JP6277541B2 - インパクト回転工具及びインパクト回転工具の制御装置 - Google Patents
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Description
第2態様のインパクト回転工具では、第1態様において、前記第2測定部は、前記出力軸の外周部に取り付けられて、円周方向の加速度を測定するように構成される。前記トルク演算部は、前記第2測定部の測定値を、前記出力軸の中心位置から前記第2測定部の取付位置までの距離で割ることによって角加速度を求める。前記ネジ締め期間は、回転停止方向で前記角加速度が最大となる最大時点、前記最大時点の所定時間前の時点、前記最大時点の所定時間後の時点、及び前記最大時点の前後の一定時間の何れかである。前記トルク演算部は、前記最大時点と前記最大時点の所定時間前の時点と前記最大時点の所定時間後の時点とのうちの何れかを前記ネジ締め期間として求めた場合は、前記ネジ締め期間での前記角加速度を前記締付けトルクの演算に用い、前記トルク演算部は、前記最大時点の前後の一定時間を前記ネジ締め期間として求めた場合は、前記ネジ締め期間における前記角加速度の平均値を前記締付けトルクの演算に用いる。
第3態様のインパクト回転工具は、衝撃力発生部と、出力軸と、第1測定部と、第2測定部と、トルク演算部とを備えることを特徴とする。前記衝撃力発生部はパルス状の衝撃力を発生させる。前記出力軸にはネジ締め作業を行うための工具が装着され、前記出力軸は前記衝撃力発生部が発生した衝撃力によって回転する。前記第1測定部は前記出力軸に加わるトルクを測定する。前記第2測定部は、前記出力軸の円周方向の加速度及び前記出力軸の角速度のうち少なくとも何れか一方を測定する。前記トルク演算部は、前記第1測定部によるトルクの測定値、及び、前記第2測定部の測定値を用いて求めた前記出力軸及び前記工具の慣性トルクから、締付けトルクを求める。前記トルク演算部は、前記第2測定部の測定値から前記出力軸が停止する停止時点を求め、前記停止時点をもとに設定した対象期間における前記第2測定部の測定値を用いて前記慣性トルクを求める。
第4態様のインパクト回転工具では、第3態様において、前記第2測定部は、前記出力軸の外周部に取り付けられて、円周方向の加速度と径方向の加速度をそれぞれ測定するように構成される。前記トルク演算部は、前記第2測定部が測定した円周方向の測定値を、前記出力軸の中心位置から前記第2測定部の取付位置までの距離で割ることによって角加速度を求める。前記停止時点は、前記第2測定部が測定した径方向の加速度がゼロになる時点である。前記対象期間は、前記停止時点の所定時間前の時点、又は前記停止時点の前の一定時間の期間である。前記トルク演算部は、前記対象期間が前記停止時点の所定時間前の時点である場合は前記対象期間における前記角加速度を前記締付けトルクの演算に用い、前記対象期間が前記停止時点の前の一定時間の期間である場合は前記対象期間における前記角加速度の平均値を前記締付けトルクの演算に用いるように構成される。
第5態様のインパクト回転工具では、第3態様において、前記第2測定部は、前記出力軸の外周部に取り付けられて、前記出力軸の角速度を測定するように構成される。前記停止時点は、前記第2測定部が測定した角速度がゼロになる時点である。前記対象期間は、前記停止時点の所定時間前までの一定時間の期間である。前記トルク演算部は、前記対象期間における角速度の微分値または平均変化率から角加速度を求めて、前記締付けトルクの演算に用いるように構成される。
