JP4290403B2 - ネジ締付作業装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はネジ締付作業装置に関し、詳しく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と、ネジ連結帯に連続状に配されたネジを当該電動スクリュードライバに順次供給するネジ送り装置とを組み合わせることで、効率よくネジの締付作業を遂行可能な合理的な構成を有するネジ締付作業装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開昭６１−２１９５８１号（特許文献１）に開示されるように、ドライバビットと該ドライバ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電動スクリュードライバの構成が知られている。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】
また、例えば特開平１０−３４５５２号公報（特許文献２）に開示されるように、電動スクリュードライバに取り付けられ、当該電動スクリュードライバの材料側への押圧または押圧解除を介して、ネジ連結帯に連続状に配されたネジを電動スクリュードライバのドライバビット先端領域に順次送るネジ送り装置の構成が知られている。
【０００４】
ところで締付作業対象であるネジの形態として、木製ボードや石膏ボード等のように比較的軟質の材料にネジを締め付ける作業形態や、金属ボード等のように比較的硬質の材料にネジを締め付ける作業形態などがあり得るが、締付対象物等によってネジの締付トルクや締付量の管理に関するパラメータが種々異なってくる。従って、上記のように電動スクリュードライバとネジ送り装置とを組み合わせてネジ締付作業装置を構築する場合、こうした作業形態の相違に配慮しつつ合理的に行う必要がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６１−２１９５８１号公報
【特許文献２】
特開平１０−３４５５２号公報
【０００６】
【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、電動スクリュードライバとネジ送り装置とを組み合わせてネジ締付作業装置を構築する際、ネジの作業形態に応じた合理的な締付作業を遂行するのに資する技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明によれば、電動スクリュードライバと、当該電動スクリュードライバに装着されたネジ送り装置とを有するネジ締付作業装置が構成される。ネジ締付作業装置を構成する電動スクリュードライバは、モータと、当該モータによって回転駆動されてネジを締付作業するドライバビットと、モータの回転トルクを断続可能にドライバビットへ伝達するクラッチ部とを有する。同じくネジ締付作業装置を構成するネジ送り装置は、電動スクリュードライバに取付けられる本体部と、当該本体部に対しドライバビットの軸方向へ相対的に往復動可能に取付けられた往復動作部と、当該往復動作部の本体部に対する相対的な移動動作に基づいて、複数のネジが配列されたネジ連結帯を、ドライバビットの先端領域において当該ドライバビットの軸方向と交差する方向に送るための送り機構とを有する。クラッチ部は、ドライバビット側の第１のスピンドルと、モータにより駆動される第２のスピンドルと、第１のクラッチ手段と、第２のクラッチ手段とを有する。第１のクラッチ手段は、第１スピンドルの軸方向に相対移動可能とされつつ該第１スピンドルとともに回転し、第２のクラッチ手段は、第２スピンドルとともに回転し、かつ第１スピンドルが第２スピンドル側に相対移動する場合に第１クラッチ手段と係合してモータの回転トルクをドライバ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相対移動可能である。
【０００８】
本発明におけるネジ締付作業装置では、ねじ送り装置によって締付作業位置に配置された作業対象ネジをドライバビットによって被加工材へ締付作業する場合において、当該被加工材側からドライバビットへ伝達される反動トルクが所定の範囲を超える場合に、トルク伝達許容位置からトルク伝達禁止位置へと移動された第２のクラッチ手段をトルク伝達禁止位置に保持するストッパーを更に有する。従って請求項１に記載の発明によれば、典型的には、ネジ締付作業が実質的に完了し、ネジを含む被加工材側から工具ビットが受ける反動トルクが大きくなった場合に、クラッチ部がドライバビットへの駆動力の供給を解除する構成とされる。これによりネジ締付トルクを管理しつつ多数のネジを締付作業するといった場合に、クラッチ部を介して駆動力の伝達を迅速かつ確実に解除することが可能な電動スクリュードライバと、ネジ連結帯に多数配列されたネジを順次ドライバビット先端の作業領域に送り込むことで効率的な作業を遂行可能なネジ送り装置とを組み合わせた合理的な構造のネジ締付作業装置が提供されることとなった。
【０００９】
（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載のネジ締付作業装置における電動スクリュードライバのクラッチ部は、第１および第２のクラッチ手段の係合を規制するクラッチ係合規制手段を更に有するよう構成される。
クラッチ係合規制手段は、第１クラッチ手段と第２クラッチ手段が互いに離反する方向に付勢力を付与する。付勢力付与の典型例としては、第１クラッチ手段と第２クラッチ手段との間に介装された付勢スプリングがこれに該当する。サイレントクラッチとしての機能を確実に担保するため、クラッチ係合規制手段による付勢力は、ネジ締付作業が完了する際に第1クラッチ手段と第２クラッチ手段とが迅速かつ確実に離反するように適宜設定するのが好ましい。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、例えばネジ締付トルクを管理しつつネジ締付作業を行うような場合において、クラッチ部を構成する第１および第２のクラッチ手段の迅速かつ確実な係合解除を介してドライバビットへの駆動力の伝達解除を確実かつ迅速に行うことが可能である。しかもクラッチ係合規制手段により各クラッチ手段が相互に離間するように付勢力を作用させているため、解除されたクラッチ手段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となる。
