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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf angetriebene Werkzeuge mit einer Antriebseinheit, beispielsweise einem Elektromotor oder einem Luftmotor bzw. Pneumatikmotor. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein angetriebenes Werkzeug, bei dem die Drehung einer sich drehenden Antriebswelle einer Antriebseinheit bezüglich der Drehzahl durch einen Planetengetriebedrehzahluntersetzungsmechanismus untersetzt wird, um in drehbarer Weise eine Ausgabeeinheit des angetriebenen Werkzeugs anzutreiben.
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Technischer Hintergrund
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Angetriebene Werkzeuge, die konfiguriert sind, um einen Schraubendrehereinsatz oder einen Bohreinsatz mit einem Elektromotor, einem Pneumatikmotor usw. anzutreiben, sind gewöhnlicherweise mit einem Drehzahluntersetzungsgetriebe ausgerüstet, um die Drehzahl einer sich drehenden Antriebswelle eines Motors, der sich mit hoher Geschwindigkeit dreht, auf eine Drehzahl zu reduzieren bzw. zu untersetzen, die von einem Schraubendrehereinsatz, einem Bohreinsatz usw. verlangt wird. Als ein solches Drehzahluntersetzungsgetriebe wird oft ein Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe verwendet, welches solche Merkmale hat, dass ein hohes Drehzahluntersetzungsverhältnis mit einer geringen Anzahl von Drehzahluntersetzungsstufen erhalten werden kann, und dass eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle auf der gleichen Achse angeordnet sein können.
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Ein Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe hat gewöhnlicherweise als grundlegende Bestandteilselemente ein rundes zylindrisches, innen verzahntes Zahnrad, eine Vielzahl von Sonnenrädern, die in dem innen verzahnten Zahnrad in Ausrichtung miteinander auf der gleichen Achse angeordnet sind, eine Vielzahl von Planetenrädern, die zwischen dem innen verzahnten Zahnrad und den jeweiligen Sonnenrädern angeordnet sind, so dass sie um die Sonnenräder umlaufen, während sie sich um ihre eigenen Achsen drehen, und eine Ausgangswelle, die koaxial mit den Sonnenrädern angeordnet ist. Die Anzahl der Sonnenräder wird hauptsächlich durch das erforderliche Drehzahluntersetzungsverhältnis bestimmt und ist gewöhnlicherweise 2 oder 3. Die Sonnenräder und die Ausgangswelle sind koaxial auf der Drehachse in enger Nähe zueinander angeordnet. Die Drehzahldifferenz zwischen jedem Sonnenrad und der Ausgangswelle ist relativ groß, und zwar aufgrund der Tatsache, dass das verfügbare Drehzahluntersetzungsverhältnis hoch ist. Insbesondere ist die Drehzahldifferenz zwischen den ersten und zweiten Sonnenrädern, von der Eingangswelle aus gesehen, groß. Wenn entsprechend die ersten und zweiten Sonnenräder in einem Zustand angetrieben werden, in dem sie in Kontakt miteinander sind, bewirkt eine Reibung zwischen den Sonnenrädern ein großes Ausmaß an Abnutzung und Reibungswärmeerzeugung, was ein Versagen verursachen kann. Daher ist es wichtig, einen direkten Kontakt zwischen den Sonnenrädern, insbesondere zwischen den ersten und zweiten, zu vermeiden, um die Haltbarkeit zu verbessern.
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Um einen direkten Kontakt zwischen den Sonnenrädern zu vermeiden, offenbart
JP S62- 173 180 A beispielsweise eine Technik, bei der jedes Sonnenrad eine konisch ausgenommene Oberfläche hat, die an einer Endfläche davon an einer Position der Drehachse geformt ist, und eine Positionierungs- bzw. Festlegungskugel ist zwischen den konisch ausgenommenen Oberflächen von jedem Paar von gegenseitig benachbarten Teilen der Sonnenräder und der Ausgangswelle angeordnet, wodurch ein vorbestimmtes Spiel zwischen jedem Paar von gegenseitig beabstandeten Teilen der Sonnenräder und der Ausgangswelle gebildet wird. Die Positionierungs- bzw. Festlegungskugel verhindert einen direkten Kontakt zwischen den Sonnenrädern und der Ausgangswelle und hat gleichzeitig eine Ausrichtungsfunktion, um die Sonnenräder und die Ausgangswelle auf der gleichen Drehachse zu halten, wodurch eine Fehlausrichtung zwischen den Drehachsen der Sonnenräder und der Ausgangswelle verhindert wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Mit der oben beschriebenen herkömmlichen Technik dreht sich eine Positionierungskugel, die beispielsweise zwischen zwei Sonnenrädern positioniert ist, zusammen mit einem dieser Sonnenräder, oder sie dreht sich mit einer Drehzahl zwischen jener der zwei Sonnenräder. In jedem Fall tritt eine Drehzahldifferenz zwischen der Positionierungskugel, die sandwichartig zwischen den konisch ausgenommenen Oberflächen angeordnet ist, und zumindest einem der zwei Sonnenräder auf. Die Positionierungskugel berührt jede konisch ausgenommene Oberfläche an einem Punkt etwas in radialer Richtung entfernt von der Drehachse; daher dreht sich die Positionierungskugel relativ zu der konisch ausgenommenen Oberfläche, während sie mit hoher Drehzahl daran reibt, wobei sie einer relativ großen Reibkraft unterworfen ist. Folglich werden die konisch ausgenommenen Oberflächen und die Positionierungskugel allmählich abgenutzt, und, wenn die Abnutzung fortschreitet, kann sie möglicherweise nicht mehr das erforderliche Spiel zwischen den Sonnenrädern aufrechterhalten. Als eine Folge können die Sonnenräder direkt mit einander in Kontakt kommen, oder die Positionierungskugel kann aus den konisch ausgenommenen Oberflächen herausfallen. Außerdem nimmt, wenn die Abnutzung fortschreitet, ein Spiel zwischen der Positionierungskugel und den konisch ausgenommenen Oberflächen zu, so dass die Ausrichtungsfunktion ebenfalls verschlechtert wird. Um entsprechend weiter die Haltbarkeit von Planetenraddrehzahluntersetzungsgetrieben zu verbessern, welche eine Positionierungskugel verwenden, ist es wichtig, die Abnutzung zwischen der Positionierungskugel und den Sonnenrädern, welche diese halten, so weit wie möglich zu verringern.
