CN1054797C - 螺钉拧紧装置和离合器机构 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是把具有离合器机构的螺钉拧紧装置中的离合器连接时的噪声和冲击消除、降低初始推压力、以提高操作性。它是在连接驱动轴构件5和输出轴构件7的离合器机构上利用螺旋弹簧16，借助它卷紧在驱动轴构件5和输出轴构件7上而使两者成一体地回转，由此在离合器连接时冲击极小，而且用螺旋弹簧就能确定地传递转矩。可以只在正转时使用螺旋弹簧，在倒转时使用单向离合器12。也可以在正转和倒转过程中都使用单一的螺旋弹簧。此外，还可以在正转和倒转中分别使用螺旋弹簧。

Description

螺钉拧紧装置和离合器机构

本发明涉及利用动力的螺钉拧紧装置(带动力的螺丝刀装置)，更具体说，它是在规定的拧紧深度处切断对螺钉所施加的转矩、确实地停止螺钉拧紧动作的螺钉拧紧装置和适合于用在这种螺钉拧紧装置上的离合器机构。

至今，电动的螺丝刀等装置都是有离合器机构的，当加在螺钉上的转矩超过规定值时使离合器动作，切断从驱动轴向输出轴的动力传递。但是，当被安装螺钉的对方一侧的对象构件(称为被紧固构件)是如石膏板那样极软弱的材料时，即使转矩变化非常缓慢或者几乎没有变化，用那种当加在螺钉上的转距超过规定值时使离合器动作的方式，也不能在所要求的位置停止螺钉的驱动。因此使用一种在本体的一部分上设置能调节轴向位置的止动器，在拧紧螺钉动作过程中，当本体移动到止动器与被拧紧材料碰接的位置上时，进行离合器的切断动作的电动螺丝刀。

这种螺丝刀，即根据螺钉旋进距离使离合器处于切断状态的如日本专利公报特公平3-5952号所记载的螺丝刀。在这份公报所记载的电动螺丝刀装置中，在驱动部的爪式离合器和保持拧紧螺丝用的锥子的输出轴上所设置的爪式离合器之间设置着能自由滑动的第三个带爪的中间离合器，在规定的位置上驱动部的爪式离合器和带爪的中间离合器脱开，切断转矩的传递。而且在转矩传递切断后，由两者之间的压缩弹簧的作用使中间离合器和驱动部的离合器之间保持一定的距离，从而消除因爪式离合器的再冲击引起的打击声。

在上述公报里记载的以前的动力螺丝刀装置中，三个离合器分别有爪、驱动轴无负载时，必须在5000转/分的高速转动的情况下与中间离合器的爪啮合，离合器的爪与爪啮合时，会产生较大噪声而且产生冲击力。又由于离合器的爪的轴向断面形状呈阶梯形，冲击力的分力会产生使驱动轴的爪和中间离合器的爪间相互分开的力，而且在开始拧螺钉时就必需施加不小于此力的推力。而在被紧固材料有弹性的情况下，输出轴会沿轴向上下移动，前一次脱开的爪会再次冲击驱动轴的爪并产生大的噪声。

因此，本发明的目的是提供一种在根据螺钉送进距离使离合器处于断开状态的动力螺丝刀装置中的，没有离合器连接和/或断开时的冲击，能使必要的初始推压力(操作者施加的轴向力)降低，并且操作性较好的螺钉拧紧装置和适用于这螺钉拧紧装置的离合器机构。

为了达到上述目的而作出的本发明在连接或切断驱动轴与输出的离合器机构中不使用爪，而用与两轴同轴地配置的螺旋弹簧，在离合器连接时该弹簧与驱动轴和输出轴双方都联接，由螺旋弹簧的旋紧力来传递转矩。

即，本发明提供的螺钉拧紧装置具有传递从驱动装置输出的动力的驱动轴构件；保持锥子并以能沿轴向移动的方式被支承的输出轴构件；和使上述输出轴构件和驱动轴构件相互隔离的压缩弹簧，在输出轴达到规定的移动量时切断被传递给上述输出轴构件的回转力，其特征在于：在上述驱动轴构件和输出轴构件的同一轴线上，成螺旋状地配设着跨越各个圆筒面的离合器弹簧，而且在上述输出轴构件和驱动轴构件中的任何一方上固定着上述离合器弹簧的一部分，而在另一方的构件上设置着根据上述输出轴的移动而与离合器弹簧的另一部分连接的机构。

另外，本发明的动力式的螺钉拧紧装置具有：驱动装置；由上述驱动装置使其回转的驱动轴构件；能安装锥子、能回转、能沿轴向移动的输出轴构件；使上述输出轴构件和驱动轴构件相互隔离的压缩弹簧；在上述驱动轴构件和输出轴构件间进行转矩的传递和切断的离合器机构；装设着上述驱动装置，驱动轴构件、输出轴构件和上述离合器机构的壳体，其特征在于：上述驱动轴构件和输出轴构件是同轴的、各自有套筒，上述离合器机构具有能与上述驱动轴构件和输出轴构件双方的套筒外周相结合的螺旋弹簧；将上述螺旋弹簧的一端固定在上述驱动轴构件和输出轴构件中的任何一方上的机构；当将推力加在上述壳体上，使上述驱动轴构件克服压缩弹簧的弹力而接近输出轴构件时，使上述螺旋弹簧的另一端紧连在上述驱动轴构件和输出轴构件中的另一方上的连接机构。

在本发明还提供一种离合器机构，它具有：

有在驱动装置作用下回转的第1套筒的驱动轴构件；

有能够与上述套筒同轴地回转、而且能沿轴向移动的第2套筒的输出轴构件；

使上述输出轴构件和驱动轴构件相互隔离的压缩弹簧；

跨越上述第1套筒和第2套筒两者的外周或内周配置的、其一端被固定在上述第1套筒和第2套筒中的一方上的螺旋弹簧；

在从上述驱动轴构件向输出轴构件传递动力时使两个构件克服上述压缩弹簧的作用而接近的机构；

在上述驱动轴构件和输出轴构件间的距离比规定值小时，将上述螺旋弹簧的另一端临时地紧连在上述第一套筒和第2套筒的另一方上的连接装置。

具有上述结构的本发明的螺钉拧紧装置由于在离合器连接和/或切断时没有冲击声，而且用较小的初始推压力就行，因而操作性能好，总能获得一定的螺钉拧紧深度(螺钉送进距离)。

