沖擊式旋轉(zhuǎn)工具以及沖擊式旋轉(zhuǎn)工具用配件的制作方法
【專利摘要】提供一種能夠更高精度地計算出緊固扭矩的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具以及沖擊式旋轉(zhuǎn)工具用配件。沖擊式旋轉(zhuǎn)工具(11)具備：驅(qū)動源(15)；沖擊力產(chǎn)生部(17)，其產(chǎn)生用于將驅(qū)動源的動力轉(zhuǎn)換為脈沖狀的扭矩的沖擊力；軸部(21)，其向用于進(jìn)行緊固作業(yè)的工具傳遞脈沖狀的扭矩；扭矩測量部(26、41)，其測量對軸部施加的扭矩來獲取測量扭矩；旋轉(zhuǎn)角測量部(27、42)，其測量軸部的旋轉(zhuǎn)角；緊固扭矩計算部(43、44、45)，其根據(jù)軸部的旋轉(zhuǎn)角計算角加速度，基于角加速度和測量扭矩來計算緊固扭矩；以及控制部(50)，其基于緊固扭矩來控制驅(qū)動源。
【專利說明】沖擊式旋轉(zhuǎn)工具以及沖擊式旋轉(zhuǎn)工具用配件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及沖擊式旋轉(zhuǎn)工具以及沖擊式旋轉(zhuǎn)工具用配件。

【背景技術(shù)】
[0002]沖擊式旋轉(zhuǎn)工具通過減速機(jī)構(gòu)使電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)力減速，將減速后的旋轉(zhuǎn)力通過錘的打擊或液壓轉(zhuǎn)換為脈沖狀的沖擊扭矩，利用沖擊扭矩進(jìn)行緊固作業(yè)、松開作業(yè)(參照日本特開2012-206181號公報)。在沖擊式旋轉(zhuǎn)工具中，與僅使用減速機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)工具相比能夠獲得高扭矩，因此作業(yè)性得到提高。沖擊式旋轉(zhuǎn)工具被廣泛地使用于建筑現(xiàn)場、安裝現(xiàn)場坐寸ο
[0003]在產(chǎn)生高扭矩的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具中，有時會將螺栓、螺絲等緊固部件過度緊固。但是，如果為了避免這種過度緊固而將緊固部件松弛地緊固，則不能以期望的強度固定緊固部件。
[0004]因此，為了以規(guī)定扭矩進(jìn)行緊固部件的緊固，使用設(shè)置于電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的扭矩傳感器來測量對電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸施加的扭矩。另外，在日本特開2005-125425號公報所記載的沖擊式緊固工具中，用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，對該旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行二次微分來運算角加速度，對所得到的角加速度乘以慣性矩，由此求出扭矩。而且，當(dāng)扭矩的運算值達(dá)到預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)扭矩值時，停止電動機(jī)的驅(qū)動。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明要解決的問題
[0006]在以往的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具中，測量作用于電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的扭矩，求出其測量扭矩來作為緊固扭矩。但是，在電動機(jī)的輸出扭矩中還包含使主軸旋轉(zhuǎn)的扭矩。因此，難以根據(jù)測量扭矩計算出實際的緊固扭矩。其結(jié)果，根據(jù)作業(yè)對象的不同有時以完全不同的緊固扭矩使電動機(jī)的驅(qū)動停止。
[0007]本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種能夠更高精度地計算出緊固扭矩的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具以及沖擊式旋轉(zhuǎn)工具用配件。
[0008]用于解決問題的方案
[0009]第一方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具具備:驅(qū)動源；沖擊力產(chǎn)生部，其產(chǎn)生用于將上述驅(qū)動源的動力轉(zhuǎn)換為脈沖狀的扭矩的沖擊力；軸部，其向用于進(jìn)行緊固作業(yè)的工具傳遞上述脈沖狀的扭矩；扭矩測量部，其將對上述軸部施加的扭矩作為測量扭矩來進(jìn)行測量；旋轉(zhuǎn)角測量部，其測量上述軸部的旋轉(zhuǎn)角；緊固扭矩計算部，其根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)角計算角加速度，基于上述角加速度和上述測量扭矩來計算緊固扭矩；以及控制部，其基于上述緊固扭矩來控制上述驅(qū)動源。
[0010]根據(jù)第二方式，提供一種能夠安裝于上述第一方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具用配件。該配件具備:扭矩測量部，其將對上述沖擊式旋轉(zhuǎn)工具中的軸部施加的扭矩作為測量扭矩來進(jìn)行測量；旋轉(zhuǎn)角測量部，其測量上述軸部的旋轉(zhuǎn)角；以及緊固扭矩計算部，其根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)角計算角加速度，基于上述角加速度和上述測量扭矩來計算緊固扭矩。
[0011]第三方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具具備:驅(qū)動源；沖擊力產(chǎn)生部，其產(chǎn)生用于將上述驅(qū)動源的動力轉(zhuǎn)換為脈沖狀的扭矩的沖擊力；軸部，其向用于進(jìn)行緊固作業(yè)的工具傳遞上述脈沖狀的扭矩；第一測量部，其將對上述軸部施加的扭矩作為測量扭矩來進(jìn)行測量;第二測量部，其測量上述軸部的周向的加速度和上述軸部的角速度中的至少一方；扭矩運算部，其基于由上述第一測量部測量出的上述測量扭矩以及使用上述第二測量部的測量值求出的上述軸部和上述工具的慣性扭矩，來求出緊固扭矩；以及控制部，其基于上述緊固扭矩來控制上述驅(qū)動源。
[0012]根據(jù)第四方式，提供一種能夠安裝于上述第三方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具用配件。該配件具備:第一測量部，其將對上述沖擊式旋轉(zhuǎn)工具中的軸部施加的扭矩作為測量扭矩來進(jìn)行測量；第二測量部，其測量上述軸部的周向的加速度和上述軸部的角速度中的至少一方；以及扭矩運算部，其基于由上述第一測量部測量出的上述測量扭矩以及使用上述第二測量部的測量值求出的上述軸部和安裝于上述沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的前端工具的慣性扭矩來求出緊固扭矩。上述扭矩運算部構(gòu)成為輸出上述緊固扭矩的計算值和基于上述緊固扭矩的計算值的驅(qū)動源的控制信號中的至少一方。
[0013]發(fā)明的效果
[0014]根據(jù)上述沖擊式旋轉(zhuǎn)工具以及上述沖擊式旋轉(zhuǎn)工具用配件，能夠更高精度地計算出緊固扭矩。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是第一實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的示意性的側(cè)截面圖。
[0016]圖2是表示圖1的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的電氣結(jié)構(gòu)的框圖。
[0017]圖3是說明圖1的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的動作的一例的流程圖。
[0018]圖4A是表示軸扭矩傳感器的輸出的曲線圖。
[0019]圖4B是表示旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖信號的曲線圖。
[0020]圖4C是表示伴隨軸部的旋轉(zhuǎn)的角度變化的曲線圖。
[0021]圖5是表示從扭矩計算部輸出的電壓信號的波形的曲線圖。
[0022]圖6是用于對其它例子的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的角加速度的計算方法進(jìn)行說明的示意圖。
[0023]圖7是說明能夠安裝于第一實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的配件的示意性的側(cè)截面圖。
[0024]圖8是表示第二實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的電氣結(jié)構(gòu)的框圖。
[0025]圖9A是圖8的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的示意性的側(cè)截面圖。
[0026]圖9B是表示圖8的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的變形例的側(cè)視圖。
[0027]圖1OA是沿著圖9A的A-A線的截面圖。
[0028]圖1OB是沿著圖1OA的B-B線的截面圖。
[0029]圖11是說明第二實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的動作的一例的流程圖。
[0030]圖12A是說明第二實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的動作的一例的波形圖。
[0031]圖12B是說明第二實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的動作的一例的波形圖。
[0032]圖12C是說明第二實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的動作的一例的波形圖。
[0033]圖13A是說明第二實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的角加速度的計算方法的波形圖。
