JPH09201728A - ナットランナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】連続回転するモータとソケット回転機構との間
に間欠トルク発生部を設け、この間欠トルク発生部の出
力を爪部材およびラチェットホイールを介してソケット
に伝達すべく構成することで、上述の間欠トルク発生部
により起動時に負荷がかかってもモータ停止せず、ソケ
ットの高回転トルクを得ることができると共に、小型か
つ軽量に構成することができるナットランナの提供を目
的とする。 【解決手段】モータ駆動構造のナットランナであって、
連続回転するモータ１６と、ソケット回転機構との間に
間欠トルク発生部１７を設け、上記ソケット回転機構の
ソケットに付設したラチェットホイール６に噛合う爪部
材１２が設けられたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば車両用ド
アの取外し時にボルトを緩めるようなモータ駆動タイプ
のナットランナに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両用ドアは図１３に示すよう
に、ドアインナパネル９１とドアアウタパネル９２とを
有し、ドア９３側にボルト９４、ナット９５を用いて固
定されたドア側のヒンジブラケット９６と、ボディ９７
に取付けられたボディ側のヒンジブラケット９８とがヒ
ンジピン９９で開閉可能に連結されている。またドア９
３のボディ９７に対する取付け後において電着塗装が施
されるので、図１３に示す如くボルト９４の頭部を含む
塗面には塗膜１００が形成されている。

【０００３】上述のドア９３の取外し時には比較的狭小
なスペースからナットランナを挿入し、そのソケットを
上述のボルト９４の頭部に嵌合して、該ボルト９４を緩
めて外す。ナットランナのソケットをボルト９４の頭部
に嵌合する場合、ソケットを低速回転させると嵌合しや
すくなるが、従来の減速機付きエアモータにて駆動され
るナットランナにあっては図１４に特性図で示す如く低
速領域（特に起動時）の出力トルクが小さいため、塗膜
１００が形成されたボルト９４を緩めるのに充分なトル
クが得られず、ソケットがボルト９４に嵌合された時点
の負荷によりエアモータが停止する問題点があった。

【０００４】このような問題点を解消するために、上述
のナットランナのソケットを高トルクが得られるように
高速回転させると、トルクを確保することができる反
面、ソケットのボルト頭部への嵌合が困難となり、強制
的に嵌合すると、ボルト頭部が損傷するのみならず、ソ
ケットがボルト頭部から外れて跳ねる挙動が発生し、こ
の挙動時の衝撃荷重によりナットランナそれ自体および
該ナットランナを指示しているロボットハンドが変形す
る問題点があった。

【０００５】一方、特開平７−３４７９７号公報に記載
のようなナットランナも既に発明されている。このナッ
トランナは作業アームの先端部にソケットおよびラチェ
ット機構を配設し、このラチェット機構を操作するレバ
ーをラチェット機構側から作業アームに沿って同アーム
基端側へ延設すると共に、この作業アームの基端側に設
けられたシリンダで上述のレバーを所定角度範囲内で往
復動作させてラチェット機構を介して上述のソケットを
回転させるものであるが、上述のシリンダにおけるピス
トンロッドの１往復によりラチェット機構のラチェット
ギヤが１歯分だけ回転する構造であるから、ボルト，ナ
ットの締付けもしくは取外しに時間がかかる問題点があ
った。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項１記
載の発明は、連続回転するモータとソケット回転機構と
の間に間欠トルク発生部を設け、この間欠トルク発生部
の出力を爪部材およびラチェットホイールを介してソケ
ットに伝達すべく構成することで、上述の間欠トルク発
生部により起動時に負荷がかかってもモータ停止せず、
ソケットの高回転トルクを得ることができると共に、小
型かつ軽量に構成することができるナットランナの提供
を目的とする。

【０００７】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、上述の爪部材を回転
カムにて駆動することで、カム形状の設定により該爪部
材を必要箇所にて急激駆動し、爪部材の適切な動作を容
易に確保することができるナットランナの提供を目的と
する。

【０００８】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項２記載の発明の目的と併せて、上述の爪部材をラチ
ェットホイールの係合方向へ板バネ部材にて押圧付勢す
ることで、爪部材が下側に位置するように配設された場
合にあっても、上述の板バネ部材により爪部材の落下を
確実に阻止することができるナットランナの提供を目的
とする。

