JP2024502779A - アイドリング制御付き衝撃ねじ込み／ねじ抜き装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、衝撃ねじ込み／ねじ抜き装置であって、ロータを備える電気的なモータと、前記モータを制御するための手段であって、前記モータに指令命令を伝達することができる、手段と、衝撃機構と、を含み、前記衝撃機構は、前記ロータの回転軸の周りを回転できるように取り付けられた少なくとも１つのアンビルと、前記軸の周りで前記モータによって回転することができる少なくとも１つのハンマーであって、少なくとも、前記ハンマーが前記モータによって回転されるときに、前記少なくとも１つのアンビルと衝突することができない非係合位置と、前記ハンマーが前記モータによって回転されるときに、前記少なくとも１つのアンビルと衝突することができる係合位置と、の間を移動することができる少なくとも１つのハンマーと、を含む装置に関する。本発明によれば、制御するための前記手段によって前記モータに供給される前記指令命令の変動が、前記少なくとも１つのハンマーの一方の位置から他方の位置への移動をトリガする。

Description

１． 発明の属する技術分野
本発明の分野は、衝撃レンチとしてより一般的に知られている衝撃ねじ込み／ねじ抜き装置の設計および製造の分野である。

２． 従来技術
衝撃レンチは、ナットやねじなどの要素を、それらを使用するオペレータの手にトルクフィードバックを生じさせることなく、それらを締め付けたり緩めたりするために従来使用されているツールである。

このような工具は電動または空気圧モータと、衝撃機構とを備え、その入力はモータのロータに接続され、その出力はねじ込み工具を回転させることができる出力正方形を備える。衝撃機構は典型的には、モータによって回転することができ、より典型的にはハンマーと呼ばれる質量体を担持するフライホイールを備え、それは出力正方形を打撃することができ、それはアンビルとして作用し、したがって、それを回転させて、締め付け－緩められる要素にトルクを伝達する。したがって、打撃機構は、（モータによって駆動される）回転質量体の運動エネルギーを衝撃エネルギーに変換する。いくつかのタイプの衝撃機構があるが、それらはすべて、出力正方形を打撃する１つまたは複数のハンマーを有するという共通の特徴を有する。

ツインハンマー、２つのジョー、またはピンクラッチ機構など、異なる種類の衝撃機構が存在し、これらは全て、一般に１、時には２に等しい数で、１回転当たりの決定された数の衝撃を系統的に生成する共通の特徴を有する。１回転当たりの衝撃の数は、衝撃機構の運動学に関連し、変更することができない。

すべての衝撃機構は同じ原理で動作し、すなわち、締め付けトルクに徐々に到達するためには多数の衝撃が必要とされる。したがって、衝撃レンチの締め付けトルクは、各衝撃中にアンビルに伝達される衝撃の数およびエネルギーの量に依存する。一般に、衝撃レンチの締め付けトルクは、１０秒のねじ込み後に到達するトルクに対応すると主張されている。

高い締め付けトルクを迅速に達成するために、各衝撃中に出力正方形に伝達されるエネルギーは、高くなければならない。これは、衝撃前の衝撃機構の回転速度を増加させることによって達成することができる。これはより強力なモータを実装することを必要とし、これは特に、全体の寸法、重量、およびコストの観点から、欠点である。

別の解決策は、衝撃レンチをアイドル状態にすること、すなわち、モータが所定の速度に達するまで、ハンマーをアンビルと衝突できない非係合位置に保ち、次いで、ハンマーを、アンビルと衝突して大きな力の衝撃を生成することができる係合位置に配置することによって、ハンマーを作動させることを含む。

この技術は興味深いが、ハンマーを係合位置または非係合位置のいずれか一方から他方へ移動させるために、モータから独立したアクチュエータを実装することを必要とする。したがって、この種の衝撃レンチは構造的に複雑である。

したがって、衝撃レンチは、高い締め付けトルクに迅速に到達することを可能にするために、さらに改善され得る。

３． 発明の目的
本発明は特に、これらの様々な問題の少なくともいくつかに対する効果的な解決策を提供することを目的とする。

特に、少なくとも１つの実施形態によれば、本発明は、高い締め付けトルクに迅速に到達することを可能にする電気衝撃レンチを提供することを目的とする。

少なくとも１つの実施形態によれば、本発明は特に、そのような衝撃レンチを簡単な設計で提供することを目的とする。

少なくとも１つの実施形態によれば、本発明はさらに、信頼性があり、かつ堅牢であるそのような衝撃レンチを提供することを目的とする。

少なくとも１つの実施形態によれば、本発明はさらに、費用効果の高いそのような衝撃レンチを提供することを目的とする。

４． 発明の説明
この目的のために、本発明は、衝撃ねじ込み／ねじ抜き装置であって、
ロータを備える電気的なモータと、
前記モータを制御するための手段であって、前記モータに指令命令を伝達することができる、手段と、
衝撃機構と、を含み、前記衝撃機構は、
前記ロータの回転軸の周りを回転できるように取り付けられた少なくとも１つのアンビルと、
前記回転軸の周りで前記モータによって回転することができる少なくとも１つのハンマーであって、少なくとも、
前記ハンマーが前記モータによって回転されるときに、前記少なくとも１つのアンビルと衝突することができない非係合位置と、
前記ハンマーが前記モータによって回転されるときに、前記少なくとも１つのアンビルと衝突することができる係合位置と、
の間を移動することができる少なくとも１つのハンマーと、を含む装置を提案する。

本発明によれば、制御するための前記手段によって前記モータに供給される前記指令命令の変動が、前記少なくとも１つのハンマーの一方の位置から他方の位置への移動をトリガする。

したがって、本発明のこの態様によれば、モータに供給される命令の単純な変動は、ハンマーがその位置のうちの１つから他の位置に移動されることを可能にし、この移動が行われることを可能にするアクチュエータを実装する必要がない。これは本発明による装置を非常に単純な設計にするが、それにもかかわらず、モータが十分に速く動作しているときに打撃機構を作動させることを可能にすることによって、高い締め付けトルクに迅速に到達することを可能にする。

