JP2019081213A - Impact rotary tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボルトやナットなどのねじ部材を間欠的な回転打撃力により締め付けるインパクト回転工具に関する。 The present invention relates to an impact rotary tool for fastening a screw member such as a bolt or a nut by intermittent rotational impact force.
インパクト回転工具は、モータ出力で回転するハンマがアンビルを回転方向に間欠的に打撃することで、ねじ部材を締め付ける。インパクト回転工具は組立工場などで使用されるため、ねじ部材の締付トルクは、ユーザにより設定された値となるように正確に制御される必要がある。 The impact rotary tool clamps the screw member by the hammer rotating at the motor output intermittently hitting the anvil in the rotational direction. Since the impact rotary tool is used in an assembly plant or the like, the tightening torque of the screw member needs to be accurately controlled to be the value set by the user.
インパクト回転工具では、電力がバッテリパックに内蔵された充電電池により供給されるため、電池電圧の低下によりモータ回転数を一定に維持できなくなると、高精度に締付トルクを制御することが困難になることがある。そこで特許文献1は、電池電圧が高いときの打撃力をPWM制御により制限し、電池電圧が低下した場合にも打撃力を保つようにモータを制御するインパクト回転工具を開示する。
In the impact rotary tool, since power is supplied by the rechargeable battery built into the battery pack, it is difficult to control the tightening torque with high accuracy if the motor rotation speed can not be maintained constant due to the battery voltage drop. Can be Therefore,
インパクト回転工具による締付作業において、締付対象となるねじ部材の材質やサイズは様々であり、出力軸に装着されるソケットも、ねじ部材や作業環境に応じて様々なものが用いられる。使用されるソケットには、標準尺のインパクトソケット、長尺のエクステンションソケット、小径のボールポイントビットなどの種類があるが、これらのソケットのねじり剛性は、形状、サイズ等の違いにより異なっている。 The material and size of the screw member to be tightened are various in the tightening operation by the impact rotating tool, and various sockets are mounted on the output shaft depending on the screw member and the work environment. There are various types of sockets such as standard impact sockets, long extension sockets, and small diameter ball point bits, but the torsional rigidity of these sockets differs depending on the difference in shape, size, etc.
インパクト回転工具において、ハンマはアンビルを打撃すると、アンビルから離れる方向に一旦後退し、その後、回転しながらばね付勢力により前進してアンビルを打撃する挙動を繰り返す。この打撃挙動は、ハンマの後退量が適正値をとることで好適に繰り返され、これにより高精度なトルク制御を実現するための状態が整えられる。しかしながら、ばね部材およびソケットの組合せにより生じるねじり剛性によっては、ハンマ後退量が適正値から外れることがあり、この場合は不適正な打撃挙動が発生して、高精度なトルク制御の実現が困難になることがある。 In the impact rotary tool, when the hammer strikes the anvil, it retracts in a direction away from the anvil, and then, while rotating, advances by the spring biasing force to repeat the behavior of striking the anvil. This striking behavior is suitably repeated by setting the amount of retraction of the hammer to an appropriate value, and the condition for realizing high-precision torque control is thereby prepared. However, depending on the torsional rigidity generated by the combination of the spring member and the socket, the hammer retraction amount may deviate from the appropriate value, and in this case, an inappropriate striking behavior occurs, making it difficult to realize high-precision torque control. Can be
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、インパクト機構による打撃挙動を特定する技術、またはインパクト機構による打撃挙動を調整するための技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of these circumstances, and an object thereof is to provide a technique for specifying a striking behavior by an impact mechanism or a technique for adjusting a striking behavior by an impact mechanism.
上記課題を解決するために、本発明のある態様のインパクト回転工具は、モータ出力によって出力軸に間欠的な回転打撃力を発生させるインパクト機構と、インパクト機構により出力軸に加えられた打撃を検出する打撃検出部と、打撃検出部の出力波形を監視する打撃監視部とを備え、打撃監視部は、打撃検出部の出力波形から、インパクト機構による打撃挙動が適正であるか否かを特定する。 In order to solve the above problems, an impact rotary tool according to an aspect of the present invention detects an impact mechanism that generates an intermittent rotary impact force on an output shaft by a motor output, and detects an impact applied to an output shaft by the impact mechanism. And an impact monitoring unit monitoring an output waveform of the impact detecting unit. The impact monitoring unit determines whether or not the impact behavior by the impact mechanism is appropriate from the output waveform of the impact detecting unit. .
本発明の別の態様もまた、インパクト回転工具である。このインパクト回転工具は、モータ出力によって出力軸に間欠的な回転打撃力を発生させるインパクト機構と、インパクト機構により出力軸に加えられた打撃を検出する打撃検出部と、インパクト機構の1回の打撃による出力軸回転角を取得する回転角取得部と、インパクト機構の1回の打撃により出力軸に加えられた打撃エネルギを算出するエネルギ算出部と、エネルギ算出部が算出した打撃エネルギと回転角取得部が取得した出力軸回転角にもとづいて締付トルクを算出する締付トルク算出部と、算出した締付トルクにもとづいてモータの回転を制御するモータ制御部と、ユーザ操作によりモータの上限回転数を変更する設定部とを備える。 Another aspect of the present invention is also an impact rotary tool. The impact rotary tool includes an impact mechanism that generates an intermittent rotary impact force on an output shaft by a motor output, an impact detection unit that detects an impact applied to the output shaft by the impact mechanism, and one impact of the impact mechanism. The rotation angle acquisition unit acquires the rotation angle of the output shaft, the energy calculation unit calculates the impact energy applied to the output shaft by one strike of the impact mechanism, and the impact energy and rotation angle acquired by the energy calculation unit A tightening torque calculation unit that calculates tightening torque based on the output shaft rotation angle acquired by the unit, a motor control unit that controls rotation of the motor based on the calculated tightening torque, and upper limit rotation of the motor by user operation And a setting unit that changes the number.
