(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを収容した機体と、同一軸線上に配置された第１および第２のスピンドルと、第１および第２のクラッチカムと、クラッチ係合規制手段と、前記第２クラッチカムの位置規制手段とを有する電動スクリュードライバであって、
前記第１スピンドルは、前記機体方向に相対移動可能とされるとともに、前記機体に向かう端部側に前記第１クラッチカムが配置され、他端側にねじ締付用の工具ビットが接続され、
前記第２スピンドルは、前記モータに接続されて回転し、
前記第１クラッチカムは、前記第１スピンドルの軸方向に相対移動可能とされつつ該第１スピンドルとともに回転するように、リード溝と、該リード溝に係合する第１スチールボールとを介して前記第１スピンドルと連結され、
前記第２クラッチカムは、前記第２スピンドルの軸方向に相対移動可能とされつつ該第２スピンドルとともに回転するように、カム溝と、該カム溝に係合する第２スチールボールとを介して前記第２スピンドルと連結され、
前記第１クラッチカムと前記第２クラッチカムは、互いに軸方向に相対移動することで係合あるいは離反され、係合時には前記第２クラッチカムから前記第１クラッチカムに駆動トルクが伝達され、離反時には駆動トルクの伝達が遮断される構成とされ、
前記クラッチ係合規制手段は、前記第１クラッチカムと、前記第２クラッチカムとが互いに離反する方向に付勢力を付与する係合規制用スプリングによって構成され、
前記第２クラッチカムの位置規制手段は、
前記モータの駆動トルクを前記工具ビットに伝達する際に前記工具ビットに被加工材側から加わる反動トルクが所定の範囲内にあるときには、前記第２クラッチカムを前記第１クラッチカム側に近接したトルク伝達許容位置に規制し、前記反動トルクが所定の範囲を超えたときは、前記第２クラッチカムが前記トルク伝達許容位置から機体側のトルク伝達禁止位置に移動することを許容する位置規制用スプリングと、
前記第２クラッチカムが前記位置規制用スプリングに抗して前記トルク伝達許容位置から前記トルク伝達禁止位置へと移動されたとき、前記第２クラッチカムを前記モータによる回転が維持された状態のままで前記トルク伝達禁止位置に維持するとともに、前記トルク伝達許容位置に移動することを規制するストッパーと、を有し、
前記クラッチ係合規制手段を構成する前記係合規制用スプリングは、前記第２クラッチカムが前記トルク伝達禁止位置に移動されて前記第１クラッチカムとの係合が解除されたとき、前記第１クラッチカムを前記第２クラッチカムから離反する側へ移動させることを特徴とする電動スクリュードライバ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動スクリュードライバであって、
前記第１クラッチカムおよび第２クラッチカムは、それぞれ対向する箇所に互いに噛み合い係合するクラッチ歯を有することを特徴とする電動スクリュードライバ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動スクリュードライバであって、
前記ストッパーは、前記第２クラッチカムが前記トルク伝達禁止位置に移動したときに、前記第２スピンドルの周面から出没可能に突出し、前記第２クラッチカムを前記トルク伝達禁止位置に係止することを特徴とする電動スクリュードライバ。
【請求項４】
請求項３に記載の電動スクリュードライバであって、
前記ストッパーは、前記第２スピンドルに設けられ、該第２スピンドルの径方向に移動するスチールボールによって構成されていることを特徴とする電動スクリュードライバ。
【請求項５】
モータを収容した機体と、同一軸線上に配置された第１および第２のスピンドルと、第１および第２のクラッチカムと、クラッチ係合規制手段と、を有する電動スクリュードライバであって、
前記第１スピンドルは、前記機体方向に相対移動可能とされるとともに、前記機体に向かう端部側に前記第１クラッチカムが配置され、他端側にねじ締付用の工具ビットが接続され、
前記第２スピンドルは、前記モータに接続されて回転し、
前記第１クラッチカムは、前記第１スピンドルの軸方向に相対移動可能とされつつ該第１スピンドルとともに回転するように、リード溝と、該リード溝に係合する第１スチールボールとを介して前記第１スピンドルと連結され、
前記第２クラッチカムは、前記第２スピンドルの軸方向に相対移動可能とされつつ該第２スピンドルとともに回転するように、カム溝と、該カム溝に係合する第２スチールボールとを介して前記第２スピンドルと連結され、
前記第１クラッチカムと前記第２クラッチカムは、互いに軸方向に相対移動することで係合あるいは離反され、係合時には前記第２クラッチカムから前記第１クラッチカムに駆動トルクが伝達され、離反時には駆動トルクの伝達が遮断される構成とされ、
前記クラッチ係合規制手段は、前記第１クラッチカムと、前記第２クラッチカムとが互いに離反する方向に付勢力を付与する係合規制用スプリングによって構成され、