１つの可能な特徴によれば、前記装置は、前記ロータと同軸のフライホイールを備える。

１つの考えられる特徴によれば、前記モータを制御するための前記手段は、ねじ込みまたはねじ抜き動作を実行するために前記装置が実装されることを可能にし、前記動作は、前記ハンマーが前記アンビルと衝突する一連の連続する衝撃サイクルを実行することを含み、制御するための前記手段は、前記モータに指令命令を伝達することが可能であり、
制御するための前記手段は、各衝撃サイクル中に、制御するための前記手段によって前記モータに供給される前記指令命令の変動を生成することが可能であり、前記変動が、前記少なくとも１つのハンマーの、その位置の１つから他の位置への移動をトリガする。

１つの可能な特徴によれば：
前記少なくとも１つのハンマーは少なくとも１つの打撃面を備え、前記少なくとも１つのアンビルは少なくとも１つの衝突面を備え、
前記少なくとも１つのハンマーが前記係合位置にあるときであって前記少なくとも１つのハンマーが前記モータによって回転されるとき、前記打撃面および前記衝突面は互いに打撃することができ、
前記少なくとも１つのハンマーが前記非係合位置にあるときであって前記少なくとも１つのハンマーが前記モータによって回転されるとき、前記打撃面および前記衝突面は互いに打撃することができない。

１つの可能な特徴によれば：
前記ロータには、駆動シャフトが設けられる。前記フライホイールは前記駆動シャフトと同軸である。前記少なくとも１つのハンマーは、その非係合位置と係合位置との間を移動することができるように前記フライホイールに取り付けられる。前記フライホイールと前記駆動シャフトとが回転可能に連結されて前記少なくとも１つのハンマーがその非係合位置にあるような少なくとも１つの端位置によって画定される角度範囲にわたって、前記フライホイールが前記駆動シャフトに対して回転可能である。前記装置は、前記駆動シャフトが前記少なくとも１つの端位置にあるときにはその非係合位置に、
前記駆動シャフトが前記角度範囲内の所定の位置にあるときにはその係合位置に、
前記少なくとも１つのハンマーを配置するために、前記少なくとも１つのハンマーに作用する少なくとも１つの作動要素を含む。

１つの可能な特徴によれば、前記角度範囲は、前記フライホイールおよび前記駆動シャフトが回転可能に連結されて前記少なくとも１つのハンマーがその非係合位置にあるような、前記フライホイールに対する前記駆動シャフトの２つの端位置によって画定される。

１つの可能な特徴によれば、前記少なくとも１つのハンマーは、前記モータの回転軸に平行な軸に沿って、前記少なくとも１つのハンマーの前記係合位置と前記非係合位置との間で回転することができる。

１つの可能な特徴によれば、前記駆動シャフトと共に回転するように前記駆動シャフトに固定された割り出しピンを備え、前記割り出しピンは、前記駆動シャフトと前記フライホイールとを回転可能に連結するように、前記少なくとも１つの端位置において、前記フライホイールと共に回転するために前記フライホイールに固定された少なくとも１つの停止部に当接することができる。

１つの可能な特徴によれば：
前記少なくとも１つの作動要素は、前記駆動シャフトと共に回転するように前記駆動シャフトに固定された少なくとも１つのフィンを備え、前記少なくとも１つのフィンは、前記少なくとも１つのハンマーに堅固に接続された少なくとも１つのランプに沿って移動することができる。前記少なくとも１つのフィンおよび前記少なくとも１つのランプは、
前記駆動シャフトが前記少なくとも１つの端位置にあるときには前記少なくとも１つのハンマーを前記非係合位置に配置するように、および、
前記駆動シャフトが前記角度範囲内の前記所定の位置にあるときには前記少なくとも１つのハンマーを前記係合位置に配置するように構成されるように、
成形される。

１つの可能な特徴によれば：
前記装置は、前記ハンマーと共に回転するように前記ハンマーの各々に固定された少なくとも１つの被駆動歯車を備え、前記ハンマーは前記フライホイールに堅固に接続される。前記少なくとも１つの作動要素は、前記駆動シャフトと共に回転するように前記駆動シャフトに固定されて前記被駆動歯車のうちの１つ以上と係合された駆動歯車を備える。前記駆動シャフトの前記フライホイールに対する相対運動は、前記少なくとも１つのハンマーがその前記係合位置と前記非係合位置との間で移動されることを可能にする。

１つの可能な特徴によれば、前記少なくとも１つのハンマーは、前記駆動シャフトの回転軸に平行な軸に沿って、その係合位置と非係合位置との間で並進することができる。

１つの可能な特徴によれば、前記駆動シャフトに固定され、前記駆動シャフトと共に回転するが、自由に並進する二次駆動シャフトを備え、
前記二次駆動シャフトは、前記駆動シャフトの回転軸に沿って前記フライホイールに対して並進および回転することができるように取り付けられ、
前記二次駆動シャフトは、前記フライホイールに堅固に接続された少なくとも１つのガイドピンがカムに対して移動することができるような少なくとも１つのカムを備え、
前記少なくとも１つのカムは、
前記少なくとも１つの端位置と前記所定の位置との間の前記角度範囲にわたって前記二次駆動シャフトが前記フライホイールに対して回転することを可能にするように、および、
前記少なくとも１つの端位置と前記所定の位置との間の前記フライホイールの移動中に前記フライホイールに対する前記二次駆動シャフトの並進移動を可能にするように、
成形されたプロファイルを有する。

１つの可能な特徴によれば、前記少なくとも１つのハンマーは、
前記駆動シャフトと共に並進するように前記駆動シャフトに固定されているが、それと共に回転するようには固定されておらず、
前記駆動シャフトによってその係合位置と非係合位置との間で移動されるように前記フライホイールに対して並進することができるように取り付けられている。

