JP2021097510A - 鉄筋結束機 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、鉄筋結束機2は、複数の鉄筋RをワイヤWで結束する鉄筋結束機である。例えば、鉄筋結束機2は、直径が16mm以下の細径の鉄筋Rや、直径が16mmよりも大きい(例えば直径が25mmまたは32mmの)太径の鉄筋RをワイヤWで結束する。ワイヤWの直径は、例えば、0.5mmから2.0mmの間の値である。
図3に示すように、送り機構24は、送りモータ32と、減速部34と、送り部36を備えている。送りモータ32は、図示省略の配線によって制御基板20に接続されている。送りモータ32は、バッテリBから供給される電力によって駆動する。送りモータ32は、制御基板20によって駆動を制御される。送りモータ32は、減速部34を介して、送り部36の駆動ギヤ42に接続している。減速部34は、例えば遊星歯車機構によって、送りモータ32の回転を減速して駆動ギヤ42に伝達する。
図4に示すように、案内機構26は、ワイヤガイド56と、上側案内アーム58と、下側案内アーム60を備えている。ワイヤガイド56の内部には、送り機構24から送り出された後のワイヤWが通過する。ワイヤガイド56の内部には、突起部56aが形成されている。
図5に示すように、切断機構28は、切断部材66と、リンク部68と、を備えている。切断部材66は、ワイヤWを切断する部材である。図4に示すように、切断部材66は、送り機構24から案内機構26に送り出されるワイヤWが通過する通路上に配置されている。ワイヤWは、切断部材66の内部を通過する。切断部材66は、本体4に対して回動軸66a(図5参照)周りに回動可能に支持されている。切断部材66が図4に示す方向D3に回転すると、切断部材66によってワイヤWが切断される。
図7に示すように、捩り機構30は、捩りモータ76と、減速部78と、保持部82と、を備えている。捩りモータ76は、図示省略の配線によって制御基板20に接続されている。捩りモータ76は、バッテリBから供給される電力によって駆動する。捩りモータ76は、制御基板20によって駆動を制御される。捩りモータ76は、減速部78を介して、保持部82のスクリューシャフト84に接続されている。減速部78は、例えば遊星歯車機構によって、捩りモータ76の回転を減速してスクリューシャフト84に伝達する。
次に、図4、図9、図16、図17を参照して、鉄筋結束機2が鉄筋RをワイヤWで結束する動作を説明する。鉄筋結束機2が鉄筋RをワイヤWで結束する際には、送り出し工程と、先端保持工程と、引き戻し工程と、後端保持工程と、切断工程と、引っ張り工程と、捩り工程と、が順に実行される。ここで、鉄筋結束機2が鉄筋RをワイヤWで結束する動作を実行する前の初期状態では、図9に示すように、スクリューシャフト84の前部のみがインナスリーブ100の内部に配置されている。また、ロングフィン148は、上側ストッパ154の規制片154aと下側ストッパ156の規制片156aとの間に挟まれている。また、アウタスリーブ102は、クランプガイド86に対して前進位置にある。2個の案内ピン110が2個の上側案内孔118aと2個の下側案内孔126aの前部に位置しており、挟持部材90は全開状態にある。図5に示すように、プッシュプレート140は、被操作部材72の突片72bから離れており、被操作部材72は、初期位置にある。
初期状態から、送りモータ32が逆回転すると、送り機構24は、リール18に巻回されているワイヤWを所定長さだけ送り出す。ワイヤWの先端部は、切断部材66の内部、第1ワイヤ通路124、上側案内通路58a、下側案内通路60a、第2ワイヤ通路132を順番に通過する。これにより、図4に示すように、ワイヤWが鉄筋Rの周りに円環状に巻き回される。
この状態から、捩りモータ76が正回転すると、スクリューシャフト84が左ねじの方向に回転する。ロングフィン148は、アウタスリーブ102の回転方向に上側ストッパ154の規制片154aと当接しており、アウタスリーブ102の左ねじの方向の回転が禁止される。このため、アウタスリーブ102は、インナスリーブ100とともにクランプガイド86に対して後退する。アウタスリーブ102の後退に伴い、2個の案内ピン110は、2個の上側案内孔118a内と2個の下側案内孔126a内を前部から中間位置まで移動する。挟持部材90は、全開状態から半開状態に変わり、第2上側突部122と第1下側突部128との間の第1挟持箇所P1に、ワイヤWの先端近傍部(即ち、第1被挟持箇所WP1)が挟持されて固定される。これにより、ワイヤWの先端近傍部が挟持部材90によって保持される。この状態では、第1抜け止め部123は、挟持部材90の第1挟持箇所P1を前方から塞いでいる。
