JPH07164345A - 電気動力工具のトルクオーバシュートを補正する方法とシステム - Google Patents

電気動力工具のトルクオーバシュートを補正する方法とシステム

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JPH07164345A
JPH07164345A JP6260361A JP26036194A JPH07164345A JP H07164345 A JPH07164345 A JP H07164345A JP 6260361 A JP6260361 A JP 6260361A JP 26036194 A JP26036194 A JP 26036194A JP H07164345 A JPH07164345 A JP H07164345A
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tool
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angle
rate
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JP6260361A
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William L Naumann
エル ノーマン ウイリアム
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Stanley Works
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    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines
    • B23P19/065—Arrangements for torque limiters or torque indicators in screw or nut setting machines
    • B23P19/066—Arrangements for torque limiters or torque indicators in screw or nut setting machines by electrical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 動力工具のトルクオーバシュートを補正する
改善されたシステムおよび方法を提供する。 【構成】 前記方法が下記ａ）〜ｄ）の工程： ａ）締め付け作業を実行するために工具を操作する； ｂ）角度が工具スピンドル回転の尺度である締め付け作
業で工具の各減速時に角度レート毎のトルクを感知す
る； ｃ）より低いトルクレート作業で速度を維持しつつ、よ
り高いトルクレート作業でトルクを正確に維持するため
工具の速度を自動的に調整する； ｄ）目標トルク近傍で減速する前にできるだけ長く最大
速度で工具を走行させる；を含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、動力工具、特にかゝ
る工具のトルクオーバシュートを補正する新しいそして
改善されたシステムおよび方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】本発明の原理は種々適
用できるが、本発明の利用分野の１つに締め付けねじ山
付ファスナがある。締め付けねじ山付ファスナに使用さ
れる制御された動力工具システムではファスナを１度
（角度の１度）回すに必要とされるトルク量はトルクレ
ートとして知られている。典型的な電気的に作用するシ
ステムでは、締め付け工具は、速度を削減しトルクを増
大するギャの組を介して、ねじ山付ファスナの締め付け
に使用されるソケットに工具を接続する数多くの出力ヘ
ッドのどれにも接続されるモータを含んでいる。ギャ列
のある点では、かみあわせをするその点を介して伝達さ
れるトルクに比例する電気信号を発生するトルクトラン
スジューサが置かれている。工具モータのオン／オフ走
行状態はマイクロプロセッサに基づくメータ（量計）／
制御ユニットにより制御されている。
【０００３】かゝる動力工具では、トルクに比例する電
気信号が工具のトルクトランスジューサからトルク目標
がセットされた制御ユニットへ給電される。目標トルク
に到達すると、制御ユニットから工具へ送られる走行状
態命令信号は消される。工具は停止するが、その停止は
制御器にセットされた目標トルク以上のいくらかトルク
オーバシュートを防止するほど十分すみやかではない。
トルクを感知し、情報を処理し、走行信号を排除するに
必要とする時間は、工具の高速要素を減速させるのに慣
性があって、回転部品をして停止されるべき点を越えて
回転し続けさせてしまう。この過剰な回転は、ファスナ
へ工具を介して伝達される時、制御ユニットにセットさ
れた目標トルクをかなり越えて最終のファスナトルクを
駆動してしまう。
【０００４】高いトルクレートのねじこみジョイント
（joint)の場合には、トルクジョイントの許容し得る上
限を越えて駆動され、ジョイントにとって許容し難いよ