【００１１】
（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明では、上記請求項２に記載のネジ締付作業装置において、電動スクリュードライバは、第２のクラッチ手段を第１の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を有する。設定トルク調整スリーブは、第２の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クラッチ手段がトルク伝達禁止位置へ移動することを規制する第２の動力伝達モードと、の間で切替操作可能である。
このように本発明では、第１および第２の動力伝達モードを設定することにより、クラッチ部によるドライバビットへのモータ回転トルクの伝達および伝達解除について二種類の異なる駆動形態が設定されることになる。
【００１２】
第１の解除形態として、被加工材からの反動トルクすなわちネジの締付トルクが所定範囲を超える場合、例えば所定の設定トルクを超える場合にクラッチ部はドライバビットへのモータ回転トルクの伝達を解除する。典型的には、被加工材にネジが締め付けられることで回転が規制されたドライバビット側の第１クラッチ手段と、モータの駆動トルクをさらに伝達しようとする第２クラッチ手段との間で係合が解除されて、両者間の接触を迅速に遮断して騒音や振動を防止するサイレントクラッチがこれに該当する。
【００１３】
また第２の解除形態として、ネジ締付作業の遂行により、ドライバビットが被加工材に向かって電動スクリュードライバから相対的に所定距離だけ移動（離間）することで、クラッチ部がドライバビットへのモータ回転トルクの伝達を解除する。典型的には、ドライバビットが被加工材に向かって電動スクリュードライバから所定距離だけ相対的に突出すると、第１のスピンドルおよび当該第１スピンドルに設けられた第１クラッチ手段が、ともに第２のスピンドルから所定距離離反し、これによって第１クラッチ手段が第２クラッチ手段から離反し、両者間の係合が解除される構成がこれに該当する。
【００１４】
本発明によれば、ネジ締付トルクを管理してネジを締め付けるという作業遂行形態、およびネジの締付量に応じて作業を完了させるという作業形態のいずれにも対応することが可能な実用性の高い電動スクリュードライバが提供される。
【００１５】
（請求項４に記載の発明）
上記請求項３に記載のネジ締付作業装置が第２の動力伝達モードに置かれる場合のネジの締付作業時において、本体部と往復動作部は、ネジの締付最終段階で互いに当接可能であり、当該当接により電動スクリュードライバの被加工材への押し込み移動が規制された状態では、第１のクラッチ手段はドライバビットと共に被加工材側へ所定距離移動し、第２のクラッチ手段から離れてモータ回転トルクの伝達を解除するものである。このようにすれば、被加工材に対して所定距離離間した状態とされた電動スクリュードライバから、ドライバビットがネジ締付作業の遂行に伴って所定距離だけ相対的に突出することにより、ドライバビットへのモータ回転トルクの伝達を円滑かつ確実に解除することが可能となるからである。そこで請求項４に記載の発明では、第２の動力伝達モードに関し、電動スクリュードライバを被加工材側へ押圧することで往復動作部と本体部とが互いに当接した状態とされたネジ送り装置を、電動スクリュードライバと被加工材の間に介在させることにより、電動スクリュードライバが被加工材に向かって所定距離以上に近接（押し込み移動）するのを規制している。換言すれば、往復動作部と本体部とが互いに当接した状態とされたネジ送り装置の長軸長と、電動スクリュードライバの被加工材への最大近接距離とは互いに相関する。
【００１６】
このように電動スクリュードライバの被加工材に対する所定量以上の近接を規制した状態でネジの締付作業を遂行することにより、ドライバビットは電動スクリュードライバに対し相対的に被加工材側へ所定距離突出し、これによってクラッチ部がモータ回転トルクをドライバビットへ伝達するのを解除する。しかも本発明では、電動スクリュードライバの被加工材への近接規制は、当該電動スクリュードライバと被加工材との間に介在するとともに、ネジ締付作業に際して電動スクリュードライバによって押圧されることで往復動作部と本体部とが当接した状態のネジ送り装置を利用して行うため、電動スクリュードライバとネジ送り装置を協働させることにより、ネジ締付作業装置の通常の操作作業を通じて、第２の動力伝達モードを実現することができ合理的である。
【００１７】
（請求項５に記載の発明）
請求項１〜４のいずれか１つに記載のネジ締付作業装置において、第１のクラッチ手段をトルク禁止位置に置かれた第２のクラッチ手段からさらに離れた位置へ移動させるとともに当該離れた位置に維持する離間機構を更に有する。本発明における離間機構は、典型的には第１のクラッチ手段が第１の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のスピンドルとともに回転するように、リード溝と、当該リード溝に係合する第１のスチールボールとを介して第１のスピンドルと連結されることによって構成される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態であるネジ締付作業装置１００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ネジ締付作業装置１００の全体構成が図１に示される。ネジ締付作業装置１００は、電動スクリュードライバ１０１と、当該電動スクリュードライバ１０１に取付けられたネジ送り装置２０１とを主体として構成される。
【００１９】
