KR20200007843A

KR20200007843A - 전기 펄스 공구

Info

Publication number: KR20200007843A
Application number: KR1020197035182A
Authority: KR
Inventors: 아담 크로트블릭스; 칼 요한 나셀
Original assignee: 아틀라스 콥코 인더스트리얼 테크니크 에이비
Priority date: 2017-05-17
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2020-01-22
Also published as: CN110636921A; EP3624994A1; JP2020519474A; WO2018210730A1; EP3624994B1; KR102437925B1; JP7169301B2; CN110636921B; US11292092B2; US20200189048A1

Abstract

본 발명은 잘 정의된 펄스를 달성하기 위한 전기 펄스 공구(10) 및 전기 펄스 공구(10) 사용 방법에 관한 것이다. 상기 목적은 전기 펄스 공구(10)에 의해 달성되며, 여기서 토크는 전기 펄스 공구(10)의 출력 샤프트(14) 상에 펄스로 전달된다. 전기 펄스 공구(10)는 회전자(12)를 갖는 전기 모터(11) 및 기어 배치(13)를 포함한다. 기어 배치(13)에서의 작동이 폐쇄되는 것으로 결정되고 기어 배치가 출력 샤프트(14)를 움직이기 시작할 때까지 각 주기 동안의 전기 펄스 공구(10)가 회전자(12)의 속도를 제어하도록 작동한다.

Description

전기 펄스 공구

본 발명은 전기 펄스 공구 및 전기 펄스 공구의 사용 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 예를들어 스크류 조인트를 조이거나 풀기 위해 토크가 펄스로 전달되는 조임 동작을 수행하기 위한 전기 펄스 공구에 관한 것이다.

볼트, 스크류 및 너트를 고정하기 위한 전동 공구는 다양한 용도로 사용된다. 이러한 적용들 중 일부에서, 클램핑 힘 또는 적어도 관련된 토크를 제어할 수 있는 것이 바람직하거나 심지어 필요하다. 이러한 전동 공구는 전형적으로 토크가 측정되도록 전동 공구의 출력 샤프트를 회전 시키도록 제어된다. 토크가 미리 정해진 값에 도달하면, 전동 공구는 출력 샤프트의 회전을 정지 시키도록 제어된다. 이것은 예를 들어 공구의 동력을 차단함으로써 달성될 수 있거나 클러치가 슬라이드될 수 있다.

전동 공구, 특히 핸드 헬드 전동 공구를 작동시킬 때 발생하는 문제는 작동자가 반력을 받는다는 점이다. 작동자에게 전달되는 반력을 감소시키는 한 가지 방법은 전기 모터를 펄스 방식으로 구동하는 일련의 에너지 펄스가 공급되는 펄스 전기 모터를 사용하는 것이다. 에너지는 일반적으로 전류 펄스로 공급될 수 있다. 이에 따라, 작동자가 대처해야 하는 반력이 감소될 수 있다.

미국 특허 제 6,680,595호는 스크류를 고정하기 위한 제어 방법 및 고정 장치를 기술하고있다. 체결 장치는 펄스 증가 토크를 출력하도록 제어된다. 실제 토크가 목표 값에 도달하면 실제 토크가 결정되고 모터가 정지된다. 펄스 증가 토크는 체결 장치의 전기 모터에 펄스 전류를 공급함으로써 생성된다.

또한, 미국 특허 제 7,770,658 호는 스크류를 고정하기 위한 제어 방법 및 고정 장치를 기술하고 있다. 실제 토크가 목표 값에 도달하면 실제 토크가 결정되고 모터가 정지된다. 또한, 실제 토크가 설정 값에 도달하면 체결 장치에 의해 전달되는 토크가 감소된다. 펄스 토크는 체결 장치의 전기 모터에 펄스 전류를 공급함으로써 생성된다.

동력 보조 체결 공구의 작동을 개선하려는 끊임없는 요구가 있다. 예를 들어 펄스가 제대로 정의되지 않을 때, 정의되지 않은 펄과 관련된 한 가지 문제는 예를 들어 목표 토크에 도달하는 데 필요한 펄스의 수가 확산된다는 것이다.

따라서, 개선된 펄스 체결 방법 및 전기 펄스 공구가 필요하다.

