JPH07205050A

JPH07205050A - 電動式回転工具

Info

Publication number: JPH07205050A
Application number: JP6006825A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Ishibashi; 昭宏石橋
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-01-26
Filing date: 1994-01-26
Publication date: 1995-08-08

Abstract

(57)【要約】【目的】各種機能を簡素な構成で有効に作動させるこ
とができる。【構成】出力軸に至る動力伝達を所定の負荷トルクに
よって遮断するクラッチと、スイッチの引き込み量に応
じて上記モータ２の速度制御を行う速度制御回路Ｄと、
上記スイッチの引き込み量を最大とした時に速度制御回
路をバイパスするバイパススイッチと，上記クラッチの
遮断動作に連動して上記速度制御回路をオフとしてモー
タを停止させるオートストップ用連動手段と、上記スイ
ッチの引き込み量を制限するとともに上記クラッチにお
ける遮断トルクの設定値を最大とした時に引き込み量の
制限を解除する規制手段７とを備え，オートストップ機
能を有効としている時、バイパススイッチをオンとする
スイッチの引き込みを規制手段が制限する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電動ドライバーや電動レ
ンチのような電動式回転工具、殊に締め付けトルクが設
定値に達した時に動力伝達を遮断するクラッチ及びこの
クラッチの作動時にモータを停止させるオートストップ
用連動手段を備えるとともに、スイッチのスイッチハン
ドルの引き込み操作量に応じてモータの回転速度制御を
行う速度制御回路を備えている電動式回転工具に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】締め付けトルクが設定値に達した時にモ
ータから出力軸に至る動力伝達を遮断するクラッチを備
えた締付トルク調整機能を有する回転工具は従来より種
々のものが提供されているが、このクラッチの動作時、
つまり設定遮断トルクに達した時にクラッチの動きを利
用してモータ遮断用スイッチを開いてモータへの通電を
遮断することでモータも同時に停止させるようにしたも
の、所謂オートストップ機能を持たせたものがある。

【０００３】また、上記クラッチを有するものにおい
て、電動ドリルとしての使用時を考慮し、上記クラッチ
が作動しない状態に設定できるもの、つまり設定遮断ト
ルクを無限大に設定できるものが提供されている。一
方、モータと直列にＦＥＴ等のスイッチング素子を接続
し、メインスイッチのオンに伴ってスイッチング素子を
オンさせるとともに、メインスイッチのスイッチハンド
ルの引き込み操作量に応じて変動するボリュームによっ
て上記スイッチング素子の動作を制御してモータへの供
給電圧を制御することで、モータの速度制御を行うよう
にした速度制御回路を具備するものがある。この場合、
引き込み操作量を多くすればするほどモータの回転速度
があがるようにしているわけであるが、スイッチハンド
ルを最大に引き込んでモータの回転速度を最大とする時
には、上記スイッチング素子のオン抵抗によるトルク損
失を防ぐために、スイッチング素子と並列に配したバイ
パススイッチをオンさせることで速度制御回路をバイパ
スさせることが行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここにおいて、上記オ
ートストップ機能とモータの速度制御機能の両機能を有
する電動式回転工具を得る場合、オートストップのため
のモータ停止用スイッチとして、速度制御回路のスイッ
チング素子を利用して、このスイッチング素子をオフと
することでモータを停止させるようにすれば、構成の簡
素化を図ることができるが、モータの速度制御機能側
に、上記バイパススイッチがある場合、締付トルクが設
定値に達したためにスイッチング素子をオフとしても、
メインスイッチのスイッチハンドルが一杯に引き込まれ
ている場合は、バイパススイッチを通じてモータに駆動
電流が流れるためにモータが停止しないことになる。

