JP3676479B2 - ねじ締め装置及びクラッチ機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、動力を用いたねじ締め装置（動力スクリュードライバ装置）に関し、特に所定の締め付け深さでねじに加わるトルクを遮断し、締め付け動作を確実に停止するねじ締め装置及びかかるねじ締め装置に好適なクラッチ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から電動スクリュードライバなどの装置には、クラッチ機構を有するものがあり、ねじに加わるトルクが所定値を超えるとクラッチが動作して、駆動軸から出力軸への動力伝達が遮断されるようになっている。しかし、ねじを取り付ける相手方の対象部材（被締結材という）が、例えば石膏ボードのように極めて軟弱な材質のときは、トルク変化が緩やかかあるいはほとんどなく、ねじに加わるトルクが所定値を超えるとクラッチが動作する方式では、所望の位置でねじの駆動を停止することができない。そこで、本体の一部に軸方向に位置を調節可能なストッパを設け、ねじ締め動作中にストッパが被締結材に当接する位置まで本体が移動すると、クラッチの遮断動作を行う電動スクリュードライバが用いられる。
【０００３】
かかるスクリュードライバ、すなわち、ねじ送り距離によりクラッチを遮断状態とするものとしては、例えば、特公平３−５９５２号公報に記載されているものがある。この公報記載の電動スクリュードライバ装置では、駆動部の爪クラッチとねじ締め用ビットを保持する出力軸に設ける爪クラッチとの間に摺動自在な第三の爪付き中間クラッチを設け、所定の位置で駆動部の爪クラッチと爪付き中間クラッチが外れトルク伝達を遮断している。また、トルク伝達の遮断後、両者の間の付勢したばねにより中間クラッチと駆動部のクラッチ間を一定の距離に保持し、爪クラッチの再衝突による打撃音をなくすように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載の従来の動力スクリュードライバ装置においては、３つのクラッチがそれぞれ爪を有しており、駆動軸が無負荷で１分間に５０００回転という高速回転しているところに中間クラッチの爪を噛み合わさなければならず、クラッチの爪と爪が噛み合うまでに大きな騒音を発生するとともに衝撃力が発生していた。またクラッチの爪は軸方向断面が台形形状を有するので、衝撃力の分力が駆動軸の爪と中間クラッチの爪との間に互いに引き離す力を発生させ、これに負けないだけの大きな推力がねじ締め開始時に必要となっていた。さらに被締結材にばね性がある場合、出力軸が軸方向に上下動して、一度離れた爪が再度駆動軸の爪に衝突し大きな騒音を生じていた。
【０００５】
したがって、本発明はねじ送り距離によりクラッチを遮断状態とする動力スクリュードライバ装置におけるクラッチ接続時及び／又は遮断時の衝撃的な打撃をなくし、必要な初期押し付け力（操作者が加える軸方向の力）を低減させ、操作性の良いねじ締め装置及びかかるねじ締め装置に好適なクラッチ機構を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明では、駆動軸と出力軸を接続したり遮断するクラッチ機構に爪を用いることなく、両軸と同軸に配置されたコイルスプリングがクラッチ接続時には駆動軸と出力軸の双方に係合し、コイルスプリングの締め付け力によってトルクを伝えるようにしている。
【０００７】
すなわち、本発明によれば駆動装置からの動力を伝達する駆動軸部材と、ビットを保持し、軸方向に移動可能に支持された出力軸部材と、前記出力軸部材と前記駆動軸部材間とを互いに離隔させるよう作用する圧縮ばねと、前記出力軸部材に伝達される回転力を出力軸の所定移動量で遮断するねじ締め装置において、前記駆動軸部材と前記出力軸部材の同軸上に、前記駆動軸部材と前記出力軸部材のそれぞれの円筒外面又はそれぞれの円筒内面からなるそれぞれの円筒面にまたがってクラッチスプリングがコイル状に配設されているとともに、前記出力軸部材又は前記駆動軸部材のどちらか一方の部材に前記クラッチスプリングの一部を固定し、かつ他方の部材に前記クラッチスプリングの一部であって外径が他の部分より大きい部分に、前記出力軸の移動に応じて接触して摩擦力で係止可能なテーパー状部を有する係止手段又は、前記クラッチスプリングの一部であって半径方向あるいは軸方向に突出した部分に、前記出力軸の移動に応じて係合する係止可能な手段を設けたことを特徴とするねじ締め装置が提供される。
また本発明によれば、駆動装置からの動力を伝達する駆動軸部材と、ビットを保持し、軸方向に移動可能に支持された出力軸部材と、前記出力軸部材と前記駆動軸部材間とを互いに離隔させるよう作用する圧縮ばねと、前記出力軸部材に伝達される回転力を出力軸の所定移動量で遮断するねじ締め装置において、前記駆動軸部材と前記出力軸部材の同軸上に、前記駆動軸部材と前記出力軸部材のそれぞれの円筒外面又はそれぞれの円筒内面からなるそれぞれの円筒面にまたがってクラッチスプリングがコイル状に配設されているとともに、前記出力軸部材又は前記駆動軸部材のどちらか一方の部材に前記クラッチスプリングの一部を固定し、かつ他方の部材に前記クラッチスプリングの一部を前記出力軸の移動に応じて係止可能な手段として、前記駆動軸部材又は前記出力軸部材のどちらか一方の部材の前記円筒面を有するスリーブに設けられた半径方向の貫通孔内に半径方向に移動可能で、かつ前記スリーブの外面から外方へ突出可能なボールと、前記出力軸の移動に応じて前記ボールを前記スリーブの外面から外方へ突出させる手段を設けたことを特徴とするねじ締め装置が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば駆動装置からの動力を伝達する駆動軸部材と、ビットを保持し、軸方向に移動可能に支持された出力軸部材と、前記出力軸部材と前記駆動軸部材間とを互いに離隔させるよう作用する圧縮ばねと、前記出力軸部材に伝達される回転力を出力軸の所定移動量で遮断するねじ締め装置において、前記駆動軸部材と前記出力軸部材の同軸上に、前記駆動軸部材と前記出力軸部材の円筒外面又は円筒内面からなる円筒面にまたがってクラッチスプリングがコイル状に配設されているとともに、前記出力軸部材又は前記駆動軸部材のどちらか一方の部材に前記クラッチスプリングの一部を固定し、かつ他方の部材に前記クラッチスプリングの一部を前記出力軸の移動に応じて係止可能な手段として、前記駆動軸部材又は前記出力軸部材のどちらか一方の部材のスリーブに設けられた半径方向の貫通孔内に半径方向に移動可能で、かつ前記スリーブの外面から外方へ突出可能なボールと、前記出力軸の移動に応じて前記ボールを前記スリーブの外面から外方へ突出させるために、前記出力軸の移動に伴い軸方向に移動し、かつ前記ボールに接触して半径方向に移動させる傘状部を有する手段を設けたことを特徴とするねじ締め装置が提供される。
さらに、本発明によれば駆動装置と、前記駆動装置により回転せしめられる駆動軸部材と、ビットを装着可能で、回転可能であり、ねじ込み深さに応じて軸方向に移動可能な出力軸部材と、前記出力軸部材と前記駆動軸部材とを互いに離隔させるよう作用する圧縮ばねと、前記駆動軸部材と前記出力軸部材との間の回転トルクの伝達及び遮断を行うクラッチ手段と、前記駆動装置、前記駆動軸部材、前記出力軸部材、前記圧縮ばね及び前記クラッチ手段を収納するハウジングとを有する動力ねじ締め装置において、前記駆動軸部材と前記出力軸部材が同軸で、それぞれスリーブを有し、前記クラッチ手段が前記駆動軸部材と前記出力軸部材の双方のスリーブの外周に係合可能なコイルスプリングと、前記コイルスプリングの一端を前記駆動軸部材又は前記出力軸部材のいずれか一方の部材に固定する手段と、前記ハウジングに推力が加えられ、前記駆動軸部材が前記圧縮ばねの力に抗して前記出力軸部材に接近したときに前記コイルスプリングの他端を前記駆動軸部材又は前記出力軸部材の他方の部材に係止する係止手段とを有し、前記係止手段は、前記他方の部材に前記クラッチスプリングの一部であって外径が他の部分より大きい部分に、前記出力軸の移動に応じて接触して摩擦力で係止可能なテーパー状部を有するか又は、前記クラッチスプリングの一部であって半径方向あるいは軸方向に突出した部分に、前記出力軸の移動に応じて係合するものであることを特徴とするねじ締め装置が提供される。
