JPS63123647A - 工具駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交換可能な工具の作動データを自動的に設定す
る工具駆動装置に関するものである。

工具、例えば、ドリル、ハンマードリル、穿孔たがね、
壁用ドリル等の電気式駆動装置の取扱いにおいては、駆
動装置の回転数、切削速度、打撃周波数等の調整は使用
者に委ねられている。このことは問題点があることは明
らかであり、例えばハンマーリトル作動またはたがね作
動または純然たる切削作動を行うのかに応じて鋼鉄製の
ドリルの設定を忘れると問題がある。上述の工具のため
の従来の駆動装置は種々の組合せの用途に使用できるこ
とが要求されている。しかし、このことは、駆動装置の
使用者は適切でない作動条件を設定したり、正しい作動
条件であっても取扱いを不適切にしたり、例えば回転数
または打撃周波数を高く設定したりすることがあって、
この要求を満たして使用するには困難がある。

従って、本発明の目的は、工具の使用の度毎に工具の特
別な作動データを自動的に設定し、例えば、ドリル作業
または打撃穿孔作業の基本条件に対して回転数、切削速
度、打撃周波数などの最大限界または最少限界を予測し
て作動データとして設定することができる工具駆動装置
を得るにある。

この目的を達成するため、本発明工具駆動装置は、交換
可能な工具の作動データを自動的に設定する工具駆動装
置において、 一駆動装置に保持しまた駆動連結するのに使用する工具
の差込み軸の周囲に分布させて設けた工具の固有のデー
タ表示と、 一駆動装置の収容部の位置で装置ハウジングに対して固
着し、駆動装置に装着した工具のデータ表示に整列させ
て設けた表示読取装置と、工具と駆動装置との間の相対
運動により差込み軸の周囲に設けた一連のデータ表示に
対応する電気信号を発生し、 一電気信号を受け、この電気信号に応答し、駆動装置の
駆動ユニットに工具に対応する作動パラメータを設定す
る指示を発生する電子評価装置と、を具えたことを特徴
とする。

本発明によれば、工具（硬質金属用ドリル）から装置に
は伝えられない例えばハンマードリルの電気式１具の回
転数、切削速度、打撃周波数などの作動データを自動的
に装置に設定し、その都度工具の使用条件に合わせて使
用することができる。

これにより、工具の特別な条件に標準的な作動データを
駆動装置の作動パラメータ（例えばモータ回転数）を介
して設定することができる。

これら前提条件が与えられた場合、交換可能な工具に課
せられる固有の作動データに関して駆動装置に自動的に
設定することが必要となり、このようなデータは工具に
適切に刻印しく表示を付け）、このようなデータを適当
な作動段階で工具の部分から駆動装置に伝達し、装置に
おいて評価または変換し、自動的に目標値または設定指
令が構成される。本発明の好適な実施例においては、デ
ータを設け、データを受け取る部分の工具側では差込み
軸とし、装置側では工具収容部とする。

データ表示は、工具の差込み軸の特に「回転モーメント
伝達領域」と実際の作用領域（例えば穿孔螺旋溝）との
間に１列または２列またはそれ以上の列に配列した一連
の刻み目による窪み（穴）として設け、これら窪みをブ
リッジ部により互いに分離し、全周にわたって設ける。

好適な実施例においては、窪みの代わりに差込み軸の周
囲に、例えば金属製のリングを適当な方法で例えば弾性
連結により取付けることもでき、このリングに刻み目の
代わりに貫通孔、例えばパンチ孔またはスリットを設け
ることもできる。このようなリングはほこりよけ（遠心
リング）としての付加機能をも果たすことができる。こ
のようなリングは差込み軸に連結しなければならず、こ
れにより工具と一緒に回転する。他の運動方向に関して
は、差込み軸とリングとの間に限られた範囲の相対移動
は許容される。