１つの可能な特徴によれば、前記モータは、コイルを備えた内部ステータを含み、
前記ロータは外部であり、
前記少なくとも１つのハンマーは、前記ロータと共に回転するように前記ロータに固定され、前記少なくとも１つのハンマーは、前記ロータの回転軸に平行な軸に沿ってその係合位置と非係合位置との間で前記ロータに対して回転することができるように取り付けられ、
前記コイルによって作り出される磁界は、
制御するための前記手段が前記ロータを回転させるために前記コイルに電力を供給するときには前記少なくとも１つのハンマーをその非係合位置に配置するように、
制御するための前記手段が前記ロータを回転させるために前記コイルに電力を供給しないときには前記少なくとも１つのハンマーをその係合位置に配置するように、前記少なくとも１つのハンマーに作用する。

１つの考えられる特徴によれば、制御するための前記手段は、
前記モータを一方向に加速して、前記駆動シャフトをその端位置の一方に配置し、前記フライホイールを所定の速度まで一方向に回転させる命令を供給することと、
前記駆動シャフトが前記角度範囲にわたって前記フライホイールに対して移動して前記所定の位置に到達し、前記少なくとも１つのハンマーをその係合位置に配置して、前記少なくとも１つのハンマーを前記少なくとも１つのアンビルと衝突させるように、前記モータに減速命令を供給することと、
前記方向に前記モータを再加速する命令を供給することと、
ができる。

１つの考えられる特徴によれば、制御するための前記手段は、
前記ロータを回転させ、前記少なくとも１つのハンマーを前記非係合位置に配置するために、前記モータに電力を供給する命令を供給し、
前記少なくとも１つのハンマーを前記非係合位置に配置して前記ロータを前記方向に回転させて前記少なくとも１つのハンマーを前記少なくとも１つのアンビルと衝突させるために、前記モータに電力を供給しない命令を供給するように構成される。

１つの考えられる特徴によれば、制御するための前記手段は、前記少なくとも１つのハンマーが前記少なくとも１つのアンビルに対して前記ロータの回転軸に沿った所定の角度位置にあることを示す少なくとも１つのパラメータを制御するための前記手段が検出するまで、前記所定の速度で前記ロータの回転を維持するように構成されている。

１つの考えられる特徴によれば、前記モータは、前記ロータの前記角度位置を測定するためのセンサを備え、
制御するための前記手段は、
前記センサを使用して行われた測定に基づいて、それぞれの衝撃サイクルの終わりにおける前記少なくとも１つのアンビルの前記角度位置を決定し、記録し、
そこから、その後の衝撃サイクルにおいて、前記少なくとも１つのアンビルに対する前記少なくとも１つのハンマーの前記角度位置と、前記所定の角度位置の到達とを推定するように構成される。

１つの考えられる特徴によれば、前記少なくとも１つのアンビルに堅固に接続された出力シャフトを備え、
前記装置は、前記出力シャフトの前記角度位置を測定するためのセンサを備え、
制御するための前記手段は、
各衝撃サイクルの終わりに前記出力シャフトの前記角度位置を決定し、記録し、
そこから、その後の衝撃サイクルにおいて、前記少なくとも１つのアンビルに対する前記少なくとも１つのハンマーの前記角度位置と、前記所定の角度位置の到達とを推定するように構成される。

１つの考えられる特徴によれば、制御するための前記手段は、前記少なくとも１つのハンマーの前記所定の角度位置において前記ロータと前記フライホイールとの間の角度ずれを安定させるように前記モータを制御することができる。

１つの考えられる特徴によれば、前記フライホイールの前記角度位置を測定することができる角度センサを備え、
制御するための前記手段は、前記フライホイールに対する前記ロータの前記角度位置を計算することができる。

５． 図面の説明
本発明のさらなる特徴および利点は、単に説明のための非限定的な例として与えられる特定の実施形態の以下の説明および添付の図面を読むことによって明らかになるであろう。

本発明の第１の実施形態による装置の縦断面図を示す。 図１の装置の分解部分図を示す。 ハンマーが非係合位置にある、図１の装置の異なる断面を示す。 ハンマーが係合位置にある、図１の装置の異なる断面を示す。 ハンマーが係合位置にある、図１の装置の異なる断面を示す。 ハンマーが係合位置に移動することを可能にしない、ハンマーおよびアンビルの相対位置を示す。 （ａ）は、ハンマーが係合位置に移動することを可能にする、ハンマーおよびアンビルの相対位置を示す。（ｂ）は、ハンマーが係合位置にある、ハンマーおよびアンビルの相対位置を示す。 動作中の装置の、ハンマーおよびアンビルの異なる相対位置を示す。 本発明の第２の実施形態による装置の縦断面図を示す。 図９の装置の分解部分図を示す。 ハンマーが係合位置にあり、アンビルと衝突する、図９の装置の異なる断面を示す。 ハンマーが非係合位置にある、図９の装置の異なる断面を示す。 ハンマーが係合位置にあり、アンビルと衝突しない、図９の装置の異なる断面を示す。 本発明の第３の実施形態による装置の縦断面図を示す。 異なる位置における図１４の装置の打撃機構の部分斜視図を示す。 図１４の装置の分解部分図を示す。 （ｂ）は、ハンマーを非係合位置に配置するために停止部に当接するガイドピンを示し、（ａ）は、非係合位置におけるハンマーと、アンビルとの通常の相対位置を示す。 図１４の装置の断面図を示す。 （ｂ）は、ハンマーを係合位置に配置するために停止部に当接しないガイドピンを示し、（ａ）は、アンビルと衝突する係合位置にあるハンマーを示す。 （ａ）は、ハンマーを非係合位置に配置するために停止部に当接するガイドピンを示し、（ａ）は、非係合位置におけるハンマーと、アンビルとの通常の相対位置を示す。 本発明による装置の第４の実施形態を示す。 動作中の本発明による装置のモータの速度および加速度の経時変化を示す。