さらに、本発明によれば駆動装置と、前記駆動装置により回転せしめられる駆動軸部材と、ビットを装着可能で、回転可能であり、ねじ込み深さに応じて軸方向に移動可能な出力軸部材と、前記出力軸部材と前記駆動軸部材とを互いに離隔させるよう作用する圧縮ばねと、前記駆動軸部材と前記出力軸部材との間の回転トルクの伝達及び遮断を行うクラッチ手段と、前記駆動装置、前記駆動軸部材、前記出力軸部材、前記圧縮ばね及び前記クラッチ手段を収納するハウジングとを有する動力ねじ締め装置において、前記駆動軸部材と前記出力軸部材が同軸で、それぞれスリーブを有し、前記クラッチ手段が前記駆動軸部材と前記出力軸部材の双方のスリーブの外周に係合可能なコイルスプリングと、前記コイルスプリングの一端を前記駆動軸部材又は前記出力軸部材のいずれか一方の部材に固定する手段と、前記ハウジングに推力が加えられ、前記駆動軸部材が前記圧縮ばねの力に抗して前記出力軸部材に接近したときに前記コイルスプリングの他端を前記駆動軸部材又は前記出力軸部材の他方の部材に係止する係止手段とを有し、前記係止手段は、前記駆動軸部材又は前記出力軸部材のどちらか一方の部材の前記円筒面を有するスリーブに設けられた半径方向の貫通孔内に半径方向に移動可能で、かつ前記スリーブの外面から外方へ突出可能なボールと、前記出力軸の移動に応じて前記ボールを前記スリーブの外面から外方へ突出させる手段を有するものであることを特徴とするねじ締め装置が提供される。
【０００９】
さらに、本発明によれば駆動装置により回転せしめられる第１スリーブを有する駆動軸部材と、前記スリーブと同軸で回転可能であり、かつ軸方向に移動可能な第２スリーブを有する出力軸部材と、前記出力軸部材と前記駆動軸部材とを互いに離隔させるよう作用する圧縮ばねと、前記第１スリーブと第２スリーブの外周同士又は内周同士にまたがって配され、その一端が前記第１スリーブ又は第２スリーブの一方に固定されたコイルスプリングと、前記駆動軸部材と前記出力軸部材の間の距離が所定値より少なくなると前記コイルスプリングの他端を前記第１スリーブ又は第２スリーブの他方に一時的に係止するものであり、前記コイルスプリングの一部であって外径が他の部分より大きい部分に、前記出力軸部材の移動に応じて接触して摩擦力で係止可能なテーパー状部を有する係止手段又は、前記クラッチスプリングの一部であって半径方向あるいは軸方向に突出した部分に、前記出力軸部材の移動に応じて係合する手段とを有するクラッチ機構が提供される。
さらに本発明によれば、駆動装置により回転せしめられる第１スリーブを有する駆動軸部材と、前記スリーブと同軸で回転可能であり、かつ軸方向に移動可能な第２スリーブを有する出力軸部材と、前記出力軸部材と前記駆動軸部材とを互いに離隔させるよう作用する圧縮ばねと、前記第１スリーブと第２スリーブの外周同士又は内周同士にまたがって配され、その一端が前記第１スリーブ又は第２スリーブの一方に固定されたコイルスプリングと、前記駆動軸部材と前記出力軸部材の間の距離が所定値より少なくなると前記コイルスプリングの他端を前記第１スリーブ又は第２スリーブの他方に一時的に係止するものであり、前記駆動軸部材又は前記出力軸部材のどちらか一方の部材の前記スリーブに設けられた半径方向の貫通孔内に半径方向に移動可能で、かつ前記スリーブの外面から外方へ突出可能なボールと、前記出力軸の移動に応じて前記ボールを前記スリーブの外面から外方へ突出させる手段とを有するクラッチ機構が提供される。
【００１０】
【作用】
上記のように構成された本発明のねじ締め装置は、クラッチ接続時及び／又は遮断時に衝撃音が無くなり、かつ初期押し付け力が小さくすむため、操作性がよく、常に一定のねじ締め深さ（ねじ送り距離）が得られるように動作する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
＜第１実施例＞
以下、本発明の実施の形態を好ましい実施例によって説明する。図１は本発明のねじ締め装置の第１実施例を示す断面図である。ねじ締め装置１のハウジング２の先端にストッパスリーブ３がねじ込みで取り付けられている。ストッパスリーブ３を回転させることにより、ハウジング２との相対距離を調節でき、よって後述するようにねじ送り距離（深さ）が調節可能となる。ハウジング２内では図示省略のモータの出力軸に取り付けらけられたピニオン４が駆動軸部材５の外周に設けられたギヤ６と噛み合っている。
【００１２】
駆動軸部材５のギヤ６より、図中下方、すなわち出力軸部材７側の部分には環状のシュー８が設けられている。このシュー８はその内壁面８ａがテーパー状に傾斜している。具体的には、この傾斜した内壁面８ａは駆動軸部材５の中心軸と同軸の円錐の外周面の一部に一致する。角度θは上記中心軸に対する内壁面８ａのテーパー状傾斜を示すものである。シュー８の内側には出力軸部材７側に伸長するスリーブ（円筒）Ｓ１があり、これら、駆動軸部材５、ギヤ６、シュー８、スリーブＳ１は一体の部材で作られている。スリーブＳ１は駆動軸円筒外面１０と駆動軸円筒内面１１により画定されている。駆動軸円筒内面１１により画定された内部空間内にはローラ形ワンウェイクラッチ１２が収納・固定されている。駆動軸円筒外面１０の出力軸部材７側の端部近傍は先端にいく程、外径が小さくなるようなテーパー部Ｔ１を有している。
【００１３】
出力軸部材７の先端部１４はビット１５が着脱自在に取り付けられるよう構成されている。出力軸部材７は出力軸円筒外面１９と、出力軸円筒内面２０及びこれに連続する内面により画定される環状部分あるいはスリーブＳ３を有する。出力軸部材７の駆動軸部材５に面する部位（図中上方）の外周、すなわち出力軸円筒外面１９には図２に示されるように後述するクラッチスプリング１６の一端１６ｂを常時係止するための軸方向に伸長する溝１８が設けられている。出力軸円筒内面２０には駆動軸部材５に面する側からビット１５の方向に向って内径が小さくなる傾斜面、すなわちテーパー部Ｔ２が設けられ、その傾斜角はスリーブＳ１のテーパー部Ｔ１の傾斜角と一致している。
【００１４】
出力軸部材７のスリーブＳ３の内側には駆動軸部材５方向に伸長する案内軸２１があり、案内軸２１の外周にスプライン２２が設けられている。ワンウェイクラッチ１２の内周には中空円筒状のスライダー２３が取り付けられている。スライダー２３は案内軸２１上のスプライン２２に結合するための案内スプライン１７を有し、かつ出力軸部材７から圧縮ばね２４により駆動軸部材５側に（図中上方に）押圧付勢されている。クラッチスプリング１６は全体がコイルスプリング状であり、これを構成するばね素線の断面は円形状である。
【００１５】
クラッチスプリング１６は密着巻きで、その素線巻き方向は左巻きで、駆動軸部材５の正転（右回転、すなわち時計方向回転）によって巻き込まれる方向（ばねがきつく巻き付く方向）にある。なお、図２に示すようにクラッチスプリング１６の一端（図１及び図２では下方端部）１６ｂは軸方向に伸長している。クラッチスプリング１６の下方端部１６ｂは出力軸部材７の溝１８に挿入されて固定・係止されるとともにクラッチスプリング１６の下方部分は出力軸円筒外面１９に適当な締め代を持って取り付けられる。一方、クラッチスプリング１６の図中上方部分は、駆動軸部材５の駆動軸円筒外面１０とは隙間を持って配されるとともにその端部は図３に示すように一部外径を大きく成形される。なお、図２に示されるようにクラッチスプリング１６の下方端部１６ｂは軸方向に伸長しているが、上方端部１６ａは図３にも示すように軸方向に伸長する部分を有していない。クラッチスプリング１６の上方端部１６ａは図３の平面図に示すように、外径が大きくなっている。
【００１６】
