(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドル部材の尾端部側に充電式バッテリーを有し、該ハンドル部材の長さ方向に直交する上下軸方向を支軸方向として該ハンドル部材の先端に揺動可能にヘッド部材を軸支すると共に、設定トルク値を超えるとトグル動作によって該ヘッド部材と該ハンドル部材とを相対的に揺動させるトグル機構を有するハンドル部と、
前記ヘッド部材に固定されたケースと、
前記ケース内に前記上下軸方向に沿って軸心を有して収容された遊星歯車機構を介して前記充電式バッテリーを電源とする電動モータの出力をドライブ軸に伝達し、前記遊星歯車機構の外周部にクラッチ爪が設けられたリングギヤを前記ケースに対して回転可能に支持すると共に、前記上下軸方向へ移動するクラッチピースにより該クラッチ爪との係合及び係合解除が行われる駆動部と、
前記ケースの上部に配置され、前記トグル機構のトグル動作により前記ヘッド部材に対して揺動する前記ハンドル部材にて前記上下軸方向に傾動されるリンクと、
前記リンクの上下軸方向の傾動により前記ケース内を上下軸方向に沿って移動可能とし、前記クラッチピースが固定されたストッパロッドと、
を備えたことを特徴とする充電式トルクレンチ。
【請求項２】
前記ケース内には、前記クラッチピースの前記上下軸方向の移動により前記電動モータへの給電を遮断するマイクロスイッチを設けたことを特徴とする請求項１に記載の充電式トルクレンチ。
【請求項３】
ねじの締結完了信号を発信するＦＭ発信器を搭載したことを特徴とする請求項１または２に記載の充電式トルクレンチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電式バッテリーを電源として駆動される電動モータを内蔵して、バッテリーによるねじ締めを行なうことができると共に、そのバッテリーの消費経済性を高めることができ、さらにはねじ締め作業時におけるオーバートルクを有効に防止することができる充電式トルクレンチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ねじ等の締め作業時に使用する従来のナットランナー付きトルクレンチとして各種のものがあり、例えば実公昭４９−３８６４０号、又は特公平５−１７５４５２号で開示されているものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記いずれのナットランナー付きトルクレンチも、その動力源として圧力エアーを使用するものであるために、それらトルクレンチにはエアーホースを接続使用しなければならず、これが原因でねじ締め作業等が著しく損なわれ作業性に欠けるものであった。
【０００４】
またナットランナーを使用するトルクレンチにあっては、ねじ締付け力が所定のトルクに達すると動作するトグルリンク機構の働きによってナットランナーへの動力源を遮断して、ナットランナーの駆動を停止させる構造となっているが、エアー等の動力源を使用するナットランナーの出力軸にあっては、その動力源が遮断されても慣性イナーシャが生じこの慣性によりオーバートルクが発生しやすいという問題点があった。
【０００５】
また従来のナットランナー付きトルクレンチでは、ねじが所定のトルク値で締結されたことを作業者に伝達される感覚で確認するものであるから、そのトルクレンチによるねじ締め状況を、ねじ締め作業者以外の者で確認すること、また各締結ねじの締結管理を行なうこと等の作業が困難であって、ねじ締付けの確実性が低いものである等の欠点もあった。
【０００６】
本発明は、かかることに着目してなされたもので、充電式電動力で駆動される出力軸に、電源遮断後の慣性力が生じないようにして、ドライブ軸の慣性によるオーバートルクの発生を未然に防止して、ねじの締付け精度を高めることを目的としている。
【０００７】
本発明の他の目的は、トグルリンク機構の動作に連動する電源遮断用のマイクロスイッチを設けて、トグルリンク機構が動作したと同時にモータへの電源供給を直ちに遮断せしめて、充電池による動力エネルギーの経済性を高めることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を実現する充電式トルクレンチは、請求項１に記載のように、ハンドル部材の尾端部側に充電式バッテリーを有し、該ハンドル部材の長さ方向に直交する上下軸方向を支軸方向として該ハンドル部材の先端に揺動可能にヘッド部材を軸支すると共に、設定トルク値を超えるとトグル動作によって該ヘッド部材と該ハンドル部材とを相対的に揺動させるトグル機構を有するハンドル部と、
