KR820001049B1 - 전동패스닝(fastening)공구 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전동패스닝(fastening)공구

제1도는 본 발명에 의한 자동토오크 제어장치를 조립한 전동스크류드라이버의 사시도.

제2도는 제1도의 스크류 드라이버의 분해도.

제3도는 제2도의 스크류 드라이버의 1부 분해도.

제4도는 본 발명에 의한 자동토오크 제어장치의 종단면도.

제5도는 제4도의 자동토오크 제어장치의 확대단면도.

제6도는 자동토오크 제어장치에 사용하는 인터널기어(internal gear)의 사시도.

제7도는 본 발명에 의한 자동통전 차단장치를 가진 자동토오크 제어장치의 단면도.

본 발명은 자동토오크 제어용 클러치장치를 구비한 전동 패스닝 공구에 관한 것으로 좀더 자세히 말하면 전동패스닝공구, 예컨대 전동드라이버를 사용하여 피 패스닝체의 패스닝(fastening)을 할 때 그 패스닝 완료 직전에 보울트두부에 가하여지는 패스닝 토오크(fastening torque)총량중 모우터 구동원에서 도입되는 본래의 출력성분에서 모우터의 회전에 의해 부가되는 유해한 운동관성성분만을 제거하여 구동원에서 유래되는 본래의 출력토오크만을 보울트두부에 전달하며 그 토오크와 동량인 반대 토오크에 의해 클러치기구를 작동시켜 토오크의 자동제어를 하는것에 관한 것이다.

영국특허 제853,407 및 제1,121,782호에서 알려진 바와 같이, 지금까지 전동모우터를 동력원으로 하여 드라이버본체의 파지(把持)케이스내에 수납하고 그 모우터의 출력을 유성기어 감속장치를 통해 구동축에 전달하도록 구성한 전동드라이버가 널리 보급되고 있다.

종래에는 이와 같은 종류의 구동드라이버를 사용하여 보울트등 패스닝작업을 할 경우 피 패스닝체에 대한 보울트의 패스닝이 진행하여 최종으로 패스닝이 완료될때 보울트 두부에 가하여진 토오크총량은 감속장치에 의해 증가된 본래의 모우터출력과 모우터내의 로우터 및 감속장치중의 회전부분이 회전할때 그 감속에 따라 이들의 회전부재에 축척된 운동관성의 총합이다.

이들 양자가운데 모우터의 고유출력 성분은 항상 일정하나 다른운동관성 토오크의 강약은 회전물체의 속도에 의존하며 대상 보울트의 나합부분의 형상, 칫수, 피 패스닝체의 하공(下공)재질의 강연강도등에 의해 복잡한 변화를 일으킨다.

그러나 이 회전관성 토오크는 회전속도의 자승치(自乘値)에 비례하여 크게 변화하므로 각 작업대상에 따라 발생하는 관성량을 예지(豫知)하는 것은 극히 곤란하며 경우에 따라서는 모우터출력에 대응하는 제어수단을 강구하여도 기대이상으로 과잉의 패스닝토오크가 방출되며 보울트의 절손, 기타 피 패스닝체의 파손을 초래하게된다.

이 때문에 일정한 토오크를 상한으로하여 패스닝을 할 경우 먼저 그 불안정한 운동관성의 축척에서 발생하는 유해한 충격적 토오크를 제거 내지 최대로 감쇄하여 계산, 예측할 수 있는 모우터 출력의 본래 토오크만을, 혹은 여기에 근사한 토오크만을 방출할 수 있으면 한층 정확한 토오크제어가 달성된다.

여기서, 본 발명자는 면밀하게 연구를 한 결과 보울트 패스닝이 완료되기 직전 전 에너지의 대부분을 다른 정지물체의 시동에너지로 변환시키면 이것에 의해 충격력은 거의 흡수된다는 것에 착안하여 그 가동 정지물체로서 유성감속장치에 조립되는 인터널기어를 구성하는 물체를 이용하는 새로운 토오크제어용 클러치장치를 개발하게 되었다.