前記第１クラッチカムは、前記モータの駆動により前記第２スピンドルおよび前記第２クラッチカムが一体に回転されている状態において、前記第１スピンドルが前記機体側へ移動されたとき、前記第１スピンドルとともに前記機体側へ移動して前記第２クラッチカムと噛み合うとともに、当該噛み合いにより第２クラッチカムとともに回転動作されることに伴い前記係合規制用スプリングの付勢力に抗しながら前記リード溝に係合する前記第１スチールボールを介して前記第２クラッチカムに向って更に移動され、これによって前記第２クラッチカムに対して完全に噛み合い係合する構成とされていることを特徴とする電動スクリュードライバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイレントクラッチを備えた電動スクリュードライバであって、とりわけ締付トルクを管理しながらのネジの締付作業に好適に用いられるサイレントクラッチを備えた電動スクリュードライバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開昭６１−２１９５８１号に開示されるように、従来の電動スクリュードライバとして、工具ビットと該工具ビットに回転駆動トルクを付与するためのモータとをサイレントクラッチで連結することによって、ねじ締付作業時の騒音や振動を低減する技術が知られている。このサイレントクラッチによれば、締付対象であるねじが被加工材に対して一定量の締込み深さに達した場合に、当該締込み深さに基づいてクラッチによる回転トルク伝達が迅速に解除され、クラッチ歯同士の回転接触を回避することにより、騒音を抑制する構成とされている。
【０００３】
ところで、締付作業対象であるねじの形態の一つとして、鉄板等の金属材料に止着されて材料を固定するためのねじがある。かかるねじの締付作業を行う場合、ねじの締込み深さではなく、ねじの締付トルク量に応じて締付作業を完了するものであり、締付トルクに応じてクラッチの断続を確実に行う必要がある。ねじが金属材料に締付けられ締付トルクが過大となった状態でクラッチの解除が迅速かつ確実になされていないと、もはや回転できない工具ビット側のクラッチ部材と、回転するモータ側のクラッチ部材とが互いに当接し、異音や振動が生じてしまうことになるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ねじ締付トルクに応じてクラッチを解除する場合に、異音や振動を確実に抑制することが可能な電動スクリュードライバ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】
上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明においては、モータを収容した機体と、第１スピンドル、第２スピンドル、第１クラッチ手段、第２クラッチ手段、クラッチ係合規制手段および第２クラッチ手段の位置規制手段を有する電動クリュードライバが構成される。
【０００６】
第１スピンドルは、機体方向に相対移動可能とされるとともに、該機体に向かう端部側に第１クラッチ手段が配置され、他端側にねじ締付用の工具ビットが接続される。機体には典型的にはモータを収容したモータハウジングが該当する。第２スピンドルは、モータに接続されて回転する。典型的には遊星歯車を用いた減速機構を介してモータに接続され回転する構成が好ましい。
【０００７】
第１クラッチ手段は、第１スピンドルの軸方向に相対移動可能とされつつ該第１スピンドルとともに回転する。また第２クラッチ手段は、第２スピンドルの軸方向に相対移動可能とされつつ該第２スピンドルとともに回転するとともに、第１スピンドルが機体側に相対移動する場合に第１クラッチ手段と係合してモータの駆動トルクを工具ビットに伝達する。第１スピンドルは、典型的には、作業者がねじ締付作業時に機体を工具ビットとともに被加工材方向へ押し付けることによって生じる押し込み荷重の反力によって機体側に相対移動する。なお工具ビットに回転トルクを付与するモータとしては、交流モータや直流ブラシレスモータ等の様々なモータを採用可能である。
【０００８】
クラッチ係合規制手段は、第１クラッチ手段、第２クラッチ手段とが互いに離反する方向に付勢力を付与する。この第１クラッチ手段および第２クラッチ手段を離反する付勢力により、本発明のサイレントクラッチとしての機能が確保されることになる。付勢力付与の典型例としては、第１クラッチ手段と第２クラッチ手段との間に介装された付勢スプリングがこれに該当する。サイレントクラッチとしての機能を確保するため、クラッチ係合規制手段による付勢力は、ねじ締付作業が完了する際に第1クラッチ手段と第２クラッチ手段との係合の解除が瞬時かつ確実に行われるように適宜設定するのが好ましい。
【０００９】
第２クラッチ手段の位置規制手段は、第１および第２位置規制手段を有する。第１位置規制手段は、モータの駆動トルクを工具ビットに伝達する際に工具ビットに被加工材側から加わる反動トルクが所定の範囲にある場合に、第２クラッチ手段を第１クラッチ手段側に近接したトルク伝達許容位置に置かれるよう規制し、モータの回転トルクが工具ビットへ伝達される。「反動トルクが所定の範囲にある」の典型例としては、ねじ締付作業において未だ締付作業が完了しておらず、被加工材から工具ビットに付加される反動トルクが過大になっていない状態がこれに該当する。
【００１０】
一方、第２位置規制手段は、反動トルクが所定の範囲を超えることにより、第２クラッチ手段がクラッチ係合規制手段を介してトルク伝達許容位置よりも機体側のトルク伝達禁止位置に置かれる場合に、当該第２クラッチ手段がトルク伝達許容位置へ移動するのを規制する。「反動トルクが所定の範囲を超える」の典型例として、典型的には、ねじ締付作業において締付が完了し、これ以上は締付ができない状態のねじに更に締付トルクが加えられることにより、被加工材から工具ビットに付加される反動トルクが過大になった状態がこれに相当する。すなわち、ねじの締付が実質的に完了し、被加工材からの工具ビットへの反動トルクが所定の範囲を超えた場合、換言すれば工具ビットへの反動トルクが大きくなった場合には、トルク伝達禁止位置に置かれた第２クラッチ手段が、トルク伝達許容位置に戻らないようにし、もはや回転できないねじ側の第１クラッチ手段と、モータ側の第２クラッチ手段とが不用意に係合して騒音や振動を生じるのを抑制する構成とされている。なお第２クラッチ手段のトルク伝達許容位置からトルク伝達禁止位置への切り替えは、上記したクラッチ係合規制手段による付勢力に応じて迅速に遂行される構成とするのが好ましい。第１位置規制手段と第２位置規制手段は、全く別個に、あるいは同一ないし重複した部材をもって設置することが可能である。