第6態様のインパクト回転工具は、衝撃力発生部と、出力軸と、第1測定部と、第2測定部と、トルク演算部と、本体とを備えることを特徴とする。前記衝撃力発生部はパルス状の衝撃力を発生させる。前記出力軸にはネジ締め作業を行うための工具が装着され、前記出力軸は前記衝撃力発生部が発生した衝撃力によって回転する。前記第1測定部は前記出力軸に加わるトルクを測定する。前記第2測定部は、前記出力軸の円周方向の加速度及び前記出力軸の角速度のうち少なくとも何れか一方を測定する。前記トルク演算部は、前記第1測定部によるトルクの測定値、及び、前記第2測定部の測定値を用いて求めた前記出力軸及び前記工具の慣性トルクから、締付けトルクを求める。前記本体は、前記衝撃力発生部及び前記トルク演算部を収納する。前記出力軸には、前記第1測定部及び前記第2測定部と、前記本体に固定された給電部から前記第1測定部及び前記第2測定部の動作電力を非接触で受電するための受電部と、前記第1測定部及び前記第2測定部の測定値を前記トルク演算部に非接触で送信するための通信部が設けられる。前記衝撃力発生部は、パルス状の衝撃力を前記出力軸に間欠的に加えている。前記給電部及び前記通信部のうちの少なくとも何れか一方は、前記衝撃力発生部が前記出力軸に衝撃力を加える合間に動作するように構成される。
第7態様のインパクト回転工具では、第1〜5のいずれかの態様において、前記衝撃力発生部及び前記トルク演算部を収納する本体を備える。前記出力軸には、前記第1測定部及び前記第2測定部と、前記本体に固定された給電部から前記第1測定部及び前記第2測定部の動作電力を非接触で受電するための受電部と、前記第1測定部及び前記第2測定部の測定値を前記トルク演算部に非接触で送信するための通信部が設けられる。前記衝撃力発生部は、パルス状の衝撃力を前記出力軸に間欠的に加えている。前記給電部及び前記通信部のうちの少なくとも何れか一方は、前記衝撃力発生部が前記出力軸に衝撃力を加える合間に動作するように構成される。
第13の態様のインパクト回転工具の制御装置では、第12の態様において、前記第2測定部は、前記出力軸の外周部に取り付けられて、円周方向の加速度を測定するように構成される。前記トルク演算部は、前記第2測定部の測定値を、前記出力軸の中心位置から前記第2測定部の取付位置までの距離で割ることによって角加速度を求める。前記ネジ締め期間は、回転停止方向で前記角加速度が最大となる最大時点、前記最大時点の所定時間前の時点、前記最大時点の所定時間後の時点、及び前記最大時点の前後の一定時間の何れかである。前記トルク演算部は、前記最大時点と前記最大時点の所定時間前の時点と前記最大時点の所定時間後の時点とのうちの何れかを前記ネジ締め期間として求めた場合は、前記ネジ締め期間での前記角加速度を前記締付けトルクの演算に用い、前記トルク演算部は、前記最大時点の前後の一定時間を前記ネジ締め期間として求めた場合は、前記ネジ締め期間における前記角加速度の平均値を前記締付けトルクの演算に用いる。
第14の態様のインパクト回転工具の制御装置は、パルス状の衝撃力を発生させる衝撃力発生部、ネジ締め作業を行うための工具が装着され、前記衝撃力発生部が発生した衝撃力によって回転する出力軸、及び、前記衝撃力発生部の出力を制御する制御部を備えたインパクト回転工具の本体に着脱自在に取り付けられるケースを備える。前記ケースには、前記出力軸に加わるトルクを測定する第1測定部と、前記出力軸の円周方向の加速度及び前記出力軸の角加速度のうち少なくとも何れか一方を測定する第2測定部と、前記第1測定部によるトルクの測定値、及び、前記第2測定部の測定値を用いて求めた前記出力軸及び前記工具の慣性トルクから締付けトルクを求め、前記締付けトルクの測定値、及び、前記締付けトルクの測定値に基づく前記衝撃力発生部の制御信号のうち少なくとも何れか一方を前記制御部に出力するトルク演算部とが保持されている。前記トルク演算部は、前記第2測定部の測定値から前記出力軸が停止する停止時点を求め、前記停止時点をもとに設定した対象期間における前記第2測定部の測定値を用いて前記慣性トルクを求める。
