JPS5826525A

JPS5826525A - 判別回路

Info

Publication number: JPS5826525A
Application number: JP57123064A
Authority: JP
Inventors: バルテル・バイレンマン
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1981-07-17
Filing date: 1982-07-16
Publication date: 1983-02-17
Also published as: FR2509923B1; DE3128410A1; US4426588A; FR2509923A1; CH659350A5; DE3128410C2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は第１検出回路によってトルク信号の高さを或ゐ
（第１）予定レベルと比較し、該予定し“ベルを越える
際に、レリース信号を発生せしめるようにした判別回路
、譬に穿孔機のよう碌携帯式１作機械における電気トル
ク信号用判別回路に関するものである。

斯種の回路はドイツ国公側公報第２４　＋ｚｇａ。

号がち既知である。

本明細書にて言う電気トルク信号とは主として、トルク
に相当する機械的な値を測定素子および場合によっては
他の変換器（例えば増幅器）によって変換することによ
シ発生される電気信号のこととする。その際先ず第１に
、例えば穿孔機のノ・ンドルとハウジングとの間のひず
み計によって発生されるような信号が元となる。しかし
また、例えば工具のブロック現象（Ｂｌｏｃｋｉｅｒｅ
ｎ　）によって生ずる穿孔機ハウジングの突然の回転運
動によって加速針またはａ似の装置から発生されるよう
な信号もある。その際加速針の加速信号は、例えば８重
積分によって変位置／時間信号に変換して、先ず判別回
路に導くことができる。

ドイツ国公開公報第２４４ｆｆｉ　２６０号では、サイ
ドハンドルとハウジングとの間に配置され、トルク測定
素子として作゛用するひずみ計を介して、穿孔機のモー
タに影響を及ばず信号を得、特にその信号が一定の信号
レベルを越す際にモータを停止させるようＫしている。

しかし、ドイツ国公開公報第！４４８２６０号から既知
の回路は実際上の複゛緘な条件を十分に考慮していない
ため、かつてよくあったように、レリース（ムｕｓｌ′
６ｓｕｎｇ　）の誤起動およびそれが動作しないままの
ことが屡々ある。

そのようなことの１つは、例えば穿孔機によシ溝切工具
を用いて鉄製外装部材に横孔をあける際に、約１０１２
１１１以内に工具のブロック現象が生ずゐととであや、
その停止までの時間は、予期した事１１に対処する場合
の作業員の反応時間（２００〜念５０ｍＢ）以下である
。従ってこのような場合に、回路およびその回路によっ
て影響される能動系（例えばクラッチ）は故障を防止す
るように応答させる必要がある。

・　他方、工具の純然たるクランプ（Ｋｌｅｍｍｅｎ）
が起゛シ得、これ社工具の半回転毎に発生するが、前述
した作業員の反応後には最早その部間穿孔作業の゛　　
中断をまねいてはなら彦い。詳細碌測定および観測によ
れば、最初に生ずるクランプ社比較的高いが、狭いトル
クビークとし−て現われる。これはハンドルをゆるく持
っていゐ時に生ずる。このよう麦クランプ事態にはハン
ドルが手−腕一系統に激しく衝突する。筋肉の緊張によ
って、サイドハンドル−手−腕系統への動力の弾性伝動
が生じて、衝撃は和らげられる。それによって目立たな
いトルクビークが生ずゐ。実際に利用する回路では鯖か
るト・ルク轡性も考慮し得るようにすべきである。

クランプ時の立上シ時間（即ち、工具のバイトが例えば
鉄製外装部材とかみ合っている間、つオシ。

高いトルクが生じている間の時間）は約１！！Ｏｍｇで
ある。

さらに、所謂締まｈ　（ＷＨｒｇｅｎ　）、即ちサイド
ハンドルでのトルク増大は比較的長い１０００！ＩＳＯ
立上９時間で生ずる。これは例えば、コンクリ−・トの
不均質性によるか、または穿孔機の不良操作によって鉄
製部材に孔をあける際に生ずる。回路は故意的力締まり
に対しては敢えて動作しなくても、突然のブロック現象
または強力な過負荷の場合には応答するようにすべきで
ある。