本発明によれば、インパクト機構による打撃挙動を特定する技術、またはインパクト機構による打撃挙動を調整するための技術を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a technique for specifying the impact behavior by the impact mechanism or a technique for adjusting the impact behavior by the impact mechanism.
図1は、本発明の実施形態に係るインパクト回転工具の構成を示す。インパクト回転工具1において、電力はバッテリパックに内蔵されたバッテリ13により供給される。モータ駆動回路11は、FET(電界効果型トランジスタ)やIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)などのスイッチング素子を搭載してインバータ回路を構成し、駆動源であるモータ2を駆動する。モータ2の回転出力は、減速機3によって減速されて駆動軸5に伝達される。駆動軸5には、カム機構(図示せず)を介してハンマ6が連結され、ハンマ6は、ばね4により出力軸8を備えるアンビル7に向けて付勢される。出力軸8には、締付対象となるねじ部材や作業環境に適したソケットが装着される。
FIG. 1 shows the configuration of an impact rotary tool according to an embodiment of the present invention. In the
ハンマ6とアンビル7との間に所定値以上の負荷が作用しない間は、ハンマ6とアンビル7とが回転方向に係合し、ハンマ6は、駆動軸5の回転をアンビル7に伝達する。しかしながらハンマ6とアンビル7との間に所定値以上の負荷が作用すると、ハンマ6がカム機構によりばね4に抗して後退し、ハンマ6とアンビル7との係合状態が解除される。その後、ばね4による付勢とカム機構による誘導により、ハンマ6は回転しながら前進してアンビル7に回転方向の打撃を加える。インパクト回転工具1において、ばね4、駆動軸5、ハンマ6およびカム機構は、モータ出力によってアンビル7および出力軸8に打撃衝撃を加えて、アンビル7および出力軸8に間欠的な回転打撃力を発生させるインパクト機構9を構成する。
While a load equal to or greater than a predetermined value is not applied between the
インパクト回転工具1において、制御部10、設定部15などの構成は、制御基板に搭載されるマイクロコンピュータなどにより実現される。制御部10は、回転角取得部20、回転速度取得部21、エネルギ算出部22、締付トルク算出部23、モータ制御部24および打撃監視部25を有し、締付トルクを算出して、算出した締付トルクにもとづいてモータ2の回転を制御する機能を有する。
In the impact
操作スイッチ16は、ユーザにより引き操作されるトリガスイッチである。モータ制御部24は、操作スイッチ16の操作によりモータ2のオンオフを制御するとともに、操作スイッチ16の引込量に応じた回転数でモータ2を回転させる駆動指示をモータ駆動回路11に供給する。モータ駆動回路11は、モータ制御部24から供給される駆動指示によりモータ2のステータ巻線に駆動電流を供給して、モータ2を回転させる。
The
図2は、操作スイッチの引込量とモータ回転数との関係の例を示す。0〜a0の引込量の区間には遊びが設定されている。a0〜a1の引込量の区間は、低速回転区間であり、引込量の増加につれて回転数が大きくなるような関係が設定されている。モータ制御部24は、スイッチ引込量がa0になると、モータ2をオンするとともに回転数N0で回転させ、引込量がa1に近づくにつれて、モータ回転数をN1に近づけるように調整する。インパクト回転工具1にもよるが、たとえばa0は2mm、はa1は5mm程度であってよい。
FIG. 2 shows an example of the relationship between the amount of retraction of the operation switch and the motor rotational speed. A play is set in the section of 0 to a 0 lead-in amount. The section of a pull-in amount from a 0 to a 1 is a low-speed rotation section, and the relationship is set such that the number of rotations increases as the pull-in amount increases. The
a1以上の引込量に対して、モータ回転数は上限回転数Nmaxに設定される。ユーザは締付作業において、モータ2が自動停止するまで、操作スイッチ16を最大引込量(>a1)まで引いた状態を維持する。したがってモータ制御部24は、モータ2を自動停止するまで、モータ回転数が上限回転数Nmaxとなるように、モータ駆動回路11に駆動指示を供給する。
a. The number of revolutions of the motor is set to the upper limit number of revolutions Nmax for one or more lead-in amounts. In the tightening operation, the user maintains the state in which the
