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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Dreh-Schlagwerkzeug,
wie z.B. einen Schlag-Schraubenschlüssel oder Schlagschrauber, die
zum Befestigen oder Lösen
eines Befestigungsmittels, wie z.B. einer Schraube, eines Bolzens
oder einer Mutter verwendet werden.
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Die
JP 2001-129767 beschreibt
ein Dreh-Schlagwerkzeug, wie es im Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs
1 definiert ist.
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Ein
Dreh-Schlagwerkzeug, das den Antrieb des Motors automatisch stoppen
kann, wenn ein Festzieh-Drehmoment einen vorgegebenen Wert erreicht,
ist allgemein erhältlich.
Bei der Befestigungs-Arbeit gibt es jedoch in der Praxis viele Fälle, in
denen das Befestigungs-Drehmoment eines Befestigungselementes nicht
ausreicht, um das Überbefestigen
zu verhindern. Zum Verhindern des Auftretens eines unzureichenden
Befestigungs-Drehmomentes beschreibt die
japanische Offenlegungsschrift 2001-129767 ein
Dreh-Schlagwerkzeug, das das Befestigungselement nach dem das Stoppen
der Befestigung des Befestigungsmittels bei dem normalen Befestigungs-Drehmoment
etwas weiter festziehen kann (dies wird als die Festzieh-Betriebsart
bezeichnet).
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Bei
einem derartigen bekannten Dreh-Schlagwerkzeug startet, wenn der
Benutzer den Hauptschalter nach dem Stoppen des Motors durch eine
Steuereinrichtung, die das Erreichen eines vorgegebenen Befestigungs-Drehmoment
feststellt, weiter festhält,
die Steuereinrichtung den Antrieb des Motors erneut, um eine vorgegebene
Anzahl von Schlägen
eines Hammers auszuführen,
so dass das Festziehen durchgeführt
werden kann. Bei der Festzieh-Betriebsart wird die Schlagenergie
im Allgemeinen kleiner gemacht, so dass es möglich ist, eine zu starke Befestigung
zu verhindern.
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Bei
einem derartigen bekannten Dreh-Schlagwerkzeug mit der Festzieh-Betriebsart kann
der Übergang
auf die Festzieh-Betriebsart nicht erfolgen, wenn der Einschaltzustand
des Hauptschalters nach dem Stoppen des Antriebs des Motors aufrecht
erhalten wird. Daher kann, wenn der Benutzer feststellt, dass die
Befestigung des Befestigungsmittels aufgrund des Stoppens des Antriebs
des Motors abgeschlossen ist, ein Übergang auf die Festzieh-Betriebsart
nicht erfolgen.
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Ein
Zweck der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines
Dreh-Schlagwerkzeuges,
das eine Festzieh-Betriebsart hat und bei dem der Übergang
auf die Festzieh-Betriebsart in geeigneter Weise erfolgen kann.
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Ein
Dreh-Schlagwerkzeug gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst Folgendes: einen
rotierenden Antriebsmechanismus, der einen Motor zum Drehen einer
Antriebswelle einschließt;
einen Hammer, der mit der Antriebswelle in Eingriff steht; eine
Ausgangswelle, auf die eine Antriebskraft durch Schlagkräfte des
Hammers ausgeübt
wird; einen Hauptschalter, der von einem Benutzer zur Steuerung
des Befestigungsvorganges betätigt
wird; und eine Steuereinrichtung zur Ein- und Ausschalt-Steuerung
des Motors, und mit einer normalen Befestigungs-Betriebsart und
einer Festzieh-Betriebsart.
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Das
Dreh-Schlagwerkzeug umfasst weiterhin einen Zeitdauer-Sensor zur
Messung von Zeitdauern des Einschaltens und des Ausschaltens des Hauptschalters.
Der Zeitdauer-Sensor misst eine Zeitdauer zwischen einer Zeit, zu
der der Hauptschalter abgeschaltet wird, und einer Zeit, zu der
der Hauptschalter erneut eingeschaltet wird, und die Steuereinrichtung
ergibt einen Übergang
auf die Festzieh-Betriebsart entsprechend der durch den Zeitdauer-Sensor
gemessenen Zeitdauer.
