JP2004202665A

JP2004202665A - 工具保持装置

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Publication number: JP2004202665A
Application number: JP2002377942A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Taguchi; 康明田口
Original assignee: Vessel Industrial Co Inc
Current assignee: Vessel Industrial Co Inc
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP3989369B2

Abstract

【課題】回転駆動力を出力する作業機械等の回転軸心（手回しの場合を含む）と工具（この工具で回転させる例えばボルトやナット等）の軸心とが芯ズレする箇所であろうと又は芯ズレしない箇所であろうとに拘わらず、共通の使用ができるものとして、その使用上の汎用性を広げ、もって使用上の面倒さを解消できる（作業性を高めることができる）ようにする。
【解決手段】先端に工具７が設けられる作業ヘッド３と、この作業ヘッド３の根本側に連結される支持軸４とを有し、これら作業ヘッド３と支持軸４との連結部分に対して、作業ヘッド３を支持軸４側へ押し込むとこれら両者を一体回転可能で且つ軸方向一体に固定させ、作業ヘッド３を支持軸４側から所定量引き出すと両者を一体回転可能にしつつ作業ヘッド３を首振り自在とさせる継ぎ手構造５が設けられたものとした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具保持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボルトを六角レンチで締め付けたり緩めたりするに際して、ボルトが六角レンチの入りにくい箇所にあるときに使用するユニバーサルジョイント型のボルト締結工具が知られている（特許文献１参照）。
このボルト締結工具は、駆動アクチュエータ（回転駆動力を出力する作業機械）に取り付けるためのシャンク部と六角レンチを有した部分との二部材間に中間部材としてのシャフトが介設され、シャンク部とシャフトとの連結間と、シャフトと六角レンチを有した部分との連結間との２カ所に、ユニバーサルジョイント（ボールジョイント）が設けられたものである。
【０００３】
このボルト締結工具を用いれば、駆動アクチュエータの回転軸心と六角レンチの軸心とを芯ズレさせた状態のまま、駆動アクチュエータにより六角レンチを回転駆動させることができるとされている。
なお、このボルト締結工具で採用されている２カ所のユニバーサルジョイントは、単に連結部分での首振りを許容させるだけでは不十分であり、連結部分での一体回転を常に保持させなければならない。そのため、完全な球面対偶ではなく、太鼓状に中膨れになった断面六角形の玉型突起と、これを外嵌可能な六角形開口の突起受け入れ凹部を有したソケット部との組み合わせになっている。
【０００４】
【特許文献１】
実開平６−５８３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のボルト締結工具において、２カ所設けられたユニバーサルジョイントは常に首振り自在な状態になっている。すなわち、シャンク部からシャフトを介し、六角レンチを有した部分に至るまでの全長が、いわゆるグニャグニャに折れ曲がる状態にある。
そのため、締め付けたり緩めたりしようとするボルトが六角レンチの入り易い箇所にあるときにも、このグニャグニャの状態は発現することになる。
【０００６】
ところで、これら２カ所のユニバーサルジョイントでは、一体回転可能な連結関係を保持させる（連結部分を回り止めさせる）ために、上記したように断面六角形の玉型突起と、これを外嵌可能な六角形開口の突起受け入れ凹部を有したソケット部との組み合わせを採用している。
この構造では、玉型突起とソケット部とが六角形の各稜部で係合することにより、駆動アクチュエータ側の回転トルクが六角レンチに伝えられることになるが、その係合面積は、実質的には上記各稜部中における一部の接触部分だけに制限されることから、どうしてもトルク伝達ロスは否めない。
