JP4177597B2 - 電動スクリュードライバ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイレントクラッチを備えた電動スクリュードライバであって、異なるネジ締付形態に対応することができるサイレントクラッチを備えた電動スクリュードライバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開昭６１−２１９５８１号に開示されるように、従来の電動スクリュードライバとして、工具ビットと該工具ビットに回転駆動トルクを付与するためのモータとをサイレントクラッチで連結することによって、ネジ締付作業時の騒音や振動を低減する技術が知られている。このサイレントクラッチによれば、締付対象であるネジが被加工材に対して一定量の締込み深さに達した場合に、当該締込み深さに基づいてクラッチによる回転トルク伝達が迅速に解除され、クラッチ歯同士の回転接触を回避することにより、騒音を抑制する構成とされている。
【０００３】
その一方において、締付作業対象であるネジの形態の一つとして、鉄板等の金属材料に止着されて材料を固定するためのネジがある。かかるネジの締付作業を行う場合、ネジの締込み深さではなく、ネジの締付トルク量に応じて締付作業を完了するものであり、締付トルクに応じてクラッチの断続を確実に行う必要がある。従来は、ネジ締作業形態に応じて、ネジの被加工材に対する締込み深さに応じてクラッチの断続を行う電動スクリュードライバと、ネジの締付トルク量に応じてクラッチの断続を行う電動スクリュードライバとをそれぞれ準備して使い分けていたため、ネジ締付作業に要するコスト・簡便性の点で更なる改善の余地がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、サイレントクラッチを備えた電動スクリュードライバにつき、異なるネジ締付形態に対応することができる技術を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、請求項１に記載の発明は、モータを収容した機体と、第１および第２のスピンドルと、第１および第２のクラッチ手段と、クラッチ係合規制手段と、機体に装着されるネジ締め深さ規定用のロケータとを有する電動スクリュードライバにおいて、第１スピンドルは、機体方向に相対移動可能とされるとともに、機体に向かう端部側に第１クラッチ手段が配置され、他端側にネジ締付用の工具ビットが接続され、第１クラッチ手段は、第１スピンドルの軸方向に相対移動可能とされつつ当該第１スピンドルとともに回転し、第２スピンドルは、モータに接続されて回転し、第２クラッチ手段は、第２スピンドルに装着されて当該第２スピンドルとともに回転し、かつ第１スピンドルが機体側に位置する場合に第１クラッチ手段と係合してモータの駆動トルクを工具ビットに伝達するトルク伝達許容位置から、トルク伝達禁止位置へと第２スピンドルの軸方向に相対移動可能であり、クラッチ係合規制手段は、第１クラッチ手段と第２クラッチ手段とが互いに離反する方向に付勢力を付与するように第１クラッチ手段と第２クラッチ手段との間に配置され、ネジ締め深さ規定用のロケータは、機体に着脱自在に装着され、装着時には当該機体の先端側の端面から長軸方向に所定長さで延出するとともに、機体を被加工材側に押し込んで工具ビットによるネジ締め作業をする際、当該ロケータの先端が被加工材に当接することにより機体が被加工材に対し所定長さを越えて近接するのを規制するものであり、第２クラッチ手段の機体側には、当該第２クラッチ手段を第１クラッチ手段側に付勢するスプリングおよび設定トルク調整スリーブが配置され、さらに、第２クラッチ手段と係合して当該第２クラッチ手段がトルク伝達許容位置へ移動するのを規制するストッパを備えており、設定トルク調整スリーブは、第２クラッチ手段がトルク伝達許容位置からトルク伝達禁止位置への移動を許容するとともにスプリングの付勢力を調整し、被加工材側からの工具ビットへの反動トルクが所定の範囲を超える場合には、第２クラッチ手段がトルク伝達許容位置からトルク伝達禁止位置へ移動してストッパと係合することで第１クラッチ手段と第２クラッチ手段相互の係合が解除される第１の動力伝達モードと、第２クラッチ手段側へと移動操作されて当該第２クラッチ手段に当接し、これにより当該第２クラッチ手段をトルク伝達禁止位置へ移動することを規制する第２クラッチ後退規制手段として機能する第２の動力伝達モードと、に切替操作可能である、ことを特徴とする。
【０００６】
上記のように構成された本発明によれば、設定トルク調整スリーブは、第１の動力伝達モードでは設定トルクの調整部材として機能し、第２の動力伝達モードでは第２クラッチ後退規制手段として機能する。これにより双方の動力伝達モードにおける構成部材を一部 共用することができ、電動スクリュードライバの構造の簡素化を図ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態である電動スクリュードライバおよびその使用方法につき、図面を参照しつつ、詳細に説明する。本実施の形態に係る電動スクリュードライバ１００の要部が図１に示される。なお図１では、電動スクリュードライバ１００のうちモータハウジングおよびギアハウジングよりなる本体部１１０の要部断面を示し、本体部１１０に連接されるハンドグリップについては便宜上図示を省略する。
【０００８】
電動スクリュードライバ１００は、概括的に見て、本体部１１０、第１スピンドル１２０、第２スピンドル１３０、第１クラッチカム１４０、第２クラッチカム１５０、クラッチ係合規制スプリング１６０、第２クラッチカム位置規制手段１７０を主体として構成される。
【０００９】
本体部１１０は、本発明における「機体」を構成する要素である。また第１クラッチカム１４０は本発明における「第１クラッチ手段」に、第２クラッチカム１５０は本発明における「第２クラッチ手段」に対応し、さらにクラッチ係合規制スプリング１６０は本発明における「クラッチ係合規制手段」に、第２クラッチカム位置規制手段１７０は本発明における「第２クラッチ手段の位置規制手段」に対応する。
【００１０】
電動スクリュードライバ１００の本体部１１０内にはモータ１１３が収容配置されている。モータ１１３の出力軸１１３aは、減速機構１１５を経由して第２スピンドル１３０に連接されている。なお減速機構１１５には減速ギアを主体とした周知の機構を採用しているため、その詳細な説明は便宜上省略する。
