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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein kraftangetriebenes Werkzeug,
wie beispielsweise einen Schlagschraubendreher oder einen Schlagschraubenschlüssel, der
für das
Anziehen einer Schraube oder eines Bolzens verwendet wird. Ein kraftangetriebenes
Werkzeug entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist
aus dem
EP 0264698 bekannt.
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Konventionell
weist ein kraftangetriebenes Werkzeug, das für das Anziehen einer Schraube oder
eines Bolzens bei Ausnutzung einer Antriebskraft eines Motors verwendet
wird, eine Funktion des automatischen Stoppens des Antreibens des
Motors auf, wenn ein für
das Anziehen der Schraube oder des Bolzens erforderliches Drehmoment
einen vorgegebenen Wert erreicht, der darauf zurückzuführen ist, dass die Schraube
oder der Bolzen vollsdtändig angezogen
ist.
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Bei
einem ersten konventionellen kraftangetriebenen Werkzeug, wie beispielsweise
einem Schlagschrauber, der für
das Anziehen eines Bolzens verwendet wird, das beispielsweise im
Veröffentlichungsamtsblatt
der Japanischen Patentanmeldung 4-322974 gezeigt wird, wird eine
Anzahl von Schlägen
eines Hammers gemessen, und das Antreiben eines Motors wird automatisch
gestoppt, wenn die Anzahl der Schläge eine vorgegebene Bezugszahl
erreicht.
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Bei
einem zweiten konventionellen kraftangetriebenen Schlagwerkzeug,
das im Veröffentlichungsamtsblatt
der Japanischen Patentanmeldung 9-285974 gezeigt wird, wird ein
Rotationswinkel eines Bolzens gemessen, und das Antreiben eines
Motors wird gestoppt, wenn der Rotationswinkel einen vorgegebenen
Bezugswinkel erreicht.
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Bei
einem dritten konventionellen kraftangetriebenen Schlagwerkzeug,
das im Veröffentlichungsamtsblatt
der Japanischen Patentanmeldung 6-91551 gezeigt wird, wird ein tatsächliches
Drehmoment gemessen, das für
das Anziehen eines Bolzens erforderlich ist, und das Antreiben eines
Motors wird gestoppt, wenn das tatsächliche Drehmoment einen vorgegebenen
Bezugswert erreicht.
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Jeweils
das erste konventionelle kraftangetriebene Schlagwerkzeug, das das
Antreiben des Motors entsprechend der Schlaganzahl stoppt, und das
zweite konventionelle kraftangetriebene Schlagwerkzeug, das das
Antreiben des Motors entsprechend dem Rotationswinkel stoppt, zeigen
einen Nachteil darin, dass eine große Differenz zwischen einem
gewünschten
Drehmoment und dem tatsächlichen
Drehmoment für
das Anziehen der Schraube oder des Bolzens auftreten kann. Die Differenz
bewirkt ein Lockern der Schraube oder des Bolzens infolge eines
unzureichenden Drehmomentes, wenn das tatsächliche Drehmoment viel kleiner
ist als das gewünschte
Drehmoment. Alternativ bewirkt die Differenz eine Beschädigung an
den durch die Schraube oder den Bolzen anzuziehenden Elementen oder eine
Beschädigung
eines Kopfes der Schraube oder des Bolzens infolge des überreichlichen
Drehmomentes, wenn das tatsächliche
Drehmoment viel größer ist
als das gewünschte
Drehmoment.
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Andererseits
benötigt
das dritte konventionelle kraftangetriebene Schlagwerkzeug, das
das Antreiben des Motors entsprechend dem tatsächlichen Drehmoment für das Anziehen
der Schraube oder des Bolzens stoppt, einen Sensor, der an einer Abtriebswelle
für das
Messen des tatsächlichen Drehmomentes
bereitgestellt wird, so dass er den Kostenanstieg und die größere Dimensionierung
des kraftangetriebenen Schlagwerkzeuges bewirkt, selbst wenn das
automatische Stoppen des Antreibens des Motors genau entsprechend
dem tatsächlichen
Drehmoment gesteuert werden kann.
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Für das Lösen der
vorangehend erwähnten Probleme
wird bei einem vierten konventionellen kraftangetriebenen Schlagwerkzeug,
das im Veröffentlichungsamtsblatt
der Japanischen Patentanmeldung 2002-283248 gezeigt wird, ein Drehmoment
für das
Anziehen des Bolzens entsprechend der Drehzahl einer Welle eines
Motors eingeschätzt,
wenn ein Schlag auf den Bolzen angewandt wird. Es wird beurteilt,
dass der Bolzen vollständig
angezogen ist, wenn das eingeschätzte
Drehmoment plötzlich
erhöht
wird. Das Antreiben des Motors wird gestoppt, wenn das eingeschätzte Drehmoment
plötzlich
erhöht
wird.
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Beim
vierten konventionellen kraftangetriebenen Schlagwerkzeug besteht
eine Möglichkeit, dass
das Antreiben des Motors gestoppt wird, bevor der Bolzen vollständig angezogen
ist, wenn das Drehmoment infolge eines Fehlers beim Anziehvorgang
vorübergehend
erhöht
wird. Um das Stoppen des Antreibens des Motors zu verhindern, bevor
der Bolzen vollständig
angezogen ist, wird ein Bezugsdrehmoment für das Beurteilen des Auftretens
des Fehlers definiert, das etwas größer ist als das größte Drehmoment,
wenn das Drehmoment infolge des Fehlers vorübergehend erhöht wird.
Während
das eingeschätzte
Drehmoment nicht gleich oder größer als
das Bezugsdrehmoment für
das Beurteilen des Auftretens des Fehlers war, wird das Antreiben
des Motors fortgesetzt, so dass das Auftreten der Funktionsstörung, die
das Antreiben des Motors vor dem vollständigen Anziehen des Bolzens
stoppt, verhindert werden kann.
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Als
Beispiele für
die Ursache des Fehlers beim Anziehvorgang werden angeführt: eine
Unregelmäßigkeit
der Gewinderillen des Bolzens; ein geringfügiges Verziehen eines Elementes,
das zwischen dem Bolzen und der Mutter angeordnet ist; ein Dezentrieren
des Bolzens oder der Mutter; ein Festsetzen von Staub zwischen dem
Bolzen und der Mutter; ein Abreißen einer Oberflächenbeschichtung
des Einbrennlackes auf dem Bolzen; ein Anheben eines Elementes,
das zwischen dem Bolzen und der Mutter angeordnet ist.
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Beim
vierten konventionellen kraftangetriebenen Schlagwerkzeug ist es
jedoch schwierig, eine augenblickliche Erhöhung des Drehmomentes, die
in einer Veränderung
des Drehmomentes infolge des Fehlers beim Anziehvorgang auftrat,
von der Erhöhung
des Drehmomentes infolge dessen, dass der Bolzen vollständig angezogen
ist, zu unterscheiden, da die Veränderung des Drehmomentes, während der
Bolzen angezogen ist, entsprechend der Kombination des Bolzens und
des anzuziehenden Gegenstandes unregelmäßig ist. Daher besteht eine
Möglichkeit,
dass das Antreiben des Motors gestoppt wird, bevor der Bolzen vollständig angezogen
ist.
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Ein
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines kraftangetriebenen
Werkzeuges, das für
das Anziehen einer Schraube oder eines Bolzens verwendet wird, wobei
das Antreiben eines Motors sicher genau dann gestoppt werden kann,
wenn die Schraube oder der Bolzen vollständig angezogen ist.
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Ein
kraftangetriebenes Werkzeug, das für das Anziehen einer Schraube
oder eines Bolzens verwendet wird, weist in Übereinstimmung mit einem Aspekt
der vorliegenden Erfindung auf: einen Motor; eine Motorsteuereinrichtung
für das
Steuern des Beginnens und Stoppens des Antreibens des Motors; eine
Kraftübertragungseinrichtung
für das Übertragen
der Antriebskraft des Motors auf einen Einsatz zum Anziehen oder
Lockern der Schraube oder des Bolzens; eine Drehmomentschätzeinrichtung
für das Einschätzen eines
Wertes eines Drehmomentes für das
Anziehen der Schraube oder des Bolzens; und eine Festschraubbeurteilungseinrichtung
für das
Beurteilen, ob die Schraube oder der Bolzen vollständig angezogen
ist oder nicht.
