JP2001062746A - 電動ドライバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】クラッチ機構の作動の検出手段を精密な位置調
整することなく配置することができ、クラッチ機構にク
ラッチ乗り上げが発生する可能性が極めて低く、万一、
クラッチ乗り上げが発生した場合にも確実に再起動が可
能な状態に復帰することができる構成を備えた電動ドラ
イバを提供する。 【解決手段】締付けトルクが設定値に達した時点で作動
を開始して電動モータ１からビットホルダ８への動力伝
達を遮断するクラッチ機構３と、クラッチ機構３の作動
時における可動側部材１０の移動を非接触で検出するブ
レーキ用無接点センサ２３と、ブレーキ用無接点センサ
２３の出力信号における下降信号部分を検出してクラッ
チ作動検出信号を出力する下降信号検出回路２９とを備
える。クラッチ作動検出信号の出力により、電動モータ
１への通電を遮断し、且つ電動モータ１に発電制動をか
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種小形機器や電
子機器などの組立工程におけるねじの締付け作業に用い
られる電動ドライバに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の電動ドライバは、一般に、回転
駆動源のモータとねじ締付け用ビットを保持するビット
ホルダとの間にクラッチ機構を介在させるとともに、締
付けトルク調整用ばねなどの弾発力調整により所定の締
付けトルクを設定し、締付け作業終了時に所定のトルク
以上の負荷が加わったときにクラッチ機構が作動して、
直ちにビットホルダへの動力伝達を遮断し、且つ同時に
モータへの通電を遮断し、且つまた同時にモータへの発
電制動を自動的に行わせるようになっている。

【０００３】図５は、従来の一般的な電動ドライバの動
作原理を容易に理解できるように簡略化して示した概略
構成図であり、（ａ）はねじ（図示せず）の締付け動作
状態または休止状態、（ｂ）は締付け完了によるトルク
アップ時のブレーキスイッチ１３の作動状態である。
（ａ）において、回転駆動源の直流モータ１の回転は、
減速ギヤなどで構成された減速機構２で減速されたのち
に、クラッチ機構３を介してビットホルダ８に伝達さ
れ、このビットホルダ８に取り付けられているビット７
によってねじの締付け動作が行われる。

【０００４】上記クラッチ機構３は、カムからなる固定
側クラッチ体４と、締付け工具であるビット７を保持す
るビットホルダ８に対しボールスプライン９を介してビ
ットホルダ８の軸方向に摺動自在で、且つ一体回転する
よう取り付けられたカムからなる可動側クラッチ体１０
と、可動側クラッチ体１０をスラストボールベアリング
１１を介して固定側クラッチ体４に押し付ける締付けト
ルク調整用ばね１２とにより構成されている。両クラッ
チ体４，１０は、締付け動作時において調整ばね１２の
付勢力で各々のカム山４ａ，１０ａが互いに噛み合う係
合状態に保持され、一体回転する。

【０００５】ねじが着座してビット７による締付けトル
クが調整用ばね１２により設定された所定値に達する
と、ビットホルダ８および可動側クラッチ体１０の回転
が共に停止する。これに対し、固定側クラッチ体４は直
流モータ１の回転力が伝達され続けて回転を継続するの
で、（ｂ）に示すように、固定側クラッチ体４のカム山
４ａは、調整ばね１２の付勢力に抗して可動側クラッチ
体１０のカム山１０ａに摺動しながら可動側クラッチ体
１０を前方側（ビット７側）に押圧移動させることによ
り、上記カム山１０ａに乗り上げる。これにより、クラ
ッチ機構３は、直流モータ１からビットホルダ８への動
力伝達を遮断する。

【０００６】図５（ａ）に示すように、クラッチ機構３
の可動側クラッチ体１０の近接位置には、ブレーキスイ
ッチ１３がこれの切換レバー１３ａを可動側クラッチ体
１０に対しその移動を検出可能に係合させた状態で配置
されている。クラッチ機構３が作動すると、（ｂ）に示
すように、ブレーキスイッチ１３は、切換レバー１３ａ
が移動する可動側クラッチ体１０により押圧されてオン
状態となる。このブレーキスイッチ１３がクラッチ機構
３の作動を検出してオンすることにより、直流モータ１
への通電を遮断すると同時に、直流モータ１への発電制
動を自動的に行わせるようになっており、つぎに、その
構成および動作について、以下に説明する。

【０００７】先ず、上記ブレーキスイッチ１３の作動に
ついて説明する。図６（ａ）はクラッチ機構３の作動時
に可動側クラッチ体１０を移動させる固定側クラッチ体
４のカム山４ａのカム曲線、同図（ｂ）は上記ブレーキ
スイッチ１３のオン・オフの作動状態をそれぞれ示す。
ブレーキスイッチ１３は、クラッチ機構３に対する相対
位置を調整して配置することにより、カム曲線に対し
（ａ）に破線で示すようなスイッチング用しきい値が設
定される。

