KR20010013031A - 공명 진동 질량기본형 토오크 공구 - Google Patents

Abstract

진동 질량(4)은 역전 펄스에 의해 공명 진동 근처에서 여자되어 토션 스프링(3)의 주위에서 진동이 증가되게 되며 부상기 토션 스프링에 저장된 에어지에 관련된 토오크는 파스너를 계속 조이는데 필요한 토오크를 초과하며, 상기 토션 스프링으로부터 해제된 토오크는 편의 토오크가 조임방향으로만 해제 토오크의 인가를 보장할 동안 파스너를 조인다.

Description

공명 진동 질량기본형 토오크 공구{RESONANT OSCILLATING MASS-BASED TORQUING TOOL}

현재, 반작용이 낮은 공구는 상당히 큰 이동각(travel angle)을 통해 회전관성 질량을 가속시키는 장치이다. 이러한 가속은 공구의 출력 토오크 용량에 비해 토오크 출력이 낮은 모터를 사용하여 전개된다. 관성 질량이 가속됨에 따라, 운동 에너지가 저장된다. 관성 질량이 상당한 각도(예를 들어, 180°이상)을 통해 이동된 후, 클러칭 수단은 작업부재로의 관성 질량과 결합된다. 관성 질량의 일련의 네거티브 가속은 가속 모터(도 3 참조)에 의해 공급된 것에 비해 매우 높은 토오크 출력으로 나타난다. 이러한 높은 토오크 출력은 사용자에게는 반작용하지 않지만, 반작용은 플라이휘일이나 관성 질량의 네거티브 가속과 관련된 토오크에 의해 제공된다.

관성 질량과 작업 부재 사이에는 전형적으로 2가지 형태의 클러칭 수단이 제공된다. 가장 일반적인 방법은 기계적 클러치를 이용하는 것이다. 클러치의 급속 결합 및 분리는 소음을 발생시키며, 클러치의 충격 변환 영역에 전개된 높은 응력은 마모와 부품의 변형을 초래하여 클러치 수명을 제한하고 효율성을 감소시킨다.

제 2 클러치 방법은 유압 로킹업 클러치를 사용하는 것이다. 현존의 기계적 클러치가 아닌 작동중인 방음장치라 하더라도, 제조상의 경비와 유압 유체 손실에 대한 포텐셜에 의해 그 사용이 제한을 받게 된다.

상술한 바는 이러한 장치 및 방법에 존재하는 것으로 공지된 제한을 나타낸다. 따라서, 상술한 바와 같은 단점을 해소하는 다른 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 하기에 서술되는 바와 같은 적절한 대안이 제공될 것이다.

본 발명은 동력 공구에 관한 것으로서, 특히 관성기본형 손파지 토오크 공구에 관한 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 공명 진동 질량기본 토오크 공구의 단면도.

도 2 는 종래 기술에 따른 가속된 질량기본 충력 공구에 파스너 오버 타임에 대한 토오크의 인가를 도시한 그래프.

도 3 은 본 발명에 따른 공명 오실레이터 질량기본 시스템 공구에 파스너 오버 타임에 대한 토오크의 인가를 도시한 그래프.

본 발명의 특징에 따르면, 이것은 회전가능한 공명 진동 수단과, 상기 질량의 진동을 실행하기 위한 수단과, 상기 진동 질량을 회전하는 마찰 세트 작업부재에 연결하는 스프링 수단과, 상기 작업 부재를 조임 방향으로 회전시키기 위해 상기 진동 수단에 의해 상기 동일한 조임 회전방향으로 발생된 힘과 조합하기에 충분한 크기의 조임 회전 방향으로 상기 진동 질량으로 회전 편의를 실행하기 위한 수단을 포함하며, 상기 진동 질량에 의해 대향의 회전방향으로 발생된 힘에서 상기 회전 편의를 차감한 힘은 작업 부재를 대향의 회전방향으로 회전시키는데 불충분한 것을 특징으로 하는 공명의 진동 질량기본 토오크 공구에 의해 달성된다.