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Die
Festschraubbeurteilungseinrichtung berechnet eine Drehmomentveränderungsgröße ΔT, die ein
Verhältnis
der Veränderung
des Drehmomentes T mit Bezugnahme auf einen Rotationswinkel einer Welle
des Motors oder eine verstrichene Zeit ist, und ein Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT, das ein
Verhältnis
der Drehmomentveränderungsgröße ΔT mit Bezugnahme
auf den Rotationswinkel der Welle des Motors oder eine verstrichene
Zeit ist. Folglich berechnet die Festschraubbeurteilungseinrichtung
außerdem
eine Bezugskennziffer bei Verwendung des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT, die für das Beurteilen
benutzt wird, ob eine Erhöhung
des Wertes des Drehmomentes T eine vorübergehende Erhöhung ist,
die durch einen Fehler beim Anziehvorgang hervorgerufen wird, oder
nicht. Die Festschraubbeurteilungseinrichtung beurteilt, dass der
Anziehvorgang zumindestens abgeschlossen ist, wenn das Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT im Wesentlichen
Null wird und die Bezugskennziffer gleich oder größer als
ein Grenzwert der Fehlerbeurteilung wird, und gibt ein Signal zum
Stoppen des Antreibens des Motors an die Motorsteuereinrichtung
aus.
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Genauer
gesagt, die Festschraubbeurteilungseinrichtung kann beurteilen,
dass der Anziehvorgang abgeschlossen ist, wenn das Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT im Wesentlichen
Null wird, nachdem die Bezugskennziffer gleich oder größer als
der Grenzwert der Fehlerbeurteilung geworden ist.
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Alternativ
kann die Festschraubbeurteilungseinrichtung beurteilen, dass der
Anziehvorgang abgeschlossen ist, wenn die Bezugskennziffer gleich oder
größer als
der Grenzwert der Fehlerbeurteilung wird, nachdem das Drehmomentveränderungsverhältnis im
Wesentlichen Null geworden ist.
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Entsprechend
derartigen Konfigurationen ist es sicher möglich zu beurteilen, ob die
Erhöhung
des Drehmomentes durch den Fehler oder nicht bei Anwendung maximaler
Kurven des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT hervorgerufen
wird.
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Außerdem wird
das Antreiben des Motors gestoppt, ein wenig bevor das Drehmoment
für das Anziehen
der Schraube oder des Bolzens der maximale Wert wird, so dass es
für das
Anziehen der Schraube oder des Bolzens aus weicherem Material oder
die kleinere Schraube oder den kleineren Bolzen ohne Beschädigung eines
Kopfes der Schaube oder des Bolzens besonders geeignet ist.
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Außerdem kann
die Festschraubbeurteilungseinrichtung beurteilen, dass der Anziehvorgang abgeschlossen
ist, wenn der Wert der Drehmomentveränderungsgröße ΔΔT im Wesentlichen Null wird, nachdem
der Wert der Bezugskennziffer gleich oder größer als der Grenzwert der Fehlerbeurteilung
geworden ist und das Drehmomentveränderungsverhältnis im
Wesentlichen Null geworden ist.
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Alternativ
kann die Festschraubbeurteilungseinrichtung beurteilen, dass der
Anziehvorgang abgeschlossen ist, wenn der Wert der Drehmomentveränderungsgröße im Wesentlichen
Null wird, nachdem zuerst das Drehmomentveränderungsverhältnis im
Wesentlichen Null geworden ist und der Wert der Bezugskennziffer
gleich oder größer als
der Grenzwert der Fehlerbeurteilung geworden ist.
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Entsprechend
derartigen Konfigurationen wird das Antreiben des Motors gestoppt,
wenn das Drehmoment für
das Anziehen der Schraube oder des Bolzens im Wesentlichen zu einem
maximalen Wert wird, so dass es für das Anziehen der Schraube oder
des Bolzens aus härterem
Material oder die größere Schraube
oder den größeren Bolzen
besonders geeignet ist, die selten beschädigt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines kraftangetriebenen Schlagwerkzeuges zeigt,
die eine Ausführung
eines kraftangetriebenen Werkzeuges, das für das Anziehen einer Schraube oder
eines Bolzens verwendet wird, in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung ist;
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2 eine
grafische Darstellung, die ein Beispiel für Veränderungen des Drehmomentes
T, der Drehmomentveränderungsgröße ΔT und des
Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT beim Anziehvorgang
zeigt;
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3 eine
grafische Darstellung, die eine vergrößerte maximale Kurve S1 in 2 zeigt;
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4 eine
grafische Darstellung, die Differenzen zwischen den Eigenschaften
entsprechend den Materialien oder Größen der Bolzen unter der Annahme
zeigt, dass die Energie des Schlages eines Hammers die gleiche ist;
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5 ein
Ablaufdiagramm, das einen Anziehvorgang des kraftangetriebenen Schlagwerkzeuges
in der Ausführung
zeigt;
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6 ein
Ablaufdiagramm, das eine Abwandlung des Anziehvorganges des kraftangetriebenen
Schlagwerkzeuges in der Ausführung
zeigt;
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7 eine
grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Verschiebung
eines Auslöseschalters
und einer Veränderung
der Spannung, die vom Auslöseschalter
ausgegeben wird, und eine Beziehung zwischen einem ersten Bereich
und einem zweiten Bereich im kraftangetriebenen Schlagwerkzeug bei
der Ausführung
zeigt;
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8A bis 8C schematische
Schnittseitenansichten, die die Verschiebung des Auslöseschalters
zeigen;
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9 eine
schematische Ansicht eines Verschiebesensors, der bei einer Abwandlung
des kraftangetriebenen Schlagwerkzeuges in der Ausführung verwendet
wird;
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10 ein
Blockdiagramm, das eine weitere Abwandlung des kraftangetriebenen
Schlagwerkzeuges in der Ausführung
zeigt;
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11 ein
Blockdiagramm, das eine noch weitere Abwandlung des kraftangetriebenen
Schlagwerkzeuges in der Ausführung
zeigt;
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12 ein
Blockdiagramm, das eine noch weitere Abwandlung des kraftangetriebenen
Schlagwerkzeuges in der Ausführung
zeigt;
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13 ein
Ablaufdiagramm, das eine weitere Abwandlung des Anziehvorganges
des kraftangetriebenen Schlagwerkzeuges in der Ausführung zeigt;
und
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14 ein
Ablaufdiagramm, das eine noch weitere Abwandlung des Anziehvorganges
des kraftangetriebenen Schlagwerkzeuges in der Ausführung zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNG
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Ein
kraftangetriebenes Werkzeug, das für das Anziehen einer Schraube
oder eines Bolzens verwendet wird, wird in Übereinstimmung mit einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 zeigt
eine Konfiguration eines kraftangetriebenen Schlagwerkzeuges, das
für das
Anziehen einer Schraube oder eines Bolzens verwendet wird, als ein Beispiel
für das
kraftangetriebene Werkzeug bei der Ausführung.
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Das
kraftangetriebene Schlagwerkzeug weist einen Motor 1 für das Erzeugen
einer Antriebskraft und eine Kraftübertragungseinrichtung 10 für das Übertragen
der Antriebskraft des Motors 1 auf einen Einsatz 7 zum
Anziehen oder Lockern einer Schraube oder eines Bolzens auf (hierin
nachfolgend als „Bolzen" abgekürzt). Die
Kraftübertragungseinrichtung 10 weist
außerdem
auf ein Untersetzungsgetriebe 2 für das Verringern der Drehzahl
einer Welle des Motors 1 (hierin nachfolgend als Drehzahl
des Motors 1 abgekürzt);
eine Antriebswelle 3, die mit dem Untersetzungsgetriebe 2 verbunden
ist und durch die Antriebskraft des Motors 1 gedreht wird;
einen Hammer 4, der mit der Antriebswelle 3 mittels
eines Keilwellenlagers in Eingriff gebracht wird; einen Amboss 5,
der mit der Antriebswelle 3 mit einem Kupplungsmechanismus
in Eingriff gebracht wird; und eine Feder 6 für das Anwenden
einer Presskraft auf den Hammer 4 in Richtung des Ambosses 5.
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Der
Hammer 4 kann in einer axialen Richtung der Antriebswelle 3 mittels
des Keilwellenlagers bewegt und mit der Antriebswelle 3 gedreht
werden. Der Kupplungsmechanismus ist zwischen dem Hammer 4 und
dem Amboss 5 vorhanden. Der Hammer 4 wird auf
den Amboss 5 durch die Presskraft der Feder 6 in
einem Anfangszustand gepresst. Der Einsatz 7 ist lösbar am
Amboss 5 angebracht. Daher kann der Einsatz 7 mit
der Antriebswelle 3, dem Hammer 4 und dem Amboss 5 durch
die Antriebskraft des Motors 1 gedreht werden.
