JP4164448B2 - トルク変換器を使用してトルク出力を求めてパワーインパクトツールを制御するプロセス - Google Patents

Description

本発明は、トルク出力を求めてパワーインパクトツールを制御するためのプロセスに関する。本発明はまた、電子制御機能を有する機械式インパクトレンチに関する。

本出願は、１９９８年１２月３日を出願日とする同時係属出願第０９／２０４，６９８号の一部継続出願である。

関連技術では、パワーインパクトツールの制御は、このツールのインパクト・トルクを直接モニターすることによって行われてきた。例えば、参考のために本明細書に組み込む、Ｍａｒｕｙａｍａ外の米国特許第５，３６６，０２６号及び第５，７１５，８９４号では、直接的なトルク測定を伴う複雑なプロセスを用いて制御する打撃締付け装置が開示されている。直接的なトルク測定は、工具の出力軸回りの磁場によって示されるような、打撃時点における捻り応力の力の成分を測定するものである。関連技術による装置は、このような力の成分から打撃時に加えられたトルク、即ち、トルクＴ＝力Ｆ×トルクアームの長さｒを直接測定する。しかし、米国特許第５，３６６，０２６号の図１０によって例示されたように、数多くの打撃を加えた後でさえもトルク測定値は変動する。このような現象は、打撃の力の成分が本来的に一貫性に欠けることによって生じる。特に、いくつかの装置は所与の時点におけるトルクを測定するが、その測定トルクは、どのような力であっても、その時点において加えられている力に基づいている。他の事例では、力が増大するとそれをモニターし、力の減少を検出する時点でそのピークを測定する。上に概説した何れの事例でも、その力はピークの力ではない可能性があり、したがって導出したピーク・トルクが正確ではない恐れがある。

この問題を是正するために、関連技術による装置は、重みづけ係数、即ち、トルク・ピーク測定のピーク及び／又は低域フィルタリングを使用し、及び／又は、そうしない場合であっても、モータからの一定の駆動力を前提にする。例えば、米国特許第５，３６６，０２６号では、トルク測定値を使用して、パルス・トルクのピーク値および加えられた締付け力の増加率を表す増加係数に基づいて締付け力を計算する。残念ながら、トルク測定の正確度は依然として落ちる。したがって、より正確にトルク測定が行える、パワーインパクトツール、及び、特に、機械式インパクトツール（機械式の打撃伝達機構を備える工具）を動作させる、より適切なプロセスに対する要望が存在する。また、より正確なトルク測定に対する要望も存在する。

関連技術の別の欠点は、機械式インパクトレンチの電子制御機能を欠いていることである。

本発明は、予め選択した水準でモータを停止させる制御システムを有するインパクトツールを提供する。

本発明は、ハウジングと、ハウジング内の打撃伝達機構と、打撃伝達機構によって駆動される出力軸と、伝達機構に動力を供給するモータと、出力軸の出力トルクを測定する強磁性センサと、強磁性センサからトルク・データ信号を受け取る制御システムとを備え、制御システムが予め選択したトルク水準でモータを停止させる、機械式インパクトレンチを提供するものである。

本発明は、強磁性センサからトルク・データ信号を受け取る制御システムを備え、制御システムが予め選択したトルク水準でモータを停止させることを特徴とする方法である。

本発明の以上の及び他の形状構成及び特徴は、本発明の好ましい実施形態のさらに詳細な以下の説明から明らかになる。

以下の図を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明するが、同じ記号は同じ要素を示す。

本発明のいくつかの好ましい実施形態を示し、かつ、詳細に説明するが、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な変更及び変形が実施可能であることを理解されたい。単に好ましい実施形態の例としてのみ開示してある、構成要素の数、その材料、その形状、それらの相対的な配置などによって、本発明は少しも限定されるものではない。

図１を参照すると、本発明に従うパワーインパクトツール１０が示されている。パワーインパクトツール１０を機械式インパクトレンチの形態で例示するが、本発明の教示は、多様な範囲のパワーインパクトツールに応用可能であることを認識されたい。したがって、本発明の教示は機械式インパクトレンチに特定の利点を提供するが、このような装置に本発明の範囲を限定すべきではない。

