JP2013123789A - 電動回転工具 - Google Patents

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Abstract

【課題】 製造コストの高騰を来たすことなくトルクの制御を容易かつ適正に行い使い勝手の向上を図る。
【解決手段】 把持部を有する筐体と、筐体の内部に配置された電動モーターと、筐体の内部に配置されたクラッチ機構と、ドライバービットが着脱されるビット着脱部を有し電動モーターの駆動軸に連結可能とされ電動モーターの駆動力によって回転される回転出力軸と、クラッチ機構に対して負荷を付与しクラッチ機構による駆動軸と回転出力軸の連結状態を制御する予圧機構とを備え、予圧機構にシリンダーとシリンダーに対して動作されてクラッチ機構に対する負荷の大きさを変化させるロッドとを設けた。
【選択図】 図1

Description

本技術は電動回転工具についての技術分野に関する。詳しくは、シリンダーとロッドを有しクラッチ機構に対して負荷を付与する予圧機構を設けて製造コストの高騰を来たすことなくトルクの制御を容易かつ精細に行い使い勝手の向上を図る技術分野に関する。
ネジ締め作業や穴あけ作業を行うための電動回転工具がある。電動回転工具は駆動源となる電動モーター、電動モーターの回転速度を減じる減速機構、駆動モーターの駆動軸に連結されて回転される回転出力軸、駆動軸と回転出力軸の連結を解除するクラッチ機構等を有している。
このような電動回転工具には、電動モーター等が配置された筐体に対して螺溝によって結合されたキャップを設け、キャップの内部にバネを配置しバネによってクラッチ機構に負荷を付与するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載された電動回転工具にあっては、筐体に対してキャップを回転させることによりバネのクラッチ機構に対する負荷の大きさを変更し、使用時におけるトルクの制御を行うことができるようにされている。
また、別の電動回転工具として、筐体の内部に使用時におけるトルクの制御を電気的に行う制御回路が設けられたものがある。
特開2011−101926号公報 特開平5−104454号公報
ところが、特許文献1に記載された電動回転工具にあっては、手動によりキャップを回転させてトルクの変更を行っており、外部制御機器から自動でトルクの制御を行うことができず、使い勝手が悪いと言う問題がある。
また、キャップを回転させてバネのクラッチ機構に対する負荷の大きさを変更しており、経年変化によりバネの弾性力が変化してしまうと、使用時における必要なトルクを確保することができなくなるおそれもある。
一方、特許文献2に記載された電動回転工具にあっては、電気的なトルクの制御を行うことができ使い勝手の向上が図られているが、複雑な制御回路を用いる必要があり、電動回転工具の製造コストが高いと言う問題がある。
そこで、本技術電動回転工具は、上記した問題点を克服し、製造コストの高騰を来たすことなくトルクの制御を容易かつ適正に行い使い勝手の向上を図ることを課題とする。
第1に、電動回転工具は、上記した課題を解決するために、把持部を有する筐体と、前記筐体の内部に配置された電動モーターと、前記筐体の内部に配置されたクラッチ機構と、ドライバービットが着脱されるビット着脱部を有し前記電動モーターの駆動軸に連結可能とされ前記電動モーターの駆動力によって回転される回転出力軸と、前記クラッチ機構に対して負荷を付与し前記クラッチ機構による前記駆動軸と前記回転出力軸の連結状態を制御する予圧機構とを備え、前記予圧機構にシリンダーと前記シリンダーに対して動作されて前記クラッチ機構に対する負荷の大きさを変化させるロッドとを設けたものである。
従って、電動回転工具にあっては、シリンダーの内圧に応じてクラッチ機構に対する予圧機構の負荷が変化される。
第2に、上記した電動回転工具においては、前記シリンダーとしてエアーシリンダーが用いられ、前記エアーシリンダーの内圧を電空レギュレーターによって調整し前記エアーシリンダーの内圧の変化に応じて前記ロッドの前記クラッチ機構に対する負荷が変化されることが望ましい。
