JP4041538B2 - 動力ナットランナー - Google Patents

Description

本発明は、遊星型減速装置とトルク制限解放クラッチとを備えた形式の動力ナットランナーに関するものである。
特に、本発明は、減速装置に含まれた旋回大歯車間に解放クラッチを設け、旋回大歯車に第１カム手段を設け、環状スラスト要素に第２カム手段を設け、環状スラスト要素と旋回大歯車との間に、第１、第２カム手段と係合する二つ以上の転がり要素を配置し、また第１、第２カム手段間のトルク伝達係合を維持するため環状スラスト要素に軸方向偏移負荷をかけるバネ手段を設けた動力ナットランナーに関するものである。
上記型の動力ナットランナーは、例えば米国特許明細書第３，８３４，４６７号に開示されている。この米国特許明細書に開示されている動力ナットランナーは、回転可能でかつ軸方向には不動である旋回大歯車を備えた遊星型減速装置と、バネ偏移スラスト要素、及びスラスト要素及び旋回大歯車におけるカム手段を備えたトルク制限解放クラッチとを有している。
この公知の動力ナットランナーの重要な特徴は、軸方向の寸法が比較的大きいことである。これは、スラスト要素を備えたトルク制限解放クラッチが旋回大歯車から軸方向に分離して配置されているためである。その結果、工具ハウジングが長くなる。しかしながら、これはこの米国特許明細書に開示されている形式の工具すなわちアングルナットランナーにおいては欠点にならない。というのは、広くオフセットした工具ハンドルをもつ長い工具ハウジングにより作業者が反作用トルクを容易に中和できるからである。
アングルナットランナーと違って、真っ直ぐなピストル型工具は、工具を心地よくかつ効率的に取り扱うことができるようにすると共に重さを軽減するために短くする必要がある。本発明が解決しようとする問題点は、ピストル型工具にこの従来公知の減速装置・クラッチ機構を使用した場合に生じる。工具ハウジングの軸方向寸法は携帯型工具の要求に合わせるには大きすぎる傾向がある。
本発明の主目的は、工具の全体長さを縮小して保持するために減速装置・クラッチ機構を軸方向に非常にコンパクトにした上記型の動力ナットランナーを提供することにある。
本発明の他の目的及び利点は以下の説明及び請求の範囲のから明らかとなろう。
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例について詳細に説明する。
第１図は、本発明による動力ナットランナーの前部の長手方向断面図を示している。
第２図は、第１図に示した動力ナットランナーの一部の第１図とは別の断面を示している。
第３図は、第１図に示した動力ナットランナーに設けられている解放クラッチの側面図を示している。
図面に示したナットランナーは、モータユニット１０を備え、第１図にはその前部だけが示されている。モータユニット１０は、本発明を構成するものではないので、その詳細な説明はこの明細書では省略する。
モータユニット１０には、減速装置１２及びトルク制限解放クラッチ１３のためのハウジング１１がボルト止めされている。出力軸１４は、減速装置１２を介してモータユニット１０に接続される。また、出力軸１４には、ネジ継手係合用工具を装着するためのチャック１５が設けられている。ハウジング１１の前端には端壁１６が設けられており、この端壁１６内で、出力軸１４が回転可能にジャーナル軸受けされている。端壁１６には、出力軸１４を適当にガイドするための内側首部１７が形成されている。端壁１６の前端部でブッシュ１８が出力軸１４のベアリングを形成している。ブッシュ１８には環状肩部が形成されており、この環状肩部は、軸方向力を出力軸１４からハウジング１１に伝達する。出力軸１４には、ブッシュ１８の肩部を係合するためのロックリング１９及び衝撃吸収用弾性リング２０が設けられている。出力軸１４は、端壁首部１７の内側端部と共に作用するロックリング１２によって反対の軸線方向にはロックされている。
ハウジング１１の後端部は端壁２２を備え、この端壁２２は、ねじ２３によってモータユニット１０に固定される。端壁２２にはボールレース２４が形成されており、このボールレース２４は、旋回大歯車２５のボールレース２７と共に作用する複数のボール２６を介して筒状の旋回大歯車２５を回転支持する。
減速装置１２は二つの連続遊星歯車を備え、これら遊星歯車は、旋回大歯車２５にも共通に使用される。遊星歯車は、モータユニットの出力軸２９に取り付けられる太陽歯車２９と、第１の遊星ホイール群３０と、第２太陽歯車３２と一体に形成された遊星ホイールキャリア３１と、第２の遊星ホイール群３３と、出力軸１４に接続される第２の遊星ホイールキャリア３４とを備える。
遊星歯車は、二つの端部ワッシャー３５，３６の間で軸線方向に制限されており、前記端部ワッシャー３５，３６は、旋回大歯車２５に固定されたロックリング３７，３８によって支持されている。
旋回大歯車２５は、実質的に筒状の形態を成しており、外側円筒面４０及び環状肩部４１を有する（第３図参照）。この肩部４１には三つのカム歯４２が設けられている。これらのカム歯４２は軸線方向に向けられ、等間隔に配置されている。これらのカム歯４２は、環状スラスト要素４５の三つの対応するカム面４４と三つのボール４３と共に、トルク伝達クラッチ１３を形成する。これらのカム面４４は、スラスト要素４５の環状後端面に設けられたくぼみ４６によって形成されている（第３図参照）。
