专利名称：自动工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具备紧固工具等作业工具及驱使该作业工具旋转的驱动装置并通过驱动该作业工具而作用于被作业部的自动工具。
背景技术：
根据冲击扳手等自动工具，能够通过自动旋转工具而有效地进行螺栓·螺母等紧固作业。采用轻便型冲击扳手使螺母相对于螺栓螺纹配合并进行紧固时，在安装于冲击扳手工具轴上的辅助工具的前端插口部插入螺母的状态下，使该螺母与螺栓前端部抵接后，操作运转开关旋转辅助工具。从而，螺母相对于螺栓螺纹配合，以规定的转矩相对于被卡合物被紧固。
不过，使该螺母与螺栓前端部抵接时，作业者是一边用目视或手的感觉确认辅助工具的姿势一边进行作业，因此，有时未必是恰当的姿势。当辅助工具的姿势不恰当时，不能使螺母相对于螺栓正常地螺纹配合，而担心螺母或螺栓的螺纹牙磨损。
为了使螺母和螺栓正常螺纹配合，而提出一种螺母动力扳手(例如，参照专利文献1)，是利用设置在插口部内侧的多个距离传感器测量到螺母端面的距离从而确认螺母被恰当地收纳。另外，为了提高螺纹的紧固转矩的精度，而提出一种电动旋具(例如，参照专利文献2)，其设置检测螺丝位置的检测棒，根据该检测棒的信号，在螺丝快要落位之前暂时停止马达的旋转。
专利文献1特开2000-176852号公报专利文献2实开平4-128167号公报不过，根据上述专利文献1所述的螺母动力扳手，可以确认螺母被正常安装在插口部，不过，无法确认螺母和螺栓的螺纹配合状态，结果是，作业者必须预先通过手工作业使螺母相对于螺栓进行预备螺纹配合，不是很有效。另外，由于用以检测螺母位置的传感器设置在插口部内侧，因此，必须使用极小型的特别的传感器，且，由于插口部旋转因此将传感器信号向信号处理部传送非常困难。
另外，不仅限冲击扳手在一般的自动工具中，必须使旋转的作业工具相对于被作业部设定为适当的方向。
发明内容
本发明即是考虑到这种课题而产生，其目的在于提供一种自动工具，其能够通过简便的操作而使旋转的作业工具相对于被作业部设定适当的方向。
本发明的自动工具，其特征在于具有安装作业工具的工具轴、具备旋转上述工具轴的驱动装置的主体部、设在上述主体部的用于检测主体部到设有上述作业工具所作用的被作业部的基准面至少3处的距离的非接触距离检测装置；根据由上述非接触距离检测装置获得的从上述基准面到上述主体部的距离求得上述工具轴与上述基准面形成的角度并且在该角度为设定的适当范围值时输入角度适当信号的基准面角度判断部。
根据使用由非接触距离检测装置所检测的到基准面上至少3处的距离，求得该工具轴与基准面形成的角度，因此，能够相对于被作业部保持非接触状态而能够简便地判定作业工具相对于被作业部是否具有适当角度。另外，能够根据作为该判定结果的角度适当信号合主体部及工具轴设定为适当的方向。
再有，具有根据上述角度适当信号而使上述驱动装置的驱动有效化或无效化的联锁部，则能够确实地防止作业工具相对于被作业部以不适当的角度接触。
再有，具有根据上述角度适当信号、对表示上述角度为上述适当范围值进行显示的指示器，则作业者能够容易地把握电动旋转工具的姿势，操作越发容易。
通过旋转上述工具轴使上述作业工具作用于上述被作业部时，上述联锁部，根据上述角度适当信号，停止上述驱动装置，从而在作业工具相对于被作业部接触后也能保持适当的姿势，执行适当的作业。
上述非接触距离检测装置为3个以上的传感器，具有调节上述传感器方向的角度调节机构，则能够对应于作业工具的长度调节非接触距离检测装置的方向，使到基准面的距离在非接触距离检测装置的适当测定距离范围内。
根据本发明的自动工具，根据由非接触距离检测装置检测出的到基准面上至少3处的距离而求得该工具轴与主体部形成的角度，因此，能通过非接触状态的简便操作而将作业工具相对于被作业部设定为适当的方向。
