(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１）と、駆動モータ（２）と、ハウジング（１）内に回転可能に担持した中空スピンドル（３）と、少なくとも部分的に中空スピンドル（３）内に突入すると共に中空スピンドル（３）に対して限定的に軸線方向変位可能なねじ込みスピンドル（５）と、駆動モータ（２）の駆動軸（１９）からねじ込みスピンドル（５）にトルクを伝達するクラッチ（６）と、ハウジング（１）内に配置され、所定範囲内で軸線方向に変位可能とされた質量部材（１５）とを具え、該質量部材（１５）によりねじ込みスピンドル（５）をねじ込み方向に打撃して変位させるスクリュードライバ装置において、
前記中空スピンドル（３）をハウジング（１）に対して限定的に軸線方向変位可能とすると共にねじ込みスピンドル（５）と一体回転結合可能とし、前記クラッチ（６）を中空スピンドル（３）と駆動モータ（２）の駆動軸（１９）との間に配置したことを特徴とするスクリュードライバ装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記中空スピンドル（３）及びねじ込みスピンドル（５）を少なくとも１個の球状係止部材（１３）を介して結合し、該係止部材（１３）を中空スピンドル（３）の半径方向受孔（１４）内に配置してねじ込みスピンドル（５）の長手方向溝（１２）内に突出させたことを特徴とするスクリュードライバ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置において、前記中空スピンドル（３）を、クラッチ（６）の少なくとも１個のばね（９，１０）のばね力に抗して、ねじ込み方向とは反対側に位置する作動位置まで変位可能とし、該作動位置において前記中空スピンドル（３）を駆動モータ（２）の駆動軸（１９）と一体回転結合することを特徴とするスクリュードライバ装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の装置において、前記中空スピンドル（３）は、前記クラッチ（６）を貫通させることを特徴とするスクリュードライバ装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の装置において、前記中空スピンドル（３）は、駆動モータ（２）の駆動軸（１９）と結合する歯車機構（２４）の歯車（１１）を貫通させることを特徴とするスクリュードライバ装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の装置において、前記クラッチ（６）として、ねじ込み方向側に位置する第１クラッチ部分（７）と、ねじ込み方向とは反対側に位置する第２クラッチ部分（８）とを設け、該第１クラッチ部分（７）は、前記中空スピンドル（３）と堅固に結合すると共に、第１ばね（９）のばね力に抗しつつ前記第２クラッチ部分（８）に向けて変位可能とし、該第２クラッチ部分（８）は、前記中空スピンドル（３）に対して軸線方向に変位可能とすると共に円周方向に自由回転可能とし、かつ、第２ばね（１０）のばね力に抗しつつ、ねじ込み方向とは反対側に位置する歯車機構（２４）の歯車（１１）に向けて変位可能としたことを特徴とするスクリュードライバ装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の装置において、ねじ込みスピンドル（５）と協働する質量部材（１５）を、電磁石（１７）により、ねじ込み方向に加速可能としたことを特徴とするスクリュードライバ装置。
【請求項８】