シリンダーとしてエアーシリンダーが用いられ、エアーシリンダーの内圧を電空レギュレーターによって調整しエアーシリンダーの内圧の変化に応じてロッドの前記クラッチ機構に対する負荷が変化されることにより、電動回転工具のトルクが外部からの電空レギュレーターに対する入力電気信号によって調整される。
第3に、上記した電動回転工具においては、前記シリンダーと前記ロッドが複数設けられることが望ましい。
シリンダーとロッドが複数設けられることにより、各シリンダーの内圧を各別に調整することが可能とされる。
第4に、上記した電動回転工具においては、前記シリンダーと前記ロッドが前記回転出力軸を挟んだ反対側に設けられることが望ましい。
シリンダーとロッドが回転出力軸を挟んだ反対側に設けられることにより、予圧機構によるクラッチ機構に対する負荷が良好なバランスで付与される。
第5に、上記した電動回転工具においては、前記回転出力軸の状態を検出するセンサーを設け、前記クラッチ機構によって前記駆動軸と前記回転出力軸の連結が解除されたときに前記センサーによる検出結果に基づいて前記電動モーターの回転が停止されるようにすることが望ましい。
回転出力軸の状態を検出するセンサーを設け、クラッチ機構によって駆動軸と回転出力軸の連結が解除されたときにセンサーによる検出結果に基づいて電動モーターの回転が停止されるようにすることにより、駆動軸と回転出力軸の連結が解除された状態において駆動軸の回転が停止される。
本技術電動回転工具は、把持部を有する筐体と、前記筐体の内部に配置された電動モーターと、前記筐体の内部に配置されたクラッチ機構と、ドライバービットが着脱されるビット着脱部を有し前記電動モーターの駆動軸に連結可能とされ前記電動モーターの駆動力によって回転される回転出力軸と、前記クラッチ機構に対して負荷を付与し前記クラッチ機構による前記駆動軸と前記回転出力軸の連結状態を制御する予圧機構とを備え、前記予圧機構にシリンダーと前記シリンダーに対して動作されて前記クラッチ機構に対する負荷の大きさを変化させるロッドとを設けている。
従って、シリンダーの内圧に応じてクラッチ機構に対する予圧機構の負荷が変化されるため、製造コストの高騰を来たすことなく電動回転工具のトルクの制御を外部から容易かつ適正に行うことができ、使い勝手の向上を図ることができる。
請求項2に記載した発明にあっては、前記シリンダーとしてエアーシリンダーが用いられ、前記エアーシリンダーの内圧を電空レギュレーターによって調整し前記エアーシリンダーの内圧の変化に応じて前記ロッドの前記クラッチ機構に対する負荷が変化されるようにしている。
従って、電動回転工具のトルクを外部からの電空レギュレーターに対する入力電気信号によって調整することができ、トルクの制御を容易に設定することができる。
請求項3に記載した発明にあっては、前記シリンダーと前記ロッドが複数設けられている。
従って、各シリンダーの内圧を各別に調整することにより、電動回転工具のトルクの微調整を行うことができる。
請求項4に記載した発明にあっては、前記シリンダーと前記ロッドが前記回転出力軸を挟んだ反対側に設けられている。
従って、予圧機構によるクラッチ機構に対する負荷を良好なバランスで付与することができ、クラッチ機構の適正な動作性能を確保することができる。
請求項5に記載した発明にあっては、前記回転出力軸の状態を検出するセンサーを設け、前記クラッチ機構によって前記駆動軸と前記回転出力軸の連結が解除されたときに前記センサーによる検出結果に基づいて前記電動モーターの回転が停止されるようにしている。
従って、回転出力軸とドライバービットの回転の停止状態を確実に保持することができると共に消費電力の低減を図ることができる。
以下に、本技術電動回転工具を実施するための最良の形態を添付図面に従って説明する。
以下に示した最良の形態は、本技術電動回転工具をネジ締め用のドライバーに適用したものである。但し、本技術の適用範囲はネジ締め用のドライバーに限られることはなく、例えば、穴あけ用のドライバー又はネジ締め用と穴あけ用の兼用のドライバーにも適用することができる。また、本技術電動回転工具は、回転式の他の種類の電動工具にも広く適用することができる。
尚、以下の説明にあっては、電動回転工具においてドライバービットの回転出力軸の軸方向を上下方向とする。但し、以下に示す前後上下左右の方向は説明の便宜上のものであり、本技術の実施に関しては、これらの方向に限定されることはない。
