JP2011047465A - Automatic gear shifting device for rotary power tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電動工具の自動変速装置、殊に回転電動工具における減速比を変更する切換動作を負荷変動に応じて自動的に行う自動変速装置に関するものである。 The present invention relates to an automatic transmission for a rotary electric tool, and more particularly to an automatic transmission that automatically performs a switching operation for changing a reduction ratio in a rotary electric tool in accordance with a load change.
従来から、ドリルドライバ、インパクトドライバや、オイルパルスドライバや、回転レンチ等の回転電動工具において、減速機構により駆動源からの回転駆動を減速して出力している。例えば、減速機構が複数段の遊星減速段を有し、初段の遊星減速段が、駆動源の出力軸に取り付けられるギアを太陽ギアとして、インターナルギアと、遊星ギアと、遊星ギアを連結ピンを介して保持しているキャリアと、からなり、該キャリアに次段の太陽ギアが取り付けられている。 Conventionally, in a rotary electric tool such as a drill driver, an impact driver, an oil pulse driver, and a rotary wrench, rotational drive from a drive source is decelerated and output by a reduction mechanism. For example, the speed reduction mechanism has a plurality of planetary speed reduction stages, and the first stage planetary speed reduction stage uses a sun gear as the gear attached to the output shaft of the drive source, and connects the internal gear, the planetary gear, and the planetary gear with a connecting pin. And a next-stage sun gear is attached to the carrier.
また、上記複数段の遊星減速段を有した減速機構に減速比を変更する変速装置を設けて作業中の負荷変動に応じて減速比を切り換えることで、作業効率を向上させたものがある。例えば、回転電動工具を用いた作業とは、孔開口作業や締付作業等であり、低トルク高速回転で作業を開始して作業中に上記変速装置により高トルク低速回転に切り換えることで、作業の進行により増加した負荷に対応させて、作業効率を向上させるものである。 In addition, there is one that improves work efficiency by providing a speed change mechanism that changes the speed reduction ratio to a speed reduction mechanism having a plurality of planetary speed reduction stages and switching the speed reduction ratio according to load fluctuations during work. For example, work using a rotating electric tool is a hole opening work, a tightening work, etc., and the work is started by switching to high torque low speed rotation by the above transmission during the work after starting the work with low torque high speed rotation. The working efficiency is improved in response to the increased load due to the progress of.
特に、特許文献1のように、遊星減速機構に自動変速装置を設けて、作業中の負荷変動に応じた減速比の変更を自動変速装置で回転駆動中に自動的に行わせて、使用者が回転電動工具の使用を止めて手動操作で切り換える等の使用者の負担を軽減したものがある。詳しくは、複数段の遊星機構の一つのインターナルギアを変速用インターナルギア(切換用ギア)として軸方向移動させて減速比を切り換えるカム装置を備えたものである。上記カム装置は、変速用インターナルギアの駆動源側に位置する他のインターナルギアの所定トルク未満での回転を規制する弾性体と、上記他のインターナルギアの所定トルクに達した際の回転を軸方向の移動に変換するカム部材と、変速用インターナルギアを軸方向に付勢する反転ばねと、からなっている。上記反転ばねは減速比の切換前後で付勢する向きが反転するものであり、付勢する向きの反転により変速用インターナルギアを切換前と切換後の各位置に夫々保持している。そして、変速用インターナルギアの軸方向移動中に反転ばねの付勢する向きが反転されるため、変速用インターナルギアの軸方向移動を補助する補助力となっている。
In particular, as in
しかしながら、特許文献1のものでは反転ばねの付勢する向きを切換動作中に反転させるため、反転ばねを変速用インターナルギアの外周面に設けており、反転ばねの付勢力が軸に対して斜めにかかっている。そのため、切換時に変速用インターナルギアが平行に軸方向移動できずに軸ぶれを生じて、ギア破損等の遊星機構に不具合を招くことがある。
However, in
そこで、本発明は上記事情に鑑みて発明したものであり、切換用ギアに対する付勢力を軸方向にのみ付与することで、切換用ギアの軸ぶれを防止して、スムーズで且つ安定した切換を行う回転電動工具の自動変速装置を提供することを課題とした。特に、負荷変動に応じて減速比の切換を開始する変速タイミングの安定性の向上を課題とした。 Therefore, the present invention has been invented in view of the above circumstances, and by applying an urging force to the switching gear only in the axial direction, shaft switching of the switching gear can be prevented and smooth and stable switching can be achieved. An object of the present invention is to provide an automatic transmission for a rotary electric tool to be performed. In particular, an object is to improve the stability of the shift timing at which the switching of the reduction ratio is started according to the load fluctuation.
