JPH055367U - 電動工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ねじが着座する手前までは高速で回転し作業
時間を短縮し、着座、締め付け時にはギア比を自動的に
低速に切り換えて大きな締め付け力を得る。 【構成】 変速装置である遊星機構を駆動するレバー５
５にばね１４の一端を固定し、ばね１４の他端をギアケ
ース６に固定する。レバー５５を伸縮しないワイヤー１
５にて電磁ソレノイド１３に接続する。電磁ソレノイド
１３はＣＰＵによりオンオフ制御される。ねじ締めを行
う際、着座手前までは電磁ソレノイド１３をオフさせ、
ばね１４によりレバー５５の中央部を前進させ、高速ギ
アで回転させる。そして、一旦停止後、着座させて締め
付ける時には、電磁ソレノイド１３をオンさせ、ワイヤ
ー１５を介してレバー５５をばね１４の張力に勝ってレ
バー５５の中央部を後退させ、低速ギアで締め付ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、トルクを制御して、所定のトルクでねじ締めを精度よく締める充電 式の電動工具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の充電式の電動工具において、ギアを切り換える手段として手動式のハン ドルが、ねじ締めトルクを制限する手段として機械式のクラッチが用いられてお り、その構成を以下に示す。 図４は充電式の電動工具の全体構成を示し、モータ２、ギアケース６、締め付 けトルク調整用のクラッチハンドル７８、チャック１、ハンドル５８、レバー５ ５等から構成されている。

【０００３】 図５において、まず、ギアケース６は、円筒状のケース６１と、このケース６ １の前端に取付ねじ６４によって連結されるケース６２、ケース６１の後端に取 り付けられるモータ取付台６０から構成されている。また、ケース６１には軸方 向に長い一対の長孔６３と、一対の支持ピン６５が突設され、ケース６２には複 数の孔６７が穿設され、また、異形台部６６が一体に突設されている。

【０００４】 ケース６１内に設けられる減速部３は、２段の遊星機構により構成され、１段 目の遊星機構は、モータ２の出力軸２０に固着された太陽ギア３１と、ケース６ １内面に固着されたインターナルギア３３、この両者に噛み合う複数の遊星ギア ３２、そして、各遊星ギア３２を支持する軸を備えたキャリア３４とから構成さ れている。２段目の遊星機構はキャリア３４に一体に形成された太陽ギア３５、 インターナルギア３７、複数の遊星ギア３６、キャリア３８により構成されてい る。

【０００５】 ここで、インターナルギア３３はケース６１に固着され、インターナルギア３ ７はその軸方向に摺動自在且つ軸まわりに回転自在とされており、外周面には環 状溝５２及び複数の係合歯５１が形成されている。また、インターナルギア３７ の外周面は図６に示すように、複数のローラピン７１によって受けられている。 インターナルギア３７の軸方向の移動は、環状溝５２に夫々ローラ５６を介し て両先端を係合させているレバー５５によりなされる。コ字型でハンドル５８が 連結されるレバー５５は、図７に示すように、ケース６１の外面に突設された一 対の支持ピン６５によって、両側片が回動自在に支持され、そして両側片のＵ字 状に折り返された先端部に夫々ローラが装着されて、ケース６１に形成された長 孔６３を通じてインターナルギア３７と係合しており、線材にてばね性を有して いる。

【０００６】 一方、第１段目の遊星機構におけるキャリア３４の外周面には係合突起５４が 、ケース６１の内周面には複数の係合突起５３が設けられている。これら係合突 起５４，５３は、インターナルギア３７が軸方向に摺動した時に、インターナル ギア３７の内周面の歯と係合歯５１とに夫々係合するものであって、レバー５５ の中央部を後退させることによってインターナルギア３７を前進させて、図８及 び図９に示すように、係合歯５１をケース６１に設けられた係合突起５３と係合 させた時には、インターナルギア３７はその回転が阻止される。

【０００７】 逆にレバー５５の中央部を前進させることにより、インターナルギア３７を後 退させて、図１０及び図１１に示すように、キャリア３４の係合突起５４にイン ターナルギア３７を係合させた時には、インターナルギア３７とキャリア３４に 一体に設けられている太陽ギア３５とを結合させる。尚、いずれの場合も、イン ターナルギア３７と遊星ギア３６との噛み合いは保たれている。

【０００８】 前者の場合には、２段目の遊星機構においても減速が有効に行われることから 、大減速比となり、後者の場合には遊星ギア３６がその軸まわりの回転（自転） を行うことがなく、太陽ギア３５とキャリア３８とが直結された形となるために 、１段目の遊星機構の減速のみが有効となり、従って、減速比が小さくなる。 次に、トルク調整用のクラッチ部４について説明する。このクラッチ部４は上 記減速部３と同様に遊星機構を利用しており、トルク調整手段の他に出力軸７の 両方向の回転を阻止するロック手段も備えている。ケース６２内に配設される遊 星機構は、上記キャリア３８に一体に形成されている太陽ギア４０、インターナ ルギア４２、この両者に噛み合う複数の遊星ギア４１、各遊星ギア４１を支持す るキャリア４３とで構成されている。