本発明の目的は障害物によりトルクが急激に変化する器
具、特に穿孔機の多種多様の動作条件に適合すると共に
、特にごく短期間または−、時的の障害には不必要カ動
作をせず、それでも危険な場合にはレリース信号を発生
させるようにした前述したＳ類ｑ判別回路を提供するこ
とにある。

本発明は前述した種類の判別回路において、第１検出装
置の出力信号の関数としてトルク信号を積分器によって
積分し、第３検出装置により積分器の出力信号の高さを
第２の予定レベルと比較し、該第２検田装置の出力信号
の関数としてしＶ−ス信号を発生させるようにしたこと
を特徴とする。

トルク信号の高さを予定レベルと比較する検出装置とは
、と＼では先ず第１に、比較すべき信号が比較レベルの
上にあるか、下にあるかに応じて・個別の信号を発生す
る検出装置のととである。し・かし、場合によってはこ
の検出装置状、その出力信号が方向だけでなく、比較信
号と比較レベルとの差の大きさにも依存するものを表わ
す信号を出力する装！のことを表わす場合もある。第１
検め装置の出力信号によるトルーク信号の積分に応じて
積分！ｒｌｆｌ始したり、終了させたシすることができ
るが、例えば積分時定数および／ｌたは積分定数を変化
させることもできる。

午＼で、レリース信号とは、装置、例えば（穿孔機）そ
のものの動作が起動している状態で、例えばモータを停
止させたシ、或いはクラッチを動作させたり、またはそ
の信号が発生した際、とれらの動作を行わしめる信号の
ことである。

本発明による回路社特に、簡単な手段によって実際の操
作に非常釦良好に適合される特に穿孔機用の保護回路を
！現し得ると言う利点がある。

本発明の好適例によれば、第１検出装置に演算増幅ａｔ
設け、該増幅器の反転入力端子にトルク信号を供給し、
非反転入力端子には可変ポテンシ・オメータを接続する
と共に抵抗を介して該演算増幅器の出力端子を接続する
。

とのようＫすれば、非反転入力端子の信号が可蜜ポテン
シオメータの設定レベル以下にある限り、演算増＠Ｗｊ
ＩＩＤ出力信号は第ルベルにあり、また前記非反転入力
端子の信号がポテンシオメータの設定レベルを越してい
る限シ、演算増幅器の出力信号は第Ｂレベルにあると言
う利点がある。。このような演算増幅器の各別の出力レ
ベルによって積分器はオン骨オフおよび／またはクリヤ
される。

さらに本発明の好適例によれば、第８検出装置に演算項
１［器を設け、該増幅器の反転入力端子に積分器の出力
信号ｔ−供給し、該増幅器の非反転入力端子にはポテン
シオメータ″ｆｒ接続すると共に抵抗を介して前記増幅
器の出力端子を接続する。

このようにすれば、演算増幅器の出力端子におけるレベ
ル変化によって、例えば穿孔機の動作停止また拡クラッ
チの動作の切換操作ｔ−開始させることができる。両方
の比較装置を同様に構成すれば、回路構成は全体として
簡単、かつ安価になる。

トルク信号がレベル超過している期間中に積分・。

器がトルク信号を積分するようにするのが好適である。

このようにすれば、危険なことと認識され、しかもそれ
に相当するように調整されたレベルを越した際に、積分
動作はまだレリースを開始させないが、設定レベル以下
で−は積分動作は厘ちに停止されるようになる。

さらに本発明の好適例によれば、トルク信号が設定レベ
ル以上に力ると、積分動作を行わせ、トルク信号が積分
始動レベルよりも低い第２レベルにまで降下すると積分
動作を停止させるようＫする。

このようにすれば、設定レベル以下にある期間が非常に
短い場合に、積分動作が停止されないので、少なくとも
まだ所定の障害を知らせる引続き持続する信号が長期的
に装置のりレースを行うことになる。