パワーツール１０は、例えば、電動式、空圧式、油圧式などのモータ１２（仮想線で示す）のためのハウジング１１を含む。このハウジング１１は、その中に、起動トリガ１６を有するハンドル１４を含む。パワーツール１０はまた、出力軸又はアンビル１８、及び、中間アンビル２４を介して出力軸又はアンビル１８に結合可能なハンマ２２を有する機械式の打撃伝達機構２１を含む。ハンマ２２は、モータ出力部２０を介してモータ１２によって回転駆動され、出力軸又はアンビル１８に物理的かつ反復的に衝突し、又は、これを打撃し、その結果、ソケット３８を介して打撃力をワーク・ピース４０に反復伝達する。打撃伝達機構２１として、当業界で認知されている他の多様な形態も採り得るが、それらは本発明の範囲から逸脱するものではないことを認識されたい。さらには、ソケット３８が、出力軸１８に対して、ワーク・ピース４０と嵌合できる任意のアダプタの形態を取り得ること、及び、ワーク・ピース４０は様々であり得ることを認識されたい。例えば、ワーク・ピースがナット、ボルトなどであってもよい。

パワーツール１０は、ハンドル１４内に位置させることが好ましい遮断装置１５を追加的に含む。この遮断装置１５は、ハウジング１２内に、又は、必要であれば加圧流体供給管１７中に位置させることもできる。この加圧流体供給管１７は、任意適切な物質（たとえば、気体、液体、作動油など）を運ぶことができる。以下で説明するように、遮断装置１５は、データ処理ユニット、又は、電子制御装置５０によって作動してパワーツール１０の動作を停止させる。電子制御装置５０はパワーツール１０の外部に示されているが、好ましくは、それをパワーツール１０内に配設することもできる。パワーツール１０が空圧式工具であれば、遮断装置１５は遮断弁である。電動モータを使用すれば、遮断装置１５は制御スイッチ、又は、同様の構造の形態で実施可能である。

機械式インパクトレンチの形態にあるパワーツール１０は、強磁性センサ３０を含む。このセンサ３０は、図示のように恒久的に付着してあるが、この装置は、修理を容易にするために交換可能であるように企図されている。センサ３０は、電子制御装置５０に接続するためのカップリング３２、静止ホール効果感知ユニット又は同様の磁場感知ユニット３４、及び、強磁性要素３６を含む。この強磁性要素３６は、パワーツール１０の出力軸１８に結合する磁気弾性リング３７であることが好ましい。このような磁気弾性リング３７は、イリノイ州カーセッジ市のＭａｇｎａ−ｌａｓｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．社などの供給元から入手可能である。好ましい実施形態では、この磁気弾性リング３７は、出力軸１８を取り巻くか、又は、その回りに存在し得る。

別体の強磁性要素３６を使用すると、交換可能な場合は、機械式パワーツール１０の出力軸１８を取り換えなくても、容易にかつ完全にセンサが交換可能であり、したがって、コストを削減する。さらに、好ましくは磁気弾性リング３７を使用すると、このリング３７は、より長い持続期間に渡って遙かに大きな打撃に耐え得るので、機械式パワーツール１０の寿命を延ばす。しかし、センサに関する本発明の上述の教示を、本発明の他の教示に限定するものではないことに留意されたい。換言すれば、以降に説明する本発明の実施形態は、それらを実現するために上述のセンサに依存するものではない。

パワーツール１０の動作に注目すると、本発明の重要な特徴は、センサ３０を使用して、経時変化する力の信号、即ち、換言すれば、打撃の衝撃を測定することである。次いで、トルクの直接的な測定とは異なり、このような衝撃の測定値を使用してトルクを算出する。関連技術におけるように、直接的なトルク測定は、測定時点の態様のために不正確な表示につながり、したがって、修正係数、トルク・ピーク測定値のピーク及び／又は低域フィルタリング、又は、一定のトルク出力という不正確な前提が必要になる。対照的に、積分可能な時間パラメータを含めると、工具の動作をより正確に見通すことができる。衝撃はトルクに直接関連するので、衝撃の測定値に対応するトルク値を導き出してより正確なトルク値を得ることができる。

