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ねじ締め機のクラッチ - 株式会社マキタ
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発明の名称 ねじ締め機のクラッチ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−19879
公開日 平成11年(1999)1月26日
出願番号 特願平9−174151
出願日 平成9年(1997)6月30日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 英彦 (外1名)
発明者 佐々木 克彦 / 鵜飼 智大
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 スピンドルを圧縮ばねに抗して軸方向に後退させると、クラッチ歯が噛み合って駆動側の回転が前記スピンドルに伝達されるクラッチであって、前記スピンドルと前記駆動側との間に、一定以上の回転抵抗を付加すると滑る回転伝達手段を介装し、前記スピンドルは、軸方向前進端位置では前記一定以上の回転抵抗が付加されて回転が阻止され、軸方向に後退して前記回転抵抗が解除されると前記回転伝達手段により回転しつつ、前記クラッチ歯が噛み合う構成としたことを特徴とするねじ締め機のクラッチ。
【請求項2】 請求項1記載のクラッチであって、回転伝達手段は、圧縮ばねの一端をスピンドルに対して、他端を駆動側に対して、一定以上の回転抵抗が付加されると滑る状態で係合させた構成としたことを特徴とするねじ締め機のクラッチ。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ねじ締め機のクラッチに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ねじ締め機のクラッチは、スピンドルを軸方向に後退させると、クラッチ歯が噛み合って駆動側の回転がスピンドルに伝達される構成となっているが、従来の構成ではクラッチ歯が噛み合う直前ではスピンドルは回転しておらず、クラッチ歯が噛合い始めた後にスピンドルが回転する構成となっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようにねじ締め機における従来のクラッチは、回転していないスピンドル側を、回転している駆動側に噛み合わせる構成であったため、噛合い時にクラッチ歯に付加される衝撃が大きく、このためクラッチ歯ひいては当該クラッチの耐久性がよくないという問題があった。
【0004】本発明は、この問題を解消すべくなされたもので、ねじ締め機において噛合い時にクラッチ歯に付加される衝撃を低減して耐久性の高いクラッチを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載のクラッチは、スピンドルを圧縮ばねに抗して軸方向に後退させると、クラッチ歯が噛み合って駆動側の回転が前記スピンドルに伝達されるクラッチであって、前記スピンドルと前記駆動側との間に、一定以上の回転抵抗を付加すると滑る回転伝達手段を介装し、前記スピンドルは、軸方向前進端位置では前記一定以上の回転抵抗が付加されて回転が阻止され、軸方向に後退して前記回転抵抗が解除されると前記回転伝達手段により回転しつつ、前記クラッチ歯が噛み合う構成としたことを特徴とする。
【0006】このクラッチによれば、ねじ締めを行わない場合にはスピンドルが圧縮ばねにより軸方向前進端に位置し、この位置では一定以上の回転抵抗が付加されてスピンドルの回転が阻止されている。なお、この前進端位置では、一定以上の回転抵抗が付加されているので、回転伝達手段は滑っている。
【0007】この状態でねじ締めを行うべく、スピンドルを軸方向に後退させると、上記回転抵抗が解除されてスピンドルは回転可能な状態となる。一方、一定以上の回転抵抗が解除されるので、回転伝達手段を介して駆動側の回転がスピンドルに伝達され、これによりクラッチ歯が噛み合う以前にスピンドルが回転し始める。このことから、クラッチ歯が噛み合い始める時点では、スピンドルが駆動側とほぼ同じ速度で回転しているため、従来のような大きな衝撃を伴うことなくクラッチ歯は噛合い、これによりクラッチの耐久性を向上させるとができる。