본 발명의 목적은 펄스가 보다 명확하게 정의된 개선된 전기 펄스 공구를 제공하는 것이다. 상기 목적은 전기 펄스 공구에 의해 본 발명의 제 1 양태에 따라 달성되며, 토크는 전기 펄스 공구의 출력 샤프트 상에 펄스로 전달된다. 전기 펄스 공구는 회전자 및 출력 샤프트를 구동하도록 구성된 기어 배치를 구비한 전기 모터를 포함한다. 이에 의해, 각 주기 동안의 전기 펄스 공구는 기어 배치에서의 작동이 폐쇄되고 기어 배치가 출력 샤프트를 움직이기 시작할 때까지 회전자의 속도를 제어하도록 작동한다.

본 발명의 예시적인 실시예의 장점은 각각의 펄스에 대해 공지된 운동 에너지가 달성될 수 있고 따라서 보다 한정된 펄스가 달성될 수 있다는 것이다.

본 발명은 이제 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.

- 도 1은 전동 공구를 통한 종단면도.

너트 러너 또는 스크류 드라이버와 같은 종래의 전동 공구에는 일반적으로 앵글 엔코더 및/또는 토크 미터와 같은 센서가 제공되어 조인트 조임과 같이 수행되는 작업 작업의 품질을 제어할 수 있다.

또한, 특히 핸드 헬드 전동 공구의 경우, 작동자가 받는 반력이 가능한 한 낮고 특정 조임 작동을 완료하는 시간이 가능한 짧아야 한다는 것이 중요하다. 작동자는 작업 주기 동안 수백 번의 조임 작업을 수행할 수 있으므로 작동자의 건강을 위해 인체 공학적이고 작업장의 생산성을 높이는 것이 중요하다. 인체 공학적 조임 작업은 일반적으로 반력이 가능한 한 낮음을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 펄스 공구(10)의 예시적인 실시예를 도시한다. 공구(10)는 스크류 조인트 또는 공구(10)에 의해 수행되는 회전 작용을 포함하는 유사한 작용을 조이기 위해 토크가 일련의 펄스로 전달되는 조임 작동을 수행하도록 구성된다. 이를 위해 펄스 공구는 회전자(12)와 고정자(21)를 갖는 전기 모터(11)를 포함한다. 전기 모터(11)는 시계 방향 및 반 시계 방향의 두 개의 대향된 회전 방향으로 회전하도록 배열된다.

공구(10)는 도시된 실시예에서 피스톨 형태의 핸들(22)을 추가로 포함한다. 그러나, 본 발명은 그러한 구성에 제한되지 않고 임의의 유형의 전기 펄스 공구에 적용될 수 있으며 도 1의 설계에 제한되지 않는다. 전원(24)은 모터(11)에 연결된다. 도시된 실시예에서 전원은 핸들의 하부에 배치될 수 있는 배터리이다. 전기 케이블을 통해 공구(10)에 전력을 공급하는 외부 전원과 같은 다른 유형의 전원이 또한 고려된다. 공구(10)는 전기 모터(11)의 동력을 제어하기 위해 작동자에 의해 조작되도록 배열된 트리거(23)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 공구(10)는 외부 제어 유닛(도시되지 않음)에 연결된다. 외부 제어 유닛은 공구(10)에 전력을 공급할 수 있다. 제어 유닛은 또한 공구를 제어하기 위해 공구(10)와 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 공구는 출력 샤프트(14)를 포함한다.

본 발명은 출력 샤프트(14)가 기어 배치(13)를 통해 회전자(12)에 연결된 전기 펄스 공구에 적용된다.

전기 펄스 공구(10)는 전기 모터(11)를 제어하도록 구성된 프로세서(16)를 더 포함한다. 전기 펄스 공구(10)는 또한 프로세서(16)에 의해 실행 가능한 명령을 포함하는 메모리(26)를 포함한다. 프로세서(16)는 중앙 처리 장치, CPU, 마이크로 컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, DSP 또는 컴퓨터 프로그램 코드를 실행할 수 있는 기타 적절한 유형의 프로세서이다. 메모리(26)는 랜덤 액세스 메모리, RAM, 판독 전용 메모리, ROM 또는 영구 저장소, 예를 들어 자기 메모리, 광학 메모리 또는 솔리드 스테이트 메모리 또는 원격 장착 메모리의 단일 또는 조합이다.

센서(25)는 일 실시예에 따라 출력 샤프트(14) 상에 배열된다. 선택적으로 센서(25)는 기어 배치(13) 상에 위치될 수 있다. 그러나 센서(25)는 전기 펄스 공구(10)의 다른 위치에 위치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 센서(25)는 토크 센서(25)이다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 센서(25)는 위치 센서(25)이다.