图1是表示本发明的螺钉拧紧装置的第1实施例的局部省略的断面图，

图2是表用在第1实施例里的离合器弹簧的正视图；

图3是表示用在第1实施例里的离合器弹簧的上端的顶视图，

图4是表示第1实施例的螺钉拧紧时的动作状态的局部断面图；

图5是表示本发明的螺钉拧紧装置的第2实施例的局部省略的断面图，

图6是表示用在第2实施例里的反转离合器弹簧的上端的顶视图，

图7是表示本发明的螺钉拧紧装置的第3实施例的局部断面图，

图8是表示第3实施例的一部分的局部放大断面图；

图9是表示本发明的螺钉拧紧装置的第4实施例的局部断面图，

图10是表示本发明的螺钉拧紧装置的第5实施例的局部断面图，

图11是表示本发明的螺钉拧紧装置的第6实施例的部分省略断面图，

图12是表示第6实施例的局部放大断面图，

图13是说明第6实施例动作模式的部分省略的断面图，

图14是表示本发明的螺钉拧紧装置的第7实施例的部分断面图，

图15是表示本发明的螺钉拧紧装置的第8实施例的部分断面图，

图16是表示本发明的螺钉拧紧装置的第9实施例的部分断面图，

图17是本发明的第6第9实施例里所应用的左旋离合器弹簧的正视图，

图18是本发明的第8和第9实施例里应用的右旋离合器弹簧的正视图。

<第1实施例>

下面，用最佳实施例来说明本发明的实施状态。图1是表示本发明的螺钉拧紧装置第1实施例的断面图。在螺钉拧紧装置1的壳体2的前端以旋入的方式安装着止动套筒3。通过使止动套筒3回转，能调节与壳体2的相对距离，因而能如下所述地调节螺钉送进距离(深度)。在壳体2内，安装在图中未表示的马达输出轴上的小齿轮4与设置在驱动轴构件5外周上的齿轮6啮合着。

驱动轴构件5的从齿轮6向图中的下方、即向输出轴构件7那侧延伸的部分上设置着环状的导向件8。这导向件8的内壁面8a呈圆锥状地倾斜。具体地说，这个倾斜的内壁面8a是同与驱动轴构件5的中心轴同轴的圆锥外周面的一部分一致的。角度θ表示内壁面8a相对于上述中心轴的锥状倾斜。在导向件8的内侧有向输出轴构件7一侧延伸的套筒(圆筒)S₁，这些驱动轴构件5、齿轮6、导向件8、套筒S₁可用整件构件制成。套筒S₁由驱动轴圆筒外表面10和驱动轴圆筒内表面11限定。在由驱动轴圆筒内表面11限定的内部空间内，收容和固定着滚筒形的单向离合器12。驱动轴圆筒外表面10的靠近输出轴构件7的一侧的端部附近有越往前端外径越小的圆锥部T₁。

输出轴构件7的前端部14做成能安装并可自由卸下锥子15。输出轴构件7具有由输出轴圆筒外表面19、输出轴圆筒内表面20和与这些表面相连续的内表面所限定的环状部分或套筒S₃。在输出轴构件7的面对驱动轴构件5的部位(图中上方)的外周、即在输出轴圆筒外表面19上，设置着沿轴向延伸的沟槽18，用来在平时把如图2所示的下述的离合器弹簧16的一端16b固定。在输出轴圆筒内表面20上设置着从面对驱动轴构件5的一侧朝锥子15方向内径缩小的倾斜面，即设置着圆锥部T₂，这个倾斜角与套筒S₁的圆锥部T₁的倾斜角一致。

输出轴构件7的套筒S₃的内侧有向驱动轴构件5方向伸长的导引轴21，在导引轴21的外周上设置着花键22。在单向离合器12的内周上安装着中空圆筒状的滑块23。滑块23具有用来与导引轴21上的花键22相结合的导引花键17，并且被压缩弹簧24推向驱动轴构件5一侧(图中的上方)。整个离合器弹簧16是螺旋弹簧，构成该弹簧的基线的断面是圆形的。

离合器弹簧16是密接卷绕的、其基线卷绕方向是左旋的，即借助于驱动构件5的正转(向右回转、即顺时针方向回转)而被卷入的方向。如图2所示，离合器弹簧16的一端(图1或图2中的下方的端部)16b沿轴向延伸。离合器弹簧16的下方端部16b插入转出轴构件7的沟槽18里而被固定住，而且离合器弹簧16的下方部分以适当的过盈量被安装在输出轴圆筒外表面19上。另一方面，离合器弹簧16的图中上方部分、与驱动轴构件5的驱动轴圆筒外表面10间有间隙，而且其端部如图3所示，一部分外径较大。如图2所示，离合器弹簧16的下方端部16b有沿轴向伸长部分，但其上方端部16a如图3所示，没有沿轴向伸长的部分。离合器弹簧16的上方端部16a如图3的顶视图所示，外径变成较大。

下面，说明具有上述结构的第1实施例的螺钉拧紧装置1的动作。把螺钉25安装在锥子15的前端，使图中没表示马达回转。马达的输出通过小齿轮4传递给齿轮6，使驱动轴构件5向右回转。这时，由于离合器弹簧16和驱动轴圆筒外表面10之间有间隙，因而转矩不能被传递给输出轴构件7。以这状态开始，螺钉拧紧装置1的操作者施加推力把螺钉25压在被紧固材料上，并使输出轴构件7克服压缩弹簧24的弹力朝驱动轴构件5方向相对地移动，形成图4的状态。此时止动套筒3的前端3a与被紧固材料不接触。

