JPS6349113Y2

JPS6349113Y2 -

Info

Publication number: JPS6349113Y2
Application number: JP1986104918U
Authority: JP
Priority date: 1986-07-10
Filing date: 1986-07-10
Publication date: 1988-12-16
Also published as: JPS6214991U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、クラツチ式電動回転工具の制御装
置に関するものであつて、一層詳細には所定の反
対負荷に槽遇するとクラツチが作動して動力の遮
断を行うクラツチ装置を内蔵する電動回転工具に
おいてその通電遮断と発電制動を自動的に達成す
る制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕従来より、電動モータを駆動源として内蔵する
電動回転工具、例えば電動ドライバーが広く普及
するに至つている。この種の電動回転工具（例え
ば、電動ドライバー）では、作業対象物の締付作
業工程が進行して被緊締物の締上げが限界に達し
てその回動を停止すると、ドライバーの駆動軸は
強力な反対負荷に遭偶し、強制的にその回転を停
止させられる。このため、駆動軸の回転に伴いこ
れに回転慣性として蓄積された余剰のトルクは駆
動軸からドライバービツトを経てボルトに一挙に
放出され、過締上げ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反動を作業者
に直接伝達するので、作業能率を著しく低下させ
るものであつた。そこで、このような反対負荷に
伴う反動を解消乃至低減するために、駆動軸と従
動軸との間にクラツチ装置を介在させて、有害な
反動の逆伝達を遮断するクラツチ式電動回転工具
が種々開発されている。

この種のクラツチ式電動回転工具では、所定の
反対負荷に遭遇するとクラツチが作動してモータ
の駆動軸から従動軸への動力伝達を瞬時に遮断す
るが、この際駆動源であるモータは通電状態にお
かれるため、モータは空転を継続する。そこで、
クラツチの作動と同期的に連動するスイツチを設
けて、このスイツチによりモータへの通電を遮断
するよう構成した電動回転工具の自動通電遮断装
置が種々提案されるに至つている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、このようにクラツチ連動スイツチを
設けて、これにより電動モータへの通電を遮断す
るにしても、これを実施化するに際しては、克服
すべき難点が多数ある。これを列挙すれば、先ずクラツチ連動スイツチが作動してモータへの
通電が絶たれても、モータは惰性により短時間
ではあるが回転し続けるので、その回転音が耳
障りである。また、クラツチが作動した後で
も、ビツトを被緊締物から外すとクラツチは再
び連結するので、惰性により回転するモータは
再びビツトを惰動させ、従つて次の作業に移行
するに際し、その都度モータが完全に停止する
まで待たなければならず、作業能率上のネツク
となつている。通常は、このモータの惰動を防
止するため、主スイツチをOFF操作すると電
動モータの電機子が短絡されて電気的にループ
が形成され、モータに発電制動が加わり瞬時に
モータが停止するようになつているが、クラツ
チ連動スイツチが作動した場合（このとき主ス
イツチはON状態になつている）もモータに発
電制動が働くように構成したものは、未だ提案
されていない。

クラツチ装置が作動して、これと連動するス
イツチにより電動モータへの通電が遮断されて
も、このクラツチ連動スイツチは直ちに復帰す
るので、電動モータに再び通電が開始される不
都合がある（所謂チヤタリング現象）。従つて、
クラツチ連動スイツチが一旦作動したら、それ
によつて生じた通電遮断の状態を継続させるこ
とが望ましい。

作業終了によりクラツチ連動スイツチが作動
してモータへの通電を自動的に遮断した後、操
作者は五官によりこれを感知して、主スイツチ
を開放するが、これによつてリレー回路の電磁
コイルにより自己保持される各スイツチは全て
キヤンセルされて最初の状態に復帰して次の作
業開始を待機する状態になつていることが望ま
しいが、簡単な回路構成でこれを達成するもの
ではなかつた。