【０００５】もちろん、バイパススイッチを設けないと
すれば、このような問題は生じないものの、前述のよう
に、クラッチの設定遮断トルクを無限大にして電動ドリ
ルとしても利用することができるものとしたい場合に
は、その作業内容からして、スイッチング素子によると
ころの上記トルク損失がない駆動状態を得られるように
しておくことが、つまりバイパススイッチを設けておく
ことが好ましく、これを両立させるためには、オートス
トップ機能側に、スイッチング素子をオフとするだけで
なく、バイパススイッチがオンとならないようにするた
めのスイッチを付加しなくてはならない上に、クラッチ
における設定遮断トルクの設定に応じて、このスイッチ
の動作を切り換えなくてはならないことになり、きわめ
て複雑な構成を有するものとなってしまう。

【０００６】本発明はこのような点に鑑み為されたもの
であり、その目的とするところは上記各種機能を簡素な
構成で有効に作動させることができる電動式回転工具を
提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、モー
タの回転軸から出力軸に至る動力伝達を所定の負荷トル
クによって遮断するとともに遮断トルク設定用ハンドル
にて遮断トルクを可変としているクラッチと、スイッチ
の引き込み操作量に応じて上記モータの速度制御を行う
速度制御回路と、上記スイッチの引き込み操作量を最大
とした時に上記速度制御回路をバイパスするバイパスス
イッチとを備えた電動式回転工具において、上記クラッ
チの遮断動作に連動して上記速度制御回路をオフとして
モータを停止させるオートストップ用連動手段と、上記
スイッチの引き込み操作量を制限するとともに上記クラ
ッチにおける遮断トルクの設定値を最大とした時に引き
込み操作量の制限を解除する規制手段とを備えているこ
とに特徴を備えている。

【０００８】

【作用】本発明によれば、オートストップ機能を有効と
している時には、メインスイッチのスイッチハンドルの
引き込み操作量が制限されてバイパススイッチがオンと
なることがないために、モータの速度制御回路を利用し
たオートストップ機能が有効に作用するとともに、クラ
ッチの遮断トルクの設定値を最大とした時には、スイッ
チの引き込み操作量の制限が解除されるために、上記バ
イパススイッチの存在により、モータトルクを有効に利
用することができるものである。

【０００９】ここにおける規制手段は、遮断トルク設定
用ハンドルに設けたカムと、このカムとスイッチのスイ
ッチハンドルとを連係させている連結棒とで構成するこ
とができ、この場合、きわめて簡単な構造でスイッチハ
ンドルの引き込み操作量の制限を行うことができる。ま
たオートストップ用連動手段は、クラッチの可動部材の
遮断動作時の動きを受けて切り換えられるマイクロスイ
ッチと、このマイクロスイッチのオンオフによって出力
を反転させてその出力で速度制御回路をオフとするとと
もにモータ制動用リレーを作動させるフリップフロップ
とで構成することができ、このようにした場合、負荷ト
ルクが遮断トルクの設定値付近を変化する場合も、モー
タ停止が確実になされる上に制動が加えられるために、
安定したオートストップ機能を得ることができる。

【００１０】

【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述す
ると、図に示す電動式回転工具は、その出力部であるチ
ャック９０にドライバービットやボックスレンチといっ
たツールを選択的に取り付けられる上に、ドリルビット
も取り付けられるようにした電動ドリルドライバーであ
り、ハンドル部の下端に着脱自在に装着される蓄電池パ
ック（図示せず）の蓄電池を電源とし、トリガー型のス
イッチハンドル１５を引いた際にオンとなるスイッチＳ
Ｗを内蔵したスイッチユニット１６を通じて給電される
モータ２を回転動力源とする電池電源型のものであっ
て、その本体１の後端部には、スイッチハンドル１５の
引き込み具合に応じた出力を出すスイッチユニット１６
内のボリュームの抵抗値に応じて、モータ２の回転数を
制御する速度制御回路Ｄが配設されている。

【００１１】そして本体１内におけるモータ２と上記チ
ャック９０を備えた出力軸９との間には、ギアケース８
が収められており、ギアケース８内には、図２に示すよ
うに、モータ２の出力を減速する３段の遊星機構と、負
荷トルクが設定値に達した時にモータ２から出力軸９へ
の動力伝達を遮断するクラッチ３と、手絞め作業を行う
場合に本体１に対して出力軸９をロックするロック機構
５とが納められている。

