JPS61226278A

JPS61226278A - Electric tool

Info

Publication number: JPS61226278A
Application number: JP61029169A
Authority: JP
Inventors: ヴエルナ・クリンゲンベツク; アントン・ノイメイヤ; ハンス−ユルゲン・ホーレフ
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1986-02-14
Publication date: 1986-10-08
Also published as: DE3579160D1; DE3511437A1; EP0199883A2; EP0199883A3; EP0199883B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電動機を収納するハウジングと、その電動機
により回動される伝動軸と、電動機と駆動軸との間に配
設された伝動装置とを具た電動工具に関するものである
。Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a housing that houses an electric motor, a transmission shaft rotated by the electric motor, and a transmission device disposed between the electric motor and the drive shaft. This invention relates to a power tool equipped with.

（従来の技術およびその問題点）電動工具は、穿孔、研削、切断、フライス加工等の種々
の目的に使用されている。このような装置を保持して作
業を行なう際には、生起される反力モーメントが作業者
に伝えられる。このことは、通常の場合に確かなことで
ある。特別な場合、たとえば工具が突然綿めつけられ又
は運動が止められた場合に、その反力モーメントは非常
に急激に増大する。それゆえ作業者は予測することがで
きず、突然の変化に対して程度の差こそあれ、危険なこ
とである。(Prior Art and its Problems) Power tools are used for various purposes such as drilling, grinding, cutting, and milling. When carrying out work while holding such a device, the generated reaction moment is transmitted to the worker. This is true in normal cases. In special cases, for example when the tool is suddenly jammed or its movement is stopped, its reaction moment increases very rapidly. Therefore, workers cannot predict, and sudden changes can be more or less dangerous.

このような問題を避けるため、電動工具に安全クラッチ
を設けたものがある。このクラッチは、予じめ決められ
た値の回転モーメントが電動機から工具に伝達されるの
を阻止する。過負荷が作用した際に、接続されたクラッ
チは、概ね比較的円滑に作動しないので、しばしば事故
を有効に阻止することができない。その上大多数のクラ
ッチは、一定の解放力に合わせて設計されているので、
工具の異なった作業状況に解放力を適合させることがで
きない。To avoid such problems, some power tools are equipped with a safety clutch. This clutch prevents a predetermined value of torque from being transmitted from the electric motor to the tool. In the event of an overload, the engaged clutches generally do not operate relatively smoothly and are therefore often unable to prevent accidents effectively. Moreover, most clutches are designed for a constant release force, so
It is not possible to adapt the release force to different working situations of the tool.

別の既知の解決法によれば、工具のハウジング又は把持
部に弱めた部分を設け、たとえばひずみゲージによりそ
の部分の変形を測定していた。つまり回転モーメントで
なく、そのモーメントによりハウジング又は把持部に生
起された変形を測定していた。この測定結果はそれゆえ
誤まっている場合があり、作業者は工具を把持部ばかり
か、ハウジングでさえも掴むことができず、また操作す
ることができない。それゆえ、このような方法では、生
起された力及びモーメントを正確に判断することができ
ない。According to another known solution, a weakened section is provided in the housing or grip of the tool and the deformation of this section is measured, for example by means of strain gauges. In other words, instead of measuring the rotational moment, the deformation caused in the housing or the grip by the moment was measured. This measurement result may therefore be erroneous, and the operator cannot grasp or manipulate the tool, not only by the handle, but also by the housing. Therefore, such methods do not allow accurate determination of the forces and moments generated.