第15の態様のインパクト回転工具の制御装置では、第14の態様において、前記第2測定部は、前記出力軸の外周部に取り付けられて、円周方向の加速度と径方向の加速度をそれぞれ測定するように構成される。前記トルク演算部は、前記第2測定部が測定した円周方向の測定値を、前記出力軸の中心位置から前記第2測定部の取付位置までの距離で割ることによって角加速度を求める。前記停止時点は、前記第2測定部が測定した径方向の加速度がゼロになる時点である。前記対象期間は、前記停止時点の所定時間前の時点、又は前記停止時点の前の一定時間の期間である。前記トルク演算部は、前記停止時点の所定時間前の時点を前記対象期間とした場合は前記対象期間における前記角加速度を前記締付けトルクの演算に用い、前記停止時点の前の一定時間の期間を前記対象期間とした場合は前記対象期間における前記角加速度の平均値を前記締付けトルクの演算に用いるように構成される。
第16の態様のインパクト回転工具の制御装置では、第14の態様において、前記第2測定部は、前記出力軸の外周部に取り付けられて、前記出力軸の角速度を測定するように構成される。前記停止時点は、前記第2測定部が測定した角速度がゼロになる時点である。前記対象期間は、前記停止時点の所定時間前までの一定時間の期間である。前記トルク演算部は、前記対象期間における角速度の微分値または平均変化率から角加速度を求めて、締付けトルクの演算に用いるように構成される。
本発明に係るインパクト回転工具の実施形態を図1〜図8に基づいて説明する。
なお、補正係数Aは、出力軸26に取り付けられたトルクセンサ30の静特性と動特性の違いなどによって発生するトルク測定値の誤差を補正する係数であり、概ね1〜2程度の値である。補正係数Bは、出力軸26において、加速度センサ40の取付位置よりも先端側の部位(出力軸26の先端部分、出力軸26の先端に装着された工具100など)が弾性変形(捻れ変形)することで発生する慣性トルクの誤差を補正する係数である。補正係数Cは、出力軸26において加速度センサ40が取り付けられた位置から、ネジ締め作業を行うネジ部材までに存在する部材(出力軸26の先端部分や出力軸26の先端に装着された工具100など)の弾性変形時の粘性の影響などを補正する係数である。
ここで、T1はトルクセンサ30によるトルクの測定値である。a1は加速度センサ40の測定値から得た出力軸26の角加速度である。I1は、出力軸26において加速度センサ40が取り付けられた部位よりも先端側の部位、出力軸26に装着された工具100の慣性モーメントである。またA,B,Cは予め設定された補正係数である。
本発明に係るインパクト回転工具の制御装置の実施形態を図9及び図10に基づいて説明する。
2 本体
10 モータ(衝撃力発生部)
11 回転軸
20 インパクト機構(衝撃力発生部)
26,29 出力軸
27 ソケット
30 トルクセンサ(第1測定部)
31 通信コイル(受電部、通信部)
32 通信コイル(給電部、通信部)
40 加速度センサ(第2測定部)
41 通信コイル(受電部、通信部)
42 通信コイル(給電部、通信部)
50 制御回路(制御部)
54 モータ制御部(制御部)
60 トルク演算部
66 停止判定部(制御部)
80 制御装置
81 ケース
100 工具
Claims (16)
- パルス状の衝撃力を発生させる衝撃力発生部と、
ネジ締め作業を行うための工具が装着され、前記衝撃力発生部が発生した衝撃力によって回転する出力軸と、
前記出力軸に加わるトルクを測定する第1測定部と、
前記出力軸の円周方向の加速度及び前記出力軸の角速度のうち少なくとも何れか一方を測定する第2測定部と、
前記第1測定部によるトルクの測定値、及び、前記第2測定部の測定値を用いて求めた前記出力軸及び前記工具の慣性トルクから、締付けトルクを求めるトルク演算部
を備え、