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Die vorliegende Erfindung ist in Hinsicht auf das oben beschriebene Problem mit der herkömmlichen Technik gemacht worden, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein angetriebenes Werkzeug vorzusehen, welches ein Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe mit einer Konfiguration aufweist, welche die Abnutzung zwischen den Sonnenrädern und einer Positionierungskugel verringern kann.
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Lösung für das Problem:
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein angetriebenes Werkzeug nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungen der Erfindung. Die vorliegende Erfindung sieht ein angetriebenes Werkzeug vor, welches die folgenden Elemente aufweist: eine Antriebseinheit mit einer sich drehenden Antriebswelle; eine Drehzahluntersetzungseinheit mit einem Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe, um die Drehzahl der sich drehenden Antriebswelle zu reduzieren bzw. zu untersetzen; und eine Ausgabeeinheit, die ein sich drehendes Ausgangsglied hat, welches die Drehung ausgibt, die durch die Drehzahluntersetzungseinheit bezüglich der Drehzahl reduziert wurde. Das Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe weist die folgenden Elemente auf: ein stationäres innenverzahntes Zahnrad; ein erstes Sonnenrad, welches in dem stationären innenverzahnten Zahnrad koaxial dazu angeordnet ist, wobei das erste Sonnenrad durch eine Drehantriebskraft von der sich drehenden Antriebswelle zur Drehung angetrieben wird, ein erstes Planetenrad, welches sowohl mit dem stationären innenverzahnten Zahnrad als auch mit dem ersten Sonnenrad in Eingriff steht; ein erstes Drehungsausgabeglied, welches koaxial mit und in axialer Richtung benachbart zu dem ersten Sonnenrad angeordnet ist, um das erste Planetenrad zu halten, so dass das erste Planetenrad um seine eigene Achse drehbar ist, wobei das erste Drehungsausgabeglied um eine Drehachse drehbar ist, die mit einer Drehachse des ersten Sonnenrades ausgerichtet ist, wobei das erste Drehungsausgabeglied in drehender antreibender Weise mit dem Drehungsausgabeglied der Ausgabeeinheit verbunden ist; und eine Festlegungs- bzw. Positionierungskugel, die zwischen dem ersten Sonnenrad und dem ersten Drehungsausgabeglied angeordnet ist. Ein Glied des ersten Sonnenrades und des ersten Drehungsausgabegliedes hat einen ringförmigen Eingriffsteil, der bezüglich des Durchmessers kleiner ist als die Positionierungskugel und auf der Drehachse des anderen Gliedes zentriert ist. Das eine Glied hat weiter einen Kugelaufnahmeteil, der teilweise die Positionierungskugel aufnimmt, so dass der ringförmige Eingriffsteil mit der Positionierungskugel über einen gesamten Umfang davon in Eingriff kommt. Das andere Glied des ersten Sonnenrades und des ersten Drehungsausgabegliedes hat eine Kugelhalteausnehmung, die so angeordnet ist, dass sie zu dem Kugelaufnahmeteil weist, und zwar in einer Richtung entlang der Mittelachse des stationären innenverzahnten Zahnrades, so dass die Kugelhalteausnehmung zumindest eine Hälfte der Positionierungskugel von einer Seite gegenüberliegend zu dem Kugelaufnahmeteil aufnimmt und eine Mitte der Positionierungskugel an einer Position auf der Drehachse des anderen Gliedes hält. Die Kugelhalteausnehmung hat eine Unterseite, welche die Positionierungskugel aufnimmt, die in der Kugelhalteausnehmung aufgenommen ist, so dass die Unterseite die Positionierungskugel an einem Punkt auf der Drehachse des anderen Gliedes berührt. Die Kugelhalteausnehmung hat weiter eine zylindrische Innenfläche, die sich von der Bodenfläche in Form eines kreisförmigen Zylinders erstreckt, der auf der Drehachse des anderen Gliedes zentriert ist, sodass sie sich um die Positionierungskugel erstreckt, die von der Bodenfläche aufgenommen wird. Ein Spalt ist zwischen dem ersten Sonnenrad und dem ersten Drehungsausgabeglied geformt, wenn die Positionierungskugel, die in der Kugelhalteausnehmung aufgenommen ist, sandwichartig zwischen dem ringförmigen Eingriffsteil und der Bodenfläche der Kugelhalteausnehmung aufgenommen ist.
