JP6399710B2 - トルクインパルス発生装置の診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、トルクインパルス発生装置を診断するための方法に関わる。

パルス工具すなわちトルクインパルス発生装置を備えた電動工具は、例えば、組立作業中に継手を緊締するために使用される。そのようなトルクインパルス発生装置は、回転入力部、トルク出力部、油溜め、さらにトルク出力部で入力部の回転をトルクインパルスに変換するトルク発生装置で構成されている。

様々な種類のトルクインパルス発生装置は、米国特許第５０９２４１０Ａ号、欧州特許第０８８５６９３Ｂ１号、さらに国際公報ＷＯ２０１１／１４１２０５号に開示されている。

トルクインパルス発生装置の性能は、油溜め内の油のレベルに依存している。油溜め内の油のレベルは、漏れによって経時的に低下する傾向がある。油のレベルが低下すると、インパルス発生装置のトルクを発生させる能力を低下させることになる。工具の作業者がこれを認識できないと締め付け不良や、さらにはトルクインパルス発生装置の機械部品を破壊する危険性がある。

従って、単純な方法でトルクインパルス発生装置を診断し油溜め内の油のレベルを診断する必要性がある。

本発明の目的は、これらの必要性に応じた方法を提供することにある。

従って、本発明は、回転入力部、トルク出力部、油溜め、さらにトルク出力部で入力部の回転をトルクインパルスに変換するトルク発生装置を備えるトルクインパルス発生装置を診断する方法に関わる。かかる方法は、
−トルクインパルスを発生しながら、トルクインパルス発生装置から音響信号を検知するステップ、
−音響信号からトルクインパルスの周波数を抽出するステップ、及び
−油溜め内の油のレベルを表示するために、トルクインパルスの周波数に基いてトルクインパルス発生装置を診断するステップ
を含んでいる。

油溜め内の油のレベルは、トルクを発生させるトルクインパルス発生装置の能力に影響を与えることになる。油のレベルが低下すると、トルク出力部でトルクインパルスに変換される入力部の回転エネルギーが小さくなる。そのため、回転入力部とトルク出力部との間の相対的な回転数が大きくなり、従ってトルクインパルスの周波数も増加することになる。音響信号をトルクインパルス発生装置から検知し、検知した音響信号からトルクインパルスの周波数を抽出して、さらにトルクインパルスの周波数に基いてトルクインパルス発生装置を診断することによって、トルクインパルス発生装置の油溜め内の油のレベルを示すことができる。かかる方法は、トルクインパルス発生装置の簡単で効果的な診断を可能にし、トルクインパルス発生装置が作動するポイント、例えば組立ステーションで使用することができる。

音響信号は、空気伝達を介して検知することができる。そのため、かかる方法は、非接触式でトルクインパルス発生装置を診断し、油溜め内の油のレベルを示すために使用することができる。

代わりに、音響信号は、１つ以上の物質の部片を介して検知することができる。そのため、例えばトルクインパルス発生装置を担持する工具との機械的な接触によって、又は緊締具を緊締する際に加工部片との機械的な接触によって、音響信号を受信することができる。

トルクインパルス発生装置を診断するステップは、予めパルス発生装置のインパルスの正常周波数を決定しておいて、それをインパルス発生装置のインパルスの周波数と比較することを含むことができる。従って、インパルスの正常周波数からの偏倚を検知して表示することができる。

かかる方法は、最初にトルクインパルス発生装置の正常周波数を決定するために、トルクインパルス発生装置の種類を識別するステップを含むことができる。従って、かかる方法は、インパルスの相対的な正常周波数を決定することによってトルクインパルス発生装置の異なる種類に適合することができる。

トルクインパルス発生装置のインパルスの正常周波数は、５−５０ヘルツの範囲内であり、好ましくは８−３８ヘルツの範囲内、さらに好ましくは１５−２５ヘルツの範囲内であることができる。トルクインパルス発生装置のインパルスの正常周波数は、トルクインパルス発生装置の種類に依存することができる。