電動スクリュードライバ１０１は、本体部１１０と、当該本体部１１０の下端に着脱自在に取り付けられたバッテリ１１１とを有する。本体部１１０内には、概括的に見て、モータ１１３、減速機構１１５、クラッチ部１１７が順次収容されるとともに、その先端領域にドライバビット１２３が突出して配置される。モータ１１３は、トリガスイッチ１１４の投入によりバッテリ１１１から給電を受けて駆動される。モータ１１３の回転トルクは、上記減速機構１１５およびクラッチ部１１７を介してドライバビット１１２３に伝達される。
【００２０】
ネジ送り装置２０１は、中空状に形成された本体部２１３と、当該本体部２１３の軸方向、すなわちドライバビット１２３の長軸方向に相対的に往復動可能に当該本体部２１３に取付けられたフィーダボックス２２１とを主体として構成される。フィーダボックス２２１は、本発明における「往復動作部」に対応する要素である。当該フィーダボックス２２１は中空状に形成されるとともに、本体部２１３と連結されつつ当該本体部２１３の中空部に嵌合状に配置され、付勢バネ２２３によって図中左方向に付勢される。
【００２１】
ネジ送り装置２０１は、中空状の本体部２１３の一端側に設けられた取付部２１５を、電動スクリュードライバ１０１の本体部１１０に係合させることで、電動スクリュードライバ１０１に装着される。このとき電動スクリュードライバ１０１のドライバビット１２３は、本体部２１３の中空部内において当該本体部２１３の長軸方向に延在するように配置される。
【００２２】
作業者がフィーダボックス２２１の先端部２４１を被加工材Ｗに当接させつつ（図３以降を参照）、電動スクリュードライバ１０１を被加工材Ｗ方向に押圧し、あるいは押圧解除した場合、本体部２１３とフィーダボックス２２１とは相対的に往復動作することとなる。
【００２３】
特に図示しないものの、本体部２１３のハウジングには、当該本体部２１３の長軸方向に延在するガイド溝と、当該ガイド溝先端側（図中左側）に連接されつつ傾斜状に延在するカム溝とが本体部２１３の中空部内面側に臨むように一体状に形成されている。
【００２４】
一方、フィーダボックス２２１の中空部内には、後述するネジ連結帯２５１のピッチ送りに供される送り機構２２４が配置されている。送り機構２２４は、上記ガイド溝およびカム溝に係合するガイドローラ２２５と、当該ガイドローラ２２５に一体状に連接されるとともに、ガイドローラ２２５がカム溝内を相対的に移動することで揺動動作するラチェットアーム２２７と、ラチェットアーム２２７の両端部のうちガイドローラ２２５が取り付けられる端部とは反対側の端部に設けられ、ラチェットアーム２２７の揺動動作に伴って回転駆動される中間ギア２２９と、当該中間ギア２２９に噛み合い係合し、中間ギア２２９が所定方向に回動した場合に回動動作し、これによってドライバビット１２３先端領域に規定される締付作業位置２３９において、ネジ連結帯２５１を当該ドライバビット１２３の長軸方向と交差する方向にピッチ送りするラチェットホイール２３７とを主体として構成される。なお中間ギア２２９は、逆方向回転規制ギア２３１を介して順方向へのみ回動が許容されるよう構成されている。
【００２５】
一方、電動スクリュードライバ１０１におけるクラッチ部１１７を中心とした主要部の詳細が図２に示される。クラッチ部１１７は、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。
【００２６】
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。
【００２７】
電動スクリュードライバ１０１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は、モータ１１３の出力軸１１３ａに連接された減速用の遊星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。
【００２８】
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２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（図中左右方向）に相対移動可能に構成されている。第１スピンドル１２０の先端側にはドライバ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が設けられている。またドライバビット取付用チャック１２１には、上述のドライバビット１２３が取り付けられている。
【００２９】
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２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。
【００３０】
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。
【００３１】
第１クラッチカム１４０は、ネジ締付作業時に、ドライバビット１２３の先端にネジ２５５（図３以降参照）を取り付けた状態で、被加工材Ｗ（同じく図３以降参照）に押し当てながら作業者が電動スクリュードライバ１０１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。
【００３２】
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の位置規制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１５０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。
【００３３】
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が確実に係合解除されるとともに、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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」に対応する。
【００３６】
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。
【００３７】
