JP2568938B2 - ツールチャック - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）発明の属する技術分野 この発明は、例えば、電動ドリルや電動ドライバ等に
装着されるツールチャックであって、チャックハンドル
を用いないで、手の力でチャックを締付けるタイプのツ
ールチャックに関する。

（ロ）従来の技術 上述のようなチャックハンドルを用いないで、手動で
チャックを締付けるツールチャックは、例えば、特開昭
63-174804号公報、実開昭63-189509号公報等がある。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかし、従来のチャックハンドルを用いないツールチ
ャックの締付け力は、チャック爪を移動させるネジ送り
の増幅作用のみであるので、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ことができず、また、チャ
ック爪をロック手段でロックすることで、チャック爪の
緩みを防止してはいるものの、チャック爪の締付け力を
上げることはできず、したがって、チャックハンドルで
締付けるツールチャックと等価なツールの作業ができな
い問題点を有する。

そこでこの発明は、特異なトルクアップ機構の介装
で、構造の複雑化を防止してコンパクトに構成し得るも
のでありながら、手動による充分な締付け力を得るツー
ルチャックの提供を目的とする。

（ニ）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、上記チャック本体
の外周部に嵌着した操作環の正逆転でネジ環を回動し、
このネジ環のネジ送りで前記チャック爪を拡縮方向に摺
動させて、ツールの挟持および解除を行うツールチャッ
クであって、前記ネジ環に固定した出力環と、前記操作
環に偏心した状態で遊嵌保持させた入力環と、前記チャ
ック本体に固定および解除される固定環とを並設し、前
記出力環に内周部を、また入力環に外周部をそれぞれ形
成し、これら内外周部を重合して、それぞれの対向部に
歯数差を有するサイクロイドギャを刻設噛合し、前記入
力環の外周面に外周輪を介しベアリングを保有して、操
作環に挿入し、上記入力環と固定環との間に、入力環の
公転を許容する状態にピン連結し、上記固定環とチャッ
ク本体との対向面にネジ環の締付けによる反力により圧
接固定される圧接部を形成すると共に、前記固定環の圧
接を解除する方向に該固定環を付勢する付勢手段を設け
たツールチャックであることを特徴とする。

（ホ）作用 この発明のツールチャックによれば、ツールをチャッ
ク爪に挟持させるために、操作環を締付け方向に回動す
ると、ツールとチャック爪との間に間隙があって、チャ
ック爪の負荷が小さい間は、入力環、出力環および固定
環は連結抵抗により一体的に回動し、その結果、操作環
の回動と等速でネジ環を回動し、チャック爪は速い速度
で収縮され、速くツールを挟持状態にする。

上述の挟持状態からさらに操作環を回動することで、
チャック爪に締付け力が作用すると、チャック爪の負荷
が大きくなり、その負荷の反力でネジ環は後退して、固
定環を押圧し、該固定環とチャック本体との圧接部は圧
接されて、固定環が固定される。

その結果、入力環は公転のみが許容され、操作環の回
動は入力環を公転させることになる。入力環が公転する
と、該入力環のサイクロイドギヤと出力環のサイクロイ
ドギヤとの噛合している噛合点が移動することになり、
さらに、この噛合点の移動において、両サイクロイドギ
ヤには歯数差を設定しているので、入力環の１公転で歯
数差分の相対移動差（相対回動差）が生じ、しかも、入
力環は、公転は許容されるも自転が阻止されているの
で、上述の相対移動差は出力環の自転として発生する。

さらに、上述の出力環の自転は、入力環の１公転に対
してサイクロイドギヤの歯数差分であるため、入力に対
して極めて大きな減速が得られ、この結果、大きなトル
クアップが得られて、この大きなトルクでネジ環を回動
し、チャック爪は大きなトルクでツールを挟持する。

次に、ツールの挟持を解除するには、操作環を逆方向
（緩み方向）に回動すればよい。

回動初期は固定環がチャック本体に圧接固定されてい
るため、出力環は前述と同様に大きなトルクでネジ環を
回動してツールの締付けを解くことができ、チャック爪
に締付け力がなくなると、ネジ環の反力が解除されるこ
とで、付勢手段も固定環の圧接固定を解除し、ネジ環は
操作環の回動と等速で速く回動され、チャック爪は速く
拡大摺動される。

