(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のケースと、前記ケース内に配置され、先端部にビットが取り付けられる支軸と、前記ケースから前記支軸へ伝達されるトルクが設定トルク値に達するとトグル動作が行なわれてクリック感が得られる前記ケース内に配置されたトグル式のトルク検知機構を有し、前記トグル式のトルク検知機構は、軸方向に沿って対向配置され、前記支軸側に連結されたトグルシート及び前記ケースと一体に回転するトグルレストと、前記トグルシートと前記トグルレストとの対向面に夫々形成した複数の凹陥部と、前記トグルシートと前記トグルレストの夫々対応する複数の凹陥部の間にそれぞれ配置したトグルと、加圧ばねにより前記トグルシートを前記複数のトグルを介して前記トグルレストに押圧するばね力を調節可能な加圧機構と、を備え、前記ケースに付与されたトルクが前記加圧ばねの加圧力により設定されたトルク値に達すると、前記複数のトグルが傾動して前記トグルシートを前記加圧バネのばね力に抗して軸方向に移動させてトグル動作が行なわれるトルクドライバにおいて、
前記トグルシートと前記トグルレストの対向面に夫々形成される複数の凹陥部は、前記トグルシートの軸心を中心とする同一円周上に中心を有する有底の円形穴部に形成されていて、該円形穴部の底面を、前記トグルシートの軸心と当該円形穴部の中心とを結ぶ直線に対して直交する直交線に沿ってねじの締付方向で見て手前側から先端側に向かって深くなる傾斜面とし、該円形穴部の先端側縁部における傾斜最深底部を断面略Ｖ字形状に形成し、さらに前記トグルは針状に形成されていて、前記凹陥部における前記傾斜最深底部に前記トグルの端部を係合させたことを特徴とするトルクドライバ。
【請求項２】
前記トグルは、両端部が球面に形成され、先端部から中央に向かうに従って直径が漸増する紡錘形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトルクドライバ。
【請求項３】
前記凹陥部は、前記トグルシートと前記トグルレストの対向面に夫々３個形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のトルクドライバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、予め設定したトルク値に達するとクリック感が得られ、正確なねじ締めができる極小ねじ用のプリセット型トルクドライバに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
時計、コンピュータ、精密電子機器等に用いられる極小ねじを締め付ける極小ねじ用のプリセット型トルクドライバとしては、図７に示す構造のものがある。このプリセット型トルクドライバは、実公昭44−13999号公報に開示のもので、ケース６を摘んで時計回り方向に回すと、トグルレスト５に回転トルクが伝達され、円板状又は棒状のトグル11,11´を介してトグルレスト５のトルクがトグルシート４に伝達される。トグルシート４は、ケース６内を軸方向に移動可能となっており、軸心部を貫通するドライバ軸２とは軸周りに一体的に回転し、軸方向には相対移動する。このドライバ軸２はトグルレスト５に対して軸方向移動不能で、軸回りに回転可能に支持されており、トグルシート４と一体に回転することにより、先端部に固定のカップラ３に取り付けられたビット１で不図示のねじを締め付けるようになっている。
【０００３】
ケース６に対するねじ筒９のねじ込み位置を調節することにより、トグル11,11´を介してトグルシート４がばね１０によりトグルレスト５に加圧される加圧力が変更され、ケース６に与えられる締め付けトルクがねじ筒９で調節された設定トルク値に達すると、回転不能状態のトグルシート４に対してトグルレスト５はケース６と共にさらに時計回転方向に回転する。すると、トグル11,11´は、軸方向に平行となる方向に傾斜角度が変化し始め、トグルシート４をばね１０のバネ力に抗して軸方向前方に向けてトグルレスト５との間隔を広げるように移動し、トグル11,11´が所定の傾斜角度に達すると所謂トグル動作が働いてクリック感が得られるようになっている。
【０００４】
また、このトグル動作に伴うクリック感が得られる傾斜角度を超えてトグルレスト５が過度に回転するのを防止するために、トグルレスト５に軸方向に沿って設けたストッパーピン８が、トグルシート４の切り欠き部の一端部に当接し、トグルシート４に対するトグルレスト５の回転を規制している。なお、７はトグルレスト５に軸方向に沿って螺着された補正ねじで、先端がトグルシート４に当接してトルク値の補正を行なえるようにしている。
【０００５】
