KR20170093160A

KR20170093160A - 텔레스코픽 출력 샤프트가 구비된 전동 공구

Info

Publication number: KR20170093160A
Application number: KR1020177017221A
Authority: KR
Inventors: 칼 고란 요한슨; 윌헴 마티스 조그슨
Original assignee: 아틀라스 콥코 인더스트리얼 테크니크 에이비
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2017-08-14
Also published as: KR102356855B1; JP2018502728A; WO2016091405A1; US20170361432A1; EP3230010B1; CN107000177A; JP6602869B2; CN107000177B; EP3230010A1

Abstract

텔레스코픽 방식으로 배열된 출력 샤프트(17)를 포함하는 토크 전달 전동 공구(10)는 모터, 하우징(11 내지 15), 상기 모터에 의해 구동되는 입력 샤프트(16), 입력 샤프트(16)에 대해 축방향으로 병진운동가능하고 입력 샤프트(16)에 회전가능하게 연결된 출력 샤프트(17)를 포함한다. 입력 샤프트(16)에 대해 출력 샤프트(17)의 축방향 위치를 모니터링하기 위하여 센서(20)가 배열된다. 탄성 부재(21)가 출력 샤프트(17)를 외측을 향하여 가압하도록 배열될 수 있고, 센서(20)는 축방향 압축력을 추정하기 위하여 출력 샤프트(17)의 축방향 연장부를 모니터링하도록 배열될 수 있다.

Description

텔레스코픽 출력 샤프트가 구비된 전동 공구{POWER TOOL WITH TELESCOPIC OUTPUT SHAFT}

본 발명은 텔레스코픽 방식으로 배열된 출력 샤프트를 갖는 토크 전달 파워 공구에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 가공물과의 상호작용에 대해 향상된 기능을 갖는 공구에 관한 것이다. 본 발명은 구체적으로 토크 렌치, 즉 스크류 조인트를 조이고 풀도록 구성된 전동 공구에 적용된다.

핸드헬드 토크 전달 전동 공구를 보유하는 조작자는 전동 공구에 적당한 축방향력을 제공하여 출력 샤프트의 공구 기구가 가공물과 포지티브 접촉 상태를 유지하고 작동에 포지티브 힘을 가한다.

일반적으로, 공구 기구가 드릴 비트인 경우 재료를 통하여 드릴 비트를 가압하기 위하여 비교적 큰 축방향 력이 필요하다. 반면에, 공구 기구가 나사 비트인 경우, 축방향 힘은 공구 기구와 가공물(예를 들어, 볼트 또는 나사) 사이의 양호한 연결을 보장하도록 충분히 커야하고, 동시에 가공물이 손상될 위험이 너무 커서는 안된다.

고정된 공구의 경우 허용가능한 범위 내에서 축방향의 힘을 제공하는 것이 중요하다. 고정된 공구의 경우, 토크 전달 작업을 통해 축방향 힘을 자동으로 조정해야하지만 핸드헬드 공구를 수동으로 관리해야 한다.

본 발명은, 출력 샤프트가 가공물에 작용하는 축방향 힘을 제어할 수 있고, 또한 전동 공구의 축방향 위치와 관련된 특정 유연성을 허용할 수 있는 전동 공구에 대한 배열을 필요로 하는 것을 기초로 한다.

본 발명의 목적은 출력 샤프트가 가공물에 작용하는 축방향 압력을 제어할 수 있는 토크 전달 전동 공구를 제공하는 데 있다.

이 목적은 청구항 제1항에 따른 본 발명에 의해 달성되는데, 본 발명은 텔레스코픽 방식으로 배열된 출력 샤프트를 포함하는 토크 전달 전동 공구에 관한 것으로, 모터, 하우징, 상기 모터에 의해 구동되는 입력 샤프트, 입력 샤프트에 대해 축방향으로 병진운동가능하고 입력 샤프트에 회전가능하게 연결된 출력 샤프트를 포함하고, 입력 샤프트에 대해 출력 샤프트의 축방향 위치를 모니터링하기 위하여 센서가 배열된다.