【0008】請求項2記載のクラッチは、請求項1記載のクラッチであって、回転伝達手段は、圧縮ばねの一端をスピンドルに対して、他端を駆動側に対して、一定以上の回転抵抗が付加されると滑る状態で係合させた構成としたことを特徴とする。
【0009】このクラッチによれば、従来より用いられている圧縮ばねを利用する構成であり、別途特別の部材を必要としないので、コストアップを招くことなく、請求項1記載の構成に係る作用効果を得ることができる。
【0010】圧縮ばねの、スピンドルおよび駆動側に対する係合状態は、その付勢力により両端面をスピンドルおよび駆動側に押し付けることによって得る構成とする他、これに加えてその捩じれ方向の抵抗によっても両者間の回転方向の係合状態を得る構成としてもよい。後者の場合は、圧縮ばねの両端部の内外径の寸法を精度よく設定し、その一端をスピンドルの回転軸線に沿って内径を精度よく形成した例えば円形孔に適度な力で圧入し、他端を駆動側の回転軸線に沿って外径を精度よく形成した例えば軸部に適度な力で嵌め付けることにより、当該圧縮ばねの両端をスピンドルおよび駆動側に対して回転方向に係合させることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図1〜図8に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係るクラッチCを備えたねじ締め機1の全体を示している。このねじ締め機1は、D型ハンドル2を有する本体部3と、この本体部3の先端(図示下部)に装着したねじ送り装置4を備えている。
【0012】本体部3のD型ハンドル2に配置したトリガ2aを引き操作すると、内蔵モータ5が起動する。内蔵モータ5の回転は、ピニオンギヤ6、ベベルギヤ7、中間ギヤ8を経て駆動ギヤ9に伝達される。駆動ギヤ9は支軸10に固定されており、支軸10はその下端側をスピンドル20により、上端側を軸受11により回転可能かつ軸方向へ移動可能に支持されている。軸受11と駆動ギヤ9との間にはスラスト軸受12が介装されている。このスラスト軸受12に対しても支軸10は軸方向移動可能となっている。駆動ギヤ9とスピンドル20との間に噛合い型式のクラッチCが構成されている。
【0013】このクラッチCの詳細が図2および図3に示されている。駆動ギヤ9の下面には、クラッチ歯30〜30が同一円周上に周方向一定の間隔をおいて形成され、各クラッチ歯30,30間には、クラッチピン31が下方へ突き出し状かつ傾動可能に配置されている。このクラッチピン31はほぼ半球体をなす頭部31aと、この頭部31aの下面から突き出す係合ピン部31bを備えている。頭部31aは、駆動ギヤ9の上面に形成した半球状の受け孔9aに移動可能に嵌め込まれ、係合ピン部31bは受け孔9aに貫通して形成した挿通孔9cに挿通されている。挿通孔9cの、駆動ギヤ9の回転方向後ろ側(図4〜図8において右側)には逃がし凹部9bが形成されており、これにより当該クラッチピン31が駆動ギヤ9の回転方向後ろ側に傾動可能となっている(図6、図7参照)。
【0014】図2、図4、図5および図8に示すように係合ピン部31bが傾斜しない状態では、頭部31aの上面は当該駆動ギヤ9の上面と面一に位置するため駆動ギヤ9の上面はスラスト軸受12に当接している。一方、図3、図6および図7に示すように係合ピン部31が傾斜すると、頭部31aの角部が駆動ギヤ9の上面からはみ出され、このはみ出し部分がスラスト軸受12に突き当てられることにより、当該駆動ギヤ9が支軸10と一体となって下方へ移動する。このため、図では、駆動ギヤ9とスラスト軸受12との間に隙間Lが発生している。クラッチCの噛合い過程におけるこのクラッチピン31の動作については後述する。
【0015】次に、図2および図3に示すように支軸10の下側ほぼ半分は駆動ギヤ9から下方へ突き出され、この突き出された部分は、スピンドル20の上面中心に形成した支持孔20bにガタ付きなくかつ軸方向移動可能に挿入されている。
【0016】又、この支軸10の下端部にはより小径の段付きピン部10aが形成されており、この段付きピン部10aとスピンドル20の支持孔20bの底面との間には圧縮ばね23が介装されている。この圧縮ばね23により支軸10が図示上方に付勢され、ひいては駆動ギヤ9がスラスト軸受12に押し付けられる方向に付勢されている。従って、上記クラッチピン31の傾動はこの圧縮ばね23に抗してなされ、かつ圧縮ばね23によりクラッチピン31は傾斜しない直立姿勢に保持されるように付勢されている。