以上のように構成された第１実施例のねじ締め装置１の動作を説明する。ビット１５の先端にねじ２５を取り付け、図示省略のモータを回転させる。モータからの出力はピニオン４からギヤ６に伝達され、駆動軸部材５が右回転する。この時点ではクラッチスプリング１６は駆動軸円筒外面１０とは隙間を有しているので、トルクは出力軸部材７には伝達されていない。この状態からねじ締め装置１の操作者が推力を加えて被締結材にねじ２５を押し付けると、出力軸部材７は相対的に駆動軸部材５方向に圧縮ばね２４に抗して移動し、図４の状態になる。この時点では、ストッパスリーブ３の先端３ａは被締結材には接触していない。
【００１７】
このときクラッチスプリング１６の上方端部１６ａはシュー８の内壁面８ａに当接する。この当接により、クラッチスプリング１６の上方端部１６ａはシュー８の内壁面８ａとの摩擦で、駆動軸部材５とともに回転しようとし、またシュー８の内壁面８ａのテーパー形状における角度θの分力により駆動軸円筒外面１０に押し付けられ、シュー８の内壁面８ａと駆動軸円筒外面１０に挟まれる。よって、クラッチスプリング１６の上方部分の内径がわずかに小さくなり、クラッチスプリング１６の上方部分は駆動軸円筒外面１０に巻き付き、駆動軸部材５とともに回転を開始し、よって出力軸部材７にトルクを伝達する。このように負荷伝達時には駆動軸部材５のテーパー部Ｔ１と出力軸部材７のテーパー部Ｔ２は同軸で重なり合っている。
【００１８】
このとき駆動軸円筒外面１０と出力軸円筒外面１９の境目にクラッチスプリング１６がくい込もうとするが、図４に示すように駆動軸円筒外面１０と出力軸円筒内面２０のテーパ部Ｔ１、Ｔ２同士が重なっているため、くい込みは起きず塑性変形しない。出力軸部材７が回転してねじ２５の締め付けと送りが行われ、所定のねじ深さに達し、ストッパスリーブ３が被締結材に突き当たると同時に圧縮ばね２４によりわずかに出力軸部材７が図中下方へ押し出され、クラッチスプリング１６は推力から開放されるとともに駆動軸円筒外面１０から離れ、ねじ締めが完了する。再度クラッチスプリング１６がシュー８の内壁面８ａに接触したとしても摺り音しか発せず静音化を図ることができる。
【００１９】
第１実施例のシュー８の内壁面８ａの傾斜角θは３０度であり、この角度が小さいと初期推力が少なくて済むが、ねじ締め完了時にシュー８の内壁面８ａからクラッチスプリング１６の上方端部１６ａが外れにくくなり、角度θを大きくすると外れやすくなるものの大きな推力が必要となる。傾斜角θの好適な範囲は５度から７０度である。
【００２０】
一方逆転時（左回転、すなわち反時計方向回転時）はワンウェイクラッチ１２の働きによりモータが回転すると、ただちに駆動軸部材５の回転力はスライダー２３、案内軸２１を介し出力軸部材７に伝達され、ねじ緩め作業が行われる。このため、従来の爪クラッチを用いる場合、爪と爪を噛み合せるためねじ緩め作業のたびにストッパスリーブ３を上げて、ビット１５の先端と締め付けたねじの頭を噛ませていたが、その必要がなく作業効率を上げることができる。クラッチスプリング１６の素線の断面形状は角形、楕円形等であってもよいし、シュー８と接触する端部形状は外形を大きくしてあるが、特にその形状は駆動軸円筒外面１０への押し付け力が小さくできるならばどのような形でもよい。スプラインの代わりにキー、ボールスプライン等であってもよい。
【００２１】
＜第２実施例＞
図５は本発明のねじ締め装置の第２実施例を示す断面図ある。第１実施例と異なる点のみを説明する。第２実施例では第１実施例のワンウェイクラッチ１２の代わりに逆転シュー２６、逆転クラッチスプリング２７を設けている。すなわち、駆動軸部材５と出力軸部材７は共に同軸二重構造となっていて、第１実施例同様のクラッチスプリング１６の他に逆転クラッチスプリング２７が同軸に設けられている。したがって、第２実施例の駆動軸部材及び出力軸部材は第１実施例のものと形状に共通点があるとともに差異もあるが、便宜上同じ参照番号を用いている。なお、以下の各実施例についても同様である。
【００２２】
第２実施例の駆動軸部材５のギヤ６の下方に第１実施例同様の正転用のシュー８及び駆動軸円筒外面１０がある。駆動軸円筒外面１０の半径方向内側には、これと同軸の駆動軸円筒内面１１があり、駆動軸円筒外面１０と駆動軸円筒内面１１によって囲まれた部分は環状壁、すなわち外側のスリーブＳ１を構成している。駆動軸円筒内面１１の図中上方に半径方向内側に逆転用の逆転シュー２６が設けられ、さらに逆転時に逆転クラッチスプリング２７を巻き付かせるための、逆転用駆動軸円筒外面（内側のスリーブＳ２の外面）２８が設けられている。一方、出力軸部材７には正転用のクラッチスプリング１６の下方端部１６ｂを常時係止する溝１８が設けられているとともに、出力軸円筒外面１９と出力軸円筒内面２０が第１実施例同様に設けられている。さらに、出力軸部材７には出力軸円筒内面２０側に逆転クラッチスプリング２７を逆転時に巻き付かせる逆転用出力軸円筒外面（内側のスリーブＳ４の外面）２９があり、また逆転クラッチスプリング２７の下方端部２７ｂを常時係止する溝３０が設けられている。
【００２３】
逆転クラッチスプリング２７の巻き方向は正転用のクラッチスプリング１６とは逆、すなわち右巻である。クラッチスプリング２７の上方端部２７ａは図６に示すように、半径外方に突出している。このように構成されたねじ締め装置は正転時、ビット１５にねじ２５を取り付けてモータを回転させ、被締結材に押し付けることにより第１実施例同様クラッチスプリング１６は、シュー８により駆動軸円筒外面１０に巻き付き回転力を出力軸部材７に伝達する。このとき逆転クラッチスプリング２７も逆転シュー２６の面に当たり、シュー２６のテーパー形状部の傾斜角度βの分力により、逆転用駆動軸円筒外面２８側に押し付けられるが、図６に示すように素線の巻き方向が右で回転が右回転のため、逆転クラッチスプリング２７の内径が拡がる方向へ力を受ける。よって駆動軸部材５の正転時には逆転クラッチスプリング２７はトルクを伝達せず、ねじ締めに影響はない。
【００２４】
一方、駆動軸部材５の逆転時は逆転クラッチスプリング２７の上方端部２７ａは逆転用駆動軸円筒外面２８に巻き付くが、同様の理由で正転用のクラッチスプリング１６とシュー８との間ではトルク伝達がなされず、よって逆転時のねじ緩め作業に影響はない。傾斜角βの好適な範囲も傾斜角θ同様に５度から７０度の範囲にある。逆転クラッチスプリング２７の素線の断面形状も角形、楕円形等の形状でもよい。
【００２５】
＜第３実施例＞
図７は本発明のねじ締め装置の第３実施例を示す断面図である。駆動軸部材５のギヤ６より図中下方には出力軸部材７方向へ伸長するスリーブＳ１が設けられ、スリーブＳ１の外周、すなわち駆動軸円筒外面３１は出力軸部材７方向に外径が小さくなる緩やかなテーパ部Ｔ１を有する。スリーブＳ１の内面、すなわち駆動軸円筒内面３２にはローラ形ワンウェイクラッチ１２が取り付けられている。駆動軸円筒外面３１の図中上端部にはクラッチスプリング３３の上方の軸方向に伸長する端部３３ａを常時係止する溝１８が設けられている。出力軸部材７はフランジ３４を有し、フランジ３４の駆動軸部材５側の面上に突起３５が設けられている。出力軸部材７は駆動軸部材５方向へ伸びる案内軸３６を有し、案内軸３６の外周にスプライン２２が設けられている。
【００２６】
動力伝達部材３７は案内軸３６とワンウェイクラッチ１２の間に収納されるスリーブＳ５と、その外方にスリーブＳ５と同軸のスリーブＳ３を有している。スリーブＳ５はその内周面が案内軸３６とスプライン結合され、外周面がワンウェイクラッチ１２の中心孔に係合している。動力伝達部材３７のスリーブＳ３の外径は図８に示すように、駆動軸部材５のスリーブＳ１の外径よりわずかに小さく、スリーブＳ３の内側の面には駆動軸部材５のスリーブＳ１に設けられたテーパー部Ｔ１の傾斜と同様の傾斜のテーパー部Ｔ２が設けられている。
【００２７】