６． 特定の実施形態の説明
６．１． 第１実施形態
図１～８を参照して、衝撃レンチとも呼ばれる、本発明によるねじ込み／ねじ抜き装置の第１の実施形態を示す。

このような装置は、ステータ２０とロータ（回転体、回転子）２１とを備える電気的なモータ２を収容するケーシング１を備える。それは、作動トリガ１０を備える。

ロータ２１には駆動シャフト３が設けられており、その端部には駆動シャフト３の長手方向軸に垂直な軸に沿って互いから離れて延びる２つのフィン４が突出している。

駆動シャフト３の端部は、割り出しピン５をさらに備える。

装置は、以下を含む衝撃機構６を備える：
ロータ２１の回転軸を中心に回転できるように取り付けられた少なくとも１つのアンビル６０；
前記軸に沿ってモータによって回転可能である少なくとも１つのハンマー６１。

各アンビル６０は、２つの対向する衝突面６０１を備える。

アンビル６０は、出力正方形とも呼ばれる出力シャフト６０２に回転可能に連結され、この出力シャフトは、ナットまたはねじなどの、ねじ込み／ねじ抜きされる要素を回転させるために、ねじ込み／ねじ抜きビットを担持することができる。

各ハンマー６１は、２つの対向する打撃面６１０を備える。各ハンマー６１は、駆動シャフトのフィン４が移動することができるランプ（傾斜）プロファイル６４０を画定する中央凹部６３０によって分離された２つのラグ６２０をさらに備える。

ハンマー６１は、フライホイール７に堅固に接続されている。フライホイール７は、内部にハンマー６１が配置されるベルを形成する。ハンマー６１は、静止してロータの回転軸に平行な軸に沿って延びるようにフライホイール７に固定されたシャフト７０上で回転することができるように取り付けられる。

ロータ、駆動シャフト、フライホイールおよび出力シャフトは同軸である。

孔７１はフライホイールの中心を移動し、その周囲には、２つの停止部７３によって画定される角度部分にわたって延びる、より大きい外径の溝７２が形成される。２つの停止部の実装は、ねじ込みおよびねじ抜きの両方の間、装置が動作することを可能にする。単一の停止部の実装は、装置がこれらの２つの方向の一方または他方においてのみ動作することを可能にする。

割り出しピン５は溝７２の形状を補完する形状を有し、溝７２を画定る停止部７３のいずれかに当接するまで、その中を移動することができる。したがって、フライホイール７は、２つの停止部７３によって画定される角度範囲にわたって、駆動シャフト３上でその軸に沿って回転することができる。

したがって、フライホイールは、少なくとも１つの端位置によって画定される角度範囲にわたって駆動シャフトに対して回転することが可能であり、この実施形態では端位置は停止部７３によって画定される２つの端位置であり、フライホイールおよび駆動シャフトは回転可能に連結される。割り出しピン５が停止部７３に当接しているとき、フライホイール７および駆動シャフト３は、割り出しピンを停止部に近づける方向に回転可能に連結される。

各ハンマー６１は、少なくとも以下のものの間で、対応するシャフト７０を中心に回転することができる：
ハンマーがモータによって回転されるときにアンビル６０と衝突することができない非係合位置
ハンマーがモータによって回転されるときにアンビル６０と衝突することができる係合位置。

打撃面および衝突面は、少なくとも１つのハンマーがその係合位置にあるときであって少なくとも１つのハンマーがモータによって回転されるとき、互いに打撃することができる。

打撃面および衝突面は、少なくとも１つのハンマーが非係合位置にあるときであって少なくとも１つのハンマーがモータによって回転されるとき、互いに打撃することができない。

前記装置は、
前記駆動シャフトが前記少なくとも１つの端位置にあるときにはその非係合位置に、
前記駆動シャフトが前記角度範囲内の所定の位置にあるときにはその係合位置に、
前記少なくとも１つのハンマーを配置するために、前記少なくとも１つのハンマーに作用する少なくとも１つの作動要素を含む。

作動要素は、それと共に回転するために駆動シャフト３に固定され、ハンマー６１のラグ６２０のランプ（傾斜部）６４０に対して移動することができるフィン４を備える。

フィン４およびランプ６４０は、
前記駆動シャフトが前記少なくとも１つの端位置にあるときには前記少なくとも１つのハンマーを前記非係合位置に配置するように、および、
前記駆動シャフトが前記角度範囲内の前記所定の位置にあるときには前記少なくとも１つのハンマーを前記係合位置に配置するように構成されるように、
成形される。

割り出しピン５が停止部７３の１つに当接すると、フィン４はハンマー６１の中央凹部６３０内に収容される。したがって、ハンマーはその非係合位置に保持され、フライホイールは、モータがアンビルの周りをそれと衝突することなく回転するハンマーを自由に駆動することができるように、駆動シャフトに回転可能に連結される。

割り出しピン５が２つの停止部７３の間の溝内を移動すると、それは、フィン４がラグ６２０と相互作用してハンマーを係合位置にしてそれゆえその打撃面がアンビルの衝突面と衝突することを可能にするような所定の位置をとる。

図３の（ｃ）は、フライホイールの停止部７３に当接する割り出しピン５を示している。図３の（ｂ）は、ハンマーの対応する非係合位置を示す。図３の（ａ）は、ハンマーの非係合位置においてアンビルの周りを回転するハンマーの通常の角度位置を示す。

図４の（ｃ）は、ハンマーの係合位置に対応する停止部７３間の所定位置にある割り出しピン５を示している。図４の（ｂ）は、ハンマーの対応する係合位置を示す。図４の（ａ）は、ハンマーの係合位置での衝撃の前の、アンビルに対するハンマーの通常の角度位置を示す。

図５の（ｃ）は、ハンマーの係合位置に対応する停止部７３間の所定位置にある割り出しピン５を示している。図５の（ｂ）は、ハンマーの対応する係合位置を示す。図５の（ａ）は、アンビルに衝突するハンマーの係合位置におけるハンマーの位置を示している。

