JP5566735B2 - トルクドライバ - Google Patents

Description

本発明は、トルクドライバに関し、詳しくは、所定のトルク値に到達した時点でクラッチが働き、ねじ締めを不能とするトルクリミット機能を少なくとも有したトルクドライバに関するものである。

このようなトルクドライバで、ねじ操作によってトルク値を連続に変化させるものが大半であるが、１．５倍や２倍などステップ的に変化させるには操作量が多く使用に不便である。

これに対し、下記特許文献１は、外套内に、その軸線方向にトグル機能を発揮するように三角接触し合った３つのボールからなるトグルボールのうち、軸線方向の中央１つの受止めボールを、外側から受止める、軸線方向にスライドできるボール保持リングと、このボール保持リングの内側に定位置で嵌り合って３つのボールのうち軸線方向両側の２つの受動ボールに周面カムが接する回転軸と、を装備し、この回転軸を、ボール保持リングおよび外套に対し回転させることにより、周面カムによるトグルボールに対する径方向外側への押動量を変化させて、トグルボールの軸線方向への拡がり域を繰り返し拡縮操作し、このときの拡縮でばねによるトルク値が一定の角度で線形に変化させる技術を開示し、回転軸の自動的な連続駆動によって空気工具の開閉操作に好適としている。

また、下記特許文献２は、固定、可動カム対の相対回転によって、クラッチの噛み合い量を調整すると、クラッチの噛み合いが外れるときのばねによるトルク値が変化するようにした高トルク対応のトルクリミット機能を発揮する電動ねじ回し装置を開示している。

特開昭６３−１０７５７２号公報 特公平８−５０１６号公報 特表平１０−５０２７３０号公報

しかし、特許文献１に記載の技術は、部品が細かく、多く、組み立てにくい上、１．６、３ニュートン・メートル（Ｎ・ｍ）といった高トルクが必要なトルクドライバには不向きである。

また、特許文献２に記載のものは、固定、可動カム対の山の、圧接斜面同士の相対回転による連続的なずれによってトルク値を調整するもので、段階的に調節操作し、各調節操作位置に安定させる、それぞれに専用の機構を必要とし、これを含め全体に部品点数が多く、組み立てにくい高価なものとなる。

本発明は、上記のような間題点に鑑み、高トルクに対応しながら、部品点数が少なく、組み立てが簡単で安価になり、複数のトルク状態が設定できるトルクドライバを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明のトルクドライバは、外套と、この外套内にその一端側から一部を残して回転できるように挿入し、抜け止めして、装着されたカム筒と、このカム筒内に、ビットホルダを持つ先端とは反対の後端側から軸線方向に挿入して所定位置に受止め回転できるように支持したビット駆動軸と、このビット駆動軸に一体回転できるように嵌め合わせて背部から定位置に受止めた固定クラッチ部材と、ビット駆動軸に回転できるように嵌め合わされて固定クラッチ部材との相対回転で相互の歯が噛み合い外套の回転をビット駆動軸に伝達する係合位置と噛み合わせが外れる非係合位置との間で軸線方向に移動できる可動クラッチ部材と、ビット駆動軸に回転できるように嵌め合わされて可動クラッチ部材と対向するばね座と、このばね座と可動クラッチ部材との間でビット駆動軸まわりに装着されてばね座と可動クラッチ部材との距離に応じて圧縮度を変えることにより、可動クラッチ部材を係合位置から非係合位置へ変位させるのに必要なトルクを変えるばねと、を備え、可動クラッチ部材およびばね座は、外周から径方向に延び、カム筒に軸方向の２箇所に設けられた距離調節用のカム窓を個別に貫通し、外套の内面に少なくともカム筒の挿入側に開放された軸線方向の回り止め溝に軸線方向に進退できるように係合する受動軸を有し、各受動軸は、回り止め溝との係合により、これらを有する可動クラッチ部材およびばね座を外套に対し回り止めして供回りするようにし、カム筒の各カム窓は、外套が可動クラッチ部材およびばね座を内装したカム筒に対して相対回転する場合に、受動軸に対する係合位置の相対的な周方向変位に応じて、可動クラッチ部材およびばね座間の距離を複数に変化させてトルク調節をするカム面を有したことを特徴としている。

