KR102102106B1

KR102102106B1 - 나사 결합 부재 체결 공구 및 나사 결합 부재 체결 공구에 있어서의 구동 시간 설정 방법

Info

Publication number: KR102102106B1
Application number: KR1020187017659A
Authority: KR
Inventors: 고야 우에무라
Original assignee: 니토 코키 가부시키가이샤
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2020-04-20
Also published as: DE112016005963B4; GB201809164D0; JP6452856B2; GB2559927A; US10661418B2; JPWO2017110920A1; GB2559927B; TW201736054A; KR20180087321A; CN108472795B; DE112016005963T5; WO2017110920A1; TWI622468B; CN108472795A; US20180281160A1

Abstract

고속 회전으로부터 저속 회전으로 전환할 때까지의 구동 시간을 보다 간편하게 설정할 수 있도록 한 나사 결합 부재 체결 공구를 제공한다. 드라이버 비트가 소정의 고회전 속도로 고속 구동 시간만큼 회전 구동한 후에 고회전 속도보다 느린 소정의 저회전 속도로 회전 구동하도록 한 전동 드라이버 장치이다. 제어부는, 드라이버 비트가 설정 회전 속도로 회전 구동하도록 전동 모터를 구동 제어하고 (S32), 드라이버 비트에 걸어맞춰진 나사 결합 부재의 체결이 홀 소자에 의해 검출될 때까지 필요로 한 체결 시간을 계측하고 (S34), 설정 회전 속도를 고회전 속도로 나눈 값과 소정의 1 미만의 양수값을 체결 시간에 곱하여 초기 설정 시간을 연산하여 (S36), 고속 구동 시간으로서 초기 설정 시간을 설정한다 (S40).

Description

나사 결합 부재 체결 공구 및 나사 결합 부재 체결 공구에 있어서의 구동 시간 설정 방법{THREADED MEMBER TIGHTENING TOOL AND DRIVE TIME SETTING METHOD FOR THREADED MEMBER TIGHTENING TOOL}

본 발명은, 나사나 너트 등의 나사 결합 부재를 체결하기 위한 나사 결합 부재 체결 공구, 및 나사 결합 부재 체결 공구의 구동 시간 설정 방법에 관한 것이다.

나사나 너트 등의 나사 결합 부재를 체결하기 위한 나사 결합 부재 체결 공구에 있어서, 나사 결합 부재의 체결 토크를 적절한 크기로 조정하도록 한 것이 알려져 있다.

예를 들어 특허문헌 1 에 개시된 공구에 있어서는, 기계적인 클러치 기구를 갖고, 이 클러치 기구에 의해 토크 조정을 실시하도록 하고 있다. 구체적으로는, 나사 결합 부재가 착좌되어 클러치 기구에 소정치 이상의 토크가 가해지면 그 클러치 기구가 작용하여 모터와 드라이버 비트 등의 나사 결합 부재 걸어맞춤구 사이의 기계적 연결이 해제되어, 그 이상의 토크가 나사 결합 부재에 작용하지 않도록 되어 있다.

상기 서술한 클러치 기구를 사용한 것은, 클러치 기구를 구성하는 기계적 구조체를 구비함으로써 공구가 커지며 또한 무거워지는 경향이 있다. 그 때문에, 공구를 소형 경량인 것으로 하기 위해서, 기계적인 클러치 기구를 형성하지 않고, 모터에 가해지는 토크를 모터에 흐르는 전류를 검출하는 전류 센서나 토크 센서에 의해 전기적으로 검출하여 착좌시의 토크를 조정하도록 한 것도 개발되어 있다. 이와 같은 공구에 있어서는, 전기적으로 토크를 검출함으로써 나사 결합 부재의 체결이 완료된 것을 검지하여, 모터의 구동을 정지시키도록 되어 있지만, 모터나 감속기 등의 관성력은 나사 결합 부재가 수용하게 되기 때문에, 나사 결합 부재에 과대한 힘이 가해져 나사 결합 부재나 피체결물이 파손되는 경우가 있다. 그 때문에, 예를 들어 특허문헌 2 에 나타내는 바와 같이, 처음에는 비교적 고속으로 회전 구동시켜 나사 조임을 개시하고, 나사 결합 부재가 착좌되기 전에 회전 속도를 나사 결합 부재에 과대한 토크가 가해지지 않을 정도의 속도로까지 감속시키고 나서 나사 결합 부재를 체결하도록 하는 것도 있다.

일본 특허공보 제3992676호 일본 특허공보 소59-348호

특허문헌 2 와 같이 처음에는 비교적 고속으로 회전 구동시키고, 나사 결합 부재가 착좌되기 전에 회전 구동을 감속시키도록 하는 것에 있어서, 회전 속도를 전환할 때까지의 구동 시간의 설정은, 통상, 작업자의 감각적인 판단에 의해 이루어지는데, 회전 속도 전환까지의 구동 시간을 지나치게 길게 하면 고속 회전 상태에서 나사 결합 부재가 착좌되어 나사 결합 부재 등을 파손시켜 버릴 우려가 있기 때문에 그 설정은 신중하게 실시할 필요가 있다. 또 구동 시간을 지나치게 짧게 하면 나사 결합 부재의 체결이 완료될 때까지의 시간이 길어져 작업 효율이 나빠져 버린다. 그 때문에, 회전 속도를 전환할 때까지의 구동 시간을 적절한 시간으로 설정할 때까지는, 실제의 제품 등에 대한 체결 작업을 실시하기 전에, 시험용의 나사 등으로 체결 작업을 여러 번 반복하여 그 전환 시간의 설정을 실시하는 것이 필요해진다. 이와 같은 구동 시간의 설정은, 나사 결합 부재의 종류가 바뀔 때마다 실시할 필요가 있어 번잡하다.

그래서 본 발명은, 고속 회전으로부터 저속 회전으로 전환할 때까지의 구동 시간을 보다 간편하게 설정할 수 있도록 한 나사 결합 부재 체결 공구, 및 그 구동 시간 설정 방법을 제공한다.

