用于紧固螺丝或螺栓的电动工具制造技术

在一种用于紧固螺丝或螺栓的电动冲击工具中，可以预防在螺丝或螺栓被完全紧固之前就停止马达驱动的故障。至少当扭矩变化比基本上为零且参考指数等于或大于故障判断阈值时，紧固判断器判断紧固操作完成。所述参考指数是在扭矩变化比取正值情况下击锤的冲击次数，且所述故障判断阈值是采用该情况下扭矩变化比的最大值计算出的。因为在紧固操作中由于故障引起的击锤冲击次数小于由于螺丝或螺栓被完全紧固引起的击锤冲击次数，所以可以将前一种情况下所产生的扭矩增加与后一种情况下所产生的扭矩增加区分开来。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于紧固螺丝或螺栓的电动工具，例如一种冲击式螺丝刀或一种冲击式扳手。
技术介绍
通常，利用马达的驱动力来紧固螺丝或螺栓的电动工具具有当用以紧固螺丝或螺栓所需的扭矩由于螺丝或螺栓已被完全紧固而达到一预定的值时自动停止马达驱动的功能。在用于紧固螺丝的第一种常规电动工具中，例如在日本专利申请4-322974的公开公报中所公开的一种冲击式扳手中，对一击锤的冲击值进行检测，并且当冲击值达到一预定的参考值时马达的驱动就自动停止。在日本专利申请9-285974的公开公报中所公开的第二种常规电动冲击工具中，对一螺栓的旋转角度进行检测，并且当旋转角度达到一预定的参考角度时，马达的驱动就停止。在日本专利申请6-91551的公开公报中所公开的第三种常规电动冲击工具中，对用以紧固螺栓所需的实际扭矩进行检测，并且当实际扭矩达到一预定的参考值时，马达的驱动就停止。根据冲击值来停止马达的驱动的第一种常规电动冲击工具和根据旋转角度来停止马达的驱动的第二种常规电动冲击工具分别具有一个缺点，即在用以紧固螺丝或螺栓的需要的扭矩和实际扭矩之间可能会有很大的差异。当实际扭矩远小于需要的扭矩时，此差异会由于不充分的扭矩而导致螺丝或螺栓的松动。或者，当实际扭矩过分大于需要的扭矩时，此差异会由于过剩的扭矩而导致损坏由螺丝或螺栓紧固的元件。另一方面，根据用于紧固螺丝或螺栓的实际扭矩来停止马达的驱动的第三种电动冲击工具需要设置在输出转轴上的传感器来检测其实际扭矩，因此这导致了成本的增加和电动冲击工具的尺寸加大，即使马达驱动的自动停止能根据该实际扭矩而得到精确控制。为解决上述的这些问题，在日本专利申请2002-283248的公开公报中所公开的第四种常规电动冲击工具中，当向螺栓施加冲击力时，根据马达转轴的旋转速度估计出一个用于紧固该螺栓的扭矩。当估计的扭矩突然增加时，就判定为螺栓完全紧固。当估计的扭矩突然增加时，就停止马达的驱动。在此第四种常规的电动冲击工具中，存在这样一种可能性，即当扭矩由于紧固操作中的故障而临时增加时，马达的驱动会在螺栓被完全紧固之前就停止。为了防止马达的驱动在螺栓完全紧固之前停止，限定了一个用以判定故障的发生的参考扭矩，其比当扭矩由于故障而临时增加时的最大的扭矩稍大。只要估计的扭矩不等于或大于该用以判定故障的发生的参考扭矩，马达的驱动就会继续，因此可防止发生马达的驱动在螺栓被完全紧固之前就停止的故障。作为在紧固操作中故障原因的例子，列举有如下情况螺栓螺纹槽的不规则性、插在螺栓和螺帽间的元件的轻微弯曲、螺栓或螺帽偏离转轴心、螺栓和螺帽间灰尘的卡箍、螺栓表面烘烤涂料的脱落、插入在螺栓和螺帽间的元件的升高。但是，在此第四种常规电动冲击工具中，很难区分由于紧固操作中的故障而出现的扭矩变化中的扭矩的临时增加和由于螺栓被完全紧固而出现的扭矩增加，因为对应于螺栓和将被紧固的工件的不同组合，螺栓紧固时的扭矩的变化是不规则的。因此，存在着在螺栓被完全紧固之前马达的驱动就停止的可能性。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于紧固螺丝或螺栓的电动工具，采用该工具可以仅在螺丝或螺栓被完全紧固时才停止马达的驱动。根据本专利技术的一个方案的用于紧固螺丝或螺栓的电动工具包括一马达；一马达控制器，用于控制马达驱动的起动和停止；一动力传输器，用于将马达的驱动力传输给一钻头以紧固或松开一螺丝或螺栓；一扭矩评估器，用于估计出使螺丝或螺栓紧固的扭矩值；和一紧固判断器，用于判断螺丝或螺栓是否完全紧固。该紧固判断器计算出一扭矩变化量ΔT和一扭矩变化比ΔΔT，其中所述扭矩变化量ΔT是扭矩T的变化与马达转轴的旋转角度或运行时间的比值，所述扭矩变化比ΔΔT是扭矩变化量ΔT与马达转轴的旋转角度或运行时间的比值。随后，紧固判断器还运用该扭矩变化比ΔΔT计算出一参考指数，该参考指数用于判断扭矩T的值的增加是否是由紧固操作中的故障引起的临时增加。