JP4699240B2 - 締付工具 - Google Patents

Description

本発明は、ネジ類（ボルト、ナット、スクリュウ等）を締付ける締付工具に関する。特に、モータから工具へ伝達するトルクを制限するクラッチ機構を備える締付工具に関する。

モータから工具へ伝達するトルクを制限するクラッチ機構を備え、ネジ類を規定された締付トルクで締付ける締付工具が開発されている（例えば特許文献１）。クラッチ機構は、一対のクラッチ部材と、一対のクラッチ部材の一方を他方に押圧する付勢手段を備えている。一対のクラッチ部材は、一方がモータ側に接続されており、他方が工具側に接続されている。クラッチ機構では、一対のクラッチ部材が互いに係合することによってモータからのトルクが工具へ伝達され、一対のクラッチ部材の係合が解除されることによってモータから工具へのトルク伝達が遮断される。
一対のクラッチ部材には、係合部が形成されている。係合部は、工具に加えられているトルク（工具がネジ類に加えているトルクに等しい）が所定値未満のときには一対のクラッチ部材の係合を維持し、工具に加えられているトルクが所定値以上となると一対のクラッチ部材の係合を解除する。即ち、モータから工具へのトルク伝達は、ネジ類の締付トルクが所定値に到達した時点で遮断される。
一対のクラッチ部材の係合が解除されるトルクは、係合部の形状や付勢手段による付勢力に応じて変化する。締付工具では、付勢手段による付勢力を調整することによって、一対のクラッチ部材の係合が解除されるトルクを調整できるようになっている。それにより、ネジ類に規定された締付トルクに応じて、モータから工具へ伝達するトルクの制限値を調整することができる。
実公昭５０−３３７５９号公報

従来の締付工具では、複数のネジ類を異なる締付トルクで締付ける場合、付勢手段による付勢力を調整し、一対のクラッチ部材の係合が解除されるトルクを調整しなければならない。一対のクラッチ部材の係合が解除されるトルクを規定された締付トルクに調整するためには、付勢手段による付勢力を調整し、トルク測定器等で確認するという作業を繰り返す必要があり、面倒な作業を行わなければならない。
本発明は、上記の問題を解決する。本発明は、クラッチ機構を調整することなく、複数のネジ類を異なる締付トルクで締付けることができる締付工具を提供する。

本発明によって具現化される締付工具は、モータと、ネジ類に係合する工具と、モータと工具との間に介装されており、互いに係合することによってモータからのトルクを工具へ伝達し、互いの係合を解除することによってモータから工具へのトルク伝達を遮断する一対のクラッチ部材と、一対のクラッチ部材の少なくとも一方を他方に押圧する付勢手段と、一対のクラッチ部材の係合が解除された時に、前記モータの駆動を中止させるモータ制御手段を備えている。一対のクラッチ部材には、少なくとも第１係合部と第２係合部が設けられている。第１係合部は、工具に加えられているトルクが第１所定値未満のときには一対のクラッチ部材の係合を維持し、工具に加えられているトルクが第１所定値以上となると一対のクラッチ部材の係合を解除する。第２係合部は、工具に加えられているトルクが第２所定値未満のときには一対のクラッチ部材の係合を維持し、工具に加えられているトルクが第２所定値以上となると一対のクラッチ部材の係合を解除する。そして、一対のクラッチ部材は、第１係合部による係合が解除されると、第２係合部によって係合可能な状態となることを特徴とする。

この締付工具では、一対のクラッチ部材が第１係合部によって係合されていると、ネジ類の締付トルクが第１所定値に到達した時点で、第１係合部による係合が解除されるとともにモータの駆動が中止される。それにより、ネジ類を第１所定値に等しい締付トルクで締付けることができる。
一対のクラッチ部材は、第１係合部による係合が解除されることにより、第２係合部によって係合可能な状態となっている。従って、再びモータを駆動させたときには、一対のクラッチ部材が第２係合部によって係合される。この状態でネジ類を締付けていくと、ネジ類の締付トルクが第２所定値に到達した時点で、第２係合部による係合が解除されるとともにモータの駆動が中止される。それにより、ネジ類を第２所定値に等しい締付トルクで締付けることができる。
この締付工具では、ネジ類を第１所定値に等しい締付トルクで締付けた後に、付勢手段による付勢力を調整することなく、他のネジ類を第２所定値に等しい締付トルクで締付けることができる。付勢手段による付勢力を調整することなく、締付トルクが第１所定値に規定されている第１のネジ類と、締付トルクが第２所定値に規定されている第２のネジ類を、それぞれに規定された締付トルクで締付けることができる。