즉 본 발명은,

나사 결합 부재에 걸어맞추는 나사 결합 부재 걸어맞춤구를 회전 구동시키기 위한 전동 모터와, 그 전동 모터의 구동 제어를 실시하는 제어부와, 나사 결합 부재가 피체결물에 체결된 것을 검출하는 체결 검출부를 구비하고, 그 제어부가, 그 나사 결합 부재 걸어맞춤구가 소정의 고회전 속도로 고속 구동 시간만큼 회전 구동한 후에 그 고회전 속도보다 느린 소정의 저회전 속도로 회전 구동하도록, 그 전동 모터를 제어하도록 된, 나사 결합 부재 체결 공구로서,

그 제어부가, 그 나사 결합 부재 걸어맞춤구가 설정 회전 속도로 회전 구동하도록 그 전동 모터를 구동 제어하고, 그 나사 결합 부재 걸어맞춤구에 걸어맞춰진 나사 결합 부재의 체결이 그 체결 검출부에 의해 검출될 때까지 필요로 한 체결 시간을 계측하고, 그 설정 회전 속도를 그 고회전 속도로 나눈 값과 소정의 1 미만의 양수값을 그 체결 시간에 곱하여 초기 설정 시간을 연산하여, 그 고속 구동 시간으로서 그 초기 설정 시간을 설정하도록 된, 나사 결합 부재 체결 공구를 제공한다.

당해 나사 결합 부재 체결 공구에 있어서는, 나사 결합 부재 걸어맞춤구를 설정 회전 속도로 회전 구동시켰을 때의 나사 결합 부재의 체결 시간을 계측하여, 설정 회전 속도를 고회전 속도로 나눈 값과 소정의 1 미만의 양수값을 그 체결 시간에 곱함으로써 구해지는 초기 설정 시간을 고속 구동 시간으로서 설정하도록 되어 있다. 이와 같이 하여 설정된 고속 구동 시간은, 고회전 속도로 동일한 나사 결합 부재의 나사 결합을 실시하였을 때에 나사 결합 부재를 피체결물에 체결하기 위해서 필요시되는 시간보다 짧아지기 때문에, 설정된 고속 구동 시간에 의해 나사 결합 부재의 체결 작업을 실시하였을 때에 고회전 속도로 회전 구동하고 있는 상태에서 나사 결합 부재가 피체결물에 체결되는 경우가 기본적으로는 없다. 당해 나사 결합 부재 체결 공구에 있어서는, 설정 회전 속도에 의한 체결 작업을 한 번 실시하는 것에 의해, 적합한 고속 구동 시간이 자동적으로 설정되게 되기 때문에, 종래와 같은, 작업자가 시험용의 나사 결합 부재로 반복해서 체결 작업을 실시하여 시간 설정을 실시하는 것과 같은 번잡한 작업을 실시할 필요가 없어진다.

바람직하게는,

그 제어부에 설정 시간 변경 신호를 송신하는 조작 입력 수단을 추가로 구비하고,

그 제어부가, 그 설정 시간 변경 신호를 수신하였을 때에, 소정의 조정 시간을 그 고속 구동 시간에 가산 또는 그 고속 구동 시간으로부터 감산함으로써 제 1 재설정 시간을 연산하여, 그 고속 구동 시간으로서 그 제 1 재설정 시간을 재설정하도록 할 수 있다.

또는,

그 제어부가, 그 설정 시간 변경 신호를 수신하였을 때에, 그 고속 구동 시간의 소정 비율의 분만큼 그 고속 구동 시간을 증가 또는 감소시킴으로써 제 1 재설정 시간을 연산하여, 그 고속 구동 시간으로서 그 제 1 재설정 시간을 재설정하도록 할 수 있다.

또는,

그 제어부가, 그 고속 구동 시간이 경과되고 나서 그 체결 검출부에 의해 나사 결합 부재의 체결이 검출될 때까지 필요로 한 저속 구동 시간을 계측하고, 그 저회전 속도를 그 고회전 속도로 나눈 값과 소정의 1 미만의 양수값을 그 저속 구동 시간에 곱하여 구한 조정 시간을 그 고속 구동 시간에 가산 또는 그 고속 구동 시간으로부터 감산함으로써 제 1 재설정 시간을 연산하여, 그 고속 구동 시간으로서 그 제 1 재설정 시간을 재설정하도록 할 수 있다.

나사나 너트 등의 나사 결합 부재에는 다소의 치수 오차가 있기 때문에, 동종의 나사 결합 부재라 하더라도 체결에 필요한 구동 시간은 각 나사 결합 부재마다 엄밀하게는 상이해지게 된다. 또, 나사 결합 부재의 피체결 상으로의 초기 배치 방법이나, 전동 모터의 회전 속도나 가감속의 편차 등에 의해서도, 필요한 구동 시간은 상이해지게 된다. 그 때문에, 상기 연산에 의해 구한 초기 설정 시간에 의해 설정한 고속 구동 시간이 반드시 최적의 시간이 아닌 경우도 있다. 그러한 경우에 있어서는, 상기 서술한 바와 같은 제 1 재설정 시간에 의해 고속 구동 시간을 재설정함으로써, 나사 결합 부재의 체결 작업을 실시하면서 고속 구동 시간을 보다 최적의 시간으로 설정해 가는 것이 가능해진다.

바람직하게는, 그 제어부가, 그 고속 구동 시간이 경과되기 전에 그 체결 검출부에 의해 나사 결합 부재의 체결이 검출되었을 때에, 그 고속 구동 시간으로부터 소정의 조정 시간을 감산함으로써 제 2 재설정 시간을 연산하여, 그 고속 구동 시간으로서 그 제 2 재설정 시간을 재설정하도록 할 수 있다.

또는, 그 제어부가, 그 고속 구동 시간이 경과되기 전에 그 체결 검출부에 의해 나사 결합 부재의 체결이 검출되었을 때에, 그 고속 구동 시간에 소정의 1 미만의 양수값에 곱하여 제 2 재설정 시간을 연산하여, 그 고속 구동 시간으로서 그 제 2 재설정 시간을 재설정하도록 할 수 있다.

이와 같은 구성에 의해, 고회전 속도로의 회전 중에 나사 결합 부재가 체결되어 버린다는 부적절한 상태를 자동적으로 시정하는 것이 가능해진다.