【００１１】
このように請求項１に記載の発明によれば、典型的には、ねじ締付作業が実質的に完了し、ねじを含む被加工材側から工具ビットが受ける反動トルクが大きくなった場合に、第１クラッチ手段との係合が解除されてトルク伝達禁止位置に置かれた第２クラッチ手段がトルク伝達許容位置に移動するのを規制する構成とされる。これにより、ねじ締付トルクを管理しつつ作業を遂行する形態の電動スクリュードライバにおいて、クラッチ係合が迅速かつ確実に解除されるとともに、解除されたクラッチが不用意に係合して振動や騒音を生じるのを確実に抑制することができる電動スクリュードライバが提供されることとなる。
【００１２】
（請求項２に記載の発明）
上記発明につき、第１クラッチ手段および第２クラッチ手段が、それぞれ対向する箇所に互いに噛み合い係合するクラッチ歯を有する構成とするのが好ましい。このように構成することで、クラッチ歯同士の噛み合い係合を介した確実なトルク伝達が可能となる。
【００１３】
（請求項３に記載の発明）
また電動スクリュードライバにおけるストッパーは、第２クラッチカムがトルク伝達禁止位置に移動したときに、第２スピンドルの周面から出没可能に突出し、第２クラッチカムをトルク伝達禁止位置に係止するように構成するのが好ましい。このようにストッパーを第２スピンドルの周面から出没可能に構成することで、第２クラッチカムを係止するためのストッパーをコンパクトに配置することが可能とされる。
【００１４】
（請求項４に記載の発明）
請求項３に記載の発明におけるストッパーにつき、第２スピンドルに設けられ、該第２スピンドルの径方向に移動するスチールボールによって構成することが好ましい。
【００１５】
（請求項５に記載の発明）
請求項５に記載の発明においては、モータを収容した機体と、第１スピンドル、第２スピンドル、第１クラッチ手段、第２クラッチ手段およびクラッチ係合規制手段を有する電動クリュードライバが構成される。第１スピンドルは、機体方向に相対移動可能とされるとともに、機体に向かう端部側に第１クラッチ手段が配置され、他端側にねじ締付用の工具ビットが接続される。第２スピンドルは、モータに接続されて回転する。第１クラッチ手段は、第１スピンドルの軸方向に相対移動可能とされつつ該第１スピンドルとともに回転する。第２クラッチ手段は、第２スピンドルの軸方向に相対移動可能とされつつ該第２スピンドルとともに回転するとともに、第１スピンドルが機体側に相対移動する場合に第１クラッチ手段と噛み合い係合してモータの駆動トルクを工具ビットに伝達する。クラッチ係合規制手段は、第１クラッチ手段と、第２クラッチ手段とが互いに離反する方向に付勢力を付与する。更に第１クラッチ手段は、モータの駆動により第２スピンドルおよび第２クラッチ手段が一体に回転されている状態において、第１スピンドルが機体側へ移動されたとき、第１スピンドルとともに機体側へ移動して第２クラッチ手段と噛み合うとともに、クラッチ係合規制手段の付勢力に抗して第１スピンドルの軸方向へと当該第１スピンドルに対して相対状に第２クラッチ手段に向って更に移動し、これによって第２クラッチ手段に対して完全に噛み合い係合する構成とされている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態である電動スクリュードライバおよびその使用方法につき、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
本実施の形態に係る電動スクリュードライバ１００の要部が図１に示される。なお図１では、電動スクリュードライバ１００の本体部を構成するモータハウジング１１０およびハンドグリップのうち、前者を主体とした要部断面のみを示す。
【００１７】
電動スクリュードライバ１００は、概括的に見て、モータハウジング１１０、第１スピンドル１２０、第２スピンドル１３０、第１クラッチカム１４０、第２クラッチカム１５０、クラッチ係合規制スプリング１６０、第２クラッチカム位置規制手段１７０を主体として構成される。
【００１８】
このうちモータハウジング１１０は、本発明における「機体」を構成する要素である。また第１クラッチカム１４０は本発明における「第１クラッチ手段」に、第２クラッチカム１５０は本発明における「第２クラッチ手段」に対応し、さらにクラッチ係合規制スプリング１６０は本発明における「クラッチ係合規制手段」に、第２クラッチカム位置規制手段１７０は本発明における「第２クラッチ手段の位置規制手段」に対応する。
【００１９】
電動スクリュードライバ１００のモータハウジング１１０内にはモータ１１３が収容配置されている。モータ１１３として、本実施の形態ではブラシを有する直流モータないし直流ブラシレスモータが用いられている。モータ１１３の出力軸１１３aは、減速機構１１５を経由して第２スピンドル１３０に連接されている。なお減速機構１１５には減速ギアを主体とした周知の機構を採用しているため、その詳細な説明は便宜上省略する。
