JP2000506448A - トルク解放クラッチと調節工具を備えた動力ナットランナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 動力ナットランナーは、遊星減速装置（12）と、遊星減速装置（12）の旋回大歯車（25）及び工具ハウジング（11）の間に配列したトルク制限解放クラッチ（13）とを有し、旋回大歯車（25）が管状の形態を成し、そして外側環状肩部（41）を備え、その一端に、ボール（43）及びカム面（44）を介してバネ偏移スラスト要素（45）と共動するカム歯（42）を支持している。スラスト要素（45）は旋回大歯車（25）を包囲しそして予め張力の加えられたばね（53）によって偏移され、ばね（53）は調整可能な支持手段（52）を備え、支持手段（52）はハウジング（11）に接続した回転可能なねじ要素（70）を有し、ハウジング（11）の開口（79）を介して挿入された調節工具（80）と係合する歯車の歯（74）が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 トルク解放クラッチと調節工具 を備えた動力ナットランナー 本発明は、調整可能なトルク解放クラッチを備える型式の動力ナットランナー に関する。 特に本発明は、旋回大歯車を備えた遊星減速装置と、旋回大歯車と結合したト ルク解放クラッチとを有するナットランナーに関し、前記解放クラッチは、スラ スト要素、カム手段及び、予め張力が加えれれたばねとを備え、前記ばねは、ハ ウジングに可動に支持されたバネ支持手段と、カム手段における偏位負荷を決定 する調節可能な解放位置に影響を及ぼすスラスト要素との間で作用する。 この型式の動力ナットランナーは、以前に米国特許第4,084,487号により知ら れている。この動力工具のクラッチ偏位ばねの予張力レベルは、工具のハウジン グ上の外ねじと係合するリングナットによって調節可能である。このリングナッ トは通常、保護排出デフレクタースリーブによって囲まれており、リングナット に接するためには、保護スリーブを解放してずらさなければならないので、クラ ッチばねに予め加える張力のレベルを設定するのは、かなり不便である。また、 従来技術のばね支持装置の設計では、ナットランナーのハウジングの外径を増す ことが不利であった。 本発明の主な目的は、クラッチばね支持手段を小型化し、どの工具部分も取り 除くことなく調節工具によって 容易に接することができ、意図しない変位から充分に保護されるような上記した 型式の動力ナットランナーを提供することである。 本発明の別の目的は、特に本発明の特別な特徴を有する、クラッチばね支持手 段を調節するのに適した調節工具を提供することである。 本発明のさらなる目的及び利点は、次の説明と請求の範囲から明らかになる。 本発明の好ましい実施例を、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。 第１図は、本発明による動力ナットランナーの前部の長手方向断面図を示して いる。 第２図は、第１図に示した動力ナットランナーの一部の第１図とは別の断面を 示している。 第３図は、第１図に示した動力ナットランナーに設けられている解放クラッチ の側面図を示している。 第４図は、第１図における動力ナットランナーの正面図を示している。 第５図は、第１図におけるＶ−Ｖ線断面図を示している。 第６図は、本発明による調節工具の側面図である。 図面に示したナットランナーは、モータユニット１０を備え、第１図にはその 前部だけが示されている。モータユニット１０は、本発明を構成するものではな いので、その詳細な説明はこの明細書では省略する。 モータユニット１０には、減速装置１２及びトルク制限解放クラッチ１３のた めのハウジング１１がボルト止めされている。出力軸１４は、減速装置１２を介 してモータユニット１０に接続される。また、出力軸１４には、ネジ継手係合用 工具を装着するためのチャック１５が設けられている。ハウジング１１の前端に は端壁１６が設けられており、この端壁１６内で、出力軸１４が回転可能にジャ ーナル軸受けされている。端壁１６には、出力軸１４を適当にガイドするための 内側首部１７が形成されている。端壁１６の前端部でブッシュ１８が、端壁１６ のの中央開口を画定しており、また、このブッシュ１８は出力軸１４のベアリン グを形成している。ブッシュ１８には環状肩部が形成されており、この環状肩部 は、軸方向力を出力軸１４からハウジング１１に伝達する。