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２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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
次に、本実施の形態に係るネジ締付作業装置１００の作用および使用方法について説明する。ネジ締付作業装置１００を構成する電動スクリュードライバ１０１は、締付作業に係るネジの反動トルク（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からドライバビット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からドライバビット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。
【００４１】
（設定トルク感応モード）
まず図３から図６までのを参照しつつ、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１０１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、およびネジ送り装置の構成が図３から図６に示される。このうち図３は、本実施の形態に係るネジ締付作業装置１００につき、被加工材Ｗに対し作業対象ネジ２５７の締付作業を開始しようとする初期状態を示す。作業対象ネジ２５７は、ネジ連結帯２５１に所定ピッチで多数配列されたネジ２５５のうち、締付作業位置２３９に配置されたネジによって規定され、作業対象ネジ２５７以外のネジ２５５は、次回以降のネジ締付作業に供されるべき待機ネジ２５９として規定される。また本実施の形態における設定トルク感応モードにおける被加工材Ｗは金属板によって構成される。かかる金属板に締め込まれるネジについては、一般に「テクスネジ」とも称呼される。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１０１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。
【００４２】
図３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。なお本実施の形態における第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３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。
【００４３】
すなわち図３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１０１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。
【００４４】
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３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。
【００４５】
さらに図３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。
【００４６】
また図３に示す状態では、未だ電動スクリュードライバ１０１を被加工材Ｗに向かって押圧していないため、ネジ送り装置における本体部２１３とフィーダボックス２２１との間の相対移動はなされておらず、付勢バネ２２３の付勢力により、本体部２１３とフィーダボックス２２１とは最大限に離間した状態とされている。
【００４７】
図３に示す初期状態からネジ締付作業を開始する場合、ネジ２５５を被加工材Ｗへ進入させるべく、作業者は電動スクリュードライバ１０１を被加工材Ｗ方向（図中左方向）へ押し込んでいく。すると電動スクリュードライバ１０１の本体部１１０に取付けられたネジ送り装置２０１の本体部２１３が、付勢バネ２２３の付勢力に抗しつつフィーダボックス２２１との間で相対移動し、これによって本体部２１３とフィーダボックス２２１とが相対的に近接し、ドライバビット１２３の先端が、当該ドライバビット１２３の先端に形成された締付作業位置２３９に配置された作業対象ネジ２５７の頭部に係合し、当該作業対象ネジ２５７を被加工材Ｗに向かって移動させていく。
【００４８】
特に図示しないものの、作業対象ネジ２５７が被加工材Ｗに当接した状態において、さらに作業者が電動スクリュードライバ１０１に押し込み荷重を加えることにより、ドライバビット１２３と一体とされた第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０は、当該ドライバビット１２３とともに、被加工材Ｗ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）へ押圧されつつ相対的に移動していく。
【００４９】
かかる押し込み荷重の反力により、ドライバビット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。
【００５０】
この状態では、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に係合し、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。
【００５１】
さらに第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。
【００５２】
図４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上を第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２５５（作業対象ネジ２５７）を被加工材Ｗへ締め込んでいく状態が示されている。図４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。
【００５３】