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Durch
eine derartige Konfiguration ist es möglich, dass wenn ein Benutzer
den Hauptschalter in einer vorgegebenen Zeit nach dem Abschluss
des normalen Befestigungsvorganges in der normalen Betriebsweise
einschaltet, einen Übergang
auf die Festzieh-Betriebsart zu erreichen, so dass ein Festzieh-Vorgang
ausgeführt
wird. Somit ist es selbst dann, wenn festgestellt wird, dass die
Befestigung eines Befestigungsmittels, wie z.B. einer Schraube,
eines Bolzens oder einer Mutter unzureichend ist, nachdem festgestellt
wurde, dass der Befestigungsvorgang abgeschlossen ist, es möglich, das
Befestigungselement mit einem vorgegebenen Festzieh-Drehmoment weiter
zu befestigen. Somit kann die Festzieh-Operation vorzugsweise ausgeführt werden.
Weiterhin kann eine Holzschraube oder eine selbstschneidende Schraube
vollständig
unter Verwendung der Festzieh-Betriebsart
befestigt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockschaltbild, das die Konfiguration eines Dreh-Schlagwerkzeuges
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine schematische seitliche Schnittansicht, die die Konfiguration
des Dreh-Schlagwerkzeuges bei der Ausführungsform zeigt;
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3 ist
eine seitliche Schnittansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration
eines Antriebsmechanismus des Dreh-Schlagwerkzeuges der Ausführungsform
zeigt;
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4 ist
eine Vorderansicht, die ein Beispiel eines Drehmoment-Einstellschalters
und eines Festzieh-Betriebsart-Einstellschalters des Dreh-Schlagwerkzeuges
gemäß der Ausführungsform
zeigt;
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5 ist
eine Vorderansicht, die ein weiteres Beispiel einer Drehmoment-Einstelleinheit und
eines Festzieh-Betriebsart-Einstellschalters des Dreh-Schlagwerkzeuges
gemäß der Ausführungsform
zeigt;
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6 ist
ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel einer Betriebsweise der Ausführungsform
des Dreh-Schlagwerkzeuges zeigt;
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7 ist
ein Zeitdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Betriebsweise einer
Ausführungsform des
Dreh-Schlagwerkzeuges zeigt;
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8 ist
ein Zeitdiagramm, das ein weiteres Beispiel einer Betriebsweise
einer Ausführungsform des
Dreh-Schlagwerkzeuges zeigt;
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9 ist
ein Zeitdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Betriebsweise einer
Ausführungsform des
Dreh-Schlagwerkzeuges zeigt;
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10 ist
ein Zeitdiagramm, das ein weiteres Beispiel einer Betriebsweise
einer Ausführungsform
des Dreh-Schlagwerkzeuges zeigt; und
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12 ist ein Zeitdiagramm, das ein weiteres
Beispiel einer Betriebsweise einer Ausführungsform des Dreh-Schlagwerkzeuges
zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsform
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Ein
Dreh-Schlagwerkzeug gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nunmehr beschrieben. Ein Blockschaltbild
des Dreh- Schlagwerkzeuges
ist in 1 gezeigt. Das Dreh-Schlagwerkzeug umfasst einen
Hauptschalter 2, der zum Steuern des Befestigungsvorganges
verwendet wird, einen Motor 3, ein Schaltelement 4,
das zum Ein- und Ausschalten des Antriebs des Motors 3 verwendet
wird, eine Steuereinrichtung (Steuerschaltung) 5, einen
Schlag-Sensor 6, einen normalen Befestigungs-Zeitdauer-Einstellschalter 7,
einen Festzieh-Zeitdauer-Einstellschalter 8, einen Befestigungs-Zeitdauer-Sensor
(Messschaltung) 9 und eine Batterie 10 als eine
Leistungsquelle. Die Batterie 10, der Hauptschalter 2,
der Motor 3 und das Schaltelement 4 sind in Serie
geschaltet, und die Serienschaltung ist parallel zu der Steuereinrichtung 5 angeschaltet.
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2 zeigt
schematisch die Konfiguration des Dreh-Schlagwerkzeuges, und 3 zeigt
ein spezielles Beispiel eines Antriebsmechanismus 30 zur
Durchführung
eines Befestigungsvorganges eines Befestigungsmittels, wie z.B.
einer Schraube, einer Gewindeschraube oder einer Mutter durch Schlagkräfte. Wie
dies in 3 gezeigt ist, wird ein Untersetzungsgetriebe
durch ein Sonnenrad 34, ein Paar von Planetenrädern 32 und
ein innenverzahntes Rad 33 gebildet. Die Drehwellen 35 der
Planetenräder 32 sind
auf einer Antriebswelle 36 gehaltert. Die Drehantriebskraft
des Motors wird auf die Antriebswelle 36 über das
Untersetzungsgetriebe übertragen.
