(57)【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、
前記圧縮ばねは、前記スピンドルと前記駆動側との間に介装され、その一端は前記スピンドルに対して回転方向の摩擦力により一体回転可能に係合され、他端は前記駆動側に対して回転方向の摩擦力により一体回転可能に係合され、
前記スピンドルに一定以上の回転抵抗が付加された状態では、前記圧縮ばねは前記スピンドルおよび前記駆動軸に対して回転方向に滑って前記駆動側の回転が遮断される一方、
前記スピンドルに前記一定以上の回転抵抗が付加されない状態では、前記圧縮ばねが前記摩擦力により前記スピンドルおよび前記駆動側に対して一体回転して前記駆動側の回転が前記スピンドルに伝達され、
前記スピンドルは、軸方向前進端位置では、ゴムを素材とするストッパに押し付けられることにより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ストッパから離間して前記一定以上の回転抵抗が解除されると前記圧縮ばねを介して前記駆動側と一体で回転し、該一体回転状態のままさらに軸方向に後退すると前記クラッチ歯が噛み合う構成とした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。
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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明によれば、前記請求項１に記載した構成のクラッチとした。
請求項１記載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、スピンドルに対して圧縮ばねは回転方向に滑っている。
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、圧縮ばね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。
【０００５】
また、請求項１記載のクラッチよれば、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上記の作用効果を得ることができる。
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。
【０００６】
【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。
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。
【０００７】
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）。
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。
【０００８】
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。
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。
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。
【０００９】
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。
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。
【００１０】
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。
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。
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。
【００１１】
図４はねじ締め機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め機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。
スピンドル２０が駆動側に追従して回転しつつ、当該ねじ締め機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。
【００１２】
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。
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）。
【００１３】
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。
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。
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。
【００１４】
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。
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。
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。
【００１５】
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。
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。
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。
【００１６】
このように構成されたねじ締め機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、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。
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。
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。
【００１７】
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、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す図であり、ねじ締め機の全体側面図である。本図では、当該ねじ締め機のハウジングの一部が破断されて、本体部の内部構造の一部が見えている。又、ねじ送り装置の内部構造も見えている。
【図２】噛合い状態にないクラッチの側面図である。駆動ギヤ、スピンドル等は縦断面で示されている。
【図３】噛合い状態のクラッチの側面図である。クラッチピンは図面手前側に傾斜して見えている。
【図４】駆動ギヤおよびスピンドルのフランジ部の展開図である。本図は、両者が噛合い状態にない段階を示している。
【図５】駆動ギヤおよびスピンドルのフランジ部の展開図である。本図は、駆動ギヤにフランジ部が当接した段階を示している。
【図６】駆動ギヤおよびスピンドルのフランジ部の展開図である。本図は、クラッチピンが傾斜して両者が噛み合った段階を示している。
【図７】駆動ギヤおよびスピンドルのフランジ部の展開図である。本図は、ねじ締め機の押し下げ操作を止めて、駆動ギヤからフランジ部が離間し始めた段階を示している。
【図８】駆動ギヤおよびスピンドルのフランジ部の展開図である。本図は、クラッチピンが直列姿勢に戻されて駆動ギヤとフランジ部が離れた段階を示している。
【符号の説明】
Ｃ…クラッチ
１…ねじ締め機
３…本体部
４…ねじ送り装置
９…駆動ギヤ
１０…支軸、１０ａ…段付きピン部
１２…スラスト軸受
２０…スピンドル、２０ａ…フランジ部
２２…ドライバビット
２３…圧縮ばね
２４…ストッパ
３０…クラッチ歯（駆動ギヤ側）
３１…クラッチピン
３２…クラッチ歯（スピンドル側）
４１…フィーダボックス
４３…ラチェットホイール
４５…ラチェットアーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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