【０００８】すなわち、同図から明らかなように、ブレ
ーキスイッチ１３は、締付けトルクが所定値に達したト
ルクアップ時にも回転を継続する固定側クラッチ体４の
カム山４ａが可動側クラッチ体１０のカム山１０ａに対
して完全に乗り上げる直前のタイミングでオンするよう
に可動側クラッチ体１０との相対位置を調整して配置さ
れている。換言すると、上記タイミングでブレーキスイ
ッチ１３をオンして直流モータ１への通電を遮断し、且
つ直流モータ１への発電制動を開始すると、直流モータ
１の慣性力により調整用ばね１２の付勢力に抗しながら
回転を継続し、固定側クラッチ体４をこれのカム山４ａ
が可動側クラッチ体１０のカム山１０ａを乗り越え終わ
った時点で停止させることができることになる。

【０００９】図７は上記電動ドライバの電気系における
基本構成のみを示す概略ブロック構成図である。同図に
おいて、直流モータ１には、商用交流電源１４の商用交
流を電源回路１７における図示しない変圧器、整流回路
および平滑回路などによって変換した所要の平滑整流電
圧がスイッチング回路１８を介して給電される。スイッ
チング回路１８を制御する起動制御回路２０は、上記ブ
レーキスイッチ１３がオフ状態においてスタートスイッ
チ１９がオンされたときのみスイッチング回路１８を導
通状態とし、ブレーキスイッチ１３がオン状態であると
きにスタートスイッチ１９がオンとなってもスイッチン
グ回路１８を非導通状態に保持する。

【００１０】ブレーキスイッチ１３がオンすると、図示
しない信号発生回路は、オン状態のブレーキスイッチ１
３により閉成されてクラッチ作動検出信号を出力する。
保持回路２１は、ブレーキスイッチ１３がオンすること
によって上記クラッチ作動検出信号がセット端子に入力
されたときに、そのクラッチ作動検出信号を自己保持し
ながらブレーキ回路２２に対しブレーキ動作指令信号を
出力するとともに、スタートスイッチ１９からオフ信号
がリセット端子に入力されたときに自己保持を解除して
ブレーキ動作指令信号の出力を停止する。ブレーキ回路
２２は、保持回路２１からブレーキ動作指令信号が入力
されているときに、直流モータ１の両端間を短絡して直
流モータ１をあたかも発電機として機能させて、直流モ
ータ１に発電制動をかける。

【００１１】図８は上記電動ドライバのタイミングチャ
ートを示し、同図（ａ）はスタートスイッチ１９のオン
・オフ、（ｂ）はブレーキスイッチ１３のオン・オフ、
（ｃ）は直流モータ１の回転状態、（ｄ）はブレーキ回
路２２の駆動状態をそれぞれ示す。いま、ｔ１時に、
（ａ）に示すようにスタートスイッチ１９がオンされる
と、このとき、（ｂ）に示すようにブレーキスイッチ１
３がオフであることから、起動制御回路２０がスイッチ
ング回路１８を導通状態とする。これにより、直流モー
タ１は、電源回路１７から給電されて、（ｃ）に示すよ
うに回転を開始し、それにより、ビット７の回転によっ
てねじの締付け動作が行われる。

【００１２】ビット７の締付けトルクがｔ２時に所定値
に達すると、（ｂ）に示すように、ブレーキスイッチ１
９がオンしてクラッチ作動検出信号を出力する。起動制
御回路２０はブレーキスイッチ１９からクラッチ作動検
出信号を受けてスイッチング回路１８を非導通状態とす
る。それにより、直流モータ１は、（ｃ）に示すよう
に、通電を遮断されて慣性力でのみ回転を継続する状態
となり、それと同時に、ブレーキ回路２２は、（ｄ）に
示すように保持回路２１からブレーキ動作指令信号を受
けて駆動し、直流モータ１に対し発電制動をかける。

【００１３】ブレーキスイッチ１３は、直流モータ１が
慣性力で回転継続することによって固定側クラッチ体４
のカム山４ａが可動側クラッチ体１０のカム山１０ａを
乗り越えたｔ３時に、（ｂ）に示すようにオフとなる。
これに対しブレーキ回路２２は、（ｄ）に示すように、
ブレーキスイッチ１３のクラッチ作動検出信号を自己保
持する保持回路２１からブレーキ動作指令信号を入力さ
れ続けることにより、駆動状態を継続して直流モータ１
に対し発電制動をかけ続け、直流モータ１の回転を確実
に停止させる。つぎに、ｔ４時に、スタートスイッチ１
９がオフになると、これにより、保持回路２１は自己保
持を解除してブレーキ動作指令信号の出力を停止するの
で、（ｄ）に示すように、ブレーキ回路２２は駆動停止
して直流モータ１の発電制動が解除される。

