JP3391855B2 - 回転工具の回転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電動ドライバーのような
回転工具において、締め付けトルクが設定値に達した時
に動力伝達を遮断するクラッチを備えるとともに、この
クラッチ作動に伴ってモータをオフとするスイッチを備
えている回転制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】締め付けトルクが設定値に達した時に動
力伝達を遮断するクラッチを備えた回転工具は従来より
種々のものが提供されているが、このクラッチの動作時
に、モータの停止も行うようにしたもの、所謂オートス
トップとしたものがある。そして、このオートストップ
を実現するにあたり、クラッチとシャットオフ用のスイ
ッチとを機械的に連係させたものが、特開平１−２５２
３６９号公報に示されている。

【０００３】ところで、上記クラッチとしては、通常時
は互いの係合によって一体に連結されている一対のクラ
ッチ部材で構成されるとともに、負荷トルクが設定トル
クより大きくなった時には、一方のクラッチ部材が他方
のクラッチにおける突起に乗り上げる動作を繰り返しつ
つ空転を行うことで動力伝達を遮断するものが用いられ
るが、このクラッチ動作とシャットオフ用スイッチのオ
フ動作とを機械的に連係させるにあたっては、上記乗り
上げ動作が繰り返されることによってオンオフが繰り返
されることがないようにしておかなくてはならない。従
って、上記公報に示されたものでも、シャットオフ用ス
イッチをいったんオフとすれば、モータのオンオフ用の
トリガーハンドルが元に戻されるまではオフ状態が維持
されるようになっている上に、モータ停止時にはモータ
にブレーキがかかるようにしてある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報で示
されたものでは、上記オフ状態の維持動作を、モータの
オンオフ用のトリガーハンドルによって行っているため
に、トリガーハンドルを少しだけ引いた状態では、オフ
状態の維持動作がなされないことが生じるものであり、
安定したシャットオフ動作を得ることができなかった。

【０００５】本発明はこのような点に鑑み為されたもの
であり、その目的とするところはクラッチとシャットオ
フ用のスイッチとを機械的に連係させたものにおいて、
安定したシャットオフ動作を得ることができる回転工具
の回転制御装置を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、モー
タの回転軸から出力軸に至る動力伝達を所定の負荷トル
クによって遮断するクラッチと、このクラッチの動作に
連動してモータへの通電を遮断するスイッチとを備えて
いる回転工具の回転制御装置において、クラッチとスイ
ッチとを連動させる連動部材が、クラッチ動作に応じて
移動する移動部材と、その回転によって反転オルタネー
ト型のスイッチを作動させるカムプレートとで構成され
ているとともに、カムプレートは移動部材と係合すると
ともに移動部材の往復移動によって自身を一方向に回転
させてスイッチを作動させるラチェットカム部を備えて
いることに特徴を有している。

【０００７】

【作用】本発明によれば、クラッチの動作時に移動部材
の往復移動に対して一方向の動きのみがカムプレートを
介してスイッチに伝えられる上に、スイッチが反転オル
タネート型となっているために、別途リセット操作が加
えられない限り、スイッチはオフ状態を維持する。

【０００８】

【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述す
ると、図２に示す回転工具は、その出力部であるチャッ
ク９０にドライバービットやドリルビットが選択的に取
り付けられる電動ドリルドライバーであり、また本体１
におけるハンドル部１１に着脱自在に装着される蓄電池
パック９５内の蓄電池を電源とするとともに、トリガー
ハンドル１５を引いた際にオンとなるスイッチユニット
１６を通じて給電されるモータ２０を回転動力源とする
電池電源型の電動式のもので、そのハウジング１０の後
端部には、トリガーハンドル１５の引き具合に応じた出
力を出すスイッチユニット１６内のスピードコントロー
ルモジュールの出力に応じて、モータ２０の回転数をデ
ューティ比の変化で制御するドライブ回路Ｄと、締め付
けトルクが設定値に達した時にモータ２０への通電を遮
断するシャットオフスイッチＳ、モータ２０の回転方向
を切り換えるための正逆切換スイッチ（これはスイッチ
ユニット１６内に組み込まれている）等が納められてい
る。

【０００９】そして本体１内におけるモータ２０と上記
チャック９０を備えた出力軸９との間には、ギアケース
８と締め付けトルク設定用部材とが納められ、ギアケー
ス８内には図３に示すように、モータ２０の出力を減速
する３段の遊星機構と、電動ドライバーとして使用する
時のための締め付けトルク調整用クラッチと、手締め作
業を行う場合に本体１に対して出力軸９をロックするロ
ック機構とが納められている。

