JP2009083033A - ねじ締結工具 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音及び振動が小さく静粛で操作性の良いねじ締結工具を提供すること。
【解決手段】駆動源であるモータからギヤ７を経て回転が伝達されるギヤシャフト８と、該ギヤシャフト８に対して相対回転可能に支持されたソケット（スピンドル）１０と、ギヤシャフト８に固定された駆動クラッチ部１１と、ギヤシャフト８に回転可能且つ軸方向に移動可能に支承された従動クラッチ部１９を備えたねじ締結工具１において、前記駆動クラッチ部１１の駆動爪１４と前記従動クラッチ部１９の従動爪２１の形状を軸心から延びる扇形とするとともに、両爪１４，２１の扇形の角度を９°〜３６°の範囲に設定し、初期噛み合い時においては駆動爪１４と従動爪２１が少なくとも各々２枚以下で噛み合うよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力を用いたねじ締結工具に関し、特にモータを連続的に回転駆動しながら所定の締付深さでねじに加わるトルクを遮断するクラッチ機構を備えたねじ締結工具に関するものである。

ねじ締結工具として例えばスクリュードライバが従来から知られているが、このスクリュードライバとしては、一部に軸方向に位置調整可能なストッパを設け、このストッパが被締結材に当接するまで作業者がねじを介してスクリュードライバ本体を押し、ストッパが被締結材に当接した後はクラッチの遮断動作を爪等で行うものが用いられている。

斯かるスクリュードライバでは、作業効率を上げるためにモータを連続的に高速で回転駆動しながら作業を行うため、単にギヤとスピンドル間に各々クラッチ爪を介装するだけのものであれば、爪の干渉、即ちねじ締め開始時のクラッチ爪同士の衝突及びねじ締め終了後のクラッチ爪同士の再衝突によって大きな騒音や振動が発生する。このような騒音や振動は周りや作業者自身に不快感を与えるばかりか、爪が摩耗し易く、寿命の点でも問題となる。このため、操作性の良い快適なねじ締結工具が望まれていた。

騒音、振動、操作性及び寿命を改善するには、ねじ締め終了後のクラッチを完全に遮断状態とすれば良く、特許文献１には、モータに設けられたピニオンと噛み合うギヤに一体成形された駆動用クラッチ爪とねじ締め用ドライバビットを保持するスピンドル軸に設けられた出力用クラッチ爪との間に、出力用クラッチ爪と常時係合する回転可能且つ軸方向に摺動可能な第３の中間クラッチ爪を設け、駆動用クラッチ爪と中間クラッチ爪間を一定の距離を有するようバネを配したスクリュードライバが提案されている。

斯かるスクリュードライバを用いたねじ締め作業は、モータを回転させたままドライバビットにねじを取り付け、即ち、ギヤと駆動用クラッチ爪を回転させたまま、被締結材にスクリュードライバを押し付けることによってなされる。この場合、スピンドル軸は、駆動用クラッチ爪と中間クラッチ爪と一体になって駆動用クラッチ爪側に移動し、中間クラッチ爪と駆動用クラッチ爪とが噛み合い、スピンドル軸にトルクが伝達されてねじが締め付けられ、所定の位置で駆動用クラッチ爪と中間クラッチ爪が外れてトルク伝達が遮断される。そして、トルク伝達が遮断された後は駆動用クラッチ爪と中間クラッチ爪の間に縮装されたバネによって駆動用クラッチ爪と中間クラッチ爪間に一定の距離が保持され、クラッチ爪同士の再衝突による打撃音が発生しないため、ねじ締め終了後の騒音や振動が低減される。

又、特許文献２には、ねじ締め開始時の騒音と振動も改善する目的のために、モータに設けたピニオンに噛み合う駆動ギヤに、複数のボールを介して軸方向に移動可能な駆動側クラッチ部材を設けるとともに、ハウジングに対して回転可能且つ軸方向に移動可能に支持されたスピンドルにも同様に複数のボールを介して軸方向に移動可能な被動側クラッチ部材を設け、駆動側クラッチ部材と互いの係合離脱によって駆動ギヤとスピンドル間で動力の伝達と遮断を行うようにしたスクリュードライバが提案されている。