インパクト回転工具1において、バッテリ13の電池電圧には使用可能範囲が設定されており、モータ制御部24は、電池電圧が使用可能範囲の下限電圧を下回ると、電圧低下異常を判断してモータ駆動を禁止するバッテリ管理を行っている。このバッテリ管理のもと、上限回転数Nmaxは、下限電圧で回転させることのできる回転数に定められてよい。上限回転数Nmaxを予め低い値に制限しておくことで、電池電圧の使用可能範囲において、モータ制御部24は、モータ2を常に上限回転数Nmaxで回転制御することが可能となる。つまりモータ制御部24は、電池電圧が高いときの打撃力をPWM制御により制限し、電池電圧が低下した場合にも打撃力を一定に維持できるようにモータ2を制御する。なお上限回転数Nmaxは、下限電圧よりも高い電圧で回転させることのできる回転数に定められてもよい。
In the impact
打撃検出部12は、インパクト機構9によりアンビル7および出力軸8に加えられた打撃を検出する。たとえば打撃検出部12は、ハンマ6がアンビル7を打撃することによる衝撃を検出する衝撃センサと、衝撃センサの出力を増幅して制御部10に供給する増幅器を含んで構成されてよい。たとえば衝撃センサは、圧電式ショックセンサであって衝撃に応じた電圧信号を出力し、増幅器は、出力された電圧信号を増幅して制御部10に供給する。なお打撃検出部12は、別の構成を採用してもよく、たとえば打撃音を検出することで、インパクト機構9によりアンビル7に加えられた衝撃を検出する音センサであってもよい。
The
回転角検出部18は、モータ2の回転角を検出する。実施形態において回転角検出部18は、モータ2の回転角を検出する磁気ロータリエンコーダであってよい。回転角検出部18は、モータ回転角検出信号を回転角取得部20に供給する。実施形態において回転角取得部20は、モータ回転角検出信号から、出力軸8の回転角を取得する機能を有する。ここで回転角取得部20は、インパクト機構9による打撃ごとに出力軸8が回転する角度を取得する。以下、1回の打撃により出力軸8が回転する角度を、単に「出力軸回転角」と呼ぶ。
The rotation
図3(a)〜図3(c)は、ハンマ6がアンビル7に回転方向の打撃を加える様子を示す。ハンマ6は、前面から立設する一対のハンマ爪6a、6bを有し、アンビル7は、中心部から径方向に延びる一対のアンビル爪7a、7bを有する。なおアンビル7は出力軸8と一体であり、出力軸8はアンビル7とともに回転する。
FIGS. 3A to 3C show how the
図3(a)は、ハンマ爪とアンビル爪とが周方向に係合した状態を示す。ハンマ爪6a、6bは、それぞれアンビル爪7a、7bに係合して、矢印Aで示す方向に回転力を加える。
図3(b)は、ハンマ爪とアンビル爪との係合状態が解除された状態を示す。係合状態においてハンマ6とアンビル7の間に所定値以上の負荷が作用すると、ハンマ6はカム機構(図示せず)によりアンビル7に対して後退し、ハンマ爪6aとアンビル爪7aとの係合状態、およびハンマ爪6bとアンビル爪7bとの係合状態がそれぞれ解除される。
図3(c)は、ハンマ爪がアンビル爪を打撃してアンビル7を回転させた状態を示す。ハンマ爪6a、6bとアンビル爪7a、7bとの係合状態が解除されると、ハンマ6は矢印Aで示す方向に回転しながら前進して、ハンマ爪6a、6bが、それぞれアンビル爪7b、7aを打撃する。この打撃衝撃によりアンビル7は、l1とl2のなす角度θだけ回転し、このときハンマ6の回転角は(π+θ)となる。
FIG. 3A shows a state in which the hammer claws and the anvil claws are engaged in the circumferential direction. The
FIG. 3B shows a state in which the engagement between the hammer claw and the anvil claw is released. When a load equal to or greater than a predetermined value is applied between the
FIG. 3C shows a state in which the hammer claw strikes the anvil claw to rotate the
図4(a)〜図4(d)は、ハンマ6による打撃挙動を説明するために、ハンマ6およびアンビル7を周方向に模式的に展開した位置関係を示す。
図4(a)は、ハンマ爪6a、6bがそれぞれアンビル爪7a、7bを打撃したときの状態を示す。ハンマ6は、矢印Aで示す方向に回転力を加えられており、また前進方向(アンビル7に向かう方向)にばね4による付勢力を加えられている。
FIG. 4A to FIG. 4D show a positional relationship in which the
FIG. 4A shows a state in which the
ハンマ爪6a、6bがアンビル爪7a、7bを打撃すると、衝突の反力を受けてカム機構により後退しながら、アンビル爪7a、7bから周方向に相対的に離れる方向に移動する(図4(b)参照)。その後ハンマ爪6a、6bは、それぞれアンビル爪7a、7bを乗り越えるように動き(図4(c)参照)、ハンマ6は矢印Aで示す方向に回転しながら、押し縮められたばね4の付勢力によってアンビル7に向かって前進する。そして図4(d)に示すように、ハンマ爪6a、6bが、それぞれアンビル爪7b、7aを打撃する。ねじ部材の締付作業中、以上の動作が高速で繰り返され、ハンマ6による回転打撃力がアンビル7に対して繰り返し付与される。
When the
回転角取得部20は、打撃検出部12による検出結果および回転角検出部18による検出結果を用いて、1打撃あたりの出力軸回転角θを取得する。具体的に回転角取得部20は、以下の(式1)を用いて、打撃間のモータ回転角φから、1回の打撃による出力軸回転角θを取得する。打撃検出部12がインパクト機構9による打撃を検出すると、回転角取得部20は、打撃が検出されたタイミングで、モータ回転角検出信号から打撃間の出力軸回転角θを導出する。
θ=(φ/η)−π ・・・ (式1)
ここでηは減速機3による減速比を示す。
The rotation
θ = (φ / η) −π (Equation 1)
Here, η indicates the reduction gear ratio by the reduction gear 3.
