JPS608195B2 - 電動ねじ締め機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電動ねじ締め機に関するもので、ボルト・ナッ
ト等のねじ類を適正なトルクで螺合し、緒付けすぎや綿
付け不足による製品の品質低下を防止するとともに、綿
付け作業者のトルク管理を楽にすることによって、各種
部品や製品の組立における作業の効率化を図るもので、
特に駆動源に電動モータを使用することで、エアー設備
のない末端工場においても、容易に活用でき、しかも、
作業中の騒音・振動等作業環境に好ましくない要素を全
くなくした画期的なねじ締付け工具を提供しようとする
ものである。

従釆のニューマチックスクリュードラィバーにおいては
、緒付け時の高い騒音・振動等が作業者の労働衛生上好
ましくなく、又周囲環境をも悪くしていた。

また、最近ねじ緒付けトルクの管理が必要とされる樹脂
製品へのねじ締め需要が増加し、これに伴って電気的コ
ントロールを行なった電動ドライバーが脚光をあびてき
たが、従来の電動ドライバーは電気的にモータを停止さ
せるだけのものであるため、モータ停止時の作業者の手
に受ける反動をぬぐいさることができなかった。

このためＪＩＳ規格Ｍ仏〆上のねじを高トルクで縦付け
る場合、作業者が受ける反動は大きく、手段や肩の疲労
が発生した。

さらに電動ドライバーで高トルクの締付けを行なうには
、ビットの回転をかなり減速する必要があったため、作
業能率が悪く、供給源が家庭でも容易に得られるＡＣＩ
ＯＯＶ電源という長所を持つ反面、上述のような数々の
改良点が要望されている。本発明は、駆動源をＡＣＩＯ
ＯＶ電源とし、ニューマチツクスクリュードライバーに
おいて宿命的欠陥とされた騒音をなくするとともに、電
動モータとビット間に一定締付けトルクに達すると電動
モータの駆動力を遮断するカットオフクラッチを設け、
このカットオフクラッチがねじ締め開始時電動モータを
始動し、ねじ緒完了時停止させる働きをなすことによっ
て従来の露動モ−外こよるモータィナーシャ−に起因す
る縦付け直後の反動をなくすることで、コントロールボ
ックスも不要な、しかもエアー源に比較し安価な電源電
圧を利用した、コンパクトかつ安価な電動スクリュード
ライバーを提供するものである。

以下に本発明の一実施例における電動ねじ締め機につい
て図面を参考に説明する。

まず全体図である第１図において、ａは電源ユニット、
ｂは駆動ユニット、ｃは減速ユニット、ｄはクラッチユ
ニットである。

電源ユニットａにおいて、１はドライバーコードで、先
端にはＡＣ電源コンセント用キャップ１′が固定されて
いる。

２は電源の入り切りと、正逆回転切換えを兼ね備えたス
イッチ、３はハンガーで、各々天井ヵバ−４に固定され
てし、る。

天井かゞ−４の外麦面には樹８旨製プレート５が接着さ
れている。６は電源ユニットａの心蔵部にあたる回路部
品が挿着されたプリント基板で、これにリミットスイッ
チ７が固定されてる。

８はリミットスイッチ７を作動させるレバー、９はしバ
ー８の支点となるピン、１０はしバー８を介してリミッ
トスイッチ７を作動させるスイッチロッドである。

１１，１１′はスイッチ２から駆動ユニットｂへ通じる
リード線、１２は天井カバー４と先端カバー１３とを抱
き合わせてねじ締め機全体を被覆する二つ割りの本体カ
バー１４を固定するねじ、１４′はプリント基板６を固
定する本体カバーのリブである。

駆動ユニットｂにおいて、１５はモータシャフトで、モ
ータケース１６に俵合するプラケット１７と別のブラケ
ット１８とにそれぞれ鉄合する玉軸受１９，１９′に隊
挿し、電源ユニットａ側への突出部にはファンボス２０
に固定されたファン２１が止めねじ２２によって固定さ
れ、他方、減遠ユニット側への突出端には第一太陽歯車
２３が接着固定されている。