【００１１】
一方、第１スピンドル１２０は、第２スピンドル１３０と同軸上において本体部１１０の先端側（図１において左端側）に回転可能に設けられる。第１スピンドル１２０は、本体部１１０のスリーブ１１０aに支持されつつ、第２スピンドル１３０との関係において、第１スピンドル１２０の長軸方向に相対移動可能に構成されている。第１スピンドル１２０の先端側には工具ビット取付用チャック１２１が設けられ、他端側（図１において右端側）には第１クラッチカム１４０が設けられる工具ビット取付用チャック１２１には工具ビット１２３が取り付けられている。
【００１２】
またスリーブ１１０ａには、工具ビット１２３の先端近傍までを覆うようにロケータ１９１が着脱自在に取り付けられる。ロケータ１９１は、本体部１１０が図２に示す被加工材１２５に対し所定量以上近接するのを規制し、本体部１１０が被加工材１２５へ近接するのを規制した状態で工具ビット１２３が被加工材１２５側へ近接するのを許容する部材である。本実施の形態では、後述するように、電動スクリュードライバ１００を設定トルク感応モード（第１の動力伝達モード）とするにはロケータ１９１をスリーブ１１０ａから取り外し、ネジ締め深さ感応モード（第２の動力伝達モード）とするにはロケータ１９１をスリーブ１１０ａに取り付ける。
【００１３】
第１クラッチカム１４０は、第１スピンドル１２０の第２スピンドル１３０に向かう側の端部に第１スチールボール１４３を介在して配置される。第１スチールボール１４３は、第１スピンドル１２０上に形成されたリード溝１２０ａ内において、第２スピンドル１３０へ向かう側の端部と、第２スピンドル１３０から離反する側の端部の間で移動可能に構成されている。なお特に図１では示されないものの、リード溝１２０ａは、第１スピンドル１２０の長軸方向に対し傾斜状に形成されている。すなわちリード溝１２０ａの両端部は、第１スピンドル１２０の長軸方向に所定の距離を有して設定されるとともに、その径方向についても所定の距離を有して設定される。そしてこれら両端部間で移動可能とされた第１スチールボール１４３を介し、第１クラッチカム１４０は第１スピンドル１２０に対し当該第１スピンドル１２０の軸方向に相対移動することが許容される。また第１クラッチカム１４０は、第１スチールボール１４３がリード溝１２０ａの両端間で移動する範囲においては第１スピンドル１２０に対し相対的に回転することを許容されるが、第１スチールボール１４３がリード溝１２０ａの第２クラッチカム１５０に近接する側の端部に置かれると、第１スチールボール１４３が当該リード溝１２０ａ端部に当接規制されることにより、第１クラッチカム１４０は第１スピンドル１２０と一体に回転するよう規制される。また第１クラッチカム１４０の第２スピンドル１３０に向かう側の端部（図１において右端側）にはクラッチ歯１４１が設けられている。
【００１４】
第１クラッチカム１４０は、ネジ締付作業時に、工具ビット１２３の先端にネジ１２４を取り付けた状態で被加工材１２５（図２参照）に押し当てながら作業者が電動スクリュードライバ１００に押し込み荷重を付加することにより、第１スピンドル１２０とともに、当該押し込み荷重に対する被加工材側からの反力によって第２スピンドル１３０方向（図中右方向）に移動することになる。これらの動作の詳細については後述する。
【００１５】
第２クラッチカム１５０は、第２スピンドル１３０の第１スピンドル１２０に向かう側の端部（図１において左側端部）に第２スチールボール１５３を介在して配置される。第２クラッチカム１５０の第１スピンドル１２０に向かう側の端部にはクラッチ歯１５１が設けられている。第２スチールボール１５３は、第２スピンドル１３０上に設けられたカム溝１３０ａ内において、第１スピンドル１２０方向に向かう端部と、第１スピンドル１２０から離反する方向に向かう端部との間を移動することにより、第２クラッチカム１５０の位置規定部材としての役割を果たす。第２クラッチカム１５０は、この第２スチールボール１５３により、第２スピンドル１３０に対し当該第２スピンドル１３０の軸方向に円滑に相対移動することが許容されるとともに、第２スピンドル１３０と一体に回転するように構成されている。なお第２スチールボール１５３について上記両端部間を軸方向に移動可能とする構成は機能上必ずしも必要ではないものの、第２クラッチカム１５３の第２スピンドル１３０に対する円滑な摺動動作を確保する観点から、本実施の形態では、上記のように両端部間を移動可能に構成している。
【００１６】
第１クラッチカム１４０と第２クラッチカム１５０との間には、クラッチ係合規制スプリング１６０が配置される。クラッチ係合規制スプリング１６０は、第１クラッチカム１４０と第２クラッチカム１５０とが互いに離反する方向に付勢力を生じる。換言すればクラッチ係合規制スプリング１６０は、その付勢力により、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と、第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１が確実に係合解除するとともに、係合解除後に不用意に接触しないように確実に離間させる役割を果たす。
【００１７】
次に第２クラッチカム位置規制手段１７０の詳細な構造について説明する。
第２クラッチカム位置規制手段１７０は、付勢スプリング１７１、ストッパー１８１、ストッパー作動用ピン１８３、ストッパー係合溝１８５、リングスプリング１８７、ストッパー作動用スプリング１８９を主体として構成される。
【００１８】
このうち付勢スプリング１７１は、第２クラッチカム１５０と付勢スプリング支持ワッシャ１７９との間に装着されて、第２クラッチカム１５０が第１クラッチカム１４０へ向かうように付勢力を付与する。付勢スプリング１７１は、本発明における第１の動力伝達モード時の「第１の位置規制手段」および第２の動力伝達モード時の「第２クラッチ後退規制手段」に対応するとともに、両手段を兼用する。
【００１９】
ストッパー１８１はスチールボールによって構成される。ストッパー作動用ピン１８３は、リングスプリング１８７を介在して第１スピンドル１２０に設けられるとともに、ストッパー作動用スプリング１８９によって第２スピンドル１３０に向かう方向に付勢される。ストッパー作動用ピン１８３の途上にはストッパー係合溝１８５が形成され、このストッパー係合溝１８５にストッパー１８１が嵌着して配置される。
【００２０】