このとき第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クラッチカム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。
【００５４】
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、ドライバビット取付用チャック１２１、ドライバビット１２３を経由して、作業対象ネジ２５７に伝達される。これにより作業対象ネジ２５７が被加工材Ｗに締め込まれていく。このとき、作業対象ネジ２５７を被加工材Ｗに締め付けるべく電動スクリュードライバ１０１を押圧することで、ネジ送り装置２０１は、本体部２１３とフィーダボックス２２１とは相対的に最も近接した状態が維持されている。
【００５５】
なお図４に示す状態では、作業者による電動スクリュードライバ１０１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３に示す状態よりも更に圧縮された状態とされる。
【００５６】
図４に示す状態で作業対象ネジ２５７の被加工材Ｗに対する締付作業が進行し、図５に示すように、作業対象ネジ２５７の頭部着座面２５７ａが被加工材Ｗに着座して作業対象ネジ２５７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１３０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５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）に移動する。
【００５７】
なお図５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。
【００５８】
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５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。
【００５９】
図６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６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。かくして第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との噛み合い係合が解除される。
【００６０】
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、離間する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。
【００６１】
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。なお、図６に示す状態において、作業対象ネジ２５７を被加工材Ｗに締め付けるべく電動スクリュードライバ１０１を押圧することにより、ネジ送り装置２０１における本体部２１３とフィーダボックス２２１とは、相対的に最も近接した状態が維持されている。
【００６２】
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１２０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で係合した状態となる。
【００６３】
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、作業対象ネジ２５７に対する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、電動スクリュードライバ１０１に対する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による振動や騒音の発生が回避される。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。
【００６４】
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、作業対象ネジ２５７が被加工材Ｗ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。
【００６５】
作業対象ネジ２５７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１０１に対する押し込み荷重を緩める。するとネジ送り装置２０１においては、付勢バネ２２３の付勢力を介して、本体部２１３とフィーダボックス２２１とが相対的に離間し始める。このとき特に図示しないものの、本体部２１３の内面側に形成されたカム溝内をガイドローラ２２５が移動し、これによってラチェットアーム２２７が揺動動作する。ラチェットアーム２２７の揺動によって中間ギア２２９が回動し、これによりラチェットホイール２３７が順方向に所定量回動する。この結果、ネジ連結帯２５１がドライバビット１２３の長軸方向と直交する方向に所定ピッチだけ送られ、次の待機ネジ２５９が、新たな作業対象ネジ２５７として締付作業位置２３９に送られる。
【００６６】
一方、電動スクリュードライバ１０１における第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３に示す初期状態へ復帰する。なお本実施の形態では、電動スクリュードライバ１０１に対する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２参照）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Ｗ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。
【００６７】
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１０１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３参照）に復帰することになる。
【００６８】