このトグル式のトルク検出機構は、図８、図９に示すように、トグルシート４とトグルレスト５の対向面に夫々凹陥部４ａ,４ｂ、５ａ,５ｂが形成され、対向する凹陥部４ａと５ａとの間に円板状のトグル11´、凹陥部４ｂと５ｂとの間に円板状のトグル11が夫々配置されている。トグルシート４の凹陥部４ａと４ｂは軸心対称位置に配置されていて、図８（ｂ）、図９（ｂ）に示すように、正面から見て径方向に帯状に形成され、図８（ａ）、図９（ａ）に示すように、側面から見て右ねじ周り方向となる一端面４ａ１,４ｂ１に向けて徐々に深くなるようにＶ字状に形成され、このＶ字部にトグル11,11´の一端部が当接するようになっている。また、トグルレスト５の凹陥部５ａと５ｂも同様に形成され、凹陥部５ａと５ｂの一端面５ａ１,５ｂ１側に形成されたＶ字部にトグル11,11´の他端部が当接するようになっており、トグル11,11´は対角位置にある凹陥部4ａと凹陥部５ａのＶ字部に傾斜して配置されることになる。
【０００６】
また、トルクドライバのトグル式の他のトルク検出機構としては、図１０に示す構成のものがある。これは、実公昭52−28229号公報に開示されもので、トグルシート４とトグルレスト（不図示）に、周方向の３箇所に、図８、図９と同様の凹陥部４ａ,４ｂ,４ｃが形成され、これらの凹陥部の間に配置されるトグル11は円盤（略そろ盤玉）状のものが用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のトルクドライバにおけるトグル式のトルク検出機構は、対向する凹陥部４ａと５ａ、凹陥部４ｂと５ｂとは周方向に所定の角度の位相差を有して正対した位置を通常位置として設定され、設定トルク値に達すると、トグルレスト５がトグルシート４に対して回転し、トグル11,11´が立ち上がり始めることになるが、その時トグル11,11´は凹陥部の径方向に延びるＶ字部に係合しながら一端側が径方向外方に、他端側が径方向内側に沿ってスライドし、丁度捩じられるようにして立ち上がる。
【０００８】
したがって、トグルシート４とトグルレスト５に対するトグルの両端部における当接位置が、軸心を中心とする同心円上に位置しないため、その分トグルシート４とトグルレスト５の外径を大きくしなければならず、トルクドライバの大径化を招いていた。
【０００９】
そこで、本願発明は、このような従来の問題を解決し、小型で小径化を可能とし、併せて極小のねじをより高精度に所定のトルクで締め付けできるトルクドライバを提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、筒状のケースと、前記ケース内に配置され、先端部にビットが取り付けられる支軸と、前記ケースから前記支軸へ伝達されるトルクが設定トルク値に達するとトグル動作が行なわれてクリック感が得られる前記ケース内に配置されたトグル式のトルク検知機構を有し、前記トグル式のトルク検知機構は、軸方向に沿って対向配置され、前記支軸側に連結されたトグルシート及び前記ケースと一体に回転するトグルレストと、前記トグルシートと前記トグルレストとの対向面に夫々形成した複数の凹陥部と、前記トグルシートと前記トグルレストの夫々対応する複数の凹陥部の間にそれぞれ配置したトグルと、加圧ばねにより前記トグルシートを前記複数のトグルを介して前記トグルレストに押圧するばね力を調節可能な加圧機構と、を備え、前記ケースに付与されたトルクが前記加圧ばねの加圧力により設定されたトルク値に達すると、前記複数のトグルが傾動して前記トグルシートを前記加圧バネのばね力に抗して軸方向に移動させてトグル動作が行なわれるトルクドライバにおいて、前記トグルシートと前記トグルレストの対向面に夫々形成される複数の凹陥部は、前記トグルシートの軸心を中心とする同一円周上に中心を有する有底の円形穴部に形成されていて、該円形穴部の底面を、前記トグルシートの軸心と当該円形穴部の中心とを結ぶ直線に対して直交する直交線に沿ってねじの締付方向で見て手前側から先端側に向かって深くなる傾斜面とし、該円形穴部の先端側縁部における傾斜最深底部を断面略Ｖ字形状に形成し、さらに前記トグルは針状に形成されていて、前記凹陥部における前記傾斜最深底部に前記トグルの端部を係合させたことを特徴とする。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明で、前記トグルは、両端部が球面に形成され、先端部から中央に向かうに従って直径が漸増する紡錘形状に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、上記いずれかの発明で、前記凹陥部は、前記トグルシートと前記トグルレストの対向面に夫々３個形成したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１から図６は本発明によるトルクドライバの実施の形態を示す。
【００１４】
図１はトルクドライバの全体構成を示す縦断面図、図２はその外観図を夫々示す。
【００１５】
先ず、図１、図２に基づいて本実施の形態のトルクドライバの全体構成を説明する。
【００１６】
