JP2008229739A - ねじ締め機 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチの噛み合いを良好なフィーリングで行うことができるねじ締め機を提供すること。
【解決手段】駆動軸部材７とスピンドル（出力軸部材）１１の間に、回転自在且つ軸方向に移動可能に中間クラッチ体を配置し、該中間クラッチ体とスピンドル１１にはクラッチ機構を設け、ねじ締め時にクラッチスプリング１０の巻き付きによって生じる中間クラッチ体と駆動軸部材７の相対回転により、中間クラッチ体をスピンドル１１側に軸方向移動させる手段を設けたねじ締め機において、前記中間クラッチ体を第１中間クラッチ体８０と第２中間クラッチ体８１とで構成し、該第１及び第２中間クラッチ体８０，８１間にスプリング（弾性体）８２を介在させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば天井や壁等に使用される石膏ボード等の被締結材に対してねじ締め作業を行うための電動スクリュードライバ等のねじ締め機に関するものである。

電動スクリュードライバ等のねじ締め機は、主に石膏ボード等の被締結材に対するねじ締め作業に使用される。この種のねじ締め機は、ねじ締めの深さ位置を一定にする必要があるため、本体の一部に軸方向位置が調節可能なストッパを設け、ねじ締め作業中にストッパが被締結材に当接してねじが所定の深さまで移動すると、クラッチの遮断動作を行うねじ締め深さ調節機構が設けられている。

ところで、回転力の伝達／遮断を行うクラッチ機構の一例として、特許文献１には、スプリングクラッチを用いたねじ締め機（以下、「スプリングクラッチ方式のねじ締め機」と称する）が提案されている。このスプリングクラッチ方式のねじ締め機を図９〜図１１に基づいて説明する。

図９は従来のねじ締め機要部の側断面図、図１０はクラッチスプリングの斜視図、図１１はねじ締め機によるねじ締め作業時の駆動軸部材と中間クラッチ体及びスピンドルのクラッチ爪の係合／離脱状態を示す部分断面図である。

図９に示すように、モータ（電動機）４が内装されているハウジング１内では、モータ４の出力軸に取り付けられたピニオン５が駆動軸部材７の外周に設けられたギヤ６と噛み合っている。

モータ４から駆動軸部材７に伝達された回転力は、該駆動軸部材７を介して中間クラッチ体８に配置されたクラッチ爪８ａと、出力軸部材（以下、「スピンドル」と称する）１１側のクラッチ爪１１ａが噛み合うことによって、該スピンドル１１に装着されたビット１６に伝えられるよう構成されている。

上記クラッチ爪８ａ，１１ａの噛み合いは、操作者がねじ２１を装填したスクリュードライバを不図示の被締結材に押し当てることによって、被締結材に当接したねじ及びビット１６を介してスピンドル１１がコイルばね１３を圧縮しつつ、駆動軸部材７側（以後、後方とし、ビット１６側を前方とする）に軸方向移動する。このスピンドル１１の移動によってクラッチ機構が動作し、クラッチ爪８ａ，１１ａが噛み合うことによって回転力がビット１６に伝達されて所要のねじ締めが行われる。
ねじ締めを行わない場合は、クラッチは弾性体であるコイルばね１３によって互いに離間 する方向に付勢されており、クラッチ歯７ａ，１１ａが噛み合うことはなく、駆動軸部材７の回転力がスピンドル１１に伝達されることはない。

シャフト１７は、駆動軸部材７に圧入固定されており、駆動軸部材７の外周に設けられたギヤ６がモータ４の先端に設けられたピニオン５に噛合している。シャフト１７と同軸上には、前方側に回転力の伝達を行うためのクラッチ爪８ａを複数個有する中間クラッチ体８が軸方向に移動可能に配置されている。

上記中間クラッチ体８の後方側には、回転に伴い同一円周上で高さが変化する斜面８ｄと、回転力を伝達するための面８ｅが複数個形成され、駆動軸部材７と中間クラッチ体８の相対回転が生じた際には、斜面７ｄ，８ｄにより中間クラッチ体８が駆動軸部材７から離れて前方に移動する。尚、移動量Ｌは斜面７ｄ，８ｄの高さによって決まり、斜面７ｄ，８ｄの移動後に駆動軸部材７と中間クラッチ体８が平面部７ｅ，８ｅで当接することによって回転力が中間クラッチ体８に伝達れるよう構成されている。