既知の他の方法によれば、電動機をハウジング内に可動
に支持し、電動機の回転反力モーメントを吸収する少な
くとも一つのブラケットに支持していた。同時にブラケ
ットは、導電性のプラスチック材料よりなり、加えられ
た押圧力に対応して抵抗が変化する圧力センサーを具え
ていた。この解決方法は原則的には、電動機により生起
された反力モーメントを測定している。工具の場合、主
に荷重に基づいて必要とされる出力は、非常に高速な回
転数に基づいて達成されるので、電動機の出力軸に生起
される回転モーメントは、大抵の場合非常に小さい。そ
れゆえ、電動機に生起される反力も相対的に僅かである
。摩擦、加速すべき質量の慣性モーメント等が影響を及
ぼす結果、これら部位において、工具に生起される実際
の反力モーメントを、正確に定めることはできない。According to another known method, the electric motor is movably supported within the housing and supported on at least one bracket that absorbs the rotational reaction moments of the electric motor. At the same time, the bracket was equipped with a pressure sensor made of a conductive plastic material whose resistance varied in response to the applied pressing force. This solution basically measures the reaction moment generated by the electric motor. In the case of tools, the power required primarily due to the load is achieved at very high rotational speeds, so that the rotational moment generated at the output shaft of the electric motor is often very small. Therefore, the reaction force generated in the electric motor is also relatively small. As a result of the influence of friction, the moment of inertia of the mass to be accelerated, etc., it is not possible to accurately determine the actual reaction moment generated in the tool at these locations.

（発明の目的）本発明は、このような課題に基づいてなされたものであ
り、工具に生起された反力モーメントを正確に、しかも
遅れを生じることなく知ることのできる工具を提供する
ことを目的とする。(Object of the Invention) The present invention has been made based on the above-mentioned problem, and an object thereof is to provide a tool that can accurately determine the reaction force moment generated in the tool without causing any delay. purpose.

（問題点を対決するための手段）この目的を達成するため本発明の装置は、少なくとも一
つの伝達軸を、バウシングに電気的な力検出素子を介し
て支持された軸受はブロックに、回動モーメントの伝達
により生起された反力の方向に所定量運動できるよう支
持する。(Means for Confronting the Problems) To achieve this object, the device of the present invention provides at least one transmission shaft, a bearing supported via an electric force sensing element on the bousing, in a block, It is supported so that it can move a predetermined amount in the direction of the reaction force generated by the transmission of the moment.

伝動装置における「駆動素子」の伝動軸が駆動軸に近か
ければ近い程、駆動軸に生起された回転モーメントを正
確にかつ迅速に知ることができる。The closer the transmission shaft of the "drive element" in the transmission device is to the drive shaft, the more accurately and quickly the rotational moment generated on the drive shaft can be known.

原則的には、一つの力検出素子を設けるだけで良い。し
かしながら、工具の回転方向が反転する工具の場合には
、少なくとも２個の力検出素子を、たとえば互いに対抗
させて配置するのが良い。In principle, it is sufficient to provide only one force detection element. However, in the case of a tool in which the direction of rotation of the tool is reversed, it is advantageous to arrange at least two force sensing elements, for example opposite each other.

ある場合には、作動間隙を設けた軸受ブロックの運動に
よっても知ることができる。軸受ブロックを正確に案内
できない場合には、軸受ブロックを合目的に、伝動軸に
平行に延在する回動軸のまわりに回動自在に支持する。In some cases, this can also be determined by the movement of the bearing block with the working gap. If it is not possible to guide the bearing block precisely, it is expedient to support the bearing block so that it can rotate around a pivot axis extending parallel to the transmission shaft.

伝動軸がずれても、伝動軸に平行に延在する回動軸によ
り、伝動軸の傾斜を実際に避けることができる。Even if the transmission shaft is displaced, a tilting of the transmission shaft can actually be avoided due to the pivot axis extending parallel to the transmission shaft.

