JP3514034B2 - シャーレンチ - Google Patents

シャーレンチ

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JP3514034B2
JP3514034B2 JP11639696A JP11639696A JP3514034B2 JP 3514034 B2 JP3514034 B2 JP 3514034B2 JP 11639696 A JP11639696 A JP 11639696A JP 11639696 A JP11639696 A JP 11639696A JP 3514034 B2 JP3514034 B2 JP 3514034B2
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    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1415—Break members; Arrangements specially adapted for break-bolts

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はビル建築、橋梁建築
等に使用される鉄骨の締結に用いるシャーレンチに関す
るもので、特にコードレスシャーレンチに採用して好適
なものである。
【０００２】
【従来の技術】図９は鉄骨の締結に用いられるシャーボ
ルトを示し、Ｍ１６〜Ｍ２４のボルト１の先端には、締
付時にインナソケット２に把持されるチップ３が設けら
れ、ナット４とボルト１の頭５の間に鉄骨６を挾み込
み、図１２に示すシャーレンチのアウタソケット７及び
インナソケット２で夫々ナット４及びチップ３を保持
し、３００〜１０００Ｎｍの強大なトルクで締め付け
る。チップ３にはくびれ部８があり、くびれ部８の均一
な剪断トルクでねじ切れる性質を利用し、所定の締付ト
ルクを得るようにしている。
【０００３】図１２に示すコードレスシャーレンチは、
本出願人が先に出願した特願平７−２９２５７号で提案
したもので、ハンドル１４の下部に着脱可能な蓄電池２
８によりモータ９を駆動し、平歯車１０、１１、傘歯車
１２、１３及び３段の遊星歯車機構を介して約１／２４
００に差動減速し、インナソケット２とアウタソケット
７の間に３００〜１０００Ｎｍの強大な締結トルクを得
ていた。ハンドル１４は、ソケット２、７、遊星歯車機
構、傘歯車１２、１３からなる出力部とモータ９等の動
力部を連結する形で出力部後端１８から下方に突出して
取り付けられている。ハンドル１４内にはモータ９と蓄
電池２８の接続を開閉するメインスイッチ（以下モータ
スイッチという）１９と、傘歯車１３の後端からプラン
ジャ２０とソレノイドコイル２１の吸引力を利用して歯
車内部の貫通穴を介して前方に延びたロッド２２によっ
て剪断されたチップ３を押し出すソレノイドコイル式チ
ップ排出機構を駆動するサブスイッチ（以下チップスイ
ッチという）２３が収納されている。図１２のシャーレ
ンチを以下説明の便宜上従来のシャーレンチという。
【０００４】図１３に示すシャーレンチは、３０〜６０
ｍに及ぶ長い電源コードを介して供給される商用１００
Ｖ電源によって駆動される直巻整流子モータを駆動源と
するもので、動作原理は前記コードレスシャーレンチと
ほぼ同じである。以下図１３のシャーレンチをコード付
シャーレンチという。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】コードレスシャーレン
チは、コード付シャーレンチに比べて以下に示す原理的
な理由によりいくつかの性能の違いがあった。
【０００６】１．コードレスシャーレンチはナットの空
送りの回転が低く時間がかかる コード付シャーレンチは、高電圧のため１２Ａ程度の電
流でも１００Ｖ×１２Ａ＝１２００Ｗの入力電力が得ら
れ、モータのパワーは大きく取れる。しかし、コードレ
スシャーレンチの場合、現状技術では電圧２４Ｖ、容量
２Ａｈ程度の蓄電池が限界であり、モータの焼損やスイ
ッチ接点の溶着に対する電流許容量の限界から、２４Ｖ
では約３０Ａが電流の限界であるため、この制限から得
られるモータの許容入力電力は、２４Ｖ×３０Ａ＝７２
０Ｗ程度が限界である。コード付シャーレンチのモータ
に比べて約４０％も非力なモータでコード付シャーレン
チと同様の締結トルクを得るためには、コードレスシャ
ーレンチの減速比をコード付シャーレンチの減速比の１
／１５００から１．６倍の１／２４００に上げる必要が
ある。従ってモータの回転数がたとえ同じでも、減速さ
れた先端のインナ、アウタソケット２、７の回転はコー
ドレスシャーレンチの方がより低速になってしまう。
