JPS603960B2 - 電動回転工具の自動通電遮断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電動回転工具の自動通電遮断装置に関する
ものであって、一層詳細には遊星減速機構を内蔵し、所
定の外的負荷に遭遇すると遊星減速機構を構成するイン
ターナルギャが空転して動力伝達を中断する電動回転工
具において、インターナルギャの空転に伴う回動を電気
的または機械的に検知してモータへの通電を自動的に遮
断する装置に関するものである。

電動モータを動力源として把持ケース内に収納し、この
モータの回転力を遊星歯車とインターナルギャとの組合
せからなる減速機構を介して工具駆動軸に伝達するよう
騰成した電動回転工具（例えば、電動ドライバー）が本
出願人の努力により最近広く普及してきた。

この電動工具を使用してボルト等の縦付作業を行う場合
、減速機構において減速増強されたモータの出力は、駆
動軸およびドライバービットを介してボルト頭部に直接
伝達される。そして、被緊締物へのボルト縦付が進行し
て最終緒付が完了すると、ボルトはその回動を瞬時に停
止する。この時、電動工具の駆動軸はボルトの藤簿に伴
い強力な反対負荷に遭遇し、強制的にその回転を停止さ
せられる。このため「電動工具の駆動軸に慣性として蓄
積された余剰のトルクは、ドライバービットを経てボル
トに一挙に放出され、過締上によるボルト頭部の折損、
ねじ山破壊等の弊害を招来すると共にビットの瞬停に伴
う反動を作業者に伝達して作業能率を著しく低下させる
ものであった。そこで、このような弊害を解消するため
、遊星歯車とインターナルギャとの組合せからなる減速
機構において、所定の反対トルクが駆動軸を経て遊星歯
車に逆伝達されたときは、そのインターナルギャを瞬時
に空転させることによりモータから駆動藤への出力伝達
を中断することができることに出願人は想到し、昭和５
２王７月７日付で発明（回転織付工具のクラッチ装置」
（特脇昭５２一８１３８１号（特関昭５４一３６６９射
号公報）につき特許出願を行った。この発明によれば、
作業完了時においてモー夕から駆動軸への出力伝達が瞬
時に遮断されるので、ボルト等の作業対象物に過重な慣
性が加わるのが防止され、かつ有害な反動も吸収される
等多くの利点を有するものであるが、反面モータは依然
通電状態にあって前記インターナルギャを強制的に回転
させているため、このインターナルギャが減速機構を収
納する外側ケースの底部内壁と摺擬して耳障りな金属音
が発生する弊害がある。勿論この場合、インターナルギ
ャの空転開始を作業者が感知して「直ちにスイッチを操
作しモータへの通電を遮断すればよいのであるが、それ
にはかなりの熟練を必要とし、また五官に頼る反応には
限界があるため、インターナルギャとケースとの摺際音
を僅少にするのは困難である。そこで、発明者は、前記
回転縦付工具のクラッチ装置において、モータの出力伝
達の機械的中断と同時に、モータへの通電も自動的に遮
断されるよう構成すれば、インターナルギャの金属摺擬
音も解消し、また取扱操作に熟練を要しなくなることに
想到するに至り、更に研究試作を重ねた結果、モータの
出力伝達中断時においてインターナルギャが減速機構内
で空転する事実に着目して、このインターナルギャの回
転を電気的または機械的に検出してその信号をモータの
電気制御回路にフィードバックし通電を遮断すれば、最
も良好に所期の目的を達成し得ることが判った。

従って、本発明の一般的な目的は、電動回転工具におい
て所定の外来トルクに遭遇して駆動軸の回転が強制的に
阻止される際に遊星減速機構を構成するインターナルギ
ャを空転させてモータの出力伝達を中断し、このインタ
ーナルギャの空転に伴う回動を検出してモ−夕への通電
を自動的に遮断する電動回転工具の自動通電遮断装置を
提供するにある。

すなわち、本発明の主たる目的は、電動モータの回転軸
に固着したピニオンギャから動力伝達を受けて自転しつ
つ公転する遊星歯車とこの遊星歯車に外接して公転軌道
を付与するインターナルギャとからなり、前記インター
ナルギヤの一側部にクラッチ面を形成し、このインター
ナルギャをケーシングに回転自在に収納すると共に前記
ケーシングに通孔を設け、この通孔内に鋼球を弾力的に
支持することにより前記鋼球を前記クラッチ面に押圧せ
しめてインターナルギャをケーシングに係止し、所定値
以上の反対トルクを受けて前記インターナルギャが回動
する際、この回動を検出してモータの通電を遮断するよ
う構成することを特徴とする電動回転工具の自動通電遮
断装置を提供するにある。