[電動回転工具の構成]
先ず、電動回転工具の構成について説明する。
電動回転工具1は本体2と空圧ユニット3を備えている(図1参照)。
本体2は筐体4に所要の各部が配置されて成る。筐体4は上下に延びる略筒状に形成されたケース5とケース5の上端部に取り付けられたキャップ6とから成る。筐体4の外周面は電動回転工具1の使用時に作業者に把持される把持部4aとされている。
ケース5の内部には上下に位置するモーター配置空間5aと機構配置空間5bが形成され、モーター配置空間5aと機構配置空間5bは連通されている。ケース5の内部における下端部の中央部には上下に延びる軸挿通孔5cが形成され、軸挿通孔5cは上端が機構配置空間5bに連通されている。
ケース5の内部には軸挿通孔5cの外周側に環状の部材配置空間5dが形成され、部材配置空間5dは下方に開口されている。部材配置空間5dは一部がその上方に位置する機構配置空間5bに連通部5eを介して連通されている。
ケース5のモーター配置空間5aには電動モーター7が配置され、電動モーター7は駆動軸7aが下方へ突出された状態で設けられている。
ケース5の機構配置空間5bには減速機構8とクラッチ機構9が上下に位置された状態で配置されている。減速機構8は電動モーター7の回転速度を減じて後述する回転出力軸に伝達する機能を有している。
クラッチ機構9の下面には突部9aが設けられ、突部9aに隣接する部分が凹部9bとして形成されている(図2参照)。
ケース5の軸挿通孔5cには回転出力軸10の一部が配置され、回転出力軸10は電動モーター7の駆動軸7aに減速機構8を介して連結される(図1参照)。従って、電動モーター7が回転されると、その駆動力が減速機構8を介して回転出力軸10に伝達され、回転出力軸10が減速機構8によって減速されて回転される。
回転出力軸10は上下方向における中央部に設けられた被検出部11と被検出部11の上側に位置する駆動力伝達部12と被検出部11の下側に位置するビット着脱部13とから成る。ビット着脱部13には下方に開口されたビット嵌合穴13aが形成され、ビット嵌合穴13aは水平断面形状が非円形状、例えば、六角形状等に形成されている。
ケース5の連通部5eには鋼球14が配置されている。鋼球14は上端部がクラッチ機構9の下面に形成された突部9aと凹部9bの両方に係合された状態とされている(図2参照)。
ケース5の下端部には回転出力軸10を挟んだ反対側に一対のセンサー15、15が取り付けられ、センサー15、15は検出部15a、15aがケース5の下方に位置されている(図1参照)。
センサー15、15の検出部15a、15aは回転出力軸10の被検出部11の側方に位置され、回転出力軸10が、例えば、上下方向へ移動されたときの被検出部11の変位を検出する。
電動回転工具1には駆動制御部16が設けられている。駆動制御部16は、例えば、ケース5の内部に配置され、電動モーター7に対して駆動制御信号を送出する。電動モーター7に駆動制御部16から送出された駆動制御信号が入力されると、電動モーター7が回転又は停止される。
駆動制御部16にはセンサー15、15によって検出された検出結果に基づく検出信号が入力される。駆動制御部16はセンサー15、15から入力された検出信号に基づいた駆動制御信号を電動モーター7に送出する。
空圧ユニット3はホルダー17に所要の各部が保持されて成る。ホルダー17は上方に開口された箱状に形成され、底面部18と底面部18の外周部から上方へ突出された周面部19とを有し、ケース5の下端部を下方から覆う状態で周面部19が筐体4に固定されている。
底面部18には中央部に軸挿通孔18aが形成され軸挿通孔18aを挟んだ反対側にロッド挿通孔18b、18bが形成されている。底面部18の軸挿通孔18aには回転出力軸10のビット着脱部13が挿通され、ビット着脱部13がホルダー17から下方へ突出されている。
底面部18の下面にはシリンダー20、20が取り付けられている。シリンダー20、20にはそれぞれ供給孔20a、20aが形成されている。シリンダー20、20としては、例えば、エアーシリンダーが用いられている。