本発明の好適例によれば、積分終了後に積分値をクリヤ
させるようにする。これにより、レリースさせる程問題
にがらない障害の場合に、積分値°が長時間にわたって
累積されるようなことがなくなる。この種の回路方式は
熟練作業員が装置を操作する際に選択される。クリヤ操
作は抵抗を介して行うのが好適である。

本発明の他の好適例によれば、積分の中断後に積分値を
蓄積せしめるよう和する。これは積分器をクリヤしない
か、または別の蓄積装置にその積分値を与えて処理する
ようＫして行うことができる。それＫよシ、個々の場合
についてリレースカ行われないようにする必要があるが
、総計としては装置が損傷することがあると言う動作条
件を知ることができる。

本発明の好適例によれば、積分器に積分コンデンサ管設
け、紋コンデンサの両端を第１検出装置の出力信号によ
って制御されるスイッチ区間に接続する。

このようにすれば、回路の分離が極めて簡単となシ、シ
かも確実に行われ、積分の終了毎にコンデンサは再び放
電される。

本発明の好適例によれば、スイッチ区間を７１テ？もっ
て構成する。これにより特に、第１検出回路からのステ
ップ信号でコンデンサの確実な切換えおよび放電を行う
ことができる。

本発明のさらに好適例によれば、積分ｗＪＩヲ反転積分
器として構成する。このようにすれば、検出装置の出力
信号を積分コンデンサの短絡結合や、遮断結合に利用す
る際に、入力信号はトルク信号として常に積分器の入力
端子に供給することができる。コンデンサが短絡される
場合九反転積分器の演算増幅器の出力端子における信号
は零となる。

さらに、第８演算増幅器を用いることによって回路は簡
単、かつ安価にすること・ができる。

本発明の他の好適例によれば、数個の第１検出装鐙を設
は−これらの装置をそれぞれ異なるレベルに設定し、こ
れらレベルの高さをトルク信号が越えると直ちに積分器
の時定数が変化するようにする。

このようにすれば、トルク信号の特性を一層詳細に検出
し、かつそれ相当の判別をするととがでる。この際積分
器の制御は時定数によシ非常に簡・単に行うことができ
る。

本発明の他の好適例によれば、トルク信号管積分するた
めの数個の積分器を第１検出装置と関連して設け、その
際各検出装鐙のレベルを種々のレベルに設定するように
する。

このようにすれば、個々の障害事象、特にブロック、締
まシ、およびクランプ事態が非常に良好に区別され、こ
れらの各障害事象の臨界特性値を越える際Ｋ、回路によ
シ装置を並列的に確実に速断させることができる。

本発明のさらに他の好適例によれば、積分器を高速積分
器とする。斯種の積分器は特に、例えば回路を取付けた
装置のサイドハンドルまたは停止ハンドルにおける動力
の急激な立上りを伴なう障害事象に対して有効である。

斯様な障害とは例えばブロック事象のようなものである
。このような場合には、クランプま喪は締まり用に調整
した積分器は応答しないようにする。斯かる高速積分器
は比較的高いレベルの第１検出装置と関連付けるのが好
適である。

・　高速積分器は立よシ時間が非常に短いため、必要な
場合に能動クラッチは非常に速く動作する。

その代９、穿孔ハンマおよび外部磁界で連続障害管遮断
することはできない。そのような障害によるトルク信号
の振幅の高さは高レベルにまで達するが、積分は行われ
ずに能−動クラッチを動作させる。、けれども、斯かる
ピークは非常に狭いため、それ相当に調整した積分器は
第２検出装置に切換電圧を供給し力い。