【００１０】上記モータ２０の回転軸に設けられたサン
ギア２１と、ギアケース８内面に固着されたリングギア
２３とにキャリア２４で支持された複数個の遊星ギア２
２が噛み合っており、そしてキャリア２４に一体に形成
されているサンギア２５と上記リングギア２３における
他の内歯車部とに複数個の遊星ギア２６が噛み合ってい
る。そし上記遊星ギア２６を支持しているキャリア２７
は、３段目の遊星機構のサンギア２８を一体に備えてお
り、このサンギア２８と、ギアケース８内に遊転自在に
配されたリングギア３１とに遊星ギア２９が噛み合って
いる。遊星ギア２９を支持しているキャリア３０は、上
記ロック機構におけるロック板６０を介して出力軸９に
連結されている。なお、手締め作業時のためのオートロ
ックを行うロック機構については説明を省略する。

【００１１】締め付けトルク調整用クラッチは上記３段
目の遊星機構における遊転自在とされたリングギア３１
を利用しているもので、このリングギア３１の軸方向端
面に形成された突条３２と、ギアケース８の段部を軸方
向に貫通するものとして設けられている貫通孔に配設さ
れて上記突条３２と係合するボール３３と、ギアケース
８の小径とされた先端部外周面に配されている調整部材
３４と、調整部材３４に一端を弾接するとともに他端を
クリック板３５とクラッチ板３６とを介して上記ボール
３３に弾接させるクラッチばね３７と、本体１の先端部
に回動自在に取り付けられたクラッチハンドル３とから
トルク調整用クラッチ及び締め付けトルク設定部とが形
成されており、調整部材３４はギアケース８の小径部外
周面に形成された雄ねじと螺合する雌ねじを内周面に備
えるとともに、前記クラッチハンドル３の内面に形成さ
れている軸方向の縦溝と摺動自在に係合する突起３９を
外周面に備えて、クラッチハンドル３の回転に伴なって
ギアケース８に対し、軸方向に螺進退するものとなって
いる。なお、クラッチハンドル３の回転に伴って、クリ
ック板３５も回転するようになっている。そして、クリ
ック板３５とボール３３との間に位置する環状のクラッ
チ板３６は、ギアケース８に対して回転不能に且つ軸方
向移動自在に取り付けられるもので、連動レバー４の一
端が連結されている。

【００１２】次に、トルク調整用クラッチの動作につい
て説明する。モータ２０の出力は、１段目及び２段目の
遊星機構と、クラッチばね３７による付勢でボール３３
が係止することにより回転が妨げられているリングギア
３１を備えた３段目の遊星機構とによって減速されて出
力軸９に伝達される。そしてリングギア３１にかかる負
荷トルクが、クラッチばね３７によって与えられたボー
ル３３とリングギア３１の突条３２との間の係合力より
も高くなれば、リングギア３１がクラッチばね３６に抗
してボール３３を押し出して、空転を始める。リングギ
ア３１とボール３３とからなるトルク調整用クラッチ部
が滑るために、締め付けトルクの制限がなされるわけで
ある。なお、ここではリングギア３１の突条３２の断面
形状を図７に示すように、２つの傾斜面を組み合わせた
形状とし、クラッチのトルクを決定することになる立ち
上がり部分の傾斜角θ１よりも、山の頂上部側の傾斜角
θ２を小さくして、後述するシャットオフスイッチＳの
切換に必要なストローク（突条３２の高さ）を確保しつ
つ、クラッチ動作の安定化を図っている。

【００１３】クラッチハンドル３を回転させることによ
り、調整部材３４を図３中において下方に移動させてク
ラッチばね３７を圧縮したならば、ボール３３とリング
ギア３１との係合力が大きくなるために、リングギア３
１が空転を始める負荷トルクが大きく、つまりは締め付
けトルクが大きくなる。そして、調整部材３４がクラッ
チ板３６に接するところまで調整部材３４を移動させれ
ば、ボール３３が突条５１に押されて後退することがで
きなくなるために、クラッチ部の滑り出しトルクが無限
大となるものであり、電動ドリルとしての使用に適した
状態となる。尚、クラッチばね３７からリングギア３１
に加えられるスラスト力は、ギアケース８を貫通してい
るスラスト受け用ピン８０によって受けている。