差込み軸の周囲に分布させて配列した一連の窪みおよび
ブリッジ部はセンサにより認識することができ、好適な
実施例ではこのセンサを誘導近接スイッチとして作用さ
せ、駆動装置の工具収容部に取付け、近接スイッチの原
理として漂遊磁界の高周波回路の一方の側面が開口した
スチールクラッドスプールをデータトラックと称する一
連の１みおよびブリッジ列に整列させる。工具例えばド
リルが回転することによって、データトラックがスプー
ルに対して移動し、各窪みまたは穴に上り漂遊磁界の僅
かな減衰として２個の窪み間に直立するブリッジ部にお
いて生ずる。このような様々な減衰が様々な信号状態に
変換され、センサの出力を電気的な交流信号として発生
する。

差込み軸における穴／ブリッジ部の列を認識する限りに
おいては誘導近接スイッチとして作用するセンサ原理に
原則的に同じであるが、穴とブリッジ部の異なる磁気伝
導率を認識する磁気センサを使用することもでき、また
穴とブリッジ部による光路を遮る異なる遮蔽度によって
認識する光センサを使用することもできる。

すべてのセンサに関して、工具がセンサに対して回転し
、サンナが変化する信号を供給し、二の信号が交互の穴
とブリッジ部を表すことは有利である。

駆動装置におけるデータ評価処理およびデコード化は選
択されたコード化技術および処理用データトラックの数
に基づく。単一データトラックと多重のデータトラック
との間の大きな差異のため、これら処理は分割して行う
。

単一データトラックのコード化によっては、データ伝送
理論から知られているように、付加的情報（例えば時間
または周波数）のない信号の変換だけでは明確な情報の
デコードは困難である。単一トラックコードのデコード
による場合は、工具の回転に関する情報を補助的に利用
するのが必要になってくる。この場合、駆動装置の実際
の回転数発生器のインパルスを利用することは簡単で経
済的であり都合が良いことがわかっている。このような
実際回転数発生器は本明細書中で述べた技術ではない多
くの駆動装置の他の制御および調整のために既に存在し
ているものである。このために、モータ軸または場合に
よっては駆動軸に取付けた２Ｐ個の磁極を有する磁石ホ
イールを利用し、センサとして使用する誘導スプールま
たは他の類似の素子例えばホール発電機に交流電圧を発
生させるのが一般的であり、この交流電圧は周期がＰ個
の磁極対毎の周期に対応するかまたは１個の磁極が半波
に相当する。換言すれば、回転数発生器信号の半波がモ
ータ軸の一回転の回転増分にｐ 例えば、１６個の磁極を有する磁石ホイールおよびモー
タと工具スピンドルとの間の減速比が４０である回転数
発生信号の増分解は工具の１回転につき６４０個の信号
素子となる。即ち、 差込み軸に並置したセンサの下に回転のどの部分に窪み
が存在するか回転のどの部分に窪みがないか（ブリッジ
部が存在するか）を確定するというように、信号評価は
パルス幅処理で行われる。

情報内容は、回転角度増分毎のカウンタ数値を直接比較
することによってまたは適当な数学的処理（求比または
求差）によって明確な形に変換される。好適な実施例に
おいては、センサが差込み軸に窪みが存在することを知
らせるとマイクロプロセッサは磁石ホイールから発生し
た回転数発生インパルスを第２レジスタにカウントさせ
、窪みが存在しない即ちブリッジ部の存在を知らせると
第２レジスタに回転数発生インパルスをカウントさせる
。双方のレジスタ内容の直接的な比較または適当な相関
例えば商または差をとることによって、差込み軸におけ
る窪み幅とブリッジ幅との比または差を明確な値として
計算装置に送り、この計算装置において、既知のように
記憶させたデータ表との比較により変換することができ
る。

機械に変速装置を準備しである場合、各駆動状態に関す
る情報を付加することができる。制御装置の論理により
導かれない場合この情報は質問から導かれ、例えば制御
装置から与えられる駆動状態を自動的に指令する特定の
装置に読込む。

