JP2016132095A - ナットランナー - Google Patents

Abstract

【課題】より正確にトルクの設定値に到達するようにナットランナーを改良する
【解決手段】ナットランナー１は、トルクを生成するためのモーター３と、モータ３に連動するように接続されて生成したトルクを工具に伝える工具保持部と、トルクを決定するために少なくとも１つの測定量を連続して測定し測定値を送信する測定装置７と、モータ３と測定装置７とに接続されて、始動した後連続的に増加するトルクを生成するモータ３の動作を、設定測定値に到達するとスイッチを切るように制御する制御装置とを備え、測定装置はトルクセンサ７であって、トルクセンサ７はモータ３と工具保持部との間に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トルクを生成するためのモーターと、さらに、モータに連動するように接続されて生成したトルクを工具に伝える工具保持部と、トルクを決定するために少なくとも１つの測定量を連続して測定し測定値を送信する測定装置と、モータと測定装置とに接続されて、始動した後連続的に増加するトルクを生成するモータの動作を、設定測定値に到達するとスイッチを切るように制御する制御装置とを備えるナットランナーに関する。

ナットランナーは、ねじの連結においてナットを締めるために用いられる。完全に固定されたねじの連結では、ナットは、所望の、または、要求された設定値のトルクで締められなければならない。トルクの設定値は、例えばナットランナーにある、操作者によって作動可能な設定装置によってナットランナーの制御装置に対して特定される。モータが始動すると、締められるべきナットは回転され、ナットの締め付けトルクは連続して上昇する。トルクの設定値は、トルクの設定値とモータ電流との間の参照に基づいた表関数で制御ソフトウェアに貯蔵されている。締め付けトルクの上昇に伴ってモータ電流も増大するので、参照されるモータ電流は設定されるトルクの設定値のそれぞれに対して帰属される。モータ電流は継続的に測定器で測定され、評価ユニットに送られる。トルクの設定値に対応するモータ電流に到達すると、制御装置はスイッチ・オフ信号を評価ユニットから受信し、モータのスイッチを切る。従って、トルクの設定値はスイッチ・オフ・トルクともいう。制御装置によってスイッチが切られたモータで実際に到達したトルクとトルクの設定値との差は、まだ比較的大きいものであり得る。

従って、より正確にトルクの設定値に到達するようにナットランナーを改良することが本発明の目的である。

本発明に従えば、この目的は、測定装置がトルクセンサであって、トルクセンサがモータと工具保持部との間に配置されている一般的なナットランナーにおいて達成される。

本発明に従った測定のために、モータによって生成されたトルクは直接測定され、スイッチ・オフ信号を生成するために使用される。制御装置は、従って、迂回なしに直接測定された実際のトルクにおいてモータのスイッチを切る。これによって、特定のトルクの設定値に対する差は明らかに低減され得る。このようにして、トルクの間接的な測定と、それに関連する不正確さが回避される。

好ましくは、トルクセンサは工具保持部に近接して配置される。ねじ連結にトルクを適用するべき工具にトルクセンサが近ければ、より厳密に実際に適用されたトルクが測定され得る。従って、トルクセンサは、例えば、出力方向において工具保持部を形成する出力区域の直前に配置され得る。ナットを締めるためのソケットは出力区域に置かれ、その直前に積載されるトルクセンサは、締め付けトルクに伴って回転されるナットの近傍に配置される。

本発明の好ましい発展では、モータと工具保持部の両方に連動する遊星式伝動器がモータと工具保持部との間に配置され、トルクセンサは遊星式伝動器の一部である。遊星式伝動器を有するナットランナーは、Ｍ１２を初めとする大きなねじ連結においてナットを締めるために使用される。用いられるトルクは１５０Ｎｍから始まり１３，０００Ｎｍまで達する。これらのトルクを生成するためには、モータは、工具保持部が位置する先端、例えば、スリップ・オン・ソケットが取り付けられる出力区域で遊星式伝動器を駆動する。トルクセンサは、遊星式伝動器の一部であれば場所をむだにせずにそこに収容され、ナットランナーの比較的簡単な製造と組み立てを提供する。

さらに、この場合、トルクセンサはナットランナーハウジング内に収容され、よって、損傷から十分に保護される。

しかしながら、本発明の他の実施形態においては、トルクセンサをナットランナーハウジングの外部に配置することも可能である。この時、トルクセンサは、簡単にアクセス可能であり、損傷の場合には簡単に交換され得る。

好ましくは、モータは電動モータである。電動モータは、電力供給のためにただ電気的な接続を要し、低保守性で、比較的軽量である。従って、ナットランナーの輸送と取扱いが簡単になる。