このスクリュードライバの特徴は、ねじ締め初期に回転中の駆動側クラッチ部材の爪と静止している被動側クラッチ部材の爪とをスムーズに噛み合わせる係合促進機構を有していることである。即ち、ねじ締め作業時、ドライバビットにねじを取り付け、被締結材にスクリュードライバを押し付けると、スピンドルとスピンドル側被動クラッチ部材が駆動側クラッチ部材側に移動し、双方の爪が係合する直前に被動側クラッチ部材の爪がボールによって駆動側クラッチ部材の爪に押されて爪同士の噛み合いがなされるようにしている。

更に爪同士が噛み合いを始めると、駆動ギヤと駆動側クラッチ部材間に介装されたボールによって駆動側クラッチ部材が被動側クラッチ部材側に瞬時に移動し、爪同士をより深く噛合させるよう構成されている。そして、ねじ締め終了時にスピンドル側のクラッチ部材の爪が駆動側クラッチ部材の爪から外れると、バネの作用によって駆動側クラッチ部材とスピンドル側クラッチ部材間に一定の距離が確保されるよう駆動側クラッチ部材は初期位置に戻り、ギヤ側の駆動側クラッチ部材とスピンドル側の被動側クラッチ部材との間に適正な空間が形成されるため、静音クラッチが実現して騒音と振動が低減される。
特公平３−００５９５２号公報 特開２００６−１１６６５６号公報

特許文献１に記載されたスクリュードライバにおいては、ねじ締め終了後には大きな効果が得られるが、近年、ねじ締め作業速度を上げるためにモータを高速回転させる傾向にあることから、特にねじの締め始めにスムーズな噛み合いがなされなくなる可能性があるという問題がある。

ねじ締め初期に回転中の駆動用クラッチ爪と静止している中間クラッチ爪を噛み合わせるには、駆動用クラッチ爪の移動速度を速くして噛み合わせる必要があり、作業者が勢い良くスクリュードライバを押すことによって対処しているが、腕が疲れる作業となっていた。

一方、移動速度を遅くする、即ち、軽い押付力でスクリュードライバを押すことによって作業は楽にはなるが、クラッチ爪がすぐには噛み合わず、互いの爪先端が衝撃的にぶつかり合って大きな騒音や振動が発生する干渉が起き、更には爪の摩耗を早める原因ともなっていた。

又、特許文献２に記載された発明は、高速化に対応し、特許文献１に記載されたスクリュードライバの欠点を補うためになされたものである。作業者がねじを介してスクリュードライバを被動側クラッチ部材と駆動側クラッチ部材間に配されたスプリングの付勢力に抗して押し付けると、スピンドル被動軸がボールを押し、ボールが支持軸の段差を乗り越えることによって被動側クラッチ部材を瞬時に駆動側クラッチ部材に移動させ、作業者がスクリュードライバを大きな推力で押し、スピンドルと被動側クラッチ部材を高速で移動させるのと同じ効果を得ようとするものである。更には、駆動側クラッチ部材の爪と被動側クラッチ部材の爪が係合すると、駆動側クラッチ部材がスピンドル側被動側クラッチ部材に瞬時にスライドして双方が深く噛み合って動力を伝達し、動力伝達の遮断も確実に行われるというものである。

しかしながら、本方式では部品点数が増え、構造も複雑なものとならざるを得ない。又、スプリングの付勢力に加えて、ボールが支持軸の段差を乗り越える際には、より大きなスクリュードライバを押す力が必要となり、作業者の負担は依然として軽減されていない。