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Bei dem angetriebenen Werkzeug der vorliegenden Erfindung ist die Positionierungskugel in Punktkontakt mit der Bodenfläche der Kugelhalteausnehmung auf der Drehachse des anderen Gliedes (und daher auf der Mittelachse der Kugelhalteausnehmung), und andererseits steht die Positionierungskugel mit dem ringförmigen Eingriffsteil über den gesamten Umfang des Letzteren in Eingriff. Folglich nimmt die Positionierungskugel eine große Reibkraft von dem ringförmigen Eingriffsteil auf. Wenn daher das angetriebene Werkzeug angetrieben wird, dreht sich die Positionierungskugel im Grunde genommen zusammen mit dem Glied, welches mit dem ringförmigen Eingriffsteil geformt ist, und während sie dies tut, berührt die Positionierungskugel das andere Glied hauptsächlich an einem Punkt auf der Drehachse der Bodenfläche der Kugelhalteausnehmung und dreht sich um den einen Punkt. Entsprechend tritt nahezu keine Abnutzung zwischen der Positionierungskugel und dem ringförmigen Eingriffsteil auf. Die Positionierungskugel und die Bodenfläche der Kugelhalteausnehmung reiben aneinander nur geringfügig; daher tritt im Wesentlichen keine Abnutzung zwischen ihnen auf. Entsprechend kann bei diesem angetriebenen Werkzeug das Ausmaß der Abnutzung der Positionierungskugel und des Sonnenrades oder des Drehungsausgabegliedes, welches mit der Positionierungskugel in Eingriff kommt, im Vergleich zu der herkömmlichen Technik verringert werden. Außerdem kann die Positionierungskugel, die so angeordnet ist, wie oben dargelegt wird, das Sonnenrad und das Drehungsausgabeglied miteinander ausrichten, und es ist daher möglich, eine Fehlausrichtung zwischen ihren Drehachsen zu unterdrücken und Schwingungen zu verringern. Entsprechend kann die Lebensdauer des Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebes weiter verlängert werden. Es sei bemerkt, dass, wenn die Ausrichtungsfunktion gezeigt bzw. verwirklicht wird, die Positionierungskugel auch mit der zylindrischen Innenfläche der Kugelhalteausnehmung in Kontakt kommt und daran reibt. Jedoch ist der Kontaktdruck in der Richtung radial zu der Drehachse relativ klein, so dass es keine signifikante Reibung geben wird. Auch wenn die zylindrische Innenfläche abgenutzt wird, wird es daher keinen Einfluss auf das Spiel zwischen den Sonnenrädern in Richtung der Drehachse geben.
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Vorzugsweise kann die Anordnung, wie folgt, sein. Das angetriebene Werkzeug weist weiter einen Ventilator auf, welcher die sich drehende Antriebswelle der Antriebseinheit und das erste Sonnenrad des Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebes verbindet, und zwar in Ausrichtung miteinander in axialer Richtung. Der Ventilator ist an der sich drehenden Antriebswelle verschiebbar in der Richtung der Drehachse der sich drehenden Antriebswelle angebracht, um Luft, welche die Antriebseinheit umgibt, in die Atmosphäre zu befördern, wenn der Ventilator durch die sich drehende Antriebswelle gedreht wird. Das erste Sonnenrad ist in Richtung der Drehachse der sich drehenden Antriebswelle verschiebbar. Wenn die sich drehende Antriebswelle zur Drehung angetrieben wird, wird der Ventilator durch den Fluss der Luft weg von der Antriebseinheit gedrückt, was bewirkt, dass das erste Sonnenrad gegen die Positionierungskugel gedrückt wird.
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Bei der oben beschriebenen Anordnung wird, wenn das angetriebene Werkzeug angetrieben wird, die Positionierungskugel in einem Zustand gehalten, in dem sie eng sandwichartig zwischen dem ersten Sonnenrad und dem ersten Drehungsausgabeglied angeordnet ist. Somit wird ein Spiel zwischen dem Sonnenrad und der Positionierungskugel eliminiert, wodurch es möglich gemacht wird, weiter den Ausrichtungseffekt zwischen dem ersten Sonnenrad und dem ersten Drehungsausgabeglied zu verbessern, und weiter Schwingungen zu verringern. Wenn das angetriebene Werkzeug nicht angetrieben wird, nimmt das erste Sonnenrad keine Kraft vom Ventilator auf, und daher kann die Positionierungskugel ihre Orientierung relativ frei in der Kugelhalteausnehmung ändern. Wenn die Orientierung der Positionierungskugel sich verändert, verändern sich folglich die Punkte, an denen die Positionierungskugel mit dem ersten Sonnenrad und dem ersten Drehungsausgabeglied in Kontakt kommt, und somit wird verhindert, dass sich die Positionierungskugel konzentriert an gewissen Punkten abnutzt. Entsprechend ist es möglich, die Haltbarkeit des Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebes weiter zu verbessern.
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Vorzugsweise kann die Anordnung, wie folgt, sein. Die Antriebseinheit hat einen Elektromotor, und der Ventilator ist aus einem elektrisch isolierenden Material geformt, so dass der Elektromotor und das Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe durch den Ventilator elektrisch isoliert werden.
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Bei der oben beschriebenen Anordnung ist es möglich, zu verhindern, dass ein elektrischer Strom, der an den Elektromotor angelegt wird, zur Ausgabeeinheit oder Ähnlichem durch das Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe leckt.