さらに、ネジ環のネジ送りがなくなり、チャック爪の
拡大が最大に至って、チャック爪の拡大が固定される
と、出力環が固定状態になる。

一方、固定環は前述のように圧接が解除されてフリー
であるため、操作環の回動による入力環の公転はサイク
ロイドギャの歯数差分自転が生じるも、この自転は固定
環を空転させることになり、その結果、ネジ環のネジ送
りでチャック爪が最大拡大位置でロックされることが防
止される。

（ヘ）発明の効果 上述の結果、この発明によれば、入力環、出力環およ
び固定環による減速機構が大きなトルクアップ機構とな
って、手動による回動力が大きく増幅されるので、チャ
ックを大きな力で締付けることができ、チャックハンド
ルの場合の締付けと等価な締付けで確実なツールの挟持
が得られる。

さらに、上述のトルクアップ機構は、入力環、出力環
および固定環の３枚がリング状に形成される構造である
ため、チャック爪との構造の結合が容易であって、コン
パクトに構成することができ、また、構造が簡単であり
ながら、大きなトルクの伝達力を有する。

また、チャックからツールを外すときに、チャック爪
の締付けを手動で緩めた後、モータ出力でチャック本体
を回動することで、チャック爪を拡大することが容易で
あるが、この場合、ネジ環のネジ送りがなくなり、チャ
ック爪の拡大が最大に至って、チャック爪の拡大が固定
されると、従来では、ネジ環でチャック爪をロックする
状態になり、また、このロック状態時に作業者の手に衝
撃を与えることになる。

しかし、この発明によれば、固定環の圧接が解除され
てフリーとなっているため、前述のようにチャック爪の
拡大摺動が最大に至った後は、固定環が空転することに
なり、その結果、ネジ環のネジ送りでチャック爪が最大
拡大位置でロックされることが防止されて、軽く挟持方
向への回動ができ、作業者にも衝撃を与えることがなく
なる。

さらに、入力環の外周面には外周輪を介してベアリン
グを保有しているので、この入力環を操作環の内周部に
挿入して組立てるとき、ベアリングを、例えば、グリス
で固定して外周輪で保持すると、操作環に挿入すると
き、ベアリングの落下がなくなり、組立てが簡単容易と
なり、生産性が向上する。

（ト）発明の実施例 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、第１図において、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本のチャック爪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。

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
…にはリング状のネジ環15の雌ネジ16を螺合し、このネ
ジ環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。

上述のネジ環15の外周部にはトルクアップ機構17を嵌
着し、さらに、このトルクアップ機構17の外周面には操
作環18を嵌装し、この操作環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
ネジ環15に伝達する。

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、前述のネジ環15の外周に圧入
して固定する環状の出力環19と、前述の操作環18に所定
量の偏心量ｅで偏心して遊嵌保持される環状の入力環20
と、前述のチャック本体11の後部にテーパ周面に圧接固
定される固定環21との３つの環状体を有し、これらの環
状体をチャック本体11の軸芯方向に配設している。

上述の出力環19の内端側には凹部を形成して内周部を
形成すると共に、前述の入力環20の外端側には小径の外
周部を形成して、これら内周部と外周部とを重合し、こ
れらの対向部に歯数差を有するサイクロイドギャ22,23
を刻設して、噛合している。

第２図に示すように、上述の出力環19側のギャ22は、
例えば、63歯、他方の入力環20側のギャ23は61歯であっ
て、歯数差を２歯に設定し、これらのギャ22,23はサイ
クロイド運動をするサイクロイドギャを構成する。

すなわち、操作環18を回動操作し、該操作環18に対す
る偏心によって入力環20に公転のみ（自転をロックした
状態）を与えると、この入力環20に刻設したギャ23と出
力環19に刻設したギャ22との２歯の歯数差により、歯数
の多い分だけ出力環19に自転が生じ、操作環18の回転が
大きく減速されるので、この出力環19の自転出力が大き
くトルクアップした出力となる。

第５図は上述の減速原理を示し、第５図イにおいて、
入力環20のギヤ23の歯数は61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、2
70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。

