JP2567307B2 - ツールチャック - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、電動ド
リルのドリルビット、電動ドライバのドライバビット
等、各種ツールを挟持するツールチャックに関し、さら
に詳しくは、チャックハンドルを用いないで手動で締付
け操作することができるツールチャックに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のツールチャックがチャックハンド
ルを用いてツールの取付け取外しを行っていたのを、チ
ャック外周の操作リングと内部のナットリングとの間に
差動機構を用いたトルクアップ機構を介装することで、
チャックハンドルを用いることなく、それでいてチャッ
クハンドルを用いた場合と等価な締付け力を得るツール
チャックを当出願人は既に開発している。すなわち、特
開平３−１９７０５号、特開平３−１３６７０６号、特
開平３−２７０８０９号、特開平３−２８１１０７号、
特開平４−９３１０３号等である。

【０００３】これらのツールチャックは差動機構による
トルクアップ機構の介装で、チャックハンドルを用いな
くとも、手動操作（手で直接チャックを回動する操作）
で充分な締付け力を得ることで、その利用価値を充分発
揮している特徴を有するが、新たな課題として、ツール
の挟持時に、強く締め過ぎると、その強力な締付け力故
に、ツールの取外し時に強力な力を必要とし、手動操作
によるチャックの緩めが困難な問題点が生じた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は、
ツールの挟持時には所定以内の締付け力でツールを締付
けて、ツールの締め過ぎを防止すると共に、ツールを取
外すときは充分な力で緩めることができる機能を持った
ツールチャックの提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、チャック本
体の先端側中心部に複数本のチャック爪を拡縮摺動可能
に保持して、これと相互に螺合するナットリングの回動
でチャック爪を拡縮方向にねじ送りすると共に、前記チ
ャック本体の外周面に嵌着した操作リングと上記ナット
リングとの間に、ナットリングとチャック本体との間に
介装した固定リングを、ナットリングの締付け反力でチ
ャック本体に圧接固定し差動機構を動作させるトルクア
ップ機構を介装して、前記操作リングの締付け方向の回
動をトルクアップ機構でトルクアップしてナットリング
に伝達し、各チャック爪を縮方向にネジ送りするツール
チャックであって、前記トルクアップ機構の固定リング
を２つのリングに分割し、両リングの対向面に、前記ナ
ットリングの締付け方向の伝達力を所定値に制限するト
ルクリミッタを介装したツールチャックであることを特
徴とする。

【０００６】

【作用】この発明のツールチャックによれば、ツールを
挟持するとき、トルクリミッタで設定された力より強く
締付けると、固定リングに介装したトルクリミッタが動
作して、その締付け力を遮断するので、トルクリミッタ
で制限される力以内でツールが挟持され、また、ツール
を取外すときは、上述のトルクリミッタが締付け方向の
みに設定されていて、緩める方向には作用しないので、
トルクリミッタで力が制限されることなく、トルクアッ
プ機構が作用する強力な力でチャックを緩めることがで
きる。

【０００７】

【発明の効果】上述の結果、この発明によれば、ツール
の挟持時には所定以内の締付け力でツールを締付けて、
ツールの締め過ぎを防止して、ツールの取外し時に、手
動によるツール取外しが不可になることが回避できる。
また、ツールを取外す時は、トルクリミッタで制限され
ない充分な力でチャックを緩めることができ、確実なツ
ールの取外しができる。

【０００８】さらに、トルクリミッタは固定リングを２
つのリングに分割して、その分割部分の対向面に形成す
るので、トルクリミッタは固定リング内部で形成したこ
とになり、構造が大型化されず、コンパクトに構成でき
る。

【０００９】

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面は電動ドリルや電動ドライバ等でドリルビ
ットやドライバビット等のツールを挟持するツールチャ
ックを示し、図１において、該ツールチャック１０はチ
ャック本体１１の先端中心部に３本のチャツク爪１２…
を、チャック本体１１の軸芯に対して先端側が集合する
傾斜状に、しかも、拡縮摺動可能に斜設している。

【００１０】すなわち、それぞれのチャック爪１２はチ
ャック本体１１の軸芯に対して傾斜状に形成した摺動溝
１３に摺動のみ自在に挿入し、それぞれの外周部にはそ
れぞれが連続する状態となる部分雄ネジ１４を螺設し、
これら部分雄ネジ１４…にはリング状のナットリング１
５の雌ネジ１６を螺合し、このナットリング１５を正逆
回転することで、チャック爪１２…をネジ送りして拡縮
摺動し、ツールの挟持およびその解除を行う。