出力軸１４には、ブ ッシュ１８の肩部を係合するためのロックリング１９及び衝撃吸収用弾性リング ２０が設けられている。出力軸１４は、端壁首部１７の内側端部と共に作用する ロックリング１２によって反対の軸線方向にはロックされている。 ハウジング１１の後端部は端壁２２を備え、この端壁２２は、ねじ２３によっ てモータユニット１０に固定される。端壁２２にはボールレース２４が形成され ており、このボールレース２４は、旋回大歯車２５のボールレース２７と共に作 用する複数のボール２６を介して筒状の旋回大歯車２５を回転支持する。 減速装置１２は二つの連続遊星歯車を備え、これら遊星歯車は、旋回大歯車２ ５にも共通に使用される。遊星歯車は、モータユニットの出力軸２９に取り付け られる太陽歯車２９と、第１の遊星ホイール群３０と、第２太陽歯車３２と一体 に形成された遊星ホイールキャリア３１と、第２の遊星ホイール群３３と、出力 軸１４に接続される第２の遊星ホイールキャリア３４とを備える。 遊星歯車は、二つの端部ワッシャー３５，３６の間で軸線方向に制限されてお り、前記端部ワッシャー３５，３６は、旋回大歯車２５に固定されたロックリン グ３７，３８によって支持されている。 旋回大歯車２５は、実質的に筒状の形態を成しており、外側円筒面４０及び環 状肩部４１を有する（第３図参照）。この肩部４１には三つのカム歯４２が設け られている。これらのカム歯４２は軸線方向に向けられ、等間隔に配置されてい る。これらのカム歯４２は、環状スラスト要素４５の三つの対応するカム面４４ と三つのボール４３と共に、トルク伝達クラッチ１３を形成する。これらのカム 面４４は、スラスト要素４５の環状後端面に設けられたくぼみ４６によって形成 されている（第３図参照）。 スラスト要素４５は、ハウジング１１内で軸線方向には移動可能であるが、ボ ールスプライン連結部によって回転方向にはロックされている。ボールスプライ ン連結部は、スラスト要素４５の外側に配置された三つの軸線方向溝４７と、ハ ウジング１１内の三つのスロット４８ と、前記溝４７及びスロット４８と係合する三つのボール４９とを有する。ハウ ジング１１の外側にロックリング５１で保持された環状バンド５０はスロット４ ８をカバーし、ボール４８の脱落を防止する。ボール４９は、ロックリング５１ を外し、バンド５０をわきにずらした後、ハウジング１１の外側から挿入される 。 図面に示すように、スラスト要素４５は、外側円筒面４０より大きい直径を有 し、外側円筒面４０を囲む。従って、スラスト要素４５は旋回大歯車２５の外側 に配置され、圧縮ばね５３の後端部に位置する。圧縮ばね５３は、スラスト要素 ４５と、ハウジング１１の前端に設けられた調節可能な支持部材５２との間で作 用する。ばね５３によってスラスト要素４５上に加えられる力は、解放クラッチ １３に偏位負荷を与える。この調節可能な偏位負荷と、カム面４４及びカム歯４ ２の形状とによって、クラッチを解放するトルクレベルが決められる。 旋回大歯車２５の後部円周位置には、径方向に伸びる三つのピン５５が設けら れており、これらのピン５５は、相互に等間隔の角度で配置されている。ハウジ ング１１の開口５６には、ボール５７が移動可能に支持されており、ハウジング １１の外側には、信号発生マイクロスイッチ５８が設けられている。レバー５９ がスタブ６０周りを回動可能に設けられている。このレバー５９は、作用運動を ボール５７からマイクロスイッチ５８に伝達するよう配置されている。 マイクロスイッチ５８は、工具の働きを制御する電子制御手段に接続されてい る。これらの制御手段は、本発明を構成するものではないので、この明細書では 詳細な説明を省略する。 調節可能なばね支持部材５２は環状ねじ要素７０を備え、このネジ要素７０に は、ハウジング１１の内ねじ７２と係合するための外ねじ７１が形成されている 。また、ねじ要素７０には同心開口７３が形成されており、この同心開口７３に は歯車の歯７４が設けられている。 環状ワッシャー７６の形態の接触部材は、ばね５３とねじ要素７０との間に配 置される。このワッシャー７６には、径方向に伸びるドッグ７７が設けられてお り、このドッグ７７は、ハウジング１１に設けられた軸線方向に伸びるスロット 、即ち、溝７８と共にガイドとして作用する。これにより、ワッシャー７６は回 転方向にはロックされるが、ハウジング１１内で軸線方向には移動可能になる。 ワッシャー７６は、ねじ要素７０の回転中にねじり摩擦力が、ねじ要素７０から ばね５３へ伝達することを防止する。 