前記トルク演算部は、前記第2測定部の測定値から前記ネジ締め作業が行われているネジ締め期間を求め、前記ネジ締め期間における前記第2測定部の測定値を用いて前記慣性トルクを求めることを特徴とするインパクト回転工具。 - 前記第2測定部は、前記出力軸の外周部に取り付けられて、円周方向の加速度を測定するように構成され、
前記トルク演算部は、前記第2測定部の測定値を、前記出力軸の中心位置から前記第2測定部の取付位置までの距離で割ることによって角加速度を求め、
前記ネジ締め期間は、回転停止方向で前記角加速度が最大となる最大時点、前記最大時点の所定時間前の時点、前記最大時点の所定時間後の時点、及び前記最大時点の前後の一定時間の何れかであり、
前記トルク演算部は、前記最大時点と前記最大時点の所定時間前の時点と前記最大時点の所定時間後の時点とのうちの何れかを前記ネジ締め期間として求めた場合は、前記ネジ締め期間での前記角加速度を前記締付けトルクの演算に用い、前記トルク演算部は、前記最大時点の前後の一定時間を前記ネジ締め期間として求めた場合は、前記ネジ締め期間における前記角加速度の平均値を前記締付けトルクの演算に用いる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。 - パルス状の衝撃力を発生させる衝撃力発生部と、
ネジ締め作業を行うための工具が装着され、前記衝撃力発生部が発生した衝撃力によって回転する出力軸と、
前記出力軸に加わるトルクを測定する第1測定部と、
前記出力軸の円周方向の加速度及び前記出力軸の角速度のうち少なくとも何れか一方を測定する第2測定部と、
前記第1測定部によるトルクの測定値、及び、前記第2測定部の測定値を用いて求めた前記出力軸及び前記工具の慣性トルクから、締付けトルクを求めるトルク演算部
を備え、
前記トルク演算部は、前記第2測定部の測定値から前記出力軸が停止する停止時点を求め、前記停止時点をもとに設定した対象期間における前記第2測定部の測定値を用いて前記慣性トルクを求めることを特徴とするインパクト回転工具。 - 前記第2測定部は、前記出力軸の外周部に取り付けられて、円周方向の加速度と径方向の加速度をそれぞれ測定するように構成され、
前記トルク演算部は、前記第2測定部が測定した円周方向の測定値を、前記出力軸の中心位置から前記第2測定部の取付位置までの距離で割ることによって角加速度を求め、
前記停止時点は、前記第2測定部が測定した径方向の加速度がゼロになる時点であり、
前記対象期間は、前記停止時点の所定時間前の時点、又は前記停止時点の前の一定時間の期間であり、
前記トルク演算部は、前記停止時点の所定時間前の時点を前記対象期間とした場合は前記対象期間における前記角加速度を前記締付けトルクの演算に用い、前記停止時点の前の一定時間の期間を前記対象期間とした場合は前記対象期間における前記角加速度の平均値を前記締付けトルクの演算に用いるように構成されたことを特徴とする請求項3に記載のインパクト回転工具。 - 前記第2測定部は、前記出力軸の外周部に取り付けられて、前記出力軸の角速度を測定するように構成され、
前記停止時点は、前記第2測定部が測定した角速度がゼロになる時点であり、
前記対象期間は、前記停止時点の所定時間前までの一定時間の期間であり、
前記トルク演算部は、前記対象期間における角速度の微分値または平均変化率から角加速度を求めて、前記締付けトルクの演算に用いるように構成されたことを特徴とする請求項3に記載のインパクト回転工具。 - パルス状の衝撃力を発生させる衝撃力発生部と、
ネジ締め作業を行うための工具が装着され、前記衝撃力発生部が発生した衝撃力によって回転する出力軸と、
前記出力軸に加わるトルクを測定する第1測定部と、
前記出力軸の円周方向の加速度及び前記出力軸の角速度のうち少なくとも何れか一方を測定する第2測定部と、
前記第1測定部によるトルクの測定値、及び、前記第2測定部の測定値を用いて求めた前記出力軸及び前記工具の慣性トルクから、締付けトルクを求めるトルク演算部と、