本考案の目的は、所定の反対負荷に遭遇して動
力の遮断を行うクラツチ装置を内蔵する電動回転
工具において、前記クラツチの変位により補助ス
イツチを作動させることによつて電動モータへの
通電遮断と電動モータの発電制動とを簡単な構成
からなるスイツチング回路にて簡便かつ確実に達
成することができる制御装置を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記の目的を達成するため、本考案において
は、一端部に閉鎖された円筒状ケーシングと、こ
のケーシングに軸支されて外方へ延在する従動軸
と、前記ケーシング内に装着される駆動軸を備え
た直流電動モータと、前記駆動軸と従動軸とを連
結する自動クラツチ制御を行う遊星歯車機構とを
備え、この遊星歯車機構は前記ケーシング内に回
転可能に設けられたインターナルギヤとこれに噛
合する複数の遊星ギヤとからなり、前記遊星ギヤ
を従動軸の円盤支持体に支持すると共に駆動軸の
ピニオンギヤに噛合し、前記インターナルギヤの
閉塞端部外側面と対向するケーシングの閉鎖端部
に通孔を設けてこの通孔にクラツチ手段としての
鋼球を装着し、前記ケーシングの閉鎖端部の外側
にフランジ付スリーブを当接すると共にこのスリ
ーブをスリーブカバーで囲繞しかつこのスリーブ
カバーにキヤツプを進退自在に螺着し、前記キヤ
ツプ内に前記フランジ付スリーブを弾力的に押圧
して前記鋼球をインターナルギヤに対し弾力係合
するコイルスプリングを装着してなるクラツチ式
電動回転工具において、前記直流電動モータの電源の開閉を行う主スイ
ツチと、前記フランジ付スリーブのフランジ部に
対しクラツチ動作の変位に応動する補助スイツチ
とを設け、前記主スイツチを一方の接点側に接続した時に
直流電動モータを電磁コイルが非励磁状態での第
１のリレースイツチを介して直流電源に接続する
よう形成される駆動回路と、前記主スイツチを他
方の接点側に接続した時に直流電動モータを直接
短絡するよう形成される第１の短絡回路と、前記
補助スイツチの応動により前記電磁コイルに通電
を行いこれを励磁して前記第１のリレースイツチ
の切換動作で前記駆動回路の直流電源の遮断を行
うと同時に直流電動モータの短絡を行うよう形成
される第２の短絡回路と、前記第１のリレースイ
ツチの切換動作と同時に切換動作する第２のリレ
ースイツチにより前記電磁コイルを自己保持する
回路とを備え、前記第１の短絡回路または第２の短絡回路の形
成により直流電動モータの発電制動を行うよう構
成することを特徴とする。

〔実施例〕

次に本考案を、好適な一実施例を挙げて添付図
面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図は、本考案に係る制御装置の好適な一実
施例としての回路を示すものであつて、参照符号
S₁は単極双投形の主スイツチを示し、この主スイ
ツチS₁は電動回転工具、例えば、電動ドライバー
（図示せず）の把持部に設けられ、そのａ接点は
駆動源となる電動モータＭの端子T₁に接続し、
またｂ接点は直流（低圧）電源１０の陽極に接
続している。なお、主スイツチS₁の共通端子ｃ
は、モータＭの端子T₂と接続している。また、
参照符号１２で指示し、一点鎖線で囲繞した部分
はスイツチング回路であつて、ここでは双極双投
形のスイツチS₂およびS₃を内蔵するリレーを示
し、このリレーには８本のピン端子が，，
，，，，，の順で時計回りに配列さ
れている。このピン端子中は遊びである。端
子と端子との間には電磁コイル１４が接続され
ると共に、この電磁コイル１４と並列に電解コン
デンサ１６が接続される。因に、この電解コンデ
ンサ１６は、後述する如く電磁コイル１４に瞬時
的に通電された場合に電磁コイル１４の励磁を持
続させる目的で挿入するものである。直流電源１
０の陰極は、ピン端子およびに接続され、
このピン端子はスイツチS₂のａ端子に接続して
いる。また、スイツチS₂の共通端子ｃはピン端子
を介してモータＭの端子T₁に接続している。
なお、第１図は主スイツチS₁を開放した状態を示
し、この状態においてスイツチS₂はａ端子側に常
時投入されている。従つて、この状態で主スイツ
チS₁を閉成すれば、モータＭの駆動回路が形成さ
れて、モータＭは回転を開始することが諒解され
よう。更に、スイツチS₂のｂ端子は、ピン端子
および（このピン端子はスイツチS₃のｂ端子
とも接続している）を介してモータＭの端子T₂
に接続している。もう一方のスイツチS₃は、その
共通端子ｃをピン端子（これは本来遊び端子で
ある）およびに接続している。このスイツチS₃
は、無接続端子であるａ端子側に常時投入されて
おり、電磁コイル１４の励磁によりスイツチS₂と
連動して夫々ｂ端子側に切換わるよう構成されて
いる。

