JP7340934B2 - ネジ締め工具 - Google Patents
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Description
ワンウエイクラッチ56には、ブラシレスモータ25のピニオン30aとギヤ48とにより減速された動力が伝達する。
請求項2に記載の発明は、上記発明において、前記倍力機構は、前記流体が充填される流体ケースと、前記流体に接触するように配置されるピストン及びステムと、を有しており、前記ステムに、前記先端工具保持部がつながれており、前記ピストンに、前記従動側部材がつながれており、前記倍力機構は、前記先端工具保持部が移動して前記ステムを押す力を前記流体により増加して前記ピストンに伝達し、前記ピストンが、前記従動側部材を前記駆動側部材に対して押し付けることを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、上記発明において、前記倍力機構は、前記流体が充填される筒状の流体ケースと、前記流体ケースの径方向内方に配置される筒状のピストンと、前記ピストンの径方向内方に配置される柱状のステムと、を有しており、前記ステムの前方に、前記先端工具保持部が配置されており、前記ピストン及び前記ステムの後方に、前記流体が配置されており、前記ピストンの前方に、前記従動側部材が配置されており、前記倍力機構は、前記先端工具保持部が後方に移動して前記ステムを押す力を前記流体により増加して前記ピストンに伝達し、前記ピストンが、前記従動側部材を前記駆動側部材に対して押し付けることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、上記発明において、前記駆動側部材及び前記従動側部材は、1つの面同士の接触により回転力を伝達する単板クラッチであることを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、上記発明において、前記従動側部材は、円錐状の円錐部を介して前記駆動側部材に接触することを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明は、上記発明において、前記従動側部材は、前記先端工具保持部の移動による前記駆動側部材への接触がなされていなくても、所定方向の回転において前記駆動側部材により回転駆動されるためのワンウェイクラッチ部を有することを特徴とするものである。
請求項7に記載の発明は、上記発明において、前記ワンウェイクラッチ部は、ピンを受け入れる溝部を含んでおり、前記ピンは、前記従動側部材の前記所定方向の回転時に、前記従動側部材及び前記駆動側部材に噛み込まれることを特徴とするものである。
当該形態における前後上下左右は、説明の便宜上定められたものであり、作業の状況及び部材の移動の少なくとも何れか等により変化することがある。
スクリュードライバ1は、各種部材を直接的あるいは間接的に保持する保持体としてのハウジング2を有している。尚、各種のハウジング及びケースにおける各種の部材の保持は、部材がハウジング等の内部に完全に入る場合の他、部材の一部がハウジング等に入っており、残りの一部がハウジング等から突出あるいは露出している場合も適宜含んでいるものとする。
スクリュードライバ1は、中心軸を前後方向とする円柱状の本体部4と、本体部4の後部から後方及び下方へ突出するように形成されたハンドル部5を有する。
ハンドル部5は、本体部4の後上部から後方に延びる部分と、本体部4の後下部から後下方に延びる部分と、これらの部分の後端部同士に渡されて上下方向に延びる部分であるグリップ部6と、を備えており、本体部4の後部と合わせてループ状となっている。
グリップ部6は、作業者が把持する部分である。
モータ10は、スクリュードライバ1の駆動源であり、その回転は、クラッチ機構13に伝達される。そして、クラッチ機構13に伝達された回転力(トルク)は、クラッチ機構13が切れていなければ、スピンドル17に伝えられる。スピンドル17は、軸周りに回転可能な円筒状の部材であり、ビット(先端工具)Bを受け入れる。ビットBとして、図示されたようにドライバを用いることができ、スクリュードライバ1は、ネジ締めに用いることができる。