動力伝達部材３７はばね定数の低い圧縮ばね３８により常に駆動軸部材５方向に付勢され、駆動軸円筒外面３１の有するテーパ部Ｔ１と動力伝達部材３７のテーパ部Ｔ２が常に同軸で重なり合っている。駆動軸円筒外面３１と動力伝達部材３７のスリーブＳ３の外面３９は図８に示すように径方向にＨ、軸方向に長さＬの段差がつくよう設計されている。軸方向の長さＬとしては、クラッチスプリング３３の素線の軸方向寸法Ｊより大きいことが好ましく、径方向の深さＨとしては、クラッチスプリング３３が塑性変形しない範囲とし、さらにクラッチスプリング３３の素線の板厚Ｋの３分の１より大きいことが好ましい。クラッチスプリング３３の素線は断面が角形形状で密着で左巻に形成されている。クラッチスプリング３３の上方端部は溝１８に係止され、またクラッチスプリング３３の上方部分は駆動軸円筒外面３１に対しては、きついはめ合いとなっている。一方、スリーブＳ３の外径とスリーブＳ１の外径の差によってクラッチスプリング３３の下方部分はスリーブＳ３の外面３９に対して隙間を有している。またクラッチスプリング３３の下方の端部３３ｂは、半径外方向に伸長していて、ハウジング２に設けたストッパ４０と近接して配されている。ストッパ４０は環状の板状部材で、その内径は出力軸部材７の中心軸からクラッチスプリング３３の下方の端部３３ｂの半径外方端までの距離より短く設定されている。また駆動軸部材５と出力軸部材７を非押圧時に一定の距離に保つ圧縮ばね２４が案内軸３６と駆動軸部材５の間に配されている。
【００２８】
以上のように構成されたねじ締め装置において、ビット１５にねじ２５を取り付け、図示しないモータが回転することにより駆動軸部材５が回転する。ねじ締め装置のハウジング２を被締結材に押し付けると、出力軸部材７は圧縮ばね２４に抗して図７の上方に相対的に移動し、突起３５とクラッチスプリング３３の下方端部３３ｂが係合し、スリーブＳ３の外面３９を締め付け、駆動軸部材５からの回転力をスリーブＳ５から案内軸３６を介してねじ２５に伝える。ねじ２５が所定の位置に到達し、ストッパスリーブ３が被締結材に突き当たると圧縮ばね２４により出力軸部材７は図の下方向に押されるが、突起３５とクラッチスプリング３３の間に摩擦力が働いており、両者は係合したまま図の下方向に移動しようとする。
【００２９】
このときクラッチスプリング３３は駆動軸円筒外面３１と動力伝達部材３７のスリーブＳ３の外面３９との間で外径の差による段差ができているため、この間で浮いた状態となっている。このためクラッチスプリング３３は軸方向に弱い引張ばねの特性を有し、突起３５と共に下方向に移動するとき、クラッチスプリング３３の下方端部３３ｂがストッパ４０に当接する。この当接によって、クラッチスプリング３３の下方端部３３ｂは、それ以上下方へ移動することを阻止されるので、出力軸部材７との係合が解かれ、出力軸部材７だけが図の下方へ移動することとなる。クラッチスプリング３３はスリーブＳ３への巻き付きが外れ、ねじ締めが完了するとともに、伸びていたクラッチスプリング３３は元の長さに戻る。かかる動作によりクラッチ接続時の静音化が図られるとともに、より一定のねじ締め精度が得られる。突起３５とクラッチスプリング３３の摩擦力を小さくするため突起３５をテーパ形状などの形にしてもよいし、ボールを埋めこんでもよい。
【００３０】
＜第４実施例＞
図９は本発明のねじ締め装置の第４実施例を示す断面図である。駆動軸部材５は同軸の２つのスリーブＳ１、Ｓ２を有し、この２つのスリーブＳ１、Ｓ２の間に画定される環状の駆動軸溝４２がある。この駆動軸溝４２の内部には、正転と逆転の両方の回転駆動に兼用される正逆クラッチスプリング４１の上方部分が収納されている。駆動軸溝４２は外側のスリーブＳ２の内面すなわち駆動軸第１円筒内面４４と、内側のスリーブＳ１の外面すなわち駆動軸第２円筒外面４３により画定され、両スリーブＳ１、Ｓ２の出力軸部材７に対する端面部はそれぞれテーパー部Ｔ１、Ｔ２となっている。駆動軸溝４２の底面（図中上方）には係止溝４５が穿設され、正逆クラッチスプリング４１の上方端部４１ａが常時係止される。駆動軸溝４２の半径方向の幅は正逆クラッチスプリング４１の素線の太さよりわずかに大きい。正逆クラッチスプリング４１の素線断面は角型であり、全体形状は後述の図１７に示すものと同様である。
【００３１】
一方、出力軸部材７にも駆動軸溝４２に相対する環状の出力軸溝５３が設けられ、正逆クラッチスプリング４１の下方部分を同様にわずかな隙間をもって収納している。すなわち出力軸溝５３は同軸の２つのスリーブＳ３、Ｓ４を有し、この２つのスリーブＳ３、Ｓ４の間、具体的にはスリーブＳ４の内面すなわち出力軸部材第１円筒内面４７と、スリーブＳ３の外面すなわち出力軸部材第２円筒外面４６により画定される。両スリーブＳ３、Ｓ４の駆動軸部材５に対する端面部はそれぞれテーパー部Ｔ３、Ｔ４となっている。出力軸溝５３の底面にはひっかけ溝４８が穿設されている。
【００３２】
出力軸部材７の中心にある案内軸３６は駆動軸部材５の中心孔６０に軸方向に摺動可能に係合し、駆動軸部材５と出力軸部材７間には案内軸３６の周囲に圧縮ばね２４が配される。以上のように構成された第４実施例のねじ締め装置はねじ締め作業とねじ緩め作業を一本の正逆クラッチスプリング４１で行うものである。ねじ締め作業時、駆動軸部材５及び正逆クラッチスプリング４１が一体に回転し、ねじ（図示省略）を被締結材に押し付けることにより駆動軸部材５のテーパー部Ｔ１、Ｔ２がそれぞれ出力軸部材７のテーパー部Ｔ３、Ｔ４に重なり合う。また、正逆クラッチスプリング４１の下方端部４１ｂがひっかけ溝４８に係止され、よって、正逆クラッチスプリング４１は各円筒内面４３、４６に巻き付き、出力軸部材７にトルクを伝達する。
【００３３】
ねじ２５が下方へ送られ、先の各実施例同様所定の位置に達すると、出力軸部材７は圧縮ばね２４により図の下方へ押し出される。このとき正逆クラッチスプリング４１は軸方向へひっぱりばねとしても作用し、ひっかけ溝４８との摩擦力が働き、出力軸部材７側へわずかに引っ張られ、伸びながらひっかけ溝４８との係合が解かれる。その後、正逆クラッチスプリング４１は元の長さに戻り、係合溝４８との距離を保つので、クラッチの接続時と遮断時に静音化が図れるとともにクラッチ機構を安価でコンパクトに形成することができる。正逆クラッチスプリング４１の素線の断面形状は円形、楕円形状であってもよい。正逆クラッチスプリング４１の端部とひっかけ溝４８の係合を外れやすくするため、ひっかけ溝４８をテーパ形状にしたり、あるいはボールを埋め込んだりしてもよい。
【００３４】
次に第４実施例における逆転駆動、すなわちねじ緩め動作について説明する。駆動軸部材５と正逆クラッチスプリング４１が逆方向（左方向あるいは反時計方向）に回転しながら出力軸部材７方向に移動し、ひっかけ溝４８に正逆クラッチスプリング４１の下方端部がひっかかる。よって、正逆クラッチスプリング４１はねじ締め時とは逆方向の力、すなわち巻きが緩められる方向の力を受けて、外径が大きくなり、駆動軸部材５のスリーブＳ２の内周（駆動軸第１円筒内面４４）と、スリーブＳ４の内周（出力軸部材第１円筒内面４７）に押圧（圧接）され、回転力を伝える。
【００３５】
ねじ２５が緩められ、出力軸部材７が所定の位置まで上昇すると、正逆クラッチスプリング４１に引張り力がかかり、正逆クラッチスプリング４１の下方端部４１ｂがひっかけ溝４８からはずれ、クラッチが遮断される。よって、クラッチ遮断時の静音化が図られる。
【００３６】
＜第５実施例＞
図１０は本発明のねじ締め装置の第５実施例を示す断面図である。第５実施例は図９の第４実施例の変形例で、駆動軸部材５は第４実施例と同様であり、出力軸部材７のスリーブＳ３の代わりに出力軸部材７に対して軸方向に摺動可能な摺動スリーブ４９を設けている。すなわち出力軸部材７にスプライン５１を設け摺動スリーブ４９の摺動スプライン５２と噛み合わせるようにしている。摺動スリーブ４９の外周上方部には駆動軸部材５のテーパー部Ｔ１と重なり合うテーパー部Ｔ３が設けられている。スリーブ４９は、その底部４９Ｂと出力軸部材７の間で、かつ案内軸３６の周囲に配される圧縮ばね２４により駆動軸部材５方向に付勢されている。この付勢力により、スリーブ４９のテーパー部Ｔ３が駆動軸部材５のテーパー部Ｔ１に当接する。