즉 모우터축에 고착한 피니온기어에서 동력전달을 받아 자전하면서 이것과 내접하는 인터널기어에 대하여 공전하는 유성기어와 이유성기어에 외접하여 여기에 공전궤도를 부여하는 위의 인터널기어로 구성되며 일측부에 클러치면을 형성한 인터널기어를 원통케이싱내에 회전자재하게 수납하여 이 케이싱베아링의 클러치면과 대응하는 부분에 위 클러치면과 계합하는 클러치부재를 설치하고, 이클러치부재를 외방에서 압압력 조절이 가능한 스프링에 의해 탄력적으로 압압하도록 구성하면 보울트의 패스닝작업시에 보울트두부가 아직 피 패스닝체에 나입이 완료되지 않을때까지는 외부저항이 비교적 경미하므로 인터널기어는 클러치부재의 계지작용을 하여 고정, 지지되어 적절하게 동력전달을 하며, 보울트의 패스닝이 완료되는 최종 공정에 근접하면 외부저항이 급속하게 높아지며 유성기어를 통해 인터널기어에 가하는 반대부하도 급속하게 증대하여 인터널기어를 피니온 기어의 회전방향과 반대방향으로 회전시키는 힘으로되며 결국 클러치부재에 의한 계지력을 극복하여 인터널기어를 케이싱내에 회동시키게 된다.

즉 인터널기어는 원통케이싱에 대한 고정지지를 해탈시켜 케이싱내를 공정(空轉)하고, 유성기어에 의한 출력축의 동력전달을 즉시 중단시킨다.

이 경우 위 인터널기어에 가하는 반대부하가 인터널기어를 회동하기 시작하는 순간 모우터내의 로우터, 피니온기어, 기타유성 감속장치중의 회전부재등 회전물체에 축척된 운동관성 에너지의 대부분은 여기까지 정지상태를 보지한 인터널기어를 구성한 물체(이것은 그 자체상당한 질량을 갖는다)가 시동하는데 요하는 에너지로 변환된다.

인터널기어가 시동한후 지속적으로 오는 모우터가 고유출력과 소비해버린 잔여운동관성 에너지에 의해 클러치부재의 압압탄성력에 대항하여 인터널기어가 회전을 하기때문에 클러치가 타넘는 정점에 달하기 까지는 유해한 운동관성이 거의 전부에 가까운 에너지가 인터널기어의 시동에너지로서 변환되며 고유의 모우터출력에 가까운힘을 대상으로하는 토오크 조절을 클러치 장치에서 할 수 있다.

따라서 본 발명의 주목적은 구동원에서의 구동축에 고정된 중심기어, 중심기어 주위에 배설되고 또 유성지지체에 지지되어 구동원의 동력전달을 받아 자전하는 유성기어, 유성기어와 공동하는 인터널기어를 구비하여 중심기어주위를 공전하며 또 일단부에서 패쇄되어 클러치면을 형성하는 환상부재, 인터널기어를 구비한 위 환상부재를 회전자재하게 수용하며 또 일단부에서 패쇄되어 베아링을 가진 원통케이싱 및 환상 부재의 클러치면과 원통케이싱의 폐쇄단부사이에 배설한 클러치부재를 구비하는 자동제어 클러치장치를 가진 전동패스닝공구를 제공하는데 있다. 위 전동패스닝공구에 의하면 작업완료시에 모우터에서 구동축에의 출력전달이 순간에 차단되므로 보울트등의 작업대상물에 과중한 관성이 가하여 짐올 방지하며 또 유해 한 반동도 흡수되는 등 많은 잇점을 갖고 있으나, 반면에 모우터는 통전상태에 있어 위 인터널기어를 강제적으로 회전시키기 때문에 인터널기어가 감속기구를 수납하는 외측케이스 저부내벽과 접찰하여 바람직하지 못한 금속소음이 발생하는 폐단이있다.