この状態から、捩りモータ76が停止し、送りモータ32が正回転すると、送り部36は、鉄筋Rの周りのワイヤWを引き戻す。ワイヤWの先端部近傍は、挟持部材90によって保持されており、鉄筋Rの周りのワイヤWが縮径する。
この状態から、捩りモータ76が再び正回転すると、アウタスリーブ102は、インナスリーブ100とともにクランプガイド86に対してさらに後退する。アウタスリーブ102の後退に伴い、2個の案内ピン110は、2個の上側案内孔118a内と2個の下側案内孔126a内を中間位置から後部まで移動する。挟持部材90は、半開状態から全閉状態に変わり、第1上側突部120と第2下側突部130との間の第2挟持箇所P2に、ワイヤWの後端近傍部(即ち、第2被挟持箇所WP2)が挟持されて固定される。これにより、ワイヤWの後端近傍部が挟持部材90によって保持される。この状態では、第1抜け止め部123は、挟持部材90の第1挟持箇所P1を前方から塞いでおり、第2抜け止め部131は、挟持部材90の第2挟持箇所P2の直下に配置されている。また、第1抜け止め部123と第2抜け止め部131とは、鉄筋RとワイヤWとの間に配置されている。
この状態から、捩りモータ76の正回転に伴いアウタスリーブ102がクランプガイド86に対してさらに後退する。図6に示すように、プッシュプレート140は、アウタスリーブ102とともに後退しており、被操作部材72の突片72bに当接して後方に向かって押し込む。被操作部材72が回動軸72aの周りを切断位置まで回動すると、切断部材66は、回動軸66aの周りを所定の位置まで回動する。これにより、切断部材66の内部を通過するワイヤWが切断される。鉄筋Rの周りのワイヤWは、挟持部材90によって、ワイヤWの先端部近傍と後端部近傍との2点で保持される。
この状態から、捩りモータ76の正回転に伴いアウタスリーブ102がクランプガイド86に対してさらに後退すると、図16に示すように、アウタスリーブ102の段差部102aがクランプガイド86の段差部86cに当接する。このため、アウタスリーブ102は、クランプガイド86に対してさらに後退することができず、クランプガイド86と一体となって後退する。これにより、挟持部材90が後退し、即ち、挟持部材90が鉄筋Rから離れる方向に移動し、鉄筋Rの周りのワイヤWが鉄筋Rから離れる方向に引っ張られる。引っ張り工程が実行されている間、第1抜け止め部123は、第1挟持箇所P1の前方を塞いでおり、第2抜け止め部131は、第2挟持箇所P2の直下前方に配置されている。このため、ワイヤWが引っ張られることに伴いワイヤWに付与される張力によって、ワイヤWが挟持部材90に対して前方に移動した場合、ワイヤWの先端近傍部WP1が第1抜け止め部123に当接し、ワイヤWの後端近傍部WP2が第2抜け止め部131に当接する。これにより、ワイヤWは、挟持部材90から抜け出ることなく、鉄筋Rから離れる方向に引っ張られる。
この状態から、捩りモータ76の正回転に伴いアウタスリーブ102がクランプガイド86とともに後退すると、図17に示すように、ロングフィン148は、アウタスリーブ102の回転方向に上側ストッパ154の規制片154aと当接しなくなる。これにより、アウタスリーブ102の左ねじの方向の回転が許容される。この状態では、付勢部材92は圧縮されており、クランプガイド86をワッシャ96から離す方向に付勢する付勢力が、付勢部材92からクランプガイド86に付与される。このため、インナスリーブ100のボール穴に嵌合されたボール94と、スクリューシャフト84のボール溝84cとの間に摩擦力が作用する。この結果、クランプガイド86が回転すると、アウタスリーブ102はスクリューシャフト84に対して後退することなく、アウタスリーブ102は、スクリューシャフト84と一体となって左ねじの方向に回転する。これにより、クランプガイド86と挟持部材90とが左ねじの方向に回転し、挟持部材90によって保持されたワイヤWが捩られる。捩り工程が実行されている間、引っ張り工程が実行されている場合と同様に、第1抜け止め部123は、第1挟持箇所P1の前方を塞いでおり、第2抜け止め部131は、第2挟持箇所P2の直下前方に配置されている。このため、ワイヤWが捩られることに伴いワイヤWに付与される張力によって、ワイヤWが挟持部材90に対して前方に移動した場合、ワイヤWの先端近傍部WP1が第1抜け止め部123に当接し、ワイヤWの後端近傍部WP2が第2抜け止め部131に当接する。これにより、ワイヤWは、挟持部材90から抜け出ることなく捩られる。