另外，设有根据工具轴与主体部形成的角度而使旋转驱动有效化或无效化的联锁部，从而能够确实地防止作业工具相对于被作业部以不适当的角度接触。再有，设有根据角度适当信号、对表示工具轴的角度为适当范围值的指示器，从而作业者能够容易地把握电动旋转工具的姿势，操作越发容易。
图1是表示第1实施方式的电动冲击扳手与外附设备的系统图。
图2是第1实施方式的电动冲击扳手的主视图。
图3是表示非接触距离检测传感器及其角度调节机构的斜视图。
图4是控制用程序装置的功能框图。
图5是从几何学上表示非接触距离检测传感器的位置与表面板的测量位置的关系的说明图。
图6是第2实施方式的电动冲击扳手的斜视图。
图中10、10a—电动冲击扳手；12—表面板；16—螺栓；18—螺母；20—接口放大器；22—控制用程序装置(sequencer)；24—联锁用控制器；30—主体部；34—工具轴；36—旋转工具；38、102—距离测量单元；41—触发器；42—马达；56—六边形插口部；60a～60c、104a～104d—非接触距离检测传感器；62—投射部；64—受射部；84—主控指示器；86—姿势指示器；88—落位距离指示器；92—基准面角度判断部；92a—角度计算部；92b—角度是否适当判定部；94—转矩计算部；96—落位判定部；106a～106d—倾斜矫正指示指示器；C—轴线；L—距离；N—法线；R—角度适当信号。
具体实施例方式
下面，关于本发明的自动工具，列举第1及第2实施方式，并参照附图1～图6进行说明。
如图1及图2所示，第1方式的电动冲击扳手(自动工具)10，能够用于用螺栓16及螺母18紧固表面板12和里面板14的作业。电动冲击扳手10，与接口放大器20、控制用程序装置22及联锁用控制器24一起作为一个系统使用。
电动冲击扳手10，具有圆筒状主体部30、从该主体部30斜向侧方延展的手把部32、从主体部30前端部呈同轴状稍微突出的工具轴34、相对于该工具轴34可以拆装地安装的旋转工具(作业工具)36、和围绕着主体部30的前端周围设置的距离测量单元38。电动冲击扳手10为所谓的轻便型，即能够一边握住手把部32一边进行操作。
在手把部32的前端，连接着给电电缆40，从外部电源供电。在手把部32的根部设有用于使工具轴34速度连续可变地旋转的手指操作用触发器41，用手指扣动该触发器41从而对应于扣动的量而使工具轴34旋转。触发器41依靠没有图示的弹性体而前方(即，旋转工具36延展的方向)施力，从触发器41放开手指从而复位成原位置，工具轴34停止。
主体部30上设有与触发器41联动旋转的马达(驱动装置)42、使该马达42的旋转速度减速传递的减速器44和与该减速器44连接实施冲击作用的冲击机构部46，上述工具轴34与冲击机构部46连接且旋转，实施冲击作用。另外，主体部30，具有设定工具轴34旋转方向的正反转开关48、设定紧固转矩的转矩开关50和检测旋转速度的旋转传感器52。
工具轴34上，利用插锁球(click ball)机构拆装自由地安装着上述旋转工具36。该旋转工具36为中空圆筒形状，在前端部内侧具有可以插入螺母18的六边形插口部56。也可以在六边形插口部56上设有用以确实地吸附保持螺母18的磁石。
如图2所示，距离测量单元38正面看为六边形状，以工具轴34为中心呈120°间隔的放射状设置3个非接触距离检测传感器(非接触距离检测装置)60a、60b、60c，能够分别非接触地检测与设置在前方的物体间的距离。从而，利用非接触距离检测传感器60a～60c，能够在使旋转工具36相对于螺栓16保持着大致同轴状且使电动冲击扳手10接近螺栓16时，在3处检测出从表面板12的面到电动冲击扳手10的距离。
非接触距离检测传感器60a～60c为普通用的激光式，使从投射部62发出、经表面板12反射的激光在受光部64进行受光处理，而能够测量到作为对象物的表面板12的距离L1、L2、L3(参照图1)。非接触距离检测传感器60a～60c的可以适当测量的距离范围为LL～LH(参照图1)。