【０００９】この発明の請求項４記載の発明は、上記請
求項３記載の発明の目的と併せて、上述の爪部材の往動
時、該爪部材先端がラチェットホイールの中心対応部よ
り手前側で止まるように設定することで、ラチェットホ
イールの歯部の強度、剛性を確保しつつ、ラチェットホ
イール駆動時の衝撃により爪部材が歯部から外方へ外れ
るのを確実に阻止することができるナットランナの提供
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明は、モータ駆動構造のナットランナであって、連
続回転するモータと、ソケット回転機構との間に間欠ト
ルク発生部を設け、上記ソケット回転機構のソケットに
付設したラチェットホイールに噛合う爪部材が設けられ
たナットランナであることを特徴とする。

【００１１】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記爪部材を回転カ
ムにて駆動するナットランナであることを特徴とする。

【００１２】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項２記載の発明の構成と併せて、上記爪部材をラチェ
ットホイールの係合方向へ板バネ部材にて押圧付勢した
ナットランナであることを特徴とする。

【００１３】この発明の請求項４記載の発明は、上記請
求項３記載の発明の構成と併せて、上記爪部材の往動
時、該爪部材先端がラチェットホイールの中心対応部よ
り手前側で止まるように設定したナットランナであるこ
とを特徴とする。

【００１４】

【発明の作用及び効果】この発明の請求項１記載の発明
によれば、連続回転するモータの回転力が間欠トルク発
生部に伝達され、この間欠トルク発生部はソケットに対
して負荷がかかった時に高圧力（パルス力）の間欠トル
クを発生し、この高トルクを爪部材およびラチェットホ
イールを介してソケットに伝達して、同ソケットを回転
させる。このように、上述の間欠トルク発生部により起
動時に負荷がかかってもモータ停止せず、ソケットの高
回転トルクを得ることができると共に、ナットランナの
小型軽量化を達成することができる効果がある。

【００１５】この発明の請求項２記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上述の爪部材
を回転カムにて駆動するので、カム形状の設定により該
爪部材を必要箇所にて急激駆動し、この爪部材の適切な
動作を容易に確保することができる効果がある。

【００１６】この発明の請求項３記載の発明によれば、
上記請求項２記載の発明の効果と併せて、上述の爪部材
をラチェットホイールの係合方向へ板バネ部材にて押圧
付勢しているので、この爪部材を上側および下側の何れ
に位置するように配設しても、上述の板バネ部材により
爪部材の脱落を確実に阻止することができる効果があ
る。

【００１７】この発明の請求項４記載の発明によれば、
上記請求項３記載の発明の効果と併せて、上述の爪部材
の往動時、該爪部材先端がラチェットホイールの中心対
応部より手前側で止まるので、ラチェットホイールの歯
部の強度、剛性を確保しつつ、ラチェットホイール駆動
時の衝撃力により爪部材が歯部を滑って同歯部から外方
へ外れるのを確実に阻止することができる効果がある。

【００１８】

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面はナットランナを示し、図１、図２におい
て６軸タイプのロボットにおけるロボットアームの先端
に締結部を介して取付けられる連結部材１を設け、この
締結部材１の先端１ａにベース筒２を螺合手段等により
固定している。

【００１９】このベース筒２の内径部には、その外周に
ネジ部を有する筒軸３が固定され、この筒軸３の外周ネ
ジ部にはホルダ４における筒状に形成された基端部４ａ
のネジ孔を螺合固定している。なお、この基端部４ａは
止めネジで固定されるが、この止めネジの図示は省略し
ている。

【００２０】上述のホルダ４の先端部４ｂには、ボルト
Ａ（図１３で示したボルト９４と同様のボルト）の頭部
に対応する六角孔を有するソケット５と、ラチェットホ
イール６とが一体形成されたソケットホイール７を回転
可能に配設している。このソケットホイール７は筒軸状
に形成され、その孔部にはマグネットケース８を介して
永久磁石（いわゆるマグネット）９を固定し、ソケット
５の回転により取外されたボルトＡをこの永久磁石９で
吸着保持すべく構成している。

【００２１】上述のホルダ４の一側にはボルト、ナット
（図示せず）を用いてホルダ形状に沿う側板１０を固定
し、この側板１０とホルダ４との間に、爪部材配設用の
溝部１１を形成して、この溝部１１に爪部材１２を直線
往復動可能に配設している。なお、図１に示す爪部材１
２（仮想線参照）はその前進側ストロークエンドの状態
を示している。この爪部材１２は図３に示すようにラチ
ェットホイール６の歯部６ａに噛合して、このラチェッ
トホイール６をボルトＡの取外し方向（図２、図３の反
時計方向）へ回転させる。

【００２２】一方、前述のベース筒２における反ソケッ
ト側（図１、図２の右側）には隔壁１３を介して筒軸状
のハウジング１４を連結固定し、このハウジング１４の
反ソケット側端部にシールリッド部材１５を取付けてい
る。そして上記３者１３，１４，１５で囲繞された後部
空間にはエアモータ１６を、前部空間には間欠トルク発
生部としてのパルス発生部１７をそれぞれ内設してい
る。