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Weiterhin kann die Anordnung, wie folgt, sein. Das erste Drehungsausgabeglied ist ein zweites Sonnenrad. Das zweite Sonnenrad hat einen Wellenteil, der sich zum ersten Sonnenrad entlang der Drehachse des zweiten Sonnenrades erstreckt und eine Endfläche hat, die zum ersten Sonnenrad weist. Der Wellenteil hat einen Scheibenteil, der dort herum angebracht ist, so dass der Scheibenteil mit dem Wellenteil als eine Einheit zusammen gedreht wird. Das erste Planetenrad wird durch den Scheibenteil gehalten, sodass das erste Planetenrad um seine eigene Drehachse drehbar ist. Das Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe weist weiter ein zweites Planetenrad auf, welches sowohl mit dem stationären innenverzahnten Zahnrad als auch dem zweiten Sonnenrad in Eingriff steht, und ein zweites Drehungsausgabeglied, welches koaxial mit und in axialer Richtung benachbart zu dem zweiten Sonnenrad angeordnet ist, um das zweite Planetenrad zu halten, so dass das zweite Planetenrad um seine eigene Drehachse drehbar ist. Das zweite Drehungsausgabeglied hat eine Drehachse, die mit der Mittelachse des stationären innenverzahnten Zahnrades ausgerichtet ist, und ist treibend mit dem Drehungsausgabeglied der Ausgabeeinheit verbunden. Die Kugelhalteausnehmung ist in dem Wellenteil des zweiten Sonnenrades vorgesehen. Das zweite Sonnenrad hat ein Durchgangsloch, welches sich dort hindurch entlang der Drehachse des zweiten Sonnenrades erstreckt, und einen Verbindungsstift, der teilweise in das Durchgangsloch von einer Seite näher an der Ausgabeeinheit eingeführt ist. Das zweite Drehungsausgabeglied hat eine Stifteinführungsausnehmung, die sich entlang der Drehachse des zweiten Drehungsausgabegliedes erstreckt. Der Verbindungsstift wird in die Stifteinführungsausnehmung eingeführt, wodurch gestattet wird, dass das zweite Sonnenrad in Drehrichtung an dem zweiten Drehungsausgabeglied gehalten wird. Die zylindrische Innenfläche der Kugelhalteausnehmung wird durch einen Teil einer Innenumfangswandfläche des Durchgangslochs geformt. Die Bodenfläche wird durch eine Endfläche des Verbindungsstiftes geformt.
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Ein Ausführungsbeispiel des angetriebenen Werkzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend auf Grundlage der beigefügten Zeichnungen erklärt.
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Figurenliste
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- 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines von einem Elektromotor angetriebenen Schraubendrehers gemäß einem Ausführungsbeispiel des angetriebenen Werkzeugs der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebes des durch einen Elektromotor angetriebenen Schraubendrehers, der in 1 gezeigt ist.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele:
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Ein von einem Elektromotor angetriebener Schraubendreher 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel des angetriebenen Werkzeugs der vorliegenden Erfindung weist in der Reihenfolge von oben, wie in 1 gezeigt, eine Antriebseinheit 10A auf, die einen Elektromotor 10 hat, weiter eine Drehzahlreduktions- bzw. Drehzahluntersetzungseinheit 20A mit einem Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe 20 und eine Ausgabeeinheit 14A mit einem Bit- bzw. Einsatzhalter 14 (Drehungsausgabeglied), der mit dem Elektromotor 10 durch das Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe 20 verbunden ist. Der Einsatzhalter 14 ist konfiguriert, um zu gestatten, dass ein (nicht gezeigter) Schraubendrehereinsatz in entfernbarer Weise an das entfernte Ende (untere Ende) davon eingesetzt wird. Der Schraubendrehereinsatz kann mit einer Schraube in Eingriff gebracht werden, die mit dem durch einen Elektromotor angetriebenen Schraubendreher 1 angezogen werden soll. Die Drehung der sich drehenden Antriebswelle 12 des Elektromotors 10 wird auf den Einsatzhalter 14 und den Schraubendrehereinsatz übertragen, nachdem sie durch das Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe 20 auf eine erwünschte Drehzahl verringert wurde.
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Das Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe 20 hat eine Eingangswelle 22, die mit der sich drehenden Antriebswelle 12 des Elektromotors 10 durch einen Ventilator 16 verbunden ist. Der Ventilator 16 weist einen Ventilatorkörper 17 auf, der aus einem Harzmaterial gemacht ist, und zwei Wellenhalteteile 18, die aus einem Metallmaterial gemacht sind, um die sich drehende Antriebswelle 12 und die Eingangswelle 22 in koaxialer Beziehung zueinander aufzunehmen. Die sich drehende Antriebswelle 12 des Elektromotors 10 und die Eingangswelle 22 des Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebes 20 haben jeweils nicht kreisförmige Querschnitte und sind in jeweilige Einführungslöcher 19 der Wellenhalteteile 18 eingesetzt, welche Querschnittskonfigurationen entsprechend jenen der sich drehenden Antriebswelle 12 und der Eingangswelle 22 haben, wodurch gestattet wird, dass die Eingangswelle 22 in antreibender Weise mit der sich drehenden Antriebswelle 12 in Drehrichtung verbunden ist. Der Ventilator 16 ist konfiguriert, um den Elektromotor 10 und das Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe 20 elektrisch voneinander zu isolieren, und den Elektromotor 10 zu kühlen, indem Luft, welche den Elektromotor 10 umgibt, in die Atmosphäre geliefert wird, indem er durch den Elektromotor 10 gedreht wird.