【０００７】
このようなことから、締め付けたり緩めたりしようとするボルトが六角レンチの入り易い箇所にあるときでは、むしろ、このボルト締結工具は使用しない方がよい（一般的な六角レンチを使用した方が強い締結や確実な弛緩ができる）ということになってしまう。
すなわち、締め付けたり緩めたりしようとするボルトの位置付けに応じて、駆動アクチュエータに対するボルト締結工具の選択（着脱）を繰り返さなければならないった、面倒なことになる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、回転駆動力を出力する作業機械等の回転軸心（手回しの場合を含む）と工具（この工具で回転させる例えばボルトやナット等）の軸心とが芯ズレする箇所であろうと又は芯ズレしない箇所であろうとに拘わらず、共通の使用ができるものとして、その使用上の汎用性を広げ、もって使用上の面倒さを解消できる（作業性を高めることができる）ようにした工具保持装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係る工具保持装置１は、先端に工具７が設けられる作業ヘッド３と、この作業ヘッド３の根本側に連結される支持軸４とを有している。
ここにおいて工具７とは、六角レンチだけでなく、ボックスレンチ（箱スパナ）、プラスやマイナスのドライバー、その他のビット、更にこれらドライバーやビット、ドリル等を取替可能にしたチャック等々、多種様々なものを含むものとする。
【００１０】
これら作業ヘッド３と支持軸４との連結部分には、次のような継ぎ手構造５が設けられている。
すなわちこの継ぎ手構造５は、作業ヘッド３を支持軸４側へ押し込んだときに、これら両者を一体回転可能で且つ軸方向一体（作業ヘッド３の首振りを阻止した状態を言う）に固定させるものとなっている。
この固定状態では、支持軸４から作業ヘッド３に対してトルク伝達させるうえで、その回り止めのための係合面積を広く確保できるから、トルク伝達ロスを可及的に防止できることになる。
【００１１】
またこの継ぎ手構造５は、作業ヘッド３を支持軸４側から所定量引き出したときには、両者を一体回転可能にしつつ、作業ヘッド３を首振り自在とさせるものとなっている。
このようなことから、この工具保持装置１では、支持軸４と作業ヘッド３とをそれらの連結方向に沿って押し込んだり引き出したりすることで、作業ヘッド３の首振りを可能にさせたり不可能にさせたり切り替えられるものであり、この切り替えにより、回転駆動力を出力する作業機械２等の回転軸心（手回しの場合を含む）と工具７（この工具７で回転させる例えばボルト８やナット等）の軸心とが芯ズレする箇所であろうと又は芯ズレしない箇所であろうとに拘わらず、それらに適合した使い分けができることになる。
【００１２】
なお、継ぎ手構造５の具体例としては、次のようにすればよい。
例えばこの継ぎ手構造５は、作業ヘッド３又は支持軸４の一方に設けられた玉型突起１０と、作業ヘッド３又は支持軸４の同他方で上記玉型突起１０を外嵌可能にする突起受け入れ凹部２１を具備して設けられたソケット部１１とを有したものとすることができる。
この場合、上記ソケット部１１の突起受け入れ凹部２１は、上記玉型突起１０を中心とした球面対偶的な嵌合状態によって首振りを許容させる首振り用ポジションと、玉型突起１０をその根本側をも含めた嵌合状態にして首振り不能にさせるストレート固定用ポジションとの間で、玉型突起１０を軸移動自在とさせる深さに形成されているものとする。
【００１３】
また、これら玉型突起１０とソケット部１１とは少なくとも１カ所の周方向係合部を有して回り止めされる関係に保持されているものとする。
なお、玉型突起１０の外面には、作業ヘッド３と支持軸４との連結方向に対する径方向に沿って移動自在で且つ径方向外方へ向けて押出付勢された位置決めボール１５が設けられているものとし、これに対してソケット部１１の突起受け入れ凹部２１内には、玉型突起１０がストレート固定用ポジションにあるときに位置決めボール１５を係合可能とさせる位置決め凹部２５が設けられているものとすることができる。
【００１４】