本発明の有利な局面では、トルクセンサと制御装置は、測定されたトルクをトルクセンサが送信し、トルクの設定値に到達するとモータのスイッチを切るために制御装置がスイッチ・オフ信号を受信する評価ユニットに接続されている。評価ユニットにおいては、生成されたトルクとトルクの設定値との比較が行われる。評価ユニットの別個の形態と配置は、同じことをトルクセンサおよび／または制御装置の形態と配置から独立にする。そのため、評価ユニット、トルクセンサ、制御装置は互いに最適に設計され配置され得る。

好ましくは、評価ユニットはナットランナーの外部に配置される。このようにして、使用中のいくつかのナットランナーの測定されたトルクは共通の評価ユニットで一元的に評価され得る。ゆえに、評価ユニットはナットランナーの内部に配置されることも可能である。

本発明の好ましい実施形態においては、ナットランナーは、トルクセンサと評価ユニットとの間、および／または、評価ユニットと制御装置との間、および／または、制御装置とモータとの間のワイヤレスデータ送信接続を含む。この時、ナットランナーにおいて、ケーブルダクトが形成されず、ケーブルが搭載されず、これによって、ナットランナーの製造と組立の費用が明らかに低減される。

有利には、本発明に従ったナットランナーは、測定されたトルクを受信しそれを外部データキャリアに伝達するためのデータ出力を有する。測定されたトルクと、関連付けられる時間のようなさらなるデータは、このようにして、評価の達成のために、または、例えば統計的な、おそらくさらなる評価のために供給される。

好ましくは、データ出力は測定されたトルクを外部データキャリアにワイヤレスで送信するように構成されている。これもまたケーブルダクトの形成とケーブルの搭載を回避させ、ナットランナーの製造と組立の費用を明らかにさらに低減する。

本発明の有利な発展においては、データ出力は、測定されたトルクを評価ユニットにワイヤレス方式で送信し、評価ユニットからのスイッチ・オフ信号を受信して、モータのスイッチを切るためにそれを制御装置に送信するように構成されている。評価ユニットはデータ出力とともに、例えば、データ送信接続内のコンピュータ内に配置され得る。この実施形態では、データ出力はデータ入力としても使用され得る。これによって、ワイヤレスデータ送信を有するナットランナーの構築と製造はさらに簡単になる。

本発明は図面を参照して以下に詳細に説明される。

本発明に従った第１の実施形態のナットランナーの側面図である。 図１のＩＩを詳細に示す図である。 図１のＩＩＩを詳細に示す図である。 本発明に従った第２の実施形態のナットランナーの側面図である。 本発明に従った第３の実施形態のナットランナーの側面図である。 本発明に従った第４の実施形態のナットランナーの側面図である。 第１の実施形態のトルクセンサを有する、図１に示すナットランナーの前方部分を部分的に切り開いた側面図である。 図７のＶＩＩＩを詳細に示す図である。 第２の実施形態のトルクセンサの図７と同様の側面図である。 図９のＸを詳細に示す図である。 第３の実施形態のトルクセンサを有する、図４，５，６に示すナットランナーの前方部分の側面図である。 図１１のＸＩＩを詳細に示す図である。

本発明に従ったナットランナー１の代表的な実施形態が１つずつ出力方向において図面に示される。ナットランナー１は、ハンドル２、モータ３、回転結合部４、切替伝動器５、トルクセンサ７を有する遊星式伝動器６、支持腕８、スリップ・オン・ソケット１０が取り付けられた出力区域９を含む。構成は上述の順序で互いに取り付けられており、トルクセンサ７と支持腕８は遊星式伝動器６に取り付けられている。

モータ３は電動モータであり、電力ケーブル１１が取り付けられたハンドル２を介して電力を供給される。しかしながら、ナットランナー１は、電力供給のために電池を含んでもよい。

ハンドル２内には制御装置１２（図２）があり、これはモータ３の動作を制御する。制御装置１２は、始動後、連続的に上昇するトルクを生成するように電動モータ３の動作を制御するように構成されている。さらに、制御装置１２は、評価ユニット１３からスイッチ・オフ信号を受信し、スイッチ・オフ信号の受信時にモータ３のスイッチを切るように構成されている。

ハンドル２の上部には、表示部１４と入力装置１５が配置され（図２）、これらは制御装置１２に接続されている。入力装置１５においては、設定値または切替トルクが入力され、その値で制御装置１２がモータのスイッチを切る。

制御装置１２、表示部１４、入力装置１５は共通の電子部品１６内に収容されている。

さらに、ハンドル２はデータ出力１７（図３）を含み、少なくとも同様に制御部１２と、トルクセンサ７にも接続されている。データ出力１７には、例えばデータキャリアを有するコンピュータである外部データキャリア１７ａが接続され得る。データ出力１７を介して、例えば、測定されたトルクと切替時間が出力される。

