敲打。即，本实施方式的冲击旋转工具1包括利用锤4和砧5的冲击产生装置。

输出轴7上安装有转矩传感器10。该转矩传感器10包括：磁致伸缩部（未图示），安装于输出轴7的外表面；检测线圈（未图示），配置于输出轴7的外周；以及磁轭（未图示），为了屏蔽外部磁性以及提高检测线圈灵敏度而覆盖检测线圈。上述磁致伸缩部包括设置有扭应变检测所用的缝隙图案的具有磁致伸缩性的无定型箔，该无定型箔通过环氧类粘接剂坚固地粘接于输出轴7而形成上述磁致伸缩部。并且，通过对输出轴7施加转矩，输出轴7上产生应变，伴随着该应变，磁致伸缩部11的磁性特性也发生变化。控制电路C对上述检测线圈施加高频的电压，输出电压根据磁致伸缩部的磁性特性的变化而变化。因此，通过上述输出电压的测量能够求出对输出轴7施加的转矩的大小。

与控制电路C相连接的马达2在操作者对触发开关15进行操作时，从控制电路C收到根据触发开关15的拉拽量使旋转速度变化等的控制。

另外，上述马达2上设置有检测其旋转速度的马达速度检测部16。作为马达速度检测部16，可以优选使用产生与马达的旋转数成比例的频率信号的频率发生器，但除此之外，也可以是编码器等，如果是无刷马达，也可以通过霍尔传感器的信号或逆电动势进行速度检测。

图1中，示出了本实施方式的控制电路C的框图，该控制电路C构成为，在目标转矩使紧固动作停止，并且根据目标转矩的大小对马达2旋转数变更的进行控制。

如图1所示，控制电路C包括：马达速度测量部C1，将来自上述速度检测部16的信号进行A/D转换并取入；转矩测量部C3，将来自上述转矩传感器10的信号进行A/D转换并取入；以及马达控制部C6，对于马达2，对旋转数进行反馈控制。

本实施方式的控制电路C还包括：转矩设定部C2，存储目标转矩；停止判定部C4，判定所测量到的转矩是否达到在转矩设定部C3内存储的目标转矩；以及后述的限制速度计算部C5。

具体地说明，现在，如果作业者经由电位器（ボリューム）等转矩设定构件（未图示）设定紧固的目标转矩，则该目标转矩在转矩设定部C2中被设置。然后，作业者拉拽触发开关15时，马达控制部C6对马达2进行控制驱动，以使马达2以与触发开关15的拉拽量相对应的速度旋转。然后，停止判定部C4进行由转矩传感器10及转矩测量部C3取入的转矩测量值（例如峰值）是否到达转矩设定部C2所设置的目标转矩（的±10%的范围内）的判定。若判定为达到该目标转矩，则停止判定部C4将停止指令信号发送至马达控制部C6。然后，接收到上述停止指令信号的马达控制部C6对马达2进行控制，以使其停止驱动，其结果是，紧固动作结束。在此，在转矩设定部C2所设置的目标转矩相对地较大时，若将触发开关15拉拽到最大限，则马达2以最高速度被驱动。此情况下，锤4对砧5的敲打所产生的冲击较大，每一次冲击的转矩增大值也相对地较大。并且，该每一次冲击的转矩增大值随着紧固进展而变小，但若达到目标转矩的±10%的范围内，上述的停止判定部C4对马达控制部C6发出停止指令信号使马达2停止。

在此，如果如以往的冲击旋转工具那样、在转矩设定部C2所设置的目标转矩相对地较小时也最大限度地拉拽触发开关15时，马达2以最高速度被驱动，如图5所示，每一次冲击的转矩增大值超出目标转矩的±10%的范围，因此无法以目标转矩使马达2停止，将发生过紧。当然，如果作业者对拉拽触发开关15的量进行加减来抑制马达2的旋转速度，则以马达2在达到目标转矩的时间点停止的方式来控制，但根据目标转矩来对触发开关15的拉拽量进行加减是非常困难的。

与此相对，在本发明的冲击旋转工具中，控制电路C包括限制速度计算部C5。并且，控制速度计算部C5构成为，在作业者拉拽触发开关15时，根据在转矩设定部C2所设置的目标转矩的大小来限制马达2的旋转速度。具体而言，转矩设定部C2设置的目标转矩越小则使转矩增大值越小。即，在目标转矩相对地较小时，即使最大限度地拉拽触发开关15，通过限制速度计算部C5将马达2限制在未达到最高速度的速度，在触发开关15的拉拽量较少时，进一步抑制速度。

此外，例如，转矩设定部C2也可以预先存储基准转矩。并且，转矩设定部C2可以构成为，在设定的目标转矩小于该基准转矩时，使转矩增大值减少，在目标转矩大于该基准转矩时，使转矩增大值增加。