中間クラッチ体８の外周には駆動側スリーブ９が配置されており、該駆動側スリーブ９は、駆動軸部材７に対して回転可能であるが、駆動側スリーブ９の外周に設けられた凸部９ａと駆動軸部材７に設けられた抜け止め部７ａによって軸方向移動が規制されている。

又、駆動側スリーブ９の内周側には、中間クラッチ体８の外周に設けられたスプライン８ｃと係合するスプライン形状９ｂが形成されており、中間クラッチ体８は、駆動側スリーブ９に対して同一軸上で移動可能且つ回転不能に固定されている。

駆動側スリーブ９の外周面には、中心に向かって貫通する貫通孔９ｃが形成されており、この貫通穴９ｃには、中間クラッチ体８に当接した状態でボール１２が収納されている。中間クラッチ体８のボール１２の接触部には、駆動軸部材７と中間クラッチ体８の斜面７ｄ，８ｄにより生じる駆動側スリーブ９及び駆動軸部材７と中間クラッチ体８の相対的な軸方向移動により半径（軸心からの距離）が変化する溝８ｆが形成されている。この溝８ｆは、中間クラッチ体８が駆動軸部材７側にある状態では駆動側スリーブ９の外周よりボール１２が突出した状態となり、又、中間クラッチ体８が所定量移動することによってボール１２が駆動側スリーブ９の外周面より出張らない位置まで沈下する形状としておく。

スピンドル１１は、前記駆動軸部材７及びシャフト１７、中間クラッチ体８、駆動側スリーブ９と同一軸上に、且つ、ギヤカバー３に配設された軸受部材１４により回転自在且つ軸方向移動可能に支持されている。スピンドル１１の内部にはシャフト１７が挿入されているシャフト案内穴１１ｃと、ビット１６を装着するための挿入孔１１ｄと係合ボール孔１１ｅが設けられ、この係合ボール孔１１ｅに装填される係合ボール１５によってスピンドル１１の内部にビット１６を固定する構造となっている。

スピンドル１１の後方には、中間クラッチ体８のクラッチ爪８ａと対向して互いに噛み合うクラッチ爪１１ａが設けられており、このクラッチ爪８ａ，１１ａの噛み合いによって駆動軸部材７側からの回転力をスピンドル１１に固定されたビット１６に伝達するよう構成されている。

圧縮ばねであるクラッチスプリング１０は、図１０に示すように左巻きであって、上方端部１０ａと下方端部１０ｂが軸方向に延びた形状を有している。このクラッチスプリング１０は、モータ４が正回転であるときには外径寸法を小さくするように変形し、駆動軸側スリーブ９の外周上に巻き付いて両部材を一体に回転させるように働く。

又、スピンドル１１には駆動側スリーブ９とほぼ同寸法の外周を有するスピンドル側スリーブ１１ｆが設けられており、このスピンドル側スリーブ１１ｆには、駆動側スリーブ９及びスピンドル側スリーブ１１ｆの外周上に位置するクラッチスプリング１０の一端を固定する固定部１１ｇが設けられている。又、固定部１１ｇに固定されるクラッチスプリング１０の固定端１０ａは、図１０に示すように折り曲げられており、これによってクラッチスプリング１０は軸方向移動不能に取り付けられている。

クラッチスプリング１０の駆動軸部材７側の端部１０ｂは自由端となっており、ビット１６及びスピンドル１１が軸方向に移動する際には連動して軸方向に移動する。

スピンドル１１と中間クラッチ体８の間にはコイルばね１３が配置されており、両部材を互いに離間させる方向に付勢している。

而して、作業者がねじを締め動作を行うためにねじを装填したねじ締機を被締結材に押し当てると、ビット１６に装填されたねじは被締結材に当接する。更に、作業者が本体を被締結材に押し当て続けることで、ねじ及びビット１６を介して被締結材に当接しているスピンドル１１がコイルばね１３を圧縮しつつ、本体に対して相対的に後方へ軸方向移動する。これにより、スピンドル１１の外周に取り付けられたクラッチスプリング１０も一体となって後方に移動する。このため、クラッチスプリング１０の駆動軸部材７側の自由端１０ｂとボール１２とは回転方向に当接可能となり、スピンドル側スリーブ１１ｆに取り付けられたクラッチスプリング１０の自由端１０ｂが駆動側スリーブ９に係止されることによってクラッチスプリング１０が駆動側スリーブ９に巻き付く。

