JP2008529820A - ドリルチャックアクチュエータ - Google Patents

Abstract

ドリルは、アクチュエータを備えたチャックを有していて、アクチュエータはドリルのハウジングに取り付けられ、そしてチャックから離間しており、従って使用者は、チャックを切換機構により“チャックモード”と“ドリルモード”との間で作動することができるようになっていて、その切換機構はチャックから離なれて取り付けられている。

Description

本発明は電動ドリルに使用するためのドリルチャック、特にドリルの操作により締め付け又はゆるめることのできるドリルチャックに関する。

ドリルチャックは、ドリルビットに取り外し可能に係合するようになっている電動ドリルと組合せて使用されている。従来型のドリルチャックはドリルチャックをドリルビットを締め付けたりゆるめたりするための特殊工具を必要としている。最近、ドリルチャックは手動で締め付けるべく設計されていて、使用者はドリルチャックのチャックスリーブを回転し、ドリルチャックのジョーをドリルビットに係合し又はドリルビットから係合解除できるようになっている。ドリルの使用者は、ドリルビットをジョーの内部に保持しながら、片手で調節式チャックスリーブをドリルビットが所定位置に固定されるまで回転しなければならない。最近、いわゆる自緊式のドリルチャックが開発されてきていて、そのドリルチャックにおいて、ドリルビットが挿入され、チャックが“チャックモード”に配置されていて、ドリルを操作するとドリルの回転方向に応じてチャックが締め付け又はゆるめることができるようになっている。つい最近、ドリルの操作により締め付け又はゆるめることのできるチャックは、チャックにおけるスリーブをドリルモード位置とチャックモード位置との間で調節することにより作動されるようになっている。

本発明の目的は、ドリルの操作により締め付け又はゆるめることができ、そしてアクチュエータを含んでいるチャックを提供することであって、そのアクチュエータは、ドリルハウジングに取り付けられ及び／又はチャックから離間している切換え機構を有している。

本発明の用途は、以下の説明により明確になるであろう。好適な実施形態を説明する際の詳細な説明及び例は、説明用のものであって本発明を限定するものではないことに注意すべきである。
詳細な説明と添付図面とにより本願を理解できるであろう。

以下の好適な実施形態の説明は単なる例示であって、本発明、発明の用途、使用を限定するものではない。

図１において、本発明の原理にもとづくドリルチャック１２を組み込んでいるドリル１０が図示されている。ドリル１０は、ハンドル部分１６とボデー部分１８とを含んでいるハウジング１４を有している。バッテリパック２０はハンドル部分１６に取り外し可能に取り付けられている。トリガ２２は、ハンドル１６に備えられていて、バッテリパック２０からモータ２４へ流れる電流を選択するためのものであり、そのモータ２４はハウジング１４のボデー部分１８内部に備えられている。多速度変速機（multi-speed transmission）は、駆動可能にモータ２４に接続されている。多速度変速機はシフトレバー３０を含んでいるシフト機構２８を備えていて、そのシフトレバー３０は多速度変速機の変速比を変更するために、使用者により移動可能である。多速度変速機２６はドリルチャック１２に接続された駆動スピンドル３２を含んでいる。トルク調節クラッチ及び／又はハンマドリル機構のような他の装置は、本発明の範囲と精神とを逸脱することなくドリル１０と組合わせて使用することができることを理解すべきである。