シリンダー20、20にはそれぞれロッド21、21が上下方向へ移動可能に支持され、ロッド21、21はそれぞれ上下方向を向く板状の閉塞部21a、21aと閉塞部21a、21aの中央部から上方へ突出された軸部21b、21bとから成る。閉塞部21a、21aはそれぞれシリンダー20、20の内部に位置され、軸部21b、21bはそれぞれ底面部18のロッド挿通孔18b、18bに挿通されている。ロッド21、21は回転出力軸10の軸中心を基準として半径方向における同じ距離に位置されている。シリンダー20、20の内部はそれぞれ閉塞部21a、21aによって気密状態が保持されている。
ホルダー17の内部には押付部材22と受け部材23が配置されている。
押付部材22は上下方向に延びる筒状に形成された押付部22aと押付部22aの下端部から外方へ張り出された被作用部22bとから成る。押付部22aは下端部を除きケース5の部材配置空間5dに配置されている。押付部材22は被作用部22bに下方からロッド21、21の軸部21b、21bが押し付けられている。押付部材22は被作用部22bの軸中心が回転出力軸10の軸中心に一致されている。
受け部材23は上下方向に延びる筒状に形成された基体部23aと基体部23aの上端部から外方へ張り出された受部23bとから成る。受け部材23はケース5の部材配置空間5dに配置され、基体部23aが押付部材22の内側に位置され、受部23bに下方から押付部材22の押付部22aが押し付けられている。受け部材23の受部23bの上面の一部はケース5の連通部5eに配置された鋼球14が接した状態とされている。
シリンダー20、20には供給孔20a、20aを介して電空レギュレーター25からエアーが供給される。電空レギュレーター25から供給されるエアーの供給量に応じてシリンダー20、20の内圧が変化され、シリンダー20、20の内圧の大きさに応じてそれぞれロッド21、21のクラッチ機構9に対する負荷が変化される。ロッド21、21の負荷が変化されるとロッド21、21による押付部材22に対する押圧力が変化され、変化された押圧力が受け部材23を介して鋼球14に伝達される。従って、電空レギュレーター25によって鋼球14のクラッチ機構9に対する押付力(負荷)が調整される。
このようにシリンダー20、20、ロッド21、21、押付部材22、受け部材23及び鋼球14はクラッチ機構9に対して負荷を付与しクラッチ機構9による電動モーター7の駆動軸7aと回転出力軸10の連結状態を制御する予圧機構24として機能する。
電空レギュレーター25のシリンダー20、20に対するエアーの供給量は、電空レギュレーター25に対して図示しない外部制御機器から出力される入力電気信号により設定される。
このように電動回転工具1にあっては、電空レギュレーター25からのシリンダー20、20に対するエアーの供給量を調整することにより、シリンダー20、20の内圧を変化させて鋼球14のクラッチ機構9に対する押付力を変化させることができる。クラッチ機構9は、後述するように、回転出力軸10に予め定められたトルクより大きな負荷が付与されたときに回転されて電動モーター7の駆動軸7aと回転出力軸10の連結を解除するように機能する。従って、電空レギュレーター25からのシリンダー20、20に対するエアーの供給量が調整されたときに、シリンダー20、20の内圧が大きくされることにより電動回転工具1におけるトルクが大きくなり、逆に、シリンダー20、20の内圧が小さくされることにより電動回転工具1におけるトルクが小さくなる。
電空レギュレーター25からのシリンダー20、20に対するエアーの供給量は電空レギュレーター25に対する入力電気信号により設定されため、電空レギュレーター25に対する入力電気信号により電動回転工具1におけるトルクの大きさを設定することができることになる。
[電動回転工具の動作]
次に、電動回転工具1の動作について説明する。
電動回転工具1によってネジ締めが行われるときには、回転出力軸10のビット挿脱部13に形成されたビット嵌合穴13aにドライバービット26が嵌合されて装着される。
電動モーター7が回転されると、電動モーター7の駆動力が減速機構8を介して回転出力軸10に伝達され、回転出力軸10とドライバービット26が一体になって減速されて回転されネジ締め作業が行われる。