スラスト要素４５は、ハウジング１１内で軸線方向には移動可能であるが、ボールスプライン連結部によって回転方向にはロックされている。ボールスプライン連結部は、スラスト要素４５の外側に配置された三つの軸線方向溝４７と、ハウジング１１内の三つのスロット４８と、前記溝４７及びスロット４８と係合する三つのボール４９とを有する。ハウジング１１の外側にロックリング５１で保持された環状バンド５０はスロット４８をカバーし、ボール４８の脱落を防止する。ボール４９は、ロックリング５１を外し、バンド５０をわきにずらした後、ハウジング１１の外側から挿入される。
図面に示すように、スラスト要素４５は、外側円筒面４０より大きい直径を有し、外側円筒面４０を囲む。従って、スラスト要素４５は旋回大歯車２５の外側に配置され、圧縮ばね５３の後端部に位置する。圧縮ばね５３は、スラスト要素４５と、ハウジング１１の前端に設けられた調節可能な支持部材５２との間で作用する。ばね５３によってスラスト要素４５上に加えられる力は、解放クラッチ１３に偏位負荷を与える。この調節可能な偏位負荷と、カム面４４及びカム歯４２の形状とによって、クラッチを解放するトルクレベルが決められる。
旋回大歯車２５の後部円周位置には、径方向に伸びる三つのピン５５が設けられており、これらのピン５５は、相互に等間隔の角度で配置されている。ハウジング１１の開口５６には、ボール５７が移動可能に支持されており、ハウジング１１の外側には、信号発生マイクロスイッチ５８が設けられている。レバー５９がスタブ６０周りを回動可能に設けられている。このレバー５９は、作用運動をボール５７からマイクロスイッチ５８に伝達するよう配置されている。
マイクロスイッチ５８は、工具の働きを制御する電子制御手段に接続されている。これらの制御手段は、本発明を構成するものではないので、この明細書では詳細な説明を省略する。
調節可能なばね支持部材５２は環状ねじ要素７０を備え、このネジ要素７０には、ハウジング１１の内ねじ７２と係合するための外ねじ７１が形成されている。また、ねじ要素７０には同心開口７３が形成されており、この同心開口７３には歯車歯７４が設けられている。
ナットランナーの作動中、出力軸１４は、チャック１５とチャックに装着された工具とを介して、締め付けられるべきねじ継手に接続される。回転力は、出力軸２９を介してモータユニット１０から供給され、二つの連続遊星歯車によって、回転力が出力軸１４に達する前に減速される。
ねじ継手からのトルク抵抗が増大するにつれて、遊星歯車からのリアクショントルクが旋回大歯車２５上で増大する。これは、旋回大歯車２５は回転し始めようとするが、クラッチ１３によって、その回転が妨げられることを意味する。旋回大歯車２５は静止状態にとどまり、ばね５３の偏位負荷が、カム歯４２、ボール４３及びカム面４４の相互作用によるスラスト要素４５の軸線方向の動きを防止できる間、クラッチ１３は旋回大歯車２５からのリアクショントルクをハウジング１１に伝達し続ける。
しかし、クラッチ１３の所定の解放トルクレベルに達すると、ばね５３は、カム歯４２がボール４３を通過でき、旋回大歯車２５がスラスト要素４５及びハウジング１１に対して自由に回転できる位置にされる。ボール４３は、旋回大歯車２５とスラスト要素４５とが相対回転している間、スラスト要素４５のくぼみ４６内にとどまる。
旋回大歯車２５の回転中にクラッチ１３が解放位置にくると、ピン５５の一つがボール５７と係合し、ボール５７を外側に動かす。この作用運動は、レバー５９を介して、マイクロスイッチ５８に伝達され、マイクロスイッチ５８は電気信号を制御手段に送り、ナットランナーモータを遮断する。
ピン５５の各々は、歯４２がボール４３の頂部に達するか、又は丁度、前記頂部を通過するまで、すなわち、クラッチを通したトルク伝達が丁度終わる時まで、ボール５７及びレバー５９を介してマイクロスイッチ５８が作動しないように、カム歯４２に対して配置される。
遮断位置にある時のナットランナーモータ及び工具の他の回転部材の実際の回転速度に依存して、旋回大歯車２０は、ある距離回転し続けて止まる。クラッチ１３が解放位置にある時の回転速度が高い場合、即ち、いわゆる剛性ねじ継手を締め付ける場合、旋回大歯車カム歯４２は停止する前に、次のボール係止位置に達し、また、その位置を越える。モータがクラッチの第１解放位置で遮断されるので、旋回大歯車２０の第２ボール係止位置に駆動トルクは伝達されず、また、回転部材の運動エネルギは実質的に減少される。これにより、どんな場合でも、第２クラッチ係合がトルクの超過を発生させることはない。
以上説明したナットランナーは、任意の適当な種類のモータ電圧制御手段に接続されたマイクロスイッチを持つ電気モータによって動力供給される。特に、本発明は、バッテリ給電式ナットランナーに適用するのに適している。このような場合、モータ制御手段は工具上に配置される。
しかし、本発明は、電気モータを有するナットランナーに制限されるものではなく、流体モータを有するナットランナーにもまた適用できる。このような場合には、マイクロスイッチは、外部の電気制御ユニットに接続され、クラッチ１３が解放する時にモータを遮断できるように、前記制御ユニットで圧縮空気供給弁が制御される。

