JP6602869B2 - 入れ子式出力シャフトを備えた動力工具 - Google Patents

Description

本発明は、入れ子式に配置された出力シャフトを備えるトルク送り出し動力または電動工具（以下、単に「動力工具」という）に関する。特に、本発明は、工作物との相互作用に関して改良された機能を有するかかる工具に関する。本発明は、特に、トルクレンチ、すなわちねじ継手を締めたり弛めたりするようになった動力工具に関する。

手持ち型トルク送り出し動力工具を保持したオペレータは、出力シャフトという工具部品工作物と確実な接触関係を保った状態で力を作業対象に確実に加えるように適度の軸方向力を動力工具に提供する必要がある。一般的に言って、工具部品がドリルビットである場合、ドリルビットを材料中に突き通すためには軸方向力は、比較的大きいことが必要である。他方、工具部品がねじビットである場合、軸方向力は、工具部品と工作物、例えばボルトまたはねじとの良好な連結関係を保証するよう十分に大きいことが必要であるが、それと同時に、この軸方向力は、工作物が損傷状態になる恐れを生じるほど大きいものであってはならない。

固定型工具に関し、許容範囲内にある軸方向力をもたらすこともまた重要である。固定型工具の場合、軸方向力は、トルク送り出し作業全体を通じて自動的に調節される必要があり、これに対し、手持ち型工具については、軸方向力は、手動で管理されなければならない。

本発明は、出力シャフトが工作物に作用する手段としての軸方向力を制御することができるようにする手段としての動力工具用の装置であって、動力工具の軸方向位置に関するある程度の融通性の実現を依然として可能にする装置が要望されているという課題に基づいている。

本発明の目的は、出力シャフトが工作物に作用する軸方向圧力を制御することができる手段としてのトルク送り出し動力工具を提供することにある。

この目的は、請求項１に記載の本発明によって達成され、本発明は、入れ子式に配置されている出力シャフトを備えたトルク送り出し動力工具に関し、このトルク送り出し動力工具は、
‐モータと、
‐ハウジングと、
‐モータによって駆動される入力シャフトと、
‐入力シャフトに回転的に連結されるとともに入力シャフトに対して軸方向に並進可能な出力シャフトとを有する。センサが入力シャフトに対する出力シャフトの軸方向位置をモニタするよう設けられている。

出力シャフトと入力シャフトとの間で働く軸方向圧縮力をモニタすることによって、軸方向力を制御して所望の範囲内に収まる軸方向圧縮力を連続的に加えることが可能である。

本発明の特定の実施形態では、出力シャフトは、完全伸長位置と完全圧縮位置との間で入力シャフトに対して入れ子式に配置され、伸長量の関数として既知の弾性を有する弾性部材が出力シャフトを完全伸長位置に向かって押圧するよう配置されており、出力シャフトの伸長量は、出力シャフトと入力シャフトとの間で働く圧縮力を連続的に反映するようになっている。

この特定の実施形態では、動力工具の軸方向位置決めの際の融通性を保つとともに依然として特定の所望の範囲内の軸方向力をもたらすことが可能である。

本発明の他の特徴および他の利点は、図面の記載および図示の実施形態の詳細な説明ならびに特許請求の範囲の記載から明らかになろう。

以下の詳細な説明では、添付の図面を参照する。

本発明の特定の実施形態によるトルク送り出し動力工具の斜視図であり、入れ子式に配置された出力シャフトが完全伸長位置で示されている状態を示す図である。 完全伸長位置で示された動力工具の前側部品の断面図である。 図１に示されているトルク送り出し動力工具の斜視図であり、入れ子式に配置された出力シャフトが完全圧縮位置で示されている状態を示す図である。 完全圧縮位置で示された動力工具の前側部品の断面図である。

図１には、本発明の特定の実施形態としてのトルク送り出し動力工具１０が示されている。図示の実施形態では、動力工具は、ねじ継手を締めたり弛めたりしたりするようになった動力レンチである。これは、本発明の好ましい実施形態である。

動力工具１０は、幾つかの部品から成るハウジングを有し、これら部品としては、前側ハウジング部品１１、後側ハウジング部品１３、およびこれら２つの部品相互間に位置するケーシング１５で覆われている中空中間部分を備えたフレームハウジング部品１４が挙げられる。ケーシング１５は、ケーシング１５およびフレームハウジング部品１４によって包囲された空間内に収容されているエレクトロニクスへの接近が得られるよう取り外されるのが良い。