うに思われる。かなり異なったトルクレートを有するね
じ山付ファスナの一連の組合せに加わるトルクを制御す
る工具の能力は、特定のユーザにとって最小の許容し得
る仕様を備えた工具精度の目安である。かゝるジョイン
トの型の一連の組合せに加わるトルクを制御する能力を
持った工具の製作は競走力のある利点が存在する。ユー
ザにとって困難さや煩雑さを最小にするこの制御を締め
付けシステムが完成する製作はさらに競走力のある利点
となる。
【０００５】トルクオーバシュートを補正する１つの方
法は、測定されたトルクが目標トルクに等しくなる点よ
り前の締め付け順次のある点で工具を部分的に遅らせる
ことにある。これは一般に前規定されたトルク値で速度
が指定されたダウンシフト速度値に低められるダウンシ
フト形態を使用することによりなされる。より低い速度
は工具の高速要素を減速させる際の慣性に起因する工具
モータの過剰回転により生ずるトルクオーバシュート部
分のみを比例的に削減する。
【０００６】前述の試みの欠点は、共通の制御ユニット
を備えて操作される締め付けシステムを使用することが
一部のユーザにとってのみ便利であるという事実にあ
る。それ故こゝに説明してきたダウンシフト形態は各締
め付け順次毎には有効であるが、それから利益を得よう
とする複数のユーザにとっては正に有効ではない。より
低い速度は、最終のトルク精度を左程改善しない成果の
遅延とか過剰な電気工具加熱とかを惹起する、目標トル
クに到達するために多くの回転を必要とするジョイント
においてさえ維持される。さらにこれら制御ユニットを
工具とファスナとの組合せごとに異ならしめてセットア
ップすることはユーザにとって不便であり時には不可能
である。
【０００７】前述のダウンシフトの試みから生ずる別の
考察は、工具の全ギャ比の大きさがトルクオーバシュー
トに、与えられた共通のモータと制御ユニットの組合せ
に著しい影響を与えるということである。より低い全ギ
ャ比はファスナにより多くの過剰なモータ回転を伝達
し、一方より高いギャ比はより少なく伝達し、より低い
比の工具を特にトルクオーバシュートを受け易くする。
ダウンシフトパラメータ値の設定はそれ故、低いおよび
高い比の工具が共通のモータと制御ユニットの組合せを
備えて操作されるとすると、妥協がなされねばならな
い。速度が低い比の工具を支持するようセットされる
と、このセットアップを使用する高い比の工具は、前述
の成果の遅延および過剰な電気工具加熱を惹起するに必
要とするよりより低速で走行するだろうし、特に低いト
ルクレートジョイントの時にそうである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】それ故本発明の第１の目
的は、動力工具のトルクオーバシュートを補正する新し
いそして改善されたシステムおよび方法を提供するにあ
る。さらに別の目的は、高い、中間のおよび低いトルク
レートの締め付け作業に際し有効にかつ効率的に操作す
るかゝる方法および装置を提供するにある。またさらに
特別の目的は、目標トルク近傍で減速される前にできる
だけ長く最大速度で工具を走行させるかゝる方法および
装置を提供するにある。またさらに別の目的は、ユーザ
にとって困難さとか煩雑さの最小な前述のことを達成す
るかゝる方法および装置を提供するにある。
【０００９】本発明は、角度レート毎のトルクが各減速
時に感知され、工具の速度がより高いトルクレートジョ
イントでトルク精度を維持させるよう自動的に調整さ
れ、一方より低いトルクレートジョイントで速度を維持
し、工具加熱を自動的に最小化し、作業効率を自動的に
最大にする動力工具のトルクオーバシュートを補正する
方法および装置を提供する。特に、ねじ山付ファスナの
設定時には、ジョイントレートは高い（ハード）、中間
のまたは低い（ソフト）として規定される。２つのトル
ク点、第１のトルク点および第２のトルク点が規定さ
れ、それらは目標トルクの２つのパーセンテージ（perc
entage) で、例えば２５％と５０％それそれである。２
つの角度値は典型的な線形のハード（hard) およびメデ
ィウム (medium) ジョイントにおける第１のトルク点と
第２のトルク点間のトルク／角度曲線の部分にそって測
定された工具スピンドル回転の度数に対応して規定され
る。２つの最終の締め付け速度は、ジョイントの２つの
型、ハードおよびメディウムでの正確な遮断に対する工
具システムの要求に対応する最大速度のパーセンテージ
として規定される。制御器は第１のトルク点および第２
のトルク点間の角度度数を計数する。計数された角度は
ジョイントレートを決定するハードおよびメディウムの
角度と比較される。もし角度がハード角度より小さいか
またはに等しければ、ジョイントはハードと考えられ、
制御器は直ちに工具をハード速度にダウンシフトする。
もし角度がハード角度より大きくてメディウム角度より
小さいかまたはに等しい時は、ジョイントはメディウム
と考えられ、制御器は直ちに工具をメディウム速度にダ
ウンシフトする。角度がメディウム角度より大きい時
は、ジョイントはソフトと考えられ速度は変化しない。
【００１０】
【実施例】以下本発明の前述のさらに付加的な利点およ
び特徴を添付図面を参照し実施例により詳細に説明す
る。