図5は、打撃検出部12の出力波形の一例を示す。打撃監視部25は、ショックセンサである打撃検出部12の出力波形を監視する。図5に示す出力波形では、時間tnおよびtn+1において打撃によるパルス(以下、「打撃パルス」とも呼ぶ)が発生しており、打撃監視部25は打撃パルスを検出すると、回転角取得部20に打撃が生じたことを通知する。これにより回転角取得部20は、時間tnおよびtn+1の間に生じた出力軸回転角θを導出する。
FIG. 5 shows an example of the output waveform of the
回転速度取得部21は、打撃検出部12による検出結果、回転角検出部18による検出結果およびタイマ(図示せず)からの情報を用いて、打撃間の打撃速度ωを取得する。回転速度取得部21は、タイマ出力から打撃間の時間を特定して、打撃速度ωを算出する。エネルギ算出部22は、アンビル7および出力軸8の慣性モーメントをJとするとき、以下の(式2)を用いて、インパクト機構9の1回の打撃によりアンビル7および出力軸8に加えられた打撃エネルギEを算出する。
E=(1/2)×J×ω2 ・・・ (式2)
The rotational
E = (1/2) × J × ω 2 (Equation 2)
締付トルク算出部23は、以下の(式3)を用いて、エネルギ算出部22が算出した打撃エネルギEと、回転角取得部20が取得した出力軸回転角θにもとづいて締付トルクTを算出する。
T=E/θ ・・・ (式3)
モータ制御部24は、締付トルク算出部23が算出した締付トルクTにもとづいてモータ2の回転を制御し、具体的にはモータ2の回転を自動停止させる。以下、モータ自動停止の制御例について説明する。
The tightening
T = E / θ (Equation 3)
The
ユーザは作業開始前に、作業対象に応じた目標締付トルク値(以下、単に「目標トルク値」とも呼ぶ)をインパクト回転工具1に設定する。受付部14はユーザによる操作入力を受け付け、設定部15に供給する。受付部14は無線通信モジュールを有し、ユーザは工具付属のリモートコントローラを用いて、インパクト回転工具1に対する操作入力を行ってよい。実施形態のインパクト回転工具1で、ユーザは、30ステップの目標トルク値の中から1つを選択できる。なお工具本体に操作ボタン類やタッチパネルが設けられ、受付部14が、ユーザから目標トルク値の入力を受け付けてもよい。
The user sets a target tightening torque value (hereinafter, also simply referred to as “target torque value”) corresponding to the work target in the
受付部14が目標トルク値の入力を受け付けると、設定部15はシャットオフ打撃数記憶部17の記憶内容を参照して、目標トルク値に対応するシャットオフ打撃数および所定のトルク値を導出し、制御部10に設定する。設定部15がシャットオフ打撃数および所定のトルク値を制御部10に供給し、制御部10がシャットオフ打撃数をモータ2の回転制御に利用できる状態にすることを、シャットオフ打撃数の設定処理と呼ぶ。
When the receiving
シャットオフ打撃数記憶部17は、30ステップの目標トルク値ごとに、所定のトルク値に達してから目標トルク値に達するまでの打撃数を記憶する。シャットオフ打撃数記憶部17はマスターテーブルとして構成され、記憶内容は更新不可とされてよい。
The shutoff stroke
作業中、打撃監視部25は打撃検出部12の出力波形を監視し、打撃検出部12の出力電圧が打撃判定電圧Vthを超えると、インパクト機構9による打撃の発生を判定する。打撃監視部25は、打撃検出部12の出力電圧と打撃判定電圧Vthとを比較するコンパレータを有し、コンパレータの出力から、出力軸8が打撃されたことを判定してよい。
During work, the
モータ制御部24は、締付トルク算出部23が算出した締付トルクTにもとづいてモータ2の回転を制御する。具体的にモータ制御部24は、締付トルクTが所定のトルク値に達すると、打撃監視部25により判定された打撃をカウントして、カウントした打撃数がシャットオフ打撃数になるとモータ2の回転を停止させる。このようなモータ制御により、インパクト回転工具1は、締付トルクを高精度に制御する。
The
このようにシャットオフ打撃数は、締付トルクを管理するために利用される。インパクト回転工具1のメーカは、所定のねじ部材およびソケットを用いて、複数の締付トルク値のそれぞれを実現するためのシャットオフ打撃数を実測し、マスターテーブルを作成する。このようにしてマスターテーブルには、所定の条件下で実測された各締付トルク値に対応するシャットオフ打撃数が記録される。
Thus, the shutoff strike number is used to manage the tightening torque. The maker of the
しかしながら実際の作業対象となるねじ部材およびソケットは、マスターテーブル作成時のねじ部材およびソケットと異なることがある。たとえばマスタテーブル作成時に使用したソケットが標準尺のインパクトソケットである場合に、実際の作業で使用するソケットが長尺のエクステンションソケットであると、ソケット自体のねじり剛性が大きく異なってくる。また、ねじ部材とソケットの組合せによっても剛性は変化する。インパクト機構9による打撃挙動は、図4(a)〜図4(d)に示した軌道で、ハンマ爪とアンビル爪とが衝突することが理想的であるが、実際の作業においては、ねじり剛性など様々な要因により、打撃挙動が不適正となることがある。そこで実施形態のインパクト回転工具1において、打撃監視部25は、打撃検出部12の出力波形から、インパクト機構9による打撃挙動が適正であるか否かを特定する機能をもつ。
However, screw members and sockets to be actually worked may be different from the screw members and sockets at the time of creating the master table. For example, when the socket used when creating the master table is a standard impact socket, if the socket used in actual work is a long extension socket, the torsional rigidity of the socket itself will be greatly different. The rigidity also changes depending on the combination of the screw member and the socket. The impact behavior by the impact mechanism 9 is ideally that the hammer claws and the anvil claws collide in the tracks shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d). The impact behavior may be inappropriate due to various factors such as. Therefore, in the
以下、不適正な打撃挙動の種類(モード)について説明する。
図6(a)は、不適正な打撃挙動の第1モードを示す。この第1モードでは、ハンマ爪6aがアンビル爪7bを打撃した後、ハンマ6が、カム機構による最大後退位置まで後退する。その結果、カム機構における鋼球がカム溝端部と衝突し、騒音や振動が発生したり、さらにはカム機構が破損する可能性も生じる。第1モードが発生する要因としては、ばね4による前進力が不足していることや、ハンマ6の回転速度が大きすぎることなどがあげられる。
Hereinafter, the type (mode) of the improper striking behavior will be described.