【０００７】コードレスシャーレンチとコード付シャー
レンチでは前記パワーの差以外に、モータの構造に違い
があり特性も異なる。すなわちコードレスシャーレンチ
のモータは、界磁が永久磁石で一般的に他励形モータに
分類され、界磁の強さが永久磁石によって決まる一定値
のため、負荷電流と回転数の関係は右下がりの一次的な
ものとなり（図１０の実線）、負荷電流とトルクの関係
は右上がりの一次的なものとなる（図１１の実線）。コ
ード付シャーレンチは、界磁巻線が電機子巻線と直列に
接続されるため、負荷電流によって界磁の強さが変化
し、負荷電流と回転数の関係は右下がりの二次関数的な
ものとなり（図１０の点線）、負荷電流とトルクの関係
は右上がりの二次関数的なものとなる（図１１の点
線）。すなわちこの違いによって、無負荷回転数と締結
時の回転数の差が、コードレスシャーレンチよりもコー
ド付シャーレンチの方が大きい。
【０００８】更にコードレスシャーレンチは蓄電池２８
とモータ９間のリード線は僅か数１０ｃｍと短くかつ一
定であるが、コード付シャーレンチは３０〜６０ｍの長
い電源コードによる電圧降下が大きく、電圧降下量は流
れる負荷電流が大きければ大きい程大きくなる。従っ
て、コードレスシャーレンチの場合無負荷時と負荷時の
回転数の差は図１０と同じであるが、コード付シャーレ
ンチの場合、無負荷時と締結中の負荷時では電圧降下量
の差が大きく、図１０の鎖線のように大きくなる。
【０００９】シャーレンチでナット４を締め込む際には
予め鉄骨６にボルト１を挿入しワッシャとナット４をは
め込み、手でナット４とワッシャ、鉄骨６が密着するま
で締め込んでおく。ところが、この仮締めが不完全でね
じピッチ１ピッチ分位ナット４が浮いた状態でシャーレ
ンチによって本締めする場合が現場作業では多い。この
場合、ナット４が密着するまでシャーレンチは無負荷回
転数で回転しながら締め込むが、無負荷状態でも回転数
が２５ｒｐｍ程度と低速のため１ピッチ分締めるのに
２．５秒かかってしまう。これはコード付シャーレンチ
の場合で、コードレスシャーレンチの場合、無負荷回転
数が１０ｒｐｍ程度と更に低速のため、１ピッチ分締め
るのに６秒もかかってしまう。ナット４と鉄骨６が密着
後約９０度程回転し締め付けが完了するまでの時間は４
秒程度であり、これはコードレスシャーレンチ及びコー
ド付シャーレンチ共に同じ様にセットされている。従っ
て、コード付シャーレンチの場合仮締めから本締めまで
の１サイクルの時間は６．５秒で、コードレスシャーレ
ンチは１０秒と倍近くかかってしまう。これはコードレ
スシャーレンチが低電圧で永久磁石モータを用い、無負
荷回転数が上がりにくいという宿命的欠点であるが、現
場作業者にとっては例えば図８に示すようなカチアゲ作
業では５ｋｇに及ぶ重いシャーレンチを１０秒も支えて
待つことは、疲労が大きいと共に能率が悪く絶対的に改
善を望まれる欠点である。
【００１０】２．モータハウジング部は狭く、モータス
イッチとチップスイッチの２個のスイッチが入らない 前記カチアゲ作業時には、ハンドル１４が作業者から離
れた位置にあるためボルト締付けからチップ排出までの
一連の作業の間重いシャーレンチを支える疲労が大き
い。この課題解決のためハンドル前方のモータハウジン
グ２４を握って作業ができるようにするためには、次の
ような問題点を解決する必要がある。 （１）モータスイッチとチップスイッチの２個のスイッ
チを、モータハウジング近くに配置し、かつモータスイ
ッチには３０Ａ程度の大電流が流れるため耐久性の面か
らモータスイッチの容積は大きくなり、スペースが必要
となる。 （２）電源、モータスイッチ、モータを接続するリード
線はロスを避けるため太いリード線が必要になり、リー
ド線を配線するために大きなスペースが必要になる。
【００１１】３．ナット空送り高速化のための自動変速
機構の問題点 上記したコードレスシャーレンチ固有の空送りが遅いと
いう問題点の解決策として、減速歯車列のいずれかの部
位に無負荷状態では回転数が高く（減速比小、低トル
ク）、締結を開始した負荷状態では回転数が低く（減速
比大、高トルク）なるような自動変速機構を備える方法
は有効である。従来の締結工具用自動変速機構として
は、遊星歯車列を用い遊星歯車機構全体を回転させるこ
とによって低トルク高速回転させ、内歯車の回転を止め
ることで遊星歯車歯車支持枠から高トルク低速回転を得
ることができるようにした機構が例えば特公昭５７−４
８３４８号等で提案されている。これを例えば、外周の
２組の内歯車が一体で形成された２段の遊星歯車列から
なる減速機構（図１４）で自動変速を行う場合を例に説
明すると図１５のようになる。１段目の内歯車を２段目
とは別体ものとし、内歯車の外周に回転方向を一方向に