[0034]圖13B是說明第二實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的角加速度的計算方法的波形圖。
[0035]圖14是表示第二實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的緊固扭矩的變化的時序圖。
[0036]圖15A是說明第二實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的變形例的說明圖。
[0037]圖15B是說明第二實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的其它變形例的說明圖。
[0038]圖16A是說明能夠安裝于第二實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的配件的示意性的側(cè)截面圖。
[0039]圖16B是表示第二實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的變形例的側(cè)視圖。
[0040]圖17是表示圖16A的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具以及配件的電氣結(jié)構(gòu)的框圖。

【具體實施方式】
[0041 ] 下面，按照附圖來說明沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的第一實施方式。
[0042]如圖1所示，沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11是能夠單手把持的手持式工具，例如是沖擊式螺絲改錐或者沖擊式扳手等。作為形成沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11的外包裝的主體的外殼12具備有底筒狀的主體部13和從主體部延伸出的握持部14。握持部14從主體部13朝向與主體部13的軸線交叉的方向(圖1中的下方)延伸。
[0043]在主體部13內(nèi)的基端部側(cè)即圖1中的右側(cè)的位置配設(shè)有作為驅(qū)動源的一例的電動機(jī)15。以使電動機(jī)15的旋轉(zhuǎn)軸線與主體部13的軸線一致且電動機(jī)15的輸出軸16朝向主體部13的前端側(cè)的方式將電動機(jī)15配設(shè)在主體部13內(nèi)。電動機(jī)15例如是有刷電動機(jī)或者無刷電動機(jī)等直流電動機(jī)。電動機(jī)15的輸出軸16上連接有沖擊力產(chǎn)生部17。沖擊力產(chǎn)生部17將電動機(jī)15的旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)換為脈沖狀的扭矩來產(chǎn)生沖擊力。
[0044]沖擊力產(chǎn)生部17從電動機(jī)15的輸出側(cè)起依次具備減速機(jī)構(gòu)18、錘19、砧座20以及作為軸部的一例的主軸21。
[0045]減速機(jī)構(gòu)18使電動機(jī)15的旋轉(zhuǎn)以規(guī)定的減速比減速。利用該減速機(jī)構(gòu)18進(jìn)行減速而得到的高扭矩的旋轉(zhuǎn)力被傳遞至錘19。砧座20被錘19打擊。通過錘19的打擊而對主軸21以沖擊的方式施加旋轉(zhuǎn)力。此外，主軸21也可以作為砧座20的一部分而與砧座20 一體形成。或者，也可以將與砧座20分開形成的主軸21固定于砧座20。
[0046]錘19被設(shè)置為相對于減速機(jī)構(gòu)18的驅(qū)動軸22旋轉(zhuǎn)自如且沿著驅(qū)動軸22在前后方向上滑動自如。另外，通過安裝于減速機(jī)構(gòu)18與錘19之間的螺旋彈簧23的作用力向主體部13的前端側(cè)(圖1中的左方)施力，從而錘19被按壓于砧座20。
[0047]在錘19的前表面，朝向砧座20突出的一對突起19a在周向上等間隔配置。各突起19a在周向上與砧座20的向徑向突出的一對突起20a中的一個突起相抵接。當(dāng)錘19的突起19a與砧座20的突起20a抵接時，錘19與砧座20 —體地旋轉(zhuǎn)。然后，利用減速機(jī)構(gòu)18進(jìn)行減速后的驅(qū)動軸22的旋轉(zhuǎn)力通過錘19與砧座20的一體旋轉(zhuǎn)而被傳遞至與砧座20同軸的主軸21。主體部13的前端部(圖1中的左端部)設(shè)置有卡盤部13a。前端工具24以能夠卸下的方式安裝于該卡盤部13a的插孔。
[0048]當(dāng)通過前端工具24的旋轉(zhuǎn)而螺栓或者螺絲等緊固部件不斷緊固時，例如與緊固部件的緊固開始相比，對主軸21施加的負(fù)荷大。或者，當(dāng)通過前端工具24的旋轉(zhuǎn)而螺栓或者螺絲等緊固部件不斷松動時，例如與緊固部件的松動開始相比，對主軸21施加的負(fù)荷小。而且，當(dāng)對錘19與砧座20之間施加規(guī)定值以上的扭矩時，錘19 一邊壓縮螺旋彈簧23一邊沿著驅(qū)動軸22向后方(在圖1中為右方)移動。當(dāng)錘19移動到后方而與砧座20分離時，突起19a脫離突起20a，錘19單獨轉(zhuǎn)動。而且，當(dāng)錘19相對于砧座20轉(zhuǎn)動規(guī)定角度時，錘19 一邊轉(zhuǎn)動一邊通過螺旋彈簧23的作用力接近砧座20，并再次打擊砧座20。每次由于作用于主軸21的負(fù)荷而錘19相對于砧座20轉(zhuǎn)動規(guī)定量以上時，重復(fù)進(jìn)行錘19的打擊。這種錘19對砧座20進(jìn)行的打擊作為沖擊作用于緊固部件。
[0049]如圖1所示，在沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11的主軸21上安裝有軸扭矩傳感器26和旋轉(zhuǎn)編碼器27。
[0050]軸扭矩傳感器26例如是磁致伸縮式傳感器，通過設(shè)置于非旋轉(zhuǎn)部分的線圈檢測與由于對主軸21施加扭矩而在主軸21上產(chǎn)生的變形相應(yīng)的磁導(dǎo)率的變化，生成與變形的大小成比例的電壓信號。從軸扭矩傳感器26輸出的電壓信號是扭矩檢測信號SI (參照圖4A)。扭矩檢測信號SI從軸扭矩傳感器26被提供給控制電路30的軸扭矩測量部41。
[0051]旋轉(zhuǎn)編碼器27將與主軸21的旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的兩相(A相、B相)的脈沖提供給旋轉(zhuǎn)角計算部42。旋轉(zhuǎn)角計算部42基于兩相的脈沖來計算主軸21的旋轉(zhuǎn)角變化(旋轉(zhuǎn)角度Θ )。在本實施方式中，旋轉(zhuǎn)編碼器27和旋轉(zhuǎn)角計算部42作為旋轉(zhuǎn)角測量部發(fā)揮功能。
[0052]在握持部14中設(shè)置有觸發(fā)桿29。通過由操作者操作觸發(fā)桿29來驅(qū)動沖擊式旋轉(zhuǎn)工具U。另外，由大致四角箱狀的收容殼體構(gòu)成的電池組安裝部31以能夠裝卸的方式安裝在握持部14的下端部。在電池組安裝部31中收容有作為二次電池的電池組32。沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11是將電池組32作為驅(qū)動用電源的充電式工具。電池組32通過電力線33與控制電路30相連接。
[0053]在電動機(jī)15中設(shè)置有檢測電動機(jī)15的轉(zhuǎn)速的速度檢測部34。例如能夠通過頻率發(fā)生器來實現(xiàn)速度檢測部34，該頻率發(fā)生器生成頻率與電動機(jī)15的轉(zhuǎn)數(shù)成比例的頻率信號。速度檢測部34例如也可以是旋轉(zhuǎn)編碼器。在電動機(jī)15是無刷電動機(jī)的情況下，速度檢測部34也可以是霍爾傳感器，能夠根據(jù)霍爾傳感器的信號、反電動勢來檢測轉(zhuǎn)速。速度檢測部34將與電動機(jī)15的轉(zhuǎn)速對應(yīng)的輸出信號提供給控制電路30。
[0054]控制電路30通過引線35與電動機(jī)15電連接，控制電動機(jī)15的驅(qū)動等。另外，檢測觸發(fā)桿29的操作的觸發(fā)開關(guān)與控制電路30電連接。
[0055]當(dāng)操作者操作觸發(fā)桿29時，控制電路30進(jìn)行根據(jù)觸發(fā)桿29的拉入量改變電動機(jī)15的轉(zhuǎn)速等控制?？刂齐娐?0經(jīng)由電動機(jī)驅(qū)動器控制向電動機(jī)15的通電，并且控制電路30進(jìn)行電動機(jī)15的旋轉(zhuǎn)控制以及扭矩設(shè)定。
[0056]另外，控制電路30通過信號線36與旋轉(zhuǎn)編碼器27相連接，并且通過信號線37與軸扭矩傳感器26相連接?？刂齐娐?0使用軸扭矩傳感器26的輸出信號和旋轉(zhuǎn)編碼器27的輸出信號來計算緊固扭矩值，在緊固扭矩值超過扭矩設(shè)定值的情況下輸出停止信號。
[0057]接著，參照圖2來說明沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的電氣結(jié)構(gòu)。
[0058]如圖2所示，沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11具備軸扭矩傳感器26、旋轉(zhuǎn)編碼器27以及控制電路30。
[0059]控制電路30具備軸扭矩測量部41和旋轉(zhuǎn)角計算部42。軸扭矩測量部41接收軸扭矩傳感器26的輸出信號(扭矩檢測信號SI)，計算對砧座20或者主軸21施加的扭矩(測量扭矩)。在本實施方式中，利用軸扭矩傳感器26和軸扭矩測量部41來構(gòu)成扭矩測量部。旋轉(zhuǎn)角計算部42接收旋轉(zhuǎn)編碼器27的輸出信號，計算主軸21的旋轉(zhuǎn)角。
[0060]控制電路30還具備角加速度計算部43、慣性矩設(shè)定部44以及扭矩計算部45。在本實施方式中，利用角加速度計算部43、慣性矩設(shè)定部44以及扭矩計算部45來構(gòu)成緊固扭矩計算部。角加速度計算部43基于由旋轉(zhuǎn)角計算部42計算出的旋轉(zhuǎn)角來計算角加速度。慣性矩設(shè)定部44設(shè)定前端工具24的繞軸的慣性矩。扭矩計算部45基于測量扭矩、角加速度以及慣性矩來計算緊固扭矩值。此外，被設(shè)定為慣性矩的值既可以是慣性矩本身的值，也可以是依據(jù)慣性矩的值、與該慣性矩成比例的值。另外，本實施方式的控制電路30包括緩沖器部46，該緩沖器部46能夠依次存儲由軸扭矩測量部41計算出的測量扭矩的一次打擊的波形數(shù)據(jù)。
[0061]另外，控制電路30具備進(jìn)行電動機(jī)15的扭矩管理以及速度控制等的控制部50?？刂撇?0具備設(shè)定緊固扭矩的目標(biāo)值的扭矩設(shè)定部51。