또 본 발명은,

나사 결합 부재에 걸어맞추는 나사 결합 부재 걸어맞춤구를 회전 구동시키기 위한 전동 모터와, 그 전동 모터의 구동 제어를 실시하는 제어부를 구비하고, 그 제어부가, 그 나사 결합 부재 걸어맞춤구가 소정의 고회전 속도로 고속 구동 시간만큼 회전 구동한 후에 그 고회전 속도보다 느린 소정의 저회전 속도로 회전 구동하도록, 그 전동 모터를 제어하도록 된, 나사 결합 부재 체결 공구에 있어서 그 고속 구동 시간을 설정하는 구동 시간 설정 방법으로서,

그 나사 결합 부재 걸어맞춤구를 설정 회전 속도로 회전 구동시켜, 그 나사 결합 부재 걸어맞춤구에 걸어맞춰진 나사 결합 부재가 피체결물에 체결될 때까지 필요로 한 체결 시간을 계측하는 스텝과,

그 설정 회전 속도를 그 고회전 속도로 나눈 값과 소정의 1 미만의 양수값을 그 체결 시간에 곱하여 초기 설정 시간을 연산하는 스텝과,

그 고속 구동 시간으로서 그 초기 설정 시간을 설정하는 스텝을 포함하는, 구동 시간 설정 방법을 제공한다.

당해 구동 시간 설정 방법에 있어서는, 나사 결합 부재 걸어맞춤구를 설정 회전 속도로 회전 구동시켰을 때의 나사 결합 부재의 체결 시간을 계측하여, 설정 회전 속도를 고회전 속도로 나눈 값과 소정의 1 미만의 양수값을 그 체결 시간에 곱함으로써 구해지는 초기 설정 시간을 고속 구동 시간으로서 설정하도록 되어 있다. 이와 같이 하여 설정된 고속 구동 시간은, 고회전 속도로 나사 결합 부재의 나사 결합을 실시하였을 때에 나사 결합 부재를 피체결물에 체결하기 위해서 필요시되는 시간보다 짧아지기 때문에, 설정된 고속 구동 시간에 의해 나사 결합 부재의 체결 작업을 실시하였을 때에 고회전 속도로 회전 구동하고 있는 상태에서 나사 결합 부재가 피체결물에 체결되는 경우가 기본적으로는 없다. 당해 구동 시간 설정 방법에 있어서는, 설정 회전 속도에 의한 체결 작업을 한 번 실시하는 것에 의해, 그 때의 체결 시간에 기초하여, 적합한 고속 구동 시간을 용이하게 설정할 수 있기 때문에, 종래와 같은, 작업자가 시험용의 나사 결합 부재로 반복해서 체결 작업을 실시하여 시간 설정을 실시하는 것과 같은 번잡한 작업을 실시할 필요가 없어진다.

바람직하게는,

그 설정하는 스텝 후에,

소정의 조정 시간을 그 고속 구동 시간에 가산 또는 그 고속 구동 시간으로부터 감산함으로써 제 1 재설정 시간을 연산하는 스텝과,

그 고속 구동 시간으로서 그 제 1 재설정 시간을 재설정하는 스텝을 추가로 포함하도록 할 수 있다.

또는,

그 설정하는 스텝 후에,

그 고속 구동 시간의 소정 비율의 분만큼 그 고속 구동 시간을 증가 또는 감소시킴으로써 제 1 재설정 시간을 연산하는 스텝과,

또는,

그 설정하는 스텝 후에,

그 나사 결합 부재 체결 공구로 나사 결합 부재의 체결 작업을 실시하여, 그 고속 구동 시간이 경과되고 나서 나사 결합 부재가 피체결물에 체결될 때까지 필요로 한 저속 구동 시간을 계측하는 스텝과,

그 저회전 속도를 그 고회전 속도로 나눈 값과 소정의 1 미만의 양수값을 그 저속 구동 시간에 곱하여 구한 조정 시간을 그 고속 구동 시간에 가산 또는 그 고속 구동 시간으로부터 감산하여 제 1 재설정 시간을 연산하는 스텝과,

상기 연산에 의해 구한 초기 설정 시간에 의해 설정한 고속 구동 시간이 반드시 최적의 시간이 아닌 경우도 있을 수 있지만, 그러한 경우에 있어서는, 상기 서술한 바와 같은 제 1 재설정 시간에 의해 고속 구동 시간을 재설정함으로써, 나사 결합 부재의 체결 작업을 실시하면서 고속 구동 시간을 보다 최적의 시간으로 설정해 가는 것이 가능해진다.

바람직하게는,

그 나사 결합 부재 체결 공구로 나사 결합 부재의 체결 작업을 실시하여 그 고속 구동 시간이 경과되기 전에 나사 결합 부재가 체결되었을 때에, 그 고속 구동 시간으로부터 소정의 조정 시간을 감산함으로써 제 2 재설정 시간을 연산하는 스텝과,

그 고속 구동 시간으로서 그 제 2 재설정 시간을 재설정하는 스텝을 추가로 포함하도록 할 수 있다.

또는,

그 나사 결합 부재 체결 공구로 나사 결합 부재의 체결 작업을 실시하여 그 고속 구동 시간이 경과되기 전에 나사 결합 부재가 체결되었을 때에, 그 고속 구동 시간에 소정의 1 미만의 양수값을 곱하여 제 2 재설정 시간을 연산하는 스텝과,

이와 같은 방법에 의해, 고회전 속도로의 회전 중에 나사 결합 부재가 체결되어 버린다는 부적절한 상태를 용이하게 시정하는 것이 가능해진다.

이하, 본 발명에 관련된 나사 결합 부재 체결 공구 및 구동 시간 설정 방법의 실시형태를 첨부 도면에 기초하여 설명한다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전동 드라이버 장치를 나타내는 도면이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 전동 드라이버 장치의 기능 블록도이다.
도 3 은, 도 1 에 나타내는 전동 드라이버 장치의 통상 구동시의 동작을 나타내는 플로 차트이다.
도 4 는, 도 1 에 나타내는 전동 드라이버 장치의 구동 시간 설정 모드시의 동작을 나타내는 플로 차트이다.