一対のクラッチ部材は、第２係合部による係合が解除されると、第１係合部によって係合可能な状態となることが好ましい。
それにより、付勢手段による付勢力を調整することなく、締付トルクが第１所定値に規定されている複数のネジ類と、締付トルクが第２所定値に規定されている複数のネジ類を、規定された締付トルクで交互に締付けることができる。

第１係合部と第２係合部のそれぞれには、他方のクラッチ部材と当接する傾斜面が形成されていることが好ましい。この場合、第１係合部の傾斜面の傾斜角度と、第２係合部の傾斜面の傾斜角度が、互いに異なることが好ましい。
各係合部に他方のクラッチ部材と当接する傾斜面を形成すると、前記した第１所定値と第２所定値のそれぞれは、各傾斜面の傾斜角度によって調整することが可能となる。このとき、第１係合部の傾斜面の傾斜角度と第２係合部の傾斜面の傾斜角度とを互いに異ならせることによって、第１所定値と第２所定値を互いに異ならせることができる。

上記した締付工具では、前記第１係合部による係合が解除されたときに第１の報知動作を行うとともに、第２係合部による係合が解除されたときに第２の報知動作を行う報知手段が付加されていることが好ましい。
それにより、作業者がネジ類を締付けたときに、第１所定値の締付トルクで締付けたのか、第２所定値の締付トルクで締付けたのかを知ることができる。

上記した締付工具では、一対のクラッチに、工具に加えられているトルクが第３所定値未満のときには一対のクラッチ部材の係合を維持し、工具に加えられているトルクが第３所定値以上となると一対のクラッチ部材の係合を解除する第３係合部がさらに形成されていることが好ましい。この場合、一対のクラッチは、第１係合部による係合が解除されると第２係合部によって係合可能な状態となり、第２係合部による係合が解除されると第３係合部によって係合可能な状態となり、第３係合部による係合が解除されると第１係合部によって係合可能な状態となることが好ましい。
この締付工具によると、付勢手段による付勢力を調整することなく、締付トルクが第１所定値に規定されている複数のネジ類と、締付トルクが第２所定値に規定されている複数のネジ類と、締付トルクが第３所定値に規定されている複数のネジ類を、規定された締付トルクで順に締付けることができる。

本発明によると、クラッチ機構の調整作業を行うことなく、規定された締付トルクが異なるネジ類を締付けることができる締付工具を具現化することができる。規定された締付トルクが異なるネジ類を締付ける際に、クラッチ機構の調整作業を行う必要や、複数の締付工具を用意する必要がなくなる。

最初に、以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。
（特徴１） 締付工具は、第１クラッチ部材と第２クラッチ部材を備えている。第１クラッチ部材はモータ側に接続されており、第２クラッチ部材は工具側に接続されている。
（特徴２） 第１クラッチ部材と第２クラッチ部材の一方には、第１係合部と第２係合部と第３係合部が設けられている。第１クラッチ部材と第２クラッチ部材の他方には、第１係合部と第２係合部と第３係合部に当接する当接部が設けられている。当接部は、第１クラッチ部材と第２クラッチ部材との相対回転位置に応じて、第１係合部と第２係合部と第３係合部のいずれかに当接する。
（特徴３） 締付工具は、一対のクラッチ部材の係合が解除されたことを検出する手段を備えている。
（特徴４） 締付工具は、一対のクラッチ部材の第１係合部による係合が解除されたときに点灯する第１表示ランプと、一対のクラッチ部材の第２係合部による係合が解除されたときに点灯する第２表示ランプと、一対のクラッチ部材の第３係合部による係合が解除されたときに点灯する第３表示ランプを備えている。

図１は、本実施例の電動ドライバ１０の内部構成を示している。図１に示すように、電動ドライバ１０は、ハウジング１２と、ハウジングに内蔵されているモータ１４と、ハウジング１２に対して回転可能に支持されている工具チャック１６と、ハウジング１２に対して回転可能に支持されているスピンドル１５と、モータ１４の回転トルクをスピンドル１５に伝達する減速機２２およびクラッチ機構２０を備えている。工具チャック１６は、スピンドル１５に対して固定されている。工具チャック１６は、ネジ類（ボルト、ナット、スクリュウ等）に係合する工具（例えばドライバビット）１８を着脱可能に構成されている。電動ドライバ１０は、モータ１４を回転させることによって、工具チャック１６に装着されたドライバビット１８を回転させる。
電動ドライバ１０は、作業者が操作するトリガスイッチ２４と、作業者に視認可能に設けられている第１表示ランプ２６ａと第２表示ランプ２６ｂと第３表示ランプ２６ｃと、モータ１４や表示ランプ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ等の動作を制御する制御回路２８と、電源となる電池パック（図９に示す）１００を接続するためのコネクタ３０を備えている。

