JPH066268B2 - 歯車装置の反動緩衝装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は歯車装置に用いる反動緩衝装置に関するもので
ある。

従来例の構成とその問題点 従来、モータ等の回転駆動源からの回転駆動力を減速ま
たは増速し、トルク値を変えて伝達する歯車装置には、
一般的には遊星歯車機構や第１図に示すような段歯車機
構が用いられている。

第１図に示す段減速（または増速、但し記述は減速の場
合について実施）装置ではモータ等の駆動入力軸・第１
段ピニオン１９の周囲複数個所において噛合っている第
１段ギャ１３は第２段ピニオン１４と同軸的に一体結合
され、さらにこの複数の第２段ピニオン１４は従動軸２
６に一体結合された第２段ギャ２１と噛合っている。さ
らにこれら歯車部分を回転自在に支承している歯車固定
金具は一般的に歯車ケーシング等に固定されており、従
動軸に一体結合された第２段ギャ２１は駆動入力軸・第
１段ピニオン１９と同一方向に減速されて回転する。さ
らに従来の例として第２図，第３図の装置では複数個の
第１段ギャ１３、これと同軸的に一体結合された第２段
ピニオン１４，第２段ピニオンと噛合っている。従動軸
２６に一体結合された第２段ギャ２１及びこれらを回転
自在にそれぞれを支承している歯車固定金具１１，１６
等で歯車ユニットを形成し、モータ固定金具６または歯
車ケーシングとの間に介在されたバネ等の弾性体で係止
されている。

この第１図〜第３図の歯車装置では必ず偶数の段減速の
構造をとり、駆動軸と従動軸が同一直線上に整列し比較
的小形に構成し得る。

このような歯車装置を電動ドライバーに適用した場合、
電動ドライバーのねじ締工程において、ねじの先端がね
じ穴に当接後、軽い抵抗を受けながら回転螺入後ねじ締
終了時にねじ頭部が被締付物に当接し、ねじが瞬時に停
止する結果、第１図の従来例ではモータトルクと回転慣
性トルクが反動衝撃となり作業者に不快な反動ショック
を付与し、疲労を増大し作業能率を著しく低下させると
いう欠点を有していた。第２図，３図の従来例では歯車
ユニットとモータ固定金具または歯車ケーシングの間に
介在されたバネ等により前記第１図の従来例のような反
動衝撃は軽減されるが、バネ定数が一定であり、ねじが
瞬時停止してから、その反力と前記緩衝バネがバランス
するまで一定の時間が必要になり逆に今度は作業者に静
的反力を付与し疲労を増大し作業能率を著しく低下さ
せ、さらに締上りトルクも低下するという欠点を有して
いた。

発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、ねじ締終了時におけるねじ負
荷の瞬時停止時にはモータによる回転トルクとそれまで
の回転による慣性トルクに起因する反動衝撃及び静的反
力を吸収するため第１段ギャ、これと同軸的に一体結合
された第２段ピニオン、第２段ピニオンと噛合ってい
る，従動軸に一体結合された第２段ギャ，及びこれらを
回転自在にそれぞれを支承している歯車固定金具等で歯
車ユニットを形成し、モータ固定金具または歯車ケーシ
ングとの間に介在されたバネ等の弾性体が、一定の角度
範囲ではねじれ角に比例するトルク弾力を、またその一
定角度以上の範囲ではねじれ角の二乗以上に比例するト
ルク弾力を与え、前記回転トルク及び慣性トルクとバラ
ンスするまで第１段ピニオン及び第２段ギャの周囲に前
記歯車ユニットを一定角度公転させることにより負荷の
瞬時停止時における作業者に与える反動衝撃及び静的反
力を軽減するものである。