【００１１】図１Ａおよび図１Ｂに本発明に係るトルク
オーバシュートを補正する制御システムおよび方法を組
込んだ可搬型直流電気ナットセッタ（nutsetter)と関連
制御器形態の電気動力工具を示す。図示された動力工具
１０はスクリュ、ナットおよび他のネジ山付ファスナを
セットするのに使用される回転動力工具である。電気締
め付け工具は典型的にはハンドグリップ１２、制御スイ
ッチ操作部１４、高速電気モータ１６、速度を削減しト
ルクを増加させるギャ減速部１８およびファスナに接続
する出力駆動部２０を具えている。その工具はまたモー
タ転流用および角度情報提供用のレゾルバ２４とトルク
情報提供用のトランスジューサ２６および以下に説明す
る方法におけるすべてを備えている。出力駆動部２０は
ファスナを締め付けるためファスナへ適用されるソケッ
ト３６に接続するキー３０を備えている。図１Ａはまた
ワークピースの２つのシート４０，４２がねじ山付ボル
ト４６とナット４８を具えたファスナ４４により連結さ
れる典型的な締め付け作業を示している。
【００１２】ケーブル５４は電源、サーボ増幅器および
マイクロプロセッサに基づく制御器（図１に図示せず）
を含む制御ハウジング５６に工具１０を接続し、それら
すべては程なくさらに詳細に説明される。ケーブル５４
はモータ１６にそれを操作させる電力を供給し、説明の
目的で上述の制御器にレゾルバ２４とトランスジューサ
２６を接続する複数の導線（図１に図示せず）を含んで
いる。図１Ａ図示のごとく、ハウジング５６の１側面に
は、交流ラインに電気接続するコネクタ６０、漏電遮断
器６２、ケーブル５４の端部と接続するコネクタ６４、
Ｉ／Ｏコネクタ６６、およびそれらによってこのシステ
ムがプリンタやバーコードリーダおよびホストコンピュ
ータそれぞれに作用的に接続される通信ポート（port)
６８と７０を備えている。図１Ｂ図示のごとくハウジン
グ５６はその前面側に上述の制御器と表示器７６へ命令
と情報を入力するためのキーパッド７４を備えている。
ハウジング５６の前面側はまた主オン・オフスイッチ７
８と操作の種々のモードを合図する一般的名称の指示ラ
ンプ８０を含んでいる。
【００１３】図１のシステムは図２の略ブロック線図に
よってさらに説明される。図１との関連で説明されてき
たように、工具１０はモータ１６、出力駆動部２０へモ
ータ出力シャフトを連結させる減速ギャ１８、ギャ１８
と出力駆動部２０との間に作用的に接続されるトルクト
ランスジューサ２６およびモータ１６と作用的に関連す
るレゾルバ２４を含んでいる。モータ１６はブラシのな
い、電子的に転流される、レゾルバに基づいた直流サー
ボモータで、それはパルス幅変調（ＰＷＭ）直流電流で
走行し、３相固定巻線を備えるステータとロータに連結
される複数の稀土類からなるマグネット、例えば８極モ
ータを備える８つのネオジウムマグネットを有してい
る。レゾルバ２４は可変磁気抵抗のブラシのないレゾル
バで、それはモータの転流と角度に関する位置情報を備
えている。レゾルバ２４はモータ巻線を転流させモータ
１６を走行させるに使用される信号を発生する回転変圧
器である。これらレゾルバの信号は角度情報に変換さ
れ、工具１０上の個別のエンコーダの必要性を排除す
る。
【００１４】レゾルバ２４の信号出力はライン８８を介
して図２の９０と指定されるサーボ増幅器の入力に印加
される。レゾルバ２４からの信号はモータ１６を転流さ
せるためサーボ増幅器９０により使用され、レゾルバ信
号はサーボ増幅器９０により工具１０の回転に関係する
角度情報に変換される。特に、サーボ増幅器９０は絶縁
変圧器、全波ブリッジ整流器、フィルタおよび増幅器回
路を含んでいる。サーボ増幅器９０は工具１０の直流サ
ーボモータ１６により発生されるレゾルバ信号をデコー
ドし、閉じた速度ループでモータを走行させるためこの
フィードバック情報を使用する。増幅器９０は締め付け
システム制御器により命令された回転速度と方向を維持
するためモータ１６の３相巻線の電圧を切換える。サー
ボ増幅器９０と作用的に関連するフィルタされた電源９
６は１１５または２３０Ｖ交流単相ライン電圧を増幅器
９０へ供給する直流バス電圧へ変換する。サーボ増幅器
は、順次に、この直流バス電圧を工具スピンドルモータ
１６に提供し、一方記載されているようにレゾルバ２４
を介してロータ位置をモニタする。
【００１５】動的トルクのピークすなわち工具１０がね
じ山付ファスナをセットする間に測定されるトルクのピ
ークを制御し、制御器のトルクプリセットが行なわれた
時には工具１０を停止させるべく、工具１０の作りつけ
のトルクトランスジューサ２６を使用するマイクロプロ
セッサに基づく制御器１０４が備えられている。工具１
０のレゾルバ２４はまた角度エンコーダとして作用し、
その工具がトルク閾値を越えたトルクスピンドルの回転
度数を測定すべく制御器１０４とともに使用されるのを
許す。この測定された角度はモニタ用またはプリセット
角度からの工具の遮断のために使用することができる。
かくて、制御器１０４は工具１０の速度を制御するため
通路１０８を介してサーボ増幅器９０へ制御的に接続さ
れる。トランスジューサ２６とレゾルバ２４それぞれか
らのトルクおよび角度情報を含む信号は通路１１０およ
び１１２それぞれを介して制御器１０４へ送られる。制