後側ハウジング部品１３内にはモータ（図示せず）が配置されており、歯車部分がフレームハウジング部品１４およびケーシング１５の上側部分内に配置されるのが良い。モータに駆動的に連結された出力シャフト１７が前側ハウジング部品１１内に部分的に収容された状態でこの前側ハウジング部品から延び出ている。図１では、出力シャフト１７は、完全伸長位置Ｐ_Eにある。

フレームハウジング部品１４の後側部には連結ポート１８が設けられている。ハウジング部品１４の底部は、動力工具１０をロボットアームなどに固定する固定要素（図示せず）を有している。動力工具の図示の実施形態は、電気トルクレンチであり、それゆえ、連結ポート１８は、電力および信号伝送のための接続ピンを有する。光源の形態をした表示ユニット１９が、これがオペレータに明確に見える位置で後側ハウジング部品１３の後端部のところに配置されている。

動力工具の前側部品が図２に断面図で詳細に示されている。この図から明らかなように、動力工具は、入力シャフト１６を更に有する。入力シャフト１６は、モータ歯車２６を介してモータ（図示せず）により駆動される。モータ歯車２６は、好ましくは少なくとも１つの減速歯車、例えば遊星歯車によってモータによって駆動されるモータシャフトの一体部分であるのが良い。それゆえ、好ましくは、モータ歯車２６は、減速歯車装置の出力端部である。出力シャフト１７は、スプライン付き連結部２３により入力シャフト１６に回転的に連結されており、この出力シャフトは、内側ハウジング部品１２に対して軸受２５で支承されている。軸受２５は、出力シャフト１７が軸受２５および内側ハウジング１２に対して軸方向に並進することができるようにするスプライン付き内部を有する。

出力シャフト１７と入力シャフト１６との間で働く軸方向圧縮力をモニタするためのセンサ２０が設けられている。図示の実施形態では、センサ２０は、入力シャフト１６に対する出力シャフト１７の軸方向位置をモニタする。運動表示器２７、例えばマグネットリングが出力シャフト１７の内側部分の周りに配置されている。センサ２０は、出力シャフト１７の軸方向位置を推定し、かくしてそれゆえにハウジング１１に対するその軸方向伸長度を推定するよう運動表示器２７の移動量をモニタするよう構成されている。センサ２０は、出力シャフト１７と入力シャフト１６との間の軸方向伸長度を表示するホールセンサ、誘導センサ、または容量センサであるのが良い。運動表示器２７は、当該技術分野において知られている仕方で用いられる形式のセンサに適合している。

出力シャフト１７は、最小圧縮力に対応した完全伸長位置Ｐ_E（図１および図２に示されている）と最大圧縮力に対応した完全圧縮位置Ｐ_C（図３および図４に示されている）との間における入力シャフト１６に対する出力シャフト１７の軸方向移動を可能にするよう入力シャフト１６に対して入れ子式に配置されている。

例えば捩りばねの形態をしていてその伸長量の関数として既知の弾性を有する弾性部材２１が出力シャフト１７を完全伸長位置Ｐ_Eに向かって押圧するよう配置されており、出力シャフト１７の伸長度が出力シャフト１７と入力シャフト１６との間で働く圧縮力を連続的に反映するようになっている。それにより、出力シャフト１７と入力シャフト１６との間で働く軸方向圧縮力を出力シャフト１７の軸方向位置から推定することが可能である。

表示ユニット１９は、出力シャフト１７と入力シャフト１６との間の伸長レベルに基づいて出力シャフト１７と入力シャフト１６との間で働く軸方向圧縮力を表示するよう構成されているのが良い。一例として、表示ユニットは、軸方向力が許容可能範囲から外れているとき、灯りの光を放出するのが良い。さらに、高すぎる軸方向圧力を低すぎる軸方向圧力から区別するため、互いに異なる色が互いに異なる状態に割り当てられても良く、あるいは、速い点滅光が高すぎるトルクレベルに割り当てられ、遅い点滅または連続光が低すぎるトルクレベルに割り当てられても良い。また、表示手段は、シャフト１６，１７の相互間の伸長レベルが出力シャフト１７と入力シャフト１６との間で働く許容可能な圧縮力に対応する範囲を表示するのが良い。例えば、軸方向力が許容可能範囲内にある限り、白色光を生じさせるのが良く、首尾よく締め付け作業が終わったときにこの光が緑色光に切り替わるのが良い。

表示ユニットは、軸方向力が軸方向力よりも高くなったときに典型的な音、例えば高周波のうなりを生じさせる音響表示器を更に含むのが良い。さらに、表示ユニットは、例えば実際の動力工具を制御するために用いられる制御パネル内に組み込まれた状態で実際の動力工具から離れたところに配置されるのが良い。かかる制御パネルでは、互いに異なる種類のデータが締め付け作業を制御するために選択的に示されるとともに記憶されるのが良い。