このような構成では、外套を回転させると、これに供回りする可動クラッチ部材と、この可動クラッチ部材と固定クラッチ部材との噛み合いと、を介し、可動クラッチ部材とばね座との距離に応じた、それらの間の、ばねの圧縮度に見合うトルク値以内で、固定クラッチ部材およびこれが回り止めされたビット駆動軸に伝わる。これにより、ビット駆動軸に装着されたビットによってねじ締め、ねじ戻しができる。一方、外套の回転が前記トルク値を超えると、ビット駆動軸に生じている回転負荷によって固定クラッチ部材側の回転抵抗に対し、可動クラッチ部材がばねに抗して固定クラッチ部材に噛み合っている係合位置から噛み合いが外れる非係合位置に後退する。これによって、外套はビット駆動軸に対し空回りしてトルクリミット機能を発揮する。

また、外套の可動クラッチ部材およびばね座を伴ったカム筒との、外部からの相対回転操作によって、カム筒の各カム窓に対する受動軸との係合位置の周方向変位に応じて、各カム窓のカム面間で、可動クラッチ部材およびばね座間の距離を変化させてばねによるトルク値を複数に切り替えられる。

さらに、外套の回り止め溝は、カム筒の挿入側に開放されているので、ビット駆動軸に、固定、可動クラッチ部材、ばね、ばね座を装備し、カム筒と組み合わせた中間アッセンブリは、可動クラッチ部材およびばね座の受動軸を回り止め溝に位置合わせすれば、この受動軸を回り止め溝に挿入しながら外套に挿入することができ、挿入位置に抜け止めするだけで上記の機能を発揮する。

上記において、さらに、複数のトルク調節は、各受動軸を各カム窓のカム面に沿って移動させてばね座及び可動クラッチ部材に対する軸線方向の規制域を変化させることにより行われ、固定、可動クラッチ部材間のトルクリミット機能を不能にする機能ロック状態として、可動クラッチ部材の軸線方向への移動を阻止する状態を含むものとすることができる。

このような構成では、上記に加え、さらに、トルク調節によってトルクリミット機能なしでのねじ締め、ねじ戻しができる。

上記において、さらに、カム筒は、少なくとも外套への挿入側のカム窓を周方向一部で、挿入側端部に開放する切り欠きを有したものとすることができる。

このような構成では、上記に加え、さらに、中間アッセンブリは、挿入側のカム窓による拘束から対応する受動軸を解放し、ばねがばね座および可動クラッチ部材間に働かないカム筒とのラフな組み合わせ状態にて、外套へ挿入していく途中にて解放していた受動軸を、ばね座および可動クラッチ部材間の近づき合いによるばねの圧縮を伴い、対応するカム窓に切り欠きを通じ臨ませて、カム筒を外套に対し抜け止めするだけで、外套のビット駆動軸を伴うカム筒との相対回転によってカム窓のトルク設定部に受動軸を移動させられる。

本発明のトルクドライバによれば、外套の回転を可動、固定クラッチ部材とのばねによる噛み合い保持により、ばねの圧縮度に見合うトルク値以内でビット駆動軸に伝え、前記トルク値を超えると可動、固定クラッチ部材間の噛み合いが外れて外套がビット駆動軸に対し空回りするトルクリミット機能を発揮させられるが、特に、外套とカム筒の外部からの相対回転操作によって、カム筒の各カム窓に対するばね座および可動クラッチ部材の受動軸との係合位置を、各カム窓のカム面の周方向で異なったトルク設定部に移動させて、トルク値を複数に簡単に切り替えられる。しかも、ビット駆動軸に、固定、可動クラッチ部材、ばね、ばね座を装備し、カム筒と組み合わせた中間アッセンブリに組んでおいて、可動クラッチ部材およびばね座の受動軸を外套の回り止め溝に位置合わせして、これに挿入しながら外套に挿入し、この挿入位置に抜け止めするだけで簡単に組み立てて上記の機能を発揮させられる。

本発明の実施の形態に係るトルクドライバの半部を断面して見た側面図、ビットの側面図である。 同トルクドライバの外套を示す側面図、半部を断面して見た側面図、カム筒挿入側から見た端面図である。 同トルクドライバのカム筒を３つの方向から見た各側面図である。 同トルクドライバを分解して見た斜視図である。

本発明の実施の形態に係るトルクドライバについて、図１〜図４を参照しながら説明し本考の理解に供する。以下の説明は本発明の具体例であって、特許請求の範囲の記載事項を限定するものではない。

