JP2001518398A - 遮断機付動力ナットランナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 動力ナットランナが、遊星歯車式減速装置（１２）及びリングギヤ（２５）とハウジング（１１）との間に配置されたトルク制限解放クラッチ（１３）を有し、リングギヤ（２５）の形状が管状で、その一端に外側環状肩部（４１）を有し、環状肩部はボール（４３）及びカム表面（４４）を介してばねでバイアスされたスラスト要素（４５）と協動するためカム歯（４２）を支持する。ばねでバイアスされたスラスト要素（４５）は、リングギヤ（２５）を有し、ボールスプライン接続を介してハウジング（１１）に対して回転可能にロックさられる。クラッチ解放検出及び信号発生リードリレー（５８）が、回動するレバー（５９）によってリングギヤ２５に結合され、回動するレバーはリードリレーを作動するため、一対の永久磁石（７１、７２）の一つを支持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、自動的に動力遮断を行うため、電気的に作動する動力供給手段を備
えた動力ナットランナに関する。

【０００２】 特に、本発明は遊星歯車式減速装置、クラッチ解放時の変位に対する可動要素
を備えたトルク応答解放クラッチ、及び可動クラッチ要素に接続されかつ動力供
給手段と通信する解放検出及び信号発生手段に関する。

【０００３】 この種の動力ナットランナは、英国特許明細書第2 002 665号に記載されてい る。この従来技術の動力ナットランナは、回転モータ、遊星歯車式減速装置、減
速装置に関連するトルク応答解放クラッチ、及びクラッチ要素に接続されかつ、
動力供給手段と通信する解放検出及び信号発生手段とを有する。クラッチ解放時
に発生される信号は、ナットランナモータを遮断させ始める。

【０００４】 この既知のツールでは、解放応答信号を作成する機構的に作動されるマイクロ
スイッチが存在する。この装置は、マイクロスイッチがツールが意図されている
何十万ものあるいはそれ以上の締め付け工程のクラッチ解放により生ずる、相当
に高速で、急峻な作動に耐えられないという点であまり満足できないことが解る
。産業界で使用される高負荷ツールでは、極めて高い信頼性と精度が必要とされ
ている。これは図に示した解放及び信号発生手段を有するこの既知のツールでは
満足していないはずである。

【０００５】 より一般的な観点では、それらの内部「フリップフロップ」形式の双安定機構
を有するマイクロスイッチが、少なくとも三種類の外部の影響、即ち、I）機構 的衝撃、II）急速過ぎる作動、及びIII）例えば、オイル、グリース、磨耗粒子 などによる汚れに非常に敏感である。

【０００６】 クラッチ解放に対する急速作動及び非常に迅速な応答が必要である。約600rpm
及びクラッチの次の衝撃まで、1/3回転距離であるクラッチの通常の回転速度で は、遮断信号を伝えるために約0.03秒間有効である。信号を得るのに5%、即ち0.
0015秒間よりもルーズである余裕はない。これはマイクロスイッチが協動するに
は非常に困難である。

【０００７】 動力ナットランナに使用される良好で十分耐久性のあるスイッチまたは信号発
生手段を見出すのは、長い間問題であった。例えば非接触誘導変位検出器は、マ
イクロスイッチと同様の様式で、機械的磨耗にさらされないばかりでなく、それ
らには比較的長い作動運動が必要で、不正確でかつツールを適切に遮断するには
十分急速ではない。

【０００８】 本発明によって解決すべき課題は、精度の良いかつ十分急速なツールの動力遮
断が大量の締め付け工程を保証するように、耐久性があり精度が良く、かつコン
パクトな解放検出及び信号発生手段を有する上記関連形式の動力ナットランナを
提供することである。

【０００９】 本発明の他の目的及び利点は次の明細書及び特許請求の範囲から明らかになろ
う。

【００１０】 本発明の好ましい実施形態を、以下の添付図面を参照して詳細に説明する。

【００１１】 図に示したナットランナは、図１に示す前方端部部分のみにモータ装置１０を
有する。モータ装置１０は、本発明のいかなる部分も形成しないため、その詳細
説明は必要なく、従ってこの明細書から除外する。