如图3所示，非接触距离检测传感器60a，由从基板66向前方突出的支撑叉68可以旋转支撑着，利用设在该支撑叉68上的角度调节机构70可以调节倾斜角度。即，角度调节机构70，具有固定在非接触距离检测传感器60a上的轮式齿轮72、由支撑叉68局部保持且与轮式齿轮72螺纹配合的蜗轮74和使该蜗轮74旋转的旋钮76。旋钮76，比基板66设置得靠后，经由贯通基板66的轴78而与蜗轮74的后端部连结。这种角度调节机构70，构成所谓的蜗轮机构，通过旋转旋钮76从而能够调节非接触距离检测传感器60a的倾斜角度。
非接触距离检测传感器60a上设有圆弧状刻度79，通过印在支撑叉68侧面的指示字80所表示的刻度79位置可以确认非接触距离检测传感器60a的倾斜角度。还有，关于其他的非接触距离检测传感器60b及60c，也具有同样的角度调节机构70，可以调节倾斜角度。角度调节机构70，其构成也可以是通过旋转一个旋钮从而使非接触距离检测传感器60a～60c联动且可以进行调节，其构成还可以是利用适当的调节器能够自动调节。
利用角度调节机构70，能够对应于旋转工具36的长度LT(参照图1)，而将从各非接触距离检测传感器60a～60c到表面板12的距离L调节为适当测量距离范围LL～LH。即，旋转工具36长时，相对于表面板12大致垂直地设定非接触距离检测传感器60a～60c的角度，反之，旋转工具36短时，在获得适当反射的角度范围内相对于表面板12倾斜地设定，能够准确地测量到表面板12的距离L。表面板12上有突起等障碍物时，可以调节非接触距离检测传感器60a～60c的方向，以使激光的反射位置不与该障碍物重叠。
非接触距离检测传感器60a～60c，由基板66及相对于该基板66可以拆装的盖82覆盖、保护。盖82，设有可以目视各刻度79的3个侧面孔82a和前面的开口于各投射部62及受光部64正面的前面孔82b。
通过从侧面孔82a目视刻度79从而能够确认非接触距离检测传感器60a～60c的倾斜角度，另外，激光的投射光可以通过前面孔82b。盖82，例如可以为透明的树脂，而谋求刻度79和螺栓16等的可见性的提高。
在基板66的上面，设有主控指示器84、姿势指示器86及落位距离指示器88。主控指示器84、姿势指示器86及落位距离指示器88具有不同颜色(或不同形状)，而容易识别。距离测量单元38，介由接口放大器20与控制用程序装置22连接，在非接触距离检测传感器60a～60c检测出的距离信号传递给控制用程序装置22以供计算处理，主控指示器84、姿势指示器86及落位距离指示器88在控制用程序装置22的作用下亮灯。控制用程序装置22上还供给上述旋转传感器52的信号。
联锁用控制器24，能够根据从控制用程序装置22供给的角度适当信号R(参照图4)，作用于电动冲击扳手10的马达42而使该马达42的旋转停止。
如图4所示，控制用程序装置22，具有参数输入设定部90、作为通过程序动作而执行的处理部的基准面角度判断部92、转矩计算部94及落位判定部96。参数输入设定部90，可以输入非接触距离检测传感器60a～60c的各倾斜角度、旋转工具36的长度LT等参数。长度LT以工具轴34的前端部为基准而被规定(参照图1)。转矩计算部94，根据从旋转传感器52供给的速度信号等计算出工具轴34发生的转矩T。计算的转矩T每作业单位记录为规定的文件。
基准面角度判断部92，具有角度计算部92a和角度是否适当判定部92b。角度计算部92a，根据从参数输入设定部90得到的各非接触距离检测传感器60a～60c的倾斜角度及由非接触距离检测传感器60a～60c测定的到表面板12的距离L1～L3(参照图5)进行运算，计算以工具轴34的轴心C为基准表面板12相对于电动冲击扳手10的倾斜角度θ(参照图5)及从基准位置(例如，工具轴34的前端等)到工具轴34的轴线C上的距离L(参照图1)，并向角度是否适当判定部92b供给。