次に、参照符号S₄は補助スイツチであつて、こ
れは常開型のクラツチ連動スイツチであり、この
スイツチS₄の共通端子ｃはモータＭのT₂端子に、
またａ端子はリレー１２のピン端子に夫々接続
されている。このクラツチ連動スイツチS₄は、好
ましくは自己圧力による自動復帰型のマイクロス
イツチであり、これをクラツチ式の電動回転工具
に取付けた一実施例を第２図に示す。この第２図
は電動ドライバー２０の要部断面を示し、そのケ
ーシング２２内に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２４とこのインター
ナルギヤの内歯と噛合して自転しつつこのギヤの
内側を公転する遊星歯車２６とからなる減速機構
が収納されている。遊星歯車２６は、円盤２８に
仮想的に配置した正三角形の各頂点位置において
軸３０を介して回転自在に枢着した３個の歯車群
からなり、前記円盤２８はその中心において従動
軸３２に固着される。この３個の遊星歯車２６に
は、モータの回転軸（図示せず）に固着したピニ
オンギヤ３４が噛合し、また前記従動軸３２はケ
ーシング２２に突出成形したボス３６に回転自在
に挿通軸支されている。従つて、このインターナ
ルギヤ２４がケーシング２２の内壁に固定されて
いる限り、電動モータ（図示せず）の回転は、ピ
ニオンギヤ３４→遊星歯車２６→インターナルギ
ヤ２４を経て従動軸３２に伝達される。すなわ
ち、この場合、インターナルギヤ２４と遊星歯車
２６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、インターナルギヤ２４は、その外径をケ
ーシング２２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２２内に回転
自在に収納してあり、このインターナルギヤ２４
の閉塞端部外側面は長溝３８を中心から放射状に
１本乃至複数本削切し、この長溝３８中にはロー
ラ４０が転動自在に嵌挿されている。このとき、
ローラ４０はその転動面の上部半体を長溝３８か
ら外方へ突出するよう予め設定して、インターナ
ルギヤ２４の円形平面をクラツチ面として構成す
る。また、このインターナルギヤ２４のクラツチ
面が指向するケーシング２２の円形底面には、１
つ乃至複数の通孔４２を穿設し、この通孔４２に
は所定直径の鋼球４４を収容する。この鋼球４４
がケーシング２２から脱落するのを防止すると共
にこの鋼球４４をインターナルギヤ２４のクラツ
チ面に向けて押付ける目的で、フランジ付スリー
ブ４６をボス３６の外周に挿通し、フランジ４８
により鋼球４４を支持する。このスリーブ４６を
ケーシング２２の底部に向けて弾力的に押付ける
ために、コイルスプリング５０をスリーブ外周に
同軸的に嵌挿する。更に、ケーシング２２の外部
底面に周設したねじ溝付カラー５２にスプリング
キヤツプ５４を着脱自在に取付ける。従つて、キ
ヤツプ５４の内面とスリーブ４６のフランジ４８
内面との間にコイルスプリング５０は圧縮状態で
介装され、この結果スリーブ４６はケーシング２
２の底部に向けて弾力的に押圧されて鋼球４４の
通孔４２内に保持する。このとき、鋼球４４の直
径はケーシング２２の底部板厚より充分大径に設
定しておけば、鋼球４４の半体部はケーシング２
２内に臨み、ローラ４０の転動面と接触する。従
つて、インターナルギヤ２４は、これに配設した
ローラ４０を介して鋼球４４によりケーシング２
２に対して固定保持される。この構成によれば、
従動軸３２に過大な反対トルクが加わると、イン
ターナルギヤ２４はケーシング２２内を回動し、
ローラ４０は鋼球４４をスリーブ４６と共にコイ
ルスプリング５０の押圧力に抗して軸線方向に押
し下げ、インターナルギヤ２４を空転させるに至
るものである。そこで、第２図に示すようにカラ
ー５２の外側またはこのカラーの内側とスリーブ
４６とにより画成される空間内に補助スイツチ、
すなわちクラツチ連動スイツチS₄を配設し、この
スイツチS₄の押圧レバー５６をスリーブ４６のフ
ランジ４８に当接させ、スリーブ４６が軸線方向
に所定のストロークだけ押し下げられるとスイツ
チS₄が作動するようタイミング設定をしておく。
なお、このクラツチ連動スイツチS₄は好ましくは
単極単投形のマイクロスイツチであり、第１図に
示すスイツチS₄そのものである。