前記ヘッド部材に固定されたケースと、前記ケース内に前記上下軸方向に沿って軸心を有して収容された遊星歯車機構を介して前記充電式バッテリーを電源とする電動モータの出力をドライブ軸に伝達し、前記遊星歯車機構の外周部にクラッチ爪が設けられたリングギヤを前記ケースに対して回転可能に支持すると共に、前記上下軸方向へ移動するクラッチピースにより該クラッチ爪との係合及び係合解除が行われる駆動部と、前記ケースの上部に配置され、前記トグル機構のトグル動作により前記ヘッド部材に対して揺動する前記ハンドル部材にて前記上下軸方向に傾動されるリンクと、前記リンクの上下軸方向の傾動により前記ケース内を上下軸方向に沿って移動可能とし、前記クラッチピースが固定されたストッパロッドと、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の目的を実現する充電式トルクレンチは、請求項２に記載のように、上記の構成において、前記ケース内には、前記クラッチピースの前記上下軸方向の移動により前記電動モータへの給電を遮断するマイクロスイッチを設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、上記の各構成には、トルクレンチにねじの締結完了信号を発信するＦＭ発信器を搭載することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図面に示す実施形態に基いて詳細に説明する。
【００１２】
１は筒状のトルクレンチのハンドル部材である。図１に示すように、このハンドル部材１は後部にグリップ部材２８が被着され、ハンドル部材１の先端側開口１ａからヘッド部材２の後端部２ａが差し込まれている。ハンドル部材１の長さ方向と直交する方向（上下軸方向とする）に取り付けられた支軸２９を介してヘッド部材２がハンドル部材１に揺動可能に支持されている。そして、後記するケース６の上部には、このヘッド部材２の先端部２ｂが嵌り込む凹部６ａが形成され、このヘッド部材２の先端部２ｂがケース６の凹部６ａに嵌り込んだ状態でネジ止めされる。さらに、カバー部材４がその上からケース６にネジにより取り付けられる。
このハンドル部材１の内部には、設定した締付トルク値に達するまではヘッド部材２の揺動を阻止したロック状態に維持し、該ヘッド部材２をハンドル部材１に対して一体的に保持するが、設定した締付トルク値を超えると該ヘッド部材２のロック状態を解除する周知構造であるトグルリンク機構１６が設けられている。
このトグルリンク機構１６は、ヘッド部材２の後端部２ａの傾斜面に形成された後端２ｃと、ハンドル部材１内を直進移動可能とすると共に、該後端部２ａの後方に配置された第１の部材１６ａと、第１の部材１６ａと後端２ｃとの間を連結する第２の部材１６ｂと、第１の部材１６ａをヘッド部材２側に向けて付勢する不図示のトグルスプリングとにより構成される。
図５に示すトグルリンク機構１６がロック状態にある場合、第２の部材１６ｂは、第１の部材１６ａとヘッド部材２の後端２ｃとの間において、ハンドル部材１の長さ方向に対して斜めに位置している。この状態で手動によりネジ締めを行うとすると、ハンドル部材１を手で握り締めて時計方向に回す。締付力の増加に伴って第１の部材１６ａがトグルスプリングを圧縮しながら後方に移動し始めると、第２の部材１６ｂが後方に向けて引っ張られるのに追従してヘッド部材２が支軸２９を中心に反時計方向に回動を始め、第２の部材１６ｂがハンドル部材１の長さ方向の軸線と平行となる位置を越えて回動すると、ハンドル部材１に対してヘッド部材２が急激に回動し、いわゆるトグルが作動した状態となる。本発明では、モータによりネジ締めを行うため、ヘッド部材２に加わるネジ締めに伴う反力で上述のトグル動作が行われる。
また、図１に示すように、ハンドル部材１の先端部１ｂの外側には、ＦＭ発信器３が取付けられており、このＦＭ発信器３は、カバー４により保護されている。５はハンドル部材１の尾端部で着脱可能に取付けられている充電式バッテリーを示す。
【００１３】
６は、上記のハンドル部材１の先端部において、上記ヘッド部材２と一体に固定されるケースであって、このケース６の内部には、上記充電式バッテリー６を電源とする電動モータ７と、この電動モータ７の駆動軸８は、遊星歯車機構による一次遊星減速機構９が連結され、またその一次遊星減速機構９の出力側は、ワンウエイクラッチ１０を介して遊星歯車機構による二次遊星減速機構１１が連結されており、さらにこの二次遊星減速機構１１の出力側には、角ドライブ軸１２が連結されている。