【００１２】上記モータ２の出力軸に設けられたサンギ
ア２０と、ギアケース８内面に固着されたリングギア２
２とにキャリア２３で支持された複数個の遊星ギア２１
が噛み合っており、そしてキャリア２３に一体に形成さ
れているサンギア２４と軸方向にスライド自在とされた
リングギア２６とに複数個の遊星ギア２５が噛み合って
いる。なお、リングギア２６は、キャリア２３と係合し
てキャリア２３と共に回転する状態と、ギアケース８に
係合して回転不能となる状態とを外部からの操作によっ
て切り換えられるようになっており、この軸方向移動に
よって変速を行う。

【００１３】上記遊星ギア２５を支持しているキャリア
２７は、３段目の遊星機構のサンギア２８を一体に備え
ており、このサンギア２８と、ギアケース８内に遊転自
在に配されたリングギア３０とに遊星ギア２９が噛み合
っている。遊星ギア２９を支持しているキャリア３１
は、上記ロック機構５を介して出力軸９に連結されてい
る。なお、ロック機構５についての説明は省略する。

【００１４】クラッチ３は上記３段目の遊星機構におけ
る遊転自在とされたリングギア３０を利用しているもの
で、このリングギア３０の軸方向端面に周方向において
所定間隔で形成された突条３２と、ギアケース８の段部
を軸方向に貫通するものとして設けられている貫通孔に
配設されて上記突条３２と係合するボール３３と、ギア
ケース８の小径とされた先端部外周面に配されている調
整部材３４と、調整部材３４に一端を弾接するとともに
他端をクラッチ板３６を介して上記ボール３３に弾接さ
せるクラッチばね３７と、本体１の先端部に回動自在に
取り付けられたクラッチハンドル３５とからなるもの
で、調整部材３４はクラッチハンドル３５の内面に形成
されているカム３８との係合部を備えて、クラッチハン
ドル３５の回転に伴なってギアケース８に対し、軸方向
に移動するものとなっている。また、上記クラッチ板３
６からは、突片３９が突設されており、クラッチ板３６
が軸方向に移動する時、ギアケース８の外面に配された
マイクロスイッチＭＳを突片３９がオンオフするように
なっている。

【００１５】次に、クラッチ３の動作について説明す
る。モータ２の出力は、１段目及び２段目の遊星機構
と、クラッチばね３７による付勢でボール３３が係止す
ることにより回転が妨げられているリングギア３０を備
えた３段目の遊星機構とによって減速され、ロック機構
５を介して出力軸９に伝達される。そしてリングギア３
０にかかる負荷トルクが、クラッチばね３７によって与
えられたボール３３とリングギア３０の突条３２との間
の係合力よりも高くなれば、図７に示すように、リング
ギア３０がクラッチばね３６に抗してボール３３を押し
出して空転を始める。リングギア３０とボール３３とか
らなるトルク調整用クラッチ部が滑るために、締付トル
クの制限がなされるわけである。

【００１６】クラッチハンドル３５を回転させることに
より、調整部材３４をクラッチばね３７側に移動させて
クラッチばね３７を圧縮したならば、ボール３３とリン
グギア３０との係合力が大きくなるために、リングギア
３０が空転を始める負荷トルクが大きく、つまりは締め
付けトルクが大きくなる。そして、クラッチばね３７を
最大限に圧縮したならば、ボール３３が突条３２に押さ
れて後退することができなくなるために、動力伝達を遮
断することになる遮断トルクが無限大となるものであ
り、電動ドリルとしての使用に適した状態となる。

【００１７】そして、上記クラッチハンドル３５と、前
記スイッチハンドル１５とは、規制手段７によって連係
されたものとなっている。この規制手段７は、クラッチ
ハンドル３５の端部内周面に形成されたカム溝７０と、
一端をカム溝７０に係合させるともに他端をスイッチハ
ンドル１５に係合させた連結棒７１とからなるもので、
この連結棒７１は、スイッチハンドル１５の引き込み可
能量を図６(a)に示すように、本来のストロークＳＴよ
りＨだけ短い値に制限する。ただし、円筒状クラッチハ
ンドル３５の周方向に伸びている上記カム溝７０は、そ
の一端側において、軸方向にＨだけずれており、クラッ
チハンドル３５を回転させて遮断トルクを無限大とする
時、連結棒７１の一端がカム溝７０の上記一端に位置す
るために、この時のスイッチハンドル１５の引き込み可
能量は、図６(b)に示すように、本来のストロークＳＴ
となり、一杯に引き込むことができるものとなる。