【0017】圧縮ばね23の上端部は支軸10の段付きピン部10aに対して、また圧縮ばね23の下端部は支持孔20bの底部に対してそれぞれ軸回りの回転について一定の抵抗が付与される程度に圧入されており、このために圧縮ばね23の内径と段付きピン部10aの外径、および圧縮ばね23の外径と支持孔20bの内径が精度よく設定されている。このように、圧縮ばね23の両端が一定の力で圧入されていること、又圧縮ばね23の付勢力によりスピンドル20と支軸10との間には回転方向の摩擦力が作用することにより、スピンドル20が回転について何ら規制を受けない状態では、スピンドル20は圧縮ばね23の捩り抵抗を介して支軸10ひいては駆動側に追従して回転する。このことから、本実施形態における圧縮ばね23が、特許請求の範囲に記載した回転伝達手段に相当する。
【0018】但し、スピンドル20が後述するストッパ24に押し付けられて、上記圧入力および摩擦力に勝る回転抵抗を受ける状態では、圧縮ばね23の下端部と支持孔20bの内周面との間、若しくは圧縮ばね23の上端部と段付きピン部10aの外周面との間、あるいは圧縮ばね23の端部と支持孔20bの底面若しくは段付きピン部10aの段付き面との間で滑りを生ずるため、駆動側の動力はスピンドル20に伝達されず、従ってスピンドル20は回転しない。
【0019】支軸10の、駆動ギヤ9から下方へ突き出した部分には、面取り部10bおよび周方向の溝部10cが形成されており、これにより支持孔20bの外部に注油された潤滑油が内部にも容易に注油されるようになっている。支持孔20bの内部が容易に注油されることにより、支持孔20bに対する支軸10の良好な摺動性が確保されるとともに、上記したように圧縮ばね23の両端部と、支持孔20b若しくは段付きピン部10aとの間での滑りがスムーズになされるようになっている。
【0020】次に、スピンドル20の上端にはフランジ部20aが形成され、このフランジ部20aの上面には、上記クラッチ歯30およびクラッチピン31に対応してクラッチ歯32〜32が形成されている。
【0021】スピンドル20はスリーブ21を介して本体部3のハウジング3aに回転可能かつ軸方向移動可能に支持されている。しかしながら、スリーブ21の上面にはリング状のストッパ24(ゴム製)が取付けられており、このストッパ24にスピンドル20のフランジ部20aが、上記圧縮ばね23の付勢力により押し付けられると、スピンドル20は回転について一定の抵抗を受け、この時上記したようにスピンドル20の回転が阻止される。一方、ねじ締め動作に伴ってスピンドル20が図示上方に後退し、これによりフランジ部20aがストッパ24から離間すると、スピンドル20の回転抵抗はなくなるので、スピンドル20は上記したように圧縮ばね23の捩り抵抗を介して駆動側に追従して回転する。
【0022】このように、スピンドル20は、軸方向に後退してそのフランジ部20aがストッパ24から離間すると駆動側に追従して回転し始め、その後回転しつつさらに後退すると、クラッチCが噛み合う。従って、クラッチCの噛合いは、駆動ギヤ9およびスピンドル20がともに回転する状態でなされる。以下、クラッチCの噛合いについて説明する。
【0023】図4はねじ締付け機1を押し下げ操作していない状態であり、スピンドル20のフランジ部20aと駆動ギヤ9は圧縮ばね23により離れており、駆動ギヤ9(駆動側)はトリガ2aの引き操作により図示矢印方向に回転している(以下同じ)。この時、クラッチピン31は圧縮ばね23の間接的作用により直立姿勢に位置している。この状態から当該ねじ締付け機1を押し下げ操作すると、上記したようにスピンドル20のフランジ部20aがストッパ24から離間し、これによりスピンドル20が駆動側に追従して回転し始める。
【0024】スピンドル20が駆動側に追従して回転しつつ、当該ねじ締付け機1の押し下げ操作によりさらに後退すると、図5に示すようにスピンドル20のフランジ部20aが駆動ギヤ9に押し付けられ、これによりスピンドル20側のクラッチ歯32〜32が、駆動ギヤ9側のクラッチ歯30とクラッチピン31との間に入り込む。これと同時に駆動ギヤ9が図6に示すようにフランジ部20aに対して回転方向に変位し、従ってスピンドル20側のクラッチ歯32が図示右方の回転方向後ろ側へ相対的に変位することによりクラッチピン31が回転方向後ろ側へ一定角度傾動し、これによりクラッチピン31、クラッチ歯30とスピンドル20のクラッチ歯32が相互に噛み合い、この時点で、駆動ギヤ9の回転駆動力がスピンドル20に直接伝達されて、ねじ締めが行われる。