본 발명의 나사 결합 부재 체결 공구의 일 실시형태에 관련된 전동 드라이버 장치 (1) 는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 전동 드라이버 본체 (10) 와 컨트롤러 (30) 로 이루어진다. 전동 드라이버 본체 (10) 와 컨트롤러 (30) 는, 케이블 (2) (도 1 에는 도시 생략) 에 의해 접속되어, 서로 각종 신호의 통신이 가능하도록 되어 있다.

전동 드라이버 본체 (10) 는, 하우징 (12) 과, 나사 (나사 결합 부재) 와 걸어맞추는 드라이버 비트 (나사 결합 부재 걸어맞춤구) (14) 와, 드라이버 비트 (14) 를 분리 가능하게 고정 유지하는 비트 홀더 (16) 와, 비트 홀더 (16) 의 구동 개시와 정지를 조작하는 트리거 레버 (18) 와, 상기 케이블 (2) 이 접속되는 접속 단자 (20) 를 구비한다.

컨트롤러 (30) 는, 전동 드라이버 본체 (10) 의 각종 상태를 나타내기 위한 표시부 (32) 에 더하여, 전동 드라이버 본체의 각종 설정을 설정하기 위한 조작 입력 수단으로서의 다이얼 (34) 이 형성되어 있다. 또, 상기 케이블 (2) 이 접속되는 접속 단자 (36) 도 형성되어 있다. 컨트롤러 (30) 내에는, 추가로 표시부 (32) 에 대한 출력이나 다이얼 (34) 로부터의 입력, 및 전동 드라이버 본체 (10) 와의 통신을 제어하는 제어부 (38) 가 있다. 다이얼 (34) 은, 인크리멘탈형 로터리 인코더를 가지고 있고, 소정 각도 (20 도) 회전시킬 때마다 클릭감이 있어 그때마다 A 상 펄스 신호 및 B 상 펄스 신호를 제어부 (38) 에 송신하도록 되어 있다. 또 압입 조작도 가능하게 되어 있다. 다이얼 (34) 을 1 초간 길게 누르면, 당해 전동 드라이버 장치 (1) 는, 구동 모드로부터 설정 모드로 이행되어, 설정 항목이 표시부 (32) 에 표시된다. 다이얼 (34) 을 회전시킴으로써 표시 항목이 변경되고, 변경하고자 하는 항목인 시점에서 다이얼 (34) 을 단시간 (1 초 미만) 누르면 그 항목을 변경 가능한 상태가 되고, 그 상태에서 다이얼 (34) 을 회전시킴으로써 그 항목의 설정치를 변경할 수 있다. 임의의 설정으로 변경한 시점에서 다이얼 (34) 을 다시 단시간 누르면 그 설정이 확정된다. 모든 설정이 완료된 시점에서 다이얼 (34) 을 길게 누르면 설정 모드가 완료되고, 구동 모드로 되돌아간다.

전동 드라이버 본체 (10) 의 하우징 (12) 내에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 비트 홀더 (16) 및 드라이버 비트 (14) 를 회전 구동시키기 위한 전동 모터 (22) 와, 전동 모터 (22) 의 제어 등을 실시하는 제어부 (24) 와, 전동 모터 (22) 의 회전 상태를 검출하기 위한 홀 소자 (26) 와, 전동 모터 (22) 에 흐르는 전류를 검출하기 위한 전류 센서 (28) 가 형성되어 있다. 전류 센서 (28) 에 의해 전동 모터 (22) 에 흐르는 전류의 크기를 측정함으로써, 전동 모터 (22) 에 가해지는 토크를 측정할 수 있다.

당해 전동 드라이버 장치 (1) 는, 도 3 의 플로 차트에 나타내는 바와 같이, 트리거 레버 (18) 를 ON 상태로 조작하였을 때에, 드라이버 비트 (14) 가, 먼저 소정의 고회전 속도 (예를 들어, 500 rpm) 로 회전 구동되고, 구동 개시로부터 소정의 고속 구동 시간이 경과되면 저회전 속도 (예를 들어, 100 rpm) 로 감속하여 회전 구동되도록 되어 있다. 구체적으로는, 트리거 레버 (18) 를 ON 상태로 조작 하면 (S10), 제어부 (24) 에 의해 전동 모터 (22) 의 구동이 개시된다. 이 때 전동 모터 (22) 는 미리 설정되어 있는 고회전 속도로 드라이버 비트 (14) 가 회전하도록 제어부 (24) 에 의해 제어된다 (S12). 또한, 전동 모터 (22) 의 회전 속도는 홀 소자 (26) 에 의해 계측되도록 되어 있다. 드라이버 비트 (14) 의 고회전 속도로의 회전 구동은, 후술하는 방법에 의해 설정된 고속 구동 시간이 경과될 때까지 계속된다 (S18). 고속 구동 시간이 경과되기 전에, 트리거 레버 (18) 의 ON 상태가 해제되거나 (S14), 나사가 착좌되어 체결된 것이 검출되거나 한 경우 (S16) 에는, 나사의 체결이 정상적으로 완료되지 않은 것으로 판단하여, 제어부 (24) 는 전동 모터 (22) 의 구동을 정지시킨다 (S28). 고속 구동 시간이 경과되면 (S18), 제어부 (24) 는, 드라이버 비트 (14) 가 미리 설정되어 있는 저회전 속도로 회전 구동하도록 전동 모터 (22) 의 구동을 제어한다 (S20). 드라이버 비트 (14) 의 저회전 속도로의 회전 구동은, 나사가 착좌되어 체결된 것이 검출될 때까지 계속된다 (S24). 나사의 체결이 검출되기 전에 트리거 레버 (18) 의 ON 상태가 해제되었을 때에는 (S22), 나사의 체결이 정상적으로 완료되지 않은 것으로 판단하여, 제어부 (24) 는 전동 모터 (22) 의 구동을 정지시킨다 (S28). 저회전 속도로의 구동 중에 나사의 체결이 검출되면 (S24), 나사의 체결이 정상적으로 완료된 것으로 판단하고, 제어부 (24) 는 전동 모터 (22) 의 구동을 정지시킨다 (S26). 또한, 나사 체결의 검출은, 홀 소자 (26) 또는 전류 센서 (28) 에 의해 실시된다. 즉, 나사가 체결되었을 때에는 드라이버 비트 (14) 는 그 이상 회전할 수 없는 상태가 되고, 이것에 수반하여 전동 모터 (22) 의 회전이 정지되기 때문에, 이 전동 모터 (22) 의 회전 정지 상태를 홀 소자 (26) 에 의해 검출함으로써, 나사가 체결된 것으로 판단할 수 있다. 또 전동 모터 (22) 의 회전이 정지되면, 전동 모터 (22) 에는 큰 전류가 흐르게 되기 때문에, 이 전류의 크기를 전류 센서 (28) 에 의해 측정함으로써, 나사가 체결된 것으로 판단할 수도 있다. 또한, 체결 검출부로서의 홀 소자 (26) 및 전류 센서 (28) 대신에, 토크 센서를 형성하여, 드라이버 비트 (14) 또는 전동 모터 (22) 에 가해지는 토크를 측정하고, 측정된 토크의 크기에 의해 나사의 체결을 검출하도록 할 수도 있다.