上述のようにクラッチスプリング１０が駆動側スリーブ９に巻き付くことによって、駆動側スリーブ９と中間クラッチ体８がスピンドル１１と同じ回転速度となるため、中間クラッチ体８と駆動軸部材７との間に回転差が生じる。この相対回転差により中間クラッチ体８と駆動軸部材７間に設けられた軸方向移動手段によって中間クラッチ体８がコイルばね１３の付勢力に抗してスピンドル１１側に移動する。このとき、クラッチスプリング１０の巻き付きにより駆動軸部材７及び駆動側スリーブ９はスピンドル１１と回転方向に対して固定されているため、スピンドル１１側から見ると、相対回転することなく中間クラッチ体８が近づいてくる。このとき、クラッチ爪８ａ，１１ａの回転力伝達面８ｂ，１１ｂ同士は接触せず、噛み合いの十分深い反発（クラッチ爪の打撃）が発生せず、噛み合いが可能な位置まで中間クラッチ体８がスピンドル１１側に移動する。

中間クラッチ体８の軸方向移動により、ボール１２が駆動側スリーブ９の外周面より沈下するとクラッチスプリング１０が解除される。これにより、中間クラッチ体８及び駆動側スリーブ９は駆動軸部材７と同一回転を始めるため、スピンドル１１と回転速度差が生じる。スピンドル１１側と中間クラッチ体８側のクラッチ爪８ａ，１１ａは、既に十分な噛合い深さをもって回転力伝達面８ｂ，１１ｂ同士を当接させることができる。
特開平８−２６７３６７号公報

上記従来のねじ締め機においては、クラッチの噛み合いを良好なフィーリングで行うことができるが、中間クラッチ体８の軸方向移動後、スピンドル１１側と中間クラッチ体８側のクラッチ爪８ａ，１１ａが噛み合う際に僅かではあるが爪８ａ，１１ａ同士の接触による反発力が作業者の手に伝達される。これは、発生した反発力がクラッチ爪８ａ→駆動軸部材７→ハウジング１→作業者の手と伝わるものであり、剛体を介して伝達されるため反発力を感じ易いという問題があった。

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、クラッチの噛み合いを良好なフィーリングで行うことができるねじ締め機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、駆動源からの動力を伝達するためのギヤを有する駆動軸部材と、ビットを保持し円筒状の出力軸部材を回転自在且つ軸方向に移動可能に設け、該出力軸部材の軸方向への所定の移動量により前記駆動軸部材の駆動力を出力軸部材に伝達可能とするクラッチ機構を有し、
前記駆動軸部材と前記出力軸部材の間に、回転自在且つ軸方向に移動可能に中間クラッチ体を配置し、該中間クラッチ体と前記出力軸部材には前記クラッチ機構を設け、中間クラッチ体と出力軸部材の間に、中間クラッチ体を駆動軸部材側に常に付勢する圧縮ばねを配置する一方、中間クラッチ体外周には、該中間クラッチ体に対して回転力伝達可能且つ軸方向に移動可能に筒状部材を取り付け、該筒状部材の外周上には、クラッチスプリングの端部と当接可能なボールを突出可能に配置し、
前記筒状部材と前記出力軸部材の同軸上に、各々の円筒状部に跨がって且つ前記出力軸部材の移動に応じて、前記ボールと係止可能にクラッチスプリングを配設し、
ねじ締め時にクラッチスプリングの巻き付きによって生じる中間クラッチ体と駆動軸部材の相対回転により、中間クラッチ体を出力軸部材側に軸方向移動させる手段を設け、中間クラッチ体の軸方向移動に連動して前記ボールが沈下するよう構成されたねじ締め機において、
前記中間クラッチ体を第１中間クラッチ体と第２中間クラッチ体とで構成し、該第１及び第２中間クラッチ体間に弾性体を介在させたことを特徴とする。

本発明によれば、中間クラッチ体を第１中間クラッチ体と第２中間クラッチ体に分割し、該第１及び第２中間クラッチ体間に弾性体を介在させたため、クラッチの噛み合い時の衝撃が弾性体によって吸収され、この結果、クラッチの噛み合いを良好なフィーリングで行うことがでる。

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は本発明に係るねじ締め機の部分断面図、図２は同ねじ締め機の中間クラッチ体の動作を示す部分断面図、図３〜図８は同ねじ締め機の中間クラッチ体の動作を示す部分断面図であり、これらの図においては図９〜図１１において示したものと同一要素には同一符号を付し、それらについての再度の説明は省略する。