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Ein
Paar Kurvenflanken wird beispielsweise auf einer oberen Fläche des
Ambosses 5 und einer unteren Fläche des Hammers 4 gebildet,
die als der Kurvenmechanismus dienen. Beispielsweise, wenn der Bolzen
angezogen wurde und die Drehung des Einsatzes 7 gestoppt
wird, rutscht die Kurvenflanke auf dem Hammer 4 auf die
Kurvenflanke auf dem Amboss 5 infolge der Drehung mit der
Antriebswelle 3, und der Hammer 4 bewegt sich
in einer Richtung, die vom Amboss 5 weggeht, längs der
Antriebswelle 3, dem Anheben der Kurvenflanken folgend,
gegen die Presskraft der Feder 6. Wenn der Hammer 4 beispielsweise
im Wesentlichen eine Umdrehung umläuft, wird die Einschränkung infolge
der Kurvenflanken plötzlich
freigegeben, so dass der Hammer 4 auf den Amboss 5 infolge
der geladenen Presskraft der Feder 6 auftrifft, während er
mit der Antriebswelle 3 gedreht wird. Daher kann eine starke
Anziehkraft auf den Einsatz 7 mittels des Ambosses 5 angewandt werden,
da die Masse des Hammers 4 viel größer ist als die des Ambosses 5.
Durch Wiederholen des Schlages des Hammers 4 gegen den
Amboss 5 in der Drehungsrichtung kann der Bolzen mit einem
erforderlichen Anziehdrehmoment vollständig angezogen werden.
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Der
Motor 1 wird mittels eines Motortreibers 8 angetrieben,
um so die Drehung der Welle zu beginnen und zu stoppen. Der Motortreiber 8 ist
außerdem
mit einer Motorsteuereinrichtung 30 verbunden, in die ein
Signal entsprechend einer Verschiebung (Presstiefe) eines Auslöseschalters 9 eingegeben wird.
Die Motorsteuereinrichtung 30 beurteilt die Absicht des
Benutzers, das Antreiben des Motors 1 zu beginnen oder
zu stoppen, entsprechend dem Signal, das vom Auslöseschalter 9 ausgegeben
wird und gibt ein Steuersignal für
das Beginnen oder Stoppen des Antreibens des Motors 1 an
den Motortreiber 8 aus.
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Der
Motortreiber 8 ist als ein Analoghauptstromkreis bei Verwendung
eines Leistungstransistors, usw. für das stabile Zuführen eines
hohen elektrischen Stromes zum Motor 1 ausgebildet. Eine
wieder aufladbare Batterie 32 ist mit dem Motortreiber 8 für das Zuführen von
elektrischer Leistung zum Motor 1 verbunden. Andererseits
wird die Motorsteuereinrichtung 30 durch beispielsweise
eine CPU (Zentraleinheit), einen ROM (Nur-Lese-Speicher) und einen RAM
(Direktzugriffsspeicher) für
das Erzeugen der Steuersignale entsprechend einem Steuerprogramm gebildet.
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Das
kraftangetriebene Schlagwerkzeug weist außerdem auf: einen Schlagsensor 11 für das Messen,
dass der Schlag des Hammers 4 gegen den Amboss 5 durchgeführt wird;
einen Rotationswinkelsensor 12 für das Messen des Rotationswinkels
des Ambosses 5; eine Rotationswinkelberechnungseinrichtung 13 für das Berechnen
eines Rotationswinkels Δr
des Ambosses 5 pro einem Schlag des Hammers 4 bei
Verwendung der Ausgaben des Schlagsensors 11 und des Rotationswinkelsensors 12;
und eine Drehmomentschätzeinrichtung 14 für das Einschätzen eines
Drehmomentes für
das Anziehen des Bolzens bei Anwendung des Rotationswinkels Δr. Diese
Elemente bilden ein Mittel für
das Einschätzen des
Drehmomentes für
das Anziehen des Bolzens.
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Genauer
gesagt, der Schlagsensor 11 ist ein Mikrofon 16 für das Messen
des Dröhnens
des Schlages, das erzeugt wird, wenn der Hammer 4 auf den
Amboss 5 trifft, als eine Veränderung der Spannung. Der Rotationswinkelsensor 12 ist
ein Drehgeber 19, der durch eine Scheibe 17, die
mit dem Amboss 5 gedreht wird und Schlitze aufweist, und
einen Übertragungsfotounterbrecher 18 für das Messen des
Rotationswinkels der Scheibe 17 gebildet wird. Daher wird
der Rotationswinkel des Ambosses 5 als Impulssignale gemessen.
Das Mikrofon 16 und der Drehgeber 19 sind jeweils
mit einem Wellenformgebungsstromkreis 20 verbunden, damit
der Filtervorgang ausgeführt
wird, und die durch den Wellenformgebungsstromkreis 20 verarbeiteten
Signale werden in die Rotationswinkelberechnungseinrichtung 13 eingegeben.
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Die
Rotationswinkelberechnungseinrichtung 13 berechnet seriell
die Rotationswinkel Δr
des Ambosses 5 pro einem Schlag des Hammers 4,
und die Drehmomentschätzeinrichtung 14 schätzt seriell
das Drehmoment T für
das Anziehen des Bolzens ein. Da die Berechnung des Drehmomentes
T im vorangehend erwähnten
Veröffentlichungsamtsblatt
der Japanischen Patentanmeldung 2002-283248 im Detail beschrieben
wird, wird die Beschreibung der Berechnung des Drehmomentes T einfach
gemacht. Das Drehmoment T wird mittels der folgenden Gleichung berechnet,
die die Beziehung zeigt, dass die durch den Schlag angewandte Energie
im Wesentlichen der Energie gleich ist, die beim Anziehen des Bolzens
verbraucht wird. T = (J × ω2)/(2 × Δr)
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Hierbei
kennzeichnet das Symbol T das Drehmoment für das Anziehen des Bolzens,
das Symbol J kennzeichnet das Trägheitsmoment
des Ambosses 5, und das Symbol ω kennzeichnet die Drehzahl
des Ambosses 5, wenn der Schlag des Hammers 4 ausgeführt wird.
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Mit
Bezugnahme auf die Drehzahl ω des
Ambosses 5 kann die Drehzahl des Motors 1 entsprechend
der Spannung der wieder aufladbaren Batterie 32 und der
Betriebsbedingung bei der PWM(Impulsbreitenmodulation)-Steuerung
bekannt sein, während
der elektrische Strom dem Motor 1 zugeführt wird, und ein Näherungswert
der Drehzahl ω des
Ambosses 5 kann berechnet werden, indem eine Division der
Drehzahl des Motors 1 durch das Untersetzungsverhältnis K
des Untersetzungsgetriebes 2 durchgeführt wird. Durch Substituieren
des Rotationswinkels Δr
des Ambosses 5 pro einem Schlag in die vorangehend erwähnte Gleichung
kann das eingeschätzte
Drehmoment berechnet werden.
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Das
kraftangetriebene Schlagwerkzeug weist außerdem eine Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 auf,
die eine Drehmomentveränderungsgröße ΔT und ein
Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT aus dem
eingeschätzten
Drehmoment T berechnet, das von der Drehmomentschätzeinrichtung 14 berechnet
wurde, und beurteilt, ob der Anziehvorgang des Bolzens abgeschlossen
ist oder nicht. Die Drehmomentveränderungsgröße ΔT entspricht einem Verhältnis der
Veränderung
des Drehmomentes T für
das Anziehen des Bolzens mit Bezugnahme auf den Rotationswinkel
der Welle des Motors 1 oder die verstrichene Zeit. Das
Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT entspricht
einem Verhältnis
der Veränderung
der Drehmomentveränderungsgröße ΔT mit Bezugnahme
auf den Rotationswinkel des Motors 1 oder die verstrichene
Zeit.
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Um
die Drehmomentveränderungsgröße ΔT und das
Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT zu erhalten,
ist es möglich,
einfach eine Differenz zwischen einem Wert, der in dieser Zeit berechnet wird,
und einem Wert zu berechnen, der vorher berechnet wurde. Es wird
jedoch bevorzugt, eine Differenz zwischen einem Mittelwert unter
einer ersten vorgegebenen Anzahl von Werten des eingeschätzten Drehmomentes
T und der Drehmomentveränderungsgröße ΔT und einem
weiteren Mittelwert unter einer zweiten vorgegebenen Anzahl von
Werten davon zu berechnen, um die Veränderungen des Drehmomentes
T oder der Drehmomentveränderungsgröße ΔT in ihrer
Gesamtheit zu erfassen. Genauer gesagt, die Drehmomentveränderungsgröße ΔT ist eine Differenz
zwischen einem Mittelwert unter vier Werten des eingeschätzten Drehmomentes
T und einem weiteren Mittelwert unter sechzehn Werten des eingeschätzten Drehmomentes
T. Gleichermaßen
ist das Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT eine Differenz
zwischen einem Mittelwert unter zwei Werten der Drehmomentveränderungsgröße ΔT und einem
weiteren Mittelwert unter acht Werten der Drehmomentveränderungsgröße ΔT.