입력 샤프트와 출력 사프트 사이에 작용하는 축방향 압축력을 모니터링함으로써 원하는 범위 내에 있는 축방향 압축력을 연속적으로 인가하도록 축방향 력을 제어할 수 있다. 본 발명의 특정 실시 형태에서, 출력 샤프트는 완전히 압축된 위치와 완전히 연장된 위치 사이에서 입력 샤프트에 대해 텔레스코픽 방식으로 배열되고, 연장부의 함수로서 알려진 탄성을 갖는 탄성 부재가 출력 샤프트의 연장부가 입력 샤프트와 출력 샤프트 사이에 작용하는 압축력을 연속적으로 반영하도록 완전히 연장된 위치를 향하여 출력 샤프트를 가압하도록 배열된다.

이 특정 실시 형태에 따라 공구의 축방향 위치설정 시에 유연성을 보유할 수 있고 특정 원하는 범위 내에 축방향력을 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 종속항 및 도시된 실시 형태의 상세한 설명으로부터 그리고 도면으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 완전히 연장된 위치에 있는 것으로 도시된 텔레스코픽 방식으로 배열된 출력 샤프트를 갖는 본 발명의 특정 실시 형태에 따른 토크 전달 전동 공구의 사시도.
도 2는 완전히 연장된 위치에 있는 것으로 도시된 전동 공구의 전방 부분의 단면도.
도 3은 완전히 압축된 위치에 있는 텔레스코픽 방식으로 배열된 출력 샤프트를 갖는 도 1에 도시된 토크 전달 전동 공구의 사시도.
도 4는 완전히 압축된 위치에 있는 전동 공구의 전방 부분의 단면도.

도 1에서, 본 발명의 특정 실시 형태에 따른 토크 전달 전공 공구(10)가 도시된다. 도시된 실시 형태에서, 전동 공구는 나사 조인트를 조이고 풀도록 구성된 전동 렌치이다. 이는 본 발명의 선호되는 실시 형태이다.

전공 공구(10)는 전방 하우징 부분(11), 후방 하우징 부분(13), 및 이들 사이에 케이싱(15)에 의해 덮인 중공 중간 부분을 포함한 프레임 하우징 부분(14)을 포함하는 몇몇 부분으로 구성된 하우징을 포함한다. 케이싱(15)은 프레임 하우징 부분(14)과 케이싱(15)에 의해 둘러싸인 공간 내에 수용된 전자장치에 대한 접근을 허용하도록 제거될 수 있다.

모터(도시되지 않음)는 후방 하우징 부분(13) 내에 배열되고 기어 부분은 케이싱(15) 및 프레임 하우징 부분(14)의 상부 부분 내에 배열될 수 있다. 모터에 구동가능하게 연결된 출력 샤프트(17)는 전방 하우징 부분(11) 내에 부분적으로 수용되고 이로부터 연장된다. 도 1에서, 출력 샤프트(17)는 완전히 연장된 위치(PE)에 있다.

프레임 하우징 부분(14)의 후방 측면에서 연결 부분(18)이 배열된다. 하우징 부분(14)의 하부는 로봇 암 등에 전동 공구(10)를 고정하기 위한 고정 요소(도시되지 않음)를 포함한다. 전공 공구의 도시된 실시 형태는 전기 토크 렌치이고 연결 부분(18)은 전력 및 시그널링을 위한 연결 핀을 포함한다. 광원의 형태인 표시 유닛(19)이 조작자에게 명확히 보이는 위치에서 후방 하우징 부분(13)의 후방 단부에 배열된다.

전동 공구의 전방 부분은 도 2에서 상세히 단면도로 도시된다. 이 도면에서 자명한 바와 같이 전공 공구는 입력 샤프트(16)를 추가로 포함한다. 입력 샤프트(16)는 모터 기어(26)를 통하여 모터(도시되지 않음)에 의해 구동된다. 모터 기어(26)는 유성 기어와 같은 하나 이상의 감속 기어를 통하여 모터에 의해 바람직하게는 구동되는 모터 샤프트의 일체 부분일 수 있다. 바람직하게는, 모터 기어(26)는 감속 기어링의 출력 단에 있다. 출력 샤프트(17)는 내부 하우징 부분(12)에 대해 베어링(25) 내에서 저널링되고(journalled), 스플라인 연결부(splined connection, 23)를 통하여 입력 샤프트(16)에 회전가능하게 연결된다. 베어링(25)은 출력 샤프트(17)가 내부 하우징(12) 및 베어링(25)에 대해 축방향으로 병진운동하도록 허용하는 스플라인 내측을 포함한다.