【００１４】なお、構造を図示していないスタートスイ
ッチとしては、現在の殆どの電動ドライバにおいて、ビ
ット７をねじに押し付けた時の反力でドライバ本体内に
押し込まれるビットホルダ８の移動を検出してオンする
タイプのものが用いられている。すなわち、現在の電動
ドライバでは、ビット７のねじへの押し付けによって直
流モータ１を自動的に起動させる、いわゆるプッシュス
タート方式が一般的に採用されている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の電動ドライバでは、クラッチ機構３の作動を有接
点スイッチであるブレーキスイッチ１３のオンにより検
出しているので、ブレーキスイッチ１３の配置に際して
は、可動側クラッチ体１０やブレーキスイッチ１３の切
換レバー１３ａなどの複数の部品の寸法公差のばらつき
を吸収するために、クラッチ機構３の作動時における可
動側クラッチ体１０とブレーキスイッチ１３との相対位
置を調整しながら正確に位置決めする必要がある。すな
わち、ブレーキスイッチ１３は、クラッチ機構３におけ
る固定側クラッチ体４のカム山４ａが可動側クラッチ体
１０のカム山１０ａに乗り上げる直前のタイミングで確
実にオンするように正確に位置決めする必要があり、極
めて煩雑な位置調整作業を行わなければならない問題が
ある。しかも、ブレーキスイッチ１３としては、一般に
マイクロスイッチが採用されているが、このマイクロス
イッチは、有接点スイッチであることから、作動回数が
５万回〜10万回程度と寿命が短い。通常の使用状態で
は、１年に120 万回の作動回数が見込まれることから、
頻繁な点検を要する。

【００１６】また、従来の電動ドライバでは、直流モー
タ１の通電を遮断したのちの慣性力による回転継続を考
慮して、固定側クラッチ体４のカム山４ａが可動側クラ
ッチ体１０のカム山１０ａに乗り上げる直前のタイミン
グをブレーキスイッチ１３のオンにより検出して、その
検出時点で直流モータ１への通電を遮断すると同時に発
電制動をかけている。そのため、クラッチ機構３は、時
として図５（ｂ）に示す固定側のカム山４ａが可動側の
カム山１０ａに乗り上げた状態（この状態は一般にクラ
ッチ乗り上げと称せられる）で作動停止する事態が発生
する。従来の電動ドライバでは、クラッチ乗り上げが発
生すると、ブレーキスイッチ１３がオン状態を維持する
ことから、電動ドライバを再起動させることができない
という不都合な事態が生じる。以下に、この問題発生に
ついて、図８を参照しながら詳述する。

【００１７】図８において、ｔ５時に、スタートスイッ
チ１９が（ａ）に示すようにオンされて、直流モータ１
が（ｃ）に示すように回転を開始し、ｔ６時に、トルク
アップ状態となってブレーキスイッチ１３が（ｂ）に示
すようにオンして、（ｃ）に示すように直流モータ１へ
の通電を遮断すると同時に、（ｄ）に示すようにブレー
キ回路２２が駆動して直流モータ１に発電制動がかけら
れる。このとき、直流モータ１の通電の遮断時からの慣
性力による回転時間Ｔ２が、正常動作時の回転時間Ｔ１
よりも短くなって、クラッチ機構３がクラッチ乗り上げ
状態において停止したとする。この場合、ブレーキスイ
ッチ１３は、（ｂ）に示すようにオン状態を保持する。
一方、ブレーキ回路２２は、ｔ７時にスタートスイッチ
１９が（ａ）に示すようにオフしたときに、そのオフ信
号によって保持回路２１の自己保持が解除されてブレー
キ動作指令信号が入力されなくなることによって駆動を
停止する。

【００１８】つぎに、ｔ８時に、スタートスイッチ１９
が（ａ）に示すようにオンされた場合、ブレーキ回路２
２は、（ｄ）に示すようにオン状態を保持しているブレ
ーキスイッチ１３からクラッチ作動検出信号を再び入力
された保持回路２１よりブレーキ動作指令信号を受けて
駆動状態となり、直流モータ１に発電制動がかけられ
る。一方、起動制御回路２０は、スタートスイッチ１９
からオン信号が入力されるが、オン状態のブレーキ回路
１３からもクラッチ作動検出信号が入力されるため、ス
イッチング回路１８を導通状態とすることができない。
そのため、直流モータ１は、発電制動をかけられている
上に、通電されないので、再起動することができない事
態となる。

【００１９】そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑み
てなされたもので、クラッチ機構の作動の検出手段を精
密な位置調整することなく配置することができ、クラッ
チ機構にクラッチ乗り上げが発生する可能性が極めて低
く、万一、クラッチ乗り上げが発生した場合にも確実に
再起動が可能な状態に復帰することができる構成を備え
た電動ドライバを提供することを目的とするものであ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電動ドライバは、電動モータの出力部とね
じ締付け用ビットを保持するビットホルダとの間に介在
されて、締付けトルクが設定値に達した時点で作動を開
始して前記電動モータから前記ビットホルダへの動力伝
達を遮断するクラッチ機構と、前記クラッチ機構におけ
る締付けトルクが所定値に達したのに伴い前記ビットホ
ルダへの動力伝達を遮断する一方向に押圧移動される可
動側部材の近接位置に配置され、前記クラッチ機構の作
動時における前記可動側部材の移動位置を非接触で検出
するブレーキ用無接点センサと、前記ブレーキ用無接点
センサの出力信号に基づき前記可動側部材が動力伝達の
遮断を解消する他方向に向け移動し始めた時点を検出し
てクラッチ作動検出信号を出力する下降信号検出回路と
を備え、前記クラッチ作動検出信号の出力により、前記
電動モータへの通電を遮断し、且つ前記電動モータに発
電制動をかけるよう構成されていることを特徴とする。

