JPH0679637A - トルククラッチ連動モータオフ機構付回転工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 締付力調整機構付工具の主軸回転数を高め
る。 【構成】 モータ出力軸→減速機構→クラッチ→増速機
構→主軸というトルク伝達系とし、クラッチにクラッチ
の遊転によって変位するセンサ部材を取付ける。そして
センサ部材の変位によって駆動モータを停止させる。 【作用】 減速機構によってクラッチ回転数は低く抑え
られ、センサ部材の追従性を確保できる。増速機構によ
って主軸回転数は充分に高くできる。このためセンサ部
材の追従性と主軸の高速化をともに達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は締付トルク管理機構付回
転工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】ねじ類を締付けるための回転工具におい
て、締付力の管理機構を組込んだものが知られている。
この工具は、ビットを回転させる主軸と駆動用モータの
出力軸との間に、過大なトルクが作用すると遊転するク
ラッチを組込む。このクラッチを組込むと、ねじが締付
けられていき一定の締付力に達すると、クラッチが遊転
してそれ以上の締付が防止されることになる。この工具
において、さらに駆動用モータへの電力供給を停止させ
る手段を付加したものも知られている。この工具では、
クラッチの遊転現象を検出する一種のスイッチ手段を設
け、このスイッチによってクラッチが遊転するのと同時
にモータへの通電を停止する。この工具によると、オペ
レータが運転用スイッチを連続的にオンさせていても、
ねじの締付が完了するのと同時にモータが停止される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このために、従来の工
具では、クラッチに隣接する位置に遊転現象の発生とと
もに変位するセンサ部材を設ける。このとき遊転前のク
ラッチが高速で回転しているとセンサ部材の追従性が悪
くなり、クラッチが遊転を始めてもセンサ部材が変位し
ないといったことが生じ易い。そのために、従来の工具
では、モータの出力軸とクラッチ間に減速機構を付加
し、クラッチの回転数を充分に低くした状態、すなわち
センサ部材に充分な追従性が確保できる状態とする。そ
して主軸はクラッチに直結させている。このために、従
来の工具では、主軸の回転数をセンサ部材の追従性が損
なわれるほど高速化することができず、作業能率が必ず
しもよくない。

【０００４】例えば軽トルクで締付けることのできる小
ねじ類を締付ける工具の場合、駆動モータの能力からは
もっと高速回転させる余裕がある場合にも、センサ部材
の追従性が確保できる範囲内でしか高速化できない。現
在は減速機構の減速比を調整するとともに、センサ部材
の追従性を向上させることによって、クラッチや主軸の
回転数を向上させる努力が続けられているが、モータ能
力を充分に発揮させる程の高速回転とすると、どうして
もセンサ部材の追従性を確保できない。そこで本発明で
は、主軸回転数をモータ能力に見合って高速化できると
ともに、センサ部材の追従性も確保できる新たな技術を
開発することとした。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明で
は、ビットを取付ける主軸と主軸を回転させる駆動用モ
ータの出力軸との間に過大トルクが作用すると遊転する
クラッチを付加するとともに、該クラッチが遊転し始め
たときに該駆動用モータに対する動力供給を停止させる
機構を組込んだ回転工具において、該駆動用モータの出
力軸と該クラッチとの間に減速機構を付加するととも
に、該クラッチと該主軸間に増速機構を付加したことを
特徴とするトルククラッチ連動モータオフ機構付回転工
具を創り出した。

【０００６】

【作用】本発明に係る構造によると、減速機構によって
クラッチ回転数は低下されることからセンサ部材の追従
性は確保できる。また増速機構によって主軸回転数は増
速されるため、ねじ締め作業の高能率化が図られる。

【０００７】

【発明の効果】本発明では、モータの回転数を減速した
うえで主軸を回転させるにあたって、まず大きく減速
し、ついで増速するという一見無駄な構成をあえて採用
している。しかしこのようにすると、主軸は増速機構で
増速されることから、クラッチ回転数を主軸回転数と無
関係に低くすることができる。このためセンサ部材の追
従性を確保できる。一方クラッチ回転数を低くしても、
増速機構の増速比を調整することによって主軸回転数は
高速化できる。このため本発明によると、センサ部材の
追従性を確保すると同時に主軸回転数をモータ能力に見
合ったものとでき、著しく工具の設計自由度が向上す
る。