図に示す本実施の形態のトルクドライバ１００は、図１（ａ）に示すように、外套１と、この外套１内にその一端側から一部を残して回転できるように挿入し、Ｃ型止め輪２などによって抜け止めして、装着されたカム筒３と、このカム筒３内に、図１（ｂ）に示すビット５１を仮想線のように装着する公知のビット装着部４を持つ先端とは反対の後端側から軸線方向に挿入して所定位置に受止め、具体的には、反挿入側に向くスラスト軸受け面３ｂにて受止め、回転できるように支持したビット駆動軸５と、このビット駆動軸５に角軸５ａ、角穴６ａの嵌合によって一体回転できるように嵌め合わせて二重ナット１０などによりスペーサ２０を介するなどして背部から定位置に受止めた固定クラッチ部材６と、ビット駆動軸５に回転できるように嵌め合わされて固定クラッチ部材６との相対回転で相互の歯６ｂ、７ｂが噛み合い外套１の回転をビット駆動軸５に伝達する図１に示す係合位置と図１の左方に後退して噛み合わせが外れる非係合位置との間で軸線方向に移動できる可動クラッチ部材７と、ビット駆動軸５に回転できるように嵌め合わされて可動クラッチ部材７と対向するばね座８と、このばね座８と可動クラッチ部材７との間でビット駆動軸５まわりに装着されてばね座８と可動クラッチ部材７との距離に応じて固定、可動クラッチ部材６、７が係合位置から非係合位置に変位するのに必要なトルクを付与するばね９と、を備えている。

さらに、可動クラッチ部材７およびばね座８は、外周から径方向に延び、カム筒３に軸方向の２箇所に設けられた距離調節用のカム窓１１、１２を個別に貫通し、外套１の内面に少なくともカム筒３の挿入側に開放された軸線方向の回り止め溝１３に軸線方向に進退できるように係合する受動軸１４、１５を有している。これら各受動軸１４、１５は、回り止め溝１３との係合により、これらを有する可動クラッチ部材７およびばね座８を外套１に対し回り止めして供回りするようにし、カム筒３の各カム窓１１、１２は、外套１の、可動クラッチ部材７およびばね座８を伴ったカム筒３との相対回転による、受動軸１４、１５との係合位置の周方向変位に応じて、可動クラッチ部材７およびばね座８間の距離を複数に変化させてトルク調節をするカム面１１ａ、１２ａを有している。

これにより、外套１を回転させると、これに供回りする可動クラッチ部材７と、この可動クラッチ部材７と固定クラッチ部材６との噛み合いと、を介し、可動クラッチ部材７とばね座８との距離に応じた、それらの間の、ばねの圧縮度に見合うトルク値以内で、固定クラッチ部材６およびこれが回り止めされたビット駆動軸５に伝わる。この結果、ビット駆動軸５に装着されたビット５１によってねじ締め、ねじ戻しができる。一方、外套１の回転が前記トルク値を超えると、ビット駆動軸５に生じている回転負荷によって固定クラッチ部材６側の回転抵抗に対し、可動クラッチ部材７がばね９に抗して固定クラッチ部材６に噛み合っている係合位置から噛み合いが外れる非係合位置に後退する。これによって、外套１はビット駆動軸５に対し空回りするようになりトルクリミット機能を発揮する。

また、外套１の、可動クラッチ部材７およびばね座８を伴ったカム筒３との、外部からの相対回転操作によって、カム筒３の各カム窓１１、１２に対する受動軸１４、１５との係合位置の周方向変位に応じて、各カム窓１１、１２のカム面１１ａ、１２ａ間で、可動クラッチ部材７およびばね座８間の距離を変化させてばね９によるトルク値を複数に切り替えられる。

さらに、具体的には、カム筒３のスラスト受け面３ｂは、ビット駆動軸５をラジアル方向に受ける軸受３ｃが形成しており、カム筒３の内周に保持される可動クラッチ部材７およびばね座８も、ビット駆動軸５をラジアル方向に受ける軸受をなし、固定クラッチ部材６もビット駆動軸５と一体回転するのをカム筒３の内周で受けられて、ビット駆動軸５の軸受部をなしている。また、外套の回り止め溝１３は、図１（ａ）、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、カム筒３の挿入側に開放されているので、ビット駆動軸５に、固定、可動クラッチ部材６、７、ばね９、ばね座８を装備し、カム筒３と組み合わせた中間アッセンブリ５２は、可動クラッチ部材７およびばね座８の受動軸１４、１５を回り止め溝１３に周方向に位置合わせすれば、この受動軸１４、１５を回り止め溝１３に挿入しながら外套１に挿入することができ、この挿入位置に抜け止めするだけで上記の機能を発揮する。