【００１８】次に、クラッチ３の動作に連動してモータ
２を停止させるオートストップ機能を図４に示す回路図
に基づいて説明する。モータ２にはＦＥＴからなるスイ
ッチング素子Ｑが直列に接続されており、スイッチング
素子ＱにはバイパススイッチＢＳが並列に接続されてい
る。ここにおけるスイッチング素子Ｑは、前記スイッチ
ユニット１６内に内蔵されてスイッチハンドル１５の引
き込み操作量に応じて抵抗値を変化させるボリュームＶ
Ｒと、このボリュームＶＲの抵抗値変化に応じてスイッ
チング素子Ｑの動作を変える速度制御部ＳＰと共に、モ
ータ２の速度制御を行う速度制御回路Ｄを構成してい
る。また、前記マイクロスイッチＭＳは、Ｒ−Ｓ型フリ
ップフロップＦＦとトランジスタＴを介してスイッチン
グ素子Ｑのベースに接続されている。上記バイパススイ
ッチＢＳは、スイッチユニット１６内に配されたもの
で、スイッチＳＷのスイッチハンドル１５を一杯に引き
込んだ時にオンとなり、速度制御回路Ｄをバイパスす
る。

【００１９】今、スイッチＳＷのスイッチハンドル１５
を引いてスイッチＳＷをオンとすれば、この時にはマイ
クロスイッチＭＳがオフであるためにセット端子Ｓがロ
ーレベルであり且つスイッチＳＷのオンと共にリセット
端子Ｒが一時的にハイレベルとなるフリップフロップＦ
Ｆは、出力端子Ｑの出力をローレベルとするために、ト
ランジスタＴがオフ状態にあることから、スイッチング
素子Ｑはオン状態にあり、速度制御回路Ｄはスイッチハ
ンドル１５の引き込み操作量に応じてモータ２の速度制
御を行う。そして、この状態において負荷トルクがクラ
ッチ３で設定されている遮断トルクに達すれば、前述の
ようにクラッチ３が作動して出力軸９への動力伝達を遮
断するとともに、この時のクラッチ板３５の動きでマイ
クロスイッチＭＳがオンとなってフリップフロップＦＦ
のセット端子Ｓがハイレベルとなるために、出力端子Ｑ
の出力がハイレベルに切り換わり、トランジスタＴがオ
ンとなってスイッチング素子Ｑがオフとなることから、
モータ２への通電が遮断され、更にリレーＲＹのオンで
モータ２の両極が短絡されるために、モータ２に制動が
加えられ、モータ２は急停止する。なお、モータ２の停
止に伴ってクラッチ３が復帰するためにマイクロスイッ
チＭＳもオフに戻るが、フリップフロップＦＦは出力端
子Ｑをハイレベルに保つために、一旦クラッチ３が作動
してオートストップ機能が働けば、スイッチＳをオフと
することでフリップフロップＦＦをリセットしない限
り、上記状態が維持される。

【００２０】そして、このようにクラッチ３が設定遮断
トルクで作動するようにしている時には、規制手段７に
よってスイッチハンドル１５の引き込み操作量が制限さ
れており、バイパススイッチＢＳがオンとなる最大引き
込み操作量のところまでスイッチハンドル１５を引き込
めなくしているために、スイッチング素子Ｑと並列に配
されたバイパススイッチＢＳがオンとなって、モータ２
への通電が再開されてしまったり、オートストップ機能
が作用しなくなる状態を招くことがない。