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Die
Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 berechnet die vorangehend
erwähnte
Drehmomentveränderungsgröße ΔT und das
Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT. Außerdem beurteilt
die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21, dass der Anziehvorgang
abgeschlossen ist, zumindestens, wenn eine Anzahl von Schlägen des
Hammers 4, die in einem Zeitraum erfolgte, in dem die Drehmomentveränderungsverhältnisse ΔΔT kontinuierlich
positive Werte annehmen, größer wird
als ein vorgegebener Grenzwert der Fehlerbeurteilung und das Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT im Wesentlichen Null
wird. Wenn die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 beurteilt,
dass der Anziehvorgang abgeschlossen ist, gibt die Festschraubbeurteilungseinrichtung
ein Signal an die Motorsteuereinrichtung 30 aus, das anzeigt,
dass der Bolzen vollständig
angezogen wurde. Die Motorsteuereinrichtung 30 gibt ein Steuersignal
für das
Stoppen des Antreibens des Motors an den Motortreiber 8 aus,
wenn sie das Signal von der Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 empfängt.
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2 zeigt
ein Beispiel für
die Veränderungen
des Drehmomentes T, der Drehmomentveränderungsgröße ΔT und des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT beim Anziehvorgang
des Bolzens. Wie aus 2 gesehen werden kann, erscheint
ein Maximum P3 auf einer Kurve, die mit einem Symbol T gekennzeichnet
ist, die die Veränderung
des Drehmomentes T zeigt, nachdem der Bolzen vollständig angezogen
wurde. Eine maximale Kurve S3, gekennzeichnet durch ein Symbol ΔΔT, die die
Veränderung des
Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT zeigt,
erscheint etwas vor dem Erscheinen des Maximums P3. Es ist möglich zu
beurteilen, dass der Bolzen vollständig angezogen wurde, wenn
die maximale Kurve S3 erscheint. Im Allgemeinen erscheinen die Maxima
P1, P2, usw. auf der Kurve T infolge der vorangehend erwähnten Fehler
beim Anziehvorgang des Bolzens, und die maximalen Kurven S1, S2,
usw. erscheinen weiter dementsprechend. Das Erscheinen der maximalen Kurven
S1, S2, usw. bewirkt eine Funktionsstörung, dass das Antreiben des
Motors 1 gestoppt wurde, bevor der Bolzen vollständig angezogen
ist.
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Bei
dieser Ausführung
wird bemerkt, dass die maximalen Werte der maximalen Kurven S1 und S2
infolge der Fehler niedriger sind als die der maximalen Kurve S3
infolge dessen, dass der Bolzen vollständig angezogen ist, so dass
die Anzahl der Schläge
des Hammers 4 (N11–N10
und N21–N20),
die infolge des Fehlers in einem Zeitraum auftrat, in dem die Drehmomentveränderungsverhältnisse ΔΔT kontinuierlich
positive Werte annehmen, kleiner ist als die Anzahl der Schläge des Hammers 4 (N31–N30) infolge
dessen, das der Bolzen vollständig
angezogen ist. Der vorangehend erwähnte vorgegebene Grenzwert
der Fehlerbeurteilung wird als größer als der Wert der Schläge des Hammers 4 infolge
des Fehlers und kleiner als der infolge dessen definiert, dass der
Bolzen vollständig
angezogen ist. Daher ist es sicher möglich, das Antreiben des Motors
zu stoppen, wenn das Drehmoment für das Anziehen des Bolzens
infolge dessen vergrößert wurde,
dass der Bolzen vollständig
angezogen wurde, ohne eine Funktionsstörung, die durch den Anstieg
des Drehmomentes infolge des Fehlers hervorgerufen wird.
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Die
Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 nutzt die Anzahl
der Schläge
des Hammers 4 in dem Zeitraum, in dem die Drehmomentveränderungsverhältnisse ΔΔT kontinuierlich
positive Werte annehmen, als eine Bezugskennziffer für das Beurteilen dessen,
ob der Anstieg des Drehmomentes T für das Anziehen des Bolzens
durch den Fehler hervorgerufen wird oder nicht. Da der Wert entsprechend
dem Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT als die
Bezugskennziffer angenommen wird, kann die Ursache für den Anstieg
des Drehmomentes für
das Anziehen des Bolzens genau beurteilt werden, indem die maximalen
Kurven S1, S2, S3... des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT verwendet
werden. Die Bezugskennziffer ist nicht auf die Anzahl der Schläge des Hammers 4 beschränkt. Es
ist möglich,
die Zeitperiode des Zeitraumes, in dem die Drehmomentveränderungsverhältnisse ΔΔT kontinuierlich
positive Wert annehmen, als die Bezugskennziffer zu verwenden.
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Außerdem wird
der Grenzwert der Fehlerbeurteilung nicht notwendigerweise als ein
vorgegebener Wert definiert. Es ist möglich, einen Wert, der aus einem
maximalen Wert des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔTMAX berechnet wurde, als den Grenzwert der
Fehlerbeurteilung zu definieren. 3 zeigt
ein Beispiel von speziellen Werten des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT und der Schlaganzahl
des Hammers 4 mit Bezugnahme auf die maximale Kurve S1.
Beispielsweise kann der Grenzwert der Fehlerbeurteilung als ein
Wert im Verhältnis
zum maximalen Wert des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔTMAX (ΔΔTMAX × C1(konstanter
Wert)) berechnet werden. In einem derartigen Fall entspricht der
Wert ΔΔT103 dem
maximalen Wert des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT in dem
in 3 gezeigten Fall, so dass der Grenzwert der Fehlerbeurteilung
als ΔΔT103 × C1 berechnet wird.
Der berechnete Grenzwert der Fehlerbeurteilung (ΔΔT103 × C1) wird mit der Anzahl der
Schläge des
Hammers 4 (N11–N10)
als die Bezugskennziffer verglichen. Wenn (N11–N10) > (ΔΔT103 × C1), beurteilt
die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21, dass der Anziehvorgang
des Bolzens abgeschlossen wurde. Andernfalls, wenn (N11–N10) ≤ (ΔΔT103 × C1), beurteilt
die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21, dass das Drehmoment
infolge eines vorübergehenden
Fehlers vergrößert wurde.
Mittels einer derartigen Konfiguration, selbst wenn ein großes Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT augenblicklich
infolge des Fehlers erscheint, ist die Anzahl der Schläge des Hammers 4 im
Verhältnis
zur Intensität
des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT kleiner (oder
die Zeitperiode der maximalen Kurve ist kürzer). Daher ist es möglich zu
beurteilen, dass die Erhöhung
des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT durch den
Fehler hervorgerufen wird, so dass eine Funktionsstörung, dass
das Antreiben des Motors 1 vor dem vollständigen Anziehen
des Bolzens gestoppt wird, verhindert werden kann.
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Alternativ
ist es möglich,
eine Summe Σ(ΔΔT) der Werte
der Drehmomentveränderungsverhältnisse ΔΔT, die bei
jedem Schlag des Hammers 4 in einem Zeitraum auftraten,
in dem die Drehmomentveränderungsverhältnisse ΔΔT positive
Werte annehmen, als die Bezugskennziffer anzunehmen. Es wird bemerkt,
dass die Summe Σ(ΔΔT) der Werte der
Drehmomentveränderungsverhältnisse ΔΔT, die bei
jedem Schlag des Hammers 4 in dem Zeitraum auftraten, in
dem die Drehmomentveränderungsverhältnisse ΔΔT positive
Werte annehmen, infolge des Fehlers kleiner wird als die infolge
dessen, dass der Bolzen vollständig
angezogen ist, da die maximalen Werte der maximalen Kurven S1 und
S2 infolge des Fehlers niedriger sind als die der maximalen Kurve S3
infolge dessen, dass der Bolzen vollständig angezogen ist. In diesem
Fall wird der Grenzwert der Fehlerbeurteilung als größer als
die Summe Σ(ΔΔT) der Werte
der Drehmomentveränderungsverhältnisse ΔΔT infolge
des Fehlers und kleiner als die Summe Σ(ΔΔT) der Werte der Drehmomentveränderungsverhältnisse ΔΔT infolge
dessen definiert, dass der Bolzen vollständig angezogen ist. Daher ist
es möglich, das
Antreiben des Motors 1 zu stoppen, genau wenn der Bolzen
vollständig
angezogen ist, ohne eine Funktionsstörung, wenn das Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT infolge
des Fehlers vergrößert wird.