ストッパー係合溝１８５のストッパー１８１への当接面は曲面ないしテーパ面とされており、ストッパー作動用スプリング１８９の付勢力によってストッパー作動用ピン１８３が軸方向に移動することにより、ストッパー１８１は第２スピンドル１３０の周面から出没可能に突出するように構成されている。しかしながら、図１に示す状態では、ストッパー１８１の上方に第２クラッチカム１５０の脚部が位置し、ストッパー１８１はこの第２クラッチカム１５０の脚部に邪魔をされることにより、第２スピンドル１３０の周面から突出することが規制されている。ストッパー１８１、ストッパー作動用ピン１８３、ストッパー係合溝１８５、リングスプリング１８７およびストッパー作動用スプリング１８９は、本発明における第１の動力伝達モード時の「第２の位置規制手段」に対応する。
【００２１】
付勢スプリング１７１の第２クラッチカム１５０に対する付勢力は、設定トルク調整リング１７３、設定トルク調整用ピン１７５、設定トルク調整用スリーブ１７７および付勢スプリング支持ワッシャ１７９の協働によって適宜変更調整することができる。具体的には、本体部１１０の長軸回りに設定トルク調整リング１７３を回転させることにより、当該設定トルク調整リング１７３に本体部１１０の長軸方向（図１においては左右方向）に微小距離だけ相対移動させる。設定トルク調整リング１７３は、設定トルク調整用ピン１７５を介して設定トルク調整用スリーブ１７７に連結されており、設定トルク調整用スリーブ１７７は、設定トルク調整リング１７３とともに本体部１１０の長軸方向に相対移動する。
【００２２】
設定トルク調整用スリーブ１７７の端部には付勢スプリング支持ワッシャ１７９が取り付けられており、結果的に第２スピンドル１３０上における付勢スプリング支持ワッシャ１７９の配置位置が、第２スピンドル１３０の長軸方向に変化する。これにより付勢スプリング支持ワッシャ１７９と第２クラッチカム１５０間の付勢スプリング１７１の長さを適宜変更し、該付勢スプリング１７１の付勢力を変更する。本実施の形態では、付勢スプリング１７１の付勢力を調節することにより、後述する設定トルク感応モードにおける設定トルク値の調整が可能となる。さらに本実施の形態では、設定トルク調整用スリーブ１７７の移動動作を利用して、後述する設定トルク感応モードとネジ締め深さ感応モードとの切り替えが可能となる。
【００２３】
次に、本実施の形態に係る電動スクリュードライバ１００の作用および使用方法について説明する。電動スクリュードライバ１００は、ネジの反動トルク（すなわちネジの締付トルク）が所定のトルクに達することに応じてモータ１１３から工具ビット１２３へのトルク伝達を解除する設定トルク感応モードと、被加工材に対するネジの締め込み量に応じてモータ１１３から工具ビット１２３へのトルク伝達を解除するネジ締め深さ感応モードとで切り替え可能とされる。設定トルク感応モードは本発明の「第１の動力伝達モード」に対応し、ネジ締め深さ感応モードは本発明の「第２の動力伝達モード」に対応する。
【００２４】
（設定トルク感応モード）
まず設定トルク感応モード（第１の動力伝達モード）について説明する。電動スクリュードライバ１００のうち、第１スピンドル１２０、第２スピンドル１３０、第１クラッチカム１４０、第２クラッチカム１５０、クラッチ係合規制スプリング１６０、第２クラッチカム位置規制手段１７０を主体とした要部の構成が図２から図７に示される。このうち図２は、本実施の形態に係る電動スクリュードライバ１００につき、被加工材１２５に対しネジ１２４の締付作業を開始しようとする初期状態を示す。なお図示の便宜上、各図においては電動スクリュードライバ１００の要部のみを示すとともに、各図における設定トルク調整用のスリーブ１７7等の位置関係については、便宜上初期位置に置かれた状態を示している。設定トルク感応モードでは、図１に示すロケータ１９１はスリーブ１１０ａから取り外されている。
【００２５】
図２に示す状態では、第２スピンドル１３０は、モータ１１３（図１参照）の回転トルクを第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０に伝達することなく遊転する。また第２スピンドル１３０の遊転に伴って第２クラッチカム１５０も遊転する。なお第２スピンドル１３０は、モータ１１３側から第１スピンドル１２０方向に見た場合、右回りに回転している。図２に示す状態では、クラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力により、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１とは相互に離間した状態が維持される。
【００２６】
すなわち図２に示す状態では、第２クラッチカム１５０は付勢スプリング１７１の付勢力によって第１クラッチカム１４０方向へ付勢される一方、未だ作業者は電動スクリュードライバ１００にネジ締付のための押し込み荷重を加えておらず、この結果、第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０が第２クラッチカム１５０方向へ移動せず、両クラッチ歯１４１，１５１は離間した状態、すなわちクラッチ非係合状態が維持される。またこの時、第２クラッチカム１５０は付勢スプリング１７１によって第１クラッチカム１４０側に付勢され、第２スチールボール１５３がカム溝１３０ａの第１クラッチカム１４０に近接する側の端部に置かれ、第２クラッチカム１５０の位置規制をなす。すなわち、図２に示す状態では、第２スチールボール１５３が、カム溝１３０ａ内において第１スピンドル１２０（ないし第１クラッチカム１４０）に向かう側の溝端部に位置し、第２クラッチカム１５０は第１クラッチカム１４０側へ臨むよう、第２スピンドル１３０上における第２クラッチカム１５０の相対的位置が規定されている。このように第２クラッチカム１５０が第１クラッチカム１４０に近接して保持された位置は、本発明の「トルク伝達許容位置」に対応する。
【００２７】
さらに図２に示す状態では、ストッパー１８１の上部に第２クラッチカム１５０の脚部が位置するため、ストッパー１８１は当該第２クラッチカム１５０の脚部によって抑えられて第２スピンドル１３０の周面から突出するのを規制されている。
【００２８】