インパルスの正常周波数は、トルクインパルス発生装置の１つ以上の動作パラメータに依存してもよい。従って、使用されるインパルスの正常周波数は、１つ以上の動作パラメータ（例えば、トルクインパルス発生装置を駆動するモーターの最大トルク、或いはトルクインパルス発生装置に接続された空気圧モーターを駆動する空気圧）の入力に依存して設定することができる。

かかる方法は、予め決定されたトルクインパルス発生装置のインパルスの正常周波数に関わってトルクインパルス発生装置のインパルスの周波数が、所定の閾値を上回る場合、油溜めを補充する必要があることを表示するステップを含むことができる。

かかる方法は、予め決定されたトルクインパルス発生装置のインパルスの正常周波数に関わってトルクインパルス発生装置のインパルスの周波数が、所定の閾値を下回る場合、油溜め内の油を減らすべきであることを表示するステップを含むことができる。

予定の閾値は、予め決定されたトルクインパルス発生装置のインパルスの予定の正常周波数から０．５−５ヘルツの間、好ましくは予め決定されたトルクインパルス発生装置のインパルスの予定の正常周波数から１−２ヘルツの間であることができる。

トルク出力は、予めトルクインパルス発生装置の動作条件を決定しておいて発生することができる。そのため、トルクインパルス周波数による動作条件への影響を最小限にすることができる。

例えば、特定の回転抵抗に対してトルク出力を発生することを、所定の条件に含むことができる。例えば、トルク出力部は万力にしっかりと取り付けられてもよいし、或いは、画定された継手の緊締具を緊締する間、トルク出力を発生することもできる。

回転入力部の回転速度の範囲を予め決定しておいてトルク出力を発生することを、所定の条件に含んでもよい。

トルクインパルス発生装置は、圧縮空気で駆動される空気圧モーターに接続することができ、そして、予め空気圧モーターに供給される空気圧を決定しておいてトルク出力を発生すること（すなわち所定の最大トルクを発生すること）を、所定の条件に含んでもよい。

トルクインパルス発生装置は、電動モーターに接続することができる、さらにそこで所定の条件に、電気モーター及び／又はバッテリーの特性や状態を含んでもよい。

トルクインパルス発生装置は、継手緊締用の動力工具に備えることができる。動力工具は、圧縮空気駆動式の動力工具であってもよいし、電動式の動力工具であってもよい。

かかる方法の１つ以上のステップは、携帯式の電子機器で実行することができる。携帯式の電子機器は、例えばスマートフォンなどの携帯電話であってもよい。従って、かかる方法は、電動工具の操縦者や他の職員によって簡単にアクセスできる。

本発明はさらに、本明細書に開示されるように、かかる方法を実行するよう構成された携帯式の電子機器にも関わる。

本発明はさらに、コード手段を備えるコンピュータープログラム製品に関し、かかるプログラム製品がコンピュータの処理装置によって実行されると、本明細書に記載された方法を実行する。

本発明はさらに、スマートフォンに搭載されるアプリケーション所謂「アプリ」に関し、アプリはコード手段を含んでいて、スマートフォンの処理装置によって実行されると本明細書に記載された方法を実行する。

本発明のさらなる特徴及び利点は、図面及び示された実施形態の詳細な記述から明らかになる。

本発明の好ましい実施形態は、添付図面を参照して以下に説明する。

本発明による方法を実行するよう構成された携帯式の電子機器及びトルクインパルス発生装置を有する動力工具を示す。 トルクインパルス発生装置の断面を回転位置で示す。 トルクインパルス発生装置の断面を別の回転位置で示す。 トルクインパルス発生装置を診断するための方法をフローチャートで示す。

