JP3220704U - 電動ドライバのトルク制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ締めを行う数値をデジタル化できると共に、コンピュータを介して電動ドライバの所要トルクを自動調節できる電動ドライバトルク制御装置を提供する。
【解決手段】ドライバビットと接続される電動ドライバトルク制御装置であって、両端部がそれぞれ先端部及び後端部であり、先端部にドライバビットが接続される駆動ケーシング１０と、駆動ケーシング１０の内部に設置され、ドライバビットを、駆動ケーシング１０に対して回転するように駆動する伝動モジュール２０と、駆動ケーシング１０の内部に設置され、駆動ケーシング１０と伝動モジュール２０を接続し、伝動モジュール２０の回転により、ひずみを発生するトルクスリーブ３０と、トルクスリーブ３０に配置され、トルクスリーブ３０のひずみを検出、記録する少なくとも一つのストレンゲージとを備える。
【選択図】図２

Description

本考案は、ハンドツールの構造的改良に関し、特に電動ドライバのトルク制御装置に関するものである。

電動ドライバは、ボルトやねじ等のねじ具の締緩作業を行うためのハンドツールとして、内部の転動モータの回転により、取付け対象物の表面に迅速にボルトやねじを締め付けて固定したり緩めて外したりするものである。

従来の電動ドライバは、トルクの調節が可能であるが、加工すべき対象物の表面の材質や硬度、又はねじやボルト自体の構造強度に応じて回転力を調節する必要があり、回転力が強すぎると、加工すべき対象物の表面及びボルト自体が損傷してしまい、回転力が弱すぎると、ボルトを、加工すべき対象物の表面にしっかりと締め付けることができない可能性がある。

より詳しく述べると、図９に示されるように、従来の工場で使用されている電動ドライバ９０の操作手順は、以下の通りである。つまり、まず、電源を入れ、使用者が電動ドライバ９０をＯＮ状態にして内部の制御基板を稼働させると共に、モータを駆動させてギヤボックスを回転させ、更に、ギヤボックスを、電動ドライバのトルクリミットを設定可能な調節装置に接続する。また、前記ギヤボックスは、さらに機械式ブレーキ機構に接続され、該機械式ブレーキ機構は、電動ドライバのドライバビットである出力軸組に接続される。

電動ドライバが運転中にトルクリミットに達すると、前記機械式ブレーキ機構が始動して信号を制御基板に転送し、それによりモータの回転を停止させて、運転プロセス全体を停止させる。

しかしながら、従来技術の電動ドライバには、以下に示すような複数の欠点を有する。

第一に、図９に示すように、従来技術の、電動ドライバ９０のトルク調節装置の構造は、電動ドライバ９０のケーシング内のばね９４と異なる圧迫抵抗力を有する複数の鋼球（図示せず）から構成され、より詳しく述べると、使用者がトルクリミットを設定した後、電動ドライバ９０を使用する際、回転力がこのトルクリミットに達すると、ケーシング内の該複数の鋼球が安定した状態から脱着状態になり、ばね９４がトルクを提供するモータから離脱し、モータが空回りの状況となるので、使用者は、トルクリミットに達したことが分かる。

しかしながら、毎回異なるトルクリミットを設定する際、使用者は必ず電動ドライバを作業場から別の調節装置まで持って行ってばね９４のプリロードを調節しなければならず、直に手動でトルクを調節することができないので（もう一つの理由は、人為的な調節での誤差を避けるため）、トルクリミットの調節は非常に不便である。

第二に、作業中にトルクの調節頻度を抑えるため、常に使用者は作業する前に複数のトルクリミットの異なる電動ドライバを用意しなければならないので、コストの増加に繋がる。

第三に、従来技術は、ばね９４及び鋼球などの部材の圧迫抵抗力によってねじ締めを達成するものであるが、一定期間使用すると、鋼球などの装置が長期間の摩擦及び圧迫により、変形や疲労が生じて、調節量に誤差が生じることから、使用者の所望のねじ締付トルクが正確に得られない可能性がある。

第四に、インダストリー４．０の概念に基づき、次世代の工場の工具には、常に工具の様々なデータを検出、記録及び調節ができる機能を持つべきであり、言い換えれば、加工用道具の内部に加工状況を検知できるセンサを備えなければならないが、従来技術の電動ドライバ９０にはこのような加工過程をデジタル化できる仕組みを備えていないので、加工過程中に加工過程の各データを記録することができない。

上述したように、従来技術の電動ドライバは欠点を有する。

従来技術の欠点及び欠陥に鑑み、本考案は、電動ドライバの内部に、ねじ締め具合を検出可能なストレン感知装置を設けることによって、使用者がねじ締めを行う数値をデジタル化することができると共に、コンピュータを介して電動ドライバの所要トルクを自動調節できる電動ドライバトルク制御装置を提供する。