따라서 본 발명의 다른목적은 구동원에서의 구동축에 고정된 중심기어, 중심기어주위에 배설되고 또 유성기어지지체에 지지되어 구동원에서의 동력전달을 받아 자전하는 유성기어, 유성기어와 공동하는 인터널기어를 구비하여 중심기어주위를 공전하며 또 그 일단부에서 폐쇄되어 클러치면을 형성하는 환상부재, 인터널기어를 구비하는 위 환상부재를 회전자재하게 수용하고 또 그 일단부에서 폐쇄되어 여기에 연장한 베아링을 가진 원통 케이싱, 환상부재의 클러면과 원통케이싱의 폐쇄단부간에 배설한 볼 및 로울러로된 클러치부재로부터 구성되어 위볼 클러치부재를 베아링주위에 장착한 축방향으로 접동가능하게한 플랜지가 붙은 슬리브에 의해 탄력적으로 지지되며 스프링 수단은 플랜치가 붙은 슬리브에 장착되는 자동제어토오크장치를 구비한 패스닝공구를 제공하는데 있다.

이하 본 발명에 의한 회전패스닝공구, 예컨대 전동스크류 드라이버의 공전클러치장치 및 그 자동통전 차단장치에 대하여 가장 적절한 실시예를 들어 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명을 실시하는 전동스크류 드라이버의 외관사시상태를 나타낸 것으로, 부호 10으로 표시하는 전동스크류 드라이버 하우징은 모우터(13)를 내장하는 파지부(把持部)(12), 감속장치(15)를 수납하는 원통 케이싱(14), 절단 원추상 슬리브(16) 및 슬리브 압압탄력 조정용캡(18)을 기본적으로 구성하고 있다.

또 캡(18)은 드라이버비트(driver bit)(20)의 착탈용 척(chuck)(22)(제2도 참조)를 덮은 화장(化粧)커어버도 겸하고 있다. 캡(18), 슬리브커어버(16) 및 슬리브(후술)를 그 케이싱(14)에서 차례로 해탈한 상태를 제2도에 나타낸다.

제2도에서 나타낸 케이싱(14)의 베아링(42)에는 척(22)이 그 축에 장착되어있고, 이척(22)을 그 케이싱(14)에 수납하는 감속기어 장치의 구동스핀들(36)에서 해탈된 상태를 제3도에 나타낸다. 그 케이싱(14)에는 제4도 및 제5도에 나타낸바와 같이 감속기어 장치(15)가 수납되어 있으며 이 감속기어장치(15)는 환상부재(29)의 내측에 교합기어를 주설한 인터널기어(28)와 이 인터널기어(28)와 교합하여 공전하면서 자전하는 유성기어(30)도 구성되어 있다.

이 유성기어(30)은 지지체(32)에 가상(假想)배치한 정3각형의 각정점위치에 축(34)을 통해 회전자재하게 합계3개가 추착되며 위 지지체(32)는 구동스핀들(36)의 일단부에 고착되어 있다. 이 3개의 유성기어(30)에는 모우터측(38)에 고착된 중심기어(40)가 교합되어 있고, 또 위 구동스핀들(36)은 케이싱(14)에 일체적으로 형성된 베아링(42)에 회전자재하게 삽통축지되어있다. 따라서 인터널기어(28)가 이 케이싱(14)에 대하여 고정되어 있는 한 모우터(13)의 회전은 중심기어(40)→유성기어(

30)→인터널기어(28)을 통해 구동스핀들(36)에 전달된다.

다음으로 제6도에서 명백하게 도시된 바와 같이 인터널기어(28)을 구비한 환상부재(29)는 그 일단부를 폐쇄하여 클러치면(47)을 형성하며, 이 클러치면에는 반경방향으로 인장되는 포케트(poeket)(48)를 설치하고, 이 포케트(48)는 후술하는 바와 같이 로울러 클러치부재(49)를 회전자재하게 수용한다.