In dem Fall, der in 3 gezeigt wird, die die maximale
Kurve S1 groß veranschaulicht,
ist die Summe Σ(ΔΔT) = ΔΔT10 + ΔΔT101 + ΔΔT102 + ...
+ ΔΔT11. Die
Bezugskennziffer ist nicht auf die Summe Σ(ΔΔT) der Werte der Drehmomentveränderungsverhältnisse ΔΔT beschränkt, die
bei jedem Schlag des Hammers 4 in dem Zeitraum auftraten,
in dem die Drehmomentveränderungsverhältnisse ΔΔT positive Werte
annehmen. Es ist möglich,
einen Wert der Integration des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT in dem
Zeitraum, in dem die Drehmomentveränderungsverhältnisse ΔΔT kontinuierlich
positive Werte annehmen, als die Bezugskennziffer zu verwenden.
-
In
diesem Fall wird der Grenzwert der Fehlerbeurteilung nicht notwendigerweise
als ein vorgegebenen Wert definiert. Es ist möglich, einen Wert, der aus
einem maximalen Wert des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔTMAX berechnet wurde, als den Grenzwert der
Fehlerbeurteilung zu definieren. Beispielsweise, wenn der Grenzwert
der Fehlerbeurteilung als ein Wert im Verhältnis zum maximalen Wert des
Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT
(ΔΔT × C2(konstanter
Wert)) berechnet werden kann, wird der Grenzwert der Fehlerbeurteilung
als ΔΔT103 × C2 berechnet.
Der berechnete Grenzwert der Fehlerbeurteilung (ΔΔT103 × C2) wird mit der Summe Σ(ΔΔT) als die
Bezugskennziffer verglichen. Wenn Σ(ΔΔT) > (ΔΔT103 × C2), beurteilt
die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21, dass der Anziehvorgang
des Bolzens abgeschlossen wurde. Andernfalls, wenn Σ(ΔΔT) ≤(ΔΔT103 × C2), beurteilt
die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21, dass das Drehmoment
infolge eines vorübergehenden
Fehlers vergrößert wurde.
Mittels einer derartigen Konfiguration, selbst wenn ein großes Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT augenblicklich
infolge des Fehlers erscheint, ist die Summe Σ(ΔΔT) des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT, die bei
jedem Schlag des Hammers 4 auftrat, im Verhältnis zur
Intensität
des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT kleiner.
Daher ist es möglich
zu beurteilen, dass die Erhöhung
des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT durch den
Fehler hervorgerufen wird, so dass eine Funktionsstörung, dass
das Antreiben des Motors 1 vor dem vollständigen Anziehen
des Bolzens gestoppt wird, verhindert werden kann.
-
Außerdem ist
es noch möglich,
den Grenzwert der Fehlerbeurteilung als einen Wert zu definieren,
der aus einem Anfangswert des Drehmomentes T beim Anziehvorgang
des Bolzens berechnet wird. 4 zeigt
die Differenzen zwischen den Eigenschaften entsprechend den Materialien
oder Größen der
Bolzen unter der Annahme, dass die Schlagenergie des Hammers 4 die
gleiche ist. Wie aus 4 gsehen werden kann, wenn das
Material des Bolzens härter
ist, wird das Drehmoment T für
das Anziehen des Bolzens pro einem Schlag des Hammers 4 größer. Andernfalls,
wenn das Material des Bolzens weicher oder die Größe des Bolzens
kleiner ist, wird das Drehmoment T für das Anziehen des Bolzens
pro einem Schlag des Hammers 4 kleiner. Da eine derartige
Tendenz ab dem Beginn bis zum Abschluss des Schlagbetriebes des
Hammers fortgesetzt wird, wird bemerkt, dass das Drehmoment T für das Anziehen des
Bolzens uneingeschränkt
kleiner wird und die Drehmomentveränderungsgröße ΔT und das Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT außerdem uneingeschränkt kleiner
werden, wenn sich das Drehmoment T im Anfangszustand des Schlagbetriebes des
Hammers 4 befindet. Daher ist es möglich zu beurteilen, dass der
Bolzen vollständig
angezogen wurde, ohne Fehlbeurteilung, hervorgerufen durch die Erhöhung des
Drehmomentes infolge des Fehlers bei keinerlei Beziehung zur Art
der Bolzen, wenn der Grenzwert der Fehlerbeurteilung als ein Wert
im Verhältnis
zu einem Mittelwert der eingeschätzten
Werte des Drehmomentes T zu mehreren Zeitpunkten des Schlages ab
dem Beginn des Anziehvorganges des Bolzens definiert wird.
-
Außerdem ist
es noch möglich,
den Wert des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT selbst als
die Bezugskennziffer zu verwenden und den Grenzwert der Fehlerbeurteilung
als einen Wert zu definieren, der aus dem Wert des Drehmomentes
T im Anfangszustand des Anziehvorganges des Bolzens berechnet wird.
Es wird bemerkt, dass das Drehmoment T, die Drehmomentveränderungsgröße ΔT und das
Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT außerdem uneingeschränkt kleiner
werden, wenn sich das Drehmoment T im Anfangszustand des Anziehvorganges
des Bolzens befindet. Daher ist es möglich zu beurteilen, dass der
Bolzen vollständig
angezogen wurde, ohne Fehlbeurteilung, hervorgerufen durch die Erhöhung des
Drehmomentes infolge des Fehlers bei keinerlei Beziehung zur Art
der Bolzen, wenn der Grenzwert der Fehlerbeurteilung als ein Wert
im Verhältnis
zu einem Mittelwert der eingeschätzten
Werte des Drehmomentes T zu mehreren Zeitpunkten des Schlages ab
dem Beginn des Anziehvorganges des Bolzens definiert wird.
-
Nachfolgend
wird der Anziehvorgang des kraftangetriebenen Schlagwerkzeuges beschrieben. 5 zeigt
einen grundlegenden Ablauf des Anziehvorganges des Bolzens bei dieser
Ausführung,
bei dem der Anziehvorgang des Bolzens abgeschlossen ist, wenn der
Wert der Bezugskennziffer größer wird als
der Grenzwert der Fehlerbeurteilung, nachdem der Wert des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT im Wesentlichen
Null wird.
-
Wenn
der Benutzer den Auslöseschalter 9 betätigt, gibt
die Motorsteuereinrichtung 30 ein Steuersignal für das Beginnen
des Antreibens des Motors 1 aus, um so den Bolzen anzuziehen.
Der Schlagsensor 11 beginnt, das Auftreten des Schlages
des Hammers 4 zu messen (S1). Wenn der Schlagsensor 11 das
Auftreten des Schlages (Ja in S2) misst, berechnet die Rotationswinkelberechnungseinrichtung 13 den
Rotationswinkel Δr
des Ambosses 5, während der
Hammer 4 auf den Amboss 5 trifft (S3). Die Rotationswinkelberechnungseinrichtung 13 berechnet
außerdem
die Drehzahl ω des
Ambosses 5 beim Aufreten des Schlages (S4). Wenn der Rotationswinkel Δr und die
Drehzahl ω berechnet
sind, berechnet die Drehmomentschätzeinrichtung 14 das
Drehmoment T entsprechend der vorangehend erwähnten Gleichung (S5). Die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 berechnet
die Drehmomentveränderungsgröße Δt und das
Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT (S6 und
S7). Nachfolgend beurteilt die Festschraubbeurteilungseinrichtung 2l,
ob sich der Wert des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT von positiv
nach negativ verändert
hat oder nicht (S8). Wenn sich der Wert des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT von positiv
nach negativ verändert hat,
d.h., der Wert des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT im Wesentlichen
Null geworden ist, beurteilt die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 weiter,
ob der Wert der Bezugskennziffer gleich dem oder größer als
der Grenzwert der Fehlerbeurteilung wird oder nicht (S9). Wenn der
Wert der Bezugskennziffer nicht gleich dem oder größer als
der Grenzwert der Fehlerbeurteilung ist, beurteilt die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21,
dass die Erhöhung
des Drehmomentes T auf den Fehler zurückzuführen ist, und kehrt zum Schritt
S1 zurück.
Andernfalls, wenn der Wert der Bezugskennziffer gleich dem oder
größer als
der Grenzwert der Fehlerbeurteilung wird, beurteilt die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21,
dass die Erhöhung
des Drehmomentes T darauf zurückzuführen ist,
dass der Bolzen vollständig
angezogen wurde, und führt
den Stoppvorgang für
das Stoppen des Antreibens des Motors 1 aus (S10).