また、出力環19のギヤ22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
63枚目となる。

操作環18の締付け方向への回動に基づいて、入力環20
が回動させられると、この回動は、該入力環20の中心点
Ｐが出力環19の中心点Ｑに対して寸法ｅ分偏心されてい
るので、入力環20の中心点Ｐが出力環19の中心点Ｑを中
心にして回動することなにり、この回動が出力環19に対
する入力環20の公転である。

上述の入力環20の公転が、第５図イから第５図ロに示
すように、90度行われると、ギヤ22とギヤ23との噛合点
が順次移動することになり、相互のギヤ22,23噛合歯数
は15枚と1/4枚であるも、出力環19の本来の90度位置の1
5枚と3/4枚目の位置は、入力環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。

さらに、入力環20の公転が、第５図ハに示すように18
0度になると、出力環19の本来180度位置の31枚と1/2の
位置は、入力環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。

さらに、第５図ニは270度の公転を示し、第５図ホは3
60度の公転を示し、入力環20の公転が360度になると、
該入力環20の頂点にある61枚目（０枚目）に対して、出
力環19の頂点も61枚目が位置するが、しかし、出力環19
の本来360度の位置にある63枚目（０枚目）の位置は、
入力環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。

その結果、入力環20の１回の公転で出力環19には歯数
２枚分の回動が発生し、この回動が出力環19の自転であ
る。

そして、この出力環19の自転は、歯数で、 （63枚−61枚）/61枚＝２枚/61枚＝1/30.5 であり、操作環18を回動操作して入力環20に30.5回の公
転を付与すると、出力環19には１回の自転を得ることに
なり、操作環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
アップ出力が出力環19から得られる。

前述の入力環20の外周面には、外周輪24で包みこんだ
ベアリング25を保有し、上述の外周輪24が操作環18の内
周面に接触して、全体が挿入される。

第３図に示すように、前述の入力環20の内端面には、
複数箇所にピン26…を連設し、これと対向する固定環21
の外端面には、該ピン26…の公転を許容する大きさの凹
部27…を形成して、相互を嵌合し、これらピン26および
凹部27は固定環21がチャック本体11に固定されること
で、入力環20の自転を阻止し、公転のみを許容する。

前述の固定環21をチャック本体11に固定するために、
該固定環21の中心部には後端側が大径になるテーパ状の
圧接面28を形成し、チャック本体11側にもこれに対応す
る圧接面29を形成し、これら圧接面28,29は前述のネジ
環15がツールの締付け方向に回動し、チャック爪12がツ
ールを締付けたときに生じる反力でベアリング30を介し
て固定環21を押圧することにより、相互が圧接し、固定
環21がチャック本体11に固定される。

第４図にも示すように、前述の固定環21の内端側の円
周上には歯山31を刻設し、さらに、この歯山31に係合す
る複数のボール32を保持した弾性環33を固定環21の後面
に配設し、該弾性環33の弾性でボール32を介して固定環
21を付勢することで、固定環21の圧接固定の解除および
回り止めとして作用する。

なお、図中、34は止めリング、35は固定リングであ
る。

そして、操作環18の後部にはカバー36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。

なお、前述のネジ環15は２つ割りに形成して、チャッ
ク本体11に組付けた後、出力環19を圧入することで、一
体にしているが、この両者の一体構成は、相互にネジを
刻設してネジ込みで固定するも、あるいは、スプライン
嵌合にしてＥリングで抜け止めするも、いかなる手段で
一体構造にするもよい。

図中、37はベアリングである。

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、操作環18を締付け
方向に回動する。

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の固定環
21はチャック本体11に対してフリーの状態であるため、
出力環19、入力環20、固定環21が連結抵抗で一体とな
り、これらが一体して回動することで、操作環18の回動
が直接ネジ環15の回動となり、速いネジ送りでチャック
爪12を送出す。

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、該負荷でネジ環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30を介して
固定環21を後方に押下げる。

これによって、固定環21とチャック本体11との圧接面
28,29が圧接されるので、固定環21がチャック本体11に
固定され、トルクアップ機構17が作用状態になる。

すなわち、操作環18の回動で入力環20が公転し、この
公転でサイクロイドギャ22,23の歯数差で減速された大
きなトルク出力が出力環19に生じ、この出力環19のトル
ク出力でネジ環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。