ギヤハウジング21及び先端ハウジング22は、モータハウジング20の前開口部に入れられる複数(3個)の前後に延びるネジ22Sにより、モータハウジング20に対して固定されている。
ハンドルハウジング23は、半割状の左ハンドルハウジング23L及び右ハンドルハウジング23Rを有しており、左ハンドルハウジング23Lは、モータハウジング20と一体形成されている。右ハンドルハウジング23Rは、左ハンドルハウジング23Lに対し、複数のネジ24により組み合わせられている。
尚、ハウジング2の区分の数、並びに区分毎の大きさ及び形状の少なくとも何れかは、様々に変更可能であり、例えば、左ハンドルハウジング23Lは、モータハウジング20と別体であっても良い。
ハンドルハウジング23の後下部であって、グリップ部6の下方には、商用電源が供給される電源コード26が引き込まれている。又、その前側において、ライト30のコントローラ28が、ハンドルハウジング23に保持されている。更に、その前方において、LEDを含むライト30が、ハンドルハウジング23に保持されている。ライト30は、スピンドル17の前方を照射可能である。又更に、その上方において、モータ10の回転方向を切り替えるレバー32a付きの正逆切替スイッチ32が、レバー32aをループ内に露出させた状態でハンドルハウジング23に保持されている。
モータ10、メインスイッチ本体部25b、電源コード26、ライト30、及び正逆切替スイッチ32は、それぞれ、図示されないリード線によってコントローラ28に電気的に接続されている。
右ハンドルハウジング23Rの下部右側には、フック33が設けられている。
ロータ42の中心には、前後方向に延びるモータ軸43が配置されている。モータ軸43は、モータハウジング20の後端部内に保持されるモータ後軸受44と、ギヤハウジング21に保持されるモータ前軸受45とにより、軸周りで回転可能に支持されている。
モータ前軸受45の前側であって、モータ軸43の先端部には、ピニオンギヤ46が、モータ軸43と一体に形成されている。
ファン11の外方には、各排気口35が位置している。
尚、ファン11あるいはその一部は、モータ10の構成要素とすることも可能である。
クラッチ機構13は、ピニオンギヤ46と噛み合う筒状のクラッチギヤ50と、その後部の径方向内方に配置される倍力機構としての油圧機構52と、油圧機構52の後側に配置されるサークリップ53と、油圧機構52の前側に順に配置されるスラストニードルケージ54及びワッシャ56と、ワッシャ56の前側であってスピンドル17の径方向外側に配置される円柱状の複数(3個)のピン58及び筒状の内クラッチ59と、内クラッチ59の前側であってスピンドル17の径方向外方に順に配置されるスラストボールベアリング60、ワッシャ62及び弾性体としてのコイルスプリング64と、を有する。
ギヤ部50aの外面には、ピニオンギヤ46と噛み合うギヤ50G(図5では省略)が形成されている。
クラッチ部50bの内面であって前後方向の中央部には、前窄まりの円錐面状である外クラッチ部50Tが形成されている(円錐クラッチ,円錐部)。
油圧機構52は、筒状のオイルケース70と、オイルケース70の径方向内方に配置される筒状のピストン72と、ピストン72の径方向内方に配置されるステム74と、を有する。
軸部70aの内孔は、ネジ76を受け入れるネジ孔となっており、シリンダ部70bにつながっている。
シリンダ部70bの外面の後部には、他の部分より径方向外方に突出する複数(6個)のオイルケース後突起70Pが、周方向に等間隔に配置されている。又、シリンダ部70bの前端開口部には、他の部分より径方向で薄く且つ弧状に前方に突出する複数(6個)のオイルケース前突起70Qが、オイルケース後突起70Pと同じ位相で周方向に等間隔に配置されている。他方、シリンダ部70bの内面は、円筒面となっている。
出力受部72a外面の前後方向における中央部には、他の部分より径方向内方に窪む窪み部が形成されており、当該窪み部には、Oリング72d及びバックアップリング72eが、Oリング72dを後側として隣接するように入れられている。出力受部72aは、オイルケース70のシリンダ部70b内に、前後移動可能に入っている。尚、バックアップリング72eは、省略されても良い。
フランジ部72bには、周方向で隣接するオイルケース前突起70Qの各間にそれぞれ進入可能な複数(6個)のピストン突起72Rが、他の部分より径方向外方に突出している。フランジ部72bの後面は、オイルケース前突起70Qの径方向内方の開口面に接触可能である。