本発明の他の目的および効果は、以下の詳細な説明によ
り一層明らかとなるであろう。

次に、本発明に係る電動回転工具の自動通電遮断装置に
つき、好適な実施例として電動ドライバーを例に挙げて
、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第翼図は本発明に係る装置を応用した電動ドライバー１
０の要部断面を示すものであって、ケーシング１２内に
は減速機構１４が収納されている。

この減速機構ｂ４は、リング状部材の内側に噛合歯を周
設したインターナルギヤ１６とこのインターナルギヤ１
６の内歯と噛合して自転しつつ公転する遊星歯車１８と
から構成される。遊星歯車１８は、円盤２０１こ仮想的
に配置した正三角形の各頂点位置に、軸２２を介して回
転自在に松着された３個の歯車鷺羊からなり、前記円盤
２０はその中心において工具駆動軸２４の一端部に固着
される。この３個の遊星歯車１８には、モータ２６の回
転軸２８に固着したピニオンギャ３０が噛合しており、
また前記回転軸２８は、ケーシング１２に一体的に突出
成形した軸受部３２に回転自在に挿通軸支されている。
従って、このィンターナルギャ１６がケーシング１２の
内壁に固定されている限り、モータ２６の回転はピニオ
ンギヤ３０→遊星歯車１８→インターナルギャ１６を経
て駆動軸２４に伝達される。すなわち、この場合インタ
ーナルギャ１６と遊星歯車１８との組合せは、減速装置
そのものとして好適に作動する。なお、インターナルギ
ャ１６は、その外径をケーシング１２の円筒状内壁の内
径よりも若干小さめに設定された状態でケーシング１２
内に回転自在に収納され、従ってインターナルギャ１６
の外面とケーシング１２の内面には環状間隙が存在する
。

インターナルギャ１６の一側部底面には、第２図に示す
ように４つの長溝３４を中心から放射状に延在するよう
削切し、夫々の長溝３４中にローラ３６を転勤自在に隊
挿しておく。この場合、第１図からも判明する如く、ロ
ーラ３６は、その転勤面の上部半体を長溝３４から外方
へ突出するよう予じめ設定して、インターナルギャ】６
の底面をクラッチ面として作用させる。また、このイン
ターナルギャ１６の池側部底面には、その周端縁部に沿
って環状溝３８を周設し、この環状溝には多数の鋼球３
９を配列することにより、インターナルギヤ１６に加わ
るスラスト荷重およびラジカル荷重を支持する。

次に、ケーシング１２の円形底面には、複数の通孔４０
を穿設し（本実施例では、４つの通孔が穿設されている
が、これに限定されるものではない）、この通孔４０の
穿設位置は、第１図に示す槌上り状態においてインター
ナルギヤ１６のクラッチ面に設けた４つのローラベアリ
ング３６と対応するように設定しておく。

前記通孔４０には、所定直径の鋼球４２を収容するが、
この鋼球４２の球径は、ケーシング１２の底部厚み寸法
、すなわち通孔４０の深さ寸法よりも大径のものを選定
する。また、前記通孔４０に収納した鋼球４２がケーシ
ング１２外に脱落するのを防止すると共にこの鋼球４２
をインターナルギャ１６の底部に向けて強制的に押付け
る目的で、フランジ付スリーブ４４を軸受ボス３２の外
周に挿通し、スリーフ４４の一端部に延設したフランジ
４６により鋼球４２を支持する。このスリーブ４４をケ
ーシング１２の底部に弾力的に押付けるために、コイル
スプリング４８をスリーブ外周に同軸的に俵挿する。更
に、第１図に示すように、ケーシング１２の外部底面に
周設したねじ溝付カラー５０１こスプリングキャップ５
２を着脱自在に螺着し、このキャップ５２の中心孔部を
介して工具駆動軸２４を延在させる。従って、キャップ
５２の内面とスリーブ４４のフランジ４６の内面との間
にコイルスプリング４８は圧縮状態で介装されて、スリ
ーフ４４はケーシング１２の底部に弾力的に押圧され、
この弾性押圧力はスプリングキャップ５２をカラー５川
こ対し進退調節することにより、連続的に可変し得るこ
とが諒解されよう。すなわち、スリーブ４４のフランジ
４６は、鋼球４２を通孔４０内に保持するが、既に述べ
たように鋼球４２の球蓬はケーシング１２の底部板厚よ
り大径に設定してあるから「鋼球４２の半体部はケーシ
ング１２内に臨み、インターナルギャ１６の外底面に接
触すると共に前記ローラ３６の転勤面に接触している。