【0025】このようにスピンドル20のクラッチ歯32がクラッチピン31およびクラッチ歯30に噛み合う時点において、スピンドル20は駆動ギヤ9に追従して回転しているので、その噛合い時の衝撃は、スピンドルを停止させたまま噛み合わせる構成に比して格段に低減され、これによりクラッチ歯30,32およびクラッチピン31の耐久性を大幅に向上させることができる。
【0026】ねじ締めが完了すると、図7に示すようにクラッチ歯32のクラッチピン31およびクラッチ歯30に対する噛合い深さが徐々に浅くなり、最終的にそれらの噛合いが外れる。クラッチピン31からクラッチ歯32が外れると、図8に示すようにこのクラッチピン31は圧縮ばね23の間接的作用により即座に直立姿勢に戻され、従って駆動ギヤ9は圧縮ばね23の付勢力により距離Lだけ後退してスラスト軸受12に押し付けられる。このため、クラッチピン31からクラッチ歯32が外れた瞬間にクラッチピン31、クラッチ歯30とクラッチ歯32との間に適正な隙間が発生し、これにより当該噛合いクラッチCは静かに空転する(サイレントクラッチ)。
【0027】次に、図1に示すようにスピンドル20の下端には、ねじ締め用のドライバビット22が下方へ突き出し状に装着されている。このドライバビット22はねじ送り装置4の内部に至っている。
【0028】ねじ送り装置4は、本体部3のねじ送り動作に連動して、装填したねじ連結帯(図示省略)を1ピッチ(ねじ1本分)づつ送って、ドライバビット22の下方にねじを1本づつ供給するためのもので、本発明の実施にあたり特に変更を要しないが、以下簡単に説明する。図中40は、上記スリーブ21を介して本体部3の下端に下方へ突き出し状に取り付けたケースであり、このケース40の内部にはフィーダボックス41が上下動可能に内装されている。ケース40の上面とフィーダボックス41の上面との間には圧縮ばね42が介装されているため、フィーダボックス41は下方へ突き出す方向に付勢されている。なお、ケース40に対するフィーダボックス41の下降端は図示省略したストッパにより規制されている。
【0029】フィーダボックス41には、ねじ連結帯を1ピッチづつ送るラチェットホイール43と、ラチェットホイール43のギヤ部(図では見えていない)と噛み合う中間ギア44と、この中間ギヤ44に対して図示反時計回り方向の回転についてのみ係合し、これにより中間ギヤ44を図示反時計回り方向へ一定角度づつ回転させるラチェットアーム45と、中間ギヤ44の図示時計回り方向への逆転を阻止するための逆止爪47を備えている。ラチェットアーム45の先端に取り付けたガイドローラ45aは、ケース40の側壁に形成した下端付近が略く字状に屈曲したガイド溝46に係合されている。
【0030】ねじ締め動作に伴いフィーダボックス41がケース40に対して上動し始めると、ラチェットアーム45のガイドローラ45aがガイド溝46の傾斜部を移動するので、ラチェットアーム45が図示反時計回り方向に一定角度だけ揺動し、これにより中間ギヤ44が同じ角度だけ同じ方向に回転する。中間ギヤ44が回転することにより、ラチェットホイール43が時計回り方向に一定角度だけ回転する。ラチェットホイール43の周囲には複数の爪部43a〜43aが一定間隔をおいて形成されており、ねじ連結帯はこの爪部43a〜43aが係合された状態にセットされている。このため、ラチェットホイール43が時計回り方向に一定角度だけ回転すると、ねじ連結帯が1ピッチだけ図示左方へ送られ、これによりドライバビット22の下方にねじが1本づつ供給される。
【0031】ラチェットアーム45のガイドローラ45aがガイド溝46の直線部に至ると、ラチェットアーム45は揺動しないので、以後、本体部3の押し下げ操作に伴うフィーダボックス41の相対的な上動により、ねじの頭部にドライバビットの先端がセットされる。その後、さらに本体部3を押し下げることにより、ねじの先端がねじ締付け材に当接するとともに、ドライバビット22およびスピンドル20が相対的に図示上方へ後退する。