本実施の形態に係るねじ締め機は電動スクリュードライバであって、以下、その構成と作用を図１及び図２に基づいて説明する。

本実施の形態においては、従来のクラッチに用いていた中間クラッチ体８の代わりに、第１中間クラッチ体８０及び第２中間クラッチ体８１とスプリング８２を用いている。尚、本実施の形態では、第１中間クラッチ体８０と第２中間クラッチ体８１の間に配置する弾性体にスプリング８２を用いて説明するが、必ずしもスプリングである必要はなく、例えばゴム等を用いても機能を果たすことが可能である。又、本実施の形態では、第１中間クラッチ体８０を軸方向に移動させて反発力を減衰させる構造としているが、回転力伝達面８０ｇと８１ｈの間に弾性体を介在させた場合でもクラッチ爪８０ａの噛み合い時の回転方向反発力が減衰される。

而して、作業者がねじを締め動作を行うべくねじを装填したねじ締め機を被締結材に押し当てると、ねじ及びビット１６を介して被締結材に当接しているスピンドル１１がコイルばね１３を圧縮しつつ、本体に対して相対的に後方へ軸方向移動する。これにより、スピンドル１１の外周に取り付けられたクラッチスプリング１０も一体となって後方に移動する。このため、クラッチスプリング１０の駆動軸部材７側の自由端１０ｂとボール１２とは回転方向に当接可能となり、スピンドル側スリーブ１１ｆに取り付けられたクラッチスプリング１０の自由端１０ｂが駆動側スリーブ９に係止部されることによってクラッチスプリング１０が駆動側スリーブ９に巻き付く（図３に示す状態）。

上述のようにクラッチスプリング１０が駆動側スリーブ９に巻き付くことによって、駆動側スリーブ９と第１中間クラッチ体８０及び第２中間クラッチ体８１がスピンドル１１と同じ速度で回転するため、両中間クラッチ体８０，８１と駆動軸部材７との間に相対回転差が生じる。この相対回転差によって第２中間クラッチ体８１と駆動軸部材７間に設けられた軸方向移動手段により、両中間クラッチ体８０，８１がコイルばね１３の付勢力に抗してスピンドル１１側に移動する。スプリング８２はコイルバネ１３よりも大きな荷重で撓む（バネ定数小）仕様に設定することによって両中間クラッチ体８０，８１の軸方向の位置関係は殆ど変化なく、これらは軸方向移動を行う。

このとき、クラッチスプリング１０の巻き付により駆動軸部材７及び駆動側スリーブ９はスピンドル１１と回転方向に対して固定されているため、スピンドル１１側から見ると、相対回転することなく中間クラッチ体８が近づき、噛み合いが可能な位置まで両中間クラッチ体８０，８１がスピンドル１１側に移動する。両中間クラッチ体８０，８１の軸方向移動により、ボール１２が駆動側スリーブ９の外周面より沈下するとクラッチスプリング１０が解除される（図４に示す状態）。これにより、両中間クラッチ体８０，８１及び駆動側スリーブ９は駆動軸部材７と同一回転を始めるため、スピンドル１１と回転速度差が生じる。スピンドル１１側と第１中間クラッチ体８０側のクラッチ爪８０ａ，１１ａは噛み合いを行い、両中間クラッチ体８０，８１の回転力伝達面８０ｇ，８１ｈが当接して回転力伝達可能な状態となる（図５に示す状態）。

ここで、クラッチ爪８０ａ，１１ａの噛み合いにより発生する反発力によって第１中間クラッチ体８０はスプリング８２を圧縮させながら第２中間クラッチ体８１側に移動するが（図６に示す状態）、スプリング８２の復帰力により再び図５に示す状態まで戻る。この第１中間クラッチ体８０がスプリング８２を変形させる動作によって、反発力は直接作業者の手に伝わることはなく、非常に良好なフィーリングでクラッチの噛み合いを行うことが可能となる。尚、図７にクラッチ爪８０ａ，１１ａ遮断時の中間クラッチ体８０，８１の動作を示し、図８にクラッチ爪８０ａ，１１ａ消音時の中間クラッチ体８０，８１の動作を示す。