その後、捩りモータ76が逆回転して、スクリューシャフト84が右ねじの方向に回転する。アウタスリーブ102が右ねじの方向に回転し、ショートフィン146またはロングフィン148が下側ストッパ156の規制片156aに当接して、アウタスリーブ102の右ねじの方向の回転が禁止される。クランプガイド86をワッシャ96から離す方向に付勢する付勢力が、付勢部材92からクランプガイド86に付与されており、アウタスリーブ102は、クランプガイド86と一体となって前進する。係合ピン86bが係合溝84dの前端部に当接すると、アウタスリーブ102は、クランプガイド86に対して前進する。2個の案内ピン110が、2個の上側案内孔118a内と2個の下側案内孔126a内を後部から前部まで移動すると、挟持部材90が全開状態に変わる。これにより、挟持部材90に保持されていたワイヤWが挟持部材90から外れる。ショートフィン146が規制片156aに当接していた場合、アウタスリーブ102がクランプガイド86に対して前進して、ショートフィン146が規制片156aの前端部よりも前方に移動すると、アウタスリーブ102が再度右ねじの方向に回転する。ロングフィン148が規制片156aに当接すると、アウタスリーブ102の回転が禁止される。これにより、捩り機構30が初期状態に復帰する。
図20に示すように、制御基板20には、制御電源回路200、MCU(Micro Control Unit)202、モータ制御信号出力先切換回路204、モータ回転信号入力元切換回路206、ゲートドライブ回路208、210、インバータ回路212、214、電流検出回路216、ブレーキ回路218、220等が設けられている。
MCU202は、送りモータ32や捩りモータ76の動作を制御する際に、モータ回転信号入力ポート202bに入力されるホールセンサ信号Hu,Hv,Hwに基づいて、モータ制御信号出力ポート202aからモータ制御信号UH,VH,WH,UL,VL,WLを出力する。以下では、MCU202が送りモータ32や捩りモータ76の動作を制御する際に行う進角制御について説明する。
MCU202は、トリガスイッチ9がオフからオンに切り換わると、図37の処理を実行する。図37の処理では、MCU202は、S2の送りモータ第1駆動処理(図38参照)、S4の捩りモータ第1駆動処理(図39参照)、S6の送りモータ第2駆動処理(図40参照)、S8の捩りモータ第2駆動処理(図41参照)、S10の捩りモータ第3駆動処理(図42参照)を順に実行する。
以下では図38を参照しながら、送りモータ第1駆動処理の詳細について説明する。S12では、MCU202は、切換信号SWとしてH電位を出力し、モータ制御信号出力先切換回路204とモータ回転信号入力元切換回路206を、それぞれ送りモータ32側に切り換える。
以下では図39を参照しながら、捩りモータ第1駆動処理の詳細について説明する。S22では、MCU202は、切換信号SWとしてL電位を出力し、モータ制御信号出力先切換回路204とモータ回転信号入力元切換回路206を、それぞれ捩りモータ76側に切り換える。なお、S22の処理を実行する時点で、ブレーキ回路218がモータ制御信号UL1,VL1,WL1をH電位に維持しているので、モータ制御信号出力先切換回路204が捩りモータ76側に切り換わり、送りモータ32側にMCU202からの短絡ブレーキ信号が出力されなくなっても、送りモータ32に対するブレーキが維持される。
以下では図40を参照しながら、送りモータ第2駆動処理の詳細について説明する。S42では、MCU202は、切換信号SWとしてH電位を出力し、モータ制御信号出力先切換回路204とモータ回転信号入力元切換回路206を、送りモータ32側に切り換える。なお、S42の処理を実行する時点で、ブレーキ回路220がモータ制御信号UL2,VL2,WL2をH電位に維持しているので、モータ制御信号出力先切換回路204が送りモータ32側に切り換わり、捩りモータ76側にMCU202からの短絡ブレーキ信号が出力されなくなっても、捩りモータ76に対するブレーキが維持される。