図２に示す初期状態からネジ締付作業を開始する場合、ネジ１２４を被加工材１２５へ進入させるべく、作業者は電動スクリュードライバ１００を被加工材１２５方向（図中左方向）へ押し込んでいく。作業者が電動スクリュードライバ１００に押し込み荷重を加えることにより、第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０は、工具ビット１２３と一体となって、被加工材１２５側からの押し込み荷重に対する反力により第２スピンドル１３０方向（図中右方向）へ押圧され本体部１００側へと相対的に移動していく。この状態が図３に示される。
【００２９】
図３では、押し込み荷重の反力により工具ビット１２３、第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０が一体となって図中右方向に移動し、第１クラッチカム１４０の端部に設けられたクラッチ歯１４１が、クラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力に抗しつつ第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１へ接近する。このとき第２クラッチカム１５０には付勢スプリング１７１の付勢力が付加されており、第２クラッチカム１５０は、第２スチールボール１５３がカム溝１３０ａのうち第１スピンドル１２０に向かう側の端部に位置し、第１クラッチカム１４０に近接した位置、すなわちトルク伝達許容位置に置かれている。かくして第１クラッチカム１４０の図中右方向への移動により、第１クラッチカム１４０と第２クラッチカム１５０との相対距離は縮まっていくことになる。
【００３０】
また図３に示す状態では、ストッパー１８１は第２クラッチカム１５０の脚部によって外方に突出するのを規制されているため、第１スピンドル１２０が図中右方向に移動した場合、ストッパー作動用ピン１８３に形成されたストッパー係合溝１８５がストッパー１８１に当接し、ストッパー作動用ピン１８３の第２スピンドル１３０方向（図中右方向）への移動を規制する。従って、押し込み荷重の反力によって図中右方向に移動していく第１スピンドル１２０と、移動が規制されたストッパー作動用ピン１８３との間に介装されたストッパー作動用スプリング１８９は圧縮されていくことになる。
【００３１】
さて、図３に示す状態から、更に第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０が、第２クラッチカム１５０方向（図中右方向）へ移動することにより、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１が噛み合い係合することになる。この状態が図４に示される。
【００３２】
なお、第１スチールボール１４３は、リード溝１２０ａ内にて第２スピンドル１３０へ向かう側の端部と、第２スピンドル１３０から離反する側の端部との間を移動可能とされているが、図３および図４の対比から理解されるように、両クラッチ歯１４１，１５１の噛み合い係合に際し、第２スピンドル１３０とともに回転する第２クラッチカム１５０のクラッチ歯１５１が、第１クラッチカム１４０のクラッチ歯１４１に噛み合うことで、第１クラッチカム１４０に回転トルクが伝えられる。すると第１クラッチカム１４０は、第１スチールボール１４３がリード溝１２０ａの両端部間を移動する範囲において、第１スピンドル１２０に対し相対的に回転しつつ第２クラッチカム１５０側へと軸方向に移動していく。そして第１スチールボール１４３がリード溝１２０ａの第２クラッチ１５０に近接する側の端部に到達することにより、第１クラッチカム１４０は第１スピンドル１２０と一体としてのみ回転が許容されることになる。
【００３３】
図４では、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１とが噛み合いを始めた状態が示され、図５では、第１クラッチカム１４０が、リード溝１２０ａの軸方向長さ分だけ第１スピンドル１２０上の第２クラッチカム１５０側に移動することにより、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１とが完全に噛み合い係合し、ネジ１２４を被加工材１２５へ締め込んでいく状態が示されている。図４および図５に示す状態における第２クラッチカム１５０の位置は、本発明の「トルク伝達許容位置」に相当する。
【００３４】
本実施の形態では、両クラッチ歯１４１，１５１が噛み合い係合することにより、モータ１１３の回転トルクは確実にトルク伝達される。具体的には、両クラッチ歯１４１，１５１の噛み合い係合により、モータ１１３（図１参照）の回転トルクが、第２スピンドル１３０、第２スチールボール１５３、第２クラッチカム１５０、第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１、第１クラッチカム１４０、第１スチールボール１４３、第１スピンドル１２０、工具ビット取付用チャック１２１、工具ビット１２３を経由して、ネジ１２４に伝達される。
【００３５】
なお図５に示す状態では、作業者による電動工具１００への押圧反力によって図中右方向に移動しようとする第１スピンドル１２０と、ストッパー係合溝１８５がストッパー１８１に抑えられることで移動を規制されたストッパー作動用ピン１８３との間に介装されたストッパー作動用スプリング１８９は、図４に示す状態よりも更に圧縮された状態とされる。
【００３６】
図５に示す状態でネジ１２４の被加工材１２５に対する締付作業が進行し、図６に示すように、ネジ１２４の頭部着座面１２４ａが被加工材１２５に着座してネジ１２４の締付作業が最終段階に至った場合、第１スピンドル１２０が作業者の押し込み荷重反力により第２スピンドル方向に押し込まれた状態において、ネジ締付トルクが過大となる。この状態において、モータ１１３（図１参照）の回転トルクを更に伝達しようとする第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１が、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１に乗り上げる状態となる。その結果、図６に示すように、第２クラッチカム１５０は、上記トルク伝達許容位置から、付勢スプリング１７１の付勢力に抗しつつ第１クラッチカム１４０から離反する方向（図中右方向）に移動し始める。
【００３７】