以上より、設定トルク感応モードに置かれたネジ締付装置１００では、作業対象ネジ２５７が被加工材Ｗに締付けられて締付トルクが過大となり、被加工材Ｗ側からドライバビット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。
【００６９】
従って本実施の形態であるネジ締付作業装置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関し、電動スクリュードライバ１０１におけるクラッチ歯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。しかもネジ締付作業に際して、作業対象ネジ２５７を被加工材Ｗに締め付けるべく電動スクリュードライバ１０１を被加工材Ｗに向かって押圧ないし押圧解除する動作に併せ、ネジ送り装置２０１がネジ連結帯２５１に配列された多数のネジ２５５を効率良く締付作業位置２３９に順次送り込むため、ネジ締付トルクを管理しつつ多数のネジを合理的に締付作業することができる。
【００７０】
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。
【００７１】
（ネジ締め深さ感応モード）
次に本実施の形態に係るネジ締付装置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７から図１０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。ネジ締め深さ感応モードにおいては、ネジ締付対象たる被加工材Ｗとして木質ボードが用いられている。上記したネジ締付装置１００につき、設定トルク感応モードからネジ締め深さ感応モードに切り替えるには、図７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。
【００７２】
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。すなわち、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。換言すれば、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、双方の機能を兼務する要素である。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。
【００７３】
上記のように、設定トルク調整用スリーブ１７７を第２クラッチカム１５０に当接させて、当該第２クラッチカム１５０の後退を規制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７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、作業者は、ネジ送り装置２０１におけるフィーダボックス２２１先端の締付作業位置２３９に配置された作業対象ネジ２５７を被加工材Ｗへ進入させるべく、電動スクリュードライバ１０１に押圧力を付加しつつ被加工材Ｗ方向（図中左方向）へ押し込んでいく。すると電動スクリュードライバ１０１に一体状に取り付けられたネジ送り装置２０１の本体部２１３は、付勢バネ２２３の付勢力に抗しつつ、フィーダボックス２２１に対して相対的に近接するように移動することとなる。換言すれば、フィーダボックス２２１が本体部２１３内に相対的に移動することによって、ネジ送り装置２０１の長軸方向の長さ寸法が減少し、電動スクリュードライバ１０１が被加工材Ｗへ近接していくこととなる。
【００７４】
さらに作業者が電動スクリュードライバ１０１に押し込み荷重を加えることにより、本体部２１３とフィーダボックス２２１とは更に相対的に近接移動し、その過程において、ドライバビット１２３の先端が作業対象ネジ２５７に係合するとともに、当該作業対象ネジ２５７を被加工材Ｗに向かって押圧する。すると第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０は、ドライバビット１２３とともに、作業対象ネジ１５７の押し込み荷重に対する被加工材Ｗ側からの反力により、第２スピンドル１３０方向（図中右方向）へ押圧されつつ移動し、これによって第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とが互いに噛み合い係合する。この状態が、図８に示される。
【００７５】
図８に示す状態では、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および１５１が完全に噛み合い係合している。かくしてモータ１１３（図１参照）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およびドライバビット１２３を介して、ネジ送り装置２０１先端の締付作業位置２３９に配置された作業対象ネジ２５７に伝達され、当該作業対象ネジ２５７が被加工材Ｗに締め込まれていく。なお、この時点では電動スクリュードライバ１０１の押圧により、ネジ送り装置２０１の本体部２１３とフィーダボックス２２１との相対的な近接動作が継続されている。
【００７６】
図９に示すように、作業対象ネジ２５７の被加工材Ｗへの締付が最終段階に至ると、ネジ送り装置２０１における本体部２１３とフィーダボックス２２１とが互いに当接して最大近接状態となる。このときのネジ送り装置２０１の長軸方向の長さは図９では符号Ｌで示される。このネジ送り装置２０１の長軸方向長さＬは、ネジ送り装置２０１の収縮時の最小長を規定するとともに、電動スクリュードライバ１０１が被加工材Ｗに最も近接し得る距離に対応する。すなわちネジ締め深さ感応モードにおける電動スクリュードライバ１０１は、作業対象ネジ２５７を被加工材Ｗへ締め込む際に、ネジ送り装置２０１の本体部２１３とフィーダボックス２２１とが当接することで、所定の離間距離を越えて被加工材Ｗ側に近接するのが規制されることとなる。
【００７７】
