JP2006305680A - 連結ねじドライバ - Google Patents

Abstract

【課題】小さな押付力で作動して作業者の疲労の軽減を図ることができる連結ねじドライバを提供すること。
【解決手段】モータと、出力軸３と、モータと出力軸３を収容するハウジング２と、前記出力軸３に取り付けられたビット４と、を有するドライバ部と、前記ハウジング２に取り付けられる筒状の部材であって、ガイド溝６を有するスライダケース５と、該スライドケース５内に往復動可能に設けられたスライダ７と、該スライダ７を反ハウジングに付勢するスプリング８と、前記スライダ７の往復動に応じて回転してねじを送るドラムと、を備えて成る連結ねじドライバにおいて、前記スプリング８を、前記スライダ７に当接する一端８ａから前記スライダケース５に当接する他端８ｂに向かってその外径が漸増するテーパ筒状のコイルスプリングで構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ねじの締付動作に連動してねじ連結帯を１ピッチずつ送りながら、該ねじ連結帯に連結されたねじを被締付材に順次ねじ込むための連結ねじドライバに関するものである。

この種の連結ねじドライバは、木材や鋼材等の下地材に石膏ボードをねじ止めによって固定する作業等に使用され、これに関する提案も幾つかなされている（例えば、特許文献１，２参照）。

この連結ねじドライバは、ねじの締付動作に連動してねじ連結帯を１ピッチずつ送るねじ送り機構を備えているが、このねじ送り機構は、ハウジングに取り付けられた筒状のスライダケースと、該スライドケース内に往復動可能に設けられたスライダと、該スライダを反ハウジングに付勢するスプリングと、前記スライダの往復動に応じて回転してねじを間欠的に送るドラムを含んで構成されている。

そして、ねじ締め作業に際しては、モータによってビットを回転させながら、連結ねじドライバを被締付材に押し付ければ、スライダがスプリングの付勢力に抗してスライダケース内に押し込まれて後退し、この動作に連動してねじがねじ送り機構によって送られるとともに、このねじがビットと係合してビットと共にねじ連結帯（テープ）を突き破って被締付材にねじ込まれる。

その後、連結ねじドライバを被締付材から離脱させると、スライダはスプリングの付勢力によってスライダケース内を前進して初期位置に戻る。

以上の操作を繰り返すことによって、ねじが１本ずつ間欠的に送られて被締付材にねじ込まれる。

特許第２９００９８２号公報 実用新案登録第２５５０３０１号公報

前述のように連結ねじドライバによるねじの締付作業においては、連結ねじドライバを被締付材に押し付けてスライダをスプリングの付勢力に抗して後退させる動作を繰り返す必要があるため、作業が長時間に及ぶと作業者の手の疲労が大きくなってしまう。前記特許文献１，２に提案されたものを含む従来の連結ねじドライバにおいては、スライダを付勢するスプリングには、一端がスライダ内周に収まるよう外径が小さく設定され、その外径のままスライダケースに当接する側の他端まで延びる円筒状のコイルスプリングが使用されていたため、スライダの押し付けに大きな力を要し、作業者の手の疲労が大きかった。

又、従来の円筒状のコイルスプリングを用いた場合には、スライダが後退したときにコイルスプリングが径方向に撓んで「く」の字状に座屈し易く、「く」の字状に曲がった部分がスライダケースの内面に当接し、スライダケースの内面に沿って後退してくるスライダと干渉してしまう。このため、スライダが後退しづらくなり、該スライダの押付力が余計に大きくなってしまう。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、小さな押付力で作動して作業者の疲労の軽減を図ることができる連結ねじドライバを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、モータと、該モータによって回転駆動される出力軸と、これらのモータと出力軸を収容するハウジングと、前記出力軸に取り付けられたビットと、を有するドライバ部と、
前記ビットが挿通されるよう前記ハウジングに取り付けられる筒状の部材であって、ガイド溝を有するスライダケースと、
該スライドケース内に往復動可能に設けられたスライダと、
該スライダを反ハウジングに付勢するスプリングと、
前記スライダの往復動に応じて回転してねじを送るドラムと、
を備えて成る連結ねじドライバにおいて、
前記スプリングを、前記スライダに当接する一端から前記スライダケースに当接する他端に向かってその外径が漸増するテーパ筒状のコイルスプリングで構成したことを特徴とする。