다음으로 이 케이싱(14)도 그 일단부를 폐쇄하여 그 중심부에 베아링(42)를 일체적으로 돌출형성하며 또 그 폐쇄단면에는 적어도 하나의 통공(52)을 착설한다.

이 통공(52)의 착설위치는 제5도에 나타낸바와 같이 조립상태에 있어서 환상부재(29)의 클러치면(47)의 포케트(48)에 수납하는 적당한 로울러클러치부재(49)와 대응하도록 설정함과 동시에 불클러치부재(54)를 통공(52)중에 수납한다.

이 볼(54)의 칫수는 케이싱(14)의 통공(52)의 길이보다 약간 크게 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같이 통공(52)에 수납한 볼(54)이 탈락하는 것을 방지함과 동시엥 볼(54)을 클러치면(47)에 강제적으로 압압한 목적으로 플랜지가 부착된 슬리브(17)를 베아링(42)의 외주에 삽통하여 슬리브(17)에 연설한 플랜지(58)에 의해 볼(54)을 압압 한다. 이 슬리브(17)를 케이싱(14)에 대하여 소정위치에 위치시키기 위해 슬리브커어버

(16)를 슬리브(17)에 커어버하여 이것을 케이싱(14)에 나착하는등 공지의 수단에 의해 고착한다.

이 경우 슬리브(17)의 단부는 제4도에서 보인 바와 같이 슬리브 커어버(16)의 나사홈 단면(61)에서 연장되며 또 플랜지(58)은 슬리브커어버(16)의 반대단부에 설치된 환상실(60)중에 헐겁게 수납되어 있다.

즉, 슬리브(17)는 슬리브커어버(16)내에 축방향으로 헐겁게 존재한다.

이 슬리브커어버(16)에는 캡(18)이 나착하여 접속되어 있으나 캡(18)내에는 제2도 및 제4도에서 보인바와 같이 코일스프링(62)과 이것에 의해 축선방향외방으로 압압된 링부재(64)가 수납되어 있다. 따라서, 제4도에서와 같이 캡(18)을 슬리브커버(

16)에 나착하면 슬리브커어버(16)의 단면에서 연장되어 있는 슬리브(17)는 그 단부에 있어서 링부재(64)와 접촉하여 코일스프링(62)이 탄력작용을 하여 슬리브(17)는 화살표방향(제4도)으로 강제적으로 압압됨을 알 수 있다.

즉, 슬리브(17)의 플랜지(58)는 볼(54)을 통공(52)내에 보지함과 동시에 볼(54)의 일측부가 인터널기어(28)의 클러치면에서 압압되어 있다.

이 때문에 인터널기어(28)는 포케트(48)에 수납한 로울러(49) 및 볼(54)에 의해 케이싱(14)에 대하여 고정, 보지되며, 따라서 피니온기어(40)의 회전은 감속증강되어 구동스핀들(36)에 직접 전달된다.

지금 이상태에서 보울트의 패스닝작업을 수행하면 보울트가 피패스닝체에 회전 나입하고 있을때 출력은 구동스핀들(36)에 전달되나 보울트의 패스닝이 완료하여 보울트의 회동이 순간에 정지하면 반대부하가 드라이버비트(20)→구동스핀들(36)→지지체(32)→유성기어(30)→인터널기어(28)→로울러(49)→볼(54)→케이싱(14)의 순서로 전달된다.

반대부하가 소정의 모멘트를 초과하면 인터널기어(28)의 포케트(48)에 수용한 로울러(49)는 볼(54)을 위 스프링(62)의 탄력작용에 대항하여 반대방향으로 압압하여 결국 스프링탄력을 극복하게 된다.

즉, 볼(54)을 지지하고 있는 슬리브(17)는 역방향으로 약간 후퇴하며 이때문에 로울러(49)는 볼(54)을 강제적으로 타넘는다. 결국 인터널기어(28)은 케이싱(14)에 대한 고정을 해탈하여 케이싱(14)내를 회전하며, 따라서 중심기어(40)에서의 동력은 여기서 차단되고 출력축(36)은 회전을 정지한다.