請求項７記載の装置において、タッピングねじ（２２）、ねじ込みスピンドル（５）及び導電性基材（２１）に接続した電子回路（２６）により前記質量部材（１５）の変位を制御可能とし、タッピングねじ（２２）が前記基材（２１）に接触する際、対応する解除信号を前記電子回路（２６）により前記電磁石（１７）に供給することを特徴とするスクリュードライバ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前段に記載した形式のスクリュードライバ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建造物における空間を仕切るため、金属製の支持フレームと石膏ボードからなる隔壁が使用され、隔壁がタッピングねじにより支持フレームの両側に固定される場合がある。タッピングねじは鋭利な先端を有するため、支持フレーム内に孔を直に形成できる利点を有している。タッピングねじの先端部分は、支持フレームの孔内にねじ込まれる。従来のスクリュードライバ装置を用いてこのような作業を行う場合、使用者は、スクリュードライバ装置に相当の押圧力を及ぼさねばならない。
【０００３】
ドイツ特許第１４７８９１４号明細書に開示された空圧式スクリュードライバ装置によれば、使用者が及ぼすべき押圧力を低下させることが可能である。この空圧式スクリュードライバ装置は、ばね力に抗しつつ、ねじ込み方向とは反対側で装置ハウジングに向けて変位可能としたねじ込みスピンドルを具える。ねじ込みスピンドルと中空スピンドルとの間に配置したクラッチは、スクリュードライバ装置を適切な押圧力で基材に押し付けて、ねじ込みスピンドルを駆動モータにより駆動される中空スピンドルに向けて変位させる際に、ねじ込みスピンドル及び中空スピンドルを互いに一体回転結合させる。
【０００４】
石膏ボードを支持フレームに固定する場合、先ず、駆動モータにより中空スピンドルを介してねじ込みスピンドルを駆動する。タッピングねじは、ねじ込みスピンドルと協働し、その先端が支持フレームの表面に達するまで石膏ボードにねじ込まれる。次に、ねじ込み方向に加速可能な質量部材が、ねじ込みスピンドル及びタッピングねじに打撃力を作用させる。その際、ねじ込みスピンドルがねじ込み方向に加速され、タッピングねじの先端により支持フレーム内に孔が形成され、この孔内にタッピングねじは僅かにねじ込まれる。ねじ込みスピンドルを軸線方向に変位させると、ねじ込みスピンドル及び中空スピンドルの間の回転形状結合が解除される。したがって、タッピングねじは回転を伴わずに専ら軸線方向に変位する。その際にタッピングねじの先端部分が支持フレーム内の孔を拡開させ、タッピングねじの残留部分は後続するねじ込み工程において孔の内壁に雌ねじを形成できないため、タッピングねじは十分に係止される。
【０００５】
上述した空圧式スクリュードライバ装置の作動に不可欠な圧縮空気は、通常は外部に配置されたコンプレッサにより発生すると共に、同様に外部に配置した蓄圧タンク内に蓄積される。コンプレッサ及び圧縮空気タンクを外部に配置する場合には圧縮空気ホースの使用が必要となり、このホースはスクリュードライバ装置の操作性に好ましくない影響を及ぼす。
【０００６】
【発明の課題】
本発明の課題は、使用者が及ぼすべき押圧力を低減することができ、操作性に優れ、支持フレームに対するタッピングねじの良好な締付品質を実現可能なスクリュードライバ装置を提案することにある。本発明においては、ねじ込みスピンドルと中空スピンドルとの回転結合を中断することなく、質量部材によりねじ込みスピンドルをねじ込み方向に変位可能とする。
【０００７】
【課題の解決方法】
この課題を解決するために、本発明は、ハウジングと、駆動モータと、ハウジング内に回転可能に担持した中空スピンドルと、少なくとも部分的に中空スピンドル内に突入すると共に中空スピンドルに対して限定的に軸線方向変位可能なねじ込みスピンドルと、駆動モータの駆動軸からねじ込みスピンドルにトルクを伝達するクラッチと、ハウジング内に配置され、所定範囲内で軸線方向に変位可能とされた質量部材とを具え、該質量部材によりねじ込みスピンドルをねじ込み方向に打撃して変位させるスクリュードライバ装置において、前記中空スピンドルをハウジングに対して限定的に軸線方向変位可能とすると共にねじ込みスピンドルと一体回転結合可能とし、前記クラッチを中空スピンドルと駆動モータの駆動軸との間に配置したことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明によるスクリュードライバ装置において、駆動モータにより生じたトルクは、ハウジングに対して軸線方向で限定的に変位可能であると共に回転可能に担持された中空スピンドルを介して、軸線方向で可動とされ、中空スピンドル内では一体回転可能に案内されるねじ込みスピンドルに伝達される。