【００１２】 モータ装置１０には、減速装置１２及びトルク制限解放クラッチ１３のための
ボルト締めされたハウジング１１が存在する。出力スピンドル１４が、減速装置
１２を介してモータ装置１０に接続され、かつツール器具を係合するねじ継手の
取付用クラッチ１５が設けられている。その前方端部では、ハウジング１１が端
部壁１６が備えられており、出力スピンドル１４が、回転するようにジャーナル
軸受けされている。端部壁１６は、出力スピンドル１４のため適切に案内する内
部の頸部部分１７によって形成されている。端部壁１６の前方端部のブッシング
１８は、出力スピンドル１４のためのベアリングを形成し、かつ軸線方向の力を
出力スピンドル１４からハウジング１１へ伝達するための環状肩部によって、形
成されている。ロックリング１９及び衝撃吸収硬質リング２０が、ブッシング１
８の肩部と係合するのため、スピンドル１４に取付けられている。反対方向には
、スピンドル１４が、頸部部分１７の端部壁の内側端部と協動するロックリング
２１によって、軸線方向にとめられている。

【００１３】 ハウジング１１の後端部はねじ２３によって、モータ装置１０に固定される端
部壁２２を有する。多数のボール２６を介して、管状リングギヤ２５の回転支持
のため、端部壁２２がボールレース２４で形成される。

【００１４】 減速装置１２は、リングギヤ２５が共通部材になっている二つの連続遊星歯車
から成る。遊星歯車は、モータ装置出力軸２９に取付けられた太陽歯車２８、第
一組の遊星ホイール３０、第二太陽歯車３２と一体に形成された遊星ホイールキ
ャリア３１、第二組の遊星ホイール３３、及び出力スピンドル１４に接続された
第二遊星ホイールキャリア３４を有する。

【００１５】 遊星歯車は、リングギヤ２５に固定された２つのロックリング３７及び３８に
よって支持された二つのワッシャ３５と３６との間で、軸線方向に制限される。

【００１６】 リングギヤ２５の形状はほぼ管状で、外側円筒形表面４０及び環状肩部４１を
有する。図３を参照。この肩部４１には、三つのボール４３と共に、軸線方向に
向けられ、かつ等しく間隔を隔てた三つのカム歯４２が設けられており、環状の
三つのスラスト要素４５における三つの対応するカム表面４４が、トルク伝達ク
ラッチ１３を形成している。三つのカム表面４４は、スラスト要素４５の後部環
状端部表面の三つのくぼみ４６によって形成されている。図３を参照のこと。

【００１７】 スラスト要素４５は、ハウジング１１内を軸線方向に移動可能であるが、ボー
ルスプライン接続によって回転をロックされている。後者は、スラスト要素４５
の外側に配置された３つの軸線方向に向けられた溝４７、ハウジング１１内の３
つのスロット４８、及び溝４７とスロット４８を係合する３つのボール４９を有
する。

【００１８】 ロックリング５１によって保持されたハウジング１１の外側の円形バンド５０
が、スロット４８を覆うことにより、ボール４８が脱落するのを防止している。
ボール４９は、ロックリング５１を取り外しかつバンド５０の脇にスライドされ
た後、ハウジング１１の外側から挿入される。

【００１９】 図に示したように、スラスト要素４５は、外側円筒形表面４０よりも大きな直
径を有し、かつ外側円筒形表面を取り囲んでいる。従って、ハウジング１１の前
方端部のスラスト要素４５と調整可能な支持部材５２との間で、働く圧縮ばね５
３の後部端部分と同様に、スラスト要素４５は、リングギヤ２５の外側に配置さ
れている。ばね５３によってスラスト要素４５に生じた力は、解放クラッチ１３
にバイアス負荷を掛ける。カム表面４４のぴったりした形状と共に、この調整可
能なバイアス負荷は、クラッチが解放された場合のトルクレベルの決定的な要因
である。

【００２０】 その後部周面で、リングギヤ２５には互いに距離をおいて、等しい角度で配置
された半径方向に延びる三つのピン５５が設けられている。ハウジング１１の開
口部５６ではボール５７が移動可能に支持され、かつハウジング１１の外側では
解放検出及び、信号発生リードリレー５８が取付けられている。リーフ金属レバ
ー５９には、固定スタッド６０と共にレバー５９のための支点を形成する中央開
口５４が設けられる。レバー５９は、スタッド６０で回動して作動運動を、ボー
ル５７からリードリレー５８へ伝達する。ばね６１はレバー５９にバイアス力を
加える。

