JP2010194664A

JP2010194664A - インパクト回転工具

Info

Publication number: JP2010194664A
Application number: JP2009041509A
Authority: JP
Inventors: Hideki Shimizu; 秀規清水; Fumiaki Sawano; 史明沢野; Atsushi Takeyama; 敦竹山
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-09-09

Abstract

【課題】メンテナンス時期の判定精度の向上したインパクト回転工具を提供する。
【解決手段】本発明のインパクト回転工具は、ハンマ２１及びアンビル２２からなるインパクト機構２を備えたものである。そして、インパクト機構２の打撃により生じる振動を検出する振動検出部３２と、振動検出部３２で検出した振動の周波数分析を行う振動分析部と、振動分析部による分析結果を所定の設定値Ｎと比較してメンテナンス時期を判定する判定部と、を備えた。これにより、周波数Ｓからインパクト機構２の摩耗等のインパクト回転工具の劣化に基づいたメンテナンス時期を判定でき、判定精度を向上することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、インパクト回転工具、殊にインパクト回転工具のメンテナンス時期を判定するための制御に関するものである。

従来から、ボルトナットやねじ等の固定具の締め付け作業を行う回転工具として、モータに回転駆動されるハンマと、出力軸に設けたアンビルとを衝撃的に係合させることで回転駆動を伝達するインパクト機構を備えたインパクト回転工具があった。

インパクト回転工具はハンマによるアンビルへの打撃によって回転駆動を伝達しているため、インパクト機構の摩耗や打撃による振動で内蔵部品の保持固定が緩む等の不具合を生じることがあった。

そこで、特許文献１に示すように、メインスイッチの操作回数やモータの稼働時間等からインパクト回転工具のメンテナンス時期を判定することで、不具合の生じた回転工具での作業を防止していた。

特開２００２−１８７４４号公報

しかしながら、インパクト回転工具は高回転・高トルクであるため、様々な作業負荷で使用されていた。

そのため、特許文献１のように操作回数や稼働時間等ではインパクト機構の摩耗等の作業負荷の影響を強く受ける部位の劣化状況を正確に把握できず、判定精度が低いという問題があった。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて発明したものであり、インパクト機構の打撃により生じる振動をメンテナンス時期の判定に用いることで、作業負荷に基づいた判定を行える判定精度の向上したインパクト回転工具を提供することを課題とした。

上記課題を解決するために、本発明のインパクト回転工具は、ハンマ２１及びアンビル２２からなるインパクト機構２を備えたものである。そして、インパクト機構２の打撃により生じる振動を検出する振動検出部３２と、振動検出部３２で検出した振動の周波数分析を行う振動分析部と、振動分析部による分析結果を所定の設定値Ｎと比較してメンテナンス時期を判定する判定部と、を備えたものであることを特徴としている。

このような構成としたことで、インパクト機構２の摩耗等のインパクト回転工具の使用に伴う劣化の影響を受ける振動からメンテナンス時期の判定を行うことができる。

また、請求項２に係る発明は、設定値Ｎを変更する設定変更部を備えたものであることを特徴としている。

また、請求項３に係る発明は、判定部によるメンテナンス時期の判定結果を外部に出力する出力部を備えたものであることを特徴としている。

また、請求項４に係る発明は、判定部はモータ１２停止直前の所定の時間に検出された振動からメンテナンス時期の判定を行うものであることを特徴としている。

また、請求項５に係る発明は、インパクト機構２の打撃を検知しカウントする打撃数検知部を備えており、判定部が所定の打撃数毎にメンテナンス時期の判定を行うものであることを特徴としている。

上記のように、本発明の請求項１に係るインパクト回転工具は、周波数の分析結果からインパクト機構の摩耗等のインパクト回転工具の使用に伴う劣化に基づいたメンテナンス時期の判定を行うことができ、判定精度の向上したものとなっている。

また、請求項２に係る発明は、判定基準となる設定値を変更可能としたことで、メンテナンス時期の判定条件をインパクト回転工具の作業内容等の所望の条件に対応したものに変更することができ、判定精度及び使い勝手を向上させることができる。

また、請求項３に係る発明は、判定結果を外部に出力可能としたことで、メンテナンス時期を容易に把握することができる。

また、請求項４に係る発明は、インパクト回転工具による作業完了の目安となるモータ停止直前の振動からメンテナンス時期の判定を行ったことで、作業負荷の安定した振動でメンテナンス時期の判定を行え、より判定精度を向上させることができる。

また、請求項５に係る発明は、インパクト機構の打撃数を検知可能としたことで、一定打撃数毎に判定するため、判定条件を一定に保つことができ、判定精度をより向上させることができる。

本発明のインパクト回転工具の一部を省略した断面図である。同上のメンテナンス時期の判定を行う制御部及びその周辺部品のブロック図である。同上の振動検出部の検出情報の説明図である。同上の制御部が分析した周波数の説明図であり、点線が劣化前の初期状態であり、実線が劣化後の要メンテンナス状態である。同上の初期状態における周波数毎の加速度を設定値とした説明図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