この位置決めボール１５及び位置決め凹部２５を採用することで、作業ヘッド３を支持軸４側へ押し込んだ状態、即ち、支持軸４と作業ヘッド３とを一体回転可能で且つ軸方向一体に固定させた状態（作業ヘッド３の首振りを阻止した状態）を、保持させることができるようになる。
従って、この状態での使用下にあって、支持軸４と作業ヘッド３との連結間が意に反して首振り状態になってしまう（グニャグニャする）ということがなく、使用上の不便を回避できることになる。
【００１５】
支持軸４は、回転駆動力を出力する作業機械２に対する取付用シャンクとして形成されているものとすればよい。
なお、作業ヘッド３は、工具７を一体に備えるものでも、別体としておき必要に応じて組み付けるものとしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る工具保持装置１の一実施形態を、回転駆動力を出力する作業機械２（例えば電動ドリル等）に取り付けて使用する状況を示したものであり、また図２は同じ工具保持装置１における別の使用状況を示したものである。
この工具保持装置１は、作業ヘッド３と支持軸４とが継ぎ手構造５を介して連結されたものである。
【００１７】
作業ヘッド３は、その先端にボックスレンチ等の工具７が設けられる部分である。
この工具７は、作業ヘッド３に対して一体的に設けられるものであっても、別体で設けられるものであってもよい（図例は一体に設けられた場合であり、また六角頭付きボルト８やナット等を締結したり弛緩させるためのボックスレンチとしてある）。
支持軸４は、作業ヘッド３において工具７が設けられるのとは反対側（根本側）で突出するように連結されたもので、作業機械２に対してこの工具保持装置１を取り付けるためのシャンクとして形成されている。
【００１８】
この工具保持装置１は、作業ヘッド３を支持軸４側へ押し込んだときに、これら両者を一体回転可能で且つ軸方向一体に固定でき（図１の状態）、また作業ヘッド３を支持軸４側から所定量引き出したときには、両者を一体回転可能にしつつ、作業ヘッド３を首振り自在にできる（図２の状態）ものとなっている。
図３は図１の状態にあるときの継ぎ手構造５を拡大して示したものであり、また図４は図２の状態にあるときの継ぎ手構造５を拡大して示したものである。
これら図３及び図４から明らかなように、継ぎ手構造５は、玉型突起１０とソケット部１１との嵌合による組み合わせとなっている。
【００１９】
本実施形態において、玉型突起１０は支持軸４に対して設けられ、ソケット部１１は作業ヘッド３に対して設けられたものとしてある。
図５及び図６に示すように、玉型突起１０は、太鼓状に中膨れになった断面六角形の玉型を呈したものである。
この玉型突起１０は、支持軸４の軸本体１２に対してそれより太く形成された鍔状部分１３と、この鍔状部分１３から一旦、軸本体１２と略同じ程度の太さにくびれたネック部分１４とを介した状態で、このネック部分１４の先に設けられている。
【００２０】
鍔状部分１３もネック部分１４も、共に断面六角形に形成されている。
この玉型突起１０の外面には、位置決めボール１５が設けられている。
図７に示すように、この位置決めボール１５は、作業ヘッド３と支持軸４との連結方向（図７の上下方向）に対し、これと直交する径方向に沿って設けられた貫通孔１７に移動自在に嵌め込まれている。そして、この貫通孔１７内にはコイルバネ１８が軸方向圧縮状態で詰められ、盲栓１９によって後押しされた状態になっている。
【００２１】
従って、この位置決めボール１５は、玉型突起１０の径方向外方（図７左方）へ向けて押出付勢されるようになっている。なお、この位置決めボール１５は、玉型突起１０をソケット部１１へ嵌め込むことで外れないようになる。
一方、ソケット部１１は、玉型突起１０を外嵌可能とする突起受け入れ凹部２１を有している。
図８に示すように、この突起受け入れ凹部２１は六角形の開口形状を有したもので、その開口端側から奥方へ向かって、玉型突起１０を首振り用ポジション（図４の状態）とストレート固定用ポジション（図３の状態）とに軸移動させることができる深さに形成されている。
【００２２】
すなわち、この突起受け入れ凹部２１内に玉型突起１０が嵌合された状態で、玉型突起１０は軸移動自在となっており、このうち引き出し状態として首振り用ポジションとなり、押し込み状態としてストレート固定用ポジションとなるものである。
