JP2009262273A - Impact rotary tool - Google Patents
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Description
本発明は、ボルトやナットなどのねじ類の締め付け(及び緩め)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回転工具に関するものである。 The present invention relates to an impact rotary tool such as an impact wrench and an impact driver used for tightening (and loosening) screws such as bolts and nuts.
インパクト回転工具は、モータ出力で回転させるハンマによって出力軸(アンビル)に回転方向の打撃衝撃を与えることで締め付けを行うもので、高速回転・高トルクという作業性の良さから、特に呼び径の大きいねじの締め付け作業が行われる建築現場や組立工場などで幅広く使われているが、このようなインパクト回転工具においては、高トルク特性であるが故に締め付け過ぎてしまったり、締結する対象物等を破損してしまう虞が高く、この点を怖れて作業を行うと締め付けトルクが大きく不足してしまう事態が多々生じてしまうことから、所望の締め付けトルクに達すれば自動停止するシャットオフ機能を設けたものが提供されている(例えば特許文献1参照)。 The impact rotary tool tightens the output shaft (anvil) by hitting the output shaft (anvil) with a hammer that is rotated by motor output, and has a particularly large nominal diameter due to its high workability of high-speed rotation and high torque. Widely used in construction sites and assembly factories where screws are tightened, impact rotary tools such as these have high torque characteristics, so they are overtightened or damage the object to be fastened. Since there are many situations where the tightening torque is greatly insufficient when working with fear of this point, a shut-off function is provided that automatically stops when the desired tightening torque is reached. Have been provided (see, for example, Patent Document 1).
ここにおいて、上記締め付けトルクに達したかどうかの判断は、モータ出力によって出力軸に打撃衝撃を加えるインパクト機構による上記打撃をセンサで検出するとともに検出した打撃を基に締め付けトルクを算出して行っているのであるが、このようなセンサは打撃(によって生じる衝撃)を敏感に感知することができるように上記打撃が生じる部分の近傍に配置するのが一般的である(特許文献2参照)。 Here, the determination as to whether or not the tightening torque has been reached is performed by detecting the impact by the impact mechanism that applies the impact to the output shaft by the motor output and calculating the tightening torque based on the detected impact. However, such a sensor is generally arranged in the vicinity of the portion where the impact occurs so that the impact (impact caused by the impact) can be sensitively detected (see Patent Document 2).
ところでこの種の工具のハウジングは、落下衝撃などに対抗することができるようにガラス繊維添加のポリアミド樹脂が広く使われているが、これは温度や湿度による吸水で弾性係数がかなり変化し、これに伴って振動の伝播特性が変化する。温度は環境温度だけでなく、動力源であるモータの発熱や、インパクト発生部において発生する熱の影響も受ける。 By the way, the housing of this type of tool is widely used with a glass fiber-added polyamide resin so that it can withstand drop impacts, etc., but this changes the elastic modulus considerably due to water absorption due to temperature and humidity. As a result, the propagation characteristics of vibration change. The temperature is affected not only by the environmental temperature but also by the heat generated by the motor, which is the power source, and by the heat generated in the impact generating section.
ここにおいて、上記打撃を検出するセンサ出力は、センサの感度とハウジングを伝播する振動の大きさによって決定する増幅率で増幅して使用することになる。この時、低温で乾燥した状態の時には、ハウジングの振動伝播特性が良好で低増幅率でも打撃検出という点において良好な結果を得ることができるが、この場合、ハウジングの温度が高かったり、吸水状態となっていると、ハウジングの振動伝播特性が下がるために、増幅後の出力波形が微小になってしまい、打撃検出精度が落ちてしまう。 Here, the sensor output for detecting the impact is amplified and used at an amplification factor determined by the sensitivity of the sensor and the magnitude of vibration propagating through the housing. At this time, when it is dry at low temperature, the vibration propagation characteristics of the housing are good and good results can be obtained in terms of hit detection even with a low gain, but in this case the housing temperature is high or the water absorption state If this is the case, the vibration propagation characteristics of the housing will be reduced, so that the output waveform after amplification will be minute and the impact detection accuracy will be reduced.
逆にハウジングの振動伝播特性が低い場合を想定して増幅率を高めに設定すると、ハウジングの振動伝播特性が良好な場合に増幅後の出力波形が大きすぎて、打撃検出精度が落ちてしまうことになる。
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、温度や湿度などによるハウジングの振動伝播特性の変化に影響されることなく打撃検出を精度良く行うことができるインパクト回転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-described conventional problems, and an impact rotary tool capable of accurately performing impact detection without being affected by changes in vibration propagation characteristics of the housing due to temperature, humidity, or the like. The issue is to provide.