図６−９において、ドリルの操作により締め付けたりゆるめたりすることのできる例示の従来技術におけるドリルチャック１２を説明する。例示のドリルチャック１２は米国特許第６２４７７０６号明細書に開示されている。本発明は例示のドリルチャックとの組合わせで説明するけれども、本発明は他のドリルチャック構造にも使用可能であることに注意すべきである。ドリルチャック１２は、前方区画４２と後方区画４４とを有している中心ボデー４０を含んでいる。前方区画４２は、ドリルビットを受容する貫通穴４６を含んでいる。後方区画４４が、貫通穴４６におけるねじ山４８を含んでいて、そのねじ山４８は駆動スピンドル３２と係合するようになっている（図１）。中心ボデー４０は複数のガイドチャンネル５２を備えたカラー５０を含んでいて、そのガイドチャンネル５２は角度をもたせて貫通穴４６と交差している。複数のジョー部材５４がガイドチャンネル５２に受容されていて、ジョー部材各々は外表面にねじ山付き表面５６と、前方の内表面に把持面５８とを備えている。ねじ山付きナット６０が中心ボデー４０を囲んでいて、そして傾斜したねじ山付き表面６２を含んでおり、そのねじ山付き表面６２はジョー部材５４のねじ山付き表面５６と係合している。ねじ山付きナット６０は、その前方表面に形成された複数の凹部６４と、その後方表面に形成された多数の歯６６とを含んでいる。

ナットカバー６８が中心ボデー４０の前方区画４２を囲んで軸方向に取り付けられていて、そしてねじ山付きナット６０と接触している。インパクトリング（impact ring）７０はリング形状であって、複数の歯のようなインパクト部材７３をエンボス加工されていて、そのインパクト部材７３はその外周囲を囲んでいる傾斜した側面を有しており、ねじ山付きナット６０における歯６６と係合するようになっている。コイルばね７４がインパクトリング７０と係合していて、インパクトリング７０の後方面を支持している。前方ハウジング（チャックスリーブ）７６及び後方ハウジング７８はドリルチャック１２を収容している。ロッキングリング８０は前方ハウジング７６の内壁面から半径方向内向きに延伸している（図７参照）。前方ハウジング７６は、複数の深いロッキング凹部８２と浅いロッキング凹部８４とを交互に含んでいる。摩耗リング８６が対応する深い凹部及び浅い凹部８８，９０を備えている、そして前方ハウジング７６の前方に接触して配置されている。摩耗リング８６の深い凹部及び浅い凹部８８，９０はインパクトリング７０における歯状部材７２を受容する。後方ハウジング７８は前方ハウジングの後方端部区画（チャックスリーブ）７６をおおっていて、そして前方ハウジング７６の外表面に備えられたウェッジ状止め具９２と係合し、前方ハウジング７６に対する後方ハウジング７８の軸方向位置を維持するようになっている。インパクトリング７０の歯状部材７２は、後方ハウジング７８の内表面に備えられた軸方向に延伸している凹状チャンネル９４にスライド可能に係合している。

中心ボデー４０の後方区画４４が後方ハウジング７８の後方開口部を通して受容されていて、そのロッキングリング９６は中心ボデー４０の後方区画４４に備えられた溝９８と係合し、中心ボデー４０に対する後方ハウジング７８の軸方向位置を固定するようになっている。

ノーズスリーブ１００が後方位置決め部分１０２及び前方ノーズ部分１０４を備えていて、位置決め部分１０２は円筒状の中心貫通穴と複数の位置決めリッジ１０６とを有しており、その位置決めリッジ１０６は内壁面から隆起していて中心ボデー４０の前方区画４２と係合するようになっている。停止フランジ１０８が外壁面を囲んで備えられていて、ノーズスリーブ１００が中心ボデー４０の前方区画４２に挿入される場合、前方ハウジング７６におけるロッキングリング８０に対する支持面を形成している。

一対のベアリングリング１１０Ａ及びワッシャ１１２Ａが前方ハウジング７６を回転可能に支持するべく備えられている。さらなるベアリングリング１１０Ｂ及びワッシャ１１２Ｂがナット部材６０と中心ボデー４０のカラー５０との間を回転可能に支持している。リング形状の連結部材１１４がコイルばね７４と後方ハウジング７８との間に配置されている。連結部材１１４が複数の連結アーム１１６を含んでいて、その連結アーム１１６は扇状スロット１１８を貫通しボルト１２０と連結していて、さもなければドリルハウジング１０における工具ハウジング１４に取り付けられている（図７参照）。従って、連結部材１１４がハウジング１４のボルトに係合され、従ってスピンドル３２と共に回転しないので、後方ハウジング７８、ばね７４そしてインパクトリング７０は一つのユニットとして一体に連結されている。連結部材１１４はばね７４からの力を受けている。