なお図６に示す状態では、第２スチールボール１５３は、カム溝１３０ａ内において、第１スピンドル１２０（第１クラッチカム１４０）に向かう側の端部から離反移動することにより、第２クラッチカム１５０が円滑に移動するのをアシストする。
【００３８】
第２クラッチカム１５０がトルク伝達許容位置から図中右方向に移動し始めると、ストッパー１８１の上方に位置していた第２クラッチカム１５０の脚部が図中右方向に退くことになる。一方、ストッパー作動用ピン１８３は、圧縮されたストッパー作動用スプリング１８９の付勢力によって図中右方向に押圧された状態とされている。そのためストッパー１８１は、図７に示すように、ストッパー作動用ピン１８３が右方向へ移動しようとする場合に、曲面状（テーパ状）の当接面を有するストッパー係合溝１８５に押し出される形で、第２スピンドル１３０の周面から外方に突出することになる。
【００３９】
図７では、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と、第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１の噛み合い係合が解除された状態が示される。図７では、作業者による押し込み荷重の反力が第１スピンドル１２０に付加され、第１スピンドル１２０は第２スピンドル１３０側へ最も近接した状態とされている。この状態において、第１スチールボール１４３がリード溝１２０ａ内を第２クラッチカム１５０から離反する側の端部へ移動し、第１クラッチカム１４０は、第１スピンドル１２０上を当該リード溝１２０ａの軸方向長さ分だけ第２クラッチカム１５０から離反する方向に移動する。第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１との噛み合い係合が解除される。
【００４０】
なお第１スチールボール１４３は、第１スピンドル１２０上のリード溝１２０ａ内を、第２スピンドル１３０に向かう側の端部と、離間した側の端部との間で移動可能とされるが、このリード溝１２０ａの両端部間の軸方向距離は、クラッチ歯１４１，１５１の噛み合い解除の際の第１クラッチカム１４０の軸方向移動量を規定するとともに、第１クラッチカム１４０と第２クラッチカム１５０との間の係合解除時のクリアランス量を規定することになる。
【００４１】
第１スチールボール１４３がリード溝１２０ａ内を移動し、第２クラッチカム１５０から離反する側へ移動した第１クラッチカム１４０は、第１スチールボール１４３がリード溝１２０ａの第２クラッチカム１５０から離反する側の端部に当接することで、それ以上の移動を規制される。一方、第２クラッチカム１５０は、第１クラッチカム１４０と第２クラッチカム１５０に作用するクラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力により、第１クラッチカム１４０から離反する方向へ迅速に移動し、クラッチ歯１４１，１５１の噛み合い係合の解除状態を維持する。かくしてサイレントクラッチとしての機能が奏される。
【００４２】
第２クラッチカム１５０が図中右方向へ移動するとき、上述のように、ストッパー１８１に対する第２クラッチカム１５０脚部による抑えがなくなり、ストッパー１８１は第２スピンドル１３０外方へ突出する。従ってストッパー作動用ピン１８３は、ストッパー作動用スプリング１８９の付勢力により第１スピンドルと対向する方向（図中右方向）へと移動し、ストッパー１８１が第２クラッチカム１５０の内側凹部に入り込んだ状態となる。
【００４３】
この状態では、第２クラッチカム１５０は、付勢スプリング１７１の付勢力が付加されるにも拘わらず、第２スピンドル１３０の周面から突出したストッパー１８１により第１クラッチカム１４０方向へ移動するのを規制される。換言すれば、ネジ１２３の締付トルクが過大となってクラッチ歯１４１，１５１の係合が解除され、第２クラッチカム１５０がクラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力によって第１クラッチカム１４０から離反する方向へ移動した場合、第２クラッチカム１５０は、ストッパー１８１によって第１クラッチカム１４０から離反したトルク伝達禁止位置に係止維持されることになる。そして不用意な押し込み荷重付加によって、第１クラッチカム１４０が第１スピンドル１２０とともに第２クラッチカム１５０方向へ近接したとしても、第２クラッチカム１５０はストッパー１８１によってトルク伝達禁止位置に係止されるとともに、トルク伝達許容位置へ復帰することが規制されているため、不用意なクラッチ歯１４１，１５１同士の噛み合い係合が回避される。なおストッパー１８１は、第２クラッチカム１５０の第１クラッチカム１４０から離反する方向（図中右方向）への移動は許容する構成とされている。
【００４４】
なお本実施の形態では、「締付トルクが所定の範囲を超えて過大となった場合」の具体的構成として、ネジ１２４が被加工材１２５に締め込まれることによって締付トルクが所定の設定トルクに到達することで、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１の噛み合い係合が直ちに解除されるよう設定されている。
【００４５】
ネジ１２４の締付作業が終了すると、作業者は電動スクリュードライバ１００に対する押し込み荷重を緩める。すると第１スピンドル１２０は、第１クラッチカム１４０とともに、第２スピンドル１３０から離反し、図２に示す初期状態へ復帰する。なお本実施の形態では、押し込み荷重がクラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力以下に減少した場合に第１スピンドル１２０の復帰が許容されることになる。さらにリングスプリング１８７（図１参照）を介して第１スピンドル１２０に取り付けられたストッパー作動用ピン１８３についても、第１スピンドル１２０とともに初期状態に復帰することになる。ストッパー作動用ピン１８３が第１スピンドル１２０とともに先端方向（被加工材１２５方向）へ移動して初期状態に復帰すると、ストッパー係合溝１８５がストッパー１８１の下部に位置することとなる。これによりストッパー１８１は、第２クラッチカム１５０の脚部に押されつつ、第２スピンドル１３０の周面からストッパー係合溝１８５へ収容され、同様に図２に示す初期状態に復帰する。
【００４６】