[0062]扭矩設(shè)定部51與限制速度計算部53和停止判斷部55電連接。例如扭矩設(shè)定部51包括能夠由作業(yè)者操作的操作鈕(省略圖示)和可變電阻器(省略圖示)，通過根據(jù)操作鈕的操作位置、即由作業(yè)者設(shè)定的緊固扭矩設(shè)定值(基準(zhǔn)值)改變可變電阻器的電阻值，來設(shè)定停止電動機(jī)15的驅(qū)動時的目標(biāo)扭矩To (參照圖5)。例如，扭矩設(shè)定部51在緊固扭矩設(shè)定值的±10%的范圍內(nèi)設(shè)定目標(biāo)扭矩To。此外，也可以將緊固扭矩設(shè)定值設(shè)為目標(biāo)扭矩To。
[0063]控制部50具備:電動機(jī)速度測量部52，其測量電動機(jī)15的轉(zhuǎn)速；限制速度計算部53，其計算電動機(jī)15的限制速度；以及電動機(jī)控制部54，其控制電動機(jī)15的驅(qū)動?？刂齐娐?0包括CPU，例如利用由CPU執(zhí)行的控制用程序(軟件)來實現(xiàn)控制部50的各部52?54。此外，也可以利用 ASIC(Applicat1n Specific Integrated Circuit:專用集成電路)等集成電路(硬件)來實現(xiàn)控制部50的各部52?54?；蛘?，還可以利用軟件實現(xiàn)各部52?54的一部分，利用硬件實現(xiàn)其它部分。
[0064]電動機(jī)速度測量部52基于速度檢測部34的輸出信號來測量電動機(jī)15的轉(zhuǎn)速。限制速度計算部53根據(jù)由電動機(jī)速度測量部52測量出的電動機(jī)15的轉(zhuǎn)速和由扭矩設(shè)定部51設(shè)定的目標(biāo)扭矩To來計算電動機(jī)15的轉(zhuǎn)速的上限值(限制速度)。電動機(jī)控制部54控制電動機(jī)15的驅(qū)動，使得將對觸發(fā)桿29進(jìn)行拉入操作時的電動機(jī)15的轉(zhuǎn)速限制為限制速度以下。例如，當(dāng)目標(biāo)扭矩To小時，即使對觸發(fā)桿29進(jìn)行了最大限度的拉入操作，電動機(jī)控制部54也將電動機(jī)15限制在小于最高速度的限制速度以下。
[0065]控制電路30具備停止判斷部55，該停止判斷部55判斷由扭矩計算部45計算出的扭矩值是否達(dá)到目標(biāo)扭矩To。另外，控制電路30具備記錄停止時的扭矩值等的記錄部56。
[0066]接著，說明本實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11的作用。
[0067]操作者例如在對螺栓、螺絲等緊固部件進(jìn)行緊固時，操作扭矩設(shè)定部51來預(yù)先設(shè)定設(shè)定扭矩。
[0068]如圖1?圖3所示，當(dāng)操作觸發(fā)桿29而接通觸發(fā)開關(guān)(省略圖示)時(步驟S10)，控制部50確認(rèn)由扭矩設(shè)定部51設(shè)定的設(shè)定扭矩和由慣性矩設(shè)定部44設(shè)定的慣性矩(步驟 SI I)。
[0069]另外，控制部50的扭矩設(shè)定部51基于設(shè)定扭矩設(shè)定目標(biāo)扭矩To (閾值)(步驟S12)。接著，控制部50的電動機(jī)控制部54對電動機(jī)15提供驅(qū)動電流來驅(qū)動電動機(jī)15 (步驟 S13)。
[0070]接著，控制電路30的軸扭矩測量部41獲取由軸扭矩傳感器26檢測到的扭矩檢測信號SI (步驟S14)。軸扭矩測量部41在電動機(jī)15的驅(qū)動過程中始終獲取扭矩檢測信號SI。軸扭矩測量部41將扭矩檢測信號SI的一次打擊的波形數(shù)據(jù)依次存儲到緩沖器部46(步驟 S15)。
[0071]另外，控制電路30的旋轉(zhuǎn)角計算部42獲取由旋轉(zhuǎn)編碼器27檢測到的A相、B相的脈沖信號Sa、Sb來作為旋轉(zhuǎn)編碼器信號(步驟S16)。順便提及，如圖4B所示，脈沖信號Sa、Sb是相位彼此相差90度的矩形波狀的信號。
[0072]接著，旋轉(zhuǎn)角計算部42計算主軸21的旋轉(zhuǎn)角度Θ (步驟SI7)。在此，對旋轉(zhuǎn)角變化的一例進(jìn)行說明。如圖4C所示，主軸21的旋轉(zhuǎn)角度Θ由于由沖擊力產(chǎn)生部17產(chǎn)生的沖擊力而增大。具體地說，當(dāng)通過一次打擊(沖擊)對砧座20進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動時，在消除砧座20與前端工具24之間的旋轉(zhuǎn)晃動并進(jìn)一步消除前端工具24與緊固部件之間的旋轉(zhuǎn)晃動之后，緊固部件等少許扭曲，由此主軸21的旋轉(zhuǎn)角度Θ增大(區(qū)間P1)。接著，通過實際緊固緊固部件而使旋轉(zhuǎn)角度Θ進(jìn)一步增大(區(qū)間P2)。然后，在變得不緊固緊固部件之后，緊固部件等的扭曲恢復(fù)，進(jìn)一步地開始產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)晃動，由此旋轉(zhuǎn)角度Θ減小(區(qū)間P3)。
[0073]接著，角加速度計算部43計算通過沖擊而實際緊固緊固部件的緊固期間(區(qū)間P2)(步驟S18)。在此，角加速度計算部43計算各打擊時的與第一和第二時間點之間的差對應(yīng)的期間，來作為緊固期間(區(qū)間P2)。第一時間點是通過本次的沖擊力而增加的旋轉(zhuǎn)角度Θ與在前一次的沖擊力的產(chǎn)生期間中得到的最大旋轉(zhuǎn)角度相同時。第二時間點是通過本次的沖擊力而增加的旋轉(zhuǎn)角度Θ成為在本次的沖擊力的產(chǎn)生期間中得到的最大旋轉(zhuǎn)角度時。
[0074]接著，扭矩計算部45基于由角加速度計算部43計算出的緊固期間(區(qū)間P2)來設(shè)定扭矩計算期間(步驟S19)。扭矩計算期間被設(shè)定為能夠獲取計算緊固扭矩所需的扭矩信息(扭矩檢測信號SI)的長度。例如，扭矩計算期間被設(shè)定為與區(qū)間P2相同的期間。在區(qū)間P2短的情況下，也可以將扭矩計算期間設(shè)定為比區(qū)間P2長。或者，在區(qū)間P2長的情況下，也可以將扭矩計算期間設(shè)定為比區(qū)間P2短。接著，扭矩計算部45從緩沖器部46獲取扭矩計算期間(在此為區(qū)間P2)的范圍內(nèi)的扭矩檢測信號SI的波形數(shù)據(jù)，基于該波形數(shù)據(jù)計算區(qū)間P2的平均扭矩值，來作為測量扭矩Ts (步驟S20)。
[0075]另外，角加速度計算部43基于緊固期間(區(qū)間P2)設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度計算期間(步驟S21)。旋轉(zhuǎn)角度計算期間被設(shè)定為能夠獲取計算緊固扭矩所需的角度信息(旋轉(zhuǎn)角度Θ)的長度。例如，旋轉(zhuǎn)角度計算期間被設(shè)定為與區(qū)間P2相同的期間。在區(qū)間P2短的情況下，可以將旋轉(zhuǎn)角度計算期間設(shè)定為比區(qū)間P2長?；蛘撸趨^(qū)間P2長的情況下，可以將旋轉(zhuǎn)角度計算期間設(shè)定為比區(qū)間P2短。接著，角加速度計算部43根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度計算期間(在此為區(qū)間P2)的范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度Θ的數(shù)據(jù)來計算角加速度α (步驟S22)。在本實施方式中，角加速度計算部43使用區(qū)間Ρ2的范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度Θ的二次近似曲線來計算角加速度α。旋轉(zhuǎn)角度Θ的二次近似曲線用下式表示。
[0076]【式I】
[0077]Θ = at2+bt+c
[0078]在此，用旋轉(zhuǎn)角度Θ的二次微分來導(dǎo)出角加速度α，因此角加速度計算部43根據(jù)下式來計算角加速度α。
[0079]【式2】
_ _ --^θ *
[0080]α ~ 一一— = La
Jr
[0081]在緊固期間(區(qū)間P2)內(nèi)角加速度α有可能變動。然而，為了易于計算角加速度α，并且基于獲得區(qū)間Ρ2內(nèi)的角加速度α的平均值這一想法，將區(qū)間Ρ2內(nèi)的角加速度α設(shè)為固定值來導(dǎo)出。
[0082]由角加速度計算部43計算出的角加速度α被提供給扭矩計算部45。接著，扭矩計算部45使用區(qū)間Ρ2的測量扭矩Ts、區(qū)間Ρ2的角加速度α以及由慣性矩設(shè)定部44設(shè)定的慣性矩I，根據(jù)下式來計算緊固扭矩T(步驟S23)。
[0083]【式3】
[0084]T = TsXA-1X a XB+C
[0085]在此，A、B、C是調(diào)整用的校正系數(shù)。校正系數(shù)A是對由安裝于主軸21的軸扭矩傳感器26的靜態(tài)特性和動態(tài)特性的差異等產(chǎn)生的扭矩測量值的誤差進(jìn)行校正的系數(shù)，大致是I?2左右的值。校正系數(shù)B是對由于主軸21的前端部分、前端工具24發(fā)生彈性變形(扭曲變形)而產(chǎn)生的慣性扭矩的誤差進(jìn)行校正的系數(shù)。校正系數(shù)C是對主軸21的前端部分、前端工具24的彈性變形時的粘性影響等進(jìn)行校正的系數(shù)。在不特別需要這些校正的情況下，可以使用A = UB= UC = O0
[0086]還存在按每次打擊計算出的緊固扭矩T不是單調(diào)增加而減少的情況。考慮該情況，扭矩計算部45對緊固扭矩T進(jìn)行校正(步驟S24)。例如，扭矩計算部45根據(jù)兩次打擊、三次打擊的數(shù)據(jù)的移動平均來計算緊固扭矩T。但是，在打擊間計算出的兩個緊固扭矩T的偏差小、緊固扭矩T單調(diào)增加的情況下，也可以省略步驟S24而實施下一個步驟S25。
[0087]在此，對緊固扭矩T的變化進(jìn)行說明。如圖5所示，緊接在利用沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11開始螺絲、螺栓等緊固部件的緊固之后，砧座20不會被錘19打擊。因此，扭矩(軸扭矩傳感器26的輸出)隨著緊固部件的緊固的進(jìn)行而逐漸增加(用圖5中的D圖示)。當(dāng)扭矩超過固定值時，產(chǎn)生錘19對砧座20的打擊，并反復(fù)產(chǎn)生沖擊脈沖IP。而且，每當(dāng)產(chǎn)生沖擊脈沖IP時都計算并更新緊固扭矩T。在計算出下一個緊固扭矩T之前保持緊固扭矩T的上一次的計算值。計算緊固扭矩T需要時間，因此從產(chǎn)生沖擊脈沖IP起延遲規(guī)定時間更新緊固扭矩T。緊固扭矩T隨著緊固部件的緊固的進(jìn)行而逐漸變大。因此，每次產(chǎn)生沖擊脈沖IP時階段狀地更新由扭矩計算部45計算出的緊固扭矩T。