図２は、電動ドライバ１０の減速機２２およびクラッチ機構２０を拡大して示している。図２に示すように、減速機２２は、第１太陽ギヤ３２と、３つの第１衛星ギヤ３４（一部は図示省略）と、内歯ギヤ３６と、第２太陽ギヤ３８と、３つの第２衛星ギヤ（一部は図示省略）４０と、出力部材４２を備えている。第１太陽ギヤ３２は、モータ１４の出力軸１４ａに固定されている。第１衛星ギヤ３４は、第１太陽ギヤ３２と内歯ギヤ３６の両者に噛合しており、第１太陽ギヤ３２の回転を受けて自転しながら第１太陽ギヤ３２の周囲を公転する。第２太陽ギヤ３８には、第１衛星ギヤ３４の自転軸３５が固定されており、第１衛星ギヤ３４の公転運動に従動して回転するようになっている。第２衛星ギヤ４０は、第２太陽ギヤ３８と内歯ギヤ３６の両者に噛合しており、第２太陽ギヤ３８の回転を受けて自転しながら第２太陽ギヤ３８の周囲を公転する。出力部材４２には、第２衛星ギヤ４０の自転軸４１が固定されており、第２衛星ギヤ４０の公転運動に従動して回転する。このように、減速機２２は、２段階に設けられた遊星ギヤ構造を備えており、モータ１４の回転運動を所定の減速比で減速し、出力部材４２の回転運動に出力する。即ち、出力部材４２の回転トルクは、モータ１４の回転トルクに対して、その減速比の逆数倍に増幅される。

クラッチ機構２０は、第１クラッチ部材５６と、第２クラッチ部材５８と、３つの当接球体６４（一部図示省略）と、圧縮バネ６２と、３つの接続球体６３（一部図示省略）と、バネ拘束部材６６と、調整部材６８を備えている。
第１クラッチ部材５６は、減速機２２の出力部材４２に固定されており、モータ１４の回転に伴って出力部材４２とともに回転する。一方、第２クラッチ部材５８は、スピンドル１５に設けられている。第２クラッチ部材５８は、接続球体６３を介してスピンドル１５に接続されており、スピンドル１５に対して相対回転不能に接続されているとともに、スピンドル１５の軸方向には移動可能に支持されている。
第１クラッチ部材５６には、第１対向面５６ａが形成されている。第２クラッチ部材５８には、第２対向面５８ａが形成されている。第１クラッチ部材５６の第１対向面５６ａと第２クラッチ部材５８の第２対向面５８ａは、互いに対向している。当接球体６４は、第１クラッチ部材５６の第１対向面５６ａと第２クラッチ部材５８の第２対向面５８ａとの間に介在している。圧縮バネ６２は、第２クラッチ部材５８を第１クラッチ部材５６に向けて付勢している。第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８は、当接球体６４を介して回転方向に関して係合する。第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８は、互いに係合することによってモータ１４からのトルクをスピンドル１５側へと伝達し、互いの係合を解除することによってモータ１４からスピンドル１５へのトルク伝達を遮断する。
バネ拘束部材６６は、圧縮バネ６２の反第２クラッチ部材５８側の端部を拘束している。調整部材６８は、スピンドル１５の側面に螺合しており、回転することによってスピンドル１５の軸方向に移動する。調整部材６８がスピンドル１５の軸方向に沿って移動することによって、バネ拘束部材６６もスピンドル１５の軸方向に沿って移動する。作業者は、調整部材６８を回転させることによって、圧縮バネ６２が第２クラッチ部材５８を第１クラッチ部材５６側へと押圧する押圧力を調整することができる。

図２に示すように、電動ドライバ１０は、第２クラッチ部材５８の移動に伴って移動する連動部材５４と、連動部材５４の移動に伴ってオン／オフする検出スイッチ５２と、連動部材５４を検出スイッチ５２側に向けて付勢している付勢バネ６０を備えている。第２クラッチ部材５８が第１クラッチ部材５６側に位置している状態では、連動部材５４は付勢バネ６０による付勢力を受けて検出スイッチ５２側に位置している。このとき、検出スイッチ５２はオン状態となる。即ち、第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８が係合している間、検出スイッチ５２はオン状態となる。一方、第２クラッチ部材５８が第１クラッチ部材５６から離間する方向に移動すると、連動部材５４も検出スイッチ５２から離間する方向に移動する。このとき、検出スイッチ５２はオフ状態となる。即ち、第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８の係合が解除されている状態では、検出スイッチ５２はオフ状態となる。