図１は、トルクインパルス発生装置１０１を備える動力工具１００を示している。さらに動力工具は、ハンドル１０３、吸気口１０４、及び排気口１０５を有するハウジング１０２を備えている。吸気口は、スロットルバルブ１０７を介して空気圧モーター１０６（非表示）に接続されている。トルクインパルス発生装置は、空気圧モーターに接続された軸１０９を備える回転入力部１０８と、工具ビットまたは迅速な工具交換チャックを支持する出力シャフトを有するトルク出力部１１０とを備えている。さらに、トルクインパルス発生装置は、トルク出力部で入力部の回転をトルクインパルスに変換するトルク発生装置１１２を備えている。トルクインパルス発生配列１１２は、回転入力部１０８の内側に設けられたカム１１３及び、ピストン１１４とローラー１１５で一対の形態を成す一対のカムフォロアを備えている。ピストンの内側に放射状に形成された空間と、回転入力部１０８の内側に放射状に形成された空間と、ピストン及びローラーの周囲とによって、油溜め１１６を形成している。ピストンの内側に、カム軸１１７が放射状に配置されている。

別の方法として、欧州特許第０８８５６９３Ｂ１号の図４及び５に関連して記載されているように、カムフォロアをワンセットのベーンとして設けてもよい。

動力工具の傍らには、スマートフォンの形態で携帯式の電子機器１２０が示されている。携帯式の電子機器は、トルクインパルス発生装置からの音響信号１２２を検知するためのマイクロフォン１２１と、操縦者に診断結果を表示するためのディスプレイ１２３とを備えている。かかる電子機器はさらに、例えばディスプレイのタッチ機能の形態で操縦者との相互作用を可能にする入力手段１２４を備えている。

図２を参照すると、図１の破線Ｉ−Ｉに沿ってトルクインパルス発生装置の断面図は、２つの位置で、それぞれを図２ａ及び図２ｂに示している。繰り返しになるが、トルクインパルス発生装置１０１は回転入力部１０８と、トルク出力部１１０とを備えている。さらにトルクインパルス発生装置は、トルク出力部で入力部の回転をトルクインパルスに変換するトルク発生装置１１２を備えている。トルク発生装置１１２は、回転入力部１０８の内部に設けたカム１１３を備えている。カムは、突起のように設けた２つのカムローブを備えている。一対のカムフォロアは、ピストン１１４とローラー１１５とで一対を成す形態で、トルク出力部１１０内に支持されている。ピストンの内側に放射状に形成された空間１１６ａと、回転入力部１０８の内側に放射状に形成された空間１１６ｂと、ピストン及びローラーの周囲とによって、油溜め１１６を形成している。カム軸１１７は、回転入力部１０８に接続されたレンズ型断面をピストンの内側で放射状に有し、図２ａの回転位置でカムに向かってピストンを押すために配置されている。

図２ｂには、トルクインパルス発生装置が第二の回転位置で示されている、そこでは、ローラー１１５がカムのカムローブ１１８と接触するように回転入力部１０８がトルク出力部１１０に対して回転する、そうすることによってローラー１１５とピストン１１４とが半径方向に内側に押し付けられる。次いで、空間１１６ａ内の油は、ピストン１１４とトルク出力部１１０との間に形成された通路を通って、回転入力部１０８の内側に放射状に形成され、ピストン及びローラーを周囲する空間１１６ｂに強制的に押し出される。そこで、空間１１６ａ及び１１６ｂによって形成される油溜め１１６内の油の相対的な非圧縮性のために、トルクは回転入力部１０８からトルク出力部１１０に伝達される。

同様に、ローラー１１５がカムローブ１１８を通過するように、回転入力部１０８はトルク出力部１１０に相対して回転すると、カム軸１１７は（回転入力部１０８によって回転しながら）ピストン１１４をカムの方へ放射状に外向きに押し付ける。そこで、空間１１６ｂ内の油は、ピストン１１４とトルク出力部１１０との間に形成される通路を通って、空間１１６ａ内に強制的に入るようにされる、そうすることによってトルクは回転入力部１０８からトルク出力部１１０に伝達される。