【００１４】次に、シャットオフスイッチＳ及び上記ク
ラッチとシャットオフスイッチＳとを連動させている連
動機構について説明する。シャットオフスイッチＳは図
４に示すように、共通端子板５０によって一端が支持さ
れた可動接点板５１と、この可動接点板５１の先端とケ
ース５４内面との間に架設された反転ばね５５、一対の
固定接点端子板５２，５３とからなるもので、反転ばね
５５の反転動作によって、可動接点板５１が固定接点端
子板５２に接した状態と、固定接点端子板５３に接した
状態とが共に保持されるようになっている反転オルタネ
ート型のものであり、その上面側にはカムプレート７が
ケース５４の軸孔５６に挿入される軸７０を中心に回動
自在に取り付けられている。このカムプレート７は、ケ
ース５４に形成された長孔を通じてケース５４に入って
上記可動接点板５１の両側に位置する一対の駆動ボス７
１，７１と、軸７０の近傍に設けられたラチェットカム
部７２と、軸７０から離れたところに設けられたリセッ
トピン７４とを備えたもので、ラチェットカム部７２は
送り爪７３を有している。

【００１５】一方、一端が前述のようにクラッチ板３６
に連結された連動レバー４は、図１に示すように、線ば
ねによって形成されたもので、その他端には作動片４１
が取り付けられている。この作動片４１は、前記クラッ
チの動作に伴って連動レバー４が軸方向に動く時、カム
プレート７におけるラチェットカム部７２との係合で、
カムプレート７を一方向に回転させることで、シャット
オフスイッチＳを駆動する。

【００１６】すなわち、シャットオフスイッチＳは、後
述する理由によって、通常時、可動接点板５１が固定接
点端子板５３に接している状態に反転ばね５５で保たれ
ている。また、前記クラッチ部が動力伝達の切り離しを
行っていない状態では、連動レバー４は図１(a)に示す
ように、その作動片４１の側面をラチェットカム部７２
の送り爪７３の側面に接している状態にある。この時、
トリガーハンドル１５を引けば、スイッチユニット１６
内のメインスイッチＳ１がオンとなるために、モータ２
０は正逆切換スイッチＳ３で設定された回転方向に回転
を行う。図６中のＳ２はスピードコントロールを無効と
するためのスイッチである。

【００１７】そして、モータ２０を回転させて作業を行
っている際に、その負荷トルクが設定トルクより大きく
なれば、前述のように、リングギア３１が空転を始める
のであるが、この時、リングギア３１の突条３２によっ
て図１(b)(c)に示すように、ボール３３及びクラッチ板
３６がクラッチばね３７に抗して押し出され、突条３２
を乗り越えたところで図１(d)(e)に示すように、クラッ
チばね３７による付勢でクラッチ板３６及びボール３３
は再度リングギア３１側に戻される。

【００１８】この時のクラッチ板３６の動きに伴って、
連動レバー４もその長手方向に動くわけであるが、ボー
ル３３が突条３２の表面を登る時、作動片４１はラチェ
ットカム部７２の送り爪７３の前方側に移動し、ボール
３３及びクラッチ板３６がクラッチばね３７の付勢で戻
される時、連動レバー４の作動片４１は、送り爪７３と
の係合でカムプレート７を回転させるものであり、この
回転によって、シャットオフスイッチＳの可動接点板５
１は固定接点端子板５２側に切り換えられるとともに、
この状態が反転ばね５５によって保持される。シャット
オフスイッチＳのこのような切り換えにより、モータ２
０への通電が遮断されると同時に、図６から明らかなよ
うに、モータ２０はその両極が短絡されることでブレー
キがかかる。クラッチの作動で動力伝達が断たれるとと
もに、モータ２０の停止がなされるわけである。

【００１９】シャットオフスイッチＳの復帰は、図５に
示すように、トリガーハンドル１５から指を離すことに
よってなされる。この操作によるトリガーハンドル１５
の復帰ばね（図示せず）の付勢による復帰に伴い、トリ
ガーハンドル１５から突設したリセット突起７５がカム
プレート７のリセットピン７４と係合してカムプレート
７を逆回転させるために、可動接点板５１は再度固定接
点端子板５３側に切り替わり、この時、カムプレート７
のラチェットカム部７２における送り爪７３は、連動レ
バー４を撓ませつつ、作動片４１との位置関係を、図１
(e)に示す状態から図１(a)に示す状態に戻す。