次に、第１クラッチ部材５６の第１対向面５６ａと第２クラッチ部材５８の第２対向面５８ａについて説明する。
図３は、第１対向面５６ａ側からみた第１クラッチ部材５６を示している。図３に示すように、第１クラッチ部材５６の第１対向面５６ａには、当接球体６４が遊嵌するための凹部５７が３箇所に形成されている。凹部５７は、略半球形状に形成されている。３箇所の凹部５７は、周方向に沿って等間隔に配置されている。当接球体６４は、第１クラッチ部材５６の凹部５７によって保持され、第１クラッチ部材５６と略一体となって回転する。そのことから、当接球体６４は第１クラッチ部材５６の一部とみなすこともでき、第１クラッチ部材５６と当接球体６４を一体に形成するようにしてもよい。
図４は、第２対向面５８ａ側からみた第２クラッチ部材５８を示している。図５は、図４に示す円形切断線Ｖにおける断面を展開して示している。図４、図５に示すように、第２クラッチ部材５８の第２対向面５８ａには、周方向に沿って伸びている溝部５８ｂが形成されている。溝部５８ｂは、第１クラッチ部材５６の凹部５７と対向する位置に設けられている。溝部５８ｂには、第１係合突起部５９ａと第２係合突起部５９ｂと第３係合突起部５９ｃとを一組とする係合突起部群５９ａ、５９ｂ、５９ｃが３組形成されている。３組の係合突起部群５９ａ、５９ｂ、５９ｃは、周方向に沿って等間隔に配置されている。

図６は、一組の係合突起部群５９ａ、５９ｂ、５９ｃを拡大して示している。図６に示すように、一組の係合突起部群５９ａ、５９ｂ、５９ｃでは、第２クラッチ部材５８に対して第１クラッチ部材５６が相対回転する方向に沿って、第１係合突起部５９ａ、第２係合突起部５９ｂ、第３係合突起部５９ｃの順に配置されている。
各係合突起部５９ａ、５９ｂ、５９ｃには、当接斜面６１ａ、６１ｂ、６１ｃが形成されている。当接斜面６１ａ、６１ｂ、６１ｃには、第１クラッチ部材５６がモータ１４によって回転させられたときに、第１クラッチ部材５６側に保持されている当接球体６４が当接する。第１係合突起部５９ａでは、第１当接斜面６１ａが傾斜角度θ１で形成されている。第２係合突起部５９ｂでは、第２当接斜面６１ｂが傾斜角度θ２で形成されている。第３係合突起部５９ｃでは、第３当接斜面６１ｃが傾斜角度θ３で形成されている。それぞれの当接斜面の傾斜角度θ１、θ２、θ３は互いに異なっている。本実施例では、傾斜角度θ１、θ２、θ３の大小関係が、θ１＞θ３＞θ２と設定されている。

図７、図８を参照して、クラッチ機構２０の動作について説明する。図７、図８は、第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８を周方向に展開して示している。図７に示すように、モータ１４によって第１クラッチ部材５６が回転させられると、第１クラッチ部材５６の凹部５７に遊嵌している当接球体６４が、第２クラッチ部材５８の第１係合突起部５９ａの第１当接斜面６１ａに当接する。当接球体６４は第１係合突起部５９ａを乗り越えようとするが、圧縮バネ６２による付勢力によって、当接球体６４が第１係合突起部５９ａを乗り越えることが抑止される。第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８は回転方向に関して係合した状態となり、両者は一体となって回転する。それにより、モータ１４の出力するトルクは、クラッチ機構２０を介してスピンドル１５へと伝達される。このとき、検出スイッチ５２はオン状態となる。
一方、図８に示すように、スピンドル１５に回転を規制するトルクを加えると、圧縮バネ６２の付勢力に逆らって、当接球体６４は第１係合突起部５９ａを乗り越える。このとき、第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８は回転方向に関して係合解除され、モータ１４からスピンドル１５へのトルク伝達が遮断される。即ち、電動ドライバ１０によってネジを締付けたときに、その締付トルクが第１の所定値（例えばＲ１）に達すると、第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８間のトルク伝達が遮断される。このときの第１トルクＲ１は、主に、圧縮バネ６２による付勢力と、第１当接斜面６１ａの傾斜角度θ１に応じて決まる。第１当接斜面６１ａの傾斜角度θ１が大きいほど、第１トルクＲ１は大きくなる。

当接球体６４が第１係合突起部５９ａを乗り越えると、第１クラッチ部材５６は第２クラッチ部材５８に対して相対回転することとなり、当接球体６４は第１係合突起部５９ａと第２係合突起部５９ｂとの間に位置する状態となる。この状態からモータ１４によって第１クラッチ部材５６が回転させられると、当接球体６４は第２係合突起部５９ｂの第２当接斜面６１ｂに当接する。それにより、第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８は、回転方向に関して係合する。そして、ネジ類に加えている締付トルクが第２の所定値（例えばＲ２）となると、当接球体６４は第２係合突起部５９ｂを乗り越える。当接球体６４が第２係合突起部５９ｂを乗り越えることによって、第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８間のトルク伝達は再び遮断される。このときの第２トルクＲ２は、主に、圧縮バネ６２による付勢力と、第２当接斜面６１ｂの傾斜角度θ２に応じて決まる。本実施例では、第２当接斜面６１ｂの傾斜角度θ２は、第１当接斜面６１ａの傾斜角度θ１よりも小さいことから、第２トルクＲ２は第１トルクＲ１よりも小さくなる。