这时，离合器弹簧16的上方端部16a与导向件8的内壁面8a相接触。由于这一接触，离合器弹簧16的上方端部16a借助于和导向件8的内壁面8a的摩擦而与驱动轴构件5一起回转，并且被由导向件8内壁面8a的圆锥形的角度θ的分力压向驱动轴圆筒外表面10，夹在导向件8的内壁面8a和驱动轴圆筒外表面10之间。于是，离合器弹簧16的上方部分的内径略为变小，并卷绕在驱动轴圆筒外表面10上，开始与驱动轴构件5一起回转，从而把转矩传递给输出轴构件7。这样，在传递载荷时，驱动轴构件5的圆锥部T₁和输出轴构件7的圆锥部T₂同轴地重合。

这时，虽然离合器弹簧16进一步深入驱动轴圆筒外表面10和输出轴圆筒外表面19的分界点，但如图4所示，由于驱动轴圆筒外表面10和输出轴圆筒内表面20的圆锥部T₁、T₂相互重合，因此不会有由于深入而引起的塑性变形。使输出轴构件7回转，进行螺钉25的拧紧和送进，在达到规定的拧入深度且制动套筒3碰到被紧固材料的同时，压缩弹簧24稍稍将输出轴构件7推向图中的下方，离合器弹簧16因推力而被放开，而且脱离驱动轴圆筒外表面10，结束螺钉拧紧动作。即使离合器弹簧16再次接触导向件8的内表面8a也不会发出摩擦声，因而能达到消除噪音的目的。

第1实施例的导向件8的内壁面8a的倾斜角θ是30度，在这角度较小时，用较小初始推力就完成，但螺钉拧好时，离合器弹簧16的上端部16a难以从导向件8的内壁面8a脱下；当角度θ增大时，则较容易脱下，但需要用较大的推力。倾斜角度θ最合适的范围是5-70度。

另一方面，反转时(向左回转，即反时针方向回转时)，当靠单向离合器12动作马达回转时，驱动轴构件5的回转力通过滑块23、导引轴21立刻传递给输出轴构件7，进行螺钉拧松作业。在使用以前的爪型离合器场合下，由于使爪和爪啮合，因而每当进行拧松螺钉作业时，都要使制动套筒3上升，然后使锥子15前端和拧紧的螺钉头啮合，而现在则没必要这么做，因此能提高作业效率。离合器弹簧16的基线的断面形状可以是方形，椭圆形等，与导向件8接触的端部的形状使外形变大，但其具体形状只要能使压向驱动轴圆筒外表面10的力较小就可以。花键也可以用齿轮、滚珠花键等代替。

<第2实施例>

图5是表示本发明螺钉拧紧装置的第二实施例的断面图。这里只说明与第1实施例不同的特点。在第2实施倒中设置了替代第1实施例的单向离合器12的反转导向件26、反转离合器弹簧27。即，形成驱动轴构件5和输出轴构件7相互同轴的双重结构，并且除了设置与第1实施例同样的离合器弹簧16外，还同轴地设置反转离合器弹簧27。这样，第2实施例的驱动轴构件和输出轴构件与第1实施例的在形状方面有共同点、也有不同点，但为简便起见，使用相同的符号。下面各个实施例也用这种方法。

在第2实施例的驱动轴构件5的齿轮6的下方，有与第1实施例同样的正转用导向件8和驱动轴圆筒外表面10。在驱动轴圆筒外表面10的半径方向内侧，有与其同轴的驱动轴圆筒内表面11，由驱动轴圆筒外表面10和驱动轴圆筒内表面11所围成的部分构成环状壁，即构成外侧的套筒S₁。在图中驱动轴圆筒内表面11的上方设置着朝半径方向内侧反转用的反转导向件26，还设置着反转时使反转离合器弹簧27卷紧用的反转用驱动轴圆筒外表面(内侧的套筒S₂的外表面)28。另一方面，在输出轴构件7上设置着平时将正转用的离合器弹簧16的下方端部16b约束住的沟槽18，而且与第1实施例同样地设置着输出轴圆筒外表面19和输出轴圆筒内表面20。在输出轴构件7上，靠输出轴圆筒内表面20侧有反转时使反转离合器弹簧27卷紧的反转用输出轴圆筒外表面(内侧的套筒S₄的外表面)29，还设置着在平时将反转离合器弹簧27的下方端部27b约束住的沟槽30。

反转离合器弹簧27的卷绕方向是与正转用的离合器弹簧16相反的，即是右旋的。反转离合器弹簧27的上方端部27a如图6所示地向半径方向突出着。具有这种结构的螺钉拧紧装置正转时，把螺钉25安装在锥子15上之后，通过使马达回转，使螺钉压紧在被紧固材料上，与第1实施例同样的离合器弹簧16借助导向件8的作用而卷紧在驱动轴圆筒外表面10上，并将回转力传递给输出轴构件7。这时反转离合器弹簧27也触及反转导向件26的表面并在导向件26的圆锥状部分的倾斜角度β的分力的作用下紧压在反转用输出轴圆筒外表面29上，但由于如图6所示，基线卷绕方向是向右、回转是右回转，因而反转离合器弹簧27受到向着内径扩大方向的力。因此，在驱动轴构件5正转时，反转离合器弹簧27不传递扭矩，对螺钉拧紧没有影响。

另一方面，当驱动构件5反转时，反转离合器弹簧27的上方端部27a卷紧在反转用输出轴圆筒外表面29上，而因为同样的理由，正转用的离合器弹簧16和导向件8之间不传递转矩，因此，对反转时的螺钉拧松作业没有影响。倾斜角β的较佳范围和倾斜角θ一样，在5-70度范围内。反转离合器弹簧27的基线的断面形状也可以是方形的，椭圆形等形状。