このようにしてツールを挟持した状態で作業を行った
場合、大きいトルクでツールを締付けているので、チャ
ック爪12の緩みはなく、しかも、固定環21の内端の歯山
31に、弾性環33のボール32が係合しているので、振動に
対してもチャック爪12の緩みが防止される。

次に、ツールを外すときは、操作環18を緩み方向に回
動すればよい。

この場合、チャック爪12が緩んで、ネジ環15に反力が
なくなると、弾性環33が固定環21を押し戻すので、該固
定環21とチャック本体11との圧接面28,29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、ネジ環15
は操作環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され、チャック爪12が拡大摺
動して、ツールを外すことができる。

なお、ネジ環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のネジ終端とネジ環15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、出力環19が固定状態に
なる。

しかし、固定環21は前述のように圧接が解除されてフ
リーであるため、操作環18の回動による入力環20の公転
はサイクロイドギャの歯数差分自転が生じるも、この自
転は固定環21を空転させることになり、その結果、ネジ
環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。

この実施例によれば、ツールの挟持は、トルクアップ
機構17によりトルクアップされた締付け力で挟持される
ので、強固であり、チャックハンドルを用いた場合と等
価な挟持が得られる。

さらに、上述のトルクアップ機構17は、出力環19、入
力環20、固定環21の３枚がリング状に形成される構造で
あるため、チャック爪12との構造の結合が容易であっ
て、コンパクトに構成することができ、また、構造が簡
単でありながら、大きなトルクの伝達力を有する。

また、作業中の振動に対する操作環18やチャック爪12
の緩みは弾性環33による歯山31とボール32の付勢噛合で
防止され、より一層の強固なツールの挟持が得られる。

さらに、上述の弾性環33は、緩み止めの作用の他に、
チャック本体11に対する操作環18の抜け止め、さらに、
チャック爪12からツールを外すときにチャック本体11と
チャック爪12との圧接の解除作用を行い、３つの作用を
１部品で行うことで、部品点数を少なくし、よりコンパ
クトに構成することができる。

さらに、入力環20の外周面には外周輪24を介してベア
リング25を保有しているので、この入力環20を操作環18
の内周部に挿入して組立てるとき、ベアリング25を、例
えば、グリスで固定して外周輪24で保持すると、操作環
18に挿入するとき、ベアリング25の落下がなくなり、組
立てが簡単容易となり、生産性が向上する。

なお、上述の実施例では、チャック爪12をその外周の
ネジ環15でネジ送りしたが、前述の従来技術で開示した
特開昭63-174804号公報で見られるような、チャック爪
のネジ送りタイプにも、この発明のトルクアップ機構17
を介装することができるので、他の構成を含めて、この
発明は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】

図面はこの発明の一実施例を示し、 第１図はツールチャックの断面図、 第２図は第１図中のA-A線視断面図、 第３図は第１図中のB-B線視断面図、 第４図は第１図中のC-C線視断面図、 第５図イ〜ホは減速原理を示す説明図である。 10……ツールチャック、11……チャック本体 12……チャック爪、15……ネジ環 17……トルクアップ機構、18……操作環 19……出力環、20……入力環 21……固定環、22,23……サイクロイドギャ 24……外周輪、25……ベアリング 28,29……圧接面、31……歯山 32……ボール、33……弾性環

Claims (1)

(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、上記チャック本体の
   外周部に嵌着した操作環の正逆転でネジ環を回動し、こ
   のネジ環のネジ送りで前記チャック爪を拡縮方向に摺動
   させて、ツールの挟持および解除を行うツールチャック
   であって、 前記ネジ環に固定した出力環と、前記操作環に偏心した
   状態で遊嵌保持させた入力環と、前記チャック本体に固
   定および解除される固定環とを並設し、 前記出力環に内周部を、また入力環に外周部をそれぞれ
   形成し、これら内外周部を重合して、それぞれの対向部
   に歯数差を有するサイクロイドギャを刻設噛合し、 前記入力環の外周面に、外周輪を介しベアリングを保有
   して、操作環に挿入し、 上記入力環と固定環との間に、入力環の公転を許容する
   状態にピン連結し、上記固定環とチャック本体との対向
   面にネジ環の締付けによる反力により圧接固定される圧
   接部を形成すると共に、 前記固定環の圧接を解除する方向に該固定環を付勢する
   付勢手段を設けたツールチャック。