当接球体６４が第２係合突起部５９ｂを乗り越えると、第１クラッチ部材５６は第２クラッチ部材５８に対して相対回転することとなり、当接球体６４は第２係合突起部５９ｂと第３係合突起部５９ｃとの間に位置する状態となる。この状態からモータ１４によって第１クラッチ部材５６が回転させられると、当接球体６４は第３係合突起部５９ｃの第３当接斜面６１ｃに当接する。それにより、第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８は、回転方向に関して係合する。そして、ネジ類に加えている締付トルクが第３の所定値（例えばＲ３）となると、当接球体６４は第３係合突起部５９ｃを乗り越える。当接球体６４が第３係合突起部５９ｂを乗り越えることによって、第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８間のトルク伝達は再び遮断される。このときの第３トルクＲ３は、主に、圧縮バネ６２による付勢力と、第３当接斜面６１ｃの傾斜角度θ３に応じて決まる。本実施例では、第３当接斜面６１ｃの傾斜角度θ３が、第１当接斜面６１ａの傾斜角度θ１よりも小さく、第２当接斜面６１ｂの傾斜角度θ２よりも大きく設定されている。そのことから、第３トルクＲ３は、第１トルクＲ１よりは小さく、第２トルクＲ２よりは大きくなる。即ち、各トルクＲ１、Ｒ２、Ｒ３は、第１トルクＲ１＞第３トルクＲ３＞第２トルクＲ２の大小関係となっている。
当接球体６４が第３係合突起部５９ｂｃを乗り越えると、当接球体６４は第３係合突起部５９ｃと第１係合突起部５９ａとの間に位置する状態となり、クラッチ機構２０は図７に示す状態に戻る。
このように、一対のクラッチ部材５６、５８は、第１係合突起部５９ａによる係合が解除されると第２係合突起部５９ｂによる係合が可能となり、第２係合突起部５９ｂによる係合が解除されると第３係合突起部５９ｃによる係合が可能となり、第３係合突起部５９ｃによる係合が解除されると第１係合突起部５９ａによる係合が可能となる。それにより、クラッチ機構２０では、ネジ類に加えているトルクが第１トルクＲ１となった時点でトルク伝達が遮断される状態と、ネジ類に加えているトルクが第２トルクＲ２となった時点でトルク伝達が遮断される状態と、ネジ類に加えている締付トルクが第３トルクＲ３となった時点でトルク伝達が遮断される状態とが、順に現れる。電動ドライバ１０では、調整部材６８を操作して圧縮バネ６２による付勢力を調整することなく、一対のクラッチ部材５６、５８の係合が解除されるトルクが、第１トルクＲ１、第２トルクＲ２、第３トルクＲ３、第１トルクＲ１・・の順に変化する。

図９は、電動ドライバ１０の回路構成を模式的に示している。図９に示すように、電動ドライバ１０では、コネクタ３０に接続された電池パック１００から、モータ１４に電力が供給されるとともに、制御回路２８に電力が供給される。モータ１４をコネクタ３０を介して電池パック１００に接続する回路上には、半導体スイッチ８０が介挿されている。半導体スイッチ８０は、制御回路２８から出力される駆動信号によって、オン状態とオフ状態が切換えられる。
制御回路２８は、マイクロコンピュータや定電圧電源回路等を備えている。制御回路２８には、トリガスイッチ２４や検出スイッチ５２や表示ランプ２６ａ、２６ｂ、２６ｃが接続されている。制御回路２８は、トリガスイッチ２４の出力信号と、検出スイッチ５２の出力信号に基づいて、半導体スイッチ８０や表示ランプ２６ａ、２６ｂ、２６ｃの動作を制御する。