당해 전동 드라이버 장치 (1) 에 있어서는, 상기 서술한 바와 같이, 드라이버 비트 (14) 가 소정의 고회전 속도로 고속 구동 시간만큼 회전 구동한 후에 저회전 속도로 회전 구동하여, 나사의 체결이 이루어지도록 되어 있다. 즉, 먼저 고회전 속도로 나사가 착좌되지 않는 범위에서 빠르게 조이고, 나사가 체결되었을 때에 나사 및 피체결물에 과대한 토크가 가해지지 않을 정도의 저회전 속도로 감속하고 나서 나사가 피체결물에 착좌되어 체결되도록 하고 있다. 나사가 착좌되어 체결되었을 때에는 드라이버 비트 (14) 및 전동 모터 (22) 의 회전이 급격히 감속되게 되기 때문에, 나사는 드라이버 비트 (14) 나 전동 모터 (22) 등의 관성력을 수용하게 된다. 나사가 착좌될 때의 회전 속도가 지나치게 빠르면 나사 및 피체결물이 과대한 힘을 받아 파손되는 경우가 있기 때문에, 저회전 속도는 나사 등에 적절한 토크가 부하되는 정도의 속도로 설정된다. 또, 고회전 속도로 회전 구동하고 있는 도중에 나사의 체결이 이루어지면 나사 등이 파손될 우려가 있기 때문에, 고속 구동 시간은, 고회전 속도로 회전 구동하고 있는 도중에 나사가 착좌되지 않을 정도의 시간이 되도록 주의하여 설정할 필요가 있다.

당해 전동 드라이버 장치 (1) 에 있어서는, 고속 구동 시간은, 도 4 의 플로 차트에 나타내는 바와 같이 하여 설정된다. 먼저, 다이얼 (34) 을 적절히 조작하여 당해 전동 드라이버 장치 (1) 를 통상 구동 모드로부터 설정 모드의 하나인 구동 시간 설정 모드로 전환한 상태에서, 트리거 레버 (18) 를 ON 상태로 하여 나사 조임 작업을 개시한다 (S30). 이 때 제어부 (24) 는, 드라이버 비트 (14) 가 소정의 설정 회전 속도 (예를 들어, 100 rpm) 로 회전 구동하도록 전동 모터 (22) 를 제어함과 함께 (S32), 체결 검출부로서의 홀 소자 (26) 또는 전류 센서 (28) 에 의해 나사의 체결이 검출될 때까지의 체결 시간을 계측한다 (S34). 나사의 체결이 검출되면 전동 모터 (22) 의 구동은 정지되고, 제어부 (24) 는 계측한 체결 시간을 기초로 하여 초기 설정 시간을 연산한다 (S36). 구체적으로는, 이하의 식에 기초하여 초기 설정 시간을 연산한다.

예를 들어, 체결 시간이 3 초, 설정 회전 속도가 100 rmp, 고회전 속도가 500 rmp, 임의 정수 (定數) (1 미만의 양수) 가 0.5 인 경우, 상기 수학식 1 에 기초하여 구해지는 초기 설정 시간은 0.3 초가 된다. 제어부 (24) 는, 고속 구동 시간으로서 초기 설정 시간 (0.3 초) 을 설정한다 (S38).

다음으로, 도 3 의 플로 차트에 나타내는 통상 나사 조임 동작에 따라, 나사의 체결 작업을 실시한다 (S40, S10－S28). 이 때 제어부 (24) 는, 고속 구동 시간이 경과되고 나서 나사의 체결이 검출될 때까지의 시간, 즉, 저회전 속도로 구동되고 있는 동안의 저속 구동 시간을 계측한다 (S40). 나사의 체결 작업을 실시한 작업자가, 고속 구동 시간이 적절하였는지의 여부를 판단하고 (S42), 적절하였던 경우에는 컨트롤러 (30) 를 적절히 조작하여 구동 시간 설정 모드를 종료한다. 적절하지 않았던 경우에는, 컨트롤러 (30) 를 적절히 조작하여 구동 시간 조정 모드로 이행한다 (S44).