軸線方向に変位可能な中空スピンドルにより、ねじ込みスピンドルが回転する締付工程の間、ねじ込みスピンドルの打撃面に対して打撃力を作用させることができる。その際、中空スピンドルと駆動モータの駆動軸との間の一体回転結合は中断されない。
【０００９】
その際に、タッピングねじは支持フレームに孔を形成し、そのねじ部分が支持フレーム内で孔の内壁における対応する雌ねじと結合されるため、タッピングねじは支持フレーム内に確実に固定可能である。
【００１０】
中空スピンドル及びねじ込みスピンドルを確実に、しかも一体回転可能に結合するため、これらスピンドルを、少なくとも１個の球状係止部材を介して結合し、該係止部材を中空スピンドルの半径方向受孔内に配置してねじ込みスピンドルの長手方向溝内に突出させるのが好適である。
【００１１】
スクリュードライバ装置を石膏ボードから取り外す際に、好適にはクラッチの少なくとも１個のばねにより、中空スピンドルを作動位置からねじ込み方向側の初期位置まで自動的に変位させて、中空スピンドルと駆動モータの駆動軸との一体回転結合を解除する。
【００１２】
中空スピンドルは、クラッチと、駆動モータの駆動軸と回転結合する歯車とを貫通させるのが有利であり、この場合にはスクリュードライバ装置の全長を短縮して極めてコンパクトな構造を実現することが可能である。
【００１３】
製造／組立技術上の観点から、ねじ込み方向側に位置する第１クラッチ部分と、ねじ込み方向とは反対側に位置する第２クラッチ部分とを具え、第１クラッチ部分は、中空スピンドルと堅固に結合すると共に、第１ばねのばね力に抗しつつ第２クラッチ部分に向けて変位可能とし、第２クラッチ部分は、中空スピンドルに対して軸線方向に変位可能とすると共に円周方向に自由回転可能とし、かつ、第２ばねのばね力に抗しつつ、ねじ込み方向とは反対側に位置する歯車機構の歯車に向けて変位可能とするのが好適である。この場合、クラッチ全体と歯車機構に含まれる歯車が中空スピンドルの至近領域に配置されるため、クラッチと歯車機構の歯車とを、中空スピンドル及びねじ込みスピンドルと共に構造ユニットとして予め作製しておき、スクリュードライバ装置の組立段階で１作業工程によりハウジング内に装着することが可能である。
【００１４】
ねじ込みスピンドルと協働する質量部材は、電磁石によりねじ込み方向に加速可能とするのが有利である。電磁石を用いる場合には均等な強さの打撃力を発生することができ、その結果としてタッピングねじの締付品質を改善することが可能である。
【００１５】
質量部材は、例えば、互いに同軸配置された少なくとも２個の個別的な質量部で構成する。ねじ込み方向側の第１質量部は非磁性材料で、第２質量部は磁性材料で構成する。磁化可能な第２質量部は、恒久的ではなく、磁石のコイルに対する電圧印加時のみに磁性を有する。なお、質量部材は、シリンダ内で案内されるピストン等で構成することもできる。このピストンは、圧縮空気により復帰ばねの力に抗して作動方向に変位可能とする。また、圧縮空気によりねじ込み方向と反対側に質量部材‐ピストン‐を変位させることも可能である。その際、質量部材の加速を所望の時点に引き受けるばねを与圧する。ピストンは、圧縮空気等によってねじ込み方向と反対側に変位させる。
【００１６】