【００２１】この電動ドライバでは、下降信号検出回路
が、クラッチ機構の作動時における可動側部材の移動位
置を検出するブレーキ用無接点センサの出力信号におけ
る下降信号部分を検出してクラッチ作動検出信号を出力
する。すなわち、電動モータへの通電を遮断し、且つ発
電制動をかけるためのクラッチ作動検出信号は、クラッ
チ機構の作動時における例えば固定側クラッチ体のカム
山が可動側クラッチ体のカム山を乗り越え下降する状態
を検出して出力される、換言すると、クラッチ機構がク
ラッチ乗り上げの発生が生じない状態になったのを確認
できた時点で出力される。したがって、この電動ドライ
バでは、クラッチ機構にクラッチ乗り上げが発生する可
能性が殆どない。また、クラッチ機構の作動時における
可動側部材の移動を、ブレーキ用無接点センサによって
非接触で検出するので、可動側部材との相対位置をさほ
ど正確に調整することなく設置できる大きな利点があ
る。しかも、ブレーキ用無接点センサは従来の有接点の
ブレーキスイッチに比較して極めて長寿命である。

【００２２】上記発明において、ブレーキ用無接点セン
サは、クラッチ機構の作動時の可動側部材の移動位置に
対応するアナログ信号を出力するよう構成され、下降信
号検出回路が、前記アナログ信号を微分して速度信号に
変換し、前記アナログ信号における下降信号部分をクラ
ッチ作動検出信号として出力する微分回路で構成されて
いる。

【００２３】または、上記発明におけるブレーキ用無接
点センサに代えて、クラッチ機構の作動時の可動側部材
の移動速度に対応する検出するアナログ速度信号を出力
するブレーキ用無接点速度センサと、前記ブレーキ用無
接点速度センサのアナログ速度信号の下降信号部部分を
判定して、クラッチ作動信号として出力する移動方向検
出回路とを設けて構成することが好ましい。

【００２４】これにより、ブレーキ用無接点センサのク
ラッチ機構における可動側部材に対する相対位置の自由
度が一層大きくなり、ブレーキ用無接点センサを殆ど位
置調整することなく配置できる。また、ブレーキ用無接
点センサの信号を、位置情報だけでなく、速度信号に変
換してから利用し、その速度信号の方向を判定してクラ
ッチ作動信号として利用するため、位置のしきい値を設
定するためのボリウムなどの手段およびその調整が不要
となる利点がある。

【００２５】また、上記発明において、クラッチ作動検
出信号を保持した保持回路からの入力がオフの状態時に
スタートスイッチのオンにより導通状態となって前記電
動モータに通電し、且つ前記保持回路からの入力のオン
により非導通状態となって前記電動モータへの通電を遮
断するスイッチング回路と、前記クラッチ作動検出信号
の入力を自己保持しながらブレーキ動作指令信号を出力
するとともに、前記スタートスイッチのオフにより前記
自己保持を解除して前記ブレーキ動作指令信号の出力を
停止する前記保持回路と、前記ブレーキ動作指令信号の
入力時に前記電動モータに対し発電制動をかけるよう駆
動するブレーキ回路とを備えている構成とすることが好
ましい。

【００２６】これにより、クラッチ機構に万一クラッチ
乗り上げが発生しても、クラッチ乗り上げによってクラ
ッチ作動検出信号が出力されず、スイッチング回路はス
タートスイッチがオンとなったときに導通状態となって
電動モータに対し通電する。これにより、電動モータが
再起動してクラッチ機構の乗り上げが解消し、このクラ
ッチ機構の乗り上げが解消される状態をブレーキ用無接
点センサおよび下降信号検出回路が検出してクラッチ作
動検出信号を出力するので、クラッチ機構が再起動可能
な状態に復帰した状態で電動モータが停止する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発
明の一実施の形態に係る電動ドライバの動作原理を容易
に理解できるように簡略化して示した概略構成図であ
り、（ａ）はねじの締付け動作状態または休止状態、
（ｂ）は締付け完了によるトルクアップ時のブレーキス
イッチの作動状態である。同図には、従来の電動ドライ
バとの構成上の相違を明確にするために、図５とほぼ同
等の構成を例示してある。すなわち、この電動ドライバ
が図５の従来の電動ドライバに対し機構上において相違
する点は、有接点方式のブレーキスイッチ１３に代え
て、可動側クラッチ体１０に取り付けたブレーキ用被検
出体２４と、このブレーキ用被検出体２４の位置を検出
するブレーキ用検出素子２７とからなるブレーキ用無接
点センサ２３を設けた構成のみである。ブレーキ用被検
出体２４は、例えばリング状マグネットであり、ブレー
キ用検出素子２７は、例えばホール素子である。