他方、ステム74の後部には、他の部分より径方向内方に窪む窪み部が形成されていて、当該窪み部には、Oリング74b及びバックアップリング74cが、Oリング74bを後側として隣接するように入れられている。尚、バックアップリング74cは、省略されても良い。
ステム74は、ピストン72内に、前後移動可能に入っている。
オイルは、Oリング72d及びバックアップリング72e、並びにOリング74b及びバックアップリング74cによりせき止められる。
オイルは、スクリュードライバ1の製造時、ネジ76が付けられる前に軸部70aの内孔から所定量入れられ、ネジ76が付けられて閉塞される。
溝設置部59aの径方向内方には、溝設置部59aの後面から前方へ凹む連結部が形成されており、当該連結部には、ピストン72のクラッチ受部72cが入って連結されている。
各溝部59Gの前後方向の大きさ(溝部59Gの幅)は、各ピン58の軸の長さと同様になっている。各溝部59Gには、ピン58が入っている。
又、各溝部59Gの径方向の深さは、内クラッチ59の正転時に最後尾となる側(逆転側,図4で時計回り側)の端部において最も大きく、周方向で逆側(正転側,図4で反時計回り側)の端部に行くにつれ小さくなる。これにより、特に図4(B)に示されるように、各溝部59Gの逆転側端部の底面とクラッチギヤ50のクラッチ部50bの内面との距離D1は、各ピン58の直径Φより大きくなる。又、各溝部59Gの逆転側端部より正転側に、各溝部59Gの底面とクラッチ部50bの内面との距離D2が各ピン58の直径Φと同等になる部分が存在する。尚、正転は、ここではスピンドル17に装着されたビットBによりネジが入っていく場合の方向における各部材の回転であり、逆転は、スピンドル17に装着されたビットBによりネジを外す場合の方向における各部材の回転である。
よって、正転時、図4(A)に示されるように、各ピン58は逆転側に位置してクラッチ部50b及び溝部59Gとには噛み込まない。これに対し、逆転時、図4(B)に示されるように、各ピン58は正転側に移動して上述の距離D2となる付近でクラッチ部50b及び溝部59Gに噛み込まれ、クラッチギヤ50と内クラッチ59とが各ピン58を介して一体回転する(ワンウェイクラッチ)。
各ピン58の後面及び内クラッチ59の後面は、ワッシャ56及びスラストニードルケージ54を介して、ピストン72のフランジ部72bの前面に当たっている。ワッシャ56、各ピン58及び内クラッチ59は、スラストニードルケージ54により、油圧機構52に対し相対的に回転可能である。
クラッチ部59cの内クラッチ部59Tは、外クラッチ部50Tの径方向内側に位置している。
内クラッチ59、各ピン58及びワッシャ56は、スラストボールベアリング60により、ワッシャ62及びコイルスプリング64に対し相対的に回転可能である。
コイルスプリング64の前端部は、クラッチギヤ50内面におけるクラッチ部50bと軸受支持部50cとの境界に形成された段部に当たっている。
コイルスプリング64は、内クラッチ59(中央壁部59b)を、後方に付勢する。
サークリップ53は、シリンダ部70bの後面に当たってクラッチギヤ50のギヤ部50aの内面に係止されることで、コイルスプリング64から油圧機構52までを、クラッチギヤ50に対し保持させる。
スピンドル17は、装着されたビットBに係止する複数(2個)のチャックボール17S付きの円筒状であるビット保持部17Fと、ビット保持部17Fの後端部に回転伝達可能に入る前端部を有する円柱状のビット受部17Rと、を有する。
ビット受部17Rは、前部に配置されており他の部分より径方向外方に突出するフランジ部17aと、中央部外面において周方向に等間隔に複数(3箇所)、それぞれ前後に延び径方向内方に凹むように配置された溝17bと、後端部において他の部分より小径に形成された接続部17cと、を有する。
フランジ部17aの前面には、ビット保持部17Fの後面が接触している。フランジ部17aの後面と内クラッチ59の中央壁部59bとの間には、スピンドル17を前方へ付勢する弾性体としてのコイルスプリング78が渡されている。コイルスプリング78は、コイルスプリング64より小径であり、コイルスプリング64の径方向内方に配置されている。