遊星減速機構９は、入力軸ＩＮに固定の太陽歯車Ｓの回りに、該太陽歯車Ｓに噛み合う複数の遊星歯車Ｐを配置し、さらに複数の遊星歯車Ｐと噛み合うリングギヤ１３、１５をその外周に配置し、複数の遊星歯車Ｐを自転自在に軸支する支軸Ａの公転を減速出力として出力軸ＯＵＴを回転させる構成としたもので、該出力軸ＯＵＴと入力軸ＩＮとを同一軸線上に配置している。そして、前記リングギヤ１３を回転自在な状態とすると、遊星歯車Ｐの自転ができなくなるため、出力軸ＯＵＴから減速出力を取り出すには、リングギヤ１３をケース６に固定する必要がある。なお、この遊星減速機構９は、一つのリングギヤ１３内に太陽歯車Ｓと遊星歯車Ｐを直列に２段連結した構成としている。
【００１４】
上記一次遊星減速機構９のリングギヤ１３は、ケース６の内部において回転可能に保持されているが、そのリングギヤ１３の外側面には、クラッチ爪１４が突設されており、ケース６の内周部にはクラッチ爪１４に対応して周溝６ｂが形成され、リングギヤ１３の回転を保証している。なお、二次遊星減速機構１１のリングギヤ１５はケース６と一体に固定されている。
【００１５】
１７は上記ケース６の内部上方に取付けられている支軸１８により軸支されている正面略Ｌ字状のリンク（図７、図８参照）であって、このリンク１７の上下軸方向に延びる短尺部１７ａが、ハンドル部材１の先端部１ｂの側面に接近配置されている。また、リンク１７の水平方向に延びる長尺部１７ｂには孔部１７ｃが形成され、この孔部１７ｃに上下軸方向に延びるストッパロッド１９の一端が貫通して係合されている。すなわち、リンク１７の短尺部１７ａに水平方向の力を加えると、リンク１７が支軸１８を支点として揺動し、長尺部１７ｂに係合するストッパロッド１９が上下動する。
そして、そのストッパロッド１９の他端には、上記のクラッチ爪１４と噛合されるクラッチピース２０が設けられている。このクラッチピース２０は、ケース６の内側で、リングギヤ１３の周方向に沿って移動不能であるが、リングギヤ１３の軸方向と平行方向には移動可能に支持されている。
さらに、クラッチピース２０は、そのクラッチピース２０、ケース６との間に介在されているばね２１の弾圧作用により、クラッチ爪１４と噛合する方向に付勢されている。
したがって、ストッパロッド１９がばね２１のバネ力に抗して上方へ移動すると、クラッチピース２０が上方へ移動してクラッチ爪１４との噛み合いが解除されてリングギヤ１３の回転が可能となる。また、ストッパロッド１９がばね２１のバネ力で下方へ移動すると、クラッチ爪１４の回動軌跡内にクラッチピース２０が位置し、クラッチ爪１４との係合によりリングギヤ１３の回転を阻止する。なお、クラッチピース２は図２に示すように板状に形成され、一端がクラッチ爪１４と係合し、他端がストッパロッド１９に固定されている。
【００１６】
２２はケース６内に固定されている電動モータ停止用マイクロスイッチであって、このマイクロスイッチ２２の作動片２３は、上記のクラッチピース２０の動作に追従動作される。２４は電動モータ起動用スイッチであって、この電動モータ起動用スイッチ２４には、スイッチ作動ノブ２５が突設されており、このスイッチ作動ノブ２５は、ハンドル部材１に設けられている支軸２７によって軸支されている引き金２６により押動操作することができる。２８はハンドル部材１の外側に被着されているグリップ部材を示す。
【００１７】
以上が本実施例の実施形態であるが、次にその作用について説明する。
【００１８】
グリップ部材２８が被着されている筒状のハンドル部材１の先端部には、上述のように、そのハンドル部材１の内部で支持されているトグルリンク機構１６に関連動作するヘッド部材２が支軸２９により軸支されているが、このヘッド部材２はケース６と一体に結合されている。したがって、ケース６はハンドル部材１に対して支軸２９を中心にして回動可能となり、その際、ケース６に取り付けられたリンク１７の短尺部１７ａがハンドル部材１の先端部１ｂにより水平方向に押されることになる。このため、リンク１７の長尺部１７ｂに係合するストッパロッド１９が上方に移動して、リングギヤ１３の回転を可能とする。
【００１９】
そして、グリップ部材２８に充電式バッテリー５を挿着し、引き金２６を引くことにより、スイッチ操作ノブ２５が押動されて起動用スイッチ２４が閉路し、電動モータ７が駆動する。
電動モータ７の駆動力は、一次遊星減速機構９及び二次遊星減速機構１１を介して角ドライブ１２に伝達され、これによってねじの締付け作業がなされる。
なお、このときの一次遊星減速機構９におけるリングギヤ１３は、そのリングギヤ１３の外周面に突設されているクラッチ爪１４と、ケース６内でリングギヤ１３の周方向には移動不能に支持されているクラッチピース２０とが噛合されているので、リングギヤ１３の回転が阻止されており、このために一次遊星減速機構９による減速が有効になされる。