并且，除了上述的结构以外，例如，转矩设定部C2也可以至少包括第1目标转矩及小于第1目标转矩的第2目标转矩作为目标转矩。并且，转矩设定部C2至少存储于第1目标转矩对应的第1转矩增大值及与第2目标转矩对应的第2转矩增大值作为转矩增大值。其中，在此，第2转矩增大值被设定为比第1转矩增大值小。即，在使用者选择并设定第2目标转矩时，设定第2转矩增大值，作为结果，与选择第1目标转矩相比，每一次冲击的转矩增大值受限制。

这样，在转矩设定部C2所设置的目标转矩相对地较小时，每一次冲击的转矩增大值也相对地较小，如图4所示，达到目标转矩为止的冲击次数也变多，并且落在目标转矩的例如±10%的范围内的次数也变多。因此，停止判定部C4对马达控制部C6发出停止指令信号，马达2停止了时，紧固转矩收敛于目标转矩的范围内。

优选的是，最大限度地拉拽了触发开关15时的马达2的旋转速度按照由转矩设定部C2所设置的目标转矩的大小和根据要求的误差范围而算出的列表来限制，但根据对象物，也能够设定在列表上的值以外。

另外，优选的是，设相对于目标转矩的上述误差范围为±x%时，达到目标转矩范围的下限为止需要50/x次以上的冲击。若误差范围如上所述那样为±10%，则根据50/10＝5，以需要5个脉冲以上来到达目标转矩的方式限制每一次冲击的转矩增大值。此情况下，在目标转矩的误差范围±x%的范围内发生两次以上的冲击，即使马达2未因第1次的冲击而停止也能够以接下来的冲击使之停止，能够更可靠地使紧固转矩收敛于目标转矩的范围内。

也可以根据由转矩传感器10检测到的转矩与目标转矩的差值，进一步使马达2的旋转速度变化。以每一次冲击的转矩增大值随着接近目标转矩而变小的方式使马达2的旋转数降低。

紧固完毕之后，进行转矩的测量结果的表示或者紧固动作的良否的判定表示时，对作业者来说，能够更安心地进行作业。若通过通信将转矩测量值、良否的判定结果通知至如例如外部终端的管理构件（未图示），则能够进行紧固转矩的管理。

在上述实施例中，示出了包括利用锤4和砧5的冲击产生装置的冲击旋转工具，但也可以通过液压脉冲产生冲击。另外，示出了通过限制马达的旋转数来抑制每一次冲击的转矩增大值，但也可以通过限制加速度来抑制每一次冲击的转矩增大值、变更减速比、变更液压脉冲中的油流路，只要能够使每一次冲击的转矩增大值变化，可以利用任何结构。

针对几个优选的实施方式记述了本发明，但不脱离此发明的本来的精神及范围即权利要求书，就能够由本领域技术人员进行各种修正及变形。

Claims (9)

1.一种冲击旋转工具，其特征在于，包括：

马达，作为旋转驱动源；

冲击产生装置，根据马达旋转而产生脉冲状的冲击，并以该冲击对输出轴施加旋转转矩；

转矩传感器，测量对输出轴施加的转矩；以及

控制构件，在由转矩传感器测量出的转矩达到所设定的目标转矩时，使上述马达停止，

上述控制构件构成为，根据所设定的目标转矩，使每一次冲击的转矩增大值变化，

上述控制构件将每一次冲击的转矩增大值限制为达到所设定的目标转矩为止需要规定次数以上的冲击的值，

在设相对于目标转矩的误差范围为±x％时，使达到目标转矩范围的下限为止所需要的冲击的次数为50/x次以上。

2.如权利要求1所述的冲击旋转工具，其特征在于，

上述控制构件为目标转矩越小则使上述转矩增大值越小的构件。

3.如权利要求1所述的冲击旋转工具，其特征在于，

上述控制构件存储基准转矩，在目标转矩小于该基准转矩时，使上述转矩增大值减少，在目标转矩大于该基准转矩时，使上述转矩增大值增加。

4.如权利要求1所述的冲击旋转工具，其特征在于，

上述目标转矩至少包括第1目标转矩和小于第1目标转矩的第2目标转矩，

上述控制构件至少存储与上述第1目标转矩对应的第1转矩增大值及与上述第2目标转矩对应的第2转矩增大值作为上述转矩增大值，

上述第2转矩增大值被设定得比上述第1转矩增大值小。

5.如权利要求1～4中任一项所述的冲击旋转工具，其特征在于，

上述控制构件根据所设定的目标转矩，限制马达输出。

6.如权利要求5所述的冲击旋转工具，其特征在于，

上述控制构件根据所设定的目标转矩，限制马达的最大旋转速度。

7.如权利要求5所述的冲击旋转工具，其特征在于，

上述控制构件根据所设定的目标转矩，限制马达的最大加速度。

8.如权利要求1～4中任一项所述的冲击旋转工具，其特征在于，

上述控制构件仅根据所设定的目标转矩的大小，使每一次冲击的转矩增大值变化。

9.如权利要求1～4中任一项所述的冲击旋转工具，其特征在于，

上述控制构件除了根据所设定的目标转矩的大小以外还根据所设定的目标转矩与由转矩传感器测量出的转矩的差值，使每一次冲击的转矩增大值变化。