図１０は、電動ドライバ１０の各部の動作を経時的に示すタイムチャートである。なお図１０は、規定された締付トルクが異なる３種類のネジ類を順に締付けたときのタイムチャートを示している。制御回路２８の動作等について説明する。図１０中の（Ａ）はトリガスイッチ２４のオン／オフ状態を示している。（Ｂ）は半導体スイッチ８０のオン／オフ状態を示している。（Ｃ）はドライバビット１８がネジ類から受ける反力トルクを示している。ドライバビット１８がネジ類から受ける反力トルクは、ドライバビット１８がネジ類に加えているトルクに略等しい。（Ｄ）は検出スイッチ５２のオン／オフ状態を示している。（Ｅ）は表示ランプ２６ａ、２６ｂ、２６ｃのオン／オフ状態を示している。
先ず、作業者は、ドライバビット１８を第１のネジ類に係合させ、トリガスイッチ２４をオン操作する。この時点を時刻ｔ１とする。トリガスイッチ２４にオン操作が加えられると、制御回路２８は半導体スイッチ８０に駆動信号を出力し、半導体スイッチ８０をオンさせる。時刻ｔ１において半導体スイッチ８０がオンすると、モータ１４が電池パック１００（詳しくは電池パックに内蔵されている電池）に電気的に接続され、モータ１４が回転を開始する。
クラッチ機構２０では、第１クラッチ部材５６側に保持されている当接球体６４が、第２クラッチ部材５８側に設けられている第１係合突起部５９ａの第１当接斜面６１ａに当接し、モータ１４からのトルクがスピンドル１５側へと伝達される。モータ１４によってドライバビット１８は回転させられることとなり、第１のネジ類は母材へとねじ込まれていく。なお、作業者がトリガスイッチ２４のオン操作を中止すると、制御回路２８は半導体スイッチ８０へ駆動信号の出力を中止し、モータ１４は停止する。ここでは、後述する時刻ｔ３まで、作業者がトリガスイッチ２４のオン操作を継続するものとする。

図１０の（Ｃ）に示すように、第１のネジ類が母材にねじ込まれていくことによって、ドライバビット１８が第１のネジ類から受ける反力トルクは増大していく。時刻ｔ２において、ドライバビット１８が第１のネジ類から受ける反力トルク、即ち、第１のネジ類に加えている締付トルクが第１トルクＲ１に到達すると、当接球体６４が第１係合突起部５９ａを乗り越え、第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８との係合が解除される。第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８との係合が解除されると、検出スイッチ５２がオフされる。制御回路２８は、検出スイッチ５２がオフしたことを検出すると、半導体スイッチ８０をオフするとともに、第１表示ランプ２６ａを点灯させる。即ち、電動ドライバ１０では、一対のクラッチ部材５６、５８の第１係合突起部５９ａによる係合が解除されると、モータ１４の回転が中止されるとともに、第１表示ランプ２６ａが点灯するようになっている。この段階で、第１のネジ類は、第１トルクＲ１に等しい締付トルクで締付けられている。作業者は、第１表示ランプ２６ａの点灯を確認することで、第１のネジ類を第１トルクＲ１に等しい締付トルクで締付けたことを確認することができる。第１表示ランプ２６ａの点灯を確認した作業者が、時刻ｔ３においてトリガスイッチ２４をオフ操作すると、制御回路２８は第１表示ランプ２６ａを消灯する。
クラッチ機構２０では、第１クラッチ部材５６側に保持されている当接球体６４が、第２クラッチ部材５８側に設けられている第１係合突起部５９ａと第２係合突起部５９ｂとの間に位置する状態となっている。即ち、モータ１４が再び駆動したときに、一対のクラッチ部材５６、５８が第２係合突起部５９ｂによって係合される状態となっている。

次いで作業者は、ドライバビット１８を第２のネジ類に係合させ、トリガスイッチ２４をオン操作する。この時点を時刻ｔ４とする。トリガスイッチ２４にオン操作が加えられると、制御回路２８は半導体スイッチ８０に駆動信号を出力し、半導体スイッチ８０をオンさせる。時刻ｔ４において半導体スイッチ８０がオンすると、モータ１４が電池パック１００に電気的に接続され、モータ１４が回転を開始する。
クラッチ機構２０では、第１クラッチ部材５６側に保持されている当接球体６４が、第２クラッチ部材５８側に設けられている第２係合突起部５９ｂの第２当接斜面６１ｂに当接する。第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８は係合した状態となり、第２のネジ類は母材へとねじ込まれていく。