更に、被動側クラッチ部材の爪と駆動側クラッチ部材の爪を瞬時に互いに噛み合う方向へ移動させるため、爪同士の干渉がなく噛み合ったとしても、クラッチ部材同士が軸方向で高速で衝突し、単発の大きな騒音と衝撃力が発生することになる。このような動力の伝達と遮断時の騒音や振動及び全体の操作性等を含めてフィーリングの良いねじ締結工具の要求が高まっている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、騒音及び振動が小さく静粛で操作性の良いねじ締結工具を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、駆動源であるモータからギヤを経て回転が伝達されるギヤシャフトと、該ギヤシャフトに対して相対回転可能に支持されたスピンドルと、ギヤシャフトに固定された駆動クラッチ部と、ギヤシャフトに回転可能且つ軸方向に移動可能に支承された従動クラッチ部を備え、前記駆動クラッチ部の駆動爪と前記従動クラッチ部の従動爪との噛合／離脱によって前記モータの回転を前記スピンドルに対して伝達／遮断し、遮断後に前記駆動爪と前記従動爪とを離間させることによってねじの締め付けと緩め作業を前記モータを連続的に回転駆動しながら行うねじ締結工具において、前記駆動クラッチ部の駆動爪と前記従動クラッチ部の従動爪の形状を軸心から延びる扇形とするとともに、両爪の扇形の角度を９°〜３６°の範囲に設定し、初期噛み合い時においては駆動爪と従動爪が少なくとも各々２枚以下で噛み合うよう構成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、少なくとも前記ギヤと前記駆動クラッチ部とを分離して両者を相対回転可能に遊嵌するとともに、両者間に弾性体を介設したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記駆動クラッチ部に前記駆動爪よりも高さが低い低駆動爪を別途形成するとともに、前記従動クラッチ部に前記従動爪よりも高さが低い低従動爪を別途形成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、作業者が従動クラッチ部の軸方向移動速度を速くしたと同様の効果を得ることができるが、実際には従動クラッチ部の軸方向移動速度を速くしている訳ではないため、駆動クラッチ部と従動クラッチ部同士の衝突による軸方向の単発の大きな騒音や振動は発生せず、たとえ爪同士が瞬時に噛み合わず、爪同士の干渉が起きても干渉する爪数が少ないため、単位時間当たりの衝撃を受ける回数が少なくなり、大きな騒音と振動の発生を防ぐことができる。そして、駆動クラッチ部の駆動爪と従動クラッチ部の従動爪の形状を軸心から延びる扇形とするとともに、両爪の扇形の角度を９°〜３６°の範囲に設定すれば、騒音と振動を低減することができることが実験的に確認された。

請求項２記載の発明によれば、少なくともギヤと駆動クラッチ部とを分離して両者を相対回転可能に遊嵌するとともに、両者間に弾性体を介設したため、少なくともギヤと駆動クラッチ部との噛み合い時の衝撃が弾性体の弾性変形によって吸収緩和され、より一層の低騒音化と低振動化が実現するとともに、両者が瞬時に噛み合わないために互いに干渉しても、衝撃力を緩和してギヤの歯や駆動クラッチ部の駆動爪の摩耗を防ぐことができる。

請求項３記載の発明によれば、駆動クラッチ部の駆動爪と従動クラッチ部の従動爪が磨耗した場合、両者が噛み合うまでは押付力が増えてくるが、摩耗していない新しい低駆動爪と低従動爪とが噛み合うため、小さな押付力でねじ締め作業を継続することができる。又、たとえ駆動爪と従動爪が摩耗で破損したとしても、低駆動爪と低従動爪でトルクを伝達してねじ締め作業をそのまま継続することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係るねじ締結工具要部の側断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は同ねじ締結工具の駆動クラッチ部の平面図、図４は図３のＢ−Ｂ線断面図、図５は同ねじ締結工具のキャップの平面図、図６は同ねじ締結工具の爪噛み合いの直前の状態を示すクラッチ部の展開図、図７は同ねじ締結工具のねじ締め中の爪噛み合い状態を示すクラッチ部の展開図、図８は同ねじ締結工具の駆動クラッチ部の寸法形状を示す平面図である。