次に、このように構成した本考案に係る制御装
置の動作につき説明する。

先ず、第１図に示す回路例は、電動ドライバー
の主スイツチS₁が開放された状態、すなわちねじ
締付作業に直ちに移行可能な状態で待機中にある
ことを示す。このとき、主スイツチS₁はａ接点側
に投入され、従つて電動モータＭの端子T₁およ
びT₂は回路的に短絡されている。すなわち、主
スイツチS₁をｂ接点側に投入すると、モータ駆動
回路が形成されて電動モータＭが回転し、主スイ
ツチS₁を開放操作するとｂ接点側からａ接点側に
切換わり、モータへの通電が遮断されると同時に
モータＭの端子T₁，T₂は短絡されて電機子間に
電気的なループが形成され、モータＭは発電機と
して機能し発電制動が行われるものである。

今、主スイツチS₁をｂ接点側に投入して、ねじ
締作業を進行させると、モータＭの回転につれて
ボルトは被緊締物に螺入してゆく。これを第２図
の実施例に示すクラツチ式電動ドライバーにつき
観察すると、インターナルギヤ２４はローラ４０
が鋼球４４に係止されているためケーシング２２
内に固定支持され、モータ出力は従動軸３２に減
速増強されて直接伝達される。しかるに、ボルト
締付が完了してボルトの回動停止すると、反対負
荷が外来トルクとして従動軸３２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、インターナルギヤ２４はローラ４０による鋼
球４４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、鋼球４
４はローラ４０により押し下げられる）ケーシン
グ２２内を回動し、従つてピニオンギヤ３４から
の動力伝達はここにおいて遮断され、従動軸３２
は回転を停止に至る。すなわち、クラツチが作動
したことになるが、このときスリーブ４６は軸線
方向に移動し、クラツチ連動スイツチS₄のレバー
５６を押圧するに至る。これを第１図に示す回路
に戻つて観察すると、スイツチS₄はレバー５６の
押圧によりａ接点側に投入され、リレー１２の電
磁コイル１４は励磁される。従つて、リレースイ
ツチS₂，S₃は同時に夫々ｂ接点側に投入される。
スイツチS₂はａ接点から切離されることによつて
モータＭへの通電を遮断するが、これと同時にｂ
接点側に投入されることによりモータＭの両端子
を端子T₁−端子−スイツチS₂のｂ端子−端
子−端子−端子T₂の経路で短絡し、モータＭ
に発電制動を加えるので、モータＭは通電遮断と
同時にその回転を瞬間的に停止する。このため、
モータが通電遮断後も惰動することがないので作
業能率が一段と向上される。

なお、鋼球４４はローラ４０により瞬間的に押
圧されるだけであるため、クラツチ連動スイツチ
S₄も極めて短時間のみON作動し、その後直ちに
OFF状態に復帰する。このため電磁コイル１４
は消勢されてリレースイツチS₂をａ接点側に復帰
させてモータＭへの通電を復帰し、チヤタリング
現象を生ずることになる。これを防ぐため本考案
では、スイツチS₃をスイツチS₂の切換と同時にｂ
接点側に切換わるようにして、電磁コイル１４を
自己保持し、これによつてスイツチS₂によるモー
タ駆動回路の開放を維持する。また、先に説明し
た如く第２図に示す型式のクラツチは瞬間的にク
ラツチ連動スイツチS₄を押圧した後直ちに原状復
帰するので、クラツチ連動スイツチS₄は極めて短
時間のみ閉成され、従つて電磁コイル１４は可動
鉄片（図示せず）を磁力吸引するに充分なだけ励
磁されないことがある。そこで、このようなリレ
ーの作動不充分が生じないように、電磁コイル１
４と並列に電解コンデンサ１６を挿入して、瞬間
的な電流をこのコンデンサ１６に充電し次いでこ
れを電磁コイル１４に放電して励磁力を高めてや
ることにより、好適な結果が得られた。

このようにして、所定の反対負荷に遭遇すると
クラツチが作動して動力伝達を中断すると同時に
補助スイツチ、すなわちクラツチ連動スイツチが
押圧され、リレーの作用下にモータへの通電を遮
断すると共に発電制動が行われてモータは瞬停
し、かつその停止状態を継続するに至る。ここま
での作業経過中は主スイツチS₁は閉成された状態
にあり、次いで操作者が作業の終了を五官により
感知して主スイツチS₁を開放すると、直流電源１
０の端子−スイツチS₁のｂ接点−ｃ端子−端
子−スイツチS₃のｂ接点−ｃ端子−端子−端
子−電磁コイル１４−直流電源１０の端子の経
路からなる電磁コイル付勢回路は解放し、電磁コ
イル１４は消勢される。従つて、リレースイツチ
S₂，S₃は何れもａ接点側に切換わつて自己復帰
し、作業開始前の状態に戻る。