至少当扭矩变化比ΔΔT基本上变为零且参考指数变得等于或大于故障判断阈值时，紧固判断器判断紧固操作完成，并向马达控制器输出一用以停止马达驱动的信号。具体地，在参考指数已经变得等于或大于故障判断阈值之后，当扭矩变化比ΔΔT基本上变为零时，紧固判断器可以判断紧固操作完成。或者，在扭矩变化比已经基本上变为零之后，当参考指数变得等于或大于故障判断的阈值时，紧固判断器可以判断紧固操作完成。根据这种构造，可以通过运用扭矩变化比ΔΔT的峰值曲线来准确地判断出扭矩的增加是否是由故障引起的。而且，马达的驱动恰好在紧固螺丝或螺栓的扭矩变为最大值之前停止，因此，其特别适用于紧固由较软的材料制成的或尺寸较小的螺丝或螺栓，而不会损坏螺丝的顶部或螺栓。此外，在参考指数的值已经先变得等于或大于故障判断的阈值而扭矩变化比已基本上变为零之后，在扭矩变化量ΔΔT的值基本上变为零时，紧固判断器可以判断螺栓紧固操作完成。或者，在扭矩变化比已先基本上变为零且参考指数的值已经变得等于或大于故障判断阈值之后，在扭矩变化量的值基本上变为零时，紧固判断器可以判断螺栓紧固操作完成。根据这种构造，马达的驱动是在紧固螺丝或螺栓的扭矩基本上变为最大值时停止的，因此，其特别适用于紧固由较硬的材料制成的或尺寸较大的螺丝或螺栓，这种螺丝或螺栓很少发生损坏。附图说明图1示出了一种电动冲击工具的构造的方框图，其为根据本专利技术的用于紧固螺丝或螺栓的电动工具的一个实施例；图2示出了在紧固操作中扭矩T的变化、扭矩变化量ΔT和扭矩变化比ΔΔT的一个例子；图3示出了图2中的峰值S1的放大图；图4示出了在假定击锤的冲击能量相同的情况下，对应于不同的螺栓材料和尺寸之间的特征差异图；图5示出了实施例中的电动冲击工具的紧固操作的流程图；图6示出了实施例中电动冲击工具的紧固操作的一种改进的流程图；图7示出了一触发开关的位移和由该触发开关输出的电压变化之间的关系，以及在所述实施例中在所述电动冲击工具内第一区和第二区之间的关系；图8A至8C示出了触发开关位移的剖面侧视图；图9是一用于所述实施例中电动冲击工具的一种改进方式中的位移传感器的示意图；图10示出了上述实施例中电动冲击工具的另外一种改进的方框图；图11示出了上述实施例中电动冲击工具的又一种改进的方框图；图12示出了上述实施例中电动冲击工具的另一种改进的方框图；图13示出了上述实施例中电动冲击工具的紧固操作的另外一种改进的流程图；以及图14示出了上述实施例中电动冲击工具的紧固操作的又一种改进的流程图。具体实施例方式描述了一种根据本专利技术实施例的用于紧固螺丝或螺栓的电动工具。图1示出了作为本实施例中电动工具的一个例子的用于紧固螺丝或螺栓的电动冲击工具的构造。该电动冲击工具包括用以产生驱动力的马达1，及将马达1的驱动力传输给钻头7以使一螺丝或螺栓(此后简称为螺栓)紧固或松开的动力传输器10。该动力传输器10进一步包括用于减小马达1的转轴的旋转速度(此后简称为马达1的旋转速度)的减速器2，连接到减速器2上并由马达1的驱动力驱动旋转的驱动轴3，通过一花键(spline)轴承与驱动轴3连接在一起的击锤4，利用一搭接机构与驱动轴3连接在一起的铁砧5，及用以向击锤4施加朝向铁砧5的压力的弹簧6。击锤4能通过花键轴承沿驱动轴3的轴线方向移动，并且可以和驱动轴3一起旋转。在击锤4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于紧固螺丝或螺栓的电动工具，包括：一马达；一马达控制器，用于控制该马达驱动的起动和停止；一动力传输器，用于将该马达的驱动力传输给一钻头，以紧固或松开一螺丝或一螺栓；一扭矩评估器，用于估计紧固该螺丝或该螺栓的扭矩值；及一紧固判断器，用于判断该螺丝或该螺栓是否已完全紧固；其中　　　　该紧固判断器　　　　计算一扭矩变化量和一扭矩变化比，其中该扭矩变化量是该扭矩的变化与该马达的一转轴的旋转角度或运行时间的比值，而该扭矩变化比是该扭矩变化量与该马达的该转轴的旋转角度或运行时间的比值；　　　　运用该扭矩变化比计算一参考指数，该参考指数用于判断该扭矩值的增加是否是由紧固操作中的故障引起的临时增加；　　　　至少当该扭矩变化比基本上为零且该参考指数等于或大于一故障判断阈值时，判断该紧固操作完成；及　　　　向该马达控制器输出一用以停止马达驱动的信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：河井幸三，才之本良典，
申请(专利权)人：松下电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]