JP4897998B2 - 動力ナットランナー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、駆動クラッチハーフ、被動クラッチハーフ及び、駆動クラッチハーフと被動クラッチハーフとの間にトルクを伝達するカム機構を具備した、トルク応答解放クラッチを介して、出力シャフトを駆動させる回転モータを備えた型式の動力ナットランナーに関するものであり、第一駆動クラッチハーフ及び被動クラッチハーフの一つは、解放方向に連動位置から解放位置へ、カム機構によって軸線方向に移動可能であり 、バネが第一クラッチハーフをバイアスして、連動位置に移動させ、クラッチ解放検知装置は、可動第一クラッチと共働する。
【０００２】
【従来の技術】
上記型式による従来技術のナットランナーは、例えば米国特許明細書第4,838,364号及び第5,201,374号に記載されており、それらはモーターの回転子を介して軸線方向に延びる作動ロッドを具備した、クラッチ解放検知装置を備えている。作動ロッドが、回転子に対して回転しないようにロックされているので、ロッドと回転子との間に常に速度に差があり、それは結果的にロッドに摩擦による摩損が生じる。
【０００３】
更に、この型式の殆どの工具には、モーターとクラッチとの間に減速ギアが利用されており、このことはクラッチにおける作動ロッドの支持ポイントとモーターとの間の速度に、差があることを意味している。これはロッドの摩擦による摩損の問題を大きくし、ロッドが適切に表面硬化しているのにも関わらず、未だ装置の耐用年数が制限されるという問題がある。
【０００４】
米国特許明細書第4,231,270号には、動力スクリュードライバーが記載されており、それではマイクロスイッチを、遊星減速ギアのリング歯車と工具ハウジングとの間に備えられるトルク制限クラッチの一部分によって、作動させている。しかし、この概念は利点にはならない。それは、解放検知スイッチが、インラインクラッチではないクラッチによっては、動かせない、すなわちクラッチが駆動トルクを伝達しないからである。これによって解放動作と、解放検知が遅くなり且つ不正確になる。
【０００５】
米国特許明細書第3,608,686号には、トルク応答インラインクラッチが記載されており、それは駆動モーターが分離を始めることによって、機械工具部分を損傷させることを防ぐことを目的とした、過負荷検知マイクロスイッチを備えている。この装置が有する欠点は、クラッチ部分の軸線方向の解放動作が更に短く且つ、遅いことにより、スイッチの動作が不正確になることに関連している。この結果、解放検知信号が不正確になる。既知の装置によるもう一つの欠点は、固定マイクロスイッチアームと回転クラッチとの間における連続摺動動作であり、それによってこれらの部分に摩擦による摩損が生じる。
【０００６】
また、米国特許明細書第4,231,270号に示されているクラッチ操作スイッチに関する欠点は、クラッチの解放動作が更に短いこと、そしてほぼ解放動作中は、スイッチを動作させなければならないということにある。この短時間の作用動作により、スイッチは非常に精密に調整されて、確実に適切な動きにしなければならない。これによって、解放検知及び動力遮断機構をむしろ敏感で信頼性のないものにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明による基本的な目的は、別個に迅速な動力遮断始動動作を行う解放検知装置を具備した、トルク伝達クラッチを備えることによって、上記のような問題を改善した動力ナットランナーを構成することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による更なる目的及び利点は、以下の記載及び請求項により明らかになる。
【０００９】
【実施例】
本発明による好ましい実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１に示された動力ナットランナーは、手動操作オン／オフスイッチ（図示せず）によって制御される、バッテリー動力を備えた電動モーター１０と、自動操作遮断スイッチ（図示せず)を備えている。
【００１１】
更にナットランナーは、は、前方部分１２と後方部分１３に分けられるハウジング１１を備えている。後方部分１３には、二重遊星型の減速ギアが配置されており、その減速ギアは、モーター１０の出力スピンドル１６と、遊星歯車支持体１８にジャーナル軸受けされた多数の遊星歯車１７と、ハウジング１１に固定されたリング歯車１９によって回転される太陽歯車を有する第一ステージ１４を具備している。第二ステージ２０は、遊星歯車支持体１８上に形成された太陽歯車２１と、遊星歯車支持体２３上にジャーナル軸受けされ且つ、それに応じて両方のギアのステージに共通するリング歯車１９に連動する多数の遊星歯車２２とを具備している。図１で図示されたように、第二ステージ２０の遊星歯車支持体２３が、結合部材２４を介して、トルク応答解放クラッチ２６の駆動クラッチハーフ２５に接続されている。
【００１２】