本発明によれば、コイルスプリングのスライダケースに当接する側の外径が大きくなるため、同じ線径であれば外径が大きいほどバネ定数が小さくなるというコイルスプリングの特性に従って、従来のスライダ内周に収まるような小さな外径のままスライダケース側まで延びるように設定されていたコイルスプリングに比べてスプリングのバネ定数が小さくなる。よって、ねじ締め作業時の押付力が従来よりも小さく抑えられ、作業者の手の疲労が軽減される。

又、コイルスプリングの外径がスライダ側の一端では小さく、スライダケース側の他端では大きいため、該コイルスプリングの付勢力に抗してスライダをスライダケース側に移動させたとき、コイルスプリングの外径の大きなスライダケース側の端部が該コイルスプリングを安定させてその径方向への撓み変形を抑制し、その座屈を抑える。この結果、コイルスプリングの座屈して変形した部分がスライダと干渉して該スライダの移動を妨げるという不具合が発生することがなくなるため、スプリングのバネ定数が小さくなったにも拘らず、当該連結ねじドライバの作動安定性が向上する。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る連結ねじドライバの側面図、図２は同連結ねじドライバの分解斜視図、図３は同連結ねじドライバのねじ送り機構部の分解斜視図、図４はコイルスプリングの側面図、図５はドラムの断面図、図６〜図１０はねじ送り機構部の動作を説明するための部分底断面図である。

図１に示す連結ねじドライバ１において、２はハウジングであって、このハウジング２内には、駆動源である不図示のモータと該モータによって回転駆動される出力軸３（図２参照）が収容されており、図２に示すように、前記出力軸３にはビット４が取り付けられている。尚、ハウジンク２とその内部に収容されたモータと出力軸３及び該出力軸３に取り付けられたビット４は、ドライバ部を構成している。

又、図１及び図２に示すように、前記ハウジング２の先端部には矩形筒状のスライダケース５が取り付けられており、このスライダケース５の一側面には略横Ｌ字状を成すガイド溝６が形成されている。そして、スライダケース５内にはスライダ７が摺動可能に嵌合保持されており、このスライダ７は、これとスライダケース５間に縮装されたコイルスプリング８によって常時一方向（図１の左方向）に付勢されている。

ここで、前記コイルスプリング８は、スライダ７に当接する一端（前端）８ａからスライダケース５に当接する他端（後端）８ｂに向かってその外径が漸増するテーパ筒状のコイルスプリングで構成されており、図４に示すように、スライダ７に当接する一端（前端）８ａの外径はφｄ１、スライダケース５に当接する他端（後端）８ｂの外径はφｄ１よりも大きな値φｄ２（＞φｄ１）に設定されている。

ところで、上記スライダ７は、図２に示すように、左右に２分割された分割片７Ａ，７Ｂを結合一体化して構成され、図３に示すように、その内部にはアーム部９と、コイルスプリング１０と、ドラム１１と、板ばね部材１２と、軸部材１３と、コイルスプリング１４及びストッパプレート１５が収納されている。又、スライダ７の一方の分割片７Ａには円弧状の長穴７ａが形成されている。

ここで、上記アーム部９は、シャフトアーム１６とクラッチアーム１７とで構成されており、シャフトアーム１６は、ドラム１１の回転軸１１ａと平行な別の軸上でスライダ７に回動可能に支持される軸部１６ａと、該軸部１６ａからスライダケース５の前記ガイド溝６まで延び、一端がガイド溝６に係合するガイドアーム部１６ｂとを有している。