본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도 1 에는 본 발명에 따른 공명 진동 질량기본 토오크 공구(10)가 도시되어 있다. 콜렛형 소켓 또는 클램핑 수단(5)은 조여질 파스너 헤드에 단단히 결합된다. 콜렛형 소켓(5)은 컵 형태의 플라이휘일 로터 또는 진동 질량(4)에 순서대로 부착되는 토션 스프링(3)에 부착된다. 상기 플라이휘일 로터(4)는 하기에 서술되는 방식으로 내부 고정자(20) 주위로 진동 및 회전한다. 차폐 링과 자기 복귀통로(8)는 상기 플라이휘일(4)을 둘러싸며, 스틸과 같은 도자성 재료로 제조된다. 상기 차폐 링(8)은 공구의 외피를 형성하는 케이싱(15)에 순서대로 내장된다. 핸들은 공구를 파지하기 위해 케이싱(15)에 부착된다. 트리거(14)는 공구를 작동시키며, 전후방 역전 스위치(13)는 작업자가 투시하는 바와 같이 회전 방향을 조임 방향(통상적으로, 시계방향) 또는 해제 방향(반시계방향)중 어느 하나로 선택한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 플라이휘일 로터(4)와, 토션 스프링(3)과, 콜렛(5)은 베어링(16)에 의해 하우징(15)내에서 콜렛(19)을 둘러싸며 베어링(17, 18)에 의해 고정자(20)의 연장부내에서 회전하기 위해 저어널된다. 전방의 옵티컬 엔코더(7)는 콜렛의 회전을 관찰하기 위해 제공되며, 옵티컬 플라이휘일 위치조정 엔코더(10)는 플라이휘일 로터(4)의 위치와 동작을 결정하기 위해 제공된다.

작동시, 나선형 파스너를 조일 때, 플라이휘일은 조임 사이클의 런다운 부분을 실행하기 위해 종래 모터로서 전자기 코일의 여자와 영구자석(9)에 대한 반작용에 의해 구동된다. 일단 파스너가 종래 모터로서 구동된 플라이휘일의 출력 제한치에 도달되면, 콜렛형 소켓(5)의 회전은 전방 옵티컬 엔코더(7)에 의해 검출되어 정지된다. 플라이휘일(4)의 위치는 옵티컬 위치조정 엔코더(10)에 의해 검출된다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 정지된 콜렛의 상태를 검출함에 따라서, 전자석 코일(9)에 역전 에너지 펄스를 인가하여 관성 질량 스프링 시스템의 공명 주파수나 이러한 주파수 근처에서 진동시켜 플라이휘일을 진동시키기 위해 적절한 전기 회로가 작동된다. 상기 플라이휘일은 펄스형 오실레이션이 토션 스프링(3)의 역 방향으로 진동 에너지를 지속적으로 축적 및 저장함에 따라 조임 방향으로 계속 편의된다. 이것은 조임 토오크가 손실 토오크를 편의 토오크의 거의 두배 정도의 양만큼 초과하도록 진동 에너지에 모터 구동 에너지를 더한 값이 플라이휘일의 한쪽 진동 방향으로 파스너상에 조임 토오크를 인가하는 총합이고 역전 진동의 인가와는 상이한 상태를 설정한다.

질량 스프링 시스템의 공명 상태나 이러한 상태의 근처에 있음으로 인해 각각의 역전 펄스로 저장된 에너지가 증가될 때, 포인트는 인가된 토오크의 총합이 역전 오실레이션상의 대응의 손실없이 파스너의 조임을 진행시킨다. 역전 오실레이션이 파스너를 해제하는 것을 방지하는데는 공구의 최종 출력 토오크의 10 내지 20 %의 구동 토오크가 필요한 것으로 판명되었다. 이러한 구동 토오크 양은 작업자에 의해 반작용된다. 따라서, 본 발명의 진동 질량 원리를 사용하여 출력 토오크를 수회 달성할 수 있다. 스프링의 토오크가 파스너 이동에 견디는 작업부재 토오크를 초과할 때, 파스너는 토오크 사이의 편차에 의해 가속된다. 이러한 처리에서는 진동 질량 시스템으로부터 에너지의 일부가 제거된다. 모터는 이러한 에너지를 변환시키고 반복된 진동에 의해 더욱 부가하여 진동이 계속적으로 축적되게 한다. 필요한 파스너 토오크에 도달되었을 때, 모터는 플라이휘일의 여기를 정지할 것이다.

옵티컬 엔코더(10, 7)는 공구의 제어를 위한 피드백을 제공한다. 상술한 바와 같이, 파스너가 느슨해지는 것을 방지하기 위해, 편의 또는 모터 구동 토오크의 상부에 진동 여자 토오크가 부여된다. 이러한 편의 토오크는 조인트를 조이는데 필요한 토오크의 일부이다.