Ein Hammer 40 steht mit einer Außenfläche der Antriebswelle 36 über Kugellager 38 und
einem Nocken 39 in Eingriff. Eine Feder 37 ist
weiterhin zwischen der Antriebswelle 36 und dem Hammer 40 vorgesehen,
um den Hammer 40 nach vorne zu drücken. Der Hammer 40 weist
weiterhin zumindest einen Eingriffsteil auf, der mit einem Amboss
in Eingriff kommt, der auf der Ausgangswelle 31 vorgesehen ist.
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Wenn
keine Kraft auf die Ausgangswelle 31 ausgeübt wird,
so werden der Hammer 40 und die Ausgangswelle 31 einstückig durch
die Antriebskraft des Motors 3 in Drehung versetzt. Wenn
eine Kraft, die gleich oder größer als
ein vorgegebener Wert ist, auf die Ausgangswelle 31 ausgeübt wird,
so bewegt sich der Hammer gegen die Druckkraft der Feder 37 nach
hinten. Wenn der Eingriff des Hammers 40 mit dem Amboss
der Ausgangswelle 31 aufgehoben wird, bewegt sich der Hammer 40 unter
Drehung nach vorne und übt
eine Schlagkraft in der Drehrichtung auf den Amboss der Ausgangswelle 31 aus,
so dass die Ausgangswelle 31 gedreht werden kann.
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Hinsichtlich
des Schlagkraft-Sensors kann nicht nur eine Vorrichtung, wie z.B.
ein Mikrofon oder ein Beschleunigungs-Sensor, die direkt das Auftreten einer
Schlagkraft feststellt, verwendet werden, sondern es kann auch ein
Codierer zur Messung der Drehung des Motors verwendet werden, weil
sich die Drehzahl des Motors zum Zeitpunkt der Schlagkraft ändert.
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Der
Befestigungs-Zeitdauer-Sensor 9 ist parallel zu dem Hauptschalter 2 angeschaltet,
um die Ein- und Ausschaltzeit des Hauptschalters 2 zu messen.
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Hinsichtlich
des Einstellschalters 7 für die normale Befestigungszeit
und den Einstellschalter 8 für die Festziehzeit kann eine
Art eines Drehschalters gemäß 4 oder
ein Typ mit einem Pegelmesser aus LED-(Leuchtdioden-)Anordnungen
und Pfeiltasten 71 und 72 verwendet werden, um
den Pegel der Anzeige des Pegelmessers zu vergrößern oder zu verkleinern.
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Der
Einstellschalter 7 für
die normale Befestigungs-Zeitdauer wird zum Einstellen oder zum Ändern einer
Zeitdauer T2 verwendet, wie sie beispielsweise in 6 gezeigt
ist, deren Einzelheiten weiter unten beschrieben werden. Der Einstellschalter 8 für die Festzieh-Zeitdauer
wird zum Einstellen oder Ändern
einer Zeitdauer T4 verwendet, die in 6 gezeigt
ist. Die durch den Einstellschalter 8 für die Festzieh-Zeitdauer eingestellte
Zeitdauer T4 kann gleichphasig vergrößert werden, beispielsweise
wenn der Einstellschalter 8 für die Festzieh-Zeitdauer auf
die Phasen 1, 2, ... und 9 eingestellt wird, so wird die Zeitdauer
T4 auf 0,5 Sekunden, 0,75 Sekunden, 1 Sekunde ... und 2,5 Sekunden
eingestellt.
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Bei
einem derartigen Dreh-Schlagwerkzeug wird bei dem Befestigungsvorgang
eines Befestigungsmittels, wie z.B. einer Schraube, einer Gewindeschraube
oder einer Mutter der Motor 3 angetrieben, um Schlagkräfte des
Hammers 40 bei dem Einschalten des Hauptschalters 2 zu
starten, wie dies beispielsweise in 6 gezeigt
ist. Wenn ein Benutzer der Auffassung ist, dass der Befestigungsvorgang
des Befestigungsmittels abgeschlossen ist und den Hauptschalter 2 abschaltet,
so wird der Antrieb des Motors gestoppt. Die Messschaltung 9 für die normale
Betriebs-Zeitdauer misst eine tatsächliche Befestigungs-Zeitdauer
T1, während
eines tatsächlichen
Befestigungsvorganges. Wenn die tatsächliche Befestigungs- Zeitdauer T1 größer als
eine normale Befestigungs-Zeitdauer T2 ist, so urteilt die Steuereinrichtung 5,
dass ein normaler Befestigungsvorgang α abgeschlossen ist.