【００２３】上述のエアモータ１６はモータハウジング
の内部にベーンおよび回転軸を有し、インレットポート
１８から流入し、アウトレットポート１９から流出する
エアにより上述の回転軸を駆動するアクチュエータであ
り、このエアモータ１６の回転軸の出力でパルス発生部
１７のブッシュ突部２０を駆動する。上述のパルス発生
部１７はソケットホイール７と爪部材１２とを含むソケ
ット回転機構と、上述のエアモータ１６との間に設けら
れ、このパルス発生部１７の具体的構造および作用は図
４乃至図１１に示す通りである。

【００２４】すなわち、このパルス発生部１７はケーシ
ング２１と、このケーシング２１内に配設され後部に上
述のブッシュ突部２０が一体形成されたブッシュ２２
と、このブッシュ２２の内部に位置するスピンドル２３
と、スプリング２４のバネ力によりブッシュ２２内面に
常時圧接するブレード２５と、ブッシュ２２の肉厚内に
設けられたリリーフ弁２６およびアキュムレータ２７と
を有し、ブッシュ２２の内部にはオイルが充満されてい
る。なおリリーフ弁２６はブレード２５に作用するパル
スカを調整し、またアキュムレータ２７はパルスの繰返
しにより温度上昇するオイルの容積調整用のものであ
る。

【００２５】而して、このパルス発生部１７は負荷がか
からない時にあっては、上述のスピンドル２３はブッシ
ュ２２内面とブレード２５との抵抗によりブッシュ２２
と共に回転するが、負荷がかかった時には図４乃至図１
１の順に変位する。図４乃至図１１はブッシュ２２にお
けるパルス発生の１サイクルを示し、図４、図５、図６
に示すパルス前の状態でブッシュ２２が図示の時計方向
へ順次回転し、ブッシュ２２内面の接触点ａがスピンド
ル２３の尖端部ｂに、また接触点ｃがブレード２５の外
端部ｄに図４、図５、図６の順に接近する。

【００２６】ブッシュ２２内面はスピンドル２３に対し
て偏心しているので、スピンドル２３右側のブッシュ２
２内の容積は少しずつ減少し、スピンドル２３左側のブ
ッシュ２２内の容積は逆に少しずつ増加する。この結
果、図４から図６にかけてブッシュ２２内に充満させた
オイルの圧力は右室２８で順次高くなり、左室２９で順
次低くなって、オイルはブッシュ２２内面の連通部３０
を通って、右室２８から左室２９に流動する。

【００２７】図７、図８はブッシュ２２がさらに回転
し、接触点ａ，ｃが先端部ｂおよび外端部ｄに完全に接
触した状態（パルス時）を示す。この時、オイルの流動
が急激に停止し、右室２８のオイル圧力が瞬間的に上昇
（パルス）して、ブレード２５の右側面に大きな力を与
え、スピンドル２３に高回転力（トルク）を発生させ
る。

【００２８】図９、図１０、図１１はパルス後さらにブ
ッシュ２２が回転し、それぞれの接触点ａ，ｂを超えた
状態を示す。この場合、オイルはスピンドル２３の周囲
を自由に流動し、ブッシュ２２はエアモータ１６の回転
力で加速されながら図４、図５、図６のパルス前の状態
を経て図７、図８のパルス時の状態へと移行する。この
ようなサイクルを繰返すことにより、スピンドル２３に
パルスカ（高回転トルク）を発生する。

【００２９】したがって、パスル発生部１７を備えたエ
アモータ１６の回転速度に対する出力トルクの特性は図
１２の特性図で示すようになる。なお、このパルス発生
部１７は油圧式のものであるから間欠トルク発生時の騒
音も僅少である。ところで、上述のパルス発生部１７の
スピンドル２３は図１に示すようにソケット５側へ突出
され、このスピンドル２３の突出部には出力軸３１およ
びキー３２を介して回転カム３３を連結している。

【００３０】上述の出力軸３１および回転カム３３はベ
アリングを介してベース筒２、筒軸３に回転自在に軸支
され、この回転カム３３はそのカムノーズ部３３ａでロ
ーラ３４を急激にソケット５側へ押圧する。このローラ
３４は図１、図２に示すように前述の爪部材１２の基端
側にローラピン３５を介して配設されたもので、上述の
ローラピン３５には爪部材１２を常時回転カム３３のカ
ム面に押圧するスプリング３６のバネ力を付勢してい
る。