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Das Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe 20 weist, wie in den 1 und 2 gezeigt, die folgenden Elemente auf: ein kreisförmiges zylindrisches stationäres innenverzahntes Zahnrad 30, welches an der Innenumfangsfläche eines zylindrischen Gehäuses 15 befestigt ist, welches mit einem Gehäuse 11 der Antriebseinheit 10A verbunden ist; erste und zweiten Sonnenräder 31 und 32, die koaxial in dem stationären innenverzahnten Zahnrad 30 angeordnet sind; eine Ausgangswelle 33; und erste und zweite Planetenräder 34 und 35. Die Eingangswelle 22 ist integral mit dem ersten Sonnenrad 31 geformt. Die Drehantriebswelle 12, die Eingangswelle 22, die ersten und zweiten Sonnenräder 31 und 32 und die Ausgangswelle 33 sind in axialer Ausrichtung zueinander entlang einer Mittelachse L des stationären innenverzahnten Zahnrades 30 als eine koaxiale Linie angeordnet. Das heißt, die Drehachsen der sich drehenden Antriebswelle 12, der Eingangswelle 22, der ersten und zweiten Sonnenräder 31 und 32 und der Ausgangswelle 33 sind in Ausrichtung miteinander auf der Mittelachse L des stationären innenverzahnten Zahnrades angeordnet. Das erste Planetenrad 34 ist dazwischen angeordnet, um sowohl mit dem stationären innenverzahnten Zahnrad 30 als auch mit dem ersten Sonnenrad 31 in Eingriff zu kommen. Obwohl dies in den Figuren nicht gezeigt ist, ist eine Vielzahl von ersten Planetenrädern 34 um die Mittelachse L des stationären innenverzahnten Zahnrades 30 vorgesehen, wobei diese in Umfangsrichtung voneinander in einem vorbestimmten Intervall beabstandet sind, und zwar in der gleichen Weise wie bei einer herkömmlichen Planetengetriebeeinheit. Das zweite Sonnenrad 32 hat einen Wellenteil 32-1, der sich zu einer Position benachbart zu dem ersten Sonnenrad 31 erstreckt. Der Wellenteil 32-1 hat einen daran befestigten Scheibenteil 32-2. Der Scheibenteil 32-2 trägt das erste Planetenrad 34 durch einen Stift 37, so dass das erste Planetenrad 34 um seine eigene Drehachse M1 drehbar ist. Folglich ist das erste Planetenrad 34 um seine eigene Drehachse M1 ansprechend auf die Drehung des ersten Sonnenrades 31 drehbar, und während es dies tut, kann das erste Planetenrad 34 um das erste Sonnenrad 31 umlaufen. Das zweite Sonnenrad 32 wird gedreht, wenn das erste Planetenrad 34 um das erste Sonnenrad 31 umläuft. Das zweite Planetenrad 35 ist dazwischen angeordnet, so dass es sowohl mit dem stationären innenverzahnten Zahnrad 30 als auch dem zweiten Sonnenrad 32 in Eingriff steht. Es ist eine Vielzahl von zweiten Planetenrädern 35 um die Mittelachse L des innenverzahnten Zahnrades 30 vorgesehen, wobei diese in Umfangsrichtung voneinander in einem vorbestimmten Intervall beabstandet sind, und zwar in der gleichen Weise wie bei den ersten Planetenrädern 34. Die Ausgangswelle 33 ist durch ein Lager 36 in drehbarer Weise an dem Gehäuse 15 montiert. Die Ausgangswelle 33 hat einen Teil 33-1 mit großem Durchmesser, der benachbart zu dem zweiten Sonnenrad 32 angeordnet ist. Der Teil 33-1 mit großem Durchmesser trägt das zweite Planetenrad 35 durch einen Stift 39, so dass das zweite Planetenrad 35 um seine eigene Drehachse M2 drehbar ist. Folglich ist das zweite Planetenrad 35 um seine eigene Drehachse M2 ansprechend auf die Drehung des zweiten Sonnenrades 32 drehbar, und während es dies tut, kann das zweite Planetenrad 35 um das zweite Sonnenrad 32 umlaufen. Die Ausgangswelle 33 wird gedreht, wenn das zweite Planetenrad 35 um das zweite Sonnenrad 32 umläuft. Zwischen dem erste Planetenrad 34 und dem Scheibenteil 32-2 und zwischen dem zweiten Planetenrad 35 und der Ausgangswelle 33 sind jeweils ringförmige Gleitringe 38 angeordnet, die aus Messing geformt sind.
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Das zweite Sonnenrad 32 hat ein Durchgangsloch 40, welches entlang der Drehachse davon vorgesehen ist, und ein Verbindungsstift 44 ist teilweise in das Durchgangsloch 40 eingepasst und damit verbunden. Der Verbindungsstift 44 ist in eine Stifteinführungsausnehmung 46, die entlang der Drehachse der Ausgangswelle 33 vorgesehen ist, eingeführt und wird drehbar davon gehalten.