ストッパー１８１が初期状態に復帰することにより、第２クラッチカム１５０は、当該ストッパー１８１に係止されることなく第２スピンドル１３０の周面を移動可能とされる。一方、付勢スプリング１７１の付勢力は、クラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力よりも大きく設定されており、第２クラッチカム１５０は、当該付勢スプリング１７１により第１クラッチカム１４０方向へ移動していくことになる。このとき第２スチールボール１５３は、カム溝１３０ａ内において、第１スピンドル１２０（第１クラッチカム１４０）に向かう側の端部へ移動することにより第２クラッチカム１５０の移動動作を許容し、さらに当該端部に当接することにより、第２クラッチカム１５０の第２スピンドル１３０上での位置を規定する。かくして電動スクリュードライバ１００は、第１クラッチカム１４０と第２クラッチカム１５０とが離間した初期状態（図２参照）に復帰することになる。
【００４７】
以上より、設定トルク感応モードに置かれた電動スクリュードライバ１００では、ネジ１２４が被加工材１２５に締付けられて締付トルクが過大となり、被加工材１２５側から工具ビット１２３が受ける反動トルクが大きくなって所定の設定トルクに達した場合に、クラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力を介して、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と、第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１との係合が解除されるとともに迅速に離間される。このとき、第２クラッチカム１５０は、ストッパー１８１によりトルク伝達禁止位置に係止維持され、第１クラッチカム１４０側のトルク伝達許容位置へ移動するのを阻止される。
【００４８】
従って本実施の形態である電動スクリュードライバ１００は、とりわけネジ締付トルクを管理しつつ作業を遂行するというトルク管理型のネジ締付作業において、クラッチ歯１４１，１５１の噛み合い係合を迅速かつ確実に解除するするとともに、第２クラッチカム１５０をトルク伝達禁止位置に係止して、クラッチが不用意に係合して振動や騒音を生じるのを確実に抑制することが可能である。
【００４９】
なお、本実施の形態におけるストッパー係合溝１８５の溝形状は、ストッパー１８１を第２スピンドル１３０の周面から出没させることができる範囲内にて、テーパ面、曲面など様々な形状から採用可能である。またクラッチ係合規制スプリング１６０は、第１クラッチカム１４０と第２クラッチカム１５０との間に介装する以外に、それぞれのクラッチカム１４０，１５０ごとに別個に設定し、独立して付勢力を付与してもよい。
【００５０】
（ネジ締め深さ感応モード）
次に本実施の形態に係る電動スクリュードライバ１００のネジ締め深さ感応モード（第２の動力伝達モード）について図８から図１４を参照しつつ説明する。なお上述した設定トルク感応モードと実質的に同等の作用を奏する箇所については、便宜上その詳細な説明を省略する。設定トルク感応モードに置かれた電動スクリュードライバ１００をネジ締め深さ感応モードに切り替えるには、まず図８に示すようにスリーブ１１０ａにロケータ１９１を取り付ける。スリーブ１１０ａに取り付けられたロケータ１９１は、当該スリーブ１１０ａ先端、すなわち本体部１１０の先端からロケータ１９１先端部１９２に至るまで符号Ｌで示される有効長を有する。
【００５１】
次に図９に示すように、設定トルク調整用リング１７３を操作することにより、設定トルク調整用ピン１７５を介して、トルク伝達許容位置に置かれた第２クラッチカム１５０に対し、設定トルク調整用スリーブ１７７を移動して当接させる。これにより第２クラッチカム１５０は、上記したトルク伝達許容位置からトルク伝達禁止位置へ移動（後退）するのが規制されることになる。換言すればトルク伝達許容位置に置かれた第２クラッチカム１５０は、設定トルク調整用スリーブ１７７により、第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０から離反する方向へと第２スピンドル１３０上を移動するのを規制されることになる。すなわち設定トルク調整用スリーブ１７７は、上記した設定トルク感応モードでは付勢スプリング１７１の付勢力を変化させてクラッチ解除のための設定トルク値を調整するのに用いられたが、ネジ締め深さ感応モードでは第２クラッチカム１５０の後退を規制するのに用いられ、本発明における「第２クラッチ後退規制手段」に対応するものである。すなわち設定トルク調整用スリーブ１７７は設定トルク感応モードにおいては第２クラッチカム１５０に対する「第２の位置規制手段」に対応する一方、ネジ締め深さ感応モードにおいては第２クラッチカム１５０に対する「第２クラッチ後退規制手段」に対応するものであり、双方の機能を兼用する要素である。なおネジ締め深さ感応モードにおいては付勢スプリング１７１の付勢力はクラッチ係合ないし係合解除に影響を与えないことになる。
【００５２】
上記のようにロケータ１９１をスリーブ１１０ａに取り付け、設定トルク調整用スリーブ１７７を第２クラッチカム１５０に当接することでネジ締め深さ感応モードへの切り替えが完了する。図９に示すネジ締め深さ感応モードの初期状態からネジ締付作業を開始する場合、図１０に示すように、ネジ１２４を被加工材１２５へ進入させるべく、作業者は電動スクリュードライバ１００を被加工材１２５方向（図中左方向）へ押し込んでいく。作業者が電動スクリュードライバ１００に押し込み荷重を加えることにより、第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０は、工具ビット１２３とともに、被加工材１２５側からの押し込み荷重に対する反力により第２スピンドル１３０方向（図中右方向）へ押圧され本体部１００側へと相対的に移動していく。図１０では、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４０と、第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１とが噛み合い係合する寸前の状態が示される。
【００５３】