【００２０】ここにおいて、クラッチの動作に伴うシャ
ットオフスイッチＳの切り換えを、ボール３３及びクラ
ッチ板３６がリングギア３１の突条３２に乗り上げる際
の動きではなく、乗り上げた後の復帰動作で行うように
しているのは、上述のようにスピードコントロール付き
であって、モータ２０の回転速度が低速に設定されてい
る時に、上記乗り上げ動作でモータ２０を停止させてし
まうと、ボール３３が突条３２に乗り上げた状態のまま
でモータ２０が完全に停止してしまい、再始動させるこ
とができなくなるおそれを排除するためである。

【００２１】また、連動レバー４によるカムプレート７
の駆動点と、トリガーハンドル１５の復帰に連動させて
カムプレート７の復帰を行わせるためのリセットピン７
４とをカムプレート７における離れた点においたのは、
カムプレート７を回転させる動作をより確実にするため
である。シャットオフスイッチＳのケース５４には、図
２に示すように、ギアケース８との位置決め嵌合部５８
を設けておくと、クラッチとシャットオフスイッチＳと
の間の位置精度が向上することになり、安定した動作を
確実に得ることができるものとなる。

【００２２】図８に示すカムプレート７は、高速且つ低
クラッチ荷重の際、つまりモータ２０の回転慣性が大で
ある時の上記動作を更に安定させるために、補助レバー
８１を付加したものである。ラチェットカム部７２の近
傍に設けた軸孔７６に一端軸部８２が差し込まれてこの
軸部８２を中心に回動自在となっている補助レバー８１
は、ラチェットカム部７２の送り爪７３の近傍に位置す
る中間片８３と、カムプレート７に形成された長孔７７
を通じてカムプレート７の下方側に突出するリセット片
８４とを備えており、図８(b)に示すように、一方向に
回動した時、リセット片８４がリセットピン７４に接し
てこの方向の回動が阻止されるとともに、中間片８３が
送り爪７３の前方側に位置し、逆方向に回動した時に
は、中間片８３が送り爪７３の前方位置から退去すると
ともに、リセット片８４がリセットピン７４より離れる
ものである。

【００２３】そして、補助レバー８１は、そのリセット
片８４が、トリガーハンドル１５のリセット突起７５と
カムプレート７のリセットピン７４との間に位置するた
めに、トリガーハンドル１５が引かれていない時には、
トリガーハンドル１５の復帰ばねの力によって、補助レ
バー８１は図９(a)に示すように、リセット片８４がリ
セットピン７４に接しているとともに、中間片８３が送
り爪７３の前方位置にあって、連動レバー４先端の作動
片４１の側面を押している。

【００２４】この状態からトリガーハンドル１５を引け
ば、トリガーハンドル１５から加えられていた力がかか
らなくなるために、補助レバー８１は連動レバー４の弾
性で押されることで回動して、図９(b)に示すように、
中間片８３が送り爪７３の前方位置から退去するととも
にリセット片８４がリセットピン７４から離れるもので
あり、この状態で前記クラッチが作動して、連動レバー
４が図９中の下方に一旦移動した後、元に戻る時、作動
片４１は中間片７３に邪魔されることなく送り爪７３を
押してカムプレート７を回転させて、シャットオフスイ
ッチＳを切り換える。この後、トリガーハンドル１５か
ら指を離せば、その復帰力によって、補助レバー８１の
リセット片８４が押されてリセットピン７４に接触する
とともにカムプレート７も復帰回転して、シャットオフ
スイッチＳも元の状態に戻るものであり、この時、補助
レバー８１がその中間片８３で作動片４１の側面を押圧
するために、カムプレート７のラチェットカム部７２は
連動レバー４の作動片４１に接することなく、初期状態
に復帰する。復帰回転するカムプレート７の送り爪７３
で連動レバー４をその軸方向に押し戻すようなことがあ
れば、次にトリガーレバー１５を引いて作動させると同
時にシャットオフが働いてしまう異常を生じるが、この
ような事態を招くことがなくなっているものである。