20はトルクドライバの外装部材をなす円筒状に形成されたケースで、軸心部にロータリクラッチRCを備えた主支軸21が配置されている。ケース20の前端部には、ねじ筒９が螺着され、ねじ筒９の先端部にビット１が交換可能に取り付けられるカップラ３が内装されている。
【００１７】
一方、ケース20の後端部側には、トグルシート22とトグルレスト23とが軸方向に沿って対向配置され、前方に配置されたトグルシート22は、上記したロータクラッチRCを構成しているクラッチスリーブRC１に軸回りに一体的に回転するように係合すると共に、後記するスプリング10の軸方向のばね力がクラッチスリーブRC１を介してトグルシート22に伝達されるようになっている。このクラッチスリーブRC１は、ケース20内を軸方向及び軸回りに対し夫々移動自在に取り付けられており、ケース20に加わるトルクがクラッチスリーブRC１に直接伝達されないようになっている。
【００１８】
クラッチスリーブRC１の内周面にメスのセレーション部RC２が形成され、主支軸21の軸方向中央部に形成されたクラッチギア21aがこのセレーション部RC２に所定の噛み合い量で軸方向に噛み合っている。また、主支軸21には、クラッチギア21aの後方に支持円板部21bが形成され、クラッチスリーブRC１の内周面に当接してクラッチスリーブRC１を主支軸21に対して軸方向移動可能、且つ軸回りに回転可能に支持している。
【００１９】
クラッチスリーブRC１の前端部とねじ筒９の間には、トルク値を設定するためのスプリング10が配置され、ねじ筒９を締め付けるとスプリング10が縮められ、締め付け量に応じたばね力がクラッチスリーブRC１を介してトグルシート22に伝達される。
【００２０】
トグルシート22は、複数のニードルトグル24を介してトグルレスト23に連結されている。このトグルレスト23は、ケース20内に軸方向移動可能で、軸回りにはケース20と一体に回転するように、例えばケース20の内周に軸方向に沿って形成した凹部にトグルレスト23の外周部に形成した凸部が係合するようにしている。
【００２１】
トグルシート22とトグルレスト23との軸心部には、主支軸21が貫通しており、トグルレスト23の後端側には主支軸21が貫通する大径の貫通孔23aが形成され、この貫通孔23aには、補正ねじ軸25の先端ねじ筒部25aが螺合している。そして、先端ねじ筒部25aの内部に主支軸21の後端部が挿入され、主支軸21の後端がボール26を介して先端ねじ筒部25aの内部の奥壁25bに当接している。なお、ボール26は該奥壁25bの円錐凹部内に嵌り込んでいるので、主支軸21は軸心を合わせた状態でケース20内に支持されている。
【００２２】
補正ねじ軸25には外周部にフランジ部25cを有し、このフランジ部25cに突き当てるようにして外周にねじ部が形成された筒状のゼロ調整ねじ筒27が補正ねじ軸25に装着されている。なお、補正ねじ軸25の外周部には、挿入される主支軸21の後端部に形成されたくびれ部21cに係合する軸止部材29が外部から嵌り込む切り欠き部25dが形成され、この軸止部材29によって主支軸21が補正ねじ軸25から抜け出ないようにしている。
【００２３】
ゼロ調整ねじ筒27は、ケース20の後端部にねじ込まれるケースベース28の内周に形成されたねじ部にねじ込まれている。そして、ゼロ調整ねじ筒27の後端面に形成された凹部に不図示の治具を係合させて回動し、ゼロ調整ねじ筒27を回動させながら軸方向に沿って前方又は後方に移動させると、補正ねじ軸25がスプリング10のばね力に抗して或いはばね力を受けてトグルレスト23,ニードルトグル24,トグルシート22で構成されるトグル式のトルク検知機構及びクラッチスリーブRC１を一体的に軸方向の前方又は後方に移動させ、ゼロ調整を行なう。
【００２４】
また、補正ねじ軸25の後端部には、グリップ部30が回転自在に取り付けられ、ゼロ調整ねじ筒27に対して補正ねじ軸25を回転させると、主支軸21を光軸方向前方又は後方に移動させる。すると、主支軸21の支持円板部21bがクラッチスリーブRC1を前方又は後方に移動させ、クラッチスリーブRC1の移動に伴ってトグルシート22も軸方向に移動し、トグルシート22とトグルレスト23との間隔が調整され、これによりトグルシート22とトグルレスト23との間に配置されたニードルトグル２４の角度が調整され、トグルの作動位置が調整されることになる。なお、補正ねじ軸25の後端部25eに補正ねじ止リング31が係合し、この補正ねじ止リング31の外周部がケースベース28の後端部の内周面に係合することにより、補正ねじ軸25の回転が規制されるようになっており、補正ねじ軸25と補正ねじ止リング31との係合、及び補正ねじ止リング31とケースベース28との係合は、例えばねじ結合により行なわれている。
【００２５】