データトラックを利用することによる信号評価の技術は
、関連の回転角度増分量を利用するとき、原理的に回転
数に関連して処理できるという他の利点がある。

読取時間を考慮し、読取を簡単にするにはカウンタを一
定の極限値（オーバーフロー値／ゼロ）をモニタし、極
限値をコード化することができ、例えば「窪みが存在し
ない」または「全周に窪みが存在する」を比の値「０」
または「ω」に対応させる。

単独なデータトラックによるコード化は工具の強度を高
くできるという利点があり、工具の取付けも比較的容易
にかつ大きな交差をも許容することができる。

存”在しうる明確な種々の異なるコードの数は実際上差
込み軸の周囲に設けた窪みおよびブツリジ部の数だけで
なく、センサが窪みからブリッジ部の材料が詰まってい
る部分への移行を°認識できる読取精度に関係する数も
ある。交差範囲内でのコ−ド化のための不明瞭領域はコ
ードの数により許容される。

二重または多重トラックのコード化を行う場合、各トラ
ックにそれぞれ１個のセンサを並置し、トラックの数だ
けの伝送すべき情報内容が得られる。

単一トラックでの処理は、差込み軸上に最小の場所を占
めるだけであり、また工具収容部にも１個のセンサだけ
が必要となる。１Ｏｎｕｉの直径の差込み軸上には、コ
ード化および明確な情報認識のための安全条件を考慮し
て５〜７個の異なるコードを実現できる。２重または多
重トラックの処理は、差込み軸上により多くの位置を必
要とし、２個またはそれ以上のセンサを必要とするが、
例えばマイクロプロセッサ内での処理を必要としない論
理スイッチによりデコードを行うことができる。１０閣
の直径の差込み軸の場合、３２〜６４個の種類の情報を
実現できる。

デコード化の他の技術として、工具上のトラックを増分
発生装置として使用するする場合があり、このとき回転
数発生装置から得られる回転数インパルスを省くことが
できる。この場合、一方のトラックをクロック発生トラ
ックとして使用し、他方のトラックを情報トラックとし
て使用する。この場合、情報信号の幅比による情報を得
られるだけでなく、データトラックの形状を論理状態（
０／Ｌ）に変換でき、この論理状態はクロックトラック
で制御されるリズムで信号変換を質問できる。

差込み軸の周囲に分布させた一連の窪みおよびブリッジ
部によるデータトラック並びに誘導近接スイッチとして
のセンサを使用することにより、実際上製造が簡単かつ
確実な信号評価が得られることの他に、光学的読取りも
可能であるという利点がある。差込み軸における窪みは
ほこり、コンクリート、オイル残滓等が詰まって汚れる
恐れがあるが、光学的読取によれば、明確な情報認識が
得られる。本発明の好適な実施例の開口部のあるスチー
ルクラッドスプールを有する誘導センサによれば、差込
み軸の窪みが汚れていても十分な情報評価および作動デ
ータ設定を行うことができる。

次に図面につき、本発明の好適な実施例を示す。

第１図にはロータ１、ステータ２およびビニオン３を設
けたモータ軸２３を有する駆動モータを示し、ピニオン
３の回転は線図的に示した歯車装置４から工具収容部５
に伝達され、駆動力が工具７の差込み軸８に伝達される
。工具７は差込み軸８の露出した作用領域と回転モーメ
ント伝達領域との間で周方向に分布された所定数の窪み
１１を設け、これら窪みは直径方向に切欠いていないブ
リッジ部１２により互いに分離する（第２図参照）。周
方向に分布された窪み１１とブリッジ部１２によりとも
にデータトラックを構成する。中心が開口したスチール
クラッドスプールとしてのセンサ６をデータトラック１
０に整列させる。即ち工具７の回転により窪み１１また
はブリッジ部１２が交互にセンサ６を通過し、このセン
サ６は関連部３０と共通の上述のハウジングの前端に取
付ける。センサ６は関連部３０と共通の上述の誘導近接
スイッチ１３の一部を構成する。このような技術の誘導
センサを存する近接スイッチは知られているため、当業
者にとってはセンサ原理をこれ以上説明する必要はない
であろう。