[0088]在圖3中，在緊固扭矩T小于目標(biāo)扭矩To(閾值)的情況下(步驟S25:“否”)，停止判斷部55不輸出電動機(jī)15的停止信號而從步驟S14和步驟S16起反復(fù)進(jìn)行處理。
[0089]另一方面，在緊固扭矩T為目標(biāo)扭矩To以上的情況下(步驟S25:“是”)，停止判斷部55對電動機(jī)控制部54提供電動機(jī)15的停止信號。電動機(jī)控制部54響應(yīng)該停止信號而停止向電動機(jī)15提供驅(qū)動電流(步驟S26)。S卩，在由扭矩計算部45計算出的緊固扭矩T達(dá)到目標(biāo)扭矩To的情況下，控制部50使電動機(jī)15的驅(qū)動停止。作為結(jié)果，停止沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11的驅(qū)動。
[0090]之后，停止判斷部55將緊固所需的扭矩值、時間等緊固信息記錄到記錄部56。每次進(jìn)行緊固作業(yè)時記錄緊固信息。因此，例如在作業(yè)完成之后，操作者能夠獲得每次緊固作業(yè)的扭矩值、時間。
[0091 ] 第一實施方式具有以下優(yōu)點。
[0092](I)控制電路30基于角加速度α和測量扭矩Ts來計算緊固扭矩Τ。因此，與僅根據(jù)角加速度α估計緊固扭矩T的情況、僅根據(jù)測量扭矩Ts估計緊固扭矩T的情況相比，能夠高精度地計算出緊固扭矩Τ。與沖擊扭矩的變動比較平緩且利用液壓的氣動工具(Oilpulse)、螺帽扳手(Nut runner)等工具相比,沖擊式扳手、沖擊式螺絲改錐等沖擊式旋轉(zhuǎn)工具分量輕。因此，能夠提供一種易于進(jìn)行扭矩管理且分量輕的工具。
[0093](2)扭矩計算部45使用測量扭矩Ts、慣性矩I以及角加速度α，根據(jù)T =TsXA-1X a XB+C(其中，么、8、(:是系數(shù))來計算緊固扭矩T。由此，能夠更加可靠地計算出緊固扭矩T。
[0094](3)角加速度計算部43計算由旋轉(zhuǎn)編碼器27和旋轉(zhuǎn)角計算部42測量出的旋轉(zhuǎn)角度Θ的近似曲線，并進(jìn)行近似曲線的二次微分，由此計算出角加速度α。由此，不進(jìn)行復(fù)雜的運算處理而能夠簡化角加速度計算部43的運算處理。
[0095](4)角加速度計算部43將旋轉(zhuǎn)角度Θ的近似曲線設(shè)為二次近似曲線來進(jìn)行計算，進(jìn)行二次近似曲線的二次微分，由此計算出角加速度α。由此，不需要導(dǎo)出三次以上的近似曲線，不進(jìn)行復(fù)雜的運算處理而能夠簡化角加速度計算部43的運算處理。
[0096]此外，上述第一實施方式可以如下那樣變更。
[0097]在第一實施方式中，將緊固期間(區(qū)間Ρ2)的角加速度α設(shè)為固定值來進(jìn)行計算，但并不限于固定值。例如也可以計算比緊固期間(區(qū)間Ρ2)長的期間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度Θ的近似曲線。特別是以包含偏離于區(qū)間Ρ2的范圍的旋轉(zhuǎn)角度Θ的信息(特別是區(qū)間Pl中包含的一部分旋轉(zhuǎn)角度Θ)的方式計算角加速度α，由此即使緊固期間(區(qū)間Ρ2)短也能夠獲得旋轉(zhuǎn)角度Θ的信息。因此，能夠有助于提高緊固扭矩T的計算精度?；蛘撸部梢杂嬎惚葏^(qū)間Ρ2短的期間內(nèi)的緊固扭矩Τ。特別是在扭矩低的期間區(qū)間Ρ2長。因此，存在以下情況:除去區(qū)間Ρ2的前半期間(加速中的期間)而使用區(qū)間Ρ2的后半期間(減速中的期間)來計算近似曲線能夠有助于計算精度的提高。
[0098]在第一實施方式中，雖然沒有特別地提及，但例如也可以將砧座20的突起20a設(shè)為彈性體，減小由砧座20與錘19抵接時的沖擊導(dǎo)致的扭矩變動。在該情況下，軸扭矩測量部41也可以導(dǎo)出規(guī)定時間內(nèi)的峰值來作為測量扭矩Ts。由此，能夠期待角加速度α變得非常小，因此能夠視為緊固扭矩T?測量扭矩Ts。
[0099]作為角加速度α，也可以使用規(guī)定期間、例如緊固期間(區(qū)間Ρ2)內(nèi)的角加速度α的測量值的平均值。
[0100]在第一實施方式中，將旋轉(zhuǎn)角度Θ的近似曲線設(shè)為二次近似曲線來導(dǎo)出，但也可以設(shè)為三次以上的近似曲線來導(dǎo)出。以下表示導(dǎo)出旋轉(zhuǎn)角度Θ的四次近似曲線時的一例。
[0101]區(qū)間Ρ2的范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度Θ的四次近似曲線用下式表示。
[0102]【式4】
[0103]Θ = at4+bt3+ct2+dt+e
[0104]在此，角加速度α利用旋轉(zhuǎn)角度Θ的二次微分來導(dǎo)出，因此角加速度計算部43根據(jù)下式來計算角加速度α。
[0105]【式5】

-? _
[0106]a = r = 12α/ ▲十 6fei + 2c
dr
[0107]這樣，通過使用三次以上的高次的近似曲線，能夠更高精度地獲得旋轉(zhuǎn)角度Θ的變化。因此，能夠更高精度地計算出角加速度α。
[0108]在上述實施方式中，在角加速度α的計算中使用了近似式(旋轉(zhuǎn)角度Θ的近似曲線)，但并不限于此。例如圖6所示，也可以使用兩點Χ1、Χ2之間的速度Vl和兩點Χ2、Χ3之間的速度ν2來計算速度變化。具體地說，也可以通過下式來計算角加速度a。
[0109]【式6】
Θ2^Θ\
- viI1 -1]
「01101 a 二 —..................二 —...................=-
L J/3 + /2 ^ r2-H /3 + 12—/2 +il
2 2 2 2
[0111]電動機(jī)15也可以是除有刷電動機(jī)或者無刷電動機(jī)以外的直流電動機(jī)或者交流電動機(jī)。
[0112]沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11的驅(qū)動源并不限于電動機(jī)，例如也可以是螺線管。另外，驅(qū)動源并不限于電動機(jī)、螺線管之類的電動式，也可以是液壓式。
[0113]沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11也可以是非充電式的AC沖擊式旋轉(zhuǎn)工具、空氣沖擊式旋轉(zhuǎn)工具。
[0114]作為扭矩傳感器,也可以使用變形測量計(Deformat1n gauge)。在該情況下,也可以將變形測量計固定在主軸21上，例如使用集電環(huán)等裝置以非接觸通信的方式獲取扭矩數(shù)據(jù)。
[0115]在第一實施方式中，將沖擊式旋轉(zhuǎn)工具設(shè)為能夠把持的手持式，但并不限于此。
[0116]如圖7所示，也可以將具備軸扭矩傳感器26、旋轉(zhuǎn)編碼器27以及具有控制電路30的一部分功能的控制電路74的配件70裝卸自如地設(shè)置于沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11。配件70例如作為沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11的前端配件而被提供。配件70具備:作為殼體的外殼71，其能夠安裝于沖擊式旋轉(zhuǎn)工具I的主體(外殼12);以及輸出軸72，其貫穿外殼71。輸出軸72的一端例如安裝于沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11的卡盤部13a，將主軸21的旋轉(zhuǎn)傳遞至輸出軸72。在輸出軸72的另一端上安裝前端工具24。為了抑制外殼71與輸出軸72 —體旋轉(zhuǎn)，利用固定部件73將外殼71固定于沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11的主體部13。
[0117]在輸出軸72上安裝有軸扭矩傳感器26和旋轉(zhuǎn)編碼器27。軸扭矩傳感器26和旋轉(zhuǎn)編碼器27與收容在外殼71內(nèi)的控制電路74電連接?？刂齐娐?4例如包括上述第一實施方式中的軸扭矩測量部41、旋轉(zhuǎn)角計算部42、角加速度計算部43、慣性矩設(shè)定部44、扭矩計算部45、緩沖器部46、停止判斷部55以及記錄部56?？刂齐娐?4與收容在沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11內(nèi)的控制電路60電連接。該控制電路60包括上述第一實施方式的控制部50。例如，當(dāng)由控制電路74的停止判斷部55計算出的緊固扭矩T達(dá)到目標(biāo)扭矩To時，控制電路74對控制電路60的電動機(jī)控制部54提供停止信號。另外，由扭矩設(shè)定部51設(shè)定的設(shè)定扭矩信息從沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11的控制部50被提供給控制電路74。
[0118]此外，配件70的結(jié)構(gòu)是一例，也可以是以下結(jié)構(gòu):從至少具備旋轉(zhuǎn)編碼器27和軸扭矩傳感器26的配件向沖擊式旋轉(zhuǎn)工具11的控制電路30提供旋轉(zhuǎn)角度、扭矩等信息。
[0119]也可以將上述第一實施方式以及上述各種變形例適當(dāng)?shù)亟M合。
[0120]接著，按照圖8?圖17來說明沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的第二實施方式。
[0121]與第一實施方式同樣地，第二實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具101是能夠單手把持的手持式，被用作進(jìn)行螺栓、螺母等緊固部件的緊固作業(yè)的沖擊式螺絲改錐或者沖擊式扳手。
[0122]沖擊式旋轉(zhuǎn)工具101具備沖擊力產(chǎn)生部、輸出軸126、作為第一測量部的扭矩傳感器130、作為第二測量部的加速度傳感器140以及扭矩運算部160。
[0123]如圖9所示，沖擊式旋轉(zhuǎn)工具101的主體102具備圓筒形狀的主體部103和從主體部103的周面向與主體部103的軸線交叉的方向(圖9A中向下)突出的握持部104。在握持部104的下部裝卸自如地安裝有在樹脂制的殼體內(nèi)收納了充電電池170的電池組105。在握持部104上安裝有電池組105的狀態(tài)下，從充電電池170經(jīng)由電線171向包括扭矩運算部160(參照圖8)的控制電路150、電動機(jī)110(驅(qū)動源)提供電力。沖擊式旋轉(zhuǎn)工具101利用從充電電池170提供的電力進(jìn)行動作。
