JP2006231445A - Impact fastening tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ねじやボルトナット等の締付け作業に使用する、インパクトレンチやインパクトドライバのようなインパクト締付け工具に関するものである。 The present invention relates to an impact tightening tool, such as an impact wrench or impact driver, used for tightening work such as screws and bolts and nuts.
従来から、駆動源であるモータと、モータの回転力をハンマによる打撃と共に出力軸にまで伝達する打撃機構とを具備するインパクト締付け工具が知られている。このようなインパクト締付け工具においては、ねじやボルトナット等の被締結部材を締付けるに際して、締付トルクが予め設定してある規定値に達した時点でモータを自動停止させるような機能を有していることが好ましい。上記機能を実現する為には、実際の締付トルクを測定することが精度の点では最も望ましいが、この場合には出力軸にトルク測定手段を設ける必要があり、コストが増大するとともに装置全体が大型化して使い勝手が悪くなるといった問題がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, an impact tightening tool including a motor that is a driving source and a striking mechanism that transmits the rotational force of the motor to an output shaft along with striking with a hammer is known. Such an impact tightening tool has a function of automatically stopping the motor when a tightening torque reaches a predetermined value when tightening a member to be tightened such as a screw or a bolt and a nut. Preferably it is. In order to realize the above functions, it is most desirable in terms of accuracy to measure the actual tightening torque, but in this case, it is necessary to provide a torque measuring means on the output shaft, which increases the cost and the entire device. However, there is a problem that the size becomes larger and the usability becomes worse.
一方、打撃回数が予め設定してある回数に達した時点でモータを停止させるといった制御手段も提案されているが(特許文献1参照)、この場合にはモータの制御が簡単であるという利点があるものの、モータ停止時の締付トルクにばらつきが大きく、締付け不足となったり、或いは締付け過ぎにより部材破壊を招くといった問題がある。 On the other hand, control means has also been proposed in which the motor is stopped when the number of hits reaches a preset number (see Patent Document 1). In this case, however, there is an advantage that the motor control is simple. However, there is a problem in that the tightening torque when the motor is stopped varies greatly, resulting in insufficient tightening or excessive member tightening that causes member destruction.
また、ハンマによる打撃エネルギの検出と、被締結部材の打撃毎の回転角の検出とを行い、両検出値を基に締付トルクを推定するとともに、この締付トルクが設定値以上となればモータを停止させるといった制御手段も提案されている(特許文献2参照)。この手段に依れば、適切な打撃数でモータを停止させることが可能であるが、打撃の瞬間の回転速度を基に打撃エネルギを検出する構成であることから、高分解能の検出手段や高速演算手段が必須であり、したがってコストが増大して安価には提供することができないといった問題がある。
本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、高分解能の検出手段や高速演算手段を用いずとも、所望の締付トルクでモータを停止させることができ、したがって低コストで製造可能なインパクト締付け工具を提供することを課題とするものである。 The present invention has been invented in view of the above problems, and can stop a motor with a desired tightening torque without using a high-resolution detection means or a high-speed calculation means, and can therefore be manufactured at a low cost. It is an object to provide a simple impact tightening tool.
上記課題を解決するために本発明を、駆動源であるモータ1と、モータ1の回転力をハンマ5による打撃と共に出力軸7にまで伝達する打撃機構とを具備するインパクト締付け工具において、ハンマ5による打撃を検出する打撃検出手段8と、打撃検出手段8により検出される打撃間隔Pが設定値Ps以下になると締付トルクTが設定トルクTsに達したと判断してモータ1を停止させる締付け判定部10とを具備したものとする。
In order to solve the above-described problems, the
締付トルクTと打撃間隔Pとの間には、締付トルクTが増加するほどに打撃間隔Pが短くなるといった相関特性があるので、このように打撃間隔Pを検出して設定値Psと比較することによって、締付トルクTが所望の値(即ち、設定トルクTs)に達したか否かを判定することができる。つまり、高分解能の検出手段や高速演算手段を用いる必要なく、打撃間隔Pを検出することの可能な簡単且つ安価な手段によって、所望の締付トルクTでの締付け作業を実現することが可能である。 Between the tightening torque T and the striking interval P, there is a correlation characteristic that the striking interval P becomes shorter as the tightening torque T increases. Therefore, the striking interval P is detected in this way, and the set value Ps. By comparing, it can be determined whether or not the tightening torque T has reached a desired value (that is, the set torque Ts). That is, it is possible to realize a tightening operation with a desired tightening torque T by a simple and inexpensive means capable of detecting the hitting interval P without using a high-resolution detection means or a high-speed calculation means. is there.