FIG. 6 (a) shows a first mode of improper striking behavior. In the first mode, after the
図6(b)は、第1モードにおける打撃検出部12の出力波形の例を示す。図6(b)に示す出力波形において、時間tnの打撃パルスは、図6(a)におけるハンマ爪6aによるアンビル爪7bの打撃を検出したものである。第1モードでは、ハンマ爪6aによるアンビル爪7bの打撃後、ハンマ6がカム機構による最大後退位置まで後退したときに、鋼球とカム溝端部が衝突したことで、打撃検出部12は、時間tnおよびtn+1の中間位置よりも時間tnに近い時間taで振動パルス41を出力する。
FIG. 6B shows an example of the output waveform of the
打撃監視部25は、時間tnの打撃パルスの後に検出される打撃パルスのタイミングが時間tn+1付近であることを把握している。そのため図5を参照して、打撃検出部12が時間tnおよびtn+1で打撃パルスを出力したときには、打撃監視部25は、インパクト機構9による打撃挙動が適正であることを特定する。
一方で、図6(b)に示すように、打撃検出部12から時間taで振動パルス41が出力されると、打撃監視部25は、インパクト機構9による打撃挙動が不適正であることを特定する。また打撃監視部25は、打撃検出部12の出力波形に応じて、不適正な打撃挙動の種類を特定してもよい。図6(b)に示す出力波形に関し、打撃監視部25は、打撃パルスの時間tnと振動パルス41の時間taの間隔により、第1モードの打撃挙動が発生していることを特定してよい。
On the other hand, as shown in FIG. 6 (b), the oscillation pulse 41 from the striking
図7(a)は、不適正な打撃挙動の第2モードを示す。この第2モードでは、ハンマ爪6aがアンビル爪7aを打撃した後、一旦後退してからアンビル爪7bに向かったときに、前進量の不足が発生する。その結果、ハンマ爪6aがアンビル爪7bの側面を打撃できずに、アンビル爪7bの底面をかすりながら次のアンビル爪7aに向かうように動作する。これにより締付トルクの低下や、ハンマ爪やアンビル爪が偏摩耗する可能性が生じる。第2モードが発生する要因としては、ばね4による前進力が不足していることや、ハンマ6の回転速度が大きすぎることなどがあげられる。
FIG. 7A shows a second mode of improper striking behavior. In this second mode, after the
図7(b)は、第2モードにおける打撃検出部12の出力波形の例を示す。図7(b)に示す出力波形において、時間tnの打撃パルスは、図7(a)におけるハンマ爪6aによるアンビル爪7aの打撃を検出したものである。第2モードでは、ハンマ爪6aによるアンビル爪7aの打撃後、ハンマ爪6aの前面がアンビル爪7bの底面に接触することで、打撃検出部12は、時間tnおよびtn+1の中間位置よりも時間tn+1に近い時間tbで振動パルス42を出力する。
FIG. 7B shows an example of an output waveform of the
打撃検出部12から時間tbで振動パルス42が出力されると、打撃監視部25は、インパクト機構9による打撃挙動が不適正であることを特定する。また打撃監視部25は、図7(b)に示す出力波形に関し、打撃パルスの時間tnと振動パルス42の時間tbの間隔により、第2モードの打撃挙動が発生していることを特定してよい。
When
第1モードおよび第2モードは、ばね4によるハンマ6の前進力不足や、ハンマ6の回転速度が大きすぎることを要因として発生する。この要因を解消する現実的な手法の1つは、ハンマ6の回転速度を下げることである。ハンマ6の回転速度を適切に下げることで、第1モードおよび第2モードの発生要因は解消し、インパクト機構9による打撃挙動を修正できる。
The first mode and the second mode are generated due to the insufficient advancing force of the
打撃監視部25が、打撃挙動が不適正であることを特定すると、表示部30は、打撃監視部25による特定結果を表示する。なお打撃監視部25が不適正な打撃挙動の種類を特定していれば、表示部30は、不適正な打撃挙動の種類を示す情報を表示する。これによりユーザは、不適正な打撃挙動が発生していること、および不適正な打撃挙動の種類を認識し、ハンマ6の回転速度を適切に下げることで打撃挙動が適正になることを理解する。
When the
ユーザはリモートコントローラを用いて、モータ2の上限回転数Nmaxを下げるための操作入力を行う。受付部14が、ユーザからの操作入力を受け付けると、設定部15が、モータ2の上限回転数Nmaxを下げるように変更する。設定部15が上限回転数Nmaxを下げることで、モータ制御部24は、第1モードまたは第2モードが発生していたときよりもモータ2の回転数を低減することになる。それからユーザは、上限回転数Nmax変更後のインパクト回転工具1を用いて締付作業を行い、打撃挙動が適正になっているか確認する。作業中または作業後に表示部30に不適正な打撃挙動の種類を示す情報が再表示されると、ユーザは、リモートコントローラを用いて上限回転数Nmaxを再調整する。表示部30にエラー表示がでなくなるまで、上限回転数Nmaxの調整作業を行うことで、ねじ部材およびソケットの組み合わせに最適な上限回転数Nmaxが導出される。
The user uses the remote controller to perform operation input to lower the upper limit rotational speed Nmax of the motor 2. When the receiving
なお上限回転数Nmaxを下げた場合、1回の打撃による打撃エネルギが小さくなるため、ユーザは、シャットオフ打撃数を多く設定しなおす必要がある。実施形態のインパクト回転工具1では、ユーザが30ステップの目標トルク値の中から、上限回転数Nmaxを下げる前の目標トルク値よりも高い目標トルク値を選択することで、シャットオフ打撃数を増やすことができる。したがってユーザが上限回転数Nmaxを下げる場合には、同時にシャットオフ打撃数を定める目標トルク値を高く設定することで、インパクト回転工具1は、適切なトルク制御を実施できる。
In the case where the upper limit rotational speed Nmax is lowered, the impact energy by one impact decreases, and therefore, the user needs to set the number of shutoff impacts to a large number. In the