図７及び９は“チャックモード”におけるチャックを図示している。“チャックモード”とは、ドリルの操作により、チャックが装備品を装着するためにジョーを締め付けるか、又は装備品を取り外ずすためにジョウをゆるめるかどちらかの操作が可能なことを意味している。“チャックモード”において、チャックスリーブ７６及び耐摩耗リング８６は、インパクトリング７０の歯７２が耐摩耗リングにおける深い凹部８８と係合するように回転される。この場合、インパクトリング７０はばね７４の収縮作用により上向きに移動し、そして歯状部材７２が深い凹部８８と係合する場合、インパクト歯（impact teeth）７３はナット部材６０の歯６６に同時的に整列する。回転可能に位置決めされたインパクトリング７０は後方ハウジング７８に備えられた凹部チャンネル９４の中を前方に移動し、そしてばね７４の付勢力に対抗して後方に向けても移動できる。

図７及び９に図示するように、ドリルビット１５０は中心ボデー４０の前方区画４２に備えられた中心穴４６に挿入され、ジョー部材５４各々は引き込まれ、ドリルビット１５０を挿入するすき間が可能となる。駆動スピンドル３２が作動方向に回転する場合、中心ボデー４０とジョー部材５４とが共に回転する。最初、歯６６がインパクト歯７３と係合していることによりインパクトリング７０に連結されているので、ナット部材６０は回転しない。インパクトリング７０は後方ハウジング７８により固定されている。静止しているナット部材６０の傾斜したねじ山付き表面６２と回転しているジョー部材５４のねじ山付き表面との作用により、ジョー部材５４は瞬時に前方に傾斜し、ジョー部材５４の把持面５８を回転軸へ向けて移動させドリルビット１５０に締め付けるようになっている。ジョー部材５４はドリルビット１５０があるためにさらに前方に移動することはできない。ジョー部材５４の締め付けが完了すると、ねじ山付き表面５６とナット部材の傾斜したねじ山付き表面６２が螺合係合的に接続し、ナット部材６０が中心ボデー４０と共に回転するようになる。ナット部材６０が回転するに従って、インパクトリングはばね７４の付勢力に対抗して軸方向に往復運動可能となり、トルクが増加するのでインパクト歯７３が歯６６の傾斜した側面を持ち上げるようになっている。ナット部材６０が完全に締めつけられると、インパクト歯７３が連続する歯６０の一つに重なるのでインパクトリング７０は軸方向に往復運動を続行する。部品の衝突した音は、チャック１２が締め付けられたことを表示している。ジョー部材５４をゆるめることは、モータの回転方向を逆転することにより達成され、従って、最初にナット部材６０が逆方向に駆動され、インパクトリング７０のインパクト歯７３がナット部材６０の回転の抵抗となり、従ってジョー部材５４が引き込まれる。言いかえると、インパクトリング７０の回転可能な固定したインパクト歯７３に対するナット部材６０の歯６６の回転衝撃が、スピンドル３２の回転方向に応じて、ナット７０を締め付け又はゆるめるようになっている。

図８は“ドリルモード”におけるチャック１２の部分断面図である。“ドリルモード”において、前方ハウジング（チャックスリーブ）７６の回転位置は、耐摩耗リング８６の浅い凹部９０が歯状部材７２に係合するように選択されている。この場合、インパクトリング７０は耐摩耗リング８６により支持され、そして後方に移動し、インパクト歯７３がナット部材６０の歯６６から係合解除されるようになっていて、ナット部材６０が、中心ボデー４０及びジョー部材５４と共に回転する場合、ナット部材６０はいずれとも接触しないようになっている。従って、ドリルモードにおいて、工具に締めつけられたジョー部材５４は締めつけ状態のままである。というのはインパクトリング７０がナット部材６０から係合解除されたままであるからである。