이와 같이 소정의 반대 토오크로 구동스핀들(36)이 만나면 인터널기어(28)는 케이싱(14)내를 공정하기 때문에 동력전달은 순간에 중단되며, 인터널기어(28)는 극히 가볍게 케이싱(14)내를 회전하도록되어 있으므로 반대토오크만으로 정확하게 응답하는 엄밀한 토오크관리가 달성된다.

그리고, 모우터는 회전을 정상상태로 계속하고 있으므로 과부하가 가하여질 염려가 전혀 없으며, 반대 토오크는 인터널기어(28)를 공전시키는 힘으로 해소되므로 조작자에게 반동은 거의 가하여지지 않고 피로를 적게하여 작업능률을 대폭향상시킬 수가 있다. 또 어느 정도의 반대토어크를 만날때, 인터널기어(28)를 구비한 환상 부재(29)를 공전시키느냐의 선택적인 토오크조정은 제4도에서 캡(18)을 회전시켜 스프링(62)의 압압탄력을 조절함으로서 달설할 수 있다.

이 때에는 제1도에서와 같이 캡(18)에는 눈금(65)을 붙쳐 슬리브커어버(16)에 지지선(66)을 부착하여두면 반대토오크를 바로 읽을 수 있어 편리하다.

제7도는 본 발명에 의한 통전차단장치의 실시예를 보인 것으로 소정의 외부토오크가 코일스프링(62)의 압압력을 극복하면 플랜지가 붙은 슬리브(17)가 축선방향으로하여 하방으로 압압한다는 사실에 착안하여 슬리브(17)의 이동을 마이크로 스위치(micro swich)(70)의 레버(68)에 의해 기계적으로 검출하여 모우터(13)에의 통전을 직접 차단하도록한다.

이 경우, 볼(54)이 로울러(49)에 의해 하방으로 압압되며 슬리브(17)를 압압하는 순간 마이크로스위치(70)가 작동하도록 타이밍을 설정하여 놓는다.

이와 같이, 본발명에 의한 장치에 의하면 유성기어와 인터널기어의 조합으로 된 감속기어기구에 있어서 소정의 외부토오크에 의해 인터널기어가 회동되도록 구성하여 동력전달을 중단하며 이경우 인터널기어의 회동을 기계적수단에 의해 검출하여 모우터에의 통전을 즉시 차단하도록 안출되었으므로 전동 회전공구에 의한 반복작업이 각각 완료될때, 동력전달이 중단되며 이것과 동시에 모우터의 회전도 순간에 정지되므로 시끄러운 접찰음은 전부 해소되며 극히 쾌적한 작업성이 얻어짐과 동시에 공구사용에 숙련을 요하지 않는등 많은 잇점이 있다.

Claims (1)

1. 구동축에 고정한 중심기어(40)의 주위에 배설되고 유성지지체(32)에 지지되어 구동원에서의 동력전달을 받아 자전하는 유성기어(30)와 공동하는 인터널기어(28)를 구비하여 중심기어(40)의 주위를 공전하게하고 상기 인터널기어를 구비하며 일단부에서 폐쇄하여 클러치면(47)을 형성하는 환상부재(29)를 회전자재하게 수용한 스핀들베어링을 가진 원통 케이싱(42)을 가진 원통케이싱(14)의 폐쇄단부와 상기환상부재(29

   )의 클러치면(47)사이에 배설된 볼(54) 및 로울러클러치소자(49)로된 볼클러치부재가 스핀들 베어링(42)이 장착된 축방향으로 접동가능하며 ON-OFF스위치 수단에 계합자재한 플렌지가 붙은 슬리브(17)와 스프링(62)에 의해 탄력적으로 지지되는 자동제어 클러치장치를 구비한 전동패스닝 공구.

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