発明の構成 本発明は手持式工具の回転駆動源の駆動軸に接続し、所
定の従動軸に対し、減速または増速駆動力を伝達する歯
車装置において、前記駆動軸に第１段ピニオンを一体的
に接続し、この第１段ピニオンと噛合すると同時に従動
軸に一体的に接続された第２段ギヤと噛合する複数の第
２段ピニオンを同軸一体的に結合した複数の第１段ギャ
を回転自在に複数の歯車固定金具で支持し、かつこの歯
車固定金具は複数の支持金具で一体的に固定されてお
り、さらに歯車固定金具の中心部はそれぞれ駆動軸と従
動軸に対し、軸受を介して前記手持式工具の外殻となり
把持部を形成する歯車ケーシング内に回転自在に収納さ
れると同時に、前記歯車固定金具を前記歯車ケーシング
内において、一定の角度範囲ではねじれ角に比例するト
ルク弾力を、また、その一定角度以上の範囲ではねじれ
角の二乗以上に比例するトルク弾力を与えるねじりコイ
ルバネにより係止することを特徴とし、負荷の瞬時停止
時には前記歯車ユニットがねじりコイルバネの弾性力と
のバランスにより駆動軸・第１段ピニオン及び第２段ギ
ャ・従動軸の周囲を公転し作業者に与える反動衝撃及び
静的反力を著しく軽減できる効果が期待できるものであ
る。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。なお便宜上説明は電動ドライバー等の手持式工具
に内蔵され、駆動軸に接続される減速機構のみとする。

第１図は減速機構の配置例を示しており、第２図は本発
明にかかわる，ねじりコイルバネによってモータ固定金
具または手持式工具の外殻となり把持部を形成する歯車
ケーシングに係止された歯車ユニットの従来例の減速機
構を示しており、第３図は第２図の構成を分解して示し
たもの、第４図は本発明のねじりコイルバネの一例を示
している。第５図，第６図は本発明のねじりコイルバネ
の特性を示した図である。

第２図，第３図において、モータ回転駆動軸１は第１段
ピニオン１９と一体結合され、複数個の第１段ギャ１３
と噛合っている。第２段ピニオン１４は前記第１段ギャ
と同軸的に一体結合され、歯車固定金具１１，１６に回
転自在に支承されていると同時に、従動軸２６に一体結
合された第２段ギャ２１とその複数個所にて噛合ってい
る。さらに前記第１段ギャ１３と第２段ピニオン１４及
びこれらが回転自在に支承されている歯車固定金具１
１，１６は複数の歯車支持金具２０によって歯車ユニッ
トを形成し、歯車固定金具１１，１６は軸受９及び２２
を介してそれぞれ回転駆動軸１及び従動軸２６に回転自
在に支承されており、かつ歯車ケーシング５内に、一定
の角度範囲内ではねじれ角に比例するトルク弾力を、ま
たその一定角度以上の範囲ではねじれ角の二乗以上に比
例するトクル弾力を与えるねじりコイルバネ８を介して
回転自在に収納されている。また従動軸２６は軸受２５
を介して歯車ケーシング５に回転自在に支承され回転力
を負荷に伝達する構造となっている。

以上のように構成された伝達装置の反動緩衝装置におい
て、その動作を説明すると、通常の回転トルク伝達時に
おいては、回転駆動源で発生した回転トルクを駆動軸１
によって一体結合された第１段ピニオン１９に伝達し、
これと噛合う複数個の第１段ギャ１３で１段減速され、
さらに前記第１段ギャ１３と同軸上に固定された第２段
ピニオン１４に伝達され、さらに前記第２段ピニオン１
４と第２段ギャ２１との噛合いにより減速され従動軸２
６に伝達される。この場合、歯車ユニットはねじりコイ
ルバネ８を介して歯車ケーシング５またはモータ固定金
具６に弾力的に係止されているので、通常の伝達トルク
値とねじりコイルバネ８の弾性力がバランスする位置で
動作している。次にねじの締付工程の終了時にねじ頭が
被締付物に当接し、ねじが瞬時に停止した場合、従動軸
２６及びこれと一体結合された第２段ギャ２１は瞬時に
停止するので、モータの電流上昇により制御回路（図に
示さず）がＯＦＦされモータ電源が切れるが、停止時の
回転駆動トルク及びそれまでの回転による慣性トルクに
より第１段ギャ１３及び第２段ピニオン１４は第１段ピ
ニオン１９及び第２段ギャ２１の周囲を公転することに
なる。つまり前記第１段ギャ１３、第２段ピニオン１
４、歯車固定金具１１，１６及び支持金具２０等で構成
される歯車ユニットがねじりコイルバネ８の弾性力に抗
して第１段ピニオン１９及び第２段ギャ２１の周囲を公
転する。この場合、歯車ユニットはモータ固定金具６ま
たは歯車ケーシング５との間にねじりコイルバネ８を介
して係止されているので、このねじりコイルバネ８の弾
性力とモータによる回転トルク及びそれまでの回転によ
る慣性トルクの和とのバランスにおいてその公転角度が
決定される。ねじりコイルバネ８がピッチ巻のようなバ
ネの場合第６図のａに示すようにバネ定数Ｋは一定値に
なり、Ｋ＝一定の値となる。この場合、第５図のａに示
すようにバネによる弾力Ｔはねじり角に比例することに
なり、負荷の瞬時停止時の反動衝撃は軽減されるが、負
荷の反力とバランスするまでのねじれ角が大きくなり、
一定の時間を要する。バネの変位の時間が長くなれば今
度はそれを維持するため静的反力が作業者に加わるので
疲労の原因となる。本発明の一例として、第４図に示す
ように、密着巻のねじりコイルバネで、取付後隙間ｘを
維持しておき、負荷の瞬時停止により反力が加わりねじ
りコイルバネが巻込む方向に変位すると第６図のｂに示
すように初期にはピッチ巻と同じようにバネ定数は一定
値であるが、変位が進むと隙間ｘはゼロに近くなりバネ
定数Ｋは急激に大きくなる。つまり Ｋ＝Ａθ^1+α＋Ｂ
の形となる。（θ：変位角）（Ａ，Ｂ，α定数） この場合、第５図のｂに示すようにバネによる弾力Ｔは
ねじり角の二乗以上に比例する。つまりＴ＝Ｋ・θ で
あるのでＴ∝θ^2+αとなる。

