JP2009083002A - Impact rotary tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボルトやナット等の締め付け作業および弛緩作業に用いるインパクトレンチやインパクトドライバなどのインパクト回転工具に関する。 The present invention relates to an impact rotary tool such as an impact wrench or an impact driver used for tightening and loosening bolts and nuts.
インパクト回転工具は、モータの回転をハンマの打撃に変換し、ハンマがアンビルを打撃するときの強い衝撃力を出力軸から出力して締め付け作業や弛緩作業を行う工具であり、減速機のみを用いた回転工具と比較して高トルクを出力でき、作業性が向上することから建築現場や組立工場などで幅広く使用されている。ところが、このインパクト回転工具は、この高トルク特性のために締め過ぎが生じて、ボルト等の締付対象物を破損してしまうことがある一方、使用者が締め過ぎをおそれて緩めに締めてしまうと、締付トルク不足が生じて締付対象物を所望の通りに固定できないこともある。 The impact rotary tool is a tool that converts the rotation of the motor into hammer hitting and outputs a strong impact force when the hammer hits the anvil from the output shaft to perform tightening and relaxation work, using only a reduction gear Compared to conventional rotary tools, it can output higher torque and improves workability, so it is widely used in construction sites and assembly plants. However, the impact rotary tool may be overtightened due to the high torque characteristics, and may damage the tightening object such as a bolt. In this case, the tightening torque may be insufficient and the object to be tightened may not be fixed as desired.
そのため、適度な締め付けを行うために、締付トルクを推定し、推定された締付トルクが所定のトルク値に達するとモータを停止するインパクト回転工具が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に示されるインパクト回転工具のトルク推定方法は、締付対象物を締め付ける際、締付対象物がトルクTで角度θだけ進むときに、締付対象物と締付相手部材との摩擦などで消費されるエネルギーが打撃によりハンマからアンビルへ与えられるエネルギーとほぼ等しいという関係を用いている。具体的には、打撃時のハンマの角速度をω、ハンマの慣性モーメントをJaとすると、打撃時のハンマの運動エネルギーEiは、次の数式1で表わされる。
For this reason, in order to perform appropriate tightening, an impact rotary tool that estimates a tightening torque and stops the motor when the estimated tightening torque reaches a predetermined torque value has been proposed (for example, see Patent Document 1). ). The torque estimation method for an impact rotary tool disclosed in
この打撃により、アンビルが回転角θだけ進んだとき、締め付けの平均トルクをTとすると、締め付けにより消費されるエネルギーEoは、次の数式2で表わされる。
When the anvil advances by the rotation angle θ due to this impact, assuming that the average torque for tightening is T, the energy Eo consumed by the tightening is expressed by the following
アンビルが回転するためのエネルギーはハンマから与えられるため、前記の数1と数2の数式におけるそれぞれのエネルギーEiとEoが等しいとして、トルクTは次の数式3で算出される。
Since the energy for rotating the anvil is given by the hammer, the torque T is calculated by the following
上記で算出されたトルクTが予め設定された締付トルク設定値以上になったときにモータを停止することにより、締付対象物が破損したり締付トルクが不足したりすることなく、適度な締付トルクTを発生させている。また、トルク設定値で締め付けるためのモータの停止条件は、モータの回転速度をほぼ一定に保つ場合には、打撃数で設定をすることもできる。 By stopping the motor when the torque T calculated above is equal to or greater than the preset tightening torque setting value, the tightening object will not be damaged or the tightening torque will not be insufficient. Tightening torque T is generated. Further, the motor stop condition for tightening with the torque set value can be set by the number of hits when the motor rotation speed is kept substantially constant.
しかしながら、上述した従来のインパクト回転工具においては、使用し続けると、ハンマやアンビルの打撃面の摩耗や変形により、打撃ごとの打撃トルクが低下し、使用開始時よりも締付トルクが低下するという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、インパクト回転工具を使用し続けることにより打撃トルクが経時変化しても、適正な締付トルクを発生することが可能なインパクト回転工具を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and the impact rotation capable of generating an appropriate tightening torque even if the impact torque changes with time by continuing to use the impact rotating tool. The purpose is to provide a tool.