周方向に配列した窪み１１およびブリッジ部１２により
、データトラック１０は誘導近接スイッチ１３に交流信
号２２を供給し、例えば窪み１１は正の信号部分ψ、に
より示し、ブリッジ部１２は負の信号部分ψ１により示
す。この交流信号２２は評価分析装置、例えばマイクロ
プロセッサ１４に至り、（電子）スイッチ２０の切換に
利用し、交互の２個のレジスタ若しくはカウンタ１５．
１６を動作させるか、または計数動作を切換えるかする
。スイッチ２０の瞬間的な位置に従い、クロックパルス
信号のインパルスとしての回転角増分がカウンタレジス
タ１５に読込まれるか（例えば交流信号２２の正のイン
パルスψ１即ち窪み１１の信号によって交流信号２２の
負のインパルスψ１が存在するとき、即ち誘導近接スイ
ッチ１３が瞬時にブリッジ部１２を走査するとき、第２
のレジスタ１６がクロックパルス信号２１の回転角増分
インパルスを計数する。回転角増分インパルスを有する
クロックパルス信号２１は導線１９を介して第２のセン
サ１８から供給され、このセンサ１８は磁石ホイール１
７に整列し、この磁石ホイール１７はモータ軸２３に取
付け、このモータ軸と一緒に回転する。センサ１８は誘
導スプールまたはホール発電機とすることができる。

カウンタレジスタ１５または１６に蓄積されるカウンタ
値の後述の明確な情報識別を行うため、マイクロプロセ
ッサ１４に調整した歯車装置の減速比ｉを伝送する。カ
ウンタレジスタ１５または１６のカウンタ値は直接また
は換算して、例えば比または差の形式の情報に変換され
、この変換情報は例えばＲＯＭに記憶されたデータ表と
の比較により得られる。このようにして工具収容部５に
対する工具７の公差および遊びの調整のため容認しうる
数値に対する「安全領域」の考慮を含めた大量の処理が
行われる。

マイクロプロセッサ１４における信号処理は以下のコン
ピュータ操作手順後に行われる。即ち、−使用者が装置
のスイッチをオフからオンに動かす。スイッチの切換え
毎に読込みが行われる。

−読込み開始の際カウンタレジスタ１５．１６はりセッ
トされ、カウンタ１５．１６は読込みを始め、オーバー
フローの有無をモニタする。

−例えばψ、からψ１への切換えによりカウンタはリセ
ットされて読込みを始め、オーバーフローをモニタする
。

一ψ１からψ１への切換えによりレジスタ１５内に蓄積
されたカウンタ値をリセットし、カウンタはオーバーフ
ローをモニタする。

一ψ１からψ１に切換えることによってレジスタ１６に
カウンタ値を読み込む。

一力つンタ値は信号選別部に送られ、カウンタオーバー
フローにより「選別」が行われる。コード化されない（
普通の）工具は「ブリッジ部」カウンタの「オーバーフ
ロー値」から認識でき、環状の溝は「窪み」カウンタの
「オーバーフロー値」から認識できる。

一信号選別のためカウンタレジスタ１５．１６のカウン
タ値を上述の（記憶した）クラスリミット値との比較に
より明確なりラスψＩ（ｎ）およびψ、（ｎ）に分類し
、これによりクラス幅の分布およびクラス間隔は安全領
域を足したものに相当する。

−マイクロプロセッサ１４は歯車装置の等級「を問い合
せ、対応のデータ領域（表）を選択する。

−そのときどきのψＩ（ｎ）およびψ１（ｎ）の組合せ
に対応の作業データはテーブル（表）から割り出され、
歯車装置のギヤ段に応じてモータ回転数ｎ、。ｔが関連
付けられる。