また、解放クラッチ２６が、出力シャフト２８と一体型に形成された被動クラッチハーフ２７と、ナットランナーのスクリュービット連動装置２９を備えている。被動クラッチハーフ２７は、環状スラスト要素３０と、多数のトルク伝達ボール３１と、スラスト要素３０をボール３１に予め負荷を加えるバイアスばね３２と、調整可能なばね支持部３３とを具備している。前記ばね支持部は、出力シャフト２８にネジによってかみ合わさるリングナット３４によって、軸線方向に支持されている。スラスト要素３０並びに駆動クラッチハーフ２５は、ポケット３５及び３６を備え、そのポケット各々が、ボール３１を受容し且つ、クラッチハーフ２５と２７との間に、通常の方法で、トルクを伝達するためのものである。ポケット３５，３６が、傾斜側壁で形成されており、傾斜側壁は、クラッチハーフ２５、２６が一定の予定トルク負荷で、互いに回転して変位すると、ボール３１と共にスラストの要素３０の軸線方向に変位する。図５〜７参照。
【００１３】
更に、被動クラッチハーフ２７とスラスト要素３０との間には、同時トルク伝達及び、スラスト要素３０と被動クラッチハーフ２７との間で軸線方向に変位可能にする、ボールスプライン接続部３８を備えている。
【００１４】
スラスト要素３０は、スラスト要素３０から後方へ延び、作動要素４０と当接してかみ合わさる、スリーブ部材３９を備えている。作動要素は、鉄製で、後方に延びるスリーブ部分４１及びフランジ部分４２から成っている。スリーブ部分４１は、リング歯車１９の外側円筒状面４３上で案内されて移動可能であり、フランジ部分４２の内部は、スリーブ部材３９の後端部によって、当接して連動することを目的としている。多数のマグネット４４が共通面に且つ、前方ハウジング部分１２の後端部で円形に装着され、作動要素４０のフランジ部分４２に引力を生じさせるために配置される。
【００１５】
後方ハウジング部分１３には、作動要素４０によって動作するように配置された遮断スイッチ４６が装着されている。好ましくは、遮断スイッチ４６が作動要素４０のスリーブ部分４１を単に有することで、起動される非接触ホール要素（Hall-element）型である。
【００１６】
ナットランナーの動作の際、スクリュー継手締め付け工程における最初の走行低下状態の間、モーター１０により出力スピンドル１７を介して伝えられるトルクは、減速ギアステージ１４、２０と結合部材２４を介して、駆動クラッチハーフ２５へ、伝達される。そしてトルクは、ボール３１とスラスト要素３０を介して、出力シャフト２８へ、更にはスクリュービット連結装置２９により締め付けられるスクリュー継手へ伝達される。
【００１７】
最初は、スクリュー継手からの反応トルクは、ボール３１に、スラスト要素３０及び駆動クラッチハーフ２５におけるポケット３５、３６の傾斜壁を、個々にバネ３２のバイアス負荷に対して、のぼらせる。図２に図示されたような、締め付け工程のこのステージにおいて、作動要素４０がその非作動位置にあって、それはマグネット４４によって、スリーブ部材３９の端部に対して引かれる。
【００１８】
スクリュー継手からの反応トルクが、一定のレベルに増えると、ポケット３５、３６の傾斜壁とボール２７との間のカム動作が、スラスト要素３０をバネ３２のバイアス負荷に対して、軸線方向（図２〜４の右側）に動かす。マグネット４４の作用により、作動要素４０並びにスリーブ部材３９を、作動要素４０がマグネット４４と接触するまで、連続して動かす。この位置は図３に示されている。
【００１９】
駆動クラッチハーフ２５が連続回転する際、ボール３１が一個ずつ個別に、駆動クラッチハーフ２５とスラスト要素３０におけるポケット３５、３６の傾斜壁をのぼり、この型式のクラッチに共通する方法で、次のポケットに落ちる前に頂部を通過する。しかし、ボール３１が次のポケットに落ちる時、スラスト要素３０がバネ３２の力によって相当急に加速される。これによって、スラスト要素３０、スリーブ部材３９及び、作動要素４０が、同じように急に加速され、スラスト要素及びスリーブ部材３９は、ボール３１が新しいポケットの底部に達して止められる時、作動要素４０が図２〜図４の左側への動作を、その慣性、すなわちスラスト要素３０が戻る動作の間に得られる運動学的エネルギーにより、続ける。
【００２０】
ここで、作動要素４０は、図２に示されたような、その静止した低トルク位置を越えて、その作動位置に達し、スリーブ部分４１がセンサー４６に向かい合った位置になり、それによって前記センサーに、モーター１０の遮断を始める信号を送らせる。図３参照。
【００２１】
その作動スイッチ起動位置に戻された後、作動要素４０が直ぐに、マグネット４４の引力によって、図２に示したような、その静止位置に戻る。この位置では、作動要素４０は、スリーブ部材３９と当接して連動するようになる。
【００２２】
作動要素４０をクラッチの再連動方向へ、自由に移動できるように配置することによって、作動要素４０の別個に延びる作動動作が得られ、個別に安全な遮断始動スイッチ４６の起動が、クラッチを解放して、目標とするするトルクレベルが得られる。
【００２３】
本発明による上記実施例において、ホール型スイッチが非接触作動するため使用されているが、本発明をこの型式のスイッチに限定するものではない。しかし、非接触作動は、機械的な磨耗を受けないので好ましい。
【００２４】