【００２０】
一方、第１スピンドル１２０は、第２スピンドル１３０と同軸上においてモータハウジング１１０の先端側（図１において左端側）に回転可能に設けられる。第１スピンドル１２０は、モータハウジング１１０の先端スリーブ１１０aに支持されつつ、第２スピンドル１３０との関係において、第１スピンドル１２０の長軸方向に相対移動可能に構成されている。第１スピンドル１２０の先端側には工具ビット取付用チャック１２１が設けられ、他端側（図１において右端側）には第１クラッチカム１４０が設けられる。
【００２１】
第１クラッチカム１４０は、第１スピンドル１２０の第２スピンドル１３０に向かう側の端部に第１スチールボール１４３を介在して配置される。第１クラッチカム１４０は、この第１スチールボール１４３により、第１スピンドル１２０に対し当該第１スピンドル１２０の軸方向に相対移動することが許容されるとともに、第１スピンドル１２０と一体に回転するように構成されている。第１クラッチカム１４０の第２スピンドル１３０に向かう側の端部（図１において右端側）にはクラッチ歯１４１が設けられている。
【００２２】
なお第１スチールボール１４３は、第１スピンドル１２０上に形成されたリード溝１２０ａ内において、第２スピンドル１３０へ向かう側の端部と、第２スピンドル１３０から離反する側の端部の間で移動可能に構成されている。これら両端部間で移動可能とされた第１スチールボール１４３によって第１クラッチカム１４０は第１スピンドル１２０に対し当該第１スピンドル１２０の軸方向に相対移動することが許容される。
【００２３】
そして、第１クラッチカム１４０は、ねじ締付作業時に、工具ビット（特に図示しない）を装着した電動スクリュードライバ１００に作業者が押し込み荷重を付加することにより、第１スピンドル１２０とともに、当該押し込み荷重に対するねじおよび被加工材側からの反力によって第２スピンドル１３０方向（図中右方向）に移動することになる。これらの動作の詳細については後述する。
【００２４】
第２クラッチカム１５０は、第２スピンドル１３０の第１スピンドル１２０に向かう側の端部（図１において左側端部）に第２スチールボール１５３を介在して配置される。第２クラッチカム１５０は、この第２スチールボール１５３により、第２スピンドル１３０に対し当該第２スピンドル１３０の軸方向に相対移動することが許容されるとともに、第２スピンドル１３０と一体に回転するように構成されている。
【００２５】
また第２スチールボール１５３は、第２スピンドル１３０上に設けられたカム溝１３０ａ内において、第１スピンドル１２０方向に向かう端部と、第１スピンドル１２０から離反する方向に向かう端部との間を移動することにより、第２クラッチカム１５０の位置規定部材としての役割も果たす。また第２クラッチカム１５０の第１スピンドル１２０に向かう側の端部にはクラッチ歯１５１が設けられている。なお第２スチールボール１５３について上記両端部間を軸方向に移動可能とする構成は機能上必ずしも必要ではないものの、第２クラッチカム１５３の第２スピンドル１３０に対する円滑な摺動動作を確保する観点から、本実施の形態では、上記のように両端部間を移動可能に構成している。
【００２６】
第１クラッチカム１４０と第２クラッチカム１５０との間には、クラッチ係合規制スプリング１６０が配置される。クラッチ係合規制スプリング１６０は、第１クラッチカム１４０と第２クラッチカム１５０とが互いに離反する方向に付勢力を生じる。換言すれば、クラッチ係合規制スプリング１６０は、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と、第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１との係合が解除されるように付勢力を付与する。
【００２７】
次に第２クラッチカム位置規制手段１７０の詳細な構造について説明する。
第２クラッチカム位置規制手段１７０は、付勢スプリング１７１、ストッパー１８１、ストッパー作動用ピン１８３、ストッパー係合溝１８５、リングスプリング１８７、ストッパー作動用スプリング１８９を主体として構成される。
【００２８】
このうち付勢スプリング１７１は、第２クラッチカム１５０と付勢スプリング支持ワッシャ１７９との間に装着されて、第２クラッチカム１５０が第１クラッチカム１４０へ向かうように付勢力を付与する。付勢スプリング１７１は、本発明における「第１位置規制手段」に対応する。
【００２９】
ストッパー１８１はスチールボールによって構成される。ストッパー作動用ピン１８３は、リングスプリング１８７を介在して第１スピンドル１２０に設けられるとともに、ストッパー作動用スプリング１８９によって第２スピンドル１３０に向かう方向に付勢される。ストッパー作動用ピン１８３の途上にはストッパー係合溝１８５が形成され、このストッパー係合溝１８５にストッパー１８１が嵌着して配置される。
【００３０】
ストッパー係合溝１８５のストッパー１８１への当接面はテーパ面とされており、ストッパー作動用スプリング１８９の付勢力によってストッパー作動用ピン１８３が軸方向に移動することにより、ストッパー１８１は第２スピンドル１３０の周面から出没可能に突出できるように構成されている。
【００３１】
しかしながら、図１に示す状態では、ストッパー１８１の上方に第２クラッチカム１５０の脚部が位置し、ストッパー１８１はこの第２クラッチカム１５０の脚部に邪魔をされることにより、第２スピンドル１３０の周面から突出することが規制されている。ストッパー１８１、ストッパー作動用ピン１８３、ストッパー係合溝１８５、リングスプリング１８７およびストッパー作動用スプリング１８９は、本発明における「第２位置規制手段」に対応する要素をなす。