【０００９】 ロック手段は、インターナルギア４２に突設された複数のカム突起４７と、ケ ース６２内面に回動自在に取り付けられた一対のロックピン４５ａ，４５ｂと、 中央部がケース６２で支持され両端をロックピン４５ａ，４５ｂに接触させるば ね４６と、キャリアと共に出力軸７に一体的に回転するように結合されているロ ックリング４４とで構成されている。

【００１０】 一方のロックピン４５ａは出力軸７の一方向の回転を阻止し、ロックピン４５ ｂは出力軸７の他方向の回転を阻止する。両ロックピン４５ａ，４５ｂが共にロ ックリング４４と係合している時には、先端にチャック１が取付ねじ１２によっ て固着される出力軸７は、両方向の回転についてロック状態となる。 また、トルク調整手段は、インターナルギア４２に突設された複数の係止突起 ４８と、ケース６２の孔６７内に配設された鋼球７４と、異形台部６６に被せら れるスラスト板７５と、クラッチばね７６と、クラッチ板７７及びクラッチハン ドル７８等で構成されている。

【００１１】 クラッチハンドル７８はギアケース６の先端面と、このギアケース６に取付ね じ１１で取り付けられる取付板７９との間で、所定角度内で回転自在とされ、そ の内面にはクラッチ板７７との係合部を備え、クラッチハンドル７８を回転させ れば、異形台部６６との嵌合で回転しないようにクラッチ板７７が軸方向に移動 するようになっている。

【００１２】 クラッチばね７６は、このクラッチ板７７とスラスト板７５との間に配される 圧縮コイルばねであり、スラスト板７５を介して鋼球７４と接触する。鋼球７４ はインターナルギア４２の係止突起４８と係合する。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述の機械式クラッチでは、動作時の騒音が大、振動が大、寿 命が短いという問題があった。 そこで、この問題をなくすために、電流制御によってねじ締めトルク精度を向 上する方式が既に提案されている。図１２は制御回路のブロック図を示している 。軸先を回転駆動するモータ２にはＤＣブラシレスモータを用いているが、ＤＣ ブラシモータでも良い。このモータ２はＦＥＴブリッジを使用した電力変換部１ ６により駆動される。信号処理部１７は、モータ２の回転軸の位置を検出するホ ール素子１０からの信号を６個のＦＥＴゲート駆動信号に変換して、電力変換部 １６へ送っている。

【００１４】 定電流回路１８はＰＷＭ（パルス幅制御）信号を作成し、上記信号処理部１７ へ送られる。工具全体の動作シーケンスを制御するＣＰＵ９から与えられるデジ タル信号をＤ／Ａ変換器２０により、電流指令値としてアナログ値に変換して定 電流回路１８に送られる。 締め付けトルク設定用のボリューム２３により設定されたアナログ値はＡ／Ｄ 変換器２２にてデジタル値に変換され、そのデジタル信号がＣＰＵ９に入力され るようになっている。

【００１５】 モータ電流は検出用抵抗Ｒにより検出され、電流信号として定電流回路１８に 入力され、この信号によりモータ２は定電流制御されることになる。ねじの種類 に応じて入力されたスイッチ２５からの信号はスイッチインターフェイス２４を 介してＣＰＵ９に入力される。 図１３は定電流回路１８のブロック図を示し、ローパスフィルタ２６、誤差増 幅器２７、比較器２８、フリップフロップ２９及び単安定マルチ３０等で構成さ れており、図１４に示すように、所定の要素で決まるオン期間、オフ期間により ＰＷＭ信号が出力される。この定電流回路１８では、基本的にはコイル電流と設 定値とを比較器２８で比較し、その状況に応じてＰＷＭ出力を変化させることに より、モータの発生トルクを一定に制御している。

【００１６】 図１５は、締め付け方法を示したもので、ねじの頭が着座した際の衝撃トルク を無くすため、ねじ締めを行う際のねじの長さを学習する等の手段によって、着 座手前で一旦モータの回転を停止させ、その後ゆっくりと着座させ、着座後に所 定のトルクに達するまで締め上げるという方式である。また、最初に学習した着 座手前までの回転数データは図１２に示すＲＡＭ９ａに記憶されるようになって いる。