구동 시간 조정 모드에는, 컨트롤러 (30) 의 다이얼 (34) 에 의해 수동으로 고속 구동 시간을 조정하는 제 1 내지 제 3 모드와, 제어부 (24) 에 의한 연산에 의해 자동으로 고속 구동 시간을 조정하는 제 4 모드가 있고, 구동 시간 조정 모드로 이행하기 전에 이들 4 개의 모드 중에서 1 개를 임의로 선택하여 설정해 둘 수 있다. 제 1 모드에 있어서는, 제어부 (24) 는, 다이얼 (34) 이 소정 각도 (20 도) 회전될 때마다 그 다이얼 (34) 로부터 송신되는 설정 시간 변경 신호를 수신하여, 다이얼 (34) 이 소정 각도 회전될 때마다 10 ms 를 고속 구동 시간에 가산 또는 고속 구동 시간으로부터 감산함으로써 재설정 시간 (제 1 재설정 시간) 을 연산하고, 고속 구동 시간으로서 이 재설정 시간을 재설정한다. 구체적으로는, 다이얼 (34) 을 시계 방향으로 20 도 회전시켰을 때에는, S38 의 스텝에 있어서 설정된 고속 구동 시간인 0.3 s 에 10 ms 가 가산되어 재설정 시간은 0.31 s 가 되고, 이것이 고속 구동 시간으로서 재설정된다. 또는 다이얼 (34) 을 반시계 방향으로 40 도 회전시켰을 때에는, 0.3 s 로부터 20 ms 가 감산되어 재설정 시간은 0.28 s 가 되고, 이것이 고속 구동 시간으로서 재설정된다. 제 2 모드에 있어서는, 다이얼 (34) 의 회전량에 따라 고속 구동 시간의 임의의 소정 비율의 분만큼 고속 구동 시간을 증가 또는 감소시킴으로써 재설정 시간을 연산하고, 고속 구동 시간으로서 이 재설정 시간을 재설정한다. 구체적으로는, 예를 들어 소정 비율을 10 ％ 로 설정하고 있는 경우에 있어서, 다이얼 (34) 을 시계 방향으로 20 도 회전시켰을 때에는, 이미 설정되어 있는 고속 구동 시간인 0.3 s 에 그 10 ％ 에 해당하는 30 ms 가 가산되어 재설정 시간은 0.33 s 가 되고, 이것이 고속 구동 시간으로서 재설정된다. 또는 다이얼 (34) 을 반시계 방향으로 40 도 회전시켰을 때에는, 0.3 s 의 20 ％ 에 해당하는 60 ms 가 0.3 s 로부터 감산되어 재설정 시간은 0.24 s 가 되고, 이것이 고속 구동 시간으로서 재설정된다. 제 3 모드에 있어서는, 제어부 (24) 는, 다이얼 (34) 의 회전량에 따라 다이얼 (34) 의 소정 각도당 임의로 설정된 조정 시간을 고속 구동 시간에 대해 가산 또는 고속 구동 시간으로부터 감산함으로써 재설정 시간을 연산하고, 고속 구동 시간으로서 이 재설정 시간을 재설정한다. 제 1 모드에 있어서는 조정 시간이 10 ms 에 고정되어 있어 변경할 수 없지만, 제 3 모드에 있어서는 조정 시간은 임의로 설정할 수 있다. 제 4 모드에 있어서는, 제어부 (24) 가 S40 에 있어서 이미 계측되어 있는 저속 구동 시간에 기초하여 조정 시간을 연산한다. 구체적으로는, 이하의 식에 기초하여 재설정 시간을 연산한다.

예를 들어, 저속 구동 시간이 0.3 s, 저속 회전 속도가 100 rmp, 고회전 속도가 500 rmp, 임의 정수 (1 미만의 양수) 가 0.2 인 경우, 상기 수학식 2 에 기초하여 구해지는 조정 시간은 12 ms 가 된다. 제어부 (24) 는, 이미 설정되어 있는 고속 구동 시간에 이 조정 시간을 가산하여 재설정 시간 (0.312 s) 을 구하고, 고속 구동 시간으로서 이 재설정 시간을 재설정한다. 또한, 이 제 4 모드에 있어서도 재설정 시간을 구할 때에 고속 구동 시간으로부터 조정 시간을 가산할지 또는 고속 구동 시간으로부터 감산할지를 선택할 수 있도록 해도 된다.

구동 시간 조정 모드에 있어서의 고속 구동 시간의 재설정이 완료되면, 다음으로, 도 3 의 플로 차트에 나타내는 통상 나사 조임 동작에 따라, 나사의 체결 작업을 실시한다 (S46, S10－28). 이 나사 조임 동작에 있어서 적정하게 나사 조임이 완료된 경우, 즉 고속 구동 시간이 경과되어 저회전 구동 중에 나사가 착좌되어 체결된 것이 검출된 경우에는 (S48), 그 나사의 체결 작업을 실시한 작업자가 재설정된 고속 구동 시간이 적절하였는지의 여부를 판단하고 (S50), 적절하였던 경우에는 컨트롤러 (30) 를 적절히 조작하여 구동 시간 설정 모드를 종료한다. 적절하지 않았던 경우에는, 컨트롤러 (30) 를 적절히 조작하여 다시 구동 시간 조정 모드로 이행한다 (S44). S46 의 나사 조임 동작에 있어서는 저속 구동 시간의 계측을 하고 있지 않기 때문에, 그 후의 구동 시간 조정 모드에서는 제 4 모드를 선택할 수는 없고, 제 1 내지 제 3 모드 중 어느 것을 선택하게 된다. S46 의 통상 나사 조임 동작에 있어서 고속 구동 시간이 경과되기 전에 나사의 체결이 검출되었을 때에는 (S48), 구동 시간 자동 조정 모드로 이행한다 (S52).

구동 시간 자동 조정 모드에는 2 개의 모드가 있고, 임의로 선택 가능하다. 제 1 모드에 있어서는, 고속 구동 시간 (예를 들어 0.33 s) 으로부터 소정의 조정 시간 (예를 들어 10 ms) 을 감산함으로써 재설정 시간 (제 2 재설정 시간) 을 연산하여, 고속 구동 시간으로서 이 재설정 시간 (0.32 s) 을 재설정한다. 제 2 모드에 있어서는, 고속 구동 시간 (예를 들어 0.33 s) 에 1 미만의 양수인 임의 정수 (예를 들어 0.95) 를 곱하여 재설정 시간 (0.3135 s) 을 연산하여, 고속 구동 시간으로서 이 재설정 시간 (0.3135 s) 을 재설정한다. 재설정이 완료되면, 다시 도 3 의 플로 차트에 나타내는 통상 나사 조임 동작을 실시하고 (S54, S10－S28), 그 나사의 체결 작업을 실시한 작업자가 재설정된 고속 구동 시간이 적절하였는지의 여부를 판단하고 (S50), 적절하였던 경우에는 컨트롤러 (30) 를 적절히 조작하여 구동 시간 설정 모드를 종료한다. 적절하지 않았던 경우에는, 컨트롤러 (30) 를 적절히 조작하여 다시 구동 시간 조정 모드로 이행한다 (S44). S54 의 나사 조임 동작에 있어서는 저속 구동 시간의 계측을 하고 있지 않기 때문에, 그 후의 구동 시간 조정 모드에서는 제 4 모드를 선택할 수는 없고, 제 1 내지 제 3 모드 중 어느 것을 선택하게 된다. 또한, S44 의 통상 나사 조임 동작에 있어서 고속 구동 시간이 경과되기 전에 나사의 체결이 검출되었다고 해도 S52 의 구동 시간 자동 조정 모드로 이행하지 않도록 하여, S44 의 구동 시간 조정 모드에서 고속 구동 시간을 재설정하도록 설정해 둘 수도 있다.