図面につき本発明を説明する。

第１図に示す本発明による判別回路の入力端子２には、
例えば第３図に示すような可変トルク−号Ｖ、？供給す
る。この端子ｚＫは検出装置４並びに積分器６も同様に
接続する。検出装置４は演算増幅器８とし、その反転入
力端子（−）（Ｎ−入力端子）には信号Ｖｅを供給する
。演算増幅−８の出力は抵抗Ｒｓ（例えばＩＭΩ）ｔ−
介してその増幅器の非反転入力端子（＋）（Ｐ−入力端
子）に帰還させる。この非反転入力端子（＋）には、正
電圧（例えばＳＶ）点と大地との間に接続される可変・
ポテンシオメータＲ４（例えば１００ＫΩ）も接続する
。ポテンシオメータＲ４のタップの調整によって入力信
号Ｖ。の予定レベルＶｐ（第２図）が決足され、このレ
ベル以下では演算増幅器の出力信号Ｖａｌ　（第８図）
が第ルぺ＃ＰＩＫｌｒするが、斯かる予定レベル７９以
上では出力信号ｖａ□がＰｚＫはね上る。例えば、Ｖｐ
が２ｖの時に冥際に現われるＶｅの値は５ｖである。

演算増幅器８の出力信号ＶａｌはＦＩＣ’Ｅ’　１０、
この場合具体的にはＰ−ＦＩＴ（ｐｎｐ−Ｆｘ’ｌ’）
のゲートに供給され、とのＦＩＣＴのチャネルは演算増
幅器８の出力信号ｖａ□の高さがＰｌのレベルになる場
合に開くが、そのチャネルは出力信号Ｖａｌの高さＰ８
で遮断される。

ＦＫ１’ＩＯは第２演算増−１ｉ１ｆｆｉの出力端子と
夏−入力端子との間に両端部を接続するコンデンサ０１
間に配置する。斯かる第２増幅器１２のＮ−入力端子は
抵抗Ｒ１を介して入力端子２にも接続して、増幅＠−１
８ＯＮ−入力端子に抵抗Ｒ０を介して判別信号Ｖｅｆｉ
が供給されるようにする。

・　演算増＠器１２のＰ−入力端子は抵抗Ｒ，を介して
接地する。この抵抗は入力保持電流補正に仕える。

また、第２演算増幅＠ｌｉｌの出力端子は第８演算増幅
＠１４の反転（Ｎ−）入力端子に接続する。

それ以外で紘第２検出装置−７における斯かる第８演算
増幅器】４は第１検出装置１４に訃ける第１演算増＠器
８と同様に接続する。即ち、増幅器１４の出力端子は抵
抗Ｒ６（例えばＩＭΩ）を介して、この増幅器のＰ−入
力端子と接続し、このＰ−入力端子にて正電圧（例えば
＋５Ｖ）点と大地との間に接続する抵抗Ｒ，（例えばＮ
０ＯＫΩ）によって電圧を調整する。

第８演算増幅器１４の出力端子社スイッチ、本例では：
ＦＫＴ　１６のゲートに接続する。ＦＥＴ　１６は判別
回路によって接続した９、または遮断すべき、例えば磁
気クラッチのようカ負荷ＲＬの電流通路内にある。

回路の動作ｌｌｌ１はつぎの通９である。

判別信号の高さが抵抗Ｒ４の調整による一定し・ベルＶ
ｐ以下であると、演算増幅器８の出力は低レベルＰ□に
あＬ　ＦＥＴ　１０ｅｌｌ断しない。これによりコンデ
ンサＧ１は短絡され、積分回路６は結合抵抗が零の負帰
還演算増幅器、即ち増幅がないように作用し、かつ増幅
器１２の出力信号も、たとえ入力信号ｖｅがＲ１を経て
たえず演算増幅器１１１ＯＮ−入力端子に与えられても
零である。