又、前記クラッチアーム１７は、シャフトアーム１６の軸部１６ａからドラム１１まで延びる部材であって、その一端に形成された矩形状の孔１７ａが前記シャフトアーム１６の軸部１６ａに相対回転不能に挿通嵌合されており、他端は前記ドラム１１まで延び、その端部にはピン状の係合突起１７ｂが形成されている。

更に、前記ドラム１１は、前記スライダ７に回転可能に軸支される円筒状部材であって、その回転軸１１ａには円板状の２枚のフランジ部１１ｂ，１１ｃが軸方向に離間して形成されており、各フランジ部１１ｂ，１１ｃの外周には、図１に示すねじ連結帯１００に係合する複数の突起１１ｄ（図６参照）が形成されている。尚、ねじ連結帯１００には複数のねじ１０１が等間隔で挿通保持されており、該ねじ連結帯１００の幅方向両端縁には、前記ドラム１１の両フランジ部１１ｂ，１１ｃの外周に形成された突起１１ｄが係合するための複数の係合溝が長さ方向に等ピッチで形成されている。

そして、ドラム１１の一方のフランジ部１１ｂの内面（他方のフランジ部１１ｃに対向する面）にはラチェット１１ｅが形成されており（図６参照）、同フランジ部１１ｂの外面（ラチェット１１ｅが形成された反対側の面）には複数の係合溝１１ｆが形成されている。そして、この係合溝１１ｆには、スライダ７（分割片７Ａ）の内壁に固定された波形の前記板ばね部材１２が凹凸係合している。

ここで、ドラム１１は、図５に示すように、軸方向に２分割された分割片１１Ａ，１１Ｂをボルト３０によって結合一体化して構成されており、一方の分割片１１ＡはＳＵＳ等の金属で構成され、他方の分割片１１Ｂは樹脂で構成されている。そして、金属製の分割片側のフランジ部１１Ａの内面に前記ラチェット１１ｅが形成されている。

又、前記ストッパプレート１５は、図３に示すように、前記シャフトアーム１６の軸部１６ａから前記ドラム１１のラチェット１１ｅまで延びる部材であって、横Ｌ字状に成形され、その中間部が前記軸部材１３によってスライダ７に揺動可能に軸支されている。ここで、軸部材１３は、前記シャフトアーム１６と前記ドラム１１の前後方向中間においてスライダ７の左右の分割片７Ａ，７Ｂ間に架設されており、前記ストッパプレート１５に形成された円孔１５ａが該軸部材１３に挿通することによって、ストッパプレート１５が軸部材１３によって揺動可能に支持されている。

ストッパプレート１５は、その一端１５ｂが鍵状に成形され、この鍵状の部分１５ｂは、前記シャフトアーム１６の軸部１６ａの両鍔部１６ｃの間に嵌合することによって軸部１６ａに接続され、他端部は前記ドラム１１のフランジ部１１ｂに形成されたラチェット１１ｅに係脱する係合部１５ｃを構成している。そして、このストッパプレート１５は、前記軸部材１３に挿通された前記コイルスプリング１４によって軸方向（係合部１５ｃがドラム１１のラチェット１１ｅに係合する方向）に付勢されている。

ところで、前記クラッチアーム１７は、シャフトアーム１６の軸部１６ａに挿通された前記コイルスプリング１０によってシャフトアーム１６と共に軸方向に付勢されており、その端部に形成された前記係合突起１７ｂがドラム１１のラチェット１１ｅに押圧されて係合している。ここで、コイルスプリング１０は、コの字状を成す一端１０ａがシャフトアーム１６のガイドアーム部１６ｂに係止されており、他端１０ｂはスライダ７の一方の分割片７Ｂに係止され、前述のようにシャフトアーム１６とクラッチアーム１７を軸方向に付勢する機能と、捩りによってシャフトアーム１６をそのガイドアーム部１６ｂがスライダケース５のガイド溝６に当接するよう押圧する方向に付勢する機能を兼備している。