上記の複合作用によって、トルク出力部１１０でトルクインパルスを発生させるので、ネジ式緊締具など止め具を緊締するためにこのインパルスを使用することができる。

油溜め１１６内の油のレベルが、例えば油漏れの結果として低すぎる場合には、油溜め内の油は大量に空気を含むことになる。空気は圧縮可能であるため、それぞれの空間１１６ａと１１６ｂで油／空気混合物が圧縮され、空間同士で油を移動させることなくピストン１１４及びローラー１１５の特定の動作を可能にすることができる。従って、回転入力部１０８からトルク出力部１１０へのトルク伝達は、それほど効果的ではない。しかも回転入力部１０８とトルク出力部１１０との間の相対的な回転への抵抗が増すことによって、トルクインパルスの周波数は減少するという結果をもたらすことになる。

同様に、油溜め１１６内の油のレベルが、例えば過充填によって高すぎる場合にも、回転入力部１０８とトルク出力部１１０との間の相対的な回転への抵抗が増すことになるので、トルクインパルスの周波数は減少することになる。

このように、トルクインパルス発生装置の性能は、油溜め内の油のレベルの変化に敏感である。

図３を参照すると、トルクインパルス発生装置を診断するための方法３００のフローチャートが示されている。

トルクインパルス発生装置の種類に応じて、インパルスの正常周波数を決定または設定する。インパルスの正常周波数は、トルクインパルス発生装置の大きさ、デザイン、及び構造に依存する。通常の周波数は、５−５０ヘルツの範囲、好ましくは８−３８ヘルツの範囲、より好ましくは１５−２５ヘルツの範囲内である。

トルクインパルス発生装置は、予め決められた操作パラメータの下でトルクインパルスを発生させるよう動作する。これは、一例証として、例えば万力で固定されたような堅固なコネクタに対して、トルクインパルス発生装置を動かすことを含んでいる。

フローチャートの符号番号３０１では、トルクインパルスを発生させている間、トルクインパルス発生装置からの音響信号を携帯式の電子機器が検知する。音響信号は、例えば処理するために電子機器に保存されても良いし或いは音響信号の処理を自動的にその場で行ってもよい。

フローチャートの符号番号３０２では、音響信号からトルクインパルスの周波数を抽出する。これは、例えばＦＦＴ（高速フーリエ変換）によって実行でき、また５−５０ヘルツ或いは１０−３０ヘルツの範囲でスペクトラムのピークを決定することができる。

フローチャートの符号番号３０３では、抽出されたトルクインパルス発生装置のインパルスの周波数を、その後インパルス発生装置のインパルスの正常周波数と比較する。フローチャートの符号番号３０４では、この比較からトルクインパルス発生装置を診断し、油溜め内の油のレベルを表示する。

トルクインパルス発生装置のインパルスの周波数が、予め決定されたトルクインパルス発生装置のインパルスの正常周波数に関わって、所定の閾値を上回る場合、油溜めを補充する必要があることを表示する。

トルクインパルス発生装置のインパルスの周波数が、予め決定されたトルクインパルス発生装置のインパルスの正常周波数に関わって、所定の閾値を下回る場合、油溜め内の油を低減させるべきであることを表示する。

所定の閾値は、予め決定されたトルクインパルス発生装置のインパルスの正常周波数から０．５−５ヘルツの範囲内、或いは１−２ヘルツの範囲内であることができる。

かかる方法は、図１で示された携帯式の電子機器１２０に実装することができる。

かかる方法は、コード手段を有するコンピュータープログラムに実装することができる、プログラムが処理装置で走ると、処理装置が上記方法のステップを実行する。コンピュータープログラムは、コンピュータープログラム製品の読取り可能な媒体に格納することができる。本質的には、上記コンピュータで読取り可能な媒体とは、任意のメモリ、例えば、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）ＰＲＯＭ（プログラム可能な読み取り専用メモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能なＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能なＰＲＯＭ）、またはハード・ディスク・ドライブなどで構成することができる。コンピュータープログラムは、図１に示すように、携帯式の電子機器１２０によって実行されるように適用することができる。