従って、インターナルギャ１６は、これに配設したロー
ラ３６を介して鋼球４２によりケーシング１２に対して
固定保持され、モータ２６の駆動時にはピニオンギャ３
０の回転は遊星歯車１８を経て減速増強され、駆動軸２
４に直接伝達される。次に、インターナルギャ１６の外
周面に薄片状の磁石片５４を接着その他適宜の手段によ
り貼着し、更にこのインターナルギャ１６の回動に伴う
磁石片５４の回転軌跡に近接して磁気検出素子（例えば
、商品名ソニーマグネットダイオード（ＳＭ町）で市販
される磁気ダイオードが好適に使用されるが、これに限
定されるものではなく、ホール素子の如くホール効果を
利用するものも使用可能である）５６を、好ましくはケ
ーシング１２の内面に配設する。

なお、先に述べたように、インターナルギャ１６の外面
とケーシング１２の内面との間には極めて狭４・な環状
間隙しか存在しないので、磁気検出素子５６をケーシン
グ１２内に設けるときは、これをケーシング内面に埋め
込んで磁気検出面のみをケーシング内方に臨ませる実際
的配慮が要請される。この磁気検出素子５６は、その磁
気検出面近傍を磁性体が通過したとき磁界の変化を抵抗
値の変化として検知するものであるから、後述するよう
に所定値以上の外来トルクに遭遇してインターナルギャ
１６が空転を開始するいわば上死点において、丁度磁石
片５４が磁気検出素子５６に最も近接するように位置設
定しておくのが望ましい。また、前記磁石片５４は、前
記ローラ３６の配列数と対応する数だけ配設しておけば
足り、磁気検出素子５６は、所定位置に１個だけ配設し
ておけばよい。前記磁気検出素子５６は、第３図に示す
ように、公知のスイッチング回路５８に接続され、磁気
検出素子５６が磁気を検知するとＬ瞬時にモータ２６へ
の通電を遮断するよう構成しておく。このスイッチング
回路５８は、リレー（図示せず）を使用することにより
、磁気検出素子５６の磁気検出面を磁性体が通過して磁
界が直ちに消失してもモータ２６への通電は再開されな
いようにし「作業者が手動でモ−タスィッチを投入した
場合のみ、スイッチング回路５８が自己復帰してモータ
を回転するようにしておくと好適である。更に「モータ
２６への通電が遮断された際にモータ電機子を短絡させ
て発電制動を行う公知の電磁ブレーキ手段を設けておけ
ば、通電遮断と同時にモー夕２６は瞬間停止するので極
めて都合がよい。第４図は、本発明の別の実施例を示す
ものであって、所定の外来トルクがコイルスプリング４
８の押圧力を克服するとフランジ付スリーブ４４が鼠線
方向に押下げられる事実に着眼し、このスリーブ４４の
移動をマイクロスイッチ６０のレバー６２により機械的
に検出して、モータ２６への通電を直接遮断しようとす
るものである。

この場合、鋼球４２がローラベアリング３６により押し
下げられ、スリーブ４４を押圧する瞬間にマイクロスイ
ッチ６０が作動するようタイミング設定しておく。なお
、本発明の実施例のようにクラッチ係止部村としてロー
ラ３６を使用するときは、インターナルギャ１６の逆転
を防止するために適宜のラチェット機構を設けるのが望
ましい。

次に、このように構成した本発明に係る装置の作用およ
び効果につき説明する。

第１図において、この状態で、例えば、ボルトの締付作
業を遂行すると、ボルトが被緊縦物に回転螺入しつつあ
るときは、モータ出力は駆動軸２４に直接伝達されるが
、ボルト締付が完了してボルトの回動が瞬時に停止する
と反対負荷が外来トルクとして駆動軸２４に逆伝達され
る。