モータシャフト１５は中心部に貫通穴を有する管状のも
ので、この貫通穴に前記スイッチロッド１０が鉄挿され
ている。モータシャフト１５の玉軸受１９，１９′間に
は鞄スベーサ−２４，２４′にはさみ込まれて電機子２
５が、また鞄スべ−サー２４′，２４″にはさみ込まれ
て整流子リング２６がそれぞれ固定され、電機子２５に
は巻線２７が施され、整流子リング２６には整流子２８
が埋め込まれている。２９はブラシ、３川まブラシばね
、３１はばね座、３２，３２′は導電リングで、導電リ
ング３２′にスイッチ２からのりード線１１，１１′が
接続されている。

３３はブラケット１８と一体に成形されたブラシホルダ
ー１８′にねじ込まれ、ブラシ２９を整流子２８に圧接
するブラシキャップである。

３４はモータケース１６の内面に二つ割りにして固着さ
れたマグネットで、２片のマグネットの間を、ブラケッ
ト１７とブラケツト１８を互いに引きつけ固定するタィ
ボルト３５が貫通している。

なお、前記電機子２５とマグネット３４によりＡＣＩＯ
ＯＶ用電動モータが形成されている。本体カバー１４に
固定された円板３６は駆動ユニットｂの発熱を穴１４″
より放出するファン２１の熱風が電源ユニットａに影響
しないようにした隔壁板である。減速ユニットｃにおい
て、３７は第一太陽歯車２３と内歯車３８に噛合う被導
電材質の第一遊星歯車で、第一減速軸３９に圧入された
ピン４０を中心に自転し、第一太陽歯車２３を中心に遊
星運動する。

４１はプラケット１７と内歯車３８との間に挟み込まれ
た非導電材質のスベーサー、４２は第一遊星歯車３７と
第一減速軸間に挟み込まれた非導電材質のスベーサーで
ある。

４３は第一減速軸３９に圧入された第二太陽歯車４４と
内歯車３８とに噛合い第二減速軸４５に圧入されたピン
４６を中心に自転する第二遊星歯車である。

４７は内歯車３８に俵合する玉軸受けで、リング４８で
とめられ、玉軸受け４７の内輪には第二減速軸４５が舷
挿されている。

内歯車３８はブラケット１７に軸心が一致するようねじ
込まれている。

第二遊星歯車４４は中心に貫通穴があげられ、その中に
非導電材質のコネクター４９が位置し、一端にはは金属
性ピン５０が庄入され、スイッチロッド１０の一端に当
綾している。

池端にはプッシュロッド５１がねじ込まれ、ナット５２
で固定されている。クラッチユニットｄを示す第１図及
び第２図において、５３はクラッチ軸で、第二減速髄４
５に鉄合するとともにクラッチ軸５３の先端平坦部で駆
動力が伝達されるようになっている。

５４はクラッチ軸５３の鞠方向力を玉軸受け４７の内輪
に伝えるためのりングである。

５５はロックカム５６とクラッチ軸５３との間に付勢さ
れたロックばね、５７はクラッチ髄５３に鉄合し、ビッ
ト５８１をボール５９、弾性バンド６０で保持するビッ
トホルダー、６１はクラッチ軸５３にポール６２，６３
を介して回動自在に鼓合し、ボール６４を保持するポー
ルホルダー、６５はポールホルダー６１に摺動はするが
、回転はしないように鞍合しているハンマーリングで、
一端は凸状の爪６５′を有し、ビットホルダー５７に沼
動はするが、ボール６６によって回転はしないように俵
合するクラッチ爪受６７の一端の凸状の爪６７′を噛合
う構造となっている。