規定するワンウェイクラッチを配し、また太陽歯車を駆
動する駆動軸に対して遊星歯車支持体をクラッチによっ
て係脱自在とする。遊星歯車支持体にかかるトルクが所
定値以下の場合、クラッチによって駆動軸から遊星支持
体に直接減速なしに回転が伝わり、この時内歯車はワン
ウェイクラッチの作用で空転している。遊星歯車支持体
にかかるトルクが所定値以上になると、クラッチが外れ
駆動軸の回転は遊星歯車で減速され遊星歯車支持体へ伝
わると同時に内歯車には回転方向とは逆方向にトルクが
作用するためワンウェイクラッチは空転せずロックされ
る。この自動変速機構の問題点としては、 （１）２段の遊星歯車列の内歯車を、夫々別個の内歯車
に分割する必要があり、高価になる。 （２）大きな締結力に耐えるだけの強力なワンウェイク
ラッチを外径の大きな内歯車の外周に取付ける必要があ
りワンウェイクラッチが大型でかつ高価なものとなるば
かりか、減速部の径方向に大きくなり、直径の２乗に比
例して重量がアップする。 （３）従来からの２段の遊星歯車列を、そのまま利用す
ることができないためコード付シャーレンチの自動変速
無しの歯車列とコードレスシャーレンチの自動変速付の
歯車列とを別々に２種類作る必要がありコスト高となっ
てしまう。
【００１２】本発明の目的は、上記した従来技術の欠点
を無くし、コードレスシャーレンチのナット空送りスピ
ードを上げると共にモータスイッチの小型化によるモー
タハウジング近くへのスイッチの配置を可能とし、疲労
の軽減、能率向上を図ることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記した目的は、前記課
題の順に次の手段により達成される。
【００１４】１． モータと先端のソケットの間の歯車
列の減速機構部のいずれかの部位に、負荷の状態によっ
て、無負荷に近い軽負荷の場合は減速比が小さく高速回
転し、負荷が大きく重負荷になると減速比が大きくなリ
低速回転するように、自動的に切り換える変速機構を設
ける。
【００１５】２． ハンドル内とは別に前方のモータハ
ウジングにもモータスイッチ及びチップスイッチを構成
する一対の小型のマイクロスイッチを設け、電源とモー
タの間に高容量のリレーを設けモータへの電源開閉をリ
レーで行い、モータスイッチ及びリード線に流れる電流
を小さくすることにより、スイッチの小型化及びリード
線の細線化を図る。
【００１６】３． 従来の自動変速機構の無い歯車列に
増速用の小型の遊星歯車列を１段直列に付加し、ナット
空送り中の無負荷状態では駆動軸の回転を遊星歯車支持
体から太陽歯車へ増速伝達し、太陽歯車から従来の歯車
列への駆動軸へ増速して伝達する高速低トルク状態と
し、締結開始後の負荷状態では内歯車の反動トルクが大
となり外周のスリップクラッチがすべって内歯車が空転
し、増速作用が無くなると共に駆動軸の回転は従来の歯
車の駆動軸へワンウェイクラッチを介してダイレクトに
接続し低速高トルク状態に自動的に切換える。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下一実施形態を示した図面を参
照して本発明を説明する。図３は本発明コードレスシャ
ーレンチの全体構成を示す。モータ９の回転軸先端にモ
ータピニオン２５が圧入され、モータハウジング２４内
に取付けられている。以下この部位を動力部２７とい
う。モータハウジング２４とほぼ平行に設けられたハン
ドル１４内にはモータ９と蓄電池２８間を開閉するモー
タスイッチ１９が収納されている。以下この部位をハン
ドル部２９という。ハンドル１４とモータハウジング２
４の下方にはこれらをまたぐ状態で蓄電池２８が配設さ
れ、蓄電池２８の電極３０に接触したターミナル３１は
モータスイッチ１９に接続される。蓄電池２８は、後述
するインナソケット２や遊星歯車からなる後述する出力
機構部３２とはハンドル１４を基準に対称の位置に、ハ
ンドル１４の蓄電池挿入部３３へ下方から挿入され、ハ
ンドル１４とモータハウジング２４をまたぐ位置でバネ
７８により付勢されてスライドするスライドプレート７
９に設けられたラッチ３４、３５で着脱可能に保持され
ている。図４に示す如く、正面から見ると蓄電池２８の
幅寸法Ｂはモータハウジング２４の幅寸法Ａよりも４５
ｍｍほど広幅に形成され、蓄電池２８がハンドル１４の
後端からモータハウジング２４の底部の１／３位にかか
る位置まで延びている。以下この部位を電源部３６とい
う。
【００１８】モータハウジング２４にはモータ９に内蔵
された図示しない冷却ファンの風の入り口となる風窓３
７が蓄電池２８寄りに、風の出口となる風窓３８がモー
タピニオン２５寄りに設けられている。蓄電池２８の抜
き差し方向はインナソケット２の長手方向と直角でハン
ドル１４の長手方向と同一である。出力機構部３２の重