衝撃Ｉは一般に、力Ｆと時間ｔの積として定義される。本発明で使用するように、衝撃Ｉは、次の方程式で表される。

Ｆは打撃の力であり、ｄｔは、ｔ_ｉ、即ち、積分開始時点から、ｔ_ｆ、即ち、積分終了時点までの時間積分の全微分である。本明細書で使用するように、衝撃は、望ましい持続時間に渡る、力と時間の積の積分である。ｔ_ｉ及びｔ_ｆの設定には多様な方法があることを認識されたい。例えば、好ましい実施形態では、データが、データ処理ユニット又は電子制御装置５０中のバッファ装置内に連続的に流れ込む。打撃を検出すると、ｔ_ｉが、打撃−あるクロック・カウント数（ｘ）に、またｔ_ｆが、打撃＋あるクロック・カウント数（ｙ）に設定される。これらのパラメータ（ｘ）および（ｙ）は使用する工具に依存する。したがって、力の窓がｔ_ｉからｔ_ｆまで創出され、それを積分して衝撃値を導き出すことができる。

トルクは、次のように衝撃の測定値から導き出すことが好ましい。衝撃Ｉはまた、線運動量の変化Δρと等値である、即ち、Ｉ＝Δρ。線運動量ρは、衝撃Ｉとトルク・アームの長さｒのクロス乗積を取ることによって角運動量Ｌに変換できる、即ち、Ｌ＝ｒＸρ。トルクＴは、一般に力×トルク・アームの長さｒと定義されるが、剛体に関する角運動量の時間変化率としても定義可能である、即ち、ΣＴ＝ｄＬ／ｄｔ。したがって、衝撃Ｉを次の微分を使用してトルクＴに変換することができる。
Ｔ＝ｄ（Ｉｒ）／ｄｔ
したがって、打撃の持続時間ｔに渡って作用するトルクは、Ｔ＝Ｉｒ／ｔである。衝撃Ｉ、トルク・アームの長さｒ、及び、持続時間ｔが分かると、正確なトルクＴの測度を衝撃の測定値から導き出すことができる。トルクＴを求める前に、この衝撃値Ｉに比例係数Ｃを乗ずることもできる。この比例係数Ｃは、特定の工具の大きさに基づく所定の値であり、例えば、それは磁場域及び製造公差に基づいて変わり得る。

図２Ａ〜２Ｃは、本発明のプロセスの実施形態を示すフローチャートである。ステップＳ１では、パワーツール１０の使用者が、所与のワーク・ピース４０に関する選択パラメータの標準値、即ち、目標値を入力する。「標準値」とは、個々の目標値、即ち、最大許容トルクＴ_ｍａｘ、打撃の最小数Ｎ_ｍｉｎなど、又は所望の目標値の範囲、即ち、Ｔ_ｍｉｎ＜Ｔ＜Ｔ_ｍａｘ、Ｎ_ｍｉｎ＜Ｎ＜Ｎ_ｍａｘ、又はｔ_ｍｉｎ＜ｔ＜ｔ_ｍａｘなどを指す。好ましい実施形態では、トルクＴが工具制御に関する主要パラメータであり、２つのクロス・チェックパラメータ（即ち、打撃数Ｎおよび持続時間ｔ）を用いるが、他のパラメータを測定し、かつ、使用して所与のワーク・ピースに対する適切な動作をクロス・チェックできることを認識されたい。

次に、ステップＳ２では、動作入力、例えば、上で概説した標準値；生成すべき及び／又は印刷すべき出力／リポート；格納すべき及び／又は再検討可能なデータ；および使用者の工具使用準備完了の如何をシステムに問い合わせる。準備完了灯を使用して、工具の使用準備完了又はデータの受け取りを知らせることができる。準備完了表示が作動されなければ、プロセスは、準備完了表示が行われるまでループ化する。準備完了表示が行われると、プロセスはステップＳ３に進行し、そのステップでは測定すべきパラメータが初期化される、即ち、トルク値Ｔ_０及び打撃持続時間ｔ_０が０に設定され、かつ打撃数Ｎが１に設定される。

ステップＳ４では、パワーツール１０のイン・オペレーション・プロセスのループが始まる。センサ３０の出力のモニタリングは、下で説明するように、標準値に達するか又はエラー表示が生成される場合を除けば一定である。イン・オペレーション・プロセスのループは、センサ３０のモニタリングが、打撃を感知することによって工具の動作を知らせる。打撃の閾値は打撃開始後の何れかの時点で生じるので、センサ３０のモニタリングからのデータ（電子制御装置５０のバッファ装置中に回収される）の、打撃閾値にまたがる窓を使用する。上で論じたように、打撃を検出すると、ｔ_ｉは、打撃−あるクロック・カウント数に設定される。したがって、最初の打撃を感知すると、システムは、（ｘ）クロック・カウントだけ戻ってイン・オペレーション処理を開始すべき箇所を決定することができる。動作を感知しなければ、プロセスは、動作を感知するまでループ化する。