図１０（ｃ）に示すように、時刻ｔ５においてドライバビット１８が第２のネジ類から受ける反力トルク、即ち、第２のネジ類の締付トルクが第２トルクＲ２に到達すると、当接球体６４が第２係合突起部５９ｂを乗り越え、第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８との係合が解除される。第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８との係合が解除されると、検出スイッチ５２がオフされる。制御回路２８は、検出スイッチ５２がオフしたことを検出すると、半導体スイッチ８０をオフするとともに、第２表示ランプ２６ｂを点灯させる。即ち、電動ドライバ１０では、一対のクラッチ部材５６、５８の第２係合突起部５９ｂによる係合が解除されると、モータ１４の回転が中止されるとともに、第２表示ランプ２６ｂが点灯するようになっている。この段階で、第２のネジ類は、第２トルクＲ２に等しい締付トルクで締付けられている。なお、制御回路２８は、前回点灯させた表示ランプ２６ａ、２６ｂ、２６ｃを記憶しており、検出スイッチ５２がオフする度に、点灯させる表示ランプ２６ａ、２６ｂ、２６ｃを第１表示ランプ２６ａ、第２表示ランプ２６ｂ、第３表示ランプ２６ｃ、第１表示ランプ２６ａ・・の順に変更していく。作業者は、第２表示ランプ２６ｂの点灯を確認することで、第２のネジ類を第２トルクＲ２に等しい締付トルクで締付けたことを確認することができる。第２表示ランプ２６ｂの点灯を確認した作業者が、時刻ｔ６においてトリガスイッチ２４をオフ操作すると、制御回路２８は第２表示ランプ２６ｂを消灯する。
クラッチ機構２０では、第１クラッチ部材５６側に保持されている当接球体６４が、第２クラッチ部材５８側に設けられている第２係合突起部５９ｂと第３係合突起部５９ｃとの間に位置する状態となっている。即ち、モータ１４が再び駆動したときに、一対のクラッチ部材５６、５８が第３係合突起部５９ｃによって係合される状態となっている。

次いで作業者は、ドライバビット１８を第３のネジ類に係合させ、トリガスイッチ２４をオン操作する。この時点を時刻ｔ７とする。トリガスイッチ２４にオン操作が加えられると、制御回路２８は半導体スイッチ８０に駆動信号を出力し、半導体スイッチ８０をオンさせる。時刻ｔ７において半導体スイッチ８０がオンすると、モータ１４が電池パック１００に電気的に接続され、モータ１４が回転を開始する。
クラッチ機構２０では、第１クラッチ部材５６側に保持されている当接球体６４が、第２クラッチ部材５８側に設けられている第３係合突起部５９ｃの第３当接斜面６１ｃに当接する。第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８は係合した状態となり、第３のネジ類は母材へとねじ込まれていく。

図１０（ｃ）に示すように、時刻ｔ８においてドライバビット１８が第３のネジ類から受ける反力トルク、即ち、第３のネジ類の締付トルクが第３トルクＲ３に到達すると、当接球体６４が第３係合突起部５９ｃを乗り越え、第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８との間の係合が解除される。第１クラッチ部材５６と第２クラッチ部材５８との係合が解除されると、検出スイッチ５２がオフされる。制御回路２８は、検出スイッチ５２がオフしたことを検出すると、半導体スイッチ８０をオフするとともに、第３表示ランプ２６ｃを点灯させる。即ち、電動ドライバ１０では、一対のクラッチ部材５６、５８の第３係合突起部５９ｃによる係合が解除されると、モータ１４の回転が中止されるとともに、第３表示ランプ２６ｃが点灯するようになっている。この段階で、第３のネジ類は、第３トルクＲ３に等しい締付トルクで締付けられている。作業者は、第３表示ランプ２６ｃの点灯を確認することで、第３のネジ類を第３トルクＲ３に等しい締付トルクで締付けたことを確認することができる。第３表示ランプ２６ｃの点灯を確認した作業者が、時刻ｔ９においてトリガスイッチ２４をオフ操作すると、制御回路２８は第３表示ランプ２６ｃを消灯する。
クラッチ機構２０では、第１クラッチ部材５６側に保持されている当接球体６４が、第２クラッチ部材５８側に設けられている第３係合突起部５９ｃと第１係合突起部５９ａとの間に位置する状態となっている。即ち、時刻ｔ１以前と等しい状態となっており、モータ１４が再び駆動したときに、一対のクラッチ部材５６、５８が第１係合突起部５９ａによって係合される状態となっている。

上記したように、電動ドライバ１０では、クラッチ機構２０の調整作業を行うことなく、規定された締付トルクが互いに異なる３種類のネジ類を順に締付けることができる。それにより、作業能率を低下させることなく、複数種類のネジ類を適切な締付トルクで締付けることができる。あるいは、それぞれの締付トルクに応じてクラッチ機構を調整した複数の電動ドライバを用意する必要がない。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
上記した実施例では、第２クラッチ部材５８に３種類の係合突起部５９ａ、５９ｂ、５９ｃを設けた例について説明したが、第２クラッチ部材５８に２種類のみの係合突起部を設ける形態とすることもできるし、４種類以上の係合突起部を設ける形態とすることもできる。
各係合突起部５９ａ、５９ｂ、５９ｃの係合解除を区別して検出する場合、上記した実施例の方式にかえて、例えば各係合突起部５９ａ、５９ｂ、５９ｃの高さを互いに相違させておいてもよい。それにより、第２クラッチ部材５８が係合解除するときに軸方向に変位する変位量が、係合突起部毎に異なるようになる。第２クラッチ部材５８の軸方向の変位量は、例えば変位センサや複数の検出スイッチを用いて検出することができる。第２クラッチ部材５８の軸方向の変位量に基づいて、各係合突起部５９ａ、５９ｂ、５９ｃの係合解除を区別して検出することができる。
一対のクラッチ部材５６、５８の係合解除を作業者等に報知する手段は、実施例に示した表示ランプ２６ａ、２６ｂ、２６ｃを用いる方式に限られず、例えば音や振動等を発生する他の報知器を用いることもできる。また、一対のクラッチ部材５６、５８の係合解除を報知する対象は作業者に限られない。例えば工業製品の製造現場等において、一対のクラッチ部材５６、５８が係合解除したことを通信機器等を利用してコンピュータに報知することで、ネジ類の締付作業が正しく行われているのか否かをコンピュータを利用して監視することも可能となる。
第１クラッチ部材５６の第１対向面５６ａの構成と、第２クラッチ部材５８の第２対向面５６ａの構成は、相互に反転させることができる。即ち、第１クラッチ部材５６側に係合突起部５９ａ、５９ｂ、５９ｃを設け、第２クラッチ部材５８側に当接球体６４を保持させてもよい。また、当接球体６４は、クラッチ部材５６、５８と一体に設けることもできる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