装置はモータを制御するための手段を備え、これらの手段はモータに指令命令を送信することができる。

制御するためのこれらの手段は、スクリーンおよび／またはキーボードなどのユーザインターフェースを備え、ユーザが例えば、締め付けトルクまたは最大締め付けトルクの割合の設定値を入力することを可能にする。

制御するための手段は、ユーザの命令を予め設定された制御法則に従って速度に変換するためのコントローラを備える。それらは、ハンマーがそれぞれアンビルと衝突する一連の連続的な衝撃サイクルを実行することを含むねじ込みまたはねじ抜き動作の実行に向けて働くために、装置を制御するための方法が実施されることを可能にする。

モータの角度センサは、コントローラがロータの位置をリアルタイムで知ってその速度を計算することを可能にする。

操作者が衝撃レンチのトリガを作動させて、ねじ込みまたはねじ抜き動作をトリガすると、制御するための手段は、モータに所定の回転周波数Ｖｉになるように命令を伝達する。装置は、例えば図８の（ａ）に示すような通常の状態にある。

駆動シャフトは、停止部７３（図８の（ａ）～図８の（ｂ）～図８の（ｃ））に当接するまでフライホイールの溝内を移動する。したがって、フライホイールは駆動シャフトに回転可能に連結され、ハンマーはフィンによってその非係合位置に配置され、アンビルは回転可能に静止したままである（図８の（ｄ）参照）。

ロータが回転周波数Ｖｉに達すると、制御するための手段は、衝撃メカニズムが衝撃に先立って適当な位置にあることを確認する状態が満足されるまでモータが回転周波数Ｖｉに留まるようにモータを制御する。図６および図７から、ハンマーが非係合位置にあるとき、ハンマーがアンビルの周りにベルを形成することが明確に分かる。したがって、それらは、アンビルと干渉することなく、アンビルの周りを回転することができる。しかしながら、非係合位置から係合位置に移動するために、ハンマーは、アンビルに対して特定の位置になければならない。より具体的には、ハンマーとアンビルとの相対位置は、ハンマーがアンビルの外周面と摩擦することなくその係合位置に移動できるような位置でなければならない。図６では、アンビルに対するハンマーの相対位置は、ハンマーが非係合位置からその係合位置に移動することを可能にしない。逆に、図７では、アンビルに対するハンマーの相対位置は、ハンマーがその非係合位置（図７の（ａ）参照）からその係合位置（図７の（ｂ）参照）に移動することを可能にする。

これを達成するために、第１の代替形態によれば、アンビルが堅固に接続される出力シャフト上に、角度位置センサを配置することができる。

各衝撃の終わりに、このセンサは出力シャフトの角度位置、したがってアンビルの角度位置を測定し、それは、後続の衝撃まで不変のままである。したがって、その後の衝撃サイクルの間、アンビルの位置は既知であり（それは前の衝撃サイクルの終わりに測定されたものに対応する）、一方、ハンマーの位置は、モータの角度センサによって測定されたロータの位置から推定される。したがって、アンビルに対するハンマーの相対位置を知ることができ、また、アンビルと干渉することなく非係合位置からその係合位置へハンマーが移動することをアンビルに対するハンマーの角度位置が可能にするときにのみ、ハンマーをその係合位置に配置するように、モータの減速を制御することができる。

第２の代替形態によれば、アンビルの角度位置は、出力シャフト上に角度センサを実装することなく決定することができる。そのような場合、アンビルの角度位置は、各衝撃時にモータの角度センサを使用して決定される。より具体的には、モータの回転周波数の急激な低下が検出されると、衝撃機構における衝撃の発生に続いて、制御するための手段が、アンビルの位置に対応するロータの位置を記録する。したがって、後続の衝撃サイクルにおいて、前のサイクル中に記録されたアンビルの相対位置と、モータの角度センサによってリアルタイムで測定されたものに対応するハンマーの相対位置とを知ることができる。したがって、アンビルに対するハンマーの相対位置を知ることができ、アンビルに面するハンマーの潜在的な位置決めによって妨げられることなく、ハンマーの非係合位置から係合位置へのハンマーの移動を、アンビルに対するハンマーの角度位置が可能にするときにのみ、ハンマーをその係合位置に配置するように、モータの減速を制御することができる。

この代替形態によれば、アンビルの初期位置を推定することができる前に、少なくとも１つの衝撃が行われなければならない。したがって、ねじ込みサイクルは、低速度での第１の衝撃から始まり、そのために、電動制動命令は、他のいかなる条件もなしに、所望の速度に達するとすぐに開始する。

アンビルに対するハンマーの相対位置が、ハンマーが非係合位置からその係合位置に移動することを可能にするようになると、モータは、ハンマーをその係合位置に配置するように制御され得る。

ハンマーがその係合位置にあるためには、駆動シャフトとフライホイールとの間の角度オフセットが所定の値αに等しくなければならない。

アンビルに対するハンマーの相対位置が適すると、モータは、フライホイールと駆動シャフトとの間の角度ずれが、ハンマーがその係合位置にあるような所定値αに達するように、制御するための手段によって減速される。

エンジンが減速される直前に、駆動シャフトおよびフライホイールは速度Ｖｉで回転する。エンジンが減速されると、フライホイールは、その慣性により速度Ｖｉで回転し続ける。したがって、その角度位置は、その速度と、モータが制動される直前に占有された位置とから知ることができ、この位置は、モータが減速されたときのモータの角度センサによって測定されたロータの位置である。代替的に、フライホイールの角度位置は、フライホイール上に配置された角度センサを使用することによって知ることができる。ロータの位置に対応する駆動シャフトの位置も、リアルタイムで知ることができる。これらのデータを考慮することにより、フライホイールと駆動シャフトとの間のオフセットが、ハンマーがその係合位置にあるような所定値αに達する時間を、検出することができる（図８の（ｅ）参照）。