図９に示す状態では、最小長に収縮したネジ送り装置２０１が介在することによって、電動スクリュードライバ１０１が被加工材Ｗへ近接規制された状態で、更に作業対象ネジ２５７の締め込みが行われる。作業対象ネジ２５７は、そのネジ頭部着座面２５５ａが被加工材Ｗ表面に着座した後においてもドライバビット１２３によって回転駆動されることで、当該着座面２５５ａの厚み分（セットバック）だけ更に加工材Ｗ内に押し込まれ、これによってネジ締付作業が完了する。その際、ドライバビット１２３、第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０は、第２クラッチカム１５０および第２スピンドル１３０から相対的に被加工材Ｗ側に移動していく。図９では、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Ｗ側に上記セットバック分だけ相対移動し、クラッチ歯１４１，１５１が当該セットバック分だけ離間し、双方の噛み合い係合が解除される寸前の状態が示される。
【００７８】
図９に示す状態に至ると、クラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力を受けて、図１０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Ｗへの作業対象ネジ２５７の締付作業が終了する。
【００７９】
作業対象ネジ２５７の被加工材Ｗへの締付作業が完了し、作業者による電動スクリュードライバ１０１に対する押し込み荷重が緩められるにつれて、ネジ送り装置２０１における本体部２１３とフィーダボックス２２１とは、最収縮状態とされた付勢スプリング２２３の付勢力を受けて互いに離反するように相対移動を行う。すると本体部２１３の内面側に形成された特に図示しないカム溝内をガイドローラ２２５が移動し、これによってラチェットアーム２２７が揺動動作する。ラチェットアーム２２７の揺動によって中間ギア２２９が回動し、これによりラチェットホイール２３７が順方向に所定量回動する。この結果、ネジ連結帯２５１がドライバビット１２３の長軸方向と直交する方向に所定ピッチだけ送られ、次の待機ネジ２５９が締付作業位置２３９に作業対象ネジ２５７として送られる。
【００８０】
さらに電動スクリュードライバ１０１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、ドライバビット１２３、第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０が図７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。
【００８１】
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、ネジ送り装置２０１との協働によって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ネジ締付作業装置１００（電動スクリュードライバ１０１）が得られることとなった。
【００８２】
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ネジ締付作業装置１００が提供されることとなった。
【００８３】
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「請求項２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。」という態様である。
【００８４】
この態様では、請求項２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。
【００８５】
また上記の実施の形態においては、ネジ締付作業装置１００をネジ締め深さ感応モードにおいた場合、設定トルク調整用スリーブ１７７を第２クラッチカム１５０に当接させることで、当該第２クラッチカム１５０の後退規制を行う構成とされていたが、例えば付勢スプリング１７１を強圧縮し、その付勢力を非常に大きな値とし、当該強い付勢力によって第２クラッチカム１５０の後退規制を行う構成としてもよい。この場合には、設定トルク感応モードにおける第１の位置規制手段（第２クラッチカム１５０をトルク伝達許容位置に置くための手段）と、ネジ締め深さ感応モードにおける第２クラッチ後退規制手段（ネジ締め深さ感応モードにおいて第２クラッチカム１５０の後退を常時規制する手段）とを上記付勢スプリング１７１に兼務させる構成が得られることとなる。
【００８６】
すなわち「請求項７に記載のネジ締付作業装置であって、上記第２クラッチ後退規制手段と、前記第１の動力伝達モードにおける前記第１の位置規制手段とを兼務する付勢スプリングが配置されていることを特徴とするネジ締付作業装置。」という態様が構成可能である。
【００８７】
かかる態様によれば、付勢スプリングの付勢力を増減することによって、各動力伝達モードにおける機能的要素を兼用する構成が得られるので、ネジ締付作業装置を簡便かつ合理的に構築することが可能となる。
【００８８】
さらに本実施の形態では、モータ１１３の出力軸１１３ａ、第２スピンドル１３０、第１スピンドル１２０およびドライバビット１２３が直列状に配置されて構成されるが、各回転軸を適宜並列状に配置してネジ締付作業装置１００の長さ寸法を短縮化する構成としても良い。
【００８９】
【発明の効果】
本発明によれば、電動スクリュードライバとネジ送り装置とを組み合わせてネジ締付作業装置を構築する際、ネジの作業形態に応じた合理的な締付作業を遂行するのに資す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ネジ締付装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】 本実施の形態に用いられる電動スクリュードライバの詳細な構成を示す部分断面図である。
【図３】 本実施の形態に係るネジ締付装置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４】 両クラッチ歯が噛み合い係合し、モータのトルクがドライバ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５】 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する際の状態を示す。