上記構成のインパクト締付け工具にあっては、ハンマ5の回転速度ω情報を検出することのできる情報検出手段20を備え、該情報検出手段20の検出結果に基づいて上記設定値Psを補正することが好適である。締付トルクTと打撃間隔Pとの間の相関特性はハンマ5の回転速度ωに応じて変化するので、このように設定値Psを補正することで、所望の締付トルクTでの高精度の締付け作業が可能となる。
The impact tightening tool having the above-described configuration includes the information detection means 20 that can detect the rotational speed ω information of the
そして、上記情報検出手段20が、モータ1の回転速度を設定可能な回転速度設定手段15であることも好適である。回転速度設定手段15を用いることで、使用者は作業内容に最適な打撃力を容易に設定可能になるとともに、この回転速度設定手段15の設定変更によりハンマ5の回転速度ωが変更された場合であっても、問題なく所望の締付トルクTでの高精度の締付け作業が可能となる。
The information detection means 20 is preferably a rotation speed setting means 15 capable of setting the rotation speed of the
また、上記情報検出手段20が、モータ1への印加電圧を検出する電圧検出手段14であることや、モータ1の消費電流を検出する電流検出手段13であることも好適である。このようにすることで、電源として電池を用いた構成であり電圧変動が大きなものであっても、電圧変動によるハンマ5の回転速度ωの変化に影響されずに、所望の締付トルクTでの高精度の締付け作業が可能となる。
It is also preferable that the information detection means 20 is the voltage detection means 14 that detects the voltage applied to the
本発明は、高分解能の検出手段や高速演算手段を用いずとも、所望の締付トルクでモータを停止させることができ、したがって低コストで製造可能なインパクト締付け工具となる。 The present invention can stop the motor with a desired tightening torque without using a high-resolution detection means or a high-speed calculation means, and thus can be an impact tightening tool that can be manufactured at a low cost.
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。図1には、本発明の実施形態における一例のインパクト締付け工具であるインパクトドライバの基本構成を示している。図中1は駆動源であるモータであり、このモータ1の回転力が所定の減速比を有する減速機2を介して駆動軸3に伝達される構造である。駆動軸3にはカム機構(図示せず)を介してハンマ5が取付けられており、このハンマ5はスプリング4によって出力軸7へとばね付勢されている。出力軸7は、ハンマ5と回転方向において係合するアンビル6を有しており、出力軸7にかかる負荷が小さな場合にはハンマ5とアンビル6及び出力軸7が一体に回転し、出力軸7にかかる負荷が大きな場合にはカム機構の働きでハンマ5がスプリング4の付勢力に抗して後退し、アンビル6との係合が外れた後に回転しながら前進してアンビル6と打撃を伴って再度係合し、この打撃により回転方向のインパクトを与えて出力軸7を回転させるものである。即ち、本例にあっては上記各構成により、モータ1の回転力をハンマ5による打撃と共に出力軸7にまで伝達する打撃機構を形成している。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the accompanying drawings. FIG. 1 shows a basic configuration of an impact driver which is an example impact tightening tool according to an embodiment of the present invention. In the figure,
図中8は、ハンマ5によるアンビル6への打撃を検出する打撃検出手段であり、マイクや加速度センサを用いて適宜形成される。打撃検出手段8の検出結果は打撃検出処理部9に送られ、打撃検出処理部9にてこの検出結果を基に今回の打撃と前回の打撃との間の経過時間である打撃間隔Pを検出する。打撃検出処理部9で検出される打撃間隔Pは締付け判定部10に送られ、締付け判定部10にて打撃間隔Pと設定値Psとを比較するとともに、時間間隔Pが設定値Ps以下となった時点で現在の被締結部材の締付トルクTが設定トルクTsに達したと判断して、締付け判定部10からモータ1の停止命令を出力させる。そして、この停止指令を受けたモータ制御部12はモータ制御回路11を介してモータ1を停止させるものである。
In the figure,
上記設定値Psは、打撃間隔Pと現在の締付トルクTとの相関特性、及びトルク設定手段16により入力される所望の締付トルクTである設定トルクTsに基づいて決定される。この相関特性は、現在の締付トルクTが増加するほどに打撃間隔Pが短くなるといった特性であり、図2や図3に示す実験結果により明らかにされる。つまり、打撃間隔Pと締付トルクTとの相関特性を締付け判定部10に記憶させておき、締付け作業に際して、所望の締付トルクである設定トルクTsをトルク設定手段16を介して締付け判定部10に入力しておけば、打撃検出手段8及び打撃検出処理部9を介して検出した打撃間隔Pが上記設定値Ps以下となった時点で締付トルクが設定トルクTsに達したと判断できるのである。