【００２１】 リードリレーは、接触装置６２及び作用装置６３を有する。接触装置６２は二
つのリーフ金属接触タング６４及び６５から構成され、リーフ金属接触タングは
絶縁材料、例えばガラスの中空体６６に堅固に取付けられ、かつ互いに重なり合
うそれらの内側端部を有する。ガラス体６６は、接着剤でハウジング１０に固着
される取付けプレートに堅固に取付けるられる。それらの外側端部には、接触タ
ング６４及び６５が、電子的電源及びナットランナの動作を制御する制御手段と
連通するためワイヤ６８及び６９に接続されている。

【００２２】 この制御手段は、本発明のどの部分も形成せず、従ってこの明細書では説明し
ない。

【００２３】 リードリレーの作用装置６３は、その一方７１が本体６６に堅固に取付けられ
るのに対して、他方７２はレバー５９の外側端部に取付けられる二つの永久マグ
ネット７１及び７２を有する。この移動可能なマグネット７２は、プレート６７
の開口７３により受容されている。

【００２４】 その非作動状態では、図５に示すように、リードリレー５８は、接触タング６
４及び６５が、開放状態で相対的に平衡が保たれるように、その二つの作用装置
磁石７１及び７２の両方によって影響される。

【００２５】 しかし、クラッチ１３が解放され、かつピン５５の１本がボール５７に係合し
、レバー５９が接触装置６２から離れて、マグネット７２を持上げる支点スタッ
ド６０周りを回動する。接触タング６４及び６５に作用する磁力間の平衡は変化
し、かつタング６４及び６５は閉鎖接点状態にシフトする。これにより、クラッ
チ解放検出信号が作られる。

【００２６】 ナットランナの動作において、出力スピンドル１４が、クラッチ１５及びそれ
に取付けられたツール器具によって、締め付けられるねじ継手に接続されている
。回転動力が軸２９を介してモータ装置１０から供給され、回転動力が出力スピ
ンドル１４に到達する前に、速度低下が二つの連続遊星歯車によって得られる。

【００２７】 ねじ継手によるトルク抵抗が増加するにともなって、遊星歯車からの反作用ト
ルクがリングギヤ２５で増加する。これはリングギヤ２５が回転を始めようとす
るが、クラッチ１３によって回転が防止されることを意味する。リングギヤ２５
は静止したままであり、ばね５３のバイアス負荷が、カム歯４２、ボール４３及
びカム表面４４の相互作用の結果として、スラスト要素４５が軸線方向に移動す
るのを防止できる限り、クラッチは反作用トルクをリングギヤ２５からハウジン
グ１１への伝達を継続する。

【００２８】 しかし、クラッチ１３を意図して解放トルクにすると、ばね５３は、カム歯４
２がボール４３の上を通過し、かつリングギヤ２５がスラスト要素４５及びハウ
ジング１１に対して、回転自在になる箇所にする。ボール４３は、リングギヤ２
５とスラスト要素４５との間で、相対的回転中スラスト要素４５のくぼみ４６中
に留まる。

【００２９】 リングギヤ２５の回転では、クラッチ１３の解放時点でピン５５の１本がボー
ル５７と係合するようになりボールを外側に移動させる。この作用動作はレバー
５９を介してリードリレーに伝達され、ナットランナモータを遮断するため、リ
ードリレーは電気信号を制御手段へ伝達する。

【００３０】 歯４２がボール４３の頂部に到達するか、または通過し終わるまで、即ち、ク
ラッチを通してのトルク伝達がまさに終わる時まで、ボール５７及びレバー５９
を介したリードリレー５８の作用動作が起きないように、ピン５５の各々をカム
歯４２に関連させて配置する。

【００３１】 遮断時点でのナットランナモータ及びツールの他の回転部品の実際の回転速度
によって、リングギヤ２０は静止状態になる前に、幾らかの距離で回転を継続す
る。速度はクラッチ１３の解放時点、締め付け時いわゆる堅固なねじ継手の場合
に高速であれば、リングギアカム歯４２は、停止する前に次のボール係合位置に
到達し、ボールの上を通過する。モータはクラッチの最初の解放位置で遮断され
るため、伝達される駆動トルクは、リングギヤ２０の第２ボール係合位置では生
じず、さらに回転部品の運動エネルギーはかなり減少するが、それは、もしある
としても、第二クラッチ係合は、如何なるトルクオーバシュートも生じないこと
を意味する。