ビットホルダー５７とボールホルダー６１間にはボール
６３とりング６８を介してもどいまね６９が付勢され、
クラッチ爪受６７とビットホルダー５７にはめ込まれた
りング７０との間にはリセットばね７１が付勢されてい
る。内歯車３８に鞠心が一致するようねじ込まれたクラ
ッチケース７２にはブッシュ７３が圧入されたキャップ
７４がやはりクラッチケース７２と軸心が一致するよう
にねじ込まれ、キャップ７４には数個のピン７５が摺動
自在に薮挿され、一端はリング７６に当接し池端はアジ
ヤストナツト７７に当接している。ハンマーリング６５
とりング７６と間にはトルクばね７８が、ばね座７９、
ボール保持板８０‘こよって保持されたボール８１を介
して付勢されている。８２はロックカム５６とクラッチ
爪受６７との間に位置するロックボール、８３はロツ，
クカムのストッパーボールである。

８４はビットホルダー５７にはめ込まれたりングで、停
止時はブッシュ７３の前端面に当接しているものである
。

クラッチ軸５３とボール６４、ボールホルダー６１の関
係は第２図ｂのようになっており、クラッチ軸５３とボ
ールホルダー６１が回転方向に相対運動をした場合にク
ラッチ軸５３の山部５３′がボール６４を外へ押し出し
、このボール６４がハンマーリング６５を矢印ａ方向へ
押し下げる構造になっている。

以上の構成において次に作用について説明する。

第１図において、ドライバーコード１より供給された交
流ｌｏｗ電源は電源ユニットａ内のプリント基板６内の
回路によって整流され、リミットスイッチ７及びスイッ
チ２を通り、ＩＪ−ド線１１，１１′で駆動ユニットｂ
に供給される。

すると、電動モータの電機子２５が回転いまじめ、回転
力が減速ユニットｃへ伝達される。これと同時にファン
２１も旋回して大気を矢印Ｕ，，Ｕ２，Ｕ３の径路で吸
入し、モータ内部を矢印Ｕ４，Ｕ５の径路で通過して駆
動ユニットｂ内部の熱い空気を矢印Ｖの方向に送り再び
大気中へ放出する。第一太陽歯車２３が回転いまじめる
と、第一減速軸３９にピン４０で回転自在に取付けられ
た非導電材質の第一遊星歯車３７が第一太陽歯車２３の
周囲を内歯車３８の内歯に噛合いながら遊星運動するこ
とによって、第一減速麹３９の回転はモータシャフト１
５の回転が減速されたものとなる。

さらに第一減速軸３９に圧入され、第一減速軸３９と鞠
心をともにした第二太陽歯車４４の周囲を、第二減速軸
４５にピン４６によって回転自在に取付けられた第二遊
星歯車４３が内歯車３８の内歯に噛合いながら遊星運動
することにより、第二減速軸４５の回転は第一減速軸３
９の回転が減速されれたものとなる結果、モータシャフ
ト１５の回転が二段に減速され第二減速軸４５で取出さ
れる。ここで、駆動ユニットｂから減速部を絶縁するた
めに非導電材質のブラケット１７に内歯車３８を軸心が
一致するように螺合し、モータシヤフト１５に接着固定
された第一太陽歯車２３の周囲を回る第一遊星歯車３７
をも非導電材料で構成し、されに第一太陽歯車２３の端
面と第一減速軸３９との間に非導電材質のスベーサー４
２を介在させている。

また第二太陽歯車４４の中心穴に摺動自在な非導電材質
のコネクター４９を鮫挿することによって金属製スイッ
チロッド１０からも減速部を絶縁するよう購成している
。第一遊星歯車３７、ピン４０、スベーサー４２、第一
減速軸３９、第二太陽歯車４４で構成される第一減速ユ
ニットは、ブラケット１７との間にスべ−サー４１を介
在せしめて互いの相対速度によって生ずるすべり摩擦を
軽減させるとともに、前記第一減速ユニットをフロート
させている。

第一遊星歯車３７と第一太陽歯車２３、内歯車３８及び
、第二遊星歯車と第二太陽歯車４４、内歯車３８の歯は
適切な噛合いとなるよう転位を施したり、噛合いのバッ
クラッシュを最適値としている。