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、ハンマをモータで回転駆動し、前記ハンマによる打撃トルクを締付対象物に加えて締付トルクを発生させるインパクト回転工具であって、前記締付トルクを算出するトルク算出手段と、前記打撃トルクの大きさの経時変化を算出することで、前記トルク算出手段により算出された締付トルクを補正するトルク補正手段と、を備え、前記トルク補正手段による補正後の締付トルクが予め設定された締付トルク設定値に達したときに前記モータを停止させて締付対象物を前記締付トルク設定値で締め付けるものである。
In order to achieve the above object, the invention described in
請求項2に記載の発明は、ハンマをモータで回転駆動し、前記ハンマによる打撃トルクを締付対象物に加えて締付トルクを発生させるインパクト回転工具であって、前記ハンマの打撃を検出する打撃検出手段と、前記モータの回転速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段の出力に基づき前記モータを定速制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、予め設定された締付トルク設定値に応じた必要打撃数を算出する打撃数算出手段と、前記打撃トルクの大きさの経時変化を算出することで、前記打撃数算出手段により算出された必要打撃数を補正する打撃数補正手段と、前記打撃の検出から打撃数を計数する打撃数計数手段と、を備え、前記打撃数計数手段により計数された打撃数が前記打撃数補正手段による補正後の必要打撃数に達したときに前記モータを停止させて締付対象物を前記締付トルク設定値で締め付けるものである。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のインパクト回転工具において、使用開始又は締付トルク較正時からの累積打撃数を記憶する記憶手段を備え、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された累積打撃数の増加に応じて、前記打撃トルクの低下を算出して前記締付トルクの低下を算出し、前記必要打撃数を補正するものである。 According to a third aspect of the present invention, in the impact rotary tool according to the second aspect of the present invention, the impact rotating tool includes a storage unit that stores a cumulative number of hits from the start of use or tightening torque calibration, and the control unit stores the storage unit in the storage unit. In accordance with the increase in the accumulated number of hits stored, the reduction in the hitting torque is calculated to calculate the reduction in the tightening torque, and the required number of hits is corrected.
請求項4に記載の発明は、請求項2に記載のインパクト回転工具において、使用開始又は締付トルク較正時からの総使用時間を記憶する記憶手段を備え、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された総使用時間の増加に応じて、前記打撃トルクの低下を算出して前記締付トルクの低下を算出し、前記必要打撃数を補正するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the impact rotary tool according to the second aspect of the present invention, the impact rotating tool includes storage means for storing a total use time from the start of use or tightening torque calibration, and the control means is stored in the storage means. In accordance with the stored increase in the total use time, the decrease in the hitting torque is calculated to calculate the decrease in the tightening torque, and the required number of hits is corrected.
請求項5に記載の発明は、請求項2乃至請求項4のいずれか一項に記載のインパクト回転工具において、必要打撃数の前記補正が一定以上に増加したときに使用者に警告を与える警告手段を備えるものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the impact rotary tool according to any one of the second to fourth aspects of the present invention, a warning is given to a user when the correction of the required number of hits exceeds a certain level. Means are provided.
請求項6に記載の発明は、請求項2乃至請求項5のいずれか一項に記載のインパクト回転工具において、前記制御部は、必要打撃数の前記補正が一定以上に増加すると、打撃開始を抑止制御するものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the impact rotary tool according to any one of the second to fifth aspects, when the correction of the required number of hits increases beyond a certain level, the control unit starts hitting. It is to suppress control.
請求項1に記載の発明によれば、インパクト回転工具は、使用し続けることによるハンマの摩耗などに起因して打撃トルクに経時変化が起きても、算出された締付トルクを補正するので、締付対象物を予め設定された締付トルク設定値で適正に締め付けることができる。 According to the first aspect of the present invention, the impact rotary tool corrects the calculated tightening torque even if the impact torque changes with time due to wear of the hammer due to continued use, etc. The tightening target can be properly tightened with a preset tightening torque set value.
請求項2に記載の発明によれば、インパクト回転工具は、使用し続けることによるハンマの摩耗などに起因して打撃トルクに経時変化が起きても、必要打撃数を補正をするので、締付対象物を予め設定された締付トルク設定値で適正に締め付けることが出来、経時変化に対するトルクの再較正の手間を不要にできる。 According to the second aspect of the present invention, the impact rotary tool corrects the required number of impacts even if the impact torque changes with time due to wear of the hammer caused by continued use, etc. The object can be properly tightened with a preset tightening torque setting value, and the trouble of recalibrating the torque with respect to changes over time can be eliminated.