<第3实施例>

图7是表示本发明的螺钉拧紧装置的第3实施例的断面图。在驱动轴构件5的齿轮6下方的位置上，设置着向输出轴构件7方向延伸的套筒S₁，套筒S₁的外周面，即驱动轴圆筒外表面31，有沿输出轴构件7方向外径缩小的缓缓的坡度部T₁。在套筒S₁的内表面上，即在驱动轴圆筒内表面32上安装着滚筒形单向离合器12。在驱动轴圆筒外表面31的图中上端部设置着平时将沿轴向向离合器弹簧33的上方延伸的端部33a约束住的沟槽18。输出轴构件7有法兰34，在法兰34的靠驱动轴构件5一侧的表面上设有突起35。输出轴构件7有伸向驱动轴构件5方向的导引轴36，在导引轴36的外周缘上设有花键22。

动力传递构件37有装在导引轴36和单向离合器12之间的套筒S₅、和在其外方并与套筒S₅同轴的套筒S₃。套筒S₅的内周面与导引轴36通过花键结合，外周面与单向离合器12的中心孔配合。动力传递构件37的套筒S₃的外径如图8所示，比驱动轴构件5的套筒S₁的外径稍小一点，在套筒S₃的内侧面上设置着与驱动轴构件5的套筒S₁上所设置的坡度部T₁同样地倾斜的坡度部T₂。

动力传递构件37因弹性系数小的压缩弹簧38的作用经常压向驱动轴构件5方向，使驱动轴圆筒外表面31上设置的坡度部T₁与动力传递构件37的坡度部T₂时常同轴地重合在一起。驱动轴圆筒外表面31和动力传递构件37的套筒S₃的外表面39如图8所示，被设计成对应于径向深H的轴向长度差是L。轴向长度L最好比离合器弹簧33基线的轴向尺寸J大，径向深度H取在离合器弹簧33不发生塑性变形的范围里，而且最好大于离合器弹簧33基线的板厚K的1/3。离合器弹簧33的基线的断面为方形，形成紧密的左旋状态。离合器弹簧33的上方端部被约束在沟槽18里，而且离合器弹簧33的上方部分紧紧地与驱动轴圆筒外表面21相配合。另一方面，由于套筒S₃的外径和套筒S₁的外径之差，离合器弹簧33的下方部分和套筒S₁的外表面39间有间隙。另外，离合器弹簧33下方端部33b沿半径方向向外伸出，与设置在壳体2上的挡块40接近地配置着。挡块40是环状的板形构件，其内径被设定为短于从输出轴构件7的中心轴到离合器弹簧33的下方端部33b的半径外端的距离。另外，使驱动轴构件5和输出轴构件7在不按压时保持一定距离的压缩弹簧24配置在导引轴36和驱动轴构件5之间。

在具有这种结构的螺钉拧紧装置中，把螺钉25安装到锥子15上，通过图中没表示的马达的回转使驱动轴构件5回转，当把螺钉拧紧装置的壳体2推向被紧固材料上时，输出轴构件7克服压缩弹簧24作用而向图7的上方相对地移动，离合器弹簧33的下方端部33b与突起35结合，并紧束在套筒S₃的外表面39上，通过导引轴36把驱动轴构件5输出的回转力从套筒S₅传到螺钉25上。当螺钉25达到规定的位置，止动套筒3碰到被紧固材料时，压缩弹簧24将驱动轴构件5压向图的下方，但由于突起35离合器弹簧33间有摩擦力作用，因而两者依然结合着并向图的下方移动。

这时，由于驱动轴圆筒外表面31和动力传递构件37的套筒S₃的外表面39之间的外径之差，离合器弹簧33能形成台阶，使离合器弹簧33在这里成悬空状态。因此，离合器弹簧33在轴向上具有校弱的拉伸弹簧的特性，与突起35一起向下方移动时，离合器弹簧33的下方端部33b与挡块40相接。因为这一相接阻止了离合器弹簧33的下方端部33b进一步向下方移动，所以该端部33b与输出轴构件7的结合便被解除，只有输出轴构件7向图的下方移动。离合器弹簧33在套筒S₃上的卷绕被松开，螺钉拧紧过程完毕，而且伸长的离合器弹簧33回复到原先的长度。用这样的动作能达到离合器连接时操作较安静的目的，而且能得到更稳定的螺钉拧紧精度。由于突起35和离合器弹簧33的摩擦力较小，可把突起35做成圆锥等形状，也可以是埋入钢球的结构。

<第4实施例>

图9是表示本发明螺钉拧紧装置第4实施例的断面图。驱动轴构件5有两个同轴的套筒S₁、S₂，有被限定在这2个套筒S₁、S₂之间的环状驱动轴沟槽42。在这驱动轴沟槽中的，内部装着兼用作驱动正反两个方向的回转的正反离合器弹簧41的上方部分。驱动轴沟槽42由外套筒S₂的内表面，即驱动轴第1圆筒的内表面44和驱动轴第2圆筒的外表面43限定，两个套筒S₁、S₂的与输出轴构件7相对的端面部分别形成坡度部T₁、T₂。在驱动轴沟槽42的底面(图中上方)上开设着约束沟45，平时把正反离合器弹簧41的上方端部41a约束住。驱动轴沟槽42的径向宽度比正反离合器弹簧41的基线的粗度稍大。正反离合器弹簧41的基线断面是四方的，整体形状与下述图17所示的一样。

另一方面，在输出轴构件7上也设置着与驱动轴沟槽42相对的环状输出轴的沟槽53，同样以稍许的间隙装着正反离合器弹簧41的下方部分。即，输出轴沟槽53有同轴的2个套筒S₃、S₄，并由这两个套筒S₃、S₄之间、具体地说由套筒S₄的内表面、即输出轴构件第1圆筒的内表面47和套筒S₃的外表面、即输出轴构件第2圆筒的外表面46限定。两个套筒S₃、S₄的与驱动轴构件5相对的端面部分别构成坡度部T₃、T₄。在输出轴沟槽53的底面设置着挂勾槽48。