당해 전동 드라이버 장치 (1) 에 있어서는, 고속 구동 시간을 상기 서술한 S30－S38 의 스텝에 있어서의 설정 회전 속도로의 나사 조임 작업시에 있어서의 체결 시간에 기초하여, 제어부 (24) 에 의해 자동적으로 설정할 수 있다. 대부분의 경우에는 이와 같은 설정에 의해 고속 구동 시간은 적절한 시간으로 할 수 있기 때문에 작업자가 여러 번 시험용의 나사로 나사 조임 작업을 반복하여 고속 구동 시간을 시행 착오하면서 설정할 필요는 없다. 또, 설정 회전 속도를 실제의 제조 라인에서 사용되는 저회전 속도와 동일한 속도로 설정해 두면, 체결시의 토크도 제조 라인에 있어서의 기준에 대해 적정한 것이 되기 때문에, 구동 시간 설정 모드 라 하더라도 설정용으로 일부러 준비한 나사 및 피체결물이 아니라 실제 제품의 장착 작업의 일부로서 나사를 그 제품에 체결할 수 있다. 즉, 설정만을 위한 나사 조임 작업을 실시할 필요가 없어진다.

또 당해 전동 드라이버 장치 (1) 에 있어서는, 상기 서술한 초기 설정 시간에 의해 설정한 고속 구동 시간이 적절하지 않거나, 작업자의 작업 감각에 맞지 않거나 한 경우에는, 구동 시간 조정 모드 (S44) 에 의해 고속 구동 시간의 조정을 실시할 수 있게도 되어 있다. 이 구동 시간 조정 모드에 있어서는, 실제의 나사 조임 작업을 실시하면서 작업자가 감각적으로 고속 구동 시간을 조절할 수 있기 때문에, 그 조절을 용이하게 또한 빠르게 실시하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 본 발명의 나사 결합 부재 체결 공구의 일 실시예로서 나사를 체결하는 공구인 전동 드라이버 장치 (1) 의 설명을 하고 있지만, 예를 들어 너트 등의 다른 나사 결합 부재를 체결하기 위한 다른 나사 결합 부재 체결 공구로 해도 된다. 또, 상기 전동 드라이버 장치 (1) 에 있어서는, 체결 검출부로서의 홀 소자 (26) 또는 전류 센서 (28) 에 의해 나사의 체결을 검출하여 체결 시간을 계측하도록 되어 있지만, 예를 들어 작업자 자신이 계측하거나 하는 다른 방법에 의해 체결 시간을 계측해도 된다. 나아가서는 초기 설정 시간의 연산을 제어부 (24) 가 실시하도록 되어 있지만, 상기 수학식 1 에 기초하여 다른 외부 장치에서 연산을 하여 당해 전동 드라이버 장치 (1) 에 입력하도록 해도 되고, 또는 작업자 자신이 연산을 하여 전동 드라이버 장치 (1) 에 입력하도록 해도 된다.

또 상기 실시형태에 있어서는, 구동 시간 조절 모드에 있어서의 조절 시간을 입력하기 위한 조작 입력 수단이 다이얼 (34) 로 되어 있지만, 예를 들어 2 개의 버튼을 배치하고, 일방을 누르면 조절 시간이 증가되고 타방을 누르면 조절 시간이 감소되는 것과 같은, 다른 형식의 조작 입력 수단으로 해도 된다. 또는, 다른 외부 장치로부터의 입력 신호에 의해 조절 시간을 입력하도록 해도 된다. 나아가서는, 전동 드라이버 본체와 컨트롤러를 일체적으로 구성해도 된다. 또한, 상기 실시형태에 있어서 나타낸 고회전 속도, 저회전 속도, 임의 정수 등의 구체적인 값은 예시적인 것으로, 적절히 임의로 설정 가능하다.

1 : 전동 드라이버 장치
2 : 케이블
10 : 전동 드라이버 본체
12 : 하우징
14 : 드라이버 비트
16 : 비트 홀더
18 : 트리거 레버
20 : 접속 단자
22 : 전동 모터
24 : 제어부
26 : 홀 소자
28 : 전류 센서
30 : 컨트롤러
32 : 표시부
34 : 다이얼
36 : 접속 단자
38 : 제어부