御器１０４はまた２つの通信ポートを有し、１つは１１
８と命名され、プリンタ、バーコードリーダまたはホス
トコンピュータ１２０用に使用され、他の１つは１２２
と命名され、パーソナルコンピュータ（パソコン）への
アップロードおよびダウンロードのためネットワーク１
２４への接続用にされる。
【００１６】図１および図２の装置の操作に際し、スイ
ッチ操作部１４の手動に応じて、工具１０からの回転出
力は出力駆動部２０とソケット３６を介して公知の方法
でそれを締め付けるためにファスナ４４へ伝達される。
締め付け作業の間トルクトランスジューサ２６からのア
ナログ信号は制御器１０４に印加され、その制御器１０
４ではトルク目標値がキーパッド７４を使用する操作者
により前もってセットされている。その目標値に到達す
ると、制御器１０４からサーボ増幅器９０へモータ１６
を停止させその工具を遮断するために制御信号が送られ
る。この関係で、サーボ増幅器９０はモータ１６にブレ
ーキをかけるため負のトルクを印加することができる。
【００１７】説明してきた前述の基本的操作において、
工具は停止するが十分に速くはなく、制御器にセットさ
れたトルクを越えていくらかのトルクオーバシュートが
生じてしまう。トルクを感知し、情報を処理し、走行信
号を除去するのに必要な時間は、工具の高速要素を減速
させるのに慣性があって、停止せねばならぬ点を越えて
回転する工具の部品をして回転し続けさせてしまう。工
具を介してファスナに伝達される時、この過剰な回転は
制御器にセットされた目標トルクより以上に最終的なフ
ァスナトルクを駆動してうまう。
【００１８】本発明によれば、かゝる電気動力工具でト
ルクオーバシュートを補正する新しい改良された制御シ
ステムおよび方法を提供するものである。制御器１０４
は自動的にダウンシフト（downshift) する形態を有
し、それは各減速時にトルクレート (torque rate)を感
知し、ソフトジョイント (soft joint) で速度を維持し
つゝハードジョイント (hard joint) で精度を維持する
ようモータ１６の速度を自動的に調整する。このことは
締め付け反復時間を削減し、工具が加熱するのを自動的
に最小にする。前述のことを達成するため、制御器１０
４は各減速時の線形部分で２つのトルク点間の角度スナ
ップショット（snapshot) を取る。計数された角度はプ
リセットされた角度と比較され、制御器１０４はジョイ
ントがハード（hard) か、メディウム (medium) か、ソ
フト (soft) かを決定する。ジョイントがハードまたは
メディウムの時には、制御器１０４は工具１０を２つの
新しいより低い最終の減速速度のうちの１つにダウンシ
フトする。もしジョイントがソフトと考えられる場合に
は、制御器１０４は最大速度を維持する。このことは目
標トルクの近傍で減速する前は工具１０ができるだけ長
く最大速度で走行するようにしている。
【００１９】図３を参照するに、曲線１３０はねじ山付
ファスナがセットされている間の工具１０の操作時の典
型的なトルク対回転角のプロットを示している。本発明
によれば、２つのトルク点、第１のトルク点１３２と第
２のトルク点１３４が規定され、それらは目標トルク１
３６に対し、例えば、それぞれ２５％と５０％である。
２つの角度値は典型的な線形のハードおよびメディウム
ジョイントで第１のトルク点１３２と第２のトルク点１
３４間の曲線１３０の部分にそって測定される度数に対
応して規定されている。特に、自動的なダウンシフトハ
ード角度パラメータは、最大ハードジョイント角度値を
制御器１０４の自動的なダウンシフトソフトウェア（so
ftware) 用に度でセットし、自動的なダウンシフトメデ
ィウム角度パラメータ (parameter)は、最大メディウム
ジョイント角度値を自動的なダウンシフトソフトウェア
用に度でセットする。工具１０用の２つの最終の締め付
け速度は、２つの型ハードおよびメディウムジョイント
で正確な遮断のための工具システム要求に対応する最大
速度のパーセンテージ（percentage) として規定され
る。特に、自動的なダウンシフトハード速度パーセント
パラメータは、自動的なダウンシフトソフトウェアがジ
ョイントがハードであることを決定した後に、所望の工
具速度をセットし、自動的なダウンシフトメディウム速
度パーセントパラメータは、自動的なダウンシフトソフ
トウェアがジョイントがメディウムであることを決定し
た後に、所望の工具速度をセットする。
【００２０】本発明によれば、トランスジューサ２６に
よって測定されるごときトルクが自動的なダウンシフト
トルク点１３２、すなわち第１のトルク点のレベルに到
達すると、制御器１０４は工具スピンドル回転の度数、
すなわちレゾルバ２４によって測定されるごとき角度を
計数し始める。トルクが自動的なダウンシフトトルク点
１３４、すなわち第２のトルク点のレベルに到達する
と、制御器１０４はその計数された角度を、ジョイント
の型すなわちハードかメディウムかソフトかを決定する
ため、自動的なダウンシフトハードおよびメディウム角
度の値と比較する。ジョイントは計測された角度が自動
的なダウンシフトメディウム角度以下でない限りはソフ
トと考えられる。ジョイントは次に計数された角度がま