この時間が検出されると、制御するための手段は、駆動シャフトとフライホイールとの間の角度ずれが、ハンマーが係合位置にあるような所定値αに維持されるように、モータを速度Ｖｉに再加速させる。

速度Ｖｉは、制御するための手段が、ハンマーがアンビルに衝突してアウトプットシャフト、ひいてはねじ込みされるべき要素を回転させる時点に続くモータの速度の急激な低下を検出するまで維持される。

出力シャフトの位置は、衝撃の終わりに測定され、次いで、新しい衝撃サイクルが実行される。衝撃サイクルは、所望の締め付けトルクに達するまで、連続して繰り返される。

図２２は、衝撃サイクル中のモータの速度および加速度の経時変化を示す。

ねじ込み操作は、典型的には２つの連続する段階を含む：
ねじが、締め付けられる要素と接触していないアプローチ段階。ねじは典型的には移動するために長い距離を有し、その間、ねじは、締め付けられるべき要素に到達する前に、ほとんど抵抗を発しない。したがって、ねじの回転速度は、比較的高くなければならない。ねじが、締め付けられる要素と接触する締め付け段階。ねじを回転させるのに必要なトルクは著しく増加する。

アプローチ段階は、多数の小さな衝撃を生成することによって実行される。

６．２． 第２の実施形態
図９～図１３を参照して、本発明による衝撃レンチの第２の実施形態を示す。

以下、第１の実施形態と第２の実施形態との相違点についてのみ説明する。

この第２の実施形態では、装置は、ハンマー６１の各々に固定されてそれと共に回転する少なくとも１つの被駆動歯車（従動歯車）８を備える。

この場合、作動要素は、駆動シャフト３に固定されてそれと共に回転し、各ハンマー６１の被駆動歯車と係合した駆動歯車９を備える。

フライホイール７に対する駆動シャフト３の相対運動は、少なくとも１つのハンマーがその係合位置と非係合位置との間で移動されることを可能にする。

図１２の（ｃ）は、フライホイールの停止部７３に当接する割り出しピン５を示している。図１２の（ａ）は、ハンマーの対応する非係合位置を示す。図１２の（ｂ）は、歯車の噛み合いを示している。

図１３の（ｃ）は、ハンマーの係合位置に対応する停止部７３間の所定位置における割り出しピン５を示している。図１３の（ａ）は、ハンマーの対応する係合位置と、衝撃前のアンビルに対するハンマーの通常の位置とを示す。図１３の（ｂ）は、歯車の噛み合いを示している。

図１１の（ｃ）は、ハンマーの係合位置に対応する停止部７３間の所定位置における割り出しピン５を示している。図１１の（ａ）は、ハンマーの対応する係合位置と、アンビルと衝突するハンマーの位置とを示す。図１１の（ｂ）は、歯車の噛み合いを示している。

制御するための手段およびモータの制御手段は、第１の実施形態と同様である。

６．３． 第３の実施形態
図１４～図２０を参照して、本発明による衝撃レンチの第３の実施形態を示す。第３の実施形態と先の２つの実施形態との間の主な相違点のみを以下に説明する。

この第３の実施形態では、前記少なくとも１つのハンマーは、その係合位置と非係合位置との間で、前記駆動シャフトの回転軸に平行な軸に沿って並進することができる。

この実施形態では、装置は、ロータ２１の駆動シャフト３に固定されてそれと共に回転するが、自由に並進する二次駆動シャフト９を備える。

二次駆動シャフト９は、駆動シャフト３の回転軸に沿ってフライホイール７に対して並進および回転することができるように取り付けられる。

二次駆動シャフト９は、フライホイールの回転軸に垂直に延在してフライホイール７に堅固に接続された少なくとも１つのガイドピン９１が移動することができる少なくとも１つのカム９０を備える。

カム９は、フライホイールが２つの端位置の間で二次駆動シャフトに対して自由に回転する角度範囲を画定する２つの停止部７３によって画定される。

少なくとも１つのカム９０は、端位置と角度範囲内の所定の位置との間の前記角度範囲にわたって、二次駆動シャフト９がフライホイールに対して回転移動することを可能にし、端位置および所定の位置のいずれかからの移動中にフライホイールに対する二次駆動シャフトの並進運動を可能にするように成形されたプロファイルを有する。

ハンマー６１は、フライホイールの回転軸に平行な軸に沿ってフライホイールのガイドランプ７００の内側を並進させることができるように取り付けられたシャフトである。各ハンマーは溝６５０を有し、その内側には、二次駆動シャフト９の端部に固定されたワッシャ１００のエッジが収容されて、ハンマーを二次駆動シャフトと並進的にリンクさせて、ハンマーをその係合位置と非係合位置との間で移動させる。

圧縮ばね１１などの弾性復帰手段は、ハンマーに作用してハンマーを付勢し、ハンマーの非係合位置に復帰させる。

図１５の（ａ）および図１５の（ｂ）は、非係合位置にあるハンマーを示している。図１５の（ｃ）は、係合位置にあるハンマーを示している。

図１７の（ｂ）は、ハンマーを非係合位置に配置するために停止部７３に当接するガイドピン９１を示す。図１７の（ａ）は、アンビルに対する非係合位置におけるハンマーの通常の相対位置を示す。

図２０の（ａ）は、ハンマーを非係合位置に配置するために停止部７３に当接するガイドピン９１を示す。図２０の（ａ）は、アンビルに対する非係合位置におけるハンマーの通常の相対位置を示す。

図１９の（ｂ）は、ハンマーを係合位置に配置するために停止部７３に当接しないガイドピン９１を示す。図１９の（ａ）は、アンビルと衝突する係合位置にあるハンマーを示す。

制御するための手段およびモータの制御手段は、第１の実施形態と同様である。

６．４． 第４の実施形態
図２１を参照して、第４の実施形態を示す。

この実施形態では、モータは、コイル２００を備えた内部ステータ２０を備え、ロータ２１は外部にある。

外部ロータは、フライホイールを形成する。

ハンマーは、それと共に回転するようにロータに固定され、また、ハンマーは、係合位置と非係合位置との間で回転軸に平行な軸に沿ってロータに対して回転できるように取り付けられる。