上記課題を解決するために、本発明の回転電動工具の自動変速装置は、駆動源からの回転駆動を減速する遊星減速段を備えた減速機構に設けられたものである。そして、上記遊星減速段の少なくとも一つのギアが上記減速機構の減速比を変更する切換用ギア14であり、上記切換用ギア14を負荷変動に対応して軸方向移動させることで異なる減速比の状態に切り換える切換部を備えている。上記切換部は、電磁駆動により磁力吸引して上記切換用ギア14を軸方向Aにのみ付勢する付勢部15と、負荷変動を検知する検知部16と、上記付勢部15の通電制御を行う制御部と、を有している。そして、上記制御部は検知部16の検知結果が閾値に達すると付勢部15を電磁駆動させるものであり、電磁駆動した上記付勢部15は上記切換用ギア14を平行に軸方向移動させると共に上記切換用ギア14を上記軸方向移動後の位置に保持するものである。
In order to solve the above-mentioned problems, an automatic transmission for a rotary electric tool according to the present invention is provided in a speed reduction mechanism including a planetary speed reduction stage that decelerates rotational drive from a drive source. At least one gear of the planetary reduction stage is a
このような構成としたことで、負荷変動に応じて減速比の切換を行えて、使用者による減速比の切換操作を不要とし、且つ回転駆動を中断せずに減速比を変更することができる。特に、切換用ギア14に対して付勢部15が軸方向Aにのみ付勢するため、切換用ギア14が軸方向移動時の軸ぶれを生じることを防止できる。そして、負荷変動を検知する検知部16を設けたことで、負荷変動を検知して、検知結果に応じて変速動作を行うことができる。更に、制御部が減速比の切換を開始する変速タイミングを判断すると共に、判断結果に基づいて付勢部15の電磁駆動を制御するため、切換時及び切換後にのみ付勢部15が切換用ギア14を付勢するものにできる。
By adopting such a configuration, the reduction ratio can be switched according to the load fluctuation, the switching operation of the reduction ratio by the user is unnecessary, and the reduction ratio can be changed without interrupting the rotation drive. . In particular, since the
また、検知部16に変位センサ23、回転センサ30、磁歪式トルクセンサ、電流検知回路を用いることで、負荷変動を数値化して検知することができて好ましい。
In addition, it is preferable to use a
また、付勢部15をリング形状の電磁石とすることで、付勢部15を簡素な構成にすることができて好ましい。
In addition, it is preferable that the
また、制御部が検知結果に比較する閾値を変更可能としたことで、回転電動工具による作業内容における負荷変動に応じた閾値に変更できて、変速タイミングを作業内容に合ったものにすることができて好ましい。 In addition, since the control unit can change the threshold value to be compared with the detection result, it can be changed to a threshold value corresponding to the load fluctuation in the work content by the rotary electric tool, and the shift timing can be adapted to the work content. This is preferable.