【００２８】また、図２は上記電動ドライバの電気系に
おける基本構成のみを示す概略ブロック構成図であり、
同図において、図７と同一若しくは同等のものには同一
の符号を付して、その説明を省略する。図２において、
図７の起動制御回路２０を削除して、スイッチング回路
１８は、スタートスイッチ１９のオンによるスタート信
号オン、且つ後述する保持回路２１からの信号がオフの
条件により導通状態となり、且つ下降信号検出回路２９
から出力される上記クラッチ作動検出信号を保持した信
号が保持回路２１を介して入力されることにより非導通
状態となるようにスイッチング動作を行う。

【００２９】図３は、上記電動ドライバのタイミングチ
ャートを示し、同図（ａ）はスタートスイッチ１９のオ
ン・オフ、（ｂ）はブレーキ用無接点センサ２３から出
力されるアナログ検出信号の信号波形、（ｃ）は下降信
号検出回路２９の微分信号の信号波形、（ｄ）は直流モ
ータ１の回転状態、（ｅ）はブレーキ回路２２の駆動状
態をそれぞれ示す。

【００３０】つぎに、上記電動ドライバの作用につい
て、図３を基にして、図１および図２を参照しながら説
明する。いま、ｔ１１時に、スタートスイッチ１９が
（ａ）に示すようにオンされると、スイッチング回路１
８はスタートスイッチ１９のオンによるスタート信号の
入力によって導通状態となり、直流モータ１は、電源回
路１７から給電されて（ｄ）に示すように回転を開始
し、ビット７の回転によってねじの締付け動作が行われ
る。

【００３１】ｔ１２時に、ねじが着座してビット７によ
る締付けトルクが調整用ばね１２により設定された所定
値に達すると、ねじの締め上げが限界に達してビットホ
ルダ８および可動側クラッチ体１０の回転が共に停止す
る。これに対し、固定側クラッチ体４は直流モータ１の
回転を伝達されて回転を継続するので、固定側クラッチ
体４のカム山４ａは、調整ばね１２の付勢力に抗して可
動側クラッチ体１０のカム山１０ａに摺動しながら可動
側クラッチ体１０をビット７側に押圧移動させて、上記
カム山１０ａに乗り上げる。これにより、クラッチ機構
３は、直流モータ１からビットホルダ８への動力伝達を
遮断する。

【００３２】上記ｔ１２時のクラッチ機構３の作動時、
ブレーキ用無接点センサ２３では、図１（ｂ）に示すよ
うに、ブレーキ用被検出体２４が可動側クラッチ体１０
の移動に伴ってブレーキ用検出素子２７に対向する。し
たがって、ホール素子からなるブレーキ用検出素子２７
には、マグネットからなるブレーキ用被検出体２４から
加えられる磁界によって図３（ｂ）に示すようなホール
電圧が発生する。このホール電圧は、クラッチ機構３の
可動側クラッチ体１０がビット７側に移動されるのに伴
って立ち上がり、且つ可動側クラッチ体１０が元の位置
に復帰する方向に移動するのに伴って立ち下がるアナロ
グ信号である。下降信号検出回路２９は、図３（ｃ）に
示すように、上記アナログ信号を微分して得られた信号
の下降信号部分をクラッチ作動検出信号として、ｔ１３
時に保持回路２１に対し出力する。

【００３３】スイッチング回路１８は、保持回路２１か
らクラッチ作動検出信号を保持した信号を受けて非導通
状態となるから、直流モータ１は、図３（ｄ）に示すよ
うに、通電を遮断されて慣性力のみで回転を継続する。
それと同時に、保持回路２１は、入力されたクラッチ作
動検出信号を保持しながらブレーキ回路２２に対しブレ
ーキ動作指令信号を出力するので、ブレーキ回路２２
は、図３（ｅ）に示すように、駆動状態となって直流モ
ータ１に対し発電制動をかける。それにより、直流モー
タ１は、（ｄ）に示すように回転を停止する。そして、
ｔ１４時に、スタートスイッチ１９が（ａ）に示すよう
にオフすると、それにより、保持回路２１が自己保持を
解除してブレーキ動作指令信号の出力を停止するので、
ブレーキ回路２２が（ｅ）に示すように駆動を停止し、
直流モータ１の発電制動が解除される。