【００３７】
以上のように構成された第５実施例のねじ締め装置の動作について説明する。ねじ締め時には駆動軸部材５と正逆クラッチスプリング４１が正方向（右方向あるいは時計方向）に回転しながら出力軸部材７方向に移動し、ひっかけ溝４８に正逆クラッチスプリング４１の下方端部がひっかかる。よって、正逆クラッチスプリング４１は駆動軸部材５のスリーブＳ１の外周（駆動軸第２円筒外面４３）と、スリーブ４９の外周５０に巻き付き、回転力を伝える。スリーブ４９は出力軸部材７とスプライン５１、５２で結合されているので、スリーブ４９の回転と共に出力軸部材７が回転する。
【００３８】
出力軸部材７が所定の位置まで被締結材方向に移動すると、第４実施例同様に、正逆クラッチスプリング４１に引張り力がかかる。出力軸部材７はスプライン５１、５２により図面下方へ移動しやすく、ひっかけ溝４８から正逆クラッチスプリング４１の下端部が外れやすくなっている。スプラインの代わりにキー、ボールスプラインななどを用いてもよい。また図８で説明した第３実施例の段差を摺動スリーブ４９と駆動軸第２円筒外面４３間に設け、より確実に静音化を図ることも可能である。第５実施例における逆転駆動、すなわちねじ緩め動作も上記第４実施例と同様であり、クラッチ遮断時の静音化が図られる。
【００３９】
＜第６実施例＞
次に本発明のねじ締め装置の第６乃至第９実施例について説明する。これらの実施例は上記第１乃至第５実施例と異なり、コイル状のクラッチスプリングの一端を係止させ、かつその係止を解除するのに、スリーブに設けられた半径方向に移動可能なボールを用いている。以下各実施例について説明する。
【００４０】
図１１は本発明のねじ締め装置の第６実施例を示す断面図で、図１２は部分拡大断面図である。第６実施例は図１の第１実施例の変形例ともいうべきもので、同一番号は同一あるいは対応する素子、部材を示している。第１実施例ではシュー８によりクラッチスプリング１６の上端を摩擦で係止していたが、第６実施例では駆動軸部材５が具備するスチールボール（単にボールという）６２を用いている。駆動軸部材５はスリーブＳ１を有し、その内部空間にはワンウェイクラッチ１２が設けられ、出力軸部材７もスリーブＳ３を有し両スリーブＳ１、Ｓ３は図１同様のテーパー部Ｔ１、Ｔ２を有してしる。なお、第６実施例で用いるクラッチスプリング６４は図１７に示すように、左巻きで、上方端部６４ａと下方端部６４ｂが軸方向に伸長している。なお、以下の実施例でも図１７のクラッチスプリング６４が用いられる。出力軸部材７の外方にはハウジング２に配設されたメタル部材７０がある。
【００４１】
図１１において、ストッパスリーブ３はハウジング２の頭部（図中下方部分）に螺合していて、その回転によりハウジング２に対して軸方向に移動可能である。
ストッパスリーブ３の図中上方には回転不能であり、かつ軸方向に移動可能なロック部材５４が設けられ、ロック部材５４は圧縮ばね５８によりストッパスリーブ３の方向へ付勢されている。ストッパスリーブ３とロック部材５４の当接部には両者に対して互いに噛み合う凹凸状の爪部５６が設けられている。したがって、ストッパスリーブ３は爪部５６と噛み合っているときは、回転不能であり、その軸方向位置が固定される。なお、ねじの締めこみ深さ（送り距離）を変えるためには、操作者がロック部材５４を圧縮ばね５８に抗して図中上方移動させ、ストッパスリーブ３との噛み合いを外した状態で、ストッパスリーブ３を回転させる。
【００４２】
ボール６２はスリーブＳ１に設けられた半径方向の貫通孔６６内にあり、半径方向に移動可能であり、その一部がスリーブＳ１の外周から外部に突出しない第１位置と外部に突出する第２位置の間で移動可能である。スリーブＳ１の内部には、傘状部材６８が軸方向に移動可能に設けられている。傘状部材６８の出力軸部材７側の面は出力軸部材７に当接可能である。出力軸部材７のスリーブＳ３には第１実施例同様クラッチスプリング６４の下方端部６４ｂを常時係止する溝１８が設けられている。
【００４３】
図１３は第６実施例の動作を示す４つの断面図である。ねじ締め時には駆動軸部材５が出力軸部材７に対して相対的に移動すると、傘状部材６８の傾斜面であるテーパー部Ｔ５によりボール６２が図１３の（ａ）に示すように半径外方向へ押し出される。このねじ締め開始時点での出力軸部材７の所定部分ととメタル部材７０の駆動軸部材５側の端部との間の距離をＭとする。ボール６２がスリーブＳ１の外周から外方に突出すると、クラッチスプリング６４の上方端部６４ａがボール６２に係止する。その後は第１実施例と同様にクラッチスプリング６４がスリーブＳ１、Ｓ３に巻き付いてトルク伝達が行われる。スリーブＳ３の外径がスリーブＳ１の外径よりわずかに大きいので、クラッチスプリング６４のほぼ中央部には非巻付部が形成される。クラッチスプリング６４の非巻付部の軸方向長さをＰとする。ねじ締めが進み、図１３の（ｂ）に示すようにストッパスリーブ３が被締結材７２に到達すると、ストッパスリーブ３が被締結材７２に当接する。このとき、ねじ２５の頭部は被締結材７２の表面から距離Ｍだけ浮いている状態である。
【００４４】
ねじ締め装置に加えられた推力に対する被締結材７２からの反力はストッパスリーブ３で受け止められ、その後、図１３の（ｃ）に示すように出力軸部材７は更に被締結材７２の方向に移動し、メタル部材７０の端面まで移動する。この時点で、ねじ２５の頭部は被締結材７２の表面と面一となる。図１３の（ｂ）の状態から同図の（ｃ）の状態になると、出力軸部材７が被締結材７２の方向に距離Ｍだけ移動するので、クラッチスプリング６４の非巻付部の軸方向長さはＰ＋Ｍとなる。ねじ締め付けが完了すると、図１３の（ｄ）に示すように圧縮ばね７４により傘状部材６８が被締結材７２の方向へ押され、ボール６２はクラッチスプリング６４の上方端部６４ａによって半径内方向の力を受けて、スリーブＳ１の外周より内部に入り込む。この瞬間にクラッチスプリング６４の上方端部６４ａは、ボール６２による係止を解かれて、クラッチスプリング６４はスリーブＳ１、Ｓ３への巻き付きから開放される。よってクラッチスプリング６４は自分自身の復元力により、ねじ締め開始前の状態（図１１、図１２参照）に戻る。なお、この状態ではクラッチスプリング６４の上方端部６４ａとボール６２との間には完全な隙間８４ができている。
【００４５】
ボール６２は、駆動軸部材５内に収納されているため、駆動軸部材５が回転しているときはボール６２の自重に関連した遠心力がボール６２にかかる。したがって、駆動軸部材５が回転しているときは、基本的には、遠心力によりボール６２はその一部がスリーブＳ１の外周から外部に突出した状態となる。この状態、すなわち、駆動軸部材５の回転による遠心力でボール６２の一部がスリーブＳ１の外周から外部に突出した状態において、出力軸部材７を被締結材に押圧しないときは、ボール６２とクラッチスプリング６４の上方端部６４ａとの間には、間隙８４があるため、クラッチスプリング６４が駆動軸部材５に巻き付かず、回転の伝達は行われない。出力軸部材７を被締結材に押圧すると、出力軸部材７と駆動軸部材５とは相対的に、この間隙の軸方向の長さより長い距離を移動し、ボール６２とクラッチスプリング６４の上方端部６４ａとが係合し、クラッチスプリング６４が駆動軸部材５に巻き付いて、回転の伝達が行われる。
【００４６】
回転の伝達が行われている状態における、ボール６２とクラッチスプリング６４の上方端部６４ａとの係合は、ボール６２の軸平行方向中心線よりもクラッチスプリング６４の上方端部６４ａの中心が半径方向外側（スリーブＳ１の外周より外部側）に位置する。これにより、ボール６２とクラッチスプリング６４の上方端部６４ａとの係合部分において、ボール６２はクラッチスプリング６４の上方端部６４ａよって半径内方向の分力を受けることとなる。なお、駆動軸部材５の回転数が高い場合、ボール６２に作用する遠心力は相当大きくなるが、ボール６２の表面は曲面であるため、クラッチ遮断時にボール６２がわずかに半径内方向に移動しようとする変位により、クラッチスプリング６４の上方端部６４ａはこの曲面上を滑って移動し、係合が解かれることとなる。