【００２５】なお、クラッチの形態は上記実施例で示し
たものに限るものではない。たとえば前記従来例に記さ
れている形態のクラッチであってもよい。また、クラッ
チの動作に伴うシャットオフスイッチＳの切り換えを、
ボール３３及びクラッチ板３６がリングギア３１の突条
３２に乗り上げる際の動きで行ってもよい。特に、スピ
ードコントロール機能を有していないものならば、これ
でも問題を生じることはない。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明においては、クラッ
チとスイッチとを連動させる連動部材が、クラッチ動作
に応じて移動する移動部材と、その回転によって反転オ
ルタネート型のスイッチを作動させるカムプレートとで
構成されているとともに、カムプレートは移動部材と係
合するとともに移動部材の往復移動によって自身を一方
向に回転させてスイッチを作動させるラチェットカム部
を備えているために、つまりはクラッチの動作時に移動
部材の往復移動に対して一方向の動きのみがカムプレー
トを介してスイッチに伝えられる上に、スイッチが反転
オルタネート型となっているために、別途リセット操作
が加えられない限り、スイッチはオフ状態に移行すると
そのオフ状態を維持するものであり、従って、安定した
シャットオフ動作を得ることができるものである。

【００２７】またクラッチが、突条を有するクラッチ部
材と、このクラッチ部材の突条にばね付勢にて係合する
他のクラッチ部材とで構成されて動力伝達の遮断がクラ
ッチ部材の突条への他のクラッチ部材の乗り上げ通過に
よってなされるものである時、移動部材の移動によるカ
ムプレートの回転を、上記他のクラッチ部材の突条への
乗り上げの後の復帰に伴う移動部材の移動でなされるよ
うにしておけば、スピードコントロール付きであってモ
ータの回転が低速である時にシャットオフ動作がなされ
ても、クラッチ動作及びシャットオフ動作を確実なもの
とすることができる。

【００２８】さらに、モータのオンオフ用のメインのス
イッチを制御するトリガーハンドルの復帰動作でカムプ
レートを復帰回転させるとともに、トリガーハンドルの
復帰動作に伴ってラチェットカム部から移動部材を引き
外す補助部材を設けておけば、カムプレートと移動部材
との連係動作がより確実になされるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a)〜(e)は一実施例の動作を示す動作説明図で
ある。

【図２】同上の断面図である。

【図３】同上のギア部の断面図である。

【図４】(a)はシャットオフスイッチの平面図、(b)はシ
ャットオフスイッチの断面図、(c)はカムプレートの斜
視図である。

【図５】(a)(b)(c)はトリガーハンドルとカムプレート
の動きを示す斜視図である。

【図６】同上の回路図である。

【図７】同上のリングギアにおける突条の断面図であ
る。

【図８】カムプレートの他例を示すもので、(a)は分解
斜視図、(b)は平面図である。

【図９】(a)(b)は同上のカムプレートと連動レバーとト
リガーハンドルの動きを示す平面図である。

【符号の説明】

Ｓ シャットオフスイッチ ４ 連動レバー ７ カムプレート

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの回転軸から出力軸に至る動力伝
   達を所定の負荷トルクによって遮断するクラッチと、こ
   のクラッチの動作に連動してモータへの通電を遮断する
   スイッチとを備えている回転工具の回転制御装置におい
   て、クラッチとスイッチとを連動させる連動部材が、ク
   ラッチ動作に応じて移動する移動部材と、その回転によ
   って反転オルタネート型のスイッチを作動させるカムプ
   レートとで構成されているとともに、カムプレートは移
   動部材と係合するとともに移動部材の往復移動によって
   自身を一方向に回転させてスイッチを作動させるラチェ
   ットカム部を備えていることを特徴とする回転工具の回
   転制御装置。
2. 【請求項２】 クラッチは、突条を有するクラッチ部材
   と、このクラッチ部材の突条にばね付勢にて係合する他
   のクラッチ部材とで構成されて動力伝達の遮断がクラッ
   チ部材の突条への他のクラッチ部材の乗り上げ通過によ
   ってなされるものであり、移動部材の移動によるカムプ
   レートの回転は、上記他のクラッチ部材の突条への乗り
   上げの後の復帰に伴う移動部材の移動でなされることを
   特徴とする請求項１記載の回転工具の回転制御装置。
3. 【請求項３】 カムプレートはモータのオンオフ用のメ
   インのスイッチを制御するトリガーハンドルの復帰動作
   で復帰回転するものであって、カムプレートにおけるト
   リガーハンドルとの係合部が、ラチェットカム部から離
   れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１記
   載の回転工具の回転制御装置。
4. 【請求項４】 カムプレートはモータのオンオフ用のメ
   インのスイッチを制御するトリガーハンドルの復帰動作
   で復帰回転するものであるとともに、トリガーハンドル
   の復帰動作に伴ってラチェットカム部から移動部材を引
   き外す補助部材を備えていることを特徴とする請求項１
   記載の回転工具の回転制御装置。