従って第一減速ユニットは自動調心的役割を演じながら
無理なく回転運動を行なうものである。モータシャフト
１５が減速ユニットｃで二段に減速されると、第二減速
軸４５からクラッチユニットｄに駆動ユニットｂの回転
力が伝わるものであるが、第２図ａに示すようにビット
５８がねじ螺合前の押付けられない状態では、リミット
スイッチ７には通電されないためモータは回転しない。

しかし、第３図ａのようにビット５８がねじ螺合の為矢
印ｂ方向に押付けられると、ビットホルダー５７がもど
いまね６９に抗して後退し、さらにロックボール８２が
ロックカム５６の斜面５６′に当接し、ロックカム５６
がロックばね５５に抗して後退し、プッシュロック５１
、コネクター４９、スイッチロッド１０を押し下げ、レ
バー８がスィッ升まね８５に抗しピン９を中心に回敷し
てリミットスイッチ７を作動させる。これにより電動モ
ータが回転しはじめ、前記減速ユニットの作用により減
速増力された回転力がクラッチ軸５３に伝わり、ボール
ホルダー６１及びボール６４を介してハンマーリング６
５が回転しはじめる。これと同時にリセットばね７１の
弾性力によってビットホルダー５７と一体となって後退
するクラッチ爪受６７の爪６７′と前記ハンマーリング
６５の爪６５′が噛合いクラッチ爪受６７、及びボール
６６を介してビットホルダー５７が回転しはじめ、ビッ
ト５８に結合されたねじ（図示せず）は螺合され始める
。ビットホルダー５７はその後端面がリング６８に当接
した所で矢印ｂ方向の移動は停止するが、矢印ｂ方向の
スラスト荷重はリング５４によって玉軸受４７の内輪に
加わり第二減速軸４５には全く影響を及ぼさない構造に
なつている。第３図ｂのように、ねじが練り上ると、ク
ラッチ５３の山部５３′がボール６４を外に押し出し、
ハンマーリング６５がトルクばね７８に抗して矢印ａ方
向に押し下げられる。

これと同時にクラッチ爪受６７もリセットばね７１に抗
して移動し、クラッチ爪受６７の空洞部６７′がロック
ボール８２の頭上に位置する。

この状態になるとロックばね５５に付勢されたロックカ
ム５６はその斜面５６′でロックボール８２を押し上げ
、前記空洞部６７′にボールをはめ込ませる。このポー
ルのはめ込みが行なわれるやいなや、第３図ｃのように
スイッチばね８５がスイッチロッド１０を押し戻してモ
ータへの電流を遮断する。これと同時にハンマーリング
６５もトルクぱね７８によってボール６４をクラッチ軸
５３の平坦部５３″に落し込み元の位置に戻る。

従って爪６５′，６７′の噛合いがはずれ駆動力は完全
に遮断される。このためモータ停止時、即ちねじ稀り上
り時作業者の手に加わるモータ電機子２５の慣性モーメ
ントによる反動は全くなく、また騒音もきわめて小さい
ものとなる。第３図ｃの状態からビットがもどいまね６
９の弾性力によって矢印ｄ方向に押し返されると、ロッ
クボール８２はロックカム５６の谷部５６″上に位置す
るが、この状態になるとボール８２はリセットばね７１
の弾性力によって容易に落し込まれ、ねじ締め前の状態
、即ち第２図ａの状態に復帰する。

ボール８１はハンマーリング６５とトルクばね７８の、
ポール６３及びリング６８はボールホルダー６１ともど
いまね６９のそれぞれ相対運動によって生ずる摩擦を少
なくする働きをしている。