前記衝撃力発生部及び前記トルク演算部を収納する本体を備え、
前記出力軸には、前記第1測定部及び前記第2測定部と、前記本体に固定された給電部から前記第1測定部及び前記第2測定部の動作電力を非接触で受電するための受電部と、前記第1測定部及び前記第2測定部の測定値を前記トルク演算部に非接触で送信するための通信部が設けられ、
前記衝撃力発生部は、パルス状の衝撃力を前記出力軸に間欠的に加えており、
前記給電部及び前記通信部のうちの少なくとも何れか一方は、前記衝撃力発生部が前記出力軸に衝撃力を加える合間に動作するように構成されたことを特徴とするインパクト回転工具。 - 前記衝撃力発生部及び前記トルク演算部を収納する本体を備え、
前記出力軸には、前記第1測定部及び前記第2測定部と、前記本体に固定された給電部から前記第1測定部及び前記第2測定部の動作電力を非接触で受電するための受電部と、前記第1測定部及び前記第2測定部の測定値を前記トルク演算部に非接触で送信するための通信部が設けられ、
前記衝撃力発生部は、パルス状の衝撃力を前記出力軸に間欠的に加えており、
前記給電部及び前記通信部のうちの少なくとも何れか一方は、前記衝撃力発生部が前記出力軸に衝撃力を加える合間に動作するように構成されたことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載のインパクト回転工具。 - 前記トルク演算部が求めた前記締付けトルクを用いて前記衝撃力発生部の出力を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載のインパクト回転工具。
- 前記第1測定部によるトルクの測定値をT1、前記第2測定部の測定値から得た前記出力軸の角加速度をa1、前記出力軸において前記第2測定部が取り付けられた部位よりも先端側の部位及び前記工具の慣性モーメントをI1とし、補正係数をA,B,Cとすると、
前記トルク演算部は、前記締付けトルクT2を、
T2=T1×A−I1×a1×B+C
という式を用いて算出することを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載のインパクト回転工具。 - 前記トルク演算部は、前記第1測定部によるトルクの測定値、及び、前記第2測定部の測定値から得た前記出力軸の角加速度のうちの何れか一方または両方について、一定時間の平均値を用いることを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載のインパクト回転工具。
- 前記衝撃力発生部及び前記トルク演算部を収納する本体と、
前記第1測定部及び前記第2測定部を収納して前記本体に着脱自在に取り付けられるケースを備え、
前記第1測定部及び前記第2測定部の測定値が、前記本体に収納された前記トルク演算部に出力されるように構成されたことを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載のインパクト回転工具。 - パルス状の衝撃力を発生させる衝撃力発生部、ネジ締め作業を行うための工具が装着され、前記衝撃力発生部が発生した衝撃力によって回転する出力軸、及び、前記衝撃力発生部の出力を制御する制御部を備えたインパクト回転工具の本体に着脱自在に取り付けられるケースを備え、
前記ケースには、
前記出力軸に加わるトルクを測定する第1測定部と、
前記出力軸の円周方向の加速度及び前記出力軸の角加速度のうち少なくとも何れか一方を測定する第2測定部と、
前記第1測定部によるトルクの測定値、及び、前記第2測定部の測定値を用いて求めた前記出力軸及び前記工具の慣性トルクから締付けトルクを求め、前記締付けトルクの測定値、及び、前記締付けトルクの測定値に基づく前記衝撃力発生部の制御信号のうち少なくとも何れか一方を前記制御部に出力するトルク演算部とが保持されており、