其中倾斜角度的计算如下例如，表面板12的表面作为面S1表示时，如图5所示，到面S1上的3点P1、P2及P3的距离L1、L2及L3由非接触距离检测传感器60a～60c测量，在空间上特定以S1为底面的三角锥台A。接下来，由表示面S1的方程式计算法线N。接着，运用向量的内积或外积等计算通过上面S2的重心点与上面S2垂直的轴线C与法线N形成的倾斜角度θ。如此，角度计算部92a，能够由3个非接触距离检测传感器60a～60c特定表面板12上的3处位置，一致性地确定该表面板12的方向。
角度是否适当判定部92b，确认计算的倾斜角度θ是否在规定的阈值范围内，在阈值范围内时，将角度适当信号R供给联锁用控制器24。
倾斜角度，例如，也可以作为偏转角度及俯仰角度表示，根据这2个角度进行处理。基准面角度判断部92的角度计算部92a和角度是否适当判定部92b的功能不必明确分工，例如，在各非接触距离检测传感器60a～60c的倾斜角度一致、距离L1～L3为测量的以螺栓16为中心的等距离位置的情形下，L1＝L2＝L3时判断倾斜角度θ为适当。
落位判定部96，根据计算的转矩T及距离L，监视、判定螺母18是否适当地落位在表面板12上。即，将转矩T为适当值时的距离L，与旋转工具36的长度LT(参照图2)和螺母18的突出量LN的合计值相比较，当它们的差在规定的阈值范围以内时，判定螺母18适当地落位，该信息介由联锁用控制器24使落位距离指示器88亮灯。
联锁用控制器24中，当从基准面角度判断部92供给角度适当信号R时，解除联锁而能够驱动马达42，同时，使姿势指示器86亮灯。另外，没有检测出角度适当信号R时，施行断开马达42的电源等联锁，同时，姿势指示器86关灯。
另外，控制用程序装置22利用规定的监视功能自己诊断各部作用是否正常动作，正常时，则介由联锁用控制器24使主控指示器84亮灯。
根据如此构成的电动冲击扳手10，首先，在工具轴34上安装旋转工具36，同时，在该旋转工具36前端安装螺母18。此时，参数输入设定部90中预先输入规定的参数，角度调节机构70对应于旋转工具36的长度LT进行适当设定。接下来，作业者可见主控指示器84亮灯，因而能够确认控制用程序装置22正常作用。
接着，将电动冲击扳手10接近表面板12，将姿势设定得适当，从而确认姿势指示器86亮灯，工具轴34的轴线C相对于表面板12成为垂直状态。这换言之表示，旋转工具36及螺母18相对于螺栓16设定为适当的方向，螺母18和螺栓16成为不会咬住而可以顺畅地螺纹配合的状态。
确认姿势指示器86亮灯后，作业者操作触发器41，旋转工具轴34及旋转工具36，使螺母18与螺栓16螺纹配合。此时，旋转工具36相对于表面板12不是垂直设定的情形下(即，姿势指示器86关灯的情形)，基于上述的联锁功能从而阻止旋转工具36的旋转，能确实地防止螺栓16与螺母18咬住。
螺母18通过与螺栓16螺纹配合而逐渐前进。该螺纹配合作业时联锁功能也有效，根据上述插锁球机构发生的喀哒喀哒声等，当电动冲击扳手10的姿势从当初的姿势偏离较大或不自然地振动这些情形时，停止马达42，能够将螺母18与螺栓16的咬住(卡住)防患于未然。
螺母18与螺栓16螺纹配合，不久就落位在表面板12上而被紧固。此时，随着紧固，转矩T上升到适当的值，该转矩T的值由转矩计算部94计算且向落位判定部96供给。另外，从工具轴34的前端到表面板12的距离L为与旋转工具36的长度LT及突出量LN对应的适当值，该距离L由基准面角度判断部92计算且向落位判定部96供给。落位判定部96根据转矩T及距离L判定螺母18适当地在表面板12的表面落位，使落位距离指示器88亮灯，相对于作业者而言可知紧固作业正常结束。