動作が開始されると、プロセスはステップＳ５に進行し、そのステップではデータ回収が行われる。好ましい実施形態では、衝撃Ｉ、打撃数Ｎ、及び持続時間ｔを測定する。上で説明したように、衝撃Ｉは、加えられた力を時間経過に渡って積分することによって創出される。次いで、ステップＳ６において、上述の微分にしたがってトルクＴを衝撃Ｉから算出又は導出する。

次に、図２Ｂに示すように、ステップＳ７〜Ｓ１２において、回収したデータを入力標準値又はその組合わせと比較する。特に、ステップＳ９ではｔ＞ｔ_ｍａｘであるかどうかを測定し、ステップ１０ではＮ＞Ｎ_ｍａｘであるかどうかを測定し、さらにステップＳ１１ではＴ＞Ｔ_ｍａｘであるかどうかを測定する。標準値の組合わせの照合も利点があり得る。例えば、ステップ８ではｔ＜ｔ_ｍｉｎ及びＴ＞Ｔ_ｍｉｎであるかどうかを測定し、さらにステップＳ１２ではＮ＜Ｎ_ｍｉｎ及びＴ＞Ｔ_ｍｉｎであるかどうかを測定する。他の比較も可能である。

指摘したように、ステップＳ１３では、標準値に達しないと赤色エラー灯が点灯する。同時に、電子制御装置５０が遮断装置１５を作動させて動作を停止させる。ステップＳ１４では、パラメータの違反に応じて、例えば、Ｔ_ｏｅｒｒ、Ｎ_ｏｅｒｒ、ｔ_ｏｅｒｒ、Ｔ_ｕｅｒｒ、Ｎ_ｕｅｒｒ、ｔ_ｕｅｒｒなどの適切なエラー信号を生成する。下付き文字「ｏｅｒｒ」は、最大値、例えば、Ｔ_ｍａｘを超過したことを表し、下付き文字「ｕｅｒｒ」は、最小値、例えば、Ｎ_ｍｉｎに達しなかったことを表す。エラーが超過違反又は未達違反に基づくものかどうかを知らせない場合は、エラー・ステートメントに、例えば、ｔ_ｅｒｒを用いることもできる。ステップＳ１５では、任意の必要とする目標値のリセットが行われる。ステップＳ１６では、赤色灯が消灯し、次いで、望ましければ、プロセスがステップＳ２に戻って動作を再開する。

パワーツール１０の制御は、衝撃Ｉから導出したトルクＴのみに基づくことが好ましい。しかし、上述のように、多くの標準値及び多くの標準値の照合を用いると、所与のワーク・ピースに対する適切な動作をクロス・チェックすることができる。例えば、ボルト及びナットのワーク・ピースに対する可能性のある不適切な結果は、このボルト及びナットが食違いねじになる場合である。このような例では、トルク測定値の結合は適切であるが、打撃数Ｎが標準値に達することができず、したがって、食違いねじの存在を知らせる。

ステップＳ７〜Ｓ１２でエラーが表示されなければ、工具の動作はステップＳ４にループ・バックする。このループ化の間に、ステップＳ１７では、打撃数Ｎが１つだけインクリメントされる。

ステップＳ７〜Ｓ１２を通じて、システムはまた、標準値に十分達する時点を求める。即ち、Ｔ_ｍｉｎ＜Ｔ＜Ｔ_ｍａｘ、Ｎ_ｍｉｎ＜Ｎ＜Ｎ_ｍａｘ、及びｔ_ｍｉｎ＜ｔ＜ｔ_ｍａｘなどを満足する時点である。これが行われると、プロセスは、図２Ｃに示すように、ステップＳ１８に進行する。ステップＳ１８では、緑色灯が点灯して、ワーク・ピースに対する適切な動作を知らせ、同時に電子制御装置５０が遮断装置１５を作動させることによって工具の動作を停止させる。