[0124]沖擊力產(chǎn)生部包括沖擊機(jī)構(gòu)120，該沖擊機(jī)構(gòu)120基于電動機(jī)110的旋轉(zhuǎn)軸111的旋轉(zhuǎn)力生成脈沖狀的沖擊力，并將該沖擊力施加到輸出軸126。
[0125]電動機(jī)110例如是有刷電動機(jī)或者無刷電動機(jī)等直流電動機(jī)。電動機(jī)110的旋轉(zhuǎn)軸111與主體部103的軸線一致。電動機(jī)110以旋轉(zhuǎn)軸111朝向主體部103的前側(cè)(圖9A中的左側(cè))的方式收納在主體部103的后部(圖9A中的右側(cè))。
[0126]從控制電路150經(jīng)由電線172對電動機(jī)110提供驅(qū)動電流，由控制電路150控制電動機(jī)110的轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向。
[0127]沖擊機(jī)構(gòu)120間歇性地對輸出軸126施加脈沖狀的沖擊力。沖擊機(jī)構(gòu)120具備減速機(jī)構(gòu)121、錘122、砧座123以及螺旋彈簧124。
[0128]減速機(jī)構(gòu)121與電動機(jī)110的旋轉(zhuǎn)軸111連結(jié)，使電動機(jī)110的旋轉(zhuǎn)以規(guī)定的減速比減速。利用該減速機(jī)構(gòu)121進(jìn)行減速而得到的高扭矩的旋轉(zhuǎn)力被傳遞至錘122。
[0129]錘122被設(shè)置為相對于減速機(jī)構(gòu)121的驅(qū)動軸121a旋轉(zhuǎn)自如且沿著驅(qū)動軸121a在前后方向上滑動自如。通過驅(qū)動軸121a貫穿其內(nèi)部的螺旋彈簧124的彈性力向前側(cè)施力，將錘122按壓在設(shè)置于輸出軸126的后部的砧座123。在錘122的前表面設(shè)置有與砧座123的向徑向突出的突起123a相抵接的突起122a。在錘122的突起122a抵接于砧座123的突起123a的狀態(tài)下，由于驅(qū)動軸121a進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而錘122和砧座123 —體地旋轉(zhuǎn)，由此，與砧座123 —體地設(shè)置的輸出軸126進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。此外，在第二實施方式中，沖擊機(jī)構(gòu)120基于電動機(jī)110的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生脈沖狀的沖擊力，但也可以通過控制對電動機(jī)110進(jìn)行驅(qū)動的電流來基于電動機(jī)110的旋轉(zhuǎn)力產(chǎn)生脈沖狀的沖擊力。在該情況下，由控制電動機(jī)110的旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)控制部154構(gòu)成沖擊力產(chǎn)生部。
[0130]在緊固或者松開緊固部件的作業(yè)中，對輸出軸126施加的扭矩變大。而且，當(dāng)對錘122與砧座123之間施加規(guī)定值以上的扭矩時，輸出軸126的旋轉(zhuǎn)停止。于是，錘122 —邊壓縮螺旋彈簧124 —邊沿著減速機(jī)構(gòu)121的驅(qū)動軸121a后退。當(dāng)錘122后退而遠(yuǎn)離砧座123時，突起122a脫離突起123a。其結(jié)果，錘122 —邊單獨地轉(zhuǎn)動一邊接受螺旋彈簧124的作用力而前進(jìn)。當(dāng)錘122轉(zhuǎn)動了規(guī)定角度時，錘122的突起122a抵接于突起123a，由此從錘122對砧座123施加沖擊力。通過反復(fù)進(jìn)行這種動作,能夠?qū)敵鲚S126間歇性地施加沖擊力，能夠以更大的扭矩進(jìn)行緊固或者松開緊固部件的作業(yè)。
[0131]輸出軸126與被錘122打擊而旋轉(zhuǎn)的砧座123 —體地設(shè)置。輸出軸126以與主體部103的軸線一致的方式旋轉(zhuǎn)自如地安裝于主體部103的前端部。輸出軸126的前端從主體部103的前端部向外側(cè)突出。在輸出軸126的前端設(shè)置有作為卡盤部的四棱柱部127，該卡盤部用于安裝與作業(yè)內(nèi)容相應(yīng)的工具100 (前端工具)。在該四棱柱部127上安裝工具100，沖擊式旋轉(zhuǎn)工具101被用作沖擊式螺絲改錐或者沖擊式扳手。此外，如圖9B所示，也可以取代四棱柱部127而將六角孔126a設(shè)置為卡盤部。在該情況下，通過將設(shè)置于工具100的六棱柱狀的軸部10a插入到輸出軸126的六角孔126a中，來將工具100安裝于輸出軸126。輸出軸126作為將由來自沖擊力產(chǎn)生部的沖擊力(沖擊力)產(chǎn)生的脈沖狀的扭矩傳遞至工具100的軸部而發(fā)揮功能。
[0132]扭矩傳感器130例如是磁致伸縮式傳感器，以非接觸的方式檢測由于對輸出軸126施加扭矩而在輸出軸126中產(chǎn)生的變形,生成與變形的大小成比例的電信號。該電信號表示對輸出軸126施加的扭矩(測量扭矩)，經(jīng)由電線173提供給控制電路150。
[0133]如圖1OA和圖1OB所示，在通過對圓柱狀的輸出軸126的一部分實施D型切割加工而形成的槽126b內(nèi)粘貼有加速度傳感器140，該加速度傳感器140至少測量周向的加速度成分。此外，加速度傳感器140除了測量周向的加速度成分以外，還可以測量徑向的加速度成分。
[0134]加速度傳感器140設(shè)置于通過沖擊機(jī)構(gòu)120進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的輸出軸126。為了對加速度傳感器140提供電力并接收加速度傳感器140的測量值，設(shè)置有通信線圈141、142。通信線圈141固定于輸出軸126的圓周面上。通信線圈142由圓筒線圈構(gòu)成且在其中心貫穿有輸出軸126。通信線圈142與通信線圈141相向地配置。當(dāng)控制電路150經(jīng)由電線174對通信線圈142通交流電流時，通過相互感應(yīng)而在通信線圈141中有電流流動。加速度傳感器140對在通信線圈141中流動的電流進(jìn)行整流、平滑，之后例如預(yù)先蓄積在電容器(未圖示)中，由此確保動作電力。另外，加速度傳感器140使頻率與從控制電路150提供的交流電流頻率不同的脈沖信號流入通信線圈141，由此經(jīng)由通信線圈142和電線174向控制電路150發(fā)送測量值。由此，控制電路150能夠以非接觸方式對加速度傳感器140提供電力，另外能夠以非接觸方式接收加速度傳感器140的測量值。
[0135]控制電路150具備旋轉(zhuǎn)控制功能，即基于與設(shè)置于握持部104的觸發(fā)桿106a的拉入操作相應(yīng)地從操作開關(guān)106輸出的操作信號來控制電動機(jī)110的旋轉(zhuǎn)。另外，控制電路150具備扭矩控制功能，即使用扭矩傳感器130 (第一測量部)和加速度傳感器140 (第二測量部)的測量值來求出緊固扭矩，當(dāng)緊固扭矩達(dá)到目標(biāo)扭矩時使電動機(jī)110停止。
[0136]控制電路150具備電動機(jī)控制部151、扭矩運算部160、作為控制部的停止判斷部166、扭矩設(shè)定部167以及記錄部168。電動機(jī)控制部151具備轉(zhuǎn)速測量部152、限制速度計算部153以及電動機(jī)控制部154。另外，扭矩運算部160具備扭矩測量部161、緩沖器部162、角加速度計算部163、慣性矩設(shè)定部164以及扭矩計算部165。在此，例如由微型計算機(jī)執(zhí)行控制用程序，由此通過微型計算機(jī)的運算功能來實現(xiàn)電動機(jī)控制部151、扭矩測量部161、角加速度計算部163、扭矩計算部165以及停止判斷部166等。
[0137]扭矩設(shè)定部167與電動機(jī)控制部151和停止判斷部166電連接，根據(jù)操作鈕(省略圖示)的操作位置改變可變電阻器的電阻值。扭矩設(shè)定部167將與由作業(yè)者設(shè)定的緊固扭矩設(shè)定值的大小相應(yīng)的信號(例如與可變電阻的電阻值相應(yīng)的電壓信號)作為目標(biāo)扭矩TO提供給電動機(jī)控制部151和停止判斷部166。
[0138]轉(zhuǎn)速測量部152基于從設(shè)置于電動機(jī)110的速度檢測部112提供的與速度相應(yīng)的信號來測量電動機(jī)110的轉(zhuǎn)速。對于速度檢測部112，例如使用產(chǎn)生頻率與電動機(jī)110的轉(zhuǎn)數(shù)成比例的頻率信號的頻率發(fā)生器。
[0139]限制速度計算部153根據(jù)由轉(zhuǎn)速測量部152測量出的轉(zhuǎn)速和由扭矩設(shè)定部167設(shè)定的目標(biāo)扭矩來計算操作觸發(fā)桿106a時的轉(zhuǎn)速的上限值(限制速度)。
[0140]電動機(jī)控制部154基于與觸發(fā)桿106a的拉入操作相應(yīng)地從操作開關(guān)106輸入的操作信號來控制電動機(jī)110的驅(qū)動，使得電動機(jī)110的轉(zhuǎn)速為限制速度以下。在此，如果目標(biāo)扭矩(緊固扭矩的目標(biāo)值)被設(shè)定得小，則有時限制速度小于電動機(jī)110的最高速度。在這種情況下，即使最大限度地拉觸發(fā)桿106a，電動機(jī)110的轉(zhuǎn)速也被限制為低于最高速度的限制速度以下。另外，當(dāng)進(jìn)行緊固作業(yè)時緊固扭矩達(dá)到目標(biāo)扭矩而從停止判斷部166向電動機(jī)控制部154輸入停止信號時，電動機(jī)控制部154使電動機(jī)110的旋轉(zhuǎn)停止。
[0141]扭矩測量部161基于來自扭矩傳感器130的輸出信號來測量對輸出軸126施加的扭矩。
[0142]緩沖器部162存儲由扭矩測量部161得到的扭矩的測量值。緩沖器部162將從扭矩測量部161接收到的新數(shù)據(jù)覆蓋到舊數(shù)據(jù)并進(jìn)行保存。也就是說，緩沖器部162存儲當(dāng)前時刻至規(guī)定時間前的扭矩的測量值。
[0143]角加速度計算部163將由加速度傳感器140測量出的周向的加速度除以從輸出軸126的中心位置到加速度傳感器140的安裝位置的距離，來求出角加速度。
[0144]慣性矩設(shè)定部164用于設(shè)定與安裝于輸出軸126的加速度傳感器140相比靠前的部分的慣性矩II。在此，所謂與安裝于輸出軸126的加速度傳感器140相比靠前的部分，包括輸出軸126中與加速度傳感器140的安裝位置相比靠前端側(cè)的部位和安裝于輸出軸126的前端的四棱柱部127的工具100。