図２及び３において、ドリルチャック用アクチュエータにつき説明する。アクチュエータ２００は、ドリルハウジング１４に備えられた開口部２０４に配置されたシフトレバー２０２を含んでいる。アーム２０６がシフトレバー２０２からハウジング１４を貫通してドリルチャック１２の後方ハウジング７８と前方ハウジング７６との中へ延伸している。アーム２０６がその先端にピン２０８を備えていて、そのピン２０８は前方ハウジング７６に配置されたカムスロット２１０と係合するためのものである。シフトレバー２０２が後方の“ドリル”位置にある場合、ピン２０８はカムスロット２１０の後方端部２１０Ａに配置されている。図３に図示するように、シフトレバー２０２が前方の“チャック”位置に移動すると、ピン２０８はカムスロット２１０を横断して、チャックのアクチュエータ１２の前方ハウジング（スリーブ）７６をチャックモード位置に回転方向Ａに回転させるようになっている。シフトレバー２０２を所定位置に固定するために、戻り止め２１２がシフトアーム２０６に備えられ、ハウジング１４に備えられた対応する戻り止め２１４と係合する。従って、図２に図示するように、シフトレバー２０２がドリルモード位置の場合、戻り止め２１２は戻り止め２１４の後方側にある。図３に図示するように、シフトレバー２０２が前方の“チャック”モード位置にある場合、戻り止め２１２は、シフトレバー２０２がチャックモード位置又はドリルモード位置から移動することを防止するために、戻り止め２１４の前方側に移動される。ピン及びカムスロットの位置は、ピンがスリーブ７６上にあって、そしてアーム２０６がカムスロットを支持するように、反転させてもよい。

図４及び５において、別のアクチュエータ３００が図示されている。図４に図示するように、回転切換え部材３０２は、ドリル１０のハウジング１４に取り付けられドリルチャック１２から離間している。回転切換え部材３０２はカム面３０４を含んでいる。カム面３０４は第一基本位置３０４Ａと上昇位置３０４Ｂとを含んでいる。インパクトリング７０はばね７４によりナット部材６０に対して前方方向に付勢されていて、歯７３がナット部材６０の歯６６に係合するようになっている。アクチュエータ３００は、インパクトリング７０に取り付けられる接続アーム３０６を含んでいる。各アーム３０６は、回転切換え部材３０２のカム面３０４と係合する従動子ヘッド部分３０８を含んでいる。ばね部材７４がインパクトリング７０を前方方向に付勢していて、アーム部材３０６の従動子ヘッド部分３０８が、カム面３０４のベース部分３０４Ａに対して配置されると、インパクトリング７０は前方位置に可動となり、歯７３がナット部材６０の歯６６と係合し、ドリルチャックが前述したようにチャックモードで操作可能となる。ドリルモードにおいて、回転切換え部材３０２は、図５に図示するように、アーム３０６のヘッド部分３０８がカム面を上昇カム位置３０４Ｂに持ち上げるように回転され、従ってインパクトリング７０は後方に引き込まれ、歯７３はナット部材６０の歯６６とは係合しないので、ドリルチャック１２はドリルモードとなる。回転切換え部材３０２はドリル１０のハウジング１４に取り付けられてもよくて、好ましくはドリルチャック１２から離間されている。

本発明の説明は、単に説明用のものであって、本発明の原理から逸脱することのない変更は本発明の範囲であることを意図しているものである。そのような変更は、本発明の精神と範囲とから逸脱するものではない。