ステップＳ１９では、動作の統計的分析が行われる。例えば、打撃の最終的な数Ｎ、加えられた平均トルクＴ、加えられたトルクＴの範囲Ｒ、又は標準偏差Ｓを算出することができる。データの他の処理を実行することも可能であり、それは本発明の範囲から逸脱するものではないことに留意されたい。望ましければ、例えば、すべての測定パラメータの平均、範囲、及び、標準偏差などの統計値を算出することができる。さらには、望ましければ、これらの統計値に基づいてエラー表示を生成することもできる。

ステップＳ２０では、所望通りに、収集及び／又は算出データを表示し及び／又はデータ格納装置に書き込む。

ステップＳ２１では、プロセスが、使用者の所望通りにさらに動作させるために、緑色灯を消灯してステップＳ２に進行する前に、Ｘ（秒）時間量だけ待機する。次いで、プロセスはステップＳ２に戻って動作を再開する。

衝撃を測定し、かつ、それからトルク値を導出する以上のプロセスが、パワーツール１０のより正確な制御を提供する。

図３は、パワーツール１０Ａの別の実施形態を示す。このパワーツール１０Ａは、モータ１２（仮想線で示す）のためのハウジング１１を含む。モータ１２は、任意適切な駆動手段（例えば、電動式、空圧式、油圧式など）を含むことができる。ハウジング１１は、その中に、起動トリガ１６を有するハンドル１４を含む。パワーツール１０Ａはまた、出力軸又はアンビル１８と、中間アンビル２４を介し出力軸又はアンビル１８に選択的に結合するハンマ２２を有する機械式の打撃伝達機構２１を含む。ハンマ２２は、モータ出力部２０を介してモータ１２によって回転駆動され、出力軸又はアンビル１８に物理的かつ反復的に衝突し、又は、これを打撃し、その結果、ソケット３８を介して打撃力をワーク・ピース４０に反復伝達する。打撃伝達機構２１として、当業界で認知されている他の多様な形態を採り得るが、それらは本発明の範囲から逸脱するものではないことを認識されたい。さらには、ソケット３８は、出力軸１８に対してワーク・ピース４０と嵌合できる任意のアダプタの形態を取り得ること、及び、ワーク・ピース４０は様々であり得ることを認識されたい。例えば、ワーク・ピース４０がナット、ボルトなどであってもよい。

パワーツール１０Ａは、ハンドル１４内に位置するスイッチ１５Ａを含む。このスイッチ１５Ａは、ハウジング１２内に、又は、必要であれば加圧流体供給管１７中に位置することもできる。スイッチ１５Ａは制御システム５０Ａ中に含まれている。スイッチ１５Ａは、制御システム５０Ａによって作動してパワーツール１０Ａの動作を停止させる。制御システム５０Ａは、パワーツール１０Ａの内部に位置することも、あるいは、パワーツール１０Ａの外部に位置することもできる。パワーツール１０Ａが空圧式工具であれば、スイッチ１５Ａは遮断弁である。電動モータを使用すれば、スイッチ１５Ａは電気式制御スイッチを含むことができる。

機械式インパクトレンチの形態にあるパワーツール１０Ａは、強磁性センサ３０などのトルク変換器を含む。図示するように、強磁性センサ３０を恒久的に付着するが、この強磁性センサ３０は、修理を容易にするために交換可能にできる。強磁性センサ３０は、制御システム５０Ａに接続するためのカップリング３２、静止ホール効果感知ユニット又は同様の磁場感知ユニット３４、及び、強磁性部３６を含む。この強磁性部３６は、パワーツール１０Ａの出力軸１８に結合する磁気弾性リング３７であり得る。このような磁気弾性リング３７は、イリノイ州カーセッジ市のＭａｇｎａ−ｌａｓｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．社などの供給元から入手可能である。磁気弾性リング３７は、出力軸１８を取り巻くことができるか、又は、その回りに存在し得る。

別体の強磁性要素３６を使用すると、交換可能な場合は、機械式インパクトレンチ１０Ａの出力軸１８を取り換えなくても容易に、かつ、完全にセンサが交換可能であり、したがってコストを削減する。さらには、好ましくは磁気弾性リング３７を使用すると、このリング３７は、より長い持続期間に渡って遙かに大きな打撃に耐え得るので、機械式インパクト工具１０Ａの寿命を延ばす。