た自動的なダウンシフトハード角度以下でない限りはメ
ディウムと考えられる。ジョイントはそれ以外はハード
と考えられる。
【００２１】ジョイントがハードかメディウムであるこ
とを制御器１０４が決定するやいなや、工具１０の速度
は自動的なダウンシフトハードまたはメディウムパーセ
ントパラメータにより規定される最大工具速度のパーセ
ンテージに直ちに変化させられる。ソフトジョイントに
ついては工具速度は変化しない。
【００２２】前述のことは３つの異なったジョイントレ
ート、すなわちハード、メディウムおよびソフトを備え
た種々のパラメータでその効果を示す速度／時間曲線を
含むグラフである図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃで説明され
る。特に曲線１４４Ａ、１４４Ｂおよび１４４Ｃはハー
ド、メディウムおよびソフトジョイントそれぞれ用の速
度／時間曲線を示している。部分１４６Ａ、１４６Ｂお
よび１４６Ｃは工具１０ののろのろした（jog , ジョ
グ) 速度を表わし、１４８Ａ，１４８Ｂおよび１４８Ｃ
の部分は工具１０の上昇する速度を表わし、部分１５０
Ａ，１５０Ｂおよび１５０Ｃは最大工具速度のパーセン
トを表わしている。本発明の自動的なダウンシフトの形
態はハードおよびメディウムジョイントについては速度
シフト点１５２Ａと１５２Ｂにより、ソフトジョイント
については速度シフト点が存在しないことにより示され
ている。曲線１４４Ａをまず参照するに、制御器１０４
がジョイントがハードであることを決定する時、工具１
０の速度は点１５２Ａでハードジョイントに関しレベル
１５０Ａからレベル１５４Ａへシフトダウンする。工具
速度は工具遮断点１５６Ａに到達するまでこの低いレベ
ルに留まる。他方、制御器１０４がジョイントがメディ
ウムであることを決定する時、工具１０の速度は点１５
２Ｂでメディウムジョイントに関しレベル１５０Ｂから
レベル１５４Ｂにシフトダウンする。工具速度は工具遮
断点１５６Ｂに到達するまでこの低いレベルに留まる。
図４Ａと４Ｂから、ハードジョイントに関するダウンシ
フト速度１５４Ａがメディウムジョイントに関するダウ
ンシフト速度１５４Ｂより低いことがわかるであろう。
最後に、制御器１０４がジョイントがソフトであると決
定した時は、工具１０の速度は工具遮断点１５６Ｃに到
達するまでより高いレベル１５０Ｃに留まっている。か
くて、本発明によれば正確な工具遮断は３つの型のジョ
イントすべてに備えられ、トルクオーバシュートの問題
はさけられる。
【００２３】本発明のシステムはさらに図５で説明さ
れ、この図には本発明を実施するための制御器１０４の
典型的なマイクロプロセッサ１７０の部分での主なモジ
ュール（module) の構成チャートを示している。トラン
スジューサ２６から得られる瞬時のトルクはプログラム
モジュール１７２と１７４の各々へ入力として印加さ
れ、それは目標トルクの選択された部分値が、例えば、
この場合には２５％と５０％をそれぞれ生ずる時間を決
定する。この関係で、メータ上にセットされた目標トル
クを含む他のモジュール１７６は、その目標トルクをモ
ジュール１７２と１７４各々の他の入力に印加する。か
くて目標トルクの２５％が到達されるとモジュール１７
２は出力を提供し、目標トルクの５０％が到達されると
モジュール１７４は出力を提供する。計数モジュール１
８０はレゾルバ２４の出力から得られる角度数をモジュ
ール１７２と１７４からの出力の制御のもとに計数す
る。特に、レゾルバ２４の信号出力は工具スピンドル回
転の角度数に関する情報を含んでいる。目標トルクの２
５％が到達されると、モジュール１７２は出力信号を提
供し、その信号によって計数モジュール１８０がレゾル
バ２４からの信号を介して受信される工具スピンドル回
転の度数を計数し始める。目標トルクの５０％が到達さ
れると、モジュール１７４は出力信号を提供し、その信
号によって計数モジュール１８０は計数を止め、目標ト
ルクの複数の選択された部分値間の角度数を含む出力信
号を提供する。
【００２４】第１の角度モジュール１８２は高いまたは
ハードレートジョイントのそれに対応する角度量を含ん
でいる。第１の比較モジュール１８４は計数モジュール
１８０の角度出力をモジュール１８２の角度量と比較
し、もしモジュール１８０の角度量がモジュール１８２
の角度量より小さいかに等しければ、モジュール１８４
はジョイントが高いまたはハードレート型であることを
示す出力を提供する。比較モジュール１８４の出力は第
１の速度制御モジュール１８６によって使用され、モジ
ュール１８６は工具速度を高いまたはハードジョイント
用レベル、すなわち図４Ａに１５４Ａで示した速度レベ
ルまでダウンシフトさせるべく信号をサーボ増幅器９０
に提供する。
【００２５】同様に、第２の角度モジュール１９２はメ
ディウムレートジョイントのそれに対応する角度量を含
んでいる。第２の比較モジュール１９４は計数モジュー
ル１８０の角度出力をモジュール１９２の角度量と比較
し、もしモジュール１８０の角度量がモジュール１９２
の角度量より小さいかに等しければ、モジュール１９４
はジョイントがメディウムレート型であることを示す出
力を提供する。比較モジュール１９４の出力は第２の速