【００３２】
付勢スプリング１７１の第２クラッチカム１５０に対する付勢力は、設定トルク調整リング１７３、設定トルク調整用ピン１７５、設定トルク調整用スリーブ１７７および付勢スプリング支持ワッシャ１７９の協働により、後述するねじ締付トルクに対応して適宜変更調整することができる。具体的には、モータハウジング１１０の長軸回りに設定トルク調整リング１７３を回転させることにより、当該設定トルク調整リング１７３にモータハウジング１１０の長軸方向（図１においては左右方向）に微小距離だけ相対移動させる。設定トルク調整リング１７３は、設定トルク調整用ピン１７５を介してスリーブ１７７に連結されており、スリーブ１７７は、設定トルク調整リング１７３とともにモータハウジング１１０の長軸方向に相対移動する。
【００３３】
スリーブ１７７の端部には付勢スプリング支持ワッシャ１７９が取り付けられており、結果的に第２スピンドル１３０上における付勢スプリング支持ワッシャ１７９の配置位置が、第２スピンドル１３０の長軸方向に変化する。これにより付勢スプリング支持ワッシャ１７９と第２クラッチカム１５０間の付勢スプリング１７１の長さを適宜変更し、該付勢スプリング１７１の付勢力を変更し、設定トルクを調整する。
【００３４】
次に、本実施の形態に係る電動スクリュードライバ１００の作用および使用方法について説明する。電動スクリュードライバ１００のうち、第１スピンドル１２０、第２スピンドル１３０、第１クラッチカム１４０、第２クラッチカム１５０、クラッチ係合規制スプリング１６０、第２クラッチカム位置規制手段１７０を主体とした要部の構成が図２から図１０に示される。このうち図２は、本実施の形態に係る電動スクリュードライバ１００につき、ねじ締付作業が未だ開始されていない初期状態を示す。なお、図２から図１０は、電動スクリュードライバ１００の要部のみを示すととともに、各図における設定トルク調整用のスリーブ１７７7等の位置関係については、便宜上初期位置に置かれた状態を示している。
【００３５】
図２に示す状態では、第２スピンドル１３０は、モータ１１３（図１参照）の回転トルクを第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０に伝達することなく遊転する。また第２スピンドル１３０の遊転に伴って第２クラッチカム１５０も遊転する。なお第２スピンドル１３０は、モータ１１３側から第１スピンドル１２０方向に見た場合、右回りに回転している。図２に示す状態では、クラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力により、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１とは相互に離間した状態が維持される。
【００３６】
なお図２に示す状態では、第２クラッチカム１５０は付勢スプリング１７１の付勢力によって第１クラッチカム１４０方向へ付勢される一方、未だ作業者は電動スクリュードライバ１００にねじ締付のための押し込み荷重を加えていないため、第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０が第２クラッチカム１５０方向へ移動せず、両クラッチ歯１４１，１５１は離間した状態、すなわちクラッチ非係合状態が維持される。
【００３７】
さらに図２に示す状態では、ストッパー１８１の上部に第２クラッチカム１５０の脚部が位置するため、ストッパー１８１は当該第２クラッチカム１５０の脚部によって抑えられて第２スピンドル１３０の周面から外方に突出するのを規制されている。
【００３８】
また図２に示す状態では、第２スチールボール１５３が、カム溝１３０ａ内において第１スピンドル１２０（ないし第１クラッチカム１４０）に向かう側の溝端部に位置し、第２クラッチカム１５０は第１クラッチカム１４０側へ臨むよう、第２スピンドル１３０上における第２クラッチカム１５０の相対的位置が規定されている。
【００３９】
図２に示す初期状態からねじ締付作業を開始する場合、ねじを被加工材へ進入させるべく、作業者は電動スクリュードライバ１００を被加工材方向（図中左方向）へ押し込んでいく。なお、ねじおよび被加工材については、便宜上図示しない。作業者が電動スクリュードライバ１００に押し込み荷重を加えることにより、第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０は、工具ビットないし被加工材側からの押し込み荷重に対する反力により第２スピンドル１３０方向へ押圧され移動していく。この状態が図３に示される。
【００４０】
図３では、押し込み荷重の反力により第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０が図中右方向に移動し、第１クラッチカム１４０の端部に設けられたクラッチ歯１４１が、クラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力に抗しつつ第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１へ接近する。このとき第２クラッチカム１５０には付勢スプリング１７１の付勢力が付加されており、第２クラッチカム１５０は、第２スチールボール１５３がカム溝１３０ａのうち第１スピンドル１２０に向かう側の端部に位置し、第１クラッチカム１４０に近接した位置におかれている。かくして第１クラッチカム１４０の図中右方向への移動により、第１クラッチカム１４０と第２クラッチカム１５０との相対距離は縮まっていくことになる。