【００１１】上述のナットリング１５の外周部にはトル
クアップ機構１７を装着し、さらに、このトルクアップ
機構１７の外周面には操作リング１８を嵌装し、この操
作リング１８を正逆回転、すなわち、ツールの締付け方
向、または、取外し方向に回動することで、その回動力
をトルクアップ機構１７を介して前述のナットリング１
５に伝達する。

【００１２】上述のトルクアップ機構１７は次のように
構成している。すなわち、該機構１７は、前述のナット
リング１５の外周に圧入して固定するリング状の出力リ
ング１９と、前述の操作リング１８に所定量の偏心量ｅ
で偏心して遊嵌保持されるリング状の入力リング２０
と、前述のチャック本体１１の後部に圧接固定される第
１、第２の固定リング２１，２２とを有し、これらのリ
ング要素１９，２０，２１，２２をチャック本体１１の
軸芯方向に配設している。

【００１３】なお、前述のナットリング１５は２つ割り
に形成して、チャック本体１１に組付けた後、出力リン
グ１９を圧入することで、一体にしている。

【００１４】図２にも示すように、上述の出力リング１
９の前端側はナットリング１５よりも前方に突出し、こ
の突出した部分の内周面と、前述の入力リング２０の後
端側外周面とを重合して、これらの重合部に歯数差を有
するサイクロイドギヤ２３，２４を刻設して、噛合して
いる。

【００１５】上述の出力リング１９側のギヤ２３は、例
えば、６３歯、他方の入力リング２０側のギヤ２４は６
１歯であって、歯数差を２歯に設定し、これらのギヤ２
３，２４はサイクロイド運動をするサイクロイドギヤを
構成する。

【００１６】すなわち、操作リング１８を回動操作し、
該操作リング１８に対する偏心によって入力リング２０
に公転のみ（自転をロックした状態）を与えると、この
入力リング２０に刻設したギヤ２４と出力リング１９に
刻設したギヤ２３との２歯の歯数差により、歯数の多い
分だけ出力リング１９に自転が生じ、操作リング１８の
回転が大きく減速されるので、この出力リング１９の自
転出力が大きくトルクアップした出力となる。

【００１７】図１２は上述の減速原理を示し、図１２の
（イ）において、入力リング２０のギヤ２４の歯数は６
１枚で、図中、頂点の位置を０枚目（６１枚目）とした
とき、締付け方向の９０度の位置では１５枚と１／４枚
目、１８０度の位置では３０枚と１／２枚目、２７０度
の位置では４５枚と３／４枚目、３６０度の位置で６１
枚目となる。

【００１８】また、出力リング１９のギヤ２３の歯数は
６３枚で、図中、頂点の位置を０枚目（６３枚目）とし
たとき、締付け方向の９０度の位置では１５枚と３／４
枚目、１８０度の位置では３１枚と１／２枚目、２７０
度の位置では４７枚と１／４枚目、３６０度の位置で６
３枚目となる。

【００１９】操作リング１８の締付け方向への回動に基
づいて、入力リング２０が回動させられると、この回動
は、該入力リング２０の中心点Ｐが出力リング１９の中
心点Ｑに対して寸法ｅ分偏心されているので、入力リン
グ２０の中心点Ｐが出力リング１９の中心点Ｑを中心に
して回動することなにり、この回動が出力リング１９に
対する入力リング２０の公転である。

【００２０】上述の入力リング２０の公転が、図１２の
（イ）から図１２の（ロ）に示すように、９０度行われ
ると、ギヤ２３とギヤ２４との噛合点が順次移動するこ
とになり、相互のギヤ２３，２４噛合歯数は１５枚と１
／４枚であるも、出力リング１９の本来の９０度位置の
１５枚と３／４枚目の位置は、入力リング２０の９０度
の位置に対して、 （１５と３／４）−（１５と１／４）＝１／２＝０．５ すなわち、０．５枚分先行した位置に位置される。

【００２１】さらに、入力リング２０の公転が、図１２
の（ハ）に示すように１８０度になると、出力リング１
９の本来１８０度位置の３１枚と１／２の位置は、入力
リング２０の１８０度の位置に対して１枚分先行した位
置に位置される。

【００２２】さらに、図１２の（ハ）は２７０度の公転
を示し、図１２の（ホ）は３６０度の公転を示し、入力
リング２０の公転が３６０度になると、該入力リング２
０の頂点にある６１枚目（０枚目）に対して、出力リン
グ１９の頂点も６１枚目が位置するが、しかし、出力リ
ング１９の本来３６０度の位置にある６３枚目（０枚
目）の位置は、入力リング２０の３６０度の位置（頂
点）に対して２枚分先行した位置に位置される。