上記のように、本発明の回転電動工具の自動変速装置は負荷変動に応じて減速比の切換を行うものであり、使用者による切換操作を不要とすることで使用者の負担を軽減できて、回転電動工具の使い勝手を向上したものである。そして、切換用ギアを付勢部の磁力吸引により平行に軸方向移動させたことで、減速比が変化する際の切換用ギアの軸ぶれ等の発生を防止できて、ギアの破損等の不具合の発生が抑制されて、工具寿命を向上することができる。特に、付勢部を電磁駆動して磁力吸引するものとしたことで、切換前や非回転駆動時等の非切換時に付勢部による付勢力の付与を無くすことができて、付勢部以外の構成部材への磁力の蓄積を抑制することができる。そして、負荷変動を検知する検知部を設けたことで、負荷変動を数値化して検知することが可能となり、負荷の増加に伴い切換用ギアを軸方向移動させるものと比べて、部材のばらつき等による変速タイミングのずれを低減することができる。そのため、略同じ負荷に達した際に減速比の切換が開始されるものとなり、安定した変速タイミングでスムーズに減速比の自動切換を行うことができる。 As described above, the automatic transmission of the rotary electric tool according to the present invention switches the reduction ratio according to the load fluctuation, and the burden on the user can be reduced by eliminating the switching operation by the user. This improves the usability of the rotating power tool. And by moving the switching gear in the axial direction in parallel by the magnetic force attraction of the urging unit, it is possible to prevent the switching gear from running out of the shaft when the reduction ratio changes, and to prevent problems such as gear breakage. Is suppressed, and the tool life can be improved. In particular, since the urging unit is electromagnetically driven to attract the magnetic force, it is possible to eliminate the application of the urging force by the urging unit at the time of non-switching such as before switching or during non-rotation driving. It is possible to suppress the accumulation of magnetic force on the constituent members. And by providing a detection unit that detects load fluctuations, it is possible to detect the load fluctuations numerically, as compared with those that move the switching gear in the axial direction as the load increases, etc. The shift in shift timing due to can be reduced. For this reason, the switching of the reduction ratio is started when substantially the same load is reached, and the automatic reduction ratio can be smoothly switched at a stable shift timing.
また、検知部に変位センサや回転センサや磁歪式トルクセンサや電流検知回路を用いることで、負荷変動を数値化して検知できて、負荷変動の検知精度を向上することができる。特に、電流検知回路を用いたものでは、センサ部材を不要にできて、検知部が簡素な構成となり、低コスト化することができる。 Further, by using a displacement sensor, a rotation sensor, a magnetostrictive torque sensor, or a current detection circuit for the detection unit, it is possible to detect the load fluctuation numerically and improve the detection accuracy of the load fluctuation. In particular, in the case of using a current detection circuit, the sensor member can be dispensed with, the detection unit can have a simple configuration, and the cost can be reduced.