したがって、外套１の回転を固定、可動クラッチ部材６、７とのばね９による噛み合い保持により、ばね９の圧縮度に見合うトルク値以内でビット駆動軸５に伝え、前記トルク値を超えると固定、可動クラッチ部材６、７間の噛み合いが外れて外套１がビット駆動軸５に対し空回りするトルクリミット機能を発揮させられるが、特に、外套１とカム筒３の外部からの相対回転操作によって、カム筒３の各カム窓１１、１２に対するばね座８および可動クラッチ部材７の受動軸１４、１５との係合位置を、各カム窓１１、１２のカム面１１ａ、１２ａの周方向で図３に示すようになった、複数のトルク設定部１１ａ１〜１１ａ３および１２ａ１〜１２ａ３間に周方向に移動させて、トルク値を複数に簡単に切り替えられる。この切替えのために、外套１の後部外回りと、カム筒３の外套１から露出した先端部の外回りとに、弾性摩擦部材よりなる操作部５３、５４を装着している。なお、電気回り作業時の絶縁をはかるために外套１およびカム筒３、ビット装着部４の外回りは操作部５３、５４を含め絶縁材料よりなる。

しかも、ビット駆動軸５に、固定、可動クラッチ部材６、７、ばね９、ばね座８を装備し、カム筒３と組み合わせた中間アッセンブリ５２に組んでおいて、可動クラッチ部材７およびばね座８の受動軸１４、１５を外套１の回り止め溝１３に位置合わせして、これに挿入しながら外套１に挿入し、この挿入位置に既述のように抜け止めするだけで、簡単に組み立てて上記の機能を発揮させられる。具体的には、カム筒３の後端に形成した環状溝２１に上記のＣ型止め輪２を弾性的に嵌め合わせて、Ｃ型止め輪２を外套１の後端内周の段部に当接させる。このとき、外套１に抜け止めされたカム筒３のカム窓１２のカム面１２ａと、カム筒３内で固定クラッチ部材６を背部から受止めている二重ナット１０などとの間に働くばね９の反発力によって中間アッセンブリは機能できる状態に安定する。

ここで、複数のトルク調節は、固定、可動クラッチ部材間６、７のトルクリミット機能を不能にする機能ロック状態を含んでおり、トルク調節によってトルクリミット機能なしでのねじ締め、ねじ戻しができる。図示例では、図３のトルク設定部１１ａ３、１２ａ３がロック位置に対応し、トルク設定部１１ａ２、１２ａ２がトルク値３Ｎ・ｍ設定位置に対応し、トルク設定部１１ａ１、１２ａ１がトルク値１．６Ｎ・ｍ設定値に対応している。なお、この段階的な設定状態を外部表示するため、カム筒３の外套１の先端側端面に対向するように設けたフランジ３ａに指標５５を図１（ｃ）、図３に示すように鋲打ちするなどして設け、カム筒３に対する外套１の各トルク設定位置で前記指標５５と対向し合うトルク設定状態表示部５６を設けてある。

カム筒３は、少なくとも外套１への挿入側のカム窓１１を、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、周方向一部で、挿入側端部に開放する切り欠き５７ａを有したものとしている。これにより、中間アッセンブリ５２は、外套１への挿入側のカム窓１１による拘束から対応する受動軸１４を解放し、ばね９がばね座８および可動クラッチ部材７間に働かないカム筒３とのラフな組み合わせ状態にて、外套１へ挿入していく途中にて解放していた受動軸１４を、ばね座８および可動クラッチ部材７間の近づき合いによるばね９の圧縮を伴い、対応するカム窓１１に切り欠き５７ａを通じ臨ませ、外套１のビット駆動軸５を伴うカム筒３との相対回転によってカム窓１１、１２のトルク設定部１１ａ１〜１１ａ３および１１ａ１〜１１ａ３に受動軸１４、１５を移動させられる。このトルク値の設定状態が安定するように、受動軸１４、１５は可動クラッチ部材７およびばね座８の直径線上２箇所に設け、対応するカム窓１１、１２もカム筒３の周方向の２箇所に設けてある。