パワーツール１０Ａでは、強磁性センサ３０が、出力軸１８の出力トルク水準８４を測定する。出力トルク水準８４を含むトルク・データ信号６２は、伝送路６０を介して制御システム５０Ａに送られる。入力データ６６は、伝送路６４を介して入力装置６８から制御システム５０Ａに送られる。伝送路７０は、出力データ７２を出力装置７４に伝送する。電源８０からの、電力７８は、伝送路７６を通って制御システム５０Ａに送られる。この電源８０は、任意適切な供給源でよい（例えば、蓄電池、太陽電池、燃料電池、電気壁コンセント、発電機など）。入力装置６８は、任意適切な装置でよい（例えば、タッチ・スクリーン、キーボードなど）。操作者は、予め選択したトルク水準８２を入力装置６８に入力することができる。この予め選択したトルク水準８２は、伝送路６４を介して制御システム５０Ａに送られる。制御システム５０Ａは、伝送路７０を介して出力データ７２を出力装置７４に伝送することができる。出力データ７２は、予め選択したトルク水準８２又は出力軸１８からの出力トルク水準８４を含むことができる。出力装置７４は、任意適切な装置でよい（例えば、スクリーン、液晶ディスプレイなど）。制御システム５０Ａは、伝送路８８を介してスイッチ制御信号８６をスイッチ１５Ａに送信する。操作者は、起動トリガ１６を使用してスイッチ１５Ａを入れ、出力軸１８において、予め選択したトルク水準８２に達すると、制御システム５０Ａがスイッチ１５Ａを切る。

図４はパワーツール１０Ｂを示し、制御システム５０Ａ、出力装置７４、入力装置６８、及びスイッチ１５Ｂが、パワーツール１０Ｂのハウジング１１の外部にあることを除けば、それはパワーツール１０Ａと同様である。スイッチ１５Ｂが、供給管１７とイン・ラインにある。このスイッチ１５Ｂは任意適切な装置を含むことができる（例えば、遮断弁、ソレノイド弁、電気式スイッチ、滑り弁、ポペット弁など）。パワーツール１０Ａと同様に、入力装置６８を使用して、予め選択したトルク水準８２を制御システム５０Ａに入力する。制御システム５０Ａは、出力トルク水準８４が予め選択したトルク水準８２に達すると、スイッチ１５Ｂを切る。スイッチ１５Ｂは、供給管中の流れを阻止し、モータ１２が停止する。

図５は、パワーツール１０Ａ、１０Ｂを使用する際のステップの説明図である。ステップ９０では、操作者が、予め選択したトルク水準８２を入力装置６８に入力する。ステップ９２では、予め選択したトルク水準８２を出力装置７４上に表示する。ステップ９４では、起動トリガ１６を使用してモータ１２を作動する。ステップ９６では、強磁性センサ３０を使用して、制御システム５０Ａが出力トルク水準８４を測定する。ステップ９８では、制御システム５０Ａが、出力トルク水準８４を出力装置７４上に表示する。ステップ１００では、出力軸１８における出力トルク水準８４が、予め選択したトルク水準８２に達すると、制御システム５０Ａがモータ１２を停止させる。

以上に概説した特定の実施形態と共に本発明を説明してきたが、多くの代替形態、変形、及び、変更が当業者には明らかであるのは自明である。したがって、以上に記載した本発明の好ましい実施形態はあくまで例示であり、限定しようとするものではない。添付の特許請求の範囲に記載の本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を実施することができる。

本発明の実施形態を例示目的のために本明細書において説明してきたが、多くの変更及び変形が当業者には明らかになろう。例えば、トルク変換器３０には、任意適切なセンサが含まれる（例えば、強磁性、抵抗性、光学的、誘導性センサなど）。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨および範囲内に入る、このような変形及び変更をすべて包摂しようとするものである。特に、トルク変換器からの測定値を用いてトルクを求めることに関する本発明の教示は、任意のパワーインパクトツールに応用可能であること、及び機械式インパクトツール、さらに具体的には、機械式インパクトレンチの好ましい実施形態に関する以上の説明は、このような装置に本発明を限定するものと見なすべきではないことに留意されたい。