【００３１】この実施例では上述のローラピン３５に対
してソケット５方向へ延びるスプリングガイド用の突ピ
ン３７を取付ける一方、ホルダ４の対応部にスプリング
配設孔３８を形成し、これら両者３７，３８を利用して
上述のスプリング３６を取付けている。また図２に示す
ように上述のホルダ４の基端部４ａには爪部材１２をラ
チェットホイール６の係合方向へ押圧付勢する板バネ部
材３９を取付けている。

【００３２】上述のラチェットホイール６と爪部材１２
の先端との関連構造は図３に示す如く構成している。す
なわち、爪部材１２の往動時（前進側へのストロークエ
ンド時）、この爪部材１２の先端１２ａがラチェットホ
イール６の中心６ｃと対応する部位よりも距離Ｌだけ手
前側で止まった状態にて、同爪部材１２でラチェットホ
イール６を図３の矢印方向へ回転させるように構成して
いる。

【００３３】つまり、ラチェットホイール６の歯部６ａ
は約５度の歯角度θ１を有し、本来、上述の爪部材１２
でラチェットホイール６を回転させるには同ホイール６
の接線方向に押圧すると最も効率がよいが、上述の歯角
度θ１により爪部材１２が滑って外方に外れるので、こ
の点を回避するために上述の如く構成する。

【００３４】また上述のラチェットホイール６の各歯部
６ａの形状を図３に仮想線αで示すように窪ませると、
爪部材１２の外れは防止できるが、仮想線αの如く構成
すると歯部６ａの強度、剛性が劣化するので、この点を
回避する目的で上述の如く構成したものである。

【００３５】さらに図３で示すように仮想水平線ｅと爪
部材１２先端側の逃げ角度θ２は約１０度に設定し、爪
部材１２の前進側へのストロークエンド時におけるラチ
ェットホイール６の歯先とラチェットホイール６の中心
６ｃとを結ぶ線ｆが仮想垂直線ｇと成す角度θ３約１０
度に設定している。

【００３６】一方、上述のラチェットホイール６と対向
するホルダ４の先端部４ｄ側には、同ホルダ４内に凹所
４０を形成し、この凹所４０内に配設したアンチバック
爪４１を設け、このアンチバック爪４１をラチェットホ
イール６の１つの歯部６ａに突没可能に係合している。

【００３７】上述のアンチバック爪４１の背部と凹所４
０との間には付勢スプリング４２を介設すると共に、こ
の凹所４０とホルダ４外部とを連通する小径のエアベン
ト孔４３を設け、凹所４０内に不要な負圧が発生するの
を防止するように構成している。なお、図２において４
４は凹所４０に対して付勢スプリング４２およびアンチ
バック４１を組付けた時、このアンチバック爪４１の必
要以上の突出を防止する薄板で、この薄板４４はビス４
５によりホルダ４に取付けられ、組付け作業性の容易化
を図る。また図１において４５はナット、４６はその外
周にネジ部を有するインナ部材４７その内周にネジ孔を
有するアウタ部材である。

【００３８】図示実施例は上記の如く構成するものにし
て、以下作用を説明する。外付けシステムにおける車両
用ドアの取外し時において、ボディに対して所定角度に
開放されたドアからボルトＡ（図１３におけるボルト９
４と同様のボルト）を取外す場合、６軸タイプのロボッ
トおよびそのロボットアームを介してソケットホイール
７（低速回転している）をボルトＡと対向させると共
に、ロボット制御によりソケット５の六角孔をボルトＡ
の頭部に嵌合する。またエアモータ１６を駆動して、パ
ルス発生部１７を介して回転カム３３を円運動させ、こ
の回転カム３３の円運動をローラ３４およびローラピン
３５を介して爪部材１２の直線往復運動に変換し、この
爪部材１２の往復動によりソケット５およびラチェット
ホイール６が一体形成されたソケットホイール６をボル
トＡの取外し方向（図３に矢印で示す反時計方向）に回
転させる。ソケット５がボルトＡの頭部に嵌合した瞬間
には負荷によりソケット５の回転、換言すればパルス発
生部１７のスピンドル２３の回転が停止しようとする
が、図４乃至図１１を参照して既に説明したようにこの
スピンドル２３には間欠的に高回転トルクが発生する。