図１は、本発明の原理にもとづくドリルチャックを組み込んだドリルの斜視図である。 図２は、本発明による第一実施形態のドリルチャックを組込んだドリルの斜視図であって、ドリルモードのものである。 図３は、本発明の原理にもとづくドリルチャックを組込んだドリルの斜視図であって、チャックモードのものである。 図４は、本発明による第二実施形態の遠隔式アクチュエータを組み込んだドリルチャックの概略図であって、チャックモードのものである。 図５は、図４に図示したドリルチャック及び遠隔式アクチュエータの概略図であって、ドリルモードのものである。 図６は、本発明の原理にもとづく従来技術のドリルチャックの分解斜視図である。 図７は、本発明の原理にもとづく従来技術のドリルチャックの部分断面図である。 図８は、本発明の原理にもとづく従来技術のドリルチャックの部分断面図であって、ドリル加工状態のものである。 図９は、本発明の原理にもとづく従来技術のドリルチャックの部分断面図であって、チャックモードのものである。

Claims (16)

1. ドリルであって：
   ハンドル及びボデー部分とを含んでいるハウジングと；
   前記ボデー部分に配置されたモータと；
   前記モータに接続された駆動スピンドルと；
   前記ハウジングの前方部分において前記駆動スピンドルに取り付けられたチャックであって、前記チャックはドリルモードとチャックモードとで操作可能であり、前記チャックが前記ハウジングに取り付けられたアクチュエータを含んでおり、前記アクチュエータは、前記チャックを前記ドリルモードと前記チャックモードとの間で切り換えるための操作が可能になっているチャックと；
   を具備するドリル。
2. 前記アクチュエータが少なくとも一つのアーム部材を含んでいて、前記アーム部材は前記チャックから延伸しており、そして前記ハウジングに取り付けられた切換え部材に係合している、請求項１に記載のドリル。
3. 前記切換え部材が回転式スイッチである、請求項２に記載のドリル。
4. 前記切換え部材がスライド式スイッチである、請求項２に記載のドリル。
5. 前記切換え部材がカム面を含んでいて、前記カム面は少なくとも一つの前記アーム部材と係合している、請求項２に記載のドリル。
6. 前記少なくとも一つの前記アーム部材がそこから延伸しているピンを含んでいる、請求項２に記載のドリル。
7. 前記チャックがカムスロットを含んでいて、前記カムスロットには前記ピンが配置されている、請求項６に記載のドリル。
8. 前記カムスロット又はその一部分が、前記ドリルの回転軸に対して角度をなして配置されている、請求項７に記載のドリル。
9. ドリルであって：
   ハンドル及びボデー部分とを含んでいるハウジングと；
   前記ボデー部分に配置されたモータと；
   前記モータに接続された駆動スピンドルと；
   前記ハウジングの前方部分において前記駆動スピンドルに取り付けられたチャックであって、前記チャックはドリルモードとチャックモードとで操作可能であるあるチャックと；
   切換え部材を含んでいるアクチュエータであって、前記切換え部材は自緊式の前記チャックから離間していて、そして前記ハウジングに取り付けられており、前記アクチュエータは、前記チャックを前記ドリルモードと前記チャックモードとの間で切り換えるための操作が可能になっているアクチュエータと；
   を具備するドリル。
10. 前記アクチュエータが少なくとも一つのアーム部材を含んでいて、前記アーム部材は前記チャックから延伸しており、そして前記ハウジングに取り付けられた切換え部材に係合している、請求項９に記載のドリル。
11. 前記切換え部材がカム面を含んでいて、前記カム面は少なくとも一つの前記アーム部材と係合している、請求項１０に記載のドリル。
12. 前記少なくとも一つの前記アーム部材がそこから延伸しているピンを含んでいる、請求項１０に記載のドリル。
13. 前記チャックがカムスロットを含んでいて、前記カムスロットには前記ピンが配置されている、請求項１２に記載のドリル。
14. 前記カムスロット又はその一部分が、前記ドリルの回転軸に対して角度をなして配置されている、請求項１３に記載のドリル。
15. 前記切換え部材が回転式スイッチである、請求項９に記載のドリル。
16. 前記切換え部材がスライド式スイッチである、請求項９に記載のドリル。

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