【００２３】その結果、入力リング２０の１回の公転で
出力リング１９には歯数２枚分の回動が発生し、この回
動が出力リング１９の自転である。

【００２４】そして、この出力リング１９の自転は、歯
数で、 （６３枚−６１枚）／６１枚＝２枚／６１枚＝１／３０．５ であり、操作リング１８を回動操作して入力リング２０
に３０．５回の公転を付与すると、出力リング１９には
１回の自転を得ることになり、操作リング１８からの入
力に対する減速比は、前述したように１／３０．５と極
めて大きく、その結果、 大きなトルクアップ出力が出力
リング１９から得られる。

【００２５】前述の入力リング２０の前端側の外周面に
は、外周輪２５で包みこんだベアリング２６を保有し、
上述の外周輪２５が操作リング１８の内周面に接触し
て、全体が挿入される。なお、図中２７はＥリングであ
る。

【００２６】図３にも示すように、前述の入力リング２
０の外周面には突条２８を形成し、この突条２８の後端
面の円周上には係合用の凹部２９を複数個形成してい
る。

【００２７】図４、図５にも示すように、上述の突条２
８と対向する第１固定リング２１の前端面には、前述の
凹部２９…の公転を許容する大きさのピン３０…を連接
して、相互を嵌合し、これら凹部２９およびピン３０は
第１固定リング２１がチャック本体１１に固定されるこ
とで、入力リング２０の自転を阻止し、公転のみを許容
する。

【００２８】前述の第１固定リング２１の後端側内周面
には第２固定リング２２を嵌着するが、これら両リング
２１，２２間にはトルクリミッタ３１を介装している。
すなわち、図５、図６、図７にも示すように、第１固定
リング２１の後端側周面（４箇所）には周囲３方に切溝
３２を形成して材料弾性を得た弾性片３３を形成し、こ
の弾性片３３の内面にはボール３４を受けるための凹部
３５を形成している。

【００２９】また、第２固定リング２２の外周面には上
述の弾性片３３の凹部３５に対応させて（４箇所）カム
凹部３６を形成し、このカム凹部３６には円周方向にお
いて一方が垂直面に、また他方を緩やかな傾斜面３７に
形成している。

【００３０】すなわち、図８、図９にも示すように、チ
ャック爪１２を締付ける方向Ｘに対してトルクリミッタ
３１が働く側に、傾斜面３７を形成し、弾性片３３の弾
性で決定される作用力以上で締付けられた時、図９に示
すように、ボール３４は傾斜面３７を登り、第２固定リ
ング２２の外周面に至って、作用力を遮断する。

【００３１】しかし、チャック爪１２を緩める方向（反
Ｘ方向）に回動したときは、ボール３４がカム凹部３６
の垂直面に当接して、このカム凹部３６から外れること
がないので、図８の状態を保持し、トルクリミッタとし
ての作用は生じない。

【００３２】前述の第２固定リング２２をチャック本体
１１に固定するために、該第２固定リング２２の内周面
には垂直な圧接面３８を形成し、チャック本体１１側に
もこれに対応する圧接面３９を形成し、これら圧接面３
８，３９は前述のナットリング１５がツールの締付け方
向に回動し、チャツク爪１２がツールを締付けたときに
生じる反力でベアリング４０を介して第２固定リング２
２を押圧することにより、相互が圧接し、第２固定リン
グ２２がチャック本体１１に固定される。

【００３３】図６、図７にも示すように、前述の第２固
定リング２２の後端側の円周上には歯山４１を刻設し、
さらに、この歯山４１に係合する複数の弾性片４２を形
成した弾性リング４３を第２固定リング２２の後面に配
設している。

【００３４】図１０、図１１にも示すように、弾性片４
２は弾性リング４３より切起して形成し（３箇所）、こ
の弾性リング４３の外周面を操作リング１８の後端内周
面に圧入することで、位置を固定し、そして、弾性片４
２が第２固定リング２２の歯山４１と係合し、これを押
圧付勢することで、第２固定リング２２の圧接固定の解
除および回り止めとして作用する。

【００３５】そして、操作リング１８の後部にはカバー
４４を対向してチャック本体１１の後部にその基部を圧
入固定している。

【００３６】このように構成したツールチャック１０の
動作を説明する。ツールをチャック爪１２に挟持するた
めに、該チャック爪１２が大きく開口しているとする
と、これにツールを挿入してチャック爪１２を挟持する
には、操作リング１８を締付け方向に回動する。