この突起受け入れ凹部２１内の首振り用ポジションは、突起受け入れ凹部２１の開口寄りの位置付けであるから、玉型突起１０だけが嵌った状態となる。
そのため、この玉型突起１０は、ネック部分１４を伴って中膨れ形状となっていることと相まって、この玉型突起１０を中心とした球面対偶的な嵌合状態となり、これによって首振りが許容されることになる。
【００２３】
また、突起受け入れ凹部２１内のストレート固定用ポジションは、突起受け入れ凹部２１の奥方寄りの位置付けであるから、玉型突起１０だけでなくその根本側に設けられた鍔状部分１３をも含めて嵌合状態となる。
そのため、この玉型突起１０は首振りが不能とされるのである。
なお、上記したように玉型突起１０が断面六角形であり、またソケット部１１の突起受け入れ凹部２１が六角形状の開口を有しているので、これら両者の嵌合状態は、玉型突起１０が首振り用ポジションとなっているかストレート固定用ポジションとなっているかに拘わらず、少なくとも周方向六箇所で係合部が形成されることになる。
【００２４】
すなわち、玉型突起１０とソケット部１１とは、常に回り止め関係に保持され、結果として支持軸４と作業ヘッド３とは一体回転することになる。
なお、この突起受け入れ凹部２１の開口寄りの内周面には周溝２３が設けられており、この周溝２３には、突起受け入れ凹部２１へ玉型突起１０を嵌め込んだ後に止め輪等の抜け止め部材２４が嵌着されるようになっている。
そのため、突起受け入れ凹部２１内において玉型突起１０は、ネック部分１４が抜け止め部材２４内を通過し得る範囲（即ち、ネック部分１４の長さ）での軸移動に制限され、突起受け入れ凹部２１内から玉型突起１０が脱出してしまうことはない。
【００２５】
ソケット部１１の突起受け入れ凹部２１内には、玉型突起１０がストレート固定用ポジションにあるときに、この玉型突起１０に設けられた位置決めボール１５が係合可能となる位置決め凹部２５が設けられている。
この位置決め凹部２５は、１カ所だけ設けておけばよいものであるが、突起受け入れ凹部２１内の周方向に複数設けたり（図４参照）、或いは突起受け入れ凹部２１内で周溝として形成させたりしてもよい。
このように玉型突起１０に位置決めボール１５が設けられ、ソケット部１１の突起受け入れ凹部２１内に位置決め凹部２５が設けられているため、玉型突起１０がストレート固定用ポジションにあるときには、位置決めボール１５が位置決め凹部２５に係合し、この状態がコイルバネ１８のバネ力で保持されるようになる。
【００２６】
従って、作業ヘッド３を支持軸４側へ押し込んだ状態、即ち、支持軸４と作業ヘッド３とを一体回転可能で且つ軸方向一体に固定させた状態（首振りを阻止した状態）は、意欲的に作業ヘッド３を支持軸４側から引き出すようにしない限り、保持されることになる。
結果、この状態での使用下にあって、支持軸４と作業ヘッド３との連結間が意に反して首振り状態になってしまう（グニャグニャする）と言うことがなく、使用上の不便を回避できることになる。
【００２７】
また、この固定状態では、支持軸４から作業ヘッド３に対してトルク伝達させるうえで、その回り止めのための係合面積を広く確保できるから（鍔状部分１３も係合するから）、トルク伝達ロスを可及的に防止できることになる。
以上説明したところから明らかなように、本発明に係る工具保持装置１では、支持軸４と作業ヘッド３とをそれらの連結方向に沿って押し込んだり引き出したりすることで、作業ヘッド３の首振りを可能にさせたり不可能にさせたり切り替えられるものである。
【００２８】
従って、工具７で回転させるボルト８等の位置付けが、作業機械２の回転軸心と工具７の軸心とを芯ズレさせなければならない箇所にあろうと、又は芯ズレさせなくてもよい箇所にあろうとに拘わらず、それらに適合した使い分けができることになる。
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。
例えば、玉型突起１０が作業ヘッド３に設けられ、ソケット部１１が支持軸４に設けられたものとすることもできる。
【００２９】
玉型突起１０は、断面六角形を成す六つの稜部において、それぞれ、ある程度の面取りを施しておくことも可能である。
また、玉型突起１０の断面形状やソケット部１１における突起受け入れ凹部２１の開口形状は、六角形以外にも四角形等をはじめとする各種形状（回転体以外の形状）とすることができる。