센서(20)는 출력 샤프트(17)와 입력 샤프트(16) 사이에서 작용하는 축방향 압축력을 모니터링하도록 배열된다. 도시된 실시 형태에서, 센서(20)는 입력 샤프트(16)에 대한 출력 샤프트(17)의 축방향 위치를 모니터링한다. 자석 링과 같은 움직임 표시기(27)가 출력 샤프트(17)의 내부 부분 주위에 배열된다. 센서(20)는 하우징(11)에 대해 이의 축방향 연장부 및 출력 샤프트(17)의 축방향 위치를 추정하기 위하여 움직임 표시기(27)의 움직임을 모니터링하도록 배열된다. 센서(20)는 입력 샤프트(16)와 출력 샤프트(17) 사이에 축방향 연장부를 나타내는 홀 센서, 유도 센서 또는 용량 센서일 수 있다. 움직임 표시기(27)는 종래 기술에 사용된 센서의 타입에 적용된다.

출력 샤프트(17)는 최대 압축 력에 대응하는 완전히 압축된 위치(P_c)(도 3 및 도 4에 도시된)와 최소 압축 력에 대응하는 완전히 연장된 위치(P_E)(도 1 및 도 2에 도시됨) 사이에서 입력 샤프트(16)에 대해 출력 샤프트(17)의 축방향 움직임을 허용하기 위하여 입력 샤프트(16)에 대해 텔레스코픽 방식으로 배열된다.

예를 들어, 연장부의 함수(function)로서 공지된 탄성을 가지며 비틀림 스프링의 형태인 탄성 부재(21)가 출력 샤프트(17)의 연장부가 출력 샤프트(17)와 입력 샤프트(16) 사이에 작용하는 압축력을 연속적으로 반영하도록 완전히 연장된 위치(PE)를 향하여 출력 샤프트(17)를 가압하도록 배열된다. 이에 따라, 출력 샤프트(17)의 축방향 위치로부터 입력 샤프트(16)와 출력 샤프트(17) 사이에 작용하는 축방향 압축력을 추정할 수 있다.

표시 유닛(19)은 샤프트들 간의 연장부의 수준(level)를 기초로 입력 샤프트(16)와 출력 샤프트(17) 사이에 작용하는 축방향 압축력을 나타내도록 배열될 수 있다. 표시 유닛의 예시는 축방향 힘이 허용가능한 범위 외에 있을 때 적색 광(red light)을 방출할 수 있다. 게다가, 상당히 낮은 축방향 압력으로부터 상당히 높은 축방향 압력을 구별하기 위하여, 상이한 색상이 상이한 상태를 나타낼 수 있거나 또는 빠르게 깜박이는 광이 상당히 높은 토크 수준을 나타낼 수 있거나 또는 느리게 깜박이거나 또는 연속 광이 상당히 낮은 토크 레벨을 나타낼 수 있다. 또한, 표시 수단은 샤프트(16, 17)들 간의 연장부의 수준이 출력 샤프트(17)와 입력 샤프트(16) 사이에 작용하는 허용가능한 압축 력에 대응하는 범위를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 축방향 힘이 허용가능한 범위 내에 있는 한 백색 광이 생성될 수 있고, 성공적인 타이트닝 작업의 종료 시에 광이 녹색 광으로 변환될 수 있다.

표시 유닛은 또한 축방향 힘이 허용된 축방향 힘보다 더 클 때 고주파수 비트와 같은 전형적인 음향을 생성하는 음향 표시기(sound indicator)를 포함할 수 있다. 게다가, 표시 유닛은 공구를 제어하기 위하여 사용된 제어 패널 내에 통합된 실제 전동 공구로부터 이격되어 배열될 수 있다. 이러한 제어 패널 내에서 상이한 종류의 데이터가 타이트닝 작업을 제어하기 위하여 선택적으로 나타내지고 저장될 수 있다.

토크 전달 전동 공구(10)는 제어 패널 내에서 또는 공구 내에 자체로 배열될 수 있는 제어 유닛을 포함할 수 있다. 센서(20)는 작업 중에 제어 유닛에 대해 입력 샤프트(16)와 출력 샤프트(17) 사이에 작용하는 모니터링된 축방향 압축력을 연속적으로 전달하도록 배열될 수 있고 제어 유닛은 입력 샤프트(16)와 출력 샤프트(17) 사이에 작용하는 축방향 압축력을 나타내도록 제어 유닛(19)에 신호를 전달하도록 구성된다.