また本発明は、作動要素４０を静止位置へバイアスするため、マグネットを使用することに限定されるものではない。他に、何らかの型式のバネを使用してもよい。だがマグネットは、疲労応力（fatigue stresses）を受けないので、好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による動力ナットランナーの部分断面を含む側面図
【図２】図１における動力工具の遮断始動機構及び、トルク解放クラッチを介して図解的に寸法を拡大して示した長手断面図
【図３】解放位置にある図２の機構を示した図
【図４】遮断始動位置にある図２の機構を示した図
【図５】トルク伝達ボール及びクラッチポケットがその低トルク伝達位置にある時の小部分を図解的に大寸法で示した図
【図６】図５と同様であり、クラッチの解放変位の始まりを示した図
【図７】図５と同様であり、充分に解放した位置のクラッチを示した図
【符号の説明】
１０ 電動モーター
１１ ハウジング
１２ 前方部分／ハウジング
１３ 後方部分／ハウジング
１４ 第一ステージ
１５ 太陽歯車
１６ 出力スピンドル
１７ 遊星歯車
１８ 遊星歯車支持体
１９ リング歯車
２０ 第二ステージ
２１ 太陽歯車
２２ 遊星歯車
２３ 遊星歯車支持体
２４ 結合部材
２５ 駆動クラッチハーフ
２６ 解放クラッチ
２７ 駆動クラッチハーフ
２８ 出力シャフト
２９ 連結装置
３０ スラスト要素
３１ ボール
３２ バネ
３３ バネ支持部
３４ リングナット
３５ ポケット
３６ ポケット
３８ ボールスプライン接続部
３９ スリーブ部材
４０ 作業要素
４１ スリーブ部分
４２ フランジ部分
４３ 円筒状面
４４ マグネット
４６ 遮断スイッチ

Claims (5)

1. トルク応答出力遮断能力を有する動力ナットランナーであり、ハウジング（１１、１２、１３）と、回転モーター（１０）と、出力シャフト（２８）と、モーター（１０）からのトルクを出力シャフト（２８）に伝達するトルク応答オーバーライドクラッチ（２６）とを備え、前記クラッチ（２６）が、駆動クラッチハーフ（２５）、被動クラッチハーフ（２７、３０）及び、前記駆動クラッチハーフ（２５）と前記被動クラッチハーフ（２７、３０）との間に、トルクを伝達させるカム機構（３１、３５、３６）と、前記駆動クラッチハーフ（２５）及び被動クラッチハーフ（２７、３０）と共働するクラッチ解放検知装置（４０、４６）とを具備し、前記クラッチハーフ（２５、２７、３０）の一つが、カム機構（３１、３５、３６）によって連動位置から解放位置へ、該クラッチハーフ（２５、２７、３０）の軸線方向に移動可能であり、バネ(３２)が前記クラッチハーフ（２５、２７、３０）を前記連動位置の向きにバイアスし且つ変位させる動力ナットランナーにおいて、
   前記クラッチ解放検知装置（４０、４６）が、
   ハウジング(１１、１２、１３)に支持された信号発信センサー（４６）と、
   静止位置と作動位置との間を自由に移動可能で、移動の際にセンサー（４６）と共働する作動要素（４０）と、
   前記クラッチハーフ（２５，２７、３０）の一つがその連動位置に位置するときに、前記クラッチハーフ（２５、２７、３０）の一つと当接連動する方向に、前記作動要素（４０）を動かすバイアス力供給装置（４４）と
   を備え、
   前記クラッチハーフ（２５，２７、３０）の一つが前記クラッチ（２６）の解放後に連動位置に位置するときに、前記作動要素（４０）が前記駆動クラッチハーフ（２５）及び被動クラッチハーフ（２７、３０）の一つによって加速されて、前記作動要素（４０）が前記駆動クラッチハーフ（２５）と前記被動クラッチハーフ（２７、３０）との前記一つの戻り運動中に得られた運動エネルギーによって動き続け、静止した低トルク位置を越えて作動位置へ達するようにし、それにより前記信号発信センサー（４６）と共動して前記信号発信センサー（４６）に遮断開始信号を発生させるように構成されていることを特徴とする動力ナットランナー。
2. 前記作動要素（４０）が、前記センサー（４６）と共働する円筒状スリーブ（４１）を備えることを特徴とする請求項１に記載の動力ナットランナー。
3. 前記作動要素（４０）が円筒形状で、前記駆動クラッチハーフ（２５）及び被動クラッチハーフ（２７、３０）が、前記作動要素（４０）と当接連動する管状接触部分（３９）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の動力ナットランナー。
4. 前記センサー（４６）が、前記動作要素（４０）と非接触方法で共働するホール要素型スイッチを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の動力ナットランナー。
5. 前記回転モーター（１０）が電動モーターであり、電力制御ユニットが、モーター（１０）並びに前記センサー（４６）に接続されて、クラッチの解放の際に前記センサー（４６）から信号を受けると、前記回転モーター(１０)への動力供給を中断するように配置されることを特徴とする請求項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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