本実施の形態に係るねじ締結工具１においては、図１に示すように、ギヤカバー２の下端部に深さ調節可能な円筒状のストッパスリーブ３がねじ込みによって取り付けられている。このストッパスリーブ３を手で回転させることによって該ストッパスリーブ３とギヤカバー２との相対距離を調節することができ、これによってねじ送り距離を調節することができる。

又、ハウジング４内には駆動源である不図示のモータが収容されており、ハウジング４の端部には、当該ねじ締結工具１を把持するための不図示のハンドルと不図示のモータを起動／停止するための不図示のスイッチが設けられている。更に、モータの出力軸はインナーカバー６を貫通してこれの下方に突出しており、その端部に刻設されたピニオン５はギヤ７に噛合しており、インナーカバー６にはギヤシャフト８を保持するベアリング９が圧入固定されている。そして、ギヤシャフト８は、スピンドルであるソケット１０の軸内に遊嵌されており、これには駆動クラッチ部１１が圧入固定されている。

上記駆動クラッチ部１１は、図３及び図４に示すように、駆動クラッチ板である大径ボス１２と小径ボス１３とから成り、大径ボス１２側でソケット１０に向く面に２枚の駆動爪１４が一体に形成されている。これらの駆動爪１４は、高さ方向に台形状を成し、平面視で大径ボス１２の中心から広がるような扇形状を成し、周方向に１８０°隔てた位置に対称に設けられている。

前記ギヤ７は、駆動クラッチ部１１の小径ボス１３に回転可能且つ摺動可能に遊嵌されており、その外周には歯が刻設され、内面側は中心軸に対して左右対称に各２つの空間１５が形成されている（図２参照）。

図５に示すキャップ１６は、ギヤ７側の面に向かって２つの突起１７が高さ方向には垂直に、中心軸に対しては１８０°隔てて対称に扇形状で対向突設されている。このキャップ１６は、ギヤシャフト８に圧入固定され、一端をベアリング９に、突起１７が設けられた面が小径ボス１３の端面にそれぞれ当接されるとともに、ギヤ７の中刳りされた部位には端面、外周共に隙間をもってギヤ７に蓋をするよう取り付けられるため、ギヤ７は、軸方向には大径ボス１２とキャップ１６間の隙間分だけ、回転方向には突起７間で動くことができる。

図２に示すように、ギヤ７の２つの空間１５とキャップ１６の２つの突起１７により４分割された空間には、中央部にくびれ部３６を有する弾性体１８が４個装着されている。又、ギヤシャフト８には、ソケット１０と駆動クラッチ部１１間に従動クラッチ部１９が軸方向に摺動可能且つ回転可能に遊嵌されている。

上記従動クラッチ部１９は、駆動クラッチ部１１側に向く従動クラッチ板２０上に駆動爪１４と同形状の２枚の第１従動爪２１が１８０°対向して等間隔に設けられている。又、従動クラッチ部１９のソケット１０側に向く面には、図６及び図７に示すように、３つの第２従動爪２２が等間隔に設けられており、これらの第２従動爪２２は、ソケット１０と一体に設けられた被動クラッチ部２３の３つの被動爪２４と常時係合している。

図６に示すように、第２従動爪２２は、被動クラッチ部２３に対向する面から緩やかな傾斜面２５を有し、続いて垂直な横面２６を有して先端面２７に繋がる形状に成形されており、ソケット１０側より見ると各々の面２５，２６，２７は中心より外周面に広がる扇形状を成し、第２従動爪２２は３個とも同一形状を有している。又、被動爪２４も同様に傾斜面２８と横面２９及び先端面３０を有し、第２従動爪２２と同一形状を有し、同一個数（３個）設けられている。