尚、シャフトアーム１６の軸部１６ａは、図６に示すように、その先端部がスライダ７の分割片７Ａに形成された円孔７ｂから外側方に突出している。

次に、以上の構成を有する連結ねじドライバ１の作用について説明する。

例えば図１に示す下地材Ｗ１に石膏ボードＷ２をねじ止めによって固定する作業において、図６に示す初期状態にある連結ねじドライバ１を石膏ボードＷ２に押し付ければ、スライダ７がコイルスプリング８の付勢力に抗してスライダケース５内に押し込まれ、この動作に連動して図７に示すようにシャフトアーム１６が軸部１６ａを中心として揺動する。

即ち、スライダ７に保持されたシャフトアーム１６のガイドアーム部１６ｂがスライダケース５のガイド溝６（図１及び図２参照）に沿って摺動するため、シャフトアーム１６が図７の矢印方向に所定角度だけ回動し、その軸部１６ａに挿通嵌合するクラッチアーム１７も同方向に一体的に回動する。そして、このクラッチアーム１７の回動によって、ラチェット１１ｅがクラッチアーム１７の係合突起１７ｂに係合してドラム１１が図７の矢印方向に回動し、該ドラム１１の両フランジ部１１ｂ，１１ｃに係合するねじ連結帯１００が所定量だけ間欠的に送り出され、該ねじ連結帯１００に保持されたねじ１０１が１本ずつ送り出される。尚、このとき、ストッパプレート１５は、ドラム１１のラチェット１１ｅの傾斜が緩やかな側の面に押圧されることよって図７の矢印方向に揺動し、ドラム１１の回転を許容する。

上記のようにしてねじ１０１が送り出されると、ドライバ部のビット４の軸線上に位置するねじ１０１がビット４によってねじ連結帯１００から押し出されて石膏ボードＷ２に押し付けられ、該ねじ１０１は、不図示のモータによって回転駆動されるビット４によって締め付けられて石膏ボードＷ２を下地材Ｗ１に固定する。このとき、図８に示すように、ストッパプレート１５の係合部１５ｃがドラム１１のラチェット１１ｅに係合してドラム１１の逆転を阻止する。

そして、連結ねじドライバ１を石膏ボードＷ２から離脱させると、スライダ７はコイルスプリング８の付勢力によってスライダケース５内を摺動して初期位置に戻り、このスライダ７の動作によってシャフトアーム１６とクラッチアーム１７は図９に示すように逆転するが、これらの回動はドラム１１に伝達されないため、ねじ連結帯１００及びねじ１０１の送り出しはなされない。即ち、ストッパプレート１５の係合部１５ｃがドラム１１のラチェット１１ｅに係合してドラム１１の逆転を阻止しており、クラッチプレート１７は、その係合突起１７ｂがドラム１１のラチェット１１ｅの傾斜が緩やかな側の面に押圧されることによって図９の矢印方向に揺動し、ラチェット１１ｅとの係合が解除されるために回転をドラム１１に伝達することがない。

以上の操作を繰り返すことによって、ねじ連結帯１００が１ピッチずつ送られ、該ねじ連結帯１００に連結されたねじ１０１が１本ずつ送られて順次ねじ込まれ、これによって石膏ボードＷ２が下地材Ｗ１に複数のねじ１０１によって固定される。

ところで、図１０に示すように、シャフトアーム１６のガイドアーム部１６ｂを押してコイルスプリング１０の付勢力に抗してシャフトアーム１６を軸方向（図１０の矢印方向）に移動させれば、クラッチアーム１７及びストッパプレート１５も同方向に移動してこれらのラチェット１１ｅとの係合が解除されるため、ドラム１１をねじ連結帯１００の送り方向及びその逆方向に自由に回転させることができる。このため、ねじ連結帯１００を送り過ぎた場合でも、これを簡単に逆方向に戻すことができ、当該連結ねじドライバ１の操作性が高められる。