【０００８】

【実施例】次の本発明を具現化した一つの実施例を図を
参照して具体的に説明する。図１は本発明をコードレス
電動工具７２に応用した実施例を示すものであり、全体
は電池７０を収容するハンドルハウジング７１と上部ハ
ウジング７３が一体成形されたハウジング中に収容され
ている。上部ハウジング７３の後部には工具駆動用の電
動モータ７４が収容されている。電動モータ７４の出力
軸７５には第１ギヤ７６が固定されている。第１ギヤ７
６には第２ギヤ４７が噛合っている。第１ギヤ７６と第
２ギヤ４７によって減速機構Ｃが構成されている。第２
ギヤ４７は中間シャフト４４のまわりに回転可能となっ
ている。

【０００９】中間シャフト４４はベアリング４５とベア
リング１０２で回転可能に支承されており、図示左側端
部の外周にギヤ歯４４ｂ、その右側に拡径部４４ｃ（図
２〜４参照）、その右側に延長部４４ａが形成されてい
る。拡径部４４ｃには直径方向に貫通孔５０が形成され
ている。この貫通孔５０の断面は軸方向に長孔となって
いる。また延長部４４ａの図示右側端面からは軸心に沿
って貫通孔５０に達する貫通孔４４ｄが形成されてい
る。前記第２ギヤ４７は延長部４４ａのまわりに回転可
能となっている。

【００１０】第２ギヤ４７の図２〜図４の左端面には直
径方向に２箇所有底の凹部４９，４９が形成されてい
る。ここにスチールボール４８，４８が嵌まりこむ。中
間シャフト４４の拡径部４４ｃには、中央に貫通孔が形
成された皿状のディスク５１が軸方向に移動可能となっ
ている。ディスク５１には直径方向に２箇所の切欠５
３，５３が形成され、ここにピン５２の両端が固定され
ている。ピン５２は貫通孔５０を貫通して取付けられて
いる。ディスク５１が中間シャフト４４の軸方向に動く
と、ピン５２が貫通孔５０中で軸方向に動く。図３と図
５に示すように、ピン５２がスチールボール４８の側方
に位置した状態ではピン５２が長孔状の貫通孔５０の図
３の右側に位置している。一方図４と図６に示すように
ピン５２がスチールボール４８，４８を乗り越えるとき
にはピン５２が図４の左方に移動してピン５２が長孔状
の貫通孔５０の左側に移動する。図３，図５に示すよう
に、ピン５２がスチールボール４８の側方に位置してい
る状態で第２ギヤ４７が回転すると、ピン５２も回転す
る。この結果中間シャフト４４も回転する。一方図４，
図６に示すように、スチールボール４８がピン５２を左
方に押し出すと、ピン５２は回転しない。すなわち第２
ギヤ４７が回転してもピン５２や中間シャフト４４は回
転しない状態となる。このように、スチールボール４８
とピン５２を主体として、第２ギヤ４７と中間シャフト
４４をトルク伝達可能状態としたり、遊転状態とするク
ラッチＡが構成されている。

【００１１】図１に良く示されているように、上部ハウ
ジング７３の略中央部下側には、トルク調整ノブ８２が
シャフト８３のまわりに回転可能となっている。シャフ
ト８３の上端には偏心カム８４が固定されている。偏心
カム８４の近傍にスライダ８５が配置されており、スラ
イダ８５は図１の左右方向にスライド可能となってい
る。図２〜４に良く示されているように、スライダ８５
の垂直片８５ａには中心に貫通孔が設けられた円板５４
が固定されている。円板５４にはベアリング５４ｂによ
ってばね受け５４ｃが周方向に回転可能となっている。
ばね受け５４ｃと皿状のディスク５１との間にはばね４
３が圧縮状態で取付けられている。ばね４３の内側には
それよりも短くて強いばね４２が取付けられている。

【００１２】図１は偏心カム８４の図示右方への半径が
最小の状態を示しており、この状態ではばね受け５４ｃ
は最も左方に位置し、ばね４３の圧縮力が最も弱い。こ
のため第２ギヤ４７と中間シャフト４４間に弱いトルク
が作用するだけでスチールボール４８がピン５２を左方
に押し出し、第２ギヤ４７から中間シャフト４４にトル
ク伝達不能状態となる。すなわちクラッチＡは遊転す
る。ノブ８２を回転させ、偏心カム８４の図示右方への
半径を大きくしてゆくと、ばね受け５４ｃは右進しばね
４３の押付け荷重が増大する。これに呼応してスチール
ボール４８でピン５２が押し出されてトルク伝達不能と
なる際のトルク値が増大する。ノブ８２がさらに回され
てばね受け５４ｃが短くて強いばね４２を圧縮するよう
になると、ピン５２を右方に付勢しておく力がさらに強
くなり、スチールボール４８とピン５２で構成されてい
るクラッチＡが遊転し始めるトルクは急激に増大する。
そして偏心カム８４の図示右方向への半径が最大となる
ように調整されると、ばね受け５４ｃは最も右側に位置
する。このようになるとばね受け５４ｃと第２ギヤ４７
間にスチールボール４８がピン５２を左方に押し出すだ
けのスペースがなくなり、ピン５２がスチールボール４
８を乗り越えることができなくなる。すなわち、ピン５
２とスチールボール４８で構成されるクラッチＡが遊転
不能状態となる。