上記課題を解決するために本発明に係るインパクト回転工具は、モータ出力によって出力軸に打撃衝撃を加えるインパクト機構と、該インパクト機構による打撃を検出する打撃検出部と、打撃検出部の出力を基に締め付けトルクを推定するとともに推定した締め付けトルクが予め設定されたトルク値になればモータを停止させる制御部とを備えたものにおいて、上記打撃検出部として上記インパクト機構を収めたハウジングにおけるインパクト機構からの距離が異なる位置にある複数のセンサを備えるとともに、上記制御部は上記複数のセンサを切り換えて打撃検出を行うものであることに特徴を有している。ハウジングの振動伝播特性が変化してもいずれかのセンサを用いて打撃検出を的確に行うことができる。 In order to solve the above problems, an impact rotary tool according to the present invention is based on an impact mechanism that applies a impact to an output shaft by a motor output, a hit detection unit that detects a hit by the impact mechanism, and an output of the hit detection unit. And a control unit for stopping the motor when the estimated tightening torque reaches a preset torque value, the impact mechanism in the housing containing the impact mechanism as the hit detection unit And a plurality of sensors at different positions, and the control unit switches the plurality of sensors to detect a hit. Even if the vibration propagation characteristic of the housing changes, the impact detection can be accurately performed using any one of the sensors.
上記複数のセンサとして、インパクト機構の近傍に配したセンサと、ハウジングにおけるグリップ部に配したセンサとを用いると、両センサに至るまでの振動伝播に大きな差があるために、ハウジングの振動伝播特性の変化が大きい時にも対応することができる。 When the sensor arranged near the impact mechanism and the sensor arranged in the grip portion of the housing are used as the plurality of sensors, there is a large difference in vibration propagation up to the two sensors. It is possible to deal with when there is a large change.
そして制御部はセンサから得られる出力波形の積算平均値を基にセンサを切り換えるものであると、常に的確な打撃検出を行うことができる出力波形を基に打撃の検出を行うことができる。 And if a control part switches a sensor based on the integrated average value of the output waveform obtained from a sensor, it can detect a hit based on the output waveform which can always perform an accurate hit detection.
制御部は温度センサの出力によってセンサを切り換えるものであってもよく、この場合、適切なセンサへの切り換えを簡便に行うことができる。 The control unit may switch the sensor according to the output of the temperature sensor. In this case, switching to an appropriate sensor can be easily performed.
本発明によれば、ハウジングの振動伝播特性が変化してもいずれかのセンサの出力を用いて打撃検出を行うことで、打撃検出を的確に行うことができるものであり、これに伴って締め付けトルクが設定したトルクに至った際のシャットオフ動作を正確に行うことができる。 According to the present invention, even if the vibration propagation characteristic of the housing changes, the impact detection can be performed accurately by performing the impact detection using the output of any one of the sensors. The shut-off operation when the torque reaches the set torque can be performed accurately.
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明すると、図2中の1は駆動源であるモータであり、その回転出力は減速機2によって減速されて駆動軸3に伝達される。この駆動軸3にはハンマー4がカム機構(図示せず)を介して連結されている。また、ハンマー4は出力軸を備えるアンビル5と係合しているとともに、ばね6によってアンビル5側に向けて付勢されており、これらハンマー4とアンビル5とばね6及び上記カム機構でインパクト機構が構成されている。
Hereinafter, the present invention will be described based on an embodiment shown in the accompanying drawings.
ハンマー4とアンビル5とはばね6による付勢で係合していることから、アンビル5側に負荷がかかっていない時、モータ1の回転をハンマー4はそのままアンビル5側に伝達している。しかし、負荷トルクが大きくなれば、ハンマー4とアンビル5との係合部分に働く力でハンマー4がばね6に抗して押し戻され、この後退によってアンビル5とハンマー4との係合が外れたならば、上記ばね6による付勢と上記カム機構による誘導でハンマー4は回転しながら前進して再係合するとともに、この時、アンビル5に回転方向の打撃衝撃(インパクト)を加える。
Since the
図2中の10はマイクロコンピュータなどからなる制御部、11は操作スイッチ(トリガスイッチ)、12は駆動電源である充電池、13は締め付けトルク設定用の設定入力部、14は設定された締め付けトルクを記憶するメモリ、15は設定された締め付けトルクを表示する表示部である。 In FIG. 2, 10 is a control unit comprising a microcomputer, 11 is an operation switch (trigger switch), 12 is a rechargeable battery as a driving power source, 13 is a setting input unit for setting a tightening torque, and 14 is a set tightening torque. Reference numeral 15 denotes a display unit for displaying a set tightening torque.