請求項3に記載の発明によれば、累積打撃数からハンマの摩耗などによる打撃トルクの低下を算出して必要打撃数を補正するので、制御手段に累積打撃数を記憶する記憶手段を備えるだけで補正が可能となり、低コストで精度の良い締め付けができる。 According to the third aspect of the invention, since the required number of hits is corrected by calculating the reduction in the hitting torque due to wear of the hammer from the cumulative number of hits, the control means only includes a storage means for storing the number of hits. This makes it possible to make corrections, and it is possible to tighten with high accuracy at low cost.
請求項4に記載の発明によれば、総使用時間により打撃トルクの低下を算出して必要打撃数を補正するため、累積打撃数を記憶する場合と比較して小容量の記憶手段での記憶が可能であり、精度の良い締め付けを更に低コストで行うことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the reduction in the hitting torque is calculated based on the total usage time and the required hitting number is corrected, the storage in the storage means having a small capacity is required as compared with the case of storing the cumulative hitting number. Therefore, accurate tightening can be performed at a lower cost.
請求項5に記載の発明によれば、必要打撃数の補正が一定以上に増加するとインパクト回転工具が使用者に警告を与えることで、締付トルク設定値での締め付けが出来なくなることを未然に防止できる。 According to the invention described in claim 5, when the correction of the required number of hits increases beyond a certain level, the impact rotary tool gives a warning to the user, so that it is impossible to tighten at the tightening torque set value. Can be prevented.
請求項6に記載の発明によれば、締付トルクが締付トルク設定値に達しないことによる締め付けの失敗を防止できる。 According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to prevent a failure in tightening due to the tightening torque not reaching the tightening torque set value.
以下、本発明の第1の実施形態に係るインパクト回転工具1の構成について図1を参照して説明する。電動のインパクト回転工具1は、駆動源であるモータ2とモータ2の回転を所定の減速比で減速する伝達機構である減速機3と、モータ2の回転が減速機3を介して伝達されるハンマ4と、ハンマ4によって打撃されるアンビル5と、その打撃によってトルクが衝撃的に印加される出力軸6を備えている。なお、ハンマ4の打撃は、ハンマ4とアンビル5の間に所定以上の力が加わり、アンビル5に対してハンマ4が一定以上回動したときに発生する。出力軸6には、チャック12によってビット11が着脱可能に取付られており、出力軸6の打撃トルクはビット11を介してボルト等の締付対象物(図示せず)に加えられ、締付対象物に締付トルクが発生する。モータ2の回転速度に比例した周波数信号を発生する周波数ジェネレータからなる速度検出手段9が、モータ2の回転速度を検出する。速度検出手段9は、例えば、エンコーダなどでもよく、モータ2がブラシレスモータであればホールセンサの信号や逆起電力による回転速度の検出を行ってもよい。打撃ごとのアンビル5の進み角は、例えば、打撃ごとのモータ2の進み角から算出する。モータ2の進み角は、モータ2の回転速度を時間積分して算出される。アンビル5の進み角は、アンビル5に角度センサを設けて検出してもよい。インパクト回転工具1は、ハンマ4とアンビル5の打撃を検出するため、打撃検出手段10を備えている。打撃検出手段10は、例えば、モータ2の回転速度変化から衝撃を検出してもよいし、衝撃センサにより衝撃を検出してもよい。CPUを有する制御回路からなる制御手段7にモータ2が接続され、制御手段7は、使用者が操作するトリガ8の引き込みの大きさに応じてモータ2の回転速度を変化させるなどの制御を行う。充電池14は、インパクト回転工具1に電力を供給する。
Hereinafter, the configuration of the
次に、同工具の制御を図2及び図4を参照して説明する。図2において、同工具の使用者は、可変抵抗器などのトルク設定手段(図示せず)によりインパクト回転工具1の締付トルク設定値76を制御手段7に予め設定する。使用者がトリガ8を引くと、トリガ8の引き方に応じた回転速度で回転するようにモータ制御部77がモータ2を制御する。打撃検出部72は、打撃検出手段10の出力により打撃タイミングを検出する。検出された打撃タイミングごとに、ハンマ速度検出部71は、速度検出手段9の出力から打撃時のハンマ4の速度及びアンビル5の進み角を算出する。これら打撃タイミングごとのハンマ4の速度及びアンビル5の進み角を基に、トルク算出部75は、前記の数式3により締付トルクを算出する。制御手段7は、制御回路上にEPROMなどの不揮発メモリからなる記憶手段73を備え、製造時すなわち使用開始時からの総使用時間を記憶手段73に記憶する。ハンマ4やアンビル5の摩耗などに起因して、図4に示すように、インパクト回転工具1の使用開始時からの累積打撃数又は総作業時間時間が増加するに従って、打撃トルクτは、初期値τ0から経時変化して低下する。打撃ごとの打撃トルクτが低下すると、同じ回数だけ締付対象物を打撃しても発生する締付トルクも同様に低下する。図4において、τ/τ0は、打撃トルクの経時変化による補正係数であり、使用開始時の初期値は1であり、使用開始時からの累積打撃数又は総作業時間時間が増加するに従って減少する。トルク算出部75は、補正係数τ/τ0の算出に必要なデータを備えており、記憶手段73に記憶された使用開始時からの総作業時間時間に対する補正係数τ/τ0を算出する。トルク算出部75は、前記の数式3に基づいて算出した締付トルクに対して、補正係数τ/τ0を掛ける補正を行う。モータ制御部77は、補正後の締付トルクがトルク設定値76に達するとモータ2を停止させ、インパクト回転工具1は締め付けを完了する。これにより、インパクト回転工具1は、締付対象物を設定された締付トルク値で適正に締め付けることができる。