제어 유닛은 축방향 력이 미리정해진 상한 임계값을 초과하거나 또는 미리정해진 하한 임계값 미만에 도달되는 경우 표시 유닛(19)을 통하여 공구의 조작자에게 경보(alert)하도록 구성된다.

전동 공구(10)는 입력 샤프트(16)에 대한 출력 샤프트(17)의 연장부의 수준이 소정 범위 내에 있을 때만 특정 작업을 개시하도록 추가로 구성될 수 있다. 작업은 또한 축방향 력이 특정 임계값 미만 또는 초과에 도달되는 경우에 중단될 수 있다.

위에서, 본 발명은 특정 실시예에 관해 기술되었다. 하지만, 본 발명은 상기 특정 실시예에만 제한되는 것은 아니다. 당업자에게는, 본 발명이 하기 청구항들에 의해 정의되는 권리 보호 범위 내에 있는 추가적인 실시예들을 포함한다는 사실이 자명할 것이다.

Claims

텔레스코픽 방식으로 배열된 출력 샤프트(17)를 포함하는 토크 전달 전동 공구(10)로서,
모터,
하우징(11 내지 15),
상기 모터에 의해 구동되는 입력 샤프트(16),
입력 샤프트(16)에 대해 축방향으로 병진운동가능하고 입력 샤프트(16)에 회전가능하게 연결된 출력 샤프트(17)를 포함하고,
입력 샤프트(16)에 대해 출력 샤프트(17)의 축방향 위치를 모니터링하기 위하여 센서(20)가 배열되는 토크 전달 전동 공구(10).
제1항에 있어서, 출력 샤프트(17)는 완전히 압축된 위치(P_c)와 완전히 연장된 위치(P_E) 사이에서 입력 샤프트(16)에 대해 텔레스코픽 방식으로 배열되고, 연장부의 함수로서 알려진 탄성을 갖는 탄성 부재(21)가 출력 샤프트(17)의 연장부가 입력 샤프트(16)와 출력 샤프트(17) 사이에 작용하는 압축력을 연속적으로 반영하도록 완전히 연장된 위치(P_E)를 향하여 출력 샤프트(17)를 가압하도록 배열되는 토크 전달 전동 공구(10).
제2항에 있어서, 샤프트들 사이의 연장부의 수준(level)을 기초로 입력 샤프트(16)와 출력 샤프트(17) 사이에 작용하는 축방향 압축력을 나타내기 위해 표시 유닛(19)이 제공되는 토크 전달 전동 공구(10).
제3항에 있어서, 샤프트(16, 17)들 간의 연장부의 수준은 입력 샤프트(16)와 출력 샤프트(17) 사이에 작용하는 허용가능한 압축력에 대응하는 범위를 나타내는 스케일을 표시 유닛(19)이 포함하는 토크 전달 전동 공구(10).
제3항에 있어서, 토크 전달 전동 공구(10)는 제어 유닛을 포함하고, 센서(20)는 작동 중에 제어 유닛에 대해 입력 샤프트(16)와 출력 샤프트(17) 사이에 작용하는 모니터링된 축방향 압축력을 연속적으로 전달하도록 배열되고, 제어 유닛은 입력 샤프트(16)와 출력 샤프트(17) 사이에 작용하는 축방향 압축력을 나타내도록 표시 유닛(19)에 신호를 전달하는 토크 전달 전동 공구(10).
제5항에 있어서, 제어 유닛은 축방향 력이 미리정해진 상한 임계값을 초과하거나 또는 미리정해진 하한 임계값 미만인 경우 표시 유닛(19)을 통하여 공구의 조작자에 경보하도록 구성되는 토크 전달 전동 공구(10).
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 센서(20)는 입력 샤프트(16)와 출력 샤프트(17) 사이에 축방향 연장부를 나타내는 홀 센서, 유도 센서 또는 용량 센서인 토크 전달 전동 공구(10).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 전동 공구는 입력 샤프트(16)와 출력 샤프트(17) 사이에 작용하는 압축력이 소정 범위 내에 있을 때만 특정 작업을 개시하도록 구성되는 토크 전달 전동 공구(10).