上記した構成において、ケース20を右周り方向に回転させると、トグルレスト23がケース20と一体に回転し、複数のニードルトグル24を介してトグルシート22が右周りに回転する。トグルシート22が右周りに回転すると、クラッチスリーブRC２を介して主支軸21が右周りに回転し、カップラ3を経てビット１が右回りに回転してねじを締め付ける。
【００２６】
トグルシート22はトルク値の設定のためにねじ筒９の調整によりスプリング10の軸方向におけるばね力が作用し、このばね力が複数のニードルトグル24を介してトグルレスト23に伝達されており、ケース20に加えられるトルクが該設定されたトルク値に達すると、複数のニードルトグル24に与えられる軸方向の分力がトグルシート22に付与されているスプリング10の軸方向におけるばね力よりも大きくなり、トグル機構が作動して複数のトグル24がトグルシート22をスプリング10のばね力に抗して前方に移動させる。そして、複数のトグル24が所定の角度立ち上がると所謂クリック感が得られ、設定トルク値に達したことが実感されることになる。
【００２７】
なお、ケース20をこの位置からさらに回し過ぎると、トグルレスト23がトグルシート22に対して所定角度以上に回転し、ニードルトグル24が立ち上がり過ぎとなり、ニードルトグル24が容易に元の位置に復帰できなくなるので、トグルレスト23にストッパピン32を固定し、このストパピン32の先端部をトグルシート22の外周部に形成された切り欠き部22a内に配置し、トグルレスト23の回動範囲を規制するようにしている。
【００２８】
また、トグルシート22がニードルトグル24に押されて前方に向け移動すると、クラッチスリーブRC2も前方に移動し、クラッチギア21aとの軸方向における噛合が外れ、主支軸21にトルクが伝達されないので、ねじの頭を傷めたり、トグル機構等を損傷させることがない。
【００２９】
次に、本実施の形態におけるトグル式のトルク検知機構を、図３から図９を用いて説明する。
【００３０】
本実施の形態において、トグル24は、例えば図４に示すように、両端面が球面に形成され、両端部から長さ方向中央に向かって略真円の直径が漸増する紡錘形状に形成されたもので、例えば米粒程度の大きさのものが用いられている。
【００３１】
トグルシート22とトグルレスト24との対向面には、略真円状の凹陥部が軸心Ｏを中心とし、それぞれ同じ半径の同心円上にそれぞれ３個づつ形成されており、図３はトグルシート22側に形成した前記凹陥部33、34、35を示している。図３において、トグルシート22に形成したこれらの凹陥部33〜35は、軸心の回りに120度の間隔で配置されており、各凹陥部33〜35の底面は傾斜面に形成されている。すなわち、前記凹陥部33、34、35は有底の円形穴部に形成されている。
【００３２】
これら各凹陥部33〜35の形状をさらに詳しく説明すると、各凹陥部33〜35の中心とトグルシート22との軸心を結ぶ線をL1〜L3とし、これらの線L1〜L3と直交し、且つ該各凹陥部33〜35の中心を通る中心線をL1a、L2a、L3aとした場合、図４から図６におけるトグルシート22の断面はこれらの中心線L1a、L2a、L3aでの軸方向における断面を示している。
【００３３】
そして、各凹陥部33〜35の底面における傾斜面は、上記した中心線L1a、L2a、L3a方向に沿って傾斜し、トグルシート22の軸心Ｏを中心として右周り方向において、手前側から前方に向かって深くなるように傾斜しており、図４に示すように、傾斜最深部33a、34a、35aは右周り方向の先端部に形成されている。
【００３４】
トグル24の球面形状の先端部がこれらの凹陥部33〜35における傾斜最深部33a、34a、35aに係合されるが、傾斜最深部33a、34a、35aは断面略Ｖ形状に形成され、平面視で先端側が弧状に形成されているので、トグル24の先端部はそれぞれ中心線L1a、L2a、L3aと夫々の傾斜最深部33a、34a、35aにおける弧部とが交わる点33b、34b、35bに当接することになる。
【００３５】
また、トグルレスト23においても、同じ構成の凹陥部36、37、38が軸回り方向に120度の間隔を有して形成されている。
【００３６】
本実施の形態のトグル式のトルク検知機構は、負荷が加わっていない図１に示す非使用状態において、トグルシート22の凹陥部とトグルレスト23の凹陥部とは、正対する位置から周方向に所定の角度ずれた位置で、図４に示すように、対向する凹陥部の傾斜最深部同士が斜めに向かい合う位置となるように設定されている。そして、これら対向する凹陥部の間にトグル24を夫々位置している。
【００３７】
図４は上記した非使用状態である初期位置でのトグルシート22の凹陥部33（34、35）と、トグルレスト23の凹陥部36（37、38）との位置関係及びトグル24の配置状態を示し、図５は上述のクリック感が得られるトグル動作位置でのトグルシート22の凹陥部33（34、35）と、トグルレスト23の凹陥部36（37、38）との位置関係及びトグル24の配置状態を示している。図６は、上記した初期位置とトグル動作位置との間でのトグルシート22とトグルレスト23との軸方向における間隔と軸心Ｏを中心とした周方向における位置、及びトグル24の傾斜状態を示している。