ハンドル２を快適で安全な作業位置にするために、モータ４と切替伝動器５との間の回転結合部４によって、モータ３とハンドル２はナットランナー１の残りの部分に対して相対的に回転させられ得る。

切替伝動器５によって、ナットランナー１の操作は高速ギアと低速ギアの間で様々に切り替えられる。この目的のために、切替伝動器５は回転スイッチ１８を含む。高速ギアでは、低いトルクで最大の速度で操作することが可能である。一方低速ギアでは、低い速度で最大のトルクで操作することが可能である。

遊星式伝動器６は、例えば１５０Ｎｍから１３，０００Ｎｍの大きなトルクを生成させる。入力または駆動する端部では、遊星式伝動器６はモータ３によって駆動される。出力または駆動された端部においては、出力軸１９が位置し、これに出力区域９が取り付けられ、そこに交換可能なスリップ・オン・ソケット１０が搭載されている。

出力軸１９の周方向においては、図７から図１２に関連して詳細に説明するように、トルクセンサ７が閉じた環状に延びている。

出力軸１９上に支持腕８が固定され、出力軸１９と支持腕８との間に滑り軸受２０が配置される。支持腕８はねじ構築またはねじ調整において逆トルクを生成するために支持する。

図１に示す代表的な実施形態において、評価ユニット１３はナットランナー１のハンドル２内に配置されている。図２に示す電子部品１６は、この場合、評価ユニット１３も含む。評価ユニット１３は測定されたトルクをトルクセンサ７から受信し、これをトルクの設定値と比較し、トルクの設定値に達すると、スイッチ・オフ信号を制御装置に与える。

ナットランナー１の内部に挿入された電力とデータのケーブル２１は、トルクセンサ７、評価ユニット１３、制御装置１２、データ出力１７を互いに接続する。さらに、データは、ケーブルに結びつけられた方法でデータ出力１７において出力され得る。

図４に示す代表的な実施形態において、評価ユニット１３は同様にナットランナー１内に配置されているが、トルクセンサ７と評価ユニット１３と制御装置１２との間のデータ送信はワイヤレス接続２２によってもたらされる。一方、データ出力１７においては、データはまた、ナットランナー１内に延びる電力とデータのケーブルを介して提供され、データはデータ出力１７においてケーブルに結びつけられた方法で出力され得る。

図５に示される代表的な実施形態においては、評価ユニット１３はナットランナー１の外部に配置され、図４に従った代表的な実施形態のように、トルクセンサ７と制御装置１２との間にはワイヤレスデータ送信接続２２が存在する。しかしながら、図５に従った代表的な実施形態においては、制御装置１２と評価ユニット１３との間にワイヤレス接続が存在し、ワイヤに結び付けられたデータ出力のためのデータ出力１７は、ワイヤレスデータ出力のためのデータ出力１７によって置き換えられる。

図６に示す代表的な実施形態においては、評価ユニット（図示しない）はナットランナー１の外部に配置され、図５に従った代表的な実施形態のように、すべてのデータ送信はワイヤレスデータ送信接続２２を介してもたらされるが、測定されたトルクはトルクセンサ７から外部の評価ユニットに直接、ワイヤレス方式で送信される。トルクの設定値に達すると、評価ユニットはワイヤレスでスイッチ・オフ信号をナットランナー１内にある制御装置１２に送信し、その時点でそれがモータ３のスイッチを切る。図２に示す電子部品１６は、この場合、制御装置１２、表示部１４、トルクの設定値を入力するための入力または設定装置１５のみを含む。

好ましくは測定されたトルクを評価ユニット１３にワイヤレスで送信し、スイッチ・オフ信号を評価ユニット１３から受信し、その時スイッチ・オフ信号を制御装置１２に送信し、そしてそれがモータ３のスイッチを切るように、データ出力１７の構成も考慮される。

図７において、図１のナットランナー１の前部が、遊星式伝動器６、トルクセンサ７、支持腕８、スリップ・オン・ソケット１０を有する出力区域９とともに、部分的に開かれた側面図で示されている。「Ｍ」の字とともに示された二連の矢印はトルクの回転方向を示す。

図８においては、ＶＩＩＩの詳細が拡大されて示されている。

図７と図８に示す実施形態においては、トルクセンサ７は、少なくとも評価ユニット１３とデータ出力１７に接続されるケーブル接続２１を介してナットランナーハウジング２３の外側に配置されている。ケーブル２１はナットランナーハウジング２３の壁内のケーブルダクト２４内に延びる。