図１０に示す状態において更に電動スクリュードライバ１００を被加工材１２５側に押し込むことで、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と、第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１とが噛み合い係合する。この噛み合い係合により、図１１に示すように、第１スチールボール１４３がリード溝１２０ａの第２クラッチカム１５０側の端部に移動しつつ、第１クラッチカム１４０はリード溝１２０ａの軸方向長さ分だけ第２クラッチカム１５０側に移動し、これによってクラッチ歯１４１，１５１が完全に噛み合い係合する。かくして図１に示すモータ１１３の駆動トルクは第２スピンドル１３０、第２クラッチカム１５０、第２クラッチ歯１５１、第１クラッチ歯１４１、第１クラッチカム１４０、第１スピンドル１２０および工具ビット１２３を介してネジ１２４に伝達され、当該ネジ１２４が被加工材１２５に締め込まれていく。なお、この時点ではロケータ１９１の先端部１９２は被加工材１２５に当接していない。また電動スクリュードライバ１００への上記押し込み荷重により、工具ビット１２３がロケータ先端部１９２より幾らか本体部１１０側に後退して入り込むことにより、ロケータ先端部１９２とネジ１２４頭部における被加工材１２５への着座面１２４ａとの間にはセットバックＣが形成される。
【００５４】
ネジ１２４が被加工材１２５に締め込まれていくと、図１２に示すように、ロケータ１９１の先端部１９２が被加工材１２５に当接し、本体部１１０の更なる被加工材１２５側への近接を規制する。すなわちロケータ１９１は、本体部１１０が被加工材１１０に対し所定の離間距離（図１２では符号Ｌで示される）を越えて近接するのを規制する。図１２に示す状態では、ロケータ１９１によって本体部１１０が被加工材１２５へ近接規制された状態で、更にネジ１２４の締め込みが行われるため、工具ビット１２３、第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０が、第２クラッチカム１５０および第２スピンドル１３０を含む本体部１１０の各要素に対し、図１１に示すセットバックＣの分だけ相対的に被加工材１２５側に移動し、これによってネジ１２４の頭部着座面１２４aが被加工材１２５に着座する。この時、第１クラッチカム１４０が、第２クラッチカム１５０に対し被加工材１２５側に上記セットバックＣの分だけ相対移動するため、クラッチ歯１４１，１５１は当該セットバックＣの分だけ離間しつつ噛み合い係合を維持する。
【００５５】
クラッチ歯１４１，１５１の噛み合い係合が維持されるため、図１２に示すようにロケータ先端部１９２が被加工材１２５に当接した状態で、さらに工具ビット１２３はネジ１２４を被加工材１２５に締め込んでいく。すなわち本実施の形態では、ネジ１２４のいわゆる増し締めが可能とされる。これによって、上記工具ビット１２３、第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０は、さらに第２クラッチカム１５０および第２スピンドル１３０を含む本体部１１０の各要素から被加工材１２５側に移動する。かくして図１３に示すように、被加工材１２５に対するネジ１２４の締め深さが所定量に達した段階で、第１クラッチカム１４０が第２クラッチカム１５０から所定量離間し、クラッチ歯１４１，１５１の噛み合い係合が解除される寸前の状態に至る。
【００５６】
するとクラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力を受けて、図１４に示すように、第１スチールボール１４３がリード溝１２０ａの第２クラッチ１５０から離反する側の端部に移動しつつ、第１クラッチカム１４０がリード溝１２０ａの軸方向距離だけ第２クラッチカム１５０から離間し、クラッチ歯１４１，１５１の噛み合い係合が解除される。クラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力により、クラッチ歯１４１、１５１の解除は迅速かつ確実に行われ、噛み合い解除時のクラッチ歯１４１，１５１同士の接触による異音や振動の発生が効果的に防止され、サイレントクラッチとしての実効性が確保される。クラッチ解除によって第２クラッチカム１５０側から第１クラッチカム１４０側へのトルク伝達が遮断され、ネジ締め深さ感応モードにおける被加工材１２５へのネジ１２４の締付作業が終了する。その後、電動スクリュードライバ１００に対する作業者の押し込み荷重がクラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力以下まで緩和ないし解除されると、工具ビット１２３、第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０が図９に示す初期状態に復帰し、次のネジ締付作業に備えることとなる。
【００５７】
本実施の形態によれば、ネジ締め深さ感応モードにおいて、設定トルク調整用スリーブ１７７を第２クラッチカム１５０に当接させ、第２クラッチカム１５０の後退を規制し、常にトルク伝達許容位置に置かれる構成としたため、上記した設定トルク感応モードにおける部材要素を兼用しつつ、ロケータ１９１を取り付けるだけで簡単にネジ締め深さ感応モードに切り替えることが可能な電動スクリュードライバ１００が得られることとなった。
【００５８】
しかも本実施の形態における設定トルク調整リング１７３は、設定トルク感応モードにおいては適宜回転操作することで付勢スプリング１７１の付勢力を変化させてクラッチ解除のための設定トルクを可変とする構成とし、ネジ締め深さ感応モードでは、さらに設定トルク調整スリーブ１７７を第２クラッチカム１５０に当接させて第２クラッチカム１５０がトルク伝達許容位置から後退するのを規制することにより、ネジ締め深さに応じてクラッチ解除を可能とする構成としている。このため設定トルク調整用リング１７３の操作によって簡単に設定トルク感応モードとネジ締め深さ感応モードとを切り替えることができる実用的な電動スクリュードライバ１００が提供されることとなった。
【００５９】
なお上記の実施の形態に関し、下記の態様が構成可能である。
すなわち、
【態様】
「請求項１に記載の電動スクリュードライバであって、
前記第１クラッチ手段および第２クラッチ手段は、それぞれ対向する箇所に互いに噛み合い係合するクラッチ歯を有することを特徴とする電動スクリュードライバ。」
【００６０】