【００３４】図２に示すように、この電動ドライバにお
けるブレーキスイッチ２８は、ブレーキ用無接点センサ
２３と下降信号検出回路２９とにより構成されている。
このブレーキスイッチ２８では、ブレーキ用無接点セン
サ２３において、クラッチ機構３の作動時に可動側クラ
ッチ体１０と共に移動してブレーキ用検出素子２７に対
し近接したのちに離間するブレーキ用被検出体２４の位
置を、ブレーキ用検出素子２７が検出する。そのブレー
キ用検出素子２７から出力されるアナログ検出信号は下
降信号検出回路２９で微分されて、下降信号検出回路２
９からはアナログ検出信号の下降信号部分をクラッチ作
動検出信号として出力される。したがって、クラッチ作
動検出信号は、クラッチ機構３の作動時における固定側
クラッチ体４のカム山４ａが可動側クラッチ体１０のカ
ム山１０ａを乗り越え終わって下降する状態を検出した
ものとなる。換言すると、クラッチ作動検出信号は、ク
ラッチ機構３がクラッチ乗り上げの発生が生じない状態
になったのを確認できた時点で出力されていることにな
る。したがって、この電動ドライバでは、クラッチ乗り
上げが発生する可能性が殆どない。

【００３５】これに対し、従来の電動ドライバでは、通
電の遮断および発電制動がかけられる直流モータ１が、
調整用ばね１２の付勢力に抗しながら慣性力で回転して
固定側クラッチ体４のカム山４ａが可動側クラッチ体１
０のカム山１０ａを乗り越える状態まで回転継続するこ
とが可能な時点を検出して、その検出時点でクラッチ作
動検出信号を出力している。すなわち、従来の電動ドラ
イバにおけるクラッチ作動検出信号は、通電の遮断およ
び発電制動をかけた時点からクラッチ機構３においてク
ラッチ乗り上げが生じない状態まで直流モータ１が慣性
力で回転継続することが可能であると予測できるタイミ
ングで出力されている。したがって、従来の電動ドライ
バでは常にクラッチ乗り上げが発生するおそれがある。

【００３６】また、この電動ドライバのブレーキスイッ
チ２８は、ブレーキ用被検出体２４とブレーキ用検出素
子２７からなるブレーキ用無接点センサ２３のアナログ
検出信号を下降信号検出回路２９で微分して得られた信
号における下降信号部分をクラッチ作動検出信号として
出力する構成になっている。したがって、ブレーキスイ
ッチ２８は、クラッチ機構３における被検出部材を非接
触で検出する無接点スイッチであるから、従来のマイク
ロスイッチからなるブレーキスイッチ１３に比較して、
極めて長寿命である。しかも、ブレーキ用無接点センサ
２３は、クラッチ機構３の被検出部材である可動側クラ
ッチ体１０の作動を検出してアナログ検出信号を出力す
るので、可動側クラッチ体１０に対してさほど正確に位
置決めする必要がない大きな利点がある。

【００３７】ところで、上記実施の形態の電動ドライバ
では、上述のようにクラッチ機構３においてクラッチ乗
り上げの発生する可能性が殆ど無い構成になっている
が、万一、クラッチ乗り上げが発生しても、確実に再起
動できる状態に復帰できるようになっている。すなわ
ち、図３において、ｔ１５時に、スタートスイッチ１９
が（ａ）に示すようにオンされて、直流モータ１が
（ｄ）に示すように回転を開始し、ｔ１６時に、ブレー
キスイッチ２８の下降信号検出回路２９から（ｃ）に示
すようにクラッチ作動検出信号が出力されたことによ
り、直流モータ１への通電を遮断し、且つ発電制動がか
けられたにも拘わらず、直流モータ１が、（ｂ），
（ｃ）から明らかなように、クラッチ機構３において固
定側クラッチ体４のカム山４ａが可動側クラッチ体１０
のカム山１０ａから一旦離間したのちの慣性力による回
転を継続して、再びカム山１０ａに乗り上げたｔ１７時
に（ｄ）に示すように回転停止し、クラッチ機構３にお
いてクラッチ乗り上げが発生したものとする。

【００３８】ブレーキ回路２２は、クラッチ機構３にお
いてクラッチ乗り上げが発生したのちのｔ１８時に、ス
タートスイッチ１９がオフすることにより駆動を停止す
る。このクラッチ機構３にクラッチ乗り上げが発生して
いる状態において、ｔ１９時にスタートスイッチ１９が
（ａ）に示すようにオンされると、それによりスイッチ
ング回路１８がオン状態となって直流モータ１が（ｄ）
に示すように回転を開始する。すなわち、従来の電動モ
ータでは、起動制御回路２０がブレーキスイッチ１３が
オフ状態においてスタートスイッチ１９がオンになった
ときのみスイッチング回路１８を導通状態とするよう制
御していたので、直流モータ１の再起動が不能であった
のに対し、この実施の形態の電動ドライバでは、ｔ１９
時において、保持回路２１からの入力がオフであるた
め、スイッチング回路１８がブレーキ用無接点センサ２
３の状態とは無関係にスタートスイッチ１９のオンによ
るスタート信号が入力されることによって導通状態とな
るので、直流モータ１の再起動が可能となる。