-
Mit
Bezugnahme auf 2 wird das Antreiben des Motors 1 gestoppt,
wenn das Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT im Wesentlichen
Null wird, was durch ein Symbol N31 gekennzeichnet wird. Das Maximum
P3 des Drehmomentes T erscheint jedoch, nachdem das Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT im Wesentlichen
Null wird, was durch beispielsweise ein Symbol N32 gekennzeichnet
wird. Mit anderen Worten, der Anziehvorgang des Bolzens wurde abgeschlossen,
etwas bevor das Drehmoment T für
das Anziehen des Bolzens den maximalen Wert annimmt. Daher ist dieses
Beispiel für
den Bolzen aus einem weicheren Material oder den kleineren Bolzen
geeignet, der durch ein überreichliches
Drehmoment beim Anziehvorgang leicht beschädigt werden kann.
-
Daher
wird eine abgewandelte Funktionsweise des kraftangetriebenen Schlagwerkzeuges
beschrieben. 6 zeigt einen abgewandelten
Ablauf des Schlagmessvorganges bei dieser Ausführung, bei dem der Anziehvorgang
des Bolzens abgeschlossen ist, wenn der Wert der Drehmomentveränderungsgröße ΔT im Wesentlichen
Null wird, nachdem zuerst das Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT im Wesentlichen
Null geworden ist und der Wert der Bezugskennziffer gleich dem oder
größer als
der Grenzwert der Fehlerbeurteilung geworden ist. Bei dem in 6 gezeigten
Ablauf sind die Schritte von S11 bis S17 im Wesentlichen die gleichen
wie die Schritte von S1 bis S7 bei dem in 5 gezeigten Ablauf,
so dass die Beschreibung davon weggelassen wird.
-
Nachdem
die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 die Drehmomentveränderungsgröße Δt und das
Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT (S16 und
S17) berechnet hat, beurteilt die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21,
ob ein Stopp-Kennzeichen für
das Ausführen
des Stoppvorganges eingeschaltet wurde oder nicht (S18). Im Allgemeinen
wurde das Stopp-Kennzeichen nicht eingeschaltet, so dass die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 beurteilt,
ob sich der Wert des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT von positiv nach
negativ verändert
hat oder nicht (S19). Wenn sich der Wert des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT von positiv
nach negativ verändert
hat, beurteilt die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 weiter,
ob der Wert der Bezugskennziffer gleich dem oder größer als
der Grenzwert der Fehlerbeurteilung wird oder nicht (S20). Wenn
der Wert der Bezugskennziffer nicht gleich dem oder größer als
der Grenzwert der Fehlerbeurteilung ist, beurteilt die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21,
dass die Erhöhung
des Drehmomentes T auf den Fehler zurückzuführen ist und kehrt zum Schritt
S11 zurück.
Andernfalls, wenn der Wert der Bezugskennziffer gleich dem oder
größer als
der Grenzwert der Fehlerbeurteilung ist, beurteilt die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21,
dass die Erhöhung
des Drehmomentes T darauf zurückzuführen ist,
dass der Bolzen im Wesentlichen vollständig angezogen wurde, schaltet das
Stopp-Kennzeichen für
das Ausführen
des Stoppvorganges ein (S21) und kehrt zum Schritt S11 zurück.
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Wenn
der Ablauf zum Schritt S11 zurückkehrt,
werden die Schritte S12 bis S18 wieder ausgeführt. Beim zweiten Zugriff des
Schrittes S18, da das Kennzeichen eingeschaltet wurde, beurteilt
die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21, ob sich der
Wert der Drehmomentveränderungsgröße ΔT von positiv nach
negativ verändert
hat oder nicht (S22). Wenn sich der Wert der Drehmomentveränderungsgröße ΔT von positiv
nach negativ verändert
hat, beurteilt die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21,
dass die Erhöhung
des Drehmomentes 7 darauf zurückzuführen ist, dass der Bolzen vollständig angezogen
wurde, und führt
den Stoppvorgang für
das Stoppen des Antreibens des Motors 1 aus (S23). Andernfalls, wenn
sich der Wert der Drehmomentveränderungsgröße ΔT nicht von
positiv nach negativ verändert hat,
beurteilt die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21, dass
der Bolzen nicht vollständig
angezogen wurde, und kehrt zum Schritt S11 zurück, um so die vorangehend erwähnten Vorgänge zu wiederholen.
-
Im
letzteren Fall wird der Motor 1 weiter angetrieben, nachdem
das Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT im Wesentlichen
Null wird, so dass der Bolzen durch im Wesentlichen den maximalen Wert
des Drehmomentes angezogen werden kann. Daher ist diese Abwandlung
für den
Bolzen aus härterem
Material oder den größeren Bolzen
geeignet, der selten durch das überreichliche
Drehmoment beim Anziehvorgang beschädigt wird.
-
Die
vorangehend erwähnten
zwei Arten der Anziehkontrolle können
durch Betätigung
seitens des Benutzers geschaltet werden (der Betriebsschalter wird
nicht veranschaulicht), so dass es möglich ist, den Anziehvorgang
entsprechend den Eigenschaften des anzuziehenden Gegenstandes durchzuführen. Alternativ
ist es möglich,
die vorangehend erwähnten zwei
Arten der Anziehkontrolle automatisch entsprechend dem Wert des
Drehmomentes T zu schalten, wenn das Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT im Wesentlichen
Null wird. Genauer gesagt, die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 beurteilt,
ob der Wert des Drehmomentes T größer ist als ein vorgegebener
Bezugswert oder nicht, wenn das Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT im Wesentlichen Null
wird. Wenn der Wert des Drehmomentes T nicht größer als der vorgegebene Bezugswert
ist, beurteilt die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21,
dass der Anziehvorgang eines Bolzens aus einem weicheren Material
oder eines kleineren Bolzens abgeschlossen wurde, und die Motorsteuereinrichtung 30 gibt ein
Steuersignal für
das Stoppen des Antreibens des Motors 1 an den Motortreiber 8 aus.
Andernfalls, wenn der Wert des Drehmomentes T größer ist als der vorgegebene
Bezugswert, beurteilt die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 weiter,
ob die Drehmomentveränderungsgröße ΔT Null wird
oder nicht. Wenn die Drehmomentveränderungsgröße ΔT Null wird, beurteilt die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21,
dass der Anziehvorgang eines Bolzens aus härterem Material oder eines
größeren Bolzens abgeschlossen
wurde, und die Motorsteuereinrichtung 30 gibt ein Steuersignal
für das
Stoppen des Antreibens des Motors 1 an den Motortreiber 8 aus.
-
Nachfolgend
wird eine Abwandlung des kraftangetriebenen Schlagwerkzeuges bei
dieser Ausführung
beschrieben. Es ist möglich,
dass die Motorsteuereinrichtung 30 und der Motortreiber 8 als ein
automatischer Drehzahlregler für
das Regulieren der Drehzahl des Motors 1 entsprechend dem
Drehmoment T für
das Anziehen des Bolzens im Anfangszustand des Anziehvorganges dienen.
Beispielsweise vergleicht die Motorsteuereinrichtung 30 einen Mittelwert
der eingeschätzten
Werte des Drehmomentes T zu verschiedenen Zeitpunkten des Schlages
des Hammers 4 ab dem Beginn des Anziehvorganges mit einem
vorgegebenen Bezugswert. Wenn der Mittelwert des Drehmomentes T
kleiner ist als der Bezugswert, beurteilt die Motorsteuereinrichtung 30, dass
der Bolzen aus weicherem Material oder der kleinere Bolzen angezogen
wird, und gibt ein Signal für
das Verringern der Drehzahl des Motors 1 an den Motortreiber 8 aus.
Daher ist es möglich,
die Energie des Schlages durch Verringern der Drehzahl des Motors 1 zu
verringern, wenn der Bolzen aus weicherem Material oder der kleinere
Bolzen, der leicht beschädigt
werden kann, angezogen wird.