一読込み過程および選別（評価処理）過程は少なくとも
１個繰り返される。

一第１回目の通過の結果と第２回目の通過の結果とが対
比され、結果の一致によって「最終制御素子」に送られ
、結果の不一致によって「中断」する。

一作業を始めるため、（「作業開始」）回転数値ｎ、。

、をモータ調整装置に与える。

−歯車装置のギヤ段設定を比較し、場合によってはスイ
ッチ指令により歯車装置の作動磁石を動作させる。

上述のコンピュータ操作手順は単なる一例として理解さ
れたい。

第３図には、データトラックとしての一連の窪み１１お
よびブリッジ部１２を有する異なる形態の工具の数例を
並置して示す。第３図に示すデータトラック１０の選択
されたモデルは例えば以下の工具種類に関連する。

一第３図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ２種類のたがね
、−第３図（ロ）および（Ｃ）はそれぞれ２種類のハン
マードリル、 一第３図（ｄ）はデータ表示のない「古い」工具、−第
３図（ｅ）は特殊たがね、 一第３図（ｆ）はれんが壁用ドリル、 −第３図（ｇ）は板張り用ドリル（窪みの途切れのない
）、 一第３図（ｉ）はくい打ち工具、 一第３図（ト）は装置の使用者が頻繁に必要とし自由に
選択して決定できる工具。

第３図に示す一連の窪み１１およびブリッジ部１２のそ
れぞれの長さおよび分布形状は自明であり、単に例とし
て選択したものである。コード対応は原則的に使用者の
必要に応じて行うことができる。