【００３７】回動初期にはチャック爪１２にはツールの
挟持による負荷がかかっていないので、トルクアップ機
構１７の第１、第２の固定リング２１，２２は、チャッ
ク本体１１に対して歯山４１と弾性片４２との小さな噛
合抵抗で連結されて、回動が許容されているため、出力
リング１９、入力リング２０、固定リング２１，２２が
連結抵抗で一体となり、これらが回動することで、操作
リング１８の回動が直接ナットリング１５の回動とな
り、速いネジ送りでチャック爪１２を送出す。

【００３８】チャック爪１２がツールに接触して、該チ
ャック爪１２に負荷が発生すると、該負荷でナットリン
グ１５に反力が生じて、バックラッシュ分後退し、これ
がベアリング４０を介して第２固定リング２２を後方に
押下げる。

【００３９】これによって、第２固定リング２２とチャ
ック本体１１との圧接面３８，３９が圧接されるので、
第２固定リング２２がチャック本体１１に固定され、同
時に第１固定リング２１も固定状態にあるので、トルク
アップ機構１７が作用状態になる。

【００４０】すなわち、入力リング２０はその凹部２９
に第１固定リング２１のピン３０が嵌合しているので、
該入力リング２０の自転は阻止され、公転のみが許容さ
れる。

【００４１】したがって、操作リング１８の回動は入力
リング２０を公転し、この公転でサイクロイドギヤ２
３，２４の歯数差で減速された大きなトルク出力が出力
リング１９に生じ、この出力リング１９のトルク出力で
ナットリング１５が回動され、チャック爪１２…が送出
されてツールを高トルクで挟持する。

【００４２】上述のように高トルクでツールを挟持すべ
く操作リング１８を締付け方向に回動した時、この回動
負荷は、図８で示すように、第１固定リング２１に締付
け方向Ｘの回動負荷として作用し、この回動負荷がトル
クリミッタ３１の弾性片３３の弾力を越えると、該弾性
片３３の弾力に抗してボール３４がカム凹部３６より外
れ、第２固定リング２２の外周面を摺動し、第１固定リ
ング２１の回動が許容され、トルクリミッタ３１が作用
状態となる。

【００４３】このように、第１固定リング２１の回動が
許容されると、該第１固定リング２１が入力リング２０
の自転の規制を解除し、かつ入力リング２０と共回りを
する。しかも、入力リング２０に自転が許容されること
で、該入力リング２０のギヤ２４は出力リング１９のギ
ヤ２３上を転がりながら移動（回動）するだけで、出力
リング１９へのトルクの伝達がなくなることで、トルク
アップ機構１７のトルクアップが不作用となり、高トル
クの締付けはなく、その結果、トルクリミッタ３１で設
定された締付け力でツールを挟持し、締め過ぎが回避さ
れる。

【００４４】なお、ツールの使用中におけるツールの緩
みに対しては、第２固定リング２２の後端の歯山４１
に、弾性リング４３の弾性片４２が係合しているので、
振動に対するチャック爪１２の緩みは防止される。

【００４５】次に、ツールを外すときは、操作リング１
８を緩み方向に回動すればよい。この場合、トルクアッ
プ機構１７は第２固定リング２２とチャック本体１１と
の圧接面３８，３９が圧接状態にある間はトルクアップ
が作用しているので、操作リング１８の回動はトルクア
ップした大きな力でナットリング１５を緩み方向に回動
し、しかも、トルクリミッタ３１は、図８で示すよう
に、緩み方向の力が方向Ｘとは反対方向に作用して、ボ
ール３４がカム凹部３６の垂直面側に当接して、これを
越えることができないので、トルクリミッタ３１が不作
用となる。

【００４６】したがって、操作リング１８の緩み方向の
回動は高トルクで、しかも、トルクリミッタ３１のスリ
ップなくナットリング１５に作用し、チャック爪１２を
高トルクで確実に緩めることができる。

【００４７】チャック爪１２が緩んで、ナットリング１
５に反力がなくなると、弾性リング４３が第２固定リン
グ２２を押し戻すので、該第２固定リング２２とチャッ
ク本体１１との圧接面３８，３９の圧接が解除されて、
トルクアップ機構１７の作用が解かれ、ナットリング１
５は操作リング１８の回動と等速で速く回動して、チャ
ック爪１２を速く緩み方向にネジ送りし、チャック爪１
２が拡大摺動して、ツールを外すことができる。