处于输出轴构件7的中心的导引轴36能沿轴向滑动地与驱动轴构件5的中心孔60配合。在驱动轴构件5和输出轴构件7之间，导引轴36的周围配设着压缩弹簧24。具有上述结构的第3实施例的螺钉拧紧装置是用一根正反离合器弹簧41进行螺钉拧紧作业和螺钉拧松作业的。在进行螺钉拧紧作业时，使驱动轴构件5和正反离合器弹簧41成一体地回转，通过将螺钉25压紧在被紧固材料上，使驱动轴构件5的坡度部T₁、T₂分别和输出轴构件7的坡度部T₃、T₄重合。而且，正反离合器弹簧41的下方端部41b被约束在挂勾槽48中，正反离合器弹簧41卷绕在各个圆筒外表面43、46上，将转矩传递给输出轴构件7。

当把螺钉25向下方送进，达到与前面的各个实施例一样的规定位置时，压缩弹簧24把输出轴构件7推压到图的下方。这里，正反离合器弹簧41也起到轴向拉伸弹簧的作用，由于与挂勾槽48之间摩擦力的作用、稍稍向输出轴构件7一侧拉伸，一边伸长一边使与挂勾槽48间的结合解除。此后，由于正反离合器弹簧41回复到原先的长度，保持与挂勾槽48间的距离，因而在离合器连接和切断时能安静地操作，而且能便宜，紧凑地形成离合器机构。正反离合器弹簧41的基线断面形状也可以是圆形、椭圆形。为了能容易地解脱正反离合器弹簧41的端部与挂勾槽48的结合，可把挂勾槽48做成锥状或埋入滚珠。

下面，说明第四实施例的反转驱动、即说明拧松螺钉动作。使驱动轴构件5和正反离合器弹簧41向反方向(左方向或反时针方向)回转，同时向输出轴构件7方向移动，使正反离合器弹簧41的下方端部挂在挂勾槽48中。因此，正反离合器弹簧41受到与拧紧弹簧时方向相反的力、即退绕方向的力，使外径加大，被按压在驱动轴构件5的套筒S₂的内周(驱动轴第1圆筒内表面44)和套筒S₄的内周(输出轴构件第1圆筒内一须47)上，传递回转力。

当螺钉25被拧松、输出轴构件7上升到规定位置时，正反离合器弹簧41受拉伸力，使正反离合器弹簧41的下方端部与挂勾槽48脱开，离合器被切断。因此，能达到离合器切断时的操作安静的效果。

<第5实施例>

图10是表示本发明螺钉拧紧装置第5实施例的断面图。第5实施例是图9的第4实施例的变形例，驱动轴构件5是与第4实施例同样的，替换输出轴构件7的套筒S3的是能相对于输出轴构件7沿轴向滑动的滑动套筒49。即，使输出轴构件7上设置的花键51与滑动套筒49的滑动花键52相啮合。在滑动套筒49的外周的上部设置着与驱动轴构件5的坡度部T₁重合的坡度部T₃。套筒49被配设在其底部49B和输出轴构件7之间的导引轴36周围的压缩弹簧24压向驱动轴构件5方向。此弹性力使套筒49的坡度部T₃与驱动轴构件5的坡度部T₁相接触。

下面，说明具有上述结构的第5实施例螺钉拧紧装置的动作。在拧紧螺钉时，使驱动轴构件5与正反离合器弹簧41向正方向(即右方向或顺时针方向)回转，同时向输出轴构件7方向移动，正反离合器弹簧41的下方端部挂在挂勾槽48里。由此，正反离合器弹簧41卷绕在驱动轴构件5的套筒S₁外周(驱动轴构件第2圆筒外表面43)和套筒49的外周50上并传递回转力。由于套筒49以花键51、52与输出轴构件7结合，因而输出轴构件7与套筒49一起回转。

当输出轴构件7向被紧固材料方向移动到规定位置上时，与第4实施例一样、正反离合器弹簧41受到拉伸力。输出轴构件7因花键51、52作用而容易向图下方移动，所以正反离合器弹簧41的下端部就容易与挂勾槽48解脱。也可以用键、滚珠花键等代替花键。另外，在滑动套筒49和驱动轴第2圆筒外表面43之间，设置用图8说明过的第3实施例的落差能更可靠地实现安静作业。第5实施例中的反转驱动，即拧松螺钉动作也和上述第4实施例一样，能使离合器切断动作安静地进行。

<第6实施例>

下面，说明本发明螺钉拧紧装置的第6至第9实施例。这些实施例与上述第1至第5实施例不同，为了约束住螺旋状离合器弹簧的一端、和解这一约束，采用设在套筒上的能沿径向移动的钢球。下面，对各个实施例进行说明。

图11是表示本发明螺钉拧紧装置的第6实施例的断面图，图12是局部放大断面图。第6实施例也可以说是第1实施例的变形例，所以用同样符号来表示相同的或对应的元件、构件。在第1实施例中，由导向件8借助于摩擦把离合器弹簧16的上端约束住，而在第6实施例中，则利用驱动轴构件5所具有的钢球(简称为球)62。驱动轴构件5有套筒S₁，在其内部空间里设置着单向离合器12，输出轴构件7也有套筒S₃，两个套筒S₁、S₃具有与图1同样的坡度部T₁、T2。在第6实施例中所用的离合器弹簧64如图17所示，是左旋的，上方端部64a和下方端部64b沿轴向伸长。在下面的几个实施例中也都使用图17所示的离合器弹簧64。在输出轴构件7的外方有配置在壳2上的轴瓦构件70。

在图11中，止动套筒3与壳体2的头部(图中的下方部分)以螺纹啮合，它回转时能相对于壳体2沿轴向移动。在止动套筒3的图中上方，设置不能回转，但能沿轴向移动的锁紧构件54，压缩弹簧58把锁紧构件54推向止动套筒3的方向。在止动套筒3和锁紧构件54的相接部设置着两者相对且相互啮合的凹凸状爪部56。这样，止动套筒3与爪部56啮合时便不能回转并被固定在该轴向位置上。为了改变螺钉的拧入深度(送进距离)，操作者克服压缩弹簧58的弹力而使锁紧构件54朝图中上方移动，使锁紧构件处于与止动套筒3脱离啮合的状态，并使止动套筒3回转。