本発明に従うパワーツールを示す図である。 本発明に従うプロセスを示すフローチャートである。 本発明に従うプロセスを示すフローチャートである。 本発明に従うプロセスを示すフローチャートである。 パワーツールの別の実施形態を示す図であり、出力軸の出力トルクを測定するための強磁性センサと、予め選択したトルク水準でモータを停止させるための制御システムを含む。 パワーツールの別の実施形態を示す図であり、ハウジングの外部に位置する、予め選択したトルク水準を入力するための入力装置を含む。 予め選択したトルク水準に達した場合に、パワーツールを停止させる制御システムを示す説明図である。

Claims (27)

1. ハウジングと、前記ハウジング内の打撃伝達機構と、前記打撃伝達機構によって駆動される出力軸と、前記打撃伝達機構にトルクを供給するモータと、複数の打撃の経時変化する力の信号を測定するセンサと、前記センサからトルク・データ信号を受け取る制御システムとを備え、前記トルク・データ信号は、前記制御システムにおいて、ある持続時間に渡る打撃の力と時間の積の積分によって定義される衝撃に基づいてトルク値に変換され、前記制御システムは、前記トルク値が、予め選択したトルク水準に達したときに前記モータを停止させることを特徴とする装置。
2. 予め選択したトルク水準を前記制御システムに入力するための入力装置と、前記センサからの前記トルク・データ信号に基づく出力トルク水準を提供するために前記制御システムに接続された出力装置とをさらに含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記入力装置がキーパッドを備える、請求項２に記載の装置。
4. 前記出力装置が液晶ディスプレイを備える、請求項２に記載の装置。
5. 前記モータとして空圧式モータを含む、請求項１に記載の装置。
6. 前記モータとして電動モータを含む、請求項１に記載の装置。
7. 前記制御システムが、モータを動作させるか又は停止させるためのスイッチを含む、請求項１に記載の装置。
8. 前記スイッチが、遮断弁、ソレノイド弁、電気式スイッチ、滑り弁及びポペット弁からなる群から選択される、請求項７に記載の装置。
9. 前記制御システムに電力を供給するための電源をさらに含む、請求項１に記載の装置。
10. 前記電源が、蓄電池、太陽電池、燃料電池、電気壁コンセント及び発電機からなる群から選択される、請求項９に記載の装置。
11. 前記入力装置がハウジング上に搭載されている、請求項２に記載の装置。
12. 前記入力装置がハウジングの外部にある、請求項２に記載の装置。
13. 前記スイッチを作動するための起動トリガをさらに含む、請求項７に記載の装置。
14. パワーインパクトツールにおけるトルク供給用モータの動作を停止させるための方法であって、複数の打撃の経時変化する力の信号をセンサで測定する工程と、制御システムにおいて、前記センサからのトルク・データ信号を受け取り、前記トルク・データ信号を、ある持続時間に渡る打撃の力と時間の積の積分によって定義される衝撃に基づいてトルク値に変換し、前記トルク値が予め選択したトルク水準に達したときに前記モータを停止させる工程とから成ることを特徴とする方法。
15. 前記センサが、モータによって駆動された打撃伝達機構により駆動される出力軸からのトルク・データ信号を提供する、請求項１４に記載の方法。
16. 予め選択したトルク水準を前記制御システムに入力するための入力装置をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
17. 前記制御システムからの出力データを提供するための、前記制御システムに接続された出力装置をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
18. 前記出力装置が液晶ディスプレイである、請求項１７に記載の方法。
19. 前記制御システムに電力を供給するための電源を提供する手段をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
20. 前記電源が、蓄電池、太陽電池、燃料電池、電気壁コンセント及び発電機からなる群から選択される、請求項１９に記載の方法。
21. 前記制御システムが、モータを動作させるか又は停止させるためのスイッチをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
22. 前記モータとして空圧式モータを含む、請求項１４に記載の方法。
23. 前記モータとして電動モータを含む、請求項１４に記載の方法。
24. 前記スイッチが、前記モータへの電流を通すか又は遮断するための電気式スイッチを含む、請求項２１に記載の方法。
25. 前記スイッチが、前記モータへ気体を供給するか又は阻止するための遮断弁を含む、請求項２１に記載の方法。
26. 前記入力装置がキーパッドである、請求項１６に記載の方法。
27. 前記スイッチを入れるための起動トリガをさらに含む、請求項２１に記載の方法。

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