上記考案の目的を達成するために、本考案に係る電動ドライバトルク制御装置は、ドライバビットと接続される電動ドライバトルク制御装置であって、両端部がそれぞれ先端部及び後端部であり、前記先端部に前記ドライバビットが接続される駆動ケーシングと、前記駆動ケーシングの内部に設置され、前記ドライバビットを、前記駆動ケーシングに対して回転するように駆動する伝動モジュールと、前記駆動ケーシングの内部に設置され、前記駆動ケーシングと前記伝動モジュールを接続し、前記伝動モジュールの回転により、ひずみを発生するトルクスリーブと、前記トルクスリーブに配置され、前記トルクスリーブのひずみを検出、記録する少なくとも一つのストレンゲージとを備えることを特徴とするものである。

電動ドライバトルク制御装置は、前記駆動ケーシングの中に設置されると共に、前記伝動モジュールに巻装され、その内、側面と外側面がそれぞれ、前記伝動モジュールと前記駆動ケーシングの内壁面に貼り付けられる少なくとも一つのスラスト軸受を備えることが好ましい。

前記トルクスリーブはさらに、前記伝動モジュールの後方に設置される前連結部と、前記前連結部の後方に設置される後連結部と、前記前連結部と前記後連結部との間に設置されるセンサとを備え、前記センサの厚さは前記前連結部及び前記後連結部より薄く、前記少なくとも一つのストレンゲージが前記センサの外壁面に設置されることが好ましい。

前記センサは、感知壁と複数の長穴を有し、前記複数の長穴は、一定の間隔をおいて、前記感知壁を貫通するように形成され、且つ前記感知壁の円周方向に沿って伸び、前記少なくとも一つのストレンゲージが前記長穴のうち何れか二つの間に配置されることが好ましい。

前記トルクスリーブは、複数のねじによって前記駆動ケーシングの内部に設置されることが好ましい。

前記伝動モジュールが、前記ドライバビットと前記トルクスリーブとの間に位置することが好ましい。

本考案の効果は以下の通りである。従来技術におけるばね及び鋼球の代わりに、前記トルクスリーブに配置されるストレンゲージを介して、このトルクスリーブのひずみを検出して、検測や記録をすると共に、このストレンゲージか検出した締付けトルク数値を中央制御コンピュータに転送し、該トルクスリーブが使用者の設定したトルクリミットに達した際、コンピュータの自動制御を介して締付けトルクを提供するモータを停止させる目的を達成する。

同時に、使用者は、電動ドライバを用いる時、トルク及び他の関連数値を明確に把握でき、異なる加工状態によってカスタマイズ的な調節をすることができるので、より良いねじ締め状態を達成することができる。電動ドライバのトルクもコンピュータにより制御することができるので、使用者は、本考案を使用するときに異なるトルクリミットの電動ドライバを用意しなくても、中央コンピュータを介して各電動ドライバの次回の作動所要締付けトルクを調節可能であるので、加工効率の向上とコストの低減の目的を達成することができる。

最後に、前記トルクスリーブにおけるひずみの程度は、極めて軽微であるので、従来技術において、ばね及び鋼球の毎回の作動時に極めて大きな圧力を受けていることに比べると、本考案では、トルクスリーブに対する物理的な構造が、頻繁に極めて大きな圧力を受けているという状況はないので、本考案の耐久性は非常に優れている。

本考案に係る電動ドライバのトルク制御装置の斜視図である。 本考案に係る電動ドライバのトルク制御装置の分解斜視図である。 本考案に係るトルクスリーブの分解斜視図である。 本考案に係る電動ドライバのトルク制御装置の縦断面図である。 本考案に係るトルクスリーブの部分縦断面図である。 本考案に係るトルク制御装置を電動ドライバに設置した状態を示す斜視図である。 図6に示すトルク制御装置を電動ドライバに設置した状態を示す分解斜視図である。 図6に示すトルク制御装置を電動ドライバに設置した状態を示す縦断面図である。 従来技術の電動ドライバトルク制御装置の分解斜視図である。

以下、添付図面を参照して本考案の好適な実施の形態を詳細に説明する。尚、下記実施例は、本考案の好適な実施の形態を示したものにすぎず、本考案の技術的範囲は、下記実施例そのものに何ら限定されるものではない。

図１、図６及び図７に示されるように、本考案に係る電動ドライバトルク制御装置は、ドライバビット９１とモータ９２とが接続されるものであり、それらドライバビット９１及びモータ９２はそれぞれ、本考案の先端及び後端に設置される。