ハンマー６１の打撃面６１０は、その係合位置においては、ロータの外周から突出してアンビルに衝突する。

ハンマー６１の打撃面６１０は、その非係合位置においては、アンビルと衝突しないようにロータの周囲から突出しない。

この実施形態では、コイルによって作り出された磁界は：
前記ロータを回転させるために、制御するための手段がコイルに電力を供給するとき、ハンマーを前記非係合位置に配置し、
前記ロータを回転させるために、制御するための手段がコイルに電力を供給しないとき、ハンマーをその係合位置に配置する、
ようにハンマーに作用する。

したがって、制御するための手段は、モータに：
ハンマーをその非係合位置に配置し、ロータを回転させる回転命令と、
ハンマーをその係合位置に配置し、アンビルに対するハンマーの衝撃をトリガするためのモータ停止命令と、
を伝達することができる。

圧縮ばねなどの弾性復帰手段、および／または遠心力は、コイルへの電力を供給が遮断されたときに、ハンマーをその係合位置に移動させることを可能にする。

図２１の（ａ）では、ハンマーは非係合位置にある。図２１の（ｂ）では、ハンマーは係合位置にある。

Claims (21)

1. 衝撃ねじ込み／ねじ抜き装置であって、
   ロータを備える電気的なモータと、
   前記モータを制御するための手段であって、前記モータに指令命令を伝達することができる、手段と、
   衝撃機構と、を含み、前記衝撃機構は、
   前記ロータの回転軸の周りを回転できるように取り付けられた少なくとも１つのアンビルと、
   前記回転軸の周りで前記モータによって回転することができる少なくとも１つのハンマーであって、少なくとも、
   前記ハンマーが前記モータによって回転されるときに、前記少なくとも１つのアンビルと衝突することができない非係合位置と、
   前記ハンマーが前記モータによって回転されるときに、前記少なくとも１つのアンビルと衝突することができる係合位置と、
   の間を移動することができる少なくとも１つのハンマーと、を含み、
   制御するための前記手段によって前記モータに供給される前記指令命令の変動が、前記少なくとも１つのハンマーの一方の位置から他方の位置への移動をトリガすることを特徴とする装置。
2. 前記装置は、前記ロータと同軸のフライホイールを備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記モータを制御するための前記手段は、ねじ込みまたはねじ抜き動作を実行するために前記装置が実装されることを可能にし、前記動作は、前記ハンマーが前記アンビルと衝突する一連の連続する衝撃サイクルを実行することを含み、制御するための前記手段は、前記モータに指令命令を伝達することが可能であり、
   制御するための前記手段は、各衝撃サイクル中に、制御するための前記手段によって前記モータに供給される前記指令命令の変動を生成することが可能であり、前記変動が、前記少なくとも１つのハンマーの、その位置の１つから他の位置への移動をトリガすることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記少なくとも１つのハンマーは少なくとも１つの打撃面を備え、前記少なくとも１つのアンビルは少なくとも１つの衝突面を備え、
   前記少なくとも１つのハンマーが前記係合位置にあるときであって前記少なくとも１つのハンマーが前記モータによって回転されるとき、前記打撃面および前記衝突面は互いに打撃することができ、
   前記少なくとも１つのハンマーが前記非係合位置にあるときであって前記少なくとも１つのハンマーが前記モータによって回転されるとき、前記打撃面および前記衝突面は互いに打撃することができない、
   ことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記ロータには、駆動シャフトが設けられ、
   前記フライホイールは前記駆動シャフトと同軸であり、
   前記少なくとも１つのハンマーは、その非係合位置と係合位置との間を移動することができるように前記フライホイールに取り付けられ、
   前記フライホイールと前記駆動シャフトとが回転可能に連結されて前記少なくとも１つのハンマーがその非係合位置にあるような少なくとも１つの端位置によって画定される角度範囲にわたって、前記フライホイールが前記駆動シャフトに対して回転可能であり、
   前記装置は、
   前記駆動シャフトが前記少なくとも１つの端位置にあるときにはその非係合位置に、
   前記駆動シャフトが前記角度範囲内の所定の位置にあるときにはその係合位置に、
   前記少なくとも１つのハンマーを配置するために、前記少なくとも１つのハンマーに作用する少なくとも１つの作動要素を含むことを特徴とする、単独の、または請求項３または４と組み合わせられる、請求項２に記載の装置。
6. 前記角度範囲は、前記フライホイールおよび前記駆動シャフトが回転可能に連結されて前記少なくとも１つのハンマーがその非係合位置にあるような、前記フライホイールに対する前記駆動シャフトの２つの端位置によって画定されることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 前記少なくとも１つのハンマーは、前記モータの回転軸に平行な軸に沿って、前記少なくとも１つのハンマーの前記係合位置と前記非係合位置との間で回転することができることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記駆動シャフトと共に回転するように前記駆動シャフトに固定された割り出しピンを備え、前記割り出しピンは、前記駆動シャフトと前記フライホイールとを回転可能に連結するように、前記少なくとも１つの端位置において、前記フライホイールと共に回転するために前記フライホイールに固定された少なくとも１つの停止部に当接することができることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
9. 前記少なくとも１つの作動要素は、前記駆動シャフトと共に回転するように前記駆動シャフトに固定された少なくとも１つのフィンを備え、前記少なくとも１つのフィンは、前記少なくとも１つのハンマーに堅固に接続された少なくとも１つのランプに沿って移動することができ、
   前記少なくとも１つのフィンおよび前記少なくとも１つのランプは、
   前記駆動シャフトが前記少なくとも１つの端位置にあるときには前記少なくとも１つのハンマーを前記非係合位置に配置するように、および、
   前記駆動シャフトが前記角度範囲内の前記所定の位置にあるときには前記少なくとも１つのハンマーを前記係合位置に配置するように構成されるように、
   成形されることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 前記装置は、前記ハンマーと共に回転するように前記ハンマーの各々に固定された少なくとも１つの被駆動歯車を備え、前記ハンマーは前記フライホイールに堅固に接続され、