-
Da
die Energie des Schlages verringert wird, wird die Anzahl der Schläge größer, die
für das
Vollenden des Anziehens des Bolzens erforderlich ist, so dass die
Menge der Daten für
das Beurteilen, dass der Bolzen vollständig angezogen wird, in der
Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 verwendet wird. Daher
wird es leicht, den Abschluss des Anziehens des Bolzens genau zu
beurteilen. Außerdem
wird bevorzugt, dass das Steuersignal, das von der Motorsteuereinrichtung 30 ausgegeben
wird, die Drehzahl des Motors 1 entsprechend dem Grad des
Wertes des Drehmomentes T im Anfangszustand langsamer macht. Genauer
gesagt, ein gewünschter
Wert VD der Drehzahl des Motors 1 soll
im Verhältnis
zum Mittelwert VM der eingeschätzten Werte
des Drehmomentes T bei der verschiedenen Anzahl der Schläge ab Beginn
des Schlagvorganges sein. Der Wert VD wird
beispielsweise mittels der folgenden Gleichung berechnet: VD = VN × VM × C3
-
Hierbei
kennzeichnet das Symbol VN die Drehzahl
des Motors 1 zum gegenwärtigen
Zeitpunkt, und das Symbol C3 kennzeichnet eine Konstante. Wenn der
gewünschte
Wert VD größer wird als die Drehzahl VN zum gegenwärtigen Zeitpunkt, d.h., wenn
die Drehzahl des Motors 1 erhöht werden muss, sollte die
Drehzahl des Motors 1 aufrechterhalten werden wie sie ist
(VD = VN). Mittels
einer derartigen Konfiguration kann der Grad der Verringerung der
Drehzahl des Motors 1 minimal sein, um so eine große Verlängerung
der Arbeitszeit des Anziehvorganges infolge der Verringerung der
Drehzahl des Motors 1 zu verhindern.
-
Mit
anderen Worten, die Motorsteuereinrichtung 30 und der Motortreiber 8,
die als der automatische Drehzahlregler dienen, steuern den Motor 1 in einer
Weise, so dass, je kleiner das Drehmoment im Anfangszustand des
Anziehvorganges ist, desto langsamer wird die Drehzahl des Motors 1.
-
Eine
weitere Abwandlung des kraftangetriebenen Schlagwerkzeuges bei dieser
Ausführung
wird mit Bezugnahme auf 7 und 8A bis 8C beschrieben.
Wie in 7 gezeigt wird, wird ein Hub des Auslöseschalters 9 in
einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich eingeteilt, um so
den Anziehvorgang des Bolzens zu sichern. Im ersten Bereich des
Hubes des Auslöseschalters 9 wird
der Ausgang des Steuersignals für
das Stoppen des Antreibens des Motors 1 eingeschränkt, und
im zweiten Bereich des Hubes des Auslöseschalters 9 wird
der Ausgang des Steuersignals für
das Stoppen des Antreibens des Motors 1 gestattet, selbst
wenn die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 beurteilt,
dass der Bolzen vollständig
angezogen wurde.
-
Wie
in 8A bis 8C gezeigt
wird, wird der Auslöseschalter 9 mit
einem regelbaren Widerstand 22 verbunden, so dass die Verschiebung
des Auslöseschalters 9 in
die Veränderung
der Spannung umgewandelt wird. Ein Abschnitt vom Punkt A bis zum
Punkt C in 7 ist eine mechanische Toleranz, bei
der die elektrische Leistung nicht dem Motor 1 zugeführt wird.
Ein Abschnitt vom Punkt C bis zum Punkt D in 7 ist ein
Drehzahlsteuerbereich, in dem die Drehzahl des Motors 1 entsprechend
der Zunahme der Verschiebung des Auslöseschalters 9 erhöht wird.
Ein Abschnitt vom Punkt D bis zum Punkt B in 7 ist ein
konstanter Drehzahlbereich, in dem die Drehzahl des Motors 1 als
die maximale Drehzahl aufrechterhalten wird. Die Grenze zwischen
dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich wird im Punkt E im Abschnitt
vom Punkt D bis zum Punkt B ausgewählt. Der erste Bereich wird
als die linke Seite vom Punkt E definiert, in dem die Verschiebung
des Auslöseschalters 9 kleiner
ist als ein vorgegebener Wert im Punkt E. Der zweite Bereich wird
als die rechte Seite vom Punkt E definiert, in dem die Verschiebung des
Auslöseschalters 9 gleich
oder größer ist
als ein vorgegebener Wert im Punkt E.
-
Dementsprechend
kann der Benutzer den Anziehvorgang des Bolzens bei Regulieren der
Drehzahl des Motors 1 im ersten Bereich einschließlich des
Drehzahlsteuerbereiches durchführen,
bis der Benutzer durch visuelle Beobachtung bestätigt, dass der Bolzen angezogen
ist. Nachfolgend kann der Benutzer den Anziehvorgang fortsetzen,
indem der Auslöseschalter 9 in
den zweiten Bereich gedrückt wird,
nachdem beobachtet wird, dass sich der Bolzen in einem Zustand genau
vor seinem vollständigen Anziehen
befindet. Mittels einer derartigen Konfiguration kann der Anziehvorgang
des Bolzens sicher abgeschlossen werden, ohne dass das Antreiben des
Motors gestoppt wird, bevor der Bolzen vollständig angezogen ist, selbst
wenn die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 irrtümlicherweise
infolge des Fehlers beurteilt hat, dass der Bolzen vollständig angezogen
wurde. Ein Rastmechanismus 23 ist vorhanden, damit der
Benutzer fühlt,
wenn der Auslöseschalter 9 den
Punkt E erreicht, so dass der Benutzer leicht den Übergang
vom ersten Bereich zum zweiten Bereich erkennen kann.
-
Eine
noch weitere Abwandlung des kraftangetriebenen Schlagwerkzeuges
bei dieser Ausführung
wird mit Bezugnahme auf 9 beschrieben. Es ist möglich, einen
Abstandssensor 24 für
das Messen eines Abstandes zu einer Fläche eines Gegenstandes 27 zu
verwenden, der mittels des Bolzens angezogen wird. Der Abstandssensor 24 weist eine
Lichtemissionsvorrichtung 25 und eine Lichtmessvorrichtung 26 auf.
Ein Lichtstrahl, der aus der Lichtemissionsvorrichtung 25 emittiert
wird, wird mittels einer Linse (nicht gezeigt) auf den Gegenstand 27 fokussiert,
und ein reflektierter Strahl vom Gegenstand 27 wird von
der Lichtmessvorrichtung 26 empfangen, so dass der Abstand
zum Gegenstand 27 vom Abstandssensor 24 gemessen werden
kann. Der Abstandssensor 24 vergleicht ein Messergebnis eines
Abstandes zum Gegenstand 27 mit einem vorgegebenen Bezugsabstand
und gibt ein Messsignal aus, wenn das Messergebnis kürzer ist
als der Bezugsabstand.
-
Der
Abstandssensor 24 ist in einem stationären Abschnitt des kraftangetriebenen
Schlagwerkzeuges in der Nähe
des Einsatzes 7 vorhanden. Beispielsweise wird ein Abstand,
der etwas länger
ist als ein Abstand vom Abstandssensor 24 zu einer Fläche des
Gegenstandes 27, wenn der Bolzen vollständig angezogen ist, als der
Bezugsabstand definiert. Daher kann das Messsignal vom Abstandssensor 24 ausgegeben
werden, genau bevor der Bolzen tatsächlich vollständig angezogen
ist. So lange das Messsignal nicht ausgegeben wurde, wird kein Steuersignal
für das
Stoppen des Antreibens des Motors 1 von der Motorsteuereinrichtung 30 an
den Motortreiber 8 ausgegeben, selbst wenn die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 irrtümlicherweise
beurteilt hat, dass der Bolzen vollständig angezogen wurde. Andernfalls,
sobald das Messsignal ausgegeben wurde, kann ein Steuersignal für das Stoppen
des Antreibens des Motors 1 von der Motorsteuereinrichtung
30 zum Motortreiber 8 ausgegeben werden, wenn die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21 beurteilt
hat, dass der Bolzen vollständig
angezogen wurde. Mittels einer derartigen Konfiguration ist es möglich, den
Anziehvorgang des Bolzens leicht ohne Stoppen des Antreibens des
Motors 1 durchzuführen,
bevor der Bolzen tatsächlich
vollständig
angezogen ist. Außerdem
kann der Benutzer von der Sichtbeobachtung wegkommen, um zu bestätigen, dass der
Bolzen im Wesentlichen vollständig
angezogen wurde.
-
Noch
weitere Abwandlungen des kraftangetriebenen Schlagwerkzeuges, die
nicht einen Teil der Erfindung bilden, werden mit Bezugnahme auf 10, 11 und 12 beschrieben.
In der in 10 gezeigten Abwandlung wird
ein Frequenzgenerator (FG) 28 als der Rotationswinkelsensor 12 für das Messen
des Rotationswinkels und der Rotationsgröße der Welle des Motors 1 anstelle
des Drehgebers 19 verwendet. Der Frequenzgenerator 28 ist
mit der Welle des Motors 1 gekuppelt, so dass der Frequenzgenerator 28 Frequenzsignale
im Verhältnis zum
Rotationswinkel der Welle des Motors 1 erzeugt. Die Frequenzsignale
werden in die Rotationswinkelberechnungseinrichtung 13 mittels
des Wellenformgebungsstromkreises 20 eingegeben. Die Rotationswinkelberechnungseinrichtung 13 berechnet
den Rotationswinkel Δr
des Ambosses 5 bei Anwendung der folgenden Gleichung jedesmal,
wenn das Mikrofon 16, das als Schlagsensor 11 dient,
den Schlag des Hammers 4 misst: Δr = ΔRM/K – RI
-
Hierbei
kennzeichnet das Symbol ΔRM
einen Rotationswinkel der Welle des Motors 1, während der
Hammer 4 jedesmal auf den Amboss 5 trifft, das
Symbol K kennzeichnet ein Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 2,
und das Symbol RI kennzeichnet einen Leerlaufwinkel des Hammers 4.