Next, control of the tool will be described with reference to FIGS. In FIG. 2, the user of the tool presets the tightening
次に、本発明の第2の実施形態に係るインパクト回転工具について、図1に示した構成において、制御を図3を参照して説明する。制御手段7は、速度検出手段9の出力によりモータ2の回転速度をハンマ速度検出部71で検出し、モータ制御部78でモータ2を一定の速度で回転させるフィードバック制御を行う。前記の数式3において、もしモータ2の回転速度が変化すると、打撃時のハンマ4の角速度ωも変化し、同じ打撃数に対する締付トルクが変化するので、モータ2が定速制御される。打撃数算出部79は、予め設定されたトルク設定値76に応じて必要打撃数を算出する。打撃トルクτは、初期値τ0から経時変化して低下する。打撃数算出部79は、打撃トルクの経時変化に基づく補正係数τ/τ0の算出に必要なデータを備えており、記憶手段73に記憶された使用開始時からの総作業時間時間に対する補正係数τ/τ0を算出する。打撃数算出部79は、前記の必要打撃数に対して、補正係数τ/τ0で割る補正を行う。補正係数τ/τ0は、初期値が1で経時変化により低下するので、この補正により必要打撃数が増加する。打撃数算出部79は、打撃検出部72が検出した打撃から打撃数を計数し、計数した打撃数が補正後の必要打撃数に達すると、打撃数算出部79は、モータ制御部78にモータ停止命令を発し、モータ制御部78はモータ2を停止させ、インパクト回転工具20は締め付けを完了する。これにより、インパクト回転工具20は、締付対象物を設定された締付トルク設定値で適正に締め付けることができる。また、もし、必要打撃数をこのように補正しないと、打撃トルクの経時変化に伴い、締付トルク値の設定に対する必要打撃数を再較正することが必要となり、しかも再較正後も打撃トルクは次第に低下する。しかし、打撃数算出部79が必要打撃数を補正するので、トルクの再較正の手間を不要にできる。
Next, an impact rotary tool according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 in the configuration shown in FIG. The control means 7 detects the rotation speed of the
なお、前記の第1及び第2の実施形態においては、記憶手段73にインパクト回転工具の総使用時間を記憶し、制御手段7が総使用時間に基づいて経時変化に伴う補正を行っているが、総使用時間の代わりに累積打撃数に基づいて補正を行ってもよい。累積打撃数に関しても総使用時間と同様の打撃トルクの経時変化があるからである。但し、インパクト回転工具は1秒間に数百回の打撃を行うため、累積打撃数は総使用時間と比較して大きな数値となり、累積打撃数を記憶するには必要な記憶手段73の容量が大きくなるため、総使用時間を記憶手段73に記憶するほうが好ましい。これにより、低コストで精度の良い締め付けができる。
In the first and second embodiments, the total use time of the impact rotary tool is stored in the
さらに、インパクト回転工具20に警告手段(図示せず)を設け、打撃数算出部79が行う必要打撃数の補正が一定以上に増加したときに警告手段が使用者に警告を与えてもよい。これにより、設定されたトルクでの締め付けがが出来なくなることを事前に防止できる。警告手段は、例えば、LEDの発光による視覚的な手段でもアラーム音の発生による聴覚的な手段でもよい。
Furthermore, a warning means (not shown) may be provided in the
制御手段7は、打撃数算出部79による必要打撃数の補正が一定以上に増加すると、モータ制御部78でモータ2の起動を抑止し、インパクト回転工具による打撃開始を抑止制御するようにしてもよい。打撃開始が抑止制御されると、使用者がトリガ8を操作してもインパクト回転工具20は打撃を開始しない。これにより、インパクト回転工具で打撃開始したが締付トルクが締付トルク設定値に達しないという締め付けの失敗を防止できる。
When the correction of the required number of hits by the hit
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、インパクト回転工具において、モータ2をエアモータとし、ガスボンベ又は外部から圧縮空気を供給する管を備えてもよい。
The present invention is not limited to the configuration of each of the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the impact rotary tool, the
1 インパクト回転工具
2 モータ
4 ハンマ
7 制御手段
73 記憶手段
9 モータ回転速度検出手段
10 打撃検出手段
20 インパクト回転工具
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記締付トルクを算出するトルク算出手段と、
前記打撃トルクの大きさの経時変化を算出することで、前記トルク算出手段により算出された締付トルクを補正するトルク補正手段と、を備え、
前記トルク補正手段による補正後の締付トルクが予め設定された締付トルク設定値に達したときに前記モータを停止させて締付対象物を前記締付トルク設定値で締め付けることを特徴とするインパクト回転工具。 An impact rotary tool that rotationally drives a hammer with a motor and generates a tightening torque by adding a hammering torque to the object to be tightened,
Torque calculating means for calculating the tightening torque;