【００３９】クラッチ機構３は、直流モータ１が再起動
することによってクラッチ乗り上げ状態から作動を開始
して、ｔ２０時に、ブレーキスイッチ２８は、（ｃ）に
示すように、固定側クラッチ体４のカム山４ａが可動側
クラッチ体１０のカム山１０ａを乗り越え、下降し始め
た時点を検出してクラッチ作動検出信号を出力する。こ
のクラッチ作動検出信号の出力により、直流モータ１
は、（ｄ）に示すように通電を遮断され、且つ（ｅ）に
示すように発電制動をかけられる。この時点での直流モ
ータ１の慣性力は再起動された直後であって非常に小さ
いので、直流モータ１は、（ｄ）に示すように、クラッ
チ機構３がクラッチ乗り上げを解除して正常な状態に復
帰したｔ２１時に回転を停止する。

【００４０】なお、上記実施の形態では、ブレーキ用検
出素子２７としてホール素子を用いた場合を例示して説
明したが、ブレーキ用検出素子２７としてピックアップ
コイルを用いてもよい。この場合、リング状マグネット
からなるブレーキ用被検出体２４とピックアップコイル
からなるブレーキ用検出素子２７とは、可動側クラッチ
体１０の移動速度を検出するブレーキ用無接点速度セン
サを構成する。したがって、このブレーキ用無接点速度
センサから出力される検出信号のうちの可動側クラッチ
体１０がビット７側への方向に移動したのちに元の位置
に復帰する方向に移動し始めたときの信号部分を検出し
てクラッチ作動検出信号を出力する移動方向検出回路を
設ければ、上述と同様の効果を得ることができる。

【００４１】ところで、上記実施の形態では、ブレーキ
スイッチ２８をブレーキ用無接点センサ２３と微分回路
からなる下降信号検出回路２９とにより構成した場合を
例示して説明したが、下降信号検出回路２９は微分回路
に限らない。例えば、下降信号検出回路２９は、ブレー
キ用無接点センサ２３から出力されるアナログ検出信号
が所定のしきい値を越えたのを検出する信号レベル抽出
部と、この信号レベル抽出部の出力信号の立ち下がりエ
ッジを検出してクラッチ作動検出信号を出力するエッジ
検出部とからなる構成としてもよく、このような構成と
した下降信号検出回路２９を有する電動ドライバの作用
について、そのタイミングチャートを示す図４に基づき
説明する。

【００４２】図４において、（ａ）はスタートスイッチ
１９のオン・オフ、（ｂ）はブレーキ用無接点センサ２
３のアナログ検出信号の信号波形、（ｃ）は下降信号検
出回路２９における信号レベル抽出部の出力信号の信号
波形、（ｄ）は下降信号検出回路２９におけるエッジ検
出部からの出力信号によるブレーキスイッチ２８のオン
・オフ、（ｅ）は直流モータ１の回転状態、（ｆ）はブ
レーキ回路２２の駆動状態をそれぞれ示す。

【００４３】同図において、ｔ３１時にスタートスイッ
チ１９が（ａ）に示すようにオンすると、直流モータ１
が（ｅ）に示すように回転を開始し、ビット７の回転に
よってねじの締付け動作が行われる。そして、ｔ３２時
に、ねじが着座してビット７による締付けトルクが調整
用ばね１２により設定された所定値に達すると、クラッ
チ機構３が作動を開始して、（ｂ）に示すように、ブレ
ーキ用無接点センサ２３のブレーキ用検出素子２７から
はブレーキ用被検出体２４の近接によってアナログ検出
信号が出力され始める。下降信号検出回路２９における
信号レベル抽出部は、（ｃ）に示すように、アナログ検
出信号における（ｂ）に破線で示すしきい値を越えた信
号レベルのみを抽出する。下降信号検出回路２９におけ
るエッジ検出部は、（ｄ）に示すように、信号レベル抽
出部の出力信号の立ち下がりエッジを検出したｔ３３時
に、クラッチ作動検出信号を出力する。このクラッチ作
動検出信号の出力により、直流モータ１への通電が遮断
され、且つ（ｆ）に示すようにブレーキ回路２２が駆動
状態となって直流モータ１に発電制動がかけられる。

【００４４】このように、下降信号検出回路２９を信号
レベル抽出部とエッジ検出部とからなる構成としても、
上述と同様に、ブレーキスイッチ２８におけるブレーキ
用無接点センサ２３を構成するブレーキ用被検出体２４
およびブレーキ用検出素子２７を、クラッチ機構３に対
してさほど正確に位置決めすることなく配置できる利点
がある。但し、信号レベル抽出部におけるしきい値は、
例えばボリウムなどで調整する必要がある。このしきい
値の調整は、従来の電動ドライバにおけるクラッチ機構
３とブレーキスイッチ１３との相対位置の機械的な位置
調整に比較して格段に容易である。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、本発明の電動ドライバに
よれば、下降信号検出回路が、クラッチ機構の作動時に
おける可動側部材の移動を検出するブレーキ用無接点セ
ンサの出力信号における下降信号部分を検出してクラッ
チ作動検出信号を出力する構成としたので、電動モータ
への通電を遮断し、且つ発電制動をかけるためのクラッ
チ作動検出信号は、クラッチ機構の作動時における例え
ば固定側クラッチ体のカム山が可動側クラッチ体のカム
山を乗り越え終わり、下降する状態を検出して出力され
る、換言すると、クラッチ機構がクラッチ乗り上げの発
生が生じない状態になったのを確認できた時点で出力さ
れる。したがって、この電動ドライバでは、クラッチ機
構にクラッチ乗り上げが発生する可能性が殆どない。ま
た、クラッチ機構の作動時における可動側部材の移動
を、ブレーキ用無接点センサによって非接触で検出する
ので、可動側部材との相対位置をさほど正確に調整する
ことなく設置できる大きな利点がある。しかも、ブレー
キ用無接点センサは従来の有接点のブレーキスイッチに
比較して極めて長寿命である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る電動ドライバの動
作原理を示す概略構成図で、（ａ）は締付け動作状態ま
たは休止状態、（ｂ）はトルクアップによるブレーキス
イッチの作動状態である。