    前記少なくとも１つの作動要素は、前記駆動シャフトと共に回転するように前記駆動シャフトに固定されて前記被駆動歯車のうちの１つ以上と係合された駆動歯車を備え、
    前記駆動シャフトの前記フライホイールに対する相対運動は、前記少なくとも１つのハンマーがその前記係合位置と前記非係合位置との間で移動されることを可能にすることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
11. 前記少なくとも１つのハンマーは、前記駆動シャフトの回転軸に平行な軸に沿って、その係合位置と非係合位置との間で並進することができることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記駆動シャフトに固定され、前記駆動シャフトと共に回転するが、自由に並進する二次駆動シャフトを備え、
    前記二次駆動シャフトは、前記駆動シャフトの回転軸に沿って前記フライホイールに対して並進および回転することができるように取り付けられ、
    前記二次駆動シャフトは、前記フライホイールに堅固に接続された少なくとも１つのガイドピンがカムに対して移動することができるような少なくとも１つのカムを備え、
    前記少なくとも１つのカムは、
    前記少なくとも１つの端位置と前記所定の位置との間の前記角度範囲にわたって前記二次駆動シャフトが前記フライホイールに対して回転することを可能にするように、および、
    前記少なくとも１つの端位置と前記所定の位置との間の前記フライホイールの移動中に前記フライホイールに対する前記二次駆動シャフトの並進移動を可能にするように、
    成形されたプロファイルを有することを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
13. 前記少なくとも１つのハンマーは、
    前記駆動シャフトと共に並進するように前記駆動シャフトに固定されているが、それと共に回転するようには固定されておらず、
    前記駆動シャフトによってその係合位置と非係合位置との間で移動されるように前記フライホイールに対して並進することができるように取り付けられていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
14. 前記モータは、コイルを備えた内部ステータを含み、
    前記ロータは外部であり、かつ、前記フライホイールを形成しており、
    前記少なくとも１つのハンマーは、前記ロータと共に回転するように前記ロータに固定され、前記少なくとも１つのハンマーは、前記ロータの回転軸に平行な軸に沿ってその係合位置と非係合位置との間で前記ロータに対して回転することができるように取り付けられ、
    前記コイルによって作り出される磁界は、
    制御するための前記手段が前記ロータを回転させるために前記コイルに電力を供給するときには前記少なくとも１つのハンマーをその非係合位置に配置するように、
    制御するための前記手段が前記ロータを回転させるために前記コイルに電力を供給しないときには前記少なくとも１つのハンマーをその係合位置に配置するように、
    前記少なくとも１つのハンマーに作用することを特徴とする、単独の、または請求項３または４と組み合わせられる、請求項２に記載の装置。
15. 制御するための前記手段は、
    前記モータを一方向に加速して、前記駆動シャフトをその端位置の一方に配置し、前記フライホイールを所定の速度まで一方向に回転させる命令を供給することと、
    前記駆動シャフトが前記角度範囲にわたって前記フライホイールに対して移動して前記所定の位置に到達し、前記少なくとも１つのハンマーをその係合位置に配置して、前記少なくとも１つのハンマーを前記少なくとも１つのアンビルと衝突させるように、前記モータに減速命令を供給することと、
    前記方向に前記モータを再加速する命令を供給することと、
    ができることを特徴とする、単独の、または請求項６～１３のいずれか１項と組み合わせられる、請求項５に記載の装置。
16. 制御するための前記手段は、
    前記ロータを回転させ、前記少なくとも１つのハンマーを前記非係合位置に配置するために、前記モータに電力を供給する命令を供給し、
    前記少なくとも１つのハンマーを前記非係合位置に配置して前記ロータを前記方向に回転させて前記少なくとも１つのハンマーを前記少なくとも１つのアンビルと衝突させるために、前記モータに電力を供給しない命令を供給するように構成されることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
17. 制御するための前記手段は、前記少なくとも１つのハンマーが前記少なくとも１つのアンビルに対して前記ロータの回転軸に沿った所定の角度位置にあることを示す少なくとも１つのパラメータを制御するための前記手段が検出するまで、前記所定の速度で前記ロータの回転を維持するように構成されていることを特徴とする、請求項１５または１６に記載の装置。
18. 前記モータは、前記ロータの前記角度位置を測定するためのセンサを備え、
    制御するための前記手段は、
    前記センサを使用して行われた測定に基づいて、それぞれの衝撃サイクルの終わりにおける前記少なくとも１つのアンビルの前記角度位置を決定し、記録し、
    そこから、その後の衝撃サイクルにおいて、前記少なくとも１つのアンビルに対する前記少なくとも１つのハンマーの前記角度位置と、前記所定の角度位置の到達とを推定するように構成されることを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
19. 前記少なくとも１つのアンビルに堅固に接続された出力シャフトを備え、
    前記装置は、前記出力シャフトの前記角度位置を測定するためのセンサを備え、
    制御するための前記手段は、
    各衝撃サイクルの終わりに前記出力シャフトの前記角度位置を決定し、記録し、
    そこから、その後の衝撃サイクルにおいて、前記少なくとも１つのアンビルに対する前記少なくとも１つのハンマーの前記角度位置と、前記所定の角度位置の到達とを推定するように構成されることを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
20. 制御するための前記手段は、前記少なくとも１つのハンマーの前記所定の角度位置において前記ロータと前記フライホイールとの間の角度ずれを安定させるように前記モータを制御することができることを特徴とする、請求項１７～１９のいずれか一項に記載の装置。
21. 前記フライホイールの前記角度位置を測定することができる角度センサを備え、
    制御するための前記手段は、前記フライホイールに対する前記ロータの前記角度位置を計算することができることを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
    
    

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