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Das Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe 20 hat weiter eine Positionierungskugel 48, die zwischen dem ersten Sonnenrad 31 und dem Wellenteil 32-1 des zweiten Sonnenrades 32 angeordnet ist. Die Positionierungskugel 48 ist zwischen ein Durchgangsloch 54, welches sich durch das erste Sonnenrad 31 entlang der Drehachse davon erstreckt, und das Durchgangsloch 40 in dem zweiten Sonnenrad 32 gesetzt. Insbesondere hat das Durchgangsloch 54 einen kleineren Durchmesser als jener der Positionierungskugel 48, um einen Kugelaufnahmeteil zu definieren, der teilweise die Positionierungskugel 48 aufnimmt, und die Kante einer Endöffnung des Durchgangsloches 54, die sich in eine Endfläche des ersten Sonnenrades 31 öffnet, die zum zweiten Sonnenrad 32 weist, definiert einen ringförmigen Eingriffsteil 50. Somit ist die Positionierungskugel 48, die teilweise in dem Durchgangsloch 54 aufgenommen ist, mit dem ringförmigen Eingriffsteil 50 über den gesamten Umfang des Letzteren in Eingriff. Andererseits hat das Durchgangsloch 40 im zweiten Sonnenrad 32 einen Durchmesser, der geringfügig größer ist als jener der Positionierungskugel 48, so dass es die Positionierungskugel 48 aufnehmen kann, und eine Endfläche des Verbindungsstiftes 44, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Achse des Durchgangslochs 40 erstreckt, berührt die Positionierungskugel 48, wenn ein Teil der Positionierungskugel 48, die geringfügig größer ist als eine Hälfte davon, in dem Durchgangsloch 40 aufgenommen ist. Somit hat das zweite Sonnenrad 32 eine Kugelhalteausnehmung 52 mit einer zylindrischen Innenfläche 52-1, die durch eine Innenumfangswandfläche 40-1 des Durchgangsloches 40 und eine Bodenfläche 52-2 definiert wird, welche von der Endfläche des Verbindungsstiftes 44 definiert wird. Wenn die Positionierungskugel 48 mit dem ringförmigen Eingriffsteil 50 und der Bodenfläche 52-2 in Eingriff ist, wird ein Spalt zwischen der Endfläche des ersten Sonnenrades 31 und der Endfläche des Wellenteils 32-1 des zweiten Sonnenrades 32 gebildet. Die Positionierungskugel 48 kommt mit der Bodenfläche 52-2 an einem Punkt auf der Mittelachse des zweiten Sonnenrades 32 in Eingriff, der in Ausrichtung mit der Drehachse des zweiten Sonnenrades 32 ist. Bei der oben beschriebenen Struktur wird die Positionierungskugel 48 in der Kugelhalteausnehmung 52 aufgenommen und kommt mit dem ringförmigen Eingriffsteil 50 über den gesamten Umfang des Letzteren in Eingriff. Somit führt die Positionierungskugel 48 eine Ausrichtungsfunktion aus, um eine Fehlausrichtung der Drehachsen der ersten und zweiten Sonnenräder 31 und 32 zu unterdrücken bzw. zu vermeiden.
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Die sich drehende Antriebswelle 12 des Elektromotors 10 und die Eingangswelle 22 des Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebes 20 sind durch den Ventilator 16 verbunden, wie oben erwähnt wurde. Der Ventilator 16 liefert, wenn er angetrieben wird, die Luft, welche den Elektromotor 10 umgibt, in die Atmosphäre, um den Elektromotor 10 zu kühlen. Zu dieser Zeit wird der Ventilator 16 einer Kraft ausgesetzt, welche den Ventilator 16 nach vorne (nach unten, wie in den Figuren zu sehen) drückt, und zwar durch den Luftfluss, der von diesem geliefert wird. Der Ventilator 16 ist geringfügig entlang der Drehantriebswelle 12 des Elektromotors 10 und der Eingangswelle 22 des Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebes 20 verschiebbar. Daher bewegt sich der Ventilator 16 geringfügig nach vorne, wenn er in Drehrichtung angetrieben wird. Folglich wird das erste Sonnenrad 31 gegen die Positionierungskugel 48 nach vorne gedrückt, wodurch gestattet wird, dass die Positionierungskugel 48 in einem Zustand gehalten wird, in dem sie zwischen dem ringförmigen Eingriffsteil 50 des ersten Sonnenrades 31 und der Bodenfläche 52-2 der Kugelhalteausnehmung 52 im zweiten Sonnenrad 32 geklemmt wird.
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Zu diesem Zeitpunkt berührt die Positionierungskugel 48 den ringförmigen Eingriffsteil 50 über den gesamten Umfang des Letzteren bezüglich des ersten Sonnenrades 31. Bezüglich des zweiten Sonnenrades 32 kommt die Positionierungskugel 48 in Punktkontakt mit der Bodenfläche 52-2 an einem Punkt auf der Drehachse des zweiten Sonnenrades 32. Wenn der Elektromotor 10 angetrieben wird, dreht sich daher die Positionierungskugel 48 zusammen mit dem ersten Sonnenrad 31 in einem Zustand, in dem sie in Punktkontakt mit der Bodenfläche 52-2 ist. Entsprechend tritt keine Abnutzung zwischen der Positionierungskugel 48 und dem ersten Sonnenrad 31 auf, und die Abnutzung zwischen der Positionierungskugel 48 und dem zweiten Sonnenrad 32 ist sehr klein.