The set value Ps is determined based on the correlation characteristics between the striking interval P and the current tightening torque T and the set torque Ts that is the desired tightening torque T input by the torque setting means 16. This correlation characteristic is a characteristic that the striking interval P becomes shorter as the current tightening torque T increases, and is clarified by the experimental results shown in FIGS. That is, the correlation characteristic between the hitting interval P and the tightening torque T is stored in the
なお、上記のように打撃間隔Pと設定値Psとを対比させるのでなく、締付け判定部10にて、打撃間隔Pと上記相関特性とを基に現在の締付トルクTを推定するとともに、この締付トルクTと、トルク設定手段16により入力される設定トルクTsとを対比し、締付トルクTが設定トルクTsを超えた時点でモータ1を停止させるような判定手順であっても構わない。
Instead of comparing the striking interval P with the set value Ps as described above, the
図2に示すように打撃間隔Pと締付トルクTとの間の相関特性は、被締結部材と、この被締結部材を締付ける対象部材との各種組合せに応じて変化するので、本例においては条件入力手段19を備え、この条件入力手段19から入力される被締結部材(ねじやボルトナット等)や対象部材(板材等)の各種条件に応じて、打撃間隔Pと締付トルクTとの相関特性を補正し、延いては、所望の設定トルクTsと対応する打撃間隔Pの設定値Psを補正するように設けている。 As shown in FIG. 2, the correlation characteristic between the hitting interval P and the tightening torque T changes according to various combinations of the fastened member and the fastened member to be fastened. A condition input means 19 is provided. Depending on various conditions of a member to be fastened (screws, bolts and nuts, etc.) and a target member (plate material, etc.) input from the condition input means 19, the striking interval P and the tightening torque T Correlation characteristics are corrected, and as a result, the setting value Ps of the hitting interval P corresponding to the desired setting torque Ts is corrected.
図2中の右上枠内には、◆、■、▲、×、*、●といった各印に対応する被締結部材の条件(具体的にはねじの直径と長さ)を示している。即ち、使用したねじが◆印においては直径4.1mm、長さ75mmであり、■印においては直径4.1mm、長さ25mmであり、▲印においては直径3.5mm、長さ20mmであり、×印においては直径3.8mm、長さ25mmであり、*印においては直径4.1mm、長さ25mmであり、●印においては直径3.5mm、長さ20mmである。また、図示はしていないが、ねじを締結させる対象部材として◆、■、▲の各印においては木質の板を用い、×印においては石膏ボードを用い、*印においてはベニア板を用い、●印においては鉄板を用いている。 In the upper right frame in FIG. 2, the conditions (specifically, the diameter and length of the screw) of the member to be fastened corresponding to each mark such as ◆, ■, ▲, ×, *, and ● are shown. That is, the used screw has a diameter of 4.1 mm and a length of 75 mm in the ♦ mark, a diameter of 4.1 mm and a length of 25 mm in the ■ mark, and a diameter of 3.5 mm and a length of 20 mm in the ▲ mark. , The diameter is 3.8 mm and the length is 25 mm, the * mark is the diameter of 4.1 mm and the length is 25 mm, and the ● mark is the diameter of 3.5 mm and the length is 20 mm. In addition, although not shown, as a target member to which the screw is fastened, a wooden board is used for each of the marks ◆, ■, and ▲, a plaster board is used for the × mark, and a veneer board is used for the * mark. ● The steel plate is used for the mark.