各溝17bと中央壁部59bの中央孔とには、スピンドルボール80が介装されている。各スピンドルボール80は、スピンドル17が前後移動可能である状態で、内クラッチ59からスピンドル17へ回転力を伝達する。
接続部17cは、ステム74の窪み部74aに入ってステム74と回転伝達不能に接続されており、スピンドル17は、油圧機構52とつながっている。
スピンドル17の中央部(ビット保持部17Fとビット受部17Rの連結部)の径方向外側には、スピンドル17を回転可能に支持するスピンドル軸受82が設けられている。スピンドル軸受82は、先端ハウジング22に保持されている。スピンドル軸受82の外輪前側は、先端ハウジング22内面から内方に突出したリブの後面に当たっており、スピンドル軸受82の内輪後側は、スピンドル17(ビット保持部17F)に係るサークリップ84で止められている。
先端ハウジング22の当該リブの前側には、リング状の弾性体(ゴム)であり潤滑剤としてのグリスをせき止めるオイルシール85が保持されている。オイルシール85の孔部は、スピンドル17に接触している。グリスは、先端ハウジング22内等に塗布されている。尚、グリスは、オイル充填部F内のオイルと同じあるいは異なるオイルであっても良い。又、グリス及びオイル以外の潤滑剤が用いられても良い。
そして、内クラッチ59がコイルスプリング64の付勢力により後方に位置し、内クラッチ部59Tがクラッチギヤ50の外クラッチ部50Tから離れる。
よって、クラッチギヤ50の正転は、内クラッチ59に伝達されず、内クラッチ59、スピンドル17及びビットBは回転しない(クラッチ機構13のクラッチ切断)。
尚、クラッチギヤ50の逆転は、ビットBの前後位置にかかわらず、内クラッチ59の溝設置部59a及び各ピン58によるワンウェイクラッチの接続により、内クラッチ59に伝達され、内クラッチ59、スピンドル17及びビットBは逆転する(クラッチ機構13の逆転時のクラッチ接続)。
このとき、オイルが出力受部72aを前方に押す力の大きさは、ステム74の後面がオイルを押す力の大きさに対し、ステム74の後面の面積A1で出力受部72aの後面の面積A2を割った値(A2/A1)の倍率で増加している(油圧機構52の倍力作用)。例えば、スクリュードライバ1(図8)では、オイルがピストン72を前方に押す力の大きさは、ステム74がオイルを押す力の大きさに対し、A2/A1=4.5倍程度増加している。
但し、スピンドル17がビットB(ネジ締め完了時のネジ等)から所定閾値以上の負荷を受けて、内クラッチ59が各スピンドルボール80を介して当該負荷を受けると、内クラッチ部59Tが外クラッチ部50Tに対して滑り、クラッチギヤ50の回転力の伝達が遮断される(クラッチ機構13の所定トルク以上の正転時のクラッチ切断)。このときの所定閾値は、内クラッチ部59Tの外クラッチ部50Tに対する圧着力の大きさ、即ち油圧機構52のピストン72の押圧力からコイルスプリング64の付勢力を引いた力の大きさに応じる。
尚、前方に押されたピストン72のピストン突起72Rの後面は、オイルケース前突起70Qの前面より前に出ない。
キャップ90は、移動により、上下左右に広がる中央孔付きの前面であるベース面90aの前後位置が変更され、締め付けるネジあるいはその周辺部に接触するまでの距離が調整される。
尚、キャップ90は、前後移動不能(深さ一定)とされても良いし、省略されても良い。
正逆切替スイッチ32のレバー32aが正転側に切り替えられており、又キャップ90のベース面90aがワークに対するネジの深さに応じた所望の位置に調整されている状態で、作業者がハンドル部5を把持し、ワークに立てたネジの工具穴にビットBの先端を当ててトリガ25aを引くと、メインスイッチ本体部25bにおける切替により、電源コード26からモータ10への給電が制御され、モータ10がトリガ25aの引き込み量に応じた速度で駆動され、ロータ42(モータ軸43)が回転する。
かような風によって、モータ10を始めとするスクリュードライバ1の内部機構が冷却される。
そして、キャップ90がワークに接触すると、ワークはスピンドル17に加えてキャップ90も押すこととなり、ワークがスピンドル17を押す力はキャップ90がワークに接触する前に比べて減少し、クラッチ機構13の伝達トルクが減少する。すると、クラッチ機構13は、ワークの負荷に負けて解除状態となる。よって、ワークに対するネジ締めが、当該解除状態に応じた所定値に係る締め付けトルクにおいて、又キャップ90によりワークに対する所定の深さにおいて完了する。