図8(a)は、不適正な打撃挙動の第3モードを示す。この第3モードでは、ハンマ爪6aがアンビル爪7bを打撃した後、後退量が不足して、アンビル爪7bを再度打撃する、もしくはアンビル爪7bの打撃面を擦り上がるように動作する。これにより締付トルクの低下や、ハンマ爪やアンビル爪が偏摩耗する可能性が生じる。第3モードが発生する要因としては、ばね4による前進力が大きすぎることや、ハンマ6の回転速度が小さすぎることなどがあげられる。
FIG. 8A shows a third mode of improper striking behavior. In the third mode, after the
図8(b)は、第3モードにおける打撃検出部12の出力波形の例を示す。図8(b)に示す出力波形において、時間tn+1の打撃パルスは、図8(a)におけるハンマ爪6aによるアンビル爪7bの最初の打撃を検出したものである。第3モードでは、ハンマ爪6aによるアンビル爪7bの打撃後、ハンマ爪6aの側面がアンビル爪7bの側面に再接触(再打撃)することで、打撃検出部12は、時間tn+1の直後の時間tcで振動パルス43を出力する。
FIG. 8B shows an example of the output waveform of the
打撃検出部12から時間tcで振動パルス43が出力されると、打撃監視部25は、インパクト機構9による打撃挙動が不適正であることを特定する。また打撃監視部25は、図8(b)に示す出力波形に関し、打撃パルスの時間tn+1と振動パルス43の時間tcの間隔により、第3モードの打撃挙動が発生していることを特定してよい。
When the
図9(a)は、不適正な打撃挙動の第4モードを示す。この第4モードでは、ハンマ爪6aがアンビル爪7aを打撃した後、前進量が過剰のために、アンビル爪7bを打撃する前にアンビル7に接触する。これにより締付トルクの低下や、ハンマ爪やアンビル爪が偏摩耗する可能性が生じ、振動や騒音が増大する。第4モードが発生する要因としては、ばね4による前進力が大きすぎることや、ハンマ6の回転速度が小さすぎることなどがあげられる。
FIG. 9A shows a fourth mode of improper striking behavior. In the fourth mode, after the
図9(b)は、第4モードにおける打撃検出部12の出力波形の例を示す。図9(b)に示す出力波形において、時間tnの打撃パルスは、図9(a)におけるハンマ爪6aによるアンビル爪7aの打撃を検出したものである。第4モードでは、ハンマ爪6aによるアンビル爪7aの打撃後、ハンマ爪6aの前面がアンビル7の表面に接触(衝突)することで、打撃検出部12は、時間tn+1の直前の時間tdで振動パルス44を出力する。
FIG. 9B shows an example of the output waveform of the
打撃検出部12から時間tdで振動パルス44が出力されると、打撃監視部25は、インパクト機構9による打撃挙動が不適正であることを特定する。また打撃監視部25は、図9(b)に示す出力波形に関し、打撃パルスの時間tnと振動パルス44の時間tdの間隔により、第4モードの打撃挙動が発生していることを特定してよい。
When
第3モードおよび第4モードは、ばね4によるハンマ6の前進力が大きすぎることや、ハンマ6の回転速度が小さすぎることを要因として発生する。この要因を解消する現実的な手法の1つは、ハンマ6の回転速度を上げることである。ハンマ6の回転速度を適切に上げることで、第3モードおよび第4モードの発生要因は解消し、インパクト機構9による打撃挙動を修正できる。
The third mode and the fourth mode are caused by the fact that the forward force of the
打撃監視部25が、打撃挙動が不適正であることを特定すると、表示部30は、打撃監視部25による特定結果を表示する。なお打撃監視部25が不適正な打撃挙動の種類を特定していれば、表示部30は、不適正な打撃挙動の種類を示す情報を表示する。これによりユーザは、不適正な打撃挙動が発生していること、および不適正な打撃挙動の種類を認識し、ハンマ6の回転速度を適切に上げることで打撃挙動が適正になることを理解する。
When the
ユーザはリモートコントローラを用いて、モータ2の上限回転数Nmaxを上げるための操作入力を行う。受付部14が、ユーザからの操作入力を受け付けると、設定部15が、モータ2の上限回転数Nmaxを上げるように変更する。設定部15が上限回転数Nmaxを上げることで、モータ制御部24は、第3モードまたは第4モードが発生していたときよりもモータ2の回転数を増加することになる。それからユーザは、上限回転数Nmax変更後のインパクト回転工具1を用いて締付作業を行い、打撃挙動が適正になっているか確認する。作業中または作業後に表示部30に不適正な打撃挙動の種類を示す情報が再表示されると、ユーザは、リモートコントローラを用いて上限回転数Nmaxを再調整する。表示部30にエラー表示がでなくなるまで、上限回転数Nmaxの調整作業を行うことで、ねじ部材およびソケットの組み合わせに最適な上限回転数Nmaxが導出される。
The user uses the remote controller to perform an operation input to increase the upper limit rotational speed Nmax of the motor 2. When the receiving
なお上限回転数Nmaxを上げた場合、1回の打撃による打撃エネルギが大きくなるため、ユーザは、シャットオフ打撃数を少なく設定しなおす必要がある。ユーザが上限回転数Nmaxを上げる場合には、同時にシャットオフ打撃数を定める目標トルク値を低く設定することで、インパクト回転工具1は、適切なトルク制御を実施できる。
When the upper limit rotational speed Nmax is increased, the impact energy per impact increases, so the user needs to re-set the number of shutoff impacts smaller. When the user increases the upper limit rotational speed Nmax, the
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiments. It is understood by those skilled in the art that this embodiment is an exemplification, and that various modifications can be made to their respective components or combinations of processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. .