而して、本実施の形態では、スライダ７を反ハウジング方向（前方）へ付勢するスプリングとして、従来のスライダ内周に収まるような小さな外径のままスライダケース側まで延びるように設定されていた円筒状コイルスプリングに代えて、図２及び図４に示すような、スライダ７側ではスライダ７内に収納できる程度に外径が小さく設定され、スライダ７よりも大きなスライダケース５側ではより外径が大きくなるよう設定されたテーパ筒状のコイルスプリング８を用いた。一般的にコイルスプリングには、同じ線径であれば大きい外径ほどバネ定数が小さくなるという特性があり、この特性により本実施の形態に係るコイルスプリング８のバネ定数は従来のコイルスプリングのバネ定数よりも小さい。

ここで、本実施の形態において使用したテーパ筒状のコイルスプリング８のバネ特性を従来の円筒状のコイルスプリングのそれと比較して図１１に示す。図１１において、横軸はコイルスプリングの圧縮変形量（撓み量）δ、縦軸は押付力Ｐであり、実線Ａはテーパ筒状のコイルスプリング８のバネ特性を示し、破線Ｂは円筒状の従来のコイルスプリングのバネ特性を示す。

スライダ７を移動させるには、ビット４がねじ連結帯１００を貫通してねじ１０１を引き抜くために要する荷重（引き抜き荷重）と粉塵等によるスライダ７の摩擦抵抗等に打ち勝つために先ず最初に初期荷重Ｐ０をスライダ７に掛ける必要があり、その後、コイルスプリング８の付勢力に抗してスライダ７を移動させるためには、スライダ７の移動量（コイルスプリング８の圧縮変形量δ）に比例した大きさの押付力Ｐを掛ける必要がある。この場合、前述のようにテーパ筒状のコイルスプリング８のバネ定数（図１１の実線Ａにて示す特性線の傾斜）は従来の円筒状のコイルスプリングのバネ定数（図１１の破線Ｂにて示す特性線の傾斜）よりも小さいため、スライダ７を押し込むために必要な最大押付力（押し込み最大時δmax での押付力）として従来のコイルスプリングを用いた場合には図１１に示すＰ２が必要であったのに対して、テーパ筒状のコイルスプリング８を用いた場合にはＰ２よりも小さな押付力Ｐ１（＜Ｐ２）で済む。

従って、本実施の形態では、スライダ７を前方へ付勢するスプリングとして、スライダ７側ではスライダ７内に収納できる程度に外径が小さく設定され、スライダ７よりも大きいスライダケース５側ではより外径が大きくなるよう設定されたテーパ筒状のコイルスプリング８を用いたため、ねじ締め作業時の押付力が従来よりも小さく抑えられ、作業者の手の疲労が軽減される。

又、コイルスプリング８の外径がスライダ７側の一端８ａでは小さく、スライダケース５側の他端８ｂでは大きいため、該コイルスプリング８の付勢力に抗してスライダ７をスライダケース５側に移動させたとき、コイルスプリング８の外径の大きなスライダケース５側の端部８ｂが該コイルスプリング８を安定させてその径方向への撓み変形を抑制し、その座屈を抑える。この結果、コイルスプリング８の座屈して変形した部分がスライダ７と干渉して該スライダ７の移動を妨げるという不具合が発生することがなくなるため、スプリングのバネ定数が小さくなったにも拘らず、当該連結ねじドライバ１の作動安定性が向上する。

ところで、初期荷重Ｐ０を低く抑えるためには、ビット４がねじ連結帯１００を貫通してねじ１００を引き抜くために要する荷重（引き抜き荷重）が小さくなるようにすれば良い。

そこで、サイズＭ３〜Ｍ３．９のねじに対して従来はビット径をφ４．８ｍｍ〜φ６ｍｍに設定していたが、本実施の形態では、ビット径を従来よりも小さなφ３．６ｍｍ〜φ３．９ｍｍとした。この結果、引き抜き荷重が小さくなり、初期荷重も図１１に示すようにＰ０よりも小さな値Ｐ０’に下がるため、必要な押付力もＰ１よりも小さな値Ｐ１’（＜Ｐ１）で済み、当該連結ねじドライバ１を更に小さな力で作動させることができ、作業者の手の疲労が更に軽減される。