【００１３】このようにノブ８２と偏心カム８４等によ
ってスチールボール４８とピン５２間が遊転を始めるト
ルク値が調整可能となっており、さらにクラッチＡの切
断を禁止する状態も実現可能となっている。なおプッシ
ュロッド８１がばね８０に付勢されてノブ８２の側方か
ら当接していることによってノブ８２が不用意に回転し
ないようになっている。

【００１４】さてこの実施例では、ピン５２がスチール
ボール４８で左方に押し出されたときに、モータ７４を
オフにする機構が付加されている。次にこれを説明す
る。なお図１中２１は、工具を回転させるために操作者
が操作するトリガであり、操作者はねじ締め中これを押
し続ける。そして前記の機構により、(1) トリガ２１を
押し続けていてもクラッチＡが切断されるとモータ７４
をオフとし、(2) 一旦トリガ２１をオフとして再度オン
とすると、モータ７４に通電が開始されるようになって
いる。この詳細が図２〜４に示されている。

【００１５】図２〜４において、図中１０はマイクロス
イッチであり、側方にあるボタン１７が押しこまれてい
る限りモータ７４に通電する。ボタン１７は飛出す側に
付勢されている。図中１１はマイクロスイッチ１０のホ
ルダであり、マイクロスイッチ１０をハウジング７３に
固定するとともに、後記のセンサピン１６を案内するガ
イド孔１５と、トリガ２１の上端２１ａを案内する溝２
０が形成されている。マイクロスイッチ１０はねじ１２
でホルダ１１に固定されている。

【００１６】マイクロスイッチ１０には第１弾性片１３
が基部１３ａで固定されている。第１弾性片１３は略コ
字状となっており、中間片１３ｂにセンサピン１６が取
付けられている。センサピン１６は中間シャフト４４の
貫通孔４４ｄ中に挿入されている。センサピン１６には
つば６５が設けられており、つば６５とホルダ１１の一
片１１ａとの間に圧縮ばね６６が挿入されている。これ
によりセンサピン１６はピン５２に当接するように付勢
されている。第１弾性片１３はまわりこんで片１３ｃを
形成しており、片１３ｃはボタン１７に対応位置する。

【００１７】ホルダ１１の支持ピン１９に第２弾性片１
８が揺動可能に取付けられている。図２の状態はトリガ
２１が操作されていない状態を示し、この状態ではトリ
ガの上端２１ａは図示の左端位置にあり、ボタン１７は
飛出ており、第２弾性片１８の先端１８ｅが第１弾性片
１３の先端１３ｄを外側から押している。図３はトリガ
２１を操作した場合を示しており、トリガ２１の上端２
１ａが第２弾性片１８を押し、第２弾性片１８が第１弾
性片１３を押し、第１弾性片１３がボタン１７を押し込
む。これによってモータ７４への通電が開始される。

【００１８】図４はスチールボール４８がピン５２を左
方に押し出したときを示しており、センサピン１６が左
方に移動し、第１弾性片１３の中間片１３ｂが左方に引
張られ、これにより第１弾性片１３の先端１３ｄが第２
弾性片１８の先端１８ｅから離れている。このためボタ
ン１７が飛出してモータ７４への通電が停止されてい
る。なおこのときトリガ２１の上端２１ａが図示右方に
位置していることからも理解されるように、トリガ２１
を操作していてもモータ７４の通電は停止される。この
状態となったあとトリガ２１を戻すと、図２の状態に復
帰し、トリガ２１の操作によって再通電可能となる。こ
のようにして本実施例では、トリガ２１を操作していて
もクラッチＡが切れるのと同時にモータ７４への通電が
切れるようになっている。

【００１９】第２ギヤ４７が高速で回転していると、セ
ンサピン１６は移動し難くなり、クラッチＡが切れても
ボタン１７が飛出さないといったことが起り易い。しか
しながらこの実施例では第１ギヤ７６と第２ギヤ４７間
で減速機構Ｃによって充分に減速されるためにかかる不
都合は生じない。