本発明のインパクト回転工具は、図１に示すように、モータ１２からの回転駆動を減速する減速部１３と、減速された回転駆動を伝達する駆動軸１４と、駆動軸１４からの回転駆動を出力軸１５に伝達するインパクト機構２と、を備えたものである。

詳しくは、駆動軸１４にカム係合したハンマ２１と、出力軸１５に設けたアンビル２２と、ハンマ２１をアンビル２２側に付勢するハンマバネと、からなるインパクト機構２をモータ１２及び減速部１３と共にハウジング１内に備えたものである。

そして、インパクト機構２は作業負荷である出力軸１５にかかる負荷が小さいとハンマ２１とアンビル２２とが係合したまま回転して回転駆動を伝達する。

しかし、上記負荷が大きいとハンマ２１とアンビル２２との係合が打撃動作を伴って回転駆動を伝達するものとなる。

なお、符号１６はモータ１２に電力を供給する電源部であり、符号１１は電源部１６からの電力供給のオン・オフ操作を行うトリガスイッチである。

また、ハウジング１内部には、図２に示すように、インパクト動作で生じた振動を検出する振動検出部３２と、検出結果からメンテナンス時期を判定する制御部３１と、制御部３１の判定基準を変更する設定部３４と、判定結果を報知する報知部３３と、が設けてある。

上記振動検出部３２はハウジング１のモータ１２の外周を保持する部位に設けてあり、インパクト機構２の打撃動作により生じた振動を検出すると共に、検出結果を制御部３１に出力するものである。

そして、振動検出部３２が出力する検出結果は、例えば図３に示すように、振動の加速度Ａを検出したものであり、インパクト機構２の打撃動作毎にピークを有する波形信号となっている。

また、振動検出部３２はインパクト機構２の振動を直接検出せずに、インパクト機構２からハウジング１を介して伝達された振動を検出しており、該振動は減速部１３等のハウジング１に内蔵した部品の保持状態の影響を受けたものとなっている。

つまり、ハウジング１と内蔵部品との保持部（特に図示しない）や固定具（特に図示しない）の摩耗や緩み等の劣化によって、ハウジング１の内蔵部品に対する保持力が低下すると、検出される振動に変化が生じるものとなっている。

また、制御部３１は振動検出部３２から入力された検出結果を周波数分析して、例えば図４及び図５に示すように、周波数Ｓ毎の加速度Ａ及びメンテナンス時期の判定基準となる設定値Ｎを算出している。

例えば、図４中の点線に示すように、制御部３１は判定基準となる出荷直前等の劣化前の初期状態で振動検出部３２に振動を検出させた後、検出結果を１／３オクターブ分析して各周波数Ｓ域の加速度Ａを算出することで周波数分析を行っている。

そして、図５に示すように、演算部３１は上記初期状態の算出結果を設定値Ｎに設定すると共に、各設定値Ｎの±１０％を周波数Ｓ毎の各加速度Ａの許容範囲として記憶し、上記許容範囲をメンテナンス時期の判定基準として用いるものである。

上記設定値Ｎ及び設定値Ｎの許容範囲を記憶すると、制御部３１は以後振動検出部３２が検出した振動に対して周波数分析後に上記許容範囲を用いてメンテナンス時期の判定を行うものとなっている。

つまり、上記許容範囲決定後、振動検出部３２がねじ締め作業等により生じた振動を検出して検出結果を制御部３１に入力すると、制御部３１は入力された検出結果を周波数分析した後、分析結果が上記許容範囲に収まるか否かの判定を行う。

このとき、図４中の実線に示すように、インパクト機構２のハンマ２１とアンビル２２との互いの係合部位が摩耗する等のインパクト回転工具が劣化した状態では分析結果の中に各設定値Ｎの許容範囲に収まらない加速度Ａが生じることとなる。

そして、上記分析結果の中に許容範囲内に収まらないものが生じると、制御部３１は許容範囲外の加速度Ａの周波数Ｓの数をカウントし、カウントした数が所定数を超えていると、メンテナンス時期であると判定を下すものとなっている。

なお、上記周波数分析や設定値Ｎの許容範囲等で数値を記載しているが、特に限定するものではなく例示に過ぎず適宜設定変更可能なものである。

また、制御部３１はメンテナンス時期であると判定を下すと、モータ駆動調整部（特に図示しない）及び報知部３３に上記判定結果に基づいた出力信号を出力する。

そして、上記出力信号を受けたモータ駆動調整部はモータ１２への電力供給を遮断することで、メンテナンスが行われるまで不具合の生じているインパクト回転工具での作業を禁止するものとなっている。

また、上記出力信号を受けた報知部３３は表示や音により外部へメンテナンス時期であることを報知して、インパクト回転工具に生じた不具合の解消を指示するものとなっている。

なお、上記出力信号を受ける出力部はモータ駆動調整部や報知部３３に限らず、インパクト回転工具を用いて製品の生産を行っているラインや工場の生産管理コンピュータ等の外部端末に無線装置等を介して出力するものであってもよい。