度制御モジュール１９６によって使用され、モジュール
１９６は工具速度をメディウムレートジョイント用レベ
ル、すなわち図４Ｂに１５４Ｂで示した速度レベルまで
ダウンシフトさせるべく信号をサーボ増幅器９０に提供
する。
【００２６】第３の比較モジュール１９８は計数モジュ
ール１８０の角度出力をモジュール１９２の角度量と比
較し、もしモジュール１８０の角度量がモジュール１９
２の角度量より大きいならば、モジュール１９８はジョ
イントが低いレートまたはソフト型であることを示す出
力を提供する。モジュール１９８の出力はモジュール２
００によって受信され、その結果工具速度には変化が生
じない。
【００２７】比較モジュール１８４，１９４および１９
８それぞれの出力から導出されるライン２０２，２０４
および２０６は、関心のあるいかなる付加的な目的に関
してもハード、メディウムおよびソフトジョイントそれ
ぞれの指示を利用する能力を示す。
【００２８】例として本発明に係る説明してきた工具シ
ステムでは、制御器１０４はオハイオ州、クリーブラン
ドのスタンレ エアトールズ（Stanley Air Tools)から
シリーズＴ８０１の名称で市販されており、インテル
（Intel)８０８８マイクロプロセッサ、名称Ｘ５３８９
のサーボ増幅器９０、変圧器Ｒ７７０６からなる電源９
６、漏電回路遮断器Ｒ７７４７、整流器Ｒ７７５２およ
びフィルタボードＸ５３９２を組込んでいる。モータ１
６とレゾルバ２４とはオハイオ州、クリーブランドのス
タンレ エアトールズからＮ４１９４の名称のもとに市
販されている。トルクトランスジューサ２６は同スタン
レエアトールズからＮ４２４５の名称で市販されてい
る。
【００２９】本発明が意図した目的を達成することは明
らかである。高い、中間のおよび低いトルクレートの締
め付け作業で効率的に効果的に作用する電気動力工具の
トルクオーバシュートを補正するためのシステムおよび
方法を提供している。より低いレートジョイントで速度
を維持しつつより高いトルクレートジョイントでトルク
を正確に維持するため、各減速時に角度レート毎にトル
クを感知し、工具速度を自動的に調節することにより、
工具は目標トルク近傍で減速する前はできるだけ長く最
大速度で走行するのが許される。かくて順次に工具加熱
が最小化され作業効率が最大化される。前述のことは使
用者の難儀さとか煩雑さを最小にするものである。最後
に、こゝに詳細に述べてきた本発明の実施例は例として
説明してきたもので、本発明が上述の実施例で限定され
るものではないことを付記する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１Ａおよび１Ｂは本発明に係る電気動力工具
の略線図。
【図２】図２は図１の電気動力工具を別個に説明するた
めのブロック線図。
【図３】図３は本発明の要旨を説明するトルク対角度プ
ロットを含むグラフ。
【図４】図４Ａ，４Ｂおよび４Ｃは本発明をさらに説明
する速度対時間プロットを含むグラフ。
【図５】図５は本発明を実施するためのプログラムの構
成チャート。
【符号の説明】
１０ 動力工具 １２ ハンドグリップ １４ 制御スイッチ操作部 １６ 高速電気モータ １８ ギャ減速部 ２０ 出力駆動部 ２４ レゾルバ ２６ トランスジューサ ３０ キー ３６ ソケット ４０，４２ ワークピースのシート ４４ ファスナ ４６ ねじ山付ボルト ４８ ねじ山付ナット ５４ ケーブル ５６ 制御ハウジング ６０，６４ コネクタ ６２ 漏電遮断器 ６６ Ｉ／０コネクタ ６８，７０ 通信ポート ７４ キーパッド ７６ 表示器 ７８ 主オン・オフスイッチ ８０ 表示ランプ ９０ サーボ増幅器 ９６ 電源 １０４ 制御器 １１８，１２２ 通信ポート １２０ プリンタまたはホストコンピュータ １２４ ネットワーク
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１２月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 目標トルクで工具が遮断されるべき電気
    動力工具のトルクオーバシュートを補正する方法におい
    て、当該方法が下記の工程ａ）〜ｄ）即ち： ａ）締め付け作業を実行するために工具を操作し； ｂ）角度が工具スピンドル回転の尺度である締め付け作
    業で工具の各減速時に角度レート毎のトルクを感知し、 ｃ）より低いトルクレート作業で速度を維持しつつ、よ
    り高いトルクレート作業でトルクを正確に維持するため
    工具の速度を自動的に調整し； ｄ）それで目標トルク近傍で減速する前にできるだけ長
    く最大速度で工具を走行させる；ことを含むことを特徴
    とする電気動力工具のトルクオーバーシュートを補正す
    る方法。
  2. 【請求項２】 目標トルクで工具が遮断されるべき電気
    動力工具のトルクオーバシュートを補正する方法におい
    て、当該方法が下記の工程ａ）〜ｆ）即ち： ａ）締め付け作業を実行するために工具を操作し； ｂ）目標トルクのパーセンテージである第１のおよび第
    ２のトルク点を規定し； ｃ）高いトルクレートおよび中間のトルクレート締め付
    け作業それぞれ用の第１のおよび第２のトルク点間の締