作業ヘッド３は、工具７を一体に備えるものでも別体で着脱自在とするものでもよいことは既に説明した。また図例ではこの作業ヘッド３を中空として軽量化を図る等してあるが、中実にしてもよい。
【００３０】
この工具保持装置１を使用する作業機械２についても、何ら限定されるものではない。例えば、製造ライン中に設置されるような作業ロボットなどでもよいし、手回しする器具類でもよい。従って、それらの事情に応じて、支持軸４における軸本体１２の形状や構造等も適宜変更可能である。
位置決めボール１５は球形に限らない。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る工具保持装置は、回転駆動力を出力する作業機械等の回転軸心（手回しの場合を含む）と工具（この工具で回転させる例えばボルトやナット等）の軸心とが芯ズレする箇所であろうと又は芯ズレしない箇所であろうとに拘わらず、共通した使用ができるものとなっており、その使用上の汎用性が広がっている。
そのため、使用上の面倒さを解消することができる（作業性を高めることができる）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る工具保持装置の一実施形態について作業機械に取り付けて使用する状況（芯ズレしない状況下）を示した一部破砕側面図である。
【図２】図１に示した工具保持装置による別の使用状況（芯ズレした状況下）を示した一部破砕側面図である。
【図３】図１の状態にあるときの継ぎ手構造を拡大して示した側断面図である。
【図４】図２の状態にあるときの継ぎ手構造を拡大して示した側断面図である。
【図５】支持軸をその側面と軸方向両側からとの三方から見た状態で示した図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線矢視図である。
【図７】支持軸に設けられた位置決めボールの取付構造を示した拡大断面図である。
【図８】図１のＤ−Ｄ線矢視図である。
【符号の説明】
１工具保持装置
２作業機械
３作業ヘッド
４支持軸
５継ぎ手構造
７工具
１０玉型突起
１１ソケット部
１５位置決めボール
２１突起受け入れ凹部
２５位置決め凹部

Claims

先端に工具（７）が設けられる作業ヘッド（３）と、この作業ヘッド（３）の根本側に連結される支持軸（４）とを有し、
これら作業ヘッド（３）と支持軸（４）との連結部分に対して、作業ヘッド（３）を支持軸（４）側へ押し込むとこれら両者を一体回転可能で且つ軸方向一体に固定させ、作業ヘッド（３）を支持軸（４）側から所定量引き出すと両者を一体回転可能にしつつ作業ヘッド（３）を首振り自在とさせる継ぎ手構造（５）が設けられていることを特徴とする工具保持装置。
前記継ぎ手構造（５）は、作業ヘッド（３）又は支持軸（４）の一方に設けられた玉型突起（１０）と、作業ヘッド（３）又は支持軸（４）の同他方で上記玉型突起（１０）を外嵌可能にする突起受け入れ凹部（２１）を具備して設けられたソケット部（１１）とを有し、
上記ソケット部（１１）の突起受け入れ凹部（２１）は、上記玉型突起（１０）を中心とした球面対偶的な嵌合状態によって首振りを許容させる首振り用ポジションと、玉型突起（１０）をその根本側をも含めた嵌合状態にして首振り不能にさせるストレート固定用ポジションとの間で玉型突起（１０）を軸移動自在とさせる深さに形成されており、
且つこれら玉型突起（１０）とソケット部（１１）とは少なくとも１カ所の周方向係合部を有して回り止めされる関係に常時保持されていることを特徴とする請求項１記載の工具保持装置。
前記玉型突起（１０）の外面には、作業ヘッド（３）と支持軸（４）との連結方向に対する径方向に沿って移動自在で且つ径方向外方へ向けて押出付勢された位置決めボール（１５）が設けられており、ソケット部（１１）の突起受け入れ凹部（２１）内には、玉型突起（１０）がストレート固定用ポジションにあるときに位置決めボール（１５）を係合可能とさせる位置決め凹部（２５）が設けられていることを特徴とする請求項２記載の工具保持装置。
前記支持軸（４）が、回転駆動力を出力する作業機械（２）に対する取付用シャンクとして形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の工具保持装置。