ワッシャー７６の内径は、ねじ要素７０の開口７３の直径より小さく、それに より、ワッシャー７６は、以下に詳述する調節工具８０用の軸線方向アバットメ ント手段を形成する。 前側端壁１６には開口７９が設けられており、この開口７９は、出力軸１４と 平行に軸線方向に向けられてい る。開口７９は、ねじ要素７０と係合し、それを調節するための調節工具８０を 受け入れる。クラッチ調節作業の間、調節工具８０を正しくガイドするために、 端壁１６の内側首部１７には、出力軸１４と平行に伸びる部分円筒状開放溝８１ が形成されている（第５図参照）。 第６図に示すように、調節工具８０は、円柱軸部８２を備え、その前端には、 ねじ要素７０の歯車歯７４と係合するための外側歯車歯８３が設けられている。 また、調節工具８０の後端部には、手動作業用のハンドル８４が形成されている 。軸部８２には、目盛り８５が設けられており、この目盛り８５は開口７９の縁 部に合わせて読むことができるようになっている。目盛り８５は、Ｎｍ（ニュー トンメートル）で目盛り付けされており、ばね支持部材５２の実際の設定値、即 ち、クラッチ１３の実際の解放トルクレベルを表す。 クラッチの設定は、ばね支持部材５２の軸線方向位置に比例し、従って、調節 工具８０の侵入深さに比例する。調節工具８０の侵入深さは、ワッシャー７６に よるばね５３の端部に対して決められる。調節工具８０が開口７９を貫通して挿 入され、調節工具８０が正しい作業位置をとった時、ワッシャー７６は、軸部８ ２の前端部が係止する停止手段を形成する。 ナットランナーの作動中、出力軸１４は、チャック１５とチャックに装着され た工具とを介して、締め付けられるべきねじ継手に接続される。回転力は、出力 軸２９ を介してモータユニット１０から供給され、二つの連続遊星歯車によって、回転 力が出力軸１４に達する前に減速される。 ねじ継手からのトルク抵抗が増大するにつれて、遊星歯車からのリアクション トルクが旋回大歯車２５上で増大する。これは、旋回大歯車２５は回転し始めよ うとするが、クラッチ１３によって、その回転が妨げられることを意味する。旋 回大歯車２５は静止状態にとどまり、ばね５３の偏位負荷が、カム歯４２、ボー ル４３及びカム面４４の相互作用によるスラスト要素４５の軸線方向の動きを防 止できる間、クラッチ１３は旋回大歯車２５からのリアクショントルクをハウジ ング１１に伝達し続ける。 しかし、クラッチ１３の所定の解放トルクレベルに達すると、ばね５３は、カ ム歯４２がボール４３を通過でき、旋回大歯車２５がスラスト要素４５及びハウ ジング１１に対して自由に回転できる位置にされる。ボール４３は、旋回大歯車 ２５とスラスト要素４５とが相対回転している間、スラスト要素４５のくぼみ４ ６内にとどまる。 旋回大歯車２５の回転中にクラッチ１３が解放位置にくると、ピン５５の一つ がボール５７と係合し、ボール５７を外側に動かす。この作用運動は、レバー５ ９を介して、マイクロスイッチ５８に伝達され、マイクロスイッチ５８は電気信 号を制御手段に送り、ナットランナー モータを遮断する。 ピン５５の各々は、歯４２がボール４３の頂部に達するか、又は丁度、前記頂 部を通過するまで、すなわち、クラッチを通したトルク伝達が丁度終わる時まで 、ボール５７及びレバー５９を介してマイクロスイッチ５８が作動しないように 、カム歯４２に対して配置される。 遮断位置にある時のナットランナーモータ及び工具の他の回転部材の実際の回 転速度に依存して、旋回大歯車２０は、ある距離回転し続けて止まる。クラッチ １３が解放位置にある時の回転速度が高い場合、即ち、いわゆる剛性ねじ継手を 締め付ける場合、旋回大歯車カム歯４２は停止する前に、次のボール係止位置に 達し、また、その位置を越える。モータがクラッチの第１解放位置で遮断される ので、旋回大歯車２０の第２ボール係止位置に駆動トルクは伝達されず、また、 回転部材の運動エネルギは実質的に減少される。これにより、どんな場合でも、 第２クラッチ係合がトルクの超過を発生させることはない。 クラッチ１３の解放トルクレベルを変える時には、調節工具８０が前部開口７ ９を通して挿入され、調節工具８０の歯車歯８３と、ねじ要素７０の歯車歯７４ とが係合させられる。調節工具８０の正しい作業位置は、ワッシャー７６に調節 工具の前端を接触させることによって決められる。調節工具８０を回転させるこ とにより、ねじ要素７０は回転し、ねじ要素７０とハウジング１１と の間のねじ係合により、ばね支持部材５２が所望の方向に移動され、ばね５３の 圧縮応力レベル（プレテンションレベル）を変える。 