Claims (5)

1. ハウジング（11）と、回転モータと、遊星歯車装置を備えた減速装置（12）と、遊星歯車装置の旋回大歯車（25）と上記ハウジング（11）との間に配列したトルク制限解放クラッチ（13）とを有し、
   上記旋回大歯車（25）が上記ハウジング（11）に対して回転可能にかつ軸方向に不動に支持されそして軸方向に作用するカム歯（42）を備え、
   環状の軸方向に可動のスラスト要素（45）がカム面（44）を備え、
   上記ハウジング（11）に対して上記スラスト要素（45）を回転式ロックするロック手段（47〜49）を設け、
   上記スラスト要素（45）に軸方向偏移負荷を加えるバネ手段（53）を設け、
   上記スラスト要素（45）と上記旋回大歯車（25）との間に配置され、上記偏移負荷のもとで上記カム歯（42）、カム面（44）によって係合するようにされた二つ以上の転がり要素（43）を設けて成る動力ナットランナーにおいて、
   上記旋回大歯車（25）がほぼ管状の形態を成し、そして外側円筒面（40）を備え、上記スラスト要素（45）の直径が上記旋回大歯車（25）より大きく、しかも上記外側円筒面（40）を包囲し、上記旋回大歯車（25）が環状肩部（41）を備え、上記環状肩部（41）が上記外側円筒面（40）から外方へ半径方向にのび、しかも上記カム歯（42）を備えていることを特徴とする動力ナットランナー。
2. 上記旋回大歯車（25）が、回転検出手段（55）と、上記ハウジング（11）の外側に設けられた信号発生手段（58）と、上記ハウジング（11）の径方向開口（56）に可動に支持されかつ上記トルク制限解放クラッチ（13）の解放時に上記回転検出手段（55）から上記信号発生手段（58）へ作用運動を伝達するように配列した作動部材（57）とを備えている請求の範囲１に記載の動力ナットランナー。
3. 上記回転検出手段（55）が上記旋回大歯車（25）に堅固に固定した一つ以上の半径方向にのびたピン（55）を備え、また上記作動部材（57）が、一側で上記ピン（55）と係合し、他側で上記信号発生手段（58）と係合するボールから成る請求の範囲２に記載の動力ナットランナー。
4. 上記旋回大歯車（25）が、二つの連続した遊星歯車に共通している請求の範囲１〜３のいずれか一項に記載の動力ナットランナー。
5. 上記ロック手段（47〜49）が、上記スラスト要素（45）の外周に設けた二つ以上の軸方向に向いた溝（47）と、上記ハウジング（11）に設けた二つ以上の軸方向にのびた溝（48）と、上記スラスト要素（45）と上記ハウジング（11）とをボールスプライン接続するように上記スラスト要素（45）及び上記ハウジング（11）における溝（48）と係合する二つ以上のボール（49）を備えている請求の範囲１〜４のいずれか一項に記載の動力ナットランナー。

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