量は約２．５ｋｇであり、蓄電池２８の重量は約１．２
ｋｇであるが、ハンドル１４の握り部の位置となるモー
タスイッチ１９の位置はハンドル１４の上方１／３の位
置にあり、これはシャーレンチの重心の高さ方向の位置
にほぼ等しい。
【００１９】モータスイッチ１９をＯＮするとリレー７
０がＯＮしてモータ９が駆動されてモータ９の回転が減
速機構部３９に伝わる。減速機構部３９ではギヤカバー
４０に内蔵された平歯車１０、１１で減速し、平歯車１
１に圧入された傘歯車１２から９０度方向転換して傘歯
車１３を介して傘歯車軸５３に伝わり、モータピニオン
２５の回転は約１／２４に減速される。以下この部位を
減速機構部３９という。
【００２０】傘歯車軸５３の回転は、３段の遊星歯車
列、アウタソケット７、インナソケット２、これらソケ
ット２、７をギヤカバー４０に固定するためのインナカ
バー４２等から構成される出力機構部４３に伝わる。傘
歯車１３と太陽歯車４１の間の動作については後で図
１、図２を参照して詳細に説明する。太陽歯車４１の回
転は遊星歯車１５、内歯車４４からなる１段目遊星歯車
列、太陽歯車４５、遊星歯車１６、内歯車４４からなる
２段目遊星歯車列及び太陽歯車４６、遊星歯車１７、内
歯車４７からなる３段目遊星歯車列で減速される。内歯
車４７にはアウタソケット７が、内歯車４４にはインナ
ソケット２が連結され、内歯車４４と４７の差動減速で
傘歯車１３の回転は約１／１００に減速される。遊星歯
車１５、１６は、共に同一モジュール、同一歯数の一体
で削り出された内歯車４４に噛み合っている。減速機構
部３９と出力機構部４３を合わせて出力部４８という
が、以上の伝達経路でモータ９の回転は約１／２４００
に減速され、トルクは５００Ｎｍに増加し、ナット４を
締めながらチップ３を剪断でねじ切り、結果として５０
０Ｎｍのトルクで鉄骨６を締結する。出力機構部４３は
板状のインナカバー４２に６個の小ねじ４９で固定さ
れ、インナカバー４２は外周に設けられたねじ穴５０と
ギヤカバー４０の外周に設けられたねじ穴５０を４個の
取付ボルト５２でギヤカバー４０の外部から固定されて
いる。ねじ切られたチップ３はインナソケット２の中に
残されるが、ハンドル１４のチップスイッチ２３または
モータハウジング１４の上部のチップスイッチ７２をオ
ンすることで、鋼製の傘歯車軸５３を中空にしてその中
に配設されたソレノイドコイル２１に、蓄電池２８から
２４Ｖ、３０Ａの大電流がチップスイッチ７２をオンし
ている数１０ｍｓｅｃの間通電され、プランジャ２０が
ソレノイドコイル２１に吸引され、プランジャ２０から
出力機構部４３を貫通して延びるロッド２２及びロッド
先端のハンマ５１を介してインナソケット２の中に残っ
ているチップ３を排出する。
【００２１】図１、図２は出力機構部４３の３段の遊星
歯車列の内歯車４４、４７、遊星歯車１５〜１７、遊星
歯車支持体に何ら変更を加えることなく、特に１段目と
２段目の内歯車４４を分割することなく自動２段変速機
構を直列に追加した例を示すものである。傘歯車１３の
回転軸となる傘歯車軸５３は２個の軸受に支持されなが
ら回転する。傘歯車軸５３の先端はピン５４で３個の遊
星歯車５５を保持する遊星歯車支持体の作用も兼ねてい
る。遊星歯車５５の外周には内歯車５６がインナカバー
４２に回転可能に嵌合されている。内歯車５６の外周に
は円錐状の溝５７が設けられ、溝５７にボール５８が押
しバネ５９に押されて内歯車５６が空転しないよう保持
している。これは押しバネ５９の強さと溝５７の傾斜角
で自由に滑りトルクを決められるスリップクラッチの一
種である。傘歯車軸５３は中空で、この中に太陽歯車４
１と一体でこの後端に位置する太陽歯車６０が歯切りさ
れた軸部が回転可能にはめ込まれ、端部をワッシャ６１
と止めメワッシャ６２で抜け止めされている。太陽歯車
４１と傘歯車軸５３の外周は同径に仕上げられ、その外
周に０．５ｍｍ程度の締め代を持ってスプリングクラッ
チ６３が取り付けられている。スプリングクラッチ６３
は１×１．５ｍｍ程度の角線を１２巻程左巻きに巻いた
コイルバネにより構成される。スプリングクラッチ６３
は、太陽歯車４１に対して傘歯車軸５３が相対的に右回
りに回転すると締り勝手の方向となり、３０Ｎｍ程度の
大トルクが伝達可能であるが、逆に相対的に左回りに回
転すると緩み勝手の方向になり、０．０１Ｎｍ程度の小
さいトルクで滑るワンウェイクラッチの役目をする。
【００２２】次に本発明コードレスシャーレンチの動作
について説明する。ボルト１を鉄骨６に締め付ける際に
ナット４がねじ１山分ほど浮いているとする。この場合
ナット４を空転するトルクは非常に軽微（０．００５Ｎ
ｍ程度）のため、モータ９は無負荷状態に近く、傘歯車
軸５３は１０００ｒｐｍ程度で回転する。図１２に示す