【００３９】上述のパルス発生部１７を有するエアモー
タ１６は図１２で示したような特性を備え、その低回転
領域、特に起動時に上述の如き間欠的な高回転トルクが
得られるので、表面に塗膜（図１３参照）が形成された
上述のボルトＡであっても何等エアモータ１６の停止が
発生することなく、パルス発生部１７の作用で斯るボル
トＡを確実に取外すことができる。またラチェットホイ
ール６の回転時にアンチバック爪４１がその１つの歯部
６ａに係合して、このラチェットホイール６の逆転を防
止すると共に、該アンチバック爪４１を配設した凹所４
０名は大気開放のエアベント孔４３を形成しているの
で、このアンチバック爪４１の円滑な動作を確保するこ
とができる。さらにソケットホイール７の回転により車
両用ドアのヒンジブラケットから完全に抜き取られたボ
ルトＡは同ソケットホイール７内の永久磁石９に吸着保
持される。

【００４０】以上要するに、連続回転するモータ（エア
モータ１６参照）の回転力が間欠トルク発生部（パルス
発生部１７参照）に伝達され、この間欠トルク発生部
（パルス発生部１７参照）はソケット５に対して負荷が
かかった時に高圧力（パルス力）の間欠トルクを発生
し、この高トルクを爪部材１２およびラチェットホイー
ル６を介してソケット５に伝達して、同ソケット５を回
転させる。このように、上述の間欠トルク発生部（パル
ス発生部１７参照）により起動時に負荷がかかってもモ
ータ停止せず、ソケット５の高回転トルクを得ることが
できると共に、ナットランナの小型軽量化を達成するこ
とができる効果がある。

【００４１】また、上述の爪部材１２を回転カム３３に
て駆動するので、カム形状の設定により該爪部材１２を
必要箇所にて急激駆動し、この爪部材１２の適切な動作
を容易に確保することができる効果がある。さらに、上
述の爪部材１２をラチェットホイール６の係合方向へ板
バネ部材３９にて押圧付勢しているので、この爪部材１
２を上側および下側の何れに位置するように配設（図２
では上側に配設した構造を示す）しても、上述の板バネ
部材３９により爪部材１２の脱落を確実に阻止すること
ができる効果がある。

【００４２】加えて、上述の爪部材１２の往動時、該爪
部材１２の先端がラチェットホイール６の中心対応部よ
り手前側で止まるので、ラチェットホイール６の歯部６
ａの強度、剛性を確保しつつ、ラチェットホイール駆動
時の衝撃力により爪部材１２が歯部６ａを滑って同歯部
６ａからラチェットホイール６の径方向外方へ外れるの
を確実に阻止することができる効果がある。

【００４３】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明のモータは、実施例のエアモータ１
６に対応し、以下同様に、ソケット回転機構は、ソケッ
トホイール７と爪部材１２とを含む機構に対応し、間欠
トルク発生部は、油圧タイプのパルス発生部１７に対応
するも、この発明は、上述の実施例の構成のみに限定さ
れるものではない。

【００４４】例えば、上述の実施例においては車両用ド
アの取外しにナットランナを用いたが、このナットラン
ナでその他の締付け部材（ボルト、ナット）の取外しお
よび締付けを行なうことができるのは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のナットランナを示す断面図。

【図２】同ナットランナの部分断面図。

【図３】ラチェットホイールと爪部材との関連構造を示
す拡大図。

【図４】パルス発生部のパルス前の状態を示す説明図。

【図５】パルス発生部のパルス前の状態を示す説明図。

【図６】パルス発生部のパルス前の状態を示す説明図。

【図７】パルス発生部のパルス時の状態を示す説明図。

【図８】パルス発生部のパルス時の状態を示す説明図。

【図９】パルス発生部のパルス後の状態を示す説明図。

【図１０】パルス発生部のパルス後の状態を示す説明
図。

【図１１】パルス発生部のパルス後の状態を示す説明
図。

【図１２】パルス発生部を備えたエアモータのトルク特
性図。

【図１３】車両用ドアの一般的構成を示す部分断面図。

【図１４】従来の減速機付きエアモータのトルク特性
図。

【符号の説明】

５…ソケット ６…ラチェットホイール ７…ソケットホイール １２…爪部材 １６…エアモータ １７…パルス発生部 ３３…回転カム ３９…板バネ部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータ駆動構造のナットランナであって、
   連続回転するモータと、ソケット回転機構との間に間欠
   トルク発生部を設け、上記ソケット回転機構のソケット
   に付設したラチェットホイールに噛合う爪部材が設けら
   れたナットランナ。
2. 【請求項２】上記爪部材を回転カムにて駆動する請求項
   １記載のナットランナ。
3. 【請求項３】上記爪部材をラチェットホイールの係合方
   向へ板バネ部材にて押圧付勢した請求項２記載のナット
   ランナ。
4. 【請求項４】上記爪部材の往動時、該爪部材先端がラチ
   ェットホイールの中心対応部より手前側で止まるように
   設定した請求項３記載のナットランナ。