从而，例如，即使转矩T上升到适当值，而螺母18与螺栓16由于偶发事件而发生咬住螺母18无法到达表面板12时，距离L不到适当值，因此，落位距离指示器88关灯，能够让作业者知道发生了不适当的紧固。反之，螺母18到达表面板12距离L为适当值，而由于某种理由转矩T不能上升到适当值时，也使落位距离指示器88关灯，而能够让作业者知道发生了不适当的紧固。
之后，控制用程序装置22按每作业单位将转矩T记录为规定的文件。
如上所述，根据第1实施方式的电动冲击扳手10，能够使螺母18相对于从表面板12垂直突出的螺栓16简便且适当地螺纹配合、紧固。实际上，螺栓16大多从表面板12垂直突出，电动冲击扳手10可以适用于很多情形。假如在螺栓16相对于表面板12不垂直或表面板12为曲面状时，操作设在联锁用控制器24的解除开关(没有图示)可以解除联锁功能。
另外，电动冲击扳手10中采用的旋转工具36可以采用普通用品。再有，螺母18可以安装在六边形插口部56上，不必预先用手式作业相对于螺栓16进行预备螺纹配合，因此，能够有效地进行螺纹配合、紧固作业。
电动冲击扳手10，通过采用非接触距离检测传感器60a～60c，而能够相对于表面板12以非接触状态进行作业、容易操作，旋转工具36和螺栓16等始终暴露而可见性好。非接触距离检测传感器60a～60c可以使用普通用品，不过，还可以使输出传感器60a～60c小型化而设计成专用。
电动冲击扳手10，姿势不适当时姿势指示器86关灯同时利用联锁装置停止马达42的驱动，因此，不需熟练而可以进行确实的螺纹配合、紧固作业，能够谋求作业效率及可靠性提高。还有，在电动冲击扳手10的主体部30、接口放大器20、控制用程序装置22及联锁用控制器24间进行的信号收发可以采用无线。
接下来，参照图6，关于第2实施方式的电动冲击扳手10a进行说明。电动冲击扳手10a，基本构成与上述电动冲击扳手10同样，在相同机构部分附以相同符号，省略其详细说明。
电动冲击扳手10a，在主体部30的上面设有与上述电动冲击扳手10中作为外附设置的接口放大器20、控制用程序装置22及联锁用控制器24具有大致相同功能的控制部100，形成没有外附构成品的一体型。另外，电动冲击扳手10a，具有相当于上述距离测量单元38的距离测量单元102。该距离测量单元102正面看为八角形状，以工具轴34为中心呈90°间隔的纵横放射状设置4个非接触距离检测传感器(非接触距离检测机构)104a、104b、104c及104d。这些非接触距离检测传感器104a～104d与上述的非接触距离检测传感器60a～60c为相同传感器，能够分别检测到表面板12的距离。非接触距离检测传感器104a及104c纵向设在对称的位置，非接触距离检测传感器104b及104d横向设在对称的位置。
在距离测量单元102的背面侧，纵横放射状设置4个倾斜矫正指示指示器106a、106b、106c及106d，其中，倾斜矫正指示指示器106a及106c纵向设置在对称的位置，倾斜矫正指示指示器106b及106d横向设置在对称的位置。各倾斜矫正指示指示器106a～106c形成指向外方的箭头形状，分别顺次地设置在非接触距离检测传感器104a～104d的背后附近。
控制部100根据由非接触距离检测传感器104a～104d供给的4个测量距离及由旋转传感器52(参照图2)供给的速度信号等，计算工具轴34相对于表面板12的倾斜角度，判断为适当角度时(即，表面板12相对于旋转工具36垂直时)，使姿势指示器86亮灯，同时，使马达42联锁。这种判断，例如在4个测量距离全部相等时判断为适当角度即可。