钢球62处在设于套筒S₁上的径向贯通孔66内，能沿半径方向移动，能在部分突出于套筒S₁外周的第2位置和不突出的第1位置间移动。没在套筒S₁内部的伞状构件68能沿轴向移动。伞状构件68的靠输出轴构件7一侧的面是能和输出构件7相接的。在输出轴构件7的套筒S₃上、设有与第1实施例一样的平时将离合器弹簧64的下方端部64b约束住的沟槽18。

图13是表示第6实施例的动作的四个断面图。当拧紧螺钉、使驱动构件5相对于输出轴构件7相对地移动时，构成伞状构件68的倾斜面的坡度部T₅将钢球62如图13的(a)所示地向半径方向推出。在这拧紧螺钉开始的时刻输出轴构件7指定部分和轴瓦构件70的面对驱动轴构件5一侧的端部之间的距离设为M。当钢球62突出于套筒S₁外周时，离合器弹簧64的上方端部64a固定在钢球62上。此后，与实施例1一样，离合器弹簧64卷绕在套筒S₁、S₃上后进行转矩的传递。由于套筒S₃的外径比套筒S₁外径稍大，因而在离合器弹簧64的大致中央部位形成非卷绕部。把离合器弹簧64的非卷绕部的轴向长度设为P。当螺钉拧紧继续进行且如图13的(b)所示、止动套筒3到达被紧固材料72时，止动套筒3与被紧固材料72相接。这时是处在螺钉25的头部只从被紧固材料72的表面露出距离M的状态下。

与加在螺钉拧紧装置上的推力相对的从被紧固材料72产生的反作用力则由止动套筒3承受，此后，如图13的(C)所示，输出轴构件7进一步向被紧固材料72方向移动，移动到轴瓦构件70的端面。这时，螺钉25的头部与被紧固材料72的表面成为同一表面。当从图13的(b)所示的状态变到图13的(C)所示状态时，由于输出轴构件7向被紧固材料72的方向只移动距离M，因而离合器弹簧64的没卷紧部的轴向长度变成P+M。当拧紧螺钉作业结束时，如图13的(d)所示，压缩弹簧74把伞状构件68压向被拧紧材料72方向，球62受到由离合器弹簧64的上方端部64a作用的径向向内的力，由套筒S₁的外周进入内部。在这瞬间，由球62产生的对离合器弹簧64的上方端部64a的固定作用被解除，从而把离合器弹簧64在套筒S₁、S₃上的卷绕放松。由此，离合弹簧64在自身的复原力作用下回复到螺钉拧紧开始前的状态(参照图11、12)。在这状态下，在离合器弹簧64的上方端部64a和球62之间出现完全的间隙84。

由于球62被收容在驱动轴构件5内，因而当驱动轴构件5回转时，与球62的自重相关的离心力作用在球62上。这样，在使驱动轴构件5回转时，基本上是由离心力的作用使球62成为其部分突出在套筒S₁外周的状态。在这状态下，即在由驱动轴构件5的回转所引起的离心力作用使球62的局部从套筒S₁外周突出的状态下，在尚未把输出轴构件7压在被紧固材料上时，由于球62和离合器弹簧64的上方端部64a之间有间隙，因此离合器弹簧64没有紧绕在驱动轴构件5上，也就不进行回转的传递。当输出轴构件7压在被紧固材料上时，使输出轴构件7和驱动轴构件5相对地移动比这间隙长的距离，使球62和离合器弹簧64的上方端部64a结合，离合器弹簧64卷紧在驱动轴构件5上，就能进行回转的传递。

在传递回转的状态下，球62和离合器弹簧64的上方端部64a的结合是离合器弹簧64的上方端部64a的中心的位置在径向上比过球62的中心且平行于轴的方向的中心线更偏外侧(即，比套筒S₁的外周还靠外的一侧)。由此，在球62和离合器弹簧64的上方端部64a的结合部上，球62就会受到由离合器弹簧64的上方端部64a引起的朝内的径向分力。在驱动轴构件5的转数高的场合下，作用在球62上的离心力变得相当大，但由于球62的表面是曲面，因而在离合器切断时，由球62沿径向稍许朝内移动的位移，就使离合器弹簧64的上方端部64a在这曲面上滑，使结合解除。

图12所示的第6实施例与图1所示的第1实施例不同，单向离合器12的内周以能沿轴向移动的套管的方式直接与输出轴构件7的外周结合。另一方面，在图1的场合下，在由单向离合器12内周限定的内部空间里设置着中空圆筒状的滑块23，通过滑块23的导引。花键17与输出轴构件7的导引轴21的花键相结合。图1的结构与图12的结构相比较，结构虽然复杂，但由于滑动性好，摩擦较小，因而装置的寿命校长。又由于轴向的滑动较好，因而还有操作者把较小的压力加到壳体2上就能完全拧紧螺钉的特点。因此，图12的第6实施例中最好也使用与1图样的滑块。

<第7实施例>

下面，参照图14的断面图来说明本发明的第7实施例。第7实施例也可称作是图9的第4实施例的变形例。即，将离合器弹簧64与第4实施例同样地用于正转和反转的驱动中，因此，不需要用第6实施例中所用的单向离合器12。由于不要单向离合器12，因而就没有图11、12所示的第6实施例中所用的伞状构件68，压缩弹簧74直接与输出轴构件7的上端相接。而且作为伞状构件68的坡度部T₅的替换，在输出轴构件7的上端圆周部设置坡度部T₆，就能与滚珠62相接。第7实施例与第4实施例或第6实施例符号相同的元件具有相同的结构，对它们的说明从略。