Torque correction means for correcting the tightening torque calculated by the torque calculation means by calculating a change with time of the magnitude of the impact torque,
When the tightening torque corrected by the torque correcting means reaches a preset tightening torque set value, the motor is stopped and the tightening target is tightened with the tightening torque set value. Impact rotary tool.
前記ハンマの打撃を検出する打撃検出手段と、
前記モータの回転速度を検出する速度検出手段と、
前記速度検出手段の出力に基づき前記モータを定速制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、予め設定された締付トルク設定値に応じた必要打撃数を算出する打撃数算出手段と、
前記打撃トルクの大きさの経時変化を算出することで、前記打撃数算出手段により算出された必要打撃数を補正する打撃数補正手段と、
前記打撃の検出から打撃数を計数する打撃数計数手段と、を備え、
前記打撃数計数手段により計数された打撃数が前記打撃数補正手段による補正後の必要打撃数に達したときに前記モータを停止させて締付対象物を前記締付トルク設定値で締め付けることを特徴とするインパクト回転工具。 An impact rotary tool that rotationally drives a hammer with a motor and generates a tightening torque by adding a hammering torque to the object to be tightened,
A hit detecting means for detecting the hit of the hammer,
Speed detecting means for detecting the rotational speed of the motor;
Control means for controlling the motor at a constant speed based on the output of the speed detection means,
The control means is an impact number calculating means for calculating a required impact number according to a preset tightening torque setting value;
By calculating the change over time in the magnitude of the hitting torque, the hit number correcting means for correcting the required hit number calculated by the hit number calculating means,
A striking number counting means for counting the striking number from detection of the striking,
When the number of hits counted by the hit number counting means reaches the required number of hits corrected by the hit number correcting means, the motor is stopped and the tightening target is tightened with the set tightening torque value. Characteristic impact rotary tool.
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された累積打撃数の増加に応じて、前記打撃トルクの低下を算出して前記締付トルクの低下を算出し、前記必要打撃数を補正することを特徴とする請求項2に記載のインパクト回転工具。 Storage means for storing the cumulative number of impacts from the start of use or tightening torque calibration;
The control means calculates a reduction in the tightening torque by calculating a decrease in the hitting torque in accordance with an increase in the cumulative number of hits stored in the storage means, and corrects the necessary hitting number. The impact rotary tool according to claim 2.
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された総使用時間の増加に応じて、前記打撃トルクの低下を算出して前記締付トルクの低下を算出し、前記必要打撃数を補正することを特徴とする請求項2に記載のインパクト回転工具。 Storage means for storing the total use time from the start of use or tightening torque calibration;
The control means calculates a decrease in the tightening torque by calculating a decrease in the impact torque in accordance with an increase in the total use time stored in the storage means, and corrects the required number of impacts. The impact rotary tool according to claim 2.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20101207 |