再有，控制部100，判断电动冲击扳手10a相对于表面板12的倾斜角度为不适当时，倾斜矫正指示指示器106a～106d中表示想要矫正方向的1个或2个亮灯。这种判断，例如，比较由设在上方的非接触距离检测传感器104a检测的上方距离和由设在下方的非接触距离检测传感器104c检测的下方距离，若上方距离短则使下方的倾斜矫正指示指示器106c亮灯，若下方距离短则使上方的倾斜矫正指示指示器106a亮灯即可。另外，比较由设在右方的非接触距离检测传感器104b检测的右距离和由设在左方的非接触距离检测传感器104d检测的左距离，若右距离短则使左侧的倾斜矫正指示指示器106d亮灯，若左距离短则使右方的倾斜矫正指示指示器106b亮灯即可。
根据如此简便的比较判断使倾斜矫正指示指示器106a～106d亮灯，从而作业者能够极容易地确认想要矫正电动冲击扳手10a的姿势的方向，且矫正的方向以上下左右四个方向(即俯仰方向和偏转方向)表示，因而容易凭感觉操作。
再有，控制部100，测量以工具轴34的前端部为基准的距离L(参照图1)，同时，根据该距离L及转矩T监视及判断螺母18是否相对于表面板12适当地落位，判断适当地落位时，使落位距离指示器88亮灯。
如上所述，根据本实施方式的电动冲击扳手10及10a，能够通过简便的操作而使工具轴34及旋转工具36相对于螺栓16设定为适当的方向，能够使安装在旋转工具36的六边形插口部56中的螺母18适当地进行螺纹配合、紧固。
另外，距离测量单元38及102相对于主体部30可以是一体式也可以是能够拆装的。旋转工具36的拆装机构并不限定于插锁球机构，也可以是卡盘紧固式。
再有，联锁机构不一定必需，作业者可以只用姿势指示器86判断工具轴34的角度。
本发明的自动工具，并不限定于上述实施方式，不脱离本发明的宗旨当然可以采用各种构成，也可以是电动旋具、电动钻头、电动研磨工具等，可以适用于相对于被作业体的面而设定规定方向进行作业的自动工具。驱动方式并不限定于电动，也可以是空气等流体驱动方式等。
权利要求
1.一种自动工具，其特征在于，具有工具轴，其安装作业工具；主体部，其具备使上述工具轴旋转的驱动装置；非接触距离检测装置，其设在上述主体部，用于检测主体部到设有上述作业工具所作用的被作业部的基准面上至少3处的距离；基准面角度判断部，其根据由上述非接触距离检测装置获得的从上述基准面到上述主体部的距离，求得上述工具轴与上述基准面所成的角度，在该角度为被设定的适当范围值时，输入角度适当信号。
2.根据权利要求1所述的自动工具，其特征在于还具有根据上述角度适当信号而使上述驱动装置的驱动有效化或无效化的联锁部。
3.根据权利要求2所述的自动工具，其特征在于还具有根据上述角度适当信号而表示上述角度为上述适当范围值的指示器。
4.根据权利要求1所述的自动工具，其特征在于在通过使上述工具轴旋转而使上述作业工具作用于上述被作业部时，上述联锁部，根据上述角度适当信号，使上述驱动装置停止。
5.根据权利要求1所述的自动工具，其特征在于上述非接触距离检测装置为3个以上的传感器，具有调节上述传感器方向的角度调节机构。
全文摘要
一种自动工具，通过简便的操作而使自动工具的作业工具相对于被作业部设定为适当的方向。在电动冲击扳手(10)的主体部(30)具有安装旋转工具(36)的工具轴(34)、旋转该工具轴的马达(42)和检测到表面板(12)上3处的距离的非接触距离检测传感器(60a、60b、60c)。安装在旋转工具(36)的六边形插口(56)上的螺母(18)与从表面板(12)垂直突出的螺栓(16)螺纹配合。根据由非接触距离检测传感器获得的从表面板(12)到主体部(30)的各距离(L1、L2、L3)求得工具轴(34)与表面板所成的角度，该角度为适当的垂直范围时解除相对于马达(42)的联锁并使姿势指示器(86)亮灯。
文档编号B25B23/00GK1754661SQ20051007007
公开日2006年4月5日 申请日期2005年5月9日 优先权日2004年9月29日
发明者岛干仁, 八木稔 申请人:本田技研工业株式会社