【0032】スピンドル20が後退すると、上記したようにそのフランジ部20aがストッパ24から離間して回転抵抗がなくなるので、この時点でスピンドル20が圧縮ばね23を介して駆動側と一体で回転し始める。駆動側と一体で回転しつつ、本体部3の押し下げ操作に伴ってスピンドル20がさらに後退すると、図3に示すようにクラッチCが噛み合う。クラッチCが噛み合うと、駆動側の回転が、上記のように圧縮ばね23を介することなく、クラッチ歯30とクラッチ歯32との噛合い、およびクラッチピン31とクラッチ歯32との噛合いにより直接スピンドル20に伝達され、これによりスピンドル20ひいてはドライバビット22が所定のトルクで回転してねじの締め付けが開始される。
【0033】ねじの締付けは、本体部3をさらに押し下げ操作することにより進行し、このときフィーダボックス41がケース40に対して引き続き上動する。こうしてねじの締付けが完了した後、本体部3の押し下げ操作を止めて上方へ持ち上げると、フィーダボックス41が圧縮ばね42により下方へ相対移動する。この下動の過程において、ガイドローラ45aがガイド溝46の直線部から傾斜部に至ると、ラチェットアーム45が図示時計回り方向に戻される。しかしながら、中間ギヤ44は逆止爪47によりその逆転が阻止されているので、ラチェットアーム45が時計回り方向に回転しても、同方向には回転しない。
【0034】このように、ねじ送り装置4は、本体部3のねじ締め動作に連動してねじを1本づつドライバビット22の下方に供給し、これにより作業者によるねじのセット操作を全く必要とすることなく連続的にねじ締めを行うことができるようになっている。
【0035】なお、図1中、48は外径が徐々に変化するストッパカムであり、このストッパカム48に、フィーダボックス41の上面に取り付けたストッパプレート50を当接させることにより、当該フィーダボックス41のストロークが規制される。ストッパカム48は調整ダイヤル49により回転させることができ、これによりフィーダボックス41のストロークを微調整でき、ひいてはねじの締め込み深さを微調整できるようになっている。
【0036】このように構成されたねじ締付け機1のクラッチCによれば、ねじ締めを行うべくねじ締め機1を押し下げ操作して、スピンドル20を軸方向に後退させると、スピンドル20のフランジ部20aがストッパ24から離間してその回転抵抗が解除されるので、スピンドル20は回転可能な状態となる。一方、スピンドル20と駆動ギヤ9との間には、回転伝達手段としての圧縮ばね23が介装されているので、スピンドル20の回転抵抗が解除されるとスピンドル20が駆動ギヤ9に追従して回転し始める。従って、クラッチ歯30、クラッチピン31にクラッチ歯32が噛み合い始める時点では、スピンドル20が駆動ギヤ9とほぼ同じ速度で回転しているため、従来のような大きな衝撃を伴うことなくクラッチ歯30、クラッチピン31およびクラッチ歯32は滑らかに噛合い、これにより当該クラッチCの特にクラッチピン31〜31の耐久性を向上させるとができる。
【0037】なお、ねじ締めを行わない場合にはスピンドル20が圧縮ばね23により軸方向前進端に位置してストッパ24に押し付けられることにより一定以上の回転抵抗が付加されているので、当該スピンドル20の回転は阻止されており、この時圧縮ばね23の一端部若しくは両端部は支持孔20bの内周面若しくは支軸10の段付きピン部10aに対して滑っている。
【0038】又、圧縮ばね23は、スピンドル20を駆動ギヤ9から離間させる方向に付勢する機能を有するもので、この機能を有する圧縮ばねは従来より用いられている。例示したクラッチCは、別途新たな部材を追加するのではなく、既に用いられている部材に別の機能を付加することにより大きなコストアップを招くことなく上記作用効果を得ることに特徴がある。
【0039】以上説明した実施形態には種々変更を加えて実施することができる。例えば、回転伝達手段として圧縮ばね23を利用する構成を例示したが、別途専用の部材を追加して回転伝達手段とすることもできる。
【0040】又、クラッチピン31を有するいわゆるサイレントクラッチに適用した場合を例示したが、クラッチ歯の噛合いのみで回転を伝達する通常の噛合いクラッチに適用することもできる。




 

 


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