以下では図41を参照しながら、捩りモータ第2駆動処理の詳細について説明する。S62では、MCU202は、切換信号SWとしてL電位を出力し、モータ制御信号出力先切換回路204とモータ回転信号入力元切換回路206を、捩りモータ76側に切り換える。なお、S62の処理を実行する時点で、ブレーキ回路218がモータ制御信号UL1,VL1,WL1をH電位に維持しているので、モータ制御信号出力先切換回路204が捩りモータ76側に切り換わり、送りモータ32側にMCU202からの短絡ブレーキ信号が出力されなくなっても、送りモータ32に対するブレーキが維持される。
以下では図42を参照しながら、捩りモータ第3駆動処理の詳細について説明する。
4 :本体
6 :グリップ
8 :トリガ
9 :トリガスイッチ
10 :バッテリ取付部
12 :リールホルダ
12a :収容空間
12b :表示部
12c :操作部
14 :ホルダハウジング
14a :回動軸
16 :カバー部材
18 :リール
20 :制御基板
22 :表示基板
22a :設定表示LED
22b :設定スイッチ
24 :送り機構
26 :案内機構
28 :切断機構
30 :捩り機構
32 :送りモータ
34 :減速部
36 :送り部
38 :ベース部材
40 :ガイド部材
40a :ガイド孔
42 :駆動ギヤ
44 :第1ギヤ
44a :溝
46 :第2ギヤ
46a :溝
48 :ギヤ支持部材
48a :揺動軸
52 :付勢部材
56 :ワイヤガイド
56a :突起部
58 :上側案内アーム
58a :上側案内通路
60 :下側案内アーム
60a :下側案内通路
61 :第1案内ピン
62 :第2案内ピン
66 :切断部材
66a :回動軸
68 :リンク部
70 :連結部材
72 :被操作部材
72a :回動軸
72b :突片
74 :付勢部材
76 :捩りモータ
78 :減速部
82 :保持部
84 :スクリューシャフト
84a :太径部
84b :細径部
84c :ボール溝
84d :係合溝
86 :クランプガイド
86a :凹部
86b :係合ピン
86c :段差部
88 :スリーブ
90 :挟持部材
92 :付勢部材
94 :ボール
96 :ワッシャ
100 :インナスリーブ
100a :リブ
102 :アウタスリーブ
102a :段差部
104 :支持部材
106 :止めねじ
110 :案内ピン
114 :上側挟持部材
116 :下側挟持部材
118 :上側基部
118a :上側案内孔
120 :第1上側突部
121 :上側連結部
122 :第2上側突部
123 :第1抜け止め部
124 :第1ワイヤ通路
126 :下側基部
126a :下側案内孔
128 :第1下側突部
129 :下側連結部
130 :第2下側突部
131 :第2抜け止め部
132 :第2ワイヤ通路
134 :補助通路
136 :初期状態検出センサ
138 :把持検出センサ
140 :プッシュプレート
140a :初期状態検出マグネット
140b :把持検出マグネット
144 :フィン
146 :ショートフィン
148 :ロングフィン
150 :回転制限部
152 :ベース部材
154 :上側ストッパ
154a :規制片
156 :下側ストッパ
156a :規制片
158 :揺動軸
160 :揺動軸
162 :付勢部材
164 :付勢部材
170 :コイル
172 :ティース
174 :ステータ
176 :ロータ
178 :センサ基板
180 :ホールセンサ
180a :第1ホール素子
180b :第2ホール素子
180c :第3ホール素子
182 :コイル
184 :ティース
186 :ステータ
188 :ロータ
190 :センサ基板
192 :ホールセンサ
192a :第1ホール素子
192b :第2ホール素子
192c :第3ホール素子
200 :制御電源回路
202 :MCU
202a :モータ制御信号出力ポート
202b :モータ回転信号入力ポート
202c :汎用入出力ポート
204 :モータ制御信号出力先切換回路
206 :モータ回転信号入力元切換回路
208 :ゲートドライブ回路
210 :ゲートドライブ回路
212 :インバータ回路
214 :インバータ回路
216 :電流検出回路
218 :ブレーキ回路
220 :ブレーキ回路
222a :スイッチング素子
222b :スイッチング素子
224a :スイッチング素子
224b :スイッチング素子
226a :スイッチング素子
226b :スイッチング素子
228 :正極側電位線
230 :負極側電位線
232 :モータ電力線
234 :モータ電力線
236 :モータ電力線
238a :スイッチング素子
238b :スイッチング素子
240a :スイッチング素子
240b :スイッチング素子
242a :スイッチング素子
242b :スイッチング素子