以下、図面に基づいて本発明の各実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、各形状は減速機構の軸方向Aに沿って視た形状であり、上記軸方向Aに沿って駆動源側を後方とし、出力側を前方とする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. For convenience of explanation, each shape is a shape viewed along the axial direction A of the speed reduction mechanism, and the drive source side is the rear side and the output side is the front side along the axial direction A.
本発明の自動変速装置は減速機構に設けられており、上記減速機構は回転電動工具の駆動源であるモータ(特に図示しない)からの回転駆動を減速して出力軸13に出力するものである。例えば、上記減速機構は外装である略円筒形状のギアケース1内に複数の遊星段が並んだものであり、本例では、図1に示すように、円筒の中心軸に沿って遊星段を三段並べたものとなっている。
The automatic transmission according to the present invention is provided in a speed reduction mechanism, and the speed reduction mechanism decelerates the rotational drive from a motor (not shown) as a drive source of the rotary electric tool and outputs it to the
詳しくは、初段である一段目の遊星段が、モータの駆動軸の一端に取り付けられた太陽ギア(図面では省略した)と、ギアケース1に固定保持されたインターナルギア3と、上記太陽ギアとインターナルギア3に回転自在で噛み合う遊星ギア2と、を有している。そして、遊星ギア2が連結ピンを介してキャリア4に保持されており、太陽ギアとキャリア4の回転軸芯及びリング状のインターナルギア3の中心軸がギアケース1の中心軸と略同芯となっている。更に、上記初段のキャリア4には次段である二段目の太陽ギア5が同芯で取り付けられている。
Specifically, the first planetary stage, which is the first stage, includes a sun gear (not shown in the drawing) attached to one end of a motor drive shaft, an
また、二段目の遊星段はインターナルギア7が回転可能な状態と回転不能な状態の二つの状態を取る変速段となっている。そして、一段目の遊星段と略同様に、太陽ギア5とインターナルギア7に遊星ギア6が常に噛み合っており、該遊星ギア6が連結ピンを介してキャリア8に保持されており、該二段目のキャリア8には同芯で三段目の太陽ギア9が取り付けられている。更に、上記二段目のインターナルギア7が回転可能な状態では初段のキャリア4の外周に係合して該キャリア4と一体で回転し、回転不能な状態では初段のキャリア4との係合を解き且つギアケース1の内周面に係合しギアケース1に固定保持されている。そのため、上記インターナルギア7が減速機構の減速比を変更する切換用ギア14であり、インターナルギア7を回転可能とした状態より回転不能とした状態の減速比が大きいものとなっている。
The second planetary stage is a gear stage that takes two states, a state in which the
また、三段目である最終段の遊星段はインターナルギア11にトルククラッチ(特に図示しない)を備えた減速段となっており、トルククラッチによるトルク規制が行われない限りインターナルギア11は回転不能で保持されている。そして、一段目の遊星段と略同様に、太陽ギア9とインターナルギア11に遊星ギア10が噛み合っており、該遊星ギア10が連結ピンを介してキャリア12に保持されており、上記最終段のキャリア12には出力軸13が取り付けられている。もちろん、最終段の遊星段がトルククラッチを備えていなくてもよい。
The third planetary stage, which is the third stage, is a decelerating stage in which the
つまり、減速機構は切換用ギア14が初段のキャリア4と一体で回転する低トルク高速回転モードと、切換用ギア14がギアケース1に固定された高トルク低速モードと、を備えたものである。そして、上記二つのモードの切換は切換用ギア14の軸方向移動により行われている。更に、上記切換用ギア14の軸方向移動のうち、低トルク高速回転モードから高トルク低速回転モードへの変速動作が自動変速装置の切換部により行われている。
In other words, the speed reduction mechanism includes a low torque high speed rotation mode in which the
詳しくは、上記切換部が、電磁駆動して切換用ギア14を磁力吸引する付勢部15と、負荷変動の指標となる値を検知する検知部16と、検知部16の検知結果に基づいて付勢部15の電磁駆動を制御する制御部と、からなるものである。そして、上記検知部16は回転電動工具にかかる負荷の変動の指標となる値を検知するものであり、例えば、変位センサ23、回転センサ30、トルクセンサ、電流検知回路等を用いたものであり、上記例示の詳しい説明は後述する。