出力軸１９の外壁２５内では、それぞれが出力軸１９の縦方向に延びる複数の長方形の凹部２６を有する互いに平行な２つの列が周方向に延びている。２列の凹部２６は出力軸１９の縦方向に特定の間隔を空けて互いに対向し、周方向に互いに一定の間隔を空けて配置されている。

凹部２６内では、要素２７が配置されており、これは出力軸１９のねじれに反応する。そのような要素２７は、例えば磁石、光電式要素または歪み計であり得る。

ここに示された代表的な実施形態においては、凹部２６は磁石２７を含む。

出力軸１９とナットランナーハウジング２３との間、よって、磁石２７とナットランナーハウジング２３との間には、出力軸１９がナットランナーハウジング２３内で可能な限り小さい摩擦で回転することを確実にするために滑り軸受２０が配置される。

トルクセンサ７は、トルク生成時の出力軸１９の歪みによって磁石において得られる磁場の変化と、沿うようにトルクの変化における同様の変化を測定する。

出力軸１９に対向するトルクセンサ７の側面と出力軸１９の外壁２５またはその中に配置される磁石２７との間の距離２８は非常に小さいので、適切なトルクの測定が確実にされる。ナットランナーハウジング２３の厚みはこの範囲で調整される。

図１０に示すＸの詳細な描写を有する図９は、本発明に従ったナットランナー１のさらに代表的な実施形態の図７と類似の描写を示す。図９と図１０に示す代表的な実施形態においては、トルクセンサ７はナットランナーハウジング２３内に配置され、出力軸１９の磁石２７と小さな空隙２９を空けて対向している。例えば、評価ユニット１３とデータ出力１７へのデータ送信は、ここでもナットランナーハウジング２３内のケーブルダクト２４内に延びるケーブル２１を介してもたらされる。

図７から図１０と同様の描写における図１１と図１２も、本発明に従ったナットランナー１のさらに代表的な実施形態を示す。図７と図８に従った代表的な実施形態のように、トルクセンサ７はここでもナットランナーハウジング２３の外部に配置されている。しかしながら、例えば、評価ユニット１３とデータ出力１７へのデータ送信は、この代表的な実施形態では、ワイヤレス方式でなされる。この目的のために、伝動器３０がナットランナーハウジング２３内に配置され、データライン３１を介してトルクセンサ７に接続され、測定したトルクをワイヤレスで送信する。評価ユニットはナットランナー１内に位置し得、または、外部に収納され得る。

Claims (11)

1. トルクを生成するためのモーターと、
   前記モータに連動するように接続されて生成した前記トルクを工具に伝える工具保持部と、
   トルクを決定するために少なくとも１つの測定量を連続して測定し測定値を送信する測定装置と、
   前記モータと前記測定装置とに接続されて、始動後連続的に増加するトルクを生成する前記モータの動作を、設定測定値に到達すると前記モータのスイッチを切るように制御する制御装置とを備え、
   前記測定装置はトルクセンサであって、前記トルクセンサは前記モータと前記工具保持部との間に配置されていることを特徴とする、ナットランナー。
2. 前記トルクセンサは前記工具保持部に近接して配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のナットランナー。
3. 遊星式伝動器が前記モータと前記工具保持部との間に配置されてこれらの両方と連動するように接続され、前記トルクセンサは前記遊星式伝動器の一部であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のナットランナー。
4. ナットランナーハウジングを含み、前記トルクセンサは前記ナットランナーハウジングの外部に配置されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のナットランナー。
5. 前記モータは電動モータであることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のナットランナー。
6. 前記トルクセンサと前記制御装置は、前記トルクセンサが測定したトルクを送信し、トルクの設定値に到達すると前記制御装置が前記モータのスイッチを切るためのスイッチ・オフ信号を受信する評価ユニットに接続されていることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のナットランナー。
7. 前記評価ユニットは当該ナットランナーの外部に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載のナットランナー。
8. 前記トルクセンサと前記評価ユニットとの間、および／または、前記評価ユニットと前記制御装置との間、および／または、前記制御装置と前記モータとの間のワイヤレスデータ送信接続を有すること特徴とする、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のナットランナー。
9. 前記測定されたトルクを受信しそれを外部データキャリアに伝達するためのデータ出力を特徴とする、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のナットランナー。
10. データ出力は前記測定されたトルクを外部データキャリアにワイヤレスで送信するように構成されていることを特徴とする、請求項９に記載のナットランナー。
11. データ出力は、前記測定されたトルクを評価ユニットにワイヤレス方式で送信し、前記評価ユニットからのスイッチ・オフ信号を受信して、前記モータのスイッチを切るためにそれを前記制御装置に送信するように構成されていることを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載のナットランナー。

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