このようなバネ特性にすることにより、負荷の瞬時停止
時の作業者に与える静的反力及び反動衝撃を著しく低減
させることができる。

発明の効果 以上のように本発明は、ねじ締終了時におけるねじ負荷
の瞬時停止時にモータによる回転トルクとそれまでの回
転による慣性トルクに起因する反力を吸収するため第１
段ギャ、第２段ピニオン，これらを回転自在に支承して
いる歯車固定金具及び支持金具等で構成する歯車ユニッ
トを、モータ固定金具または歯車ケーシングとの間に介
在された、一定の角度範囲ではねじれ角に比例するトル
ク弾力を、また、その一定角度以上の範囲ではねじれ角
の二乗位置に比例するトルク弾力を与えるねじりコイル
バネの弾性力とバランスするまで第１段ピニオン・駆動
軸，第２段ギャ従動軸の周囲に一定角度公転させること
により作業者に与える反動衝撃力及び静的反力を著しく
軽減させることができ、その実用的効果は大なるものが
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な段減速機構の配置例を示す図、第２図
は本発明と関連する構造の従来例の断面図、第３図は第
２図の構成を分解して示した断面図、第４図は本発明の
一実施例に用いる弾性体を示す図、第５図，第６図は第
４図の弾性体の特性を示した図である。 １……駆動軸、５……歯車ケーシング、８……ねじりコ
イルバネ、９……軸受、１１，１６……歯車固定金具、
１３……第１段ギャ、１４……第２段ピニオン、１９…
…第１段ピニオン、２０……支持金具、２１……第２段
ギャ、２２，２５……軸受、２６……従動軸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池本 義寛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西田 良和 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】手持式工具の回転駆動源の駆動軸に接続
   し、所定の従動軸に対し、減速または増速駆動力を伝達
   する歯車装置において、前記駆動軸に第１段ピニオンを
   一体的に接続し、この第１段ピニオンと噛合すると同時
   に、従動軸に一体的に接続された第２段ギヤと噛合する
   複数の第２段ピニオンを同軸一体的に結合した複数の第
   １段ギヤを回転自在に複数の歯車固定金具で支持し、か
   つこの歯車固定金具は複数の支持金具で一体的に固定さ
   れており、さらに歯車固定金具の中心部はそれぞれ駆動
   軸と従動軸に対し、軸受を介して前記手持式工具の外殻
   となり把持部を形成する歯車ケーシング内に回転自在に
   収納されると同時に、前記歯車固定金具を前記歯車ケー
   シング内において、一定の角度範囲ではねじれ角に比例
   するトルク弾力を、また、その一定角度以上の範囲では
   ねじれ角の二乗以上に比例するトルク弾力を与えるねじ
   りコイルバネにより係止することを特徴とする歯車装置
   の反動緩衝装置。