従来のシャーレンチでは更に先端の出力機構部４３でそ
のまま減速され、アウタソケット７は１０ｒｐｍ程度で
ゆっくり回転するため１山の空送りでも６秒程時間を要
した。しかし、本発明によれば内歯車５６がボール５８
で固定された状態で遊星歯車５５が傘歯車軸５３により
回転数Ｎａで回転されると、太陽歯車６０は増速されＮ
ｓ＝（Ｚｒ／Ｚｓ＋１）×Ｎａ（Ｚｒは内歯車５６の歯
数、Ｚｓは太陽歯車６０の歯数）で回転し、本実施例の
場合約３．２倍の３２００ｒｐｍで回転する。太陽歯車
６０が同軸上に歯切りされた太陽歯車４１は右回りにＮ
ｓ（３２００ｒｐｍ）で回転し、傘歯車軸５３は同じく
右回りにＮａ（１０００ｒｐｍ）で回転するので、太陽
歯車４１から見ると傘歯車軸５３は左回りに（Ｎｓ−Ｎ
ａ）＝２２００ｒｐｍで回転していることになり、スプ
リングクラッチ６３は緩み勝手の方向になり、傘歯車軸
５３の回転は直接太陽歯車４１には伝達されず、遊星歯
車５５、太陽歯車６０で増速され高速に伝達される。従
って、更に出力機構部４３で１／１００に減速されても
先端のアウタソケット７は約３．２倍の３２ｒｐｍで早
送りされ、ねじ１山分送るのに約２秒と高速になる。ま
た、この場合に作用しているトルクは前記０．００５Ｎ
ｍを減速比で割った更に小さな５×１０-5Ｎｍ程の軽微
なものであるため、内歯車５６や遊星歯車５５は非常に
小型でかつ焼結等の加工の容易な方法で安価に作ること
ができる。また増速用歯車列５５、５６、６０は締結時
には作用しないので、増速の比率は任意に設定でき自由
度が大きい。また内歯車の外周にワンウェイクラッチを
設ける必要がないので径方向に大形化することはなく軽
量化できる。
【００２３】ナット４の空送りが終わり、ナット４と鉄
骨６が密着し本締めに入るとナット４の回転角に１次関
数的に比例して締付トルクが上昇するため、傘歯車軸５
３の伝達トルクＴａも上昇する。この時遊星歯車５５を
介して回転が伝わる時に反力として内歯車５６に生じる
トルクＴｒは、周知な如く、Ｔｒ＝（Ｚｒ／Ｚａ）×Ｔ
ａであり、もしもトルクＴａが上昇しボール５８と押し
バネ５９によるスリップクラッチの滑りトルクよりもト
ルクＴｒが大きくなると、内歯車５６は空転し始める。
内歯車５６が空転すると増速作用がなくなり、遊星歯車
５５と太陽歯車６０は同じ回転数で回転し、この経路で
の伝達トルクはスリップクラッチで規定されるトルク以
上には上がらないので、太陽歯車４１に対して傘歯車軸
５３は等速もしくは低速で回ることになり、スプリング
クラッチ６３は締り勝手の方向になり、傘歯車軸５３の
回転数Ｎａはそのまま太陽歯車４１に伝わり、更に先端
の出力機構部４３で減速され、強大なトルクでナット４
を本締めする。本実施例によれば従来の出力機構部４３
の歯車列に何ら変更を加えず、すなわち従来の減速機構
部を共通に使いながら自動変速機構を実現できるので、
新たに高価な歯車列を新設せずにすみ、コスト上優れて
いる。
【００２４】上記例は高速から低速への自動切り換えを
軸系に作用するトルクで感知しスリップクラッチで行っ
たものであるが、低速高トルク動作中は内歯車５６はボ
ール５８と押しバネ５９の押付力に抗して滑るためその
分ロスとなる。しかしボール５８と押しバネ５９を用い
るとスリップ開始時のトルクに対して滑っている時の動
的トルクは１／２〜１／３に小さくなる特性があるた
め、ロスも１／２〜１／３に小さくなり都合がよい。
【００２５】ロスを更に減らす方法としては図５、図６
のように高速から低速への自動切り換えを電流で検出す
る例もある。歯車関係の構成は上記実施例と同じである
が、内歯車５６の外周の切欠６４にはソレノイドコイル
６５によって吸引駆動されるロッド６６が押しバネ６７
で押され、内歯車５６の回り止めを行っている。ソレノ
イドコイル６５は駆動回路６８でＯＮ・ＯＦＦされる。
ソレノイドコイル６５が駆動されるとロッド６６が押し
バネ６７に抗してソレノイドコイル６５内に吸引されて
ロッド６６と切欠６４の係合が外れ、内歯車５６は空転
可能になる。駆動回路６８は、モータ９に流れる電流を
検出し、所定以上の電流が流れた時出力を発生する電流
検出回路６９の出力を受けてソレノイドコイル６５を駆
動する。ナット４が空転中はモータ９にかかる負荷が軽
微で電流も２Ａ程度と小さく電流検出回路６９は出力を
発生しないのでソレノイドコイル６５も駆動されず、内
歯車５６は固定されたままで、遊星歯車５５の回転は太
陽歯車６０で上記同様ギヤ比分約３．２倍に増速され、
アウタソケット７を高速で早送りする。空送りが終り本
締めに入ると負荷トルクが増大して電流も大きくなり、
５Ａを超えるとソレノイドコイル６５が駆動してロッド
６６を後退させて内歯車５６のロックを解除する。この