종래 기술에 따른 전기 펄스 공구에서, 펄스는 전동 공구의 모터에 고정 시간 동안 고정 전류를인가함으로써 생성된다. 상기 방법의 문제점은 펄스가 잘 정의되지 않는다는 것이다. 정의되지 않은 펄과 관련된 한 가지 문제는 예를 들어 목표 토크에 도달하는 데 필요한 펄스의 수가 확산된다는 것이다.

그러나, 본 발명자는 기어 배치(13)의 작동이 폐쇄되고 기어 배치가 출력 샤프트(14)를 움직이기 시작할 때까지 회전자(12)의 속도를 제어함으로써, 잘 정의된 펄스가 대신 달성될 수 있음을 알게 되었다. 상기 방법의 장점은 각 펄스에 대해 알려진 운동 에너지가 달성될 수 있다는 것이다.

따라서, 일 양태에 따른 본 발명은 전기 펄스 공구(10)에 관한 것이며, 여기서 토크는 전기 펄스 공구(10)의 출력 샤프트(12) 상에 펄스로 전달된다. 상술된 바와 같이, 전기 펄스 공구(10)는 출력 샤프트(14)를 구동 시키도록 구성된 회전자(12) 및 기어 배치(13)와 함께 전기 모터(11)를 포함한다. 또한, 각주기의 전기 펄스 공구(10)는 기어 배치(13)의 작동이 폐쇄되도록 결정되고 기어 배치가 출력 샤프트(14)를 이동시키기 시작할 때까지 회전자(12)의 속도를 제어하도록 작동된다.

전기 펄스 공구(10)의 예시적인 실시예에서, 기어 배치(13)는 별도의 플레이 유닛(도시되지 않음)을 포함한다. 전기 펄스 공구(10)의 다른 예시적인 실시예에서, 작동 유닛은 기어 배치(13)로부터 분리된다. 상기 작동 유닛의 목적은 기어 배치(13)에 작동(play)을 추가하는 것이다. 별도의 작동 유닛을 가지는 장점은 놀이 량이 선택할 수 있다. 작동 유닛에서 더 큰 작동이 선택되는 경우, 기어 배치(13)의 작동이 폐쇄되는 것으로 결정되기 전에 속도를 제어하는 데 더 많은 시간이 걸린다.

전기 펄스 공구(10)의 하나의 예시적인 실시예에서, 속도는 작동이 종료되기 전에 미리 정해진 속도에 도달하도록 제어된다. 따라서 이 예시적인 실시예에서, 미리 정해진 속도에 대응하는 일정량의 운동 에너지가 회전자에 구축된다. 상기 알려진 양의 운동 에너지는 조인트로 언로드된다.

하나의 예시적인 실시예에 따르면, 속도는 미리 결정된 전류 온 시간 간격 동안 전기 모터(11)에 전류 펄스를 제공함으로써 제어된다. 미리 정해진 전류 온 시간 간격 동안 전기 모터(11)에 전류 펄스를 제공함으로써 소정의 알려진 속도에 도달할 수 있다. 이것은 전류 및 속도가 서로 관련되는 방법의 이전 경험에 기초한 하나의 예시적인 실시예에 따른 것이다. 선택한 현재 시간 간격으로 원하는 속도에 도달하지 않으면 원하는 시간에 도달하기 위해 다음 시간 동안 현재 시간 간격을 조정할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 속도는 지속적으로 측정되고 원하는 속도에 도달하도록 전류 공급이 제어된다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 속도는 지속적으로 측정되고 원하는 속도에 도달하고 유지되도록 전류 공급이 제어된다.

전기 펄스 공구(10)의 일 예시적인 실시예에 따르면, 기어 배치(13)에서의 작동은 회전자(12)의 속도가 충분히 감소할 때 폐쇄되는 것으로 결정된다. 상기 예시적인 실시예에서, 속도는 기어 배치(13)에서의 작동이 언제 폐쇄되었는지를 결정하기 위해 사용된다. 이에 대한 원리는 기어 배치(13)에서의 작동이 폐쇄될 때 기어 배치가 출력 샤프트(14)를 움직이기 시작하여 회전자(12)의 충분한 속도 감소를 초래한다는 것이다.

전기 펄스 공구(10)의 다른 예시적인 실시예에서, 기어 배치(13)에서의 작동은 토크 센서에 의해 감지된 토크가 증가 할 때 폐쇄되는 것으로 결정된다. 이에 대한 원리는 기어 배치(13)에서의 작동이 폐쇄될 때 기어 배치가 출력 샤프트(14)를 움직이기 시작하여 토크의 증가를 초래한다는 것이다.