ところで、ドラム１１の２つのフランジ部１１ｂ，１１ｃ間の距離はねじ連結帯１００の幅寸法に合わせて設定されるために両フランジ１１ｂ，１１ｃ間には比較的大きな空間が形成されるが、本実施の形態では、ドラム１１のフランジ部１１ｂの内面にラチェット１１ｅを形成したため、粉塵の影響を最も受け易い部分であるラチェット１１ｅとクラッチアーム１７の係合突起１７ｂとの係合面が両フランジ１１ｂ，１１ｃ間の比較的大きな空間に配置されることとなる。このため、粉塵がラチェット１１ｅとクラッチアーム１７との係合面に溜りにくく、溜ったとしても清掃によって容易に粉塵を取り除くことができ、当該連結ねじドライバ１の作動安定性が高められる。

又、本実施の形態に係る連結ねじドライバ１においては、１つのコイルスプリング１０が２つの機能（シャフトアーム１６とクラッチアーム１７を軸方向に付勢する機能とシャフトアーム１６を回動方向に付勢する機能）を兼備するため、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。

更に、本実施の形態では、ドラム１１を軸方向に２分割したため、各分割片１１Ａ，１１Ｂをそれぞれ型成形し、両者を組み合わせることによって、フランジ部１１ｂの内面にラチェット１１ｅを有する複雑な形状のドラム１１を製造することができる。

本発明に係る連結ねじドライバの側面図である。 本発明に係る連結ねじドライバの連結ねじドライバの分解斜視図である。 本発明に係る連結ねじドライバのねじ送り機構部の分解斜視図である。 本発明に係る連結ねじドライバのコイルスプリングの側面図である。 本発明に係る連結ねじドライバのドラムの断面図である。 本発明に係る連結ねじドライバのねじ送り機構部の動作（初期状態）を説明するための部分底断面図である。 本発明に係る連結ねじドライバのねじ送り機構部の動作（ねじ送り中）を説明するための部分底断面図である。 本発明に係る連結ねじドライバのねじ送り機構部の動作（ねじ送り完了）を説明するための部分底断面図である。 本発明に係る連結ねじドライバのねじ送り機構部の動作（初期状態への復帰）を説明するための部分底断面図である。 本発明に係る連結ねじドライバのねじ送り機構部の動作（ドラムの逆転可能状態）を説明するための部分底断面図である。 コイルスプリングのバネ特性を示す図である。

符号の説明

１ 連結ねじドライバ
２ ハウジング
３ 出力軸
４ ビット
５ スライダケース
６ ガイド溝
７ スライダ
７ａ 長穴
８ テーパ筒状コイルスプリング
９ アーム部
１０ コイルスプリング
１１ ドラム
１１ｅ ラチェット
１２ 板ばね部材
１３ 軸部材
１４ コイルスプリング
１５ ストッパプレート
１６ シャフトアーム
１６ａ 軸部
１６ｂ ガイドアーム部
１７ クラッチアーム
１００ ねじ連結帯
１０１ ねじ

Claims (1)

1. モータと、該モータによって回転駆動される出力軸と、これらのモータと出力軸を収容するハウジングと、前記出力軸に取り付けられたビットと、を有するドライバ部と、
   前記ビットが挿通されるよう前記ハウジングに取り付けられる筒状の部材であって、ガイド溝を有するスライダケースと、
   該スライドケース内に往復動可能に設けられたスライダと、
   該スライダを反ハウジングに付勢するスプリングと、
   前記スライダの往復動に応じて回転してねじを送るドラムと、
   を備えて成る連結ねじドライバにおいて、
   前記スプリングを、前記スライダに当接する一端から前記スライダケースに当接する他端に向かってその外径が漸増するテーパ筒状のコイルスプリングで構成したことを特徴とする連結ねじドライバ。

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