当業者には明らかなように、上記の例示的な実施形態に多くの他の実装、修正、変更、及び／又は追加を行うことができる。本発明は、特許請求の範囲内で、そのような他の実装、修正、変更、及び／又は追加をすべて含むことを理解されるべきである。

１００ 動力工具
１０１ トルクインパルス発生器
１０２ ハウジング
１０３ ハンドル
１０４ 吸気口
１０５ 排気口
１０６ 空気圧モーター（非表示）
１０７ スロットルバルブ
１０８ 回転入力部
１０９ 軸
１１０ トルク出力部
１１２ トルク発生装置
１１３ カム
１１４ ピストン
１１５ ローラー
１１６ 油溜め
１１６ａ 空間
１１６ｂ 空間
１１７ カム軸
１１８ カムローブ
１２０ 電子機器
１２１ マイクロフォン
１２２ 音響信号
１２３ ディスプレイ
１２４ 入力手段
３００ 方法を示すフローチャート
３０１ フローチャートの位置
３０２ フローチャートの位置
３０３ フローチャートの位置
３０４ フローチャートの位置

Claims (13)

1. トルクインパルス発生装置を診断するための方法であって、トルクインパルス発生装置が、回転入力部、トルク出力部、油溜め、及び入力部の回転をトルク出力部でトルクインパルスに変換するトルク発生装置を備えている方法において、
   −トルクインパルスを発生しながら、トルクインパルス発生装置から音響信号を検出するステップ、
   −音響信号からトルクインパルスの周波数を抽出するステップ、 及び
   −油溜め内の油のレベルを表示するために、トルクインパルスの周波数に基づいてトルクインパルス発生装置を診断するステップと
   を含み、
   前記トルクインパルスの発生装置を診断するステップが、トルクインパルス発生装置のインパルスの周波数をトルクインパルス発生装置のインパルスの正常周波数と比較することを含み、
   前記トルクインパルス発生装置のインパルスの正常周波数が、５−５０ヘルツの範囲内であり、
   該方法が、さらに、
   予め決定されたトルクインパルス発生装置のインパルスの正常周波数に対して、トルクインパルス発生装置のインパルスの周波数が予定の閾値を上回る場合、油溜めを補充する必要があることを表示するステップを含み、
   前記予定の閾値が、予め決定されたトルクインパルス発生装置のインパルスの正常周波数から０．５−５ヘルツの間であること
   ことを特徴とする方法。
2. トルクインパルス発生装置の種類を最初に識別してトルクインパルス発生装置のインパルスの正常周波数を決定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. トルクインパルス発生装置のインパルスの正常周波数が、８−３８ヘルツの範囲内であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. トルクインパルス発生装置のインパルスの正常周波数が、１５−２５ヘルツの範囲内であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 予め決定されたトルクインパルス発生装置のインパルスの正常周波数に対して、トルクインパルス発生装置のインパルスの周波数が予定の閾値を下回る場合、油溜め内の油を低減させるべきであることを表示するステップを含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
6. 予定の閾値が、予め決定されたトルクインパルス発生装置のインパルスの正常周波数から１−２ヘルツの間であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
7. 予め決定されたトルクインパルス発生装置の操作条件でトルク出力を発生することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
8. 予め決定された回転抵抗に対してトルク出力を発生することを、所定の条件に含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 予め決定された回転入力部の回転速度の範囲でトルク出力を発生することを、予定の条件に含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
10. トルクインパルス発生装置が継手を緊締するための動力工具に備えられていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
11. かかる方法の１つ以上のステップが携帯式の電子機器で実行されることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の方法。
12. コンピュータの処理装置によって実行される場合に、請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法を実行するコード手段を備えることを特徴とするコンピュータープログラム製品。
13. スマートフォンに搭載されるアプリケーションであって、スマートフォンの処理装置によって実行される場合に、請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法を実行するコード手段を備えるアプリケーション。

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