図１に示すように、ソケット１０の被動クラッチ部２３の他端側には、先端にねじ３３を取り付けるビット３１を保持する保持部３２が穿設されている。ソケット１０は、ギヤカバー２内で軸受３４によって回転可能且つ軸方向に摺動可能に保持されている。駆動クラッチ部１１と従動クラッチ部１９間にばね３５が縮装されており、図１に示すように、初期状態では駆動爪１４と第１従動爪２１は互いに距離を隔てて噛み合わない状態にあり、第２従動爪２２と被動爪２４は常に接触している状態にある。

次に、以上のように構成されたねじ締結工具１の動作について説明する。

作業者が不図示のハンドルを把持し、不図示のスイッチを引いてモータを起動すると、ピニオン５、ギヤ７、駆動クラッチ部１１、ギヤシャフト８及びキャップ１６が回転する。この時点では従動クラッチ部１９とソケット１０は回転しない。

ビット３１の先端にねじ３３を取り付け、この状態からねじ締結工具１の操作者が被締結材３７にねじ３３を介してねじ締結工具１を押し付けると、ソケット１０、被動クラッチ部２３及び従動クラッチ部１９がばね３５の付勢力に抗してギヤ７側に移動し、回転している駆動クラッチ部１１の駆動爪１４に第１従動爪２１が噛み合い始める。ここで、駆動爪１４と第１従動爪２１が噛み合う際に発生する衝撃力は、ギヤ７と駆動クラッチ部１１間の弾性体１８の作用により、ばね定数の低いくびれ部３６が最初に潰れ変形し、次に全体が徐々に変形して大きな緩衝効果と減衰効果が得られる。

図６は駆動クラッチ部１１の駆動爪１４と従動クラッチ部１９の第１従動爪２１とが噛み合いを始める直前の状態を示し、矢印は駆動クラッチ部１１の回転方向を示す。ここで、駆動クラッチ部１１の駆動爪１４に従動クラッチ部１９の第１従動爪２１が噛み合うと、従動クラッチ部１９の第２従動爪２２は、被動クラッチ部２３の被動爪２４の傾斜面２８に沿って登り、各々の横面２６，２９が噛み合った状態で図７に示すように駆動クラッチ部１１と従動クラッチ部１９及び被動クラッチ部２３は一体に回転する。

上記状態で更にねじ３３を締めていくと、ストッパスリーブ３が被締結材３７に突き当たり、駆動クラッチ部１１の駆動爪１４と従動クラッチ部１９の第１従動爪２１が台形状を成して噛み合っているため、回転トルクの分力で駆動爪１４と第１従動爪２１が互いに引き離れる方向の力を受け、更に、ばね３５の作用によって従動クラッチ部１９が被締結材３７側に押し出されることによって駆動爪１４と第１従動爪２１の噛み合いが外れ、その後、ばね３５の作用によって従動クラッチ部１９は図６に示す初期状態の位置に戻り、駆動爪１４と第１従動爪２１間には隙間が確保されて両者の接触は起きず、静粛性が確保される。

ここで、図８に示すような駆動クラッチ部１１の大径ボス１２に対する駆動爪１４の占有面積比と、従動クラッチ部１９の従動クラッチ板２０に対する第１従動爪２１の占有面積比によって噛み合い時の騒音がどのように変化するかを測定した結果を表１及び図９に示す。条件として、駆動爪１４と第１従動爪２１は共に爪数が２個で同一形状であり、クラッチ部１１，１９の中心から外周に扇形に延びる形状を成し、高さ方向には約２５°前後の傾斜の台形状を成している。

図８の大径ボス１２に示されるように扇形の角度θは駆動爪１４の底面と上面の平均角度とし、駆動クラッチ部１１が回転したときに駆動爪１４が描く軌道面積Ｓｍｍ² に対する駆動爪の面積ｓｍｍ² との比をＰ％とし、角度θを変数として初期噛み合い時の騒音を計測した。従動クラッチ部２０も同様である。