【図２】同上電動ドライバの電気系における基本構成を
示す概略ブロック構成図。

【図３】同上電動ドライバにおける電気系のタイミング
チャート。

【図４】同上電動ドライバにおいて他の下降信号検出回
路を用いた場合における電気系のタイミングチャート。

【図５】従来の電動ドライバの動作原理を示す概略構成
図で、（ａ）は締付け動作状態または休止状態、（ｂ）
はトルクアップによるブレーキスイッチの作動状態であ
る。

【図６】同上電動ドライバにおけるクラッチ機構とブレ
ーキスイッチとの作動関係を示すタイミングチャート
で、（ａ）はクラッチ機構のカム曲線、（ｂ）はブレー
キスイッチのオン・オフの作動状態である。

【図７】同上電動ドライバにおける電気系の基本構成を
示す概略ブロック構成図。

【図８】同上電動ドライバにおける電気系のタイミング
チャート。

【符号の説明】

１ 直流モータ（電動モータ） ２ 減速機構（電動モータの出力部） ３ クラッチ機構 ７ ビット ８ ビットホルダ １０ 可動側クラッチ体（可動側部材） １８ スイッチング回路 １９ スタートスイッチ ２１ 保持回路 ２２ ブレーキ回路 ２３ ブレーキ用無接点センサ ２９ 下降信号検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉野 信治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小田原 広造 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3C038 AA02 BC04 CA06 CB02 CC04 CC05 CD03 EA06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動モータの出力部とねじ締付け用ビッ
   トを保持するビットホルダとの間に介在されて、締付け
   トルクが設定値に達した時点で作動を開始して前記電動
   モータから前記ビットホルダへの動力伝達を遮断するク
   ラッチ機構と、 前記クラッチ機構における締付けトルクが所定値に達し
   たのに伴い前記ビットホルダへの動力伝達を遮断する一
   方向に押圧移動される可動側部材の近接位置に配置さ
   れ、前記クラッチ機構の作動時における前記可動側部材
   の移動位置を非接触で検出するブレーキ用無接点センサ
   と、 前記ブレーキ用無接点センサの出力信号に基づき前記可
   動側部材が動力伝達の遮断を解消する他方向に向け移動
   し始めた時点を検出してクラッチ作動検出信号を出力す
   る下降信号検出回路とを備え、 前記クラッチ作動検出信号の出力により、前記電動モー
   タへの通電を遮断し、且つ前記電動モータに発電制動を
   かけるよう構成されていることを特徴とする電動ドライ
   バ。
2. 【請求項２】 ブレーキ用無接点センサは、クラッチ機
   構の作動時の可動側部材の移動位置に対応するアナログ
   信号を出力するよう構成され、 下降信号検出回路が、前記アナログ信号を微分して速度
   信号に変換し、前記アナログ信号における下降信号部分
   をクラッチ作動検出信号として出力する微分回路で構成
   されている請求項１に記載の電動ドライバ。
3. 【請求項３】 ブレーキ用無接点センサに代えて、可動
   側部材の移動速度を検出するブレーキ用無接点速度セン
   サと、前記ブレーキ用無接点速度センサが所定方向の速
   度を検出したときにクラッチ作動検出信号を出力する移
   動方向検出回路とが設けられている請求項１に記載の電
   動ドライバ。
4. 【請求項４】 クラッチ作動検出信号を保持した保持回
   路からの入力がオフの状態時にスタートスイッチのオン
   により導通状態となって前記電動モータに通電し、且つ
   前記保持回路からの入力のオンにより非導通状態となっ
   て前記電動モータへの通電を遮断するスイッチング回路
   と、 前記クラッチ作動検出信号の入力を自己保持しながらブ
   レーキ動作指令信号を出力するとともに、前記スタート
   スイッチのオフにより前記自己保持を解除して前記ブレ
   ーキ動作指令信号の出力を停止する前記保持回路と、 前記ブレーキ動作指令信号の入力時に前記電動モータに
   対し発電制動をかけるよう駆動するブレーキ回路とを備
   えている請求項１〜３の何れかに記載の電動ドライバ。