ここで、カム窓１２は、カム窓１１のような切り欠き５７ａを有していないので、中間アッセンブリ５２への組み付け時、駆動軸５を通す前にばね座８を組み付ける必要があり、この組み付けのために、カム窓１２のトルク設定部１２ａ３から軸線方向に延びる出し入れ口１２ｂを設けてある。この出し入れ口１２ｂにより、カム面１２ａ部との間の向き変更を伴い、ばね座８をカム筒３に対して出し入れでき、トルク駆動軸５挿入前のばね座８の組み付け、トルク駆動軸５抜き出し後のばね座８の取り出しが可能になる。なお、図示例では、切り欠き５７ａは、設定トルク値が最小となるトルク設定部１１ａ１、１２ａ１に対応しており、中間アッセンブリ５２を外套１に挿入して抜け止めするときのばね９による反力が最小となるので組み付け作業が容易になるし、組み付け後は、設定トルクが順次大きくなるように切替え、また戻せばよく、トルク値の設定段差が大きく変化する操作がなくなり、切替え操作も楽になる。切り欠き５７ａはカム面１１ａに設けるはずのトルク設定部１１ａ１を設けられなくするが、問題はない。それは、中間アッセンブリ５２の外套１への挿入終点にてカム筒３を外套１に対し抜け止めする環境において、ばね９のばね力は、二重ナット１０を介しビット駆動軸５をスラスト受け面３ｂに圧接させる働きによって、ビット駆動軸５をカム筒３内に安定させ、ばね９はこの安定なビット駆動軸５まわりにおいて、二重ナット１０により位置規制された固定、可動クラッチ部材６、７と、カム面１２ａで位置規制されたばね座８との間で初期トルク値設定位置を保つように安定するからである。カム筒３のＣ型止め輪２などによる抜け止めを行うのに外套１の後端に図１（ａ）（ｃ）、図４（ａ）に示すような作業用の開口５７を設け、樹脂製の蓋５８を着脱できるように装着するようにしてある。図示例では手回しようのトルクドライバを示し、外套１はいわば工具の本体をなしているが、外套１を電動機構に連結すれば電動トルクドライバを構成することができる。

１ 外套
２ Ｃ型留め輪
３ カム筒
４ ビット装着部
５ ビット駆動軸
６ 固定クラッチ部材
７ 可動クラッチ部材
８ ばね座
９ ばね
１０ 二重ナット
１１、１２ カム窓
１１ａ、１２ａ カム面
１３ 回り止め溝
１４、１５ 受動軸
５３、５４ 操作部

Claims (3)

1. 外套と、
   この外套内にその一端側から一部を残して回転できるように挿入し、抜け止めして、装着されたカム筒と、
   このカム筒内に、ビットホルダを持つ先端とは反対の後端側から軸線方向に挿入して受止め回転できるように支持したビット駆動軸と、
   このビット駆動軸に一体回転できるように嵌め合わせて背部から定位置に受止めた固定クラッチ部材と、
   ビット駆動軸に回転できるように嵌め合わされて固定クラッチ部材との相対回転で相互の歯が噛み合い外套の回転をビット駆動軸に伝達する係合位置と噛み合わせが外れる非係合位置との間で軸線方向に移動できる可動クラッチ部材と、
   ビット駆動軸に回転できるように嵌め合わされて可動クラッチ部材と対向するばね座と、
   このばね座と可動クラッチ部材との間でビット駆動軸まわりに装着されてばね座と可動クラッチ部材との距離に応じて圧縮度を変えることにより、可動クラッチ部材を係合位置から非係合位置へ変位させるのに必要なトルクを変えるばねと、を備え、
   可動クラッチ部材およびばね座は、外周から径方向に延び、カム筒に軸方向の２箇所に設けられた距離調節用のカム窓を個別に貫通し、外套の内面に少なくともカム筒の挿入側に開放された軸線方向の回り止め溝に軸線方向に進退できるように係合する受動軸を有し、各受動軸は、回り止め溝との係合により、これらを有する可動クラッチ部材およびばね座を外套に対し回り止めして供回りするようにし、カム筒の各カム窓は、外套が可動クラッチ部材およびばね座を内装したカム筒に対して相対回転する場合に、受動軸に対する係合位置の相対的な周方向変位に応じて、可動クラッチ部材およびばね座間の距離を複数に変化させてトルク調節をするカム面を有したことを特徴とするトルクドライバ。
2. 複数のトルク調節は、各受動軸を各カム窓のカム面に沿って移動させてばね座及び可動クラッチ部材に対する軸線方向の規制域を変化させることにより行われ、固定、可動クラッチ部材間のトルクリミット機能を不能にする機能ロック状態として、可動クラッチ部材の軸線方向への移動を阻止する状態を含む請求項１に記載のトルクドライバ。
3. カム筒は、少なくとも外套への挿入側のカム窓を周方向一部で、挿入側端部に開放する切り欠きを有した請求項１、２のいずれか１項に記載のトルクドライバ。