さらに、図２、図３及び図４に示されるように、本考案は、駆動ケーシング１０と、伝動モジュール２０と、トルクスリーブ３０と、少なくとも一つのストレンゲージ４０と、少なくとも一つのスラスト軸受５０とを備える。

図２、図４及び図８に示されるように、駆動ケーシング１０の両端部はそれぞれ、先端部及び後端部であり、そのうち先端部はドライバビット９１と結合され、伝動モジュール２０は、駆動ケーシング１０の中に設置され、それにより、該ドライバビット９１が駆動ケーシング１０に対して相対回転する。尚、本実施例において、伝動モジュール２０は遊星歯車機構である。

図２、図３及び図８に示されるように、トルクスリーブ３０は、駆動ケーシング１０の中に設置されると共に、駆動ケーシング１０と伝動モジュール２０とが結合される。尚、本実施例においては、伝動モジュール２０がドライバビット９１とトルクスリーブ３０との間に設置されているが、伝動モジュール２０及びトルクスリーブ３０の設置順は制限されておらず、また、本実施例においては、トルクスリーブ３０が筒状のスリーブであるが、その形状も制限されない。

図２、図３及び図５に示されるように、トルクスリーブ３０は、伝動モジュール２０の連携でひずみが生じる。より詳しく述べると、本実施例においては、トルクスリーブ３０の前端部と伝動モジュール２０の中の内歯車（図示せず）とが結合されると共に、トルクスリーブ３０の後端部は、駆動ケーシングの中に複数のねじによって連結され、さらに、伝動モジュール２０の中の遊星歯車機構が一定の締め付けトルクに達すると、遊星歯車機構の太陽歯車が円滑に内歯車と一緒に回転しなくなることから、内歯車がトルクスリーブ３０の前端部と一緒に回転し始め、その時、トルクスリーブ３０の後端部は駆動ケーシングと連結しているため、前端部と後端部とにひずみが生じる。

図３及び図５に示されるように、トルクスリーブ３０は、前連結部３１と、後連結部３２と、センサ３３とを備え、そのうち前連結部３１は、伝動モジュール２０の後方に設置され、該後連結部３２は、前連結部３１の後方に設置され、該センサ３３は、前連結部３１と後連結部３２との間に設置され前後に両連結部と連結する。

図５に示されるように、本実施例において、トルクスリーブ３０は両端が貫通している筒状のスリーブであり、センサ３３の厚みは前連結部３１及び後連結部３２より薄く、さらに、該センサ３３は、感知壁３３１と複数の長穴３３２を含み、その厚みは、感知壁３３１の厚みと同一であり、該複数の長穴３３２は、一定の間隔をおいて、感知壁３３１の円周方向に沿って伸びるように貫通する。

図３に示されるように、少なくとも一つのストレンゲージ４０はそれぞれ、トルクスリーブ３０に設置されて、トルクスリーブ３０におけるひずみの発生を検出及び記録するために用いられる。なお、本実施例において、少なくとも一つのストレンゲージ４０の数は複数であるが、これに制限されなく、またこの少なくとも一つのストレンゲージ４０は、センサ３３の外周面に設置されており、より詳しく述べると、少なくとも一つのストレンゲージ４０はそれぞれ、隣接する二つの長穴３３２の間に設置され、つまり、長穴３３２とストレンゲージ４０が交互に感知壁３３１に配置される。

本考案を使用する時、ストレンゲージ４０を信号感知装置９３に接続することにより、ストレンゲージ４０が記録したデータを、この信号感知装置９３を介して外部のコンピュータに伝送する。なお、本実施例においては、信号感知装置９３がトルクスリーブ３０に設置されているが、設置位置はこれに制限されない。

図４及び図８に示されるように、少なくとも一つのスラスト軸受５０が駆動ケーシング１０の中に設置される。なお、本実施例においては、スラスト軸受５０を二つ有し、この二つのスラスト軸受５０の前後に伝動モジュール２０が設置されると共に、スラスト軸受５０の内側面と外側面それぞれが伝動モジュール２０と駆動ケーシング１０の内周面に着設される。

本考案の使用状態及び利点は、以下のとおりである。

図２、図３及び図７に示されるように、本考案を使用するときは、信号感知装置９３を介して外部のコンピュータ（図示せず）と接続し、またコンピュータを介してモータ９２の締め付けトルクリミットを予め設定し、さらにこの信号感知装置９３は同時に、ブレーキ、加工プロセス及び計数などのデータを転送することができる。