【００４１】
また図３に示す状態では、ストッパー１８１は第２クラッチカム１５０の脚部によって外方に突出するのを規制されているため、第１スピンドル１２０が図中右方向に移動した場合、ストッパー作動用ピン１８３に形成されたストッパー係合溝１８５がストッパー１８１に当接し、ストッパー作動用ピン１８３の第２スピンドル１３０方向（図中右方向）への移動を規制する。従って、押し込み荷重の反力によって図中右方向に移動していく第１スピンドル１２０と、移動が規制されたストッパー作動用ピン１８３との間に介装されたストッパー作動用スプリング１８９は圧縮されていくことになる。
【００４２】
さて、図３に示す状態から、更に第１スピンドル１２０および第１クラッチカム１４０が、第２クラッチカム１５０方向（図中右方向）へ移動することにより、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１が噛み合い係合することになる。この状態が図４に示される。
【００４３】
なお、第１スチールボール１４３は、リード溝１２０ａ内にて第２スピンドル１３０へ向かう側の端部と、第２スピンドル１３０から離反する側の端部との間を移動可能とされているが、図３および図４の対比から理解されるように、両クラッチ歯１４１，１５１の噛み合い係合に際し、第２スピンドル１３０から離反する側の端部から第２スピンドル１３０に向かう側の端部へと移動することで、当該クラッチ歯１４１，１５１の噛み合い係合を許容する。
【００４４】
図４では、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１とが噛み合いを始めた状態が示され、図５では、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１とが完全に噛み合い係合した状態が示されている。図４および図５に示す状態における第２クラッチカム１５０の位置を「トルク伝達許容位置」と定義する。
【００４５】
本実施の形態では、両クラッチ歯１４１，１５１が噛み合い係合することにより、モータ１１３の回転トルクは確実にトルク伝達される。具体的には、両クラッチ歯１４１，１５１の噛み合い係合により、モータ１１３（図１参照）の回転トルクが、第２スピンドル１３０、第２スチールボール１５３、第２クラッチカム１５０、第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１、第１クラッチカム１４０、第１スチールボール１４３、第１スピンドル１２０、工具ビット取付用チャック１２１を経由して、工具ビットに伝達されることになる（工具ビット自体は便宜上図示しない）。
【００４６】
なお図５に示す状態では、図中右方向に移動しようとする第１スピンドル１２０と、ストッパー係合溝１８５がストッパー１８１に抑えられることで移動を規制されたストッパー作動用ピン１８３との間に介装されたストッパー作動用スプリング１８９は、図４に示す状態よりも更に圧縮された状態とされる。
【００４７】
図５に示す状態でねじ締付作業が進行し、特に図示しないものの、ねじ頭部が被加工材に着座してねじ締付作業が最終段階に至った場合、ねじ締付トルクが過大となる一方、第１スピンドル１２０は作業者の押し込み荷重反力により第２スピンドル方向に押し込まれた状態が維持される。これにより、回転トルクを更に伝達しようとする第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１が、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１に乗り上げる状態となる。その結果、図６に示すように、第２クラッチカム１５０は、上記トルク伝達許容位置から、付勢スプリング１７１の付勢力に抗しつつ第１クラッチカム１４０から離反する方向（図中右方向）に移動し始める。
【００４８】
なお図６に示す状態では、第２スチールボール１５３は、カム溝１３０ａ内において、第１スピンドル１２０（第１クラッチカム１４０）に向かう側の端部から離反移動することにより、第２クラッチカム１５０の移動動作を許容することになる。
【００４９】
第２クラッチカム１５０がトルク伝達許容位置から図中右方向に移動し始めると、ストッパー１８１の上方に位置していた第２クラッチカム１５０の脚部が図中右方向に退くことになる。一方、ストッパー作動用ピン１８３は、圧縮されたストッパー作動用スプリング１８９の付勢力によって図中右方向に押圧された状態とされている。そのためストッパー１８１は、ストッパー作動用ピン１８３が右方向へ移動しようとする場合に、テーパ状の当接面を有するストッパー係合溝に押し出される形で、第２スピンドル１３０の周面から外方に突出することになる。
【００５０】
図７では、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と、第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１の噛み合い係合が解除される瞬間の状態が示される。図７では、作業者による押し込み荷重の反力が第１スピンドル１２０に付加され、第１スピンドル１２０は第２スピンドル１３０側へ最も近接した状態とされている。この状態において、第２クラッチカム１５０は、第１クラッチカム１４０と第２クラッチカム１５０に作用するクラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力により、第１クラッチカム１４０から離反する方向へ瞬時に移動し、クラッチ歯１４１，１５１の噛み合い係合が解除される。クラッチ係合規制スプリング１６０は、サイレントクラッチにおけるクラッチ係合解除手段としての機能を奏する。