すると、内クラッチ部59T及び外クラッチ部50Tの状態(スピンドル17の前後位置及び油圧機構52の状態)にかかわらず、内クラッチ59の溝設置部59a及び各溝部59Gに入ったピン58(ワンウェイクラッチ部)によりクラッチギヤ50と内クラッチ59とがつながり、クラッチギヤ50の逆転が内クラッチ59に伝達され、更にスピンドル17及びビットBに伝達される。
よって、作業者は、ネジの工具穴にビットBを入れてトリガ25aを引けば、ネジを逆転させてワークから外すことができる。
更に、油圧機構52は、オイルが充填されるオイルケース70と、オイルに接触するように配置されるピストン72及びステム74と、を有しており、ステム74に、スピンドル17がつながれており、ピストン72に、内クラッチ59がつながれており、油圧機構52は、スピンドル17が移動してステム74を押す力をオイルにより増加してピストン72に伝達し、ピストン72が、内クラッチ59をクラッチギヤ50に対して押し付ける。よって、確実に動作する油圧機構52がシンプルに構成される。
又、油圧機構52は、オイルが充填される筒状のオイルケース70と、オイルケース70の径方向内方に配置される筒状のピストン72と、ピストン72の径方向内方に配置される柱状のステム74と、を有しており、ステム74の前方に、スピンドル17が配置されており、ピストン72及びステム74の後方に、オイルが配置されており、ピストン72の前方に、内クラッチ59が配置されており、油圧機構52は、スピンドル17が後方に移動して前記ステムを押す力をオイルにより増加してピストン72に伝達し、ピストン72が、内クラッチ59をクラッチギヤ50に対して押し付ける。よって、スピンドル17の移動方向と逆方向に内クラッチ59が押され、油圧機構52が前後方向にコンパクトに形成される。
更に、クラッチギヤ50及び内クラッチ59は、面状の外クラッチ部50T,面状の内クラッチ部59T同士の接触により回転力を伝達する単板クラッチである。よって、多板摩擦クラッチの場合のように、伝達解除(切断)状態でドラグトルクが発生する対策として非作業時の共回り防止機構を設ける必要がなく、スクリュードライバ1がシンプルに形成される。
又、内クラッチ59は、円錐状の円錐部(外クラッチ部50T,内クラッチ部59T)を介してクラッチギヤ50に接触する。よって、クラッチギヤ50の径方向内方にスピンドル17等を配置することができ、スクリュードライバ1が径方向にコンパクトになる。
又更に、内クラッチ59は、スピンドル17の移動によるクラッチギヤ50への接触がなされていなくても、逆転においてクラッチギヤ50により回転駆動されるための溝設置部59a及び各溝部59Gに入ったピン58を有する。よって、ネジが外し易くなるといったように逆転が使い易いものとなる。
前記溝設置部59a及び各溝部59Gに入ったピン58は、ピン58を受け入れる各溝部59Gを含んでおり、各ピン58は、内クラッチ59の逆転時に、内クラッチ59及びクラッチギヤ50に噛み込まれる。よって、確実に作動するワンウェイクラッチ部がシンプルに形成される。
クラッチギヤ50及び内クラッチ59は、円錐面に代えて、あるいは円錐面と共に、円筒面あるいは円盤の平面等の他の面で動力を伝達しても良い。
オイルケース70において、軸部70aは省略されても良い。軸部70aに代えて、クラッチギヤ50等がオイルレスベアリング88に回転可能に支持されても良い。
スピンドル17の移動方向及びピストン72の移動方向の少なくとも一方は、前後方向以外であっても良い。
ステム74は、ワークのネジへの押し付け力の反力以外により移動しても良い。
ワンウェイクラッチ部は、歯車及びその所定方向の回転において歯に引っ掛かるラチェット爪を有するラチェット機構等の他の形式に係るものであっても良い。
オイルケース70並びにピストン72及びステム74の少なくとも何れかの配置あるいは形状等は、上述のものに限定されず、例えば、前開口部が後開口部より小径のオイルケース70の前開口部にステム74が配置され、後開口部にピストン72が配置されて、ステム74にスピンドル17がつなげられ、ピストン72に内クラッチ59がつなげられても良い。