この反対負荷が所定のモーメントを超過すると、インタ
ーナルギャ１６に配設したローラ３６は鋼球４２をコイ
ルスプリング４８の弾力作用に抗して反対方向に押圧し
、遂にはスプリング弾力を克服するに至る。結局、イン
ターナルギヤ１６は、ローラ１６による鋼球４２との係
止、すなわち全体的にはケーシング１２に対する固定を
解かれて（このとき、ローラ１６は自在に転動するので
、鋼球４２はローラ１２を容易に乗り越える）ケーシン
グ１２内を回敷し、従ってピニオンギャ３０からの動力
伝達はここにおいて遮断され、駆動鞠２４は回転を停止
する。すなわち、動力伝達中断時には必ずインターナル
ギヤ１６はケーシング１２内周を回動するのであるが、
このときインターナルギヤの外周に貼着した磁石片５４
もこれと共に回動し、ケーシング１２内周に埋設した磁
気検出素子５６の磁気検出面近傍を通過する。磁気検出
素子５６は磁気を鋭敏に検出して「前記スイッチング回
路５８に信号を送り「 モータ２６への通電を即時に遮
断する。モータへの通電遮断と同時に発電制動が行われ
、モータ２６はここにおいて豚樟する。第４図に示す別
の実施例においては、動力伝達中断時においてスリーブ
４４は軸線方向に移動し、マイクロスイッチ６０のレバ
ー６２を押圧するので同様にモータ２６への通電が遮断
される。なお、どの程度の反対負荷に遭遇したときにイ
ンターナルギャ１６を空転させるか、の選択的なトルク
調整は「第１図に示すスプリングキャップ５２を回転さ
せて内蔵されるスプリング４８の弾力を調節することに
よって簡単に達成可能である。このように、本発明に係
る装置によれば、遊星歯車とインターナルギャとの組合
せからなる減速機構において、所定の外釆トルクにより
インターナルギャが回動するように構成して動力伝達を
中断し、この場合のインターナルギャの回動を電気的手
段または機械的手段により検出してモータへの通電を即
時に遮断するように案出したから、電動回転工具による
反復作業の各完了時において動力伝達が中断され、これ
と同時にモータの回転も瞬時に停止されるので、耳障り
な摺擬音は全く解消され、極めて快適な作業性が得られ
ると共に工具の使用に熟練を要しない等の多くの利点が
ある。以上「本発明に係る電動回転工具の自動通電遮断
装置につき電動ドライバーを例に挙げて種種説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明
の精神を逸脱しない範囲内で多くの改良変更をなし得る
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る電動回転工具の自動通電遮断装
置の要部断面図、第２図はこの発明に使用するインター
ナルギャの底部斜視図、第３図は磁気検出素子をスイッ
チング回路に接続した一実施例としての説明略図、第４
図は本発明の別の実施例の要部断面図である。 １０…・・・電動ドライバー、１２……ケーシング、１
４・・・・・・減速装置、１６・・…・インターナルギ
ャ、１８・・・・・・遊星歯車、２０・・・・・・円盤
、２２・・・・・・軸、２４・・・・・・駆動軸、２６
・・…・モータ、２８・・・・・・回転軸、３０・・・
・・・ピニオンギャ、３２・・・・・・軸受部、３４・
・・…長瀞、３６・・・・・・ローラ、３８・・・・・
・環状溝、３９・・・・・・鋼球、４０・・・・・・通
孔、４２・・・・・・鋼球、４４……スリーブ、４６…
…フランジ、４８……コイルスプリング、５０……カラ
ー、５２…・・・スプリングキャップ、５４…・・・磁
石片、５６・・・・・・磁気検出素子、５８・・・・・
・スイッチング回路、６０……マイクロスイッチ、６２
……レバー。 ＦＩＧ．ＩＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ−ム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電動モータの回転軸に固着したピニオンギヤから動
   力伝達を受けて自転しつつ公転する遊星歯車とこの遊星
   歯車に外接して公転軌道を付与するインターナルギヤと
   からなり、前記インターナルギヤの一側部にクラツチ面
   を形成し、このインターナルギヤをケーシングに回転自
   在に収納すると共に前記ケーシングに通孔を設け、この
   通孔内に鋼球を弾力的に支持することにより前記鋼球を
   前記クラツチ面に押圧せしめてインターナルギヤをケー
   シングに係止し、所定値以上の反対トルクを受けて前記
   インターナルギヤが回動する際、この回動を検出してモ
   ータの通電を遮断するよう構成することを特徴とする電
   動回転工具の自動通電遮断装置。 ２ インターナルギヤの回動検出は、インターナルギヤ
   の外側に固着した磁石片とケーシング内面に配設した磁
   気検出素子との組合わせにより行う特許請求の範囲第１
   項記載の電動回転工具の自動通電遮断装置。 ３ インターナルギヤの回動検出は、鋼球を弾力的にイ
   ンターナルギヤ底部に向けて押圧するスリーブの軸線方
   向への移動をマイクロスイツチのレバーにより検出して
   行う特許請求の範囲第１項記載の電動回転工具の自動通
   電遮断装置。 ４ 磁気検出素子として磁気ダイオードを使用する特許
   請求の範囲第１項記載の電動回転工具の自動通電遮断装
   置。 ５ 磁気検出素子としてボール素子を使用する特許請求
   の範囲第１項記載の電動回転工具の自動通電遮断装置。 ６ クラツチ面は、インターナルギヤの底面部に長溝を
   削切し、この長溝中にローラを転動自在に嵌装してその
   ローラ面を前記底面部外方に臨ませる特許請求の範囲第
   １項記載の電動回転工具の自動通電遮断装置。