전기 펄스 공구(10)의 다른 예시적인 실시예에서, 기어 배치(13)에서의 작동은 모터에 제공된 전류가 증가 할 때 폐쇄되는 것으로 결정된다. 이에 대한 원리는 기어 배치(13)에서의 작동이 폐쇄될 때 기어 배치가 출력 샤프트(14)를 움직이기 시작하여 전류의 증가를 초래한다는 것이다.

본 발명에 따른 전기 펄스 공구의 또 다른 예시적인 실시예에서, 전기 펄스 공구는 스크류 조인트의 조임과 관련된 파라미터 값에 도달할 때까지 주기를 반복하도록 추가로 작동한다. 본 발명에 따른 전기 펄스 공구의 예시적인 실시예에서, 스크류 조인트의 조임과 관련된 파라미터 값은 토크이다. 본 발명에 따른 전기 펄스 공구의 또 다른 예시적인 실시예에서, 스크류 조인트의 조임과 관련된 파라미터 값은 각도이다.

본 발명은 또한 전기 펄스 공구(10)에서 실행될 때 전기 펄스 공구(10)이 전술한 바와 같이 동작하게 하는 컴퓨터 프로그램 상에 저장된 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 관한 것이다.

하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상술된 컴퓨터 프로그램 코드가 전기 펄스 공구(10)의 프로세서(16)에서 실행될 때, 이는 전술한 바와 같이 전기 펄스 공구(10)이 동작하게 한다.

따라서 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 전기 펄스 공구(10)는 프로세서(16) 및 프로세서(16)에 의해 실행 가능한 명령을 포함하는 메모리(26)를 포함하고, 이에 의해 각주기 동안의 전기 펄스 공구(10)는 재생될 때까지 회전자(12)의 속도를 제어하도록 동작한다 기어 배치(13)는 폐쇄된 것으로 결정되고 기어 배치는 출력 샤프트(14)를 이동하기 시작한다. 추가로, 전기 펄스 공구(10)는 프로세서(16) 및 프로세서(16)에 의해 실행 가능한 명령을 포함하는 메모리(26)를 포함하는 실시예에서, 전기 펄스 각 예시적인 실시예에 따라 각주기의 공구(10)이 작동한다.

본 발명은 또한 전술한 예시적인 실시예에 따른 조임 동작을 수행하기 위해 전기 펄스 공구(10)에서 수행되는 방법에 관한 것이다. 전술한 예시적인 실시예에서와 같이, 스크류 조인트를 조이기 위해 토크가 펄스로 전달된다. 전술한 바와 같이, 전기 펄스 공구(10)는 회전자(12) 및 출력 샤프트(14)를 구동하도록 구성된 기어 배치(13)를 갖는 전기 모터(11)를 포함한다.

각각의주기에 대한 방법은 기어 배치(13)의 작동이 폐쇄된 것으로 결정되고 기어 배치가 출력 샤프트(14)를 움직이기 시작할 때까지 회전자(12)의 속도를 제어하는 단계를 포함한다.

본 방법의 일 실시예에 따르면, 플레이가 종료되기 전에 미리 정해진 속도에 도달하도록 속도가 제어된다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 속도는 미리 결정된 전류 온 시간 간격 동안 전기 모터(11)에 전류 펄스를 제공함으로써 제어된다.

본 방법의 예시적인 실시예에서, 기어 배치(13)에서의 작동은 회전자(12)의 속도가 감소 할 때 폐쇄되는 것으로 결정된다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 기어 배치(13)에서의 플레이는 토크 센서에 의해 감지된 토크가 증가 할 때 폐쇄되는 것으로 결정된다.

본 방법의 예시적인 실시예에서, 전기 펄스 공구(10)는 회전자의 위치 변화를 결정하도록 배치된 위치 센서(25)를 포함하고, 속도는 결정된 회전자의 위치 변화에 기초하여 결정된다.

본 방법의 다른 예시적인 실시예에서, 전기 펄스 공구(10)는 스크류 조인트의 조임과 관련된 파라미터 값에 도달할 때까지주기를 반복하도록 추가로 작동한다. 본 방법의 다른 예시적인 실시예에서, 전기 펄스 공구(10)는 스크류 조인트의 조임과 관련된 파라미터 값이 토크이다. 본 방법의 또 다른 예시적인 실시예에서, 전기 펄스 공구(10)는 스크류 조인트의 조임과 관련된 파라미터 값이 각도이다.