軸受ブロックに支持された伝動軸は、少なくとも別な軸
と歯車を介して掛合する。軸受ブロックの回動により、
歯面における掛合関係が変化しないように、軸受ブロッ
クの回動軸線を、伝動軸に掛合する歯車の回動軸線に共
軸に延在させるのが良い。それゆえ、軸受ブロックの運
動は、原則的に遊星運動装置の保持具のそれに対応する
。力検出素子の領域における実際の移動量または回動量
は、概ね１／１０ａ＋ｍに過ぎない。The transmission shaft supported by the bearing block engages with at least another shaft via a gear. Due to the rotation of the bearing block,
It is preferable that the rotational axis of the bearing block extends coaxially with the rotational axis of the gear that engages with the transmission shaft so that the engagement relationship on the tooth surfaces does not change. The movement of the bearing block therefore corresponds in principle to that of the holder of the planetary motion device. The actual amount of movement or rotation in the area of the force sensing element is approximately only 1/10a+m.

生起された力を正確に知るためには、力検出素子を圧電
素子にて構成する。この場合、圧電素子で構成された力
検出素子は、外力の作用により変形する際に電気的な信
号を生起する。この信号は、変形量または生起された力
に比例し、適合させた増幅器により応力に変換される。In order to accurately know the generated force, the force detection element is constructed from a piezoelectric element. In this case, the force sensing element made of a piezoelectric element generates an electrical signal when it is deformed by the action of an external force. This signal is proportional to the amount of deformation or force produced and is converted into stress by an adapted amplifier.

この様な素子の変形量は数μｍである。The amount of deformation of such an element is several μm.

工具の操作状況に応じて、力検出素子の信号を種々適合
することができる。たとえばある適用例では、ある値を
越えた場合には、光学的または音響的な信号を発するよ
うにしても良い。好適には、力検出素子の信号を工具に
制御機能をもたらすのに使用する。同時に、たとえば、
回転モーメントの伝達が阻止されることによりまたは、
伝動軸に存在する回転エネルギーにより高温状態になる
ブレーキを操作することができる。Depending on the operating situation of the tool, the signals of the force detection elements can be adapted in different ways. For example, in some applications an optical or acoustic signal may be emitted if a certain value is exceeded. Preferably, the signals of the force sensing elements are used to provide control functions to the tool. At the same time, for example,
By preventing the transmission of rotational moments, or
It is possible to operate the brake, which becomes hot due to the rotational energy present in the transmission shaft.

（実施例）以下図面を参照して本発明装置について詳述する。(Example) The apparatus of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第１図及び第２図に明示したように、本発明電動工具は
、把持部２に着脱自在に連結された符号１で示すハウジ
ングを具える。把持部２は、電動工具のオン−オフ操作
を行なう押しボタン３と、電動工具に電力を供給するコ
ード４とを具える。As clearly shown in FIGS. 1 and 2, the power tool of the present invention includes a housing designated by reference numeral 1 that is detachably connected to a grip portion 2. As shown in FIGS. The grip 2 includes a push button 3 for turning the power tool on and off, and a cord 4 for supplying power to the power tool.

ハウジング１の下側部分に、符号５で示した電動機５を
配設する。電動機のピニオン５ａを歯車６に掛合させる
。この歯車６を符号７で示したクランクシャフトに固着
する。クランクシャフト７は、その一端をラジアル玉軸
受８に、また他端を電動機５の軸受ブラケット５ｂに支
持する。ラジアル玉軸受８は、符号９で示した軸受ブロ
ック内に配置する。なお、軸受ブロックを、カラ一部分
９ａによってハウジングの孔ｌａ内に回動自在に支持す
る。An electric motor 5, designated by reference numeral 5, is arranged in the lower part of the housing 1. The pinion 5a of the electric motor is engaged with the gear 6. This gear 6 is fixed to a crankshaft indicated by reference numeral 7. The crankshaft 7 is supported at one end by a radial ball bearing 8 and at the other end by a bearing bracket 5b of the electric motor 5. The radial ball bearing 8 is arranged in a bearing block designated by the reference numeral 9. Note that the bearing block is rotatably supported within the hole la of the housing by the collar portion 9a.