    め付け作業のトルク／角度特性にそって、測定される工
    具スピンドル回転の度数に対応する第１のおよび第２の
    角度値を規定し； ｄ）締め付け作業を実行しつつ、工具の減速時に第１の
    および第２のトルクジョイント間角度値を測定し； ｅ）その測定された角度値を高いトルクレートおよび中
    間のトルクレート締め付け作業用に前規定された角度値
    と比較し； ｆ）その比較の結果を締め付け作業に関連して利用す
    る；ことを含むことを特徴とする電気動力工具のトルク
    オーバシュートを補正する方法。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の方法において、前記比較
    の結果を利用する工程が目標トルクに到達した時工具の
    速度を制御することを含むことを特徴とする電気動力工
    具のトルクオーバシュートを補正する方法。
  4. 【請求項４】 請求項２記載の方法において、前記比較
    の結果を利用する工程が下記の工程ａ）〜ｃ）即ち； ａ）測定された角度値が高いトルクレート締め付け作業
    用に前規定された角度値より小さいかまたはに等しい時
    には、高いトルクレート作業で正確な遮断を提供する速
    度まで工具をダウンシフトし； ｂ）測定された角度値が中間のトルクレート締め付け作
    業用に前規定された角度値より小さいかまたはに等しい
    時には、中間のトルクレート作業で正確な遮断を提供す
    る速度まで工具をダウンシフトし； ｃ）測定された角度値が中間のトルクレート締め付け作
    業用に前規定された角度値より大きい時には、現存する
    工具速度を維持する；ことを含むことを特徴とする電気
    動力工具のトルクオーバシュートを補正する方法。
  5. 【請求項５】 請求項２記載の方法において、前記第１
    のおよび第２のトルク点がそれぞれ目標トルクの２５％
    および５０％であることを特徴とする電気動力工具のト
    ルクオーバシュートを補正する方法。
  6. 【請求項６】 請求項２記載の方法において、前記締め
    付け作業がねじ山付ファスナをセットすることを含み、
    前記高いトルクレートおよび中間のトルクレート締め付
    け作業がそれぞれ高いおよび中間のファスナジョイント
    レートに対応することを特徴とする電気動力工具のトル
    クオーバシュートを補正する方法。
  7. 【請求項７】 請求項２記載の方法において、各締め付
    け作業の間に前記工程ｄ），ｅ）およびｆ）のくり返え
    しをさらに含むことを特徴とする電気動力工具のトルク
    オーバシュートを補正する方法。
  8. 【請求項８】 目標トルクで工具が遮断されるべき電気
    動力工具のトルクオーバシュートを補正する方法におい
    て、当該方法が下記の工程ａ）〜ｉ）即ち： ａ）締め付け作業を実行するために工具を操作し； ｂ）目標トルクのパーセンテージである第１のおよび第
    ２のトルク点を規定し； ｃ）高いトルクレートおよび中間のトルクレート締め付
    け作業それぞれ用の第１のおよび第２のトルクジョイン
    ト間の締め付け作業のトルク／角度特性にそって、測定
    される工具スピンドル回転の度数に対応する第１のおよ
    び第２の角度値を規定し； ｄ）高いトルクレートおよび中間のトルクレート締め付
    け作業それぞれで正確な工具遮断の要求に対応する最大
    速度のパーセンテージとして第１のおよび第２の最終の
    引締め工具速度を規定し； ｅ）締め付け作業を実行しつつ、工具の減速時に第１の
    および第２のトルクジョイント間の角度値を測定し； ｆ）測定された角度値を第１のおよび第２の規定された
    角度値と比較し； ｇ）その測定された角度値が第１の規定された角度値よ
    り小さいかまたはに等しい時には、第１の規定された最
    終の締め付け速度に工具をダウンシフトし； ｈ）測定された角度値が第２の規定された角度値より小
    さいかまたはに等しい時には、第２の規定された最終の
    締め付け速度に工具をダウンシフトし； ｉ）測定された角度値が第２の規定された角度値より大
    きい時には、現存する工具速度を維持する；ことを含む
    ことを特徴とする電気動力工具のトルクオーバシュート
    を補正する方法。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の方法において、各締め付
    け作業の間に前記工程ｅ），ｆ），ｇ），ｈ）および
    ｉ）の繰り返えしをさらに含むことを特徴とする電気動
    力工具のトルクオーバシュートを補正する方法。
  10. 【請求項１０】 請求項８記載の方法において、前記締
    め付け作業がねじ山付ファスナをセットすることを含
    み、前記高いトルクレートおよび中間のトルクレート締
    め付け作業が高いおよび中間ファスナジョイントレート
    それぞれに対応することを特徴とする電気動力工具のト
    ルクオーバシュートを補正する方法。
  11. 【請求項１１】 請求項８記載の方法において、前記第