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Da jedoch das erste Sonnenrad 31 mit der sich drehenden Antriebswelle 12 des Elektromotors 10 durch den Ventilator 16 verbunden ist, welcher aus einem Harzmaterial gemacht ist, kann es tatsächlich ein gewisses Spiel im ersten Sonnenrad 31 geben, und die Positionierungskugel 48 kann einer Kraft unterworfen sein, welche bewirkt, dass die Positionierungskugel 48 seitlich von der Mittelachse L des stationären innenverzahnten Zahnrades 30 verschoben ist. In einem solchen Fall berührt die Positionierungskugel 48 jedoch die zylindrische Innenfläche der Kugelhalteausnehmung 52, um eine Ausrichtung der ersten und zweiten Sonnenräder 31 und 32 zu erreichen. Die Kraft, die bewirkt, dass die Positionierungskugel 48 die zylindrische Innenfläche 52-1 zu diesem Zeitpunkt berührt, kommt von dem Spiel im ersten Sonnenrad 31 und ist nicht groß; daher schreitet die Abnutzung aufgrund des Kontaktes nicht sehr schnell voran. Außerdem ist die Abnutzung speziell in axialer Richtung in diesem Fall klein; daher wird das Spiel zwischen dem ersten Sonnenrad 31 und dem zweiten Sonnenrad 32 nicht abnehmen. Entsprechend wird die Abnutzung in axialer Richtung kein schwerwiegendes Problem verursachen.
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Wie in 1 gezeigt, ist die Ausgangswelle 33 mit dem Bit- bzw. Einsatzhalter 14 durch einen Kupplungsmechanismus 60 verbunden. Der Kupplungsmechanismus 60 hat ein erstes Kupplungsglied 61, welches an der Ausgangswelle 33 des Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebes 20 befestigt ist, ein zweites Kupplungsglied 62, welches mit dem Einsatzhalter 14 verbunden ist, und Kupplungskugeln 64, welche die ersten und zweiten Kupplungsglieder 61 und 62 in der Drehrichtung verbinden. Das zweite Kupplungsglied 62 wird zu dem ersten Kupplungsglied 61 durch eine Feder 68 durch eine Vielzahl von Stiften 66 gedrückt (nur ein Stift 66 in ist in der Fig. gezeigt). Während eines Schraubenanzugsvorgangs, der ausgeführt wird, wenn beispielsweise ein Schraubendrehereinsatz in den Einsatzhalter 14 eingesetzt ist, kann die Schraube nicht mehr gedreht werden, wenn die Schraube vollständig angezogen worden ist. Folglich wird das zweite Kupplungsglied 62 von einer Drehung abgehalten, und das erste Kupplungsglied 61, auf welches die Antriebskraft übertragen wird, bringt über die Kupplungskugeln 64 eine Kraft auf das zweite Kupplungsglied 62 auf, um das zweite Kupplungsglied 62 nach vorne zu drücken. Wenn die Druckkraft eine vorbestimmte Druckkraft der Feder 68 überschreitet, wird das zweite Kupplungsglied 62 nach vorne bewegt, während die Feder 68 zusammengedrückt wird, wodurch die Antriebsverbindung in Drehrichtung zwischen dem ersten Kupplungsglied 61 und dem zweiten Kupplungsglied 62 freigegeben wird. Auf diese Weise wird die Kupplungsfunktion aktiviert.
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Das zweite Kupplungsglied 62 hat eine daran angebrachten Magneten 70. Wenn das zweite Kupplungsglied 62 sich als eine Folge der Aktivierung des Kupplungsmechanismus 60 nach vorne bewegt, bewegt sich auch der Magnet 70 zusammen mit dem zweiten Kupplungsglied 62 nach vorne. Ein Magnetismus-Detektionssensor 72 ist an einer Seite (rechte Seite, wie in der Fig. zu sehen) des Magneten 70 vorgesehen, um die Bewegung des Magneten 70 zu detektieren. Wenn der Sensor 62 die Bewegung des Magneten 70 und daher die Aktivierung des Kupplungsmechanismus 60 detektiert, wird der Antrieb des Elektromotors 10 zwangsweise gestoppt, wodurch verhindert wird, dass ein übermäßig großes Drehmoment kontinuierlich auf die Schraube aufgebracht wird.
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Das erste Sonnenrad 31 ist geringfügig in axialer Richtung verschiebbar, wie oben bemerkt wurde, und das zweite Sonnenrad 32 und die ersten und zweiten Planetenräder 34 und 35 sind auch in axialer Richtung verschiebbar. Der Scheibenteil 32-2 des zweiten Sonnenrades 32 ist in der Drehrichtung relativ zum Wellenteil 32-1 davon festgelegt, ist jedoch in axialer Richtung verschiebbar. Somit ist jedes Rad geringfügig in axialer Richtung verschiebbar. Folglich werden eine Schwingung oder ein Stoß, welche während der Aktivierung des Kupplungsmechanismus 60 auftreten, durch eine Verschiebung von jedem Zahnrad in der Richtung der Drehachse davon absorbiert, wodurch verhindert wird, dass ein großer Stoß in konzentrierter Weise auf einen Punkt aufgebracht wird, was andernfalls einen Bruch des Zahnrades bewirken könnte.
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Bei dem durch einen Elektromotor angetriebenen Schraubendreher 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel, welches in den Figuren gezeigt ist, werden das erste Sonnenrad 31 und das zweite Sonnenrad 32 außer direktem Kontakt miteinander gehalten, jedoch sind das zweite Sonnenrad 32 und die Ausgangswelle 33 in direktem Kontakt miteinander angeordnet. Der Grund dafür ist Folgender. Die Differenz der Drehzahl zwischen dem zweiten Sonnenrad 32 und der Ausgangswelle 33 ist sehr klein im Vergleich zu der Drehzahldifferenz zwischen dem ersten Sonnenrad 31 und dem zweiten Sonnenrad 32. Auch wenn das zweite Sonnenrad 32 und die Ausgangswelle 33 sich relativ zueinander drehen, während sie in direktem Kontakt miteinander sind, wird es daher keine schwerwiegende Abnutzung und Reibungshitzeerzeugung geben, und es werden im Wesentlichen keine Probleme auftreten. Es sei jedoch bemerkt, dass das zweite Sonnenrad 32 und die Ausgangswelle 33 auch außer direktem Kontakt zueinander gehalten werden können, und zwar durch Einsatz der oben beschriebenen Struktur unter Verwendung der Positionierungskugel 48, oder indem dazwischen ein gleitendes bzw. verschiebbares Glied vorgesehen wird, wie beispielsweise der Gleitring 38.