Specifically, the switching unit is based on the detection result of the urging
また、上記付勢部15は二段目と三段目の遊星段の間に配置されており、電磁駆動により付勢力を発揮すると共に、付勢力は切換用ギア14に対して軸方向Aにのみ付与されており、切換用ギア14を軸方向Aに沿って前方側へ向けて付勢するものである。詳しくは、付勢部15が切換用ギア14と軸方向Aに沿って対向し且つギアケース1の中心軸と略同芯のリング形状の電磁石からなるものであり、電磁石に生じた磁力で切換用ギア14を軸方向Aに沿って前方側へ吸引している。そして、付勢部15は制御部により通電制御されており、電磁石へ電力が供給されることで、付勢部15が電磁駆動を開始して切換用ギア14を磁力吸引するものである。
The urging
つまり、付勢部15による付勢力が切換用ギア14に対して軸方向Aにのみ付与されているため、減速比の切換時に切換用ギア14が軸に対する回転面の平行度を変えずに平行に軸方向移動するものとなっている。そして、切換用ギア14には前方側のみ付勢されているため、減速比の切換に伴い負荷変動が生じても切換用ギア14が後退せず、切換用ギア14が軸方向移動中に軸に沿って前後にぶれて往復動することを防止している。更に、駆動源の回転駆動が停止されるまで電磁駆動が継続されるため、モード切換後には付勢部15が切換用ギア14を高トルク低速回転モードの位置に保持するものとなっている。
That is, since the urging force by the urging
なお、電磁石は上記中心軸と同芯の同心円上に円周方向に等間隔で間を空けて複数配置したものであってもよく、付勢部15は磁力吸引により付勢を切換用ギア14を軸方向Aにのみ行うものであればよい。そして、切換用ギア14と付勢部15の間に位置する符号18は磁力吸引されて軸方向移動した切換用ギア14が付勢部15に当接した際の衝撃を吸収する緩衝部材であり、付勢部15の後面である切換用ギア14との当接面の略全面を覆う形状で配置されている。
Note that a plurality of electromagnets may be arranged on the concentric circle concentric with the central axis at equal intervals in the circumferential direction. It suffices if it is performed only in the axial direction
また、上記制御部は上記付勢部15の通電制御に加えて、検知部16の検知結果が閾値に達しているか否かを判断するものであり、負荷が増加して上記検知結果が閾値に達すると付勢部15の電磁駆動の開始させるものである。つまり、制御部は検知部16の検知結果が閾値に達すると減速比の切換を行う変速タイミングであると判断して、付勢部15の電磁駆動を開始させて切換用ギア14を軸方向移動させるものである。制御部は、例えば、集積回路やマイクロコンピュータ等の演算手段である。
In addition to the energization control of the urging
このように、自動変速装置は負荷変動に応じて減速比の切換を行うものであり、使用者による切換操作を不要とすることで使用者の負担を軽減して、回転電動工具の使い勝手を向上している。そして、切換用ギア14を付勢部15の磁力吸引により平行に軸方向移動させたことで、軸方向移動時に切換用ギア14のぶれを防止して、減速機構の構成部材の破損や形状変形等の不具合の発生を抑制して、工具寿命を向上している。特に、検知部16で負荷変動の指標となる値を検知したことで、負荷変動に応じて減速比を切り換えるタイミングをより正確に判断することができて、精度よく負荷変動に応じた減速比の切換を行うことができる自動変速装置となっている。
As described above, the automatic transmission device switches the reduction ratio according to the load fluctuation, and reduces the burden on the user by eliminating the switching operation by the user, thereby improving the usability of the rotary electric tool. is doing. Then, the
そして、付勢部15に電磁駆動する電磁石を用いて、付勢力を磁力とすると共に、制御部で付勢部15の電磁駆動を制御したことで、切換時及び切換後にのみ付勢部15が付勢力である磁力を発生するものとなっている。そのため、切換前や非回転駆動時等の非切換時に付勢部15からの付勢力の付与を無くすことができて、付勢部15以外の構成部材への磁力の蓄積を抑制できて、金属屑等の付着による切換用ギア14への付勢力の低下や係合部及びギア歯の磨耗の増進を抑制することができる。
The urging
また、切換用ギア14は外周に沿って略環形状の溝17を備えており、該溝17には、外部操作により強制的に切換用ギア14の位置を切り換える切換ハンドル19に連動した切換ばね20と、駆動源の駆動操作を行うトリガースイッチ21に連動して切換用ギア14を低トルク高速回転モードに戻すリセットレバー22と、が配置されている。切換ばね20は切換ハンドル19が外部から操作されると、該操作に応じて強制的に切換用ギア14を前方位置に移動させて、負荷変動に関係なく高トルク低速回転モードに切り換えるものである。そして、リセットレバー22は高トルク低速回転モードでトリガースイッチ21の外部操作が解除されることで、ばね力により切換用ギア14を軸方向移動させて低トルク高速回転モードに戻すものとなっている。