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Wenn
die tatsächliche
Befestigungs-Zeitdauer T1 kürzer
als die normale Befestigungs-Zeitdauer T2 ist, wie dies in 7 gezeigt
ist, so urteilt die Steuereinrichtung 5, dass ein anfänglicher
Betriebsvorgang γ abgeschlossen
ist. Hinsichtlich des anfänglichen
Arbeitsvorganges γ ist,
wenn das Befestigungsmittel eine Holzschraube oder eine selbstschneidende
Schraube ist, zumindest ein Teil des Schraubengewinde-Teils der
Schraube mit einem zu befestigenden Objekt in Eingriff. Wenn das
Befestigungsmittel eine Gewindeschraube oder eine Mutter ist, so
stehen die Gewindeschraube und die Mutter bei der anfänglichen
Betriebsweise γ unvollständig in
Eingriff miteinander.
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Wenn
die Steuereinrichtung 5 urteilt, dass der normale Befestigungsvorgang γ abgeschlossen ist,
wird eine Zeitdauer T3 zwischen dem oben erwähnten Abschalten des Hauptschalters 2 bis
zu einem erneuten Einschalten des Hauptschalters 2 gemessen.
Wenn die Zeitdauer T3 kürzer
als die vorstehend erwähnte
Zeitdauer T4 ist, so urteilt die Steuereinrichtung 5, dass
der Benutzer die Festzieh-Operation ausführen möchte, und er steuert den Motor 3 in der
Festzieh-Betriebsart
an. In der Festzieh-Betriebsart ist es möglich, dass die Schlagwirkung
des Hammers aufgrund der Beschränkung
der Anzahl der Schlagvorgänge
des Hammers 40, der Zeitdauer der Zuführung des Antriebsstromes an
den Motor und der Drehgeschwindigkeit des Motors beschränkt ist. Weiterhin
kann die Beschränkung
der Anzahl von Schlagvorgängen
des Hammers 40, die Zeitdauer zur Zuführung von Antriebsstrom an
den Motor und die Drehgeschwindigkeit des Motors unabhängig begrenzt
werden, oder des kann eine Kombination von zumindest zwei dieser
Merkmale verwendet werden. Beispielsweise wird die Begrenzung der
Drehgeschwindigkeit des Motors 3 durch eine PWM (Pulsbreitenmodulations-)Steuerung
zum intermittierenden Ein- und Ausschalten des Schaltelementes 4 gesteuert,
das zur Zuführung
des Antriebsstromes an den Motor 3 verwendet wird. Durch
Begrenzen der Drehgeschwindigkeit der Welle des Motors 3 kann die
Schlagkraft des Hammers 40 gesteuert werden.
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Die
Steuerung des Festziehvorganges aufgrund der Anzahl von Schlagvorgängen des
Hammers 40 kann durch Messen des Auftretens des Schlagvorganges
des Hammers 40 mit Hilfe des Aufprall-Sensors 6 ausgeführt werden.
Die Steuerung des Festzieh-Arbeitsvorganges aufgrund der Zeitdauer
des Befestigungsvorganges kann durch eine Messung der Zeitdauer
durch die Befestigungs-Zeitdauer-Messschaltung 9 ausgeführt werden.
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Wenn
die Festzieh-Operation β in
der Festzieh-Betriebsart durchgeführt wird, um den Antrieb des
Motors 3 aufgrund der Energiemenge bei den Schlagkräften des
Hammers 40 zu stoppen, so besteht eine mögliche Alternative
darin, die Menge an Schlagkräften
des Hammers 40 festzulegen oder die Menge der Energie aufgrund
der Schlagkräfte
des Hammers 40 entsprechend der Länge der normalen Befestigungs-Zeitdauer
T2 oder der Gesamtzahl von Schlagvorgängen des Hammers 40 während des normalen
Befestigsvorganges zu ändern.
Dies ergibt sich daraus, dass wenn die normale Befestigungs-Zeitdauer
T2 länger
wird, die Menge der Energie aufgrund der Schlagvorgänge des
Hammers 40 gerade vor dem Abschluss des Befestigungsvorganges
des Befestigungsmittels größer wird.