Beispielsweise, wenn der Hammer 4 auf den Amboss 5 zweimal
bei einer Umdrehung des Hammers 4 trifft, beträgt der Leerlaufwinkel
RI = 2π/2
= π. Wenn
der Hammer 4 auf den Amboss 5 dreimal bei einer
Umdrehung des Hammers 4 trifft, beträgt der Leerlaufwinkel RI =
2π/3.
-
Bei
der in 11 gezeigten Abwandlung wird
der Frequenzgenerator 28 nicht nur als der Rotationswinkelsensor 12 verwendet,
sondern ebenfalls als der Schlagsensor 11 anstelle des
Mikrofons 16. Genauer gesagt, die Drehzahl des Motors 1 wird
infolge der Belastungsschwankung etwas verringert, wenn der Hammer 4 auf
den Amboss 5 trifft, und die Impulsbreite des vom Frequenzgenerator 28 ausgegebenen
Frequenzsignals wird etwas breiter. Ein Schlagmessprozessor 29 misst
die Veränderung
der Impulsbreite des Frequenzsignals während des Auftretens des Schlages.
-
Es
ist möglich,
dass der Abstandssensor 24 zusätzlich am kraftangetriebenen
Schlagwerkzeug bereitgestellt wird, wie in 12 veranschaulicht wird.
Da die Abwandlung des kraftangetriebenen Schlagwerkzeuges bei dieser
Ausführung
nicht durch die Beschreibung und die Veranschaulichung begrenzt
wird, ist es möglich,
die Merkmale der Abwandlungen zu kombinieren, beispielsweise den Drehgeber 19,
der als der Rotationswinkelsensor 12 dient, und den Frequenzgenerator 28,
der als der Schlagsensor 11 dient. Außerdem ist es möglich, einen
Beschleunigungssensor als den Schlagsensor 11 zu verwenden.
-
Außerdem wird
noch eine Abwandlung eines Verfahrens, die nicht Teil der Erfindung
ist, für
die Beurteilung dessen beschrieben, dass der Bolzen im kraftangetriebenen
Schlagwerkzeug vollständig
angezogen wurde. Es ist möglich
zu beurteilen, dass der Anziehvorgang des Bolzens abgeschlossen
wurde, wenn der Rotationswinkel des Bolzens einen vorgegebenen Bezugsrotationswinkel θR erreicht. Das Steuersignal für das Stoppen
des Antreibens des Motors 1 wird von der Motorsteuereinrichtung 30 an
den Motortreiber 8 ausgegeben, wenn beurteilt wird, dass der
Anziehvorgang abgeschlossen wurde. Der Bezugsrotationswinkel θR wird als ein Wert entsprechend dem Mittelwert
TM des Drehmomentes T bei der verschiedenen
Anzahl der Schläge
ab dem Beginn des Anziehvorganges definiert, so dass der Bezugsrotationswinkel θR entsprechend einer Art des Bolzens passend
wird. Genauer gesagt, der Bezugsrotationswinkel θR wird
als eine Division des Mittelwertes TM des
Drehmomentes T und einer Konstante C4 erhalten (θR =
TM/C4).
-
Entsprechend
dem vorangehend erwähnten Beurteilungsvorgang,
wenn der Mittelwert TM des Drehmomentes
T im Anfangszustand des Anziehvorganges des Bolzens größer ist,
beurteilt die Festschraubbeurteilungseinrichtung 21, dass
der Bolzen aus härterem
Material hergestellt wird, oder dass der Bolzen größer ist,
und der Bezugsrotationswinkel θR wird kleiner eingestellt. Andernfalls,
wenn der Mittelwert TM des Drehmomentes
T im Anfangszustand des Anziehvorganges kleiner ist, beurteilt die
Festschraubbeurteilungseinrichtung 21, dass der Bolzen aus
einem weicheren Material hergestellt wird, oder dass der Bolzen
kleiner ist, und der Bezugsrotationswinkel θA wird
größer eingestellt.
Folglich kann der Anziehvorgang entsprechend der Art des Bolzens durchgeführt werden.
Außerdem
kann der Beurteilungsvorgang für
den Abschluss des Anziehvorganges, der durch die CPU ausgeführt wird,
einfach gestaltet werden, ohne dass die Drehmomentveränderungsgröße Δt und das
Drehmomentveränderungsverhältnis ΔΔT verwendet
werden, so dass die Kosten des kraftangetriebenen Schlagwerkzeuges
infolge dessen reduziert werden können, dass die Kapazität des RAM
kleiner ausgelegt werden kann.
-
Nachfolgend
werden Abwandlungen des Anziehvorganges des kraftangetriebenen Schlagwerkzeuges
mit Bezugnahme auf 13 und 14 beschrieben. 13 zeigt
eine Abwandlung des in 5 gezeigten Anziehvorganges.
Beim vorangehend erwähnten
Ablauf, der in 5 gezeigt wird, ist der Anziehvorgang
des Bolzens abgeschlossen, wenn der Wert der Bezugskennziffer gleich
dem oder größer als
der Grenzwert der Fehlerbeurteilung wird, nachdem der Wert des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT im Wesentlichen
Null geworden ist. Andererseits ist bei dem in 13 gezeigten
Ablauf der Anziehvorgang des Bolzens abgeschlossen, wenn der Wert
des Drehmomentveränderungsverhältnisses ΔΔT im Wesentlichen
Null wird, nachdem der Wert der Bezugskennziffer gleich dem oder
größer als
der Grenzwert der Fehlerbeurteilung geworden ist.
-
Im
Vergleich mit 13 und 5 sind die Schritte
S31 bis S37 und S40 in 13 die gleichen wie die Schritte
S1 bis S7 und S10 in 5. Der Schritt S38 in 13 ist
im Wesentlichen der gleiche wie der Schritt S9 in 5.
Der Schritt S39 in 13 ist im Wesentlichen der gleiche
wie der Schritt S8 in 5. Daher wird die detaillierte
Beschreibung eines jeden Schrittes weggelassen. Mittels einer derartigen Konfiguration
kann im Wesentlichen die gleiche Wirkung wie die der in 5 gezeigten
vorangehend erwähnten
Ausführung
erhalten werden.
-
Gleichermaßen zeigt 14 eine
Abwandlung des in 6 gezeigten Anziehvorganges.
Im Vergleich mit 14 und 6 sind die
Schritte S41 bis S48, und S52 und S53 in 14 die
gleichen wie die Schritte S11 bis S18, S22 und S23 in 6.
Der Schritt S49 in 14 ist im Wesentlichen der gleiche wie
der Schritt S20 in 6. Der Schritt S50 in 14 ist
im Wesentlichen der gleiche wie der Schritt S19 in 6.
Mittels einer derartigen Konfiguration kann im Wesentlichen die
gleiche Wirkung wie die der in 6 gezeigten
vorangehend erwähnten Ausfuhrung
erhalten werden.
-
Bei
der vorangehend erwähnten
Ausführung wird
das kraftangetriebene Schlagwerkzeug, wie beispielsweise der Schlagschraubenschlüssel, als
ein Beispiel für
das Anziehwerkzeug in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung
ist jedoch nicht auf die Ausführung
bechränkt.
Es ist möglich,
die vorliegende Erfindung bei einem schlaglosen Anziehwerkzeug zur
Anwendung zu bringen. Im Fall des schlaglosen Anziehwerkzeuges kann
eine Zeitperiode des Antreibens des Motors 1 als die Bezugskennziffer
anstelle der Anzahl der Schläge
gemessen werden.
-
INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
-
Wie
es vorangehend erwähnt
wird, kann die vorliegende Erfindung auf dem Gebiet des kraftangetriebenen
Werkzeuges für
das Anziehen einer Schraube oder eines Bolzens zur Anwendung gebracht
werden, mittels dessen die Schraube oder der Bolzen entsprechend
dem Material oder der Größe der Schraube
oder des Bolzens ohne Lockern infolge eines kleineren Anziehdrehmomentes
und ohne Beschädigung
infolge eines größeren Anziehdrehmomentes
in geeigneter Weise angezogen werden kann.