圧縮空気の供給源を外部に依存しないために、例えば、スクリュードライバ装置のハウジングに内蔵したコンプレッサにより圧縮空気を発生させることもできる。このコンプレッサは、スクリュードライバ装置の電動モータにより駆動可能とする。すなわち、コンプレッサ、必要なバルブ及び圧縮空気タンク等をスクリュードライバ装置のハウジングに付設し、又は内蔵する。打撃エネルギは、使用圧力の調整等によって制御することが可能である。
【００１７】
質量部材は、タッピングねじ、ねじ込みスピンドル及び導電性基材に接続した電子回路により変位を制御可能とするのが好適である。この電子回路は、ねじが基材に接触する際、例えば容量の比較測定に基づいて、対応する解除信号を電磁石に供給する。
【００１８】
また、石膏ボード及び支持フレームを通過するタッピングねじのドリル進行速度をモニタすることによっても、質量部材のねじ込み方向における加速を自動制御することも可能である。このモニタは、可動式の深部ストッパに結合された測定記録手段としてのポテンショメータにより構成することができる。タッピングねじが支持フレームに接触するとドリル進行が緩慢となり、石膏ボード内に孔を形成する際に特定の電流又は電圧変化が生じる。この変化を評価回路により検出して、打撃を行うための信号を出力する。
【００１９】
【実施の形態】
以下、本発明を図示の好適な実施形態について更に具体的に説明する。
【００２０】
本発明によるスクリュードライバ装置は、一部のみを図示したハウジング１と、電動形式の駆動モータ２と、ハウジング１内に回転可能に担持した中空スピンドル３と、歯車機構２４と、中空スピンドル３と協働するクラッチ６とを具える。中空スピンドル３は、ねじ込みスピンドル５を軸線方向に相対変位可能に、しかも円周方向には一体回転可能に保持するものである。ねじ込みスピンドル５は、ねじ込み方向側の端部領域に工具ホルダ４を具える。工具ホルダ４により把持するスクリュービット１８は、ねじ込み対象であるタッピングねじ２２の頭部に適合する表面形状を有する。また、ねじ込み方向と反対側に位置するねじ込みスピンドル５の後端面は、アールの付けられた打撃面として構成されている。中空スピンドル３の半径方向孔１４内に球状の係止部材１３を配置すると共に、これらの係止部材１３をねじ込みスピンドル５の対応する長手方向溝１２内に突入させることにより、ねじ込みスピンドル５を中空スピンドル３内で一体回転可能とするものである。駆動モータ２の駆動軸１９は、ねじ込み方向に対してほぼ垂直に延在する。そのために歯車機構２４は、かさ歯車１１を含んでいる。
【００２１】
図示のスクリュードライバ装置によれば、タッピングねじ２２を、石膏ボード２０を貫通させて支持フレーム２１にねじ込むことにより、石膏ボード２０を支持フレーム２１に対して固定することが可能である。タッピングねじ２２は、石膏ボード２０中にねじ込まれた状態で図示されている。その際に、中空スピンドル３及びクラッチ６は結合解除位置を占めており、駆動モータ２からねじ込みスピンドル５へのトルク伝達は中断されている。
【００２２】
駆動モータ２及び中空スピンドル３の間の動力伝達経路に含まれるクラッチ６は、ねじ込み方向側に位置する第１クラッチ部分７と、ねじ込み方向とは反対側に位置する第２クラッチ部分８とを具えている。第１クラッチ部分７は、中空スピンドル３と堅固に結合され、第１ばね９のばね力に抗しつつ第２クラッチ部分８に向けて変位可能とされている。また、第２クラッチ部分８は、中空スピンドル３に対して軸線方向に変位可能であり、かつ、円周方向に自由回転可能とされており、第２ばね１０のばね力に抗しつつ、ねじ込み方向とは反対側に位置する歯車機構２４のかさ歯車１１に向けて変位可能とされている。かさ歯車１１は、これを中空スピンドル３が同軸的に貫通する配置とされ、かつ、駆動モータ２の駆動軸１９に設けた歯車と噛合わされている。
【００２３】
中空スピンドル３の後方には、電磁石１７のコイルと、このコイル内でねじ込み方向と平行に変位し得る質量部材１５とが同軸的に配置されている。質量部材１５は磁化可能部分と硬質インサート１６とを有する。質量部材１５におけるインサート１６は、ねじ込みスピンドル５の後端面を打撃するものであり、一般に市販されている硬質のシリンダピン等で構成することができる。質量部材１５全体の運動エネルギは、インサート１６を介してねじ込みスピンドル５に伝達可能とされている。