以上説明したナットランナーは、任意の適当な種類のモータ電圧制御手段に接 続されたマイクロスイッチを持つ電気モータによって動力供給される。特に、本 発明は、バッテリ給電式ナットランナーに適用するのに適している。このような 場合、モータ制御手段は工具上に配置される。 しかし、本発明は、電気モータを有するナットランナーに制限されるものでは なく、流体モータを有するナットランナーにもまた適用できる。このような場合 には、マイクロスイッチは、外部の電気制御ユニットに接続され、クラッチ１３ が解放する時にモータを遮断できるように、前記制御ユニットで圧縮空気供給弁 が制御される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ハウジング（11）と、締め付けられることになるねじ継手に接続できる出 力スピンドル（14）と、上記ハウジング（11）に回転可能に支持された旋回大歯 車（25）を備えた遊星減速装置（12）と、上記旋回大歯車（25）と組合されそし て回転不能であるが軸方向に変位できるスラスト要素（45）、及び上記旋回大歯 車（25）及び上記スラスト要素（45）の間に配列したカム手段（42、44）、上記 カム手段（42、44）に解放ポイント決定偏移負荷を加えるため上記スラスト要素 （45）に作用する予め張力の加えられたばね（53）を備えたトルク制限解放クラ ッチ（13）と、上記張力の調整を行うため上記ハウジング（11）に可動に支持さ れたばね支持手段（52）とを有する動力ナットランナーにおいて、 上記ハウジング（11）が内ねじ（72）を備え、上記ばね支持手段（52）が上記 ハウジング（11）における内ねじ（72）と共動する外ねじ（71）をもつ環状ねじ 要素（70）を備え、上記環状ねじ要素（70）が内側の歯車の歯（74）を備えた同 心開口（73）を有し、上記環状ねじ要素（70）を回転させそれによりばね（53） の予張力を調整するために上記環状ねじ要素（70）の内側の歯車の歯（74）と係 合する外側の歯車の歯（83）を備えた回転可能な調節工具（80）を受けるように 上記出力スピンドル（14）と平行に向けられていることを特徴とする動力ナット ランナー。 ２． 上記ばね支持手段（52）が、上記環状ねじ要素（70）と上記ばね（53） との間に設けられた接触部材（76）と、上記接触部材（76）と上記ハウジング（ 11）との間に設けられ、回転を阻止するが上記ハウジング（11）に対して上記接 触部材（76）を軸方向に変位させ、それにより上記環状ねじ要素（70）の回転時 に上記環状ねじ要素（70）から上記ばね（53）へねじり摩擦力の伝達を阻止する 案内手段（77、78）とを備えている請求の範囲１に記載の動力ナットランナー。 ３． 上記案内手段（77、78）が、上記接触部材（76）における一つ以上の半 径方向にのびるドッグ（77）と、上記一つまたは複数のドッグ（77）を案内しな がら受ける上記ハウジング（11）における一つ以上の軸方向にのびる溝（78）と を備えている請求の範囲1または2に記載の動力ナットランナー。 ４． 上記ハウジング（11）が、上記出力スピンドル（14）を貫通する中心ボ ア（18）をもつ前方端壁（16）を備え、上記開口（79）が前方端壁（16）を通っ て中心ボア（18）と平行にのびている請求の範囲1〜3のいずれか一項に記載の動 力ナットランナー。 ５． 上記端壁（16）が同心の内方にのびる首部（17）を備え、この首部（17 ）が上記開口（79）と整列して位置した開放した軸方向に向いた部分円筒状溝（ 81）を備え、調節工具（80）を上記開口（79）に挿入する時に、調節工具（80） を案内するようにした請求の範囲1〜4の いずれか一項に記載の動力ナットランナー。 ６．上記接触部材（76）が調節工具（80）の挿入深さ制限手段を形成している 請求の範囲1〜5のいずれか一項に記載の動力ナットランナー。 ７．上記開口（79）を介して挿入するための前方端部を備えた細長い軸部（82 ）と、上記軸部（82）を手動回転させるようにしたハンドル手段（84）を有し、 上記軸部（82）の前方端部が外側の歯車の歯（83）を備え上記軸部（82）が適当 な動作位置にあるときに上記接触部材（76）に対して当接するようにされている 請求の範囲1〜5のいずれか一項に記載の動力ナットランナー。 ８．上記軸部（82）が上記開口（79）の縁部に対して読み取り可能な挿入深さ 指示目盛り（85）を備え、上記軸部（82）の挿入深さの変動が上記ばね（53）の 予張力レベルの変動及び上記クラッチ（13）の解放トルクレベルに比例している 請求の範囲７に記載の動力ナットランナー。