ため内歯車５６が空転を開始し、遊星歯車５５から太陽
歯車６０へのトルクの伝達が遮断され、上記同様傘歯車
軸５３から太陽歯車４１へスプリングクラッチ６３を介
して直接低速で回転を伝達し、ナット４を強力なトルク
で締結する。この際内歯車５６は押しバネ５９とかボー
ル５８等の摩擦トルクが全くないフリー状態のためロス
は非常に少ない。またボール５８が衝突する音も全くな
く静かである。
【００２６】図５、図６は負荷電流がトルクに比例する
特性を利用して電流値を検出した例であるが、トルクが
回転数に反比例する特性を利用し、軸のいずれかの任意
場所で回転数を検出して制御してもよい。またトルクそ
のものを感知するスプリングを配置し、トルクに比例し
てスプリングがたわみ、たわみ量がある量を超えるとマ
イクロスイッチをオンさせてソレノイドコイル６５を制
御するようにしてもよい。ソレノイドコイル６５の動作
を負荷電流を検出して制御する場合、モータ起動時の１
００Ａにも及ぶ起動電流で電流検出回路６９が検出する
のを禁止する防御手段が必要になる。しかし、負荷電流
の代わりに回転数やトルクで検出することによって起動
電流の影響を無くせるので構成を簡素化できる。
【００２７】図１７はワンウェイクラッチをスプリング
クラッチ６３ではなく、ニードル８０及びニードル８０
を内側に押付ける斜面８１からなるニードル方式ワンウ
ェイクラッチで構成した例を示すもので、スプリングク
ラッチ方式では駆動側と従動側を軸方向に対向させるた
め長さ方向が長くなる問題があったが、ニードル方式は
径方向に対向できるため全長を短くできるメリットがあ
る。
【００２８】夫々２個のモータスイッチ１９、７１とチ
ップスイッチ２３、７２は図３に示す如くハンドル１４
内とモータハウジング２４内の夫々に実装されている。
電源部３６はハンドル１４の下方に配設される蓄電池２
８からなり、蓄電池２８の電極３０に接触したターミナ
ル３１は、図１８に示す如く、リレー７０及びチップス
イッチ２３、７２に接続される。リレー７０の上部及び
モータ９の上部にリレー７０と蓄電池２８間を開閉する
モータスイッチ１９、７１を配設し、チップスイッチ２
３、７２もモータスイッチ１９、７１と同様に配置され
ている。モータスイッチ１９、７１にはモータ９に流れ
る負荷電流が流れず、負荷電流（約３０Ａ）よりもはる
かに小さい電流（約０．３Ａ）とすることができるの
で、スイッチ単体でモータ９の通電、遮断を行う場合の
スイッチに比べて容量、体格共に小型のマイクロスイッ
チでモータスイッチ１９、７１を構成することができ
る。また電流が小さくなったので、モータスイッチ１
９、７１をリレー７０及び蓄電池２８に接続するリード
線も２ｍｍ2程度から０．２ｍｍ2程度の細いリード線を
使用できるようになる。なおチップスイッチ２３、７２
には上記した如く約３０Ａの大電流が流れるが、時間が
１０ｍｓｅｃと短いため、チップスイッチ２３、７２及
びリード線も共に小型化、細線化が可能となる。この結
果、スイッチが小型化すると共にリード線も細くなるの
で、モータハウジング２４内の限られた狭いモータ上部
の空間にチップスイッチ７２とモータスイッチ７１の２
個のスイッチを実装できるようになり、モータハウジン
グ２４を握っての操作が可能となり操作性が良くなる。
すなわち図８に示すカチアゲ作業時の操作性を向上でき
る。
【００２９】図７はリレー７０を内蔵した蓄電池２８の
他の実施形態を示す。ハンドル１４の蓄電池挿入部３３
に蓄電池２８の端子７５ａ、７５ｂ、７６ａ、７６ｂに
夫々接触する電極７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂが設
けられ、電極７３ａ、７３ｂは太いリード線７７ａ、７
７ｂを介してモータ９、リレー７０に接続され、電極７
４ａ、７４ｂは細いリード線７８ａ、７８ｂを介してリ
レー７０、スイッチ１９、２３、７１、７２に接続され
る。この実施形態によれば蓄電池２８とリレー７０間の
リード線が短くなり、組立工数等を低減できる効果があ
る。
【００３０】上記実施形態においては、本発明をコード
レスシャーレンチに採用するとしたが、コード付シャー
レンチに採用してもよく、その場合、コードレスシャー
レンチと同様、無負荷時すなわちナットの空送り速度を
更に高めることが可能となり、コード付シャーレンチの
作業能率を更に向上できるという作用効果を奏し得るこ
とができるようになる。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば次の効果が
得られる。 １． 従来の３段の遊星歯車機構（メインの締結トルク
伝達用）とは別の早送り用の増速形遊星歯車機構を用い
ることによって、変速の切換えが、従来とは逆のパター