電動ドライバの構成を示す図。 減速機とクラッチ機構の構成を拡大して示す図。 第１クラッチ部材を第１対向面側から見た図。 第２クラッチ部材を第２対向面側から見た図。 図４のＶ線による断面を展開して示す図。 係合突起部群を拡大して示す図。 第１クラッチ部材と第２クラッチ部材が係合している状態を示す図。 第１クラッチ部材と第２クラッチ部材が係合解除された状態を示す図。 電動ドライバの電気構成を模式的に示す図。 電動ドライバの動作の流れを示すタイムチャート。

符号の説明

１０・・電動ドライバ
１２・・ハウジング
１４・・モータ
１５・・スピンドル
１６・・工具チャック
１８、・・ドライバビット（工具）
２０・・クラッチ機構
２２・・減速機
２４・・トリガスイッチ
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ・・表示ランプ
２８・・制御回路
３０・・コネクタ
５２・・検出スイッチ
５６・・第１クラッチ部材
５７・・凹部
５８・・第２クラッチ部材
５８ｂ・・溝部
５９ａ、５９ｂ、５９ｃ・・係合突起部群
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ・・当接斜面
６２・・圧縮バネ
６３・・接続球体
６４・・当接球体

Claims (5)

1. モータと、
   ネジ類に係合する工具と、
   モータと工具との間に介装されており、互いに係合することによってモータからのトルクを工具へ伝達し、互いの係合を解除することによってモータから工具へのトルク伝達を遮断する一対のクラッチ部材と、
   一対のクラッチ部材の少なくとも一方を他方に押圧する付勢手段と、
   一対のクラッチ部材の係合が解除された時に、前記モータの駆動を中止させるモータ制御手段を備え、
   一対のクラッチ部材には、少なくとも第１係合部と第２係合部が設けられており、
   第１係合部は、工具に加えられているトルクが第１所定値未満のときには一対のクラッチ部材の係合を維持し、工具に加えられているトルクが第１所定値以上となると一対のクラッチ部材の係合を解除し、
   第２係合部は、工具に加えられているトルクが第２所定値未満のときには一対のクラッチ部材の係合を維持し、工具に加えられているトルクが第２所定値以上となると一対のクラッチ部材の係合を解除し、
   一対のクラッチ部材は、第１係合部による係合が解除されると、第２係合部によって係合可能な状態となることを特徴とする締付工具。
2. 前記一対のクラッチ部材は、第２係合部による係合が解除されると、第１係合部によって係合可能な状態となることを特徴とする請求項１の締付工具。
3. 前記第１係合部と第２係合部のそれぞれには、他方のクラッチ部材と当接する傾斜面が形成されており、
   第１係合部の傾斜面の傾斜角度と、第２係合部の傾斜面の傾斜角度が、互いに異なることを特徴とする請求項１又は２の締付工具。
4. 前記第１係合部による係合が解除されたときに第１の報知動作を行うとともに、第２係合部による係合が解除されたときに第２の報知動作を行う報知手段が付加されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの締付工具。
5. 前記一対のクラッチには、さらに第３係合部が形成されており、
   第３係合部は、工具に加えられているトルクが第３所定値未満のときには一対のクラッチ部材の係合を維持し、工具に加えられているトルクが第３所定値以上となると一対のクラッチ部材の係合を解除し、
   前記一対のクラッチは、第１係合部による係合が解除されると第２係合部によって係合可能な状態となり、第２係合部による係合が解除されると第３係合部によって係合可能な状態となり、第３係合部による係合が解除されると第１係合部によって係合可能な状態となることを特徴とする請求項１の締付工具。

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