상술한 실시예와 함께 다른 많은 실시예도 가능하다. 일부의 경우에 있어서, 진동 질량은 본 실시예에서처럼 작업부재에 부착된다. 다시 말하면, 운동 에너지의 일부 레벨이 진동 질량에 저장된 후 인가된 토오크를 작업부재에 편의시키기 위해 클러칭 수단이 사용된다. 이러한 모든 실시예에서 공통적인 요소는, 작업부재를 토오킹하는데 사용된 에너지는 그 공명 주파수나 이러한 주파수 근처에서 질량 스프링 시스템을 진동시키므로써 전개된다는 점이다.

이러한 개념에 기초한 공구의 장점은 낮은 공구 중량을 포함한다. 현존의 공구는 제한된 이동각을 통해 관성을 가속시킬 동안 현재의 작업부재 토오크를 극복하는데 충분한 운동 에너지를 전개하기 위해 상당한 모터/관성 조합을 필요로 한다. 본 발명에 있어서, 장시간동안 지속적으로 여자하므로써, 모터 또는 관성 크기를 증가시키지 않고서도 상당한 크기의 토오크를 얻을 수 있다.

본 발명의 공구는 반작용과 진동이 낮다. 여자 주파수는 현존 공구의 토오크 분배 주파수에 비해 상당히 높다. 이러한 높은 주파수는 현존 공구의 반복된 "플라이휘일 스핀업"과 연관된 주파수보다 용이하게 감소된다(도 2 참조). 협대역 여자 주파수를 사용하는 진동 질량기본형 어프로치에 있어서, 사운드와 진동 감소 전략은 현존의 충격 공구의 광대역 행동 표면에서의 실행에 비해 그 실행이 매우 용이하다. 또한, 충격면이 제거되어 저마모와 저소음이 될 수도 있다.

본 발명에 따른 공구는 제어가 용이하며 상당한 토오크 정밀도를 나타낸다. 본 실시예의 공구는 작업부재에 토오크를 소량으로 또한 짧은 토오크 펄스로 분배한다. 소량의 펄스는 인가된 토오크에 대해 미세한 제어를 허용하며, 작업부재의 경도 즉, 현존의 낮은 반적용 공구가 이난 조인트 비율에 그다지 영향을 받지 않는다. 또한, 본 발명의 개념은 다른 방법, 예를 들어 작동 속도로 증가된 사용자 제어를 제공하는 전기적으로 구동되는 실시예에 관한 것이다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims (8)

1. 공명의 진동 질량기본 토오크 공구에 있어서,

   회전가능한 공명 진동 수단과,

   상기 질량의 진동을 실행하기 위한 수단과,

   상기 진동 질량을 회전하는 마찰 세트 작업부재에 연결하는 스프링 수단과,

   상기 작업 부재를 조임 방향으로 회전시키기 위해 상기 진동 수단에 의해 상기 동일한 조임 회전방향으로 발생된 힘과 조합하기에 충분한 크기의 조임 회전 방향으로 상기 진동 질량으로 회전 편의를 실행하기 위한 수단을 포함하며,

   상기 진동 질량에 의해 대향의 회전방향으로 발생된 힘에서 상기 회전 편의를 차감한 힘은 작업 부재를 대향의 회전방향으로 회전시키는데 불충분한 것을 특징으로 하는 공명의 진동 질량기본 토오크 공구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 토오킹 공구는 손파지형 토오크 렌치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공명의 진동 질량기본 토오크 공구.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 스프링 수단은 토션 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 공명의 진동 질량기본 토오크 공구.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 스프링 수단은 상기 회전가능한 공명 진동 질량과 마찰 세트 작업부재 사이에 상대적 회전을 허용하는 것을 특징으로 하는 공명의 진동 질량기본 토오크 공구.
5. 제 1 항에 있어서, 회전 편의를 실행하기 위한 수단은 편의된 토오크를 한쪽 조임 방향으로 인가하는 것을 특징으로 하는 공명의 진동 질량기본 토오크 공구.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 회전 편의를 실행하기 위한 수단은 최종 출력 토오크의 10 내지 20 %를 한쪽 조임 방향으로 인가하는 것을 특징으로 하는 공명의 진동 질량기본 토오크 공구.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 진동 질량의 위치는 위치 엔코더에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 공명의 진동 질량기본 토오크 공구.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 위치조정 엔코더는 옵티컬 위치 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 공명의 진동 질량기본 토오크 공구.