ンすなわち内歯車の空転を止めて高速、内歯車を空転さ
せて低速という構成となり、ナット空送り時に低トルク
の状態で内歯車を止めるため、制御用のスリップクラッ
チ（またはソレノイドコイル）に加わる荷重が小さく、
従って、シャーレンチの小形化や信頼性（寿命）の向上
が図れる。
【００３２】２． 増速用歯車機構を付加し、これを自
動入切することで従来からの減速機構部をそのまま共通
に使えるためコスト的に優れ、また従来の内歯車外周に
設けた大型のワンウェイクラッチに比べ小形のもので良
く安価に製作でき、内歯車外周方向には大型化しないの
で重量の増加も少ない、更に増速用歯車機構のギヤ比を
任意に設定することで早送りの度合を変えられるので自
由度が大きい。
【００３３】３． スリップクラッチの代わりにソレノ
イドコイルで低速高速を切換えることで、スリップクラ
ッチの作動中の騒音を無くすことができる。またスリッ
プクラッチの作動トルクは締結中ロスになっており、こ
れに比較してソレノイドコイルの作動電流ははるかに小
さいので、限られた容量の蓄電池駆動のコードレスシャ
ーレンチにとって蓄電池の容量を無駄にせず好都合であ
る。
【００３４】４． 蓄電池を電源としているので、コー
ドを引き回す手間が不要となり能率が良く、またナット
の空送りを早め、コード付シャーレンチ並のスピードで
ナットを空送りできるので、カチアゲ作業時の疲労が少
なくなる。
【００３５】５． 通常のハンドルを握った作業の他に
カチアゲ作業時に前方のモータハウジングを握っての作
業が可能なため腕を伸ばす量が少なくなって疲労が少な
くなる。またモータハウジングを握ったままモータの起
動停止及びチップの排出が両方できるので、スイッチ操
作のたびにシャーレンチを持ち上げる必要がなく疲労が
少なく能率的である。
【００３６】６． 蓄電池とモータ間にリレーを接続
し、モータの通電遮断をするモータスイッチに流れる電
流を小さく抑えたので、モータスイッチの小型化、リー
ド線の細線化が可能となる。これによりシャーレンチの
小型軽量化を図りながら狭いモータハウジングにモータ
スイッチとチップスイッチの２個のスイッチを内蔵でき
るようになり、前記カチアゲ作業がより容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動変速機構の一実施形態を示す部分
断面図。
【図２】図１の要部拡大図。
【図３】本発明コードレスシャーレンチの一実施形態を
示す断面図。
【図４】図３の右側面図。
【図５】本発明を構成するクラッチ部の他の実施形態を
示すギヤカバー内の要部断面図。
【図６】図５の電気回路を示す回路図。
【図７】蓄電池の他の実施形態を示す部分断面図。
【図８】本発明シャーレンチでのカチアゲ作業状態を示
す斜視図。
【図９】鉄骨とシャーボルトの取付状態を示す断面図。
【図１０】モータの回転数と負荷電流の関係を示すグラ
フ。
【図１１】モータのトルクと負荷電流の関係を示すグラ
フ。
【図１２】先に提案されたコードレスシャーレンチの一
例を示す断面図。
【図１３】コード付シャーレンチの一例を示す断面図。
【図１４】図１２のシャーレンチの歯車機構を示す模式
図。
【図１５】図１２のシャーレンチに減速機構を設けた歯
車機構を示す模式図。
【図１６】本発明シャーレンチの歯車機構を示す模式
図。
【図１７】本発明の増速機構の他の実施形態を示す要部
の縦断面図及び横断面図。
【図１８】本発明シャーレンチの電気回路の一実施形態
を示す回路図。
【符号の説明】 １はシャーボルト、３はチップ、４はナット、７はアウ
ターソケット、９はモータ、１０、１１は平歯車、１
２、１３は傘歯車、１４〜１６、５５は遊星歯車、１
９、７１はモータスイッチ、２３、７２はチップスイッ
チ、２４はモータハウジング、２７は動力部、２９はハ
ンドル部、３２は出力部、３９は減速機構部、４０はギ
ヤカバー、４１、４５、４６、６０は太陽歯車、４４、
５６は内歯車、５３は傘歯車軸、５８はボール、５９は
押しバネ、６４は切欠、６５はソレノイド、６６はロッ
ド、６８は駆動回路である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B25B 21/00 510 B25B 23/153

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】蓄電池によって駆動されるモータを有する
    動力部と、 上記モータの回転軸の回転を減速する歯車を有する減速
    機構部と、ボルト先端及びナットを保持回転するためのインナソケ
    ット及びアウタソケットと、上記減速機構部の回転力を
    上記インナソケット及びアウタソケットに伝達するため
    の出力機構部とを有するコードレスシャーレンチにおい