[0145]扭矩計算部165基于由扭矩傳感器130得到的扭矩的測量值來計算緊固部件的緊固扭矩。在此，扭矩傳感器130的測量值是緊固部件的緊固扭矩同與輸出軸126中扭矩傳感器130的安裝部位相比靠前端側(cè)的部位的慣性扭矩相加而得到的值。根據(jù)輸出軸126中與扭矩傳感器130的安裝部位相比靠前端側(cè)的部分和安裝于輸出軸126的前端的工具100的慣性矩以及輸出軸126的角加速度，能夠求出與輸出軸126中扭矩傳感器130的安裝部位相比靠前端側(cè)的部位的慣性扭矩。在施工現(xiàn)場、工廠等中使用沖擊式旋轉(zhuǎn)工具101的情況下，某種程度上決定了進(jìn)行緊固作業(yè)的緊固部件的種類，與作業(yè)對象的緊固部件相應(yīng)地也決定了所要使用的工具100。因此，使用者例如與工具100相應(yīng)地求出輸出軸126中與扭矩傳感器130的安裝部位相比靠前端側(cè)的部分和安裝于輸出軸126的前端的工具100的慣性矩，將該慣性矩的值預(yù)先設(shè)定在慣性矩設(shè)定部164中。
[0146]因而，扭矩計算部165基于由扭矩傳感器130得到的扭矩的測量值、根據(jù)加速度傳感器140的測量值求出的輸出軸126的角加速度以及由慣性矩設(shè)定部164設(shè)定的慣性矩來計算緊固扭矩。在此，如果將由扭矩傳感器130得到的扭矩的測量值設(shè)為Tl，將根據(jù)加速度傳感器140的測量值求出的角加速度設(shè)為al，將慣性矩的設(shè)定值設(shè)定為II，將校正系數(shù)設(shè)為A、B、C，則扭矩計算部165使用下面的式子計算緊固扭矩T2。
[0147]【式7】
[0148]T2 = TlXA-1lXalXB+C
[0149]此外，校正系數(shù)A是對由安裝于輸出軸126的扭矩傳感器130的靜態(tài)特性和動態(tài)特性的差異等而產(chǎn)生的扭矩測量值的誤差進(jìn)行校正的系數(shù)，大致是I?2左右的值。校正系數(shù)B是對由于輸出軸126的前端部分和安裝于輸出軸126的前端的工具100發(fā)生彈性變形(扭曲變形)而產(chǎn)生的慣性扭矩的誤差進(jìn)行校正的系數(shù)。校正系數(shù)C是對輸出軸126的前端部分和安裝于輸出軸126的前端的工具100的彈性變形時的粘性影響等進(jìn)行校正的系數(shù)。
[0150]停止判斷部166將由扭矩計算部165計算出的緊固扭矩T2與根據(jù)扭矩設(shè)定部167的設(shè)定值求出的目標(biāo)扭矩TO (閾值)進(jìn)行比較，當(dāng)緊固扭矩T2為目標(biāo)扭矩TO以上時，向電動機(jī)控制部154輸出停止信號。
[0151]記錄部168記錄停止判斷部166的判斷結(jié)果等。
[0152]接著，按照圖11的流程圖來說明使用了第二實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具101的緊固作業(yè)時的動作。
[0153]當(dāng)作業(yè)者拉入觸發(fā)桿106a時(步驟S101)，與觸發(fā)桿106a的操作量相應(yīng)的操作信號從操作開關(guān)106被提供給控制電路150。控制電路150在從操作開關(guān)106接收到操作信號時，從扭矩設(shè)定部167讀入緊固扭矩的設(shè)定值，從慣性矩設(shè)定部164讀入慣性矩的設(shè)定值(步驟S102)?？刂齐娐?50的停止判斷部166基于從扭矩設(shè)定部167讀入的緊固扭矩的設(shè)定值來設(shè)定緊固扭矩的閾值、即目標(biāo)扭矩TO (步驟S103)。
[0154]接著，電動機(jī)控制部151的電動機(jī)控制部154對電動機(jī)110提供與來自操作開關(guān)106的操作信號相應(yīng)的驅(qū)動電流，使電動機(jī)110進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(步驟S104)。
[0155]當(dāng)電動機(jī)110進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時，每當(dāng)經(jīng)過規(guī)定的計測時間點，扭矩測量部161從扭矩傳感器130獲取信號，根據(jù)該信號運算對輸出軸126施加的扭矩(步驟S105)。然后，扭矩測量部161將扭矩運算值(測量扭矩)存儲到緩沖器部162 (步驟S106)。
[0156]另外，每當(dāng)經(jīng)過規(guī)定的計測時間點，角加速度計算部163從加速度傳感器140獲取測量信號(步驟S107)。角加速度計算部163根據(jù)從加速度傳感器140獲取到的測量信號求出周向的加速度，通過用該周向的加速度除以從輸出軸126的軸中心到加速度傳感器140的安裝位置的距離，來求出角加速度(步驟S108)。
[0157]另外，角加速度計算部163求出緊固緊固部件200的緊固期間(步驟S109)。例如，能夠?qū)⒕o固期間設(shè)為在電動機(jī)110的旋轉(zhuǎn)停止方向上角加速度為最大的時刻?；蛘?，也可以將緊固期間設(shè)為比在電動機(jī)110的旋轉(zhuǎn)停止方向上角加速度為最大的時刻提前規(guī)定時間或者靠后規(guī)定時間的時刻?；蛘?，緊固期間也可以是包括在電動機(jī)110的旋轉(zhuǎn)停止方向上角加速度為最大的時刻的規(guī)定期間(固定期間)。
[0158]圖12A?圖12C是表示緊固作業(yè)時的扭矩傳感器130和加速度傳感器140的測量結(jié)果的波形圖。圖12A表示由加速度傳感器140測量出的周向的加速度α I的波形圖。圖12Β表示由加速度傳感器140測量出的徑向的加速度α 2的波形圖。圖12C是由扭矩傳感器130得到的扭矩的測量值Tl的波形圖。例如在周向的加速度α I為如圖12Α所示的測量結(jié)果的情況下，角加速度計算部163求出包含在電動機(jī)110的旋轉(zhuǎn)停止方向上角加速度為最大的時刻(時刻tl)的固定期間DTl (例如200 μ S)，來作為緊固期間(參照圖12Α)。
[0159]此外，如上所述，角加速度計算部163也可以將在旋轉(zhuǎn)停止方向上角加速度為最大的時刻(時刻tl)設(shè)為緊固期間，來求出該緊固期間內(nèi)的角加速度?；蛘?，角加速度計算部163還可以將在旋轉(zhuǎn)停止方向上角加速度為最大的時刻(時刻tl)的規(guī)定時間前或者規(guī)定時間后的時刻設(shè)為緊固期間，來求出該緊固期間內(nèi)的角加速度。
[0160]在此，對求出在電動機(jī)110的旋轉(zhuǎn)停止方向上角加速度為最大的時刻的規(guī)定時間后的角加速度的情況進(jìn)行說明。當(dāng)錘122的突起122a抵接于砧座123的突起123a時，對砧座123施加沖擊力，安裝于輸出軸126的工具100進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。此時，存在以下情況:在抵接于砧座123的突起123a的突起122a反彈而暫時脫離之后直到砧座123停止為止的期間，錘122追上砧座123而突起122a再次撞擊突起123a。在該情況下，預(yù)測為在旋轉(zhuǎn)停止方向上角加速度為最大的時刻、例如I μ秒?100 μ秒后，錘122的突起122a追上砧座123而再次撞擊。因而，通過利用進(jìn)行該再次撞擊的時刻的角加速度來計算緊固扭矩，能夠以更高的精度計算出緊固扭矩。
[0161]扭矩計算部165根據(jù)在步驟S109中求出的緊固期間DTl來設(shè)定扭矩的計算期間(步驟S110)。扭矩計算部165從緩沖器部162讀入在步驟SllO中設(shè)定的計算期間的測量值，例如通過求出所讀入的測量值的平均來計算出扭矩的測量值Tl (步驟S111)。
[0162]另外，角加速度計算部163根據(jù)在步驟S109中求出的緊固期間DTl來設(shè)定角加速度的計算期間(步驟S112)，通過求出在步驟S112中設(shè)定的計算期間內(nèi)的角加速度的平均，來計算出角加速度的測量值al (步驟S113)。
[0163]在計算出扭矩Tl和角加速度al時，扭矩計算部165將扭矩Tl和角加速度al的計算結(jié)果以及由慣性矩設(shè)定部164設(shè)定的慣性矩Il代入上述[式7]，來計算出緊固部件200的緊固扭矩T2(步驟S114)。
[0164]在計算出緊固部件200的緊固扭矩Τ2時，停止判斷部166將緊固扭矩Τ2與目標(biāo)扭矩TO (閾值)進(jìn)行比較(步驟S115)。圖14示出了緊固扭矩Τ2的隨時間的變化。每次錘122打擊砧座123時，緊固扭矩Τ2階段性地變大。此外，圖14中的虛線IPl示出了錘122對砧座123施加的間歇性的打擊。
[0165]在步驟SI 15的判斷中，如果緊固扭矩Τ2小于目標(biāo)扭矩TO (步驟S115為“否”)，則控制電路150返回到步驟S105和步驟S107再次進(jìn)行上述的處理。
[0166]在圖14的時刻t2緊固扭矩T2為目標(biāo)扭矩TO以上時(步驟S115為“是”)，停止判斷部166向電動機(jī)控制部154輸出停止信號。電動機(jī)控制部154在被輸入停止信號時，在時刻t3停止向電動機(jī)110提供電流，使電動機(jī)110的旋轉(zhuǎn)停止(步驟SI 16)。由此，能夠?qū)⒕o固扭矩T2管理為規(guī)定的扭矩。另外，停止判斷部166輸出停止信號，并且使緊固扭矩T2的信息記錄到記錄部168 (步驟S117)，結(jié)束緊固作業(yè)時的動作。
[0167]第二實施方式具有以下優(yōu)點。
[0168](I)沖擊式旋轉(zhuǎn)工具101具備電動機(jī)110、沖擊機(jī)構(gòu)120 (沖擊力產(chǎn)生部)、輸出軸126、扭矩傳感器130 (第一測量部)、加速度傳感器140 (第二測量部)以及扭矩運算部160。沖擊力產(chǎn)生部產(chǎn)生脈沖狀的沖擊力。輸出軸126上安裝用于進(jìn)行緊固作業(yè)的工具100。輸出軸126通過由沖擊力產(chǎn)生部產(chǎn)生的沖擊力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。扭矩傳感器130測量對輸出軸126施加的扭矩。加速度傳感器140測量輸出軸126的周向的加速度。扭矩運算部160使用加速度傳感器140的測量值來求出輸出軸126和安裝于輸出軸126的工具100的慣性扭矩，基于該慣性扭矩和由扭矩傳感器130得到的扭矩的測量值來求出緊固扭矩。
[0169]在該結(jié)構(gòu)中，與不考慮慣性扭矩而僅求出扭矩傳感器的測量值作為緊固扭矩的情況相比，扭矩運算部160能夠更為準(zhǔn)確地測量緊固扭矩。此外，第二測量部并不限定于測量周向的加速度的加速度傳感器140，也可以測量輸出軸126的角速度，還可以測量輸出軸126的周向的加速度和角速度這兩者。