【００１７】 このような制御方式を持つ電動工具において、作業効率を上げるには、着座手 前までの回転時間を短くし、且つ締め付け時のトルクは大きくするという減速ギ アの視点からは矛盾した要求がある。 本考案は上述の点に鑑みて提供したものであって、ねじが着座する手前までは 高速で回転し作業時間を短縮し、着座、締め付け時にはギア比を自動的に低速に 切り換えて大きな締め付け力を得ることを目的とした電動工具を提供するもので ある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、変速装置を制御してねじが着座する手前までは高速で回転し、且つ 締め付け時にはギア比を自動的に切り換えて低速で大きな締め付け力を得る制御 手段を備えたものである。

【００１９】

【作用】

而して、制御手段により、変速装置を制御してねじが着座する手前までは高速 で回転し、且つ着座、締め付け時にはギア比を自動的に切り換えて低速で大きな 締め付け力を得ることができる。

【００２０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。尚、全体の機構的な構成及 び制御回路の構成は従来例と同様であり、従来に付加して本考案の要旨の部分に ついて詳述する。すなわち、図１及び図２に示すように、変速装置である遊星機 構を駆動するレバー５５にばね１４の一端を固定し、ばね１４の他端はギアケー ス６に固定して、ばね１４によりレバー５５を一方向に付勢している。

【００２１】 また、レバー５５は伸縮しないワイヤー１５を介して電磁ソレノイド１３に接 続されている。この電磁ソレノイド１３はモータ２の側面に固定されている。ま た、電磁ソレノイド１３は図３に示すように、ＣＰＵ９によりオンオフ制御され るようになっている。 而して、ねじ締めを行う際、着座手前までは電磁ソレノイド１３をオフさせ、 図２（ａ）に示すように、ばね１４によりレバー５５の中央部を前進させ、高速 ギアで回転させる。そして、一旦停止後、着座させて締め付ける時には、電磁ソ レノイド１３をオンさせ、図２（ｂ）に示すように、ワイヤー１５を介してレバ ー５５をばね１４の張力に勝ってレバー５５の中央部を後退させ、低速ギアで締 め付ける。

【００２２】 尚、上記電磁ソレノイド１３をオンオフ制御する命令は制御手段を構成するＣ ＰＵ９内にプログラムとしてＲＯＭ等に格納されており、プログラムによるＣＰ Ｕ９の命令により電磁ソレノイド１３を制御してレバー５５を駆動し、モータ２ を高速或いは低速で駆動するものである。

【００２３】

【考案の効果】

本考案は上述のように、変速装置を制御してねじが着座する手前までは高速で 回転し、且つ締め付け時にはギア比を自動的に切り換えて低速で大きな締め付け 力を得る制御手段を備えたものであるから、制御手段により、変速装置を制御し てねじが着座する手前までは高速で回転し、且つ着座、締め付け時にはギア比を 自動的に切り換えて低速で大きな締め付け力を得ることができる効果を奏するも のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の電動工具の全体の斜視図であ
る。

【図２】同上の動作説明図である。

【図３】本考案の制御回路のブロック図である。

【図４】従来例の電動工具の斜視図である。

【図５】ギア・クラッチ部の分解斜視図である。

【図６】ギア部の断面図である。

【図７】ギア部の断面図である。

【図８】インターナルギアを固定した時の縦断面図であ
る。

【図９】インターナルギアを固定した時の横断面図であ
る。

【図１０】インターナルギアをキャリアに連結した時の
縦断面図である。

【図１１】インターナルギアをキャリアに連結した時の
横断面図である。

【図１２】従来例の制御回路のブロック図である。

【図１３】定電流回路のブロック回路図である。

【図１４】図１３の動作波形図である。

【図１５】ねじの着座、締め付け時における動作説明図
である。

【符号の説明】

２ モータ ９ ＣＰＵ １３ 電磁ソレノイド １４ ばね １５ ワイヤー ３１ 太陽ギア ３２ 遊星ギア ３３ インターナルギア ３４ キャリア

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 ＤＣ電動機特性を有するモータと、この
   モータのモータ電流を検出して定電流で駆動する駆動回
   路と、太陽ギアとインターナルギアとこれら両者に噛み
   合う遊星ギアと遊星ギアを支持するキャリアとからなる
   遊星機構を２段に設置した変速装置と、上記駆動回路で
   駆動されたねじが着座する手前の位置を検出するセンサ
   ーと、ねじの着座寸前にモータの回転を一旦停止させ、
   再度起動後ゆっくりと着座させて所定の力でねじを締め
   付ける制御を行うＣＰＵとを備えた電動工具において、
   上記変速装置を制御してねじが着座する手前までは高速
   で回転し、且つ締め付け時にはギア比を自動的に切り換
   えて低速で大きな締め付け力を得る制御手段を備えたこ
   とを特徴とする電動工具。