The
詳しくは、高トルク低速回転モードでの動作後にトリガースイッチ21の操作が解かれると、制御部により付勢部15への電力供給が停止されて磁力吸引による切換用ギア14の位置保持が解かれる。このとき、上記トリガースイッチ21の操作の解除に伴いリセットレバー22に蓄積されたばね力が開放されて、切換用ギア14を初期位置である低トルク高速回転モードの位置に移動させられる。つまり、リセットレバー22は高トルク低速回転モードで付勢部15の付勢がなくなるトリガースイッチ21の操作が解かれることで、自動変速装置を初期状態に戻すものであり、各モード及びモード切換中に切換用ギア14に軸方向移動力を付与することが無いものである。
Specifically, when the operation of the
また、検知部16の一例として、図2〜4に示すように、回転力を軸方向移動力に変換するカム機構を設けると共に、カム機構の軸方向Aの変位量を検知する変位センサ23を検知部16として用いたものを説明する。なお、前述の例で説明した構成と同一の構成には同一の符号を付与して説明は省略する。
As an example of the
上記検知部16は、初段のインターナルギア3を回転可能でギアケース1に保持する保持部25と、初段のインターナルギア3の回転力を軸方向移動力に変換するカム機構と、カム機構の軸方向Aの変位量を測定する変位センサ23と、を有している。
The
詳しくは、上記保持部25が、初段のインターナルギア3の外周に設けられた突部26と、突部26の円周方向の両端に取り付けられた弾性体である設定用ばね27と、からなり、設定用ばね27の円周方向に沿った付勢によりインターナルギア3の回転が規制されている。つまり、初段の遊星段にかかる負荷が所定値に達すると、上記初段のインターナルギア3が設定用ばね27の付勢に抗して回転するものである。
Specifically, the holding
そして、カム機構は、初段のインターナルギア3の前面から軸方向Aに沿って突出するカム突起28と、カム突起28に対応するカム凹所29を備えたカムリング24と、からなり、カム突起28及びカム凹所29は円周方向の両端に夫々傾斜を有している。そのため、保持部25が初段のインターナルギア3の回転を許すと、カムリング24がカム突起28に押されて軸方向Aに移動するものとなっている。
The cam mechanism includes a
更に、上記カムリング24の軸方向移動時の変位量を測定する変位センサ23はカムリング24の外周後方に設けられており、初段のインターナルギア3の前面からカムリング24の後面の間の距離Lを測定することで負荷変動を検知するものである。つまり、検知部16は減速機構にかかる負荷の増加を上記カムリング24の軸方向Aの変位量から検知するものとなっている。そして、変位センサ23の検知結果である変位量が閾値である設定量に達すると、制御部が減速比を切り換える変速タイミングであるとして付勢部15への電力供給を開始して、切換用ギア14を軸方向移動させて高トルク低速回転モードに切り換えるものである。
Further, a
このように、変位センサ23により負荷変動の検知精度が向上するため、切換開始直前まで付勢部15が磁力を発しないように制御部で通電制御することができて、減速機構の構成部材への金属屑等の付着を抑制することができる。
As described above, the detection accuracy of the load fluctuation is improved by the
また、本例では、上記カムリング24が初段のインターナルギア3と切換用ギア14の間に配置されており、カムリング24が軸方向Aに移動する際に切換用ギア14を軸方向Aに沿って前方に押して切換用ギア14を軸方向移動させるものとなっている。しかしながら、上記カムリング24に押されての軸方向移動では切換用ギア14と初段のキャリア4との係合を解かれることはなく、ましてや切換用ギア14がギアケース1に回転不能で固定されることもないものとなっている。つまり、カムリング24の移動に伴う切換用ギア14の軸方向移動は減速比の切換を行うものではなく、上記切換の準備動作に過ぎず、閾値に達しない限り減速比が切り換わることがないものとなっている。なお、上記変位センサ23は、例えば、赤外線等を用いた光センサや超音波センサ等の非接触で距離を測定するものが好ましい。
In this example, the
また、負荷変動に応じて変位を生じる部材であれば、変位センサ23が距離を測定する部材はカム機構に限るものではなく、検知部16が負荷変動を検知するために摩擦動作部材による摩擦動作を必要としないものであってもよい。例えば、変位センサ23が駆動軸の負荷変動に応じた後退距離を変位量として検知するものがある。上記のように検知部16の検知動作に摩擦動作部材を不要としたものでは、摩擦動作による磨耗や形状変形による検知結果のずれが無くなる。そのため、変速タイミングのずれの発生をより抑制できて、よりスムーズで安定した減速比の自動切換を行うことができると共に、減速機構を単純化及び小型化することができる。
In addition, as long as the member causes displacement according to the load fluctuation, the member for which the