モータ軸43とスピンドル17との間に、クラッチ機構13以外の1又は2以上の中間軸が介装されても良い。
溝部59G及びピン58の設置数、溝17b及びスピンドルボール80、並びに吸排気口の数の少なくとも何れかが増減されたり、例えばニードルベアリングがボールベアリングとされあるいはボールベアリングがニードルベアリングとされるといったように各種軸受においてその形式が代えられたりする等、各種の部材、部分の数、配置、材質、大きさ、形式の少なくとも何れか等は、適宜変更されても良い。
又、出力軸(先端工具保持部)の方向が軸方向(モータ10のモータ軸43の方向あるいはその回転力を伝達する機構の伝達方向)と異なる(略90度となる)アングル電動工具にも、本発明を適用することができる。
更に、インパクトレンチ、インパクトドライバ、あるいは他のネジ締め工具又は電動工具等に、本発明が適用されても良い。
Claims (7)
- モータと、
先端工具を保持可能であり、前後に移動可能である先端工具保持部と、
前記モータにより回転駆動される駆動側部材と、
前記駆動側部材と接触することによって回転駆動され、前記先端工具保持部とつながっており、前後に移動可能である従動側部材と、
前後方向において、前記先端工具保持部と共に、前記従動側部材を挟み込むように設けられており、流体を有している倍力機構と、
を備えており、
前記先端工具保持部が、押し付け力を受けた前記先端工具により後方へ移動することによって、前記従動側部材が前方へ移動されて前記駆動側部材と接触し、
前記倍力機構は、前記先端工具保持部により後方へ押し付けられたときの力を、前記流体により増加して、前記従動側部材の前記駆動側部材に対する押し付け力とする
ことを特徴とするネジ締め工具。 - 前記倍力機構は、
前記流体が充填される流体ケースと、
前記流体に接触するように配置されるピストン及びステムと、
を有しており、
前記ステムに、前記先端工具保持部がつながれており、
前記ピストンに、前記従動側部材がつながれており、
前記倍力機構は、前記先端工具保持部が移動して前記ステムを押す力を前記流体により増加して前記ピストンに伝達し、
前記ピストンが、前記従動側部材を前記駆動側部材に対して押し付ける
ことを特徴とする請求項1に記載のネジ締め工具。 - 前記倍力機構は、
前記流体が充填される筒状の流体ケースと、
前記流体ケースの径方向内方に配置される筒状のピストンと、
前記ピストンの径方向内方に配置される柱状のステムと、
を有しており、
前記ステムの前方に、前記先端工具保持部が配置されており、
前記ピストン及び前記ステムの後方に、前記流体が配置されており、
前記ピストンの前方に、前記従動側部材が配置されており、
前記倍力機構は、前記先端工具保持部が後方に移動して前記ステムを押す力を前記流体により増加して前記ピストンに伝達し、
前記ピストンが、前記従動側部材を前記駆動側部材に対して押し付ける
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のネジ締め工具。 - 前記駆動側部材及び前記従動側部材は、1つの面同士の接触により回転力を伝達する単板クラッチである
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3の何れかに記載のネジ締め工具。 - 前記従動側部材は、円錐状の円錐部を介して前記駆動側部材に接触する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れかに記載のネジ締め工具。 - 前記従動側部材は、前記先端工具保持部の移動による前記駆動側部材への接触がなされていなくても、所定方向の回転において前記駆動側部材により回転駆動されるためのワンウェイクラッチ部を有する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項5の何れかに記載のネジ締め工具。 - 前記ワンウェイクラッチ部は、ピンを受け入れる溝部を含んでおり、
前記ピンは、前記従動側部材の前記所定方向の回転時に、前記従動側部材及び前記駆動側部材に噛み込まれる
ことを特徴とする請求項6に記載のネジ締め工具。
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