244 :正極側電位線
246 :負極側電位線
248 :モータ電力線
250 :モータ電力線
252 :モータ電力線
260 :デマルチプレクサ
262 :FET
264 :FET
266 :NOTゲート
268 :NORゲート
270 :NORゲート
272 :NOTゲート
274 :NOTゲート
274a :トランジスタ
274b :トランジスタ
274c :トランジスタ
274d :トランジスタ
276a :抵抗器
276b :抵抗器
276c :抵抗器
276d :抵抗器
276e :抵抗器
276f :抵抗器
276g :抵抗器
276h :抵抗器
278a :トランジスタ
278b :トランジスタ
278c :トランジスタ
278d :トランジスタ
280a :抵抗器
280b :抵抗器
280c :抵抗器
280d :抵抗器
280e :抵抗器
280f :抵抗器
280g :抵抗器
280h :抵抗器
282 :マルチプレクサ
284 :FET
286 :FET
288 :NOTゲート
290 :NORゲート
292 :NORゲート
294 :NORゲート
296 :NOTゲート
Claims (6)
- 鉄筋結束機であって、
第1ブラシレスモータを有しており、ワイヤを送り出す送り出し工程と、前記ワイヤを引き戻す引き戻し工程を実行する送り機構と、
前記第1ブラシレスモータに接続された第1インバータ回路と、
前記第1インバータ回路を介して前記第1ブラシレスモータを制御するコントロールユニットを備えており、
前記第1ブラシレスモータは、第1センサ基板上に配置された第1ホールセンサを備えており、
前記送り出し工程において、前記コントロールユニットは、前記第1ブラシレスモータを第1進角で進角制御し、
前記引き戻し工程において、前記コントロールユニットは、前記第1ブラシレスモータを第2進角で進角制御し、
前記第1進角が前記第2進角よりも大きく設定されている、鉄筋結束機。 - 前記第1ホールセンサが、前記第1進角および前記第2進角のうちの一方で第1ホールセンサ信号を出力するように、前記第1センサ基板上で配置されており、
前記第1進角と前記第2進角の和が60°である、請求項1の鉄筋結束機。 - 第2ブラシレスモータを有しており、前記ワイヤを捩る捩り工程と、前記ワイヤを捩った後に初期状態に復帰する初期状態復帰工程を実行する捩り機構と、
前記第2ブラシレスモータに接続された第2インバータ回路をさらに備えており、
前記コントロールユニットは、前記第2インバータ回路を介して前記第2ブラシレスモータも制御し、
前記第2ブラシレスモータは、第2センサ基板上に配置された第2ホールセンサを備えており、
前記捩り工程において、前記コントロールユニットは、前記第2ブラシレスモータを第3進角で進角制御し、
前記初期状態復帰工程において、前記コントロールユニットは、前記第2ブラシレスモータを第4進角で進角制御し、
前記第3進角が前記第4進角よりも小さく設定されている、請求項1または2の鉄筋結束機。 - 前記第2ホールセンサが、前記第3進角および前記第4進角のうちの一方で第2ホールセンサ信号を出力するように、前記第2センサ基板上で配置されており、
前記第3進角と前記第4進角の和が60°である、請求項3の鉄筋結束機。 - 第2ブラシレスモータを有しており、前記ワイヤを捩る捩り工程と、前記ワイヤを捩った後に初期状態に復帰する初期状態復帰工程を実行する捩り機構と、
前記第2ブラシレスモータに接続された第2インバータ回路をさらに備えており、
前記コントロールユニットは、前記第2インバータ回路を介して前記第2ブラシレスモータも制御し、
前記第2ブラシレスモータは、第2センサ基板上に配置された第2ホールセンサを備えており、
前記捩り工程において、前記コントロールユニットは、前記第2ブラシレスモータを前記第2進角で進角制御し、
前記初期状態復帰工程において、前記コントロールユニットは、前記第2ブラシレスモータを前記第1進角で進角制御する、請求項1の鉄筋結束機。 - 前記第1ホールセンサが、前記第1進角および前記第2進角のうちの一方で第1ホールセンサ信号を出力するように、前記第1センサ基板上で配置されており、
前記第2ホールセンサが、前記第1進角および前記第2進角のうちの前記一方で第2ホールセンサ信号を出力するように、前記第2センサ基板上で配置されており、
前記第1進角と前記第2進角の和が60°である、請求項5の鉄筋結束機。
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