また、変位センサ23の測定する距離は軸方向Aに沿ったものに限らず、初段のインターナルギア3の外周等に変位センサ23を設けて、初段のインターナルギア3の回転量である回転方向における距離を変位量として測定するものであってもよい。例えば、初段のインターナルギア3の保持部25に抗した際の回転量を測定するものがある。前述の駆動軸の変位量を検知するものと同様に、摩擦動作部材が不要であるため、変速タイミングのずれを抑制することができると共に、減速機構を単純化及び小型化することができる。
Further, the distance measured by the
また、検知部16に切換用ギア14の回転数をカウントする回転センサ30を用いて、回転数の変化から負荷変動に応じた減速比の自動切換を行うものを説明する。なお、前述の各例と同一の構成には同一の符号を付与して説明は省略する。
A description will be given of the automatic switching of the reduction ratio according to the load variation from the change in the rotational speed using the
上記回転センサ30は、例えば、切換用ギア14と非接触で且つ電磁石の磁力により検知結果に誤差を生じない光学センサである。詳しくは、図5に示すように、切換用ギア14の外周に設けた反射テープ等のマーカ(特に図示しない)を検出する毎に回転数としてカウントするものである。つまり、回転センサ30は低トルク高速回転モードで切換用ギア14の回転速度である単位時間あたりの回転数をカウントするものであり、カウントされる回転数は負荷の増加に伴い低下するものである。そして、上記回転数が閾値である設定回転数に達すると、制御部が変速タイミングであるとして電磁石の電磁駆動を開始させるものである。
The
このように、検知部16に回転センサ30を用いたことで、負荷変動を数値化して検知できて、負荷変動の検知精度を向上することができる。そして、切換用ギア14の軸方向移動力である切換時の動力が付勢部15による磁力吸引のみですむと共に、検知部16にカム機構等の磨耗動作部材を備える必要がなくなり、摩擦動作部材の磨耗や破損等により変速タイミングに誤差を生じることを防止できる。特に、付勢部15の電磁駆動前に切換用ギア14が軸方向移動することがないため、回転センサ30がマーカを見失う等の不具合の発生を防止している。
Thus, by using the
もちろん、回転センサ30は切換用ギア14の回転数を直接カウントせずに、初段のインターナルギア3や出力軸13等の他の部位の回転数をカウントするものであってもよい。ましてや、付勢部15やモータから生じる磁力の影響を受けない位置であれば、回転センサ30は光学センサに限らず、ホール素子や周波数ジェネレータ等の磁気センサを用いることができる。例えば、上記磁気センサを配置する位置として、出力軸13や、駆動源の後方に延長した駆動軸の端部等がある。
Of course, the
また、検知部16に磁歪式トルクセンサを用いて、検知した磁気特性の変化から負荷変動に応じた減速比の自動切換を行うものを説明する。なお、前述の各例と同一の構成には同一の符号を付与して説明は省略する。
In addition, a description will be given of a case in which a magnetostrictive torque sensor is used as the
図6に示すように、磁歪式トルクセンサは、出力軸13に取り付けられた感磁部31と、感磁部31に磁力を付与すると共に感磁部31を透過した磁力を検出する非接触コイル32と、からなるものである。
As shown in FIG. 6, the magnetostrictive torque sensor includes a
詳しくは、感磁部31が出力軸13の外周面に巻かれたアモルファス合金薄膜であり、負荷変動により歪み透磁率が変化するものである。そして、非接触コイル32は回転電動工具のクラッチケース34に磁気ヨーク33を介して固定されており、感磁部31の外周側に非接触で配置されている。そのため、負荷変動により感磁部31の透磁率が変化すると、非接触コイル32の電圧が変化するものとなっている。つまり、検知部16は非接触コイル32の電圧の変化から負荷変動を検知するものであり、制御部は非接触コイル32から出力された電圧が閾値である設定値に達すると、変速タイミングであるとして付勢部15の電磁駆動を開始するものである。
Specifically, the
このように、検知部16に磁歪式トルクセンサを用いたことで、負荷変動の検知に摩擦動作部材を不要にできると共に、負荷変動を電気信号として検知できて負荷変動の検知精度をより向上できて、変速タイミングのずれを抑制することができる。そして、減速機構内に検知部16を設ける必要が無いため、減速機構の組立て性を向上することができる。
As described above, by using the magnetostrictive torque sensor for the
また、検知部16に駆動源であるモータの電流値を検知する電流検知回路を用いて、モータ電流値の変化から負荷変動に応じた減速比の自動切換を行うものを説明する。なお、前述の各例と同一の構成には同一の符号を付与して説明は省略する。
In addition, a description will be given of a case where a current detection circuit that detects a current value of a motor that is a driving source is used as the