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Wenn
die Anzahl der Schlagvorgänge
des Hammers 40 entsprechend der normalen Befestigungs-Zeitdauer
T2 in der Festzieh-Betriebsart geändert wird, so ist vorgesehen,
dass die Schlagzahl gleich zwei ist, wenn die normale Befestigungs-Zeitdauer
T2 im Bereich von 0,5 bis 1,0 Sekunden liegt, während die Schlagzahl gleich
drei ist, wenn die normale Befestigungs-Zeitdauer T1 in einem Bereich von
1,0 bis 1,5 Sekunden liegt, und die Schlagzahl gleich vier ist,
wenn die normale Befestigungs-Zeitdauer T2 in einem Bereich von
1,5 bis 2,0 Sekunden liegt, und die Schlagzahl ist gleich zehn,
wenn die normale Befestigungs-Zeitdauer T2 gleich oder größer als
5,0 Sekunden ist. Wenn die Anzahl der Schlagvorgänge des Hammers 40 entsprechend
der Gesamtzahl der Schlagvorgänge
des Hammers 40 geändert
wird, so ist vorgesehen, dass die Schlagzahl gleich zwei ist, wenn
die Gesamtzahl der Schlagvorgänge
des Hammers 40 kleiner als fünf ist, die Schlagzahl gleich
drei ist, wenn die Gesamtzahl der Schlagvorgänge des Hammers 40 in
dem Bereich von sechs bis zehn liegt, die Schlagzahl gleich vier
ist, wenn die Gesamtzahl der Schlagvorgänge des Hammers 40 in
einem Bereich von elf bis zwanzig liegt, und die Schlagzahl gleich
zehn ist, wenn die Gesamtzahl der Schlagvorgänge des Hammers 40 gleich
oder größer als
fünfzig
ist.
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Zusätzlich beginnt,
wenn die Zeitdauer T3 größer als
die Zeitdauer T4 ist, die Steuereinrichtung 5 den Antrieb
des Motors 3 in der normalen Befestigungs-Betriebsart, ohne
dass sich ein Übergang
auf die Festzieh-Betriebsart ergibt.
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8 zeigt
ein weiteres Beispiel, bei dem der Benutzer feststellt, dass eine
ausreichende Befestigung des Befestigungsmittels in dem ersten normalen
Befestigungsvorgang abgeschlossen wurde, und dass kein Bedarf an
einem Übergang
auf die Festzieh-Betriebsart besteht. In einem derartigen Fall wird
eine Schraube, eine Gewindeschraube oder eine Mutter für den nächsten Befestigungsvorgang
in der Zeitdauer T4 vorbereitet. Die Länge der Zeitdauer T4 wird für die Vorbereitung
des Befestigungsmittels für
den nächsten
Befestigungsvorgang angenommen. Weil die Zeitdauer T4 entsprechend
der Art des Vorganges veränderbar
sein kann, ist es möglich,
einen fehlerhaften Übergang
auf die Festzieh-Betriebsart zu verhindern.
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9 zeigt
ein weiteres Beispiel, bei dem der Benutzer den Einschaltzustand
des Hauptschalters 2 nach dem Abschluss des Festziehvorganges
in der Festzieh-Betriebsart
aufrecht erhält.
Nach dem Durchlaufen einer vorgegebenen Zeitdauer wird der Festziehvorgang β erneut gestartet.
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Es
ist möglich,
dass die Zeitdauer T1 ausgehend von dem Beginn des Schlagvorganges
des Hammers 40 statt ausgehend von dem Zeitpunkt des Einschaltens
des Hauptschalters 2 gemessen wird.
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Die 10 und 11 zeigen
jeweils weitere Beispiele. In diesen Beispielen sind die Vorgänge vor
dem Übergang
auf die Festzieh-Betriebsart im Wesentlichen die gleichen wie bei
den vorstehend beschriebenen Beispielen. Wenn jedoch die Festziehvorgänge kontinuierlich
ausgeführt
werden, so wird die Menge der Schlagkräfte des Hammers 40 in dem
Festziehvorgang β2
kleiner als in dem vorhergehenden Festziehvorgang β. In diesen
Fällen
kann sich das Befestigungs-Drehmoment
des Befestigungsmittels asymptotisch dem Ziel-Befestigungs-Drehmoment oder der
Befestigungsstärke
nähern,
statt in einer Phase, so dass ein besser geeigneter Befestigungsvorgang
ausgeführt
werden kann.
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Bei
der vorstehenden Beschreibung haben die Beispiele keine Drehmoment-Steuerfunktion zum Steuern
des Drehmomentes zum Berechnen des Befestigungs-Drehmomentes und zum Stoppen des Antriebs
des Motors in automatischer Weise, wenn das berechnete Befestigungs-Drehmoment
einen vorgegebenen Bezugswert erreicht. Es ist jedoch möglich, das
Merkmal der vorliegenden Erfindung auf das Dreh-Schlagwerkzeug mit
der Drehmoment-Steuerfunktion anzupassen.