    て、 上記減速機構部からの回転駆動力を上記出力機構部の上
    記インナソケット及びアウタソケットに伝達する経路の
    一部に増速歯車機構を設け、 該増速歯車機構は、上記記減速機構からの回転駆動力が
    伝達される遊星歯車と、 該遊星歯車とかみ合う内歯車と、 上記出力機構部に回転駆動力を伝達する出力軸と、 上記遊星歯車とかみ合い、上記出力軸に連結した太陽歯
    車と、 上記内歯車に生じるトルクが所定値以下の時には上記内
    歯車を固定し、該トルクが所定値より大きくなると上記
    内歯車が空転するように上記内歯車を保持するクラッチ
    機構と、 前記減速機構の回転駆動力を上記出力軸に伝達するため
    のワンウェイクラッチとを備え、上記内歯車が空転した
    時は前記減速機構の回転駆動力を上記ワンウェイクラッ
    チを介して上記出力軸に伝達し、上記内歯車が空転しな
    い時は前記減速機構の回転駆動力を上記増速歯車機構の
    遊星歯車及び太陽歯車を介して上記出力軸に伝達するこ
    とを特徴とするコードレスシャーレンチ。
  2. 【請求項２】前記出力機構部は複数列の遊星歯車列を備
    え、前記増速歯車機構は、前記減速機構部の最終段歯車
    と、前記出力機構部の１段目の遊星歯車列との間に設け
    たことを特徴とする請求項１記載のコードレスシャーレ
    ンチ。
  3. 【請求項３】前記増速歯車機構の遊星歯車が、前記減速
    機構部の減速歯車列の最終段歯車の回転駆動軸に支持さ
    れ、前記増速歯車機構の太陽歯車が前記出力機構部の１
    段目遊星歯車列の太陽歯車に連結され、該太陽歯車を増
    速回転軸としたことを特徴とする請求項２記載のコード
    レスシャーレンチ。
  4. 【請求項４】前記ワンウェイクラッチを、一端が前記減
    速機構部の最終段歯車の回転駆動軸 に、他端が前記増速
    歯車機構の太陽歯車に装着されたスプリングクラッチに
    より構成したことを特徴とする請求項３記載のコードレ
    スシャーレンチ。
  5. 【請求項５】前記クラッチ機構を、前記増速歯車機構の
    内歯車の外周に接するボール及びボールを内歯車に付勢
    するスプリングにより構成したことを特徴とする請求項
    ３記載のコードレスシャーレンチ。
  6. 【請求項６】前記クラッチ機構を、前記増速歯車機構を
    構成する内歯車に設けられた穴に係合するロッドと、該
    ロッドを穴に向かって付勢するスプリングと、該ロッド
    を穴から吸引後退させるソレノイドコイルにより構成し
    たことを特徴とする請求項３記載のコードレスシャーレ
    ンチ。
  7. 【請求項７】前記ソレノイドコイルを、前記モータに流
    れる電流が所定値を超えた時、または前記モータ、前記
    減速機構部の減速歯車列、前記出力機構部の遊星歯車列
    の何れかのトルクあるいは回転数が所定値を超えた時あ
    るいは所定値以下になった時に駆動させることを特徴と
    する請求項６記載のコードレスシャーレンチ。
  8. 【請求項８】モータを有する動力部と、 上記モータの回転軸の回転を減速する歯車を有する減速
    機構部と、ボルト先端及びナットを保持回転するためのインナソケ
    ット及びアウタソケットと、上記減速機構部の回転力を
    上記インナソケット及びアウタソケットに伝達するため
    の出力機構部とを有するシャーレンチにおいて、 上記減速機構部からの回転駆動力を上記出力機構部の上
    記インナソケット及びアウタソケットに伝達する経路の
    一部に増速歯車機構を設け、 該増速歯車機構は、上記記減速機構からの回転駆動力が
    伝達される遊星歯車と、 該遊星歯車とかみ合う内歯車と、 上記出力機構部に回転駆動力を伝達する出力軸と、 上記遊星歯車とかみ合い、上記出力軸に連結した太陽歯
    車と、 上記内歯車に生じるトルクが所定値以下の時には上記内
    歯車を固定し、該トルクが所定値より大きくなると上記
    内歯車が空転するように上記内歯車を保持するクラッチ
    機構と、 前記減速機構の回転駆動力を上記出力軸に伝達するため
    のワンウェイクラッチとを備え、上記内歯車が空転した
    時は前記減速機構の回転駆動力を上記ワンウェイクラッ
    チを介して上記出力軸に伝達し、上記内歯車が空転しな
    い時は前記減速機構の回転駆動力を上記増速歯車機構の
    遊星歯車及び太陽歯車を介して上記出力軸に伝達するこ
    とを特徴とするシャーレンチ。
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