このときのＳ，ｓ，Ｐはそれぞれ次式で表される。

Ｓ＝３．１４（（Ｄ／２）² −（ｄ／２）² ）
ｓ＝２Ｓθ／３６０
Ｐ＝（ｓ／Ｓ）×１００＝（２θ／３６０）×１００
図８に示すように、大径ボス１２の外径をＤ、ばね３５を配置するために必要なスペースをｄとすると、ｄは約１２ｍｍ必要であるため、このときのＤは約２２ｍｍ前後がスペース上及び製作上の限度となり、この最小径で検討した。駆動クラッチ部１１の回転数は現在最も高速で能率が良いとされる６０００ｒｐｍで検討した。又、ねじ締結工具１の押圧力を軽めの３ｋｇｆ、強めとされる１０ｋｇｆとした。現在製品に使用されている一例としてＰを４５％、即ちθを８１°を最大としてこれからθを減じていった。

表１及び図９に示す結果から無負荷時の騒音７７ｄＢＡに対して負荷時は騒音が大きいが、角度θを小さくすればするほど駆動爪１４間及び第１従動爪２１間の距離が広がり、爪１４，２１同士が干渉する機会が減って騒音が低くなることが分かる。又、押付力を大きくして噛み合い速度を上げることによって同様に噛み合い時の爪１４，２１の干渉が減り、騒音が低くなることが分かった。尚、図９において、○は押圧力３ｋｇｆの場合であり、●は押圧力１０ｋｇｆの場合である。

そこで、θが８１°のときの騒音値に対して６ｄＢＡの低減を図ることができれば、騒音エネルギーで１／２となり、はっきりと差が分かると言われている。測定結果から、６ｄＢＡの低減が得られるのは押付力３ｋｇｆの場合は９３ｄＢＡが８７ｄＢＡ、押付力１０ｋｇｆの場合で８９ｄＢＡが８３ｄＢＡになるθは双方とも略３６°、Ｐが約２０％以下であれば良いことが分かった。

一方、強度上から見ると、スクリュードライバは木材、軽天と呼ばれる鉄板にねじ３３で石膏ボードを取り付けたるための工具であり、常用トルクとして４００ｋｇｆ・ｍｍ程度のトルクがあれば十分であり、角度θが９°のときの爪１４，２１の占有面積Ｓを断面積と考えて応力を計算すると、爪１４，２１の半径方向の中央に加わる力は平均で、
４００ｋｇｆ・ｍｍ÷１７ｍｍ＝２３．５ｋｇｆ
であり、これを占有面積Ｐ＝５％、ｓ＝１３ｍｍ² で計算すると、応力は、
２３．５ｋｇｆ÷１３ｍｍ² ＝２ｋｇｆ／ｍｍ²
となり、全く問題ないことになる。

しかし、衝撃的に爪１４，２１同士が噛合う際は、場合によって常用トルクの４倍程度の衝撃トルク１６００ｋｇｆ・ｍｍ以上が発生することもある。本実施の形態では、弾性体１８によって衝撃を大幅に緩和させているが、弾性体１８の摩耗と塑性変形が進行して該弾性体１８が無くなった状態を考慮し、又、製作精度等により爪１枚だけでトルクを受けることも想定して再計算すると、平均で、
１６００ｋｇｆ・ｍｍ÷１７ｍｍ＝９４ｋｇｆ
となる。この力を爪１枚、ｓ＝６．５ｍｍ² で受けたとして応力は１５ｋｇｆ／ｍｍ² となり、材料を焼結材料の許容応力を３０ｋｇｆ／ｍｍ² と考えると、安全率は２となって問題はないが、θが９°以下、Ｐが５％以下になると安全率は２以下となるため、安全のために製作誤差、公差等を考慮してθは９°以上が望ましい。

図１０は駆動クラッチ部１１の駆動爪１４と従動クラッチ部１９の第１従動爪２１が摩耗した状態を示す。このような状態になると噛み合い面の台形状が崩れ、トルクによる分力によって駆動爪１４と第１従動爪２１を引き離す力が大きくなり、噛み合うまで及び噛み合ってからでも常により大きな押付力でねじ締結工具１を押し続けねばならない。これを繰り返していると最後には爪１４，２１が薄くなって破損してしまう。この問題を解決するための実施の形態を以下に示す。