【００５１】
第２クラッチカム１５０が図中右方向へ移動するとき、上述のように、ストッパー１８１に対する第２クラッチカム１５０脚部による抑えがなくなり、ストッパー１８１は第２スピンドル１３０外方へ移動する。従ってストッパー作動用ピン１８３は、ストッパー作動用スプリング１８９の付勢力により第１スピンドルと対向する方向（図中右方向）へと移動し、ストッパー１８１が第２クラッチカム１５０の内側凹部に入り込んだ状態となる。
【００５２】
この状態では、第２クラッチカム１５０は、付勢スプリング１７１の付勢力が付加されるにも拘わらず、ストッパー１８１により第１クラッチカム１４０方向へ移動するのを規制される。換言すれば、ねじ締付トルクが過大となってクラッチ係合規制スプリング１６０によりクラッチ歯１４１，１５１の係合が解除された場合、第２クラッチカム１５０は、第１クラッチカム１４０から離反した位置、すなわちトルク伝達禁止位置に係止維持される。そして、不用意な押し込み荷重付加によって第１クラッチカム１４０が第２クラッチカム１５０方向へ近接したとしても、第２クラッチカム１５０はストッパー１８１によってトルク伝達禁止位置に係止されるとともに、トルク伝達許容位置へ復帰することが規制されるので、不用意なクラッチ歯１４１，１５１同士の噛み合い係合が回避される。なおストッパー１８１は、第２クラッチカム１５０の第１クラッチカム１４０から離反する方向（図中右方向）への移動は許容する構成とされている。
【００５３】
ねじが被加工材に締め込まれることによって締付トルクが所定の範囲を超えて過大となった場合、図７に示すように、クラッチ歯１４１，１５１の噛み合いが解除される。噛み合いが解除されると、クラッチ係合規制スプリング１６０によって第１クラッチカム１４０が図中左方向に瞬時に移動し、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１とを離間させるため、両クラッチ歯１４１，１５１の噛み合い係合が確実に解除される。この時点で作業者は、被加工材方向への電動スクリュードライバ１００への押し込み荷重を緩めることになる。この状態が図８に示される。
【００５４】
なお第１スチールボール１４３は、第１スピンドル１２０上のリード溝１２０ａ内を、第２スピンドル１３０に向かう側の端部と、離間した側の端部との間で移動可能とされるが、図７および図８との対比から理解されるように、このリード溝１２０ａの両端部間の軸方向距離は、クラッチ歯１４１，１５１の噛み合い解除の際の第１クラッチカム１４０の軸方向移動量を規定するとともに、第１クラッチカム１４０と第２クラッチカム１５０との間の係合解除時のクリアランス量を規定することになる。すなわち、リード溝１４３内における第１スチールボール１４３の移動距離に対応して、図８に示す両クラッチ歯１４１，１５１間のすき間Ｃが規定されることになる。
【００５５】
なお本実施の形態では、「締付トルクが所定の範囲を超えて過大となった場合」の具体的構成として、ねじが被加工材に締め込まれることによって締付トルクが所定の設定トルクに到達することで、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１の噛み合い係合が直ちに解除されるよう設定されている。
【００５６】
さて図８では、作業者が電動スクリュードライバ１００に対する押し込み荷重を緩めることにより、第１スピンドル１２０は、第１クラッチカム１４０とともに、第２スピンドル１３０から離反する方向（図中左方向）に移動していく状態、すなわち初期状態へと復帰していく状態が示される。なお、本実施の形態では、押し込み荷重がクラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力以下に減少した場合に第１スピンドル１２０の復帰が許容されることになる。するとリングスプリング１８７を介して第１スピンドル１２０に取り付けられたストッパー作動用ピン１８３は、第１スピンドル１２０とともに図中左方向に移動することになる。なおストッパー作動用ピン１８３は第１スピンドル１２０とともに移動するため、第１スピンドル１２０の復帰に伴い、ストッパー作動用スプリング１８９に圧縮荷重が作用することはない。
【００５７】
図８に示す状態において、更に第１スピンドル１２０が第２スピンドル１３０から離反する方向に移動すると、同様にストッパー作動用ピン１８３が更に移動し、ストッパー係合溝１８５がストッパー１８１の下部に位置するようになる。この状態が図９に示される。さらにストッパー１８１には、付勢スプリング１７１の付勢力が第２クラッチカム１５０の脚部を通じて作用しており、この結果、ストッパー１８１は、第２クラッチカム１５０の脚部に押されつつ、第２スピンドル１３０の周面からストッパー係合溝１８５へ収容されていく。
【００５８】