上記電流検知回路は負荷の増加に伴い増加する駆動源であるモータの電流値を検知するものであり、制御部は上記電流値が閾値である設定値に達するあるいは上回ると変速タイミングであるとして付勢部15の電磁駆動を開始するものである。
The current detection circuit detects a current value of a motor that is a drive source that increases with an increase in load, and the control unit attaches that it is a shift timing when the current value reaches or exceeds a set value that is a threshold value. The electromagnetic drive of the urging
このように、検知部16に電流検知回路を用いたことで、制御部に電流検知回路を追加するだけで負荷変動の検知精度を向上できて、容易に変速タイミングのずれを抑制することができる。そして、減速機構内に検知部16を設ける必要が無く且つ摩擦動作部材及びセンサ部材が不要となるため、減速機構の組立て性を向上できると共に、検知部16を簡素な構成にできて、低コスト化することができる。
As described above, by using the current detection circuit for the
また、設定値や設定回転数等の閾値を変更する変更部と、変更部を外部操作する設定操作部と、を自動変速装置が備えて、制御部による変速タイミングを変更可能としてもよい。詳しくは、上記設定操作部を外部操作することで、変更部が変更タイミングであると制御部が判断する閾値を変更することができるものであり、制御部による変速タイミングを変更可能としたものとなっている。 In addition, the automatic transmission device may include a changing unit that changes a threshold value such as a set value and a set rotation speed, and a setting operation unit that externally operates the changing unit, so that the shift timing by the control unit can be changed. Specifically, by operating the setting operation unit externally, the threshold value that the control unit determines that the changing unit is at the change timing can be changed, and the shift timing by the control unit can be changed. It has become.
そのため、回転電動工具を用いた作業毎に夫々変速タイミングを設定することができて、各作業内容に合わせて設定した変速タイミングで減速比の自動切換を行えて、回転電動工具の使い勝手をより向上することができる。 For this reason, gear shifting timing can be set for each work using the rotary electric tool, and the reduction ratio can be automatically switched at the gear shifting timing set according to each work content, further improving the usability of the rotary electric tool. can do.
1 ギアケース
13 出力軸
14 切換用ギア
15 付勢部
16 検知部
23 変位センサ
24 カムリング
25 保持部
30 回転センサ
A 軸方向
DESCRIPTION OF
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|---|---|---|---|
| JP2009196110A JP2011047465A (en) | 2009-08-26 | 2009-08-26 | Automatic gear shifting device for rotary power tool |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013066947A (en) * | 2011-09-20 | 2013-04-18 | Panasonic Eco Solutions Power Tools Co Ltd | Power tool |
| JP2014050924A (en) * | 2012-09-07 | 2014-03-20 | Panasonic Corp | Electric power tool |
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| CN115669394A (en) * | 2021-07-21 | 2023-02-03 | 株式会社牧田 | electrical tools |
-
2009
- 2009-08-26 JP JP2009196110A patent/JP2011047465A/en not_active Withdrawn
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