締め付け作業を行う時、上記制御部10は打撃間隔や打撃数、モータ回転数などを基に締め付けトルクの算出を行い、算出した締め付けトルクが設定入力部13によって予め設定されたトルクに達したならば、制御部10はモータ1を停止させて締め付け作業を停止する。図3にこの動作についてのフローチャートを示す。
When performing the tightening operation, the
ここにおける締め付けトルクの算出法は、前記特許文献1などにも示された方法のほかにも種々のものが存在しているとともに、本発明はその手法を限定するものではないためにここでは説明を省略する。
There are various methods for calculating the tightening torque in addition to the method shown in
ただし上記算出に際しては、インパクト機構で発生させる打撃の検出が必須であり、このために打撃検出用に打撃衝撃を検出することができるセンサ(加速度センサ)を設けているのであるが、ここでは2つのセンサS1,S2を用いるとともに、センサS1とセンサS2とをインパクト機構からの振動伝播距離が異なるところに配置している。具体的には一方のセンサS1は、ハウジング7における上記インパクト機構を納めている胴部71内に配置し、他方のセンサ72は上記胴部71から延出されて先端に電池パック8が着脱自在に装着されるグリップ部72における先端側に配置している。
However, in the above calculation, it is essential to detect the impact generated by the impact mechanism. For this reason, a sensor (acceleration sensor) that can detect the impact for impact detection is provided. Two sensors S1 and S2 are used, and the sensors S1 and S2 are arranged at different vibration propagation distances from the impact mechanism. Specifically, one sensor S1 is disposed in the
上記2つのセンサS1,S2のうち、インパクト機構の近傍に配したセンサS1は、ハウジング7が高温であったり吸湿していたりするために振動伝播特性が低下している時に打撃検出用として用い、インパクト機構から離れた位置にあるセンサS2は、ハウジング1が低温であったり乾燥していたりするためにハウジング7の振動伝播特性が良好である時に打撃検出用として用いるもので、いずれのセンサS1,S2の出力を基に上記締め付けトルクの算出を行うかについては、ここではセンサS1の出力の所定時間内の積算平均値Aを用いて切り換えている。
Of the two sensors S1 and S2, the sensor S1 disposed in the vicinity of the impact mechanism is used for detecting a hit when the vibration propagation characteristic is deteriorated due to the
すなわち、センサS1の出力はハウジング7の振動伝播特性が低下している時を想定した増幅率で増幅を行っており、このためにハウジング7の振動伝播特性が低下している時には、その増幅後の出力波形は図4(a)に示すように、打撃を的確に検出することができる波形となっており、その出力波形を積分回路にて積算平均して得た積算平均値Aは図4(b)に示すように低レベルにある。
That is, the output of the sensor S1 is amplified at an amplification factor that assumes that the vibration propagation characteristic of the
しかし、ハウジング7の振動伝播特性が良好な時には、その増幅後の出力波形は、図5(a)に示すように大きくなって打撃の的確な検出が難しくなるが、この時の積算平均値Aは図5(b)に示すように高レベルとなる。上記制御部10は、積算平均値Aが予め設定した閾値THよりも高くなれば、打撃検出をセンサS1の出力を基にするのではなく、センサS2の出力を基に行う。
However, when the vibration propagation characteristic of the
センサS2はハウジング7におけるインパクト機構から最も離れたところに配されたものである上に使用者が工具の使用時に握る部分にあるために、ハウジング7の振動伝播特性が良好である時にも、伝播される振動はさほど大きくはなく、このために打撃検出を的確に行うことができるレベルの出力波形を得ることができる。図1にセンサS1,S2の切り換えについてのフローチャートを示す。
Since the sensor S2 is disposed at a position farthest from the impact mechanism in the
センサS1,S2の切り換えは、温度センサ(たとえばサーミスタ)Tをハウジング7内に配置して該温度センサTの出力を基に行ってもよい。温度が低い時にはインパクト機構から離れたところにあるセンサS2を、温度が高い時にはインパクト機構に近いところにあるセンサS1を用いて打撃検出を行うのである。
Switching between the sensors S1 and S2 may be performed based on the output of the temperature sensor T by disposing a temperature sensor (for example, a thermistor) T in the
打撃検出のためのセンサS1,S2として衝撃センサ(加速度センサ)を用いている場合の例を示したが、センサS1,S2は打撃音を拾うマイクであってもよい。なお、打撃音の伝播も温度や湿度、これに伴うハウジング7の弾性係数の変化の影響を受ける。
Although an example in which an impact sensor (acceleration sensor) is used as the sensors S1 and S2 for detecting the impact is shown, the sensors S1 and S2 may be microphones that pick up the impact sound. The propagation of the impact sound is also affected by temperature, humidity, and a change in the elastic coefficient of the
1 モータ
2 減速機
3 駆動軸
4 ハンマー
5 アンビル
6 ばね
10 制御部
S1 センサ
S2 センサ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008114644A JP2009262273A (en) | 2008-04-24 | 2008-04-24 | Impact rotary tool |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011122362A1 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | Hitachi Koki Co., Ltd. | Power tool |
JP2017517407A (en) * | 2014-06-20 | 2017-06-29 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Method and control device for controlling electric motor of electric tool |
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2008
- 2008-04-24 JP JP2008114644A patent/JP2009262273A/en not_active Withdrawn
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