[0170](2)沖擊式旋轉(zhuǎn)工具101的控制部(停止判斷部166和電動機(jī)控制部151)能夠使用由扭矩運算部160求出的緊固扭矩來控制電動機(jī)110。
[0171](3)扭矩計算部165根據(jù)輸出軸126的角加速度al以及輸出軸126的前端部分和安裝于輸出軸126的前端的工具100的慣性矩Il來求出慣性扭矩。然后，扭矩計算部165從扭矩傳感器130的測量值Tl減去慣性扭矩，來求出緊固扭矩T2(參照上述[式7])。因此，與不考慮慣性扭矩而將測量值Tl設(shè)為緊固扭矩Τ2的情況相比，能夠更加準(zhǔn)確地求出緊固扭矩Τ2。
[0172](4)扭矩運算部160還優(yōu)選求出固定時間的平均值，作為由扭矩傳感器130得到的扭矩的測量值和根據(jù)加速度傳感器140的測量值得到的輸出軸126的角加速度，能夠減少因噪聲等的影響而在緊固扭矩的計算值中產(chǎn)生的誤差。
[0173]此外，上述第二實施方式也可以如下那樣進(jìn)行變更。
[0174]在第二實施方式中，扭矩計算部165將扭矩的測量值Tl計算為固定期間(規(guī)定期間)的平均值，角加速度計算部163將角加速度的測量值al計算為固定期間(規(guī)定期間)的平均值。也可以取代這種方式，而僅在扭矩的測量值Tl和角加速度的測量值al中的任一方中使用平均值。
[0175]在第二實施方式中，作為第二測量部的加速度傳感器140安裝于輸出軸126的外周部，來測量周向的加速度α I和徑向的加速度α 2。扭矩運算部160的角加速度計算部163通過用由加速度傳感器140測量出的周向的加速度α I除以從輸出軸126的中心位置到加速度傳感器140的安裝位置的距離(r)，來求出角加速度(a l/r)。在該結(jié)構(gòu)中，角加速度計算部163能夠求出旋轉(zhuǎn)停止方向上的角加速度的最大值、或者包含在旋轉(zhuǎn)停止方向上角加速度為最大的時刻的規(guī)定期間內(nèi)的角加速度的平均值，來作為角加速度。另外，能夠使用測量周向的加速度的一個加速度傳感器140來計算角加速度。
[0176]在該結(jié)構(gòu)中，扭矩運算部160可以將由加速度傳感器140測量出的徑向的加速度α 2為零的停止時刻的規(guī)定時間前的角加速度用于緊固扭矩的運算。圖13Α分別示出打擊時的輸出軸126的角度Θ 1、周向的加速度α 1、徑向的加速度α 2以及角速度ω?的時間變化。當(dāng)輸出軸126的旋轉(zhuǎn)停止時，離心力為零，因此徑向的加速度α 2為零(圖13Α的時刻t2)。因而，扭矩運算部160能夠基于徑向的加速度α 2為零的時刻來準(zhǔn)確地求出輸出軸126的旋轉(zhuǎn)停止的停止時刻(時刻t2)。另外，扭矩運算部160將停止時刻(時刻t2)的規(guī)定時間前的角加速度用于緊固扭矩的運算，由此能夠更加準(zhǔn)確地求出緊固扭矩。此外，停止時刻的規(guī)定時間前是指檢測到適于計算緊固扭矩的角加速度的時刻。該時刻是根據(jù)進(jìn)行緊固部件的緊固作業(yè)的結(jié)果而從經(jīng)驗上求出的。在此，扭矩運算部160也可以求出停止時刻(時刻t2)前的固定期間DTl (規(guī)定期間)的角加速度的平均值，將該角加速度的平均值用于緊固扭矩的運算。
[0177]另外，在第二實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具101中，也可以代替加速度傳感器140，而在輸出軸126的外周部或者中心部安裝第二測量部，來測量輸出軸126的角速度ω I。圖13Β表示打擊時的角速度ω I的測量結(jié)果。當(dāng)輸出軸126的旋轉(zhuǎn)停止時，角速度ω I的值為零。扭矩運算部160可以根據(jù)直到由第二測量部測量出的角速度ω I為零的停止時刻(圖13Β的時刻t4)的規(guī)定時間前為止的固定期間DT2內(nèi)的角速度ω I的平均變化率來求出角加速度，將該角加速度用于緊固扭矩的運算。由此，僅根據(jù)由一個角速度傳感器得到的角速度的測量結(jié)果也能夠求出輸出軸126的停止時刻，進(jìn)而求出用于緊固扭矩的運算的角加速度。此外，扭矩運算部160可以根據(jù)固定期間DT2內(nèi)的角速度ω?的微分值求出角加速度，也可以將該角加速度用于緊固扭矩的運算。
[0178]在第二實施方式的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具101中，在主體102上安裝有以非接觸方式測量對輸出軸126施加的扭矩的扭矩傳感器130，但也可以在輸出軸126上安裝直接測量對輸出軸126施加的扭矩的扭矩傳感器130。在該情況下，如圖15Α所示，對安裝于輸出軸126的扭矩傳感器130供電且設(shè)置用于從扭矩傳感器130接收信號的通信線圈131、132即可。通信線圈131固定于輸出軸126的圓周面。通信線圈132由圓筒線圈構(gòu)成，且在其中心貫穿有輸出軸126。通信線圈132與通信線圈131相向地配置。通信線圈132經(jīng)由電線173與控制電路150電連接。當(dāng)控制電路150對通信線圈132通交流電流時，通過相互感應(yīng)而在通信線圈131中有電流流動。對該電流進(jìn)行整流、平滑化之后對扭矩傳感器130提供動作電力。另外，扭矩傳感器130通過使頻率與從控制電路150提供的交流電流頻率不同的脈沖信號流入通信線圈131，來經(jīng)由通信線圈132向控制電路150發(fā)送測量值。由此，控制電路150能夠以非接觸方式對扭矩傳感器130提供電力，另外能夠以非接觸方式接收扭矩傳感器130的測量值。
[0179]也就是說，在該變形例中，在輸出軸126上設(shè)置有受電部(通信線圈131、141)，該受電部用于以非接觸方式從固定于主體102的供電部(通信線圈132、142)接收扭矩傳感器130和加速度傳感器140的動作電力。另外，在輸出軸126上設(shè)置有通信部(通信線圈131、141)，該通信部用于將扭矩傳感器130和加速度傳感器140的測量值輸出到收納于主體102的扭矩運算部160。供電部和通信部中的至少一方在沖擊機(jī)構(gòu)120沒有對輸出軸126間歇性地施加沖擊力的期間進(jìn)行動作。在沖擊機(jī)構(gòu)120沒有施加沖擊力的期間，由電動機(jī)110產(chǎn)生的電磁噪聲比較小。因此，通過使供電部和通信部在該期間進(jìn)行動作，不易于發(fā)生由電磁噪聲引起的誤動作。
[0180]此外，也可以代替圖15Α的結(jié)構(gòu)，以非接觸方式僅對扭矩傳感器130和加速度傳感器140中的任一方進(jìn)行供電，或者僅扭矩傳感器130和加速度傳感器140中的任一方以非接觸方式輸出測量信號。
[0181]另外，如圖15Β所示，為了將安裝于輸出軸126的扭矩傳感器130和加速度傳感器140與收納在主體102內(nèi)的控制電路150電連接，也可以設(shè)置集電環(huán)128。集電環(huán)128具備:環(huán)狀的電路128a，其沿著與輸出軸126同心的圓周面整周地形成；以及刷128b，其固定地配置于主體102，與電路128a彈性地接觸。刷128b經(jīng)由電線與控制電路150電連接。在該結(jié)構(gòu)中，扭矩傳感器130和加速度傳感器140經(jīng)由集電環(huán)128與控制電路150電連接。S卩，從控制電路150經(jīng)由集電環(huán)128對扭矩傳感器130和加速度傳感器140提供動作電力。另外，扭矩傳感器130和加速度傳感器140的測量信號經(jīng)由集電環(huán)128被提供給控制電路150的扭矩運算部160。在該結(jié)構(gòu)中，即使在電磁噪聲多的環(huán)境中也能夠?qū)⑴ぞ貍鞲衅?30和加速度傳感器140的測量信號傳遞至控制電路150。此外，在經(jīng)由集電環(huán)128進(jìn)行電力提供和測量信號的接收和發(fā)送的情況下，為了防止由電磁噪聲導(dǎo)致的誤動作，也優(yōu)選在沖擊機(jī)構(gòu)120沒有對輸出軸126施加沖擊力的期間進(jìn)行供電和測量信號的發(fā)送和接收。
[0182]在第二實施方式中，扭矩運算部160的全部或者一部分例如可以使用MEMS (MicroElectro Mechanical Systems:微電子機(jī)械系統(tǒng))技術(shù)與第一測量部(扭矩傳感器130)、第二測量部(加速度傳感器140)或者二者一體地設(shè)置。在該情況下，扭矩運算部160的全部或者一部分被一體化而得到的測量部(第一測量部、第二測量部或者二者)可以安裝于輸出軸126 (例如在輸出軸126上安裝于通信線圈或者集電環(huán)的附近)。
[0183]或者，扭矩運算部160的全部或者一部例如也可以使用MEMS技術(shù)小型化，與第一測量部和第二測量部并列設(shè)置安裝于輸出軸126(例如在輸出軸126上安裝于通信線圈或者集電環(huán)的附近)。
[0184]如圖16A所示，也可以將具備扭矩傳感器130、加速度傳感器140以及控制電路182的配件180裝卸自如地安裝于沖擊式旋轉(zhuǎn)工具101。配件180的控制電路182測量緊固扭矩，將緊固扭矩的測量值或者基于緊固扭矩的測量值的控制信號輸出到?jīng)_擊式旋轉(zhuǎn)工具 101。
[0185]如圖17所示，控制電路182包括上述第二實施方式中的扭矩運算部160和停止判斷部166。在圖17的結(jié)構(gòu)中，控制電路150除了扭矩運算部160和停止判斷部166設(shè)置在控制電路182中這一點以外，與在上述第二實施方式中說明的控制電路150相同。下面，對與第二實施方式相同的構(gòu)成要素附加相同的附圖標(biāo)記，并省略其說明。
[0186]如圖16A所示，配件180具備作為裝卸自如地安裝于沖擊式旋轉(zhuǎn)工具101的主體的殼體的外殼181。
[0187]外殼181旋轉(zhuǎn)自如地支承安裝有加速度傳感器140和扭矩傳感器130的輸出軸129。輸出軸129的兩端向外殼181的外側(cè)突出。輸出軸129的后端連結(jié)于與砧座123 —體地設(shè)置的輸出軸126的前端。輸出軸129的前端設(shè)置有四棱柱部129a。在該四棱柱部129a上安裝用于進(jìn)行緊固部件200的緊固作業(yè)的工具100。此外，如圖16B所示，也可以在輸出軸129的前端設(shè)置六角孔12%來代替四棱柱部129a。在該情況下，通過將設(shè)置于工具100的六棱柱狀的軸部10a插入到輸出軸129的六角孔129b，來將工具100安裝于輸出軸129。此外，與第二實施方式同樣地，使用通信線圈(未圖示)進(jìn)行向安裝于輸出軸129的加速度傳感器140和扭矩傳感器130的供電和通信，但也可以使用集電環(huán)進(jìn)行供電和通信。