【００３８】
図４に示す初期位置において、トグルシート22の凹陥部33の中心線L1aと傾斜最深部33aにおける弧部とが交わる点33bと、この凹陥部33に対応するトグルレスト23の凹陥部36における上記点33bと同様の点36bとは、軸心Ｏを中心とする同じ半径の同心円上に存在する。この状態は図４に示す初期位置から図５に示すトグル作動位置の間においても維持されている。また、点33bと36bは、凹陥部33と凹陥部36との平面視において周方向の一番奥まった部分にある。さらに、ニードルトグル24の両端部は球面形状に形成されており、凹陥部33と凹陥部33と36の最深部33a、36aの底面をスムーズに摺動可能である。このため、これらの対をなす凹陥部33と36との間に配置されているトグル24の軸方向に対して作用する力は、上記した点33bと36bとの上記した範囲内でどのような位置にあってもこの点33bと36bに集中し、しかもトグル24の両端部が球面であるために一種のピボット軸受としても作用するので、点33bと点36bとの軸心Ｏの回りにおける相対位置がずれ、しかもトグル24の傾斜角が変更されてもトグル24の両端部は軸心Ｏから等距離に位置する。
【００３９】
したがって、従来のようにトグルの両端部が描く径方向における軌跡がトグルシートとトグルレストの間で異なるということがないため、トグルシート22とトグルレスト23とを同じ外径に形成することができ、トルクドライバの外径を小径とでき、トルクドライバのさらなる小型化を達成することができる。
【００４０】
また、本実施の形態では、トグル24の傾動動作に際してトグル24の両端部は軸心Ｏから等距離に存在し、またねじれて傾動するようなこともないため、トルク値の管理を高精度に行なうことができることになる。
【００４１】
なお、本実施の形態ではトグルシートとトグルレストの対向面に凹陥部を夫々３個設けた例を示しているが、４個設けても良い。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、トグルシートとトグルレストの凹陥部に夫々係合する針状のトグルの両端部は、共通の軸心から共に同じ半径の円周上に位置するため、トグルシートとトグルレストとを共に同じ外径とすることができ、トグル式のトルク検知機構の外径を小さくでき、結果としてトルクドライバのより一層小型小径化することができ、極小のねじを締めるトルクドライバに適する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すトルクドライバの縦断面図
【図２】図１の外観図
【図３】図１のトグルシートの正面図
【図４】初期位置でのトグルシートとトグルレスト及びトグルの状態を示す断面図
【図５】トグル作動位置でのトグルシートとトグルレスト及びトグルの状態を示す断面図
【図６】初期位置とトグル作動位置との間におけるトグルシートとトグルレスト及びトグルの状態を示す断面図
【図７】従来のトルクドライバの縦断面図
【図８】図７のトグルシートを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はＡ矢視図
【図９】図７のトグルレストを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はＡ矢視図
【図１０】従来の他のトルクシートの正面図
【符号の説明】
１  ビット
３  カップラ
９  ねじ筒
10  スプリング
20  ケース
RC  ロータリクラッチ
21  主支軸
22  トグルシート
23  トグルレスト
RC１  クラッチスリーブ
RC２  セレーション部
21a  クラッチギア
21b  支持円板部
21c  くびれ部
24  ニードルトグル
23a  貫通孔
25  補正ねじ軸
25a  先端ねじ筒部
25b  奥壁
25c  フランジ部
25d  切り欠き部
26  ボール
27  ゼロ調整ねじ筒
28  ケースベース
29  軸止部材
30  グリップ部
31  補正ねじ止リング
32  ストッパピン
33〜38  凹陥部
L1〜L3  線
L1a、L2a、L3a  中心線
33a、34a、35a  傾斜最深部
33b、34b、35b  点
【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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【図９】
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【図１０】
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