実施形態では、打撃監視部25が打撃挙動の適正、不適正を判定し、ユーザがモータ2の上限回転数Nmaxを手動で調整するための契機を提供したが、ユーザは作業開始前に、使用するソケットや使用環境などに応じて、上限回転数Nmaxを自由に変更できる。
In the embodiment, the
また実施形態では、ユーザがリモートコントローラを用いて上限回転数Nmaxおよび目標トルク値を手動で調整することを説明したが、設定部15が、不適正な打撃挙動の種類に応じて、上限回転数Nmaxおよび目標トルク値を自動調整してもよい。
In the embodiment, it has been described that the user manually adjusts the upper limit rotational speed Nmax and the target torque value using the remote controller, but the
本発明の態様の概要は、次の通りである。
本発明のある態様のインパクト回転工具(1)は、モータ出力によって出力軸(8)に間欠的な回転打撃力を発生させるインパクト機構(9)と、インパクト機構(9)により出力軸(8)に加えられた打撃を検出する打撃検出部(12)と、打撃検出部(12)の出力波形を監視する打撃監視部(25)と、を備え、打撃監視部(25)は、打撃検出部(12)の出力波形から、インパクト機構(9)による打撃挙動が適正であるか否かを特定する。
A summary of aspects of the invention is as follows.
An impact rotary tool (1) according to an aspect of the present invention has an output mechanism (9) for generating an intermittent rotary impact force on an output shaft (8) by a motor output, and an output mechanism (9) having an output mechanism (9). And an impact monitoring unit (25) for monitoring an output waveform of the impact detecting unit (12), the impact monitoring unit (25) including an impact detecting unit From the output waveform of (12), it is specified whether or not the impact behavior by the impact mechanism (9) is appropriate.
打撃監視部(25)は、打撃検出部(12)の出力波形に応じて、不適正な打撃挙動の種類を特定してもよい。インパクト回転工具(1)は、打撃監視部(25)により特定された結果を表示する表示部(30)をさらに備えてよい。インパクト回転工具(1)は、ユーザ操作によりモータ(2)の上限回転数を変更する設定部(15)をさらに備えてもよい。 The impact monitoring unit (25) may specify the type of improper striking behavior according to the output waveform of the impact detection unit (12). The impact rotary tool (1) may further include a display (30) that displays the result specified by the impact monitoring unit (25). The impact rotary tool (1) may further include a setting unit (15) configured to change the upper limit rotational speed of the motor (2) by a user operation.
インパクト回転工具(1)は、インパクト機構(9)の1回の打撃による出力軸回転角を取得する回転角取得部(20)と、インパクト機構(9)の1回の打撃により出力軸(8)に加えられた打撃エネルギを算出するエネルギ算出部(22)と、エネルギ算出部(22)が算出した打撃エネルギと回転角取得部(20)が取得した出力軸回転角にもとづいて締付トルクを算出する締付トルク算出部(23)と、算出した締付トルクにもとづいてモータ(2)の回転を制御するモータ制御部(24)と、を備えてよい。モータ制御部(24)は、モータ(2)の上限回転数を所定値に制限してよい。 The impact rotary tool (1) includes a rotation angle acquisition unit (20) for acquiring an output shaft rotation angle by one impact of the impact mechanism (9), and an output shaft (8) by one impact of the impact mechanism (9). Tightening energy based on the striking energy calculated by the energy calculating unit (22) and the output shaft rotation angle acquired by the rotation angle acquiring unit (20). And a motor control unit (24) for controlling the rotation of the motor (2) based on the calculated tightening torque. The motor control unit (24) may limit the upper limit rotational speed of the motor (2) to a predetermined value.