締付けトルクの調整はトルクばね７８を第４図のように
アジヤストナツト７７を稀付け、ピン７５によってリン
グ７６を移動させることによって圧縮させ、弾性力を増
加させることで行なうことができる。また上記緩成にお
いて、電源ユニットａ、駆動ユニットｂ、減速ユニット
ｃ及びクラッチユニットｄはそれぞれユニット化されて
いるので、各ユニットごとに幾種類かのユニットを用意
しておき、締め付けるねじの種類やそのときの締め付け
トルクの大きさに応じて各ユニットａ〜ｄの組み合わせ
を変えることにより、ねじ締め作業が効率よ′くかつ適
切に行なえる。

また、この電動ねじ締め機を、ねじ自動供給装置と共に
使用すれ‘よ、その効率は一層高いものとなる。以上述
べたように本発明による電動ねじ締め機は、作業者がね
じ又はナットを締付ける時の工具の押し付け動作によっ
てモータを回動させ、ねじ締めトルクが一定値に達した
時に確勤するトルク遮断機様の働きで電動モータを停止
させることによって、従来のエアードライバーの宿命的
欠陥とされている騒音と振動を大幅に低減するとともに
、従釆の電動ドライバーのように締付け直後に起るモー
夕霞磯子の慣性モーメントによる反動をなくし、かつ高
トルクの締付けに際してもビット回転数を一定に保つこ
とによってねじ締め作業の効率化が計れるものである。

さらに前述のトルク遮断機横をもつカットオフクラッチ
によって高精度の締付けトルクが実現され、最近富に要
求されるトルク管理面においても期待に充分答え得るも
のである。

また、本発明による電動ねじ締め機は、前述のように電
動モータはプッシュスタートし、定トルク締付け直後に
停止するものであるから、最近問題視されているけんし
よう炎のような労働病発生の心配もなく、電動モー外ま
ねじ締めに必要な時だけ回るものであるから騒音も少な
く又何よりもブラシ部等電動機を長寿命化できる特長が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すにおける電動ねじ締め
機の縦断面図、第２図ａは、同電動ねじ締め機における
クラッチユニットとりミットスイッチを示す断面図、第
２図ｂは第２図ａに示すＡ−Ａ線での断面図、第２図ｃ
はクラッチ爪部を示す一部断面の正面図、第２図ｄは第
２図ａに示すＢ−Ｂ線での断面図、第３図ａ，ｂ，ｃは
クラッチユニットとりミットスイッチの動作状態を示す
要部断面図、第４図はトルク調整機構の一部断面図であ
る。 ７……リミットスイッチ、８……レバー、１０…．・・
スイッチロッド、１４・・・・・・本体カバー、２５・
・・・・・電機子、５３・・・・・・クラッチ軸、５５
・・・・・・ロックばね、５６……ロックカム、５７…
…ビットホルダー、５８……ビット、６７……クラッチ
爪受、６９・・・…もどいまね、７１……リセツトばね
、７８……トルクばね、８２……ロックボール、８５…
…スイッチばね、ａ……電源ユニット、ｂ・・・・・・
駆動ユニット、ｃ・・・・・・減速ユニット、ｄ”””
クラッチユニット。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ビツトを装着し、クラツチ軸間にばねを付勢したビ
   ツトホルダーと、クラツチ軸にばねを付勢しつつ、クラ
   ツチ軸とビツトホルダーとに摺動自在に嵌挿されたロツ
   クカムと、ビツトホルダーに軸方向には摺動自在で、回
   転方向を規制され、かつ前記ビツトホルダーとの間にば
   ねを付勢したクラツチ爪受と、このクラツチ爪受とロツ
   クカムとの間のビツトホルダー内に介在するボールと、
   ロツクカムと、電動モータを操作するリミツトスイツチ
   と、リミツトスイツチとロツクカムとの間に位置するロ
   ツドと、ねじ締め完了時に、前記クラツチ爪受を移動さ
   せ、クラツチ軸から切離すオーバートルク検出機構とか
   らなり、ねじ締め開始時ロツクカムの後退と同時にリミ
   ツトスイツチを働かせ、ねじ締め完了時ロツクカムの前
   進動作で再びリミツトスイツチを切るとともに、ビツト
   と駆動部を機械的に遮断する事を特徴とする電動ねじ締
   め機。