しかし、Ｖｏ（ｔ）が７９以上に力ると、演算増幅器８
のめ力信号”ａｌはＦＩＴ　１Ｇを遮断するのに十分な
値Ｐｓにまではね上る。

そこで、回路６は積分器として作用し、信号ｖｅを積分
する。この信号ｖ８が再びｖｐ以下に降下すると、Ｖ５
Ｌ１は再びＰｌに降下し、これによ１■！１０が開き、
コンデンサＯ１は放電し、増幅Ｉ！１２の出力信号ｖａ
ｎは零となゐ。積分時間中には出力信号Ｖａ、　（ｔ）
がレベル検出回路１４によって抵抗Ｒ墨の調整によシ与
えられたレベルと絶えず比較され、出力信号Ｖ、、　（
ｔ）がそのレベルを超え石と、回路１４はそれまで遮断
されていたＦ！：Ｔ　１６　ｆ開放させるのに十分カ高
さの信号ｖａｎ　を出力し、°これによシ負荷ＲＬを流
れる電流通路が導通する。

ＩＩ！は、場合によってはリレーと代えて、大電力を処
理し得るように′することもできる。とれかため、例え
ば磁気クラッチのような能動システムを動作させること
ができる。

この際重要なことは生理°的な条件（作業員の反応時間
）によって与えられる能動システムの短い応答時間が最
大８０ｍ５であることである。この時間内で判別を行な
ったフ、利足管下した夛する必要のあるととは勿論であ
る。このこと杜本例回路によって達成される。

そのために、本発明による装置は他の装置にも適用し、
場合によっては手動操作ではなく、例えばトルクの変化
から障害物を検出した際に装置を自動的に遮断する自動
穿孔機または同様な装置にも適用できる。

緻細の検出並びにレベル測定装置ｓ、ｓｌ、・・・・・
・。

８ｎ等を設け、この際好ましくは各装置ごとに各抵抗Ｒ
４ｆＲ４１ｔ・・・・・・ｌ　Ｒ２Ｈによって異なるレ
ベルに調整するのが好適である。この場合、ＦＩＴＩＯ
゛によると同様な方法で、さらに多数のコンデンサ０１
１　、　””　Ｏｚｎ　’１１＞よび／ｌたは多数の抵
抗Ｒ１１゜・・・・・・・・・Ｒｕｎ等をコンデンサＣ
１および抵抗Ｒ１に接続した９、またはしなかったシし
て、信号ｖｅの高さに依存する時定数しＲ（Ｒｌｉ）・
Ｏ（（！１ｋ）を制御する仁とができる。

第４図は穿孔機用トルク制御に第１図に示す判別回路を
用いたシステムのブロック線図を示す。

例えば、電気信号中の機械的な値をできるだけ遅延なし
で変換するひずみ計、加速計等のよう々測定素子１８か
ら信号は増幅器２０（ｔたは他の処理回路）に供給され
、この増幅器２０の出力信号は第４図に２１にて示し、
かつ上述した通プの制御論理に従って動作する判別回路
に供給される。

装置のサイドハンドルにおける実際の動力特性に相当す
る図示の曲線から−らかなように、手−腕系統への動力
作用およびそれに続く反作用によって負の力が発生する
場合がある。制御論理による制御結果は能動システム、
例えば能動クラッチ２Ｂに供給される。このクラッチは
第１図におけ・る負荷！ＬＬとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明判別回路の一例を示す回路図；第３図は
入力信号の一例を示す波形図；第８図は第１検出装置の
出力信号を示す波形図；第４図は本発明による判・別回
路を穿孔機用トルク制、御に用いるシステ牟のブロック
線図である。２・・・トルク信号入力端子、４・・・第１検出装置、
６・・・積分器、７・・・第２検出装鐙、８・・・第１
演算増幅器、１０・・・ＦＩＣＴ、１！、・・・第２演
算増幅器、１４−・・第８演算増幅器、１６・・・ＦＩ
ＣＴ、１８・・・測定累子、２０・・・増幅器、ｆｆ１
ｌ・・・判別回路、２２・ｉ・能動クラッチ、ＲＬ・・
・負荷、Ｒ１〜Ｒ６・・・抵抗。ｌＥｉ：１