【００２４】
質量部材１５は、復帰ばね２３により初期位置に保持される。初期位置では、質量部材１５における磁化可能部分の大半が電磁石１７のコイル外に位置する。
【００２５】
ねじ込みスピンドル５の長さを適切に設定することにより、中空スピンドル３の軸線方向変位に基づいてクラッチ６がねじ込み方向と反対側で係止された場合にのみ、ねじ込みスピンドル５の後端面を打撃可能とする。その結果、付加的な構成要素を要せずに所要の押圧力を確保することが可能である。質量部材１５による空撃ちは、コイル保持部材における適当なストッパ部分２５により阻止される。電磁石１７のコイルは、図示しない電子制御回路等により制御可能とされており、支持フレーム２１を検知するセンサ（図示せず）からの出力信号に応じて、コイルに特定の時間だけ所定の電圧が供給される。その際に生じる磁力により、磁化可能な質量部材１５が復帰ばね２３のばね力に抗してねじ込み方向に加速される。
【００２６】
質量部材１５がねじ込み方向に加速される瞬間にクラッチ６が押し込まれると、中空スピンドル３の後端側に位置する質量部材１５がねじ込みスピンドル５に当接し、その運動エネルギを打撃力としてねじ込みスピンドル５、スクリュービット１８及びタッピングねじ２２に伝達する。また、打撃工程が終了すると、質量部材１５は復帰ばね２３により再び初期位置まで復帰する。前述したとおり、タッピングねじ２２の締付工程は、その先端が支持フレーム２１の肉厚を通過する時点で開始され、クラッチ６が解除された時点で完了する。
【００２７】
例えば、支持フレーム２１の表面に対するタッピングねじ先端の接触を検出する電子センサ２６を使用し、その出力信号に基づいて打撃を自動的に発生することができる。そのためには、クラッチ６の係止状態でセンサ２６を、ねじ込みスピンドル５、支持フレーム２１の表面及び電磁石１７に対して破線で示すように電気接続する必要がある。その際に不所望の干渉要因を排除するため、ねじ込みスピンドル５は、プラスチック製の軸受ブッシュや、トルク伝達用の非導電性セラミックボール等により、電気的な絶縁状態で配置されている。
【００２８】
上述した電気接続のため、導電性の軸受ブッシュを使用することが可能である。クラッチ６が解除されると、ねじ込みスピンドル５の解除端部が、ブッシュと工具ホルダ４との間に電気的に分離した空隙を形成する。この場合には、クラッチ６を係止する際の軸線方向運動により電気接続が達成されるため、付加的な誤解除及び空撃ちを防止することが可能である。
【００２９】
上述したセンサ２６として、ねじ込みスピンドル５、スクリュービット１８及びタッピングねじ２２を含み、かつ、支持フレーム２１を任意的に含むシステム全体の容量を比較測定する形式のセンサを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の好適な実施形態によるスクリュードライバ装置の要部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  ハウジング
２  駆動モータ
３  中空スピンドル
４  工具ホルダ
５  ねじ込みスピンドル
６  クラッチ
７  第１クラッチ部分
８  第２クラッチ部分
９  第１ばね
１０  第２ばね
１１  かさ歯車
１２  長手方向溝
１３  係止素子
１４  半径方向孔
１５  質量部材
１６  インサート
１７  電磁石
１８  スクリュービット
１９  駆動軸
２０  石膏ボード
２１  支持フレーム
２２  タッピングねじ
２３  復帰ばね
２４  歯車機構
２５  ストッパ
２６  センサ
【図１】
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