예시적인 실시예에서, 모터에 공급된 펄스 에너지는 제어된 펄스 전류로 설명된다. 그러나 펄스 에너지는 전류 이외의 다른 파라미터에 기초하여 제어되는 것이 예상된다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 용어(전류) 펄스는 또한 모터 속도 제어 펄스, 전압 제어 펄스 등과 같은 전류 제어 펄스 이외의 다른 유형의 에너지 펄스를 포함한다.

Claims

전기 펄스 공구(10)에 있어서,
토크가 전기 펄스 공구(10)의 출력 샤프트(12) 상에 펄스로 전달되고,
회전자(12)를 갖는 전기 모터(11) 및 출력 샤프트(14)를 구동 시키도록 구성된 기어 배치(13)를 포함하며,
각 기간 동안의 전기 펄스 공구(10)는,
-기어 배치(13)의 작동이 폐쇄되도록 결정되고 기어 배치가 출력 샤프트(14)를 움직이기 시작할 때까지 회전자(12)의 속도를 제어하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 전기 펄스 공구(10).
제 1 항에 있어서, 상기 속도는 작동(play)이 종료되기 전에 미리 정해진 속도에 도달하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 전기 펄스 공구(10).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 속도는 미리 결정된 전류 온 시간 간격 동안 전기 모터(11)에 전류 펄스를 제공함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 전기 펄스 공구(10).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 기어 배치(13)의 작동은 회전자(12)의 속도가 충분히 감소할 때 폐쇄되는 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는 전기 펄스 공구(10).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 기어 배치(13)에서의 작동은 토크 센서에 의해 감지된 토크가 증가할 때 폐쇄되는 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는 전기 펄스 공구(10).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 기어 배치(13)에서의 작동은 모터에 제공된 전류가 증가 할 때 폐쇄되는 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는 전기 펄스 공구(10).
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자의 위치 변화를 결정하도록 배치된 위치 센서(25)를 더 포함하고, 속도는 결정된 회전자의 위치 변화에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전기 펄스 공구(10).
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 펄스 공구(10)는 스크류 조인트의 조임과 관련된 파라미터 값에 도달할 때까지 상기 주기를 반복하도록 추가로 작동되는 것을 특징으로 하는 전기 펄스 공구(10).
제 8 항에 있어서, 스크류 조인트의 조임과 관련된 파라미터 값은 토크인 것을 특징으로 하는 전기 펄스 공구(10).
제 8 항에 있어서, 스크류 조인트의 조임과 관련된 파라미터 값은 각도인 것을 특징으로 하는 전기 펄스 공구(10).
전기 펄스 공구(10)의 사용 방법에 있어서,
전기 펄스 공구(10)의 출력 샤프트(12) 상에 토크가 펄스로 전달되는 전기 펄스 공구(10)는 회전자(12)를 가지는 전기 모터(11) 및 출력 샤프트(14)를 구동 시키도록 구성된 기어 배치(13)를 포함하고;
각 기간에 대해 상기 방법은:
- 기어 배치(13)에서의 작동이 폐쇄된 것으로 결정되고 기어 배치가 출력 샤프트(14)를 움직이기 시작할 때까지 회전자(12)의 속도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 속도는 상기 작동이 종료되기 전에 미리 정해진 속도에 도달하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 속도는 미리 결정된 전류 시간 간격 동안 전기 모터(11)에 전류 펄스를 제공함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 기어 배치(13)에서의 작동은 회전자(12)의 속도가 감소할 때 폐쇄되는 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 기어 배치(13)에서의 작동은 토크 센서에 의해 감지된 토크가 증가할 때 폐쇄되는 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자의 위치 변화를 결정하도록 배치된 위치 센서(25)를 더 포함하고, 속도는 결정된 회전자의 위치 변화에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 펄스 공구(10)는 스크류 조인트의 조임과 관련된 파라미터 값에 도달할 때까지 상기 주기를 반복하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17 항에 있어서, 스크류 조인트의 조임과 관련된 파라미터 값은 토크인 것을 특징으로 하는 방법.
제 17 항에 있어서, 스크류 조인트의 조임과 관련된 파라미터 값이 각도인 것을 특징으로 하는 방법.
전기 펄스 공구(10)에서 실행될 때, 제 11 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 전기 펄스 공구(10)가 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.