<第8实施例>

下面，参照图15的断面图来说明本发明的第8实施例。第8实施例可说是图5的第2实施例的变形例。即，正转用的离合器弹簧64和反转用的离合器弹簧78是同轴地设置的。正转用离合器弹簧64和第6实施例一样，通过卷紧在套筒S₁、S₃上、只传递正转时的转矩。另一方面，反转用离合器弹簧78是如图18所示的右旋的密接螺旋弹簧，通过在反转时卷紧在套筒S₂、S₄上，只传递反转时的转矩。反转用离合器弹簧78的下方端部78b平时被约束在输出轴构件的套筒S₄的槽18里。而上方端部78a在能沿半径方向移动的球76突出在外时被固定。

输出轴构件7上，与坡度部T₆同轴地设置着坡度部T₇，用来把球76推向半径外方。在图5的第2实施例里，正转用离合器弹簧16被设置在反转用离合器弹簧27的外侧，但图15的第8实施例中却相反。在第8实施例中与第2实施例或者第6实施例中符号相同的元件具有相同的结构，对它们的说明省略。

<第9实施例>

下面，参照图16的断面图来说明本发明的第9实施例。第9实施例是图15的第8实施例的变形例。即，正转用离合器弹簧64和反转用离合器弹簧78同轴地设置这一点是和第8实施例相同的，但反转用离合器弹簧78的固定部分是与第8实施例相反的。即，反转用离合器弹簧78的上方端部78a平时被约束在驱动轴构件5上所设置的槽沟80里，固定下方端部78b的球82设置成能沿输出轴构件7的套筒S4的径向移动。

套筒S₂、S₄的形状，尺寸与第8实施例的相反。套筒S₄的靠被紧固材料的一侧、设有与驱动轴构件5相连接的、有能与球82相接的坡度部T₈的套筒S₅。这样，当驱动轴构件5向输出轴构件7方向移动时，坡度部T₈就把球82推向半径外方。第9实施例与第8实施例符号相同的元件具有相同的结构，这里省略了对它们的说明。由第8实施例和第9实施例可知，各个离合器弹簧可固定在驱动轴构件5侧，也可固定在输出轴构件7侧。

上述第6实施例至第9实施例中，为了临时地与离合器弹簧的一端结合，使用了钢球，但这构件未必一定是球状。即，例如也可以是套筒的向径向外方突出的部分有曲面，作为整体来说是棒状构件，且其长度方向能沿套筒径向移动。

上述各实施例是通过将螺旋状离合器弹簧卷紧在套筒的外周上，或者将其松开使其压向在其半径外方的套筒的内周上来进行转矩的传递的，但卷紧在外周上的式样未必一定要用中空圆筒状的套筒，也可用中间实心的圆筒。因此，除了向内周压接的场合，所谓套筒还包括实心圆柱状构件。

如上所说，本发明的螺钉拧紧装置的离合器机构里，由于使用了连接驱动轴输出构件和输出轴构件的螺旋弹簧，通过在离合器连接时，卷紧在驱动轴构件和输出轴构件上来传递转矩，因而能消除离合器连接时的冲击性打击，能降低噪声、能减少初始压力。另外，由于切断离合器时，能解除由螺旋弹簧形成的卷紧，因而也能消除离合器切断时的冲击性打击和降低噪声。而且，在拧松螺钉时，即在传递反转时的转矩时，也可通过利用螺旋弹簧的卷紧、或松开形成的向外方的构件的压接来传递转矩，并能得到与正转时同样的效果。

Claims (25)

1.螺钉拧紧装置，具有传递从驱动装置输出的动力的驱动轴构件，保持锥子并能沿轴向移动地被支承的输出轴构件，使上述输出轴构件和驱动轴构件相互隔离的压缩弹簧，当输出轴移动规定量时切断被传递给上述输出轴构件的回转力，其特征在于：在上述驱动轴构件和输出轴构件的同一轴线上、成螺旋状地配设着跨越各个圆筒面的离合器弹簧，而且在上述输出轴构件和驱动轴构件中的任何一方上固定着上述离合器弹簧的一部分，在另一方的构件上设置着能根据上述输出轴的移动而将该离合器弹簧的一部分紧连的机构。

2.如权利要求1所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：至少在传递负荷时，上述驱动轴构件的一部分与上述输出轴构件的一部分是相互同轴重叠的。

3.如权利要求1所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：上述驱动轴构件和轴出轴构件的各个所述的圆筒面中，至少一个圆筒的外表面比上述离合器弹簧的内径小。

4.如权利要求1所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：在上述驱动轴构件和输出轴构件的任何一方上，设置内表面形状为圆锥外周面的一部分的导向件，作为根据上述输出轴的移动而把离合器弹簧紧连的机构。

5.如权利要求4所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：上述导向件的内表面是以5度-70度范围内的角度相对于上述驱动轴构件的中心轴倾斜的。

6.如权利要求5所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：在上述驱动轴构件和输出轴构件的任何一方安装着在反转作业时能使上述锥子动作的单向离合器，而另一方构件的导引轴是被支承在单向离合器内周部上的。

7.如权利要求6所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：上述单向离合器的内周部和导引轴是通过花键连接的，使上述导引轴和花键沿回转方向成一体地回转，并且沿轴向可自由滑动地结合在一起。

8.如权利要求4-7中任何一项所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：设有在倒转作业时使上述锥子动作的卷绕方向与上述离合器弹簧相反的反转离合器弹簧，并且在上述驱动轴构件和输出轴构件的同一轴上设有与上述圆筒面不同的倒转用圆筒面，跨越在上述倒转用圆筒面上的反转离合器弹簧配设成螺旋状。

9.如权利要求1所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：设置着通过上述离合器弹簧、把回转力传递给上述输出轴构件用的、与上述驱动轴构件或者输出轴构件中任何一方的导引轴成一体地回转、并能沿轴向自由滑动的套筒，而且把上述离合器弹簧配设成同轴地跨在上述套筒的圆筒面和上述轴构件的另一方的圆筒面上。