【図６】 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１クラッチカムが第２クラッチカムから離反する方向に移動するとともに、第２クラッチカムがストッパーに係止された状態を示す。
【図７】 本実施の形態に係るネジ締付装置における第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で用いる場合の初期状態を示す。
【図８】 両クラッチ歯が噛み合い係合し、モータのトルクがドライバ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９】 ネジ締付作業が最終段階に至り、ドライバビットおよび第１スピンドルが、第１クラッチカムとともに前方に相対移動することにより、第２クラッチカムから離反していく状態を示す。
【図１０】 ネジが所定の締付量に達し、第１クラッチカムと第２クラッチカムとの係合が解除された状態を示す。
【符号の説明】
１００ ネジ締付作業装置
１０１ 電動スクリュードライバ
１１０ 本体部
１１１ バッテリ
１１３ モータ
１１５ 減速機構
１１７ クラッチ部
１２０ 第１スピンドル
１２０ａ リード溝
１２１ ドライバビット取付用チャック
１２３ ドライバビット
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
２０１ ネジ送り装置
２１３ 本体部
２１５ スクリュードライバ取付部
２２１ フィーダボックス（往復動作部）
２２３ 付勢バネ
２２４ 送り機構
２２５ ガイドローラ
２２７ ラチェットアーム
２２９ 中間ギア
２３７ ラチェットホイール
２３９ 締付作業位置
２４１ フィーダボックス先端部
２５１ ネジ連結帯
２５５ ネジ
２５５ａ ネジ頭部着座面
２５７ 作業対象ネジ
２５９ 待機ネジ
Ｗ 被加工材

Claims (5)

1. 電動スクリュードライバと当該電動スクリュードライバに取付けられるネジ送り装置とを有するネジ締付作業装置であって、
   前記電動スクリュードライバは、モータと、当該モータによって回転駆動されてネジを締付作業するドライバビットと、前記モータの回転トルクを断続可能に前記ドライバビットへ伝達するクラッチ部とを有し、
   前記ネジ送り装置は、前記電動スクリュードライバに取付けられる本体部と、当該本体部に対し前記ドライバビットの軸方向へ相対的に往復動可能に取付けられた往復動作部と、当該往復動作部の前記本体部に対する相対的な移動動作に基づいて、複数のネジが配列されたネジ連結帯を、前記ドライバビットの先端領域において当該ドライバビットの軸方向と交差する方向に送るための送り機構とを有し、
   前記クラッチ部は、前記ドライバビット側の第１のスピンドルと、前記モータにより駆動される第２のスピンドルと、第１のクラッチ手段と、第２のクラッチ手段とを有し、
   第１のクラッチ手段は、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該第１スピンドルとともに回転し、
   前記第２のクラッチ手段は、前記第２スピンドルとともに回転し、かつ前記第１スピンドルが前記第２スピンドル側に相対移動する場合に前記第１クラッチ手段と係合して前記モータの回転トルクを前記ドライバ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相対移動可能であり、
   前記ネジ送り装置によって締付作業位置に配置された作業対象ネジを前記ドライバビットによって被加工材へ締付作業する場合において、当該被加工材側からの前記ドライバビットへの反動トルクが所定の範囲を超える場合に、前記トルク伝達許容位置からトルク伝達禁止位置へと移動された前記第２のクラッチ手段を前記トルク伝達禁止位置に保持するストッパーを更に有することを特徴とするネジ締付作業装置。
2. 請求項１に記載のネジ締付作業装置であって、
   前記電動スクリュードライバの前記クラッチ部は、前記第１および第２のクラッチ手段の係合を規制するクラッチ係合規制手段を更に有し、
   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スプリングによって構成されていることを特徴とするネジ締付作業装置。
3. 請求項１または２に記載のネジ締付作業装置であって、
   前記電動スクリュードライバは、前記第２のクラッチ手段を前記第１の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を有し、
   前記設定トルク調整スリーブは、前記第２の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ー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クラッチ手段が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の動力伝達モードと、の間で切替操作可能である、ことを特徴とするネジ締付作業装置。
4. 請求項３に記載のネジ締付作業装置であって、
   前記第２の動力伝達モードでのネジの締付作業時において、前記本体部と前記往復動作部は、ネジの締付最終段階で互いに当接可能であり、当該当接により前記電動スクリュードライバの前記被加工材への押し込み移動が規制された状態では、前記第１のクラッチ手段は前記ドライバビットと共に前記被加工材側へ所定距離移動し、前記第２のクラッチ手段から離れて前記モータ回転トルクの伝達を解除するものである、ことを特徴とするネジ締付作業装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のネジ締付作業装置であって、
   前記第１のクラッチ手段を前記トルク禁止位置に置かれた前記第２のクラッチ手段からさらに離れた位置へ移動させるとともに当該離れた位置に維持する離間機構を更に有することを特徴とするネジ締付作業装置。

Images