本発明の別の態様のインパクト回転工具(1)は、モータ出力によって出力軸(8)に間欠的な回転打撃力を発生させるインパクト機構(9)と、インパクト機構(9)により出力軸(8)に加えられた打撃を検出する打撃検出部(12)と、インパクト機構(9)の1回の打撃による出力軸回転角を取得する回転角取得部(20)と、インパクト機構(9)の1回の打撃により出力軸(8)に加えられた打撃エネルギを算出するエネルギ算出部(22)と、エネルギ算出部(22)が算出した打撃エネルギと回転角取得部(20)が取得した出力軸回転角にもとづいて締付トルクを算出する締付トルク算出部(23)と、算出した締付トルクにもとづいてモータ(2)の回転を制御するモータ制御部(24)と、ユーザ操作によりモータ(2)の上限回転数を変更する設定部(15)と、を備える。 An impact rotary tool (1) according to another aspect of the present invention is provided with an impact mechanism (9) that generates intermittent rotational impact force on an output shaft (8) by a motor output, and an output shaft (8) by an impact mechanism (9). Of the impact mechanism (9), a rotation angle acquisition unit (20) for acquiring an output shaft rotation angle of a single impact of the impact mechanism (9), and an impact mechanism (9). An energy calculation unit (22) that calculates impact energy applied to the output shaft (8) by one impact, and an impact energy calculated by the energy calculation unit (22) and an output acquired by the rotation angle acquisition unit (20) A tightening torque calculation unit (23) that calculates a tightening torque based on the shaft rotation angle, a motor control unit (24) that controls the rotation of the motor (2) based on the calculated tightening torque, and user operation motor( ) Comprises setting unit for changing the upper limit rotation speed (15), the.
1・・・インパクト回転工具、2・・・モータ、6・・・ハンマ、6a,6b・・・ハンマ爪、7・・・アンビル、7a,7b・・・アンビル爪、8・・・出力軸、9・・・インパクト機構、10・・・制御部、11・・・モータ駆動回路、12・・・打撃検出部、13・・・バッテリ、14・・・受付部、15・・・設定部、16・・・操作スイッチ、17・・・シャットオフ打撃数記憶部、18・・・回転角検出部、20・・・回転角取得部、21・・・回転速度取得部、22・・・エネルギ算出部、23・・・締付トルク算出部、24・・・モータ制御部、25・・・打撃監視部、30・・・表示部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記インパクト機構により出力軸に加えられた打撃を検出する打撃検出部と、
前記打撃検出部の出力波形を監視する打撃監視部と、を備えたインパクト回転工具であって、
前記打撃監視部は、前記打撃検出部の出力波形から、前記インパクト機構による打撃挙動が適正であるか否かを特定する、
ことを特徴とするインパクト回転工具。 An impact mechanism that generates intermittent rotational striking force on the output shaft by motor output;
An impact detection unit that detects an impact applied to the output shaft by the impact mechanism;
And an impact monitoring unit that monitors an output waveform of the impact detection unit.
The impact monitoring unit specifies whether or not the impact behavior by the impact mechanism is appropriate from the output waveform of the impact detection unit.
Impact rotary tool characterized by
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。 The impact monitoring unit identifies the type of improper impact behavior according to the output waveform of the impact detection unit.
The impact rotary tool according to claim 1, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1または2に記載のインパクト回転工具。 The display device further comprises a display unit for displaying the result specified by the hit monitoring unit,
The impact rotary tool according to claim 1 or 2, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のインパクト回転工具。 The apparatus further comprises a setting unit that changes the upper limit rotational speed of the motor by user operation,
The impact rotary tool according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
前記インパクト機構の1回の打撃により出力軸に加えられた打撃エネルギを算出するエネルギ算出部と、
前記エネルギ算出部が算出した打撃エネルギと前記回転角取得部が取得した出力軸回転角にもとづいて締付トルクを算出する締付トルク算出部と、
算出した締付トルクにもとづいてモータの回転を制御するモータ制御部と、を備え、
前記モータ制御部は、モータの上限回転数を所定値に制限する、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のインパクト回転工具。 A rotation angle acquisition unit that acquires an output shaft rotation angle of a single impact of the impact mechanism;
An energy calculation unit that calculates impact energy applied to an output shaft by one impact of the impact mechanism;
A tightening torque calculation unit that calculates a tightening torque based on the impact energy calculated by the energy calculation unit and the output shaft rotation angle acquired by the rotation angle acquisition unit;
A motor control unit that controls the rotation of the motor based on the calculated tightening torque;
The motor control unit limits the upper limit rotational speed of the motor to a predetermined value.
The impact rotary tool according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
前記インパクト機構により出力軸に加えられた打撃を検出する打撃検出部と、
前記インパクト機構の1回の打撃による出力軸回転角を取得する回転角取得部と、
前記インパクト機構の1回の打撃により出力軸に加えられた打撃エネルギを算出するエネルギ算出部と、
前記エネルギ算出部が算出した打撃エネルギと前記回転角取得部が取得した出力軸回転角にもとづいて締付トルクを算出する締付トルク算出部と、
算出した締付トルクにもとづいてモータの回転を制御するモータ制御部と、
ユーザ操作によりモータの上限回転数を変更する設定部と、を備える、
ことを特徴とするインパクト回転工具。 An impact mechanism that generates intermittent rotational striking force on the output shaft by motor output;
An impact detection unit that detects an impact applied to the output shaft by the impact mechanism;
A rotation angle acquisition unit that acquires an output shaft rotation angle of a single impact of the impact mechanism;
An energy calculation unit that calculates impact energy applied to an output shaft by one impact of the impact mechanism;
A tightening torque calculation unit that calculates a tightening torque based on the impact energy calculated by the energy calculation unit and the output shaft rotation angle acquired by the rotation angle acquisition unit;
A motor control unit that controls the rotation of the motor based on the calculated tightening torque;
A setting unit configured to change the upper limit rotational speed of the motor by user operation;
Impact rotary tool characterized by
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