【００４７】
図１２に示した第６実施例では、図１の第１実施例と異なってワンウェイクラッチ１２の内周が直接出力軸部材７の外周に軸方向に移動可能なように入れ子式に係合している。一方図１の場合は、ワンウェイクラッチ１２の内周により画定される内部空間に中空円筒状のスライダー２３が設けられ、スライダー２３の案内スプライン１７を介して出力軸部材７の案内軸２１のスプラインと結合している。図１の構成は図１２の構成に較べて構造は複雑であるが、摺動性がよく、摩擦が少ないので装置の長寿命化に貢献する。さらに、軸方向のすべりがよいので、操作者がハウジング２に加えるべき押圧力が少なくて済むという特長もある。よって、図１２の第６実施例にも図１同様のスライダーを用いることは好ましい態様である。
【００４８】
＜第７実施例＞
次に本発明の第７実施例について図１４の断面図とともに説明する。第７実施例は図９の第４実施例の変形例ともいえる。すなわち、クラッチスプリング６４は第４実施例同様、正転と逆転の駆動に用いられ、よって、第６実施例で用いたワンウェイクラッチ１２は不要である。ワンウェイクラッチ１２が不要なため、図１１、１２の第６実施例で用いられている傘状部材６８はなく、圧縮ばね７４が直接出力軸部材７の上端に当接している。また、傘状部材６８のテーパー部Ｔ５の代りとして、出力軸部材７の上端円周部にテーパー部Ｔ６が設けられ、ボール６２に当接可能となっている。第７実施例における第４実施例あるいは第６実施例と同一参照符号の素子は同様な構成であり、その説明は省略する。
【００４９】
＜第８実施例＞
次に本発明の第８実施例について図１５の断面図とともに説明する。第８実施例は図５の第２実施例の変形例ともいえる。すなわち、正転用クラッチスプリング６４と逆転用クラッチスプリング７８が同軸に設けられている。正転用クラッチスプリング６４は第６実施例同様、スリーブＳ１、Ｓ３への巻き付きにより正転時のみトルク伝達に用いられる。一方、逆転用クラッチスプリング７８は図１８に示すように右巻きの密着コイルスプリングで、逆転時にスリーブＳ２、Ｓ４への巻き付きにより逆転時のみトルク伝達に用いられる。逆転用クラッチスプリング７８の下方端部７８ｂは出力軸部材のスリーブＳ４の溝３０に常時係止されている。また上方端部７８ａは半径方向に移動可能なボール７６が外方に突出すると係止される。
【００５０】
出力軸部材７にはボール７６を半径外方へ押出すためのテーパー部Ｔ７がテーパー部Ｔ６と同軸に設けられている。なお、図５の第２実施例では正転用クラッチスプリング１６が逆転用クラッチスプリング２７の外側に設けられているが、図１５の第８実施例では逆となっている。第８実施例における第２実施例あるいは第６実施例と同一参照符号の素子は同様な構成であり、その説明は省略する。
【００５１】
＜第９実施例＞
次に本発明の第９実施例について図１６の断面図とともに説明する。第９実施例は図１５の第８実施例の変形例ともいえる。すなわち、正転用クラッチスプリング６４と逆転用クラッチスプリング７８が同軸に設けられている点は第８実施例と同様であるが、逆転用クラッチスプリング７８の係止部分が第８実施例とは逆である。すなわち、逆転用クラッチスプリング７８の上方端部７８ａは、駆動軸部材５に設けられた溝８０に常時係止され、下方端部７８ｂを係止するボール８２が出力軸部材７のスリーブＳ４の半径方向に移動可能に設けられている。
【００５２】
スリーブＳ２、Ｓ４の形状、寸法は第８実施例と逆の関係にある。スリーブＳ４の被締結材側には駆動軸部材５に連結され、ボール８２に当接可能なテーパー部Ｔ８を有するスリーブＳ６がある。したがって、駆動軸部材５が出力軸部材７方向に移動するとテーパー部Ｔ８がボール８２を半径外方向へ押し出すこととなる。第９実施例における第８実施例と同一参照符号の素子は同様な構成であり、その説明は省略する。第８実施例と第９実施例からわかるように、各クラッチスプリング６４、７８は駆動軸部材５側で固定係止してもよいし、出力軸部材７側で固定係止してもよいことがわかる。
【００５３】
上記第６実施例乃至第９実施例では、クラッチスプリングの一端の一時的係合のために、ボールを用いているが、この部材は必ずしも球状でなくてもよい。すなわち、例えばスリーブの半径外方へ突出する部分が曲面を有する、全体としては棒状の部材であって、その長手方向がスリーブの半径方向に移動可能に配されたものであってもよい。上記各実施例ではコイル状のクラッチスプリングをスリーブの外周に巻き付かせたり、あるいは緩めてその半径外方にあるスリーブの内周への圧接によって、トルクの伝達を行っているが、外周に巻き付ける態様では必ずしも中空円筒状のスリーブを用いる必要はなく、中実のシリンダを用いてもよい。よって、内周への圧接による場合は除いて、スリーブとは中実のシリンダである円柱状部材をも含むものとする。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ねじ締め装置のクラッチ機構に駆動軸部材と出力軸部材とを連結するコイルスプリングを用い、クラッチ接続時には駆動軸部材と出力軸部材に巻き付くことによりトルクを伝達するようにしているので、クラッチ接続時の衝撃的な打撃がなくなり低騒音化及び初期押し付け力の低減を図ることができる。また、クラッチ遮断時には、コイルスプリングによる巻き付けを解除するようにしているので、クラッチ遮断時においても衝撃的な打撃がなくなり低騒音化を図ることができる。さらに、ねじ緩め時、すなわち逆転時におけるトルク伝達においても、コイルスプリングの巻き付き、あるいは緩みによる外方の部材への圧接を用いてトルクを伝達することにより正転時と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のねじ締め装置の第１実施例を示す一部省略断面図である。
【図２】第１実施例に用いられるクラッチスプリングを示す正面図である。
【図３】第１実施例に用いられるクラッチスプリングの上端を示す平面図である。
【図４】第１実施例のねじ締め時の動作状態を示す部分断面図である。
【図５】本発明のねじ締め装置の第２実施例を示す部分断面図である。
【図６】第２実施例に用いられる逆転クラッチスプリングの上端を示す平面図である。
【図７】本発明のねじ締め装置の第３実施例を示す部分断面図である。
【図８】第３実施例を一部を示す部分拡大断面図である。
【図９】本発明のねじ締め装置の第４実施例を示す部分断面図である。
【図１０】本発明のねじ締め装置の第５実施例を示す部分断面図である。
【図１１】本発明のねじ締め装置の第６実施例を示す一部省略断面図である。
【図１２】第６実施例を示す部分拡大断面図である。
【図１３】第６実施例の動作を説明する模式的一部省略断面図である。
【図１４】本発明のねじ締め装置の第７実施例を示す部分断面図である。
【図１５】本発明のねじ締め装置の第８実施例を示す部分断面図である。
【図１６】本発明のねじ締め装置の第９実施例を示す部分断面図である。
【図１７】本発明の第６乃至第９実施例に用いられる左巻きクラッチスプリングの正面図である。
【図１８】本発明の第８及び第９実施例に用いられる右巻きクラッチスプリングの正面図である。
【符号の説明】
１ ねじ締め装置
２ ハウジング
３ ストッパスリーブ
４ ピニオン
５ 駆動軸部材
６ ギヤ
７ 出力軸部材
８ シュー
１２ ワンウェイクラッチ
１５ ビット
１６、２７、３３、４１、６４、７８ クラッチスプリング（コイルスプリング）
１８、８０ 溝
２１、３６ 案内軸
２４、３８、５８、７４ 圧縮ばね
２５ ねじ
２６ 逆転シュー
３４ フランジ
３５ 突起
３７ 動力伝達部材
４０ ストッパ
４９ 摺動スリーブ
５４ ロック部材
６２、７６、８２ ボール
６８ 傘状部材
７０ メタル部材
７２ 被締結材
８４ 間隙
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６ スリーブ