トルク送り出し動力工具１０は、動力工具それ自体内に配置されるか制御パネル内に配置されるかのいずれかであるのが良い制御ユニットを有するのが良い。センサ２０は、作動中、出力シャフト１７と入力シャフト１６との間で働くモニタされた軸方向圧縮力を制御ユニットに連続的に伝送するよう構成されているのが良く、制御ユニットは、出力シャフト１７と入力シャフト１６との間で働く軸方向圧縮力を表示するために表示ユニット１９に信号を送るようになっている。

制御ユニットは、軸方向圧縮力が所定の上しきい値を超えた場合または軸方向圧縮力が所定の下しきい値を下回った場合、例えば表示ユニット１９を介して動力工具のオペレータに警報を出すようになっている。

動力工具１０は更に、入力シャフト１６に対する出力シャフト１７の伸長レベルが所定の範囲内に収まっている場合にのみ特定の動作を開始するよう構成されているのが良い。また、軸方向力がある特定のしきい値を下回りまたは上回った場合に作動が中断されるのが良い。

上述したように、特定の実施形態を参照して本発明を説明した。しかしながら、本発明は、この実施形態には限定されない。本発明は、その保護範囲内に含まれる別の実施形態を含むことは、当業者には明らかであり、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。

Claims (6)

1. 入れ子式に配置されている出力シャフト（１７）を備えたトルク送り出し動力工具（１０）であって、
   ‐モータと、
   ‐ハウジング（１１〜１５）と、
   ‐前記モータによって駆動される入力シャフト（１６）と、
   ‐前記入力シャフト（１６）に回転的に連結されるとともに前記入力シャフト（１６）に対して軸方向に並進可能な出力シャフト（１７）とを有するトルク送り出し動力工具（１０）において、前記入力シャフト（１６）に対する前記出力シャフト（１７）の軸方向位置をモニタするセンサ（２０）が設けられ、前記出力シャフト（１７）は、完全伸長位置（Ｐ_E）と完全圧縮位置（Ｐ_C）との間で前記入力シャフト（１６）に対して入れ子式に配置され、その剛性と伸長量の関係が既知である弾性部材（２１）が前記出力シャフト（１７）を前記完全伸長位置（Ｐ_E）に向かって押圧するよう配置されており、前記出力シャフト（１７）の前記伸長量は、前記出力シャフト（１７）と前記入力シャフト（１６）との間で働く圧縮力を連続的に反映するようになっており、前記出力シャフト（１７）と前記入力シャフト（１６）との間の伸長レベルに基づいて前記出力シャフト（１７）と前記入力シャフト（１６）との間で働く軸方向の前記圧縮力を表示する表示ユニット（１９）が設けられている、トルク送り出し動力工具（１０）。
2. 前記表示ユニット（１９）は、前記出力シャフト（１７）と前記入力シャフト（１６）との間の前記伸長レベルが前記出力シャフト（１７）と前記入力シャフト（１６）との間で働く許容可能な圧縮力に対応する範囲内であることを表示する、請求項１記載のトルク送り出し動力工具（１０）。
3. 前記トルク送り出し動力工具（１０）は、制御ユニットを有し、前記センサ（２０）は、作動中、前記出力シャフト（１７）と前記入力シャフト（１６）との間で働くモニタされた前記軸方向圧縮力を前記制御ユニットに連続的に伝送するよう配置され、前記制御ユニットは、前記出力シャフト（１７）と前記入力シャフト（１６）との間で働く前記軸方向圧縮力を表示するために信号を前記表示ユニット（１９）に送るようになっている、請求項１記載のトルク送り出し動力工具（１０）。
4. 前記制御ユニットは、前記軸方向圧縮力が所定の上しきい値を超えた場合または前記軸方向圧縮力が所定の下しきい値を下回った場合、表示ユニット（１９）を介して前記動力工具のオペレータに警報を出すようになっている、請求項３記載のトルク送り出し動力工具（１０）。
5. 前記センサ（２０）は、前記出力シャフト（１７）と前記入力シャフト（１６）との間の軸方向伸長量を表示するホールセンサ、誘導センサ、または容量センサである、請求項１〜４のうちいずれか一に記載のトルク送り出し動力工具（１０）。
6. 前記動力工具は、前記出力シャフト（１７）と前記入力シャフト（１６）との間で働く前記圧縮力が所定の範囲内にある場合にのみ所定の作業を開始させるよう構成されている、請求項１〜５のうちいずれか一に記載のトルク送り出し動力工具（１０）。

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