前記トルク演算部は、前記第2測定部の測定値から前記ネジ締め作業が行われているネジ締め期間を求め、前記ネジ締め期間における前記第2測定部の測定値を用いて前記慣性トルクを求めることを特徴とするインパクト回転工具の制御装置。 - 前記第2測定部は、前記出力軸の外周部に取り付けられて、円周方向の加速度を測定するように構成され、
前記トルク演算部は、前記第2測定部の測定値を、前記出力軸の中心位置から前記第2測定部の取付位置までの距離で割ることによって角加速度を求め、
前記ネジ締め期間は、回転停止方向で前記角加速度が最大となる最大時点、前記最大時点の所定時間前の時点、前記最大時点の所定時間後の時点、及び前記最大時点の前後の一定時間の何れかであり、
前記トルク演算部は、前記最大時点と前記最大時点の所定時間前の時点と前記最大時点の所定時間後の時点とのうちの何れかを前記ネジ締め期間として求めた場合は、前記ネジ締め期間での前記角加速度を前記締付けトルクの演算に用い、前記トルク演算部は、前記最大時点の前後の一定時間を前記ネジ締め期間として求めた場合は、前記ネジ締め期間における前記角加速度の平均値を前記締付けトルクの演算に用いることを特徴とする請求項12に記載のインパクト回転工具の制御装置。 - パルス状の衝撃力を発生させる衝撃力発生部、ネジ締め作業を行うための工具が装着され、前記衝撃力発生部が発生した衝撃力によって回転する出力軸、及び、前記衝撃力発生部の出力を制御する制御部を備えたインパクト回転工具の本体に着脱自在に取り付けられるケースを備え、
前記ケースには、
前記出力軸に加わるトルクを測定する第1測定部と、
前記出力軸の円周方向の加速度及び前記出力軸の角加速度のうち少なくとも何れか一方を測定する第2測定部と、
前記第1測定部によるトルクの測定値、及び、前記第2測定部の測定値を用いて求めた前記出力軸及び前記工具の慣性トルクから締付けトルクを求め、前記締付けトルクの測定値、及び、前記締付けトルクの測定値に基づく前記衝撃力発生部の制御信号のうち少なくとも何れか一方を前記制御部に出力するトルク演算部とが保持されており、
前記トルク演算部は、前記第2測定部の測定値から前記出力軸が停止する停止時点を求め、前記停止時点をもとに設定した対象期間における前記第2測定部の測定値を用いて前記慣性トルクを求めることを特徴とするインパクト回転工具の制御装置。 - 前記第2測定部は、前記出力軸の外周部に取り付けられて、円周方向の加速度と径方向の加速度をそれぞれ測定するように構成され、
前記トルク演算部は、前記第2測定部が測定した円周方向の測定値を、前記出力軸の中心位置から前記第2測定部の取付位置までの距離で割ることによって角加速度を求め、
前記停止時点は、前記第2測定部が測定した径方向の加速度がゼロになる時点であり、
前記対象期間は、前記停止時点の所定時間前の時点、又は前記停止時点の前の一定時間の期間であり、
前記トルク演算部は、前記停止時点の所定時間前の時点を前記対象期間とした場合は前記対象期間における前記角加速度を前記締付けトルクの演算に用い、前記停止時点の前の一定時間の期間を前記対象期間とした場合は前記対象期間における前記角加速度の平均値を前記締付けトルクの演算に用いるように構成されたことを特徴とする請求項14に記載のインパクト回転工具の制御装置。 - 前記第2測定部は、前記出力軸の外周部に取り付けられて、前記出力軸の角速度を測定するように構成され、
前記停止時点は、前記第2測定部が測定した角速度がゼロになる時点であり、
前記対象期間は、前記停止時点の所定時間前までの一定時間の期間であり、
前記トルク演算部は、前記対象期間における角速度の微分値または平均変化率から角加速度を求めて、締付けトルクの演算に用いるように構成されたことを特徴とする請求項14に記載のインパクト回転工具の制御装置。
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