    １のおよび第２のトルク点がそれぞれ目標トルクの２５
    ％および５０％であることを特徴とする電気動力工具の
    トルクオーバシュートを補正する方法。
  12. 【請求項１２】 目標トルクで工具が遮断されるべき電
    気モータにより駆動される電気動力工具のトルクオーバ
    シュートを補正するシステムにおいて、当該システムが
    下記の手段ａ）〜ｃ）即ち： ａ）前記工具の回転の度数に関係する角度情報を提供す
    るため前記工具と作用的に関連する手段と； ｂ）前記工具により実行されている作業に関係するトル
    ク情報を提供するため前記工具と作用的に関連する手段
    と； ｃ）角度情報を提供するため前記手段とおよびトルク情
    報を提供するため前記手段と作用的に接続され、目標ト
    ルクに接近した時前記工具の速度を制御するべく前記角
    度情報および前記トルク情報を利用するため前記電気モ
    ータに制御的に接続される制御手段と；を具えたことを
    特徴とする電気動力工具のトルクオーバシュートを補正
    するシステム。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載のシステムにおいて、
    前記制御手段が作業中の前記工具の各減速時に角度レー
    ト毎のトルクを感知し、目標トルク近傍で減速する前は
    できるだけ長く最大速度で前記工具が走行するよう、よ
    り低いトルクレート作業で速度を維持しつつより高いト
    ルクレート作業でトルクを正確に維持すべく前記工具の
    速度を自動的に調整する自動的なダウンシフト手段を具
    えることを特徴とする電気動力工具のトルクオーバシュ
    ートを補正するシステム。
  14. 【請求項１４】 請求項１２記載のシステムにおいて、
    前記制御手段が下記ａ）〜ｃ）の手段即ち： ａ）前記工具により実行される作業用のトルク／角度特
    性上の２つのあらかじめ定められたトルクジョイント間
    の角度情報を得る手段と； ｂ）高いトルクレートおよび中間のトルクレート作業用
    にあらかじめ定められた角度値と得られた角度情報を比
    較する手段と； ｃ）角度比較の結果に依存する２つの最終減速速度の１
    つに前記工具をダウンシフトする手段と；を具えた自動
    的なダウンシフト手段を含むことを特徴とする電気動力
    工具のトルクオーバシュートを補正するシステム。
  15. 【請求項１５】 工具が目標トルクで遮断され、モータ
    がそれと作用的に関連する速度制御手段を有する電気モ
    ータにより駆動される電気動力工具のトルクオーバシュ
    ートを補正するシステムにおいて、当該システムが下記
    の手段ａ）〜ｃ）即ち： ａ）前記工具の回転度数と関係する角度情報を提供する
    前記モータと作用的に関連するレゾルバ手段と； ｂ）前記工具により実行される作業に関係するトルク情
    報を提供する前記工具と作用的に関連するトルクトラン
    スジューサ手段と； ｃ）前記レゾルバ手段とおよび前記トルクトランスジュ
    ーサ手段と作用的に接続され、前記工具の速度を制御す
    るべく前記角度情報および前記トルク情報を利用する前
    記モータ速度制御手段に制御的に接続される制御手段
    と；を具え、 前記制御手段が、作業が実行されて前記工具が減速する
    時に前記工具により実行される作業のトルク／角度特性
    にそった第１のおよび第２のトルク点間角度値を測定す
    る手段と、その測定された角度値を高いトルクレートお
    よび中間のトルクレート作業用に前規定された角度と比
    較する手段と、作業中前記工具を制御することと関連し
    て比較のその結果を利用する手段とを具えることを特徴
    とする電気動力工具のトルクオーバシュートを補正する
    システム。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載のシステムにおいて、
    前記比較の結果を利用する手段が下記の手段ａ）〜ｃ）
    即ち： ａ）測定された角度値が高いトルクレート作業用に前規
    定された角度値より小さいかまたはに等しい時には、高
    いトルクレート作業で正確な遮断を提供する速度に前記
    工具をダウンシフトする手段と； ｂ）測定された角度値が中間のトルクレート作業用に前
    規定された角度値より小さいかまたはに等しい時には、
    中間のトルクレート作業で正確な遮断を提供する速度に
    前記工具をダウンシフトする手段と； ｃ）測定された角度値が中間のトルクレート作業用に前
    規定された角度値より大きい時には、現存する工具速度
    を維持する手段と；を具えたことを特徴とする電気動力
    工具のトルクオーバシュートを補正するシステム。
JP6260361A 1993-10-25 1994-10-25 電気動力工具のトルクオーバシュートを補正する方法とシステム Pending JPH07164345A (ja)

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