ストッパー１８１が第２スピンドル１３０の周面からストッパー係合溝１８５に収容されて没入した場合、図１０に示すように、第２クラッチカム１５０が第２スピンドル１３０の周面を阻害物なく移動可能とされる。一方、付勢スプリング１７１の付勢力は、クラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力よりも大きく設定されており、第２クラッチカム１５０は、当該付勢スプリング１７１により第１クラッチカム１４０方向へ移動していくことになる。このとき第２スチールボール１５３は、カム溝１３０ａ内において、第１スピンドル１２０（第１クラッチカム１４０）に向かう側の端部へ移動することにより第２クラッチカム１５０の移動動作を許容し、さらに当該端部に当接することにより、第２クラッチカム１５０の第２スピンドル１３０上での位置を規定する。かくして電動スクリュードライバ１００は、第１クラッチカム１４０と第２クラッチカム１５０とが離間した初期状態（図２参照）に復帰することになる。
【００５９】
本実施の形態に係る電動スクリュードライバ１００では、ねじが被加工材に締付けられて締付トルクが過大となり、被加工材側から工具ビットが受ける反動トルクが大きくなった場合に、クラッチ係合規制スプリング１６０の付勢力により、第１クラッチカム１４０側のクラッチ歯１４１と、第２クラッチカム１５０側のクラッチ歯１５１との係合が迅速かつ確実に解除される。このとき、第２クラッチカム１５０は、ストッパー１８１によりトルク伝達禁止位置に係止維持され、第１クラッチカム１４０側のトルク伝達許容位置へ移動するのを阻止される。
【００６０】
従って本実施の形態である電動スクリュードライバ１００は、とりわけねじ締付トルクを管理しつつ作業を遂行するというトルク管理型のねじ締付作業において、クラッチ歯１４１，１５１の噛み合い係合を迅速かつ確実に解除するするとともに、第２クラッチカム１５０をトルク伝達禁止位置に係止して、クラッチが不用意に係合して振動や騒音を生じるのを確実に抑制することが可能である。
【００６１】
なお、本実施の形態におけるストッパー係合溝１８５の溝形状は、ストッパー１８１を第２スピンドル１３０の周面から出没させることができる範囲内にて、テーパ面、曲面など様々な形状から採用可能である。またクラッチ係合規制スプリング１６０は、第１クラッチカム１４０と第２クラッチカム１５０との間に介装する以外に、それぞれのクラッチカム１４０，１５０ごとに別個に設定し、独立して付勢力を付与してもよい。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、ねじ締付トルクに応じてクラッチを解除する場合に、異音や振動を確実に抑制することが可能な電動スクリュードライバが提供されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態である電動スクリュードライバの要部を示す断面図である。
【図２】本実施の形態である電動スクリュードライバにつき、未だねじ締付作業を開始していない初期状態を示す。
【図３】作業者がねじ締付のための押し込み荷重を付加したことにより、第１スピンドルが第２スピンドル方向に移動し始めた状態を示す。
【図４】さらに第１スピンドルが移動し、第１クラッチカム側のクラッチ歯と、第２クラッチカム側のクラッチ歯とが噛み合い係合し始めた状態を示す。
【図５】両クラッチ歯が噛み合い係合し、モータのトルクが工具ビット側に伝達されてねじ締付作業を遂行している状態を示す。
【図６】ねじ締付作業が最終段階に至り、締付トルクが過大となったことにより、第２クラッチカムが後方に移動し始めた状態を示す。
【図７】クラッチ係合規制スプリングにより第２クラッチカムが第１クラッチカムから離反する方向に移動し、ストッパーが突出した状態を示す。
【図８】作業者が押し込み荷重付加を止め、第１スピンドルが初期状態へ復帰し始めた状態を示す。
【図９】第１スピンドルの復帰に伴い、ストッパーが第２スピンドル内に復帰し始めた状態を示す。
【図１０】ねじ締付作業を完了し、初期状態に復帰した際の電動スクリュードライバの状態を示す。
【符号の説明】
１００  電動スクリュードライバ
１１０  モータハウジング（機体）
１１３  モータ
１１５  減速機構
１２０  第１スピンドル
１２１  工具ビット取付用チャック
１３０  第２スピンドル
１４０  第１クラッチカム（クラッチ手段）
１４１  クラッチ歯
１４３  第１スチールボール
１２０ａ  リード溝
１５０  第２クラッチカム
１５１  クラッチ歯
１５３  第２スチールボール
１３０ａ  カム溝
１６０  クラッチ係合規制スプリング（クラッチ係合規制手段）
１７０  第２クラッチカム位置規制手段
１７１  付勢スプリング
１７３  設定トルク調整リング
１７５  設定トルク調整用ピン
１７７  設定トルク調整用スリーブ
１７９  付勢スプリング支持ワッシャ
１８１  ストッパー
１８３  ストッパー作動用ピン
１８５  ストッパー係合溝
１８７  リングスプリング
１８９  ストッパー作動用スプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003811414.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003811414.tif 000006
【図６】
0003811414.tif 000007
【図７】
0003811414.tif 000008
【図８】
0003811414.tif 000009
【図９】
0003811414.tif 000010
【図１０】
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