以上のように、本実施の形態によれば、中間クラッチ体を第１中間クラッチ体８０と第２中間クラッチ体８１に分割し、これらの第１及び第２中間クラッチ体８０，８１を回転力伝達可能とするとともに、両者間に弾性体であるスプリング８２を介在させたため、ねじ締め機におけるクラッチの噛み合いを良好なフィーリングで行うことができる。

本発明に係るねじ締め機の部分断面図である。 本発明に係るねじ締め機の中間クラッチ体の動作を示す部分断面図である。 本発明に係るねじ締め機の中間クラッチ体の動作を示す部分断面図である。 本発明に係るねじ締め機の中間クラッチ体の動作を示す部分断面図である。 本発明に係るねじ締め機の中間クラッチ体の動作を示す部分断面図である。 本発明に係るねじ締め機の中間クラッチ体の動作を示す部分断面図である。 本発明に係るねじ締め機の中間クラッチ体の動作を示す部分断面図である。 本発明に係るねじ締め機の中間クラッチ体の動作を示す部分断面図である。 従来のねじ締め機要部の側断面図である。 クラッチスプリングの斜視図である。 従来のねじ締め機によるねじ締め作業時の駆動軸部材と中間クラッチ体及びスピンドルのクラッチ爪の係合／離脱状態を示す部分断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ インナカバー
３ ギヤカバー
４ モータ
５ ピニオン
６ ギヤ
７ 駆動軸部材
７ａ 抜け止め部
７ｂ スプライン形状
７ｄ 斜面
７ｅ 平面部
８ 中間クラッチ体
８ａ クラッチ爪
８ｂ 回転力伝達面
８ｃ スプライン形状
８ｄ 斜面
８ｅ 平面部
８ｆ 溝部
９ 駆動側スリーブ
９ａ 抜け止め用凸部
９ｂ スプライン形状
９ｃ 貫通穴
１０ クラッチスプリング
１０ａ 固定端
１０ｂ 自由端
１１ スピンドル
１１ａ クラッチ爪
１１ｂ 回転力伝達面
１１ｃ シャフト案内穴
１１ｄ ビット挿入孔
１１ｅ 係合ボール
１１ｆ スピンドル側スリーブ
１１ｇ クラッチスプリング固定部
１２ ボール
１３ コイルばね
１４ 軸受部材
１５ ボール
１６ ビット
１７ シャフト
１８ ストッパスリーブ
１９ ロック部材
２０ スプリング
２１ ねじ
２１ａ ラッパ状部
２２ 被締付部材
８０ 第１中間クラッチ体
８１ａ クラッチ爪
８０ｂ，８１ 第２中間クラッチ体
８１ｃ スプライン形状
８１ｄ 斜面
８１ｅ 平面部
８１ｆ 溝部
８０ｇ，８１ｈ 回転力伝達面
８２ スプリング

Claims (1)

1. 駆動源からの動力を伝達するためのギヤを有する駆動軸部材と、ビットを保持し円筒状の出力軸部材を回転自在且つ軸方向に移動可能に設け、該出力軸部材の軸方向への所定の移動量により前記駆動軸部材の駆動力を出力軸部材に伝達可能とするクラッチ機構を有し、
   前記駆動軸部材と前記出力軸部材の間に、回転自在且つ軸方向に移動可能に中間クラッチ体を配置し、該中間クラッチ体と前記出力軸部材には前記クラッチ機構を設け、中間クラッチ体と出力軸部材の間に、中間クラッチ体を駆動軸部材側に常に付勢する圧縮ばねを配置する一方、中間クラッチ体外周には、該中間クラッチ体に対して回転力伝達可能且つ軸方向に移動可能に筒状部材を取り付け、該筒状部材の外周上には、クラッチスプリングの端部と当接可能なボールを突出可能に配置し、
   前記筒状部材と前記出力軸部材の同軸上に、各々の円筒状部に跨がって且つ前記出力軸部材の移動に応じて、前記ボールと係止可能にクラッチスプリングを配設し、
   ねじ締め時にクラッチスプリングの巻き付きによって生じる中間クラッチ体と駆動軸部材の相対回転により、中間クラッチ体を出力軸部材側に軸方向移動させる手段を設け、中間クラッチ体の軸方向移動に連動して前記ボールが沈下するよう構成されたねじ締め機において、
   前記中間クラッチ体を第１中間クラッチ体と第２中間クラッチ体とで構成し、該第１及び第２中間クラッチ体間に弾性体を介在させたことを特徴とするねじ締め機。
   

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