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８ テーパー部

Claims (29)

1. 駆動装置からの動力を伝達する駆動軸部材と、ビットを保持し、軸方向に移動可能に支持された出力軸部材と、前記出力軸部材と前記駆動軸部材間とを互いに離隔させるよう作用する圧縮ばねと、前記出力軸部材に伝達される回転力を出力軸の所定移動量で遮断するねじ締め装置において、前記駆動軸部材と前記出力軸部材の同軸上に、前記駆動軸部材と前記出力軸部材のそれぞれの円筒外面又はそれぞれの円筒内面からなるそれぞれの円筒面にまたがってクラッチスプリングがコイル状に配設されているとともに、前記出力軸部材又は前記駆動軸部材のどちらか一方の部材に前記クラッチスプリングの一部を固定し、かつ他方の部材に前記クラッチスプリングの一部であって外径が他の部分より大きい部分に、前記出力軸の移動に応じて接触して摩擦力で係止可能なテーパー状部を有する係止手段又は、前記クラッチスプリングの一部であって半径方向あるいは軸方向に突出した部分に、前記出力軸の移動に応じて係合する係止可能な手段を設けたことを特徴とするねじ締め装置。
2. 駆動装置からの動力を伝達する駆動軸部材と、ビットを保持し、軸方向に移動可能に支持された出力軸部材と、前記出力軸部材と前記駆動軸部材間とを互いに離隔させるよう作用する圧縮ばねと、前記出力軸部材に伝達される回転力を出力軸の所定移動量で遮断するねじ締め装置において、前記駆動軸部材と前記出力軸部材の同軸上に、前記駆動軸部材と前記出力軸部材のそれぞれの円筒外面又はそれぞれの円筒内面からなるそれぞれの円筒面にまたがってクラッチスプリングがコイル状に配設されているとともに、前記出力軸部材又は前記駆動軸部材のどちらか一方の部材に前記クラッチスプリングの一部を固定し、かつ他方の部材に前記クラッチスプリングの一部を前記出力軸の移動に応じて係止可能な手段として、前記駆動軸部材又は前記出力軸部材のどちらか一方の部材の前記円筒面を有するスリーブに設けられた半径方向の貫通孔内に半径方向に移動可能で、かつ前記スリーブの外面から外方へ突出可能なボールと、前記出力軸の移動に応じて前記ボールを前記スリーブの外面から外方へ突出させる手段を設けたことを特徴とするねじ締め装置。
3. 少なくとも負荷伝達時、前記駆動軸部材の一部が前記出力軸の一部に同軸で重なりあうことを特徴とする請求項１又は２記載のねじ締め装置。
4. 前記駆動軸部材又は前記出力軸部材の各々の前記円筒面のうち少なくともどちらか１つの前記円筒外面が前記クラッチスプリングの内径より小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のねじ締め装置。
5. 前記テーパー状部として、円錐の外周面の一部の形状を有し、前記駆動軸部材又は前記出力軸部材の前記他方の部材の内面に設けられたシューを設けたことを特徴とする請求項１記載のねじ締め装置。
6. 前記シューの内面が前記駆動軸部材の中心軸に対して５度から７０度の範囲内の角度で傾斜していることを特徴とする請求項５記載のねじ締め装置。
7. 前記ビットの逆転作業時に作動するよう、前記駆動軸部材又は前記出力軸部材のどちらか一方の部材にワンウエイクラッチを装着し、かつ他方の部材の軸方向延長部は前記ワンウエイクラッチの半径方向内部にあって、前記ワンウエイクラッチの内周部に支持されることを特徴とする請求項６記載のねじ締め装置。
8. 前記ワンウエイクラッチ内周部と前記軸方向延長部はスライダーを介して連結されており、前記軸方向延長部及び前記スライダーは回転方向に一体回転し、かつ軸方向には摺動自在に結合されることを特徴とする請求項７記載のねじ締め装置。
9. 前記ビットの逆転作業時に作動する前記クラッチスプリングと巻き方向が逆の逆転クラッチスプリングを有するとともに、前記駆動軸部材及び前記出力軸部材の同一軸上に、前記クラッチスプリングが配設された前記円筒面とは別に、前記円筒面と半径が異なる逆転用円筒面をそれぞれ有し、前記逆転用円筒面にまたがって前記逆転クラッチスプリングをコイル状に配設したことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１つに記載のねじ締め装置。
10. 前記クラッチスプリングを介して前記出力軸部材に回転出力を伝達するため前記駆動軸部材あるいは前記出力軸部材のどちらか一方の部材の軸方向延長部と一体回転し、軸方向に摺動自在な円筒形状の動力伝達部材を設けるとともに、前記動力伝達部材の円筒外面と、前記駆動軸部材あるいは前記出力軸部材の他方の部材の前記円筒外面に同軸でまたがってコイル状に前記クラッチスプリングが配設されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のねじ締め装置。
11. 前記出力軸部材に前記係止可能な手段を設けた場合において、前記駆動軸部材、前記出力軸部材、前記圧縮ばね及び前記クラッチスプリングを収納するハウジングに前記係止可能な手段と前記クラッチスプリングの係合を外すためのストッパを設けたことを特徴とする請求項１０記載のねじ締め装置。
12. 前記動力伝達部材は、その軸方向端部に作用するよう設けられた圧縮ばねにより常に前記駆動軸部材あるいは前記出力軸部材側に付勢されることを特徴とする請求項１０又は１１記載のねじ締め装置。
13. 前記ビットの逆転作業時に作動するように前記駆動軸部材あるいは前記出力軸部材の前記軸方向延長部の設けられていない方の部材の前記円筒内面上にワンウエイクラッチを収納固定し、前記ワンウエイクラッチの内周部に前記動力伝達部材の一部が支持されることを特徴とする請求項１２記載のねじ締め装置。
14. 前記動力伝達部材の前記円筒面と前記駆動軸部材又は前記出力軸部材の前記他方の部材の前記円筒面の外径が異なり同軸で重なった状態で、両円筒面の接合部に段差ができることを特徴とする請求項１３記載のねじ締め装置。
15. 前記駆動軸部材は、前記円筒面の周囲に同軸に伸長する円筒内面を有し、両円筒面間に前記コイル状のクラッチスプリングの一方の端部をわずかな間隙を介して受け入れる環状溝を画定し、前記出力軸部材は、前記円筒面の周囲に同軸に伸長する円筒内面を有し、両円筒面間に前記コイル状のクラッチスプリングの他方の端部をわずかな間隙を介して受け入れる環状溝を画定し、前記駆動軸部材が一方向に回転するとき前記コイル状クラッチスプリングは半径方向に収縮し、前記駆動軸部材と出力軸部材の前記円筒面に巻付き、回転力の前記伝達を行い、前記駆動軸部材が反対方向に回転するとき前記コイル状クラッチスプリングは半径方向に膨張し、前記駆動軸部材と出力軸部材の前記円筒内面に圧接され、回転力の前記伝達を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のねじ締め装置。
16. 前記出力軸部材又は前記駆動軸部材のどちらか一方の部材の軸は軸方向延長部と、前記軸方向延長部とともに回転可能で、かつ前記軸方向延長部に対して軸方向に摺動可能なスリーブとを有し、前記スリーブは前記出力軸部材又は前記駆動軸部材の前記他方の部材の前記円筒面を形成する外周面を有していることを特徴とする請求項１５記載のねじ締め装置。
17. 駆動装置からの動力を伝達する駆動軸部材と、ビットを保持し、軸方向に移動可能に支持された出力軸部材と、前記出力軸部材と前記駆動軸部材間とを互いに離隔させるよう作用する圧縮ばねと、前記出力軸部材に伝達される回転力を出力軸の所定移動量で遮断するねじ締め装置において、前記駆動軸部材と前記出力軸部材の同軸上に、前記駆動軸部材と前記出力軸部材の円筒外面又は円筒内面からなる円筒面にまたがってクラッチスプリングがコイル状に配設されているとともに、前記出力軸部材又は前記駆動軸部材のどちらか一方の部材に前記クラッチスプリングの一部を固定し、かつ他方の部材に前記クラッチスプリングの一部を前記出力軸の移動に応じて係止可能な手段として、前記駆動軸部材又は前記出力軸部材のどちらか一方の部材のスリーブに設けられた半径方向の貫通孔内に半径方向に移動可能で、かつ前記スリーブの外面から外方へ突出可能なボールと、前記出力軸の移動に応じて前記ボールを前記スリーブの外面から外方へ突出させるために、前記出力軸の移動に伴い軸方向に移動し、かつ前記ボールに接触して半径方向に移動させる傘状部を有する手段を設けたことを特徴とするねじ締め装置。