この態様では、請求項１に記載の発明につき、第１クラッチ手段および第２クラッチ手段が、それぞれ対向する箇所に互いに噛み合い係合するクラッチ歯を有する構成とするのが好ましい。このように構成することで、クラッチ歯同士の噛み合い係合を介した確実なトルク伝達が可能となる。またトルク伝達を解除するに際しても、第１クラッチ手段および第２クラッチ手段の各クラッチ歯の一方が、相対的に他方に対し滑って乗り上げていくので、確実なトルク伝達の解除が可能であり、サイレントクラッチとしての実用性を確保することが可能な構成とされる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、サイレントクラッチを備えた電動スクリュードライバにつき、異なるネジ締付形態に対応することができる技術が提供されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実施の形態である電動スクリュードライバの要部の構成を示す断面図である。
【図２】 本実施の形態である電動スクリュードライバを設定トルク感応モードで用いる場合において、未だネジ締付作業を開始していない初期状態を示す。
【図３】 作業者がネジ締付のための押し込み荷重を付加したことにより、第１スピンドルが第２スピンドル方向に移動し始めた状態を示す。
【図４】 さらに第１スピンドルが移動し、第１クラッチカム側のクラッチ歯と、第２クラッチカム側のクラッチ歯とが噛み合い係合し始めた状態を示す。
【図５】 両クラッチ歯が噛み合い係合し、モータのトルクが工具ビット側に伝達されてネジ締付作業を遂行している状態を示す。
【図６】 ネジ締付作業が最終段階に至り、締付トルクが過大となったことにより、第２クラッチカムが後方に移動し始めた状態を示す。
【図７】 第１クラッチカムと第２クラッチカムとが係合解除され、クラッチ係合規制スプリングにより第２クラッチカムが第１クラッチカムから離反する方向に移動し、ストッパーが突出した状態を示す。
【図８】 ネジ締め深さ感応モードに切り替えるべく、電動スクリュードライバにロケータを設置した状態を示す。
【図９】 第２クラッチカムの後退を規制し、ネジ締め深さ感応モードとされた電動スクリュードライバの初期状態を示す。
【図１０】 作業者がネジ締付のための押し込み荷重を付加したことにより、第１スピンドルが第２スピンドル方向に移動し始めた状態を示す。
【図１１】 両クラッチ歯が噛み合い係合し、モータのトルクが工具ビット側に伝達されてネジ締付作業を遂行している状態を示す。
【図１２】 ロケータの先端部が被加工材に当接した状態を示す。
【図１３】 ロケータ着座後、さらにネジが被加工材に締めこまれていく状態を示す。
【図１４】 ネジ締付作業が完了し、第１クラッチカムと第２クラッチカムの係合が解除された状態を示す。
【符号の説明】
１００ 電動スクリュードライバ
１１０ モータハウジング（機体）
１１０ａ スリーブ
１１３ モータ
１１５ 減速機構
１２０ 第１スピンドル
１２０ａ リード溝
１２１ 工具ビット取付用チャック
１２３ 工具ビット
１２４ ネジ
１２４ａ ネジ頭部着座面
１２５ 被加工材
１３０ 第２スピンドル
１３０ａ カム溝
１４０ 第１クラッチカム（クラッチ手段）
１４１ クラッチ歯
１４３ 第１スチールボール
１５０ 第２クラッチカム
１５１ クラッチ歯
１５３ 第２スチールボール
１６０ クラッチ係合規制スプリング（クラッチ係合規制手段）
１７０ 第２クラッチカム位置規制手段
１７１ 付勢スプリング
１７３ 設定トルク調整リング
１７５ 設定トルク調整用ピン
１７７ 設定トルク調整用スリーブ
１７９ 付勢スプリング支持ワッシャ
１８１ ストッパー
１８３ ストッパー作動用ピン
１８５ ストッパー係合溝
１８７ リングスプリング
１８９ ストッパー作動用スプリング
１９１ ロケータ
１９２ ロケータ先端部

Claims (1)

1. モータを収容した機体と、第１および第２のスピンドルと、第１および第２のクラッチ手段と、クラッチ係合規制手段と、前記機体に装着されるネジ締め深さ規定用のロケータとを有する電動スクリュードライバであって、
   前記第１スピンドルは、前記機体方向に相対移動可能とされるとともに、前記機体に向かう端部側に前記第１クラッチ手段が配置され、他端側にネジ締付用の工具ビットが接続され、
   前記第１クラッチ手段は、前記第１スピンドルの軸方向に相対移動可能とされつつ当該第１スピンドルとともに回転し、
   前記第２スピンドルは、前記モータに接続されて回転し、
   前記第２クラッチ手段は、前記第２スピンドルに装着されて当該第２スピンドルとともに回転し、かつ前記第１スピンドルが機体側に位置する場合に前記第１クラッチ手段と係合して前記モータの駆動トルクを前記工具ビットに伝達するトルク伝達許容位置から、トルク伝達禁止位置へと前記第２スピンドルの軸方向に相対移動可能であり、
   前記クラッチ係合規制手段は、前記第１クラッチ手段と前記第２クラッチ手段とが互いに離反する方向に付勢力を付与するように前記第１クラッチ手段と前記第２クラッチ手段との間に配置され、
   前記ネジ締め深さ規定用のロケータは、前記機体に着脱自在に装着され、装着時には当該機体の先端側の端面から長軸方向に所定長さで延出するとともに、前記機体を被加工材側に押し込んで前記工具ビットによるネジ締め作業をする際、当該ロケータの先端が被加工材に当接することにより前記機体が被加工材に対し前記所定長さを越えて近接するのを規制するものであり、
   前記第２クラッチ手段の機体側には、当該第２クラッチ手段を前記第１クラッチ手段側に付勢するスプリングおよび設定トルク調整スリーブが配置され、
   さらに、前記第２クラッチ手段と係合して当該第２クラッチ手段が前記トルク伝達許容位置へ移動するのを規制するストッパを備えており、
   前記設定トルク調整スリーブは、前記第２クラッチ手段が前記トルク伝達許容位置から前記トルク伝達禁止位置への移動を許容するとともに前記スプリングの付勢力を調整し、被加工材側からの前記工具ビットへの反動トルクが所定の範囲を超える場合には、前記第２クラッチ手段がトルク伝達許容位置からトルク伝達禁止位置へ移動して前記ストッパと係合することで第１クラッチ手段と第２クラッチ手段相互の係合が解除される第１の動力伝達モードと、前記第２クラッチ手段側へと移動操作されて当該第２クラッチ手段に当接し、これにより当該第２クラッチ手段を前記トルク伝達禁止位置へ移動することを規制する第２クラッチ後退規制手段として機能する第２の動力伝達モードと、に切替操作可能である、ことを特徴とする電動スクリュードライバ。

Images