[0188]外殼181被安裝成經(jīng)由支承棒等固定部件183固定于主體102的前側(cè)以避免外殼181相對于主體102進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0189]當(dāng)緊固扭矩T2達(dá)到目標(biāo)扭矩TO時，控制電路182輸出停止信號?？刂齐娐?82利用電線175與收納于主體102的控制電路150電連接。由此，控制電路150與控制電路182之間經(jīng)由電線175發(fā)送和接收信號。另外，從控制電路150經(jīng)由電線175對控制電路182提供動作電力。
[0190]沖擊式旋轉(zhuǎn)工具101的配件180例如實現(xiàn)為裝卸自如地安裝于沖擊式旋轉(zhuǎn)工具101的主體102的前端配件。具備這種配件180的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具101的動作與上述第二實施方式相同，因此省略詳細(xì)的說明。
[0191]通過使用配件180，能夠?qū)Σ痪哂袦y量施加于輸出軸的扭矩的測量功能、測量輸出軸的加速度或者角速度的測量功能的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具追加扭矩測量功能。另外，扭矩傳感器130和加速度傳感器140收納于外殼181，因此能夠容易地進(jìn)行更換或者追加扭矩傳感器130和加速度傳感器140的作業(yè)。
【權(quán)利要求】
1.一種沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于，具備: 驅(qū)動源； 沖擊力產(chǎn)生部，其產(chǎn)生用于將上述驅(qū)動源的動力轉(zhuǎn)換為脈沖狀的扭矩的沖擊力； 軸部，其向用于進(jìn)行緊固作業(yè)的工具傳遞上述脈沖狀的扭矩； 扭矩測量部，其將對上述軸部施加的扭矩作為測量扭矩來進(jìn)行測量； 旋轉(zhuǎn)角測量部，其測量上述軸部的旋轉(zhuǎn)角； 緊固扭矩計算部，其根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)角計算角加速度，基于上述角加速度和上述測量扭矩來計算緊固扭矩；以及 控制部，其基于上述緊固扭矩來控制上述驅(qū)動源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于， 當(dāng)將上述緊固扭矩設(shè)為T、將上述測量扭矩設(shè)為Ts、將上述軸部的慣性矩設(shè)為1、將上述角加速度設(shè)為α?xí)r，上述緊固扭矩計算部構(gòu)成為按照下式來計算上述緊固扭矩， T = TsXA-1X a XB+C 其中，A、B、C為校正系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于， 上述緊固扭矩計算部構(gòu)成為計算由上述旋轉(zhuǎn)角測量部測量出的上述旋轉(zhuǎn)角的近似曲線，通過進(jìn)行上述近似曲線的二次微分來計算上述角加速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于， 上述緊固扭矩計算部構(gòu)成為計算上述旋轉(zhuǎn)角的二次近似曲線，通過進(jìn)行上述二次近似曲線的二次微分來計算上述角加速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于， 上述緊固扭矩計算部計算規(guī)定期間內(nèi)的上述測量扭矩的平均值，并且計算上述規(guī)定期間內(nèi)的上述角加速度的平均值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于， 上述緊固扭矩計算部計算各沖擊力產(chǎn)生時的同第一時間點與第二時間點之間的差對應(yīng)的緊固期間，上述第一時間點是通過本次的沖擊力而增加的上述旋轉(zhuǎn)角與在前一次的沖擊力的產(chǎn)生期間中得到的最大旋轉(zhuǎn)角度相同時，上述第二時間點是通過本次的沖擊力而增加的上述旋轉(zhuǎn)角成為在本次的沖擊力的產(chǎn)生期間中得到的最大旋轉(zhuǎn)角度時， 上述緊固扭矩計算部構(gòu)成為基于包括上述緊固期間的至少一部分的期間來計算上述旋轉(zhuǎn)角的近似曲線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于， 由上述扭矩測量部測量的測量扭矩是規(guī)定期間內(nèi)的峰值。
8.—種沖擊式旋轉(zhuǎn)工具用配件，能夠安裝于沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，該配件的特征在于，具備: 扭矩測量部，其將對上述沖擊式旋轉(zhuǎn)工具中的軸部施加的扭矩作為測量扭矩來進(jìn)行測量; 旋轉(zhuǎn)角測量部，其測量上述軸部的旋轉(zhuǎn)角；以及 緊固扭矩計算部，其根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)角計算角加速度，基于上述角加速度和上述測量扭矩來計算緊固扭矩。
9.一種沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于，具備: 驅(qū)動源； 沖擊力產(chǎn)生部，其產(chǎn)生用于將上述驅(qū)動源的動力轉(zhuǎn)換為脈沖狀的扭矩的沖擊力； 軸部，其向用于進(jìn)行緊固作業(yè)的工具傳遞上述脈沖狀的扭矩； 第一測量部，其將對上述軸部施加的扭矩作為測量扭矩來進(jìn)行測量； 第二測量部，其測量上述軸部的周向的加速度和上述軸部的角速度中的至少一方；扭矩運算部，其基于由上述第一測量部測量出的上述測量扭矩以及使用上述第二測量部的測量值求出的上述軸部和上述工具的慣性扭矩，來求出緊固扭矩；以及控制部，其基于上述緊固扭矩來控制上述驅(qū)動源。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于， 當(dāng)將上述緊固扭矩設(shè)為T2、將由上述第一測量部測量出的上述測量扭矩設(shè)為Tl、將根據(jù)上述第二測量部的測量值得到的上述軸部的角加速度設(shè)為al、將上述軸部中與安裝有上述第二測量部的部位相比靠前端側(cè)的部位和上述工具的慣性矩設(shè)為Il時，上述扭矩運算部構(gòu)成為按照下式計算上述緊固扭矩， T2 = TlXA-1lXalXB+C 其中，A、B、C是校正系數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于， 上述扭矩運算部針對由上述第一測量部測量出的上述測量扭矩和根據(jù)上述第二測量部的測量值得到的上述軸部的角加速度中的任一方或者雙方，使用規(guī)定期間的平均值。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于， 上述第二測量部構(gòu)成為安裝于上述軸部的外周部，測量上述軸部的周向的加速度，上述扭矩運算部構(gòu)成為通過用上述軸部的周向的加速度除以從上述軸部的中心位置到上述第二測量部的安裝位置的距離，來求出上述軸部的角加速度， 上述扭矩運算部將 (i)上述驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)停止方向上的上述角加速度的最大值； (?)在上述旋轉(zhuǎn)停止方向上上述角加速度為最大時的規(guī)定時間前或者規(guī)定時間后的上述角加速度；或者 (iii)包括在上述旋轉(zhuǎn)停止方向上上述角加速度為最大的時刻的規(guī)定期間內(nèi)的上述角加速度的平均值， 使用于上述緊固扭矩的運算。
13.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于， 上述第二測量部構(gòu)成為安裝于上述軸部的外周部，測量上述軸部的周向的加速度和徑向的加速度， 上述扭矩運算部構(gòu)成為通過用上述軸部的周向的加速度除以從上述軸部的中心位置到上述第二測量部的安裝位置的距離，來求出上述軸部的角加速度， 上述扭矩運算部將 (i)上述軸部的徑向的加速度為零的停止時刻的規(guī)定時間前的上述角加速度；或者 (?)上述停止時刻前的規(guī)定期間內(nèi)的上述角加速度的平均值， 使用于上述緊固扭矩的運算。
14.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于， 上述第二測量部構(gòu)成為安裝于上述軸部的外周部，測量上述軸部的角速度， 上述扭矩運算部構(gòu)成為根據(jù)直到上述角速度為零的停止時刻的規(guī)定時間前為止的固定期間內(nèi)的上述角速度的微分值或者平均變化率來求出上述軸部的角加速度。
15.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于，還具備: 主體，其收納上述沖擊力產(chǎn)生部和上述扭矩運算部； 供電部，其固定于上述主體；以及 受電部，其設(shè)置于上述軸部，用于以非接觸方式從上述供電部接收上述第一測量部和上述第二測量部的動作電力， 其中，上述受電部還作為通信部發(fā)揮功能，該通信部用于以非接觸方式向上述扭矩運算部發(fā)送上述第一測量部的測量值和上述第二測量部的測量值， 上述沖擊力產(chǎn)生部構(gòu)成為對上述軸部間歇性地施加上述脈沖狀的扭矩， 上述供電部和上述通信部中的至少一方構(gòu)成為在上述沖擊力產(chǎn)生部沒有對上述軸部施加沖擊力的期間進(jìn)行動作。
16.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于，還具備: 主體，其收納上述沖擊力產(chǎn)生部和上述扭矩運算部；以及 殼體，其收納上述第一測量部和上述第二測量部，且裝卸自如地安裝于上述主體，上述第一測量部的測量值和上述第二測量部的測量值被輸出到收納于上述主體的上述扭矩運算部。
17.—種沖擊式旋轉(zhuǎn)工具用配件，能夠安裝于沖擊式旋轉(zhuǎn)工具，該配件的特征在于，具備: 第一測量部，其將對上述沖擊式旋轉(zhuǎn)工具中的軸部施加的扭矩作為測量扭矩來進(jìn)行測量; 第二測量部，其測量上述軸部的周向的加速度和上述軸部的角速度中的至少一方；以及 扭矩運算部，其基于由上述第一測量部測量出的上述測量扭矩以及使用上述第二測量部的測量值求出的上述軸部和安裝于上述沖擊式旋轉(zhuǎn)工具的前端工具的慣性扭矩來求出緊固扭矩， 其中，上述扭矩運算部構(gòu)成為輸出上述緊固扭矩的計算值和基于上述緊固扭矩的計算值的驅(qū)動源的控制信號中的至少一方。
【文檔編號】B25B21/00GK104290067SQ201410338861
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日
【發(fā)明者】關(guān)野文昭, 稻垣賢一郎, 大橋敏治, 有村直, 大谷隆兒, 水野光政 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社