【００３２】 上記ナットランナは、何れか適当な形式のモータ電圧制御手段に接続されたリ
ードリレーを有する電動モータによって動力を供給するようになっている。特に
本発明は、バッテリ動力供給ナットランナに利用するのに適している。このよう
な場合では、モータ制御手段はツールに搭載される。

【００３３】 しかし、本発明は電動モータを有するナットランナに制限されるだけでなく、
油圧モータを有するナットランナにも同様に適用可能であり得る。このような場
合では、リードリレーが外付け電気的制御装置に接続され、外付け電気的制御装
置は圧縮空気供給バルブが、モータのクラッチ１３の解放時に適宜に遮断を行う
ように制御される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による動力ナットランナの正面部分を介する縦断面図

【図２】 図１に示した動力ナットランナを介して、別の面から見た部分断面図

【図３】 図１に示した動力ナットランナを含む解放クラッチの側面図

【図４】 解放検出及び信号発生装置の拡大寸法の詳細図

【図５】 図４のＶ−Ｖ線を介した断面図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング（１１）と、回転モータ（１０）と、出力スピンドル
   （１４）と、 前記モータ（１０）、遊星歯車式減速装置（１２）及び、前記モータ（１０）と
   前記出力スピンドル（１４）との間に配置され且つ前記クラッチ（１３）の解放
   時にある一定の変位の影響を受ける移動可能要素（２５）を有するトルク応答解
   放クラッチ（１３）に接続された電気的に作動される動力供給手段と、 前記移動可能クラッチ要素（２５）に接続されかつ前記動力供給手段に通信する
   解放検出及び信号発生手段（５８）と から成る動力ナットランナにおいて、 作動手段（５５〜５９）が、前記ハウジング（１１）内で支持されかつ前記移動
   可能クラッチ要素（２５）に係合可能で、 前記解放検出及び信号発生手段（５８）が、前記ハウジング（１１）に堅固に取
   付けられた接触装置（６２）を有するリードリレー及びシフト可能なな磁気作用
   装置（６３）を備え、 前記接触装置（６２）が、第一状態と第二状態の間を切換え可能であり、 前記作用装置（６３）が、前記接触装置（６２）の前記第一状態から前記第二状
   態へ切換わることにより、前記クラッチ（１３）の解放時に電気信号を発生させ
   るように、前記作動手段（５５〜５９）と関連して動作可能であることを特徴と
   する動力ナットランナ。
2. 【請求項２】 前記磁気作用装置（６３）が、前記第一状態で前記接触装置（６
   ２）を、平衡を保つように配置された二つの反対方向に配置された永久磁石（７
   １、７２）を有し、それによって一方の前記磁石（７１）が、前記ハウジング（
   １１）に堅固に取付けられるのに対して、他方の前記磁石（７２）が記作動手段
   （５５〜５９）に取付けられて、前記クラッチ（１３）が解放する時に、他方の
   前記磁石（７２）が前記接触装置（６２）に関連して移動され、それによって前
   記接触装置（６２）が、前記第二状態に切換えられることを特徴とする請求項１
   に記載の動力ナットランナ。
3. 【請求項３】 前記作動手段（５５〜５９）がハウジング（１１）の支点（５４
   、６０）に回動可能に支持され、一端に前記他方の磁石（７２）を支持し、他端
   で前記移動可能クラッチ要素（２５）に接続される二重アームレバー（５９）を
   有することを特徴とする請求項２に記載の動力ナットランナ。
4. 【請求項４】 前記レバー（５９）が、ゆるめに固定スタッド（６０）を受容す
   るよう意図された中央開口（５４）を有することにより、前記開口（５４）及び
   前記スタッド（６０）が、前記支点を形成することを特徴とする請求項３に記載
   の動力ナットランナ。
5. 【請求項５】 前記移動可能クラッチ要素（２５）が、前記遊星歯車式減速装置
   （１２）のリングギヤによって形成され、前記リングギヤ（２５）が、前記ハウ
   ジング（１１）内で回転するように支持されることを特徴とする請求項１から４
   のいずれか一項に記載の動力ナットランナ。
6. 【請求項６】 前記モータ（１０）が、電動モータであることを特徴とする請求
   項１から５項のいずれか一項に記載の動力ナットランナ。