ネジ締め作業においては、回転出力軸10に対する負荷が付与されクラッチ機構9に回転力が作用するが、回転出力軸10に対する負荷の大きさが電動回転工具1におけるトルクの大きさより小さい状態においては、鋼球14によってクラッチ機構9の回転が規制され(図2参照)、電動モーター7の駆動軸7aと回転出力軸10の連結状態が保持され回転出力軸10とドライバービット26の回転状態が保持される。
ネジ締め作業において、電動回転工具1において予め設定されたトルクより回転出力軸10に対する負荷が大きくなると、ドライバービット26と回転出力軸10の回転が停止される。回転出力軸10の回転が停止されると、クラッチ機構9が所定の方向へ回転される。クラッチ機構9が所定の方向へ回転されると、クラッチ機構9の突部9aが鋼球14を乗り上げて鋼球14が突部9aにのみ係合される(図3参照)。
鋼球14が突部9aにのみ係合されると、電動モーター7の駆動軸7aと回転出力軸10の連結が解除される。このとき回転出力軸10が軸方向へ変位され、センサー15、15によって被検出部11の上下方向における変位が検出され、検出結果が駆動制御部16に送出される。センサー15、15の検出結果が駆動制御部16に入力されると、駆動制御部16から電動モーター7に対して回転停止の制御信号が送出されて電動モーター7の回転が停止される。
尚、上記には、センサー15、15によって被検出部11の上下方向における変位が検出される例を示したが、例えば、センサー15、15によって回転出力軸10の回転状態が検出され、検出結果が駆動制御部16に送出されるようにしてもよい。
[まとめ]
以上に記載した通り、電動回転工具1にはクラッチ機構9に対して負荷を付与しクラッチ機構9による電動モーター7の駆動軸7aと回転出力軸10の連結状態を制御する予圧機構24を備え、予圧機構24にシリンダー20、20とシリンダー20、20に対して動作してクラッチ機構9に対する負荷の大きさを変化させるロッド21、21とを設けている。
従って、シリンダー20、20の内圧に応じてクラッチ機構9に対する予圧機構24の負荷が変化されるため、製造コストの高騰を来たすことなく電動回転工具1のトルクの制御を外部から容易かつ適正に行うことができ、使い勝手の向上を図ることができる。
また、電動回転工具1においては、シリンダー20、20としてエアーシリンダーが用いられ、シリンダー20、20の内圧を電空レギュレーター25によって調整しエアーシリンダー20、20の内圧の変化に応じてロッド21、21のクラッチ機構9に対する負荷が変化されるようにしている。
従って、電動回転工具1のトルクを外部からの電空レギュレーター25に対する入力電気信号によって調整することができ、トルクの制御を容易に設定することができる。
尚、電動回転工具1のトルクの範囲はシリンダー20、20の最低作動圧力からシリンダー20、20の最大耐用圧力の範囲で定まるため、使用する電空レギュレーター25の種類によっては電動回転工具1のトルクの値を大きくすることが可能である。
また、電動回転工具1には複数のシリンダー20、20とロッド21、21が設けられているため、各シリンダー20、20の内圧を各別に調整することにより、電動回転工具1のトルクの微調整を行うことができる。
尚、上記には、二つのシリンダー20、20とロッド21、21を設けた例を示したが、電動回転工具1には一つ又は三つ以上の任意の数のシリンダー20とロッド21を設けることが可能である。
さらに、シリンダー20、20とロッド21、21が回転出力軸10を挟んだ反対側に設けられているため、予圧機構24によるクラッチ機構9に対する負荷を良好なバランスで付与することができ、クラッチ機構9の適正な動作性能を確保することができる。
さらにまた、電動回転工具1にあっては、クラッチ機構9によって電動モーター7の駆動軸7aと回転出力軸10の連結が解除されたときにセンサー15、15による検出結果に基づいて電動モーター7の回転が停止される。
従って、回転出力軸10とドライバービット26の回転の停止状態を確実に保持することができると共に消費電力の低減を図ることができる。
[その他]
上記には、空圧レギュレーター25によってシリンダー20、20の内圧を調整する例を示したが、電動回転工具1においては、例えば、ロッドが油圧によってシリンダーに対して動作するように構成することも可能である。