Claims

나사 결합 부재에 걸어맞추는 나사 결합 부재 걸어맞춤구를 회전 구동시키기 위한 전동 모터와, 상기 전동 모터의 구동 제어를 실시하는 제어부와, 나사 결합 부재가 피체결물에 체결된 것을 검출하는 체결 검출부를 구비하고, 상기 제어부가, 상기 나사 결합 부재 걸어맞춤구가 소정의 고회전 속도로 고속 구동 시간만큼 회전 구동한 후에 상기 고회전 속도보다 느린 소정의 저회전 속도로 회전 구동하도록, 상기 전동 모터를 제어하도록 된, 나사 결합 부재 체결 공구로서,
상기 제어부가, 상기 나사 결합 부재 걸어맞춤구가 설정 회전 속도로 회전 구동하도록 상기 전동 모터를 구동 제어하고, 상기 나사 결합 부재 걸어맞춤구에 걸어맞춰진 나사 결합 부재의 체결이 상기 체결 검출부에 의해 검출될 때까지 필요로 한 체결 시간을 계측하고, 상기 설정 회전 속도를 상기 고회전 속도로 나눈 값과 소정의 1 미만의 양수값을 상기 체결 시간에 곱하여 초기 설정 시간을 연산하여, 상기 고속 구동 시간으로서 상기 초기 설정 시간을 설정하도록 된, 나사 결합 부재 체결 공구.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부에 설정 시간 변경 신호를 송신하는 조작 입력 수단을 추가로 구비하고,
상기 제어부가, 상기 설정 시간 변경 신호를 수신하였을 때에, 소정의 조정 시간을 상기 고속 구동 시간에 가산 또는 상기 고속 구동 시간으로부터 감산함으로써 제 1 재설정 시간을 연산하여, 상기 고속 구동 시간으로서 상기 제 1 재설정 시간을 재설정하도록 된, 나사 결합 부재 체결 공구.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부에 설정 시간 변경 신호를 송신하는 조작 입력 수단을 추가로 구비하고,
상기 제어부가, 상기 설정 시간 변경 신호를 수신하였을 때에, 상기 고속 구동 시간의 소정 비율의 분만큼 상기 고속 구동 시간을 증가 또는 감소시킴으로써 제 1 재설정 시간을 연산하여, 상기 고속 구동 시간으로서 상기 제 1 재설정 시간을 재설정하도록 된, 나사 결합 부재 체결 공구.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부가, 상기 고속 구동 시간이 경과되고 나서 상기 체결 검출부에 의해 나사 결합 부재의 체결이 검출될 때까지 필요로 한 저속 구동 시간을 계측하고, 상기 저회전 속도를 상기 고회전 속도로 나눈 값과 소정의 1 미만의 양수값을 상기 저속 구동 시간에 곱하여 구한 조정 시간을 상기 고속 구동 시간에 가산 또는 상기 고속 구동 시간으로부터 감산함으로써 제 1 재설정 시간을 연산하여, 상기 고속 구동 시간으로서 상기 제 1 재설정 시간을 재설정하도록 된, 나사 결합 부재 체결 공구.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부가, 상기 고속 구동 시간이 경과되기 전에 상기 체결 검출부에 의해 나사 결합 부재의 체결이 검출되었을 때에, 상기 고속 구동 시간으로부터 소정의 조정 시간을 감산함으로써 제 2 재설정 시간을 연산하여, 상기 고속 구동 시간으로서 상기 제 2 재설정 시간을 재설정하도록 된, 나사 결합 부재 체결 공구.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부가, 상기 고속 구동 시간이 경과되기 전에 상기 체결 검출부에 의해 나사 결합 부재의 체결이 검출되었을 때에, 상기 고속 구동 시간에 소정의 1 미만의 양수값에 곱하여 제 2 재설정 시간을 연산하여, 상기 고속 구동 시간으로서 상기 제 2 재설정 시간을 재설정하도록 된, 나사 결합 부재 체결 공구.
나사 결합 부재에 걸어맞추는 나사 결합 부재 걸어맞춤구를 회전 구동시키기 위한 전동 모터와, 상기 전동 모터의 구동 제어를 실시하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부가, 상기 나사 결합 부재 걸어맞춤구가 소정의 고회전 속도로 고속 구동 시간만큼 회전 구동한 후에 상기 고회전 속도보다 느린 소정의 저회전 속도로 회전 구동하도록, 상기 전동 모터를 제어하도록 된, 나사 결합 부재 체결 공구에 있어서 상기 고속 구동 시간을 설정하는 구동 시간 설정 방법으로서,
상기 나사 결합 부재 걸어맞춤구를 설정 회전 속도로 회전 구동시켜, 상기 나사 결합 부재 걸어맞춤구에 걸어맞춰진 나사 결합 부재가 피체결물에 체결될 때까지 필요로 한 체결 시간을 계측하는 스텝과,
상기 설정 회전 속도를 상기 고회전 속도로 나눈 값과 소정의 1 미만의 양수값을 상기 체결 시간에 곱하여 초기 설정 시간을 연산하는 스텝과,
상기 고속 구동 시간으로서 상기 초기 설정 시간을 설정하는 스텝을 포함하는, 구동 시간 설정 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 설정하는 스텝 후에,
소정의 조정 시간을 상기 고속 구동 시간에 가산 또는 상기 고속 구동 시간으로부터 감산함으로써 제 1 재설정 시간을 연산하는 스텝과,
상기 고속 구동 시간으로서 상기 제 1 재설정 시간을 재설정하는 스텝을 추가로 포함하는, 구동 시간 설정 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 설정하는 스텝 후에,
상기 고속 구동 시간의 소정 비율의 분만큼 상기 고속 구동 시간을 증가 또는 감소시킴으로써 제 1 재설정 시간을 연산하는 스텝과,
상기 고속 구동 시간으로서 상기 제 1 재설정 시간을 재설정하는 스텝을 추가로 포함하는, 구동 시간 설정 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 설정하는 스텝 후에,
상기 나사 결합 부재 체결 공구로 나사 결합 부재의 체결 작업을 실시하여 상기 고속 구동 시간이 경과되고 나서 나사 결합 부재가 피체결물에 체결될 때까지 필요로 한 저속 구동 시간을 계측하는 스텝과,
상기 저회전 속도를 상기 고회전 속도로 나눈 값과 소정의 1 미만의 양수값을 상기 저속 구동 시간에 곱하여 구한 조정 시간을 상기 고속 구동 시간에 가산 또는 상기 고속 구동 시간으로부터 감산하여 제 1 재설정 시간을 연산하는 스텝과,
상기 고속 구동 시간으로서 상기 제 1 재설정 시간을 재설정하는 스텝을 추가로 포함하는, 구동 시간 설정 방법.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나사 결합 부재 체결 공구로 나사 결합 부재의 체결 작업을 실시하여 상기 고속 구동 시간이 경과되기 전에 나사 결합 부재가 체결되었을 때에, 상기 고속 구동 시간으로부터 소정의 조정 시간을 감산함으로써 제 2 재설정 시간을 연산하는 스텝과,
상기 고속 구동 시간으로서 상기 제 2 재설정 시간을 재설정하는 스텝을 추가로 포함하는, 구동 시간 설정 방법.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나사 결합 부재 체결 공구로 나사 결합 부재의 체결 작업을 실시하여 상기 고속 구동 시간이 경과되기 전에 나사 결합 부재가 체결되었을 때에, 상기 고속 구동 시간에 소정의 1 미만의 양수값을 곱하여 제 2 재설정 시간을 연산하는 스텝과,
상기 고속 구동 시간으로서 상기 제 2 재설정 시간을 재설정하는 스텝을 추가로 포함하는, 구동 시간 설정 방법.