＜実施の形態２＞
本実施の形態では、図１１に示すように、駆動クラッチ部１１に低駆動爪４０を２枚、駆動爪１４に対して９０°だけ位相をずらして配置した。ここで、低駆動爪４０は、駆動爪１４と同様の形状で高さのみを０．５ｍｍ低くしただけである。

従動クラッチ部１９の第１従動爪２１に対しても低駆動爪４０と同形状の低第１従動爪４１を同様に配置した例を図１２の展開図に示す。

駆動爪１４と第１従動爪２１が磨耗した場合、両者が噛み合うまでは押付力が増えてくるが、僅か０．５ｍｍ過ぎると摩耗していない新しい低駆動爪４０と低第１従動爪４１が噛み合い、小さな押付力でねじ締め作業を継続することができる。又、たとえ駆動爪１４と第１従動爪２１が摩耗で破損したとしても、低駆動爪４０と低第１従動爪４１でトルクを伝えることができ、その際のねじ締め深さの調整はストッパスリーブ３で対応することができる。

但し、駆動爪１４と第１従動爪２１が摩耗していない新しい状態で、最初に駆動爪１４と低第１従動爪４１とが噛み合う現象が起きた場合、即ち、４枚の爪１４，２１，４０，４１が同時に噛み合う場合に騒音と振動は高くなってしまう。

そこで、図１３に駆動クラッチ部１１と従動クラッチ部１９だけの展開面を示し、上記現象が発生するか否かを確認した。

駆動爪１４と第１従動爪２１のＰを各々２０％とすると、θは３６°、ｓは５３ｍｍ² となり、第１従動爪２１と低第１従動爪４１の最外周間での距離Ｌは約１０．３ｍｍとなる。駆動爪１４と低第１従動爪４１の高低差を０．５ｍｍ、駆動爪１４の回転数を６０００ｒｐｍとする。

一般的に１０ｋｇｆ以下の押付力でねじ締めをしており、押付力１０ｋｇｆでねじ締結工具１を押した場合、従動爪１４の軸方向移動速度は実測で約３００ｍｍ／ｓｅｃ以下である。

そこで、図１３に示すの状態から６０００ｒｐｍの駆動爪１４がＬ１０．３ｍｍ間で低第１従動爪４１に噛み合わなければ良い。低第１従動爪４１が軸方向に０．５ｍｍ移動するのに要する時間は１．７×１０^-3ｓｅｃである。

一方、駆動爪１４の移動速度は外径２２ｍｍの位置で２．５×１０⁷ ｍｍ／ｓｅｃとなり、Ｌ１０．３ｍｍを移動に要する時間は約４×１０^-7ｓｅｃであって全く問題はない。

仮に上記の条件で従動クラッチ部１９の移動速度を上げ、駆動爪１４と低第１従動爪４１が噛み合ったとしても、そのときは押付力が大きくなり、爪１４，４１同士の干渉が殆どなくなると考えられるために同様に問題はないと考えられる。

このように駆動爪１４と低第１従動爪４１が噛み合わない範囲であれば、駆動爪１４の回転数及び爪１４と４０及び爪２１と４１との高低差は許容できる範囲で変えることができる。尚、本実施の形態では、従動クラッチ板２０の外径を２２ｍｍとしたが、θ，Ｐの比率が変わらなければ外径を大きくしても良い。駆動爪１４と第１従動爪２１の枚数を１枚ずつにすると更に効果が高くなるが、偏寄荷重が加わり部品寿命に影響が出る可能性があるものの、前述のように高さの低い爪４０，４１を配することによって問題は解決でき、高さの低い爪４０，４１の枚数は設計の範囲で任意に設定することができる。