【００２１】クラッチハンドル３５を回転させてクラッ
チ３の遮断トルクを無限大に設定し、クラッチ３が作動
しない状態、つまりオートストップ機能も作動しない状
態とした時には、規制手段７によるスイッチハンドル１
５の引き込み操作量の制限が解除されるために、バイパ
ススイッチＢＳをオンとする状態までスイッチハンドル
１５を引き込むことができる状態となる。遮断トルクを
無限大に設定するのは、この電動式回転工具をドリルと
して使用する場合であり、この時にはモータ２もその最
大トルクで作動させることが好ましいわけであるが、ス
イッチハンドル１５を最大限に引き込めば、バイパスス
イッチＢＳによって速度制御のためのスイッチング素子
Ｑのオン抵抗によるトルク損失がない状態となることか
ら、上記要求に合致したものとなっている。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明においては、オート
ストップ機能を有効としている時には、メインスイッチ
のスイッチハンドルの引き込み操作量が制限されてバイ
パススイッチがオンとなることがないために、モータの
速度制御回路を利用したオートストップ機能が有効に作
用するとともに、クラッチの遮断トルクの設定値を最大
とした時には、スイッチの引き込み操作量の制限が解除
されるために、上記バイパススイッチの存在により、モ
ータトルクを有効に利用することができるものであり、
締付トルクの制限やこれに伴うモータの停止、速度制
御、クラッチの無効化と速度制御関係によるトルク損失
の防止を、簡素な構成で有効に達成することができるも
のである。

【００２３】そして、上記規制手段を、遮断トルク設定
用ハンドルに設けたカムと、このカムとスイッチのスイ
ッチハンドルとを連係させている連結棒とで構成する場
合、規制手段をきわめて簡単な構造で得ることができ、
またオートストップ用連動手段を、クラッチの可動部材
の遮断動作時の動きを受けて切り換えられるマイクロス
イッチと、このマイクロスイッチのオンオフによって出
力を反転させてその出力で速度制御回路をオフとすると
ともにモータ制動用リレーを作動させるフリップフロッ
プとで構成した時、負荷トルクが遮断トルクの設定値付
近を変化する場合も、モータ停止が確実になされる上に
制動が加えられるために、安定したオートストップ機能
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の破断側面図である。

【図２】同上の断面図である。

【図３】同上の規制手段を示すもので、(a)は分解斜視
図、(b)はカム溝の展開図である。

【図４】同上の回路図である。

【図５】同上のフリップフロップの動作説明図である。

【図６】同上の規制手段の動作を示すもので、(a)は制
限時の破断側面図、(b)は制限解除時の破断側面図であ
る。

【図７】同上のクラッチ作動時を示す縦断面図である。

【符号の説明】

２モータ３クラッチ７規制手段１５スイッチハンドル３５クラッチハンドル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータの回転軸から出力軸に至る動力伝
達を所定の負荷トルクによって遮断するとともに遮断ト
ルク設定用ハンドルにて遮断トルクを可変としているク
ラッチと、スイッチの引き込み操作量に応じて上記モー
タの速度制御を行う速度制御回路と、上記スイッチの引
き込み操作量を最大とした時に上記速度制御回路をバイ
パスするバイパススイッチとを備えた電動式回転工具で
あって、上記クラッチの遮断動作に連動して上記速度制
御回路をオフとしてモータを停止させるオートストップ
用連動手段と、上記スイッチの引き込み操作量を制限す
るとともに上記クラッチにおける遮断トルクの設定値を
最大とした時に引き込み操作量の制限を解除する規制手
段とを備えていることを特徴とする電動式回転工具。
【請求項２】規制手段は、遮断トルク設定用ハンドル
に設けたカムと、このカムとスイッチのスイッチハンド
ルとを連係させている連結棒とからなることを特徴とす
る請求項１記載の電動式回転工具。
【請求項３】オートストップ用連動手段は、クラッチ
の可動部材の遮断動作時の動きを受けて切り換えられる
マイクロスイッチと、このマイクロスイッチのオンオフ
によって出力を反転させてその出力で速度制御回路をオ
フとするとともにモータ制動用リレーを作動させるフリ
ップフロップとからなることを特徴とする請求項１記載
の電動式回転工具。