【００４８】なお、ナットリング１５のネジ送りがなく
なるまでネジ送りをして、チャック爪１２の拡大が最大
に至って、チャック爪１２のネジ終端とナットリング１
５のネジ終端とが当接して、チャック爪１２の拡大が固
定されると、出力リング１９が固定状態になる。

【００４９】しかし、第２固定リング２２は前述のよう
に圧接が解除されて回転が許容されるため、操作リング
１８の回動による入力リング２０の公転はサイクロイド
ギヤ２３，２４の歯数差分自転が生じるも、この自転は
固定リング２１，２２を空転させることになり、その結
果、ナットリング１５のネジ送りでチャック爪１２が最
大拡大位置でロックされることが防止される。

【００５０】以上説明するように、この実施例によれ
ば、ツールの締め過ぎを防止して、手動によるツールの
取外し不可が回避でき、また、ツールを取外す時は、ト
ルクリミッタ３１で制限されない充分な力でチャック爪
１２を緩めることができる。また、トルクリミッタ３１
は固定リング２１，２２内で形成でき、構造がコンパク
トにできる。

【００５１】なお、この発明は先に説明した特願平１−
１５４９００号、特願平１−２７２９３５号、２−６７
５４８号、特願平２−８０３９５号、特願平２−２１３
２４５号等に示すツールチャックにも利用することがで
き、他の構成を含めて、この発明は上述の実施例の構成
のみに限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ツールチャックの断面図。

【図２】 図１中のＡ−Ａ線視断面図。

【図３】 入力リングの右側面図。

【図４】 第１固定リングの左側面図。

【図５】 第１固定リングの断面図。

【図６】 第２固定リングの断面図。

【図７】 第２固定リングの右側面図。

【図８】 トルクリミッタの拡大側面図。

【図９】 トルクリミッタの作用状態を示す拡大側面
図。

【図１０】 弾性リングの断面図。

【図１１】 弾性リングの右側面図。

【図１２】 減速原理の説明図。

【符号の説明】

１０…ツールチャック １１…チャック本体 １２…チャック爪 １５…ナットリング １７…トルクアップ機構 １８…操作リング １９…出力リング ２０…入力リング ２１，２２…固定リング ２３，２４…サイクロイドギヤ ３１…トルクリミッタ ３３…弾性片 ３４…ボール ３６…カム凹部 ３７…傾斜面 ３８，３９…圧接面

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】チャック本体の先端側中心部に複数本のチ
   ャック爪を拡縮摺動可能に保持して、これと相互に螺合
   するナットリングの回動でチャック爪を拡縮方向にねじ
   送りすると共に、 前記チャック本体の外周面に嵌着した操作リングと上記
   ナットリングとの間に、ナットリングとチャック本体と
   の間に介装した固定リングを、ナットリングの締付け反
   力でチャック本体に圧接固定し差動機構を動作させるト
   ルクアップ機構を介装して、 前記操作リングの締付け方向の回動をトルクアップ機構
   でトルクアップしてナットリングに伝達し各チャック爪
   を縮方向にネジ送りするツールチャックであって、 前記トルクアップ機構の固定リングを２つのリングに分
   割し、両リングの対向面に、前記ナットリングの締付け
   方向の伝達力を所定値に制限するトルクリミッタを介装
   したツールチャック。
2. 【請求項２】チャック本体の先端側中心部に複数本のチ
   ャック爪を拡縮摺動可能に保持し、該チャック本体の外
   周面に嵌着した操作リングの回動力を内部のナットリン
   グに伝達して、該ナットリングの回動で各チャック爪を
   拡縮方向にネジ送りするツールチャックであって、 前記ナットリング前端側と対向する操作リングの内周面
   に、該操作リングの回動操作で偏心して公転する偏心リ
   ングを遊嵌し、 該偏心リングとナットリングとの対向面に歯数差を有す
   るギヤを刻設して噛合し、 上記ナットリング後端側とチャック本体との間に、ナッ
   トリングの締付け反力でチャック本体に圧接固定される
   固定リングを介装し、 該固定リングの前端側を前記偏心リングまで延設して、
   相互の対向面に偏心リングの自転を規制し公転を許容す
   る係合部を形成し、 上記固定リングを、チャック本体に圧接固定する部分
   と、偏心リングの自転を規制し公転を許容する係合部と
   の間で、２つのリングに分割し、両リングの対向面に、
   前記ナットリングの締付け方向の伝達力を所定値に制限
   するトルクリミッタを介装したツールチャック。