又、本実施の形態では、ギヤ７を遊合としているが、駆動クラッチ部１１を遊合としてギヤ７をギヤシャフト８に圧入固定しても良く、ソケット１０と被動クラッチ部２３間で遊合にしても良い。又、弾性体１８を使用しているが、弾性体１８を用いず、単にギヤ７とギヤシャフト８間及びソケット１０と被動クラッチ部２３間にガタを持たせるだけでも衝撃緩和の効果が得られる。

本発明の実施の形態１に係るねじ締結工具要部の側断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施の形態１に係るねじ締結工具要部の駆動クラッチ部の平面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の実施の形態１に係るねじ締結工具のキャップの平面図である。 本発明の実施の形態１に係るねじ締結工具の爪噛み合いの直前の状態を示すクラッチ部の展開図である。 本発明の実施の形態１に係るねじ締結工具のねじ締め中の爪噛み合い状態を示すクラッチ部の展開図である。 本発明の実施の形態１に係るねじ締結工具の駆動クラッチ部の寸法形状を示す平面図である。 本発明の実施の形態１に係るねじ締結工具のクラッチ部の爪の角度θと騒音との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るねじ締結工具のクラッチ部の爪の摩耗状態を示す展開図である。 本発明の実施の形態２に係るねじ締結工具の駆動クラッチ部の平面図である。 本発明の実施の形態２に係るねじ締結工具のクラッチ部の展開図である。 本発明の実施の形態２に係るねじ締結工具のクラッチ部の展開図である。

符号の説明

１ ねじ締結工具
２ ギヤカバー
３ ストッパスリーブ
４ ハウジング
５ ピニオン
６ インナーカバー
７ ギヤ
８ ギヤシャフト
９ ベアリング
１０ ソケット（スピンドル）
１１ 駆動クラッチ部
１２ 大径ボス（駆動クラッチ板）
１３ 小径ボス（駆動クラッチ板）
１４ 駆動爪
１５ 空間
１６ キャップ
１７ 突起
１８ 弾性体
１９ 従動クラッチ部
２０ 従動クラッチ板
２１ 第１従動爪
２２ 第２従動爪
２３ 被動クラッチ部
２４ 被動爪
２５ 第２従動爪の傾斜面
２６ 第２従動爪の横面
２７ 第２従動爪の先端面
２８ 被動爪の傾斜面
２９ 被動爪の横面
３０ 被動爪の先端面
３１ ビット
３２ 保持部
３３ ねじ
３４ 軸受
３５ ばね
３６ 弾性体のくびれ部
３７ 被締結材
４０ 低駆動爪
４１ 低第１従動爪

Claims (3)

1. 駆動源であるモータからギヤを経て回転が伝達されるギヤシャフトと、該ギヤシャフトに対して相対回転可能に支持されたスピンドルと、ギヤシャフトに固定された駆動クラッチ部と、ギヤシャフトに回転可能且つ軸方向に移動可能に支承された従動クラッチ部を備え、前記駆動クラッチ部の駆動爪と前記従動クラッチ部の従動爪との噛合／離脱によって前記モータの回転を前記スピンドルに対して伝達／遮断し、遮断後に前記駆動爪と前記従動爪とを離間させることによってねじの締め付けと緩め作業を前記モータを連続的に回転駆動しながら行うねじ締結工具において、
   前記駆動クラッチ部の駆動爪と前記従動クラッチ部の従動爪の形状を軸心から延びる扇形とするとともに、両爪の扇形の角度を９°〜３６°の範囲に設定し、初期噛み合い時においては駆動爪と従動爪が少なくとも各々２枚以下で噛み合うよう構成したことを特徴とするねじ締結工具。
2. 少なくとも前記ギヤと前記駆動クラッチ部とを分離して両者を相対回転可能に遊嵌するとともに、両者間に弾性体を介設したことを特徴とする請求項１記載のねじ締結工具。
3. 前記駆動クラッチ部に前記駆動爪よりも高さが低い低駆動爪を別途形成するとともに、前記従動クラッチ部に前記従動爪よりも高さが低い低従動爪を別途形成したことを特徴とする請求項１又は２記載のねじ締結工具。
   

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