クランク軸７に歯７ａを設け、平歯車１０に掛合させる
。平歯車１０は、符号１１で示したピニオンシャフトに
固着する。ピニオンシャフト１１も同様に、軸受ブロッ
ク９に、アンギューラ玉軸受を介して支持する。軸受ブ
ロック９を、クランクシャフト７の軸線のまわりに回動
自在に配設したので、平歯車１０と歯７ａとは、軸受ブ
ロック９が回動運転しても常に掛合している。ピニオン
シャフト１１は、カサ歯車１３に掛合するカサピニオン
ｌｌａを支持する。A crankshaft 7 is provided with teeth 7a and engaged with a spur gear 10. The spur gear 10 is fixed to a pinion shaft, designated 11. The pinion shaft 11 is similarly supported by the bearing block 9 via an angular contact ball bearing. Since the bearing block 9 is rotatably disposed around the axis of the crankshaft 7, the spur gear 10 and the teeth 7a are always engaged even when the bearing block 9 rotates. The pinion shaft 11 supports a bevel pinion lla that engages with the bevel gear 13.

このカサ歯車１３をシリンダー１４に相対回転不能に連
結し、また保持リング１５によって軸線方向の運動を拘
束する。シリンダー１４は、針状ころ軸受１６によりカ
サ歯車１３を介してノ１ウジング１に支持する。シリン
ダー１４内に起動ピストン１７を、軸線方向に移動可能
に保持する。起動ピストン１７をピストンロッド１８に
よりクランクシャフト７のクランクピン７ｂに連結し、
クランク軸７０回転運動を往復運動に変換する。また、
シリンダー１４内に打撃ピストン１９を軸線方向に移動
可能に保持する。起動ピストン１７と打撃ピストン１９
との間には、起動ピストン１７の打撃エネルギを打撃ピ
ストン１９に伝達すべく機能する空気クッション２０を
介在させる。The bevel gear 13 is connected to the cylinder 14 so that it cannot rotate relative to the cylinder 14, and its movement in the axial direction is restrained by a retaining ring 15. The cylinder 14 is supported on the housing 1 by a needle roller bearing 16 via a bevel gear 13. A starter piston 17 is held within the cylinder 14 so as to be movable in the axial direction. The starting piston 17 is connected to the crank pin 7b of the crankshaft 7 by a piston rod 18,
The rotational motion of the crankshaft 70 is converted into reciprocating motion. Also,
A striking piston 19 is held within the cylinder 14 so as to be movable in the axial direction. Starting piston 17 and striking piston 19
An air cushion 20 is interposed between the actuating piston 17 and the striking piston 19 to transmit the striking energy of the actuating piston 17 to the striking piston 19.

工具保持部２１に、打撃ピストン１９が衝合する穿孔具
２２を装着する。穿孔具２２への回転運動の伝達は、シ
リンダー１４により行なわれる。A punching tool 22 with which the impact piston 19 abuts is mounted on the tool holding part 21. The transmission of the rotational movement to the drilling tool 22 takes place by means of the cylinder 14 .