【００２０】
そして、上記ねじ締めが進行し、所定の締付けトルク値に達すると、その締付け反力がケース６を介してヘッド部材２に伝達され、その結果トグルリンク機構１６が動作する。この締付け反力によりケース６がヘッド部材２を軸支する支軸２９を中心に回動するため、リンク１７の短尺部１７aがハンドル部材１の先端部１ｂに当接し、リンク１７は図７で示す位置から図８で示す位置へ傾動する。このため、ストッパロッド１９は、図８で示すようにばね２１の弾圧力に抗して引き上げられる。
【００２１】
かくしてストッパロッド１９が引き上げられると、このストッパロッド１９に支持されているクラッチピース２０が引き上げられて、このクラッチピース２０の上縁で、停止用マイクロスイッチ２２の作動片２３が押し上げられるので、停止用マイクロスイッチ２２が開路し、その結果、電動モータ７への給電が遮断する。これと同時にクラッチピース２０とクラッチ爪１４との係合も解除されるので、クラッチ爪１４を設けているリングギヤ１３の回転阻止力が解除し、このためにリングギヤ１３は自由回転されることになるので、電動モータ７の慣性力イナーシャは、そのリングギヤ１３の遊転により吸収され、電動モータ７による慣性力が角ドライブ１２に伝達されることがない。
【００２２】
また上記トグルリンク機構の動作時において、ＦＭ発信器から、ねじ締め完了信号が発信し、このねじ締め完了信号を所定の受信器により受信することにより、ねじ締め毎のねじ締め管理が確実に行なえるものである。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明の充電式トルクレンチによれば、ねじの締付け力が、設定トルク値に達するとトグルリンク機構の働きで、遊星減速機構におけるリングギヤを遊転させることができるので、これにより電動モータの慣性力を被締付ねじに作用させることがなくなり、被締付ねじを正確な設定トルク値で締結することができる。
【００２４】
また被締付ねじの締結力が設定トルク値に達するとトグルリンク機構の働きでマイクロスイッチが作動し電動モータを自動的に停止させることができるので、ねじ締結の確実性と動力エネルギー電池の経済性が高められる。
【００２５】
また被締付ねじの締結完了と同時にＦＭ発信器から締結完了情報が発信されることから、締結ねじ毎の締付管理を容易かつ確実に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明よりなるトルクレンチの実施形態を示した要部分解説明図。
【図２】  本発明よりなるトルクレンチの実施形態を示した平面図。
【図３】  本発明よりなるトルクレンチの実施形態を示した一部切裁側面図。
【図４】  特にケース内のＦＭ発信器を示す平面図。
【図５】  特にケース内のトグルリンク機構を示す平面図。
【図６】  特にクラッチ爪とクラッチピースとの関係を示した平面図。
【図７】  特にリンクとそのリンクとの関連動作機構を示した断面説明図。
【図８】  特にリンクとリンクとの関連動作を示した説明図。
【符号の説明】
１…ハンドル部材               ２…ヘッド部材
３…ＦＭ発信器                 ４…カバー
５…充電式バッテリー           ６…ケース
７…電動モータ                 ８…駆動軸
９…一次遊星減速機構           １０…ワンウエイクラッチ
１１…二次遊星減速機構         １２…角ドライブ軸
１３…リングギヤ               １４…クラッチ爪
１５…リングギヤ               １６…トグルリンク機構
１７…リンク                   １８…支軸
１９…ストッパロッド           ２０…クラッチピース
２１…ばね                     ２２…停止用マイクロスイッチ
２３…作動片                   ２４…起動用スイッチ
２５…スイッチ操作ノブ         ２６…引き金
２７…支軸                     ２８…グリップ部材
２９…支軸
【図１】
0003843156.tif 000002
【図２】
0003843156.tif 000003
【図３】
0003843156.tif 000004
【図４】
0003843156.tif 000005
【図５】
0003843156.tif 000006
【図６】
0003843156.tif 000007
【図７】
0003843156.tif 000008
【図８】
0003843156.tif 000009