差込み軸８ａに軸線方向に並置する２個のデータトラッ
ク１０ａ、　１０ｂを設けた工具を第４図に示す。

各データトラック１０ａ、　１０ｂはやはり窪みｌｌａ
、　ｌｌｂおよびブリッジ部１２ａ、　１２ｂを有する
。一方のデータトラック１０ａはクロックパルス発生ト
ラックとして使用し、他方のデータトラック１０ｂを情
報トラックとする。各データトラック１０ａ、　１０ｂ
は装置側のセンサにより読込んでコード化した情報に変
換する。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明により交換可能な工具のための工具の
特別な作動データを自動的に設定する駆動装置の一部断
面とする線図、 第２図は、データトラックを有する工具の差込み軸部分
の一部断面とする側面図、 第３図は、種々のデータ表示トラックを示す第２図の２
−２線上の断面図、 第４図は、２個のデータトラックを有する工具の差込み
軸の一部断面とする側面図である。 １・・・ロータ　　　　　　　２・・・ステータ３・・
・ピニオン　　　　　４・・・歯車装置５・・・工具収
容部　　　　６・・・センサ７・・・工具　　　　　　
　８・・・差込み軸１０・・・データトラック　　１１
・・・窪み１２・・・ブリッジ部　　　　１３・・・近
接スイッチ１４・・・マイクロプロセッサ １５、１６・・・レジスタまたはカウンタ１７・・・磁
石ホイール　　　１８・・・センサ１９・・・導線　　
　　　　　２０・・・スイッチ２１・・・クロックパル
ス信号 ２２・・・交流信号　　　　　２３・・・モータ軸３０
・・・関連部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、交換可能な工具の作動データを自動的に設定する工
   具駆動装置において、 −駆動装置（１〜４）に保持しまた駆動連結するのに使
   用する工具（７）の差込み軸（８）の周囲に分布させて
   設けた工具の固有のデータ表示（１０）と、 −駆動装置（１〜４）の収容部（５）の位置で装置ハウ
   ジングに対して固着し、駆動装置に装着した工具（７）
   のデータ表示（１０）に整列させて設けた表示読取装置
   （６、１３）と、工具（７）と駆動装置（１〜４）との
   間の相対運動により差込み軸（８）の周囲に設けた一連
   のデータ表示（１０）に対応する電気信号（２２）を発
   生し、 −電気信号（２２）を受け、この電気信号に応答し、駆
   動装置（１〜４）の駆動ユニットに工具（７）に対応す
   る作動パラメータを設定する指示を発生する電子評価装
   置（１４）と、を具えたことを特徴とする工具駆動装置
   。 ２、−前記データ表示（１０）を差込み軸（８）の周囲
   に分布させた一連の切欠きによる窪み（１１）として構
   成し、これら窪み（１１）は差込み軸の直径に等しいブ
   リッジ部（１２）により互いに分離し、互いに一部をな
   す一連の窪みおよびブリッジ部により少なくとも１個の
   周方向のデータトラックを構成し、 −前記表示読取装置（６、１３）は工具収容部（５）に
   取付けて、窪み（１１）およびブリッジ部（１２）を検
   出する誘導センサ（６）により構成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の工具駆動装置。 ３、センサ（６）は、ＨＦ回路の一部をなし、並置する
   データトラックに整列する開口を有するスチールクラッ
   ドスプールにより構成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第２項に記載の工具駆動装置。 ４、少なくとも２個のデータトラックと少なくとも２個
   のセンサを設け、一方のデータトラックを明確な認識を
   得るためのクロックパルス発生トラック（１０ａ）とし
   て使用し、他方のデータトラックを読取可能な情報とし
   て使用する構成としたことを特徴とする特許請求の範囲
   第２または３項に記載の工具駆動装置。 ５、明確な情報コード値を得るための少なくとも１個の
   クロックパルス信号（２１）を駆動装置（１〜４）の回
   転数発生器（１７、１８）から派生させることを特徴と
   する特許請求の範囲第１または２項に記載の工具駆動装
   置。 ６、回転数発生器は、モータ軸または駆動軸（２３）に
   取付け、２Ｐ、ただしＰ＝１、２、３・・・の数の磁極
   を有する磁石ホィール（１７）と、ハウジングに固着し
   た第２センサ（１８）とにより構成し、磁石ホィール（
   １７）の周囲により磁極の数に対応する周期の交流電圧
   を発生する構成としたことを特徴とする特許請求の範囲
   第５項に記載の工具駆動装置。 ７、第２センサ（１８）を誘導スプールとしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第６項に記載の工具駆動装置。 ８、第２センサ（１８）をホール発電機としたことを特
   徴とする特許請求の範囲第６項に記載の工具駆動装置。 ９、表示読取装置は、少なくとも１個の光学センサを有
   するものとして構成し、この光学センサの光路に対応す
   る一連の窪みおよびブリッジ部が作用して信号を発生す
   る構成としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の工具駆動装置。 １０、前記電子評価装置（１４）は、２個のレジスタま
   たはカウンタ（１５、１６）を有するものとし、これら
   カウンタ（１５、１６）は、センサ（６）からの信号（
   ２２）により切換るスイッチ（２０）によりクロックパ
   ルス信号（２１）のインパルスを計数するよう交互に動
   作する構成とし、一定の間隔でインパルスを受け取るレ
   ジスタまたはカウンタの計数値を記憶した表値と対照し
   て駆動装置（１〜４）の作動データ設定のための指令信
   号を供給する構成としたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１乃至９項のうちのいずれか一項に記載の工具駆動
   装置。 １１、前記電子評価装置（１４）は、２個のレジスタま
   たはカウンタ（１５、１６）を有するものとし、これら
   カウンタ（１５、１６）は、センサ（６）からの信号（
   ２２）により切換るスイッチ（２０）によりクロックパ
   ルス信号（２１）のインパルスを計数するよう交互に動
   作する構成とし、一定の時間間隔でインパルスを受け取
   るレジスタまたはカウンタの計数値の比をとったりまた
   は差をとったりし、この結果を記憶した表値と対照して
   駆動装置（１〜４）の作動データ設定のための指令信号
   を供給する構成としたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１乃至１０項のうちのいずれか一項に記載の工具駆動
   装置。 １２、変速装置（４）に対して切換可能な変速比での駆
   動状態に基づいて多くの値から選択的に割出すことがで
   きる対照データ表を設けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１０または１１項に記載の工具駆動装置。