〔考案の効果〕

このように、本考案に係る制御装置によれば、
簡単な構成でありながらクラツチの作動と同時に
モータへの通電を遮断し、しかも主スイツチを閉
成した状態においてモータに発電制動を加えて瞬
時に停止させることが可能である。更にクラツチ
が復帰して動力伝達可能な状態になつても、一旦
付勢された電磁コイルはそのまま自己保持される
のでモータのチヤタリングが防止され、また主ス
イツチを開放することによりリレースイツチは全
てキヤンセルされて常に次の作業開始待機状態に
入ることができる等種々の有益な効果を奏するも
のである。

以上、本考案に係るクラツチ式電動回転工具の
制御装置につき好適な実施例を挙げて説明した
が、本考案はこの実施例に限定されるものではな
く、各種のクラツチ式回転工具に好適に応用する
ことができ、また考案の精神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図は本考案に係る制御装置の一実施例を示
す回路図、第２図は本考案に係る制御装置を実施
するクラツチ式電動回転工具の好適な構成例とし
ての要部断面図であつて、クラツチ連動スイツチ
を取付けた状態を示すものである。 S₁……主スイツチ、S₂，S₃……リレースイツ
チ、S₄……補助スイツチ（クラツチ連動スイツ
チ）、Ｍ……電動モータ、１０……直流電源、１
２……スイツチング回路（リレー）、１４……電
磁コイル、１６……コンデンサ、２０……電動ド
ライバー、２２……ケーシング、２４……インタ
ーナルギヤ、２６……遊星歯車、２８……円盤、
３０……遊星歯車の軸、３２……従動軸、３４…
…ピニオンギヤ、３６……ボス、３８……長溝、
４０……ローラ、４２……通孔、４４……鋼球、
４６……スリーブ、４８……フランジ、５０……
コイルスプリング、５２……カラー、５４……ス
プリングキヤツプ、５６……押圧レバー。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】一端部に閉鎖された円筒状ケーシングと、この
ケーシングに軸支されて外方へ延在する従動軸
と、前記ケーシング内に装着される駆動軸を備え
た直流電動モータと、前記駆動軸と従動軸とを連
結する自動クラツチ制御を行う遊星歯車機構とを
備え、この遊星歯車機構は前記ケーシング内に回
転可能に設けられたインターナルギヤとこれに噛
合する複数の遊星ギヤとからなり、前記遊星ギヤ
を従動軸の円盤支持体に支持すると共に駆動軸の
ピニオンギヤに噛合し、前記インターナルギヤの
閉塞部外側面と対向するケーシングの閉鎖端部に
通孔を設けてこの通孔にクラツチ手段としての鋼
球を装着し、前記ケーシングの閉鎖端部の外側に
フランジ付スリーブを当接すると共にこのスリー
ブをスリーブカバーで囲繞しかつこのスリーブカ
バーにキヤツプを進退自在に螺着し、前記キヤツ
プ内に前記フランジ付スリーブを弾力的に押圧し
て前記鋼球をインターナルギヤに対し弾力係合す
るコイルスプリングを装着してなるクラツチ式電
動回転工具において、前記直流電動モータの電源の開閉を行う主スイ
ツチと、前記フランジ付スリーブのフランジ部に
対しクラツチ動作の変位に応動する補助スイツチ
とを設け、前記主スイツチを一方の接点側に接続した時に
直流電動モータを電磁コイルが非励磁状態での第
１のリレースイツチを介して直流電源に接続する
よう形成される駆動回路と、前記主スイツチを他
方の接点側に接続した時に直流電動モータを直接
短絡するよう形成される第１の短絡回路と、前記
補助スイツチの応動により前記電磁コイルに通電
を行いこれを励磁して前記第１のリレースイツチ
の切換動作で前記駆動回路の直流電源の遮断を行
うと同時に直流電動モータの短絡を行うよう形成
される第２の短絡回路と、前記第１のリレースイ
ツチの切換動作と同時に切換動作する第２のリレ
ースイツチにより前記電磁コイルを自己保持する
回路とを備え、前記第１の短絡回路または第２の短絡回路の形
成により直流電動モータの発電制動を行うよう構
成することを特徴とするクラツチ式電動回転工具
の制御装置。