Claims

【特許請求の範囲】Ｌ　第１検出回路によってトルク信号の高さを成る（第
１）予定レベルと比較し、該予定レベルを越える際に、
し°リース信号を発生せしめる特に穿孔機のような携帯
式の工作機械の電気トルク信号用判別回路において、第
１検出装置（４）の出力信号（ｖａ□）の関数としてト
ルク信号（ｖ６）を積分し、第２検出装置（７）Ｋよシ
積分器（６）の出力信号（ｖａｌ）の高さを第２予定レ
ベルと比較し、該第２検出装置（７）の出力信号の関数
としてレリース信号を発生させるようにしたとと￥を特
徴とする判別回路。ｔ４Ｉ許請求の範囲１記載の判別回路において、第１検
出装置（４）Ｋ演算増幅Ｗｈ（８）Ｙｔ設け、該増幅器
の反転入力端子にトルク信号（Ｖ・）を供給し、非反転
入力端子に可変ポテンシオメータ（Ｒ４）を接続すると
共に抵抗（Ｒｓ）を介して前記演算増幅器（８）の出力
端子を接続するようＫしたことｔ−特徴とする判別回路
。ａ　特許請求の範囲Ｉｔたは２に記載の判別回路におい
て、第２検出装置（？）Ｋ演算増幅器（１４）を設け、
該増幅器の反転入力端子に積分器（６）の出力信号を供
給し、該増幅器の非反転入力端子にはボテ／ジオメータ
（Ｒ６）を接続すると共に抵抗（Ｒ，）を介して前記増
幅器（ト０の出力端子を接続するようにしたことを特徴
とする判別回路。４４５Ｆ許請求の範囲１〜８の何れか１つに記載の判別
回路において、トルク信号（Ｖｅ）のレベル超過の期間
中に積分器（６）がトルク信号（Ｗｅ）を積分するよう
にし九ことｔｑ＃黴とする判別回路。ｉｓ許請求の範Ｉ８１〜８０何れか１つに記載の判別回
路において、トルク信号（Ｗｅ）が設定レベル以上Ｋｆ
ｉると、積分動作管行わせ、トルク信号が積分レリース
レベルにまで降下すると積分動作を停止させるようにし
たことを特徴とする判別回路。４ＬＩＩＩｉ許請求の範囲１〜５の何れか１っに記載の
判別回路において、積分終了後に積分値をクリヤさせる
ようにしたことを特徴とする判別回路。ｔＩＦ＃許請求の範囲１〜．５の何れか１つに記載の判
別回路において、積分の中断後に積分値を蓄積せしめる
ようにしたことｔ特徴とする判別回路。＆　特許請求の範囲１〜７の何れか１つに記載の判別回
路において、積分器（６）に積分コンデンサ（（！ｌ）
を設け、該コンデンサの両端を第１検出装置１（４）の
出力信号ＣＶａｌ’）　Ｋよって制御されるスイッチ区
間（］Ｏ）に接続するようにし九ことｔ特徴とする判別
回路。ｉｑ＃許請求の範囲８記載の判別回路において、スイッ
チ区間（１０）をＦＥＴ（１０）によって構成するよう
にしたことｔｔｒｔ徴とする判別回路。ｌａ　　％許請求の範囲１〜９の何れか１つに記載の判
別回路において、積分器を反転積分器として構成するよ
う処したことを特徴とする判別回路。ＩＬ　　％許請求の範囲１〜１ｏの何れが１つに記載の
判別回路において、数個の第１検出装置を設け、これら
の装置をそれぞれ異なるレベルに設定し、これらレベル
の高さをトルク信号が越えると直ちに積分器の時定数が
・変化するようＫしたことｆ特徴とする判別回路。１１　　特許請求の範囲１〜１１の何れが１つに記載の
判別回路において、トルク信号を積分する丸めの数個の
積分器を第１検出装置と関連して設け、各検出装置のレ
ベルを種々のレベルに設定するようにしたことを特徴と
する判別回路。１＆　特許請求の範囲１〜１２の何れか１つに記載の判
別回路において、積分器を高速積分器としたことを特徴
とする判別回路。