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In der vorangegangenen Beschreibung wurde das angetriebene Werkzeug der vorliegenden Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erklärt, bei dem das angetriebene Werkzeug bei einem durch einen Elektromotor angetriebenen Schraubendreher angewendet wird. Jedoch kann das angetriebene Werkzeug der vorliegenden Erfindung auch einen Luftmotor bzw. Pneumatikmotor als Antriebsquelle verwenden und ist auf andere Werkzeuge anwendbar, wie beispielsweise eine Bohr- und Poliermaschine. Obwohl das oben beschriebene Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe 20 ein 2-stufiges Drehzahluntersetzungsgetriebe mit zwei Sonnenrädern ist, kann weiterhin das Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe 20 ein einstufiges Drehzahluntersetzungsgetriebe mit nur einem Sonnenrad sein, oder alternativ kann es ein drei- oder mehrstufiges Drehzahluntersetzungsgetriebe mit drei oder mehr Sonnenrädern sein. Obwohl in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel die Kugelhalteausnehmung 52 eine Innenumfangswandfläche 40-1 des Durchgangsloches 40 und die Endfläche des Verbindungsstiftes 44 aufweist, die in das Durchgangsloch 40 eingeführt wurde, kann die Kugelhalteausnehmung 52 weiterhin ein Sackloch aufweisen, d.h., ein Loch mit einer Bodenfläche, welches in einer hinteren Endfläche 56 des zweiten Sonnenrades 32 ausgeformt ist, und zwar ohne Verwendung der Endfläche des Verbindungsstiftes 44. Im Fall eines einstufigen Drehzahluntersetzungsgetriebes mit einem einzigen Sonnenrad muss insbesondere der Verbindungsstift 44 nicht vorgesehen sein; daher ist es vorzuziehen, dass die Kugelhalteausnehmung 52 direkt in der Ausgangswelle geformt sein kann, welche ein erstes Drehungsausgabeglied ist. Weiterhin können die Formpositionen bzw. Ausbildungspositionen des ringförmigen Eingriffsteils als 50 und der Kugelhalteausnehmung 52, welche die Positionierungskugel 48 berühren, umgekehrt werden. Das heißt, die Anordnung kann so sein, dass der ringförmige Eingriffsteil 50 an dem zweiten Sonnenrad 32 vorgesehen ist, und die Kugelhalteausnehmung 52 in dem ersten Sonnenrad 31 vorgesehen ist. Weiterhin muss die Bodenfläche der Kugelhalteausnehmung 52 keine ebene Oberfläche senkrecht zu der Achse davon sein, sondern kann in irgendeiner Form konfiguriert sein, welche gestattet, dass die Positionierungskugel mit der Bodenfläche an einem Punkt auf der Mittelachse der Kugelhalteausnehmung 52 in Kontakt kommt, beispielsweise eine halbkugelförmige Oberfläche, die nach hinten gekrümmt ist.
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Bezugszeichenliste
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Durch Elektromotor angetriebener Schraubendreher
- 1
- Elektromotor
- 10
- Antriebs-einheit
- 10A
- sich drehende Antriebswelle
- 12
- Bit- bzw. Einsatzhalter
- 14
- Ausgabe-einheit
- 14A
- Gehäuse
- 15
- Ventilator
- 16
- Ventilatorkörper
- 17
- Wellenhalteteile
- 18
- Einführungslöcher
- 19
- Planetenraddrehzahluntersetzungsgetriebe
- 20
- Drehzahlun-tersetzungseinheit
- 20A
- Eingangswelle
- 22
- stationäres innenverzahntes Zahnrad
- 30
- erstes Sonnenrad
- 31
- zweites Sonnenrad
- 32
- Scheibenteil
- 32-2
- Ausgangswel-le
- 33
- erstes Planetenrad
- 34
- zweites Planetenrad
- 35
- Lager
- 36
- Leitringe
- 38
- Durchgangsloch
- 40
- Innenumfangswandfläche
- 40-1
- Verbindungsstift
- 44
- Stiftein-führungsausnehmung
- 46
- Positionierungskugel
- 48
- ringförmiger Eingriffsteil
- 50
- Kugelhalteausnehmung
- 52
- zylindrische Innenfläche
- 52-1
- Bodenfläche
- 52-2
- Durchgangsloch
- 54
- hintere Endfläche
- 56
- Kupplungsmechanismus
- 60
- erstes Kupplungsglied
- 61
- zweites Kupplungsglied
- 62
- Kupplungskugeln
- 64
- Stifte
- 66
- Feder
- 68
- Magnet
- 70
- Sensor
- 72
- Mittelachse (koaxiale Linie)
- L
- des stationären innenverzahnten Zahnrades; Drehachse
- M1
- des (ersten Planetenrades); Dreh-achse
- M2
- (des zweiten Planetenrades).