また、空圧レギュレーター25に代えて手動によってバルブを開閉しシリンダー20、20の内圧を調整する構成にすることも可能である。
[本技術]
本技術は、以下のような構成とすることができる。
(1)把持部を有する筐体と、前記筐体の内部に配置された電動モーターと、前記筐体の内部に配置されたクラッチ機構と、ドライバービットが着脱されるビット着脱部を有し前記電動モーターの駆動軸に連結可能とされ前記電動モーターの駆動力によって回転される回転出力軸と、前記クラッチ機構に対して負荷を付与し前記クラッチ機構による前記駆動軸と前記回転出力軸の連結状態を制御する予圧機構とを備え、前記予圧機構にシリンダーと前記シリンダーに対して動作されて前記クラッチ機構に対する負荷の大きさを変化させるロッドとを設けた電動回転工具。
(2)前記シリンダーとしてエアーシリンダーが用いられ、前記エアーシリンダーの内圧を電空レギュレーターによって調整し前記エアーシリンダーの内圧の変化に応じて前記ロッドの前記クラッチ機構に対する負荷が変化されるようにした前記(1)に記載の電動回転工具。
(3)前記シリンダーと前記ロッドが複数設けられた前記(1)又は前記(2)に記載の電動回転工具。
(4)前記シリンダーと前記ロッドが前記回転出力軸を挟んだ反対側に設けられた前記(3)に記載の電動回転工具。
(5)前記回転出力軸の状態を検出するセンサーを設け、前記クラッチ機構によって前記駆動軸と前記回転出力軸の連結が解除されたときに前記センサーによる検出結果に基づいて前記電動モーターの回転が停止されるようにした前記(1)から前記(4)の何れかに記載の電動回転工具。
上記した技術の最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本技術を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本技術の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
図2及び図3と共に本技術電動回転工具を示すものであり、本図は、縦断面図である。 鋼球がクラッチ機構の突部と凹部の両方に係合されている状態を示す底面図である。 鋼球がクラッチ機構の突部のみに係合されている状態を示す底面図である。
1…電動回転工具、4…筐体、4a…把持部、7…電動モーター、7a…駆動軸、9…クラッチ機構、10…回転出力軸、13…ビット着脱部、15…センサー、20…シリンダー、21…ロッド、24…予圧機構、25…電空レギュレーター、26…ドライバービット

Claims (5)

  1. 把持部を有する筐体と、
    前記筐体の内部に配置された電動モーターと、
    前記筐体の内部に配置されたクラッチ機構と、
    ドライバービットが着脱されるビット着脱部を有し前記電動モーターの駆動軸に連結可能とされ前記電動モーターの駆動力によって回転される回転出力軸と、
    前記クラッチ機構に対して負荷を付与し前記クラッチ機構による前記駆動軸と前記回転出力軸の連結状態を制御する予圧機構とを備え、
    前記予圧機構にシリンダーと前記シリンダーに対して動作されて前記クラッチ機構に対する負荷の大きさを変化させるロッドとを設けた
    電動回転工具。
  2. 前記シリンダーとしてエアーシリンダーが用いられ、
    前記エアーシリンダーの内圧を電空レギュレーターによって調整し前記エアーシリンダーの内圧の変化に応じて前記ロッドの前記クラッチ機構に対する負荷が変化されるようにした
    請求項1に記載の電動回転工具。
  3. 前記シリンダーと前記ロッドが複数設けられた
    請求項1に記載の電動回転工具。
  4. 前記シリンダーと前記ロッドが前記回転出力軸を挟んだ反対側に設けられた
    請求項3に記載の電動回転工具。
  5. 前記回転出力軸の状態を検出するセンサーを設け、
    前記クラッチ機構によって前記駆動軸と前記回転出力軸の連結が解除されたときに前記センサーによる検出結果に基づいて前記電動モーターの回転が停止されるようにした
    請求項1に記載の電動回転工具。
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