【００２０】次に図１に戻り中間シャフト４４よりも先
端側の構造について説明する。中間シャフト４４のギヤ
歯４４ｂに第３ギヤ８７が噛合っている。第３ギヤ８７
の図示左方の端面に３本のシャフト８９，８９，８９が
固定されており、各シャフトにそれぞれ遊星ギヤ９０，
９０，９０が取付けられている。遊星ギヤ９０，９０，
９０は主軸９１のギヤ歯９１ａと噛合っている。主軸９
１はベアリング８６と９２とによって回転可能に支承さ
れている。第３ギヤ８７はベアリング８８によって主軸
９１のまわりに回転可能となっている。遊星ギヤ９０と
内歯ギヤ１０３と太陽ギヤ９１ａによって増速機構Ｂが
構成されており、主軸９１は中間シャフト４４よりも高
速で回転する。

【００２１】主軸９１にはスライドカバー９６がスライ
ド可能となっている。このスライドカバー９６はばね９
７によって図示右方に付勢されている。なお９８はばね
９７の押え用リングである。スライドカバー９６の内側
にはスチールボール９５が抜け落ちないように収容され
ている。図１は主軸９１にドライバビット９９が取付け
られた状態を示しており、スチールボール９５がドライ
バビット９９の溝９９ａに嵌りこむためにドライバビッ
ト９９は抜け落ちない。ビットを交換する際にはスライ
ドカバー９６を図示左方に移動させる。するとスチール
ボール９５が外周方向に移動可能となりドライバビット
９９を抜取ることができる。ナット・ソケット類を締付
けるときには、ドライバビット９９に代えてソケットビ
ットを用いる。すなわちビットはねじ類に合せて交換で
きるようになっている。

【００２２】この実施例では減速機構Ｃによって第２ギ
ヤ４７の回転数は低く抑えられており、センサ部材（セ
ンサピン１６）がピン５２の変位によく追従する。また
増速機構Ｂによって主軸９１の回転数は充分に高くな
り、ねじ締めの高速化が可能となる。このために小ねじ
類を迅速に次々と締付けることができ、作業の高速化が
可能となる。主軸９１の回転数を高速化するとそれに応
じて締付トルクが低下することは避けられないが、本実
施例の工具では、主軸９１の回転数が高速であるばかり
でなく、クラッチＡが遊転を始めたときに主軸９１とと
もに増速機構Ｂも一緒に回るために、主軸９１ないしは
ビット９９の実質上の慣性モーメントが大きくなってい
る。主軸９１がクラッチＡに直結されていると、増速機
構Ｂの慣性モーメント分が存在しないからである。

【００２３】予め雌ねじが形成されているねじ孔にねじ
類を螺合させてゆく場合、ねじ類の首下がねじ孔に当接
すると同時に主軸とモータ軸間に大トルクが作用してク
ラッチが切断される。そしてそれとほぼ同時にねじは回
転を止める。この際に主軸の回転エネルギがねじに伝え
られねじは強く締付けられる。この現象において、ビッ
トの実質的慣性モーメントが大きいと、大きな回転エネ
ルギがねじに伝えられる。本実施例の工具では、増速機
構Ｂの慣性エネルギもねじに伝えられるために、主軸回
転数が高速化されている分低トルクとなっているにもか
かわらず、最終的なねじ締め力を高く維持することが可
能となっている。

【００２４】本実施例に到達するまでに、本発明者はセ
ンサピン１６の周辺の構造を様々に工夫し、本実施例の
主軸回転数と同程度でクラッチＡを回転させてもなおセ
ンサピン１６がスムースに変位するように試みたがうま
くゆかなった。この実施例によってかかる問題が一挙に
解決された。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の全体断面図

【図２】要部拡大図（駆動前）

【図３】要部拡大図（駆動中）

【図４】要部拡大図（過大トルクとなったとき）

【図５】図３に対応する図

【図６】図４に対応する図

【図７】図２のVII −VII 線図

【符号の説明】

Ａ：クラッチ ４２，４３：ばね ４４：中間シャフト ４７：第２ギヤ ４８：スチールボール ４９：凹部 ５１：ディスク ５２：ピン ７５：モータ駆動軸 ８２：トルク調整ノブ ８４：偏心カム ９１：主軸 Ｂ：増速機構 Ｃ：減速機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビットを取付ける主軸と主軸を回転させ
   る駆動用モータの出力軸との間に過大トルクが作用する
   と遊転するクラッチを付加するとともに、該クラッチが
   遊転し始めたときに該駆動用モータに対する動力供給を
   停止させる機構を組込んだ回転工具において、 該駆動用モータの出力軸と該クラッチとの間に減速機構
   を付加するとともに該クラッチと該主軸間に増速機構を
   付加したことを特徴とするトルククラッチ連動モータオ
   フ機構付回転工具。