また、周波数Ｓ毎の加速度Ａは作業負荷により異なるものであるため、判定基準である設定値Ｎは作業負荷毎に変化させる必要があり、上記設定部３４により設定値Ｎを切り替えることで各作業負荷に対応するものとなっている。

つまり、制御部３１は複数の設定値Ｎを記憶しており、設定部３４で設定値Ｎを切り替えることで、インパクト回転工具が行う作業内容に合った設定値Ｎに変更され、作業負荷に対応した条件で判定を行えるものとなっている。

また、上記メンテナンス時期の判定は締め付け作業の完了直前等の加速度Ａの変化が安定する状態の振動から行われることが好ましい。

そこで、例えば制御部３１が図３に示す波形信号のピーク回数をカウントすることで、締め付けトルクやインパクト機構２の打撃数を算出することができるため、算出値が所定値となった際にメンテナンス時期の判定を行うものとしてもよい。

つまり、制御部３１は振動検出部３２の検出結果から締め付けトルクあるいは打撃数を常時算出すると共に、算出した値と予め与えられた所定値とを比較している。

そして、上記算出値が所定値と略一致すると、加速度Ａの変化が安定したメンテナンス時期の判定に使用可能な状態であるとして、該算出値の算出に用いた検出結果を周波数分析して、分析結果からメンテナンス時期の判定を行うものである。

また、従来から複数のねじを均一に締め付けるために前述のモータ駆動調整部により打撃数が使用者により設定された所定の回数に達すると、モータ１２の駆動を遮断するものがある。

上述のように一定打撃数毎に毎回モータ１２が停止するものでは、モータ１２停止時が作業完了時であるため、モータ１２の停止を制御部３１が判断することができる。

そのため、制御部３１はモータ１２の停止直前の所定の時間に検出された振動を用いて、メンテナンス時期の判定を行うことができる。

また、毎回同一条件でのメンテナンス時期の判定を行うことができるため、メンテナンス時期に到達する打撃数を演算して推移することができ、事前に予想メンテナンス時期を報知する等の制御もでき好ましい。

もちろん、制御部３１が打撃数を算出せずに、インパクト機構２の打撃を検知しカウントする打撃数検知部を別途インパクト回転工具に設けてもよい。

特に、打撃数検知部やモータ駆動調整部は従来から回転工具に内蔵されたものであり、新たに装置を増設せずに済むため、インパクト回転工具の内部構造の複雑化や生産費用の増加を抑えることができる。

このように、インパクト機構２の打撃動作により生じる振動から周波数分析してメンテナンス時期の判定を行うことで、作業負荷に伴うインパクト機構２の劣化に基づいて、メンテナンス時期を判定するものとなっている。

また、インパクト機構２からの振動を振動検出部３２がハウジング１を介して間接的に検出することで、検出される振動が内蔵部品に対するハウジング１の保持状態の影響を受けたものとなり、内蔵部品の保持状態を加味して判定することができる。

そして、振動検出部３２が加速度Ａで振動を検出することで、周波数Ｓの高いものほど出力強度が大きくなるため、検出結果が内蔵部品のハウジング１との保持状態による影響を受け易いものとなっており、メンテナンス時期の判定精度が向上している。

また、メンテナンス時期の判定に用いる設定値Ｎを切替可能とした設定部３４を設けたことで、作業内容に合わせて設定値Ｎを切り替えることで、作業負荷に合ったメンテナンス時期の判定が可能となっている。

また更に、打撃数や締め付けトルクからモータ１２停止直前等の作業完了直前の加速度Ａの変化が安定した状態を制御部３１が把握することで、判定に用いる振動の負荷条件を一定に保て、安定した負荷条件での判定を行え、判定精度が向上している。

１ハウジング
１１トリガスイッチ
１２モータ
１３減速部
１４駆動軸
１５出力軸
１６電源部
２インパクト機構
２１ハンマ
２２アンビル
３１制御部
３２振動検出部
３３報知部
３４設定部
Ａ加速度
Ｓ周波数
Ｎ設定値

Claims

ハンマ及びアンビルからなるインパクト機構を備えたものであり、上記インパクト機構の打撃により生じる振動を検出する振動検出部と、振動検出部で検出した振動の周波数分析を行う振動分析部と、振動分析部による分析結果を所定の設定値と比較してメンテナンス時期を判定する判定部と、を備えたものであることを特徴とするインパクト回転工具。
前記設定値を変更する設定変更部を備えたものであることを特徴とする請求項１に記載のインパクト回転工具。
前記判定部によるメンテナンス時期の判定結果を外部に出力する出力部を備えたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインパクト回転工具。
前記判定部はモータ停止直前の所定の時間に検出された振動からメンテナンス時期の判定を行うものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のインパクト回転工具。
前記インパクト機構の打撃を検知しカウントする打撃数検知部を備えており、前記判定部が所定の打撃数毎にメンテナンス時期の判定を行うものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のインパクト回転工具。