18. 前記駆動軸部材から前記出力軸部材への回転の伝達が行われていないときは、前記クラッチスプリングの一部で前記ボールに係合可能な部分が、前記ボールとの間に間隙を有するよう配されていることを特徴とする請求項１７記載のねじ締め装置。
19. 駆動装置と、前記駆動装置により回転せしめられる駆動軸部材と、ビットを装着可能で、回転可能であり、ねじ込み深さに応じて軸方向に移動可能な出力軸部材と、前記出力軸部材と前記駆動軸部材とを互いに離隔させるよう作用する圧縮ばねと、前記駆動軸部材と前記出力軸部材との間の回転トルクの伝達及び遮断を行うクラッチ手段と、前記駆動装置、前記駆動軸部材、前記出力軸部材、前記圧縮ばね及び前記クラッチ手段を収納するハウジングとを有する動力ねじ締め装置において、前記駆動軸部材と前記出力軸部材が同軸で、それぞれスリーブを有し、前記クラッチ手段が前記駆動軸部材と前記出力軸部材の双方のスリーブの外周に係合可能なコイルスプリングと、前記コイルスプリングの一端を前記駆動軸部材又は前記出力軸部材のいずれか一方の部材に固定する手段と、前記ハウジングに推力が加えられ、前記駆動軸部材が前記圧縮ばねの力に抗して前記出力軸部材に接近したときに前記コイルスプリングの他端を前記駆動軸部材又は前記出力軸部材の他方の部材に係止する係止手段とを有し、前記係止手段は、前記他方の部材に前記クラッチスプリングの一部であって外径が他の部分より大きい部分に、前記出力軸の移動に応じて接触して摩擦力で係止可能なテーパー状部を有するか又は、前記クラッチスプリングの一部であって半径方向あるいは軸方向に突出した部分に、前記出力軸の移動に応じて係合するものであることを特徴とするねじ締め装置。
20. 駆動装置と、前記駆動装置により回転せしめられる駆動軸部材と、ビットを装着可能で、回転可能であり、ねじ込み深さに応じて軸方向に移動可能な出力軸部材と、前記出力軸部材と前記駆動軸部材とを互いに離隔させるよう作用する圧縮ばねと、前記駆動軸部材と前記出力軸部材との間の回転トルクの伝達及び遮断を行うクラッチ手段と、前記駆動装置、前記駆動軸部材、前記出力軸部材、前記圧縮ばね及び前記クラッチ手段を収納するハウジングとを有する動力ねじ締め装置において、前記駆動軸部材と前記出力軸部材が同軸で、それぞれスリーブを有し、前記クラッチ手段が前記駆動軸部材と前記出力軸部材の双方のスリーブの外周に係合可能なコイルスプリングと、前記コイルスプリングの一端を前記駆動軸部材又は前記出力軸部材のいずれか一方の部材に固定する手段と、前記ハウジングに推力が加えられ、前記駆動軸部材が前記圧縮ばねの力に抗して前記出力軸部材に接近したときに前記コイルスプリングの他端を前記駆動軸部材又は前記出力軸部材の他方の部材に係止する係止手段とを有し、前記係止手段は、前記駆動軸部材又は前記出力軸部材のどちらか一方の部材の前記円筒面を有するスリーブに設けられた半径方向の貫通孔内に半径方向に移動可能で、かつ前記スリーブの外面から外方へ突出可能なボールと、前記出力軸の移動に応じて前記ボールを前記スリーブの外面から外方へ突出させる手段を有するものであることを特徴とするねじ締め装置。
21. 前記駆動軸部材と前記出力軸部材が、前記スリーブと同軸でその外側に配設された第２のスリーブをそれぞれ有し、単一の前記コイルスプリングが前記駆動軸部材の正転時には前記駆動軸部材と前記出力軸部材の各々の前記スリーブの外周に巻き付き、逆転時には前記駆動軸部材と前記出力軸部材の各々の前記第２のスリーブの内周に圧接されるよう構成されている請求項１９又は２０記載のねじ締め装置。
22. 前記駆動軸部材と前記出力軸部材がそれぞれの前記スリーブに同軸な第２のスリーブをそれぞれ有し、前記クラッチ手段が前記駆動軸部材と前記出力軸部材の双方の前記第２のスリーブの外周に係合可能で前記コイルスプリングとは逆巻の第２のコイルスプリングと、前記第２のコイルスプリングの一端を前記駆動軸部材又は前記出力軸部材のいずれか一方の部材に常時係止する手段と、前記ハウジングに推力が加えられ、前記駆動軸部材が前記出力軸部材に接近したときに前記第２のコイルスプリングの他端を前記駆動軸部材と前記出力軸部材の前記他方の部材に係止する手段とを更に有することを特徴とする請求項１９又は２０記載のねじ締め装置。
23. 前記係止手段が、前記他方の部材の前記スリーブに設けられた半径方向の貫通孔内に半径方向に移動可能で、かつ前記スリーブの外面から外方へ突出可能なボールと、前記出力軸の移動に応じて前記ボールを前記スリーブの外面から外方へ突出させる手段とを有することを特徴とする請求項１９乃至２２のいずれか１つに記載のねじ締め装置。
24. 前記駆動軸部材から前記出力軸部材への回転の伝達が行われていないときは、前記クラッチスプリングの前記他端が、前記ボールとの間に間隙を有するよう配されていることを特徴とする請求項２３記載のねじ締め装置。
25. 前記ボールを前記スリーブの外面から外方へ突出させる手段が前記出力軸部材の前記駆動軸部材方向への移動によって前記ボールを押し出すためのテーパー部を有する押出し部材である請求項２３又は２４に記載のねじ締め装置。
26. 前記ハウジングに対して軸方向に移動可能で被締結材に接触可能なストッパ手段を有し、前記ストッパ手段が前記被締結材に当接すると前記圧縮ばねの力で前記押出し部材を前記駆動軸部材から遠ざける方向に移動せしめるよう構成されている請求項２５記載のねじ締め装置。
27. 駆動装置により回転せしめられる第１スリーブを有する駆動軸部材と、前記スリーブと同軸で回転可能であり、かつ軸方向に移動可能な第２スリーブを有する出力軸部材と、前記出力軸部材と前記駆動軸部材とを互いに離隔させるよう作用する圧縮ばねと、前記第１スリーブと第２スリーブの外周同士又は内周同士にまたがって配され、その一端が前記第１スリーブ又は第２スリーブの一方に固定されたコイルスプリングと、前記駆動軸部材と前記出力軸部材の間の距離が所定値より少なくなると前記コイルスプリングの他端を前記第１スリーブ又は第２スリーブの他方に一時的に係止するものであり、前記コイルスプリングの一部であって外径が他の部分より大きい部分に、前記出力軸部材の移動に応じて接触して摩擦力で係止可能なテーパー状部を有する係止手段又は、前記クラッチスプリングの一部であって半径方向あるいは軸方向に突出した部分に、前記出力軸部材の移動に応じて係合する手段とを有するクラッチ機構。
28. 駆動装置により回転せしめられる第１スリーブを有する駆動軸部材と、前記スリーブと同軸で回転可能であり、かつ軸方向に移動可能な第２スリーブを有する出力軸部材と、前記出力軸部材と前記駆動軸部材とを互いに離隔させるよう作用する圧縮ばねと、前記第１スリーブと第２スリーブの外周同士又は内周同士にまたがって配され、その一端が前記第１スリーブ又は第２スリーブの一方に固定されたコイルスプリングと、前記駆動軸部材と前記出力軸部材の間の距離が所定値より少なくなると前記コイルスプリングの他端を前記第１スリーブ又は第２スリーブの他方に一時的に係止するものであり、前記駆動軸部材又は前記出力軸部材のどちらか一方の部材の前記スリーブに設けられた半径方向の貫通孔内に半径方向に移動可能で、かつ前記スリーブの外面から外方へ突出可能なボールと、前記出力軸の移動に応じて前記ボールを前記スリーブの外面から外方へ突出させる手段とを有するクラッチ機構。
29. 前記出力軸部材が前記駆動軸部材から離隔する方向に所定距離移動したとき、前記係止手段による前記コイルスプリングの他端の係止を解除する手段であって、前記出力軸部材が前記駆動軸部材から離隔する方向に付勢する手段を更に有する請求項２７又は２８記載のクラッチ機構。

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