実際に操作するときは、使用者が電動ドライバ９０を始動させて、モータ９２を稼働させ、ボルトやねじを、ドライバビット９１を介して徐々に取付け対象物に捩じ込んでいき、ドライバビット９１に掛かる負荷トルクが徐々にトルクスリーブ３０へ推移し、トルクスリーブ３０がねじれ始める。このねじれ変形量が少し生じると、ストレンゲージ４０に記録され、信号感知装置９３を介して外部のコンピュータに転送される。そして、ストレンゲージ４０によって記録された変形量が予め設定した数値に達すると、コンピュータはモータ９２を停止させ、それによって電動ドライバを停止させて、所定のねじ締め作業が完了する。

本考案の利点は、以下のとおりである。

一つ目は、図３に示されるように、変形量を検出ないし記録できるストレンゲージ４０を設置することにより、本考案は、毎回加工過程のデータを記録することが可能になり、更に、毎回加工するときに生じた結果と誤差などの状況を集成かつ検討し、このデータを整理することにより、工場内のさまざまな設備と組み合わせて、インダストリー４．０の目的を達成する。

二つ目は、締め付けトルク数値のフィードバックにより、使用者は、単一の電動ドライバによりコンピュータを介して締め付けトルク値を制御することができるようになり、すなわち使用者は、各加工工程で各電動ドライバのトルクリミットを調節することにより、異なる取付け対象物に対してより良い相性とする目的を達成でき、コンピュータの制御によって迅速かつ直接に各電動ドライバのトルクリミットを調節することができるので、電動ドライバを使用する作業員が、わざわざ異なるトルク値に対応するために複数の電動ドライバを用意せずに済む。

三つ目は、図２及び図３に示されるように、トルクスリーブ３０が締め付けトルクを検出装置として使用し、電動ドライバの使用中の部材の磨耗を減少させることにより、単一の電動ドライバの耐用年数を向上させる。

上述したように、本考案の電動ドライバのトルク制御装置は、電動ドライバを使用するときの精度や、耐用年数、加工効率などを高める利点を有する。

１０ 駆動ケーシング
１１ ねじ
２０ 伝動モジュール
３０ トルクスリーブ
３１ 前連結部
３２ 後連結部
３３ センサ
３３１ 感知壁
３３２ 長穴
４０ ストレンゲージ
５０ スラスト軸受
９０ 電動ドライバ
９１ ドライバビット
９２ モータ
９３ 信号感知装置
９４ ばね

Claims (6)

1. ドライバビットと接続される電動ドライバトルク制御装置であって、
   両端部がそれぞれ先端部及び後端部であり、前記先端部に前記ドライバビットが接続される駆動ケーシングと、
   前記駆動ケーシングの内部に設置され、前記ドライバビットを、前記駆動ケーシングに対して回転するように駆動する伝動モジュールと、
   前記駆動ケーシングの内部に設置され、前記駆動ケーシングと前記伝動モジュールを接続し、前記伝動モジュールの回転により、ひずみを発生するトルクスリーブと、
   前記トルクスリーブに配置され、前記トルクスリーブのひずみを検出、記録する少なくとも一つのストレンゲージとを備えることを特徴とする
   電動ドライバトルク制御装置。
2. 前記駆動ケーシングの中に設置されると共に、前記伝動モジュールに巻装され、その内、側面と外側面がそれぞれ、前記伝動モジュールと前記駆動ケーシングの内壁面に貼り付けられる少なくとも一つのスラスト軸受を備えることを特徴とする請求項１に記載の電動ドライバトルク制御装置。
3. 前記トルクスリーブはさらに、
   前記伝動モジュールの後方に設置される前連結部と、
   前記前連結部の後方に設置される後連結部と、
   前記前連結部と前記後連結部との間に設置されるセンサとを備え、
   前記センサの厚さは前記前連結部及び前記後連結部より薄く、前記少なくとも一つのストレンゲージが前記センサの外壁面に設置されることを特徴とする請求項１または２に記載の電動ドライバトルク制御装置。
4. 前記センサは、感知壁と複数の長穴を有し、前記複数の長穴は、一定の間隔をおいて、前記感知壁を貫通するように形成され、且つ前記感知壁の円周方向に沿って伸び、前記少なくとも一つのストレンゲージが前記長穴のうち何れか二つの間に配置されることを特徴とする請求項３に記載の電動ドライバトルク制御装置。
5. 前記トルクスリーブは、複数のねじによって前記駆動ケーシングの内部に設置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電動ドライバトルク制御装置。
6. 前記伝動モジュールが、前記ドライバビットと前記トルクスリーブとの間に位置することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電動ドライバトルク制御装置。
   
   

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