第２図は、軸受ブロック９のカラ一部分９ａの拡大断面
図であり、軸受ブロックは、ノλウジング１の開孔１ａ
に回動自在に支持されている。クランクシャフト７を軸
受ブロック９に共軸に支持したので、軸受ブロック９の
回動により、ラジアル玉軸受８の位置が変化することは
ない。アンギニラー玉軸受１２が収容された軸受ブロッ
ク９の部分は、２個の互いに対抗した支持表面９ｂを具
える。ハウジング１の凹部１ｂに配設された力検出素子
２３は、クランクシャフト７からピニオンシャフト１１
に回転モーメントが伝えられた際に生起された反力を測
定するためのものである。力検出素子２３の信号は、電
動工具に制御機能をもたらすのに使われ、たとえばエネ
ルギーの供給の遮断、つまりクラッチ又はブレーキなど
を操作するのに利用することができる。この力検出素子
２３としては、たとえば圧電素子が使われる。このよう
な素子は、圧縮力が作用した際に、応力に変換できる電
圧を生起するものである。２個の力検出素子２３を互い
に対抗させて配置することにより、電動機５０回転方向
を反転させた場合に、それぞれの回転方向において生じ
た力の大きさをそれぞれ知ることができる。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a collar portion 9a of the bearing block 9, and the bearing block has an opening 1a in the λ housing 1.
It is rotatably supported. Since the crankshaft 7 is coaxially supported by the bearing block 9, the position of the radial ball bearing 8 does not change due to rotation of the bearing block 9. The part of the bearing block 9 in which the angular ball bearing 12 is housed comprises two mutually opposing support surfaces 9b. The force detection element 23 disposed in the recess 1b of the housing 1 is connected to the pinion shaft 11 from the crankshaft 7.
It is used to measure the reaction force generated when a rotational moment is transmitted to the The signal of the force sensing element 23 is used to provide a control function to the power tool and can be used, for example, to cut off the energy supply, ie operate a clutch or brake, etc. As this force detection element 23, for example, a piezoelectric element is used. Such elements, when subjected to a compressive force, generate a voltage that can be converted into stress. By arranging the two force detection elements 23 so as to oppose each other, it is possible to know the magnitude of the force generated in each rotation direction when the rotation direction of the electric motor 50 is reversed.

[Brief explanation of the drawing]

第１図は、本発明の電動工具を一部破断して示す図、第２図は、第１図の線■−■に沿う断面を拡大して示す
図である。１・・・ハウジング　　　　２・・・把持部３・・・押
しボタン　　　　４・・・コード５・・・電動機　　　
　　　５ａ・・・ピニオン５ｂ・・・軸受ブラケット　
　６・・・歯車７・・・クランクシャフト　７ａ・・・
歯７ｂ・・・クランクピン　　　８・・・ラジアル玉軸
受９・・・軸受ブロック　　　９ａ・・・カラ一部分１
０・・・平歯車　　　　　　１１・・・ピニオンシャフ
ト１１ａ・・・カサピニオン１２・・・アンギュラ−玉軸受け１３・・・カサ歯車　　　　　１４・・・シリンダー１
５・・・保持リング　　　　１６・・・針状ころ軸受１
７・・・起動ピストン　　　１８・・・ピストンロッド
１９・・・打撃ピストン　　　２０・・・空気クッショ
ン２１・・・工具保持部　　　　２２・・・穿孔具２３
・・・力検出素子FIG. 1 is a partially cutaway view of the power tool of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a cross section taken along the line ■-■ in FIG. 1... Housing 2... Gripping part 3... Push button 4... Cord 5... Electric motor
5a...Pinion 5b...Bearing bracket
6...Gear 7...Crankshaft 7a...
Teeth 7b... Crank pin 8... Radial ball bearing 9... Bearing block 9a... Collar part 1
0... Spur gear 11... Pinion shaft 11a... Bevel pinion 12... Angular ball bearing 13... Bevel gear 14... Cylinder 1
5... Retaining ring 16... Needle roller bearing 1
7... Starting piston 18... Piston rod 19... Hitting piston 20... Air cushion 21... Tool holding part 22... Drilling tool 23
...Force detection element

Claims

[Scope of Claims] 1. A power tool comprising a housing for housing an electric motor, a transmission shaft rotated by the electric motor, and a transmission device disposed between the electric motor and the drive shaft, comprising: A bearing block (9) that supports two transmission shafts (11) in the housing (1) via an electric force detection element (23).
A power tool is characterized in that the power tool is supported so as to be able to move by a predetermined amount in the direction of the reaction force generated by the transmission of the rotational moment. 2. In the power tool according to claim 1,
A power tool characterized in that a bearing block (9) is rotatably supported around a rotation axis extending parallel to a transmission shaft (11). 3. The device according to claim 2, characterized in that the rotational axis of the bearing block (9) extends coaxially with the rotational axis of the gear (6) engaged with the transmission shaft (11). Power tools. 4. A power tool according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a force detection element (23) is provided. 5. The power tool according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the power tool is controlled by a signal from a force detection element (23).