10.如权利要求9所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：在上述输出轴构件上设置上述紧连部的场合下，在容纳上述驱动轴构件，输出轴构件、压缩弹簧和上述离合器弹簧的壳体上设置使上述紧连部与上述离合器弹簧的结合解开用的挡块。

11.如权利要求9或10所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：上述套筒在弹簧的作用下，总是压向上述驱动轴构件或输出轴构件一边。

12.如权利要求11所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：把单向离合器收容固定在上述驱动轴构件或输出轴构件的圆筒外表面的内部以便在倒转作业时能使上述锥子动作，上述单向离合器的内部支承着上述套筒。

13.如权利要求12所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：上述套筒的圆筒面和上述驱动轴构件或输出轴构件中的任何一方的上述圆筒面，在外径不等、同轴地重叠的状态下，在两圆筒面的接合部产生台阶。

14.如权利要求1-3中任一项所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：上述离合器弹簧是跨在上述驱动轴构件和输出轴构件的各个圆筒面的同一轴上的，被配设成螺旋状，而且上述驱动轴构件和输出轴构件分别有做成覆盖上述离合器弹簧外周的圆筒内表面，在使上述锥子进行倒转作业时，是使上述离合器弹簧压接在各个圆筒内表面上地传递回转力。

15.如权利要求14所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：为了通过上述离合器弹簧传递回转力，设置与上述输出轴构件和驱动轴构件中的任何一方的轴成一体地回转、而且有沿轴向滑动的滑动套筒并跨在上述滑动套筒的圆筒面和另一方的上述轴构件的圆筒面上的离合器弹簧。

16.如权利要求1-3中任何一项所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：根据上述输出轴的移动约束住上述离合器弹簧的机构是在上述驱动轴构件和输出轴构件中任何一方的套筒上所设的径向贯通孔内的能沿径向移动的，而且能从套筒的外表面向套筒的外方突出的滚珠，和根据上述输出轴的移动而使上述滚珠除从套筒外表面向外方突出的机构。

17.如权利要求16所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：在不从上述驱动轴构件向输出轴构件传递回转时，在上述离合器弹簧的一部上，能与上滚珠结合的部分被配置成与滚珠间有间隙。

18.如权利要求1所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：还包括用于容纳上述驱动装置、上述驱动轴构件、上述输出轴构件、上述压缩弹簧和上述离合器弹簧的壳体；

其中，上述驱动轴构件和上述输出轴构件是同轴的并分别具有套筒；

其中，上述离合器弹簧有能与上述驱动轴构件和上述输出轴构件的双方的套筒外周相结合的螺旋弹簧；将上述螺旋弹簧的一端固定在上述驱动轴构件和输出轴构件中的其中一方上的机构；在将上述壳体推向被螺钉紧固的材料上，使上述驱动轴构件克服压缩弹簧的弹力而接近输出轴构件时，使上述螺旋弹簧的另一端紧连在上述驱动轴构件和输出轴构件中另一方上的紧连机构。

19.如权利要求18所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：上述驱动轴构件和输出轴构件具有内侧和外侧彼此同轴的套筒，单一的上述螺旋弹簧被做成在上述驱动轴构件作正转时，能被卷紧在上述驱动轴构件和输出轴构件的各个内侧套筒的外周上；在倒转时能被压接在上述驱动轴构件和输出轴构件的各个外侧套筒的内周上。

20.如权利要求18所述的螺钉拧紧装置、其特征在于：上述驱动轴构件和输出轴构件分别具有与各个上述套筒同轴的第二套筒，上述离合器机构还有能与上述驱动轴构件和输出轴构件双方的上述第二套筒的外周相结合的、与上述螺旋弹簧卷绕方向相反的第二螺旋弹簧；平时将上述第二螺旋弹簧的一端紧连在上述驱动轴构件和输出轴构件中任何一方上的机构；在把推压力加在上述壳体上、使上述驱动轴构件接近输出轴构件时，将上述第2螺旋弹簧的另一端紧连在上述驱动轴构件和输出轴构件的另一方上的机构。

21.如权利要求18所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：上述紧连机构具有能在上述驱动轴构件和输出轴构件中任何一方的上述套筒上所设置的径向贯通孔内沿径向移动，而且能从上述套筒的外表面向外方突出的滚珠和根据上述输出轴的移动而使上述滚珠从上述套筒外表面向外突出的机构。

22.如权利要求21所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：在上述驱动轴构件不向输出轴构件传递回转时，在上述离合器弹簧的一部分上，能与上述滚珠相结合的部分被配置成与上述滚珠间是有间隙的。

23.如权利要求21或22所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：使上述滚珠从上述套筒的外表面向外方突出的机构具有借助于上述输出轴构件向上述驱动轴构件方向移动而把上述滚珠推出用的坡度部的推出构件。

24.如权利要求23所述的螺钉拧紧装置，其特征在于：它们做成有能相对于上述壳体沿轴向移动的、能与被紧固材料接触的止动机构，当上述止动机构与被紧固材料相接时，由上述压缩弹簧的弹力使上述推出构件沿着远离上述驱动轴构件的方向移动。

25.离合器机构，其特征在于：它包括下列构件：

有借助驱动装置使其回转的第1套筒的驱动轴构件；

能够与上述套筒同轴地回转的、而且有能沿轴向移动的第2套筒的输出轴构件；

使上述输出轴构件和驱动轴构件相互隔离的压缩弹簧；

跨越上述第1套筒和第2套筒的外周或内周地配置的、其一端被固定在上述第1套筒和第2套筒中的一方上的螺旋弹簧；

在从上述驱动轴构件向输出轴构件传递动力时使两个构件克服上述压缩弹簧的作用而相互接近的机构；

当上述驱动轴构件和输出轴构件间的距离比规定值小时，将上述螺旋弹簧的另一端临时地紧连在上述第1套筒和第2套筒的另一方上的紧连机构；

当上述输出轴构件移开规定距离时，解除由上述紧连机构形成的上述螺旋弹簧另一端的紧连的机构。

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