図中15は、モータ1の回転速度を設定する回転速度設定手段であり、図中14はモータ1の印加電圧を検出する電圧検出手段であり、図中13はモータ1の消費電流を検出する電流検出手段である。また、図中17は電源として用いる充電池であり、図中18はトリガスイッチである。
In the figure,
ここで、打撃間隔Pと締付トルクTとの相関特性は、ハンマ5の回転速度ωに応じて変化するものである。そこで本例においてはハンマ5の回転速度ωの情報を検出することのできる情報検出手段20として、上記の回転速度設定手段15や、電圧検出手段14や、電流検出手段13を用い、各手段15,14,13からの入力に応じて、締付け判定部10にて、打撃間隔Pと締付トルクTとの相関特性、即ち入力される設定トルクTsに応じて該相関特性を基に決定される設定値Psを、補正するように設けている。
Here, the correlation characteristic between the striking interval P and the tightening torque T changes according to the rotational speed ω of the
回転速度設定手段15は、ハンマ5の打撃力を作業に応じた値に設定する為に、モータ1の回転速度、即ちハンマ5の回転速度ωを、作業に応じて高速や低速に設定するものである。通常、ハンマ5の回転速度ωを高速に設定すれば高トルクでの締付け作業が可能となって作業が速くなるという利点があるが、反面、この高速設定で低トルク作業を行った場合には部材破壊を招くといった恐れもある。そこで、低トルク作業においては回転速度設定手段15を用いてハンマ5の回転速度ωが低速を維持するよう設定しておけば、細かな作業も可能となる。そして、この回転速度設定手段15の入力に応じて、上記の如く締付け判定部10において設定値Psを適宜補正させることで、ハンマ5の回転速度ωの変更に影響されず所望の設定トルクTsでモータ1を確実に停止させることが可能になる。
The rotation speed setting means 15 sets the rotation speed of the
また、本例にあっては電源として充電池17を利用しているので、充電池17の電源電圧が変化してモータ1の回転速度、即ちハンマ5の回転速度ωが変化することとなる。即ち、電源電圧の変化に応じて、打撃間隔Pと締付トルクTとの相関特性が変化するものである(図3参照)。これに対して、上記の如く電圧検出手段14の検出結果に応じて締付け判定部10で設定値Psを適宜補正させることで、電圧低下によるハンマ5の回転速度ωの変更に影響されず、所望の設定トルクTsでモータ1を確実に停止させることが可能になる。
Further, in this example, since the
加えて、本例においては電流検出手段13の検出結果に応じても締付け判定部10で設定値Psを適宜補正させるように設けているので、モータ1を更に確実に所望の設定トルクTsで停止させることが可能になっている。
In addition, in this example, the tightening
ハンマ5の回転速度ωの情報を検出する情報検出手段20としては、上記の各手段15,14,13の少なくとも一つを備えてこれを補正に利用すればよいし、また、他の手段を備えて、これから得られる回転速度ωの情報を補正に利用する構成であっても構わない。
As the information detection means 20 for detecting the information on the rotational speed ω of the
なお、締付け判定部10にて、既述したように打撃間隔Pと上記相関特性とを基に現在の締付トルクTを推定してこれを設定トルクTsと対比させるような判定手順を用いる場合には、回転速度ωの情報を基に上記の推定される締付トルクTの値を補正するか、若しくは設定トルクTsの値を補正すればよい。
When the tightening
そして、上記構成から成る本例のインパクト締付け工具にあっては、打撃間隔Pを計測するだけでよいことから高分解能の検出手段や高速演算手段を用いる必要が無く、標準的で安価なワンチックマイクロコンピュータのみでトルク制御を行うことができる。即ち、低コストで製造可能なものである。 In the impact tightening tool of this example having the above-described configuration, it is only necessary to measure the striking interval P, so there is no need to use a high-resolution detection means or a high-speed calculation means, and a standard and inexpensive one-tick. Torque control can be performed only with a microcomputer. That is, it can be manufactured at low cost.
1 モータ
5 ハンマ
7 出力軸
8 打撃検出手段
10 締付け判定部
13 電流検出手段
14 電圧検出手段
15 回転速度設定手段
20 情報検出手段
P 打撃間隔
Ps 設定値
T 締付トルク
Ts 設定トルク
ω ハンマの回転速度
DESCRIPTION OF
Claims (5)
2. The impact tightening tool according to claim 1, wherein the information detecting means is a current detecting means for detecting a consumption current of the motor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005048006A JP2006231445A (en) | 2005-02-23 | 2005-02-23 | Impact fastening tool |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005048006A JP2006231445A (en) | 2005-02-23 | 2005-02-23 | Impact fastening tool |
Publications (1)
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JP2006231445A true JP2006231445A (en) | 2006-09-07 |
Family
ID=37039656
Family Applications (1)
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JP2005048006A Pending JP2006231445A (en) | 2005-02-23 | 2005-02-23 | Impact fastening tool |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006231445A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010247326A (en) * | 2009-04-20 | 2010-11-04 | Hilti Ag | Impact driver and method for controlling impact driver |
-
2005
- 2005-02-23 JP JP2005048006A patent/JP2006231445A/en active Pending
Cited By (1)
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JP2010247326A (en) * | 2009-04-20 | 2010-11-04 | Hilti Ag | Impact driver and method for controlling impact driver |
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